特開 2022-190898 膨張弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190898

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】膨張弁

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/335 20210101AFI20221220BHJP

   F16K 31/68 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

F25B41/335 Z

F25B41/335 B

F16K31/68 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099410

(22)【出願日】2021-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】特許業務法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥津 欣也

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】門脇 盛道

(72)【発明者】

【氏名】矢野 卓宏

【テーマコード（参考）】

3H057

【Ｆターム（参考）】

3H057AA02

3H057BB32

3H057CC06

3H057DD04

3H057EE01

3H057HH01

3H057HH18

(57)【要約】

【課題】小型化が可能であり、高圧側圧力の変化に関わらず適切な温度制御を行える膨張弁を提供する。
【解決手段】膨張弁は、高圧側配管に繋がる入口側流路と、前記入口側流路に繋がるオリフィス路と、前記オリフィス路に繋がる弁室と、前記弁室及び低圧側配管に繋がる出口側流路とを備えた弁本体と、前記弁室内において、前記オリフィス路に対向して配置された弁体と、ダイアフラムにより仕切られた上方空間と下方空間を内包するパワーエレメントと、前記下方空間に配置され、前記ダイアフラムが当接するストッパ部材と、一端を前記ストッパ部材に当接させ、他端を前記弁体に当接させてなる作動棒と、前記弁体を、前記オリフィス路に向かう方向に付勢するコイルばねと、を有し、前記弁本体は、前記入口側流路と前記下方空間とを連通する連通路を備えており、前記連通路の受圧面積は、前記オリフィス路の断面積より小さい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧側配管に繋がる入口側流路と、前記入口側流路に繋がるオリフィス路と、前記オリフィス路に繋がる弁室と、前記弁室及び低圧側配管に繋がる出口側流路とを備えた弁本体と、
前記弁室内において、前記オリフィス路に対向して配置された弁体と、
ダイアフラムにより仕切られた上方空間と下方空間を内包するパワーエレメントと、
前記下方空間に配置され、前記ダイアフラムが当接するストッパ部材と、
一端を前記ストッパ部材に当接させ、他端を前記弁体に当接させてなる作動棒と、
前記弁体を、前記オリフィス路に向かう方向に付勢するコイルばねと、を有し、
前記弁本体は、前記入口側流路と前記下方空間とを連通する連通路を備えており、前記連通路の受圧面積は、前記オリフィス路の断面積より小さい、
ことを特徴とする膨張弁。

【請求項2】

前記パワーエレメントの上方空間は、チューブを介して感温筒に連通している、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項3】

前記連通路は、前記オリフィス路に連通する連通孔と、前記ストッパ部材に対向する開口とを有しており、前記ストッパ部材の一部は、前記開口内に収容される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の膨張弁。

【請求項4】

前記ストッパ部材は、前記ダイアフラムに対向する円盤部と、前記開口内に配設される軸部とを連設してなり、前記軸部と前記開口との間にＯ－リングが配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の膨張弁。

【請求項5】

前記開口に取り付けられて、前記Ｏ－リングを保持するとともに前記軸部を案内する環状部材を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の膨張弁。

【請求項6】

前記軸部は、前記Ｏ－リングを保持する周溝を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の膨張弁。

【請求項7】

前記軸部は、前記Ｏ－リングを保持するシール保持部材に連結され、前記シール保持部材が前記開口により案内される、
ことを特徴とする請求項４に記載の膨張弁。

【請求項8】

前記ストッパ部材は、前記ダイアフラムに対向する円盤部と、前記開口内に配設される軸部とを連設してなり、前記開口の内周に接するように環状シートが前記軸部に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載の膨張弁。

【請求項9】

前記環状シートを前記軸部に固定する固定部材を有する、
ことを特徴とする請求項８に記載の膨張弁。

【請求項10】

環状シートと、前記環状シートを前記開口に取り付ける環状部材とを有する、
ことを特徴とする請求項３に記載の膨張弁。

【請求項11】

前記ストッパ部材は、前記ダイアフラムに対向する円盤部と、前記開口内に配設される軸部とを連設してなり、前記軸部は前記環状部材により案内される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の膨張弁。

【請求項12】

前記ストッパ部材は、前記ダイアフラムに対向する円盤部と、前記開口内に配設される軸部とを連設してなり、前記軸部が前記連通孔に挿入される、
ことを特徴とする請求項３～１１のいずれか一項に記載の膨張弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膨張弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カーエアコン等の空調機器に使用される冷凍サイクルにおいては、冷房能力を安定させて効率よく運転するなどの目的から、凝縮器と蒸発器の間に配置した膨張弁の開度を制御し、冷凍サイクル内を循環する冷媒の流量調整を行っている。

【0003】

上記の膨張弁の一タイプが、特許文献１に開示されている。特許文献１の膨張弁においては、レシーバから高温・高圧の冷媒が供給される高圧配管を接続する接続穴と、この膨張弁にて膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ送り出す低圧配管を接続する接続穴と、エバポレータ出口からの戻り配管を接続する接続穴と、この膨張弁を通過した冷媒をコンプレッサへ戻すための配管を接続する接続穴とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－５１３４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の膨張弁において、高圧配管内の高圧側圧力は、弁体に対して開弁方向及び閉弁方向にほぼ同じように作用する。高圧側圧力がキャンセルされることにより、弁体は高圧側圧力の変動の影響を受けることなく、ほぼパワーエレメントの駆動力だけで弁リフトを制御することができるとされている。

【0006】

特許文献１の膨張弁によれば、高圧側圧力をキャンセルすることにより、パワーエレメントの内圧が適正な範囲であれば、開弁タイミングを精度よく制御できる。しかしながら、開弁後においては開弁方向の圧力が低下するため、開弁方向の圧力と閉弁方向の圧力のバランスが崩れ、弁体の制御が困難となりやすい。

【0007】

そこで本発明は、小型化が可能であり、高圧側圧力の変化に関わらず適切な温度制御を行える膨張弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明による膨張弁は、
高圧側配管に繋がる入口側流路と、前記入口側流路に繋がるオリフィス路と、前記オリフィス路に繋がる弁室と、前記弁室及び低圧側配管に繋がる出口側流路とを備えた弁本体と、
前記弁室内において、前記オリフィス路に対向して配置された弁体と、
ダイアフラムにより仕切られた上方空間と下方空間を内包するパワーエレメントと、
前記下方空間に配置され、前記ダイアフラムが当接するストッパ部材と、
一端を前記ストッパ部材に当接させ、他端を前記弁体に当接させてなる作動棒と、
前記弁体を、前記オリフィス路に向かう方向に付勢するコイルばねと、を有し、
前記弁本体は、前記入口側流路と前記下方空間とを連通する連通路を備えており、前記連通路の受圧面積は、前記オリフィス路の断面積より小さいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明により、小型化が可能であり、高圧側圧力の変化に関わらず適切な温度制御を行える膨張弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態における膨張弁の縦断面図である。

【図2】図２は、比較例にかかる膨張弁の弁体付近を拡大して示す縦断面図である。

【図3】図３は、本実施形態にかかる膨張弁の弁体付近を拡大して示す縦断面図である。

【図4】図４は、縦軸に膨張弁の低圧側圧力をとり、横軸に高圧側圧力をとって示すグラフである。

【図5】図５は、第２実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材近傍を拡大して示す断面図である。

【図6】図６は、第３実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材近傍を拡大して示す断面図である。

【図7】図７は、第４実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材近傍を拡大して示す断面図である。

【図8】図８は、第５実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材近傍を拡大して示す断面図である。

【図9】図９は、第６実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材近傍を拡大して示す断面図である。

【図10】図１０は、第７実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材近傍を拡大して示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態について説明する。

【0012】

（方向の定義）
本明細書において、弁体３から作動棒５に向かう方向を「上方向」と定義し、作動棒５から弁体３に向かう方向を「下方向」と定義する。よって、本明細書では、膨張弁１の姿勢に関わらず、弁体３から作動棒５に向かう方向を「上方向」と呼ぶ。

【0013】

（第１実施形態）
図１を参照して、本実施形態における膨張弁１の概要について説明する。図１は、本実施形態における膨張弁１の縦断面図である。

【0014】

本実施形態の膨張弁１は、コンプレッサと、コンデンサと、エバポレータとに流体接続されている。膨張弁１の軸線をＬとする。

【0015】

図１において、膨張弁１は、弁室ＶＳを備える弁本体２と、弁体３と、付勢装置４と、作動棒５と、パワーエレメント８を具備する。

【0016】

弁本体２は、弁室ＶＳに加え、第１流路２１と、第１流路２１と弁室ＶＳとを連結する中間路２３と、弁室ＶＳにつながる第２流路２２とを備える。第１流路２１は供給側流路であり、弁室ＶＳには、供給側流路を介して冷媒（流体ともいう）が供給される。第２流路２２は排出側流路（出口側流路ともいう）である。第１流路２１には、コンデンサにつながる高圧側配管ＨＴが連結され、第２流路２２には、エバポレータにつながる低圧側配管ＬＴが連結されている。

【0017】

中間路２３は、第１流路２１から軸線Ｌに直交する方向に延在する横路２３ａと、軸線Ｌ方向に延在し弁室ＶＳにつながる縦路（オリフィス路ともいう）２３ｂとからなる。横路２３ａと縦路２３ｂとの交差部近傍から上方に延在するようにして、連通孔２４が形成されている。後述する図３を参照して、縦路２３ｂの内径をｄ_１とし、連通孔２４の内径（すなわちストッパ部材２７の軸部２７ｂの外径）をｄ_２としたとき、ｄ_１＞ｄ_２である。縦路２３ｂの下端が、弁座２０を構成する。

【0018】

弁本体２の上端には、軸線Ｌと同軸な円筒状の開口２５が形成され、開口２５の下端は連通孔２４に連通している。開口２５の内径は、連通孔２４の内径より大きい。連通孔２４と開口２５とで、連通路を形成する。

【0019】

開口２５内には、Ｏ－リングＯＲ１が配置され、また環状部材８７が圧入等により開口２５に取り付けられており、Ｏ－リングＯＲ１を開口２５内で保持している。

【0020】

ストッパ部材２７は、円盤部２７ａと、円盤部２７ａの下方に連設された円筒状の軸部２７ｂとを有する。軸部２７ｂは、環状部材８７及びＯ－リングＯＲ１内に挿通され、その下端が連通孔２４に挿入されている。軸部２７ｂは環状部材８７に対して案内され、上下方向に相対摺動可能である。また、軸部２７ｂの外周はＯ－リングＯＲ１の内周に接し、Ｏ－リングＯＲ１の外周は開口２５の内周に接しており、ストッパ部材２７が開口２５に対して軸線Ｌ方向に相対移動した場合でも、開口２５から冷媒漏れが生じることを阻止している。

【0021】

弁体３は、円筒状の本体３１と、本体３１から径方向外方に延在するフランジ部３２と、本体３１の上端に形成された円錐部３３と、本体３１の下方に突出して形成された円錐状の凸部３４とを有する。

【0022】

弁体３は弁室ＶＳ内に配置される。弁体３が弁座２０に着座しているとき、中間路２３から弁室ＶＳに向かう冷媒の流れが制限される。この状態を非連通状態という。一方、弁体３が弁座２０から離間しているとき、中間路２３から弁室ＶＳに向かう冷媒の流れが許容される。この状態を連通状態という。

【0023】

一対の作動棒５が、軸線Ｌに対して対称位置に配置され、それぞれ軸線Ｌに沿って延在する弁本体２の挿通孔２６に挿通されている。作動棒５の下端は、弁体３のフランジ部３２の上面に接触している。作動棒５の上端は、ストッパ部材２７の円盤部２７ａの下面に当接している。

【0024】

作動棒５は、付勢装置４による付勢力に抗して弁体３を開弁方向に押圧することができる。作動棒５が下方向に移動するとき、弁体３は、弁座２０から離間し、膨張弁１が開状態となる。

【0025】

付勢装置４は、断面円形の線材を螺旋状に巻いたコイルばね４１と、弁体サポート４２と、ばね受け部材４３とを有する。

【0026】

弁体サポート４２は、板材をプレス成形することによって、中央がくぼんだボウル形状に形成される。弁体サポート４２の中央凹部の上面に、弁体３の凸部３４の先端が点接触的に当接しており、また、弁体サポート４２の下面周囲に、コイルばね４１の上端が当接している。

【0027】

ばね受け部材４３は、有底円筒形状を有し、その底壁上面でコイルばね４１の下端を支持する。ばね受け部材４３は、弁本体２の下端雌ねじ２ａに螺合する雄ねじ４３ａを備えており、下端雌ねじ２ａに対して雄ねじ４３ａに螺動させることで、弁本体２に対してばね受け部材４３を昇降させて、コイルばね４１の付勢力を調整できる。また、ばね受け部材４３の外周と、弁本体２の弁室ＶＳの内壁との間に、Ｏ－リングＯＲ２が配置され、これにより弁室ＶＳを密封する。

【0028】

弁本体２の下端には、ばね受け部材４３を遮蔽するカバー部材２８が取り付けられている。カバー部材２８は、有底円筒形状を有し、その内周に雌ねじ２８ａを形成している。雌ねじ２８ａを、弁本体２の下端雄ねじ２ｂに螺合させることで、弁本体２とカバー部材２８とが連結される。

【0029】

パワーエレメント８は、上蓋部材８２と、ダイアフラム８３と、受け部材８６とを有する。

【0030】

略円錐形状の上蓋部材８２の頂部には開口８２ａが形成され、感温筒（不図示）につながるチューブＴＢが、開口８２ａにロウ付けなどにより接続されている。

【0031】

ダイアフラム８３は、同心円の凹凸形状を複数個形成した薄い金属（たとえばＳＵＳ）製の板材からなり、上蓋部材８２及び受け部材８６の外径とほぼ同じ外径を有する。

【0032】

受け部材８６は、上蓋部材８２の外径とほぼ同じ外径を持つフランジ部８６ａと、フランジ部８６ａの内周に連設された円筒部８６ｂとを有している。円筒部８６ｂの下端側外周には、雄ねじ部８６ｃが形成されている。

【0033】

上蓋部材８２と、ダイアフラム８３と、受け部材８６とは、それぞれ外周部を例えばＴＩＧ溶接やレーザ溶接、プラズマ溶接等により周溶接して一体化することができる。

【0034】

上蓋部材８２とダイアフラム８３とで囲われる空間ＳＰ、チューブＴＢ、およびチューブＴＢに繋がる感温筒内には作動ガスが封入される。

【0035】

受け部材８６の下端外周に設けた雄ねじ部８６ｃを、弁本体２の上端雄ねじ２ｃに螺合させることにより、パワーエレメント８を弁本体２に組み付けることができる。組付けられた状態で、ダイアフラム８３がストッパ部材２７の上面に対向し、さらにダイアフラム８３と、受け部材８６と、弁本体２とで囲われた下方空間ＬＰが形成される。下方空間ＬＰは、不図示の連通孔を介して弁室ＶＳに連通しており、これにより下方空間ＬＰ内は、低圧側圧力と略等しい圧力に維持される。

【0036】

（膨張弁の動作）
図１を参照して、膨張弁１の動作例について説明する。コンプレッサで加圧された冷媒は、コンデンサで液化され、高圧側配管ＨＴを介して膨張弁１に送られる。また、膨張弁１で断熱膨張された冷媒は、低圧側配管ＬＴを介してエバポレータに送り出され、エバポレータで、エバポレータの周囲を流れる空気と熱交換される。不図示の感温筒は、エバポレータから戻る冷媒の出口近傍に配置されており、その温度に応じて感温筒内に封入された作動ガスの状態（液相・気相）が変化する。

【0037】

図１において、パワーエレメント８内の空間ＳＰは、チューブＴＢを介して感温筒の内部と連通している。したがって、エバポレータから戻る冷媒の温度が比較的低い場合、感温筒内に封入された作動ガスの液化が促進される。これによりチューブＴＢを介して空間ＳＰ内の圧力が低下し、ダイアフラム８３とストッパ部材２７が上昇するため、コイルばね４１の付勢力に応じて作動棒５は上方向に移動し、弁体３が弁座２０に着座する。一方、エバポレータから戻る冷媒の温度が比較的高い場合、感温筒内で液化された作動ガスの気化が促進される。これによりチューブＴＢを介して空間ＳＰ内の圧力が増大し、ダイアフラム８３とストッパ部材２７が下方に押圧されるため、作動棒５は下方向に移動し、弁体３が弁座２０から離間する。

【0038】

弁体３が、弁座２０に着座しているとき（非連通状態のとき）には、弁室ＶＳから第２流路２２を通ってエバポレータへ送り出される冷媒の流量が制限されるため、エバポレータから戻る冷媒の温度が上昇する。他方、弁体３が、弁座２０から離間しているとき（連通状態のとき）には、弁室ＶＳから第２流路２２を通って、エバポレータへ送り出される冷媒の流量が増大するため、エバポレータから戻る冷媒の温度が低下する。こうして、冷媒の温度に応じて、膨張弁１の開状態と閉状態との間の切り換えが自動的に行われる。

【0039】

（比較例）
以下、比較例と比較して、本実施形態の作用効果について説明する。
図２は、比較例にかかる膨張弁１’の弁体付近を拡大して示す縦断面図であり、図３は、本実施形態にかかる膨張弁１の弁体付近を拡大して示す縦断面図であり、いずれもハッチングは省略している。

【0040】

図２に示す膨張弁１’においては、中間路２３の横路２３ａから上方に延在する連通路及びそれにつながる開口が形成されておらず、代わりにストッパ部材２７の軸部２７ｂが摺動自在に嵌合する袋孔２５’を弁本体２’の上面に設けている。それ以外の構成は、本実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0041】

図２に示す膨張弁１’において、弁体３に加わる上下方向の力の釣り合いについて検討する。ここで、パワーエレメント８の空間ＳＰの内圧をＰ_Ｅとし、ダイアフラム８３の有効面積をＡとし、コイルばね４１のばね力をＦとし、中間路２３の縦路２３ｂのオリフィス径をｄ_１とし、縦路２３ｂ（すなわち第１流路２１）内の高圧側の冷媒圧力（高圧側圧力という）をＰ_Ｈとし、弁室ＶＳ（すなわち第２流路２２）内の低圧側の冷媒圧力（低圧側圧力という）をＰ_Ｌとする。なお、弁体３、作動棒５、ストッパ部材２７は、それぞれ異なる部品であるが、ダイアフラム８３とコイルばね４１により上下に挟持されているため、ここでは一体部品として考える。

【0042】

まず、弁体３に加わる力として、ダイアフラム８３から作動棒５を介して伝達される力がある。ダイアフラム８３は、上方の空間ＳＰと下方空間ＬＰとの内圧バランスに応じて変形する。すなわち、ダイアフラム８３が下方に押される力は、Ｐ_Ｅ・Ａで表すことができ、一方、ダイアフラム８３が上方に押される力は、Ｐ_Ｌ・Ａで表すことができる。

【0043】

次に、弁体３は、弁座２０を挟んで、弁室ＶＳと縦路２３ｂの両側から冷媒圧力を受ける。すなわち、弁体３は、高圧側圧力と低圧側圧力の差分ΔＰ＝（Ｐ_Ｈ－Ｐ_Ｌ）に応じた下向きの力を受ける。かかる力を高圧影響力と呼び、ΔＰ・（πｄ_１ ^２／４）で表すこととする。

【0044】

さらに、弁体３は、コイルばね４１から上方に向かってばね力Ｆを受ける。

【0045】

弁体３に加わるこれらの力が釣り合っていると仮定すると、以下の（１）式が成立する。（１）式において、左辺が下向き（開弁側）の合力を表し、右辺が上向き（閉弁側）の力の合力を表す。
Ｐ_Ｅ・Ａ＋ΔＰ・（πｄ_１ ^２／４）＝Ｐ_Ｌ・Ａ＋Ｆ （１）

【0046】

ところで、膨張弁を大型化することなく容量を増大させたいという要求がある。容量を増大させるには、オリフィス路の断面積を拡大することが一案である。しかしながら、単純にオリフィス路の断面積を拡大するのみでは、高圧側圧力が増大したときに、弁体３の開弁量が必要以上に増大し、オリフィス路から弁室に冷媒が流れる際に十分に蒸発しないまま（すなわち低圧とならずに）低圧側配管に流れてしまい、いわゆる過熱度（飽和温度からの冷媒の温度上昇）の減少が生じる。過熱度の減少が生じると、液冷媒がコンプレッサに流れ込むことで不具合（液戻り、高圧影響という）が生じるおそれがある。このような高圧影響は、パワーエレメントを大型化することで解消できるが、近年においては膨張弁の小型化の要請が強く、それに応じてダイアフラムの有効面積Ａが小さくなるため、小径のダイアフラムを用いた場合でも、過熱度の減少を抑制する対策が必要となっている。

【0047】

図４は、縦軸に膨張弁の低圧側圧力をとり、横軸に高圧側圧力をとって示すグラフである。図４において、低圧側圧力は、高圧側圧力に対して最初はリニアに増加するが、その後、増加割合が低下する。膨張弁を使用する冷凍サイクルにおいては、高圧側圧力が基準値Ｐｒ以上の領域で一般的に使用される。

【0048】

理想的には、高圧側圧力が増大しても、低圧側圧力が略一定であることが望ましい。しかしながら、本発明者らの検討結果によれば、比較例の膨張弁においては、図４の一点鎖線Ｓで示すように、高圧側圧力が基準値Ｐｒから増大するに従って低圧側圧力も増大し、過熱度が減少する傾向があることが分かった。（１）式を満たすためには、圧力の差分ΔＰを一定としなければならず、そのため高圧側圧力Ｐ_Ｈが増大したときは、低圧側圧力Ｐ_Ｌも増大する。

【0049】

以下に、図３に示す本実施形態の膨張弁１において、弁体３に加わる上下方向の力の釣り合いについて説明する。連通孔２４を設けることで、ストッパ部材２７は、軸部２７ｂを介して上向きに高圧側圧力を受けるとともに、下方空間ＬＰから下向きの低圧側圧力を受ける。したがって、ストッパ部材２７は、圧力の差分ΔＰに応じて上向きに押されることとなる。

【0050】

ここで、軸部２７ｂの外径をｄ_２とし、それ以外の値は比較例と共通であるとすると、弁体３に加わる上下方向の力が釣り合っていると仮定して、以下の（２）式が成立する。（２）式において、左辺が下向き（開弁側）の合力を表し、右辺が上向き（閉弁側）の力の合力を表す。
Ｐ_Ｅ・Ａ＋ΔＰ・（πｄ_１ ^２／４）＝Ｐ_Ｌ・Ａ＋Ｆ＋ΔＰ・（πｄ_２ ^２／４） （２）

【0051】

さらに、（２）式を変形して、（３）式を得る。
Ｐ_Ｅ・Ａ＋ΔＰ・（π（ｄ_１ ^２－ｄ_２ ^２）／４）＝Ｐ_Ｌ・Ａ＋Ｆ （３）

【0052】

（３）式を（１）式と比較すると、連通孔２４を設けることにより、本実施形態の高圧影響力は（ｄ_１ ^２－ｄ_２ ^２）に比例して低下することが分かる。そのため、図４に実線Ｂで示すように高圧側圧力に対する低圧側圧力は、基準値Ｐｒ以上の領域で略一定となり、これによりダイアフラム８３の有効面積Ａが小さくなった場合にも、過熱度の減少を抑制し、高圧影響を抑えることができる。

【0053】

また、本実施形態によれば、軸部２７ｂの外径ｄ_２を適切な値とすることで、開弁後において、圧力の差分ΔＰが低下した場合でも、開弁側の合力と閉弁側の合力とを近づけるように調整でき、それによりパワーエレメント８から弁体３に適切な力が印加され、開弁後における弁体３の開弁量の制御が容易になる。
ただし、本発明者らの検討結果によれば、ｄ_１＝ｄ_２とすると、図４に点線Ｃで示すように、高圧側圧力に対する低圧側圧力が、基準値Ｐｒ以上の領域で漸次減少するため、膨張弁の制御を行うには好ましくない特性になることが判明している。このため、ｄ_１＞ｄ_２とする（すなわち縦路２３ｂの断面積を軸部２７ｂの外径の断面積（受圧面積）より大きくする）ことが望ましい。

【0054】

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材２７Ａ近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、上述した実施形態に対して、ストッパ部材２７Ａ、及び開口２５内に配設される構成が異なる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0055】

図５において、ストッパ部材２７Ａは、円盤部２７Ａａと、円盤部２７Ａａに同軸に連設された中径軸部２７Ａｂと，中径軸部２７Ａｂより大径である大径軸部２７Ａｃと、大径軸部２７Ａｃより小径の小径軸部２７Ａｄとを有する。中径軸部２７Ａｂ、大径軸部２７Ａｃ、小径軸部２７Ａｄは、開口２５内に挿入されており、大径軸部２７Ａｃの外径は開口２５の内径に略等しい。本実施形態では、大径軸部２７Ａｃが開口２５に対して案内され、上下方向に相対摺動可能である。

【0056】

大径軸部２７Ａｃと小径軸部２７Ａｄとの境界にある段部２７Ａｅは、下方に向かう従って拡径するテーパ面となっている。小径軸部２７Ａｄが挿通するようにして、ＰＴＦＥなどの樹脂製の環状シート８５が取り付けられる。また、小径軸部２７Ａｄの周囲には雄ねじが形成され、この雄ねじにナット（固定部材）８７Ａが螺合可能となっている。小径軸部２７Ａｄの雄ねじにナット８７Ａを螺合させて締め上げることで、ナット８７Ａが上方に螺動し、ナット８７Ａの円錐形上面と段部２７Ａｅとで環状シート８５を挟持固定することができる。環状シート８５は、固定された状態で段部２７Ａｅの形状に倣ってテーパ状となる。

【0057】

本実施形態では、Ｏ－リングを配設していないが、その代わり環状シート８５の外周が開口２５の内周に対して全周にわたって当接しており、ストッパ部材２７Ａの変位と共に相対摺動する際の冷媒漏れを抑制している。本実施形態では、環状シート８５の外径（開口２５の内径）が受圧径（ｄ_２）となる。ここで、「受圧径」とは、連通路内を塞ぐことにより冷媒の圧力を受ける部品の外径をいい、受圧径に基づき面積に換算することで「受圧面積」が得られる。

【0058】

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材２７Ｂ近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、第１実施形態に対して、ストッパ部材２７Ｂの形状が異なる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0059】

図６において、ストッパ部材２７Ｂは，円盤部２７Ｂａと、円盤部２７Ｂａに同軸に連設された大径軸部２７Ｂｂと、大径軸部２７Ｂｂより小径の小径軸部２７Ｂｃとを有する。大径軸部２７Ｂｂと小径軸部２７Ｂｃの一部は、開口２５内に挿入されており、大径軸部２７Ｂｂの外径は開口２５の内径に略等しい。本実施形態では、大径軸部２７Ｂｂが開口２５に対して案内され、上下方向に相対摺動可能である。

【0060】

小径軸部２７Ｂｃの下端は、連通孔２４内に挿入されている。また、小径軸部２７Ｂｃの外周と開口２５の内周との間にＯ－リングＯＲ１が当接配置される。高圧側圧力を下方から受けることによって、Ｏ－リングＯＲ１は図６に示された状態から上方へと移動して、大径軸部２７Ｂｂの下面に押し付けられる。ストッパ部材２７Ｂの変位と共に、Ｏ－リングＯＲ１は開口２５の内周に対して相対摺動し、それにより冷媒漏れが阻止される。本実施形態では、連通孔２４と小径軸部２７Ｂｃとの隙間が比較的大きいため、Ｏ－リングＯＲ１の外径（開口２５の内径）が受圧径（ｄ_２）となる。

【0061】

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材２７Ｃ近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、第１実施形態に対して、ストッパ部材２７Ｃ、及び開口２５内に配設される構成が異なる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0062】

図７において、ストッパ部材２７Ｃは、円盤部２７Ｃａと、円盤部２７Ｃａに同軸に連設された中空軸部２７Ｃｂとを有する。本実施形態では、中空軸部２７Ｃｂが開口２５に対して案内され、上下方向に相対摺動可能である。中空軸部２７Ｃｂの下端面は、下方に向かう従って拡径するテーパ面となっている。中空軸部２７Ｃｂの下端面に当接するようにして、ＰＴＦＥなどの樹脂製の環状シート８５Ｃが取り付けられる。

【0063】

また、固定ピン（固定部材）８７Ｃは、頭部８７Ｃａと、頭部８７Ｃａより小径の軸部８７Ｃｂとを連設してなる。軸部８７Ｃｂを中空軸部２７Ｃｂに圧入したときに、環状シート８５Ｃは中空軸部２７Ｃｂの下端面と、頭部８７Ｃａとの間に挟持固定される。このとき、環状シート８５Ｃが中空軸部２７Ｃｂの下端面に倣い、さらに環状シート８５Ｃの外周縁が頭部８７Ｃａを包み込むように弾性変形して、全周にわたって開口２５の内周に当接する。

【0064】

本実施形態では、Ｏ－リングを配設していないが、その代わり環状シート８５Ｃの外周が開口２５の内周に対して全周にわたって当接しており、ストッパ部材２７Ｃの変位と共に相対摺動する際の冷媒漏れを抑制している。本実施形態では、環状シート８５Ｃの外径（開口２５の内径）が受圧径（ｄ_２）となる。

【0065】

（第５実施形態）
図８は、第５実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材２７Ｄ近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、第１実施形態に対して、ストッパ部材２７Ｄの形状が異なる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0066】

図８において、ストッパ部材２７Ｄは、円盤部２７Ｄａと、円盤部２７Ｄａに同軸に連設された円筒状の軸部２７Ｄｂとを有する。軸部２７Ｄｂの外径は、開口２５の内径に略等しく、さらに軸部２７Ｄｂの外周には周溝２７Ｄｃが形成され、周溝２７Ｄｃ内にＯ－リングＯＲ３が保持されている。本実施形態では、軸部２７Ｄｂが開口２５に対して案内され、上下方向に相対摺動可能である。

【0067】

ストッパ部材２７Ｄの変位と共に、軸部２７Ｄｂに保持されたＯ－リングＯＲ３が開口２５に対して相対摺動し、それにより冷媒漏れが阻止される。本実施形態では、Ｏ－リングＯＲ３の外径（開口２５の内径）が受圧径（ｄ_２）となる。また本実施形態では、部品点数の削減が可能である。

【0068】

（第６実施形態）
図９は、第６実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材２７Ｅ近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、第１実施形態に対して、ストッパ部材２７Ｅ、及び開口２５内に配設される構成が異なる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0069】

図９において、ストッパ部材２７Ｅは、円盤部２７Ｅａと、円盤部２７Ｅａに同軸に連設された円筒状の軸部２７Ｅｂとを有する。シール保持部材８７Ｅは、円筒状の基部８７Ｅａと、軸部２７Ｅｂとを連設してなる。基部８７Ｅａの外周には、周溝８７Ｅｃが形成され、周溝２７Ｅｃ内にＯ－リングＯＲ３が保持されている。基部８７Ｅａ及び中空円筒部８７Ｅｂの外径は、開口２５の内径にほぼ等しい。本実施形態では、シール保持部材８７Ｅが開口２５に対して案内され、上下方向に相対摺動可能である。

【0070】

軸部２７Ｅｂに中空円筒部８７Ｅｂを圧入により嵌合させ、あるいは圧入、接着、ロウ付け、溶接等により連結することで、ストッパ部材２７Ｅにシール保持部材８７Ｅを取り付けることができる。

【0071】

ストッパ部材２７Ｅの変位と共に、シール保持部材８７Ｅに保持されたＯ－リングＯＲ３が開口２５に対して相対摺動し、それにより冷媒漏れが阻止される。本実施形態では、Ｏ－リングＯＲ３の外径（開口２５の内径）が受圧径（ｄ_２）となる。また本実施形態では、シール保持部材８７Ｅをストッパ部材２７Ｅと別部品とすることで、機械加工が容易になる。

【0072】

（第７実施形態）
図１０は、第７実施形態にかかる膨張弁のストッパ部材２７Ｆ近傍を拡大して示す断面図である。本実施形態においては、第１実施形態に対して、ストッパ部材２７Ｆ、及び開口２５内に配設される構成が異なる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0073】

図１０において、ストッパ部材２７Ｆは、円盤部２７Ｆａと、円盤部２７Ｆａに同軸に連設された円筒状の軸部２７Ｆｂとを有する。開口２５内には、ＰＴＦＥなどの樹脂製の環状シート８５Ｆが配設され、開口２５に圧入される環状部材８７Ｆにより、開口２５の底面に押し付けられて保持される。

【0074】

軸部２７Ｆｂは、環状部材８７Ｆと環状シート８５Ｆを貫通して、連通孔２４内に挿入される。本実施形態では、軸部２７Ｆｂが環状部材８７Ｆにより案内され、上下方向に相対摺動可能である。また、軸部２７Ｆｂの外周が環状シート８５Ｆの内周に当接し、環状シート８５Ｆの外周が開口２５の内周に当接する。

【0075】

本実施形態では、Ｏ－リングを配設していないが、その代わり環状シート８５Ｆが開口２５および軸部２７Ｆｂに対して全周にわたって当接しており、ストッパ部材２７Ｆの変位と共に相対摺動する際の冷媒漏れを抑制している。本実施形態では、軸部２７Ｆｂの外径が受圧径（ｄ_２）となる。

【0076】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。

【符号の説明】

【0077】

１ ：膨張弁
２ ：弁本体
３ ：弁体
４ ：付勢装置
５ ：作動棒
６ ：リングばね
８ ：パワーエレメント
２０ ：弁座
２１ ：第１流路
２２ ：第２流路
２３ ：中間路
２４ ：連通孔
２５ ：開口
２７～２７Ｆ：ストッパ部材
４１ ：コイルばね
４２ ：弁体サポート
４３ ：ばね受け部材
ＶＳ ：弁室
ＨＴ ：高圧側配管
ＬＴ ：低圧側配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】