(57)【要約】【課題】内部熱交換器を備えた冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、循環する冷媒流量を適切に確保する。【解決手段】内部熱交換器が備えられたある態様の冷凍サイクルにおいては、膨張装置４が、内部熱交換器６の低圧側入口近傍の温度を感知する第１の感温部と、内部熱交換器６の低圧側出口近傍の温度を感知する第２の感温部と、圧力充填室の充填圧力Ｐｐと圧力感知室の感知圧力Ｐｅとの差圧に応じて弁部に開弁方向の力を付与する感圧部とを備える。そして、圧力充填室の充填圧力Ｐｐが、第１の感温部が感知する温度および第２の感温部が感知する温度のうち、高い方の温度に応じて変化するよう構成されている。【選択図】図１
2011102665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、
前記外部熱交換器から送出された冷媒を絞り膨張させる膨張装置と、
前記膨張装置から導出された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から前記圧縮機に送られる冷媒と、前記外部熱交換器から前記膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、
を備える冷凍サイクルにおいて、
前記膨張装置は、
絞り膨張させる冷媒の流量を調整する弁部と、
前記内部熱交換器の低圧側入口近傍の温度を感知する第１の感温部と、
前記内部熱交換器の低圧側出口近傍の温度を感知する第２の感温部と、
作動流体が満たされる圧力充填室と、前記蒸発器からの戻り冷媒が導入される圧力感知室とを有し、前記圧力充填室の充填圧力と前記圧力感知室の感知圧力との差圧に応じて前記弁部に開弁方向の力を付与する感圧部と、を備え、
前記圧力充填室の充填圧力が、前記第１の感温部が感知する温度および前記第２の感温部が感知する温度のうち、高い方の温度に応じて変化するよう構成されていることを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
前記膨張装置は、
前記圧力充填室とキャピラリチューブによって接続され、前記内部熱交換器の低圧側出口近傍の冷媒の温度を感知する感温筒を備え、
前記圧力充填室には前記作動流体として凝縮性の気液混合冷媒が満たされ、
前記圧力充填室が前記第１の感温部として機能する一方、前記感温筒が前記第２の感温部として機能し、
前記圧力充填室と前記キャピラリチューブと前記感温筒とによって密閉された圧力空間に、その圧力充填室と感温筒のうち高温となった側の少なくとも一部に気相部が形成されるよう前記気液混合冷媒が封入され、前記感圧部が、前記気相部の飽和蒸気圧を前記充填圧力として感知することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項３】
前記内部熱交換器は、前記外部熱交換器から前記膨張装置へ向かう冷媒を通過させる高圧通路と、前記蒸発器から前記圧縮機へ向かう冷媒を通過させる低圧通路とを備え、
前記圧力充填室が前記低圧通路の入口近傍に配置され、前記感温筒が前記低圧通路の出口近傍に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル。
【請求項４】
前記内部熱交換器が、前記蒸発器の出口と前記圧縮機の入口との間の戻り低圧配管の一部を構成し、
前記圧力充填室、前記キャピラリチューブおよび前記感温筒が、前記戻り低圧配管の内部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル。
【請求項５】
冷凍サイクルに設けられ、上流側から導入された冷媒を絞り膨張して下流側に導出する膨張装置において、
絞り膨張させる冷媒の流量を調整する弁部を内部に有するボディと、
前記ボディに取り付けられたハウジングと、そのハウジングを作動流体が満たされる圧力充填室と冷媒が導入される圧力感知室とに仕切る感圧部材とを有し、その感圧部材が前記圧力充填室の充填圧力と前記圧力感知室の感知圧力との差圧に応じて変位することにより前記弁部に開弁方向の力を付与する感圧部と、
前記圧力充填室またはその近傍の温度を感知する第１の感温部と、
前記圧力充填室から前記第１の感温部よりも下流側に離間した所定位置の温度を感知する第２の感温部と、を備え、
前記圧力充填室の充填圧力が、前記第１の感温部が感知する温度および前記第２の感温部が感知する温度のうち、高い方の温度に応じて変化するよう構成されていることを特徴とする膨張装置。
【請求項６】
前記圧力充填室とキャピラリチューブによって接続された感温筒を備え、
前記圧力充填室には前記作動流体として凝縮性の気液混合冷媒が満たされ、
前記圧力充填室が前記第１の感温部として機能する一方、前記感温筒が前記第２の感温部として機能し、
前記圧力充填室と前記キャピラリチューブと前記感温筒とによって密閉された圧力空間に、その圧力充填室と感温筒のうち高温となった側の少なくとも一部に気相部が形成されるよう前記気液混合冷媒が封入され、前記感圧部が、前記気相部の飽和蒸気圧を前記充填圧力として感知することを特徴とする請求項５に記載の膨張装置。
【請求項７】
前記気液混合冷媒として、温度に対する飽和蒸気圧の特性が前記冷凍サイクルを循環する冷媒と類似したものを用いることを特徴とする請求項６に記載の膨張装置。
【請求項８】
前記ボディを貫通する冷媒通路の中間部に設けられた弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
前記感圧部材の変位を前記弁体に伝達して前記弁部を開閉させる作動ロッドと、
前記弁体の前記感圧部とは反対側に配置され、前記弁体に閉弁方向の付勢力を付与するとともに、前記弁部の上流側圧力と下流側圧力との差圧に応じてその付勢力が変化する付勢機構と、
を備えることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の膨張装置。
【請求項９】
前記付勢機構は、
前記ボディに前記弁部の開閉方向に摺動可能に設けられるとともに、前記ボディを前記弁体側の弁室と前記弁体と反対側の背圧室とに区画する区画部材と、
前記区画部材と前記弁体との間に介装され、前記弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと、を備え、
前記背圧室に前記弁部の上流側圧力が導入され、前記区画部材が前記弁部の上流側圧力と下流側圧力との差圧に応じて前記弁体に近接または離間する方向に変位することにより、前記スプリングの付勢力を変化させることを特徴とする請求項８に記載の膨張装置。
【請求項１０】
冷凍サイクルに設けられ、上流側から導入された冷媒を絞り膨張して下流側に導出する膨張装置において、
絞り膨張させる冷媒の流量を調整する弁部を内部に有するボディと、
前記ボディに取り付けられたハウジングと、そのハウジングを作動流体が満たされる圧力充填室と冷媒が導入される圧力感知室とに仕切る感圧部材とを有し、その感圧部材が前記圧力充填室の充填圧力と前記圧力感知室の感知圧力との差圧に応じて変位することにより前記弁部に開弁方向の力を付与する感圧部と、
前記圧力充填室またはその近傍に設けられた第１の感温室と、
前記圧力充填室とキャピラリチューブにより接続され、前記第１の感温室よりも下流側の所定位置に設けられた第２の感温室と、
を備え、
前記圧力充填室、前記第１の感温室、前記第２の感温室および前記キャピラリチューブにより密閉された圧力空間に前記作動流体が満たされ、前記第１の感温室および前記第２の感温室には、感知する温度に応じて前記作動流体を吸着または離脱させる吸着剤がそれぞれ設けられていることを特徴とする膨張装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用空調装置に好適な冷凍サイクル、およびその冷凍サイクルに設けられて上流側から導入された高温・高圧の冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の冷媒にして蒸発器へ送出する膨張装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置の冷凍サイクルには一般に、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を気液に分離する受液器、分離された液冷媒を絞り膨張させて霧状にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器が設けられている。膨張弁としては、蒸発器から導出された冷媒が所定の過熱度をもつように、例えば蒸発器出口における冷媒の温度および圧力を感知して弁部を開閉し、蒸発器へ送出する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁が用いられる。
【０００３】
このような冷凍サイクルとして、そのシステムの効率を上げるために内部熱交換器を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。内部熱交換器は、例えば受液器から膨張弁の入口に送られる高温・高圧の液冷媒と、蒸発器から圧縮機の入口に送られる低温・低圧のガス冷媒との間で熱交換を行う。これにより、膨張弁に導入される冷媒が内部熱交換器により冷却されることで膨張弁の入口の冷媒のエンタルピを低下させると同時に、蒸発器から送出された冷媒が内部熱交換器により加熱されることで圧縮機の入口の冷媒のエンタルピを上昇させる。その結果、蒸発器の入口と圧縮機の入口とのエンタルピの差が大きくなり冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４００４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、冷凍サイクルが極低負荷で運転されるような場合、このような内部熱交換器を備えることが逆効果を招く場合がある。すなわち、冷凍サイクルは、車室内を冷却する必要がなくても、車室内外の温度差によって窓ガラスの曇りが発生したときなど、車室内の除湿のために運転されることがある。特に外気温度が極低温のような場合、内部熱交換器において蒸発器から送出された低圧側の冷媒が冷却され、受液器から供給される高圧側の冷媒が暖められるという通常負荷の場合とは逆の現象が発生することがある。このような場合、膨張弁がその冷却された蒸発器出口側の温度を感知して閉弁方向に動作するため、圧縮機を起動しても蒸発器に十分な冷媒を送り込むことができず、除湿が難しくなることがある。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、内部熱交換器を備えた冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、循環する冷媒流量を適切に確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、外部熱交換器から送出された冷媒を絞り膨張させる膨張装置と、膨張装置から導出された冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から圧縮機に送られる冷媒と、外部熱交換器から膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、を備える。膨張装置は、絞り膨張させる冷媒の流量を調整する弁部と、内部熱交換器の低圧側入口近傍の温度を感知する第１の感温部と、内部熱交換器の低圧側出口近傍の温度を感知する第２の感温部と、作動流体が満たされる圧力充填室と、蒸発器からの戻り冷媒が導入される圧力感知室とを有し、圧力充填室の充填圧力と圧力感知室の感知圧力との差圧に応じて弁部に開弁方向の力を付与する感圧部と、を備える。圧力充填室の充填圧力が、第１の感温部が感知する温度および第２の感温部が感知する温度のうち、高い方の温度に応じて変化するよう構成されている。
【０００８】
この態様によると、膨張装置が内部熱交換器の低圧側の入口近傍および出口近傍の温度を感知し、その高い方の温度に応じて弁部を開閉させる。すなわち、冷凍サイクルが通常負荷で運転される状態においては、膨張装置が通常通り内部熱交換器の低圧側出口近傍の温度を感知して弁部の開度を調整する安定した制御が実現される。このとき、外部熱交換器側から膨張装置へ送られる高温・高圧の液冷媒と、蒸発器から圧縮機へ送られる低温・低圧のガス冷媒との間で熱交換が行われ、システムの効率が高められる。一方、冷凍サイクルが極低負荷で運転されたために仮に内部熱交換器において通常とは逆の熱交換が行われたとしても、膨張装置はその高い方の温度に応じて動作するため、ある程度の弁開度を確保することができる。すなわち、冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、循環する冷媒流量を適切に確保することができる。
【０００９】
本発明の別の態様は、冷凍サイクルに設けられ、上流側から導入された冷媒を絞り膨張して下流側に導出する膨張装置である。この膨張装置は、絞り膨張させる冷媒の流量を調整する弁部を内部に有するボディと、ボディに取り付けられたハウジングと、そのハウジングを作動流体が満たされる圧力充填室と冷媒が導入される圧力感知室とに仕切る感圧部材とを有し、その感圧部材が圧力充填室の充填圧力と圧力感知室の感知圧力との差圧に応じて変位することにより弁部に開弁方向の力を付与する感圧部と、圧力充填室またはその近傍の温度を感知する第１の感温部と、圧力充填室から第１の感温部よりも下流側に離間した所定位置の温度を感知する第２の感温部と、を備える。圧力充填室の充填圧力が、第１の感温部が感知する温度および第２の感温部が感知する温度のうち、高い方の温度に応じて変化するよう構成されている。
【００１０】
ここで、冷凍サイクルに蒸発器から圧縮機に送られる冷媒と、外部熱交換器から膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器が設けられる場合、第１の感温部が内部熱交換器の低圧側入口近傍に配置され、第２の感温部が内部熱交換器の低圧側出口近傍に配置されるものでもよい。
【００１１】
この態様の膨張装置によれば、第１の感温部および第２の感温部により冷凍サイクルの異なる２点の温度が感知され、その高い方の温度に応じてその弁部が開閉され、循環する冷媒流量が調整される。このため、極低温下など冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、冷凍サイクルが運転される限り、ある程度の弁開度を確保することができる。すなわち、当該膨張装置を冷凍サイクルに適用することにより、循環する冷媒流量を適切に確保することができる。
【００１２】
具体的には、圧力充填室とキャピラリチューブによって接続された感温筒を備えてもよい。圧力充填室には作動流体として凝縮性の気液混合冷媒が満たされ、圧力充填室が第１の感温部として機能する一方、感温筒が第２の感温部として機能し、圧力充填室とキャピラリチューブと感温筒とによって密閉された圧力空間に、その圧力充填室と感温筒のうち高温となった側の少なくとも一部に気相部が形成されるよう気液混合冷媒が封入され、感圧部が、気相部の飽和蒸気圧を充填圧力として感知してもよい。
【００１３】
この態様によれば、圧力充填室とキャピラリチューブと感温筒とによって密閉された圧力空間の大部分が液相部となるが、圧力充填室と感温筒のうち高温となる側には気相部が形成されて飽和状態となる。この圧力充填室と感温筒の一方の気相部に発生する飽和蒸気圧は、液相部を介して他方に伝達されることになるため、いずれにしても高温側の気相部の飽和蒸気圧が感圧部により感知される。すなわち、感圧部が高温側の圧力を感知して弁部の開度を調整するため、冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、循環する冷媒流量を適切に確保することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様もまた、冷凍サイクルに設けられ、上流側から導入された冷媒を絞り膨張して下流側に導出する膨張装置である。この膨張装置は、絞り膨張させる冷媒の流量を調整する弁部を内部に有するボディと、ボディに取り付けられたハウジングと、そのハウジングを作動流体が満たされる圧力充填室と冷媒が導入される圧力感知室とに仕切る感圧部材とを有し、その感圧部材が圧力充填室の充填圧力と圧力感知室の感知圧力との差圧に応じて変位することにより弁部に開弁方向の力を付与する感圧部と、圧力充填室またはその近傍に設けられた第１の感温室と、圧力充填室とキャピラリチューブにより接続され、第１の感温室よりも下流側の所定位置に設けられた第２の感温室と、を備える。圧力充填室、第１の感温室、第２の感温室およびキャピラリチューブにより密閉された圧力空間に作動流体が満たされ、第１の感温室および第２の感温室には、感知する温度に応じて作動流体を吸着または離脱させる吸着剤がそれぞれ設けられている。
【００１５】
ここで、冷凍サイクルに蒸発器から圧縮機に送られる冷媒と、外部熱交換器から膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器が設けられる場合、第１の感温室が内部熱交換器の低圧側入口近傍に配置され、第２の感温室が内部熱交換器の低圧側出口近傍に配置されるものでもよい。
【００１６】
この態様の膨張装置によれば、第１の感温室および第２の感温室により冷凍サイクルの異なる２点の温度が感知される。各感温室には吸着剤が設けられているため、それぞれの温度が所定温度以下であれば作動流体が吸着されてその体積が減少し、所定温度より高ければ作動流体が脱離されてその体積が増加する。したがって、第１の感温室、第２の感温室およびキャピラリチューブにより囲まれる圧力空間における作動流体の体積は、第１の感温室と第２の感温室の平均的な温度に左右されることになる。作動流体の体積が大きければ圧力充填室の圧力が高くなり、感圧部材が弁部の開弁方向に動作するようになる。つまり、極低温下など冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、一方の感温室の温度がある程度高ければ、ある程度の弁開度を確保することができる。すなわち、当該膨張装置を冷凍サイクルに適用することにより、循環する冷媒流量を適切に確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の膨張弁によれば、内部熱交換器を備えた冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、冷媒の流量特性を確保して膨張装置を良好に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態に係る冷凍サイクルを膨張弁およびその周辺の構成を中心に表すシステム構成図である。
【図２】膨張弁およびその周辺を構成を表す部分拡大断面図である。
【図３】膨張装置の構成および動作を表す説明図である。
【図４】第２の実施の形態に係る膨張弁およびその周辺の構成を表す断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る膨張装置周辺の構成を表す断面図である。
【図６】図５に示される膨張装置周辺の外観を部分的に示す図である。
【図７】膨張弁の周辺の構成を表す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。
【００２０】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、本発明の膨張装置を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される温度式膨張弁として具体化している。図１は、第１の実施の形態に係る冷凍サイクルを膨張弁およびその周辺の構成を中心に表すシステム構成図である。
【００２１】
この冷凍サイクルは、圧縮機１、凝縮器２、受液器３、膨張装置４および蒸発器５を含む冷媒循環回路に、冷媒としての代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）を循環させて車室内の空調を行うシステムとして構成されている。圧縮機１にて圧縮された高温・高圧の冷媒は、凝縮器２にて凝縮され、受液器３にて気液に分離される。このとき分離された液冷媒は、膨張装置４により絞り膨張されて霧状となり、蒸発器５へ送られる。その霧状の冷媒は蒸発器５にて蒸発され、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。蒸発器５との熱交換により冷却と除湿が行われた空気は、その一部がヒータを通過するよう制御されるなどして温度調整が行われる。本実施の形態では、システムの効率を高めるために、蒸発器５から圧縮機１に送られる冷媒と、受液器３から膨張装置４に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器６が設けられている。
【００２２】
内部熱交換器６は、外管１０と内管１２とを同軸状に配置して構成された二重管構造を有する。内管１２はその軸線方向に螺旋形状をなす伝熱管であり、仮にその外周面が外管１０の内周面と密着したとしても、両者の間に上流側と下流側とを連通させる冷媒通路が確保されるようになっている。この外管１０と内管１２との間隙により形成される冷媒通路は、受液器３から膨張装置４に送られる冷媒が通過する高圧通路１４の一部を構成する。内管１２の内部通路は、蒸発器５から圧縮機１に送られる冷媒が通過する低圧通路１６の一部を構成する。
【００２３】
内部熱交換器６の一端側では、外管１０の一端部が内管１２の外周面に溶接され、それにより高圧通路１４が封止されている。その外管１０の封止部の近傍には、受液器３から延びる高圧配管１８が接続されている。内部熱交換器６の他端側には、ケース２０内に収容された膨張装置４が配置されている。ケース２０は、樹脂材をモールド成形して得られ、一方で内部熱交換器６の外管１０に接続され、他方で蒸発器５に接続されている。
【００２４】
膨張装置４は、弁部および感圧部を備えた膨張弁２１と、その感圧部とキャピラリチューブ２２により接続された感温筒２３を備えている。ケース２０には、膨張弁２１のほぼ全体が収容されている。ケース２０には、膨張弁２１から導出された冷媒を蒸発器５へ導出する冷媒導出通路２４と、蒸発器５から送出された冷媒を再び導入する戻り通路２６が形成され、両通路が膨張弁２１によって区画されている。感温筒２３は、内部熱交換器６の低圧側出口近傍に配置され、低圧通路１６を流れる冷媒の温度を感知する。内部熱交換器６の低圧側入口近傍には膨張弁２１の感圧部が配置されている。キャピラリチューブ２２は、ケース２０から内管１２へ延びるように設けられ、その一端が感圧部に連結され、他端が感温筒２３に連結されている。なお、本実施の形態では、樹脂製のケース２０が外力による衝撃によって破壊されることを防止するために、ケース２０を覆うように金属製のケース２８が嵌着されている。ケース２８には、ケース２０と外管１０との接続部を結合するクランプ２９が一体に設けられている。
【００２５】
受液器３から送り出された高温・高圧（上流側圧力Ｐ０）の液冷媒は、高圧配管１８および高圧通路１４を介して膨張装置４に導入され、その弁部にて絞り膨張されて低温・低圧（下流側圧力Ｐｘ）の冷媒となり、冷媒導出通路２４を介して蒸発器５へ送出される。そして、蒸発器５にて熱交換された後に導出された低圧（導出圧力Ｐｅ）のガス冷媒は、再びケース２０内に導入され、戻り通路２６および低圧通路１６を介して圧縮機１へと送られる。内部熱交換器６は、通常負荷の状態においてその高圧通路１４を流れる高温・高圧の冷媒と、低圧通路１６を流れる低温・低圧の冷媒との間で熱交換を行い、冷凍サイクルのシステムの効率を高める。膨張装置４は、低圧通路１６を流れる冷媒の温度および圧力を感知して弁部の開度を調整し、蒸発器５へ必要流量の冷媒を供給する。
【００２６】
図２は、膨張弁およびその周辺を構成を表す部分拡大断面図である。  
膨張弁２１は、ケース２０内に収容される態様の温度式膨張弁として構成され、冷媒通路が形成されたボディ３２と、ボディ３２に装着されたパワーエレメント３４（「感圧部」に該当する）を備える。ボディ３２の内部には弁部が設けられ、パワーエレメント３４がその弁部を開閉駆動する。
【００２７】
ボディ３２の一方の側部には高圧の冷媒を導入する入口ポート３６が設けられ、他方の側部には低圧の冷媒を導出する出口ポート３８が設けられている。これらのポートは、ボディ３２を貫通する冷媒通路を介して連通している。その冷媒通路の中間部には区画壁４０が設けられ、その区画壁４０を上下に貫通するように貫通孔４１が設けられている。この貫通孔４１には、パワーエレメント３４のハウジング３５の下半部が圧入され、そのハウジング３５の下端開口端部に弁孔４２が設けられている。そして、弁孔４２に下方（下流側）から対向するように弁体４４が配置されている。冷媒通路において区画壁４０の上流側が高圧冷媒通路４６となり、下流側が低圧冷媒通路４８となる。
【００２８】
パワーエレメント３４は、中空のハウジング３５と、ハウジング３５内を圧力充填室Ｓ１と圧力感知室Ｓ２とに仕切るように配設されたダイアフラム５２（「感圧部材」に該当する）とを含んで構成されている。ハウジング３５は、ともにステンレスからなる有蓋状のアッパーハウジング５４および段付円筒状のロアハウジング５６からなり、これらの開口部を突き合わせてその外縁部にステンレス等の金属薄板からなるダイアフラム５２の外縁部を挟むようにして組み付けられる。ハウジング３５は、アッパーハウジング５４とロアハウジング５６との間にダイアフラム５２を挟んだ状態でその接合部の外周に沿ってＴＩＧ溶接等が施されることにより、容器状に形成されている。圧力充填室Ｓ１は「第１の感温部」を構成し、キャピラリチューブ２２を介して感温筒２３の内部に連通している。感温筒２３は、「第２の感温部」を構成する。
【００２９】
圧力充填室Ｓ１とキャピラリチューブ２２と感温筒２３とによって密閉された圧力空間には、作動流体として凝縮性の気液混合冷媒が満たされている。なお、本実施の形態では、その作動流体として冷凍サイクルを循環する冷媒と同じ代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が用いられるが、例えばＨＦＣ−１５２ａなど、温度に対する飽和蒸気圧の特性が冷凍サイクルを循環する冷媒と類似したものを用いることもできる。なお、ここでいう「類似」とは、ここではフッ化炭化水素系冷媒という同系統の冷媒を例示しているが、使用温度範囲において温度をパラメータとした飽和蒸気圧の差が、膨張弁２１の開弁特性に良好に保持できるよう予め定める許容範囲以内にあればよい。ただし、この密閉された圧力空間の大部分が液相部となり、圧力充填室Ｓ１と感温筒２３のうち高温となった側に所定量の気相部が形成されるような冷媒の充填方式がとられる。これは、冷凍サイクルが極低負荷で運転されても膨張弁２１から送出される冷媒流量を確保できるよう、パワーエレメント３４による温度感知において工夫を施したものであるが、その詳細については後述する。
【００３０】
ロアハウジング５６は、その下半部が縮径して下方に延出しており、その延出部がボディ３２の貫通孔４１に圧入されることにより、パワーエレメント３４がボディ３２に固定されている。ロアハウジング５６と貫通孔４１との間には、シール用のＯリング５７が配設されている。そして、ロアハウジング５６の下端開口部に弁孔４２が形成され、そのやや上方の側部に内外を連通する連通孔５８が設けられている。この連通孔５８および弁部を介して高圧冷媒通路４６と低圧冷媒通路４８とが連通している。ロアハウジング５６の側部には、内外を連通させる複数の通気孔６０が周方向に所定の間隔で設けられている。圧力感知室Ｓ２には、通気孔６０を介して戻り通路２６を流れる冷媒が導入される。
【００３１】
弁体４４には、細径部を介して柱状の作動ロッド６２が一体に設けられている。作動ロッド６２は、ロアハウジング５６の延出部に摺動可能に挿通されている。ロアハウジング５６の摺動部にはシール用のＯリング６４が嵌着されているため、高圧冷媒通路４６の高圧の冷媒がその摺動部を介して圧力感知室Ｓ２へ漏洩することが防止されている。作動ロッド６２は、その上端面がダイアフラム５２の下面中央に当接している。すなわち、圧力充填室Ｓ１の充填圧力Ｐｐと圧力感知室Ｓ２の感知圧力Ｐｅとの差圧（Ｐｐ−Ｐｅ）に応じてダイアフラム５２が変位することによる駆動力が、作動ロッド６２を介して弁体４４に伝達されて弁部を開閉させる。本実施の形態においては、作動ロッド６２の外径と弁孔４２の内径とが実質的に等しく構成されており、その結果、弁体４４に作用する高圧の上流側圧力Ｐ０がキャンセルされる。ロアハウジング５６の下流側開口端縁によって弁座６６が形成されており、弁体４４のテーパ面が弁座６６に着脱することにより弁部が開閉される。
【００３２】
ボディ３２の下端開口部には、有底段付円筒状のばね受け部材６８（「区画部材」に該当する）が弁部の開閉方向に摺動可能に配設されている。さらに、その下端開口部を下方から封止するように有底段付円筒状の封止部材７０がＯリング７２を介して固定されている。ばね受け部材６８の上端開口部には半径方向外向きに延出するフランジ部が設けられ、ばね受け部材６８は、そのフランジ部がボディ３２に摺動可能に支持される一方、底部が封止部材７０に摺動可能に支持されている。ばね受け部材６８の側面とボディ３２の下端部内周面との間には、シール用のＯリング７４が介装されている。ばね受け部材６８は、そのフランジ部がボディ３２の段部に係止されることによりその上死点が規定され、底部が封止部材７０の底部に係止されることによりその下死点が規定される。ばね受け部材６８の底部と弁体４４との間には、弁体４４を閉弁方向に付勢するスプリング７６が介装されている。一方、ボディ３２の区画壁４０とばね受け部材６８のフランジ部との間には、ばね受け部材６８を開弁方向に付勢するスプリング７７が介装されている。
【００３３】
ばね受け部材６８と封止部材７０とにより囲まれる空間により背圧室７８が形成される。そして、ボディ３２に設けられたバイパス通路７９により、高圧冷媒通路４６と背圧室７８とが連通されている。すなわち、ばね受け部材６８は、ボディ３２内を弁体４４側の弁室と弁体４４と反対側の背圧室７８とに区画している。背圧室７８には、バイパス通路７９を介して弁部の上流側圧力Ｐ０が導入される。ばね受け部材６８は、弁部の上流側圧力Ｐ０と下流側圧力Ｐｘとの差圧（Ｐ０−Ｐｘ）に応じて弁体４４に近接または離間する方向に変位することにより、スプリング７６，７７の付勢力を変化させる。弁体４４は、ダイアフラム５２の変位による開弁方向の力と、スプリング７６による閉弁方向の力と、スプリング７７による開弁方向の力とがバランスする弁リフト位置に保持されるようその開度が調整される。ただし、差圧（Ｐ０−Ｐｘ）に応じてスプリング７６，７７の付勢力が変化すると、それに応じて弁部の開弁圧力、つまり膨張弁２１のセット値が変化するようになる。
【００３４】
なお、図示のように、ボディ３２は、入口ポート３６側の端部がＯリング８２を介して外管１０に連結され、出口ポート３８側の端部がＯリング８０を介してケース２０の冷媒導出通路２４に連結されている。外管１０は、Ｏリング８４を介してケース２０の開口部に連結されている。内管１２は、Ｏリング８６を介してボディ３２の開口部に連結されている。
【００３５】
図３は、膨張装置の構成および動作を表す説明図である。（Ａ）はパワーエレメント３４が感知する温度Ｔｐが感温筒２３が感知する温度Ｔｂよりも低い場合を示し、（Ｂ）はパワーエレメント３４が感知する温度Ｔｐが感温筒２３が感知する温度Ｔｂよりも高い場合を示している。なお、両者の温度が等しい場合には、その中間的状態となる。  
膨張装置４は、膨張弁２１と感温筒２３とが協働して動作する。上述のように、圧力充填室Ｓ１とキャピラリチューブ２２と感温筒２３とによって密閉された圧力空間には、作動流体として凝縮性の気液混合冷媒（便宜上、「作動冷媒」という）Ｒが満たされている。同図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、作動冷媒Ｒは、圧力空間の大部分が液相部Ｌとなり、圧力充填室Ｓ１と感温筒２３の一部に気相部Ｇが形成されるように充填されている。すなわち、圧力充填室Ｓ１と感温筒２３のうち高温となった側に所定量の気相部Ｇが形成されて液相部Ｌの液面が現れるように作動冷媒Ｒが充填されている。
【００３６】
すなわち、パワーエレメント３４の圧力充填室Ｓ１の容積をＶｐ、キャピラリチューブ２２の容積をＶｃ、感温筒２３の容積をＶｂとすると、作動冷媒Ｒの充填部の全容積Ｖは、下記式（１）のように表される。  
Ｖ＝Ｖｐ＋Ｖｃ＋Ｖｂ  ・・・（１）
ただし、
Ｖｐ＝Ｖｐ０＋Ｖｘ  
Ｖｐ０：ダイアフラム５２が基準位置（閉弁状態となる位置）にあるときのＶｐ
Ｖｘ：ダイアフラム５２が変位による変化分
Ｖmin＝Ｖｐ０＋Ｖｃ＋Ｖｂ
Ｖmin：充填部の最小容積
ここで、Ｔｐ＜Ｔｂの場合に高いほうの温度Ｔｂを感知するためには、同図（Ａ）に示すように液面が感温筒２３内にある状態で飽和状態となる必要があり、そのときの作動冷媒Ｒの液相部Ｌの充填容積ωは、下記式（２）のように表される。
【００３７】
ω＞Ｖｐ＋Ｖｃ（＝Ｖｐ０＋Ｖｘ＋Ｖｃ）  ・・・（２）
一方、Ｔｐ≧Ｔｂの場合に高いほうの温度Ｔｐを感知するためには、同図（Ｂ）に示すように液面が圧力充填室Ｓ１内にある状態で飽和状態となる必要があり、そのときの作動冷媒Ｒの液相部Ｌの充填容積ωは、下記式（３）のように表される。
【００３８】
ω＞Ｖｂ＋Ｖｃ  ・・・（３）
ここで、本実施の形態ではＶｂ≒Ｖｐmax（Ｖｘが最大）と設定する。圧力空間が液相部Ｌで満たされてはならないから、ω＜Ｖmin、つまり、ω＜Ｖｐ０＋Ｖｃ＋Ｖｂとなるように、圧力空間における作動冷媒Ｒの充填量を決定する。この作動冷媒Ｒの充填は、感温筒２３に設けられた充填管２５を介して行われる。すなわち、充填管２５は、当初は内外を連通させる管体として設けられ、外部装置が接続されて作動冷媒Ｒの注入が行われる。そして、上述のような方式で作動冷媒Ｒが充填された後、充填管２５の開口端部が押し潰されて封止される。それにより、圧力空間内の作動冷媒Ｒの充填状態が保持される。このような充填方式により、図示のような充填状態が実現される。
【００３９】
その結果、圧力充填室Ｓ１と感温筒２３のうち高温となる側に気相部Ｇが形成されて飽和状態となる。この圧力充填室Ｓ１と感温筒２３の一方の気相部Ｇに発生する飽和蒸気圧は、液相部Ｌを介して他方に伝達されることになるため、いずれにしても高温側の気相部Ｇの飽和蒸気圧がパワーエレメント３４により感知される。すなわち、パワーエレメント３４がその飽和蒸気圧を充填圧力Ｐｐとして感知し、ダイアフラム５２が充填圧力Ｐｐと感知圧力Ｐｅとの差圧（Ｐｐ−Ｐｅ）に応じて変位し、その駆動力が作動ロッド６２を介して弁体４４に伝達されて弁部を開閉させる。パワーエレメント３４が高温側の圧力を感知して弁部の開度を調整するため、冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においてもその運転中であれば弁開度をある程度確保でき、循環する冷媒流量を適切に確保することができるようになる。
【００４０】
次に、膨張装置の動作について説明する。  
車両用空調装置が停止しているとき、パワーエレメント３４の圧力充填室Ｓ１に封入された作動冷媒Ｒは全体的に凝縮されて圧力が低くなっているので、ダイアフラム５２は閉弁方向へ変位する。その変位が作動ロッド６２を介して弁体４４に伝達され、膨張弁２１は全閉状態となる。
【００４１】
ここで、車両用空調装置が通常負荷にて起動されると、圧縮機１によって冷媒が吸引されるので、ケース２０内の圧力（蒸発器５の導出圧力＝感知圧力Ｐｅ）が低下する。その結果、差圧（Ｐｐ−Ｐｅ）が相対的に大きくなり、ダイアフラム５２が開弁方向へ変位する。その変位が弁体４４に伝達され、膨張弁２１は開弁状態となる。一方、圧縮機１によって圧縮された冷媒は凝縮器２にて凝縮され、受液器３にて気液分離された液冷媒が、高圧配管１８および高圧通路１４を通じて膨張弁２１の入口ポート３６に供給されるようになる。高温・高圧の液冷媒は、膨張弁２１を通過するときに絞り膨張され、低温・低圧の気液混合冷媒となって出口ポート３８を出る。その冷媒は、冷媒導出通路２４を介して蒸発器５に供給され、その内部で蒸発されることにより車室内温度との熱交換を行う。蒸発器５を通過した冷媒は、再びケース２０に導入され、戻り通路２６、低圧通路１６を介して圧縮機１に戻る。その際、内部熱交換器６において高温・高圧の冷媒と低温・低圧の冷媒との熱交換が行われる。
【００４２】
膨張弁２１の開度は、パワーエレメント３４が感知する差圧（Ｐｐ−Ｐｅ）によって調整される。通常負荷の状態においては、パワーエレメント３４の感知温度Ｔｐが感温筒２３の感知温度Ｔｂよりも高いため（Ｔｐ＞Ｔｂ）、充填圧力Ｐｐはパワーエレメント３４の感知温度Ｔｐに応じた圧力となる。すなわち、車両用空調装置の起動当初においては、蒸発器５から戻ってくる冷媒は、車室内の高温の空気との熱交換によってその温度が高くなっており、圧力充填室Ｓ１の圧力が高くなる。これにより、ダイアフラム５２が開弁方向に変位し、膨張弁２１は全開状態になる。
【００４３】
そして、蒸発器５から戻ってくる冷媒の温度が低下してくると、圧力充填室Ｓ１の充填圧力Ｐｐが低くなるため、それに応じてダイアフラム５２が閉弁方向へ変位する。その結果、膨張弁２１は、閉弁方向に動作してこれを通過する冷媒の流量を制御するようになる。このように、通常の環境下においては、膨張弁２１は、蒸発器５の出口側の冷媒温度を感知して、その冷媒が所定の過熱度を保持するように蒸発器５に供給する冷媒の流量を制御する。これにより、圧縮機１には常に過熱状態の冷媒が戻るため、安定した運転が行われる。また、内部熱交換器６による熱交換によりシステムの効率が高められる。
【００４４】
一方、極低温時など極低負荷の状態においても、除湿等のために車両用空調装置が起動されることがある。その場合、内部熱交換器６による熱交換によってパワーエレメント３４の感知温度Ｔｐが過剰に低下する可能性がある。しかし、パワーエレメント３４は、熱交換により暖められた感温筒２３側の高い温度に応じた充填圧力Ｐｐを感知するため、弁部を開度をある程度確保することができる。すなわち、パワーエレメント３４が高温側の圧力を感知して弁部の開度を調整するため、冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においてもその運転中であれば弁開度をある程度確保でき、循環する冷媒流量を適切に確保することができるようになる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクルは、内部熱交換器の構造が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様の構成を有する。このため、第１の実施の形態と同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図４は、第２の実施の形態に係る膨張弁およびその周辺の構成を表す断面図である。
【００４６】
本実施の形態の内部熱交換器２０６は、第１の実施の形態と同様に二重管構造を有するが、その内管２１２の内部通路によって高圧通路１４が形成され、外管２１０と内管２１２との間に低圧通路１６が形成されている点で異なる。膨張装置２０４は、膨張弁２２１、感温筒２３およびキャピラリチューブ２２により構成される。同図には図示しないが、感温筒２３は、内部熱交換器２０６の低圧側の出口近傍において低圧通路１６に配設されている。内管２１２は、ボディ２３２の一端側に入口ポート３６に連通するように接続されている。外管２１０は、ケース２０の開口部に連結され、クランプ２２９によって固定されている。なお、本実施の形態の作動冷媒Ｒの充填方式については、第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
本実施の形態においても、冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合において弁開度をある程度確保でき、循環する冷媒流量を適切に確保することができる。また、高温・高圧の冷媒が流れる高圧通路１４を内方に配置したため、内部熱交換器２０６の二重管構造や膨張弁２２１との接続部の構造を簡素化することができる。ただし、外方に低圧通路１６を配置したために外管２１０の外周面に結露が発生しやすくなるため、その点では第１の実施の形態のように内方に低圧通路１６を配置するほうが好ましいともいえる。
【００４８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクル膨張弁の構造が異なる以外は第２の実施の形態とほぼ同様の構成を有する。このため、第２の実施の形態と同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図５は、第３の実施の形態に係る膨張装置周辺の構成を表す断面図である。図６は、図５に示される膨張装置周辺の外観を部分的に示す図である。（Ａ）は図５のＡ方向矢視図を示し、（Ｂ）はＢ方向矢視図を示し、（Ｃ）はＣ方向矢視断面図を示している。なお、図５の断面図は、図６（Ｃ）のＤ−Ｄ断面図に対応する。
【００４９】
図５に示すように、本実施の形態の膨張装置３０４は、膨張弁３２１、感温筒３２３およびキャピラリチューブ２２により構成される。感温筒３２３は、内部熱交換器２０６の低圧側の出口近傍において低圧通路１６に配設されている。感温筒３２３は、第１の実施の形態のような充填管２５は設けられておらず、作動冷媒Ｒの充填後にその先端開口部が押し潰されて封止されるものであるが、感温筒２３と同様に機能する。内管２１２は、その一端側が入口ポート３６に連通するようにボディ３３２に接続されている。内管２１２の他端側は、外管２１０を貫通するように延出し、受液器３に接続されている。外管２１０は、取付部材３２９とねじ３３０を用いてケース３２０の開口部に連結されている。ケース３２０の取付部材３２９とは反対側の端部には、封止部材３２５がＯリング３２６を介して加締め接合されている。
【００５０】
ケース３２０は、金属材料（本実施の形態ではアルミニウム部材）を中空押出成形した後、切削加工を施すことにより作製される。すなわち、金属材料を図６（Ａ）の左右方向に中空押出しすることで図５の低圧冷媒通路３２７を成形した後、ドリルによる切削加工を段階的に施して冷媒導出通路２４と戻り通路２６を形成する。この中空押出工程において、同図（Ｂ）にも示すように蒸発器５への接続部３３３の概形が形成され、その後、切削加工を施すことにより取り付け用のねじ孔３３７が形成される。
【００５１】
図７は、膨張弁の周辺の構成を表す部分拡大断面図である。  
膨張弁３２１は、その作動機構がケース３２０内に収容されるが、ケース３２０そのものが膨張弁３２１のボディ３３２を兼ねている。パワーエレメント３３４は、ケース３２０の一端部に収容されるように固定されている。本実施の形態では、ダイアフラム５２、弁体４４およびこれらの連結部材が、内部熱交換器２０６の内管２１２と同一軸線上を変位する配置構成をなっている。ケース３２０の中央には左右に延びるガイド孔３６２が設けられている。ガイド孔３６２の右方（上流側）には弁孔４２が設けられている。ガイド孔３６２と弁孔４２との間には、出口ポート３８が連通するように形成されている。弁体４４は、段付円筒状の作動ロッド３６４の上流側端部に一体に形成されており、弁孔４２の上流側から弁座６６に着脱して弁部を開閉する。入口ポート３６の近傍にはリング状のばね受け部材３６８が固定されており、弁体４４とばね受け部材３６８との間に弁体４４を閉弁方向に付勢するスプリング７６が介装されている。
【００５２】
ガイド孔３６２の左端には縮径部３６３が設けられている。そのガイド孔３６２における縮径部３６３と作動ロッド３６４との間には、縮径部３６３側からストッパ３６５、ばね受け部材３６７が同軸状に配設されている。ストッパ３６５およびばね受け部材３６７はいずれも段付円筒状をなし、軸線方向に互いに当接または離間可能に嵌合されている。ストッパ３６５とばね受け部材３６７との間には、内側にＯリング３７１、外側にＯリング３７２がそれぞれ設けられ、双方への冷媒の漏洩を防止している。また、縮径部３６３、ストッパ３６５およびばね受け部材３６７を軸線方向に貫通するようにシャフト３６９が配設されている。シャフト３６９の一端は作動ロッド３６４に連結され、他端はパワーエレメント３３４から延びる作動ロッド３８０に連結されている。ストッパ３６５と縮径部３６３との間にはスプリング３７３が介装されている。また、ばね受け部材３６７と作動ロッド３６４との間にはスプリング３７４が介装されるとともに、背圧室３６６が形成されている。
【００５３】
作動ロッド３６４は、その弁体４４とは反対側の端部がガイド孔３６２に沿って摺動可能となっている。その摺動部の外周面にはＯリング３７５が嵌着されており、その摺動部を介した冷媒の漏洩を防止している。作動ロッド３６４は、その摺動部側の端部にてシャフト３６９の一端部を挿通するようにして支持するが、その内部通路３７０が入口ポート３６と背圧室３６６とを連通させている。その結果、弁部の上流側圧力Ｐ０が背圧室３６６にも導入される。本実施の形態では弁孔４２とガイド孔３６２の有効径が等しくされているため、このように背圧室３６６に高圧の冷媒を導入することで、弁体４４に作用する上流側圧力Ｐ０の影響がキャンセルされる。一方、縮径部３６３とストッパ３６５との間に形成される圧力室には蒸発器５からの導出圧力Ｐｅが導入されるため、ばね受け部材３６７とストッパ３６５との連結構造には、上流側圧力Ｐ０と導出圧力Ｐｅとの差圧（Ｐ０−Ｐｅ）が作用する。このため、その連結構造は、基本的に縮径部３６３側に押し付けられるが、冷凍サイクルが停止されるなどして上流側圧力Ｐ０が低下した場合には、スプリング３７３の付勢力により作動ロッド３６４側に変位して弁部を開弁させる。
【００５４】
パワーエレメント３３４は、中空のハウジング３３５と、ハウジング３５内を圧力充填室Ｓ１と圧力感知室Ｓ２とに仕切るダイアフラム５２とを含んで構成されている。ハウジング３３５は、ケース３２０の一端部と封止部材３２５とにより囲まれる空間に配置されている。ハウジング３３５は、アッパーハウジング３５４およびロアハウジング３５６からなる。キャピラリチューブ２２は、その一端がアッパーハウジング３５４に接続され、他端が図示しない感温筒２３に接続されている。
【００５５】
ダイアフラム５２とシャフト３６９との間には、断面Ｔ字状の作動ロッド３８０が配設されている。作動ロッド３８０は、その一端側に設けられたフランジ部３８２にてダイアフラム５２に当接している。作動ロッド３８０の他端側は、ロアハウジング３５６を貫通し、さらに戻り通路２６を横断するように延びてシャフト３６９に連結されている。作動ロッド３８０は、ダイアフラム５２の変位によって軸線方向に駆動され、開弁方向の駆動力をシャフト３６９および作動ロッド３６４を介して弁体４４に伝達する。すなわち、圧力充填室Ｓ１の充填圧力Ｐｐと圧力感知室Ｓ２の感知圧力Ｐｅとの差圧（Ｐｐ−Ｐｅ）に応じてダイアフラム５２が変位することによる駆動力が、作動ロッド６２を介して弁体４４に伝達されて弁部を開閉させる。弁体４４は、このパワーエレメント３３４による開弁方向の力、スプリング７６による閉弁方向の力、およびスプリング３７４による開弁方向の力がバランスする弁リフト位置に保持されるようになる。
【００５６】
本実施の形態の作動冷媒Ｒの充填方式については、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態においても、冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合において弁開度をある程度確保でき、循環する冷媒流量を適切に確保することができる。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００５８】
上記実施の形態の膨張弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の膨張弁は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、外部熱交換器として凝縮器に代わってガスクーラなどが配置される。その際、パワーエレメントを構成するダイヤフラム等の強度を補うために、金属製の皿ばね等を重ねて配置してもよい。あるいは、ダイヤフラムに置き換えて皿ばね等を配置してもよい。
【００５９】
その場合、パワーエレメント、キャピラリチューブおよび感温筒により囲まれる圧力空間に充填する作動冷媒Ｒについても、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いてもよい。その場合、二酸化炭素のような冷媒は凝縮性が低いため、圧力充填室と感温筒のそれぞれに活性炭などの吸着剤を配設してもよい。そして、圧力充填室を「第１の感温室」、感温筒を「第２の感温室」として機能させる。すなわち、各感温室には吸着剤が設けられているため、それぞれの温度が所定温度以下であれば作動流体が吸着されてその体積が減少し、所定温度より高ければ作動流体が脱離されてその体積が増加する。したがって、圧力空間における作動流体の体積は、圧力充填室と感温筒の平均的な温度に左右されることになる。作動流体の体積が大きければ圧力充填室の圧力が高くなり、ダイアフラムが弁部の開弁方向に動作するようになる。つまり、極低温下など冷凍サイクルが極低負荷で運転される場合においても、圧力充填室および感温筒の一方の温度がある程度高ければ、ある程度の弁開度を確保することができる。すなわち、当該膨張装置を冷凍サイクルに適用することにより、循環する冷媒流量を適切に確保することができる。
【００６０】
上記実施の形態の膨張弁においては、蒸発器から戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知する感圧部材としてダイアフラムを用いる例を示した。感圧部材としてはこのほか、ベローズ等のように圧力を感知して伸縮するものを採用することもできる。しかし、膨張弁全体のコンパクト化を実現するうえでは薄膜状の感圧部材であるダイアフラムを採用するほうが好ましい。
【符号の説明】
【００６１】
１  圧縮機、  ２  凝縮器、  ３  受液器、  ４  膨張装置、  ５  蒸発器、  ６  内部熱交換器、  １０  外管、  １２  内管、  １４  高圧通路、  １６  低圧通路、  １８  高圧配管、  ２０  ケース、  ２１  膨張弁、  ２２  キャピラリチューブ、  ２３  感温筒、  ２４  冷媒導出通路、  ３２  ボディ、  ３４  パワーエレメント、  ３５  ハウジング、  ３６  入口ポート、  ３８  出口ポート、  ４０  区画壁、  ４２  弁孔、  ４４  弁体、  ４６  高圧冷媒通路、  ４８  低圧冷媒通路、  ５２  ダイアフラム、  ６２  作動ロッド、  ６６  弁座、  ７８  背圧室、  ７９  バイパス通路、  ２０４  膨張装置、  ２０６  内部熱交換器、  ２１０  外管、  ２１２  内管、  ２２１  膨張弁、  ２２３  感温筒、  ３０４  膨張装置、  ３２０  ケース、  ３２１  膨張弁、  ３２３  感温筒、  ３２７  低圧冷媒通路、  ３３２  ボディ、  ３３４  パワーエレメント、  ３３５  ハウジング、  ３６４  作動ロッド、  ３６６  背圧室、  ３８０  作動ロッド、  Ｓ１  圧力充填室、  Ｓ２  圧力感知室。
【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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