JP2020180654A - 膨張弁および冷凍サイクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】適切に過熱度制御することができる膨張弁および冷凍サイクルシステムを提供する。【解決手段】一次ポート２２１から受け入れた冷媒の熱を駆動エレメント６に伝達することで、操作室６６を加熱することができ、操作室６６内の温度が感温筒７の温度よりも低くなることを抑制し、操作室６６内において冷媒を凝縮しにくくすることができる。従って、感温筒７における温度変化に応じてダイヤフラム６３を適切に変形させて弁体５を駆動し、蒸発器１３の出口側温度に応じて弁ポート４３１の開度を調節し、適切に過熱度制御することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、ガス封入方式の膨張弁および該膨張弁を備えた冷凍サイクルシステムに関する。

従来、温度式膨張弁として、一次ポートから弁ポートを通過させて二次ポートに至る流路と、熱源と熱交換した冷媒を通過させる流路と、が１つの弁本体に形成された所謂ブロック式の膨張弁が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２に記載された膨張弁では、作動室にガスが封入されており、熱源と熱交換した冷媒が流路を通過することで、封入ガスに熱伝達されて弁体が駆動され、弁ポートの開度が調節されるようになっている。

特開平０９−０６６７３３号公報 特開２００４−０５３１８２号公報 特開平０６−１１７７３１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されたようなブロック式の膨張弁では、熱源と熱交換した冷媒を通過させるために、弁本体に接続される配管の本数が増大する。このとき、配管と弁本体との間にＯリング等を設けて気密性を保つ必要があるものの、Ｏリングの劣化等によって冷媒が漏れ出す可能性があった。配管の本数が多くなるほど、冷媒漏れが生じる可能性が高くなる。

これに対し、温度式膨張弁として、ダイヤフラム室（駆動エレメントの操作室）と、感温筒と、を備えたガス封入式の膨張弁が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載された膨張弁では、ダイヤフラム室に冷媒（封入ガス）が封入されるとともに、蒸発器の出口側に感温筒が設けられ、感温筒とダイヤフラム室とがキャピラリチューブによって接続される。これにより、蒸発器の出口側温度に応じてダイヤフラム室の内圧が変化し、膨張弁の流出孔（弁ポート）を通過する冷媒量が調節されるようになっている。感温筒付の膨張弁では、ブロック式の膨張弁と比較して、接続される配管数が少なく、冷媒漏れが生じにくい。

温度式膨張弁におけるチャージ（封入）方式としては、各種方式が知られており、その中に、吸着チャージ（Ｃチャージ）式とガス封入（Ｇチャージ）式とが存在する。吸着チャージ式では、封入ガスが凝縮しにくいという利点があるものの、発熱量が著しく変化する環境下で使用する場合、蒸発温度変化が大きいと過熱度偏差が大きくなってしまうため、蒸発温度により過熱度が大きく変わってしまい、冷凍効率が悪くなるという不都合があった。

そこで、発熱量の変化が大きい環境下でも冷凍効率を高く保つために、過熱度偏差が小さいガス封入式を採用することが望まれていた。しかしながら、ガス封入式において正確な過熱度制御を行うためには、駆動エレメントの温度（上蓋やダイヤフラム、下蓋等の各部の温度）を感温筒の温度よりも常に高くし、封入ガスが感温筒側においてのみ凝縮するような構成とする必要があった。

本発明の目的は、適切に過熱度制御することができる膨張弁および冷凍サイクルシステムを提供することである。

本発明の膨張弁は、ガス封入方式の温度膨張弁であって、凝縮器からの高圧の冷媒を受け入れる一次ポートと、前記一次ポートから流入した冷媒を通過させる弁ポートを有する弁本体と、前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、ダイヤフラムおよび操作室を有して前記弁体を駆動する駆動エレメントと、蒸発器の出口側温度に応じて封入ガスにより前記操作室の内圧を変化させる感温筒と、前記弁ポートを通過した冷媒を前記蒸発器に送り出す二次ポートと、を備え、前記一次ポートから受け入れた冷媒の熱を前記弁本体および前記駆動エレメントの少なくとも一方に伝達する熱伝達手段を備えることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、熱伝達手段によって、弁本体および駆動エレメントの少なくとも一方に冷媒の熱が伝達されることで、駆動エレメントの操作室内の温度が感温筒の温度よりも低くなることを抑制し、操作室内において冷媒を凝縮しにくくすることができる。従って、感温筒における温度変化に応じてダイヤフラムを適切に変形させて弁体を駆動し、蒸発器の出口側温度に応じて弁ポートの開度を調節し、適切に過熱度制御することができる。

この際、本発明の膨張弁では、前記弁本体を収容するとともに前記一次ポートおよび前記二次ポートが形成されるハウジングを備え、前記ハウジングは、前記弁本体を収容する収容部と、前記一次ポートに連続して冷媒が滞留する滞留空間と、前記滞留空間と前記収容部とを連通させて冷媒を当該収容部に送る連通流路と、前記滞留空間と前記収容部とを区画する界壁と、を備え、前記熱伝達手段は、前記界壁を介して前記滞留空間内の冷媒の熱を前記弁本体および前記駆動エレメントの少なくとも一方に伝達することが好ましい。このような構成によれば、一次ポートからハウジング内に導入された冷媒は、滞留空間、連通流路および収容部をこの順で通過し、二次ポートに向かう。このとき、滞留空間を通過する冷媒によって弁本体および駆動エレメントの少なくとも一方に熱を伝達し、操作室内の温度低下を抑制することができる。

さらに、本発明の膨張弁では、前記収容部は、前記一次ポートにおける冷媒の導入方向に沿って延びるとともに、前記一次ポート側において前記連通流路と連通し、前記一次ポートから離れた側において前記駆動エレメントが設けられ、前記滞留空間は、前記連通流路よりも前記一次ポートから離れた位置まで延びていることが好ましい。このような構成によれば、一次ポートからハウジング内に導入された冷媒は、一次ポートから離れるように進行した後、滞留空間内で向きを変え、一次ポートに近づくように進行してから連通流路を通過して収容部に向かう。このように、一次ポートから収容部に向かって直接的に冷媒が流れるようにするのではなく、冷媒を一次ポートから離れた位置まで一旦進行させることにより、一次ポートから離れた位置に配置される駆動エレメントの操作室内の温度低下を抑制することができる。

さらに、本発明の膨張弁では、前記滞留空間は、前記弁ポートよりも前記一次ポートから離れた位置まで延びていることが好ましく、前記滞留空間は、前記二次ポートよりも前記一次ポートから離れた位置まで延びていることがより好ましい。即ち、滞留空間が駆動エレメントの近傍まで延びているほど、操作室内の温度低下を抑制することができる。

また、本発明の膨張弁では、前記ハウジングは金属製であり、前記弁本体は前記ハウジングの金属よりも熱伝導率の低い樹脂製であることが好ましい。このような構成によれば、滞留空間内の冷媒と駆動エレメントとがハウジングを介して熱伝達されやすく、弁ポートを通過することで膨張して温度低下した冷媒と駆動エレメントとが断熱されやすい。これにより、操作室の温度低下を抑制することができる。

また、本発明の膨張弁では、前記弁本体、前記弁体、前記駆動エレメントおよび前記感温筒を一組の弁組体とする複数の弁組体を備え、前記ハウジングには、１個の前記一次ポートと前記弁組体ごとに前記二次ポートとが形成されるとともに、前記弁組体ごとに前記収容部が形成されることが好ましい。このような構成によれば、ハウジングに形成された滞留空間に冷媒が導入されることにより、複数の弁組体における弁本体および駆動エレメントのいずれか一方を加熱することができる。

本発明の冷凍サイクルシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させて減圧する上記いずれかに記載の膨張弁と、減圧した冷媒を蒸発させる１又は複数の蒸発器と、を備えることを特徴とする。このような本発明によれば、上記のように膨張弁において操作室を加熱することにより、蒸発器の出口側温度に応じて弁ポートの開度を調節し、流量調節することができ、冷凍サイクルシステムにおいて適切に過熱度制御することができる。

本発明の膨張弁および冷凍サイクルシステムによれば、熱伝達手段によって、弁本体および駆動エレメントの少なくとも一方に冷媒の熱が伝達されることで、駆動エレメントの操作室内の温度が感温筒の温度よりも低くなることを抑制し、蒸発器の出口側温度に応じて弁ポートの開度を調節でき、適切に過熱度制御することができることができる。

本発明の実施形態に係る冷凍サイクルシステムを示すシステム図である。 前記冷凍サイクルシステムに設けられる膨張弁を示す断面図である。 本発明の変形例の膨張弁を示す断面図である。 本発明の他の変形例の膨張弁を示す断面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の冷凍サイクルシステム１００Ａは、図１に示すように、冷媒を膨張させて減圧する膨張弁１０と、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒を凝縮する凝縮器１２と、冷媒を蒸発させる蒸発器１３と、を備える。この冷凍サイクルシステム１００Ａは、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機等に用いられる。尚、本実施形態では、鉛直方向をＺ方向とし、水平面に沿うとともに互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とする。

膨張弁１０は、図２に示すように、１つのハウジング２と、２つの弁組体３Ａ、３Ｂと、を有するガス封入方式の温度膨張弁である。ハウジング２は、ハウジング本体２１と、入口コネクタ２２と、を別体に有する。尚、膨張弁に設けられる弁組体の数および後述する二次ポートの数は、蒸発器の数に応じたものであればよく、３以上であってもよい。

ハウジング本体２１は、全体が金属部材によって構成されるとともに、Ｚ方向下方側に開口した入口開口部２１１と、Ｚ方向上方側に開口した２つの収容部２１２と、Ｙ方向に開口した２つの二次ポート２１３と、凹部２１４と、連通流路２１５と、を有する。２つの収容部２１２は、それぞれＺ方向（後述する一次ポート２２１における冷媒の導入方向）に沿って延びる筒状に形成され、Ｚ方向下方の小径部２１２Ａと上方の大径部２１２Ｂとを有しており、大径部２１２Ｂにおいて、各収容部２１２に対応した二次ポート２１３と連通している。

入口コネクタ２２は、全体が金属部材によって構成されるとともに、凝縮器１２の出口側に接続される一次ポート２２１が形成されている。入口コネクタ２２がハウジング本体２１の入口開口部２１１に取り付けられる。尚、ハウジング本体２１と入口コネクタ２２との間にはＯリング２３が設けられ、ハウジング２内部の気密性が保たれる。

ハウジング本体２１には、入口開口部２１１からＺ方向上方側（一次ポート２２１から離れた側）に向かって延びるように、凹部２１４が形成され、凹部２１４の内側が滞留空間となる。凹部２１４は、底部（Ｚ方向上方側）２１４Ａに向かうにしたがって内径が小さくなるすり鉢形状を有している。収容部２１２の小径部２１２Ａは、Ｚ方向下方側（一次ポート２２１側）端部に開口部２１２Ｃを有する。凹部２１４の開口側において入口コネクタ２２の上面に沿って開口部２１２Ｃに向かって延びる流路が、凹部２１４と収容部２１２とを連通させる連通流路２１５となる。また、収容部２１２と凹部２１４とはＸ方向に並んでおり、ハウジング本体２１は、収容部２１２と凹部２１４とを区画する界壁２１６を有する。

即ち、一次ポート２２１からハウジング２内に導入された冷媒は、一次ポート２２１に連続した凹部２１４内に滞留した後、連通流路２１５を通過して収容部２１２に送り込まれ、後述する弁ポート４３１を通過して二次ポート２１３に向かうようになっている。このとき、ハウジング２は、弁組体３Ａ、３Ｂの各収容部２１２に対応した計２つの連通流路２１５と、２つの連通流路２１５の全てと連通した１つの凹部２１４と、を有しており、即ち、凹部２１４は、２つの収容部２１２に共通して設けられている。尚、一次ポート２２１からハウジング２内に導入された冷媒の一部が、凹部２１４を経由せずに収容部２１２に流れ込んでもよい。

弁組体３Ａ、３Ｂは、いずれも同様の構成を有しており、以下では弁組体３Ａについて説明する。弁組体３Ａは、弁本体４と、弁体５と、駆動エレメント６と、感温筒７と、によって構成される。

弁本体４は、樹脂部材によって構成され、ハウジング本体２１の収容部２１２に収容される。弁本体４のうち小径部２１２Ａに収容される下側部分４１は、Ｚ方向を軸方向とする円筒状に形成され、側面に開口部４１１を有するとともに下端開口に調節ねじ５１が設けられ、調節ばね５２および弁体５を収容する。

弁本体４のうち大径部２１２Ｂに収容される上側部分４２は、後述する弁座部４３の上方においてＺ方向に沿って延びる筒状の案内部４２２と、案内部４２２に略直交するように延びる冷媒通過部４２３と、上面に形成された溝状のばね収容部４２４と、を有する。後述する下蓋６２が弁本体４にインサート成形されることにより、下蓋６２の一部である弁座部４３が下側部分４１の内側空間の上方に配置される。ばね収容部４２４と冷媒通過部４２３とは、均圧孔によって連通されている。尚、ばね収容部４２４と冷媒通過部４２３とは、案内部４２２と後述する連結棒８との間の微小な隙間により連通されていてもよく、この場合には均圧孔が形成されていなくてもよい。即ち、ばね収容部４２４に適宜な量の冷媒が導入されるような構成とされていればよい。

案内部４２２の内側には、連結棒８が配置され、連結棒８はＺ方向に沿って移動するように案内される。連結棒８の下端部は、弁ポート４３１を通過可能な外径を有するように先細り形状となっている。

弁体５は、上面が閉塞されて下面が開口した有底筒状に形成され、上端に形成されたニードル部５３が後述する弁座部４３に対して接近または離隔することで弁ポート４３１の開度が調節されるようになっている。調節ばね５２は、弁体５に対して下方に設けられて上方への付勢力を付与し、調節ねじ５１によってこの付勢力が調節可能となっている。また、弁体５の上面部には貫通孔５４が形成されており、上面部の両側空間（筒の内側空間およびその上方空間）が連通するようになっている。弁体５の筒部が下側部分４１の上部によって案内されることにより、弁体５は弁本体４に対してＺ方向に移動自在となっている。

連結棒８の先端は、弁体５のニードル部５３の先端と常に当接する。後述するように駆動エレメント６によって連結棒８がＺ方向に駆動されることにより、弁体５が連結棒８に従動してＺ方向に移動する。これにより、弁ポート４３１に対するニードル部５３の位置が調節されるようになっている。

弁本体４とハウジング本体２１との間には、下側部分４１の上端部に対応する位置と、上側部分４２の上端部に対応する位置と、のそれぞれにＯリング４４、４５が設けられている。これにより、収容部２１２の外部空間に対する気密性が保たれる。また、小径部２１２Ａ内の空間と大径部２１２Ｂ内の空間とが弁ポート４３１以外において連通しないようになっている。

膨張弁１０において、一次ポート２２１は凝縮器１２から冷媒を受け入れ、この冷媒は、収容部２１２に導入された後、弁本体４の下側部分４１の開口部４１１および調節ねじ５１の貫通孔５１１、弁体５の貫通孔５４、弁ポート４３１および冷媒通過部４２３をこの順で通過し、二次ポート２１３から蒸発器１３に送り出される。尚、本実施形態では、下側部分４１の開口部４１１および調節ねじ５１の貫通孔５１１の両方により、下側部分４１内に冷媒を導入しているが、開口部４１１と貫通孔５１１とのうちいずれか一方のみを形成し、一方のみにより下側部分４１内に冷媒を導入する構成としてもよい。

駆動エレメント６は、上蓋６１と、下蓋６２と、ダイヤフラム６３と、を有し、当金６４および連結棒８を介して弁体５を駆動する。平面視円状のダイヤフラム６３の外縁部が上蓋６１と下蓋６２とによって挟み込まれて溶接されることにより、ダイヤフラム６３と上蓋６１との間に操作室６６が形成される。

下蓋６２は、プレス加工により成形され、Ｚ方向に沿って延びる孔付筒部と、弁座部４３を構成する孔付有底部と、を有し、この筒部および有底部が弁本体４にインサート成形されている。当金６４は、ダイヤフラム６３の下面に設けられるとともに、連結棒８の上端部がカシメ等により接続される。即ち、ダイヤフラム６３の変形が、当金６４を介して連結棒８に伝達されるようになっている。

また、弁本体４にはコイルばね６５が配置され、コイルばね６５は、弁本体４のばね収容部４２４に収容され、その上端部が当金６４に当接する。即ち、コイルばね６５は、当金６４を介してダイヤフラム６３に対して上方への付勢力を付与する。

操作室６６の内圧が上昇または低下すると、操作室６６が膨張または収縮するようにダイヤフラム６３が変形する。ダイヤフラム６３の変形に伴い、連結棒８がＺ方向に移動する。具体的には、例えば、操作室６６の内圧が低下した場合、ダイヤフラム６３に対して上側から加わる下方向への力（内圧相当荷重）が低下し、ダイヤフラム６３に対して下側から加わる上方向への力（二次圧力相当荷重とコイルばね６５の荷重と調節ばね５２の荷重との総和)を下回ると、操作室６６が収縮するようにダイヤフラム６３が変形する。これにより、連結棒８がＺ方向上側に移動し、弁開度が小さくなる。

ハウジング本体２１には、抜け止め部材６７が取り付けられており、上蓋６１の外縁部の上面が抜け止め部材６７によって係止されることにより、駆動エレメント６および弁本体４が収容部２１２から脱落しないようになっている。尚、抜け止め部材６７は、例えばバネ材により構成されることで弾性を有することにより、Ｚ方向において駆動エレメント６をハウジング本体２１に押し付けるような力を付与し、これにより駆動エレメント６をハウジング本体２１に密着させて隙間が生じないようにすることが好ましい。

感温筒７は、蒸発器１３の出口近傍に配置される。感温筒７の内部空間と操作室６６の内部空間とは、キャピラリチューブ９を介して連通するとともに封入ガスが封入されている。尚、封入ガスは、冷凍サイクルシステム１００Ａにおいて循環する装置冷媒と同一のガスであってもよいし、装置冷媒と同一または類似した温度圧力特性を有するガスであってもよいし、不活性ガスが混合されていてもよい。

感温筒７内の封入ガスは、蒸発器１３の出口側温度に応じて温度変化し、感温筒７の内圧が変化する。これに伴い、キャピラリチューブ９を介して操作室６６の内圧も変化し、上記のようにダイヤフラム６３が変形する。

ハウジング２は、１個の一次ポート２２１および弁組体３Ａ、３Ｂごとに二次ポート２１３を有する（計２個の二次ポート２１３を有する）とともに、２つの弁組体３Ａ、３Ｂの弁本体４、弁体５および駆動エレメント６を収容する。これにより、ハウジング２および弁組体３Ａ、３Ｂが膨張弁ユニットを構成する。尚、本実施形態ではハウジング２が１個の一次ポート２２１を有するものとするが、ハウジングが複数の一次ポートを有していてもよい。例えば、２個の一次ポートに対してそれぞれ２つの弁組体および２個の二次ポート（計４つの弁組体および計４個の二次ポート）が設けられる構成としてもよいし、４個の一次ポートに対してそれぞれ１つの弁組体および１個の二次ポート（計４つの弁組体および計４個の二次ポート）が設けられる構成としてもよい。このとき、ハウジングは、冷凍サイクルシステムに設けられる蒸発器の数に応じた（例えば同数）の二次ポートを有していればよい。

以下に、ハウジング２における冷媒の流れおよび熱伝達の詳細について説明する。一次ポート２２１からハウジング２に導入された冷媒は、拡散されつつＺ方向上方側に進行する。この冷媒は、凹部２１４の底部２１４Ａまたは界壁２１６に衝突し、進行方向を変えたりその場に滞留したりする。進行方向を変えた冷媒は、Ｚ方向下方側に進行して連通流路２１５に到達すると、収容部２１２に流れ込む。

このように冷媒が凹部２１４に流れたり滞留したりすることにより、ハウジング本体２１のうち凹部２１４の底部２１４Ａに位置する部分や、界壁２１６に冷媒の熱が伝達される。ハウジング本体２１と駆動エレメント６の下蓋６２とが接触していることにより、冷媒の熱がハウジング本体２１を介して駆動エレメント６に伝達され、操作室６６内の封入ガスが加熱される。

即ち、凹部２１４が形成されていることにより、冷媒が駆動エレメント６の近傍にまで流れることができ、駆動エレメント６に熱が伝達されやすくなっている。従って、凹部２１４が、一次ポート２２１から受け入れた冷媒の熱を駆動エレメント６に伝達する熱伝達手段として機能する。

二次ポート２１３は、大径部２１３Ａおよび小径部２１３Ｂを有し、大径部２１３Ａおよび小径部２１３Ｂのそれぞれの内側に位置するように出口コネクタが取り付けられ、出口コネクタの内径が有効二次ポート径となる。有効二次ポート径は、冷媒通過部４２３の内径と略等しい。本実施形態では、凹部２１４の底部２１４Ａは、大径部２１３Ａの上端よりもＺ方向上方側に位置している。即ち、滞留空間は、二次ポート２１３よりも一次ポート２２１から離れた位置まで延びている。

尚、凹部２１４は深く形成されているほど駆動エレメント６に熱伝達しやすい一方で、凹部２１４と駆動エレメント６との間においてハウジング本体２１が薄くなり、強度が低下しやすい。従って、凹部２１４の深さは、熱伝達性能と強度とのバランスに応じて適宜に設定されればよく、底部２１４Ａが小径部２１３Ｂの上端よりもＺ方向上方に配置される構成としてもよいし、冷媒通過部４２３の上端よりもＺ方向上方に配置される構成としてもよいし、弁ポート４３１よりもＺ方向上方に配置される構成としてもよい。

上記のように冷媒の熱が駆動エレメント６に伝達されることで、弁ポート４３１を通過することで膨張して温度低下した冷媒が、ばね収容部４２４に導入されても、操作室６６内の封入ガスの温度が低下しにくい。さらに、蒸発器１３の出口側において冷却される感温筒７内の封入ガスの温度よりも、操作室６６内の封入ガスの温度を高く保ちやすい。

ここで、膨張弁１０の詳細な動作について説明する。まず、蒸発器１３の出口側温度が低下した場合、感温筒７内の封入ガスの温度が低下し、感温筒７の内圧が低下する。これにより、操作室６６の内圧も低下し、操作室６６が収縮するようにダイヤフラム６３が上方に向かって変形する。ダイヤフラム６３の変形に伴い、連結棒８が上方に向かって移動し、さらに弁体５も上方に向かって移動する。即ち、弁体５のニードル部５３が弁座部４３に接近し、弁ポート４３１の開度が小さくなり、通過する冷媒の流量が減少する。このように、蒸発器１３の出口側温度が低下した場合には、膨張弁１０を通過する冷媒の流量が減少し、膨張弁１０による冷却作用が低下する。

一方、蒸発器１３の出口側温度が上昇した場合、感温筒７内の封入ガスの温度が上昇し、感温筒７の内圧が上昇する。これにより、操作室６６の内圧も上昇し、操作室６６が膨張するようにダイヤフラム６３が下方に向かって変形する。ダイヤフラム６３の変形に伴い、連結棒８が下方に向かって移動し、さらに弁体５も下方に向かって移動する。即ち、弁体５のニードル部５３が弁座部４３から遠ざかり、弁ポート４３１の開度が大きくなり、通過する冷媒の流量が増加する。このように、蒸発器１３の出口側温度が上昇した場合には、膨張弁１０を通過する冷媒の流量が増加し、膨張弁１０による冷却作用が上昇する。

以上の本実施形態によれば、ガス封入式の温度膨張弁において、一次ポート２２１から受け入れた冷媒の熱を駆動エレメント６に伝達することで、操作室６６を加熱することができ、操作室６６内の温度が感温筒７の温度よりも低くなることを抑制し、操作室６６内において冷媒を凝縮しにくくすることができる。従って、感温筒７における温度変化に応じてダイヤフラム６３を適切に変形させて弁体５を駆動し、蒸発器１３の出口側温度に応じて弁ポート４３１の開度を調節し、適切に過熱度制御することができる。

また、内側が滞留空間となる凹部２１４が熱伝達手段として機能することで、一次ポート２２１からハウジング２内に導入された冷媒が、収容部２１２を通過して二次ポート２１３に向かう際に、冷媒が凹部２１４を通過し、駆動エレメント６に熱を伝達して操作室６６を加熱することができる。

また、収容部２１２がＺ方向下方側において連通流路２１５と連通し、凹部２１４の底部２１４Ａが連通流路２１５よりもＺ方向上方側に配置されていることで、一次ポート２２１からハウジング２内に導入された冷媒は、一次ポート２２１から一旦離れるように進行した後、凹部２１４の内で向きを変え、一次ポート２２１に近づくように進行してから連通流路２１５を通過して収容部２１２に向かう。これにより、Ｚ方向上方側に配置された駆動エレメント６を加熱しやすい。

また、ハウジング２が金属製であり且つ弁本体４が樹脂製であることで、凹部２１４内の冷媒と駆動エレメント６とがハウジング２を介して熱伝達されやすく、弁ポート４３１を通過することで膨張して温度低下した冷媒と駆動エレメント６とが断熱されやすい。これにより、操作室６６の温度低下を抑制することができる。

また、１つのハウジング２に２つの収容部２１２が形成されるとともに１つの凹部２１４が形成され、各収容部２１２に弁組体３Ａ、３Ｂの弁本体４と弁体５と駆動エレメント６とが収容されることで、ハウジング２に形成された凹部２１４に冷媒が導入されることにより、２つの弁組体３Ａ、３Ｂにおける駆動エレメント６を加熱することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、膨張弁１０において１つのハウジング２と２つの弁組体３Ａ、３Ｂとによって膨張弁ユニットが構成されるものとしたが、例えば図３に示すように、１つのハウジング２Ｂに対して１つの弁組体３Ａのみが設けられる構成としてもよい。即ち、蒸発器の数に応じた適宜な数の弁組体を設ければよい。

また、前記実施形態では、ハウジング本体２１に凹部２１４が形成され、この凹部２１４に冷媒が進入可能であるものとしたが、図４に示すように、凹部２１４に例えばハウジング本体２１の金属よりも熱伝導率が高い金属製の伝熱部材２００を充填することにより、冷媒が進入不能な構成としてもよい。このような構成では、一次ポート２２１からハウジング２内に導入された冷媒が伝熱部材２００に衝突することにより、冷媒の熱が伝熱部材２００に伝達され、さらに伝熱部材２００からハウジング本体２１を介して駆動エレメント６に熱が伝達される。即ち、伝熱部材２００が熱伝達手段として機能する。尚、伝熱部材２００の材質は、ハウジング本体２１の材質よりも熱伝導率が高い材質であれは、金属に限定されない。

また、前記実施形態では、一次ポート２２１から受け入れた冷媒の熱を駆動エレメント６に伝達するものとしたが、冷媒の熱を弁本体に伝達してもよい。冷媒が弁ポートを通過して温度低下するため、弁本体が冷却されやすく、弁本体によって駆動エレメントの熱が奪われる可能性がある。そこで、一次ポートから受け入れた冷媒の熱を弁本体に伝達することにより、駆動エレメントから熱が奪われにくくすることができる。尚、一次ポートから受け入れた冷媒の熱を駆動エレメントと弁本体との両方に伝達してもよい。

また、前記実施形態では、ハウジング２が金属製であり且つ弁本体４が樹脂製であるものとしたが、ハウジングおよび弁本体の材質はこれに限定されない。例えば、滞留空間が駆動エレメントの近傍にまで形成されている場合には、ハウジングを熱伝導率の低い部材によって構成しても、操作室を加熱することができる。また、弁本体と駆動エレメントとが離隔して配置されている場合や、弁本体と駆動エレメントとの間に断熱部材が設けられている場合等には、弁本体を熱伝導率の高い部材によって構成しても、操作室が冷却されてしまうことを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１００Ａ 冷凍サイクルシステム
１０ 膨張弁
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 蒸発器
２ ハウジング
２２１ 一次ポート
２１２ 収容部
２１３ 二次ポート
２１４ 凹部（滞留空間、熱伝達手段）
２１５ 連通流路
２１６ 界壁
３Ａ、３Ｂ 弁組体
４ 弁本体
５ 弁体
６ 駆動エレメント
６３ ダイヤフラム
６６ 操作室
７ 感温筒

Claims (8)

1. ガス封入方式の温度膨張弁であって、
   凝縮器からの高圧の冷媒を受け入れる一次ポートと、
   前記一次ポートから流入した冷媒を通過させる弁ポートを有する弁本体と、
   前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、
   ダイヤフラムおよび操作室を有して前記弁体を駆動する駆動エレメントと、
   蒸発器の出口側温度に応じて封入ガスにより前記操作室の内圧を変化させる感温筒と、
   前記弁ポートを通過した冷媒を前記蒸発器に送り出す二次ポートと、を備え、
   前記一次ポートから受け入れた冷媒の熱を前記弁本体および前記駆動エレメントの少なくとも一方に伝達する熱伝達手段を備えることを特徴とする膨張弁。
2. 前記弁本体を収容するとともに前記一次ポートおよび前記二次ポートが形成されるハウジングを備え、
   前記ハウジングは、前記弁本体を収容する収容部と、前記一次ポートに連続して冷媒が滞留する滞留空間と、前記滞留空間と前記収容部とを連通させて冷媒を当該収容部に送る連通流路と、前記滞留空間と前記収容部とを区画する界壁と、を備え、
   前記熱伝達手段は、前記界壁を介して前記滞留空間内の冷媒の熱を前記弁本体および前記駆動エレメントの少なくとも一方に伝達することを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
3. 前記収容部は、前記一次ポートにおける冷媒の導入方向に沿って延びるとともに、前記一次ポート側において前記連通流路と連通し、前記一次ポートから離れた側において前記駆動エレメントが設けられ、
   前記滞留空間は、前記連通流路よりも前記一次ポートから離れた位置まで延びていることを特徴とする請求項２に記載の膨張弁。
4. 前記滞留空間は、前記弁ポートよりも前記一次ポートから離れた位置まで延びていることを特徴とする請求項３に記載の膨張弁。
5. 前記滞留空間は、前記二次ポートよりも前記一次ポートから離れた位置まで延びていることを特徴とする請求項３又は４に記載の膨張弁。
6. 前記ハウジングは金属製であり、前記弁本体は前記ハウジングの金属よりも熱伝導率の低い樹脂製であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の膨張弁。
7. 前記弁本体、前記弁体、前記駆動エレメントおよび前記感温筒を一組の弁組体とする複数の弁組体を備え、
   前記ハウジングには、１個の前記一次ポートと前記弁組体ごとに前記二次ポートとが形成されるとともに、前記弁組体ごとに前記収容部が形成されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の膨張弁。
8. 冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させて減圧する請求項１〜７のいずれか１項に記載の膨張弁と、減圧した冷媒を蒸発させる１又は複数の蒸発器と、を備えることを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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