JPH08334280A - 膨張弁及び冷凍システム - Google Patents

膨張弁及び冷凍システム

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JPH08334280A
JPH08334280A JP7170625A JP17062595A JPH08334280A JP H08334280 A JPH08334280 A JP H08334280A JP 7170625 A JP7170625 A JP 7170625A JP 17062595 A JP17062595 A JP 17062595A JP H08334280 A JPH08334280 A JP H08334280A
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JP
Japan
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valve
refrigerant
expansion valve
valve body
orifice member
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JP7170625A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Watanabe
和彦 渡辺
Kimimichi Yano
公道 矢野
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FUJI KOKI SEISAKUSHO KK
Fujikoki Corp
Original Assignee
FUJI KOKI SEISAKUSHO KK
Fujikoki Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクルシステムに組み込む膨張弁の弁
口に発生するエロージョンの防止を図る。 【解決手段】 膨張弁は弁本体10に設けられるオリフ
ィス30と弁体9を有し、弁体9は可動体18と一体に
とりつけられる。ダイヤフラム4の位動は、部材16を
介して作動棒17に伝達され、作動棒17は可動体18
を作動させて弁体9とオリフィス30の間の流路の開度
を制御する。オリフィス30に固着されるオリフィス部
材100は、弁本体10に比べて硬度の高い材料でつく
られ、冷媒により弁口部に発生するエロージョン等の損
傷を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用空調装置、冷
蔵ショーケース等に用いられる膨張弁及び冷凍システム
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、自動車用空気調和装置の冷房サ
イクルを示すもので、冷房サイクル50はクラッチを介
して図示しない走行用エンジンにより駆動されるコンプ
レッサ51と、コンプレッサ51により高温高圧になっ
たガス冷媒を冷却して凝縮するためのコンデンサ52
と、コンデンサ52で凝縮された冷媒の気液分離と冷媒
中の水分や塵埃の除去を行なうリキッドタンク53と、
このリキッドタンク53からの冷媒を膨張させる膨張弁
54と、車室内に吹き出される空気を冷却するためにこ
の空気と冷媒とを熱交換するエバポレータ55とを配管
により連結して構成されている。この冷媒サイクルに使
用される内部均圧式膨張弁54は、弁本体の上部に設け
られたダイヤフラムにより上下に区画される加圧室と均
圧室を有し、該均圧室と本体内部空間を均圧通路で連通
させた特開昭51−86852号公報に開示のものが知
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この種のエアコン等の
冷凍等に用いられる冷媒として、R11(CCI
3F)、R12(CCI22)等のフロン系冷媒が使用
されてきた。しかし、炭化水素の全ての水素を塩素を含
むハロゲンで置換した形のこれらのフロンは、成層圏の
オゾン層破壊につながるため、世界的に規制の対象とな
っている。そこで、オゾン層を破壊する恐れのない代替
フロン系冷媒として例えば、R22(CHCIF2)、
R123(CF3CHCI2)、R111b(CCI2
CH3)、R131a(CF3CH2F)、R152a
(COOF2CH3)等の含水素系ハロゲン化炭化水素冷
媒が開発されている。中でも特に、非塩素系ハロゲン化
炭化水素、例えばR134a(CF3CH2F)、R15
2a(CHF2CH3)等が有力視されている。
【0004】しかしながら、この非塩素系ハロゲン化炭
化水素は、従来のフロン系冷媒に比べて潤滑性が劣り冷
媒中に金属粉等が混入される場合がある。冷凍サイクル
を構成する部材のうち、膨張弁は、弁体がオリフィスに
対して開閉するので、冷媒中に含まれる金属粉等の微粒
子によってオリフィスのバルブシートが偏摩耗やエロー
ジョンと呼ばれる腐食を受けやすい。本発明は上述した
不具合を解消する膨張弁及び冷凍サイクルを提供するも
のである。なお、真鍮製の弁本体のオリフィス部内にS
US製のガイド部材を摺動自在に設けて、弁体を操作す
る作動棒を案内するものは、特開平5−346276号
公報に開示されている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の膨張弁は、弁口
の弁体との接触する弁座部に弁本体に比べて硬度の高い
金属部材により形成される円筒状のオリフィス部材を固
着してなるものである。
【0006】弁口の弁座部には弁体の先端部が離接して
弁を開閉する。弁座部を硬度の高い材料で構成するの
で、エロージョン等の腐食を防止することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に従
い具体的に説明する。図1に示す内部均圧式膨張弁は、
高圧の液冷媒を減圧するための弁部Aと、この弁部Aの
弁開度を制御するための駆動部であるパワーエレメント
部Bとからなる。このパワーエレメント部Bは、上蓋部
1と、下支持部2(ダイヤフラム受け)とで構成される
パワーエレメント外郭体3と、上蓋部1と下支持部2の
外周縁に挾持して溶接したダイヤフラム4を包含し、こ
のダイヤフラム4により上下に区画された加圧室5と均
圧室6が前記エレメント外郭体3内に設けられ、前記加
圧室5は導管7を介して感温筒8の内部と連通してい
る。
【0008】この感温筒8は蒸発器(図示せず)の出口
部分に取付けられ、蒸発器出口近傍の冷媒温度を感知
し、この温度を圧力に変換して、パワーエレメント空間
(加圧室5)の圧力とする。前記圧力は、それが増加す
るときダイヤフラム4を下方に押して、弁体9の開弁方
向の力となる。
【0009】前記弁部Aは高圧冷媒の入口11と低圧冷
媒の出口12及びこの入出口11,12を連通する弁口
30及び弁室13を有した黄銅製の弁本体10を外郭と
しての弁本体10に均圧室6と弁室13を連通する均圧
通路14を設けている。
【0010】前記弁本体10は、その下端開口雌ねじ部
に螺着されるヒッチング部材15を包含し、前記ダイヤ
フラム4と共動して該ダイヤフラムの下方への変位を規
制する変位規制部材16と、ダイヤフラム4の変位を下
方に伝達する作動棒17(この作動棒は図1において1
本だけを示しているが、実際には弁受け可動体18の円
周方向に所定の間隔を存して3本配置され、この各作動
棒17が弁本体10の3本の縦孔に上下動できるように
挿通されている)と、オリフィス30の開口部に形成さ
れる弁座に接離する弁体9(図では弁受け可動体18に
保持されたニードル弁を示している)と、この弁体9を
上方(弁座19の方向)に付勢するバイアスばね20
と、このばね20のバイアス力を調整するための調節部
材21とが組込まれている。
【0011】なお、前記調節部材21はヒッチング部材
15の内部角穴に摺嵌される角ナット例えば六角ナット
であって、調節ねじ22に該調節ねじの回転操作で上下
動できるように螺挿されている。前記調節ねじ22はヒ
ッチング部材15の下端部より突出する角型の回転操作
部22aを有し、前記ヒッチング部材15内にOリング
23でシールして回転可能に嵌挿保持されている。
【0012】また、前記ヒッチング部材15の下端螺口
にはシールパッキン24を内装した保護キャップ25が
着脱できるように螺合され、この保護キャップ25を外
して調節ねじ22を回転操作することができるようにな
っている。
【0013】以上のような構成を有する膨張弁にあっ
て、本発明においては、オリフィス30にオリフィス部
材100を固着したものである。図2はオリフィス部材
100がオリフィス30内に固着された状態を示す。オ
リフィス部材100は、弁本体10の材料に比べて硬度
の高い金属材料でつくられる。具体的には、弁本体10
が黄銅でつくられる場合に、オリフィス部材100はス
テンレススチールで形成される。弁体9もステンレスス
チール等で形成される。
【0014】図3はオリフィス部材100を弁本体10
に固着する手段として圧入を利用する実施例を示す。オ
リフィス部材100は、円筒状のものであって、その外
径部106の直径寸法は、弁本体10に形成する取付穴
の内径寸法より大きく形成してある。前述したように、
弁本体10は、例えば黄銅でつくられ、オリフィス部材
100はステンレススチールでつくられる。したがっ
て、硬度の高いオリフィス部材100を硬度の低い弁本
体10に対して圧入することによって、確実に固着する
ことができる。オリフィス部材100の圧入方向の先端
部にテーパー状の突出部102を形成することによっ
て、固着をより確実に達成することができる。弁体が当
接する弁口(バルブシート)104はステンレススチー
ルであるので、エロージョンによる腐食を受けることは
ない。
【0015】図4は本発明の他の実施例を示す。本実施
例のオリフィス部材100は、外周部にねじ部116を
形成してある。そして、このねじ部116を利用して弁
本体10側に形成したねじ部に螺合することによって、
オリフィス部材110は弁本体10に固着される。オリ
フィス部材110の先端部にテーパー状の突出部112
を設け、固着を確実にする。この螺合を容易に実行する
ために、オリフィス部材110の外周部に六角のナット
面118を形成してある。本実施例にあっても、オリフ
ィス部材110はステンレススチールで形成されるの
で、弁口114はエロージョンによる損傷を受けること
はない。
【0016】図5は本発明の更に他の実施例を示す。本
実施例のオリフィス部材120は、外周部にねじ部12
6を有するとともに、内周部に六角レンチが係合する六
角穴128を有する。オリフィス部材120の六角穴1
28に六角レンチを挿入し、本体10に設けたねじ部を
利用してオリフィス部材120を螺合する。オリフィス
部材120の先端部にテーパー状の突出部122を設け
ることによって、固着を確実とする。本オリフィス部材
120にあっても、ステンレススチールでつくられるの
で、弁口124はエロージョンによる損傷を受けない。
【0017】図7は本発明の膨張弁の他の実施例を示す
断面図、図8は図7の要部の拡大図である。膨張弁20
0は、弁本体210に入口ポート220と出口ポート2
22を有し、入口ポート220側に弁室223が設けら
れる。弁室223にはオリフィス部材260がとりつけ
られる。入口ポート220には液冷媒が供給され、オリ
フィス部材260を通過して膨張した冷媒は、出口ポー
ト222から図示していない(以下の図において同様)
エバポレータへ送られる。エバポレータを出た冷媒は弁
本体210に設けられた通路230へ導入される。通路
230内には感温式のステム240が露出し、ステム2
40の上端部はダイアフラム242に連結されている。
ステム240の下端部はオリフィス部材260のオリフ
ィスを通過し、弁体244がとりつけられる。弁体24
4は球状のもので、支持部材250によって支持され
る。
【0018】支持部材250はスプリング254を介し
てキャップ252に支持される。キャップ252はねじ
部256に螺合し、キャップ252のねじ込み量を調節
することで、スプリング254の力を調節する。キャッ
プ252の六角穴253には調整用のレンチが挿入され
る。
【0019】オリフィス部材260は、外周部に形成さ
れるねじ部266によって弁本体210に螺合される。
オリフィス部材260は、弁シート262を有し、中空
の六角穴264が形成される。この六角穴264にレン
チを挿入し、オリフィス部材260を螺合する。オリフ
ィス部材260に形成した突出部280は、弁本体21
0にくい込み、固着を完全にする。弁本体210を黄銅
で作成し、オリフィス部材260をステンレス等で作成
することによって、オリフィス部の腐食に対する耐久性
を向上することができる。
【0020】図9は本発明の膨張弁の他の実施例を示す
断面図、図10は図9の要部の拡大図である。膨張弁3
00は、弁本体310に入口ポート320と出口ポート
322を有し、入口ポート320側に弁室323が設け
られる。弁室323にはオリフィス部材360がとりつ
けられる。入口ポート320は液冷媒が供給され、オリ
フィス部材360を通過して膨張した冷媒は、出口ポー
ト322からエバポレータへ送られる。エバポレータに
は所謂感温筒(図示せず)がとりつけられ、キャピラリ
346を介してダイアフラム342の上部にガス圧を供
給する。エバポレータの出口の冷媒のガス圧は、パイプ
348を介してダイアフラム342の下部に供給され
る。ダイアフラム342に連結されるステム340の下
端部はオリフィス部材360のオリフィスを通過し、弁
体344がとりつけられる。弁体344は球状のもの
で、支持部材350によって支持される。
【0021】支持部材350はスプリング354を介し
てキャップ352に支持される。キャップ352はねじ
部356に螺合し、キャップ352のねじ込み量を調節
することで、スプリング354の力を調節する。キャッ
プ352の六角穴353には調整用のレンチが挿入され
る。
【0022】オリフィス部材360は、外周部に形成さ
れるねじ部366によって弁本体310に螺合される。
オリフィス部材360は、弁シートを有し、中空の六角
穴364が形成される。この六角穴364にレンチを挿
入し、オリフィス部材360を螺合する。オリフィス部
材360に形成した突出部370は、弁本体310にく
い込み、固着を完全にする。弁本体310を黄銅で作成
し、オリフィス部材360をステンレス等で作成するこ
とによって、オリフィス部の腐食に対する耐久性を向上
することができる。
【0023】図11は本発明の膨張弁の他の実施例を示
す断面図、図12は図11の要部の拡大図である。膨張
弁400は、弁本体410に入口ポート420と出口ポ
ート422を有し、入口ポート420側に弁室423が
設けられる。弁室423にはオリフィス部材460がと
りつけられる。入口ポート420には液冷媒が供給さ
れ、オリフィス部材460を通過して膨張した冷媒は、
出口ポート422からエバポレータへ送られる。エバポ
レータには所謂感温筒(図示せず)がとりつけられ、キ
ャピラリ446を介してダイアフラム442の上部にガ
ス圧を供給する。ダイアフラム442は作動棒444を
介して弁支持部材450を作動させる。
【0024】支持部材450にとりつけたステム452
は球状の弁体454を開閉する。支持部材450はスプ
リング472を介してキャップ470に支持される。キ
ャップ470はねじ部474に螺合し、キャップ470
のねじ込み量を調節することで、スプリング472の力
を調節する。キャップ470の六角穴476には調整用
のレンチが挿入される。
【0025】オリフィス部材460は、外周部に形成さ
れるねじ部466によって弁本体410に螺合される。
オリフィス部材460は、弁シート462を有し、中空
の六角穴464が形成される。この六角穴464にレン
チを挿入し、オリフィス部材460を螺合する。オリフ
ィス部材460に形成した突出部468は、弁本体41
0にくい込み、固着を完全にする。弁本体410を黄銅
で作成し、オリフィス部材460をステンレス等で作成
することによって、オリフィス部の腐食に対する耐久性
を向上することができる。
【0026】図13は本発明に使用するオリフィス部材
の他の実施例を示す オリフィス部材500は中央に丸穴のオリフィス穴50
2を有し外周部にはねじ部504が形成される。オリフ
ィス部材500の端面には円弧状の凹部506を設けて
あり、この凹部506に工具を挿入し、オリフィス部材
を弁本体に螺合する際に使用する。なお、工具の係合部
は円弧状の凹部のほかに種々の形状が選択できる。
【0027】以上の実施例の説明では、硬度の高い金属
部材としてステンレススチールについて述べたが、本発
明は、これに限らずアルミニウム青銅,ニッケル青銅,
ステライト6,ステライト6B,及び高力黄銅系合金
(例えば、日本伸銅株式会社の商品名ヒーローブロンズ
の一種類であるHB91)等のビッカース硬度150〜
500の金属材料を用いることができるのは勿論であ
る。さらに、本発明では、弁本体の弁口部に対してメッ
キや表面処理を施すことによって、弁口の硬度を向上さ
せることもできる。そして、以上に説明した膨張弁をシ
ステム内に組み込むことによって、いわゆる代替フロン
系の冷媒を使用する冷凍システムにあっても、耐久性の
高い冷凍システムを得ることができる。さらに、本発明
は、膨張弁として所謂電動膨張弁において、その弁口に
水素系ハロゲン化炭化水素からなる冷媒に対して耐腐食
性の高い金属材料を用いてもよいのは勿論である。
【0028】
【発明の効果】本発明は以上のように、冷凍システムに
使用される膨張弁本体が冷媒の関係から黄銅等の材質で
つくられることによって、弁口にエロージョンによる腐
敗が発生することの対策として、弁口を硬度の高い材料
で形成することによって、エロージョンの発生を防止す
るものである。具体的には弁口そのものを表面処理等に
よって硬度を増加させることができる。また、硬度の高
い材料によって、オリフィス部材を構成することによっ
て耐久性を向上するものである。この膨張弁を使用する
ことにより、耐久性の高い代替フロンを使用する冷凍シ
ステムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内部均圧式膨張弁を全体的に示した縦
断面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態に関するオリフィス
部材の取付部分の拡大図として示した要部断面図。
【図3】本発明の第1の実施の形態に関するオリフィス
部材の一部を示す断面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態に関するオリフィス
部材の一部を示す断面図。
【図5】本発明の第3の実施の形態に関するオリフィス
部材の一部を示す断面図。
【図6】冷凍システムの構成図。
【図7】本発明の他の実施の形態に感する膨張弁の断面
図。
【図8】図7の要部の拡大図。
【図9】本発明の他の実施の形態に感する膨張弁の断面
図。
【図10】図9の要部の拡大図。
【図11】本発明の他の実施の形態に感する膨張弁の断
面図。
【図12】図11の要部の拡大図。
【図13】本発明の他の実施の形態に関するオリフィス
部材の説明図。
【符号の説明】
A 弁部 B パワーエレメント部 3 パワーエレメント外郭体 4 ダイヤフラム 5 加圧室 6 均圧室 7 導管 8 感温筒 9 弁体 10 弁本体 11 高圧冷媒の入口 12 低圧冷媒の出口 13 弁室 14 均圧通路 15 ヒッチング部材 16 ダイヤフラム変位規制部材 17 作動棒 18 弁受け可動体 19 弁座 20 バイアスばね 21 調節部材 22 調節ねじ 25 保護キャップ 30 オリフィス 50 冷凍システム 51 コンプレッサ 52 コンデンサ 53 リキッドタンク 54 膨張弁 55 エバポレータ 100 オリフィス部材 104,110,114,120,124 弁口

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧冷媒の入口通路と低圧冷媒の出口通
    路間に弁口を設けた弁部と、この弁部の開度を制御する
    駆動部とを備える膨張弁において、 上記弁部の弁口をビッカース硬度150〜500の金属
    材料で構成することを特徴とする膨張弁。
  2. 【請求項2】 金属材料は、ステンレス,アルミニウム
    青銅,ニッケル青銅,ステライト,高力黄銅系合金のな
    かから選択することを特徴とする請求項1記載の膨張
    弁。
  3. 【請求項3】 高圧冷媒の入口通路と、低圧冷媒の出口
    通路と、入口通路と出口通路を連通する弁口とを有する
    弁本体と、弁口を開閉する弁体と、弁体を作動棒を介し
    て駆動するダイヤフラムを有する駆動部とを備える膨張
    弁において、 弁口の弁体との接触する弁座部に弁本体に比べて硬度の
    高い金属部材により形成される円筒状のオリフィス部材
    を固着してなることを特徴とする膨張弁。
  4. 【請求項4】 オリフィス部材は弁本体に対して圧入に
    より固着されることを特徴とする請求項3記載の膨張
    弁。
  5. 【請求項5】 オリフィス部材は弁本体に対してねじ手
    段により固着されることを特徴とする請求項3記載の膨
    張弁。
  6. 【請求項6】 オリフィス部材の内径部に六角レンチに
    係合する六角穴を形成してなることを特徴とする請求項
    5記載の膨張弁。
  7. 【請求項7】 コンプレッサと、コンプレッサにより高
    温高圧に圧縮されたガス冷媒を凝縮するためのコンデン
    サと、凝縮された冷媒の気液分離と冷媒中の水分や塵埃
    の除去を行なうリキッドタンクと、このリキッドタンク
    からの冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張弁からの冷媒と
    空気とを熱交換するエバポレータとを配管により連結し
    て構成される冷凍システムにおいて、 冷媒は非塩素系ハロゲン化炭化水素であるとともに、膨
    張弁は請求項1乃至5のいずれかの膨張弁であることを
    特徴とする冷凍システム。
  8. 【請求項8】 高圧冷媒の入口通路と低圧冷媒の出口通
    路との間に弁口を備えた弁部と、この弁部の開度を制御
    する駆動部とを備える膨張弁において、 上記弁口が金属材料で構成され、上記冷媒が水素系ハロ
    ゲン化炭化水素であると共に上記金属材料が上記冷媒に
    対して耐腐食性を有することを特徴とする膨張弁。
  9. 【請求項9】 上記金属材料は、ステンレス,アルミニ
    ウム青銅,ニッケル青銅,ステライト,高力黄銅系合金
    のなかから選択することを特徴とする請求項8記載の膨
    張弁。
  10. 【請求項10】 弁本体に設けられた高圧冷媒の入口通
    路と低圧冷媒の出口通路との間に弁口を備えた弁部と、
    この弁部の開度を制御する駆動部を備えた膨張弁におい
    て、 上記弁口の弁座部に上記弁本体に比べて硬度の高い金属
    の部材を固着したことを特徴とする膨張弁。
  11. 【請求項11】 上記弁本体が黄銅であり、上記部材が
    ステンレスであることを特徴とする請求項10記載の膨
    張弁。
  12. 【請求項12】 上記冷媒が水素系ハロゲン化炭化水素
    からなることを特徴とする請求項10記載の膨張弁。
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