(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室に固定された弁座を介して連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁座に当接しながら回転可能な弁体と、前記弁体に内設したオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を設けて流れ方向に連通する多孔質透過材を配置し、前記多孔質透過材の複数の通気孔を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が同時に通過する径を有する前記オリフィスを用いて構成される絞り部と、前記弁体の回転駆動により、前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、流出側となる前記第２の接続配管に前記弁体の絞り部が流れ方向に重なる第２の切換位置と、を備え、前記弁体が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御することを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
弁室に連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁室の内部を移動可能な弁座と前記弁座に離接する弁体とからなる絞り部と、前記弁座にオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を介して一体に配設されて構成する流れ方向に連通した多孔質透過材と、前記弁体の上方移動につれて前記弁体に設けた係止部が前記弁座を支持する保持部に係止することにより前記弁座が前記弁体と同時に連動して前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、前記弁体の下方移動につれて前記係止部が前記保持部から離れることにより前記弁座が流入側となる前記第１の接続配管より下方に移動して、前記第１の接続配管から前記多孔質透過材を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が混合均質化されて通過する前記オリフィスと前記弁体で構成される前記絞り部を介して前記第２の接続配管に流通する第２の切換位置と、を備え、前記弁座が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御することを特徴とする流量制御装置。
【請求項３】
前記多孔質透過材に前記弁体より大きな穴を設けたことを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記弁体の先端部を円錐状としたことを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記多孔質透過材の平均気孔径を１００μｍ以上としたことを特徴とする請求項１または２に記載の流量調整装置。
【請求項６】
前記多孔質透過材の流れ方向の厚さを１ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１または２に記載の流量調整装置。
【請求項７】
前記多孔質透過材の平均気孔径以上の貫通した穴を少なくとも一つ設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の流量制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流量制御装置を備え、前記絞り部に気液二相冷媒を通過させることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
冷媒に溶け易い冷凍機油を用いたことを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
冷媒に溶け難い冷凍機油を用いたことを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御装置、第１室内熱交換器、第２流量制御装置および第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、前記第２流量制御装置は、弁室に固定された弁座を介して連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁座に当接しながら回転可能な弁体と、前記弁体に内設したオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を設けて流れ方向に連通する多孔質透過材を配置し、前記多孔質透過材の複数の通気孔を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が同時に通過する径を有する前記オリフィスを用いて構成される絞り部と、前記弁体の回転駆動により、前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、流出側となる前記第２の接続配管に前記弁体の絞り部が流れ方向に重なる第２の切換位置と、を備え、前記弁体が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項１２】
圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御装置、第１室内熱交換器、第２流量制御装置および第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、前記第２流量制御装置は、弁室に連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁室の内部を移動可能な弁座と前記弁座に離接する弁体とからなる絞り部と、前記弁座にオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を介して一体に配設されて構成する流れ方向に連通した多孔質透過材と、前記弁体の上方移動につれて前記弁体に設けた係止部が前記弁座を支持する保持部に係止することにより前記弁座が前記弁体と同時に連動して前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、前記弁体の下方移動につれて前記係止部が前記保持部から離れることにより前記弁座が流入側となる前記第１の接続配管より下方に移動して、前記第１の接続配管から前記多孔質透過材を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が混合均質化されて通過する前記オリフィスと前記弁体で構成される前記絞り部を介して前記第２の接続配管に流通する第２の切換位置と、を備え、前記弁座が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項１３】
前記多孔質透過材に前記弁体より大きな穴を設けたことを特徴とする請求項１２に記載の空気調和機。
【請求項１４】
前記弁体の先端部を円錐状としたことを特徴とする請求項１２に記載の空気調和機。
【請求項１５】
潜熱比を低下させる運転時に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項１６】
前記第２室内熱交換器と並列に配管接続された第３室内熱交換器と、前記第３室内熱交換器から前記弁座を介して弁室へ連通する第３の接続配管と、前記弁体に内設する２つ以上の絞り部とを備え、潜熱比を低下させる運転時に、前記第２室内熱交換器に接続する第２の接続配管が絞り部を流通する冷媒流路とするとともに、前記第３の接続配管を閉止するよう制御したことを特徴とする請求項１１に記載の空気調和装置。
【請求項１７】
冷房または除湿並びに暖房運転時に前記絞り部を冷媒回路とするよう制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項１８】
暖房運転起動時に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項１９】
暖房運転時で設定温度と室内温度との差が所定値以上の場合に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項２０】
冷媒を非共沸混合冷媒としたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項２１】
Ｒ２２冷媒より蒸気密度の大きな冷媒としたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項２２】
冷媒をハイドロカーボン系冷媒としたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒の流動制御に好適な絞り装置を備え、二相冷媒の流動制御に好適な冷凍サイクル装置、さらには冷房あるいは暖房運転時の温度および湿度の制御性を向上させるとともに、冷媒流動音を低減し、室内温湿度および騒音に対する快適性を向上させた空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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空調負荷が低下して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は次のような空気調和装置が考案されている。図１２は例えば特開平１１-５１５１４号公報に示された従来の空気調和装置の冷媒回路図を、図１３は図１２に備えられた一般的な絞り弁の断面図を示す。図において１は圧縮機、２は四方弁、３は室外熱交換器、４は第１流量制御装置、５は第１室内熱交換器、６は第２流量制御装置、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。また、第１流量制御装置４は二方弁１９と絞り装置２０が並列に配管接続された構成となっている。そして、２４は室外ユニット、２５は室内ユニットである。
【０００４】
次に従来の空気調和装置の動作について説明する。冷房運転では、圧縮機１を出た冷媒は四方弁２を通過して、室外熱交換器３で凝縮液化し、第１流量制御装置４の二方弁１９は閉じられているため、絞り装置２０で減圧され室内熱交換器５および７において蒸発気化し再び四方弁２を介して圧縮機１に戻る。また、暖房運転では圧縮機１を出た冷媒は冷房運転とは逆に四方弁２を通過して、室内熱交換器５および７で凝縮液化し、第１流量制御装置４の二方弁１９は閉じられているため主絞り装置２０で減圧され室外熱交換器３において蒸発気化し再び四方弁２を介して圧縮機１に戻る。
【０００５】
一方、除湿運転時には、第１流量制御装置４の主絞り装置２０は閉じられ、二方弁１９を開け第２流量制御弁６で冷媒流量を制御することにより、第１室内熱交換器５が凝縮器すなわち再熱器、第２室内熱交換器７が蒸発器として動作し、室内空気は第１室内熱交換器５で加熱されるため、室温の低下が小さい除湿運転が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の空気調和装置では、室内ユニット内に設置する第２流量制御弁として、通常、オリフィスを有する流量制御弁を用いているため、このオリフィスを冷媒が通過する時に発生する冷媒流動音が大きく、室内環境を悪化させる要因となっていた。特に除湿運転時には第２流量制御弁の入口側が気液二相冷媒となり、冷媒流動音が大きくなるという問題があった。
【０００７】
この除湿運転時の第２流量制御弁の冷媒流動音低減策としては、特開平１１−５１５１４号公報や特開２００１−１２８２５号公報に示された流量制御弁内に複数の切り込み溝と弁体からなるオリフィス状の絞り流路を設けたものがある。ところがこの冷媒流動音低減策では絞り部が複数のオリフィス形状の流路で気液二相冷媒を連続的に流すように工夫したものであるが、加工上配置し得る流路数が有限であるため効果的ではなく冷媒流動音が大きくなるといった問題があった。その結果、第２流量制御装置の周囲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、この流量制御弁のコスト増加や設置性の悪化およびリサイクル性の悪化などの問題もあった。
【０００８】
これに対し、特開平７−１４６０３２号公報に示された空気調和装置で用いられている流量制御装置では、図１４の断面図に示すように冷媒流動音を低減するために絞りの上流および下流側にフィルタとして多孔体２３を設けてある。しかしながら、多孔体２３と絞り部の距離が離れているため、気液二相冷媒を均質化して連続的に絞り部に効果的に供給することはできず、冷媒流動音が大きくなるといった問題があった。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒流動音を大幅に低減でき、サイクル内の異物により閉塞することが無い絞り装置を用いた冷凍サイクル装置および空気調和装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る流量制御装置は、弁室に固定された弁座を介して連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁座に当接しながら回転可能な弁体と、前記弁体に内設したオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を設けて流れ方向に連通する多孔質透過材を配置し、前記多孔質透過材の複数の通気孔を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が同時に通過する径を有する前記オリフィスを用いて構成される絞り部と、前記弁体の回転駆動により、前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、流出側となる前記第２の接続配管に前記弁体の絞り部が流れ方向に重なる第２の切換位置と、を備え、前記弁体が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するものである。
【００１２】
本発明の請求項２に係る流量制御装置は、弁室に連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁室の内部を移動可能な弁座と前記弁座に離接する弁体とからなる絞り部と、前記弁座にオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を介して一体に配設されて構成する流れ方向に連通した多孔質透過材と、前記弁体の上方移動につれて前記弁体に設けた係止部が前記弁座を支持する保持部に係止することにより前記弁座が前記弁体と同時に連動して前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、前記弁体の下方移動につれて前記係止部が前記保持部から離れることにより前記弁座が流入側となる前記第１の接続配管より下方に移動して、前記第１の接続配管から前記多孔質透過材を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が混合均質化されて通過する前記オリフィスと前記弁体で構成される前記絞り部を介して前記第２の接続配管に流通する第２の切換位置と、を備え、前記弁座が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するものである。
【００１３】
本発明の請求項３に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材に前記弁体より大きな穴を設けたものである。
【００１４】
本発明の請求項４に係る流量制御装置は、前記弁体の先端部を円錐状としたものである。
【００１７】
本発明の請求項５に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材の平均気孔径を１００μｍ以上としたものである。
【００１８】
本発明の請求項６に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材の流れ方向の厚さを１ｍｍ以上としたものである。
【００１９】
本発明の請求項７に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材の平均気孔径以上の貫通した穴を少なくとも一つ設けたものである。
【００２０】
本発明の請求項８に係る冷凍サイクル装置は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流量制御装置を備え、前記絞り部に気液二相冷媒を通過させるものである。
【００２１】
本発明の請求項９に係る冷凍サイクル装置は、冷媒に溶け易い冷凍機油を用いたものである。
【００２２】
本発明の請求項１０に係る冷凍サイクル装置は、冷媒に溶け難い冷凍機油を用いたものである。
【００２３】
本発明の請求項１１に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御装置、第１室内熱交換器、第２流量制御装置および第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、前記第２流量制御装置は、弁室に固定された弁座を介して連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁座に当接しながら回転可能な弁体と、前記弁体に内設したオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を設けて流れ方向に連通する多孔質透過材を配置し、前記多孔質透過材の複数の通気孔を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が同時に通過する径を有する前記オリフィスを用いて構成される絞り部と、前記弁体の回転駆動により、前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、流出側となる前記第２の接続配管に前記弁体の絞り部が流れ方向に重なる第２の切換位置と、を備え、前記弁体が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するものである。
【００２５】
本発明の請求項１２に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御装置、第１室内熱交換器、第２流量制御装置および第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、前記第２流量制御装置は、弁室に連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁室の内部を移動可能な弁座と前記弁座に離接する弁体とからなる絞り部と、前記弁座にオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を介して一体に配設されて構成する流れ方向に連通した多孔質透過材と、前記弁体の上方移動につれて前記弁体に設けた係止部が前記弁座を支持する保持部に係止することにより前記弁座が前記弁体と同時に連動して前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、前記弁体の下方移動につれて前記係止部が前記保持部から離れることにより前記弁座が流入側となる前記第１の接続配管より下方に移動して、前記第１の接続配管から前記多孔質透過材を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が混合均質化されて通過する前記オリフィスと前記弁体で構成される前記絞り部を介して前記第２の接続配管に流通する第２の切換位置と、を備え、前記弁座が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するものである。
【００２６】
本発明の請求項１３に係る空気調和装置は、前記多孔質透過材に前記弁体より大きな穴を設けたものである。
【００２７】
本発明の請求項１４に係る空気調和装置は、前記弁体の先端部を円錐状としたものである。
【００２９】
本発明の請求項１５に係る空気調和装置は、潜熱比を低下させる運転時に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたものである。
【００３０】
本発明の請求項１６に係る空気調和装置は、前記第２室内熱交換器と並列に配管接続された第３室内熱交換器と、前記第３室内熱交換器から前記弁座を介して弁室へ連通する第３の接続配管と、前記弁体に内設する２つ以上の絞り部とを備え、潜熱比を低下させる運転時に、前記第２室内熱交換器に接続する第２の接続配管が絞り部を流通する冷媒流路とするとともに、前記第３の接続配管を閉止するよう制御したものである。
【００３１】
本発明の請求項１７に係る空気調和装置は、冷房または除湿並びに暖房運転時に前記絞り部を冷媒回路とするよう制御する制御部を備えたものである。
【００３２】
本発明の請求項１８に係る空気調和装置は、暖房運転起動時に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたものである。
【００３３】
本発明の請求項１９に係る空気調和装置は、暖房運転時で設定温度と室内温度との差が所定値以上の場合に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたものである。
【００３４】
本発明の請求項２０に係る空気調和装置は、冷媒を非共沸混合冷媒としたものである。
【００３５】
本発明の請求項２１に係る空気調和装置は、Ｒ２２冷媒より蒸気密度の大きな冷媒としたものである。
【００３６】
本発明の請求項２２に係る空気調和装置は、冷媒をハイドロカーボン系冷媒としたものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態の一例を示す空気調和装置の冷媒回路図で、従来装置と同様の部分は同一符号で表している。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え手段で例えば四方弁、３は室外熱交換器、４は第１流量制御装置、５は第１室内熱交換器、６は第２流量制御装置、７は第２室内熱交換器であり、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。この冷凍サイクルの冷媒には、Ｒ３２とＲ１２５の混合冷媒であるＲ４１０Ａが用いられ、冷凍機油としてはアルキルベンゼン系油が用いられている。
【００３８】
図２は図１に示した空気調和装置の第２流量制御装置の構成を示す図であり、図において、９は第１室内熱交換器５と第２流量制御装置６を接続する第１の接続配管、１０は第２流量制御装置６と第２室内熱交換器を接続する第２の接続配管、１１は弁体、１２は弁体１１を回転駆動させるステッピングモータ、１３はステッツピングモータ１２の回転を弁体１１に伝達する駆動軸、１４は制御流体が弁体１１へ流入するための弁室、１６は弁体１１に内設したオリフィス、１５はオリフィス１６の上流及び下流側の弁体１１内流路に配置した発泡金属、１７は発泡金属１５とオリフィス１６の間に設けた空間であり、１８は弁室１４の低部に固定され、弁体１１が密接する弁座である。
【００３９】
前記発泡金属１５は全体が多孔質透過材であり、通気孔(流体が透過できる多孔質体表面及び内部の気孔)の気孔径が１００マイクロメートル以上であれば流動音の低減効果が得られ、本実施例では目詰まりの影響を考慮してその平均気孔径が５００マイクロメートルで、空隙率が９２±６％としてある。また、発泡金属の冷媒流れ方向の厚さは、流動音の低減効果とその加工容易性から１ミリメートル以上有れば良く、本実施例では３ミリメートル程度としている。この発泡金属は、ウレタンフォームに金属粉末あるいは合金粉末を塗布後、熱処理してウレタンフォームを焼失させ金属を３次元の格子状に成形したものであり、材料はＮｉ（ニッケル）である。強度を上げるために、Ｃｒ（クロム）をメッキ処理したものでも構わない。
【００４０】
次に図２に示す第２流量制御装置における流体の動作について説明する。まず、第１室内熱交換器（図示せず）から流出した冷媒は、弁座１８に接続された第１の接続配管９を介して弁室１４内部へ流入する。図２においては、弁体１１内部に配設したオリフィス１６が、第２室内熱交換器へ連接した第２の接続配管１０の中央部に位置するようにステッピングモータ１２の回転駆動により駆動軸１３を介して所定の切換位置に設定されている。そして、弁室１４を満たした冷媒は、弁体１１を通過して第２の接続配管１０から流出していくことになるが、この弁体１１内にはオリフィス１６の上流側および下流側に冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材を形成する発泡金属１５がそれぞれ設けてあるため、これらを通過しながら、絞り部のオリフィス１６を流通する。
また、円盤状の弁座１６は弁室１４の低部に位置し、この弁座１６の弁室側表面に密接して回転移動する弁体１１の駆動軸１３は弁座１６と垂直方向に設けられる。したがって、駆動軸１３を駆動するモータ部のステッピングモータ１２は弁室１４の上部に配置した構成となっている。上記弁体１１はステッピングモータ１２に連接した駆動軸１３と嵌合して組立てられているので、ステッピングモータ１２が弁室１４の上部に固定されることにより、弁体１１と弁座１８を密着設置することができる。なお、駆動軸１３が弁体１１より突出した嵌合形状とし、その駆動軸の吐出部を弁座１８側に設けた凹部に挿入する構成としてもよく、駆動軸および弁体の剛性を向上させることができる。
【００４１】
また、図３は図２に示した第２流量制御装置６の構成断面図であり、（ａ）は冷房運転もしくは暖房運転時の第２流量制御装置６の動作状態を、（ｂ）は冷気味再熱除湿運転時の第２流量制御装置６の動作状態を、（ｃ）は暖気味再熱除湿運転時の第２流量制御装置６の動作状態をそれぞれ示す。
図３において、弁体１１はその片側に貫通挿入された駆動軸１３により弁座１８に軸支されそれぞれの表面が密着するよう接している。また、弁体１１の駆動軸１３と逆側には発泡金属１５とオリフィス１６が装着されている。ここでは、発泡金属１５は円盤状を示しているが、この形状に限ることなく、矩形または多角形状でも良く、弁座１８を介して接続される接続配管９，１０を十分包含できる流路面積を有していればよい。さらに、図３の（ａ）から（ｃ）までに示すように、弁体１１は駆動軸１３を中心に回転するとともに接続配管９および１０からの流通を全開にしたり、または片方の配管を弁体で塞ぐように位置設定されるので、弁体１１の断面は接続配管９および１０の両方同時には流路を塞がない形状とするものである。
【００４２】
図３の（ａ）は、弁体１１が第１および第２の接続配管９と１０の位置の中間に設定されており（第１の切換位置）、これにより、第１熱交換器から第１の接続配管９を介して第２流量制御装置に流入し、そのまま状態変化せずに第２の接続配管１０を介して第２熱交換器へ流通したり、また逆の流れで第２熱交換器からこの第２流量制御装置を状態変化せず通過して第１熱交換器へ流通するものである。
【００４３】
図３の（ｂ）は、弁体１１が駆動軸１３により第２の接続配管１０を塞ぐように駆動配置され、弁体１１に内設したオリフィス１６と前記第２の接続配管１０の中心が一致する位置で設定された状態である（第２の切換位置）。この場合は、第１熱交換器から第１の接続配管９を介して第２流量制御装置の弁室１４に流入した冷媒が、弁体１１に内設した発泡金属１５およびオリフィス１６を通過し、このオリフィス１６で状態を変化させた後、第２の接続配管１０を介して第２熱交換器へ流出していくことになる。
【００４４】
図３の（ｃ）は、さらに駆動軸１３が回転し、オリフィス１６が第１の接続配管９の中央部に位置するように設定された状態である。そしてこの場合は、第２熱交換器から第２の接続配管１０を介して第２流量制御装置の弁室１４に流入した冷媒が、上記オリフィス１６で状態を変化させた後、第１の接続配管９を介して第１熱交換器へ流出していくことになる。
【００４５】
次に本実施の形態１による空気調和装置の冷凍サイクル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顕熱負荷は小さいが、潜熱負荷が大きな場合に対応する除湿運転に分けられる。通常冷房運転では、室内ユニットの第２流量制御装置６は空気調和装置の制御部（図示せず）より指令を受け、図３の(a)の状態に設定されており、第１室内熱交換器５と第２室内熱交換器７を冷媒がほとんど圧力損失なしに流通接続する。
【００４６】
この時、空調負荷に応じた回転数で運転されている圧縮機１を出た高温高圧の蒸気冷媒は四方弁２を通過して、室外熱交換器３で凝縮液化し、第１流量制御装置４で減圧され低圧二相冷媒となって第１室内熱交換器５に流入し蒸発気化し、第２流量制御装置６を大きな圧力損失なしに通過し再び第２室内熱交換器７で蒸発気化し、低圧蒸気冷媒となって再び四方弁２を介して圧縮機１に戻る。
【００４７】
第１流量制御装置は、例えば圧縮機１の吸入部分での冷媒の過熱度が１０℃となるように制御されている。このような冷凍サイクルでは室内熱交換器５と７で冷媒が蒸発することにより室内から熱を奪い、室外熱交換器３で冷媒が凝縮することによって室内で奪った熱を室外で放出することによって室内を冷房する。
【００４８】
次に冷房気味除湿運転時の動作について、図４に示す圧力-エンタルピー線図を用いて説明する。図４において、縦軸に圧力、横軸にエンタルピーをとってあり、図中に示した英文字は、図１に示した英文字と対応している。この除湿運転時は、図示しない制御部の指令により室内ユニットの第２流量制御装置６は図３（ｂ）の状態に設定される。
【００４９】
この時、空調負荷に応じた回転数で運転されている圧縮機１を出た高温高圧の蒸気冷媒（Ａ点）は四方弁２を通過して、室外熱交換器３で外気と熱交換して凝縮し気液二相冷媒となる（Ｂ点）。この高圧二相冷媒は第１流量制御装置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（Ｃ点）。第１室内熱交換器に流入した中間圧の気液二相冷媒は、室内空気と熱交換を行いさらに凝縮する（Ｄ点）。そして、第１室内熱交換器を流出した気液二相冷媒は第２流量制御装置６に流入する。
【００５０】
第２流量制御装置６では冷媒は第１の接続配管９を介し、弁室１４から弁体１１の絞り部に流れ込む。絞り部では、入口側発泡金属１５ａ、そして入口側発泡金属１５ａとオリフィス１６の間の空間１７ａを介し、オリフィス１６で減圧され低圧気液二相冷媒となる。そして、オリフィス１６と出口側発泡金属１５ｂとの間の空間１７ｂ、出口側発泡金属１５ｂ、第２の接続配管１０の順に通過して第２室内熱交換器７に流入する（Ｅ点）。このオリフィスの出入口部に設置された発泡金属の厚さは３ミリメートル程度である。また、オリフィスの内径は０．８ミリメートルで、厚さは３ミリメートル程度である。その後、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室内熱交換器を出た低圧蒸気冷媒は再び四方弁２を介して圧縮機１に戻る。室内空気は、第１室内熱交換器５で加熱されるとともに、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。
【００５１】
なお、この除湿運転では、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の熱交換量を制御し、第１室内熱交換器５による室内空気の加熱量を調整して吹出し温度を広範囲に制御できる。また、第１流量制御装置４の開度や室内ファン回転数を制御して第１室内熱交換器の凝縮温度を制御し、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流量制御装置６は例えば圧縮機吸入冷媒の過熱度が１０℃となるように制御される。
【００５２】
次に暖房運転について説明する。図１では暖房時の冷媒の流れを破線矢印で示している。通常の暖房運転は、第２流量制御弁６を図３（ａ）に示すように弁体１１が開の位置となるよう制御部が指示する。
【００５３】
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を通って第２室内熱交換器７および第１室内熱交換器５に流入し、室内空気と熱交換して凝縮、液化する。なお第２流量制御弁６は、図３（ａ）に示すように接続配管９と接続配管１０と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、圧力損失による暖房能力や効率面での低下もない。そして、第１室内熱交換器５を出た高圧の液冷媒は、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室外熱交換器３で室外空気と熱交換して蒸発する。室外熱交換器３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。この通常暖房運転時の第１流量制御弁４の開度は、例えば室外熱交換器３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】
次に暖房気味除湿運転時の動作について、図５に示す圧力-エンタルピー線図を用いて説明する。図５において、縦軸に圧力、横軸にエンタルピーをとってあり、図中に示した英文字は、図１に示した英文字と対応している。この暖房気味除湿運転では、図示しない制御部の指令により第２流量制御装置６は図３（ｃ）の状態に設定される。
【００５５】
この時、空調負荷に応じた回転数で運転されている圧縮機１を出た高温高圧の蒸気冷媒（Ａ点）は四方弁２を通過して、第２室内熱交換器７で室内空気と熱交換して凝縮し気液二相冷媒となる（Ｅ点）。この高圧冷媒は第２流量制御装置６で減圧され、低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（Ｄ点）。第１室内熱交換器５に流入した低圧の気液二相冷媒は、室内空気と熱交換を行い蒸発する（Ｃ点）。そして、第１室内熱交換器５を流出した気液二相冷媒は第１流量制御装置４に流入する。
【００５６】
第１流量制御装置４では低圧気液二相冷媒はやや減圧され、室外熱交換器３に流入する（Ｂ点）。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外空気の熱を奪ってさらに蒸発する。室外熱交換器を出た低圧蒸気冷媒は再び四方弁２を介して圧縮機１に戻る。この暖房除湿運転では、室内空気は、第２室内熱交換器７で加熱されるとともに、第１室内熱交換器５で冷却除湿されるため、部屋を暖房しながら除湿を行うことができる。
【００５７】
また暖房除湿運転では、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の熱交換量を制御し、第２室内熱交換器７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の蒸発温度を制御し、第１室内熱交換器５による室内空気の除湿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の出口冷媒の過冷却度が１０℃となるように制御されている。
【００５８】
この実施の形態１における除湿運転では弁体１１の絞り部において、絞り過程をオリフィス１６としている。オリフィス１６の入口側と出口側に多孔質透過材である発泡金属を設置し、入口側発泡金属１５ａの上流に消音効果が得られる弁室１４を設置したため気液二相冷媒が通過する際に発生する冷媒流動音を大幅に低減できる。
【００５９】
通常のオリフィスタイプの流量制御装置に気液二相冷媒が通過する際には、大きな冷媒流動音が冷媒流れ方向の絞り部前後で発生する。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絞り部上流側で発生する。この原因は気液二相冷媒の流動様式がスラグ流の場合、図６に示すように流れ方向に対して蒸気冷媒が断続的に流れる状態となり、絞り部流路より大きな蒸気スラグもしくは蒸気気泡が絞り部流路を通過する際に絞り部流路上流の蒸気スラグもしくは蒸気気泡が崩壊することにより、それらが振動することや、あるいは絞り部を蒸気冷媒と液冷媒が交互に通過するため、冷媒の速度は蒸気冷媒が通過する際は速く、液冷媒が通過する際は遅くなるため、それに伴って絞り部上流の圧力も変動するためである。また、従来の第２流量制御装置６出口においては出口流路が１ヶ所〜４ヵ所であるため冷媒流速が速く、出口部分では高速気液二相流となり、壁面に冷媒が衝突するため、絞り部本体や出口流路が常に振動し騒音が発生する。また、出口部分の高速気液二相噴流による乱れや渦の発生により、噴流騒音も大きくなっている。
【００６０】
図２または図３に示した第２流量制御装置６の弁体１１の絞り部に、流れ込む気液二相冷媒や液冷媒は入口側発泡金属１５ａの微細で無数の通気孔を通過することにより流れが整流される。そのため、気液が断続して流れるスラグ流等の蒸気スラグ（大気泡）は小さな気泡に分解され冷媒の流動状態が均質気液二相流（蒸気冷媒と液冷媒がよく混合された状態）となり、蒸気冷媒と液冷媒が同時にオリフィス１６を通過するため冷媒の速度変動が生じず、圧力も変動しない。また、さらに入口側発泡金属１５ａのような多孔質透過材は内部の流路が複雑に構成され、この内部では圧力変動が繰り返され一部熱エネルギに変換しながら圧力変動を一定にする効果もあるため、オリフィス１６で圧力変動が発生してもこれを吸収する効果があり、それより上流側にその影響を伝えにくい。そして、オリフィス１６の下流側の高速気液二相噴流は出口側発泡金属１５ｂにより、その内部で冷媒の流速が十分に減速され、速度分布も一様化されるため、高速気液二相噴流が壁面に衝突することもなく、流れに大きな渦が発生することもないので噴流騒音も小さくなる。
【００６１】
さらに、弁体１１の絞り部入口側上流には弁室１４が設けてあるので、入口側発泡金属１５ａで抑えることができない低い周波数の圧力変動を低減することが可能である。
なお、上述の第２流量制御装置では、オリフィスの上流側と下流側の両方に発泡金属を配設した構成で説明したが、上流側または下流側のどちらか一方に発泡金属を配設した構成でも冷媒流動音を低減する効果は得られる。
【００６２】
これらにより、従来装置で必要であった、遮音材や制振材を絞り装置の外郭周囲に巻きつけるなどの対策も不要でコスト低減となり、さらに空気調和装置のリサイクル性も向上する。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機に限定されることなく、冷蔵庫などの冷凍サイクル一般についての課題であり、本実施の形態の絞り装置はこのような冷凍サイクル一般に広く適用することで、同様の効果が得られる。
【００６３】
除湿運転時の第２流量制御装置６の流動特性（冷媒流量と圧力損失の関係）はオリフィス１６の内径や冷媒が通過する流路長さおよびオリフィスの数を調整することによって調整することができる。
すなわちある冷媒流量を小さな圧力損失で流す場合はオリフィスの内径を大きくしたり、流路長さを短くしたり、オリフィスを複数個用いれば良い。また、逆にある冷媒流量を大きな圧力損失で流す場合はオリフィス１６の内径を小さくしたり、流路長さを長くしたり、オリフィスを１個にして用いれば良い。このような絞り部に用いられるオリフィスの内径や流路長さなどの形状は、機器設計時に最適に設計される。
【００６４】
なお、絞り部入口側および出口側に用いる多孔質透過材の素子は、本実施の形態では発泡金属の場合について説明したが、セラミック、焼結金属、発泡樹脂および金網などを用いても同様の効果が得られる。また、材質についても、ニッケルやニッケルにクロム鍍金したもので説明したがこれに限るものではなく、その他の金属を用いても同様の効果が得られる。
また、オリフィスの入口側または出口側に設けた発泡金属に、気孔径の最小の１００マイクロメートル以上の貫通穴を、上記オリフィスとは重ならない位置に１箇所または複数箇所設けることによりバイパスとしての作用が得られ、発泡金属の目詰まり発生を防止して信頼性の向上が図れる。
【００６５】
次に、この実施の形態１における空気調和装置の運転制御方法について説明する。空気調和装置には、部屋内に居る居住者の好みの温湿度環境を設定するために、例えば設定温度と設定湿度が空調装置運転時に設定される。なおこの設定温度と設定湿度は、居住者がそれぞれの設定値を室内ユニットのリモコンから直接入力してもよく、また暑がりの人用、寒がりの人用や子供用、老人用など室内ユニットのリモコンに対象とする居住者別に定めた温度および湿度の最適値テーブルを記憶させ、対象居住者のみを直接入力するようにしてもよい。また室内ユニット２５には、室内の温度および湿度を検知するために、室内ユニットの吸い込み空気の温度および湿度を検出するセンサーがそれぞれ設けられている。
【００６６】
空気調和装置が運転起動されると、設定温度と現在の室内吸込み空気温度との差を温度偏差とし、また設定湿度と現在の室内吸込み空気湿度との差を湿度偏差として演算し、最終的にこれらの偏差がゼロあるいは所定の値以内となるように空気調和装置の四方弁２を冷房運転もしくは暖房運転の位置に設定する。次いで、圧縮機１の回転周波数、室外ファン回転数、室内ファン回転数、第１流量制御弁４の絞り開度、および第２流量制御弁６の流路設定を制御する。この時、温度および湿度偏差をゼロあるいは所定の値以内に制御する際には、温度偏差を湿度偏差よりも優先して空気調和装置の制御を行なう。
【００６７】
すなわち、空気調和装置起動時に、温度偏差および湿度偏差がともに大きい場合は、第２流量制御弁６を図３（ａ）に示すように弁体１１が全開の位置となるよう制御部が指示し設定する。この状態では第２流量制御弁６を通過する冷媒はほとんど圧力損失がないため冷房能力もしくは暖房能力の効率低下などは起こらない。このように第２流量制御弁６を開状態とし、まず通常冷房もしくは暖房運転で、室内の温度偏差を湿度偏差より優先的にゼロまたは所定の値以内となるように運転する。そして、空気調和装置の冷房能力もしくは暖房能力が部屋の熱負荷と一致し、温度偏差がゼロまたは所定の値以内となった場合に、湿度偏差を検出し、その湿度偏差がゼロまたは所定の値以内となっている場合は、現在の運転を続行する。
【００６８】
一方、温度偏差がゼロまたは所定の値以内となり、この時の湿度偏差がまだ大きな値となっている場合は、第２流量制御弁６を図３（ｂ）もしくは（ｃ）に示すように弁体１１を弁座１８と密着する位置にする。このように第２流量制御弁６を絞り状態に設定して、冷房除湿運転もしくは暖房除湿運転に切換える。
【００６９】
このように本実施の形態では、部屋の負荷に応じて、先ず冷媒回路を冷房運転もしくは暖房運転が可能な状態に、四方弁で切り替えることを行い、次いで通常冷房運転から冷房除湿運転もしくは通常暖房運転から暖房除湿運転に切換えることにより、部屋内の温湿度環境を、居住者の好みに応じて最適な状態に制御することができる。また、冷房、除湿、暖房などの運転モードの変化や空調負荷の変化により絞り装置を通過する冷媒の相状態や気液の混在比が変化しても弁体１１の絞り部を冷媒が低騒音で安定的に流れることができる。
【００７０】
また、暖房起動時などに第２流量制御装置を図３（ｃ）に示す位置に切換えて、絞り部を通過させることにより、暖房吹出し温度を高温化することも可能となる。すなわち、暖房起動時に暖房除湿サイクルを形成し、第１室内熱交換器５の蒸発温度を室内の吸い込み空気温度とほぼ等しくなるように第２流量制御装置で制御する。第１室内熱交換器５の蒸発温度が室内の吸い込み空気温度とほぼ等しいため、第１室内熱交換器５ではほとんど冷却および除湿は行われず、結果として暖房時の凝縮器の伝熱面積が通常の暖房運転の約半分になり、このため凝縮温度は通常の暖房運転よりも上昇し、吹出し温度の高温化が可能となる。さらにこの暖房高温吹出し運転でも、第２流量制御装置６での冷媒流動音発生はなく、騒音面でも問題となることはない。そして、この空気調和装置は、暖房起動時に高温吹出し運転を所定の時間、たとえば５分間行い、その後通常暖房運転に移行して、部屋の温度偏差および湿度偏差に応じて、通常暖房運転と暖房除湿運転を切換制御される。
【００７１】
本実施の形態では冷凍機油は冷媒に溶け難い、アルキルベンゼン系油を用いているが、冷凍サイクル内には冷媒に溶けない異物と冷凍機油に溶ける異物が存在しており、前記異物が多孔質透過材である発泡金属に付着した場合、冷媒に溶け難い冷凍機油が発泡金属を通過する際に、前記異物を洗浄する効果があるため、絞り部の詰まりに対する信頼性が向上する。
【００７２】
また、冷媒に溶け易い冷凍機油を用いると、発泡金属に冷凍機油が付着したまま、圧縮機が停止ていたとしても次回に圧縮機が起動した際に、冷媒により付着した冷凍機油を洗浄することが可能であるため、信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、本実施の形態では第２流量制御弁の接続配管を２本として説明したが、これにかぎることことはなく、図７および図８に示すように３本でも構わない。
図７は第２流量制御弁の他の構成を示す断面図、図８は図７に示した第２流量制御装置の要部断面図であり、（ａ）は冷房運転もしくは暖房運転時の第２流量制御装置の動作状態、（ｂ）は冷気味再熱除湿運転における軽負荷時の動作状態、（ｃ）は冷気味再熱除湿運転における高負荷時の動作状態をそれぞれ示す。
【００７４】
図７において、１６ａ，１６ｂは弁体１１に内設した独立した２個のオリフィス、１５ｂ１，１５ｂ２は上記２個のオリフィス１６ａ，１６ｂにそれぞれ対応した下流側の弁体１１内流路に配設された発泡金属、１７ｂ１，１７ｂ２は上記オリフィス１６ａ，１６ｂとその下流側の発泡金属１５ｂ１，１５ｂ２の間にそれぞれ設けられた空間、そして１０ａ，１０ｂは第２流量制御装置６と２分割された第２および第３の室内熱交換器をそれぞれ接続する接続配管である。なお、図中、図２と同一または相当部分は同一符号を付け、その説明は省略する。
【００７５】
次に図７に示す第２流量制御装置における流体の動作について説明する。
まず、第１室内熱交換器（図示せず）から流出した冷媒は、弁座１８に接続された配管９を介して弁室１４内へ流入する。ここで、図７に示す弁体１１の位置は、弁体内部に配設したオリフィス１６ａおよび１６ｂが２分割された第２室内熱交換器へ連接した接続配管１０ａ，１０ｂの中央部になるようステッピングモータ１２の回転駆動により駆動軸１３を介して位置設定される。弁室１４を満たした冷媒はオリフィス１６ａ，１６ｂの上流側に配設された発泡金属１５ａを通過し空間１７ａを経て独立した２個のオリフィス１６ａ，１６ｂから別々に絞られ、その後それぞれに空間１７ｂ１，１７ｂ２を経て下流側の発泡金属１５ｂ１，１５ｂ２を通過して接続配管１０ａ，１０ｂより流出する。その際、オリフィスの下流側の発泡金属１５ｂ１，１５ｂ２は冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材から成っているので、オリフィス１６ａ，１６ｂから下流側は流路を分離する隔壁が上記発泡金属１５ｂ１，１５ｂ２の間にも設けられている。
【００７６】
次に、図８を用いて弁体１１の動作について説明する。
図８に示すように、弁体１１は扇形状の断面を成し、その扇形状の中心部に駆動軸１３が嵌合され、弁座１８に軸支されている。そして弁体１１には内設された発泡金属およびオリフィス１６ａ，１６ｂが接続配管１０ａ，１０ｂとそれぞれ流れ方向に重なるような配置としている。
【００７７】
図８（ａ）は、第２流量制御装置の弁体が全開状態を示しており、駆動軸１３により上記扇形状の弁体１１がどの接続配管９、１０にも掛からず流路を塞がない位置に設定されている。これにより、配管９から流入した冷媒は状態変化もなく弁室を介して接続配管１０ａおよび１０ｂから分かれて流出していく。
【００７８】
図８（ｂ）は、駆動軸１３の回転により弁体１１が一方の第３の接続配管１０ｂへの流路を塞ぎ、もう一方の第２の接続配管１０ａ側だけへ冷媒を流す位置に設定された状態を示しており、冷気味再熱除湿運転における軽負荷時の動作状態になる。配管９から弁室内に流入した冷媒は、第３の接続配管１０ｂの流路が弁体により塞がれているため、発泡金属およびオリフィス１６ｂだけを通過し状態変化（絞り）して第２の接続配管１０ａへ流出する。この第２の接続配管１０ａは２分割された第２室内熱交換器の一方へ接続されているので軽負荷に対応した熱交換量を得ることができる。
【００７９】
図８（ｃ）は、さらに弁体１１が回転移動し、接続配管１０ａおよび１０ｂの中央部にオリフィス１６ａおよび１６ｂが位置して両配管に冷媒を流出される状態を示しており、冷気味再熱除湿運転における高負荷時の動作状態になる。第１の接続配管９から弁室内に流入した冷媒は、弁体１１に内設した発泡金属およびオリフィス１６ａおよび１６ｂを通過することにより絞られて状態変化をした後、接続配管１０ａおよび１０ｂの２流路へ分かれてそれぞれに接続された２分割の第２および第３の室内熱交換器へ流出する。この場合は、分割された第２および第３の室内熱交換器の全てに冷媒を流通させることにより高負荷時に対応した熱交換量を得ることができる。
【００８０】
上述のように、本発明の第２流量制御弁は冷媒の流れを分配もしくは統合する機能を併せ持つ。さらに、弁体により第２の接続配管１０ａの流路を閉止し、第３の接続配管１０ｂのみに冷媒を絞り、流す機能も有し、空調負荷の変化に対応した木目細かな空調制御ができる。
【００８１】
実施の形態２．
図９は実施の形態２に係わる空気調和装置の第２流量制御装置６の構成断面図であり、図において、１１は弁体、１２はステッピングモータ、１８はオリフィス１６と発泡金属１５ａ，１５ｂを一体として構成した弁座、３１は弁体１１に設けられた係止部、３２は弁座１８を支持する保持部、３３はこれらを収納する弁外郭である。なお図中、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、その説明を省略する。また、この第２流量制御装置を用いた冷媒回路構成は実施の形態１と同様であり、本実施の形態２の冷媒回路の動作は実施の形態１で述べた冷房運転、冷気味除湿運転および暖房運転が可能であり動作も同様であるため説明を省略する。
【００８２】
図９に示す第２流量制御装置は、オリフィス１６を挟んで冷媒の流れ方向に空間を介して発泡金属１５ａ，１５ｂを配置した弁座１８の構成と先端部が円錐状（ニードル形状）をした弁体１１との組合せからなる絞り部がステッピングモータ１２の回転駆動により流路を全開にするとともに、冷媒の絞り量を可変できるものである。弁座１８は弁体１１が貫通する保持部３２に固定されている。また、ステッピングモータ１２の回転により上下方向に駆動する弁体１１とともに係止部３１は上下方向へ移動し、この係止部３１が上方へ所定距離だけ動くと、弁体１１が貫通した保持部３２に当接し、弁体１１がそれ以上上方へ動くと係止部３１を介して保持部３２を上方へ持ち上げ移動させる。それに伴い保持部３２に固定された弁座１８も上方へ移動する構成となっている。従って、弁座１８は弁体１１の上下方向への稼動範囲の一部で同時に上下に稼動するように構成されている。
また、弁外郭３２内の弁室１４は弁座１８の上流側および下流側の両側に設けられている。なお、オリフィス１６の上流側に設けられた発泡金属１５ａは弁体１１が通過できるように弁体の直径より１ミリメートル程度大きな貫通穴を有している。
【００８３】
図１０は図９の第２流量制御弁６における冷房運転時もしくは暖房運転時の動作状態を示している。図１０に示すように、弁座が弁体と同時にステッピングモータ側上方に駆動するため、弁座１８が第１室内熱交換器と連接する接続配管９の位置より上方に持ち上げられると、接続配管９から流入した冷媒は下流側の弁室１４ｂを介して第２室内熱交換器との接続配管１０へほとんど圧力損失がない状態で接続可能となる。
【００８４】
図１１は図９の第２流量制御弁６における冷房除湿運転時もしくは暖房除湿運転時の動作状態を示している。ステッピングモータ１２の回転により弁体１１が下方側へ駆動するに伴い保持部３２を介して弁座１８も下方へ移動する。そして弁座１８が弁ケース３２に設けた段差部に当接して密着する。接続配管９から流入した冷媒は弁室１４ａを経て弁体１１のニードル部とオリフィス１６で構成される絞り部を通過することにより、減圧される。その後、下流側の発泡金属１５ｂを通過し弁室１４ｂを経て接続配管１０から流出する。その際、入口流入側に設置してある発泡金属１５ａと出口流出側に設置された発泡金属１５ｂおよび入口空間１７ａと出口空間１７ｂにより、低騒音に絞られる。入口側発泡金属１５ａと弁体１１の間の隙間は約０．５ミリメートルであるため、液冷媒と蒸気冷媒の整流効果を十分保持している。従って、絞り部を通過する気液二相冷媒は十分に混合され、均質化される。また、弁体１１をステッピングモータ１２で連続的に上下方向に駆動させるため、オリフィス１６と先端部が円錐状をした弁体１１で構成される絞り部の絞り量（開口面積）を連続的に変化させることが可能となり、容量可変のインバータ圧縮機との組み合わせにより、冷媒回路をいかなる条件においても高効率で運転することが可能となる。さらに、圧縮機起動時の立上り性能を向上させることも可能となる。
【００８５】
さらに、この空気調和装置の冷媒としては、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、地球温暖化系数の小さな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、イソブタンなどのＨＣ系冷媒やアンモニア、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良い。特に、プロパンやブタン、イソブタンおよびそれらの混合冷媒はＲ４１０Ａに比べ動作圧力が小さく、凝縮圧力と蒸発圧力の圧力差が小さいため、オリフィスの内径を大きくすることが可能であり、詰まりに対する信頼性がさらに向上させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に係る流量制御装置は、弁室に固定された弁座を介して連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁座に当接しながら回転可能な弁体と、前記弁体に内設したオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を設けて流れ方向に連通する多孔質透過材を配置し、前記多孔質透過材の複数の通気孔を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が同時に通過する径を有する前記オリフィスを用いて構成される絞り部と、前記弁体の回転駆動により、前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、流出側となる前記第２の接続配管に前記弁体の絞り部が流れ方向に重なる第２の切換位置と、を備え、前記弁体が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するので、蒸気スラグや気泡の崩壊の発生を防止することで流体流動音の発生を防止し、騒音を低減できる効果が得られる。
【００８８】
また、本発明の請求項２に係る流量制御装置は、弁室に連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁室の内部を移動可能な弁座と前記弁座に離接する弁体とからなる絞り部と、前記弁座にオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を介して一体に配設されて構成する流れ方向に連通した多孔質透過材と、前記弁体の上方移動につれて前記弁体に設けた係止部が前記弁座を支持する保持部に係止することにより前記弁座が前記弁体と同時に連動して前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、前記弁体の下方移動につれて前記係止部が前記保持部から離れることにより前記弁座が流入側となる前記第１の接続配管より下方に移動して、前記第１の接続配管から前記多孔質透過材を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が混合均質化されて通過する前記オリフィスと前記弁体で構成される前記絞り部を介して前記第２の接続配管に流通する第２の切換位置と、を備え、前記弁座が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するので、蒸気スラグや気泡の崩壊の発生を防止することで流体流動音の発生を防止し、騒音を低減できる効果が得られる。
【００８９】
また、本発明の請求項３に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材に前記弁体より大きな穴を設けたので、除湿運転時の効率を高める効果が得られる。
【００９０】
また、本発明の請求項４に係る流量制御装置は、前記弁体の先端部を円錐状としたので、絞り量を一定の割合で変化させることができる効果が得られる。
【００９３】
また、本発明の請求項５に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材の平均気孔径を１００μｍ以上としたので、絞り部の目詰まりを防止できる効果が得られる。
【００９４】
また、本発明の請求項６に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材の流れ方向の厚さを１ｍｍ以上としたので、冷媒流動音を低減し、目詰まりを防止するとともに加工を容易にする効果が得られる。
【００９５】
また、本発明の請求項７に係る流量制御装置は、前記多孔質透過材の平均気孔径以上の貫通した穴を少なくとも一つ設けたので、目詰まりを防止でき、信頼性を向上させる効果が得られる。
【００９６】
また、本発明の請求項８に係る冷凍サイクル装置は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流量制御装置を備え、前記絞り部に気液二相冷媒を通過させるので、冷媒蒸気スラグや冷媒気泡の崩壊の発生を防止することで冷媒流動音の発生を防止し、騒音を低減し、さらにサイクル内異物の目詰まりを防止できる効果がある。
【００９７】
本発明の請求項９に係る冷凍サイクル装置は、冷媒に溶け易い冷凍機油を用いたので、冷媒に溶けず冷凍機油に溶けるサイクル内異物が多孔質透過材に付着しても冷凍機油により洗浄でき、目詰まりに対する信頼性を向上させる効果が得られる。
【００９８】
本発明の請求項１０に係る冷凍サイクル装置は、冷媒に溶け難い冷凍機油を用いたので、圧縮機停止中に冷凍機油が多孔質透過材に付着しても、圧縮機起動時に冷媒により付着した冷凍機油を洗浄することができため、信頼性を向上させる効果が得られる。
【００９９】
本発明の請求項１１に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御装置、第１室内熱交換器、第２流量制御装置および第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、前記第２流量制御装置は、弁室に固定された弁座を介して連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁座に当接しながら回転可能な弁体と、前記弁体に内設したオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を設けて流れ方向に連通する多孔質透過材を配置し、前記多孔質透過材の複数の通気孔を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が同時に通過する径を有する前記オリフィスを用いて構成される絞り部と、前記弁体の回転駆動により、前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、流出側となる前記第２の接続配管に前記弁体の絞り部が流れ方向に重なる第２の切換位置と、を備え、前記弁体が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するので、絞り部に気液二相冷媒を通過させ、冷媒蒸気スラグや冷媒気泡の崩壊の発生を防止することで冷媒流動音の発生を防止し、騒音を低減し、さらにサイクル内異物の目詰まりを防止できる効果が得られる。
【０１０１】
本発明の請求項１２に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１流量制御装置、第１室内熱交換器、第２流量制御装置および第２室内熱交換器を順次接続した冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、前記第２流量制御装置は、弁室に連通する第１の接続配管および第２の接続配管と、前記弁室の内部を移動可能な弁座と前記弁座に離接する弁体とからなる絞り部と、前記弁座にオリフィスの上流および下流の少なくとも一方に空間を介して一体に配設されて構成する流れ方向に連通した多孔質透過材と、前記弁体の上方移動につれて前記弁体に設けた係止部が前記弁座を支持する保持部に係止することにより前記弁座が前記弁体と同時に連動して前記第１の接続配管と前記第２の接続配管が前記弁室を介して直接連通する第１の切換位置と、前記弁体の下方移動につれて前記係止部が前記保持部から離れることにより前記弁座が流入側となる前記第１の接続配管より下方に移動して、前記第１の接続配管から前記多孔質透過材を通過して整流された蒸気冷媒と液冷媒が混合均質化されて通過する前記オリフィスと前記弁体で構成される前記絞り部を介して前記第２の接続配管に流通する第２の切換位置と、を備え、前記弁座が前記第１の切換位置と第２の切換位置に切換わることにより流量を制御するので、絞り部に気液二相冷媒を通過させ、冷媒蒸気スラグや冷媒気泡の崩壊の発生を防止することで冷媒流動音の発生を防止し、騒音を低減し、さらにサイクル内異物の目詰まりを防止できる効果が得られる。また、冷房運転および暖房運転と除湿運転を性能低下無しに切換え可能とする効果が得られる。
【０１０２】
また、本発明の請求項１３に係る空気調和装置は、前記多孔質透過材に前記弁体より大きな穴を設けたので、除湿運転時の効率を高める効果が得られる。
【０１０３】
また、本発明の請求項１４に係る空気調和装置は、前記弁体の先端部を円錐状としたので、絞り量を一定の割合で変化させることができる効果が得られる。
【０１０５】
また、本発明の請求項１５に係る空気調和装置は、潜熱比を低下させる運転時に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたので、絞り部に気液二相冷媒を通過させても冷媒流動音を抑制することができ、快適な室内空間を提供できる効果が得られる。
【０１０６】
また、本発明の請求項１６に係る空気調和装置は、前記第２室内熱交換器と並列に配管接続された第３室内熱交換器と、前記第３室内熱交換器から前記弁座を介して弁室へ連通する第３の接続配管と、前記弁体に内設する２つ以上の絞り部とを備え、潜熱比を低下させる運転時に、前記第２室内熱交換器に接続する第２の接続配管が絞り部を流通する冷媒流路とするとともに、前記第３の接続配管を閉止するよう制御したので、空調負荷の変化に対応した除湿運転が行え、効率の向上が図れる効果が得られる。
【０１０７】
本発明の請求項１７に係る空気調和装置は、冷房または除湿並びに暖房運転時に前記絞り部を冷媒回路とするよう制御する制御部を備えたので、運転モードの違いによる冷媒の相状態の変化に対しても冷媒流動音を効果的に低減しながら快適な除湿ができる効果が得られる。
【０１０８】
また、本発明の請求項１８に係る空気調和装置は、暖房運転起動時に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたので、吹出温度を高温にして速暖感を高めた快適な暖房ができる効果が得られる。
【０１０９】
また、本発明の請求項１９に係る空気調和装置は、暖房運転時で設定温度と室内温度との差が所定値以上の場合に前記絞り部を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたので、室内温度が設定温度に対して充分低い場合に高温の吹出風を吹き出すことができるから、冷風感を与えることなく快適な暖房ができる効果が得られる。
【０１１０】
また、本発明の請求項２０に係る空気調和装置は、冷媒を非共沸混合冷媒としたので、冷媒の相状態が液、ガス、二相の様々な状態に変化しても低騒音で安定的に冷媒の流動抵抗を制御し、通過させることができ、低騒音で安定した空調制御ができる効果が得られる。
【０１１１】
また、本発明の請求項２１に係る空気調和装置は、Ｒ２２冷媒より蒸気密度の大きな冷媒としたので、流量制御装置を小型化でき、利用側の装置を小型化できる効果が得られる。
【０１１２】
また、本発明の請求項２２に係る空気調和装置は、冷媒をハイドロカーボン系冷媒としたので、絞り部のオリフィスの内径を大きくすることが可能であり、詰まりに対する信頼性が向上する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】  本発明の実施の形態１に係わり絞り装置の構成断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態１に係わり絞り装置の動作状態での弁体の位置を表す図である。
【図４】  本発明の実施の形態１に係わり冷房除湿運転時の動作状態を表す図である。
【図５】  本発明の実施の形態１に係わり暖房除湿運転時の動作状態を表す図である。
【図６】  本発明の実施の形態１に係わり絞り部入口の冷媒の流動様式図である。
【図７】  本発明の実施の形態１に係わりその他の形態を表す絞り装置の構成断面図である。
【図８】  本発明の実施の形態１に係わりその他の形態を表す絞り装置の動作状態での弁体の位置を表す図である。
【図９】  本発明の実施の形態２に係わり絞り装置の構成断面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態２に係わり冷房運転または暖房運転時の絞り装置の構成断面図である。
【図１１】  本発明の実施の形態２に係わり冷房除湿運転時の絞り装置の構成断面図である。
【図１２】  従来の空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図１３】  従来の絞り装置の構成断面図である。
【図１４】  従来のその他絞り装置の構成断面図である。
【符号の説明】
１  圧縮機、２  四方弁、３  室外熱交換器、４  第１流量制御装置、５  第１室内熱交換器、６  第２流量制御装置、７  第２室内熱交換器、９  第１室内熱交換器と第２流量制御弁の接続配管、１０  第２室内熱交換器と第２流量制御弁の接続配管、１１  弁体、１２  ステッピングモータ、１３  駆動軸、１４  弁室、１５  発泡金属、１６  オリフィス、１７  発泡金属とオリフィスの間の空間、１８  弁座、１９  二方弁、２０  絞り装置、２１  電磁コイル、２２  切込み溝、２３  多孔体、２４  室外ユニット、２５  室内ユニット、３１  係止部、３２  保持部、３３  弁外郭。
【図１】
0004103363.tif 000002
【図２】
0004103363.tif 000003
【図３】
0004103363.tif 000004
【図４】
0004103363.tif 000005
【図５】
0004103363.tif 000006
【図６】
0004103363.tif 000007
【図７】
0004103363.tif 000008
【図８】
0004103363.tif 000009
【図９】
0004103363.tif 000010
【図１０】
0004103363.tif 000011
【図１１】
0004103363.tif 000012
【図１２】
0004103363.tif 000013
【図１３】
0004103363.tif 000014
【図１４】
0004103363.tif 000015