JP6636990B2 - 絞り装置および冷凍サイクルシステム - Google Patents
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Description
本発明は、絞り装置および冷凍サイクルシステムに関する。
差圧式の絞り装置は、外気温度に応じて圧縮機を効率よく作動させるために凝縮器出口と蒸発器入口との間の冷媒の圧力を最適に制御するとともに、圧縮機の回転数を変更できる冷凍サイクルシステムにおいても、省力化の観点から圧縮機の回転数に応じた冷媒の圧力を最適に制御するものとされる。そのような絞り装置は、例えば、冷媒が導入される一端で、凝縮器に接続される一次側配管に接合されており、冷媒が流出される他端で蒸発器に接続される二次側配管に接合されている。
差圧式の絞り装置は、例えば、特許文献1に示されるように、一次側配管および二次側配管にそれぞれ接続される本体ケースと、本体ケース内に固定され一体に形成される弁座部およびガイド部と、弁座部に形成される弁ポートに挿入されるニードル弁と、ニードル弁を弁ポートに対し近接する方向に付勢するコイルばねとを主な要素として含んで構成されている。絞り装置においては、加えて、ニードル弁の摺動軸、コイルばね、および、ばね受けを包囲する円筒状のストッパ部が、ガイド部に設けられている。これにより、コイルばね等の付勢手段に異物が付着するのを防止出来て安定した作動性が得られる。また、冷媒の流れによるばね部材の振動を低減して異音の発生を防止できる。
ストッパ部は、液状の冷媒が滞留する場合があるストッパ室(以下、中空部ともいう)を内側に有している。ストッパ室は、ストッパ部の側面に設けられる均圧孔(図1参照)、または、ストッパ部におけるかしめ部とガイド部の外周部との間の隙間(図4参照)を通じて本体ケースの内周部と連通している。これにより、一次側配管に接続される本体ケースの一次室内の圧力が変化した場合、ストッパ室内の圧力も追従して変化することとなる。
冷凍サイクルシステムにおいては、例えば、特許文献2に示されるように、ホットガスデフロスト運転が実行される場合がある。ホットガスデフロスト運転が実行される場合、例えば、圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒が、蒸発器と凝縮器との間に導かれる。
特許文献1に示される絞り装置におけるストッパ部が均圧孔を有する場合、均圧孔の直径よりも小なる異物が均圧孔を通じてストッパ室内に浸入し、ニードル弁の摺動軸に付着することにより、摺動軸の摺動性が損なわれる虞がある。また、異物がニードル弁の下端面(当接部)と対向するストッパ部のストッパ室の内面との間に挟まって、ブリード流量の変化の虞もある。このような場合の対策として、ストッパ部の均圧孔の直径を極力小に設定することも考えられる。
しかしながら、冷凍サイクルシステムにおいて、ホットガスデフロスト運転が実行される場合、凝縮器と蒸発器との間に設けられる絞り装置近辺の周囲の温度が急激に上昇したとき、ストッパ室内が、密閉空間に近いほどストッパ室内に満たされた液冷媒が急激に体膨張する可能性がある。このような場合、上述のようにストッパ部の均圧孔の直径を極力小に設定することによって絞り装置において、不具合が生じる可能性があるので均圧孔の直径を極力小に設定することは、得策とは言えない。
以上の問題点を考慮し、本発明は、絞り装置および冷凍サイクルシステムであって、何らかの原因によりストッパ部のストッパ室(中空部)の液冷媒が急激に体膨張する場合であっても、絞り装置に不具合を生じさせることなく、しかも、異物がストッパ室(中空部)内に浸入することを回避できる絞り装置および冷凍サイクルシステムを提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明に係る絞り装置は、冷媒を供給する配管に配され、配管内に連通する開口端部を両端に有するチューブ本体と、チューブ本体の内周部に配され、弁ポートを有する弁座と、弁座の弁ポートに対し近接または離隔可能に配され弁ポートの開口面積を制御する先細部と、先細部の末端に連なり弁ポートに対し離隔し冷媒の流れの上流側に向けて延びるガイド軸部と、を有するニードル部材と、チューブ本体の内周部における弁座の位置よりも冷媒の流れの上流側に配され、ニードル部材のガイド軸部が摺動可能に配されるガイド部と、ガイド部とチューブ本体の一方の開口端部との間に配され、ニードル部材を弁座の弁ポートに対し近接する方向に付勢する付勢部材と、ニードル部材のガイド軸部および付勢部材を包囲するようにガイド部の端部に設けられ、冷媒が浸入する中空部を有する弾性変位可能なストッパ部材と、ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、中空部内の内部圧力をチューブ本体の内周部に向けて逃がす内部圧力逃がし機構と、を備えて構成される。
また、内部圧力逃がし機構は、ガイド部の外周面と、ガイド部の外周面に対向してストッパ部材に形成される貫通孔と、から形成され、ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、ストッパ部材の貫通孔の周縁がガイド部の外周面から離隔され、貫通孔が中空部に連通するように構成されてもよい。さらに、内部圧力逃がし機構は、ガイド部に設けられストッパ部材の中空部とガイド部の外周面とを連通させる連通路と、ガイド部の外周面に開口する連通路における開口端を開閉する舌状片とから形成され、ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、舌状片が連通路における開口端を開状態とするものでもよく、さらにまた、内部圧力逃がし機構は、ストッパ部材の胴部に形成される貫通孔と、貫通孔を開閉する舌状片とから形成され、ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、舌状片が貫通孔を開状態とするものでもよい。
本発明に係る冷凍サイクルシステムは、蒸発器と、圧縮機、および、凝縮器とを備え、上述の絞り装置が、凝縮器の出口と蒸発器の入口との間に配される配管に設けられることを特徴とする。
本発明に係る絞り装置および冷凍サイクルシステムによれば、内部圧力逃がし機構が、ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、中空部内の内部圧力をチューブ本体の内周部に向けて逃がすので何らかの原因によりストッパ部の中空部の液冷媒が急激に体膨張する場合であっても、絞り装置に不具合を生じさせることなく、しかも、異物が中空部内に浸入することを回避できる。
図1は、本発明に係る絞り装置の一例の構成を示す。
絞り装置は、例えば、図3に示されるように、冷凍サイクルシステムの配管における凝縮器6の出口と蒸発器2の入口との間に配置されている。絞り装置は、後述するチューブ本体10の一端10E1で、一次側配管Du1に接合されており、冷媒が流出されるチューブ本体10の他端10E2で二次側配管Du2に接合されている。一次側配管Du1は、凝縮器6の出口と絞り装置とを接続し、二次側配管Du2は、蒸発器2の入口と絞り装置とを接続するものとされる。蒸発器2の出口と凝縮器6の入口との間には、蒸発器2の出口に接合される配管Du3と、凝縮器6の入口に接合される配管Du4とにより、圧縮機4が接続されている。圧縮機4は、図示が省略される制御部により駆動制御される。これにより、冷凍サイクルシステムにおける冷媒が、例えば、図3に示される矢印に沿って循環されることとなる。
図1において、絞り装置は、上述の冷凍サイクルシステムの配管に接合されるチューブ本体10と、チューブ本体10の内周部10aに固定されるガイドチューブ18と、ガイドチューブ18に一体に形成され冷媒の流量を調整する冷媒流量調整部を構成する弁座18V、および、ニードル部材20と、ニードル部材20を弁座18Vに対し近接する方向に付勢するコイルスプリング16と、コイルスプリング16の一方の端部を支持するばね受け部材22と、ニードル部材20の一端を受け止める円筒状のストッパ部材12と、を主な要素として含んで構成されている。
チューブ本体10の内周部10aにおける一端10E2から所定距離、離隔した中間部には、チューブ本体10の内径よりも小なる外径を有するガイドチューブ18の固定部18Aの外周部が固定されている。
ガイドチューブ18は、例えば、銅、真鍮、または、アルミニウム、あるいは、ステンレス鋼等の材料で機械加工により作られている。ガイドチューブ18は、チューブ本体10の内周部10aに固定される固定部18Aと、後述するニードル部材20のガイド軸20P2を摺動可能に案内するガイド部18Bとから構成されている。
ガイドチューブ18は、かしめ加工によるチューブ本体10の窪み10CA1および10CA2により形成される突起がその固定部18Aの外周部の溝18CA1および18CA2に食い込むことにより固定されている。ガイドチューブ18は、チューブ本体10の一端10E1に最も近いガイド部18Bの端部の外周部に、金属製のストッパ部材12を有している。
ストッパ部材12は、例えば、銅合金薄板材料でプレス加工により一様の厚さで成形されている。ストッパ部材12をプレス成型で形成したことにより、比較的安価に冷媒の体膨張による不具合を回避できる。銅合金薄板材料は、例えば、ストッパ部材12の内径の3%以上10%以内の厚さ、好ましくは、0.3mm以上0.9mm以内の厚さを有している。ストッパの側面の肉厚をストッパ部材12の内径に対し、3〜10%の肉厚としたことで、体膨張した液冷媒により、ストッパ部材12が径方向に変形しやすくなるとともに、液衝撃や不所望な外力の印加によって、ストッパが変形することがない。
ストッパ部材12の一端は、図2に拡大されて示されるように、かしめ加工によるストッパ部材12の窪み12CA1により形成される突起がガイド部18Bの端部の溝18CB1に食い込むことにより、ガイド部18Bに固定されている。そのかしめ加工による窪み12CA1は、ストッパ部材12の円周方向に沿って所定の間隔をもって複数の箇所、例えば、3箇所に形成されている。円筒状のストッパ部材12は、閉塞端部を他端に有し、コイルスプリング16及びばね受け部材22を覆うような構造となっている。ストッパ部材12は、ガイド部18Bからチューブ本体10の一端10E1側に向けて延びている。また、その閉塞端部は、平坦な内面を有している。その閉塞端部の内面は、調整ねじ20P4の端面20P5を受け止めるものとされる。調整ねじ20P4は、後述するニードル部材20のガイド軸20P2の一端に一体に形成され、ばね受け部材22の一端の雌ねじ22Aにねじ込まれる。ストッパ部材12の内側には、液状の冷媒が浸入する中空部14が形成されている。
ストッパ部材12の窪み12CA1以外の部分の内周面とガイド部18Bの端部の溝18CB1以外の外周面との間には、所定の隙間が形成される。従って、図1に示される矢印に沿ってチューブ本体10の一端10E1側から供給される冷媒が、その隙間や、ガイド部18Bとガイド軸20P2の隙間を通じてストッパ部材12の中空部14内に流入される。
また、ストッパ部材12における窪み12CA1から所定距離、閉塞端部に向って離隔した位置には、内部圧力逃がし機構の一部を構成する貫通孔12Hがガイド部18Bの外周面に向き合って形成されている。貫通孔12Hの直径は、例えば、ストッパ部材12の肉厚以上の寸法に設定されている。図2においては、貫通孔12Hの周縁がガイド部18Bの外周面に当接されることにより、貫通孔12Hが閉状態とされる。一方、図5に示されるように、中空部14内の圧力が所定の値以上に急激に上昇した場合、ストッパ部材12の胴部(中腹部)が膨らむことにより、貫通孔12Hの周縁がガイド部18Bの外周面から離隔され、その相互間に隙間が形成される。
従って、中空部14内の液状冷媒が、開状態とされる貫通孔12Hを介して矢印LQの示す方向に、即ち、ストッパ部材12の胴部(中腹部)の略半径方向に向けて、チューブ本体10の内周部10a内に放出されることとなる。また、ストッパ部材の側面に貫通孔12Hを設けたことにより、体膨張した液冷媒が貫通孔12Hを通過して配管内に流出するので弁が必要とされない。これにより、内部圧力逃がし機構が、ストッパ部材12の貫通孔12H、および、ガイド部18Bの外周面により形成されることとなる。なお、貫通孔12Hの数量は、斯かる例に限られることなく、複数の貫通孔が形成されてもよい。
ガイドチューブ18における後述する連通孔18Cよりも上流側部分には、ガイド部18Bが形成されている。ガイド部18Bの孔部18bには、ニードル部材20のガイド軸20P2が摺動可能に嵌合されている。
ガイドチューブ18における固定部18Aの弁座18Vの弁ポート18P、孔部18bは、共通の中心軸線上に形成されている。その際、ガイドチューブ18におけるガイド部18Bと、固定部18Aとが、一体に形成されているので弁座18Vの弁ポート18P、孔部18bは、その中心を互いに一致させるように共通の中心軸線上に高精度に加工することが容易となる。
固定部18Aにおける弁座18Vとガイド部18Bとの間には、連通孔18Cが弁座18Vの直下に形成されている。ガイドチューブ18をその半径方向に貫通する連通孔18Cは、弁ポート18Pを、ガイドチューブ18の外周部とチューブ本体10の内周部10aとの間に連通させる。
ガイドチューブ18における弁座18Vは、ニードル部材20における先細部20P1が挿入される弁ポート18Pを内部中央部に有している。弁ポート18Pは、所定の一様な直径で弁座18Vの中心軸線に沿って貫通する円形の開口を有している。なお、弁ポート18Pは、斯かる例に限られることなく、例えば、弁座18Vの中心軸線に沿って一端10E1に向けて末広状に貫通するものであってもよい。
ガイドチューブ18における弁座18Vよりも下流側部分には、弁ポート18Pの直径よりも内径が下流側に向けて徐々に大きくなる末広部18dが、固定部18Aの内側に形成されている。末広部18dは、円筒形の固定部18Aの内周部18eに連なっている。
ニードル部材20は、図2に示されるように、例えば、真鍮、または、ステンレス鋼等の材料で機械加工により作られ、弁座18Vに向かい合って形成される先細部20P1と、ガイド部18Bにおける孔部18bに摺動可能に嵌合されるガイド軸部20P2と、先細部20P1の基部に連なる張出部20Fおよび連結用突起片20fと、ガイド軸部20P2の先端に形成されるばね受け部材連結部20P3、および、調整ねじ20P4と、を主な要素として構成されている。
所定のテーパ角度を有する円錐台状の先細部20P1の最小径部は、ガイド軸部20P2の直径より僅かに小さく設定されている。先細部20P1は、ニードル部材20の調整ねじ20P4の端面20P5がストッパ部材12の閉塞端の内面に当接されるとき、弁ポート18Pの直径よりも大なる直径を有する基部、即ち、後述する張出部20Fとの連結部分を弁ポート18Pから所定距離、離隔した位置に有している。
ニードル部材20のばね受け部材連結部20P3には、ばね受け部材22が、かしめ加工により固定されている。ばね受け部材連結部20P3は、例えば、環状の溝で形成されている。ばね受け部材22は、かしめ加工によるばね受け部材22の窪み22CA1により形成される突起がばね受け部材連結部20P3の溝に食い込むことにより固定されている。上述のガイド部18Bに向き合うばね受け部材22のばね支持部22Fには、コイルスプリング16の一端が支持されている。側方に張り出すばね支持部22Fは、上述の窪み22CA1からガイド部18Bに対し近接する方向に所定距離、離隔した位置に一体に形成されている。コイルスプリング16の他端は、上述のガイド部18Bのばね受け部18fに支持されている。ガイド部18Bのばね受け部18fに連なる当接部の端面18gとばね受け部材22のばね支持部22Fの筒状部の端部22Gとは、所定の距離、離隔されている。ばね受け部材22のばね支持部22Fの筒状部には、コイルスプリング16が巻装されている。これにより、仮に、ニードル部材20が、他端10E2に向って所定値以上、移動せしめられた場合、ガイド部18Bの当接部の端面18gとばね支持部22Fの筒状部の端部22Gとが当接するのでニードル部材20の移動が規制されることとなる。従って、コイルスプリング16が、所定値以上に過剰に圧縮されることが回避される。
ニードル部材20のばね受け部材連結部20P3と一体に形成される調整ねじ20P4の雄ねじは、ばね受け部材22の内周部の雌ねじ22Aの孔にねじ込まれている。その雌ねじ22Aの孔は、上述の窪み22CA1からガイド部18Bに対し離隔する方向に延びている。調整ねじ20P4は、コイルスプリング16の付勢力を調整するものとされる。
絞り装置は、ニードル部材20の先細部20P1の外周部が、差圧(一端10E1側の冷媒の入口圧力と他端10E2側の冷媒の出口圧力との差)により、弁ポート18Pの開口端部の周縁に対しさらに離隔し始める離隔開始タイミングは、コイルスプリング16の付勢力に基づいて設定される。コイルスプリング16のばね定数は、所定の値に設定されている。
調整ねじ20P4により、コイルスプリング16の付勢力が調整された後、かしめ加工によるばね受け部材22の窪み22CA1により形成される突起が、ばね受け部材連結部20P3の溝に食い込むことによって、調整ねじ20P4のばね受け部材22に対する位置が、固定される。
調整ねじ20P4の端面20P5がストッパ部材12の閉塞端の平坦な内面に当接されるとき、ニードル部材20の先細部20P1の外周部における弁ポート18Pの開口端部に対応する位置において、先細部20P1の外周部が、弁ポート18Pの開口端部の周縁に対し所定の隙間を形成するように配置されている。その際、ニードル部材20の先細部20P1と弁ポート18Pの開口端部との間には、絞り部が形成される。絞り部とは、弁ポート18Pの周縁から先細部20P1の母線への垂線と、先細部20P1の母線との交点が、弁ポート18Pの縁から最も近い箇所(最狭部)をいう。この垂線が描く円錐面の面積が、絞り部の開口面積となる。
チューブ本体10内の冷媒の圧力が所定値以下の場合、調整ねじ20P4の端面20P5は、コイルスプリング16の付勢力と一次側配管Du1からの冷媒の圧力との差に応じた所定の圧力でストッパ部材12の閉塞端の内面に当接されている。
このような弁ポート18Pの開口端部の周縁に対して形成される所定の隙間の量により、上述の絞り部を通過する所定のブリード量が設定されることとなる。また、ニードル部材20のばね受け部材22における調整ねじ20P4の端面20P5は、ストッパ部材12の閉塞端の内面に当接されているのでコイルスプリング16の付勢力やニードル部材20に作用する二次側からの不所望な圧力により、ニードル部材20の先細部20P1が弁座18Vの弁ポート18Pの開口端に食い付くことが回避される。
上述のガイドチューブ18と、ガイドチューブ18の弁ポート18Pおよび孔部18bに挿入されたニードル部材20と、ニードル部材20の調整ねじ20P4が所定量、ねじ込まれたばね受け部材22と、ばね受け部材22とガイドチューブ18のガイド部18Bの端部との間に配されたコイルスプリング16と、により、ニードルサブアセンブリが形成される。
斯かる構成において、冷媒の圧力によるニードル部材20に作用する力がコイルスプリング16の付勢力を超えない場合、上述したように、冷媒が、一次側配管Du1を通じて供給されるとき、冷媒の圧力は、チューブ本体10の一端10E1、チューブ本体10の内周部10aとストッパ部材12の外周部との間、連通路18C、上述の絞り部を通過することにより減圧され、その後、冷媒が、ガイドチューブ18の固定部18Aの内周部18eを通じて他端10E2から所定のブリード量で排出される。
さらに、冷媒の圧力によるニードル部材20に作用する力がコイルスプリング16の付勢力を超える場合、上述の絞り部を通じて流れる冷媒が、弁ポート18Pの周縁からさらに離隔する方向にニードル部材20を押圧することとなる。これにより、図4に示されるように、差圧Pが値P1のとき、弁開度(絞り部の開口面積)VPが、所定の値V1である状態から差圧Pが差圧P1から増大するにつれて弁開度VPが特性線Laに従い線形的に増大することとなる。また、差圧Pが所定の値P2まで増大するとき、弁開度VPが定格弁開度としての所定の値V2に到達する。
さらにまた、絞り装置の温度が、何らかの原因により、例えば、ホットガスデフロスト運転等に起因して上昇し、ストッパ部材12の中空部14内の液冷媒の圧力が所定値以上に急激に上昇せしめられたときであっても、図5に示されるように、ストッパ部材12の胴部(中腹部)が膨らむことにより、中空部14内の液状冷媒が、開状態とされる貫通孔12Hを介して矢印LQの示す方向に、即ち、ストッパ部材12の半径方向に、チューブ本体10の内周部10a内に向けて容易に放出されることとなる。従って、異物が、外部から中空部14内に浸入する虞がなく、しかも、絞り装置に不具合を生じさせることがない。ガイド部18Bの嵌合部に向き合う貫通孔12Hをストッパ部材12に設けたことにより、ストッパ部材12内の圧力上昇を抑制できるとともに、通常運転時にストッパ部材12の内部に流体内の異物が流入する虞がない。よって、異物により作動性が損なわれることがない。なお、ストッパ部材12の弾性変形により液冷媒が放出された後は、ストッパ部材12は、図2に示される初期の形状状態に戻るため、ブリード流量の変化や、弁開度設定値などの性能変化は、ない。
図6(A)は、本発明に係る絞り装置の一例に用いられるニードルサブアセンブリの他の一例の構成を拡大して示す。なお、図6(A)において、図1に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符合を付して示し、その重複説明が省略される。
ニードルサブアセンブリは、ガイドチューブ28と、ガイドチューブ28の弁ポート28Pおよび孔部28bに挿入されたニードル部材20と、ニードル部材20の調整ねじ20P4が所定量、ねじ込まれたばね受け部材22と、ばね受け部材22とガイドチューブ28のガイド部28Bの端部との間に配されたコイルスプリング16と、を含んで構成されている。
ニードルサブアセンブリは、ガイドチューブ28と、ガイドチューブ28の弁ポート28Pおよび孔部28bに挿入されたニードル部材20と、ニードル部材20の調整ねじ20P4が所定量、ねじ込まれたばね受け部材22と、ばね受け部材22とガイドチューブ28のガイド部28Bの端部との間に配されたコイルスプリング16と、を含んで構成されている。
ガイドチューブ28は、例えば、銅、真鍮、または、アルミニウム、あるいは、ステンレス鋼等の材料で機械加工により作られている。ガイドチューブ28は、図1に示されるチューブ本体10の内周部10aに固定される固定部28Aと、ニードル部材20のガイド軸20P2を摺動可能に案内するガイド部28Bとから構成されている。
ガイドチューブ28は、かしめ加工によるチューブ本体10の窪み10CA1および10CA2により形成される突起がその固定部28Aの外周部の溝28CA1および28CA2に食い込むことにより固定されている。ガイドチューブ28は、チューブ本体10の一端10E1に最も近いガイド部28Bの端部の外周部に、金属製のストッパ部材32を有している。円筒状のストッパ部材32は、例えば、銅合金薄板材料でプレス加工により一様の厚さで成形されている。銅合金薄板材料は、例えば、ストッパ部材32の内径の3%以上10%以内の厚さ、好ましくは、0.3mm以上0.9mm以内の厚さを有している。
ストッパ部材32の一端は、かしめ加工によるストッパ部材32の窪み32CA1により形成される突起がガイド部28Bの端部の溝28CB1に食い込むことにより、ガイド部28Bに固定されている。そのかしめ加工による窪み32CA1は、ストッパ部材32の円周方向に沿って所定の間隔をもって複数の箇所、例えば、3箇所に形成されている。ストッパ部材32は、閉塞端部を他端に有し、コイルスプリング16及びばね受け部材22を覆うような構造となっている。
ストッパ部材32は、ガイド部28Bからチューブ本体10の一端10E1側に向けて延びている。また、その閉塞端部は、平坦な内面を有している。その閉塞端部の内面は、調整ねじ20P4の端面20P5を受け止めるものとされる。ストッパ部材32の内側には、液状の冷媒が浸入する中空部24が形成されている。
ストッパ部材32の窪み32CA1以外の部分の内周面とガイド部28Bの端部の溝28CB1以外の外周面との間には、所定の隙間が形成される。従って、チューブ本体10の一端10E1側から供給される冷媒が、その隙間や、ガイド部28Bとガイド軸20P2の隙間を通じてストッパ部材32の中空部24内に流入される。
また、ストッパ部材32における窪み32CA1から所定距離、その閉塞端部に向って離隔した位置には、図6(B)に部分的に拡大されて示されるように、内部圧力逃がし機構の一部を構成する舌状片32Vが、弾性変位可能に形成されている。舌状片32Vの基端部は、ストッパ部材32における他の部分と一体に形成されている。舌状片32Vの末端部は、それ自体の弾性力に基づいて開口部32aの内周縁に対し近接または離隔可能とされる。ガイド部28Bの内部における舌状片32Vに対向する部分には、連通路28Rが形成されている。連通路28Rの一端は、中空部24内に開口し、連通路28Rの他端は、舌状片32Vに向き合ってガイド部28Bの外周面に開口している。連通路28Rの他端の開口径は、図6(B)に部分的に拡大されて示されるように、舌状片32Vの末端部の幅Wよりも小に設定されている。
図6(A)においては、例えば、中空部24内の圧力が所定の値以上に急激に上昇した場合、舌状片32Vの末端部が、連通路28Rの他端の開口端を開放するように、ガイド部28Bの外周面から離隔した状態を示す。これにより、中空部24内の液状冷媒が、連通路28Rを介して矢印LQの示す方向に、即ち、下流側に向けてチューブ本体10の内周部10a内に放出されることとなる。
ガイドチューブ28における後述する連通孔28Cよりも上流側部分には、ガイド部28Bが形成されている。ガイド部28Bの孔部28bには、ニードル部材20のガイド軸20P2が摺動可能に嵌合されている。
ガイドチューブ28における固定部28Aの弁座28Vの弁ポート28P、孔部28bは、共通の中心軸線上に形成されている。その際、ガイドチューブ28におけるガイド部28Bと、固定部28Aとが、一体に形成されているので弁座28Vの弁ポート28P、孔部28bは、その中心を互いに一致させるように共通の中心軸線上に高精度に加工することが容易となる。
固定部28Aにおける弁座28Vとガイド部28Bとの間には、連通孔28Cが弁座28Vの直下に形成されている。ガイドチューブ28をその半径方向に貫通する連通孔28Cは、弁ポート28Pを、ガイドチューブ28の外周部とチューブ本体10の内周部10aとの間に連通させる。
ガイドチューブ28における弁座28Vは、ニードル部材20における先細部20P1が挿入される弁ポート28Pを内部中央部に有している。弁ポート28Pは、所定の一様な直径で弁座28Vの中心軸線に沿って貫通する円形の開口を有している。なお、弁ポート28Pは、斯かる例に限られることなく、例えば、弁座28Vの中心軸線に沿って一端10E1に向けて末広状に貫通するものであってもよい。
ガイドチューブ28における弁座28Vよりも下流側部分には、弁ポート28Pの直径よりも内径が下流側に向けて徐々に大きくなる末広部28dが、固定部28Aの内側に形成されている。末広部28dは、円筒形の固定部28Aの内周部28eに連なっている。
斯かる構成において、絞り装置の温度が、何らかの原因により、例えば、ホットガスデフロスト運転等に起因して上昇し、ストッパ部材32の中空部24内の圧力が所定値以上に急激に上昇せしめられたときであっても、図6(A)に示されるように、ストッパ部材32の舌状片32Vの末端部が、連通路28Rの他端の開口端を開放するように、中空部24内の圧力に起因して離隔されるとき、中空部24内の液状冷媒が、開状態とされる連通路28Rを介して矢印LQの示す方向に、即ち、下流側にチューブ本体10の内周部10a内に向けて容易に放出されることとなる。従って、異物が、通常、外部から中空部24内に浸入する虞がなく、しかも、絞り装置に不具合を生じさせることない。
図7は、本発明に係る絞り装置の一例に用いられるニードルサブアセンブリのさらなる他の一例の構成を拡大して示す。なお、図7において、図1に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符合を付して示し、その重複説明が省略される。
ニードルサブアセンブリは、ガイドチューブ18と、ガイドチューブ18の弁ポート18Pおよび孔部18bに挿入されたニードル部材20と、ニードル部材20の調整ねじ20P4が所定量、ねじ込まれたばね受け部材22と、ばね受け部材22とガイドチューブ18のガイド部18Bの端部との間に配されたコイルスプリング16と、を含んで構成されている。
ニードルサブアセンブリは、ガイドチューブ18と、ガイドチューブ18の弁ポート18Pおよび孔部18bに挿入されたニードル部材20と、ニードル部材20の調整ねじ20P4が所定量、ねじ込まれたばね受け部材22と、ばね受け部材22とガイドチューブ18のガイド部18Bの端部との間に配されたコイルスプリング16と、を含んで構成されている。
図1に示される例においては、ストッパ部材12における窪み12CA1から所定距離、閉塞端部に向って離隔した位置に、内部圧力逃がし機構の一部を構成する貫通孔12Hがガイドチューブ18のガイド部18Bの外周面に向き合って形成されているが、その代わりに、図7に示される例においては、内部圧力逃がし機構の一部を構成する貫通孔42Hがガイドチューブ18のガイド部18Bの外周面から離隔した位置に設けられるとともに、貫通孔42Hを開閉する舌状片36がストッパ部材42の外周部に接合されるものとされる。
ストッパ部材42は、例えば、銅合金薄板材料でプレス加工により一様の厚さで成形されている。銅合金薄板材料は、例えば、ストッパ部材12の内径の3%以上10%以内の厚さ、好ましくは、0.3mm以上0.9mm以内の厚さを有している。
ストッパ部材42の一端は、かしめ加工によるストッパ部材42の窪み42CA1により形成される突起がガイド部18Bの端部の溝18CB1に食い込むことにより、ガイド部18Bに固定されている。そのかしめ加工による窪み42CA1は、ストッパ部材42の円周方向に沿って所定の間隔をもって複数の箇所、例えば、3箇所に形成されている。円筒状のストッパ部材42は、閉塞端部を他端に有し、コイルスプリング16及びばね受け部材22を覆うような構造となっている。
ストッパ部材42は、ガイド部18Bからチューブ本体10の一端10E1側に向けて延びている。また、その閉塞端部は、平坦な内面を有している。その閉塞端部の内面は、調整ねじ20P4の端面20P5を受け止めるものとされる。ストッパ部材42の内側には、液状の冷媒が浸入する中空部24が形成されている。
ストッパ部材42の窪み42CA1以外の部分の内周面とガイド部18Bの端部の溝18CB1以外の外周面との間には、所定の隙間が形成される。従って、チューブ本体10の一端10E1側から供給される冷媒が、その隙間を通じてストッパ部材42の中空部24内に流入される。
また、ストッパ部材42における窪み42CA1から所定距離、閉塞端部に向って離隔した位置には、内部圧力逃がし機構の一部を構成する円形の貫通孔42Hが形成されている。貫通孔42Hは、中空部24に連通している。貫通孔42Hの直径は、例えば、ストッパ部材42の肉厚以上の寸法に設定されている。貫通孔42Hの周縁には、貫通孔42Hを開閉する舌状片36が接合されている。舌状片36の基端部は、ストッパ部材42における窪み42CA1に近接した位置に接合されている。舌状片36の末端部は、弾性変位可能とされ、ストッパ部42の外周面に当接し貫通孔42Hを閉状態とする第1の位置と、中空部24内の圧力により貫通孔42Hから離隔され貫通孔42Hを開状態とする第2の位置とをとるものとされる。図7においては、舌状片36の末端部の第2の位置を示す。これにより、中空部24内の液状冷媒が、開状態とされる貫通孔42Hを介してチューブ本体10の内周部10a内に矢印LQの示す方向に、即ち、上流側に向けて放出されることとなる。
斯かる構成において、絞り装置の温度が、何らかの原因により、例えば、ホットガスデフロスト運転等に起因して上昇し、ストッパ部材42の中空部24内の圧力が所定値以上に急激に上昇せしめられたときであっても、図7に示されるように、ストッパ部材42の舌状片36の末端部が、貫通孔42Hを開状態とするように、中空部24内の圧力に起因して離隔されるとき、中空部24内の液状冷媒が、貫通孔42Hを介してチューブ本体10の内周部10a内に容易に矢印LQの示す方向に、即ち、上流側に向けて放出されることとなる。従って、異物が、通常、外部から中空部24内に浸入する虞がなく、しかも、絞り装置に不具合を生じさせることない。
図8は、本発明に係る絞り装置の一例に用いられるニードルサブアセンブリのさらなる他の一例の構成を拡大して示す。なお、図8において、図7に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符合を付して示し、その重複説明が省略される。
図7に示されるストッパ部材42の舌状片36は、中空部24内の液状冷媒を上流側に向けて放出するものとされるが、その代わりに、図8に示されるストッパ部材42の舌状片38は、中空部24内の液状冷媒を下流側に向けて放出するものとされる。貫通孔42Hの周縁には、貫通孔42Hを開閉する舌状片38が接合されている。舌状片38の基端部は、ストッパ部材42における窪み42CA1から離隔した貫通孔42Hに隣接した位置に接合されている。舌状片38の末端部は、弾性変位可能とされ、ストッパ部42の外周面に当接し貫通孔42Hを閉状態とする第1の位置と、中空部24内の圧力により貫通孔42Hから離隔され貫通孔42Hを開状態とする第2の位置とをとるものとされる。図8においては、舌状片38の末端部の第2の位置を示す。斯かる構成においても、絞り装置の温度が、何らかの原因により、例えば、ホットガスデフロスト運転等に起因して上昇し、ストッパ部材42の中空部24内の圧力が所定値以上に急激に上昇せしめられたときであっても、中空部24内の液状冷媒が、開状態とされる貫通孔42Hを介してチューブ本体10の内周部10a内に矢印LQの示す方向に、即ち、下流側に向けて放出されることとなる。
なお、上述の実施例は、図面を参照して詳述してきたが、本発明の一例が適用され得る具体的な構成は、これらの実施例に限られものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等(例えば、孔の位置、形状や、各部部材の形状等)があっても、本発明に含まれる。また、本明細書中の説明では、液冷媒の体膨張が起こる原因の一例として、ホットガスデフロスト方式を用いるシステムの一例を示した。しかし、液冷媒の体膨張が起こる他の原因としては、これ以外の通常の冷房専用冷凍サイクルや、ヒートポンプサイクルなどの様々な冷凍サイクルで使用する場合の絞り装置部分の温度上昇(急な温度上昇に限られない)も原因として挙げられる。さらに、絞り装置部分の温度上昇は、冷凍サイクル運転中に起こるとも限らず、非運転中に起きることもあり得る。
10 チューブ本体
12、32、42 ストッパ部材
12H、42H 貫通孔
14、24 中空部
16 コイルスプリング
18、28 ガイドチューブ
18B、28B ガイド部
28R 連通路
18P 弁ポート
18V 弁座
20 ニードル部材
20P1 先細部
20P2 ガイド軸
22 ばね受け部材
32V、36,38 舌状片
12、32、42 ストッパ部材
12H、42H 貫通孔
14、24 中空部
16 コイルスプリング
18、28 ガイドチューブ
18B、28B ガイド部
28R 連通路
18P 弁ポート
18V 弁座
20 ニードル部材
20P1 先細部
20P2 ガイド軸
22 ばね受け部材
32V、36,38 舌状片
Claims (5)
- 冷媒を供給する配管に配され、該配管内に連通する開口端部を両端に有するチューブ本体と、
前記チューブ本体の内周部に配され、弁ポートを有する弁座と、
前記弁座の弁ポートに対し近接または離隔可能に配され該弁ポートの開口面積を制御する先細部と、該先細部の末端に連なり前記弁ポートに対し離隔し前記冷媒の流れの上流側に向けて延びるガイド軸部と、を有するニードル部材と、
前記チューブ本体の内周部における前記弁座の位置よりも前記冷媒の流れの上流側に配され、前記ニードル部材のガイド軸部が摺動可能に配されるガイド部と、
前記ガイド部と前記チューブ本体の一方の開口端部との間に配され、前記ニードル部材を前記弁座の弁ポートに対し近接する方向に付勢する付勢部材と、
前記ニードル部材のガイド軸部および前記付勢部材を包囲するように前記ガイド部の端部に設けられ、前記冷媒が浸入する中空部を有する弾性変位可能なストッパ部材と、
前記ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、該中空部内の内部圧力を前記チューブ本体の内周部に向けて逃がす内部圧力逃がし機構と、
を具備して構成される絞り装置。 - 前記内部圧力逃がし機構は、前記ガイド部の外周面と、該ガイド部の外周面に対向して前記ストッパ部材に形成される貫通孔と、から形成され、
前記ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、前記ストッパ部材の貫通孔の周縁が前記ガイド部の外周面から離隔され、前記貫通孔が前記中空部に連通することを特徴とする請求項1記載の絞り装置。 - 前記内部圧力逃がし機構は、前記ガイド部に設けられ前記ストッパ部材の中空部と該ガイド部の外周面とを連通させる連通路と、該ガイド部の外周面に開口する前記連通路における開口端を開閉する舌状片とから形成され、
前記ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、前記舌状片が前記連通路における開口端を開状態とすることを特徴とする請求項1記載の絞り装置。 - 前記内部圧力逃がし機構は、前記ストッパ部材の胴部に形成される貫通孔と、該貫通孔を開閉する舌状片とから形成され、
前記ストッパ部材の中空部内の圧力が所定値以上となる場合、前記舌状片が前記貫通孔を開状態とすることを特徴とする請求項1記載の絞り装置。 - 蒸発器と、圧縮機、および、凝縮器とを備え、
請求項1乃至請求項4のうちのいずれかに記載の絞り装置が、前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口との間に配される配管に設けられることを特徴とする冷凍サイクルシステム。
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