JP2018025364A - Expansion valve - Google Patents

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松井 賢司
Kenji Matsui
賢司 松井
正浩 森下
Masahiro Morishita
正浩 森下
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an expansion valve that has a simple structure and can prevent noise from being generated.SOLUTION: In an expansion valve 1, a shaft 5 that operates a valve part in order to adjust an amount of a refrigerant flowing through the valve part is arranged in a refrigerant passage 3 through which the refrigerant flows. An eigenvalue F0 of the refrigerant passage 3 in which the shaft 5 is arranged is set to be larger than a frequency F1 of a Karman vortex generated by an outside diameter D4 of the shaft 5. An outside shape of the shaft 5 is formed in a cylindrical shape, and the shaft 5 is arranged in an exposed state in the refrigerant passage 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、膨張弁に係り、たとえば、エバポレータから流れてきた冷媒の温度や圧力に応じて、エバポレータへ流れる冷媒の量を調整するものに関する。   The present invention relates to an expansion valve and, for example, relates to an apparatus that adjusts the amount of refrigerant flowing to an evaporator according to the temperature and pressure of the refrigerant flowing from the evaporator.

従来、自動車用エアコンの冷凍サイクルに使用されて、高温・高圧の液冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の霧状の冷媒にするとともに、エバポレータ出口で冷媒の蒸発状態が適度な過熱度を持つように冷媒流量を調節する機能を持った膨張弁101が知られている(図10参照)。   Conventionally, it is used in the refrigeration cycle of automobile air conditioners, and the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant is decompressed and expanded to form a low-temperature and low-pressure mist-like refrigerant, and the evaporation state of the refrigerant at the evaporator outlet has an appropriate degree of superheat. An expansion valve 101 having a function of adjusting the flow rate of the refrigerant so as to have it is known (see FIG. 10).

膨張弁101の本体ブロック103の側部には、レシーバ/ドライヤ(図示せず)から高温・高圧の冷媒を受けるよう高圧冷媒配管が接続されるポートT1と、膨張弁101にて減圧・膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータ(図示せず)へ供給するための低圧冷媒配管が接続されるポートT2と、エバポレータ出口からの冷媒配管が接続されるポートT3と、コンプレッサ(図示せず)へ至る冷媒配管が接続されるポートT4とが設けられている。   The side of the main body block 103 of the expansion valve 101 is decompressed and expanded by the expansion valve 101 and a port T1 to which a high-pressure refrigerant pipe is connected so as to receive a high-temperature and high-pressure refrigerant from a receiver / dryer (not shown). To a port T2 to which a low-pressure refrigerant pipe for supplying a low-temperature and low-pressure refrigerant to an evaporator (not shown) is connected, to a port T3 to which a refrigerant pipe from the evaporator outlet is connected, and to a compressor (not shown) And a port T4 to which the leading refrigerant pipe is connected.

ポートT1とポートT2とは、本体ブロック103に設けられた冷媒通路105によってお互いがつながっており、ポートT3とポートT4とは、本体ブロック102に設けられた冷媒通路107によってお互いがつながっている。   The port T1 and the port T2 are connected to each other by a refrigerant passage 105 provided in the main body block 103, and the port T3 and the port T4 are connected to each other by a refrigerant passage 107 provided in the main body block 102.

冷媒通路105の途中には、冷媒通路105の開度を調整(冷媒通路105を流れる冷媒の流量を調整)するための弁部109が設けられている。   A valve portion 109 for adjusting the opening degree of the refrigerant passage 105 (adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 105) is provided in the middle of the refrigerant passage 105.

弁部109は、本体ブロック103に形成された弁座111と、ボール状(球状)の弁体113とを備えて構成されている。弁体113は、冷媒通路105を流れる冷媒の流れ方向で、弁座111の上流側に配置されている。   The valve portion 109 includes a valve seat 111 formed on the main body block 103 and a ball-shaped (spherical) valve body 113. The valve body 113 is disposed upstream of the valve seat 111 in the flow direction of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 105.

冷媒通路105が閉じているときには、図10で示す状態よりも弁体113が上方に移動して、弁体113が弁座111に密着している。また、冷媒通路105が閉じているときには、図10で示すように、弁座111と弁体113との間に間隙115が形成されている。この間隙115が高圧の冷媒を絞る可変オリフィスを構成している。   When the refrigerant passage 105 is closed, the valve body 113 moves upward from the state shown in FIG. 10, and the valve body 113 is in close contact with the valve seat 111. When the refrigerant passage 105 is closed, a gap 115 is formed between the valve seat 111 and the valve body 113 as shown in FIG. The gap 115 constitutes a variable orifice that throttles the high-pressure refrigerant.

弁座111の上流側の空間には、弁体113を弁座111に着座させるように弁体113を付勢する圧縮コイルスプリング117が配置されている。   A compression coil spring 117 that urges the valve body 113 so that the valve body 113 is seated on the valve seat 111 is disposed in a space upstream of the valve seat 111.

本体ブロック103の上端部には、パワーエレメント119が設けられている。このパワーエレメント119は、厚い金属製のハウジングによって囲まれた空間を仕切るよう配置された可撓性のある金属薄板からなるダイヤフラム121を有しており、その下面には、ダイヤフラム121の変位を受けるダイヤフラム受け盤123が配置されている。ダイヤフラム121の上部空間は、感温室を構成し、ここに2種類以上の冷媒ガスと不活性ガスとが充填されている。   A power element 119 is provided at the upper end of the main body block 103. The power element 119 has a diaphragm 121 made of a flexible metal thin plate arranged so as to partition a space surrounded by a thick metal housing, and the lower surface thereof receives the displacement of the diaphragm 121. A diaphragm receiving plate 123 is disposed. The upper space of the diaphragm 121 constitutes a greenhouse, and is filled with two or more kinds of refrigerant gas and inert gas.

ダイヤフラム受け盤123の下方には、ダイヤフラム121の変位を弁体113へ伝達するロッド125が配置されている。このロッド125は、本体ブロック103に支持されて図10の上下方向で所定のストロークだけ移動できるようになっているとともに、ポートT3,T4に連通している冷媒通路107を横切って垂下している。なお、図10に参照符号127で示すものは、ロッド125のカバーである。   A rod 125 that transmits the displacement of the diaphragm 121 to the valve body 113 is disposed below the diaphragm receiving plate 123. The rod 125 is supported by the main body block 103 and can move by a predetermined stroke in the vertical direction of FIG. 10, and also hangs down across the refrigerant passage 107 communicating with the ports T3 and T4. . Note that what is indicated by reference numeral 127 in FIG. 10 is a cover of the rod 125.

ロッド125は、上端がダイヤフラム受け盤123の下面に当接しており、下端が弁体113に当接している。これにより、ダイヤフラム121の動きが、ダイヤフラム受け盤123とロッド125とを介して、弁体113へ伝達されるようになっている。   The rod 125 has an upper end in contact with the lower surface of the diaphragm receiving plate 123 and a lower end in contact with the valve body 113. Thereby, the movement of the diaphragm 121 is transmitted to the valve body 113 through the diaphragm receiving plate 123 and the rod 125.

そして、膨張弁101では、エバポレータからポートT3に戻ってきた冷媒の温度が低下すると、パワーエレメント119の感温室の温度が下がり、感温室内の冷媒ガスがダイヤフラム121の内表面にて凝縮する。これにより、パワーエレメント119内の圧力が低下してダイヤフラム121が上方に変位し、ロッド125が圧縮コイルスプリング117で押されて上方へ移動する。その結果、弁体113が弁座111側に移動し高圧の冷媒の通路面積(間隙115での通路面積)が減り、エバポレータに送り込まれる冷媒の流量が減少するようになっている。これは、エバポレータからポートT3に戻ってきた冷媒の圧力が増加した場合も同様に作用するようになっている。   In the expansion valve 101, when the temperature of the refrigerant returned from the evaporator to the port T <b> 3 decreases, the temperature of the temperature sensing chamber of the power element 119 decreases, and the refrigerant gas in the temperature sensing chamber condenses on the inner surface of the diaphragm 121. As a result, the pressure in the power element 119 is reduced and the diaphragm 121 is displaced upward, and the rod 125 is pushed by the compression coil spring 117 and moved upward. As a result, the valve body 113 moves to the valve seat 111 side, the passage area of the high-pressure refrigerant (passage area in the gap 115) is reduced, and the flow rate of the refrigerant sent to the evaporator is reduced. This also works in the same way when the pressure of the refrigerant returning from the evaporator to the port T3 increases.

逆に、エバポレータからポートT3に戻ってきた冷媒の温度が上昇すると、パワーエレメント119の感温室内の圧力が上昇することにより、ロッド125は圧縮コイルスプリング117の付勢力に抗して押し下げられる。そのため、弁体113が弁座111から離れる方向に移動し、高圧の冷媒の通路面積が増加して、エバポレータに送り込まれる冷媒の流量が増加するようになっている。これは、エバポレータからポートT3に戻ってきた冷媒の圧力が減少した場合も同様に作用するようになっている。   On the other hand, when the temperature of the refrigerant returned from the evaporator to the port T3 rises, the pressure in the temperature sensing chamber of the power element 119 rises, so that the rod 125 is pushed down against the urging force of the compression coil spring 117. Therefore, the valve body 113 moves in a direction away from the valve seat 111, the passage area of the high-pressure refrigerant is increased, and the flow rate of the refrigerant sent to the evaporator is increased. This also works in the same way when the pressure of the refrigerant returning from the evaporator to the port T3 decreases.

なお、上述した従来の膨張弁からカバー127を無くしたものとして、たとえば、特許文献1記載のものが知られている。   For example, the one described in Patent Document 1 is known as a cover in which the cover 127 is removed from the above-described conventional expansion valve.

特開2016−44861号公報JP 2016-44861 A

ところで、図10に示す従来の膨張弁では、カバーを設けていることで構成部品点数が多くなり構造が煩雑になるという問題がある。   By the way, in the conventional expansion valve shown in FIG. 10, there exists a problem that the number of components will increase by providing a cover, and a structure will become complicated.

図10に示す従来の膨張弁がカバーと除去すると、シャフトのところを冷媒が流れることによって発生するカルマン渦によって騒音が発生する場合があるという問題がある。   When the conventional expansion valve shown in FIG. 10 is removed from the cover, there is a problem that noise may be generated due to Karman vortices generated by the refrigerant flowing through the shaft.

また、特許文献1に記載の膨張弁では、騒音を低減させるために、シャフトにディンプル加工を施す等しているが、これにより、構造が煩雑になるという問題がある。   Further, in the expansion valve described in Patent Document 1, dimple processing is performed on the shaft in order to reduce noise, but this causes a problem that the structure becomes complicated.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で騒音の発生を防止することができる膨張弁を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an expansion valve that can prevent the generation of noise with a simple configuration.

本発明は、弁部を流れる冷媒の量を調整するために前記弁部を作動させるシャフトが、冷媒が流れる冷媒通路中に配置されている膨張弁であって、前記シャフトが配置されている冷媒通路の固有値が、前記シャフトの外径により発生するカルマン渦の周波数よりも大きく設定されており、前記シャフトの外形は円柱状に形成されているとともに、前記シャフトがむき出し状態で前記冷媒通路中に配置されている膨張弁である。   The present invention relates to an expansion valve in which a shaft for operating the valve unit to adjust the amount of refrigerant flowing through the valve unit is arranged in a refrigerant passage through which the refrigerant flows, and the refrigerant in which the shaft is arranged The eigenvalue of the passage is set to be larger than the frequency of Karman vortex generated by the outer diameter of the shaft, the outer shape of the shaft is formed in a cylindrical shape, and the shaft is exposed in the refrigerant passage. It is the expansion valve which is arranged.

本発明によれば、簡素な構成で騒音の発生を防止することができる膨張弁を提供することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to provide an expansion valve capable of preventing the generation of noise with a simple configuration.

本発明の実施形態に係る膨張弁の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the expansion valve which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る膨張弁を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the expansion valve which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る膨張弁における冷媒通路の径と冷媒通路の固有値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter of the refrigerant path in the expansion valve which concerns on embodiment of this invention, and the eigenvalue of a refrigerant path. (a)はシャフトが設けられている冷媒通路の断面を示す図であり、(b)は冷媒通路の面積減少比と通路抵抗との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the cross section of the refrigerant path in which the shaft is provided, (b) is a figure which shows the relationship between the area reduction ratio of a refrigerant path, and channel | path resistance. (a)はシャフトが設けられている冷媒通路の断面(透過円直径)を示す図であり、(b)は冷媒通路の面積減少比と通路抵抗との関係を示す図であり、(c)は冷媒通路(半円)の断面(透過円直径)を示す図である。(A) is a figure which shows the cross section (permeation | transmission circle diameter) of the refrigerant path in which the shaft is provided, (b) is a figure which shows the relationship between the area reduction ratio of a refrigerant path, and channel | path resistance, (c) FIG. 3 is a diagram showing a cross section (permeation circle diameter) of a refrigerant passage (semicircle). シャフト径と冷媒通路中央部の径とを変えたときにおける騒音の発生状態を示す図である。It is a figure which shows the generation | occurrence | production state of a noise when changing a shaft diameter and the diameter of a refrigerant path center part. シャフト径と冷媒通路中央部の径とを変えたときにおける冷媒通路中央部の投影面積に対するシャフトの投影面積の比を示す図である。It is a figure which shows ratio of the projected area of the shaft with respect to the projected area of the refrigerant | coolant channel | path center part when changing a shaft diameter and the diameter of the refrigerant | coolant channel | path center part. シャフト径と冷媒通路中央部の径とを変えたときにおける冷媒通路中央部の投影面積に対するシャフトの投影面積の比を示す図である。It is a figure which shows ratio of the projected area of the shaft with respect to the projected area of the refrigerant | coolant channel | path center part when changing a shaft diameter and the diameter of the refrigerant | coolant channel | path center part. シャフト径と冷媒通路中央部の径とを変えたときにおける等価円直径の減少率を示す図である。It is a figure which shows the reduction rate of an equivalent circular diameter when changing a shaft diameter and the diameter of a refrigerant path center part. 従来の膨張弁を示す図である。It is a figure which shows the conventional expansion valve.

本発明の実施形態に係る膨張弁1は、従来の膨張弁101や特許文献1に記載の膨張弁と同様にして、冷却サイクル(たとえば自動車用エアコンの冷凍サイクル)に使用されるものである。   The expansion valve 1 which concerns on embodiment of this invention is used for a cooling cycle (for example, the refrigerating cycle of an air conditioner for motor vehicles) similarly to the conventional expansion valve 101 and the expansion valve of patent document 1. FIG.

膨張弁1は、従来の膨張弁101と同様に、第1の冷媒通路(図10で示す冷媒通路104に相当する冷媒通路)と第2の冷媒通路3(図10で示す冷媒通路107に相当する冷媒通路)とを備えて構成されている。   Similarly to the conventional expansion valve 101, the expansion valve 1 corresponds to a first refrigerant passage (a refrigerant passage corresponding to the refrigerant passage 104 shown in FIG. 10) and a second refrigerant passage 3 (a refrigerant passage 107 shown in FIG. 10). Refrigerant path).

また、膨張弁1は、第2の冷媒通路(第2の冷媒流路)3やシャフト5のところの構成が、従来の膨張弁101と異なるが、その他の箇所は、従来の膨張弁101とほぼ同様に構成されている。   The expansion valve 1 is different from the conventional expansion valve 101 in the configuration of the second refrigerant passage (second refrigerant flow path) 3 and the shaft 5, but other portions are the same as those of the conventional expansion valve 101. The configuration is almost the same.

なお、図1、図2では、膨張弁1の下側の部位(第1の通路や図10で示す弁部109等)の表示を省略している。   In FIGS. 1 and 2, the display of the lower portion of the expansion valve 1 (the first passage, the valve portion 109 shown in FIG. 10, etc.) is omitted.

膨張弁1の第2の冷媒通路(以下、単に「冷媒通路」という)3中には、シャフト5が配置されている。シャフト5は、弁部(図1、図2では図示せず)を流れる冷媒の量を調整するために弁部を作動させるようになっている。なお、冷媒通路3には、エバポレータ(図示せず)から出てきた冷媒(たとえばR134a)が流れるようになっており、冷媒通路3を流れた冷媒は、コンプレッサに至るようになっている。   A shaft 5 is disposed in a second refrigerant passage (hereinafter simply referred to as “refrigerant passage”) 3 of the expansion valve 1. The shaft 5 operates the valve portion in order to adjust the amount of refrigerant flowing through the valve portion (not shown in FIGS. 1 and 2). Note that the refrigerant (for example, R134a) coming out of an evaporator (not shown) flows through the refrigerant passage 3, and the refrigerant flowing through the refrigerant passage 3 reaches the compressor.

膨張弁1では、シャフト5が配置されている冷媒通路3の固有値F0の値が、シャフト5の外径D4により発生するカルマン渦の周波数(冷媒通路でのカルマン渦による冷媒の振動数)F1の値よりも大きく設定されている。冷媒通路中央部7の詳細については後述する。   In the expansion valve 1, the eigenvalue F0 of the refrigerant passage 3 in which the shaft 5 is disposed is the frequency of Karman vortex generated by the outer diameter D4 of the shaft 5 (the refrigerant frequency due to Karman vortex in the refrigerant passage) F1. It is set larger than the value. Details of the refrigerant passage central portion 7 will be described later.

固有値F0とは、冷媒通路中央部7を含む冷媒通路3に冷媒が流れているときの冷媒の固有振動数である。固有値F0として、シャフト5が除かれている冷媒通路3のものを掲げるが、シャフト5が配置されている冷媒通路3のものを掲げてもよい。   The eigenvalue F0 is the natural frequency of the refrigerant when the refrigerant is flowing through the refrigerant passage 3 including the refrigerant passage central portion 7. As the eigenvalue F0, the value in the refrigerant passage 3 from which the shaft 5 is removed is listed, but the value in the refrigerant path 3 in which the shaft 5 is arranged may be listed.

シャフト5の外形は円柱状に形成されているとともに、シャフト5がむき出し状態で冷媒通路3中に配置されている。   The outer shape of the shaft 5 is formed in a columnar shape, and the shaft 5 is disposed in the refrigerant passage 3 in an exposed state.

さらに説明すると、膨張弁1は、たとえばアルミニウムまたは樹脂によって作られているボディ(本体ブロック)9を備えている。内部を冷媒が流れる第1の冷媒通路(図示せず)と冷媒通路3とは、ボディ9を貫通している。なお、すでに理解されるように、冷媒通路3は、第1の冷媒通路から離れてボディ9を貫通している。   More specifically, the expansion valve 1 includes a body (main body block) 9 made of, for example, aluminum or resin. A first refrigerant passage (not shown) through which the refrigerant flows and the refrigerant passage 3 pass through the body 9. As already understood, the refrigerant passage 3 penetrates the body 9 away from the first refrigerant passage.

第1の冷媒通路の一方の開口部(冷媒入口;図10のポートT1が相当)は、配管を介してレシーバ/ドライヤ(図示せず)に接続されており、第1の冷媒通路の他方の開口部(冷媒出口;図10のポートT2が相当)は、配管を介してエバポレータに接続されている。   One opening of the first refrigerant passage (refrigerant inlet; corresponding to port T1 in FIG. 10) is connected to a receiver / dryer (not shown) via a pipe, and the other of the first refrigerant passage The opening (refrigerant outlet; corresponding to port T2 in FIG. 10) is connected to the evaporator via a pipe.

冷媒通路3の一方の開口部(冷媒入口;図10のポートT3が相当)は、配管を介してエバポレータに接続されており、第2の冷媒通路の他方の開口部(冷媒出口;図10のポートT4が相当)は、配管を介してコンプレッサに接続されている。   One opening of the refrigerant passage 3 (refrigerant inlet; corresponding to the port T3 in FIG. 10) is connected to the evaporator via a pipe, and the other opening (refrigerant outlet; in FIG. 10) of the second refrigerant passage. Port T4 is equivalent) and is connected to the compressor via a pipe.

第1の冷媒通路を流れる冷媒の量を調整する弁部(図示せず)は、第1の冷媒通路の途中に設けられている。   A valve portion (not shown) for adjusting the amount of the refrigerant flowing through the first refrigerant passage is provided in the middle of the first refrigerant passage.

シャフト5は、ボディ9に支持されており、冷媒通路3中で上下方向に延びている(冷媒通路3を横断している)。また、シャフト5は、冷媒通路3内の冷媒の温度・圧力(温度や圧力)に応じて、ボディ9に対して図1や図2の上下方向で移動するようになっている。そして、上述したように、第1の冷媒通路に設けられている弁部の開度を変え、弁部を流れる冷媒の量を調整するようになっている。   The shaft 5 is supported by the body 9 and extends in the vertical direction in the refrigerant passage 3 (crosses the refrigerant passage 3). The shaft 5 moves in the vertical direction of FIGS. 1 and 2 with respect to the body 9 in accordance with the temperature and pressure (temperature and pressure) of the refrigerant in the refrigerant passage 3. And as above-mentioned, the opening degree of the valve part provided in the 1st refrigerant path is changed, and the quantity of the refrigerant | coolant which flows through a valve part is adjusted.

また、冷媒通路3での冷媒の流れにより冷媒通路3でシャフト5の下流側に発生するカルマン渦によって、冷媒通路3での冷媒が共鳴することを防止するために、上述したように、冷媒通路3の固有値F0が、シャフト5の外径と冷媒の流れにより発生するカルマン渦の周波数F1よりも大きく設定されている。   In order to prevent the refrigerant in the refrigerant passage 3 from resonating due to Karman vortices generated on the downstream side of the shaft 5 in the refrigerant passage 3 due to the refrigerant flow in the refrigerant passage 3, as described above, the refrigerant passage 3 is set larger than the frequency F1 of Karman vortex generated by the outer diameter of the shaft 5 and the flow of the refrigerant.

冷媒通路3は、円柱状に形成されており、円柱状の空間を円柱の軸の延伸方向にほぼ平行に(図1や図2の右から左に向かって)冷媒が流れるようになっている。   The refrigerant passage 3 is formed in a columnar shape, and the refrigerant flows through the columnar space substantially parallel to the extending direction of the axis of the column (from the right to the left in FIGS. 1 and 2). .

円柱状のシャフト5の外径D4は、円柱状の冷媒通路3の内径D2に比べて十分に小さくなっている。シャフト5の中心軸(図1や図2で上下方向に延びている中心軸)と冷媒通路3の中心軸とは、お互いが直交している(1点で交わっている)。また、シャフト5は、円柱状の冷媒通路3をこの径方向(図1や図2の上下方向)の全長にわたって延伸している。   The outer diameter D4 of the cylindrical shaft 5 is sufficiently smaller than the inner diameter D2 of the cylindrical refrigerant passage 3. The central axis of the shaft 5 (the central axis extending in the vertical direction in FIGS. 1 and 2) and the central axis of the refrigerant passage 3 are orthogonal to each other (intersect at one point). Further, the shaft 5 extends the cylindrical refrigerant passage 3 over the entire length in the radial direction (the vertical direction in FIGS. 1 and 2).

また、冷媒通路3から上方に若干入り込んだ箇所には、図1で示すように、従来のものと同様にパワーエレメント11が設けられており、シャフト5の長手方向(中心軸の延伸方向)の一方の端(上端)がパワーエレメント11に係合しており、シャフト5の長手方向(中心軸の延伸方向)の他方の端が弁部に係合している。   Further, as shown in FIG. 1, a power element 11 is provided at a location slightly entering upward from the refrigerant passage 3 in the longitudinal direction of the shaft 5 (extending direction of the central axis). One end (upper end) is engaged with the power element 11, and the other end in the longitudinal direction of the shaft 5 (extending direction of the central axis) is engaged with the valve portion.

そして、パワーエレメント11が検出した冷媒の温度・圧力(エバポレータを出てきた冷媒の温度と圧力)に応じて、シャフト5がこの中心軸の延伸方向で適宜移動し、弁部の開度を調整するようになっている。   And according to the temperature and pressure of the refrigerant detected by the power element 11 (temperature and pressure of the refrigerant coming out of the evaporator), the shaft 5 is appropriately moved in the extending direction of the central axis to adjust the opening of the valve portion. It is supposed to be.

なお、従来の膨張弁と同様にして、膨張弁1では、シャフト5が下方向に移動することで弁部の開度が大きくなり、シャフト5が上方向に移動することで弁部の開度が小さくなる。   As in the case of the conventional expansion valve, in the expansion valve 1, the opening degree of the valve portion increases as the shaft 5 moves downward, and the opening degree of the valve portion increases as the shaft 5 moves upward. Becomes smaller.

ここで、冷媒通路3の固有値F0について説明する。   Here, the eigenvalue F0 of the refrigerant passage 3 will be described.

固有値F0は、実際のエアコンの作動条件を考慮した通常の使用領域では、次に示す近似式f1であらわされる。近似式f1;F0=13582exp(―0.054×D2)。   The eigenvalue F0 is expressed by the following approximate expression f1 in a normal use region in consideration of actual operating conditions of the air conditioner. Approximate expression f1; F0 = 135282exp (−0.054 × D2).

D2は、図1や図2で示す冷媒通路中央部7の内径である。F0の単位はHzであり、D2の単位はmmである。   D2 is the inner diameter of the refrigerant passage central portion 7 shown in FIGS. The unit of F0 is Hz, and the unit of D2 is mm.

また、冷媒通路3の固有値F0は、冷媒通路中央部7の内径D2だけでなく、冷媒通路3を流れる冷媒の流量(流速)、挿入継手13,15の通路の内径D1,D3(図1、図2参照)、挿入継手13,15間の距離(冷媒通路中央部7の長さ)L、シャフト5の外径D4によっても変動する。   In addition, the eigenvalue F0 of the refrigerant passage 3 is not only the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7, but also the flow rate (flow velocity) of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 3, the inner diameters D1 and D3 of the passages of the insertion joints 13 and 15 (FIG. 2), the distance between the insertion joints 13 and 15 (the length of the refrigerant passage central portion 7) L, and the outer diameter D4 of the shaft 5 also vary.

しかし、実際には、冷媒の流量、挿入継手13,15の内径D1,D3、冷媒通路中央部7の長さL、シャフト5の外径D4による影響は小さく、概ね無視することができる。そこで、近似式f1では、変数として、冷媒通路中央部7の内径D2のみを採用している。   However, in practice, the effects of the flow rate of the refrigerant, the inner diameters D1 and D3 of the insertion joints 13 and 15, the length L of the refrigerant passage central portion 7, and the outer diameter D4 of the shaft 5 are small and can be almost ignored. Therefore, in the approximate expression f1, only the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is adopted as a variable.

次に、シャフト5による冷媒のカルマン渦の周波数F1について説明する。   Next, the Karman vortex frequency F1 of the refrigerant by the shaft 5 will be described.

カルマン渦の周波数F1は、次に示す近似式f2であらわされる。近似式f2;F1=0.2×V/D4。   The Karman vortex frequency F1 is expressed by the following approximate expression f2. Approximate expression f2; F1 = 0.2 × V / D4.

Vは、冷媒通路中央部7を流れる冷媒の流速であり、単位は、m/secである。D4の単位はmmであり、F1の単位はkHzである。   V is the flow velocity of the refrigerant flowing through the refrigerant passage central portion 7, and the unit is m / sec. The unit of D4 is mm, and the unit of F1 is kHz.

次に、シャフト5が配置されている冷媒通路3(冷媒通路中央部7)の固有値F0が、シャフト5の外径D4により発生するカルマン渦の周波数F1よりも大きく設定されてことについて、図3を参照しつつ説明する。   Next, the characteristic value F0 of the refrigerant passage 3 (refrigerant passage central portion 7) where the shaft 5 is disposed is set to be larger than the Karman vortex frequency F1 generated by the outer diameter D4 of the shaft 5, as shown in FIG. Will be described with reference to FIG.

図3の横軸は、冷媒通路中央部7の内径D2を示しており、縦軸は、固有値F0を示している。   The horizontal axis in FIG. 3 indicates the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7, and the vertical axis indicates the eigenvalue F0.

図3の線図G1は、シャフト5の外径D4が2.4mmであるときにおける、冷媒通路中央部7の内径D2と冷媒通路3の固有値F0との関係を示している。   A diagram G1 in FIG. 3 shows the relationship between the inner diameter D2 of the refrigerant passage center 7 and the eigenvalue F0 of the refrigerant passage 3 when the outer diameter D4 of the shaft 5 is 2.4 mm.

図3の線図G2は、線図G1を下方に所定の値(余裕値;逃げ分;たとえば300Hz)だけ移動したものである。300Hz分の下方への移動によって、誤差等があっても、冷媒通路3の固有値F0をカルマン渦の周波数F1よりも確実に大きくすることができる。   A diagram G2 in FIG. 3 is obtained by moving the diagram G1 downward by a predetermined value (margin value; clearance; for example, 300 Hz). Even if there is an error or the like due to the downward movement of 300 Hz, the eigenvalue F0 of the refrigerant passage 3 can be reliably made larger than the Karman vortex frequency F1.

線図G3のうち、線図G2よりも左側になる内径D2であればよい。   Of the diagram G3, the inner diameter D2 is on the left side of the diagram G2.

図3に示す線図G3は、シャフト5の外径D4が2.4mmであるときにおけるカルマン渦の周波数f1であり、5000Hzを示している。線図G3のうちの範囲A1内に、冷媒通路中央部7の内径D2を設定すれば、固有値F0>カルマン渦の周波数F1になる。範囲A1の下限では、冷媒通路中央部7の内径D2が、好ましくは11mm程度で、より好ましくは13mm程度で、さらに好ましくは14mm程度になっている。範囲A1の上限では、シャフト5が横切る冷媒通路中央部7の内径D2が17mm程度になっている。   A diagram G3 shown in FIG. 3 shows the Karman vortex frequency f1 when the outer diameter D4 of the shaft 5 is 2.4 mm, and shows 5000 Hz. If the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is set within the range A1 in the diagram G3, the eigenvalue F0> the Karman vortex frequency F1. At the lower limit of the range A1, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is preferably about 11 mm, more preferably about 13 mm, and further preferably about 14 mm. At the upper limit of the range A1, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 traversed by the shaft 5 is about 17 mm.

図3に示す線図G4は、シャフト5の外径D4が2.2mmであるときにおけるカルマン渦の周波数であり、5500Hzを示している。線図G4のうちの範囲A2内に、冷媒通路中央部7の内径D2を設定すれば、固有値F0>カルマン渦の周波数F1になる。範囲A2の下限では、冷媒通路中央部7の内径D2が、好ましくは10mm程度で、より好ましくは12mm程度で、さらに好ましくは13mm程度になっている。範囲A2の上限では、シャフト5が横切る冷媒通路中央部7の内径D2が16mm程度になっている。   A diagram G4 shown in FIG. 3 shows the Karman vortex frequency when the outer diameter D4 of the shaft 5 is 2.2 mm, and shows 5500 Hz. If the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is set within the range A2 in the diagram G4, the eigenvalue F0> the Karman vortex frequency F1. At the lower limit of the range A2, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is preferably about 10 mm, more preferably about 12 mm, and further preferably about 13 mm. At the upper limit of the range A2, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 traversed by the shaft 5 is about 16 mm.

図3に示す線図G5は、シャフト5の外径D4が2.9mmであるときにおけるカルマン渦の周波数であり、4800Hzを示している。線図G5のうちの範囲A3内に、冷媒通路中央部7の内径D2を設定すれば、固有値F0>カルマン渦の周波数F1になる。範囲A3の下限では、冷媒通路中央部7の内径D2が、好ましくは13mm程度で、より好ましくは16mm程度で、さらに好ましくは17mm程度になっている。範囲A3の上限では、シャフト5が横切る冷媒通路中央部7の内径D2が18mm程度になっている。   A diagram G5 shown in FIG. 3 shows the Karman vortex frequency when the outer diameter D4 of the shaft 5 is 2.9 mm, and shows 4800 Hz. If the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is set within the range A3 in the diagram G5, the eigenvalue F0> the Karman vortex frequency F1. At the lower limit of the range A3, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is preferably about 13 mm, more preferably about 16 mm, and further preferably about 17 mm. At the upper limit of the range A3, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 traversed by the shaft 5 is about 18 mm.

膨張弁1についてさらに説明する。   The expansion valve 1 will be further described.

膨張弁1では、シャフト5の投影面積S1が、冷媒通路3(冷媒通路中央部7)の投影面積S2の25%以下(未満でもよい。)になっている。   In the expansion valve 1, the projected area S1 of the shaft 5 is 25% or less (or less) of the projected area S2 of the refrigerant passage 3 (refrigerant passage central portion 7).

シャフト5の投影面積S1とは、円柱状の冷媒通路中央部7をこの中心軸の延伸方向から見たときにおける、シャフト5の面積(図4(a)に斜線で示す部位の面積)である。   The projected area S1 of the shaft 5 is the area of the shaft 5 (the area of the portion indicated by the oblique lines in FIG. 4A) when the cylindrical refrigerant passage central portion 7 is viewed from the extending direction of the central axis. .

冷媒通路中央部7の投影面積S2とは、円柱状の冷媒通路中央部7をこの中心軸の延伸方向から見たときにおける、冷媒通路中央部7の面積である。すなわち、冷媒通路中央部7の断面(冷媒通路3の中心軸の延伸方向に対して直交する平面による断面)の面積であり、冷媒通路中央部7の内径をD2とした場合、冷媒通路中央部7の投影面積S2は、式f3;S2=π×D2/4で表わされる。 The projected area S2 of the refrigerant passage central portion 7 is an area of the refrigerant passage central portion 7 when the cylindrical refrigerant passage central portion 7 is viewed from the extending direction of the central axis. That is, the area of the cross section of the refrigerant passage central portion 7 (the cross section taken along a plane orthogonal to the extending direction of the central axis of the refrigerant passage 3), and when the inner diameter of the refrigerant passage central portion 7 is D2, the refrigerant passage central portion the projected area S2 of 7, wherein f3; represented by S2 = π × D2 2/4 .

そして、膨張弁1では、S1/S2≦0.25となっている。すなわち、投影面積S1/投影面積S2が図4(b)で示す範囲A4内におさまっている。なお、S1/S2が、0.10〜0.25の範囲内(より好ましくは0.12〜0.25の範囲内)におさまっていることが望ましい。なお、S1/S2≦0.30になっていてもよい。   In the expansion valve 1, S1 / S2 ≦ 0.25. That is, the projection area S1 / projection area S2 is within the range A4 shown in FIG. It is desirable that S1 / S2 be within the range of 0.10 to 0.25 (more preferably within the range of 0.12 to 0.25). Note that S1 / S2 ≦ 0.30 may be satisfied.

また、膨張弁1では、シャフト5の外径D4が、たとえば、2.0mm以上であって3mm以下(好ましくは、2.2mm以上であって3mm以下)になっている。   In the expansion valve 1, the outer diameter D4 of the shaft 5 is, for example, 2.0 mm or more and 3 mm or less (preferably 2.2 mm or more and 3 mm or less).

さらには、シャフト5の外径D4が2.9mm以下であることが望ましい。このときの冷媒通路中央部7冷媒の内径D2は、14mm以上であって19mm以下であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the outer diameter D4 of the shaft 5 is 2.9 mm or less. At this time, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 refrigerant is preferably 14 mm or more and 19 mm or less.

ただし、シャフト5の外径D4は、カルマン渦の周波数F1が高すぎることにならないように、2.0mm以上(より好ましくは2.2mm以上)であることが望ましい。なお、騒音の発生が他の条件によって抑えられるのであれば、上記25%の値を超えてもよい。この場合、たとえば、30%以下であることが望ましい。   However, the outer diameter D4 of the shaft 5 is desirably 2.0 mm or more (more preferably 2.2 mm or more) so that the Karman vortex frequency F1 is not too high. If the generation of noise can be suppressed by other conditions, the above value of 25% may be exceeded. In this case, for example, 30% or less is desirable.

また、膨張弁1では、シャフト5が設けられている冷媒通路3の部位における「D」字状の冷媒通路断面17(図5(a)参照)では、シャフト5が非存在である冷媒通路3の部位7の半円19(図5(c)参照)に比べて、等価円直径の減少率が16%以下になっている。   Further, in the expansion valve 1, the refrigerant passage 3 in which the shaft 5 is not present in the “D” -shaped refrigerant passage section 17 (see FIG. 5A) in the portion of the refrigerant passage 3 where the shaft 5 is provided. Compared with the semicircle 19 (see FIG. 5C) of the part 7 in FIG. 5, the reduction rate of the equivalent circular diameter is 16% or less.

さらに説明すると、「D」字状の冷媒通路断面17は、シャフト5によって2等分された2つの冷媒通路のうちの1つの冷媒通路の部位である。なお、図5(a)は、シャフト5が設けられている冷媒通路3の部位7を冷媒の流れ方向から見た図である。   More specifically, the “D” -shaped refrigerant passage section 17 is a portion of one refrigerant passage of the two refrigerant passages divided into two equal parts by the shaft 5. FIG. 5A is a view of the portion 7 of the refrigerant passage 3 in which the shaft 5 is provided as viewed from the flow direction of the refrigerant.

また、シャフト5が非存在である冷媒通路3の部位7における半円19とは、円形状の冷媒通路中央部7を所定の1つの直径で2等分して形成された2つの冷媒通路のうちの1つの冷媒通路の部位である。なお、図5(c)は、シャフト5を取り除いた場合における冷媒通路を冷媒の流れ方向から見た図である。   Further, the semicircle 19 in the portion 7 of the refrigerant passage 3 where the shaft 5 is not present is the two refrigerant passages formed by dividing the circular refrigerant passage central portion 7 into two equal parts with a predetermined diameter. It is a part of one of the refrigerant passages. FIG. 5C is a view of the refrigerant passage when the shaft 5 is removed as seen from the refrigerant flow direction.

シャフト5が設けられている冷媒通路3の部位7における「D」字状の冷媒通路断面17の等価円直径De1は、式f4;De1=4×Af1/Wp1で表わされる。Af1は、「D」字状の部位17の面積であり、Wp1は濡れ長さ(「D」字状の部位17の外周の全周長さ;「D」字状の部位の壁面の長さ)である。式f4を用いた計算においては、シャフト5まわりの、座ぐり加工されている凹部2(図1、図2参照)は無視してもよい。   The equivalent circular diameter De1 of the “D” -shaped refrigerant passage section 17 in the portion 7 of the refrigerant passage 3 where the shaft 5 is provided is expressed by the equation f4; De1 = 4 × Af1 / Wp1. Af1 is the area of the “D” -shaped portion 17, and Wp1 is the wet length (the entire circumference of the outer periphery of the “D” -shaped portion 17; the length of the wall surface of the “D” -shaped portion 17 ). In the calculation using the equation f4, the recessed portion 2 (see FIGS. 1 and 2) around the shaft 5 that is countersunk may be ignored.

シャフト5が非存在である冷媒通路3の部位7における半円19の等価円直径De2は、式f7;De2=4×Af2/Wp2で表わされる。Af2は、半円の部位の面積であり、Wp2は濡れ長さ(半円の部位の壁面の長さ)である。De1、De2は、無次元数である。   The equivalent circular diameter De2 of the semicircle 19 in the portion 7 of the refrigerant passage 3 where the shaft 5 is not present is expressed by the equation f7; De2 = 4 × Af2 / Wp2. Af2 is the area of the semicircular part, and Wp2 is the wetting length (the length of the wall surface of the semicircular part). De1 and De2 are dimensionless numbers.

膨張弁1では、(De2―De1)/De2≦0.16となっている。すなわち、等価円直径の減少率(De2―De1)/De2が図5(b)で示す範囲A5内におさまっている。なお、(De2―De1)/De2が、0.13(0.125でもよい)〜0.16の範囲内におさまっていてもよい。   In the expansion valve 1, (De2-De1) /De2≦0.16. That is, the reduction rate (De2-De1) / De2 of the equivalent circular diameter is within the range A5 shown in FIG. Note that (De2-De1) / De2 may fall within the range of 0.13 (or 0.125) to 0.16.

また、膨張弁1の冷媒通路3には、図1で示すように、挿入継手13,15が挿入されており、冷媒通路3(冷媒通路中央部7)の内径D2の値は、挿入継手13,15の内径D1,D3の値よりも大きくなっている。   Further, as shown in FIG. 1, insertion joints 13 and 15 are inserted into the refrigerant passage 3 of the expansion valve 1, and the value of the inner diameter D <b> 2 of the refrigerant passage 3 (refrigerant passage central portion 7) is the insertion joint 13. , 15 is larger than the values of the inner diameters D1, D3.

継手(挿入継手)13,15は、冷媒通路3の一方の端部と冷媒通路3の他方の端部との両方の端部のそれぞれに挿入されて設けられている。   The joints (insertion joints) 13 and 15 are provided by being inserted into both ends of one end of the refrigerant passage 3 and the other end of the refrigerant passage 3, respectively.

すなわち、継手として、冷媒通路入口から冷媒通路3に挿入されて冷媒入口に設けられている入口側継手(上流側継手)13と、この入口流側継手13とは別体であって、冷媒通路出口から冷媒通路3に挿入されて冷媒出口に設けられている出口側継手15が設けられている。   That is, an inlet side joint (upstream side joint) 13 that is inserted into the refrigerant path 3 from the refrigerant passage inlet and provided at the refrigerant inlet as a joint and the inlet flow side joint 13 are separate from each other, and the refrigerant path An outlet side joint 15 that is inserted into the refrigerant passage 3 from the outlet and provided at the refrigerant outlet is provided.

そして、冷媒通路3の中央部位7の軸方向の長さの寸法Lの値を冷媒通路3の中央部位7の半径方向の深さ寸法Dの値で除したものに、継手13もしくは継手15の内径寸法(D1もしくはD3)の値を乗じて得られたパラメータaの値が、膨張弁1では、40未満に設置されている。   Then, the value of the length L in the axial direction of the central portion 7 of the refrigerant passage 3 is divided by the value of the depth D in the radial direction of the central portion 7 of the refrigerant passage 3. In the expansion valve 1, the value of the parameter a obtained by multiplying the value of the inner diameter dimension (D1 or D3) is less than 40.

さらに説明すると、上流側継手13の円筒状の部位(外径が冷媒通路3の内径D2と等しく内径がD1になっている部位)21が、冷媒通路3内に入り込んでおり。下流側継手15の円筒状の部位(外径が冷媒通路3の内径D2と等しく内径がD3になっている部位)23が、冷媒通路3内に入り込んでいる。   More specifically, a cylindrical portion 21 (a portion having an outer diameter equal to the inner diameter D2 of the refrigerant passage 3 and an inner diameter D1) 21 of the upstream joint 13 enters the refrigerant passage 3. A cylindrical portion (a portion having an outer diameter equal to the inner diameter D <b> 2 of the refrigerant passage 3 and an inner diameter D <b> 3) 23 of the downstream side joint 15 enters the refrigerant passage 3.

冷媒通路3内に挿入されている上流側継手13の円筒状の部位21の先端(図1では右端)と、冷媒通路3内に挿入されている下流側継手15の円筒状の部位23の先端(図1では左端)とは、お互いが、距離Lだけ離れている。そして、冷媒通路3の中央部には、継手13,15が非存在である中央部位(冷媒通路中央部)7が形成されている。   The tip of the cylindrical portion 21 of the upstream joint 13 inserted in the refrigerant passage 3 (the right end in FIG. 1) and the tip of the cylindrical portion 23 of the downstream joint 15 inserted in the refrigerant passage 3 (The left end in FIG. 1) are separated from each other by a distance L. A central portion (refrigerant passage central portion) 7 where the joints 13 and 15 are not present is formed at the central portion of the refrigerant passage 3.

シャフト5は、冷媒通路中央部7の中央に設けられており、上流側継手13、下流側継手15から離れている。   The shaft 5 is provided at the center of the refrigerant passage central portion 7 and is separated from the upstream side joint 13 and the downstream side joint 15.

冷媒通路中央部7の軸方向の長さの寸法Lとは、すでに理解されるように、冷媒通路の中央部7の中心軸の延伸方向における冷媒通路中央部7の寸法である。すなわち、上流側継手13と下流側継手15との間の寸法である。   The dimension L of the axial length of the refrigerant passage central portion 7 is the dimension of the refrigerant passage central portion 7 in the extending direction of the central axis of the central portion 7 of the refrigerant passage, as already understood. That is, it is a dimension between the upstream joint 13 and the downstream joint 15.

冷媒通路中央部7の半径方向の深さ寸法Dとは、冷媒通路中央部7の直径D2の値から下流側継手15(上流側継手13でもよい。)の円筒状の部位の内径D3(内径D1でもよい)の値を減じたものを「2」で除したものである。   The depth D in the radial direction of the refrigerant passage central portion 7 is the inner diameter D3 (inner diameter) of the cylindrical portion of the downstream joint 15 (or the upstream joint 13) from the value of the diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7. The value obtained by subtracting the value of D1 may be divided by “2”.

パラメータを「a」とし、冷媒通路中央部7の軸方向の長さの寸法を「L」とし、冷媒通路中央部7の半径方向の深さ寸法を「D」とし、下流側継手15の円筒状の部位23の内径寸法を「D3」とすると、パラメータaは、式f8;a=L/D×D3で表される。また、冷媒通路中央部7の半径方向の深さ寸法Dは、式f9;D=(D2−D3)/2で表される。「a」は無次元数である。   The parameter is “a”, the dimension of the axial length of the refrigerant passage central portion 7 is “L”, the depth of the refrigerant passage central portion 7 in the radial direction is “D”, and the cylinder of the downstream joint 15 When the inner diameter dimension of the portion 23 is “D3”, the parameter a is expressed by the equation f8; a = L / D × D3. Further, the depth dimension D in the radial direction of the refrigerant passage central portion 7 is represented by the formula f9; D = (D2−D3) / 2. “A” is a dimensionless number.

膨張弁1では、固有値F0が冷媒通路中央部7の内径D2により変化する為、固有値F0を上昇させるために冷媒通路中央部7の内径D2を従来よりも小径化した(たとえば、18mmを15mmにした)。   In the expansion valve 1, since the eigen value F0 varies depending on the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7, the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is made smaller than before in order to increase the eigenvalue F0 (for example, 18 mm is reduced to 15 mm did).

また、膨張弁1では、たとえば、D1を12mmとし、D2を15mmとし、D3を13、7mmとし、D4を2,4mmとし、Lを12mmとしている。   In the expansion valve 1, for example, D1 is 12 mm, D2 is 15 mm, D3 is 13, 7 mm, D4 is 2, 4 mm, and L is 12 mm.

膨張弁1は、従来の膨張弁101等と同様に動作する。すなわち、冷媒通路3を流れる冷媒の温度と圧力とに応じて、エバポレータに流れる冷媒の流量を適宜調整する。   The expansion valve 1 operates in the same manner as the conventional expansion valve 101 and the like. That is, the flow rate of the refrigerant flowing through the evaporator is appropriately adjusted according to the temperature and pressure of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 3.

図6に示す試験結果では、冷媒通路中央部7の軸方向の長さの寸法Lを18mmに固定して、冷媒通路中央部7の内径D2と、シャフト5の外径D4とを変えている。図6に示すケースでは、○印のところで、騒音が許容範囲内におさまっている。   In the test result shown in FIG. 6, the dimension L of the axial length of the refrigerant passage central portion 7 is fixed to 18 mm, and the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 and the outer diameter D4 of the shaft 5 are changed. . In the case shown in FIG. 6, the noise is within the allowable range at the circle mark.

すなわち、内径D2が10mm〜19mmの範囲内であり、かつ、シャフト5の外径D4が2.8mm〜5.0mm範囲内であるときか、または、内径D2が10mm〜18mmの範囲内であり、かつ、シャフト5の外径D4が2.6mm〜2.8mm範囲内であるときか、または、内径D2が10mm〜17mmの範囲内であり、かつ、シャフト5の外径D4が2.4mm〜2.6mm範囲内であるときか、または、内径D2が10mm〜15mmの範囲内であり、かつ、シャフト5の外径D4が2.2mm〜2.4mm範囲内であるときか、または、内径D2が10mm〜14mmの範囲内であり、かつ、シャフト5の外径D4が2.0mm〜2.2mm範囲内であるときに、騒音が許容範囲内におさまっている。   That is, when the inner diameter D2 is in the range of 10 mm to 19 mm and the outer diameter D4 of the shaft 5 is in the range of 2.8 mm to 5.0 mm, or the inner diameter D2 is in the range of 10 mm to 18 mm. When the outer diameter D4 of the shaft 5 is in the range of 2.6 mm to 2.8 mm, or the inner diameter D2 is in the range of 10 mm to 17 mm, and the outer diameter D4 of the shaft 5 is 2.4 mm. When the inner diameter D2 is within the range of 10 mm to 15 mm and the outer diameter D4 of the shaft 5 is within the range of 2.2 mm to 2.4 mm, or When the inner diameter D2 is in the range of 10 mm to 14 mm and the outer diameter D4 of the shaft 5 is in the range of 2.0 mm to 2.2 mm, the noise is within the allowable range.

さらに説明すると、図7に示す太枠で示す範囲(枠内の数字が0.18〜0.30になっている範囲)になるような、冷媒通路中央部7の内径D2と、シャフト5の外径D4とを採用すれば、騒音の発生を抑制することができる。   More specifically, the inner diameter D2 of the refrigerant passage center 7 and the shaft 5 such that the range shown by the thick frame shown in FIG. 7 (the range in which the number in the frame is 0.18 to 0.30) are set. If the outer diameter D4 is adopted, generation of noise can be suppressed.

なお、図7の代わりに図8(太枠で示す範囲;枠内の数字が0.18〜0.25になっている範囲)を用いて、騒音を抑制できる冷媒通路中央部7の内径D2とシャフト5の外径D4とを採用してもよい。   In addition, instead of FIG. 7, the inner diameter D <b> 2 of the refrigerant passage central portion 7 that can suppress noise by using FIG. 8 (range indicated by a thick frame; the range in which the number in the frame is 0.18 to 0.25). And the outer diameter D4 of the shaft 5 may be employed.

図9で示す試験結果では、冷媒通路中央部7の軸方向の長さの寸法Lを18mmに固定して、冷媒通路中央部7の内径D2と、シャフト5の外径D4とを変えている。図9に示すケースでは、太枠で示す範囲内で、騒音を抑制することができる。   In the test results shown in FIG. 9, the dimension L of the axial length of the refrigerant passage central portion 7 is fixed to 18 mm, and the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 and the outer diameter D4 of the shaft 5 are changed. . In the case shown in FIG. 9, noise can be suppressed within a range indicated by a thick frame.

図9で示す「0.847」等の数字は、シャフト5の外径を「0」と仮定し、冷媒通路中央部7を二等分割した流体直径を「1」としたときの流体直径比を示している。「1」から「0.847」等を減じた値(たとえば、1−0.847=0.153)が、等価円直径の減少率になる。等価円直径の減少率が、0.13(13%)〜0.16(16%)であれば、騒音を抑制することができる。   The numbers such as “0.847” shown in FIG. 9 assume that the outer diameter of the shaft 5 is “0” and the fluid diameter ratio when the fluid diameter obtained by equally dividing the refrigerant passage central portion 7 is “1”. Is shown. A value obtained by subtracting “0.847” from “1” (for example, 1−0.847 = 0.153) is a reduction rate of the equivalent circular diameter. If the rate of reduction of the equivalent circular diameter is 0.13 (13%) to 0.16 (16%), noise can be suppressed.

膨張弁1によれば、シャフト5の外形が円柱状に形成されているとともにシャフト5がむき出し状態で冷媒通路3(冷媒通路中央部7)中に配置されているので、シャフト5を囲むカバーが不要になっており、また、シャフト5の外表面にディンプル加工等を施してシャフト5の外表面に多数の凹凸を形成するす要が無くなることで構成が簡素化されている。また、シャフト5の外表面が凹凸の無いなめらかな形状になっている。ので、冷媒通路3の流路抵抗を小さくすることができる。   According to the expansion valve 1, since the outer shape of the shaft 5 is formed in a cylindrical shape and the shaft 5 is exposed in the refrigerant passage 3 (refrigerant passage central portion 7), a cover surrounding the shaft 5 is provided. In addition, the configuration is simplified by eliminating the need to form dimples or the like on the outer surface of the shaft 5 by applying dimple processing or the like to the outer surface of the shaft 5. Further, the outer surface of the shaft 5 has a smooth shape with no irregularities. Therefore, the flow path resistance of the refrigerant passage 3 can be reduced.

また、膨張弁1によれば、シャフト5が配置されている冷媒通路中央部7の固有値F0が、シャフト5により発生するカルマン渦の周波数F1よりも大きく設定されているので、シャフト5が配置されている冷媒通路3を冷媒が流れたときに、シャフト5によって発生するカルマン渦と、冷媒通路3での冷媒との共振が回避され、騒音の発生を防止することができる。   Further, according to the expansion valve 1, the eigenvalue F0 of the refrigerant passage central portion 7 in which the shaft 5 is arranged is set to be larger than the Karman vortex frequency F1 generated by the shaft 5, so that the shaft 5 is arranged. When the refrigerant flows through the refrigerant passage 3, resonance between the Karman vortex generated by the shaft 5 and the refrigerant in the refrigerant passage 3 can be avoided, and generation of noise can be prevented.

また、膨張弁1においてカルマン渦の周波数F1を下げるためにはシャフト5を大径化すればよいが、シャフト5を大径化によって冷媒通路3中の投影面積S1が大きくなり冷媒流れの通路抵抗が上がってしまう。しかし、膨張弁1では、シャフト5の投影面積S1が冷媒通路中央部7の投影面積S2の25%以下になっているので、冷媒通路3中のシャフト5の投影面積S1が大きくなることによる冷媒流れの通路抵抗が上昇することが抑えられるとともに、カルマン渦の周波数F1を適度に下げることができる。   Further, in order to lower the Karman vortex frequency F1 in the expansion valve 1, the diameter of the shaft 5 may be increased. However, by increasing the diameter of the shaft 5, the projected area S1 in the refrigerant passage 3 is increased and the passage resistance of the refrigerant flow is increased. Will go up. However, in the expansion valve 1, the projected area S 1 of the shaft 5 is 25% or less of the projected area S 2 of the refrigerant passage central portion 7, so that the refrigerant due to an increase in the projected area S 1 of the shaft 5 in the refrigerant passage 3. An increase in the flow path resistance can be suppressed, and the Karman vortex frequency F1 can be lowered appropriately.

また、膨張弁1によれば、従来のようにカバーを設けていないことで、冷媒通路2中のシャフト5の実質的な外径が小さくなり、カルマン渦の周波数F1が高くなっても、冷媒通路中央部7の内径D2を従来のものに比べて小さくなっていることで、騒音の発生を防止することができる。   Further, according to the expansion valve 1, since the cover is not provided as in the prior art, even if the substantial outer diameter of the shaft 5 in the refrigerant passage 2 is reduced and the Karman vortex frequency F1 is increased, the refrigerant is reduced. Generation | occurrence | production of a noise can be prevented because the internal diameter D2 of the channel | path center part 7 is small compared with the conventional one.

また、膨張弁1によれば、シャフト5が設けられている冷媒通路3の部位7における「D」字状の冷媒通路断面17では、等価円直径の減少率が16%以下になっているので、冷媒が流れる壁面(冷媒通路やシャフトの壁面)での摩擦損失を小さくすることができ、シャフト5が設けられている冷媒通路3の部位7における冷媒流れの通路抵抗が上昇することが抑えられる。   Further, according to the expansion valve 1, the reduction rate of the equivalent circular diameter is 16% or less in the “D” -shaped refrigerant passage section 17 in the portion 7 of the refrigerant passage 3 where the shaft 5 is provided. The friction loss on the wall surface (the refrigerant passage and the shaft wall surface) through which the refrigerant flows can be reduced, and the passage resistance of the refrigerant flow in the portion 7 of the refrigerant passage 3 provided with the shaft 5 can be suppressed. .

また、膨張弁1によれば、冷媒通路中央部7の内径D2の値が継手13,15の内径D1,D3の値よりも大きくなっているので、冷媒通路2での通路抵抗が上昇することが抑制される。   Further, according to the expansion valve 1, the value of the inner diameter D2 of the refrigerant passage central portion 7 is larger than the values of the inner diameters D1 and D3 of the joints 13 and 15, so that the passage resistance in the refrigerant passage 2 increases. Is suppressed.

また、膨張弁1によれば、パラメータaの値が40未満に設置されていても、シャフト5が配置されている冷媒通路3の固有値F0が、シャフト5の外径D4により発生するカルマン渦の周波数F1よりも大きく設定されているので、冷媒の流れによる騒音の発生を防止することができる。   Further, according to the expansion valve 1, even if the value of the parameter a is set to less than 40, the eigenvalue F0 of the refrigerant passage 3 in which the shaft 5 is disposed is the Karman vortex generated by the outer diameter D4 of the shaft 5. Since it is set to be larger than the frequency F1, it is possible to prevent the generation of noise due to the flow of the refrigerant.

1 膨張弁
3 冷媒通路
5 シャフト
7 冷媒通路の部位
13 継手(入口側挿入継手)
15 継手(出口側挿入継手)
17 「D」字状の冷媒通路断面
a パラメータ
D 冷媒通路の中央部位の半径方向の深さ
D1 入口側挿入継手の内径寸法
D3 出口側挿入継手の内径寸法
F0 冷媒通路の固有値
F1 カルマン渦の周波数
L 冷媒通路の中央部位の軸方向の長さ
S1 シャフトの投影面積
S2 冷媒通路の投影面積
1 Expansion Valve 3 Refrigerant Passage 5 Shaft 7 Refrigerant Passage Part 13 Joint (Inlet Side Insertion Joint)
15 Fitting (Outlet side insertion fitting)
17 “D” -shaped refrigerant passage cross-section a Parameter D Radial depth of the central portion of the refrigerant passage D1 Inner diameter dimension of the inlet side insertion joint D3 Inner diameter dimension of the outlet side insertion joint F0 Eigenvalue of the refrigerant path F1 Karman vortex frequency L Length in the axial direction of the central part of the refrigerant passage S1 Projected area of the shaft S2 Projected area of the refrigerant passage

次に、シャフト5が配置されている冷媒通路3(冷媒通路中央部7)の固有値F0が、シャフト5の外径D4により発生するカルマン渦の周波数F1よりも大きく設定されことについて、図3を参照しつつ説明する。 Next, the eigenvalues F0 of the refrigerant passage 3 in which the shaft 5 is positioned (the coolant passage middle portion 7) is, Ru is set larger than the frequency F1 of the Karman vortex generated by the outside diameter D4 of the shaft 5, FIG. 3 Will be described with reference to FIG.

Claims (6)

弁部を流れる冷媒の量を調整するために前記弁部を作動させるシャフトが、冷媒が流れる冷媒通路中に配置されている膨張弁であって、
前記シャフトが配置されている冷媒通路の固有値が、前記シャフトの外径により発生するカルマン渦の周波数よりも大きく設定されており、
前記シャフトの外形は円柱状に形成されているとともに、前記シャフトがむき出し状態で前記冷媒通路中に配置されていることを特徴とする膨張弁。
A shaft that operates the valve portion to adjust the amount of refrigerant flowing through the valve portion is an expansion valve disposed in a refrigerant passage through which the refrigerant flows,
The eigenvalue of the refrigerant passage in which the shaft is arranged is set to be larger than the frequency of Karman vortex generated by the outer diameter of the shaft,
An expansion valve characterized in that an outer shape of the shaft is formed in a cylindrical shape, and the shaft is disposed in the refrigerant passage in an exposed state.
請求項1に記載の膨張弁において、
前記シャフトの投影面積が、前記冷媒通路の投影面積の30%以下であることを特徴とする膨張弁。
The expansion valve according to claim 1,
An expansion valve, wherein a projected area of the shaft is 30% or less of a projected area of the refrigerant passage.
請求項1または請求項2に記載の膨張弁において、
前記シャフトの径は、3mm以下であることを特徴とする膨張弁。
The expansion valve according to claim 1 or 2,
The shaft has a diameter of 3 mm or less.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の膨張弁において、
前記シャフトが設けられている前記冷媒通路の部位における「D」字状の冷媒通路断面では、等価円直径の減少率が16%以下になっていることを特徴とする膨張弁。
The expansion valve according to any one of claims 1 to 3,
An expansion valve characterized in that a reduction rate of an equivalent circular diameter is 16% or less in a "D" -shaped refrigerant passage section in a portion of the refrigerant passage where the shaft is provided.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の膨張弁において、
前記冷媒通路には、継手が挿入されており、
前記冷媒通路の内径の値は、前記継手の内径の値よりも大きくなっていることを特徴とする膨張弁。
The expansion valve according to any one of claims 1 to 4,
A joint is inserted in the refrigerant passage,
The expansion valve according to claim 1, wherein an inner diameter value of the refrigerant passage is larger than an inner diameter value of the joint.
請求項5に記載の膨張弁において、
前記継手は、前記冷媒通路の一方の端部と前記冷媒通路の他方の端部とに挿入されており、
前記冷媒通路の中央部位の軸方向の長さの寸法の値を前記冷媒通路の中央部位の半径方向の深さ寸法の値で除したものに前記継手の内径寸法の値を乗じて得られたパラメータの値が、40未満に設置されていることを特徴とする膨張弁。
The expansion valve according to claim 5,
The joint is inserted into one end of the refrigerant passage and the other end of the refrigerant passage,
Obtained by multiplying the value of the axial length of the central portion of the refrigerant passage by the value of the radial depth of the central portion of the refrigerant passage and the value of the inner diameter of the joint. An expansion valve having a parameter value set to less than 40.
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