JP2010014369A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】磨耗粉による冷凍サイクル内の汚染を防止できる膨張弁を提供する。
【解決手段】本体ブロック１０に形成され、冷媒を流通させる冷媒通路１０１と、冷媒通路１０１に形成された弁口１４と、本体ブロック１０に対して可動し、弁口１４の開度を調節する弁体１７と、弁体１７を作動させる作動棒２５と、作動棒２５を駆動するパワーエレメント４１とを有し、本体ブロック１０と弁体１７との間は、弁体１７に対して付勢力を与えるばね部３００と、ばね部３００に対して力学的に並列に設けられたダッシュポット部３１０とを介して接続されるように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクルに用いられる膨張弁に関する。

特許文献１には、冷凍サイクルに用いられる従来の温度式膨張弁が開示されている。この膨張弁は、受液器側から高圧冷媒を流入させる高圧側通路と、蒸発器側に低圧冷媒を流出させる低圧側通路と、これらの間を連通するオリフィスとを有している。また膨張弁は、オリフィスを流れる冷媒量を調節する弁体と、弁体を支持する支持部材と、弁体を閉弁方向に付勢するコイルばねと、コイルばねによる付勢力に抗して弁体を作動させる作動棒と、蒸発器から流出した低圧冷媒の温度及び圧力に基づいて作動棒を駆動するパワーエレメントとを有している。作動棒は、蒸発器側に低圧冷媒を流出させる低圧側通路と、蒸発器から流出した低圧冷媒を流通させる低圧冷媒通路との間に形成された貫通孔内を貫通して設けられている。さらに膨張弁は、支持部材とコイルばねとの間に装着され、ばね室の内壁面に対して摺動する防振ばねを有している。防振ばねは、高圧冷媒の圧力変動等により生じる弁体の振動やそれに伴う異音を、ばね室の内壁面に対する摺動抵抗により抑制するようになっている。
特開２００５−１５６０４６号公報

しかしながら、上記膨張弁の防振ばねやばね室の内壁面は、摺動が繰り返されることにより磨耗する。したがって、ばね室内に磨耗粉が発生するため、冷凍サイクル内が汚染されてしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、磨耗粉による冷凍サイクル内の汚染を防止できる膨張弁を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、本体（１０）に形成され、冷媒を流通させる冷媒通路（１０１）と、冷媒通路（１０１）に形成された弁口（１４）と、本体（１０）に対して可動し、弁口（１４）の開度を調節する弁体（１７）と、弁体（１７）を作動させる作動棒（２５）と、作動棒（２５）を駆動するパワーエレメント（４１）とを有し、本体（１０）と弁体（１７）との間は、弁体（１７）に対して付勢力を与えるばね部（３００）と、ばね部（３００）に対して力学的に並列に設けられたダッシュポット部（３１０）とを介して接続されていることを特徴とする膨張弁である。

これにより、弁体（１７）に生じる振動は、力学的に互いに並列に設けられたばね部（３００）及びダッシュポット部（３１０）によって減衰させることができる。したがって、弁体（１７）の振動を摺動抵抗により抑制する防振ばねを廃止できるため、磨耗粉の発生による冷凍サイクル内の汚染を防止できる。

請求項２に記載の発明は、ダッシュポット部（３１０）は、弁口（１４）よりも上流側に配置され、本体（１０）又は弁体（１７）の一方に対して固定された有底の筒状部（５１）と、本体（１０）又は弁体（１７）の他方に対して固定され、筒状部（５１）に対して進退可能に嵌合する柱状部（５２）と、筒状部（５１）と柱状部（５２）との間に形成され、筒状部（５１）に対する柱状部（５２）の進退により容積が変動し、冷媒が内部に満たされた冷媒室（５４）と、冷媒室（５４）に対し冷媒を流出入させる流出入路（５３）とを有していることを特徴としている。

これにより、流出入路（５３）を介して流出入する冷媒の粘性抵抗を用いてダッシュポット部（３１０）を形成できるため、ダッシュポット部（３１０）の構成を簡略化できる。

請求項３に記載の発明は、流出入路（５３）は、筒状部（５１）の内周面と柱状部（５２）の外周面との間の隙間に形成されていることを特徴としている。

これにより、筒状部（５１）と柱状部（５２）とを比較的緩く嵌合させることによって、流出入路（５３）を容易に形成することができる。

請求項４に記載の発明は、筒状部（５１）は、弁体（１７）を支持する支持部材（２０）、又は本体（１０）に螺合固定されて付勢力を調節可能な調節ねじ（３０）の一方に形成され、柱状部（５２）は、前記支持部材（２０）又は前記調節ねじ（３０）の他方に形成されていることを特徴としている。

これにより、部品点数を増加させずにダッシュポット部（３１０）を形成できるため、膨張弁の部品コスト及び組立てコストを低減できる。

請求項５に記載の発明は、柱状部（６２）は、ばね部（３００）を収容する凹部（６５）を有していることを特徴としている。

これにより、ダッシュポット部（３１０）の径を大きくすることができ、ストロークに対する冷媒の流出入量を多くできるため、減衰効果を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、本体（１０）に形成され、パワーエレメント（４１）により過熱度が検出される冷媒を流通させる過熱度検出通路（１０２）と、過熱度検出通路（１０２）と冷媒通路（１０１）との間を貫通し、作動棒（７１）が進退可能に挿通される貫通孔（７０）とをさらに有し、貫通孔（７０）は、過熱度検出通路（１０２）側に形成された大内径部（７０ａ）と、冷媒通路（１０１）側に形成され、大内径部（７０ａ）よりも内径の小さい小内径部（７０ｂ）とを有し、作動棒（７１）は、過熱度検出通路（１０２）側に形成されて大内径部（７０ａ）に嵌合する大外径部（７１ａ）と、冷媒通路（１０１）側に形成されて小内径部（７０ｂ）に嵌合する小外径部（７１ｂ）とを有し、ダッシュポット部（３１０）は、大内径部（７０ａ）の内周面と小外径部（７１ｂ）の外周面との間に形成され、貫通孔（７０）に対する作動棒（７１）の進退により容積が変動し、冷媒が内部に満たされた冷媒室（７３）と、冷媒室（７３）に対し冷媒を流出入させる流出入路（７２ｂ）とを有していることを特徴としている。

これにより、貫通孔（７０）を介して冷媒通路（１０１）と過熱度検出通路（１０２）との間に生じる冷媒の漏れを意図的に利用して、ダッシュポット部（３１０）を形成することができる。

請求項７に記載の発明は、流出入路（７２ｂ）は、小内径部（７０ｂ）の内周面と小外径部（７１ｂ）の外周面との間の隙間に形成されていることを特徴としている。

これにより、貫通孔（７０）の小内径部（７０ｂ）と作動棒（７１）の小外径部（７１ｂ）とを比較的緩く嵌合させることによって、流出入路（７２ｂ）を容易に形成することができる。

請求項８に記載の発明は、小外径部（７１ｂ）の外周面には、流出入路（７２ｂ）を拡大する切欠き部（７４）が形成されていることを特徴としている。

これにより、流出入路（７２ｂ）を容易に拡大することができる。

請求項９に記載の発明は、ダッシュポット部（３１０）は、本体（１０）に対し一端側が固定され、弁体（１７）に対し他端側が固定された蛇腹状のベローズ（８０）と、ベローズ（８０）内に形成され、ベローズ（８０）の伸縮により容積が変動し、冷媒が内部に満たされた冷媒室（８２）と、ベローズ（８０）の側面に形成され、冷媒室（８２）に対し冷媒を流出入させる孔部（８１）とを有していることを特徴としている。

これにより、孔部（８１）を介してベローズ（８０）内外で流出入する冷媒の粘性抵抗を用いてダッシュポット部（３１０）を形成できるため、ダッシュポット部（３１０）の構成を簡略化できる。

請求項１０に記載の発明は、ダッシュポット部（３１０）は、本体（１０）に対し一端側が固定され、弁体（１７）に対し他端側が固定されたゴムダンパ（９０）を有していることを特徴としている。

これにより、ゴムダンパ（９０）の物性を利用してダッシュポット部（３１０）を形成できるため、ダッシュポット部（３１０）の構成を簡略化できる。

請求項１１に記載の発明は、ダッシュポット部（３１０）は、本体（１０）に対し一端側が固定され、弁体（１７）に対し他端側が固定された連泡性の発泡部材（１１０）を有していることを特徴としている。

これにより、発泡部材（１１０）を用いてダッシュポット部（３１０）を形成できるため、ダッシュポット部（３１０）の構成を簡略化できる。

請求項１２に記載の発明は、本体（１０）に形成され、冷媒を流通させる冷媒通路（１０１）と、冷媒通路（１０１）に形成された弁口（１４）と、本体（１０）に対して可動し、弁口（１４）の開度を調節する弁体（１７）と、弁体（１７）を作動させる作動棒（２５）と、作動棒（２５）を駆動するパワーエレメント（４１）とを有し、本体（１０）と弁体（１７）との間は、弁体（１７）に対して付勢力を与えるばね部（３００）と、ばね部（３００）に対して力学的に直列に設けられたダッシュポット部（３１０）とを介して接続されていることを特徴とする膨張弁である。

これにより、弁体（１７）に生じる振動は、力学的に互いに直列に設けられたばね部（３００）及びダッシュポット部（３１０）によってある程度減衰させることができる。したがって、弁体（１７）の振動を摺動抵抗により抑制する防振ばねを廃止できるため、磨耗粉の発生による冷凍サイクル内の汚染を防止できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態による膨張弁１の構成を示す模式的な断面図である。図２は、図１のＩＩ部を拡大して示す断面図である。図１及び図２に示すように、膨張弁１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル２００に設けられている。冷凍サイクル２００は、冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮機２１０と、圧縮機２１０で圧縮された高温高圧の気相冷媒を空気との熱交換により冷却し、液相冷媒を膨張弁１に送る凝縮器２２０と、膨張弁１で減圧膨張した気液二相冷媒を空気との熱交換により加熱して蒸発させ、気相冷媒を圧縮機２１０に戻す蒸発器２３０とを有している。冷凍サイクル２００内を循環する冷媒として、例えばフロン系冷媒が用いられる。

膨張弁１は、アルミニウム合金等を用いて作製された略角柱形状の本体ブロック（本体）１０を有している。本体ブロック１０には、凝縮器２２０から蒸発器２３０に至る冷媒の流路の一部として冷媒通路１０１が形成されている。冷媒通路１０１の一端側には、凝縮器２２０側から液相冷媒を流入させる流入口１２が形成されている。冷媒通路１０１の他端側には、蒸発器２３０側に気液二相冷媒を流出させる流出口１３が形成されている。冷媒通路１０１の途中には、部分的に径が絞られて図中上下方向に延伸するオリフィス１１が形成されている。オリフィス１１の上流端には弁口１４が形成されている。

弁口１４の上流側には、冷媒通路１０１に連通して本体ブロック１０の図中下方に開口された弁室１８が形成されている。弁室１８内には、本体ブロック１０に対して可動して弁口１４を上流側から開閉する球状の弁体１７と、弁体１７を支持する支持部材２０と、支持部材２０を弁体１７の閉弁方向に付勢するコイルばね（ばね部）３００とが収容されている。支持部材２０は、コイルばね３００の内周側に挿入される円柱部２０ａと、コイルばね３００の一端側に当接するフランジ部２０ｂとを有している。

弁室１８の開口端には、調節ねじ３０が本体ブロック１０に対して螺合固定されている。調節ねじ３０は、コイルばね３００の他端側に当接しており、コイルばね３００により弁体１７に与えられる付勢力を調節できるようになっている。弁室１８の密閉性は、調節ねじ３０と弁室１８内壁面との間がＯリング３１によって円筒面固定されていることにより確保されている。弁室１８は弁口１４よりも上流側に位置しているため、弁室１８内は高温高圧の液相冷媒により満たされている。

支持部材２０の円柱部２０ａの底部には、有底円筒状の筒状部（凹部）５１が形成されている。一方、調節ねじ３０には、弁室１８側に向かって突出し、筒状部５１に進退自在に嵌合する円柱状の柱状部５２を有している。筒状部５１と柱状部５２とは比較的緩く嵌合しているため、筒状部５１の内周面と柱状部５２の外周面との間には、通常の嵌合隙間よりも広い隙間５３が形成されている。隙間５３は、液相冷媒の流出入を許容する程度の広さに形成されており、冷媒の流出入路として機能する。

筒状部５１の底面と柱状部５２の先端面との間には、冷媒室５４が形成されている。冷媒室５４は隙間５３を介して弁室１８と連通しているため、冷媒室５４内は高温高圧の液相冷媒により満たされている。ただし、冷凍サイクル内に冷媒を循環させる前（初回の運転前）には、冷媒室５４内は弁室１８内と同様に例えば真空状態にある。冷媒室５４の容積は、筒状部５１に対して柱状部５２が進退することにより変動するようになっている。容積が変動すると、冷媒室５４内の液相冷媒は、隙間５３を介して外部（弁室１８）との間で流出入する。したがって、筒状部５１に対して柱状部５２が進退移動すると、隙間５３を介して流出入する液相冷媒の粘性抵抗によって、進退移動の速度に比例する減衰力が働くようになっている。すなわち、筒状部５１、柱状部５２、冷媒室５４及び隙間５３と、隙間５３を介して流出入する液相冷媒とによってダッシュポット部３１０が形成されている。

図３は、本実施形態における膨張弁１の本体ブロック１０と弁体１７との間の力学的モデルを示す図である。図３において上端側は弁体１７（支持部材２０）側を表しており、下端側は本体ブロック１０（調節ねじ３０）側を表している。図３に示すように、本体ブロック１０と弁体１７との間は、変位に比例する応力を生じさせるばね部３００と、ばね部３００に対して力学的に並列に設けられ、速度に比例する応力を生じさせるダッシュポット部３１０とによって接続されている。すなわち、本体ブロック１０と弁体１７との間の力学的な構造はフォークトモデルになっている。

図１に戻り、本体ブロック１０内において冷媒通路１０１の図中上方には、蒸発器２３０から圧縮機２１０に至る冷媒の流路の一部として過熱度検出通路１０２が形成されている。過熱度検出通路１０２の一端側には、蒸発器２３０側からの気相冷媒を流入させる流入口２１が形成されている。過熱度検出通路１０２の他端側には、圧縮機２１０側に気相冷媒を流出させる流出口２２が形成されている。過熱度検出通路１０２と冷媒通路１０１の弁口１４よりも下流側との間には、断面円形状に開口されて図中上下方向に直線状に延伸する貫通孔２４が形成されている。

また、過熱度検出通路１０２において貫通孔２４の開口端に対向する位置には、本体ブロック１０の図中上方に開口された開口部４０が形成されている。開口部４０には、パワーエレメント（感温駆動部）４１が取り付けられている。パワーエレメント４１は、蓋体４２と、蓋体４２に対し下方から固着された下側部材４３と、蓋体４２及び下側部材４３に周縁部の全周が挟持されたダイヤフラム４４とを有している。蓋体４２には、ダイヤフラム４４との間に密閉空間４５を形成するための凹部４２ａが設けられている。密閉空間４５内には、飽和状態の冷媒が封入されている。ダイヤフラム４４は、例えばステンレス鋼を用いて薄膜状に形成されており、密閉空間４５の内外の圧力差に応じて変形変位する。密閉空間４５内の冷媒には、過熱度検出通路１０２を通過する冷媒の温度が伝達されるようになっている。下側部材４３は、円筒部４３ａとフランジ部４３ｂとを有している。パワーエレメント４１は、円筒部４３ａの外周に形成されたねじ部を開口部４０に螺合することによって本体ブロック１０に取り付けられている。ダイヤフラム４４の下方には、ストッパ部材４６が配置されている。ストッパ部材４６の周縁部は、ダイヤフラム４４と下側部材４３のフランジ部４３ｂとにより所定の間隙を介して挟まれている。

過熱度検出通路１０２と冷媒通路１０１との間の貫通孔２４には、棒状の形状を有する作動棒２５が進退自在に挿通されている。作動棒２５の一端側はストッパ部材４６に取り付けられており、他端側はオリフィス１１を貫通して弁体１７に当接している。

過熱度検出通路１０２を通過する冷媒の過熱度が上昇し、密閉空間４５内外の圧力差が増大すると、ダイヤフラム４４は下方に変位する。これにより、ストッパ部材４６を介して作動棒２５が押し下げられるため、弁体１７はコイルばね３００の付勢力に抗して開弁方向に移動する。一方、過熱度検出通路１０２を通過する冷媒の過熱度が低下し、密閉空間４５内外の圧力差が減少すると、ダイヤフラム４４は上方に変位する。これにより、作動棒２５を押し下げる力が弱まり、弁体１７はコイルばね３００の付勢力により閉弁方向に移動する。したがって、弁口１４を通過する冷媒の量は、蒸発器２３０出口側の冷媒の過熱度が所定の値になるように調節される。

本実施形態では、弁体１７に生じる振動は、力学的に互いに並列に設けられたばね部３００及びダッシュポット部３１０によって減衰させることができる。したがって、弁体１７の振動を摺動抵抗により抑制する従来の防振ばねを廃止できるため、磨耗粉の発生による冷凍サイクル２００内の汚染を防止できる。

また、ばね部３００及びダッシュポット部３１０が並列に設けられたフォークトモデルは減衰機構として理想的であるため、従来と比較して広い周波数帯での弁振動を抑制する効果が期待できる。したがって本実施形態によれば、防振ばねを用いた従来の構成よりも高い異音防止効果が得られる。

さらに本実施形態では、ダッシュポット部３１０が、筒状部５１、柱状部５２、冷媒室５４及び隙間５３と、隙間５３を流出入する液相冷媒とによって構成されている。したがって、ダッシュポット部３１０の構成を簡略化できる。また、隙間５３を液相冷媒の流出入路として用いているため、ダッシュポット部３１０の流出入路を容易に形成することができる。

また本実施形態では、筒状部５１は支持部材２０と一体的に形成されており、柱状部５２は調節ねじ３０と一体的に形成されている。したがって、防振ばねが必要であった従来の構成に対し、本実施形態では部品点数を増加させずにダッシュポット部３１０を形成できるため、膨張弁１の部品コスト及び組立てコストを低減できる。

ここで、本実施形態では、支持部材２０に筒状部５１が形成され、調節ねじ３０に柱状部５２が形成された例を挙げたが、支持部材２０に柱状部を形成し、調節ねじ３０に筒状部を形成して、支持部材２０及び調節ねじ３０との間の嵌合関係を逆にしても同様の効果が得られる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における膨張弁２の部分構成を示す模式的な断面図であり、図２に対応する部分を示している。図４に示すように、本実施形態の膨張弁２は、コイルばね３００が冷媒室６４内に収容されている点に特徴を有している。筒状部６１は、調節ねじ３０と一体的に形成されており、本体ブロック１０に対して固定されている。柱状部６２は、支持部材２０と一体的に形成されており、弁体１７に対して固定されている。柱状部６２の先端部には、有底円筒状の凹部６５が形成されている。凹部６５は、冷媒室６４を形成するとともにコイルばね３００を収容している。コイルばね３００の一端側は凹部６５の底面に当接しており、他端側は調節ねじ３０に当接している。柱状部６２の外周面と筒状部６１の内周面との間には、液相冷媒の流出入路として機能する隙間６３が形成されている。ダッシュポット部３１０は、筒状部６１、柱状部６２、冷媒室６４及び隙間６３と、隙間６３を介して流出入する液相冷媒とによって構成されている。

本実施形態の力学的モデルは図３に示した第１実施形態の力学的モデルと同様であるため、本実施形態によれば第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、第１実施形態ではコイルばね３００が筒状部５１の外側に配置されているため、ダッシュポット部３１０の径をコイルばね３００の内径よりも大きくするのが困難であった。これに対し本実施形態では、コイルばね３００が柱状部６２の内側の凹部６５内に配置されているため、第１実施形態よりもダッシュポット部３１０の径を大きくすることができる。したがって、同じストロークに対して冷媒の流出入量を多くできるため、隙間６３を広めに設計しても高い減衰効果が得られる。

ここで、本実施形態では、支持部材２０に柱状部６２が形成され、調節ねじ３０に筒状部６１が形成された例を挙げたが、支持部材２０に筒状部を形成し、調節ねじ３０に凹部を備えた柱状部を形成して、支持部材２０及び調節ねじ３０との間の嵌合関係を逆にしても同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５乃至図７を用いて説明する。図５は、本実施形態における膨張弁３の構成を示す模式的な断面図である。図５に示すように、本実施形態の膨張弁３は、ダッシュポット部３１０が貫通孔７０と作動棒７１との間に形成されている点に特徴を有している。冷媒通路１０１の冷媒圧力は過熱度検出通路１０２の冷媒圧力よりも高いため、冷媒通路１０１を通過する冷媒は、貫通孔７０を介して過熱度検出通路１０２側に微量ずつ漏れる。本実施形態では、貫通孔７０を介した冷媒の漏れを意図的に利用してダッシュポット部３１０を形成している。

貫通孔７０は、過熱度検出通路１０２側に形成された大内径部７０ａと、冷媒通路１０１側に形成され、大内径部７０ａよりも内径の小さい小内径部７０ｂとを有している。大内径部７０ａと小内径部７０ｂとの間には、内周段差部７０ｃが形成されている。

作動棒７１は、過熱度検出通路１０２側に形成されて大内径部７０ａに嵌合する大外径部７１ａと、冷媒通路１０１側に形成されて小内径部７０ｂに嵌合する小外径部７１ｂとを有している。大外径部７１ａと小外径部７１ｂとの間には、外周段差部７１ｃが形成されている。外周段差部７１ｃは、内周段差部７０ｃよりも過熱度検出通路１０２側に位置している。

これにより、大内径部７０ａの内周面と小外径部７１ｂの外周面とが対向する外周段差部７１ｃと内周段差部７０ｃとの間には、冷媒室７３が形成される。冷媒室７３には、冷媒通路１０１側から漏れ出す冷媒により満たされた状態にある。冷媒室７３の容積は、作動棒７１が貫通孔７０に対して進退することにより変動する。小内径部７０ｂの内周面と小外径部７１ｂの外周面との間の隙間７２ｂは、冷媒室７３内の冷媒が冷媒通路１０１との間で流出入する流出入路として機能する。また、大内径部７０ａの内周面と大外径部７１ａの外周面との間の隙間７２ａを、冷媒室７３内の冷媒が過熱度検出通路１０２との間で流出入する流出入路として機能させてもよい。

本実施形態の力学的モデルは図３に示した第１実施形態の力学的モデルと同様であるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。ただし、本実施形態では冷媒室７３の径を大きくするのが困難であるため、フォークトモデルにおけるダッシュポット成分は比較的小さくなる場合がある。

図６は、本実施形態の変形例における膨張弁３の構成を示す模式的な断面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。図６及び図７に示すように、本変形例は、作動棒７１の小外径部７１ｂに切欠き部７４が部分的に形成されている点に特徴を有している。切欠き部７４は、作動棒７１の軸方向に延伸している。切欠き部７４の上端部は開弁状態における内周段差部７０ｃよりも上方に位置し、下端部は閉弁状態における貫通孔７０の冷媒通路１０１側の開口端部よりも下方に位置している。切欠き部７４と小内径部７０ｂの内周面との間には、流出入路７５が形成されている。冷媒室７３内の冷媒は、隙間７２ｂ及び流出入路７５を介して冷媒通路１０１との間で流出入できるようになっている。

本変形例では、切欠き部７４により形成される流出入路７５によって、冷媒の流出入路を容易に拡大することができるため、冷媒室７３と冷媒通路１０１との間において冷媒を確実に流出入させることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図８及び図９を用いて説明する。図８は、本実施形態における膨張弁４の部分構成を示す模式的な断面図であり、図２に対応する部分を示している。図８に示すように、本実施形態の膨張弁４は、金属製で蛇腹状のベローズ８０が支持部材２０と調節ねじ３０との間に設けられている点に特徴を有している。ベローズ８０は、コイルばね３００の内周側にコイルばね３００と同軸に配置され、作動棒２５及び弁体１７の進退に伴って弾性伸縮するようになっている。ベローズ８０の一端側は支持部材２０の下面に固定されており、他端側は調節ねじ３０の突出部３２に固定されている。突出部３２は、コイルばね３００の内周側において調節ねじ３０から支持部材２０に向かって突出しており、ベローズ８０とコイルばね３００との長さの差を調節するために設けられている。

ベローズ８０の側面には、比較的小さい孔部８１が形成されている。孔部８１は、液相冷媒の流出入を許容する程度の大きさに形成されている。

ベローズ８０内には、冷媒室８２が形成されている。冷媒室８２は孔部８１を介して弁室１８と連通しているため、冷媒室８２内は高温高圧の液相冷媒により満たされている。冷媒室８２の容積は、ベローズ８０が伸縮することにより変動するようになっている。容積が変動すると、冷媒室８２内の液相冷媒は、孔部８１を介して外部（弁室１８）との間で流出入する。したがって、作動棒２５及び弁体１７が進退移動すると、孔部８１を介して流出入する液相冷媒の粘性抵抗によって、進退移動の速度に比例する減衰力が働くようになっている。すなわち、ベローズ８０、冷媒室８２及び孔部８１と、孔部８１を介して流出入する液相冷媒とによって、ダッシュポット部３１０が形成されている。また、ベローズ８０は弾性伸縮するため、例えばコイルばね３００よりも小さいばね定数を有するばね部３１１を構成している。

図９は、本実施形態における膨張弁４の本体ブロック１０と弁体１７との間の力学的モデルを示す図である。図９に示すように、本体ブロック１０と弁体１７との間は、変位に比例する応力を生じさせるばね部（コイルばね）３００と、例えばばね部３００よりも小さいばね定数を有し、ばね部３００と同様に変位に比例する応力を生じさせるばね部３１１と、速度に比例する応力を生じさせるダッシュポット部３１０とによって接続されている。ばね部３００、３１１及びダッシュポット部３１０は、それぞれ力学的に並列に設けられている。

本実施形態では、本体ブロック１０と弁体１７との間が、ばね部３００、３１１と、ばね部３００、３１１に並列に設けられたダッシュポット部３１０とを介して接続されているため、第１実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態では、ベローズ８０が追加部品として必要になるため、膨張弁４の部品コストの低減効果はさほど高くない場合がある。しかしながら、従来の防振ばねと比較すると、ベローズ８０は単純な形状を有しているため取扱いや組付けが容易になる。したがって、膨張弁４の組立てコストを低減できる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態における膨張弁５の部分構成を示す模式的な断面図であり、図２に対応する部分を示している。図１０に示すように、本実施形態の膨張弁５は、支持部材２０と調節ねじ３０との間にゴムダンパ９０が設けられている点に特徴を有している。ゴムダンパ９０は、コイルばね３００に対して軸方向が略垂直になるように配置されたゴム製の中空円筒状の本体部９１と、本体部９１の互いに対向する位置の外周面に形成された２つの突起部９２、９３とを有している。一方の突起部９２は、支持部材２０に形成された突出部２６下面の嵌入孔に嵌入され、弁体１７に対して固定されている。他方の突起部９３は、調節ねじ３０に形成された突出部３３上面の嵌入孔に嵌入され、本体ブロック１０に対して固定されている。突出部２６、３３は、コイルばね３００の内周側において支持部材２０及び調節ねじ３０から互いに対向する方向に突出しており、本体部９１の直径とコイルばね３００の長さとの差を調節するために設けられている。本体部９１は、作動棒２５及び弁体１７の進退に伴って弾性的に扁平変形する。

ゴムダンパ９０の形成材料であるゴムは、物性として、比較的高い弾性及び減衰性を有している。これためゴムダンパ９０は、単体でフォークトモデルを構成し、コイルばね３００に並列に配置されるばね部３１１及びダッシュポット部３１０として機能する。

本実施形態の力学的モデルは、図９に示した第４実施形態の力学的モデルと同様であるため、第４実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態では、ゴムダンパ９０が追加部品として必要になるため、膨張弁５の部品コストの低減効果はさほど高くない場合がある。しかしながら、従来の防振ばねと比較すると、ゴムダンパ９０は単純な形状を有しているため取扱いや組付けが容易になる。したがって、膨張弁５の組立てコストを低減できる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態における膨張弁６の部分構成を示す模式的な断面図であり、図２に対応する部分を示している。図１１に示すように、本実施形態の膨張弁６は、支持部材２０と調節ねじ３０との間にスポンジ等の連泡性の発泡部材１１０を有している点に特徴を有している。発泡部材１１０は、例えば円柱状の形状を有している。発泡部材１１０の一端側は支持部材２０に形成された突出部２６下面に接続され、弁体１７に対して固定されている。発泡部材１１０の他端側は調節ねじ３０に形成された突出部３３上面に接続され、本体ブロック１０に対して固定されている。発泡部材１１０は、内部から表面まで連続した孔部（気泡）を有している。発泡部材１１０は弁室１８内に配置されているため、発泡部材１１０の孔部内は、表面から浸入した高温高圧の液相冷媒により満たされている。作動棒２５及び弁体１７が進退移動すると、発泡部材１１０が変形するため孔部内の容積が変動し、内部の冷媒が外部との間で流出入する。したがって、作動棒２５及び弁体１７が進退移動すると、発泡部材１１０の内外で流出入する液相冷媒の粘性抵抗によって減衰力が働くようになっている。すなわち発泡部材１１０と発泡部材１１０の内外で流出入する液相冷媒とによって、ダッシュポット部３１０が形成されている。また、発泡部材１１０はある程度の弾性を有しているため、発泡部材１１０は、例えばコイルばね３００よりも小さいばね定数を有するばね部３１１を形成している。

本実施形態の力学的モデルは、図９に示した第４実施形態の力学的モデルと同様であるため、第４実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態では、発泡部材１１０が追加部品として必要になるため、膨張弁６の部品コストの低減効果はさほど高くない場合がある。しかしながら、従来の防振ばねと比較すると、発泡部材１１０は単純な形状を有しているため取扱いや組付けが容易になる。したがって、膨張弁６の組立てコストを低減できる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本実施形態における膨張弁７の部分構成を示す模式的な断面図であり、図２に対応する部分を示している。図１２に示すように、本実施形態の膨張弁７は、支持部材１２０と弁体１７とが、ダッシュポット部３１０を介して接続されている点に特徴を有している。

支持部材１２０は、有底円筒状の嵌合穴１２２を上面に有している。嵌合穴１２２には、円柱状の円柱部材１２１の一端側が進退自在に嵌合している。円柱部材１２１の他端側は弁体１７に固定されている。嵌合穴１２２と円柱部材１２１とは比較的緩く嵌合しているため、嵌合穴１２２の内周面と円柱部材１２１の外周面との間には、通常の嵌合隙間よりも広い隙間１２３が形成されている。隙間１２３は、液相冷媒の流出入を許容する程度の広さに形成されており、冷媒の流出入路として機能する。

嵌合穴１２２の底面と円柱部材１２１の先端面との間には、冷媒室１２４が形成されている。冷媒室１２４は隙間１２３を介して弁室１８と連通しているため、冷媒室１２４内は高温高圧の液相冷媒により満たされている。冷媒室１２４の容積は、嵌合穴１２２に対して円柱部材１２１が進退することにより変動するようになっている。容積が変動すると、冷媒室１２４内の液相冷媒は、隙間１２３を介して外部との間で流出入する。したがって、嵌合穴１２２に対して円柱部材１２１が進退移動すると、隙間１２３を介して流出入する液相冷媒の粘性抵抗によって、進退移動の速度に比例する減衰力が働くようになっている。すなわち、嵌合穴１２２、円柱部材１２１、冷媒室１２４及び隙間１２３と、隙間１２３を介して流出入する液相冷媒とによってダッシュポット部３１０が形成されている。

図１３は、本実施形態における膨張弁７の本体ブロック１０と弁体１７との間の力学的モデルを示す図である。図１３に示すように、本体ブロック１０と弁体１７との間は、ばね部３００と、ばね部３００に対して力学的に直列に設けられたダッシュポット部３１０とによって接続されている。すなわち、本体ブロック１０と弁体１７との間の力学的な構造はマクスウェルモデルになっている。

本実施形態では、弁体１７に生じる振動は、ダッシュポット部３１０によってある程度減衰させることができる。したがって、弁体１７の振動を摺動抵抗により抑制する従来の防振ばねを廃止できるため、磨耗粉の発生による冷凍サイクル２００内の汚染を防止できる。ただし本実施形態では、ばね部３００の振動を抑えるのが困難であるため、第１乃至第６の実施形態ほどの振動抑制効果が得られない場合がある。

ここで、本実施形態の構成に対し、嵌合穴１２２より小さい外径を有するコイルばねを別途追加し、円柱部材１２１の先端面と嵌合穴１２２の底面とを当該コイルばねを介して接続するようにしてもよい。こうすることにより、力学的モデルにおいてダッシュポット部３１０と新たに設けられたばね部とが並列に配置されるため、弁体１７の振動を効果的に抑制することができる。

（その他の実施形態）
上記第１乃至第３及び第７実施形態では、冷媒室の内外で冷媒を流出入させる流出入路として嵌合隙間を用いているが、嵌合隙間から独立した流出入路を別途設けてもよい。

また上記実施形態では、閉弁方向に付勢された弁体１７が作動棒２５によって押し下げられることにより開弁する膨張弁を例に挙げたが、弁体１７が作動棒２５によって引き上げられることにより開弁する膨張弁にも適用できる。

さらに上記実施形態では、フロン系冷媒を用いる膨張弁を例を挙げたが、ＣＯ_２冷媒等の他の冷媒を用いる膨張弁にも適用できる。

第１実施形態における膨張弁の構成を示す模式的な断面図である。 図１のＩＩ部を拡大して示す断面図である。 第１実施形態における膨張弁の本体ブロックと弁体との間の力学的モデルを示す図である。 第２実施形態における膨張弁の部分構成を示す模式的な断面図である。 第３実施形態における膨張弁の構成を示す模式的な断面図である。 第３実施形態の変形例における膨張弁の構成を示す模式的な断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。 第４実施形態における膨張弁の部分構成を示す模式的な断面図である。 第４実施形態における膨張弁の本体ブロックと弁体との間の力学的モデルを示す図である。 第５実施形態における膨張弁の部分構成を示す模式的な断面図である。 第６実施形態における膨張弁の部分構成を示す模式的な断面図である。 第７実施形態における膨張弁の部分構成を示す模式的な断面図である。 第７実施形態における膨張弁の本体ブロックと弁体との間の力学的モデルを示す図である。

符号の説明

１、２、３、４、５、６、７ 膨張弁
１０ 本体ブロック（本体）
１４ 弁口
１７ 弁体
２０ 支持部材
２４、７０ 貫通孔
２５、７１ 作動棒
３０ 調節ねじ
４１ パワーエレメント
５１、６１ 筒状部
５２、６２ 柱状部
５３、６３、７２ａ、７２ｂ、１２３ 隙間（流出入路）
５４、６４、７３、８２、１２４ 冷媒室
６５ 凹部
７０ａ 大内径部
７０ｂ 小内径部
７１ａ 大外径部
７１ｂ 小外径部
７４ 切欠き部
８０ ベローズ
８１ 孔部
９０ ゴムダンパ
１０１ 冷媒通路
１０２ 過熱度検出通路
１１０ 発泡部材
３００ コイルばね（ばね部）
３１０ ダッシュポット部

Claims (12)

1. 本体（１０）に形成され、冷媒を流通させる冷媒通路（１０１）と、
   前記冷媒通路（１０１）に形成された弁口（１４）と、
   前記本体（１０）に対して可動し、前記弁口（１４）の開度を調節する弁体（１７）と、
   前記弁体（１７）を作動させる作動棒（２５）と、
   前記作動棒（２５）を駆動するパワーエレメント（４１）とを有し、
   前記本体（１０）と前記弁体（１７）との間は、前記弁体（１７）に対して付勢力を与えるばね部（３００）と、前記ばね部（３００）に対して力学的に並列に設けられたダッシュポット部（３１０）とを介して接続されていることを特徴とする膨張弁。
2. 前記ダッシュポット部（３１０）は、
   前記弁口（１４）よりも上流側に配置され、前記本体（１０）又は前記弁体（１７）の一方に対して固定された有底の筒状部（５１）と、
   前記本体（１０）又は前記弁体（１７）の他方に対して固定され、前記筒状部（５１）に対して進退可能に嵌合する柱状部（５２）と、
   前記筒状部（５１）と前記柱状部（５２）との間に形成され、前記筒状部（５１）に対する前記柱状部（５２）の進退により容積が変動し、前記冷媒が内部に満たされた冷媒室（５４）と、
   前記冷媒室（５４）に対し前記冷媒を流出入させる流出入路（５３）とを有していることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
3. 前記流出入路（５３）は、前記筒状部（５１）の内周面と前記柱状部（５２）の外周面との間の隙間に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の膨張弁。
4. 前記筒状部（５１）は、前記弁体（１７）を支持する支持部材（２０）、又は前記本体（１０）に螺合固定されて前記付勢力を調節可能な調節ねじ（３０）の一方に形成され、
   前記柱状部（５２）は、前記支持部材（２０）又は前記調節ねじ（３０）の他方に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の膨張弁。
5. 前記柱状部（６２）は、前記ばね部（３００）を収容する凹部（６５）を有していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の膨張弁。
6. 前記本体（１０）に形成され、前記パワーエレメント（４１）により過熱度が検出される冷媒を流通させる過熱度検出通路（１０２）と、
   前記過熱度検出通路（１０２）と前記冷媒通路（１０１）との間を貫通し、前記作動棒（７１）が進退可能に挿通される貫通孔（７０）とをさらに有し、
   前記貫通孔（７０）は、前記過熱度検出通路（１０２）側に形成された大内径部（７０ａ）と、前記冷媒通路（１０１）側に形成され、前記大内径部（７０ａ）よりも内径の小さい小内径部（７０ｂ）とを有し、
   前記作動棒（７１）は、前記過熱度検出通路（１０２）側に形成されて前記大内径部（７０ａ）に嵌合する大外径部（７１ａ）と、前記冷媒通路（１０１）側に形成されて前記小内径部（７０ｂ）に嵌合する小外径部（７１ｂ）とを有し、
   前記ダッシュポット部（３１０）は、
   前記大内径部（７０ａ）の内周面と前記小外径部（７１ｂ）の外周面との間に形成され、前記貫通孔（７０）に対する前記作動棒（７１）の進退により容積が変動し、前記冷媒が内部に満たされた冷媒室（７３）と、
   前記冷媒室（７３）に対し前記冷媒を流出入させる流出入路（７２ｂ）とを有していることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
7. 前記流出入路（７２ｂ）は、前記小内径部（７０ｂ）の内周面と前記小外径部（７１ｂ）の外周面との間の隙間に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の膨張弁。
8. 前記小外径部（７１ｂ）の外周面には、前記流出入路（７２ｂ）を拡大する切欠き部（７４）が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の膨張弁。
9. 前記ダッシュポット部（３１０）は、
   前記本体（１０）に対し一端側が固定され、前記弁体（１７）に対し他端側が固定された蛇腹状のベローズ（８０）と、
   前記ベローズ（８０）内に形成され、前記ベローズ（８０）の伸縮により容積が変動し、前記冷媒が内部に満たされた冷媒室（８２）と、
   前記ベローズ（８０）の側面に形成され、前記冷媒室（８２）に対し前記冷媒を流出入させる孔部（８１）とを有していることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
10. 前記ダッシュポット部（３１０）は、前記本体（１０）に対し一端側が固定され、前記弁体（１７）に対し他端側が固定されたゴムダンパ（９０）を有していることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
11. 前記ダッシュポット部（３１０）は、前記本体（１０）に対し一端側が固定され、前記弁体（１７）に対し他端側が固定された連泡性の発泡部材（１１０）を有していることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
12. 本体（１０）に形成され、冷媒を流通させる冷媒通路（１０１）と、
    前記冷媒通路（１０１）に形成された弁口（１４）と、
    前記本体（１０）に対して可動し、前記弁口（１４）の開度を調節する弁体（１７）と、
    前記弁体（１７）を作動させる作動棒（２５）と、
    前記作動棒（２５）を駆動するパワーエレメント（４１）とを有し、
    前記本体（１０）と前記弁体（１７）との間は、前記弁体（１７）に対して付勢力を与えるばね部（３００）と、前記ばね部（３００）に対して力学的に直列に設けられたダッシュポット部（３１０）とを介して接続されていることを特徴とする膨張弁。

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