JP6063651B2

JP6063651B2 - 膨張弁

Info

Publication number: JP6063651B2
Application number: JP2012137614A
Authority: JP
Inventors: 靖井上; 武志齊藤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: JP2014001895A

Description

本発明は、空気調和機等の冷凍サイクルに装備される膨張弁に関する。

この種の膨張弁は、例えばカーエアコンではエンジン室と車室とを仕切る隔壁に装備されることがあり、エアコン運転中の騒音低減が要求される。
下記の特許文献１は、そのような騒音を低減するべく、コンデンサで凝縮した高圧冷媒を弁室に導入する入口ポートに絞り部を備える膨張弁を開示している。
このように構成することで、入口ポートを通過する冷媒中の気泡が細分化され、冷媒通過時の騒音が低減する。

特開平１１−２８７５３６号公報

しかしながら、特許文献１の膨張弁は、弁開度に関係なく常に高圧冷媒を絞るように構成されているため、所望の流量を確保しづらいという問題点がある。
本発明の目的は、コンデンサで凝縮した高圧冷媒を絞ることにより冷媒通過時の騒音を低減するとともに、所望の冷媒流量を得られ易くした膨張弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の膨張弁は、コンデンサで凝縮した高圧冷媒を導入する入口ポート、該入口ポートがその側面に連通する弁室、該弁室の上部に設けられ前記弁室内に導入された冷媒を減圧するオリフィス、該オリフィスを通過した冷媒をエバポレータ側へ導出する出口通路及びエバポレータからコンプレッサへ戻る冷媒が通過する戻り通路を有する弁本体と、前記弁室内に配置されるとともに前記オリフィスを開閉する弁部材と、前記弁室内に配置されるとともに前記弁部材を支持する支持部材と、前記弁室内に配置され、前記弁部材を前記オリフィス側に付勢するように前記支持部材を押圧するコイルスプリングと、前記弁部材に対して前記コイルスプリングと反対側に配置され、前記弁部材を駆動する弁部材駆動装置とを備え、前記入口ポートから導入された高圧冷媒が、前記支持部材の小径部及び前記弁室の内壁との間、前記オリフィス及び前記出口通路を介してエバポレータへ導出するようにされた膨張弁であって、前記支持部材は、前記弁部材を頂部で支持すると共に前記コイルスプリングの上部を収容する小径部と、前記弁室の内周面に案内される大径部と、前記小径部と前記大径部を連結する肩部とを有し、前記弁部材が前記オリフィスを閉鎖した状態においては、前記肩部が前記入口ポートの最下部よりも上方に位置して前記入口ポートの出口の開口面積を小さくして前記弁室内に導入される冷媒を絞るとともに、前記弁部材が開方向に移動するに従って前記肩部が前記入口ポートの出口を塞がない位置まで移動可能となって前記冷媒通路の開口面積が増加するようにされたものである。

なお、前記支持部材は、例えば、金属板をプレス加工して形成される段付の円筒状部材とすることができる。
また、前記支持部材が、前記支持部材を閉弁方向に付勢するコイルバネを覆うようにすることができる。この場合、前記弁室内に導入される冷媒が直接コイルバネに触れるのを防いで騒音を低減することができる。
また、前記支持部材の外面と前記弁室の内面との間に冷媒整流通路が形成されるものとすることができる。この場合、冷媒の乱流の発生を防止するとともに、冷媒に含まれる気泡を細分化して騒音の発生を防止することができる。

本発明の膨張弁は、弁部材が開方向に移動するに従って支持部材による高圧冷媒の絞り量が減少するので、起動時における冷媒通過時の騒音を低減できるとともに、所望の冷媒流量を得られ易いという利点がある。

本発明の実施例の正面側の縦断面図（閉弁時）。本発明の実施例の側面側の縦断面図（閉弁時）。本発明の実施例の正面側の縦断面図（開弁時）。本発明の実施例の横断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ’線断面図。支持部材の斜視図。本発明の実施例の作用の説明図。

図１、図２は、本発明の膨張弁の実施例を示す縦断面図である。
膨張弁１は弁本体１０を有し、弁本体１０の下部に形成した弁室２０にはレシーバ側からの高圧冷媒が導入される入口通路１２が設けられ、入口通路１２は小径の入口ポート１４を有しており、この入口ポート１４を介して弁室２０に連通する。

弁室２０の上部には、弁室２０内に導入された冷媒を減圧するオリフィス５０が設けられている。オリフィス５０の下端には弁座３２が形成され、この弁座３２に対向して弁部材３０が配設される。
弁部材３０は後述する支持部材１００により支持され、支持部材１００と弁室２０の開口部に螺合されるプラグ４４との間には、支持部材１００を上方へ付勢するコイルスプリング４２が設けられる。プラグ４４の弁室２０側にはシールリング４６が嵌装されて弁室２０のシールが達成される。
オリフィス５０を通過した冷媒は内径寸法が大きい出口通路５２に流出し、エバポレータ(図示せず)へ送り出される。
入口通路１２と出口通路５２は、それらの軸線が直交するように形成されており、凝縮器から入口通路１２を介して弁本体１０内に流入する高圧冷媒は、弁本体１０内をＬ字状に流れ、出口通路５２を介して蒸発器へ送り込まれる。

エバポレータで外気と熱交換を行った冷媒は、弁本体１０の上部に設けたＬ字形の戻り通路６０（図４（ｃ）参照）に送り込まれ、コンプレッサ側へ戻される。
戻り通路６０内の冷媒は開口部６２を介してパワーエレメント７０側へも送られる。

パワーエレメント７０は、上蓋７２と下蓋７３の間にダイアフラム７４を挟み込んだ構造を有し、ダイアフラム７４の上下に上部圧力室７６と下部圧力室７８が形成される。上部圧力室７６には、戻り通路６０を通過する冷媒の温度に応じて膨張・収縮する作動ガスが封入される。
ダイアフラム７４の下面は受け部材８０で支持され、受け部材８０は弁部材３０を駆動する作動棒８２に接続されている。ダイアフラム７４の変位は作動棒８２を介して弁部材３０に伝達され、これにより弁部材３０と弁座３２の間の弁開度が制御される。
作動棒８２は、弁本体１０に形成された凹部１０a内に装着されたリング状の防振ばね部材２００により弾性支持されている。この防振ばね部材２００は作動棒８２に外嵌され、作動棒８２に対して軸方向の移動を許容しつつ径方向の移動を抑制するように構成され、高圧冷媒の圧力変動に伴う騒音の発生を防止する。
また、パワーエレメント７０はカバー９０で覆われ、外気温度の影響がパワーエレメント７０の作動ガスに及ばないようにされている。

本発明の膨張弁１にあっては、弁室２０内に配置された支持部材１００が弁室２０内に導入される高圧冷媒の絞り部材を兼用するようになっている。
支持部材１００は、例えば金属板のプレス加工により形成される段付の円筒状の部材である。この場合、部品点数を削減して軽量化とコストダウンを図ることができる。

図５は支持部材１００の詳細を示す斜視図である。
支持部材１００は、大径部１１０と小径部１２０が肩部１３０で連結される段付の円筒状部材であって、小径部１２０の頂部１２２には、弁部材３０を支持する凹部形状の弁支持部１４０が形成される。

図１、２は、弁部材３０がオリフィス５０を完全に塞ぐ閉弁状態を示す。
支持部材１００の大径部１１０は弁室２０の内周面に案内され、小径部１２０は弁室２０の内周面との間に高圧冷媒をオリフィス５０に案内する環状の空間を形成する。この空間は、冷媒を整流して乱流の発生を防止するとともに、冷媒中の気泡を細分化することにより騒音を低減するように作用する。
図１、２の状態では、図６（ａ）に示すように、支持部材１００の肩部１３０が入口ポート１４の最下部よりも上方に位置する。すなわち、大径部１１０の上部が入口ポート１４の出口と重なり、大径部１１０の上部と入口ポート１４の出口との隙間で形成される冷媒通路の開口面積が入口ポート１４の出口の開口面積よりも小さくなり、弁室２０に流入する冷媒が絞られることとなる。この作用により、エアコン起動時の冷媒通過音は低減する。

図３は、パワーエレメント７０で駆動される作動棒８２が弁部材３０を押し下げて弁部材３０が弁座３２から離れた開弁状態を示す。
この状態にあっては、支持部材１００の肩部１３０は、必要な冷媒流量を確保する開口面積となるように入口ポート１４の中程から入口ポート１４の最下部と同じ位置（図６（ｃ）に示す位置）までの任意の位置に位置決めされる。すなわち、大径部１１０の上部と入口ポート１４の出口との隙間で形成される冷媒通路の開口面積は、支持部材１００の肩部１３０が開方向に移動するにしたがって増加し、これによって必要な冷媒流量を得ることができる。このように、起動時（閉弁時）には肩部１３０と入口ポート１４の出口との隙間で形成される冷媒通路の開口面積を小さくして弁室２０内に導入される冷媒を絞るが、弁部材３０が開方向に移動するに従って、図６の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）で示すように、前記冷媒通路の開口面積が増加するように構成されているので、所望の冷媒流量が得られ易い。

また、本発明の膨張弁１にあっては、弁室２０内に配置されるコイルスプリング４２を支持部材１００で覆った構成を有するので、入口ポート１４から弁室２０内に流入する高圧冷媒はコイルスプリング４２に直接触れることがなく、騒音が低減する。

なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、上記実施形態に種々の改変を施すことができる。
例えば、上記実施形態では、入口ポート１４の出口を塞ぐ部材を支持部材に一体成形した例を説明したが、当該部材は支持部材と別体であってもよい。
その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。

１膨張弁
１０弁本体
１２入口通路
１４入口ポート
２０弁室
３０弁部材
３２弁座
４２コイルスプリング
４４プラグ
４６シールリング
５０オリフィス
５２出口通路
６０戻り通路
６２開口部
７０パワーエレメント
７２上蓋
７３下蓋
７４ダイアフラム
７６上部圧力室
７８下部圧力室
８０受け部材
８２作動棒
９０カバー
１００支持部材
１１０大径部
１２０小径部
１２２頂部
１３０肩部
１４０弁支持部

Claims

コンデンサで凝縮した高圧冷媒を導入する入口ポート、該入口ポートがその側面に連通する弁室、該弁室の上部に設けられ前記弁室内に導入された冷媒を減圧するオリフィス、該オリフィスを通過した冷媒をエバポレータ側へ導出する出口通路及びエバポレータからコンプレッサへ戻る冷媒が通過する戻り通路を有する弁本体と、
前記弁室内に配置されるとともに前記オリフィスを開閉する弁部材と、
前記弁室内に配置されるとともに前記弁部材を支持する支持部材と、
前記弁室内に配置され、前記弁部材を前記オリフィス側に付勢するように前記支持部材を押圧するコイルスプリングと、
前記弁部材に対して前記コイルスプリングと反対側に配置され、前記弁部材を駆動する弁部材駆動装置とを備え、
前記入口ポートから導入された高圧冷媒が、前記支持部材の小径部及び前記弁室の内壁との間、前記オリフィス及び前記出口通路を介してエバポレータへ導出するようにされた膨張弁であって、
前記支持部材は、
前記弁部材を頂部で支持すると共に前記コイルスプリングの上部を収容する小径部と、
前記弁室の内周面に案内される大径部と、
前記小径部と前記大径部を連結する肩部とを有し、
前記弁部材が前記オリフィスを閉鎖した状態においては、前記肩部が前記入口ポートの最下部よりも上方に位置して前記入口ポートの出口の開口面積を小さくして前記弁室内に導入される冷媒を絞るとともに、前記弁部材が開方向に移動するに従って前記肩部が前記入口ポートの出口を塞がない位置まで移動可能となって前記冷媒通路の開口面積が増加するようにされた膨張弁。
前記支持部材は、金属板をプレス加工して形成される段付の円筒状部材である請求項１記載の膨張弁。