JP2002022316A

JP2002022316A - 冷凍サイクルの減圧装置

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Publication number: JP2002022316A
Application number: JP2000203843A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Inaba; 淳稲葉; Kurahito Yamazaki; 庫人山▲崎▼; Shigeki Ito; 繁樹伊藤; Teruyuki Hotta; 照之堀田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2002-01-23
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP3644358B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数段の絞りを組み合わせる複合減圧装置に
おいて、小さな過冷却度変化により冷媒流量を広範に調
整可能とし、かつ、減圧装置の小型化を図る。【解決手段】冷媒流れの上流側に配置された前段絞り
１１と、前段絞り１１の下流側に配置された後段固定絞
り１２との間に、この両絞り１１、１２より通路断面積
が大きい中間部空間１３を設けるとともに、前段絞り１
１に複数に分割した絞り通路１１ｂを設ける。これによ
り、前段絞り１１の減圧作用で凝縮器出口の過冷却液冷
媒を微小乾き度域に変化させる。これと同時に、前段絞
り１１の複数の絞り通路１１ｂから冷媒が少量ずつ複数
に分割して流出するので、各絞り通路１１ｂから流出す
る冷媒の流速の偏りが小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクル装置
において、特に冷媒流れ方向に複数段の絞り手段を配置
した減圧装置に関するもので、車両空調用冷凍サイクル
装置に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両空調用冷凍サイクル装置にお
いてはサイクル運転条件の変動幅が大きいので、通常は
減圧装置として温度式膨張弁を用い、蒸発器出口冷媒の
過熱度が所定値に維持されるように冷媒流量を自動調整
するようにしている。しかし、温度式膨張弁は蒸発器出
口冷媒の過熱度に応動する弁駆動機構が必要であるの
で、構成が複雑で、コストが高い。

【０００３】そこで、従来、過熱度に応動する弁駆動機
構を廃止した構成の簡単な減圧装置が特開昭５５−１５
０４６７号公報において提案されている。この従来技術
では、ノズル、オリフィスのような後段固定絞りの上流
側に別の前段絞りを組み合わせた複合減圧装置を構成し
ている。なお、図１６はこの従来技術に基づいて本発明
者が試作した比較品であり、１１は前段固定絞りを示
し、１２は後段固定絞りを示す。

【０００４】上記のように複合減圧装置を構成するのは
次の理由からである。すなわち、ノズル等の固定絞り１
２では図１７のＡに示すように冷媒の乾き度の微小域Ｂ
（例えば、乾き度ｘ＜０．１）において流量変化が大き
いという流量特性がある。つまり、冷媒の乾き度の微小
域Ｂでは、ノズル等の固定絞り１２による流量調整ゲイ
ンが大きい。そこで、この点に着目して、冷媒流れの上
流側に別の前段固定絞り１１を配置して、この前段固定
絞り１１により凝縮器出口の過冷却液冷媒を所定量減圧
して微小乾き度域に変化させ、この微小乾き度域にある
気液２相冷媒を後段の固定絞り１２に流入させ、再度減
圧する。

【０００５】これによると、後段の固定絞り１２では、
丁度、流量調整ゲインの大きい冷媒状態にて冷媒流量調
整作用を行うことができるので、後段の固定絞り１２に
よる流量調整作用を凝縮器出口冷媒の過冷却度との関係
で見ると、図１７のＣの流量特性となる。この流量特性
Ｃでは、過冷却度の小さな変化幅Ｄによって大きな冷媒
流量調整幅Ｅを得ることができる。

【０００６】ところで、冷凍サイクルの高圧側のサイク
ルバランス上、凝縮器出口冷媒の過冷却度が大きくなる
ことは通常、高圧圧力の上昇を招き、圧縮機動力を増加
させる。また、凝縮器出口冷媒の過冷却度が減少するこ
とは蒸発器出入口間のエンタルピ差を減少して冷房能力
を低下させる。従って、サイクル効率の向上と冷房能力
の確保とを両立させるためには、凝縮器出口冷媒の過冷
却度を適度な所定範囲内に維持することが必要である。

【０００７】ここで、減圧装置を単純にキャピラリチュ
ーブのみで構成する場合はキャピラリチューブの流量調
整ゲインが小さいので、流量特性が図１７のＦとなる。
そのため、上記と同一の冷媒流量調整幅Ｅを得るための
過冷却度変化幅がＧとなり、上記変化幅Ｄに比較しては
るかに広い範囲となる。

【０００８】これに対し、図１６の複合減圧装置の流量
特性Ｃであると、過冷却度の変化幅Ｄを小さくできるの
で、過冷却度を最適な範囲内に維持することができ、サ
イクル効率の向上と冷房能力の確保とを両立させること
が可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記図
１６の複合減圧装置の実用化に向けて種々実験検討した
ところ、次のごとき問題が判明した。すなわち、前段絞
り１１の単一の小径（小面積）通路から冷媒が中間部空
間１３に流出し、その流出直後に冷媒流れが急拡大する
ので、その流速が中央部から周辺部にかけて大きく低下
し、流速分布が不均一となる。この流速分布が不均一の
まま冷媒が後段の固定絞り１２に流入すると、流速不均
一の影響で後段の固定絞り１２における流量特性が図１
７のＣからＨに変化してしまい、キャピラリチューブに
よる流量特性Ｆに近似したものとなることが判明した。
上記の流量特性Ｈでは過冷却度の変化幅Ｉが増加して、
過冷却度が過度に上昇したり、過度に減少するので、サ
イクル効率や冷房能力を低下させる。

【００１０】後段の固定絞り１２における流量特性の悪
化を防ぐために、本発明者らは、前段の絞り１１と後段
の絞り１２との間に位置する中間部空間１３の存在に着
目し、この中間部空間１３の長さＬ２を長くして冷媒流
れの混合作用を高めることを試行してみた。その結果、
中間部空間１３の長さＬを４０ｍｍ以上に設定すると、
中間部空間１３内で流速の高い冷媒流れと流速の低い冷
媒流れとが十分混合して、後段絞り１２の入口部では冷
媒流速を均一化でき、流量特性を改善できることが分か
った。

【００１１】しかし、この対策によると、中間部空間１
３の長さＬの確保のために、減圧装置全体の体格が大き
くなってしまい、車両エンジンルームのような狭隘なス
ペース内への減圧装置の搭載性を悪化させる。

【００１２】本発明は上記点に鑑みて、複数段の絞りを
組み合わせる複合減圧装置において、小さな過冷却度変
化により冷媒流量を広範に調整可能とするとともに、減
圧装置の小型化を図ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、冷媒流れの上流側に配
置された前段絞り（１１、１１０）と、前段絞り（１
１、１１０）の下流側に配置された後段固定絞り（１
２）との間に、この両絞り（１１、１１０、１２）より
通路断面積が大きい中間部空間（１３）を設けるととも
に、前段絞り（１１、１１０）に複数に分割した絞り通
路（１１ｂ、１１２ａ）を設けることを特徴とする。

【００１４】これにより、前段絞り（１１、１１０）の
減圧作用で凝縮器出口の過冷却液冷媒を微小乾き度域に
変化させる。これと同時に、前段絞り（１１、１１０）
の複数の絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）から冷媒が少量
ずつ複数に分割して流出するので、各絞り通路から流出
する冷媒の流速の偏りが小さくなる。その結果、中間部
空間（１３）の長さＬ２を小さくしても後段固定絞り
（１２）の入口に至るまでに冷媒流速を均一化できる。

【００１５】このようにして、凝縮器出口の過冷却液冷
媒を微小乾き度域に変化させ、かつ、均一な流速分布の
下で後段固定絞り（１２）により冷媒流量の調整作用を
行うことができる。そのため、図１７のＣに示すように
流量調整ゲインの大きい、良好な流量特性を得ることが
できる。これと同時に、中間部空間（１３）の長さＬ２
を短縮できるので、減圧装置の小型化をも達成できる。

【００１６】請求項２に記載の発明では、冷媒流れの上
流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、前段絞
り（１１、１１０）の下流側に配置された後段固定絞り
（１２）との間に、この両絞り（１１、１１０、１２）
より通路断面積が大きい中間部空間（１３）を設けると
ともに、前段絞り（１１、１１０）の絞り通路（１１
ｂ、１１２ａ）を、断面円形通路に比較して中間部空間
（１３）の広範囲にわたって冷媒が流出する断面形状と
したことを特徴とする。

【００１７】これにより、断面円形の絞り通路を構成す
る場合に比較して、請求項２の絞り通路（１１ｂ、１１
２ａ）では冷媒が広い範囲にわたって流出するので、絞
り通路が単一であっても、絞り通路から流出する冷媒の
流速の偏りを小さくできる。その結果、前段絞りからの
流出冷媒の流速を均一化するための中間部空間（１３）
の長さＬ２を小さくでき、減圧装置の小型化を達成でき
る。

【００１８】請求項３に記載の発明のように、請求項２
の前段絞り（１１、１１０）の絞り通路（１１ｂ、１１
２ａ）は具体的にはスリット状の断面形状とすればよ
い。

【００１９】請求項４に記載の発明では、冷媒流れの上
流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、前段絞
り（１１、１１０）の下流側に配置された後段固定絞り
（１２）との間に、この両絞り（１１、１１０、１２）
より通路断面積が大きい中間部空間（１３）を設けると
ともに、この中間部空間（１３）内に、前段絞り（１
１、１１０）から流出した冷媒流れの混合を促進する混
合促進手段（１６、１７、１８、１９）を設けることを
特徴とする。

【００２０】これにより、中間部空間（１３）内の混合
促進手段により冷媒流れの混合を積極的に促進して前段
絞りからの流出冷媒の流速を均一化できる。その結果、
中間部空間（１３）の長さＬ２を小さくでき、減圧装置
の小型化を達成できる。

【００２１】請求項５に記載の発明のように、前段絞り
は、固定絞り（１１）としてもよいが、請求項６に記載
の発明のように、前段絞りは、高圧側冷媒の状態に応じ
て開度を変化させる可変絞り（１１０）としてもよい。

【００２２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は第１実施
形態による車両用空調装置の冷凍サイクルであり、圧縮
機１は電磁クラッチ２を介して図示しない車両エンジン
により駆動される。圧縮機１から吐出された高圧のガス
冷媒は凝縮器３に流入し、ここで、外気と熱交換して冷
却され、凝縮される。なお、凝縮器３は車両走行による
走行風を受けて冷却される部位、具体的には車両エンジ
ンルーム内の最前部等に配置され、走行風および凝縮器
用冷却ファンの送風空気により冷却される。

【００２４】そして、凝縮器３で凝縮した液冷媒は次に
減圧装置４にて低圧に減圧されて霧状の気液２相状態と
なる。この減圧装置４は冷媒流れ方向に複数段の絞り手
段を配置したもので、その詳細は後述する。減圧装置４
を通過した低圧冷媒は蒸発器５において空調用送風機６
の送風空気から吸熱して蒸発する。

【００２５】蒸発器５は空調ケース７内に配置され、蒸
発器５で冷却された冷風は周知のごとく図示しないヒー
タコア部で温度調整された後に車室内へ吹き出す。蒸発
器５を通過したガス冷媒はアキュムレータ８にて気液分
離された後に圧縮機１に吸入される。

【００２６】アキュムレータ８は、蒸発器５出口からの
冷媒の気液を分離し液冷媒を溜めてガス冷媒を圧縮機１
に吸入させる役割と、タンク底部側に溜まる液冷媒中に
溶け込んでいるオイルを圧縮機１に吸入させる役割とを
果たす。

【００２７】図２は第１実施形態による減圧装置４の具
体的構造を例示するもので、減圧装置４のボディ部材１
０は例えば樹脂にて概略円筒状に成形され、図１の凝縮
器３出口側と蒸発器５の入口側との間の冷媒配管内部に
位置決めして固定される。

【００２８】ボディ部材１０の内部には冷媒流れの前後
に前段固定絞り１１と後段固定絞り１２とを配置し、こ
の両絞り１１、１２の中間に中間部空間１３を設けてい
る。前段固定絞り１１は例えば樹脂にて概略円柱状に成
形された柱部材１１ａを有し、この柱部材１１ａに複数
に分割された絞り通路１１ｂを形成している。

【００２９】より具体的に説明すると、絞り通路１１ｂ
は本例では円形穴であり、同一円周上に４個等間隔で配
置してある。各絞り通路１１ｂは例えば、断面積＝１．
２ｍｍ²程度、長さＬ１＝１５ｍｍ程度のものであり、
キャピラリチューブの長さを短くしたものに相当する。
そして、前段固定絞り１１はボディ部材１０の内部に段
部１０ａで位置決めされ、リング状のねじ部材１４によ
りボディ部材１０に固定される。

【００３０】後段固定絞り１２は本例ではノズル形状に
より構成されており、ボディ部材１０の最下流端部に直
接形成されている。後段固定絞り１２の最小部の断面積
Ｓ１は、例えば、２．０ｍｍ²程度である。なお、後段
固定絞り１２をボディ部材１０に直接形成せず、後段固
定絞り１２を金属等によりボディ部材１０と別体で形成
した後に、ボディ部材１０の最下流端部に、別体の後段
固定絞り１２をインサート成形等により一体化してもよ
い。

【００３１】中間部空間１３は、前段固定絞り１１の各
絞り通路１１ｂから流出した冷媒流れを混合、整流する
ことにより、冷媒流れの流速分布を均一化するものであ
る。ここで、中間部空間１３の長さＬ２は例えば、２０
ｍｍ程度であり、本例では、前段固定絞り１１の絞り通
路１１ｂの長さＬ１より長くしてある。また、中間部空
間１３の通路断面積Ｓ２は前後の絞り１１、１２の通路
断面積より十分大きくしてあり、例えば、１８．０ｍｍ
²程度である。

【００３２】次に、上記構成において第１実施形態の作
動を説明する。図１において、圧縮機１が車両エンジン
により駆動されると、冷凍サイクル内を冷媒が循環し、
圧縮機１での冷媒の圧縮→凝縮器３での冷媒の凝縮→減
圧装置４での冷媒の減圧→蒸発器５での冷媒の蒸発→ア
キュムレータ８での冷媒の気液分離→圧縮機１への冷媒
吸入が繰り返される。

【００３３】ところで、車両空調用冷凍サイクルでは、
車両エンジンの回転数変動による圧縮機１の吐出能力変
動、車速の変動による凝縮器３の放熱能力変動、蒸発器
５の冷房負荷変動（送風量変動、吸い込み空気の温度、
湿度変動）等のように運転条件が広範に変化する。従っ
て、冷房能力の確保、および冷凍サイクルの効率アップ
のためには、これらのサイクル運転条件に対応してサイ
クル冷媒流量を適切に調整するとともに、凝縮器３の出
口冷媒の過冷却度を適切な範囲（例えば、７〜１５°
Ｃ）内に維持することが重要である。

【００３４】減圧装置４の後段固定絞り１２はノズル形
状から形成され、その流量特性は図１７のＡに示すよう
に冷媒の乾き度の微小域Ｂ（例えば、乾き度ｘ＜０．
１）において流量変化が大きい（流量調整ゲインが大き
い）という特徴を持っている。

【００３５】そこで、後段固定絞り１２の上流側に前段
固定絞り１１を配置して、この前段固定絞り１１の減圧
作用により凝縮器３の出口冷媒を所定値だけ減圧して、
乾き度の微小域にある気液２相状態の冷媒を固定絞り１
５に流入させるようにしている。

【００３６】このことを図３のモリエル線図により説明
すると、いま、凝縮器３の出口冷媒がａ点の状態にあっ
て、所定の過冷却度ＳＣを持っている。この過冷却度Ｓ
Ｃを持った高圧液冷媒が減圧装置４内に流入すると、ま
ず、前段固定絞り１１の各絞り通路１１ｂを通過して所
定値Ｐ１だけ減圧され、これにより、高圧液冷媒は微小
な乾き度ｘ１を持った気液２相状態（ｂ点）に移行す
る。

【００３７】次に、気液２相状態の冷媒は各絞り通路１
１ｂから中間部空間１３へ噴出し、この中間部空間１３
を通過して後段固定絞り１２に流入する。ここで、中間
部空間１３は各絞り通路１８ａからの噴出冷媒流れを混
合、整流して、冷媒流れを比較的均一な流速の流れとす
る。

【００３８】ここで、本第１実施形態による冷媒流速の
均一化作用の有利な点を説明すると、図１６の比較例の
ように前段固定絞り１１を１つの絞り通路で構成する場
合には、全流量の冷媒が１つの絞り通路から中間部空間
１３へ流出するため、流出直後の冷媒流速の不均一が大
きくなる。このため、中間部空間１３の長さを例えば、
４０ｍｍ以上に長くする必要がある。これに反し、本第
１実施形態によると、前段固定絞り１１の絞り通路を４
つの絞り通路１１ｂに分割しているので、各絞り通路１
８ａから４分割された流量の冷媒が流出する。これによ
り、各絞り通路１８ａから流出する冷媒の流速の偏りが
図４のように小さくなるので、中間部空間１３の長さＬ
２を小さく（例えば、２０ｍｍ程度）しても後段固定絞
り１２の入口に至るまでに冷媒流速を均一化できる。

【００３９】このようにして、凝縮器３出口の過冷却液
冷媒を微小乾き度域に変化させ、かつ、均一な流速分布
の下で後段固定絞り１２により冷媒流量の調整作用を行
うことができる。そのため、図１７のＣに示すように流
量調整ゲインの大きい、良好な流量特性を得ることがで
きる。これと同時に、中間部空間１３の長さＬ２を短縮
できるので、減圧装置４の小型化を達成できる。

【００４０】（第２、第３実施形態）上記第１実施形態
では、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを円形穴から
なる４つの絞り通路１１ｂに分割しているが、第２実施
形態では、図５に示すように、前段固定絞り１１の絞り
通路１１ｂを断面半円弧状の２つの穴からなる絞り通路
１１ｂに分割している。また、第３実施形態では、図６
に示すように、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを断
面長方形状の２つの穴からなる絞り通路１１ｂに分割し
ている。

【００４１】第２、第３実施形態のように、前段固定絞
り１１の絞り通路１１ｂの断面形状を変更しても、各絞
り通路１８ａから複数に分割された流量の冷媒が流出す
るので、この流出冷媒の流速を均一化するための中間部
空間１３の長さＬ２を小さくできる。

【００４２】（第４、第５実施形態）上記第１〜第３実
施形態では、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを複数
に分割しているが、第４実施形態では前段固定絞り１１
の絞り通路１１ｂを単一とし、この単一の絞り通路１１
ｂの断面形状を図７のように十字形のスリット状として
いる。また、第５実施形態では図８のように単一の絞り
通路１１ｂの断面形状を、円周の一部を切り欠いたリン
グ形のスリット状としている。

【００４３】第４、第５実施形態のように、絞り通路１
１ｂの断面形状を十字形やリング状からなるスリット状
にするのは、絞り通路１１ｂの冷媒流出部から冷媒が広
範囲にわたって流出するようにするためである。すなわ
ち、第４、第５実施形態によると、絞り通路１１ｂから
冷媒が十字形やリング状のスリット形状に沿って流出す
るので、円形断面の絞り通路に比較して冷媒が中間部空
間１３の広い範囲にわたって流出する。そのため、絞り
通路１１ｂが単一であっても、絞り通路１１ｂから流出
する冷媒の流速の偏りを小さくできるので、流出冷媒の
流速を均一化するための中間部空間１３の長さＬ２を小
さくできる。

【００４４】なお、第５実施形態において絞り通路１１
ｂの断面形状を完全なリング形にしていないのは、絞り
通路１１ｂの内側部分をリング形の切り欠き部分で外側
部分に一体に連結するためである。従って、絞り通路１
１ｂの内側部分を支持する支持部を別途構成する場合は
絞り通路１１ｂの断面形状を完全なリング形にできるこ
とはもちろんである。

【００４５】（第６実施形態）上記第１〜第５実施形態
では、いずれも前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂの形
態を工夫して絞り通路１１ｂから流出する冷媒の流速の
偏りを小さくするものであるが、第６実施形態では中間
部空間１３に流出冷媒の流速の均一化を促進する流速均
一化手段を設けるものである。

【００４６】図９は第６実施形態を示すもので、円筒状
の中間部材１５は冷媒の流速の均一化を促進するリング
状の凹溝１６を形成するもので、前段固定絞り１１の柱
状部材１１ａの下流側端面とボディ部材１０の内壁面の
段部１０ａとの間に挟み込み固定される。より具体的に
説明すると、前段固定絞り１１と円筒状の中間部材１５
の外径は同一であり、この両者１１、１５をボディ部材
１０内に挿入後、リング状のねじ部材１４の締め付けに
より両者１１、１５をボディ部材１０内に固定する。

【００４７】本例では、中間部材１５の内径と中間部空
間１３を形成するボディ部材１０の内壁面の内径とを同
一とし、そして、中間部材１５の内壁面の下流側端部を
リング状に凹ませることによりリング状の凹溝１６を形
成している。この凹溝１６は中間部空間１３の冷媒流れ
方向の概略中央部に形成している。

【００４８】第６実施形態の作用を説明すると、前段固
定絞り１１の絞り通路１１ｂから冷媒が中間部空間１３
へ流出した直後では図１０のように冷媒流れの流速分布
が大きいが、中間部空間１３内を冷媒が進むにつれて冷
媒流れの混合により流速分布の偏りが減少しようとす
る。その際、中間部空間１３の略中央部に位置する凹溝
１６では通路断面積の急拡大により冷媒流れの剥離が生
じて渦１６ａが形成される。この渦１６ａにより冷媒流
れが強制的に乱され、流速分布の均一化を促進する。

【００４９】そのため、単一の絞り通路１１ｂから冷媒
が流出する形態であっても、冷媒流速を均一化するため
の中間部空間１３の長さＬ２を小さくできる。

【００５０】（第７実施形態）第７実施形態は第６実施
形態と同様に中間部空間１３内に冷媒流速を均一化する
流速均一化手段を設ける他の例である。

【００５１】第７実施形態では、図１１に示すように、
中間部材１５に内径方向に突出するリング状の突起部１
７を設け、突起部１７により渦を形成して、第６実施形
態と同様に冷媒流れを強制的に乱して、流速分布の均一
化を促進する。

【００５２】（第８実施形態）第８実施形態も第６、第
７実施形態と同様に中間部空間１３内に冷媒流速を均一
化する流速均一化手段を設ける他の例である。

【００５３】第８実施形態では図１２に示すように、上
記中間部材１５の代わりにフィルタ部材１８を中間部空
間１３内に配置している。このフィルタ部材１８は、具
体的には、樹脂等により形成され、冷媒中に含まれる金
属切り粉等の異物を捕捉する網状体１８ａと、この網状
体１８ａを支持固定する円筒状の樹脂製枠体１８ｂとを
有している。ここで、網状体１８ａは中間部空間１３の
上流側に向かって凸となる椀状の形状になっており、こ
の状態でフィルタ部材１８はねじ部材１４により前段固
定絞り１１とともにボディ部材１０の内壁面に締め付け
固定されている。網状体１８ａの凸面頂部は前段固定絞
り１１の絞り通路１１ｂの流出部に対向するようになっ
ている。

【００５４】第８実施形態によると、前段固定絞り１１
の絞り通路１１ｂから流出する流速の高い冷媒流れを、
中間部空間１３の上流側に向かって凸となる椀状の網状
体１８ａにより強制的に乱して、流速の高い冷媒流れと
流速の低い冷媒流れとの混合を促進して、冷媒流れの流
速分布を均一化できる。

【００５５】（第９実施形態）第９実施形態も第６〜第
８実施形態と同様に中間部空間１３内に冷媒流速を均一
化する流速均一化手段を設ける他の例である。

【００５６】第９実施形態では図１３に示すように、上
記フィルタ部材１８の代わりに、流速均一化の専用部材
として弾丸状部材１９を中間部空間１３内に配置してい
る。この弾丸状部材１９は、中間部空間１３の上流側に
向かって凸となる弾丸状部１９ａと円筒状の枠体１９ｂ
とを樹脂により一体成形している。

【００５７】第９実施形態によると、弾丸状部材１９が
第８実施形態のフィルタ部材１８と同様の作用をなして
冷媒流れの流速分布を均一化できる。

【００５８】（第１０実施形態）上記第１〜第９実施形
態では、すべて複合減圧装置の前段絞りとして固定絞り
１１を用いる場合について説明したが、第１０実施形態
は図１４、１５に示すように、複合減圧装置の前段絞り
として可変絞り（可変絞り弁）１１０を用いる場合に関
する。図１４は可変絞り１１０の閉弁時を示し、図１５
は開弁時を示す。

【００５９】第１０実施形態において、円筒状の中間部
材１５、冷媒流速の均一化促進のためのリング状凹溝１
６、後段固定絞り１２等は第６実施形態（図９〜図１
０）と同じであるので、説明を省略する。

【００６０】第１０実施形態における前段可変絞り１１
０は、固定弁座部１１１とこの固定弁座部１１１対して
変位可能な弁体１１２とこの弁体１１２に閉弁方向のば
ね力を作用させるばね手段としての圧縮コイルばね１１
３を有している。固定弁座部１１１と弁体１１２は本例
では樹脂により成形し、コイルばね１１３は金属ばね材
により成形している。

【００６１】固定弁座部１１１は円板部１１１ａと、こ
の円板部１１１ａの中心部に一体に形成された円筒部１
１１ｂとを有している。円筒部１１１ｂの中心部には小
径の連通穴（ブリードポート）１１１ｃが形成してあ
る。この連通穴１１１ｃは可変絞り弁１４が図１４のよ
うに閉弁状態にあるときでも上記中間部空間１３と可変
絞り１１０の上流側との間を小開度で常時連通させる連
通手段を構成するもので、連通穴１１１ｃは例えば、φ
１．０ｍｍ程度の小径である。

【００６２】円板部１１１ａは円筒部１１１ｂの周囲に
バイパス穴１１１ｄを形成している。このバイパス穴１
１１ｄは円筒部１１１ｂの周囲に複数に分割して、円弧
状、円形等の形状に形成されている。この複数のバイパ
ス穴１１１ｄは可変絞り１１０の開弁時に図１５のよう
に連通穴１１１ｃをバイパスして十分な量の冷媒を流す
ためのものであり、そのため、複数のバイパス穴１１１
ｄの合計開口断面積は連通穴１１１ｃの開口断面積に比
較して数倍以上に十分大きくしてある。

【００６３】また、円板部１１１ａの外周面にはねじ１
１１ｅを形成し、このねじ１１１ｅによりボディ部材１
０の上流側端部の内周面に円板部１１１ａを締め付け固
定するようになっている。ここで、ねじ１１１ｅによる
締め付け固定の代わりに、かしめ等の他の固定手段を用
いて、円板部１１１ａをボディ部材１０に固定してもよ
い。

【００６４】弁体１１２は円筒形状であり、その中心部
に小径の円形穴からなる絞り通路１１２ａが形成されて
いる。この絞り通路１１２ａの径は連通穴１１１ｃの径
より大であり、例えば、φ１．８ｍｍ程度である。

【００６５】そして、円筒部１１１ｂの先端傾斜面と弁
体１１２の上流側端部（傾斜凹面）との間隔が変化する
ことにより、絞り通路１１２ａの入口部の開口面積が調
整される。絞り通路１１２ａの下流側端部には開口断面
積を徐々に拡大する口拡部１１２ｂが形成してある。

【００６６】コイルばね１１３の一端部は弁体１１２の
上流側フランジ部１１２ｃの端面に当接し、他端部は中
間部材１５の上流側端面に当接し、支持されている。な
お、コイルばね１１３のばね力（設定荷重）は、固定弁
座部１１１のボディ部材１０に対する締め付け位置を調
整することにより調整可能である。すなわち、固定弁座
部１１１の締め付け位置を円板部１１１ａのねじ１１１
ｅにより調整して、弁体１１２の軸方向位置を調整する
ことにより、コイルばね１１３のばね力を調整できる。

【００６７】弁体１１２の前後の圧力差が弁体１１２に
対して開弁方向の力として作用し、コイルばね１１３の
ばね力が弁体１１２に対して閉弁方向の力として作用す
るので、弁体１１２の前後の圧力差がコイルばね１１３
のばね力により決まる所定値に維持されるように弁体１
１２が軸方向に変位して、絞り通路１１２ａの入口部の
開口面積を調整する。すなわち、可変絞り弁１１０は定
差圧弁としての役割を果たすものであって、図１５は弁
体１１２がコイルばね１１３側へ変位して開弁した状態
を示す。

【００６８】第１０実施形態によると、複合減圧装置の
前段絞りとして可変絞り（可変絞り弁）１１０を用いて
いるから、凝縮器出口冷媒の状態変化に応じて前段可変
絞り１１０の開度を調整することができる。これによ
り、複合減圧装置全体として冷媒流量の調整作用を冷凍
サイクルの運転状況に対応してより適切に行うことがで
きる。

【００６９】なお、第１０実施形態では、冷媒流速の均
一化促進手段として第６実施形態（図９〜図１０）によ
るリング状凹溝１６を持つ円筒状の中間部材１５を採用
しているが、第６実施形態に限定されることなく、第７
〜第９実施形態による冷媒流速の均一化促進手段を第１
０実施形態に採用してもよいことはもちろんである。

【００７０】また、第１０実施形態において、弁体１１
２の絞り通路１１２ａの形態を第１〜第５実施形態の前
段固定絞り１１の絞り通路１１ｂのように工夫して、絞
り通路１１２ａから流出する冷媒の流速の偏りを小さく
するようにしてもよい。

【００７１】なお、第１０実施形態では、可変絞り１１
０前後の通路間を可変絞り１１０の閉弁状態でも連通さ
せる連通穴１１１ｃを備える場合について説明したが、
冷房熱負荷の低負荷条件、例えば、低外気温時には自動
的に停止状態となる車両用冷凍サイクル装置が実用化さ
れている。このような冷凍サイクル装置では冷媒流量が
小流量となる使用状態が少ないので、連通穴１１１ｃを
廃止してもよい。

【００７２】（他の実施形態）なお、上記の各実施形態
では、下流側の固定絞り手段としてノズル形状からなる
後段固定絞り１２を用いる場合について説明したが、固
定絞り手段としてノズルの他に、オリフィス、ベンチュ
リ等を用いることもできる。また、本発明は車両用以外
の用途の冷凍サイクル装置にも適用できる。

【００７３】また、上記の各実施形態では、前段絞り１
１、１１０と、後段固定絞り１２との２段の絞りを組み
合わせているが、本発明は冷媒流れ方向に３段以上の絞
りを組み合わせてもよい。その場合も、最終段の固定絞
り１２と、その１段手前の前段絞り１１、１１０との間
に中間部空間１３を設けるとともに、この１段手前の前
段絞り１１、１１０からの冷媒流速を均一化するよう
に、上記各実施形態の手段を採用すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における冷凍サイクル図
である。

【図２】（ａ）は第１実施形態の減圧装置の縦断面図
で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図３】第１実施形態の作動説明用のモリエル図である

【図４】第１実施形態の減圧装置の作動説明用の縦断面
図である。

【図５】（ａ）は第２実施形態の減圧装置の縦断面図
で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図６】第３実施形態の減圧装置を示す断面図で、図５
（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する。

【図７】（ａ）は第４実施形態の減圧装置の縦断面図
で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図８】第５実施形態の減圧装置を示す断面図で、図７
（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する。

【図９】（ａ）は第６実施形態の減圧装置の縦断面図
で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】第６実施形態の減圧装置の作動説明用の縦断
面図である。

【図１１】（ａ）は第７実施形態の減圧装置の縦断面図
で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図１２】（ａ）は第８実施形態の減圧装置の縦断面図
で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。。

【図１３】（ａ）は第９実施形態の減圧装置の縦断面図
で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。。

【図１４】第１０実施形態の減圧装置の縦断面図で、前
段可変絞りの閉弁状態を示す。

【図１５】第１０実施形態の減圧装置の縦断面図で、前
段可変絞りの開弁状態を示す。

【図１６】本発明者が試作した減圧装置（比較品）の縦
断面図である。

【図１７】本発明者が試作した減圧装置（比較品）およ
び本発明の実施形態の冷媒流量特性図である。

【符号の説明】

１０…ボディ部材、１１…前段固定絞り、１２…後段固
定絞り、１３…中間部空間、１１０…前段可変絞り、１
１ｂ、１１２ａ…絞り通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤繁樹愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者堀田照之愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍サイクルの高圧側冷媒を減圧する減
圧装置であって、冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１
０）と、前記前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置され、前
記前段絞り（１１、１１０）を通過した冷媒が流入する
後段固定絞り（１２）と、前記前段絞り（１１、１１０）と前記後段固定絞り（１
２）との間に設けられ、前記両絞り（１１、１１０、１
２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）とを備
え、前記前段絞り（１１、１１０）に複数に分割した絞り通
路（１１ｂ、１１２ａ）を設けることを特徴とする減圧
装置。
【請求項２】冷凍サイクルの高圧側冷媒を減圧する減
圧装置であって、冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１
０）と、前記前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置され、前
記前段絞り（１１、１１０）を通過した冷媒が流入する
後段固定絞り（１２）と、前記前段絞り（１１、１１０）と前記後段固定絞り（１
２）との間に設けられ、前記両絞り（１１、１１０、１
２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）とを備
え、前記前段絞り（１１、１１０）の絞り通路（１１ｂ、１
１２ａ）を、断面円形通路に比較して前記中間部空間
（１３）の広範囲にわたって冷媒が流出する断面形状と
したことを特徴とする減圧装置。
【請求項３】前記前段絞り（１１、１１０）の絞り通
路（１１ｂ、１１２ａ）をスリット状の断面形状とした
ことを特徴とする請求項２に記載の減圧装置。
【請求項４】冷凍サイクルの高圧側冷媒を減圧する減
圧装置であって、冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１
０）と、前記前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置され、前
記前段絞り（１１、１１０）を通過した冷媒が流入する
後段固定絞り（１２）と、前記前段絞り（１１、１１０）と前記後段固定絞り（１
２）との間に設けられ、前記両絞り（１１、１１０、１
２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）とを備
え、前記中間部空間（１３）内に、前記前段絞り（１１、１
１０）から流出した冷媒流れの混合を促進する混合促進
手段（１６、１７、１８、１９）を設けることを特徴と
する減圧装置。
【請求項５】前記前段絞りは、固定絞り（１１）であ
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに
記載の減圧装置。
【請求項６】前記前段絞りは、高圧側冷媒の状態に応
じて開度を変化させる可変絞り（１１０）であることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の減
圧装置。