(57)【要約】【課題】弁体を通過する前後の冷媒の差圧の大きさにかかわらず、形状記憶合金によって構成された温度感応部によって弁体の変位を制御することができる温度制御弁を提供する。【解決手段】弁体１０５はスリーブ１０３の中空部１１５に収容され、かつ均圧孔１２５、１３０、１３１が設けられたことによって、スリーブ１０３の開口部１１８から流れ出た冷媒の圧力は弁体１０５の開閉力として作用しない。このため、弁体１０５を通過する前後の冷媒の差圧に対応するための構成が不要になる。したがって、弁体１０５を通過する前後の冷媒の差圧の大きさにかかわらず、形状記憶ばね１０６が発揮可能な力の範囲内で弁体１０５の変位を制御することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が循環する回路内に設けられ、前記冷媒の流量を制御するために変位する弁体（１０５、１４０、１５５）と、
形状記憶合金で構成され、前記冷媒の温度に応じて前記弁体を変位させて弁開度を変化させる温度感応部（１０６、１３９、１５６）と、
中空部（１１５、１４５、１６０）及び底部（１１７、１３８、１６１）を有する容器状に構成され、前記弁体を前記中空部に摺動可能に収容し、前記弁開度に対応した開口面積が変化する開口部（１１８、１４７、１６２）を有するスリーブ（１０３、１３７、１３８、１５４）と、
前記スリーブの前記中空部に配置された前記弁体を基準として、前記スリーブの前記底部側の冷媒の圧力と、前記スリーブの前記底部側とは反対側の冷媒の圧力と、を等しくする均圧部（１２５、１３０、１３１、１５０、１５２、１６７）と、
を含んでいる温度制御弁。
【請求項２】
前記スリーブ（１０３）の軸方向は、前記弁体（１０５）が前記スリーブの前記中空部（１１５）に挿入される挿入方向に一致し、
前記温度感応部は、前記弁体を前記軸方向に変位させるように構成されたコイルばね（１０６）である請求項１に記載の温度制御弁。
【請求項３】
前記スリーブ（１３７、１３８）の軸方向は、前記弁体（１４０）が前記スリーブの前記中空部（１４５）に挿入される挿入方向に一致し、
前記温度感応部は、前記弁体を前記軸方向に変位させるように構成されたベローズ（１３９）である請求項１に記載の温度制御弁。
【請求項４】
前記スリーブ（１５４）の軸方向は、前記弁体（１５５）が前記スリーブの前記中空部（１６０）に挿入される挿入方向に一致し、
前記温度感応部は、前記軸方向を中心に前記弁体を回動させることにより、前記弁体を変位させるように構成されたコイルばね（１５６）である請求項１に記載の温度制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒を循環させる冷凍サイクルシステムにおいて、蒸発器内の圧力を調整する圧力制御弁が設けられたものが知られている。圧力制御弁は、蒸発器の下流に設置される。圧力制御弁は、蒸発器の温度が０℃を下回ってフロストしないように、すなわち０℃相当の蒸発圧を下回らないように、蒸発器出口の冷媒圧力を制御する。
【０００３】
しかしながら、圧力制御弁は、異なる冷媒においては、設定圧力を冷媒毎に変更する必要があった。すなわち、０℃相当の飽和蒸気圧を設定圧力とするため、冷媒毎に飽和蒸気圧が異なるので、圧力制御弁は冷媒毎に異なる製品として構成される必要があった。
【０００４】
そこで、蒸発器出口の冷媒圧力ではなく冷媒温度を制御する温度制御弁が、例えば特許文献１で提案されている。この温度制御弁は、冷媒の流量を制御するために変位する弁体と、冷媒の温度に応じて弁体を変位させて弁開度を変化させる温度感応部と、を備える構成を採用している。この構成では、蒸発器出口の冷媒温度を検出して０℃以上に維持することができるため、異なる冷媒に対しても１機種で対応できるメリットがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１１８２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、温度感応部として、形状記憶合金によって構成されたものを用いることができる。しかしながら、一般的に、形状記憶合金は強い力を発揮しにくい。すなわち、形状記憶合金は、弁体を変位させる力が弱い。
【０００７】
例えば、冷凍規模が小さく、冷媒流量が多くない場合、閉弁近くの冷媒圧損が小さいので、形状記憶合金で構成された温度感応部において弁体の変位を制御することができる。この場合、弁体を通過する前後の冷媒の差圧が小さいので、形状記憶合金で構成された温度感応部でも対応できる。
【０００８】
一方、冷凍規模が大きく、冷媒流量が多い場合、閉弁近くの冷媒圧損が大きくなるので、形状記憶合金で構成された温度感応部において弁体を変位させる力を強くする必要がある。この場合、弁体を通過する前後の冷媒の差圧が大きいので、形状記憶合金で構成された温度感応部では弁体の位置を維持することが困難になる。
【０００９】
そこで、形状記憶合金に強い力を発揮させるように温度感応部を構成することが考えられる。しかし、上述のように形状記憶合金は強い力を発揮しにくい。よって、設計の許容範囲内で大きい冷媒圧損に対応できる温度感応部を構成することは非常に困難である。あるいは、温度感応部の構成が成立しないという問題がある。
【００１０】
本発明は上記点に鑑み、弁体を通過する前後の冷媒の差圧の大きさにかかわらず、形状記憶合金によって構成された温度感応部によって弁体の変位を制御することができる温度制御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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、温度制御弁は、冷媒が循環する回路内に設けられ、冷媒の流量を制御するために変位する弁体（１０５、１４０、１５５）と、形状記憶合金で構成され、冷媒の温度に応じて弁体を変位させて弁開度を変化させる温度感応部（１０６、１３９、１５６）と、を含んでいる。
【００１２】
温度制御弁は、中空部（１１５、１４５、１６０）及び底部（１１７、１３８、１６１）を有する容器状に構成され、弁体を中空部に摺動可能に収容し、弁開度に対応した開口面積が変化する開口部（１１８、１４７、１６２）を有するスリーブ（１０３、１３７、１３８、１５４）と、スリーブの中空部に配置された弁体を基準として、スリーブの底部側の冷媒の圧力と、スリーブの底部側とは反対側の冷媒の圧力と、を等しくする均圧部（１２５、１３０、１３１、１５０、１５２、１６７）と、を含んでいる。
【００１３】
これによると、弁体がスリーブに収容されているので、弁体にはスリーブの開口部から流れ出た冷媒の圧力が掛からない。また、均圧部によって、弁体において、スリーブの底部側の冷媒の圧力とスリーブの底部側とは反対側の冷媒の圧力とが等しくなる。このため、弁体には、当該弁体を通過する前後の冷媒の差圧が発生しないので、形状記憶合金によって構成された温度感応部には当該差圧に対応するための構成が不要になる。したがって、弁体を通過する前後の冷媒の差圧の大きさにかかわらず、形状記憶合金によって構成された温度感応部によって弁体の変位を制御することができる。
【００１４】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る温度制御弁の断面図である。
【図２】ばね座の平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】プレートの平面図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】冷媒の温度に対する弁開度を示した図である。
【図７】図１に示された弁体に掛かるばね力を示した断面図である。
【図８】弁体に掛かるばね力と冷媒の温度との関係を示した図である。
【図９】従来例として、小さい冷媒差圧に適用される温度制御弁の断面図である。
【図１０】図９に示された弁体に掛かるばね力と冷媒の温度との関係を示した図である。
【図１１】従来例として、大きい冷媒差圧に適用される温度制御弁の断面図である。
【図１２】図１１に示された弁体に掛かるばね力と冷媒の温度との関係を示した図である。
【図１３】第２実施形態に係る温度制御弁の断面図である。
【図１４】第２実施形態に係る第１スリーブの断面図である。
【図１５】第２実施形態に係る第２スリーブの平面図である。
【図１６】図１５のXVI−XVI断面図である。
【図１７】第３実施形態に係る温度制御弁の断面図である。
【図１８】第３実施形態に係る弁体の上面、側面、底面を示した図である。
【図１９】冷媒の温度に対する回転角を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明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。
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る温度制御弁は、冷凍サイクルあるいはヒートポンプサイクルに適用される冷媒の蒸発温度調整手段である。温度制御弁は、冷媒が循環する回路内に設けられる。例えば、温度制御弁の冷媒上流側は蒸発器に接続され、温度制御弁の冷媒下流側はアキュムレータに接続される。
【００１８】
図１に示されるように、温度制御弁１００は、本体部１０１、ばね座１０２、スリーブ１０３、プレート１０４、弁体１０５、形状記憶ばね１０６、バイアスばね１０７、調節ネジ１０８、及びフランジ部１０９を備える。
【００１９】
本体部１０１は、温度制御弁１００の外殻を構成する。本体部１０１は、管状に形成されている。本体部１０１は、軸方向一端側に、蒸発器の冷媒出口側に接続される流入口１１０と、固定用のネジ孔１１１と、を有する。流入口１１０には、圧力Ｐ１１及び温度Ｔ１１の冷媒が流入する。
【００２０】
ばね座１０２は、形状記憶ばね１０６の軸方向一端側を支持する部品である。図２及び図３に示されるように、ばね座１０２は、冷媒を軸方向に通過させるための４つの孔部１１２と、弁体１０５の一部が軸方向に沿って挿入される１つの孔部１１３と、を有する。孔部１１２は孔部１１３の周囲に位置する。
【００２１】
ばね座１０２は、本体部１０１に収容される。また、図１に示されるように、ばね座１０２は、本体部１０１の軸方向一端側に設けられた段差部１１４に引っ掛かることで、軸方向一端側への動きが固定される。
【００２２】
スリーブ１０３は、中空部１１５を有する容器状の部品である。具体的には、スリーブ１０３は、中空部１１５を構成する筒部１１６と、筒部１１６のうちの一方の開口側を塞ぐ底部１１７と、を有する有底筒状の部品である。スリーブ１０３は、形状記憶ばね１０６、弁体１０５、及びバイアスばね１０７を収容する。スリーブ１０３は、弁体１０５を中空部１１５に摺動可能に収容する。
【００２３】
また、スリーブ１０３は、筒部１１６のうち底部１１７側の一部が貫通した開口部１１８を有する。開口部１１８は、中空部１１５とスリーブ１０３の外側とを繋ぐ通路を構成する。開口部１１８の開口面積は、弁体１０５の弁開度に対応する。弁体１０５がスリーブ１０３の中空部１１５において軸方向に摺動することで、弁開度に対応した開口面積が変化する。すなわち、弁体１０５は、スプール式である。
【００２４】
スリーブ１０３は、筒部１１６の開口側がばね座１０２に接触するように、本体部１０１に収容される。言い換えると、スリーブ１０３は、底部１１７側が本体部１０１の軸方向他端側に位置するように、本体部１０１に収容される。スリーブ１０３は、筒部１１６が本体部１０１に接触する。スリーブ１０３のうち開口部１１８を含んだ底部１１７側は、本体部１０１に接触しない。これにより、スリーブ１０３と本体部１０１との間に隙間が構成される。この隙間は、スリーブ１０３の開口部１１８を通過した冷媒をプレート１０４側に導くための通路として機能する。
【００２５】
なお、本実施形態では、本体部１０１のうちスリーブ１０３の底部１１７側の内径が、スリーブ１０３の筒部１１６の開口側の内径よりも大きい。これにより、スリーブ１０３の底部１１７側が本体部１０１に接触しない。スリーブ１０３の底部１１７側の外径が、筒部１１６側の外径よりも小さいことで、底部１１７側が本体部１０１に接触しない構成を採用しても良い。
【００２６】
スリーブ１０３の役割は、弁体１０５をスリーブ１０３よりも下流側の冷媒から分離することである。すなわち、スリーブ１０３は、開口部１１８を通過した冷媒から弁体１０５を圧力的に分離する。つまり、スリーブ１０３は、弁体１０５を開口部１１８を通過した冷媒よりも上流側の圧力環境に置くための部品である。これにより、弁体１０５には開口部１１８を通過した下流側の冷媒の圧力は印加されない。
【００２７】
プレート１０４は、スリーブ１０３の底部１１７を支持する管状の部品である。図４及び図５に示されるように、プレート１０４は複数の突起部１１９を有する。プレート１０４は、複数の突起部１１９がスリーブ１０３の底部１１７に接触すると共に、本体部１０１に接触するように、本体部１０１に収容される。これにより、スリーブ１０３の外側から冷媒が突起部１１９間の隙間を介してプレート１０４の中空部分に通過可能になる。
【００２８】
弁体１０５は、冷媒の流量を制御するために軸方向に変位する部品である。弁体１０５は、冷媒が循環する回路のうち、スリーブ１０３内に設けられている。冷媒が循環する回路は、冷凍サイクルの冷媒通路によって構成される。図１に示されるように、弁体１０５は、中空部１２０を有する有底筒状の部品である。
【００２９】
具体的に、弁体１０５は、中空部１２０を構成する筒部１２１と、筒部１２１のうちの一方の開口側を塞ぐ底部１２２と、底部１２２において中空部１２０とは反対側に柱状に突出した突出部１２３と、筒部１２１の開口端側の外壁に設けられた鍔部１２４と、を有する。筒部１２１は、形状記憶ばね１０６の内径よりも細く構成される。中空部１２０は、バイアスばね１０７を収容可能に構成される。
【００３０】
突出部１２３は、ばね座１０２の孔部１１３に摺動可能に挿入される。また、突出部１２３は、軸方向に貫通した均圧孔１２５を有する。均圧孔１２５は、弁体１０５の外部と中空部１２０とを繋ぐ孔である。これにより、弁体１０５の外部の冷媒の圧力と、弁体１０５の中空部１２０の冷媒の圧力と、が同じになる。
【００３１】
均圧孔１２５は弁体１０５の外側の冷媒の圧力と中空部１２０の冷媒の圧力とを均圧にするための孔である。したがって、定常状態では、冷媒は弁体１０５の外側から中空部１２０には流れない。なお、冷媒の圧力Ｐ１１の変動時には、過渡的に均圧孔１２５に冷媒が流れるが、一時的である。
【００３２】
鍔部１２４は、軸方向に垂直な方向に突出した部分である。鍔部１２４は、形状記憶ばね１０６のうち軸方向他端側を支持すると共に、スリーブ１０３の開口部１１８の開口面積を変化させる役割を果たす。このため、鍔部１２４はスリーブ１０３の中空部１１５に摺動可能に挿入される。ここで、スリーブ１０３の軸方向は、弁体１０５がスリーブ１０３の中空部１１５に挿入される挿入方向に一致する。
【００３３】
形状記憶ばね１０６は、冷媒の温度に応じて弁体１０５を軸方向に変位させて弁開度を変化させる部品である。形状記憶ばね１０６は、例えば、軸方向に伸縮するコイルばねである。形状記憶ばね１０６は、スリーブ１０３の中空部１１５に軸方向に伸縮可能に収容されていると共に、弁体１０５の筒部１２１が差し込まれている。これにより、形状記憶ばね１０６は、ばね座１０２と弁体１０５の鍔部１２４によって挟まれている。また、形状記憶ばね１０６は、弁体１０５のうち冷媒の上流側に配置される。
【００３４】
形状記憶ばね１０６は、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系の形状記憶合金から形成されている。形状記憶ばね１０６は、予め設定された温度以上の温度環境で伸ばすことで形状が記憶される。設定温度は例えば０℃である。
【００３５】
バイアスばね１０７は、弁体１０５を軸方向一端側に変位させる部品である。バイアスばね１０７は、例えば、軸方向に伸縮するコイルばねである。バイアスばね１０７は、弁体１０５の中空部１２０に収容される。これにより、バイアスばね１０７の軸方向一端側は、弁体１０５の底部１２２に支持される。
【００３６】
調節ネジ１０８は、バイアスばね１０７の軸方向他端側を支持すると共に、バイアスばね１０７のばね力を調節するための部品である。調節ネジ１０８は、スリーブ１０３の底部１１７に設けられたネジ孔１２８に差し込まれ、ナット１２９によって底部１１７に固定される。
【００３７】
調節ネジ１０８の軸方向他端側は、弁体１０５の中空部１２０において摺動可能に収容される。また、調節ネジ１０８の軸方向他端側は、バイアスばね１０７のばね座としても機能する。
【００３８】
ナット１２９を緩めた上で調節ネジ１０８を締め込むと、バイアスばね１０７が弁体１０５を軸方向一端側に押す力が強くなる。つまり、バイアスばね１０７が圧縮される。このため、弁体１０５が軸方向他端側に変位しにくくなり、開口部１１８が開きにくくなる。一方、ナット１２９を緩めた上で調節ネジ１０８を緩めると、バイアスばね１０７が弁体１０５を軸方向一端側に押す力が弱くなる。これにより、バイアスばね１０７が弁体１０５を軸方向一端側に押す力が弱くなり、ひいては開口部１１８が開きやすくなる。このように、バイアスばね１０７に対する調節ネジ１０８の締め付け力に応じてバイアスばね１０７のばね力が調節される。
【００３９】
また、調節ネジ１０８は、均圧孔１３０及び均圧孔１３１を有する。均圧孔１３０は、弁体１０５の中空部１２０に位置する軸方向一端側に、軸方向に沿って設けられている。均圧孔１３０は、均圧孔１３１に繋がっている。均圧孔１３１は、均圧孔１３０の軸方向他端側において、軸方向に垂直な方向に沿って設けられている。
【００４０】
これにより、弁体１０５の中空部１２０の冷媒の圧力と、弁体１０５の鍔部１２４のうち支持面１２６とは反対側の開口端面１３２側の冷媒の圧力とが同じになる。したがって、均圧孔１２５、１３０、１３１によって、軸方向一端側から他端側に弁体１０５を押そうとする冷媒の圧力と、軸方向他端側から一端側に弁体１０５を押そうとする冷媒の圧力と、がキャンセルされる。
【００４１】
フランジ部１０９は、温度制御弁１００の冷媒出口側を構成する筒状の部品である。フランジ部１０９は、軸方向他端側に、アキュムレータの冷媒入口側に接続される流出口１３３と、固定用のネジ孔１３４と、を有する。流出口１３３には、圧力Ｐ１２及び温度Ｔ１２の冷媒が流出する。
【００４２】
フランジ部１０９は、軸方向一端側がＯリング１３５を介して本体部１０１の軸方向他端側に差し込まれると共に、プレート１０４に接触する。また、フランジ部１０９は、本体部１０１の開口端部１３６にかしめられる。これにより、ばね座１０２、スリーブ１０３、及びプレート１０４が本体部１０１及びフランジ部１０９によって軸方向に固定される。
【００４３】
上記の各構成において、本体部１０１、ばね座１０２、スリーブ１０３、プレート１０４、弁体１０５、及びフランジ部１０９は、例えば、アルミニウムの金属材料から形成されている。バイアスばね１０７、調節ネジ１０８、及びナット１２９は、例えば、ＳＵＳ３０４等の金属材料から形成されている。以上が、温度制御弁１００の全体構成である。
【００４４】
次に、温度制御弁１００の作動について説明する。形状記憶ばね１０６がスリーブ１０３の中空部１１５に組み付けられた状態で、スリーブ１０３の中空部１１５を流れる冷媒の温度Ｔ１１が０℃以下になると、バイアスばね１０７のばね力によって形状記憶ばね１０６が縮む。これにより、図６に示されるように、弁開度が小さくなり、更に温度Ｔ１１が低下すると全閉する。
【００４５】
逆に、スリーブ１０３の中空部１１５を流れる冷媒の温度Ｔ１１が０℃以上になると、形状記憶ばね１０６が記憶していた長さまでバイアスばね１０７を押し縮めながら伸びる。これにより、弁開度が大きくなり、更に温度Ｔ１１が上昇すると全開する。
【００４６】
すなわち、冷凍サイクルの負荷が低く、蒸発器の蒸発温度が０℃を下回るような場合においては、バイアスばね１０７のばね力が形状記憶ばね１０６のばね力に勝るので、弁体１０５が開口部１１８を閉じる方向へ移動する。つまり、蒸発器の温度が０℃を下回らないように冷媒の温度を制御する。
【００４７】
一方、冷凍サイクルの負荷が高く、蒸発器の蒸発温度が０℃を上回るような場合においては、形状記憶ばね１０６のばね力がバイアスばね１０７のばね力に勝るので、弁体１０５が開口部１１８を開く方向へ移動する。つまり、蒸発器の温度が上がりすぎないように冷媒の温度を制御する。以上のように、設定温度である０℃で動作する形状記憶ばね１０６によって蒸発温度が制御される。
【００４８】
続いて、温度制御弁１００の作用効果について説明する。本実施形態では、弁体１０５がスリーブ１０３の中空部１１５に収容されるので、弁体１０５にはスリーブ１０３の開口部１１８から流れ出た冷媒の圧力は弁の開閉方向の力として作用しない。
【００４９】
具体的には、スリーブ１０３の中空部１１５において、弁体１０５の均圧孔１２５や調節ネジ１０８の均圧孔１３０、１３１によって、弁体１０５を開弁させようとする冷媒の圧力と弁体１０５を閉弁させようとする冷媒の圧力とが等しくなる。すなわち、均圧孔１２５、１３０、１３１によって、スリーブ１０３の中空部１１５に配置された弁体１０５を基準として、スリーブ１０３の底部１１７側の冷媒の圧力と、スリーブ１０３の底部１１７側とは反対側の冷媒の圧力と、が等しくなる。つまり、弁体１０５が受ける冷媒の圧力は温度制御弁１００の流入口１１０の圧力Ｐ１１と同じになる。このため、弁体１０５には、当該弁体１０５の開弁方向に冷媒から受ける圧力と、当該弁体１０５の閉弁方向に冷媒から受ける圧力と、の差圧は発生しない。
【００５０】
よって、軸方向における弁体１０５の移動は弁開度や流体流量等に影響されない。図７及び図８に示されるように、形状記憶ばね１０６のばね力をＦｓとし、バイアスばね１０７のばね力をＦｂとすると、弁体１０５の開閉動作はＦｓとＦｂとのバランスだけで決まる。なお、図８の「Ｆ１」は、後述する図１０及び図１２に示されたばね力の大きさを比較するための基準値である。
【００５１】
そして、冷媒の差圧が弁体１０５の移動に関与しないので、形状記憶ばね１０６及びバイアスばね１０７は冷媒の差圧に対応するための構成が不要になる。つまり、形状記憶ばね１０６のばね力Ｆｓ及びバイアスばね１０７のばね力Ｆｂを小さくすることができる。したがって、弁体１０５を通過する前後の冷媒の差圧の大きさにかかわらず、大きな力を発生しにくい形状記憶ばね１０６が発揮可能な力の範囲内で弁体１０５の変位を制御することができる。また、形状記憶ばね１０６の設計の自由度も向上し、温度制御弁１００の小型化にも寄与する。
【００５２】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、形状記憶ばね１０６が特許請求の範囲の「温度感応部」及び「コイルばね」に対応する。また、均圧孔１２５、１３０、１３１が特許請求の範囲の「均圧部」に対応する。
【００５３】
第１の従来の実施例として、冷媒の差圧が小さい場合の温度制御弁３００は、図９に示されるように構成される。具体的には、有底筒状の弁体３０１の外側に形状記憶ばね３０２が配置され、弁体３０１の中空部３０３にバイアスばね３０４が収容されている。バイアスばね３０４の軸方向一端側は調節ネジ３０５に支持され、軸方向他端側は弁体３０１の底面３０６に支持される。形状記憶ばね３０２の軸方向一端側は弁体３０１の鍔部３０７に支持され、軸方向他端側はばね座３０８に支持される。これにより、形状記憶ばね３０２のばね力とバイアスばね３０４のばね力とのバランスによって弁体３０１と本体部３０９との隙間の大きさが変化する。この隙間の大きさが弁開度に対応する。そして、温度制御弁３００には、圧力Ｐ２１及び温度Ｔ２１の冷媒が流入し、圧力Ｐ２２及び温度Ｔ２２の冷媒が流出する。
【００５４】
この構成では、弁体３０１によって、弁体３０１の上流側の冷媒と弁体３０１の下流側の冷媒とが分離される。このため、弁体３０１には弁体３０１の上流側の冷媒の圧力と下流側の冷媒の圧力と差圧力Ｆｐが印加される。
【００５５】
そして、上記の温度制御弁３００では、図１０に示されるように、閉弁近くの冷媒圧損Ｆｐが小さい。このため、バイアスばね３０４のばね力Ｆｂと弁体３０１の上流側の冷媒と下流側の冷媒との差圧力Ｆｐとの和（Ｆｂ＋Ｆｐ）とバランスする形状記憶ばね３０２のばね力Ｆｓが小さくても良い。これに伴い、形状記憶ばね３０２にバイアスばね３０４を並列に内挿することができる。よって、温度制御弁３００をコンパクトに設計することができる。しかしながら、温度制御弁３００の使用環境は、冷媒の差圧が小さい場合、すなわち弁体３０１の上流側の冷媒の圧力と下流側の冷媒の圧力との差圧の大きさに拘束される。
【００５６】
第２の従来の実施例として、冷媒の差圧が大きい場合の温度制御弁５００は、図１１に示されるように構成される。具体的には、ばね座を兼ねる一方の本体部５０１に形状記憶ばね５０２が収容され、他方の本体部５０３にバイアスばね５０４が収容されている。弁体５０５は、形状記憶ばね５０２とバイアスばね５０４とに挟まれている。そして、形状記憶ばね５０２のばね力とバイアスばね５０４のばね力とのバランスによって弁体５０５と一方の本体部５０１との隙間の大きさが変化する。この隙間の大きさが弁開度に対応する。そして、温度制御弁５００には、圧力Ｐ３１及び温度Ｔ３１の冷媒が流入し、圧力Ｐ３２及び温度Ｔ３２の冷媒が流出する。
【００５７】
この構成においても温度制御弁３００と同様に、弁体５０５によって、弁体５０５の上流側の冷媒と弁体５０５の下流側の冷媒とが分離されるので、弁体５０５には冷媒の差圧Ｆｐが印加される。
【００５８】
そして、上記の温度制御弁５００では、図１２に示されるように、閉弁近くの冷媒圧損Ｆｐが大きい。このため、形状記憶ばね５０２のばね力Ｆｓとバイアスばね３０４のばね力Ｆｂとの両方を強くする必要がある。形状記憶ばね５０２のばね力Ｆｓと差圧力Ｆｐとの和（Ｆｓ＋Ｆｐ）とバイアスばね５０４のばね力Ｆｂとがバランスすることで、弁体５０５の開閉動作は一応成立する。
【００５９】
しかし、形状記憶ばね５０２のばね力Ｆｓを強くするために線径を限界まで太くした上で巻径を小さくする、といった設計制約を強いられる。また、形状記憶ばね５０２とバイアスばね５０４の直列配置が避けられず、温度制御弁５００の全長が長いものとなってしまう。当然、温度制御弁５００の使用環境は、弁体５０５の上流側の冷媒の圧力と下流側の冷媒の圧力との差圧の大きさに拘束される。
【００６０】
（第２実施形態）
本実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。図１３に示されるように、本実施形態に係る温度制御弁１００は、第１スリーブ１３７、第２スリーブ１３８、ベローズ１３９、及び弁体１４０を備える。その他、温度制御弁１００は、本体部１０１、バイアスばね１０７、調節ネジ１０８、及びフランジ部１０９等を備える。
【００６１】
第１スリーブ１３７は、有底筒状の部品である。図１４に示されるように、第１スリーブ１３７は、ばね座を兼ねた底部１４１と筒部１４２とが一体化された部品である。第１スリーブ１３７は、底部１４１が軸方向一端側に位置するように、本体部１０１に収容される。底部１４１は、冷媒を軸方向に通過させるための孔部１４３と、ベローズ１３９の一部が軸方向に沿って挿入される孔部１４４と、を有する。
【００６２】
第２スリーブ１３８は、第１スリーブ１３７に組み合わされることで中空部１４５を構成する。中空部１４５には弁体１４０が摺動可能に収容される。第１スリーブ１３７及び第２スリーブ１３８は、ベローズ１３９及び弁体１４０を下流側の冷媒から分離するための部品である。
【００６３】
図１５及び図１６に示されるように、第２スリーブ１３８は、複数の突起部１４６を有する。第２スリーブ１３８は、複数の突起部１４６が第１スリーブ１３７の筒部１４２の開口端に接触するように、本体部１０１に収容される。これにより、複数の突起部１４６間に開口部１４７が構成される。すなわち、開口部１４７は、中空部１４５と各スリーブ１３７、１３８の外側とを繋ぐ通路を構成する。開口部１４７の開口面積は、弁開度に対応する。
【００６４】
各スリーブ１３７、１３８において開口部１４７を含んだ第２スリーブ１３８側は、本体部１０１に接触しない。これにより、各スリーブ１３７、１３８と本体部１０１との間に隙間が構成される。この隙間は、開口部１４７を通過した冷媒をフランジ部１０９側に導くための通路として機能する。
【００６５】
ベローズ１３９は、冷媒の温度に応じて弁体１４０を軸方向に変位させて弁開度を変化させる有底筒状の部品である。ベローズ１３９は、軸方向に伸縮可能に形成されている。ベローズ１３９は、底部１４８が軸方向一端側に位置するように、各スリーブ１３７、１３８の中空部１４５に収容される。ベローズ１３９は、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系の形状記憶合金から形成されている。ベローズ１３９は、形状記憶ばね１０６と同じ方法で形状が記憶される。
【００６６】
また、ベローズ１３９は、底部１４８において第１スリーブ１３７の底部１４１側に柱状に突出した突出部１４９を有する。突出部１４９は、底部１４１の孔部１４４に摺動可能に挿入される。また、突出部１４９は、軸方向に貫通した均圧孔１５０を有する。均圧孔１５０は、ベローズ１３９の外側と中空部１５１とを繋ぐ孔である。すなわち、均圧孔１５０は、各スリーブ１３７、１３８の中空部１４５とベローズ１３９の中空部１５１とを繋いでいる。
【００６７】
弁体１４０は、ベローズ１３９のうち軸方向他端側に一体化されている。つまり、ベローズ１３９は、弁体１４０のうち冷媒の上流側に配置される。そして、弁体１４０は、ベローズ１３９の伸縮に応じて開口部１４７の開口面積を変化させる。すなわち、弁体１４０は、スプール式である。なお、各スリーブ１３７、１３８の軸方向は、弁体１４０が各スリーブ１３７、１３８の中空部１４５に挿入される挿入方向に一致する。
【００６８】
バイアスばね１０７は、ベローズ１３９の中空部１５１に収容される。また、バイアスばね１０７は調節ネジ１０８の軸方向一端側に支持される。調節ネジ１０８の軸方向一端側とベローズ１３９との間には隙間が設けられている。この隙間は、ベローズ１３９の中空部１４５と第２スリーブ１３８側の冷媒を連通するための均圧通路部１５２である。
【００６９】
均圧通路部１５２によって、ベローズ１３９の中空部１５１の冷媒の圧力と、弁体１４０のうち第２スリーブ１３８側の冷媒の圧力と、が同じになる。ベローズ１３９の中空部１５１は均圧孔１５０及び孔部１４３を介して各スリーブ１３７、１３８の中空部１４５に繋がっているので、弁体１４０のうち軸方向一端側に掛かる圧力と軸方向他端側に掛かる圧力とが同じになる。このように、均圧孔１５０及び均圧通路部１５２は、各スリーブ１３７、１３８の中空部１４５、１５１、及びスリーブ１３８側の冷媒を繋いでいる。
【００７０】
上記の温度制御弁１００においては、圧力Ｐ４１及び温度Ｔ４１の冷媒が流入し、圧力Ｐ４２及び温度Ｔ４２の冷媒が流出する。ベローズ１３９が各スリーブ１３７、１３８の中空部１４５に組み付けられた状態で、中空部１４５を流れる冷媒の温度Ｔ４１が０℃以下になると、バイアスばね１０７のばね力によってベローズ１３９が縮む。これにより、弁体１４０の弁開度が小さくなり、更に温度Ｔ４１が低下すると全閉する。
【００７１】
逆に、各スリーブ１３７、１３８の中空部１４５を流れる冷媒の温度Ｔ４１が０℃以上になると、ベローズ１３９が記憶していた長さまでバイアスばね１０７を押し縮めながら伸びる。これにより、弁体１４０の弁開度が大きくなり、更に温度Ｔ４１が上昇すると全開する。以上のように、設定温度である０℃で動作するベローズ１３９によって蒸発温度が制御される。
【００７２】
本実施形態では、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、ベローズ１３９と弁体１４０とが一体化されているので、部品点数の削減が可能となる。変形例として、ベローズ１３９と弁体１４０は、別部品として構成されていても良い。
【００７３】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ベローズ１３９が特許請求の範囲の「温度感応部」に対応する。また、第２スリーブ１３８が特許請求の範囲の「底部」に対応し、均圧孔１５０及び均圧通路部１５２が特許請求の範囲の「均圧部」に対応する。
【００７４】
（第３実施形態）
本実施形態では、主に第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１７に示されるように、温度制御弁１００は、第１本体部１５３、スリーブ１５４、弁体１５５、形状記憶ばね１５６、バイアスばね１５７、及び第２本体部１５８を備える。
【００７５】
第１本体部１５３は、冷媒の流入側を構成する部品である。第１本体部１５３は、例えば、管状の部品である。第１本体部１５３の一方の開口側はフランジ部１５９として構成される。
【００７６】
スリーブ１５４は、中空部１６０及び底部１６１を有する有底筒状の部品である。スリーブ１５４は、形状記憶ばね１５６、弁体１５５、及びバイアスばね１５７を収容する。スリーブ１５４は、弁体１５５を中空部１６０に摺動可能に収容する。スリーブ１５４は、第１本体部１５３の他方の開口側に直角に一体化されている。なお、スリーブ１５４の軸方向は、弁体１５５がスリーブ１５４の中空部１６０に挿入される挿入方向に一致する。
【００７７】
また、スリーブ１５４は、底部１６１側の一部が貫通した開口部１６２を有する。開口部１６２は、中空部１６０とスリーブ１５４の外側とを繋ぐ通路を構成する。開口部１６２の開口面積は、弁体１５５の弁開度に対応する。本実施形態では、弁体１５５がスリーブ１５４の中空部１６０において軸方向を中心軸とした周方向に摺動することで、弁開度に対応した開口面積が変化する。
【００７８】
弁体１５５は、スリーブ１５４の開口部１６２を通過する冷媒の流量を制御する。図１８に示されるように、弁体１５５は、有底円筒状に形成されている。弁体１５５は、底部側が冷媒の上流側に位置し、開口側が冷媒の下流側に位置するように、スリーブ１５４の中空部１６０に収容される。
【００７９】
弁体１５５は、第１本体部１５３側に、形状記憶ばね１５６の一端を支持するストッパ１６３を有する。第１本体部１５３も、形状記憶ばね１５６の他端を支持するストッパ１６４を有する。弁体１５５は、底の部分に、バイアスばね１５７の一端を支持するストッパ１６５を有する。スリーブ１５４も、底の部分に、バイアスばね１５７の他端を支持するストッパ１６６を有する。
【００８０】
また、弁体１５５は、スリーブ１５４の軸方向に貫通する均圧孔１６７を有する。均圧孔１６７は、第１本体部１５３側からスリーブ１５４の中空部１６０側に冷媒を通過させる機能を有する。均圧孔１６７は、弁体１５５の第１本体部１５３側の冷媒の圧力と、スリーブ１５４の中空部１６０の冷媒の圧力と、を同じにする機能も有する。
【００８１】
さらに、弁体１５５は、スリーブ１５４の開口部１６２に対応した開口部１６８を有する。図１８の中段に示されるように、弁体１５５は冷媒を通過させるための２つの開口部１６８を有する。
【００８２】
図１７に示された第２本体部１５８は、スリーブ１５４の開口部１６２を通過した冷媒を流す下流側の部品である。第２本体部１５８は、例えば、管状の部品である。第２本体部１５８の一方はスリーブ１５４に固定され、他方の開口側はフランジ部１６９として構成される。
【００８３】
形状記憶ばね１５６は、軸方向を中心に弁体１５５を回動させることにより、弁体１５５を変位させるように構成される。形状記憶ばね１５６は、コイルばねである。形状記憶ばね１５６は、予め設定された温度以上の温度下で巻角が増す方向に変形させた状態で形状が記憶される。図１８の上段に示されるように、例えば左回転方向に形状記憶ばね１５６のばね力が発生する。
【００８４】
バイアスばね１５７は、スリーブ１５４の中空部１６０に収容される。バイアスばね１５７は、巻角が減る方向に変形した状態でストッパ１６５、１６６に支持される。図１８の下段に示されるように、例えば右回転方向にばね力が常時発生する。よって、弁体１５５は、形状記憶ばね１５６のばね力とバイアスばね１５７のばね力との平衡関係で回転角が定まる。
【００８５】
弁体１５５の開口部１６８の位置がスリーブ１５４の開口部７の位置に一致する場合、弁体１５５は全開となる。この状態から、弁体１５５が軸方向を中心に回転する。そして、弁体１５５が例えば９０°回転した場合、弁体１５５の開口部１６８の位置がスリーブ１５４の開口部７の位置から完全に外れる。この場合、弁体１５５は全閉となる。
【００８６】
上記の温度制御弁１００においては、圧力Ｐ５１及び温度Ｔ５１の冷媒が流入し、圧力Ｐ５２及び温度Ｔ５２の冷媒が流出する。図１９に示されるように、第１本体部１５３を流れる冷媒の温度が０℃以下になると、バイアスばね１５７の回転力が形状記憶ばね１５６の回転力を上回る。これにより、弁体１５５の開口部１６８とスリーブ１５４の開口部１６２とが重なる開口面積が小さくなる。更に冷媒の温度が低下すると、弁体１５５は全閉となる。
【００８７】
逆に、第１本体部１５３を流れる冷媒の温度が０℃以上になると、形状記憶ばね１５６に記憶された回転角に向けて弁体１５５が回転して開口面積が大きくなる。更に冷媒の温度が上昇すると、弁体１５５は全開になる。
【００８８】
以上のように、形状記憶ばね１５６及びバイアスばね１５７の回転力を利用して弁体１５５の弁開度を制御することができる。また、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００８９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、形状記憶ばね１５６が特許請求の範囲の「温度感応部」及び「コイルばね」に対応する。また、均圧孔１６７が特許請求の範囲の「均圧部」に対応する。
【００９０】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された温度制御弁１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、スリーブ１０３及び第１スリーブ１３７の管部分は円筒状に限られず、楕円筒状あるいは多角筒状に形成されていても良い。
【符号の説明】
【００９１】
１０３、１３７、１３８、１５４          スリーブ
１０５、１４０、１５５                  弁体
１０６、１５６                          形状記憶ばね（温度感応部）
１１５、１４５、１６０                  中空部
１１７、１６１                          底部
１１８、１４７、１６２                  開口部
１２５、１３０、１３１、１５０、１６７  均圧孔（均圧部）
１３８                                  第２スリーブ（底部）
１３９                                  ベローズ（温度感応部）
１５２                                  均圧通路部（均圧部）
【図１】
2019183973.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019183973.tif 000016
【図１５】
2019183973.tif 000017
【図１６】
2019183973.tif 000018
【図１７】
2019183973.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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