WO2015037207A1 - 膨張弁 - Google Patents

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WO2015037207A1
WO2015037207A1 PCT/JP2014/004489 JP2014004489W WO2015037207A1 WO 2015037207 A1 WO2015037207 A1 WO 2015037207A1 JP 2014004489 W JP2014004489 W JP 2014004489W WO 2015037207 A1 WO2015037207 A1 WO 2015037207A1
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WO
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diaphragm
flow path
expansion valve
uniaxial center
power element
Prior art date
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PCT/JP2014/004489
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English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤 繁樹
Original Assignee
株式会社デンソー
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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Priority to US14/917,416 priority patent/US10113779B2/en
Priority to CN201480049889.0A priority patent/CN105531550B/zh
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/14Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with ball-shaped valve member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • F25B41/33Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant
    • F25B41/335Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant via diaphragms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/068Expansion valves combined with a sensor
    • F25B2341/0683Expansion valves combined with a sensor the sensor is disposed in the suction line and influenced by the temperature or the pressure of the suction gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/01Geometry problems, e.g. for reducing size

Definitions

  • the present disclosure relates to an expansion valve that decompresses a fluid.
  • Patent Document 1 discloses an expansion valve having a decompression flow path for depressurizing a circulating fluid, and including a valve body that opens and closes the decompression flow path and an expansion portion that includes a diaphragm.
  • the expansion valve of Patent Document 1 includes a temperature-sensitive response member and an operating rod in addition to a power element as an expansion portion and a valve body.
  • the temperature sensitive member has a support part with which the diaphragm abuts and a temperature sensitive part extending in a shaft shape from the support part.
  • the temperature sensitive member has an internal space extending to the temperature sensitive part. Yes.
  • the support part has a bowl-like shape so as not to press the diaphragm locally.
  • a communication hole is provided in the diaphragm, and a diaphragm and a temperature-sensitive response member are joined airtightly by welding. ing.
  • the operating rod is interposed between the temperature sensing portion of the temperature sensing member and the valve body, and transmits the axial displacement of the temperature sensing member due to the expansion of the diaphragm to the valve body. That is, in the expansion valve of Patent Document 1, the expansion of the expansion portion is transmitted from the diaphragm in the order of the temperature sensitive member, the operating rod, and the valve body.
  • the temperature sensitive member is joined to the diaphragm so that the space in the expansion portion and the internal space of the temperature sensitive member are in airtight communication.
  • the processing of the expansion valve may be complicated. Further, in the expansion valve of Patent Document 1, if the temperature sensitive member is simply abolished, the operating rod locally presses the diaphragm, which may cause stress concentration on the diaphragm.
  • an object of the present disclosure is to provide an expansion valve capable of avoiding complicated processing caused by providing a member corresponding to the temperature-sensitive response member of Patent Document 1.
  • a diaphragm that swells in the axial direction of a uniaxial center, and a fluid sealing space that is stacked in the axial direction with respect to the diaphragm and that encloses the sealed fluid is interposed between the diaphragm in the axial direction.
  • An inflatable portion having an enclosed space forming member formed;
  • a flow path forming part that has a decompression flow path for depressurizing the flow fluid and forms a first flow path through which the flow fluid flows;
  • a valve body for opening and closing the decompression flow path;
  • a pressing portion fixed to the flow path forming portion and pressed against the axial direction of the diaphragm when the diaphragm swells in the axial direction;
  • a displacement transmission unit that transmits axial displacement of the enclosed space forming member to the valve body, and increases or decreases a valve opening degree of the valve body;
  • the enclosed space forming member is displaced to the side away from the pressing portion as the diaphragm swells outward in the axial direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the temperature type expansion valve 12 of FIG. 1, showing a state in which the valve mechanism 32 maximizes the refrigerant passage area of the throttle passage 363, that is, a state in which the valve opening of the spherical valve 321 is maximized. It is. It is the expanded sectional view which expanded the V section of FIG. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 2nd Embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of the power element 50 as viewed from the direction of the uniaxial center CL1 in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 3rd Embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 7 in the third embodiment. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 4th Embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 7 in the fourth embodiment. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 5th Embodiment.
  • FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 6th Embodiment. It is the perspective view which looked at the power element 50 of 6th Embodiment from the spherical valve 321 side.
  • FIG. 17 is a detailed cross-sectional view of the power element 50 extracted from FIG. 16 and represented. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 7th Embodiment. It is the perspective view which looked at the power element 50 of 7th Embodiment, and the three action
  • FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV in FIG. 14. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 6th Embodiment. It is the perspective view which looked at the power element 50 of 6th Embodiment from the spherical valve 321 side.
  • FIG. 17 is a detailed cross-sectional view of
  • FIG. 20 is a detailed cross-sectional view of the power element 50 extracted from the power element 50 shown in FIG. 19. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 8th Embodiment. It is sectional drawing of the temperature type expansion valve 12 in 9th Embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 7 in the ninth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal expansion valve 12 to which the present disclosure is applied.
  • the temperature type expansion valve 12 (hereinafter simply referred to as the expansion valve 12) constitutes a part of a vapor compression refrigeration cycle 10 for a vehicle.
  • FIG. 1 shows the expansion valve 12 and the vapor compression refrigeration cycle 10. The connection relationship with each of the components is also schematically illustrated.
  • a chlorofluorocarbon refrigerant for example, R134a
  • the vapor compression refrigeration cycle 10 constitutes a subcritical cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant.
  • the compressor 14 obtains driving force from a vehicle travel engine (not shown) via an electromagnetic clutch or the like, and sucks and compresses the refrigerant.
  • the condenser 16 is a heat-dissipating heat exchanger that exchanges heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 14 and outside air that is outside air blown by a cooling fan (not shown) to dissipate and condense the high-pressure refrigerant. is there.
  • the outlet side of the condenser 16 is connected to the expansion valve 12 via a receiver (not shown) that separates gas and liquid, for example.
  • the expansion valve 12 is a decompression device that decompresses and expands the high-pressure refrigerant that has flowed out of the condenser 16 and then flows it out to the evaporator 18 inlet side.
  • the expansion valve 12 decompresses and expands the high-pressure refrigerant that has flowed out of the condenser 16, and the superheat degree of the refrigerant that flows out of the evaporator is based on the temperature and pressure of the refrigerant that flows out of the evaporator 18.
  • the throttle passage area is changed so as to approach a predetermined value, and the flow rate of refrigerant flowing out to the inlet side of the evaporator 18 is adjusted.
  • the detailed configuration of the expansion valve 12 will be described later.
  • the evaporator 18 is an endothermic heat exchanger that exchanges heat between the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 12 and the air blown by a blower fan (not shown) to evaporate the low-pressure refrigerant and exert an endothermic effect. is there. Further, the outlet side of the evaporator 18 is connected to the suction side of the compressor 14 via a second refrigerant passage 38 formed inside the expansion valve 12.
  • the expansion valve 12 includes a body part 30, a valve mechanism part 32, a power element 34, and the like.
  • the body portion 30 constitutes an outer shell of the expansion valve 12 and a refrigerant passage in the expansion valve 12, and is formed, for example, by subjecting a cylindrical or prismatic metal block made of aluminum alloy or the like to drilling. ing.
  • the body portion 30 is a housing that forms the outer shape of the expansion valve 12, and the body portion 30 is formed with a first refrigerant passage 36, a second refrigerant passage 38, a valve chamber 40, and the like.
  • the body part 30 is a flow path forming part that forms the first refrigerant passage 36 and the second refrigerant passage 38.
  • the first refrigerant passage 36 is a first passage through which a refrigerant that is a circulation fluid flows, and is a passage provided to depressurize the refrigerant.
  • the first refrigerant passage 36 has a first inlet 361 at one end and a first outlet 362 at the other end.
  • the first inlet 361 is connected to the outlet side of the condenser 16, and the first outlet 362 is connected to the inlet side of the evaporator 18.
  • the second refrigerant passage 38 is a flow passage through which the refrigerant flows, and is a second flow passage that is separate from the first refrigerant passage 36.
  • the second refrigerant passage 38 has a second outlet 382 at one end and a second inlet 381 at the other end.
  • the second inlet 381 is connected to the outlet side of the evaporator 18, and the second outlet 382 is connected to the suction side of the compressor 14.
  • the valve chamber 40 is a space that is provided in the middle of the first refrigerant passage 36 and accommodates a spherical valve 321 of a valve mechanism portion 32 to be described later. Specifically, the valve chamber 40 communicates directly with the first inflow port 361 and communicates with the first outflow port 362 through the throttle passage 363.
  • the throttle passage 363 constitutes a part of the first refrigerant passage 36, and is a decompression passage that decompresses the refrigerant by narrowing the refrigerant flow.
  • the throttle passage 363 is a passage that guides the refrigerant flowing into the valve chamber 40 from the first inlet 361 from the valve chamber 40 side to the first outlet 362 side while decompressing and expanding.
  • the valve mechanism portion 32 includes a spherical valve 321, an operating rod 323, a vibration isolation spring 324, and a coil spring 325, and is accommodated in the body portion 30.
  • the spherical valve 321, the operating rod 323, the anti-vibration spring 324, and the coil spring 325 are disposed on the uniaxial center CL ⁇ b> 1, and the spherical valve 321 operates in the direction of the uniaxial center CL ⁇ b> 1.
  • the spherical valve 321 is a valve body that opens and closes the first refrigerant passage 36 by being displaced in the direction of the uniaxial center CL1. Specifically, the spherical valve 321 opens and closes the throttle passage 363 and adjusts the refrigerant passage area of the throttle passage 363 by being displaced in the direction of the uniaxial center CL1. That is, the spherical valve 321 increases or decreases the refrigerant flow rate in the first refrigerant passage 36 by being displaced in the direction of the uniaxial center CL1.
  • valve chamber 40 accommodates a vibration-proof spring 324 and a coil spring 325 together with the spherical valve 321.
  • the anti-vibration spring 324 suppresses unnecessary vibration of the spherical valve 321 by sliding with respect to the valve chamber 40.
  • the coil spring 325 applies a load for biasing the spherical valve 321 toward the valve closing side of the throttle passage 363 via the anti-vibration spring 324.
  • FIG. 1 shows a state in which the valve mechanism 32 completely closes the throttle passage 363, that is, a fully closed state of the first refrigerant passage 36.
  • the expansion valve 12 includes an adjustment screw 42 screwed into the body portion 30 so as to press the spherical valve 321 against the end portion of the throttle passage 363 via the coil spring 325.
  • the load biased by the coil spring 325 against the spherical valve 321 can be adjusted by rotating the adjusting screw 42.
  • An O-ring 421 is provided between the adjustment screw 42 and the body part 30, and the O-ring 421 prevents the refrigerant from flowing out of the valve chamber 40 to the outside of the expansion valve 12.
  • the operating rod 323 has a cylindrical shape extending in the direction of the uniaxial center CL1, and is interposed between the power element 34 and the spherical valve 321.
  • the actuating rod 323 functions as a displacement transmission unit that transmits the displacement of the holder member 343 of the power element 34 in the direction of the uniaxial center CL1 to the spherical valve 321.
  • the operating rod 323 increases or decreases the valve opening degree of the spherical valve 321 by transmitting the displacement of the holder member 343 in the direction of the uniaxial center CL1 to the spherical valve 321.
  • the operating rod 323 is fitted in a fitting hole 301 formed in the body portion 30, and is thereby restrained in the radial direction of the uniaxial center CL ⁇ b> 1 with respect to the body portion 30. That is, the actuating rod 323 can move only in the direction of the uniaxial center CL1 with respect to the body part 30.
  • One end of the operating rod 323 hits the holder member 343 of the power element 34 in the direction of the uniaxial center CL1, and the other end of the operating rod 323 is inserted into the throttle passage 363 and hits the spherical valve 321.
  • the O-ring 326 in which the operation rod 323 is inserted is held against the body part 30 by the retaining ring 327.
  • the O-ring 326 prevents the refrigerant from flowing through the gap between the operating rod 323 and the body portion 30 between the first refrigerant passage 36 and the second refrigerant passage 38.
  • the power element 34 is accommodated in an accommodation space 44 formed in the body part 30.
  • the accommodation space 44 is formed by the body portion 30 and a lid member 46 that is fitted into the body portion 30 and is crimped.
  • a sufficient radial clearance is formed between the power element 34 and the side wall surface 44a of the accommodation space 44 to allow the power element 34 to vary in the radial direction of the uniaxial center CL1.
  • An O-ring 461 is provided between the lid member 46 and the body part 30, and the O-ring 461 prevents the refrigerant from flowing out of the storage space 44 to the outside of the expansion valve 12.
  • the power element 34 corresponds to the expansion portion in the present disclosure.
  • the lid member 46 constitutes a part of the accommodation space 44 and separates the power element 34 from the space outside the expansion valve 12.
  • the lid member 46 includes a pressing portion 462 that presses the diaphragm 341 in the direction of the uniaxial center CL1 when the diaphragm 341 of the power element 34 swells in the direction of the uniaxial center CL1.
  • the pressing portion 462 is formed with a contact surface 46a that comes into contact with the diaphragm 341 of the power element 34 in the direction of the uniaxial center CL1.
  • the contact surface 46a is a fixed surface fixed to the body portion 30, and the diaphragm 341 is pressed against the contact surface 46a by expanding in the direction of the uniaxial center CL1, so that the holder member 343 has the uniaxial center CL1. As the diaphragm 341 expands outward in the direction, it is displaced to the side away from the pressing portion 462.
  • the lid member 46 is preferably made of a material having excellent heat insulation performance, and is made of, for example, resin.
  • the pressing portion 462 of the lid member 46 is a portion fixed to the body portion 30 because the lid member 46 is crimped to the body portion 30.
  • the power element 34 is disposed so as to be interposed between the pressing portion 462 of the lid member 46 and the operating rod 323 in the direction of the uniaxial center CL1.
  • the power element 34 includes a disk-shaped diaphragm 341, a holder member 343 having the same diameter as the diaphragm 341, and a flat plate and an annular collar 344.
  • FIG. 2 is a plan view of the power element 34 viewed from the direction of the uniaxial center CL1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • the diaphragm 341 is composed of a thin spring member, and is arranged so that the uniaxial center CL1 passes through the center of the diaphragm 341.
  • the holder member 343 is a thick metal part, and is laminated with respect to the diaphragm 341 in the direction of the uniaxial center CL1. Then, the diaphragm 341 bulges outward in the direction of the uniaxial center CL1 in accordance with the differential pressure between the internal pressure of the power element 34 and the pressure in the accommodation space 44 (see FIG. 1), and the power element 34 is coil spring 325 (FIG. (See Reference) In short, the central portion of the diaphragm 341 is displaced in the direction of the uniaxial center CL1 according to the differential pressure. 1 has the second refrigerant passage 38 so that the temperature and pressure in the accommodation space 44 are equal to those in the second refrigerant passage 38 regardless of the stroke position of the valve mechanism 32. Communicated with.
  • a closed space 34a is formed between the holder member 343 and the diaphragm 341.
  • the closed space 34a is a temperature sensing chamber that senses the refrigerant temperature in the second refrigerant passage 38, and the diaphragm 341 expands outward in the direction of the uniaxial center CL1 as the pressure in the closed space 34a increases.
  • the closed space 34a corresponds to the fluid sealing space in the present disclosure
  • the holder member 343 corresponds to the sealed space forming member in the present disclosure.
  • the holder member 343 has an annular contact surface 343a and is in contact with the peripheral portion 341a of the diaphragm 341 at the contact surface 343a.
  • a fitting recess 343e made of a blind hole as a fitting hole is formed on the holder member 343 on the side opposite to the diaphragm 341 side.
  • One end of an operating rod 323 (see FIG. 1) is fitted into the fitting recess 343e by, for example, a clearance fit.
  • the power element 34 is held on the operating rod 323 so that the axis of the power element 34 coincides with the axis of the operating rod 323 without being fixed to the operating rod 323.
  • One end of the operating rod 323 abuts against the bottom surface of the fitting recess 343e.
  • the holder member 343 is formed with a fluid introduction path 343c which is a thin through hole for introducing a mixed fluid of a refrigerant and an inert gas into the closed space 34a.
  • the fluid introduction path 343c is closed by a plug 346 after the mixed fluid is introduced into the closed space 34a. That is, this mixed fluid is a sealed fluid sealed in the closed space 34a.
  • the temperature in the accommodation space 44 (see FIG. 1) is transmitted to the mixed fluid in the closed space 34a, and the temperature of the mixed fluid becomes equal to the temperature in the accommodation space 44.
  • the pressure in the accommodation space 44 is a reaction force against the pressure of the mixed fluid, that is, a reaction force against the internal pressure of the power element 34.
  • the collar 344 is disposed on the side opposite to the holder member 343 side in the direction of the uniaxial center CL1 with respect to the diaphragm 341.
  • the collar 344 has a color contact surface 344a (see FIG. 5) and is in contact with the peripheral portion 341a of the diaphragm 341 at the color contact surface 344a. That is, the peripheral edge portion 341 a of the diaphragm 341 is sandwiched between the collar contact surface 344 a and the contact surface 343 a of the holder member 343.
  • a collar 344, a diaphragm 341, and a holder member 343 are prepared, and the collar 344, the diaphragm 341, and the holder member 343 are sequentially laminated in the direction of the uniaxial center CL1.
  • the collar 344 sandwiching the diaphragm 341 and the holder member 343 are, for example, laser-welded over the entire circumference in the circumferential direction of the uniaxial center CL1.
  • the welded portion is indicated by dot hatching in FIG. This laser welding is performed so as to ensure the airtightness of the closed space 34a.
  • the holder member 343 is joined to the diaphragm 341 by laser welding on the radially outer side of the uniaxial center CL1 with respect to the inner peripheral end 343d (see FIG. 5) of the contact surface 343a.
  • the collar 344 is joined to the diaphragm 341 by laser welding on the radially outer side of the uniaxial center CL1 with respect to the inner peripheral end 344b (see FIG. 5) of the collar contact surface 344a.
  • the mixed fluid of the refrigerant and the inert gas is introduced into the closed space 34a from the fluid introduction path 343c.
  • the refrigerant contained in the mixed fluid is, for example, a gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the refrigerant may be different from or the same as the refrigerant flowing through the second refrigerant passage 38.
  • the fluid introduction path 343 c is closed by the plug 346.
  • the plug 346 is joined to the opening part of the fluid introduction path 343c in the state which obstruct
  • FIG. 4 shows a state in which the valve mechanism 32 maximizes the refrigerant passage area of the throttle passage 363, that is, a state in which the valve opening of the spherical valve 321 is maximized.
  • the expansion valve 12 when the temperature of the refrigerant flowing through the second refrigerant passage 38 increases, the temperature in the accommodation space 44 and the temperature of the mixed fluid sealed in the closed space 34 a of the power element 34 also increase accordingly.
  • the internal pressure of 34a becomes high. If the expansion force of the power element 34 due to the internal pressure overcomes the reaction force of the coil spring 325 or the like, the power element 34 expands in the direction of the uniaxial center CL1 as indicated by an arrow AR01 in FIG. Specifically, the diaphragm 341 bulges outward in the direction of the uniaxial center CL1.
  • the diaphragm 341 When the power element 34 expands as indicated by an arrow AR01, the diaphragm 341 is pressed against the contact surface 46a of the lid member 46, and the lid member 46 is fixed to the body portion 30, so that the holder member 343 of the power element 34 and its holder
  • the operating rod 323 pushed by the member 343 moves to the side away from the contact surface 46a as indicated by an arrow AR02.
  • the spherical valve 321 is pushed by the operating rod 323 and moves as indicated by an arrow AR03. That is, the spherical valve 321 opens the throttle passage 363.
  • valve opening of the spherical valve 321, that is, the valve opening of the expansion valve 12 is adjusted by the balance between the load by which the power element 34 presses the spherical valve 321 and the load by which the coil spring 325 presses the spherical valve 321.
  • FIG. 4 shows a state where the stopper surface 343f has abutted against the abutting surface 30a. That is, the valve opening degree of the expansion valve 12 is the maximum opening degree when the stopper surface 343f abuts against the abutting surface 30a. become.
  • a gap in the direction of the uniaxial center CL1 is formed between the stopper surface 343f and the abutting surface 30a.
  • the diaphragm 341 when the power element 34 swells in the direction of the uniaxial center CL1, the diaphragm 341 is uniaxially centered on the pressing portion 462 of the lid member 46 fixed to the body portion 30.
  • the holder member 343 of the power element 34 is displaced toward the side away from the pressing portion 462 as the diaphragm 341 expands outward in the uniaxial center CL1 direction, and is pressed in the CL1 direction.
  • the valve opening of the spherical valve 321 is increased or decreased. Therefore, a member corresponding to the temperature sensitive response member of Patent Document 1 is provided between the holder member 343 and the spherical valve 321. Not needed. Therefore, it is possible to avoid complication of processing of the expansion valve 12 due to provision of a member corresponding to the temperature sensitive response member.
  • the power element 34 can be directly abutted against the holder member 343 because the holder member 343 side is not the diaphragm 341 side but the holder member 343 side.
  • the operating rod 323 is to be abutted against the diaphragm 341
  • a member that makes a surface contact with the diaphragm 341 on a wide surface is used as the operating rod 323 and the diaphragm 341 in order to prevent the diaphragm 341 from being locally pressed.
  • there is an advantage that such a surface contact member is not necessary.
  • the contact surface 343a of the holder member 343 is joined to the diaphragm 341 on the radially outer side of the uniaxial center CL1 with respect to the inner peripheral end 343d (see FIG. 5) of the contact surface 343a.
  • the collar 344 is joined to the diaphragm 341 on the radially outer side of the uniaxial center CL1 with respect to the inner peripheral end 344b (see FIG. 5) of the collar contact surface 344a.
  • the diaphragm 341 when the diaphragm 341 is deformed, it bends with a position shifted from the welded portion of the diaphragm 341 as a fulcrum, so that the stress concentration point at the time of deformation of the diaphragm 341 is separated from the joined portion, and the durability of the diaphragm 341 is improved. Can be improved.
  • the holder member 343 is formed with the fluid introduction path 343c for introducing the mixed fluid of the refrigerant and the inert gas into the closed space 34a, and therefore the fluid introduction path 343c. It is not necessary to form a communication hole corresponding to the above in the diaphragm 341. Therefore, it is easy to block the fluid introduction path 343c so that the mixed fluid does not leak.
  • the power element 34 is separated from the space outside the expansion valve 12 and is accommodated in the body portion 30, so that the expansion valve 12 and a member disposed adjacent to the expansion valve 12 are disposed. It is possible to easily perform waterproofing treatment or sound insulation treatment with the like. Further, there is an advantage that the operation of the power element 34 is hardly affected by the outside air temperature around the expansion valve 12. Further, since the lid member 46 that separates the power element 34 from the space outside the expansion valve 12 is made of resin, the lid member 46 is less susceptible to the influence of the outside air temperature than the case where the lid member 46 is made of metal, for example. .
  • the operating rod 323 is constrained in the radial direction of the uniaxial center CL1 with respect to the body portion 30, and one end of the operating rod 323 is fitted into the fitting recess 343e formed in the holder member 343. Therefore, the power element 34 can be held with respect to the body portion 30 in a fixed posture so that the bulge direction of the power element 34 is the axial direction of the operating rod 323, that is, the uniaxial center CL1 direction. it can.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment. As shown in FIG. 6, in the expansion valve 12 of this embodiment, the power element 34 of the first embodiment is replaced with a power element 50. And the length of the action
  • the power element 50 of the present embodiment corresponds to the power element 34 of the first embodiment, and is longer in the direction of the uniaxial center CL1 than the power element 34.
  • the power element 50 of the present embodiment includes the holder member 501 of FIG. 6 instead of the holder member 343 of the first embodiment, and the holder member 501 corresponds to the holder member 343 of the first embodiment. Is getting longer.
  • the power element 50 of this embodiment is provided with the shape as shown in FIG. 7 and FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of the power element 50 of the present embodiment as viewed from the direction of the uniaxial center CL1.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
  • the power element 50 includes a diaphragm 341 and a collar 344 in addition to the holder member 501, as in the first embodiment.
  • the power element 50 corresponds to the inflating part in the present disclosure.
  • the holder member 501 is composed of a joint portion 501a joined to the diaphragm 341 by laser welding, and a flow passage arrangement portion 501c arranged in the second refrigerant passage 38 (see FIG. 6).
  • the flow path arrangement portion 501c is a portion extending from the joint portion 501a and has a cylindrical shape with a smaller diameter than the joint portion 501a.
  • a closed space 50a is formed between the diaphragm 341 and the joint portion 501a of the holder member 501, as in the first embodiment, but unlike the first embodiment, the closed space 50a has a flow path. It is formed so as to extend to the arrangement portion 501c.
  • the closed space 50a of the power element 50 is a fluid-filled space in which the above-described mixed fluid is sealed, similarly to the closed space 34a in the first embodiment.
  • the fluid introduction path 343c for introducing the mixed fluid into the closed space 50a is formed in the flow path arrangement portion 501c, and the mixed fluid is introduced into the closed space 50a as in the first embodiment. Later it is plugged by a plug 346.
  • the fitting concave portion 343e is formed at the tip of the flow path arrangement portion 501c.
  • one end of an operating rod 323 (see FIG. 6) is fitted in the fitting recess 343e.
  • the power element 50 is disposed such that the flow path arrangement portion 501 c of the holder member 501 is positioned in the second refrigerant passage 38 across the refrigerant flow of the second refrigerant passage 38. Yes.
  • the refrigerant flowing through the second refrigerant passage 38 flows downstream while being in direct contact with the power element 50, so that the power element 50 operates with higher accuracy than the first embodiment in accordance with the refrigerant temperature in the second refrigerant passage 38. It is possible to make it.
  • the closed space 50a in which the mixed fluid is sealed is formed so as to reach the flow path arrangement portion 501c, the closed space 50a does not reach the flow path arrangement portion 501c (see FIG. 24).
  • the refrigerant temperature in the second refrigerant passage 38 is easily transmitted to the mixed fluid in the closed space 50a, and the power element 50 can be operated with high accuracy according to the refrigerant temperature in the second refrigerant passage 38.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment.
  • the power element 50 differs from the expansion valve 12 of 2nd Embodiment.
  • a plan view of the power element 50 of this embodiment viewed from the direction of the uniaxial center CL1 is the same as FIG. 7 in the second embodiment, and in this embodiment, the VIII-VIII cross-sectional view of FIG. FIG. 10 is obtained.
  • the power element 50 of the present embodiment further includes an adsorbent 502 and a holding member 503 as compared with the second embodiment.
  • the adsorbent 502 adsorbs or releases the refrigerant sealed in the closed space 50 a according to the temperature of the adsorbent 502.
  • the adsorbent 502 is made of activated carbon or the like, for example, having poor thermal conductivity as compared with the holder member 501.
  • the adsorbent 502 is provided in a portion belonging to the flow path arrangement portion 501c in the closed space 50a of the power element 50.
  • the adsorbent 502 is held by the holding member 503 so as not to flow out to the joint portion 501a side.
  • the holding member 503 is a member having air permeability, and is made of, for example, a metal mesh or a filter.
  • the adsorbent 502 is provided in the power element 50, the operation responsiveness of the power element 50 to the temperature change of the refrigerant flowing through the second refrigerant passage 38 is dulled, and the power element 50 is sensitive. Operation can be suppressed.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment.
  • the power element 50 differs from the expansion valve 12 of 2nd Embodiment.
  • a plan view of the power element 50 of this embodiment viewed from the direction of the uniaxial center CL1 is the same as FIG. 7 in the second embodiment, and in this embodiment, the VIII-VIII cross-sectional view of FIG. It is shown in FIG.
  • the power element 50 of the present embodiment further includes a wall member 504 as compared with the second embodiment.
  • the wall member 504 is made of a material having a lower thermal conductivity than that of the holder member 501 made of metal, such as a resin, and is formed in a cylindrical shape. And it is inserted in the cylindrical flow-path arrangement
  • the sensitive operation of the power element 50 is performed as in the third embodiment. Can be suppressed.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment.
  • the power element 34 differs from the expansion valve 12 of 1st Embodiment.
  • the collar 344 (see FIG. 15) is different from the first embodiment.
  • FIGS. 14 and 15 Detailed views of the power element 34 shown in FIG. 13 are shown in FIGS. 14 and 15.
  • FIG. 14 is a plan view of the power element 34 of the present embodiment as viewed from the direction of the uniaxial center CL1
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along XV-XV in FIG.
  • the collar 344 includes a diaphragm pressing portion 344 c that fixes the peripheral portion 341 a of the diaphragm 341 between the holder member 343 and a radially inner side from the diaphragm pressing portion 344 c. And an extended portion 344d that is extended. This extending portion 344d corresponds to the limiting portion of the present disclosure.
  • the diaphragm pressing portion 344c corresponds to the entire collar 344 of the first embodiment. Therefore, the collar 344 of the present embodiment is obtained by adding an extended portion 344d to the collar 344 of the first embodiment. It has become a thing.
  • a through hole is formed in the central portion of the extending portion 344 d so as not to prevent the diaphragm 341 from coming into contact with the pressing portion 462 (see FIG. 13) of the lid member 46. 344e is formed.
  • the extended portion 344d of the collar 344 is disposed so as to come into contact with the diaphragm 341 when the diaphragm 341 expands to some extent.
  • the diaphragm 341 swells until it comes into contact with the extended part 344d, the diaphragm 341 is limited by the extended part 344d so as not to swell beyond the contacted state.
  • the extending portion 344d has a function of restricting deformation of the diaphragm 341 so as to swell. Therefore, the deformation of the diaphragm 341 can be suppressed so that the durability is not impaired.
  • the deformation of the diaphragm 341 is not suppressed by the lid member 46. It is valid.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment. As shown in FIG. 16, the expansion valve 12 of the present embodiment is different from the second embodiment in that a plurality of flow path arrangement portions 501c and a plurality of operation rods 323 are also provided.
  • the body section 30 of the present embodiment has a two-part configuration as shown in FIG. 16 and is composed of a first body member 302 and a second body member 303.
  • the first body member 302 is fitted into the second body member 303.
  • the first body member 302 and the second body member 303 are integrated with each other.
  • a coolant passage 38 is formed in the body portion 30.
  • the expansion valve 12 of the present embodiment includes a valve body 328 instead of the spherical valve 321 of the second embodiment as a valve body that opens and closes the throttle passage 363.
  • the valve body 328 has a conical shape, a conical portion 328a that increases or decreases the refrigerant passage area of the throttle passage 363, and a support that is configured integrally with the conical portion 328a and receives a load from the operating rod 323 and the coil spring 325. Part 328b.
  • the coil spring 325 biases the conical portion 328a to the side pressing the constriction passage 363 via the support portion 328b. That is, the coil spring 325 biases the valve body 328 in the valve closing direction.
  • O-rings 304 and 305 are provided between the first body member 302 and the second body member 303.
  • the O-ring 304 prevents the leaked refrigerant from flowing between the first refrigerant passage 36 and the second refrigerant passage 38.
  • the O-ring 305 prevents the leaked refrigerant from flowing between the upstream side and the downstream side with respect to the valve body 328 in the refrigerant flow in the first refrigerant passage 36.
  • the power element 50 includes a plurality of flow passage arrangement portions 501c, and all of the plurality of flow passage arrangement portions 501c are arranged in the second refrigerant passage 38.
  • FIGS. 17 and 18 Detailed views of the power element 50 are shown in FIGS. 17 and 18.
  • FIG. 17 is a perspective view of the power element 50 of the present embodiment as viewed from the spherical valve 321 side
  • FIG. 18 is a detailed sectional view of the power element 50 extracted from FIG.
  • three flow path arrangement portions 501c are provided.
  • the three flow path arranging portions 501c are provided in parallel to each other along the uniaxial center CL1, and are arranged in a ring shape around the uniaxial center CL1.
  • One end of an operating rod 323 (see FIG. 16) is abutted against the tip 501f of the flow path arrangement portion 501c. That is, the three operating rods 323 are also arranged in a ring around the uniaxial center CL1. Further, the other end of the operating rod 323 is abutted against a support portion 328b of the valve body 328 as shown in FIG.
  • the three operating rods 323 open the valve body 328 against the urging force of the coil spring 325. Displace in the valve direction. That is, the three actuating rods 323 function as a displacement transmission unit that transmits the displacement of the holder member 501 of the power element 50 in the direction of the uniaxial center CL1 to the valve body 328.
  • the valve body 328 can be operated according to the refrigerant temperature in the first refrigerant passage 36.
  • the plurality of actuating bars 323 are interposed between the holder member 501 and the valve body 328 in the direction of the uniaxial center CL1, and are arranged in parallel with each other. It is possible to arrange the operating rod 323 so that is not inserted into the throttle passage 363.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment. As shown in FIG. 19, the expansion valve 12 of the present embodiment is different from the sixth embodiment in that there is one flow path arrangement portion 501c.
  • FIG. 20 is a perspective view of the power element 50 and the three operating rods 323 according to the present embodiment as viewed from the spherical valve 321 side.
  • FIG. 21 is a detailed cross-sectional view of the power element 50 extracted from FIG.
  • the three actuating bars 323 are arranged in an annular shape around the uniaxial center CL1 as in the sixth embodiment.
  • the power element 50 has one flow passage arrangement portion 501c
  • one end of the operating rod 323 is abutted against the joint portion 501a instead of the flow passage arrangement portion 501c.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment. As shown in FIG. 22, the expansion valve 12 of the present embodiment is different from the sixth embodiment in that an interposed member 54 is provided.
  • the expansion valve 12 includes an interposed member 54, and the interposed member 54 is a flat plate-shaped member.
  • a front end 501f (see FIG. 18) of the flow path arrangement portion 501c is abutted against one surface side of the interposed member 54.
  • one end of the operating rod 323 is abutted against the other surface side of the interposition member 54. Accordingly, when the power element 50 expands in the direction of the uniaxial center CL ⁇ b> 1, the holder member 501 presses the operating rod 323 via the interposed member 54.
  • the operation bar 323 is attached to the tip 501f (see FIG. 18) of the flow path arrangement part 501c. There is no need to hit it. Therefore, in the assembly process of the expansion valve 12, it is not necessary to align the flow path arrangement part 501 c with the operating rod 323. Further, by making the outer diameter of the interposed member 54 larger than the outer diameter of the power element 50, the operating rod 323 can be disposed on the outer side in the radial direction of the uniaxial center CL1 with respect to the outer diameter of the power element 50. It is.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the expansion valve 12 of the present embodiment. As shown in FIG. 23, in the expansion valve 12 of the present embodiment, the power element 50 is different from the expansion valve 12 of the second embodiment. A plan view of the power element 50 of this embodiment viewed from the direction of the uniaxial center CL1 is the same as FIG. 7 in the second embodiment, and in this embodiment, the VIII-VIII cross-sectional view of FIG. It becomes FIG.
  • the closed space 50a in which the mixed fluid is enclosed is not formed in the flow path arrangement portion 501c. That is, the closed space 50a is formed between the diaphragm 341 and the joint portion 501a of the holder member 501, but the closed space 50a is not formed to extend to the flow path arrangement portion 501c.
  • the road arrangement part 501c has a solid structure.
  • the closed space 50 a is not formed in the flow path arrangement portion 501 c of the holder member 501, but the flow path arrangement portion 501 c crosses the refrigerant flow in the second refrigerant passage 38 and is second. Since it is located in the refrigerant passage 38, the refrigerant temperature in the second refrigerant passage 38 is transmitted from the flow passage arrangement portion 501c to the mixed fluid in the closed space 50a through the joint portion 501a. Therefore, although responsiveness is low as compared with the second embodiment, the power element 50 can be operated with higher accuracy than the first embodiment according to the refrigerant temperature of the second refrigerant passage 38.
  • the wall member 504 covers the inner peripheral surface 501d of the flow path arrangement portion 501c, but in addition to or instead of the inner peripheral surface 501d.
  • the outer peripheral surface 501e of the flow path arrangement portion 501c may be covered.
  • the fluid introduction path 343c is formed in the holder members 343 and 501, but may be formed in the diaphragm 341.
  • the diaphragm 341 is welded to the holder members 343 and 501, so that the power elements 34 and 50 are hermetically sealed. However, the power elements 34 and 50 are hermetically sealed. If secured, the diaphragm 341 may be joined to the holder members 343 and 501 by a method other than welding.
  • the expansion valve 12 constitutes a part of the vapor compression refrigeration cycle 10, but it may be used for other purposes.
  • the expansion valve 12 is configured such that the power elements 34 and 50 expand in accordance with the refrigerant temperature in the second refrigerant passage 38, but the refrigerant in the second refrigerant passage 38.
  • the power elements 34 and 50 may be configured to expand at a temperature other than the temperature.
  • the refrigerant that is the same fluid as the first refrigerant passage 36 flows through the second refrigerant passage 38, but the fluid that flows through the first refrigerant passage 36 flows through the second refrigerant passage 38. May be different fluids.
  • the closed spaces 34a and 50a formed in the power elements 34 and 50 are a single space, but may be partitioned into a plurality of independent spaces. .
  • the sealed fluid sealed in the closed spaces 34a and 50a of the power elements 34 and 50 is a mixed fluid in which a refrigerant and an inert gas are mixed, but only the refrigerant. There is no problem.
  • the sealed fluid is not particularly limited as long as it is a fluid that expands in volume as the temperature rises.
  • the diaphragm 341 is joined to the holder member 343 and the collar 344 while being sandwiched between the holder member 343 and the collar 344.
  • the diaphragm 341 is not provided with the collar 344. 341 may be joined to the holder member 343.
  • the displacement in the direction of the uniaxial center CL1 of the holder members 343 and 501 is transmitted to the spherical valve 321 or the valve body 328 via the operating rod 323, but is not limited to the operating rod 323.
  • it may be transmitted to the spherical valve 321 or the valve body 328 via a non-rod member.

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Abstract

 パワーエレメント(34)が一軸心(CL1)方向に膨らんだときに、ダイヤフラム(341)は、ボデー部(30)に固定された蓋部材(46)の押当て部(462)に一軸心(CL1)方向に押し当てられ、パワーエレメント(34)のホルダ部材(343)は、一軸心(CL1)方向においてダイヤフラム(341)が外側に膨らむほど押当て部(462)から離れる側へ変位し、そのホルダ部材(343)の一軸心(CL1)方向の変位が球状弁(321)に伝達されることにより球状弁(321)の弁開度は増減させられるので、ホルダ部材(343)と球状弁(321)との間において、膨張弁(12)の加工を複雑にするような部材、例えば複雑な溶接加工を要する部材を設ける必要がない。

Description

膨張弁 関連出願の相互参照
 本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2013年9月11日に出願された日本特許出願2013-188185を基にしている。
 本開示は、流体を減圧する膨張弁に関するものである。
 特許文献1には、流通流体を減圧させる減圧流路が形成され、その減圧流路を開閉する弁体とダイヤフラムを有して構成された膨張部とを備えた膨張弁が開示されている。その特許文献1の膨張弁は、膨張部としてのパワーエレメントと、弁体とに加え、感温応動部材と作動棒とを備えている。その感温応動部材は、ダイヤフラムの当接する支持部とその支持部から軸状に延設された感温部とを有し、感温応動部材には感温部に及ぶ内部空間が形成されている。支持部は、ダイヤフラムを局所的に押圧しないように鍔状の形状を成している。そして、膨張部内の空間と感温応動部材の内部空間とを連通させその中に冷媒を封入するために、ダイヤフラムに連通孔が設けられ、ダイヤフラムと感温応動部材とが溶接により気密に接合されている。
 また、作動棒は、感温応動部材の感温部と弁体との間に介装されており、ダイヤフラムが膨らむことによる感温応動部材の軸方向変位を弁体へ伝達する。すなわち、特許文献1の膨張弁において、膨張部の膨張は、ダイヤフラムから、感温応動部材、作動棒、弁体の順に伝達される。
特開2013-29241号公報
 特許文献1の膨張弁では、上述したように、感温応動部材は、膨張部内の空間と感温応動部材の内部空間とが気密性を有して連通するようにダイヤフラムに接合されているので、膨張弁の加工が複雑になるという恐れがある。また、特許文献1の膨張弁において、単に感温応動部材を廃止したとすれば、作動棒がダイヤフラムを局所的に押圧することになり、それによりダイヤフラムに応力集中を生じさせるおそれがある。
 本開示は上記点に鑑みて、特許文献1の感温応動部材に相当する部材を設けることに起因した加工の複雑化を回避することができる膨張弁を提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る膨張弁では、一軸心の軸方向に膨らむダイヤフラムと、そのダイヤフラムに対し軸方向に積層され、封入流体が封入された流体封入空間を軸方向においてダイヤフラムとの間に形成している封入空間形成部材とを有している膨張部と、
 流通流体を減圧させる減圧流路を有し流通流体が流れる第1の流路を形成している流路形成部と、
 減圧流路を開閉する弁体と、
 流路形成部に固定され、ダイヤフラムが軸方向に膨らんだときにそのダイヤフラムがその軸方向に押し当てられる押当て部と、
 封入空間形成部材の軸方向の変位を弁体に伝達して、当該弁体の弁開度を増減する変位伝達部とを備え、
 封入空間形成部材は、軸方向においてダイヤフラムが外側に膨らむほど押当て部から離れる側へ変位する。
 上述の開示によれば、膨張部のダイヤフラムが一軸心の軸方向に膨らんだときに、そのダイヤフラムは、流路形成部に固定された押当て部に軸方向に押し当てられる。膨張部の封入空間形成部材は、軸方向においてダイヤフラムが外側に膨らむほど押当て部から離れる側へ変位する。そして、封入空間形成部材の軸方向の変位が弁体に伝達されることで、弁体の弁開度は増減させられる。その結果、封入空間形成部材と弁体との間において、特許文献1の感温応動部材に相当する部材が必要とされない。そのため、その感温応動部材に相当する部材を設けることに起因した膨張弁の加工の複雑化を回避することが可能である。
第1実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 図1において一軸心CL1方向から見たパワーエレメント34の平面図である。 図2のIII-III断面図である。 図1の温度式膨張弁12の断面図であって、弁機構部32が絞り通路363の冷媒通路面積を最大にした状態すなわち球状弁321の弁開度が最大にされた状態を表示した図である。 図3のV部分を拡大した拡大断面図である。 第2実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 図6において一軸心CL1方向から見たパワーエレメント50の平面図である。 図7のVIII-VIII断面図である。 第3実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 第3実施形態における図7のVIII-VIII断面図である。 第4実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 第4実施形態における図7のVIII-VIII断面図である。 第5実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 第5実施形態のパワーエレメント34を一軸心CL1方向から見た平面図である。 図14のXV-XV断面図である。 第6実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 第6実施形態のパワーエレメント50を球状弁321側から見た斜視図である。 図16からパワーエレメント50を抜き出して表したパワーエレメント50の詳細断面図である。 第7実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 第7実施形態のパワーエレメント50と3本の作動棒323とを球状弁321側から見た斜視図である。 図19からパワーエレメント50を抜き出して表したパワーエレメント50の詳細断面図である。 第8実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 第9実施形態における温度式膨張弁12の断面図である。 第9実施形態における図7のVIII-VIII断面図である。
 以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
 (第1実施形態)
 図1は、本開示が適用された温度式膨張弁12の断面図である。この温度式膨張弁12(以下、単に膨張弁12と呼ぶ)は、車両用の蒸気圧縮式冷凍サイクル10の一部を構成しており、図1は、膨張弁12と蒸気圧縮式冷凍サイクル10の各構成機器との接続関係についても模式的に図示している。
 この蒸気圧縮式冷凍サイクル10では、冷媒としてフロン系冷媒(例えば、R134a)が採用されている。蒸気圧縮式冷凍サイクル10は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを構成している。まず、図1に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル10において、圧縮機14は、図示しない車両走行用エンジンから電磁クラッチ等を介して駆動力を得て、冷媒を吸入して圧縮するものである。
 凝縮器16は、圧縮機14から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気である車室外空気とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させて凝縮させる放熱用熱交換器である。凝縮器16の出口側は、例えば気液を分離する不図示のレシーバを介して膨張弁12に接続されている。
 膨張弁12は、凝縮器16から流出した高圧冷媒を減圧膨張させてから蒸発器18入口側へ流出させる減圧装置である。そして、膨張弁12は、その凝縮器16から流出した高圧冷媒を減圧膨張させるとともに、蒸発器18から流出した蒸発器流出冷媒の温度と圧力とに基づいて、その蒸発器流出冷媒の過熱度が予め定めた値に近づくように絞り通路面積を変化させて、蒸発器18入口側へ流出させる冷媒流量を調整するものである。なお、膨張弁12の詳細構成については後述する。
 蒸発器18は、膨張弁12にて減圧膨張された低圧冷媒と、図示しない送風ファンによって送風された空気とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。さらに、蒸発器18の出口側は、膨張弁12の内部に形成された第2冷媒通路38を介して、圧縮機14の吸入側に接続されている。
 次に、膨張弁12の詳細構成について説明する。図1に示すように、膨張弁12は、ボデー部30、弁機構部32、およびパワーエレメント34等を有して構成されている。
 ボデー部30は、膨張弁12の外殻および膨張弁12内の冷媒通路等を構成するもので、例えばアルミニウム合金等から成る円柱状あるいは角柱状の金属ブロックに穴開け加工等を施して形成されている。ボデー部30は、膨張弁12の外形を成すハウジングであり、ボデー部30には、第1冷媒通路36、第2冷媒通路38、および弁室40等が形成されている。言い換えれば、ボデー部30は、第1冷媒通路36と第2冷媒通路38とを形成している流路形成部である。
 第1冷媒通路36は、流通流体である冷媒が流れる第1の流路であってその冷媒を減圧させるために設けられた流路である。第1冷媒通路36は、その一端に第1流入口361を有し、他端に第1流出口362を有している。その第1流入口361は凝縮器16の出口側に接続されており、第1流出口362は蒸発器18の入口側に接続されている。
 第2冷媒通路38は、冷媒が流れる流路であって第1冷媒通路36とは別個の第2の流路である。第2冷媒通路38は、その一端に第2流出口382を有し、他端に第2流入口381を有している。その第2流入口381は蒸発器18の出口側に接続されており、第2流出口382は圧縮機14の吸入側に接続されている。
 弁室40は、第1冷媒通路36の途中に設けられて、その内部に後述する弁機構部32の球状弁321が収容されている空間である。具体的には、弁室40は、第1流入口361に直接連通し、絞り通路363を介して第1流出口362に連通している。絞り通路363は第1冷媒通路36の一部を構成し、冷媒流れを細く絞ることにより冷媒を減圧させる減圧流路である。すなわち、絞り通路363は、第1流入口361から弁室40へ流入した冷媒を、減圧膨張させながら弁室40側から第1流出口362側へ導く通路である。
 弁機構部32は、球状弁321と作動棒323と防振バネ324とコイルバネ325とを備えており、ボデー部30内に収容されている。それら球状弁321と作動棒323と防振バネ324とコイルバネ325とは、一軸心CL1上に配置されており、球状弁321はその一軸心CL1方向に作動する。
 球状弁321は、一軸心CL1方向に変位することによって第1冷媒通路36を開閉する弁体である。詳細には、球状弁321は、一軸心CL1方向に変位することによって、絞り通路363を開閉しその絞り通路363の冷媒通路面積を調節する。すなわち、球状弁321は、一軸心CL1方向に変位することにより第1冷媒通路36の冷媒流量を増減する。
 また、弁室40には、球状弁321と共に、防振バネ324およびコイルバネ325が収容されている。防振バネ324は、弁室40に対し摺動することで球状弁321の不要な振動を抑えている。コイルバネ325は、防振バネ324を介して、球状弁321に対し絞り通路363を閉弁させる側に付勢する荷重をかけている。なお、図1は、弁機構部32が絞り通路363を完全に閉じた状態すなわち第1冷媒通路36の全閉状態を表示している。
 また、膨張弁12は、球状弁321を絞り通路363の端部へコイルバネ325を介して押し付けるようにボデー部30に螺合された調整ネジ42を備えている。コイルバネ325が球状弁321に対し付勢する荷重は、その調整ネジ42を回転させることによって調整可能になっている。なお、調整ネジ42とボデー部30との間にはOリング421が設けられており、そのOリング421は、冷媒が弁室40から膨張弁12の外部に流れ出ることを防止している。
 作動棒323は、一軸心CL1方向に延びた円柱状の形状を成しており、パワーエレメント34と球状弁321との間に介装されている。そして、作動棒323は、パワーエレメント34のホルダ部材343の一軸心CL1方向変位を球状弁321に伝達する変位伝達部として機能する。作動棒323は、そのホルダ部材343の一軸心CL1方向変位を球状弁321に伝達することにより、球状弁321の弁開度を増減する。
 作動棒323は、ボデー部30に形成された嵌入孔301に嵌入されており、それにより、ボデー部30に対し一軸心CL1の径方向に拘束されている。すなわち、作動棒323は、ボデー部30に対し一軸心CL1方向にのみ移動可能となっている。
 作動棒323の一端は、パワーエレメント34のホルダ部材343に対し一軸心CL1方向に突き当たっており、作動棒323の他端は絞り通路363内に挿通されて球状弁321に突き当たっている。
 また、作動棒323が挿入されたOリング326が、止め輪327によりボデー部30に対して保持されている。そのOリング326は、第1冷媒通路36と第2冷媒通路38との間で冷媒が作動棒323とボデー部30との間の隙間を伝わって流通することを防止している。
 パワーエレメント34は、ボデー部30に形成された収容空間44内に収容されている。その収容空間44は、詳細には、ボデー部30とそのボデー部30に嵌め入れられカシメ接合された蓋部材46とによって形成されている。また、パワーエレメント34と収容空間44の側壁面44aとの間には、パワーエレメント34の配置が一軸心CL1の径方向へばらつくことを許容するのに十分な径方向隙間が形成されている。なお、蓋部材46とボデー部30との間にはOリング461が設けられており、そのOリング461は、冷媒が収容空間44から膨張弁12の外部に流れ出ることを防止している。パワーエレメント34は本開示における膨張部に対応する。
 蓋部材46は、収容空間44の一部を構成しており、パワーエレメント34を膨張弁12外部の空間と隔てている。蓋部材46は、パワーエレメント34のダイヤフラム341が一軸心CL1方向に膨らんだときにそのダイヤフラム341が一軸心CL1方向に押し当てられる押当て部462を備えている。そして、その押当て部462には、一軸心CL1方向においてパワーエレメント34のダイヤフラム341に接触する接触面46aが形成されている。この接触面46aはボデー部30に対して固定された固定面であり、ダイヤフラム341は一軸心CL1方向に膨らむことによりその接触面46aに押し当てられるので、ホルダ部材343は、一軸心CL1方向においてダイヤフラム341が外側に膨らむほど押当て部462から離れる側へ変位する。
 蓋部材46は、断熱性能の優れた材質が好ましく、例えば樹脂で構成されている。この蓋部材46の押当て部462は、蓋部材46がボデー部30にカシメ接合されているので、ボデー部30に固定された部位である。
 パワーエレメント34は、一軸心CL1方向において蓋部材46の押当て部462と作動棒323との間に介装されるように配置されている。
 図2および図3に示すように、パワーエレメント34は、円盤状のダイヤフラム341と、そのダイヤフラム341と同程度の直径を有するホルダ部材343と、平板で且つ円環状のカラー344とを備えている。図2は、一軸心CL1方向から見たパワーエレメント34の平面図である。図3は、その図2のIII-III断面図である。
 ダイヤフラム341は、薄肉のバネ部材から構成されており、ダイヤフラム341の中心を一軸心CL1が通るように配置されている。ホルダ部材343は、厚肉の金属部品であり、ダイヤフラム341に対し一軸心CL1方向に積層されている。そして、ダイヤフラム341は、パワーエレメント34の内圧と収容空間44(図1参照)内の圧力との差圧に応じて、一軸心CL1方向の外側に膨らみ、パワーエレメント34はコイルバネ325(図1参照)からの押圧力に対抗する。要するに、ダイヤフラム341の中央部分が、その差圧に応じて一軸心CL1方向に変位する。なお、図1に示す収容空間44は、弁機構部32が何れのストローク位置にあっても収容空間44内の温度および圧力が第2冷媒通路38内と等しくなるように、第2冷媒通路38と連通している。
 図3に示すように、一軸心CL1方向においてホルダ部材343はダイヤフラム341に対し積層されているので、そのホルダ部材343とダイヤフラム341との間には、閉空間34aが形成されている。この閉空間34aは、第2冷媒通路38の冷媒温度を感知する感温室であり、この閉空間34a内の圧力が高まるほど一軸心CL1方向においてダイヤフラム341が外側に膨らむ。閉空間34aは本開示における流体封入空間に対応し、ホルダ部材343は本開示における封入空間形成部材に対応する。
 また、ホルダ部材343は、環状の接触面343aを有しており、ダイヤフラム341が有する周縁部分341aに対しその接触面343aにおいて接している。
 また、ホルダ部材343においてダイヤフラム341側とは反対側には、嵌合穴としての止まり穴から成る嵌合凹部343eが形成されている。この嵌合凹部343eには、作動棒323(図1参照)の一端が例えばすきま嵌めで嵌合されている。これにより、パワーエレメント34は、作動棒323に固定されることなく、パワーエレメント34の軸心が作動棒323の軸心に一致するように作動棒323に対して保持されている。また、作動棒323の一端は、嵌合凹部343eの底面に突き当たっている。
 また、ホルダ部材343には、閉空間34a内へ冷媒と不活性ガスとの混合流体を導入するための細い貫通孔である流体導入路343cが形成されている。そして、その流体導入路343cは、上記混合流体が閉空間34aへ導入された後にプラグ346によって閉塞されている。すなわち、この混合流体は、閉空間34a内に封入された封入流体である。なお、収容空間44(図1参照)内の温度は閉空間34a内の混合流体に伝達され、その混合流体の温度は収容空間44内の温度に一致するようになる。また、収容空間44内の圧力は、その混合流体の圧力に対する反力すなわちパワーエレメント34の内圧に対する反力となる。
 カラー344は、ダイヤフラム341に対して、一軸心CL1方向でホルダ部材343側とは反対側に配設されている。そして、カラー344は、カラー接触面344a(図5参照)を有しており、ダイヤフラム341の周縁部分341aに対しそのカラー接触面344aにおいて接している。すなわち、ダイヤフラム341の周縁部分341aはそのカラー接触面344aとホルダ部材343の接触面343aとに挟持されている。
 次に、パワーエレメント34の製造工程を説明する。
 先ず、カラー344、ダイヤフラム341、およびホルダ部材343(図3参照)が用意され、カラー344、ダイヤフラム341、ホルダ部材343の順に一軸心CL1方向に積層される。
 次に、ダイヤフラム341を挟んだカラー344とホルダ部材343とが一軸心CL1の周方向に全周にわたって例えばレーザー溶接される。その溶接部分が図3において点ハッチングで示されている。このレーザー溶接は、閉空間34aの気密性が確保されるように行われる。
 図3から判るように、ホルダ部材343は、その接触面343aの内周端343d(図5参照)よりも一軸心CL1の径方向外側で、ダイヤフラム341に対しレーザー溶接で接合される。また、カラー344は、カラー接触面344aの内周端344b(図5参照)よりも一軸心CL1の径方向外側でダイヤフラム341に対しレーザー溶接で接合される。
 次に、冷媒と不活性ガスとの混合流体が流体導入路343cから閉空間34a内に導入される。この混合流体に含まれる冷媒は、例えば気液二相の冷媒である。その冷媒は、第2冷媒通路38を流れる冷媒と異なっていても、同じであってもよい。
 次に、上記混合流体が閉空間34a内に導入された後、流体導入路343cがプラグ346によって閉塞される。そして、プラグ346は、例えばプロジェクション溶接によって、流体導入路343cを閉塞した状態でその流体導入路343cの開口部分に接合される。このように流体導入路343cが閉塞されることにより、閉空間34aは上記混合流体が封入された流体封入空間になる。
 次に、図4を用いて弁機構部32とパワーエレメント34との作動について説明する。図4は、弁機構部32が絞り通路363の冷媒通路面積を最大にした状態すなわち球状弁321の弁開度が最大にされた状態を表示している。
 膨張弁12では、第2冷媒通路38を流れる冷媒の温度が上昇すると、それに伴い収容空間44内の温度およびパワーエレメント34の閉空間34a内に封入された混合流体の温度も上昇し、閉空間34aの内圧が高くなる。そして、その内圧によるパワーエレメント34の膨張力が、コイルバネ325等による反力に打ち勝てば、図4の矢印AR01のようにパワーエレメント34は一軸心CL1方向に膨張する。詳細には、ダイヤフラム341が、一軸心CL1方向の外側に向けて膨らむ。
 パワーエレメント34が矢印AR01のように膨張すると、ダイヤフラム341が蓋部材46の接触面46aに押圧され、蓋部材46がボデー部30に固定されているので、パワーエレメント34のホルダ部材343とそのホルダ部材343に押される作動棒323とが、矢印AR02のように接触面46aから離れる側に移動する。それと共に、球状弁321が作動棒323に押されて矢印AR03のように移動する。すなわち、球状弁321が絞り通路363を開放する。そして、パワーエレメント34が球状弁321を押す荷重とコイルバネ325が球状弁321を押す荷重とのバランスにより、球状弁321の弁開度すなわち膨張弁12の弁開度が調節される。
 上記のように、ホルダ部材343が矢印AR02方向に移動すると、一軸心CL1方向においてホルダ部材343のダイヤフラム341側とは反対側に形成されたストッパ面343fが、そのストッパ面343fに対向するボデー部30の突当て面30aに突き当たる。図4は、このストッパ面343fが突当て面30aに突き当たった状態を示しており、すなわち、膨張弁12の弁開度は、ストッパ面343fが突当て面30aに突き当たったときに、最大開度になる。なお、図1に示される第1冷媒通路36の全閉状態では、そのストッパ面343fと突当て面30aとの間に一軸心CL1方向の隙間が形成されている。
 上述したように、本実施形態によれば、パワーエレメント34が一軸心CL1方向に膨らんだときに、ダイヤフラム341は、ボデー部30に固定された蓋部材46の押当て部462に一軸心CL1方向に押し当てられ、パワーエレメント34のホルダ部材343は、一軸心CL1方向においてダイヤフラム341が外側に膨らむほど押当て部462から離れる側へ変位し、そのホルダ部材343の一軸心CL1方向の変位が球状弁321に伝達されることにより球状弁321の弁開度は増減させられるので、ホルダ部材343と球状弁321との間において、特許文献1の感温応動部材に相当する部材が必要とされない。そのため、その感温応動部材に相当する部材を設けることに起因した膨張弁12の加工の複雑化を回避することが可能である。
 また、一軸心CL1方向において、パワーエレメント34は、ダイヤフラム341側ではなくホルダ部材343側が作動棒323に向いているので、作動棒323をホルダ部材343へ直接突き当てることが可能である。例えば、仮に作動棒323をダイヤフラム341へ突き当てようとすれば、ダイヤフラム341が局所的に押圧されることを防止するために、ダイヤフラム341に広い面で面接触する部材を作動棒323とダイヤフラム341との間に介装する必要があるところ、本実施形態ではそのような面接触する部材が必要ないというメリットがある。
 また、本実施形態によれば、ホルダ部材343の接触面343aは、その接触面343aの内周端343d(図5参照)よりも一軸心CL1の径方向外側で、ダイヤフラム341に対し接合されている。それと共に、カラー344は、カラー接触面344aの内周端344b(図5参照)よりも一軸心CL1の径方向外側でダイヤフラム341に対し接合されている。
 例えば、図3のV部分を拡大した図5において、ダイヤフラム341は、一軸心CL1方向の外側へ膨らむときには、カラー接触面344aの内周端344bを支点として矢印ARex方向に曲がる。その一方で、ダイヤフラム341は、一軸心CL1方向の内側へ収縮するときには、接触面343aの内周端343dを支点として矢印ARcn方向に曲がる。
 すなわち、ダイヤフラム341が変形するときには、ダイヤフラム341の溶接による接合部分に対してずれた位置を支点として曲がるので、ダイヤフラム341の変形時の応力集中箇所が上記接合部分から離れ、ダイヤフラム341の耐久性を向上させることができる。
 また、本実施形態によれば、ホルダ部材343には、閉空間34a内へ冷媒と不活性ガスとの混合流体を導入するための流体導入路343cが形成されているので、その流体導入路343cに相当する連通孔をダイヤフラム341に形成する必要がない。そのため、混合流体が漏れ出ないようにその流体導入路343cを塞ぐことが容易である。
 また、本実施形態によれば、パワーエレメント34は、膨張弁12外部の空間と隔てられボデー部30内に収容されているので、膨張弁12とその膨張弁12に隣接して配置される部材等との間における防水処理や遮音処理を容易に施すことが可能である。また、パワーエレメント34の作動が膨張弁12まわりの外気温の影響を受け難いという利点がある。また、パワーエレメント34を膨張弁12外部の空間と隔てている蓋部材46が樹脂製であるので、その蓋部材46が例えば金属製である場合と比較して、更に外気温の影響を受け難い。
 また、本実施形態によれば、作動棒323は、ボデー部30に対し一軸心CL1の径方向に拘束されており、作動棒323の一端が、ホルダ部材343に形成された嵌合凹部343eに嵌合されているので、パワーエレメント34の膨らみ方向が作動棒323の軸方向すなわち一軸心CL1方向となるように一定の姿勢で、パワーエレメント34をボデー部30に対して保持することができる。
 (第2実施形態)
 次に、本開示の第2実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第1実施形態と異なる点を主として説明する。また、前述の実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。後述の第3実施形態以降でも同様である。
 図6は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図6に示すように、本実施形態の膨張弁12では、第1実施形態のパワーエレメント34がパワーエレメント50に置き換わっている。そして、作動棒323の長さが、第1実施形態に対して短くなっている。
 具体的に、本実施形態のパワーエレメント50は、第1実施形態のパワーエレメント34に相当するものであり、そのパワーエレメント34と比較して一軸心CL1方向に長くなっている。詳細には、本実施形態のパワーエレメント50は、第1実施形態のホルダ部材343に替えて図6のホルダ部材501を備えており、そのホルダ部材501が第1実施形態のホルダ部材343に対して長くなっている。そして、本実施形態のパワーエレメント50は、図7および図8に示すような形状を備えている。図7は、一軸心CL1方向から見た本実施形態のパワーエレメント50の平面図である。図8は、その図7のVIII-VIII断面図である。
 図7および図8に示すように、パワーエレメント50はホルダ部材501の他に、第1実施形態と同様に、ダイヤフラム341とカラー344とを備えている。また、パワーエレメント50は本開示における膨張部に対応する。
 ホルダ部材501は、ダイヤフラム341にレーザー溶接で接合された接合部501aと、第2冷媒通路38(図6参照)内に配置された流路配置部501cとから構成されている。この流路配置部501cは、接合部501aから延設された部位であって接合部501aよりも小径の円筒形状を成している。また、ダイヤフラム341とホルダ部材501の接合部501aとの間には第1実施形態と同様に閉空間50aが形成されているが、第1実施形態とは異なり、その閉空間50aは、流路配置部501cにまで及ぶように形成されている。
 このパワーエレメント50の閉空間50aは、第1実施形態における閉空間34aと同様に、前述の混合流体が封入された流体封入空間である。そして、その混合流体を閉空間50a内へ導入するための流体導入路343cは、流路配置部501cに形成されており、第1実施形態と同様に、混合流体が閉空間50aへ導入された後にプラグ346によって閉塞されている。
 本実施形態では、嵌合凹部343eは流路配置部501cの先端に形成されている。この嵌合凹部343eには、第1実施形態と同様に、作動棒323(図6参照)の一端が嵌合されている。
 また、図6に示すように、パワーエレメント50は、ホルダ部材501の流路配置部501cが第2冷媒通路38の冷媒流れを横切って第2冷媒通路38内に位置するように配設されている。これにより、第2冷媒通路38を流れる冷媒がパワーエレメント50に直接接触しつつ下流へ流れるので、パワーエレメント50を第2冷媒通路38の冷媒温度に応じて、第1実施形態よりも精度良く作動させることが可能である。
 また、混合流体が封入された閉空間50aは流路配置部501cにまで及ぶように形成されているので、流路配置部501cにまで閉空間50aが及んでいない構成(図24参照)と比較して、第2冷媒通路38の冷媒温度が閉空間50a内の混合流体に伝わり易くなり、パワーエレメント50を第2冷媒通路38の冷媒温度に応じて精度良く作動させることが可能である。
 (第3実施形態)
 次に、本開示の第3実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第2実施形態と異なる点を主として説明する。
 図9は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図9に示すように、本実施形態の膨張弁12では、第2実施形態の膨張弁12に対してパワーエレメント50が異なっている。本実施形態のパワーエレメント50を一軸心CL1方向から見た平面図は、第2実施形態と同じ図7であり、本実施形態では、その図7のVIII-VIII断面図が図8ではなく図10となっている。
 図9及び図10に示すように、具体的に、本実施形態のパワーエレメント50は、第2実施形態と比較して、更に吸着材502と保持部材503とを備えている。
 吸着材502は、閉空間50a内に封入された冷媒を吸着材502の温度に応じて吸着し或いは放出する。吸着材502は、例えば熱伝導性がホルダ部材501と比較して悪い活性炭等で構成されている。吸着材502は、パワーエレメント50の閉空間50a内で流路配置部501cに属する部位に設けられている。そして、吸着材502は、保持部材503によって接合部501a側へ流出しないように保持されている。保持部材503は通気性を有する部材であり、例えば金属メッシュまたはフィルタ等で構成されている。
 本実施形態によれば、パワーエレメント50内に吸着材502が設けられているので、第2冷媒通路38を流れる冷媒の温度変化に対するパワーエレメント50の作動応答性を鈍くし、パワーエレメント50の過敏な作動を抑えることができる。
 (第4実施形態)
 次に、本開示の第4実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第2実施形態と異なる点を主として説明する。
 図11は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図11に示すように、本実施形態の膨張弁12では、第2実施形態の膨張弁12に対してパワーエレメント50が異なっている。本実施形態のパワーエレメント50を一軸心CL1方向から見た平面図は、第2実施形態と同じ図7であり、本実施形態では、その図7のVIII-VIII断面図が図8ではなく図12となっている。
 図11及び図12に示すように、具体的に、本実施形態のパワーエレメント50は、第2実施形態と比較して、更に壁部材504を備えている。
 壁部材504は、金属製であるホルダ部材501よりも熱伝導率の低い材質例えば樹脂で構成されており、円筒状に成形されている。そして、円筒状の流路配置部501c内に嵌入されている。そのため、流路配置部501cの内周面501dは壁部材504で覆われている。
 本実施形態によれば、流路配置部501cの内周面501dは熱伝導率の低い壁部材504で覆われているので、前述の第3実施形態と同様に、パワーエレメント50の過敏な作動を抑えることができる。
 (第5実施形態)
 次に、本開示の第5実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第1実施形態と異なる点を主として説明する。
 図13は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図13に示すように、本実施形態の膨張弁12では、第1実施形態の膨張弁12に対してパワーエレメント34が異なっている。詳細に言えば、カラー344(図15参照)が第1実施形態に対して異なっている。図13に示すパワーエレメント34の詳細図が図14および図15に表されている。図14は、本実施形態のパワーエレメント34を一軸心CL1方向から見た平面図であり、図15は、その図14のXV-XV断面図である。
 図14および図15に示すように、カラー344は、ダイヤフラム341の周縁部分341aをホルダ部材343との間に挟んで固定しているダイヤフラム押え部344cと、そのダイヤフラム押え部344cから径方向内側に延設された延設部344dとを備えている。この延設部344dは本開示の制限部に対応する。
 図15から判るように、ダイヤフラム押え部344cは第1実施形態のカラー344の全体に相当するので、本実施形態のカラー344は、第1実施形態のカラー344に延設部344dが加えられたものとなっている。
 図14および図15に示すように、延設部344dの中心部分には、ダイヤフラム341が蓋部材46の押当て部462(図13参照)と接触することを妨げないように形成された貫通孔344eが形成されている。
 カラー344の延設部344dは、ダイヤフラム341がある程度膨らむとダイヤフラム341に接触するように配置されている。そして、ダイヤフラム341は、延設部344dに接触するまで膨らむと、その接触した状態以上には膨らまないように延設部344dによって制限される。
 すなわち、延設部344dは、ダイヤフラム341が膨らむように変形することを制限する機能を備えている。そのため、ダイヤフラム341の変形を耐久性が損なわれないように抑えることができる。例えば、パワーエレメント34の製造過程において、パワーエレメント34が単体で存在する場合には、ダイヤフラム341の変形が蓋部材46によって抑えられることがないので、延設部344dは、そのような場合に特に有効である。
 なお、本実施形態を前述の第2~4実施形態のうちの何れかと組み合わせることも可能である。
 (第6実施形態)
 次に、本開示の第6実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第2実施形態と異なる点を主として説明する。
 図16は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図16に示すように、本実施形態の膨張弁12では、流路配置部501cが複数設けられ作動棒323も複数設けられている点が第2実施形態に対して異なっている。
 本実施形態のボデー部30は、図16に示すように2部品構成であり、第1ボデー部材302と第2ボデー部材303とから構成されている。第1ボデー部材302は、第2ボデー部材303内に嵌め入れられており、このように第1ボデー部材302と第2ボデー部材303とが一体となることにより、第1冷媒通路36と第2冷媒通路38とがボデー部30に形成されている。
 本実施形態の膨張弁12は、絞り通路363を開閉する弁体として、第2実施形態の球状弁321に替えて弁体328を備えている。その弁体328は、円錐形状を成しており絞り通路363の冷媒通路面積を増減する円錐部328aと、その円錐部328aと一体的に構成され作動棒323およびコイルバネ325からの荷重を受ける支持部328bとを備えている。コイルバネ325は、支持部328bを介して、円錐部328aを絞り通路363に押し付ける側に付勢している。すなわち、コイルバネ325は弁体328を閉弁方向に付勢している。
 第1ボデー部材302と第2ボデー部材303との間には、Oリング304、305が設けられている。Oリング304は、第1冷媒通路36と第2冷媒通路38との間で、漏れ出た冷媒が流通することを防止している。また、Oリング305は、第1冷媒通路36内の冷媒流れにおいて弁体328に対する上流側と下流側との間で、漏れ出た冷媒が流通することを防止している。
 パワーエレメント50は流路配置部501cを複数備えおり、その複数の流路配置部501cの全部が第2冷媒通路38内に配置されている。そのパワーエレメント50の詳細図が図17および図18に表されている。図17は、本実施形態のパワーエレメント50を球状弁321側から見た斜視図であり、図18は、図16からパワーエレメント50を抜き出して表したパワーエレメント50の詳細断面図である。
 図17および図18に示すように、流路配置部501cは3本設けられている。その3本の流路配置部501cは、一軸心CL1に沿って互いに平行に設けられ、一軸心CL1を中心として環状に並んで配置されている。流路配置部501cの先端501fには、作動棒323(図16参照)の一端がそれぞれ突き当てられている。すなわち、3本の作動棒323も、一軸心CL1を中心として環状に並んで配置されている。また、作動棒323の他端は、図16に示すように、弁体328の支持部328bに突き当てられている。このような構成から、ダイヤフラム341が膨らんでホルダ部材501が一軸心CL1方向の弁体328側に変位すると、3本の作動棒323がコイルバネ325の付勢力に対抗して弁体328を開弁方向に変位させる。すなわち、この3本の作動棒323は、パワーエレメント50のホルダ部材501の一軸心CL1方向変位を弁体328に伝達する変位伝達部として機能する。
 本実施形態によれば、パワーエレメント50のホルダ部材501は流路配置部501cを複数有しているので、第1冷媒通路36内において冷媒温度がばらついていても、そのばらつきの影響を低減するように、第1冷媒通路36の冷媒温度に応じて弁体328を作動させることが可能である。
 また、本実施形態によれば、複数本の作動棒323は、一軸心CL1方向においてホルダ部材501と弁体328との間に介装され、互いに並列に配置されているので、作動棒323が絞り通路363内に挿通されることのないように、作動棒323を配置することが可能である。
 なお、本実施形態を前述の第5実施形態と組み合わせ、本実施形態のカラー344を第5実施形態と同様に延設部344d(図15参照)を備えたものにすることも可能である。また、本実施形態を前述の第3実施形態または第4実施形態と組み合わせることも可能である。
 (第7実施形態)
 次に、本開示の第7実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第6実施形態と異なる点を主として説明する。
 図19は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図19に示すように、本実施形態の膨張弁12では、流路配置部501cが1つであるという点が第6実施形態に対して異なっている。
 図20は、本実施形態のパワーエレメント50と3本の作動棒323とを球状弁321側から見た斜視図である。また、図21は、図19からパワーエレメント50を抜き出して表したパワーエレメント50の詳細断面図である。
 図19~図21に示すように、3本の作動棒323は、第6実施形態と同様に、一軸心CL1を中心として環状に配置されている。しかし、パワーエレメント50の流路配置部501cは1つであるので、作動棒323の一端は、流路配置部501cではなく接合部501aにそれぞれ突き当てられている。
 なお、本実施形態を前述の第5実施形態と組み合わせ、本実施形態のカラー344を第5実施形態と同様に延設部344d(図15参照)を備えたものにすることも可能である。また、本実施形態を前述の第3実施形態または第4実施形態と組み合わせることも可能である。
 (第8実施形態)
 次に、本開示の第8実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第6実施形態と異なる点を主として説明する。
 図22は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図22に示すように、本実施形態の膨張弁12では、介装部材54が設けられているという点が第6実施形態に対して異なっている。
 膨張弁12は介装部材54を備えており、その介装部材54は平板形状の部材である。介装部材54の一面側には流路配置部501cの先端501f(図18参照)が突き当てられている。その一方で、介装部材54の他面側には作動棒323の一端が突き当てられている。従って、一軸心CL1方向において、パワーエレメント50が膨張すると、ホルダ部材501は介装部材54を介して作動棒323を押圧する。
 本実施形態によれば、介装部材54が流路配置部501cと作動棒323との間に介装されているので、流路配置部501cの先端501f(図18参照)に作動棒323を突き当てる必要がない。そのため、膨張弁12の組立工程において、流路配置部501cを作動棒323に対して位置合わせする必要がない。また、介装部材54の外径をパワーエレメント50の外径よりも大きくすることで、パワーエレメント50の外径に対して一軸心CL1の径方向外側に作動棒323を配置することが可能である。
 なお、本実施形態を前述の第5実施形態と組み合わせ、本実施形態のカラー344を第5実施形態と同様に延設部344d(図15参照)を備えたものにすることも可能である。また、本実施形態を前述の第3実施形態または第4実施形態と組み合わせることも可能である。
 (第9実施形態)
 次に、本開示の第9実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第2実施形態と異なる点を主として説明する。
 図23は、本実施形態の膨張弁12の断面図である。図23に示すように、本実施形態の膨張弁12では、第2実施形態の膨張弁12に対してパワーエレメント50が異なっている。本実施形態のパワーエレメント50を一軸心CL1方向から見た平面図は、第2実施形態と同じ図7であり、本実施形態では、その図7のVIII-VIII断面図が図8ではなく図24となっている。
 図23及び図24に示すように、具体的に、本実施形態のパワーエレメント50において、混合流体が封入された閉空間50aは流路配置部501cには形成されていない。すなわち、閉空間50aはダイヤフラム341とホルダ部材501の接合部501aとの間には形成されているが、その閉空間50aは流路配置部501cにまで及ぶようには形成されておらず、流路配置部501cは中実構造となっている。
 本実施形態によれば、ホルダ部材501の流路配置部501cには閉空間50aは形成されていないが、その流路配置部501cは第2冷媒通路38の冷媒流れを横切るようにして第2冷媒通路38内に位置しているので、第2冷媒通路38の冷媒温度は流路配置部501cから接合部501aを経て閉空間50a内の混合流体に伝達される。従って、第2実施形態と比較すれば応答性は低いものの、パワーエレメント50を第2冷媒通路38の冷媒温度に応じて、第1実施形態よりも精度良く作動させることが可能である。
 なお、本実施形態を前述の第5実施形態と組み合わせ、本実施形態のカラー344を第5実施形態と同様に延設部344d(図15参照)を備えたものにすることも可能である。
 (他の実施形態)
 (1)上述の第4実施形態の図12において、壁部材504は、流路配置部501cの内周面501dを覆っているが、その内周面501dに加えて或いは内周面501dに替えて、流路配置部501cの外周面501eを覆っていても差し支えない。
 (2)上述の各実施形態において、流体導入路343cは、ホルダ部材343、501に形成されているが、ダイヤフラム341に形成されていても差し支えない。
 (3)上述の各実施形態において、ダイヤフラム341がホルダ部材343、501に全周溶接されることによりパワーエレメント34、50の気密性が確保されているが、パワーエレメント34、50の気密性が確保されれば、ダイヤフラム341が、溶接以外の方法によってホルダ部材343、501に接合されていても差し支えない。
 (4)上述の各実施形態において、膨張弁12は、蒸気圧縮式冷凍サイクル10の一部を構成しているが、他の用途に用いられても差し支えない。
 (5)上述の各実施形態において、膨張弁12は、パワーエレメント34、50が第2冷媒通路38の冷媒温度に応じて膨張するように構成されているが、その第2冷媒通路38の冷媒温度以外の他の温度によってパワーエレメント34、50が膨張するように構成されていても差し支えない。
 (6)上述の各実施形態において、第2冷媒通路38には、第1冷媒通路36と同じ流体である冷媒が流れるが、第2冷媒通路38には、第1冷媒通路36を流れる流体とは異なる流体が流れても差し支えない。
 (7)上述の各実施形態において、パワーエレメント34、50に形成された閉空間34a、50aは単一の空間となっているが、互いに独立した複数の空間に仕切られていていても差し支えない。
 (8)上述の各実施形態において、パワーエレメント34、50の閉空間34a、50aに封入されている封入流体は、冷媒と不活性ガスとが混合された混合流体であるが、冷媒だけであっても差し支えない。更に言えば、その封入流体は、温度上昇に従って体積膨張する流体であれば特に限定はない。
 (9)上述の各実施形態において、ダイヤフラム341はホルダ部材343とカラー344とに挟まれた状態でそのホルダ部材343とカラー344とに接合されているが、カラー344が設けられずに、ダイヤフラム341がホルダ部材343に接合されていても差し支えない。
 (10)上述の各実施形態において、ホルダ部材343、501の一軸心CL1方向変位は、作動棒323を介して球状弁321または弁体328に伝達されるが、作動棒323に限らず、例えば棒状ではない部材を介して球状弁321または弁体328に伝達されても差し支えない。
 なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

Claims (16)

  1.  一軸心(CL1)の軸方向に膨らむダイヤフラム(341)と、そのダイヤフラムに対し前記軸方向に積層され、封入流体が封入された流体封入空間(34a、50a)を前記軸方向において前記ダイヤフラムとの間に形成している封入空間形成部材(343、501)とを有している膨張部(34、50)と、
     流通流体を減圧させる減圧流路(363)を有し前記流通流体が流れる第1の流路(36)を形成している流路形成部(30)と、
     前記減圧流路を開閉する弁体(321、328)と、
     前記流路形成部に固定され、前記ダイヤフラムが前記軸方向に膨らんだときにそのダイヤフラムがその軸方向に押し当てられる押当て部(462)と、
     前記封入空間形成部材の前記軸方向の変位を前記弁体に伝達して、当該弁体の弁開度を増減する変位伝達部(323)とを備え、
     前記封入空間形成部材は、前記軸方向において前記ダイヤフラムが外側に膨らむほど前記押当て部から離れる側へ変位する膨張弁。
  2.  前記ダイヤフラムはその周縁に周縁部分(341a)を有し、
     前記封入空間形成部材は、前記ダイヤフラムの周縁部分に接する環状の接触面(343a)を有し、
     前記封入空間形成部材は、前記接触面の内周端(343d)よりも前記一軸心の径方向外側で前記ダイヤフラムに接合されている請求項1に記載の膨張弁。
  3.  前記膨張部は、前記ダイヤフラムに対し前記一軸心の軸方向において前記封入空間形成部材の接触面とは反対側に設けられた環状のカラー(344)を有し、
     前記カラーは、前記ダイヤフラムに接するカラー接触面(344a)を有し、そのカラー接触面の内周端(344b)よりも前記一軸心の径方向外側で前記ダイヤフラムに接合されている請求項2に記載の膨張弁。
  4.  前記カラーは、前記ダイヤフラムが膨らむように変形することを制限する制限部(344d)を備えている請求項3に記載の膨張弁。
  5.  前記制限部は、前記カラ―から径方向内側へ延出し、前記ダイヤフラムが膨らむように変形した際に接触することで当該ダイヤフラムの変形を制限する請求項4記載の膨張弁。
  6.  前記流通流体が流れる第2の流路(38)が前記第1の流路とは別個に前記流路形成部に形成されており、
     前記封入空間形成部材(501)は、前記第2の流路内に配置された流路配置部(501c)を有している請求項1ないし5のいずれか1つに記載の膨張弁。
  7.  前記第2の流路と連通した収容空間(44)が前記流路形成部に形成されており、
     前記膨張部のうち前記ダイヤフラムは前記収容空間内に収容されている請求項6に記載の膨張弁。
  8.  前記流体封入空間(50a)は前記流路配置部にまで及ぶように形成されている請求項6または7に記載の膨張弁。
  9.  前記膨張部(50)は、前記封入流体を吸着する吸着材(502)を前記流体封入空間内で前記流路配置部に属する部位に有している請求項8に記載の膨張弁。
  10.  前記流路配置部の内周面(501d)と外周面(501e)との一方または両方は、前記封入空間形成部材よりも熱伝導率の低い部材(504)で覆われている請求項8に記載の膨張弁。
  11.  前記封入空間形成部材は前記流路配置部を複数有している請求項6ないし10のいずれか1つに記載の膨張弁。
  12.  前記流通流体が流れる第2の流路(38)が前記第1の流路とは別個に前記流路形成部に形成されており、
     前記第2の流路と連通した収容空間(44)が前記流路形成部に形成されており、
     前記膨張部のうち前記ダイヤフラムは前記収容空間内に収容されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の膨張弁。
  13.  前記変位伝達部は、前記流路形成部に対し前記一軸心の径方向に拘束され前記一軸心の軸方向に延びた作動棒(323)から構成され、
     前記一軸心の軸方向において前記封入空間形成部材の前記ダイヤフラム側とは反対側には、嵌合穴(343e)が形成されており、
     前記作動棒が前記嵌合穴に嵌合されている請求項1ないし12のいずれか1つに記載の膨張弁。
  14.  前記変位伝達部は、前記一軸心の軸方向に延びた複数本の作動棒(323)から構成され、
     その複数本の作動棒は、前記一軸心の軸方向において前記封入空間形成部材と前記弁体との間に介装され、互いに並列に配置されている請求項1ないし12のいずれか1つに記載の膨張弁。
  15.  前記膨張部は前記流路形成部内に収容されている請求項1ないし14のいずれか1つに記載の膨張弁。
  16.  前記押当て部は樹脂で構成されている請求項1ないし15のいずれか1つに記載の膨張弁。
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