特許 7650061 膨張弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-13

(45)【発行日】2025-03-24

(54)【発明の名称】膨張弁

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/335 20210101AFI20250314BHJP

   F16K 47/02 20060101ALI20250314BHJP

【ＦＩ】

F25B41/335 Z

F16K47/02 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021100672

(22)【出願日】2021-06-17

(65)【公開番号】P2023000071

(43)【公開日】2023-01-04

【審査請求日】2024-06-07

(73)【特許権者】

【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】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨塚 真弘

(72)【発明者】

【氏名】岡田 隆雄

(72)【発明者】

【氏名】伊坂 充晶

【審査官】笹木 俊男

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１３１１２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０４７３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３３１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１６２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－１５６０８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０５５５９９７３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ４１／３１ ～ ４１／３６

Ｆ１６Ｋ ３１／６８

Ｆ１６Ｋ ４７／００ ～ ４７／１６

Ｆ１５Ｄ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記開口を前記冷媒が流れる方向に投影した場合の前記開口の投影像、あるいは隣接する前記開口の間を、前記開口を前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備える、
ことを特徴とする膨張弁。

【請求項2】

前記開口は、前記整流部材の周方向に沿って複数個配置され、前記開口の前記周方向に沿って向かい合う側壁に前記鋸刃形状が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項3】

前記開口は、前記整流部材の軸線に直交する方向に平行に複数個配置され、前記開口の並び方向に沿って前記開口の向かい合う側壁に前記鋸刃形状が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項4】

前記複数の開口は、前記鋸刃形状が形成された向かい合う側壁の間隔が互いに等しい、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の膨張弁。

【請求項5】

高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記複数の開口を通り前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備え、
前記開口は円形であり、前記冷媒の流れる方向に沿って断面積が漸次拡大する、
ことを特徴とする膨張弁。

【請求項6】

高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記複数の開口を通り前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備え、
前記開口は矩形であり、前記冷媒の流れる方向に沿って断面積が漸次拡大する、
ことを特徴とする膨張弁。

【請求項7】

高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記複数の開口を通り前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備え、
前記開口は、前記整流部材の軸線に直交する方向に並んで複数個配置され、前記開口の並び方向に沿って向かい合う側壁の長さに対し、向かい合う前記側壁の間隔が狭くなっており、前記冷媒の流れる方向に沿って前記開口の断面積が漸次拡大する、
ことを特徴とする膨張弁。

【請求項8】

前記開口は、前記整流部材の軸線に直交する方向に並んで複数個配置され、前記開口の並び方向に沿って向かい合う側壁の長さに対し、向かい合う前記側壁の間隔が狭くなっており、前記冷媒の流れる方向に沿って前記開口の断面積が漸次拡大する、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項9】

隣接する前記開口の間に、凹凸形状を形成した梁部が形成され、前記凹凸形状は、その先端を前記冷媒の上流側に向けている、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項10】

前記開口は、前記整流部材の軸線に直交する方向に並んで複数個配置され、前記開口の並び方向に沿って向かい合う側壁の長さに対し、向かい合う前記側壁の間隔が狭くなっており、前記側壁に前記整流部材の厚さ方向にわたって凸部が形成され、前記凸部は、前記整流部材の軸線に対し傾いて延在している、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膨張弁に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車に搭載される空調装置等に用いる冷凍サイクルにおいては、冷媒の通過量を温度に応じて調整する感温式の膨張弁が使用されている。

【0003】

例えば特許文献１に示す膨張弁においては、高圧の冷媒がオリフィスで減圧されてエバポレータへ向かう出口通路に絞り部材を備えている。エバポレータへ向かう出口通路に絞り部材を備えることにより、冷媒中の気泡が細分化され、気泡の破裂に起因する騒音の発生を低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２３１５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年では、電池とモータを搭載した電気自動車が、環境保護の観点から注目されており、その需要は今後増大していくものと予想される。電気自動車は、内燃機関を搭載した自動車に比べると一般的に静音であるという特徴がある。このため、内燃機関を搭載した自動車では動作音が気にならなかった空調機器などにおいても、電気自動車に搭載する場合には、より静音化の要求が高まることが予想される。したがって、冷凍サイクルに用いる膨張弁においても、さらなる騒音抑制が必要となっている。

【0006】

そこで本発明は、騒音抑制効果が高い膨張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、本発明による膨張弁は、
高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記開口を前記冷媒が流れる方向に投影した場合の前記開口の投影像、あるいは隣接する前記開口の間を、前記開口を前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備える、ことを特徴とする。
本発明による膨張弁は、
高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記複数の開口を通り前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備え、
前記開口は円形であり、前記冷媒の流れる方向に沿って断面積が漸次拡大する、ことを特徴とする。
本発明による膨張弁は、
高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記複数の開口を通り前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備え、
前記開口は矩形であり、前記冷媒の流れる方向に沿って断面積が漸次拡大する、ことを特徴とする。
本発明による膨張弁は、
高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に配置された弁座、該弁座の下流側に設けられた膨張室、および該膨張室から冷媒を導出する出口通路を有する弁本体と、
前記膨張室と前記出口通路とを仕切るようにして前記弁本体に配置された整流部材と、
前記弁座を開閉する弁体と、
該弁体を駆動する作動棒と、を有し、
前記整流部材は、前記冷媒が通過する複数の開口を備え、前記複数の開口を通り前記冷媒が流れる方向に切断して得られる断面に、鋸刃形状を備え、
前記開口は、前記整流部材の軸線に直交する方向に並んで複数個配置され、前記開口の並び方向に沿って向かい合う側壁の長さに対し、向かい合う前記側壁の間隔が狭くなっており、前記冷媒の流れる方向に沿って前記開口の断面積が漸次拡大する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明により、騒音抑制効果が高い膨張弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態における膨張弁１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2】図２は、図１の膨張弁をＡ方向から側面視した図である。

【図3】図３は、整流部材を中間室側からみた正面図である。

【図4】図４は、本実施形態の変形例にかかる整流部材の、図３と同様な正面図である。

【図5】図５は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材の、図３と同様な正面図である。

【図6】図６は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材の、図３と同様な正面図である。

【図7】図７は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材の斜視図である。

【図8】図８は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材の斜視図である。

【図9】図９(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材を、中間室側から見た図であり、図９(ｂ)は、整流部材を第２流路側から見た図である。

【図10】図１０は、図９(ａ)のＢ－Ｂ線で整流部材を切断して示す断面図である。

【図11】図１１(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材を、中間室側から見た図であり、図１１(ｂ)は、整流部材を第２流路側から見た図である。

【図12】図１２(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材を、中間室側から見た図であり、図１２(ｂ)は、整流部材を第２流路側から見た図である。

【図13】図１３(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材を、中間室側から見た図であり、図１３(ｂ)は、整流部材を第２流路側から見た図である。

【図14】図１４(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材を、中間室側から見た図であり、図１４(ｂ)は、整流部材を第２流路側から見た図である。

【図15】図１５は、シミュレーションのモデルを示す概略図であり、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は第２流路の軸線方向を見たときに断面の方向を示す図である。

【図16】図１６は、比較例２の整流部材の正面図である。

【図17】図１７は、比較例３の整流部材の正面図である。

【図18】図１８は、比較例４の整流部材の正面図である。

【図19】図１９は、比較例５の整流部材の正面図である。

【図20】図２０は、シミュレーション結果をまとめた表を示す図である。

【図21】図２１は、シミュレーション結果をまとめた表を示す図である。

【図22】図２２は、鋸刃形状の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

（方向の定義）
本明細書において、弁体３から作動棒５に向かう方向を「上方向」と定義し、作動棒５から弁体３に向かう方向を「下方向」と定義する。よって、本明細書では、膨張弁１の姿勢に関わらず、弁体３から作動棒５に向かう方向を「上方向」と呼ぶ。
また、本明細書において「鋸刃形状」とは、山谷が周期的に繰り返す形状を言う。ここで、山谷とは、立ち上がり部または立下り部の少なくとも一方が、並び方向に向かうに従って漸次増大または漸次減少する形状をいう。隣接する山の間に谷が形成される。
鋸刃形状の具体例としては、図２２（ａ）に示すように、対称タイプの三角形状の山ＭＴが周期的に繰り返され、山谷の立ち上がり部または立下り部の双方が、並び方向に向かうに従って漸次増大または漸次減少するものや、図２２（ｂ）に示すように、非対称タイプの三角形状の山ＭＴが周期的に繰り返され、山谷の立ち上がり部または立下り部の一方が、並び方向に向かうに従って漸次増大または漸次減少するものや、図２２（ｃ）に示すように台形形状の山ＭＴが周期的に繰り返され、隣接する山ＭＴ間に谷ＶＬが形成される形状がある。
また山谷の稜線は直線に限らず曲線であってもよく、例えば、図２２（ｄ）に示すように半円形状の山ＭＴが周期的に繰り返され、隣接する山ＭＴ間に谷ＶＬが形成される形状も鋸刃形状に含まれ、山ＭＴの形状は問わない。さらに、図２２（ｅ）に示すように、山ＭＴ間の谷ＶＬの最底部が一定レベルである形状も鋸刃形状に含まれる。

【0012】

図１、２を参照して、本実施形態における膨張弁１の概要について説明する。図１は、本実施形態における膨張弁１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。図２は、図１の膨張弁をＡ方向から側面視した図である。

【0013】

本実施形態では、膨張弁１は、コンプレッサ１０１と、コンデンサ１０２と、エバポレータ１０４とに流体接続されている。膨張弁１の軸線をＬとする。

【0014】

図１において、膨張弁１は、弁室ＶＳを備える弁本体２と、弁体３と、付勢装置４と、作動棒５と、パワーエレメント８を具備する。

【0015】

弁本体２は、弁室ＶＳに加え、第１流路２１と、第２流路２２と、中間室（膨張室ともいう）２２１と、戻り流路２３とを備える。第１流路２１は入口通路であり、弁室ＶＳには、入口通路を介して冷媒（流体ともいう）が供給される。第１流路２１と弁室ＶＳとの間は、第１流路２１より小径の接続路２１ａにより連通している。

【0016】

第２流路２２に隣接する中間室２２１の拡径段部２２２には、第２流路２２と中間室２２１とを仕切るように、整流部材５０が取り付けられている。整流部材５０は、例えば金属板をプレス成形することによって形成され、円盤部５１と、円盤部５１の外縁に連設された短円筒部５２とを有する。短円筒部５２を、拡径段部２２２に圧入等により連結することで、整流部材５０は、弁本体２に取り付けられる。

【0017】

図３は、整流部材５０を中間室２２１側からみた正面図である。整流部材５０の円盤部５１には、８個の開口５３が周方向に等間隔に（すなわち軸対称に）形成されている。各開口５３は、円盤部５１の外周に沿って形成された外縁５３ａと、外縁５３ａに並行し円盤部５１の中心近傍に形成された内縁５３ｂと、外縁５３ａと内縁５３ｂの両端を結ぶ一対の側縁５３ｃ、５３ｄとを有する。開口５３の断面積は、整流部材５０の軸線方向に沿って一様であるが、中間室２２１から第２流路２２に向かうにつれて漸次拡大するようにしてもよい。

【0018】

整流部材５０の軸線方向に見て（開口５３を冷媒が流れる方向に投影した投影像において）、側縁５３ｃは、同じピッチでストレートな稜線からなる山谷形状（鋸刃形状）を繰り返しており、側縁５３ｄも、同じピッチでストレートな稜線からなる山谷形状（鋸刃形状）を繰り返しているが、側縁５３ｃの山最頂点Ｐは、側縁５３ｄの谷最奥部Ｖと周方向に対応している。このため、側縁５３ｃ、５３ｄの間隔Δは、円盤部５１の径方向にわたって一様である。山（および谷）の頂角は、９０度としている。

【0019】

図１において、第２流路２２は出口通路であり、弁室ＶＳ内の流体は、弁通孔２７、中間室２２１、整流部材５０の開口５３及び出口通路を介して膨張弁外に排出される。

【0020】

中間室２２１の上方に形成された作動棒挿通孔２８は、作動棒５をガイドする機能を有し、作動棒挿通孔２８の上方に形成された環状凹部２９は、Ｏ－リング６を収容する機能を有する。Ｏ－リング６は、作動棒５に所定の弾性力を付与して防振を図るものである。

【0021】

弁体３は弁室ＶＳ内に配置される。弁体３が弁本体２の弁座２０に着座しているとき、弁通孔２７の冷媒の流れが制限される。この状態を非連通状態という。ただし、弁体３が弁座２０に着座した場合でも、制限された量の冷媒を流すこともある。一方、弁体３が弁座２０から離間しているとき、弁通孔２７を通過する冷媒の流れが増大する。この状態を連通状態という。

【0022】

作動棒５は、弁通孔２７に所定の隙間を持って挿通されている。作動棒５の下端は、弁体３の上面に接触している。作動棒５の上端は、後述するストッパ部材８４の嵌合孔８４ｄに嵌合している。

【0023】

作動棒５は、付勢装置４による付勢力に抗して弁体３を開弁方向に押圧することができる。作動棒５が下方向に移動するとき、弁体３は、弁座２０から離間し、膨張弁１が開状態となる。

【0024】

付勢装置４は、断面円形の線材を螺旋状に巻いたコイルばね４１と、弁体サポート４２と、ばね受け部材４３と、防振ばね４４とを有する。

【0025】

弁体サポート４２は、コイルばね４１の上端に取り付けられており、その上面には球状の弁体３が溶接され、両者は一体となっている。弁体サポート４２の下端は、防振ばね４４を通して、コイルばね４１の上端内部に挿入されている。防振ばね４４は、径方向外方及び下方に延在する複数の脚部を有し、脚部の先端を弁室ＶＳの内壁に当接させて、弁体の振動を抑制する機能を有する。

【0026】

コイルばね４１の下端を支持するばね受け部材４３は、弁本体２に対して螺合可能となっていて、弁室ＶＳを密封する機能と、コイルばね４１の付勢力を調整する機能とを有する。

【0027】

図１において、パワーエレメント８は、栓８１と、上蓋部材８２と、ダイアフラム８３と、受け部材８６と、ストッパ部材８４とを有する。

【0028】

略円錐形状の上蓋部材８２の頂部の開口は、栓８１により封止可能となっている。

【0029】

ダイアフラム８３は、同心円の凹凸形状を複数個形成した薄い金属（たとえばＳＵＳ）製の板材からなり、上蓋部材８２及び受け部材８６の外径とほぼ同じ外径を有する。

【0030】

受け部材８６は、例えば金属製の板材をプレス成形することによって形成され、フランジ部と中空円筒部とを連結してなる。

【0031】

ストッパ部材８４は、円盤状の本体８４ａと、本体８４ａから径方向外方に延在するフランジ部８４ｂと、本体８４ａの下方に突き出た円筒部８４ｃと、円筒部８４ｃの内側に形成された嵌合孔８４ｄとを有する。本体８４ａの上面が、ダイアフラム８３の下面中央と接している。

【0032】

パワーエレメント８の組み立てにおいて、ダイアフラム８３と受け部材８６との間にストッパ部材８４を配置しつつ、上蓋部材８２と、ダイアフラム８３と、受け部材８６のそれぞれ外周部を重ね合わせ、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。

【0033】

続いて、上蓋部材８２に形成された開口から、上蓋部材８２とダイアフラム８３とで囲われる空間（圧力作動室ＰＯという）内に作動ガスを封入した後、開口を栓８１で封止し、更にプロジェクション溶接等を用いて、栓８１を上蓋部材８２に固定する。

【0034】

以上のようにアッセンブリ化したパワーエレメント８を、弁本体２に組み付けるときは、受け部材８６の中空円筒部の下端外周の雄ねじ８６ａを、弁本体２の戻り流路２３に連通する縦穴２ａの内周に形成した雌ねじ２ｂに螺合させる。受け部材８６の雄ねじ８６ａを雌ねじ２ｂに対して螺進させてゆくと、受け部材８６のフランジ部下面が弁本体２の上端面に当接する。これによりパワーエレメント８を弁本体２に固定できる。

【0035】

このとき、パワーエレメント８と弁本体２との間には、パッキンＰＫが介装され、弁本体２にパワーエレメント８を取り付けた際の冷媒のリークを防止する。かかる状態で、パワーエレメント８の下部空間ＬＳは、縦穴２ａを介して戻り流路２３と連通する。

【0036】

（膨張弁の動作）
図１を参照して、膨張弁１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１に送られる。また、膨張弁１で断熱膨張された冷媒はエバポレータ１０４に送り出され、エバポレータ１０４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１０４から戻る冷媒は、膨張弁１（より具体的には、戻り流路２３）を通ってコンプレッサ１０１側へ戻される。このとき、エバポレータ１０４を通過することで、第２流路２２内の流体圧は、戻り流路２３の流体圧より大きくなる。

【0037】

膨張弁１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２１を介して弁室ＶＳに供給される。

【0038】

弁体３が、弁座２０に着座しているとき（非連通状態のとき）には、弁室ＶＳから弁通孔２７、中間室２２１及び第２流路２２を通ってエバポレータ１０４へ送り出される冷媒の流量が制限される。他方、弁体３が、弁座２０から離間しているとき（連通状態のとき）には、弁室ＶＳから弁通孔２７、中間室２２１及び第２流路２２を通って、エバポレータ１０４へ送り出される冷媒の流量が増大する。膨張弁１の閉状態と開状態との間の切り換えは、ストッパ部材８４を介してパワーエレメント８に接続された作動棒５によって行われる。

【0039】

図１において、パワーエレメント８の内部には、ダイアフラム８３により仕切られた圧力作動室ＰＯと下部空間ＬＳ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、ダイアフラム８３とストッパ部材８４が上昇するため、コイルばね４１の付勢力に応じて作動棒５は上方向に移動する。一方、液化された作動ガスが気化されると、ダイアフラム８３とストッパ部材８４が下方に押圧されるため、作動棒５は下方向に移動する。こうして、膨張弁１の開状態と閉状態との間の切り換えが行われる。

【0040】

更に、パワーエレメント８の下部空間ＬＳは、戻り流路２３と連通している。このため、戻り流路２３を流れる冷媒の温度・圧力に応じて、圧力作動室ＰＯ内の作動ガスの体積が変化し、作動棒５が駆動される。換言すれば、図１に記載の膨張弁１では、エバポレータ１０４から膨張弁１に戻る冷媒の温度・圧力に応じて、膨張弁１からエバポレータ１０４に向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。

【0041】

ところで、開状態において、弁室ＶＳから弁通孔２７を通過した冷媒には気泡が含まれるため、この気泡がつぶれる際のエネルギーで騒音が発生する。本実施形態によれば、弁通孔２７を通過した冷媒は、中間室２２１で弁通孔２７の軸線Ｌに直交する方向に向かい、整流部材５０の開口５３を通過することで整流される。このとき、開口５３内に形成された鋸刃形状を通過することにより、冷媒に小さな渦が多数生じる。このような小さな渦が多数生じることで、気泡を細分化することができ、気泡がつぶれる際のエネルギーを抑制して、静音化に貢献する。

【0042】

さらに、弁通孔２７を通過した冷媒中の気泡が長い時間残存すると、冷媒の整流化を妨げ、それにより弁体振動が生じるおそれがある。これに対し、冷媒が開口５３を通過する際に小さな渦が多数生じると、気泡が細分化されて迅速に消滅するため、整流部材５０は、冷媒の整流化にも貢献することとなる。

【0043】

以下に、本実施形態の変形例にかかる整流部材を説明するが、いずれの変形例も上述した膨張弁１の拡径段部２２２に取り付けることができる。

【0044】

（変形例１）
図４は、本実施形態の変形例にかかる整流部材５０Ａの、図３と同様な正面図である。上述した実施の形態に対し、本変形例においては、円盤部５１Ａに形成された開口５３Ａの側縁５３Ａｃ、５３Ａｄの山の数を３つとしている点のみが異なる。これにより、開口５３Ａの鋸刃形状がより微細化され、騒音低減をさらに図ることができる。山（および谷）の頂角は、６０度としている。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、重複説明を省略する。

【0045】

（変形例２）
図５は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｂの、図３と同様な正面図である。上述した実施の形態に対し、本変形例においては、円盤部５１Ｂに形成された開口５３Ｂの側縁５３Ｂｃ、５３Ｂｄの山の数を４つまたは５つとしている点のみが異なる。これにより、開口５３Ｂの鋸刃形状がより微細化され、騒音低減をさらに図ることができる。山（および谷）の頂角は、４５度としている。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、重複説明を省略する。

【0046】

（変形例３）
図６は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｃの、図３と同様な正面図である。上述した実施の形態に対し、本変形例においては、円盤部５１Ｃに形成された開口５３Ｃの側縁５３Ｃｃ、５３Ｃｄの山の数を７つとしている点のみが異なる。これにより、開口５３Ｃの鋸刃形状がより微細化され、騒音低減をさらに図ることができる。山（および谷）の頂角は、３０度としている。山、谷の頂角は、１０度～１２０度であると好ましい。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、重複説明を省略する。

【0047】

（変形例４）
図７は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｄの斜視図である。上述した実施の形態に対し、本変形例においては、４つの開口５３Ｄが円盤部５１Ｄに平行に形成されている点が異なる。このため、開口５３Ｄを長くすることができ、側縁５３Ｄｃ、５３Ｄｄによって形成される山の数も多くなる。これにより、開口５３Ｄを通過する冷媒において、より多くの細かい渦が生じるため、騒音低減をさらに図ることができる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、重複説明を省略する。

【0048】

（変形例５）
図８は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｅの斜視図である。本変形例においては、変形例４に対し、３つの開口５３Ｅを円盤部５１Ｅに平行に形成しており、また側縁５３Ｅｃ、５３Ｅｄによって形成される山の数も少なくしている。これにより、整流部材５０Ｅの加工が容易になる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、重複説明を省略する。

【0049】

（変形例６）
図９(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｆを、中間室２２１側から見た図であり、図９(ｂ)は、整流部材５０Ｆを第２流路２２側から見た図である。図１０は、図９(ａ)のＢ－Ｂ線で整流部材５０Ｆを切断して示す断面図である。本変形例においては、短円筒部は形成されておらず、円盤部５１Ｆの外周が拡径段部２２２に嵌合する。

【0050】

本変形例の整流部材５０Ｆには、図９(ａ)、(ｂ)に示すように、円盤部５１Ｆに円形断面の開口５３Ｆが複数個（中心に１個、その周辺に８個）形成されている。開口５３Ｆは、冷媒の入口側内径に対し、出口側内径が大きくなっており、図１０に示すようなテーパー形状を有する。

【0051】

図１０に示す断面形状（複数の開口５３Ｆを冷媒が流れる方向に切断して得られる断面形状）で明らかなように、整流部材５０Ｆは、複数の開口５３Ｆの断面輪郭をなぞることで鋸刃形状を有するともいえる。したがって、本変形例によれば、開口５３Ｆを通過する冷媒において細かい渦が生じるため、騒音低減をさらに図ることができる。

【0052】

（変形例７）
図１１(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｇを、中間室２２１側から見た図であり、図１１(ｂ)は、整流部材５０Ｇを第２流路２２側から見た図である。本変形例においても、短円筒部は形成されておらず、円盤部５１Ｇの外周が拡径段部２２２に嵌合する。

【0053】

本変形例の整流部材５０Ｇには、図１１(ａ)、(ｂ)に示すように、円盤部５１Ｇに矩形形断面の開口５３Ｇが複数個形成されている。開口５３Ｇは、冷媒の入口側内径に対し、出口側内径が大きくなっており、テーパー形状を有する。したがって、本変形例によれば、開口５３Ｇを通過する冷媒において細かい渦が生じるため、騒音低減をさらに図ることができる。

【0054】

（変形例８）
図１２(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｈを、中間室２２１側から見た図であり、図１２(ｂ)は、整流部材５０Ｈを第２流路２２側から見た図である。本変形例においても、短円筒部は形成されておらず、円盤部５１Ｈの外周が拡径段部２２２に嵌合する。

【0055】

本変形例の整流部材５０Ｈには、図１２(ａ)、(ｂ)に示すように、円盤部５１Ｈに平行に３つの縦長な開口５３Ｈが形成されている。開口５３Ｈの側縁５３Ｈｃ，５３Ｈｄには、複数の半円筒部（凸部）５３Ｈｅ、５３Ｈｆが、それぞれ開口５３Ｈの長手方向に沿って並べて配置されている。半円筒部５３Ｈｅ、５３Ｈｆは、それぞれ円盤部５１Ｈの一方の面から他方の面に向かって、円盤部５１Ｈの軸線に対し傾いて延在している。

【0056】

側縁５３Ｈｃ，５３Ｈｄに半円筒部５３Ｈｅ、５３Ｈｆを形成することで、円盤部５１Ｈの軸線方向に見たときに、開口５３Ｈの側壁が鋸刃形状を有する。したがって、本変形例によれば、開口５３Ｇを通過する冷媒において細かい渦が生じるため、騒音低減をさらに図ることができる。

【0057】

（変形例９）
図１３(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｉを、中間室２２１側から見た図であり、図１３(ｂ)は、整流部材５０Ｉを第２流路２２側から見た図である。本変形例においても、短円筒部は形成されておらず、円盤部５１Ｉの外周が拡径段部２２２に嵌合する。

【0058】

本変形例の整流部材５０Ｉには、図１３(ａ)、(ｂ)に示すように、互いに平行に３つの横長な開口５３Ｉが円盤部５１Ｉに形成されており、隣接する開口５３Ｉの間は、梁部５４Ｉとなっている。

【0059】

梁部５４Ｉは、冷媒の入口側の幅に対し、出口側の幅が小さくなっており、開口５３Ｉの断面がテーパー形状を有する。換言すれば、開口５３Ｉは、冷媒の入口側の幅に対し、出口側の幅が大きくなっている。このため整流部材５０Ｉは、複数の開口５３Ｉの断面輪郭をなぞることで鋸刃形状を有するともいえる。したがって、本変形例によれば、開口５３Ｉを通過する冷媒において細かい渦が生じるため、騒音低減をさらに図ることができる。

【0060】

（変形例１０）
図１４(ａ)は、本実施形態の別な変形例にかかる整流部材５０Ｊを、中間室２２１側から見た図であり、図１４(ｂ)は、整流部材５０Ｊを第２流路２２側から見た図である。本変形例においても、短円筒部は形成されておらず、円盤部５１Ｊの外周が拡径段部２２２に嵌合する。

【0061】

本変形例の整流部材５０Ｊには、図１４(ａ)、(ｂ)に示すように、円盤部５１Ｉに平行に５つの縦長な開口５３Ｊが形成されており、隣接する開口５３Ｊの間は、梁部５４Ｊとなっている。

【0062】

円盤部５１Ｉの各梁部５４Ｊには、冷媒の入口側に先端を向けた四角錐部５４Ｊａが、梁部５４Ｊの長手方向に沿って複数個形成されている。複数の四角錐部５４Ｊａにより凹凸形状を構成する。複数の四角錐部５４Ｊａを、円盤部５１Ｊの軸線に沿った面で切断したき、その断面に鋸刃形状が生じる。このため、本変形例によれば、開口５３Ｊを通過する冷媒において細かい渦が生じるため、騒音低減をさらに図ることができる。

【0063】

（比較例と実施例との比較）
本発明者らは、比較例と実施例とを比較解析することにより、本願発明の効果を確認した。図１５に示すように、弁室ＶＳと、弁通孔２７と、中間室２２１と、第２流路２２とを備えたモデルにおいて、弁室側から第２流路２２に向かって冷媒を流した状態で、流れの状態を、水平方向断面と垂直方向断面とにおいてシミュレーションにて求めた。整流部材を取り付ける場合、第２流路２２に隣接する中間室２２１の拡径段部２２２とした。また、第２流路２２の長さを５０ｍｍとした。

【0064】

シミュレーションの条件としては、Ｒ１３４ａの液冷媒を使用し、弁座２０を通過する冷媒の入口圧力、温度を０．８６ＭＰａ、３８℃とし、第２流路２２を通過する冷媒の出口圧力、温度を０．２５ＭＰａ、５℃とし、弁体３のリフト量を０．６ｍｍとし、解析ソフトＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳを用いて解析を行った。

【0065】

（比較例１）
整流部材をなしとしたものを比較例１とした。

【0066】

（比較例２）
図１６に正面図を示す整流部材５０Ｋを比較例２とした。整流部材５０Ｋは、中央に円形開口５３Ｋを有する。円形開口５３Ｋは、板厚方向に沿って断面形状が一様である。円形開口５３Ｋの面積は、２８．２７ｍｍ^２とした。

【0067】

（比較例３）
図１７に正面図を示す整流部材５０Ｌを比較例３とした。整流部材５０Ｌは、中央から下方にシフトした位置に円形開口５３Ｌを有する。円形開口５３Ｌは、板厚方向に沿って断面形状が一様である。円形開口５３Ｌの面積は、２８．２７ｍｍ^２とした。

【0068】

（比較例４）
図１８に正面図を示す整流部材５０Ｍを比較例４とした。整流部材５０Ｍは、中央及びその周囲に、合計９つの同一内径φ３ｍｍを備えた円形開口５３Ｍを有する。円形開口５３Ｍは、板厚方向に沿って断面形状が一様である。円形開口５３Ｍの合計面積は、１５．９０ｍｍ^２である。

【0069】

（比較例５）
図１９に正面図を示す整流部材５０Ｎを比較例５とした。整流部材５０Ｎは、８つの同一形状である矩形開口５３Ｎを有する。矩形開口５３Ｎは、径方向に沿って延在しており、周方向に等間隔に配置されていいて、板厚方向に沿って断面形状が一様である。矩形開口５３Ｎの合計面積は、２０．９６ｍｍ^２とした。

【0070】

（実施例１）
図３に正面図を示す整流部材５０を実施例１とした。開口５３の合計面積は、３０．１６ｍｍ^２とした。

【0071】

（実施例２）
図４に正面図を示す整流部材５０Ａを実施例２とした。開口５３Ａの合計面積は、３１．２０ｍｍ^２とした。

【0072】

（実施例３）
図５に正面図を示す整流部材５０Ｂを実施例３とした。開口５３Ｂの合計面積は、３１．２２ｍｍ^２とした。

【0073】

（実施例４）
図６に正面図を示す整流部材５０Ｃを実施例４とした。開口５３Ｃの合計面積は、３１．２８ｍｍ^２とした。

【0074】

図２０，２１に、シミュレーション結果をまとめた表を示す。図２０，２１の表において、騒音低減効果がない場合を「×」とし、ある程度の騒音低減効果を有する場合を「△」とし、評価「△」より高い騒音低減効果がある場合を「〇」とし、優れた騒音低減効果がある場合を「◎」とした。

【0075】

比較例１については、垂直方向断面及び水平方向断面のいずれにおいても、渦の発生がなく、騒音低減効果がないことがわかる。したがって、評価結果は「×」である。

【0076】

比較例２については、整流部材通過後の最大流速が７．２ｍ／ｓであり、水平方向断面において二層に分かれた渦が発生していることがわかるが、大きな渦であることから、騒音低減効果は低い。したがって、評価結果は「×」である。

【0077】

比較例３については、整流部材通過後の最大流速が９．８ｍ／ｓであり、水平方向断面において二層に分かれた渦が発生していることがわかるが、大きな渦であることから、騒音低減効果は低い。したがって、評価結果は「×」である。

【0078】

比較例４については、整流部材通過後の最大流速が１１．５ｍ／ｓであり、水平方向断面において複数の小さな渦が発生しており、ある程度騒音低減効果を有することがわかる。したがって、評価結果は「△」である。

【0079】

比較例５については、整流部材通過後の最大流速が６．８ｍ／ｓであり、垂直方向断面の渦が比較的大きく、騒音低減効果は低い。したがって、評価結果は「×」である。

【0080】

実施例１については、垂直方向断面及び水平方向断面のいずれにおいても、小さな渦が多数発生しており、優れた騒音低減効果を有することがわかる。したがって、評価結果は「◎」である。

【0081】

実施例２については、垂直方向断面及び水平方向断面のいずれにおいても、小さな渦が発生しており、騒音低減効果を有することがわかる。したがって、評価結果は「〇」である。

【0082】

実施例３については、垂直方向断面及び水平方向断面のいずれにおいても、小さな渦が発生しており、騒音低減効果を有することがわかる。したがって、評価結果は「〇」である。

【0083】

実施例４については、垂直方向断面及び水平方向断面のいずれにおいても、小さな渦が発生しており、騒音低減効果を有することがわかる。したがって、評価結果は「〇」である。

【0084】

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る。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。

【符号の説明】

【0085】

１ ：膨張弁
２ ：弁本体
３ ：弁体
４ ：付勢装置
５ ：作動棒
６ ：Ｏ－リング
８ ：パワーエレメント
２０ ：弁座
２１ ：第１流路
２２ ：第２流路
２３ ：戻り流路
２７ ：弁通孔
４１ ：コイルばね
４２ ：弁体サポート
４３ ：ばね受け部材
４４ ：防振ばね
５０～５０Ｎ：整流部材
１００ ：冷媒循環システム
１０１ ：コンプレッサ
１０２ ：コンデンサ
１０４ ：エバポレータ
ＶＳ ：弁室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】