(57)【要約】【課題】冷媒洩れ量を抑えることのできるチャージ用バルブのバルブコアを実現する。【解決手段】流体通路の内圧と圧縮コイルバネ４０とが弁体３７、３８を弁座２８に着座させる方向に付勢されて大気側と流体通路側とを気密するチャージ用バルブのバルブコアにおいて、弁体３７、３８には、大気側に通ずる方向に配置される第１気密部材３７と、流体通路側に通ずる方向に配置される第２気密部材３８とが設けられ、第２気密部材３８は、ＣＯ２冷媒に対して耐ブリスタ性の優れる弾性材料で形成されるとともに、第１気密部材３７は、第２気密部材３８よりもＣＯ２冷媒に対して透過係数が小さい樹脂材料で形成される。これにより、冷媒洩れ量を最小限に抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を収容する流体通路または容器の内外を連通する開口部に配設され、テーパー面状の弁座（２８）を有するバルブコア本体（２０）と、
前記バルブコア本体（２０）に挿通され、前記弁座（２８）を気密する弁体（３７、３８）を有する可動シャフト（３０）と、
前記バルブコア本体（２０）と前記可動シャフト（３０）との間に配設されたバネ部材（４０）とを備え、
内圧と前記バネ部材（４０）とが前記弁体（３７、３８）を前記弁座（２８）に着座させる方向に付勢するチャージ用バルブのバルブコアにおいて、
前記弁体（３７、３８）には、第１気密部材（３７）と、前記第１気密部材（３７）よりも前記流体通路または前記容器の内側に配置される第２気密部材（３８）とが設けられ、
前記第２気密部材（３８）は、収容された気体に対して耐ブリスタ性の優れる弾性材料で形成されるとともに、前記第１気密部材（３７）は、前記第２気密部材（３８）よりも収容された気体に対して透過係数が小さい樹脂材料で形成されることを特徴とするチャージ用バルブのバルブコア。
【請求項２】
気体を収容する流体通路または容器の内外を連通する開口部に配設され、テーパー面状の弁座（２８）を有するバルブコア本体（２０）と、
前記バルブコア本体（２０）に挿通され、前記弁座（２８）を気密する弁体（３７、３８）を有する可動シャフト（３０）と、
前記バルブコア本体（２０）と前記可動シャフト（３０）との間に配設されたバネ部材（４０）とを備え、
内圧と前記バネ部材（４０）とが前記弁体（３７、３８）を前記弁座（２８）に着座させる方向に付勢するチャージ用バルブのバルブコアにおいて、
前記弁体（３７）には、第１気密部材（３７）が設けられ、
前記第１気密部材（３７）は、収容された気体に対して透過係数が小さい樹脂材料で形成されることを特徴とするチャージ用バルブのバルブコア。
【請求項３】
前記第１気密部材（３７）の前記弁座（２８）に圧接される接触面積は、前記第２気密部材（３８）の前記弁座（２８）に圧接される接触面積よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載のチャージ用バルブのバルブコア。
【請求項４】
前記第１気密部材（３７）は、略矩形状、略多角形状、略扇形状、略半円形状、または略円形状のいずれか一つの断面形状で、かつリング状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のチャージ用バルブのバルブコア。
【請求項５】
前記第１気密部材（３７）は、ＰＡ１１（ナイロン１１）、ＰＡ１２（ナイロン１２）、またはＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）のいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のチャージ用バルブのバルブコア。
【請求項６】
前記流体通路または前記容器は、冷凍サイクルであって、ＣＯ２冷媒を使用する超臨界冷凍サイクルであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のチャージ用バルブのバルブコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の充填もしくは回収をするためのチャージ用バルブのバルブコアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のバルブコアとして、例えば、特許文献１に示すように、テーパー面状の弁座を有するバルブコア本体と、このバルブコア本体に挿通され、樹脂材料からなる気密部材と弾性材料からなるＯリングとからなる弁体を有する可動シャフトとを備えて、テーパー面状の弁座にＯリングと気密部材とを当接させて気密を保持しているバルブコアが知られている。
【０００３】
より具体的には、特許文献１に記載された図１および図４に示すように、可動シャフトの下方側に樹脂材料からなる弁体を形成し、その弁体の一部に溝部を形成し、その溝部にＯリングを配設するとともに、その溝部の下方に角部からなる気密部材を形成している。
【０００４】
つまり、テーパー面状の弁座に対して、上方にＯリング、下方に角部からなる気密部材を当接させてシールしている。そして、可動シャフトに係る内圧が高くなったときには、角部からなる気密部材でテーパー面状の弁座に当接させることでＯリングの変形が過大とならないように構成している。
【特許文献１】米国特許第６７１９００３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のシール構造では、一般的に、シール径を小さくすると、接触部における弁座に係る面圧を高めることができることでシール性が良好となる。しかしながら、特許文献１では、弁体が可動シャフトを覆うように形成されているためＯリングおよび気密部材のシール径を小さくすることに限度がある。
【０００６】
しかも、Ｏリングに対して樹脂材料からなる気密部材が下方側に設けられていることで気密部材側のシール径が大きくなる問題がある。
【０００７】
さらに、二酸化炭素を冷媒として使用する超臨界冷凍サイクルでは、超臨界状態における二酸化炭素冷媒に接触または浸漬されるとゴム系材料や樹脂材料において旧来のフロン系や代替フロン系の冷媒よりも透過性が高いことが判明している。
【０００８】
上記特許文献１では、二酸化炭素冷媒に対する透過性に関する記載がないが、Ｏリングや樹脂材料からなり気密材料の透過係数が大きいとそれらの内部を二酸化炭素冷媒が透過して大気側に漏れる恐れがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、冷媒洩れ量を抑えることのできるチャージ用バルブのバルブコアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項６に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、気体を収容する流体通路または容器の内外を連通する開口部に配設され、テーパー面状の弁座（２８）を有するバルブコア本体（２０）と、このバルブコア本体（２０）に挿通され、弁座（２８）を気密する弁体（３７、３８）を有する可動シャフト（３０）と、バルブコア本体（２０）と可動シャフト（３０）との間に配設されたバネ部材（４０）とを備え、内圧とバネ部材（４０）とが弁体（３７、３８）を弁座（２８）に着座させる方向に付勢するチャージ用バルブのバルブコアにおいて、
弁体（３７、３８）には、第１気密部材（３７）と、この第１気密部材（３７）よりも流体通路または容器の内側に配置される第２気密部材（３８）とが設けられ、
第２気密部材（３８）は、収容された気体に対して耐ブリスタ性の優れる弾性材料で形成されるとともに、第１気密部材（３７）は、第２気密部材（３８）よりも収容された気体に対して透過係数が小さい樹脂材料で形成されることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、第１気密部材（３７）および第２気密部材（３８）の内部を透過する冷媒洩れ量を抑えることができる。また、第１気密部材（３７）の方が第２気密部材（３８）よりも外側に配置されることで第２気密部材（３８）よりもシール径を小さくすることができる。
【００１２】
特に内圧が高くなると接触部におけるテーパー面状の弁座（２８）に係る面圧が高くなることで弁座（２８）とのシール性が良好である。さらに、内圧に応じて第１気密部材（３７）と第２気密部材（３８）とでシールすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、気体を収容する流体通路または容器の内外を連通する開口部に配設され、テーパー面状の弁座（２８）を有するバルブコア本体（２０）と、このバルブコア本体（２０）に挿通され、弁座（２８）を気密する弁体（３７、３８）を有する可動シャフト（３０）と、バルブコア本体（２０）と可動シャフト（３０）との間に配設されたバネ部材（４０）とを備え、内圧とバネ部材（４０）とが弁体（３７、３８）を弁座（２８）に着座させる方向に付勢するチャージ用バルブのバルブコアにおいて、
弁体（３７）には、第１気密部材（３７）が設けられ、この第１気密部材（３７）は、収容された気体に対して透過係数が小さい樹脂材料で形成されることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、弾性材料の第２気密部材（３８）を設けなくとも第１気密部材（３７）の内部を透過する冷媒洩れ量を抑えることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、第１気密部材（３７）の弁座（２８）に圧接される接触面積は、第２気密部材（３８）の弁座（２８）に圧接される接触面積よりも小さく形成されることを特徴としている。この発明によれば、第１気密部材（３７）の方が第２気密部材（３８）よりもシール径を小さくすることができるため、第２気密部材（３８）よりも第１気密部材（３７）の方の面圧を高めることができる。従って、弁座（２８）とのシール性が良好である。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、第１気密部材（３７）は、略矩形状、略多角形状、略扇形状、略半円形状、または略円形状のいずれか一つの断面形状で、かつリング状に形成されたことを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、これらの形状にすると、第１気密部材（３７）が弁座（２８）に対して、線接触により気密することができる。これにより、接触部における弁座（２８）に係る面圧を高めることができるため弁座（２８）とのシール性が良好である。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、第１気密部材（３７）は、ＰＡ１１（ナイロン１１）、ＰＡ１２（ナイロン１２）、またはＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）のいずれか一つで形成されることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、第２気密部材（３８）は、ＣＯ２冷媒に対して耐ブリスタ性の優れる弾性材料として、例えば、ＩＩＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭなどがあるが、上記材質の樹脂材料は、これらよりもＣＯ２冷媒に対して透過係数が小さいため透過による冷媒洩れ量を抑えることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、流体通路または容器は、冷凍サイクルであって、ＣＯ２冷媒を使用する超臨界冷凍サイクルであることを特徴としている。この発明によれば、透過係数の小さい樹脂材料を用いることで超臨界冷凍サイクルに好適である。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態におけるチャージ用バルブのバルブコアを図１ないし図６に基づいて説明する。図１は第１実施形態におけるチャージ用バルブの全体構成を示す縦断面図である。図２は第１気密部材３７の断面形状を示す縦断面図である。図３は第１気密部材３７の全体構成を示す平面図である。また、図４は第２気密部材３８の断面形状を示す縦断面図である。
【００２３】
本発明のチャージ用バルブを車両用空調装置における冷凍サイクルの流体通路（図示せず）に適用したものである。チャージ用バルブは流体通路（図示せず）に冷媒を充填もしくは回収を行うためのバルブであり、図１に示すように、バルブステム１０とバルブコア５０とを備えている。
【００２４】
本実施形態では、冷凍サイクルが、封止対象気体としての二酸化炭素を収容する流体通路または容器を提供している。例えば、冷凍サイクルの冷媒配管が、流体通路を提供する。そして、バルブステム１０が、冷凍サイクルの内外を連通する開口部を提供している。なお、冷凍サイクルの冷媒収容容器に本実施形態のチャージ用バルブが配設されても良い。さらに、この冷凍サイクルに封入される冷媒を収容した運送用タンクに本実施形態のチャージ用バルブが配設されても良い。
【００２５】
バルブステム１０は、筒状に形成されており、図示しない基幹部が、例えば、二酸化炭素ＣＯ２を冷媒として用いる超臨界冷凍サイクルの流体通路（図示せず）に通ずるように配設される。ここでは、冷凍サイクルの高圧側の流体通路に通ずるように配設されている。そして、バルブステム１０の内側には、上方より雌ネジからなる雌ネジ部１１、ストレート状の開口部１２、テーパー面１３、ストレート状の開口部１４、雌ネジ部１５、および連通孔１６が順次形成して設けられている。なお、連通孔１６は冷凍サイクルの流体通路（図示せず）に通じている。
【００２６】
バルブコア５０は、上記バルブステム１０の連通孔１６の中途に配設され、冷凍サイクルの流体通路に通ずる連通孔１６を開閉するバルブであって、通常時には閉弁状態を維持し、流体通路内に冷媒を充填するとき、もしくは流体通路内に充填された冷媒の回収を行うときに開弁するように構成されている。
【００２７】
バルブコア５０は、逆有底筒状のバルブコア本体２０、上下方向に可動する可動シャフト３０、およびバルブコア本体２０と可動シャフト３０との間に配設されるバネ部材である圧縮コイルバネ４０から構成される。
【００２８】
バルブコア本体２０には、その外側面の上部にバルブステム１０のテーパー面１３と線接触にて当接するテーパー面２１と、外側面の中間位置にＯリング２２を嵌合する溝部２３と、外側面の下方に雄ネジからなる雄ネジ部２４とが形成されている。
【００２９】
さらに、バルブコア本体２０には、その上端の中心に可動シャフト３０の軸３１を挿入する挿入穴２５と、その挿入穴２５の近傍にすり割り加工によって形成された冷媒流通用の窓部２６と、挿入穴２５に繋ぐ内部穴２７を形成し、その内部穴２７の下端部には、断面がハの字状もしくはテーパー面状の、略円錐面状の弁座２８を設けている。
【００３０】
可動シャフト３０は、軸３１と、その軸３１の下方側に嵌着される弁体３７、３８とを備えている。ここで、軸３１は一体的に形成するために、その上方側をバルブコア本体２０の挿入穴２５に挿通するように形成し、軸３１の下方側にテーパー面３２を形成し、そのテーパー面３２の下方に第１弁体受け面３３、およびその第１弁体受け面３３の下方に受け面支持部３４とを一体的に形成している。
【００３１】
より具体的には、弁体３７、３８を軸３１に一体的に嵌着するために、軸３１の下方には、上方側に弁体３７、３８のうち、第１気密部材３７を受けるための第１弁体受け面３３をテーパー面３２よりも大きい外径で形成する。
【００３２】
換言すると、弁座２８のテーパー面に対応するように第１気密部材３７の外形を形成し、その第１気密部材３７の下面側の外形と略同一の外径で形成している。これにより、第１気密部材３７に形成された角部２７ａ（後述する）が弁座２８に線接触で当接することができる。そして、この第１弁体受け面３３の下方に形成される受け面支持部３４はテーパー面３２の外径よりも小さい外形で形成する。
【００３３】
次に、弁体３７、３８のうち、第２気密部材３８と、その第２気密部材３８を受けるための第２弁体受け面３５を別体で設けておく。ここで、第２弁体受け面３５は、弁座２８のテーパー面に対応するように第２気密部材３８の外形を形成し、その第２気密部材３８の下面側の外形と略同一の外径で形成している。
【００３４】
そして、第２気密部材３８と受け面支持部３４とを軸３１に嵌め合わせた後に、受け面支持部３４をかしめ加工によって塑性変形させて一体的に結合する。これにより、第１弁体受け面３３と受け面支持部３４との間に第２気密部材３８が配置できる。ここで、第２気密部材３８の外形は、詳しくは後述するが第１気密部材３７の外形よりも大きく形成している。
【００３５】
また、第２弁体受け面３５は、上述した第１弁体受け面３３の外形よりも僅かに大きくなるように形成するとともに、第２気密部材３８の底部を密着するように形成される。これにより、流体通路から通ずる冷媒側の圧力である内圧を第２弁体受け面３５の底部で均等に受けることができる。
【００３６】
また、以上の構成により、軸３１が一体的に形成できるとともに、その軸３１の下方側に弁体３７、３８が配置できる。ここで、大気側に通ずる方向に第１気密部材３７が配置され、流体通路側に通ずる方向に第２気密部材３８が配置される。
【００３７】
さらに、バルブコア本体２０の上端部には、軸３１の上端部を挿入穴２５に挿入し、その後、軸３１に圧縮コイルバネ４０をはめ込んで、軸３１の上端をかしめ加工によってバネ止め部３６を形成している。
【００３８】
これにより、弁体３７、３８を含んだ可動シャフト３０がバルブコア本体２０に組み合わされてバルブコア５０が形成される。また、可動シャフト３０とバルブコア本体２０との間に配設された圧縮コイルバネ４０が、弁体３７、３８を弁座２８に着座させる方向に付勢されている。
【００３９】
次に、バルブコア５０は、バルブステム１０の連通孔１６を塞ぐように配設される。つまり、バルブコア本体２０の雄ネジ部２４をバルブステム１０の雌ネジ部１５に螺合させることでバルブコア５０がバルブステム１０に固定される。これにより、可動シャフト３０の第２弁体受け面３５が流体通路側に通ずることになる。
【００４０】
従って、流体通路側の冷媒の圧力、すなわち内圧が第２弁体受け面３５の底部に受けることで連通孔１６を閉止した状態にされる。換言すると、圧縮コイルバネ４０および流体通路側の冷媒の圧力によって、通常時には、可動シャフト３０の弁体３７、３８を弁座２８に着座させる方向に付勢している。つまり、可動シャフト３０の弁体３７、３８が弁座２８を閉止した状態に付勢されている。
【００４１】
そして、バルブステム１０の上方から冷媒をチャージ（充填）したときには、そのチャージ圧が流体通路側の内圧と圧縮コイルバネ４０の弾発力とを合わせた力より大きいときに、弁体３７、３８が弁座２８を開弁してバルブステム１０の上方から冷媒が流体通路側にチャージ（充填）される。
【００４２】
次に、本実施形態の弁体である第１気密部材３７および第２気密部材３８について、図１ないし図４に基づいて説明する。第１気密部材３７が、図１に示すように、軸３１に一体的に形成された第１弁体受け面３３に配置され、第２気密部材３８が軸に一体的に構成された第２弁体受け面３５に配置されている。
【００４３】
一方の第１気密部材３７は、図２および図３に示すように、断面が略５角形状のリング状に形成され、かつ上方の外周端の角部３７ａがテーパー面状の弁座２８に線接触により当接するように形成されている。また、第１気密部材３７の内周部３７ｂは、軸３１に嵌め合うように形成されている。
【００４４】
もう一方の第２気密部材３８は、図４に示すように、断面が略Ｄ状のリング状に形成されて、その外周がテーパー面状の弁座２８に線接触により当接するように形成されている。また、第２気密部材３８の内周部３８ｂは、軸３１に嵌め合うように形成されている。
【００４５】
なお、これら気密部材３７、３８の外径、すなわち、シール径は、上方に配置される第１気密部材３７の方が、下方に配置される第２気密部材３８よりも小径となるように形成している。換言すると、第１気密部材３７の角部３７ａが第２気密部材３８の外径よりも小さくすることで弁座２８に係る面圧が高くなることで弁座２８とのシール性が良好となる。
【００４６】
さらに、流体通路側に通ずる方向に配置される第２気密部材３８は、ゴムなどの弾性材料による一体成形によって形成するとともに、特に、特に、超臨界状態（液体と気体とが単一相となる状態）の二酸化炭素冷媒ＣＯ２に対して、接触や浸漬による発泡などの影響を受け難い耐ブリスタ性の優れる材料であるＩＩＲ、Ｈ−ＮＢＲ、またはＥＰＤＭのいずれかで形成している。
【００４７】
そして、第１気密部材３７は、上述した第２気密部材３８が冷媒側の圧力により変形して潰し代を過大に潰すことを防止するための気密部材であり、樹脂材料によって形成している。より具体的には、その樹脂材料は、上述した第２気密部材３８のＩＩＲ、Ｈ−ＮＢＲ、またはＥＰＤＭよりも二酸化炭素ＣＯ２に対する透過係数が小さい材料で、例えば、ＰＡ１１（ナイロン１１）、ＰＡ１２（ナイロン１２）、またはＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）のいずれかより形成している。
【００４８】
これによれば、上述したゴム系および樹脂系の材料における二酸化炭素ＣＯ２に対する透過係数は、ＥＰＤＭ＞Ｈ−ＮＢＲ（中高ニトリル）＞ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）＞ＩＩＲ＞ＰＡ１２（ナイロン１２）の順に小さくなっている。つまり、ＰＡ１１（ナイロン１１）もしくはＰＡ１２（ナイロン１２）により第１気密部材３７を形成することで、第２気密部材３８により透過した二酸化炭素冷媒ＣＯ２を第１気密部材３７で透過を防止することができる。
【００４９】
また、上記、ＰＡ１１（ナイロン１１）、ＰＡ１２（ナイロン１２）、およびＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）は、ともに緻密な分子構造である結晶性樹脂材であるためガスバリア性にも優れるものである。なお、バルブコア本体２０の溝部２３に配設されるＯリング２２においても、第２気密部材３８と同じように、耐ブリスタ性の優れる材料で形成することが望ましい。
【００５０】
次に、以上の構成によるバルブコア５０の作用について図５および図６に基づいて説明する。図５（ａ）ないし図５（ｃ）は可動シャフト３０の作用形態を示す説明図である。図６（ａ）は超臨界冷凍サイクルにおける温度と圧力との関係を示す特性図であり、図６（ｂ）は高温高圧域における洩れ量の比較を示す特性図である。
【００５１】
まず、通常時には、圧縮コイルバネ４０と内圧とによって可動シャフト３０の弁体３７、３８を弁座２８に着座させる方向に付勢されている。そして、バルブステム１０の上方から冷媒をチャージ（充填）するときには、圧縮コイルバネ４０の弾発力よりも大きい力を掛けることで、図５（ａ）に示すように、可動シャフト３０が下方側に可動して弁体３７、３８が弁座２８を開弁してバルブステム１０の上方から冷媒が流体通路側にチャージ（充填）される。
【００５２】
なお、ここでは、冷媒をチャージするときに開弁させたが、これに限らず、流体通路側の冷媒の回収を行うときにも開弁させている。次に、流体通路側に冷媒が充填されているときのシール性について説明する。流体通路側の冷媒の圧力、すなわち内圧が低いときは、図５（ｂ）に示すように、可動シャフト３０が内圧により上方側に押されることで、下方第２気密部材３８と上方の第１気密部材３７の角部３７ａが弁座２８に当接される。
【００５３】
具体的には、第２気密部材３８が弁座２８に当接されることで外形が潰されてシールしている。このときに、第１気密部材３７においても、角部３７ａが弁座２８に当接されてシールを行っている。つまり、第２気密部材３８での二酸化炭素冷媒ＣＯ２の透過量が小さいため角部３７ａと弁座２８との接触部に係る面圧が小さいがこの部分においてもシールを行っている。
【００５４】
そして、流体通路側の冷媒の内圧が高くなってくると、図５（ｃ）に示すように、可動シャフト３０が上方側に押されることで、第２気密部材３８が上述よりもさらに潰されるとともに、第１気密部材３７の角部３７ａと弁座２８との接触部に係る面圧が高くなってくる。
【００５５】
つまり、内圧が高くなると、第２気密部材３８での二酸化炭素冷媒ＣＯ２の透過量が増加するため、第１気密部材３７の接触部に係る面圧が高くなることでシール性が良好となる。しかも、第１気密部材３７が透過係数の小さい樹脂材料で形成されているため、第１気密部材３７の内部を透過する冷媒洩れ量を最小限に抑えることができる。
【００５６】
ここで、圧縮コイルバネ４０の付勢力と第２気密部材３８の弾性力とは、上記のような第１気密部材３７の着座特性を生み出すように設定されている。これを図６（ａ）および図６（ｂ）で説明すると、二酸化炭素冷媒ＣＯ２を使用する超臨界冷凍サイクルでは、図６（ａ）に示すように、一定温度（臨界点）を超えると温度に対して圧力は一意に決まらなくなるが、一般的に温度が高くなると圧力が急激に上昇する傾向がある。
【００５７】
従って、洩れ量と温度／圧力との関係は、図６（ｂ）に示すように、温度／圧力が高くなると洩れ量が増加する傾向がある。図中の破線で示す従来例では、二酸化炭素ＣＯ２に対する透過係数を問わない通常のゴム材から成る弾性材料で形成された弁体を用いたときの洩れ量と温度／圧力との関係であって、温度／圧力が高くなると洩れ量が急激に増加している。
【００５８】
ところが、図中の実線で示す本実施形態のように、樹脂材料からなる第１気密部材３７と弾性材料からなる第２気密部材３８を用いると、特に、温度／圧力が高温／高圧域において洩れ量を最小限に抑えることができる。
【００５９】
以上の第１実施形態によるチャージ用バルブのバルブコアによれば、弁体３７、３８には、大気側に通ずる方向に配置される第１気密部材３７と、流体通路側に通ずる方向に配置される第２気密部材３８とが設けられ、第２気密部材３８は、ＣＯ２冷媒に対して耐ブリスタ性の優れる弾性材料で形成されるとともに、第１気密部材３７は、第２気密部材３８よりも二酸化炭素ＣＯ２冷媒に対して透過係数が小さい樹脂材料で形成されている。
【００６０】
これよれば、第１気密部材３７および第２気密部材３８の内部を透過する冷媒洩れ量を最小限に抑えることができる。また、第１気密部材３７が大気側に通ずる方向に配置されることでシール径を小さくすることができる。また、特に内圧が高くなるとシール部である接触部における弁座２８に係る面圧が高くなることで弁座２８とのシール性が良好である。さらに、内圧に応じて第１気密部材３７と第２気密部材３８とで弁座２８をシールすることができる。
【００６１】
また、第１気密部材３７の弁座２８に圧接される接触面積は、弁座２８に圧接される第２気密部材３８の接触面積よりも小さく形成されることにより、流体通路側に通ずる第２気密部材３８よりも大気側に通ずる第１気密部材３７の方がシール径を小さくすることができるため面圧を高めることができる。従って、第１気密部材３７の方が第２気密部材３８よりも弁座２８とのシール性が良好である。
【００６２】
また、第１気密部材３７を略５角形状のリング状に形成し、その外形に角部２７ａ設けたことにより、第１気密部材３７が弁座２８に対して、線接触により気密することができる。これにより、接触部における弁座２８に係る面圧を高めることができるため弁座２８とのシール性が良好である。
【００６３】
また、第１気密部材３７は、ＰＡ１１（ナイロン１１）、ＰＡ１２（ナイロン１２）、またはＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）のいずれか一つで形成されることにより、第２気密部材３８は、ＣＯ２冷媒に対して耐ブリスタ性の優れる弾性材料として、例えば、ＩＩＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭなどがあるが、上記材質の樹脂材料は、これらよりもＣＯ２冷媒に対して透過係数が小さいため透過による冷媒洩れ量を最小限に抑えることができる。
【００６４】
また、冷凍サイクルは、ＣＯ２冷媒を使用する超臨界冷凍サイクルであることにより、透過係数の小さい樹脂材料を用いることで超臨界冷凍サイクルに好適である。
【００６５】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、可動シャフト３０に二つの弁体３７、３８を構成させたが、これに限らず、図７に示すように、樹脂材料からなる第１気密部材３７のみを構成させても良い。ここで、第１気密部材３７を受ける第１弁体受け面３３は、別体で形成し、その第１弁体受け面３３を軸３１に嵌め合わせた後に、受け面支持部３４をかしめ加工によって塑性変形させて一体的に結合している。
【００６６】
これによれば、弾性材料の第２気密部材３８を設けなくとも第１気密部材３７の内部を透過する冷媒洩れ量を最小限に抑えることができる。なお、第１気密部材３７が大気側に通ずる方向に配置されることでシール径を小さくすることができる。特に内圧が高くなると接触部における弁座２８に係る面圧が高くなることで弁座２８とのシール性が良好である。また、第１弁体受け面３３を別体で形成することで軸１０を小径で形成することができる。
【００６７】
（第３実施形態）
以上の実施形態では、第１気密部材３７の断面形状を略５角形状のリング状に形成したが、これに限らず、略５角形状の多角形状の他に、図８（ａ）ないし図８（ｄ）に示すように形成しても良い。
【００６８】
より具体的には、図８（ａ）に示すように、断面形状を台形の略矩形状のリング状に形成し、その上方の外周端に角部３７ａを設けている。また、図８（ｂ）に示すように、断面形状を略扇形状のリング状に形成している。また、図８（ｃ）に示すように、断面形状を略半円形状のリング状に形成している。さらに、図８（ｄ）に示すように、断面形状を略円形状のリング状に形成している。
【００６９】
以上の形状によれば、第１気密部材３７を上述のような断面形状で形成することにより第１気密部材３７が弁座２８に対して、線接触により気密することができる。これにより、接触部における弁座２８に係る面圧を高めることができるため弁座２８とのシール性が良好である。また、以上の形状のうち、略半円形状および略円形状で形成すると、軸３１への組付けが容易である。
【００７０】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、第１気密部材３７を受ける第１弁体受け面３３を軸３１に一体的に形成して設けたが、これに限らず、具体的には、図９に示すように、第１弁体受け面３３を設けずに、第１気密部材３７と第２気密部材３８とが隣接して配置するように可動シャフト３０を構成しても良い。
【００７１】
また、以上の実施形態のチャージ用バルブは、種々の冷媒を用いる冷凍サイクルに適用でき、好適な例として、二酸化炭素のような比較的透過性が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるチャージ用バルブの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における第１気密部材３７の断面形状を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における第１気密部材３７の全体構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における第２気密部材３８の断面形状を示す縦断面図である。
【図５】（ａ）ないし（ｃ）は本発明の第１実施形態における可動シャフト３０の作用形態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は超臨界冷凍サイクルにおける温度と圧力との関係を示す特性図、（ｂ）は高温高圧域における洩れ量の比較を示す特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態における可動シャフト３０の構成を示す縦断面図である。
【図８】（ａ）ないし（ｄ）は本発明の第３実施形態における第１気密部材３７の断面形状を示す縦断面図である。
【図９】他の実施形態における可動シャフト３０の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
２０…バルブコア本体
２８…弁座
３０…可動シャフト
３７…第１気密部材、弁体
３８…第２気密部材、弁体
４０…圧縮コイルバネ（バネ部材）
【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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