JP4315060B2 - 膨張弁及び冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、膨張弁及び冷凍装置に関し、より詳細には、空気調和装置等の冷凍装置に用いられる膨張弁の冷媒通過音を低下させる技術に関する。

図８は、従来の冷凍装置の基本的な冷媒回路として、セパレート型空気調和機の基本的な冷媒回路を示したものである。この図８に示すように、従来の冷房専用セパレート型空気調和機の冷媒回路は、圧縮機１０１、室外コイル１０２、膨張弁１０３、室内コイル１０４が順次接続された循環回路に形成されている。また、圧縮機１０１及び室外コイル１０２は室外ユニット１０５に収納され、膨張弁１０３及び室内コイル１０４は室内ユニット１０６に収納されている。膨張弁１０３には、例えば図９に示すような電動膨張弁が用いられている。

この電動膨張弁は、弁本体１１１内に冷媒流通路１１２が形成され、この冷媒流通路１１２を流れ方向に仕切る仕切壁１１３を備えている。また、弁本体１１１内には弁体１１４が収納されるとともに、仕切壁１１３には弁孔１１５が形成されている。そして、この弁体１１４をパルスモータ（図示せず）により駆動して、弁体１１４の先端に形成された先細のテーパ部１１６を弁孔１１５に対し進退させることにより、弁本体１１１内に弁孔１１５の開度を調整する絞り部１１８が形成されている。

ここで、上記冷房専用セパレート型空気調和機における冷房運転サイクルを図８に従って説明する。なお、この図８における実線矢印は、冷房運転サイクル時の冷媒の流れ方向を示す。

圧縮機１０１で圧縮された高圧ガス冷媒は、室外コイル１０２に搬送され、外気と熱交換して凝縮液化する。この高圧液冷媒は、液管１０７を介して膨張弁１０３に搬送され、膨張弁１０３の入口ポート１１１ａから弁本体１１１内に吸入される。弁本体１１１内に吸入された冷媒は、絞り部１１８で減圧され、出口ポート１１１ｂを介して室内コイル１０４に送られる。そして、室内コイル１０４に送られた冷媒が、室内空気と熱交換して蒸発気化し、低圧ガス冷媒となって圧縮機１０１に帰還する。

以上のように作用する冷房専用セパレート型空気調和機の冷房運転サイクルにおいては、一般的に、据付条件や運転条件の変化などにより、室外コイル１０２から膨張弁１０３までの液管１０７内で気泡が発生することがある。また、この気泡が大きく成長すると、冷媒流れの中に大きな気泡が断続的に存在するスラグ流やプラグ流となる。このようなスラグ流やプラグ流が発生すると、絞り部を通過する際に液冷媒とガス冷媒とが交互に流れる状態となり、不連続な圧力変動を生じ、結果として「チュルチュル」と表現されるような不連続の冷媒流動音が発生していた。

このような問題点に対し、絞り部入口側に細い通路の集合体を設けて気泡を細分化して気液が混合した状態とすることにより、絞り部における冷媒流れを連続化する方法（以下従来Ａ方法という）が知られている。その具体例として、特許文献１の第１実施例のように絞り部入口側に多孔体を設けたもの、特許文献１の第２実施例のように絞り部入口側に多数の極細管を設けたもの、特許文献２の実施例５〜７のように絞り部入口側に細径管を束ねたハニカムパイプを設けたもの、特許文献２の実施例８〜１０のように絞り部入口側にモレキュラシーブスを設けたものなどを掲げることができる。また、絞り部に至るまでの冷媒流れをスムーズにするように入口側の流路の形状を変化させ、絞り部で急激な圧力変化を受けないようにした方法（以下従来Ｂ方法という）が知られている。その具体例としては、特許文献１の第１〜第５実施例及び特許文献２の実施例１〜１０のように弁孔を成すオリフィスの入口側内径を段階的にあるいはテーパ状に縮小させるもの、特許文献１の第４実施例のように弁孔を成すオリフィスの入口側内径をテーパ状に縮小させるとともにねじ切り溝を設けたものなどを掲げることができる。また、絞り部を２段階として２段階の絞り部間に中間圧力を発生させることにより、冷媒流動エネルギを分散させる方法（以下従来Ｃ方法という）が知られている。その具体例としては特許文献３を掲げることができる。また、絞り部に複数の冷媒通路を設けることにより冷媒の脈動を連続化しようとした方法（以下従来Ｄ方法という）が知られている。その具体例としては特許文献４を掲げることができる。
特開平７−１４６０３２号公報 特開平１１−３２５６５８号公報 特開平５−３２２３８５１号公報 特開平５−２８８２８６号公報

しかしながら、従来Ａ方法は、大きな気泡を含んだ気液２相流の冷媒流を多数の細い通路を通過させることにより、気泡を細分化するものであって、細い通路に不純物が堆積しやすく、ごみ詰まりが生じやすい。また、多孔質体や、ハニカムパイプや、極細管や、モレキュラシーブスは、機械強度が弱く変形しやすいという問題もある。このため、従来Ａ方法は電動膨張弁の信頼性を維持することが困難であった。

また、従来Ｂ方法は、絞り部入口側の流路形状を変化させるだけでは、冷媒中に含まれた気泡を細分化して液冷媒に均一に混在することができず、絞り部における圧力変動を十分に低減することができなかった。

また、従来Ｃ方法は、２段階に形成された絞り部間の圧力を中間圧力としているため、上流側の絞り部による冷媒流通抵抗を大きく設定しなければならず、プラグ流やスラグ流の場合、上流の絞り部における圧力変動を避けることができず、低騒音化しているものの「チュルチュル」音を回避することが困難であった。また、この従来Ｃ方法では、全閉時に２段の各絞り部を同時に全閉状態とすることは製作技術上困難であるので、全閉近傍状態においては両絞り部間を中間圧力に維持することが困難であった。また、従来Ｄ方法は、絞り部における全流路面積が大きくなり、冷媒流量制御における分解能が荒くなる。また、これを避けるために流路を微小にするとごみ詰まりあるいは噛み込みが生じるという問題があった。

本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、信頼性を損ねることなく、気液二相流冷媒流入時に膨張弁入口側で発生する不連続な冷媒通過音を低減した膨張弁を提供することを目的とする。また、本発明は、この膨張弁を用いることにより膨張弁入口側の冷媒通過音を低減した冷凍装置を提供することを目的とする。

なお、本発明者は、上記従来技術の問題点を解決する１手段として、全閉可能な主絞り部の上流側に冷媒流通抵抗の小さい全閉不能な補助絞りを設けることにより、主絞り部における冷媒の流速を低下させるとともに、主絞り部の入口に至るまでに補助絞り部により気泡の細分化を行って、主絞り部における圧力変動を低減し、膨張弁入口側における冷媒通過音を低減する発明を提案している（特願２００３−２０３３６５号参照）。しかし、本発明は、この発明を改善してより一層膨張弁入口側における冷媒通過音を低減しようとしたものである。

本発明の膨張弁は、弁本体と、弁本体内部に形成された冷媒流通路と、弁本体内に収納された弁体と、冷媒流通路に形成された主絞り部と、冷媒流通路における主絞り部の上流側に形成された補助絞り部とを有し、弁本体は、冷媒流通路における冷媒の流れを仕切る第１仕切壁と、冷媒流通路の第１仕切壁の上流側における冷媒の流れを仕切る第２仕切壁とを備え、さらに、第１仕切壁には主絞り部用弁孔が形成され、第２仕切壁には補助絞り部用弁孔が形成され、弁体は、円柱部と、この円柱部に一体的に形成されたテーパ部とからなり、主絞り部は、主絞り部用弁孔に対し弁体のテーパ部を進退させることにより、主絞り部用弁孔とテーパ部との間に形成される全閉可能かつ開度可変の通路からなり、補助絞り部は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に等間隔に形成された複数の軸方向の略独立の通路からなるとともに、全閉不能であって主絞り部に比し冷媒流通抵抗が小さくなるように形成され、前記補助絞り部を構成する複数の略独立の通路から流出した冷媒が混合して主絞り部に流入するように形成されていることを特徴とする。

また、前記複数の略独立の通路は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に複数の溝部を略等間隔に設けることにより形成してもよい。前記複数の略独立の通路は、弁体の進退により弁体と溝部との重なり長さが変化するように形成してもよい。また、前記補助絞り部は、弁体の進退により冷媒通過面積が変化するように形成された通路からなるように形成してもよい。

また、本発明に係る冷凍装置は、上記膨張弁を用いたことを特徴とする。

本発明の膨張弁によれば、膨張弁入口側においてスラグ流あるいはプラグ流が発生した場合、補助絞り部を通過することにより気泡の細分化が行われ、主絞り部への冷媒流れが連続化される。また、補助絞り部から主絞り部へ直列的に冷媒を流通させることにより、主絞り部を通過する冷媒の運動エネルギを少なくしているので、主絞り部における圧力変動が低減される。この結果、膨張弁入口側で発生する冷媒通過音、すなわち、所謂「チュルチュル」音の低減が行われる。また、膨張弁に流入した冷媒は、補助絞り部を形成する複数の軸方向の略独立の通路を通過することにより気泡の細分化が行なわれるとともに分流され、各独立の通路において独立の流動状態が形成される。そして、独立の通路から流出した独立の流動状態の冷媒流は、再混合して主絞り部流入するので、主絞り部における冷媒流れをより一層連続化することができ、膨張弁入口側の冷媒通過音をさらに低減することができる。また、補助絞り部を全閉不能とするとともにその冷媒流通抵抗を主絞り部に比し小さくしているので、主絞り部による冷媒量制御幅への影響を少なくすることができる。また、主絞り部を全閉可能としているので、全閉に至るまで必要な絞り量を確保することができる。また、補助絞り部は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に等間隔に形成された複数の軸方向の略独立の通路からなるように構成されているので、別部品を必要とせず小型で簡略な構成とすることができる。

なお、従来Ａ方法のように主絞り部の上流側で冷媒流の速度を低下させて細い通路に流すようなことがないので、ごみ詰まりの問題が発生しない。
また、複数の略独立の通路は、弁体の進退により弁体と溝部との重なり長さが可変となるように形成した場合は、主絞り部の冷媒流通抵抗と補助絞り部の冷媒流通抵抗とを同時に変化させることができる。したがって、膨張弁の負荷の変動に対応して主絞り部と補助絞り部との冷媒流通抵抗の比を適正範囲に保持することができ、幅広い運転範囲に対し安定的に膨張弁入口側の冷媒通過音を低減することができる。

また、この略独立の通路を、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に複数の溝部を略等間隔に設けて形成すると、略等間隔に形成された複数の略独立の通路を容易に製作することができる。

また、前記補助絞り部を、弁体の進退により冷媒通過面積を変化通路により形成することもできる。この冷媒通過面積を変化させる方法として、例えば，補助絞り部を形成する通路を複数の略独立の通路により形成し、この複数の略独立の通路の合計通路断面積を変化させるようにしたり、あるいは、この複数の略独立の通路それぞれの通路断面積を変化させたりすることにより、弁体の進退に対応する主絞り部の冷媒流通抵抗の変化に対し補助絞り部の冷媒流通抵抗を自由に設定することができる。

また、上記課題解決手段に係る膨張弁を冷凍装置に適用した場合には、膨張弁で出口側の冷媒通過音の静かな冷凍装置を提供することができる。

（実施の形態１）
以下に、この発明を具体化した実施の形態１に係る膨張弁を図１及び図２に基づいて説明する。なお、図１は実施の形態１に係る膨張弁の縦断面図であり、図２は同図におけるＡ−Ａ矢視断面図である。また、以下の説明において上下左右方向をいうときは、図１における上下左右方向をいうものとする。また、図１において、白抜き矢印は冷媒の流れ方向を示している。

実施の形態１に係る膨張弁は、例えば前述の図８に示したような冷媒回路に使用するものである。
図１に示すように、この膨張弁は、弁本体１と、弁本体１内に形成された冷媒流通路２と、弁本体１内に収納された弁体３とを備え、さらに、弁本体１の内部に主絞り部４と補助絞り部５とを形成するために、冷媒流通路２の中間部で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された壁高さの大きい第１仕切壁６と、冷媒流通路２の出口側で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された壁高さの小さい第２仕切壁７とが形成されている。また、第１仕切壁６には孔径の大きい主絞り部用弁孔８が形成され、第２仕切壁７には孔径の小さい補助絞り部用弁孔９が形成されている。

弁本体１は、軸心を上下方向とした略円筒状に形成され、内部には上下方向の冷媒流通路２が形成されている。また、弁本体１、冷媒流通路２に繋がる出入口として入口ポート１ａと出口ポート１ｂの二つのポートを備えている。入口ポート１ａは弁本体１の下部に設けられ、出口ポート１ｂは弁本体１の側壁に設けられている。したがって、冷媒は、弁本体１内において下方から上方に流れるように構成されている。なお、入口ポート１ａには室外コイルと膨張弁とを接続する液管１０が接続され、出口ポート１ｂには膨張弁と室内コイルとを連絡する配管１１が接続されている。

弁体３は、冷媒流通路２と同心に配した略円柱体である。より詳しくは、弁体３は、上部に大径円柱部１２を有し、下部に小径円柱部１３を有し、大径円柱部１２と小径円柱部１３との間をテーパ部１４により接続している。また、この弁体３は図示しないパルスモータを駆動源として上下に駆動制御されるように構成されている。

主絞り部４は、主絞り部用弁孔８に対し弁体３のテーパ部１４を上下方向に進退させることにより、テーパ部１４の表面と弁座（主絞り部用弁孔８の上端角部）との間に開度可変、かつ全閉可能な絞り通路を形成したものである。

また、補助絞り部５は、補助絞り部用弁孔９と小径円柱部１３の表面との間に絞り用通路を形成したものであって、主絞り部４の上流側に形成されている。また、補助絞り部５は、その冷媒流通抵抗を主絞り部４の冷媒流通抵抗より小さくしている。また、補助絞り部用弁孔９には図２からよく分かるように、補助絞り部用弁孔９の表面部に複数の（この場合４個の）独立した溝部１５が略等間隔に形成されている。溝部１５は断面形状が略３角形に形成されている。これにより、補助絞り部用弁孔９と小径円柱部１３との間には複数の通路１６（この場合４個）が形成される。また、補助絞り部用弁孔９の孔径を、弁体３の小径円柱部１３が摺動できる程度とする。これにより補助絞り部５を形成する通路は、断面積が一定の複数の略独立の通路１６からなる。なお、この実施の形態においては、小径円柱部１３の先端が常に補助絞り部用弁孔９の下端から突出する状態となっているので、補助絞り部５の冷媒流通抵抗特性は一定状態に保持される。

実施の形態１の膨張弁は、以上のごとく形成されているので、入口ポート１ａから流入した液冷媒は、補助絞り部５にて少し減圧され、主絞り部４において大きく減圧される。主絞り部４で減圧された冷媒は出口ポート１ｂから配管系に流出する。

また、入口ポート１ａからスラグ流あるいはプラグ流が流入してきた場合、補助絞り部５を通過することにより気泡の細分化が行われ、主絞り部４への冷媒流れが連続化される。また、補助絞り部５から主絞り部４へ直列的に冷媒を流通させることにより、主絞り部４における絞り量を軽減し、主絞り部４を通過する冷媒の運動エネルギを少なくしているので、主絞り部４における圧力変動が低減される。この結果、膨張弁入口で発生する冷媒通過音、すなわち、所謂「チュルチュル」音の低減が行われる。また、補助絞り部５を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路１６により形成されているので、気液二相流の冷媒流が分流される。また、分流された後の各略独立の通路１６の冷媒流動状態はそれぞれ異なったものとなる。そして、この複数の略独立の通路から流出した冷媒が混合して主絞り部４に流入する結果、主絞り部４における冷媒流れがより一層連続化され、膨張弁入口側の冷媒通過音がさらに低減される。また、補助絞り部５の冷媒流通抵抗を小さくしているので、主絞り部４による冷媒量制御幅への影響を少なくすることができる。また、主絞り部４を全閉可能としているので、全閉に至るまで必要な絞り量を確保することができる。

なお、従来Ａ方法のように主絞り部４の上流側で冷媒流の速度を低下させて細い通路に流すようなことがないので、ごみ詰まりの問題が発生しない。
また、補助絞り部５を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路１６により形成しているので、補助絞り部５から主絞り部４への冷媒流が分散される。この結果、補助絞り部５を通過する冷媒流の運動エネルギが分散され、膨張弁出口側における冷媒通過音をより一層低減することができる。

また、この複数の略独立の通路１６を、補助絞り部用弁孔９の内周面に複数の溝部１５を略等間隔に設けた構造としているので、製作が容易である。例えば、弁体３側に複数の突条を形成しても略独立の通路を形成することは可能であるが、その場合より製作が容易に行える。

（実施の形態２）
以下に、この発明を具体化した実施の形態２に係る膨張弁を図３及び図４に基づいて説明する。なお、図３は実施の形態２に係る膨張弁の縦断面図であり、図４は同図におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。また、以下の説明において上下左右方向をいうときは、図３における上下左右方向をいうものとする。また、図３における矢印は冷媒の流れ方向を示している。

実施の形態２に係る膨張弁は、例えば前述の図８に示したような冷媒回路に使用するものであって、実施の形態１の場合と異なり、補助絞り部の冷媒流通抵抗を主絞り部の冷媒流通抵抗とともに増減できるようにしたものである。

図３に示すように、この膨張弁は、弁本体２１と、弁本体２１内に上下方向に形成された冷媒流通路２２と、弁本体２１内に収納された弁体２３とを備えている。さらに、この膨張弁では、弁本体２１の内部に主絞り部２４と補助絞り部２５とを形成するために、冷媒流通路２２の出口側部で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された第１仕切壁２６と、冷媒流通路２の中間部で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された壁高さの大きい第２仕切壁２７とが形成されている。また、第１仕切壁２６には主絞り部用弁孔２８が形成され、第２仕切壁２７には補助絞り部用弁孔２９が形成されている。

また、弁本体２１は、軸心を上下方向とした略円筒状に形成され、内部には上下方向の冷媒流通路２２が形成されている。また、弁本体２１は、冷媒流通路２２に繋がる出入口として入口ポート２１ａと出口ポート２１ｂの二つのポートを備えている。入口ポート２１ａは弁本体の側部に設けられ、出口ポート２１ｂは弁本体１の下部に設けられている。したがって、冷媒は、実施の形態１の場合と異なり弁本体２１内において側方から下方に流れるように構成されている。なお、入口ポート２１ａには室外コイルと膨張弁とを接続する液管３０が接続され、出口ポート２１ｂには膨張弁と室内コイルとを連絡する配管３１が接続されている。

弁体２３は、冷媒流通路２２と同心に配した略円柱体である。より詳しくは、弁体２３は、円柱部３２を有し、その下部にテーパ部３３が一体的に形成されている。また、この弁体２３は図示しないパルスモータを駆動源として上下に駆動制御されるように構成されている。

主絞り部２４は、主絞り部用弁孔２８に対し弁体２３のテーパ部３３を上下方向に進退させることにより、テーパ部３３の表面と弁座（主絞り部用弁孔２８の上端角部）との間に開度可変、かつ全閉可能な絞り通路を形成したものである。

また、補助絞り部２５は、補助絞り部用弁孔２９と円柱部３２の表面との間に通路を形成したものであって、冷媒流通抵抗が主絞り部２４における冷媒流通抵抗より小さくなるように設定され、主絞り部２４の上流側に形成されている。また、補助絞り部２５は、その冷媒流通抵抗を、主絞り部２４の冷媒流通抵抗の増減と同時に増減するように形成されている。また、補助絞り部用弁孔２９には図４からよく分かるように、補助絞り部用弁孔２９の表面部に複数の（この場合４個の）独立した溝部３５が略等間隔に形成されている。この溝部３５は一定幅、一定深さである。これにより、補助絞り部用弁孔２９と円柱部３２との間には複数の（この場合４個の）通路が形成される。また、補助絞り部用弁孔２９の孔径を、弁体２３の円柱部３２が摺動できる程度としている。これにより補助絞り部２５を形成する通路は、断面積が一定の複数の略独立の通路３６から形成されたものとなる。また、この実施の形態においては、弁体２３を軸方向に移動制御することにより、溝部３５と円柱部３２との重なり長さ（すなわち通路３６の長さ）が、主絞り部２４の弁開度とともに変化するように溝部３５の長さを設定している。したがって、この実施の形態においては、主絞り部２４と補助絞り部２５とは、冷媒流通抵抗が同時に増減するようにそれぞれ冷媒流通抵抗可変に構成されている。

実施の形態２の膨張弁は、以上のごとく形成されているので、入口ポート２１ａから流入してきた液冷媒は、補助絞り部２５にて少し減圧され、主絞り部２４において大きく減圧される。主絞り部４で減圧された冷媒は出口ポート２１ｂから配管系に流出する。

また、入口ポート２１ａからスラグ流あるいはプラグ流が流入してきた場合、補助絞り部２５を通過することにより気泡の細分化が行われ、主絞り部２４への冷媒流れが連続化される。また、補助絞り部２５から主絞り部２４へ直列的に冷媒を流通させることにより、主絞り部２４における冷媒圧力降下が低減される。このため、主絞り部２４を通過する冷媒の運動エネルギが低減され、主絞り部２４における圧力変動が低減される。この結果、膨張弁入口で発生する冷媒通過音、すなわち所謂「チュルチュル」音の低減が行われる。また、補助絞り部２５を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路３６に形成しているので、略独立の通路１６相互間で冷媒流動状態が異なることになる。この結果、主絞り部２４における冷媒流れをより一層連続化することができ、膨張弁入口側の冷媒通過音をさらに低減することができる。また、補助絞り部２５の冷媒流通抵抗を小さくしているので、主絞り部２４による冷媒量制御幅への影響を少なくすることができる。また、主絞り部２４を全閉可能としているので、全閉に至るまで必要な絞り量を確保することができる。

なお、従来Ａ方法のように主絞り部２４の上流側で冷媒流の速度を低下させて細い通路に流すようなことがないので、ごみ詰まりの問題が発生しない。
また、弁本体２１内の冷媒流通路２２を第１及び第２仕切壁２６、２７で仕切り、第１及び第２仕切壁２６、２７に設けた主絞り部用弁孔２８及び補助絞り部用弁孔２９に対し一つの弁体２３を駆動して、主絞り部用弁孔２８とテーパ部３３との間に全閉かつ開度可変の主絞り部２４を形成するとともに、補助絞り部用弁孔２９と弁体２３円柱部３２との間に複数の絞り通路を備えた補助絞り部２５を形成しているので、簡素化された構成で２段階の絞り部を備えた膨張弁を形成することができる。

また、補助絞り部２５を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路３６として形成しているので、補助絞り部２５から主絞り部２４への冷媒流が分散される。この結果、補助絞り部２５を通過する冷媒流の運動エネルギが分散され、膨張弁入口側における冷媒通過音をより一層低減することができる。

また、この複数の略独立の通路３６を、補助絞り部用弁孔２９の内周面に複数の溝部３５を略等間隔に設けた構造としているので、製作が容易である。
また、複数の略独立の通路３６は、弁体２３の進退により弁体２３と溝部３５とが重なる長さが可変となるように形成されているので、主絞り部２４の冷媒流通抵抗と補助絞り部２５の冷媒流通抵抗とを同時に変化させることができる。したがって、膨張弁の負荷の変動に対応して主絞り部２４と補助絞り部２５との冷媒流通抵抗の比を略一定に保持することができ、幅広い運転範囲に対し安定的に膨張弁入口側の冷媒通過音を低減することができる。

（実施の形態３）
次に実施の形態３について、図５及び図６に基づき説明する。図５は実施の形態３における膨張弁の要部縦断面図であり、図６は図５におけるＣ−Ｃ断面図である。なお、本実施の形態は、実施の形態２を変形したものであるので、図５及び図６において実施の形態２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態３は、実施の形態２において、複数の絞り用の通路３６を補助絞り部２５における弁孔２９の内周面に設けていた構成に代え、絞り用の複数の通路を構成するための溝部を弁体２３の円柱部３２の外周面に設けたものである。

この実施の形態３では、図５及び図６に示すように、補助絞り部用弁孔２９の内周面には絞り用の複数の通路が形成されていない。これに代わって、弁体２３の円柱部３２には前述の溝部３５と同様の溝部４１が設けられている。溝部４１は、円柱部３２の外周面に略等間隔に複数（この場合４個）設けられている。また、溝部４１は、一定幅、一定深さ、かつ所定長さにわたって形成されている。そして、弁体２３の円柱部３２が補助絞り部用弁孔２９内に進入するにつれ、溝部４１の開放部が補助絞り部用弁孔２９の内周面により覆われる。これにより、断面積が一定の複数の略独立の通路４２が形成される。

このように、実施の形態３における複数の略独立の通路４２は、実施の形態２の場合と同様に、弁体２３の進退に対応して長さが変化し、冷媒流通抵抗が変化するように構成される。したがって、実施の形態３の膨張弁は、実施の形態２のものと同様の効果を奏することができる。

（実施の形態４）
次に実施の形態４について、図７に基づき説明する。図７は実施の形態２における膨張弁の要部縦断面図である。なお、本実施の形態は、実施の形態２を変形したものであるので、図７において実施の形態２と同一の部分には同一の符号を付しその説明を省略する。

実施の形態２では、複数の略独立の通路３６が弁体２３の進退に対して一定の断面積であるように形成されていたが、実施の形態４では、弁体２３の進退に対し複数の略独立の通路５２は、弁体２３の進退に対応してその断面積を変化するように形成されている。

実施の形態４において、補助絞り部用弁孔２９には複数の溝部５１が形成されている。溝部５１は、実施の形態２の場合と異なり、溝幅は一定でありながら、溝深さが出口側（下方）に向けて漸次浅くなるように、溝部５１の底部がテーパ状に形成されている。したがって、この複数の溝部５１を弁体２３の円柱部３２が覆うことにより形成される通路５２は、円柱部３２が弁孔２９内に侵入するにつれ、その長さが長くなるとともに断面積が小さくなるように形成される。

実施の形態４における複数の絞り用の通路５２は、上記のように構成されているため、弁体２３の進退に対応して長さとともに冷媒通過面積が変化し、冷媒流通抵抗が変化するように構成される。より具体的には、弁体２３が弁孔２９に進入するにつれ略独立の通路５２の断面積が小さくなるように形成されている。したがって、実施の形態３の膨張弁は実施の形態２のものと同様の効果を奏することができる。また、弁体２３の短い移動量で冷媒流通抵抗を変化させることもできる。

（変形例）
なお、この発明は、次のように変更して具体化することもできる。
（１）上記各実施の形態においては、図８に示したような１台の室外ユニット１０１に対し１台の室内ユニット１０６を用いる冷媒回路に用いる例を取り上げて説明したが、本膨張弁は、１台の室外ユニットに対し複数台の室内ユニットを接続する所謂マルチ型エアコンに使用できることは勿論である。また、マルチ型エアコンでは、膨張弁入り口側の運転条件の変化が大きく、大きな気泡の混入する機会が多くなる。したがって、本発明の膨張弁は、マルチ型エアコンに用いられると、より顕著にその効果を発揮することができる。

（２）実施の形態１において、補助絞り部５を、主絞り部４の冷媒流通抵抗の増減と同時に増減する構造とすることもできる。この場合には、第２仕切壁７の壁高さを大きくして、溝部１５と小径円柱部１３との重なり長さ（すなわち通路１６の長さ）が、主絞り部４の弁開度とともに変化するように溝部１５の長さを設定すればよい。

（３）実施の形態２において、補助絞り部２５の冷媒流通抵抗を固定としてもよい。この場合、実施の形態１におけると同様に、第２仕切壁２７の壁高さを小さくして円柱部３２が常に貫通するように構成してもよい。

（４）実施の形態１及び２における補助絞り部５、２５の溝部１５、３５の形状は、図２、４のように断面が略３角形状に形成されているが、これに拘るものではなく、断面形状を円形、長円形、楕円形、コの字型など適宜の形状としてもよい。

（５）実施の形態４は、補助絞り部２５を形成する通路の冷媒通過面積を弁体２３の進退に対応して変化させるものであって、弁体２３が補助絞り部用弁孔２９に進入するにつれ複数の略独立の通路５２の断面積を小さくする例を示しているが、逆に、複数の略独立の通路５２の断面積を大きくすることも可能である。このようにするには、例えば、実施の形態２において、溝部３５の下方に向かって溝幅を大きくしたり、溝深さを深くしたりすることなどによって実現することができる。

また、実施の形態２において、複数の通路３６それぞれの断面積を変化させるには、階段状に断面積を変化させることにより、段階的に断面積を変化させることもできる。
また、複数の通路３６それぞれの断面積を変えずに、溝部３５の数を変化させることにより、補助絞り部２５を形成する通路の冷媒通過面積（すなわち、補助絞り部２５における複数の独立の通路３６全体の通路断面積）を変化させるようにしてよい。例えば、実施の形態２において、補助絞り部用弁孔２９の出口側の通路３６の数を多くし、入口側の通路３６の数を少なくすると、弁体２３の進退に対して第２補助絞り部４６における冷媒流通抵抗の変化を少なくすることができる。

このように、補助絞り部を形成する通路の断面積を変化させることにより、絞り部の通路の断面積を変化させると、弁体の進退に対応する主絞り部の冷媒流通抵抗の変化に対し補助絞り部の冷媒流通抵抗を自由に設定することができる。

また、補助絞り部を形成する通路の冷媒通過面積を変化させるには、弁孔内へ進入する弁体の円柱部に小さなテーパ付けてもよい。例えば、実施の形態１において、小径円柱部の直径を先端に行くに従いやや小径となるようにしておくと、補助絞り部５を形成する通路の冷媒通過面積は、弁体３が下方に移動するに従い小さくすることができる。

実施の形態１〜実施の形態４における補助絞り部を形成する通路の断面積は、以上の例に限らずいろいろの形態により、弁体の進退に対応してその冷媒通過面積を変化させることができる。

本発明の実施の形態１に係る膨張弁の要部縦断面図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の実施の形態２に係る膨張弁の要部縦断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明の実施の形態３に係る膨張弁の要部縦断面図である。 図５におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。 本発明の実施の形態４に係る膨張弁の要部縦断面図である。 従来の冷凍装置の基本的冷媒回路図であって、セパレート型空気調和機の基本的な冷媒回路を示す。 同冷媒回路に使用される膨張弁の基本構造図である。

符号の説明

１ 弁本体
２ 冷媒流通路
３ 弁体
４ 主絞り部
５ 補助絞り部
６ 第１仕切壁
７ 第２仕切壁
８ 主絞り部用弁孔
９ 補助絞り部用弁孔
１２ 大径円柱部
１３ 小径円柱部
１４ テーパ部
１５ 溝部
１６ 通路
２１ 弁本体
２２ 冷媒流通路
２３ 弁体
２４ 主絞り部
２５ 補助絞り部
２６ 第１仕切壁
２７ 第２仕切壁
２８ 主絞り部用弁孔
２９ 補助絞り部用弁孔
３０ 液管
３１ 配管
３２ 円柱部
３３ テーパ部
３５ 溝部
３６ 通路
４１ 溝部
４２ 通路
５１ 溝部
５２ 通路

Claims (4)

1. 弁本体と、弁本体内部に形成された冷媒流通路と、弁本体内に収納された弁体と、冷媒流通路に形成された主絞り部と、冷媒流通路における主絞り部の上流側に形成された補助絞り部とを有し、
   弁本体は、冷媒流通路における冷媒の流れを仕切る第１仕切壁と、冷媒流通路の第１仕切壁の上流側における冷媒の流れを仕切る第２仕切壁とを備え、さらに、第１仕切壁には主絞り部用弁孔が形成され、第２仕切壁には補助絞り部用弁孔が形成され、
   弁体は、円柱部と、この円柱部に一体的に形成されたテーパ部とからなり、
   主絞り部は、主絞り部用弁孔に対し弁体のテーパ部を進退させることにより、主絞り部用弁孔とテーパ部との間に形成される全閉可能かつ開度可変の通路からなり、
   補助絞り部は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に等間隔に形成された複数の軸方向の略独立の通路からなるとともに、全閉不能であって主絞り部に比し冷媒流通抵抗が小さくなるように形成され、
   前記補助絞り部を構成する複数の略独立の通路から流出した冷媒が混合して主絞り部に流入するように形成されている
   ことを特徴とする膨張弁。
2. 前記複数の略独立の通路は、弁体の進退により弁体と溝部との重なり長さが変化するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
3. 前記補助絞り部は、弁体の進退により冷媒通過面積が変化する通路により形成されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
4. 請求項１〜４の何れか1項に記載の膨張弁を使用してなる冷凍装置。

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