(57)【要約】【課題】  冷凍サイクルの温度及び湿度制御性を向上できる流量制御弁で、多孔質透過材を用いることで、気液２相冷媒が通過するときの冷媒流動音を効果的に低減する。またこの流量制御弁の長期にわたる信頼性を確保する。【解決手段】  ２つの流路２１、２２の一方に接続する開口を有する弁座２３を弁室２６内に固設し、弁室２６内で稼動されて開口を開閉する弁体２４は、その弁体２４内を貫通し開口と２つの流路２１、２２の他方とを流通可能とする貫通流路を備える。また貫通流路を流れる流体が通るように、気孔径が１００マイクロメートル以上の多孔質透過材３０を弁体２４内に設ける。弁体２４によって開口を閉じた時に２つの流路２１、２２間を流れる流体を貫通流路の多孔質透過材を通過させて減圧する。【選択図】        図２
2006097901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの流路を接続する弁室内に固設され前記流路の一方に接続する開口を有する弁座と、前記弁室内で稼動されて前記弁座の開口を開閉する弁体と、前記弁体内を貫通し前記開口と前記流路の他方とを流通可能とする貫通流路と、前記貫通流路を流れる液冷媒と蒸気冷媒の両方が同時に通るように前記弁体内に設けられこの冷媒が通る平均径が前記冷媒内に含まれ流通する固形異物の多くを通過させる径以上の多孔質透過材と、を備え、前記弁体によって前記開口を閉じたときに前記２つの流路間を流れる流体を前記貫通流路の前記多孔質透過材を通過させて減圧すること特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
２つの流路を接続する弁室内に固設され前記流路の一方に接続する開口を有する弁座と、前記弁室内で稼動されて前記弁座の開口を開閉する弁体と、前記弁室内で前記弁体または前記弁座の外側に配設され、前記開口を迂回して前記２つの流路間を流れる流体を流通可能とする迂回流路と、前記迂回流路を流れる流体が通るように前記弁室内に設けられた多孔質透過材と、を備え、前記弁体によって前記開口を閉じたときに前記迂回流路を流れる流体を前記多孔質透過材を通過させて減圧すること特徴とする流量制御弁。
【請求項３】
２つの流路を接続する弁室内に固設され前記流路の一方に接続する開口を有する弁座と、前記弁室内で稼動されて前記弁座の開口を開閉する弁体と、前記弁体内を貫通し前記開口と前記２つの流路の他方とを流通可能とする貫通流路と、前記貫通流路を流れる液冷媒と蒸気冷媒の両方が同時に通るように前記弁体内に設けられ、この冷媒が通る第１の多孔質透過材と、前記弁室内に設けられ前記２つの流路を仕切るとともに前記冷媒が通る平均径が前記冷媒内に含まれ流通する固形異物の多くを通過させる径以上の第２の多孔質透過材と、を備えたこと特徴とする流量制御弁。
【請求項４】
前記多孔質透過材の前記冷媒が流通する径はほぼ均質もしくは複数の異なるサイズ径を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記多孔質透過材の近傍に設けたオリフィスと、を備え、前記多孔質透過材の冷媒が流通する平均径が蒸気冷媒や液冷媒をオリフィスの孔径以下に分割する径以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項６】
前記流体が一方方向に流れる多孔質透過材の流路の上流側の前記冷媒が流入する面積を、下流側の前記冷媒が流出する面積よりも大きな面積となるようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項７】
前記流体が一方方向に流れる多孔質透過材の流路の上流側の前記流体が流入する面の形状と、下流側の前記流体が流出する面の形状を異なる形状にしたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項８】
前記多孔質透過材の前記冷媒が通る異なる径を前記流路に直列になるように配置したことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項９】
前記多孔質透過材の前記流路の上流側の前記冷媒が通る径を下流側の前記冷媒が通る径より大きくしたことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項１０】
前記第１流路と前記第２流路の間の圧力差が所定の値以上となった時にこの圧力差を小さくするリリーフ機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項１１】
前記多孔質透過材を発泡金属で構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項１２】
前記多孔質透過材は、平均１００マイクロメートル以上の前記流体が通る径を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の流量制御弁。
【請求項１３】
圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御弁、第１室内熱交換器、第２流量制御弁、第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備え、前記第２流量制御弁は請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の流量制御弁であることを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項１４】
前記冷凍サイクルの流路内に配置され前記流路内を流れる固形異物を除去するストレーナと、を備え、前記第２流量制御弁の前記冷媒が通る前記多孔質透過材の平均径は前記ストレーナーの前記冷媒が通る平均径と同程度以上であることを特徴とする請求項１３記載の冷凍空調装置。
【請求項１５】
前記冷凍サイクルの冷媒として、凝縮温度４０゜Ｃ、蒸発温度１０゜Ｃとした時の飽和圧力の差が１．０ＭＰａ以上となる冷媒を用いたことを特徴とする請求項１３または１４記載の冷凍空調装置。
【請求項１６】
前記冷凍サイクルの冷媒は、可燃性冷媒であることを特徴とする請求項１３または１４記載の冷凍空調装置。
【請求項１７】
円筒形状の底面部間を貫通させる、弁室が接続する第１、第２流路と同程度の径の第１の貫通孔及びこの貫通孔よりも小さな径の第２の貫通孔を有し、前記弁室に設けられる弁前記流路の上流側の前記冷媒が通る径座ブロックを形成するステップと、前記第１の貫通孔を除き前記第２の貫通孔を覆うように前記弁座ブロックの前記底面部の少なくとも一方に多孔質透過材を固定するステップと、前記多孔質透過材が固定された前記弁座ブロックを前記弁室内に挿設するステップと、を備え、前記第１の貫通孔を閉じた時に前記第１流路から流入した流体が前記第２の貫通孔と前記多孔質透過材を通って前記第２流路に流通可能な構成を有することを特徴とする流量制御弁の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の貫通孔が前記底面部のほぼ中央で前記底面部を貫通し、前記第２の貫通孔が前記第１の貫通孔の周辺で前記底面部を貫通するように前記弁座ブロックを形成したことを特徴とする請求項１７記載の流量制御弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、循環する冷媒の凝縮熱または蒸発熱を利用する冷凍サイクルにおいて、冷媒の流量を制御する流量制御弁に関し、特に冷媒流動音の低減に関するものである。また、この流量制御弁を用いた冷凍装置や空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置では、空調負荷の変動に対応するためにインバーターなどの容量可変型圧縮機が用いられ、空調負荷の大小に応じて圧縮機の回転周波数が制御されている。ところが冷房運転時に圧縮機回転が小さくなると蒸発温度も上昇し、蒸発器での除湿能力が低下したり、あるいは蒸発温度が室内の露点温度以上に上昇し、除湿できなくなったりする問題点があった。
【０００３】
この冷房低容量運転時の除湿能力を向上させる手段として、次のような空気調和装置が考案されている。図２５は、例えば特公昭６１−４３６３１号公報に掲載された従来の空気調和装置を示す冷媒回路図である。図において、１は圧縮機、３は室外熱交換器、４は第１流量制御弁、５は第１室内熱交換器、６は第２流量制御弁、７は第２室内熱交換器であり、これらは配管で順次接続され、冷凍サイクルを構成している。
【０００４】
次に従来の空気調和装置の動作について説明する。通常の冷房運転では、圧縮機１を出た冷媒は室外熱交換器３で凝縮液化し、第１流量制御弁４で減圧され、第２室内熱交換器５、第２流量制御弁６および第２室内熱交換器７を通って圧縮機１に戻る。この時の第２流量制御弁６は全開状態であり、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７を蒸発器として動作させ、その蒸発熱を利用して冷房運転が行なわれる。
【０００５】
一方、冷房除湿運転時には、第１流量制御弁４を全開状態とし、第２流量制御弁６で冷媒流量を制御することにより冷媒を減圧して、第１室内熱交換器５を凝縮器すなわち再熱器、第２室内熱交換器７を蒸発器として動作させ、室内空気は第１室内熱交換器５で加熱されるとともに第２室内熱交換器７で冷却除湿されるため、室温の低下が小さい除湿運転が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−４３６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような構成の空気調和装置で、室内ユニット内に設置する第２流量制御弁として、オリフィスのみによって冷媒を減圧する絞り部を構成している流量制御弁を用いると、冷媒がオリフィスを通過する時に冷媒流動音が発生する。この冷媒流動音は、「ジュルジュル」、「ボコボコ」、「シャー」などの聴感であり、室内環境を悪化させる要因となっていた。特に冷房除湿運転時には第２流量制御弁の入口冷媒が気液二相状態になり、冷媒流動音が大きくなるという問題があった。
【０００８】
この除湿運転時の第２流量制御弁における冷媒流動音の低減対策としては、特開平７−９１７７８号公報に示された流量制御弁内の主弁体に小孔を設けたものや、特開平７−１２０１０５号公報に示された流量制御弁の下流に螺旋状流路部分を設けたものなどがある。ところがこれらの冷媒流動音の低減対策はいずれも絞り部が小孔やオリフィスのみで構成されているため、螺旋状流路を追加しても効果的ではなく、特に流量制御弁の入口冷媒が気液二相状態の場合には、不連続な聴感の冷媒流動音が大きくなるという問題点があった。またこの冷媒流動音を低減するために、流量制御弁本体に、遮音材や制振材を設けるなどの追加の対策を必要としていたが、この追加対策によりコストが増加したり、設置スペースが大きくなるため室内ユニットが大型化したり、製品回収時のリサイクル性が悪化するという問題があった。
【０００９】
さらに、除湿運転時の圧縮機の運転回転数を小さく制御し、冷媒流量を小さくすることによって、この冷媒流動音をある程度低減させることも可能であるが、結果として除湿運転時の冷媒流量が制約されてしまうため、除湿能力を自由に制御することができず、部屋の温度、湿度を常に一定に保つことができないという問題があった。
【００１０】
さらに、上記の問題を解決するための従来技術として、実開平１−１５２１７６号公報や実開平２−１４１７７８号公報には、電磁弁の流路に通気性多孔体を嵌着し、流体の流出に伴う擦過音の発生を抑制しようとしたものが掲載されている。ところが、この電磁弁の記載からは、通気性多孔体の通気孔の径などの構成に関することや、擦過音の抑制における通気性多孔体の作用するメカニズムなど、具体的なことが明らかではない。また空気調和装置の冷凍サイクル内では，鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が冷媒と共に循環しているが，電磁弁流路に通気性多孔体を設置した場合，これらの固形異物が通気性多孔体に捕捉堆積し，通気性多孔体の流動抵抗が増加し，除湿運転時の減圧量が変化し，除湿運転性能が低下する場合がある。さらにこの通気性多孔体への固形異物の堆積が進むと，この部分で冷媒の流れが閉塞され，空気調和装置の運転ができなくなるなど，長期的な信頼性を損なうことが予測されるが，上記従来技術では，この通気性多孔体による搾過音抑制と固形異物による詰り防止を両立する構成など，具体的なことが明らかではない。
【００１１】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、性能の良い、すなわち冷凍サイクルの温度および湿度制御性を向上でき、冷媒流動音を低減できる，しかも長期的な信頼性も高い流量制御弁を得ることを目的とする。特に、流量制御弁の流路に多孔質透過材を設け、この多孔質透過材によって冷媒流動音を効果的に低減すると共に、この多孔質透過材へのスラッジなどの固形異物の堆積を防止し，長期にわたり安定した流量制御性を確保できる流量制御弁を得ることを目的とする。また、この流量制御弁を用い、冷房または暖房運転時の温度および湿度制御性を向上でき、低騒音で、長期にわたる信頼性を確保できる冷凍空調装置を得ることを目的とする。また、冷媒流動音を大幅に低減できる流量制御弁の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の請求項１に係る流量制御弁は、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて弁座の開口を開閉する弁体と、弁体内を貫通し開口と流路の他方とを流通可能とする貫通流路と、貫通流路を流れる液冷媒と蒸気冷媒の両方が同時に通るように弁体内に設けられこの冷媒が通る平均径が冷媒内に含まれ流通する固形異物の多くを通過させる径以上の多孔質透過材と、を備え、弁体によって開口を閉じたときに２つの流路間を流れる流体を貫通流路の多孔質透過材を通過させて減圧するものである。
【００１３】
この発明の請求項２に係る流量制御弁は、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて弁座の開口を開閉する弁体と、弁室内で弁体または弁座の外側に配設され、開口を迂回して２つの流路間を流れる流体を流通可能とする迂回流路と、迂回流路を流れる流体が通るように弁室内に設けられた多孔質透過材と、を備え、弁体によって開口を閉じたときに迂回流路を流れる流体を多孔質透過材を通過させて減圧するものである。
【００１４】
この発明の請求項３に係る流量制御弁は、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて弁座の開口を開閉する弁体と、弁体内を貫通し開口と２つの流路の他方とを流通可能とする貫通流路と、貫通流路を流れる液冷媒と蒸気冷媒の両方が同時に通るように弁体内に設けられこの冷媒が通る第１の多孔質透過材と、弁室内に設けられ２つの流路を仕切るとともに冷媒が通る平均径が冷媒内に含まれ流通する固形異物の多くを通過させる径以上の第２の多孔質透過材と、を備えたものである。
【００１５】
この発明の請求項４に係る流量制御弁は、多孔質透過材の冷媒が流通する径はほぼ均質もしくは複数の異なるサイズ径を有するものである。
【００１６】
この発明の請求項５に係る流量制御弁は、多孔質透過材の近傍に設けたオリフィスと、を備え、多孔質透過材の冷媒が流通する平均径が蒸気冷媒や液冷媒をオリフィスの孔径以下に分割する径以下である。
【００１７】
この発明の請求項６に係る流量制御弁は、流体が一方方向に流れる多孔質透過材の流路の上流側の冷媒が流入する面積を、下流側の冷媒が流出する面積よりも大きな面積となるようにしたものである。
【００１８】
この発明の請求項７に係る流量制御弁は、流体が一方方向に流れる多孔質透過材の流路の上流側の流体が流入する面の形状と、下流側の流体が流出する面の形状を異なる形状にしたものである。
【００１９】
この発明の請求項８に係る流量制御弁は、多孔質透過材の冷媒が通る異なる径を流路に直列になるように配置したものである。
【００２０】
この発明の請求項９に係る流量制御弁は、多孔質透過材の流路の上流側の冷媒が通る径を下流側の冷媒が通る径より大きくしたものである。
【００２１】
この発明の請求項１０に係る流量制御弁は、第１流路と第２流路の間の圧力差が所定の値以上となった時にこの圧力差を小さくするリリーフ機構を備えたものである。
【００２２】
この発明の請求項１１に係る流量制御弁は、多孔質透過材を発泡金属で構成したものである。
【００２３】
この発明の請求項１２に係る流量制御弁は、多孔質透過材は、平均１００マイクロメートル以上の流体が通る径を有するものである。
【００２４】
この発明の請求項１３に係る冷凍空調装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御弁、第１室内熱交換器、第２流量制御弁、第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備え、第２流量制御弁は請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の流量制御弁である。
【００２５】
この発明の請求項１４に係る冷凍空調装置は、冷凍サイクルの流路内に配置され流路内を流れる固形異物を除去するストレーナと、を備え、第２流量制御弁の冷媒が通る多孔質透過材の平均径はストレーナーの冷媒が通る平均径と同程度以上である。
【００２６】
この発明の請求項１５に係る冷凍空調装置は、冷凍サイクルの冷媒として、凝縮温度４０゜Ｃ、蒸発温度１０゜Ｃとした時の飽和圧力の差が１．０ＭＰａ以上となる冷媒を用いたものである。
【００２７】
この発明の請求項１６に係る冷凍空調装置の、冷凍サイクルの冷媒は、可燃性冷媒である。
【００２８】
この発明の請求項１７に係る流量制御弁の製造方法は、円筒形状の底面部間を貫通させる、弁室が接続する第１、第２流路と同程度の径の第１の貫通孔及びこの貫通孔よりも小さな径の第２の貫通孔を有し、弁室に設けられる流路の上流側の冷媒が通る径座ブロックを形成するステップと、第１の貫通孔を除き第２の貫通孔を覆うように弁座ブロックの底面部の少なくとも一方に多孔質透過材を固定するステップと、多孔質透過材が固定された弁座ブロックを弁室内に挿設するステップと、を備え、前記第１の貫通孔を閉じた時に第１流路から流入した流体が第２の貫通孔と多孔質透過材を通って第２流路に流通可能な構成を有するものである。
【００２９】
この発明の請求項１８に係る流量制御弁の製造方法は、第１の貫通孔が底面部のほぼ中央で底面部を貫通し、第２の貫通孔が第１の貫通孔の周辺で底面部を貫通するように弁座ブロックを形成したものである。
【発明の効果】
【００３０】
この発明の請求項１に係る流量制御弁は、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて弁座の開口を開閉する弁体と、弁体内を貫通し開口と流路の他方とを流通可能とする貫通流路と、貫通流路を流れる液冷媒と蒸気冷媒の両方が同時に通るように弁体内に設けられこの冷媒が通る平均径が冷媒内に含まれ流通する固形異物の多くを通過させる径以上の多孔質透過材と、を備え、弁体によって開口を閉じたときに２つの流路間を流れる流体を貫通流路の多孔質透過材を通過させて減圧するので、信頼性の高い性能の良い装置が得られる。
【００３１】
この発明の請求項２に係る流量制御弁は、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて弁座の開口を開閉する弁体と、弁室内で弁体または弁座の外側に配設され、開口を迂回して２つの流路間を流れる流体を流通可能とする迂回流路と、迂回流路を流れる流体が通るように弁室内に設けられた多孔質透過材と、を備え、弁体によって開口を閉じたときに迂回流路を流れる流体を多孔質透過材を通過させて減圧するので、寿命が長く性能の良い装置が得られる。
【００３２】
この発明の請求項３に係る流量制御弁は、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて弁座の開口を開閉する弁体と、弁体内を貫通し開口と２つの流路の他方とを流通可能とする貫通流路と、貫通流路を流れる液冷媒と蒸気冷媒の両方が同時に通るように弁体内に設けられこの冷媒が通る第１の多孔質透過材と、弁室内に設けられ２つの流路を仕切るとともに冷媒が通る平均径が冷媒内に含まれ流通する固形異物の多くを通過させる径以上の第２の多孔質透過材と、を備えたので、寿命が長く性能の良い安定した運転が可能な装置が得られる。
【００３３】
この発明の請求項４に係る流量制御弁は、多孔質透過材の冷媒が流通する径はほぼ均質もしくは複数の異なるサイズ径を有するので、寸法形状などにとらわれずにどのようなものにも使用できるフレキシブルな流量制御弁が可能になる。
【００３４】
この発明の請求項５に係る流量制御弁は、多孔質透過材の近傍に設けたオリフィスと、を備え、多孔質透過材の冷媒が流通する平均径が蒸気冷媒や液冷媒をオリフィスの孔径以下に分割する径以下であるので、確実に騒音を低減できる。
【００３５】
この発明の請求項６に係る流量制御弁は、流体が一方方向に流れる多孔質透過材の流路の上流側の冷媒が流入する面積を、下流側の冷媒が流出する面積よりも大きな面積となるようにしたので、異物の詰まり対策に有効な信頼性が高い装置が得られる。
【００３６】
この発明の請求項７に係る流量制御弁は、流体が一方方向に流れる多孔質透過材の流路の上流側の流体が流入する面の形状と、下流側の流体が流出する面の形状を異なる形状にしたので、異物の詰まり対策に有効な装置でフレキシブルな形状が可能な使い勝手の良い装置が得られる。
【００３７】
この発明の請求項８に係る流量制御弁は、多孔質透過材の冷媒が通る異なる径を流路に直列になるように配置したので、広い用途に適用でき確実な異物対策が可能になる。
【００３８】
この発明の請求項９に係る流量制御弁は、多孔質透過材の流路の上流側の冷媒が通る径を下流側の冷媒が通る径より大きくしたので、異物が詰まりにくく寿命の長い装置が得られる。
【００３９】
この発明の請求項１０に係る流量制御弁は、第１流路と第２流路の間の圧力差が所定の値以上となった時にこの圧力差を小さくするリリーフ機構を備えたので、万一、スラッジなどの固形異物が弁内に堆積しても、除湿能力が変動したり、除湿運転に必要な電気入力が増大することなく、信頼性の高い流量制御弁が得られる。
【００４０】
この発明の請求項１１に係る流量制御弁は、多孔質透過材を発泡金属で構成したので、低コストで性能の良い装置が得られる。
【００４１】
この発明の請求項１２に係る流量制御弁は、多孔質透過材は、平均１００マイクロメートル以上の流体が通る径を有するので、冷凍サイクル回路構成部品とマッチングが取れて信頼性の高い冷凍サイクルを可能とする装置が得られる。
【００４２】
この発明の請求項１３に係る冷凍空調装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御弁、第１室内熱交換器、第２流量制御弁、第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備え、第２流量制御弁は請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の流量制御弁であるので、信頼性が高く性能が良い冷凍空調装置が得られる。
【００４３】
この発明の請求項１４に係る冷凍空調装置は、冷凍サイクルの流路内に配置され流路内を流れる固形異物を除去するストレーナと、を備え、第２流量制御弁の冷媒が通る多孔質透過材の平均径はストレーナーの冷媒が通る平均径と同程度以上であるので、例え異物の発生が少々多い装置であっても寿命が長く安定した運転が可能な冷凍空調装置が得られる。
【００４４】
この発明の請求項１５に係る冷凍空調装置は、冷凍サイクルの冷媒として、凝縮温度４０゜Ｃ、蒸発温度１０゜Ｃとした時の飽和圧力の差が１．０ＭＰａ以上となる冷媒を用いたので、特性の安定した性能の良い冷凍空調装置が得られる。
【００４５】
この発明の請求項１６に係る流量制御弁は、冷凍サイクルの冷媒は、可燃性冷媒であるので、信頼性が非常に良くなる。
【００４６】
この発明の請求項１７に係る流量制御弁の製造方法は、円筒形状の底面部間を貫通させる、弁室が接続する第１、第２流路と同程度の径の第１の貫通孔及びこの貫通孔よりも小さな径の第２の貫通孔を有し、弁室に設けられる流路の上流側の冷媒が通る径座ブロックを形成するステップと、第１の貫通孔を除き第２の貫通孔を覆うように弁座ブロックの底面部の少なくとも一方に多孔質透過材を固定するステップと、多孔質透過材が固定された弁座ブロックを弁室内に挿設するステップと、を備え、前記第１の貫通孔を閉じた時に第１流路から流入した流体が第２の貫通孔と多孔質透過材を通って第２流路に流通可能な構成を有するので、冷媒流動音を大幅に低減できる流量制御弁を、工程を増やすことなく比較的安価に製造できる。
【００４７】
この発明の請求項１８に係る流量制御弁の製造方法は、第１の貫通孔が底面部のほぼ中央で底面部を貫通し、第２の貫通孔が第１の貫通孔の周辺で底面部を貫通するように弁座ブロックを形成したので、冷媒流動音を低減でき、多孔質透過材へ異物詰りに対して信頼性の高い流量制御弁を、工程を増やすことなく比較的安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による冷凍空調装置の一例として、空気調和装置を示す冷媒回路図である。空気調和装置は、冷凍サイクルを循環する冷媒の凝縮熱または蒸発熱を利用して室内の冷房や暖房を行う。図において、１は圧縮機、２は冷房運転および暖房運転の冷媒の流れを切換える流路切換手段で例えば四方弁、３は室外熱交換器、４３は第１ストレーナー、４は第１流量制御弁で例えば電気式膨張弁、４４は第２ストレーナー、５は第１室内熱交換器、６は第２流量制御弁、７は第２室内熱交換器、４５は第３ストレーナーであり、これらは配管によって順次接続され冷凍サイクルを構成している。
【００４９】
また、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、第１ストレーナー、第１流量制御弁４、第２ストレーナーおよび第３ストレーナーで室外ユニット１１を構成し、第１室内熱交換器５、第２室内熱交換器７および第２流量制御弁６で室内ユニット１２を構成している。次に一般的なストレーナー、すなわち冷媒が流れる冷凍サイクル内に設ける異物を捕捉するストレーナーの一例についてを説明する。図１６に第２ストレーナー４３の概略を示す。第２ストレーナー４３は室外熱交換器の配管部に、例えば１５０メッシュから１００メッシュと呼ばれる金網をかご状に成型し、端末を金属製のリングに固定した物を配管内に圧入して設置している。この１５０メッシュとは１インチ当たりに１５０本の細線を等間隔に配置したものであり、細線直径は７０マイクロメートル程度のもでのであり、細線の間隔は１００マイクロメートル程度のものを用いている。これは、冷房運転時第１流量制御弁４への異物流入を防止する目的で設置している。第２ストレーナー４４は室外ユニットと延長配管を接続するサービスバルブに１５０メッシュから１００メッシュと呼ばれる金網をかご状に成型し、端末を金属製のリングに固定した物をバルブ内に設置している。これは、暖房運転時に第２流量制御弁６への異物流入を防止する目的で設置している。第３ストレーナー４５は圧縮機吸入配管に、１５０メッシュから１００メッシュと呼ばれる金網をかご状に成型し、端末を金属製のリングに固定した物をマフラー容器内のデミスタ上部に圧入して設置している。これは、圧縮機への異物流入を防止する目的で設置している。この冷凍サイクルの冷媒には、例えばＲ３２とＲ１２５の混合冷媒であるＲ４１０Ａが用いられる。
【００５０】
図２はこの実施の形態に係る第２流量制御弁６を示す断面図であり、図１に示した冷凍サイクルでは第２流量制御弁６として用いられる。図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ作動状態を示している。図２において、２１は第１流路であり、第１室内熱交換器５に接続されている。２２は第２流路であり、第２室内熱交換器７に接続されている。２３は第２流路２２に接続する開口に設けた弁座であり、ここでは第２流量制御弁６本体と一体に構成されている。２４は流路制御弁６本体の内面に沿って上下に摺動する弁体、２５は弁体２４を稼動する電磁コイル、２６は２つの流路、第１流路２１と第２流路２２を接続する弁室で、この弁室２６内に弁座２３が固設されている。２７はバネである。
【００５１】
制御部（図示せず）からの指令に基づいて電磁コイル２５に通断電することで、弁体２４を上下に稼動して弁座２３の開口を開閉し、第２流量制御弁６を開閉する。弁体２４の内部には空洞部２９が設けられており、さらに弁体２４の側面には連通孔２８が設けられ、この連通孔２８と空洞部２９により弁体２４内部に貫通流路が形成される。さらに弁体２４の内部の貫通流路の空洞部２９に、この流路を塞ぐように円柱状の多孔質透過材３０が設けられ、弁体２４の内部を流れる冷媒が多孔質透過材３０を通過する時に減圧されるように構成している。この多孔質透過材３０は、例えば通気孔（流体が透過することのできる多孔質体内部の気孔）の平均直径が１００マイクロメートル、空隙率（外径容積に対する発泡金属内部の隙間容積の比率)が９７％の発泡金属で構成する。なお発泡金属は、例えばウレタンフォームにＮｉ（ニッケル）などの金属粉末あるいは合金粉末を塗布後、熱処理をしてウレタンフォームを焼失させ、３次元の格子状に成形したものである。強度を上げるためにＣｒ（クロム）メッキ処理などを施してもよい。なおこの多孔質透過材は冷媒を通すメッシュが存在しておれば良く発泡金属以外でもよいことは当然であるが、冷媒に対する化学的安定性が必要であり、また弁製造でロー付け加工するなどから耐熱性が必要であり、金属を使用する。
【００５２】
図２に示した第２流量制御弁６において、電磁コイル２５に非通電とすることにより、バネ２７のバネ力により弁体２４を上方に稼動し、弁体２４を弁座２３から引き離す。このとき第２流路２２に接続される開口は開となり、図２（ａ）に示すように第１流路２１と第２流路２２はほとんど圧力損失なしに連通される。また電磁コイル２５に通電することにより、バネ力よりも電磁力の方が大きいため、弁体２４を下方へ稼動し、弁体２４を弁座２３に密着させる。このとき開口は閉となり、図２（ｂ）に示すように弁体２４の内部に設けた貫通流路を通って発泡金属３０の通気孔を介して、第１流路２１と第２流路２２が接続される。第１流路から弁室２６内に流入した冷媒は、連通孔２８を通って弁体２４内の貫通流路に流れる。そして発泡金属３０を通る時に発泡金属３０の通気孔によって減圧され、開口から第２流路２２へ流出する。
【００５３】
次にこの実施の形態による空気調和装置の冷房運転時の動作について説明する。図１では冷房時の冷媒の流れを実線矢印で示している。冷房運転は、起動時や夏季時など部屋の空調顕熱負荷と潜熱負荷がともに大きい場合に対応する通常冷房運転と、中間期や梅雨時期のように空調潜熱負荷は小さいが、顕熱負荷が大きな場合に対応する冷房除湿運転に分けられる。通常冷房運転は、第２流量制御弁６の電磁コイル２５を非通電状態とする。このとき圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁２を通って室外熱交換器３に流入し、外気と熱交換して凝縮、液化する。この高圧の液冷媒は、第１流量制御弁４で低圧に減圧され、気液二相冷媒となって第１室内熱交換器５および第２室内熱交換器７で室内空気の顕熱および潜熱を奪って蒸発する。第２流量制御弁６では、図２（ａ）に示すように第１流路２１と第２流路２２が大きな開口面積で接続されているので、この弁を通過する際の冷媒圧力損失はほとんどなく、圧力損失による冷房能力や効率面での低下もない。第２室内熱交換器７を出た低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って再び圧縮機１に戻る。この通常冷房運転時の第１流量制御弁４の開度は、例えば第２室内熱交換器７の出口冷媒の過熱度が５℃となるように制御されている。
【００５４】
次に冷房除湿運転時の動作について説明する。この除湿運転時は、第２流量制御弁６の電磁コイル２５に通電し、図２（ｂ）に示すように弁体２４を弁座２３に密着させ、弁体２４の内部に設けた貫通流路を介して第１流路２１である第１室内熱交換器５の出口と第２流路２２である第２室内熱交換器７の入口を接続する。この時、圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁２を通って室外熱交換器３に流入し、外気と熱交換して凝縮する。この高圧の液冷媒あるいは気液二相冷媒は、第１流量制御弁４で若干減圧され、中間圧の気液二相冷媒となって第１室内熱交換器５に流入する。この第１室内熱交換器５に流入した冷媒は、室内空気と熱交換してさらに凝縮する。第１室内熱交換器５を出た中間圧の液冷媒あるいは気液二相冷媒は、第２流量制御弁６に流入する。第２流量制御弁６では、図２（ｂ）に示すように弁体２４が弁座２３に密着しているため、この弁室２６に流入した冷媒は、弁体２４の側面に設けた連通孔２８から弁体２４内部の空洞部２９に流入する。さらに空洞部２９内に設けた発泡金属３０の通気孔を流通して第２室内熱交換器７に流入する。この発泡金属３０の気孔径は１０００マイクロメートルよりも小さく１００マイクロメートル以上とし、ここでは例えばストレーナーのメッシュと同程度の１００マイクロメートルであり、空隙率は９７％であり、この通気孔を通る冷媒は絞り手段である発泡金属３０によって減圧され、低圧の気液二相冷媒となって、第２室内熱交換器７に流入する。この第２室内熱交換器７に流入した冷媒は、室内空気の顕熱および潜熱を奪って蒸発する。第２室内熱交換器７を出た低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って再び圧縮機１に戻る。室内空気は、第１室内熱交換器５で加熱され、第２室内熱交換器７で冷却除湿されるため、部屋の室温低下を防ぎながら除湿を行うことができる。
【００５５】
なお、この冷房除湿運転では、圧縮機１の回転周波数や室外熱交換器３のファン回転数を調整して、室外熱交換器３の熱交換量を制御することで、第１室内熱交換器５による室内空気の加熱量を制御して、吹出し温度を広範囲に制御できる。また第１流量制御弁４の開度や室内ファン回転数を調整して、第１室内熱交換器５の凝縮温度を制御することで、第１室内熱交換器５による室内空気の加熱量を制御することもできる。また第２流量制御弁６の開度は、例えば第２室内熱交換器７の出口冷媒の過熱度が５℃となるように制御されている。
【００５６】
この発明では、発泡金属３０を弁体２４の内部に設けた第２流量制御弁６を第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間に配置し、発泡金属３０を冷房除湿運転時の絞り手段として用いているので、第２流量制御弁６を液冷媒あるいは気液二相冷媒が通過する際の冷媒流動音を大幅に低減することができる。なお個々では発泡金属の場合気孔径がそろいやすいので発泡金属で説明するが気孔径のばらつきがある積層金網や金属たわし状のものでも液冷媒と蒸気冷媒の両方が同時に通過し、減圧するものであれば冷媒流動音が大幅に低減されることは同一である。図１８の（ａ）および（ｂ）に従来オリフィスと本発明の発泡金属絞りにおける気液二相流動様式をそれぞれ示す。（ａ）に示す、従来装置のようなオリフィスのみの絞り手段３２を気液二相冷媒が通過する際には、大きな冷媒流動音が発生する。特に気液二相冷媒の流動様式がスラグ流となる場合に、大きな冷媒流動音が発生することが知られている。この冷媒流動音の発生要因としては、絞り手段内のオリフィス部などの冷媒が流れる小孔３１をスラグ流が通過する際に、小孔３１よりも大きな冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡が破壊される。この冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡の崩壊により振動が発生することや、小孔３１を蒸気冷媒と液冷媒が交互に通過するため、この小孔３１を冷媒が通過する際に発生する圧力損失が大きく変動することが考えられる。またオリフィス部出口では、速度が大きく、また乱れも大きな気液二相噴流が形成され、この気液二相噴流による圧力変動も冷媒流動音の発生要因である。一方、図１８（ｂ）に示す本発明の発泡金属絞りでは、蒸気スラグが絞り部に流入しても、液冷媒と蒸気冷媒を同時に通過させることができるため、流動抵抗の違いにより発生する圧力変動が発生しないため、騒音は発生しない。更に、冷媒流出部も無数に存在するため、絞り部下流に、大きな流れの乱れを発生させることがないため冷媒流動音の騒音レベルを低減させることが可能となる。
【００５７】
これに対し、図２に示したこの実施の形態による第２流量制御弁６では、冷房除湿運転時に第１室内熱交換器５を出た気液二相冷媒あるいは液冷媒は、弁体２４内部に設けられた発泡金属３０の微細な通気孔を同時に通り、この際に減圧されて第２室内熱交換器７に流入するため、騒音発生がほとんどない。これは、蒸気冷媒と液冷媒は同時に発泡金属３０の通気孔内を通過し、流動抵抗の差が生じないため圧力損失の大きな変動も発生せず、冷媒流動音を大幅に低減して低騒音な環境を実現することができる。特に通気孔の気孔径を１０００マイクロメートル以下としているので、冷媒流路が多数存在し、冷媒蒸気スラグや冷媒気泡と液冷媒がそれぞれ減圧される構成である。このため従来装置で必要であった遮音材や制振材を弁の外周に巻きつけるなどの低騒音化手段が不要となり、コストの低減ができ、さらに空気調和装置のリサイクル性も向上する。
【００５８】
なお、上述した気液二相冷媒に起因する冷媒流動音の課題に関しては、空気調和装置に限定されることなく、冷蔵庫等の冷凍サイクル一般についての課題であり、この実施の形態における第２流量制御弁６は冷凍サイクルを用いた冷凍空調装置一般に広く適用でき、同様の作用効果が得られる。即ち、冷媒流動音の発生がなく静かな除湿運転が可能となると共に、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する固形異物が発泡金属内部に捕捉されて堆積することなく、また除湿能力が変動したり、除湿運転に必要な電気入力が増大することなく、長期的に信頼性の高い冷凍空調装置が得られる。
【００５９】
冷房除湿運転時の第２流量制御弁６の流量特性（冷媒流量と圧力損失の関係）は、弁体２４に用いる発泡金属３０の通気孔の径や冷媒が通過する流路長さを調整することによって調整できる。即ち、通気孔のばらつきを大きくしても良いし均一にしたものを汲み合わせても良い。また、ある冷媒流量を小さな圧力損失で流す場合には、発泡金属３０の通気孔を１０００マイクロメータ程度まで大きくしたり、発泡金属３０の冷媒が通る全体の面積である径を大きくしたり、あるいは発泡金属３０を通過する流路長さを短くしても良い。また逆に、ある冷媒流量を大きな圧力損失で流す場合には、発泡金属３０の通気孔を冷凍サイクル内のストレーナーとマッチングする径のようにを小さくし冷凍サイクル内を流れる固体異物のほとんどを通す大きさまでにしたり、流路である発泡金属３０の径を小さくしたり、あるいは発泡金属３０を通過する流路長さを長くしても良い。このような弁体２４に用いる発泡金属３０の通気孔の径や流路長さは、機器設計時に最適に設計される。
【００６０】
なお、弁体２４内部に発泡金属３０を固定する方法としては、以下のように形成すれば良い。例えば発泡金属３０の外形を弁体２４の内部空間径よりも若干大きくしておき、発泡金属３０を弁体２４の内部に圧入すれば、発泡金属３０を確実に弁体２４内部に固定できる。さらにこの方法によると、弁の製造コストを安価にすることができる。またこの発泡金属３０の固定法は圧入だけではなく、ロー付けや高周波溶接などによって、発泡金属３０を弁体２４の内部に固定してもよい。なお圧入固定方法等を採用する場合は金属でなくとも化学的に安定なセラミックのようなものでも良いことは明らかである。
【００６１】
このようにこの実施の形態では、冷房除湿運転時の第２流量制御弁６の絞り手段として、弁体２４内部に設けた発泡金属３０を使用しているので、絞り手段を通過する冷媒が気液二相状態であっても気泡の崩壊や圧力変動を抑制することができ、冷媒流動音の発生を低減し、低騒音な室内環境を実現することができる。この発泡金属３０による冷媒流動音の低減効果は、発泡金属の気孔径が小さいほど効果的であることを実験により確認した。しかし空気調和装置の冷凍サイクル内には、鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が冷媒とともに循環している。このため、発泡金属３０の気孔径をこれらの異物を捕捉するストレーナーよりも小さくしすぎると、この固形異物が発泡金属３０の気孔内部に捕捉されて堆積し、発泡金属３０の流動抵抗が増加する可能性がある。発泡金属３０の流動抵抗が増加すると、冷房除湿運転時の第２室内熱交換器７の蒸発温度が低下し、除湿能力が変化してしまう。この時、蒸発温度が０℃以下に低下すると、熱交換器表面で凝縮した結露水が凍結することになる。さらに発泡金属３０の内部の通気孔が金属紛やスラッジなどで埋め尽くされると、冷房除湿運転時の冷媒流量が大幅に低下し、除湿能力の低下や電気入力の増大などが発生する。従って発泡金属３０の仕様選定に際しては、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する金属紛やスラッジなどの固形異物が発泡金属内部に堆積しない、あるいは堆積しても流動抵抗変化が小さくなるように平均径を配慮することが必要となる。
【００６２】
冷凍サイクルには一般にストレーナーと呼ばれる濾過手段が、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物を捕捉するため、サイクル数箇所に設置されている。このストレーナーは、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、細線がメッシュ状に編み込まれたものであり、この細線の平均間隔は１００マイクロメートル程度である。このストレーナーよりも目の粗い気孔径の発泡金属３０を絞り手段として用いれば、ストレーナーよりも大きな固形異物はストレーナーで捕捉される。即ち、冷凍サイクルに細線の平均間隔は１００マイクロメートル程度の濾過手段が設けられている場合には、気孔径が１００マイクロメートル以上の発泡金属３０を用いれば、冷凍サイクル内を循環する固形異物が発泡金属３０に流入し、その内部に堆積するのを防止できる。またこの濾過手段よりも小さな径、即ち１００マイクロメートルよりも小さい固形異物は、濾過手段を通過して発泡金属３０にも流入するが、この固形異物の径は発泡金属３０の気孔径よりも小さいため、発泡金属３０によって捕捉されることなく、発泡金属３０を通過する。従って、気孔径が１００マイクロメートル以上の発泡金属３０を弁体２４内部の絞り手段に設けることにより、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する金属紛やスラッジなどの固形異物が発泡金属内部に堆積することなく、信頼性の高い流量制御弁および冷凍空調装置を得ることができる。
【００６３】
また、発泡金属の空隙率を５０％以上とすることにより発泡金属の異物詰りによる信頼性を向上させることができる。ストレーナーの粗さが約１００マイクロメートルであるため、直径が１００マイクロメートル以下の固形異物しか発泡金属３０に流入しない。そこで発泡金属３０の気孔径を平均１００マイクロメートル以上とすることにより、ストレーナーを通過した１００マイクロメートルよりも小さな固形異物の大部分は、発泡金属３０の気孔内を通過するはずである。ところが、その一部は発泡金属３０と衝突し、発泡金属３０内に堆積する可能性がある。多孔質透過材の場合完全に均一な孔径や形状は難しく、しかも気泡を細分化させる程度の厚みのある３次元構造のため、一部の固形異物が発泡金属３０内に衝突堆積すると、その部分の通過面積が小さくなり、さらにその部分に固形異物が堆積する。この発明ではこのような場合に対し、発泡金属３０の空隙率を５０％以上確保することで、発泡金属３０内部の隙間容積を大きくしている。発泡金属３０の空隙率を５０％以上確保すれば、発泡金属３０の内部には多くの微少流路数が確保でき、万一、発泡金属３０の内部の一部の微少流路が固形異物によって閉塞されても、発泡金属３０全体の流動抵抗はほとんど変化せず、安定した流量制御が可能となる。
【００６４】
図３は発泡金属３０の内部に固形異物を付着堆積させた時の発泡金属の流動抵抗の変化を実験により調べた結果である。この実験では、図４に示すように、内径２０ミリメートルのパイプ５１内に外径２０ミリメートル、厚さ２ミリメートルの発泡金属３０を設置し、固形異物を模擬したＪＩＳ紛体（Ｉの２種）を混合した水をタンク５２に格納しておき、水ポンプ５３によって循環させて、所定の時間経過後の発泡金属３０前後の圧力差を差圧計５４で測定したものである。なお図３の縦軸は、固形異物を付着堆積させる前の発泡金属の圧力差に対し、固形異物を付着堆積させた後の発泡金属の圧力差の増加率（％）、横軸は空隙率（％）を示す。この結果によると、発泡金属の空隙率が５０％以上では、固形異物の付着堆積による圧力差の増加率は急激に低下する。このため空隙率が５０％以上の発泡金属を使用することで、発泡金属内部の異物詰りに対す圧力差の増大を回避でき、信頼性の高い第２流量制御弁６を実現できる。また、図３の結果から判るように、この固形異物の付着堆積による圧力差の増加は、空隙率を７０％以上とすることにより大幅に小さくすることができるので、好ましくは空隙率が７０％以上の発泡金属を用いることにより、異物詰りに対する信頼性を大幅に向上させることができる。さらに最も良いのは空隙率を９０％以上とすることによりこの固形異物の付着堆積による圧力差はほとんど増加しないことが図３より判る。このため空隙率が９０％以上の発泡金属を用いることにより、異物詰りに対する信頼性を確実に確保することができる。
【００６５】
上記の実験結果から、図２に示した流量制御弁では、弁体２４の内部に貫通流路を設け、この貫通流路内に発泡金属３０を固定して除湿運転時の絞り手段として動作させているので、冷媒流動音の発生が低減でき静かな運転が可能となる。特に、その発泡金属３０の気孔径を、冷凍サイクルに設けられている濾過手段の細線の平均間隔である１００マイクロメートル以上とすることで、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が発泡金属３０の内部に捕捉して堆積することなく、信頼性の高い流量制御弁を実現できる。さらに、その発泡金属３０を空隙率５０％以上とすることで、万一、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する固形異物が発泡金属３０の内部に捕捉して堆積しても、流動抵抗変化を小さくでき、長期的にも信頼性の高い流量制御弁が得られる。
【００６６】
次に、騒音特性について説明する。図２２に示すように暗騒音２０ｄＢの無響箱６４の中に絞り部がオリフィスのみで構成された試験用流量制御弁６７を設置し、この弁に飽和温度４０゜Ｃ、冷媒乾き度０．１の気液２相冷媒を図示しない冷凍サイクルから供給し、出口圧力が飽和温度１０゜Ｃ程度になるように調整した状態で、弁から１０ｃｍの位置に設置したマイクロフォン６５により騒音計６６にて冷媒流動音を多孔質体の気孔径をパラメーターとして測定した。実験結果を図２４に示す。図２４の横軸は気孔径を縦軸は騒音レベルをそれぞれ示す。実験結果によれば、気孔径が１０００マイクロメートル以下であれば騒音レベルは中程度であり、問題ないレベルである。また、６００マイクロメートル以下であれば騒音レベルはより低くなる。気孔径が小さくなるほど騒音レベルは低下するが、固形異物の付着堆積を考慮すると多孔質体の気孔径は１００マイクロメートルから１０００マイクロメートル以下が騒音低減と高信頼性を両立する気孔径であると言える。
【００６７】
また弁体２４の内部に発泡金属３０を固定しているので、弁体２４と弁座２３を電磁力により密着させても発泡金属３０が変形することなく、確実に弁体２４と弁座２３を密着させることができ、弁座２３からの冷媒の漏洩流量を安定して最小化することができる。さらにこの低騒音かつ信頼性の高い流量制御弁を第２流量制御弁６として用いることにより、温度と湿度の制御性が高く、しかも低騒音で信頼性を向上できる冷凍空調装置を実現できる。また、除湿能力が変動を防ぐことができ、除湿運転に必要な電気入力の増大を防ぐことができる冷凍空調装置が得られる。
【００６８】
なお、図２に示したこの発明では、１つの円柱状の発泡金属３０を弁体２４内部に固定した構成例について説明したが、これに限ることはなく、２つの気孔径が異なる２種類の円柱状の発泡金属３０ａ、３０ｂを、流路に直列になるように弁体２４内部に固定して、絞り手段としてもよい。流量制御弁において、気孔径が２００マイクロメートルの発泡金属３０ａを上流側に、気孔径が１００マイクロメートルの発泡金属３０ｂを下流側に設けている。このように上流側の発泡金属３０ａの気孔径を下流側の発泡金属３０ｂの気孔径よりも大きくすることにより、比較的直径の大きな固形異物は上流側の発泡金属３０ａに捕捉され、比較的直径の小さな固形異物は下流側の発泡金属３０ｂに捕捉される。このように、発泡金属３０の内部に固形異物が堆積する個所を分散できるため、万一、固形異物が発泡金属３０の内部に堆積しても、発泡金属３０の流動抵抗変化を小さくすることができる。この場合１つの多孔質透過材、たとえば金属線をより合わせたようなもので上流側にバラけた方とし中流より下流に密なものとしても良い。
【００６９】
また、発泡金属３０ａ、３０ｂ間は、密着させても、あるいはさせなくとも気相と液相を同じに気泡を崩壊せずに減圧させることが出来る。また発泡金属３０ａ、３０ｂ間に空間があっても、同様の作用効果を奏する。また、２つの発泡金属３０ａ、３０ｂに限るものではなく、もっと多くの異なる種類の多孔質透過材で絞り手段を構成してもよい。
【００７０】
また図５はこの発明に係わる第２流量制御弁６の他の構成例を示す断面図であり、弁体２４内部に設けた多孔質透過材である発泡金属３０の上部の形状を円錐状としている。この構成では、図２に示した円柱状の発泡金属を用いるよりも、冷媒が流れる発泡金属上流側の通過面積を大きくできる。このため、発泡金属３０の上流側で固形異物が堆積する個所を分散できる。万一、固形異物が発泡金属３０の上流側に堆積しても、発泡金属の流動抵抗変化を小さくすることができ、異物詰りに対してより信頼性の高い流量制御弁を得ることができる。この構成は、絞り手段に設ける発泡金属上流側の通過面積を大きくできればよく、発泡金属の上流側の面形状を円錐状とすることに限るものではない。例えば、１つまたは複数の波形の面や、傾斜した平面、複数の凹凸が形成された面、球表面の一部の面で構成しても、流路に垂直な平面にするよりも通過面積を大きくできる。
【００７１】
図６は、この発明の別の第２流量制御弁６を示す断面図であり、図２に示したものと同一または同様の構成部品には同一符号を付して、その重複する説明を省略する。この構造の例では、第１多孔質透過材、例えば気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５％の第１発泡金属３０ａと、オリフィス板３２と、第２多孔質透過材、例えば気孔径５００マイクロメートル、厚さ２ｍｍ、空隙率９５％の第２発泡金属３０ｂとが、弁体２４内の貫通流路を構成する空洞部２９に内設されている。またオリフィス板３２の中央部には、例えば直径１ミリメートル程度の小孔３１で構成されるオリフィス部が設けられている。第１発泡金属３０ａ、小孔３１、第２発泡金属３０ｂが流路に直列に並設されて絞り手段を形成し、弁体２４内の貫通流路を流通する流体を減圧する。
【００７２】
通常冷房運転時には図２と同様に、電磁コイル２５に非通電とすることにより、バネ２７のバネ力により弁体２４を上方に稼動し、弁体２４を弁座２３から引き離す。このとき弁座２３の開口は開となり、第１流路２１と第２流路２２はほとんど圧力損失なしに連通される。このため、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間で圧力損失はなく、冷房能力や効率面で低下することもない。冷房除湿運転時には電磁コイル２５に通電することにより、バネ力よりも電磁力の方が大きいため、弁体２４を下方へ稼動し、弁体２４を弁座２３に密着させる。このとき開口は閉となり、第１室内熱交換器５を出た気液二相冷媒は、第１流路２１から弁室２６に流入し、図６に示すように、貫通孔２８を通って弁体２４内の貫通流路に流れ、弁体２４の内部に設けた第１発泡金属３０ａの通気孔、オリフィス板３２の小孔３１、および第２発泡金属３０ｂの通気孔の順に流通して減圧され、弁座２３の開口から第２流路２２へ流出して第２室内熱交換器７に流入する。
【００７３】
図１９は冷媒の流を説明する図であって、図１９の（ａ）は従来のオリフィスのみの場合の気液二相流の流動様式を示し、図１９の（ｂ）は本発明のオリフィスの上流側に発泡金属絞りを設けた場合における気液二相流の流動様式を示す。図１９(a)に示す、従来のオリフィスのみの絞り手段を気液二相冷媒が通過する際には、大きな冷媒流動音が発生する。特に気液二相冷媒の流動様式がスラグ流となる場合に、大きな冷媒流動音が発生することが知られている。この冷媒流動音の発生要因としては、絞り手段内のオリフィス部などの小孔をスラグ流が通過する際に、小孔よりも大きな冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡が破壊される。この冷媒蒸気スラグあるいは冷媒気泡の崩壊により振動が発生することや、小孔を蒸気冷媒と液冷媒が交互に通過するため、この小孔を冷媒が通過する際に発生する圧力損失が大きく変動することが考えられる。またオリフィス部出口では、速度が大きく、また乱れも大きな気液二相噴流が形成され、この気液二相噴流による圧力変動も冷媒流動音の発生要因である。
【００７４】
次に、本発明の絞り部における気液二相冷媒の流動について説明する。図１９(b)に示すように液冷媒と蒸気冷媒に分離した気液二相冷媒が第１発泡金属３０ａを通過する際に、蒸気冷媒は小さな気泡に分割される。この小さな気泡となった蒸気冷媒が、液冷媒と共にオリフィス板３２の小孔３１を通過するため、小孔３１を通過する気液二相冷媒は気液が十分混合された状態となり、圧力損失の大きな変動も発生しない。このため、「ジュルジュル」、「ボコボコ」といった聴感となる不連続な冷媒流動音が生じるのを防止できる。また小孔３１を通過した速度および乱れの大きな気液二相噴流は、第２発泡金属３０ｂを通過する際に、減速されて整流される。このため、「シャー」といった聴感となる連続的な冷媒流動音の発生を大幅に抑制することができる。これにより、冷媒流動音の発生を低減でき、快適な環境を実現できる。さらに、発泡金属の厚さについて、図２０を用いて説明する。発泡金属の厚さが０．５ミリメートル、オリフィス内径は１ミリメートルのように発泡金属の厚さよりオリフィス内径が小さい場合は、図２０の(a)の如く、蒸気泡６２を長さ方向に対して、十分に分割することができずに、長い気泡を形成させてしまうため、オリフィス内に蒸気冷媒が多い気液二相流を通過させることになる。その結果、圧力変動が大きくなる。一方、発泡金属の厚さが２ミリメートル、オリフィス内径は１ミリメートルのように発泡金属の厚さがオリフィス内径より大きい場合は、図２０の(b)の如く、蒸気泡を長さ方向に対して、流路は３次元的に構成されており、ストレートではなく複雑に折り曲がって形成されているために、十分に分割することができるため、より均質な気液二相冷媒をオリフィスに通過させることが可能となり、圧力変動を抑制させることが可能となる。このようにオリフィス近傍に設置する多孔質透過材の厚さはオリフィスの孔径以上の厚さとすることにより、確実にオリフィス孔径以下の蒸気泡を形成でき冷媒流動音を低減できる。
【００７５】
なお、図６に示したこの構造の例では、２つの円柱状の発泡金属とオリフィス板３２をそれぞれ隙間が生じないように密着して固定し、弁体２４に内接した例について説明した。しかし、これに限ることはなく、図７に示すように、第１発泡金属３０ａとオリフィス板３２の間、およびオリフィス板３２と第２発泡金属３０ｂの間に、１〜２ミリメートル程度の空間３３ａ、３３ｂを設けて固定してもよい。図８はこの図７に示した第１発泡金属３０ａ、オリフィス板３２、および第２発泡金属３０ｂで構成される絞り手段を分解して示す斜視図であり、オリフィス板３２の発泡金属と接する上面および下面には空間部３３ａ、３３ｂが設けられており、またオリフィス板３２の中心部には１ミリメートル程度の小孔３１が設けられている。
【００７６】
この図７および図８に示した第２流量制御弁６では、第１発泡金属３０ａとオリフィス板３２の間に空間部３３ａを設けているので、第１発泡金属３０ａにより小さな気泡に分割された蒸気冷媒は、空間部３３ａに流入し、ここで空間部３３ａに滞留する液冷媒と混合される。このため、オリフィス板３２の小孔３１を通過する冷媒は、より確実に気液冷媒が混合された状態となり、「ジュルジュル」、「ボコボコ」といった聴感となる不連続な冷媒流動音の発生を確実に抑制することができる。また、オリフィス板３２と第２発泡金属３０ｂの間にも空間部３３ｂを設けているので、第２発泡金属３０ｂを通過する気液二相噴流の通過面積を大きくできる。このため、より確実に気液二相噴流の減速および整流が可能となり、「シャー」といった聴感となる連続的な冷媒流動音の発生を確実に抑制することができる。なお、図８に示した絞り手段は、第１発泡金属３０ａとオリフィス板３２の間、およびオリフィス板３２と第２発泡金属３０ｂの間の両方に１〜２ミリメートル程度の空間を設ける例について説明したが、これに限ることはなく、第１発泡金属３０ａとオリフィス板３２の間のみに空間部を設けてもよい。また、オリフィス板３２と第２発泡金属３０ｂの間のみに空間部を設けてもよい。      
【００７７】
このように、図６あるいは図７に示した構成の第２流量制御弁６では、弁体２４の内部に貫通流路を設け、この貫通流路に絞り手段として、気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５％の第１発泡金属３０ａと、直径１ｍｍの小孔３１を設けたオリフィス板３２、および気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５％の第２発泡金属３０ｂが流れに直列に設けられているので、小孔３１に流入する気液二相冷媒を確実に混合することで、また小孔３１から流出する気液二相噴流を確実に減速および整流することで、冷媒流動音の発生を低減でき、静かな除湿運転が可能となる。
【００７８】
また、図２の構造のようなものでは、除湿運転時の絞り手段として、発泡金属３０の通気孔によって循環する冷媒を減圧していたので、発泡金属３０の気孔径をそれほど大きくすることができなかった。これに対し、オリフィスを多孔質透過材とは別に設けた除湿運転時の絞り手段としては、第１発泡金属３０ａと小孔３１および第２発泡金属３０ｂを備えているので、小孔３１の径を０．５から１．０ミリメートルとして、この小孔３１を通過する際に生じる圧力損失を大きくすることにより、第１発泡金属３０ａおよび第２発泡金属３０ｂの気孔径を５００マイクロメートル程度に大きくできる。このため、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が発泡金属３０ａ、３０ｂの内部に捕捉されて堆積するのを防止でき、長期的にも信頼性を向上することができる。
【００７９】
また、第１発泡金属３０ａおよび第２発泡金属３０ｂの気孔径や空隙率を同一仕様のものを用いる例で説明したが、これに限ることはなく、気孔径や空隙率の異なる発泡金属を使用してもよい。例えば第１発泡金属３０ａの気孔径を５００マイクロメートル、第２発泡金属３０ｂの気孔径を１００マイクロメートルとし、上流側の発泡金属の気孔径を下流側の発泡金属よりも大きくすることにより、比較的直径の大きな固形異物は上流側の発泡金属３０ａに捕捉され、比較的直径の小さな固形異物は下流側の発泡金属３０ｂに捕捉される。このように、発泡金属３０ａ、３０ｂの内部に固形異物が堆積する個所を分散できるため、万一、通気孔に固形異物があたって発泡金属内部に堆積しても、発泡金属３０ａ、３０ｂの流動抵抗変化を小さくすることができる。
【００８０】
また、ここでは小孔３１の上流側及び下流側に発泡金属３０ａ、３０ｂを設けたが、どちらか一方に発泡金属を備えた構成でもよい。この場合には、発泡金属を備えていない場合に比べて冷媒流動音を低減することができる。また、小孔３１を流路の中央部に１つ備えたものを示したが、複数の小孔を流路に並列に設けてもよい。この場合には、オリフィス板３２に複数の小孔を設けておくことで、簡単に製造できる。
【００８１】
また、小孔３１の上流側に発泡金属３０ａを備えた構成の場合、図５に示した発泡金属３０と同様、発泡金属３０ａの上流側の面形状を、流路に垂直な平面とした時の面積よりも大きな面積になるように構成してもよい。例えばこの面を円錐形、波形、山形等で構成して流体の通過面積を大きくすることで、発泡金属３０の上流側で固形異物が堆積する箇所を分散できる。万一、固形異物が発泡金属３０ａ上流側に堆積しても、発泡金属３０ａでの流動抵抗変化を小さくすることができ、信頼性の高い流量制御弁を得ることができる。
【００８２】
図９は、この発明の別の第２流量制御弁６を示す断面図で、図２に示したものと同一または同様の構成部品には同一符号を付して、その重複する説明を省略する。図において、３４は、弁座２３と多孔質透過材である発泡金属３０を保持する弁座ブロック、３５、３６は弁室２６と第２流路２２を接続する第１、第２の開口である。３７は第１の開口３５と第２の開口３６とを接続する貫通孔、３８は弁座ブロック３４の弁座２３が設けられていない底面部と第２の開口３６が設けられた弁室２６の壁面との間に設けた空間である。
【００８３】
円筒形状の弁座ブロック３４には底面部間を貫通して、第１、第２流路２１、２２と同程度の径の貫通孔３７が設けられ、一方の底面部の貫通孔３７の開口が第１の開口３５となり、その第１の開口３５に弁座２３が、例えば弁座ブロック３４と一体に設けられている。また、弁座２３の周囲に発泡金属３０が環状に固定される。発泡金属３０は、例えば気孔径が１００マイクロメートル、空隙率が９７％である。発泡金属３０の内周側と外周側の弁座ブロック３４は、例えばどちらか一方の底面部における半径方向の数カ所で、発泡金属３０を通過する流体の流れをさえぎらないように結合され、一体に構成されている。
【００８４】
通常冷房運転時には、制御機構（図示せず）によって電磁コイル２５に非通電とすることにより、バネ２７のバネ力により弁体２４を上方に稼動し、弁体２４を弁座２３から引き離す。図９（ａ）に示すように、このとき弁座２３の第１の開口３５は開となり、第１流路２１から流入した液冷媒又は気液二相冷媒である流体のほとんどが第１の開口３５、貫通孔３７を通過して第２の流路２２に流れ、第１、第２流路２１、２２間はほとんど圧力損失なしに連通される。このため、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間で圧力損失はなく、冷房能力や効率面で低下することもない。
【００８５】
また冷房除湿運転時には、制御機構（図示せず）によって電磁コイル２５に通電することにより、バネ力よりも電磁力の方が大きいため、弁体２４を下方へ稼動し、弁体２４を弁座２３に密着させる。このとき第１の開口３５は閉となり、図９（ｂ）に示すように、第１の開口３５の周囲に第１の開口３５を迂回して、発泡金属３０を通って第２の開口３６から第２流路２２に流れる迂回流路を構成する。このとき気液二相冷媒は発泡金属３０の通気孔を通ることで減圧されると共に、均質化されるので、冷媒流動音は低減される。また、発泡金属３０の気孔径を、冷凍サイクルに通常設けられている濾過手段の大きさである１００マイクロメートル以上とすることで、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が発泡金属３０の内部に捕捉されて堆積することなく、長期的に信頼性の高い流量制御弁を実現できる。
【００８６】
さらに、この第２流量制御弁６の構成では、先に示した弁体２４内部に貫通流路を設け、この貫通流路内に発泡金属３０を内設したものに比べ、発泡金属３０表面積の大きくできる。このため、より冷媒流動音の低減効果が高い。また、発泡金属３０の表面積の大きくできることで、万一スラッジなどの固形異物が発泡金属３０内部に捕捉され堆積しても、発泡金属３０の圧力損失の増加を抑制することができ、信頼性をより向上できる。
【００８７】
また、弁座ブロック３４の下流側底面は空間３８を介して第２の開口３６に接続されている。発泡金属３０の下流側に空間があることで、発泡金属３０から第２の開口３６へ流体がスムーズに流れ、さらに発泡金属３０内を流体が均一に流れるように作用している。なお、この空間３８に発泡金属３０を弁座ブロック３４から突出させてもよい。この場合には、環状の発泡金属３０の内周側面より冷媒が第２の開口３６、第２流路２２へ流出する。発泡金属３０を通過した気液二相噴流は、発泡金属３０内部の通気孔を通過することで減速され、さらに整流されるが、まだある程度の流速を持った噴流状態となっている。この噴流が弁本体の外壁などに衝突すると、外壁が振動し、騒音の発生源となる場合がある。そこで、発泡金属３０を通過した冷媒を、環状の発泡金属３０の内周側面よりその内側に流出させることで、流体が第２弁本体の外壁などに衝突するのを低減でき、より一層冷媒流動音の発生を抑制し、低騒音な除湿運転が実現できる。
【００８８】
なお、図９に示したこの例では、１つの環状の発泡金属３０を弁座ブロック３４内部に配設した例について説明したが、これに限るものではない。例えば、図１０に示すように２つの気孔径が異なる円柱状の発泡金属３０ａ、３０ｂを弁座ブロック３４の内部に、流路に直列に並設してもよい。図１０では気孔径が２００マイクロメートルの発泡金属３０ａを上流側に設け、気孔径が１００マイクロメートルの発泡金属３０ｂを下流側に設けている。このように上流側の発泡金属３０ａの気孔径を下流側の発泡金属３０ｂよりも大きくすることにより、１００マイクロメートルから２００マイクロメートルの比較的直径の大きな固形異物は下流側の発泡金属３０ｂに捕捉され、１００マイクロメートル以下の比較的直径の小さな固形異物は上流側の発泡金属３０ａに捕捉される。このように、発泡金属３０ａ、３０ｂの内部に固形異物が堆積する個所を分散できるため、万一、固形異物が発泡金属３０ａ、３０ｂの内部に堆積しても、発泡金属３０ａ、３０ｂの流動抵抗変化を小さくすることができる。
【００８９】
また、図１１はこの例の第２流量制御弁６の他の構成例を示す断面図であり、弁室２６内部に設けた発泡金属３０の上流側の断面形状を山形状としている。この構成では、図９に示したような流路に垂直な平面形状の発泡金属３０としたときよりも、冷媒が流れる発泡金属３０の上流側の通過面積を大きくできる。このため、発泡金属３０の上流側に固形異物が堆積する個所が分散できる。万一、固形異物が発泡金属３０の上流側に堆積しても、発泡金属３０の流動抵抗変化を低減することができ、異物詰りに対してより信頼性の高い流量制御弁を得ることができる。
【００９０】
なお、発泡金属３０の上流側の面形状は、１つの山形状に限るものではなく、例えば、１つまたは複数の波形の面や、傾斜した平面、複数の凹凸が形成された面、球表面の一部の面で構成しても、水平な平面にするよりも通過面積を大きくできる。いずれの形状に構成しても、図９における発泡金属３０の形状に比べ、冷媒が流れる発泡金属３０の上流側の通過面積を大きくでき、発泡金属３０の上流側に固形異物が堆積する個所が分散できる。ただし、流体がスムーズに流れる形状にするのが望ましい。
【００９１】
また、この例では、弁座ブロック３４を設けて、弁座２３の周囲に発泡金属３０を備えた構成としたが、これに限るものではなく、第１流路２１の位置によっては、弁室２６内で弁体２４の周囲に設けてもよい。弁体２４で開閉する開口、ここでは第１の開口２３を閉じた時に、第１流路２１からその開口を迂回して第２流路２２へ流れる迂回流路を構成し、この迂回流路を流れる気液二相冷媒が通過するように発泡金属の位置を決めればよい。
【００９２】
また、弁座ブロック３４で弁座２３と発泡金属３０を保持するので、第２流量制御弁６が製造しやすい。例えば円筒形状の底面間に貫通するように、弁室が接続する第１、第２流路２１、２２と同程度の径で一端が弁座２３となる貫通孔３７を有する弁座ブロック３４を形成する。次に、弁座２３の周囲に環状の発泡金属３０を固定する。次に、発泡金属３０が固定された弁座ブロック３４を弁室２６内に挿設した後、第１流路２１と第２流路２２を接続するように弁室２６を密閉する。このように、弁座２３と発泡金属３０を同時に形成でき、簡単に組み立てることができる。弁座ブロック３４内への発泡金属３０の固定方法や、弁室２６内の弁座ブロック３４の固定方法は、それぞれ圧入やロー付けや高周波溶接など、確実に固定できる加工法ならば、どのような方法を用いてもよい。
【００９３】
図２１はこの発明の別の第２流量制御弁６を示す断面図で、図７に示したものと同一または同様の構成部品には同一符号を付して、その重複する説明を省略する。図２２において、４０は弁室２６には位置された円筒状の多孔質透過材であり、気孔径７００マイクロメートル、空隙率９５パーセントの発泡金属で構成されている。また図７と同様に第１多孔質透過材、例えば気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５パーセントの第１発泡金属３０aと、第２多孔質透過材、例えば気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５パーセントの第２発泡金属３０ｂが、弁体２４内の貫通流路を構成する空洞部２９に内設されている。またオリフィス板３２の中央部には例えば直径１ミリメートル程度の小孔３１で構成されるオリフィス部が設けられている。第１発泡金属３０ａ、小孔３１、第２発泡金属３０ｂが流路に直列に併設されて絞り手段を形成し、弁体２４内の貫通流路を流通する冷媒を減圧する。
【００９４】
冷房除湿運転時には電磁コイル２５に通電することにより、バネ力よりも電磁力の方が大きいため、弁体２４を下方へ稼動し、弁体２４を弁座２３に密着させる。この時開口は閉となり、第１室内熱交換器５を出た気液２相冷媒は第１流路２１から弁室２６に流入し、図２１に示すように円筒状の発泡金属４０を通過し、貫通孔２８を通って弁体２４内の貫通流路に流れ、弁体２４の内部に設けた第１発泡金属３０ａの通気孔、オリフィス板３２の小孔３１、及び第２発泡金属３０ｂの通気孔の順に流通してこの絞り手段により冷媒が減圧され、弁座２３の開口から第２流路２２へ流出して第２室内熱交換器７に流入する。この構造では第１流路２１から弁室２６に流入した気液２相冷媒の蒸気は、先ず円筒状の多孔質透過材４０の通気孔を通過する際に細分化され、気液が混合された状態で弁体２４の内部に設けた第１発泡金属３０ａの通気孔に流入する。このためオリフィス板３２の小孔３１に流入する気液２相冷媒は図７の構造のものより気相と液相の混合が一層促進され、より均一の状態となるため、圧力損失の大きな変動も発生せず耳障りな異常な音や不連続な冷媒流動音が生ずるのを防止できる。
【００９５】
この構造では弁室２６内に設けた円筒状の多孔質透過材４０の空隙率は９５パーセントの空隙率の大きなものをもちいているので、万一冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する固形異物が円筒状の多孔質透過材４０の内部に捕捉し堆積したとしても流動抵抗変化を小さく出来、冷媒流動音低減の効果が安定的に発揮できると共に、長期的にも信頼性の高い流量制御弁が得られる。更にこの構造では円筒状の多孔質透過材４０の気孔径を７００マイクロメートル、弁体２４内の貫通流路を構成する空洞部２９に内設した第１多孔質透過材である第１発泡金属３０aの気孔径を５００マイクロメートルとしているので、およそ７００マイクロメートル以上の比較的大きな固形異物は弁室２６内に設けた円筒状発泡金属の多孔質透過材４０に捕捉され、これよりる小さな固形異物は下流側の第１発泡金属３０aに捕捉される。このように弁体２４内に設けた発泡金属３０aの上流に気孔径の大きな円筒状発泡金属４０を設置することにより、発泡金属の内部に固形異物が堆積する個所を分散できるため、冷媒音低減の効果が長期的、安定的に維持できる。また万一固形異物が発泡金属内に堆積しても流動抵抗変化を小さくすることが出来、長期的に信頼性が高い、いいかえれば寿命の長い流量制御弁が得られ、すなわち信頼性の高い冷凍空調装置が得られる。
【００９６】
またこの構造では弁室２６内に設けた多孔質透過材４０として円筒状の発泡金属を用い、また弁体２４内に設けた多孔質透過材３０ａ、３０ｂとして円盤状の発泡金属を用いているので、弁を大きくせずに円筒状の発泡金属４０の冷媒通過面積を円盤状の多孔質透過材３０ａ、３０ｂの冷媒通過面積より大きくすることが出来る。冷媒回路内を流れる固形異物は、冷房除湿運転時に冷媒流方向の上流となる円筒状の発泡金属４０に堆積しやすいが、この円筒状の発泡金属４０の冷媒通過面積を下流側より大きくしているので固形異物が下流側の円盤状の多孔質透過材３０ａ、３０ｂに堆積するのを抑制でき、冷媒音の低減と固形異物詰まりに対する信頼性の両立が一層向上する。
【００９７】
なおこの構造では弁室２６内に設けた多孔質透過材４０及び弁室２４内の貫通流路を構成する空洞部２９に内設した多孔質透過材３０ａ、３０ｂとして発泡金属を用いた例を説明したが、これに限るものでなく、金属細線を３次元的に編み込んだ金属メッシュなどを用いても同様な効果を低いコストで発揮することが出来る。この金属メッシュの場合には、発泡金属よりも内部の気孔径の大きさのばらつきは大きくなるが、この気孔径の平均値が１００マイクロメートル以上、好ましくは５００マイクロメートル程度に設計し、更にメッシュ内部の空隙率を５０パーセント以上、好ましくは７０パーセント以上とすることにより冷媒流動音の低減とスラッジなどの固形異物詰まりに対する信頼性確保を両立することが出来る。また金属線を３次元的に編み込んだメッシュ以外でも、金属細線を３次元的に不規則に絡め合わせたものなどでも同様な効果を発揮する。
【００９８】
またこの構造では通常の冷房運転や暖房運転では、弁体２４と弁室２６に流入した冷媒は発泡金属３０a、３０bを通過しないが、円筒状発泡金属４０は必ず通過する。このため円筒状発泡金属４０は、通常の冷房運転や暖房運転では、冷媒回路内を冷媒と共に循環する固形異物を捕捉する濾過フィルターとして作用し、冷凍サイクルの回路閉塞に対する信頼性を向上させることが出来る。この時円筒状発泡金属４０を通過する冷媒流方向は冷房運転と暖房運転では逆になる。すなわち通常冷房運転では、第１流路２１、円筒状発泡金属４０、第２流路２２の順で冷媒は流れ、通常暖房運転では、第２流路２２、円筒状発泡金属４０、第１流路２１の順で冷媒は流れる。このため例えば通常冷房運転では固形異物は円筒状発泡金属４０の外周面側表面に堆積しやすいが、運転が通常暖房運転に切り替わることにより、この円筒状発泡金属４０の外周面側に堆積した固形異物は第１流路へ流出する。同様に通常暖房運転では固形異物は円筒状発泡金属４０の内周面側表面に堆積しやすいが、運転が通常冷房運転に切り替わることにより、この円筒状発泡金属４０に堆積した固形異物は第１流路へ流出する。このように弁室２６に設けた円筒状発泡金属４０は、通常暖房運転及び通常暖房運転時には、冷媒回路内を冷媒と共に循環する固形異物を捕捉する濾過フィルターとして作用させることが出来ると共に、通常冷房運転と通常暖房運転の切換えにより円筒状発泡金属４０の表面に堆積した固形異物を離脱させるため円筒状発泡金属４０の流動抵抗を過度に増加することを防止でき、長期的にも信頼性の高いものにすることが出来る。
【００９９】
図１２は、この発明の構造による別の第２流量制御弁６を示す断面図であり、図９に示したものと同一または同様の構成部品には同一符号を付して、その重複する説明を省略する。図９では迂回流路に発泡金属３０を設けて絞り手段としたが、この構造では、発泡金属を設けると共に確実に流体を減圧するオリフィス部となる小孔３１を迂回流路に設けたものである。弁座ブロック３４の内部には、例えば気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５％の第１発泡金属３０ａと、例えば気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５％の第２発泡金属３０ｂが嵌合されている。また第１発泡金属３０ａと第２発泡金属３０ｂの間には、直径０．５ミリメートル程度の小孔３１が２個設けられている。
【０１００】
通常冷房運転時には、制御機構（図示せず）によって電磁コイル２５に非通電とすることにより、バネ２７のバネ力により弁体２４を上方に稼動し、弁体２４を弁座２３から引き離す。このとき弁座２３の第１の開口３５は開となり、第１流路２１から流入した液冷媒又は気液二相冷媒である流体のほとんどが第１の開口３５、貫通孔３７を通過して第２の流路２２に流れ、第１、第２流路２１、２２間はほとんど圧力損失なしに連通される。このため、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の間で圧力損失はなく、冷房能力や効率面で低下することもない。
【０１０１】
また冷房除湿運転時には、制御機構（図示せず）によって電磁コイル２５に通電することにより、バネ力よりも電磁力の方が大きいため、弁体２４を下方へ稼動し、弁体２４を弁座２３に密着させる。このとき第１の開口３５は閉となり、図１２に示すように、第１の開口３５の周囲に第１の開口３５を迂回して、第１発泡金属３０ａ、小孔３１、第２発泡金属３０ｂを通って第２の開口３５から第２流路に流れる迂回流路を構成する。第１室内熱交換器５を出た気液二相冷媒は、第１流路２１から第２流量制御弁６に流入し、弁座ブロック３４内部に設けられた第１発泡金属３０ａ、小孔３１、第２発泡金属３０ｂで減圧され、第２流路２２を通って第２室内熱交換器７に流入する。この気液二相冷媒が第１発泡金属３０ａを通過する際には、蒸気冷媒は小さな気泡に分割され、小さな気泡となった蒸気冷媒が液冷媒と共に小孔３１を通過する。このため、小孔３１を通過する気液二相冷媒は、気液が十分混合された状態となり、圧力損失の大きな変動も発生せず、「ジュルジュル」、「ボコボコ」といった聴感の不連続な冷媒流動音を大幅に低減して低騒音な環境を実現することができる。また小孔３１を通過した速度および乱れの大きな気液二相噴流は、第２発泡金属３０ｂを通過する際、減速されて整流されるため、「シャー」といった聴感の連続的な冷媒流動音の発生を大幅に抑制することができる。
【０１０２】
また、発泡金属３０ａ、３０ｂの気孔径を、冷凍サイクルに通常設けられている濾過手段のメッシュの大きさ以上、例えば１００マイクロメートル以上とすることで、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が発泡金属３０ａ、３０ｂの内部に捕捉されて堆積することなく、長期的に信頼性の高い流量制御弁を実現できる。特に、図１２に示した構成では、オリフィス部となる小孔３１を発泡金属３０ａ、３０ｂの間に設けているので、この小孔３１で流体を確実に減圧でき、発泡金属３０ａ、３０ｂは主に冷媒流動音の低減効果を考慮して気孔径を決めることができる。冷媒流動音の低減効果を奏する気孔径の範囲で、なるべく大きくすることで通気孔への異物詰りを防止できるため、ここでは冷媒流動音の低減効果が十分得られる５００マイクロメートル程度の気孔径としている。即ち、オリフィス部３１を備えることで第１、第２発泡金属３０ａ、３０ｂの気孔径をより大きく設定でき、固形異物が発泡金属３０ａ、３０ｂに捕捉されて堆積するのを防ぐことができ、信頼性を向上できる。
【０１０３】
また、図１３は弁座ブロックを説明する図で、弁座ブロック３４は、図に示すように、第１発泡金属３０ａと小孔３１の間に１〜２ミリメートル程度の空間３３ａを設け、さらに小孔３１と第２発泡金属３０ｂの間に１〜２ミリメートル程度の空間３３ｂを設けている。このため、第１発泡金属３０ａにより小さな気泡に分割された蒸気冷媒は、空間３３ａに流入してここで空間３３ａに滞留する液冷媒と混合されるので、小孔３１を通過する冷媒は、より確実に気液冷媒が混合された状態となり、「ジュルジュル」、「ボコボコ」といった聴感の不連続な冷媒流動音の発生を確実に抑制することができる。また小孔３１と第２発泡金属３０ｂの間の空間３３ｂにより、第２発泡金属３０ｂを通過する気液二相噴流の通過面積を大きくでき、より確実に気液二相噴流の減速、整流が可能となり、「シャー」といった聴感の連続的な冷媒流動音とくの発生を確実に抑制することができる。なお、図１２に示した構成では、発泡金属３０ａとオリフィス板３１の間、およびオリフィス板３１と発泡金属３０ｂの間の両方に１〜２ミリメートル程度の空間を設ける例について説明したが、これに限ることはなく、発泡金属３０ａとオリフィス板３１の間のみに空間部を設けてもよく、またオリフィス板３２と発泡金属３０ｂの間のみに空間部を設けてもよい。
【０１０４】
また図１４では、弁座ブロック３４内に嵌合する第１発泡金属３０ａの上部の形状を山形としている。この構成では、図１２に示した上流側の形状が平坦な発泡金属を用いるよりも、冷媒が流れる発泡金属上流側の通過面積を大きくできる。このため、発泡金属上流側に固形異物が堆積する個所が分散でき、万一、固形異物が発泡金属上流側に堆積しても、発泡金属の流動抵抗変化を小さくすることができ、異物詰りに対してより信頼性の高い流量制御弁を得ることができる。
【０１０５】
また図１４では、図中矢印で示すように第２発泡金属３０ｂの環状部の内部側面より冷媒が第２流路２２へ流出するように構成している。第２発泡金属３０ｂを通過した気液二相噴流は、発泡金属内部の通気孔を通過することで減速され、さらに整流されるが、まだある程度の流速を持った噴流状態となっている。この噴流が装置の外壁などに衝突すると、外壁が振動し、騒音の発生源となる場合がある。そこで図１２に示した流量制御弁６では、第２発泡金属３０ｂを通過した冷媒が、弁本体の外壁などに衝突せず、第２流路２２へ流出するように構成しているので、より一層冷媒流動音の発生を抑制し、低騒音な除湿運転が実現できる冷凍空調装置を得ることができる。
【０１０６】
このようにこの構造の第２流量制御弁６では、弁体２４によって第２流路２２に接続する開口を閉じた時に、弁室２６内で弁体２４または弁座２３の外側に、開口を迂回して第１流路２１と第２流路２２を流通可能な迂回流路を設け、この迂回流路内に気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５％の第１発泡金属３０ａと、小孔３１を設けたオリフィス板３４、および気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５％の第２発泡金属３０ｂを設けたので、小孔３１に流入する気液二相冷媒を確実に混合でき、また小孔３１から流出する気液二相噴流を確実に減速、整流でき、さらに気液二相噴流が弁本体外壁などに衝突せず、冷媒流動音の発生を低減でき静かな除湿運転が可能となる。また除湿運転時の絞り手段としては第１発泡金属３０ａと小孔３１および第２発泡金属３０ｂを用いているので、小孔３１の径を小さくして、この小孔３１を通過する際に生じる圧力損失を大きくすることにより、発泡金属３０ａおよび発泡金属３０ｂの気孔径を５００マイクロメートル程度に大きくできる。このため、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が発泡金属内部に捕捉されて堆積することなく、長期的に信頼性の高い流量制御弁を実現できる。
【０１０７】
なお、冷房除湿運転時の第２流量制御弁６の流量特性（冷媒流量と圧力損失の関係）は、弁座ブロック３４内に配設する第１発泡金属３０ａや第２発泡金属３０ｂの通気孔の径や冷媒が通過する流路長さを調整することによって調整することができるが、発泡金属の通気孔の径は１００マイクロメートル以上、好ましくは５００マイクロメートル程度にし、小孔３１の径や小孔の数によって調整すれば、発泡金属への固形異物が捕捉されて堆積されることなく、自由に流量特性を設定することができる。すなわち、ある冷媒流量を小さな圧力損失で流す場合には、小孔３１の径大きくしたり、あるいは小孔３１の数を多くすれば良い。また逆に、ある冷媒流量を大きな圧力損失で流す場合には、小孔３１の径を小さくしたり、あるいは小孔３１の数を少なくすれば良い。このような弁座ブロック３４内に設ける小孔３１の径は、機器設計時に最適に設計される。
【０１０８】
以下、図１２に示した第２流量制御弁６の絞り手段の部分の製造方法の一例について説明する。この製造方法では、弁座２３、オリフィス部である小孔３１、発泡金属３０を保持する弁座ブロック３４を設けており、容易に組み立てることができる構成である。まず、図１３に示すような形状に、弁座ブロック３４と発泡金属３０ａ、３０ｂを作成する。即ち、円筒形状の底面間に貫通するように、弁室が接続する第１、第２流路２１、２２と同程度の径で一端が弁座２３となる第１の貫通孔３７及びこの第１の貫通孔３７よりも小さな径の小孔３１となる第２の貫通孔を有する弁座ブロック３４を形成する。次に、少なくとも第１の貫通孔３７を除き第２の貫通孔である小孔３１を覆うように弁座ブロック３４の底面部に発泡金属３０ａ、３０ｂを固定する。次に、発泡金属３０ａ、３０ｂが固定された弁座ブロック３４を弁室２６内に挿設する。図１２のような構成の場合、弁室２６の第２流路２２の壁を取り付けずに開いておき、第２流路２２側から弁座ブロック３４を挿入するとよい。この次に第１流路２１と第２流路２２を接続するように弁室２６を密閉する。
【０１０９】
上記では、弁座ブロック３４内への発泡金属３０ａ、３０ｂの固定方法や、弁室２６内の弁座ブロック３４の固定方法については説明していないが、それぞれ圧入やロー付けや高周波溶接など、確実に固定できる加工法ならば、どのような方法を用いてもよい。このように第２流量制御弁６を製造することで、第１の貫通孔３７を閉じた時に第１流路２１から流入した流体が第２の貫通孔３１と多孔質透過材である発泡金属３０ａ、３０ｂを通って第２流路２２に流通可能な構成を有し、冷媒流動音を低減でき、異物詰りが発生しても流動抵抗がほとんど変化しない流量制御弁を、工程を大幅に増やすことなく、安価に製造することができる。ここで、第１の貫通孔３７を円筒形状の弁座ブロック３４の中央部に形成し、これよりも小さな径の第２の貫通孔３１をその周辺に形成したので、発泡金属３０ａ、３０ｂの面積を大きくでき、発泡金属３０ａ、３０ｂを設けることによる冷媒流動音の低減効果を大きくでき、さらに異物詰りが発生に対しての流動抵抗変化を小さくできる。発泡金属３０ａ、３０ｂはオリフィス部である小孔３１の上流側及び下流側に設けるのが、冷媒流動音低減に大きな効果を奏するが、これに限るものではなく、どちらか一方に設ければ、ある程度冷媒流動音を低減できる。
【０１１０】
この構造においても、発泡金属３０ａ、３０ｂの通気孔の径を一般的な冷媒サイクルで使用される濾過手段よりも大きい１００マイクロメートル〜１０００マイクロメートル、好ましくは５００マイクロメートル程度とすることにより、詰まることがなく、安定した動作を行うことができる。
【０１１１】
図１５はこの発明の別の流量制御弁を示す断面図で、図１２に示したものと同一または同様の構成部品には同一符号を付して、その重複する説明を省略する。この構造では、弁体２４の内部に空洞部２９を設けており、さらに弁体２４の側面には連通孔２８が設けられ、この連通孔２８と空洞部２９により弁体２４内部に貫通流路を形成している。さらにこの弁体２４の空洞部２９の内部には、球体であるリリーフ弁４１とリリーフ弁４１を固定するリリーフバネ４２を設けている。このリリーフ弁４１はリリーフバネ４２のバネ力によって空洞部２９の上部空間を閉止するように構成されている。
【０１１２】
冷房除湿運転時には、電磁コイル２５に通電することにより、弁体２４は弁座２３と密着し、第１流路２１より第２流量制御弁６の弁室２６内部に流入した冷媒は、弁座ブロック３４の内部に設けた第１発泡金属３０ａの通気孔、小孔３１、および第２発泡金属３０ｂの通気孔を通って減圧され、第２流路２２から第２室内熱交換器７に流入する。この第２流量制御弁６を用いた空気調和装置の除湿運転を長期間使用した場合、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する鉄や銅などの金属紛や冷凍機油の劣化物であるスラッジなどの固形異物が発泡金属３０ａ、３０ｂ内部や小孔３１に捕捉されて堆積する可能性がある。固形異物が発泡金属３０ａ、３０ｂや小孔３１内に堆積すると、除湿運転時の第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７の圧力損失は大きくなり、除湿能力が変動したり、除湿運転に必要な電気入力が増大するなどの問題が生じる。そこで図１５に示した実施の形態では、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７間の圧力差、即ち第１流路２１と第２流路２２間の圧力差がある所定の値よりも大きくなった時に、この圧力差を小さくするようなリリーフ機構を弁体２４の内部に設けている。
【０１１３】
リリーフバネ４２のバネ力を所定の圧力に設定しておく。第１室内熱交換器５に接続される第１流路２１と第２室内熱交換器７に接続される第２流路２２間の圧力差が所定の値以上となったとき、弁体２４内部に設けたリリーフ弁４１が下方へ押され、弁体２４内部を貫通して漏洩流路が形成される。そして、この圧力差を小さくするように、弁体側面に設けた連通孔２８、弁体内部空洞部２９を介して、第１流路２１と第２流路２２が連通する。すなわち通常の差圧状態では、弁体２４内部のリリーフ弁４１は、リリーフバネ４２のバネ力によって弁体空洞部２９の上部空間を閉止するように構成されている。このため、弁体側面の連通孔２８から弁体空洞部２９への冷媒流れは発生しない。ところが発泡金属３０ａ、３０ｂや小孔３１内部への固形異物の堆積などにより、第１流路２１と第２流路２２の圧力差が次第に大きくなり、リリーフ弁４１を下方に押し下げようとする力が、リリーフバネ４２のバネ力よりも大きくなると、リリーフ弁４１は下方へ移動する。そして弁体内部空洞部２９は、弁体側面連通孔２８を介して第１流路２１と連通する。このため第１流路２１から流入する一部の高圧冷媒は、弁座ブロック３４内を通過せず、弁体側面連通孔２８、弁体内部空洞部２９を通って、第２流路２２へ流出するので、第１流路２１と第２流路２２の圧力差は小さくなる。このようにリリーフ機構を設けることで、正常な除湿運転が継続され、信頼性の高い流量制御弁およびこれを用いた冷凍空調装置を得ることができる。なお、リリーフ弁４１が動作する圧力は、リリーフバネ４２の材質や線径、形状などにより、バネ力を調整することによって自由に設定することができる。
【０１１４】
このようにこの構造では、第２流量制御弁６の第１流路２１と第２流路２２の圧力差がある所定の値よりも大きくなった時に、この圧力差を小さくするようなリリーフ機構を弁内部に設けているので、万一スラッジなどの固形異物が弁内に堆積しても、除湿能力が変動したり、除湿運転に必要な電気入力が増大することなく、信頼性の高い流量制御弁および冷凍空調装置を実現することができる。
【０１１５】
なお、上記までの説明では、主として多孔質透過材を発泡金属で構成したものであるので、低コストで、冷媒流動音を低減できる流量制御弁が得られる。ただし、発泡金属に限るものではなく、金属の粉末を焼結した焼結金属、またはセラミックスの多孔質透過材、または金網や、金網を数枚重ねたもの、また金網を数枚重ねて焼結した焼結金網や積層金網および金属細線を型に投入し、圧縮成型したステンレスウールや金属細線を任意形状のものに巻きつけて成型し、更に圧縮成型したステンレスウールや金属たわしでも同様の効果を得る。また、上記までの説明では、主として第２流量制御弁６は、電磁コイル２５への通電あるいは非通電により開閉動作を行なうものについて説明したが、弁体２４をステッピングモータによって連続的に稼動し、弁の開閉を行なうようにしてもよい。
【０１１６】
また、図１に示した冷凍サイクルを有する空気調和装置では、第２流量制御弁６の第１流路２１を第１室内熱交換器５に接続し、第２流路２２を第２室内熱交換器７に接続し、冷房運転時に電磁コイル２５への通電、非通電を制御して、通常冷房運転と冷房除湿運転を切換える例について説明した。また、主として冷房運転を例にとって説明した。ここで、例えば図１の接続を逆にして第２流量制御弁６の第１流路２１を第２室内熱交換器７に接続し、第２流路２２を第１室内熱交換器５に接続し、暖房運転時に電磁コイル２５への通電、非通電を制御して、通常暖房運転と暖房除湿運転を切換えるように構成してもよい。暖房除湿運転は冷房除湿運転よりも、室内空気加熱量を大きくすることができるので、より吹出し温度を高くできる除湿運転が可能となる。
【０１１７】
上記のような多孔質透過材を利用した流量制御弁６の冷媒流動音の低減はＲ４１０Ａを冷媒として使用した場合に特に大きな効果を発揮する。ここではＲ４１０Ａ冷媒とR２２冷媒を比較して説明する。図１に示した空気調和装置の冷房除湿運転では、第１室内熱交換器５の凝縮温度は４０゜C、第２室内熱交換器７の蒸発温度は１０゜Ｃ程度が一般的であり、流量制御弁６ではこの凝縮温度４０゜Ｃから蒸発温度１０゜Ｃ程度まで冷媒を減圧する必要がある。凝縮温度４０゜Ｃに相当する冷媒の飽和圧力は、Ｒ４１０Ａが２．４１ＭＰａ、Ｒ２２が１．５３ＭＰａであり、蒸発温度１０゜Ｃに相当する冷媒の飽和圧力は、Ｒ４１０Ａが１．０８ＭＰａ、Ｒ２２が０．６８ＭＰａとなる。したがって流量制御弁６の前後の圧力差はＲ４１０Ａが１．３３ＭＰａ、Ｒ２２が０．８５ＭＰａとなり、この圧力差はＲ４１０Ａの方がＲ２２よりも約６０パーセント大きくなる。また第１室内熱交換器５の出口の冷媒乾き度が０．１とすると流量制御弁６出口の冷媒乾き度はＲ４１０Ａが０．３２、Ｒ２２が０．２８となり、流量制御弁６出口の冷媒乾き度がＲ４１０Ａの方が大きくなり、弁出口の冷媒蒸気流量もＲ４１０Ａの方がＲ２２よりも１４パーセント程度大きくなる。このように冷房除湿運転の流量制御弁６の前後圧力差はＲ２２よりもＲ４１０Ａの方が６０パーセント程度大きいため、従来使用されていた絞り部がオリフィスのみで構成されている流量制御弁では、絞り部で発生する圧力変動も弁前後圧力差の大きなＲ４１０Ａの方が大きくなり、発生する冷媒流動音も大きくなる。また流量制御弁６出口の冷媒蒸気流量もＲ４１０Ａの方が１４パーセント大きいため、絞り部がオリフィスのみで構成されている流量制御弁ではオリフィスを出た２相噴流の流速及び流速変動もＲ４１０Ａの方が大きくなり、弁出口部で発生する冷媒流動音もＲ２２よりＲ４１０Ａの方が非常に大きくなると予測される。
【０１１８】
このＲ４１０Ａ冷媒とR２２冷媒の流量制御弁から発生する冷媒流動音の測定結果について図２２の計測説明図にて説明する。図２２に示すように暗騒音２０ｄＢの無響箱６４の中に絞り部がオリフィスのみで構成された試験用流量制御弁６７を設置し、この弁に飽和温度４０゜Ｃ、冷媒乾き度０．１の気液２相冷媒を図示しない冷凍サイクルから供給し、出口圧力が飽和温度１０゜Ｃ程度になるように調整した状態で、弁から１０ｃｍの位置に設置したマイクロフォン６５により騒音計６６にて冷媒流動音を測定した。絞り部がオリフィスのみの場合の冷媒流動音測定結果は、Ｒ４１０Ａが４６ｄＢＡ、Ｒ２２が４２ｄＢＡとなり、Ｒ４１０Ａの方が４ｄＢ大きくなった。これは先に説明したように、Ｒ４１０Ａの方がオリフィス前後の圧力差が大きく、またオリフィス出口の冷媒蒸気流量もＲ４１０Ａの方が大きいためである。騒音値４ｄＢの差は、音響エネルギーでは２．５倍に相当し、この結果からＲ４１０Ａで発生する音響エネルギーはＲ２２よりも２．５倍大きいと考えられる。同様の試験方法にて本発明の流量制御弁を使用し、すなわち気孔径５００マイクロメートル、空隙率９５パーセントの発泡金属をオリフィス前後に配置した場合の冷媒流動音測定では、Ｒ４１０Ａ、Ｒ２２とも約３５ｄＢＡとなり、発泡金属による冷媒流動音の低減効果は、Ｒ４１０Ａが１１ｄＢＡ、Ｒ２２が７ｄＢＡとなり、Ｒ２２よりもＲ４１０Ａの方が非常に大きな冷媒流動音低減効果が確認された。このような測定結果をまとめた特性説明図を図２３に示す。図２３に示すようにオリフィス前後の圧力差の大きな冷媒に対し特に有効であり、凝縮温度４０゜Ｃ、蒸発温度１０゜Ｃとした時の飽和圧力の差が１．０ＭＰａ以上となる冷媒に対して非常に大きな効果、すなわち音響エネルギーを１／２程度に低減できる。
【０１１９】
また空気調和機の冷媒として、Ｒ３２やプロパン、ブタン及びこれらの混合冷媒などの可燃性冷媒を使用した場合、より一層空気調和機の安全性を向上することが出来る。すなわちこの発明の流量制御弁は上記に説明したような形状、寸法、材質及び構造の多孔質透過材を配置して使用し、除湿運転時の冷媒流動音の低減と異物詰まりに対する長期運転の信頼性を確保している。ところが例えば流体が通過するメッシュや気孔などの大きさが平均１００マイクロメーターより小さければ、また空隙率が５０パーセントより小さな多孔質透過剤を使用する場合にはこの多孔質透過材の流動抵抗が増加し、冷凍サイクルの高圧が上昇する。この冷凍サイクルの高圧の上昇により冷凍サイクルの各部品、例えば熱交換器のロー付け部や弁の締付部などや配管の継ぎ目などから可燃性冷媒が漏洩すると、空気調和機の電気品の火花や空気調和機周囲の着火源により冷媒に引火し、危険な状況を発生する。したがって本発明の除湿弁を使用することにより可燃性冷媒が冷凍サイクルから漏洩する確率を大幅に低減でき、地球温暖化係数の小さな可燃性冷媒を使用する冷凍空調装置であっても冷媒漏洩を確実に防止し、高い安全性を維持することが出来る。
【０１２０】
以上のように、冷凍サイクルを循環する冷媒として主としてＲ４１０Ａを用いた場合について説明した。Ｒ４１０Ａは、ＨＦＣ系冷媒であり、オゾン層を破壊しない地球環境保全に適した冷媒であるとともに、従来冷媒として用いられてきたＲ２２に比べて、冷媒圧力損失が小さいため、第２流量制御弁６の絞り部に用いる焼結金属の通気孔の径を小さくでき、より一層冷媒流動音の低減効果を得ることができる冷媒である。
【０１２１】
さらにこの冷凍サイクルの冷媒としては、Ｒ４１０Ａに限ることはなく、ＨＦＣ系冷媒であるＲ４０７ＣやＲ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａであっても良い。また地球温暖化防止の観点から、地球温暖化係数の小さなＨＦＣ系冷媒であるＲ３２単独Ｒ１５２ａ単独あるいはＲ３２／Ｒ１３４ａなどの混合冷媒であっても良い。またプロパンやブタンなどの炭化水素冷媒やアンモニア、二酸化炭素、エーテルなどの自然系冷媒およびそれらの混合冷媒であってもよい。このように可燃性冷媒単独で使用しても本発明の流量制御弁を使用することにより著しい装置の安全性を高めることが出来る。
【０１２２】
また、本発明では、特に圧縮機の潤滑油については言及していないが、潤滑油としては鉱油やアルキルベンゼンなどの合成油であっても良く、また近年、ＨＦＣ系冷媒用として開発されたエステル油やエーテル油であっても良い事は当然である。
【０１２３】
以上のように、この発明によれば、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて前記弁座の開口を開閉する弁体と、弁体内を貫通し開口と２つの流路の他方とを流通可能とする貫通流路と、貫通流路を流れる流体が通るように弁体内に設けられ気孔径が１００マイクロメートル以上の多孔質透過材と、を備え、弁体によって開口を閉じたときに２つの流路間を流れる流体を貫通流路の多孔質透過材を通過させて減圧するので、多孔質透過材の微細な通気孔によって気液二相冷媒は均質化されるため、冷媒流動音の発生を低減できると共に、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する固形異物が多孔質透過材内部に捕捉されて堆積することなく、長期的に信頼性の高い流量制御弁が得られる。
【０１２４】
また、この発明のによれば、２つの流路を接続する弁室内に固設され流路の一方に接続する開口を有する弁座と、弁室内で稼動されて弁座の開口を開閉する弁体と、弁室内で前記弁体または弁座の外側に配設され、開口を迂回して２つの流路間を流れる流体を流通可能とする迂回流路と、迂回流路を流れる流体が通るように弁室内に設けられた多孔質透過材と、を備え、弁体によって開口を閉じたときに迂回流路を流れる流体を多孔質透過材を通過させて減圧するので、多孔質透過材の表面積を大きくでき、多孔質透過材の微細な通気孔によって気液二相冷媒は均質化され、冷媒流動音の発生をより大幅に低減できると共に、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する固形異物が多孔質透過材内部に捕捉して堆積することなく、長期的により信頼性の高い流量制御弁が得られる。
【０１２５】
また、この発明によれば、多孔質透過材を、１００マイクロメートル以上の気孔径を有するので、多孔質透過材の通気孔を、気液二相冷媒を均質化するのに十分であり、かつ、冷凍サイクル内を冷媒と共に循環する固形異物が多孔質透過材内部に捕捉して堆積することなく構成でき、冷媒流動音の発生を大幅に低減できると共に、長期的に信頼性の高い流量制御弁が得られる。すなわちこの気孔径が冷媒蒸気スラグや冷媒気泡を通過させるときにこれより大きな径の冷媒を崩壊させて微細なスラグや気泡にして冷媒音を発生させないばかりか、スラッジなどの詰まりを抑制するという騒音対策と寿命対策の両立を成り立たせるものである。更に多孔質透過材の厚みはスラグや気泡などの崩壊にある程度の厚みが必要であるがこれは例えば２ミリメートル以上の様に厚みが増えるほど騒音低下に効果があることは実験で確認されている。
【０１２６】
また、この発明によれば、多孔質透過材の上流側または下流側に設けたオリフィス部を備え、弁体によって開口を閉じたときに２つの流路間を流れる流体を、多孔質透過材とオリフィス部を直列に通過させて減圧することを特徴とするので、オリフィス部の上流側に設けた多孔質透過材によって、オリフィス部に流入する気液二相冷媒を確実に混合でき、またオリフィス部の下流側に設けた多孔質透過材によって、オリフィス部から流出する気液二相噴流を確実に減速、整流でき、冷媒流動音を大幅に低減できる効果がある。また、オリフィス部によって多孔質透過材の通気孔の径を大きくできるため、固体異物がより詰まりにくくなり、長期的により信頼性の高い流量制御弁が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係り、第２流量制御弁に用いる発泡金属の空隙率（％）に対し、発泡金属に固形異物を堆積する前後の圧力差増加率（％）を示すグラフ説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係り、発泡金属の空隙率に対する圧力差増加率を調べる実験装置の構成を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る絞り手段を分解して示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の別の構成を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の別の構成を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る別の絞り手段を分解して示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係るストレーナー取付け説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係る別のストレーナー構造説明図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係るオリフィス及び多孔質透過材に対する冷媒挙動を説明する説明図である。
【図１９】この発明の実施の形態１に係るオリフィス及び多孔質透過材に対する別の冷媒挙動を説明する説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に係るオリフィス及び多孔質透過材に対する別の冷媒挙動を説明する説明図である。
【図２１】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の他の構成を示す断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の騒音計測を説明する説明図である。
【図２３】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の冷媒流動音の特性説明図である。
【図２４】この発明の実施の形態１に係る第２流量制御弁の冷媒流動音の特性説明図である。
【図２５】従来の空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  圧縮機、３  室外熱交換器、４  第１流量制御弁、５  第１室内熱交換器、  ６  第２流量制御弁、７  第２室内熱交換器、２１  第１流路、２２  第２流路、２３  弁座、２４  弁体、２６  弁室、２８  連通孔、２９  空洞部、３０  多孔質透過材、３１  小孔、３２  オリフィス板、３４  弁座ブロック、３５  第１の開口、３６  第２の開口、３７  貫通孔、４１  リリーフ弁、４２  リリーフバネ、４３  第１ストレーナ、４４  第２ストレーナー、４５  第３ストレーナー、  ６１  マフラー、  ６２  蒸気冷媒、  ６３  液冷媒、  ６４  
無響箱、  ６５  マイクロフォン、  ６６  騒音計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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