特許 7545708 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】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】膨張弁

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/335 20210101AFI20240829BHJP

   F16K 31/122 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

F25B41/335

F16K31/122

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020086868

(22)【出願日】2020-05-18

(65)【公開番号】P2021181842

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2023-03-15

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】諏佐 庸晴

(72)【発明者】

【氏名】西村 康徹

(72)【発明者】

【氏名】山口 智也

【審査官】町田 豊隆

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１４２０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／００４７４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１２７７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－０３４４４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－２２６９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３０５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０１９６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０２６２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ４１／３３５

Ｆ１６Ｋ ３１／１２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室を備える弁本体と、
前記弁室内に配置される弁体と、
前記弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材と、
前記弁本体に設けられ、一端が前記弁体に接触し、前記付勢部材による付勢力に抗して前記弁体を開弁方向に押圧する第１作動棒と、
前記弁本体に設けられ、大径部、及び前記大径部よりも小径に形成され前記大径部よりも前記弁体側に配置された小径部を有したシリンダ孔と、
前記大径部の内部に移動可能に配置される大径ピストンと、
前記小径部の内部に移動可能に配置され前記第１作動棒の他端が接続される小径ピストンと、
前記シリンダ孔の前記大径ピストンと前記小径ピストンとの間に充填される液体と、
一端が前記大径ピストンに接続される第２作動棒と、
前記弁本体に取り付けられ、ダイヤフラムを境にして前記弁体側とは反対側に配置され作動ガスが封入された第１圧力作動室、及び前記ダイヤフラムを境にして前記弁体側に配置される第２圧力作動室を有する圧力作動ハウジングと、前記第２圧力作動室に移動可能に配置され前記第２作動棒の他端に接続される伝達部材とを含んで構成され、前記第２作動棒を駆動するパワーエレメントと、
を有し、
前記第２作動棒に対して前記大径ピストンの径が大きく、前記第１作動棒に対して前記小径ピストンの径が大きい膨張弁。

【請求項2】

前記シリンダ孔は、前記弁本体に設けられた孔に挿入されたシリンダパイプに形成されている、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、膨張弁に関し、特に、パワーエレメントにダイヤフラムを備えた膨張弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車に搭載される空調装等に用いられる冷媒循環システムについては、設置スペースや配管作業を省略するために、冷媒の通過量を温度に応じて調整するパワーエレメントと呼ばれる感温機構内蔵型の膨張弁が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

パワーエレメントでは、膨張弁を通過する冷媒の温度が作動ガスに伝達されると、作動ガスの圧力がダイヤフラムに作用し、作動ガスの圧力と、作動ガスの反対側に負荷される圧力との差に応じてダイヤフラムが変位する。
ダイヤフラムの変位は、作動棒（軸）を介して弁体に伝達され、弁体を弁座に対して接近または離間させ、これにより、エバポレータに向かう冷媒流量が制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－０４３７７８公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、膨張弁のパワーエレメントを小径化する要求があるが、パワーエレメントの径を小さくするとダイヤフラムの径も小さくなり、ダイヤフラムにかかる応力が大きくなってダイヤフラムの耐久性が低下する懸念がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、パワーエレメントの小径化と、ダイヤフラムの耐久性の確保とを両立することが可能な膨張弁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の膨張弁は、弁室を備える弁本体と、前記弁室内に配置される弁体と、前記弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材と、前記弁本体に設けられ、一端が前記弁体に接触し、前記付勢部材による付勢力に抗して前記弁体を開弁方向に押圧する第１作動棒と、前記弁本体に設けられ、大径部、及び前記大径部よりも小径に形成され前記大径部よりも前記弁体側に配置された小径部を有したシリンダ孔と、前記大径部の内部に移動可能に配置される大径ピストンと、前記小径部の内部に移動可能に配置され前記第１作動棒の他端が接続される小径ピストンと、前記シリンダ孔の前記大径ピストンと前記小径ピストンとの間に充填される液体と、一端が前記大径ピストンに接続される第２作動棒と、前記弁本体に取り付けられ、ダイヤフラムを境にして前記弁体側とは反対側に配置され作動ガスが封入された第１圧力作動室、及び前記ダイヤフラムを境にして前記弁体側に配置される第２圧力作動室を有する圧力作動ハウジングと、前記第２圧力作動室に移動可能に配置され前記第２作動棒の他端に接続される伝達部材とを含んで構成され、前記第２作動棒を駆動するパワーエレメントと、を有する。

【0008】

請求項１に記載の膨張弁は、一例として、冷媒循環システムに用いられ、コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータ等に接続されて使用される。
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て膨張弁に送られ、膨張弁で断熱膨張された冷媒がエバポレータに送り出される。
ここで、圧力作動ハウジングの第１圧力作動室に封入された作動ガスに、断熱膨張された冷媒の熱が伝達されると、作動ガスの圧力がダイヤフラムに作用する。
ダイヤフラムは、作動ガスの圧力と、作動ガスの反対側に負荷される圧力との差に応じて変位する。

【0009】

ダイヤフラムの変位は、伝達部材、第２作動棒、大径ピストン、シリンダ孔の液体、小径ピストン、第１作動棒を介して弁体に伝達され、弁体を弁座に対して接近または離間させ、これにより、エバポレータに向かう冷媒流量が制御される。

【0010】

ここで、シリンダ孔の小径部に配置される小径ピストンは、シリンダ孔の大径部に配置される大径ピストンよりも小径とされている。言い換えれば、大径ピストンの液体に面する部分の面積Ａよりも、小径ピストンの液体に面する部分の面積Ｂが小さく設定されている。このため、大径ピストンの変位に対して第１作動棒に接続される小径ピストンの変位はＡ／Ｂ倍に増幅される。

【0011】

このため、ダイヤフラムの変位が小さくとも、弁体を必要量移動させることができる。
請求項１に記載の膨張弁では、このようにしてダイヤフラムの変位量を小さくすることができるので、ダイヤフラムにかかる応力を抑制でき、ダイヤフラムの耐久性を確保することができる。したがって、パワーエレメントの小径化と、ダイヤフラムの耐久性の確保とを両立することが可能となる。

【0012】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の膨張弁において、前記シリンダ孔は、前記弁本体に設けられた孔に挿入されたシリンダパイプに形成されている。

【0013】

請求項２に記載の膨張弁では、大径部、及び小径部を有するシリンダ孔が、シリンダパイプに形成されているため、シリンダパイプを挿入するために弁本体に設けられる孔は、一例として、加工が簡単な一定径の孔とすることができる。

【0014】

また、請求項２に記載の膨張弁では、弁本体の外部において、シリンダパイプに大径ピストン及び小径ピストンを組み付ける作業、及び液体を充填する作業が可能となる。このため、請求項２に記載の膨張弁の組付け作業は、弁本体に設けたシリンダ孔に対して大径ピストン及び小径ピストンを組み付ける場合に比較して容易になる。

【0015】

請求項３に係る膨張弁は、弁室を備える弁本体と、前記弁室内に配置される弁体と、前記弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材と、前記弁本体に設けられ、一端が前記弁体に接触し、前記付勢部材による付勢力に抗して前記弁体を開弁方向に押圧する作動棒と、前記弁本体に取り付けられ前記作動棒を駆動するパワーエレメントと、を備え、前記パワーエレメントは、ダイヤフラムを境にして前記弁体側とは反対側に配置され作動ガスが封入された第１圧力作動室、及び前記ダイヤフラムを境にして前記弁体側に配置される第２圧力作動室を有する圧力作動ハウジングと、前記第２圧力作動室の内部に移動可能に配置され、前記作動棒の他端に接続されるピストンと、前記圧力作動ハウジングの内部で前記ダイヤフラムと前記ピストンとの間に充填される液体とを有し、前記ダイヤフラムの前記液体に面する部分の面積をＡ、前記ピストンの前記液体に面する部分の面積をＢとしたときに、Ａ＞Ｂに設定されている。

【0016】

請求項３に記載の膨張弁は、一例として、冷媒循環システムに用いられ、コンプレッサ、コンデンサ、エバポレータ等に接続されて使用される。
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て膨張弁に送られ、膨張弁で断熱膨張された冷媒がエバポレータに送り出される。
ここで、圧力作動ハウジングの第１圧力作動室に封入された作動ガスに、断熱膨張された冷媒の熱が伝達されると、作動ガスの圧力がダイヤフラムに作用する。
ダイヤフラムは、作動ガスの圧力と、作動ガスの反対側に負荷される圧力との差に応じて変位する。

【0017】

ダイヤフラムの変位は、液体、ピストン、作動棒を介して弁体に伝達され、弁体を弁座に対して接近または離間させ、これにより、エバポレータに向かう冷媒流量が制御される。

【0018】

ここで、ダイヤフラムの液体に面する部分の面積Ａよりも、ピストンの液体に面する部分の面積Ｂが小さく設定されているため、ダイヤフラムの変位に対してピストンに接続される作動棒の変位はＡ／Ｂ倍に増幅される。

【0019】

このため、ダイヤフラムの変位が小さくとも、弁体を必要量移動させることができる。
請求項３に記載の膨張弁では、このようにしてダイヤフラムの変位量を小さくすることができるので、ダイヤフラムにかかる応力を抑制でき、ダイヤフラムの耐久性を確保することができる。したがって、パワーエレメントの小径化と、ダイヤフラムの耐久性の確保とを両立することが可能となる。
請求項４に係る膨張弁は、請求項１に記載の膨張弁において、前記第２作動棒に対して前記大径ピストンの径が大きく、前記第１作動棒に対して前記小径ピストンの径が大きい。

【発明の効果】

【0020】

請求項１に記載の膨張弁、及び請求項３に記載の膨張弁によれば、パワーエレメントの小径化と、ダイヤフラムの耐久性の確保とを両立することができる、という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る膨張弁の全体構造を示す断面図である。

【図2】第１の実施形態に係る膨張弁のシリンダ孔付近を示す拡大断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る膨張弁の全体構造を示す断面図である。

【図4】本発明の第３の実施形態に係る膨張弁の全体構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

［第１の実施形態］
図１、及び図２にしたがって、本発明の第１の実施形態に係る膨張弁１を説明する。

【0023】

（膨張弁の概要）
図１を参照して、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を冷媒循環システム１００に適用した例を模式的に示した概略断面図である。
図１に示すように、膨張弁１は、弁本体２、弁体３、付勢部材４、上側作動棒５ａ、下側作動棒５ｂ、変位量変換部７、パワーエレメント８等を備えている。

【0024】

弁本体２には、弁室ＶＳ、第１流路２１、第２流路２２、戻り流路２３、後述する大径ピストン８２及び小径ピストン８６が挿入される段付きのシリンダ孔８０、後述する下側作動棒５ｂが摺動自在に挿通される作動棒挿通孔２７が形成されている。

【0025】

第１流路２１は、例えば、供給側流路であり、配管を用いてコンデンサ１０２が接続される。弁室ＶＳには、第１流路２１を介してコンデンサ１０２からの流体が供給される。

【0026】

第２流路２２は、例えば、排出側流路であり、配管を用いてエバポレータ１０４が接続される。弁室ＶＳ内の流体は、第２流路２２を介してエバポレータ１０４に供給される。

【0027】

第１流路２１と第２流路２２との間には、コンデンサ１０２の冷媒出口から供給された液体冷媒を断熱膨張させるための弁孔３２ａが形成されている。弁孔３２ａの下端（弁室ＶＳ側の端）の入口には弁座２０が形成されている。

【0028】

段付きのシリンダ孔８０は、上方が戻り流路２３に開放されており、下方が、作動棒挿通孔２７と連通している。

【0029】

弁室ＶＳ内には、弁体３が、弁座２０に対向して配置されている。弁体３は、弁体サポート３２によって下側から支持されており、弁体サポート３２は、付勢部材４（例えば、コイルばね）によって、弁座２０に向けて上向きに付勢されている。

【0030】

換言すれば、弁体３は、付勢部材４によって閉弁方向に付勢されている。付勢部材４は、弁体サポート３２と、付勢部材受け部材２４との間に配置されている。付勢部材受け部材２４は、弁本体２に装着されることにより弁室ＶＳを封止するプラグである。

【0031】

ここで、図１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、第１流路２１と第２流路２２とは非連通状態となる。他方、弁体３が弁座２０から離間しているとき、第１流路２１と第２流路２２とは連通状態となる。

【0032】

弁体３には、後述する下側作動棒５ｂの下端が接触している。下側作動棒５ｂは、付勢部材４による付勢力に抗して弁体３を開弁方向に押圧し、下側作動棒５ｂ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。

【0033】

（パワーエレメント）
以下に、パワーエレメント８の構成を説明する。
弁本体２の上端部には、弁体３を駆動する駆動力を発生する弁体駆動装置としてのパワーエレメント８が装着されている。

【0034】

パワーエレメント８は、ダイヤフラム３６ａにより内部空間を上下２つの第１圧力作動室３６ｂと第２圧力作動室３６ｃとに仕切られた圧力作動ハウジング３６ｄを有している。なお、圧力作動ハウジング３６ｄは、平面視（図示省略）で円形に形成されている。

【0035】

本実施形態のダイヤフラム３６ａは、一例としてステンレススチールの薄板で形成されているが、他の金属板で形成されていてもよい。

【0036】

上側の第１圧力作動室３６ｂには、公知のダイヤフラム駆動流体が充填されている。ダイヤフラム駆動流体は、例えば、冷媒循環システムに使用される冷媒ガスと同一種類のガスを用いることができるが、他の種類のガスを用いてもよい。

【0037】

一方、下側の第２圧力作動室３６ｃは、均圧孔３６ｅを介して戻り流路２３に連通している。戻り流路２３内の気相冷媒の圧力は、均圧孔３６ｅを通じて第２圧力作動室３６ｃに作用する。

【0038】

圧力作動ハウジング３６ｄの内部には、ダイヤフラム３６ａの下面に円盤状の伝達部材３６ｇが当接するように配置されている。この伝達部材３６ｇには、後述する上側作動棒５ａの上端が接続されている。

【0039】

本実施形態のパワーエレメント８では、上方の第１圧力作動室３６ｂ中のダイヤフラム駆動流体に、戻り流路２３内に位置する上側作動棒５ａ、伝達部材３６ｇ、及びダイヤフラム３６ａを介して、戻り流路２３を流れる気相冷媒の熱が伝達される。

【0040】

ダイヤフラム駆動流体は、上記伝達された熱に対応してガス化し、そのガスの圧力がダイヤフラム３６ａの上面に作用する。ダイヤフラム３６ａに作用した圧力は、伝達部材３６ｇに伝達される。

【0041】

ダイヤフラム３６ａは、その上面に作用するガスの圧力とダイヤフラム３６ａの下面に負荷される圧力との差に応じて上下に変位する。

【0042】

（変位量変換部）
次に、パスカルの原理を用いて変位量を変換可能とする変位量変換部７の構成を説明する。
図２に示すように、変位量変換部７の一部を構成している段付きのシリンダ孔８０は、上側が大径の大径部８０Ａとされ、大径部８０Ａの下側が、大径部８０Ａよりも小径に形成された小径部８０Ｂとされている。大径部８０Ａの上側は戻り流路２３に開放されており、小径部８０Ｂの底部には作動棒挿通孔２７が連通している。なお、段付きのシリンダ孔８０は、一例として、弁本体２の上側から加工することができる。

【0043】

大径部８０Ａには、上側作動棒５ａの下端と接続された大径ピストン８２が移動可能に配置されている。大径ピストン８２の外周には環状溝８２Ａが形成されており、環状溝８２Ａには大径ピストン８２の外周面と大径部８０Ａの内周面との間の隙間をシールするシール部材８４が嵌め込まれている。

【0044】

一方、小径部８０Ｂには、小径ピストン８６が移動可能に配置されている。小径ピストン８６の外周には環状溝８６Ａが形成されており、環状溝８６Ａには小径ピストン８６の外周面と小径部８０Ｂの内周面との間の隙間をシールするシール部材８８が嵌め込まれている。小径ピストン８６には、下側作動棒５ｂの上端が接続されており、図１に示すように、この下側作動棒５ｂの下端が弁体３に接している。

【0045】

シリンダ孔８０には、大径ピストン８２と小径ピストン８６との間に、液体としてのオイル９０が充填されている。オイル９０は、一例として、油圧シリンダ等で用いられる一般的な公知のオイルを用いることができる。

【0046】

本実施形態の変位量変換部７では、大径ピストン８２のオイル９０に面している面積（受圧面積）Ａよりも、小径ピストン８６のオイル９０に面している面積（受圧面積）Ｂが小さく設定されている。

【0047】

このため、大径ピストン８２が上下方向にＸだけ変位すると、小径ピストン８６は、パスカルの原理により、上下方向にＸのＡ／Ｂ倍変位する。即ち、小径ピストン８６の変位量は、大径ピストン８２の変位量（＝ダイヤフラム３６ａの変位量）のＡ／Ｂ倍に増幅される。

【0048】

（作用、効果）
次に、冷媒循環システム１００に用いられた膨張弁１の作用、効果を以下に説明する。
コンプレッサ１０１で冷媒を加圧すると、該冷媒は、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を通過した冷媒は、膨張弁１の戻り流路２３を通ってコンプレッサ１０１へ戻される。

【0049】

圧力作動ハウジング３６ｄの第１圧力作動室３６ｂに充填されているダイヤフラム駆動流体には、戻り流路２３を流れる気相冷媒の熱が、上側作動棒５ａ、伝達部材３６ｇ、及びダイヤフラム３６ａを介して伝達される。

【0050】

第１圧力作動室３６ｂ中のダイヤフラム駆動流体は、上記伝達された熱に対応してガス化し、そのガス圧力がダイヤフラム３６ａの上面に作用する。

【0051】

ダイヤフラム３６ａは、その上面に作用するダイヤフラム駆動ガスの圧力とダイヤフラム３６ａの下面に負荷される圧力との差に応じて上下に変位する。

【0052】

ダイヤフラム３６ａの上下変位は、伝達部材３６ｇ、上側作動棒５ａ、変位量変換部７、及び下側作動棒５ｂを介して弁体３に伝達され、弁体３を弁孔３２ａの弁座２０に対して接近または離間させる。この結果、エバポレータ１０４に向かう冷媒流量が制御される。

【0053】

変位量変換部７では、大径ピストン８２のオイル９０に面している面積Ａよりも、小径ピストン８６のオイル９０に面している面積Ｂが小さく設定されているため、大径ピストン８２の上下方向の変位に対して小径ピストン８６の変位はＡ／Ｂ倍に増幅される。

【0054】

このため、ダイヤフラム３６ａの変位が小さくとも、弁体３を必要量移動させることができる。本実施形態の膨張弁１では、このようにしてダイヤフラム３６ａの変位量を小さくすることができるので、ダイヤフラム３６ａにかかる応力を抑制でき、ダイヤフラム３６ａの耐久性を確保することができる。したがって、パワーエレメント８の小径化と、ダイヤフラム３６ａの耐久性の確保とを両立することが可能となる。

【0055】

なお、弁体３に移動量を確保しつつ、パワーエレメント８の小径化を図るためにただ単にダイヤフラム３６ａを小径にすると、ダイヤフラム３６ａへかかる応力が大きくなるため、ダイヤフラム３６ａに割れが発生する可能性が高まるが、本実施形態の膨張弁１ではそのような懸念が生じない。

【0056】

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る膨張弁１を図３にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

【0057】

図３に示すように、本実施形態の膨張弁１では、弁本体２における戻り流路２３の下面に、段付きのシリンダ孔８０の代わりに内径が一定径とされた孔９２が形成されており、その孔９２に、外径が一定径とされた円筒状のシリンダパイプ９４が配置されている。

【0058】

このシリンダパイプ９４には、第１の実施形態と同様の段付きのシリンダ孔８０、及び作動棒挿通孔２７が形成されている。該段付きのシリンダ孔８０には、大径ピストン８２、及び小径ピストン８６が配置されており、シリンダ孔８０の大径ピストン８２と小径ピストン８６との間にはオイル９０が充填されている

【0059】

本実施形態の膨張弁１では、シリンダパイプ９４、大径ピストン８２、小径ピストン８６、及びオイル９０で、モジュール化された変位量変換部７が構成されている。

【0060】

本実施形態の変位量変換部７は、一例として、弁本体２の外部で組立、及びオイル９０の充填作業を行うことができるため、弁本体２の内部で変位量変換部７を構成する第１の実施形態に比較して組付け作業が容易になる。また、弁本体２には、一定径の孔９２を形成するので、段付きのシリンダ孔８０を弁本体２に形成する場合に比較して弁本体２の加工が容易になる。

【0061】

［第３の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態に係る膨張弁１について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

【0062】

図４に示すように、実施形態の膨張弁１において、弁本体２には、戻り流路２３の下面にリングばね６が配置される凹部２６が形成されている。凹部２６は、上方が戻り流路２３に開放されており、凹部２６の下方が、作動棒挿通孔２７と連通している。

【0063】

作動棒挿通孔２７には、作動棒５が挿通されている。作動棒５の下端は、弁体３に接触している。作動棒５は、付勢部材４による付勢力に抗して弁体３を開弁方向に押圧する。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。

【0064】

凹部２６に配置されるリングばね６は、作動棒５の振動を抑制する防振部材である。リングばね６は、作動棒５の外周面５５と凹部２６の内周面２６ａとの間に配置されている。リングばね６は、作動棒５に、横方向の拘束力および縦方向の摺動抵抗を付与し、作動棒５の不要な振動を抑制することができる。

【0065】

（パワーエレメント）
本実施形態のパワーエレメント８の圧力作動ハウジング３６ｄは、ダイヤフラム３６ａよりも下側が、下側に向けて段階的に縮径しており、最小径とされた下部分は一定の内径に形成されている。この圧力作動ハウジング３６ｄの下部分にはピストン６４が移動可能に配置されている。ピストン６４の外周には環状溝６６が形成されており、環状溝６６にはピストン６４の外周面と小径部６２ｃの内周面との間の隙間をシールするシール部材６８が嵌め込まれている。

【0066】

下側の第２圧力作動室３６ｃには、ダイヤフラム３６ａとピストン６４との間に液体、本実施形態ではオイル７０が充填されている。ダイヤフラム３６ａとピストン６４とは接触しないように離間しており、ダイヤフラム３６ａとピストン６４との間には、常にオイル７０が介在している。オイル７０は、一例として、油圧シリンダ等で用いられる一般的な公知のオイルを用いることができる。

【0067】

なお、上側の第１圧力作動室３６ｂには、前述した実施形態と同様に、公知のダイヤフラム駆動流体が充填されている。

【0068】

本実施形態のパワーエレメント８では、ダイヤフラム駆動流体に、戻り流路２３内に位置する作動棒５、ピストン６４、オイル７０、及びダイヤフラム３６ａを介して、戻り流路２３を流れる気相冷媒の熱が伝達される。

【0069】

上方の第１圧力作動室３６ｂ中のダイヤフラム駆動流体は、上記伝達された熱に対応してガス化し、そのガスの圧力がダイヤフラム３６ａの上面に作用する。ダイヤフラム３６ａに作用した圧力は、オイル７０を介してピストン６４に伝達される。

【0070】

本実施形態のダイヤフラム３６ａは、その上面に作用するガスの圧力とダイヤフラム３６ａの下面に負荷されるオイル７０の圧力との差に応じて上下に変位する。

【0071】

本実施形態のパワーエレメント８では、ダイヤフラム３６ａの上下変位が、オイル７０を介してピストン６４に伝達される。ピストン６４には、作動棒５の上端が接続されているため、ピストン６４が変位すると、ピストン６４の変位が作動棒５を介して弁体３に伝達され、弁体３を弁本体２の弁座２０に対して接近または離間させる。これにより、弁孔３２ａを通過してエバポレータ１０４に向かう冷媒の流量が制御される。

【0072】

本実施形態のパワーエレメント８では、ダイヤフラム３６ａのオイル７０に面している面積（受圧面積）Ａよりも、ピストン６４のオイル７０に面している面積（受圧面積）Ｂが小さく設定されている。

【0073】

このため、ダイヤフラム３６ａが上下方向にＸだけ変位すると、ピストン６４は、上下方向にＸのＡ／Ｂ倍変位する。即ち、ピストン６４の変位量は、ダイヤフラム３６ａの変位量のＡ／Ｂ倍に増幅される。

【0074】

これら圧力作動ハウジング３６ｄ、ダイヤフラム３６ａ、オイル７０、及びピストン６４で構成された部分は、パスカルの原理を用いた変位量変換部７と呼ぶことができる。

【0075】

（作用、効果）
次に、本実施形態の膨張弁１の作用、効果を以下に説明する。
本実施形態の膨張弁１では、圧力作動ハウジング３６ｄの第１圧力作動室３６ｂ中に充填されているダイヤフラム駆動流体に、戻り流路２３を流れる気相冷媒の熱が、作動棒５、ピストン６４、オイル７０、及びダイヤフラム３６ａを介して伝達される。

【0076】

本実施形態のパワーエレメント８においても、第１の実施形態、及び第２の実施形態と同様に、ダイヤフラム３６ａは、その上面に作用するダイヤフラム駆動ガスの圧力とダイヤフラム３６ａの下面に負荷されるオイル７０の圧力との差に応じて上下に変位し、該変位がオイル７０、ピストン６４、及び作動棒５を介して弁体３に伝達され、エバポレータ１０４に向かう冷媒流量を制御することができる。

【0077】

本実施形態のパワーエレメント８では、ダイヤフラム３６ａの上下方向の変位に対して、ピストン６４の変位がＡ／Ｂ倍に増幅されるため、ダイヤフラム３６ａのオイル７０に面している面積Ａと、ピストン６４のオイル７０に面している面積Ｂとの比率を適宜設定することで、ダイヤフラム３６ａの変位が小さくとも、弁体３を必要量移動させ、エバポレータ１０４に送り出される冷媒の量を制御することができる。

【0078】

本実施形態の膨張弁１においても、前述した第１の実施形態の膨張弁１、及び第２の実施形態の膨張弁１と同様に、ダイヤフラム３６ａを小径としてもダイヤフラム３６ａへかかる応力を小さくすることができ、パワーエレメント８の小径化と、ダイヤフラム３６ａの耐久性の確保とを両立することが可能となる。

【0079】

なお、上記第１の実施形態の膨張弁１、及び第２の実施形態の膨張弁１では、変位量変換部７が弁本体２に設けられていたが、第３の実施形態の膨張弁１では、変位量変換部７がパワーエレメント８に設けられているため、既存の弁本体２を仕様変更せずにそのまま用いることができる。

【0080】

上記第１実施形態の膨張弁１、及び第２実施形態の膨張弁１では、伝達部材３６ｇの熱をダイヤフラム３６ａを介してダイヤフラム駆動流体に伝達してダイヤフラム駆動流体の体積を変化させている。しかし、第３実施形態の膨張弁１では、戻り流路２３を流れる気相冷媒の熱が、ピストン６４、オイル７０、ダイヤフラム３６ａを介してからダイヤフラム駆動流体に伝達されるので、第１実施形態、及び第２実施形態に比較して、ダイヤフラム駆動流体への熱伝達を若干遅らせることができる。

【0081】

一例として、ダイヤフラム駆動流体の体積変化の応答性が高すぎて膨張弁１がハンチングを生じるような場合、ダイヤフラム駆動流体への熱伝達を若干遅らせることで、該ハンチングの発生を抑制することが可能となる。

【0082】

［その他の実施形態］
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。

【0083】

上記実施形態では、パワーエレメント８が弁本体２の上部に位置する図面を用いて膨張弁１の構成を説明したが、冷媒循環システム１００に用いる際の膨張弁１の姿勢は、図面に記載された姿勢に限らない。例えば、図１、３，４に示す膨張弁１の向きを９０度変えてもよい。

【0084】

第３の実施形態のパワーエレメント８は、第１の実施形態の膨張弁１の弁本体２、または第２の実施形態の膨張弁１の弁本体２に組み付けて用いてもよい。言い換えれば、複数の変位量変換部７を直列に連結してもよい。

【0085】

第１の実施形態では、段付きのシリンダ孔８０の大径部８０Ａと小径部８０Ｂとが同軸的に形成され、かつ上側作動棒５ａと下側作動棒５ｂとが同軸的に配置されていたが、大径ピストン８２の変位がオイル９０を介して小径ピストン８６に伝達できればよく、例えば、シリンダ孔８０の大径部８０Ａと小径部８０Ｂとを横方向にずらすこともできる。

【0086】

また、大径部８０Ａと小径部８０Ｂとを連結した状態で、小径部８０Ｂに対して大径部８０Ａの向きを変えることもできる。例えば、大径部８０Ａ、及び上側作動棒５ａを横向きに配置して、パワーエレメント８を弁本体２の側部に設けることができる。これにより、膨張弁１の高さを低くすることも可能となる。

【0087】

なお、大径部８０Ａと小径部８０Ｂとは、直接的に連結されていることに限らず、オイルの通過する油圧通路（または配管）を介して連結してもよい。

【符号の説明】

【0088】

１ 膨張弁
２ 弁本体
３ 弁体
４ 付勢部材
５ 作動棒
５ｂ 下側作動棒（第１作動棒）
５ａ 上側作動棒（第２作動棒）
８ パワーエレメント
２０ 弁座
３６ａ ダイヤフラム
３６ｂ 第１圧力作動室
３６ｃ 第２圧力作動室
３６ｄ 圧力作動ハウジング
３６ｇ 伝達部材
６４ ピストン
７０ オイル（液体）
８０ シリンダ孔
８０Ａ 大径部
８０Ｂ 小径部
８２ 大径ピストン
８６ 小径ピストン
９０ オイル（液体）
９２ 孔
９４ シリンダパイプ
ＶＳ 弁室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】