JPH05118467A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気温に影響されず、常に正常な機能を発揮
することができる膨張弁を提供する。 【構成】 膨張弁本体６内の低圧冷媒通路１７の上方
に、断熱性に優れた合成樹脂性のカバー１９を螺合固定
し、カバー１９内にベローズ２２を配設する。ベローズ
２２は、その内部に圧力応答性を有するガスを封入して
いる。そして、エバポレータ５から排出した低圧冷媒の
温度をベローズ２２に伝達させて、膨張オリフィス８の
開度を調節する。ベローズ２２は膨張弁本体６内に収容
されるとともにカバー１９に覆われているので外気温の
影響を受けず前記の低圧冷媒の温度だけに対応して作用
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カーエアコン等の冷
凍サイクルに用いられる膨張弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の膨張弁は、コンプレッサ側から
の液冷媒を気液２相冷媒にするためのオリフィスを有
し、その気液２相冷媒をエバポレータ側に送るものであ
る。この場合、膨張弁には、冷房負荷に応じて前記オリ
フィスの開度を調節するための調節機構が設けられる。
そして、従来は、この調節機構として、膨張弁本体に感
温室としてのダイヤフラム室を設けられている。そし
て、このダイヤフラム室にエバポレータの出口側の冷媒
温度を伝達して、ダイヤフラム室内の封入気体を膨張・
収縮させ、それに対応してダイヤフラムを変形させ、そ
の変形量に応じて、オリフィスの開度が調節されるよう
になっていた。すなわち、冷媒温度が高い高負荷のとき
には、ダイヤフラム室内の圧力が高くなって、オリフィ
ス開度が大きくなり、エバポレータに対する冷媒供給量
が増加される。また、冷媒温度が低い低負荷のときに
は、ダイヤフラム室内の圧力が低くなって、オリフィス
開度を小さくなり、冷媒供給量が減少される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、オリフィス開
度を調節に必要な最適の作動量、すなわちダイヤフラム
の十分な変形量を得るためには、ダイヤフラムとして大
径のものが必要である。このため、従来の膨張弁には、
大径のダイヤフラム室が装置されることになる。従っ
て、従来の膨張弁においては、ダイヤフラム室が膨張弁
本体から大きく突出して、膨張弁全体の大形化を招くば
かりでなく、そのダイヤフラム室が外部雰囲気にさらさ
れて、ダイヤフラム室内の温度が外気温の影響を受ける
ことになる。このため、その外部の気温が高い場合には
ダイヤフラム室内の温度が必要以上に高くなって、外気
温のためにオリフィスが開いて必要以上の冷媒が供給さ
れ、スーパーヒートがとれなくなるという不具合が生じ
る。また一方で、外部の気温が低い場合には逆にダイヤ
フラム室内の温度が下がり、最悪の場合はオリフィスが
閉じて冷媒供給がストップされてしまう（冷え込み）現
象が生じるという不具合も生じている。

【０００４】本発明の目的は、全体の小形化が可能にな
るとともに外気温の影響を受けない構成を有する膨張弁
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の膨張弁は、第１
の発明においては、膨張弁本体内に、コンデンサと連通
して同コンデンサにて凝縮した冷媒が導入される液冷媒
通路と、前記液冷媒通路に対して膨張オリフィスを介し
て連通し、同オリフィスにて断熱膨張された冷媒をエバ
ポレータに供給する霧状冷媒通路と、前記エバポレータ
を通過した冷媒が導入される低圧冷媒通路と、前記膨張
オリフィスの開閉量を調節する弁体と、前記低圧冷媒通
路内にその一部が露出する感温部材と、内部に不活性ガ
スを封入するとともに前記感温部材と接触して感温部材
から伝達される温度変化によって膨張・収縮を行うベロ
ーズと、そのベローズと前記弁体との間に介在され、ベ
ローズの膨張・収縮動作を前記弁体にその開閉量調節動
作として伝達する伝達機構とを設ける。

【０００６】又、第２の発明においては、第１の発明の
膨張弁におけるベローズを膨張弁本体に固定された合成
樹脂製のカバーで覆う。

【０００７】

【作用】従って、第１の発明においては、温度変化に応
じてベローズ全体がその軸心方向に伸縮するため、動作
量を大きくすることができ、そのベローズは径の小さな
ものでよい。このため、ベローズを外部に突出すること
なく膨張弁本体の内部に収納でき、全体の小形化を図る
ことができるとともに、外気温の影響をほとんど受けな
い。

【０００８】又、第２の発明においては、カバーがベロ
ーズと外気との間を遮断するために、外気温からの影響
をいっそう確実に遮断できる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明をカーエアコン用の膨張弁に
具体化した一実施例を図面に従って説明する。

【００１０】図１は実施例のカーエアコンの概略を示す
図である。カーエアコンは可変容量コンプレッサ１、コ
ンデンサ２、レシーバ３、ボックス型膨張弁４及びエバ
ポレータ５を備えている。前記ボックス型膨張弁４にお
いて、膨張弁本体６の下部には弁室７が形成され、その
若干上方には膨張オリフィス８を介して前記弁室７と連
通して液冷媒通路９が形成されている。更に、本体６の
前記弁室７の側部には霧状冷媒通路１０が形成されてい
る。又、膨張オリフィス８の弁室７側には弁座１１が形
成されている。

【００１１】弁室７内には下方よりキャップを兼ねる調
節ねじ１４が螺合し、その調節ねじ１４にはコイルばね
１５が載置されている。そして、コイルばね１５の上端
にはばね座１３が支持されている。ばね座１３上には球
状の弁体１２が前記弁座１１と対応するように溶接され
ている。従って、弁体１２はコイルばね１５の付勢力に
よって弁座１１の方向に付勢されるとともに、調節ねじ
１４によりコイルばね１５の位置が変わると前記付勢力
が変更される。尚、調節ねじ１４にはＯリング１６が設
けられ、弁室７内の気密が保たれている。

【００１２】又、前記膨張弁本体６における通路９，１
０の上方位置には低圧冷媒通路１７が貫通形成されてい
る。そして、低圧冷媒通路１７の一端は車両のエンジン
にて駆動されるコンプレッサ１に接続され、そのコンプ
レッサ１はコンデンサ２とレシーバ３を介して前記液冷
媒通路９に接続されている。又、霧状冷媒通路１０は車
室内のエバポレータ５と接続され、このエバポレータ５
は前記低圧冷媒通路１７の他端と接続されている。

【００１３】一方、前記膨張弁本体６の上部にはねじを
有する収容孔１８が形成され、その収容孔１８内には合
成樹脂製のカバー１９がパッキン２０を介して気密を保
った状態で螺合している。カバー１９はハウジング室２
１を形成し、そのハウジング室２１内には、感温室を構
成するとともに内部に圧力応答性を有するガスを予め封
入した銅等の金属製のベローズ２２が配設されている。
このベローズ２２は内圧と内圧の差圧により伸縮量を変
化させる。尚、ベローズ２２内には活性炭粒が収納さ
れ、不活性ガスは低温時に活性炭に吸着される。

【００１４】前記収容孔１８内底部はプランジャ孔２３
ａを介して前記低圧冷媒通路１７と連通している。又、
低圧冷媒通路１７の下側において本体６には前記プラン
ジャ孔２３ａと対向するように別のプランジャ孔２３ｂ
が形成されている。又、プランジャ孔２３ｂの下側に
は、より小径のロッド孔２４が連続して形成されてお
り、このロッド孔２４は前記液冷媒通路９と連通してい
る。そして、プランジャ孔２３ｂ内にはアルミニウム製
の感温棒２５が上下動可能に嵌挿され、その上端部が低
圧冷媒通路１７を通過するとともに、前記プランジャ孔
２３ａ内に遊嵌されている。感温棒２５の上端にはヘッ
ド部２５ａが形成され、そののヘッド部２５ａは前記ベ
ローズ２２の下面に当接している。尚、低圧冷媒通路１
７と冷媒通路９，１０とは感温棒２５に装着されたＯリ
ング２６にてシール状態（気密）が保たれている。

【００１５】又、前記ロッド孔２４内にはステンレス製
の作動棒２７が上下動可能に配設され、その作動棒２７
の上端は前記感温棒２５に当接し、中間部は前記液冷媒
通路９内に露出し、下端は前記膨張オリフィス１０内に
おいて前記弁体１２に当接している。従って、感温棒２
５は弁体１２、作動棒２７を介してコイルばね１５の付
勢力によりベローズ２２の下面に圧接されている。前記
ベローズ２２はヘッド部２５ａとカバー１９の内底面と
の間に挟持され、カバー１９の周壁及び本体６には接し
ていない。又、ベローズ２２の伸縮に伴い、感温棒２
５、作動棒２７を介して弁体１２が上下動し、この感温
棒２５、作動棒２７によりベローズ２２と弁体１２との
間に伝達機構が構成されている。

【００１６】次に、このように構成した膨張弁４の作用
を説明する。前記コンプレッサ１から吐出された高圧縮
冷媒はコンデンサ２にて凝縮された後、レシーバ３、膨
張弁４の液冷媒通路９に至り、膨張オリフィス８で断熱
膨張して気液２相冷媒となり弁室７内に導入される。さ
らに、この冷媒は弁室７内から霧状冷媒通路１０を経
て、エバポレータ５内に導入され気化してガス冷媒とな
る。このときエバポレータ５が冷却されて車室内が冷却
される。さらに、エバポレータ５から排出されたガス冷
媒は低圧冷媒通路１７を通過して再び前記コンプレッサ
１に戻る。

【００１７】一方、感温棒２５はばね座１３、弁体１２
および作動棒２７を介して圧縮コイルばね１５にて常に
上方に付勢され、ベローズ２２の下面に圧接されてい
る。従って、弁座１１に対する弁体１２の位置（膨張オ
リフィス８の開度）は、圧縮コイルばね１５の付勢力及
びハウジング室２１内の冷媒圧力と、ベローズ部２２内
のガス圧とが釣り合った位置に保たれる。尚、ハウジン
グ室２１内の冷媒圧力はエバポレータ５の蒸発圧力であ
る。

【００１８】そして、低圧冷媒通路１７内には感温棒２
５の一部が露出しているため、低圧冷媒通路１７内を通
過するガス冷媒の熱は熱伝導率の高いアルミニウム製の
感温棒２５を介してベローズ２２に伝達され、ベローズ
２２内の不活性ガスが膨張・収縮される。従って、ベロ
ーズ２２の伸縮はエバポレータ５出口側の冷媒温度に応
じて追従する。

【００１９】すなわち、車室内の温度が上昇し低圧冷媒
通路１７に流入する冷媒の温度も上昇すると、感温棒２
５、ハウジング室２１を介して伝熱を受けたベローズ２
２の不活性ガスが膨張しベローズ２２が伸張する。この
伸張が感温棒２５、作動棒２７に伝えられ膨張オリフィ
ス８の開度が大きくなり、エパポレータ５の入口に向か
う冷媒量が増加する。

【００２０】又、車室内温度が低下し、低圧冷媒通路１
７を通る冷媒の温度も低下すると、ベローズ２２のガス
圧も低下し弁体１２、作動棒２７及び感温棒２５がベロ
ーズ２２の収縮分だけコイルばね１５の付勢力により上
方へ移動して膨張オリフィス８の開度が小さくなり、エ
バポレータ５の入口に向う冷媒量が減少する。

【００２１】このようにして、冷房負荷の大小にともな
うベローズ２２の伸縮量に応じて膨張オリフィス８の開
度が調節されエバポレータ５に供給される冷媒量が調整
される。

【００２２】この場合、この膨張弁においては、冷媒温
度の変動にともない、ベローズ２２の全体がその軸心方
向に伸縮する。このため、ベローズ２２が小径で小形の
ものであっても、十分な伸縮作動量を得ることができ
る。従って、実施例のようにベローズ２２を膨張弁本体
６から突出しないように同本体６内に収納することがで
きる。このため、従来とは異なり、膨張弁全体の小形化
を図ることができるばかりでなく、ベローズ２２が外気
にさらされないため、外気温の影響を受けることがほと
んどなく、ベローズ２２は冷媒温度の変動に正確に追従
して伸縮し、正確な冷媒量制御が可能となる。

【００２３】加えて、実施例のように、ベローズ２２を
カバー１９により覆えば、しかもそのカバー１９が合成
樹脂であるならば、ベローズ２２と外気とが遮断され、
よりいっそう外気温の影響を低減できる。しかも、実施
例においては、ベローズ２２がカバー１９の周壁や膨張
弁本体６に接することなく、そのベローズ２２は上下両
端においてカバー１９及び感温棒２５に接しているのみ
である。従って、膨張弁本体６の温度がベローズ２２に
伝達されることはなく、ベローズ２２が本体６を介して
外気温の影響を受けることはない。また、実施例のよう
に、ベローズ２２内の不活性ガスを活性炭の吸着させれ
ば、不活性ガスの温度変化が活性炭の温度変化をともな
って行われる。すなわち、不活性ガスのみが単独で温度
変化することはなく、不活性ガスはその温度変化に若干
の時間を要する。このため、ベローズ２２の形状変化が
冷媒温度の変動に対して適度に遅れ、これにより冷凍サ
イクル全体のハンチングを防止できる。

【００２４】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、上記実施例では低圧冷媒通路も一体化され
たボックス型膨張弁について述べたが、例えば、この低
圧冷媒通路を持たない種類の膨張弁に用いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上、実施例において例示したように、
第１の発明においては、感温室をベローズで構成したこ
とにより、全体の小形化が可能になるとともに、外気温
の影響を避けて、正確な冷媒量調節を行い得るという効
果を発揮する。

【００２６】また、第２発明においては、ベローズをカ
バーにより覆ったので、外気温からの影響をいっそう確
実に避けることができるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のカーエアコンの概略を示す図である。

【符号の説明】

２…コンデンサ、５…エバポレータ、６…膨張弁本体、
８…膨張オリフィス、９…液冷媒通路、１０…霧状冷媒
通路、１２…弁体、１７…低圧冷媒通路、１９…カバ
ー、２２…ベローズ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膨張弁本体内に形成され、コンデンサと
   連通して同コンデンサにて凝縮した冷媒が導入される液
   冷媒通路と、 前記膨張弁本体内に形成され、前記液冷媒通路に対して
   膨張オリフィスを介して連通し、同オリフィスにて断熱
   膨張された冷媒をエバポレータに供給する霧状冷媒通路
   と、 前記膨張オリフィスの開閉量を調節する弁体と、 前記膨張弁本体内に形成され、前記エバポレータを通過
   した冷媒が導入される低圧冷媒通路と、 その低圧冷媒通路内に設けられた感温部材とその感温部
   材と接触した状態で前記膨張弁本体に設けられ、感温部
   材から伝達される温度変化によって膨張・収縮を行う感
   温室と、 その感温室と前記弁体との間に介在され、感温室の膨張
   ・収縮動作を前記弁体にその開閉量調節動作として伝達
   する伝達機構とよりなる膨張弁において、 前記感温室を不活性ガスを充填したベローズにより構成
   したことを特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】 ベローズは膨張弁本体に固定されたカバ
   ーにより覆われている請求項１に記載の膨張弁。