(57)【要約】【課題】入口の圧力と出口の圧力との相対的な差圧で動作しながら絶対圧で管理できるようにする。【解決手段】冷媒入口１２から冷媒が導入される可動弁座１７とばね２１によって閉弁方向に付勢された弁体１９とで差圧制御弁を構成し、可動弁座１７を、形状記憶合金ばね３１が入口側の温度に応じて閉弁方向に付勢し、形状記憶合金ばね３６が出口側の温度に応じて開弁方向に付勢して軸線方向の位置を温度補正する。これにより、入口側、出口側の圧力は各温度に対応する絶対圧に設定される。また、入口側の温度が所定の温度以上では形状記憶合金ばね３１の効きを無効にして設定差圧が入口側の温度では変わらないようにしたので、入口側の圧力は所定の圧力を超えてしまうことはない。【選択図】図２
2007298264.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を膨張させる膨張装置において、
軸線方向に移動することができる可動弁座および前記可動弁座に対して出口側から閉弁方向に付勢状態で配置された弁体を有し、入口側の圧力と出口側の圧力との差圧により開閉する差圧制御弁と、
入口側および出口側の温度を感知して前記可動弁座の位置を温度補正する感温アクチュエータと、
を備えていることを特徴とする膨張装置。
【請求項２】
前記感温アクチュエータは、入口側の温度を感知して前記可動弁座を閉弁方向に付勢する第１のアクチュエータと、出口側の温度を感知して前記可動弁座を開弁方向に付勢する第２のアクチュエータとを有していることを特徴とする請求項１記載の膨張装置。
【請求項３】
前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータは、前記冷媒の温度変化に応じてばね荷重が変化する二方向性の形状記憶効果を持った形状記憶合金ばねであることを特徴とする請求項２記載の膨張装置。
【請求項４】
前記可動弁座を閉弁方向に付勢するよう配置されて前記第１のアクチュエータのばね荷重を調整する第１のバイアスばねと、前記可動弁座を開弁方向に付勢するよう配置されて前記第２のアクチュエータのばね荷重を調整する第２のバイアスばねとを備えていることを特徴とする請求項３記載の膨張装置。
【請求項５】
軸線方向に進退自在にボディに支持されて入口側の前記冷媒を前記可動弁座の弁孔に導く筒状の弁座ガイドと、軸線方向に進退自在に前記ボディに支持されて前記第１のアクチュエータおよび前記第１のバイアスばねによる閉弁方向の付勢力を前記弁座ガイドに伝達するとともに前記第２のバイアスばねによって開弁方向に付勢されるピストンとを備えていることを特徴とする請求項４記載の膨張装置。
【請求項６】
前記第１のアクチュエータと前記第１のバイアスばねとの間に配置され、入口側の温度が所定の温度より低いとき、前記第１のバイアスばねによって前記ピストンより延出されたシャフトに係止されて前記可動弁座の閉弁方向への付勢を前記第１のバイアスばねだけで行うようにし、入口側の温度が前記所定の温度近傍まで上昇すると、前記シャフトとの係止状態から離脱されて前記可動弁座の閉弁方向への付勢を前記第１のバイアスばねと前記第２のバイアスばねとで行うようにするばね受け部材を備えていることを特徴とする請求項５記載の膨張装置。
【請求項７】
前記ピストンは、軸線方向の動きを抑制する振動抑制手段を有していることを特徴とする請求項５記載の膨張装置。
【請求項８】
入口側の温度が所定の温度を超えると前記第１のアクチュエータを無効にして前記可動弁座の閉弁方向への付勢を前記第１のバイアスばねだけで行うようにするストッパ手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の膨張装置。
【請求項９】
前記ストッパ手段は、前記第１のアクチュエータと前記第１のバイアスばねとの間に配置され、入口側の温度が前記所定の温度に達すると前記可動弁座および前記弁体を収容するボディに当接されて前記第１のバイアスばねが前記ボディに関して前記可動弁座を閉弁方向へ付勢するばね受け部材であることを特徴とする請求項８記載の膨張装置。
【請求項１０】
前記ばね受け部材は、入口側の温度が前記所定の温度より低いとき、前記第１のバイアスばねによって前記ピストンより延出されたシャフトに係止され、入口側の温度が前記所定の温度近傍まで上昇すると、前記シャフトとの係止状態から離脱されることを特徴とする請求項９記載の膨張装置。
【請求項１１】
前記弁体は、筒状の弁体ガイドに軸線方向に進退自在に支持され、前記弁体ガイドの前記可動弁座のある側と反対側にばね受け部材が嵌合され、前記ばね受け部材との間に配置されたばねによって閉弁方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の膨張装置。
【請求項１２】
前記ばね受け部材は、前記弁体ガイドの前記可動弁座のある側と反対側の端部を閉止するよう構成され、前記差圧制御弁の出口側と連通するオリフィスを有していることを特徴とする請求項１１記載の膨張装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膨張装置に関し、特に自動車用エアコンの冷凍サイクルにて冷媒を膨張させる膨張装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エアコンでは、地球環境の問題から、冷凍サイクルで使用される冷媒としてフロン系の冷媒から二酸化炭素などの自然冷媒を使用することが提案されている。二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルでは、その作動圧力が高いため、冷凍サイクルを構成する構成要素は、高圧に耐えることができるよう耐圧構造になっている。また、冷媒を圧縮する圧縮機および圧縮された冷媒を膨張する膨張装置においては、冷媒圧力が耐圧的に危険な高圧の領域に入ると、圧力を低下させるように制御したり、圧力を低下させることができる構造にしたりすることが行われている。
【０００３】
たとえば、膨張装置にあっては、冷媒入口の高圧側の圧力を大気圧と比較し、その高圧側の圧力が所定の圧力以上になると、開弁して高圧側の圧力を低下させる構造のものが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。この膨張装置によれば、内部が大気に開放されていて外部に膨張装置の冷媒入口に導入される冷媒圧力を受けて冷媒圧力が上昇するに従って押し縮められるベローズと、そのベローズが縮められるに従って開弁するよう構成された弁機構とを有している。これにより、ベローズが膨張装置の冷媒入口に導入される高圧側の冷媒圧力と大気圧とを比較し、冷媒圧力が冷凍サイクルにとって耐圧的に危険とされる所定の圧力を超えて高くなると、ベローズが縮んで行き、それに応動して弁機構が比例的に開弁して圧力を低下させるようにしている。このように、ベローズが冷媒入口の高圧側の圧力を絶対圧で感知して弁機構を制御することにより、冷媒入口の高圧側の圧力が所定の圧力より高くなるのをある程度防止することができる。
【０００４】
また、特許文献１によれば、高圧側の圧力を絶対圧で感知するのではなく、冷媒入口と冷媒出口との差圧で動作する差圧制御弁構造の膨張装置も開示されていて、冷媒入口と冷媒出口との差圧が所定の圧力を超えると、開弁して冷媒入口の圧力を低下させるようにしている。
【０００５】
このように、膨張装置を高圧側の圧力が制限されるように構成することで、高圧側の圧力が異常高圧になる心配はなくなる。また、高圧側の圧力が高いということは、高い冷凍能力が要求されているときなので、そのようなときに、圧縮機が最大吐出容量で運転していて、高圧側の圧力が所定の圧力を超えるようなことあっても、圧縮機側でその吐出圧力を低下させるように制御する必要もないので、圧縮機を高い吐出圧力で効率よく運転させ、高い冷凍能力を維持させることが可能になる。
【特許文献１】特開２００４−１４２７０１号公報（図２、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の膨張装置では、ベローズを使用したものは、高圧側の圧力を絶対圧で感知して制御することができるが、高圧を直接受けているベローズの耐圧を考慮する必要があり、差圧制御弁構造のものにあっては、高圧側の圧力は、冷媒入口と冷媒出口との差圧に低圧側の圧力を加えた値で表わされるので、高圧側の圧力は低圧側の圧力が変化すれば、その影響を直接受けてしまうため、絶対圧で管理することができないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、入口の圧力と出口の圧力との差圧で動作しながら入口側を絶対圧で管理できるようにした膨張装置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】
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を膨張させる膨張装置において、軸線方向に移動することができる可動弁座および前記可動弁座に対して出口側から閉弁方向に付勢状態で配置された弁体を有し、入口側の圧力と出口側の圧力との差圧により開閉する差圧制御弁と、入口側および出口側の温度を感知して前記可動弁座の位置を温度補正する感温アクチュエータと、を備えていることを特徴とする膨張装置が提供される。
【０００９】
このような膨張装置によれば、入口側および出口側が通常の温度範囲にあるときには、入口側および出口側の温度によって軸線方向の位置が決まる可動弁座に対して入口側の圧力と出口側の圧力との相対的な差圧により弁体が接離することで差圧制御弁が開閉する。圧力は温度と一次関数の関係を有しているので、温度で可動弁座の位置を補正することで、相対的な差圧で動作している差圧制御弁は、入口側および出口側の圧力が温度に対応した絶対圧になるよう動作していることになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の膨張装置では、入口側の温度が所定の温度に達するまでの間、入口側の圧力は温度に対応した絶対圧で変化していて差圧制御弁は感温アクチュエータにより温度補正されながら入口側と出口側との相対圧力で動作するように構成した。これにより、差圧制御弁は、相対的な差圧で動作しながら温度に対応する絶対圧で動作することができるという利点がある。
【００１１】
また、入口側の温度が所定の温度を超える領域では、ストッパ手段により設定差圧の入口側の温度依存性をなくして、入口側の圧力が所定の温度に対応する圧力を上限として差圧制御弁が入口側と出口側との相対圧力で動作するよう構成したので、入口側の圧力は、圧縮機の運転状態によって所定の圧力を超えて高くなることがあっても、上限の圧力を超えることがないので、所定の温度に対応する圧力に維持されることになる。
【００１２】
さらに、入口側の温度が所定の温度を超える領域では、感温アクチュエータが出口側の温度のみを感知して差圧制御弁が開弁する設定差圧を温度補正するようにしたので、出口側の冷媒の温度が上昇して入口側と出口側との差圧が高圧側へシフトしようとしても、その差圧は小さくなる方向へ制御されることから、上限の圧力を超えることがなく、入口圧力は所定の温度に対応する圧力に維持されることになる。
【００１３】
また、圧縮機としても、高圧側の圧力が高くなり過ぎると吐出容量を減らして吐出圧力を下げるといった制御をする必要がないので、異常高圧を防止しながら最大の冷凍能力を引き出すような運転を継続させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、冷媒に二酸化炭素を使用した冷凍サイクルに適用した膨張装置を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の膨張装置を適用した冷凍サイクルを示すシステム図である。
【００１５】
冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒を冷却するガスクーラ２と、冷却された冷媒を絞り膨張させる膨張装置３と、膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器４と、冷凍サイクル中の余剰の冷媒を蓄えておくとともに蒸発された冷媒から気相の冷媒を分離して圧縮機１へ送るアキュムレータ５と、ガスクーラ２から送り出された冷媒と圧縮機１へ送り込まれる冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器６とを備えている。図中、矢印は、冷媒の流れを表わしている。
【００１６】
この冷凍サイクルでは、圧縮機１が気相状態の冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の冷媒にし、その高温高圧の冷媒をガスクーラ２にて冷却し、冷却された冷媒を膨張装置３にて絞り膨張させることで低温低圧の冷媒にし、その低温低圧の冷媒を蒸発器４にて蒸発させる、という一連の動作を連続して行う。膨張装置３が冷媒を膨張させる過程で、冷媒は気液二相状態になり、それが蒸発器４で蒸発するときに、車室内の空気から蒸発潜熱を奪うことで、冷房が行われる。
【００１７】
また、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルでは、ガスクーラ２の出口の冷媒と圧縮機１の入口の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器６を設けて、ガスクーラ２からの冷媒を内部熱交換器６でさらに冷却することで膨張装置３および蒸発器４の入口の冷媒のエンタルピを低下させ、これによって冷凍能力を向上させることが一般に行われている。
【００１８】
この内部熱交換器６は、その内部に、ガスクーラ２から導入された高圧の冷媒が流れる高圧通路とアキュムレータ５から導入された低圧の冷媒が流れる低圧通路が隣接して設けられており、高圧通路の出口には、膨張装置３が設けられている。
【００１９】
具体的には、内部熱交換器６の高圧通路の出口近傍に膨張装置３が組み込まれていて、高圧通路を通過してきた冷媒を絞り膨張させ、これにより低圧低温になった冷媒を蒸発器４へ送り込むようにしている。また、この膨張装置３は、その入口側および出口側のそれぞれに高温側感温部および低温側感温部を備えており、特に、高温側感温部は、内部熱交換器６に組み込まれたとき、高圧通路の入口（すなわち、ガスクーラ２の出口）の冷媒温度を感知するか、または高圧通路の出口（すなわち、膨張装置３の入口）の冷媒温度を感知するように内部熱交換器６の中に配置されている。
【００２０】
図２は第１の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。
膨張装置３は、両端に筒状のシリンダ１１ａ，１１ｂが一体に形成されたボディ１１を有し、そのボディ１１の中央側部には、内部熱交換器６の高圧通路の出口に連通する冷媒入口１２が設けられている。ボディ１１は、また、その中央部において軸線方向に開設された可動弁座保持孔１３を有し、その一端は冷媒入口１２に連通し、他端はシリンダ１１ｂに設けられた冷媒出口１４に連通している。また、ボディ１１には、冷媒入口１２を塞ぐようにストレーナ１５が周設されている。
【００２１】
可動弁座保持孔１３には、筒状の弁座ガイド１６が軸線方向に進退自在に配置され、その冷媒出口１４の側の端部には可動弁座１７が当接状態で配置されている。可動弁座１７は、その中心に弁孔を構成する中空部を有し、弁座ガイド１６の冷媒入口１２に連通する空間に位置している部分には、高圧の冷媒を可動弁座１７の弁孔に導入する冷媒導入孔１８が設けられている。
【００２２】
可動弁座１７が配置された冷媒出口に連通する空間には、可動弁座１７の弁孔を開閉する弁体１９が配置されている。この弁体１９は、シリンダ１１ｂの開口端に螺着された筒状の弁体ガイド２０に可動弁座１７に対して接離自在に保持され、ばね２１によって閉弁方向に付勢されている。このばね２１の弁体１９と反対側の端部は、弁体ガイド２０の開口端に螺着されたばね受け部材２２により受けられており、ばね２１の荷重がばね受け部材２２の弁体ガイド２０への螺入量によって調整されている。ここで、可動弁座１７および弁体１９は、冷媒入口１２の圧力と冷媒出口１４の圧力との差圧に応じて開度が制御される差圧制御弁を構成している。両開口端が弁体１９とオリフィス２３を有するばね受け部材２２とによって閉じられた弁体ガイド２０は、ダンパ機能を有し、冷媒の急激な圧力変動に対して急激な弁体１９の開閉動作を抑えるようにしている。
【００２３】
ボディ１１の図の上方にあるシリンダ１１ａには、ピストン２４が軸線方向に進退自在に配置されている。このピストン２４は、その図の上端面からシャフト２５が軸線方向に延出されている。このシャフト２５には、釣鐘状のばね受け部材２６が緩挿され、その中には、ピストン２４に関してばね受け部材２６を図の上方へ付勢するバイアスばね２７が配置されている。シャフト２５の先端近傍には、止め輪２８が嵌合されていて、バイアスばね２７によるばね受け部材２６の図の上方への移動が規制されている。
【００２４】
釣鐘状のばね受け部材２６は、開口側にシリンダ１１ａの開口端面に対峙するように一体に形成されてストッパ手段として機能するフランジ２９を有している。このフランジ２９とシリンダ１１ａの端部に螺着されたキャップ３０との間には、ピストン２４を閉弁方向に付勢する形状記憶合金ばね３１が配置されている。この形状記憶合金ばね３１は、高圧側の冷媒温度を感知し、その冷媒温度に相当するばね荷重を可動弁座１７に付与する感温アクチュエータとして機能し、高温側感温部を構成している。
【００２５】
また、ピストン２４の中間部には、ばね収容穴３２が凹設されており、その中にばね３３および摺動片３４が遊挿されて、ばね３３により摺動片３４をシリンダ１１ａの内壁に常時押し付けるようにしている。このばね３３および摺動片３４は、冷媒の圧力変動に対してピストン２４が軸線方向に振動するのを抑える振動抑制手段を構成している。さらに、ピストン２４は、その図の下部に弁座ガイド１６が当接されている。冷媒入口１２に連通する空間には、バイアスばね３５が配置されていて、ピストン２４を開弁方向に付勢している。
【００２６】
冷媒出口１４に連通する空間には、可動弁座１７を開弁方向に付勢する形状記憶合金ばね３６が配置されている。形状記憶合金ばね３６は、低圧側の冷媒温度に相当するばね荷重を可動弁座１７に付与する感温アクチュエータとして機能し、低温側感温部を構成している。なお、形状記憶合金ばね３１および形状記憶合金ばね３６は、温度サイクルに対して可逆的に変化する二方向性の形状記憶効果を有し、変態点より低い温度では、ばね荷重が小さく、変態点より高い温度になると、ばね荷重が温度変化に比例して大きくなる特性を有するものである。
【００２７】
この膨張装置３は、高温側感温部を高温高圧の冷媒が送り込まれる冷媒入口１２から隔離するためのＯリング３７が設けられているので、内部熱交換器６に装着されたときに、その高圧通路の入口、すなわち、ガスクーラ２の出口の冷媒温度を感知するものとして構成されている。もちろん、そのＯリング３７を排除することにより、内部熱交換器６の高圧通路の出口、すなわち、膨張装置３の入口の冷媒温度を感知することが可能である。また、冷媒入口１２と冷媒出口１４との間のボディ１１に周設されたＯリング３８は、膨張装置３を内部熱交換器６に装着したときに、高圧側から低圧側への冷媒漏れを防止するためのものである。
【００２８】
以上の構成の膨張装置３において、可動弁座１７は、形状記憶合金ばね３１および形状記憶合金ばね３６とこれらのばね荷重を調整するバイアスばね２７，３５との荷重がバランスした位置に停止している。膨張装置３の入口側の圧力と出口側の圧力との差圧が小さいとき、弁体１９を閉弁方向に付勢しているばね２１はそのような差圧によって撓むことはないので、差圧制御弁は閉弁しており、そのとき、冷媒入口１２に送り込まれた高圧の冷媒は、筒状の弁座ガイド１６とこれを支持しているボディ１１との間のクリアランスを介して最小流量が出口側へ流れる。
【００２９】
この状態で、膨張装置３の入口圧力が次第に高くなっていって、入口側の圧力と出口側の圧力との差圧が所定値を超えると、差圧制御弁はばね２１による閉弁方向の付勢力に打ち勝って開弁する。
【００３０】
一方、形状記憶合金ばね３１は高圧側の冷媒の温度を感知し、形状記憶合金ばね３６は低圧側の冷媒の温度を感知して可動弁座１７の位置を温度補正している。すなわち、伸びた状態に形状が記憶され、圧縮状態にして装着された形状記憶合金ばね３１は、高圧側の冷媒の温度が高くなるほどばね荷重が大きくなって可動弁座１７の位置を弁体１９に近づく方向へ変位させ、同じく、伸びた状態に形状が記憶され、圧縮状態にして装着された形状記憶合金ばね３６は、低圧側の冷媒の温度が高くなるほどばね荷重が大きくなって可動弁座１７の位置を弁体１９から離れる方向へ変位させるように制御する。
【００３１】
この膨張装置３は、高圧側の圧力が所定の圧力を超えることがないよう動作するが、次に、その動作について説明する。
図３は冷媒の温度と圧力の関係を示す図、図４は入口側の冷媒温度が所定値以上あるときの膨張装置の状態を示す中央縦断面図である。
【００３２】
まず、膨張装置３の入口側と出口側との間に所定の差圧があると、差圧制御弁はその差圧に応じた開度になっており、その開度に応じた流量の冷媒が流れ、そのとき、入口側の高温高圧の冷媒は絞り膨張されて低温低圧の冷媒になる。ここで、図３に示したように、膨張装置３が差圧ΔＰ１で動作しているときに、入口側の冷媒の温度が上昇すると、形状記憶合金ばね３１のばね荷重が増加することにより可動弁座１７が図の下方へ下降し、差圧制御弁が閉じ方向に変化して入力圧力が高くなり、開弁のための差圧ΔＰ１は高圧側へ広がるよう補正される。逆に、出口側の冷媒の温度が上昇すると、形状記憶合金ばね３６のばね荷重が増加することにより可動弁座１７が図の上方へ上昇し、差圧制御弁が開く方向に変化して出口圧力が低くなり、差圧ΔＰ１は低圧側へ広がるよう補正される。したがって、入口側および出口側の冷媒の温度がともに上昇すれば、開弁のための差圧ΔＰ１は大きくなり、差圧ΔＰ２になる。ここで、温度と圧力は一次の関係にあり、形状記憶合金ばね３１における制御温度範囲での温度とばね荷重も一次の関係にあるので、形状記憶合金ばね３１が温度を感知することによりそのばね荷重が変化することになるが、そのばね荷重の変化は、入口および出口の冷媒の圧力の変化に対応する。このため、差圧ΔＰ１の入口側の圧力は、形状記憶合金ばね３１が感知した入口側の温度に対応する絶対圧で変化していることになる。
【００３３】
ここで、入口側の冷媒の温度が十分低いときは、図２に示したように、入口側の形状記憶合金ばね３１は縮んでいて、釣鐘状のばね受け部材２６は、バイアスばね２７によって止め輪２８に係止された状態にある。
【００３４】
入口側の冷媒の温度が上昇すると、バイアスばね２７によって止め輪２８に押し付けられている釣鐘状のばね受け部材２６が形状記憶合金ばね３１によって図の下方へ押し下げられ、これがシャフト２５、ピストン２４および弁座ガイド１６を介して可動弁座１７に伝達され、差圧制御弁は設定差圧が大きくなるよう補正されるので、入口側の圧力は高くなっていく。ばね受け部材２６は、そのフランジ２９がシリンダ１１ａの端面に接近すると、止め輪２８との係止状態から離脱し、今度は、形状記憶合金ばね３１の付勢力は、バイアスばね２７を介してピストン２４に伝達されるようになる。
【００３５】
入口側の冷媒の温度がさらに上昇して入口側の圧力が所定の圧力Ｐｍａｘに達すると、図４に示したように、ばね受け部材２６のフランジ２９がシリンダ１１ａの端面に当接し、形状記憶合金ばね３１は、可動弁座１７の位置を補正する機能が無効になって設定差圧の入口側の温度依存性はなくなる。このため、入口側の冷媒の温度がそのときの温度よりもさらに上昇し、それに応じて圧力が所定の圧力Ｐｍａｘよりも上昇しようとした場合、弁体１９が図の下方へ押し下げられて差圧制御弁がさらに開くため、圧力は所定の圧力Ｐｍａｘよりも高くなることはなく、その所定の圧力Ｐｍａｘに維持されることになる。しかも、相対的な差圧で動作する膨張装置３の入口圧力の上限は、圧力と一次関数の関係にある温度によって設定できるので、所定の圧力Ｐｍａｘを絶対圧で管理していることになる。
【００３６】
このように、入口側の圧力が所定の圧力Ｐｍａｘに維持されているとき、形状記憶合金ばね３１の機能は無効になっているが、出口側に設けられた形状記憶合金ばね３６は、出口側の冷媒温度を感知している。そのため、出口側の冷媒温度が上昇するようなことがあれば、形状記憶合金ばね３６は、バイアスばね２７を撓ませて可動弁座１７を図の上方へ押し上げ、設定差圧が小さくなるよう補正する。すなわち、形状記憶合金ばね３６は、出口温度が上昇するに従って入口側の圧力が所定の圧力Ｐｍａｘを超えようとすると、入口側の圧力と出口側の圧力との差圧を小さくするよう作用して入口側の圧力をその所定の圧力Ｐｍａｘに維持するようにしている。
【００３７】
図５は第２の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図５において、図２に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３８】
この第２の実施の形態に係る膨張装置３ａは、第１の実施の形態に係る膨張装置３と比較して入口側の冷媒が所定の圧力Ｐｍａｘに対応する温度以上で形状記憶合金ばね３１の機能を無効にしていない点で相違する。すなわち、第１の実施の形態に係る膨張装置３では、形状記憶合金ばね３１が所定の圧力Ｐｍａｘに対応する温度を感知したときにばね受け部材２６のフランジ２９がシリンダ１１ａの端面に当接して、入口側の冷媒の温度がそれ以上上昇したとしても可動弁座１７がそれ以上閉弁方向に移動することができないので、入口圧力をほぼその所定の圧力Ｐｍａｘに維持させている。
【００３９】
これに対し、第２の実施の形態に係る膨張装置３ａでは、ばね受け部材２６のフランジ２９に対峙するシリンダ１１ａの開口端面を奥（図の下方）へ引っ込めて、入口側の冷媒の温度が上昇してもばね受け部材２６のフランジ２９がシリンダ１１ａの端面に当接しないように構成している。
【００４０】
入口側の冷媒の温度が低いとき、膨張装置３と同様、この膨張装置３ａにおいても、バイアスばね２７が形状記憶合金ばね３１よりもばね荷重が大きく、ばね受け部材２６を止め輪２８に係止させて可動弁座１７に対する閉弁方向への付勢を形状記憶合金ばね３１だけにしている。したがって、このときのばね定数は、形状記憶合金ばね３１のばね定数だけである。
【００４１】
この膨張装置３ａでは、入口側の冷媒の温度が上昇して形状記憶合金ばね３１のばね荷重が大きくなり、形状記憶合金ばね３１がばね受け部材２６を止め輪２８から離れる温度を圧力Ｐｍａｘに対応する温度に設定してある。このため、ばね受け部材２６が止め輪２８から離れたときのばね定数は、形状記憶合金ばね３１とバイアスばね２７との合成のばね定数となり、形状記憶合金ばね３１のばね定数より小さくなる。これにより、これら形状記憶合金ばね３１およびバイアスばね２７が可動弁座１７を押し下げる（閉弁方向の）力は、入口側の冷媒の温度が圧力Ｐｍａｘに対応する温度に達するまでは、温度に比例して大きくなるが、その圧力Ｐｍａｘに対応する温度より高くなると、温度上昇に対して可動弁座１７を押し下げる力の増加率が非常に小さくなるので、入口圧力は実質的にその所定の圧力Ｐｍａｘの近傍に維持されることになる。
【００４２】
さらに、形状記憶合金ばね３１は、その温度−ばね荷重特性において、温度が上昇してもばね荷重が大きくならずに飽和し始める温度（相変態開始温度）を圧力Ｐｍａｘに対応する温度に等しくなるよう設定している。これにより、入口側の冷媒の温度が圧力Ｐｍａｘに対応する温度より高い領域では、可動弁座１７を押し下げる力の増加率は、さらに小さくなるので、入口圧力はほぼその所定の圧力Ｐｍａｘに維持されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の膨張装置を適用した冷凍サイクルを示すシステム図である。
【図２】第１の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。
【図３】冷媒の温度と圧力の関係を示す図である。
【図４】入口側の冷媒温度が所定値以上あるときの膨張装置の状態を示す中央縦断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  圧縮機
２  ガスクーラ
３  膨張装置
４  蒸発器
５  アキュムレータ
６  内部熱交換器
１１  ボディ
１１ａ，１１ｂ  シリンダ
１２  冷媒入口
１３  可動弁座保持孔
１４  冷媒出口
１５  ストレーナ
１６  弁座ガイド
１７  可動弁座
１８  冷媒導入孔
１９  弁体
２０  弁体ガイド
２１  ばね
２２  ばね受け部材
２３  オリフィス
２４  ピストン
２５  シャフト
２６  ばね受け部材
２７  バイアスばね
２８  止め輪
２９  フランジ
３０  キャップ
３１  形状記憶合金ばね（入口側の温度を感知する第１のアクチュエータ）
３２  ばね収容穴
３３  ばね
３４  摺動片
３５  バイアスばね
３６  形状記憶合金ばね（出口側の温度を感知する第２のアクチュエータ）
３７，３８  Ｏリング
【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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