特許 6447906 膨張弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6447906

(24)【登録日】2018年12月14日

(45)【発行日】2019年1月9日

(54)【発明の名称】膨張弁

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/06 20060101AFI20181220BHJP

   F16K 31/68 20060101ALI20181220BHJP

   F16K 47/02 20060101ALI20181220BHJP

【ＦＩ】

   F25B41/06 L

   F16K31/68 S

   F16K47/02 D

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-220978(P2014-220978)

(22)【出願日】2014年10月30日

(65)【公開番号】特開2016-90067(P2016-90067A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2017年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】特許業務法人インターブレイン

(74)【代理人】

【識別番号】100120536

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 卓哉

(72)【発明者】

【氏名】水村 恵太

(72)【発明者】

【氏名】城之内 隆史

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２４５９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７３８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３０５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００４５２６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１４１３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３５３７６４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０７０９６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０８７９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４８５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０５４７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４１／０６

Ｆ１６Ｋ ３１／６８

Ｆ１６Ｋ ４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、前記エバポレータから戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁であって、
ボディを貫通するように形成され、一端側に前記熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記エバポレータへ導出するための第１導出ポートが設けられた第１の通路と、
前記第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、
前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
前記第１の通路とは別に前記ボディを貫通するように形成され、一端側に前記エバポレータから戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記コンプレッサへ導出するための第２導出ポートが設けられた第２の通路と、
前記ボディの前記第２の通路に対して前記第１の通路とは反対側に設けられ、前記第２の通路と連通する開口部を封止するように前記ボディに取り付けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
一端側が前記第２の通路を横断し前記開口部を貫通して前記パワーエレメントに接続されるとともに、他端側が前記第１の通路と前記第２の通路との間の第１の隔壁および前記弁孔を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達するシャフトと、
を備え、
前記パワーエレメントは、
第１ハウジングと、
前記第１ハウジングに対向配置され、前記第１ハウジングとは反対側にて前記ボディに固定されるとともに前記第２の通路に連通する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとにより囲まれる空間を仕切るように配置され、前記第１ハウジング側の密閉空間に所定の感温用ガスを封入させた状態で保持するダイヤフラムと、
前記第２ハウジング内で前記ダイヤフラムに当接するように配置され、前記ダイヤフラムとは反対側面に前記シャフトが当接するディスクと、
を含み、
前記ボディと前記第２ハウジングと前記ダイヤフラムとにより囲まれる空間が、前記開口部よりも大きな断面を有し、前記開口部を介して前記第２の通路に連通し、前記第２の通路を流れる冷媒の一部を導入出させる感温室を形成し、
前記ボディにおける前記第２の通路と前記感温室との間の第２の隔壁に、前記シャフトよりも下流側にて前記感温室の下流側端部の壁面に沿って前記感温室と前記第２の通路とを連通させる連通孔が設けられ、前記第２の通路から前記感温室に導入された冷媒を前記連通孔を介して前記第２の通路の下流側に導出可能に構成され、
前記第２ハウジングと前記ダイヤフラムと前記第２の隔壁とに囲まれた空間により前記感温室が形成され、
前記開口部および前記連通孔がそれぞれ前記第２の隔壁に加工された孔からなり、
前記開口部の開口面積が、前記連通孔の開口面積よりも大きく、
前記開口部が前記第２の通路から前記感温室への冷媒の入口を構成し、前記連通孔が前記感温室から前記第２の通路への冷媒の出口を構成することを特徴とする膨張弁。

【請求項2】

前記連通孔が、前記第２の隔壁において前記開口部と離隔して形成された貫通孔からなることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項3】

冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、前記エバポレータから戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁であって、
ボディを貫通するように形成され、一端側に前記熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記エバポレータへ導出するための第１導出ポートが設けられた第１の通路と、
前記第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、
前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
前記第１の通路とは別に前記ボディを貫通するように形成され、一端側に前記エバポレータから戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記コンプレッサへ導出するための第２導出ポートが設けられた第２の通路と、
前記ボディの前記第２の通路に対して前記第１の通路とは反対側に設けられ、前記第２の通路と連通する開口部を封止するように前記ボディに取り付けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
一端側が前記第２の通路を横断して前記パワーエレメントに接続されるとともに、他端側が前記第１の通路と前記第２の通路との間の第１の隔壁および前記弁孔を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達するシャフトと、
を備え、
前記パワーエレメントは、
第１ハウジングと、
前記第１ハウジングに対向配置され、前記第１ハウジングとは反対側にて前記ボディに固定されるとともに前記第２の通路に連通する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとにより囲まれる空間を仕切るように配置され、前記第１ハウジング側の密閉空間に所定の感温用ガスを封入させた状態で保持するダイヤフラムと、
前記第２ハウジング内で前記ダイヤフラムに当接するように配置され、前記ダイヤフラムとは反対側面に前記シャフトが当接するディスクと、
を含み、
前記ボディと前記第２ハウジングと前記ダイヤフラムとにより囲まれる空間が、前記開口部よりも大きな断面を有し、前記開口部を介して前記第２の通路に連通し、前記第２の通路を流れる冷媒の一部を導入出させる感温室を形成し、
前記第２の通路と前記感温室との間の第２の隔壁に、前記シャフトよりも下流側にて前記感温室の下流側端部の壁面に沿って前記感温室と前記第２の通路とを連通させる連通孔が設けられ、前記第２の通路から前記感温室に導入された冷媒を前記連通孔を介して前記第２の通路の下流側に導出可能に構成され、
前記連通孔が、前記第２の隔壁において前記開口部と一体に形成され、前記シャフトの下流側にて前記開口部と連続的に開口することを特徴とする膨張弁。

【請求項4】

冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、前記エバポレータから戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁であって、
ボディを貫通するように形成され、一端側に前記熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記エバポレータへ導出するための第１導出ポートが設けられた第１の通路と、
前記第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、
前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
前記第１の通路とは別に前記ボディを貫通するように形成され、一端側に前記エバポレータから戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記コンプレッサへ導出するための第２導出ポートが設けられた第２の通路と、
前記ボディの前記第２の通路に対して前記第１の通路とは反対側に設けられ、前記第２の通路と連通する開口部を封止するように前記ボディに取り付けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
一端側が前記第２の通路を横断し前記開口部を貫通して前記パワーエレメントに接続されるとともに、他端側が前記第１の通路と前記第２の通路との間の第１の隔壁および前記弁孔を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達するシャフトと、
を備え、
前記パワーエレメントは、
第１ハウジングと、
前記第１ハウジングに対向配置され、前記第１ハウジングとは反対側にて前記ボディに固定されるとともに前記第２の通路に連通する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとにより囲まれる空間を仕切るように配置され、前記第１ハウジング側の密閉空間に所定の感温用ガスを封入させた状態で保持するダイヤフラムと、
前記第２ハウジング内で前記ダイヤフラムに当接するように配置され、前記ダイヤフラムとは反対側面に前記シャフトが当接するディスクと、
を含み、
前記ボディと前記第２ハウジングと前記ダイヤフラムとにより囲まれる空間が、前記開口部よりも大きな断面を有し、前記開口部を介して前記第２の通路に連通し、前記第２の通路を流れる冷媒の一部を導入出させる感温室を形成し、
前記ボディにおける前記第２の通路と前記感温室との間の第２の隔壁に、前記シャフトよりも下流側にて前記開口部と離隔して形成され、前記感温室と前記第２の通路とを連通させる連通孔が設けられ、前記感温室に導入された冷媒を前記連通孔を介して前記第２の通路の下流側に導出可能に構成され、
前記第２ハウジングと前記ダイヤフラムと前記第２の隔壁とに囲まれた空間により前記感温室が形成され、
前記開口部および前記連通孔がそれぞれ前記第２の隔壁に加工された孔からなり、
前記開口部の開口面積が、前記連通孔の開口面積よりも大きく、
前記開口部が前記第２の通路から前記感温室への冷媒の入口を構成し、前記連通孔が前記感温室から前記第２の通路への冷媒の出口を構成することを特徴とする膨張弁。

【請求項5】

冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、前記エバポレータから戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁であって、
ボディを貫通するように形成され、一端側に前記熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記エバポレータへ導出するための第１導出ポートが設けられた第１の通路と、
前記第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、
前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
前記第１の通路とは別に前記ボディを貫通するように形成され、一端側に前記エバポレータから戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記コンプレッサへ導出するための第２導出ポートが設けられた第２の通路と、
前記ボディの前記第２の通路に対して前記第１の通路とは反対側に設けられ、前記第２の通路と連通する開口部を封止するように前記ボディに取り付けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
一端側が前記第２の通路を横断して前記パワーエレメントに接続されるとともに、他端側が前記第１の通路と前記第２の通路との間の第１の隔壁および前記弁孔を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達するシャフトと、
を備え、
前記パワーエレメントは、
第１ハウジングと、
前記第１ハウジングに対向配置され、前記第１ハウジングとは反対側にて前記ボディに固定されるとともに前記第２の通路に連通する第２ハウジングと、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとにより囲まれる空間を仕切るように配置され、前記第１ハウジング側の密閉空間に所定の感温用ガスを封入させた状態で保持するダイヤフラムと、
前記第２ハウジング内で前記ダイヤフラムに当接するように配置され、前記ダイヤフラムとは反対側面に前記シャフトが当接するディスクと、
を含み、
前記ボディと前記第２ハウジングと前記ダイヤフラムとにより囲まれる空間が、前記開口部よりも大きな断面を有し、前記開口部を介して前記第２の通路に連通し、前記第２の通路を流れる冷媒の一部を導入出させる感温室を形成し、
前記第２の通路と前記感温室との間の第２の隔壁に、前記感温室と前記第２の通路とを連通させる連通孔が設けられ、
前記連通孔は、前記第２の通路の上下流方向に沿う開口長さが、その上下流方向と直角方向の開口幅よりも大きくされ、
前記開口部の内径が、前記連通孔の開口幅よりも大きくされていることを特徴とする膨張弁。

【請求項6】

前記ボディの端部に凹部が設けられ、その凹部の底部に前記開口部が設けられ、
前記第２ハウジングの開口端部を前記凹部に挿通するようにして前記パワーエレメントが前記ボディに組み付けられ、
前記凹部と前記第２ハウジングと前記ダイヤフラムとにより囲まれる空間が、前記感温室を形成していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の膨張弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は膨張弁に関し、特に冷凍サイクルに好適な温度式膨張弁に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用空調装置の冷凍サイクルには一般に、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ、凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバ、分離された液冷媒を絞り膨張させて霧状にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却するエバポレータが設けられている。膨張弁としては、エバポレータから導出された冷媒が所定の過熱度を有するように、エバポレータの出口側の冷媒の温度および圧力を感知して弁部を開閉し、エバポレータへ送出する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁が用いられる。

【0003】

膨張弁のボディには、レシーバからエバポレータへ向かう冷媒を通過させる第１の通路と、エバポレータから戻ってきた冷媒を通過させてコンプレッサへ導出する第２の通路とが形成される。第１の通路の中間部には弁孔が形成され、その弁孔に着脱して弁部を開閉する弁体が配設されている。弁体は、弁孔に接離し、エバポレータへ向かう冷媒の流量を調整する。また、ボディの一端には、第２の通路を流れる冷媒の温度および圧力を感知して弁部の開度を制御するパワーエレメントが設けられる。パワーエレメントの駆動力は、長尺状のシャフトを介して弁体に伝達される。シャフトの一端側は、第２の通路を横断してパワーエレメントに接続される。シャフトの他端側は、第１の通路と第２の通路との隔壁に形成された挿通孔および弁孔を貫通して弁体に接続される。

【0004】

パワーエレメントは、所定の感温用ガスが封入された密閉空間と、第２の通路に連通する開放空間を内部に有し、それらの空間がダイヤフラムにより仕切られている。パワーエレメントとボディとに囲まれる空間により感温室が形成され、第２の通路を流れる冷媒の一部が出入りする。そして、感温室に導入された冷媒の温度および圧力に応じて密閉空間が膨張又は収縮することでダイヤフラムが変位し、その変位が駆動力としてシャフトに伝達される。エバポレータの出口の冷媒温度が低くなると密閉空間が収縮するため、弁部が閉弁方向に作動する。逆に、その冷媒温度が高くなると密閉空間が膨張するため、弁部が開弁方向に作動する。このようなパワーエレメントの自律的な作動により、弁部の開度が調整され、エバポレータ出口の冷媒の過熱度が適正に制御されるようになる。

【0005】

ところで、このような膨張弁においては、冷凍サイクルの低負荷時にエバポレータの出口から液冷媒が送出されることがある。液冷媒はガス冷媒に比べて熱伝達の時定数が小さいため、パワーエレメント内に滞留するようなことがあると、弁部が頻繁に開閉作動するハンチングを生じさせる可能性がある。そこで、このようなハンチングを抑制するために、感温室と第２の通路とを小径の均圧穴にて連通させ、感温室への液冷媒の導入を規制する技術も提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−２４５９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の構成によれば、感温室への冷媒の導入そのものが規制されることになるため、パワーエレメントが正確な温度を感知できず、いわゆる感温エラーを生じさせる可能性がある。それにより、膨張弁本来の機能を発揮させることが困難となることが懸念される。

【0008】

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、冷凍サイクルの低負荷時においても制御ハンチングを防止しつつ、良好に機能を発揮することが可能な温度式膨張弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様は、冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、エバポレータから戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して弁部の開度を制御するとともに、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁である。この膨張弁は、ボディを貫通するように形成され、一端側に熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒をエバポレータへ導出するための第１導出ポートが設けられた第１の通路と、第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、第１の通路とは別にボディを貫通するように形成され、一端側にエバポレータから戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒をコンプレッサへ導出するための第２導出ポートが設けられた第２の通路と、ボディの第２の通路に対して第１の通路とは反対側に設けられ、第２の通路と連通する開口部を封止するようにボディに取り付けられ、第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、一端側が第２の通路を横断してパワーエレメントに接続されるとともに、他端側が第１の通路と第２の通路との間の第１の隔壁および弁孔を貫通して弁体に接続され、パワーエレメントの駆動力を弁体に伝達するシャフトと、を備える。

【0010】

パワーエレメントは、第１ハウジングと、第１ハウジングに対向配置され、第１ハウジングとは反対側にてボディに固定されるとともに第２の通路に連通する第２ハウジングと、第１ハウジングと第２ハウジングとにより囲まれる空間を仕切るように配置され、第１ハウジング側の密閉空間に所定の感温用ガスを封入させた状態で保持するダイヤフラムと、第２ハウジング内でダイヤフラムに当接するように配置され、ダイヤフラムとは反対側面にシャフトが当接するディスクと、を含む。

【0011】

ボディと第２ハウジングとダイヤフラムとにより囲まれる空間が、上記開口部よりも大きな断面を有し、その開口部を介して第２の通路に連通し、第２の通路を流れる冷媒の一部を導入出させる感温室を形成する。第２の通路と感温室との間の第２の隔壁には、シャフトよりも下流側にて感温室と第２の通路とを連通させる連通孔が設けられる。それにより、第２の通路から感温室に導入された冷媒を感温室の下流側端部の壁面に沿って連通孔に導き、第２の通路の下流側に導出可能に構成されている。

【0012】

この態様によると、第２の通路を流れる冷媒を開口部を介して感温室に積極的に導入する一方で、感温室の冷媒を連通孔を介して第２の通路の下流側に積極的に導出することができる。すなわち、感温室へ導入された冷媒は、その感温室の下流側端部の壁面に沿って連通孔に導かれ、第２の通路の下流側に導出される。これにより、仮に液冷媒が感温室へ導入されたとしても、その液分が感温室内に滞留することが防止又は抑制され、パワーエレメントにおいて熱伝達の時定数が過小となることを防止できる。それにより、制御ハンチングを防止又は抑制することができる。一方、冷媒が感温室に積極的に導入されるため、パワーエレメントがエバポレータの出口温度を正確に感知することができ、膨張弁本来の機能を良好に発揮させることができる。

【0013】

本発明の別の態様も膨張弁である。この膨張弁は、第２の隔壁に、シャフトよりも下流側にて開口部と離隔して形成され、感温室と第２の通路とを連通させる連通孔が設けられ、感温室に導入された冷媒を第２の通路の下流側に導出可能に構成されている。この態様によると、感温室へ導入された冷媒は、その感温室の下流側に導かれ、連通孔を介して第２の通路の下流側に導出される。これにより、上記態様と同様に、制御ハンチングを防止又は抑制することができる。一方、冷媒が感温室に積極的に導入されるため、パワーエレメントがエバポレータの出口温度を正確に感知することができ、膨張弁本来の機能を良好に発揮させることができる。

【0014】

本発明のさらに別の態様も膨張弁である。この膨張弁は、第２の隔壁に感温室と第２の通路とを連通させる連通孔が設けられる。その連通孔は、第２の通路の上下流方向に沿う開口長さが、その上下流方向と直角方向の開口幅よりも大きくされている。この態様によると、連通孔が第２の通路の上下流方向に沿って大きくされることで、液冷媒を感温室へ積極的に導入するとともに、感温室内の冷媒を第２の通路の下流側へ導出し易くなる。これにより、上記態様と同様に制御ハンチングを防止又は抑制でき、膨張弁本来の機能を良好に発揮させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、冷凍サイクルの低負荷時においても制御ハンチングを防止しつつ、良好に機能を発揮することが可能な温度式膨張弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る膨張弁の断面図である。

【図2】パワーエレメントの感温室およびその周辺の構造を表す図である。

【図3】変形例に係る感温室およびその周辺の構造を表す図である。

【図4】他の変形例に係る感温室およびその周辺の構造を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略することがある。

【0018】

本実施形態は、本発明の膨張弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される温度式膨張弁として具体化している。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ、凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバ、分離された液冷媒を絞り膨張させて霧状にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却するエバポレータが設けられているが、膨張弁以外の詳細な説明については省略する。

【0019】

図１は、実施形態に係る膨張弁の断面図である。
膨張弁１は、アルミニウム合金からなる素材を押出成形して得た部材に所定の切削加工を施して形成されたボディ２を有する。このボディ２は角柱状をなし、その内部には冷媒の絞り膨張を行う弁部が設けられている。ボディ２の長手方向の端部には、感温部として機能するパワーエレメント３が設けられている。

【0020】

ボディ２の側部には、レシーバ側（コンデンサ側）から高温・高圧の液冷媒を導入する導入ポート６、膨張弁１にて絞り膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ向けて導出する導出ポート７、エバポレータにて蒸発された冷媒を導入する導入ポート８、膨張弁１を通過した冷媒をコンプレッサ側へ導出する導出ポート９が設けられている。導入ポート６と導出ポート９との間には、図示しない配管取付用のスタッドボルトを植設可能とするためのねじ穴１０が形成されている。各ポートには、配管の継手が接続される。

【0021】

膨張弁１においては、導入ポート６、導出ポート７およびこれらをつなぐ冷媒通路により第１の通路１３が構成されている。第１の通路１３は、その中間部に弁部が設けられており、導入ポート６から導入された冷媒をその弁部にて絞り膨張させて霧状にし、導出ポート７からエバポレータへ向けて導出する。一方、導入ポート８、導出ポート９およびこれらをつなぐ冷媒通路により第２の通路１４（「戻り通路」に該当する）が構成されている。第２の通路１４は、ストレートに延びており、導入ポート８から冷媒を導入して導出ポート９からコンプレッサへ向けて導出する。

【0022】

ボディ２における第１の通路１３の中間部には弁孔１６が設けられ、その弁孔１６の導入ポート６側の開口端縁により弁座１７が形成されている。弁座１７に導入ポート６側から対向するように弁体１８が配置されている。弁体１８は、弁座１７に着脱して弁部を開閉する球状のボール弁体と、ボール弁体を下方から支持する弁体受けとを接合して構成されている。

【0023】

ボディ２の下端部には、第１の通路１３に直交するように内外を連通させる連通孔１９が形成されており、その上半部により弁体１８を収容する弁室４０が形成されている。弁室４０は、その上端部にて弁孔１６に連通し、側部にて小孔４２を介して導入ポート６に連通しており、第１の通路１３の一部を構成している。小孔４２は、第１の通路１３の通路断面が局部的に狭小化されて形成され、弁室４０に開口している。

【0024】

連通孔１９の下半部には、その連通孔１９を外部から封止するようにアジャストねじ２０が螺着されている。弁体１８（正確には弁体受け）とアジャストねじ２０との間には、弁体１８を閉弁方向に付勢するスプリング２３が介装されている。アジャストねじ２０のボディ２への螺入量を調整することで、スプリング２３の荷重を調整することができる。アジャストねじ２０とボディ２との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング２４が介装されている。

【0025】

一方、ボディ２の上端部には凹部５０（有底の取付孔）が設けられ、凹部５０の底部に内外を連通させる開口部５２が設けられている。パワーエレメント３は、その下部が凹部５０に螺着され、開口部５２を封止するようにボディ２に組み付けられている。凹部５０とパワーエレメント３との間の空間により、感温室５４が形成されている。凹部５０の下流側端部には、第２の通路１４の下流側と感温室５４とを連通させる連通孔５６が設けられている。

【0026】

パワーエレメント３は、アッパーハウジング２６とロアハウジング２７との間にダイヤフラム２８を挟むように介装し、そのロアハウジング２７側にディスク２９を配置して構成されている。アッパーハウジング２６はステンレス材を有蓋状にプレス成形して得られ、「第１ハウジング」として機能する。ロアハウジング２７は、ステンレス材を段付円筒状にプレス成形して得られ、「第２ハウジング」として機能する。ディスク２９は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、両ハウジングよりも熱伝導率が大きい。ダイヤフラム２８は、本実施形態では金属薄板からなるが、ポリイミドフィルム等の薄膜状の樹脂材からなるものでもよい。

【0027】

パワーエレメント３は、アッパーハウジング２６とロアハウジング２７との互いの開口部を突き合わせ、その外縁部にダイヤフラム２８の外縁部を挟むようにして組み付け、両ハウジングの接合部に沿って外周溶接が施されることにより容器状に形成されている。パワーエレメント３の内部は、ダイヤフラム２８により密閉空間Ｓ１と開放空間Ｓ２とに仕切られ、その密閉空間Ｓ１には感温用のガスが封入されている。開放空間Ｓ２は、開口部５２を介して第２の通路１４に連通する。パワーエレメント３とボディ２との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング３０が介装されている。第２の通路１４を通過する冷媒の圧力および温度は、開口部５２とディスク２９に設けられた溝部５３を通ってダイヤフラム２８の下面に伝達される。また、冷媒の温度については、主に熱伝導率が大きいディスク２９を介してダイヤフラム２８に伝達される。

【0028】

ボディ２の中央部には、第１の通路１３と第２の通路１４との間の隔壁３５（「第１の隔壁」に対応する）を貫通するように段付孔３４（「挿通孔」として機能する）が設けられており、この段付孔３４の小径部４４には長尺状のシャフト３３が摺動可能に挿通されている。シャフト３３は、金属製（例えばステンレス製）のロッドであり、ディスク２９と弁体１８との間に介装されている。これにより、ダイヤフラム２８の変位よる駆動力が、ディスク２９およびシャフト３３を介して弁体１８へ伝達され、弁部が開閉される。

【0029】

シャフト３３の上半部は第２の通路１４を横断し、下半部が段付孔３４の小径部４４に摺動可能に貫通している。段付孔３４の大径部４６（「取付孔」として機能する）には、シャフト３３に軸線方向と直角な方向の付勢力、つまり横荷重（摺動荷重）を付与するための防振ばね４８が収容されている。シャフト３３がその防振ばね４８の横荷重を受けることにより、冷媒圧力の変動によるシャフト３３や弁体１８の振動が抑制される。なお、防振ばね４８の具体的構造については、例えば特開２０１３−２４２１２９号公報に記載の構成を採用することができるため、その詳細な説明については省略する。

【0030】

以上のように構成された膨張弁１は、エバポレータから導入ポート８を介して戻ってきた冷媒の圧力及び温度をパワーエレメント３が感知してそのダイヤフラム２８が変位する。このダイヤフラム２８の変位が駆動力となり、ディスク２９およびシャフト３３を介して弁体１８に伝達されて弁部を開閉させる。一方、レシーバから供給された液冷媒は、導入ポート６から導入され、弁部を通過することにより絞り膨張されて、低温・低圧の霧状の冷媒になる。その冷媒は導出ポート７からエバポレータへ向けて導出される。

【0031】

次に、パワーエレメントの感温構造について詳細に説明する。
図２は、パワーエレメント３の感温室およびその周辺の構造を表す図である。（Ａ）は図１の上部拡大図である。（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

【0032】

図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ボディ２の上部中央に所定深さの断面円形状の凹部５０が設けられており、その凹部５０の内周面に雌ねじ部６０が形成されている。凹部５０の底部中央には、円孔からなる開口部５２が設けられている。開口部５２の内径は、凹部５０の内径よりも十分に小さく、シャフト３３の外径よりも十分に大きい。すなわち、感温室５４の断面は、開口部５２の断面よりも十分に大きい。開口部５２および凹部５０は、シャフト３３と同軸状に形成されている。連通孔５６は、感温室５４と第２の通路１４との間の隔壁６２（「第２の隔壁」に対応する）を貫通するように形成され、シャフト３３よりも下流側にて感温室５４と第２の通路１４とを連通させる。図示のように、連通孔５６は、開口部５２と離隔した位置に形成されている。

【0033】

連通孔５６は、その一端が感温室５４の下流側端部に開口し、他端がその一端よりも下流側で第２の通路１４に開口する。すなわち、連通孔５６は、感温室５４から第２の通路１４に向かうにつれてその第２の通路１４の下流側に向かう斜め通路とされている。連通孔５６の通路断面は、開口部５２の断面よりも小さいが、冷媒の導出を促進するためには十分な大きさとされている。このように連通孔５６を第２の通路１４に向けてその下流側に向かう斜め通路とすることで、第２の通路１４を流れる冷媒が連通孔５６を介して感温室５４に侵入することを防止できる。また、このような斜め通路としたことで、連通孔５６を感温室５４の下流側端部に開口させても雌ねじ部６０との干渉を回避できる。このため、連通孔５６の加工が容易であり、雌ねじ部６０の長さも十分に確保できるといったメリットがある。

【0034】

ボディ２の上面には係止面６４が形成されている。凹部５０の底面６６と係止面６４とは単一の切削工具（段付刃を有するエンドミルなど）により同時に成形されており、底面６６に対する係止面６４の高さ管理が精度良く実現されている。また、係止面６４には、凹部５０と同心状の円形の嵌合溝６８が形成され、Ｏリング３０が嵌着されている。

【0035】

一方、パワーエレメント３において、ロアハウジング２７は、下方に向けて段階的に縮径する段付円筒状をなし、その下半部が筒状嵌合部７０を構成している。筒状嵌合部７０の外周面には、雌ねじ部６０と螺合可能な雄ねじ部７２が形成されている。ロアハウジング２７は、筒状嵌合部７０を凹部５０に螺入していくことによりボディ２に取り付けられる。ロアハウジング２７における筒状嵌合部７０の基端部は、軸線に対して垂直な係止面８０となっており、ボディ２の係止面６４と当接可能に構成されている。

【0036】

パワーエレメント３をボディ２に組み付ける際には、嵌合溝６８にＯリング３０を嵌合させた状態にて、ロアハウジング２７を凹部５０に螺入していく。それにより、Ｏリング３０が押し潰されつつパワーエレメント３およびボディ２の双方に密着して弾性シールが実現される。このようにロアハウジング２７を螺入していくと、係止面８０が係止面６４に当接してロアハウジング２７がボディ２に係止され、パワーエレメント３のボディ２への組み付けが完了する。このように組み付けられた状態では図示のように、筒状嵌合部７０の先端（開口端部）が凹部５０の底面６６から所定量離間する。凹部５０とロアハウジング２７とダイヤフラム２８とにより囲まれる空間が、感温室５４を形成する。

【0037】

このような構成によれば、エバポレータから送出された冷媒が、図中実線矢印にて示すように流れるようになる。すなわち、導入ポート８から導入された冷媒は、その大部分が第２の通路１４を直進して導出ポート９から導出される。その一方で、その冷媒の一部は、開口部５２を介して感温室５４に導入されてパワーエレメント３に供給され、その温度と圧力が感知される。感温室５４に導入された冷媒は、開口部５２から第２の通路１４に導出されるか、又は感温室５４の下流側端部の壁面に沿って連通孔５６に導かれ、第２の通路１４の下流側に導出される。

【0038】

以上に説明したように、本実施形態によれば、第２の通路１４を流れる冷媒を開口部５２を介して感温室５４に積極的に導入する一方で、感温室５４の冷媒を連通孔５６を介して第２の通路１４の下流側に積極的に導出することができる。これにより、仮に液冷媒が感温室５４へ導入されたとしても、その液分が感温室５４内に滞留することが防止又は抑制され、パワーエレメント３において熱伝達の時定数が過小となることを防止できる。それにより、弁作動のハンチングを防止又は抑制することができる。一方、冷媒が感温室５４に積極的に導入されるため、パワーエレメント３がエバポレータの出口温度を正確に感知することができ、膨張弁１本来の機能を良好に発揮させることができる。

【0039】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

【0040】

上記実施形態では、連通孔５６を開口部５２と離隔して形成する例を示した。変形例においては、その他の構造を採用することもできる。図３は、変形例に係る感温室およびその周辺の構造を表す図である。（Ａ）は図１の上部拡大図に対応する。（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

【0041】

図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本変形例では、連通孔２５６が長方形状をなし、隔壁６２において開口部５２と一体に形成されている。すなわち、連通孔２５６がシャフト３３の下流側で開口部５２と連続的に開口するように形成されている。このような構成によっても、感温室５４に積極的に冷媒を導入する一方で、その感温室５４の冷媒を連通孔２５６を介して積極的に導出することができる。すなわち、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0042】

図４は、他の変形例に係る感温室およびその周辺の構造を表す図である。（Ａ）は図１の上部拡大図に対応する。（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本変形例では、連通孔３５６が、隔壁６２において開口部５２と離隔し、また凹部５０の下流側端壁（感温室５４の下流側端部の壁面）からも離隔した位置に形成されている。連通孔３５６は、開口部５２よりも凹部５０の下流側端壁に近接している。このような構成によっても、感温室５４に積極的に冷媒を導入する一方で、その感温室５４の冷媒を連通孔３５６を介して第２の通路１４の下流側へ積極的に導出することができる。すなわち、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0043】

上記実施形態および変形例では、感温室５４から冷媒を導出するための連通孔の一例を示したが、連通孔の構造、開口部５２と連通孔との位置関係について、それら以外の構造を採用することもできる。すなわち、シャフト３３よりも下流側で感温室５４と第２の通路１４とを連通させるものであれば、種々の構造を採用することができる。

【0044】

例えば、図３に示した変形例において、連通孔２５６の開口幅（第２の通路１４の上下流方向と直角方向の開口幅）を開口部５２の直径と同等に大きくしてもよい。また、開口部５２の上流側にも連通孔を設けてもよい。すなわち、開口部５２を挟むようにしてシャフト３３の上流側から下流側にかけて開口する開口部（連通孔）を設けてもよい。その場合、その開口部は、第２の通路１４の上下流方向に沿う開口長さが、その上下流方向と直角方向の開口幅よりも大きくなるようにする。このような構成によれば、開口部が第２の通路の上下流方向に沿って大きくされることで、冷媒を感温室へ積極的に導入するとともに、感温室内の冷媒を第２の通路の下流側へ導出し易くなる。これにより、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0045】

上記実施形態の膨張弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の膨張弁は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにコンデンサに代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。その際、パワーエレメント３を構成するダイヤフラムの強度を補うために、例えば金属製の皿ばね等を重ねて配置してもよい。

【0046】

上記実施形態では、上記膨張弁を、外部熱交換器を経て流入した冷媒を絞り膨張させてエバポレータ（室内蒸発器）へ供給するものとして構成する例を示した。変形例においては、上記膨張弁を、ヒートポンプ式の車両用冷暖房装置に適用し、内部熱交換器の下流側に設置してもよい。すなわち、上記膨張弁を、内部熱交換器を経て流入した冷媒を絞り膨張させて外部熱交換器（室外蒸発器）へ供給するものとして構成してもよい。

【0047】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0048】

１ 膨張弁、 ２ ボディ、 ３ パワーエレメント、 ６ 導入ポート、 ７ 導出ポート、 ８ 導入ポート、 ９ 導出ポート、 １３ 第１の通路、 １４ 第２の通路、 １６ 弁孔、 １８ 弁体、 ２６ アッパーハウジング、 ２７ ロアハウジング、 ２８ ダイヤフラム、 ２９ ディスク、 ３３ シャフト、 ３４ 段付孔、 ３５ 隔壁、 ５０ 凹部、 ５２ 開口部、 ５４ 感温室、 ５６ 連通孔、 ６２ 隔壁、 ７０ 筒状嵌合部、 ２５６ 連通孔、 ３５６ 連通孔、 Ｓ１ 密閉空間、 Ｓ２ 開放空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】