(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024120714
(43)【公開日】2024-09-05
(54)【発明の名称】制御弁
(51)【国際特許分類】
F16K 31/70 20060101AFI20240829BHJP
【ＦＩ】
F16K31/70 Z
F16K31/70 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023027712
(22)【出願日】2023-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】391002166
【氏名又は名称】株式会社不二工機
(74)【代理人】
【識別番号】110002608
【氏名又は名称】弁理士法人オーパス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】茂木 隆
(72)【発明者】
【氏名】柳屋 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】今井 邦俊
【テーマコード（参考）】
3H057
【Ｆターム（参考）】
3H057AA03
3H057BB09
3H057CC06
3H057DD11
3H057EE01
3H057FA17
3H057FB15
3H057HH01
3H057HH18
(57)【要約】
【課題】流量制御性の変化を抑制できる制御弁を提供する。
【解決手段】可変オリフィス装置１は、流体が流れる弁口３４を有するケース１０と、ケース１０に収容される弁体４０と、を有する。ケース１０は、円筒形状を有する樹脂製のケース本体２０と、ケース本体２０の第１端２１に連設された、弁口３４を有するシート３０と、を有する。弁体４０が、丸棒形状を有する樹脂製の軸部５０と、軸部５０の第１端５１に連設された、弁口３４と向かい合う弁部６０と、を有する。
【選択図】図２
【解決手段】可変オリフィス装置１は、流体が流れる弁口３４を有するケース１０と、ケース１０に収容される弁体４０と、を有する。ケース１０は、円筒形状を有する樹脂製のケース本体２０と、ケース本体２０の第１端２１に連設された、弁口３４を有するシート３０と、を有する。弁体４０が、丸棒形状を有する樹脂製の軸部５０と、軸部５０の第１端５１に連設された、弁口３４と向かい合う弁部６０と、を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体が流れる弁口を有するケースと、前記ケースに収容される弁体と、を有し、前記流体の温度変化に応じて生じる前記ケースおよび前記弁体の伸縮量の差によって前記弁口の開口面積が変化する制御弁であって、
前記ケースが、筒形状を有するケース本体と、前記ケース本体の第１端に連設された、前記弁口を有するシートと、を有し、
前記弁体が、棒形状または筒形状を有する軸部と、前記軸部の第１端に連設された、前記弁口と向かい合う弁部と、を有し、
少なくとも前記ケース本体および前記軸部が樹脂製であることを特徴とする制御弁。
前記ケースが、筒形状を有するケース本体と、前記ケース本体の第１端に連設された、前記弁口を有するシートと、を有し、
前記弁体が、棒形状または筒形状を有する軸部と、前記軸部の第１端に連設された、前記弁口と向かい合う弁部と、を有し、
少なくとも前記ケース本体および前記軸部が樹脂製であることを特徴とする制御弁。
【請求項2】
前記ケースが、前記弁部が配置される弁室と、前記弁室と前記ケースの外側とを接続する横孔と、を有している、請求項１に記載の制御弁。
【請求項3】
前記ケース本体の外周面に流通孔が設けられ、
前記流通孔が、前記ケース本体の内側空間に接続されている、請求項２に記載の制御弁。
前記流通孔が、前記ケース本体の内側空間に接続されている、請求項２に記載の制御弁。
【請求項4】
前記ケース本体の第２端側の端面に流通孔が設けられ、
前記流通孔が、前記ケース本体の内側空間に接続されている、請求項１に記載の制御弁。
前記流通孔が、前記ケース本体の内側空間に接続されている、請求項１に記載の制御弁。
【請求項5】
前記軸部の少なくとも第２端が、前記ケースの外側に露出しており、
前記軸部の外周面に、流通溝が設けられ、
前記流通溝が、前記軸部における前記ケース本体の内側空間に配置される部分から前記ケースの外側に露出する部分まで延びている、請求項１に記載の制御弁。
前記軸部の外周面に、流通溝が設けられ、
前記流通溝が、前記軸部における前記ケース本体の内側空間に配置される部分から前記ケースの外側に露出する部分まで延びている、請求項１に記載の制御弁。
【請求項6】
前記軸部が、筒形状を有し、
前記軸部の第２端が、前記ケースの外側に配置されており、
前記軸部の第２端側の端面に、流通孔が設けられ、
前記流通孔が、前記軸部の内側空間に接続されている、請求項１に記載の制御弁。
前記軸部の第２端が、前記ケースの外側に配置されており、
前記軸部の第２端側の端面に、流通孔が設けられ、
前記流通孔が、前記軸部の内側空間に接続されている、請求項１に記載の制御弁。
【請求項7】
前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数をα１、膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２とし、
前記流体の使用温度範囲の上限温度と下限温度との差をＤｔとしたとき、
以下の式（１）を満たす、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
（α２×Ｄｔ×Ｌ２）－（α１×Ｄｔ×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（１）
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２とし、
前記流体の使用温度範囲の上限温度と下限温度との差をＤｔとしたとき、
以下の式（１）を満たす、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
（α２×Ｄｔ×Ｌ２）－（α１×Ｄｔ×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（１）
【請求項8】
前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数をα１、膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２としたとき、
以下の式（２）を満たす、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
（α２×Ｌ２）－（α１×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（２）
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２としたとき、
以下の式（２）を満たす、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
（α２×Ｌ２）－（α１×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（２）
【請求項9】
前記弁体を構成する樹脂の膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の膨潤伸び率をβ２としたとき、
以下の式（３）を満たす、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）＝０ ・・・（３）
前記ケースを構成する樹脂の膨潤伸び率をβ２としたとき、
以下の式（３）を満たす、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）＝０ ・・・（３）
【請求項10】
前記流体の温度が使用温度範囲の下限温度であるとき、前記弁部が前記シートに接し、
前記弁部が前記シートに押しつけられる力が、前記ケースおよび前記弁体を構成する材料の許容応力のうちの最も低い許容応力以下である、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
前記弁部が前記シートに押しつけられる力が、前記ケースおよび前記弁体を構成する材料の許容応力のうちの最も低い許容応力以下である、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
【請求項11】
前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数と、前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数と、が異なる、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流路を流れる流体の温度に応じて流量を制御する制御弁に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の制御弁の一例が特許文献１に開示されている。この制御弁は、例えば、冷媒などの流体が流れる管路（流路）に組み込まれる。制御弁は、ケースと、弁体と、を有する。ケースは、樹脂製であり、円筒形状を有する。弁体は、金属製であり、丸棒形状を有する。弁体は、ケースに収容される。ケースの第１端には、弁口および横孔が設けられている。弁体の第１端が、弁口と向かい合う。弁体の第２端が、ケースの第２端にねじ構造によって取り付けられる。管路を流れる流体は、横孔からケースに入り、ケースの弁口から出ていく。
【0003】
管路を流れる流体の温度が変化すると、ケースおよび弁体が伸縮する。ケースおよび弁体の伸縮量の差によって、弁口の開口面積が変化する。そのため、制御弁は、管路を流れる流体の温度に応じて流体の流量を自動的に制御できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－０８６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
樹脂は、液体の中に浸漬されたり、蒸気にさらされたりすることにより体積が増大する特性を有する。この特性は、「膨潤」（ＪＩＳＫ６９００）と呼ばれる。金属は、このような特性を有しない。そのため、従来の制御弁では、流体に浸漬されたケースが膨潤して、ケースの長さが大きくなり、流体の温度と流体の流量との関係（流量制御性）が変化することがある。
【0006】
そこで、本発明は、流量制御性の変化を抑制できる制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る制御弁は、流体が流れる弁口を有するケースと、前記ケースに収容される弁体と、を有し、前記流体の温度変化に応じて生じる前記ケースおよび前記弁体の伸縮量の差によって前記弁口の開口面積が変化する制御弁であって、前記ケースが、筒形状を有するケース本体と、前記ケース本体の第１端に連設された、前記弁口を有するシートと、を有し、前記弁体が、棒形状または筒形状を有する軸部と、前記軸部の第１端に連設された、前記弁口と向かい合う弁部と、を有し、少なくとも前記ケース本体および前記軸部が樹脂製であることを特徴とする。
【0008】
本発明において、前記ケースが、前記弁部が配置される弁室と、前記弁室と前記ケースの外側とを接続する横孔と、を有している、ことが好ましい。
【0009】
本発明において、前記ケース本体の外周面に流通孔が設けられ、前記流通孔が、前記ケース本体の内側空間に接続されている、ことが好ましい。
【0010】
本発明において、前記ケース本体の第２端側の端面に流通孔が設けられ、前記流通孔が、前記ケース本体の内側空間に接続されている、ことが好ましい。
【0011】
本発明において、前記軸部の少なくとも第２端が、前記ケースの外側に露出しており、前記軸部の外周面に、流通溝が設けられ、前記流通溝が、前記軸部における前記ケース本体の内側空間に配置される部分から前記ケースの外側に露出する部分まで延びている、ことが好ましい。
【0012】
本発明において、前記軸部が、筒形状を有し、前記軸部の第２端が、前記ケースの外側に配置されており、前記軸部の第２端側の端面に、流通孔が設けられ、前記流通孔が、前記軸部の内側空間に接続されている、ことが好ましい。
【0013】
本発明において、
前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数をα１、膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２とし、
前記流体の使用温度範囲の上限温度と下限温度との差をＤｔとしたとき、
以下の式（１）を満たす、ことが好ましい。
（α２×Ｄｔ×Ｌ２）－（α１×Ｄｔ×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（１）
前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数をα１、膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２とし、
前記流体の使用温度範囲の上限温度と下限温度との差をＤｔとしたとき、
以下の式（１）を満たす、ことが好ましい。
（α２×Ｄｔ×Ｌ２）－（α１×Ｄｔ×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（１）
【0014】
本発明において、
前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数をα１、膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２としたとき、
以下の式（２）を満たす、ことが好ましい。
（α２×Ｌ２）－（α１×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（２）
前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数をα１、膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、
前記弁体における前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、
前記ケースにおける前記流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２としたとき、
以下の式（２）を満たす、ことが好ましい。
（α２×Ｌ２）－（α１×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（２）
【0015】
本発明において、
前記弁体を構成する樹脂の膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の膨潤伸び率をβ２としたとき、
以下の式（３）を満たす、ことが好ましい。
（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）＝０ ・・・（３）
前記弁体を構成する樹脂の膨潤伸び率をβ１とし、
前記ケースを構成する樹脂の膨潤伸び率をβ２としたとき、
以下の式（３）を満たす、ことが好ましい。
（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）＝０ ・・・（３）
【0016】
本発明において、前記流体の温度が使用温度範囲の下限温度であるとき、前記弁部が前記シートに接し、前記弁部が前記シートに押しつけられる力が、前記ケースおよび前記弁体を構成する材料の許容応力のうちの最も低い許容応力以下である、ことが好ましい。
【0017】
本発明において、前記弁体を構成する樹脂の線膨張係数と、前記ケースを構成する樹脂の線膨張係数と、が異なる、ことが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、制御弁において、少なくともケース本体および弁体の軸部が樹脂製である。そのため、ケースおよび弁体がともに膨潤するので、ケースのみ膨潤する構成に比べて、制御弁の流量制御性の変化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施例に係る可変オリフィス装置が管路に組み込まれた状態を示す図である。
【図2】可変オリフィス装置を示す図である。
【図3】可変オリフィス装置の拡大断面図である。
【図4】可変オリフィス装置の第１変形例を示す図である。
【図5】可変オリフィス装置の第２変形例を示す図である。
【図6】可変オリフィス装置の第３変形例を示す図である。
【図7】可変オリフィス装置の第４変形例を示す図である。
【図8】可変オリフィス装置の第５変形例を示す図である。
【図10】可変オリフィス装置の第６変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
【0021】
図１は、本発明の一実施例に係る可変オリフィス装置が管路に組み込まれた状態を示す図である。図２は、可変オリフィス装置を示す図である。図３は、可変オリフィス装置の拡大断面図である。図４～図８、図１０は、可変オリフィス装置の第１～第６変形例を示す図である。図９、図１１は、可変オリフィス装置の第５、第６変形例の拡大断面図である。
【0022】
図２Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図１０Ａは、可変オリフィス装置の平面図である。図１Ａ、図２Ｂ、図３、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、図９、図１０Ｂ、図１１は、可変オリフィス装置の中心軸に沿う断面図であり、各図（図１０Ｂ、図１１を除く）において弁体を正面から見た状態で示している。図１Ｂ、図２Ｃ、図４Ｃ、図５Ｃ、図６Ｃ、図７Ｃ、図８Ｃ、図１０Ｃは、可変オリフィス装置の左側面図である。図１Ｃ、図２Ｄ、図４Ｄ、図５Ｄ、図６Ｄ、図７Ｄ、図８Ｄ、図１０Ｄは、可変オリフィス装置の右側面図である。図１Ａの一点鎖線は、可変オリフィス装置のケース本体の中心軸である。平面図および断面図の左右方向が中心軸方向である。
【0023】
本実施例に係る可変オリフィス装置は、エアコンシステムの管路に組み込まれる。可変オリフィス装置は、管路を流れる流体（冷媒）の流量を制御する。可変オリフィス装置は、例えば、流体の温度が上がると流量を増加させ、流体の温度が下がると流量を減少させる。
【0024】
【0025】
ケース１０は、ケース本体２０と、シート３０と、を有する。
【0026】
ケース本体２０は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）などの樹脂製である。ケース本体２０は、円筒形状を有する。ケース本体２０は、角筒形状を有していてもよい。ケース本体２０は、両方の端面に開口を有する。ケース本体２０の第１端２１の内周面には、第１雌ねじ２１ｃが設けられている。ケース本体２０の第２端２２の内周面には、第２雌ねじ２２ｃが設けられている。ケース本体２０の中央部（第１雌ねじ２１ｃと第２雌ねじ２２ｃとの間の部分）の内周面は、ケース本体２０の内側空間２４を画定する。
【0027】
ケース本体２０の第１端２１は、ケース本体２０の一端（図２Ａ、図２Ｂ、図３において左端）およびその近傍を含む。ケース本体２０の第２端２２は、ケース本体２０の他端（図２Ａ、図２Ｂ、図３において右端）およびその近傍を含む。
【0028】
シート３０は、例えば、ステンレス鋼や真ちゅう、アルミニウム合金などの金属製である。シート３０は、例えば、樹脂製でもよい。シート３０は、ケース本体２０と一体的に樹脂で成形されていてもよい。シート３０は、支持部３１と、中間部３２と、接続部３３と、を一体的に有する。支持部３１と中間部３２と接続部３３とは、この順番で同軸に接続されている。
【0029】
支持部３１は、円柱形状を有する。支持部３１の外径は、管路１００の内径と同一である。支持部３１の外径は、管路１００を縮径変形させたときに管路１００に固定可能であれば、管路１００の内径より小さくてもよい。支持部３１は、弁口３４と、弁座３５と、環状溝３６と、を有する。弁口３４は、円形の孔である。弁口３４は、中心軸方向に延びており、支持部３１を貫通している。弁座３５は、円環形状を有する。弁座３５は、支持部３１における中間部３２側の端面に配置されている。弁座３５は、弁口３４を囲む。環状溝３６は、支持部３１の外周面に周方向全体にわたって配置されている。
【0030】
中間部３２は、例えば円筒形状を有する。中間部３２の外径は、支持部３１の外径より小さく、ケース本体２０の外径と同一である。中間部３２は、１つまたは複数の横穴３７を有する。中間部３２は、本実施形態では一例として、２つの横孔３７を有する。２つの横孔３７は、例えば円形の孔であり、中間部３２の外周面から内周面まで貫通している。２つの横孔３７は、中間部３２および接続部３３の内周面によって画定される内側空間である弁室３８に接続されている。２つの横孔３７は、弁室３８とケース１０の外側とを接続する。弁室３８は、内側空間２４に接続されている。２つの横孔３７は、上下方向に向かい合う。弁室３８には、弁口３４が開口している。
【0031】
接続部３３は、円筒形状を有する。接続部３３の外径は、中間部３２の外径より小さい。接続部３３の内径は、中間部３２の内径と同一である。接続部３３の外周面には、シート雄ねじ３３ｃが設けられている。シート雄ねじ３３ｃがケース本体２０の第１雌ねじ２１ｃと螺合され、シート３０がケース本体２０の第１端２１に連設される。
【0032】
弁体４０は、ケース１０に収容される。弁体４０は、軸部５０と、弁部６０と、を一体的に有する。
【0033】
軸部５０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂製である。軸部５０は、ケース本体２０と種類の異なる樹脂で構成されていることが好ましい。軸部５０は、丸棒形状を有する。軸部５０は、角棒形状や円筒形状を有していてもよい。軸部５０の外径は、ケース本体２０の中央部の内径（内側空間２４の径）より小さい。内側空間２４には、軸部５０が配置される。軸部５０の外径は、シート３０の中間部３２の内径および接続部３３の内径と同一である。軸部５０は、中間部３２および接続部３３によって中心軸方向に伸縮可能に支持されている。軸部５０の第１端５１には、弁部６０が同軸に接続されている。軸部５０の第２端５２の外周面には、弁体雄ねじ５２ｃが設けられている。軸部５０の第２端５２側の端面には、当該端面の直径に沿う溝５３が設けられている。
【0034】
【0035】
弁体４０の軸部５０の弁体雄ねじ５２ｃは、ケース本体２０の第２雌ねじ２２ｃと螺合される。弁体雄ねじ５２ｃの一部分は、ケース本体２０の外側に配置される。弁体雄ねじ５２ｃにおけるケース本体２０の外側に配置された一部分はロックナット７０と螺合され、軸部５０の第２端５２がケース本体２０の第２端２２に固定される。
【0036】
弁部６０は、例えば、ＰＰＳなどの樹脂製である。弁部６０は、軸部５０と一体的に樹脂で成形されている。弁部６０は、例えば、ステンレス鋼や真ちゅう、アルミニウム合金などの金属製でもよい。弁部６０は、円柱形状を有する。弁部６０の外径は、軸部５０の外径より小さく、弁口３４の内径より大きい。弁部６０の先端６１は、円錐形状を有する。弁部６０は、弁室３８に配置される。弁部６０の先端６１は、弁口３４と中心軸方向に向かい合う。
【0037】
管路１００を流れる流体は、横孔３７を通り弁室３８に流入し、弁室３８から弁口３４を通り管路１００に流出する。または、管路１００を流れる流体は、弁口３４を通り弁室３８に流入し、弁室３８から横孔３７を通り管路１００に流出する。そして、流体の温度変化に応じて生じるケース１０および弁体４０の伸縮量の差によって弁口３４の開口面積が変化する。
【0038】
可変オリフィス装置１は、一例として、弁部６０の先端６１が弁座３５に弁体４０側から接することで、弁口３４を閉じる構成である。しかしながら、可変オリフィス装置１は、弁部６０が弁口３４の開口縁となる弁座３５に接することで弁口３４を閉じる構成に限定されない。他の例では、可変オリフィス装置１は、弁部６０が弁口３４の縁に当接する構成ではなく、弁部６０が弁口４０内に進入して弁部６０の外周面と弁口３４の内周面とによって弁口３４を閉じる構成、または、弁部６０の外周面と弁口３４の内周面とによって流路を設ける構成であってもよい。すなわち、この変形例では、弁部６０は、弁口３４に進入可能な形状に形成される。そして、弁部６０は、弁部６０が弁口３４に進入したときに弁部６０の外周面が弁口３４の内周面に面接触することで弁口３４を閉じる形状に形成されてもよい。または、弁部６０は、弁口３４に進入したときに、弁口３４の内周面との間に隙間（最小絞り通路）を形成して少量の流体が流れる形状に形成されてもよい。
【0039】
または、弁部６０の外径が、中間部３２の内径（弁室３８の径）と同一であり、弁部６０が横孔３７と径方向に向かい合うようにしてもよい。このようすることで、横孔３７が弁口となり、流体の温度変化に応じて生じるケース１０および弁体４０の伸縮量の差によって横孔３７の開口面積が変化する。
【0040】
可変オリフィス装置１において、ケース本体２０、シート３０（弁口３４、弁室３８）、弁体４０（軸部５０、弁部６０）およびロックナット７０は、それぞれの中心軸が一致している。
【0041】
可変オリフィス装置１は、例えば、次のようにして組み立てられる。
【0042】
軸部５０の第２端５２を先頭にして、弁体４０を第１端２１側の端面の開口からケース本体２０に挿入する。弁体４０の弁体雄ねじ５２ｃをケース本体２０の第２雌ねじ２２ｃに螺合させる。弁体雄ねじ５２ｃにおけるケース本体２０の外側にある部分にロックナット７０を仮螺合させる。シート３０のシート雄ねじ３３ｃをケース本体２０の第１雌ねじ２１ｃに螺合させて、シート３０をケース本体２０に取り付ける。弁体４０の弁部６０が、弁室３８に配置され、弁口３４と向かい合う。
【0043】
次に、試験装置に接続された管路に可変オリフィス装置１を組み込む。試験装置は、可変オリフィス装置１の組立工程において用いられ、管路を流れる流体（例えば空気）の温度を任意の値に設定できる装置である。試験装置は、所定温度の流体を一定の流量で管路に流す。可変オリフィス装置１の弁口３４を通過する流体の流量が流体の温度に応じた設定値になるように、弁体４０の溝５３にマイナスドライバーを差し込んで弁体４０を中心軸周りに回転させる。弁体４０は、回転方向に応じて弁口３４に近づき、または、弁口３４から離れる。弁口３４を通過する流体の流量が設定値になると、ロックナット７０をケース本体２０の第２端２２側の端面に当接するように締め付け、弁体４０の軸部５０の第２端５２をケース本体２０の第２端２２に固定する。このようにして、可変オリフィス装置１が組み立てられ、流量制御性が調整される。
【0044】
可変オリフィス装置１は、エアコンシステムの管路１００に挿入される。支持部３１の外径が管路１００の内径と同一である場合は、支持部３１の外周面が、管路１００の内周面にスライド可能に接する。管路１００における環状溝３６に対応する部分が縮径変形されることによって、可変オリフィス装置１が管路１００に固定される。なお、可変オリフィス装置１は、環状溝３６にＯリングが嵌め込まれ、管路１００に押し込まれることによって、管路１００に固定されてもよい。
【0045】
可変オリフィス装置１は、管路１００を流れる流体の温度に応じてケース１０および弁体４０が伸縮する。ケース１０および弁体４０の伸縮量の差によって弁体４０の弁部６０が弁口３４に近づきまたは弁口３４から離れて、弁口３４の開口面積が変化する。これにより、弁口３４を流れる流体の流量が流体の温度に応じて自動的に制御される。
【0046】
可変オリフィス装置１は、弁体４０（軸部５０、弁部６０）を構成する樹脂の線膨張係数をα１、膨潤伸び率をβ１とし、ケース１０（ケース本体２０）を構成する樹脂の線膨張係数をα２、膨潤伸び率をβ２とし、弁体４０における流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ１とし、ケース１０における流体の温度変化に応じて伸縮する部分の長さをＬ２とし、流体の使用温度範囲の上限温度ｔ２と下限温度ｔ１との差をＤｔとしたとき、以下の式（１）を満たす。
（α２×Ｄｔ×Ｌ２）－（α１×Ｄｔ×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（１）
（α２×Ｄｔ×Ｌ２）－（α１×Ｄｔ×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（１）
【0047】
「線膨張係数」は、「線熱膨張係数」（ＪＩＳＫ６９００）とも呼ばれ、温度変化１度当たりの単位長さ当たりの材料の長さの可逆的な変化である。具体的には、温度変化をΔＴとし、温度変化前の材料の長さをＮ１とし、温度変化後の材料の長さをＮ２としたとき、材料の線膨張係数αは以下の式で示される。
α＝（Ｎ２－Ｎ１）／（Ｎ１×ΔＴ）
α＝（Ｎ２－Ｎ１）／（Ｎ１×ΔＴ）
【0048】
「膨潤伸び率」とは、膨潤による単位長さ当たりの材料の長さの変化である。具体的には、膨潤させる前の材料の長さをＮ１とし、膨潤による体積の増大が飽和した材料の長さをＮ２としたとき、材料の膨潤伸び率βは、以下の式で示される。
β＝（Ｎ２－Ｎ１）／Ｎ１
β＝（Ｎ２－Ｎ１）／Ｎ１
【0049】
このようにすることで、流体の温度が下限温度ｔ１から上限温度ｔ２まで変化したときに生じるケース１０および弁体４０の伸縮量の差（式（１）の左辺）が、膨潤によって生じるケース１０および弁体４０の伸び量の差（同右辺）よりも大きくなる。そのため、膨潤によって生じる可変オリフィス装置１の流量制御性の変化を効果的に抑制できる。
【0050】
または、可変オリフィス装置１において、以下の式（２）を満たすようにしてもよい。
（α２×Ｌ２）－（α１×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（２）
（α２×Ｌ２）－（α１×Ｌ１）＞｜（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）｜
・・・（２）
【0051】
このようにすることで、流体の温度が単位温度（１度）だけ変化したときに生じるケース１０および弁体４０の伸縮量の差（式（２）の左辺）が、膨潤によって生じるケース１０および弁体４０の伸び量の差（同右辺）よりも大きくなる。そのため、温度変化による伸縮量の差に対して膨潤による伸び量の差が十分に小さくなり、膨潤によって生じる可変オリフィス装置１の流量制御性の変化をより効果的に抑制できる。
【0052】
または、可変オリフィス装置１において、以下の式（３）を満たすようにしてもよい。
（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）＝０ ・・・（３）
（β２×Ｌ２）－（β１×Ｌ１）＝０ ・・・（３）
【0053】
このようにすることで、膨潤によって生じるケース１０の伸び量（式（３）の左辺第１項）と弁体４０の伸び量（同第２項）とが同一になる。そのため、膨潤によって生じる可変オリフィス装置１の流量制御性への影響を解消できる。
【0054】
例えば、膨潤伸び率β１が０．１２であり、膨潤伸び率β２が０．１５であるとき、長さＬ１を１００ｍｍとし、長さＬ２を８０ｍｍとする。このようにすることで、上記式（３）を満たし、膨潤によって生じる可変オリフィス装置１の流量制御性への影響を解消できる。
【0055】
なお、可変オリフィス装置１は、部品寸法および材料特性などに許容誤差を含むため、上記式（１）～（３）についても許容誤差の範囲を含む。特に上記式（３）は、左辺の値が、厳密に０の場合と、許容誤差によって生じる０以外の範囲内の値である場合と、を含む。
【0056】
また、可変オリフィス装置１において、弁体４０を構成する樹脂の線膨張係数α１と、ケース１０を構成する樹脂の線膨張係数α２と、が異なっていてもよい。このようにすることで、流体の温度変化に応じて生じるケース１０および弁体４０の伸縮量の差を比較的大きくすることができる。なお、線膨張係数α１と線膨張係数α２とが同一でもよい。
【0057】
以上説明したように、可変オリフィス装置１は、流体が流れる弁口３４を有するケース１０と、ケース１０に収容される弁体４０と、を有する。可変オリフィス装置１は、流体の温度変化に応じて生じるケース１０および弁体４０の伸縮量の差によって弁口３４の開口面積が変化する。ケース１０が、円筒形状を有するケース本体２０と、ケース本体２０の第１端２１に連設された、弁口３４を有するシート３０と、を有する。弁体４０が、丸棒形状を有する軸部５０と、軸部５０の第１端５１に連設された、弁口３４と向かい合う弁部６０と、を有する。そして、ケース本体２０、軸部５０および弁部６０が樹脂製である。このようにしたことから、ケース１０および弁体４０がともに膨潤するので、ケース１０のみ膨潤する構成に比べて、可変オリフィス装置１の流量制御性の変化を抑制できる。
【0058】
また、可変オリフィス装置１は、流体の温度が使用温度範囲の下限温度ｔ１であるとき、弁部６０の先端６１がシート３０の弁座３５に接する構成を有していてもよい。この構成において、先端６１が弁座３５に押しつけられる力が、ケース１０および弁体４０を構成する材料の許容応力のうちの最も低い許容応力以下となるようにする。このようにすることで、膨潤によってケース１０および弁体４０が伸びた場合に部材が変形したり破壊されたりすることを抑制できる。
【0059】
【0060】
図４に示す可変オリフィス装置１Ａは、ケース１０Ａと、弁体４０と、ロックナット７０と、を有する。ケース１０Ａは、ケース本体２０Ａと、シート３０と、を有する。
【0061】
ケース本体２０Ａの外周面に、複数の流通孔２５Ａが設けられている。複数の流通孔２５Ａは、ケース本体２０Ａの内側空間２４に接続されている。複数の流通孔２５Ａは、ケース本体２０Ａの外周面から内周面まで貫通している。複数の流通孔２５Ａは、円形の孔である。複数の流通孔２５Ａは、三角形、四角形または六角形などの多角形の孔でもよい。ケース本体２０Ａは、１０個の流通孔２５Ａを有する。複数の流通孔２５Ａは、中心軸方向に等間隔で５個ずつ２列に並べられている。一方の列の流通孔２５Ａと他方の列の流通孔２５Ａとが上下方向に向かい合う。ケース本体２０Ａは、流通孔２５Ａを１個のみ有していてもよい。複数の流通孔２５Ａを通じて、ケース１０Ａの外側と内側空間２４との間で流体が流れる。
【0062】
可変オリフィス装置１Ａは、複数の流通孔２５Ａを有すること以外は、可変オリフィス装置１と同一の構成を有する。
【0063】
図５に示す可変オリフィス装置１Ｂは、ケース１０Ｂと、弁体４０と、ロックナット７０と、を有する。ケース１０Ｂは、ケース本体２０Ｂと、シート３０と、を有する。
【0064】
ケース本体２０Ｂの外周面に、複数の流通孔２５Ｂが設けられている。複数の流通孔２５Ｂは、ケース本体２０Ｂの内側空間２４に接続されている。複数の流通孔２５Ｂは、ケース本体２０Ｂの外周面から内周面まで貫通している。複数の流通孔２５Ｂは、長円形の孔である。ケース本体２０Ｂは、２個の流通孔２５Ｂを有する。２個の流通孔２５Ｂは、上下方向に向かい合う。ケース本体２０Ｂは、流通孔２５Ｂを４個有していてもよく、４個の流通孔２５Ｂが中心軸周りに等間隔で配置されていてもよい。複数の流通孔２５Ｂを通じて、ケース１０Ｂの外側と内側空間２４との間で流体が流れる。
【0065】
可変オリフィス装置１Ｂは、複数の流通孔２５Ｂを有すること以外は、可変オリフィス装置１と同一の構成を有する。
【0066】
図６に示す可変オリフィス装置１Ｃは、ケース１０Ｃと、弁体４０と、ロックナット７０と、を有する。ケース１０Ｃは、ケース本体２０Ｃと、シート３０と、を有する。
【0067】
ケース本体２０Ｃの外周面に、流通孔２５Ｃが設けられている。流通孔２５Ｃは、ケース本体２０Ｃの内側空間２４に接続されている。流通孔２５Ｃは、ケース本体２０Ｃの外周面から内周面まで貫通している。流通孔２５Ｃは、１条のらせん状の孔である。ケース本体２０Ｃは、流通孔２５Ｃを複数条有していてもよい。流通孔２５Ｃを通じて、ケース１０Ｃの外側と内側空間２４との間で流体が流れる。
【0068】
可変オリフィス装置１Ｃは、流通孔２５Ｃを有すること以外は、可変オリフィス装置１と同一の構成を有する。
【0069】
図７に示す可変オリフィス装置１Ｄは、ケース１０Ｄと、弁体４０と、ロックナット７０と、を有する。ケース１０Ｄは、ケース本体２０Ｄと、シート３０と、を有する。
【0070】
ケース本体２０Ｄは、樹脂製である。ケース本体２０Ｄは、長円筒形状を有する。ケース本体２０Ｄの両方の端面の外形は、長円形状である。端面の長径は支持部３１の外径と同一であり、端面の短径は中間部３２の外径と同一である。ケース本体２０Ｄは、両方の端面に開口２１ｋ、２２ｋを有する。開口２１ｋ、２２ｋは長円形状を有している。開口２１ｋは、ケース本体２０Ｄの第１端２１側の端面に設けられている。開口２２ｋは、ケース本体２０Ｄの第２端２２側の端面に設けられている。開口２２ｋの長径は、ロックナット７０の外径より大きい。ケース本体２０Ｄの第１端２１の内周面には、第１雌ねじ２１ｃが設けられている。ケース本体２０Ｄの第２端２２の内周面には、第２雌ねじ２２ｃが設けられている。ケース本体２０Ｄの中央部（第１雌ねじ２１ｃと第２雌ねじ２２ｃとの間の部分）の内周面は、ケース本体２０Ｄの内側空間２４を画定する。
【0071】
弁体４０の軸部５０の弁体雄ねじ５２ｃは、ケース本体２０Ｄの第２雌ねじ２２ｃと螺合される。弁体雄ねじ５２ｃの一部分は、ケース本体２０Ｄの外側に配置される。弁体雄ねじ５２ｃにおけるケース本体２０Ｄの外側に配置された一部分はロックナット７０と螺合され、軸部５０の第２端５２がケース本体２０Ｄの第２端２２に固定される。このとき、開口２２ｋにおける長径方向の両端部分がケース１０Ｄの外側に露出する。開口２２ｋの少なくとも一部が露出すればよい。開口２２ｋは、ケース本体２０Ｄの内側空間２４に接続された流通孔である。開口２２ｋを通じて、ケース１０Ｄの外側と内側空間２４との間で流体が流れる。
【0072】
可変オリフィス装置１Ｄは、長円筒形状のケース本体２０Ｄを有すること以外は、可変オリフィス装置１と同一の構成を有する。
【0073】
【0074】
軸部５０Ｅの外周面に、複数の流通溝５５Ｅが設けられている。複数の流通溝５５Ｅは、軸部５０Ｅの第１端５１から第２端５２まで中心軸方向に延びている。軸部５０Ｅは、３個の流通溝５５Ｅを有している。軸部５０Ｅは、流通溝５５Ｅを１個のみ有していてもよい。３個の流通溝５５Ｅは、中心軸周りに等間隔で配置されている。複数の流通溝５５Ｅの第１端５５ａが弁室３８に配置され、第２端５５ｂがケース本体２０の外側に配置される。複数の流通溝５５Ｅは、弁室３８から内側空間２４を通りケース本体２０の外側まで延びている。一例として、複数の流通溝５５Ｅは、軸部５０Ｅの第２端５２側の端面まで延びている。
【0075】
【0076】
弁体４０Ｅの軸部５０Ｅの弁体雄ねじ５２ｃは、ケース本体２０の第２雌ねじ２２ｃと螺合される。弁体雄ねじ５２ｃの一部分は、ケース本体２０の外側に配置される。弁体雄ねじ５２ｃにおけるケース本体２０の外側に配置された一部分はロックナット７０と螺合され、軸部５０Ｅの第２端５２がケース本体２０の第２端２２に固定される。このとき、流通溝５５Ｅの第２端５５ｂがケース１０の外側に配置される。なお、軸部５０Ｅの第２端５２は、例えば、圧入や接着剤による接着などの固定手段によって、ケース１０のケース本体２０の第２端２２に固定されていてもよい。このような構成において、軸部５０Ｅの第２端５２の端面が、ケース本体２０の第２端２２と面一に配置されていてもよく、ケース本体２０の内側に配置されていてもよく、ケース本体２０の外側に配置されていてもよい。すなわち、少なくとも軸部５０Ｅの第２端５２がケース１０の外側に露出していればよい。「第２端５２がケース１０の外側に露出する構成」は、「第２端５２がケース１０の外側から視認可能である構成」のことである。流通溝５５Ｅは、ケース本体２０の内側空間２４に接続された流通孔である。複数の流通溝５５Ｅを通じて、ケース１０の外側と内側空間２４との間で流体が流れる。流通溝５５Ｅは、軸部５０Ｅにおけるケース本体２０の内側空間２４に配置される部分からケース１０の外側に露出する部分まで延びていればよい。
【0077】
可変オリフィス装置１Ｅは、複数の流通溝５５Ｅを有すること以外は、可変オリフィス装置１と同一の構成を有する。
【0078】
【0079】
軸部５０Ｆは、樹脂製である。軸部５０Ｆは、円筒形状を有する。軸部５０Ｆの外径は、ケース本体２０の中央部の内径（内側空間２４の径）より小さい。軸部５０Ｆの外径は、シート３０の中間部３２の内径および接続部３３の内径と同一である。軸部５０Ｆは、中間部３２および接続部３３によって中心軸方向に伸縮可能に支持されている。軸部５０Ｆの第１端５１には、弁部６０が同軸に接続されている。軸部５０Ｆの第２端５２の外周面には、弁体雄ねじ５２ｃが設けられている。軸部５０Ｆの第２端５２側の端面には、当該端面の直径に沿う溝５３が設けられている。
【0080】
軸部５０Ｆの第１端５１の外周面には、軸部５０Ｆの内周面によって画定される内側空間５４Ｆに接続された開口５４ａが設けられている。開口５４ａは、弁室３８に配置されている。軸部５０Ｆの第２端５２側の端面には、内側空間５４Ｆに接続された開口５４ｂが設けられている。
【0081】
弁体４０Ｆの軸部５０Ｆの弁体雄ねじ５２ｃは、ケース本体２０の第２雌ねじ２２ｃと螺合される。弁体雄ねじ５２ｃの一部分は、ケース本体２０の外側に配置される。弁体雄ねじ５２ｃにおけるケース本体２０の外側に配置された一部分はロックナット７０と螺合され、軸部５０Ｆの第２端５２がケース本体２０の第２端２２に固定される。このとき、開口５４ｂがケース１０の外側に露出する。開口５４ｂは、軸部５０Ｆの内側空間５４Ｆに接続された流通孔である。開口５４ｂを通じて、ケース１０の外側と内側空間５４Ｆとの間で流体が流れる。
【0082】
可変オリフィス装置１Ｆは、円筒形状の弁体４０Ｆを有すること以外は、可変オリフィス装置１と同一の構成を有する。
【0083】
可変オリフィス装置１Ａ～１Ｆは、可変オリフィス装置１と同一の作用効果を奏する。
【0084】
可変オリフィス装置１Ａ～１Ｃにおいて、管路１００を流れる流体が流通孔２５Ａ～２５Ｃを通じて内側空間２４に流れ込む。そのため、流体の温度変化に応じてケース本体２０Ａ～２０Ｃおよび弁体４０をより速く伸縮させることができる。
【0085】
可変オリフィス装置１Ｄにおいて、管路１００を流れる流体が開口２２ｋを通じて内側空間２４に流れ込む。そのため、流体の温度変化に応じてケース本体２０Ｄおよび弁体４０をより速く伸縮させることができる。
【0086】
可変オリフィス装置１Ｅにおいて、管路１００を流れる流体が流通溝５５Ｅを通じて内側空間２４に流れ込む。そのため、流体の温度変化に応じてケース本体２０および弁体４０Ｅをより速く伸縮させることができる。
【0087】
可変オリフィス装置１Ｆにおいて、管路１００を流れる流体が開口５４ｂを通じて内側空間５４Ｆに流れ込む。そのため、流体の温度変化に応じて弁体４０Ｆをより速く伸縮させることができる。
【0088】
可変オリフィス装置１Ａ～１Ｆにおいて、横孔３７以外の流路（例えば、流通孔２５Ａ～２５Ｃ、開口２２ｋ、流通溝５５Ｅ、内側空間５４Ｆ）を通じて、ケース１０、１０Ａ～１０Ｄの外側と弁室３８との間で流体が十分に流れるのであれば、横孔３７を省略してもよい。
【0089】
本明細書において、「円筒」や「円柱」等の形状を示す各用語は、実質的にその用語の形状を有する部材や部材の部分にも用いられている。例えば、「円筒形状の部材」は、円筒形状の部材と実質的に円筒形状の部材とを含む。また、本明細書において、「同一」は、厳密に同一であることと、実質的に同一であることと、を含む。
【0090】
上記に本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例の構成に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0091】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ…可変オリフィス装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…ケース
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ…ケース本体
２１…第１端、２１ｃ…第１雌ねじ、２１ｋ…開口
２２…第２端、２２ｃ…第２雌ねじ、２２ｋ…開口
２４…内側空間
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ…流通孔
３０…シート、３１…支持部、３２…中間部、３３…接続部、３３ｃ…シート雄ねじ
３４…弁口、３５…弁座、３６…環状溝、３７…横孔、３８…弁室
４０、４０Ｅ、４０Ｆ…弁体
５０、５０Ｅ、５０Ｆ…軸部
５１…第１端、
５２…第２端、５２ｃ…弁体雄ねじ、５３…溝
５４Ｆ…内側空間、５４ａ…開口、５４ｂ…開口
５５Ｅ…流通溝、５５ａ…第１端、５５ｂ…第２端
６０…弁部、６１…先端
７０…ロックナット
１００…管路
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…ケース
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ…ケース本体
２１…第１端、２１ｃ…第１雌ねじ、２１ｋ…開口
２２…第２端、２２ｃ…第２雌ねじ、２２ｋ…開口
２４…内側空間
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ…流通孔
３０…シート、３１…支持部、３２…中間部、３３…接続部、３３ｃ…シート雄ねじ
３４…弁口、３５…弁座、３６…環状溝、３７…横孔、３８…弁室
４０、４０Ｅ、４０Ｆ…弁体
５０、５０Ｅ、５０Ｆ…軸部
５１…第１端、
５２…第２端、５２ｃ…弁体雄ねじ、５３…溝
５４Ｆ…内側空間、５４ａ…開口、５４ｂ…開口
５５Ｅ…流通溝、５５ａ…第１端、５５ｂ…第２端
６０…弁部、６１…先端
７０…ロックナット
１００…管路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】