JPH0332946Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は自動車用冷房システムに使用する膨張
弁に係り、特に、均圧方式を電気的操作により内
部均圧式あるいは外部均圧式に瞬時に切り換える
ことのできる膨張弁に関する。

「従来の技術」 従来の自動車用冷房システムに使用される温度
式自動膨張弁は、車種、冷房能力に応じて均圧方
式を、内部均圧式或いは外部均圧式と使い分けて
いた。ここで第４図に示した内部均圧式の温度式
自動膨張弁１は、圧力の取出しが膨張弁の内部に
おいて可能なため、第５図に示す如く均圧管５を
必要とせず、冷房システムへの取付け工程数が短
縮できる利点を有していた。又、第５図に示した
外部均圧式の温度式自動膨張弁２は、蒸発器の出
口圧力を感知するので、負荷変動によつて蒸発器
の圧力損失が変動して大きくなると、蒸発器の出
口過熱度を設定値に制御することができた。

カーエアコンは家庭用エアコンに比べて負荷の
変動が大きいため、膨張弁は広範囲の制御性が要
求され、膨張弁の過熱度設定はカーエアコンの最
も多く使用される空気負荷に調整されているのが
一般的で、自動車の運転開始時や夏季の高負荷時
には、最適な過熱度より低い場合が多かつた。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、従来の内部均圧式の温度式自動
膨張弁には、蒸発器の入口圧力を感知するため、
蒸発器の圧力損失が大きくなると蒸発器の出口過
熱度が大きくなつてしまい、冷力低下や圧縮機の
焼付きの心配があつた。このため、負荷変動に対
しても圧力損失の変動が少ない蒸発器を用いた
り、冷房能力の小さい車種に限定される等の制約
があつた。更に又、従来の外部均圧式の温度式自
動膨張弁は、負荷が低下した時には膨張弁の設定
過熱度が小さくなるので、液戻りが起こり易く消
費動力の増大、液圧縮によるコンプレツサー部品
の破損等の問題があつた。即ち、高負荷時に合せ
て過熱度設定した膨張弁は車室内温度が平衡とな
つてからも過熱度が高くなつてしまうため、圧縮
器の焼付けて起こつたり、潤滑油の劣化が早かつ
た。更に、冷房能力の大きな膨張弁は、蒸発器の
圧力損失が変動するため、外部均圧式が採用され
るが、低負荷時には制御性が低下して液戻りが起
り易く、消費動力を増す欠点を有していた。

本考案は内部均圧式及び内部均圧式の膨張弁が
夫々長所や短所を有しているため、これを瞬時に
初換えて外部均圧式を一時的に内部均圧式にする
ことにより、過熱度を蒸発器の圧力損失分だけ高
くしてクールダウン性能を向上させることを目的
とするものである。

「課題を解決するための手段」 本考案は、本体に設けた気密室内を金属膜板で
第１，２気密室に区分し、第１気密室には内部に
冷媒ガスを充填させた感温筒に連通する圧力導入
口を設けると共に、第２気密室に連通する第１均
圧通路と第１通路と第２通路を本体に設け、本体
の一側には外周にコイルを巻回した作動室を取付
けて該作動室内に可動鉄心を左右動可能に収容
し、外部均圧取出部に連通する第２均圧通路を作
動室の一側に連通し、作動室の他側には第１均圧
通路に連通する第３均圧通路と、前記第１通路に
連通する第５均圧通路を設け、作動室の壁面には
前記第３均圧通路と第２均圧通路を連通する第６
均圧通路を形成し、第１通路と第２通路を開閉す
るボール弁に下端を係止させた作動杆の上端を、
第２気密室内に収容して金属膜板に当接させた作
動室に係止し、前記コイルに通電させて生じた磁
力により前記作動室内の可動鉄心を左右動させて
第２均圧通路と第５均圧通路を交互に開閉させる
切換装置を前記本体に一体に設ける構成を、課題
を解決する手段とするものである。

「作用」 電磁弁を操作することにより、外部均圧式の膨
張弁を一時的に且つ瞬時に内部均圧式に切り換え
て、過熱度を蒸発器の圧力損失分だけ高く設定
し、外部均圧式及び内部均圧式の膨張弁が夫々有
する短所を補うことができる。

「実施例」 本考案の実施例を図面により説明すると、第１
図において上蓋１１と下蓋１２の間にダイヤフラ
ムをなす金属膜板１３を挟持し、その周縁を密着
させて気密室１４を形成し、金属膜板１３の上下
に第１、２気密室Ａ，Ｂを形成する。上蓋１１の
中央に設けた圧力導入口１１ａに一端を連結させ
たチユーブ１５の他端には、第３図に示した蒸発
器６５の出口の管壁に取付ける感温筒６４ｃを連
結し、感温筒６４ｃとチユーブ１５と第１気密室
Ａの内部に冷媒ガスを密封させてある。

下蓋１２の下部に固着した本体１７の上方内部
にスプリング１８を収容するための収容室１９を
設け、第２気密室Ｂに連通した第１均圧通路２０
を収容室１９と平行に形成する。又、収容室１９
から直角方向に位置させた第１通路２１と、前記
収容室１９と同一直線上に位置させた第２通路２
２を夫々本体１７内に形成する。

第２気密室Ｂ内に上下動可能に収容させた作動
板２３の上面は金属膜板１３に当接させ、第２通
路２２と第１通路２１を第２の通孔２５ａで連通
させる。また、収容室１９の底部に連通させた第
１の通孔２５は、前記第１通路２１を貫通して第
２の通孔２５ａにより第２通路２２に連通し、作
動板２３の下面に上端を係止させた作動杆２６
は、収容室１９と第１の通孔２５と第１通路２１
と第２の通孔２５ａを貫通し、該作動杆２６の下
端は第２通路２２内に出没可能に位置させてあ
る。

２７は作動杆２６の周囲をシールするオーリン
グで、上方から弾発させたスプリング１８により
押板２８を介して押圧している。

２９は第２通路２２と第１通路２１を連通する
ために、前記第１の通孔２５と同一直線上に設け
た第２の弁孔２５ａの下端に着座させるボール弁
で、該ボール弁の上部に前記作動杆２６の下端を
係止させてある。３０は第２通路２２の内壁に設
けた螺条１７ａに螺合させた調整環で、該調整環
に一端を係止した第２のスプリング３１の他端に
より、押圧片３２を介して第２の弁孔２５ａの下
端にボール２９を着座させてある。ボール弁２９
を下方から押圧する第２のスプリング３１の弾発
力は、調整環３０を回動させることにより調整で
き、調整環３０の中心には回動用の角孔３０ａを
設けてある。

外周にコイル３６を巻回させた円筒コア３５の
後部には、先端に第２均圧通路３７を開口させた
固動鉄心３８を固着し、第２均圧通路３７の後部
はチユーブ３９を介して外部均圧取出口６４ｂを
連結している。円筒コア３５の前部に第２の固定
鉄心４２を介して取付けた弁座体４１に設けた第
３均圧通路４４の一端は、前記第１均圧通路２０
に連通し、この第３均圧通路４４の他端は円筒コ
ア３５内に設けた作動室４５に連通している。

同じく第１通路２１の内端に連通して設けた第
４均圧通路２１ａに連通する第５均圧通路４６を
弁座体４１に設け、この第５均圧通路４６の他端
は作動室４５に開口している。作動室４５内に左
右動可能に収容させた可動鉄心４７の両端には、
同一直線上に位置して設けた前記第２，５均圧通
路３７，４６を交互に開閉させる弾性体４７ａ，
４７ｂを取付けてある。作動室４５の壁面には第
２均圧通路３７と第３均圧通路４４を連通する第
６均圧通路４８を切溝状に形成する。

４９はコイル３６に通電するための端子で、該
コイルの外周をヨーク５０で覆つて、第２気密室
Ｂに連通する第３均圧通路４４と第２均圧通路、
または、該第３均圧通路４４と第５均圧通路４６
とからなる均圧通路を切換える切換装置５１を本
体１７に一体に設ける。５２は可動鉄心４７を第
１図左方向に常時付勢させるバネで、コイル３６
の非通電時には第５均圧通路４６は閉じられ、第
３均圧通路４４と第２均圧通路３７を第６均圧通
路４８を介して連通している。

冷房システムを第３図により説明すると、圧縮
機６１により圧縮された高温、高圧の冷媒は凝縮
器６２によつて冷却されて液体となり、受液器６
３を介して温度式自動膨張弁６４に送られ、ここ
で断熱膨張により圧力を低下させて冷却フイン
（図示せず）によつて周囲から蒸発熱を吸収し、
蒸発器６５内で液冷媒が蒸発して気体となり、再
び、圧縮機６１に送られる。図中、６４ａは内部
均圧取出部、６４ｂは外部均圧取出部である。

本実施例の作用について説明すると、蒸発器６
５の出口の管壁温度は、該管壁に取付けた感温筒
６４ｃによつて感知され、感温筒６４ｃ内の液冷
媒の当該温度相当圧力によつて第１気密室Ａを介
して金属膜板１３で受圧され、金属膜板１３に接
した作動板２３に作用する。この作動板２３に連
動する作動杆２６を介して第２のスプリグ３１の
力によつて第２通孔２５ａに着座しているボール
弁２９を押し下げ、金属膜板１３上下の受圧力差
とスプリング３１の力との力関係によつてボール
弁２９の弁開度を規制する。

凝縮器６２からの高温、高圧の液冷媒は第２通
路２２から第２の通孔２５ａを通つて膨張し、低
温低圧の気液混合飽和状態にある冷媒となつて第
１通路２１から蒸発器６５へ流れる。この場合、
作動杆２６と収容室１９の間はオーリング２７で
シールされている。

切換装置５１がOFFでコイル３６に電流が流
れないと、可動鉄心４７はバネ５２の弾発力によ
り第１図に示す如く左方向に押圧されていて、可
動鉄心４７の左端に取付けた弾性体４７ｂが第５
均圧通路４６の端部を閉じる。この場合、蒸発器
６５の出口圧力は、蒸発器の出口に配管接続した
外部均圧取出部６４ｂにチユーブ３９を介して連
結する第２均圧通路３７、作動室４５、第６均圧
通路４８、第３均圧通路４４、第１均圧通路２０
を介して第２作動室Ｂに伝達され、金属膜板１３
が蒸発器６５の出口冷媒圧力を受圧し、この冷媒
圧力伝達方式が外部均圧式である。

次に、コイル３６に連結した端子４９から通電
して電気回路を閉成すると、可動鉄心４７はコイ
ル３６の磁力によりバネ５２の力に打ち勝つて第
１図右方向に移動し、可動鉄心４７の右端に取付
けた弾性体４７ｂが第２均圧通路３７の左端を閉
じ、蒸発器６５の出口冷媒圧力の第２気密室Ｂへ
の伝達を遮断する（第２図）。即ち、今迄閉じて
いた第５均圧通路４６は、可動鉄心４７の右方向
への移動によつて開となり、蒸発器６５の入口冷
媒圧力である第１通路２１の圧力は第４均圧通路
２１ａ及び第５均圧通路４６を通り、更に、第３
均圧通路４４、第１均圧通路２０に伝えられ、金
属膜板１３が蒸発器６５の入口の冷媒圧力を受圧
し、この冷媒圧力伝達方式が内部均圧式である。

即ち、コイル３６の非通電時には外部均圧式の
膨張弁として作用し、通電時には内部均圧式の膨
張弁として作用するもので、使用頻度の一番多い
負荷では外部均圧式として最適過熱度を設定す
る。又、クールダウン性能を高めたい始動時の高
負荷時にはコイル３６に通電して可動鉄心４７を
操作して均圧方式を切換えて内部均圧式とし、車
室内温度が安定する数分から十数分後には、コイ
ル３６への通電を止めて外部均圧式に切り換える
ことができる。更に、低負荷時では液戻りの問題
から内部均圧式の方が有利なため、通電して内部
均圧式として使用することができる。このよう
に、自動車用冷房装置では、コンプレツサの回転
数が変動し、アイドリング等の状態ではコンプレ
ツサの圧縮能力が不足して低圧側の圧力が上昇す
る。この低圧側の圧力が上昇すると蒸発器内部冷
媒の蒸発温度が上昇して空気との熱交換量が小さ
くなつてしまう。ここで膨張弁の開度を小さく
し、冷媒流量を少なくすることは過熱度が上昇し
蒸発器の低温部分の面積が小さくなるため冷力が
低下するように見えるが、コンプレツサーの吸引
能力に伴つて膨張弁の開度を小さくし、蒸発圧力
を低くした方が、空気と冷媒の温度差が大きくな
り、より冷たい空気ができ、車室内の空気温度を
下げて実際の熱交換量を大きくすることができ
る。

「考案の効果」 本考案は以下のような効果を有している。

均圧方式を電磁弁により負荷に応じて瞬時に
切り換えることによつて、内部均圧式及び外部
均圧式の夫々の短所を補い、均圧方式を使い分
けることができる。

高負荷時には、外部均圧式を一時的に内部均
圧式にすることにより、過熱度を蒸発器の圧力
損失分だけ高くし、それによつてクールダウン
性能を向上させることができ、冷房性能の向上
及び機器の保護を図り広範囲にわたつて最適な
性能を引き出すことができる。

電磁弁を膨張弁本体に組み込んだため、余分
な配管を必要とせず、従来の外部均圧式と同じ
配管工数でよい。

切換手段として電磁弁を用いたため、均圧式
をプログラム化し、オートエアコン等の出力と
して作動させることができるので、冷房システ
ムを電気的方法により制御することが可能であ
る。

自動車用冷房装置ではコンプレツサの回動数
が変動し、コンプレツサの圧縮能力が不足して
低圧側の圧力が上昇すると蒸発器内部冷媒の蒸
発温度が上昇して空気との熱交換量が小さくな
り、膨張弁の開度が小さくなつて冷媒流量が少
なくなると過熱度が上昇し、蒸発器の低温部分
の面積が小さくなつて冷力が低下するように見
えるが、コンプレツサーの吸引能力に伴つて膨
張弁の開度を小さくし、蒸発圧力を低くした方
が、空気と冷媒の温度差が大きくなつて冷たい
空気ができ、車室内の空気温度を下げて実際の
熱交換量を大きくすることができる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は切換装置が不作動時の全体の断面図、
第２図は切換装置が作動時の一部省略した断面
図、第３図は冷房システムの配管図、第４図は従
来の内部均圧式膨張弁の断面図、第５図は従来の
外部均圧式膨張弁の一部省略した断面図である。 Ａ，Ｂ……気密室、１１……圧力導入口、１３
……金属膜板、１４……気密室、１７……本体、
２０……第１均圧通路、２１……第１通路、２１
ａ……第４均圧通路、２２……第２通路、２３…
…作動板、２６……作動杆、２９……ボール弁、
３６……コイル、３７……第２均圧通路、４４…
…第３均圧通路、４５……作動室、４６……第５
均圧通路、４７……可動鉄心、４８……第６均圧
通路、５１……切換装置、６４ｂ……外部均圧取
出部、６４ｃ……感温筒。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体に設けた気密室内を金属膜板で第１，２気
   密室に区分し、第１気密室には内部に冷媒ガスを
   充填させた感温筒に連通する圧力導入口を設ける
   と共に、第２気密室に連通する第１均圧通路と第
   １通路と第２通路を本体に設け、本体の一側には
   外周にコイルを巻回した作動室を取付けて該作動
   室内に可動鉄心を左右動可能に収容し、外部均圧
   取出部に連通する第２均圧通路を作動室の一側に
   連通し、作動室の他側には第１均圧通路に連通す
   る第３均圧通路と、前記第１通路に連通する第５
   均圧通路を設け、作動室の壁面には前記第３均圧
   通路と第２均圧通路を連通する第６均圧通路を形
   成し、第１通路と第２通路を開閉するボール弁に
   下端を係止させた作動杆の上端を、第２気密室内
   に収容して金属膜板に当接させた作動室に係止
   し、前記コイルに通電させて生じた磁力により前
   記作動室内の可動鉄心を左右動させて第２均圧通
   路と第５均圧通路を交互に開閉させる切換装置を
   前記本体に一体に設けた膨張弁。