膨張弁
【課題】弁室からオリフィスに向かう高圧冷媒の圧力損失を生ずることなく、起動時の冷媒流量の急上昇に起因する騒音の発生を防止することができる膨張弁を提供する。
【解決手段】膨張弁の弁本体１０は、冷媒の入口通路２０に連通する弁室４０を有し、この弁室４０内に弁体５０が配設される。弁体５０はパワーエレメント７０により操作される。弁体５０に対向する可動オリフィス部材１００は、挿入穴４１内に摺動自在に挿入され、スプリング１４０により弁体５０に向けて付勢される。弁室４０と冷媒の出口通路２２との圧力差が生ずると、可動オリフィス部材１００は弁体５０から離れる方向に移動して冷媒が可動オリフィス部材１００を通過する。
【解決手段】膨張弁の弁本体１０は、冷媒の入口通路２０に連通する弁室４０を有し、この弁室４０内に弁体５０が配設される。弁体５０はパワーエレメント７０により操作される。弁体５０に対向する可動オリフィス部材１００は、挿入穴４１内に摺動自在に挿入され、スプリング１４０により弁体５０に向けて付勢される。弁室４０と冷媒の出口通路２２との圧力差が生ずると、可動オリフィス部材１００は弁体５０から離れる方向に移動して冷媒が可動オリフィス部材１００を通過する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコン等のエアコンサイクル（空気調和装置）に装備される膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコン等にあっては、車室内に配置した蒸発器（エバポレータ）に冷媒を送って熱交換を行ない、車室内の冷房を図っている。
冷媒の流量を制御する膨張弁は、エバポレータに直接に取りつけるか、又はエバポレータ近傍に配置されるので、膨張弁から発する騒音は車室内のノイズの原因となる。
【０００３】
膨張弁は、エアコンの起動時に弁開度が最大となり、その後に通常の制御領域に戻る特性を有する。
そこで、エアコンの起動時には、全開の弁部を通って大量の冷媒がエバポレータ側へ流れ、その冷媒の通過音は騒音の発生源となっている。
【０００４】
下記の特許文献１は、弁体のリフトが２段階となる構造を備えて、弁座との間で形成するオリフィスの開度を段階的に制御することで、上記問題点の解決を図った膨張弁を開示している。
しかしながら、この膨張弁にあっては、弁体が収容される弁室内に可動筒やばねを配置しているために、弁室を通過する高圧の液冷媒の圧力損失が大きくなる不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１６４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、弁室からオリフィスに向かう高圧の冷媒の圧力損失を生ずることなく、エアコン起動時に適正量の冷媒がオリフィスを通過するように構成して騒音の発生を防止する膨張弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の膨張弁は、高圧の冷媒が供給される入口通路と、入口通路に連通する弁室と、弁室内に配置される弁体と、弁体に対向して配置される可動オリフィス部材と、可動オリフィス部材を通過した冷媒を流出させる出口通路と、弁体を駆動するパワーエレメントを備え、可動オリフィス部材は、弁室と出口通路の間の差圧により弁体のリフト方向に摺動し、開弁後に出口通路の冷媒が所定圧力に達するまでの間は弁体のリフト量がほぼ一定に保たれるように構成されているものである。
そして、可動オリフィス部材は、弁座を有する円盤状の本体と、本体の弁座の反対側に設けられる円筒部と、円筒部の端部に設けられるフランジ部と、円筒部の内側に配設されて本体を弁体に向けて付勢するスプリングと、円筒部の外周部に嵌装されるシール部材とを備えるものとすることができる。
また、弁室と出口通路の間に形成されて可動オリフィス部材が摺動自在に挿入される挿入穴を備え、可動オリフィス部材が挿入穴から抜け出るのを防止するストッパを備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の膨張弁は、上述した手段を備えることにより、弁室からオリフィスに向かう高圧冷媒の圧力損失を生ずることなく、エアコン起動時に弁部を通過する冷媒の流量が過大になることを防止して、騒音の発生を防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の膨張弁の全体構成を示す断面図。
【図２】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図３】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図４】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図５】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図６】本発明のリフト特性を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の膨張弁の全体構成を示す断面図である。
全体を符号１で示す膨張弁は、レシーバ側からの高圧の液冷媒の入口通路２０を有する弁本体１０を備え、入口通路２０は、奥壁に設けた開口部２１を介して弁室４０に連通する。弁室４０内には、ボール状の弁体５０が配設され、弁体５０はサポート５１で支持され、サポート５１は弾性を有する脚部材５２で姿勢を保持されるとともにスプリング５３により、上方へ付勢される。
【００１１】
スプリング５３の下端は、弁室の開口部を塞ぐプラグ５５により支持される。プラグ５５は弁本体１０に対してねじ部５６により螺合され、プラグ５５のねじ込み量を変更することによって、サポート５１を支持するスプリング５３のばね力を調節することができる。プラグ５５の外周部にシール部材５７を嵌装して弁室４０のシールを図る。
【００１２】
弁室４０の上部の挿入穴４１内には、後述する可動オリフィス部材１００が摺動自在に挿入される。挿入穴４１の上部は、オリフィス通路４２を介して出口通路２３の一部の通路２２に開口する。可動オリフィス部材１００を通過した冷媒は出口通路２３からエバポレータに向けて流出する。
【００１３】
可動オリフィス部材１００は、本体１１０を有し、本体１１０はスプリング１４０により、常時弁体５０側に付勢される。弁室４０の挿入穴４１の入口部には、ストッパ１５０を設けて可動オリフィス部材１００の抜け止めを防止する。本体１１０の外周部にはシール部材１３０が嵌装される。
エバポレータからコンプレッサ側へ戻る冷媒は、弁本体１０に設けた戻り通路３０を通過する。戻り通路３０に開口する開口部３２を介して冷媒の圧力と温度情報はパワーエレメント７０側へ伝達される。
【００１４】
パワーエレメント７０は、上下の蓋部材で形成されるキャン７１を有し、ダイアフラム７２により画成される上部圧力室７３、下部圧力室７４を備える。ダイアフラム７２の変位は支持部材７５を介して作動棒８０に伝えられ、作動棒８０は弁体５０を操作する。作動棒８０の外周部にはシールリング８２とその押え部材８１がとりつけられ、冷媒の２つの通路２２、３０の間をシールする。
【００１５】
図２は、本発明の膨張弁１の要部を示す断面図である。
弁室４０の上部の挿入穴４１内に摺動自在に挿入される可動オリフィス部材１００は、円盤状の本体１１０を有する。本体１１０は、円筒部１１５と円筒部１１５の上部のフランジ部１２０を有し、円筒部１１５の外周部にはシールリング１３０が嵌装される。本体１１０の内径部には弁座１１２が形成され、オリフィス１１４に通ずる。
ボール状の弁体５０と弁座１１２との開口距離により弁開度が調整される。
【００１６】
挿入穴４１に挿入された可動オリフィス部材１００は、弁室４０に圧入されるストッパ１５０により抜け止めが構成される。
本体１１０の円筒部１１５の内周部にはスプリング１４０が配設され、本体１１０をストッパ１５０に向けて付勢する。
【００１７】
本発明の膨張弁１は以上のように構成されており、弁室４０と出口側の通路２２との冷媒の圧力に差がない場合には可動オリフィス１００は、弁体５０側に付勢され、挿入穴４１の底部４１ａと本体１１０との間には、クリアランスＣ１が形成される。
【００１８】
図３乃至図５は本発明の膨張弁１の作用を示す説明図である。
図３は、エアコン起動時の状態を示し、弁室４０内の圧力に比べてエバポレータ側へ向かう出口通路２２の圧力が小さくなった状態を示す。
両者の圧力差によって可動オリフィス部材１００がスプリング１４０に対して押し上げられる。この作用によって、可動オリフィス部材１００と挿入穴４１の底部４１ａとの間隙Ｃ２は減少するとともに、弁体５０と弁座１１２との間に小さな間隙Ｇ１が形成される。
【００１９】
図６は戻り通路３０を通過する低圧冷媒の圧力ＰＬ（出口通路２２を通過する冷媒の圧力とほぼ等しい）と弁体５０の可動オリフィス部材１００からのリフト量との関係を示すグラフで、符号Ｅ１は閉弁後の状態からエアコンを始動した時の状態を示す。
弁室４０と出口通路２２の圧力差が増大すると、図４に示すように、可動オリフィス部材１００と挿入穴４１の底部４１ａとの間の間隙Ｃ３は、スプリング１４０のばね力と差圧による可動オリフィス部材１００を押し上げる力とのバランスで形成される状態となる。また、弁体５０と弁座１１２との間のオリフィス開度Ｇ２も増大する。
図６の領域Ｅ２は、この状態を示し、弁開度（リフト）はほぼ一定量に保たれ、ほぼ一定量の冷媒がエバポレータに供給される。
【００２０】
図５は、弁室４０内の圧力と出口通路２２の圧力との差圧が大きくなり、可動オリフィス部材１００が挿入穴４１の底部４１ａに押し付けられた状態を示す。間隙Ｃ４はなくなり、間隙Ｇ３は、パワーエレメントにより駆動される作動棒８０が弁体５０を下方へ押し下げて形成する弁リフト量により制御される。
図６の領域Ｅ３はこの制御領域を示す。
【００２１】
本発明の膨張弁は以上のように、可動オリフィス部材を装備することによって、差圧弁を構成してある。そこで、エアコンのオフ時に、低リフトを確保してエバポレータに冷媒を送り、エバポレータに少量の冷媒を滞留させておくことで、エアコン起動時の低圧圧力の急減圧を防止することができる。また、開弁後の低圧圧力の一定領域で弁の低リフトを保持して冷媒流量を制御して、冷媒通過音の低減を図ることができるものである。そして、可動オリフィス部材は弁室と出口通路の間に配置されるため、弁室からオリフィスに向かう高圧の冷媒の圧力損失が生ずるのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００２２】
１ 膨張弁
１０ 弁本体
２０ 入口通路
２２、２３ 出口通路
３０ 戻り通路
４０ 弁室
４１ 挿入穴
５０ 弁体
７０ パワーエレメント
１００ 可動オリフィス部材
１３０ シールリング
１４０ スプリング
１５０ ストッパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコン等のエアコンサイクル（空気調和装置）に装備される膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコン等にあっては、車室内に配置した蒸発器（エバポレータ）に冷媒を送って熱交換を行ない、車室内の冷房を図っている。
冷媒の流量を制御する膨張弁は、エバポレータに直接に取りつけるか、又はエバポレータ近傍に配置されるので、膨張弁から発する騒音は車室内のノイズの原因となる。
【０００３】
膨張弁は、エアコンの起動時に弁開度が最大となり、その後に通常の制御領域に戻る特性を有する。
そこで、エアコンの起動時には、全開の弁部を通って大量の冷媒がエバポレータ側へ流れ、その冷媒の通過音は騒音の発生源となっている。
【０００４】
下記の特許文献１は、弁体のリフトが２段階となる構造を備えて、弁座との間で形成するオリフィスの開度を段階的に制御することで、上記問題点の解決を図った膨張弁を開示している。
しかしながら、この膨張弁にあっては、弁体が収容される弁室内に可動筒やばねを配置しているために、弁室を通過する高圧の液冷媒の圧力損失が大きくなる不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１６４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、弁室からオリフィスに向かう高圧の冷媒の圧力損失を生ずることなく、エアコン起動時に適正量の冷媒がオリフィスを通過するように構成して騒音の発生を防止する膨張弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の膨張弁は、高圧の冷媒が供給される入口通路と、入口通路に連通する弁室と、弁室内に配置される弁体と、弁体に対向して配置される可動オリフィス部材と、可動オリフィス部材を通過した冷媒を流出させる出口通路と、弁体を駆動するパワーエレメントを備え、可動オリフィス部材は、弁室と出口通路の間の差圧により弁体のリフト方向に摺動し、開弁後に出口通路の冷媒が所定圧力に達するまでの間は弁体のリフト量がほぼ一定に保たれるように構成されているものである。
そして、可動オリフィス部材は、弁座を有する円盤状の本体と、本体の弁座の反対側に設けられる円筒部と、円筒部の端部に設けられるフランジ部と、円筒部の内側に配設されて本体を弁体に向けて付勢するスプリングと、円筒部の外周部に嵌装されるシール部材とを備えるものとすることができる。
また、弁室と出口通路の間に形成されて可動オリフィス部材が摺動自在に挿入される挿入穴を備え、可動オリフィス部材が挿入穴から抜け出るのを防止するストッパを備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の膨張弁は、上述した手段を備えることにより、弁室からオリフィスに向かう高圧冷媒の圧力損失を生ずることなく、エアコン起動時に弁部を通過する冷媒の流量が過大になることを防止して、騒音の発生を防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の膨張弁の全体構成を示す断面図。
【図２】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図３】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図４】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図５】本発明の膨張弁の要部の断面図。
【図６】本発明のリフト特性を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の膨張弁の全体構成を示す断面図である。
全体を符号１で示す膨張弁は、レシーバ側からの高圧の液冷媒の入口通路２０を有する弁本体１０を備え、入口通路２０は、奥壁に設けた開口部２１を介して弁室４０に連通する。弁室４０内には、ボール状の弁体５０が配設され、弁体５０はサポート５１で支持され、サポート５１は弾性を有する脚部材５２で姿勢を保持されるとともにスプリング５３により、上方へ付勢される。
【００１１】
スプリング５３の下端は、弁室の開口部を塞ぐプラグ５５により支持される。プラグ５５は弁本体１０に対してねじ部５６により螺合され、プラグ５５のねじ込み量を変更することによって、サポート５１を支持するスプリング５３のばね力を調節することができる。プラグ５５の外周部にシール部材５７を嵌装して弁室４０のシールを図る。
【００１２】
弁室４０の上部の挿入穴４１内には、後述する可動オリフィス部材１００が摺動自在に挿入される。挿入穴４１の上部は、オリフィス通路４２を介して出口通路２３の一部の通路２２に開口する。可動オリフィス部材１００を通過した冷媒は出口通路２３からエバポレータに向けて流出する。
【００１３】
可動オリフィス部材１００は、本体１１０を有し、本体１１０はスプリング１４０により、常時弁体５０側に付勢される。弁室４０の挿入穴４１の入口部には、ストッパ１５０を設けて可動オリフィス部材１００の抜け止めを防止する。本体１１０の外周部にはシール部材１３０が嵌装される。
エバポレータからコンプレッサ側へ戻る冷媒は、弁本体１０に設けた戻り通路３０を通過する。戻り通路３０に開口する開口部３２を介して冷媒の圧力と温度情報はパワーエレメント７０側へ伝達される。
【００１４】
パワーエレメント７０は、上下の蓋部材で形成されるキャン７１を有し、ダイアフラム７２により画成される上部圧力室７３、下部圧力室７４を備える。ダイアフラム７２の変位は支持部材７５を介して作動棒８０に伝えられ、作動棒８０は弁体５０を操作する。作動棒８０の外周部にはシールリング８２とその押え部材８１がとりつけられ、冷媒の２つの通路２２、３０の間をシールする。
【００１５】
図２は、本発明の膨張弁１の要部を示す断面図である。
弁室４０の上部の挿入穴４１内に摺動自在に挿入される可動オリフィス部材１００は、円盤状の本体１１０を有する。本体１１０は、円筒部１１５と円筒部１１５の上部のフランジ部１２０を有し、円筒部１１５の外周部にはシールリング１３０が嵌装される。本体１１０の内径部には弁座１１２が形成され、オリフィス１１４に通ずる。
ボール状の弁体５０と弁座１１２との開口距離により弁開度が調整される。
【００１６】
挿入穴４１に挿入された可動オリフィス部材１００は、弁室４０に圧入されるストッパ１５０により抜け止めが構成される。
本体１１０の円筒部１１５の内周部にはスプリング１４０が配設され、本体１１０をストッパ１５０に向けて付勢する。
【００１７】
本発明の膨張弁１は以上のように構成されており、弁室４０と出口側の通路２２との冷媒の圧力に差がない場合には可動オリフィス１００は、弁体５０側に付勢され、挿入穴４１の底部４１ａと本体１１０との間には、クリアランスＣ１が形成される。
【００１８】
図３乃至図５は本発明の膨張弁１の作用を示す説明図である。
図３は、エアコン起動時の状態を示し、弁室４０内の圧力に比べてエバポレータ側へ向かう出口通路２２の圧力が小さくなった状態を示す。
両者の圧力差によって可動オリフィス部材１００がスプリング１４０に対して押し上げられる。この作用によって、可動オリフィス部材１００と挿入穴４１の底部４１ａとの間隙Ｃ２は減少するとともに、弁体５０と弁座１１２との間に小さな間隙Ｇ１が形成される。
【００１９】
図６は戻り通路３０を通過する低圧冷媒の圧力ＰＬ（出口通路２２を通過する冷媒の圧力とほぼ等しい）と弁体５０の可動オリフィス部材１００からのリフト量との関係を示すグラフで、符号Ｅ１は閉弁後の状態からエアコンを始動した時の状態を示す。
弁室４０と出口通路２２の圧力差が増大すると、図４に示すように、可動オリフィス部材１００と挿入穴４１の底部４１ａとの間の間隙Ｃ３は、スプリング１４０のばね力と差圧による可動オリフィス部材１００を押し上げる力とのバランスで形成される状態となる。また、弁体５０と弁座１１２との間のオリフィス開度Ｇ２も増大する。
図６の領域Ｅ２は、この状態を示し、弁開度（リフト）はほぼ一定量に保たれ、ほぼ一定量の冷媒がエバポレータに供給される。
【００２０】
図５は、弁室４０内の圧力と出口通路２２の圧力との差圧が大きくなり、可動オリフィス部材１００が挿入穴４１の底部４１ａに押し付けられた状態を示す。間隙Ｃ４はなくなり、間隙Ｇ３は、パワーエレメントにより駆動される作動棒８０が弁体５０を下方へ押し下げて形成する弁リフト量により制御される。
図６の領域Ｅ３はこの制御領域を示す。
【００２１】
本発明の膨張弁は以上のように、可動オリフィス部材を装備することによって、差圧弁を構成してある。そこで、エアコンのオフ時に、低リフトを確保してエバポレータに冷媒を送り、エバポレータに少量の冷媒を滞留させておくことで、エアコン起動時の低圧圧力の急減圧を防止することができる。また、開弁後の低圧圧力の一定領域で弁の低リフトを保持して冷媒流量を制御して、冷媒通過音の低減を図ることができるものである。そして、可動オリフィス部材は弁室と出口通路の間に配置されるため、弁室からオリフィスに向かう高圧の冷媒の圧力損失が生ずるのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００２２】
１ 膨張弁
１０ 弁本体
２０ 入口通路
２２、２３ 出口通路
３０ 戻り通路
４０ 弁室
４１ 挿入穴
５０ 弁体
７０ パワーエレメント
１００ 可動オリフィス部材
１３０ シールリング
１４０ スプリング
１５０ ストッパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアコンサイクルに装備される膨張弁であって、
高圧の冷媒が供給される入口通路と、入口通路に連通する弁室と、弁室内に配置される弁体と、弁体に対向して配置される可動オリフィス部材と、可動オリフィス部材を通過した冷媒を流出させる出口通路と、弁体を駆動するパワーエレメントを備え、可動オリフィス部材は、弁室と出口通路の間の差圧により弁体のリフト方向に摺動し、開弁後に出口通路の冷媒が所定圧力に達するまでの間は弁体のリフト量がほぼ一定に保たれるように構成されている膨張弁。
【請求項２】
可動オリフィス部材は、弁座を有する円盤状の本体と、本体の弁座の反対側に設けられる円筒部と、円筒部の端部に設けられるフランジ部と、円筒部の内側に配設されて本体を弁体に向けて付勢するスプリングと、円筒部の外周部に嵌装されるシール部材とを備える請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
弁室と出口通路の間に形成されて可動オリフィス部材が摺動自在に挿入される挿入穴を備える請求項１記載の膨張弁。
【請求項４】
可動オリフィス部材が挿入穴から抜け出るのを防止するストッパを備える請求項３記載の膨張弁。
【請求項１】
エアコンサイクルに装備される膨張弁であって、
高圧の冷媒が供給される入口通路と、入口通路に連通する弁室と、弁室内に配置される弁体と、弁体に対向して配置される可動オリフィス部材と、可動オリフィス部材を通過した冷媒を流出させる出口通路と、弁体を駆動するパワーエレメントを備え、可動オリフィス部材は、弁室と出口通路の間の差圧により弁体のリフト方向に摺動し、開弁後に出口通路の冷媒が所定圧力に達するまでの間は弁体のリフト量がほぼ一定に保たれるように構成されている膨張弁。
【請求項２】
可動オリフィス部材は、弁座を有する円盤状の本体と、本体の弁座の反対側に設けられる円筒部と、円筒部の端部に設けられるフランジ部と、円筒部の内側に配設されて本体を弁体に向けて付勢するスプリングと、円筒部の外周部に嵌装されるシール部材とを備える請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
弁室と出口通路の間に形成されて可動オリフィス部材が摺動自在に挿入される挿入穴を備える請求項１記載の膨張弁。
【請求項４】
可動オリフィス部材が挿入穴から抜け出るのを防止するストッパを備える請求項３記載の膨張弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−４７４３０（Ｐ２０１２−４７４３０Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２４９３（Ｐ２０１０−１９２４９３）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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