JPH0422229Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は冷凍システムの蒸発器への冷媒供給量
を制御するための膨張弁に関する。

（従来技術及びその問題点） 従来の膨張弁として、例えば圧縮機及び蒸発器
の夫々に接続された各管路が夫々接続されたハウ
ジングと、該ハウジングの内部に着脱自在に嵌合
されたケーシングと、該ケーシングの内部に設け
られ前記圧縮機の吐出口から前記蒸発器の入口へ
の冷媒量を調整する調整弁体と、前記ケーシング
の端部に設けられ前記蒸発器の出口の冷媒温度に
応じて前記調整弁体を制御するパワーエレメント
とを備えたものが存在する（特願昭60−103566
号）。

斯かる膨張弁においては、圧縮機の吐出口から
の高温・高圧冷媒の熱が金属製のケーシングを固
体伝導によつて伝導し、該熱によりパワーエレメ
ントが加熱されてしまう。従つて、パワーエレメ
ントは蒸発器の出口の冷媒温度より高い温度に応
じた冷媒量を供給するように調整弁体を制御して
しまう。このため、圧縮機の吐出口から蒸発器の
入口への冷媒量が必要以上に多くなり、液冷媒が
蒸発器内で蒸発しきれずに圧縮機に戻されてしま
うという問題があつた。

（考案の目的） 本考案は上記事情に鑑みてなされてもので、高
温・高圧冷媒の熱によるパワーエレメントの加熱
を低減し、調整弁体が適正に制御されるようにし
た膨張弁を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の問題点を解決するために本考案において
は、圧縮機及び蒸発器の夫々に接続された各管路
が夫々接続されたハウジングと、該ハウジングの
内部に着脱自在に嵌合されたケーシングと、該ケ
ーシングの内部に設けられ前記圧縮機の吐出口か
ら前記蒸発器の入口への冷媒量を調整する調整弁
体と、前記ケーシングの端面に設けられ前記蒸発
器の出口の冷媒温度に応じて前記調整弁体を制御
するパワーエレメントとを備えた膨張弁におい
て、前記ケーシングの前記パワーエレメント側端
部の外周と前記ハウジングの内周との間に間隙を
設け、当該パワーエレメント側端部の外周に環状
溝を設けたものである。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明す
る。第１図は本考案の膨張弁を組み込んだ冷凍シ
ステムの構成図で、同図中１は本考案の膨張弁全
体を示し、該膨張弁１はハウジング２内にその一
端部（図中下端部）に設けた挿入口３から膨張弁
本体４を複数（本実施例では３本）の０リング
（シール部材）5₁，5₂，5₃を介して挿入して閉塞
部材６にて前記挿入口３を気密に閉塞することに
より、前記ハウジング２内に膨張弁本体４を固定
してなる。

前記ハウジング２はアルミニウム材を用いてダ
イキヤスト成形したものであるが、冷間鍛造域は
熱間鍛造にて成形してもよい。前記ハウジング２
は一端部（図中下端部）が開口し且つ他端部（図
中上端部）が閉塞された中空円筒状をなし、その
内孔部分が膨張弁本体挿入室７となつている。前
記ハウジング２の一側周壁の軸方向略中間部には
第１接続口８が径方向に貫通して設けられてい
る。前記ハウジング２の他側周壁の軸方向略中間
部より一端側（挿入口３側）には第２接続口９が
径方向に貫通して設けられている。前記ハウジン
グ２の他側周壁の他端側（反挿入口３側）には第
３接続口１０が径方向に貫通して設けられてい
る。前記ハウジング２の一側周壁の他端側には前
記第３接続口１０と対向させて第４接続口１１が
径方向に貫通して設けられている。

前記膨張弁本体４は前記ハウジング２の膨張弁
本体挿入室７内に径嵌合されたケーシング１２を
有しその一端部（図中下端部）の段部１２ａがハ
ウジング２の挿入口３内の段部３ａに当接し、他
端部（図中上端部）とハウジング２の挿入室７内
端部との間に冷媒通過室である間隙７ａを有し、
該冷媒通過室７ａ内に前記第３及び第４接続口１
０及び１１が夫々開口している。前記ケーシング
１２は両端面が開口する中空円筒状をなし、その
内周面は、軸方向略中間部に位置してその軸線と
直交する面とされた段部１３を介してこれより一
端側（図中下端側）が他端側（図中上端側）より
大径とされている。前記ケーシング１２内の小径
部分は作動杆嵌装室１４となつており、該作動杆
嵌装室１４内に作動杆１５が摺動自在に嵌装され
ている。該作動杆１５は軸方向略中間部の段部１
６を介して一端側（図中下端側）より他端側（図
中上端側）が大径とされ、該大径部１５ａの外周
面が作動杆嵌装室１４の内周面に摺動自在に径嵌
合されている。前記作動杆１５の一端部には調整
弁体１７が一体的に作動し得る如く装着されてい
る。該調整弁体１７は、前記段部１３の内周部側
に位置して前記作動杆嵌装室１４とを接続する通
路１８の周縁に設けられた鋭角シート部１９に接
離するテーパ状シート部２０を有する截頭円錐形
状をなしている。前記調整弁体１７のテーパ状シ
ート部２０が前記通路１８の鋭角シート部１９に
接触した閉弁状態において、前記作動杆嵌装室１
４内の作動杆１５の段部１６と調整弁体１７のテ
ーパ状シート部２０側（図中上端側）端部との間
に高圧室２１が画成される。前記調整弁体１７は
ばね２２により閉弁側（図中上側）に付勢されて
おり、該ばね２２は前記調整弁体１７と前記ケー
シング１２の大径部の一端側内周面に螺装された
ばね受部材２３との間に介装されている。前記ケ
ーシング１２の大径部内における前記段部１３と
ばね受部材２３との間に低圧室２４が画成され
る。前記ケーシング１２の周壁には高圧室２１及
び低圧室２４に夫々開口する第１通孔２５及び第
２通孔２６が径方向に貫通して設けられている。
なお、これら第１通孔２５及び第２通孔２６はケ
ーシング１２の両側に夫々設けられ、一側の第２
通孔２６は第１接続口８に、他側の第１通孔２５
は第２接続口９に夫々合致連通している。

前記ケーシング１２の外周面には、第１通孔２
５より一端側、第１通孔２５と第２通孔２６との
間、及び第２通孔２６より他端側に夫々位置して
環状溝２７₁，２７₂，２７₃が設けられており、
これら環状溝２７₁，２７₂，２７₃に前記０リン
グ５₁，５₂，５₃が夫々嵌装され、これら０リン
グ５₁〜５₃にてハウジング２の挿入室７内周面と
ケーシング１２の外周面との間の高圧側と低圧側
とが気密に区画されている。

前記ケーシング１２の他端に設けた凹部内には
ダイアフラム（圧力応動部材）２８が設けられて
いる。該ダイアフラム２８はその外周部が前記ケ
ーシング１２の他端の凹部内底壁外周部とプレー
ト２９の外周部との間に挟持され、該プレート２
９とダイアフラム２８との間に空隙２９ａを有し
ている。前記ダイアフラム２８の中央部が前記作
動杆１５の他端面（反調整弁体１７側端面）に当
接しており、該作動杆１５の軸線方向に変位す
る。前記ダイアフラム２８の作動杆１５側端面と
ケーシンク１２の凹部内底壁との間には作動空間
３０が設けられている。

前記ケーシング１２の他端側にはダイアフラム
２８と対向させてパワーエレメント（圧力発生手
段）３３が設けられている。該パワーエレメント
３３は前記プレート２９の反ダイアフラム２８側
端に略半球状カバー３４を装着して構成した密閉
空間３４ａ内に温度に比例して膨張するガスを封
入したもので、前記密閉空間３４ａ内はプレート
２９に穿設された透孔３６を介してダイアフラム
２８とプレート２９との間の空隙２９ａ内と連通
されている。前記カバー３４を介して冷媒通過室
７ａ内を通過する冷媒の温度が密閉空間３４ａ内
に伝達され、当該温度に応じて前記ダイアフラム
２８を介して作動杆を開弁方向に押圧する圧力を
発生するようになつている。

前記閉塞部材６はねじ部材よりなり前記挿入口
３の内周面に螺装され、該閉塞部材６とケーシン
グ１２との間は０リング３７にて気密にシールさ
れており、該０リング３７は閉塞部材６の内端面
の環状溝３８内に嵌装されている。

又、前記ケーシング１２の前記パワーエレメン
ト３３側端部（図中上端部）の側面には、熱伝導
遮断用の環状溝（空隙）４５が穿設されている
（第１図及び第２図参照）。この環状溝４５により
形成された小径部１２ｂはケーシング１２の強度
を維持し得る程度の肉厚とされ、該環状溝４５が
可能な限り深くなるようにされている。

更に、前記ケーシング１２の所定箇所には、前
記環状溝４５と前記作動空間３０とを連通する通
孔３１（外部均圧通路）が穿設されている。こう
して、作動空間３０が通孔３１、環状溝４５及び
ケーシング１２の外周面とハウジング２内の膨張
弁本体挿入室７の内周面との間の間隙３２を介し
て、前記ハウジング２内の膨張弁本体挿入室７の
反挿入口３側端内部、即ち、冷媒通過室７ａ内と
連通するようになつている。又、ケーシング１２
の周方向に前記通孔３１と180°変位した箇所に
は、作動杆１５の大径部１５ａの外周面に設けら
れた環状リーク溝３９と前記環状溝４５とを連通
するリーク通路４０が設けられている。こうし
て、前記高圧室２１の冷媒が前記作動杆１５の大
径部１５ａの外周面と作動杆嵌装室１４の内周面
との摺動面間に漏洩した際該漏洩冷媒が環状リー
ク溝３９、リーク通路４０、環状溝４５及び間隙
３２を介して、前記冷媒通過室７ａへリークする
ようになつている。

上述のように構成された本考案の膨張弁１は、
第１の接続口８をレシーバタンク４１及び凝縮器
４２を順次介して圧縮機４３の吐出口４３ａに、
第４接続口１１を圧縮機４３の吸入口４３ｂに、
第２接続口９を蒸発器４４の入口４４ａに、第３
接続口１０を該蒸発器４４の出口４４ｂに夫々接
続することにより冷凍システムに組み込まれる。

（作用） 次に、上記構成の膨張弁１の作用を説明する。
圧縮機４３の駆動により圧縮された高温・高圧の
冷媒は凝縮器４２→レシーバタンク４１→第２通
孔２６→高圧室２１→低圧室２４→第１通孔２５
→蒸発器４４→冷媒通過室７ａの経路を経て再び
圧縮機４３に戻る。このような冷凍サイクルにお
いて、蒸発器４４の出口から流出する冷媒の温度
は冷媒通過室７ａ内においてカバー３４にて検出
され、当該温度に応じて密閉空間３４ａ内の封入
ガスが膨張（縮小）し、ダイアフラム２８を介し
て作動杆１５を開弁（閉弁）方向に下降（上昇）
させる。該密閉空間内の圧力は冷媒通過室７ａ内
の冷媒温度によつて決まるもので、該圧力とばね
２２のばね力とのバランスにより調整弁体１７の
開度が決定し、該開度に応じて高圧室２１から低
圧室２４への冷媒流入量が決定され、これに伴い
蒸発器４４内への冷媒流入量が決定される。即
ち、前記ダイアフラム２８の開弁方向への押圧力
F_Dは、蒸発器４４の出口からの冷媒が通過する
冷媒通過室７ａ内の冷媒圧力及び温度をP₁及び
T₁、密閉空間３４ａ内の圧力をP₂、ダイアフラ
ム２８の受圧面積をＡとすると、F_D＝（P₂−
P₁）・Ａとなる。ここでP₂はT₁に対応して決まる
圧力であり、ばね２２のばね力をF_SPとすればF_D
＝F_SP＝（P₂−P₁）・Ａとなり、またP₂はT₁の関数
であるから、F_SPと密閉空間３４ａ内のT₁に対す
る圧力変化特性を適当に選択することにより、
P₁に相当する飽和温度とT₁の差、即ち蒸発器４
４の出口冷媒加熱度を適正範囲に制御できるもの
である。

このような膨張弁１の作動時において、高圧室
２１内の高温・高圧の冷媒が発生する熱はケーシ
ング１２を伝導するが環状溝４５により形成され
た空隙によつて遮断され、パワーエレメント３３
に到達する熱が規制される。従つて、パワーエレ
メント３３を加熱する熱は略蒸発器４４の出口４
４ｂから出る冷媒の熱のみとなる。

（考案の効果） 以上詳述したように本考案の膨張弁は、圧縮機
及び蒸発器の夫々に接続された各管路が夫々接続
されたハウジングと、該ハウジングの内部に着脱
自在に嵌合されたケーシングと、該ケーシングの
内部に設けられ前記圧縮機の吐出口から前記蒸発
器の入口への冷媒量を調整する調整弁体と、前記
ケーシングの端面に設けられ前記蒸発器の出口の
冷媒温度に応じて前記調整弁体を制御するパワー
エレメントとを備えた膨張弁において、前記ケー
シングの前記パワーエレメント側端部の外周と前
記ハウジングの内周との間に間隙を設け、当該パ
ワーエレメント側端部の外周に環状溝を設けたの
で、その環状溝によりケーシングに小径部が形成
され、その部分の断面積が小さくなるためケーシ
ングのパワーエレメント側端部へ熱が伝わりにく
くなり、また熱は小径部を経由してパワーエレメ
ント側端部に伝わるため、熱の伝達経路が長くな
り、更にケーシングのパワーエレメント側端部が
ハウジングの内周に接触していないので、ハウジ
ングの熱がパワーエレメントへ直接伝わらない。
したがつて、高温・高圧冷媒の熱によるパワーエ
レメントの加熱が低減されて調整弁体が適正に制
御され、蒸発器に必要以上に多くの冷媒が供給さ
れて液冷媒が蒸発器内で蒸発しきれずに圧縮機に
戻されることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷凍システムに組み込んだ状態の本考
案の膨張弁の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の−線断面図である。 １……膨張弁、２……ハウジング、４……膨張
弁本体、７……膨張弁本体挿入室、１７……調整
弁体、２１……高圧室、２４……低圧室、２８…
…ダイアフラム、３３……パワーエレメント、４
３……圧縮機、４４……蒸発器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機及び蒸発器の夫々に接続された各管路が
   夫々接続されたハウジングと、該ハウジングの内
   部に着脱自在に嵌合されたケーシングと、該ケー
   シングの内部に設けられ前記圧縮機の吐出口から
   前記蒸発器の入口への冷媒量を調整する調整弁体
   と、前記ケーシングの端面に設けられ前記蒸発器
   の出口の冷媒温度に応じて前記調整弁体を制御す
   るパワーエレメントとを備えた膨張弁において、
   前記ケーシングの前記パワーエレメント側端部の
   外周と前記ハウジングの内周との間に間隙を設
   け、当該パワーエレメント側端部の外周に環状溝
   を設けたことを特徴とする膨張弁。