(57)【要約】【課題】感温部に流入する冷媒温度が臨界温度以下になった場合に、取付け姿勢に起因して冷媒温度が正確に検出できず、高圧の制御圧力がずれてしまうことを、簡易な構造で防止できるようにした、圧力制御弁を提供する。【解決手段】冷媒を封入した密閉空間Ｔを、ダイヤフラム１３によって区画すると共に、通穴１９を、前記ダイヤフラム１３に設けることで、膨張弁７を例え横向きに取り付けたとしても、弁体１２の空間１２ｄ内に存在する液冷媒は、空間内壁を底として通穴１９の位置までの空間に留まり、背面空間Ａ内に流出するのを阻止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルの高圧側から低圧側に至る冷媒流路の通路開度を調整する弁体（１２）と、この弁体（１２）を駆動する変位部材（１３）とを収容して媒体を封入し、高圧側冷媒温度に応じて圧力が変化する密閉空間（Ｔ）を構成し、前記弁体（１２）に密閉空間（Ｔ）の一部としての感温空間（１２ｄ）を構成した圧力制御弁において、
この感温空間（１２ｄ）に、密閉空間（Ｔ）内に封入する媒体のうち液化媒体を貯留保持する液溜部を構成したことを特徴とする圧力制御弁。
【請求項２】
前記弁体（１２）における感温空間（１２ｄ）は、前記変位部材（１３）の変位方向に沿って延在すると共に、端部開口を介して残余の密閉空間（Ｔ）と連通する構成としたことを特徴とする請求項１記載の圧力制御弁。
【請求項３】
前記液溜部は、少なくとも圧力制御弁の設置姿勢が横倒し方向に指向する状態においても液化した前記媒体を保持する堤防部を備えることを特徴とする請求項１記載の圧力制御弁。
【請求項４】
前記堤防部は、前記感温空間（１２ｄ）を区画する壁面から径方向内側に向けて突出することを特徴とする請求項３記載の圧力制御弁。
【請求項５】
前記感温空間（１２ｄ）を円柱状として、前記堤防部は、前記感温空間（１２ｄ）の周方向に沿って環状に延びていることを特徴とする請求項３記載の圧力制御弁。
【請求項６】
前記変位部材（１３）は前記感温空間（１２ｄ）の内径より小さい通穴（１９）を有するダイヤフラムであり、
前記弁体（１２）は、前記感温空間（１２ｄ）と前記通穴（１９）とを同軸上に位置づけて配置され、
前記変位部材（１３）の通穴（１９）周辺部を堤防部として構成することを特徴とする請求項４記載の圧力制御弁。
【請求項７】
前記堤防部は、前記感温空間（１２ｄ）の中に配置された少なくともひとつの環状板（２１）によって構成されていることを特徴とする請求項６記載の圧力制御弁。
【請求項８】
前記堤防部は、前記感温空間（１２ｄ）の端部開口に配置された環状板（２２）によって構成することを特徴とする請求項６記載の圧力制御弁。
【請求項９】
前記堤防部は、その開口部から前記感温空間（１２ｄ）内に向けて延びる管部材（２３）で構成することを特徴とする請求項８記載の圧力制御弁。
【請求項１０】
前記変位部材（１３）は通穴（１９）を有するダイヤフラムであり、
前記弁体（１２）は、前記感温空間（１２ｄ）と前記通穴（１９）とを同軸上に位置づけて配置されており、
前記堤防部と前記弁体（１２）との間に前記変位部材（１３）が位置づけられていることを特徴とする請求項８または請求項９記載の圧力制御弁。
【請求項１１】
前記堤防部は、前記弁体（１２）の端部開口の径を底部の径よりも小さく形成していることを特徴とする請求項５記載の圧力制御弁。
【請求項１２】
前記通穴（１９）の径を、前記弁体（１２）における感温空間（１２ｄ）の内径の１／２以下であることを特徴とする請求項６または１０記載の圧力制御弁。
【請求項１３】
前記弁体（１２）における感温空間（１２ｄ）の、前記通穴（１９）を貫通する軸線を含む面で囲まれた容積を、前記密閉空間（Ｔ）の全容積の１８％以上としたことを特徴とする請求項７または１２記載の圧力制御弁。
【請求項１４】
前記管部材（２３）の外径は、前記弁体（１２）における空間（１２ｄ）の内径の１/２以下であることを特徴とする請求項９記載の圧力制御弁。
【請求項１５】
前記密閉空間（Ｔ）の内壁と、液冷媒の移動防止壁と管部材（２３）の外壁で囲まれる空間の容積を、前記密閉空間（Ｔ）の全容積の１８％以上としたことを特徴とする請求項９または１４記載の圧力制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの圧力制御弁に関する。例えば、ガスクーラ出口側からエバポレータ入口側の間の冷媒温度に基づいてガスクーラ出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用空調装置において、コンプレッサ（圧縮機）、ガスクーラ（放熱器）、圧力制御弁、エバポレータ（蒸発器）及びアキュムレータ等により構成される冷凍サイクルとして、ＣＯ2を冷媒として循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクルがある。このような蒸気圧縮式冷凍サイクルに使用される圧力制御弁としては、以下に示すものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６５４１号公報
【特許文献２】特開平８-１９３７６９号公報
【特許文献３】特開２００６−２２０４０７号公報
【０００４】
ＣＯ2冷凍サイクル用の圧力制御弁はガスクーラ出口の冷媒温度を検出し、高圧圧力を制御するためエンジンルーム内に配置する必要があり、従来のＨＦＣ系冷媒に用いる圧力制御弁が車室内に配置されていたのに比較して、雰囲気温度が高い環境で使用される。
【０００５】
ＣＯ2冷凍サイクル用の膨張弁としては、上記特許文献３にてボディの端面に、ダイヤフラムを内蔵した感温部を配置した構成のものが提案されているが、感温部がボディの外側に取り付けられているため、エンジンルーム雰囲気にさらされている。
【０００６】
ＣＯ2を冷媒として用いた場合、圧力制御弁の感温部には、温度に応じて圧力が変化し、変位部を変位させる媒体として、例えば冷媒と同じＣＯ2が封入される。
ＣＯ2は、臨界冷媒温度が略３０℃であり、臨界温度以上では、液冷媒が発生しないが、臨界温度以下では、従来のＨＦＣ系冷媒に用いる膨張弁と同様に、感温部内が気液２相状態となり液冷媒が発生する。一方、圧力制御弁の感温部を構成する部材には、検出対象である高圧冷媒もしくは高圧冷媒通路に面していて、高圧冷媒の温度を反映しやすい部材と、例えば外気に直接さらされる部材など冷媒温度を反映し難い部材が存在する。ここで、液冷媒は、重力によって下に流れ、感温部内の密閉空間の下に溜まろうとするから、圧力制御弁の姿勢によっては、望ましくない位置に液冷媒が溜まるおそれがある。例えば圧力制御弁が横向きに配置されるなど、高圧冷媒の温度を反映しやすいダイヤフラムが下側に位置していない場合には、液冷媒が高圧冷媒よりも温度の高い壁面に接触する場合があるため制御圧がずれてしまうといった問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＨＦＣ系冷媒用の圧力制御弁では、上記特許文献１にてダイヤフラムに吸着剤を貼り付けたり、特許文献２にてダイヤフラムに液溜部構造を追加する案が提案されているが、吸着剤の剥離や圧力により変位するダイヤフラムに部品を接合することは、ダイヤフラムの加工が難しく、変位状態が変わると耐久性に影響するといった課題がある。
本発明はこのような課題を改善するために提案されたものであって、圧力制御弁の取付け姿勢に起因した制御特性の変動を抑制することを目的とする。
また本発明は、圧力制御弁の取付け姿勢が広い範囲にわたって変化しても、制御特性の変動を抑制することを目的とする。
また本発明は、圧力制御弁の取付け姿勢に依存した制御特性の変動を、簡単な構成で抑制することを目的とする。
さらに本発明は、超臨界サイクル、特に冷媒としてＣＯ2を用いたサイクルに使用する圧力制御弁において、感温部に流入する冷媒温度が臨界温度以下になった場合に、取付け姿勢に起因して冷媒温度が正確に検出できず、高圧の制御圧力がずれてしまうことを、簡易な構造で防止できるようにした、圧力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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１では、冷凍サイクルの高圧側から低圧側に至る冷媒流路の通路開度を調整する弁体１２に密閉空間Ｔの一部として構成した感温空間１２ｄに、密閉空間Ｔ内に封入する媒体のうち液化媒体を貯留保持する液溜部を構成したことで、取付け姿勢によらず、液溜部に液化媒体を貯留保持することができ、高圧の制御圧力がずれることを防止することができる。
【０００９】
また請求項２では、前記弁体１２における感温空間１２ｄは、前記変位部材１３の変位方向に沿って延在すると共に、端部開口を介して残余の密閉空間Ｔと連通する構成としたことで、媒体の感温空間１２ｄと残余の密閉空間Ｔとの間の移動を可能として、前記変位部材１３の動作の妨げとなることはない。
【００１０】
また請求項３では、前記液溜部は、少なくとも圧力制御弁の設置姿勢が横倒し方向に指向する状態においても液化した前記媒体を保持する堤防部を備えることで、横倒し方向に指向する状態に圧力制御弁を設置したとしても、前記液溜部から、液化した媒体が流出してしまうのを阻止することができる。
【００１１】
また請求項４では、前記感温空間１２ｄを区画する壁面から径方向内側に向けて堤防部を突出することで、堤防部により、液化した媒体を保持することができる。
【００１２】
また請求項５では、前記感温空間１２ｄを円柱状として、堤防部を、感温空間１２ｄの周方向に沿って環状に延びる構成としたことで、液化した媒体は、環状の堤防部により、前記感温空間１２ｄに保持することができる。
【００１３】
また請求項６では、前記変位部材１３は感温空間１２ｄの内径より小さい通穴１９を有するダイヤフラムであり、弁体１２は、前記感温空間１２ｄと前記通穴１９とを同軸上に位置づけ、前記変位部材１３の通穴１９周辺部を堤防部としたことで、感温空間１２ｄ内の液化した媒体は、前記変位部材１３の通穴１９周辺部によって、流出することなく、感温空間１２ｄ内に保持することができる。
【００１４】
また請求項７では、堤防部を、感温空間１２ｄの中に配置された少なくともひとつの環状板２１によって構成されていることで、感温空間１２ｄ内の液化した媒体は、環状板２１によって流出することなく、感温空間１２ｄ内に保持することができる。
【００１５】
また請求項８では、堤防部を、感温空間１２ｄの端部開口に配置された環状板２２によって構成することで、感温空間１２ｄ内の液化した媒体は、環状板２２によって流出することなく、感温空間１２ｄ内に保持することができる。
【００１６】
また請求項９では、堤防部を、その開口部から感温空間１２ｄ内に向けて延びる管部材２３で構成することで、例え、圧力制御弁を反転して取付けても、感温空間１２ｄ内の液化した媒体は、感温空間１２ｄと管部材２３との間に、流出することなく保持することができる。
【００１７】
また請求項１０では、前記変位部材１３は通穴１９を有するダイヤフラムであり、前記弁体１２は、前記感温空間１２ｄと前記通穴１９とを同軸上に位置づけ、前記堤防部と前記弁体１２との間に前記変位部材１３が位置づけられていることで、堤防部により、変位部材１３の部分的な変形を抑制することができる。
【００１８】
また請求項１１では、前記堤防部は、前記弁体１２の端部開口の径を底部の径よりも小さく形成していることで、堤防部により、感温空間１２ｄ内の液化した媒体は、流出することなく保持することができる。
【００１９】
また請求項１２では、通穴１９の径を、弁体１２における感温空間１２ｄの内径の１／２以下とすることにより、例え、圧力制御弁を横向きに設置したとしても、感温空間１２ｄ内壁を底部として通穴１９の縁までの空間に、臨界温度以下となって発生すると想定される量の液化媒体を留めおくことができる。
【００２０】
また請求項１３では、弁体１２における感温空間１２ｄの、通穴１９を貫通する軸線を含む面で囲まれた容積を、前記密閉空間Ｔの全容積の１８％以上としたことで、臨界温度以下となって発生すると想定される量の液化媒体を留めおくことができる。
【００２１】
また請求項１４では、管部材２３の外径を、弁体１２における空間１２ｄの内径の１/２以下であることで、例え、圧力制御弁を逆さに設置したとしても、臨界温度以下となって発生すると想定される量の液化媒体を留めおくことができる。
【００２２】
さらに請求項１５では、密閉空間Ｔの内壁と、液冷媒の移動防止壁と管部材２３の外壁で囲まれる空間の容積を、前記密閉空間Ｔの全容積の１８％以上としたことで、臨界温度以下となって発生すると想定される量の液化媒体を留めおくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる圧力制御弁につき、一つの実施の形態を示し、添付の図面に基づいて説明する。
図１に、本発明にかかる圧力制御弁を用いた、二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクル１の一例を示す。この冷凍サイクル１では、高圧側において冷媒が超臨界圧力まで加圧されるので、超臨界冷凍サイクルともいわれる。圧力制御弁は、冷媒を高圧側から低圧側へ減圧膨張させる機能も担うことができる。この実施形態では、圧力制御弁は、減圧器または膨張弁といわれる。従って、圧力制御弁は、以下、膨張弁と称して説明する。
すなわち、この蒸気圧縮式冷凍サイクル１において、符号２は冷媒（ＣＯ2）を吸入圧縮するコンプレッサ（圧縮機）であり、符号３はコンプレッサ２により圧縮された冷媒を冷却するガスクーラ（放熱器）である。ガスクーラ３の出口側には、内部熱交換器４が配置されている。また、ガスクーラ３の出口側配管には、感温筒５が設置され、キャピラリーチューブ６によって膨張弁７に接続している。したがって、感温筒５内に封入された媒体の冷媒温度に基づく内圧の変化によって膨張弁７の弁開度を制御している。この膨張弁７は、高圧の冷媒を減圧する減圧器としても機能している。
【００２４】
感温筒５内に封入される媒体は、必要とされる制御特性に応じて選定される。例えば、媒体としては、（１）冷媒、（２）ＣＯ２（二酸化炭素）、（３）複数の混合媒体（例えば冷媒と一つまたは複数の媒体との混合媒体）、（４）通常の使用範囲では凝縮液化しないガスを冷媒に混合すること（例えば窒素など不活性ガスと、冷媒との混合媒体）を挙げることができる。
【００２５】
感温筒５は、ガスクーラ３からエバポレータ８入口間の冷媒温度を感知するように配置することができる。一つの代替的な形態では、感温筒５は、ガスクーラ３より下流の高圧冷媒経路の一つとしての内部熱交換器４の出口に配置されうる。この実施形態では、膨張弁７内に設けられた圧力−位置変換機構としての変位機構と、感温筒５と、キャピラリーチューブ６とによって感温部が提供される。この実施形態では、感温部は、膨張弁７に一体的に内蔵されて提供される。
【００２６】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１において、符号８は、膨張弁７で減圧された気液２相冷媒を蒸発させるエバポレータであり、符号９は気相冷媒と液相冷媒とを分離するとともに、冷凍サイクル中の余剰冷媒を一時的に蓄えるアキュムレータである。
そして、内部熱交換器４は、ガスクーラ３から膨張弁７へ向かう冷媒と、アキュムレータ９からコンプレッサ２へ戻る冷媒とが熱交換するようにサイクル内に配置されている。したがって、膨張弁７は、内部熱交換器４からエバポレータ８に至る冷媒通路に配置されることになる。
【００２７】
次に、図２に、蒸気圧縮式冷凍サイクル１において用いられる、第１の実施の形態にかかる膨張弁７について示し、以下、詳細に説明する。
膨張弁７は、ほぼ直方体形状のボディ１０を有する。膨張弁７のボディ１０内には、膨張弁７のボディ１０内には、ガスクーラ３から内部熱交換器４に至る冷媒流路の一部である第１の流路Ｄと、内部熱交換器４から弁口１０ａを介してエバポレータ８に至る冷媒流路の一部である第２の流路Ｅとが、それぞれ独立に形成されている。第２流路Ｅは、わずかにずれて設けられた高圧側通路と、低圧側通路とを有する。高圧側通路と低圧側通路との間に、弁口１０ａが設けられている。第１流路Ｄと第２流路Ｅとは、ボディ１０の一面から他の一面に向けて貫通するように設けられている。第１流路Ｄと第２流路Ｅとは、ほぼ平行に位置づけられている。
またボディ１０には、後述する感温部を設置するための第１の開口１０ｂ及び調整バネ１１をセットするための第２の開口１０ｃが形成されている。第１開口１０ｂから第２開口１０ｃにかけて、貫通穴が形成される。第１開口１０ｂと第２開口１０ｃとは、第１流路Ｄおよび第２流路Ｅと交差する方向に沿って形成されている。ボディ１０内には弁体１２が収納されていて、弁口１０ａの開閉を行うようになっている。弁体１２は、棒状部材であり、第１流路Ｄを横切って位置する感温部分と、この感温部分の先端に設けられた可動弁体部分（後述）とを有する。これによって、内部熱交換器４から弁口１０ａを介してエバポレータ８に至る冷媒流路が、連通状態または非連通状態に切り替えられる。さらにこの実施形態では、冷媒流路の開口面積、開度が調節される。
【００２８】
ボディ１０の第１開口１０ｂには、感温部が取り付けられている。この感温部は、実質的に、弁体１２、変位部材１３（以下、ダイヤフラム１３）、蓋体１４及び下側支持部材１５より構成されていて、内部に密閉空間Ｔが形成されている。蓋体１４とダイヤフラム１３との間には、密閉空間Ｔの一部としての背面空間Ａが区画形成されている。背面空間Ａは、ダイヤフラム１３が変位するための空間であり、媒体の容積を確保するための空間である。蓋体１４の中央部分には、凹部が形成されていて、所要の容積を確保している。ダイヤフラム１３の周縁を蓋体１４と下側支持部材１５とで挟持して固着することにより、背面空間Ａが区画形成されている。ダイヤフラム１３は、ステンレス材からなる薄膜状の形態を有しており、密閉空間Ｔの内外の圧力差に応じて変形変位する。下側支持部材１５は、円筒部１５ａの外周に形成されたネジ部を有する。下側支持部材１５は、ネジ部をボディ１０の第１開口１０ｂに螺合することによってボディ１０に取り付けられている。下側支持部材１５は、ダイヤフラム１３の下側の感温面に検出対象である高圧冷媒を導入すべく、第１流路Ｄに連通する開口を有している。さらに、下側支持部材１５の開口から弁体１２が延在している。蓋体１４には、封入管１６が取り付けられており、封入管１６から密閉空間Ｔ内に冷媒が封入されるようになっている。冷媒が封入された後は、封入管１６は封鎖される。
【００２９】
弁体１２は、ダイヤフラム１３側に開口を有する。弁体１２は、ダイヤフラム１３側に径方向外側に向けて広がるフランジ部１２ｂを有する。フランジ部１２ｂは、開口を囲んでいる。弁体１２は、ダイヤフラム１３から延び出す棒状のものであって、その先端部に弁部１２ａを有する。弁体１２の内部には、その中央部から開口端にわたる部位に、密閉空間Ｔの一部として、円柱状で有底の感温空間１２ｄが形成されている。なお、弁部１２ａと感温空間１２ｄとは、別体に構成することもできる。弁体１２の内部において、感温空間１２ｄは、弁部１２ａから上方に第１の流路Ｄを横切りかつ下側支持部材１５の円筒部１５ａ内を通って延在している。一方のフランジ部１２ｂが、ダイヤフラム１３に固定されている。円筒部１５ａの内面と弁体１２の外周面との間に断面が環状の間隙Ｂが設けられている。この間隙Ｂは、ガスクーラ３出口側と接続する第１の流路Ｄに連通している。したがって、ガスクーラ３出口側の冷媒が間隙Ｂに流れ込み、この冷媒温度が密閉空間Ｔ内の媒体に伝達される。同時に、ガスクーラ３出口側の冷媒の圧力がダイヤフラム１３に作用する。
【００３０】
さらに弁体１２は、弁部１２ａより下方に弁口１０を通って延在している他方の端部１２ｃを有する。端部１２ｃには、調整ナット１７が螺合されている。弁口１０の下面周辺と調整ナット１７間には、弁体１２を閉弁方向に付勢する調整バネ１１が介在しており、調整ナット１７を回すことによって調整バネ１１の初期設定荷重（弁口１０を閉じた状態での弾性力）が任意に調節できる。これら調整バネ１１、調整ナット１７等は、エバポレータ８入口側に接続する下流空間Ｃ内に設けられている。また、キャップ１８がボディ１０の第２開口１０ｃに嵌め込まれることによって、下流空間Ｃの下方が閉じられている。
【００３１】
ダイヤフラム１３には、背面空間Ａと感温空間１２ｄとを連通する通穴１９が形成されている。通穴１９は、ダイヤフラム１３の中心に設けられている。通穴１９の中心は、感温空間１２ｄの中心軸と同軸上に位置している。
感温空間１２ｄは、ダイヤフラム１３側の端部から高圧冷媒通路としての第１流路Ｄに向けて延びている。感温空間１２ｄの先端は、第１流路Ｄの中を横切る弁体１２の中にまで到達している。感温空間１２ｄは、ダイヤフラム１３と隣接する部位から、第１通路Ｄに到達する位置まで延在している。この実施形態では、感温筒５とキャピラリチューブ６とが、感温空間１２ｄと通穴１９とによって提供されている。通穴１９は、ダイヤフラム１３を貫通して設けられた貫通穴である。
弁体１２のフランジ部１２ｂは、通穴１９より外側において、ダイヤフラム１３に気密的に接続されている。通穴１９は丸穴である。通穴１９の直径は、感温空間１２ｄの内径より小さい。通穴１９の中心は、感温空間１２ｄの中心軸とほぼ一致している。通穴１９の周囲に位置するダイヤフラム１３の内縁は、感温空間１２ｄのダイヤフラム１３側の端部開口の縁を全周にわたって覆い、内側に向けて突出して位置している。この結果、ダイヤフラム１３は、感温空間１２ｄの径方向に関して外側から内側へ延びるひさし状の堤防を形成している。この堤防により、膨張弁７が、図２に図示された上下方向から傾けて配置された場合であっても、感温空間１２ｄ内に液状の媒体を貯留することが可能である。
この実施形態では、感温部に設けられた密閉空間Ｔの全容積Ｖｔｏｔａｌは、ダイヤフラム１３と隣接しダイヤフラム１３によって区画されている背面空間Ａの容積Ｖｂａｃｋと、感温空間１２ｄの容積Ｖ１２ｄと、封入管１６の内部空間の容積Ｖ１６との和となっている。この実施形態では、第１流路Ｄを流れる高圧冷媒の温度が、感温空間１２ｄ内の冷媒にも伝達される。そして、感温空間１２ｄ内の媒体が通孔１９を通じて背面空間Ａと連通しているので、感温空間１２ｄの圧力変化が背面空間Ａを含む密閉空間Ｔの圧力を変化させ、ダイヤフラム１３を変位させる。この結果、冷媒が封入される感温部の密閉空間の全容積を拡大することができる。このような構成により、冷媒温度の検出感度を高めると共に、冷媒温度の検出精度を向上させる効果を奏することができる。
【００３２】
以上のように構成される圧力制御弁７において、弁体１２内の感温空間１２ｄの内径よりも、ダイヤフラム１３に設けた通穴１９の径を小さくしているため、この圧力制御弁７が横向きに搭載された場合にも、図３に示すように弁体１２内の感温空間１２ｄに存在する液冷媒がダイヤフラム１３側の背面空間Ａに流出してしまうことを防止することができる。この実施形態では、ダイヤフラム１３の変位方向を上下方向として、この変位方向と直交する方向に延び出して堤防部としてのダイヤフラム１３の内側縁を設けている。よって、ダイヤフラム１３の変位方向が水平になるように、膨張弁７の姿勢を設定したとしても、感温空間１２ｄの長手方向の全域にわたって液冷媒を貯留することができる。さらに、堤防部としてのダイヤフラム１３の内側縁が、径方向内側に向けて十分な高さをもっている。このため、ダイヤフラム１３の変位方向を水平方向とする姿勢よりも、いくらか感温部が下側に位置づけられても、なお、感温空間１２ｄの中に液冷媒を貯留することができる。
【００３３】
これにより、サイクル中の冷媒と接触する弁体１２内の感温空間１２ｄに液冷媒が溜まるため、作動圧の変動を抑制することができる。
【００３４】
またＨＦＣ用の膨張弁が、ダイヤフラムにより弁部を押し下げる構造のため、ダイヤフラムと弁体とを固定する必要がなかったのに対して、ＣＯ2用の膨張弁７は、ダイヤフラム１３により弁部１２ａを引き上げる構造のため、ダイヤフラム１３と弁体１２とを結合する必要がある。
このため、ＣＯ2用の膨張弁７では、弁体１２内に感温部となる空間を設けることが容易である。この実施形態の形状によると、ダイヤフラム１３における通穴１９の径を変更することで、膨張弁７の姿勢変化許容範囲を調節することができる。例えば、通穴１９の径を小さくすることで、膨張弁７を図２に示す姿勢から前後左右に９０度以上に傾けても、液冷媒が感温空間１２ｄの底部近傍にまで溜まるような設定が可能である。
【００３５】
ここで、図４に、冷媒が気液２相状態となる、１０〜３０℃でのガス、液冷媒密度とそのときの液冷媒の容積割合を示す。
図４に示すグラフによれば、冷媒温度３０℃時に、液冷媒の容積割合は最も大きくなり、液冷媒を保持する部分の容積として、全密閉空間の略１８％以上の容積を持たせれば、全量の液冷媒を保持することができ、最も効果を得ることがわかる。
また、図５に示すように、液冷媒を保持する部分の容積（斜線部）を、感温部の全容積の略１８％以上とするには、連通穴径を感温部内径の１／２以下とすればよい。図５では、円筒状の感温部としての穴１２ｄの内径と、その端面に配置された通穴１９の直径との比を横軸としている。図６は、感温部内における液冷媒の貯留状態を示した斜視図である。連通穴は、円筒状の感温部の中心軸と同軸に設けられている。膨張弁７の弁軸が水平方向に位置づけられた状態でも、感温部内には液冷媒が貯留される。
【００３６】
本発明にかかる膨張弁は、以下のように構成することもできる。なお、この実施形態において、前述の膨張弁７と実質的に同様構成のものについては、同じ符号を付している。
第２実施形態の膨張弁７では、図７に示すように、弁体１２とダイヤフラム１３を結合する部分に、ダイヤフラム１３の部分的な変形を防止する補強部材２０が配置され、補強部材２０に、背面空間Ａと感温空間１２ｄとを連通する通穴２０ａが設けられている。ダイヤフラム１３には、通穴１９が設けられている。この通穴１９は、感温空間１２ｄの内径とほぼ等しいか、あるいは大きく形成されており、液冷媒を留める堤防部としての機能はない。この実施形態では、補強部材２０の内縁部が堤防部として機能するように、通穴２０ａの径が設定されている。
この場合、補強部材２０は、ダイヤフラム１３の中心部にあり、通穴２０ａはその中心部に設けられている。この実施形態の形状によると、膨張弁７の姿勢が図示の姿勢から前後左右に９０°まで傾けられても、感温空間１２ｄ内に液冷媒が貯留される。さらに、９０°をわずかに越えても感温空間１２ｄ内に液冷媒が貯留される。
本実施形態では、感温部である密閉空間内に冷媒（ＣＯ２）に加え、不活性ガス（窒素など）を封入している。不活性ガスは、ダイヤフラム１３に初期荷重を付与する。この構成により、初期荷重を付与するバネを小さくするか、あるいはこの実施形態のように調整バネを廃止することができる。
【００３７】
このような膨張弁７によっても、感温空間１２ｄ内に液冷媒を貯留することができる。
【００３８】
また本発明にかかる圧力制御弁は、以下のように構成することもできる。
第３実施形態の膨張弁７では、図８に示すように、弁体１２内の空間１２ｄに、液冷媒の流出を防止する環状板２１を配設している。すなわち、弁体１２内の空間１２ｄに、複数の環状板２１を、所定間隔ごとに空間１２ｄを区画するように配置しており、環状板２１のそれぞれに、通穴２１ｈを形成している。環状板２１は、ひとつ以上設けられる。環状板２１は、その外縁が弁体１２の内壁面に密着するように、例えば圧入されている。ダイヤフラム１３には、感温空間１２ｄの内径よりも充分に大きい通穴が設けられている。環状板２１は、堤防部としての機能を有する。弁体１２のダイヤフラム１３側のフランジ部１２ｂは、ダイヤフラム１３の通穴を貫通して位置づけられている。よって、ダイヤフラム１３は、堤防部としての機能はない。
【００３９】
このような膨張弁７においても、この膨張弁７が横向きに搭載された場合にも、図９に示すように弁体１２内の空間１２ｄに存在する液冷媒は、所定間隔ごとに空間１２ｄを区画する環状板２１によって、感温空間１２ｄに貯留される。この実施形態では、膨張弁７の姿勢がダイヤフラム１３を上側に位置づけた図示の姿勢から前後左右に９０°まで傾けられても、感温空間１２ｄ内に液冷媒が貯留される。さらに、９０°をわずかに越えても感温空間１２ｄ内に液冷媒が貯留される。加えて、感温空間１２ｄの奥にまで環状板２１が設けられているので、感温空間１２ｄの底部に液冷媒を溜めることができる。
【００４０】
また本発明にかかる圧力制御弁は、以下のように構成することもできる。
この第４実施形態の膨張弁７では、図１０に示すように、ダイヤフラム１３中心の位置において、背面空間Ａ側に臨ませるように、液冷媒の流出を防止する環状板２２を設けて、この環状板２２に管部材２３の一端を取り付けている。管部材２３は、弁体１２内の空間１２ｄに同心的に延在している。この実施形態では、環状板２２と管部材２３とによって堤防部を構成している。弁体１２内の感温空間１２ｄは、ダイヤフラム１３の変位方向に沿って長手方向をもつ。この実施形態では、堤防部は筒状に形成している。筒状の堤防部は、その一端でダイヤフラム１３の開口部に液密に接合されている。筒状の堤防部は、感温空間１２ｄの内部に向けて延び出し、その他端が、感温空間１２ｄの底部近傍で開口している。筒状の堤防部は、感温空間１２ｄを区画する弁体１２内の内壁との間に環状の隙間を区画するように位置づけられている。環状の隙間は、必要な液冷媒を貯留できる所定の容積を提供する。この実施形態では、液冷媒が貯留される液溜部を感温空間１２ｄ内に形成することができる。しかも、この液溜部は、ダイヤフラム１３を下側に位置づけた場合でも、液冷媒を溜めることができる。
【００４１】
このような膨張弁７によれば、例え搭載姿勢が反転した場合でも、図１１に示すように、液冷媒は、管部材２３の外周と弁体１２内の空間１２ｄ内壁と、環状板２２とによって背面空間Ａ側へ流出するのを防止することができる。
【００４２】
さらに本発明にかかる膨張弁は、第５の実施形態として以下のように構成することもできる。
第５実施形態にかかる膨張弁７は、高圧側内部熱交換器４の出口冷媒温度を感温部に伝達し、高圧制御を達成するもので、図１２に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル１において用いられる。なお、蒸気圧縮式冷凍サイクル１において、図１に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル１の構成要素と実質的に同様の構成要素には、同符号を付している。
ここでの蒸気圧縮式冷凍サイクル１では、図１に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル１と異なり、ガスクーラ３の出口配管に接続した感温筒５とキャピラリーチューブ６とを省いた構成で、第５実施形態にかかる膨張弁７は、ガスクーラ３の出口側と接続した内部熱交換器４の出口側に接続している。
【００４３】
膨張弁７では、ボディ１０に設けた、内部熱交換器４からエバポレータ８に至る第２流路Ｅを切り替える弁体１２において、感温空間１２ｄに、弁体１２とダイヤフラム１３を結合するフランジ部１２ｂに向かって内径が細くなる絞り部１２Ｖが形成されると共に、ダイヤフラム１３に背面空間Ａと感温空間１２ｄとを連通する通穴１９が設けられている。
絞り部１２Ｖは、感温空間１２ｄと同軸的に形成され、感温空間１２ｄ内径に比較して細径としている。
【００４４】
このような膨張弁７においても、絞り部１２Ｖが堤防部として機能し、膨張弁７の姿勢が図示の姿勢から前後左右に９０°まで傾けられても、感温空間１２ｄ内に液冷媒が貯留される。
【００４５】
以上、本発明にかかる圧力制御弁について、種々の実施形態を挙げ、説明したが、勿論、本発明は、これら実施形態に限定されるものではない。
すなわち、上述の実施の形態では、液冷媒の移動防止壁として環状板２２を用いているが、感温部に移動防止用の壁を設けることができれば、他の形状でも勿論、同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明にかかる圧力制御弁を用いた、内部熱交換器を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルの一例を示す系統説明図である。
【図２】図１に示す蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる、本発明にかかる圧力制御弁の一例を示す、断面図である。
【図３】図２に示す圧力制御弁を、横向きに設置した際の、作用を説明するための断面図である。
【図４】図２に示す圧力制御弁の、冷媒が気液２相状態となる、１０〜３０℃でのガス、液冷媒密度とそのときの液冷媒の容積割合を示すグラフである。
【図５】図２に示す圧力制御弁の、通穴径と感温部の内径に対する液冷媒を保持できる部分の容積比と、感温部全容積に対する液冷媒を保持できる部分の容積比との関係を示すグラフである。
【図６】図２に示す圧力制御弁の感温部における液冷媒の貯留状態を示す斜視図である。
【図７】図１に示す蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる、本発明にかかる圧力制御弁の別例を示す、断面図である。
【図８】図１に示す蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる、本発明にかかる圧力制御弁の別例を示す、断面図である。
【図９】図８に示す圧力制御弁を、横向きに設置した際の、作用を説明するための断面図である。
【図１０】図１に示す蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる、本発明にかかる圧力制御弁の別例を示す、断面図である。
【図１１】図１０に示す圧力制御弁を、反転して設置した際の、作用を説明するための断面図である。
【図１２】本発明にかかる膨張弁を用いた、内部熱交換器を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルの他の例を示す系統説明図である。
【図１３】図１１に示す蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる、本発明にかかる膨張弁の一例を示す、断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    蒸気圧縮式冷凍サイクル
２    コンプレッサ
３    ガスクーラ
４    内部熱交換器
５    感温筒
６    キャピラリーチューブ
７    圧力制御弁
８    エバポレータ
９    アキュムレータ
１０    ボディ
１０ａ    弁口
１０ｂ    第１開口
１０ｃ    第２開口
１１    調整バネ
１２    弁体
１２ａ    弁部
１２ｂ    端部
１２ｄ    空間
１２ｖ    絞り部
１３    ダイヤフラム
１４    蓋体
１５    下側支持部材
１５ａ    円筒部
１６    封入管
１７    調整ナット
１８    キャップ
１９    通穴
２０    補強部材
２０ａ    通穴
２１    環状板
２１ｈ    通穴
２２    環状板
２３    管部材
【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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【図１２】
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【図１３】
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