JP2016142380A - 絞り装置及び冷凍サイクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】異音の発生を抑制することができる絞り装置及び冷凍サイクルシステムを提供する。【解決手段】絞り装置１０は、弁ポート２１を有する弁座部材２と、弁ポート２１の開度を可変にするニードル弁４と、ニードル弁４を進退案内する筒状のガイド部材３と、を備え、ニードル弁４及びガイド部材３には、所定の隙間を介して対向するとともに互いに摺接可能な摺接面３４，４６がそれぞれ形成され、隙間は、弁ポート２１から二次側に向かって流体を流通させる中間流路４５とされ、ニードル弁４の摺接面４６には、ガイド部材３の摺接面３４から離れる方向に凹んで中間流路４５の幅寸法を拡大する流路拡大部である凹溝４７が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、絞り装置及び冷凍サイクルシステムに関する。

従来、絞り装置の一種として、冷凍サイクルに用いられて一次側からの高圧の冷媒（流体）を減圧して二次側に送り出す減圧装置（減圧弁や膨張弁と称する場合もある）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の減圧装置は、凝縮器（放熱器）側（一次側）の冷媒の圧力と蒸発器側（二次側）の冷媒の圧力との差圧に応じて弁開度が変化する差圧式膨張弁である。

この減圧装置は、流入口および流出口を有したハウジングと、このハウジング内に移動自在に支持されて流入口側の弁口の開度を調節する弁体と、この弁体を弁閉方向である流入口側に付勢するコイルばねと、を有している。弁体は、ハウジングの内周面に摺接して案内される円筒状のガイドスカートを有し、このガイドスカートには、冷媒を流通させる孔が形成されている。このような減圧装置では、弁口からハウジング内に流入した冷媒は、孔からガイドスカート内部に導入され、ガイドスカート内部を通って二次側へ流れ、流出口から流出するようになっている。

特許第３５２８４３３号公報

従来の減圧装置では、弁体の孔を通った冷媒がガイドスカート内部に導入されて二次側へ流通するようになっているものの、ガイドスカートの外周面とハウジングの内周面とが互いに摺接する構成であるため、その隙間にも冷媒が流れ込む可能性がある。このような減圧装置では、弁口と弁体との隙間やガイドスカートとハウジングとの隙間を冷媒が通過すると、その狭い隙間を通過した直後の位置で冷媒内にキャビテーションが発生することがある。冷媒内にキャビテーションが発生すると、弁体が微振動を起こしてハウジングと接触することにより、異音が発生するという問題がある。

本発明の目的は、異音の発生を抑制することができる絞り装置及び冷凍サイクルシステムを提供することである。

本発明の絞り装置は、一次側からの高圧の流体を減圧して二次側に送り出す絞り装置であって、弁ポートを有するとともに一次側の空間と二次側の空間とを仕切って設けられる弁座部材と、前記弁座部材よりも二次側から前記弁ポートに臨んで該弁ポートの開度を可変にする弁体と、前記弁体を内挿するとともに前記弁座部材に対して該弁体を進退案内する筒状のガイド部材と、を備え、前記弁体及び前記ガイド部材には、所定の隙間を介して対向するとともに互いに摺接可能な摺接面がそれぞれ形成され、前記隙間は、前記弁ポートから二次側に向かって流体を流通させる流路とされ、前記弁体及び前記ガイド部材の少なくとも一方における前記摺接面には、他方の摺接面から離れる方向に凹んで前記流路の幅寸法を拡大する流路拡大部が形成されていることを特徴とする。

このような本発明によれば、弁体とガイド部材とが摺接する摺接面に流路拡大部が形成されることで、この流路拡大部に流入した流体に乱流が形成され、乱流の圧力によって弁体が軸方向（進退方向）の中心側（ガイド部材から離れる側）に付勢されるという求心作用を得ることができる。従って、弁体の微振動が抑えられ、ガイド部材と接触しにくくなることから、異音の発生を抑制することができる。

この際、前記流路拡大部は、前記弁体及び前記ガイド部材の周方向に連続する凹溝によって構成されるか、又は、前記弁体及び前記ガイド部材の周方向に沿って等間隔で形成される複数の凹部によって構成されることが好ましい。

この構成によれば、凹溝が周方向に連続して形成されるか、又は、複数の凹部が周方向に沿って等間隔で形成されることによって流路拡大部が構成されているので、弁体の周方向に沿った各位置に作用する乱流の圧力を均等化させることができ、弁体とガイド部材との隙間を周方向で均一化させることができる。

また、前記ガイド部材内に配置されて前記弁体を前記弁ポート側に付勢するばね部材をさらに備え、一次側の高圧の流体と二次側の低圧の流体との圧力差によって前記ばね部材を変形させつつ前記弁体を移動させることで、前記弁ポートの開度が変更されることが好ましい。

この構成によれば、弁体を弁ポート側に付勢するばね部材を備えた差圧式の絞り装置（差圧式膨張弁）において、前述のように異音の発生を抑制することができる。ここで、差圧式の絞り装置は、弁体を進退駆動する駆動手段を備えておらず、流体の圧力とばね部材の付勢力とのバランスによって受動的に弁体が進退移動することから、弁体が微振動を起こしやすくなる傾向がある。このような差圧式の絞り装置においても、前述したように、流路拡大部で形成した乱流の圧力による求心作用が得られることで、弁体の微振動を効果的に抑えることができる。

さらに、前記弁座部材及び前記ガイド部材を内挿するとともに、該弁座部材よりも一次側の一次室と該弁座部材よりも二次側の二次室とを構成する本体ケースをさらに備え、前記本体ケースと前記ガイド部材との間には、前記弁ポートから前記二次室に向かって流体を流通させる本体側流路が形成されていることが好ましい。この構成によれば、弁座部材及びガイド部材を内挿する本体ケースを備え、この本体ケースとガイド部材との間に本体側流路が形成されていることで、本体側流路を通して二次室（二次側）に向かってスムーズに流体を流通させることができる。従って、流路拡大部に生じる乱流の影響を受けずに、本体側流路によって制御したい流量を確保することができる。また、本体ケースに内挿されて保護されることで、システムに組み込む際に配管等からの応力が作用したとしても、弁座部材やガイド部材の変形が防止できるので、進退移動する弁体とガイド部材との接触による異音をさらに抑制することができる。

この際、前記ガイド部材は、前記弁座部材の二次側に連続して一体形成されるとともに、該ガイド部材における前記弁座部材に隣接する位置には、前記弁ポートと前記本体側流路とを連通する連通孔が形成されていることが好ましい。この構成によれば、ガイド部材が弁座部材と一体形成されているので、本体ケースの内部においてガイド部材の設置状態を安定させることができ、その内部の弁体を安定して進退案内することができる。さらに、ガイド部材に連通孔が形成されているので、弁ポートから本体側流路に向かってスムーズに流体を流通させることができる。

また、前記ガイド部材における二次側の端部は蓋部材によって塞がれており、該ガイド部材における前記蓋部材に隣接する位置には、該ガイド部材内部と前記本体側流路とを連通する第二連通孔が形成されていることが好ましい。この構成によれば、ガイド部材における二次側の端部が蓋部材で塞がれるとともに、それに隣接する位置に第二連通孔が形成されているので、第二連通孔の開口面積に応じてガイド部材内部を流通する流体の流量が適宜に調節される。従って、ガイド部材内部における弁体との隙間の流路を通過する流体、即ち、流路拡大部に流入して乱流を形成する流体の流量を適宜に調節することで、前述した求心作用を効果的に実現することができる。この際、流体の主たる流路はガイド部材外部の本体側流路であることから、ガイド部材内部の流体の流量が調節されたとしても、絞り装置を流通する流体の流れが阻害されることはなく、二次側に向かって流体をスムーズに流通させることができる。

本発明の冷凍サイクルシステムは、流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させて減圧する前記絞り装置と、減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えたことを特徴とする。

このような本発明の冷凍サイクルシステムによれば、前述と同様に、絞り装置における異音の発生を抑制することができる。

本発明の絞り装置及び冷凍サイクルシステムによれば、弁体とガイド部材との摺接面に流路拡大部が設けられたことで、この流路拡大部で形成された乱流の圧力によって弁体の求心作用が得られ、弁体とガイド部材との接触による異音の発生を抑制することができ、静音化を促進させることができる。

本発明の第１実施形態に係る絞り装置を示す断面図である。 前記絞り装置を備えた冷凍サイクルの概略構成図である。 前記絞り装置の要部を拡大して示す断面図である。 前記絞り装置の変形例を示す断面図である。 前記絞り装置の他の変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る絞り装置を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る絞り装置を示す断面図であって、同図中（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は、絞り装置の要部を拡大して示す断面図であり、同図中（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ部拡大図である。

本実施形態の絞り装置１０は、図２に示す冷凍サイクルで利用される。この冷凍サイクルは、圧縮機１００と、凝縮器１１０と、絞り装置１０と、蒸発器１２０とを有し、図中の矢印で示す方向に冷媒が循環される。例えばこの冷凍サイクルを空気調和機として構成した場合、圧縮機１００で圧縮された冷媒は凝縮器１１０に供給され、この凝縮器１１０で凝縮された冷媒は絞り装置１０に送られる。絞り装置１０は後述のように冷媒を膨張させるとともに減圧して蒸発器１２０に送る。そして、蒸発器１２０により蒸発させた冷媒と室内の空気との間で熱交換を行うことで室内が冷却され、冷房の機能が得られる。蒸発器１２０で蒸発した冷媒は圧縮機１００にて再び圧縮され、以上のサイクルが繰り返し実行される。

図１（Ａ）に示すように、絞り装置１０は、金属管からなる本体ケース１と、金属製の弁座部材２と、ガイド部材３と、弁体としてのニードル弁４と、抵抗部材５と、ばね部材としてのコイルばね６と、蓋部材７と、ストッパ部材８と、を備えている。なお、弁座部材２とガイド部材３とは、金属材の切削等により一体に形成されている。

本体ケース１は、軸線Ｌを中心とする円筒状の形状で、前記凝縮器１１０に接続される一次室１１と前記蒸発器１２０に接続される二次室１２とを構成している。

弁座部材２は、本体ケース１の内面に整合する略円柱形状である。弁座部材２の外周面の全周（軸線Ｌ廻りの全周）には、かしめ溝２ａが形成されており、このかしめ溝２ａの位置で本体ケース１をかしめることにより、弁座部材２（及びガイド部材３）が本体ケース１内に固定されている。これにより、弁座部材２は一次室１１と二次室１２との間に配設されている。また、弁座部材２には、軸線Ｌを中心とする円柱孔をなす弁ポート２１が形成されるとともに、その一次室１１側には、弁座部材２と同軸にして弁ポート２１から一次室１１側に開口する筒部２２が形成されている。

ガイド部材３は、円筒状の形状であり弁座部材２から二次室１２内に立設されており、このガイド部材３と本体ケース１との隙間は本体側流路１３となっている。ガイド部材３は軸線Ｌを中心とする円柱状のガイド孔３１を有するとともに、弁座部材２に隣接する位置にガイド孔３１内部と外部（本体側流路１３）とを連通する複数の連通孔３２が形成されている。また、ガイド部材３における二次室１２側の端部近傍には、ガイド孔３１内部と外部（本体側流路１３）とを連通する複数の第二連通孔３３が形成され、これらの第二連通孔３３の合計開口面積は連通孔３２よりも小さく形成されている。

ニードル弁４は、先端部４１ａの端面を略平坦にした円錐状のニードル部４１と、ガイド部材３のガイド孔３１内に挿通される挿通部４２と、挿通部４２の二次側端部に形成されたボス部４３と、を有している。挿通部４２は、略円柱状の形状をしており、この挿通部４２がガイド孔３１に挿通されることで、ニードル弁４は軸線Ｌに沿って進退移動するようにガイドされる。そして、ガイド孔３１におけるニードル弁４の背空間は、中間圧力室４４となっている。ニードル部４１は、弁ポート２１に挿通され、ニードル弁４の進退移動に伴って弁ポート２１との隙間が変更され、これによって弁開度が可変制御されるようになっている。

図３に示すように、挿通部４２の外周面とガイド孔３１の内周面とは、互いに所定の隙間を介して対向し、この隙間は、弁ポート２１から中間圧力室４４に向かって冷媒を流通させる中間流路（流路）４５とされている。そして、挿通部４２の外周面には摺接面４６が形成され、ガイド孔３１の内周面には摺接面３４が形成され、これらの摺接面３４，４６同士が互いに摺接するようになっている。摺接面３４，４６同士の隙間寸法Ｌ１は、例えば、０．１ｍｍ程度以下に設定され、ニードル弁４ががたつきなくガイド部材３に進退案内されるようになっている。

抵抗部材５は、ニードル弁４のボス部４３に取り付けられ、挿通部４２から二次側に延びて設けられている。この抵抗部材５は、板ばね等から形成され、ガイド孔３１の内周面に摺接する複数の羽根部５１を有している。抵抗部材５は、羽根部５１をガイド孔３１の内周面に摺接させることにより、ニードル弁４の進退移動に対して摺動抵抗を付与するものである。即ち、弁ポート２１の開閉に伴い冷媒の圧力が変動すると、ニードル弁４が細かく開閉を繰り返してしまうハンチングが生じる可能性があるが、抵抗部材５によってニードル弁４に摺動抵抗を付与することで、ハンチングが防止される。

コイルばね６は、ガイド孔３１内で抵抗部材５を介してニードル弁４と蓋部材７との間に圧縮した状態で配設されている。蓋部材７は、その外周のかしめ溝の位置でガイド部材３をかしめることにより、ガイド部材３に固定されている。コイルばね６は、ニードル弁４を一次室１１側に付勢しており、この付勢力によりニードル部４１が弁ポート２１を閉じる閉位置側にニードル弁４が移動され、一次室１１と二次室１２の差圧による押圧力がコイルばね６の付勢力を超えた場合には、ニードル部４１が弁ポート２１を開く開位置側（二次側）にニードル弁４が移動することとなる。

ストッパ部材８は、略円柱状の形状で、その外周にかしめ溝８ａが形成され、かしめ溝８ａの位置で弁座部材２の筒部２２をかしめることにより、弁座部材２に固定されている。また、このストッパ部材８には、図１（Ｂ）に示すように、その外周面の２箇所を切り欠いた断面Ｄ字状の切欠き部８１が形成され、これらの切欠き部８１を通して一次室１１から弁ポート２１に向かって冷媒が流通可能になっている。このストッパ部材８には、ニードル弁４のニードル部４１の先端部４１ａが当接しており、このニードル部４１と弁ポート２１との間には隙間が形成されている。即ち、ニードル弁４は、その先端部４１ａがストッパ部材８により位置決めされ、弁座部材２に対して着座していない状態で支持されている。

以上の構成により、凝縮器１１０からの高圧冷媒は一次室１１に流入すると、図１、３に矢印で示すように、一次室１１の冷媒は、ストッパ部材８の切欠き部８１から弁ポート２１とニードル部４１との隙間を通ってガイド孔３１内に流出する。このガイド孔３１に流出した冷媒は分流され、一方の流れの冷媒はガイド部材３の連通孔３２から本体側流路１３に流れ、他方の流れの冷媒は中間流路４５を通って中間圧力室４４に流入する。本体側流路１３の冷媒はそのまま二次室１２に流れ込むが、中間圧力室４４の冷媒は、ガイド部材３の第二連通孔３３を介して二次室１２に流れ出す。このように膨張し減圧され二次室１２に流れ込んだ冷媒は蒸発器１２０に送られる。

以上の絞り装置１０において、ニードル弁４の挿通部４２における摺接面４６と、ガイド部材３の内周面における摺接面３４と、のうち摺接面４６には、図３に示すように、軸線Ｌを中心とした周方向に沿って連続する凹溝４７が形成されている。この凹溝４７は、ガイド部材３の摺接面３４から離れる方向（軸線Ｌに向かう方向）に凹んで形成されており、摺接面３４，４６同士の隙間寸法Ｌ１よりも、凹溝４７の底部と摺接面３４との間の寸法Ｌ２の方が大きく形成されている。即ち、凹溝４７によって、中間流路４５の幅寸法を拡大する流路拡大部が構成されている。

ここで、図３（Ｂ）に示すように、摺接面３４，４６同士の隙間寸法Ｌ１が０．１ｍｍ程度以下であるのに対し、凹溝４７の深さ寸法（摺接面４６から凹溝４７の底までの寸法）Ｌ３は、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であることが好ましい。また、軸線Ｌに沿った凹溝４７の幅寸法Ｌ４は、その深さ寸法Ｌ３と同等以上であることが好ましい。また、凹溝４７は、摺接面４６から連続する斜面の角度が略４５°であり、その底部分が円弧状の曲面形状とされたＶ溝となっている。

このような流路拡大部としての凹溝４７がニードル弁４の摺接面４６に形成されていることで、中間流路４５を二次側に流れる冷媒が凹溝４７に流入し、凹溝４７内に渦を巻くような乱流が形成される。この乱流が凹溝４７の内面に衝突する際の圧力によって、ニードル弁４を軸線Ｌの中心側に付勢する求心作用が得られ、ニードル弁４及びガイド孔３１の摺接面３４，４６同士の隙間寸法Ｌ１が維持されるようになっている。また、凹溝４７が形成されたことで、挿通部４２の摺接面４６は、軸線Ｌに沿った一次側と二次側とに二分割され、それぞれの摺接面４６がガイド部材３の摺接面３４と摺接するように構成されている。

なお、流路拡大部としての凹溝４７は、図１〜３に示したものに限らず、図４（Ａ），（Ｂ）、図５（Ａ），（Ｂ）に示す形態であってもよい。図４（Ａ）に示す絞り装置１０において、ニードル弁４の挿通部４２には、軸線Ｌに沿った一次側及び二次側に２つの凹溝４７が並んで設けられている。換言すると、挿通部４２の摺接面４６は、軸線Ｌに沿った一次側と中間部と二次側とに三分割され、それぞれの摺接面４６がガイド部材３の摺接面３４と摺接するように構成されている。従って、２つの凹溝４７によって挿通部４２の一次側と二次側の二箇所に乱流による求心作用を生じさせることで、ニードル弁４の傾きを防止することができるようになっている。

図４（Ｂ）に示す絞り装置１０において、ニードル弁４の挿通部４２には、軸線Ｌに沿って長く形成された凹溝４７が設けられている。この凹溝４７の幅寸法Ｌ４は、その深さ寸法Ｌ３の５倍（５Ｌ３）程度に設定されている。従って、摺接面４６は、軸線Ｌに沿って一次側と二次側とに離れた挿通部４２の端部に設けられ、それぞれの摺接面４６がガイド部材３の摺接面３４と摺接するように構成されている。図４（Ｂ）に示す凹溝４７は、摺接面４６から略直角に凹んだ角溝となっており、摺接面３４，４６同士の隙間を通ってきた冷媒に急激な流速変化をもたらすことから、摺接面４６と凹溝４７とのエッジ部において乱流が発生しやすくなっている。

図５（Ａ）に示す絞り装置１０において、ニードル弁４の挿通部４２には、周方向に沿って等間隔で形成される複数の凹部４８が設けられ、これら複数の凹部４８によって流路拡大部が構成されている。複数の凹部４８は、例えば、軸線Ｌを中心として６０°ごとに設けられた６個で構成され、各凹部４８は、挿通部４２の摺接面４６を切削等により半球状に凹ませて形成されている。各凹部４８の深さ寸法Ｌ３は、凹溝４７と同様に、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であることが好ましい。また、各凹部４８の大きさＬ４は、その深さ寸法Ｌ３と同等以上であることが好ましい。

図５（Ｂ）に示す絞り装置１０において、ニードル弁４の挿通部４２は円柱状に形成されて、その外周面の略全体が摺接面４６とされ、一方、ガイド部材３の内周面における摺接面３４には、周方向に連続する凹溝３５が形成されている。この凹溝３５は、ガイド部材３の摺接面３４を切削等により凹ませて形成され、この凹溝３５によって流路拡大部が構成されている。凹溝３５の深さ寸法Ｌ３は、凹溝４７と同様に、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であることが好ましい。また、凹溝３５の軸線Ｌに沿った幅寸法Ｌ４は、その深さ寸法Ｌ３と同等以上であることが好ましい。この凹溝３５は、摺接面３４から略直角に凹んだ角溝となっており、摺接面３４と凹溝３５とのエッジ部において乱流が発生しやすくなっている。

以上の本実施形態によれば、ガイド部材３のガイド孔３１とニードル弁４との間に形成された中間流路４５を冷媒が流通する際に、この冷媒が凹溝４７（又は凹部４８、凹溝３５）に流入して乱流を形成し、この乱流がニードル弁４を軸線Ｌの中心側に付勢することで、ニードル弁４の微振動が抑えられ、ガイド部材３と接触しにくくなることから、異音の発生を抑制することができる。

また、凹溝４７（又は凹溝３５）がニードル弁４（又はガイド部材３）の周方向に連続して形成されるか、凹部４８がニードル弁４の周方向に沿って等間隔で形成されているので、ニードル弁４の周方向に沿った各位置に作用する乱流の圧力を均等化させることができ、ニードル弁４とガイド部材３との隙間寸法Ｌ１を周方向で均一化させることができる。

また、絞り装置１０が弁座部材２及びガイド部材３を内挿する本体ケース１を備え、この本体ケース１とガイド部材３との間に本体側流路１３が形成されているので、本体側流路１３を通して二次室１２に向かってスムーズに冷媒を流通させることができる。また、本体ケース１に内挿されて保護されるとともに、ガイド部材３が弁座部材２と一体形成されているので、弁座部材２やガイド部材３の変形が防止でき、進退移動するニードル弁４とガイド部材３との接触による異音をさらに抑制することができる。さらに、ガイド部材３に連通孔３２が形成されているので、弁ポート２１から本体側流路１３に向かってスムーズに冷媒を流通させることができる。

また、ガイド部材３における二次側の端部が蓋部材７で塞がれるとともに、それに隣接する位置に第二連通孔３３が形成されているので、第二連通孔３３の開口面積に応じてガイド部材３内部を流通する冷媒の流量が適宜に調節される。従って、ガイド部材３内部の中間流路４５において凹溝４７（又は凹部４８、凹溝３５）に流入して乱流を形成する冷媒の流量を適宜に調節することで、ニードル弁４に作用する求心作用を効果的に実現することができる。この際、冷媒の主たる流路は本体側流路１３であることから、中間流路４５の冷媒の流量が調節されたとしても、絞り装置１０を流通する冷媒の流れが阻害されることはなく、二次側に向かって冷媒をスムーズに流通させることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る絞り装置を図６に基づいて説明する。本実施形態の絞り装置１０Ａは、前記絞り装置１０に対して、本体ケース１及びガイド部材３が省略され、冷凍サイクルにおいて冷媒を循環させる配管Ｐをガイド部材として利用する点が大きく相違している。以下、第１実施形態との相違点について詳しく説明し、第１実施形態と同一又は同様な構成については同符号を付して説明を省略することがある。

絞り装置１０Ａは、配管Ｐの内部に設けられるものであって、弁座部材２Ａと、ニードル弁４Ａと、抵抗部材５Ａと、コイルばね６Ａと、ストッパ部材８Ａと、調整部材９と、を備えている。

弁座部材２Ａは、配管Ｐの内面に整合する略円柱形状であり、その外周面の全周には、かしめ溝２ａが形成されており、このかしめ溝２ａの位置で配管Ｐをかしめることにより、弁座部材２Ａが配管Ｐ内に固定されている。これにより、弁座部材２Ａは、配管Ｐ内部を一次側（凝縮器１１０）と二次側（蒸発器１２０）とに仕切っている。また、弁座部材２Ａには、軸線Ｌを中心とする円柱孔をなす弁ポート２１が形成されるとともに、その一次側には、弁ポート２１から一次側に開口する雌ねじ部２３が形成されている。

ニードル弁４Ａは、その挿通部４２が配管Ｐの内面に摺接案内されることで、軸線Ｌに沿って進退移動するようにガイドされる。挿通部４２の外周面と配管Ｐの内周面とは、互いに所定の隙間を介して対向し、この隙間は、弁ポート２１から二次側に向かって冷媒を流通させる流路４５Ａとされている。そして、挿通部４２の外周面には摺接面４６が形成され、配管Ｐの内周面には摺接面Ｐ１が形成され、これらの摺接面４６，Ｐ１同士が互いに摺接するようになっている。挿通部４２の摺接面４６には、軸線Ｌを中心とした周方向に沿って連続する凹溝４７が２本形成されている。これらの凹溝４７は、配管Ｐの摺接面Ｐ１から離れる方向に凹んで形成されており、凹溝４７によって、流路４５Ａの幅寸法を拡大する流路拡大部が構成されている。

抵抗部材５Ａは、配管Ｐの内面に摺接する複数の羽根部５１を有し、ニードル弁４Ａの進退移動に対して摺動抵抗を付与するものであって、ニードル弁４Ａのハンチングを防止する。コイルばね６Ａは、配管Ｐ内で抵抗部材５Ａを介してニードル弁４Ａと調整部材９との間に圧縮した状態で配設されている。調整部材９は、全体雄ねじ状に形成された調整部材本体９１と、配管Ｐにかしめ固定されて調整部材本体９１を螺合する固定部材９２と、を有し、調整部材本体９１には、冷媒を二次側（蒸発器１２０）に流通させる導通孔９３が貫通して形成されている。調整部材本体９１には、その二次側の端部にマイナスドライバを嵌合するスリットが形成され、この調整部材本体９１の固定部材９２に対するねじ込み量を変更することで、ニードル弁４Ａに対するコイルばね６Ａの付勢力が調整できるようになっている。

ストッパ部材８Ａは、全体雄ねじ状に形成され、弁座部材２Ａの雌ねじ部２３に螺合することで取り付けられている。このストッパ部材８Ａには、冷媒を一次側（凝縮器１１０）から弁ポート２１に向かって流通させる図示しない導通孔が貫通して形成されている。ストッパ部材８は、ニードル弁４Ａのニードル部４１の先端部を当接させることで位置決めするものであって、弁座部材２Ａの雌ねじ部２３に対するねじ込み量を変更することで、ニードル弁４Ａのニードル部４１と弁ポート２１との隙間を調整し、この隙間を流れる冷媒の流量（ブリード流量）が調整できるようになっている。このようにストッパ部材８Ａの位置調整をした後は、ストッパ部材８Ａは、例えば接着、ろう付け、かしめ等により弁座部材２Ａに固定される。

本実施形態の絞り装置１０Ａによれば、ニードル弁４Ａの摺接面４６と配管Ｐの摺接面Ｐ１との間に形成された流路４５Ａを冷媒が流通する際に、この冷媒が凹溝４７に流入して乱流を形成し、この乱流がニードル弁４Ａを軸線Ｌの中心側に付勢することで、ニードル弁４Ａの微振動が抑えられ、配管Ｐと接触しにくくなることから、異音の発生を抑制することができる。さらに、前記第１実施形態における本体ケース１及びガイド部材３が省略され、配管Ｐをガイド部材として利用することで、部品点数を削減するとともに絞り装置１０Ａの構造を簡単化することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、一次側と二次側の冷媒の差圧によって弁体が移動し、弁ポートの開度が調整される差圧式の絞り装置（差圧式膨張弁）を例示したが、本発明の絞り装置は、差圧式のものに限らず、弁体を駆動する駆動手段を有したもの（例えば、電動弁、電磁弁等）であってもよい。また、前記実施形態では、弁体がニードル弁である例について説明したが、これに限らず、ガイド部材に挿通する挿通部を有するボール弁や頂角の大きな円錐形状の弁などでもよい。また、本発明の絞り装置は、冷凍サイクルにおける膨張弁に利用されるものに限らず、気体や液体などの様々な流体を流通させる各種の配管システムに利用可能である。

また、前記第１実施形態では、弁座部材２が本体ケース１にかしめ固定され、蓋部材７がガイド部材３にかしめ固定され、ストッパ部材８が弁座部材２の筒部２２にかしめ固定されていたが、これらの各部材はかしめ固定に限らず、溶接や接着、ろう付け等、適宜な固定方法によって固定されていてもよい。これと同様に、前記第２実施形態では、弁座部材２Ａが配管Ｐにかしめ固定され、調整部材９の固定部材９２が配管Ｐにかしめ固定されていたが、これらの各部材が溶接や接着、ろう付け等の適宜な固定方法によって固定されていてもよい。

また、前記実施形態では、弁体の外周面において周方向に連続する凹溝４７、又は弁体の周方向に沿って等間隔で形成される複数の凹部４８、あるいはガイド部材の内周面において周方向に連続する凹溝３５によって流路拡大部が形成されていたが、本発明における流路拡大部は、前記凹溝３５，４７や凹部４８に限られるものではない。即ち、流路拡大部は、弁体及びガイド部材の少なくとも一方に形成され、他方から離れる方向に凹んで流路の幅寸法を拡大するものであればよく、螺旋溝や文目溝などのように、周方向に沿うとともに軸方向に傾斜して形成されていてもよい。弁体及びガイド部材のいずれか一方のみに限らず、両方に形成されていてもよい。

また、前記実施形態では、凹部４８がニードル弁４の挿通部４２において軸線Ｌを中心として６０°ごとに設けられた６個で構成されていたが、凹部の個数は特に限定されない。ただし、凹部は、周方向に等間隔で設けられていることが好ましい。さらに、前記実施形態では、各凹部４８は、挿通部４２の摺接面４６を半球状に凹ませて形成されていたが、凹部の形状は半球状に限らず、正方形や長方形、その他の多角形などの角型でもよいし、楕円形状や長円形状でもよい。この際、凹部が長方形状や楕円形状、長円形状の場合には、その長手方向が弁体の軸方向に沿って設けられていることが好ましい。

また、前記実施形態では、凹溝３５，４７や凹部４８の寸法として、その幅寸法Ｌ４が深さ寸法Ｌ３と同等以上、あるいは幅寸法Ｌ４が深さ寸法Ｌ３の５倍程度のもの（即ち、Ｌ３≦Ｌ４≦５Ｌ３）を例示したが、凹溝や凹部の幅寸法Ｌ４としては、深さ寸法Ｌ３と同等以上かつ２倍程度以下（即ち、Ｌ３≦Ｌ４≦２Ｌ３）であることが好ましい。このように凹溝や凹部の幅寸法Ｌ４を設定することで、乱流を発生させやすくするとともに、摺接面の面積を確保して耐久性を維持することができる。また、凹溝の断面形状としては、前記実施形態のように底部分に曲面を有したＶ溝でもよいが、底部分に曲面のない鋭角なＶ溝でもよく、その斜面と摺接面とのなす角度を大きくするほど乱流を発生させやすくできる。また、凹溝や凹部の断面形状としては、Ｖ溝よりも摺接面とのなす角度が大きい角溝の方が好ましく、摺接面とのエッジ部において冷媒に急激な流速変化をもたらし乱流が発生しやすくできる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１ 本体ケース
２，２Ａ 弁座部材
３ ガイド部材
４，４Ａ ニードル弁（弁体）
６ コイルばね（ばね部材）
７ 蓋部材
１０，１０Ａ 絞り装置
１１ 一次室
１２ 二次室
１３ 本体側流路
２１ 弁ポート
３２ 連通孔
３３ 第二連通孔
３４ 摺接面
３５ 凹溝
４５ 中間流路（流路）
４６ 摺接面
４７ 凹溝（流路拡大部）
４８ 凹部（流路拡大部）
１００ 圧縮機
１１０ 凝縮器
１２０ 蒸発器
Ｐ 配管（ガイド部材）
Ｐ１ 摺接面

Claims (4)

1. 一次側からの高圧の流体を減圧して二次側に送り出す絞り装置であって、
   弁ポートを有するとともに一次側の空間と二次側の空間とを仕切って設けられる弁座部材と、
   前記弁座部材よりも二次側から前記弁ポートに臨んで該弁ポートの開度を可変にする弁体と、
   前記弁体を内挿するとともに前記弁座部材に対して該弁体を進退案内する筒状のガイド部材と、
   を備え、
   前記弁体及び前記ガイド部材には、所定の隙間を介して対向するとともに互いに摺接可能な摺接面がそれぞれ形成され、前記隙間は、前記弁ポートから二次側に向かって流体を流通させる流路とされ、
   前記弁体及び前記ガイド部材の少なくとも一方における前記摺接面には、他方の摺接面から離れる方向に凹んで前記流路の幅寸法を拡大する流路拡大部が形成されていることを特徴とする絞り装置。
2. 前記流路拡大部は、前記弁体及び前記ガイド部材の周方向に連続する凹溝によって構成されるか、又は、前記弁体及び前記ガイド部材の周方向に沿って等間隔で形成される複数の凹部によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
3. 前記ガイド部材内に配置されて前記弁体を前記弁ポート側に付勢するばね部材をさらに備え、
   一次側の高圧の流体と二次側の低圧の流体との圧力差によって前記ばね部材を変形させつつ前記弁体を移動させることで、前記弁ポートの開度が変更されることを特徴とする請求項１又は２に記載の絞り装置。
4. 流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させて減圧する請求項１〜３のいずれか一項に記載の絞り装置と、減圧した冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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