JP2016145656A - 膨張弁およびその配管取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張弁におけるカルマン渦音の発生を防止又は抑制する。
【解決手段】ある態様の配管取付構造は、膨張弁の第２の通路１４に対し、蒸発器の出口側につながる配管６０を導入ポート８に挿入するように取り付け、圧縮機の入口側につながる配管７０を導出ポート９に挿入するように取り付けて構成される。配管６０と配管７０とは、シャフト３３を挟んで対向するように取り付けられる。この配管取付構造は、配管６０の開口端と配管７０の開口端とを定常波の腹とする気柱の固有振動を防止又は抑制する固有振動抑制構造を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクルに好適な膨張弁の配管取付構造に関する。

自動車用空調装置の冷凍サイクルには一般に、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮後の液冷媒を絞り膨張させて霧状にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させて蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器が設けられている。膨張弁としては、例えば、蒸発器から導出された冷媒が所定の過熱度を有するように、蒸発器の出口側の冷媒の温度および圧力を感知して弁部を開閉し、蒸発器へ送出する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁が用いられる。

このような膨張弁のボディには、凝縮器から蒸発器へ向かう冷媒を通過させる第１の通路と、蒸発器から戻ってきた冷媒を通過させて圧縮機へ導出する第２の通路とが形成される。第１の通路には弁孔が形成され、その弁孔に対向するように弁体が配設される。弁体は、弁孔に接離し、蒸発器へ向かう冷媒の流量を調整する。また、ボディの一端には、第２の通路を流れる冷媒の温度および圧力を感知して作動するパワーエレメントが設けられる。パワーエレメントの駆動力は、長尺状のシャフトを介して弁体に伝達される。シャフトは、第１の通路と第２の通路とを離隔する隔壁に設けられた挿通孔を貫通し、その挿通孔に摺動可能に支持される。シャフトの一端側はパワーエレメントに接続され、他端側は弁孔を通って弁体に接続される（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−２４２１２９号公報

ところで、このような膨張弁においては、第２の通路を流れる冷媒がシャフトを経る際にシャフトの下流側にカルマン渦が生じ、それによる異音（以下「カルマン渦音」ともいう）が発生することがある。これは、第２の通路においてシャフトが存在する空間の固有値（固有振動数）と、カルマン渦の周波数とが対応して共鳴すること（固有値の一致）が原因と考えられる。このような問題への対処として、その空間固有値とカルマン渦の周波数とをずらすよう設計することが考えられる。しかしながら、このような対処をしても、例えば膨張弁の継手が変更されるなどして空間固有値が変化した場合、再び固有値が一致する可能性がある。また、冷媒の流速によってもカルマン渦の周波数が変化するため、それによって固有値が一致する可能性もある。それにより、カルマン渦音が発生する可能性がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、膨張弁におけるカルマン渦音の発生を防止又は抑制することにある。

本発明のある態様は、冷凍サイクルに設けられる膨張弁に適用される配管取付構造である。この膨張弁は、熱交換器を経て流入した冷媒を弁部を通過させることで絞り膨張させて蒸発器へ供給し、蒸発器から戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して弁部の開度を制御するとともに、その冷媒を圧縮機へ向けて導出する。この膨張弁は、熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートと、その冷媒を蒸発器へ向けて導出するための第１導出ポートと、第１導入ポートと第１導出ポートとをつなぐ第１の通路と、第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、蒸発器から戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートと、その冷媒を圧縮機へ向けて導出するための第２導出ポートと、第２導入ポートと第２導出ポートとをつなぐ第２の通路と、を有するボディと、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、ボディの第２の通路に対して第１の通路とは反対側に設けられ、第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、一端側が第２の通路を横断してパワーエレメントに接続され、他端側が第１の通路と第２の通路との隔壁を貫通して弁体に接続され、パワーエレメントの駆動力を弁体に伝達するシャフトと、を備える。

この配管取付構造は、このような膨張弁に対し、蒸発器の出口側につながる第１配管を第２導入ポートに挿入するように取り付け、圧縮機の入口側につながる第２配管を第２導出ポートに挿入するように取り付けて構成される。第１配管と第２配管とがシャフトを挟んで対向するように取り付けられる。この配管取付構造は、第１配管の開口端と第２配管の開口端とを定常波の腹とする気柱の固有振動を防止又は抑制する固有振動抑制構造を備える。

この態様によると、固有振動抑制構造により、第１配管の開口端と第２配管の開口端とを定常波の腹とする気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。すなわち、第１配管の開口端と第２配管の開口端との間の空間固有値そのものをなくすか、又はその空間固有値の実質的影響をなくすことができる。その結果、カルマン渦の周波数の値にかかわらず、カルマン渦音の発生を防止又は抑制することができる。

本発明の別の態様は膨張弁である。この膨張弁のボディは、蒸発器の出口側につながる第１配管を第２導入ポート側から挿入するように受け入れ可能な第１配管接続部と、圧縮機の入口側につながる第２配管を第２導出ポート側から挿入するように受け入れ可能な第２配管接続部と、第１配管接続部と第２配管接続部との間において、第１配管接続部に接続される第１配管の先端開口部と軸線方向に対向し、第２の通路の軸線に直角な面に対して傾斜する傾斜面と、を有する。

この態様によると、ボディに第１配管と第２配管とが取り付けられると、それらの間にシャフトが位置するようになる。そのような構成において、第２の通路を流れる冷媒の波が通路内で反射されるとしても、傾斜面の存在により軸線とずれた方向に反射されるため、気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。すなわち、第１配管接続部と第２配管接続部との間の空間固有値そのものをなくすか、又はその空間固有値の実質的影響をなくすことができる。その結果、カルマン渦の周波数の値にかかわらず、カルマン渦音の発生を防止又は抑制することができる。

本発明のさらの別の態様は膨張弁である。この膨張弁のボディは、蒸発器の出口側につながる第１配管を第２導入ポート側から挿入するように受け入れ可能な第１配管接続部と、圧縮機の入口側につながる第２配管を第２導出ポート側から挿入するように受け入れ可能な第２配管接続部と、第１配管接続部と第２配管接続部との間において、第２配管接続部に接続される第２配管の先端開口部と軸線方向に対向し、第２の通路の軸線に直角な面に対して４５度以上の角度にて傾斜する傾斜面と、を有する。

このような構成において、第２の通路を流れる冷媒の波が通路内で上流側に反射されるとしても、その傾斜面の存在により軸線とずれた方向に反射されるため、気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。その結果、カルマン渦の周波数の値にかかわらず、カルマン渦音の発生を防止又は抑制することができる。

本発明によれば、膨張弁におけるカルマン渦音の発生を防止又は抑制できる。

第１実施形態に係る膨張弁の断面図である。 配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。 変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。 第２実施形態に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。 第３実施形態に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。 変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。 変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。 変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。 変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略することがある。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る配管取付構造が適用される膨張弁について説明する。
この膨張弁は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される温度式膨張弁である。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を気液に分離する受液器、分離された液冷媒を絞り膨張させて霧状にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器が設けられている。

図１は、第１実施形態に係る膨張弁の断面図である。
膨張弁１は、アルミニウム合金からなる素材を押出成形して得た部材に所定の切削加工を施して得られたボディ２を有する。このボディ２は角柱状をなし、その内部には冷媒の絞り膨張を行う弁部が設けられている。ボディ２の長手方向の端部には、「駆動部」として機能するパワーエレメント３が設けられている。

ボディ２の側部には、受液器側（凝縮器側）から高温・高圧の液冷媒を導入する導入ポート６、膨張弁１にて絞り膨張された低温・低圧の冷媒を蒸発器へ向けて導出する導出ポート７、蒸発器にて蒸発された冷媒を導入する導入ポート８、膨張弁１を通過した冷媒を圧縮機側へ導出する導出ポート９が設けられている。導入ポート６と導出ポート９との間には、図示しない配管取付用のスタッドボルトを植設可能とするためのねじ穴１０が形成されている。各ポートには、配管の継手が接続される。

膨張弁１においては、導入ポート６、導出ポート７およびこれらをつなぐ冷媒通路により第１の通路１３が構成されている。第１の通路１３の中間部には、弁部が設けられている。導入ポート６から導入された冷媒は、その弁部にて絞り膨張されて霧状となり、導出ポート７から蒸発器へ向けて導出される。一方、導入ポート８、導出ポート９およびこれらをつなぐ冷媒通路により第２の通路１４が構成されている。第２の通路１４は、ストレートに延びており、その中間部がパワーエレメント３の内部と連通している。なお、ここでいう「ストレート」は、一つの軸線（直線）に沿って延びていることを意味し、通路に段差や傾斜面があったとしても、それらが軸線に対して対称な形状であれば含まれる。導入ポート８から導入された冷媒の一部は、パワーエレメント３に供給されて感温される。第２の通路１４を通過した冷媒は、導出ポート９から圧縮機へ向けて導出される。

第１の通路１３の中間部には弁孔１６が設けられ、その弁孔１６の導入ポート６側の開口端縁により弁座１７が形成されている。弁座１７に導入ポート６側から対向するように弁体１８が配置されている。弁体１８は、弁座１７に着脱して弁部を開閉する球状のボール弁体４１と、そのボール弁体４１を下方から支持する弁体受け４３とを接合して構成されている。

ボディ２の下端部には、内外を連通させる連通孔１９が形成されており、その上半部により弁体１８を収容する弁室４０が形成されている。弁室４０は、弁孔１６に連通し、弁孔１６と同軸状に形成されている。弁室４０は、また、側部にて上流側通路３７を介して導入ポート６に連通している。上流側通路３７は、弁室４０に向けて開口する小孔４２を含む。小孔４２は、第１の通路１３の通路断面が局部的に狭小化されて形成されている。

弁孔１６は、下流側通路３９を介して導出ポート７に連通している。すなわち、上流側通路３７、弁室４０、弁孔１６および下流側通路３９が、第１の通路１３を構成している。上流側通路３７と下流側通路３９とは互いに平行であり、それぞれ弁孔１６の軸線に対して直角方向に延在している。なお、変形例においては、上流側通路３７と下流側通路３９との互いの投影が直角をなすように（互いにねじれの位置となるように）導入ポート６又は導出ポート７の位置を設定してもよい。

連通孔１９の下半部には、その連通孔１９を外部から封止するようにアジャストねじ２０が螺着されている。弁体１８（正確には弁体受け４３）とアジャストねじ２０との間には、弁体１８を閉弁方向に付勢するスプリング２３が介装されている。アジャストねじ２０のボディ２への螺入量を調整することで、スプリング２３の荷重を調整することができる。アジャストねじ２０とボディ２との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング２４が介装されている。

一方、ボディ２の上端部には凹部５０が設けられ、凹部５０の底部に内外を連通させる開口部５２が設けられている。パワーエレメント３は、その下部が凹部５０に螺着され、開口部５２を封止するようにボディ２に組み付けられている。凹部５０とパワーエレメント３との間の空間により、感温室５４が形成されている。

パワーエレメント３は、アッパーハウジング２６とロアハウジング２７との間にダイヤフラム２８を挟むように介装し、そのロアハウジング２７側にディスク２９を配置して構成されている。アッパーハウジング２６はステンレス材を有蓋状にプレス成形して得られる。ロアハウジング２７は、ステンレス材を段付円筒状にプレス成形して得られる。ディスク２９は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、両ハウジングよりも熱伝導率が大きい。ダイヤフラム２８は、本実施形態では金属薄板からなる。

パワーエレメント３は、アッパーハウジング２６とロアハウジング２７との互いの開口部を突き合わせ、その外縁部にダイヤフラム２８の外縁部を挟むようにして組み付け、両ハウジングの接合部に沿って外周溶接が施されることにより容器状に形成されている。パワーエレメント３の内部は、ダイヤフラム２８により密閉空間Ｓ１と開放空間Ｓ２とに仕切られ、その密閉空間Ｓ１には感温用のガスが封入されている。開放空間Ｓ２は、開口部５２を介して第２の通路１４に連通する。パワーエレメント３とボディ２との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング３０が介装されている。第２の通路１４を通過する冷媒の圧力および温度は、開口部５２とディスク２９に設けられた溝部５３を通ってダイヤフラム２８の下面に伝達される。また、冷媒の温度については、主に熱伝導率が大きいディスク２９を介してダイヤフラム２８に伝達される。

ボディ２の中央部には、第１の通路１３と第２の通路１４との間の隔壁３５を貫通するように挿通孔３４が設けられている。この挿通孔３４は、小径部４４と大径部４６とを有する段付孔となっており、小径部４４には長尺状のシャフト３３が摺動可能に挿通されている。シャフト３３は、金属製（例えばステンレス製）のロッドであり、ディスク２９と弁体１８との間に介装されている。これにより、ダイヤフラム２８の変位よる駆動力が、ディスク２９およびシャフト３３を介して弁体１８へ伝達され、弁部が開閉される。

シャフト３３の上半部は第２の通路１４を横断し、下半部は挿通孔３４の小径部４４に摺動可能に支持されている。大径部４６（「取付孔」として機能する）には、シャフト３３に軸線方向と直角な方向の付勢力、つまり横荷重（摺動荷重）を付与するための防振ばね４８が収容されている。シャフト３３がその防振ばね４８の横荷重を受けることにより、冷媒圧力の変動によるシャフト３３や弁体１８の振動が抑制される。なお、防振ばね４８の具体的構造については、例えば特開２０１３−２４２１２９号公報に記載の構成を採用することができるため、その詳細な説明については省略する。

なお、本実施形態では、挿通孔３４とシャフト３３との間にＯリング等のシール部材は設けられていないが、シャフト３３と小径部４４とのクリアランスが十分に小さいため、第１の通路１３から第２の通路１４への冷媒の漏れは抑制される。すなわち、いわゆるクリアランスシールが実現されている。

以上のように構成された膨張弁１は、蒸発器から導入ポート８を介して戻ってきた冷媒の圧力及び温度をパワーエレメント３が感知してダイヤフラム２８が変位する。このダイヤフラム２８の変位が駆動力となり、ディスク２９およびシャフト３３を介して弁体１８に伝達されて弁部を開閉させる。一方、受液器から供給された液冷媒は、導入ポート６から導入され、弁部を通過することにより絞り膨張されて、低温・低圧の霧状の冷媒になる。その冷媒は導出ポート７から蒸発器へ向けて導出される。

次に、配管取付構造について説明する。図２は、配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。（Ａ）は本実施形態に係る配管取付構造を示し、（Ｂ）は比較例に係る配管取付構造を示す。

図２（Ａ）に示すように、導入ポート８には、蒸発器の出口側と膨張弁１とをつなぐ配管６０（「第１配管」に対応する）の先端部（継手）が接続される。すなわち、導入ポート８およびその近傍は、配管６０を挿入するように受け入れ可能な「第１配管接続部」を構成する。配管６０の先端部の外周面にはシール用のＯリング６２が嵌着されており、冷媒の外部への漏洩を防止している。また、配管６０の先端部近傍には半径方向外向きに突出するフランジ部６４が形成されており、そのフランジ部６４がボディ２の側面に係止されることにより、第２の通路１４に対する配管６０の挿入量が規定されている。

一方、導出ポート９には、圧縮機の入口側と膨張弁１とをつなぐ配管７０（「第２配管」に対応する）の先端部（継手）が接続される。すなわち、導出ポート９およびその近傍は、配管７０を挿入するように受け入れ可能な「第２配管接続部」を構成する。配管７０の先端部の外周面にはシール用のＯリング７２が嵌着されており、冷媒の外部への漏洩を防止している。また、配管７０の先端部近傍には半径方向外向きに突出するフランジ部７４が形成されており、そのフランジ部７４がボディ２の側面に係止されることにより、第２の通路１４に対する配管７０の挿入量が規定されている。なお、これらの配管６０，７０は、それぞれ図示しない配管固定プレートを介してボディ２に固定されるが、その説明については省略する。

そして特に、配管７０の配管６０との対向面が、第２の通路１４の軸線に直角な先端面７６と、その先端面７６に対して傾斜する傾斜面７８とを有する。すなわち、配管７０の先端開口部が、先端に向けて内径が大きくなるテーパ形状とされており、そのテーパ面により傾斜面７８が形成されている。その結果、図２（Ｂ）に示す比較例の配管１７０と対比すると、配管７０は、第２の通路１４の軸線に直角な面が小さくなっている。このことは、本実施形態の配管取付構造において、気柱の固有振動が比較例よりも生じ難くされていることを意味する。

すなわち、比較例の場合、下流側の配管１７０の先端開口部には、本実施形態のような傾斜面は設けられておらず、第２の通路１４の軸線に直角な先端面１７６が大きく形成されている。このため、第２の通路１４において、配管６０から導入された冷媒の波が配管１７０の先端面１７６にて軸線方向に反射され易い。その結果、配管６０と配管１７０との間の空間Ｓに気柱の定常波が生じ易く、その配管６０の開口端と配管１７０の開口端とを定常波の腹とする気柱が形成され易い。このため、その気柱の固有振動が相対的に発生し易い。そのため、冷媒がシャフト３３を経る際にそのシャフト３３の下流側に生じるカルマン渦の周波数と、その気柱の固有振動数とが対応してカルマン渦音を発生する可能性が相対的に高い。

これに対し、本実施形態によれば、傾斜面７８が設けられることにより第２の通路１４の軸線に直角な先端面７６が小さくされている。このため、第２の通路１４において、配管６０から導入された冷媒の波が配管７０の端面にて軸線方向に反射され難い。その結果、配管６０と配管７０との間の空間Ｓに気柱の定常波が生じ難い。このため、その気柱の固有振動そのものが発生し難く、上述したカルマン渦音が発生する可能性が低い。すなわち、配管７０に設けられた傾斜面７８が、「固有振動抑制構造」を構成している。

以上に説明したように、本実施形態によれば、固有振動抑制構造により、配管６０の開口端と配管７０の開口端とを定常波の腹とする気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。すなわち、配管６０の開口端と配管７０の開口端との間の空間固有値の実質的影響がなくなる。その結果、冷媒がシャフト３３を経ることによるカルマン渦の周波数の値にかかわらず、固有値の一致によるカルマン渦音の発生を防止又は抑制することができる。

（変形例）
図３は、変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。（Ａ）は第１変形例を示し、（Ｂ）は第２変形例を示す。図３（Ａ）に示すように、第１変形例においては、下流側の配管７０ａの端面が、Ｒ形状の傾斜面７８ａとされている。このような構成によっても、配管７０ａにおいて第２の通路１４の軸線に直角な面を小さくすることができる。その結果、冷媒の波が配管７０ａの端面にて軸線方向に反射され難く、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図３（Ｂ）に示すように、第２変形例においては、下流側の配管７０ｂの先端開口部が、先端に向けて外径が小さくなるテーパ形状とされており、そのテーパ面により傾斜面７８ｂが形成されている。このような構成によっても、配管７０ｂにおいて第２の通路１４の軸線に直角な面を小さくすることができる。その結果、冷媒の波が配管７０ｂの端面にて軸線方向に反射され難く、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る配管取付構造について説明する。図４は、第２実施形態に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。（Ａ）は本実施形態に係る配管取付構造を示し、（Ｂ）は変形例に係る配管取付構造を示す。

図４（Ａ）に示すように、本実施形態では、下流側の配管２７０の上流側に環状の吸音材２８０が設けられている。吸音材２８０は、例えばグラスウールやウレタン等の多孔質材からなり、音の発生原因となる波のエネルギーを吸収し、その波動を減衰させる。この吸音材２８０は、配管２７０の平坦な先端面２７６に接着され、その先端部に第１実施形態と同様の傾斜面７８（テーパ面）を有する。本実施形態では図示のように、吸音材２８０の内径を配管２７０の内径に等しくしている。このような構成によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、より高い防音効果を得ることが可能となる。また、配管２７０の先端面２７６が軸線に対して直角とされてよいため、配管２７０の先端部に特殊な加工を施す必要がなく、汎用性が高い。

なお、このような吸音材の構造については種々選択することが可能である。図４（Ｂ）に示す変形例では、吸音材２８０ａが、図３（Ａ）に示したものと同様のＲ形状の傾斜面７８ａを有する。このような構造によっても同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る配管取付構造について説明する。図５は、第３実施形態に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。
本実施形態では、図２（Ｂ）に示した比較例の配管１７０が採用される。一方、第２の通路３１４において配管６０と配管１７０とに挟まれる中間部３２０の内径を、両配管の内径と等しくしている。すなわち、中間部３２０の内周面と両配管の内周面との間に実質的に段差がない構造とされている。このような構成により、配管６０の開口端と配管１７０の開口端とを定常波の腹とする気柱が形成され難い。このため、そのため、シャフト３３の下流側に生じるカルマン渦の周波数と、気柱の固有振動数とが対応してカルマン渦音を発生する可能性は低い。すなわち、固有値の一致によるカルマン渦音の発生を防止又は抑制することができる。

ただし、本実施形態のように、第２の通路３１４の中間部３２０と配管１７０との間に間隙ＣＬが形成される場合、冷媒がその間隙ＣＬを通過する際に風切音のような流動音が発生することがある。発明者らの検証により、その流動音はその間隙の深さ（半径方向の長さ）が大きいほど顕著に現れることが分かった。この流動音は、以下のような変形例を採用することにより抑制することが可能である。

（変形例）
図６および図７は、変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。図６（Ａ）は第１変形例を示し、図６（Ｂ）は第２変形例を示す。図７（Ａ）は第３変形例を示し、図７（Ｂ）は第４変形例を示す。

図６（Ａ）に示す第１変形例においては、第２の通路３１４の中間部３２０と配管１７０との間隙ＣＬを封止する封止部材３３０が設けられる。封止部材３３０は、ゴム等の弾性体からなる環状部材であり、間隙ＣＬに挟まれるフランジ状のシール部３３２と、第２の通路３１４および配管１７０の双方の内周面に密着して間隙ＣＬの開口部を封止する封止部３３４とを含む。本実施形態では、その封止部材３３０を予め配管１７０の先端に装着し、その状態で配管１７０を導出ポート９から挿入する。それにより、ボディ２に配管１７０が組み付けられると同時に封止部材３３０の第２の通路３１４への取り付けが完了する。このような構成により、間隙ＣＬが閉塞されるため、上述した流動音が防止又は抑制されるようになる。

一方、図６（Ｂ）に示す第２変形例においては、下流側の配管３７０の先端開口部を図２（Ａ）の配管７０と同様にテーパ状に構成している。すなわち、配管３７０の先端に向けて内径が大きくなる傾斜面７８（テーパ面）が設けられ、それにより間隙ＣＬ（狭小部）の深さを小さくしている。このような構成により、流動音の抑制が可能となる。

図７（Ａ）に示す第３変形例においては逆に、下流側の配管１７０については図５に示した態様とし、第２の通路３２２の中間部３２４にテーパ形状を施している。すなわち、中間部３２４における配管１７０との対向面が傾斜面３２６（テーパ面）とされている。このような構成によっても間隙ＣＬ（狭小部）の深さを小さくでき、流動音を抑制することが可能となる。

図７（Ｂ）に示す第４変形例においては、第２の通路３３２の中間部３３４と下流側の配管３７２との双方に互いに相補形状となる傾斜面３２８，３７４（テーパ面）がそれぞれ施されている。このような構成によっても間隙ＣＬ（狭小部）の深さを小さくでき、流動音を抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では図５に示したように、上流側の配管６０については断面の厚みが下流側の配管１７０と比較して小さい。このため、第１〜第４変形例においては下流側の配管に対してのみ流動音への対策が施されているが、上流側の配管についても同様の対策を行ってよいことは言うまでもない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

図８および図９は、変形例に係る配管取付構造の主要部を示す部分拡大断面図である。図８（Ａ）は第５変形例を示し、図８（Ｂ）は第６変形例を示す。図９（Ａ）は第７変形例を示し、図９（Ｂ）は第８変形例を示す。

上記第１，第２実施形態では、下流側の配管そのもの又はその配管に固定される部材に傾斜面を設ける例を示したが、その傾斜面をボディに形成してもよい。図８（Ａ）に示す第５変形例では、ボディ４０２における第１配管接続部４１０と第２配管接続部４１２との間に傾斜面４７８（固有振動抑制構造）が設けられている。この傾斜面４７８は、シャフト３３の下流側に位置する。本変形例は、上流側の配管６０に対向する傾斜面４７８を第２の通路４１４に形成し、第２の通路４１４における傾斜面４７８の下流側を拡径して第２配管接続部４１２とし、下流側の配管１７０を組み付けている。傾斜面４７８は、第１配管接続部４１０に接続される配管６０の先端開口部と軸線方向に対向する。それにより、上流側から流れてくるガス冷媒を軸線に対して斜めに反射可能としている。本変形例では特に、第２の通路４１４の軸線に直角な面に対する傾斜面４７８の角度θを４５度以上とすることで、ガス冷媒が上流側に向けて反射され難くしている。この傾斜面４７８の存在により、ガス冷媒が軸線とずれた方向に反射されるため、気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。

このような構成により、配管６０，１７０に特殊な構造を要したり、傾斜面を構成するための別部材を追加する必要がないものとしている。それにより、汎用の配管をそのまま使用することができる。また、図示のように下流側の配管１７０を空間Ｓの外側に配置することで、ボディ４０２内のスペースを有効活用することができ、膨張弁の小型化を図ることが可能となる。

図８（Ｂ）に示す第６変形例では、ボディ５０２における第１配管接続部５１０と第２配管接続部５１２との間に傾斜面５２０が設けられている。この傾斜面５２０は、第２の通路５１４の中間部の通路断面が下流側に向けて大きくなるテーパ面として形成されている。本変形例では特に、傾斜面５２０を第１配管接続部５１０と第２配管接続部５１２との間の全域にわたって形成しており、その傾斜面５２０の基端となる中間部の上流側開口端の内径と配管６０の開口端の内径とを一致させている。また、第２の通路５１４の軸線に直角な面に対する傾斜面５２０の角度θを４５度以上としている。このような構成によれば、仮に第２の通路５１４においてガス冷媒の波が上流側に向けて反射されたとしても、傾斜面５２０により軸線とずれた方向に反射されるため、気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。その結果、カルマン渦の周波数の値にかかわらず、カルマン渦音の発生を防止又は抑制することができる。また、このように第２の通路５１２の中間部をテーパ形状とすることにより、その中間部と配管１７０との間隙ＣＬ（狭小部）の深さを小さくできるため、流動音の抑制が可能となる。

図９（Ａ）に示す第７変形例では、ボディ６０２における第１配管接続部６１０と第２配管接続部６１２との間に傾斜面６２０が設けられている。この傾斜面６２０は、第６変形例とは逆に、第２の通路６１４の中間部の通路断面が下流側に向けて小さくなるテーパ面として形成されている。本変形例では特に、傾斜面６２０を第１配管接続部６１０と第２配管接続部６１２との間の全域にわたって形成している。また、第２の通路６１４の軸線に直角な面に対する傾斜面６２０の角度θを４５度以上としている。このような構成により、仮に第２の通路６１４においてガス冷媒の波が上流側に向けて反射されるとしても、軸線とずれた方向に反射されるため、気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。

図９（Ｂ）に示す第８変形例では、ボディ７０２における第１配管接続部７１０と第２配管接続部７１２との間に部分的な傾斜面７２０が設けられている。この傾斜面７２０は、シャフト３３の上流側に設けられたテーパ面からなり、配管１７０の先端開口部と軸線方向に対向する。本変形例では特に、第２の通路７１４の軸線に直角な面に対する傾斜面７２０の角度θを４５度以上としている。このような構成により、ガス冷媒の波が配管１７０の先端面１７６にて上流側に向けて反射されたとしても、傾斜面７２０により軸線とずれた方向に反射されるため、気柱の固有振動そのものが防止又は抑制される。

上記第２実施形態では、吸音材に傾斜面を設ける例を示した。変形例においては、そのような傾斜面を設けることなく、吸音材によって気柱の定常波を減衰させる効果のみを得るようにしてもよい。

上記実施形態の膨張弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の膨張弁は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルに凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。その際、パワーエレメント３を構成するダイヤフラムの強度を補うために、例えば金属製の皿ばね等を重ねて配置してもよい。

上記実施形態では、上記膨張弁を、外部熱交換器を経て流入した冷媒を絞り膨張させて蒸発器（室内蒸発器）へ供給するものとして構成する例を示した。変形例においては、上記膨張弁を、ヒートポンプ式の車両用冷暖房装置に適用し、内部熱交換器の下流側に設置してもよい。すなわち、上記膨張弁を、内部熱交換器を経て流入した冷媒を絞り膨張させて外部熱交換器（室外蒸発器）へ供給するものとして構成してもよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１ 膨張弁、２ ボディ、３ パワーエレメント、６ 導入ポート、７ 導出ポート、８ 導入ポート、９ 導出ポート、１３ 第１の通路、１４ 第２の通路、１６ 弁孔、１８ 弁体、２８ ダイヤフラム、３３ シャフト、３４ 挿通孔、３５ 隔壁、５４ 感温室、６０ 配管、７０ 配管、７６ 先端面、７８ 傾斜面、１７０ 配管、１７６ 先端面、２７０ 配管、２８０ 吸音材、３１４ 第２の通路、３２０ 中間部。

Claims (10)

1. 冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を弁部を通過させることで絞り膨張させて蒸発器へ供給し、前記蒸発器から戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒を圧縮機へ向けて導出する膨張弁であって、
   前記熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートと、その冷媒を前記蒸発器へ向けて導出するための第１導出ポートと、前記第１導入ポートと前記第１導出ポートとをつなぐ第１の通路と、前記第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、前記蒸発器から戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートと、その冷媒を前記圧縮機へ向けて導出するための第２導出ポートと、前記第２導入ポートと第２導出ポートとをつなぐ第２の通路と、を有するボディと、
   前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
   前記ボディの前記第２の通路に対して前記第１の通路とは反対側に設けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
   一端側が前記第２の通路を横断して前記パワーエレメントに接続され、他端側が前記第１の通路と前記第２の通路との隔壁を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達するシャフトと、
   を備える膨張弁に対し、前記蒸発器の出口側につながる第１配管を前記第２導入ポートに挿入するように取り付け、前記圧縮機の入口側につながる第２配管を前記第２導出ポートに挿入するように取り付けて構成される配管取付構造であって、
   前記第１配管と前記第２配管とが前記シャフトを挟んで対向するように取り付けられ、
   前記第１配管の開口端と前記第２配管の開口端とを定常波の腹とする気柱の固有振動を防止又は抑制する固有振動抑制構造を備えることを特徴とする配管取付構造。
2. 前記固有振動抑制構造は、前記第２配管における前記第１配管との対向面が、前記第２の通路の軸線に直角な面に対して傾斜する傾斜面を有することにより実現されていることを特徴とする請求項１に記載の配管取付構造。
3. 前記固有振動抑制構造は、前記第２配管における前記第１配管との対向面において、前記第２の通路の軸線に直角な部分を小さくする形状により実現されていることを特徴とする請求項１または２に記載の配管取付構造。
4. 前記固有振動抑制構造は、前記第２配管の先端側に設けられた吸音材を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配管取付構造。
5. 前記固有振動抑制構造は、前記第１配管の内径と、前記第２配管の内径と、前記第２の通路における前記第１配管と前記第２配管との間にある中間部の内径と、を実質的に等しくすることにより実現されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の配管取付構造。
6. 前記第２の通路の中間部と前記第２配管との間隙を封止する封止部材が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の配管取付構造。
7. 前記第２の通路の中間部における前記第２配管との対向面と、前記第２配管における前記中間部との対向面の少なくとも一方が、前記第２の通路の軸線に直角な面に対して傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請求項５に記載の配管取付構造。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の配管取付構造を組み込み可能な前記第２の通路を有することを特徴とする膨張弁。
9. 冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を弁部を通過させることで絞り膨張させて蒸発器へ供給し、前記蒸発器から戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒を圧縮機へ向けて導出する膨張弁であって、
   前記熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートと、その冷媒を前記蒸発器へ向けて導出するための第１導出ポートと、前記第１導入ポートと前記第１導出ポートとをつなぐ第１の通路と、前記第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、前記蒸発器から戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートと、その冷媒を前記圧縮機へ向けて導出するための第２導出ポートと、前記第２導入ポートと第２導出ポートとをつなぐ第２の通路と、を有するボディと、
   前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
   前記ボディの前記第２の通路に対して前記第１の通路とは反対側に設けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
   一端側が前記第２の通路を横断して前記パワーエレメントに接続され、他端側が前記第１の通路と前記第２の通路との隔壁を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達するシャフトと、
   を備え、
   前記ボディは、
   前記蒸発器の出口側につながる第１配管を前記第２導入ポート側から挿入するように受け入れ可能な第１配管接続部と、
   前記圧縮機の入口側につながる第２配管を前記第２導出ポート側から挿入するように受け入れ可能な第２配管接続部と、
   前記第１配管接続部と前記第２配管接続部との間において、前記第１配管接続部に接続される前記第１配管の先端開口部と軸線方向に対向し、前記第２の通路の軸線に直角な面に対して傾斜する傾斜面と、
   を有することを特徴とする膨張弁。
10. 冷凍サイクルに設けられ、熱交換器を経て流入した冷媒を弁部を通過させることで絞り膨張させて蒸発器へ供給し、前記蒸発器から戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒を圧縮機へ向けて導出する膨張弁であって、
    前記熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートと、その冷媒を前記蒸発器へ向けて導出するための第１導出ポートと、前記第１導入ポートと前記第１導出ポートとをつなぐ第１の通路と、前記第１の通路の中間部に設けられた弁孔と、前記蒸発器から戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートと、その冷媒を前記圧縮機へ向けて導出するための第２導出ポートと、前記第２導入ポートと第２導出ポートとをつなぐ第２の通路と、を有するボディと、
    前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
    前記ボディの前記第２の通路に対して前記第１の通路とは反対側に設けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
    一端側が前記第２の通路を横断して前記パワーエレメントに接続され、他端側が前記第１の通路と前記第２の通路との隔壁を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達するシャフトと、
    を備え、
    前記ボディは、
    前記蒸発器の出口側につながる第１配管を前記第２導入ポート側から挿入するように受け入れ可能な第１配管接続部と、
    前記圧縮機の入口側につながる第２配管を前記第２導出ポート側から挿入するように受け入れ可能な第２配管接続部と、
    前記第１配管接続部と前記第２配管接続部との間において、前記第２配管接続部に接続される前記第２配管の先端開口部と軸線方向に対向し、前記第２の通路の軸線に直角な面に対して４５度以上の角度にて傾斜する傾斜面と、
    を有することを特徴とする膨張弁。

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