JP2003090650A - 流量制御装置、冷凍サイクル装置および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気液二相冷媒を連続的に絞り部に効果的に供
給することができず、冷媒流動音が大きくなり、その絞
り部の外郭周囲に遮音材や制振材を設ける必要がある。
またさらに、冷凍サイクル内の異物による閉塞を起こさ
ない必要もある。 【解決手段】 冷媒流れ方向に連通する入口側発泡金属
１５ａ、オリフィス１６、出口側発泡金属１５ｂより成
る絞り部を弁体に有するとともに、冷媒が上記弁体を流
通する位置とバイパスする位置に切換える切換手段を備
えた第２流量制御装置が組み込まれた冷凍サイクルにお
いて、絞り部に気液二相冷媒を通過させる。

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、前記弁体に内設して流
れ方向に連通する多孔質透過材を近接配置する絞り部
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。

【００１１】また、本発明の請求項２に係る流量制御装
置は、前記弁体にオリフィスを備えたものである。

【００１２】本発明の請求項３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と
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設して、
前記第１の接続配管から前記弁座を介して前記第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】また、本発明の請求項４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】また、本発明の請求項５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。

【００１５】また、本発明の請求項６に係る流量制御装
置は、前記オリフィスの上流および下流の少なくとも一
方に前記多孔質透過材を備えたものである。

【００１６】また、本発明の請求項７に係る流量制御装
置は、前記オリフィスと前記多孔質透過材の間に空間を
設けたものである。

【００１７】また、本発明の請求項８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】また、本発明の請求項９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】また、本発明の請求項１０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】また、本発明の請求項１１に係る冷凍サイ
クル装置は、請求項１乃至請求項１０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】また、本発明の請求項１２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】また、本発明の請求項１３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１４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
体に内設して冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材を近
接配置する絞り部と、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。

【００２４】また、本発明の請求項１５に係る空気調和
装置は、前記弁体にオリフィスを備えたものである。

【００２５】本発明の請求項１６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と一体に配設されて構成す
る冷媒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設して、前記第１の接続配管
から前記弁座を介して前記第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】また、本発明の請求項１７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】また、本発明の請求項１８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。

【００２８】また、本発明の請求項１９に係る空気調和
装置は、前記オリフィス上流および下流の少なくとも一
方に多孔質透過材を備えたものである。

【００２９】また、本発明の請求項２０に係る空気調和
装置は、前記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設けたものであ
る。

【００３０】また、本発明の請求項２１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】また、本発明の請求項２２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
を冷媒流路とするよう制御する制御部を備えたものであ
る。

【００３２】また、本発明の請求項２３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】また、本発明の請求項２４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】また、本発明の請求項２５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】また、本発明の請求項２６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】また、本発明の請求項２７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、Ｒ３
２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１
６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、１５ｂ１，１５
ｂ２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，１６
ｂ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１
５ａ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１５ｂ
１，１５ｂ２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１５ｂ
１，１５ｂ２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１５ｂ１，１５
ｂ２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１
０ａ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１
６ｂ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１
１が下方側へ駆動するに伴い保持部３２を介して弁座１
８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、前記弁体に内設して流
れ方向に連通する多孔質透過材を近接配置する絞り部
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、騒音を低下できる効果が得られる。

【００８７】また、本発明の請求項２に係る流量制御装
置は、前記弁体にオリフィスを備えたので、冷媒流量を
安定的に調整する効果が得られる。

【００８８】また、本発明の請求項３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
スと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設し
て、前記第１の接続配管から前記弁座を介して前記第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４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５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。

【００９１】また、本発明の請求項６に係る流量制御装
置は、前記オリフィスの上流および下流の少なくとも一
方に前記多孔質透過材を備えたので、オリフィスの上下
流で発生する冷媒流動音を大幅に低減する効果が得られ
る。

【００９２】また、本発明の請求項７に係る流量制御装
置は、前記オリフィスと前記多孔質透過材の間に空間を
設けたので、絞り部の目詰まりを防止できる効果が得ら
れる。

【００９３】また、本発明の請求項８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、冷媒流動音を低減し、目詰まりを防止する
効果が得られる。

【００９４】また、本発明の請求項９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１０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１１に係る冷凍サイ
クル装置は、請求項１乃至請求項１０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】また、本発明の請求項１２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】また、本発明の請求項１３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
とができるため、信頼性を向上させる効果が得られる。

【００９９】本発明の請求項１４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
体に内設して冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材を近
接配置する絞り部と、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。

【０１００】また、本発明の請求項１５に係る空気調和
装置は、前記弁体にオリフィスを備えたので、冷媒流量
を安定的に調整する効果が得られる。

【０１０１】本発明の請求項１６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と一体に配設されて構成す
る冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材と、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設して、前記第１の接続配管
から前記弁座を介して前記第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１７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１８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。

【０１０４】また、本発明の請求項１９に係る空気調和
装置は、前記オリフィスの上流および下流の少なくとも
一方に前記多孔質透過材を備えたので、上流側では蒸気
スラグや蒸気気泡を微細化し、気液二相冷媒を均質にし
て冷媒流動音を低減でき、また下流側では発生する噴流
騒音を低減する効果が得られる。

【０１０５】また、本発明の請求項２０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２１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】また、本発明の請求項２２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
を冷媒流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２３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２４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２５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２６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２７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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 直 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H053 AA03 AA33 BA03 BA19 CA01 DA12 3H062 AA02 AA07 AA15 BB01 BB33 CC02 EE07 EE08 HH04 HH08 5H307 AA12 BB13 DD20 EE03 EE06 EE12 HH01 KK09

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【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、前記弁体に内設して流れ
   方向に連通する多孔質透過材を近接配置する絞り部と、
   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。
2. 【請求項２】 前記弁体にオリフィスを備えたことを特
   徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
3. 【請求項３】 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
   オリフィスと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
   に移設して、前記第１の接続配管から前記弁座を介して
   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。
4. 【請求項４】 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３に記載の流量制御
   装置。
5. 【請求項５】 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３に記載の流量制御装置。
6. 【請求項６】 前記オリフィスの上流および下流の少な
   くとも一方に前記多孔質透過材を備えたことを特徴とす
   る請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の流量制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記オリフィスと前記多孔質透過材の間
   に空間を設けたことを特徴とする請求項６に記載の流量
   制御装置。
8. 【請求項８】 前記多孔質透過材の平均気孔径を１００
   μｍ以上としたことを特徴とする請求項６に記載の流量
   制御装置。
9. 【請求項９】 前記多孔質透過材の流れ方向の厚さを１
   ｍｍ以上としたこと特徴とする請求項６に記載の流量制
   御装置。
10. 【請求項１０】 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６に記載の流量制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０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。
12. 【請求項１２】 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１１に記載の冷凍サイクル装置。
13. 【請求項１３】 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１１に記載の冷凍サイクル装置。
14. 【請求項１４】 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、前記弁体に内設して冷媒流れ方向に連通する多孔
    質透過材を近接配置する絞り部と、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。
15. 【請求項１５】 前記弁体にオリフィスを備えたことを
    特徴とする請求項１４に記載の空気調和装置。
16. 【請求項１６】 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と一体に配設
    されて構成する冷媒流れ方向に連通する多孔質透過材
    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設して、前記
    第１の接続配管から前記弁座を介して前記第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。
17. 【請求項１７】 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１６に記載の空気
    調和装置。
18. 【請求項１８】 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１６に記載の空気調和装置。
19. 【請求項１９】 前記オリフィスの上流および下流の少
    なくとも一方に前記多孔質透過材を備えたことを特徴と
    する請求項１５乃至請求項１８のいずれかに記載の空気
    調和装置。
20. 【請求項２０】 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１４乃至請求項１９のいずれかに記載
    の空気調和装置。
21. 【請求項２１】 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１４または請求項１５に記載の空
    気調和装置。
22. 【請求項２２】 冷房または除湿並びに暖房運転時に前
    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１４乃至請求項１９のいずれか
    に記載の空気調和装置。
23. 【請求項２３】 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１４乃至請求項１９のいずれかに記載の空気調和
    装置。
24. 【請求項２４】 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１４
    乃至請求項１９のいずれかに記載の空気調和装置。
25. 【請求項２５】 冷媒を非共沸混合冷媒としたことを特
    徴とする請求項１４乃至請求項２４のいずれかに記載の
    空気調和装置。
26. 【請求項２６】 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１４乃至請求項２４のい
    ずれかに記載の空気調和装置。
27. 【請求項２７】 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１４乃至請求項２４のいずれか
    に記載の空気調和装置。