JP7431118B2 - 圧力調整弁 - Google Patents

Description

本発明は、感圧用ベローズを備える圧力調整弁に関する。

圧力調整弁において、二次側圧力の影響を受けることを回避するために、感圧用ベローズが採用されており、この感圧用ベローズが弁体に対する二次側圧力の変動を打ち消すことにより、一次側圧力の変動のみにより弁開度を制御することが行われてきた。

このような感圧用ベローズを採用した圧力調整弁（以下、「従来の圧力調整弁」という）は、例えば、図３に示される。従来の圧力調整弁２００は、弁ハウジング２１０に流入管２０１及び流出管２０２を接続し、この間を連通する弁室２１１にボール弁２４０を設けている。また、従来の圧力調整弁２００は、ボール弁２４０を閉弁する方向に付勢する感圧用ベローズユニット２５０及び調整ばねユニット２６０と、ボール弁２４０を開弁する方向に付勢する整流素子ユニット２９０と、を備えるものである（特許文献１参照）。ここで、感圧用ベローズユニット２５０は、感圧用ベローズ２５１と、ベローズ下蓋２５２と、ベローズ上蓋２５３と、連結棒２５４と、から構成される。また、調整ばねユニット２６０は、ばね受け部材２６１と、調整ねじ部材２６２と、ばね受け部材２６１及び調整ねじ部材２６２の間に挟持される圧縮コイルばね２６３と、から構成される。

特開平６－２２９４８１号公報

まず、感圧用ベローズユニット２５０及び調整ばねユニット２６０は、互いに連結棒２５４を介して係合されている。この連結棒２５４の一端部及び他端部は、それぞれ、弾性部材からなる第１の案内羽根２５５及び第２の案内羽根２６５を介して、半径方向に移動可能なベローズ下蓋２５２及びばね受け部材２６１へと固定されている。また、連結棒２５４の中央部は、ベローズ上蓋２５３に設けられる挿通孔２５３ａ内を挿通しているが、連結棒２５４と挿通孔２５３ａとの間は、摺動抵抗を減らすために、半径方向への移動を許容する所定の間隙が設定されている。この所定の間隙を介して、感圧用ベローズ２５１の内部空間には、大気圧が導入される一方、感圧用ベローズ２５１の外部空間には、二次側圧力Ｐ２が導入されている。さらに、整流素子ユニット２９０は、整流素子２９１を介して、コイルばね２９２による付勢力をボール弁２４０に伝達している。

したがって、従来の圧力調整弁２００は、開弁状態において、ボール弁２４０が、弁ハウジング２１０に直接支持されていない状態となるため、主に、以下の２つの要因により、ボール弁２４０が中心軸線Ｃ上から半径方向にずれるおそれがあった。第１に、感圧用ベローズ２５１は、例えば、バルジ成形により生じる僅かな偏肉によって、非対称性を有するものである（以下、「感圧用ベローズの非対称性」という）。この感圧用ベローズ２５１の非対称性に起因して、中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、ボール弁２４０に伝達されてしまう。第２に、圧縮コイルばね２６３が、中心軸線Ｃに対して、僅かながら曲がりや傾きを有した状態で非対称に配置され得るものである（以下、「圧縮コイルばねの非対称な配置」という）。この圧縮コイルばね２６３の非対称な配置に起因した、中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、連結棒２５４を介して、ボール弁２４０に伝達されてしまう。

これらの要因により、従来の圧力調整弁２００では、開弁状態において、ボール弁２４０に半径方向への不安定な動作が生じるため、流量を安定させることが非常に困難となるという問題を有していた（以下、「流量不安定」という）。さらに、この開弁状態から閉弁状態へと移行すると、このボール弁２４０が、中心軸線Ｃ上に位置しないことにより、弁座２１２の環状弁座面に対して全周に亘って同時に着座しないため、弁漏れ性が低下するという問題を有していた（以下、「弁漏れ性低下」という）。

本発明の目的は、流量を安定させるとともに、弁漏れ性を向上させることができる感圧用ベローズを備える圧力調整弁を提供することである。

上記課題を解決するために、圧力調整弁は、軸方向に沿って連通する、入口ポート、ニードル案内孔、ニードル収容室、弁室及びベローズ収容室と、前記弁室と連通する出口ポートと、を有する弁ハウジングと、一端側に延在するガイド部と、他端側に設けられ、前記ニードル収容室と前記弁室との接続部に形成される弁座に対して近接または離間可能な弁部と、を有するニードルと、前記ベローズ収容室に配置され、前記弁部を閉弁方向に付勢する感圧用ベローズを有する感圧用ベローズユニットと、前記入口ポートと前記ニードル収容室とを連通させる内部流路と、を備え、前記ニードルの前記ガイド部は、前記ニードル案内孔内を軸方向に案内可能に配置されるものである。

また、上記圧力調整弁であって、前記ニードル及び前記感圧用ベローズユニットにおける軸方向対向面の軸心部には、一対の第１の窪み部が設けられ、前記一対の第１の窪み部の間には、第１のボールが挟持されるものとしてもよい。

また、上記圧力調整弁であって、前記第１のボールが前記一対の第１の窪み部に入り込む軸方向長さは、前記感圧用ベローズの可動領域長さより大きいものとしてもよい。

また、上記圧力調整弁であって、前記弁部を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばねを有する調整ばねユニットをさらに備え、前記感圧用ベローズユニットは、軸方向に沿って延在する前記感圧用ベローズと、前記感圧用ベローズの一端部及び他端部にそれぞれ密着されるベローズ下蓋及びベローズ上蓋と、一端部が前記ベローズ下蓋に遊嵌されるとともに、他端部が前記ベローズ上蓋に設けられる挿通孔内を挿通可能に配置される連結棒と、を有し、前記連結棒の他端部が、前記調整ばねユニットと係合されるものとしてもよい。

また、上記圧力調整弁であって、前記連結棒及び前記調整ばねユニットにおける軸方向対向面の軸心部には、一対の第２の窪み部が設けられ、前記一対の第２の窪み部の間には、第２のボールが挟持されるものとしてもよい。

また、上記圧力調整弁であって、前記ニードル案内孔及び前記弁座が、同一部材からなる前記弁ハウジングに同一軸心上に形成されるものとしてもよい。

また、上記圧力調整弁であって、前記感圧用ベローズの有効受圧面積は、前記弁座に囲まれる前記弁部の受圧面積と一致するように設定されるものとしてもよい。

また、上記圧力調整弁であって、前記内部流路は、前記ニードルの前記ガイド部に設けられるものとしてもよい。

本発明によれば、流量を安定させるとともに、弁漏れ性を向上させることができる感圧用ベローズを備える圧力調整弁を提供することができる。

本発明の実施形態に係る圧力調整弁の閉弁状態を示す断面図である。 図１の部分拡大図である。 従来技術における感圧用ベローズを備える圧力調整弁の開弁状態を示す断面図である。

本発明の実施形態について、図１から図２を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態の態様に限定されるものではない。

＜用語について＞
本明細書および特許請求の範囲の記載において、「一端」及び「他端」とは、図面における「下端」及び「上端」を示す。また、本明細書および特許請求の範囲の記載において、「感圧用ベローズの有効受圧面積」とは、蛇腹形状の最小内径（感圧用ベローズの中心軸側に突出する蛇腹形状における「谷」部の内径）及び最大内径（感圧用ベローズの中心軸側の中心軸から離れる方向に突出する蛇腹形状の「山」部の内径）の平均内径に基づいて算出した近似値としての受圧面積を示す。さらに、本明細書および特許請求の範囲の記載において、「案内可能」とは、「摺動可能」を含むものを示す。

＜圧力調整弁の構成について＞
図１及び図２を用いて、本発明の実施形態に係る圧力調整弁１００について説明する。圧力調整弁１００は、バルブ本体５、ニードル４０、感圧用ベローズユニット５０、調整ばねユニット６０から主に構成される。以下、圧力調整弁１００のそれぞれの構成について順に説明する。なお、圧力調整弁１００において、ニードル４０、感圧用ベローズユニット５０、調整ばねユニット６０の順に、一端側から他端側へと間接的に係合した状態で、バルブ本体５へと組付けられる。ここで、詳細は後述するが、本実施形態において、ニードル４０を、弁ハウジング１０のニードル案内孔１３内に、中心軸線Ｃに沿って案内可能に配置することにより、従来の圧力調整弁２００が有する問題点（流量不安定及び弁漏れ性低下）を解消することができる。

バルブ本体５は、流入管１及び流出管２に接続される弁ハウジング１０と、この弁ハウジング１０の他端部に圧入された後にろう付けされることにより結合された接続部材２０と、この接続部材２０の他端部にかしめ等により結合されたばねケース３０と、から構成される。このバルブ本体５は、真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属等で構成される。

弁ハウジング１０は、中空円筒状の部材で、中心軸線Ｃに沿って貫通する貫通孔を有し、この貫通孔には、流入管１と接続する入口ポート１１、ニードル案内孔１３、ニードル収容室１４、弁室１５及びベローズ収容室１６が、互いに連通するように設けられる。このニードル案内孔１３は、ニードル収容室１４より内径が小さく設定されており、ニードル案内孔１３とニードル収容室１４との接続部には、環状の段部１７が設けられる。また、弁室１５は、ニードル収容室１４より内径が大きく設定されており、弁室１５とニードル収容室１４との接続部には、環状の弁座１８が設けられる。本実施形態において、ニードル案内孔１３及び弁座１８が、同一部材からなる弁ハウジング１０に同一軸心上に形成されているため、弁漏れ性を向上させることができる。

また、弁ハウジング１０は、弁室１５から半径方向へと貫通する貫通孔をさらに有し、この貫通孔には、流出管２と接続する出口ポート１２が設けられる。これにより、閉弁状態において、弁室１５及びベローズ収容室１６には、出口ポート１２を介して二次側圧力Ｐ２が導入できるように構成される。

接続部材２０は、中心軸線Ｃに沿って貫通する貫通孔を有する中空円筒状の部材で、ベローズ収容室１６と略同一内径を有して、ベローズ収容室１６に連続的に接続される開口部２１が設けられる。

ばねケース３０は、中心軸線Ｃに沿って貫通する貫通孔を有する中空円筒状の部材で、ばね収容室３１が設けられる。また、ばねケース３０の他端部の内周側には、雌ねじ部３２が設けられ、調整ねじ部材６２の外周側に設けられる雄ねじ部６２ａと、軸方向に移動可能に螺合される。

次に、ニードル４０について説明する。図２に示されるように、ニードル４０は、軸方向の一端側へ延在する円筒形状のガイド部４１と、他端側に設けられる略円錐台形状の弁部４２と、ガイド部４１と弁部４２との間に設けられる環状のばね支持部４３と、を備える。また、ニードル４０は、ガイド部４１を中心軸線Ｃに沿って延在するとともに、弁部４２を半径方向へと貫通する内部流路４４を有する。このニードル４０は、ステンレス等の金属等で構成される。なお、本実施形態においては、ニードル４０のガイド部４１に内部通路４４を設けることにより、入口ポート１１とニードル収容室１４とを連通させるものであるが、これに限らず、例えば、弁ハウジング１０に、入口ポート１１とニードル収容室１４とを連通させる内部通路を設けてもよい。

ニードル４０のガイド部４１が、弁ハウジング１０のニードル案内孔１３内を軸方向に案内可能に配置される。ここで、ガイド部４１の外径とニードル案内孔１３の内径との間に形成される第１の間隙Ｇ１は、比較的小さくなるように設定されており、厳密な公差管理が行われている。また、ニードル４０は、ニードル４０のばね支持部４３と弁ハウジング１０の段部１７との間に挟持された弁ばね６により、常時、開弁方向へと付勢される。このように、ニードル４０は、軸方向に安定した状態でガイドされており、中心軸線Ｃ方向からみた、ニードル４０と弁座１８との中心位置は常に一致するため、従来の圧力調整弁２００が有する問題点（流量不安定及び弁漏れ性低下）を解消することができる。なお、弁ばね６のニードル４０側の端部（他端側の端部）は、内部流路４４のニードル収容室１４側の開口を避けた位置、即ち、内部流路４４のニードル収容室側の開口よりも一端側となっている。内部流路４４のニードル収容室１４側の開口から流出した流体はニードル４０と弁座１８との間の間隙を介して弁室１５に流出するので、弁ばね６は流体の流れに晒されにくくなっており、弁ばね６が流体の流れの影響を受けにくい。これにより、より流量が安定化される。

ニードル４０の軸方向への移動については、詳細は後述するが、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との圧力差や、弁部４２の他端部に作用する感圧用ベローズ５１及び圧縮コイルばね６３の付勢力や、ばね支持部４３に作用する弁ばね６の付勢力などにより生じる。これらの外力により、弁部４２が弁座１８に対して近接または離間可能に移動し、弁開度が決まる。なお、詳細は後述するが、連結棒５４の段差部５４ｃがベローズ上蓋５３のベローズ上蓋接合部５３ｂと当接することにより、ニードル４０の最大のリフト量となる最大リフト状態が規定される。本実施形態におけるニードル４０は、着座状態から最大リフト状態までの全域に亘って、ガイド部４１がニードル案内孔１３の軸方向全長により案内、つまり、ガイド部４１の一端部がニードル案内孔１３の一端部より常に下方となるように案内される。

続いて、感圧用ベローズユニット５０について説明する。感圧用ベローズユニット５０は、感圧用ベローズ５１と、ベローズ下蓋５２と、ベローズ上蓋５３と、連結棒５４と、から構成される。この感圧用ベローズ５１は、中心軸線Ｃに沿って延在する一端部及び他端部を、ベローズ下蓋５２及びベローズ上蓋５３にそれぞれ密着させるとともに、弁部４２を閉弁方向に付勢する。また、連結棒５４は、中心軸線Ｃに沿って延在する一端部及び他端部を、ベローズ下蓋５２及びベローズ上蓋５３にそれぞれ係合させる。この感圧用ベローズユニット５０は、ステンレス等の金属等で構成されており、弁ハウジング１０のベローズ収容室１６及び接続部材２０の開口部２１内に収容される。

感圧用ベローズ５１は、ベローズ下蓋５２及びベローズ上蓋５３のそれぞれと密着されることにより、感圧用ベローズ５１の外部空間には、弁室１５及びベローズ収容室１６を介して、常時、二次側圧力Ｐ２が導入される。一方、感圧用ベローズ５１の内部空間には、詳細は後述するが、連結棒５４の小径部５４ｂとベローズ上蓋５３の挿通孔５３ａとの間に形成された第２の間隙Ｇ２を介して、常時大気が導入される。この感圧用ベローズ５１は、弁ハウジング１０及び連結棒５４のそれぞれと、常時、非接触状態となるように設定される。

連結棒５４は、軸方向の一端側へ延在する略円柱形状の大径部５４ａと、大径部５４ａから軸方向の他端側へ延在する略円柱形状の小径部５４ｂと、を備える。大径部５４ａの一端部には、凹部５４ａｒが形成される。また、大径部５４ａと小径部５４ｂとの接合部には、環状の段差部５４ｃが形成される。

ベローズ上蓋５３は、中心軸線Ｃに沿って同心上に延在する挿通孔５３ａ、感圧用ベローズ５１の他端部が挿入及び密着されるベローズ上蓋接合部５３ｂを備える。この挿通孔５３ａ内には、連結棒５４の小径部５４ｂが、軸方向に挿通可能に配置される。ここで、感圧用ベローズユニット５０は、バルブ本体５に対して、溶接部Ｗを介して固定される。この溶接部Ｗは、ベローズ上蓋５３及び接続部材２０の他端部同士を、互いに溶接した領域を示す。この溶接部Ｗの軸方向の位置を調整することにより、感圧用ベローズユニット５０の長さの個体差や、バルブ本体５への組付け誤差などを吸収することができる。また、連結棒５４の小径部５４ｂは、ベローズ上蓋５３の挿通孔５３ａとの間に第２の間隙Ｇ２を形成する。この第２の間隙Ｇ２により、連結棒５４の摺動抵抗を減少させ、ヒステリシスを低減させることができるとともに、感圧用ベローズ５１の内部空間への流体の移動をスムーズにし、感圧用ベローズ５１の圧力変動の応答性を高めることができる。一方で、この第２の間隙Ｇ２により、連結棒５４は、中心軸線Ｃに対して傾きを生じるおそれがある。

ベローズ下蓋５２は、他端側に延在する凸部５２ａと、感圧用ベローズ５１の一端部が挿入及び密着されるベローズ下蓋接合部５２ｂを備える。この凸部５２ａは、連結棒５４の凹部５４ａｒ内に挿入されるが、凸部５２ａの外径が、連結棒５４の凹部５４ａｒの内径より小さく設定されているため、凸部５２ａは、凹部５４ａｒに対して、半径方向に移動可能に遊嵌される。このように、本実施形態において、ベローズ下蓋５２と連結棒５４とが、互いに固定されずに、半径方向に移動可能に遊嵌されるため、前述した連結棒５４の中心軸線Ｃに対する傾きや、感圧用ベローズ５１の非対称性などを吸収することができる。

さらに、調整ばねユニット６０について説明する。調整ばねユニット６０は、ばね受け部材６１と、調整ねじ部材６２と、ばね受け部材６１及び調整ねじ部材６２の間に挟持され、弁部４２を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね６３と、から構成される。調整ばねユニット６０は、真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属等で構成されており、ばねケース３０のばね収容室３１内に収容される。この調整ねじ部材６２の外周側に設けられる雄ねじ部６２ａと、ばねケース３０の他端部の内周側に設けられる雌ねじ部３２とを螺合させ、調整ねじ部材６２を軸方向に移動させることにより、圧縮コイルばね６３の付勢力を調整することができる。

このように、本実施形態の圧力調整弁１００において、ガイド部４１の外径とニードル案内孔１３の内径との間に形成される第１の間隙Ｇ１を比較的狭く設定して、ニードル４０を軸方向に安定した状態でガイドしているため、従来の圧力調整弁２００が有する問題点（流量不安定及び弁漏れ性低下）を解消することができる。この第１の間隙Ｇ１は、第２の間隙Ｇ２より小さくなるように設定されており、より厳密な公差管理が行われている。また、第１の間隙Ｇ１が形成される領域の軸方向長さは、第２の間隙Ｇ２が形成される領域の軸方向長さより大きくなるように設定されてもよい。これにより、ニードル４０を、より一層、軸方向に安定した状態でガイドすることができる。

ここで、本実施形態における圧力調整弁１００は、従来の圧力調整弁２００と同様に、感圧用ベローズ５１及び圧縮コイルばね６３を具備している。よって、感圧用ベローズ５１の非対称性及び圧縮コイルばね６３の非対称な配置に起因した、中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、ニードル４０へと伝達される可能性があり、これにより、ニードル４０の摺動抵抗が増加し、ヒステリシスが大きくなるおそれがあった。

そこで、本実施形態の圧力調整弁１００では、ニードル４０及び感圧用ベローズユニット５０における軸方向対向面との間、連結棒５４及び調整ばねユニット６０における軸方向対向面との間に、第１及び第２の求心手段７０，８０をそれぞれ配置している。この第１及び第２の求心手段７０，８０により、中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、ニードル４０へと伝達されることを抑制でき、その結果、ニードル４０の摺動抵抗が減少し、ヒステリシスを低減させることができる。

第１の求心手段７０は、ニードル４０及び感圧用ベローズユニット５０における軸方向対向面に形成される一対の第１の窪み部７１，７２と、この一対の第１の窪み部７１，７２の間に挟持される第１のボール７３と、から構成される。この一対の第１の窪み部７１，７２は、弁部４２の上端面及びベローズ下蓋５２の下端面における軸心部に形成されており、円錐形状の第１の上端窪み部（第１の窪み部）７１及び第１の下端窪み部（第１の窪み部）７２から構成される。この円錐形状は、中心軸線Ｃと同心円に形成された底面と、中心軸線Ｃ上に位置する頂点とを有している。ここで、本実施形態において、第１のボール７３が、第１の上端窪み部７１及び第１の下端窪み部７２に入り込む中心軸線Ｃ方向長さ（ｌ１＋ｌ２）は、感圧用ベローズ５１の可動領域長さＬより大きく設定される。これにより、外部の衝撃などで感圧用ベローズ５１が収縮しても、第１のボール７３は第１の上端窪み部７１及び第１の下端窪み部７２より外れることなく保持することができる。この第１のボール７３は、ステンレス等の金属等で構成される。

ここで、ニードル４０は、弁ハウジング１０のニードル案内孔１３内に、中心軸線Ｃに沿って案内可能に配置されるため、第１の上端窪み部７１の中心位置は、常時中心軸線Ｃ上に位置している。一方、連結棒５４の中心軸線Ｃに対する傾きや、感圧用ベローズ５１の非対称性などにより、第１の下端窪み部７２の中心位置は、一時的に、中心軸線Ｃ上から半径方向にずれるおそれがあった。しかしながら、第１の下端窪み部７２の中心位置が、半径方向にずれたとしても、第１の上端窪み部７１及び第１のボール７３を介して、第１の下端窪み部７２に求心作用が働くため、第１の下端窪み部７２の中心位置は、中心軸線Ｃ上に自立的に配置される。これにより、連結棒５４の中心軸線Ｃに対する傾きや感圧用ベローズ５１の非対称性などに起因した、中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、ニードル４０に伝達されることを抑制し、その結果、ニードル４０の摺動抵抗が減少し、ヒステリシスを低減させることができる。

同様に、第２の求心手段８０は、連結棒５４及び調整ばねユニット６０における軸方向対向面に形成される一対の第２の窪み部８１，８２と、この一対の第２の窪み部８１，８２の間に挟持される第２のボール８３と、から構成される。この一対の第２の窪み部８１，８２は、連結棒５４の上端面及びばね受け部材６１の下端面における軸心部に形成されており、円錐形状の第２の上端窪み部（第２の窪み部）８１及び第２の下端窪み部（第２の窪み部）８２から構成される。この円錐形状は、中心軸線Ｃと同心円に形成された底面と、中心軸線Ｃ上に位置する頂点とを有している。この第２のボール８３は、ステンレス等の金属等で構成される。

ここで、連結棒５４は、中心軸線Ｃに対して傾きを生じるおそれがあるが、連結棒５４の他端部は、挿通孔５３ａにより、軸方向に直接ガイドされているため、連結棒５４の一端部と比べ、半径方向へのずれの影響は小さくなっている。よって、第２の上端窪み部８１の中心位置は、常時中心軸線Ｃ上近傍に位置している。一方、圧縮コイルばね６３の非対称な配置などにより、第２の下端窪み部８２の中心位置は、一時的に、中心軸線Ｃ上から半径方向にずれるおそれがあった。しかしながら、第２の下端窪み部８２の中心位置が、半径方向にずれたとしても、第２の上端窪み部８１及び第２のボール８３を介して、第２の下端窪み部８２に求心作用が働くため、第２の下端窪み部８２の中心位置は、中心軸線Ｃ上近傍に自立的に配置される。これにより、圧縮コイルばね６３の非対称な配置などに起因した、中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、連結棒５４を介して、ニードル４０へと伝達されることを抑制し、その結果、ニードル４０の摺動抵抗が減少し、ヒステリシスを低減させることができる。

このように、本実施形態において、第１の求心手段７０及び第２の求心手段８０を採用することにより、感圧用ベローズ５１及び圧縮コイルばね６３により生じる中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、ニードル４０へと伝達されることを抑制できる。これにより、ニードル４０の摺動抵抗が減少し、ヒステリシスを低減させることができるため、弁開き始め圧力（詳細は後述するが、一次側圧力Ｐ１が設定値（（Ｆ１＋Ｆ２）／Ｓ２））より僅かに小さい場合においても、低弁漏れ性を担保することができる。なお、本実施形態において、第１の上端窪み部７１、第１の下端窪み部７２、第２の上端窪み部８１及び第２の下端窪み部８２は、それぞれ円錐形状を有するものであるが、これに限らず、例えば、半球面形状を有するものであってもよい。

＜圧力調整弁の動作について＞
以上説明した構成を有する圧力調整弁１００の動作について説明する。ここで、圧力調整弁１００が用いられる対象を冷媒回路として説明するが、これに限らない。圧力調整弁１００において、入口ポート１１は、高圧（一次側圧力Ｐ１）側の流入管１と接続され、出口ポート１２は、低圧（二次側圧力Ｐ２）側の流出管２と接続される。

（一次側圧力Ｐ１が設定値よりも低い場合）
一次側圧力Ｐ１が設定値よりも低い場合（例えば、圧縮機の吐出圧力が低下した状態など）には、図２に示すように、弁部４２が弁座１８に着座しており、閉弁状態となっている。その際、二次側圧力Ｐ２は、弁室１５を介して、ベローズ収容室１６である感圧用ベローズ５１の外部空間に導入される。

まず、感圧用ベローズ５１には、弁部４２が開弁する方向に作用する圧力として、二次側圧力Ｐ２×有効受圧面積Ｓ１が生じている。ここで、感圧用ベローズ５１の有効受圧面積Ｓ１とは、蛇腹形状の最小内径及び最大内径の平均内径に基づいて算出した受圧面積である。

次に、ニードル４０には、弁部４２が開弁する方向に作用する圧力として、一次側圧力Ｐ１×受圧面積Ｓ２が生じている一方、弁部４２が閉弁する方向に作用する圧力として、二次側圧力Ｐ２×受圧面積Ｓ２が生じている。さらに、ニードル４０には、弁部４２が閉弁する方向に作用する力として、感圧用ベローズ５１による付勢力Ｆ１及び圧縮コイルばね６３の付勢力Ｆ２が負荷される。その他に、ニードル４０には、弁部４２が開弁する方向に作用する力として、弁ばね６の付勢力が負荷される。この弁ばね６による付勢力は、ニードル４０の自重を打ち消す程度のものであるため、下記の（式１）には導入しない。

したがって、圧力調整弁１００のニードル４０に作用する外力の釣り合いは以下のように表すことができる。
Ｐ２×Ｓ１＋Ｐ１×Ｓ２＝Ｐ２×Ｓ２＋Ｆ１＋Ｆ２ （式１）
ここで、Ｐ１：一次側圧力［Ｎ／ｍｍ²］
Ｐ２：二次側圧力［Ｎ／ｍｍ²］
Ｓ１：感圧用ベローズ５１の有効受圧面積［ｍｍ²］
Ｓ２：弁座１８に囲まれる弁部４２の受圧面積［ｍｍ²］
Ｆ１：感圧用ベローズ５１による付勢力［Ｎ］
Ｆ２：圧縮コイルばね６３の付勢力［Ｎ］

（式１）は、Ｐ２×Ｓ１＋Ｐ１×Ｓ２－Ｐ２×Ｓ２＝Ｆ１＋Ｆ２へと整理することができる。ここで、感圧用ベローズ５１の有効受圧面積Ｓ１は、弁座１８に囲まれる弁部４２の受圧面積Ｓ２と一致するように設定される。

したがって、（式１）において、二次側圧力Ｐ２によりニードル４０に作用する外力は、全て打ち消されることとなり、上式はさらに、Ｐ１×Ｓ２＝Ｆ１＋Ｆ２へと整理することができる。本実施形態の圧力調整弁１００は、感圧用ベローズ５１の有効受圧面積Ｓ１と弁座１８に囲まれる弁部４２の受圧面積Ｓ２とが一致するように設定されるため、二次側圧力Ｐ２の影響を打ち消すことができる。つまり、圧力調整弁１００は、調整ねじ部材６２を軸方向に移動させ、圧縮コイルばね６３の付勢力Ｆ２を適切に設定することにより、一次側圧力に変動に応じて、開度を可変に制御することができる。なお、蛇腹形状の最小内径及び最大内径の平均内径に基づいて算出した近似値としての受圧面積（有効受圧面積）に限らず、実験を通じて得た実際の受圧面積を用いて圧力調整弁１００の各部の寸法を設定することもできる。

（一次側圧力Ｐ１が設定値よりも高い場合）
一次側圧力Ｐ１が設定値（（Ｆ１＋Ｆ２）／Ｓ２）よりも高い場合（例えば、圧縮機の吐出圧力が上昇した状態など）には、不図示であるが、弁部４２が弁座１８に離間しており、開弁状態となっている。この際、一次側圧力Ｐ１の上昇にともない弁開度が大きくなるが、最大の弁開度は、連結棒５４の段差部５４ｃとベローズ上蓋５３のベローズ上蓋接合部５３ｂとが当接することにより規定される。

このように、本実施形態の圧力調整弁１００は、弁ハウジング１０のニードル案内孔１３内に、ニードル４０を中心軸線Ｃに沿って案内可能に配置することにより、従来の圧力調整弁２００が有する問題点（流量不安定及び弁漏れ性低下）を解消することができる。さらに、本実施形態における圧力調整弁１００は、第１及び第２の求心手段７０，８０を採用することにより、中心軸線Ｃに沿わない付勢力が、ニードル４０へと伝達されることを抑制できる。その結果、ニードル４０の摺動抵抗が減少し、ヒステリシスを低減させることができるため、弁開き始め圧力（一次側圧力Ｐ１が設定値（（Ｆ１＋Ｆ２）／Ｓ２））より僅かに小さい場合においても、低弁漏れ性を担保することができる。

本実施形態におけるガイド部４１及びニードル案内孔１３は、一端（一次側圧力Ｐ１）側に設けられているので、感圧用ベローズユニット５０等を具備する他端（二次側圧力Ｐ２）側に設けられる場合と比較して、ガイド部及びニードル案内孔の長さや直径の自由度を高くして設定することができる。

＜その他＞
本実施形態の圧力調整弁１００は、例示する冷媒回路だけでなく、あらゆる流体装置及び流体回路に適用可能であることは言うまでもない。また、本発明は、上述した各形態や、各実施形態、随所に述べた変形例に限られることなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、適宜の変更や変形が可能である。

１００ 圧力調整弁
５ バルブ本体
１０ 弁ハウジング
１１ 入口ポート
１２ 出口ポート
１３ ニードル案内孔
１４ ニードル収容室
１５ 弁室
１６ ベローズ収容室
１８ 弁座
２０ 接続部材
３０ ばねケース
４０ ニードル
４１ ガイド部
４２ 弁部
４４ 内部流路
５０ 感圧用ベローズユニット
５１ 感圧用ベローズ
５２ ベローズ下蓋
５３ ベローズ上蓋
５４ 連結棒
６０ 調整ばねユニット
６１ ばね受け部材
６２ 調整ねじ部材
６３ 圧縮コイルばね
７０ 第１の求心手段
７１ 第１の上端窪み部（第１の窪み部）
７２ 第１の下端窪み部（第１の窪み部）
７３ 第１のボール
８０ 第２の求心手段
８１ 第２の上端窪み部（第２の窪み部）
８２ 第２の下端窪み部（第２の窪み部）
８３ 第２のボール

Ｃ 中心軸線
Ｆ１ 感圧用ベローズによる付勢力
Ｆ２ 圧縮コイルばねの付勢力
Ｇ１ 第１の間隙
Ｇ２ 第２の間隙
Ｌ 感圧用ベローズの可動領域長さ
ｌ１ 第１のボールが第１の上端窪み部に入り込む中心軸線方向長さ
ｌ２ 第１のボールが第１の下端窪み部に入り込む中心軸線方向長さ
Ｐ１ 一次側圧力
Ｐ２ 二次側圧力
Ｓ１ 感圧用ベローズの有効受圧面積
Ｓ２ 弁座に囲まれる弁部の受圧面積
Ｗ 溶接部

Claims (7)

1. 軸方向に沿って連通する、入口ポート、ニードル案内孔、ニードル収容室、弁室及びベローズ収容室と、前記弁室と連通する出口ポートと、を有する弁ハウジングと、
   一端側に延在するガイド部と、他端側に設けられ、前記ニードル収容室と前記弁室との接続部に形成される弁座に対して近接または離間可能な弁部と、を有するニードルと、
   前記ベローズ収容室に配置され、前記弁部を閉弁方向に付勢する感圧用ベローズを有する感圧用ベローズユニットと、
   前記入口ポートと前記ニードル収容室とを連通させる内部流路と、
   前記弁部を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばねを有する調整ばねユニットと、
   を備え、
   前記ニードルの前記ガイド部は、前記ニードル案内孔内を軸方向に案内可能に配置され、
   前記感圧用ベローズユニットは、軸方向に沿って延在する前記感圧用ベローズと、前記感圧用ベローズの一端部及び他端部にそれぞれ密着されるベローズ下蓋及びベローズ上蓋と、一端部が前記ベローズ下蓋に遊嵌されるとともに、他端部が前記ベローズ上蓋に設けられる挿通孔内を挿通可能に配置される連結棒と、を有し、
   前記連結棒の他端部が、前記調整ばねユニットと係合されることを特徴とする圧力調整弁。
2. 前記ニードル及び前記感圧用ベローズユニットにおける軸方向対向面の軸心部には、一対の第１の窪み部が設けられ、前記一対の第１の窪み部の間には、第１のボールが挟持されることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁。
3. 前記第１のボールが前記一対の第１の窪み部に入り込む軸方向長さは、前記感圧用ベローズの可動領域長さより大きいことを特徴とする請求項２に記載の圧力調整弁。
4. 前記連結棒及び前記調整ばねユニットにおける軸方向対向面の軸心部には、一対の第２の窪み部が設けられ、前記一対の第２の窪み部の間には、第２のボールが挟持されることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁。
5. 前記ニードル案内孔及び前記弁座が、同一部材からなる前記弁ハウジングに同一軸心上に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の圧力調整弁。
6. 前記感圧用ベローズの有効受圧面積は、前記弁座に囲まれる前記弁部の受圧面積と一致するように設定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の圧力調整弁。
7. 前記内部流路は、前記ニードルの前記ガイド部に設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の圧力調整弁。

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