特開 2024-68727 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】P2024068727

(43)【公開日】2024-05-21

(54)【発明の名称】膨張弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/68 20060101AFI20240514BHJP

   F25B 41/335 20210101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

F16K31/68 S

F25B41/335 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179280

(22)【出願日】2022-11-09

(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】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨塚 真弘

(72)【発明者】

【氏名】岡田 隆雄

(72)【発明者】

【氏名】伊坂 充晶

【テーマコード（参考）】

3H057

【Ｆターム（参考）】

3H057AA04

3H057BB32

3H057CC06

3H057DD04

3H057HH18

(57)【要約】

【課題】製造コストの増加の程度を抑えつつ、ダイアフラムの局所的変形などを抑制できる膨張弁を提供する。
【解決手段】膨張弁は、冷媒流路と、前記冷媒流路に連通孔を介して連通する凹部とを備えた弁本体と、ケースと、前記ケースに取り付けられたダイアフラムと、前記ケース内で前記ダイアフラムに当接するストッパ部材とを備え、前記凹部に取り付けられるパワーエレメントと、前記ストッパ部材に一端を当接させ、前記弁本体に対して移動可能な作動棒と、前記ストッパ部材と、前記凹部内で前記ストッパ部材に対向する対向壁との間に配置されたバリア部材と、を有し、前記バリア部材は、弾性変形可能な素材から中空筒状に形成され、前記連通孔を囲うように配置されており、前記弁本体に組付けられた状態で少なくとも一部が弾性変形し、前記弾性変形によって生じた弾性力により、前記バリア部材は前記ストッパ部材と前記対向壁とに対して密着する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒流路と、前記冷媒流路に連通孔を介して連通する凹部とを備えた弁本体と、
ケースと、前記ケースに取り付けられたダイアフラムと、前記ケース内で前記ダイアフラムに当接するストッパ部材とを備え、前記凹部に取り付けられるパワーエレメントと、
前記ストッパ部材に一端を当接させ、前記弁本体に対して移動可能な作動棒と、
前記ストッパ部材と、前記凹部内で前記ストッパ部材に対向する対向壁との間に配置されたバリア部材と、を有し、
前記バリア部材は、弾性変形可能な素材から中空筒状に形成され、前記連通孔を囲うように配置されており、前記弁本体に組付けられた状態で少なくとも一部が弾性変形し、前記弾性変形によって生じた弾性力により、前記バリア部材は前記ストッパ部材と前記対向壁とに対して密着する、
ことを特徴とする膨張弁。

【請求項2】

前記バリア部材は、前記弁本体に組付けられた状態で弾性変形する変形部を有し、前記変形部は、前記膨張弁の軸線方向の一方側に向かうにつれて縮径する中空円錐部である、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項3】

前記中空円錐部は、前記ストッパ部材側の径が前記対向壁側の径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項２に記載の膨張弁。

【請求項4】

前記中空円錐部は、前記ストッパ部材側の径が前記対向壁側の径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項２に記載の膨張弁。

【請求項5】

前記バリア部材は、前記凹部の側壁又は前記パワーエレメントのケースに当接することにより、前記膨張弁の軸線に直交する方向の移動が制限される、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の膨張弁。

【請求項6】

前記側壁にくぼみが形成され、前記バリア部材の一部が前記くぼみに係合する、
ことを特徴とする請求項５に記載の膨張弁。

【請求項7】

前記バリア部材は、前記作動棒の外周に当接することにより、前記膨張弁の軸線に直交する方向の移動が制限される、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の膨張弁。

【請求項8】

前記バリア部材は、前記弁本体に組付けられた状態で弾性変形する変形部を有し、前記変形部は、蛇腹構造である、
ことを特徴とする請求項１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、例えば自動車に搭載される空調装置に用いる冷凍サイクルにおいては、冷媒の通過量を温度に応じて調整する感温式の温度膨張弁が使用されている。このような温度膨張弁において、封入した作動ガスの圧力で弁体を駆動するパワーエレメントが採用されている。

【0003】

一般的なパワーエレメントは、ダイアフラムと、ダイアフラムとの間で作動ガスが封入される圧力作動室を形成する上蓋部材と、中央部に貫通孔を備えるとともにダイアフラムに関して上蓋部材と反対側に配置される受け部材と、ダイアフラムと受け部材との間に形成される流体流入室に配置され、弁体を駆動する作動棒に連結されたストッパ部材と、を備える。ダイアフラムは、薄く可撓性を有する金属製の板から形成されている。

【0004】

流体流入室に流入する冷媒の温度が低ければ、冷媒が圧力作動室の作動ガスから熱を奪うことで作動ガスの収縮が生じ、また該冷媒の温度が高ければ、冷媒が圧力作動室の作動ガスに熱を付与することで作動ガスの膨張が生じる。作動ガスの収縮／膨張に応じて生じるダイアフラムの変形量に応じて、作動棒が弁体を開閉させる。

【0005】

ところで、一般的な冷凍サイクルにおいては、冷媒に混入した異物を捕獲すべく、冷凍サイクルのメインとなる流路中にストレーナが設けられている。しかしながら、微小な異物がストレーナを通過してパワーエレメント内に進入することがある。かかる場合、受け部材とダイアフラムとの間に異物が入り込むことで、ダイアフラムの局所的な変形などを招くおそれがある。これに対し、微小な異物まで捕獲できる性能をストレーナに持たせることも一案であるが、それによりストレーナにおける圧損が高まり、冷凍サイクルにおける冷媒の搬送効率が悪化するおそれがある。

【0006】

これに対し特許文献１には、パワーエレメントの流体流入室の入り口にフィルタが設けられる膨張弁が開示されている。特許文献１に開示される膨張弁は、作動棒を内部に配置するホルダを有している。当該ホルダは流体流入室と弁本体に形成された流路とをつなぐ連通孔を有するとともに、当該連通孔にフィルタが設けられている。フィルタはホルダにインサート成形されている。このように、メインの流路に設けられるフィルタとは別に、流入流路の入口にフィルタを設けることで、当該フィルタに微小な異物まで捕獲できる性能を持たせても、冷凍サイクルのメインの流路の圧損が高くなることを防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６－１１２７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に開示された膨張弁は、ホルダを備えるとともに、ホルダにフィルタをインサート成形する構成であることから、膨張弁の構造が複雑になっており、結果、膨張弁の製造コストの増大を招いている。

【0009】

そこで本発明は、製造コストの増加の程度を抑えつつ、ダイアフラムの局所的変形などを抑制でき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】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明による膨張弁は、
冷媒流路と、前記冷媒流路に連通孔を介して連通する凹部とを備えた弁本体と、
ケースと、前記ケースに取り付けられたダイアフラムと、前記ケース内で前記ダイアフラムに当接するストッパ部材とを備え、前記凹部に取り付けられるパワーエレメントと、
前記連通孔に挿通され、前記ストッパ部材に一端を当接させた作動棒と、
前記ストッパ部材と、前記凹部内で前記ストッパ部材に対向する対向壁との間に配置されたバリア部材と、を有し、
前記バリア部材は、弾性変形可能な素材から中空筒状に形成され、前記連通孔を囲うように配置されており、前記弁本体に組付けられた状態で少なくとも一部が弾性変形し、前記弾性変形によって生じた弾性力により、前記バリア部材は前記ストッパ部材と前記対向壁とに対して密着する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明により、製造コストの増加の程度を抑えつつ、ダイアフラムの局所的変形などを抑制できる膨張弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１の実施形態における膨張弁を、冷媒循環システムに適用した例を模式的に示す概略断面図である。

【図2】図２は、第１の実施形態における膨張弁を示す概略断面図である。

【図3】図３は、バリア部材の斜視図である。

【図4】図４は、第１変形例にかかるバリア部材の周辺を拡大して示す断面図である。

【図5】図５は、第２変形例にかかるバリア部材の斜視図である。

【図6】図６は、第２の実施形態における膨張弁を示す概略断面図である。

【図7】図７は、第２の実施形態における膨張弁を示す概略断面図である。

【図8】図８は、第３の実施形態における膨張弁を示す概略断面図である。

【図9】図９は、第４の実施形態における膨張弁を示す概略断面図である。

【図10】図１０は、第５の実施形態における膨張弁を示す概略断面図である。

【図11】図１１は、第６の実施形態における膨張弁を示す概略断面図である。

【図12】図１２は、第７の実施形態にかかるバリア部材の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

（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。また、「円筒」は中空円筒と中実円筒を含む。

【0015】

（第１の実施形態）
図１及び図２を参照して、第１の実施形態におけるパワーエレメントを含む膨張弁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を、冷媒循環システム１００に適用した例を模式的に示す概略断面図である。図１は、後述する連通状態のうち、最大開弁状態にある膨張弁１を示している。図２は、後述する非連通状態にある膨張弁１を示す概略断面図である。本実施形態では、膨張弁１は、コンプレッサ１０１と、コンデンサ１０２と、エバポレータ１０４とに流体接続されている。膨張弁１の作動棒５の中心線を軸線Ｌとする。

【0016】

図１及び図２において、膨張弁１は、弁室ＶＣ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。

【0017】

弁本体２は、弁室ＶＣに加え、第１流路２１と、第２流路２２と、中間室２２１と、戻り流路（冷媒流路ともいう）２３とを備える。第１流路２１は供給側流路であり、弁室ＶＣには、供給側流路を介して冷媒が供給される。第２流路２２は排出側流路であり、弁室ＶＣ内の流体は、通流孔２７、中間室２２１及び排出側流路を介して膨張弁外に排出される。

【0018】

第１流路２１と弁室ＶＣとは、第１流路２１より小径の接続路２１ａにより連通している。弁室ＶＣと中間室２２１とは、弁座２０及び通流孔２７を介して連通している。

【0019】

中間室２２１の上方に形成された作動棒挿通孔２８は、作動棒５をガイドする機能を有し、作動棒挿通孔２８の上方に形成された環状凹部２９は、リングばね６を収容する機能を有する。リングばね６は、作動棒５の外周に複数のばね片を当接させて、所定の付勢力を付与するものである。

【0020】

弁体３は弁室ＶＣ内に配置される。図２に示すように弁体３が弁本体２の弁座２０に着座しているとき、通流孔２７の冷媒の流れが制限される。この状態を非連通状態という。ただし、弁体３が弁座２０に着座した場合でも、制限された量の冷媒を流すこともある。一方、弁体３が弁座２０から離間しているとき、通流孔２７を通過する冷媒の流れが増大する。この状態を連通状態という。図１に示す膨張弁１は、連通状態において弁体３が最大に開いた状態である最大開弁状態にある。

【0021】

作動棒５は、通流孔２７に所定の隙間を持って挿通されている。作動棒５の下端は、弁体３の上面に接触している。作動棒５の上端は、後述するストッパ部材８４の嵌合孔８４ｃに嵌合している。

【0022】

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。

【0023】

図１及び図２において、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。

【0024】

弁体サポート４２は、コイルばね４１の上端に取り付けられており、その上面には球状の弁体３が溶接され、両者は一体となっている。

【0025】

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に対して螺合可能となっていて、弁室ＶＣを密封する機能と、コイルばね４１の付勢力を調整する機能とを有する。

【0026】

次に、パワーエレメント８について説明する。パワーエレメント８は、栓８１と、上蓋部材８２と、ダイアフラム８３と、受け部材８６と、ストッパ部材８４とを有する。上蓋部材８２と受け部材８６とで、ケースを構成する。ここでも、上蓋部材８２側が上側であり、受け部材８６側が下側であるものとする。

【0027】

上蓋部材８２は、例えば金属製の板材にプレス加工を施すことによって成形される。上蓋部材８２は、環状の外側フランジ部８２ａと、外側フランジ部８２ａの内周に連設されドーム状に盛り上がった中央部８２ｂとを有し、中央部８２ｂの中央には開口８２ｃが形成され、栓８１により封止可能となっている。

【0028】

上蓋部材８２に対向する受け部材８６は、例えば金属製の板材にプレス加工を施すことによって成形される。受け部材８６は、外側フランジ部８２ａの外径とほぼ同じ外径を持つ第１フランジ部８６ａと、第１フランジ部８６ａの内周に連設され下側に向かう中空の第１円筒部８６ｂと、第１円筒部８６ｂの下端に連設された環状の第２フランジ部８６ｃと、第２フランジ部８６ｃの内周に連設された中空の第２円筒部８６ｄとを有している。第２円筒部８６ｄの外周には、雄ねじ８６ｅが形成されている。

【0029】

弁本体２の上端には、ストッパ部材８４に対向する底壁（対向壁ともいう）２ｄを備えた円筒形状の凹部２ａが形成され、凹部２ａの内周には、雄ねじ８６ｅに螺合可能な雌ねじ２ｃが形成されている。

【0030】

上蓋部材８２と受け部材８６との間に配置されるダイアフラム８３は、薄く可撓性を有する金属（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。

【0031】

ストッパ部材８４は、中実円筒状の本体８４ａと、本体８４ａの上端に連設され径方向に延在する円盤部８４ｂと、本体８４ａの下面中央に形成された袋穴状の嵌合孔８４ｃとを有する。円盤部８４ｂは、ダイアフラム８３の中央部下面と接している。

【0032】

ストッパ部材８４の下面と、凹部２ａの底壁２ｄとの間であって、後述する連通孔２ｂを囲うようにしてその周囲にバリア部材８７が配置されている。

【0033】

図３は、バリア部材８７の斜視図である。バリア部材８７は、弾性変形可能な樹脂材から中空筒状に形成され、環状の小径部８７ａと、下方に向かうにつれて拡径する中空円錐部（変形部ともいう、以下同じ）８７ｂと、小径部８７ａよりも大径である環状の大径部８７ｃとを連設してなる。小径部８７ａは、中空円錐部８７ｂから径方向内側に延在し、大径部８７ｃは、中空円錐部８７ｂから径方向外側に延在する。バリア部材８７の肉厚は均一であると好ましい。バリア部材８７を、異物は通過できないが液化した冷媒は通過可能な材料から形成してもよい。この材料は、例えば、異物は通過できないが液化した冷媒は通過可能なメッシュ又はスポンジ材である。バリア部材８７の上端形状は、ストッパ部材８４の下端形状と一致していなくてもよい。

【0034】

本実施形態では、バリア部材８７の寸法は、小径部８７ａの内径が、連通状態及び非連通状態の両状態で作動棒５の外径より大きくなっている寸法に設定されていると好ましく、それによりバリア部材８７の弾性変形機能を確保できる。また、バリア部材８７の寸法は、大径部８７ｃの外径が、非連通状態で凹部２ａの内径と等しくなっている寸法に設定されていると好ましく、それにより凹部２ａ内にバリア部材８７を設置したときに、凹部２ａ内でバリア部材８７が軸線Ｌに交差する方向に移動することを制限できる。

【0035】

バリア部材８７は、膨張弁１の非連通状態では、ストッパ部材８４及び凹部２ａの底壁２ｄとの間で圧縮されている。そして、バリア部材８７は、この圧縮により生じる復元力によって、ストッパ部材の下端および凹部２ａの底壁２ｄに当接する。

【0036】

さらに、バリア部材８７は、図２に示すように膨張弁１が非連通状態から図１に示すように最大開弁状態になる過程で、圧縮されて変形する。本実施形態では、バリア部材８７は、例えば、小径部８７ａ及び中空円錐部８７ｂが変形する。具体的には、小径部８７ａが径方向で内方に変位するように変形する。なお、図１及び図２の間で生じるバリア部材８７の変形は、わかりやすくするために誇張して描かれている。また、図１及び図２の間で生じるバリア部材８７の変形は、一例である。膨張弁１の非連通状態及び最大開弁状態の間で生じるバリア部材の変形は、バリア部材８７の寸法等に応じて生じる。例えば、バリア部材８７は、大径部８７ｃが径方向で外方に変位するように、中空円錐部８７ｂ及び大径部８７ｃが変形してもよい。

【0037】

次に、パワーエレメント８の組み立て手順を説明する。ダイアフラム８３と受け部材８６との間にストッパ部材８４を配置しつつ、上蓋部材８２の外側フランジ部８２ａと、ダイアフラム８３の外周部と、受け部材８６の第１フランジ部８６ａをこの順序で重ね合わせ軸線方向に押圧しつつ、その外周を例えばＴＩＧ溶接やレーザ溶接、プラズマ溶接等により溶接して全周にわたって溶接し、これらを一体化する。

【0038】

続いて、上蓋部材８２に形成された開口８２ｃから、上蓋部材８２とダイアフラム８３とで囲われる空間（圧力作動室ＰＯという）内に作動ガスを封入した後、開口８２ｃを栓８１で封止し、更に例えばプロジェクション溶接を用いて、栓８１を上蓋部材８２に固定する。

【0039】

このとき、圧力作動室ＰＯに封入された作動ガスにより、ダイアフラム８３の中央部は、受け部材８６側に張り出す形で圧力を受けるため、ダイアフラム８３と受け部材８６とで囲われる下部空間（冷媒流入室）ＬＳに配置されたストッパ部材８４の上面に、ダイアフラム８３の中央部が当接して支持される。

【0040】

以上のようにアッセンブリ化したパワーエレメント８を弁本体２に組み付ける前に、バリア部材８７を弁本体２に取り付ける。具体的には、大径部８７ｃを底壁２ｄに当接させるようにして、バリア部材８７を凹部２ａ内に配置する。このとき、大径部８７ｃの外周が凹部２ａの側壁内周に当接することで、バリア部材８７の軸線直交方向の移動が制限される。バリア部材８７は、工具を用いることなく作業者の手で容易に設置できるとともに、既存の膨張弁１に対しても設計変更することなく後付けが可能である。ただし、バリア部材８７を、接着剤やねじなどを用いて底壁２ｄに固定してもよい。

【0041】

その後、パワーエレメント８の第２円筒部８６ｄの下端外周に形成した雄ねじ８６ｅを、弁本体２の凹部２ａの内周に形成した雌ねじ２ｃに螺合させ、雄ねじ８６ｅを雌ねじ２ｃに対して螺進させてゆくと、受け部材８６の第２フランジ部８６ｃの下面が弁本体２の上端面に当接する。これによりパワーエレメント８を弁本体２に固定できる。

【0042】

このとき、小径部８７ａの上面はストッパ部材８４の下面に当接し、また大径部８７ｃの下面は底壁２ｄの上面に当接しているため、それぞれ全周が密着した状態となり、さらに主としてバリア部材８７の中空円錐部８７ｂが弾性変形する。その際に生じた弾性変形力により、小径部８７ａの上面はストッパ部材８４の下面に向かって付勢され、また大径部８７ｃの下面は底壁２ｄの上面に向かって付勢される。なお、組付けた状態で、第２円筒部８６ｄの下端により、バリア部材８７の大径部８７ｃの上端面を押圧するようしてもよい。

【0043】

図１に示すように、最大開弁状態では、バリア部材８７は、ストッパ部材８４により押圧されることで、バリア部材８７の上端が径方向で内側に移動するように変形する。または、バリア部材８７の形状や各部分の寸法によっては、本実施形態では小径部８７ａ、中空円錐部８７ｂ、及び大径部８７ｃの寸法によっては、最大開弁状態ではストッパ部材８４に押圧されることで、小径８７ａが中空円円錐部８７ｂの上端から下方に屈曲するように変形する場合もある。

【0044】

組付けたパワーエレメント８と弁本体２との間には、パッキンＰＫが介装され、下部空間ＬＳにつながる凹部２ａ内の空間が封止されて、凹部２ａからの冷媒のリークを防止する。かかる状態で、パワーエレメント８の下部空間ＬＳは、凹部２ａの底壁２ｄと戻り流路２３との間に形成された連通孔２ｂを介して、戻り流路２３と連通している。その後、弁本体２の下方から作動棒５を挿入し、その上端を連通孔２ｂ及びバリア部材８７の小径部８７ａを通過させて、ストッパ部材８４の嵌合孔８４ｃに嵌合させる。さらに、弁体３や付勢装置４を組み込むことで、膨張弁１が完成する。

【0045】

（膨張弁の動作）
図１及び図２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１０１で加圧された冷媒は、コンデンサ１０２で液化され、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エバポレータ１０４に送り出され、エバポレータ１０４で、エバポレータの周囲を流れる空気と熱交換される。エバポレータ１０４から戻る冷媒は、膨張弁１（より具体的には、戻り流路２３）を通ってコンプレッサ１０１側へ戻される。このとき、エバポレータ１０４を通過することで、第２流路２２内の流体圧は、戻り流路２３の流体圧より大きくなる。

【0046】

膨張弁１には、コンデンサ１０２から高圧冷媒が供給される。より具体的には、コンデンサ１０２からの高圧冷媒は、第１流路２１を介して弁室ＶＣに供給される。

【0047】

図２に示すように弁体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ＶＣから通流孔２７、中間室２２１及び第２流路２２を通ってエバポレータ１０４へ送り出される冷媒の流量が制限される。他方、図１に示すように弁体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ＶＣから通流孔２７、中間室２２１及び第２流路２２を通って、エバポレータ１０４へ送り出される冷媒の流量が増大する。膨張弁１の閉状態と開状態との間の切り換えは、ストッパ部材８４を介してパワーエレメント８に接続された作動棒５によって行われる。

【0048】

図１及び図２において、パワーエレメント８の内部には、ダイアフラム８３により仕切られた圧力作動室ＰＯと下部空間ＬＳとが設けられている。このため、圧力作動室ＰＯ内の作動ガスが液化されると、ダイアフラム８３が上昇するため、コイルばね４１の付勢力に応じてストッパ部材８４及び作動棒５が上方向に移動する。ストッパ部材８４が上昇することにより、バリア部材８７の弾性変形量が低下するが、弾性変形から完全に復帰しないため、小径部８７ａの上面はストッパ部材８４の下面に向かって付勢され、また大径部８７ｃの下面は底壁２ｄの上面に向かって付勢されたままである。ただし、気化した冷媒は、バリア部材８７と、ストッパ部材８４又は底壁２ｄとの間の隙間を通って通過可能であってもよい。

【0049】

一方、液化された作動ガスが気化すると、ダイアフラム８３とストッパ部材８４が下方に押圧されるため、作動棒５は下方向に移動する。ストッパ部材８４の下降に応じて、バリア部材８７の弾性変形量が増大するため、ストッパ部材８４の下降を妨げることが抑制される。バリア部材８７は、中空円錐部８７ｂを有するため、その縮径側端部（ここでは上端部）がさらに縮径するように弾性変形が可能である。明らかであるが、小径部８７ａの上面はストッパ部材８４の下面に向かって付勢され、また大径部８７ｃの下面は底壁２ｄの上面に向かって付勢されたままである。このようにして、膨張弁１の開状態と閉状態との間の切り換えが行われる。

【0050】

更に、気化した冷媒は、バリア部材８７の内側から、ストッパ部材８４又は底壁２ｄとの間の隙間を通って、パワーエレメント８の下部空間ＬＳまで通過可能である。このため、戻り流路２３を流れる冷媒の温度・圧力に応じて、圧力作動室ＰＯ内の作動ガスの体積が変化し、作動棒５が駆動される。換言すれば、図１及び図２に記載の膨張弁１では、エバポレータ１０４から膨張弁１に戻る冷媒の温度・圧力に応じて、膨張弁１からエバポレータ１０４に向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。なお、気化した冷媒がバリア部材８７によって遮断された場合でも、ストッパ部材８４を介して圧力作動室ＰＯへの熱伝達が行われるため、パワーエレメント８の動作は阻害されない。

【0051】

本実施形態によれば、ストッパ部材８４の軸線方向位置にかかわらず、バリア部材８７の上端がストッパ部材８４に当接し、バリア部材８７の下端は底壁２ｄに当接するため、たとえ冷媒中に異物が混入していた場合でも、バリア部材８７の内側から外側に異物が通過することができない。このため、冷媒中の異物はダイアフラム８３まで到達できないため、ダイアフラム８３の異物噛み込みなどを抑制できる。結果、ダイアフラムの局所的変形などを抑制できる。さらに、比較的簡素な形状のバリア部材８７をストッパ部材８４と底壁２ｄとの間に配置する構成であることから、膨張弁１の製造コストの増加の程度を抑えることができる。バリア部材８７の径はなるべく大きくした方が、パワーエレメント８の動作に対する影響が少ないので好ましい。

【0052】

（第１変形例）
図４は、第１変形例にかかるバリア部材８７Ａの周辺を拡大して示す断面図である。本変形例においては、弁本体２Ａ及びバリア部材８７Ａの構成のみが第１の実施形態に対して異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。図４は、最大開弁状態にある膨張弁１を示している。

【0053】

弁本体２Ａにおいて、凹部２Ａａの形状のみが第１の実施形態と異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。凹部２Ａａは、その側壁２Ａｅの下端を、径方向外側に切削加工することで、底壁２Ａｄにフラットにつながる周溝（くぼみともいう）２Ａｆを形成している。周溝２Ａｆは、雌ねじ２Ａｃよりも径方向外側に位置すると好ましい。

【0054】

バリア部材８７Ａは、第１の実施形態と同様に、環状の小径部８７Ａａと、下方に向かうにつれて拡径する中空円錐部８７Ａｂと、小径部８７Ａａよりも大径である環状の大径部８７Ａｃとを連設してなるが、大径部８７Ａｃの外径が、凹部２Ａａの側壁２ｅの内径より大きくなっている。それ以外のバリア部材８７Ａの構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0055】

大径部８７Ａｃの外径は、周溝２Ａｆの内径に略等しく、大径部８７Ａｃの肉厚は、周溝２Ａｆの軸線方向幅に略等しくなっている。バリア部材８７Ａの組付時には、縮径するように大径部８７Ａｃを弾性変形させながら、バリア部材８７を凹部２Ａａ内に挿入する。大径部８７Ａｃが底壁２Ａｄに到達した時点で大径部８７Ａｃを弾性変形から復帰させると、大径部８７Ａｃは拡径することで周溝２Ａｆ内に進入して周溝２Ａｆに係合する。この係合により、バリア部材８７Ａは凹部２Ａａに対して軸線方向及び軸線直交方向に固定される。本変形例は、後述する実施形態においても同様に適用できる。

【0056】

（第２変形例）
図５は、第２変形例にかかるバリア部材８７Ｂの斜視図である。バリア部材８７Ｂは、下方に向かうにつれて拡径する中空円錐部８７Ｂｂのみからなる。すなわち、バリア部材８７Ｂは小径部及び大径部を有していないため、第１の実施形態に比較してさらに弾性変形しやすくなっている。ただし、小径部及び大径部の一方を配設してもよい。それ以外のバリア部材８７Ｂの構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。本変形例は、後述する実施形態においても同様に適用できる。

【0057】

（第２の実施形態）
図６及び図７は、本実施形態における膨張弁１Ｃを示す概略断面図である。図６は、非連通状態にある膨張弁１Ｃを示している。図７は、連通状態にある膨張弁１Ｃを示している。図７は、最大開弁状態を示している。本実施形態においては、第１の実施形態に対してバリア部材８７Ｃの構成のみが異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0058】

バリア部材８７Ｃは、環状の大径部８７Ｃａと、下方に向かうにつれて縮径する中空円錐部８７Ｃｂと、大径部８７Ｃａよりも小径である環状の小径部８７Ｃｃとを連設してなる。大径部８７Ｃａの外径は、受け部材８６の第２円筒部８６ｄの内径と略等しくなっており、バリア部材８７Ｃの組付け時に大径部８７Ｃａの外周が第２円筒部８６ｄの内周に当接する。本実施形態では、受け部材８６が、バリア部材８７Ｃの軸線直交方向の移動を制限する。

【0059】

小径部８７Ｃｃの外径は、連通孔２ｂの内径より大きく、雌ねじ２ｃの内径より小さい。バリア部材８７Ｃは、第１の実施形態のバリア部材８７の天地を逆とした形状と類似する。それ以外のバリア部材８７Ａの構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0060】

なお、本実施形態においても、バリア部材８７Ｃは、膨張弁１の非連通状態では、ストッパ部材８４及び凹部２ａの底壁２ｄとの間で圧縮されている。そして、バリア部材８７Ｃは、この圧縮により生じる復元力によって、ストッパ部材８４の下端および凹部２ａの底壁２ｄに当接する。
さらに、バリア部材８７Ｃは、図６に示すように膨張弁１が非連通状態から図７に示すように最大開弁状態になる過程で圧縮されて変形する。本実施形態では、例えば、小径部８７Ｃｃ及び中空円錐部８７Ｃｂが変形する。具体的には、小径部８Ｃｃが径方向で内方に変位するように変形する。なお、図６及び図７の間で生じるバリア部材８７Ｃの変形は、わかりやすくするために誇張して描かれている。また、図６及び図７の間で生じるバリア部材８７Ｃの変形は、一例である。膨張弁１の非連通状態及び最大開弁状態の間で生じるバリア部材８７Ｃの変形は、バリア部材８７の形状や寸法等に応じて生じる。例えば、バリア部材８７Ｃは、中空円錐部８７Ｃｂ及び大径部８７Ｃａが変形し、大径部８７Ｃａが径方向で外方に変位するように変形するように形成されてもよい。

【0061】

（第３の実施形態）
図８は、本実施形態における膨張弁１Ｄを示す概略断面図である。図８は、連通状態にある膨張弁１Ｄを示している。図８は、最大開弁状態を示している。本実施形態においては、第１の実施形態に対してバリア部材８７Ｄの構成のみが異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0062】

バリア部材８７Ｄは、環状の小径部８７Ｄａと、下方に向かうにつれて拡径する中空円錐部８７Ｄｂと、小径部８７Ｄａよりも大径である環状の大径部８７Ｄｃとを連設してなる。大径部８７Ｄｃの外径は、連通状態及び非連通状態の両状態において、連通孔２ｂの内径より大きく、雌ねじ２ｃの内径より小さくなる寸法を有している。小径部８７Ｄａの内径は、最大開弁状態において、これを貫通する作動棒５の外径よりわずかに大きくなっていて一部が当接可能であり、小径部８７Ｄａと作動棒５との隙間を介して、バリア部材８７Ｄの内部の冷媒がストッパ部材８４の下面に到達可能となっている。バリア部材８７Ｄの寸法は、小径部８７Ｄａと作動棒５との間の隙間が、膨張弁１が非連通状態及び連通状態のいずれの状態であっても確保されるように、設定されている。例えば、バリア部材８７Ｄが、膨張弁１の連通状態において圧縮されて変形することで小径部８７Ｄａが径方向で内方に変位するように変形する場合においても、小径部８７Ｄａと作動棒５との間に冷媒が流動可能な隙間が確保されるように、バリア部材８７Ｄの寸法が設定されている。

【0063】

本実施形態では、作動棒５が、バリア部材８７Ｄの軸線直交方向の移動を制限する。それ以外のバリア部材８７Ｄの構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0064】

（第４の実施形態）
図９は、本実施形態における膨張弁１Ｅを示す概略断面図である。図９は、連通状態にある膨張弁１Ｅを示している。図９は、最大開弁状態を示している。本実施形態においては、第１の実施形態に対してバリア部材８７Ｅの構成のみが異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0065】

バリア部材８７Ｅは、環状の大径部８７Ｅａと、下方に向かうにつれて縮径する中空円錐部８７Ｅｂと、大径部８７Ｅａよりも小径である環状の小径部８７Ｅｃとを連設してなる。換言すれば、バリア部材８７Ｅは、第３の実施形態のバリア部材８７Ｄの天地を逆とした形状と類似する。小径部８７Ｅｃの外径は、連通状態及び非連通状態の両状態において、連通孔２ｂの内径より大きく、大径部８７Ｅａの外径は、雌ねじ２ｃの内径より小さくなる寸法を有している。また、小径部８７Ｅｃの内径は、これを貫通する作動棒５の外径よりわずかに大きくなっていて小径部８７Ｅの一部が作動棒５に当接可能であり、戻り流路２３内の冷媒が、小径部８７Ｅｃと作動棒５との隙間を介して、バリア部材８７Ｅの内部へと進入してストッパ部材８４の下面に到達可能となっている。

【0066】

バリア部材８７Ｅの寸法は、小径部８７Ｅａと作動棒５との間の隙間が、膨張弁１が非連通状態及び連通状態のいずれの状態であっても確保されるように、設定されている。例えば、バリア部材８７Ｅが、膨張弁１の連通状態において圧縮されて変形することで小径部８７Ｅａが径方向で内方に変位するように変形する場合においても、小径部８７Ｅａと作動棒５との間に冷媒が流動可能な隙間が確保されるように、バリア部材８７Ｅの寸法が設定されている。

【0067】

本実施形態では、作動棒５が、バリア部材８７Ｅの軸線直交方向の移動を制限する。それ以外のバリア部材８７Ｅの構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0068】

（第５の実施形態）
図１０は、本実施形態における膨張弁１Ｆを示す概略断面図である。図１０は、連通状態にある膨張弁１Ｆを示している。図１０は、最大開弁状態を示している。本実施形態においては、第１の実施形態に対してバリア部材８７Ｆの構成のみが異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0069】

バリア部材８７Ｆは、環状の小径部８７Ｆａと、下方に向かうにつれて拡径する中空円錐部８７Ｆｂと、小径部８７Ｆａよりも大径である環状の大径部８７Ｆｃとを連設してなる。バリア部材８７Ｆの寸法は、膨張弁１が最大開弁状態にあるときに、大径部８７Ｆｃの外径が凹部２ａの側壁内径に略等しくなり小径部８７Ｆａの外径がストッパ部材８４の本体８４ａの外径より大きくかつ受け部材８６の第２円筒部８６ｄの内径より小さくなるように寸法に設定されている。また小径部８７Ｆａの内径は、これを貫通する作動棒５の外径よりわずかに大きくなっていて小径部８７Ｆａの一部が作動棒５に当接可能であり、小径部８７Ｆａと作動棒５との隙間を介して、バリア部材８７Ｆの内部の冷媒がストッパ部材８４の下面に到達可能となっている。

【0070】

また、バリア部材８７Ｆの寸法は、小径部８７Ｆａと作動棒５との間の隙間が、膨張弁１が非連通状態及び連通状態のいずれの状態であっても確保されるように、設定されている。例えば、バリア部材８７Ｆが、膨張弁１の連通状態において圧縮されて変形することで小径部８７Ｆａが径方向で内方に変位するように変形する場合においても、小径部８７Ｆａと作動棒５との間に冷媒が流動可能な隙間が確保されるように、バリア部材８７Ｆの寸法が設定されている。

【0071】

本実施形態では、凹部２ａの側壁が、バリア部材８７Ｆの軸線直交方向の移動を制限する。それ以外のバリア部材８７Ｆの構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0072】

（第６の実施形態）
図１１は、本実施形態における膨張弁１Ｇを示す概略断面図である。図１１は、連通状態にある膨張弁１Ｇを示している。図１１は、最大開弁状態を示している。本実施形態においては、第１の実施形態に対してバリア部材８７Ｇの構成のみが異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0073】

バリア部材８７Ｇは、環状の大径部８７Ｇａと、下方に向かうにつれて縮径する中空円錐部８７Ｇｂと、大径部８７Ｇａよりも小径である環状の小径部８７Ｇｃとを連設してなるが、大径部８７Ｇａの外径は、受け部材８６の第２円筒部８６ｄの内径と略等しくなっており、組付け時に大径部８７Ｇａの外周が第２円筒部８６ｄの内周に当接する。本実施形態では、受け部材８６が、バリア部材８７Ｇの軸線直交方向の移動を制限する。

【0074】

バリア部材８７Ｇは、第５の実施形態のバリア部材８７Ｆの天地を逆とした形状と類似する。小径部８７Ｇｃの外径は、連通孔２ｂの内径より大きい。また、小径部８７Ｇｃの内径は、これを貫通する作動棒５の外径よりわずかに大きくなっていて小径部８７Ｇｃの一部が作動棒５に当接可能であり、戻り流路２３内の冷媒が、小径部８７Ｇｃと作動棒５との隙間を介して、バリア部材８７Ｇの内部へと進入してストッパ部材８４の下面に到達可能となっている。

【0075】

なお、バリア部材８７Ｇの寸法は、小径部８７Ｇａと作動棒５との間の隙間が膨張弁１が非連通状態及び連通状態のいずれの状態であっても確保されるように、設定されている。例えば、バリア部材８７Ｇが、膨張弁１の連通状態において圧縮されて変形することで小径部８７Ｇａが径方向で内方に変位するように変形する場合においても、小径部８７Ｇａと作動棒５との間に冷媒が流動可能な隙間が確保されるように、バリア部材８７Ｇの寸法が設定されている。

【0076】

それ以外のバリア部材８７Ｇの構成については、第１の実施形態と同様であるため重複説明を省略する。

【0077】

（第７の実施形態）
図１２は、第７の実施形態にかかるバリア部材８７Ｈの断面図である。本実施形態においては、バリア部材８７Ｈは、弾性変形可能な樹脂素材からなり、上端環状部８７Ｈａと、径が周期的に変わる蛇腹構造を持つ蛇腹部（変形部ともいう）８７Ｈｂと、上端環状部８７Ｈａと略同径の下端環状部８７Ｈｃとを連設してなる。上端環状部８７Ｈａの外径は、ストッパ部材８４の本体８４ａの外径より小さく、下端環状部８７Ｈｃの内径は、連通孔２ｂの内径より大きい。作動棒５がバリア部材８７Ｈの内部を貫通する。

【0078】

図１を参照して、膨張弁にバリア部材８７Ｈを組付けたとき、上端環状部８７Ｈａの上面はストッパ部材８４の下面に当接し、また下端環状部８７Ｈｃの下面は底壁２ｄの上面に当接して、それぞれ全周が密着した状態となり、さらに主として蛇腹部８７Ｈｂが弾性変形する。その際に生じた弾性変形力により、上端環状部８７Ｈａの上面はストッパ部材８４の下面に向かって付勢され、また下端環状部８７Ｈｃの下面は底壁２ｄの上面に向かって付勢される。このため、冷媒中に異物が混入していた場合でも、バリア部材８７Ｈの内側から外側に異物が通過することができない。本実施形態を、上述した実施形態と組み合わせてもよい。

【0079】

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。

【0080】

本明細書は、以下の発明の開示を含む。
（第１の態様）
冷媒流路と、前記冷媒流路に連通孔を介して連通する凹部とを備えた弁本体と、
ケースと、前記ケースに取り付けられたダイアフラムと、前記ケース内で前記ダイアフラムに当接するストッパ部材とを備え、前記凹部に取り付けられるパワーエレメントと、
前記連通孔に挿通され、前記ストッパ部材に一端を当接させた作動棒と、
前記ストッパ部材と、前記凹部内で前記ストッパ部材に対向する対向壁との間に配置されたバリア部材と、を有し、
前記バリア部材は、弾性変形可能な素材から中空筒状に形成され、前記連通孔を囲うように配置されており、前記弁本体に組付けられた状態で少なくとも一部が弾性変形し、前記弾性変形によって生じた弾性力により、前記バリア部材は前記ストッパ部材と前記対向壁とに対して密着する、
ことを特徴とする膨張弁。

【0081】

（第２の態様）
前記バリア部材は、前記弁本体に組付けられた状態で弾性変形する変形部を有し、前記変形部は、前記膨張弁の軸線方向の一方側に向かうにつれて縮径する中空円錐部である、
ことを特徴とする第１の態様の膨張弁。

【0082】

（第３の態様）
前記中空円錐部は、前記ストッパ部材側の径が前記対向壁側の径よりも小さい、
ことを特徴とする第２の態様の膨張弁。

【0083】

（第４の態様）
前記中空円錐部は、前記ストッパ部材側の径が前記対向壁側の径よりも大きい、
ことを特徴とする第２の態様の膨張弁。

【0084】

（第５の態様）
前記バリア部材は、前記凹部の側壁又は前記パワーエレメントのケースに当接することにより、前記膨張弁の軸線に直交する方向の移動が制限される、
ことを特徴とする第１の態様～第４の態様のいずれかの膨張弁。

【0085】

（第６の態様）
前記側壁にくぼみが形成され、前記バリア部材の一部が前記くぼみに係合する、
ことを特徴とする第１の態様～第５の態様のいずれかの膨張弁。

【0086】

（第７の態様）
前記バリア部材は、前記作動棒の外周に当接することにより、前記膨張弁の軸線に直交する方向の移動が制限される、
ことを特徴とする第１の態様～第４の態様のいずれかの膨張弁。

【0087】

（第８の態様）
前記バリア部材は、前記弁本体に組付けられた状態で弾性変形する変形部を有し、前記変形部は、蛇腹構造である、
ことを特徴とする第１の態様～第７の態様のいずれかの膨張弁。

【符号の説明】

【0088】

１、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ ：膨張弁
２、２Ａ ：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
８７、８７Ａ、８７Ｂ、８７Ｃ、８７Ｄ、８７Ｅ、８７Ｆ、８７Ｇ、８７Ｈ：バリア部材
２０ ：弁座
２１ ：第１流路
２２ ：第２流路
２２１ ：中間室
２３ ：戻り流路
２７ ：通流孔
２８ ：作動棒挿通孔
２９ ：環状凹部
４１ ：コイルばね
４２ ：弁体サポート
４３ ：ばね受け部材
８１ ：栓
８２ ：上蓋部材
８３ ：ダイアフラム
８４ ：ストッパ部材
８６ ：受け部材
１００ ：冷媒循環システム
１０１ ：コンプレッサ
１０２ ：コンデンサ
１０４ ：エバポレータ
ＶＣ ：弁室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】