JPH0926233A

JPH0926233A - 膨張弁

Info

Publication number: JPH0926233A
Application number: JP7175215A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Watanabe; 和彦渡辺
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイアフラム変位規制部材の改良に焦点を絞
り、更にその耐食性における難点を形状改善によって達
成することにある。【解決手段】黄銅で構成した弁本体１０２、オーステ
ナイト鋼からなるパワーエレメント１２０、温度を圧力
に変換する感温筒１３０、該感温筒とパワーエレメント
１２０を連結する導管１２８、ステンレス鋼薄板からな
るダイアフラム１２６、該ダイアフラムに隣接してその
変位を一定量以下に制限するダイアフラム変位規制部材
１１４Ａ、変位伝達のための作動棒１１０、弁座と接離
する弁体１０６、該弁体を閉弁方向にバイアスするばね
１０４を主構成部品とする膨張弁において、ダイアフラ
ムのストッパ部材２３０を黄銅やアルミニウムを主成分
とする合金によって作成し、このストッパ部材のダイア
フラムに接する面とは反対側の面に肉抜き部を設けて、
ストッパ部材の軽量化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は膨張弁、特に車両用
空調装置に用いられる冷凍システムにおいて、蒸発器に
必要な冷媒量を供給するための膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置に用いられる冷凍システ
ムにおいて、外界と熱交換を行ない、熱を外界から奪う
ための熱交換機（蒸発器）の能力を充分に発揮させるた
め膨張弁が広く用いられている。従来の膨張弁として代
表的なものの一つは、図７に示す構造をとり、高圧の液
冷媒を減圧するための弁部１００と、この弁部の弁開度
を制御するためのパワーエレメント１２０からなる。

【０００３】パワーエレメント１２０は、上蓋部１２２
と下支持部１２４の外周縁に挾持して溶接したダイアフ
ラム１２６を包含し、前記上蓋部１２２とダイアフラム
１２６でダイアフラムの上部の第１の圧力空間が形成さ
れる。この第１の圧力空間は導管１５０を介して感温筒
１５２の内部と連通している。この感温筒１５２は蒸発
器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Ｐ１に変換して、パワーエレ
メントの第１の圧力空間に加える。前記圧力Ｐ１は、そ
れが増加するときダイアフラム１２６を下方に押して、
弁体１０６の開弁方向の力となる。

【０００４】一方、ダイアフラム１２６の下部の第２の
圧力空間には、導管１６０を介して蒸発器出口の冷媒圧
力Ｐ２が配管取付部１６２から直接導かれる。この圧力
Ｐ２はダイアフラム１２６の下部に形成される第２の圧
力室１４０に供給され、バイアスばね１０４の力と共に
弁体１０６の閉弁方向に働く。すなわち過熱度（冷媒の
蒸発器出口温度と蒸発温度との差：これは力として取出
すため上記Ｐ１−Ｐ２となっている）の大きいとき弁を
大きく開き、小さいときは弁を閉まり気味にして、蒸発
器に流れ込む冷媒の量を制御する。

【０００５】弁の基本構造部（弁部１００）は、高圧冷
媒の入口１０７と低圧冷媒の出口１０９及び均圧導管１
３２を接続するための均圧口１０３を有する弁本体１０
２を外郭とする。この外郭としての弁本体１０２には、
ダイアフラム１２６の下方への変位を規制するストッパ
部材（変位規制部材）１３０と、ダイアフラム１２６の
変位を下方に伝達する作動棒１１０（この作動棒１１０
には、その動きに一定の拘束を与えるための拘束部材１
１６，１１８を配置することが多い）と、弁座（符号省
略）に接離する弁体１０６（図ではボール弁を示してい
る）と、上述したバイアスばね１０４とが、このばねの
バイアス力を調整するための調節部材１０８と共に組込
まれている。

【０００６】前記弁部１００の主構成部材は弁本体１０
２、ダイアフラム変位規制部材１３０、作動棒１１０、
弁体１０６、バイアスばね１０４である。望ましい構成
として更に調節部材１０８、作動棒１１０の拘束部材１
１６，１１８が追加される。かかる膨張弁を構成する主
要部材のうち、パワーエレメント１２０の上蓋部１２２
及び下支持部１２４の材質を例えばオーステナイト系ス
テンレス鋼を用い、ダイアフラム１２６を析出硬化型ス
テンレス鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼とし、
この三者を溶接によって結合することによって、パワー
エレメント１２０には洩れがなく信頼性の高い構成にで
き、さらに弁の基本構造部である弁本体１０２は内部を
精度よく切削加工することができる黄銅材の鍛造品と
し、作動棒１１０や弁体１０６のような部材を単純形状
のオーステナイト鋼とすることにより、信頼性の高いも
のにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような信
頼性の高い膨張弁でも、車両用空調用システム（冷凍シ
ステム）に採用すると、次のような不具合点が生じた。
実際に空調システムが作動しているときは、何等の不具
合を生じない場合であっても、あるシステムには次のよ
うな現象が生じる。

【０００８】すなわち、冷凍システムの作動を停止した
後、ある条件で膨張弁に起因する、人に不安感をもたら
す不快な振動音が発生することである。これは空調シス
テムの故障とかシステムの不具合に起因するものではな
い。

【０００９】このような振動音が発生するのは、前述し
た図７に示す膨張弁の構成において、空調システムが停
止したとき、ダイアフラム１２６を下方に押しつける圧
力Ｐ１に対して、これに対向する圧力Ｐ２が相対的に大
きい（このようなことは冷凍システムの作動中には生じ
ないように設計されている）とき、ストッパー部材１３
０とダイアフラム１２６との間に隙間が発生する。

【００１０】このような時には、外部の振動源によって
部品間に微少な振動を拾う。この振動がダイアフラム１
２６のような弾性膜に伝播すると、接続的な振動の原因
となり、可聴の音源となる。この音は不安感をもたらす
不快音と判断されることがしばしばあり、基本的には、
このような音を発生させないようにすることが要求され
る。

【００１１】図８は従来の膨張弁の振動数を横軸に、振
動ピックアップによる振動レベル測定値を縦軸にとった
ときの測定結果を示す。本発明の第１の目的は、ダイア
フラムと弁の作動棒との間に配設するストッパ部材の改
良に係り、ストッパ部材の軽量化と生産性の向上を図る
ものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、次のような手段をとる。すなわち、本発明は黄銅で
構成した弁本体１０２、オーステナイト銅からなるパワ
ーエレメント１２０、温度を圧力に変換する感温筒１５
２、この感温筒と前記パワーエレメント１２０を連結す
る導管１５０、弁本体内部空間とパワーエレメント圧力
空間を区割するステンレス鋼の薄板からなるダイアフラ
ム１２６、該ダイアフラムに隣接してその変位を一定量
以下に制限するためのダイアフラムのストッパ部材２３
０、変位伝達のための作動棒１１０、弁座と接離する弁
体１０６、該弁体を閉弁方向にバイアスするためのばね
１０４を主構成部品とする膨張弁であって、ストッパ部
材２３０にいわゆる肉抜き部を設けた構成とする。

【００１３】上記ダイアフラムのストッパ部材２３０を
黄銅あるいはアルミニウムを主成分とする合金によって
作成することを特徴とする。さらに、本発明は、このス
トッパ部材２３０の平面である面の一方に中心軸部２３
４から外縁に通じる一以上のブリッジ部２３８を設け、
残りの部分をいわゆる肉抜きして軽量化を図る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至
図６に従い説明する。なお、構成の説明を簡素化するた
め、図７と同一の構成部分については、同一の符号を付
し、図７に示す従来例の説明で述べた部分については説
明を省略する。

【００１５】図１において円板状のストッパ部材２３０
は、図２に示す断面図、図３に示す底面図のような形状
に構成した。すなわち、本実施例のダイアフラムのスト
ッパ部材２３０は、上面２３２がダイアフラム１２６の
下面に接し、ストッパ部材２３０の下面の中心部に作動
棒１１０との組合わせを可能とする円柱状または中空状
（図２では円柱状を示している）の作動棒１１０が当接
する中心軸部２３４を設け、この中心軸部２３４から外
周に延びるブリッジ部２３８を設ける。そしてブリッジ
部２３８以外を肉抜きして薄肉部２３６を形成し、スト
ッパ部材２３０全体の軽量化を図る。

【００１６】ストッパ部材２３０は、例えば黄銅のよう
な、耐蝕性の高い材料でつくられる。黄銅の比重は比較
的大きいので、肉抜き部を形成することによって軽量化
を図ることができる。ストッパ部材２３０の下縁部は、
ダイアフラム１２６をとりつけた下支持部１２４に当接
する。この際に、ストッパ部材２３０の下縁部が下支持
部１２４の上面に対して環状の線接触部を形成すると、
両者はシールを形成する場合がある。

【００１７】而して、膨張弁のダイアフラムの洩れを検
査するためにダイアフラムの上部室にガスを封入した状
態でダイアフラム下部へガスが流出しないことを確認す
ることが行なわれる。したがって、ストッパ部材と下支
持部との間にシールが存在すると、この流出を検査する
ことができない。

【００１８】本発明のストッパ部材２３０にあっては、
このブリッジ部２３８が下支持部１２４の上面に当接
し、シールを形成することはない。したがって、正確な
検査を達成することができる。

【００１９】図６に本発明の一実施例である膨張弁の上
記に対応する測定結果を示す。本発明の一実施例である
膨張弁の振動レベルは、従来例に比してきわめて低く、
かつ振動数ピークも低振動数側に移行している。このこ
とは本発明により不安感をもたらす不快音の発生が著し
く抑制されたことを示す。

【００２０】図４，図５は本発明のストッパ部材の他の
実施例を示し、図４はその断面図、図５はその底面図で
ある。円板状のストッパ部材２５０は、その上面２５２
がダイアフラムの下面に接し、その下面２５８の中央部
に軸部２５４を有する。この下面２５８に外周縁から延
びる複数の溝２５６を形成してある。特にこの実施例で
はストッパ部材２５０を、アルミニウム合金等の軽合金
で製造することによって、更なる軽量化を図ることがで
きる。

【００２１】

【発明の効果】前記のように本発明は膨張弁のダイアフ
ラムに隣接する構成部材（ダイアフラム変位規制部材）
の一つだけの材質と形状の変更改善で膨張弁の本来の機
能や製造方法に何等の不具合を生ずることなく、空調シ
ステム（冷凍システム）の機能停止時に一時的に生じ
る、人に不安感を与える振動音を抑制するという効果が
ある。また一方上記目的のため、選択したアルミニウム
合金が腐食環境にさらされないように上記部材の形状を
改善したので、この部材の信頼性を維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す膨張弁の中央縦断面
図。

【図２】図１の膨張弁に組込まれるダイアフラムのスト
ッパ部材の拡大縦断面図。

【図３】図２に示すダイアフラムのストッパ部材を下方
から見た底面図。

【図４】ダイアフラムのストッパ部材の他の実施例を示
す拡大縦断面図。

【図５】図４のストッパ部材を下からみた底面図。

【図６】図１に示す本発明の一実施例による膨張弁の部
品拘束力が一時的に失われる条件下での振動測定結果を
示した説明図。

【図７】本発明の膨張弁と共通の外形を有する従来の膨
張弁を示した中央縦断面図。

【図８】図７に示す従来の膨張弁の部品拘束力が一時的
に失われる条件下での振動測定結果を示した説明図。

【符号の説明】

１００弁部１０２弁本体１０４バイアスばね１０６弁体１０７高圧冷媒の入口１０９低圧冷媒の出口１１０作動棒１２０パワーエレメント１２２上蓋部１２４下支持部１２６ダイアフラム１２８導管、１３０感温筒２３０ストッパ部材２３４中心軸部２３６肉抜き部２３８ブリッジ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁本体と、パワーエレメントと、温度を
圧力に変換する感温筒と、該感温筒と前記パワーエレメ
ントを連結する導管と、弁本体内部空間とパワーエレメ
ント圧力空間を区割するダイアフラムと、該ダイアフラ
ムに隣接してその変位を一定量以下に制限するためのス
トッパ部材と、変位伝達のための作動棒、弁座と接離す
る弁体、該弁体を閉弁方向にバイアスするためのばねと
からなる温度膨張弁において、上記ストッパ部材は、上面がダイアフラムの下面に接す
る円板状の本体と、本体の下面中心部に形成される軸部
と、その下面に放射状に形成される肉抜き部とを有する
ことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】上記ストッパ部材は、アルミニウム合金
材料でつくられることを特徴とする請求項１記載の膨張
弁。
【請求項３】弁本体と、パワーエレメントと、温度を
圧力に変換する感温筒と、この感温筒と上記パワーエレ
メントを連結する導管と、上記弁本体の内部空間とパワ
ーエレメント圧力空間を区割するダイアフラムと、この
ダイアフラムに隣接してその変位を所定量以下に制御す
るためのストッパ部材と、上記変位を弁体に伝達するた
めの作動棒と、上記弁体が接離する弁座と、上記弁体を
閉弁方向にバイアスするばねとからなる膨張弁におい
て、上記ストッパ部材は、上記ダイアフラムの非接面に上記
作動棒の当接する当接部分と肉抜き部分とを有すること
を特徴とする膨張弁。
【請求項４】上記ストッパ部材は、黄銅で構成されて
いることを特徴とする請求項３記載の膨張弁。
【請求項５】上記ストッパ部材は、アルミニウム合金
で構成されていることを特徴とする請求項３記載の膨張
弁。
【請求項６】上記ストッパ部材は、アルミニウム合金
であると共に、上記当接部分は中心部に形成され、上記
肉抜き部分は外縁部に形成されることを特徴とする請求
項３記載の膨張弁。
【請求項７】上記肉抜き部分は、上記中心部から外縁
部に延びる複数のブリッジ部を残して形成されることを
特徴とする請求項６記載の膨張弁。
【請求項８】黄銅で構成した弁本体と、ステンレスで
構成されたパワーエレメントと、温度を圧力に変換する
感温筒と、この感温筒と上記パワーエレメントを連結す
る導管と、上記弁本体の内部空間と上記パワーエレメン
トの圧力空間を区割するステンレスで構成されるダイア
フラムと、このダイアフラムに隣接してその変位を所定
量に制限するためのストッパ部材と、変位を伝達するた
めの作動棒と、弁座と接離する弁体と、この弁体を閉弁
方向にバイアスするためのばねとからなる膨張弁におい
て、上記ストッパ部材はアルミニウム合金によって構成
され、かつ上記ストッパ部材は、その平面である上記ダ
イアフラムとの非接触面にその中央部から外縁部に延び
て設けられた一以上のブリッジ部と、このブリッジ部以
外に設けられた肉抜き部とを有することを特徴とすする
膨張弁。