JPH05346276A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボール弁のリフト時に作動棒が傾くことを防
止し、且つ膨張弁の製造コストを上昇させることなくオ
リフィスの侵食を防止する。 【構成】 高圧側流路１０と低圧側流路１１とを区画す
る区画壁１２に円形状のオリフィス１３を形成した真鍮
製の弁本体２と、このオリフィス１３の開度を制御する
ボール弁６を軸方向に作動させるＳＵＳ製の作動棒８
と、この作動棒８の先端部に固定され、オリフィス１３
内を摺動するリング状のガイド９とを備え、そのガイド
９を局部侵食に耐え、弁本体２より高硬度のＳＵＳによ
り製造し、内部に形成した連通路２４によりボール弁６
の開弁時に高圧側流路１０と低圧側流路１１とを連通す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクルに組み込
まれる膨張弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば図５に示したように、
カーエアコン等の冷凍サイクルに組み込まれる膨張弁１
００は、真鍮製の弁本体１０１の内部を高圧側流路１０
２と低圧側流路１０３とに区画する区画壁１０４にオリ
フィス１０５が形成されている。そして、弁本体１０１
内には、低圧側流路１０３とオリフィス１０５を貫通す
る作動棒１０６が軸方向に移動自在に配されている。ま
た、作動棒１０６の先端部には、オリフィス１０５の開
度を制御するボール弁１０７が当接しており、そのボー
ル弁１０７にはコイルスプリング１０８の弁座１０９が
取り付けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の膨張
弁１００においては、ボール弁１０７のリフト時に、作
動棒１０６の先端部を支持する部材が存在しないため、
図６に示したように、作動棒１０６が傾いてしまい、ボ
ール弁１０７のリフト量が乱れが生じる（図７のグラフ
参照：実線がボール弁１０７の下降時を示し、破線がボ
ール弁１０７の上昇時を示す）。よって、所望の冷媒の
流量が得られないので、冷凍サイクルの性能を低下させ
るという課題があった。また、本発明者等は、ボール弁
１０７が最大リフトして冷媒が高流速で流れている際
に、ボール弁１０７とオリフィス１０５との間を通過す
る際に急激に膨張して生じた気泡がオリフィス１０５と
作動棒１０６との間を通過する際の少量の圧縮作用によ
り破裂するとき、オリフィス１０５が侵食されることを
発見した。

【０００４】そのオリフィス１０５の侵食現象が進む
と、冷凍サイクルの停止時、すなわち、ボール弁１０７
が区画壁１０４に当接する閉弁時でも、高圧側流路１０
２と低圧側流路１０３とが連通してしまい、高圧側流路
１０２から低圧側流路１０３へ冷媒が流出し、異音が発
生する不具合を生じる。この対応策として、オリフィス
１０５をコーティングしたり、弁本体１０１の硬度を向
上させることが考えられるが、製造コストが上昇してし
まう。本発明は、弁体のリフト時に作動棒が傾くことを
防止するとともに、製造コストを上昇させることなく絞
り部の侵食を防止する膨張弁の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に、高圧
側流路と低圧側流路とを区画する区画壁が設けられ、且
つこの区画壁に前記高圧側流路および前記低圧側流路よ
り内径の小さい絞り部が形成された弁本体と、前記高圧
側流路内に移動可能に配され、前記絞り部の開度を制御
する弁体と、先端部が前記絞り部を貫通して前記弁体に
当接するとともに、軸方向に変位して前記弁体を作動さ
せる作動棒と、この作動棒の外周または前記区画壁の内
周に固定され、前記区画壁の内周または前記作動棒の外
周に摺動自在に配され、前記２つの冷媒流路を連通する
連通路が形成された耐侵食性の環状部材とを備えた技術
手段を採用した。

【０００６】

【作用】本発明は、作動棒の外周または区画壁の内周に
固定された環状部材が、区画壁の内周または作動棒の外
周に摺動自在に取り付けられているので、弁体が区画壁
よりリフトしても作動棒の先端部が傾くことはない。ま
た、耐侵食性の材料を用いていない弁本体の絞り部を、
耐侵食性の材料を用いた環状部材で覆っているので、冷
媒が高流速で絞り部内を通過することにより絞り部内で
気泡が破裂しても、製造コストを上昇させることなく絞
り部の侵食を防げる。

【０００７】

【実施例】つぎに、本発明の膨張弁を図１ないし図４に
示す一実施例に基づいて説明する。図１および図２は冷
凍サイクルに組み込まれる温度作動式の膨張弁の主要部
を示した図で、図３はその膨張弁の全体構造を示した図
である。温度作動式の膨張弁１は、内部を冷媒が流れる
管状の弁本体２と、この弁本体２の上部に設けられたエ
レメント３と、このエレメント３にキャピラリチューブ
４を介して連結する感温筒５と、弁本体２内に移動可能
に配されたボール弁６と、このボール弁６を図示上方に
付勢するコイルスプリング７と、ボール弁６を往復方向
に作動させる作動棒８と、この作動棒８の先端部（図示
下端部）に取り付けられたガイド９とを備える。

【０００８】弁本体２は、真鍮製で断面形状がＴ字型の
形状に形成されている。この弁本体２には、内部を高圧
側流路１０と低圧側流路１１とに２分する区画壁１２が
冷媒の流れ方向に直交する方向に設けられている。この
区画壁１２には、高圧側流路１０と低圧側流路１１より
内径の小さいオリフィス１３がその区画壁１２の両側面
を連通するように形成されている。高圧側流路１０は、
冷凍サイクルのレシーバ（図示せず）の出口側に冷媒配
管（図示せず）を介して連通している。また、低圧側流
路１１は、冷凍サイクルの冷媒蒸発器（図示せず）の入
口側に冷媒配管（図示せず）を介して連通している。区
画壁１２の高圧側流路１０側の端面は、膨張弁１の閉弁
時にボール弁６がシートするシール部１４とされてい
る。オリフィス１３は、本発明の絞り部であって、円形
状に形成されており、内部を作動棒８が往復移動すると
ともに、内周面にガイド９が摺動自在に往復移動する。

【０００９】エレメント３は、内部を上側圧力室１５と
下側圧力室１６とに区画するダイヤフラム１７が変位自
在に配されている。上側圧力室１５は、キャピラリチュ
ーブ４を介して感温筒５の内部に連通している。また、
下側圧力室１６は、弁本体２に形成された連通孔１８を
介して低圧側流路１１に連通している。このため、下側
圧力室１６内には、オリフィス１３の出口側の圧力（冷
凍サイクルの低圧側圧力）が加わる。ダイヤフラム１７
の下側圧力室１６側の面には、中央部に作動棒８の後端
部（図示上端部）に連結する円盤状のストッパ１９が同
軸的に装着されている。

【００１０】感温筒５は、内部に冷凍サイクルを循環す
る冷媒と同種の冷媒ガスが封入され、冷媒蒸発器の出口
側の冷媒配管（図示せず）に接触して取り付けられてお
り、その冷媒配管内を流れる冷媒の温度変化を圧力変化
に変換して、キャピラリチューブ４を介してエレメント
３の上側圧力室１５内に伝える。ボール弁６は、本発明
の弁体であって、高圧側流路１０内に変位自在に配さ
れ、上側に作動棒８の先端部が当接し、下側に弁座２０
が当接する。このボール弁６は、上側圧力室１５内に作
用する感温筒５内の圧力と下側圧力室１６内に作用する
低圧側圧力およびコイルスプリング７のばね力とがバラ
ンスする位置に変位し、このボール弁６のオリフィス１
３からのリフト量に応じて冷媒の流量が制御される。

【００１１】コイルスプリング７は、上端が弁座２０に
保持され、下端が弁本体２の下端部に螺着された調節ね
じ２１に保持されている。このコイルスプリング７は、
ボール弁６、作動棒８、ストッパ１９を介してダイヤフ
ラム１７を図示上方に付勢している。調節ねじ２１は、
弁本体２の固定位置に応じてボール弁６の開弁圧を変更
する。作動棒８は、弁本体２の硬度より硬い材料（例え
ばＳＵＳ等）製の丸棒状に形成されており、ダイヤフラ
ム１７の変位をボール弁６に伝えるもので、先端部がオ
リフィス１３内を往復移動する。

【００１２】ガイド９は、本発明の環状部材であって、
局部侵食に耐え、弁本体２の硬度より硬い材料（例えば
ＳＵＳ等）製でリング状に形成されており、作動棒８の
先端部に固定されている。このガイド９は、図４にも示
したように、オリフィス１３を構成する区画壁１２の内
周面を摺動することによって作動棒８を軸方向のみに誘
導する円筒部２２と、この円筒部２２の内周壁より中心
側に延ばされて作動棒８の先端部の外周に固定される３
本の取付片２３とから構成されている。ガイド９の作動
棒８の先端部への取付方法は、作動棒８を弁本体２内に
組み付ける前に、作動棒８の先端部の外周にガイド９の
取付片２３を螺着、溶着または接着等の手段により組み
付けてガイド９を作動棒８の先端部に固定する。なお、
円筒部２２および３本の取付片２３と作動棒８とに囲ま
れた３箇所の空間は、高圧側流路１０と低圧側流路１１
とを連通し、内部を冷媒が流れる円弧状の連通路２４と
されている。

【００１３】つぎに、本実施例の温度作動式の膨張弁１
の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。冷
凍サイクルを起動させると、上側圧力室１５内に作用す
る感温筒５内の圧力が、下側圧力室１６内に作用する低
圧側圧力およびコイルスプリング７のばね力より上回る
ため、ダイヤフラム１７が図示下方に変位する。そし
て、ダイヤフラム１７が変位することによって、ストッ
パ１９および作動棒８も図示下方に変位する。このた
め、作動棒８の先端部が当接するボール弁６が区画壁１
２のシール部１４より図示下方にリフト〔膨張弁１が開
弁（図２参照）〕する。

【００１４】一方、レシーバより流出する液冷媒が冷媒
配管を通り膨張弁１の高圧側流路１０内に流入する。こ
の高圧側流路１０内に流入した液冷媒は、調節ねじ２１
の内部を通り、オリフィス１３とボール弁６との位置関
係により冷媒の流量が制御される。そして、液冷媒は、
オリフィス１３とボール弁６との間で急激に断熱膨張し
て気泡が発生し、気液二相冷媒となる。この気液二相冷
媒は、作動棒８の先端部に固定されたガイド９の連通路
２４を通って低圧側流路１１を通り、冷媒配管を通って
冷媒蒸発器内に流入する。

【００１５】ここで、図２に示したように、ボール弁６
のリフト量が最大となり冷媒の流量が最大流量となる
と、オリフィス１３内に位置するガイド９の連通路２４
を通過する冷媒の流速も最大となる。このとき、局部侵
食に耐え、弁本体２の硬度より硬い材料（例えばＳＵ
Ｓ）製のガイド９によって、真鍮製の弁本体２に形成さ
れたオリフィス１３の表面（区画壁１２の内周縁）を覆
っているので、オリフィス１３内の連通路２４を通過す
る際に気泡が破裂してもオリフィス１３の表面（区画壁
１２の内周縁）が侵食されることはない。また、弁本体
２に局部侵食に耐えうる材料（例えばＳＵＳ）を用いて
いないので、膨張弁１の製造コストの上昇を抑えられ
る。

【００１６】この結果、冷凍サイクルの停止時、すなわ
ち、ボール弁６が区画壁１２のシール部１４に当接〔膨
張弁１が閉弁（図１参照）〕した時でも、高圧側流路１
０と低圧側流路１１とが連通することはなく、高圧側流
路１０から低圧側流路１１へ冷媒が流出するという不具
合を防止できる。また、ボール弁６の最大リフト時にガ
イド９が区画壁１２の内周に摺動しながら図示下方に移
動するので、作動棒８が常に軸方向に移動し、作動棒８
が傾くことはない。この結果、ボール弁６とオリフィス
１３との間の距離が安定するため、ボール弁６のリフト
量に応じて冷媒の流量が決まることによって、冷凍サイ
クルの性能の低下を防止することができる。

【００１７】〔変形例〕本実施例では、作動棒８とガイ
ド（環状部材）９とを別途設けたが、作動棒と環状部材
とを一体的に設けても良い。また、環状部材を区画壁の
内周に固定して、作動棒を環状部材の内周で摺動させて
も良い。本実施例では、オリフィス１３を円形状に形成
し、ガイド９をリング状に形成したが、各々の摺動面に
スプライン等のように凹凸を設けても良い。本実施例で
は、弁体としてボール弁６を採用したが、円錐弁等のそ
の他の形状の弁体を用いても良い。本実施例では、円弧
状の連通路２４を３箇所形成したが、連通路の形状や個
数は自由に設計変更できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、弁体が区画壁よりリフトした
時に作動棒が傾くことを防止することができ、且つ膨張
弁の製造コストを上昇させることなく冷媒の高流速時の
絞り部の侵食を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に適用された膨張弁の主要部
を示した断面図である。

【図２】本発明の一実施例に適用された膨張弁の主要部
を示した断面図である。

【図３】本発明の一実施例に適用された膨張弁の全体構
造を示した断面図である。

【図４】本発明の一実施例に適用されたガイドを示した
斜視図である。

【図５】従来の膨張弁の主要部を示した断面図である。

【図６】従来の膨張弁の主要部を示した断面図である。

【図７】従来の膨張弁のリフト量と冷凍サイクルの低圧
側圧力との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１ 膨張弁 ２ 弁本体 ６ ボール弁（弁体） ８ 作動棒 ９ ガイド（環状部材） １０ 高圧側流路（高圧側の冷媒流路） １１ 低圧側流路（低圧側の冷媒流路） １２ 区画壁 １３ オリフィス（絞り部） ２４ 連通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）内部に、高圧側流路と低圧側流路
   とを区画する区画壁が設けられ、 且つこの区画壁に前記高圧側流路および前記低圧側流路
   より内径の小さい絞り部が形成された弁本体と、 （ｂ）前記高圧側流路内に移動可能に配され、前記絞り
   部の開度を制御する弁体と、 （ｃ）先端部が前記絞り部を貫通して前記弁体に当接す
   るとともに、軸方向に変位して前記弁体を作動させる作
   動棒と、 （ｄ）この作動棒の外周または前記区画壁の内周に固定
   され、前記区画壁の内周または前記作動棒の外周に摺動
   自在に配され、前記２つの冷媒流路を連通する連通路が
   形成された耐侵食性の環状部材とを備えた膨張弁。