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JP2003056947A - 膨張弁 - Google Patents

膨張弁

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Publication number
JP2003056947A
JP2003056947A JP2001239236A JP2001239236A JP2003056947A JP 2003056947 A JP2003056947 A JP 2003056947A JP 2001239236 A JP2001239236 A JP 2001239236A JP 2001239236 A JP2001239236 A JP 2001239236A JP 2003056947 A JP2003056947 A JP 2003056947A
Authority
JP
Japan
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diameter
orifice
ball
refrigerant
expansion valve
Prior art date
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Application number
JP2001239236A
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English (en)
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JP3963672B2 (ja
Inventor
Takeyasu Nishiyama
武泰 西山
Takeshi Kaneko
毅 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TGK Co Ltd
Original Assignee
TGK Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=19070015&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2003056947(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by TGK Co Ltd filed Critical TGK Co Ltd
Priority to JP2001239236A priority Critical patent/JP3963672B2/ja
Publication of JP2003056947A publication Critical patent/JP2003056947A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3963672B2 publication Critical patent/JP3963672B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/01Geometry problems, e.g. for reducing size
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/12Sound

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  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁部に冷媒が流れることにより発生する流動
音を低減することができる膨張弁を提供することを目的
とする。 【解決手段】 弁孔をなすオリフィス1および弁体をな
すボール2を備えた自動車用の膨張弁において、オリフ
ィス1の径dとボール2の径Dとの比d/Dを0.70
ないし0.96の範囲内にした。これにより、オリフィ
ス1の径dとボール2の径Dとの差が小さくなるので、
冷媒の流れの障害となる領域が小さくなり、冷媒をスム
ーズに流すことができることから、膨張弁としての特性
を維持しつつ流動音を低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は膨張弁に関し、特に
自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルの中で高温・
高圧の液冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の気液混合冷
媒にするとともにエバポレータ出口での冷媒の状態が所
定の過熱度になるように冷媒流量を制御する膨張弁に関
する。
【0002】
【従来の技術】自動車エアコンシステムでは、コンプレ
ッサによって圧縮された高温高圧のガス冷媒をラジエー
タで凝縮し、高圧の液冷媒を膨張弁で断熱膨張させるこ
とで低温低圧の冷媒にし、それをエバポレータにて蒸発
させてコンプレッサに戻すような冷凍サイクルが形成さ
れている。低温の冷媒が供給されるエバポレータは、車
室内の空気と熱交換を行い、冷房が行われる。
【0003】膨張弁は、エバポレータ出口側の冷媒の温
度および圧力の変化を感知して内部が昇降圧する感温部
と、その感温部の昇降圧により駆動されてエバポレータ
入口側に供給される冷媒の流量を制御する弁部とから構
成されている。この弁部は、高圧冷媒を受ける冷媒入口
と低圧冷媒を供給する冷媒出口とを連通する冷媒通路の
途中にその冷媒通路を遮るように設けられた壁に穿設さ
れて弁孔を構成するオリフィスと、このオリフィスに対
向して接離可能に設けられて弁体を構成するボールとか
ら成っている。ボールは、オリフィスを塞ぐ方向にばね
によって付勢され、また、オリフィスを開ける方向にシ
ャフトを介して感温部により駆動されるようになってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】冷媒入口に供給された
高圧の液冷媒は、オリフィスの開口端面にある弁座とボ
ールとの隙間を通るときに減圧沸騰して大量の気泡を発
生し、気泡と液体分とが混じった冷媒が冷媒出口へと流
れる。このとき、気泡の破裂音などを含め大きな流動音
が発生し、この流動音が不快な騒音として聴感されると
いった問題点があった。
【0005】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、弁部に冷媒が流れることにより発生する流動
音を低減することができる膨張弁を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、弁孔をなすオリフィスおよび弁体をなす
ボールを備えた自動車用の膨張弁において、前記オリフ
ィスの径をボールの径で除した値が0.70ないし0.
96の範囲内にあることを特徴とする膨張弁が提供され
る。
【0007】このような膨張弁によれば、オリフィスの
径とボールの径との差が小さくなるので、冷媒の流れの
障害となる領域が小さくなり、冷媒をスムーズに流すこ
とができるようになる。これにより、オリフィスの径を
ボールの径で除した値が0.70ないし0.96の範囲
内であれば、膨張弁としての特性を維持しながら流動音
を低減させる効果が大きい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図1は本発明による膨張弁
の要部を拡大して示した説明図である。
【0009】膨張弁の弁部は、冷媒入口と冷媒出口との
間に形成されたオリフィス1と、このオリフィス1に対
向して接離可能に設けられたボール2とから構成されて
いる。ここで、オリフィス1の径をd、ボール2の径を
Dとしたとき、本発明による膨張弁は、オリフィス1の
径dとボール2の径Dとの比d/Dを、0.70から
0.96の範囲に設定するようにしている。
【0010】自動車用エアコンシステムに使われる膨張
弁では、そのオリフィス1の径dは、システムによって
要求される特性から決定されるものであって、5.6m
m〜1.9mmの範囲のものが使われている。一方、ボ
ール2の径Dは、オリフィス1の径dに合わせて適宜設
定されるものであるため、オリフィス1の径dとボール
2の径Dとに様々な組み合わせが存在する。そこで、オ
リフィス1の径dとボール2の径Dとの比d/Dを変化
させた場合の騒音値の変化を調べてみた。
【0011】図2はオリフィスの径とボールの径との比
に対する騒音値の変化を示す図である。この図2では、
縦軸が騒音値を表し、横軸がオリフィス1の径dとボー
ル2の径Dとの比d/Dを表わしている。従来の代表的
な膨張弁では、オリフィス1の径dが2.6mm、ボー
ル2の径Dが3.97mmのものがあり、この場合、オ
リフィス1の径dとボール2径Dとの比d/Dは、0.
65になる。そのような比の場合の騒音値は、約50d
Bであった。
【0012】オリフィス1の径dが実用化されている膨
張弁の5.6mm〜1.9mmの範囲内において、ボー
ル2の径Dを変えて、オリフィス1とボール2との各種
寸法の組み合わせにした場合、比d/Dが大きくなるに
連れて騒音値が低下することが分かった。これは、オリ
フィス1の径dとボール2の径Dとの差が小さくなるの
で、冷媒の流れの障害となる領域が小さくなり、冷媒を
スムーズに流すことができ、これにより冷媒が流れるこ
とによって発生する騒音の大きさが低減するものと思わ
れる。膨張弁としての性能を維持しつつ騒音値の低減に
効果がある範囲として、オリフィス1の径dとボール2
の径Dとの比d/Dが0.70〜0.96の範囲にある
のがよく、好ましくは、0.85〜0.96の範囲に設
定するとよい。
【0013】次に、このようなd/Dの関係を適用した
自動車用の膨張弁の実施の形態について説明する。図3
は第1の実施の形態に係る膨張弁を示す縦断面図であ
る。
【0014】この第1の実施の形態に係る膨張弁10
は、膨張弁の最小機能を有し、エバポレータへの配管に
部分的に挿入して使用するようにした低コストタイプの
ものである。この膨張弁10は、上部にエバポレータ出
口側の冷媒の温度の変化を感知して内部が昇降圧する感
温部11を有し、下部にはエバポレータ入口側に供給さ
れる冷媒の流量を制御する弁部12を有している。
【0015】感温部11は、内部がダイヤフラム13に
よって仕切られていて冷媒ガスが封入されており、頂部
には、感温筒14が連通状態で接続され、その先端は、
エバポレータの出口配管と接触されてエバポレータ出口
の冷媒温度を感知するようにしている。
【0016】弁部12は、ボディ15の長手方向のほぼ
中央に高圧冷媒導入溝16が周設され、この高圧冷媒導
入溝16から中央軸線を通って高圧冷媒通路17が穿設
されている。ボディ15の下方端部には、軸線方向に低
圧冷媒通路18が穿設されている。高圧冷媒通路17と
低圧冷媒通路18との間のボディ15の軸線位置には、
弁孔をなすオリフィス19が連通されており、その低圧
冷媒通路18側の開口端面が弁座になっている。その弁
座に対向して弁体をなすボール20が配置され、そのボ
ール20は、円錐スプリング21によって弁座の方向に
向けて付勢されている。
【0017】ダイヤフラム13とボール20との間のボ
ディ15の軸線位置には、軸線方向に進退自在にシャフ
ト22が挿通され、感温部11がエバポレータ出口の冷
媒温度を感知することで変化する内部圧力によるダイヤ
フラム13の変位をボール20に伝えるようにしてい
る。
【0018】以上の構成の膨張弁において、オリフィス
19の径dとボール20の径Dとの比d/Dは、0.7
0〜0.96の範囲、好ましくは、0.85〜0.96
の範囲に設定されている。
【0019】図4は第2の実施の形態に係る膨張弁を示
す縦断面図である。この第2の実施の形態に係る膨張弁
30は、アングル型またはコーナ型と呼ばれているもの
で、上部にエバポレータ出口側の冷媒の温度の変化を感
知して内部が昇降圧する感温部31を有し、下部にはエ
バポレータ入口側に供給される冷媒の流量を制御する弁
部32を有している。
【0020】感温部31は、内部がダイヤフラム33に
よって仕切られていて使用冷媒とは異なるガスが封入さ
れており、頂部には、先端部がコイル状に巻回されてい
てエバポレータ出口の冷媒温度を感知するようにした感
温筒34が連通状態で接続されている。
【0021】弁部32は、L型のボディ35に図の横か
ら高圧冷媒通路36が穿設され、下方の軸線方向に低圧
冷媒通路37が穿設されている。高圧冷媒通路36と低
圧冷媒通路37との間のボディ35の軸線位置には、弁
孔をなすオリフィス38が連通されており、その低圧冷
媒通路37側の開口端面が弁座になっている。その弁座
に対向して弁体をなすボール39が配置され、そのボー
ル39は、スプリング40によって弁座の方向に向けて
付勢されている。
【0022】ダイヤフラム33とボール39との間のボ
ディ35の軸線位置には、軸線方向に進退自在にシャフ
ト41が挿通され、ダイヤフラム33の下部空間と低圧
冷媒通路37との間には均圧通路42が設けられてい
る。このシャフト41は、感温部31がエバポレータ出
口の冷媒温度とエバポレータ入口の冷媒圧力とを感知す
ることで内部圧力が変化することによるダイヤフラム3
3の変位をボール39に伝えるようにしている。
【0023】以上の構成の膨張弁において、オリフィス
38の径dとボール39の径Dとの比d/Dは、0.7
0〜0.96の範囲、好ましくは、0.85〜0.96
の範囲に設定されている。
【0024】図5は第3の実施の形態に係る膨張弁を示
す縦断面図である。この第3の実施の形態に係る膨張弁
50は、アングル型またはコーナ型と呼ばれているもの
で、上部にエバポレータ出口側の冷媒の温度の変化を感
知して内部が昇降圧する感温部51を有し、下部にはエ
バポレータ入口側に供給される冷媒の流量を制御する弁
部52を有している。
【0025】感温部51は、内部がダイヤフラム53に
よって仕切られていて、上部空間には不活性ガスが封入
されており、頂部には、活性炭を入れた感温筒54が連
通状態で接続されている。
【0026】弁部52は、L型のボディ55に図の下方
の軸線方向に高圧冷媒通路56が穿設され、横からは低
圧冷媒通路57が穿設されている。高圧冷媒通路56と
低圧冷媒通路57との間のボディ55の軸線位置には、
弁孔をなすオリフィス58が連通されており、その高圧
冷媒通路56側の開口端面が弁座になっている。その弁
座に対向して弁体をなすボール59が配置され、そのボ
ール59は、スプリング60によって弁座の方向に向け
て付勢されている。
【0027】ダイヤフラム53とボール59との間のボ
ディ55の軸線位置には、軸線方向に進退自在にシャフ
ト61が挿通され、ダイヤフラム53の下部空間と低圧
冷媒通路57との間には均圧通路62が設けられてい
て、感温部51がエバポレータ出口の冷媒温度および入
口の圧力を感知することで変化する内部圧力によるダイ
ヤフラム53の変位をボール59に伝えるようにしてい
る。
【0028】以上の構成の膨張弁において、オリフィス
58の径dとボール59の径Dとの比d/Dは、0.7
0〜0.96の範囲、好ましくは、0.85〜0.96
の範囲に設定されている。
【0029】図6は第4の実施の形態に係る膨張弁を示
す縦断面図である。この第4の実施の形態に係る膨張弁
70は、ブロック型またはボックス型と呼ばれているも
ので、上部にエバポレータから出てきた冷媒の温度およ
び圧力の変化を感知して内部が昇降圧する感温部71を
有し、下部にはエバポレータ入口側に供給される冷媒の
流量を制御する弁部72を有している。
【0030】感温部71は、内部がダイヤフラム73に
よって仕切られていて、上部空間には冷媒ガスが封入さ
れている。弁部72は、ボディ74の図の下方におい
て、横方向から位置をずらして高圧冷媒通路75および
低圧冷媒通路76が穿設されている。高圧冷媒通路75
と低圧冷媒通路76との間のボディ74の軸線位置に
は、弁孔をなすオリフィス77が連通されており、その
低圧冷媒通路76側の開口端面が弁座になっている。そ
の弁座に対向して弁体をなすボール78が配置され、そ
のボール78は、スプリング79によって弁座の方向に
向けて付勢されている。
【0031】ボディ74の図の上方には、横方向に冷媒
通路80が穿設されている。この冷媒通路80に一方の
開口端(図の左側)はエバポレータ出口側に接続され、
反対側の開口端はコンプレッサの吸入側に接続される。
この冷媒通路80は、感温部71のダイヤフラム73に
よって仕切られた下部空間に連通されている。
【0032】ダイヤフラム73とボール78との間のボ
ディ74の軸線位置には、軸線方向に進退自在にシャフ
ト81が挿通され、感温部71が冷媒通路80を流れる
冷媒の温度および圧力を感知することで変化する内部圧
力によるダイヤフラム73の変位をボール78に伝える
ようにしている。
【0033】以上の構成の膨張弁において、オリフィス
77の径dとボール78の径Dとの比d/Dは、0.7
0〜0.96の範囲、好ましくは、0.85〜0.96
の範囲に設定されている。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、オリ
フィス1の径dとボール2の径Dとの比d/Dが0.7
0ないし0.96になるような構成にした。これによ
り、オリフィス1の径dとボール2の径Dとの差が小さ
くなり、冷媒の流れの障害となる領域が小さくなるの
で、冷媒がスムーズに流れるようになる。これにより、
膨張弁としての特性を維持しつつ流動音を低減させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による膨張弁の要部を拡大して示した説
明図である。
【図2】オリフィスの径とボールの径との比に対する騒
音値の変化を示す図である。
【図3】第1の実施の形態に係る膨張弁を示す縦断面図
である。
【図4】第2の実施の形態に係る膨張弁を示す縦断面図
である。
【図5】第3の実施の形態に係る膨張弁を示す縦断面図
である。
【図6】第4の実施の形態に係る膨張弁を示す縦断面図
である。
【符号の説明】
1 オリフィス 2 ボール 10 膨張弁 11 感温部 12 弁部 13 ダイヤフラム 14 感温筒 15 ボディ 16 高圧冷媒導入溝 17 高圧冷媒通路 18 低圧冷媒通路 19 オリフィス 20 ボール 21 円錐スプリング 22 シャフト 30 膨張弁 31 感温部 32 弁部 33 ダイヤフラム 34 感温筒 35 ボディ 36 高圧冷媒通路 37 低圧冷媒通路 38 オリフィス 39 ボール 40 スプリング 41 シャフト 42 均圧通路 50 膨張弁 51 感温部 52 弁部 53 ダイヤフラム 54 感温筒 55 ボディ 56 高圧冷媒通路 57 低圧冷媒通路 58 オリフィス 59 ボール 60 スプリング 61 シャフト 62 均圧通路 70 膨張弁 71 感温部 72 弁部 73 ダイヤフラム 74 ボディ 75 高圧冷媒通路 76 低圧冷媒通路 77 オリフィス 78 ボール 79 スプリング 80 冷媒通路 81 シャフト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁孔をなすオリフィスおよび弁体をなす
    ボールを備えた自動車用の膨張弁において、 前記オリフィスの径をボールの径で除した値が0.70
    ないし0.96の範囲内にあることを特徴とする膨張
    弁。
  2. 【請求項2】 前記オリフィスは、その径が5.6mm
    ないし1.9mmの範囲にあることを特徴とする請求項
    1記載の膨張弁。
JP2001239236A 2001-08-07 2001-08-07 膨張弁 Expired - Lifetime JP3963672B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1669703A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-14 Tgk Company, Ltd. Expansion valve
JP2011133157A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Fuji Koki Corp 膨張弁

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1669703A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-14 Tgk Company, Ltd. Expansion valve
JP2011133157A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Fuji Koki Corp 膨張弁

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