(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流体が充填される圧力容器（８００）の充填口（８１０）に設けられ、前記圧力容器（８００）に充填された高圧流体が前記充填口（８１０）から外部に逆流することを防止するチャージバルブであって、
前記充填口（８１０）に固定され、高圧流体が流通する流通路（９１２）が形成されたバルブ本体（９１０）と、
前記バルブ本体（９１０）に対して前記圧力容器（８００）の外方側に向けて移動することにより前記流通路（９１２）を閉じ、前記バルブ本体（９１０）に対して前記圧力容器（８００）の内方側に向けて移動することにより前記流通路（９１２）を開く弁体（９２０）と、
前記流通路（９１２）を閉じる向きの弾性力を前記弁体（９２０）に作用させる弾性手段（９３０）と、
前記弁体（９２０）と一体的に可動し、前記バルブ本体（９１０）と衝突して前記弁体（９２０）が開く向きに移動する際の最大移動量を規制するストッパ手段（９２４）とを有し、
前記弁体（９２０）の前記最大移動量は、前記弾性手段（９３０）が密着するまで過度に撓むことが防止される移動量であって、
前記バルブ本体（９１０）は、前記流通路（９１２）が軸方向に延びるように円柱状に形成されており、
前記弁体（９２０）は、前記流通路（９１２）のうち前記圧力容器（８００）の内方側端部にて前記流通路（９１２）を開閉する弁部（９２１）、及び前記弁部（９２１）から前記流通路（９１２）に沿って前記圧力容器（８００）の外方側に向けて延びる作動軸（９２２）を有して形成されており、
前記弾性手段（９３０）は、前記バルブ本体（９１０）と前記作動軸（９２２）における前記圧力容器（８００）の外方側端部にて前記作動軸（９２２）よりも大きい径に形成された大径部との間に配設されており、
さらに、前記ストッパ手段（９２４）は、前記作動軸（９２２）における前記バルブ本体（９１０）と前記大径部との間に設けられ、前記バルブ本体（９１０）における前記弾性部材（９３０）との接触面に衝突して前記弁体（９２０）の前記最大移動量を規制することを特徴とするチャージバルブ。
【請求項２】
高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルに適用され、
前記圧力容器（８００）は、高圧冷媒が充填される高圧配管（８００）であることを特徴とする請求項１に記載のチャージバルブ。
【請求項３】
前記ストッパ手段（９２４）は、前記作動軸（９２２）に一体形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のチャージバルブ。
【請求項４】
前記ストッパ手段（９２４）は、前記作動軸（９２２）の外形を打ち出し成形した段付き部であることを特徴とする請求項１または２に記載のチャージバルブ。
【請求項５】
前記ストッパ手段（９２４）は、前記作動軸（９２２）に固定された円筒部（９２４ａ）の端部に円盤状のフランジ部（９２４ｂ）を有するハット状の部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のチャージバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力容器の充填口に装着されて高圧流体が逆流することを防止するチャージバルブに関するもので、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルのごとく、高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、チャージバルブでは、内圧が作用した状態ではバルブが閉じるように構成されているとともに、コイルバネ等の弾性手段によりバルブを閉じる向きの力を弁体にさせている。そして、高圧流体を充填するときには、コイルバネの弾性力に対向する力を弁体に作用させてバルブを開いて圧力容器内に高圧流体を充填する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、超臨界冷凍サイクルでは、１００ＭＰａ以上の高圧にて冷媒（二酸化炭素）を高圧配管（高圧容器）内に充填するので、充填する際にコイルバネが全圧縮（密着）してしまい、コイルバネに発生する応力が材料の降伏応力（弾性限界）を越えて永久変形してしまう。
【０００４】
これに対して、コイルバネの線径を拡大する等の手段を施せば、コイルバネに発生する応力が材料の降伏応力（弾性限界）を越えてしまうことを防止できるものの、コイルバネの大型化及びコイルバネの弾性係数が増大するので、チャージバルブを開弁させるに必要な力が大きくなり、冷媒の充填効率及び充填作業が悪化してしまう。
【０００５】
因みに、チャージバルブは、内圧により閉じる構造となっているので、コイルバネの弾性係数が大きくなっても、チャージバルブのシール性は大きく向上しない。したがって、コイルバネの大型化及びコイルバネの弾性係数の増大は、冷媒の充填効率及び充填作業の悪化を招くのみである。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、コイルバネ等の弾性手段の大型化及びコイルバネの弾性係数の増大を招くことなく、弾性手段が永久変形してしまうことを防止するを目的とする。
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５に記載の発明では、充填口（８１０）に固定されて高圧流体が流通する流通路（９１２）が形成されたバルブ本体（９１０）と、バルブ本体（９１０）に対して圧力容器（８００）の外方側に向けて移動することにより流通路（９１２）を閉じ、バルブ本体（９１０）に対して圧力容器（８００）の内方側に向けて移動することにより流通路（９１２）を開く弁体（９２０）と、流通路（９１２）を閉じる向きの弾性力を弁体（９２０）に作用させる弾性手段（９３０）と、弁体（９２０）と一体的に可動してバルブ本体（９１０）と衝突して前記弁体（９２０）が開く向きに移動する際の最大移動量を規制するストッパ手段（９２４）とを有し、バルブ本体（９１０）は、流通路（９１２）が軸方向に延びるように円柱状に形成されており、弁体（９２０）の最大移動量は、弾性手段（９３０）が密着するまで過度に撓むことが防止される移動量であって、バルブ本体（９１０）は、流通路（９１２）が軸方向に延びるように円柱状に形成されており、弁体（９２０）は、流通路（９１２）のうち圧力容器（８００）の内方側端部にて流通路（９１２）を開閉する弁部（９２１）、及び弁部（９２１）から流通路（９１２）に沿って圧力容器（８００）の外方側に向けて延びる作動軸（９２２）を有して形成されており、弾性手段（９３０）は、バルブ本体（９１０）と作動軸（９２２）における圧力容器（８００）の外方側端部にて作動軸（９２２）よりも大きい径に形成された大径部との間に配設されており、さらに、ストッパ手段（９２４）は、作動軸（９２２）においてバルブ本体（９１０）と大径部との間に設けられ、バルブ本体（９１０）における弾性部材（９３０）との接触面に衝突して弁体（９２０）の最大移動量を規制することを特徴とする。
【０００８】
これにより、弾性手段（９３０）が過度に撓むことを防止できるので、弾性手段（９３０）の大型化及び弾性手段（９３０）の弾性係数の増大を招くことなく、弾性手段（９３０）が永久変形してしまうことを防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルに適用され、圧力容器（８００）は、高圧冷媒が充填される高圧配管（８００）であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、弾性手段（９３０）が過度に撓むことを防止できるので、弾性手段（９３０）の大型化及び弾性手段（９３０）の弾性係数の増大を招くことなく、弾性手段（９３０）が永久変形してしまうことを防止できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、ストッパ手段（９２４）は、作動軸（９２２）に一体形成されていることを特徴としている。
請求項４に記載の発明では、ストッパ手段（９２４）は、作動軸（９２２）の外形を打ち出し成形した段付き部であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、ストッパ手段（９２４）は、作動軸（９２２）に固定された円筒部（９２４ａ）の端部に円盤状のフランジ部（９２４ｂ）を有するハット状の部材であることを特徴とする。
因みに、上記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一例である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るチャージバルブを二酸化炭素を冷媒とする車両用の超臨界冷凍サイクル（以下、サイクルと略す。）に適用したものであり、図１はサイクルの模式図である。
【００１３】
図１中、１００は冷媒を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機１００は、電磁クラッチ１１０を介して車両走行用エンジン（図示せず）から駆動力を得て稼動する。２００は圧縮機１００から吐出した冷媒を大気と熱交換して冷却するとともに、内部の圧力が冷媒の臨界圧力を超える放熱器でり、３００は放熱器２００から流出する冷媒を減圧するとともに、放熱器２００出口側の冷媒圧力に基づいて放熱器２００出口側の圧力を制御する圧力制御弁である。そして、放熱器２００から圧力制御弁３００に至る高圧配管（圧力容器）８００には、本実施形態に係るチャージバルブ９００が設けられている。
【００１４】
４００は圧力制御弁３００にて減圧された冷媒を蒸発させて空気を冷却する蒸発器であり、５００はサイクル内の余剰冷媒を貯えるとともに、蒸発器４００から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機１００側に流出させるアキュームレータ（気液分離手段）である。
【００１５】
なお、６００は蒸発器４００にて冷却された空気の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）であり、電子制御装置（ＥＣＵ）７００は、温度センサ６００の検出温度に基づいて電磁クラッチ１１０のＯＮ−ＯＦＦを制御している。具体的には、検出温度が３℃以下となったときには、電磁クラッチ１１０をＯＦＦとして圧縮機１００を停止させ、検出温度が４℃以上となったときには、電磁クラッチ１１０をＯＮとして圧縮機１００を稼動させる。
【００１６】
次に、チャージバルブ９００について述べる。
【００１７】
チャージバルブ９００のバルブ本体９１０は、図２（ａ）に示すように、圧力容器をなす高圧配管８００に溶接されて充填口８１０を形成するバルブステム９０１にねじ固定されており、バルブ本体９１０とバルブステム９０１との隙間は、ニトリルゴム製のＯリング９１１により密閉（シール）されている。
【００１８】
そして、バルブ本体９１０は、高圧配管８００の厚み方向が軸方向と一致するように、ステンレス材から略円柱状に形成されているとともに、冷媒の充填時に冷媒が流通する流通孔（流通路）９１２が軸方向に沿って延びるように形成されている。
【００１９】
また、９２０は流通孔９１２を開閉する弁体であり、この弁体９２０は、流通孔９１２のうち高圧配管８００の内方側端部にて流通孔９１２を開閉する略円錐状の弁部９２１、及び弁部９２１から流通孔９１２に沿って高圧配管８００の外方側に向けて延びる作動軸９２２からなるキノコ状のものである。なお、弁部９２１には、流通孔９１２を閉じたときのシール性を確保すべく、ニトリルゴム製のＯリング（弁パッキン）９２３が配設されている。
【００２０】
そして、作動軸９２２のうち弁部９２１と反対側には、バルブ本体９１０に接触して流通孔９１２を閉じる向きの弾性力を弁体９２０に作用させる円錐状のコイルバネ（弾性手段）９３０が配設されているとともに、バルブ本体９１０と衝突して弁体９２０が開く向きに移動する際の最大移動量を規制するストッパ９２４が一体形成されている。
【００２１】
なお、９４０は冷媒充填（注入）用の注入窓であり、この注入窓９４０は流通孔９１２に連通している。そして、冷媒充填（封入）時には、充填用外部配管（図示せず）のカプラをバルブステム９０１に装着した状態で、カプラにて作動軸９２２を押圧して、流通孔９１２を開いて注入窓９４０から冷媒を充填する。
【００２２】
次に、チャージバルブ９００の作動及び特徴を述べる。
【００２３】
カプラにより作動軸９２２を高圧配管８００の内方側に向けて（図２のＦの向きに）押圧すると、弁体９２０がバルブ本体９１０に対して高圧配管８００の内方側に向けて移動するので、流通孔９１２（チャージバルブ９００）が開く。
【００２４】
このとき、図３に示すように、ストッパ９２４がバルブ本体９１０と衝突して弁体９２０が開く向きに移動する際の最大移動量を規制されるので、コイルバネ９３０が密着するまで過度に撓むことが防止される。したがって、コイルバネ９３０の大型化及びコイルバネ９３０の弾性係数の増大を招くことなく、コイルバネ９３０が永久変形してしまうことを防止できる。
【００２５】
一方、冷媒の充填が終了し、カプラが外されると、コイルバネ９３０の弾性力により、弁体９２０がバルブ本体９１０に対して高圧配管８００の外方側に向けて移動するので、流通孔９１２（チャージバルブ９００）が閉じる。
【００２６】
（第２実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、作動軸９２２をバルブ本体９１０に挿入した後に、作動軸９２２の外径を打ち出し成形する等して段付き部を形成してストッパ９２４を形成したものである。
【００２７】
（第３実施形態）
本実施形態は、図５に示すように、円筒部９２４ａの端部に円盤状のフランジ部９２４ｂを有するようにハット状にプレス成形されたストッパ９２４をカシメ固定等の固定方法により作動軸９２２に固定したものである。
【００２８】
ところで、上述の実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いたが超臨界冷凍サイクルの冷媒はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等でもよい。
【００２９】
また、本発明に係るチャージバルブは、超臨界冷凍サイクルの高圧配管８００に冷媒を充填する場合のみならず、その他の高圧流体を高圧容器に充填する場合にも適用することができる。
【００３０】
また、上述の実施形態では、弾性手段として円錐状のコイルバネ９３０を用いたが、本発明はこれ限定されるものではなく、単純な円筒コイルバネ等のその他のバネ手段であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】超臨界冷凍サイクルの模式図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態に係るチャージバルブの片側断面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】バルブが閉じたときの第１実施形態に係るチャージバルブの片側断面図である。
【図４】第２実施形態に係るチャージバルブの片側断面図である。
【図５】第３実施形態に係るチャージバルブの片側断面図である。
【符号の説明】
９１０…バルブ本体、９１２…流通孔（流通路）、９２０…弁体、
９２１…弁部、９２２…作動軸、９２４…ストッパ、
９３０…コイルバネ（弾性手段）。
【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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