JP2016223751A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】温度式膨張弁においてシャフトとボディとの摺動による摩耗を抑制し、シャフトへの摩耗粉の凝着を抑制する。
【解決手段】膨張弁１は、第１の通路１３と第２の通路１４とを離隔する隔壁３５に挿通孔を有するボディ２と、第２の通路１４を流れる冷媒の温度と圧力を感知して、弁部を開閉させるための駆動力を発生するパワーエレメント３と、挿通孔を摺動可能に貫通し、パワーエレメント３の駆動力を弁体１８に伝達するシャフト３３と、シャフト３３を同軸状に支持するとともに半径方向内向きに付勢して摺動抵抗を与える防振ばね４８と、挿通孔を規定する支持部６０の内周面とシャフト３３の外周面の一方に支持され、他方と密接する可撓性のＯリング５６と、を備える。膨張弁１は、シャフト３３の軸線方向に第１の通路１３側から第２の通路１４側に向けて、Ｏリング５６、シャフト３３と支持部６０との摺動部、防振ばね４８を順に含む配列を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は膨張弁に関し、特に冷凍サイクルに好適な温度式膨張弁に関する。

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の冷媒を送出する膨張弁、その冷媒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。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、蒸発器の出口側の冷媒の温度および圧力を感知して弁開度を調整し、蒸発器へ送出され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が通過する第１の通路と、蒸発器から戻ってきた冷媒が通過する第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、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形成された挿通孔を貫通し、ボディ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

このような膨張弁においては一般に、ボディがアルミニウム合金等の軟質材からなり、シャフトがステンレス等の硬質材からなるため、シャフトの摺動によりボディ側が摩耗して摩耗粉を生じさせることがある。ボディにおいて挿通孔を形成する支持部とシャフトとの間にはクリアランスがあるため、弁体の駆動中に両者の軸線が平行にずれて片当りとなったり、両者の軸線がクロスして支持部の両端位置において局所当りとなるなどし、それが摩耗を促進することも考えられる。このようにして摩耗粉が増加すると、それがシャフトに凝着して摺動抵抗を増加させ、弁部の作動応答性を低下させる虞がある。

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、温度式膨張弁においてシャフトとボディとの摺動による摩耗を抑制し、シャフトへの摩耗粉の凝着を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、上流側から流入した冷媒を絞り膨張させて蒸発器へ供給するための膨張弁である。この膨張弁は、上流側から蒸発器へ向けて流れる冷媒が通過する第１の通路と、蒸発器から戻ってきた冷媒が通過する第２の通路と、第１の通路に設けられた弁孔と、第１の通路と第２の通路とを離隔する隔壁に弁孔と同軸状に形成された挿通孔と、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、弁部を開閉させるための駆動力を発生するパワーエレメントと、挿通孔を摺動可能に貫通し、一端側がパワーエレメントに接続され、他端側が弁体に接続され、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、ボディに挿通孔と同軸状に固定され、シャフトが同軸状に挿通するようにシャフトを支持するとともに、シャフトを半径方向内向きに付勢して摺動抵抗を与える防振ばねと、挿通孔を規定する支持部の内周面とシャフトの外周面の一方に支持され、他方と密接する可撓性のシールリングと、を備える。

この膨張弁は、シャフトの軸線方向に第１の通路側から第２の通路側に向けて、シールリング、シャフトと支持部との摺動部、防振ばねを順に含む配列を有する。

この態様によると、防振ばねとシールリングとが、シャフトと支持部との摺動部を挟むように配置される。それにより、シャフトが、防振ばねおよびシールリングの２つの緩衝部材によって２点支持される形となり、シャフトと支持部との同軸度を高く維持することが可能となる。その結果、支持部の摩耗を抑制でき、シャフトへの摩耗粉の凝着を抑制できる。また、摺動部を挟んで相対的に高圧となる側（第１の通路側）にシールリングが配置されることで、摺動部への異物の侵入を効果的に防止又は抑制することができる。

本発明によれば、温度式膨張弁においてシャフトとボディとの摺動による摩耗を抑制し、シャフトへの摩耗粉の凝着を抑制することができる。

実施形態に係る膨張弁の断面図である。 シャフトの支持構造およびその周辺構造を表す図である。 シャフトの支持構造およびその周辺構造を表す図である。 変形例に係るシャフトの支持構造を表す図である。

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。

本実施形態は、本発明の膨張弁を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として具体化している。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（室外熱交換器）、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（室内熱交換器）が設けられている。ここでは便宜上、膨張弁以外については詳細な説明を省略する。

図１は、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。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が、ポリイミドフィルム等の薄膜状の樹脂材からなるものでもよい。

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とを離隔する隔壁３５を貫通するように段付孔３４が設けられている。この段付孔３４は、小径部４４と大径部４６とを同軸状に有する。小径部４４の下端が第１の通路１３に向けて開口し、大径部４６の上端が第２の通路１４に向けて開口する。小径部４４は、長尺状のシャフト３３を軸線方向に挿通する挿通孔を形成し、また、シャフト３３を摺動可能に支持する支持部６０を構成する。大径部４６は、後述する防振ばね４８を同軸状に収容する取付孔を形成する。

シャフト３３は、ステンレス等の硬質材からなるロッドであり、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の一端側は第２の通路１４を横断し、ディスク２９に接続される。シャフト３３の他端側は、第１の通路１３に延出して弁体１８に接続される。

大径部４６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。

防振ばね４８は、小径部４４と同軸状に固定され、シャフト３３が同軸状に挿通するようにそのシャフト３３を支持する。防振ばね４８は、シャフト３３を半径方向内向きに付勢して摺動抵抗を与える。

本実施形態では、段付孔３４とシャフト３３との間にＯリング５６（「シールリング」として機能する）が介装され、第１の通路１３から第２の通路１４への冷媒の漏れが防止されている。Ｏリング５６は、可撓性を有し、シャフト３３の外周面に支持され、支持部６０の内周面と密接する。図示のように、シャフト３３の軸線方向に第１の通路１３側から第２の通路１４側に向けて、Ｏリング５６、シャフト３３と支持部６０との摺動部、防振ばね４８が順に配置されている。なお、Ｏリング５６、防振ばね４８およびそれらの周辺の詳細については後述する。

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、シャフト３３の支持構造について詳細に説明する。
図２および図３は、シャフト３３の支持構造およびその周辺構造を表す図である。図２（Ａ）は図１のＡ部拡大図である。図２（Ｂ）は図１のＢ部拡大図である。図３（Ａ）は図１のＣ部拡大図である。図３（Ｂ）は防振ばね４８を正面側からみた斜視図である。図３（Ｃ）は防振ばね４８を背面側からみた斜視図である。図３（Ｄ）は防振ばね４８が大径部４６に挿通されたときの状態を示す平面図である。

図２（Ａ）に示すように、段付孔３４の小径部４４は、シャフト３３を支持する支持部６０と、下流側通路３９に向けて開口する拡径部６２とを有する。拡径部６２の径は、支持部６０の径よりもやや大きく、弁孔１６の径以下に設定されている。そして、支持部６０と拡径部６２との境界部に面取り加工（Ｃ面取り）が施され、テーパ状の境界面６１が形成されている。拡径部６２の開口端６３には面取りがなされておらず、エッジ状とされている。なお、本実施形態では面取り加工のテーパ角を、段付孔３４の軸線に対して４５度となるように設定したが、それ以外のテーパ角を採用してもよい。また、本実施形態ではその面取り加工をＣ面取りにより行っているが、Ｒ面取りとしてもよい。

このような構成により、支持部６０とシャフト３３との間のクリアランスＣＬ１を小さくするとともに、拡径部６２とシャフト３３との間のクリアランスＣＬ２をクリアランスＣＬ１よりも大きくしている。それにより、仮に段付孔３４の成形によって拡径部６２の開口端６３にバリが生じたとしても、そのバリがシャフト３３と干渉し難くし、支持部６０とシャフト３３との摺動部にバリが噛み込み難くなるようにしている。

一方、図２（Ｂ）にも示すように、シャフト３３は、下流側通路３９において縮径する段差部６４を有し、その段差部６４に弁孔１６に対向するテーパ状の対向面６６が形成されている。段差部６４の先端側である小径部６８が弁孔１６を貫通して弁体１８に接続されている。ボール弁体４１は、シャフト３３の先端と当接している。

以上のような構成により、図中太線矢印にて示すように、開弁時に上流側から導入された液冷媒は、弁孔１６と小径部６８との間隙（オリフィス通路）を通過することにより霧状の気液二相冷媒となり、下流側通路３９に導出される。このとき、冷媒の少なくとも一部は小径部６８に沿って流れるが、対向面６６に当たって進路を変化させられる。すなわち、その冷媒が段付孔３４へは向かい難くされている。

図示は省略するが、段付孔３４は以下のように加工される。すなわち、その段付孔３４の成形に先立ち、図示しないドリル（穴あけ工具）を用いた切削加工により、ボディ２に上流側通路３７、下流側通路３９、連通孔１９（弁室４０）、第２の通路１４が成形される（図１参照）。

続いて、ボディ２の上方からドリル（穴あけ工具）による穴あけ加工が施され、大径部４６の下穴があけられる。続いて、ボディ２の下方からドリル（穴あけ工具）による穴あけ加工が施され、段付孔３４の全体が成形される。ドリル７２の切削刃は、拡径部６２を成形するための段部を有する。このとき、その段部にも上述した境界面６１を成形するための切削機能があるため、支持部６０の下端開口部にバリが残存するようなことはない。一方、拡径部６２の開口端６３にはバリが生じることがある。しかし、上述したクリアランスＣＬ２が形成されることにより（図２（Ａ）参照）、そのバリがシャフト３３に干渉することはない。すなわち、段付孔３４の開口端およびその近傍が拡径されているため、仮にその段付孔３４の成形時にバリが発生したとしても、シャフト３３を挿通させたときにそのバリが干渉する可能性は低い。そのため、シャフト３３と段付孔３４（支持部６０）との間隙にバリが引き込まれることを防止又は抑制できる。

また、シャフト３３に段差部６４を設けたことで、弁孔１６を経た冷媒が、テーパ状の対向面６６に沿って流れ方向を変化させる。それにより、弁孔１６を経た噴流は、バリが発生する箇所を避けるようになる。すなわち、その噴流がバリやその他の異物をシャフト３３と段付孔３４（支持部６０）との間隙に押し込むといった事態を回避又は抑制できる。さらに、下流側通路３９の壁面に対して拡径部６２を掘り込む態様とすることで、テーパ面（境界面６１）の精度を比較的容易に確保できるといったメリットもある。

一方、図２（Ａ）に示すように、シャフト３３の外周面（摺動面）には環状凹部（環状溝）からなる嵌合部５８が周設され、その嵌合部５８にＯリング５６が嵌着されている。このような構成により、Ｏリング５６は、シャフト３３の外周面に支持され、支持部６０の内周面に密接する。図３（Ａ）にも示すように、Ｏリング５６は、シャフト３３における支持部６０との摺動部７０の軸線方向中央よりも第１の通路１３に近い側に配置されている。

なお、ここでいう「摺動部７０」は、シャフト３３において支持部６０と摺動し得る軸線方向の一つながりの領域を意味する。その意味では、嵌合部５８は、厳密には支持部６０と摺動しないが（嵌合部５８に嵌着されたＯリング５６が摺動する）、摺動部７０の中途に形成されている。一方、小径部４４における摺動部７２は、支持部６０である。ここでいう「摺動部７２」は、支持部６０においてシャフト３３が摺動し得る軸線方向の一つながりの領域を意味し、厳密には「被摺動部」であるが、ここでは「摺動部」と表現する。

より詳細には、小径部４４は、その下端に支持部６０よりも大径の拡径部６２を有する。拡径部６２は、第１の通路１３に向けて下方に開口する。Ｏリング５６は、支持部６０の開口端近傍（拡径部６２に近接する位置）に密接するように、シャフト３３の外周面に嵌着されている。この状態において、Ｏリング５６の軸線は、段付孔３４（小径部４４）の軸線と実質的に一致する。

図３（Ｂ）に示すように、防振ばね４８は、平坦な側壁を有する断面三角形状の筒状の本体１０２と、その３つの側壁にそれぞれ一体に形成されたばね部１０４を有する。３つのばね部１０４のうち一つは、本体１０２の一端に延出した部分からなる。残りの２つのばね部１０４は、本体１０２の側壁をＵ字状に打ち抜いた残余の部分により形成されている。各ばね部１０４は、その基端部が本体１０２に片持ち状に支持され、先端部が本体１０２の側壁に概ね沿うように周方向に延在している。ばね部１０４の先端部には、本体１０２の内側に向けて突出する半球状の膨出部１０６が設けられている。膨出部１０６は、シャフト３３の外周面に当接する「当接部」として機能する。

防振ばね４８は、帯状の板材を延在方向に沿った複数箇所にて曲げ加工することにより形成されるため、その側壁にはその板材の両端が対向する切れ目が存在する。すなわち、３つのばね部１０４のうち一つが本体１０２の一端部１０８となり、凸形状を有する。本体１０２の他端部１１０には概略長方形状の開口部１１２が設けられ、その先端部が本体１０２の内方に屈曲している。その屈曲部を入口として一端部１０８が挿入され、それにより本体１０２の両端部が幅方向にオーバラップする。

図３（Ｃ）に示すように、他端部１１０の先端の一部が開放されて切り口１１４となっている。ただし、その切り口１１４の幅は、本体１０２の一端部１０８であるばね部１０４の幅以下とされているため、無負荷状態において両端部が嵌合すると、その切り口１１４は実質的に閉じられることになる。このような構成により、本体１０２の両端部の隙間に他の部材が挟まり難くされている。すなわち、防振ばね４８がその流通過程において単品ではなく複数まとめて梱包されることを想定し、そのような状況においても複数の防振ばね４８が互いに絡み合わないようにし、取り扱いの便宜を図るものである。

防振ばね４８は、大径部４６に挿入される前の無負荷状態においては、本体１０２の両端部が位置する角部がやや外方に位置する非正三角形状となる。防振ばね４８を段付孔３４に挿入する際には、その両端部を近づけるように負荷をかけ、断面正三角形状に近い状態にしたうえで挿入する。防振ばね４８は、無負荷状態から弾性変形した状態で段付孔３４に挿入されるため、その負荷を解除した際の弾性反力により大径部４６に固定される（図３（Ｄ）参照）。このとき、防振ばね４８の軸線は、段付孔３４（小径部４４）の軸線と実質的に一致する。また、３つの膨出部１０６の各頂点Ｐを通る内接円の中心が、段付孔３４（小径部４４）の軸線と実質的に一致する。

また、防振ばね４８は、本体１０２の上端部と下端部における三角形状の頂点に対応する位置に、半径方向外向きに微小に突出するエッジ部１２０を有する。このエッジ部１２０が大径部４６の内壁に引っ掛かることにより、防振ばね４８が軸線方向に係止されている。すなわち、図３（Ａ）および（Ｄ）に示すように、防振ばね４８は、その断面三角形状の頂点が位置する軸線方向の稜線にて大径部４６の内壁に当接する。その際、本体１０２の軸線方向両端部に形成されたエッジ部１２０が大径部４６の内壁に引っ掛かり、防振ばね４８の軸線方向への変位が防止されている。

一方、防振ばね４８が大径部４６に挿入される際には、３つのばね部１０４がシャフト３３に向けた横荷重（半径方向内向きの荷重）を生成する。すなわち、図３（Ａ）および（Ｄ）に示すように、防振ばね４８を大径部４６に挿入した状態でシャフト３３が挿入されると、３つのばね部１０４が側壁とほぼ同一面に位置する状態まで外方に撓み、その弾性反力によりシャフト３３に適度な摺動力が付与される。なお、このようにシャフト３３を挿通させることで、ばね部１０４が半径方向外向きに撓むことになるが、その際にばね部１０４をある程度塑性変形させると、ばね部１０４のシャフト３３への押圧力（膨出部１０６とシャフト３３との摺動力）を安定させることができる。すなわち、ばね部１０４を弾性域にて使用してもよいし、塑性域にて使用してもよい。

なお、図示のように防振ばね４８が大径部４６に挿入されると、シャフト３３に対して３つの膨出部１０６が点接触するようになる。このような構成により、シャフト３３が多少傾くようなことがあったとしても、膨出部１０６とシャフト３３との点接触の状態が常に確保され、防振ばねによる円滑な支持状態が保持される。そして、エッジ部１２０の引っ掛かりにより防振ばね４８が定位置に安定に保持されるため、シャフト３３に作用する摺動抵抗を狙いどおりの値に維持することができる。

以上に説明したように、本実施形態によれば、防振ばね４８とＯリング５６とが、シャフト３３と支持部６０との摺動部を挟むように配置される。それにより、シャフト３３が、防振ばね４８およびＯリング５６の２つの緩衝部材によって２点支持される形となる。それにより、支持部６０の軸線に対するシャフト３３の倒れを抑制でき、少なくともその２点間にある摺動部についてシャフト３３と支持部６０との同軸度を高く維持することが可能となる。その結果、支持部６０の摩耗を抑制でき、シャフト３３への摩耗粉の凝着を抑制できる。また、上述のように、段付孔３４の成形時にバリが発生したとしても、そのバリが摺動部に侵入することを防止又は抑制できるため、シャフト３３の摺動抵抗が不必要に増加することを防止でき、弁部の作動応答性を良好に維持することができる。

特に本実施形態では、小径部４４（挿通孔）における第１の通路１３側の開口端近傍にＯリング５６を配置し、防振ばね４８とＯリング５６との間隔を大きくしている。それにより、シャフト３３を支持する２つの緩衝部材の距離（支点間距離）を大きくとることができ、シャフト３３を小径部４４の軸線に沿って安定に支持することができる。言い換えれば、その支点間にある摺動部の大部分について、シャフト３３と小径部４４との軸線が平行にずれることによる片当りを抑制できる。また、仮にシャフト３３の軸線と支持部６０の軸線とがクロスする状態になったとしても、Ｏリング５６が支持部６０の開口端近傍に位置するため、シャフト３３がその開口端に片当り（局所当り）をすることを防止又は抑制できる。その結果、支持部６０の摩耗を効果的に抑制することができる。

また、Ｏリング５６が相対的に高圧となる側（第１の通路側）に配置され、防振ばね４８が相対的に低圧となる側（第２の通路側）に配置される。このため、第１の通路１３から第２の通路１４への冷媒の漏れを防止できるとともに、摺動部への異物の侵入を効果的に防止又は抑制することができる。

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。

上記実施形態では、シャフトの支持構造の一例を示したが、これと異なる構造を採用してもよい。図４は、変形例に係るシャフトの支持構造を表す図である。図４（Ａ）は第１変形例を示し、図４（Ｂ）は第２変形例を示し、図４（Ｃ）は第３変形例を示す。

すなわち、図４（Ａ）に示すように、シールリングを複数設け、シャフト１３３を３つ以上の緩衝部材により支持してもよい。図示の例では、シャフト１３３の外周面において小径部４４の上部（一端部）および下部（他端部）に対向する位置に嵌合部５８を設け、それぞれＯリング５６を嵌着させている。

あるいは、図４（Ｂ）に示すように、シャフト２３３において小径部４４の上部に対向する位置に嵌合部５８を設け、Ｏリング５６を嵌着させてもよい。また、図４（Ｃ）に示すように、小径部２４４側（ボディ側）に環状凹部からなる嵌合部１５８を設け、Ｏリング１５６を嵌着させてもよい。すなわち、Ｏリング１５６が支持部２６０の内周面に支持され、シャフト３３３の外周面に密接する構成としてもよい。図示の例では、嵌合部１５８を小径部２４４の下部に設けているが、小径部２４４の上部に設けてもよい。あるいは、小径部２４４の上部および下部に設けてもよい。

上記実施形態では、断面円形状のＯリング５６を採用したが、断面多角形状のシールリングを採用してもよい。

上記実施形態では、防振ばね４８を三角形状となるよう構成したが、その他の多角形状あるいは円筒形状となるように構成してよい。

上記実施形態では、防振ばね４８の上端部および下端部の双方にエッジ部１２０を形成する例を示した。変形例においては、防振ばね４８の上端部および下端部の一方にのみ形成してもよい。また、上記実施形態では、防振ばね４８の外周面にエッジ部１２０を形成することにより大径部４６との固定を維持する構成を示した。変形例においては、取付孔（大径部４６）の内壁面の所定位置に凹部（段差）を設け、防振ばね４８の端部を引っ掛ける構成としてもよい。

上記実施形態では、図３（Ｄ）に示したように、防振ばね４８を大径部４６に挿入した状態でシャフト３３が挿入されたときに、３つのばね部１０４が側壁とほぼ同一面に位置する例を示した。変形例においては、このようにシャフト３３が挿入されたときに、３つのばね部１０４が側壁の外方に撓む構成としてもよい。本体１０２が多角形状をなすため、本体１０２の側壁と大径部４６との間に形成される間隙を利用してばね部１０４を撓ませることができるためである。

また、防振ばね４８の無負荷状態においてばね部１０４が本体１０２の側壁に沿う構造としてもよい。そして、防振ばね４８が大径部４６に挿入され、その防振ばね４８にシャフト３３が挿通されたときに、ばね部１０４が本体１０２の外方に撓むようにしてもよい。あるいは、このようにシャフト３３が挿入されたときに、３つのばね部１０４が側壁の内方に位置する構成としてもよい。ただし、このようにシャフト３３が挿入されたときに、ばね部１０４が本体１０２の側壁と同一面となる位置又は本体１０２の側壁の外方に撓むように構成することで、本体１０２をコンパクトに構成できるメリットがある。

上記実施形態では、膨出部１０６の形状として半球状のものを示したが、例えばアーチ状にするなど、内側に突出してシャフト３３に適度な摺動荷重を付与可能なものであれば、適宜選択することができる。

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、室内凝縮器（室内熱交換器）の下流側に設置してもよい。すなわち、上記膨張弁を、室内凝縮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、１３ 第１の通路、１４ 第２の通路、１６ 弁孔、１８ 弁体、３３ シャフト、３４ 段付孔、３５ 隔壁、４４ 小径部、４６ 大径部、４８ 防振ばね、５６ Ｏリング、５８ 嵌合部、６０ 支持部、６２ 拡径部、１３３ シャフト、１５６ Ｏリング、１５８ 嵌合部、２３３ シャフト、２４４ 小径部、２６０ 支持部、３３３ シャフト。

Claims (6)

1. 冷凍サイクルに設けられ、上流側から流入した冷媒を絞り膨張させて蒸発器へ供給するための膨張弁であって、
   上流側から前記蒸発器へ向けて流れる冷媒が通過する第１の通路と、前記蒸発器から戻ってきた冷媒が通過する第２の通路と、前記第１の通路に設けられた弁孔と、前記第１の通路と前記第２の通路とを離隔する隔壁に前記弁孔と同軸状に形成された挿通孔と、を有するボディと、
   前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
   前記ボディに設けられ、前記第２の通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して、前記弁部を開閉させるための駆動力を発生するパワーエレメントと、
   前記挿通孔を摺動可能に貫通し、一端側が前記パワーエレメントに接続され、他端側が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、
   前記ボディに前記挿通孔と同軸状に固定され、前記シャフトが同軸状に挿通するように前記シャフトを支持するとともに、前記シャフトを半径方向内向きに付勢して摺動抵抗を与える防振ばねと、
   前記挿通孔を規定する支持部の内周面と前記シャフトの外周面の一方に支持され、他方と密接する可撓性のシールリングと、
   を備え、
   前記シャフトの軸線方向に前記第１の通路側から前記第２の通路側に向けて、前記シールリング、前記シャフトと前記支持部との摺動部、前記防振ばねを順に含む配列を有することを特徴とする膨張弁。
2. 前記ボディに前記挿通孔と同軸状に形成され、前記第２の通路に向けて開口する取付孔に、前記防振ばねが収容されていることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
3. 前記シールリングが、前記シャフトの外周面および前記支持部の内周面の一方に形成された環状凹部からなる嵌合部に嵌着され、他方に密接することを特徴とする請求項１または２に記載の膨張弁。
4. 前記嵌合部が、前記シャフトの外周面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の膨張弁。
5. 前記シールリングが、前記シャフトと前記支持部との摺動部の軸線方向中央よりも前記第１の通路に近い側に配置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膨張弁。
6. 前記ボディは、前記支持部と、前記第１の通路に向けて開口し、前記支持部よりも大径の拡径部と、を含み、
   前記シールリングが、前記拡径部に近接配置されるように、前記支持部に対向する前記シャフトの外周面に嵌着され、前記支持部の開口端近傍に密接することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の膨張弁。

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