JP2008051147A - 流量制御弁およびこれを組み込んだ空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体中に含まれる気泡を細分化させるための多孔質部材を組み込んだ従来の流量制御弁は部品コストが嵩む。
【解決手段】本発明による除湿用絞り弁２３は、弁ハウジング２６の弁室２５に臨む第１の開口部２９と、弁室２５に臨む弁座３０が形成された第２の開口部３１と、第２の開口部３１を閉止するように移動可能な弁体２７と、弁体２７を駆動する駆動手段とを具え、弁体２７は、少なくとも１つの絞り通路４８と、絞り通路４８の上端が中央側に開口する第１の空隙部４９と、この第１の空隙部４９の外周部と弁ハウジング２６の弁室２５とを連通する第１ポート５３と、絞り通路４８の下端が中央側に開口する第２の空隙部５０と、この第２の空隙部５０の外周部に連通すると共に第２の開口部３１と対向する第２ポート５４と、下端が第１の空隙部４９の中央部に開口すると共に上端側が弁室２５の上端部に連通する第３ポート５５とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、絞り機能を持った流量制御弁およびこの流量制御弁を冷媒の循環通路に組み込んだ空気調和装置に関する。

除湿機能を具えた空気調和装置においては、一対の室内熱交換器を用いて除湿運転中に上流側の室内熱交換器を凝縮器として機能させると共に下流側の室内熱交換器を蒸発器として機能させたものが知られている。このような空気調和装置にて除湿運転を行う場合、上流側の熱交換器によって室内空気を加熱する一方、下流側の熱交換器により室内空気の冷却および除湿を行うことにより、室内空気温度を低下させずに除湿を行うことができるように配慮している。この一対の室内熱交換器を組み込んだ空気調和装置においては、上流側の室内熱交換器と下流側の熱交換器とをつなぐ冷媒の通路に絞り機能を持った流量制御弁を組み付け、除湿運転を行う場合には冷媒の通路を絞った状態に保持しておく必要がある。

除湿運転を行う場合、流量制御弁の上流側の冷媒通路内では液相および気相の冷媒が２相に分離した状態となっており、気相状態の冷媒が絞り部を通過する際にその圧力の急変に伴って耳障りな騒音が発生する。このような騒音を低減するための技術が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、気相の冷媒を弁体の上方から弁体内に形成された縦孔に導くと共に主として液相の冷媒を弁体の下部の縦孔の周囲から縦穴内に導き、弁体内で気相の冷媒と液相の冷媒とを混和させた状態で流量制御弁の下流側に供給するようにしている。

特開平１０−６２０３２号公報

特許文献１に開示された従来の流量制御弁の場合、気液２相状態の冷媒が流量制御弁を通過する際に縦孔内で混和された状態となるため、気液２相状態のまま流量制御弁を通過する際に発生する冷媒の流動音を低減させることが可能である。

しかしながら、このような構成では弁体の縦孔内における気相の冷媒と液相の冷媒との混和が不充分であり、要求されるレベルにまで冷媒の流動音を低減させるには至っていない。

本発明の目的は、低コストにて高い静音効果が得られる流量制御弁およびこの流量制御弁が組み込まれた空気調和装置を提供することにある。

本発明の第１の形態は、内側に弁室が形成された弁ハウジングと、水平な方向に延在して前記弁ハウジングの弁室に臨む第１の開口部と、垂直な方向に延在して前記弁ハウジングの弁室に臨む弁座が形成された第２の開口部と、この第２の開口部の弁座に当接して当該第２の開口部を閉止するように、垂直な方向に移動可能に保持された弁体と、前記弁ハウジングに連結されて前記弁体を垂直な方向に駆動する駆動手段とを具え、前記弁体は、垂直な軸線に関して対称に配される少なくとも１つの絞り通路と、水平な方向に延在し、前記絞り通路の上端が中央側に開口する第１の空隙部と、この第１の空隙部の外周部と前記弁ハウジングの弁室とを連通する第１のポートと、水平な方向に延在し、前記絞り通路の下端が中央側に開口する第２の空隙部と、この第２の空隙部の外周部に連通すると共に前記第２の開口部と対向する第２のポートと、この弁体の中央部に垂直な方向に沿って形成され、下端が前記第１の空隙部の中央部に開口すると共に上端側が前記弁ハウジングの弁室の上端部に連通する第３のポートとを有することを特徴とする流量制御弁にある。

本発明においては、駆動手段により弁体が第２の開口部の弁座から離されて第２の開口部を開放した状態においては、第１の開口部と第２の開口部とは弁ハウジングの弁室を介して連通状態にある。従って、弁体に組み込まれた絞り通路の有無に関係なく、流体は第１の開口部と第２の開口部との間を自由に流れる。

これに対し、駆動手段により弁体が第２の開口部の弁座に当接して第２の開口部を閉止した状態においては、第１の開口部と第２の開口部とは絞り通路を介して連通状態となる。第１の開口部から第２の開口部へと流体が流れる場合、主として液相の流体が第１のポートから第１の空隙部の外周部へと導入されると共に気相の流体が第３のポートから第１の空隙部の中央部に導入される。これら液相および気相の流体は、第１の空隙部の中央側に開口する絞り通路へと導かれ、この絞り通路を通る際にこれらの混和がなされる。絞り通路を通過する間に混和した流体は、第２の空隙部の中央側からその外周部に連通する第２のポートを介して第２の開口部へと流れる。このようにして、流体が絞り通路を通過する際の絞り効果によって流体の流速の上昇および圧力の低下が徐々に起こり、この絞り通路を通過直後は流体の流速が徐々に低下すると共に低下した圧力の安定化が空隙部内にて起こることとなる。

本発明の第１の形態による流量制御弁において、弁ハウジングの弁室に対して第１のポートを仕切るフィルタを弁体に取り付けることができる。この場合、第１のポートとフィルタとの間に空隙部が形成されているものであってよい。

第１および第２の空隙部は、絞り通路の対称軸に関して放射方向に沿った流体の通路をそれぞれ画成するものであってよい。

垂直方向に沿った第１および第２の空隙部の高さを絞り通路の内径よりもそれぞれ小さく設定することが好ましい。

弁体が第２の開口部の弁座に当接した状態において、第１のポートが第１の開口部によって画成される流体通路の水平な方向に沿った延在領域に位置し、第３のポートの上端側がこの延在領域よりも上方にて弁ハウジングの弁室に連通するものであってよい。また、この状態において、第２のポートを第２の開口部の弁座の内壁に近接して開口させることが好ましい。

本発明の第２の形態は、圧縮機と、室外熱交換器と、一対の室内熱交換器と、これら圧縮機，室外熱交換器，一対の室内熱交換器を順に通る冷媒の循環通路と、前記一対の室内熱交換器をつなぐ循環通路に組み込まれる本発明の第１の形態による流量制御弁とを具え、この流量制御弁の第１の開口部が前記室外熱交換器に続く一方の室内熱交換器側に接続すると共に第２の開口部が前記圧縮機に続く他方の室内熱交換器側に接続していることを特徴とする空気調和装置にある。

本発明において、通常の冷房運転中は流量制御弁が開弁状態にあり、圧縮機により圧縮された冷媒が室外熱交換器，一方の室内熱交換器，流量制御弁，他方の室内熱交換器を通って再び圧縮機に戻り、一対の室内熱交換器によって室内の冷房が行われる。これに対し、除湿運転中は流量制御弁が閉弁状態にあり、一方の室内熱交換器から他方の室内熱交換器への冷媒の流れが抑制された状態となり、室内に存在する水分を一対の室内熱交換器に析出させてこれを室外に排出する。

本発明の第１の形態の流量制御弁によると、垂直な軸線に関して対称に配される少なくとも１つの絞り通路と、水平な方向に延在し、絞り通路の上端が中央側に開口する第１の空隙部と、この第１の空隙部の外周部と弁ハウジングの弁室とを連通する第１のポートと、水平な方向に延在し、絞り通路の下端が中央側に開口する第２の空隙部と、この第２の空隙部の外周部に連通すると共に第２の開口部と対向する第２のポートと、弁体の中央部に垂直な方向に沿って形成され、下端が第１の空隙部の中央部に開口すると共に上端側が弁ハウジングの弁室の上端部に連通する第３のポートとを弁体が有するので、絞り通路を介さずに第１の開口部と第２の開口部とを連通させた状態と、絞り通路を介して第１の開口部と第２の開口部とを連通させた状態とに切り替えることができる。また、絞り通路を介して第１および第２の開口部を連通させた場合、絞り通路を通過する際に、流体の流速の増大や定価および圧力の低下があっても、この通路を通過直後の流体の流速と圧力とを徐々に変化させることができ、しかも低下した圧力が安定化することとなる。この結果、特に気化しやすい流体を用いた場合でも、通路の通過直後に気化に伴う膨張音が瞬時に発生せず、通路を通過後の空隙部内を流動中に順次発生するため、静音化のために高価な多孔質部材を使用せずとも静音化させることができる。特に、気相と液相とに流体が分離した状態であっても、主として液相の流体を第１のポートから第１の空隙部の外周側に導入すると共に気相の流体を第３のポートから第１の空隙部の中央部に導入し、絞り通路をこれらが通過する際にこれらの混和を促進することができる。この結果、絞り通路を通過する流体の静音性をさらに高めることができる。しかも、静音化のため多孔質部材を使用する必要がなくなり、その部品コストおよび製造コストを抑制することが可能となる。

弁ハウジングの弁室に対して第１のポートを仕切るフィルタを弁体に取り付けた場合、流体中に含まれる異物が絞り通路を塞ぐような事故を未然に防ぐことができる。

また、第１のポートとフィルタとの間に空隙部を形成した場合、異物がフィルタの一部に捕捉されたとしても、これによって流体が第１のポートに流入する際の悪影響を回避することができる。

第１および第２の空隙部が絞り通路の対称軸に関して放射方向に沿った流体の通路をそれぞれ画成している場合、絞り通路の対称軸に沿った縦方向の流量制御弁の寸法を小さくすることができる。

垂直方向に沿った第１および第２の空隙部の高さを絞り通路の内径よりもそれぞれ小さく設定した場合、流体が第１の空隙部から絞り通路に流入する際に、流体に含まれる気泡を絞り通路の内径よりも細分化させることができ、気泡が絞り通路を通過する際に発生する圧力変動の幅を小さくすることが可能となる。また、流体が絞り通路を通って第２の空隙部に流入する際に、この通路での絞り効果によって増大した流体の流速を徐々に低下させることができ、しかも低下した圧力を安定化させることができる。

弁体が第２の開口部の弁座に当接した状態において、第１のポートが第１の開口部によって画成される流体通路の水平な方向に沿った延在領域に位置し、第３のポートの上端側がこの延在領域よりも上方にて弁ハウジングの弁室に連通する場合、第１のポートと第１の開口部によって形成される流体通路との間を流体が第１の方向に沿って円滑に流れることとなり、流体の流動方向の変化に伴って発生する騒音を解消することができる。

弁体が第２の開口部の弁座に当接した状態において、第２のポートが第２の開口部の弁座の内壁に近接して開口している場合、流体が第２のポートから第２の開口部側に流出する際に第２の開口部の弁座の内壁に沿って流体を流すことが可能となり、主として液体が中心側に介在すると共にその周囲を気体が取り囲む安定した環状流を企図することができる。

本発明の空気調和装置によると、圧縮機と、室外熱交換器と、一対の室内熱交換器と、これら圧縮機，室外熱交換器，一対の室内熱交換器を順に通る冷媒の循環通路と、一対の室内熱交換器をつなぐ循環通路に組み込まれる本発明の第１の形態による流量制御弁とを具え、この流量制御弁の第１の開口部が室外熱交換器に続く一方の室内熱交換器側に接続すると共に第２の開口部が圧縮機に続く他方の室内熱交換器側に接続しているので、除湿運転などの際に流量制御弁を通過する冷媒の通過音を簡単かつ安価な構成にて低減させることができる。

本発明による流量制御弁を空気調和装置の除湿用絞り弁に応用した実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施形態のみに限らず、必要に応じてこれらをさらに組み合わせたり、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能である。

本実施形態における空気調和装置の概念を図１に示す。すなわち、本実施形態における空気調和装置１０は、気相の冷媒を高圧に圧縮する圧縮機１１と、この圧縮機１１に冷媒供給管１２および冷媒戻り管１３を介して連通する４ポート２位置切換弁（以下、方向制御弁と記述する）１４と、この方向制御弁１４に冷媒循環配管１５を介して連通する室外熱交換器１６と、この室外熱交換器１６に冷媒循環配管１７を介して連通する第１の室内熱交換器１８と、この第１の室内熱交換器１８と室外熱交換器１６とを接続する冷媒循環配管１７の途中に組み込まれる膨張弁１９と、第１の室内熱交換器１８と先の方向制御弁１４とにそれぞれ冷媒循環配管２０，２１を介して連通する第２の室内熱交換器２２と、第１の室内熱交換器１８と第２の室内熱交換器２２とを接続する冷媒循環配管２０の途中に組み込まれる本発明の流量制御弁としての除湿用絞り弁２３と、室内の空気を前述した一対の室内熱交換器１８，２２に導いて再び室内に送り出すための送風ファン２４とを具えている。さらに、図示しない温度センサからの検出信号や操作スイッチからの指令に基づき、これら圧縮機１１，方向制御弁１４，室外熱交換器１６，一対の室内熱交換器１８，２２，膨張弁１９，除湿用絞り弁２３の作動を制御する図示しない制御装置なども具えている。

方向制御弁１４は、冷房運転と暖房運転とで冷媒の循環流方向を切り替えるためのものである。このため、冷媒供給管１２を室外熱交換器１６が接続する冷媒循環配管１５に連通させると共に冷媒戻り管１３を第２の室内熱交換器２２が接続する冷媒循環配管２１に連通させる冷房運転位置と、冷媒供給管１２を第２の室内熱交換器２２が接続する冷媒循環配管２１に連通させると共に冷媒戻り管１３を室外熱交換器１６が接続する冷媒循環配管１５に連通させる暖房運転位置とに切換可能である。

また、膨張弁１９は、冷暖房運転時にここを通過する冷媒の相変化をもたらすことなく断熱膨張させて低温低圧の状態に変える弁開度可変位置と、除湿運転時に冷媒に対して何ら作用せずにこれを単に通過させるだけの開弁位置とを有する。

除湿用絞り弁２３は、冷暖房運転時に一対の室内熱交換器１８，２２の間の冷媒の流れを規制しない開弁位置と、除湿運転中に第１の室内熱交換器１８と第２の室内熱交換器２２との間の冷媒の流れを絞る閉弁位置とに切換可能である。

通常の冷房運転モードでは、除湿用絞り弁２３が開弁位置にあり、図１中、矢印方向に冷媒が循環して一対の室内熱交換器１８，２２を通過する低温低圧の冷媒と室内空気との間で熱交換が行われ、室内を冷房する。

冷房除湿運転モードでは、方向制御弁１４が冷房運転位置のまま膨張弁１９が開弁位置，除湿用絞り弁２３が閉弁位置にそれぞれ切り換わり、先の冷房運転モードの場合と同様に、図１中、矢印方向に冷媒が循環する。この場合、膨張弁１９が開弁位置にあるので、室外熱交換器１６を通過した比較的高温かつ高圧の冷媒がそのまま第１の室内熱交換器１８に導かれ、この第１の室内熱交換器１８と室内空気との間で室内空気の加熱をもたらす熱交換が行われる。一方、閉弁状態にある除湿用絞り弁２３の下流側に位置する第２の室内熱交換器２２には低温低圧の冷媒が導かれることとなるため、この第２の室内熱交換器２２との間で熱交換が行われる室内空気の冷却がなされる。従って、第２の室内熱交換器２２による室内空気の除湿がなされると共に第１の室内熱交換器１８による室内空気の加熱がなされ、除湿運転中の室内空気温度の低下が防止される。

暖房運転モードでは、除湿用絞り弁２３が開弁位置にあり、冷媒供給管１２および冷媒戻り管１３内の冷媒の流れを除き、図１中、矢印方向と逆方向に冷媒が循環し、一対の室内熱交換器１８，２２を通過する高温高圧の冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。

本実施形態における除湿用絞り弁２３の断面構造を図２に開弁状態にて示し、その主要部を抽出拡大して図３に閉弁状態で示す。すなわち、本実施形態における除湿用絞り弁２３は、非通電時に開弁状態となる、いわゆるノーマルオープンタイプの電磁駆動式のものであり、内側に弁室２５が形成された弁ハウジング２６と、上下方向に移動可能に保持された弁体２７と、弁ハウジング２６に連結されて弁体２７を上下方向に駆動する駆動手段２８とを具えている。弁ハウジング２６は、水平な左右方向に延在して弁ハウジング２６の弁室２５に臨む第１の開口部２９と、この左右方向と交差するように垂直な上下方向に延在し、弁ハウジング２６の弁室２５に臨む弁座３０が形成された第２の開口部３１とを有する。弁体２７は、この第２の開口部３１の弁座３０に当接して当該第２の開口部３１を閉止することが可能である。弁体２７が弁座３０から離れた図２に示す開弁位置においては、第１の開口部２９と第２の開口部３１とは弁ハウジング２６の弁室２５を介して連通状態にあり、逆に弁体２７が弁座３０に押し当たる図３に示す閉弁位置においては、第１の開口部２９と第２の開口部３１とは、弁体２７内に組み込まれた後述する絞り装置を介して連通する。

弁ハウジング２６の第１および第２の開口部２９，３１には、一対の室内熱交換器１８，２２を連通する冷媒循環配管２０がそれぞれ配管継手３２，３３を介して連結され、第１の開口部２９が第１の室内熱交換器１８側に連通し、第２の開口部３１が第２の室内熱交換器２２側に連通した状態となっている。本実施形態では、配管継手３２が第１の開口部２９を兼ねている。弁ハウジング２６の弁室２５を挟んで第２の開口部３１の反対側には、弁ハウジング２６から上方に突出する案内筒３４が位置しており、この案内筒３４の下端部、つまり弁ハウジング２６の上端部には、円筒状をなすばね受け３５が第２の開口部３１に向けて弁室２５内に突出するように配されている。第２の配管継手３３と反対方向に弁ハウジング２６から突出する案内筒３４の上端部には、この案内筒３４内を塞ぐプラグ３６が緊密に嵌め込まれている。

本実施形態においては、円管の下端部をプレス加工によって拡径し、この拡径部分の開口端に弁座ブロック３７を嵌め込み、弁座ブロック３７を円管に対して一体的にろう付けすることにより、弁ハウジング２６と案内筒３４とを一体に形成したものである。この場合、先のばね受け３５もまた、弁座ブロック３７のろう付けの際にこれと同時に一体的にろう付けされる。しかしながら、この弁ハウジング２６自体の構成は、この明細書で説明した機能および作用を有するものでありさえすれば、どのようなものであってもよい。

弁体２７は、案内筒３４内に摺動自在に収容されてプラグ３６の下端部が貫入し得るカップ形断面のプランジャ３８と、プラグ３６の下端が当接し得る環状の緩衝部材３９を収容したプランジャ３８の底部に基端が一体的にかしめられ、下端部に弁部４０が形成された弁棒４１と、この弁棒４１を囲むように弁部４０とプランジャ３８との間に保持される円筒状のフィルタ４２と、弁棒４１の弁部４０に組み付けられる絞り板４３およびポート板４４とを具えている。このため、弁棒４１の弁部４０には、第２の開口部３１側に向けて開口する凹部４５が形成され、この凹部４５内に先の絞り板４３およびポート板４４収容される。金属または樹脂などから得られる絞り板４３およびポート板４４は、外周が第２の開口部３１側に向けて先細りとなる円錐面となった弁棒４１の弁部４０の先端、つまり凹部４５の開口端を内周側にかしめることにより、凹部４５内に保持される。

プランジャ３８の下端部には、その内側と外側とに連通する連通孔４６が形成されており、この連通孔４６およびプランジャ３８と案内筒３４との間の隙間４７を介してプランジャ３８内と弁室２５内とが連通状態となっている。

絞り板４３の中央には、上下方向に延在する絞り通路４８が形成されており、この絞り通路４８を含めてその前後が本実施形態における絞り装置を構成している。この絞り板４３と凹部４５の底面との間には、絞り通路４８の軸線に対して交差する左右方向に延在する第１の空隙部４９が形成されており、また絞り板４３とポート板４４との間にも絞り通路４８の軸線に対して交差する左右方向に延在する第２の空隙部５０が形成されている。これら第１および第２の空隙部４９，５０の上下方向に沿った高さは、絞り通路４８の内径よりもそれぞれ狭く設定されている。通常、これらの間隔は絞り通路４８の内径の１／４程度にまで狭く設定することが一般的に好ましく、その理由は絞り通路４８と第１および第２の空隙部４９，５０との間での流路断面積の変化が最も滑らかとなるためである。静音化の観点からは、これらの間隔をできるだけ狭く設定することが好ましいと言える。絞り通路４８の両側に連通する２つの空隙部４９，５０は、絞り通路４８の軸線に対して直交する左右方向（径方向）に延在するスリット状の冷媒通路を画成するため、絞り通路４８にて発生する騒音が２つの空隙部４９，５０の外周側から外側へは伝わりにくく、良好な静音性を得ることができる。

本実施形態では、絞り板４３の両面の外周端縁部分に環状の突起部５１をそれぞれ形成し、これら突起部５１によって凹部４５との間に第１の空隙部４９を形成すると共にポート板４４との間に第２の第２の空隙部５０を形成している。このような突起部５１に代えて環状のスペーサをこれらの間に介装することにより、これらスペーサの厚みに対応した高さの空隙部４９，５０を形成することも可能である。

弁棒４１の弁部４０には、上端側が弁棒４１の外周面とフィルタ４２の内周面との間の環状をなすキャビティ５２内に開口すると共に下端側が凹部４５の外周部に開口する複数の第１ポート５３が環状に配列している。従って、これら第１ポート５３は第１の空隙部４９の外周部と弁ハウジング２６の弁室２５とを連通し、第１の空隙部４９は絞り通路４８の軸線に関して放射方向に沿った流体の通路を画成する。

また、本実施形態では第２の開口部３１の弁座３０に弁棒４１の弁部４０の円錐状外周面が当接する図３に示すような閉弁位置において、第１ポート５３の上端側の開口端が、第１の開口部２９により画成される冷媒通路の第１の方向に沿った延在領域Ｚに位置するように設定されているため、第１ポート５３と第１の開口部２９との間を流れる流体の流れ方向を強く屈曲させることなく、ほぼ直線状に維持することができ、これによる静音化が可能となる。このような観点から、第１ポート５３が径方向に沿って放射状に形成されるように構成することも可能である。

ポート板４４には、第２の空隙部５０の外周部に連通すると共に第２の開口部３１と対向する複数の第２ポート５４が円周方向に沿って所定間隔で環状に形成され、従って第２の空隙部５０は絞り通路４８の軸線に関して放射方向に沿った流体の通路を画成する。なお、これら第２ポート５４を円周方向に延在する円弧状の長孔にて形成することも可能である。

弁棒４１の中央部には、上端がプランジャ３８内に開口すると共に下端が弁部４０の凹部４５の中央部、つまり第１の空隙部４９の中央部に開口する第３ポート５５が形成されている。この第３ポート５５は、気相状態の冷媒Ｃ_Ｇを効率良く第１の空隙部４９内に導き、これが第１の空隙部４９の外周側から導かれる液相の冷媒Ｃ_Ｌと混和しつつ絞り通路４８を通過させるためのものである。気液２相の冷媒Ｃの内、気相の冷媒Ｃ_Ｇはプランジャ３８と案内筒３４との間の隙間４７から連通孔４６を通り、プランジャ３８内に導かれ、ここから第３ポート５５を通って絞り通路４８と対向するその下端にて第１の空隙部４９に入り、周囲から寄せてくる液相の冷媒Ｃ_Ｌと混和しつつ絞り通路４８側へと送り出される。

このように、本実施形態では弁棒４１に対してその上下方向に貫通する第３ポート５５を形成し、この第３ポート５５の上端をプランジャ３８内に開口させたが、第３ポート５５の上端を弁棒４１の外周面に開口させるようにするようにしてもよい。このような本発明による流量制御弁の他の実施形態の主要部の断面構造を図４に示す。本実施形態においては、弁棒４１の中央に上下方向に形成される第３ポート５５がプランジャ３８の直下まで達する止まり孔となっている。弁棒４１の上側には、第３ポート５５の上端部と先のキャビティ５２の上部とを接続する連通孔５６が形成されており、従って、第３ポート５５は連通孔５５，キャビティ５２およびフィルタ４２を介して弁ハウジング２６の弁室２５に連通した状態となっている。

ところで、上述した冷媒循環通路２０内の冷媒中に微小な異物などが混在していると、このような異物が絞り板４３に形成された絞り通路４８を塞いでしまい、除湿用絞り弁２３の正常な機能を果たすことができなくなる虞が生ずる。上述したフィルタ４２はこのような不具合を回避するためのものであり、金属メッシュや多孔質部材などにて形成され、冷媒中に含まれる異物を捕捉するためのものである。本実施形態によるフィルタ４２は、その下端が弁棒４１の外周縁部に形成したかしめ部５７により弁棒４１と同心状に保持され、弁棒４１の上端の第３ポート５５の開口端部とプランジャ３８の下端部とのかしめに伴い、これら弁部４０とプランジャ３８との間に上下から挟まれた状態となっている。

本実施形態における弁体２７の駆動手段２８は、電磁コイル５８を用いたものであり、この電磁コイル５８を収容するボビン５９と、このボビン５９が電磁コイル５８と共に封止樹脂６０を介して埋設され、ボルト６１を介してプラグ３６に固定される枠状のケーシング６２とを具えている。電磁コイル５８から封止樹脂６０を介して外部に引き出された図示しないケーブルが図示しないオン／オフ回路を介して電源に接続している。ボビン５９は、案内筒３４を介してプランジャ３８を囲むように配され、通電時にプランジャ３８を弁ハウジング２６側へ移動させるような電磁力を発生する。

前記ばね受け３５とプランジャ３８の底部との間の案内筒３４内には、弁体２７を弁座３０から離れるように付勢する圧縮コイルばね６３が組み込まれており、従って電磁コイル５８に対する非通電時には第１の開口部２９と第２の開口部３１とが弁体２７を介さずに弁ハウジング２６の弁室２５を介して連通状態となる。

上述したように、除湿運転時には電磁コイル５８が導通し、圧縮コイルばね６３のばね力に抗して弁体２７が第２の開口部３１側へ付勢され、その弁部４０が弁座３０に当接して図３に示す閉弁状態となる。これに伴い、第１の開口部２９から弁ハウジング２６の弁室２５内に流入する気液２相の冷媒Ｃの内、主として液相の冷媒Ｃ_Ｌは、フィルタ４２を通って異物および比較的大きな気泡が除去された状態でキャビティ５２から第１ポート５３を介して第１の空隙部４９の外周部に流入し、ここから半径方向内側に進むに連れて次第に圧縮され、大きな気泡が細分化されて中央の絞り通路４８に流入し、ここでさらに圧縮を受け、所定流量の冷媒が第２の開口部３１側へ導かれることとなる。一方、気相の冷媒Ｃ_Ｇは、上述したように第３ポート５５から第１の空隙部４９の中央部に入り、絞り通路４８を通過する際に液相の冷媒Ｃ_Ｌと混和された状態となって第２の空隙部５０に導かれる。このようにして気液が混和状態となった冷媒は、第２の空隙部５０にて半径方向外側に向けて放射状に拡がるが、第２の空隙部５０の間隔が狭いため、その急激な膨張が抑制されてゆるやかに膨張し、第２ポート５４から第２の開口部３１へと流出する。この結果、気泡の膨張に伴って発生する騒音を低レベルに抑えることができる。

なお、気液２相が混在する流路中では、流路の内壁に気泡が固着状態となって流路断面積が実質的に狭められ、冷媒の円滑な流動を損なう虞があるが、本実施形態では第２の開口部３１側に臨む第２ポート５４の開口端が第２の開口部３１の内壁に近接して開口しているため、第２ポート５４から第２の開口部３１に流出する冷媒が第２の開口部３１の内壁に付着した気泡を流動させる効果をもたらす。このような観点から、第２ポート５４を第２の開口部３１の内壁に向けて傾斜させることも有効である。

なお、本発明においては弁体２７の軸線が字義通り完全に垂直（鉛直）である必要はなく、流量制御弁として上述したような機能を損なわない限り、弁体の軸線を鉛直線に対して傾斜させて使用することが可能である。本発明はこのような傾斜状態での流量制御弁の使用形態をも包含するものである。また、上述した実施形態では本発明の流量制御弁を除湿用絞り弁２３として用いたが、膨張弁１９に適用することも可能であり、冷凍サイクルにおける冷媒流路の絞り装置として特に有用である。

本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。従って、本発明はその精神に帰属する他の任意の技術にも応用することが可能である。

本発明による空気調和装置の一実施形態の概念図である。 図１に示した空気調和装置に除湿用絞り弁として組み込まれた流量制御弁の一実施形態の概略構造を表す断面図である。 図２に示した除湿用絞り弁の主要部の抽出拡大断面図である。 本発明による流量制御弁の他の実施形態の概略構造を表す断面図である。

符号の説明

１０ 空気調和装置
１１ 圧縮機
１２ 冷媒供給管
１３ 冷媒戻り管
１４ ４ポート２位置切換弁（方向制御弁）
１５ 冷媒循環配管
１６ 室外熱交換器
１７ 冷媒循環配管
１８ 第１の室内熱交換器
１９ 膨張弁
２０，２１ 冷媒循環配管
２２ 第２の室内熱交換器
２３ 除湿用絞り弁
２４ 送風ファン
２５ 弁室
２６ 弁ハウジング
２７ 弁体
２８ 駆動手段
２９ 第１の開口部
３０ 弁座
３１ 第２の開口部
３２，３３ 配管継手
３４ 案内筒
３５ ばね受け
３６ プラグ
３７ 弁座ブロック
３８ プランジャ
３９ 緩衝部材
４０ 弁部
４１ 弁棒
４２ フィルタ
４３ 絞り板
４４ ポート板
４５ 凹部
４６ 連通孔
４７ 隙間
４８ 絞り通路
４９ 第１の空隙部
５０ 第２の空隙部
５１ 突起部
５２ キャビティ
５３ 第１ポート
５４ 第２ポート
５５ 第３ポート
５６ 連通孔
５７ かしめ部
５８ 電磁コイル
５９ ボビン
６０ 封止樹脂
６１ ボルト
６２ ケーシング
６３ 圧縮コイルばね
Ｃ 気液２相の冷媒
Ｃ_Ｇ 気相の冷媒
Ｃ_Ｌ 液相の冷媒
Ｚ 第１の開口部により画成される冷媒通路の水平な方向に沿った延在領域

Claims (8)

1. 内側に弁室が形成された弁ハウジングと、水平な方向に延在して前記弁ハウジングの弁室に臨む第１の開口部と、垂直な方向に延在して前記弁ハウジングの弁室に臨む弁座が形成された第２の開口部と、この第２の開口部の弁座に当接して当該第２の開口部を閉止するように、垂直な方向に移動可能に保持された弁体と、前記弁ハウジングに連結されて前記弁体を垂直な方向に駆動する駆動手段とを具え、前記弁体は、
   垂直な軸線に関して対称に配される少なくとも１つの絞り通路と、
   水平な方向に延在し、前記絞り通路の上端が中央側に開口する第１の空隙部と、
   この第１の空隙部の外周部と前記弁ハウジングの弁室とを連通する第１のポートと、
   水平な方向に延在し、前記絞り通路の下端が中央側に開口する第２の空隙部と、
   この第２の空隙部の外周部に連通すると共に前記第２の開口部と対向する第２のポートと、
   この弁体の中央部に垂直な方向に沿って形成され、下端が前記第１の空隙部の中央部に開口すると共に上端側が前記弁ハウジングの弁室の上端部に連通する第３のポートと
   を有することを特徴とする流量制御弁。
2. 前記弁体に取り付けられ、前記弁ハウジングの弁室に対して前記第１のポートを仕切るフィルタをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記第１のポートと前記フィルタとの間に空隙部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流量制御弁。
4. 前記第１および第２の空隙部は、前記絞り通路の対称軸に関して放射方向に沿った流体の通路をそれぞれ画成することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の流量制御弁。
5. 垂直方向に沿った前記第１および第２の空隙部の高さが前記絞り通路の内径よりもそれぞれ小さく設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の流量制御弁。
6. 前記弁体が前記第２の開口部の弁座に当接した状態において、前記第１のポートは前記第１の開口部によって画成される流体通路の水平な方向に沿った延在領域に位置し、前記第３のポートの上端側はこの延在領域よりも上方にて前記弁ハウジングの弁室に連通することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の流量制御弁。
7. 前記弁体が前記第２の開口部の弁座に当接した状態において、前記第２のポートが前記第２の開口部の弁座の内壁に近接して開口していることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の流量制御弁。
8. 圧縮機と、
   室外熱交換器と、
   一対の室内熱交換器と、
   これら圧縮機，室外熱交換器，一対の室内熱交換器を順に通る冷媒の循環通路と、
   前記一対の室内熱交換器をつなぐ循環通路に組み込まれる請求項１から請求項７の何れかに記載の流量制御弁と
   を具え、この流量制御弁の第１の開口部が前記室外熱交換器に続く一方の室内熱交換器側に接続すると共に第２の開口部が前記圧縮機に続く他方の室内熱交換器側に接続していることを特徴とする空気調和装置。

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