JP7190736B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁装置に関する。

空調機において冷媒の流量制御を行う弁装置として、機械式定圧弁や膨張弁が知られている。このような弁装置において、コストダウンが要請されている。

弁装置においてコストダウンを図るには、部品の一体化を図ることで部品点数を減少させることが一案である。特許文献１においては、感温部のハウジングと弁部のボディとをプレス加工品で形成した温度式膨張弁が開示されている。

特開２００３－７５０２５号公報 特開２０１１－１３３１５７号公報

ところで、特許文献１の膨張弁では、球状の弁体と、ダイアフラムに当接するセンターディスクとを棒状の部材により連結しているが、それぞれ別体で形成されているため、部品点数の増大を招いている。また特許文献１に具体的な開示がないが、取扱い性を高めるため、少なくとも弁体と棒状の部材とは溶接などで接合されていると推認される。しかしながら、このような部材間の溶接はコストの増大を招く要因となる。

また特許文献２には、作動棒によって球状の弁体を押し下げることで開弁する膨張弁が開示されている。ここで、作動棒と弁体とが連結した一体品を形成すれば、部品点数が削減される。しかしながら、そのような一体品は一端のみ膨径しているので、これを切削加工にて形成しようとすると、切削量の増大や加工時間の延長、更には切削工具の著しい損耗を招き、却ってコストを増大させる虞れがある。

そこで本発明は、低コストで製造可能な、改良された定圧弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による弁装置は、
冷媒が通過する圧力検出室と、ガスが封入された圧力作動室とを内部に備えたケースと、
前記ケース内において、前記圧力検出室と前記圧力作動室とを仕切る可撓性のダイアフラムと、
弁体を備え、前記ダイアフラムの変位に応じて移動する弁棒と、
前記冷媒が通過するオリフィス部を備え、前記ケースに接合された弁本体と、
前記弁体を前記オリフィス部に向かって付勢する付勢部材と、を有し、
前記オリフィス部に前記弁体が接近することにより、前記オリフィス部の開口制限がなされ、
前記弁棒は、前記オリフィス部内に挿通され、一端に塑性変形されている箇所を有する、ことを特徴とする。

本発明により、低コストで製造可能な、改良された定圧弁を提供することができる。

図１は、第１の実施形態における定圧弁を示す概略断面図である。 図２は、円筒軸を上部開口に挿通した状態での弁本体の下部付近を示す拡大断面図である。 図３（ａ）は、製造工程中における本変形例１－１の弁本体下部付近を拡大して示す断面図であり、図３（ｂ）は、製造工程後における本変形例１－１の弁本体下部付近を拡大して示す断面図である。 図４は、第１の実施形態の変形例１－２における弁本体付近を拡大して示す断面図である。 図５（ａ）は、本変形例１－３の弁本体付近を拡大して示す断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線における断面を上面視した図である。 図６は、第２の実施形態における膨張弁を、冷媒循環システムに適用した例を模式的に示す概略断面図である。 図７は、リングばねを示す斜視図である。 図８は、冷凍サイクルに適用される変形例２－１における膨張弁の概略断面図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態について説明する。

（方向の定義）
本明細書において、弁体からダイアフラムに向かう側を「上方」と定義し、ダイアフラムから弁体に向かう側を「下方」と定義する。

（第１の実施形態）
図１を参照して、第１の実施形態における弁装置としての定圧弁１の構成について説明する。図１は、本実施形態における定圧弁１を示す概略断面図である。

定圧弁１は、弁本体２と、付勢部材を構成するコイルばね３と、弁体及び作動棒を備えたストッパ部材６と、ダイアフラム７と、これらを内包するケース８とを具備する。定圧弁１の軸線をＬとする。

ケース８は、中央に上側開口８１ａを備えた略円盤状の上蓋部材８１と、ダイアフラム７を挟んで上蓋部材８１と対向する受け部材８２とを有する。上蓋部材８１と受け部材８２は、それぞれ金属製の単一の板材をプレス加工することによって形成される。

上蓋部材８１の中央はドーム状に盛り上がっており、上側開口８１ａの周囲は薄肉状とされ、内側に向かって円形に陥没した陥没部８１ｂとなっている。陥没部８１ｂに接合されるようにして、栓８３が上側開口８１ａを封止している。

受け部材８２は、外径が上蓋部材８１と略等しい環状のフランジ部８２ａと、フランジ部８２ａの内周に上端を接合した中空有底の円筒部８２ｂとを有する。円筒部８２ｂの底部中央には、下側開口８２ｃが形成され、円筒部８２ｂの側壁には、側壁開口８２ｄが形成されている。接続部である側壁開口８２ｄには、流出管１０４の一端がロウ付けにより固定されている。流出管１０４の他端は、不図示のエバポレータに連結されている。流出管１０４の軸線をＯとする。

ダイアフラム７は、同心円の凹凸形状を複数個形成した薄い可撓性の板材からなり、フランジ部８２ａの外径とほぼ同じ外径を有する。

略円筒状の弁本体２は、円筒部８２ｂから離間した円筒状の胴部２２と、胴部２２の下方に同軸に接続され下側開口８２ｃに嵌合する円管部２３と、胴部２２と円管部２３の接続部から径方向外側に延在する下側フランジ部２４とを有する。胴部２２の下端には、円筒状の凹部２５が形成されている。

円管部２３の下端は、ケース８の下側開口８２ｃから下方に突出するように延在している。下側開口８２ｃ内において、円管部２３の下端には流入管１０５の上端が内挿されて、段部に突き当てられており、この状態で円管部２３と流入管１０５とはロウ付けにより固定されている。流入管１０５の下端は、不図示のコンデンサに連結されている。流入管１０５の軸線は、定圧弁１の軸線Ｌに一致する。

弁本体２には、軸線Ｌに直交する方向に胴部２２を貫通する連通孔２０ｃが形成されている。連通孔２０ｃの軸線は、流出管１０４の軸線Ｏと一致していると好ましいが、ずれていてもよい。

また弁本体２には、その上端から軸線Ｌに沿って連通孔２０ｃまで、円筒状の上部開口２０ａが形成され、また連通孔２０ｃから凹部２５まで、円筒状のオリフィス部２０ｅが同軸に形成されている。オリフィス部２０ｅは、上部開口２０ａよりも小径である。上部開口２０ａとオリフィス部２０ｅが、軸線Ｌに沿って弁本体２を貫通する円筒状空間を形成している。オリフィス部２０ｅの内径は、流量制御の観点から精度良く形成する必要があるが、連通孔２０ｃまでの短い距離の加工で足りるため、比較的加工が容易である。

上蓋部材８１とダイアフラム７とで囲われた空間が圧力作動室ＰＯを形成し、ダイアフラム７と受け部材８２とで囲われた空間が圧力検出室ＰＤを形成する。

ダイアフラム７の下方に、ストッパ部材６が配置されている。ストッパ部材６は、ダイアフラム７に対向する円板６１と、円板６１の下面中央の植設された円筒軸６２とを有する。円板６１の下面中央に円筒軸６２の上端を溶接することで、ストッパ部材６を形成できる。円筒軸６２は、大径軸６２ａと小径軸６２ｂとを有する。大径軸６２ａは、弁本体２の上部開口２０ａよりも軸線長が長くなっており、連通孔２０ｃ内まで延在するとともに、上部開口２０ａに摺動可能に嵌合している。小径軸６２ｂは、大径軸６２ａの下端に同軸に接合され、オリフィス部２０ｅに隙間を開けて挿通されている。小径軸６２ｂの下端に、後述するようにして円錐形状の弁体６２ｃが形成される。円筒軸６２が、弁体を備えた弁棒を構成する。

ストッパ部材６の円板６１と、弁本体２の下側フランジ部２４との間にコイルばね３が配置され、両者を離間する方向に付勢しており、それによりストッパ部材６を弁体６２ｃと共に上昇させるので、弁体６２ｃがオリフィス部２０ｅの縁に当接する。かかる状態からダイアフラム７が下方に変位すると、弁体６２ｃがオリフィス部２０ｅの縁から離間し、それにより流入管１０５からオリフィス部２０ｅを介して圧力検出室ＰＤに冷媒が流入するようになっている。ただし、弁体６２ｃがオリフィス部２０ｅに当接した場合でも、制限された量の冷媒を流入管１０５から流出管１０４へと流すこともある。

（定圧弁の組み立て工程）
定圧弁１の組み立て工程について説明する。まず、金属製の板材をプレス加工することによって図１に示す形状に塑性変形させ、上蓋部材８１と受け部材８２を得る。次いで、上蓋部材８１に上側開口８１ａをプレス打ち抜き加工などにより形成し、受け部材８２に下側開口８２ｃと側壁開口８２ｄをプレス打ち抜き加工などにより形成する。プレス加工品を用いてケース８を形成することにより、コスト低減を図れる。

なお、弁本体２は切削加工などで形成するが、これらは比較的小型であるので、切削量が少なくコストを抑制できる。また、その他の部品は汎用品を用いることができ、コストを低減できる。

次に、図１に示す態様で、受け部材８２に弁本体２を上方から挿入し、円管部２３を下側開口８２ｃから露出させ、円管部２３と円筒部８２ｂの底壁との間を、例えばＴＩＧ溶接やレーザ溶接、プラズマ溶接等により周溶接して一体化し、溶接部Ｗ２を形成する。

その後、流出管１０４の端部を受け部材８２の側壁開口８２ｄに挿入して、流出管１０４の端部外周と側壁開口８２ｄの周囲との間をロウ付けすることにより固定する。

ストッパ部材６の円筒軸６２は、弁本体２に組み込む前において、下端の弁体６２ｃが軸線に平行な薄肉円筒状となっていて、小径軸６２ｂと同径となっている（図２の点線参照）。よって、弁本体２の周囲にコイルばね３を配置した状態で、ストッパ部材６の円筒軸６２を、弁本体２の上部開口２０ａから挿入してオリフィス部２０ｅを貫通させ、弁体６２ｃを凹部２５内に露出させることができる。

図２は、円筒軸６２を上部開口２０ａに挿通した状態での弁本体２の下部付近を示す拡大断面図である。弁本体２及びストッパ部材６の円板６１を不図示の治具により固定し、凹部２５内に露出した弁体６２ｃに対し、先端がテーパ形状に尖ったカシメ工具ＴＬ（図２の点線で示す）の先端を同軸で接近させ、大きな力で押圧すると、弁体６２ｃが塑性変形して所定のテーパ状（傘状）に押し広げられる。カシメ工具ＴＬの押圧力及び／又は先端のテーパ形状を調整することで、弁体６２ｃの軸線Ｌに対する開き角（テーパ角）を調整できる。テーパ状となった弁体６２ｃの最大径はオリフィス部２０ｅの径よりも大きいので、治具から取り外した後、コイルばね３により付勢されても弁本体２からストッパ部材６が分離することがない。

その後、図１において、上蓋部材８１と、ダイアフラム７と、受け部材８２のフランジ部８２ａのそれぞれ外周部（当接部）を重ね合わせた状態で、当該外周部を例えばＴＩＧ溶接やレーザ溶接、プラズマ溶接等により周溶接して一体化し、溶接部Ｗ１を形成する。このようにして接合された上蓋部材８１と受け部材８２とで、ケース８を構成する。

続いて、上蓋部材８１に形成された上側開口８１ａから、上蓋部材８１とダイアフラム７とで囲われる空間（圧力作動室ＰＯ）内に、不活性ガスなどの作動ガスを封入した後、上側開口８１ａを栓８３で封止し、更にプロジェクション溶接等を用いて、栓８３を上蓋部材８１に固定する。このとき、陥没部８１ｂの周囲が薄肉であるので、適切な溶接を行うことができる。また、栓８３の外周形状に対応して、陥没部８１ｂが所定の円錐形状に形成されているので、溶接により生じたスパッタなどがダイアフラム７上に落下することを回避できる。以上で、定圧弁１が完成する。

（定圧弁の動作）
図１を参照して、定圧弁１の動作例について説明する。不図示のコンプレッサで加圧された冷媒（流体）は、コンデンサで液化され、流入管１０５を介して定圧弁１に送られる。定圧弁１から排出された冷媒はエバポレータに送り出され、エバポレータにて、その周囲を流れる空気と熱交換される。更にエバポレータを通過した冷媒は、コンプレッサ側へ戻される。このようにして、冷媒循環システム内を冷媒が循環する。

定圧弁１には、コンデンサから高圧冷媒が供給される。より具体的には、コンデンサからの高圧冷媒は、流入管１０５に進入し、弁体６２ｃの周囲に達する。

本実施形態において、圧力検出室ＰＤは、流出管１０４を介してエバポレータの冷媒入口と連通している。このため、流出管１０４へと流れる冷媒の温度、圧力に応じて、ダイアフラム７により隔てられた圧力作動室ＰＯ内の作動ガスの相（気相、液相等）が変化する。圧力作動室ＰＯ内の作動ガスが液化されると内圧が減少し、コイルばね３の付勢力に抗しきれずにダイアフラム７と共にストッパ部材６は上方向に変位し、弁体６２ｃがオリフィス部２０ｅに着座する。

一方、圧力作動室ＰＯ内の作動ガスが気化されると内圧が増大し、コイルばね３の付勢力に抗してダイアフラム７と共にストッパ部材６は下方向に変位し、弁体６２ｃがオリフィス部２０ｅから離間する。こうして定圧弁１の開状態と閉状態との間の切り換えが行われる。

定圧弁１が開状態であると、弁体６２ｃとオリフィス部２０ｅとの間を通過した冷媒は、オリフィス部２０ｅから連通孔２０ｃに進入し、更に圧力検出室ＰＤを通過して流出管１０４からエバポレータへと送られる。このように定圧弁１では、エバポレータへと戻る冷媒の温度、圧力に応じて、定圧弁１からエバポレータに向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。

本実施形態によれば、円筒軸６２の一端を塑性変形することにより弁体６２ｃを形成しているので、溶接などを行う必要がなく、製造コストを低減できる。

更に本実施形態によれば、板材を塑性変形したプレス加工品にてケースを形成し、溶接やロウ付けにより各部を接合しているので、部品同士のつなぎ目で冷媒漏れが生じる虞れが少ない。また、例えばケースと弁本体とをねじ連結した定圧弁においては、冷媒漏れを確保すべく、特殊なシールが必要になることもあるが、本実施形態ではそのようなシールは不要である。更に、ねじ連結に比べ溶接やロウ付けは耐圧性が高く、冷媒温度や環境温度の影響も受けにくいので、定圧弁１の信頼性も向上する。

（第１の実施形態の変形例１－１）
次に、図３を参照して、第１の実施形態の変形例１－１について説明する。図３（ａ）は、製造工程中における本変形例１－１の弁本体下部付近を拡大して示す断面図であり、図３（ｂ）は、製造工程後における本変形例１－１の弁本体下部付近を拡大して示す断面図である。

本変形例１－１においては、ストッパ部材の円筒軸及び弁体の構成が異なっている。より具体的に、図３（ａ）に示すように、円筒軸６２Ａは、その下端に弁体を形成する代わりに、小径軸６２ｂより小径のカシメ円筒部６２ｄを形成している。

また、本変形例１－１においては、ストッパ部材とは別体の弁体４を設けている。弁体４は、単一の金属板をプレス加工または機械加工することによって形成され、円錐部４１と、円錐部４１の上端に接続された頂部４２とを有する。頂部４２の中央には、円形の開口４３が形成されている。弁体４を取り付けた円筒軸６２Ａが弁棒を構成する。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、同じ符号を付すことで重複説明を省略する。

組み付け時には、図３（ａ）に示すように、弁本体２の凹部２５内に露出したカシメ円筒部６２ｄに開口４３を挿通させるようにして、弁体４の頂部４２を小径軸６２ｂの下端に当接させ、更に開口４３から下方に突き出したカシメ円筒部６２ｄに対し、図２と同様なカシメ工具の先端を同軸で接近させ、大きな力で押圧すると、カシメ円筒部６２ｄが塑性変形して開口４３より大径のテーパ状（傘状）に押し広げられる。これにより弁体４が小径軸６２ｂの下端に取り付けられる。

本実施の形態によれば、精度良い形状の弁体４をストッパ部材とは別体で形成することによって、カシメ円筒部６２ｄの塑性変形具合に係わらず、弁体４とオリフィス部２０ｅとの隙間を精度よく管理することができ、開弁時の冷媒の流量を精度良く制御できる。また、ロウ付けや溶接などによらずに、弁体４と小径軸６２ｂとの連結を塑性変形により行っているので、製造コストを低減できる。

（第１の実施形態の変形例１－２）
次に、図４を参照して、第１の実施形態の変形例１－２について説明する。図４は、本変形例１－２の弁本体付近を拡大して示す断面図である。本変形例１－２においては、ストッパ部材６Ｂは、係止開口６１ｃを中央に備えた円板６１Ｂと、弁棒である円筒軸６２Ｂとから形成される。係止開口６１ｃは内周下部が縮径されてなり、これにより係止開口６１ｃ内に段部６１ｄが形成される。

さらに、本変形例１－２でも、円筒軸と弁体が一体となっている。より具体的には、円板６１Ｂとは別体で形成される円筒軸６２Ｂは、軸線Ｌに沿って、弁本体２の上部開口２０ａから突き出した薄肉円筒部３６２ｃと、弁本体２の上部開口２０ａに嵌合して案内される大軸部３６２ａと、オリフィス部２０ｅに隙間を開けて挿入された小軸部３６２ｂと、円錐状の弁体部３０３ｅとを連結した構成となっている。

円筒軸６２Ｂは、旋盤を用いた切削加工などで形成できる。組み付け時には、ストッパ部材６Ｂを載置した弁本体２のオリフィス部２０ｅ側から円筒軸６２Ｂを挿通して、薄肉円筒部３６２ｃを弁本体２の上面から突き出させ、更に係止開口６１ｃ内に挿通する。かかる状態で、不図示のカシメ工具を用いて薄肉円筒部３６２ｃを押し広げるように塑性変形させると、図４に示すように薄肉円筒部３６２ｃが円錐状になり、その外周面が段部６１ｄに当接することで、円板６１Ｂと円筒軸６２Ｂとが固定される。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、同じ符号を付すことで重複説明を省略する。

本実施形態によれば、溶接個所を減らすことによるコスト低減のほか、薄肉円筒部３６２ｃのカシメ量を調整することで、円筒軸６２Ｂの突き出し量が変わるため、それにより弁体部３０３ｅのオリフィス部２０ｅに対する着座のタイミングを調整できる。

（第１の実施形態の変形例１－３）
次に、図５を参照して、第１の実施形態の変形例１－３について説明する。図５（ａ）は、本変形例１－３の弁本体付近を拡大して示す断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線における断面を上面視した図である。

本変形例１－３におけるストッパ部材６Ｃは、変形例１-２と同様な円板６１Ｂと、弁棒である円筒軸６２Ｃとから形成される。ただし図５（ｂ）に示すように、円筒軸６２Ｃの弁体部３０３ｆを六角錐形状としている。弁本体２のオリフィス部２０ｅは、図５（ｂ）に点線で示すように円形であるから、弁体部３０３ｆが着座しても両者間には隙間ができるため、開口制限時にも制限された量の冷媒を、オリフィス部２０ｅを通過させることができる。なお、弁体部３０３ｆは、六角錐形状に限らず、任意の多角錐形状を採用できる。それ以外の構成は、第１の実施形態の変形例１－２と同様であるので、同じ符号を付すことで重複説明を省略する。

（第２の実施形態）
次に、図６を参照して、第２の実施形態における弁装置である膨張弁２０１の概要について説明する。図６は、本実施形態における膨張弁２０１を、冷媒循環システム１００に適用した例を模式的に示す概略断面図である。本実施例では、膨張弁２０１は、コンプレッサ１０１と、コンデンサ１０２と、エバポレータ１０３とに流体接続されている。

膨張弁２０１は、弁室ＶＳを備える弁本体２０２と、付勢装置２０４と、作動棒２０５と、リングばね２０６と、パワーエレメント２０８とを具備する。膨張弁２０１の軸線をＬとする。作動棒２０５が、弁体を備えた弁棒を構成する。

弁本体２０２は、弁室ＶＳに加え、第１流路２２１および第２流路２２２を備える。第１流路２２１は供給側流路であり、弁室ＶＳには、供給側流路を介して冷媒(流体ともいう）が供給される。第２流路２２２は排出側流路であり、弁室ＶＳ内の流体は、作動棒挿通孔２２７及び排出側流路を介して膨張弁外に排出される。第１流路２２１と弁室ＶＳとの間は、第１流路２２１より小径の接続路２２１ａにより連通している。作動棒挿通孔２２７の下縁により、オリフィス部を形成する。

作動棒２０５の下端に弁体２０３が形成されている。弁体２０３は、上記実施の形態と同様に、作動棒２０５の下端に形成された薄肉円筒部を、カシメ工具にて押し広げることでテーパ形状としたものである。

弁体２０３は弁室ＶＳ内に配置される。弁体２０３が弁本体２０２のオリフィス部に当接しているとき、第１流路２２１と第２流路２２２とは非連通状態となる。一方、弁体２０３がオリフィス部から離間しているとき、第１流路２２１と第２流路２２２とは連通状態となる。

作動棒挿通孔２２７に隙間を持って挿通された作動棒２０５は、付勢装置２０４による付勢力に抗して弁体２０３を開弁方向に押圧することができる。作動棒２０５が下方向に移動するとき、弁体２０３は、オリフィス部から離間し、膨張弁２０１が開状態となる。

次にパワーエレメント２０８について説明する。パワーエレメント２０８は、弁本体２０２の頂部に設けられた凹部２０２ａに取り付けられている。凹部２０２ａは連通路２０２ｂを介して、エバポレータ１０３からの冷媒が通過する、弁本体２０２内の戻り流路２２３と連通している。連通路２０２ｂ内を作動棒２０５が通過している。凹部２０２ａの内周に雌ねじが形成されている。

パワーエレメント２０８は、栓２８１と、上蓋部材２８２と、ダイアフラム２８３と、ストッパ部材２８４と、受け部材２８６とを有する。

上蓋部材２８２は、中央の円錐部２８２ａと、円錐部２８２ａの下端から外周に広がる環状のフランジ部２８２ｂとを有する。円錐部２８２ａの頂部には開口２８２ｃが形成され、栓２８１により封止可能となっている。

ダイアフラム２８３は、同心円の凹凸形状を複数個形成した薄い板材からなり、フランジ部２８２ｂの外径とほぼ同じ外径を有する。

ストッパ部材２８４は、下端中央に嵌合孔２８４ａを有する。

受け部材２８６は、上蓋部材２８２のフランジ部２８２ｂの外径とほぼ同じ外径を持つフランジ部２８６ａと、軸線Ｌと略直交する環状の支持面２８６ｂを持つ段差部２８６ｃと、中空円筒部２８６ｄとを有している。中空円筒部２８６ｄの外周には雄ねじが形成されている。

パワーエレメント２０８の組み立て手順を説明する。図６に示すような位置関係となるように、上蓋部材２８２、ダイアフラム２８３、ストッパ部材２８４、及び受け部材２８６を配置する。

更に、上蓋部材２８２のフランジ部２８２ｂと、ダイアフラム２８３と、受け部材２８６のフランジ部２８６ａのそれぞれ外周部を重ね合わせた状態で、当該外周部を例えばＴＩＧ溶接やレーザ溶接、プラズマ溶接等により周溶接して一体化する。上蓋部材２８２と受け部材２８６とでケースを構成する。

続いて、上蓋部材２８２に形成された開口２８２ｃから、上蓋部材２８２とダイアフラム２８３とで囲われる空間（圧力作動室ＰＯ）内に作動ガスを封入した後、開口２８２ｃを栓２８１で封止し、更にプロジェクション溶接等を用いて、栓２８１を上蓋部材２８２に固定する。

このとき、圧力作動室ＰＯに封入された作動ガスにより、ダイアフラム２８３は受け部材２８６側に張り出す形で圧力を受けるため、ダイアフラム２８３と受け部材２８６とで囲われる空間（圧力検出室ＰＤ）に配置されたストッパ部材２８４の上面と当接して支持される。

パワーエレメント２０８の組み付け時には、ストッパ部材２８４の嵌合孔２８４ａに作動棒２０５の上端を嵌合させた状態で、受け部材２８６の中空円筒部２８６ｄの雄ねじを、弁本体２０２の凹部２０２ａの雌ねじに螺合させて、パワーエレメント２０８を弁本体２０２に固定する。かかる状態で、パワーエレメント２０８の圧力検出室ＰＤは戻り流路２２３と連通し、すなわち同じ内圧となる。

次に、リングばね２０６について説明する。リングばね２０６は、図６において弁本体２０２の凹状にくぼんだ環状部２２６内に設置されている。図７は、リングばね２０６を示す斜視図である。

リングばね２０６は、板状の部材を図７に示されるように円筒形状に湾曲させ、かつ第１の弾性片２６１、第２の弾性片２６２及び第３の弾性片２６３を内側に折り曲げて構成される。

第１の弾性片２６１、第２の弾性片２６２、第３の弾性片２６３は内側に切り起こすようにして折り曲げられるが、それぞれ先端近傍に設けられた第１の凸状当接部２６１ａ、第２の凸状当接部２６２ａ、第３の凸状当接部２６３ａは、円周を３等分した位置になるように設計されている。そして、軸線Ｌ（図１）に直交する面内において、第１の凸状当接部２６１ａ、第２の凸状当接部２６２ａ、第３の凸状当接部２６３ａの頂部を結ぶ内接円の直径寸法は、作動棒２０５の外径より小さな径に形成される。これにより、第１の凸状当接部２６１ａ、第２の凸状当接部２６２ａ、第３の凸状当接部２６３ａから作動棒２０５の外周に対して所定の押圧力が付与されることとなる。

次に、付勢装置２０４について説明する。図６において、付勢装置２０４は、円形の線材を螺旋状に巻いたコイルばね（付勢部材）２４１と、コイルばね２４１の上端に取り付けられて弁体２０３を支持する弁体サポート２４２と、コイルばね２４１の下端を支持しつつ弁本体２０２に取り付けるばね受け部材２４３とを有する。ばね受け部材２４３は弁本体２０２の弁室ＶＳを密閉するとともに、弁体２０３をオリフィス部に向かって付勢するコイルばね２４１の端部を支持する機能を有する。

弁体サポート２４２は、上部を形成するサポート円錐部２４２ａと、下部を形成するサポート円筒部２４２ｂと、中央外周から放射状に延在するサポートフランジ部２４２ｃとを有する。サポート円錐部２４２ａは、作動棒２０５の下端に形成された弁体２０３のテーパ状下面に当接し、作動棒２０５を軸線Ｌに対してセンタリング（位置決め）する。サポート円筒部２４２ｂ及びサポートフランジ部２４２ｃは、弁室ＶＳ内に配置されたコイルばね２４１の上端に嵌合及び当接して、これを支持する。

（膨張弁の動作）
図６を参照して、膨張弁２０１の動作例について説明する。コンプレッサ１０１で加圧された冷媒は、コンデンサ１０２で液化され、膨張弁２０１に送られる。また、膨張弁２０１で断熱膨張された冷媒はエバポレータ１０３に送り出され、エバポレータ１０３で、エバポレータの周囲を流れる空気と熱交換される。エバポレータ１０３から戻る冷媒は、膨張弁２０１（より具体的には、戻り流路２２３）を通ってコンプレッサ１０１側へ戻される。

膨張弁２０１には、コンデンサ１０２から高圧冷媒が供給される。より具体的には、コンデンサ１０２からの高圧冷媒は、第１流路２２１を介して弁室ＶＳに供給される。

弁体２０３が、オリフィス部に当接しているとき（換言すれば、膨張弁２０１が閉状態のとき）には、弁室ＶＳの上流側の第１流路２２１と弁室ＶＳの下流側の第２流路２２２とは、非連通状態である。他方、弁体２０３が、オリフィス部から離間しているとき（換言すれば、膨張弁２０１が開状態のとき）には、弁室ＶＳに供給された冷媒は、作動棒挿通孔２２７及び第２流路２２２を通って、エバポレータ１０３へ送り出される。なお、膨張弁２０１の閉状態と開状態との間の切り換えは、パワーエレメント２０８に接続された作動棒２０５によって行われる。

図６において、パワーエレメント２０８の内部には、ダイアフラム２８３により仕切られた圧力作動室ＰＯと圧力検出室ＰＤとが設けられている。このため、圧力作動室ＰＯ内の作動ガスが液化されると、作動棒２０５は上方向に移動し、液化された作動ガスが気化されると、作動棒２０５は下方向に移動する。こうして、膨張弁２０１の開状態と閉状態との間の切り換えが行われる。

更に、パワーエレメント２０８の圧力検出室ＰＤは、戻り流路２２３と連通している。このため、戻り流路２２３を流れる冷媒の温度、圧力に応じて、圧力作動室ＰＯ内の作動ガスの相（気相、液相等）が変化し、作動棒２０５が駆動される。換言すれば、図６に記載の膨張弁２０１では、エバポレータ１０３から膨張弁２０１に戻る冷媒の温度、圧力に応じて、膨張弁２０１からエバポレータ１０３に向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。

上記特許文献２などの従来技術によれば、弁体を球状として作動棒２０５と連結させていたので、部品点数の増大を招いていた。これに対し本実施形態によれば、作動棒２０５の下端を塑性変形させることにより弁体２０３を一体で形成しており、これにより部品点数及びコストの低減を図れる。

（第２の実施形態の変形例２－１）
次に、図８を参照して、第２の実施形態の変形例２－１における弁装置である膨張弁２０１Ａについて説明する。図８は、冷凍サイクル１００Ａに適用される変形例２－１における膨張弁２０１Ａの概略断面図である。

本変形例２－１においては、第２の実施形態に対し、ストッパ部材の形状が異なり、また付勢装置を省略した点が異なっている。より具体的に、パワーエレメント２０８Ａのストッパ部材２８４Ａは、円形である単一の金属板材をプレス加工することによって形成され、開口２８４ｂを中央に備えた環状部２８４ｃと、当接部２８４ｄとを有する。環状部２８４ｃは、開口２８４ｂの周囲で盛り上がり、下面がダイアフラム２８３と当接している。当接部２８４ｄは、環状部２８４ｃの周囲で下方にシフトして設けられ、受け部材２８６の支持面２８６ｂに対向する。開口２８４ｂには作動棒２０５の上端が嵌合し、ロウ付けなどによってストッパ部材２８４Ａと接合されている。

さらに本変形例においては、受け部材２８６の内側において、コイルばね２４１Ａが、ストッパ部材２８４Ａの環状部２８４ｃと、弁本体２０２Ａの凹部底壁２２０ｃとの間に配置され、両者を離間する方向に付勢している。

図８に示すように、本変形例では第１流路２２１Ａが延長され、その内部が弁室ＶＳと兼用されている。作動棒２０５の下端の弁体２０３は、作動棒２０５を弁本体２０２Ａに組み付けた後に、第１の実施形態と同様に形成することができる。より具体的には、下端に薄肉円筒部を形成した作動棒２０５の上端を、ストッパ部材２８４Ａに接合する。そのストッパ部材２８４Ａを第２の実施形態と同様な態様でパワーエレメント２０８Ａ内に組み付け、同時に作動棒２０５を弁本体２０２Ａに組み付ける。その際に、作動棒２０５の下端を作動棒挿通孔２２７内に挿通して、薄肉円筒部を弁室ＶＳへと突出させる。かかる状態で、第１流路２２１Ａの内部に挿入されたカシメ治具（不図示）の先端を、作動棒２０５の下端の薄肉円筒部に押し当てることで塑性変形させ、弁体２０３を形成することができる。それ以外の構成は、第２の実施形態と同様であるので、同じ符号を付すことで重複説明を省略する。

本変形例によれば、ストッパ部材２８４Ａの環状部２８４ｃと、弁本体２０２Ａの凹部底壁２２０ｃとを、コイルばね２４１Ａにより互いに離間する方向に付勢している。この付勢力により、ストッパ部材２８４Ａを作動棒２０５及び弁体２０３と共に上昇させるので、弁体２０３がオリフィス部に当接する。かかる状態からダイアフラム２８３が下方に変位すると、弁体２０３がオリフィス部から離間し、それにより第２流路２２２からオリフィス部を介して作動棒挿通孔２２７に冷媒が流入するようになっている。なお、コイルばね２４１Ａの初期荷重は、弁本体２０２Ａに対するパワーエレメント２０８Ａのねじ込み量を調整することによって変更可能である。

本変形例においては、第２の実施形態に対して付勢装置を省略することができ、更にコスト低減を図ることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能であり、また上述の実施形態における任意の構成要素の追加または省略が可能である。

１ ：定圧弁
２、２０２、２０２Ａ ：弁本体
６２ｃ、２０３ ：弁体
６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ ：円筒軸
２０４ ：付勢装置
２０５ ：作動棒
６、６Ｂ、２８４，２８４Ａ ：ストッパ部材
７、２８３ ：ダイアフラム
８ ：ケース
２０ｅ ：オリフィス部
３、２４１，２４１Ａ ：コイルばね
２４２ ：弁体サポート
２４３ ：ばね受け部材
２８２ ：上蓋部材
２８６ ：受け部材
１００ ：冷媒循環システム
１０１ ：コンプレッサ
１０２ ：コンデンサ
１０３ ：エバポレータ

Claims (8)

1. 冷媒が通過する圧力検出室と、ガスが封入された圧力作動室とを内部に備えたケースと、
   前記ケース内において、前記圧力検出室と前記圧力作動室とを仕切る可撓性のダイアフラムと、
   弁体を備え、前記ダイアフラムの変位に応じて移動する弁棒と、
   前記冷媒が通過するオリフィス部を備え、前記ケースに接合された弁本体と、
   前記弁体を前記オリフィス部に向かって付勢する付勢部材と、を有し、
   前記オリフィス部に前記弁体が接近することにより、前記オリフィス部の開口制限がなされ、
   前記弁棒は、前記オリフィス部内に挿通され、一端に塑性変形されている箇所を有する、
   ことを特徴とする弁装置。
2. 前記弁体は、前記弁棒の一端を所定形状に塑性変形することによって形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. 前記弁体は、前記弁棒とは別体で形成され、前記弁棒の一端を塑性変形することによって前記弁棒に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
4. 前記弁棒は、前記ダイアフラムに当接するストッパ部材に対し、前記弁棒の一端を塑性変形することによって取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
5. 前記弁体は、前記弁棒の他端に形成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の弁装置。
6. 前記オリフィス部は円形の開口を有し、前記弁体は、円錐状又は多角錐状を有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の弁装置。
7. 前記付勢部材は、前記弁本体と前記ケースとの間に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の弁装置。
8. 前記付勢部材は、前記弁本体内に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の弁装置。
   
   

Images