JP2002267291A - 温度膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度膨張弁の構成部品の軽量化を図る。 【解決手段】 温度膨張弁１０は、弁本体１００に冷媒
がエバポレータ側へ向かう通路１１０，１１２と、エバ
ポレータから戻る冷媒の通路１６０を有し、弁室１２０
が形成される球状の弁体１３０は、支持部材１３２、ス
プリング１３４により弁座に向けて付勢される。パワー
エレメント２５０は、内部にダイアフラム２７０を有
し、圧力作動室２８０の圧力をストッパ２００を介して
作動棒１５０に伝達する。ストッパ２００はボス部２１
０を有し、作動棒１５０の上端が差し込まれる。環状の
突起２０６とボス部２１０の間に凹部２０８が設けら
れ、軽量化が図られる。

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温度膨張弁に関する。

【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。

【０００３】

【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、車両用空調システム（冷凍シス
テム）に採用すると、特定の状況下において次のような
事象を生じる場合がある。

【０００４】すなわち、ダイアフラムが上方に最大限変
位したときに、構成諸部品の組み合せで生じている拘束
力が一時的に失われることでストッパ部材と作動棒との
間にごく微小な隙間が発生する場合があり、その際に外
力が加わると拘束力を失ったストッパ部材が作動棒にぶ
つかることで異音が発生することがある。

【０００５】本発明の目的は、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
パ部材の軽量化とにより上記異音を抑制し、かつ生産性
の向上を図るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく本
発明に係る温度膨張弁は、弁本体と、弁体を操作するパ
ワーエレメントと、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、変位を弁体に伝達する作動棒と、弁本体に形
成される弁座に対して接離する弁体と、該弁体を閉弁方
向にバイアスするためのばねとを備える。そして、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て作動棒が
挿入されるボス部と、ボス部の外周側に設けられる円筒
部と、円筒部の端部に形成される環状突起部と、ボス部
と環状突起部の間に形成される凹部とを有するものであ
る。

【０００７】さらに本発明に係る温度膨張弁は、弁本体
と、弁体を操作するパワーエレメントと、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、変位を弁体に伝達する
作動棒と、弁本体に形成される弁座に対して接離する弁
体と、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て作動棒が挿入されるボス部と、
ボス部の外周側に設けられる円筒部と、円筒部の端部に
形成される環状突起部と、ボス部と環状突起部の間に形
成される凹部と、上記ボス部と上記環状突起部とを繋ぐ
複数の連結部とを有することを特徴とする。

【０００８】上述の如く構成された本発明に係る温度膨
張弁はストッパ部の形状を変更することにより、上記ス
トッパ部材の軽量化を図ることができ、ストッパ部材が
作動棒にぶつかったとしても異音の発生を抑制すること
ができ、しかも生産性の向上を図ることができる。ま
た、円筒部の外側に設けられる複数の放射方向の溝を有
するものである。

【０００９】さらにまた、本発明に係る温度膨張弁は、
弁本体と、弁体を操作するパワーエレメントと、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を
備え、上記ストッパ部材は、上記ダイアフラムの非接触
面に上記作動棒の当接する当接部の周囲に凹部を有する
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る温度膨張弁
の一実施の形態を示す断面図である。全体を符号１０で
示す温度膨張弁は、例えばアルミ合金製の角柱形状をし
た弁本体１００を有する。弁本体１００には、図示しな
い冷媒サイクルのコンデンサ、レシーバ側からエバポレ
ータ側へ向かう冷媒の通る第一の通路１１０，１１２が
形成され、この通路１１０，１１２の途中に弁室１２０
が形成される。弁室１２０と通路１１２との間には、オ
リフィス１４０を形成する弁座が設けられ、この弁座に
対向して球形の弁体１３０が弁部材１３２により支えら
れる。この弁部材１３２は、押圧ばね１３４を介して調
節ねじ１３６により支持されており、この調節ねじ１３
６の弁室１２０側へのねじ込み量を調節することで、弁
体１３０のオリフィス側への押圧力を調整することがで
きる。

【００１１】弁本体１００には、図示しないエバポレー
タ側からコンプレッサ側へ向かう冷媒が通過する第二の
通路１６０が設けられる。弁本体１００の頂部にはパワ
ーエレメント２５０を構成するハウジング２６０が取り
付けられ、このハウジング２６０の上部にダイアフラム
２７０により区画されて圧力作動室２８０とダイアフラ
ム２７０により区画される弁本体内部空間である下部の
圧力作動室２８０’とが形成される。圧力作動室２８０
内には、ダイアフラム駆動流体となる所定冷媒が充填さ
れ、栓体２９０により封止される。

【００１２】ダイアフラム２７０の下面には、ストッパ
２００が配設され、ストッパ２００には作動棒１５０の
上端が差し込まれる。作動棒１５０は、第二の通路１６
０を貫通して、下端部が弁体１３０の上部に当接する。

【００１３】第２の通路１６０を流れる冷媒の圧力と温
度に応じて、作動室２８０の流体圧力が変化し、ダイア
フラム２７０が変位する。ダイアフラム２７０の変位
が、作動棒１５０を介して弁体１３０に伝えられ、弁体
１３０とオリフィスとの間の開度が調節されて、エバポ
レータ側へ送られる冷媒の流量が制御される。

【００１４】図２は、図１に示す実施の形態のストッパ
２００の構造を示す拡大説明図であり、図２(ａ)はその
断面図、図２(ｂ)は平面図、及び図２(ｃ)は底面図であ
る。ストッパ２００は、平面形状が円形のもので、上面
は平坦面２０２と、平坦面２０２の外周面を段付にして
形成される縁部２０４を有する。ストッパ２００の裏面
側には、円筒部２３０とボス部２１０が設けられ、ボス
２１０内には、作動棒１５０の先端が差し込まれる有底
穴２１２が設けられる。

【００１５】円筒部２３０の下端には環状の突起部２０
６が設けられ、ボス部２１０と環状突起部２０６の間に
は、凹部２０８が設けられる。また、円筒部２３０とス
トッパ２００の裏面により形成される円周面２３２に
は、放射方向に３本の溝２２０が形成される。

【００１６】このストッパ２００は、単独の部品であっ
て、ダイアフラム２２０と作動棒１５０に挟まれて上下
動する。ストッパ２００を質量が小さな構造としている
ために、慣性が少なく、応答性のよい温度膨張弁を構成
することができる。

【００１７】図３は、ストッパ２００の他の実施の形態
を示す説明図である。図３において、全体を符号２０
０’で示すストッパは、図２に示したストッパと同様の
構成を有し、同一の構成については、同一の符号を付し
て説明を省略する。このストッパ２００’にあっては、
裏面の円周面２３２に放射方向の溝を有さない構成で、
図２のストッパ２００と異なるものである。このストッ
パにあっても質量を小さく構成でき、応答性のよい温度
膨張弁を得ることができる。

【００１８】図４はストッパ２００の更に他の実施の形
態を示す説明図である。図４において、全体を符号２０
０”で示すストッパは、図２に示したストッパと同様の
構成を有し、同一の構成については、同一の符号を付し
て説明を省略する。このストッパ２００”にあっては、
ボス部２１０と環状突起部２０６とを繋ぐ連結部２４０
が設けられる。この連結部２４０の形状や数を変更する
ことより、ストッパ２００”の強度に設計自由度を持た
せることができる。なお、図４においては連結部２４０
を直線状に設けて凹部２０８が扇形となるように形成し
たが、連結部２４０はボス部２１０と環状突起部２０６
とを接続していればよく、図５のように凹部が花弁形状
となるように連結部２４０を形成したり、又は凹部２０
８が円形や楕円形もしくはその他の形状となるように連
結部２４０を形成しても良い。また図４及び図５におい
ては、連結部２４０の下面と環状突起部２０６の下面を
ほぼ同一水平面上に形成したが、連結部２４０の下面は
環状突起部２０６の下面と異なる高さに形成したり、ま
たは曲面で形成しても良い。

【００１９】図６は、本発明の温度膨張弁の他の実施の
形態を示す。図６において、温度膨張弁１０−１は角柱
の例えばアルミニウム製の弁本体３０と、冷凍サイクル
１１においてコンデンサ５、レシーバ６からエバポレー
タ８に向かう冷媒の通る第一の通路３２、及びエバポレ
ータ８からコンプレッサ４に向かう冷媒の通る第二の通
路３４が弁本体３０に上下に離間して形成されている。
さらに、第一の通路３２に設けられオリフィス３２ａ及
び弁室３５と、このオリフィス３２ａを通過する冷媒量
を制御する通路３２の上流側に配置された球状の弁体３
２ｂと、弁体３２ｂをオリフィス３２ａ方向に弁部材３
２ｃを介して押圧するばね３２ｄの調節ねじ３９を有す
る。ねじ部３９ｆを有する調節ねじ３９は弁本体３０の
下部の端面より第一の通路３２の弁室３５に連通する装
着穴３０ａに進退可能にねじ込まれており、Ｏリング３
９ｇが調節ねじ３９に装着され、弁本体３０と気密状態
が確保されている。この調節ねじ３９と押圧ばね３２ｄ
とにより弁体３２ｂのオリフィス３２ａに対する開口度
が調節される。

【００２０】なお、３２１はレシーバ６から送り出され
て、エバポレータ８に向かう冷媒が流入する入口ポート
であり、入口ポート３２１に弁室３５が連続しており、
３２２はエバポレータ８に流入する冷媒の出口ポートで
ある。弁本体３０にはエバポレータ８の出口温度に応じ
て、弁体３２ｂに対して駆動力を与えてオリフィス３２
ａの開閉を行うために小径の孔３７と、この孔３７より
径が大径の孔３８が、オリフィス３２ａと同軸に形成さ
れ、弁本体３０の上端には気密室を形成するパワーエレ
メント部３６が固定されるねじ孔３６１が形成される。

【００２１】パワーエレメント部３６は、例えば、ステ
ンレス製のダイアフラム３６ａと、このダイアフラム３
６ａを挟んで互いに溶接により密着して設けられ、その
上下に二つの気密な気密室を形成する上部圧力作動室３
６ｂ、及び下部圧力作動室３６ｃをそれぞれ構成する。
ステンレス製の上蓋３６ｄは、ダイアフラム３６ａとで
上部圧力作動室３６ｂを形成し、ダイアフラム駆動流体
となる所定冷媒を封入するための栓体３６ｋと孔３６２
を備えている。栓体３６ｋは、例えばステンレス製であ
り、切削又は鍛造によって形成され、上蓋３６ｄの孔３
６２と溶接されて気密を確保する。下蓋３６ｈはパッキ
ン４０を介してねじ穴３６１に螺着される。下部圧力作
動室３６ｃは、オリフィス３２ａの中心線に対して、同
心的に形成された均圧孔３６ｅを介して第２の通路３４
に連通されている。第２の通路３４には、エバポレータ
８からの冷媒の流れが、通路３４は気相冷媒の通路とな
り、その冷媒の圧力が均圧孔３６ｅを介して下部圧力作
動室３６ｃに負荷されている。なお、３４２はエバポレ
ータ８から送り出される冷媒の入る入口ポート、３４１
はコンプレッサ４へ送り出される冷媒の出口となる出口
ポートである。

【００２２】さらに下部圧力作動室３６ｃ内にダイアフ
ラム３６ａの下面中央部に当接する大径の皿状に形成さ
れた頂部３１２を有し、かつ第２の通路３４を貫通して
大径の孔３８内に摺動可能に配置されて、エバポレータ
８の冷媒出口温度を下部圧力作動室３６ｃへ伝達すると
共に、上部圧力作動室３６ｂ及び下部圧力作動室３６ｃ
の圧力差に伴うダイアフラム３６ａの変位に応じて、大
径３８内を摺動して駆動力を与えるアルミ製の感温棒３
６ｆと、小径の孔３７内に摺動可能に配置されて、感温
棒３６ｆの変位に応じて弁体３２ｂを付勢手段３２ｄの
弾性力に抗して押圧する感温棒３６ｆより細径のステン
レス製の作動棒３７ｆからなる。感温棒３６ｆは、ダイ
アフラム３６ａの受け部となる頂部３１２と下部圧力作
動室３６ｃ内で摺動する大径部３１４とで上端部が形成
され、感温棒３６ｆの下端部は作動棒３７ｆの上端部と
当接し、作動棒３７ｆの下端部は弁体３２ｂと当接して
おり、感温棒３６ｆと作動棒３７ｆとで弁体駆動棒３１
８が構成されている。なお、頂部３１２と大径部３１４
は一体に構成されていることもある。そして、ダイアフ
ラム３６ａに対し非接触面側になる大径部３１４の裏側
には、感温棒３６ｆの当接部の周囲に環状の溝３１４ａ
が形成され、質量の低減化が図られている。

【００２３】したがって、均圧孔３６ｅには、ダイアフ
ラム３６ａの下面から第１の通路３２のオリフィス３２
ａまで延出した弁体駆動棒３１８が、同心的に配置され
ていることになる。なお、作動棒３７ｆの部分３７ｅ
は、オリフィス３２ａの内径より細く形成され、オリフ
ィス３２ａ内を挿通し、冷媒はオリフィス３２ａ内を通
過する。また、感温棒３６ｆには第１の通路３２と、第
２の通路３４との気密性を確保するための密閉部材とし
てＯリング３６ｇが備えられる。

【００２４】圧力作動ハウジング３６ｄの上部圧力作動
室３６ｂ中には、公知のダイアフラム駆動流体が充填さ
れていて、ダイアフラム駆動流体には第２の通路３４や
第２の通路３４に連通されている均圧孔３６ｅに露出さ
れた弁体駆動棒３１８及びダイアフラム３６ａを介し
て、第２の通路３４を流れているエバポレータ８の冷媒
出口からの冷媒の熱が伝達される。

【００２５】上部圧力作動室３６ｂ中のダイアフラム駆
動流体は、上記伝達された熱に対応してガス化し、圧力
をダイアフラム３６ａの上面に負荷する。ダイアフラム
３６ａは上記上面に負荷されたダイアフラム駆動ガスの
圧力と、ダイアフラム３６ａの下面に負荷された圧力と
の差により上下に変位する。ダイアフラム３６ａの中心
部の上下への変位は、弁体駆動棒を介して弁体３２ｂに
伝達され弁体３２ｂをオリフィス３２ａの弁座に対して
接近または離間させる。この結果、冷媒流量が制御され
ることとなる。

【００２６】即ち、エバポレータ８の出口側つまりエバ
ポレータから送り出される低圧の気相冷媒の温度が上部
圧力作動室３６ｂに伝達されるため、その温度に応じて
上部圧力作動室３６ｂの圧力が変化し、エバポレータ８
の出口温度が上昇する。つまりエバポレータの熱負荷が
増加すると、上部圧力作動室８６ｂの圧力が高くなり、
それに応じて感温棒３６ｆつまり弁体駆動棒が下方へ駆
動されて弁体３２ｂを下げるため、オリフィス３２ａの
開度が大きくなる。これによりエバポレータ８への冷媒
の供給量が多くなり、エバポレータ８の温度を低下させ
る。逆に、エバポレータ８から送り出される冷媒の温度
が低下する。つまりエバポレータの熱負荷が減少する
と、弁体３２ｂが上記と逆方向に駆動され、オリフィス
３２ａの開度が小さくなり、エバポレータへの冷媒の供
給量が少なくなり、エバポレータ８の温度を上昇させる
のである。

【００２７】

【発明の効果】前記のように本発明は膨張弁のダイアフ
ラムに隣接するストッパの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）の作動時に一時的に生じ
る異音を抑制するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す温度膨張弁の中央
縦断面図。

【図２】図１の温度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説明図。

【図３】図１の温度膨張弁に組込まれるダイアフラムの
ストッパ部材の他の実施の形態を示す拡大説明図。

【図４】図１の温度膨張弁に組込まれるダイアフラムの
ストッパ部材の他の実施の形態を示す拡大説明図。

【図５】図１の温度膨張弁に組込まれるダイアフラムの
ストッパ部材の他の実施の形態を示す拡大説明図。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す温度膨張弁の中
央縦断面図。

【符号の説明】

１００ 弁本体 １２０ 弁室 １５０ 作動棒 ２００ ストッパ ２１０ ボス部 ２２０ ダイアフラム ２３０ 円筒部

フロントページの続き (72)発明者 片山 俊治 東京都世田谷区等々力７丁目17番24号 株 式会社不二工機内 (72)発明者 小笠原 弘典 栃木県塩谷郡高根沢町宝積寺字サギノヤ東 2021番地８ 株式会社ケーヒン栃木開発セ ンター内 (72)発明者 阿部 政昭 栃木県塩谷郡高根沢町宝積寺字サギノヤ東 2021番地８ 株式会社ケーヒン栃木開発セ ンター内 (72)発明者 山川 寛 栃木県塩谷郡高根沢町宝積寺字サギノヤ東 2021番地８ 株式会社ケーヒン栃木開発セ ンター内 Ｆターム(参考） 3H057 AA04 BB32 CC06 DD04 DD05 EE01 FD19 HH16 HH18 HH20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体と、弁体を操作するパワーエレメ
   ントと、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、
   変位を弁体に伝達する作動棒と、弁本体に形成される弁
   座に対して接離する弁体と、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て作動
   棒が挿入されるボス部と、ボス部の外周側に設けられる
   円筒部と、円筒部の端部に形成される環状突起部と、ボ
   ス部と環状突起部の間に形成される凹部とを有すること
   を特徴とする温度膨張弁。
2. 【請求項２】 弁本体と、弁体を操作するパワーエレメ
   ントと、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、
   変位を弁体に伝達する作動棒と、弁本体に形成される弁
   座に対して接離する弁体と、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て作動
   棒が挿入されるボス部と、ボス部の外周側に設けられる
   円筒部と、円筒部の端部に形成される環状突起部と、ボ
   ス部と環状突起部の間に形成される凹部と、上記ボス部
   と上記環状突起部とを繋ぐ複数の連結部とを有すること
   を特徴とする温度膨張弁。
3. 【請求項３】 円筒部の外側に設けられる複数の放射方
   向の溝を有する請求項１または請求項２に記載の温度膨
   張弁。
4. 【請求項４】 弁本体と、弁体を操作するパワーエレメ
   ントと、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触面に上
   記作動棒の当接する当接部の周囲に凹部を有することを
   特徴とする温度膨張弁。