(57)【要約】【課題】  小型で低コストに実現できる電磁駆動の定流量膨張弁を提供する。【解決手段】  本発明にかかる定流量膨張弁１においては、その本体を構成するパイプ２が定流量機構，可動鉄芯４，固定鉄芯３といった内部構造物を収容するとともに、冷凍サイクルの配管の一部を兼ねている。また、電磁コイル１１を含むソレノイド部１０がパイプ２を外側から取り囲むように配置される。このため、実質的に冷凍サイクルの配管そのものに定流量機構を一体的に組付けた構成となり、定流量膨張弁１全体の構成が非常に簡素化される。その結果、定流量膨張弁１の小型化を実現でき、それに伴った材料コスト及び製造コストの削減により、定流量膨張弁１の低コスト化を実現することができる。【選択図】  図１
2005083566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを循環する冷媒流路に設けられ、上流側から流入する冷媒を断熱膨張させて減圧するとともに、電磁コイルに供給する電流値により設定された一定流量を下流側に送出する定流量膨張弁において、
前記冷媒流路の一部を構成するパイプと、
前記パイプ内に固定された筒状の固定鉄芯と、
前記パイプ内において前記固定鉄芯に対して前記パイプの軸方向に対向配置されるとともに、前記軸方向に進退可能に構成された筒状の可動鉄芯と、
前記パイプを外側から取り囲むように周設され、外部からの供給電流により前記可動鉄芯及び前記固定鉄芯を含む磁気回路を生成し、前記供給電流の電流値に応じた大きさの電磁力を発生させて前記可動鉄芯を前記固定鉄芯に対する所定の基準位置まで進退駆動させるための前記電磁コイルと、
前記パイプ内に設けられ、前記可動鉄芯を前記基準位置から進退させつつ開弁又は閉弁動作して内部流路断面を調整し、前記冷媒の一定流量を下流側に流す定流量機構と、
を備えたことを特徴とする定流量膨張弁。
【請求項２】
前記定流量機構は、
一定流路断面を有する固定通路からなる絞り部と、
前記パイプ内に設けられた弁座と、
前記可動鉄芯の進退駆動により前記弁座に着脱可能に構成され、開弁時に前記冷媒が前記弁座との間隙を介して下流側に流れるのを許容する弁体と、
を備え、
前記可動鉄芯の進退駆動により、前記絞り部の前後差圧が一定となるように前記弁体と前記弁座との間に形成される流路断面が調整されることにより、下流側へ流れる冷媒を一定流量に保持するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の定流量膨張弁。
【請求項３】
一端側が前記可動鉄芯に内挿されて嵌合固定されるとともに、他端側が前記固定鉄芯に摺動可能に内挿され、その一部が縮管して前記絞り部を形成し、さらにその他端側先端部に周方向に間隔をあけて配置された複数の支持部が延設された中空部材を備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯とは反対側の端部に設けられ、
前記弁体は、前記固定鉄芯に対して前記可動鉄芯とは反対側に設けられた有底筒状の中空シャフトにガイドされる筒状のガイド部と、前記弁座に着座可能に構成され、前記ガイド部の内部を前記中空シャフトの内部に連通させる連通孔が形成された弁部とを有するとともに、前記中空シャフト内部に設けられた弾性体によって前記固定鉄芯側に付勢され、
前記電磁コイルへの通電によって、前記中空シャフトが前記支持部を介して前記弁体を押圧して弁座から離間させることにより、前記弁体と前記弁座との間に前記流路断面を形成することを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【請求項４】
段付柱状をなし、その段部が位置する一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトと、
前記可動鉄芯の前記固定鉄芯とは反対側の端面と、前記中実シャフトの一端側端面を共に気密に覆うように装着されたシール部材と、
を備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体と、前記本体に連設されるとともに前記固定鉄芯内部に挿通され、前記固定鉄芯の内壁との間に前記絞り部を形成するためのフランジ部が周設された筒状の非磁性体とを備える一方、前記中実シャフトの段部において所定の内部空間を形成するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【請求項５】
段付柱状をなし、その段部が位置する一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体と、前記本体に連設されるとともに前記固定鉄芯内に挿通され、前記固定鉄芯の内壁との間に前記絞り部を形成するためのフランジ部が周設された筒状の非磁性体とを備える一方、前記中実シャフトの段部において所定の内部空間を形成するように構成され、
前記固定鉄芯とは反対側で前記内部空間につながる前記中実シャフトと前記可動鉄芯との摺動面が、前記冷媒の漏洩を抑制できるように所定長さ以上となるように構成されたことを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【請求項６】
柱状をなし、一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記可動鉄芯は、その先端部に前記弁座に着座可能な前記弁体の弁部を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿った所定の間隙流路を形成する筒状の本体と、前記弁部に連設され、前記パイプ又は前記パイプ内に嵌合された筒状部材の内壁との間に前記絞り部を形成するフランジ部が突設された縮流部とを有し、さらに、前記中実シャフトとの間に前記冷媒流路に連通する所定の内部空間を形成するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【請求項７】
前記冷媒流路の上流側から、前記固定鉄芯，前記可動鉄芯，前記パイプ内に固定された前記弁座を有する筒状部材が、この順に設けられ、
前記中実シャフトの上流側端部が、前記固定鉄芯に冷媒流路を確保しつつ挿通され、その固定鉄芯の上流側端部に固定され、
前記中実シャフトの下流側端部と前記可動鉄芯の内壁との間に、両者を接続してその可動鉄芯を支持する弾性体が設けられたことを特徴とする請求項６記載の定流量膨張弁。
【請求項８】
柱状をなし、一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記固定鉄芯は、前記可動鉄芯側に前記弁座が設けられるとともに、その軸方向の所定位置にて内方に突設されたフランジ部を有し、
前記可動鉄芯は、
その先端部に前記弁座に着座可能な前記弁体の弁部を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿った所定の間隙流路を形成し、さらに、前記中実シャフトとの間に前記冷媒流路に連通する所定の内部空間を形成する筒状の本体と、
前記本体に内挿嵌合されつつ前記固定鉄芯の内部に向かって延びるとともに、前記内部空間に連通する均圧管と、
を備え、前記均圧管の先端部と前記フランジ部との間に前記絞り部が形成されたことを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【請求項９】
柱状をなし、一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記固定鉄芯は、前記可動鉄芯側に前記弁座が設けられ、さらに、その軸方向の所定位置にて内方に突設されたフランジ部と、そのフランジ部に嵌合されるとともに、前記可動鉄芯の内部に向かって延びる流路管とを有し、
前記可動鉄芯は、その先端部に前記弁座に着座可能な前記弁体の弁部を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿った所定の間隙流路を形成し、さらに、前記中実シャフトとの間に前記冷媒流路に連通する所定の内部空間を形成する筒状の本体を有し、
前記流路管と前記可動鉄芯との間に前記絞り部が形成されたことを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【請求項１０】
段付柱状をなし、その段部が位置する一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記固定鉄芯に固定された中実シャフトと、
前記可動鉄芯の前記固定鉄芯とは反対側の端面と、前記中実シャフトの一端側端面を共に気密に覆うように装着されたシール部材と、
を備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体を有する一方、前記中実シャフトとの間に所定の内部空間を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿って所定の間隙が形成され、その間隙により前記絞り部が形成されたことを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【請求項１１】
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体を備え、その弁部近傍が縮管されて前記絞り部を形成する一方、前記絞り部の前記固定鉄芯とは反対側の大管部にて前記パイプに固定された筒状部材に外挿されてガイドされるように構成されたことを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを循環する冷媒流路に設けられ、供給される電流量に応じ、上流側から流入する冷媒を断熱膨張させて減圧するとともに、その一定流量を下流側に送出する定流量膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用エアコンの冷凍サイクルで使用される定流量膨張弁として、上流側から流入する冷媒を断熱膨張させて減圧するとともに、下流側に送出する冷媒の流量を電気的に制御するものがある（例えば特許文献１）。
【０００３】
この種の定流量膨張弁は、冷凍サイクルの冷媒流路を形成する配管とは別体で構成された本体ブロックに定流量機構を組み込んで構成されており、高圧の冷媒を導入するための高圧冷媒入口流路と、減圧した冷媒を下流側の蒸発器に向けて送出するための膨張冷媒出口流路とを有している。そして、この差圧制御弁の設定差圧をソレノイドで制御することにより、膨張弁を流れる冷媒流量を、ソレノイドで設定された差圧に対応した所定の一定流量に維持するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１５３４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成においては、冷凍サイクルの配管とは別に本体ブロックを形成し、さらにその本体ブロックにおいて、絞り部や弁体といった定流量機構の内部構造物が配置される内部冷媒流路と、その内部構造物を駆動制御するソレノイド部とを分けて配置しているため、定流量膨張弁全体が大型化する。また、その本体ブロック内の定流量機構の構造に応じて高圧冷媒入口流路，膨張冷媒出口流路，及びこれらをつなぐ内部冷媒流路の配置を複雑に調整する必要があるとともに、それに応じて配管との接続位置の調整も必要となり、製造コストが嵩むといった問題があった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、小型で低コストに実現できる電磁駆動の定流量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】
【０００６】
本発明では上記問題を解決するために、冷凍サイクルを循環する冷媒流路に設けられ、上流側から流入する冷媒を断熱膨張させて減圧するとともに、電磁コイルに供給する電流値により設定された一定流量を下流側に送出する定流量膨張弁において、前記冷媒流路の一部を構成するパイプと、前記パイプ内に固定された筒状の固定鉄芯と、前記パイプ内において前記固定鉄芯に対して前記パイプの軸方向に対向配置されるとともに、前記軸方向に進退可能に構成された筒状の可動鉄芯と、前記パイプを外側から取り囲むように周設され、外部からの供給電流により前記可動鉄芯及び前記固定鉄芯を含む磁気回路を生成し、前記供給電流の電流値に応じた大きさの電磁力を発生させて前記可動鉄芯を前記固定鉄芯に対する所定の基準位置まで進退駆動させるための前記電磁コイルと、前記パイプ内に設けられ、前記可動鉄芯を前記基準位置から進退させつつ開弁又は閉弁動作して内部流路断面を調整し、前記冷媒の一定流量を下流側に流す定流量機構と、を備えたことを特徴とする定流量膨張弁が提供される。
【０００７】
ここで、「パイプ」は、例えば冷凍サイクルの配管とは別に当該定流量膨張弁専用のパイプとして構成し、その配管に継ぎ手等を介して接続されるようにしてもよいし、冷凍サイクルの配管を流用してその一部にて構成してもよい。また、「所定の基準位置」とは、冷媒の流量を予め設定される上記一定流量とするための基準となる位置であり、可動鉄芯に付与される内部冷媒圧力や付勢力をバランスさせる基準となる位置を意味する。
【０００８】
このような定流量膨張弁では、電磁コイルへの通電により、可動鉄芯を固定鉄芯に対して近接又は離間させることにより定流量機構を開弁又は閉弁動作させ、それにより内部流路断面の大きさを調整する。それにより、上流側から流入した冷媒は、固定鉄芯及び可動鉄芯を介して下流側に流されるが、その間、定流量機構を介して膨張・減圧され、電磁コイルに供給された電流量に応じた一定流量が送出されることになる。
【０００９】
また、その本体を構成するパイプが定流量機構，可動鉄芯，固定鉄芯といった内部構造物を収容するとともに、冷凍サイクルの配管の一部を兼ねることになり、さらに電磁コイルがそのパイプを外側から取り囲むように配置されるため、上述した本体ブロックのような構造物が不要になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の定流量膨張弁によれば、その内部構造物を収容するパイプが冷凍サイクルの冷媒流路の一部を構成するとともに、電磁コイルがそのパイプを外側から取り囲むように配置されるため、実質的に冷凍サイクルの配管そのものに定流量機構を一体的に組付けた構成となり、定流量膨張弁全体の構成が非常に簡素化される。
【００１１】
また、従来のように電磁コイルの設置領域を個別に設けるのではなく、このように冷凍サイクルの配管に一体化された構成を有するため、冷凍サイクルにおいて定流量膨張弁の占める領域を小さくすることができる。
【００１２】
その結果、定流量膨張弁の小型化を実現でき、それに伴った材料コスト及び製造コストの削減により、定流量膨張弁の低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［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。図１は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、以下の説明においては、図に示した構成について、この冷媒の流れ方向を基準に図中上側を上流側、下側を下流側と表現することがある。
【００１４】
同図に示すように、定流量膨張弁１は、ボディを両端が開口した円筒状のパイプ２で構成しており、そのパイプ２の内部に固定鉄芯３，可動鉄芯４，中空部材５，及び弁体６を収容し、そのパイプ２の外周に沿ってソレノイド部１０を配設している。
【００１５】
パイプ２は、その両端部にそれぞれ略楕円形状の配管ジョイント７０が取り付けられている。パイプ２の両端部には縮管部が形成されているが、この配管ジョイント７０の取り付け後にその先端部が拡径され、配管ジョイント７０の脱離が防止されている。また、配管ジョイント７０には、パイプ２の外側でボルトを貫通させる貫通孔７０ａが設けられている。
【００１６】
定流量膨張弁１を図示しない冷凍サイクルの配管に接続する際には、その配管側にも同様の配管ジョイントを取り付け、Ｏリングを介して双方を対向させた後、双方の貫通孔にボルトを通してナットで固定する。このとき、パイプ２は冷媒流路の一部を構成する。
【００１７】
固定鉄芯３は、円筒状の本体を有し、その外周面の軸方向中央には嵌合溝３１が周設されており、下流側端部は所定量拡管して後述するスプリング８１の収容部３２を構成している。また、固定鉄芯３の上流側開口端縁によって弁体６を着座させる弁座３３が構成されている。この固定鉄芯３のパイプ２への固定は、固定鉄芯３をパイプ２内に収容した後、パイプ２の嵌合溝３１に対応する部分を外方から加締めて嵌合させることにより実現されている。
【００１８】
また、固定鉄芯３の上流側端面には、上流側に閉じた有底段付円筒状の中空シャフト７が設けられている。この中空シャフト７は、その下流側端部に拡管部７１を有し、その拡管部７１の先端面が固定鉄芯３の上流側開口部を取り囲むように装着され、中空部材５が形成する後述する冷媒流路に連通するように配置されている。また、拡管部７１の側面には所定の開口部７２が設けられており、上流側から流れる冷媒を内部に導入できるように構成されている。
【００１９】
可動鉄芯４は、円筒状の本体を有し、パイプ２内において固定鉄芯３の下流側に配設されている。そして、パイプ２の内壁に沿って摺動し、固定鉄芯３に対して進退可能に構成されている。また、可動鉄芯４の上流側端部は所定量拡管して後述するスプリング８１の収容部４１を構成している。すなわち、固定鉄芯３の収容部３２と可動鉄芯４の収容部４１との間にはスプリング８１（弾性体）が介装され、このスプリング８１の両端が固定鉄芯３及び可動鉄芯４にそれぞれ固定されている。そして、ソレノイド部１０の非通電時において、固定鉄芯３によって可動鉄芯４を所定の間隔で支持するようになっている。
【００２０】
中空部材５は、円筒状の本体を有し、その下流側が可動鉄芯４に内挿されて嵌合固定されるとともに、上流側が固定鉄芯３に摺動可能に内挿されている。この中空部材５の上流側端部は縮管して一定流路断面を有するオリフィス５１（絞り部）を形成し、さらにその上流側端面に周方向に１２０度の間隔をあけて３本の円柱状の支持部５２が延設され、後述する弁体６の弁部を支持できるように構成されている。尚、同図においては説明の便宜上、支持部５２を１本のみ表示している。また、中空部材５の軸方向中央の側壁には透孔５３が設けられており、可動鉄芯４の駆動によって固定鉄芯３，可動鉄芯４，及び中空部材５で囲まれる領域に発生する冷媒圧力を、この透孔５３を介して内部冷媒通路に開放できるようになっている。
【００２１】
弁体６は、円筒状の本体を有し、上記中空シャフト７に気密にガイドされるガイド部６１と、そのガイド部６１の下流側に連設され、弁座３３に着座可能な弁部６２とを有する。この弁部６２はガイド部より大きな外径を有するが、その下流端に向かって径が小さくなるテーパ状に形成されている。また、ガイド部６１の内径よりも小さな連通孔６３が、弁部６２の中央を軸方向に貫通して設けられており、ガイド部６１の内部を中空シャフト７の内部に連通させている。さらに、中空シャフト７の内部にはその軸方向に延びるスプリング８２が設けられており、その下流側端部が弁部６２の上流側端面に当接して弁体６を下流側に付勢し、弁部６２の下流側端面が中空部材５の支持部５２の上流側端面に常に当接するように構成されている。
【００２２】
ソレノイド部１０は、全体として円筒状に構成され、パイプ２を外側から取り囲むように周設されている。すなわち、パイプ２の外周には、電磁コイル１１が巻装された第１ボビン１２が配置され、この第１ボビン１２の上流側端部には、第１ボビン１２との間で電磁コイル１１の端子を引き出すための通路を形成する第２ボビン１３が配置されている。これら第１ボビン１２及び第２ボビン１３は、第１ヨーク１４で囲繞され、第１ヨーク１４の上流側端部は、第２ヨーク１５により閉止されて連続した磁気回路になるようにしている。
【００２３】
定流量膨張弁１においては、固定鉄芯３，可動鉄芯４，第１ヨーク１４及び第２ヨーク１５が、電磁コイル１１を含む磁気回路を構成する。
次に、定流量膨張弁１の動作について説明する。図１は定流量膨張弁１における電磁コイル１１の非通電時の状態を表し、図２は通電時の状態を表している。
【００２４】
まず、図１に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯４はスプリング８１によって支持されてはいるが、固定鉄芯３との間の吸引力が生じないため、弁体６は弁座３３に着座ししており、定流量膨張弁１は全閉状態にある。
【００２５】
そして、図２に示すように、電磁コイル１１に電流ｉが供給されると、その電流値に応じた大きさの電磁力が発生して可動鉄芯４が固定鉄芯３に吸引される。これにより、中空部材５を介して弁体６をスプリング８１，８２の付勢力に抗して押し上げる力が発生する。その結果、弁体６は、その電磁力とスプリング８１，８２の荷重とがバランスした位置で静止し、弁体６と弁座３３との間に所定の流路断面を形成する。
【００２６】
この状態で上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、中空シャフト７の開口部７２，弁体６と弁座３３との間の冷媒通路６５，隣接する支持部５２間を介して中空部材５の上流側開口部手前の中間領域５５に導入され、さらにオリフィス５１を通過することにより断熱膨張して下流側へと流れる。
【００２７】
このとき、中間領域５５に導入された冷媒は、連通孔６３を介して弁体６と中空シャフト７との間に形成される内部領域７５にも導入される。このため、中間領域５５と内部領域７５の冷媒の圧力は等しくなっており、弁体６に付与される冷媒の圧力はキャンセルされている。このため、弁体６から中空部材５へはスプリング８２による荷重のみが加わることになる。
【００２８】
ここで、冷媒入口２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、冷媒通路６５を通過することによって減圧された中間領域５５の圧力をＰ２、オリフィス５１を通過することによってさらに減圧された冷媒出口２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部６２が着座したときの有効受圧面積（つまり中間領域５５の流路断面積）をＡ、オリフィス５１の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ２−Ｐ３）  ・・・（１）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【００２９】
一方、中空部材５に作用する力は、電流ｉによって発生する電磁力をｆ（ｉ）、スプリング８１とスプリング８２による下流側方向の合力をｆｓとすると、上向きと下向きの力関係は、
（Ａ−Ｃ）（Ｐ２−Ｐ３）＝ｆ（ｉ）−ｆｓ  ・・・（２）
となり、（１）式及び（２）式から、冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝（ＫＣ／（Ａ−Ｃ））（ｆ（ｉ）−ｆｓ）  ・・・（３）
となる。
【００３０】
すなわち、この（３）式の右辺において、電磁力ｆ（ｉ）以外のパラメータは、実質的に固定値であるため、流量Ｇｆは、電磁コイル１１に供給される電流ｉに比例した一定の流量で流れることになる。
【００３１】
次に、この定流量膨張弁１の動作を図３に示す流量特性に基づいて説明する。同図において、横軸は電磁コイルに供給する電流値を示し、縦軸は定流量膨張弁１を流れる冷媒の流量を示している。電磁コイル１１に供給される電流ｉがゼロのときは、スプリングの荷重ｆｓによって弁体６は弁座３３に着座して定流量膨張弁１は全閉になっているため、流量Ｇｆはゼロである。
【００３２】
そして、電磁コイル１１にたとえば０．３アンペアの電流ｉが供給されて、スプリングの荷重ｆｓより大きな電磁力ｆ（ｉ）が中空部材５にかかると、それらがバランスする位置まで弁体６が着座位置から即座に移動して静止する。弁体６が弁座３３より離れることにより、冷媒が流れ始める。冷媒が流れることによってオリフィス５１の前後に差圧（Ｐ２−Ｐ３）が発生する。
【００３３】
このとき、冷凍サイクルにおける上流側の冷媒流量が増えて冷媒入口２１の圧力Ｐ１が大きくなっても、弁体６が有効受圧面積を小さくする閉弁方向に移動して冷媒流量を絞り、オリフィス５１の前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）を一定に保持するように作用する。逆に、冷凍サイクルにおける上流側の冷媒流量が減少して冷媒入口２１の圧力Ｐ１が小さくなっても、弁体６が有効受圧面積を大きくする開弁方向に移動して冷媒流量を増やし、オリフィス５１の前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）を一定に保持するように作用する。この結果、オリフィス５１の前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が、常に電流ｉによって決まる一定値に保持される。その結果、上記（１）式からも分かるように、定流量膨張弁１は、電磁コイル１１に供給する電流ｉに応じた一定の流量で冷媒を流すことができる。
【００３４】
以上に説明したように、本実施の形態の定流量膨張弁１においては、その本体を構成するパイプ２が定流量機構，可動鉄芯４，固定鉄芯３といった内部構造物を収容するとともに、冷凍サイクルの配管の一部を兼ねている。また、電磁コイル１１を含むソレノイド部１０がパイプ２を外側から取り囲むように配置される。このため、実質的に冷凍サイクルの配管そのものに定流量機構を一体的に組付けた構成となり、定流量膨張弁１全体の構成が非常に簡素化される。その結果、定流量膨張弁１の小型化を実現でき、それに伴った材料コスト及び製造コストの削減により、定流量膨張弁１の低コスト化を実現することができる。
【００３５】
［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。図４は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上記第１の実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
【００３６】
同図に示すように、定流量膨張弁２０１は、円筒状のパイプ２０２の内部に固定鉄芯２０３，可動鉄芯２０４，中実シャフト２０５を収容し、そのパイプ２０２の外周に沿ってソレノイド部１０を配設している。
【００３７】
パイプ２０２は、円筒形状をなし、その両端部がそれぞれ拡径して配管ジョイント７０が取り付けられている。
固定鉄芯２０３は、円筒状の本体を有し、その外周面には嵌合溝３１が周設されており、その下流側端部には、後述するスプリング２８１及び中実シャフト２０５を下方から支持する有底円筒状のストッパ２５１が嵌合されている。このストッパの上流側の底部には、定流量膨張弁２０１での冷媒通路を構成する連通孔２５１ａが穿設されている。また、固定鉄芯２０３の上流側開口端縁によって弁座２３３が構成されている。
【００３８】
可動鉄芯２０４は、上流側端部が拡管された段付円筒状の本体を有し、パイプ２０２内において固定鉄芯２０３の上流側に配設されている。この可動鉄芯２０４は、その下流側先端部が下流側に外径を小さくするテーパ状になっており、その部分によって弁座２３３に着座可能な弁部２４１が構成されている。可動鉄芯２０４の小管部２４２とその上流側の大管部２４３には、中実シャフト２０５が挿通されている。可動鉄芯２０４とパイプ２０２の内壁との間には、上流側から流入した冷媒が通過する冷媒通路２６３が形成されている。さらに、可動鉄芯２０４の弁部２４１の先端には、円筒状の非磁性体２０７が連設されている。
【００３９】
この非磁性体２０７は、固定鉄芯２０３の内部に挿通され、その下流側先端には外径方向に突出したフランジ部２７１が周設されており、固定鉄芯の内壁との間に絞り部２６１を形成している。また、非磁性体２０７の側壁には所定の透孔２７２が設けられており、固定鉄芯２０３との間に形成される中間領域２６４内の冷媒の一部を内部に導入できるようになっている。
【００４０】
また、非磁性体２０７の下流側端面とストッパ２５１の上流側端面との間にはスプリング２８１（弾性体）が介装されており、非磁性体２０７を介して可動鉄芯２０４を上流側、すなわち開弁方向に付勢している。そして、ソレノイド部１０の非通電時において、固定鉄芯２０３によって可動鉄芯２０４を所定の間隔で支持するようになっている。
【００４１】
一方、中実シャフト２０５は、段付円柱状をなし、その小径部２５２の下端がストッパ２５１の上流側端面に固定されており、可動鉄芯２０４と非磁性体２０７とを外挿してこれを進退方向にガイドしている。また、中実シャフト２０５の上流側端部に設けられた大径部２５３は、可動鉄芯２０４の大管部２４３をガイドするとともに、その小径部２５２との接続位置（段部）において可動鉄芯２０４との間に所定の内部空間２６２を形成する。
【００４２】
また、可動鉄芯２０４の上流側端面と中実シャフト２０５の上流側端面を共に気密に覆うように、ポリイミドフィルム２９１（シール部材）が装着され、内部空間２６２内の冷媒が大径部２５３と可動鉄芯２０４の内壁との間隙を通って上流側に流出するのを防止している。
【００４３】
次に、定流量膨張弁２０１の動作について説明する。図５は定流量膨張弁２０１における開弁状態を表し、図４は全閉状態を表している。
まず、図５に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯２０４はスプリング２８１によって上流側に付勢されているため、弁部２４１は弁座２３３から離間しており、定流量膨張弁２０１は開弁状態にある。
【００４４】
そして、電磁コイル１１に電流ｉが供給されると、その電流値に応じた大きさの電磁力が発生して可動鉄芯２０４が固定鉄芯２０３に吸引される。これにより、スプリング２８１の付勢力に抗して可動鉄芯２０４の弁部２４１を着座させる方向の力が発生する。その結果、弁部２４１は、その電磁力とスプリング２８１の荷重とがバランスした位置で静止し、弁座２３３との間に所定の流路断面を形成する。
【００４５】
この状態で上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、冷媒通路２６３，弁部２４１と弁座２３３との間の冷媒通路２６５を介して中間領域２６４に導入され、さらに絞り部２６１を通過することにより断熱膨張し、連通孔２５１ａを介して下流側へと流れる。
【００４６】
このとき、中間領域２６４に導入された冷媒の一部は、透孔２７２を介して中実シャフト２０５と可動鉄芯２０４とのクリアランスを通過して内部空間２６２に導入される。このため、中間領域２６４と内部空間２６２の冷媒の圧力は等しくなっている。また、上流側から流入した冷媒の圧力は冷媒通路２６５の手前までは入口圧力に等しくなっている。このため、非磁性体２０７を含む可動鉄芯２０４に付与される冷媒圧力の一部がキャンセルされている。
【００４７】
ここで、冷媒入口２２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、冷媒通路２６５を通過することによって減圧された中間領域２６４の圧力をＰ２、絞り部２６１を通過することによってさらに減圧された冷媒出口２２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部２４１が着座したときの有効受圧面積（つまり固定鉄芯２０３の断面積）をＡ、絞り部２６１の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁２０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ２−Ｐ３）  ・・・（４）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【００４８】
一方、非磁性体２０７ひいては可動鉄芯２０４に作用する力は、電流ｉによって発生する電磁力をｆ（ｉ）、スプリング２８１による上流側方向の荷重をｆｓとすると、上向きと下向きの力関係は、
（Ａ−Ｃ）（Ｐ２−Ｐ３）＝ｆｓ−ｆ（ｉ）  ・・・（５）
となり、（４）式及び（５）式から、冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝（ＫＣ／（Ａ−Ｃ））（ｆｓ−ｆ（ｉ））  ・・・（６）
となる。
【００４９】
すなわち、この（６）式の右辺において、電磁力ｆ（ｉ）以外のパラメータは、実質的に固定値であるため、流量Ｇｆは、電磁コイル１１に供給される電流ｉに比例した一定の流量で流れることになる。
【００５０】
次に、この定流量膨張弁２０１の動作を図６に示す流量特性に基づいて説明する。同図において、横軸は電磁コイル１１に供給する電流値を示し、縦軸は定流量膨張弁２０１を流れる冷媒の流量を示している。電磁コイル１１に供給される電流ｉがゼロのときは、スプリング２８１の荷重ｆｓによって可動鉄芯２０４の弁部２４１が開弁して定流量膨張弁２０１は最も開弁した状態になっているため、流量Ｇｆはその荷重ｆｓによって決まる最大値を示す。このとき、冷媒が流れることによって絞り部２６１の前後に差圧（Ｐ２−Ｐ３）が発生する。
【００５１】
そして、電磁コイル１１に電流ｉが供給されると、その電磁力ｆ（ｉ）とスプリングの荷重ｆｓがバランスする位置まで可動鉄芯２０４が閉弁方向に移動して静止する。
このとき、絞り部２６１の前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が一定に保持される原理については上記第１の実施の形態で述べた通りであり、その結果、上記（４）式からも分かるように、定流量膨張弁２０１は、電磁コイル１１に供給する電流ｉに応じた一定の流量で冷媒を流すことができる。
【００５２】
そして、電流ｉが予め定める値以上になると、図４に示すように定流量膨張弁２０１が全閉状態となり、冷媒は流れなくなる。
以上に説明したように、本実施の形態の定流量膨張弁２０１においても、実質的に冷凍サイクルの配管そのものに定流量機構を一体的に組付けた構成となり、定流量膨張弁１の小型化，低コスト化を実現することができる。
【００５３】
尚、本実施の形態では、内部空間２６２内の冷媒が上流側に流出するのを防止するために可動鉄芯２０４の上流側端面と中実シャフト２０５の上流側端面を共に覆うポリイミドフィルム２９１を設けた例を示したが、このようなシール部材を設けない構成とすることもできる。図７には本実施の形態の変形例が示されている。
【００５４】
すなわち、本変形例は、中実シャフト２０５’の大径部２５３’とこれを内挿する可動鉄芯２０４’の上流側端部の軸方向の長さを所定長さ以上とし、両者の摺動面を長くすることにより、内部空間２６２内の冷媒が上流側に漏洩することを防止又は抑制するものである。
【００５５】
［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。図８は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上記第１の実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
【００５６】
同図に示すように、定流量膨張弁３０１は、冷凍サイクルの配管そのものの一部である円筒状のパイプ３０２の内部に固定鉄芯３０３，可動鉄芯３０４，中実シャフト３０５，筒状部材３０６を収容し、そのパイプ３０２の外周に沿ってソレノイド部１０を配設している。
【００５７】
固定鉄芯３０３は、所定の内径を有する円筒状の本体を有し、その上流側端面に中実シャフト３０５の一端を吊り下げるように固定している。
中実シャフト３０５は、段付円柱状をなし、可動鉄芯３０４の内径にほぼ等しい外径を有する大径部３５１と、これよりも細い小径部３５２とから構成されている。大径部３５１は、固定鉄芯３０３の下流側に位置し、小径部３５２は、固定鉄芯３０３に冷媒流路を確保しつつ挿通されている。小径部３５２の上流側端部は、中実シャフト３０５の軸方向と直角に延出し、その先端部が固定鉄芯３０３に固定されている。
【００５８】
可動鉄芯３０４は、上流側が拡管された段付円筒状の本体を有し、パイプ３０２内において固定鉄芯３０３の下流側に配設されている。この可動鉄芯３０４の大管部３４１には、進退方向のガイドとなる中実シャフト３０５の大径部３５１が挿通され、その下流側にそれより径が小さく、下流側に連通する小管部３４２が形成されている。また、可動鉄芯３０４の下流側先端部は下流側に外径を小さくするテーパ状になっており、その部分によって弁部３４３が構成されている。可動鉄芯３０４とパイプ３０２の内壁との間には、上流側から流入した冷媒が通過する間隙流路３７１が形成されている。
【００５９】
筒状部材３０６は、固定鉄芯３０３と同様の形状を有し、その外周面の軸方向中央には嵌合溝３６１が周設されており、パイプ３０２の嵌合溝３６１に対応する部分を外方から加締めることにより、パイプ３０２に嵌合固定されている。この筒状部材３０６の上流側開口端縁によって可動鉄芯３０４の弁部３４３を着座させる弁座３６２が構成されている。
【００６０】
また、可動鉄芯３０４における弁部３４３の先端からは下流側に向かって有底筒状の縮流部３４５が延設されており、その縮流部３４５の先端には外径方向に突出するフランジ部３４６が形成されている。このフランジ部３４６は、筒状部材３０６の内壁との間に絞り部３７２を形成している。さらに、縮流部３４５の側壁には所定の連通孔３４７が設けられており、筒状部材３０６との間に形成される中間領域３７３と、可動鉄芯２０４の小管部３４２とを連通させている。
【００６１】
また、大管部３４１と小管部３４２との接続部に形成される段部と、中実シャフト３０５の下流側端面との間にはスプリング３８１（弾性体）が介装されており、可動鉄芯３０４を下流側、すなわち閉弁方向に付勢している。そして、ソレノイド部１０の非通電時において、弁部３４３を弁座３６２に着座させて閉弁させるようになっている。
【００６２】
次に、定流量膨張弁３０１の動作について説明する。図８は定流量膨張弁３０１における電磁コイル１１の非通電時の状態を表し、図９は通電時の状態を表している。
まず、図８に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯３０４と固定鉄芯３０３との間の吸引力が生じないため、弁部３４３は弁座３６２に着座ししており、定流量膨張弁３０１は全閉状態にある。
【００６３】
そして、図９に示すように、電磁コイル１１に電流ｉが供給されると、その電流値に応じた大きさの電磁力が発生して可動鉄芯３０４が固定鉄芯３０３に吸引される。その結果、可動鉄芯３０４の弁部３４３は、その電磁力とスプリング３８１の荷重とがバランスした位置で静止し、弁部３４３と弁座３６２との間に所定の流路断面を形成する。
【００６４】
この状態で上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、固定鉄芯３０３と可動鉄芯３０４との間隙，間隙流路３７１，弁部３４３と弁座３６２との間の冷媒通路３７４を介して中間領域３７３に導入され、さらに絞り部３７２を通過することにより断熱膨張し、下流側へと流れる。
【００６５】
このとき、中間領域３７３に導入された冷媒は、連通孔３４７，小管部３４２を介して可動鉄芯３０４と中実シャフト３０５との間に形成される内部空間３７５にも導入される。このため、中間領域３７３と内部空間３７５の冷媒の圧力は等しくなっており、可動鉄芯３０４に付与される冷媒の圧力の一部がキャンセルされている。
【００６６】
ここで、冷媒入口３２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、冷媒通路３７４を通過することによって減圧された中間領域３７３の圧力をＰ２、絞り部３７２を通過することによってさらに減圧された冷媒出口３２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部３４３が着座したときの有効受圧面積（つまり筒状部材３０６の断面積）をＡ、絞り部２６１の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁３０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ２−Ｐ３）  ・・・（７）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【００６７】
一方、可動鉄芯３０４に作用する力は、電流ｉによって発生する電磁力をｆ（ｉ）、スプリング３８１による上流側方向の荷重をｆｓとすると、上向きと下向きの力関係は、
（Ａ−Ｃ）（Ｐ２−Ｐ３）＝ｆ（ｉ）−ｆｓ  ・・・（８）
となり、（７）式及び（８）式から、冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝（ＫＣ／（Ａ−Ｃ））（ｆ（ｉ）−ｆｓ）  ・・・（９）
となる。
【００６８】
すなわち、この（９）式の右辺において、電磁力ｆ（ｉ）以外のパラメータは、実質的に固定値であるため、流量Ｇｆは、電磁コイル１１に供給される電流ｉに比例した一定の流量で流れることになる。
【００６９】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１０は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上述した実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
【００７０】
同図に示すように、定流量膨張弁４０１は、円筒状のパイプ２０２の内部に固定鉄芯４０３，可動鉄芯４０４，中実シャフト４０５を収容し、そのパイプ２０２の外周に沿ってソレノイド部１０を配設している。
【００７１】
固定鉄芯４０３は、円筒状の本体を有し、パイプ２０２内に圧入嵌合されている。この固定鉄芯４０３は、その下流側開口端縁によって弁座４３１が設けられるとともに、その軸方向の中間位置に内方に突設されたフランジ部４３２が形成されている。
【００７２】
可動鉄芯４０４は、下流側端部が拡管された段付円筒状の本体を有し、パイプ２０２内において固定鉄芯４０３の下流側に配設されている。この可動鉄芯４０４は、その上流側先端部が上流側に外径を小さくするテーパ状になっており、その部分によって弁座４３１に着座可能な弁部４４１が構成されている。可動鉄芯４０４の小管部４４２とその上流側の大管部４４３には、中実シャフト４０５が挿通されている。可動鉄芯４０４とパイプ２０２の内壁との間には、上流側から流入した冷媒が通過する間隙流路４６１が形成されている。
【００７３】
さらに、可動鉄芯４０４の弁部４４１の先端には円筒状の均圧管４０９が内挿嵌合され、固定鉄芯４０３の内部に向かって延びている。この均圧管４０９の先端はフランジ部４３２のやや上流側まで延びており、そのフランジ部４３２との間に絞り部４６２を形成している。また、フランジ部４３２と可動鉄芯４０４の上流側端面との間にはスプリング４８１（弾性体）が介装され、このスプリング４８１の両端が固定鉄芯４０３及び可動鉄芯４０４にそれぞれ固定されている。そして、ソレノイド部１０の非通電時において、固定鉄芯４０３によって可動鉄芯４０４を所定の間隔で支持するようになっている。
【００７４】
中実シャフト４０５は、段付柱状をなし、その大径部４５１に可動鉄芯４０４の大管部４４３を外挿して可動鉄芯４０４を進退方向にガイドしている。大径部４５１の下流側には小径部４５２が連設されており、その下端がパイプ２０２内に圧入固定された円板状のストッパ４０７に固定されている。ストッパ４０７には、その軸方向に貫通し、定流量膨張弁４０１での冷媒通路を構成する連通孔４７１が穿設されている。可動鉄芯４０４の大径部４５１と小径部４５２との接続位置に形成される段部と、中実シャフト４０５の上流側端面との間には、小管部４４２及び均圧管４０９を介して冷媒流路に連通する内部空間４６３が形成されている。ここで、内部空間４６３の断面積は、中間領域４６４の下端の断面積に等しくなっている。
【００７５】
次に、定流量膨張弁４０１の動作について説明する。図１１は定流量膨張弁４０１における開弁状態を表し、図１０は全閉状態を表している。
まず、図１１に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯４０４はスプリング４８１によって支持されてはいるが、固定鉄芯４０３との間の吸引力が生じないため、弁部４４１は弁座４３１から離間しており、定流量膨張弁４０１は最も開弁した状態にある。
【００７６】
そして、電磁コイル１１に電流ｉが供給されると、その電流値に応じた大きさの電磁力が発生して可動鉄芯４０４が固定鉄芯４０３に吸引される。これにより、スプリング４８１の付勢力に抗して可動鉄芯４０４の弁部４４１を着座させる方向の力が発生する。その結果、弁部４４１は、その電磁力とスプリング４８１の荷重とがバランスした位置で静止し、弁座４３１との間に所定の流路断面を形成する。
【００７７】
この状態で上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、絞り部４６２を通過することにより断熱膨張して中間領域４６４に導入され、さらに弁部４４１と弁座４３１との間の冷媒通路４６５，間隙流路４６１を通過し、連通孔４７１を介して下流側へと流れる。
【００７８】
このとき、内部空間４６３内は均圧管４０９を介して入口圧力と等しくなっているため、均圧管４０９を含む可動鉄芯４０４に付与される冷媒圧力の一部がキャンセルされている。
【００７９】
ここで、冷媒入口４２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、絞り部４６２を通過することによってさらに減圧された中間領域４６４の圧力をＰ２、さらに冷媒通路４６５を通過することによって減圧された冷媒出口４２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部４４１が着座したときの有効受圧面積（つまり中間領域４６４の下端，内部空間４６３の断面積）をＡ、均圧管４０９の外径円の断面積をＢ、絞り部４６２の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁４０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ１−Ｐ２）  ・・・（１０）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【００８０】
一方、可動鉄芯４０４に作用する力は、電流ｉによって発生する電磁力をｆ（ｉ）、スプリング４８１による上流側方向の荷重をｆｓとすると、上向きと下向きの力関係は、
（Ａ−Ｂ）（Ｐ１−Ｐ２）＝ｆｓ−ｆ（ｉ）  ・・・（１１）
となり、（１０）式及び（１１）式から、冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝（ＫＣ／（Ａ−Ｂ））（ｆｓ−ｆ（ｉ））  ・・・（１２）
となる。
【００８１】
すなわち、この（１２）式の右辺において、電磁力ｆ（ｉ）以外のパラメータは、実質的に固定値であるため、流量Ｇｆは、電磁コイル１１に供給される電流ｉに比例した一定の流量で流れることになる。
【００８２】
尚、本実施の形態では、可動鉄芯４０４に内部空間に連通する均圧管４０９を配設し、この均圧管４０９と固定鉄芯４０３のフランジ部４３２との間に絞り部４６２を形成した例を示したが、図１２のような変形例を採用することもできる。
【００８３】
すなわち、本変形例の定流量膨張弁４０１’においては、固定鉄芯４０３のフランジ部４３２に可動鉄芯４０４’の内部空間４６３に向かって延びる流路管４０９’を嵌合固定し、この流路管４０９’と可動鉄芯４０４’の小管部４４２’の内壁との間に絞り部４６２’を形成している。
【００８４】
この場合、弁部４４１が開弁している間は、上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、内部空間４６３を経由して絞り部４６２’を通過することにより断熱膨張し、さらに弁部４４１と弁座４３１との間の冷媒通路４６５，間隙流路４６１を通過し、連通孔４７１を介して下流側へと流れる。
【００８５】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１３は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上述した実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
【００８６】
同図に示すように、定流量膨張弁５０１は、円筒状のパイプ２０２の内部に固定鉄芯５０３，可動鉄芯５０４，中実シャフト５０５を収容し、そのパイプ２０２の外周に沿ってソレノイド部１０を配設している。
【００８７】
固定鉄芯５０３は、円筒状の本体を有し、パイプ２０２内に圧入嵌合されている。この固定鉄芯５０３は、その上流側開口端縁によって弁座５３１が設けられるとともに、その軸方向の上流側でやや縮管して段部５３２が形成されている。この段部５３２には、圧入された円板状のストッパ５０７が固定されている。ストッパ５０７には、その軸方向に貫通し、定流量膨張弁５０１での冷媒通路を構成する連通孔５７１が穿設されている。
【００８８】
可動鉄芯５０４は、上流側端部が拡管された段付円筒状の本体を有し、パイプ２０２内において固定鉄芯５０３の上流側に配設されている。この可動鉄芯５０４は、その下流側先端部が下流側に外径を小さくするテーパ状になっており、その部分によって弁座５３１に着座可能な弁部５４１が構成されている。可動鉄芯５０４の大管部５４２とその下流側の小管部５４３には、中実シャフト５０５が挿通されている。可動鉄芯５０４とパイプ２０２の内壁との間には、絞り部５６１が形成されている。
【００８９】
さらに、可動鉄芯５０４の下流側先端には、軸に直角なフラットな面が形成されており、この面とストッパ５０７の上流側端面との間にはスプリング５８１（弾性体）が介装されている。そして、ソレノイド部１０の非通電時において、固定鉄芯５０３によって可動鉄芯５０４を所定の間隔で支持するようになっている。
【００９０】
一方、中実シャフト５０５は、段付柱状をなし、その小径部５５２の下端がストッパ５０７の上流側端面に固定されており、可動鉄芯５０４を外挿してこれを進退方向にガイドしている。また、中実シャフト５０５の上流側端部に設けられた大径部５５１は、可動鉄芯５０４の拡管部をガイドするとともに、その小径部５５２との接続位置（段部）において可動鉄芯５０４との間に所定の内部空間５６２を形成する。
【００９１】
また、可動鉄芯５０４の上流側端面と中実シャフト５０５の上流側端面を共に気密に覆うように、ポリイミドフィルム２９１が装着されている。
次に、定流量膨張弁５０１の動作について説明する。図１３は定流量膨張弁５０１における開弁状態を表し、図１４は全閉状態を表している。
【００９２】
まず、図１３に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯５０４はスプリング５８１によって支持されてはいるが、固定鉄芯５０３との間の吸引力が生じないため、弁部５４１は弁座５３１から離間しており、定流量膨張弁５０１は最も開弁した状態状態にある。
【００９３】
そして、電磁コイル１１に電流ｉが供給されると、その電流値に応じた大きさの電磁力が発生して可動鉄芯５０４が固定鉄芯５０３に吸引される。これにより、スプリング５８１の付勢力に抗して可動鉄芯５０４の弁部５４１を着座させる方向の力が発生する。その結果、弁部５４１は、その電磁力とスプリング５８１の荷重とがバランスした位置で静止し、弁座５３１との間に所定の流路断面を形成する。
【００９４】
この状態で上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、絞り部５６１を通過することにより断熱膨張して中間領域５６４に導入され、さらに弁部５４１と弁座５３１との間の冷媒通路５６５，連通孔５７１を介して下流側へと流れる。
【００９５】
このとき、中間領域５６４を通過した冷媒の一部は、小径部５５２と可動鉄芯５０４の内壁とのクリアランスを通過して内部空間５６２に導入される。このため、中間領域５６４の下流側の出口圧力と内部空間５６２の冷媒の圧力とは等しくなっている。このため、可動鉄芯５０４に付与される冷媒圧力の一部がキャンセルされている。
【００９６】
ここで、冷媒入口５２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、絞り部５６１を通過することによってさらに減圧された中間領域５６４の圧力をＰ２、さらに冷媒通路５６５を通過することによって減圧された冷媒出口５２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部５４１が着座したときの有効受圧面積（つまり内部空間５６２の断面積）をＡ、可動鉄芯５０４の上流側端面の外径円の面積をＢ、絞り部５６１の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁５０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ１−Ｐ２）  ・・・（１３）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【００９７】
一方、可動鉄芯５０４に作用する力は、電流ｉによって発生する電磁力をｆ（ｉ）、スプリング５８１による上流側方向の荷重をｆｓとすると、上向きと下向きの力関係は、
（Ｂ−Ａ）（Ｐ１−Ｐ２）＝ｆｓ−ｆ（ｉ）  ・・・（１４）
となり、（４）式及び（５）式から、冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝（ＫＣ／（Ｂ−Ａ））（ｆｓ−ｆ（ｉ））  ・・・（１５）
となる。
【００９８】
すなわち、この（１５）式の右辺において、電磁力ｆ（ｉ）以外のパラメータは、実質的に固定値であるため、流量Ｇｆは、電磁コイル１１に供給される電流ｉに比例した一定の流量で流れることになる。
【００９９】
そして、電流ｉが予め定める値以上になると、図１４に示すように定流量膨張弁５０１が全閉状態となり、冷媒は流れなくなる。
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図１５は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上述した実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
【０１００】
同図に示すように、定流量膨張弁６０１は、円筒状のパイプ２０２の内部に固定鉄芯６０３，可動鉄芯６０４，筒状部材６０５を収容し、そのパイプ２０２の外周に沿ってソレノイド部１０を配設している。
【０１０１】
固定鉄芯６０３は、上流端側に底部を有する有底円筒状の本体を有し、パイプ２０２内に圧入嵌合されている。この固定鉄芯６０３は、その上流端に後述するスプリング６８１を部分的に挿通するための円形の溝部６３１が形成され、その溝部６３１の開口端縁の周囲に沿って上流側に突出した弁座６３２が設けられている。また、固定鉄芯６０３の上流側端部の片側側壁には、内部冷媒通路６３３と上流側とを連通させるための連通孔６３４が形成されている。
【０１０２】
可動鉄芯６０４は、その下流側端部に段部を有する段付円筒状の本体を有し、パイプ２０２内において固定鉄芯３の上流側に配設されている。この可動鉄芯６０４は、その大管部がさらに上流側に固定された円筒状の筒状部材６０５の下流側に延出した円筒軸部に摺動可能に外挿されている。可動鉄芯６０４の段部底面の中央には、円孔状の絞り部６４３が穿設されている。絞り部６４３が位置する下流側端面は、後述するスプリング６８１を当接させるために一部フラットに形成されており、そこから下流側に向かって拡径するテーパ形状が形成され、そのテーパ面によって弁座６３２に着座可能な弁部６４１が構成されている。
【０１０３】
可動鉄芯６０４の下流側端面と固定鉄芯６０３の溝部６３１との間にはスプリング６８１（弾性体）が介装されている。そして、ソレノイド部１０の非通電時において、固定鉄芯６０３によって可動鉄芯６０４を所定の間隔で支持するようになっている。可動鉄芯６０４とパイプ２０２との間には、所定の間隙６６１が形成されている。
【０１０４】
次に、定流量膨張弁６０１の動作について説明する。図１５は定流量膨張弁６０１における開弁状態を表し、図１６は全閉状態を表している。
まず、図１６に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯６０４はスプリング６８１によって支持されてはいるが、固定鉄芯６０３との間の吸引力が生じないため、弁部６４１は弁座６３２から離間しており、定流量膨張弁６０１は最も開弁した状態にある。
【０１０５】
そして、電磁コイル１１に電流ｉが供給されると、その電流値に応じた大きさの電磁力が発生して可動鉄芯６０４が固定鉄芯６０３に吸引される。これにより、スプリング６８１の付勢力に抗して可動鉄芯６０４の弁部６４１を着座させる方向の力が発生する。その結果、弁部６４１は、その電磁力とスプリング６８１の荷重とがバランスした位置で静止し、弁座６３２との間に所定の流路断面を形成する。
【０１０６】
この状態で上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、絞り部６４３を通過することにより断熱膨張して可動鉄芯６０４の下流側端面と固定鉄芯６０３の溝部６３１との間の中間領域６６４に導入され、さらに弁部６４１と弁座６３２との間の冷媒通路６６５，連通孔６３４，内部冷媒通路６３３介して下流側へと流れる。
【０１０７】
このとき、中間領域６６４を通過した冷媒の一部は、間隙６６１を通って筒状部材６０５と可動鉄芯６０４の上流側端面との間に形成される内部空間６６２に導入される。このため、可動鉄芯６０４に付与される冷媒圧力の一部がキャンセルされている。
【０１０８】
ここで、冷媒入口６２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、絞り部６４３を通過することによってさらに減圧された中間領域６６４の圧力をＰ２、さらに冷媒通路６６５を通過することによって減圧された冷媒出口６２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部６４１が着座したときの有効受圧面積（つまり可動鉄芯６０４の断面積）をＡ、絞り部６４３の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁６０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ１−Ｐ２）  ・・・（１６）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【０１０９】
一方、可動鉄芯６０４に作用する力は、電流ｉによって発生する電磁力をｆ（ｉ）、スプリング６８１による上流側方向の荷重をｆｓとすると、上向きと下向きの力関係は、
（Ａ−Ｃ）（Ｐ１−Ｐ２）＝ｆｓ−ｆ（ｉ）  ・・・（１７）
となり、（１６）式及び（１７）式から、冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝（ＫＣ／（Ａ−Ｃ））（ｆｓ−ｆ（ｉ））  ・・・（１８）
となる。
【０１１０】
すなわち、この（１８）式の右辺において、電磁力ｆ（ｉ）以外のパラメータは、実質的に固定値であるため、流量Ｇｆは、電磁コイル１１に供給される電流ｉに比例した一定の流量で流れることになる。
【０１１１】
そして、電流ｉが予め定める値以上になると、図１６に示すように定流量膨張弁６０１が全閉状態となり、冷媒は流れなくなる。
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、本発明の精神の範囲内での変化変形が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
冷凍サイクルを循環する冷媒流路に設けられ、上流側から流入する冷媒を断熱膨張させて減圧するとともに、その設定された一定流量を下流側に送出する定流量膨張弁に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】第１の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる定流量膨張弁の流量特性を表す説明図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図６】第２の実施の形態にかかる定流量膨張弁の流量特性を表す説明図である。
【図７】第２の実施の形態の変形例にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図８】第３の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図９】第３の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図１０】第４の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図１１】第４の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図１２】第４の実施の形態の変形例にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図１３】第５の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図１４】第５の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図１５】第６の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【図１６】第６の実施の形態にかかる定流量膨張弁の断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１  定流量膨張弁
２，２０２，３０２  パイプ
３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３  固定鉄芯
４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４  可動鉄芯
５  中空部材
６  弁体
７  中空シャフト
１０  ソレノイド部
１１  電磁コイル
２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１  冷媒入口
２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２  冷媒出口
３１，３６１  嵌合溝
３２，４１  収容部
３３，２３３，３６２，４３１，５３１，６３２  弁座
５１  オリフィス
５２  支持部
５３，２７２  透孔
５５，２６４  中間領域
６１  ガイド部
６２，２４１，３４３，４４１，５４１，６４１  弁部
６３，２５１ａ，３４７，４７１，５７１，６３４  連通孔
６５，２６３，２６５，３７４，４６５，５６５，６６５  冷媒通路
７１  拡管部
７２  開口部
７５  内部領域
８１，８２，２８１，３８１，４８１，５８１，６８１  スプリング
２４２，３４２，４４２，５４３  小管部
２４３，３４１，４４３，５４２  大管部
２０５，３０５，４０５，５０５  中実シャフト
２０７  非磁性体
２５１，４０７，５０７  ストッパ
２５２，３５２，４５２，５５２  小径部
２５３，３５１，４５１，５５１  大径部
２６１，３７２，４６２，５６１，６４３  絞り部
２６２，３７５，４６３，５６２，６６２  内部空間
２７１，３４６，４３２  フランジ部
２９１  ポリイミドフィルム
３０６，６０５  筒状部材
３４５  縮流部
３７１，４６１  間隙流路
３７３，４６４，５６４，６６４  中間領域
４０９  均圧管
４０９’  流路管
５３２  段部
６３１  溝部
６３３  内部冷媒通路
６６１  間隙
【図１】
2005083566.tif 000003
【図２】
2005083566.tif 000004
【図３】
2005083566.tif 000005
【図４】
2005083566.tif 000006
【図５】
2005083566.tif 000007
【図６】
2005083566.tif 000008
【図７】
2005083566.tif 000009
【図８】
2005083566.tif 000010
【図９】
2005083566.tif 000011
【図１０】
2005083566.tif 000012
【図１１】
2005083566.tif 000013
【図１２】
2005083566.tif 000014
【図１３】
2005083566.tif 000015
【図１４】
2005083566.tif 000016
【図１５】
2005083566.tif 000017
【図１６】
2005083566.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月8日(2004.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
一端側が前記可動鉄芯に内挿されて嵌合固定されるとともに、他端側が前記固定鉄芯に摺動可能に内挿され、その一部が縮管して前記絞り部を形成し、さらにその他端側先端部に周方向に間隔をあけて配置された複数の支持部が延設された中空部材を備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯とは反対側の端部に設けられ、
前記弁体は、前記固定鉄芯に対して前記可動鉄芯とは反対側に設けられた有底筒状の中空シャフトにガイドされる筒状のガイド部と、前記弁座に着座可能に構成され、前記ガイド部の内部を前記中空シャフトの内部に連通させる連通孔が形成された弁部とを有するとともに、前記中空シャフト内部に設けられた弾性体によって前記固定鉄芯側に付勢され、
前記電磁コイルへの通電によって、前記中空部材が前記支持部を介して前記弁体を押圧して弁座から離間させることにより、前記弁体と前記弁座との間に前記流路断面を形成することを特徴とする請求項２記載の定流量膨張弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
まず、図１に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯４はスプリング８１によって支持されてはいるが、固定鉄芯３との間の吸引力が生じないため、弁体６は弁座３３に着座しており、定流量膨張弁１は全閉状態にある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
また、可動鉄芯３０４における弁部３４３の先端からは下流側に向かって有底筒状の縮流部３４５が延設されており、その縮流部３４５の先端には外径方向に突出するフランジ部３４６が形成されている。このフランジ部３４６は、筒状部材３０６の内壁との間に絞り部３７２を形成している。さらに、縮流部３４５の側壁には所定の連通孔３４７が設けられており、筒状部材３０６との間に形成される中間領域３７３と、可動鉄芯３０４の小管部３４２とを連通させている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
次に、定流量膨張弁３０１の動作について説明する。図８は定流量膨張弁３０１における電磁コイル１１の非通電時の状態を表し、図９は通電時の状態を表している。
まず、図８に示すように、電磁コイル１１に電流が供給されていないときには、可動鉄芯３０４と固定鉄芯３０３との間の吸引力が生じないため、弁部３４３は弁座３６２に着座しており、定流量膨張弁３０１は全閉状態にある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
ここで、冷媒入口３２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、冷媒通路３７４を通過することによって減圧された中間領域３７３の圧力をＰ２、絞り部３７２を通過することによってさらに減圧された冷媒出口３２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部３４３が着座したときの有効受圧面積（つまり筒状部材３０６の断面積）をＡ、絞り部３７２の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁３０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ２−Ｐ３）  ・・・（７）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
可動鉄芯４０４は、下流側端部が拡管された段付円筒状の本体を有し、パイプ２０２内において固定鉄芯４０３の下流側に配設されている。この可動鉄芯４０４は、その上流側先端部が上流側に外径を小さくするテーパ状になっており、その部分によって弁座４３１に着座可能な弁部４４１が構成されている。可動鉄芯４０４は小管部４４２とその下流側の大管部４４３を有し、その大管部４４３には、中実シャフト４０５が挿通されている。可動鉄芯４０４とパイプ２０２の内壁との間には、上流側から流入した冷媒が通過する間隙流路４６１が形成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
中実シャフト４０５は、段付柱状をなし、その大径部４５１に可動鉄芯４０４の大管部４４３を外挿して可動鉄芯４０４を進退方向にガイドしている。大径部４５１の下流側には小径部４５２が連設されており、その下端がパイプ２０２内に圧入固定された円板状のストッパ４０７に固定されている。ストッパ４０７には、その軸方向に貫通し、定流量膨張弁４０１での冷媒通路を構成する連通孔４７１が穿設されている。可動鉄芯４０４の大管部４４３と小管部４４２との接続位置に形成される段部と、中実シャフト４０５の上流側端面との間には、小管部４４２及び均圧管４０９を介して冷媒流路に連通する内部空間４６３が形成されている。ここで、内部空間４６３の断面積は、後述の中間領域４６４の下端の断面積に等しくなっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
ここで、冷媒入口４２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、絞り部４６２を通過することによって減圧された中間領域４６４の圧力をＰ２、さらに冷媒通路４６５を通過することによって減圧された冷媒出口４２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部４４１が着座したときの有効受圧面積（つまり中間領域４６４の下端，内部空間４６３の断面積）をＡ、均圧管４０９の外径円の断面積をＢ、絞り部４６２の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁４０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ１−Ｐ２）  ・・・（１０）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
固定鉄芯５０３は、円筒状の本体を有し、パイプ２０２内に圧入嵌合されている。この固定鉄芯５０３は、その上流側開口端縁によって弁座５３１が設けられるとともに、その軸方向の下流側でやや縮管して段部５３２が形成されている。この段部５３２には、圧入された円板状のストッパ５０７が固定されている。ストッパ５０７には、その軸方向に貫通し、定流量膨張弁５０１での冷媒通路を構成する連通孔５７１が穿設されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
ここで、冷媒入口５２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、絞り部５６１を通過することによって減圧された中間領域５６４の圧力をＰ２、さらに冷媒通路５６５を通過することによって減圧された冷媒出口５２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部５４１が着座したときの有効受圧面積（つまり内部空間５６２の断面積）をＡ、可動鉄芯５０４の上流側端面の外径円の面積をＢ、絞り部５６１の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁５０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ１−Ｐ２）  ・・・（１３）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
一方、可動鉄芯５０４に作用する力は、電流ｉによって発生する電磁力をｆ（ｉ）、スプリング５８１による上流側方向の荷重をｆｓとすると、上向きと下向きの力関係は、
（Ｂ−Ａ）（Ｐ１−Ｐ２）＝ｆｓ−ｆ（ｉ）  ・・・（１４）
となり、（１３）式及び（１４）式から、冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝（ＫＣ／（Ｂ−Ａ））（ｆｓ−ｆ（ｉ））  ・・・（１５）
となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
この状態で上流側から高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、絞り部６４３を通過することにより断熱膨張して可動鉄芯６０４の下流側端面と固定鉄芯６０３の溝部６３１との間の中間領域６６４に導入され、さらに弁部６４１と弁座６３２との間の冷媒通路６６５，連通孔６３４，内部冷媒通路６３３を介して下流側へと流れる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
ここで、冷媒入口６２１に導入された冷媒の圧力をＰ１、絞り部６４３を通過することによって減圧された中間領域６６４の圧力をＰ２、さらに冷媒通路６６５を通過することによって減圧された冷媒出口６２２の冷媒の圧力をＰ３とし、弁部６４１が着座したときの有効受圧面積（つまり可動鉄芯６０４の断面積）をＡ、絞り部６４３の流路断面積をＣとすると、定流量膨張弁６０１を流れる冷媒の流量Ｇｆは、
Ｇｆ＝ＫＣ（Ｐ１−Ｐ２）  ・・・（１６）
で表される。なお、この式で、Ｋは流量係数である。