(57)【要約】【課題】従来と異なる新規な加工方法にてニードルを製造する。【解決手段】先端側に向かうほど断面積が縮小するテーパ部４４ｂが形成されたニードル弁のうち、少なくとも円錐テーパ部４４ｂを振動切削加工にて製造する。これにより、円錐テーパ部４４ｂの切削加工時にニードル弁４４が撓んでしまうことを防止できるので、十分な寸法精度を得ることができ得る。また、刃物１０２を振動変位させているので、周速が遅く実質的に切削速度が０となってしまう円錐テーパ部４４ｂの先端部も容易に加工することができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に向かうほど断面積が縮小するテーパ部（４４ｂ）が形成されたニードルの製造方法であって、
少なくとも前記テーパ部（４４ｂ）を振動切削加工にて製造することを特徴とするニードルの製造方法。
【請求項２】
刃物の刃先を前記ニードルに対して、１５ＫＨｚ以上、２５ＫＨｚ以下の振動数にて振動変位させることを特徴とする請求項１に記載のニードルの製造方法。
【請求項３】
前記刃先が楕円状の軌跡を描くように、前記刃先を前記ニードルに対して振動変位させることを特徴とする請求項１又は２に記載のニードルの製造方法。
【請求項４】
前記刃先が直線状の軌跡を描くように、前記刃先を前記ニードルに対して振動変位させることを特徴とする請求項１又は２に記載のニードルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルの絞り開度を制御するとともに、先端側に向かうほど断面積が縮小するテーパ部が形成されたニードルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属短繊維と合成樹脂とからなる導電性塑性物を振動切削加工にて製造している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５９−１９１７４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蒸気圧縮式冷凍機に用いられる可変エジェクタのニードル弁は、円柱部の直径が約３ｍｍ〜８ｍｍ程度であり、先端側に設けられた円錐テーパ部のテーパ角（ＪＩＳ  Ｂ  ０１５４参照）が約２°〜１５°程度であり、かつ、高い寸法精度が要求される。
【０００５】
そこで、出願人は、旋盤を用いた通常の切削加工にて円錐テーパ部を加工したが、切削抵抗によりワーク（ニードル弁）が撓んでしまい、十分な寸法精度を得ることができなかった。
【０００６】
また、ニードル弁の先端は、周速が遅く実質的に切削速度が０となってしまうので、ニードル弁の先端は、旋盤を用いた通常の切削加工では加工することができない。
【０００７】
これに対しては、研磨により円錐テーパ部を加工するといった手段が考えられるが、研磨加工では、ニードル弁の材質によっては砥石が目詰まりし易く、加工性が切削加工に比べて著しく低下してしまうおそれが高い。
【０００８】
また、研磨加工を施す前に切削加工等にて研磨代を所定値とする必要があるが、研磨代がばらつくと、これに呼応して円錐テーパ部の軸方向仕上がり寸法がばらついてしまい、やはり十分な寸法精度を得ることができない。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、従来と異なる新規な加工方法にてニードルを製造することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、先端側に向かうほど断面積が縮小するテーパ部（４４ｂ）が形成されたニードルの製造方法であって、少なくともテーパ部（４４ｂ）を振動切削加工にて製造することを特徴とする。
【００１１】
振動切削加工では、日刊工業新聞社発行「機械技術」２００１年１月号（第４９巻第１号）に記載されているように、▲１▼連続切削に比べて切削抵抗が小さくなる、▲２▼幾何学的面粗さを向上させることができる、▲３▼加工温度が連続切削に比べて上昇し難いためワークに熱歪みが発生し難い、▲４▼構成刃先が付着し難い、▲４▼工具（バイト）の寿命を延ばすことができる等の特徴を有している。
【００１２】
したがって、テーパ部（４４ｂ）の切削加工時にニードルが撓んでしまうことを防止できるので、十分な寸法精度を得ることができ得る。
【００１３】
また、刃物を振動変位させているので、周速が遅く実質的に切削速度が０となってしまうテーパ部（４４ｂ）の先端部も容易に加工することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、刃物の刃先をニードルに対して、１５ＫＨｚ以上、２５ＫＨｚ以下の振動数にて振動変位させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、刃先が楕円状の軌跡を描くように、刃先をニードルに対して振動変位させることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、刃先が直線状の軌跡を描くように、刃先をニードルに対して振動変位させることを特徴とするものである。
【００１７】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、車両空調装置用のエジェクタサイクルに適用される可変エジェクタのニードル弁に本発明を適用したものであり、図１は二酸化炭素を冷媒とするエジェクタサイクル１の模式図であり、図２はエジェクタ４０の模式図である。
【００１９】
なお、図１中、圧縮機１０は走行用エンジンから動力を得て冷媒を吸入圧縮する周知の可変容量型の圧縮機であり、圧縮機１０の吐出容量は、後述する蒸発器３０内の温度又は圧力が所定範囲内になるように制御される。
【００２０】
放熱器２０は圧縮機１０から吐出した冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する高圧側熱交換器であり、蒸発器３０は室内に吹き出す空気と液相冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を冷却する低圧側熱交換器である。
【００２１】
エジェクタ４０は冷媒を減圧膨張させて蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機１０の吸入圧を上昇させるものであり、詳細は後述する。
【００２２】
気液分離器５０はエジェクタ４０から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離手段であり、気液分離器５０の気相冷媒流出口は圧縮機１０の吸引側に接続され、液相冷媒流出口は蒸発器３０側の流入側に接続される。絞り６０は気液分離器５０から流出した液相冷媒を減圧する減圧手段である。
【００２３】
次に、エジェクタ４０について述べる。
【００２４】
エジェクタ４０は、図２に示すように、流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル４１、ノズル４１から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引しながら、ノズル４１から噴射する冷媒流とを混合する混合部４２、及びノズル４１から噴射する冷媒と蒸発器３０から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ４３等からなるものである。
【００２５】
また、ノズル４１は、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部４１ａ、及び喉部４１ａ以降において、実質的な冷媒通路断面積Ｓが徐々に拡大するように設定されたノズルディフューザ部４１ｂを有するラバールノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）であり、ノズル４１の絞り開度、つまり実質的な最小冷媒通路断面積の調整は、ニードル弁４４をアクチュエータ４５によりノズル４１内でノズル４１の軸線方向に変位させることによって行う。
【００２６】
なお、ニードル弁４４は、円柱部４４ａの直径が約３ｍｍ〜８ｍｍ程度であり、先端側に設けられた円錐テーパ部４４ｂのテーパ角が約２°〜１５°程度あり、円錐テーパ部４４ｂの先端は約０．３ｍｍ以下の丸取り施されたステンレス（例えば、ＳＵＳ３０３）等の耐食性に優れ、かつ、硬度が高い金属製である。
【００２７】
因みに、本実施形態では、アクチュエータ４５として、ねじ機構を用いたステッピングモータやリニアソレノイド等の電気式のアクチュエータを採用するとともに、温度センサ（図示せず。）により高圧側の冷媒温度を検出し、圧力センサ（図示せず。）が検出した高圧側の冷媒圧力が温度センサの検出温度から決定される目標圧力となるようにノズル４１の絞り開度を制御している。
【００２８】
ここで、目標圧力とは、高圧側の冷媒温度に対してエジェクタサイクルの成績係数が最も高くなるような高圧側冷媒圧力であり、本実施形態では、熱負荷が大きいときには、ノズル４１に流入する高圧冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるようにノズル４１の絞り開度を制御し、熱負荷が小さいときには、高圧冷媒の圧力を臨界圧力以下とした状態でノズル４１に流入する冷媒が所定の過冷却度を有するようにノズル４１の絞り開度を制御する。
【００２９】
次に、エジェクタサイクルの概略作動を述べる。
【００３０】
圧縮機１０から吐出した冷媒を放熱器２０側に循環させる。これにより、放熱器２０にて冷却された冷媒は、エジェクタ４０のノズル４１にて等エントロピ的に減圧膨張して、音速以上の速度で混合部４２内に流入する。
【００３１】
そして、混合部４２に流入した高速冷媒の巻き込み作用に伴うポンプ作用により、蒸発器３０内で蒸発した冷媒が混合部４２内に吸引されるため、低圧側の冷媒が気液分離器５０→絞り６０→蒸発器３０→エジェクタ４０（混合部４２、ディフューザ４３）→気液分離器５０の順に循環する。
【００３２】
一方、蒸発器３０から吸引された冷媒（吸引流）とノズル４１から吹き出す冷媒（駆動流）とは、混合部４２にて混合しながらディフューザ４３にてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５０に戻る。
【００３３】
次に、ニードル弁４４の製造方法について述べる。
【００３４】
図３はニードル弁４４の製造装置（例えば、数値制御旋盤）１００を示す模式図であり、ワークであるニードル弁４４は、円柱部４４ａがチャック１０１に固定されて所定回転数で中心軸周りに回転させられる。
【００３５】
そして、刃物（バイト）１０２の刃先をニードル弁４４に対して振動変位させながらワークを断続的に切削する。なお、刃物１０２はホルダ１０３にて保持されており、刃物１０２はホルダ１０３を介して振動変位させられる。超音波振動発生器１０４は、刃物１０２を振動数を制御する制御装置である。
【００３６】
このとき、本実施形態では、図４に示すように、刃先が描く軌跡がニードル弁４４の回転の向きと同一方向に周回する楕円（長円）軌道となるように、１５ＫＨｚ以上、２５ＫＨｚ以下の振動数にて刃物１０２を振動変位させる。
【００３７】
次に、本実施形態に係るニードル弁４４の製造方法について述べる。
【００３８】
振動切削加工では、日刊工業新聞社発行「機械技術」２００１年１月号（第４９巻第１号）に記載されているように、▲１▼連続切削に比べて切削抵抗が小さくなる、▲２▼幾何学的面粗さを向上させることができる、▲３▼加工温度が連続切削に比べて上昇し難いためワークに熱歪みが発生し難い、▲４▼構成刃先が付着し難い、▲４▼工具（バイト）の寿命を延ばすことができる等の特徴を有している。
【００３９】
したがって、円錐テーパ部４４ｂの切削加工時にニードル弁４４が撓んでしまうことを防止できるので、十分な寸法精度を得ることができ得る。
【００４０】
また、刃物１０２を振動変位させているので、周速が遅く実質的に切削速度が０となってしまう円錐テーパ部４４ｂの先端部も容易に加工することができる。
【００４１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ノズル４１としてラバールノズルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば先細ノズルを用いてもよい。
【００４２】
また、上述の実施形態では、冷媒を二酸化炭素とするとともに、高圧側の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上としたので、放熱器２０内で冷媒は相変化することなく、温度を低下させてエンタルピを低下させるが、例えば冷媒をＲ１３４ａ等のフロンとし、高圧側の冷媒圧力を臨界圧力未満とした場合には、放熱器２０内で冷媒は相変化しながらエンタルピを低下させる。
【００４３】
また、上述の実施形態では、刃先をニードル弁４４に対して振動変位させながらワークを断続的に切削したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば刃先が直線状の軌跡を描くように、刃先をニードル弁４４に対して振動変位させながらワークを断続的に切削してもよい。
【００４４】
また、上述の実施形態では、ノズル４１の絞り開度を制御する可変エジェクタ用のニードル弁４４の製造方法に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、例えばキャブレターのニードルの製造方法に用いてもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態に係るニードル弁４４の円錐テーパ部４４ｂは、テーパ角が一定のものであったが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、例えばテーパ角が先端側に向かうほど大きくなるように変化する、又はテーパ角が先端側に向かうほど小さくなるように変化するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図３】ニードル弁の製造装置を示す模式図である。
【図４】ワークと刃先軌跡との関係を示す図である。
【符号の説明】
４４…ニードル弁、４４ｂ…円錐テーパ部、１００…ＮＣ旋盤、
１０１…チャック、１０２…刃物（バイト）、１０３…ホルダ、
１０４…超音波振動発生器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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