(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のオリフィスの中の１つのオリフィスの一次圧を調整することにより、微小の流量を調整する流量調整弁を提供する。【解決手段】弁流路入口２０５と、弁流路出口２０６と、弁流路入口から弁流路出口への経路上に設けられ、弁流路入口から弁流路出口に前記流体を導く複数のオリフィス２０９と、流体が通過できるオリフィスの数を増減させるシャッタ２０７と、シャッタの下部に、弁流路入口から少なくとも１つのオリフィスの入口開口部２２０へ流体を導入するガイド流路構造２１０と、を備えた流量調整弁であって、ガイド流路構造は、オリフィスの入口開口部の入口面に対して所定の傾斜角を有する切欠き構造を備える流量調整弁。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流入させる弁流路入口と、
前記流体を流出させる弁流路出口と、
前記弁流路入口から前記弁流路出口への経路上に設けられ、前記弁流路入口から前記弁流路出口に前記流体を導く複数のオリフィスと、
前記流体が通過できる前記オリフィスの数を増減させるシャッタと、
前記シャッタの下部に、前記弁流路入口から前記少なくとも１つのオリフィスの入口開口部へ前記流体を導入するガイド流路構造と、を備えた流量調整弁であって、
前記ガイド流路構造は、前記オリフィスの入口開口部の入口面に対して所定の傾斜角を有する切欠き構造を備える、流量調整弁。
【請求項２】
前記オリフィスの入口開口部の面積は、前記オリフィスの出口開口部の面積より大きい請求項１に記載の流量調整弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量調整弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍サイクル装置では、高圧から低圧へ戻る冷媒液流量を調整するために、流量調整弁の単一流路中央に弁体を設置し、その弁体を上下させることで、オリフィス流路の面積を増減させて流量を調整させていた。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来の膨張弁を示すものである。
【０００４】
図３に示すように、従来の膨張弁１００は、ロータ１０１、コイル１０２、弁体１０３、弁針１０４、入口１０５、出口１０６及びオリフィス１０７を備えている。入口１０５に高圧の液冷媒（液相の冷媒）が供給される。弁体１０３及び弁針１０４が回転して上下に動くと、弁針１０４によってオリフィス１０７の断面積が調節される。これにより、液冷媒が吸熱することによって蒸発する蒸発器と、蒸発器で蒸発したガス冷媒を圧縮して圧送する圧縮機と、圧縮されたガス冷媒を凝縮させる凝縮器で構成されている冷凍サイクルにおいて、凝縮器によって凝縮された高圧の液冷媒の流量を蒸発器に調節して戻すことができる。オリフィス１０７の断面積及び冷媒の流速に応じて、冷媒が膨張（フラッシュ）して低圧低温の気液二相状態に変化する。気液二相状態の冷媒が出口１０６から吐出される。
【０００５】
図４は、従来の膨張弁における圧力差（高低圧差）ΔＰと流量Ｑとの関係を示す模式的なグラフである。圧力差ΔＰは、膨張弁の入口における冷媒の圧力と膨張弁の出口における冷媒の圧力との差を意味している。冷凍サイクル装置を設計する際には、冷媒に適した膨張弁が選定される。膨張弁の選定には、式１によって求められる流量係数Ｃｖが使用される。Ｃｖ値が一定である場合、圧力差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）が拡大するほど、膨張弁１００のオリフィス１０７を流れる冷媒の流量Ｑが増加する。
【０００６】
Ｃｖ＝０．３６６×Ｑ（Ｇ／（Ｐ１−Ｐ２））1/2          （１）
Ｑ：冷媒の流量
Ｇ：液冷媒の比重
Ｐ１：膨張弁の入口における冷媒の圧力
Ｐ２：膨張弁の出口における冷媒の圧力
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５４６９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、負圧下で飽和蒸気圧となる冷媒を主成分とした冷凍サイクルにおいて、従来の流量調整弁を用いた場合、単一流路中央のニードル弁が下降することで単一流路面積の減少と共に、単一流路入口側に急激な圧損変化が原因によって、キャビテーションが発生しやすく、微小の流量調整が困難であったという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数のオリフィスの中の1つのオリフィスにおける微小流量を調整する流量調整弁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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本開示の第一の態様は、
流体を流入させる弁流路入口と、
前記流体を流出させる弁流路出口と、
前記弁流路入口から前記弁流路出口への経路上に設けられ、前記弁流路入口から前記弁流路出口に前記流体を導く複数のオリフィスと、
前記流体が通過できる前記オリフィスの数を増減させるシャッタと、
前記シャッタの下部に、前記弁流路入口から前記少なくとも１つのオリフィスの入口開口部へ前記流体を導入するガイド流路構造と、を備えた流量調整弁であって、
前記ガイド流路構造は、前記オリフィスの入口開口部の入口面に対して所定の傾斜角を有する切欠き構造を備える、流量調整弁である。
【００１１】
上記態様により、オリフィスの出口開口部の面積とオリフィスの出入口差圧によって流量が決まる本開示の流量調整弁において、ガイド流路構造が複数のオリフィスの中の１つのオリフィスの入口開口部の面積を増減させることで急激な圧損変化となる渦流を低減し、オリフィスの入口開口部での縮流抵抗、すなわち、オリフィスの出入口差圧を調整させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
複数のオリフィスの中の1つのオリフィスにおける一次圧を調整することにより、微小流量を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示の実施形態１にかかる流量調整弁の断面図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態1にかかる流量調整弁の流量とオリフィス数の関係を示す図である。
【図３】図３は、従来の膨張弁の断面図である。
【図４】図４は、従来の膨張弁における圧力差と流量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の第１の態様は、流体を流入させる弁流路入口と、前記流体を流出させる弁流路出口と、前記弁流路入口から前記弁流路出口への経路上に設けられ、前記弁流路入口から前記弁流路出口に前記流体を導く複数のオリフィスと、前記流体が通過できる前記オリフィスの数を増減させるシャッタと、前記シャッタの下部に、前記弁流路入口から前記少なくとも１つのオリフィスの入口開口部へ前記流体を導入するガイド流路構造と、を備えた流量調整弁であって、
前記ガイド流路構造は、前記オリフィスの入口開口部の入口面に対して所定の傾斜角を有する切欠き構造を備える、流量調整弁である。
【００１５】
上記態様により、オリフィス入口開口部での縮流抵抗、すなわち、オリフィス出入口差圧を調整でき、１つのオリフィスに対する流量特性を変化させることができる。
【００１６】
本開示の第２の態様は、オリフィスの入口開口部の面積は、オリフィスの出口開口部の面積より大きい第１の態様の流量調整弁である。
【００１７】
上記態様により、オリフィスの出口開口部付近で発生するキャビテーションを抑制できる。
【００１８】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１における流量調整弁の断面図を示す図である。図１において、本実施形態の流量調整弁２００は、ローター２０１、コイル２０２、ギア２０３、磁石２０４、弁流路入口２０５、弁流路出口２０６、シャッタ２０７、アクチュエーター２０８、オリフィス２０９、切欠き構造からなるガイド流路構造２１０の構成を備えている。
【００２０】
図１に示すように、ガイド流路構造２１０は、弁流路入口２０５からオリフィス２０９の入口開口部２２０へ流体（例えば、冷媒）を導入するためのもので、シャッタ２０７の下部にオリフィスの入口開口部２２０の入口面に対して所定の傾斜角を有する切欠き構造を備える。ガイド流路構造２１０の切欠き構造の鉛直方向の高さは、例えば、オリフィス２０９の入口開口部２２０の直径の長さである。切欠き構造は、例えば、オリフィス２０９の入口開口部２２０の入口面から角度２０度程度の傾斜角を持った流路構造である。なお、切欠き構造は、Ｒ角、または、四角形の流路構造でもよい。
【００２１】
オリフィス２０９は、流体を流入させる入口開口部２２０と、流体を流出させる出口開口部２２１とを有する。オリフィス２０９の入口開口部２２０の面積は、オリフィスの出口開口部２２１の面積より大きい。その結果、オリフィスの出口開口部２２１付近で発生するキャビテーションを抑制できる。
【００２２】
以上のように構成された流量調整弁について、以下その動作、作用を説明する。
【００２３】
まず、全体として、冷媒が、流量調整弁２００の弁流路入口２０５から弁流路出口２０６に流れる中、ガイド流路構造２１０は、オリフィス２０９の入口開口部側へと冷媒の流れを誘導する。また、シャッタ２０７が上下に動くことで、オリフィス２０９の入口開口部２２０の面積が増減するが、シャッタ２０７の下部とガイド流路構造２１０が共に動くことによって、冷媒の流れ方向に対し、キャビテーションの発生要因となる流路面積変化を緩やかにしつつ、一次圧調整変化が可能となる。
【００２４】
図２は、流量調整弁２００の流量とオリフィス数の関係を示す図である。従来の流量調整弁ではオリフィスの数を増やすと、段階的に流量が増加する（図２の波線）。よって、微小の流量調整を行うことができない。
【００２５】
しかしながら、本実施の形態においては、ガイド流路構造２１０を備えることにより、流れを変えることで生じる渦流が発生することなく、圧損調整が可能となるため、キャビテーションを抑制できる。その結果、図２に示すように、本実施の形態においては、オリフィスの数を増やしても連続的な増加曲線（図２の太線）となり、微小な流量調整をすることができる。
【００２６】
流量調整弁２００には、常温（日本工業規格：２０℃±１５℃／JIS Z8703）での飽和蒸気圧が負圧（絶対圧で大気圧よりも低い圧力）の物質を主成分として含む冷媒が充填されている。このような冷媒としては、水を主成分として含む冷媒、Ｒ１２３３ｚｄなどが挙げられる。「主成分」とは、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。流量調整弁２００の運転時において、流量調整弁２００の内部の圧力は、例えば、大気圧よりも低い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本開示にかかる流量調整弁の技術は、冷凍サイクルの液冷媒の流量を調整することが可能になるので、空気調和装置、チラー、蓄熱装置などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１００    従来の流量調整弁
１０１    ローター
１０２    コイル
１０３    弁体
１０４    弁針
１０５    弁流路入口
１０６    弁流路出口
１０７    オリフィス流路
２００    本開示の流量調整弁
２０１    ローター
２０２    コイル
２０３    ギア
２０４    磁石
２０５    弁流路入口
２０６    弁流路出口
２０７    シャッタ
２０８    アクチュエーター
２０９    オリフィス
２１０    ガイド流路構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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