(57)【要約】【課題】弁体の開閉方向とは垂直な方向における弁体の振動を抑制し、異音の発生を防止することのできる膨張弁を提供する。【解決手段】冷媒が通る冷媒流路１２０が内部に形成されたケース１１０と、冷媒流路１２０の一部に形成された弁座１４２に対して相対的に移動することにより、冷媒流路１２０を通過する冷媒の流量を調整する弁体１４１と、冷媒の圧力及び温度に応じて、弁座１４２に対する弁体１４１の位置を変化させる駆動部１３０と、を備え、駆動部１３０が弁体１４１を移動させる方向を開閉方向とし、開閉方向に対して垂直な方向を垂直方向としたときに、弁体１４１が垂直方向に振動した際に、当該振動を減衰させるような減衰力を発生させるラバーピン２００を更に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルに用いられる膨張弁（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、
冷媒が通る冷媒流路（１２０）が内部に形成されたケース（１１０）と、
前記冷媒流路の一部に形成された弁座（１４２）に対して相対的に移動することにより、前記冷媒流路を通過する冷媒の流量を調整する弁体（１４１）と、
冷媒の圧力及び温度に応じて、前記弁座に対する前記弁体の位置を変化させる駆動部（１３０）と、を備え、
前記駆動部が前記弁体を移動させる方向を開閉方向とし、前記開閉方向に対して垂直な方向を垂直方向としたときに、
前記弁体が前記垂直方向に振動した際に、当該振動を減衰させるような減衰力を発生させる減衰部（２００，３１２，３２０，４００）を更に備えた膨張弁。
【請求項２】
前記垂直方向における前記弁体の移動速度が大きくなるほど、前記減衰部が大きな前記減衰力を発生させる、請求項１に記載の膨張弁。
【請求項３】
前記減衰部（２００）は、前記ケースと、前記弁体を支持する支持部材（１６０，１７０）と、の間に設けられたゴム製の部材である、請求項２に記載の膨張弁。
【請求項４】
前記減衰部は、金属製の部材（２０１）を介して前記支持部材に当接している、請求項３に記載の膨張弁。
【請求項５】
前記減衰部は、前記ケースと、前記弁体を支持する支持部材と、の間に設けられたダッシュポット（４００）である、請求項２に記載の膨張弁。
【請求項６】
前記ダッシュポットは、
前記ケースに形成された凹部（１１１）に一端側が挿入され、前記弁体を支持する支持部材（１７０）に他端側が当接しているピストン（４１０）と、
前記ピストンを前記支持部材に向けて付勢する弾性体（４２０）と、を有し、
前記ピストンには、前記凹部のうち前記ピストンよりも奥側の空間と、前記冷媒流路と、を連通させる貫通穴（４１１）が形成されている、請求項５に記載の膨張弁。
【請求項７】
前記減衰部が発生させる前記減衰力の方向は、外部から前記ケースに供給される際における冷媒の流れ方向と平行である、請求項１に記載の膨張弁。
【請求項８】
前記減衰部（３１２，３２０）を複数備える、請求項１に記載の膨張弁。
【請求項９】
複数の前記減衰部は、前記弁体を支持する支持部材（１６０，１７０）の周りを囲むように配置されている、請求項８に記載の膨張弁。
【請求項１０】
複数の前記減衰部は互いに等間隔となるように配置されている、請求項９に記載の膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルに用いられる膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
膨張弁は、凝縮器から排出された高温且つ高圧の冷媒を、弁体と弁座との間に形成された絞り部を通過させて減圧するためのものである。膨張弁は、冷媒が循環する流路のうち、凝縮器よりも下流側であり、且つ蒸発器よりも上流側となる位置に設けられる。このような膨張弁の中には、蒸発器から排出される冷媒の圧力及び温度に応じて、その開度を自動的に調節するものがある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、パワーエレメントを備えた構成の膨張弁が記載されている。パワーエレメントは、冷媒の圧力及び温度に応じて変位するダイアフラムを有している。上記膨張弁においては、ダイアフラムと弁体との間がシャフトによって接続されている。
【０００４】
冷媒の圧力及び温度に応じてパワーエレメントのダイアフラムが変位すると、これに連動して弁体が開弁方向又は閉弁方向に移動する。つまり、下記特許文献１に記載の膨張弁は、蒸発器から排出された冷媒の圧力及び温度に応じて、その開度が自動的に変化するように構成されている。このような膨張弁を用いることにより、蒸発器の出口における冷媒の過熱度を適切な値に維持することが可能となる。
【０００５】
上記のような構成の膨張弁においては、内部における冷媒の圧力変動などに起因して弁体が自励振動し、その結果として比較的大きな異音が生じてしまうことがある。特に、冷凍サイクルの起動時や、圧縮機の回転数を変化させた直後においては、上記のような自励振動及び異音が生じやすい。
【０００６】
弁体の振動を抑制するために、これまでに様々な対策が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載された膨張弁には、パワーエレメントと弁体との間を繋ぐシャフトに対し、横荷重を与えるためのコイルばねが設けられている。コイルばねがシャフトに横荷重を加えるので、シャフトとコイルばねとの間には軸線方向（弁体が開閉動作する方向）の摺動抵抗が働く。当該摺動抵抗により、上記のような弁体の振動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３０５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らが検討を重ねた結果、膨張弁の弁体においては、上記のように開閉方向に沿った振動（以下、「縦振動」とも称する）が生じるのみならず、開閉方向とは垂直な方向に沿った振動（以下、「横振動」とも称する）も生じ得るという知見が得られている。横振動を抑制するための対策としては、例えば上記特許文献１に記載されている膨張弁を変形し、横振動を減衰させるような方向の摺動抵抗をシャフトに加えることも考えられる。しかしながら、そのような方向の摺動抵抗をコイルばねによって生じさせることは、膨張弁の構造上困難な場合が多い。
【０００９】
また、横振動の周波数は、縦振動の周波数よりも高くなる傾向がある。このため、コイルばねの摺動抵抗により横振動を減衰させることは、更に困難であると考えられる。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁体の開閉方向とは垂直な方向における弁体の振動を抑制し、異音の発生を防止することのできる膨張弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る膨張弁は、冷凍サイクルに用いられる膨張弁（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、冷媒が通る冷媒流路が内部に形成されたケース（１１０）と、冷媒流路の一部に形成された弁座（１４２）に対して相対的に移動することにより、冷媒流路を通過する冷媒の流量を調整する弁体（１４１）と、冷媒の圧力及び温度に応じて、弁座に対する弁体の位置を変化させる駆動部（１３０）と、を備える。また、駆動部が弁体を移動させる方向を開閉方向とし、開閉方向に対して垂直な方向を垂直方向としたときに、弁体が垂直方向に振動した際に、当該振動を減衰させるような減衰力を発生させる減衰部（２００，３１２，３２０，４００）を更に備える。
【００１２】
このような構成の膨張弁では、冷媒の流れ等に起因して弁体が垂直方向に振動したとしても、減衰部が、当該振動を減衰させるような減衰力を生じさせる。これにより、垂直方向における弁体の振動が抑制され、振動に伴う異音の発生が防止される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、弁体の開閉方向とは垂直な方向における弁体の振動を抑制し、異音の発生を防止することのできる膨張弁が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る膨張弁が蒸発器に取り付けられた状態を模式的に示す図である。
【図２】図１に示される膨張弁の内部構成を示す断面図である。
【図３】図１に示される膨張弁の内部構成を示す断面図である。
【図４】弁受け及びワッシャのそれぞれの構成を示す斜視図である。
【図５】ワッシャに加えられる力の方向について説明するための図である。
【図６】減衰部の機能を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る膨張弁の内部構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る膨張弁の内部構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態における減衰部の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る膨張弁のうち、減衰部およびその近傍における構成を示す断面図である。
【図１１】第４実施形態における減衰部のうち、ピストンの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態に係る膨張弁１０は、車両用空調装置の冷凍サイクル（全体構成は不図示）の一部であって、蒸発器２０に対して取り付けられている。一般的な冷凍サイクルの膨張弁と同様に、膨張弁１０は、凝縮器（不図示）から排出された高温且つ高圧の冷媒を、蒸発器２０に供給される前において予め減圧するためのものである。尚、冷凍サイクルには、冷媒を循環させるための圧縮機も設けられているのであるが、上記の凝縮器と共にその図示が省略されている。
【００１７】
蒸発器２０は、膨張弁１０を通過した液相冷媒と外部の空気との間で熱交換を行わせ、液相冷媒を内部で蒸発させるための熱交換器である。蒸発器２０の構成は公知であるから、その具体的な説明を省略する。
【００１８】
図１に示されるように、膨張弁１０には、第１供給配管２１と、第１排出配管２２と、第２供給配管２３と、第２排出配管２４と、がそれぞれ接続されている。尚、図１に示される膨張弁１０は模式的に描かれているので、その全体形状や、第１供給配管２１等の接続位置は、実際のものとは異なっている。
【００１９】
第１供給配管２１は、凝縮器から排出された冷媒を膨張弁１０に供給するための配管である。第１供給配管２１の下流側端部は、膨張弁１０に形成された第１開口１１に接続されている。
【００２０】
第１排出配管２２は、膨張弁１０を通過して減圧された冷媒を、蒸発器２０に供給するための配管である。第１排出配管２２の上流側端部は、膨張弁１０に形成された第２開口１２に接続されている。
【００２１】
第２供給配管２３は、蒸発器２０から排出された蒸発後の冷媒を膨張弁１０に供給するための配管である。第２供給配管２３の下流側端部は、膨張弁１０に形成された第３開口１３に接続されている。
【００２２】
第２排出配管２４は、第２供給配管２３から膨張弁１０に供給された冷媒を、そのまま下流側の圧縮機に向けて排出するための配管である。第２排出配管２４の上流側端部は、膨張弁１０に形成された第４開口１４に接続されている。
【００２３】
図２及び図３を参照しながら、膨張弁１０の内部構成について説明する。図２には、膨張弁１０のうち第１開口１１及び第２開口１２が形成されている部分、すなわち、図１においては下方側となる部分の内部構成が示されている。図２に示される部分において、膨張弁１０は、ケース１１０と、作動棒１４０と、弁体１４１と、弁受け１６０と、ワッシャ１７０と、調節ネジ１５０と、ラバーピン２００と、を備えている。
【００２４】
ケース１１０は、膨張弁１０の外形を概ね区画する部材であって、その内部には後述の作動棒１４０や弁体１４１等が収容されている。本実施形態では、ケース１１０はアルミニウムによって形成されている。
【００２５】
ケース１１０の内部には、第１開口１１と第２開口１２との間を繋ぐ冷媒流路１２０が形成されている。冷媒流路１２０は、凝縮器から膨張弁１０に供給された冷媒が通る流路である。冷媒流路１２０は、第１流路部１２１と、第２流路部１２２と、第３流路部１２３と、第４流路部１２４とを有している。
【００２６】
第１流路部１２１は、冷媒流路１２０のうち最も上流側の部分である。第１流路部１２１は、第１開口１１からケース１１０の内部に向かって伸びるように形成されている。
【００２７】
第２流路部１２２は、第１流路部１２１よりも下流側の部分であって、ケース１１０の下端部から上方に向かって伸びるように形成されている。第２流路部１２２は、その中心軸が後述の作動棒１４０の長手方向に沿うような略円柱形状の空間となっている。第２流路部１２２の下端部は、後述の調節ネジ１５０によって塞がれている。
【００２８】
第３流路部１２３は、第２流路部１２２よりも下流側の部分であって、第２流路部１２２の上端から更に上方に向かって伸びるように形成されている。第３流路部１２３は、第２流路部１２２と同様に略円柱形上の空間となっているのであるが、その直径は、第２流路部１２２の直径よりも小さい。第２流路部１２２と第３流路部１２３との境界部分には、第２流路部１２２から第３流路部１２３に向かって縮径するテーパー状の弁座１４２が形成されている。
【００２９】
第４流路部１２４は、冷媒流路１２０のうち最も下流側の部分である。第４流路部１２４は、第２開口１２からケース１１０の内部に向かって伸びるように形成されている。第４流路部１２４は、第２開口１２から見て最も奥側となる部分の近傍において、第３流路部１２３の上端部に繋がっている。
【００３０】
作動棒１４０は、ケース１１０の内部に配置された棒状の部材である。本実施形態では、作動棒１４０はステンレスによって形成されている。作動棒１４０は、その上端が後述の駆動部１３０に接続されており、その下端が弁体１４１に溶接されている。ケース１１０の内部には、作動棒１４０を配置するための空間として挿通穴１１２が形成されている。挿通穴１１２は、第４流路部１２４と、後述の検知流路１２６（図３を参照）との間を繋ぐように形成されている。尚、挿通穴１１２を区画する壁面と、作動棒１４０との間には、不図示のＯリングが配置されている。当該Ｏリングにより、第４流路部１２４と検知流路１２６との間で冷媒が行き来することはできなくなっている。
【００３１】
弁体１４１は、ステンレスによって形成された球体である。弁体１４１の直径は、第３流路部１２３の直径よりも大きく、弁座１４２のうち第２流路部１２２側の端部における直径よりも小さい。
【００３２】
後に説明するように、作動棒１４０は、駆動部１３０によりその長手方向に沿って移動する。これに伴い、弁体１４１も同方向に移動する。このような弁体１４１の動作によって、弁体１４１が弁座１４２に当接している閉状態と、弁体１４１と弁座１４２との間が離間している開状態と、が切り換えられる。弁体１４１と弁座１４２との距離が、膨張弁１０の「開度」に該当する。このように、弁体１４１は、冷媒流路１２０の一部に形成された弁座１４２に対して相対的に移動することにより、冷媒流路１２０を通過する冷媒の流量を調整するものである。
【００３３】
作動棒１４０の動作方向、すなわち、弁体１４１が開閉動作を行う際の動作方向が、図２においては矢印ＡＲ１で示されている。以下の説明においては、上記のような動作方向のことを「開閉方向」とも称する。
【００３４】
弁受け１６０は、弁体１４１を下方から支える部材である。本実施形態では、弁受け１６０はステンレスで形成されている。図４では、弁受け１６０と後述のワッシャ１７０とが上下に分けられており、それぞれの形状が斜視図で示されている。同図に示されるように、弁受け１６０は、大径部１６１と小径部１６２とを有している。
【００３５】
大径部１６１は、弁受け１６０のうち上方側（弁体１４１側）の部分である。大径部１６１の形状は円柱形状となっており、その中心軸は作動棒１４０の中心軸と一致している。弁受け１６０の上面のうち中央部分には、球面状に窪んだ凹部１６３が形成されている。凹部１６３の内面形状は、球体である弁体１４１のうち下方側部分における表面形状と概ね等しい。このため、図２に示されるように、弁体１４１はその下方側部分が凹部１６３に入り込んでおり、これにより下方から支えられている。
【００３６】
小径部１６２は、弁受け１６０のうち下方側（調節ネジ１５０側）の部分である。小径部１６２の形状は、大径部１６１同様に円柱形状となっており、その中心軸は作動棒１４０の中心軸と一致している。小径部１６２の直径は、大径部１６１の直径よりも小さい。
【００３７】
ワッシャ１７０は、弁受け１６０に下方側から嵌め込まれる部材である。ワッシャ１７０は、本実施形態ではステンレスによって形成されている。図４に示されるように、ワッシャ１７０は、円板部１７１と筒状部１７２とを有している。円板部１７１は、ワッシャ１７０のうち上方側の部分であって、円板状に形成されている。筒状部１７２は、円板部１７１の外周部分から下方側に伸びる部分であって、円筒状に形成されている。
【００３８】
円板部１７１の中央には円形の穴１７３が形成されている。穴１７３の直径は、小径部１６２の直径よりも僅かに大きい。図２に示されるように、穴１７３には小径部１６２が上方から挿入されている。換言すれば、弁受け１６０にワッシャ１７０が下方から嵌め込まれた状態となっている。図２の状態では、円板部１７１の上面が大径部１６１の下面に対して当接している。また、円板部１７１のうち穴１７３の縁の部分が、小径部１６２を周囲から支持している。
【００３９】
以上のような弁受け１６０及びワッシャ１７０は、ケース１１０の内部において弁体１４１を支持するための「支持部材」として機能するものである。尚、本実施形態では、弁体１４１が作動棒１４０の下端に溶接されているのであるが、このような態様に替えて、弁体１４１が弁受け１６０の上面に溶接されているような態様であってもよい。
【００４０】
ワッシャ１７０の下方側にはコイルスプリング１８０が配置されている。コイルスプリング１８０の中心軸は、作動棒１４０の中心軸と一致している。コイルスプリング１８０の上端は、ワッシャ１７０のうち円板部１７１の下面に当接している。このため、コイルスプリング１８０の上方側部分には、弁受け１６０の小径部１６２が上方から挿入されている。また、コイルスプリング１８０の上方側部分は、ワッシャ１７０の筒状部１７２によって周囲を囲まれている。
【００４１】
コイルスプリング１８０の下端は、調節ネジ１５０に当接している。また、コイルスプリング１８０は、その長さが自然長よりも短くなっている。このため、ワッシャ１７０及び弁受け１６０は、駆動部１３０側に向かう力をコイルスプリング１８０から受けている。弁受け１６０の凹部１６３は、弁体１４１に対して下方から押し付けられている。従って、弁体１４１も、駆動部１３０側に向かう力をコイルスプリング１８０から受けている。
【００４２】
調節ネジ１５０は、第２流路部１２２の下端部を塞ぐように設けられた部材である。本実施形態では、調節ネジ１５０はＰＰＳ樹脂によって形成されている。作動棒１４０の中心軸に沿って見た場合において、調節ネジ１５０の形状は円形となっており、その中心が作動棒１４０の中心軸と一致している。調節ネジ１５０の側面には雄螺子が形成されており、当該雄螺子がケース１１０に形成された雌螺子と螺合している。このため、調節ネジ１５０をその中心軸周りに回転させることにより、調節ネジ１５０を上下方向、つまり先に述べた開閉方向に沿って移動させることができる。これにより、コイルスプリング１８０によって弁体１４１に加えられる力の大きさを調節することが可能となっている。
【００４３】
調節ネジ１５０の上面のうち中央部分には、凹部１５１が形成されている。凹部１５１の内側は円柱形状の空間となっており、その中心軸はコイルスプリング１８０の中心軸と一致している。コイルスプリング１８０の下方側部分は、凹部１５１の内壁面によって周囲を囲まれている。このように、コイルスプリング１８０は、弁受け１６０及びワッシャ１７０によってその上方側部分が支持されており、調節ネジ１５０によってその下方側部分が支持されている。このため、コイルスプリング１８０の左右方向における位置ずれが抑制されている。
【００４４】
調節ネジ１５０とケース１１０との間には、Ｏリング１９０が配置されている。Ｏリング１９０によって、第２流路部１２２から外部に向けた冷媒の漏出が防止されている。
【００４５】
ラバーピン２００は、弁体１４１の振動を減衰させるために設けられた部材であって、本実施形態における「減衰部」に該当する。ケース１１０の内壁面には、ラバーピン２００を保持するための凹部１１１が形成されている。凹部１１１は、円柱形状の有底穴であって、その中心軸は作動棒１４０の中心軸に対して垂直となっている。また、凹部１１１の中心軸は、作動棒１４０の中心軸と交差しており、且つ第１流路部１２１の中心軸と平行である。このため、ラバーピン２００の中心軸と、外部（第１供給配管２１）からケース１１０に供給される際における冷媒の流れ方向と、は互いに平行である。尚、図２に示される穴ＨＬは、凹部１１１をドリルによって加工する際に、ケース１１０のうち第１開口１１の奥側となる部分に形成された貫通穴である。
【００４６】
ラバーピン２００は、ニトリルゴムによって形成された円柱形状の部材である。ラバーピン２００は、その中心軸を凹部１１１の中心軸と一致させた状態で、その一部が凹部１１１に挿入されている。その結果、ラバーピン２００は、ケース１１０のうち第２流路部１２２を区画する内壁面の一部から、ワッシャ１７０の筒状部１７２に向けて突出している。
【００４７】
ラバーピン２００の一端は凹部１１１の底面に当接している。また、ラバーピン２００の他端は金属キャップ２０１で覆われている。本実施形態では、金属キャップ２０１はステンレスで形成されている。金属キャップ２０１は、ワッシャ１７０の筒状部１７２に当接している。
【００４８】
以上のように、本実施形態におけるラバーピン２００は、ケース１１０とワッシャ１７０（支持部材）との間に設けられたゴム製の部材である。また、ラバーピン２００は、先端に設けられた金属製の部材（金属キャップ２０１）を介して支持部材（ワッシャ１７０）に当接している。更に、ラバーピン２００の中心軸は、弁受け１６０やワッシャ１７０の中心軸と垂直に交差している。このように構成されたラバーピン２００の具体的な機能については、後に説明する。
【００４９】
図３には、膨張弁１０のうち第３開口１３及び第４開口１４が形成されている部分、すなわち、図１においては上方側となる部分の内部構成が示されている。図３に示される部分において、膨張弁１０は、既に説明したケース１１０及び作動棒１４０と、駆動部１３０と、を備えている。
【００５０】
ケース１１０の内部には、既に説明した冷媒流路１２０に加えて、第３開口１３と第４開口１４との間を繋ぐ検知流路１２６が形成されている。検知流路１２６は、蒸発器２０から排出された蒸発後の冷媒が通る流路である。第３開口１３から供給された冷媒は、検知流路１２６を通った後、そのまま第４開口１４から圧縮機に向けて排出される。
【００５１】
駆動部１３０は、検知流路１２６における冷媒の圧力及び温度に応じて、弁座１４２に対する弁体１４１の位置を変化さるものである。つまり、弁体１４１を開閉方向に沿って移動させ、これにより膨張弁１０の開度を自動的に調整するものである。駆動部１３０は、ケース１１０の上端面、すなわち、調節ネジ１５０とは反対側の端面に設けられている。
【００５２】
駆動部１３０は、ハウジング１３１と、ダイアフラム１３３と、ディスク１３６と、を有している。ハウジング１３１は、上面視における形状が円形の金属容器である。ハウジング１３１の下面側、すなわちケース１１０側には、更に下方に向けて突出する接続部１３２が形成されている。接続部１３２は円形の断面を有する配管であって、その下端部が開口している。ケース１１０の上部には、内部の検知流路１２６に繋がる貫通穴１１９が形成されている。ハウジング１３１の接続部１３２は貫通穴１１９に挿入されており、この状態でハウジング１３１がケース１１０に固定されている。このため、ハウジング１３１の内部空間（後述の下部空間１３５）は、接続部１３２を介して検知流路１２６と連通している。
【００５３】
ダイアフラム１３３は、ハウジング１３１の内部に固定された板状の部材である。ハウジング１３１の内部空間は、ダイアフラム１３３によって上下２つの空間に分けられている。ダイアフラム１３３よりも上方側の空間を、以下では「上部空間１３４」と表記する。ダイアフラム１３３よりも下方側の空間を、以下では「下部空間１３５」と表記する。
【００５４】
上部空間１３４は密閉空間となっており、その内部には気相の冷媒が封入されている。また、下部空間１３５は、既に述べたように検知流路１２６と連通している。従って、下部空間１３５の内部は冷媒で満たされている。下部空間１３５を満たしている冷媒の温度及び圧力は、検知流路１２６を通る冷媒の温度及び圧力と概ね等しい。このため、検知流路１２６の温度及び圧力に応じて、ダイアフラム１３３には上向き又は下向きの力が働く。この力によって、ダイアフラム１３３の中央部分は上下方向に移動する。
【００５５】
ディスク１３６は、ダイアフラム１３３の下面側（下部空間１３５側）の中央部分に固定された部材である。ディスク１３６の下方側部分は円柱形状となっておりその中心軸は作動棒１４０の中心軸と一致している。また、ディスク１３６の下方側部分の外径は、接続部１３２の内径よりも小さくなっている。ディスク１３６の下方側部分は、接続部１３２の内側に挿通されており、その下端部には作動棒１４０の上端部が固定されている。
【００５６】
以上のような構成により、ディスク１３６及び作動棒１４０は、ダイアフラム１３３の変形に応じて上下方向、すなわち開閉方向に沿って移動する。その移動量は、冷媒の温度及び圧力によってダイアフラム１３３が変形する力と、図２に示されるコイルスプリング１８０が弁体１４１を押し上げようとする力と、のバランスによって定まる。
【００５７】
蒸発器２０の冷媒出口における過熱度が変化すると、検知流路１２６における冷媒の温度及び圧力が変化する。その際、駆動部１３０が上記のように動作し、作動棒１４０及び弁体１４１の位置が開閉方向に変化する。つまり、蒸発器２０の過熱度が駆動部１３０によって自動的に調節される。その結果、蒸発器２０の冷媒出口における過熱度の変化が抑制される。膨張弁１０では、蒸発器２０の過熱度が適切な値に維持されるように、調節ネジ１５０によってコイルスプリング１８０の弾性力が調整されている。
【００５８】
冷凍サイクルの起動時において発生する、弁体１４１の振動について説明する。冷凍サイクルの起動時には、冷媒流路１２０を冷媒が流れ始めるのであるが、その流れは不安定となっている。特に、弁体１４１と弁座１４２との間の空間は比較的狭い流路となっているので、冷媒中の気泡などの影響によって流れが不安定となりやすい。その結果、冷媒の流れによって弁体１４１に加わる力が変動し、その影響によって弁体１４１に自励振動が生じることがある。自励振動が生じると、膨張弁１０から可聴域の音（異音）が発生し、当該音が車室内にまで到達してしまう。
【００５９】
自励振動が生じた際の弁体１４１は、図２において矢印ＡＲ１で示される開閉方向に沿って振動するほか、これとは垂直な方向（以下では「垂直方向」とも表記する）に沿っても振動する。図２においては、垂直方向が矢印ＡＲ２で示されている。本発明者らが行った実験によれば、開閉方向に沿った振動の周波数は概ね５００Ｈｚから７００Ｈｚの範囲内であり、垂直方向に沿った振動の周波数は概ね１．３ｋＨｚから２．０ｋＨｚの範囲内である。
【００６０】
図５には、ワッシャ１７０（支持部材）に対してラバーピン２００から加えられる力が矢印ＡＲ３で示されており、ワッシャ１７０に対して冷媒の流れから加えられる力が矢印ＡＲ４で示されている。尚、ワッシャ１７０は弁受け１６０と一体となって弁体１４１を支持しているのであるから、上記２つの力はいずれも、「弁体１４１に加えられる力」ともいうことができる。
【００６１】
また、ワッシャ１７０の近傍においては冷媒の流れが乱れているので、実際には、様々な方向に向けた冷媒の流れが生じている。しかしながら、第１流路部１２１からケース１１０内に流入する方向（つまり、第１流路部１２１の中心軸に沿った方向）の冷媒の流れが最も支配的な流れとなっているので、図５においては、当該方向のみが矢印ＡＲ４で示されている。弁体の横振動は、この矢印ＡＲ４で示される方向において最も生じやすい。
【００６２】
冷媒の流れの影響によって垂直方向に沿った弁体１４１の振動が生じると、これに伴ってラバーピン２００がその中心軸方向に沿って変形する。その際、ワッシャ１７０には、ラバーピン２００からの力が矢印ＡＲ３の方向に加えられる。当該方向は、ラバーピン２００の中心軸に沿った方向であって、矢印ＡＲ４で示される方向に対して平行な方向である。
【００６３】
図６（Ａ）に示されるのは、ラバーピン２００の変形に伴って生じる力をモデル化した図である。ラバーピン２００が中心軸方向に沿って変形すると、その変形を元に戻そうとする力（弾性力）が生じる。つまり、ラバーピン２００がバネのような働きをする。図５（Ａ）では、このようなバネとしての機能がバネＣとして描かれている。尚、図５（Ａ）において符号Ｗが付されているのは、ラバーピン２００の一端を支持する固定端であって、本実施形態におけるケース１１０の内壁面に該当する。また、図５（Ａ）において符号Ｐが付されているのは、ラバーピン２００のうち金属キャップ２０１側の端部である。すなわち、ワッシャ１７０に力を及ぼす部分（作用点）である。以下では、この部分のことを「作用点Ｐ」とも表記する。
【００６４】
ラバーピン２００を形成するニトリルゴムのようなゴムは、その変形速度に概ね比例した反力（減衰力）を生じさせることが知られている。つまり、ラバーピン２００が所謂ダッシュポットのような働きをする。図５（Ａ）では、このようなダッシュポットとしての機能がダッシュポットＤとして描かれている。
【００６５】
時刻ｔにおける作用点Ｐの変位（ラバーピン２００の中心軸に沿った座標で示される変位）をｘ（ｔ）とすると、ラバーピン２００によってワッシャ１７０に加えられる力Ｆｒは下記の式（１）で表される。
【数１】
2017187225.tif 000003
【００６６】
式（１）における係数Ｃ1は、バネＣで生じる弾性力の大きさを示す係数である。また、式（１）における係数Ｃ2は、ダッシュポットＤで生じる減衰力の大きさを示す係数である。弁体１４１が垂直方向に振動する際、その振幅は比較的小さいので、式（１）の第１項で示される弾性力は小さくなる。これに対し、弁体１４１が垂直方向に振動する際の速度は比較的大きいので、式（１）の第２項で示される減衰力は大きくなる。その結果、ワッシャ１７０や弁体１４１には、垂直方向における振動を減衰させる力（減衰力）がラバーピン２００から加えられる。これにより、垂直方向における振動が抑制され、膨張弁１０から生じる異音は無視できる程度に小さくなる。
【００６７】
尚、図６（Ｂ）に示されるのは、ラバーピン２００をコイルばねに置き換えたとした場合のモデルである。つまり、作動棒１４０に対してコイルばねの弾性力のみが加えられる場合のモデルである。この場合、ダッシュポットＤに対応する要素が存在しないので、コイルばねによってワッシャ１７０に加えられる力Ｆｓは下記の式（２）で表されることとなる。
【数２】
2017187225.tif 000004
【００６８】
式（２）における係数Ｃ3は、上記のコイルばねで生じる弾性力の大きさを示す係数である。弁体１４１が垂直方向に振動する際には、式（１）の第１項で示される弾性力と同様に、式（２）で示される弾性力も小さくなる。このため、図６（Ｂ）のような構成においては、垂直方向の振動が十分には抑制されない。垂直方向の振動を抑制し、異音の発生を防止するためには、本実施形態のように、振動速度に比例した減衰力を生じさせる構成とすることが望ましい。
【００６９】
以上に説明したように、本実施形態に係る膨張弁１０では、弁体１４１が垂直方向に振動した際に、当該振動を減衰させるような減衰力を発生させるラバーピン２００（減衰部）を備えている。図６（Ａ）及び式（１）に示されるように、ラバーピン２００は、垂直方向における弁体１４１の移動速度が大きくなるほど、大きな減衰力を発生させる。このため、垂直方向における弁体１４１の振動が、異音が生じない程度まで抑制される。
【００７０】
また、ワッシャ１７０に対しては、上記のような垂直方向に沿った減衰力が加わることに加えて、金属キャップ２０１から開閉方向に沿った摺動抵抗も加わる。このため、垂直方向の振動のみならず、開閉方向の振動についても減衰させることができる。
【００７１】
本実施形態においては、ラバーピン２００が、ワッシャ１７０を挟んで第１流路部１２１とは反対側となる位置に設けられている。また、ラバーピン２００の中心軸と、第１流路部１２１の中心軸とは、上面視において互いに重なっている。このため、図５に示されるように、ラバーピン２００が発生させる減衰力の方向（矢印ＡＲ３で示される方向）は、外部からケース１１０に供給される際における冷媒の流れ方向（矢印ＡＲ４で示される方向）に対して平行となっている。その結果、冷媒の流れの影響によって生じる弁体１４１の振動を、より効率的に抑制することが可能となっている。
【００７２】
本実施形態においては、ラバーピン２００の先端が直接ワッシャ１７０に当接しているのではなく、金属キャップ２０１を介して当接している。このため、ラバーピン２００の先端が摩耗してしまうことが防止される。
【００７３】
図７を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る膨張弁１０Ａは、ワッシャ１７０を有していない点、及び弁受け１６０Ａの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の点については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００７４】
本実施形態では、弁受け１６０Ａのうち大径部１６１Ａの上下方向における長さが長くなっており、小径部１６２Ａの上下方向における長さが短くなっている。このため、ラバーピン２００の先端に設けられた金属キャップ２０１は、大径部１６１Ａの側面に対して直接当接している。このような構成においては、第１実施形態におけるワッシャ１７０が不要となる。その結果、膨張弁１０Ａの部品点数を削減することができる。
【００７５】
図８及び図９を参照しながら、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る膨張弁１０Ｂは、第１実施形態におけるラバーピン２００及びワッシャ１７０を無くし、代わりにラバー付きワッシャ３００を設けた構成となっている。その他の点については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００７６】
ラバー付きワッシャ３００の構成について、図９を参照しながら説明する。図９（Ａ）はラバー付きワッシャ３００を上方側から見て描いた図であり、図９（Ｂ）はラバー付きワッシャ３００を側方側から見て描いた図である。ラバー付きワッシャ３００は、ワッシャ３１０と、複数のラバー３２０と、を有している。
【００７７】
ワッシャ３１０は、円板部３１１と、複数の保持部３１２とを有しており、その全体が金属によって形成されている。円板部３１１は円板状に形成された部分である。円板部３１１の形状は、第１実施形態におけるワッシャ１７０のうち、円板部１７１の形状と同一である。円板部３１１の中央には円形の穴３０１が形成されている。この穴３０１は、第１実施形態における穴１７３に対応するものであり、弁受け１６０の小径部１６２が上方から挿入される部分となっている。
【００７８】
保持部３１２は、円板部３１１の外周側端部から下方に向かって伸びた後、更にその外周側を上方に向かって伸びるように形成されている。その結果、保持部３１２の形状は、図９（Ｂ）に示されるようにＵ字型となっている。本実施形態では、ラバー付きワッシャ３００には８つの保持部３１２が形成されている。これら８つの保持部３１２は、円板部３１１の周方向に沿って等間隔に並んでいる。
【００７９】
ラバー３２０は、ニトリルゴムによって形成された防振部材であって、Ｕ字型である保持部３１２の内側を埋めるように配置されている。ラバー３２０は、保持部３１２の表面（Ｕ字型の内面）に焼き付けられている。このような態様に替えて、ラバー３２０が接着によって保持部３１２に固定された態様としてもよい。本実施形態では、全体で８つのラバー３２０が、それぞれの保持部３１２の内側に固定されている。
【００８０】
ラバー付きワッシャ３００がケース１１０の内部に配置される前の状態においては、ラバー付きワッシャ３００のうち最も外周側部分の直径は、第２流路部１２２の内径よりも僅かに大きくなっている。このため、ラバー付きワッシャ３００がケース１１０の内部に配置された図８の状態においては、それぞれの保持部３１２及びラバー３２０が圧縮されており、第２流路部１２２に対しては保持部３１２から圧力が加えられる状態となっている。
【００８１】
それぞれの保持部３１２及びラバー３２０は、第１実施形態におけるラバーピン２００と同じ機能を発揮する。つまり、それぞれが「減衰部」として機能する。本実施形態では、８つの減衰部が、支持部材である弁受け１６０の周りを囲むように配置されており、且つ互いに等間隔となるように配置されている。
【００８２】
本発明者らが実験などにより確認したところによれば、例えば弁体１４１の横振動が比較的長期間に亘り生じているようなときなどには、その振動方向が時間の経過と共に変化することがある。しかしながら、本実施形態では、開閉方向に対して垂直な方向の横振動がどのような方向に生じたとしても、当該横振動を確実に減衰させることが可能となっている。
【００８３】
また、それぞれの保持部３１２と第２流路部１２２の内壁面との間には、開閉方向に沿った摺動抵抗が働いている。このため、弁体１４１の横振動のみならず縦振動をも減衰させることができる。
【００８４】
図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る膨張弁（全体は不図示）は、第１実施形態におけるラバーピン２００を、ダッシュポット４００に置き換えた構成となっている。その他の点については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００８５】
本実施形態において減衰部として機能するダッシュポット４００は、ピストン４１０と、コイルばね４２０（弾性体）とを有している。ピストン４１０は、概ね円柱形状に形成された金属製の部材である。ピストン４１０の外径は、ケース１１０に形成された凹部１１１の内径よりも僅かに小さい。図１０に示されるように、ピストン４１０は、凹部１１１にその一端側（図１０では左側）が挿入されており、その他端側（図１０では右側）が支持部材であるワッシャ１７０の筒状部１７２に当接している。
【００８６】
ピストン４１０の長さは、凹部１１１の底部から筒状部１７２までの距離よりも短くなっている。このため、凹部１１１のうちピストン４１０よりも奥側の部分には空間ＳＰが形成されている。ピストン４１０には、その中心軸に沿って貫通穴４１１が形成されている。貫通穴４１１によって、空間ＳＰと冷媒流路１２０との間が連通している。
【００８７】
コイルばね４２０は空間ＳＰに配置されている。凹部１１１の底部からピストン４１０までの距離、すなわち空間ＳＰの軸方向に沿った長さは、コイルばね４２０の自然長よりも短い。このため、ピストン４１０は、コイルばね４２０の弾性力によってワッシャ１７０の筒状部１７２に押し付けられている。つまり、コイルばね４２０によって支持部材側に付勢されている。
【００８８】
垂直方向に沿った弁体１４１の振動が生じると、これに伴いピストン４１０が中心軸に沿って移動しようとする。しかしながら、例えばピストン４１０が凹部１１１の奥側に移動する際には、空間ＳＰを満たしている冷媒が、貫通穴４１１を通って第２流路部１２２に排出される必要がある。このとき、ピストン４１０には冷媒の粘性に起因する力が加わるので、ピストン４１０の移動が当該力によって妨げられる。このような力は、ラバーピン２００によって生じる減衰力と同様に、ピストン４１０の移動速度に概ね比例した大きさの反力となる。従って、第１実施形態の場合と同様に、本実施形態においても弁体１４１の横振動が抑制される。
【００８９】
尚、ピストン４１０のうちワッシャ１７０側の端面４１２には、溝４１３が形成されている。図１１に示されるように、溝４１３はその断面が矩形の溝となっており、端面４１２の中心を通るように直線状に形成されている。貫通穴４１１のうちワッシャ１７０側の端部は、溝４１３の底面において開口している。このため、端面４１２が筒状部１７２に当接していても、貫通穴４１１からの冷媒の流出及び流入が妨げられることは無い。
【００９０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：膨張弁
１１０：ケース
１２０：冷媒流路
１３０：駆動部
１４１：弁体
１４２：弁座
１６０：弁受け
１７０：ワッシャ
２００：ラバーピン
３１２：保持部
３２０：ラバー
４００：ダッシュポット
【図１】
2017187225.tif 000005
【図２】
2017187225.tif 000006
【図３】
2017187225.tif 000007
【図４】
2017187225.tif 000008
【図５】
2017187225.tif 000009
【図６】
2017187225.tif 000010
【図７】
2017187225.tif 000011
【図８】
2017187225.tif 000012
【図９】
2017187225.tif 000013
【図１０】
2017187225.tif 000014
【図１１】
2017187225.tif 000015