双方向定圧膨張弁
【課題】従来より低コスト化が可能な双方向定圧膨張弁を提供する。
【解決手段】本発明の双方向定圧膨張弁１０によれば、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。そして、従来の双方向定圧膨張弁で感圧部材として用いられていたベローズ４に代えてダイヤフラム３４を用いたので、従来より低コスト化が可能になる。また、各弁口１６Ａ，１６Ｂの弁開度を変更するためのダイヤフラム３４を各弁口１６Ａ，１６Ｂ毎に別々に備えたので、室内熱交換器９２Ａ側の弁口１６Ｂの冷媒圧力に対する弁開度の特性と、室外熱交換器９１Ａ側の弁口１６Ａの冷媒圧力に対する弁開度の特性とを、それぞれ別々に適した特性に設定することができる。
【解決手段】本発明の双方向定圧膨張弁１０によれば、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。そして、従来の双方向定圧膨張弁で感圧部材として用いられていたベローズ４に代えてダイヤフラム３４を用いたので、従来より低コスト化が可能になる。また、各弁口１６Ａ，１６Ｂの弁開度を変更するためのダイヤフラム３４を各弁口１６Ａ，１６Ｂ毎に別々に備えたので、室内熱交換器９２Ａ側の弁口１６Ｂの冷媒圧力に対する弁開度の特性と、室外熱交換器９１Ａ側の弁口１６Ａの冷媒圧力に対する弁開度の特性とを、それぞれ別々に適した特性に設定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ回路の室外熱交換器と室内熱交換器の間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に示した従来の双方向定圧膨張弁は、冷媒が流される流路１の軸方向に１対のボール弁機構２，２を有すると共に、それらボール弁機構２，２の間に可動体３を直動可能に備えている。可動体３は、その直動方向に延びたベローズ４と、そのベローズ４の挫屈を規制しかつベローズ４を伸縮可能に支持した直動支持機構５とを備えている。直動支持機構５は、ベローズ４の両端に固定された可動盤５Ａ，５Ａから支持突部５Ｂ，５Ｂを互いに接近するように延ばし、それら支持突部５Ｂ，５Ｂに支持ピン５Ｃを貫通させて、支持突部５Ｂ，５Ｂの相対的な傾きを規制しつつ支持突部５Ｂ，５Ｂ同士が相互に直動可能な構造になっている。
【０００３】
可動体３の両端部からは各ボール弁機構２，２に向かって１対の押圧シャフト６，６が延びており、各押圧シャフト６，６がベローズ４の伸縮度に応じた押圧力で各ボール弁機構２，２のボール２Ａ，２Ａを押圧して、各ボール弁機構２の弁開度を調節する。即ち、冷媒が例えば図６における左から右に向かって流れると、可動体３が下流側に移動して流路１内の壁部に当接し、一方の押圧シャフト６が下流側（同図の右側）のボール弁機構２を開弁状態に保持する。この結果、ベローズ４にボール弁機構２の下流側の冷媒圧力がかかり、他方の押圧シャフト６がベローズ４の弾発力に応じた押圧力で上流側（同図の左側）のボール弁機構２のボール２Ａを押圧する。これにより、上流側のボール弁機構２が下流側の冷媒圧力に応じた弁開度になり、下流側の冷媒を一定圧力にすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４１８２７１号公報（段落［００２４］〜［００２８］、第１図）
【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、上記した従来の双方向定圧膨張弁では、感圧部材としてベローズ４を用いていたので高価になっていた。そこで、ベローズより安価な感圧部材であるダイヤフラムを用いた双方向定圧膨張弁の開発が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より低コスト化が可能な双方向定圧膨張弁の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る双方向定圧膨張弁（１０）は、ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、ボディ（１０Ｂ）に設けられて、流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、一端側領域（Ｒ１）内及び他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、各弁体（１９）を弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、中間領域（Ｒ３）に収容されて１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつ、それら１対の対向壁（１３）の間で直動可能な中間筒体（３１）と、中間筒体（３１）の両端を閉塞し、中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて弁体（１９）とダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて弁体（１９）を移動して弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明に係る双方向定圧膨張弁（１０）は、ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、ボディ（１０Ｂ）に設けられて、流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、一端側領域（Ｒ１）内及び他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、各弁体（１９）を弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつボディ（１０Ｂ）に固定された中間筒体（３１）と、中間筒体（３１）の両端を閉塞し、中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて弁体（１９）とダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて弁体（１９）を移動して弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、１対のダイヤフラム（３４）の弾性係数を異ならせたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、中間筒体（３１）の内面における軸方向の中間部分に、ばね係止壁(３１Ａ）を突出形成し、ばね係止壁（３１Ａ）と両方のダイヤフラム（３４）との間に１対の感圧補助ばね（３２）を突っ張り状態にして設けたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、１対の感圧補助ばね（３２）の弾性係数を異ならせたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、一方の弁口（１６Ａ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積を、他方の弁口（１６Ｂ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積より広くしたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の双方向定圧膨張弁（１０）によれば、ヒートポンプ回路（９０）を冷房運転と暖房運転との何れか一方にして、冷媒が一端側領域（Ｒ１）、中間領域（Ｒ３）、他端側領域（Ｒ２）の順番に流れると、中間筒体（３１）は冷媒に押されて他端側領域（Ｒ２）側に移動する。すると、一端側領域（Ｒ１）側の弁体（１９）が弁口（１６Ａ）に接近する一方、他端側領域（Ｒ２）側の弁体（１９）は、弁口（１６Ｂ）から離され、各弁体（１９）と各ダイヤフラム（３４）との間で当接シャフト（３７）が突っ張り状態になる。
【００１３】
この状態で、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力に応じてダイヤフラム（３４）が変形すると、その変形に伴って各弁体（１９）の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）に対する位置が変化して弁開度が所定の範囲で変わる。ここで、下流に位置した他端側領域（Ｒ２）の弁体（１９）は弁口（１６Ｂ）から離されて弁開度が大きくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化しても流量及び冷媒圧力への影響は小さい。これに対し、上流に位置した一端側領域（Ｒ１）の弁体（１９）は弁口（１６Ａ）に接近して弁開度が小さくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化した場合の流量及び冷媒圧力への影響は大きい。そして、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が比較的大きくなると、弁体（１９）が弁口（１６Ａ）に近づき、一端側領域（Ｒ１）の弁口（１６Ａ）を通過する冷媒の流量が絞られて、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が下がる。これとは逆に、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が比較的小さくなると、一端側領域（Ｒ１）側の弁口（１６Ａ）の弁開度が大きくなり、一端側領域（Ｒ１）の弁口（１６Ａ）を通過する冷媒の流量が増加して、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が上がる。これらにより、その弁口（１６Ａ）より下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。また、ヒートポンプ回路（９０）を冷暖房を切り替えると、冷媒が流れる方向が逆転し、上記した場合と同様に、上流に位置した他端側領域（Ｒ２）側の弁口（１６Ｂ）の弁開度が、中間領域（Ｒ３）の冷媒圧力に応じて変化し、その弁口（１６Ｂ）より下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００１４】
また、請求項２の双方向定圧膨張弁（１０）によれば、冷媒が一端側領域（Ｒ１）、中間領域（Ｒ３）、他端側領域（Ｒ２）の順番に流れると、上流側に位置した一端側領域（Ｒ１）の弁体（１９）は、冷媒の流体圧力に押されて弁口（１６Ａ）に接近し、弁体（１９）とダイヤフラム（３４）との間で当接シャフト（３７）が突っ張り状態になる。一方、下流側に位置した他端側領域（Ｒ２）の弁体（１９）は、冷媒の流体圧力に押されて弁口（１６Ｂ）及び当接シャフト（３７）から離れ、その弁口（１６Ｂ）を冷媒が比較的自由に流れる状態なる。これにより、請求項１の双方向定圧膨張弁（１０）と同様にし、上流側の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度が中間領域（Ｒ３）の冷媒圧力に応じて変化し、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００１５】
このように、請求項１及び２の双方向定圧膨張弁（１０）によれば、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。そして、従来の双方向定圧膨張弁で感圧部材として用いられていたベローズ（４）に代えてダイヤフラム（３４）を用いたので、従来より低コスト化が可能になる。また、請求項２の構成によれば、可動感圧体３０がボディ（１０Ｂ）に固定されているので性能が安定し、耐久性にも優れる。さらに、請求項１及び２の双方向定圧膨張弁（１０）は、各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更するためのダイヤフラム（３４）を各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）毎に別々に備えているので、室内熱交換器（９２Ａ）側の弁口（１６Ｂ）の冷媒圧力に対する弁開度の特性と、室外熱交換器（９１Ａ）側の弁口（１６Ａ）の冷媒圧力に対する弁開度の特性とを、それぞれ別々に適した特性に設定することができる。
【００１６】
具体的には、請求項３の双方向定圧膨張弁（１０）のように、１対のダイヤフラム（３４）の弾性係数を異ならせて、冷媒圧力及び冷媒流量が異なる冷房運転時と暖房運転時のそれぞれにおいて冷媒の圧力と流量を制御可能な最適な弁のリフト特性を得ることができる。
【００１７】
また、請求項４の双方向定圧膨張弁（１０）のように、各ダイヤフラム（３４）毎に感圧補助ばね（３２）を別々に設けて、ダイヤフラム（３４）と感圧補助ばね（３２）とを合わせた弾発力によって弁体（１９）を作動させてもよい。そして、この場合、請求項５の発明のように、１対の感圧補助ばね（３２）の弾性係数を異ならせることで、最適な弁のリフト特性を得ることができる。
【００１８】
さらに、請求項６の双方向定圧膨張弁（１０）のように、一方の弁口（１６Ａ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積を、他方の弁口（１６Ｂ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積より広くしてもよい。これにより、暖房冷房の何れか一方の運転時における下流側の冷媒圧力が、他方の運転時における下流側の冷媒圧力より大きくなり、冷房運転時と暖房運転時のそれぞれで最適な温度及び圧力に制御された冷媒を室外及び室内の熱交換器（９１Ａ，９２Ａ）に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示された本実施形態の双方向定圧膨張弁１０のボディ１０Ｂは、パイプ部材１２の内部に１対の対向壁１３，１３を備えてなる。パイプ部材１２は、例えば、断面円形をなして真っ直ぐ延びており、両端寄り位置でテーパー状に縮径され、中間部分より両端部の径が小さくなっている。
【００２０】
１対の対向壁１３，１３は、パイプ部材１２と別部品になっている。一方の対向壁１３（図１の上側の対向壁１３）の外縁部からは、他方の対向壁１３に向けて円筒壁１３Ａが突出している。そして、他方の対向壁１３には、一端部を縮径して嵌合部１３Ｂが形成され、その嵌合部１３Ｂを円筒壁１３Ａの内部に嵌合して対向壁１３，１３同士が互いに芯だしされている。また、円筒壁１３Ａの先端面が他方の対向壁１３の段差部分に突き当てられて、対向壁１３，１３同士の間隔が一定の大きさになるように位置決めされている。
【００２１】
各対向壁１３の外周面には係止溝１３Ｃが全周に亘って形成されている。これに対応して、パイプ部材１２の中間部分における軸方向の２箇所には、パイプ部材１２の一部を周方向全体に亘って内側に屈曲させて１対の突条１２Ｔ，１２Ｔが形成され、これら突条１２Ｔが各対向壁１３の係止溝１３Ｃ内に係合している。そして、対向壁１３，１３がパイプ部材１２内に位置決め固定されると共に、対向壁１３，１３の外周面とパイプ部材１２の内周面との隙間が塞がれている。これにより、パイプ部材１２内の流路１１が１対の対向壁１３，１３にて一端側領域Ｒ１と中間領域Ｒ３と他端側領域Ｒ２とに区画されている。
【００２２】
対向壁１３，１３の中心部には、弁口１６Ａ，１６Ｂが形成されている。これら弁口１６Ａ，１６Ｂは、開口形状が共に円形になっており、互いに同軸上に配置されている。そして、これら弁口１６Ａ，１６Ｂを通して冷媒が一端側領域Ｒ１と中間領域Ｒ３との間、中間領域Ｒ３と他端側領域Ｒ２との間を流れる。また、一方の弁口１６Ａにおける一端側領域Ｒ１側の開口縁及び他方の弁口１６Ｂにおける他端側領域Ｒ２側の開口縁には、テーパー状の弁座１６Ｚが形成されている。
【００２３】
中間領域Ｒ３内には、可動感圧体３０が収容されている。図２に示すように、可動感圧体３０は、１対の対向壁１３，１３の間に延びかつ、弁口１６Ａ，１６Ｂと同心上に配置された円筒状の中間筒体３１を備えている。中間筒体３１の両端開口縁からは側方にフランジ部３１Ｆが張り出されている。中間筒体３１の両端部と各対向壁１３との間には、ダイヤフラム固定盤３５が備えられている。ダイヤフラム固定盤３５は、一端有底の扁平円筒形状をなし、扁平円筒壁部３５Ｄの一端開口縁から側方にフランジ部３５Ｆが張り出している。このフランジ部３５Ｆは中間筒体３１のフランジ部３１Ｆと同形状をなし、これらフランジ部３１Ｆ，３５Ｆの間にダイヤフラム３４の外縁部を挟み、両フランジ部３１Ｆ，３５Ｆ及びダイヤフラム３４が溶接されている。
【００２４】
各対向壁１３，１３には、可動感圧体３０の両端部に対応して嵌合凹部１３Ｄがそれぞれ陥没形成されている。また、一方の嵌合凹部１３Ｄの奥面と他方の嵌合凹部１３Ｄの奥面との間の距離は、可動感圧体３０におけるダイヤフラム固定盤３５，３５の端面間の距離より大きくなっている。そして、両ダイヤフラム固定盤３５，３５の端部が嵌合凹部１３Ｄ，１３Ｄ内に嵌合した状態に保持され、可動感圧体３０が対向壁１３，１３の間を直動する。さらに、嵌合凹部１３Ｄの奥面には、冷媒通過溝１６Ｃが形成されている。冷媒通過溝１６Ｃの一端は弁口１６Ａ（１６Ｂ）に連通し、冷媒通過溝１６Ｃの他端は嵌合凹部１３Ｄの側方を通過して中間領域Ｒ３に開放している。これにより、可動感圧体３０の位置に拘わらず中間領域Ｒ３が弁口１６Ａ，１６Ｂに常時連通している。
【００２５】
ダイヤフラム固定盤３５の底壁３５Ｂにおける中心部には、シャフト挿通孔３５Ｃが貫通形成されている。また、ダイヤフラム固定盤３５の開口縁からダイヤフラム３４に向けて筒状の過度変形防止部３５Ｔが突出している。そして、過度変形防止部３５Ｔの先端面がダイヤフラム３４の中心部分に突き合わされて、ダイヤフラム３４におけるダイヤフラム固定盤３５側への過度の変形を防止している。
【００２６】
ダイヤフラム３４の外面のうち過度変形防止部３５Ｔに囲まれた中心部からは、当接シャフト３７がそれぞれ起立しており、それら当接シャフト３７が過度変形防止部３５Ｔ及び弁口１６Ａ，１６Ｂに挿通して後述する球状の弁体１９に突き合わされている。
【００２７】
ダイヤフラム固定盤３５の扁平円筒壁部３５Ｄのうち、常に嵌合凹部１３Ｄの外側に位置する部分には、複数の冷媒通過孔３６が貫通形成されている。そして、冷媒通過孔３６を通してダイヤフラム固定盤３５の内外に冷媒が出入りして冷媒圧力がダイヤフラム３４の外面に付与される。
【００２８】
中間筒体３１は、内部を真空や大気圧等の一定圧力に保つようになっている。また、中間筒体３１における軸方向の中間部分には、内周面全体からばね係止壁３１Ａが突出形成されている。また、ダイヤフラム３４の内面にはインナー支持盤３３が宛がわれている。そして、中間筒体３１の内部には、ばね係止壁３１Ａと両方のダイヤフラム３４，３４との間に１対の感圧補助ばね３２が突っ張り状態にして備えられている。ここで、本実施形態では、両感圧補助ばね３２，３２の間では弾性係数が異なっている。具体的には、一端側領域Ｒ１寄りの感圧補助ばね３２の弾性係数の方が、反対側の感圧補助ばね３２の弾性係数より大きくなっている。
【００２９】
インナー支持盤３３は、中心部がダイヤフラム３４に向かって突出しており、その突出部分の先端面のみがダイヤフラム３４に当接している。また、インナー支持盤３３の外縁部は中間筒体３１の内面に形成された段差部３１Ｄに隙間を介して対向している。そして、ダイヤフラム３４が中間筒体３１の奥側に所定量まで撓んだ際に、インナー支持盤３３と段差部３１Ｄとが当接して、ダイヤフラム３４の過度変形を防止する。
【００３０】
図１に示すように、各対向壁１３，１３には、中間領域Ｒ３内との反対面に端部筒壁１４が突出形成されている。端部筒壁１４の内面のうち先端寄り部分には、雌螺子部１４Ａが形成され、ここにナット１５が螺合している。ナット１５の中心部には貫通孔１５Ａが形成され、端部筒壁１４の内部空間と一端側領域Ｒ１又は他端側領域Ｒ２とが連通している。
【００３１】
各ナット１５と各弁座１６Ｚとの間には、ナット１５側から順番に、弁体付勢ばね１７、押圧部材１８、球状の弁体１９が収容されている。押圧部材１８は、全体として円柱形状をなし、一端部を段付き状に拡径し、さらにその大径側の端面に球受凹部１８Ａを陥没形成した構造になっている。弁体付勢ばね１７の一端部は、ナット１５における貫通孔１５Ａの開口縁に突き当てられかつその開口縁から突出した環状突部（図示せず）によって芯だしされる一方、弁体付勢ばね１７の他端部は、押圧部材１８の小径部分に嵌合されている。そして、押圧部材１８の球受凹部１８Ａにおける円錐形内面に弁体１９が当接し、弁体付勢ばね１７の弾発力によって弁体１９を弁口１６Ａ，１６Ｂ側に付勢している。
【００３２】
本実施形態に係る双方向定圧膨張弁１０の構成の説明は以上であり、次に、この双方向定圧膨張弁１０を、図４に示したヒートポンプ回路９０に組み付けた場合の動作について以下説明する。このヒートポンプ回路９０は、例えば、一般家庭用のルームエアコンに備えられている。ヒートポンプ回路９０には室外熱交換器９１Ａと室内熱交換器９２Ａとが備えられ、その室外熱交換器９１Ａは、ルームエアコンの室外機９１に組み込まれる一方、室内熱交換器９２Ａは室内機９２に組み込まれている。そして、１対の管路９６Ａ，９６Ｂによってこれら室外熱交換器９１Ａと室内熱交換器９２Ａとの間が接続されて、室外熱交換器９１Ａ及び室内熱交換器９２Ａを含む冷媒循環路９６が形成され、冷媒がこれら室外熱交換器９１Ａ及び室内熱交換器９２Ａを通過して冷媒循環路９６を循環する。そして、冷媒が室外熱交換器９１Ａを通過する際に冷媒と外気との間で熱交換が行われ、冷媒が室内熱交換器９２Ａを通過する際に冷媒と室内の空気との間で熱交換が行われる。
【００３３】
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０は、室外機９１内に組み付けられると共に、室外熱交換器９１Ａと室内熱交換器９２Ａとの間を連絡する一方の管路９６Ａの途中に接続されている。そして、ボディ１０Ｂのうち図１の上側に示した一端側領域Ｒ１が室外熱交換器９１Ａに常時連通する一方、図１の下側に示した他端側領域Ｒ２が室内熱交換器９２Ａに常時連通した状態になっている。また、室外機９１側では、他方の管路９６Ｂの途中に四方弁９３を介して圧縮機９４が接続されている。そして、ヒートポンプ回路９０を冷房運転と暖房運転とに切り替えると、四方弁９３が作動して、冷媒循環路９６を流れる冷媒の向きが逆転する。
【００３４】
さて、ヒートポンプ回路９０の冷房運転時には、一方の管路９６Ａにおいては、冷媒が室内熱交換器９２Ａから室外熱交換器９１Ａに流され、このとき、双方向定圧膨張弁１０においては、図２の矢印で示したように、冷媒が一端側領域Ｒ１、一方の弁口１６Ａ、中間領域Ｒ３、他方の弁口１６Ｂ、他端側領域Ｒ２の順番に流れる。
【００３５】
すると、中間領域Ｒ３内の可動感圧体３０が冷媒に押されて他端側領域Ｒ２側（この場合は図２の下側）に移動する。すると、一端側領域Ｒ１側の弁体１９が弁口１６Ａに接近する一方、他端側領域Ｒ２側の弁体１９は、弁口１６Ｂから離され、各弁体１９と各ダイヤフラム３４との間で当接シャフト３７が突っ張り状態になる。この状態で、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力に応じてダイヤフラム３４が変形すると、その変形に伴って各弁体１９の弁口１６Ａ，１６Ｂに対する位置が変化して弁開度が所定の範囲で変わる。
【００３６】
ここで、下流に位置した他端側領域Ｒ２の弁体１９は弁口１６Ｂから離されて弁開度が大きくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化しても流量及び冷媒圧力への影響は小さい。これに対し、上流に位置した一端側領域Ｒ１の弁体１９は弁口１６Ａに接近して弁開度が小さくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化した場合の流量及び冷媒圧力への影響は大きい。そして、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が比較的大きくなると、弁体１９が弁口１６Ａに近づき、一端側領域Ｒ１の弁口１６Ａを通過する冷媒の流量が絞られて、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が下がる。これとは逆に、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が比較的小さくなると、一端側領域Ｒ１側の弁口１６Ａの弁開度が大きくなり、一端側領域Ｒ１の弁口１６Ａを通過する冷媒の流量が増加して、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が上がる。これらにより、その弁口１６Ａより下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００３７】
また、ヒートポンプ回路９０を冷暖房を切り替えると、図２から図３の変化に示すように冷媒が流れる方向が逆転し、上記した場合と同様に、上流に位置した他端側領域Ｒ２側の弁口１６Ｂの弁開度が、中間領域Ｒ３の冷媒圧力に応じて変化し、その弁口１６Ｂより下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。ここで、本実施形態では、冷房運転時に上流に位置する一端側領域Ｒ１寄りの感圧補助ばね３２の弾性係数の方が、反対側の感圧補助ばね３２の弾性係数より大きくなっているので、一端側領域Ｒ１側によって下流側の冷媒圧力が調節される冷房運転時の方が暖房運転時に比べて双方向定圧膨張弁１０の下流側の冷媒圧力が高くなる。
【００３８】
このように、本実施形態の双方向定圧膨張弁１０によれば、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。しかも、従来の双方向定圧膨張弁で感圧部材として用いられていたベローズに代えてダイヤフラム３４を用いたので、従来より低コスト化が可能になる。また、各弁口１６Ａ，１６Ｂの弁開度を変更するためのダイヤフラム３４を各弁口１６Ａ，１６Ｂ毎に別々に備えたので、室内熱交換器９２Ａ側の弁口１６Ｂの冷媒圧力に対する弁開度の特性と、室外熱交換器９１Ａ側の弁口１６Ａの冷媒圧力に対する弁開度の特性とを、それぞれ別々に適した特性に設定することができる。具体的には、本実施形態では１対のダイヤフラム３４の弾性係数を異ならせ、冷媒圧力及び冷媒流量が異なる冷房運転時と暖房運転時のそれぞれにおいて冷媒の圧力と流量を制御可能な最適な弁のリフト特性を得ることができる。
【００３９】
［第２実施形態］
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０は、図５に示されており、可動感圧体３０が両対向壁１３，１３の間に固定されると共に、過度変形防止部３５Ｔに冷媒通過孔３６が貫通形成されている点が異なる。
【００４０】
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０によれば、冷媒が一端側領域Ｒ１、中間領域Ｒ３、他端側領域Ｒ２の順番に流れると、上流側に位置した一端側領域Ｒ１側の弁体１９が弁口１６Ａに接近する一方、下流側に位置した他端側領域Ｒ２側の弁体１９が弁口１６Ｂから離され、各弁体１９とダイヤフラム３４との間で当接シャフト３７が突っ張り状態になる。そして、第１実施形態の双方向定圧膨張弁１０と同様に、上流側の弁口１６Ａ，１６Ｂの弁開度が、中間領域Ｒ３の冷媒圧力に応じて変化し、その弁口１６Ａ，１６Ｂより下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００４１】
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０によっても、第１実施形態の双方向定圧膨張弁１０と同様の効果を得られると共に、可動感圧体３０が固定されているので性能が安定し、耐久性にも優れる。
【００４２】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４３】
（１）前記第１及び第２の実施形態の双方向定圧膨張弁１０に備えたボディ１０Ｂは、パイプ部材１２と対向壁１３とを組み付けて構成されていたが、これら対向壁１３をパイプ部材１２に一体形成したものも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４４】
（２）前記第１実施形態では、１対の感圧補助ばね３２，３２の弾性係数を異ならせることで、暖房運転時と冷房運転時とで下流側の冷媒圧力に差異を設けていたが、１対のダイヤフラム３４，３４の弾性係数を異ならせてもよいし、ダイヤフラム３４と感圧補助ばね３２の両方を合わせた弾性係数を双方向定圧膨張弁１０の一端側と他端側との間で異ならせてもよい。
【００４５】
（３）また、暖房運転時に下流側に位置する一方の弁口１６Ａと当接シャフト３７との隙間の開口面積と、他方の弁口１６Ｂと当接シャフト３７との隙間の開口面積とを異ならせて、暖房運転時と冷房運転時とで下流側の冷媒圧力に差異を設けてもよい。
【００４６】
（４）さらに、上記した双方向定圧膨張弁の両端部の構成を同一にして暖房運転時と冷房運転時とで下流側の冷媒圧力を同一にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る双方向定圧膨張弁の側断面図
【図２】その双方向定圧膨張弁の側断面図
【図３】その双方向定圧膨張弁の側断面図
【図４】ヒートポンプ回路の概念図
【図５】第２実施形態に係る双方向定圧膨張弁の側断面図
【図６】従来の双方向定圧膨張弁の側断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０ 双方向定圧膨張弁
１０Ｂ ボディ
１１ 流路
１２ パイプ部材
１３ 対向壁
１６Ａ，１６Ｂ 各弁口
１７ 弁体付勢ばね
１９ 弁体
３１ 中間筒体
３１Ａ 係止壁
３２ 感圧補助ばね
３４ ダイヤフラム
３７ 当接シャフト
９０ ヒートポンプ回路
９１Ａ 室外熱交換器
９２Ａ 室内熱交換器
Ｒ１ 一端側領域
Ｒ２ 他端側領域
Ｒ３ 中間領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ回路の室外熱交換器と室内熱交換器の間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に示した従来の双方向定圧膨張弁は、冷媒が流される流路１の軸方向に１対のボール弁機構２，２を有すると共に、それらボール弁機構２，２の間に可動体３を直動可能に備えている。可動体３は、その直動方向に延びたベローズ４と、そのベローズ４の挫屈を規制しかつベローズ４を伸縮可能に支持した直動支持機構５とを備えている。直動支持機構５は、ベローズ４の両端に固定された可動盤５Ａ，５Ａから支持突部５Ｂ，５Ｂを互いに接近するように延ばし、それら支持突部５Ｂ，５Ｂに支持ピン５Ｃを貫通させて、支持突部５Ｂ，５Ｂの相対的な傾きを規制しつつ支持突部５Ｂ，５Ｂ同士が相互に直動可能な構造になっている。
【０００３】
可動体３の両端部からは各ボール弁機構２，２に向かって１対の押圧シャフト６，６が延びており、各押圧シャフト６，６がベローズ４の伸縮度に応じた押圧力で各ボール弁機構２，２のボール２Ａ，２Ａを押圧して、各ボール弁機構２の弁開度を調節する。即ち、冷媒が例えば図６における左から右に向かって流れると、可動体３が下流側に移動して流路１内の壁部に当接し、一方の押圧シャフト６が下流側（同図の右側）のボール弁機構２を開弁状態に保持する。この結果、ベローズ４にボール弁機構２の下流側の冷媒圧力がかかり、他方の押圧シャフト６がベローズ４の弾発力に応じた押圧力で上流側（同図の左側）のボール弁機構２のボール２Ａを押圧する。これにより、上流側のボール弁機構２が下流側の冷媒圧力に応じた弁開度になり、下流側の冷媒を一定圧力にすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４１８２７１号公報（段落［００２４］〜［００２８］、第１図）
【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、上記した従来の双方向定圧膨張弁では、感圧部材としてベローズ４を用いていたので高価になっていた。そこで、ベローズより安価な感圧部材であるダイヤフラムを用いた双方向定圧膨張弁の開発が求められていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より低コスト化が可能な双方向定圧膨張弁の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る双方向定圧膨張弁（１０）は、ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、ボディ（１０Ｂ）に設けられて、流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、一端側領域（Ｒ１）内及び他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、各弁体（１９）を弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、中間領域（Ｒ３）に収容されて１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつ、それら１対の対向壁（１３）の間で直動可能な中間筒体（３１）と、中間筒体（３１）の両端を閉塞し、中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて弁体（１９）とダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて弁体（１９）を移動して弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明に係る双方向定圧膨張弁（１０）は、ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、ボディ（１０Ｂ）に設けられて、流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、一端側領域（Ｒ１）内及び他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、各弁体（１９）を弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつボディ（１０Ｂ）に固定された中間筒体（３１）と、中間筒体（３１）の両端を閉塞し、中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて弁体（１９）とダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて弁体（１９）を移動して弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、１対のダイヤフラム（３４）の弾性係数を異ならせたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、中間筒体（３１）の内面における軸方向の中間部分に、ばね係止壁(３１Ａ）を突出形成し、ばね係止壁（３１Ａ）と両方のダイヤフラム（３４）との間に１対の感圧補助ばね（３２）を突っ張り状態にして設けたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、１対の感圧補助ばね（３２）の弾性係数を異ならせたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）において、一方の弁口（１６Ａ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積を、他方の弁口（１６Ｂ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積より広くしたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の双方向定圧膨張弁（１０）によれば、ヒートポンプ回路（９０）を冷房運転と暖房運転との何れか一方にして、冷媒が一端側領域（Ｒ１）、中間領域（Ｒ３）、他端側領域（Ｒ２）の順番に流れると、中間筒体（３１）は冷媒に押されて他端側領域（Ｒ２）側に移動する。すると、一端側領域（Ｒ１）側の弁体（１９）が弁口（１６Ａ）に接近する一方、他端側領域（Ｒ２）側の弁体（１９）は、弁口（１６Ｂ）から離され、各弁体（１９）と各ダイヤフラム（３４）との間で当接シャフト（３７）が突っ張り状態になる。
【００１３】
この状態で、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力に応じてダイヤフラム（３４）が変形すると、その変形に伴って各弁体（１９）の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）に対する位置が変化して弁開度が所定の範囲で変わる。ここで、下流に位置した他端側領域（Ｒ２）の弁体（１９）は弁口（１６Ｂ）から離されて弁開度が大きくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化しても流量及び冷媒圧力への影響は小さい。これに対し、上流に位置した一端側領域（Ｒ１）の弁体（１９）は弁口（１６Ａ）に接近して弁開度が小さくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化した場合の流量及び冷媒圧力への影響は大きい。そして、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が比較的大きくなると、弁体（１９）が弁口（１６Ａ）に近づき、一端側領域（Ｒ１）の弁口（１６Ａ）を通過する冷媒の流量が絞られて、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が下がる。これとは逆に、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が比較的小さくなると、一端側領域（Ｒ１）側の弁口（１６Ａ）の弁開度が大きくなり、一端側領域（Ｒ１）の弁口（１６Ａ）を通過する冷媒の流量が増加して、中間領域（Ｒ３）内の冷媒圧力が上がる。これらにより、その弁口（１６Ａ）より下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。また、ヒートポンプ回路（９０）を冷暖房を切り替えると、冷媒が流れる方向が逆転し、上記した場合と同様に、上流に位置した他端側領域（Ｒ２）側の弁口（１６Ｂ）の弁開度が、中間領域（Ｒ３）の冷媒圧力に応じて変化し、その弁口（１６Ｂ）より下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００１４】
また、請求項２の双方向定圧膨張弁（１０）によれば、冷媒が一端側領域（Ｒ１）、中間領域（Ｒ３）、他端側領域（Ｒ２）の順番に流れると、上流側に位置した一端側領域（Ｒ１）の弁体（１９）は、冷媒の流体圧力に押されて弁口（１６Ａ）に接近し、弁体（１９）とダイヤフラム（３４）との間で当接シャフト（３７）が突っ張り状態になる。一方、下流側に位置した他端側領域（Ｒ２）の弁体（１９）は、冷媒の流体圧力に押されて弁口（１６Ｂ）及び当接シャフト（３７）から離れ、その弁口（１６Ｂ）を冷媒が比較的自由に流れる状態なる。これにより、請求項１の双方向定圧膨張弁（１０）と同様にし、上流側の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度が中間領域（Ｒ３）の冷媒圧力に応じて変化し、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００１５】
このように、請求項１及び２の双方向定圧膨張弁（１０）によれば、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。そして、従来の双方向定圧膨張弁で感圧部材として用いられていたベローズ（４）に代えてダイヤフラム（３４）を用いたので、従来より低コスト化が可能になる。また、請求項２の構成によれば、可動感圧体３０がボディ（１０Ｂ）に固定されているので性能が安定し、耐久性にも優れる。さらに、請求項１及び２の双方向定圧膨張弁（１０）は、各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更するためのダイヤフラム（３４）を各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）毎に別々に備えているので、室内熱交換器（９２Ａ）側の弁口（１６Ｂ）の冷媒圧力に対する弁開度の特性と、室外熱交換器（９１Ａ）側の弁口（１６Ａ）の冷媒圧力に対する弁開度の特性とを、それぞれ別々に適した特性に設定することができる。
【００１６】
具体的には、請求項３の双方向定圧膨張弁（１０）のように、１対のダイヤフラム（３４）の弾性係数を異ならせて、冷媒圧力及び冷媒流量が異なる冷房運転時と暖房運転時のそれぞれにおいて冷媒の圧力と流量を制御可能な最適な弁のリフト特性を得ることができる。
【００１７】
また、請求項４の双方向定圧膨張弁（１０）のように、各ダイヤフラム（３４）毎に感圧補助ばね（３２）を別々に設けて、ダイヤフラム（３４）と感圧補助ばね（３２）とを合わせた弾発力によって弁体（１９）を作動させてもよい。そして、この場合、請求項５の発明のように、１対の感圧補助ばね（３２）の弾性係数を異ならせることで、最適な弁のリフト特性を得ることができる。
【００１８】
さらに、請求項６の双方向定圧膨張弁（１０）のように、一方の弁口（１６Ａ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積を、他方の弁口（１６Ｂ）と当接シャフト（３７）との隙間の開口面積より広くしてもよい。これにより、暖房冷房の何れか一方の運転時における下流側の冷媒圧力が、他方の運転時における下流側の冷媒圧力より大きくなり、冷房運転時と暖房運転時のそれぞれで最適な温度及び圧力に制御された冷媒を室外及び室内の熱交換器（９１Ａ，９２Ａ）に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示された本実施形態の双方向定圧膨張弁１０のボディ１０Ｂは、パイプ部材１２の内部に１対の対向壁１３，１３を備えてなる。パイプ部材１２は、例えば、断面円形をなして真っ直ぐ延びており、両端寄り位置でテーパー状に縮径され、中間部分より両端部の径が小さくなっている。
【００２０】
１対の対向壁１３，１３は、パイプ部材１２と別部品になっている。一方の対向壁１３（図１の上側の対向壁１３）の外縁部からは、他方の対向壁１３に向けて円筒壁１３Ａが突出している。そして、他方の対向壁１３には、一端部を縮径して嵌合部１３Ｂが形成され、その嵌合部１３Ｂを円筒壁１３Ａの内部に嵌合して対向壁１３，１３同士が互いに芯だしされている。また、円筒壁１３Ａの先端面が他方の対向壁１３の段差部分に突き当てられて、対向壁１３，１３同士の間隔が一定の大きさになるように位置決めされている。
【００２１】
各対向壁１３の外周面には係止溝１３Ｃが全周に亘って形成されている。これに対応して、パイプ部材１２の中間部分における軸方向の２箇所には、パイプ部材１２の一部を周方向全体に亘って内側に屈曲させて１対の突条１２Ｔ，１２Ｔが形成され、これら突条１２Ｔが各対向壁１３の係止溝１３Ｃ内に係合している。そして、対向壁１３，１３がパイプ部材１２内に位置決め固定されると共に、対向壁１３，１３の外周面とパイプ部材１２の内周面との隙間が塞がれている。これにより、パイプ部材１２内の流路１１が１対の対向壁１３，１３にて一端側領域Ｒ１と中間領域Ｒ３と他端側領域Ｒ２とに区画されている。
【００２２】
対向壁１３，１３の中心部には、弁口１６Ａ，１６Ｂが形成されている。これら弁口１６Ａ，１６Ｂは、開口形状が共に円形になっており、互いに同軸上に配置されている。そして、これら弁口１６Ａ，１６Ｂを通して冷媒が一端側領域Ｒ１と中間領域Ｒ３との間、中間領域Ｒ３と他端側領域Ｒ２との間を流れる。また、一方の弁口１６Ａにおける一端側領域Ｒ１側の開口縁及び他方の弁口１６Ｂにおける他端側領域Ｒ２側の開口縁には、テーパー状の弁座１６Ｚが形成されている。
【００２３】
中間領域Ｒ３内には、可動感圧体３０が収容されている。図２に示すように、可動感圧体３０は、１対の対向壁１３，１３の間に延びかつ、弁口１６Ａ，１６Ｂと同心上に配置された円筒状の中間筒体３１を備えている。中間筒体３１の両端開口縁からは側方にフランジ部３１Ｆが張り出されている。中間筒体３１の両端部と各対向壁１３との間には、ダイヤフラム固定盤３５が備えられている。ダイヤフラム固定盤３５は、一端有底の扁平円筒形状をなし、扁平円筒壁部３５Ｄの一端開口縁から側方にフランジ部３５Ｆが張り出している。このフランジ部３５Ｆは中間筒体３１のフランジ部３１Ｆと同形状をなし、これらフランジ部３１Ｆ，３５Ｆの間にダイヤフラム３４の外縁部を挟み、両フランジ部３１Ｆ，３５Ｆ及びダイヤフラム３４が溶接されている。
【００２４】
各対向壁１３，１３には、可動感圧体３０の両端部に対応して嵌合凹部１３Ｄがそれぞれ陥没形成されている。また、一方の嵌合凹部１３Ｄの奥面と他方の嵌合凹部１３Ｄの奥面との間の距離は、可動感圧体３０におけるダイヤフラム固定盤３５，３５の端面間の距離より大きくなっている。そして、両ダイヤフラム固定盤３５，３５の端部が嵌合凹部１３Ｄ，１３Ｄ内に嵌合した状態に保持され、可動感圧体３０が対向壁１３，１３の間を直動する。さらに、嵌合凹部１３Ｄの奥面には、冷媒通過溝１６Ｃが形成されている。冷媒通過溝１６Ｃの一端は弁口１６Ａ（１６Ｂ）に連通し、冷媒通過溝１６Ｃの他端は嵌合凹部１３Ｄの側方を通過して中間領域Ｒ３に開放している。これにより、可動感圧体３０の位置に拘わらず中間領域Ｒ３が弁口１６Ａ，１６Ｂに常時連通している。
【００２５】
ダイヤフラム固定盤３５の底壁３５Ｂにおける中心部には、シャフト挿通孔３５Ｃが貫通形成されている。また、ダイヤフラム固定盤３５の開口縁からダイヤフラム３４に向けて筒状の過度変形防止部３５Ｔが突出している。そして、過度変形防止部３５Ｔの先端面がダイヤフラム３４の中心部分に突き合わされて、ダイヤフラム３４におけるダイヤフラム固定盤３５側への過度の変形を防止している。
【００２６】
ダイヤフラム３４の外面のうち過度変形防止部３５Ｔに囲まれた中心部からは、当接シャフト３７がそれぞれ起立しており、それら当接シャフト３７が過度変形防止部３５Ｔ及び弁口１６Ａ，１６Ｂに挿通して後述する球状の弁体１９に突き合わされている。
【００２７】
ダイヤフラム固定盤３５の扁平円筒壁部３５Ｄのうち、常に嵌合凹部１３Ｄの外側に位置する部分には、複数の冷媒通過孔３６が貫通形成されている。そして、冷媒通過孔３６を通してダイヤフラム固定盤３５の内外に冷媒が出入りして冷媒圧力がダイヤフラム３４の外面に付与される。
【００２８】
中間筒体３１は、内部を真空や大気圧等の一定圧力に保つようになっている。また、中間筒体３１における軸方向の中間部分には、内周面全体からばね係止壁３１Ａが突出形成されている。また、ダイヤフラム３４の内面にはインナー支持盤３３が宛がわれている。そして、中間筒体３１の内部には、ばね係止壁３１Ａと両方のダイヤフラム３４，３４との間に１対の感圧補助ばね３２が突っ張り状態にして備えられている。ここで、本実施形態では、両感圧補助ばね３２，３２の間では弾性係数が異なっている。具体的には、一端側領域Ｒ１寄りの感圧補助ばね３２の弾性係数の方が、反対側の感圧補助ばね３２の弾性係数より大きくなっている。
【００２９】
インナー支持盤３３は、中心部がダイヤフラム３４に向かって突出しており、その突出部分の先端面のみがダイヤフラム３４に当接している。また、インナー支持盤３３の外縁部は中間筒体３１の内面に形成された段差部３１Ｄに隙間を介して対向している。そして、ダイヤフラム３４が中間筒体３１の奥側に所定量まで撓んだ際に、インナー支持盤３３と段差部３１Ｄとが当接して、ダイヤフラム３４の過度変形を防止する。
【００３０】
図１に示すように、各対向壁１３，１３には、中間領域Ｒ３内との反対面に端部筒壁１４が突出形成されている。端部筒壁１４の内面のうち先端寄り部分には、雌螺子部１４Ａが形成され、ここにナット１５が螺合している。ナット１５の中心部には貫通孔１５Ａが形成され、端部筒壁１４の内部空間と一端側領域Ｒ１又は他端側領域Ｒ２とが連通している。
【００３１】
各ナット１５と各弁座１６Ｚとの間には、ナット１５側から順番に、弁体付勢ばね１７、押圧部材１８、球状の弁体１９が収容されている。押圧部材１８は、全体として円柱形状をなし、一端部を段付き状に拡径し、さらにその大径側の端面に球受凹部１８Ａを陥没形成した構造になっている。弁体付勢ばね１７の一端部は、ナット１５における貫通孔１５Ａの開口縁に突き当てられかつその開口縁から突出した環状突部（図示せず）によって芯だしされる一方、弁体付勢ばね１７の他端部は、押圧部材１８の小径部分に嵌合されている。そして、押圧部材１８の球受凹部１８Ａにおける円錐形内面に弁体１９が当接し、弁体付勢ばね１７の弾発力によって弁体１９を弁口１６Ａ，１６Ｂ側に付勢している。
【００３２】
本実施形態に係る双方向定圧膨張弁１０の構成の説明は以上であり、次に、この双方向定圧膨張弁１０を、図４に示したヒートポンプ回路９０に組み付けた場合の動作について以下説明する。このヒートポンプ回路９０は、例えば、一般家庭用のルームエアコンに備えられている。ヒートポンプ回路９０には室外熱交換器９１Ａと室内熱交換器９２Ａとが備えられ、その室外熱交換器９１Ａは、ルームエアコンの室外機９１に組み込まれる一方、室内熱交換器９２Ａは室内機９２に組み込まれている。そして、１対の管路９６Ａ，９６Ｂによってこれら室外熱交換器９１Ａと室内熱交換器９２Ａとの間が接続されて、室外熱交換器９１Ａ及び室内熱交換器９２Ａを含む冷媒循環路９６が形成され、冷媒がこれら室外熱交換器９１Ａ及び室内熱交換器９２Ａを通過して冷媒循環路９６を循環する。そして、冷媒が室外熱交換器９１Ａを通過する際に冷媒と外気との間で熱交換が行われ、冷媒が室内熱交換器９２Ａを通過する際に冷媒と室内の空気との間で熱交換が行われる。
【００３３】
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０は、室外機９１内に組み付けられると共に、室外熱交換器９１Ａと室内熱交換器９２Ａとの間を連絡する一方の管路９６Ａの途中に接続されている。そして、ボディ１０Ｂのうち図１の上側に示した一端側領域Ｒ１が室外熱交換器９１Ａに常時連通する一方、図１の下側に示した他端側領域Ｒ２が室内熱交換器９２Ａに常時連通した状態になっている。また、室外機９１側では、他方の管路９６Ｂの途中に四方弁９３を介して圧縮機９４が接続されている。そして、ヒートポンプ回路９０を冷房運転と暖房運転とに切り替えると、四方弁９３が作動して、冷媒循環路９６を流れる冷媒の向きが逆転する。
【００３４】
さて、ヒートポンプ回路９０の冷房運転時には、一方の管路９６Ａにおいては、冷媒が室内熱交換器９２Ａから室外熱交換器９１Ａに流され、このとき、双方向定圧膨張弁１０においては、図２の矢印で示したように、冷媒が一端側領域Ｒ１、一方の弁口１６Ａ、中間領域Ｒ３、他方の弁口１６Ｂ、他端側領域Ｒ２の順番に流れる。
【００３５】
すると、中間領域Ｒ３内の可動感圧体３０が冷媒に押されて他端側領域Ｒ２側（この場合は図２の下側）に移動する。すると、一端側領域Ｒ１側の弁体１９が弁口１６Ａに接近する一方、他端側領域Ｒ２側の弁体１９は、弁口１６Ｂから離され、各弁体１９と各ダイヤフラム３４との間で当接シャフト３７が突っ張り状態になる。この状態で、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力に応じてダイヤフラム３４が変形すると、その変形に伴って各弁体１９の弁口１６Ａ，１６Ｂに対する位置が変化して弁開度が所定の範囲で変わる。
【００３６】
ここで、下流に位置した他端側領域Ｒ２の弁体１９は弁口１６Ｂから離されて弁開度が大きくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化しても流量及び冷媒圧力への影響は小さい。これに対し、上流に位置した一端側領域Ｒ１の弁体１９は弁口１６Ａに接近して弁開度が小さくなっているので、その弁開度が所定の範囲で変化した場合の流量及び冷媒圧力への影響は大きい。そして、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が比較的大きくなると、弁体１９が弁口１６Ａに近づき、一端側領域Ｒ１の弁口１６Ａを通過する冷媒の流量が絞られて、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が下がる。これとは逆に、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が比較的小さくなると、一端側領域Ｒ１側の弁口１６Ａの弁開度が大きくなり、一端側領域Ｒ１の弁口１６Ａを通過する冷媒の流量が増加して、中間領域Ｒ３内の冷媒圧力が上がる。これらにより、その弁口１６Ａより下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００３７】
また、ヒートポンプ回路９０を冷暖房を切り替えると、図２から図３の変化に示すように冷媒が流れる方向が逆転し、上記した場合と同様に、上流に位置した他端側領域Ｒ２側の弁口１６Ｂの弁開度が、中間領域Ｒ３の冷媒圧力に応じて変化し、その弁口１６Ｂより下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。ここで、本実施形態では、冷房運転時に上流に位置する一端側領域Ｒ１寄りの感圧補助ばね３２の弾性係数の方が、反対側の感圧補助ばね３２の弾性係数より大きくなっているので、一端側領域Ｒ１側によって下流側の冷媒圧力が調節される冷房運転時の方が暖房運転時に比べて双方向定圧膨張弁１０の下流側の冷媒圧力が高くなる。
【００３８】
このように、本実施形態の双方向定圧膨張弁１０によれば、下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。しかも、従来の双方向定圧膨張弁で感圧部材として用いられていたベローズに代えてダイヤフラム３４を用いたので、従来より低コスト化が可能になる。また、各弁口１６Ａ，１６Ｂの弁開度を変更するためのダイヤフラム３４を各弁口１６Ａ，１６Ｂ毎に別々に備えたので、室内熱交換器９２Ａ側の弁口１６Ｂの冷媒圧力に対する弁開度の特性と、室外熱交換器９１Ａ側の弁口１６Ａの冷媒圧力に対する弁開度の特性とを、それぞれ別々に適した特性に設定することができる。具体的には、本実施形態では１対のダイヤフラム３４の弾性係数を異ならせ、冷媒圧力及び冷媒流量が異なる冷房運転時と暖房運転時のそれぞれにおいて冷媒の圧力と流量を制御可能な最適な弁のリフト特性を得ることができる。
【００３９】
［第２実施形態］
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０は、図５に示されており、可動感圧体３０が両対向壁１３，１３の間に固定されると共に、過度変形防止部３５Ｔに冷媒通過孔３６が貫通形成されている点が異なる。
【００４０】
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０によれば、冷媒が一端側領域Ｒ１、中間領域Ｒ３、他端側領域Ｒ２の順番に流れると、上流側に位置した一端側領域Ｒ１側の弁体１９が弁口１６Ａに接近する一方、下流側に位置した他端側領域Ｒ２側の弁体１９が弁口１６Ｂから離され、各弁体１９とダイヤフラム３４との間で当接シャフト３７が突っ張り状態になる。そして、第１実施形態の双方向定圧膨張弁１０と同様に、上流側の弁口１６Ａ，１６Ｂの弁開度が、中間領域Ｒ３の冷媒圧力に応じて変化し、その弁口１６Ａ，１６Ｂより下流側の冷媒圧力を一定にすることができる。
【００４１】
本実施形態の双方向定圧膨張弁１０によっても、第１実施形態の双方向定圧膨張弁１０と同様の効果を得られると共に、可動感圧体３０が固定されているので性能が安定し、耐久性にも優れる。
【００４２】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４３】
（１）前記第１及び第２の実施形態の双方向定圧膨張弁１０に備えたボディ１０Ｂは、パイプ部材１２と対向壁１３とを組み付けて構成されていたが、これら対向壁１３をパイプ部材１２に一体形成したものも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４４】
（２）前記第１実施形態では、１対の感圧補助ばね３２，３２の弾性係数を異ならせることで、暖房運転時と冷房運転時とで下流側の冷媒圧力に差異を設けていたが、１対のダイヤフラム３４，３４の弾性係数を異ならせてもよいし、ダイヤフラム３４と感圧補助ばね３２の両方を合わせた弾性係数を双方向定圧膨張弁１０の一端側と他端側との間で異ならせてもよい。
【００４５】
（３）また、暖房運転時に下流側に位置する一方の弁口１６Ａと当接シャフト３７との隙間の開口面積と、他方の弁口１６Ｂと当接シャフト３７との隙間の開口面積とを異ならせて、暖房運転時と冷房運転時とで下流側の冷媒圧力に差異を設けてもよい。
【００４６】
（４）さらに、上記した双方向定圧膨張弁の両端部の構成を同一にして暖房運転時と冷房運転時とで下流側の冷媒圧力を同一にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る双方向定圧膨張弁の側断面図
【図２】その双方向定圧膨張弁の側断面図
【図３】その双方向定圧膨張弁の側断面図
【図４】ヒートポンプ回路の概念図
【図５】第２実施形態に係る双方向定圧膨張弁の側断面図
【図６】従来の双方向定圧膨張弁の側断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０ 双方向定圧膨張弁
１０Ｂ ボディ
１１ 流路
１２ パイプ部材
１３ 対向壁
１６Ａ，１６Ｂ 各弁口
１７ 弁体付勢ばね
１９ 弁体
３１ 中間筒体
３１Ａ 係止壁
３２ 感圧補助ばね
３４ ダイヤフラム
３７ 当接シャフト
９０ ヒートポンプ回路
９１Ａ 室外熱交換器
９２Ａ 室内熱交換器
Ｒ１ 一端側領域
Ｒ２ 他端側領域
Ｒ３ 中間領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、
前記冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、
前記ボディ（１０Ｂ）に設けられて、前記流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、
前記１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、
前記一端側領域（Ｒ１）内及び前記他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、前記各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、
前記各弁体（１９）を前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、
前記中間領域（Ｒ３）に収容されて前記１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつ、それら１対の対向壁（１３）の間で直動可能な中間筒体（３１）と、
前記中間筒体（３１）の両端を閉塞し、前記中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、
前記１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて前記弁体（１９）と前記ダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、前記ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて前記弁体（１９）を移動して前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたことを特徴とする双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項２】
ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、
前記冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、
前記ボディ（１０Ｂ）に設けられて、前記流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、
前記１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、
前記一端側領域（Ｒ１）内及び前記他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、前記各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、
前記各弁体（１９）を前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、
前記１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつボディ（１０Ｂ）に固定された中間筒体（３１）と、
前記中間筒体（３１）の両端を閉塞し、前記中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、
前記１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて前記弁体（１９）と前記ダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、前記ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて前記弁体（１９）を移動して前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたことを特徴とする双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項３】
前記１対のダイヤフラム（３４）の弾性係数を異ならせたことを特徴とする請求項１又は２に記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項４】
前記中間筒体（３１）の内面における軸方向の中間部分に、ばね係止壁(３１Ａ）を突出形成し、
前記ばね係止壁（３１Ａ）と両方の前記ダイヤフラム（３４）との間に１対の感圧補助ばね（３２）を突っ張り状態にして設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項５】
前記１対の感圧補助ばね（３２）の弾性係数を異ならせたことを特徴とする請求項４に記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項６】
一方の前記弁口（１６Ａ）と前記当接シャフト（３７）との隙間の開口面積を、他方の前記弁口（１６Ｂ）と前記当接シャフト（３７）との隙間の開口面積より広くしたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項１】
ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、
前記冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、
前記ボディ（１０Ｂ）に設けられて、前記流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、
前記１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、
前記一端側領域（Ｒ１）内及び前記他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、前記各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、
前記各弁体（１９）を前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、
前記中間領域（Ｒ３）に収容されて前記１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつ、それら１対の対向壁（１３）の間で直動可能な中間筒体（３１）と、
前記中間筒体（３１）の両端を閉塞し、前記中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、
前記１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて前記弁体（１９）と前記ダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、前記ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて前記弁体（１９）を移動して前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたことを特徴とする双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項２】
ヒートポンプ回路（９０）の室内熱交換器（９２Ａ）と室外熱交換器（９１Ａ）との間に接続されて冷媒が双方向に流され、下流側の冷媒圧力を一定にすることが可能な双方向定圧膨張弁（１０）において、
前記冷媒の流路（１１）を内部に有したボディ（１０Ｂ）と、
前記ボディ（１０Ｂ）に設けられて、前記流路（１１）を一端側領域（Ｒ１）と中間領域（Ｒ３）と他端側領域（Ｒ２）とに区画する１対の対向壁（１３）と、
前記１対の対向壁（１３）に貫通形成されて、略同軸上に配置された１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）と、
前記一端側領域（Ｒ１）内及び前記他端側領域（Ｒ２）内にそれぞれ配置されて、前記各弁口（１６Ａ，１６Ｂ）を開閉する１対の弁体（１９）と、
前記各弁体（１９）を前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）側に付勢する１対の弁体付勢ばね（１７）と、
前記１対の対向壁（１３）の対向方向に延びかつボディ（１０Ｂ）に固定された中間筒体（３１）と、
前記中間筒体（３１）の両端を閉塞し、前記中間領域（Ｒ３）の内部圧力に応じて変形する１対のダイヤフラム（３４）と、
前記１対の弁口（１６Ａ，１６Ｂ）にそれぞれ遊嵌されて前記弁体（１９）と前記ダイヤフラム（３４）との間で突っ張り状態になり、前記ダイヤフラム（３４）の変形量に応じて前記弁体（１９）を移動して前記弁口（１６Ａ，１６Ｂ）の弁開度を変更する１対の当接シャフト（３７）とを備えたことを特徴とする双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項３】
前記１対のダイヤフラム（３４）の弾性係数を異ならせたことを特徴とする請求項１又は２に記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項４】
前記中間筒体（３１）の内面における軸方向の中間部分に、ばね係止壁(３１Ａ）を突出形成し、
前記ばね係止壁（３１Ａ）と両方の前記ダイヤフラム（３４）との間に１対の感圧補助ばね（３２）を突っ張り状態にして設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項５】
前記１対の感圧補助ばね（３２）の弾性係数を異ならせたことを特徴とする請求項４に記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【請求項６】
一方の前記弁口（１６Ａ）と前記当接シャフト（３７）との隙間の開口面積を、他方の前記弁口（１６Ｂ）と前記当接シャフト（３７）との隙間の開口面積より広くしたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の双方向定圧膨張弁（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２２５２０８（Ｐ２００７−２２５２０８Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４７９０８（Ｐ２００６−４７９０８）
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
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