(57)【要約】【課題】信頼性を損ねることなく、気液２相冷媒流が絞り部を通過することに伴う不連続な冷媒通過音と圧力変動に起因する振動音とを低減した膨張弁を提供する。また、このような膨張弁を用いることにより膨張弁入り口側の冷媒通過音を低減した冷凍装置を提供する。【解決手段】弁本体１と、弁本体１内部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、冷媒流通路２に形成された第１絞り部４と、冷媒流通路２における第１絞り部４の上流側に形成された第２絞り部５とを有する構造とする。第１絞り部４は、少なくとも開度可変とするが、全閉可能としてもよい。第２絞り部５を全閉不能とする。また、第２絞り部５は、第２弁体部１４の外周面又は第２弁孔９の内周面の少なくとも何れか一方をテーパ面とし、さらに、何れか一方に弁体３の進退方向に延びる溝部１５を形成して、両者の間に複数の略独立の通路１６を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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第１絞り部と、冷媒流通路における第１絞り部の上流側に形成された第２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仕切壁には第１弁孔が形成され、第２仕切壁には第２弁孔が形成され、
弁体は、外周面がテーパ状に形成され、かつ、このテーパ状の外周面が第１弁孔の弁座に当接し得る第１弁体部と外周面が第２弁孔の内周面に対向する第２弁体部とを備えた棒状部材からなり、
第１絞り部は、第１弁孔の弁座に対し第１弁体部を進退させることにより、第１弁孔と第１弁体部との間に形成されるものであって、全閉可能かつ開度可変に形成され、
第２絞り部は、相互に対向する第２弁孔の内周面と弁体の第２弁体部の外周面との何れか一方に弁体の進退方向に延びる複数の溝部を形成し、この複数の溝部とこの溝部に対向する第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面とにより、複数の略独立の通路が形成されたものであり、さらに、第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面の少なくとも何れか一方が弁体の中心軸に対し傾斜するテーパ面に形成されてなることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
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第１絞り部と、冷媒流通路における第１絞り部の上流側に形成された第２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仕切壁には第１弁孔が形成され、第２仕切壁には第２弁孔が形成され、
弁体は、外周面がテーパ状に形成され、かつ、このテーパ状の外周面が第１弁孔に対向する第１弁体部と外周面が第２弁孔の内周面に対向する第２弁体部とを備えた棒状部材からなり、
第１絞り部は、第１弁孔の弁座に対し第１弁体部を進退させることにより、第１弁孔と第１弁体部との間に形成されるものであって、開度可変に形成され、
第２絞り部は、相互に対向する第２弁孔の内周面と弁体の第２弁体部の外周面との何れか一方に弁体の進退方向に延びる複数の溝部を形成し、この複数の溝部とこの溝部に対向する第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面とにより、複数の略独立の通路が形成されたものであり、さらに、第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面の少なくとも何れか一方が弁体の中心軸に対し傾斜するテーパ面に形成されてなることを特徴とする膨張弁。
【請求項３】
前記複数の溝部が等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の膨張弁。
【請求項４】
前記第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面の双方を、互いに平行なテーパ面に形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の膨張弁。
【請求項５】
前記弁体は、前記棒状部材の先端部に第１弁体部が形成され、前記棒状部材の中間部に第２弁体部が形成され、
第２弁体部の外周面及び第２弁孔の内周面は弁体の先端部に向かって先細のテーパ面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の膨張弁。
【請求項６】
前記複数の溝部は、第２弁体部の外周面を構成するテーパ面に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の膨張弁。
【請求項７】
前記第２弁体部の外周面を構成するテーパ面の上流側端部は、第２絞り部の最小から最大の何れの開度においても第２弁孔内に位置するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の膨張弁。
【請求項８】
前記第２絞り部から第１弁孔に至る冷媒通路における第１弁孔の入口側部に拡大空間部を形成するとともに、第２絞り部の最小から最大の何れの開度においても、第２弁体部の外周面を構成するテーパ面の下流側端部が拡大空間部内に位置するように構成されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項記載の膨張弁。
【請求項９】
前記第１絞り部入口側における第１弁体部と第１弁孔との間隙は、第１絞り部及び第２絞り部の何れの開度においても、前記第２絞り部における第２弁体部と第２弁孔との最小間隙より小さいことを特徴とする請求項５〜８の何れか１項記載の膨張弁。
【請求項１０】
前記第２弁体部の外周面を成すテーパ面及び第２弁孔の内周面を成すテーパ面は、同一のテーパ角度に形成され、さらに、前記第１弁体部の外周面を構成するテーパ面のテーパ角度は、前記第２弁孔の内周面を成すテーパ面のテーパ角度より大きいことを特徴とする請求項５〜９の何れか１項記載の膨張弁。
【請求項１１】
前記第２弁孔の内周面を成すテーパ面のテーパ角度は、略５度〜略６０度であることを特徴とする請求項１０記載の膨張弁。
【請求項１２】
前記弁体における前記第２弁体部の上流側端部に連結される連結部の直径は、第２弁体部を構成するテーパ面における最大外周部の直径より小さいことを特徴とする請求項５〜１１の何れか１項記載の膨張弁。
【請求項１３】
前記第２弁体部の外周面の上流側端部と前記弁体における前記第２弁体部の上流側端部に連結される連結部と間に、第２弁体部の外周面の上流側端部から前記連結部の外周面に向かってテーパ状に縮径する第２異径接合部が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の膨張弁。
【請求項１４】
前記第２弁体部の外周面の下流側端部と第１弁体部の外周面の上流側端部との間に、第２弁体部の外周面の下流側端部から前記第１弁体部の外周面の上流側端部に向かってテーパ状に縮径する第１異径接合部が形成され、第１異径接合部のテーパ角度が第１弁体部のテーパ状外周面のテーパ角度より大きいことを特徴とする請求項５〜１３の何れか１項に記載の膨張弁。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項に記載の膨張弁を使用してなる冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の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１１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１２に示すような電動膨張弁が用いられている。
【０００３】
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第１弁体部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。
【０００４】
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１１に従って説明する。なお、この図１１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。
【０００５】
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。
【０００６】
以上のように動作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不連続状態となって圧力変動を発生する。その結果、液冷媒とガス冷媒が交互に絞り部を通過することに伴う不連続な冷媒流動音、いわゆる「チュルチュル」音と、気液２相冷媒流が絞り部を通過することに伴う冷媒流の圧力変動に起因する振動音とを発生していた。
【０００７】
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がある。また、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のように弁孔をな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な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ネジ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。
【特許文献１】特開平７−１４６０３２号公報
【特許文献２】特開平１１−３２５６５８号公報
【特許文献３】特開平５−３２２３８１号公報
【特許文献４】特開平５−２８８２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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だけでは、減圧時に発生する運動エネルギを低減することはできるが、気液２相流時の流量変動を抑制する効果が小さい。このため、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が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。
【００１１】
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。
【００１２】
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２相冷媒流が絞り部を通過することに伴う不連続な冷媒流動音と気液２相冷媒流が絞り部を通過することに伴う圧力変動に起因する振動音と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における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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の課題解決手段に係る膨張弁は、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第１絞り部と、冷媒流通路における第１絞り部の上流側に形成された第２絞り部とを有する。また、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仕切壁とを備えている。さらに、第１仕切壁には第１弁孔が形成され、第２仕切壁には第２弁孔が形成されている。また、弁体は、外周面がテーパ状に形成され、かつ、このテーパ状の外周面が第１弁孔の弁座に当接する第１弁体部と外周面が第２弁孔の内周面に対向する第２弁体部とを備えた棒状部材からなる。第１絞り部は、第１弁孔の弁座に対し第１弁体部を進退させることにより、第１弁孔と第１弁体部との間に形成されるものであって、全閉可能かつ開度可変に形成されている。第２絞り部は、相互に対向する第２弁孔の内周面と弁体の第２弁体部の外周面との何れか一方に、弁体の進退方向に延びる複数の溝部が形成されたものである。そして、第２絞り部は、この複数の溝部とこの溝部に対向する第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面とにより、複数の略独立の通路が形成されたものである。さらに、第２絞り部における第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面の少なくとも何れか一方が、弁体の中心軸に対し傾斜するテーパ面に形成されている。第１の課題解決手段に係る膨張弁は、以上の構成を特徴とする。
【００１４】
上記第１の課題解決手段に係る膨張弁によれば、第２絞り部から第１絞り部へ冷媒を流通させることにより、第１絞り部における絞り量を少なくし、第１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。これにより、第１絞り部における圧力変動を低減している。ここにおいて、第２絞り部は、第２弁体部と第２弁孔との間に形成された複数の略独立の通路により形成されているので、第１絞り部入口側においてスラグ流あるいはプラグ流における音を発生する圧力変動エネルギを分散して音発生エネルギの集中を排除することができる。また、この複数の独立の通路により気泡の細分化が行われる。この結果、第１の課題解決手段に係る膨張弁によれば、液冷媒とガス冷媒が交互に第１絞り部を通過することに伴う不連続な冷媒流動音、いわゆる「チュルチュル」音、及び冷媒流の圧力変動に起因する振動音が低減される。
【００１５】
また、第１の課題解決手段に係る膨張弁において、複数の略独立の通路は、第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面の何れか一方に弁体の進退方向に延びる複数の溝部を形成したものである。このため、弁体の進退により溝部と第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面の重なり長さを変化させることができるとともに、第１絞り部の冷媒流通抵抗と第２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、第１の課題解決手段に係る膨張弁によれば、膨張弁の負荷の変動に対し、第１絞り部と第２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容易となり、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。
【００１６】
また、第１の課題解決手段に係る膨張弁においては、前記第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面の少なくとも何れか一方がテーパ面に形成されている。このため、第２弁孔の内周面と第２弁体部の外周面との間にゴミが噛み込み、弁体の動作不良が起こるのを回避することができる。この間隙は、第２絞り部を最大絞り時に必要な最小寸法の間隙に設定されるものであって、通常弁体を進退させるのに支障を生じない程度の最小寸法とされる。また、第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面をともに弁体の中心線と平行なストレートな面に形成したものでは、両面間の間隙は、弁体の進退位置に関係なく常に一定となる。このため、両面間の間隙に、冷媒流中に含まれるゴミが一端噛み込むと外れなくなり、ゴミが堆積して終には弁体の動作不良を招く恐れがある。ところが、上述のように、両面の何れか一方をテーパ面に形成した場合には、弁体を進退させて第２絞り部を開閉することにより、両面間の間隙が大小変化する。したがって、第１の課題解決手段に係る膨張弁によれば、第２絞り部を開いたときに、一旦噛み込んだゴミを流して除去することができ、弁体の動作不良を回避することができる。
【００１７】
また、第１の課題解決手段に係る膨張弁においては、第１絞り部を全閉可能としているので、第１絞り部を全閉するまで必要な絞り量を確保することができる。また、従来Ａ方法のように第１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。
【００１８】
また、上記複数の略独立の通路は第２弁体部の外周面又は第２弁孔の内周面に上下方向に形成しているので、容易に製作することができる。
次に、本発明の第２の課題解決手段に係る膨張弁は、第１の課題解決手段の膨張弁と比較して、第１弁体部を第１弁孔に対向させて開度可変とした点、すなわち、第１絞り部を全閉可能としていない点で、本発明の第１の課題解決手段に係る膨張弁と相違する。したがって、第１の課題解決手段と同様に、第２絞り部から第１絞り部へ冷媒を流通させることにより、第１絞り部における圧力変動を低減することができる。また、複数の略独立の通路により形成される第２絞り部において音発生エネルギの集中を排除することにより、不連続な冷媒流動音及び冷媒流の圧力変動に起因する振動音が低減することができる。また、弁体の進退により、第１絞り部の冷媒流通抵抗と第２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。また、第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面の少なくとも何れか一方をテーパ面に形成しているので、第２弁孔の内周面と第２弁体部の外周面との間にゴミが噛み込み、弁体の動作不良が起こるのを回避することができる。
【００１９】
また、このような第１及び第２の課題解決手段に係る膨張弁において、複数の溝部を等間隔に形成することが好ましい。このようにすると、複数の独立の通路を等間隔に形成することができる。これにより、複数の独立の通路に対する冷媒流の分散を均等に行うことができるとともに、エネルギ分散効果を最大限に発揮させることができる。
【００２０】
また、第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面をともに互いに平行なテーパ面に形成してもよい。仮に、第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面の一方のみがテーパ面であったり、テーパ角度が異なったりしていると、第２絞り部の開度を大きくしたときに両面間の間隙が大きくなり、複数の溝部による冷媒流分散効果が低下することが考えられる。これに対し上述のように第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面の双方を互いに平行なテーパ面に形成すると、第２絞り部の開度調節時の第２弁孔の内周面と第２弁体部の外周面との間の間隙の変化を少なくすることができる。したがって、第２絞り部の弁開度に関係なく複数の独立の通路による冷媒分散が適切に行われ、冷媒通過音の低減効果を発揮させることができる。
【００２１】
また、上記第１の課題解決手段及び第２の課題解決手段に係る膨張弁において、次のように構成してもよい。前記弁体は、前記棒状部材の先端部に第１弁体部が形成され、前記棒状部材の中間部に第２弁体部が形成されたものとする。また、第２弁体部の外周面及び第２弁孔の内周面は弁体の先端部に向かって先細のテーパ面に形成する。このように構成すると、第２絞り部を構成する第２弁体部の外周面及び第２弁孔の内周面を、弁体の軸方向に長くすることができるとともに、これら面の直径を大きくすることができる。したがって、溝部を長くすることができるとともに、溝部の形状、本数などの設計上の制約を少なくすることができる。
【００２２】
また、前記複数の溝部を、第２弁体部の外周面を構成するテーパ面に形成してもよい。このように構成すると、棒状部材の外周面に溝部を加工することができるので、溝部の加工作業が容易になる。
【００２３】
また、前記第２弁体部の外周面を構成するテーパ面の上流側端部は、第２絞り部の最小から最大の何れの開度においても第２弁孔内に位置するように構成することが好ましい。このように構成することにより、次のような作用効果を奏することができる。第２弁体部の外周面を構成するテーパ面が第２弁孔の上流側に突出していると、複数の溝部により形成される通路で気泡が細分化される前に、第２弁孔の上流側に突出している第２弁体部の外周面を構成するテーパ面で冷媒流が乱される。しかし、この乱れは気泡の細分化には寄与せずに冷媒流れを乱すため、新たな騒音発生の要因を形成することになる。したがって、第２弁体部の外周面を構成するテーパ面が第２弁孔の上流側に突出しないように形成することにより、より一層冷媒通過音を軽減することができる。
【００２４】
また、第２絞り部から第１弁孔に至る冷媒通路における第１弁孔の入口側部に拡大空間部を形成する。そして、第２絞り部の最小から最大の何れの開度においても、第２弁体部の外周面を構成するテーパ面の下流側端部が拡大空間部内に位置するように構成することが好ましい。第２絞り部から第１弁孔に至る冷媒通路において、第１弁孔の入口側部に拡大空間部を形成することにより、第２絞り部通過後の冷媒流が拡大部で乱されて、気泡の細分化がさらに進められる。特に、この場合において、第２弁体部の外周面を構成するテーパ面の下流側端部が第２弁孔内に位置するように形成されている場合は、第２弁孔から拡大空間部に流出する際の流れが急激に変動するため抵抗が大きくなり、新たな騒音発生要因を発生することになる。しかしながら、本発明では、第２弁体部の外周面を構成するテーパ面の下流側端部を拡大空間部内に位置するように構成しているので、溝部で整流された冷媒を拡大空間部内にスムーズに流入させることができる。この結果、拡大空間内で２相流を掻き乱して気泡を細分化することができ、冷媒通過音をより一層軽減することができる。
【００２５】
また、第１絞り部及び第２絞り部の何れの開度においても、第１絞り部入口側における第１弁体部と第１弁孔との間隙を、前記第２絞り部における第２弁体部と第２弁孔との最小間隙より小さく形成することが好ましい。ここで、第１絞り部入口側における第１弁体部と第１弁孔との間隙とは、第１弁体部のテーパ面に垂直な方向で測ったこのテーパ面から第１弁孔の入口側角部までの距離をいう。また、第２絞り部における第２弁体部と第２弁孔との最小間隙とは、第２弁体部のテーパ面に垂直な方向で測ったこのテーパ面から第２弁孔のテーパ面までの距離のうちの最小距離をいう。この最小距離となる位置は、第２弁体部のテーパ面のテーパ角度と第２弁孔のテーパ面のテーパ角度と比較してどちらが大きいかにより異なってくる。すなわち、第２弁体部のテーパ面のテーパ角度が第２弁孔のテーパ面のテーパ角度より大きい場合は、第２弁体部のテーパ面の上流側端部の位置であり、小さい場合は第２弁孔の下流側端部の位置であり、同一の場合はいずれの位置でも同一となる。このようにすれば、第１絞り部の絞り効果を第２絞り部の絞り効果より大きくし、第１絞り部を主絞り部として作用させることができるとともに、第２絞り部を設けることに起因するゴミ詰まりの確率が高くなることもない。
【００２６】
また、前記第２弁体部の外周面を成すテーパ面及び第２弁孔の内周面を成すテーパ面は、同一のテーパ角度に形成され、さらに、前記第１弁体部の外周面を構成するテーパ面のテーパ角度は、第２弁孔の内周面を成すテーパ面のテーパ角度より大きくすることが好ましい。このようにすれば、弁体の進退に伴う第１絞り部の絞り効果の変化を第２絞り部のそれより大きくすることができる。
【００２７】
また、この場合における第２弁孔の内周面を成すテーパ面のテーパ角度は、略５度〜略６０度とすることが好ましい。下限を略５度としたのは、第２絞り部が全開に向かうときに、複数の溝部のネジ山とこのネジ山に対向する第２弁孔の内周面との間隙に噛み込んだゴミを除去可能とする下限の値である。また、上限を略６０度としたのは、複数の溝部の必要長さから割り出された十分条件値である。
【００２８】
また、前記弁体における前記第２弁体部の上流側端部に連結される連結部の直径を、第２弁体部を構成するテーパ面における最大外周部の直径より小さくすることが好ましい。このように構成すれば、弁本体内部に流入する冷媒流がこの連結棒により阻害されて、第２絞り部に流入する前に乱されることが軽減されるので、冷媒通過音を大きくする要因を排除することができる。
【００２９】
また、前記第２弁体部の外周面の上流側端部と前記弁体における前記第２弁体部の上流側端部に連結される連結部と間に、第２弁体部の外周面の上流側端部から前記連結部の外周面に向かってテーパ状に縮径する第２異径接合部を形成することが好ましい。このようにすると、弁本体内部に流入した冷媒流が第２絞り部に流入するまでの乱れがより少なくなる。したがって、冷媒通過音を大きくする要因をさらに排除することができる。
【００３０】
また、前記第２弁体部の外周面の下流側端部と第１弁体部の外周面の上流側端部との間に、第２弁体部の外周面の下流側端部から前記第１弁体部の外周面の上流側端部に向かってテーパ状に縮径する第１異径接合部を形成する。さらに、この第１異径接合部のテーパ角度を前記第１弁体部のテーパ状外周面のテーパ角度より大きくすることが好ましい。このような第１異径接合部を形成することにより、弁体の長さを長くすることなく、第１弁孔の大きさ及び第２弁孔の大きさをそれぞれに適した直径に形成することができる。
【００３１】
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。この冷凍装置では膨張弁における冷媒通過音を低減し静粛な運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、第１絞り部の上流側に第２絞り部を設けることにより、第１絞り部における圧力変動を低減することができる。また、第２絞り部において音を発生するエネルギが分散される。また、第２絞り部における複数の独立の通路により気泡の細分化が行われる。このような作用が総合され、液冷媒とガス冷媒が交互に第１絞り部を通過することに伴う不連続な冷媒流動音、いわゆる「チュルチュル」音、及び冷媒流の圧力変動に起因する振動音が低減される。また、複数の略独立の通路が第２弁孔の内周面又は第２弁体部の外周面の何れか一方に弁体の進退方向に延びる複数の溝部から形成されているので、第１絞り部の冷媒流通抵抗と第２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、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。第２弁孔の内周面及び第２弁体部の外周面の少なくとも何れか一方をテーパ面に形成しているので、弁体の動作不良を回避することができる。また、このような膨張弁を利用した冷凍装置では膨張弁における冷媒通過音を低減し静粛な運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下この発明を具体化した各実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、これら説明において上下左右方向をいうときは、各実施の形態に係る膨張弁の縦断面図における上下左右方向をいうものとする。また、これら縦断面図における白抜き矢印は冷媒の流れ方向を示すものとする。また、各実施の形態の説明においては、パルスモータなどの弁体駆動部については、図示及びその説明を省略する。
【００３４】
（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。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。
【００３５】
実施の形態１に係る膨張弁は、例えば前述の図９に示したような冷媒回路に使用するものである。
この膨張弁は、図１に示すように、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とを備えている。さらに、この膨張弁では、弁本体１の内部に第１絞り部４と第２絞り部５とを形成するために、第１仕切壁６と第２仕切壁７とが設けられている。第１仕切壁６は、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仕切壁である。第２仕切壁７は、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仕切壁である。そして、第１仕切壁６には孔径の大きい第１弁孔８が形成され、第２仕切壁７には孔径の小さい第２弁孔９が形成されている。
【００３６】
弁本体１は、軸心を上下方向として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。
【００３７】
弁体３は、冷媒流通路２と同心に配した略円柱体の棒状部材から形成されている。また、弁体３は、上部に連結部１２、中間部に第１弁体部１３、下部に第２弁体部１４を備えている。第１弁体部１３は、連結部１２の下方に連続して形成されたものであって、下方向に先細のテーパ面を外周面としている。また、第２弁体部１４は、第１弁体部１３の下方に連続して形成されたものであって、下方向に先細のテーパ面を外周面としている。弁体３の中心線に対する外周面のテーパ角度は、第１弁体部１３のテーパ面の方が大きくなっている。そして、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。
【００３８】
第１絞り部４は、第１弁孔８に対し弁体３の第１弁体部１３を上下方向に進退させることにより、第１弁体部１３の外周面であるテーパ面と弁座（第１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を形成したものである。
【００３９】
また、第２絞り部５は、第２弁体部１４のテーパ状をなす外周面を第２弁孔９の内周面に対向させて配置し、第２弁体部１４の外周面と第２弁孔９の内周面との間に複数の略独立の通路１６を形成したものであって、第１絞り部４の上流側に形成されている。また、第２弁孔９は、図１及び図２からよく分かるように、第２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。この溝部１５は断面形状が略３角形に形成されている。これにより、第２弁孔９と第２弁体部１４との間には複数の通路１６（この場合４個）が形成される。これにより、第２絞り部５を形成する通路は、断面積が一定の、前述の複数の略独立の通路１６が形成されている。
【００４０】
また、この実施の形態においては、弁体３を軸方向に進退制御することにより、溝部１５と第２弁体部１４との重なり長さ（すなわち通路１６の長さ）が、第１絞り部４の弁開度とともに変化するように第２弁体部１４の上下方向の寸法が設定されている。このような構成により、この実施の形態においては、第１絞り部４と第２絞り部５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。
【００４１】
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、次のような作用効果を奏する。
入口ポート１ａから流入した液冷媒は、第２絞り部５にて減圧され、第１絞り部４においてさらに大きく減圧される。第１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。
【００４２】
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、第２絞り部５から第１絞り部４へ冷媒を流通させることにより、第１絞り部４における絞り量を少なくし、第１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。これにより、第１絞り部４における圧力変動を低減することができる。特に、第２絞り部５は、第２弁体部１４と第２弁孔９との間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、第１絞り部４入口側においてスラグ流あるいはプラグ流における音を発生する圧力変動エネルギを分散して音発生エネルギの集中を排除することができる。また、この複数の独立の通路１６を通過することにより気泡の細分化が行われる。この結果、液冷媒とガス冷媒が交互に第１絞り部４を通過することに起因する不連続な冷媒流動音、いわゆる「チュルチュル」音、及び冷媒流の圧力変動に起因する振動音が低減される。
【００４３】
また、複数の略独立の通路１６は、第２弁孔９の内周面に弁体３の進退方向に延びる複数の溝部１５を形成して構成されているので、弁体３の進退により、溝部１５と第２弁体部１４の外周面との進退方向における重なり長さが変化する。これにより、第１絞り部４の冷媒流通抵抗と第２絞り部５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し、第１絞り部４と第２絞り部５との冷媒流通抵抗の比を適正範囲に保持することが容易となり、幅広い運転範囲に対し安定的に膨張弁の冷媒通過音を低減することができる。
【００４４】
また、第２弁孔９の内周面及び第２弁体部１４の外周面をテーパ面に形成しているので、第２弁孔９の内周面と第２弁体部１４の外周面との間にゴミが噛み込み、弁体３の動作不良が起こるのを回避することができる。この間隙は、第２絞り部５を最も絞るときに必要な最小寸法の間隙に設定されるものであって、通常の設計では、弁体３を進退させるのに支障を生じない最小寸法となる。また、第２弁孔９の内周面及び第２弁体部１４の外周面を共に弁体３の中心線と平行なストレートな面に形成したものでは、両面間の間隙は、弁体３の進退位置に関係なく常に一定となる。このため、両面間の間隙に冷媒流中に含まれるゴミが一端噛み込むと、外れなくなり、ゴミが堆積して終には弁体３の動作不良を招く恐れがある。ところが、上述のように、両面をテーパ面に形成しているので、弁体３を進退させて第２絞り部５の開度を変化させることにより、両面間の間隙が大小変化する。したがって、第２絞り部５を開いたときに、一旦噛み込んだゴミを流して除去することができ、弁体３の動作不良を回避することができる。
【００４５】
また、第２弁孔９の内周面及び第２弁体部１４の外周面の双方を互いに平行なテーパ面にしているので、第２絞り部５の開度により第２弁孔９の内周面と第２弁体部１４の外周面との間の間隙の変化を少なくすることができる。したがって、第２絞り部５の弁開度に関係なく複数の独立の通路１６による冷媒分散が適切に行われ、冷媒通過音の低減効果を発揮させることができる。また、複数の溝部１５を等間隔に形成しているので、複数の独立の通路１６が等間隔に形成される。これにより、複数の独立の通路に対する冷媒流分散が均等に行われてエネルギ分散効果を最大限に発揮させることができる。
【００４６】
また、複数の略独立の通路１６は、第２弁孔９の内周面に上下方向に形成されているので、容易に製作することができる。
また、第１絞り部４を全閉可能としているので、第１絞り部４を全閉するまで必要な絞り量を確保することができる。また、従来Ａ方法のように第１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。
【００４７】
また、この複数の略独立の通路１６を、第２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。
【００４８】
また、実施の形態１の膨張弁は、弁本体１内の冷媒流通路２を第１及び第２仕切壁６、７で仕切り、第１及び第２仕切壁６、７に設けた第１弁孔８及び第２弁孔９に対し一つの弁体３を駆動している。また、第１弁孔８と第１弁体部１３との間に全閉かつ開度可変の第１絞り部４を形成するとともに、第２弁孔９と第１弁体部１３との間に複数の略独立の通路１６を備えた第２絞り部５を形成している。したがって、実施の形態１の膨張弁は、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。
【００４９】
（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。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。
【００５０】
実施の形態２に係る膨張弁は、例えば前述の図９に示したような冷媒回路に使用するものであって、図３に示すように、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の内部に第１絞り部２４と第２絞り部２５とを形成するために、第１仕切壁２６と第２仕切壁２７とが設けられている。第１仕切壁２６は、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仕切壁である。第２仕切壁２７は、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仕切壁である。そして、第１仕切壁２６には第１弁孔２８が形成され、第２仕切壁２７には第２弁孔２９が形成されている。
【００５１】
弁本体２１は、軸心を上下方向として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２１の側部に設けられ、出口ポート２１ｂは弁本体２１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。
【００５２】
弁体２３は、冷媒流通路２２と同心に配した略円柱体の棒状部材から形成されている。また、弁体２３は、上部に円柱状の連結部３２、中間部に第２弁体部３４、下部に第１弁体部３３を備えている。第２弁体部１４は、連結部３２の下方に連続して形成されたものであって、下方向に先細のテーパ面を外周面としている。また、第１弁体部３３は、第２弁体部３４の下方に連続して形成されたものであって、下方向に先細のテーパ面を外周面としている。そして、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。
【００５３】
第１絞り部２４は、第１弁孔２８に対し弁体２３の第１弁体部３３を上下方向に進退させることにより、第１弁体部３３の外周面であるテーパ面と弁座（第１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を形成したものである。
【００５４】
また、第２絞り部２５は、第２弁体部３４のテーパ状をなす外周面を第２弁孔２９の内周面に対向させて配置し、第２弁体部３４の外周面と第２弁孔２９の内周面との間に複数の略独立の通路３６を形成したものである。この第２絞り部２５は、第１絞り部２４の上流側に形成されている。また、第２絞り部２５は、その冷媒流通抵抗を第１絞り部２４の冷媒流通抵抗より小さくしている。さらに、第２弁孔２９は、図３及び図４からよく分かるように、第２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、第２弁孔２９と連結部３２との間には前述の複数の（この場合４個の）通路３６が形成されている。また、第２弁孔２９の孔径を、弁体２３の連結部３２が進退させるのに必要な最小寸法程度としている。これにより、第２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。
【００５５】
また、この実施の形態においては、弁体２３を軸方向に進退制御することにより、溝部３５と第２弁体部３４との重なり長さ（すなわち通路３６の長さ）が、第１絞り部２４の弁開度とともに変化するように第２弁体部３４の上下方向の寸法が設定されている。このような構成により、この実施の形態においては、第１絞り部２４と第２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。
【００５６】
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、次のような作用効果を奏する。
入口ポート２１ａから流入してきた液冷媒は、第２絞り部２５にて減圧され、第１絞り部２４においてさらに大きく減圧される。第１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。
【００５７】
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、第２絞り部２５から第１絞り部２４へ冷媒を流通させることにより、第１絞り部２４における絞り量を少なくし、第１絞り部２４を通過する冷媒の運動エネルギを少なくしている。これにより、第１絞り部４における圧力変動を低減することができる。特に、第２絞り部２５は、第２弁体部３４と第２弁孔２９との間に形成された複数の略独立の通路３６により形成されている。このため、第１絞り部２４入口側においてスラグ流あるいはプラグ流における音を発生する圧力変動エネルギを分散して音発生エネルギの集中を排除することができる。また、この複数の独立の通路３６により気泡の細分化が行われる。この結果、液冷媒とガス冷媒が交互に第１絞り部２４を通過することに伴う不連続な冷媒流動音、いわゆる「チュルチュル」音、及び冷媒流の圧力変動に起因する振動音が低減される。
【００５８】
また、複数の略独立の通路３６は、第２弁孔２９の内周面に、弁体３の進退方向に延びる複数の溝部３５を形成して構成されているので、弁体３の進退により、溝部３５と第２弁体部３４の外周面との進退方向における重なり長さが変化する。これにより、第１絞り部２４の冷媒流通抵抗と第２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し、第１絞り部２４と第２絞り部２５との冷媒流通抵抗の比を適正範囲に保持することが容易になるとともに、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。
【００５９】
また、第２弁孔２９の内周面及び第２弁体部３４の外周面をテーパ面に形成しているので、第２弁孔２９の内周面と第２弁体部３４の外周面との間にゴミが噛み込み、弁体２３の動作不良が起こるのを回避することができる。この間隙は、第２絞り部２５を最も絞るときに必要な最小寸法の間隙に設定されるものであって、通常の設計では、弁体２３を進退させるのに支障を生じない最小寸法となる。また、第２弁孔２９の内周面及び第２弁体部３４の外周面を共に弁体２３の中心線と平行なストレートな面に形成したものでは、両面間の間隙は、弁体２３の進退位置に関係なく常に一定となる。このため、両面間の間隙に冷媒流中に含まれるゴミが一端噛み込むと、外れなくなり、ゴミが堆積して終には弁体３の動作不良を招く恐れがある。ところが、上述のように、両面をテーパ面に形成しているので、弁体３を進退させて第２絞り部５の開度を変化させることにより、両面間の間隙が大小変化する。したがって、第２絞り部２５を開いたときに、一旦噛み込んだゴミを流して除去することができ、弁体２３の動作不良を回避することができる。
【００６０】
また、第２弁孔２９の内周面及び第２弁体部３４の外周面の双方を互いに平行なテーパ面にしているので、第２絞り部２５の開度により第２弁孔２９の内周面と第２弁体部３４の外周面との間の間隙の変化を少なくすることができる。したがって、第２絞り部２５の弁開度に関係なく複数の独立の通路３６による冷媒分散が適切に行われ、冷媒通過音の低減効果を発揮させることができる。また、複数の溝部３５を等間隔に形成しているので、複数の独立の通路３６が等間隔に形成される。これにより、複数の独立の通路に対する冷媒流分散が均等に行われてエネルギ分散効果を最大限に発揮させることができる。
【００６１】
弁体２３は、棒状部材の先端部に第１弁体部３３が形成され、棒状部材の中間部に第２弁体部３４が形成されたものとする。また、第２弁体部３４の外周面及び第２弁孔２９の内周面は弁体２３の先端部に向かって先細のテーパ面に形成されている。このため、第２絞り部２５を構成する第２弁体部３４の外周面及び第２弁孔２９の内周面を、弁体２３の軸方向に長くすることができるとともに、これら面の直径を大きくすることができる。したがって、溝部３５を長くすることができるとともに、溝部３５の形状、本数などの設計上の制約を少なくすることができる。
【００６２】
また、複数の略独立の通路３６は、第２弁孔２９の内周面に上下方向に形成されているので、容易に製作することができる。
また、第１絞り部２４を全閉可能としているので、第１絞り部２４を全閉するまで必要な絞り量を確保することができる。また、従来Ａ方法のように第１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。
【００６３】
また、この複数の略独立の通路３６を、第２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。例えば、弁体２３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。
【００６４】
また、実施の形態２の膨張弁は、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に設けた第１弁孔２８及び第２弁孔２９に対し一つの弁体２３を駆動している。また、第１弁孔２８と第１弁体部３３との間に全閉かつ開度可変の第１絞り部２４を形成するとともに、第２弁孔２９と第２弁体部３４との間に複数の略独立の通路３６を備えた第２絞り部２５を形成している。したがって、実施の形態２の膨張弁は、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。
【００６５】
（実施の形態３）
次に実施の形態３について、図５に基づき説明する。図５は実施の形態３に係る膨張弁の要部縦断面図である。なお、図５において実施の形態１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。
【００６６】
実施の形態３は、実施の形態１において第２弁体部１４を変形したものである。すなわち、実施の形態１においては、第２弁体部１４は第１弁体部１３の下方に連続して形成されたものであって、下方向に先細のテーパ面を外周面としていたが、実施の形態３においては第２弁体部４４の外周面を弁体３の中心軸に平行なストレートな面に形成したものである。このように、実施の形態３では、第２弁体部４４の外周面を上下方向にまっすぐ延びるストレートな面とし、第２弁孔９の内周面を実施の形態１と同一のテーパ面にしている。
【００６７】
したがって、実施の形態１の場合と同様に、弁体３を進退させて第２絞り部５を開閉することにより、両面間の間隙が大小変化する。例えば、第２絞り部５を開いたときに、この間隙が大きくなる。したがって、複数の独立の通路１６相互間における第２弁体部４４の外周面と第２弁孔９の内周面との間の間隙に噛み込んだゴミは、この間隙が大きくなったときに冷媒流により洗い流される。これにより、弁体３の動作不良を回避することができる。ただし、この実施の形態３の場合は、実施の形態１の場合と異なり、対向する第２弁体部４４の外周面と第２弁孔９の内周面のうちの第２弁孔９の内周面のみをテーパ面としている。このため、第２絞り部５の開度を大きくした場合に、両面間の間隙が大きくなって複数の独立の通路１６の独立性が無くなる可能性があり、冷媒流分散効果が発揮されない場合があり得る。
【００６８】
（実施の形態４）
次に実施の形態４について、図６に基づき説明する。図６は実施の形態４に係る膨張弁の要部縦断面図である。なお、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。
【００６９】
実施の形態４は、実施の形態２において第２弁孔２９の内周面を変形したものである。すなわち、実施の形態２においては、第２弁孔２９の内周面を弁体２３の中心軸に対し傾斜する、下方向に先細のテーパ面に形成されていたが、実施の形態４においては、第２弁孔５９の内周面を弁体３の中心軸に平行なストレートな面に形成したものである。これに伴い、図６に示すように、溝部５５及び複数の略独立の通路５６は弁体３の中心軸に平行に形成される。このように、実施の形態４では、第２弁孔５９の内周面を上下方向にまっすぐに延びるストレートな面とし、第２弁体部３４の外周面を実施の形態２と同一のテーパ面にしている。
【００７０】
したがって、実施の形態２の場合と同様に、弁体３を進退させて第２絞り部５を開閉することにより、両面間の間隙が大小変化する。このため、複数の独立の通路１６間における第２弁体部１４の外周面と第２弁孔５９の内周面との間の間隙に噛み込んだゴミは、第２絞り部５を開いたときに、この間隙が大きくなることにより、冷媒流により洗い流すことができ、弁体３の動作不良を回避することができる。ただし、この実施の形態４の場合は、実施の形態２の場合と異なり、対向する第２弁体部１４の外周面と第２弁孔５９の内周面のうちの第２弁体部１４の外周面のみがテーパ面である。このため、第２絞り部５の開度を大きくした場合に、両面間の間隙が大きくなって複数の独立の通路５６の独立性が無くなる可能性があり、冷媒流分散効果が発揮されない場合があり得る。
【００７１】
（実施の形態５）
次に実施の形態５について、図７及び図８に基づき説明する。図７は実施の形態５に係る膨張弁の要部縦断面図であり、図８は図７におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。なお、図７及び図８において実施の形態２と同一又は相当の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
実施の形態５は、実施の形態２において第２絞り部２５を構成する複数の略独立の通路３６を変更したものである。すなわち、実施の形態２における略独立の通路３６は、第２弁孔２９の内周面に、進退方向に延びる複数の溝部３５を形成し、この複数の溝部３５の開口部を第２弁体部３４の外周面に対向させたて構成したものである。これに対し、実施の形態５においては、第２弁体部６４の外周面を成すテーパ面に複数の溝部６５を形成し、第２弁孔６９の内周面を溝のないテーパ面としている。そして、この溝部６５の開口部を第２弁孔６９のテーパ面で覆うことにより、複数の略独立の通路６６を構成している。
【００７３】
本実施の形態ではこのように構成することにより、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態では第２弁体部６４の外周面に、弁体２３の進退方向に延びる複数の溝部６５を形成するので、実施の形態２の場合に比し溝部の加工が容易である。
【００７４】
（実施の形態６）
次に、この発明を具体化した実施の形態６に係る膨張弁を図９及び図１０に基づいて説明する。なお、図９は実施の形態６に係る膨張弁の要部縦断面図であって、最大開度の状態を示す。図１０は、図９におけるＤ−Ｄ断面図である。また、この図面には実施の形態５における構成要素と同一又は相当する要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
実施の形態６は、実施の形態５と同様に、第２弁体部６４の外周面を成すテーパ面に複数の溝部６５を形成し、第２弁孔６９の内周面を溝のないテーパ面としている（図９参照）。また、この溝部６５の開口部を第２弁孔６９のテーパ面で覆うことにより、複数の略独立の通路６６構成している（図９参照）。一方、この実施の形態６に係る膨張弁は、次の点で実施の形態５と異なる。すなわち、本実施の形態６では、第２絞り部２５から第１弁孔２８に至る冷媒通路における第１弁孔２８の入口側部に拡大空間部７１が形成されている。また、第１絞り部２４、第２絞り部２５及び連結部３２などの詳細が以下に述べるように異なる。
【００７６】
この実施の形態６においては、図９に示すように、第２弁体部６４の外周面に形成されているテーパ面のテーパ角度α１と、第２弁孔９を形成するテーパ面のテーパ角度α２とが同一角度に形成されている。なお、第２弁孔９を形成するテーパ面のテーパ角度α２は、略５度〜略６０度に形成されている。テーパ角度α２の下限を５度とするのは、第２絞り部２５が全開に向かうときに、第２弁体部６４の外周面に形成されているテーパ面とこのテーパ面に対向する第２弁孔９の内周面との間隙に噛み込んだゴミを除去可能とする下限の値である。また、上限を略６０度としたのは、複数の溝部６５部分の必要長さから割り出された十分条件値である。なお、この実施の形態では、テーパ角度α１及びテーパ角度α２は約２５度である。
【００７７】
また、複数の溝部６５を形成する第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の上流側端部は、図９に示すように、第２絞り部２５の最小開度の状態から最大開度（図９の状態）の何れにおいても、第２弁孔９内に位置するように構成されている。ここで、第２絞り部２５の最小開度の状態とは、図示していないが、図９において、第１弁体部３３の外周面に形成されるテーパ面が第１弁孔２８の弁座、すなわち第１弁孔２８の上端角部に当接するように、弁体２３を下降させた状態をいう。換言すると、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の上流側端部の位置Ｘ１は、第２絞り部２５の最小から最大の何れの開度においても、第２弁孔９の上流側端部の位置Ｙ１より下方となるように形成されている。
【００７８】
また、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の上流側端部は、第２異径接合部７３を介して連結部３２に連結されている。連結部３２の直径ｄ２は、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面における最大外周部の直径ｄ１より小さく形成されている。このように、第２異径接合部７３は、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面における最大外周部を、連結部３２へテーパ状に滑らかに接続するものである。すなわち、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面における最大外周部から連結部３２の外周部に向かってテーパ状に縮径する形状に形成されている。
【００７９】
また、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の下流側端部は、第２絞り部２５の最小開度から最大開度（図９の状態）の何れにおいても拡大空間部７１内に位置するように構成されている。すなわち、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の下流側端部の位置Ｘ２は、第２絞り部２５の最小から最大の何れの開度においても、第２弁孔９の下流側端部の位置Ｙ２の位置より下方となるように形成されている。
【００８０】
また、第１弁体部３３は、実施の形態５の場合と同様に、外周面が下流側に向かって縮径するテーパ面に形成されている。また、このテーパ面のテーパ角度β１は、前述の第２弁孔９の内周面を成すテーパ面のテーパ角度α２より大きく形成されている。また、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の下流側端部と第１弁体部３３のテーパ状外周面の上流側端部との間に、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の下流側端部から第１弁体部３３のテーパ状の外周面に向かってテーパ状に縮径する第１異径接合部７２が形成されている。また、この第１異径接合部７２のテーパ角度β２は、第１弁体部３３のテーパ面のテーパ角度β１より大きく形成されている（図９参照）。
【００８１】
また、第１絞り部２４入口側における第１弁体部３３と第１弁孔８との間隙Ｓ１を、第２絞り部２５における第２弁体部６４と第２弁孔９との最小間隙Ｓ２より小さくしている。ここで、第１絞り部２４入口側における第１弁体部３３と第１弁孔８との間隙Ｓ１とは、図９に図示するように、第１弁体部３３のテーパ面に垂直な方向で測ったこのテーパ面から第１弁孔８の入口側角部までの距離をいう。また、第２絞り部２５における第２弁体部６４と第２弁孔９との最小間隙Ｓ２とは、第２弁体部６４のテーパ面に垂直な方向で測ったこのテーパ面から第２弁孔９のテーパ面までの距離のうちの最小距離をいう。この最小距離となる位置は、第２弁体部６４のテーパ面のテーパ角度α１と第２弁孔９のテーパ面のテーパ角度α２と比較してどちらが大きいかにより異なってくる。しかし、この実施の形態では両者同一角であるので、図９に図示するように、第２弁体部６４の上流側端部の位置Ｘ１から第２弁孔９の下流側端部の位置Ｘ２の何れの位置で測っても同一となる。
【００８２】
実施の形態６に係る膨張弁は以上のように構成されているので、実施の形態５の効果に加えて、次のような効果を奏することができる。
第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面が第２弁孔９の上流側に突出していると、第２絞り部２５における略独立の複数の通路３６で気泡が細分化される前に、第２弁孔９の上流側に突出している複数の溝部６５を形成する第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面で冷媒流が乱される。これは、気泡細分化前に新たな冷媒通過音を発生する要因になる。しかし、この実施の形態に係る膨張弁では、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の上流側端部が、第２絞り部２５の最小から最大の何れの開度においても第２弁孔９内に位置しているので、このような乱れを解消することができる。
【００８３】
また、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面の下流側端部が第２弁孔９内に位置するように形成されている場合は、第２弁孔９から拡大空間部７１に流出する際の流れが急激に変動するため抵抗が大きくなり、新たな騒音発生要因を発生することになる。しかし、この実施の形態に係る膨張弁では、複数の溝部６５の下流側端部を、第２絞り部２５の最小から最大の何れの開度においても拡大空間部７１内に位置するように構成しているので、複数の独立の通路３６で整流されている冷媒を拡大空間部７１内にスムーズに流入させることができる。この結果、拡大空間７１内で２相流を掻き乱すことにより気泡を細分化することができ、冷媒通過音をより一層軽減することができる。
【００８４】
また、第１絞り部２４の入口側における第１弁体部３３と第１弁孔２８との間隙Ｓ１を、第２絞り部２５の出口側における第２弁体部６４と第２弁孔６９との最小間隙Ｓ２より小さくしているので、第１絞り部２４の絞り効果を第２絞り部２５の絞り効果より大きくすることができる。したがって、第１絞り部２４を主絞り部とし、第２絞り部２５を気泡細分化効果に最適なものとして設計することができるとともに、第２絞り部２５を設けることに起因するゴミ詰まりの確率が高くなることもない。
【００８５】
また、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパ面のテーパ角度α１と第２弁孔６９の内周面を成すテーパ面のテーパ角度α２とを同一に形成するとともに、第１弁体部３３の外周面を構成するテーパ面のテーパ角度β１を第２弁孔６９の内周面を成すテーパ面のテーパ角度α２より大きくしているので、弁体２３の進退に伴う第１絞り部２４の絞り効果の変化を第２絞り部２５のそれより大きくすることができる。
【００８６】
また、この実施の形態に係る膨張弁では、第２弁孔６９の内周面を成すテーパ面のテーパ角度α２は、略５度〜略６０度としている。第２弁体部の外周面を構成するテーパ面とこのテーパ面に対向する第２弁孔６９の内周面との間隙に噛み込んだゴミを除去することが可能である。また、複数の溝部６５部分の必要な長さを取ることが容易である。
【００８７】
また、弁体２３における第２弁体部６４の外周面の上流側端部の上流側端部に連結される連結部３２の直径ｄ２を、前記第２弁体部６４の外周面を構成するテーパにおける最大外周部の直径ｄ１より小さくしているので、弁本体２１の内部に流入する冷媒流がこの連結部３２により阻害されて、第２絞り部２５に流入する前に乱されることが軽減される。したがって、冷媒通過音を大きくする要因を排除することができる。
【００８８】
また、連結部３２と第２弁体部６４の外周面の上流側端部との間には、第２弁体部６４の外周面を構成するテーパにおける最大外周部から連結部３２の外周部に向かってテーパ状に縮径する第２異径接合部７３を形成しているので、弁本体２１内部に流入した冷媒流が第２絞り部２５に流入するまでの乱れがより少なくなる。したがって、冷媒通過音を大きくする要因をさらに排除することができる。
【００８９】
（９）第２弁体部６４の外周面の下流側端部と第１弁体部３３のテーパ状外周面の上部との間に、第２弁体部６４の外周面の下流側端部から第１弁体部３３のテーパ状外周面に向かってテーパ状に縮径する第１異径接合部７２を形成している。また、第１異径接合部７２のテーパ角度β２を、第１弁体部３３のテーパ状外周面のテーパ角度β１より大きくしている。このように構成することにより、第１弁孔２８の大きさ及び第２弁孔６９大きさをそれぞれに適した大きさに容易に設計することができる。
【００９０】
（変形例）
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９に示したような１台の室外ユニット１０５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。
【００９１】
（２）各実施の形態においては、第１絞り部４、２４は、全閉するものについてのみ説明しているが、この第１絞り部４、２４は、全閉しない範囲で使用してもよい。また、機構的に全閉しないように構成されているものとしてもよい。
【００９２】
（３）実施の形態１〜６における第２絞り部５、２５の複数の独立の通路１６、３６、６６を構成する溝部１５、３５、６５の形状は、図２及び図４のように断面が略３角形状に拘るものではなく、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。また、弁体３、２３の進退方向において、溝部１５、３５、６５の断面積を変えることにより、複数の独立の通路１６、３６、６６の断面積を変化させるようにしてもよい。また、弁体３、２３の進退方向において、溝部１５、３５、６５の数を変えることにより、複数の独立の通路１６、３６、６６の断面積を変化させるようにしてもよい。
【００９３】
（４）実施の形態４で第２弁孔５９の内面を中心軸に平行なストレートな面に形成したのと同様に、実施の形態１において、第２弁孔９内周面を弁体３の中心軸に平行なストレートな面に形成されたものに変更してもよい。また、実施の形態３で第２弁体部３４の外周面を弁体３の中心軸に平行なストレートな面に形成したのと同様に、実施の形態２におい、第２弁体部３４の外周面を弁体３の中心軸に平行なストレートな面に形成したものに変更してもよい。
【００９４】
（５）実施の形態１、２、５及び６において、第２弁体部１４、３４、６４の外周面と第２弁孔９、２９、６９の内周面をそれぞれテーパ面とするとともに、これらテーパ面を平行となるように形成しているが、これに限定されるものでなくテーパ面のテーパ角度を異なったものとすることもできる。
【００９５】
（６）実施の形態１、３及び４において、上記実施の形態５と同様に、第２弁孔９、２９、５９に溝部１５、５５、を形成しないで、第２弁体部１４、３４、４４の外周面に、弁体３、２３の進行方向に延びる複数の溝部を形成するようにしてもよい。このようにすると、実施の形態５の場合と同様に、溝部を容易に加工することができる。
【００９６】
（７）実施の形態６において、溝部６５を第２弁孔６９の内周面を構成するテーパ面に加工するようにしてもよい。このようにしても、実施の形態６の場合と同様に膨張弁における冷媒通過音を低減することができる。
【００９７】
（８）実施の形態６において、第２弁体部６４のテーパ面のテーパ角度α１と第２弁孔９のテーパ面のテーパ角度α２とを異ならせるようにしてもよい。なお、第２弁体部６４のテーパ面のテーパ角度α１を第２弁孔９のテーパ面のテーパ角度α２より大きくした場合は、前記最小間隙Ｓ２は第２弁体部６４のテーパ面の上流側端部の位置Ｘ１において測定することができる。逆に、第２弁体部６４のテーパ面のテーパ角度α１を第２弁孔９のテーパ面のテーパ角度α２より小さくした場合は、前記最小間隙Ｓ２は第２弁孔９の下流側端部の位置Ｙ２において測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の膨張弁は、空気調和装置、冷蔵庫、その他の冷凍装置における冷媒回路に使用される。空気調和装置は一体型、分離型、マルチ型など他用途に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】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２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】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４】図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】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６】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。
【図７】本発明の実施の形態５に係る膨張弁の要部縦断面図である。
【図８】図７におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６に係る膨張弁の要部縦断面図であって、最大開度の状態を示す。
【図１０】図９におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図１１】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。
【図１２】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】
【０１００】
α１、α２、β１、β２  テーパ角度
ｄ１、ｄ２  直径
Ｓ１  間隙
Ｓ２  最小間隙
Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２  位置
１、２１  弁本体
２、２２  冷媒流通路
３、２３  弁体
４、２４  第１絞り部
５、２５  第２絞り部
６、２６  第１仕切壁
７、２７  第２仕切壁
８、２８  第１弁孔
９、２９、５９、６９  第２弁孔
１２，３２  連結部
１３、３３  第１弁体部
１４、３４、４４  、６４  第２弁体部
１５、３５、５５、６５  溝部
１６、３６、５６、６６  通路
７１  拡大空間部
７２  第１異径接合部
７３  第２異径接合部
【図１】
2006266667.tif 000003
【図２】
2006266667.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006266667.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006266667.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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