JP2018025364A - Expansion valve - Google Patents
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- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
Abstract
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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×D22/4で表わされる。
The projected area S2 of the refrigerant passage
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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ることについて、図3を参照しつつ説明する。
Next, the eigenvalues F0 of the
Claims (6)
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.
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.
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.
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.
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.
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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