JP6678441B2 - 温度式膨張弁 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒の温度に基づいて冷媒の流量を調節する温度式膨張弁に関するものである。

特許文献１には、電磁弁一体型膨張弁が記載されている。この電磁弁一体型膨張弁は、弁本体、弁体、パワーエレメント及び電磁弁を有している。弁本体には、弁室、弁室に連通するオリフィス、弁室内に高圧冷媒を導入する入口通路、及びオリフィスで減圧した冷媒を外部に導出する出口通路が形成されている。弁室内における弁体の摺動方向両端に位置する２つの空間は、均圧通路によって相互に連通している。この構成では、電磁弁が開弁する際に、弁室内における弁体の一端側の空間に流入する冷媒を均圧通路を介して弁体の他端側の空間に逃がすことができる。これにより、弁体に加わる衝撃的圧力が緩和されるので、不具合の発生を回避することができる。

特開２０１２−５２６９３号公報

一般に膨張弁では、電磁弁が開弁する際に弁体に加わる衝撃的圧力による不具合だけでなく、共振による振動及び騒音が生じる場合がある。特許文献１に記載の電磁弁一体型膨張弁では、電磁弁が開弁する際の衝撃的圧力を緩和することができるものの、共振を回避するための対応がなされていなかった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、共振による振動及び騒音を抑制できる温度式膨張弁を提供することを目的とする。

本発明に係る温度式膨張弁は、外部から冷媒を流入させる入口通路と、前記入口通路に連通する筒状の弁室と、前記弁室の筒軸方向一端側に設けられ、前記弁室内に流入した冷媒を減圧するオリフィスと、前記オリフィスで減圧された冷媒を外部に流出させる出口通路と、が形成された弁本体と、前記弁室内に設けられ、前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁室内に設けられ、前記弁体を閉弁方向に付勢するコイルばねと、前記弁体を駆動するパワーエレメントと、前記弁室の筒軸方向他端側に形成された開口部に択一的かつ着脱自在に取り付けられ、前記弁室の筒軸方向他端側を閉塞するとともに前記コイルばねの付勢力を調整する第１の付勢力調整部材及び第２の付勢力調整部材と、を備え、前記第１の付勢力調整部材及び前記第２の付勢力調整部材のそれぞれは、前記コイルばねを支持する底部と、前記コイルばねの外周に沿って前記底部から突出した円筒部と、を有しており、前記第１の付勢力調整部材又は前記第２の付勢力調整部材の一方は、前記コイルばねの内周に沿って前記底部から突出した第１の突出部を有しており、前記第１の付勢力調整部材又は前記第２の付勢力調整部材の他方は、前記コイルばねの内周に沿って前記底部から突出した突出部を有していないか、又は前記コイルばねの内周に沿って前記底部から突出し前記第１の突出部よりも小さい体積を有する第２の突出部を有しており、前記第１の付勢力調整部材が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積と、前記第２の付勢力調整部材が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積とは、互いに異なるものである。

また、本発明に係る前記弁体は、前記オリフィスを開閉する第１の弁体及び第２の弁体から前記弁室内に択一的かつ着脱自在に取り付けられ、前記第１の弁体が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積と、前記第２の弁体が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積とは、互いに異なるものである。

本発明によれば、弁室内の空間の容積を容易に変化させることができるため、共振による振動及び騒音を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る温度式膨張弁５０を備えた冷凍サイクル装置の全体構成を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る温度式膨張弁５０の構成を示す断面図である。 図２のＡ部を拡大して示す図である。 図２のＡ部を拡大して示す図である。 本発明の実施の形態２に係る温度式膨張弁５０の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る温度式膨張弁について説明する。図１は、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０を備えた冷凍サイクル装置の全体構成を示す冷媒回路図である。本実施の形態では、冷凍サイクル装置として冷凍機を例示している。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。

図１に示すように、冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させる冷媒回路１０を備えている。冷媒回路１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、液溜め１３、過冷却器１４、電磁弁１５、温度式膨張弁５０、蒸発器１６及びアキュムレータ１７が冷媒配管を介して順次環状に接続された構成を有している。また、冷凍サイクル装置は、熱源機１８を有している。熱源機１８には、圧縮機１１、凝縮器１２、液溜め１３、過冷却器１４及びアキュムレータ１７と、凝縮器１２及び過冷却器１４に空気を送風する送風機１９と、が収容されている。熱源機１８と電磁弁１５との間は、冷媒配管の一部である液管２０を介して接続されている。蒸発器１６と熱源機１８との間は、冷媒配管の一部であるガス管２１を介して接続されている。

圧縮機１１は、吸入した低圧ガス冷媒を圧縮し、高圧ガス冷媒として吐出する流体機械である。凝縮器１２は、送風機１９により送風される空気との熱交換によって高圧ガス冷媒を凝縮させる熱交換器である。液溜め１３は、凝縮器１２から流出した冷媒を気液分離するとともに、余剰の液冷媒を貯留する容器である。過冷却器１４は、送風機１９により送風される空気との熱交換によって液冷媒を過冷却する熱交換器である。本例では、凝縮器１２及び過冷却器１４が一体化されているが、凝縮器１２及び過冷却器１４は互いに分離された構造であってもよい。

電磁弁１５は、圧縮機１１の運転時に開となり、圧縮機１１の停止時に閉となるように不図示の制御部によって制御される。圧縮機１１が運転及び停止を繰り返す場合、圧縮機１１の停止中に圧縮機１１の上流側に液冷媒が溜まってしまうと、圧縮機１１の再起動時に圧縮機１１が液冷媒の吸入により破損するおそれがある。このような圧縮機１１の破損を防ぐため、温度式膨張弁５０の上流側に電磁弁１５が設けられている。例えば、冷凍サイクル装置の温度制御を行う際に、制御対象の温度が設定温度に達した場合、制御部は、圧縮機１１を停止させるとともに電磁弁１５を閉状態に制御する。一方、制御対象の温度が設定温度よりも高くなった場合には、制御部は、圧縮機１１を運転させるとともに電磁弁１５を開状態に制御する。

また、複数の蒸発器１６及び温度式膨張弁５０が並列に設けられている場合、複数の蒸発器１６のそれぞれへの冷媒供給を制御するために、複数の温度式膨張弁５０の上流側にそれぞれ電磁弁１５が設けられることもある。

温度式膨張弁５０は、過冷却器１４で過冷却された液冷媒を減圧して低圧の二相冷媒とするものである。温度式膨張弁５０の開度は、蒸発器１６から流出する冷媒の過熱度に基づいて調節される。温度式膨張弁５０には、蒸発器１６の出口配管に取り付けられる感温筒５１がキャピラリチューブ５２を介して接続される。また、温度式膨張弁５０には、蒸発器１６の出口配管と連通する均圧管５３が接続される。温度式膨張弁５０の構造の詳細については後述する。

蒸発器１６は、外部流体との熱交換によって低圧の二相冷媒を蒸発させる熱交換器である。アキュムレータ１７は、蒸発器１６から流出した冷媒を気液分離するとともに、ガス冷媒のみを圧縮機１１に供給する容器である。

なお、冷媒回路１０において、液溜め１３は省略することができる。また、冷媒回路１０には、圧縮機１１に高圧液冷媒を注入するインジェクション回路が追加されてもよい。

図２は、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０の構成を示す断面図である。図２に示すように、温度式膨張弁５０は、弁本体５４を備えている。弁本体５４には、冷媒回路１０の凝縮器１２側（すなわち、電磁弁１５側）から高圧の液冷媒を流入させる入口配管５５と、減圧された低圧の二相冷媒を冷媒回路１０の蒸発器１６側に流出させる出口配管５６と、が接続されている。また、弁本体５４の上部には、後述する弁体６１を駆動するパワーエレメント７０が設けられている。パワーエレメント７０の上部には、キャピラリチューブ５２を介して感温ガスを導入する配管７１が接続されている。感温ガスは、蒸発器１６から流出する冷媒の温度をパワーエレメント７０に伝達するものである。また、パワーエレメント７０には、均圧管５３が接続されている。

弁本体５４には、入口配管５５を介して外部から冷媒を流入させる入口通路５７と、入口通路５７に連通する弁室５８とが形成されている。弁室５８は、上下方向に筒軸を有する筒状の形状を有している。弁室５８は、筒軸方向下端側に開口部５８ａを有している。弁本体５４のうち、弁室５８の筒軸方向上端側には、弁室５８内に流入した冷媒を減圧するオリフィス５９が形成されている。また、弁本体５４には、オリフィス５９で減圧された冷媒を外部に流出させる出口通路６０が形成されている。出口通路６０には、出口配管５６が接続されている。出口通路６０の上方には、上下方向に延伸した挿入孔７２が形成されている。挿入孔７２の下端は出口通路６０に連通しており、上端はパワーエレメント７０の下部圧力室７３に連通している。

弁室５８の上部には、オリフィス５９を開閉する弁体６１が上下方向に摺動自在に挿入されている。弁体６１は、開口部５８ａを介して着脱できるようになっている。弁体６１の上端部には、円錐状のテーパ面６１ａが形成されている。弁体６１のテーパ面６１ａがオリフィス５９に当接するとオリフィス５９が閉状態となり、テーパ面６１ａがオリフィス５９から離れるとオリフィス５９が開状態となる。

弁体６１の下端部は、支持部材６２によって支持されている。支持部材６２は、圧縮ばねであるコイルばね６３によって上方に付勢されている。すなわち、弁体６１は、支持部材６２を介して、コイルばね６３によって閉弁方向に付勢されている。コイルばね６３は、当該コイルばね６３の螺旋軸が弁室５８の筒軸と同軸になるように、弁室５８内に設けられている。コイルばね６３は、開口部５８ａを介して着脱できるようになっている。コイルばね６３の下端は、後述する付勢力調整部材６４又は付勢力調整部材８４によって支持される。

弁室５８の開口部５８ａには、付勢力調整部材６４又は付勢力調整部材８４のいずれか一方が取り付けられる。付勢力調整部材６４及び付勢力調整部材８４は、いずれも温度式膨張弁５０の構成要素であり、開口部５８ａに択一的かつ着脱自在に取り付けられる。図２に示す構成では、付勢力調整部材６４が開口部５８ａに取り付けられており、付勢力調整部材８４は開口部５８ａから取り外されている。図２において、付勢力調整部材６４及び付勢力調整部材８４の間の白抜き両矢印は、付勢力調整部材６４及び付勢力調整部材８４が択一的に取り付けられることを表している。

付勢力調整部材６４は、コイルばね６３の下端部を支持する底部６４ａと、コイルばね６３の外周に沿ってコイルばね６３と同軸に底部６４ａから突出した円筒部６４ｂと、を備えた有底筒状の形状を有している。付勢力調整部材６４は、ねじ部６４ｃを介して弁室５８の開口部５８ａに着脱自在に取り付けられ、弁室５８の下端側を閉塞する。付勢力調整部材６４の底部６４ａの下面には、スリット６４ｄが形成されている。付勢力調整部材６４は、スリット６４ｄにドライバ等の工具を挿入して回転させることにより、コイルばね６３の圧縮量を変更して弁体６１への付勢力を調整できるようになっている。付勢力調整部材６４の円筒部６４ｂの外周部には、弁室５８内の冷媒が外部に漏れるのを防止するための環状のシール部材６５を収容するシール溝６４ｅが形成されている。

付勢力調整部材６４と同様に、付勢力調整部材８４は、コイルばね６３の下端部を支持する底部８４ａと、コイルばね６３の外周に沿ってコイルばね６３と同軸に底部８４ａから突出した円筒部８４ｂと、を備えた有底筒状の形状を有している。付勢力調整部材８４は、ねじ部８４ｃを介して弁室５８の開口部５８ａに着脱自在に取り付けられ、弁室５８の下端側を閉塞する。付勢力調整部材８４の底部８４ａの下面には、スリット８４ｄが形成されている。付勢力調整部材８４は、スリット８４ｄにドライバ等の工具を挿入して回転させることにより、コイルばね６３の圧縮量を変更して弁体６１への付勢力を調整できるようになっている。付勢力調整部材８４の円筒部８４ｂの外周部には、弁室５８内の冷媒が外部に漏れるのを防止するための環状のシール部材６５を収容するシール溝８４ｅが形成されている。

付勢力調整部材８４は、コイルばね６３の内周に沿って底部８４ａから突出した突出部８４ｆを有している。突出部８４ｆは、コイルばね６３と同軸となる円柱状の形状を有している。突出部８４ｆは、コイルばね６３の内径よりも小さい外径を有するとともに、圧縮されたコイルばね６３の軸方向長さよりも短い軸方向長さを有している。付勢力調整部材８４の突出部８４ｆは、例えば、温度式膨張弁５０の基本的な動作には影響を及ぼさず、弁室５８内の空間の容積を調整する機能のみを有している。突出部８４ｆがコイルばね６３の内周側に配置されることによって、弁室５８内の可動部（例えば、コイルばね６３、支持部材６２又は弁体６１）との接触干渉及びフレッチング摩耗を防ぐことができる。

一方、付勢力調整部材６４は、このような突出部を有していない。すなわち、付勢力調整部材６４の底部６４ａにおいてコイルばね６３を支持する支持面６４ｆは、概ね平坦に形成されている。なお、本例の付勢力調整部材６４は突出部を有していないが、付勢力調整部材６４は、付勢力調整部材８４の突出部８４ｆよりも小さい体積を有する突出部を有していてもよい。

開口部５８ａに取り付けられている付勢力調整部材６４の下方には、有底筒状のキャップ６６が設けられている。キャップ６６は、ねじ部６６ａを介して、弁本体５４の底部に着脱自在に取り付けられている。

図３及び図４は、図２のＡ部を拡大して示す図である。図３は、開口部５８ａに付勢力調整部材６４が取り付けられた温度式膨張弁５０のＡ部を示しており、図４は、開口部５８ａに付勢力調整部材８４が取り付けられた温度式膨張弁５０のＡ部を示している。図３及び図４では、弁室５８内の空間にドットハッチングを付している。図３及び図４に示すように、開口部５８ａに付勢力調整部材８４が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積（図４参照）は、開口部５８ａに付勢力調整部材６４が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積（図３参照）よりも小さくなる。より正確に言えば、開口部５８ａに付勢力調整部材８４が取り付けられ、付勢力調整部材８４によってコイルばね６３の圧縮量が所定値に調整されたときの弁室５８内の空間の容積は、開口部５８ａに付勢力調整部材６４が取り付けられ、付勢力調整部材６４によってコイルばね６３の圧縮量が上記所定値と同じ値に調整されたときの弁室５８内の空間の容積よりも小さくなる。付勢力調整部材８４が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積と、付勢力調整部材６４が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積との差は、例えば、付勢力調整部材８４の突出部８４ｆの体積と等しくなっている。

図２に戻り、挿入孔７２には、ステンレス鋼等で形成される作動棒７４が摺動自在に挿入されている。作動棒７４の下端部は弁体６１に当接しており、上端部はパワーエレメント７０のストッパ７５に当接している。

パワーエレメント７０は、上蓋７６と、下蓋７７と、上蓋７６及び下蓋７７の間に挟み込まれるダイアフラム７８と、を有している。上蓋７６とダイアフラム７８との間には、上部圧力室７９が形成されている。上部圧力室７９と、それに接続されるキャピラリチューブ５２及び感温筒５１とには、感温ガスが充填されている。感温ガスとしては、例えば、冷媒回路１０内の冷媒と同種のガスが用いられる。上部圧力室７９には、感温ガスによって、蒸発器１６から流出する冷媒の温度が伝達される。これにより、上部圧力室７９の内部は、蒸発器１６から流出する冷媒の温度に応じた圧力となる。

ダイアフラム７８と下蓋７７との間には、下部圧力室７３が形成されている。下部圧力室７３は、均圧管５３を介して、蒸発器１６の出口配管と連通している。これにより、下部圧力室７３の内部は、蒸発器１６から流出する冷媒の圧力と同じ圧力となる。

ダイアフラム７８は、上部圧力室７９内の内部圧力と下部圧力室７３の内部圧力との圧力差に応じて上下方向に変位する。冷媒の過熱度が上昇して上記圧力差が増大すると、ダイアフラム７８は下方に変位する。これにより、ストッパ７５を介して作動棒７４が押し下げられるため、弁体６１は、コイルばね６３の付勢力に抗して開弁方向に移動する。一方、冷媒の過熱度が低下して上記圧力差が減少すると、ダイアフラム７８は上方に変位する。これにより、作動棒７４を押し下げる力が弱まるため、弁体６１は、コイルばね６３の付勢力によって閉弁方向に移動する。したがって、オリフィス５９を通過する冷媒の量は、蒸発器１６出口の冷媒の過熱度が所定の値になるように調節される。

ところで、一般に冷凍機の設置工事では、構成部品の選択肢が多く、個々の事例毎に設置制約が大きく異なる。例えば、温度式膨張弁５０又は電磁弁１５等の孔径、容量又は大きさは、現地で変更される場合がある。また、現地での温度式膨張弁５０の負荷調整によって蒸発器１６出口の過熱度を調節するために、付勢力調整部材６４又は付勢力調整部材８４によってコイルばね６３の付勢力を調整したり、コイルばね６３をばね定数の異なる別のコイルばねに交換したりする場合がある。

冷媒回路１０で生じる振動及び騒音の要因の１つとして、温度式膨張弁５０と、その上流側に設けられた弁（本例では電磁弁１５）と、の間の冷媒配管内の空間におけるヘルムホルツ共鳴が考えられる。ヘルムホルツ共鳴の一般的なモデルでは、空間内の流体は気体であるが、電磁弁１５と温度式膨張弁５０との間の空間内の流体は液体となる。また、電磁弁１５及び温度式膨張弁５０は、空間の両端に設けられる絞りではあるが、空間の両端を完全に閉塞しているわけではない。したがって、この空間は、完全な閉空間ではなく擬似的な閉空間となる。ただし、擬似的な閉空間であっても、当該空間の容積と当該空間の固有振動数との間には強い相関がある。このため、電磁弁１５の絞り部と温度式膨張弁５０のオリフィス５９との間の空間を、ヘルムホルツ共鳴器と考えることができる。

ヘルムホルツ共鳴器に加えられる振動としては、温度式膨張弁５０のコイルばね６３の固有振動がある。ヘルムホルツ共鳴器としての上記空間の固有振動数と、コイルばね６３の固有振動数とが同一又は近似である場合、共振によって圧力脈動及び配管振動が発生し、配管又は装置の損傷や騒音が生じる。

空気調和装置等に用いられるＥＥＶ（電子式膨張弁）は、正逆両方向の流れを許容する。このため、ＥＥＶには、ばね定数の比較的大きいばねが使用される。これに対し、温度式膨張弁は、逆方向の流れを許容せず、感温ガスの圧力とばね荷重とのバランスによって動作する。このため、温度式膨張弁には、ばね定数の比較的小さいばねが使用される。温度式膨張弁に使用されるばねの固有振動数は、おおよそ１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの範囲となる。

冷凍機では、電磁弁１５等の接続を設備業者に委ねる場合が多い。このため、上記空間の容積に依存するヘルムホルツ共鳴器の固有振動数をメーカーが事前に調節することは困難である。また、電磁弁１５と温度式膨張弁５０とが一体化された電磁弁一体型膨張弁の場合、メーカーが事前に共振を回避する仕様とすることができる。しかしながら、特に冷凍機の場合、適用範囲が大きく、メーカーの想定外の範囲で使用されることが多いため、実際には共振を回避できない可能性がある。

共振が生じるか否かは、冷凍サイクル装置を実際に運転しないと分からない。冷凍サイクル装置を実際に運転した結果、共振が生じた場合には、温度式膨張弁５０を別サイズの温度式膨張弁に取り替えることによって共振を回避できる可能性がある。しかしながら、この場合、冷媒の回収及びろう付け等の作業が新たに必要になってしまう。

また、コイルばね６３の付勢力を調整したり、コイルばね６３をばね定数の異なる別のコイルばねに交換したりすることによって、共振を回避できる可能性がある。しかしながら、コイルばね６３の調整や交換は、本来、冷凍サイクル装置の負荷調整を主目的として行われるものであるため、負荷調整と共振回避を両立することができない場合がある。

本実施の形態では、付勢力調整部材６４を取り付けたときと付勢力調整部材８４を取り付けたときとで、弁室５８内の空間の容積を変化させることができる。したがって、付勢力調整部材６４と付勢力調整部材８４とを付け替えることにより、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数を変化させることができる。したがって、冷媒の回収及びろう付け等の作業の追加を必要とせず、共振を容易に回避することができる。

例えば、付勢力調整部材６４が取り付けられた温度式膨張弁５０を用いて冷凍サイクル装置を設置した場合において、冷凍サイクル装置を実際に運転した結果、共振による振動や騒音が発生したとする。この場合には、付勢力調整部材６４を付勢力調整部材８４に付け替える。これにより、弁室５８内の空間の容積を小さくすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数を大きくすることができる。一方、コイルばね６３はそのまま用いられ、またコイルばね６３の圧縮量は付勢力調整部材８４によって元の圧縮量と同程度に調整されるため、コイルばね６３の固有振動数は変化しない。したがって、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数とコイルばね６３の固有振動数との差を大きくすることができるため、共振を回避することができる。

また例えば、付勢力調整部材８４が取り付けられた温度式膨張弁５０を用いて冷凍サイクル装置を設置した場合において、冷凍サイクル装置を実際に運転した結果、共振による振動や騒音が発生したとする。この場合には、付勢力調整部材８４を付勢力調整部材６４に付け替える。これにより、弁室５８内の空間の容積を大きくすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数を小さくすることができる。一方、コイルばね６３はそのまま用いられ、またコイルばね６３の圧縮量は付勢力調整部材６４によって元の圧縮量と同程度に調整されるため、コイルばね６３の固有振動数は変化しない。したがって、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数とコイルばね６３の固有振動数との差を大きくすることができるため、共振を回避することができる。

このように、冷凍サイクル装置が現地に設置された状態であっても、共振による振動や騒音が発生した時点で共振を容易に回避することができる。また、コイルばね６３の圧縮量の調整とは独立して弁室５８内の空間の容積を調整できるため、負荷調整と共振回避を両立することも可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０は、外部から冷媒を流入させる入口通路５７と、入口通路５７に連通する筒状の弁室５８と、弁室５８の筒軸方向一端側に設けられ、弁室５８内に流入した冷媒を減圧するオリフィス５９と、オリフィス５９で減圧された冷媒を外部に流出させる出口通路６０と、が形成された弁本体５４と、弁室５８内に設けられ、オリフィス５９を開閉する弁体６１と、弁室５８内に設けられ、弁体６１を閉弁方向に付勢するコイルばね６３と、弁体６１を駆動するパワーエレメント７０と、弁室５８の筒軸方向他端側に形成された開口部５８ａに択一的かつ着脱自在に取り付けられ、弁室５８の筒軸方向他端側を閉塞するとともにコイルばね６３の付勢力を調整する第１の付勢力調整部材６４及び第２の付勢力調整部材８４と、を備え、開口部５８ａに第１の付勢力調整部材６４が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積と、開口部５８ａに第２の付勢力調整部材８４が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積とは、互いに異なるものである。

この構成によれば、付勢力調整部材６４を取り付けたときと付勢力調整部材８４を取り付けたときとで、弁室５８内の空間の容積を変化させることができる。したがって、付勢力調整部材６４と付勢力調整部材８４とを付け替えることによって、共振による振動及び騒音を抑制することができる。

また、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０において、第１の付勢力調整部材６４及び第２の付勢力調整部材８４のそれぞれは、コイルばね６３を支持する底部（例えば、付勢力調整部材６４の底部６４ａ、付勢力調整部材８４の底部８４ａ）と、コイルばね６３の外周に沿って底部から突出した円筒部（例えば、付勢力調整部材６４の円筒部６４ｂ、付勢力調整部材８４の円筒部８４ｂ）と、を有しており、第２の付勢力調整部材８４は、コイルばね６３の内周に沿って底部から突出した突出部８４ｆを有しており、第１の付勢力調整部材６４は、コイルばね６３の内周に沿って底部から突出した突出部を有していないか、又はコイルばね６３の内周に沿って底部から突出して突出部８４ｆよりも小さい体積を有する突出部を有していてもよい。

この構成によれば、弁室５８内の可動部との接触干渉及びフレッチング摩耗を防ぎつつ、付勢力調整部材６４を取り付けたときと付勢力調整部材８４を取り付けたときとで、弁室５８内の空間の容積を変化させることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る温度式膨張弁について説明する。図５は、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０は、弁室５８内に択一的かつ着脱自在に取り付けられる弁体６１及び弁体８１を有している。図５に示す構成では、弁体６１が弁室５８内に取り付けられており、弁体８１は弁室５８内から取り外されている。図５において、弁体６１及び弁体８１の間の白抜き両矢印は、弁体６１及び弁体８１が択一的に取り付けられることを表している。弁体６１及び弁体８１は、いずれも弁室５８の開口部５８ａを介して取付け及び取外しが可能である。

例えば、弁体６１及び弁体８１は、同一の外形寸法を有している。すなわち、弁体６１及び弁体８１における軸方向長さ（図５中の上下方向の寸法）及び全体の外径（図５中の左右方向の寸法）は同一である。また、弁体６１及び弁体８１におけるテーパ面６１ａ、８１ａの形状は同一であるため、弁体６１及び弁体８１は、同一の開弁特性（リフト量に対する弁開度の特性）を有している。また、弁体６１及び弁体８１は、同一の材質により形成されている。

本例の弁体６１は、内部に空洞のない中実構造を有している。一方、本例の弁体８１は、内部に形成された空洞部８１ｂと、空洞部８１ｂと外部（例えば、弁室５８内の空間）とを連通させる連通部８１ｃと、を備えた中空構造を有している。これにより、弁体６１及び弁体８１は、体積及び質量において互いに異なっている。空洞部８１ｂは、例えば回転楕円体状の形状を有している。連通部８１ｃの開口端８１ｄは、弁体８１の外周面に設けられている。開口端８１ｄは、テーパ面８１ａを除く弁体８１の他の位置に設けられていてもよい。

弁体８１が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積は、弁体６１が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積よりも、空洞部８１ｂ及び連通部８１ｃの容積の分だけ大きくなる。

例えば、弁体６１が取り付けられた温度式膨張弁５０を用いて冷凍サイクル装置を設置した場合において、冷凍サイクル装置を実際に運転した結果、共振による振動や騒音が発生したとする。この場合には、弁体６１を弁体８１に付け替える。これにより、弁室５８内の空間の容積を大きくすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数を小さくすることができる。一方、弁体８１は弁体６１よりも質量が小さいことから、コイルばね６３の固有振動数は大きくなる。したがって、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数とコイルばね６３の固有振動数との差を大きくすることができるため、共振を回避することができる。

また例えば、弁体８１が取り付けられた温度式膨張弁５０を用いて冷凍サイクル装置を設置した場合において、冷凍サイクル装置を実際に運転した結果、共振による振動や騒音が発生したとする。この場合には、弁体８１を弁体６１に付け替える。これにより、弁室５８内の空間の容積を小さくすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数を大きくすることができる。一方、弁体６１は弁体８１よりも質量が大きいことから、コイルばね６３の固有振動数は小さくなる。したがって、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数とコイルばね６３の固有振動数との差を大きくすることができるため、共振を回避することができる。

このように、本実施の形態では、弁体６１と弁体８１とを付け替えることにより、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数とコイルばね６３の固有振動数とのそれぞれを互いに逆方向に変化させることができる。したがって、本実施の形態によれば、上記実施の形態１よりも確実に共振を回避することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０は、外部から冷媒を流入させる入口通路５７と、入口通路５７に連通する筒状の弁室５８と、弁室５８の筒軸方向一端側に設けられ、弁室５８内に流入した冷媒を減圧するオリフィス５９と、オリフィス５９で減圧された冷媒を外部に流出させる出口通路６０と、が形成された弁本体５４と、弁室５８の筒軸方向他端側に形成された開口部５８ａを介して弁室５８内に択一的かつ着脱自在に取り付けられ、オリフィス５９を開閉する第１の弁体６１及び第２の弁体８１と、弁室５８内に設けられ、第１の弁体６１又は第２の弁体８１を閉弁方向に付勢するコイルばね６３と、第１の弁体６１又は第２の弁体８１を駆動するパワーエレメント７０と、開口部５８ａに着脱自在に取り付けられ、弁室５８の筒軸方向他端側を閉塞するとともにコイルばね６３の付勢力を調整する付勢力調整部材６４と、を備え、第１の弁体６１が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積と、第２の弁体８１が取り付けられたときの弁室５８内の空間の容積とは、互いに異なるものである。

この構成によれば、弁体６１を取り付けたときと弁体８１を取り付けたときとで、弁室５８内の空間の容積を変化させることができる。したがって、弁体６１と弁体８１とを付け替えることによって、共振による振動及び騒音を抑制することができる。

また、本実施の形態に係る温度式膨張弁５０において、第１の弁体６１及び第２の弁体８１は、同一の外形寸法を有しており、第１の弁体６１は、中実構造を有しており、第２の弁体８１は、内部に形成された空洞部８１ｂと、空洞部８１ｂと外部（例えば、弁室５８内の空間）とを連通させる連通部８１ｃと、を有していてもよい。

この構成によれば、弁体６１と弁体８１とを付け替えることによって、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数とコイルばね６３の固有振動数とを互いに逆方向に変化させることができる。したがって、共振による振動及び騒音をより確実に抑制することができる。

その他の実施の形態．
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態１に係る温度式膨張弁５０は、弁室５８内の空間の容積を２段階に変化させるために２種類の付勢力調整部材６４、８４を有しているが、本発明はこれに限られない。温度式膨張弁５０は、弁室５８内の空間の容積を３段階以上に変化させるために３種類以上の付勢力調整部材を有していてもよい。

また、上記実施の形態２に係る温度式膨張弁５０は、弁室５８内の空間の容積を２段階に変化させるために２種類の弁体６１、８１を有しているが、本発明はこれに限られない。温度式膨張弁５０は、弁室５８内の空間の容積を３段階以上に変化させるために３種類以上の弁体を有していてもよい。

また、上記実施の形態では、電磁弁１５と温度式膨張弁５０とが別に設けられているが、電磁弁と温度式膨張弁とが一体化した電磁弁一体型膨張弁が用いられてもよい。

また、上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。

１０ 冷媒回路、１１ 圧縮機、１２ 凝縮器、１３ 液溜め、１４ 過冷却器、１５ 電磁弁、１６ 蒸発器、１７ アキュムレータ、１８ 熱源機、１９ 送風機、２０ 液管、２１ ガス管、５０ 温度式膨張弁、５１ 感温筒、５２ キャピラリチューブ、５３ 均圧管、５４ 弁本体、５５ 入口配管、５６ 出口配管、５７ 入口通路、５８ 弁室、５８ａ 開口部、５９ オリフィス、６０ 出口通路、６１ 弁体、６１ａ テーパ面、６２ 支持部材、６３ コイルばね、６４ 付勢力調整部材、６４ａ 底部、６４ｂ 円筒部、６４ｃ ねじ部、６４ｄ スリット、６４ｅ シール溝、６４ｆ 支持面、６５ シール部材、６６ キャップ、６６ａ ねじ部、７０ パワーエレメント、７１ 配管、７２ 挿入孔、７３ 下部圧力室、７４ 作動棒、７５ ストッパ、７６ 上蓋、７７ 下蓋、７８ ダイアフラム、７９ 上部圧力室、８１ 弁体、８１ａ テーパ面、８１ｂ 空洞部、８１ｃ 連通部、８１ｄ 開口端、８４ 付勢力調整部材、８４ａ 底部、８４ｂ 円筒部、８４ｃ ねじ部、８４ｄ スリット、８４ｅ シール溝、８４ｆ 突出部。

Claims (3)

1. 外部から冷媒を流入させる入口通路と、前記入口通路に連通する筒状の弁室と、前記弁室の筒軸方向一端側に設けられ、前記弁室内に流入した冷媒を減圧するオリフィスと、前記オリフィスで減圧された冷媒を外部に流出させる出口通路と、が形成された弁本体と、
   前記弁室内に設けられ、前記オリフィスを開閉する弁体と、
   前記弁室内に設けられ、前記弁体を閉弁方向に付勢するコイルばねと、
   前記弁体を駆動するパワーエレメントと、
   前記弁室の筒軸方向他端側に形成された開口部に択一的かつ着脱自在に取り付けられ、前記弁室の筒軸方向他端側を閉塞するとともに前記コイルばねの付勢力を調整する第１の付勢力調整部材及び第２の付勢力調整部材と、
   を備え、
   前記第１の付勢力調整部材及び前記第２の付勢力調整部材のそれぞれは、前記コイルばねを支持する底部と、前記コイルばねの外周に沿って前記底部から突出した円筒部と、を有しており、
   前記第１の付勢力調整部材又は前記第２の付勢力調整部材の一方は、前記コイルばねの内周に沿って前記底部から突出した第１の突出部を有しており、
   前記第１の付勢力調整部材又は前記第２の付勢力調整部材の他方は、前記コイルばねの内周に沿って前記底部から突出した突出部を有していないか、又は前記コイルばねの内周に沿って前記底部から突出し前記第１の突出部よりも小さい体積を有する第２の突出部を有しており、
   前記第１の付勢力調整部材が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積と、前記第２の付勢力調整部材が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積とは、互いに異なる温度式膨張弁。
2. 前記弁体は、
   前記オリフィスを開閉する第１の弁体及び第２の弁体から前記弁室内に択一的かつ着脱自在に取り付けられ、
   前記第１の弁体が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積と、前記第２の弁体が取り付けられたときの前記弁室内の空間の容積とは、互いに異なる請求項１に記載の温度式膨張弁。
3. 前記第１の弁体及び前記第２の弁体は、同一の外形寸法を有しており、
   前記第１の弁体又は前記第２の弁体の一方は、中実構造を有しており、
   前記第１の弁体又は前記第２の弁体の他方は、内部に形成された空洞部と、前記空洞部と外部とを連通させる連通部と、を有している請求項２に記載の温度式膨張弁。

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