JPH10205926A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷媒の流量が最少になるときに、冷媒流による
騒音の発生のない微流量状態を実現して、圧縮機へのオ
イルリターンの確保やハンチング音の防止を行うことが
できる膨張弁を提供すること。 【解決手段】冷媒の流量を最少にする状態に弁体２１を
位置させたときに、弁体２１を囲む環状の冷媒通路が形
成されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクルに
おいて蒸発器に送り込まれる冷媒の流量制御を行いつつ
冷媒を断熱膨張させるための膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】膨張弁は一般に、蒸発器に送り込まれる
高圧冷媒が通る冷媒流路の途中の断面積を細く絞って形
成された絞り孔の口元に弁座を形成し、弁座とそれに対
抗して配置された弁体との間の間隔が変わるように弁体
を移動させることによって、蒸発器に送り込まれる冷媒
の流量を制御するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのような冷凍サイク
ル中に配置された圧縮機を潤滑するためのオイルは、一
般に、冷媒とともに冷凍サイクル中を循環している。し
たがって、冷凍サイクルの冷媒流量がゼロの時は、圧縮
機に戻されるオイルの流量もゼロになるので、圧縮機が
焼け付く故障が発生する場合がある。

【０００４】また、冷媒流量が極めて僅かな状態では、
冷媒が流れる状態と弁体が弁座に密接して冷媒流量がゼ
ロになる状態とが繰り返されて、いわゆるハンチング音
が発生する場合がある。

【０００５】そこで、そのような不具合が起きないよう
にするための対策として、冷媒の流量が最少になるとき
に流量がゼロにならないように、弁体によって全閉状態
にされる絞り孔と並列に、極細のオリフィスを高圧冷媒
流路に設けたものがある。

【０００６】しかし、そのような細いオリフィスを冷媒
が通過する際には、「シュー」という音が発生するの
で、例えば自動車の空調装置（カーエアコン）に用いら
れるような場合には、それが室内に伝わる騒音となって
しまう欠点がある。

【０００７】そこで本発明は、冷媒の流量が最少になる
ときに、冷媒流による騒音の発生のない微流量状態を実
現して、圧縮機へのオイルリターンの確保やハンチング
音の防止を行うことができる膨張弁を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の膨張弁は、蒸発器に送り込まれる高圧冷媒
が通る冷媒流路の途中の断面積を細く絞って形成された
絞り孔の口元に弁座を形成し、上記弁座とそれに対抗し
て配置された弁体との間の間隔が変わるように上記弁体
を移動させることによって、上記蒸発器に送り込まれる
冷媒の流量を制御するようにした膨張弁において、上記
冷媒の流量を最少にする状態に上記弁体を位置させたと
きに、上記弁体を囲む環状の冷媒通路が形成されるよう
にしたことを特徴とする。

【０００９】なお、上記弁体の外径が上記絞り孔の内径
より小さく形成されていて、上記冷媒の流量が最少にさ
れる状態においては、上記弁体が上記絞り孔内に入り込
むようになっていてもよい。

【００１０】或いは、上記弁体が上記弁座に最接近した
状態のときに上記弁座に密接するのを規制するためのス
トッパが設けられていてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の膨
張弁１０を示しており、例えばカーエアコンの冷凍サイ
クルに用いられる。１は蒸発器、２は圧縮機、３は凝縮
器、４は受液器である。

【００１２】膨張弁１０の本体ブロック１１に形成され
た低圧冷媒流路１２の入口側端部は蒸発器１の出口に接
続され、高圧冷媒流路１３の出口側端部は蒸発器１の入
口に接続されている。

【００１３】低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３とは
互いに平行に形成されており、これに垂直な貫通孔１４
が、低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３との間を貫通
している。また、低圧冷媒流路１２から外方に抜けるよ
うに形成された開口部には、感温室３０が取り付けられ
ている。

【００１４】高圧冷媒流路１３は、途中の部分が、円形
の断面形状で断面積を狭く絞った絞り孔１５になってい
て、貫通孔１４と同軸線上に形成されており、その絞り
孔１５の上流側開口部の口元が、角度３０度程度のテー
パ状に面取りされて弁座２０になっている。

【００１５】図１には、球状の弁体２１が絞り孔１５内
に入り込んだ最少流量状態が示されているが、高圧冷媒
の流量がある程度以上ある通常の状態では、弁体２１は
弁座２０に上流側から対向する位置にある。

【００１６】その結果、弁体２１と弁座２０との間の隙
間の最も狭い部分が高圧冷媒流路１３の絞り部になり、
そこから蒸発器１に到る下流側の管路内において、高圧
冷媒が断熱膨張する。

【００１７】弁体２１は、圧縮コイルスプリング１７に
よって弁座２０に接近する方向（即ち、閉じ方向）に付
勢されている。ただし、弁体２１と圧縮コイルスプリン
グ１７との間には、圧縮コイルスプリング１７の付勢力
を弁体２１に伝達するように、一方の面で弁体２１を受
け他方の面で圧縮コイルスプリング１７を受ける弁体受
け１６が介装されている。

【００１８】１８は、本体ブロック１１に螺合して取り
付けられて圧縮コイルスプリング１７の付勢力を調整す
る調整ナット、１９は、高圧冷媒流路１３と外部との間
をシールするためのＯリングである。

【００１９】貫通孔１４内に挿通されたロッド２３は、
軸線方向に進退自在に設けられていて、その上端は感温
室３０に達し、中間部分が低圧冷媒流路１２を垂直に横
切って貫通孔１４内を通り、下端は弁体２１の頭部に溶
接により固着されている。なおロッド２３は、絞り孔１
５の内壁面との間を充分な量の冷媒が通過できるよう、
絞り孔１５の内径に比べて細く形成されている。

【００２０】２４は、高圧冷媒流路１３と低圧冷媒流路
１２との間をロッド２３の中間部分でシールするための
Ｏリングであり、貫通孔１４に隣接して、ロッド２３の
外周面に密着して配置されている。２５は、Ｏリング２
４が抜け出さないように押さえるための圧縮コイルスプ
リングである。

【００２１】感温室３０は、厚い金属板製のハウジング
３１と可撓性のある金属製薄板からなるダイアフラム３
２とによって気密に囲まれており、ダイアフラム３２の
下面中央部に面して配置されたダイアフラム受け盤３３
（変位部材）の下面中央部には、ロッド２３の一端が当
接している。

【００２２】また、感温室３０内には、冷媒流路１２，
１３内に流されている冷媒と同じか又は性質の似ている
飽和蒸気状態のガスが封入されていて、ガス封入用の注
入孔は、栓３４によって閉塞されている。３６はシール
用のＯリングである。

【００２３】低圧冷媒流路１２と感温室３０との間の不
動部分には、熱伝導率の低いプラスチック材などからな
るブシュ３８が固定されていて、感温室３０側への低圧
冷媒の回り込みが規制されている。ただしブシュ３８に
は、低圧冷媒流路１２と感温室３０側とを連通させるた
めの通気溝４０が貫通して穿設されている。

【００２４】このように構成された膨張弁１０において
は、低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温度が下が
ると、ダイアフラム３２の温度が下がって、感温室３０
内の飽和蒸気ガスがダイアフラム３２の内表面で凝結す
る。

【００２５】すると、感温室３０内の圧力が下がってダ
イアフラム３２が感温室３０内側に変位し、それに伴っ
てダイアフラム受け盤３３がロッド２３の軸線方向にロ
ッド２３から逃げる方向に変位するので、ロッド２３が
圧縮コイルスプリング１７に押されて移動する。それに
よって、弁体２１が弁座２０側に移動して高圧冷媒の流
路面積が狭くなるので、蒸発器１に送り込まれる冷媒の
流量が減少する。

【００２６】低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温
度が上がると、上記と逆の動作によって弁体２１がロッ
ド２３に押されて圧縮コイルスプリング１７の付勢力に
抗して弁座２０から離れ、高圧冷媒の流路面積が広がる
ので、蒸発器１に送り込まれる高圧冷媒の流量が増加す
る。

【００２７】このようにして、蒸発器１から送り出され
る低圧冷媒の温度に対応して、感温室３０及びロッド２
３の動作を介して弁体２０が開閉動作されることによ
り、蒸発器１に送り込まれる高圧冷媒の量が制御され
る。

【００２８】弁体２１は、前述のように球状であるが、
その直径は絞り孔１５の内径より僅かに小さい寸法に形
成されており、高圧冷媒の流量が最少の状態では、図１
に示されるように、弁体２１が絞り孔１５内に入り込む
状態になる。

【００２９】すると、絞り孔１５の内周面と弁体２１の
外面との間に環状の僅かな隙間ができるので、その環状
の隙間が冷媒通路となって、冷媒が破線で示される矢印
のように流れ、流量ゼロの状態にはならない。なお、そ
の環状の冷媒通路の面積は、例えば０．７〜０．９ｍｍ
² である。

【００３０】したがって、最小流量状態においてもハン
チング音が発生せず、冷媒に混合されたオイルが圧縮機
２に戻されるので、圧縮機２の焼け付き等も発生しな
い。また、最少流量状態における冷媒通路が、弁体２１
を囲む環状の断面形状を有しているので、冷媒の通過音
はほとんど発生せず、騒音源にならない。

【００３１】図２は、本発明の第２の実施の形態の膨張
弁１０を示しており、弁体２１を、弁体受け１６と一体
にその頭部に棒状に形成したものである。その他の構成
は第１の実施の形態と同じであり、第１の実施の形態と
同様の作用効果を有する。

【００３２】このような第１及び第２の実施の形態にお
いては、最少流量状態の冷媒通路の断面積が、弁体２１
の外径寸法と絞り孔１５の内径寸法だけから決まるの
で、誤差が少ない。

【００３３】図３は、本発明の第３の実施の形態の膨張
弁１０を示しており、弁体２１の直径を絞り孔１５の内
径より大きく形成して、最少流量時に弁体２１が弁座２
０に密接するのを規制するためのストッパ１６ａを弁体
受け１６に設けたものである。

【００３４】図４は、その弁体受け１６を示しており、
弁体２１を支持するためのサポート孔１６ｂが中央部分
に形成されていて、外周部の例えば３箇所に、ストッパ
１６ａが間隔をあけて突設されている。

【００３５】図５は、冷媒流量が最少の状態を示してお
り、弁体２１が弁座２０に密接する直前の位置でストッ
パ１６ａが本体ブロック１１に当接して、弁体２１の表
面と弁座２０の斜面との間に環状の冷媒通路が形成され
ている。その結果、第１の実施の形態と同様の作用効果
を得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、冷媒の流量を最少にす
る状態に弁体を位置させたときに、冷媒流量がゼロにな
らないので、圧縮機へのオイルリターンを確保して圧縮
機の焼け付きを防止することができると共に、ハンチン
グ音の防止を行うことができ、しかも、その際には弁体
を囲む環状の冷媒通路が形成されるので、冷媒流による
騒音の発生もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の膨張弁の縦断面図
である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の膨張弁の縦断面図
である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の膨張弁の縦断面図
である。

【図４】本発明の第３の実施の形態の弁体受けの斜視図
である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の最少流量時の部分
拡大断面図である。

【符号の説明】

１０ 膨張弁 １５ 絞り孔 １６ 弁体受け １６ａ ストッパ ２０ 弁座 ２１ 弁体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る冷媒
   流路の途中の断面積を細く絞って形成された絞り孔の口
   元に弁座を形成し、上記弁座とそれに対抗して配置され
   た弁体との間の間隔が変わるように上記弁体を移動させ
   ることによって、上記蒸発器に送り込まれる冷媒の流量
   を制御するようにした膨張弁において、 上記冷媒の流量を最少にする状態に上記弁体を位置させ
   たときに、上記弁体を囲む環状の冷媒通路が形成される
   ようにしたことを特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】上記弁体の外径が上記絞り孔の内径より小
   さく形成されていて、上記冷媒の流量が最少にされる状
   態においては、上記弁体が上記絞り孔内に入り込むよう
   になっている請求項１記載の膨張弁。
3. 【請求項３】上記弁体が上記弁座に最接近した状態のと
   きに上記弁座に密接するのを規制するためのストッパが
   設けられている請求項１記載の膨張弁。