JP3644358B2

JP3644358B2 - 冷凍サイクルの減圧装置

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Publication number: JP3644358B2
Application number: JP2000203843A
Authority: JP
Inventors: 淳稲葉; 庫人山▲崎▼; 繁樹伊藤; 照之堀田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP2002022316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル装置において、特に冷媒流れ方向に複数段の絞り手段を配置した減圧装置に関するもので、車両空調用冷凍サイクル装置に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両空調用冷凍サイクル装置においてはサイクル運転条件の変動幅が大きいので、通常は減圧装置として温度式膨張弁を用い、蒸発器出口冷媒の過熱度が所定値に維持されるように冷媒流量を自動調整するようにしている。しかし、温度式膨張弁は蒸発器出口冷媒の過熱度に応動する弁駆動機構が必要であるので、構成が複雑で、コストが高い。
【０００３】
そこで、従来、過熱度に応動する弁駆動機構を廃止した構成の簡単な減圧装置が特開昭５５−１５０４６７号公報において提案されている。この従来技術では、ノズル、オリフィスのような後段固定絞りの上流側に別の前段絞りを組み合わせた複合減圧装置を構成している。なお、図１６はこの従来技術に基づいて本発明者が試作した比較品であり、１１は前段固定絞りを示し、１２は後段固定絞りを示す。
【０００４】
上記のように複合減圧装置を構成するのは次の理由からである。すなわち、ノズル等の固定絞り１２では図１７のＡに示すように冷媒の乾き度の微小域Ｂ（例えば、乾き度ｘ＜０．１）において流量変化が大きいという流量特性がある。つまり、冷媒の乾き度の微小域Ｂでは、ノズル等の固定絞り１２による流量調整ゲインが大きい。そこで、この点に着目して、冷媒流れの上流側に別の前段固定絞り１１を配置して、この前段固定絞り１１により凝縮器出口の過冷却液冷媒を所定量減圧して微小乾き度域に変化させ、この微小乾き度域にある気液２相冷媒を後段の固定絞り１２に流入させ、再度減圧する。
【０００５】
これによると、後段の固定絞り１２では、丁度、流量調整ゲインの大きい冷媒状態にて冷媒流量調整作用を行うことができるので、後段の固定絞り１２による流量調整作用を凝縮器出口冷媒の過冷却度との関係で見ると、図１７のＣの流量特性となる。この流量特性Ｃでは、過冷却度の小さな変化幅Ｄによって大きな冷媒流量調整幅Ｅを得ることができる。
【０００６】
ところで、冷凍サイクルの高圧側のサイクルバランス上、凝縮器出口冷媒の過冷却度が大きくなることは通常、高圧圧力の上昇を招き、圧縮機動力を増加させる。また、凝縮器出口冷媒の過冷却度が減少することは蒸発器出入口間のエンタルピ差を減少して冷房能力を低下させる。従って、サイクル効率の向上と冷房能力の確保とを両立させるためには、凝縮器出口冷媒の過冷却度を適度な所定範囲内に維持することが必要である。
【０００７】
ここで、減圧装置を単純にキャピラリチューブのみで構成する場合はキャピラリチューブの流量調整ゲインが小さいので、流量特性が図１７のＦとなる。そのため、上記と同一の冷媒流量調整幅Ｅを得るための過冷却度変化幅がＧとなり、上記変化幅Ｄに比較してはるかに広い範囲となる。
【０００８】
これに対し、図１６の複合減圧装置の流量特性Ｃであると、過冷却度の変化幅Ｄを小さくできるので、過冷却度を最適な範囲内に維持することができ、サイクル効率の向上と冷房能力の確保とを両立させることが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記図１６の複合減圧装置の実用化に向けて種々実験検討したところ、次のごとき問題が判明した。すなわち、前段絞り１１の単一の小径（小面積）通路から冷媒が中間部空間１３に流出し、その流出直後に冷媒流れが急拡大するので、その流速が中央部から周辺部にかけて大きく低下し、流速分布が不均一となる。この流速分布が不均一のまま冷媒が後段の固定絞り１２に流入すると、流速不均一の影響で後段の固定絞り１２における流量特性が図１７のＣからＨに変化してしまい、キャピラリチューブによる流量特性Ｆに近似したものとなることが判明した。上記の流量特性Ｈでは過冷却度の変化幅Ｉが増加して、過冷却度が過度に上昇したり、過度に減少するので、サイクル効率や冷房能力を低下させる。
【００１０】
後段の固定絞り１２における流量特性の悪化を防ぐために、本発明者らは、前段の絞り１１と後段の絞り１２との間に位置する中間部空間１３の存在に着目し、この中間部空間１３の長さＬ２を長くして冷媒流れの混合作用を高めることを試行してみた。その結果、中間部空間１３の長さＬを４０ｍｍ以上に設定すると、中間部空間１３内で流速の高い冷媒流れと流速の低い冷媒流れとが十分混合して、後段絞り１２の入口部では冷媒流速を均一化でき、流量特性を改善できることが分かった。
【００１１】
しかし、この対策によると、中間部空間１３の長さＬの確保のために、減圧装置全体の体格が大きくなってしまい、車両エンジンルームのような狭隘なスペース内への減圧装置の搭載性を悪化させる。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みて、複数段の絞りを組み合わせる複合減圧装置において、小さな過冷却度変化により冷媒流量を広範に調整可能とするとともに、減圧装置の小型化を図ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置された後段固定絞り（１２）との間に、この両絞り（１１、１１０、１２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）を設けるとともに、前段絞り（１１、１１０）に複数に分割した絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）を設けることを特徴とする。
【００１４】
これにより、前段絞り（１１、１１０）の減圧作用で凝縮器出口の過冷却液冷媒を微小乾き度域に変化させる。これと同時に、前段絞り（１１、１１０）の複数の絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）から冷媒が少量ずつ複数に分割して流出するので、各絞り通路から流出する冷媒の流速の偏りが小さくなる。その結果、中間部空間（１３）の長さＬ２を小さくしても後段固定絞り（１２）の入口に至るまでに冷媒流速を均一化できる。
【００１５】
このようにして、凝縮器出口の過冷却液冷媒を微小乾き度域に変化させ、かつ、均一な流速分布の下で後段固定絞り（１２）により冷媒流量の調整作用を行うことができる。そのため、図１７のＣに示すように流量調整ゲインの大きい、良好な流量特性を得ることができる。これと同時に、中間部空間（１３）の長さＬ２を短縮できるので、減圧装置の小型化をも達成できる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置された後段固定絞り（１２）との間に、この両絞り（１１、１１０、１２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）を設けるとともに、前段絞り（１１、１１０）の絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）を、断面円形通路に比較して中間部空間（１３）の広範囲にわたって冷媒が流出する断面形状としたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、断面円形の絞り通路を構成する場合に比較して、請求項２の絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）では冷媒が広い範囲にわたって流出するので、絞り通路が単一であっても、絞り通路から流出する冷媒の流速の偏りを小さくできる。その結果、前段絞りからの流出冷媒の流速を均一化するための中間部空間（１３）の長さＬ２を小さくでき、減圧装置の小型化を達成できる。
【００１８】
請求項３に記載の発明のように、請求項２の前段絞り（１１、１１０）の絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）は具体的にはスリット状の断面形状とすればよい。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置された後段固定絞り（１２）との間に、この両絞り（１１、１１０、１２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）を設けるとともに、この中間部空間（１３）内に、前段絞り（１１、１１０）から流出した冷媒流れの混合を促進する混合促進手段（１６、１７、１８、１９）を設けることを特徴とする。
【００２０】
これにより、中間部空間（１３）内の混合促進手段により冷媒流れの混合を積極的に促進して前段絞りからの流出冷媒の流速を均一化できる。その結果、中間部空間（１３）の長さＬ２を小さくでき、減圧装置の小型化を達成できる。
【００２１】
請求項５に記載の発明のように、前段絞りは、固定絞り（１１）としてもよいが、請求項６に記載の発明のように、前段絞りは、高圧側冷媒の状態に応じて開度を変化させる可変絞り（１１０）としてもよい。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による車両用空調装置の冷凍サイクルであり、圧縮機１は電磁クラッチ２を介して図示しない車両エンジンにより駆動される。圧縮機１から吐出された高圧のガス冷媒は凝縮器３に流入し、ここで、外気と熱交換して冷却され、凝縮される。なお、凝縮器３は車両走行による走行風を受けて冷却される部位、具体的には車両エンジンルーム内の最前部等に配置され、走行風および凝縮器用冷却ファンの送風空気により冷却される。
【００２４】
そして、凝縮器３で凝縮した液冷媒は次に減圧装置４にて低圧に減圧されて霧状の気液２相状態となる。この減圧装置４は冷媒流れ方向に複数段の絞り手段を配置したもので、その詳細は後述する。減圧装置４を通過した低圧冷媒は蒸発器５において空調用送風機６の送風空気から吸熱して蒸発する。
【００２５】
蒸発器５は空調ケース７内に配置され、蒸発器５で冷却された冷風は周知のごとく図示しないヒータコア部で温度調整された後に車室内へ吹き出す。蒸発器５を通過したガス冷媒はアキュムレータ８にて気液分離された後に圧縮機１に吸入される。
【００２６】
アキュムレータ８は、蒸発器５出口からの冷媒の気液を分離し液冷媒を溜めてガス冷媒を圧縮機１に吸入させる役割と、タンク底部側に溜まる液冷媒中に溶け込んでいるオイルを圧縮機１に吸入させる役割とを果たす。
【００２７】
図２は第１実施形態による減圧装置４の具体的構造を例示するもので、減圧装置４のボディ部材１０は例えば樹脂にて概略円筒状に成形され、図１の凝縮器３出口側と蒸発器５の入口側との間の冷媒配管内部に位置決めして固定される。
【００２８】
ボディ部材１０の内部には冷媒流れの前後に前段固定絞り１１と後段固定絞り１２とを配置し、この両絞り１１、１２の中間に中間部空間１３を設けている。前段固定絞り１１は例えば樹脂にて概略円柱状に成形された柱部材１１ａを有し、この柱部材１１ａに複数に分割された絞り通路１１ｂを形成している。
【００２９】
より具体的に説明すると、絞り通路１１ｂは本例では円形穴であり、同一円周上に４個等間隔で配置してある。各絞り通路１１ｂは例えば、断面積＝１．２ｍｍ²程度、長さＬ１＝１５ｍｍ程度のものであり、キャピラリチューブの長さを短くしたものに相当する。そして、前段固定絞り１１はボディ部材１０の内部に段部１０ａで位置決めされ、リング状のねじ部材１４によりボディ部材１０に固定される。
【００３０】
後段固定絞り１２は本例ではノズル形状により構成されており、ボディ部材１０の最下流端部に直接形成されている。後段固定絞り１２の最小部の断面積Ｓ１は、例えば、２．０ｍｍ²程度である。なお、後段固定絞り１２をボディ部材１０に直接形成せず、後段固定絞り１２を金属等によりボディ部材１０と別体で形成した後に、ボディ部材１０の最下流端部に、別体の後段固定絞り１２をインサート成形等により一体化してもよい。
【００３１】
中間部空間１３は、前段固定絞り１１の各絞り通路１１ｂから流出した冷媒流れを混合、整流することにより、冷媒流れの流速分布を均一化するものである。ここで、中間部空間１３の長さＬ２は例えば、２０ｍｍ程度であり、本例では、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂの長さＬ１より長くしてある。また、中間部空間１３の通路断面積Ｓ２は前後の絞り１１、１２の通路断面積より十分大きくしてあり、例えば、１８．０ｍｍ²程度である。
【００３２】
次に、上記構成において第１実施形態の作動を説明する。図１において、圧縮機１が車両エンジンにより駆動されると、冷凍サイクル内を冷媒が循環し、圧縮機１での冷媒の圧縮→凝縮器３での冷媒の凝縮→減圧装置４での冷媒の減圧→蒸発器５での冷媒の蒸発→アキュムレータ８での冷媒の気液分離→圧縮機１への冷媒吸入が繰り返される。
【００３３】
ところで、車両空調用冷凍サイクルでは、車両エンジンの回転数変動による圧縮機１の吐出能力変動、車速の変動による凝縮器３の放熱能力変動、蒸発器５の冷房負荷変動（送風量変動、吸い込み空気の温度、湿度変動）等のように運転条件が広範に変化する。従って、冷房能力の確保、および冷凍サイクルの効率アップのためには、これらのサイクル運転条件に対応してサイクル冷媒流量を適切に調整するとともに、凝縮器３の出口冷媒の過冷却度を適切な範囲（例えば、７〜１５°Ｃ）内に維持することが重要である。
【００３４】
減圧装置４の後段固定絞り１２はノズル形状から形成され、その流量特性は図１７のＡに示すように冷媒の乾き度の微小域Ｂ（例えば、乾き度ｘ＜０．１）において流量変化が大きい（流量調整ゲインが大きい）という特徴を持っている。
【００３５】
そこで、後段固定絞り１２の上流側に前段固定絞り１１を配置して、この前段固定絞り１１の減圧作用により凝縮器３の出口冷媒を所定値だけ減圧して、乾き度の微小域にある気液２相状態の冷媒を固定絞り１５に流入させるようにしている。
【００３６】
このことを図３のモリエル線図により説明すると、いま、凝縮器３の出口冷媒がａ点の状態にあって、所定の過冷却度ＳＣを持っている。この過冷却度ＳＣを持った高圧液冷媒が減圧装置４内に流入すると、まず、前段固定絞り１１の各絞り通路１１ｂを通過して所定値Ｐ１だけ減圧され、これにより、高圧液冷媒は微小な乾き度ｘ１を持った気液２相状態（ｂ点）に移行する。
【００３７】
次に、気液２相状態の冷媒は各絞り通路１１ｂから中間部空間１３へ噴出し、この中間部空間１３を通過して後段固定絞り１２に流入する。ここで、中間部空間１３は各絞り通路１８ａからの噴出冷媒流れを混合、整流して、冷媒流れを比較的均一な流速の流れとする。
【００３８】
ここで、本第１実施形態による冷媒流速の均一化作用の有利な点を説明すると、図１６の比較例のように前段固定絞り１１を１つの絞り通路で構成する場合には、全流量の冷媒が１つの絞り通路から中間部空間１３へ流出するため、流出直後の冷媒流速の不均一が大きくなる。このため、中間部空間１３の長さを例えば、４０ｍｍ以上に長くする必要がある。これに反し、本第１実施形態によると、前段固定絞り１１の絞り通路を４つの絞り通路１１ｂに分割しているので、各絞り通路１８ａから４分割された流量の冷媒が流出する。これにより、各絞り通路１８ａから流出する冷媒の流速の偏りが図４のように小さくなるので、中間部空間１３の長さＬ２を小さく（例えば、２０ｍｍ程度）しても後段固定絞り１２の入口に至るまでに冷媒流速を均一化できる。
【００３９】
このようにして、凝縮器３出口の過冷却液冷媒を微小乾き度域に変化させ、かつ、均一な流速分布の下で後段固定絞り１２により冷媒流量の調整作用を行うことができる。そのため、図１７のＣに示すように流量調整ゲインの大きい、良好な流量特性を得ることができる。これと同時に、中間部空間１３の長さＬ２を短縮できるので、減圧装置４の小型化を達成できる。
【００４０】
（第２、第３実施形態）
上記第１実施形態では、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを円形穴からなる４つの絞り通路１１ｂに分割しているが、第２実施形態では、図５に示すように、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを断面半円弧状の２つの穴からなる絞り通路１１ｂに分割している。また、第３実施形態では、図６に示すように、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを断面長方形状の２つの穴からなる絞り通路１１ｂに分割している。
【００４１】
第２、第３実施形態のように、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂの断面形状を変更しても、各絞り通路１８ａから複数に分割された流量の冷媒が流出するので、この流出冷媒の流速を均一化するための中間部空間１３の長さＬ２を小さくできる。
【００４２】
（第４、第５実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを複数に分割しているが、第４実施形態では前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂを単一とし、この単一の絞り通路１１ｂの断面形状を図７のように十字形のスリット状としている。また、第５実施形態では図８のように単一の絞り通路１１ｂの断面形状を、円周の一部を切り欠いたリング形のスリット状としている。
【００４３】
第４、第５実施形態のように、絞り通路１１ｂの断面形状を十字形やリング状からなるスリット状にするのは、絞り通路１１ｂの冷媒流出部から冷媒が広範囲にわたって流出するようにするためである。すなわち、第４、第５実施形態によると、絞り通路１１ｂから冷媒が十字形やリング状のスリット形状に沿って流出するので、円形断面の絞り通路に比較して冷媒が中間部空間１３の広い範囲にわたって流出する。そのため、絞り通路１１ｂが単一であっても、絞り通路１１ｂから流出する冷媒の流速の偏りを小さくできるので、流出冷媒の流速を均一化するための中間部空間１３の長さＬ２を小さくできる。
【００４４】
なお、第５実施形態において絞り通路１１ｂの断面形状を完全なリング形にしていないのは、絞り通路１１ｂの内側部分をリング形の切り欠き部分で外側部分に一体に連結するためである。従って、絞り通路１１ｂの内側部分を支持する支持部を別途構成する場合は絞り通路１１ｂの断面形状を完全なリング形にできることはもちろんである。
【００４５】
（第６実施形態）
上記第１〜第５実施形態では、いずれも前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂの形態を工夫して絞り通路１１ｂから流出する冷媒の流速の偏りを小さくするものであるが、第６実施形態では中間部空間１３に流出冷媒の流速の均一化を促進する流速均一化手段を設けるものである。
【００４６】
図９は第６実施形態を示すもので、円筒状の中間部材１５は冷媒の流速の均一化を促進するリング状の凹溝１６を形成するもので、前段固定絞り１１の柱状部材１１ａの下流側端面とボディ部材１０の内壁面の段部１０ａとの間に挟み込み固定される。より具体的に説明すると、前段固定絞り１１と円筒状の中間部材１５の外径は同一であり、この両者１１、１５をボディ部材１０内に挿入後、リング状のねじ部材１４の締め付けにより両者１１、１５をボディ部材１０内に固定する。
【００４７】
本例では、中間部材１５の内径と中間部空間１３を形成するボディ部材１０の内壁面の内径とを同一とし、そして、中間部材１５の内壁面の下流側端部をリング状に凹ませることによりリング状の凹溝１６を形成している。この凹溝１６は中間部空間１３の冷媒流れ方向の概略中央部に形成している。
【００４８】
第６実施形態の作用を説明すると、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂから冷媒が中間部空間１３へ流出した直後では図１０のように冷媒流れの流速分布が大きいが、中間部空間１３内を冷媒が進むにつれて冷媒流れの混合により流速分布の偏りが減少しようとする。その際、中間部空間１３の略中央部に位置する凹溝１６では通路断面積の急拡大により冷媒流れの剥離が生じて渦１６ａが形成される。この渦１６ａにより冷媒流れが強制的に乱され、流速分布の均一化を促進する。
【００４９】
そのため、単一の絞り通路１１ｂから冷媒が流出する形態であっても、冷媒流速を均一化するための中間部空間１３の長さＬ２を小さくできる。
【００５０】
（第７実施形態）
第７実施形態は第６実施形態と同様に中間部空間１３内に冷媒流速を均一化する流速均一化手段を設ける他の例である。
【００５１】
第７実施形態では、図１１に示すように、中間部材１５に内径方向に突出するリング状の突起部１７を設け、突起部１７により渦を形成して、第６実施形態と同様に冷媒流れを強制的に乱して、流速分布の均一化を促進する。
【００５２】
（第８実施形態）
第８実施形態も第６、第７実施形態と同様に中間部空間１３内に冷媒流速を均一化する流速均一化手段を設ける他の例である。
【００５３】
第８実施形態では図１２に示すように、上記中間部材１５の代わりにフィルタ部材１８を中間部空間１３内に配置している。このフィルタ部材１８は、具体的には、樹脂等により形成され、冷媒中に含まれる金属切り粉等の異物を捕捉する網状体１８ａと、この網状体１８ａを支持固定する円筒状の樹脂製枠体１８ｂとを有している。ここで、網状体１８ａは中間部空間１３の上流側に向かって凸となる椀状の形状になっており、この状態でフィルタ部材１８はねじ部材１４により前段固定絞り１１とともにボディ部材１０の内壁面に締め付け固定されている。網状体１８ａの凸面頂部は前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂの流出部に対向するようになっている。
【００５４】
第８実施形態によると、前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂから流出する流速の高い冷媒流れを、中間部空間１３の上流側に向かって凸となる椀状の網状体１８ａにより強制的に乱して、流速の高い冷媒流れと流速の低い冷媒流れとの混合を促進して、冷媒流れの流速分布を均一化できる。
【００５５】
（第９実施形態）
第９実施形態も第６〜第８実施形態と同様に中間部空間１３内に冷媒流速を均一化する流速均一化手段を設ける他の例である。
【００５６】
第９実施形態では図１３に示すように、上記フィルタ部材１８の代わりに、流速均一化の専用部材として弾丸状部材１９を中間部空間１３内に配置している。この弾丸状部材１９は、中間部空間１３の上流側に向かって凸となる弾丸状部１９ａと円筒状の枠体１９ｂとを樹脂により一体成形している。
【００５７】
第９実施形態によると、弾丸状部材１９が第８実施形態のフィルタ部材１８と同様の作用をなして冷媒流れの流速分布を均一化できる。
【００５８】
（第１０実施形態）
上記第１〜第９実施形態では、すべて複合減圧装置の前段絞りとして固定絞り１１を用いる場合について説明したが、第１０実施形態は図１４、１５に示すように、複合減圧装置の前段絞りとして可変絞り（可変絞り弁）１１０を用いる場合に関する。図１４は可変絞り１１０の閉弁時を示し、図１５は開弁時を示す。
【００５９】
第１０実施形態において、円筒状の中間部材１５、冷媒流速の均一化促進のためのリング状凹溝１６、後段固定絞り１２等は第６実施形態（図９〜図１０）と同じであるので、説明を省略する。
【００６０】
第１０実施形態における前段可変絞り１１０は、固定弁座部１１１とこの固定弁座部１１１対して変位可能な弁体１１２とこの弁体１１２に閉弁方向のばね力を作用させるばね手段としての圧縮コイルばね１１３を有している。固定弁座部１１１と弁体１１２は本例では樹脂により成形し、コイルばね１１３は金属ばね材により成形している。
【００６１】
固定弁座部１１１は円板部１１１ａと、この円板部１１１ａの中心部に一体に形成された円筒部１１１ｂとを有している。円筒部１１１ｂの中心部には小径の連通穴（ブリードポート）１１１ｃが形成してある。この連通穴１１１ｃは可変絞り弁１４が図１４のように閉弁状態にあるときでも上記中間部空間１３と可変絞り１１０の上流側との間を小開度で常時連通させる連通手段を構成するもので、連通穴１１１ｃは例えば、φ１．０ｍｍ程度の小径である。
【００６２】
円板部１１１ａは円筒部１１１ｂの周囲にバイパス穴１１１ｄを形成している。このバイパス穴１１１ｄは円筒部１１１ｂの周囲に複数に分割して、円弧状、円形等の形状に形成されている。この複数のバイパス穴１１１ｄは可変絞り１１０の開弁時に図１５のように連通穴１１１ｃをバイパスして十分な量の冷媒を流すためのものであり、そのため、複数のバイパス穴１１１ｄの合計開口断面積は連通穴１１１ｃの開口断面積に比較して数倍以上に十分大きくしてある。
【００６３】
また、円板部１１１ａの外周面にはねじ１１１ｅを形成し、このねじ１１１ｅによりボディ部材１０の上流側端部の内周面に円板部１１１ａを締め付け固定するようになっている。ここで、ねじ１１１ｅによる締め付け固定の代わりに、かしめ等の他の固定手段を用いて、円板部１１１ａをボディ部材１０に固定してもよい。
【００６４】
弁体１１２は円筒形状であり、その中心部に小径の円形穴からなる絞り通路１１２ａが形成されている。この絞り通路１１２ａの径は連通穴１１１ｃの径より大であり、例えば、φ１．８ｍｍ程度である。
【００６５】
そして、円筒部１１１ｂの先端傾斜面と弁体１１２の上流側端部（傾斜凹面）との間隔が変化することにより、絞り通路１１２ａの入口部の開口面積が調整される。絞り通路１１２ａの下流側端部には開口断面積を徐々に拡大する口拡部１１２ｂが形成してある。
【００６６】
コイルばね１１３の一端部は弁体１１２の上流側フランジ部１１２ｃの端面に当接し、他端部は中間部材１５の上流側端面に当接し、支持されている。なお、コイルばね１１３のばね力（設定荷重）は、固定弁座部１１１のボディ部材１０に対する締め付け位置を調整することにより調整可能である。すなわち、固定弁座部１１１の締め付け位置を円板部１１１ａのねじ１１１ｅにより調整して、弁体１１２の軸方向位置を調整することにより、コイルばね１１３のばね力を調整できる。
【００６７】
弁体１１２の前後の圧力差が弁体１１２に対して開弁方向の力として作用し、コイルばね１１３のばね力が弁体１１２に対して閉弁方向の力として作用するので、弁体１１２の前後の圧力差がコイルばね１１３のばね力により決まる所定値に維持されるように弁体１１２が軸方向に変位して、絞り通路１１２ａの入口部の開口面積を調整する。すなわち、可変絞り弁１１０は定差圧弁としての役割を果たすものであって、図１５は弁体１１２がコイルばね１１３側へ変位して開弁した状態を示す。
【００６８】
第１０実施形態によると、複合減圧装置の前段絞りとして可変絞り（可変絞り弁）１１０を用いているから、凝縮器出口冷媒の状態変化に応じて前段可変絞り１１０の開度を調整することができる。これにより、複合減圧装置全体として冷媒流量の調整作用を冷凍サイクルの運転状況に対応してより適切に行うことができる。
【００６９】
なお、第１０実施形態では、冷媒流速の均一化促進手段として第６実施形態（図９〜図１０）によるリング状凹溝１６を持つ円筒状の中間部材１５を採用しているが、第６実施形態に限定されることなく、第７〜第９実施形態による冷媒流速の均一化促進手段を第１０実施形態に採用してもよいことはもちろんである。
【００７０】
また、第１０実施形態において、弁体１１２の絞り通路１１２ａの形態を第１〜第５実施形態の前段固定絞り１１の絞り通路１１ｂのように工夫して、絞り通路１１２ａから流出する冷媒の流速の偏りを小さくするようにしてもよい。
【００７１】
なお、第１０実施形態では、可変絞り１１０前後の通路間を可変絞り１１０の閉弁状態でも連通させる連通穴１１１ｃを備える場合について説明したが、冷房熱負荷の低負荷条件、例えば、低外気温時には自動的に停止状態となる車両用冷凍サイクル装置が実用化されている。このような冷凍サイクル装置では冷媒流量が小流量となる使用状態が少ないので、連通穴１１１ｃを廃止してもよい。
【００７２】
（他の実施形態）
なお、上記の各実施形態では、下流側の固定絞り手段としてノズル形状からなる後段固定絞り１２を用いる場合について説明したが、固定絞り手段としてノズルの他に、オリフィス、ベンチュリ等を用いることもできる。また、本発明は車両用以外の用途の冷凍サイクル装置にも適用できる。
【００７３】
また、上記の各実施形態では、前段絞り１１、１１０と、後段固定絞り１２との２段の絞りを組み合わせているが、本発明は冷媒流れ方向に３段以上の絞りを組み合わせてもよい。その場合も、最終段の固定絞り１２と、その１段手前の前段絞り１１、１１０との間に中間部空間１３を設けるとともに、この１段手前の前段絞り１１、１１０からの冷媒流速を均一化するように、上記各実施形態の手段を採用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における冷凍サイクル図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態の減圧装置の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１実施形態の作動説明用のモリエル図である
【図４】第１実施形態の減圧装置の作動説明用の縦断面図である。
【図５】（ａ）は第２実施形態の減圧装置の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】第３実施形態の減圧装置を示す断面図で、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する。
【図７】（ａ）は第４実施形態の減圧装置の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】第５実施形態の減圧装置を示す断面図で、図７（ａ）のＡ−Ａ断面図に相当する。
【図９】（ａ）は第６実施形態の減圧装置の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】第６実施形態の減圧装置の作動説明用の縦断面図である。
【図１１】（ａ）は第７実施形態の減圧装置の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】（ａ）は第８実施形態の減圧装置の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。。
【図１３】（ａ）は第９実施形態の減圧装置の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。。
【図１４】第１０実施形態の減圧装置の縦断面図で、前段可変絞りの閉弁状態を示す。
【図１５】第１０実施形態の減圧装置の縦断面図で、前段可変絞りの開弁状態を示す。
【図１６】本発明者が試作した減圧装置（比較品）の縦断面図である。
【図１７】本発明者が試作した減圧装置（比較品）および本発明の実施形態の冷媒流量特性図である。
【符号の説明】
１０…ボディ部材、１１…前段固定絞り、１２…後段固定絞り、
１３…中間部空間、１１０…前段可変絞り、１１ｂ、１１２ａ…絞り通路。

Claims

冷凍サイクルの高圧側冷媒を減圧する減圧装置であって、
冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、
前記前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置され、前記前段絞り（１１、１１０）を通過した冷媒が流入する後段固定絞り（１２）と、
前記前段絞り（１１、１１０）と前記後段固定絞り（１２）との間に設けられ、前記両絞り（１１、１１０、１２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）とを備え、
前記前段絞り（１１、１１０）に複数に分割した絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）を設けることを特徴とする減圧装置。
冷凍サイクルの高圧側冷媒を減圧する減圧装置であって、
冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、
前記前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置され、前記前段絞り（１１、１１０）を通過した冷媒が流入する後段固定絞り（１２）と、
前記前段絞り（１１、１１０）と前記後段固定絞り（１２）との間に設けられ、前記両絞り（１１、１１０、１２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）とを備え、
前記前段絞り（１１、１１０）の絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）を、断面円形通路に比較して前記中間部空間（１３）の広範囲にわたって冷媒が流出する断面形状としたことを特徴とする減圧装置。
前記前段絞り（１１、１１０）の絞り通路（１１ｂ、１１２ａ）をスリット状の断面形状としたことを特徴とする請求項２に記載の減圧装置。
冷凍サイクルの高圧側冷媒を減圧する減圧装置であって、
冷媒流れの上流側に配置された前段絞り（１１、１１０）と、
前記前段絞り（１１、１１０）の下流側に配置され、前記前段絞り（１１、１１０）を通過した冷媒が流入する後段固定絞り（１２）と、
前記前段絞り（１１、１１０）と前記後段固定絞り（１２）との間に設けられ、前記両絞り（１１、１１０、１２）より通路断面積が大きい中間部空間（１３）とを備え、
前記中間部空間（１３）内に、前記前段絞り（１１、１１０）から流出した冷媒流れの混合を促進する混合促進手段（１６、１７、１８、１９）を設けることを特徴とする減圧装置。
前記前段絞りは、固定絞り（１１）であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の減圧装置。
前記前段絞りは、高圧側冷媒の状態に応じて開度を変化させる可変絞り（１１０）であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の減圧装置。