JP4225360B2 - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4225360B2
JP4225360B2 JP2007173821A JP2007173821A JP4225360B2 JP 4225360 B2 JP4225360 B2 JP 4225360B2 JP 2007173821 A JP2007173821 A JP 2007173821A JP 2007173821 A JP2007173821 A JP 2007173821A JP 4225360 B2 JP4225360 B2 JP 4225360B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
chamber
valve body
valve
refrigerant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007173821A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009014029A (ja
Inventor
圭史 芦田
隆之 瀬戸口
誠 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2007173821A priority Critical patent/JP4225360B2/ja
Priority to PCT/JP2008/000596 priority patent/WO2009004748A1/ja
Publication of JP2009014029A publication Critical patent/JP2009014029A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4225360B2 publication Critical patent/JP4225360B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/33—Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Description

本発明は、圧電素子を駆動源として、所定の流体流路を開閉するための電動弁に関するものである。
従来より、電動弁は、所定の流体流路の開度を調節する流量調節弁や、流体流路を開閉する開閉弁等に広く適用されている。この電動弁では、例えばステッピングモータ等のモータを駆動源として弁体を駆動するものが知られている。一方、この種の電動弁では、モータの駆動による消費電力が比較的大きく、モータの占める容積も比較的大きくなる。そこで、電動弁の駆動源として、圧電素子（ピエゾ素子）を用い、電圧の印加に伴う圧電素子の変形力を利用して弁体を駆動するものが提案されている。
特許文献１には、この種の電動弁が開示されている。この電動弁は、車両等の内燃機関の燃焼室への燃料の噴射量を制御する、燃料噴射弁を構成している。この電動弁は、アクチュエータ室内にピエゾ素子が設けられ、ピエゾ素子の変形方向の一端側に弁体が設けられている。弁体は、案内孔内に進退自在に収納されている。特許文献１の電動弁では、ばねによって弁体が所定の燃料用流路を閉鎖する位置に付勢されている。一方、ピエゾ素子の電圧が印加されてピエゾ素子が変形すると、ピエゾ素子の一端部によって弁体が押圧される。この弁体は、上記ばねの付勢力に抗して燃料用流路を開放する位置に変位する。
以上のように、特許文献１の電動弁では、ピエゾ素子の変形量に応じて弁体を閉鎖位置と開放位置との間で変位させ、燃料用流路の開度を調節するようにしている。
特表２００２−５１８６４０号
上述した特許文献１の電動弁では、ピエゾ素子の変形によって弁体を直接的に変位させるようにしている。つまり、この構成では、弁体の変位量（ストローク量）が、ピエゾ素子の変形量とほぼ同等となる。しかしながら、このような電動弁において、流体流路の開度を広範囲に亘って制御しようとする場合、弁体のストローク量を大きくする必要がある。そのため、例えば冷凍装置の冷媒回路に設けられる膨張弁等に、特許文献１の電動弁を適用する場合、弁体の変位量に限界があり、膨張弁の絞り量を広範囲に制御できないという問題が生じる。一方、弁体のストローク量を稼ぐために、ピエゾ素子の積層枚数を多くしてピエゾ素子の変形量を拡大させることも考えられる。しかしながら、この場合には、ピエゾ素子が変形方向に長くなってしまい、電動弁の大型化、高コスト化を招いてしまうという問題が生じる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電素子を駆動源として弁体を変位させる電動弁において、弁体のストローク量を充分確保できるようにすることである。
第１の発明は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）の冷媒の流路を開閉する電動弁（30）を備えた冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、電動弁（30）が、電圧が印加されることで変形する圧電素子（50）と、該圧電素子（50）の変形に伴って所定の流体流路（11）を開閉するように変位する弁体（65）と、上記圧電素子（50）に押し付けられて変位する第１変位部（61b,91）と、上記弁体（65）を保持するようにしながら変位して弁体（65）を開閉方向へ移動させる第２変位部（62c,92）とを有すると共に、上記第１変位部（61b,91）の変位量を拡大させて第２変位部（62c,92）へ伝達させる変位拡大機構（60）と、上記第１変位部（61b,91）が収容される第１収容空間（44）が形成される収容部（45）と、上記冷媒の流路において上記弁体（65）の先端部が収容される第２収容空間（43）と上記収容部（45）内の第１収容空間（44）とを連通させて第２収容空間（43）の冷媒を第１収容空間（44）へ導入する導入通路（73）とを備え、上記第１変位部（61b,91）は、上記圧電素子（50）からの押し付け方向と同一方向に第２収容空間（43）の冷媒の圧力が作用するように構成されていることを特徴とするものである。
第１の発明では、圧電素子（50）の変形に伴い弁体（65）が所定の流体流路を開放する位置と、閉鎖する位置とに変位する。ここで、本発明の電動弁には、弁体（65）の変位量を増大させるための変位拡大機構（60）が設けられる。
具体的に、変位拡大機構（60）では、圧電素子（50）の変形に伴う押し付け力が第１変位部（61b,91）に作用する。これにより、第１変位部（61b,91）は所定の変位量で変位する。更に、変位拡大機構（60）は、この第１変位部（61b,91）の変位量を拡大させて第２変位部（62c,92）へ伝達させる。これにより、第２変位部（62c,92）は、第１変位部（61b,91）の変位量よりも大きな変位量で弁体（65）を保持するように変位する。その結果、本発明では、弁体（65）が流体流路を開閉するための変位量、すなわち弁体（65）のストローク量が増大する。
また、第１の発明では、圧電素子（50）及び第１変位部（61b,91）が収容される収容部（45）に、流体流路（11）の流体が導入通路（73）を介して導入される。つまり、収容部（45）内は、流体流路（11）の流体で満たされる。ここで、本発明では、この流体の圧力が第１変位部（61b,91）に作用しており、この圧力が作用する方向が圧電素子（50）の押し付け方向と同一方向となる。これにより、弁体（65）側から第１変位部（61b,91）を介して圧電素子（50）側へ作用する押し付け力が、上記流体の圧力によってキャンセルされる。
第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記変位拡大機構（60）は、内部に作動流体が封入されると共にその一端側を閉塞するようにして上記第１変位部（61b,91）が変位自在に設けられる第１室（71）と、上記第１室（71）の他端と連通して内部に上記作動流体が封入されると共にその他端側を閉塞するようにして上記第２変位部（62c,92）が変位自在に設けられる第２室（72）とを有し、上記第２変位部（62c,92）についての上記第２室（72）側に臨む面の面積Ｓ２が、上記第１変位部（61b,91）についての上記第１室（71）側に臨む面の面積Ｓ１よりも小さくなるように構成されていることを特徴とするものである。
第２の発明では、変位拡大機構（60）として第１室（71）と第２室（72）とが設けられる。第１室（71）及び第２室（72）は、互いに連通しており、両室（71,72）には所定の作動流体が封入される。第１室（71）の一端側は第１変位部（61b,91）で閉塞され、第２室（72）の他端側は第２変位部（62c,92）で閉塞される。
圧電素子（50）によって第１変位部（61b,91）が押し付けられると、第１変位部（61b,91）の変位に伴い第１室（71）の容積が小さくなる。その結果、第１室（71）内の作動流体は、第２室（72）側へ押しのけられる。これにより、第２室（72）の他端側の第２変位部（62c,92）に作動流体の内圧が作用し、第２変位部（62c,92）が弁体（65）を保持するように変位する。このように、変位拡大機構（60）では、第１変位部（61b,91）の変位に伴う第１室（71）の容積変化に応じて、第２変位部（62c,92）も変位し、弁体（65）が開閉位置の間を変位することになる。
ここで、本発明の変位拡大機構（60）では、第２変位部（62c,92）についての第２室（72）側に臨む面（以下、受圧面）の面積Ｓ２が、第１変位部（61b,91）についての第１室（71）側に臨む面（以下、作用面という）の面積Ｓ１よりも小さくなっている。これにより、第１室（71）では、第１変位部（61b,91）が作動流体を押しのけるための作用面の面積Ｓ１が比較的大きいので、第２室（72）側へ押しのけられる作動流体の量も多くなる。一方、第２室（72）では、押しのけられた作動流体の圧力が作用する受圧面の面積Ｓ２が小さいので、第２変位部（62c,92）の変位量が増大することになる。その結果、本発明では、弁体（65）が流体流路を開閉するための変位量、すなわち弁体（65）のストローク量が増大する。
第３の発明は、第２の発明の冷凍装置において、変位拡大機構（60）は、上記第１室（71）を内部に形成すると共に、軸方向に伸縮変形可能な第１筒状部材（61）を備え、上記第１変位部（61b）は、上記第１筒状部材（61）の軸方向の端部に一体的に形成されていることを特徴とするものである。
第３の発明では、軸方向に伸縮変形可能な第１筒状部材（61）の内部に上記第１室（71）が形成され、その軸方向の端部に上記第１変位部（61b）が一体的に形成される。圧電素子（50）の変形に伴い第１変位部（61b）に押し付け力が作用すると、この押し付け力に応じて第１筒状部材（61）が軸方向に伸縮変形する。これにより、第１室（71）内の容積が変化し、作動流体が第２室（72）へ押しのけられる。ここで、第２変位部（62c,92）の受圧面の面積Ｓ２は、第１変位部（61b）の作用面Ｓ１の面積よりも小さいので、第１変位部（61b）の変位量が少なくても、第２変位部（62c,92）はこの変位量よりも大きな変位量で変位する。その結果、第２変位部（62c,92）による弁体（65）のストローク量が増大する。
第４の発明は、第２の発明の冷凍装置において、変位拡大機構（60）は、上記第１室（71）を内部に形成すると共に、該第１室（71）の一端側を開放させる開放部（81a）を有する第１シリンダ部材（81）を備え、上記第１変位部は、上記第１シリンダ部材（81）の開放部（81a）に内嵌して第１室（71）を進退自在な第１ピストン部材（91）で構成されていることを特徴とするものである。
第４の発明では、一端側に開放部（81a）を有する第１シリンダ部材（81）の内部に第１室（71）が形成される。また、第１シリンダ部材（81）の開放部（81a）には、第１ピストン部材（91）が内嵌する。圧電素子（50）の変形に伴い第１ピストン部材（91）に押し付け力が作用すると、この押し付け力に応じて第１ピストン部材（91）が第１室（71）を進退する。これにより、第１室（71）内の容積が変化し、作動流体が第２室（72）へ押しのけられる。ここで、第２変位部（62c,92）の受圧面の面積Ｓ２は、第１ピストン部材（91）の作用面Ｓ１の面積よりも小さいので、第１ピストン部材（91）の変位量が少なくても、第２変位部（62c,92）はこの変位量よりも大きな変位量で変位する。その結果、第２変位部（62c,92）による弁体（65）のストローク量が増大する。
第５の発明は、第２乃至第４のいずれか１つの発明の冷凍装置において、変位拡大機構（60）は、上記第２室（72）を内部に形成すると共に、軸方向に伸縮変形可能な第２筒状部材（62）を備え、上記第２変位部（62c）は、上記第２筒状部材（62）の軸方向の端部に一体的に形成されていることを特徴とする電動弁。
第５の発明では、軸方向に伸縮変形可能な第２筒状部材（62）の内部に上記第２室（72）が形成され、その軸方向の端部に上記第２変位部（62c）が一体的に形成される。圧電素子（50）の変形に伴って第１室（71）の作動流体が第２室（72）側へ押しのけられると、この作動流体の圧力が第２筒状部材（62）の端部側の第２変位部（62c）に作用する。第２筒状部材（62）は、このような圧力の変化に伴い軸方向に伸縮変形し、これにより第２変位部（62c）が変位する。ここで、第２変位部（62c）の受圧面の面積Ｓ２は、第１変位部（61b,91）の作用面Ｓ１の面積よりも小さいので、第１変位部（61b,91）の変位量が少なくても、第２変位部（62c）はこの変位量よりも大きな変位量で変位する。その結果、第２変位部（62c）による弁体（65）のストローク量が増大する。
第６の発明は、第２乃至第４のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記変位拡大機構（60）は、上記第２室（72）を内部に形成すると共に、該第２室（72）の他端側を開放させる開放部（82a）を有する第２シリンダ部材（82）を備え、上記第２変位部は、上記第２シリンダ部材（82）の開放部（82a）に内嵌して第２室（72）を進退自在な第２ピストン部材（92）で構成されていることを特徴とするものである。
第６の発明では、他端側に開放部（82a）を有する第２シリンダ部材（82）の内部に第２室（72）が形成される。また、第２シリンダ部材（82）の開放部（82a）には、第２ピストン部材（92）が内嵌する。圧電素子（50）の変形に伴い第１室（71）の作動流体が第２室（72）側へ押しのけられると、この作動流体の圧力が第２筒状部材（62）内の第２ピストン部材（92）へ作用する。第２ピストン部材（92）は、このような圧力の変化に伴い第２室（72）を進退する。ここで、第２ピストン部材（92）の受圧面の面積Ｓ２は、第１変位部（61b,91）の作用面Ｓ１の面積よりも小さいので、第１変位部（61b,91）の変位量が少なくても、第２ピストン部材（92）は、この変位量よりも大きな変位量で変位する。その結果、第２ピストン部材（92）による弁体（65）のストローク量が増大する。
第７の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記収容部（45）には、その内部の流体と上記圧電素子（50）とを遮断する仕切部材（63,64）が設けられていることを特徴とするものである。
第７の発明の収容部（45）では、内部の流体と圧電素子（50）とが仕切部材（63,64）によって遮断される。その結果、圧電素子（50）は、流体流路を流れる流体から確実に保護される。
第８の発明は、第２乃至第７のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記第２室（72）には、所定の容積を有する固形部材（75）が収納されていることを特徴とするものである。
第８の発明では、第２室（72）の内部に固形部材（75）が収納される。その結果、第２室（72）では、固形部材（75）の容積分だけ実質的な内部容積が小さくなり、更には第２室（72）の横断面の面積（例えば第２変位部の変位方向と軸直角な断面の面積）も小さくなる。このようにして、第２室（72）の横断面の面積が小さくなると、第１室（71）側の作動流体が第２室（72）側へ押しのけられる際の第２変位部（62c,92）の変位量が更に増大する。その結果、第２変位部（62c,92）による弁体（65）のストローク量も更に増大する。
本発明によれば、圧電素子（50）の変形に伴う押し付け力が作用する第１変位部（61b,91）の変位量を拡大させて第２変位部（62c,92）へ伝達させると共に、拡大された変位量で第２変位部（62c,92）を変位させて弁体（65）を移動させる変位拡大機構（60）を設けるようにしている。これにより、本発明によれば、圧電素子（50）の変形量が比較的小さく、第１変位部（61b,91）をさほど変位させることができなくても、第２変位部（62c,92）及び弁体（65）を比較的大きな変位量で変位させることができる。従って、弁体（65）のストローク量を充分確保することができ、広範囲に亘って弁体（65）の開閉位置を変更することができる。また、このように弁体（65）のストローク量を稼ぐことで、圧電素子（50）の小型化、特に圧電素子（50）の伸縮方向の長さを短くできる。従って、電動弁のコンパクト化を図ることができる。更に、圧電素子（50）を弁体の駆動源とすることで、例えばモータ式の電動弁と比較して、消費電力を抑えることができる。
また、第１の発明では、弁体（65）が開閉する流体流路（11）の流体を導入通路（73）を介して収容部（45）内に導入している。そして、第１変位部（61b,91）に対して、圧電素子（50）の押し付け方向と同一方向に流体の圧力を作用させている。これにより、本発明によれば、第１変位部（61b,91）側から圧電素子（50）へ作用する応力を、この流体の圧力によってキャンセルすることができる。従って、このような応力によって圧電素子（50）が折れたり曲がったりすることを防止でき、更には圧電素子（50）の厚みや径を小さくできる。その結果、圧電素子（50）を更に小さくでき、電動弁のコンパクト化を図ることができる。
また、上記第２の発明では、第１室（71）と第２室（72）とに作動流体を封入すると共に、第１変位部（61b,91b）を第１室（71）の一端側に設け、第２変位部（32c,92）を第２室（72）の他端側に設けるようにしている。そして、第２変位部（62c,92）についての第２室（72）側に臨む面の面積Ｓ２を、第１変位部（61b,91）についての第１室（71）側に臨む面の面積Ｓ１よりも小さくしている。これにより、本発明によれば、圧電素子（50）の変形量、つまり第１変位部（61b,91b）の変位量が小さくても、第２変位部（62c,92）の変位量を効果的に拡大させることができる。
更に、第３の発明では、軸方向に伸縮変形な第１筒状部材（61）の内部に第１室（71）を形成し、第１筒状部材（61）の端部に第１変位部（61b）を一体に形成するようにしているので、第１室（71）の作動流体を確実に封止でき、且つ第１筒状部材（61）の伸縮変形を利用して第１変位部（61b）を変位させることができる。
同様に、第５の発明では、軸方向に伸縮変形な第２筒状部材（62）の内部に第２室（72）を形成し、第２筒状部材（62）の端部に第２変位部（62c）を一体に形成するようにしているので、第２室（72）の作動流体を確実に封止でき、且つ第２筒状部材（62）の伸縮変形を利用して第２変位部（62c）を変位させることができる。
また、第４の発明では、第１シリンダ部材（81）の内部に第１室（71）を形成すると共に、第１室（71）で第１ピストン部材（91）を変位させることで、第１室（71）の容積を確実に変化させることができる。同様に、第６の発明では、第２シリンダ部材（82）の内部に第２室（72）を形成すると共に、第２室（72）で第２ピストン部材（92）を変位させることで、第２室（72）の容積を確実に変化させることができる。
また、第７の発明では、収容部（45）内に導入される流体と圧電素子（50）とを遮断する仕切部材（63,64）を設けるようにしている。これにより、本発明によれば、流体の影響により圧電素子（50）が劣化したり、圧電素子（50）で絶縁不良を招いたりすることを確実に防止できる。
更に、第８の発明では、第２室（72）内に所定の容積を有する固形部材（75）を収納するようにしている。これにより、本発明によれば、第２室（72）の見かけ上の横断面の面積を小さくすることができ、第２変位部（62c,92）の変位量を更に拡大させることができる。従って、弁体（65）のストローク量を確実に確保しながら、圧電素子（50）の小型化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の前提となる参考形態について説明する。本参考形態は、電動弁を室内の空調を行う空気調和装置（10）の膨張弁として適用したものである。空気調和装置（10）は、冷媒回路（11）を備えており、冷媒回路（11）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置を構成している。
〈空気調和装置の概略構成〉
図１に示すように、空気調和装置（10）は、室外ユニット（12）と室内ユニット（13）とを備えている。室外ユニット（12）は室外に設置され、室内ユニット（13）は室内に設置されている。空気調和装置（10）では、室外ユニット（12）と室内ユニット（13）とが連絡配管を介して互いに接続されることで、冷媒が流れる冷媒回路（11）が構成されている。
室外ユニット（12）には、圧縮機（20）と室外熱交換器（21）と膨張弁（30）と四路切換弁（23）とが設けられている。また、室内ユニット（13）には、室内熱交換器（22）が設けられている。
圧縮機（20）は、冷媒を所定圧力まで圧縮する圧縮機構を構成している。圧縮機（20）は、例えばスクロール型、あるいはロータリ型の圧縮機で構成されている。室外熱交換器（21）及び室内熱交換器（22）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器を構成している。室外熱交換器（21）では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。また、室内熱交換器（22）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。
膨張弁（30）は、本発明の電動弁を構成している。膨張弁（30）は、流体としての冷媒が流れる所定流路、つまり冷媒回路（11）の液配管の流路の開度を調節する。なお、本参考形態では、膨張弁（30）を室外ユニット（12）に設けているが、この膨張弁（30）を室内ユニット（13）に設けるようにしても良い。
四路切換弁（23）は、第１から第４までのポートを備えている。四路切換弁（23）では、第１ポートが圧縮機（20）の吐出側と繋がり、第２ポートが室外熱交換器（21）と繋がり、第３ポートが室内熱交換器（22）と繋がり、第４ポートが圧縮機（20）の吸入側と繋がっている。四路切換弁（23）は、第１ポートと第２ポートとを連通させると同時に第３ポートと第４ポートとを連通させる状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとを連通させると同時に第２ポートと第４ポートとを連通させる状態（図１の破線で示す状態）とに、設定が切換可能となっている。
〈膨張弁の構成〉
図２に示す膨張弁（30）は、本体部（40）と上部ケーシング（45）と圧電アクチュエータ（50）と変位拡大機構（60）と弁体（65）とを備えている。
本体部（40）は、円筒状に形成されている。本体部（40）には、第１通路（41）と第２通路（42）と下側収容空間（43）とが形成されている。第１通路（41）は、本体部（40）を外周側から貫通しており、その一端が下側収容空間（43）と連通している。第２通路（42）は、本体部（40）を下側から貫通しており、その一端が下側収容空間（43）と連通している。第１通路（41）、第２通路（42）、及び下側収容空間（43）は、冷媒が流れる流路を構成している。また、第２通路（42）の一端側の開口部は、弁体（65）によって開閉される弁座部を構成している。
上部ケーシング（45）は、本発明の収容部を構成しており、本体部（40）の上側に設けられている。上部ケーシング（45）は、下側が開放される円筒状に形成されている。具体的に、上部ケーシング（45）は、円筒状の大径部（46）と、該大径部（46）よりも小径で上側に向かって凹んだ有底円筒状の凹部（47）とが連続して形成されている。また、上部ケーシング（45）の下端部には、中央に開口を有する環状仕切板（48）が設けられている。そして、上部ケーシング（45）と環状仕切板（48）との間には、上側収容空間（44）が形成されている。
圧電アクチュエータ（50）は、縦長の棒状に形成されている。この圧電アクチュエータ（50）は、複数枚の圧電素子（ピエゾ素子）が長手方向に積層されて構成されている。つまり、圧電アクチュエータ（50）は、いわゆる積層型の圧電アクチュエータで構成されている。また、本参考形態では、圧電アクチュエータ（50）は、セラミック材料から成る圧電素子により構成されている。圧電アクチュエータ（50）には、その正極及び負極にリード線を介して電源が接続されている（図示省略）。電源からは、圧電アクチュエータ（50）に対して電圧が印加される。これにより、圧電アクチュエータ（50）は、長手方向、すなわちピエゾ素子の積層方向に伸縮変形可能に構成されている。
圧電アクチュエータ（50）は、上部ケーシング（45）の凹部（47）内に概ね収容されている。圧電アクチュエータ（50）の上端は、上部ケーシング（45）の上端に固定されている。一方、圧電アクチュエータ（50）の下端は、上部ケーシング（45）の大径部（46）の内部に臨んでいる。圧電アクチュエータ（50）の下端には、円板部材（49）が固定支持されている。
本参考形態の変位拡大機構（60）は、第１筒状部材（61）と、第２筒状部材（62）とを備えている。第１筒状部材（61）及び第２筒状部材（62）は、それぞれ中空状に形成されている。そして、第１筒状部材（61）には、その内部に第１室（71）が形成され、第２筒状部材（62）には、その内部に第２室（72）が形成されている。第１筒状部材（61）の第１室（71）と第２筒状部材（62）の第２室（72）とは、互いに連通しており、両室（71,72）には所定の作動流体が封入されている。この作動流体は、非圧縮性の流体が好ましく、更には電解質溶液（塩化カルシウムや塩化ナトリウム）である液体であることがより好ましい。
第１筒状部材（61）は、上側収容空間（44）に配置されている。第１筒状部材（61）は、上下方向、つまり軸方向に扁平な円筒状に形成されている。第１筒状部材（61）は、筒状の周壁部（61a）と、該周壁部（61a）の上側の一端を閉塞する上蓋部（61b）と、周壁部（61a）の下側の他端に形成される底壁部（61c）とを有している。
第１筒状部材（61）の周壁部（61a）は、所定の弾性力を有するベローズ部材によって構成されている。つまり、第１筒状部材（61）は、軸方向に伸縮変形可能に構成されている。第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）は、円板状に形成されている。そして、上蓋部（61b）には、上記円板部材（49）の下端面が固定されている。上蓋部（61b）は、円板部材（49）と概ね同径であり、且つ円板部材（49）と同軸となっている。上蓋部（61b）には、円板部材（49）を介して圧電アクチュエータ（50）の変形に伴う押し付け力が作用する。そして、上蓋部（61b）は、圧電アクチュエータ（50）の押し付け力に応じて軸方向に変位可能な第１変位部を構成している。第１筒状部材（61）の底壁部（61c）は、その中央に開口を有するリング板状に形成されている。
第２筒状部材（62）は、下側収容空間（43）に配置されている。第２筒状部材（62）は、上下方向、つまり軸方向に延びる円筒状に形成されている。第２筒状部材（62）は、上側が開口する円筒状の周壁部（62a）と、周壁部（62a）の下側を閉塞する底壁部（62c）とを有している。
第２筒状部材（62）の周壁部（62a）は、上記第１筒状部材（61）の周壁部（61a）と同様にして、所定の弾性力を有するベローズ部材によって構成されている。つまり、第２筒状部材（62）は、軸方向に伸縮変形可能に構成されている。第２筒状部材（62）の上端側の開口部は、環状仕切板（48）の開口を貫通するようにして上記第１筒状部材（61）の底壁部（61c）の開口部と連接している。
第２筒状部材（62）の底壁部（62c）は、円板状に形成されている。そして、底壁部（62c）の下面には、上記弁体（65）が固定されている。つまり、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）は、弁体（65）を保持するための保持部を構成している。そして、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）は、弁体（65）を保持するようにしながら変位して弁体（65）を移動させる第２変位部を構成している。
弁体（65）は、底壁部（62c）に固定される基部（65a）と、該基部（65a）の下側に形成される弁先部（65b）とで構成されている。基部（65a）は、円柱状に形成される一方、弁先部（65b）は、下側に向かうに連れて小径となるテーパー状、あるいは円錐状に形成されている。弁体（65）は、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）に保持されるようにして、図２の(Ａ)で示す位置（開放位置）と、図２の(Ｂ)で示す位置（閉鎖位置）との間を移動することで、第２通路（42）の開度を調節するように構成されている。
上述の変位拡大機構（60）では、第２筒状部材（62）の内径が、上記第１筒状部材（61）の内径よりも小さくなっている。つまり、第２筒状部材（62）は、その軸断面積（軸に直交する断面の面積）が、第１筒状部材（61）の軸断面積よりも小さくなるように構成されている。換言すると、第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）についての第１室（71）に臨む面の面積（Ｓ１）と、第２筒状部材（62）の底壁部（61c）についての第２室（72）に臨む面の面積（Ｓ２）とを比較すると、面積（Ｓ２）が面積（Ｓ１）よりも小さくなっている。具体的に、本参考形態では、第２筒状部材（62）の軸断面積（即ち、面積Ｓ２）が約０．５ｃｍ2 であるのに対し、第１筒状部材（61）の軸断面積（即ち、面積Ｓ１）は約６ｃｍ2 である。つまり、本参考形態では、第１筒状部材（61）の面積Ｓ１は、第２筒状部材（62）の面積Ｓ２の約１２倍となっている。
以上のような構成の変位拡大機構（60）は、第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）の変位量を拡大させて、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）へ伝達させる。つまり、変位拡大機構（60）は、圧電アクチュエータ（50）の長手方向の変形量よりも大きな変位量で弁体（65）を変位させるように構成されている。このような弁体（65）の制御動作の詳細は後述するものとする。
−運転動作−
まず、上記参考形態の空気調和装置（10）の運転動作について説明する。空気調和装置（10）では、四路切換弁（23）の設定が図１の実線で示す状態と、破線で示す状態とに切り換わることで、冷房運転と暖房運転とが行われる。ここでは、これらの運転のうち冷房運転を代表して説明する。
図１に示す圧縮機（20）が運転状態になると、圧縮機（20）で圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通過して室外熱交換器（21）を流れる。室外熱交換器（21）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（21）で凝縮した冷媒は、膨張弁（30）を流れる。膨張弁（30）では、圧電アクチュエータ（50）に印加される電圧に応じて、冷媒が流れる流路の開度が適宜調節される。その結果、冷媒は膨張弁（30）通過する際に減圧されて膨張する。
膨張弁（30）で膨張した冷媒は、室内熱交換器（22）を流れる。室内熱交換器（22）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気が冷却され、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（22）で蒸発した冷媒は、圧縮機（20）に吸入されて再び圧縮される。
−電動弁の制御動作−
次に、本発明の電動弁を構成する膨張弁（30）の制御動作について図２を参照しながら説明する。
膨張弁（30）による冷媒回路（11）の開度制御時には、圧電アクチュエータ（50）に所定値の電圧が印加される。ここで、図２(Ａ)に示す状態の圧電アクチュエータ（50）に印加される電圧が増大すると、圧電アクチュエータ（50）は主として長手方向に膨張変形しようとする。その結果、圧電アクチュエータ（50）は、変形が許容される下側に向かって伸長する。
圧電アクチュエータ（50）が所定の変形量（例えば０．６ｍｍ）で下側に伸長変形すると、圧電アクチュエータ（50）の下端に支持される円板部材（49）、及び第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）は、この変形量と同等の変位量（例えば０．６ｍｍ）で下側に変位する。同時に、第１筒状部材（61）の周壁部（61a）が軸方向に収縮変形する（図２(Ｂ)参照）。
第１筒状部材（61）では、上蓋部（61b）の変位に伴い第１室（71）の容積が縮小する。その結果、第１室（71）内の作動流体が押しのけられて第２室（72）側へ移動する。つまり、第１室（71）の容積の縮小に伴い、第１室（71）及び第２室（72）の内圧が上昇する。
第１室（71）から第２室（72）へ作動流体が押しのけられると、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）に作用する圧力も上昇する。これにより、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）は下側に変位する。ここで、第１室（71）の作動流体へ圧力を作用させるための作用面（上蓋部（61b）の面積Ｓ１をなす下面）と、第２室（72）の作動流体から圧力を受ける受圧面（底壁部（62c）の面積Ｓ２をなす上面）とでは、上述のように面積Ｓ１が約６ｃｍ2であるのに対し、面積Ｓ２が約０．５ｃｍ2 となっている。従って、第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）が、例えば０．６ｍｍ変位した場合には、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）の変位量は、０．６ｍｍ×Ｓ１／Ｓ２＝約７．２ｍｍとなる。つまり、変位拡大機構（60）では、第１変位部としての上蓋部（61b）の変位量が、面積Ｓ１／面積Ｓ２の比を乗じた分だけ拡大される。第２変位部としての底壁部（62c）は、このように拡大された変位量で下側に変位する。
以上のようにして第２筒状部材（62）の底壁部（62c）が下側に変位すると、この底壁部（62c）と同等の変位量で弁体（65）も下側に変位する。その結果、弁体（65）は、図２(Ｂ)に示すように、第２通路（42）を閉鎖する位置となる。
一方、図２(Ｂ)に示す状態の圧電アクチュエータ（50）に印加される電圧が減少する若しくはゼロ電圧になると、圧電アクチュエータ（50）は主として長手方向に収縮変形しようとする。その結果、圧電アクチュエータ（50）は、上方に向かって収縮する。
圧電アクチュエータ（50）が所定の変形量（例えば０．６ｍｍ）で上側に伸長変形すると、圧電アクチュエータ（50）の下端に支持される円板部材（49）、及び第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）は、この変形量と同等の変位量（例えば０．６ｍｍ）で上側に変位する。同時に、第１筒状部材（61）の周壁部（61a）が軸方向に伸長変形する。
第１筒状部材（61）では、上蓋部（61b）の変位に伴い第１室（71）の容積が拡大する。その結果、第２室（72）内の作動流体が第１室（71）側へ引っ張られて移動する。つまり、第１室（71）の容積の拡大に伴い、第１室（71）及び第２室（72）の内圧が減少する。
第２室（72）から第１室（71）へ作動流体が引き込まれると、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）に作用する圧力も減少する。これにより、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）は、上側に変位する。ここで、変位拡大機構（60）では、例えば上蓋部（61b）が約０．６ｍｍ変位すると、上述と同様にして、底壁部（62c）が０．６ｍｍ×Ｓ１／Ｓ２＝約７．２ｍｍだけ上側に変位する。
以上のようにして第２筒状部材（62）の底壁部（62c）が上側に変位すると、この底壁部（62c）と同等の変位量で弁体（65）も上側に変位する。その結果、弁体（65）は、図２(Ａ)に示すように、第２通路（42）を開放する位置となる。
−参考形態の効果−
上記参考形態によれば、圧電アクチュエータ（50）と弁体（65）との間に変位拡大機構（60）を設けることで、圧電アクチュエータ（50）の変形量がさほど大きくなくても、この変形量を拡大させて弁体（65）を変位させることができる。具体的に、上記参考形態では、第１変位部としての上蓋部（61b）の面積Ｓ１に対して、第２変位部としての底壁部（62c）の面積Ｓ２を約１／１２とすることで、圧電アクチュエータ（50）の変形量に対して約１２倍の変位量で弁体（65）を変位させることができる。従って、圧電アクチュエータ（50）の長手方向の長さを短くでき、ひいては複数の圧電素子の積層枚数を減らすことができ、且つ弁体（65）のストローク量を充分確保することができる。その結果、膨張弁（30）の小型化、低コスト化を図ることができ、更には消費電力の削減を図ることができる。
《参考形態の変形例》
上記参考形態の電動弁（30）を以下のような各変形例の構成としても良い。
〈変形例１〉
変形例１の電動弁（30）は、上記参考形態の変位拡大機構（60）について、第１筒状部材（61）に代えて、第１シリンダ部材（81）と第１ピストン部材（91）とを設けるようにしたものである。以下には、上記参考形態と異なる点について説明する。
図３に示すように、変形例１の上側収容空間（44）には、第１シリンダ部材（81）が収納されている。第１シリンダ部材（81）は、軸方向の両端が開口する筒状であり、その内部に第１室（71）を形成している。第１シリンダ部材（81）の下端は、環状仕切板（48）に固定されている。一方、第１シリンダ部材（81）の上端は、第１室（71）の一端側を開放させるように上側開放部（81a）が形成されている。また、上側開放部（81a）の内周面の上端には、径方向の内側に突出する抜き止め部（81b）が形成されている。
上記第１ピストン部材（91）は、軸方向に扁平な円柱状に形成されている。第１ピストン部材（91）は、第１シリンダ部材（81）の上側開放部（81a）に内嵌しており、第１室（71）を上側から塞いでいる。そして、第１ピストン部材（91）は、第１室（71）において、軸方向に進退自在となっている。変形例１では、上記参考形態の円板部材（49）が設けられておらず、圧電アクチュエータ（50）の下端が第１ピストン部材（91）の上面に直接固定されている。また、第１ピストン部材（91）の周囲には、シール部材としてのＯリング（91a）が設けられている。第１ピストン部材（91）は、圧電アクチュエータ（50）に押し付けられて変位する第１変位部を構成している。
変形例１では、第１ピストン部材（91）の下側の面積Ｓ１と、第２筒状部材（62）の底壁部（62c）の上側の面積Ｓ２とを比較すると、面積Ｓ２が面積Ｓ１よりも小さくなっている。これにより、上記参考形態と同様、変位拡大機構（60）によって弁体（65）のストローク量が拡大される。
具体的に、図３(Ａ)に示す状態の圧電アクチュエータ（50）に比較的大きな電圧が印加されると、圧電アクチュエータ（50）が下側に伸長変形する。これに伴い、第１ピストン部材（91）が下側に変位する。その結果、第１室（71）の容積が縮小し、第１室（71）の作動流体が第２室（72）へ押しのけられる。
第２筒状部材（62）では、底壁部（62c）に作用する内圧が上昇ことにより、周壁部（62a）が伸長変形し、底壁部（62c）及び弁体（65）が下側に変位する（図３(Ｂ）参照）。ここで、弁体（65）の変位量は、圧電アクチュエータ（50）の変形量、つまり第１ピストン部材（91）の変位量に上記Ｓ１／Ｓ２の比を乗じたものとなる。その結果、圧電アクチュエータ（50）の変形量が比較的小さくても、弁体（65）は大きなストローク量で変位して閉鎖位置となる。
逆に、図３(Ｂ)に示す状態の圧電アクチュエータ（50）に比較的小さな電圧が印加されると、圧電アクチュエータ（50）が上側に収縮変形する。これに伴い、第１ピストン部材（91）が上側に変位する。その結果、第１室（71）の容積が拡大し、第２室（72）の作動流体が第１室（71）へ引き込まれる。
第２筒状部材（62）では、底壁部（62c）に作用する内圧が減少することにより、周壁部（62a）が収縮変形し、底壁部（62c）及び弁体（65）が上側に変位する（図３(Ａ)参照）。ここで、弁体（65）の変位量は、圧電アクチュエータ（50）の変形量、つまり第１ピストン部材（91）の変位量に上記Ｓ１／Ｓ２の比を乗じたものとなる。その結果、圧電アクチュエータ（50）の変形量が比較的小さくても、弁体（65）は大きなストローク量で変位して開放位置となる。
〈変形例２〉
変形例２の電動弁（30）は、上記参考形態の変位拡大機構（60）について、第２筒状部材（62）に代えて、第２シリンダ部材（82）と第２ピストン部材（92）とを設けるようにしたものである。以下には、上記参考形態と異なる点について説明する。
図４に示すように、変形例２の下側収容空間（43）には、第２シリンダ部材（82）が収納されている。第２シリンダ部材（82）は、軸方向の両端が開口する筒状であり、その内部に第２室（72）を形成している。第２シリンダ部材（82）の上側の開口は、環状仕切板（48）の開口と連通している。また、第２シリンダ部材（82）の下端には、第２室（72）の他端側を開放させるように下側開放部（82a）が形成されている。
上記第２ピストン部材（92）は、上下に延びる円柱状に形成されている。第２ピストン部材（92）は、第２シリンダ部材（82）の下側開放部（82a）に内嵌しており、第２室（72）を下側から塞いでいる。そして、第２ピストン部材（92）は、第２室（72）において、軸方向に進退自在となっている。また、第２ピストン部材（92）の下端には、弁体（65）の上端部が固定されている。更に、第２ピストン部材（92）の周囲には、シール部材としての２つのＯリング（92a,92b）が設けられている。第２ピストン部材（92）は、弁体（65）を保持するようにしながら変位して弁体（65）を開閉方向へ移動させる第２変位部を構成している。
変形例２では、第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）の下側の面積Ｓ１と、第２ピストン部材（92）の上側の面積Ｓ２とを比較すると、面積Ｓ２が面積Ｓ１よりも小さくなっている。これにより、上記参考形態と同様、変位拡大機構（60）によって弁体（65）のストローク量が拡大される。
具体的に、図４(Ａ)に示す状態の圧電アクチュエータ（50）に比較的大きな電圧が印加されると、圧電アクチュエータ（50）が下側に伸長変形する。これに伴い、第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）が下側に変位する。その結果、第１室（71）の容積が縮小し、第１室（71）の作動流体が第２室（72）へ押しのけられる。
第２シリンダ部材（82）内では、第２ピストン部材（92）に作用する内圧が上昇することにより、第２ピストン部材（92）及び弁体（65）が下側に変位する（図４(Ｂ)参照）。ここで、第２ピストン部材（92）及び弁体（65）の変位量は、圧電アクチュエータ（50）の変形量、つまり第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）の変位量に上記Ｓ１／Ｓ２の比を乗じたものとなる。その結果、圧電アクチュエータ（50）の変形量が比較的小さくても、弁体（65）は大きなストローク量で変位して閉鎖位置となる。
逆に、図４(Ｂ)に示す状態の圧電アクチュエータ（50）に比較的小さな電圧が印加されると、圧電アクチュエータ（50）が上側に伸長変形する。これに伴い、第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）が上側に変位する。その結果、第１室（71）の容積が拡大し、第２室（72）の作動流体が第１室（71）へ引き込まれる。
第２シリンダ部材（82）内では、第２ピストン部材（92）に作用する内圧が低下することにより、第２ピストン部材（92）及び弁体（65）が上側に変位する（図４(Ａ)参照）。ここで、弁体（65）の変位量は、圧電アクチュエータ（50）の変形量、つまり第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）の変位量に上記Ｓ１／Ｓ２の比を乗じたものとなる。その結果、圧電アクチュエータ（50）の変形量が比較的小さくても、弁体（65）は大きなストローク量で変位して開放位置となる。
〈変形例３〉
変形例３の電動弁（30）は、上記変形例１の第１シリンダ部材（81）及び第１ピストン部材（91）と、上記変形例２の第２シリンダ部材（82）及び第２ピストン部材（92）とを組み合わせたものである。即ち、図５に示すように、変形例３の変位拡大機構（60）では、第１シリンダ部材（81）内に第１ピストン部材（91）が内嵌し、第２シリンダ部材（82）内に第２ピストン部材（92）が内嵌している。そして、第１シリンダ部材（81）内に第１室（71）が、第２シリンダ部材（82）内に第２室（72）がそれぞれ形成されている。
変形例３では、第１ピストン部材（91）の下側の面積Ｓ１と、第２ピストン部材（91）の上側の面積Ｓ２とを比較すると、面積Ｓ２が面積Ｓ１よりも小さくなっている。これにより、上記参考形態と同様、圧電アクチュエータ（50）の変形量が比較的小さくても、弁体（65）は開放位置（図５(Ａ）の位置）と閉鎖位置（図５(Ｂ）の位置）との間を比較的大きなストローク量で変位する。
〈変形例４〉
変形例４は、上記参考形態の電動弁（30）に導入通路（73）を形成したものであり、本発明の実施形態である。具体的に、図６に示すように、導入通路（73）は、本体部（40）及び環状仕切板（48）に跨るように形成されている。導入通路（73）は、下側収容空間（43）と上側収容空間（44）とを連通させている。つまり、導入通路（73）は、下側収容空間（43）を流れる冷媒を上側収容空間（44）へ導く流路を構成している。従って、変形例４では、上側収容空間（44）が、冷媒（例えば高圧冷媒）で満たされており、この冷媒の圧力が円板部材（49）、ひいては第１筒状部材（61）の上蓋部（61b）に作用している。これにより、上蓋部（61b）には、圧電アクチュエータ（50）の押し付け方向と同一方向の圧力が作用する。
変形例４では、このように上蓋部（61b）の背面側に冷媒の圧力を作用させることで、弁体（65）側から圧電アクチュエータ（50）へ向かう応力をキャンセルすることができる。この点について具体的に説明する。例えば上記参考形態の電動弁（30）では、下側収容空間（43）の冷媒によって弁体（65）、ひいては上蓋部（61b）を上側に押し付ける圧力が作用するため、圧電アクチュエータ（50）にも比較的大きな応力が作用してしまう。そのため、このような応力によって圧電アクチュエータ（50）が折れてしまうというような不具合が生じてしまう。
これに対し、変形例４では、下側収容空間（43）側からの圧力に抗するように、上側収容空間（44）側から冷媒の圧力が上蓋部（61b）に作用する。これにより、圧電アクチュエータ（50）に作用する応力が低減されるので、圧電アクチュエータ（50）が折れてしまうといような不具合を回避できる。また、これにより、圧電アクチュエータ（50）の厚みや径を小さくできるので、電動弁（30）の小型化を図ることができる。
なお、変形例４においては、例えば図７に示すように、圧電アクチュエータ（50）の周囲にシール用ベローズ部材（63）を設けるようにしても良い。シール用ベローズ部材（63）は、圧電アクチュエータ（50）の側面に沿うような筒状に形成されており、その内部に圧電アクチュエータ（50）を収容している。シール用ベローズ部材（63）は、その上端が上部ケーシング（45）に固定され、その下端が円板部材（49）に固定されている。また、シール用ベローズ部材（63）は、圧電アクチュエータ（50）の変形に併せて軸方向に伸縮変形可能に構成されている。
図７に示すシール用ベローズ部材（63）は、下側収容空間（43）の冷媒と圧電アクチュエータ（50）とを遮断する仕切部材を構成している。従って、冷媒が圧電アクチュエータ（50）に直接触れてしまうのを回避でき、圧電アクチュエータ（50）が冷媒の影響により劣化したり、圧電アクチュエータ（50）で絶縁不良が生じたりするのを確実に防止できる。
また、例えば図８に示すように、圧電アクチュエータ（50）の側周面に仕切部材としてのシール膜（64）を形成するようにしても良い。この例においても、下側収容空間（43）の冷媒と圧電アクチュエータ（50）とをシール膜（64）によって遮断することができる。また、図８の例では、図７の例よりも円板部材（49）の上側の面積を広くすることができるので、冷媒によって上蓋部（61b）を下側に押し付ける力が大きくなる。従って、圧電アクチュエータ（50）に作用する応力が更に低減されるので、圧電アクチュエータの径や厚みを更に小さくすることができる。
なお、変形例４の導入通路（73）を上述した各変形例に適用しても良いのは勿論のことである。
〈変形例５〉
変形例５の電動弁（30）は、上記参考形態の第２室（72）に所定の容積を有する固形部材（75）を設けたものである。つまり、変形例５では、第２筒状部材（62）の内部に固形部材（75）が収納されている。固形部材（75）は、第２筒状部材（62）の軸方向に延びる棒状に形成されており、例えば鉄材料で構成されている。この例では、固形部材（75）の下端が第２筒状部材（62）の底壁部（62c）に固定されている。
変形例５では、固形部材（75）によって第２室（72）の実質的な容積、ひいては軸直角断面の面積が小さくなる。これにより、圧電アクチュエータ（50）の変形に伴って第１室（71）から第２室（72）へ作動流体が押しのけられる際、底壁部（62c）の変位量が更に拡大される。よって、弁体（65）のストローク量を効果的に稼ぐことができる。その結果、圧電アクチュエータ（50）の変形量が小さくても、弁体（65）を確実に開閉位置の間で変位させることができる。
なお、変形例５の固形部材（75）を上述した各変形例に適用しても良いのは勿論のことである。
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態及び各変形例では、空気調和装置（10）の冷媒回路（11）の膨張弁（30）として本発明の電動弁を適用するようにしている。しかしながら、この電動弁を冷媒回路（11）の所定の流路を開閉する開閉弁や、冷媒の流量を調節する流量調節弁として適用するようにしても良い。
具体的に、図１０の例は、空気調和装置（10）の熱交換器の分流器の開閉を行う開閉弁（32,33）に本発明の電動弁を適用したものである。この例の室外熱交換器（21）では、互いに分岐する３つのパス（21a,21b,21c）が形成されており、各パス（21a,21b,21c）にそれぞれ開閉弁（32）が１つずつ設けられている。同様に、室内熱交換器（22）では、互いに分岐する３つのパス（22a,22b,22c）が形成されており、各パス（22a,22b,22c）にそれぞれ開閉弁（33）が１つずつ設けられている。
このような分流器の各開閉弁（32,33）として本発明の電動弁を適用することで、この分流器のコンパクト化を図ることができ、且つ各開閉弁の消費電力を抑えることができる。従って、空気調和装置（10）の省エネ性を向上できる。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、本発明は、圧電素子を駆動源として所定の流体流路を開閉するための電動弁、及び電動弁を備えた冷凍装置について有用である。
図１は、参考形態に係る空気調和装置の冷媒回路の概略構成を示す配管系統図である。 図２は、参考形態に係る電動弁の概略構成を示す縦断面図であり、図２(Ａ)は弁体が開放位置に変位している状態を示すものであり、図２(Ｂ)は弁体が閉鎖位置に変位している状態を示すものである。 図３は、参考形態の変形例１に係る電動弁の概略構成を示す縦断面図であり、図３(Ａ)は弁体が開放位置に変位している状態を示すものであり、図３(Ｂ)は弁体が閉鎖位置に変位している状態を示すものである。 図４は、参考形態の変形例２に係る電動弁の概略構成を示す縦断面図であり、図４(Ａ)は弁体が開放位置に変位している状態を示すものであり、図４(Ｂ)は弁体が閉鎖位置に変位している状態を示すものである。 図５は、参考形態の変形例３に係る電動弁の概略構成を示す縦断面図であり、図２(Ａ)は弁体が開放位置に変位している状態を示すものであり、図２(Ｂ)は弁体が閉鎖位置に変位している状態を示すものである。 図６は、本実施形態に係る電動弁の概略構成を示す縦断面図である。 図７は、本実施形態の電動弁において、仕切部材としてのシール用ベローズを設けたものの概略構成を示す縦断面図である。 図８は、本実施形態の電動弁において、仕切部材としてのシール膜を設けたものの概略構成を示す縦断面図である。 図９は、参考形態の変形例５に係る電動弁の概略構成を示す縦断面図である。 その他の実施形態に係る空気調和装置の概略構成を示す配管系統図である。
符号の説明
10 空気調和装置（冷凍装置）
11 冷媒回路（流体流路）
30 膨張弁（電動弁）
32,33 開閉弁（電動弁）
45 上部ケーシング（収容部）
50 圧電アクチュエータ（圧電素子）
60 変位拡大機構
61 第１筒状部材
61b 上蓋部（第１変位部）
62 第２筒状部材
62c 底壁部（第２変位部）
63 シール用ベローズ（仕切部材）
64 シール膜（仕切部材）
65 弁体
71 第１室
72 第２室
73 導入通路
75 固形部材
81 第１シリンダ部材
82 第２シリンダ部材
91 第１ピストン部材
92 第２ピストン部材

Claims (8)

  1. 冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）の冷媒の流路を開閉する電動弁（30）を備えた冷凍装置であって、
    上記電動弁（30）は、
    電圧が印加されることで変形する圧電素子（50）と、
    上記圧電素子（50）の変形に伴って所定の流体流路（11）を開閉するように変位する弁体（65）と、
    上記圧電素子（50）に押し付けられて変位する第１変位部（61b,91）と、上記弁体（65）を保持するようにしながら変位して弁体（65）を開閉方向へ移動させる第２変位部（62c,92）とを有すると共に、上記第１変位部（61b,91）の変位量を拡大させて第２変位部（62c,92）へ伝達させる変位拡大機構（60）と、
    上記第１変位部（61b,91）が収容される第１収容空間（44）が形成される収容部（45）と、
    上記冷媒の流路において上記弁体（65）の先端部が収容される第２収容空間（43）と上記収容部（45）内の第１収容空間（44）とを連通させて第２収容空間（43）の冷媒を第１収容空間（44）へ導入する導入通路（73）とを備え、
    上記第１変位部（61b,91）は、上記圧電素子（50）からの押し付け方向と同一方向に第２収容空間（43）の冷媒の圧力が作用するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
  2. 請求項１において、
    上記変位拡大機構（60）は、内部に作動流体が封入されると共にその一端側を閉塞するようにして上記第１変位部（61b,91）が変位自在に設けられる第１室（71）と、上記第１室（71）の他端と連通して内部に上記作動流体が封入されると共にその他端側を閉塞するようにして上記第２変位部（62c,92）が変位自在に設けられる第２室（72）とを有し、
    上記第２変位部（62c,92）についての上記第２室（72）側に臨む面の面積Ｓ２が、上記第１変位部（61b,91）についての上記第１室（71）側に臨む面の面積Ｓ１よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
  3. 請求項２において、
    上記変位拡大機構（60）は、上記第１室（71）を内部に形成すると共に、軸方向に伸縮変形可能な第１筒状部材（61）を備え、
    上記第１変位部（61b）は、上記第１筒状部材（61）の軸方向の端部に一体的に形成されていることを特徴とする冷凍装置。
  4. 請求項２において、
    上記変位拡大機構（60）は、上記第１室（71）を内部に形成すると共に、該第１室（71）の一端側を開放させる開放部（81a）を有する第１シリンダ部材（81）を備え、
    上記第１変位部は、上記第１シリンダ部材（81）の開放部（81a）に内嵌して第１室（71）を進退自在な第１ピストン部材（91）で構成されていることを特徴とする冷凍装置。
  5. 請求項２乃至４のいずれか１つにおいて、
    上記変位拡大機構（60）は、上記第２室（72）を内部に形成すると共に、軸方向に伸縮変形可能な第２筒状部材（62）を備え、
    上記第２変位部（62c）は、上記第２筒状部材（62）の軸方向の端部に一体的に形成されていることを特徴とする冷凍装置。
  6. 請求項２乃至４のいずれか１つにおいて、
    上記変位拡大機構（60）は、上記第２室（72）を内部に形成すると共に、該第２室（72）の他端側を開放させる開放部（82a）を有する第２シリンダ部材（82）を備え、
    上記第２変位部は、上記第２シリンダ部材（82）の開放部（82a）に内嵌して第２室（72）を進退自在な第２ピストン部材（92）で構成されていることを特徴とする冷凍装置。
  7. 請求項１において、
    上記収容部（45）には、その内部の流体と上記圧電素子（50）とを遮断する仕切部材（63,64）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
  8. 請求項２乃至７のいずれか１つにおいて、
    上記第２室（72）には、所定の容積を有する固形部材（75）が収納されていることを特徴とする冷凍装置。
JP2007173821A 2007-07-02 2007-07-02 冷凍装置 Expired - Fee Related JP4225360B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007173821A JP4225360B2 (ja) 2007-07-02 2007-07-02 冷凍装置
PCT/JP2008/000596 WO2009004748A1 (ja) 2007-07-02 2008-03-14 電動弁及び冷凍装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007173821A JP4225360B2 (ja) 2007-07-02 2007-07-02 冷凍装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009014029A JP2009014029A (ja) 2009-01-22
JP4225360B2 true JP4225360B2 (ja) 2009-02-18

Family

ID=40225816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007173821A Expired - Fee Related JP4225360B2 (ja) 2007-07-02 2007-07-02 冷凍装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4225360B2 (ja)
WO (1) WO2009004748A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6613593B2 (ja) 2015-04-01 2019-12-04 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、および電子機器
NL2019572A (en) * 2016-10-20 2018-04-24 Asml Netherlands Bv A pressure control valve, a fluid handling structure for lithographic apparatus and a lithographic apparatus
JP7545708B2 (ja) 2020-05-18 2024-09-05 株式会社不二工機 膨張弁

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60139981A (ja) * 1983-12-27 1985-07-24 Saginomiya Seisakusho Inc 圧電素子を利用した弁
JPH04231781A (ja) * 1990-12-27 1992-08-20 Danfuosu Kk ピエゾアクチュエータ
DE29708546U1 (de) * 1997-05-14 1998-09-10 FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG, 52078 Aachen Elektrischer Festkörperaktuator mit hydraulischer Übersetzung
JP4378877B2 (ja) * 2000-12-28 2009-12-09 株式会社デンソー 油圧制御弁および燃料噴射弁

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009004748A1 (ja) 2009-01-08
JP2009014029A (ja) 2009-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7854390B2 (en) Expansion valve, heat pump type refrigeration cycle apparatus, and air handling unit
US10047730B2 (en) High-temperature thermal actuator utilizing phase change material
JP2008520901A (ja) 容量可変型ロータリ圧縮機及びこれを備える冷却システム
WO2019003291A1 (ja) 空気調和装置
CN102252114A (zh) 流道转换阀
JP4225360B2 (ja) 冷凍装置
US8449266B2 (en) Control valve for variable displacement compressor
JP2009014030A (ja) 電動弁及び冷凍装置
JP2006316852A (ja) パイロット作動式電磁弁およびこれを用いた熱交換システム
US10775082B2 (en) Refrigeration cycle apparatus
JP2009127733A (ja) 電動弁及び冷凍装置
JP4140642B2 (ja) 冷凍装置
JP2011094768A (ja) 切換弁、及び四方切換弁
JP7350888B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2006266568A (ja) 膨張弁
JP2010249247A (ja) 電動弁及びそれが用いられた冷凍サイクル
JP2008164239A (ja) 圧力制御弁
JP6491861B2 (ja) 流路切換弁
JP2013210022A (ja) 流路切換弁
JP6343805B2 (ja) 冷凍装置
JP2008249157A (ja) 可逆温度式膨張弁
JP2014126280A (ja) 温度式膨張弁
ES2232790T3 (es) Valvula de conmutacion de cuatro vias.
JP2009068695A (ja) 切換弁及び可逆サイクル冷凍装置
JP4663978B2 (ja) 冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081104

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees