(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記弁体の作動に対して直接又は間接的に摺動抵抗を付与するための摺動機構と、
を備え、
前記摺動機構は、前記弁体に付与する摺動抵抗の大きさが、前記ボディにおける前記弁体の軸線方向の位置によって変わる構造からなることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記摺動機構は、
前記弁体又は前記シャフトと前記ボディとの間に配設される摺動抵抗付与部材を含み、
前記摺動抵抗付与部材が当接する当接面とその摺動抵抗付与部材との摩擦により摺動抵抗を発生させ、
前記摺動抵抗付与部材と前記当接面との当接ポイントと、前記シャフトの軸線との距離が、前記弁体の軸線方向の位置によって異なることにより、前記弁体に付与する摺動抵抗の大きさがその弁体の軸線方向の位置によって変わるものであることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記摺動機構により、前記弁体に付与する摺動抵抗の大きさが、その弁体の軸線方向の位置に応じて連続的に変わることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記摺動機構により、前記弁体に付与する摺動抵抗の大きさが、その弁体の軸線方向の位置に応じて段階的に変わることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。
【請求項５】
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する膨張弁として機能し、
前記弁体が、前記弁孔の上流側に配設されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の制御弁。
【請求項６】
前記摺動機構により、前記弁体が閉弁位置に近づくほど、その弁体に付与する摺動抵抗が大きくなることを特徴とする請求項５に記載の制御弁。
【請求項７】
少なくとも前記弁部の全開状態においては、前記弁体に前記摺動機構による摺動抵抗が作用しないことを特徴とする請求項６に記載の制御弁。
【請求項８】
前記摺動抵抗付与部材は、金属板を成形して得られた防振ばねであることを特徴とする請求項６又は７に記載の制御弁。
【請求項９】
前記冷凍サイクルにおいて、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温度式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することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁に関し、特に制御弁の作動部の防振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
膨張弁のボディには、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を貫通して弁体に接続される。
【０００４】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２４２１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような膨張弁において、振動音の抑制効果を高めるためには、シャフトの摺動抵抗を大きくする必要がある。しかし、その摺動抵抗の増大は、弁体の開閉作動時のヒステリシスを大きくして作動応答性を低下させ、それが制御ハンチングを引き起こす可能性がある。このため、振動音と制御ハンチングのいずれか一方を優先的に抑制する、あるいは双方を妥協して摺動抵抗を設定することが行われていた。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、弁体の作動時の振動音および制御ハンチングの双方を効果的に抑制可能な制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、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、弁体の作動に対して直接又は間接的に摺動抵抗を付与するための摺動機構と、を備える。摺動機構は、弁体に付与する摺動抵抗の大きさを、ボディにおける弁体の軸線方向の位置によって可変とする。
【０００９】
この態様によると、弁体に付与する摺動抵抗の大きさが、ボディにおける弁体の軸線方向の位置によって可変とされている。すなわち、弁部の開度に応じて摺動抵抗を変化させることができる。このため、弁体の作動応答性を高めて制御ハンチングを抑えたい弁開度領域においては摺動抵抗を相対的に小さくし、振動音が大きくなりがちな弁開度領域においては摺動抵抗を相対的に大きくすることができる。それにより、弁体の作動時の振動音および制御ハンチングの双方を効果的に抑制可能な制御弁を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、弁体の作動時の振動音および制御ハンチングの双方を効果的に抑制可能な制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る膨張弁の断面図である。
【図２】防振ばねの構造およびその取付構造を表す図である。
【図３】摺動機構の構成および機能を表す部分断面図である。
【図４】摺動機構によって弁体の作動に生じるヒステリシスを表す図である。
【図５】変形例に係る摺動機構の構成および機能を表す部分断面図である。
【図６】変形例に係る摺動機構の構成および機能を表す部分断面図である。
【図７】第２実施形態に係る膨張弁の断面図である。
【図８】図７のＢ部拡大図である。
【図９】変形例に係る摺動機構の構成および機能を表す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［第１実施形態］
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。
【００１４】
図１は、第１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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
ボディ２の中央部には、第１の通路１３と第２の通路１４との間の隔壁３５を貫通するように段付孔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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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帯状の板状体を得る。この金属板は、弾性度が高い非磁性部材、例えばステンレス等の非磁性金属からなる。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。このようにして得られた板状体をその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、断面三角形状の筒状体からなる防振ばね５０を得る。すなわち、板状体に対していわゆるフォーミング加工を施し、その板状体を隣接するばね部１０４の間にて折り曲げることにより三角筒形状に成形される。
【００２９】
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）。
【００３０】
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）および（Ｄ）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。
【００３１】
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が当接ポイントＰにて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。
【００３２】
一方、本実施形態では図２（Ｄ）に示すように、シャフト３３の軸線方向中間部にテーパ部１２０が設けられることにより、弁体１８の開弁ストロークにしたがってシャフト３３に付与される摺動力が可変となるようにされている。なお、ここでいう「開弁ストローク」とは、弁体１８の弁座１７からのリフト量（変位）を意味する。すなわち、このテーパ部１２０を含むシャフト３３の構造および防振ばね５０が「摺動機構」として機能し、弁体１８の作動に対して付与する摺動抵抗の大きさを、ボディ２における弁体１８の軸線方向位置によって変化させる。テーパ部１２０は、上方に向けて（つまり弁体１８から離れるにつれて）外径が小さくなるテーパ面を有する。
【００３３】
図３は、摺動機構の構成および機能を表す部分断面図である。（Ａ）は弁体１８が閉弁位置又はその近傍（寸開位置）にある状態を示し、（Ｂ）は弁体１８が全開位置又はその近傍にある状態を示す。
【００３４】
図３（Ａ）に示すように、シャフト３３は、テーパ部１２０を境に上方の小径部１２２と下方の大径部１２４を有する。小径部１２２は、大径部１２４よりも半径がΔｒだけ小さい。言い換えれば、テーパ部１２０は、そのテーパ面の高低差がΔｒとなる傾きを有するように成形されている。弁部が閉弁状態又は寸開状態にあるときは、図示のように、膨出部１０６が大径部１２４に当接する状態となり、防振ばね５０による摺動抵抗（ばね部１０４の反力に起因する摩擦力）が相対的に大きくなる。
【００３５】
一方、図３（Ｂ）に示すように、弁部が全開状態又はその近傍にあるときは、膨出部１０６が小径部１２２に当接する状態となり、防振ばね５０による摺動抵抗が相対的に小さくなる。弁部が中間開度状態にあるときは、膨出部１０６がテーパ部１２０に当接する状態となり、弁体１８の軸線方向位置に応じて摺動抵抗が連続的に変化するようになる。シャフト３３は、弁体１８の開弁ストロークＬと同等の範囲で軸線方向に変位する。ばね部１０４は、そのシャフト３３のストローク範囲において小径部１２２、テーパ部１２０、大径部１２４のいずれかに当接する。
【００３６】
このような構成により、防振ばね５０とシャフト３３との当接ポイントＰと、シャフト３３の軸線Ｌ0との距離ｌが、弁体１８の軸線方向の位置によって変化する。それにより、ばね部１０４の弾性力が変化し、弁体１８に付与される摺動抵抗の大きさが変化するようになる。図示の例では、弁体１８に付与される摺動抵抗の大きさが、当接ポイントＰが大径部１２４に位置するか又は小径部１２２に位置するかにより（つまり弁体１８の軸線方向の位置に応じて）段階的に変化する。
【００３７】
図４は、摺動機構によって弁体１８の作動に生じるヒステリシスを表す図である。同図の横軸はパワーエレメント３の感知圧力（ダイヤフラム２８の下面に作用する圧力）を示し、縦軸は弁体１８の開弁ストロークを示す。図中の実線が摺動抵抗を可変とする本実施形態の弁体１８の作動過程を示し、波線は摺動抵抗を一定とする比較例に係る弁体の作動過程を示す。
【００３８】
図示のように、本実施形態によれば、開弁ストロークが十分に大きい領域、つまり弁開度が大きい領域においてヒステリシスが相対的に小さくなり、開弁ストロークが小さい領域、つまり弁開度が小さい領域においてはヒステリシスが相対的に大きくなる。本実施形態では、弁体１８の全ストロークが０．７ｍｍとされており、開弁ストロークが０．１ｍｍ（全ストロークの１７％）以下の領域ではヒステリシスが大きくなり、開弁ストロークが０．１ｍｍを超える領域ではヒステリシスが小さくなるように設定されている。比較例では開弁ストロークにかかわらずヒステリシスがほぼ一定であるのに対し、本実施形態では開弁ストロークに応じてヒステリシスを可変としている。
【００３９】
本実施形態によれば、感知圧力が小さく、弁開度が大きい領域において摺動抵抗を相対的に小さくすることにより、弁体１８の作動応答性を高めて制御ハンチングを抑えることができる。すなわち、エバポレータの出口側の過熱度の変動に対して実質的に応答遅れすることなく、弁開度を制御することができる。また、感知圧力が大きく、弁開度が小さい領域において摺動抵抗を相対的に大きくすることにより、弁体１８の作動応答性を低下させてその振動音を抑制することができる。
【００４０】
（変形例）
図５および図６は、変形例に係る摺動機構の構成および機能を表す部分断面図である。各図の（Ａ）は弁体１８が閉弁位置又はその近傍（寸開位置）にある状態を示し、（Ｂ）は弁体１８が全開位置又はその近傍にある状態を示す。
【００４１】
図５に示す変形例では、シャフト１３３が、第１実施形態のテーパ部１２０よりも軸線方向に長いテーパ部１２１を有する。それにより、防振ばね５０の膨出部１０６が、そのテーパ部１２１の範囲内においてシャフト１３３に当接する。このような構成により、図５（Ａ）に示すように、弁部が閉弁状態に近づくほど、膨出部１０６がテーパ部１２１において相対的に大径の部分に当接する状態となり、防振ばね５０による摺動抵抗（ばね部１０４の反力に起因する摩擦力）が相対的に大きくなる。一方、図５（Ｂ）に示すように、弁部が全開状態に近づくほど、膨出部１０６がテーパ部１２１において相対的に小径の部分に当接する状態となり、防振ばね５０による摺動抵抗が相対的に小さくなる。弁体１８に付与される摺動抵抗の大きさは、当接ポイントＰがテーパ部１２１のどの位置にあるかにより（つまり弁体１８の軸線方向の位置に応じて）連続的に変化するようになる。本変形例においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】
一方、図６に示す変形例では、シャフト１３５の中間部が部分的に縮径されて小径部１２３とされている。小径部１２３は、テーパ部１２５を介して下方の大径部１２４につながり、テーパ部１２７を介して上方の大径部１２９につながっている。テーパ部１２５は、上方に向けて外径が小さくなるテーパ面を有する。一方、テーパ部１２７は、下方に向けて外径が小さくなるテーパ面を有する。本実施形態では、大径部１２４，１２９の外径を等しくしているが、それらの外径を異ならせてもよい。
【００４３】
そして、図６（Ａ）に示すように、弁部が閉弁状態又は寸開状態にあるときは、膨出部１０６が大径部１２４に当接する状態となり、防振ばね５０による摺動抵抗が付与される。一方、図６（Ｂ）に示すように、弁部が全開状態又はその近傍にあるときは、膨出部１０６が小径部１２３に対向するが当接しない状態となり、防振ばね５０による摺動抵抗がゼロとなる。弁部が中間開度状態にあるときは、膨出部１０６がテーパ部１２５に当接する領域があり、弁体１８の軸線方向位置に応じて摺動抵抗が変化するようになる。本変形例によれば、弁開度が小さい領域において摺動抵抗を確保して振動音を抑制できる一方、弁開度が大きい領域においては摺動抵抗をなくし、弁体１８の作動応答性を顕著に高めることが可能となる。
【００４４】
［第２実施形態］
本実施形態の膨張弁は、摺動機構の構成が第１実施形態と異なる。図７は、第２実施形態に係る膨張弁の断面図である。図８は、図７のＢ部拡大図である。（Ａ）は弁体が閉弁位置又はその近傍（寸開位置）にある状態を示し、（Ｂ）は弁体が全開位置又はその近傍にある状態を示す。（Ｃ）は（Ａ）のＣ部拡大図であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＣ部拡大図である。
【００４５】
図７に示すように、膨張弁２０１は、ボディ２０２の隔壁３５を貫通するように挿通孔２３４が設けられ、その挿通孔２３４にシャフト２３３が挿通されている。シャフト２３３は、全長にわたって断面一定のシンプルな円柱状をなし、ボディ２０２の軸線に沿って摺動可能に支持されている。
【００４６】
そして、弁室４０において、防振ばね２５０が弁体１８と一体に設けられている。防振ばね２５０は、金属板のプレス成形により得られ、環状のベース部２５２と、ベース部２５２の周縁部に等間隔に設けられた複数のばね部２５４を有する。本実施形態では、合計８つのばね部２５４が設けられているが、その数については必要となる摺動力等に応じて適宜設定することができる。
【００４７】
ベース部２５２は、弁体１８の弁体受け２１に対して下方から挿入され、弁体受け２１の上部に設けられたフランジ部２２に係止される。ベース部２５２は、そのフランジ部２２とスプリング２３とに挟持される態様で弁体１８に対して固定される。なお、変形例においては、ベース部２５２をフランジ部２２に対して溶接、接着等の手段により固定してもよい。
【００４８】
ばね部２５４は、斜め下方（半径方向外向き）に延在しており、その先端部には外方（半径方向外向き）に突出する半球状の膨出部２０６（「当接部」に対応する）が設けられている。ばね部２５４の弾性力により、膨出部１０６が連通孔１９の内壁に当接する。そして、その内壁と膨出部１０６との摩擦力により、弁体１８の作動に対して適度な摺動抵抗を得ることができる。
【００４９】
図８（Ａ）および（Ｃ）に示すように、連通孔１９は、膨出部２０６の摺動領域として、上方から小径部２２２、テーパ部２２０、大径部２２４を有する。小径部２２２は、大径部２２４よりも半径がΔｒだけ小さい。言い換えれば、テーパ部２２０は、そのテーパ面の高低差がΔｒとなる傾きを有するように成形されている。弁部が閉弁状態又は寸開状態にあるときは、図示のように、膨出部２０６が小径部２２２に当接する状態となり、防振ばね２５０による摺動抵抗（ばね部２５４の反力に起因する摩擦力）が相対的に大きくなる。
【００５０】
一方、図８（Ｂ）および（Ｄ）に示すように、弁部が全開状態又はその近傍にあるときは、膨出部２０６が大径部２２４に当接する状態となり、防振ばね２５０による摺動抵抗が相対的に小さくなる。弁部が中間開度状態にあるときは、膨出部２０６がテーパ部２２０に当接する状態となり、弁体１８の軸線方向位置に応じて摺動抵抗が変化するようになる。防振ばね２５０は、弁体１８の開弁ストロークＬと同等の範囲で軸線方向に変位する。ばね部２０４は、その防振ばね２５０のストローク範囲において小径部２２２、テーパ部２２０、大径部２２４のいずれかに当接する。
【００５１】
このような構成により、本実施形態においても第１実施形態と同様に、弁開度が大きい領域において摺動抵抗を相対的に小さくし、弁体１８の作動応答性を高めて制御ハンチングを抑えることができる。また、弁開度が小さい領域において摺動抵抗を相対的に大きくし、弁体１８の作動応答性を低下させてその振動音を抑制することができる。
【００５２】
（変形例）
図９は、変形例に係る摺動機構の構成および機能を表す部分断面図である。（Ａ）は弁体１８が閉弁位置又はその近傍（寸開位置）にある状態を示し、（Ｂ）は弁体１８が全開位置又はその近傍にある状態を示す。
【００５３】
本変形例では、連通孔２１９が、第２実施形態のテーパ部２２０よりも軸線方向に長いテーパ部２２１を有する。それにより、防振ばね２５０の膨出部２０６が、そのテーパ部２２１の範囲内において連通孔２１９の内壁面に当接する。このような構成により、図９（Ａ）に示すように、弁部が閉弁状態に近づくほど、膨出部２０６がテーパ部２２１において相対的に小径の部分に当接する状態となり、防振ばね２５０による摺動抵抗（ばね部２０４の反力に起因する摩擦力）が相対的に大きくなる。一方、図９（Ｂ）に示すように、弁部が全開状態に近づくほど、膨出部２０６がテーパ部２２１において相対的に大径の部分に当接する状態となり、防振ばね２５０による摺動抵抗が相対的に小さくなる。本変形例においても、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
なお、他の変形例においては、防振ばね２５０のストローク範囲の下部において、膨出部２０６が連通孔２１９に摺動しない構成としてもよい。すなわち、弁部が閉弁状態又は寸開状態にあるときは、膨出部２０６が連通孔２１９に当接することで摺動抵抗が付与される一方、弁部が全開状態又はその近傍にあるときは、膨出部２０６が連通孔２１９に当接しない状態となって摺動抵抗がゼロとなるようにしてもよい。このような構成により、弁開度が小さい領域において摺動抵抗を確保して振動音を抑制できる一方、弁開度が大きい領域においては摺動抵抗をなくし、弁体１８の作動応答性を顕著に高めることが可能となる。
【００５５】
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。
【００５６】
上記第１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。
【００５７】
上記第１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。
【００５８】
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。
【００５９】
上記第１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。
【００６０】
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。
【００６１】
上記実施形態では、防振ばねの摺動機構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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
上記第１実施形態では、摺動機構を構成する摺動抵抗付与部材として防振ばねを採用し、これをシャフトに当接させることにより、弁体の作動に対して摺動抵抗を付与する例を示した。変形例においては、防振ばねを弁体そのものの一部に当接させ、摺動抵抗を付与する構成としてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、摺動機構を構成する摺動抵抗付与部材として防振ばねを採用し、シャフト又はボディにその当接面を設ける例を示した。そして、その当接面にテーパ部を介した段差をもたせる例を示した。変形例においては、摺動抵抗付与部材として防振ばね以外の部材を採用してもよい。例えば、摺動抵抗付与部材としてＯリング等のシールリングを採用し、シャフト又はボディに形成した当接面に当接させるようにしてもよい。
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
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、  ３５  隔壁、  ４０  弁室、  ４４  小径部、  ４６  大径部、  ５０，２５０  防振ばね、  １２０，１２１  テーパ部、  １２２，１２３  小径部、  １２４  大径部、  １２５，１２７  テーパ部、  １２９  大径部、  １３３，１３５  シャフト、  ２０１  膨張弁、  ２０２  ボディ、  ２１９  連通孔、  ２２０，２２１  テーパ部、  ２２２  小径部、  ２２４  大径部、  ２３３  シャフト、  ２３４  挿通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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