JP6435486B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

本発明は制御弁に関し、特に制御弁の作動部の防振に好適な防振ばねの構造に関する。

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コンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ、凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバ、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エバポレータが設けられている。膨張弁としては、エバポレータから導出された冷媒が所定の過熱度を有するように、エバポレータ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、エバポレータ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。

膨張弁のボディには、レシーバからエバポレータへ向かう冷媒を通過させる第１の通路と、エバポレータから戻ってきた冷媒を通過させてコンプレッサへ導出する第２の通路とが形成される。第１の通路の中間部には弁孔が形成され、その弁孔に着脱して弁部を開閉する弁体が配設されている。弁体は、弁孔に接離し、エバポレータへ向かう冷媒の流量を調整する。また、第２の通路を流れる冷媒の温度および圧力を感知して弁部の開度を制御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。シャフトの一端側は、第２の通路を横断してパワーエレメントに接続される。シャフトの他端側は、第１の通路と第２の通路との隔壁に形成された挿通孔および弁孔を貫通して弁体に接続される。

このような膨張弁においては、例えば高温冷媒が導入される弁部の上流側にて圧力変動が発生する場合があり、それを放置すると弁体が振動して騒音を発生させることがある。そこで、隔壁に挿通孔と同軸状の取付孔を形成して筒状の防振ばねを配置し、シャフトを半径方向内向きに付勢して摺動抵抗を与え、弁体がその圧力変動に敏感に反応しないようにするものもある（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、シャフトの摺動抵抗が弁体の作動特性に影響するため、その摺動抵抗が防振ばねにより狙いどおりに得られる必要がある。しかしながら、防振ばねを一般的なプレス加工を経て成形した場合、その製造プロセスにおける材料変形が要因となって防振ばねの固定状態が不安定となり、それが上述した摺動抵抗に影響を及ぼす可能性があることが、発明者らの検証により判明した。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、防振ばねによる摺動抵抗が狙いどおりに得られる制御弁を提供することにある。

本発明のある態様の制御弁は、冷凍サイクルに設けられて冷媒の流れを制御する制御弁である。この制御弁は、冷媒を導入する導入ポートと、冷媒を導出する導出ポートと、導入ポートと導出ポートとをつなぐ冷媒通路に設けられた弁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、弁体を開閉させるための駆動力を発生する駆動部と、ボディに設けられた挿通孔を貫通するように設けられ、一端側が駆動部の可動部材に接続され、他端側が弁体に接続され、駆動部による軸線方向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形成された取付孔に収容され、シャフトを同軸状に挿通し、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、を備える。

防振ばねは、取付孔の内壁に支持される筒状の本体と、本体の側壁に一体に形成され、本体に片持ち状に支持されるばね部と、ばね部のシャフトとの対向面に突設された当接部と、を含み、シャフトに当接部が当接することによりばね部が撓み、その弾性反力によりシャフトに摺動力を付与可能である。本体は、金属板をプレス加工により打ち抜いて得られた板状体を、その長手方向に沿って曲げ加工することにより筒状体として形成され、筒状体の軸線方向の少なくとも一方の端部に半径方向外向きに突出し、取付孔の内壁に係止されるエッジ部を有するように成形されている。

この態様によると、防振ばねの成形過程において、その筒状の本体の端部に半径方向外向きに突出するエッジ部が成形される。このため、当該防振ばねが取付孔に設置されると、そのエッジ部が取付孔の壁面に引っ掛かる態様で防振ばねが安定に固定される。その結果、防振ばねによるシャフトの摺動抵抗が狙いどおりに得られるようになる。

本発明によれば、防振ばねによる摺動抵抗が狙いどおりに得られる制御弁を提供することができる。

実施形態に係る膨張弁の断面図である。 防振ばねの構造およびその取付構造を表す図である。 防振ばねの製造方法の主要部を表す図である。 防振ばねの取付孔への固定構造を示す部分拡大図である。 防振ばねの固定状態の安定性を検証するための実験方法を示す図である。 実験結果を示す図である。 変形例に係る防振ばねの取付孔への固定構造を示す部分拡大図である。 変形例に係る防振ばねの構成を表す斜視図である。

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コンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ、凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバ、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エバポレータが設けられているが、膨張弁以外の詳細な説明については省略する。

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形成されたボディ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、感温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、レシーバ側（コンデンサ側）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・低圧の冷媒をエバポレータへ向けて導出する導出ポート７、エバポレータにて蒸発された冷媒を導入する導入ポート８、膨張弁１を通過した冷媒をコンプレッサ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は、その中間部に弁部が設けられており、導入ポート６から導入された冷媒をその弁部にて絞り膨張させて霧状にし、導出ポート７からエバポレータへ向けて導出する。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（「戻り通路」に該当する）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、導入ポート８から冷媒を導入して導出ポート９からコンプレッサへ向けて導出する。

ボディ２における第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と、ボール弁体を下方から支持する弁体受けとを接合して構成されている。

ボディ２の下端部には、第１の通路１３に直交するように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、その上端部にて弁孔１６に連通し、側部にて小孔４２を介して導入ポート６に連通しており、第１の通路１３の一部を構成している。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、弁室４０に開口している。

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（「アジャスト部材」に該当する）が螺着されている。弁体１８（正確には弁体受け）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、第２の通路１４に直交するように内外を連通させる連通孔２５が形成されており、その連通孔２５を封止するようにパワーエレメント３（「感温部」に該当する）が螺着されている。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との間に金属薄板からなるダイヤフラム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とダイヤフラム２８とによって囲まれる密閉空間には感温用のガスが封入されている。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、連通孔２５とディスク２９に設けられた溝部を通ってダイヤフラム２８の下面に伝達される。

ボディ２の中央部には、第１の通路１３と第２の通路１４とをつなぐ段付孔３４（「挿通孔」として機能する）が設けられており、この段付孔３４の小径部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、下半部が段付孔３４の小径部４４に摺動可能に貫通している。段付孔３４の大径部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５０が収容されている。シャフト３３がその防振ばね５０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。

以上のように構成された膨張弁１は、エバポレータから導入ポート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が感知してそのダイヤフラム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、レシーバ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からエバポレータへ向けて導出される。

次に、防振ばねの構造およびその取付構造について説明する。
図２は、防振ばねの構造およびその取付構造を表す図である。（Ａ）は防振ばね５０を正面側からみた斜視図である。（Ｂ）は防振ばね５０を背面側からみた斜視図である。（Ｃ）は防振ばね５０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。（Ｄ）は図１のＡ部拡大図である。

図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、防振ばね５０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（「当接部」に対応する）が設けられている。

防振ばね５０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２（Ｂ）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は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５０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５０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５０は、大径部４６（挿通孔）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５０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５０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に固定されるようになる（図２（Ｃ）参照）。

そして特に、防振ばね５０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が設けられている。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５０が軸線方向に係止されている。すなわち、図２（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、防振ばね５０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５０の軸線方向への変位が防止されている。

一方、防振ばね５０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２（Ｃ）に示すように、防振ばね５０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を挿通することで、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５０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５０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。すなわち、防振ばね５０が大径部４６に対して摺動することはなく、シャフト３３に作用する摺動抵抗を防振ばね５０との摺動によるもののみとできる。

図３は、防振ばね５０の製造方法の主要部を表す図である。（Ａ）は防振ばね５０の曲げ成形前の状態を示す板状体の展開図である。（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のＤ部拡大図である。（Ｄ）および（Ｅ）はエッジ部１２０の成形工程を概略的に示す図である。

図３（Ａ）に示すように、防振ばね５０の成形工程においては、まず、図示しない金属板をプレス加工により打ち抜いて板状体１２２を得る。この金属板は、弾性度が高い材料、例えばステンレス等からなる。具体的には、金属板に所定の金型を用いたプレス加工を施すことにより、両端の凹凸形状を成形して１つのばね部１０４を形成するとともに、側壁に対応する部分に２つのばね部１０４を形成する。このとき、プレス加工により各ばね部１０４に膨出部１０６が成形される。図示の例では、紙面手前側から奥方に向けて剪断がなされている。

このため、図３（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、板状体１２２の端縁の断面には剪断方向先端側にバリＢＰが生じ、剪断方向後端側にダレ部ＤＰが生じる。なお、図３（Ｃ）には図３（Ｂ）のＤ部拡大が示されているが、Ｅ部（板状体１２２の幅方向におけるＤ部とは反対側の端縁）についても同様の現象が生じる。このダレ部ＤＰが半径方向外側に位置するように筒状体を形成すると、後述のように、防振ばね５０が大径部４６に対して変位（摺動）し易くなる。

そこで本実施形態では、図３（Ｄ）に矢印にて示すように、ダレ部ＤＰが形成された板状体１２２の端縁にプレスによる圧縮加工を施す。それにより、図３（Ｅ）に示すように、板状体１２２の片面側（ダレ部ＤＰが形成されていた側）に突出するエッジ部１２０を成形する。本実施形態では、板状体１２２においてダレ部ＤＰにつながる２面に所定角度（例えば４５度）をなすよう所定の工具Ｗの押圧面を押し当て、圧縮応力を付与する。それにより、ダレ部ＤＰに位置していた材料の一部が、工具Ｗの押圧面に沿って板状体１２２の片面側に向けて流れ（点線矢印参照）、エッジ部１２０が形成される。なお、本実施形態ではエッジ部１２０の成形に先立ってバリＢＰを除去しているが、エッジ部１２０の成形とともにバリＢＰを潰すようにプレス加工を行ってもよい。バリＢＰは除去しなくてもよい。

このようにしてエッジ部１２０を成形した後、板状体１２２をその延在方向に沿った複数箇所（図３（Ａ）に示すａ〜ｄ）にて曲げ加工することにより、断面三角形状の筒状体からなる防振ばね５０を得る（図２（Ａ）参照）。すなわち、板状体１２２に対していわゆるフォーミング加工を施し、その板状体１２２を隣接するばね部１０４の間にて折り曲げることにより三角筒形状の筒状体に成形する。

次に、本実施形態による作用効果について説明する。
図４は、防振ばねの取付孔への固定構造を示す部分拡大図である。図４（Ａ）はエッジ部を有する本実施形態の構造（図２（Ｄ）のＢ部拡大図）を示し、図４（Ｂ）はエッジ部を有しない比較例の構造を示す。この比較例は、図３（Ｃ）に示した板状体１２２に対し、図３（Ｄ）に示したような圧縮成形を施さない構成である。図５は、防振ばねの固定状態の安定性を検証するための実験方法を示す。図６は、実験結果を示す。同図の縦軸は防振ばねに軸線方向の荷重を負荷した際にその防振ばねが摺動を開始する摺動荷重の大きさを示し、横軸は防振ばねの変位を示している。図中の黒色ラインが本実施形態の結果を示し、グレーのラインが比較例の実験結果を示す。

図４（Ａ）に示すように、本実施形態の防振ばね５０は、半径方向外向きに突出したエッジ部１２０が大径部４６の内壁に食い込むように引っ掛かる。このため、防振ばね５０がシャフト３３との間の摩擦力により軸線方向に付勢されたとしても、防振ばね５０は大径部４６に固定された状態で安定に支持される。これに対し、図４（Ｂ）に示すように、変形例の防振ばね１５０は、ダレ部ＤＰの形成により大径部４６に引っ掛かる要素が欠落している。このため、シャフト３３との間の摩擦力の大きさによっては、防振ばね１５０が軸線方向に変位する可能性がある。

これを検証するために、図５に示すような実験を行った。すなわち、大径部４６と同材質および同寸法の取付孔１４６を有する荷重測定用ボディ１４８を用意し、その取付孔１４６に防振ばね５０又は１５０を組み付けた。続いて、通常の使用形態と同様にその防振ばねにシャフト３３を挿通し、シャフト３３と防振ばねとの間に摺動抵抗を付与できる状態とした。この状態から円柱状の治具１５２を取付孔１４６の下方から挿入し、防振ばねおよびシャフト３３を同時に押圧した。そして、防振ばねが設置位置に固定された状態（図中左）から一定長さ変位するまでの間（図中右）、治具１５２に負荷される荷重（防振ばねの摺動荷重）の変化を測定した（矢印参照）。

本実験では、本実施形態および変形例の各構造に対し、それぞれ複数回の測定が行われた。その結果、図６に示すように、本実施形態の構造を採用する場合、変形例の構造を採用する場合よりも防振ばねを変位させるための荷重が相当大きくなることが分かった。図示のように、本実施形態の防振ばね５０が摺動を開始するための荷重は、変形例の防振ばね１５０が摺動を開始するための荷重の約２倍程度となっている。言い換えれば、本実施形態のようにエッジ部１２０を設けることで、防振ばね５０を大径部４６に対して安定に固定できることが分かる。なお、同図においては便宜上、摺動荷重として実測値ではなく相対値を示している。

以上に説明したように、本実施形態では、防振ばね５０の成形過程において、その筒状の本体１０２の端部に半径方向外向きに突出するエッジ部１２０が成形される。このため、当該防振ばね５０が大径部４６（取付孔）に設置されると、そのエッジ部１２０による局所的な面圧が高くなり、当該エッジ部１２０が大径部４６の壁面に引っ掛かる態様で防振ばね５０が安定に固定される。その結果、防振ばね５０によるシャフト３３の摺動抵抗が狙いどおりに得られるようになる。

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、防振ばね５０にエッジ部１２０を成形する方法として、プレス成形を採用する例を示した。変形例においては、その他の方法を採用してもよい。図７は、変形例に係る防振ばねの取付孔への固定構造を示す部分拡大図である。図７（Ａ）は第１変形例を示し、図７（Ｂ）は第２変形例を示す。

図７（Ａ）に示すように、第１変形例に係る防振ばね２５０は、図３（Ａ）に示した板状体１２２を上記実施形態とは反対面側に曲げ加工することによりエッジ部２２０が得られる。すなわち、板状体１２２の成形時に生じたダレ部ＤＰが筒状体の内周側となるようフォーミング加工（曲げ加工）することにより、エッジ部２２０が得られる。このエッジ部２２０は、バリＢＰを利用するものである。

一方、図７（Ｂ）に示すように、第２変形例に係る防振ばね２５２は、図３（Ａ）に示した板状体１２２の幅方向端部をダレ部ＤＰが形成された面側に向けて曲げ加工することによりエッジ部２２２が設けられる。すなわち、板状体１２２の幅方向端部を上述のように曲げた後、ダレ部ＤＰが筒状体の外周側となるようフォーミング加工（曲げ加工）することにより、半径方向外向きに突出するエッジ部２２２が得られる。

上記実施形態では、防振ばね５０を断面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。図８は、変形例に係る防振ばねの構成を表す斜視図である。本変形例では、防振ばね３５０の本体３０２が円筒形状をなしている。そして、その本体３０２の幅方向端部に半径方向外向きに突出するエッジ部３２０が周設されている。このエッジ部３２０の成形については、上記実施形態と同様のプレス成形を採用してもよいし、第１変形例のようにバリＢＰを利用してもよいし、第２変形例のように端部の曲げ加工を採用してもよい。

上記実施形態では、図２に示したように、防振ばね５０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５０の上端部および下端部の一方にのみ形成してもよい。

上記実施形態では、防振ばね５０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５０の端部を引っ掛ける構成としてもよい。その場合、防振ばね５０におけるダレ部ＤＰを含む部分が、その凹部に引っ掛かる構成としてもよい。

上記実施形態では、図２（Ｃ）に示したように、防振ばね５０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５０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５０が大径部４６に挿入され、その防振ばね５０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。また、上記実施形態では、防振ばね５０の本体１０２を断面三角形状とする例を示したが、断面四角形状その他の多角形状としてもよい。

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、冷凍サイクルにコンデンサ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。あるいは、ダイヤフラムに置き換えて皿ばね等を配置してもよい。

上記実施形態では、防振ばねを膨張弁に適用する例を示した。変形例においては、可変容量圧縮機に設置される制御弁に適用してもよい。この制御弁は、吸入室に導入される冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機の吐出容量を、吐出室からクランク室に導入する冷媒の流量を調整することにより変化させる。

この制御弁は、吐出室に連通する吐出室連通ポートと、クランク室に連通するクランク室連通ポートと、吐出室連通ポートとクランク室連通ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔とを有するボディと、弁孔に接離可能に配置されて弁部を開閉する弁体と、ＰＷＭ方式による通電制御がなされ、弁体を閉弁方向に駆動するためのソレノイド力を発生させるソレノイドと、ソレノイドから弁体に向けて延び、ソレノイド力を弁体に伝達するためのシャフトと、シャフトを貫通させるように挿通し、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、を備える。

シャフトは、ボディに設けられた挿通孔を貫通するように設けられ、一端側がソレノイドのプランジャ（可動部材）に接続され、他端側が弁体に接続される。シャフトは、ソレノイドによる軸線方向の駆動力を弁体に伝達する。防振ばねは、ボディに挿通孔と同軸状に形成された取付孔に収容され、シャフトを同軸状に挿通し、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。取付孔は、ソレノイドのコアに設けられてもよい。その防振ばねの構造として、上記実施形態や変形例の構造を採用することができる。

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、 ３３ シャフト、 ３４ 段付孔、 ４０ 弁室、 ５０，２５０，２５２，３５０ 防振ばね、 ４６ 大径部、 １０２ 本体、 １０４ ばね部、 １０６ 膨出部、 １２０ エッジ部、 １２２ 板状体、 ２２０，２２２ エッジ部、 ３０２ 本体、 ３２０ エッジ部。

Claims (3)

1. 冷凍サイクルに設けられて冷媒の流れを制御する制御弁であって、
   冷媒を導入する導入ポートと、冷媒を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ冷媒通路に設けられた弁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、
   前記弁体を開閉させるための駆動力を発生する駆動部と、
   前記ボディに設けられた挿通孔を貫通するように設けられ、一端側が前記駆動部の可動部材に接続され、他端側が前記弁体に接続され、前記駆動部による軸線方向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形成された取付孔に収容され、前記シャフトを同軸状に挿通し、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、
   を備え、
   前記防振ばねは、
   前記取付孔の内壁に支持される筒状の本体と、
   前記本体の側壁に一体に形成され、前記本体に片持ち状に支持されるばね部と、
   前記ばね部の前記シャフトとの対向面に突設された当接部と、
   を含み、前記シャフトに前記当接部が当接することにより前記ばね部が撓み、その弾性反力により前記シャフトに摺動力を付与可能であり、
   前記本体は、
   金属板をプレス加工により打ち抜いて得られた板状体を、その長手方向に沿って曲げ加工することにより筒状体として形成され、
   前記筒状体の軸線方向の少なくとも一方の端部に半径方向外向きに突出し、前記取付孔の内壁に係止されるエッジ部を有するように成形され、
   前記端部の外周縁部が、前記筒状体の軸線に対して傾斜する傾斜面を有し、
   前記エッジ部は、前記板状体の打ち抜き成形時に生じたダレ部を圧縮して前記傾斜面を得るときに生じる材料流動によって得られ、前記筒状体の外周面と前記傾斜面とが交わる角部において、前記外周面よりも半径方向外向きに突出していることを特徴とする制御弁。
2. 前記本体が複数の側壁を有する多角形状の筒体からなり、
   前記ばね部が前記複数の側壁にそれぞれ形成されることにより、前記シャフトと複数箇所にて当接するように構成され、
   前記エッジ部が、前記筒状体の多角形状の頂点に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
3. 前記冷凍サイクルにおいて、外部熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、前記エバポレータ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、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁として機能し、
   前記ボディは、前記導入ポートとして前記外部熱交換器からの冷媒を導入する第１導入ポートと、前記導出ポートとして冷媒を前記エバポレータへ導出する第１導出ポートと、前記冷媒通路として前記第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、前記第１の通路の中間部に設けられた前記弁孔と、前記エバポレータから戻ってきた冷媒を導入する第２導入ポートと、冷媒を前記コンプレッサへ導出する第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、を有し、
   前記駆動部として、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が設けられ、
   前記シャフトは、前記第１の通路と前記第２の通路との間の隔壁に形成された前記挿通孔を貫通するように設けられ、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し、
   前記防振ばねは、前記隔壁に前記挿通孔と同軸状に形成された前記取付孔に収容されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の制御弁。

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