(57)【要約】      （修正有）【課題】内部熱交換器を備えた冷凍サイクルが極低負荷で運転されていて、高圧の液冷媒が内部熱交換器により加熱されることで蒸気を発生してしまうような場合でも、膨張弁の流量特性が悪化しないようにする。【解決手段】高圧配管３６から供給される冷媒の高圧の圧力と蒸発器１１に供給される冷媒の低圧の圧力との差圧を感知する感圧ピストン１８を備え、差圧が大きい通常負荷運転のときには、感圧ピストン１８は差圧により移動されて感圧ピストン１８に設けられた弁座１９を弁体２４が全閉制御時にとる位置まで移動し、差圧が所定値以下に低下すると、スプリング２８が感圧ピストン１８を弁体２４から離れる方向に移動して弁座１９を弁体２４から離間させ、冷媒流量を増やすことができるようにした。【選択図】図２
2009036504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部熱交換器を備えた冷凍サイクルの膨張装置として使用される膨張弁において、
高圧側の第１圧力と低圧側の第２圧力との差圧に応じて弁体の開閉方向に移動する感圧ピストンと、
前記差圧が所定値以下になったとき、前記感圧ピストンの移動に連動して流れる冷媒の流量を増やすように作用する流量増加手段と、
を備えていることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記流量増加手段は、前記感圧ピストンと一体に動くように設けられた弁座であり、前記弁座は、前記差圧が所定値以下になったとき、前記弁体から離れる方向に移動するようにしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
前記流量増加手段は、前記感圧ピストンと一体に動くように設けられた弁座およびこの弁座に向けて前記弁体を付勢しているスプリングであり、前記弁座は、前記差圧が所定値以下になったとき、前記スプリングの荷重を低下させる方向に移動されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項４】
前記流量増加手段は、前記弁体を弁座に向けて付勢していて前記感圧ピストンの移動に連動して荷重が変化するスプリングであり、前記スプリングは、前記差圧が所定値以下になったとき、荷重が低下する方向に変化されて、弁が開き始めるときのセット値を大きくしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項５】
前記流量増加手段は、前記感圧ピストンに関して前記弁体を開弁方向に付勢するよう配置されたスプリングであり、前記スプリングは、前記差圧が所定値以下になったとき、前記感圧ピストンに押されて荷重が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項６】
前記流量増加手段は、一端が前記弁体と一体になっていて他端が前記感圧ピストンに係止されたシャフトであり、前記シャフトは、前記差圧が所定値以下になったとき、前記感圧ピストンに係止されて強制的に前記弁体が弁座から離れる方向に移動されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項７】
内部熱交換器を備えた冷凍サイクルの膨張装置として使用される膨張弁において、
高圧側の第１圧力と低圧側の第２圧力との差圧に応じて弁体の開閉方向に移動する感圧ピストンと、
前記差圧が第１の所定値以下になったとき、前記感圧ピストンの移動に連動して流れる冷媒の流量を増やすように作用するとともに、前記差圧が前記第１の所定値より低い第２の所定値以下になったとき、強制的に全開状態にする流量増加手段と、
を備えていることを特徴とする膨張弁。
【請求項８】
前記流量増加手段は、前記差圧の付勢力に抗して前記感圧ピストンを開弁方向に付勢するよう配置されたスプリングと、前記弁体と一体になっていて前記差圧が前記第１の所定値以下になったときに前記弁体が前記スプリングによる前記感圧ピストンの付勢力を開弁方向に受ける係止部とを有し、前記差圧が前記第２の所定値以下では、前記弁体が前記係止部を介して受ける前記スプリングによる前記感圧ピストンの付勢力によって強制的に弁座から最も離れた位置まで移動されるようにしたことを特徴とする請求項７記載の膨張弁。
【請求項９】
蒸発器を出た冷媒の温度および圧力を感知し、前記第１圧力から前記第２圧力に減圧して前記蒸発器へ送り出す冷媒の流量を制御するパワーエレメントを備えた温度式膨張弁であることを特徴とする請求項１または７記載の膨張弁。
【請求項１０】
蒸発器を出た冷媒の温度および前記第２圧力を感知し、前記第１圧力を減圧して前記蒸発器へ送り出す冷媒の流量を制御するパワーエレメントを備えた温度式膨張弁であることを特徴とする請求項１または７記載の膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膨張弁に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクル内にて蒸発器の出口における冷媒の温度および圧力に応じて蒸発器に送り出す冷媒の流量を制御する膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置の冷凍サイクルは、一般に、車両走行用のエンジンによって駆動される可変容量式の圧縮機と、圧縮機によって圧縮された高温・高圧のガス冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された液冷媒を蓄えておくレシーバと、高温・高圧の液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の気液混合にする膨張弁と、膨張された冷媒を蒸発させて圧縮機へ戻す蒸発器とを備えている。このような冷凍サイクルにおいて、システムの効率を上げるために、内部熱交換器を備えたものが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。なお、この特許文献１に記載の冷凍サイクルは、冷媒に自然冷媒を使用したものであるが、フロン系の冷媒を使用した冷凍サイクルにおいても、同様に、システムの効率の向上が期待できる。
【０００３】
内部熱交換器は、レシーバから膨張弁に至る経路を流れる高温・高圧の液冷媒と、蒸発器から圧縮機に至る経路を流れる低温・低圧のガス冷媒との間で熱交換を行うように構成されている。ここで、内部熱交換器を備えた場合の冷凍サイクルの動作についてモリエル線図を参照しながら説明する。
【０００４】
図２１は冷媒のモリエル線図と通常負荷運転時における冷凍サイクルの動作説明とを示す図、図２２は冷媒のモリエル線図と極低負荷運転時における冷凍サイクルの動作説明とを示す図である。
【０００５】
まず、内部熱交換器を備えていない冷凍サイクルについて説明する。内部熱交換器を備えていない場合の冷凍サイクルは、図２１のモリエル線図にてａ−ｂ−ｃ−ｄ−ａで示す破線を含む閉曲線に沿って動作する。すなわち、圧縮機が気相状態の冷媒を圧縮し（ａ→ｂ）、圧縮されて高温・高圧となった気相状態の冷媒を凝縮器が凝縮し（ｂ→ｃ）、凝縮された冷媒を膨張弁が減圧して気液二相状態にし（ｃ→ｄ）、気液二相状態となった冷媒を蒸発器が蒸発し、気相状態にして圧縮機に戻す（ｄ→ａ）という動作をする。ここで、膨張弁の入口（ｃ点）に供給される冷媒は、レシーバにて気液分離された液冷媒であり、モリエル線図の飽和液線上にある。また、膨張弁が温度式膨張弁である場合、膨張弁は、蒸発器出口の冷媒の温度が所定の過熱度を有するように蒸発器へ供給する冷媒流量を制御しており、圧縮機の入口（ａ点）は飽和蒸気線よりも所定の過熱度だけエンタルピが高くなっている。
【０００６】
これに対し、内部熱交換器を備えた冷凍サイクルは、図２２のモリエル線図にてａ１−ｂ１−ｃ１−ｄ１−ａ１で示す閉曲線に沿って動作する。これにより、膨張弁に入る冷媒は、内部熱交換器が圧縮機の入口に戻る低温・低圧の冷媒と熱交換を行うことによってさらに過冷却されることでエンタルピが低下され、また、蒸発器を出た冷媒は、内部熱交換器が膨張弁に供給される高温・高圧の液冷媒と熱交換を行うことによってさらに過熱されることで圧縮機入口の冷媒のエンタルピが上昇される。冷凍サイクルの成績係数は、蒸発器入口と圧縮機入口とのエンタルピ差を圧縮機の入口と出口とのエンタルピ差で除した値によって定義され、その蒸発器入口と圧縮機入口とのエンタルピ差が過冷却度を大きくするほど、また、過熱度を大きくするほど大きくなるので、内部熱交換器を備えた冷凍サイクルの成績係数を大きくすることができ、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。
【０００７】
自動車用空調装置は、以上のような通常負荷で運転するだけではなく、極低負荷で運転する場合がある。たとえば、外気温度が非常に低くて冷房運転を必要としないような極めて冷凍負荷の低いときでも、車室内の湿度が高くなって窓ガラスが曇ったり結露したりすると、車室内の空気を除湿するために運転することがよくある。たとえば、外気温度が−１０℃、車室内温度が２５℃程度の負荷状態にあって、内気循環の設定にしている場合、凝縮器では冷媒が極端に冷やされてしまうので、内部熱交換器では、蒸発器を出た低圧側の冷媒が冷却され、レシーバから供給される高圧側の冷媒が暖められるという通常負荷の場合とは逆の現象が発生してしまう。これにより、冷凍サイクルは、図２２のモリエル線図にてａ１−ｂ１−ｃ１−ｄ１−ａ１で示す閉曲線に沿って動作していたのが、ａ２−ｂ２−ｃ２−ｄ２−ａ２で示す閉曲線に沿って動作することになる。すなわち、圧縮機の入口（ａ点）の冷媒は、冷却されて過熱度が小さくなり、膨張弁の入口（ｃ点）に供給される液冷媒は、暖められて飽和液線よりも気液混合の領域内に入ってしまう。
【特許文献１】特開２００１−１０８３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
内部熱交換器を備えた冷凍サイクルが極低負荷で運転されている場合、圧縮機は、最小容量で運転しているので、たとえば除湿しようとして蒸発器へ送り出す冷媒の流量を増やすために膨張弁が全開になったとしても、その膨張弁には、最小流量の冷媒しか流れない。さらに、膨張弁に供給される液冷媒は、内部熱交換器を通過する際に蒸発器から圧縮機に戻される冷媒によって暖められることで、液冷媒内に蒸気が発生し、密度が急激に低下してしまう場合があるので、このような場合には、膨張弁の絞り部を通過する冷媒の流量が極端に低下して、除湿ができないという問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、内部熱交換器を備えた冷凍サイクルが極低負荷で運転されている場合に、流量特性が悪化しないような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】
【００１０】
本発明では上記問題を解決するために、内部熱交換器を備えた冷凍サイクルの膨張装置として使用される膨張弁において、高圧側の第１圧力と低圧側の第２圧力との差圧に応じて弁体の開閉方向に移動する感圧ピストンと、前記差圧が所定値以下になったとき、前記感圧ピストンの移動に連動して流れる冷媒の流量を増やすように作用する流量増加手段と、を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１１】
このような膨張弁によれば、冷凍サイクルが極低負荷で運転されていて高圧側の圧力と低圧側の圧力との差圧が所定値以下に低下したとき、それを感圧ピストンが感知して流量増加手段を作用させることにより膨張弁を流れる冷媒の流量を増加させるようにした。これにより、膨張弁に導入される高圧の冷媒に蒸気が発生しても、流量増加手段が流量を増加させるようにしたことで、流量低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の膨張弁は、感圧ピストンが差圧の低下を感知して流量を増加させる構成にしたため、極低負荷で運転されているときに内部熱交換器による熱交換にて膨張弁に導入される液冷媒に蒸気（気泡）が発生しても、蒸気発生による流量低下を流量増加手段による流量増加で補うことができるので、流量特性が悪化することがないという利点がある。
【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、自動車用空調装置に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による膨張弁を適用した冷凍サイクルを示すシステム図である。
【００１４】
この自動車用空調装置の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させる凝縮器２と、凝縮された冷媒を気液に分離するとともに冷凍サイクル内の余剰冷媒を蓄えておくレシーバ３と、内部熱交換器４と、気液分離された液冷媒を絞り膨張させる温度式の膨張弁５と、膨張された冷媒を車室内の空気との熱交換により蒸発させる蒸発器６とを備えている。
【００１５】
内部熱交換器４は、膨張弁５へ高圧の冷媒を流す高圧通路と圧縮機１へ低圧冷媒を流す低圧通路とを有し、高圧通路を流れる高温の冷媒と低圧通路を流れる低温の冷媒との間で熱交換を行う。これにより、冷凍負荷が極端に低くならない通常負荷では、高圧通路を流れる高温の冷媒は、低圧通路の低温の冷媒によって過冷却され、低圧通路を流れる低温の冷媒は、高圧通路の高温の冷媒によって過熱されることになるため、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【００１６】
膨張弁５は、高圧側の圧力と低圧側の圧力との差圧が所定値以下になったとき、流れる冷媒の流量を増やすことができる構成を有している。これにより、冷凍負荷が極端に低い状態で冷凍サイクルを運転しているとき、膨張弁５は、その高圧側と低圧側との圧力の差が所定値以下に低下することに応動して流量を増やすようにするので、内部熱交換器４から導入された高圧の液冷媒に蒸気が発生するようなことがあっても、それによる流量低下を抑制することができる。したがって、この冷凍サイクルは、極低負荷運転時に、循環する冷媒の流量が極端に低下することがないので、できるだけ多くの冷媒を蒸発器６に送り込むことが可能となり、除湿量の低下を防ぐことができる。
【００１７】
図２は第１の実施の形態に係る膨張弁を取り付け状態で示す断面図である。なお、図中の矢印は、冷媒の流れ方向を示している。
この第１の実施の形態に係る膨張弁１０は、図１の蒸発器６に対応する蒸発器１１の冷媒入口および冷媒出口に直接接続するような構成を有している。なお、蒸発器１１は、複数のアルミニウムのプレートを積層して構成され、そのヘッダ部分には、冷媒を導入する冷媒入口配管１２および冷媒を導出する冷媒出口配管１３を有している。冷媒出口配管１３は、冷媒入口配管１２を囲うように冷媒入口配管１２と同軸に配置されている。そして、この蒸発器１１は、炉中ろう付け加工にて、積層されたプレートを同時に溶接することによって形成されるが、このとき、冷媒入口配管１２および冷媒出口配管１３も一緒に溶接されて一体に形成されている。
【００１８】
膨張弁１０は、図２の左右方向に延びる主円柱部１４に図２の下方向に延びる副円柱部１５が結合されたような外形を有するボディ１６を備えている。主円柱部１４および副円柱部１５は、それら三方の端面形状がそれぞれ同心円の二重管構造を有している。主円柱部１４は、その中央に中央孔１７が貫通形成され、その中央孔１７の周囲には図示はしないが複数の低圧冷媒通路が貫通形成されている。
【００１９】
主円柱部１４の中央孔１７には、段差が設けられていて、その大径部側に軸線方向に進退自在な感圧ピストン１８が配置されている。段差は、感圧ピストン１８が蒸発器１１の方向へ移動するのを規制するストッパになっている。この感圧ピストン１８は、その中心に弁孔が開けられて、蒸発器１１の側の開口縁部が弁座１９を構成し、その弁座１９のある側とは反対側にシャフトガイド２０が嵌合されている。シャフトガイド２０は、その中心にガイド用の孔が設けられ、その周囲に冷媒通路を構成する複数の孔が穿設されている。また、感圧ピストン１８の外周には、シール用のＯリング２１が周設されている。
【００２０】
主円柱部１４の中央孔１７において、その蒸発器１１と反対側の開口部には、筒状のストッパ部材２２が嵌合され、かしめ加工によってボディ１６に固定されている。このストッパ部材２２は、蒸発器１１の側の端面が感圧ピストン１８のストッパになっていて、そのストッパに当接するようスプリング２３によって付勢されている。このスプリング２３は、膨張弁１０の高圧側の圧力と低圧側の圧力との差圧が所定値より高くなると撓んで、感圧ピストン１８が中央孔１７の段差に当接するような荷重を有している。
【００２１】
感圧ピストン１８の蒸発器１１の側には、弁座１９に対して接離自在に弁体２４が配置されている。この弁体２４は、弁座１９およびシャフトガイド２０を介して軸方向に延びるシャフト２５と一体に形成されている。シャフト２５の弁体２４が形成されている側とは反対側の端部には、円筒状のカラー部材２６が嵌合され、それよりも弁体２４の側には、シール用のＯリング２７が配置されている。カラー部材２６は、弁座１９の弁孔の内径に略等しい外径を有し、これにより、膨張弁１０に導入される高圧冷媒の圧力をキャンセルして膨張弁１０の制御動作に高圧の圧力変動の影響を受けないようにしている。
【００２２】
弁体２４は、スプリング２８によって閉弁方向に付勢されており、そのスプリング２８は、主円柱部１４の蒸発器１１側に形成された二重管の内管内に圧入されたばね受け部材２９によって受けられていて、そのばね受け部材２９の内管への圧入量によってスプリング２８の荷重が調整されている。
【００２３】
主円柱部１４のばね受け部材２９が圧入されている側に形成された二重管構造の内管は、この膨張弁１０の低圧冷媒出口３０を構成し、その外側に配置された低圧冷媒通路は、互いに環状に連通されて蒸発器１１から戻ってきた冷媒を受ける戻り低圧冷媒入口３１を構成している。ここで、この膨張弁１０の低圧冷媒出口３０は、蒸発器１１の冷媒入口配管１２に嵌合され、その嵌合部はＯリング３２によってシールされている。また、膨張弁１０の戻り低圧冷媒入口３１は、蒸発器１１の冷媒出口配管１３に嵌合され、先端部を全周かしめ加工することによって蒸発器１１と機械的に結合され、冷媒出口配管１３との嵌合部は、Ｏリング３３によってシールされている。
【００２４】
感圧ピストン１８とストッパ部材２２との間の空間は、副円柱部１５に形成された二重管構造の内管が連通し、主円柱部１４の低圧冷媒通路は、副円柱部１５に形成された内管と外管との間の空間に連通している。ここで、副円柱部１５の内管は、高圧冷媒入口３４を構成し、副円柱部１５の内管と外管との間の空間は、この膨張弁１０を通過した冷媒がコンプレッサの入口に戻される戻り低圧冷媒出口３５を構成している。したがって、膨張弁１０の高圧冷媒入口３４は、レシーバから高温・高圧の液冷媒が供給される高圧配管３６が嵌合され、Ｏリング３７によってシールされている。また、膨張弁１０の戻り低圧冷媒出口３５は、戻り低圧配管３８に嵌合され、先端部に内嵌したバックアップリング３９を固定するようにその全周かしめ加工することによって戻り低圧配管３８と機械的に結合され、戻り低圧配管３８との嵌合部は、Ｏリング４０によってシールされている。この実施の形態では、副円柱部１５に接続される高圧配管３６および戻り低圧配管３８は、熱交換に必要な所定の長さを有していて図１の内部熱交換器４に対応する二重管構造の内部熱交換器を構成している。
【００２５】
ボディ１６の蒸発器１１と結合される側と反対の側の開口端は、パワーエレメント４１の外周縁部を係止するように全周かしめ加工することによって封止されている。このパワーエレメント４１は、厚い金属製のアッパーハウジング４２およびロアハウジング４３と、外周縁部がこれらによって挟持された状態でともに溶接された可撓性の金属薄板からなるダイヤフラム４４と、ロアハウジング４３内に配置されたセンターディスク４５とによって構成されている。アッパーハウジング４２とダイヤフラム４４とによって囲まれた空間は、感温室を構成し、ここに冷媒ガスなどが充填されている。センターディスク４５は、その一方の面の中心部がダイヤフラム４４に当接され、他方の面の中心部がダイヤフラム４４の最大変位量を規制するようストッパ部材２２の端面に当接されるとともに、このストッパ部材２２から突出されたシャフト２５に嵌合されているカラー部材２６の端面に当接されて、ダイヤフラム４４の変位を弁体２４へ伝達するようにしている。ロアハウジング４３は、その開口縁部が円周方向に交互に内側および外側に屈曲されていて、外側の屈曲部がシール用のＯリング４６の脱落防止に使用され、内側の屈曲部がセンターディスク４５の脱落防止のためのストッパになっている。
【００２６】
次に、以上の構成の膨張弁の動作について、図３および図４と上述の図２とを参照して説明する。
図３は第１の実施の形態に係る膨張弁の通常負荷運転時の動作状態で示す断面図、図４は第１の実施の形態に係る膨張弁の低負荷運転時の動作状態で示す断面図である。
【００２７】
まず、外気温度が氷点下にならないような気候で冷凍サイクルが運転されているときの通常負荷では、膨張弁１０の高圧冷媒入口３４に、レシーバから内部熱交換器の高圧側の高圧配管３６を通じて高温・高圧の液冷媒が供給される。したがって、このとき、膨張弁１０の高圧側の圧力と低圧側の圧力との差圧が所定値よりも大きくなっているので、図３に示したように、感圧ピストン１８は、その差圧を受けて、ストッパ部材２２から離れる方向にスプリング２３の付勢力に抗して移動し、中央孔１７の段差部に当接されている。つまり、この状態は、従来の温度式膨張弁の構成と同じ状態になっている。
【００２８】
膨張弁１０の高圧冷媒入口３４に導入された液冷媒は、弁座１９と弁体２４との間の隙間を通って低圧冷媒出口３０へ流出する。このとき、冷媒は、断熱膨張されて低温・低圧の気液混合冷媒となり、冷媒入口配管１２より蒸発器１１へ導入される。蒸発器１１に導入された冷媒は、車室内の空気との熱交換により蒸発されて冷媒出口配管１３から流出する。その冷媒は、戻り低圧冷媒入口３１より導入され、低圧冷媒通路を通じて戻り低圧冷媒出口３５へ流出し、内部熱交換器の低圧部の戻り低圧配管３８を介して圧縮機の入口へ戻される。
【００２９】
パワーエレメント４１のダイヤフラム４４とロアハウジング４３とによって囲まれた空間は、低圧冷媒通路と連通しているので、蒸発器１１から戻ってきた冷媒が低圧冷媒通路を通過するとき、その冷媒が導入されてその温度および圧力がパワーエレメント４１によって感知される。感温室内の圧力は、感知した冷媒の温度および圧力に応じて昇降するので、その温度および圧力に応じてダイヤフラム４４が弁体２４の開閉方向に変位する。その変位は、センターディスク４５を介してカラー部材２６に伝達され、さらにシャフト２５を介して弁体２４に伝達される。これにより、弁体２４のリフトが変化し、蒸発器１１に供給する冷媒の流量を制御することになる。つまり、この膨張弁１０は、蒸発器１１を出た冷媒の温度および圧力を感知して、その冷媒が所定の過熱度を保持するように蒸発器１１に供給する冷媒の流量を制御していることになる。
【００３０】
次に、車室内の空気温度が低下してきて冷凍負荷が低い状態で運転しているとき、圧縮機の吐出容量は非常に小さい状態に制御されている。このため、膨張弁１０の高圧側の圧力と低圧側の圧力との差圧が所定値以下に低下するので、図４に示したように、感圧ピストン１８は、スプリング２３の付勢力により付勢されてストッパ部材２２の端面に当接するまで移動される。すなわち、感圧ピストン１８は、膨張弁１０の高圧側の圧力と低圧側の圧力との差圧の低下に応動して弁座１９が弁体２４から離れる方向に移動する。これにより、弁体２４のリフトが相対的に大きくなり、膨張弁１０を通過する冷媒の流量が増えることになる。たとえば膨張弁１０の制御状態での弁リフトが０．１ミリメートル、弁座１９が弁体２４から離れる方向に移動するストロークが０．４ミリメートルであったとすると、差圧の低下により、膨張弁１０は０．５ミリメートル開弁することになる。
【００３１】
次に、たとえば、外気温度が−１０℃、車室内温度が２５℃程度の負荷状態にあるときに、内気循環の設定にして除湿運転しているような場合、圧縮機は最小容量で運転している。このため、膨張弁１０の高圧側の圧力と低圧側の圧力との差圧が所定値以下に低下するので、図２に示したように、感圧ピストン１８は、スプリング２３の付勢力により付勢されてストッパ部材２２の端面に当接するまで移動される。このとき、差圧低下によって膨張弁１０は開いたとしても、圧縮機の吐出容量が小さいので、膨張弁１０を通過する冷媒の流量は少ない。このため、膨張弁１０から蒸発器１１に送り込まれた少ない流量の冷媒は車室内の空気との熱交換により即座に蒸発し、過熱されて膨張弁１０に戻される。その過熱された冷媒は、パワーエレメント４１によって感知され、そのパワーエレメント４１は、弁体２４を全開位置まで、すなわち、図２に示したように、センターディスク４５の中心部がストッパ部材２２の端面に、外周縁部がロアハウジング４３の開口縁部における内側の屈曲部にそれぞれ当接するまで移動させる。これにより、弁体２４の閉弁位置から全開位置までのストロークがたとえば０．４ミリメートルであったとすると、膨張弁１０は弁座１９の移動ストロークの０．４ミリメートルを加えて、０．８ミリメートルも開弁したことになる。このように、弁体２４の制御ストロークの範囲外に弁座１９が移動してしまうため、閉じることはできなくなる。したがって、内部熱交換器内にて、高圧配管３６を流れる極端に低い温度に冷却された液冷媒が戻り低圧配管３８を流れる冷媒によって加熱されることで、内部に蒸気が発生し、それによって全開の膨張弁１０を流れる冷媒の流量が低下するようなことがあっても、弁座１９を強制的に開弁方向に移動したことにより、膨張弁１０は、冷媒流量を増やすことができる。蒸発器に送り出す冷媒の流量が増えることで、蒸発器による除湿量を増やすことができる。
【００３２】
図５は第２の実施の形態に係る膨張弁を取り付け状態で示す断面図である。この図５において、図２ないし図４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。
【００３３】
第２の実施の形態に係る膨張弁１０ａは、第１の実施の形態に係る膨張弁１０と同じ構成であるが、パワーエレメント４１を変更し、差圧に応じてセット値を変更させるようにしている。すなわち、パワーエレメント４１は、そのアッパーハウジング４２を弁体２４のある側とは反対側に膨出させて、ダイヤフラム４４が感圧ピストン１８の移動量と同じ量の０．４ｍｍだけアッパーハウジング４２の側に変位できるようにしている。
【００３４】
このような膨張弁１０ａによれば、通常負荷運転時において、高圧側と低圧側との差圧が大きいとき、感圧ピストン１８は、その差圧を受けて、ストッパ部材２２から離れる方向にスプリング２３の付勢力に抗して移動し、中央孔１７の段差部に当接されている。このとき、ダイヤフラム４４は、弁体２４が全閉位置と全開位置との間でストロークする量に対応した幅（０ｍｍ−０．４ｍｍ）で変位する。また、高圧側と低圧側との差圧が小さくなると、感圧ピストン１８は、その差圧の低下を受けて、スプリング２３の付勢力によりストッパ部材２２に当接される位置まで移動する。このとき、ダイヤフラム４４は、感圧ピストン１８の移動量と同じ量だけアッパーハウジング４２の側に変位できるので、差圧が大きいときの全閉位置を０とすると、−０．４ｍｍの位置まで変位可能になり、したがって、この膨張弁１０ａは、感圧ピストン１８が差圧の低下に応動して移動しても、全閉することができるようになっている。
【００３５】
なお、この膨張弁１０ａは、感圧ピストン１８が中央孔１７の段差部に当接されている状態で、弁体２４を閉弁方向に付勢しているスプリング２８の荷重をばね受け部材２９の圧入量で調整し、蒸発器１１出口の冷媒の過熱度に対応する、弁が開き始めるときのセット値を調整している。ここで、高圧側と低圧側との差圧が低下して、弁座１９が弁体２４から離れる方向に移動すると、弁体２４を閉弁方向に付勢しているスプリング２８の荷重が弱まったことになるので、そのようなセット値は、差圧の低下に応動して上がる方向に調整されたことになる。また、セット値が上がって開き易くなることにより、弁の最大開度も増す。
【００３６】
図６は第３の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図、図７は第３の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。なお、この図６および図７において、図２ないし図５に示した構成要素と同じまたは同等の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。
【００３７】
第３の実施の形態に係る膨張弁１０ｂは、差圧に応じてセット値を変更させる機構を二重管構造のボディを有する温度式膨張弁に適用したものである。すなわち、この膨張弁１０ｂは、円柱状のボディ１６を有し、パワーエレメント４１の取り付け側と反対側の端部は、中心に高圧冷媒入口３４を有し、その外側に環状の戻り低圧冷媒出口３５が同心配置された二重管構造になっていて、そこに、内部熱交換器を構成する高圧配管３６および戻り低圧配管３８が継合されている。ボディ１６は、その側面に低圧冷媒出口３０および戻り低圧冷媒入口３１が形成され、戻り低圧冷媒入口３１は、パワーエレメント４１の取り付け穴に連通しているとともに、戻り低圧配管３８とは、戻り低圧通路４７によって連通されている。この戻り低圧通路４７は、たとえば断面Ｕ字形状の通路に形成されて、十分な通路断面積を確保している。
【００３８】
高圧冷媒入口３４を構成する冷媒導入穴は、ボディ１６に穿設された弁孔を介して低圧冷媒出口３０に連通されており、弁孔の内周縁部が弁座１９をなしている。冷媒導入穴は、また、弁座１９の外周部には、環状溝が形成されて、その一部が連通孔４８によって低圧冷媒出口３０に連通されている。冷媒導入穴には、その軸線方向に進退自在に筒状の感圧ピストン１８が配置されており、その一端は、弁座１９の外周部に形成された環状溝に遊嵌され、２つのＯリング４９，５０によって連通孔４８を気密に塞ぐようにして、高圧冷媒入口３４に導入される冷媒の高圧側の圧力と低圧冷媒出口３０における膨張された冷媒の低圧側の圧力との差圧を感知するようにしている。感圧ピストン１８の他端には、ボール形状の弁体２４を弁座１９に着座する方向へ付勢しているスプリング２８の荷重を調整するためのばね受け部材２９が圧入により固定されている。冷媒導入穴には、リング状のストッパ部材２２が圧入されており、高圧と低圧との差圧が小さいときの感圧ピストン１８の最大移動量を規定するようにしている。
【００３９】
パワーエレメント４１は、ボディ１６の取り付け穴に螺着されており、戻り低圧冷媒入口３１に導入された蒸発器出口の冷媒の温度および圧力を感知するようにしている。感知された冷媒の温度および圧力は、ダイヤフラム４４の変位に変換され、その変位は、シャフト２５を介して弁体２４に伝達され、低圧冷媒出口３０から蒸発器に送り出される冷媒の流量を制御することになる。
【００４０】
以上の構成の膨張弁１０ｂにおいて、通常負荷運転時においては、高圧側と低圧側との差圧が大きいので、図６に示したように、感圧ピストン１８は、その差圧を受けて、スプリング２８の付勢力に抗して冷媒導入穴の最も奥まで移動される。これにより、この膨張弁１０ｂは、蒸発器から戻ってきた冷媒の温度および圧力をパワーエレメント４１が感知し、パワーエレメント４１が弁体２４のリフトを制御して、蒸発器出口の冷媒の過熱度が所定の値になるように、蒸発器へ送り出す冷媒の流量を制御する。
【００４１】
ここで、高圧側と低圧側との差圧が所定値以下に低下すると、図７に示したように、スプリング２８の付勢力によって感圧ピストン１８がストッパ部材２２に当接するまで高圧冷媒入口３４の方向に移動される。これにより、弁体２４を閉弁方向に付勢しているスプリング２８の荷重が弱められるので、セット値が上がる方向に変更され、弁は開き易くなって、差圧が小さくても多くの流量の冷媒を流すことができるようになる。
【００４２】
図８は第４の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図、図９は第４の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。この図８および図９において、図２ないし図７に示した構成要素と同じまたは同等の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。
【００４３】
この第４の実施の形態に係る膨張弁１０ｃは、差圧に応じてセット値を変更させる機構を直方体のボディを有する温度式膨張弁に適用したものである。すなわち、この膨張弁１０ｃは、ボディ１６の側面に、レシーバから延びる高圧配管３６が接続される高圧冷媒入口３４、蒸発器の冷媒入口に至る配管が接続される低圧冷媒出口３０、蒸発器の冷媒出口から延びる配管が接続される戻り低圧冷媒入口３１、および圧縮機の冷媒入口に至る戻り低圧配管３８が接続される戻り低圧冷媒出口３５を有している。ボディ１６の長手方向の一端部には、パワーエレメント４１の取り付け穴が形成されて、そこにパワーエレメント４１が螺着され、他端部には、感圧ピストン１８、弁体２４などを収容する冷媒導入穴が形成されている。
【００４４】
この冷媒導入穴は、ボディ１６の他端面より開けられ、そこに感圧ピストン１８が軸線方向に進退自在に配置され、リング状のストッパ部材２２が圧入により所定位置に固定されている。筒状の感圧ピストン１８の中に配置された弁体２４は、同心状に配置された２つのスプリング２８ａ，２８ｂによって閉弁方向に付勢されている。スプリング２８ａは、感圧ピストン１８の中に圧入されたばね受け部材２９によって支持され、スプリング２８ｂは、冷媒導入穴の開口部に圧入されたばね受け部材５１によって支持されている。スプリング２８ｂは、スプリング２８ａよりも荷重が小さいもので、膨張弁１０ｃの組み立て後に冷媒を流しながらセット値を調整するとき、外部からばね受け部材５１の圧入量を調節することによって荷重が調整されるものである。このばね受け部材５１は、スプリング２８ｂの荷重を調整するだけでなく、外側にＯリング５２を周設して冷媒導入穴を大気から気密にシールしている。
【００４５】
パワーエレメント４１の取り付け穴には、シャフト２５を保持しているホルダ５３の頭部が収容されており、そのホルダ５３の頭部には、シャフト２５に対して横向きに荷重を付与しているスプリング５４が配置され、高圧冷媒入口３４に導入される高圧冷媒の圧力変動に対してシャフト２５が縦振動するのを抑制している。
【００４６】
以上の構成の膨張弁１０ｃにおいて、通常負荷運転時においては、高圧側と低圧側との差圧が大きいので、図８に示したように、感圧ピストン１８は、その差圧を受けて、スプリング２８ａの付勢力に抗して冷媒導入穴の最も奥まで移動される。これにより、この膨張弁１０ｃは、蒸発器から戻ってきた冷媒の温度および圧力をパワーエレメント４１が感知し、パワーエレメント４１が弁体２４のリフトを制御して、蒸発器出口の冷媒の過熱度が所定の値になるように、蒸発器へ送り出す冷媒の流量を制御する。
【００４７】
ここで、高圧側と低圧側との差圧が所定値以下に低下すると、図９に示したように、スプリング２８ａの付勢力によって感圧ピストン１８がストッパ部材２２に当接するまでばね受け部材５１の方向に移動される。これにより、弁体２４を閉弁方向に付勢しているスプリング２８ａの荷重が弱められるので、セット値が上がる方向に変更されることになる。
【００４８】
図１０は第５の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図、図１１は第５の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。この図１０および図１１において、図２ないし図９に示した構成要素と同じまたは同等の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。
【００４９】
この第５の実施の形態に係る膨張弁１０ｄは、差圧が小さいときは弁体を開弁方向に付勢しているスプリングの荷重を強めるようにしている。すなわち、この膨張弁１０ｄは、パワーエレメント４１のロアハウジング４３に隣接して感圧ピストン１８が弁体２４の開閉方向に進退自在に配置されている。感圧ピストン１８は、そのパワーエレメント４１側の中央部にカラー部材２６を弁体２４の開閉方向に進退自在に保持している保持部５５を有しており、この保持部５５は、カラー部材２６の外径に略等しい内径Ａを有している。感圧ピストン１８は、パワーエレメント４１と対向する面からパワーエレメント４１の方向に突出されてボディ１６と一体に形成された筒状部５６に外嵌される環状溝５７を有している。この環状溝５７は、筒状部５６の外径に略等しい内径Ｂを有し、筒状部５６との摺動部は、筒状部５６に周設されたＯリング５８によってシールされている。感圧ピストン１８の外周部には、これをパワーエレメント４１のロアハウジング４３から離れる方向に付勢しているスプリング２３が配置されている。さらに、この感圧ピストン１８とシャフト２５に嵌合されたばね受けリング５９との間には、弁体２４を開弁方向に付勢するスプリング６０が配置されている。このスプリング６０は、弁体２４が閉弁位置にあって感圧ピストン１８がパワーエレメント４１のロアハウジング４３に当接された位置にあるときには、伸び切った状態であるのがよい。
【００５０】
以上の構成の膨張弁１０ｄによれば、高圧配管３６内の高圧の圧力と戻り低圧配管３８内の低圧の圧力との差圧は、感圧ピストン１８に対して直径Ｂとする受圧面積から直径Ａとする受圧面積を差し引いた面積の部分に受圧している。通常負荷運転時においては、高圧側と低圧側との差圧が大きいので、図１０に示したように、感圧ピストン１８は、スプリング２３の付勢力に抗してパワーエレメント４１のロアハウジング４３に当接されている。これにより、この膨張弁１０ｄは、蒸発器１１から戻ってきた冷媒の温度および圧力をパワーエレメント４１が感知し、パワーエレメント４１が弁体２４のリフトを制御して、蒸発器１１出口の冷媒の過熱度が所定の値になるように、蒸発器１１へ送り出す冷媒の流量を制御する。
【００５１】
ここで、高圧側と低圧側との差圧が所定値以下に低下すると、図１１に示したように、スプリング２３の付勢力によって感圧ピストン１８が筒状部５６の端面に当接するまで弁体２４の開弁方向に移動される。これにより、感圧ピストン１８がスプリング６０を縮める方向に作用するので、スプリング６０がスプリング２８の付勢力に抗して弁体２４を開弁方向に付勢することによって弁を開け易くしている。
【００５２】
図１２は第６の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図、図１３は第６の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。この図１２および図１３において、図１０および図１１に示した構成要素と同じまたは同等の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。
【００５３】
この第６の実施の形態に係る膨張弁１０ｅは、差圧が小さいときは弁を強制的に開くようにしている。すなわち、この膨張弁１０ｅは、カラー部材２６およびその保持部５５が互いに係止するように段差部を有している。感圧ピストン１８がパワーエレメント４１のロアハウジング４３に当接されている状態では、カラー部材２６は、保持部５５の段差部によって拘束されることなく、全閉位置と全開位置との間で弁体２４とともに移動する。感圧ピストン１８が筒状部５６の端面に移動するときには、保持部５５の段差部がカラー部材２６を引き連れて移動する構成にしている。
【００５４】
以上の構成の膨張弁１０ｅによれば、感圧ピストン１８の直径Ｂとする受圧面積から直径Ａとする受圧面積を差し引いた面積の部分に高圧配管３６内の高圧の圧力と戻り低圧配管３８内の低圧の圧力との差圧が受圧している。通常負荷運転時においては、高圧側と低圧側との差圧が大きいので、図１２に示したように、感圧ピストン１８は、スプリング２３の付勢力に抗してパワーエレメント４１のロアハウジング４３に当接されている。これにより、この膨張弁１０ｅは、パワーエレメント４１が感知した蒸発器１１出口の冷媒の温度および圧力に応じて弁体２４のリフトを制御し、蒸発器１１出口の冷媒の過熱度が所定の値になるように、蒸発器１１へ送り出す冷媒の流量を制御する。
【００５５】
ここで、高圧側と低圧側との差圧が所定値以下に低下すると、図１３に示したように、スプリング２３の付勢力によって感圧ピストン１８が筒状部５６の端面に当接するまで弁体２４の開弁方向に移動される。これにより、感圧ピストン１８は、弁体２４を開弁方向に強制的に移動させることになる。この動作は、第１の実施の形態に係る膨張弁１０が全開位置にあれば、さらに開く方向に変化するのに対し、ダイヤフラム４４の変位位置に関係なくその全開位置まで強制的に弁を開ける点で異なる。
【００５６】
図１４は第７の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図、図１５はボディを示す図であって、（Ａ）はボディの加工前の素材を示す斜視図、（Ｂ）は図１４のａ−ａ矢視断面図、（Ｃ）は図１４のｂ−ｂ矢視断面図であり、図１６は第７の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さくなる状態で示す断面図、図１７は第７の実施の形態に係る膨張弁を差圧がさらに小さくなって強制的に開弁した状態で示す断面図である。この図１４ないし図１７において、図１０ないし図１３に示した構成要素と同じまたは同等の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。
【００５７】
この第７の実施の形態に係る膨張弁１０ｆは、高圧側と低圧側との差圧が小さくなるに従ってセット値を大きくする方向に変更させ、差圧が所定値以下に所定値以下に低下するときは弁を強制的に開くようにする機構を中空押し出し成形材を加工することによって作られるボディに収容した温度式膨張弁に適用したものである。
【００５８】
まず、この膨張弁１０ｆのボディ１６は、図１５の（Ａ）に示したように、中空押し出し成形材６１を加工して形成される。この中空押し出し成形材６１は、端面形状が略円形の形状を有する円柱部６２とストリップ形状の帯状部６３とを結合したような概観形状を有している。円柱部６２は、その長手方向に中空部６４が複数（図示の例では２つ）形成され、その中空部６４は膨張弁１０ｆ内の冷媒通路として利用される。帯状部６３は、蒸発器１１の入口および出口に接続される配管を接続する管継手になる部分である。このような中空押し出し成形材６１は、図１４に示したように機械加工されてボディ１６が形成される。すなわち、中空押し出し成形材６１の上部は、円柱部６２を機械加工して、パワーエレメント４１を固定し、感圧ピストン１８、弁体２４などを収容する部分が形成されている。中空押し出し成形材６１の下部は、帯状部６３を切削加工し、円柱部６２を機械加工して二重管を構成するようにしている。中空押し出し成形材６１の側部は、図１４および図１５の（Ｂ）および（Ｃ）に示したように帯状部６３を機械加工して低圧冷媒出口３０および戻り低圧冷媒入口３１を形成している。円柱部６２は、その中央の中実部を図の下方から穿設して高圧冷媒入口３４および弁座１９を形成し、図の上方から穿設して感圧ピストン１８を収容するシリンダおよび弁体２４と一体のシャフト２５を保持する保持部を形成し、さらに、低圧冷媒出口３０から弁孔に連通する連通孔６５が穿設されている。低圧冷媒出口３０と連通孔６５との間には、連絡用配管６６が配置されている。その連絡用配管６６は、低圧冷媒出口３０の側がかしめ加工によりボディ１６に固定され、連通孔６５の側は、戻り低圧冷媒入口３１に連通する冷媒通路への冷媒漏れを防ぐようＯリング６７によってシールされている。戻り低圧冷媒入口３１に連通する長手方向の冷媒通路は、蒸発器１１から戻ってきた冷媒がパワーエレメント４１の方へ流れていくように、図の下方部分がプラグ６８によって閉止され、戻り低圧配管３８へ直接流れていかないようにしている。
【００５９】
高圧冷媒入口３４内には、弁体２４がスプリング２８によって閉弁方向に付勢された状態で配置されている。弁体２４と一体に形成され、弁孔を介して感圧ピストン１８を収容するシリンダまで延びているシャフト２５は、その長手方向に貫通して均圧通路６９が形成されている。したがって、弁体２４およびシャフト２５は、その両端に高圧を受けるために高圧をキャンセルする構成になっており、さらに、感圧ピストン１８の一端面には、高圧冷媒入口３４に導入された高圧が均圧通路６９を介して受けるようになっている。その高圧が低圧側の冷媒通路に漏れないよう、感圧ピストン１８にはＯリング５８が周設されてシールされ、シャフト２５にはＯリング２７が周設されてシールされている。感圧ピストン１８は、また、その中央にシャフト２５ａが長手方向に貫通して配置され、Ｏリング２７ａによってシールされている。感圧ピストン１８を収容しているシリンダの開口端には、ストッパ部材７０がかしめ加工によって固定されている。このストッパ部材７０は、中央に孔が形成されていてシャフト２５ａが貫通するとともに、感圧ピストン１８の他端面に蒸発器１１から戻ってきた低圧を受けるようになっている。さらに、ストッパ部材７０と感圧ピストン１８との間には、感圧ピストン１８を開弁方向に付勢するスプリング２３が配置されている。なお、Ｏリング２７ａの抜け防止のために感圧ピストン１８にリング７１が嵌合されているが、そのリング７１は、感圧ピストン１８が高圧側と低圧側との差圧の所定値以下の低下を感知したとき、弁を強制的に開けるために弁体２４と一体のシャフト２５に係止するようにしている。
【００６０】
以上の構成の膨張弁１０ｆによれば、感圧ピストン１８は、弁体２４側の端面に高圧配管３６内の高圧の圧力を受け、パワーエレメント４１側の端面に戻り低圧配管３８内の低圧の圧力を受けている。通常負荷運転時においては、高圧側と低圧側との差圧が大きいので、図１４に示したように、感圧ピストン１８は、大きな差圧により、スプリング２３の付勢力に抗してパワーエレメント４１の側へ付勢され、ストッパ部材７０に当接されている。これにより、この膨張弁１０ｆは、蒸発器１１から戻ってきた冷媒の温度および圧力をパワーエレメント４１が感知し、パワーエレメント４１がシャフト２５ａ，２５を介し弁体２４のリフトを制御して、蒸発器１１出口の冷媒の過熱度が所定の値になるように、蒸発器１１へ送り出す冷媒の流量を制御する。
【００６１】
ここで、高圧側と低圧側との差圧が低下してくると、図１６に示したように、スプリング２３の付勢力によって感圧ピストン１８に嵌合されたリング７１が弁体２４と一体のシャフト２５の端面に当接するまで弁体２４の開弁方向に移動される。差圧がさらに低下して第１の所定値以下になると、パワーエレメント４１による駆動力によって流量制御している弁体２４に対して、感圧ピストン１８がさらに開弁方向の付勢力を付与するようになる。スプリング２３による感圧ピストン１８の開弁方向の付勢力は、差圧が小さくなるに従って大きくなる。このように、弁体２４には、パワーエレメント４１とは別の開弁方向の付勢力が働いていることになり、その分、弁体２４を閉弁方向に付勢しているスプリング２８の荷重が見かけ上小さくなったように作用するので、膨張弁１０ｆのセット値は大きくなる方向に変更されたことになる。
【００６２】
さらに、差圧が低下して第２の所定値以下になると、図１７に示したように、スプリング２３の付勢力によって感圧ピストン１８は、そのシリンダの底に当接するまで弁体２４の開弁方向に移動される。このとき、パワーエレメント４１の駆動力を受けているシャフト２５ａは、センターディスク４５がシリンダの開口端に先に当接して弁体２４と一体のシャフト２５の動きに追従できなくなっている。これにより、シャフト２５は、シャフト２５ａから切り離され、弁体２４は、ダイヤフラム４４の変位状態に関係なく弁座１９から最も離れた全開位置まで強制的に移動される。
【００６３】
図１８は第８の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図、図１９は第８の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さくなる状態で示す断面図、図２０は第８の実施の形態に係る膨張弁を差圧がさらに小さくなって強制的に開弁した状態で示す断面図である。この図１８ないし図２０において、図１４ないし図１７に示した構成要素と同じまたは同等の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。
【００６４】
この第８の実施の形態に係る膨張弁１０ｇは、第７の実施の形態に係る膨張弁１０ｆとほぼ同様の機能を有するが、弁体２４の形状および感圧ピストン１８の設置位置を変更している。すなわち、感圧ピストン１８を収容するシリンダが高圧冷媒入口３４と同軸の通路内に形成され、そのシリンダ内に感圧ピストン１８が高圧冷媒入口３４と低圧冷媒出口３０に連通する連通孔６５とを隔てるようにして軸線方向に進退自在に配置されている。この感圧ピストン１８は、シリンダのパワーエレメント４１側の境界位置に形成された段差７２によってパワーエレメント４１の方向への移動が規制されており、かつ、その段差７２から離れる方向にスプリング２３によって付勢されている。感圧ピストン１８には、その軸線方向に貫通して筒状の弁体２４が配置されている。この弁体２４は、感圧ピストン１８からパワーエレメント４１側に突出された開口縁部がそれに対向するフラットな面からなる弁座１９に関して接離することにより流量を制御する。弁体２４は、パワーエレメント４１と反対側の端部にシャフト２５との当接部７３および感圧ピストン１８との係止部７４が一体になって形成されており、この係止部７４は、弁体２４を閉弁方向に付勢するスプリング２８のスプリング受け部をも構成している。係止部７４には、筒状の弁体２４の中に冷媒を導入する孔が開けられており、弁体２４に対して高圧がキャンセルされる構成になっている。
【００６５】
以上の構成の膨張弁１０ｇによれば、感圧ピストン１８は、パワーエレメント４１と反対側の端面に高圧配管３６からの高圧の圧力を受け、パワーエレメント４１側の端面に膨張直後の冷媒の低圧の圧力を受けている。通常負荷運転時においては、高圧側と低圧側との差圧が大きいので、感圧ピストン１８は、図１８に示したように、スプリング２３の付勢力に抗してパワーエレメント４１の方向に押され、段差７２に当接されている。これにより、この膨張弁１０ｇは、感圧ピストン１８から何ら作用を受けることがない状態になる。したがって、膨張弁１０ｇは、蒸発器１１から戻ってきた冷媒の温度および圧力をパワーエレメント４１が感知し、パワーエレメント４１がシャフト２５を介し弁体２４のリフトを制御して、蒸発器１１出口の冷媒の過熱度が所定の値になるように、蒸発器１１へ送り出す冷媒の流量を制御する。
【００６６】
ここで、高圧側と低圧側との差圧が低下してくると、図１９に示したように、スプリング２３の付勢力によって感圧ピストン１８が弁体２４の係止部７４に当接されるようになる。差圧がさらに低下して第１の所定値以下になると、パワーエレメント４１による駆動力によって流量制御している弁体２４に対し、スプリング２３が感圧ピストン１８をさらに開弁方向の付勢するように作用するようになり、その分、弁体２４を閉弁方向に付勢しているスプリング２８の荷重が見かけ上小さくなることになるので、膨張弁１０ｇのセット値は大きくなる方向に変更されたことになる。
【００６７】
さらに、差圧が低下して第２の所定値以下になると、図２０に示したように、スプリング２３は、感圧ピストン１８を弁体２４の係止部７４に係止させながらパワーエレメント４１と反対側の方向にさらに移動させる。これにより、弁体２４は、シャフト２５との当接状態から脱せられ、弁座１９から最も離れた全開位置まで強制的に移動させられることになる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による膨張弁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弁を取り付け状態で示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る膨張弁の通常負荷運転時の動作状態で示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る膨張弁の低負荷運転時の動作状態で示す断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る膨張弁を取り付け状態で示す断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。
【図８】第４の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図である。
【図１１】第５の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。
【図１２】第６の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図である。
【図１３】第６の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さい状態で示す断面図である。
【図１４】第７の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図である。
【図１５】ボディを示す図であって、（Ａ）はボディの加工前の素材を示す斜視図、（Ｂ）は図１４のａ−ａ矢視断面図、（Ｃ）は図１４のｂ−ｂ矢視断面図である。
【図１６】第７の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さくなる状態で示す断面図である。
【図１７】第７の実施の形態に係る膨張弁を差圧がさらに小さくなって強制的に開弁した状態で示す断面図である。
【図１８】第８の実施の形態に係る膨張弁を差圧が大きい状態で示す断面図である。
【図１９】第８の実施の形態に係る膨張弁を差圧が小さくなる状態で示す断面図である。
【図２０】第８の実施の形態に係る膨張弁を差圧がさらに小さくなって強制的に開弁した状態で示す断面図である。
【図２１】冷媒のモリエル線図と通常負荷運転時における冷凍サイクルの動作説明とを示す図である。
【図２２】冷媒のモリエル線図と極低負荷運転時における冷凍サイクルの動作説明とを示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  レシーバ
４  内部熱交換器
５  膨張弁
６  蒸発器
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ  膨張弁
１１  蒸発器
１２  冷媒入口配管
１３  冷媒出口配管
１４  主円柱部
１５  副円柱部
１６  ボディ
１７  中央孔
１８  感圧ピストン
１９  弁座
２０  シャフトガイド
２１  Ｏリング
２２  ストッパ部材
２３  スプリング
２４  弁体
２５，２５ａ  シャフト
２６  カラー部材
２７，２７ａ  Ｏリング
２８，２８ａ，２８ｂ  スプリング
２９  ばね受け部材
３０  低圧冷媒出口
３１  戻り低圧冷媒入口
３２，３３  Ｏリング
３４  高圧冷媒入口
３５  戻り低圧冷媒出口
３６  高圧配管
３７  Ｏリング
３８  戻り低圧配管
３９  バックアップリング
４０  Ｏリング
４１  パワーエレメント
４２  アッパーハウジング
４３  ロアハウジング
４４  ダイヤフラム
４５  センターディスク
４６  Ｏリング
４７  戻り低圧通路
４８  連通孔
４９，５０  Ｏリング
５１  ばね受け部材
５２  Ｏリング
５３  ホルダ
５４  スプリング
５５  保持部
５６  筒状部
５７  環状溝
５８  Ｏリング
５９  ばね受けリング
６０  スプリング
６１  中空押し出し成形材
６２  円柱部
６３  帯状部
６４  中空部
６５  連通孔
６６  連絡用配管
６７  Ｏリング
６８  プラグ
６９  均圧通路
７０  ストッパ部材
７１  リング
７２  段差
７３  当接部
７４  係止部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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