JPH08135841A - 温度式膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストアップの要因となる防音材を使用する
ことなく、即ちコストアップおよび重量増加を小さく抑
えて冷媒通過音の低減を図ることにある。 【構成】 温度式膨張弁１は、感温筒９内の圧力変動に
応じて変位するダイヤフラム１３を備える。このダイヤ
フラム１３は、弁ハウジング１２のダイヤフラムケース
１８と、このダイヤフラムケース１８に固定されるダイ
ヤフラムカバー１９とに挟持されて、ダイヤフラムケー
ス１８との間に、冷媒蒸発器の蒸発圧力が作用する一方
のダイヤフラム室２０を形成し、ダイヤフラムカバー１
９との間に、キャピラリチューブ１０を介して感温筒９
内の圧力が作用する他方のダイヤフラム室２１を形成す
る。ダイヤフラムカバー１９には、その中央部に質量体
２８が接合されて、この質量体２８にキャピラリチュー
ブ１０が固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクルに使用さ
れる温度式膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両の静粛化が進んでいることか
ら、エアコンの冷凍サイクルに使用される膨張弁におい
ては、冷媒通過音の低減が強く望まれている。そこで、
この冷媒通過音の低減対策として、従来では、防音材
（例えばゴム材）を膨張弁全体に貼り付けて対応してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、冷媒通過音
を気にならない騒音レベルまで低減するためには、防音
材の使用量が多くなるため、防音材のコストおよび重量
が増加し、その結果、膨張弁のコストアップおよび重量
増加を招くという問題が生じている。そこで、本願発明
者は、防音材を使用することなく、冷媒通過音の低減を
図るための技術的手段を考察した。

【０００４】その考察過程において冷媒通過音の発生メ
カニズムについて検討した結果、膨張弁内部で発生した
流体音（冷媒が流れる音）がダイヤフラムカバーの共振
（ダイヤフラムカバーの中心部が振動の腹となる振動モ
ード）により増幅されていることを見出した。即ち、増
幅された流体音が放射されて冷媒通過音を生じているこ
とが判った。従って、冷媒通過音を低減するためには、
ダイヤフラムカバーの振動を抑えることが効果的である
と言える。本発明は、上記事情に基づいて成されたもの
で、その目的は、コストアップの要因となる防音材を使
用することなく、即ちコストアップおよび重量増加を小
さく抑えて冷媒通過音の低減を図った温度式膨張弁の提
供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の構成を採用した。請求項１では、
弁ハウジングまたは該弁ハウジングに固定されたダイヤ
フラムケースとの間に一方のダイヤフラム室を形成する
とともに、ダイヤフラムカバーとの間に他方のダイヤフ
ラム室を形成して、前記一方のダイヤフラム室と前記他
方のダイヤフラム室との圧力差に応じて変位するダイヤ
フラムを備え、このダイヤフラムの変位に連動して弁開
度を制御することにより、冷媒蒸発器出口のガス冷媒が
一定の過熱度を持つように冷媒流量を調節する温度式膨
張弁において、前記ダイヤフラムカバーに質量体を備え
たことを特徴とする。

【０００６】請求項２では、請求項１に記載された温度
式膨張弁において、前記冷媒蒸発器の出口側配管に熱的
に接触して設けられて、前記出口側配管を流れる冷媒の
温度変化に応じて内部圧力が変化する感温筒を備え、こ
の感温筒が、キャピラリチューブを介して前記他方のダ
イヤフラム室に連通して設けられたことを特徴とする。

【０００７】請求項３では、請求項２に記載された温度
式膨張弁において、前記キャピラリチューブは、前記質
量体を介して前記ダイヤフラムカバーに固定されたこと
を特徴とする。

【０００８】請求項４では、請求項１〜３に記載された
何れかの温度式膨張弁において、前記質量体は、前記ダ
イヤフラムカバーの中央部に接合されたことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】請求項１に記載した温度式膨張弁は、ダイヤフ
ラムカバーに質量体を備えたことにより、膨張弁内部を
冷媒が通過する際に生じるダイヤフラムカバーの振動が
抑えられる。この結果、流体音がダイヤフラムカバーの
振動によって増幅される度合いが小さくなることによ
り、冷媒通過音が低減される。請求項２によれば、感温
筒がキャピラリチューブを介して他方のダイヤフラム室
に連通して設けられた温度式膨張弁において、本発明の
質量体をダイヤフラムカバーに備えて冷媒通過音の低減
を図ることができる。

【００１０】請求項３によれば、キャピラリチューブが
質量体を介してダイヤフラムカバーに固定されている。
即ち、キャピラリチューブの端部が質量体に保持された
状態で、質量体をダイヤフラムカバーに接合することに
より、キャピラリチューブがダイヤフラムカバーに固定
されて、他方のダイヤフラム室に連通される。請求項４
によれば、振動（振幅）の最も大きいダイヤフラムカバ
ーの中央部に質量体を接合することにより、ダイヤフラ
ムカバーの振動を効果的に抑えることができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の温度式膨張弁の一実施例を図
１〜図４に基づいて説明する。図１は温度式膨張弁の断
面図である。この温度式膨張弁（以下膨張弁１と略す）
は、図３に示すように、冷媒圧縮機２、冷媒凝縮器３、
レシーバ４、および冷媒蒸発器５の各機能部品とともに
周知の冷凍サイクルＳを構成し、それぞれ冷媒配管６に
よって接続されている。

【００１２】膨張弁１は、冷媒蒸発器５の上流に配され
る弁本体７、冷媒蒸発器５の出口圧力（蒸発圧力）を導
入する外均管８、冷媒蒸発器５の出口側配管６ａに固定
される感温筒９、および弁本体７と感温筒９とを結ぶキ
ャピラリチューブ１０を備える。弁本体７は、図１に示
すように、冷媒通路１１が形成された弁ハウジング１
２、感温筒９内の圧力変動に応じて変位するダイヤフラ
ム１３, このダイヤフラム１３の変位に連動して冷媒流
量を調節する弁体１４（ボール弁）等より構成されてい
る。

【００１３】弁ハウジング１２には、冷媒通路１１の途
中に通路断面積を絞るオリフィス１５が設けられて、そ
のオリフィス１５より上流側の高圧側通路１１ａと、オ
リフィス１５より下流側の低圧側通路１１ｂとが略直角
を成すように形成されている。また、弁ハウジング１２
には、低圧側通路１１ｂから弁ハウジング１２の上端面
まで貫通する貫通孔１６、および弁ハウジング１２の上
端面から側面にかけてＬ字状に形成された圧力導入路１
７が設けられている。なお、オリフィス１５と貫通孔１
６とは、低圧側通路１１ｂを横切って対向する位置（同
一中心軸上）に設けられている。

【００１４】ダイヤフラム１３は、例えばステンレスの
薄板より成り、弁ハウジング１２の上端部に螺着された
ダイヤフラムケース１８と、このダイヤフラムケース１
８に固定されるダイヤフラムカバー１９とに挟持され
て、ダイヤフラムケース１８および弁ハウジング１２と
の間に一方のダイヤフラム室２０を形成し、ダイヤフラ
ムカバー１９との間に他方のダイヤフラム室２１を形成
する。

【００１５】弁体１４は、ダイヤフラム１３の変位に連
動してオリフィス１５の開口度合い（以下弁開度と言
う）を可変するもので、オリフィス１５の上流側（高圧
側通路１１ａ内）に配されて、弁棒２２を介してダイヤ
フラム１３の下面に固定されたストッパ２３に連結され
るとともに、弁受け部材２４を介してスプリング２５に
より付勢されている。

【００１６】弁棒２２は、冷媒通路１１内を横切って、
貫通孔１６およびオリフィス１５を通り抜け、一端が一
方のダイヤフラム室２０内でストッパ２３に固定され
て、他端が高圧側通路１１ａ内で弁体１４に固定されて
いる。但し、弁棒２２は、貫通孔１６内でＯリング２６
により気密に支持されている。従って、低圧側通路１１
ｂ内の冷媒圧力が貫通孔１６を通って一方のダイヤフラ
ム室２０に作用することはない。

【００１７】スプリング２５は、一端が弁受け部材２４
に係止されて、他端が高圧側通路１１ａ内に螺着された
調節ねじ２７に形成され、オリフィス１５の開度が小さ
くなる方向（図１の上方）へ弁体１４を付勢している。
調節ねじ２７は、弁ハウジング１２に対する螺着位置に
応じて、スプリング２５の取付け荷重を調節するもので
ある。

【００１８】外均管８は、一端が冷媒蒸発器５の出口側
配管６ａに接続されて、他端が圧力導入路１７に接続さ
れ、冷媒蒸発器５の蒸発圧力を圧力導入路１７を通じて
一方のダイヤフラム室２０へ導入する。感温筒９は、キ
ャピラリチューブ１０を介して他方のダイヤフラム室２
１と連通されており、その他方のダイヤフラム室２１か
らキャピラリチューブ１０を通って感温筒９内に至るま
での密閉空間には、真空脱気した後に感温ガス（例えば
冷凍サイクルに封入するガス冷媒と同じ）が封入されて
いる。キャピラリチューブ１０は、ダイヤフラムカバー
１９の中央部に質量体２８を介して接続されている。

【００１９】質量体２８は、図２（質量体２８の斜視
図）に示すように、中央部を断面円形の丸孔２８ａが貫
通する環状体を呈し、一方の端面中央部２８ｂが円形状
に外周部より一段高く（ダイヤフラムカバー１９の板厚
に相当する）形成されている。この質量体２８は、図１
に示すように、ダイヤフラムカバー１９の内側（他方の
ダイヤフラム室２１）に配されて、端面中央部２８ｂが
ダイヤフラムカバー１９の中央部に開けられた嵌合孔に
嵌め合わされ、溶接、ろう付け、接着等の方法により気
密に接合されている。なお、質量体２８は、例えばステ
ンレス鋼、アルミニウム、一般構造鋼等により成形され
て、６〜１０ｇ程度の重さを有する。

【００２０】キャピラリチューブ１０は、その端部が質
量体２８の丸孔２８ａに差し込まれて、溶接、ろう付
け、接着等の方法により気密に接合されることにより、
他方のダイヤフラム室２１に通じている。

【００２１】次に、本実施例の膨張弁１の作動を説明す
る。本実施例の膨張弁１は、感温筒９内の圧力がキャピ
ラリチューブ１０を介して他方のダイヤフラム室２１に
導入され、冷媒蒸発器５の出口圧力（蒸発圧力）が外均
管８および圧力導入路１７を介して一方のダイヤフラム
室２０に導入される。従って、ダイヤフラム１３は、他
方のダイヤフラム室２１の圧力と、一方のダイヤフラム
室２０の圧力＋スプリング２５の付勢力とが釣り合った
位置にバランスする。そして、このダイヤフラム１３の
変位がストッパ２３および弁棒２２を介して弁体１４に
伝わり、オリフィス１５に対する弁体１４の位置が変化
することで弁開度を可変する。その結果、膨張弁１は、
冷媒蒸発器５出口のガス冷媒が一定の過熱度を持つよう
に弁開度を制御して、オリフィス１５を通過する冷媒流
量を調節することができる。

【００２２】この膨張弁１は、ダイヤフラムカバー１９
の中央部に質量体２８が接合されていることから、冷媒
通路を冷媒が流れることで生じるダイヤフラムカバー１
９の振動が抑えられる。その結果、膨張弁１の内部を冷
媒が流れる音、即ち流体音がダイヤフラムカバー１９の
振動によって増幅される度合いが小さくなることから、
図４に示すように、質量体２８を備えていない従来品と
比較して、冷媒通過音を低減することができる。

【００２３】次に、本発明の第２実施例を図５に示す。
図５は第２実施例に係わる膨張弁の断面図である。本実
施例は、キャピラリチューブ１０がダイヤフラムカバー
１９の中心部からずれた位置に接合されている膨張弁１
を示すもので、ダイヤフラムカバー１９の中心部に質量
体２８が接合されている。この実施例においても、第１
実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２４】次に、本発明の第３実施例を図６に示す。
図６は第３実施例に係わる膨張弁の断面図である。本実
施例の膨張弁１は、弁ハウジング１２に内蔵された感温
棒２９内の圧力が一方のダイヤフラム室２０に作用し、
冷媒蒸発器５の蒸発圧力が均圧管３０を介して他方のダ
イヤフラム室２１に作用する構造を成す。感温棒２９
は、第１実施例に示した感温筒９の機能を果たすもの
で、内部に一方のダイヤフラム室２０に通じる感温室２
９ａが形成されて、冷媒蒸発器５より流出したガス冷媒
の温度変化を圧力変化として感知する。

【００２５】従って、第１実施例とは、一方のダイヤフ
ラム室２０に作用する圧力と、他方のダイヤフラム室２
１に作用する圧力とが逆になっている。なお、弁ハウジ
ング１２には、冷媒蒸発器５の出口側と冷媒圧縮機２の
吸入側とを連絡するガス冷媒通路３１が形成されて、感
温棒２９がガス冷媒通路３１内を横切って配されてい
る。この膨張弁１においても、図６に示すように、ダイ
ヤフラムカバー１９に質量体２８を接合することで、第
１実施例と同様に冷媒通過音の低減効果を得ることがで
きる。

【００２６】次に、本発明の第４実施例を図７〜図９に
示す。図７は第４実施例に係わる膨張弁１の断面図であ
る。本実施例の膨張弁１は、ガス冷媒通路３１を流れる
ガス冷媒の温度変化を感温棒２９を介して他方のダイヤ
フラム室２１へ伝達し、その温度変化に応じて他方のダ
イヤフラム室２１に封入された感温ガスが圧力変化を生
じる構造を成す。この膨張弁１においても、図７に示す
ように、ダイヤフラムカバー１９に質量体２８を接合す
ることで、第１実施例と同様に冷媒通過音の低減効果を
得ることができる。

【００２７】なお、図７に示す膨張弁１において、ダイ
ヤフラムカバー１９に接続されたチューブ３２は、他方
のダイヤフラム室２１に感温ガスを導入および封入する
時に用いる導入管であるが、このチューブ３２が無くて
も良い。そこで、チューブ３２が無い場合の質量体２８
の取付け例を図８および図９に示す。

【００２８】図８に示す例では、他方のダイヤフラム室
２１に感温ガスが導入された後、ダイヤフラムカバー１
９の外側から、ダイヤフラムカバー１９の中央部に開け
られた嵌合孔に、質量体２８が接着、圧入、ろう付け、
溶接等の方法により気密に接続されている。図９に示す
例では、中央部に丸孔２８ａが貫通する質量体２８がダ
イヤフラムカバー１９の内側より、ダイヤフラムカバー
１９の中央部に開けられた嵌合孔に接続されている。質
量体２８に貫通する丸孔２８ａは、この丸孔２８ａより
他方のダイヤフラム室２１に感温ガスが導入された後、
盲栓３３によって気密に閉塞される。

【００２９】次に、本発明の第５実施例を図１０に示
す。図１０は質量体２８の接合状態を示す断面図であ
る。質量体２８は、図１０に示すように、ダイヤフラム
カバー１９の外側に配置して、ダイヤフラムカバー１９
の外側から質量体２８の端面中央部２８ｂをダイヤフラ
ムカバー１９の嵌合孔に嵌め合わせて接合しても良い。
キャピラリチューブ１０は、第１実施例と同様に質量体
２８の丸孔２８ａに差し込まれて（但し、第１実施例と
は反対方向）気密に接合されることにより、他方のダイ
ヤフラム室２１に通じる。

【００３０】次に、本発明の第６実施例を図１１および
図１２に示す。図１１は質量体２８の接合状態を示す断
面図、図１２は質量体２８の斜視図である。質量体２８
は、図１２に示すようにリング形状として、ダイヤフラ
ムカバー１９の外側壁面に接合しても良い。例えば、ダ
イヤフラムカバー１９の中央部が隆起した形状に合わせ
て、その隆起部１９ａの周囲を取り巻く大きさのリング
形状とし、隆起部１９ａから連なるダイヤフラムカバー
１９の平坦面に接合することもできる。なお、キャピラ
リチューブ１０は、ダイヤフラムカバー１９に直接接合
されている。この実施例では、従来の膨張弁、即ちキャ
ピラリチューブ１０がダイヤフラムカバー１９に接合さ
れている膨張弁に手を加える必要がなく、質量体２８を
ダイヤフラムカバー１９に接合するだけで良いため、製
造が容易である。

【００３１】次に、本発明の第７実施例を図１３および
図１４に示す。図１３は質量体２８の接合状態を示す断
面図、図１４は質量体２８の接合状態を示す平面図であ
る。質量体２８は、１つである必要はなく、複数用いる
こともできる。例えば、図１４に示すように、４個の質
量体２８′をダイヤフラムカバー１９の隆起部１９ａの
回りに分布してダイヤフラムカバー１９に接合しても良
い。この場合、各質量体２８′は、それぞれの質量が均
一でも不均一でも良く、分布位置も均一でも不均一でも
良い。また、質量体２８′は４個である必要もない。図
１３および図１４に示す例では、４個の質量体２８′の
合計質量を第１実施例に示した質量体２８と同じとした
場合に、第１実施例と比較して６０％程度の低減効果が
得られる。

【００３２】次に、本発明の第８実施例を図１５〜図１
７に示す。図１５〜図１７は、それぞれ質量体２８の斜
視図である。質量体２８は、形状を特定する必要はな
く、例えば、図１５（ａ）、図１６（ａ）、図１７
（ａ）に示すような形状でも良い。また、これらの質量
体２８は、図１５（ｂ）、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）
に示すように、反対側の面がダイヤフラムカバー１９に
接合されていても良い。

【００３３】（変形例）上記の各実施例では、弁ハウジ
ング１２にダイヤフラムケース１８を固定して、ダイヤ
フラム１３との間に一方のダイヤフラム室２０を形成し
たが、弁ハウジング１２にダイヤフラムケース１８に相
当する部位を形成することで、ダイヤフラムケース１８
を省略することもできる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の温度式膨張弁は、ダイヤフラム
カバーに質量体を備えたことで、ダイヤフラムカバーの
振動が抑えられて、冷媒通過音を低減することができ
る。質量体は、ダイヤフラムカバーの振動を抑えられる
程度の質量で、形状および材質を特定する必要はない。
従って、質量体自体のコストを極めて安くすることがで
きるとともに、重量も軽いことから、従来の防音材を使
用する場合と比べて、温度式膨張弁のコストアップおよ
び重量増加を小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係わる温度式膨張弁の断面図であ
る。

【図２】質量体の斜視図である。

【図３】冷凍サイクル図である。

【図４】冷媒通過音の低減効果を示すグラフである。

【図５】第２実施例に係わる温度式膨張弁の断面図であ
る。

【図６】第３実施例に係わる温度式膨張弁の断面図であ
る。

【図７】第４実施例に係わる温度式膨張弁の断面図であ
る。

【図８】質量体の接続状態を示す断面図である（第４実
施例）。

【図９】質量体の接続状態を示す断面図である（第４実
施例）。

【図１０】質量体の接合状態を示す断面図である（第５
実施例）。

【図１１】質量体の接合状態を示す断面図である（第６
実施例）。

【図１２】質量体の斜視図である（第６実施例）。

【図１３】質量体の接合状態を示す断面図である（第７
実施例）。

【図１４】質量体の接合状態を示す平面図である（第７
実施例）。

【図１５】質量体の斜視図である（第８実施例）。

【図１６】質量体の斜視図である（第８実施例）。

【図１７】質量体の斜視図である（第８実施例）。

【符号の説明】

１ 温度式膨張弁 ５ 冷媒蒸発器 ９ 感温筒 １０ キャピラリチューブ １２ 弁ハウジング １３ ダイヤフラム １８ ダイヤフラムケース １９ ダイヤフラムカバー ２０ 一方のダイヤフラム室 ２１ 他方のダイヤフラム室 ２８ 質量体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁ハウジングまたは該弁ハウジングに固定
   されたダイヤフラムケースとの間に一方のダイヤフラム
   室を形成するとともに、ダイヤフラムカバーとの間に他
   方のダイヤフラム室を形成して、前記一方のダイヤフラ
   ム室と前記他方のダイヤフラム室との圧力差に応じて変
   位するダイヤフラムを備え、このダイヤフラムの変位に
   連動して弁開度を制御することにより、冷媒蒸発器出口
   のガス冷媒が一定の過熱度を持つように冷媒流量を調節
   する温度式膨張弁において、 前記ダイヤフラムカバーに質量体を備えたことを特徴と
   する温度式膨張弁。
2. 【請求項２】請求項１に記載された温度式膨張弁におい
   て、 前記冷媒蒸発器の出口側配管に熱的に接触して設けられ
   て、前記出口側配管を流れる冷媒の温度変化に応じて内
   部圧力が変化する感温筒を備え、 この感温筒が、キャピラリチューブを介して前記他方の
   ダイヤフラム室に連通して設けられたことを特徴とする
   温度式膨張弁。
3. 【請求項３】請求項２に記載された温度式膨張弁におい
   て、 前記キャピラリチューブは、前記質量体を介して前記ダ
   イヤフラムカバーに固定されたことを特徴とする温度式
   膨張弁。
4. 【請求項４】請求項１〜３に記載された何れかの温度式
   膨張弁において、 前記質量体は、前記ダイヤフラムカバーの中央部に接合
   されたことを特徴とする温度式膨張弁。