JP5826437B1 - 膨張弁、及び、冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

膨張弁２０は、第１配管９１に連通する第１開口３７が形成された第１弁室３２と、第２配管９２に連通する第２開口３８が形成された第２弁室３３と、第１弁室３２と第２弁室３３とを連通させる弁孔３４と、が形成された本体３０と、少なくとも一部が第１弁室３２に配設された第１主軸部５１と、少なくとも一部が第２弁室３３に配設された第２主軸部５２と、第１主軸部５１と第２主軸部５２とを連結し、弁孔３４に挿入された括れ部５３と、を有する弁体５０と、第１配管９１と弁孔３４との間の第１流路２１に配設された第１多孔部材６１と、第１流路２１の第１配管９１と第１多孔部材６１との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材７１と、を備えたものである。

Description

本発明は、膨張弁と、冷凍サイクル装置と、に関するものである。

従来の膨張弁として、例えば、第１弁室と、第２弁室と、第１弁室と第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、第１弁室に配設された円柱状の第１主軸部と、第２弁室に配設された円柱状の第２主軸部と、第１主軸部と第２主軸部とを連結し、弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、を備えたものがある。第１弁室には、第１開口を介して冷媒循環回路の第１配管が連通し、第２弁室には、第２開口を介して冷媒循環回路の第２配管が連通する。第１配管から第１弁室に冷媒が流入すると、弁孔の端部である弁座と弁体との間が絞り部として機能して、第２配管に膨張した冷媒が流出する。また、第２配管から第２弁室に冷媒が流入すると、弁孔の端部である弁座と弁体との間が絞り部として機能して、第１配管に膨張した冷媒が流出する（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１２−１５９１８０号公報（段落［００２５］〜段落［００６５］、図１〜図６）

従来の膨張弁では、絞り部に気液二相冷媒が流入すると、冷媒脈動が生じて、膨張弁の固有振動が励起されることとなって、単相（液相）冷媒が流入する場合と比較して、騒音が増大する。そのため、絞り部の上流側に多孔部材が配設され、その多孔部材で細分化された気泡を絞り部に流入させることで、騒音の増大が抑制される。

しかし、例えば、乾き度（気相の質量割合）が大きい気液二相冷媒が、低い流速で膨張弁に流入する場合には、冷媒流れが気液の分離が生じた二相流（成層流）となって、気泡が減少することに起因して、多孔部材において気泡を細分化することが困難となって、冷媒脈動の抑制が困難となる。つまり、従来の膨張弁では、騒音の増大の抑制が困難となる場合が生じてしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、騒音の増大の抑制が困難となることが生じ難い膨張弁を得るものである。また、そのような冷凍サイクル装置を得るものである。

本発明に係る膨張弁は、第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、を備え、前記第１遮蔽部材は、流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、流路断面の重力方向の下部を遮蔽しない、ものである。

本発明に係る膨張弁は、第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、前記第２配管と前記弁孔との間の第２流路に配設された第２多孔部材と、前記第２流路の前記第２配管と前記第２多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第２遮蔽部材と、を備え、前記第２遮蔽部材は、流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、流路断面の重力方向の下部を遮蔽しない、ものである。

本発明に係る膨張弁は、第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、前記第２配管と前記弁孔との間の第２流路に配設された第２多孔部材と、前記第２流路の前記第２配管と前記第２多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第２遮蔽部材と、を備え、前記第１流路の前記第１配管と前記第１弁室との間の領域の内周面の重力方向の下部に、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部が形成され、前記第２遮蔽部材は、流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、流路断面の重力方向の下部を遮蔽しない、ものである。

本発明に係る膨張弁は、第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、を備え、前記第１遮蔽部材は、前記第１弁室内に配設され、少なくとも一部に、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口の軸方向と直交する平坦な表面、又は、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口から遠ざかる方向に凹む表面を有する、ものである。
また、本発明に係る膨張弁は、第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、前記第１弁室と第２配管とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、前記弁孔の開度を調節する弁体と、前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、を備え、前記第１遮蔽部材は、前記第１弁室内に配設され、少なくとも一部に、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口の軸方向と直交する平坦な表面、又は、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口から遠ざかる方向に凹む表面を有する、ものである。

本発明に係る膨張弁は、第１流路の第１配管と第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材を備える。そのため、例えば、乾き度（気相の質量割合）が大きい気液二相冷媒が、低い流速で膨張弁に流入する場合においても、気液の分離が生じた二相流（成層流）となった冷媒流れが、第１遮蔽部材で混合されて、気泡が増加した状態で第１多孔部材に流入することとなって、第１多孔部材で気泡を細分化することが可能となるため、騒音の増大の抑制が困難となることが生じ難くなる。特に、第１遮蔽部材が、第１弁室内に配設され、少なくとも一部に、第１開口と隙間を有して対向し且つ第１開口の軸方向と直交する平坦な表面、又は、第１開口と隙間を有して対向し且つ第１開口から遠ざかる方向に凹む表面を有するものである場合には、気相冷媒と液相冷媒との混合効果が向上されて、騒音の増大の抑制が困難となることが更に生じ難くなる。

本発明に係る膨張弁では、第１流路の第１配管と第１弁室との間の領域の内周面の重力方向の下部に、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部が形成される。また、本発明に係る冷凍サイクル装置では、第１配管の内周面の重力方向の下部に、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部が形成される。そのため、例えば、乾き度（気相の質量割合）が大きい気液二相冷媒が、低い流速で膨張弁に流入する場合においても、気液の分離が生じた二相流（成層流）となった冷媒流れが、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部で混合されて、気泡が増加した状態で第１多孔部材に流入することとなって、第１多孔部材で気泡を細分化することが可能となるため、騒音の増大の抑制が困難となることが生じ難くなる。

本発明の実施の形態１に係る膨張弁が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、膨張弁の軸方向での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、図２におけるＡ−Ａ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、図２におけるＢ−Ｂ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、図２におけるＣ−Ｃ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、変形例の、図２におけるＡ−Ａ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、変形例の、図２におけるＡ−Ａ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、図８におけるＥ−Ｅ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、変形例の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、変形例の、図１０におけるＦ−Ｆ線での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の、第１多孔部材及び第２多孔部材の作用を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の、第１遮蔽部材、第２遮蔽部材、及び凹凸部の作用を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図であり、凹凸部の作用を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、変形例の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図であり、凹凸部の作用を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、変形例の、膨張弁の軸方向での断面図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、変形例の、膨張弁の軸方向での断面図である。

以下、本発明に係る膨張弁について、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る膨張弁が適用される冷凍サイクル装置が、空気調和装置である場合について説明しているが、そのような場合に限定されず、本発明に係る膨張弁が適用される冷凍サイクル装置が、空気調和装置以外の他の冷凍サイクル装置であってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、構成、動作等の細かい説明については、適宜簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る膨張弁について説明する。
＜空気調和装置の構成及び動作＞
まず、実施の形態１に係る膨張弁が適用される空気調和装置の構成及び動作について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。
図１に示されるように、空気調和装置１は、圧縮機１１と、四方弁１２と、熱源側熱交換器１３と、第１膨張弁１４と、第２膨張弁１５と、負荷側熱交換器１６と、が環状に接続された冷媒循環回路１０を備える。つまり、冷媒循環回路１０は、二段膨張回路である。四方弁１２は、他の流路切換装置であってもよい。

圧縮機１１と四方弁１２と熱源側熱交換器１３と第１膨張弁１４とは、室外機に配設され、第２膨張弁１５と負荷側熱交換器１６とは、室内機に配設される。第１膨張弁１４と第２膨張弁１５との間は、延長配管１７を介して接続され、負荷側熱交換器１６と四方弁１２との間は、延長配管１８を介して接続される。

空気調和装置１が冷房運転を行う際には、四方弁１２の流路が図１中実線で示される流路に切り替わり、冷媒循環回路１０の冷媒は、圧縮機１１、四方弁１２、熱源側熱交換器１３、第１膨張弁１４、第２膨張弁１５、負荷側熱交換器１６、四方弁１２の順に循環する。

低圧の気相冷媒は、圧縮機１１において昇圧されて、高温高圧の気相冷媒となる。気相冷媒は、四方弁１２を通過し、熱源側熱交換器１３において周囲空気に放熱する。気相冷媒は、周囲空気への放熱によって凝縮し、温度が低下した液相冷媒となる。液相冷媒は、第１膨張弁１４によって減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、第２膨張弁１５によって更に液部が膨張し、乾き度が増加した気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、負荷側熱交換器１６において室内空気から受熱して液部が蒸発する。室内空気からの受熱によって温度が上昇した気相冷媒は、圧縮機１１に再び流入する。つまり、空気調和装置１が冷房運転を行う際には、熱源側熱交換器１３が凝縮器として作用し、負荷側熱交換器１６が蒸発器として作用する。

空気調和装置１が暖房運転を行う際には、四方弁１２の流路が図１中点線で示される流路に切り替わり、冷媒循環回路１０の冷媒は、圧縮機１１、四方弁１２、負荷側熱交換器１６、第２膨張弁１５、第１膨張弁１４、熱源側熱交換器１３、四方弁１２の順に循環する。

低圧の気相冷媒は、圧縮機１１において昇圧されて、高温高圧の気相冷媒となる。気相冷媒は、四方弁１２を通過し、負荷側熱交換器１６において室内空気に放熱する。気相冷媒は、室内空気への放熱によって凝縮し、温度が低下した液相冷媒となる。液相冷媒は、第２膨張弁１５によって減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、第１膨張弁１４によって更に液部が膨張し、乾き度が増加した気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、熱源側熱交換器１３において周囲空気から受熱して液部が蒸発する。周囲空気からの受熱によって温度が上昇した気相冷媒は、圧縮機１１に再び流入する。つまり、空気調和装置１が暖房運転を行う際には、熱源側熱交換器１３が蒸発器として作用し、負荷側熱交換器１６が凝縮器として作用する。

一般的な冷媒循環回路では、凝縮器と蒸発器との間に接続される膨張弁が１つであるため、冷房運転及び暖房運転の何れか一方において、延長配管１７を通過する冷媒が液相冷媒となり、冷媒循環回路の封入冷媒量が多くなる。一方、図１に示されるような二段膨張回路では、冷房運転及び暖房運転の両方において、延長配管１７を通過する冷媒を気液二相冷媒とすることが可能となって、冷媒循環回路１０の封入冷媒量を削減することが可能である。しかし、延長配管１７を通過する冷媒が気液二相冷媒であると、膨張弁（第１膨張弁１４、第２膨張弁１５）の絞り部に気液二相冷媒が連続的に流入することとなり、冷媒脈動が生じて膨張弁（第１膨張弁１４、第２膨張弁１５）の固有振動が励起されて、固体振動音が発生する場合が生じる。そこで、冷媒循環回路１０では、膨張弁（第１膨張弁１４、第２膨張弁１５）として、以下に説明される膨張弁２０が採用される。

＜膨張弁の構成＞
実施の形態１に係る膨張弁の構成について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、膨張弁の軸方向での断面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、図２におけるＡ−Ａ線での断面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、図２におけるＢ−Ｂ線での断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、図２におけるＣ−Ｃ線での断面図である。

図２〜図５に示されるように、膨張弁２０は、本体３０と、第１接続管４１と、第２接続管４２と、弁体５０と、第１多孔部材６１と、第２多孔部材６３と、第１遮蔽部材７１と、第２遮蔽部材７２と、を備える。第１接続管４１及び第２接続管４２には、冷媒循環回路１０の一部を構成する第１配管９１及び第２配管９２が、例えば、ロウ付け接合等によって接続される。

本体３０は、例えば、真鍮製の鋳造品を切削加工したものである。本体３０には、仕切り壁３１によって仕切られた第１弁室３２と第２弁室３３とが形成される。第１弁室３２と第２弁室３３とは、仕切り壁３１の中央部に形成された弁孔３４によって連通され、弁孔３４の第１弁室３２側の端部は、第１弁座３５となり、弁孔３４の第２弁室３３側の端部は、第２弁座３６となる。

第１弁室３２の側壁には、第１開口３７が形成され、例えば、ロウ付け接合等によって、第１接続管４１が接続される。第１接続管４１の軸方向及び第１配管９１の第１接続管４１側の端部の軸方向は、重力方向と垂直である。つまり、第１弁室３２と第１配管９１とが、第１開口３７と第１接続管４１とを介して連通される。第２弁室３３の側壁には、第２開口３８が形成され、例えば、ロウ付け接合等によって、第２接続管４２が接続される。第２接続管４２の軸方向及び第２配管９２の第２接続管４２側の端部の軸方向は、重力方向と垂直である。つまり、第２弁室３３と第２配管９２とが、第２開口３８と第２接続管４２とを介して連通される。なお、図２では、第１接続管４１及び第２接続管４２の端面が本体３０の外壁に接合される場合を示しているが、そのような場合に限定されず、第１接続管４１及び第２接続管４２の端部の外周面が第１開口３７及び第２開口３８の内周面に接合されてもよい。また、第１開口３７及び第２開口３８に、第１配管９１及び第２配管９２が直接接続されてもよい。

弁体５０は、重力方向の下端部が第１弁室３２内に位置する円柱状の第１主軸部５１と、重力方向の上端部が第２弁室３３内に位置する円柱状の第２主軸部５２と、第１主軸部５１の重力方向の下端部と第２主軸部５２の重力方向の上端部とを連結する括れ部５３と、を有する。括れ部５３は、第１主軸部５１側の第１傾斜部５４と、第２主軸部５２側の第２傾斜部５５と、第１傾斜部５４と第２傾斜部５５との間に位置する連結部５６と、を有する。括れ部５３の連結部５６は、弁孔３４に挿入される。弁体５０は、複数の部材で構成されるとよい。

弁体５０の一部の周囲に、コイル（図示せず）が設けられ、コイルが通電状態になることで、弁体５０の重力方向と平行な方向における位置が変化する。弁体５０と第１弁座３５との隙間、及び、弁体５０と第２弁座３６との隙間は、絞り部として機能し、弁体５０の重力方向と平行な方向における位置の変化に伴って、弁体５０と第１弁座３５との隙間及び弁体５０と第２弁座３６との隙間の大きさ（流路断面積）が変化して、弁孔３４の開度が調節される。弁体５０と、第１弁座３５又は第２弁座３６と、が接触する場合に、弁孔３４が全閉状態になり、弁体５０と、第１弁座３５及び第２弁座３６と、の隙間が最大となる場合に、弁孔３４が全開状態になる。

第１多孔部材６１は、第１弁室３２内の仕切り壁３１の重力方向の上方、つまり、弁孔３４と第１配管９１との間の第１流路２１に配設される。第２多孔部材６３は、第２弁室３３内の仕切り壁３１の重力方向の下方、つまり、弁孔３４と第２配管９２との間の第２流路２２に配設される。第１多孔部材６１は、環状の形状であり、第１弁室３２の側壁と第１主軸部５１の外周面との間を横断するように配設される。第２多孔部材６３は、環状の形状であり、第２弁室３３の側壁と第２主軸部５２の外周面との間を横断するように配設される。第１多孔部材６１は、第１台座６２の上面によって支持され、第１弁室３２内の弁孔３４に近い領域、特に、第１開口３７の重力方向の下側に配設されるとよい。第２多孔部材６３は、第２台座６４の下面によって支持され、第２弁室３３内の弁孔３４に近い領域、特に、第２開口３８の重力方向の上側に配設されるとよい。第１多孔部材６１及び第２多孔部材６３は、第１弁室３２及び第２弁室３３の側壁に加締めによって固定されるとよい。

第１遮蔽部材７１は、第１弁室３２内の、弁体５０の第１主軸部５１と第１開口３７との間、つまり、第１流路２１の第１多孔部材６１と第１開口３７との間の領域に、その重力方向の上部が第１弁室３２の重力方向の上部と当接する状態で配設される。第２遮蔽部材７２は、第２弁室３３内の、弁体５０の第２主軸部５２と第２開口３８との間、つまり、第２流路２２の第２多孔部材６３と第２開口３８との間の領域に、その重力方向の上部が第２弁室３３の重力方向の上部と当接する状態で配設される。第１開口３７及び第２開口３８の軸方向から見た状態において、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２の外周面は、第１開口３７及び第２開口３８の内周面の外側にある。例えば、第１遮蔽部材７１は、第１弁室３２の上面に形成された溝等に、圧入されて固定される。また、例えば、第２遮蔽部材７２は、その上部が第２開口３８側に折りまげられた形状であり、その折りまげられた部分が、第２弁室３３の側壁のうちの、第２開口３８の重力方向の上側に固定される。

第１遮蔽部材７１の第１開口３７と対向する面は、第１開口３７と隙間を有する。第２遮蔽部材７２の第２開口３８と対向する面は、第２開口３８と隙間を有する。また、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２の上部以外は、他の部材に当接しない。つまり、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２は、第１流路２１及び第２流路２２の流路断面の一部、特に、第１流路２１及び第２流路２２の流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、第１流路２１及び第２流路２２の流路断面の重力方向の下部を遮蔽しないものである。

図６及び図７は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、変形例の、図２におけるＡ−Ａ線での断面図である。
図３に示されるように、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２は、第１開口３７及び第２開口３８の軸方向と直交する平坦な板状部材である。図６に示されるように、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２は、中央部が第１開口３７及び第２開口３８から遠ざかる方向に凹むように折れ曲がる形状の板状部材であってもよく、また、図７に示されるように、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２は、中央部が第１開口３７及び第２開口３８から遠ざかる方向に凹むように湾曲する形状の板状部材であってもよい。つまり、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２は、少なくとも一部に、第１開口３７及び第２開口３８と隙間を有して対向し且つ第１開口３７及び第２開口３８の軸方向と直交する平坦な表面、又は、第１開口３７及び第２開口３８と隙間を有して対向し且つ第１開口３７及び第２開口３８から遠ざかる方向に凹む表面を有する。

図８は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、図８におけるＥ−Ｅ線での断面図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、変形例の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図である。図１１は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、変形例の、図１０におけるＦ−Ｆ線での断面図である。

第１接続管４１及び第２接続管４２は、例えば、銅管であり、図８及び図９に示されるように、第１接続管４１及び第２接続管４２の内周面の重力方向の下部には、第１接続管４１及び第２接続管４２の軸方向に沿って凹部と凸部とが並ぶ凹凸部４３が形成される。凹凸部４３は、半球状の断面形状であってもよく、また、図１０及び図１１に示されるように、矩形状の断面形状であってもよい。第１接続管４１及び第２接続管４２の端面が本体３０の外壁に接合される場合には、第１開口３７及び第２開口３８の内周面にも、凹凸部４３が形成されるとよい。

なお、膨張弁２０に第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２を設けることと、膨張弁２０の第１接続管４１及び第２接続管４２の内周面に凹凸部４３を設けることと、の両方が行われなくてもよく、どちらか一方のみが行われてもよい。膨張弁２０に第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２を設けることと、膨張弁２０の第１接続管４１及び第２接続管４２の内周面に凹凸部４３を設けることと、の両方が行われる場合には、後述する気相冷媒と液相冷媒との混合効果が更に促進される。

＜膨張弁の作用＞
実施の形態１に係る膨張弁の作用について説明する。
まず、第１多孔部材６１及び第２多孔部材６３の作用について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の、第１多孔部材及び第２多孔部材の作用を説明するための模式図である。

冷媒によって生じる音には、大別すると、冷媒脈動音、衝突音、渦音、噴流音等があり、それらは空気調和装置１の運転時の騒音源となる。冷媒脈動音は、冷媒脈動によって膨張弁２０の固有振動が励起されることによって生じる、固体振動音である。冷媒が気液二相状態で気泡が存在する場合には、図１２に示されるように、第１多孔部材６１及び第２多孔部材６３を通過する際に、気泡が細分化されることとなって、絞り部での冷媒脈動が抑制される。

次に、第１遮蔽部材７１、第２遮蔽部材７２、及び、凹凸部４３の作用について説明する。
図１３は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の、第１遮蔽部材、第２遮蔽部材、及び凹凸部の作用を説明するための模式図である。図１４は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図であり、凹凸部の作用を説明するための図である。図１５は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁の接続管の、変形例の、図３におけるＤ−Ｄ線での断面図であり、凹凸部の作用を説明するための図である。

第１接続管４１及び第２接続管４２に、乾き度が大きい気液二相状態の冷媒が低い流速で流入する場合には、図１３に示されるように、気液の分離が生じた二相流（成層流）となって、第１接続管４１及び第２接続管４２内の上部に気相冷媒が分配され、第１接続管４１及び第２接続管４２内の下部に液相冷媒が分配されることとなる。そして、気液二相状態の冷媒がそのような状態で第１多孔部材６１及び第２多孔部材６３を通過しても、液相冷媒と気相冷媒とが共に多孔部材を通過するだけであり、気泡の細分化が生じない。

一方、膨張弁２０に、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２が設けられている場合には、第１遮蔽部材７１及び第２遮蔽部材７２によって、気相冷媒と液相冷媒とが積極的に混合されて、図１２に示されるような気泡流が生じることとなって、絞り部での冷媒脈動が抑制される。

また、第１接続管４１及び第２接続管４２に、軸方向に沿って凹部と凸部とが並ぶ凹凸部４３が形成されている場合には、凹凸部４３によって、気相冷媒と液相冷媒とが積極的に混合されて、図１４及び図１５に示されるように、気泡流が生じることとなって、絞り部での冷媒脈動が抑制される。

次に、膨張弁２０における冷媒の状態について、具体的に説明する。
まず、冷媒が膨張弁２０を正方向（第１接続管４１から第２接続管４２に向かう方向）に流れる場合について説明する。
第１接続管４１に、乾き度が大きい気液二相状態の冷媒が低い流速で流入すると、気液の分離が生じた二相流（成層流）となって、第１接続管４１内の上部に気相冷媒が分配され、第１接続管４１内の下部に液相冷媒が分配されることとなるが、第１接続管４１内の重力方向の下部に第１接続管４１の軸方向に沿って凹部と凸部とが並ぶ凹凸部４３が形成されているため、液相冷媒が凹部と凸部とに順番に流れることとなって、図１４及び図１５に示されるように、液相冷媒が波打つ。液相冷媒が波打つと、気相冷媒が液相冷媒と混ざり合って、気液が混在した流れとなる。凹凸部４３が、重力方向と垂直な第１接続管４１内の重力方向の下部に形成されていることで、気相冷媒と液相冷媒との混合効果が向上される。

第１接続管４１内の重力方向の下部に第１接続管４１の軸方向に沿って凹部と凸部とが並ぶ凹凸部４３が形成されていない場合においても、気液の分離が生じた二相流（成層流）が第１遮蔽部材７１に衝突することで、気相冷媒が液相冷媒と混ざり合って、気液が混在した流れとなる。また、第１接続管４１内の重力方向の下部に第１接続管４１の軸方向に沿って凹部と凸部とが並ぶ凹凸部４３が形成されている場合においても、気液の分離が生じた二相流（成層流）が第１遮蔽部材７１に衝突することで、気相冷媒と液相冷媒との混合効果が更に促進される。

つまり、第１遮蔽部材７１が、第１流路２１の流路断面の重力方向の下部を遮蔽しないため、第１接続管４１内の重力方向の上部を流れる気相は、第１遮蔽部材７１に衝突した後に、第１遮蔽部材７１の下方に押し出されることとなって、気相冷媒と液相冷媒との混合効果が促進される。第１遮蔽部材７１が無い場合には、気液の分離が生じた二相流（成層流）が弁体５０の第１主軸部５１の円柱状の外周面に衝突して回り込むこととなるため、気相冷媒と液相冷媒との混合効果が不十分となる。また、第１流路２１の第１接続管４１と第１多孔部材６１との間に絞り部を配置することによって、気相冷媒と液相冷媒との混合効果を向上することが可能であるが、圧力損失が増大して、膨張弁２０の流量調節範囲が制限されることとなって、膨張弁２０の機能が低下してしまう。一方、第１遮蔽部材７１によって気相冷媒と液相冷媒との混合効果を向上する場合には、圧力損失が増大することを抑制することが可能となる。

気液が混じり合った混相流は、第１多孔部材６１を通過することで、液相冷媒内に存在する気泡が細分化されて、均質流に近い状態となる。均質流に近い混相流が、絞り部に流入することで、気液が交互に流れることに起因する冷媒脈動を抑制することができ、膨張弁２０の固有振動を抑制することができる。また不連続な冷媒音も抑制することができる。

絞り部を通過することで流速が上昇して膨張した冷媒は、第２多孔部材６３を通過する際に減速させられ、第２弁室３３の壁面に衝突することで生じる衝突音が抑制される。また、絞り部を通過することで、気液が混じり合った混相流は、気泡が更に細分化された流れとなる。

第２遮蔽部材７２は、絞り部を通過した後の流れに特段影響を与えないため、冷媒は第２開口３８をただ通過する。第２接続管４２において、気泡が合泡し、気相冷媒と液相冷媒とが分離した二相流（成層流）となる。

なお、第１接続管４１に、乾き度が大きい気液二相状態の冷媒が高い流量の噴霧流となって流入する場合には、第１接続管４１の軸方向に沿って凹部と凸部とが並ぶ凹凸部４３、及び、第１遮蔽部材７１によって、気相冷媒と液相冷媒との混合効果が促進される。また、第１多孔部材６１において、気泡が細分化されるため、気相冷媒と液相冷媒とが分離した二相流（成層流）である場合と同様に、騒音が低減される。

次に、冷媒が膨張弁２０を負方向（第２接続管４２から第１接続管４１に向かう方向）に流れる場合について説明する。
膨張弁２０は、仕切り壁３１の上下に同様の構造を備えるため、冷媒が膨張弁２０を正方向（第１接続管４１から第２接続管４２に向かう方向）に流れる場合と同様に、冷媒が膨張弁２０を負方向（第２接続管４２から第１接続管４１に向かう方向）に流れる場合においても、騒音が低減される。

なお、以上では、第１弁室３２に第１遮蔽部材７１が配設されるとともに、第２弁室３３に第２遮蔽部材７２が配設される場合について説明したが、第１弁室３２に第１遮蔽部材７１が配設され、第２弁室３３に第２遮蔽部材７２が配設されなくてもよく、また、第１弁室３２に第１遮蔽部材７１が配設されず、第２弁室３３に第２遮蔽部材７２が配設されてもよい。第１弁室３２に第１遮蔽部材７１が配設されず、第２弁室３３に第２遮蔽部材７２が配設される場合には、その第２遮蔽部材７２は、本発明における「第１遮蔽部材」に相当する。

また、以上では、第１接続管４１、つまり、第１流路２１の第１配管９１と第１弁室３２との間の領域に凹凸部４３が形成されるとともに、第２接続管４２、つまり、第２流路２２の第２配管９２と第２弁室３３との間の領域に凹凸部４３が形成される場合について説明したが、第１流路２１の第１配管９１と第１弁室３２との間の領域に凹凸部４３が形成され、第２流路２２の第２配管９２と第２弁室３３との間の領域に凹凸部４３が形成されなくてもよく、また、第１流路２１の第１配管９１と第１弁室３２との間の領域に凹凸部４３が形成されず、第２流路２２の第２配管９２と第２弁室３３との間の領域に凹凸部４３が形成されてもよい。第１流路２１の第１配管９１と第１弁室３２との間の領域に凹凸部４３が形成されず、第２流路２２の第２配管９２と第２弁室３３との間の領域に凹凸部４３が形成される場合には、その第２流路２２は、本発明における「第１流路」に相当する。

また、以上では、第１流路２１の第１配管９１と第１弁室３２との間の領域及び第２流路２２の第２配管９２と第２弁室３３との間の領域に凹凸部４３が形成される場合について説明したが、本発明はそのような場合に限定されず、第１開口３７及び第２開口３８に、第１配管９１及び第２配管９２が直接接続される場合等では、第１配管９１及び第２配管９２の内周面に、凹凸部４３が形成されるとよい。また、そのような場合では、第１配管９１の内周面の重力方向の下部に凹凸部４３が形成され、第２配管９２の内周面の重力方向の下部に凹凸部４３が形成されなくてもよく、また、第１配管９１の内周面の重力方向の下部に凹凸部４３が形成されず、第２配管９２の内周面の重力方向の下部に凹凸部４３が形成されてもよい。第１配管９１の内周面の重力方向の下部に凹凸部４３が形成されず、第２配管９２の内周面の重力方向の下部に凹凸部４３が形成される場合には、その第２配管９２は、本発明における「第１配管」に相当する。

図１６及び図１７は、本発明の実施の形態１に係る膨張弁とそれに接続される配管との、変形例の、膨張弁の軸方向での断面図である。
また、以上では、膨張弁２０の本体３０に、第１弁室３２と第２弁室３３とが形成され、膨張弁２０の弁体５０が第１主軸部５１と第２主軸部５２とを有する場合について説明したが、本発明はそのような場合に限定されず、図１６及び図１７に示されるように、膨張弁２０の本体３０に、第１弁室３２のみが形成され、膨張弁２０の弁体５０が第１主軸部５１のみを有していてもよい。また、そのような場合には、図１６に示されるように、第１主軸部５１が弁孔３４の重力方向の上側に配設されてもよく、また、図１７に示されるように、第１主軸部５１が弁孔３４の重力方向の下側に配設されてもよい。

１ 空気調和装置、１０ 冷媒循環回路、１１ 圧縮機、１２ 四方弁、１３ 熱源側熱交換器、１４ 第１膨張弁、１５ 第２膨張弁、１６ 負荷側熱交換器、１７ 延長配管、１８ 延長配管、２０ 膨張弁、２１ 第１流路、２２ 第２流路、３０ 本体、３１ 仕切り壁、３２ 第１弁室、３３ 第２弁室、３４ 弁孔、３５ 第１弁座、３６ 第２弁座、３７ 第１開口、３８ 第２開口、４１ 第１接続管、４２ 第２接続管、４３ 凹凸部、５０ 弁体、５１ 第１主軸部、５２ 第２主軸部、５３ 括れ部、５４ 第１傾斜部、５５ 第２傾斜部、５６ 連結部、６１ 第１多孔部材、６２ 第１台座、６３ 第２多孔部材、６４ 第２台座、７１ 第１遮蔽部材、７２ 第２遮蔽部材、９１ 第１配管、９２ 第２配管。

Claims (10)

1. 第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、
   少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、
   前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、
   前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、を備え、
   前記第１遮蔽部材は、流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、流路断面の重力方向の下部を遮蔽しない、膨張弁。
2. 前記第１流路の前記第１配管と前記第１弁室との間の領域の内周面の重力方向の下部に、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部が形成された、請求項１に記載の膨張弁。
3. 第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、
   少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、
   前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、
   前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、
   前記第２配管と前記弁孔との間の第２流路に配設された第２多孔部材と、
   前記第２流路の前記第２配管と前記第２多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第２遮蔽部材と、を備え、
   前記第２遮蔽部材は、流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、流路断面の重力方向の下部を遮蔽しない、膨張弁。
4. 第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、
   少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、
   前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、
   前記第２配管と前記弁孔との間の第２流路に配設された第２多孔部材と、
   前記第２流路の前記第２配管と前記第２多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第２遮蔽部材と、を備え、
   前記第１流路の前記第１配管と前記第１弁室との間の領域の内周面の重力方向の下部に、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部が形成され、
   前記第２遮蔽部材は、流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、流路断面の重力方向の下部を遮蔽しない、膨張弁。
5. 第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、第２配管に連通する第２開口が形成された第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、
   少なくとも一部が前記第１弁室に配設された第１主軸部と、少なくとも一部が前記第２弁室に配設された第２主軸部と、前記第１主軸部と前記第２主軸部とを連結し、前記弁孔に挿入された括れ部と、を有する弁体と、
   前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、
   前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、を備え、
   前記第１遮蔽部材は、
   前記第１弁室内に配設され、
   少なくとも一部に、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口の軸方向と直交する平坦な表面、又は、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口から遠ざかる方向に凹む表面を有する、膨張弁。
6. 第１配管に連通する第１開口が形成された第１弁室と、前記第１弁室と第２配管とを連通させる弁孔と、が形成された本体と、
   前記弁孔の開度を調節する弁体と、
   前記第１配管と前記弁孔との間の第１流路に配設された第１多孔部材と、
   前記第１流路の前記第１配管と前記第１多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第１遮蔽部材と、を備え、
   前記第１遮蔽部材は、
   前記第１弁室内に配設され、
   少なくとも一部に、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口の軸方向と直交する平坦な表面、又は、前記第１開口と隙間を有して対向し且つ前記第１開口から遠ざかる方向に凹む表面を有する、膨張弁。
7. 前記第２配管と前記弁孔との間の第２流路に配設された第２多孔部材と、
   前記第２流路の前記第２配管と前記第２多孔部材との間の領域に配設され、流路断面の一部を遮蔽する第２遮蔽部材と、を備え、
   前記第２遮蔽部材は、流路断面の重力方向の上部を遮蔽し、流路断面の重力方向の下部を遮蔽しない、請求項１、２、５の何れか一項に記載の膨張弁。
8. 前記第２流路の前記第２配管と前記第２弁室との間の領域の内周面の重力方向の下部に、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部が形成された、請求項７に記載の膨張弁。
9. 前記第２遮蔽部材は、
   前記第２弁室内に配設され、
   少なくとも一部に、前記第２開口と隙間を有して対向し且つ前記第２開口の軸方向と直交する平坦な表面、又は、前記第２開口と隙間を有して対向し且つ前記第２開口から遠ざかる方向に凹む表面を有する、請求項７または８に記載の膨張弁。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の膨張弁と、
    前記第１配管と、を備え、
    前記第１配管の内周面の重力方向の下部に、凹部と凸部とが軸方向に沿って並ぶ凹凸部が形成された、冷凍サイクル装置。

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