(57)【要約】【課題】セット値の設定で一義的に決まる温度式膨張弁のチャージ特性を熱交換器にかかる熱負荷に対応して可変し、全負荷領域を通じて冷凍サイクルの特性を向上させる。【解決手段】エバポレータ５の出口冷媒が通過する第２の冷媒通路１５にバイメタル３７を配置し、エバポレータ５の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷を感知させる。冷媒の温度が高くなると、バイメタル３７が、シャフト３１をパワーエレメント１２の側に押し上げるように作用させたり、シャフト３１をパワーエレメント１２の側に押し上げていたのを開放するように作用させたりすることで、セット値を下げる方向または上げる方向に補正する。これにより、チャージ特性を中低負荷領域と高負荷領域とでそれぞれ適した特性に設定することができる。【選択図】図１
2010112616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エバポレータ出口における冷媒の過熱度が所定の値を維持するように前記エバポレータに供給する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁において、
冷凍サイクルの熱交換器にかかる熱負荷に対応する温度を感知し、その温度に応じてチャージ特性を決定しているセット値を可変する感温アクチュエータを備えていることを特徴とする温度式膨張弁。
【請求項２】
前記感温アクチュエータは、高負荷領域で標準的な特性に設定し、低負荷領域では前記標準的な特性からシフトした特性に設定するようにセット値調整用のスプリングの荷重を補正するものである請求項１記載の温度式膨張弁。
【請求項３】
前記感温アクチュエータは、前記エバポレータからコンプレッサへ向かう冷媒を通過させる冷媒通路の中に設置され、前記エバポレータの空気負荷に対応する前記エバポレータ出口の冷媒の温度を感知して前記スプリングの荷重を補正するものである請求項２記載の温度式膨張弁。
【請求項４】
前記感温アクチュエータは、前記冷媒通路を横切って配置されていて前記冷媒通路を通過する冷媒の温度および圧力の変化を弁体に伝達するシャフトに係止されるバイメタルであり、前記バイメタルは前記冷媒通路を通過する冷媒の温度に応じて前記シャフトに軸方向の荷重を付加することにより前記スプリングの荷重を補正するようにした請求項３記載の温度式膨張弁。
【請求項５】
前記感温アクチュエータは、前記冷媒通路を横切って配置されていて前記冷媒通路を通過する冷媒の温度および圧力の変化を弁体に伝達するシャフトに係止される形状記憶合金ばねであり、前記形状記憶合金ばねは前記冷媒通路を通過する冷媒の温度に応じて前記シャフトに軸方向の荷重を付加することにより前記スプリングの荷重を補正するようにした請求項３記載の温度式膨張弁。
【請求項６】
前記感温アクチュエータは、コンデンサからの高圧冷媒が導入される空間に設置され、前記コンデンサの空気負荷に対応する高圧冷媒の温度を感知して前記スプリングの荷重を補正するものである請求項２記載の温度式膨張弁。
【請求項７】
前記感温アクチュエータは、弁室内にて弁体に係止されるバイメタルであり、前記バイメタルは高圧冷媒の温度に応じて前記弁体に開閉方向の荷重を付加することにより前記スプリングの荷重を補正するようにした請求項３記載の温度式膨張弁。
【請求項８】
前記感温アクチュエータは、弁室内にて弁体に係止される形状記憶合金ばねであり、前記形状記憶合金ばねは高圧冷媒の温度に応じて前記弁体に開閉方向の荷重を付加することにより前記スプリングの荷重を補正するようにした請求項３記載の温度式膨張弁。
【請求項９】
前記感温アクチュエータは、膨張した低圧冷媒を前記エバポレータに送り出す低圧出口空間に設置され、前記エバポレータの空気負荷に間接的に対応する低圧冷媒の温度を感知して前記スプリングの荷重を補正するものである請求項２記載の温度式膨張弁。
【請求項１０】
前記感温アクチュエータは、前記低圧出口空間に配置されていて冷媒通路を通過する冷媒の温度および圧力の変化を弁体に伝達するシャフトに係止される形状記憶合金ばねであり、前記形状記憶合金ばねは低圧冷媒の温度に応じて前記シャフトに軸方向の荷重を付加することにより前記スプリングの荷重を補正するようにした請求項９記載の温度式膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度式膨張弁に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクルにて高温・高圧の液冷媒を膨張させて低温・低圧の蒸気冷媒にしながらエバポレータの出口における冷媒の過熱度が所定の値を維持するようにエバポレータに供給する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置の冷凍サイクルは、一般に、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサと、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサと、冷凍サイクル内の余剰冷媒を一時的に溜めておくとともに凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバと、分離された液冷媒を絞り膨張させる膨張弁と、膨張弁で膨張された冷媒を蒸発させるエバポレータとを備えている。膨張弁としては、エバポレータの出口における冷媒の温度および圧力を感知してそのエバポレータ出口における冷媒の蒸発状態が所定の過熱度を有するようにエバポレータに送り出す冷媒の流量を制御するようにした温度式膨張弁が用いられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この温度式膨張弁は、冷媒を絞り膨張させるとともに冷媒の流量を制御する弁部と、エバポレータからコンプレッサへ向かう冷媒の温度および圧力を感知して弁部を制御するパワーエレメントとを有している。パワーエレメントは、弁部の側がダイヤフラムによって仕切られた感温室を有し、その感温室には、温度式膨張弁の開弁特性を決めるガスが充填されている。パワーエレメントは、ダイヤフラムにエバポレータを出た冷媒を導入して曝すよう構成され、導入された冷媒の温度および圧力に応じて感温室内の圧力を変化させ、それによるダイヤフラムの変位を弁部に伝達することにより、導入された冷媒の過熱度が所定の値を維持するようにエバポレータに送り出す冷媒の流量をフィードバック制御している。
【０００４】
図１０は温度式膨張弁の特性を示す図である。この図１０において、横軸は感温室が検出しているエバポレータ出口の冷媒の温度Ｔｅを示しており、縦軸は感温室が検出しているエバポレータ出口の冷媒の圧力Ｐｅを示している。
【０００５】
温度式膨張弁は、感温室に冷凍サイクルの作動冷媒（たとえばＨＦＣ−１３４ａ）と異なるガスを充填することにより、クロスチャージ方式にすることができる。すなわち、感温室は、冷凍サイクルに使用している冷媒の飽和圧力特性よりも緩い勾配を有するガスが充填されていて、チャージ特性が低温域で冷媒の飽和曲線と交差するＡとなっている。このクロスチャージ方式の温度式膨張弁は、エバポレータ出口の冷媒温度が低い低負荷時にて、感温筒内の圧力が冷媒の飽和蒸気圧曲線より高くなり、弁部が閉じなくなる。これにより、温度式膨張弁は、低負荷時にコンプレッサ用の潤滑オイルが溶け込んでいる液冷媒を通過させ、コンプレッサに戻すことができるので、低負荷時でコンプレッサが小容量運転していて循環する冷媒流量が少ないときでも十分なオイル循環を確保し、潤滑オイルの不足による可変容量コンプレッサの焼き付きを防止することができる。
【０００６】
ここで、温度式膨張弁は、コンプレッサの特性等に応じて、一定に維持しようとする過熱度を幾つに設定するかの調整が行われる。代表的なチャージ特性Ａは、エバポレータ出口温度Ｔｅが０℃のとき、エバポレータ出口圧力Ｐｅが０．２０ＭＰａで温度式膨張弁が開弁するように調整される。このときのセット値はＰｓｅｔ、エバポレータ出口温度Ｔｅを１０℃としたい場合の過熱度はＳＨである。このチャージ特性Ａに対して過熱度を小さくしたい場合は、セット値をＰｓｅｔ（ｈ）＝０．２４ＭＰａに上げることにより、チャージ特性はＡ１となり、過熱度はＳＨ（ｓ）（＜ＳＨ）となる。逆に、チャージ特性Ａに対して過熱度を大きくしたい場合は、セット値をＰｓｅｔ（ｓ）＝０．１６ＭＰａに下げる。これにより、チャージ特性はＡ２となり、過熱度はＳＨ（ｈ）（＞ＳＨ）となる。このようにして、チャージ特性（曲線の傾き）は、封入するガスの種類によって決められ、セット値を幾つに設定するかによって、チャージ特性を平行にシフトさせ、過熱度を所望の値に設定することができる。
【０００７】
図１１はセット値の変更により変化する要因の変化傾向を示す図である。
セット値をＰｓｅｔに設定した場合を基準に考察する。低負荷時では、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量がもともと少ないので、セット値を下げて冷媒流量をさらに少なくしてしまうと、少しの外乱でも冷媒が流れなくなったりしてシステムがハンチングする傾向があり、セット値を上げると、そのハンチングが発生しにくくなる。中負荷では、コンプレッサに電子制御弁または機械式制御弁が使用されていてそのセット値が温度式膨張弁のセット値に近い値に設定されていると、制御上、競合が起きてしまい、システムがハンチングする傾向があるが、温度式膨張弁のセット値を上下させてコンプレッサ制御弁のセット値からずらしてやることによりシステムのハンチング傾向を改善することができる。また、中負荷時に基準のセット値でエバポレータに一定の流量を流していると、その流量の冷媒が流れることにより発生するノイズが多く、温度式膨張弁のセット値を上下させることでエバポレータ内の気液の分布が液体または気体の側に寄ることで共振周波数がずれて、耳障りな周波数成分のノイズを低減できることがある。高負荷では、基準のセット値だと、システムの効率、冷力とも優れていて、セット値を下げると、システムの効率、冷力とも低下し、セット値を上げて流量が増え、コンプレッサに液分の多い冷媒が吸入されると圧縮効率が極端に低下するので、システムの効率、冷力はいずれもさらに低下してしまう傾向がある。コンプレッサの耐久性は、セット値を下げると、過熱度が大きくなり過ぎた冷媒を吸引することになるので、吐出冷媒の温度も上がって、潤滑オイルの作動許容温度を超えてしまい、コンプレッサの破壊に繋がる傾向がある。逆に、セット値を上げると、過熱度が多少小さくなるだけで、コンプレッサの耐久性に悪影響を与えることはない。
【０００８】
以上のことから、車両用空調装置として最も重要視されることは、車両用空調装置の能力を必要とされる高負荷領域にて、必要な冷力が得られることおよびコンプレッサが壊れないことであるので、セット値は、必然的にこの条件を満たすような値に設定されることになる。
【特許文献１】特開２００２−１１５９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、温度式膨張弁のチャージ特性は、封入ガスの種類および高負荷領域の特性に合わせて設定されるセット値によって一義的に決まってしまうので、中・低負荷領域で高負荷領域の特性よりも優れた特性があってもそれらを犠牲にせざるを得ないという問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、全負荷領域を通じて冷凍サイクルの特性を向上させることができる温度式膨張弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では上記問題点を解決するために、エバポレータ出口における冷媒の過熱度が所定の値を維持するように前記エバポレータに供給する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁において、冷凍サイクルの熱交換器にかかる熱負荷に対応する温度を感知し、その温度に応じてチャージ特性を決定しているセット値を可変する感温アクチュエータを備えていることを特徴とする温度式膨張弁が提供される。
【００１２】
このような温度式膨張弁によれば、感温アクチュエータは、冷凍サイクルの熱交換器にかかる熱負荷に対応して変化する温度に基づいてセット値を補正するようにした。これにより、温度式膨張弁のチャージ特性を、高負荷領域では従来通りの特性にしつつ、中低負荷領域で従来の特性よりも優れた特性に設定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成の温度式膨張弁は、温度式膨張弁のチャージ特性を、高負荷領域と中低負荷領域とで別々に設定することができるため、中負荷時においてエバポレータでノイズが発生するセット値をずらして設定することができる。また、低負荷時の流量を増やすようにセット値を変更できることから、低負荷時のハンチングを防止することができる。さらに、コンプレッサの制御弁のセット値と温度式膨張弁のセット値が近い値に設定される場合、両方の弁が共に動作して開閉を繰り返すことによりハンチングが発生することがあるが、温度式膨張弁のセット値を可変可能にしたことで、両方の弁の制御が競合することによるハンチングを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、車両用空調装置の冷凍サイクルにてエバポレータ出口の冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）の過熱度を制御する機能を持った膨張装置として使用する場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は第１の実施の形態に係る温度式膨張弁を中央縦断面図で示した冷凍サイクルのシステム図である。なお、図中の矢印は、冷媒の流れ方向を示している。
自動車用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサ１と、圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させるコンデンサ２と、凝縮された冷媒を一時的に蓄えておくとともに気液に分離するレシーバ３と、分離された液冷媒を絞り膨張させる温度式膨張弁４と、絞り膨張された霧状の冷媒を車室内の空気との熱交換により蒸発させるエバポレータ５とを備え、エバポレータ５にて蒸発された冷媒をコンプレッサ１に戻すことによって冷媒が循環する冷凍サイクルを構成している。
【００１６】
この冷凍サイクルを構成する温度式膨張弁４は、レシーバ３から供給された高温・高圧の液冷媒を絞り膨張させ、低温・低圧の霧状の冷媒にしてエバポレータ５に送り出す弁部１１と、エバポレータ５を出た冷媒の温度および圧力を感知し、感知した冷媒の過熱度が所定の値を維持するようにエバポレータ５に送り出す冷媒の流量を弁部１１で制御するパワーエレメント１２とを備えている。
【００１７】
温度式膨張弁４の弁部１１は、ブロック状のボディ１３を有している。このボディ１３は、レシーバ３からの冷媒をエバポレータ５へ流す第１の冷媒通路１４と、エバポレータ５からの冷媒をコンプレッサ１へ流す第２の冷媒通路１５とを有している。第１の冷媒通路１４は、その両端に、高圧配管が接続される高圧入口ポート１６および低圧配管が接続される低圧出口ポート１７を有し、その中間に、ボディ１３の長手方向に弁孔１８が形成されている。弁孔１８の高圧側には、弁孔１８を開閉可能にする弁体１９が配置され、この弁体１９は、弁体受け２０を介してスプリング２１により弁孔１８を閉じる方向に付勢されている。
【００１８】
弁体１９を収容する弁室は、弁孔１８と同軸方向にボディ１３に形成されており、その開口端には、アジャストねじ２２が軸方向に進退自在に螺着され、Ｏリング２３によってシールされることで閉止されている。アジャストねじ２２には、ばね受け部材２４が嵌合され、スプリング２１の弁体受け２０とは逆側の端部を受けている。アジャストねじ２２は、ボディ１３への螺入量を調整することにより、スプリング２１のばね荷重を調整することができ、これによってセット値が調整され、過熱度が調整されることになる。
【００１９】
第２の冷媒通路１５は、その両端に、エバポレータ５からの戻り低圧配管が接続される戻り低圧入口ポート２５およびコンプレッサ１への戻り低圧配管が接続される戻り低圧出口ポート２６を有している。
【００２０】
パワーエレメント１２は、ボディ１３の頂面に螺着により結合されている。パワーエレメント１２は、ダイヤフラム２７を挟んでその両側にアッパーハウジング２８およびロアハウジング２９が配置され、これらの外周縁部をともに溶接することによって形成されている。アッパーハウジング２８とダイヤフラム２７とによって囲まれた部屋は、冷凍サイクルの冷媒に似た特性を有するガスが封入されており、第２の冷媒通路１５を通過する冷媒の温度および圧力を感知する感温室を構成している。ロアハウジング２９の中には、ダイヤフラム２７の下面中央部に当接されたセンターディスク３０が配置されている。このセンターディスク３０は、第２の冷媒通路１５に導入された冷媒の温度および圧力に応じて感温室内の圧力が変化することによるダイヤフラム２７の変位をシャフト３１を介して弁体１９に伝達するためのものである。
【００２１】
シャフト３１は、第２の冷媒通路１５を横切って弁部１１まで延びていて、その上端がボディ１３の図の上部に収容されたホルダ３２により、中間が第１の冷媒通路１４および第２の冷媒通路１５の間のボディ１３に形成された貫通孔３３により、弁体１９の開閉方向に進退自在に保持されている。シャフト３１の下端は、弁孔１８を介して弁体１９に当接されている。
【００２２】
貫通孔３３の第２の冷媒通路１５の側には、段々に拡径して形成された空間部３４を有し、その空間部３４の弁部１１側には、第１の冷媒通路１４と第２の冷媒通路１５との間で冷媒が漏れるのを防ぐためのＯリング３５が配置され、そのＯリング３５に隣接してＯリング３５の第２の冷媒通路１５への脱落を防止する止めリング３６が空間部３４の内壁に係止されている。この空間部３４の第２の冷媒通路１５への開口部には、感温アクチュエータとしてのバイメタル３７が配置され、その外周縁部はリング状のストッパ３８によって拘束されている。バイメタル３７は、その中央にシャフト３１が貫通する貫通孔を有している。シャフト３１には、そのバイメタル３７のパワーエレメント１２側の面と係脱するＥリング状の止輪３９が嵌合されている。バイメタル３７は、その貫通孔の内周縁部が、温度に依存し、外周縁部を支点としてシャフト３１の軸方向に変位するもので、セット値調整用のスプリング２１と協働する。
【００２３】
以上の構成の温度式膨張弁４において、自動車用空調装置が動作しているとき、レシーバ３から高圧入口ポート１６に導入された高圧の液冷媒は、弁体１９とこれが弁孔１８を閉止するときに着座する弁座との間の隙間および弁孔１８を通って流れ、そのときに絞り膨張されて霧状の低温・低圧の冷媒となり、低圧出口ポート１７からエバポレータ５へ送り出される。エバポレータ５で蒸発された冷媒は、戻り低圧入口ポート２５から温度式膨張弁４に導入され、第２の冷媒通路１５を介して戻り低圧出口ポート２６からコンプレッサ１の入口に送られる。このとき、第２の冷媒通路１５を通過する冷媒の一部は、ロアハウジング２９に導入され、パワーエレメント１２によって導入された冷媒の温度および圧力、すなわち過熱度が感知される。パワーエレメント１２において、たとえばコンプレッサ１の吐出容量が大きくてエバポレータ５での熱交換が多くなる高負荷時には、エバポレータ５から導入される冷媒の温度が高くなるので、温度式膨張弁４が感圧しているロアハウジング２９内の圧力よりも感温室内の圧力が相対的に高くなる。これにより、ダイヤフラム２７は弁部１１の側に変位し、その変位はシャフト３１を介して弁体受け２０を開弁方向に付勢し、エバポレータ５へ送り出す冷媒の流量を増加させるように作用する。逆に、エバポレータ５から導入された冷媒の温度が低くなる中低負荷時では、パワーエレメント１２は、エバポレータ５へ送り出す冷媒の流量を低下させるように作用する。この結果、温度式膨張弁４は、エバポレータ５の出口冷媒の過熱度がセット値調整用のスプリング２１によって設定された所定の値を維持するようにエバポレータ５に送り出す冷媒の流量を制御することになる。次に、セット値調整用のスプリング２１と協働するバイメタル３７の動作について、説明する。
【００２４】
図２は第１の実施の形態に係る温度式膨張弁の特性を示す図である。
バイメタル３７は、第２の冷媒通路１５を通過する冷媒、すなわちエバポレータ５出口の冷媒の温度を感知して動作する。ここで、バイメタル３７は、熱膨張率の異なる２種の金属の貼り合わせの向きにより、感知温度が高くなるに従って湾曲していく方向が異なるので、熱膨張率の大きな金属を弁部１１の側にし、温度が高くなるに連れて中央部が外周縁部よりもパワーエレメント１２の側に変位していく第１特性を有する場合と、熱膨張率の小さな金属を弁部１１の側にし、温度が高くなるに連れて中央部が外周縁部よりも弁部１１の側に変位していく第２特性を有する場合とについて説明する。なお、バイメタル３７は、その一例として、皿ばねの形状に形成されていて、その形状がある温度で、中央部と外周縁部との位置関係が反転するものを使用している。
【００２５】
第１特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４では、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｈ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度（０℃）では、バイメタル３７は、止輪３９に接触していない位置に設置されている。エバポレータ５出口の冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度、この例では１０℃になると、バイメタル３７は反転して止輪３９をパワーエレメント１２の側に押し上げるように作用する。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は大きくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、このばね荷重の補正によってＰｓｅｔ（ｈ）から標準のＰｓｅｔに下げられたことになる。
【００２６】
したがって、第２の冷媒通路１５の冷媒の温度を感知する第１特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４では、エバポレータ５の空気負荷、すなわち、熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が中低負荷領域で高くなるチャージ特性Ａ（ｈ）を有することになる。これは、図１１のセット値の変更により変化する要因の変化傾向を示す図で見ると、セット値を高くしたことによる中低負荷領域での利点を享受できることを意味する。
【００２７】
上記の第２特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４では、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｓ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度（０℃）では、バイメタル３７は、図示の状態から反転していて、止輪３９をパワーエレメント１２の側に押し上げるように作用する位置に設置されている。エバポレータ５出口の冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、バイメタル３７は反転して図示の状態のように、止輪３９から実質的に離れた状態になる。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は小さくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｓ）から標準のＰｓｅｔに上げられたと同じ状態になる。
【００２８】
したがって、第２の冷媒通路１５の冷媒の温度を感知する第２特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４では、エバポレータ５の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が中低負荷領域で低くなるチャージ特性Ａ（ｓ）を有することになる。これは、図１１のセット値の変更により変化する要因の変化傾向を示す図で見ると、セット値を低く設定したことによる中低負荷領域での利点を享受できることを意味する。なお、図１１では、低負荷領域において、セット値を下げたときにシステムのハンチングが悪化する傾向を一般的に有していることを示したが、コンプレッサ１にハンチングの起きにくいものを使用することによって、このチャージ特性Ａ（ｓ）を有する温度式膨張弁４を使用することが可能になるのである。
【００２９】
なお、上記の例では、皿ばねの形状のバイメタル３７がある温度で、中央部と外周縁部の位置が反転するようなスナップ動作をするもので示したが、スナップ動作をしない領域で使用することにより、チャージ特性Ａ（ｈ），Ａ（ｓ）における中負荷領域と高負荷領域との境界の変曲点を滑らかにすることができる。
【００３０】
図３は第２の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図３において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３１】
この第２の実施の形態に係る温度式膨張弁４ａは、第１の実施の形態に係る温度式膨張弁４に比較して、バイメタル３７および止輪３９の軸方向の位置関係を逆にしたものである。したがって、バイメタル３７に上記の第１特性を有する温度式膨張弁４ａの場合、チャージ特性はＡ（ｓ）になり、上記の第２特性を有する温度式膨張弁４ａの場合には、チャージ特性はＡ（ｈ）になる。
【００３２】
図４は第３の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図４において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３３】
この第３の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｂは、第１および第２の実施の形態に係る温度式膨張弁４，４ａに比較して、感温アクチュエータに形状記憶合金ばね４０を使用している点で異なっている。すなわち、空間部３４には、形状記憶合金ばね４０が配置され、その一端は止輪３９に係止され、他端は空間部３４の底面に係止されている。形状記憶合金ばね４０は、たとえばＮｉ−Ｔｉ系形状記憶合金が使用され、その変態点をチャージ特性の変曲点に一致させている。
【００３４】
形状記憶合金ばね４０を用いた温度式膨張弁４ｂでは、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｈ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度（０℃）では、形状記憶合金ばね４０のばね荷重は小さく、止輪３９をパワーエレメント１２の側に押し上げるだけの力はない。エバポレータ５出口の冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、形状記憶合金ばね４０はそのばね荷重が大きくなって、シャフト３１をパワーエレメント１２の側に押し上げるように作用する。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は大きくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｈ）から標準のＰｓｅｔに下げられたと同じ状態になる。
【００３５】
したがって、第２の冷媒通路１５の冷媒の温度を感知する形状記憶合金ばね４０を用いた温度式膨張弁４ｂは、エバポレータ５の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が高負荷領域で低くなるチャージ特性Ａ（ｈ）を有することになる。
【００３６】
図５は第４の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図５において、図４に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３７】
この第４の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｃは、第３の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｂに比較して、形状記憶合金ばね４０を第２の冷媒通路１５にてシャフト３１を弁部１１の側へ押し下げるように配置されている。すなわち、形状記憶合金ばね４０は、ホルダ３２とシャフト３１に係止されている止輪３９との間に配置されている。
【００３８】
この温度式膨張弁４ｃでは、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｓ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度（０℃）では、形状記憶合金ばね４０のばね荷重は小さく、止輪３９を弁部１１の側に押し下げるだけの力はない。エバポレータ５出口の冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、形状記憶合金ばね４０はそのばね荷重が大きくなって、シャフト３１を弁部１１の側に押し下げるように作用する。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は小さくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｓ）から標準のＰｓｅｔに上げられたと同じ状態になる。
【００３９】
したがって、形状記憶合金ばね４０を用いた温度式膨張弁４ｃは、エバポレータ５の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が高負荷領域で高くなるチャージ特性Ａ（ｓ）を有することになる。
【００４０】
図６は第５の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図６において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４１】
この第５の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｄは、第１ないし第４の実施の形態に係る温度式膨張弁４，４ａ，４ｂ，４ｃが感温アクチュエータをエバポレータ５の空気負荷を検出することができる第２の冷媒通路１５の中に配置されているのに対し、コンデンサ２の空気負荷を検出することができる第１の冷媒通路１４の高圧側に配置されている点で異なっている。すなわち、感温アクチュエータであるバイメタル３７は、弁室内にて、中央貫通孔の内周縁部が弁体受け２０に係止し、外周縁部がボディ１３に係止するように配置されている。この第５の実施の形態は、外気温によってコンデンサ２を出る冷媒の温度が大きく変化するので、熱交換器にかかる熱負荷を高圧冷媒の温度に対応させて検出することができ、その高圧冷媒の温度に対応してセット値を変更しようというものである。
【００４２】
上記の第１特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４ｄでは、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｈ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度では、バイメタル３７は、弁体受け２０にほとんど接触していない位置に設置されている。高圧入口ポート１６に導入される高圧冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、バイメタル３７は反転して弁体受け２０をパワーエレメント１２の側に押し上げるように作用する。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は大きくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｈ）から標準のＰｓｅｔに下げられたことになる。
【００４３】
したがって、第１特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４ｄでは、コンデンサ２の空気負荷、すなわち、熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が中低負荷領域で高くなるチャージ特性Ａ（ｈ）を有することになる。
【００４４】
上記の第２特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４ｄでは、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｓ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度では、バイメタル３７は、図示の状態から反転していて、弁体受け２０をパワーエレメント１２の側に押し上げるように作用する位置に設置されている。高圧冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、バイメタル３７は反転して図示の状態のように、弁体受け２０から実質的に離れた状態になる。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は小さくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｓ）から標準のＰｓｅｔに上げられたと同じ状態になる。
【００４５】
したがって、高圧冷媒の温度を感知する第２特性を有するバイメタル３７を用いた温度式膨張弁４ｄでは、コンデンサ２の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が中低負荷領域で低くなるチャージ特性Ａ（ｓ）を有することになる。
【００４６】
図７は第６の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図７において、図６に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４７】
この第６の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｅは、第５の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｄの感温アクチュエータを形状記憶合金ばね４０にしている点で異なっている。すなわち、形状記憶合金ばね４０は、弁室内にて、弁体受け２０とばね受け部材２４との間に配置している。
【００４８】
この温度式膨張弁４ｅでは、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｈ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度では、形状記憶合金ばね４０のばね荷重は小さく、弁体受け２０をパワーエレメント１２の側に押し上げるだけの力はない。高圧冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、形状記憶合金ばね４０はそのばね荷重が大きくなって、弁体受け２０をパワーエレメント１２の側に押し上げるように作用する。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は大きくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｈ）から標準のＰｓｅｔに下げられたと同じ状態になる。
【００４９】
したがって、高圧冷媒の温度を感知する形状記憶合金ばね４０を用いた温度式膨張弁４ｅは、コンデンサ２の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が高負荷領域で低くなるチャージ特性Ａ（ｈ）を有することになる。
【００５０】
図８は第７の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図８において、図７に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５１】
この第７の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｆは、第６の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｅと比較して、形状記憶合金ばね４０の設置位置を変更している点で異なっている。すなわち、形状記憶合金ばね４０は、弁室内にて、弁体受け２０と弁孔１８の回りに凹設された環状溝との間に配置している。
【００５２】
この温度式膨張弁４ｆでは、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｓ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度では、形状記憶合金ばね４０のばね荷重は小さく、弁体受け２０を開弁方向に押し下げるだけの力はない。高圧冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、形状記憶合金ばね４０はそのばね荷重が大きくなって、弁体受け２０を開弁方向に押し下げるように作用する。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は小さくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｓ）から標準のＰｓｅｔに上げられたと同じ状態になる。
【００５３】
したがって、形状記憶合金ばね４０を用いた温度式膨張弁４ｆは、コンデンサ２の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が高負荷領域で高くなるチャージ特性Ａ（ｓ）を有することになる。
【００５４】
図９は第８の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図９において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５５】
この第８の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｇは、熱交換器にかかる熱負荷を第１の冷媒通路１４の低圧側で感知することにより、エバポレータ５の空気負荷を間接的に感知するものである。すなわち、車室内温度が高くなるとコンデンサ２を出る冷媒が多く蒸発して圧力が高くなるが、これにより、コンデンサ２の入口側の圧力も上がることになる。コンデンサ２の入口側は、気体と液体が存在している領域なので、冷媒はその飽和曲線に沿って圧力・温度が変化することになる。このため、コンデンサ２の入口側の冷媒の圧力が上がれば、それに連れて温度も上がることになるので、この温度式膨張弁４ｇは、そのコンデンサ２の入口側、つまり、低圧出口ポート１７の冷媒の温度を熱交換器にかかる熱負荷として検出し、その温度に対応してセット値を変更しようというものである。
【００５６】
したがって、この温度式膨張弁４ｇは、低圧出口ポート１７に連通する部屋の中において、形状記憶合金ばね４０をシャフト３１に係止された止輪３９と貫通孔３３の開口端回りに凹設された凹部との間に配置されている。形状記憶合金ばね４０は、弁室側から組み込む関係上、止輪３９および形状記憶合金ばね４０を通過させる孔に弁座部材４１を圧入して弁孔１８を構成している。
【００５７】
この温度式膨張弁４ｅでは、セット値調整用のスプリング２１は、セット値がＰｓｅｔ（ｓ）になるよう調整されていて、このセット値調整時の温度では、形状記憶合金ばね４０のばね荷重は小さく、シャフト３１を弁体１９の方向に押し下げるだけの力はない。膨張直後の低圧冷媒の温度が高くなって、高負荷領域に入る温度になると、形状記憶合金ばね４０はそのばね荷重が大きくなって、シャフト３１を弁体１９の方向に押し下げるように作用する。これにより、セット値調整用のスプリング２１のばね荷重は小さくなる方向にバイアスが掛けられたことになるので、セット値は、Ｐｓｅｔ（ｓ）から標準のＰｓｅｔに上げられたと同じ状態になる。
【００５８】
したがって、低圧冷媒の温度を感知する形状記憶合金ばね４０を用いた温度式膨張弁４ｅは、エバポレータ５の空気負荷である熱交換器にかかる熱負荷に対応してセット値が高負荷領域で高くなるチャージ特性Ａ（ｓ）を有することになる。
【００５９】
なお、第８の実施の形態に係る温度式膨張弁４ｇは、低圧冷媒の温度を感知してスプリング２１のばね荷重を補正する感温アクチュエータに形状記憶合金ばね４０を使用したが、上記した実施の形態のように、バイメタルで構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施の形態に係る温度式膨張弁を中央縦断面図で示した冷凍サイクルのシステム図である。
【図２】第１の実施の形態に係る温度式膨張弁の特性を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図５】第４の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図６】第５の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図７】第６の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図８】第７の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図９】第８の実施の形態に係る温度式膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図１０】温度式膨張弁の特性を示す図である。
【図１１】セット値の変更により変化する要因の変化傾向を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  コンプレッサ
２  コンデンサ
３  レシーバ
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ  温度式膨張弁
５  エバポレータ
１１  弁部
１２  パワーエレメント
１３  ボディ
１４  第１の冷媒通路
１５  第２の冷媒通路
１６  高圧入口ポート
１７  低圧出口ポート
１８  弁孔
１９  弁体
２０  弁体受け
２１  スプリング
２２  アジャストねじ
２３  Ｏリング
２４  ばね受け部材
２５  戻り低圧入口ポート
２６  戻り低圧出口ポート
２７  ダイヤフラム
２８  アッパーハウジング
２９  ロアハウジング
３０  センターディスク
３１  シャフト
３２  ホルダ
３３  貫通孔
３４  空間部
３５  Ｏリング
３６  止めリング
３７  バイメタル
３８  ストッパ
３９  止輪
４０  形状記憶合金ばね
４１  弁座部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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