JP3757784B2 - 減圧装置およびそれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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およびそれを用いた冷凍サイクル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平１１−２５７８０２号公報において提案されている。この従来技術では、蒸発器出口と圧縮機吸入側との間に冷媒の気液を分離して液冷媒を溜めるアキュムレータを配置する冷凍サイクル装置において、図２２に示すように減圧装置前後の差圧（サイクル高低圧差）に応じて絞り径を変化させる弁機構を持つ減圧装置を構成している。
【０００４】
この従来技術では、通常走行時のようにサイクル冷媒循環流量と凝縮器放熱能力とのバランスがとれて差圧が第１の所定値Ｐ１より小さいときは弁機構が絞り径を大きくする。そして、アイドル時のように凝縮器放熱能力が冷却風量減少により低下し、それにより、高圧圧力が上昇して差圧が第１の所定値Ｐ１より大きくなると弁機構が絞り径を小さくする。そして、高速走行時のように圧縮機の高速回転によりサイクル冷媒流量が大幅に上昇し、それにより、高圧圧力が更に上昇して差圧が第２の所定値Ｐ２より大きくなると、弁機構が再び絞り径を大きくする。
【０００５】
このように、従来技術ではアイドル時には弁機構が絞り径を小さくすることにより、低圧圧力を下げて、アイドル時の冷房能力を確保し、また、高速走行時には弁機構が絞り径を大きくすることにより、高圧圧力の異常上昇を防止することを狙っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実際の冷凍サイクル運転条件と減圧装置前後の差圧（サイクル高低圧差）との関係が図２２のように一義的に決まるものではない。例えば、アイドル時でも高外気温時とか市街地渋滞時のように極端に凝縮器放熱能力が低下すると、高圧圧力が上昇して差圧が第２の所定値Ｐ２より大きくなる場合があり、このときは弁機構が高速走行時と同様に絞り径を大きくしてしまう。その結果、低圧圧力（冷媒蒸発温度）が上昇するとともに凝縮器出口冷媒の過冷却度（サブクール）が減少して冷房能力を低下させるという不具合が生じる。
【０００７】
また、通常走行時でも登坂走行時であると、車両変速機ギヤが低速ギヤとなり、圧縮機の高速回転によりサイクル冷媒流量が大幅に上昇する。しかし、登坂走行のため車速が低いので、凝縮器の冷却風量が冷媒流量の上昇に見合った分だけ得られないことが多い。その結果、凝縮器放熱能力が不足して高圧圧力が上昇して差圧が第１の所定値Ｐ１より大きくなる場合があり、このときは弁機構がアイドル時と同様に絞り径を小さくしてしまう。これにより、高圧圧力が更に上昇して圧縮機駆動動力の増加を招き、サイクル効率を悪化させる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、広範な運転条件の変動に対しても冷媒流量を小型簡素な構成で良好に調整できる減圧装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記特開平１１−２５７８０２号公報のように蒸発器出口と圧縮機吸入側との間に冷媒に気液を分離して液冷媒を溜めるアキュムレータを配置するアキュムレータ式冷凍サイクル装置においては、アキュムレータから飽和ガス冷媒が吸入されて圧縮、吐出され、そして、サイクル運転条件の変動により、凝縮器出口冷媒の状態（過冷却度あるいは乾き度）が変化する。ここで、冷凍サイクルの効率化のためには、凝縮器出口冷媒の過冷却度を適切な範囲（７〜１５℃程度）に維持することが有効である。
【００１０】
すなわち、凝縮器出口冷媒の過冷却度が過大になると、高圧圧力の上昇による圧縮機駆動動力の増大を招く。また、凝縮器出口冷媒の過冷却度が過小になると、蒸発器出入口間のエンタルピ差の減少を招き、能力低下を生じる。
【００１１】
そこで、本発明は凝縮器出口冷媒の過冷却度を適切な範囲に維持しながら、広範な運転条件の変動に対して冷媒流量を良好に調整できるようにして上記目的を達成するものである。
【００１２】
具体的には、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可変絞り手段（１４）と、可変絞り手段（１４）の下流側に配置され、可変絞り手段（１４）を通過した冷媒が常に流入する固定絞り手段（１５）と、可変絞り手段（１４）と固定絞り手段（１５）との間に設けられ、固定絞り手段（１５）より通路断面積が大きい中間部空間（１６）とを備え、中間部空間（１６）の通路長さを、可変絞り手段（１４）から噴出した冷媒流れが固定絞り手段（１５）の通路断面積より拡大するに必要な所定長さ以上としたことを特徴とする。
【００１３】
ところで、ノズル形状等の固定絞り手段（１５）では後述の図３の１点鎖線▲１▼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、すなわち、流量調整ゲインが大きいという特徴を持っている。
【００１４】
そこで、この点に着目して請求項１に記載の発明では、冷媒流れの上流側に配置した可変絞り手段（１４）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相冷媒を固定絞り手段（１５）に流入させ、再度減圧する。
【００１５】
これによると、固定絞り手段（１５）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、固定絞り手段（１５）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３、図５の▲２▼に示すように過冷却度の微小な変化幅Ｃによって大きな冷媒流量調整幅Ｄ（図５）を得ることができる。
【００１６】
特に、冷媒流れの上流側の絞り手段を絞り開度を調整可能な可変絞り手段（１４）としているから、凝縮器出口冷媒の状態変化に応じて可変絞り手段（１４）の絞り開度を調整して、下流側の固定絞り手段（１５）の流量調整作用にとって適切な乾き度状態を作り出すことができる。
【００１７】
しかも、可変絞り手段（１４）で減圧された微小乾き度域の冷媒を固定絞り手段（１５）より通路断面積の大きい中間部空間（１６）内へ噴出させ、この噴出した冷媒流れを中間部空間（１６）内で固定絞り手段（１５）の通路断面積より拡大することにより、冷媒流れの流速の高い部分と流速の低い部分とを中間部空間（１６）内で混合できる。そのため、前段の可変絞り手段（１４）からの噴出冷媒流れを比較的均一な流速の流れとし、この均一な冷媒流れを下流側の固定絞り手段（１５）の流量特性に従って確実に絞ることができる。この下流側固定絞り手段（１５）の絞り作用によって図３の▲１▼に示す流量特性を確実に発揮させることができる。
【００１８】
以上の結果、冷凍サイクル運転条件の広範な変動に対しても、凝縮器出口冷媒の過冷却度の微小変化幅により冷媒流量を広範囲に調整できる。そのため、凝縮器出口冷媒の過冷却度をサイクル運転の高効率化のための適切な範囲に維持して、サイクル運転の高効率化と冷房性能の確保を達成できる。しかも、温度式膨張弁のような過熱度に応動する弁駆動機構を必要とせず、減圧装置を可変絞り手段（１４）と固定絞り手段（１５）との組み合わせからなる小型簡素な構成にできる。
【００１９】
請求項２に記載の発明では、中間部空間（１６）と、可変絞り手段（１４）の上流側通路との間を可変絞り手段（１４）の閉塞状態でも連通させる連通手段（１７ｃ、１８ｄ）を備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、可変絞り手段（１４）の閉塞状態でも連通手段（１７ｃ、１８ｄ）を通して冷媒を流すことができるので、冷媒流量が所定流量に増加するまでの小流量時には可変絞り手段（１４）を閉塞状態に維持して、小流量時における可変絞り手段（１４）のハンチングを防止できる。
【００２３】
また、請求項１に記載の発明では、可変絞り手段（１４）は、固定弁座部（１７）と、固定弁座部（１７）に対して変位可能な弁体（１８）とを有し、弁体（１８）はその前後の圧力差に応じて変位するようになっていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、可変絞り手段（１４）前後の圧力差を運転条件の変動にかかわらず一定値に保持して、可変絞り手段（１４）により凝縮器出口の過冷却液冷媒を微小乾き度域に変化させ、下流側の固定絞り手段（１５）の流量調整作用を常に良好な状態に維持できる。
【００２５】
また、請求項１に記載の発明では、可変絞り手段（１４）は、冷媒が通過する絞り通路（１８ａ）を有し、絞り通路（１８ａ）を、その入口部で急縮小した冷媒流れが通路壁面に再付着して管摩擦による減圧が生じる形状にしたことを特徴とする。
ところで、管摩擦力は流速の２乗に比例するという関係があるから、高流量時には管摩擦力が増加することを利用して、可変絞り手段（１４）の開度を増加させ、これにより、可変絞り手段（１４）前後の圧力差を流量変動にかかわらず、一定に保持する作用を一層高めることができ、冷媒流量特性（流量調整ゲイン）を良好に維持できる。
請求項３に記載の発明では、弁体（１８）は円筒形状であり、弁体（１８）の中心部に絞り通路（１８ａ）が形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、弁体（１８）は円筒形状であり、弁体（１８）の中心部に絞り通路（１８ａ）が形成されており、
固定弁座部（１７）は弁体（１８）の上流側に配置された円筒部（１７ｂ）を有し、
円筒部（１７ｂ）の中心部に絞り通路（１８ａ）と連通する連通穴（１７ｃ）が形成され、連通穴（１７ｃ）により前記連通手段が構成されることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、弁体（１８）に圧力差に対抗する閉弁方向のばね力を作用させるばね手段（１９）を有し、ばね手段（１９）のばね力を調整可能としたことを特徴とする。
【００２６】
これによると、ばね手段（１９）のばね力調整により可変絞り手段（１４）前後の圧力差を調整でき、この圧力差の調整により凝縮器出口冷媒の目標過冷却度を容易に調整できる。従って、凝縮器（３）、蒸発器（５）のサイズ変更に伴う熱交換能力の差異、凝縮器（３）の放熱条件変更等に際しても、ばね手段（１９）のばね力調整により目標過冷却度を容易に調整できる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明では、可変絞り手段（１４）を内蔵するボディ部材（１１）を有し、ボディ部材（１１）に対して固定弁座部（１７）を位置調整可能に組み付け、固定弁座部（１７）の位置調整によりばね手段（１９）のばね力を調整するようにしたことを特徴とする。
【００２８】
これによると、ボディ部材（１１）に対する固定弁座部（１７）の位置調整により目標過冷却度の調整を容易に行うことができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、ばね手段（１９）のばね力を圧力換算で表したばね設定圧を３〜５ｋｇ／ｃｍ2としたことを特徴とする。
【００３０】
本発明者の実験検討によると、ばね設定圧を上記範囲に定めることにより、凝縮器出口冷媒の過冷却度をサイクル運転の高効率化および冷房性能確保のための最適範囲にすることができるとともに、過冷却度の小さな変化量で冷媒流量を大きく変化できる、良好な流量調整特性を得ることができることが分かった。
【００３３】
請求項１２に記載の発明のように、絞り通路（１８ａ）の長さをＬ２とし、絞り通路（１８ａ）の円形断面相当直径をｄ２としたときに、長さＬ２と円形断面相当直径ｄ２との比Ｌ２／ｄ２を５以上に設定することが好ましい。
【００３４】
本発明者の検討によると、絞り通路（１８ａ）の形状を、具体的には上記比Ｌ２／ｄ２＞５となるように設定することにより、絞り通路（１８ａ）での管摩擦による減圧作用を良好に発揮して、請求項１の作用効果を得ることができることが分かった。
【００３５】
なお、円形断面相当直径とは、絞り通路（１８ａ）の断面形状が通常通り円形の場合にはその円形の直径をそのまま適用し、楕円等の非円形状の場合は同一断面積の円形に置換して、その置換した円形の直径を適用することを意味している。
【００３６】
請求項５に記載の発明のように、可変絞り手段（１４）の上流側にフィルタ部材（２１）を配置すれば、可変絞り手段（１４）の上流側にて冷媒中の異物を捕捉して、異物による減圧装置の微小通路部の閉塞を防止できる。
【００３７】
請求項６に記載の発明では、固定弁座部（１７）を弁体（１８）の上流側に配置し、固定弁座部（１７）にフィルタ部材（２１）を一体に組み付けることを特徴とする。
【００３８】
これにより、可変絞り手段（１４）の固定弁座部（１７）にフィルタ部材（２１）を一体化でき、部品点数を削減できる。
【００３９】
請求項７に記載の発明では、冷媒配管（１０）内に保持されるボディ部材（１１）を有し、ボディ部材（１１）内に可変絞り手段（１４）と固定絞り手段（１５）と中間部空間（１６）とを備えることを特徴とする。
これにより、減圧装置全体を冷媒配管途中に容易に配置できる。
請求項８に記載の発明のように、円筒状のボディ部材（１１）内に、可変絞り手段（１４）および固定絞り手段（１５）を同一軸線上に直線的に内蔵すれば、減圧装置全体を細長の小径の円筒体として構成できる。従って、車両エンジンルーム内のような極めて狭隘な搭載スペースであっても、減圧装置を冷媒配管途中に容易に配置できる。
【００４０】
請求項１３に記載の発明では、冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）と、圧縮機（１）からの冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、凝縮器（３）からの冷媒を減圧する減圧装置（４）と、減圧装置（４）で減圧した後の冷媒を蒸発させる蒸発器（５）と、蒸発器（５）からの冷媒の気液を分離してガス冷媒を圧縮機（１）に吸入させるアキュムレータ（８）とを備え、減圧装置（４）を請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の減圧装置により構成することを特徴とする。
【００４１】
このようなアキュムレータ式冷凍サイクル装置において、本発明は冷媒流量調整作用を効果的に発揮できる。
【００４２】
請求項１４に記載の発明では、圧縮機（１）は車両エンジンにより駆動され、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に配置され、蒸発器（５）は車室内への吹出空気を冷却するように構成されていることを特徴とする。
【００４３】
請求項１４に記載の発明のような車両用アキュムレータ式冷凍サイクル装置であると、圧縮機（１）の回転数変動、あるいは車速変動による凝縮器放熱能力変動、蒸発器（５）の冷房熱負荷変動等が生じて、凝縮器出口冷媒の状態（過冷却度）が大きく変化しようとするが、本発明によれば、上記のような運転条件の変動に対しても冷媒流量を良好に調整して、凝縮器出口冷媒の過冷却度を適切な範囲に維持できる。
【００４４】
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。
【００４５】
【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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、冷媒配管１０は図１の凝縮器３出口側と蒸発器５の入口側との間に配置されるもので、通常、アルミニュウム等の金属から形成されている。冷媒配管１０の内部に減圧装置４のボディ部材１１が内蔵されている。このボディ部材１１は例えば樹脂にて概略円筒状に成形され、冷媒配管１０の内部のストッパー部１２により位置決めされる。
【００５０】
また、ボディ部材１１の外周面の凹状溝１１ａにはシール用Ｏリング１３が保持され、このＯリング１３を冷媒配管１０の内壁面に圧入することにより、ボディ部材１１はストッパー部１２により位置決めされた位置にて保持される。
【００５１】
減圧装置４はボディ部材１１内に構成されるものであって、大別して次の３つの要素を備えている。第１は冷媒流れ方向Ａの上流側に配置された可変絞り弁１４であり、第２はこの可変絞り弁１４の下流側に配置された固定絞り１５であり、第３はこの可変絞り弁１４と固定絞り１５との間に設けられた中間部空間（助走空間）１６である。
【００５２】
可変絞り弁１４は固定弁座部１７とこの固定弁座部１７対して変位可能な弁体１８とこの弁体１８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１９を有している。固定弁座部１７と弁体１８は本例では樹脂により成形し、コイルばね１９は金属ばね材により成形している。
【００５３】
固定弁座部１７は円板部１７ａと、この円板部１７ａの中心部に一体に形成された円筒部１７ｂとを有している。円筒部１７ｂの中心部には小径の連通穴（ブリードポート）１７ｃが形成してある。この連通穴１７ｃは可変絞り弁１４が図２（ａ）のように閉弁状態にあるときでも上記中間部空間１６と可変絞り弁１４の上流通路部２０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１７ｃの径ｄ１は例えば、φ１．０ｍｍ程度の小径である。
【００５４】
円板部１７ａは円筒部１７ｂの周囲にバイパス穴１７ｄを形成している。このバイパス穴１７ｄは円筒部１７ｂ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１７ｄは可変絞り弁１４の開弁時（図２（ｂ）参照）に連通穴１７ｃ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１７ｄの合計開口断面積は連通穴１７ｃ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。
【００５５】
また、円板部１７ａの外周面にはねじ１７ｅを形成し、このねじ１７ｅによりボディ部材１１の上流側端部の内周面に円板部１７ａを締め付け固定するようになっている。ここで、ねじ１７ｅ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１７ａをボディ部材１１に固定してもよい。
【００５６】
弁体１８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１８ａが形成されている。この絞り通路１８ａの径ｄ２は連通穴１７ｃの径ｄ１より大であり、例えば、φ１．８ｍｍ程度である。弁体１８の上流側端部（円筒形状の軸方向一端部）には円筒部１７ｂの先端傾斜面１７ｆに圧接する傾斜凹面（上流端部）１８ｂが形成してある。
【００５７】
従って、円筒部１７ｂの先端傾斜面１７ｆと弁体１８の上流側端部の傾斜凹面１８ｂとの間隔が変化することにより、絞り通路１８ａの入口部の開口面積が調整される。絞り通路１８ａの下流側端部には開口断面積を徐々に拡大する口拡部１８ｃが形成してある。この口拡部１８ｃにより絞り通路１８ａの出口部から流出する冷媒流れの急拡大損失を減少できる。
【００５８】
コイルばね１９の一端部は弁体１８の下流側端面に当接し、他端部はボディ部材１１の内周面に形成した段付き面１１ｂに支持されている。なお、コイルばね１９のばね力（設定荷重）は、固定弁座部１７のボディ部材１１に対する締め付け位置を調整することにより行うことができる。すなわち、固定弁座部１７の締め付け位置を円板部１７ａのねじ１７ｅにより調整して、弁体１８の軸方向位置を調整することにより、コイルばね１９のばね力を調整できる。
【００５９】
弁体１８の前後の圧力差が弁体１８に対して開弁方向の力として作用し、コイルばね１９のばね力が弁体１８に対して閉弁方向の力として作用するので、弁体１８の前後の圧力差がコイルばね１９のばね力により決まる所定値に維持されるように弁体１８が軸方向に変位して、絞り通路１８ａの入口部の開口面積を調整する。すなわち、可変絞り弁１４は定差圧弁としての役割を果たすものであって、図２（ｂ）は弁体１８がコイルばね１９側へ変位して開弁した状態を示す。
【００６０】
固定絞り１５は、ボディ部材１１の最下流端部に形成されるもので、その絞り形状は断面円弧状の滑らかな通路縮小形状を持つノズル形状からなる。本例では、固定絞り１５をボディ部材１１の最下流端部に直接形成する例を図示しているが、固定絞り１５を金属等によりボディ部材１１と別体で形成した後に、ボディ部材１１の最下流端部に、別体の固定絞り１５をインサート成形等により一体化してもよい。固定絞り１５の最小部の径ｄ３は、本例では弁体１８の絞り通路１８ａの径ｄ２と同一（例えば、φ１．８ｍｍ）に設定してある。
【００６１】
中間部空間１６は、その上流側の可変絞り弁１４の絞り通路１８ａから噴出した冷媒流れを下流側の固定絞り１５の通路断面積より拡大することにより、噴出冷媒流れの流速の高い部分と流速の低い部分とを混合して冷媒流速を均一化し、それにより、固定絞り１５本来の流量特性による絞り作用を確実に発揮させるためのものである。
【００６２】
ここで、中間部空間１６の径ｄ４は、絞り通路１８ａの径ｄ２および固定絞り１５の径ｄ３より十分大きく（例えば、φ４．８ｍｍ程度）してあり、且つ、長さＬは絞り通路１８ａから噴出した冷媒流れが固定絞り１５の通路断面積より拡大し、流速が均一化するに必要な所定長さ以上に設定してある。長さＬは本例では４０ｍｍ程度としている。
【００６３】
なお、図２に示す構造例では、上記した寸法設定（径ｄ４、長さＬ）および絞り通路１８ａの下流端部の口拡部１８ｃにより絞り通路１８ａから噴出した冷媒流れが中間部空間１６の内壁面に再付着した後に固定絞り１５に流入する。
【００６４】
また、ボディ部材１１の最上流端部にはフィルタ部材２１が配置されている。このフィルタ部材２１は冷媒中に含まれる金属切り粉等の異物を捕捉して、減圧装置４における微小な絞り通路部の目詰まりを防止するものであり、具体的にはフィルタ部材２１は、樹脂等により形成された網状体２１ａと、この網状体２１ａを支持固定するリング状の樹脂製枠部２１ｂとを有し、枠部２１ｂはボディ部材１１の最上流端部に樹脂の弾性を利用したはめ込み係止構造等により固定されている。
【００６５】
また、図２に示す構造例では、冷媒流れ方向Ａに沿って、フィルタ部材２１、可変絞り弁１４、中間部空間１６および固定絞り１５を同一軸線上に直線的に配列した構成として、減圧装置４全体を細長の小径円筒形状としている。
【００６６】
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。
【００６７】
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および凝縮器出口冷媒の過冷却度を適切に調整することが重要である。
【００６８】
図３は第１実施形態による減圧装置４の冷媒流量調整作用を説明するもので、減圧装置４の下流側の固定絞り１５はノズル形状から形成され、その流量特性は図３の１点鎖線▲１▼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。
【００６９】
この点に着目して、第１実施形態では固定絞り１５の上流側に定差圧弁の役割を果たす可変絞り弁１４を配置して、この可変絞り弁１４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。
【００７０】
このことを図４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、可変絞り弁１４の減圧作用により所定値ΔＰ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。ここで、可変絞り弁１４は定差圧弁機能を果たすため、その減圧幅は常に所定値ΔＰに維持される。
【００７１】
次に、気液２相状態の冷媒は可変絞り弁１４の弁体１８の絞り通路１８ａから中間部空間１６へ噴出し、この中間部空間１６を通過して固定絞り１５に流入する。ここで、中間部空間１６は絞り通路１８ａからの噴出冷媒流れの流速の高い部分と低い部分とを混合して、比較的均一な流速分布の冷媒流れとすることができる。
【００７２】
従って、この均一な流速分布の冷媒が固定絞り１５に流入するため、固定絞り１５の絞り作用によって図３の▲１▼に示す流量特性を確実に発揮させることができる。因みに、上流側の可変絞り弁１４と下流側の固定絞り１５とを近接配置すると、上流側の可変絞り弁１４で減圧された冷媒がその減圧状態の影響を受けたまま、不均一な流速分布で冷媒が固定絞り１５に流入する。それにより、固定絞り１５本来の絞り作用に基づく冷媒流量特性を発揮できない結果を招く。
【００７３】
以上により固定絞り１５では、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た状態（流量調整ゲインが大きい状態）で冷媒流量調整作用を行うことができ、この結果、固定絞り１５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３、図５の▲２▼に示すようになり、過冷却度の微小な変化幅Ｃによって大きな冷媒流量調整幅Ｄ（図５）を得ることができる。
【００７４】
従って、例えば、蒸発器５の冷房熱負荷が大となり、大きな冷媒流量が必要なときには、凝縮器出口冷媒の過冷却度が小量増大するだけで必要な冷媒流量を得ることができる。このことは、高負荷時に過冷却度が過大となり、高圧圧力が異常上昇することを未然に防止できるので、圧縮機動力の上昇を抑制してサイクル運転を高効率化できる。
【００７５】
逆に、蒸発器５の冷房熱負荷が小となり、小さな冷媒流量でよいときには、凝縮器出口冷媒の過冷却度が小量減少するだけで冷媒流量を熱負荷に見合ったレベルに減少できる。このことは、低負荷時にも凝縮器出口冷媒の過冷却度の大幅減少を抑制して、蒸発器５の入口出口間のエンタルピ差の縮小を抑え、サイクルの高効率運転を維持できる。
【００７６】
なお、上記説明は蒸発器５の冷房熱負荷変動に例をとって減圧装置４による冷媒流量調整作用を説明したが、車両空調用冷凍サイクルでは、前述のように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の放熱能力変動等の運転条件が大幅に変動するので、図１のアキュムレータ式冷凍サイクルではこれらの運転条件の変動に伴って凝縮器出口冷媒の状態（過冷却度あるいは乾き度）が大きく変化しようとするが、そのような運転条件変動に際しても、第１実施形態によると、過冷却度の小量変化により冷媒流量を大きく変化させて対応することができる。
【００７７】
以上のことから、第１実施形態によると、運転条件の変動に対して過冷却度の変化幅をサイクル運転上、効率のよい所定範囲（例えば、７〜１５℃程度）内に維持することが可能となり、サイクル運転の高効率化に貢献できる。
【００７８】
図５において、破線▲３▼は減圧装置としてキャピラリチューブのみを用いた比較例の冷媒流量調整特性であり、キャピラリチューブによると、上記の冷媒流量調整幅Ｄを得るためには、上記の過冷却度変化幅Ｃに対して格段と大きい過冷却度変化幅Ｅが必要であり、サイクルの高効率運転を阻害する。
【００７９】
また、以上の説明から理解されるように、可変絞り弁１４が定差圧弁機能を果たすため、減圧幅は常に所定値ΔＰに維持される。従って、この所定値ΔＰの選択により通常負荷運転時に固定絞り１５入口冷媒の乾き度が図３の乾き度微小域Ｂ内となるように予め設定しておくことにより、広範な運転条件の変動に対しても、常に過冷却度の小量変化により冷媒流量を大きく変化させることができる。
【００８０】
これに反し、固定絞り１５の上流側絞り手段としてキャピラリチューブのような固定絞りを用いると、この上流側固定絞りの流量特性に基づいて固定絞り前後の圧損量が変化して、下流側固定絞り１５の入口冷媒の乾き度が大きく変動して下流側固定絞り１５による流量特性を図３の破線▲４▼のように悪化させる。
【００８１】
また、第１実施形態によると、可変絞り弁１４の減圧幅ΔＰは、固定弁座部１７のねじ締め付け位置によりばね１９のばね力を調整することにより容易に調整できるので、次のような利点が得られる。
【００８２】
図６は図５に対応する冷媒流量調整特性を示す図で、図中の「ばね設定圧」という用語はばね１９のばね力を圧力換算で表したもの（単位はｋｇ／ｃｍ²）である。図６の▲２▼は図３、５の第１実施形態による冷媒流量調整特性である。これに対して、▲５▼は▲２▼の特性の場合よりも固定弁座部１７のねじ締め付け位置を図２の左側、すなわち、ばね１９のばね設定圧（ばね力）減少側に移動させたときの冷媒流量調整特性である。また、▲６▼は▲２▼の特性の場合よりも固定弁座部１７のねじ締め付け位置を図２の右側、すなわち、ばね１９のばね設定圧（ばね力）増加側に移動させたときの冷媒流量調整特性である。
【００８３】
▲５▼の冷媒流量調整特性の場合はばね１９のばね設定圧が減少することにより、可変絞り弁１４が開弁しやすくなり、可変絞り弁１４による減圧幅ΔＰが▲２▼の特性より減少する。その結果、▲５▼の冷媒流量調整特性の場合はサイクル高圧圧力が▲２▼の特性より低めの圧力でバランスするので、凝縮器出口冷媒の過冷却度が▲２▼の特性におけるＳＣ１より小さい値ＳＣ２となる。
【００８４】
また、▲６▼の冷媒流量調整特性の場合はばね１９のばね設定圧が増加することにより、可変絞り弁１４が開弁しにくくなり、可変絞り弁１４による減圧幅ΔＰが▲２▼の特性より増加する。その結果、サイクル高圧圧力が▲２▼の特性より高めの圧力でバランスするので、凝縮器出口冷媒の過冷却度が▲２▼の特性におけるＳＣ１より大きい値ＳＣ３となる。
【００８５】
このように、可変絞り弁１４のばね１９のばね設定圧を調整することにより、凝縮器出口冷媒の過冷却度を容易に調整できるので、凝縮器３および蒸発器５のサイズの変更による熱交換能力の差異、凝縮器３の車両搭載構造の変更による放熱量の差異等が生じても、過冷却度をサイクル運転の高効率化のために最適な範囲（例えば、７〜１５℃程度）に容易に調整でき、実用上極めて好都合である。
【００８６】
次に、可変絞り弁１４のばね１９のばね設定圧の具体的数値例について説明すると、図７は本発明者の実験による実験データであり、凝縮器出口冷媒の過冷却度と可変絞り弁１４のばね１９のばね設定圧との関係を示す。この図７の主な実験条件は、凝縮器３および蒸発器５の入口空気温度＝３０〜４０℃、圧縮機１の回転数＝８００〜３０００ｒｐｍである。
【００８７】
図７から分かるように、ばね設定圧＝３〜５ｋｇ／ｃｍ²の範囲では、凝縮器出口冷媒の過冷却度＝７〜１５℃の範囲となる。
【００８８】
この７〜１５℃の過冷却度範囲は、次の理由から冷凍サイクル運転上の最適な範囲である。すなわち、過冷却度がおよそ１５℃を超える状態ではサイクル高圧圧力が過度に上昇して圧縮機動力の増大を招く傾向にあり、サイクル効率を低下させる。また、過冷却度がおよそ７℃より低下する状態では蒸発器５の入口、出口間のエンタルピ差が減少して冷房能力を低下させる傾向にあり、好ましくない。このように、７〜１５℃の過冷却度範囲は圧縮機動力の抑制と冷房能力の確保との両立の点から最適な範囲である。
【００８９】
図８は可変絞り弁１４を有する減圧装置４の流量調整ゲインと可変絞り弁１４のばね１９のばね設定圧との関係を示す。ここで、流量調整ゲインは具体的には、図９に示す冷媒流量の変化量Ｄと凝縮器出口冷媒の過冷却度変化量Ｃとの比（Ｄ／Ｃ）である。図１０はばね設定圧による流量調整特性の変化を示すもので、過冷却度変化に対する流量変化量がばね設定圧の増加により次第に減少することを示している。このことは、ばね設定圧の増加により流量調整特性が悪化、すなわち、流量調整ゲインが減少することを意味している。
【００９０】
図８において、破線Ｃは、固定絞り１５のみからなる（可変絞り弁１４を持たない）減圧装置４の流量調整ゲインであり、ばね設定圧が７ｋｇ／ｃｍ²を超えると、流量調整ゲインが破線Ｃと同等レベルまで減少してしまう。これに対し、ばね設定圧＝３〜５ｋｇ／ｃｍ²の範囲では流量調整ゲインが最高値近傍の値（１５付近）となり、良好な流量調整特性を発揮できることが分かった。
【００９１】
次に、第１実施形態の別の特徴について説明すると、可変絞り弁１４の固定弁座部１７の円筒部１７ｂに小径の連通穴（ブリードポート）１７ｃを形成してあるため、可変絞り弁１４が図２（ａ）のように閉弁状態にあるときでも連通穴１７ｃと弁体１８の絞り通路１８ａとにより中間部空間１６と可変絞り弁１４の上流通路部２０との間を小開度で常時連通させることができる。
【００９２】
ところが、小径の連通穴１７ｃを通る連通路を設けない場合は、冷媒流量の小流量時から可変絞り弁１４が開弁するため、図１１の破線▲７▼に示すように小流量時にはばね１９のリフト量（ばね圧縮量）が微小な状態で可変絞り弁１４が開弁することになり、ばね１９の挙動が不安定となり、可変絞り弁１４の開閉動作のハンチングが生じやすい。
【００９３】
これに対し、第１実施形態では小径の連通穴１７ｃを通る連通路を常時形成するため、図１１の実線▲８▼に示すように冷媒流量が所定量Ｑ１（前述の所定値ΔＰに相当する圧損が生じる流量）に増大するまでは連通穴１７ｃを通る連通路を冷媒が流れて可変絞り弁１４が閉弁状態を維持する。そして、冷媒流量が所定量Ｑ１を超えると、ばね１９のリフト量（ばね圧縮量）が急増して可変絞り弁１４が開弁する特性となる。このため、ばね１９のリフト量の微小状態に起因する弁開閉動作のハンチングを防止できる。
【００９４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、可変絞り弁１４の上流側と下流側との間を常時連通させる小径の連通穴１７ｃを可変絞り弁１４の固定弁座部１７の円筒部１７ｂに形成しているが、第２実施形態では図１２に示すように可変絞り弁１４の弁体１８に小径の連通穴１８ｄを形成している。これに伴って、固定弁座部１７の中心部は円柱部１７ｂ’となる。
【００９５】
第２実施形態によると、連通穴１８ｄは弁体１８の絞り通路１８ａと並列に設けられているので、可変絞り弁１４（弁体１８）の閉弁状態においても、可変絞り弁１４の前後の間を連通穴１８ｄにより常時連通できる。従って、第２実施形態の連通手段であっても、第１実施形態と同様の効果を発揮できる。
【００９６】
（第３実施形態）
第１、第２実施形態では、フィルタ部材２１の枠部２１ｂをボディ部材１１の最上流端部に固定するようにしているが、第３実施形態では、図１３に示すように、可変絞り弁１４の固定弁座部１７の円板部１７ａに冷媒流れ上流側（フィルタ部材２１側）へ突き出すリング状の樹脂製枠部２１ｂを樹脂により一体成形し、この枠部２１ｂに網状体２１ａを支持固定するようにしている。
【００９７】
これによると、固定弁座部１７自身にフィルタ部材２１の支持固定部を一体化でき、部品点数削減によりコスト低減を達成できる。
【００９８】
（第４実施形態）
第４実施形態は、凝縮器出口冷媒の過冷却度変化に対する冷媒流量調整ゲイン（冷媒流量調整幅／過冷却度）を増大するための改良に関する。
【００９９】
図１４は減圧装置４の主要部の拡大断面図であり、可変絞り弁１４は前述したように基本的には前後の差圧ΔＰを一定に保持する定差圧弁として機能するものであるが、実際には流量増加により可変絞り弁１４部分での圧損が増大して、前後差圧ΔＰが増大する。
【０１００】
図１５は、可変絞り弁１４前後の差圧ΔＰと冷媒流量との関係を示すものであり、一般の定差圧弁構成では図１５の破線Ｆに示すように流量増加により差圧ΔＰが増大する傾向にある。ここで、一般の定差圧弁構成とは後述の図１８（ｂ）のオリフィスタイプのものである。また、差圧ΔＰ＝弁上流の高圧Ｐｈ−中間部圧力Ｐｍである。第４実施形態は図１５の実線Ｇのように冷媒流量の変化にかかわらず差圧ΔＰが略一定に保持される特性を狙う。
【０１０１】
図１５の破線Ｆのように前後差圧ΔＰが冷媒流量の増加により増大すると、図４のモリエル線図から分かるように高圧が上昇して凝縮器出口冷媒の過冷却度ＳＣが大きくなる。図１６は冷媒流量Ｇｒと凝縮器出口冷媒の過冷却度ＳＣとの関係を示すものであり、一般の定差圧弁構成では図１６の破線Ｈに示すように高流量になるほど凝縮器出口冷媒の過冷却度ＳＣが大きくなってしまう。
【０１０２】
この結果、図１６の破線Ｈの特性によると、冷媒流量調整ゲイン（冷媒流量調整幅Ｄ／過冷却度変化幅Ｅ）が減少（悪化）してしまう。
【０１０３】
そこで、第４実施形態では、可変絞り弁１４における弁体１８の絞り通路１８ａに着目して、この絞り通路１８ａにキャピラリチューブと同様の管摩擦による減圧作用を発揮させることにより、図１５の実線Ｇの特性に示すように、冷媒流量の変化にかかわらず可変絞り弁１４前後の差圧ΔＰを略一定に維持できる弁特性を得るものである。それにより、図１６の実線Ｉの特性のように冷媒流量調整ゲイン（冷媒流量調整幅Ｄ／過冷却度変化幅Ｃ）を増大させるものである。
【０１０４】
図１７（ａ）は第４実施形態による可変絞り弁１４の減圧作用を示すもので、図１７（ｂ）は第４実施形態の比較例（一般のオリフィスタイプの定差圧弁形状）である。第４実施形態では可変絞り弁１４を構成するに際して、弁体１８の絞り通路１８ａの径ｄ２とし、長さをＬ２としたときに、この長さＬ２と径ｄ２との比、すなわち、Ｌ２／ｄ２＞５とすることにより、絞り通路１８ａにキャピラリチューブと同様の管摩擦による減圧作用を発揮させる。
【０１０５】
ここで、絞りなどの管路系の損失では、急縮小、管摩擦、急拡大の損失がある。図１７（ｂ）の比較例のように絞り通路１８ａの径ｄ２に対して長さＬ２が比較的短いオリフィス形状の場合には、絞り通路１８ａの入口部で急縮小した冷媒流れが絞り通路１８ａの壁面から剥離したまま（換言すると、冷媒流れが壁面に再付着する前に）、絞り通路１８ａの出口部から中間部空間１６側へ流出してしまう。この結果、絞り通路１８ａにおいて管摩擦による減圧作用が発生しないので、管摩擦力が作用しない。
【０１０６】
これに対して、第４実施形態では図１７（ａ）のように弁体１８の絞り通路１８ａの長さＬ２と径ｄ２との比を、（Ｌ２／ｄ２）＞５とすることにより、絞り通路１８ａの入口部で急縮小して絞り通路１８ａの壁面から剥離した冷媒流れが通路壁面に再付着するに必要な長さＬ３より大きい長さを絞り通路１８ａに設定できる。
【０１０７】
これにより、キャピラリチューブと同様の管摩擦による減圧作用を絞り通路１８ａに発揮させることができるので、絞り通路１８ａの壁面に管摩擦力が作用する。このため、第４実施形態では図１８（ａ）のように、コイルばね１９のばね力をＦｓ、弁前後差圧ΔＰによる力をＦ１、絞り通路１８ａの管摩擦力をＦ２としたとき、Ｆｓ＝Ｆ１＋Ｆ２の関係が成立する。一方、オリフィスタイプの比較例の場合には、図１８（ｂ）のように管摩擦力が作用しないので、Ｆｓ＝Ｆ１となる。
【０１０８】
管摩擦力Ｆ２は流速の２乗に比例するから、高流量時には管摩擦力Ｆ２が大きくなり、コイルばね１９が弁体１８とともに押し込まれるので、絞り通路１８ａの入口部開度を増大させる。つまり、第４実施形態によると、図１５において、高流量時には矢印ａのように管摩擦力Ｆ２の増大により絞り通路１８ａの入口部開度を増大させて差圧ΔＰを減少できるのである。
【０１０９】
これに反し、オリフィスタイプの比較例では、管摩擦力Ｆ２による絞り通路１８ａの入口部開度の増加が生じないので、図１５の破線Ｆの特性のように冷媒流量の増加とともに差圧ΔＰが増加してしまう。
【０１１０】
以上の結果、第４実施形態では図１５の実線の特性Ｇに示すように、冷媒流量の増加にもかかわらず可変絞り弁１４前後の差圧ΔＰを略一定に維持できる弁特性を得ることができる。これにより、図１６の実線Ｉの特性のように冷媒流量調整ゲイン（冷媒流量調整幅／過冷却度変化幅）を増大できる。
【０１１１】
図１９は第４実施形態による冷媒流量調整ゲインの改善効果を検証した実験データであり、絞り通路１８ａの径ｄ２＝φ１．９ｍｍに固定する一方、長さＬ２を１、２、４、６、８、１０ｍｍの６種類に変更して、流量特性を評価した結果である。なお、実験条件として、可変絞り弁１４入口圧力（高圧）Ｐｈ＝１．０８ＭＰａ一定とし、また、固定絞り１５出口圧力（低圧）Ｐｌ＝０．３６ＭＰａ一定とし、そして、可変絞り弁１４入口冷媒の過冷却度ＳＣをパラメータとして冷媒流量を測定している。
【０１１２】
冷媒流量は、入口冷媒の過冷却度ＳＣ＝０の流量Ｇｒ_SC=0を１として無次元化し、冷媒流量比として縦軸にプロットしている。図１９から分かるように、長さＬ２を１０ｍｍとして、Ｌ２／ｄ２を５より大きくした場合（第４実施形態）には、過冷却度ＳＣ＝０〜１０℃の変化により冷媒流量を１．５倍付近まで変化させることができる。これに対し、他の比較例（Ｌ２／ｄ２が４．２以下のもの）では、過冷却度ＳＣ＝０〜１０℃の変化により冷媒流量が１．２５倍以下しか変化しない。
【０１１３】
つまり、第４実施形態のように（Ｌ２／ｄ２）＞５とすることにより、冷媒流量調整ゲインを大幅に増加できることが分かる。
【０１１４】
図２０（ａ）は第４実施形態に基づいて実際に設計した評価品▲１▼を示し、図２０（ｂ）は比較例としての評価品▲２▼を示し、評価品▲１▼では、（Ｌ２／ｄ２）＝８．３とし、評価品▲２▼では、（Ｌ２／ｄ２）＝１．４としている。
【０１１５】
図２１（ａ）は冷媒流量変化に対する可変絞り弁１４前後の差圧ΔＰの変化を示すものであり、冷媒流量Ｇｒ＝１００〜２００ｋｇ／ｈの変化に対して評価品▲１▼では差圧ΔＰ＝０．５３〜０．５４ＭＰａ付近の概略一定の範囲に維持できるという良好な結果が得られた。そのため、評価品▲１▼によると、図２１（ｂ）に示すように冷媒流量Ｇｒ＝１００〜２００ｋｇ／ｈの変化に対して可変絞り弁１４上流側冷媒の過冷却度ＳＣの変化幅を１０℃〜１５℃という、比較的小さな範囲に抑えることができる。
【０１１６】
これに対し、評価品▲２▼では、図２１（ａ）に示すように冷媒流量変化に対する差圧ΔＰの変化幅が評価品▲１▼よりはるかに大きくなってしまい、その結果、図２１（ｂ）に示すように冷媒流量Ｇｒ＝１００〜２００ｋｇ／ｈの変化に対して弁上流側冷媒の過冷却度ＳＣの変化幅がを１０℃〜２０℃という範囲に拡大してしまい、冷媒流量調整ゲインを減少（悪化）させる。
【０１１７】
（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固定絞り１５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。
【０１１８】
また、上記の各実施形態では、可変絞り弁１４前後の通路間を可変絞り弁１４の閉塞状態でも連通させる連通穴１７ｃ、１８ｄ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１７ｃ、１８ｄを廃止してもよい。
【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、（ｂ）は（ａ）の開弁時の要部拡大図である。
【図３】第１実施形態の作動説明用の冷媒流量特性図である。
【図４】第１実施形態の作動説明用のモリエル図である
【図５】第１実施形態の作動説明用の冷媒流量特性図である。
【図６】第１実施形態のばね設定圧の調整による過冷却度変化を示す冷媒流量特性図である。
【図７】第１実施形態のばね設定圧と過冷却度との関係を示す実験データのグラフである。
【図８】第１実施形態のばね設定圧と流量調整ゲインとの関係を示す実験データのグラフである。
【図９】図８の流量調整ゲインの定義の説明図である。
【図１０】第１実施形態のばね設定圧の調整による過冷却度変化を示す冷媒流量特性図である。
【図１１】第１実施形態の作動説明用のばねリフト量−冷媒流量特性図である。
【図１２】第２実施形態の減圧装置の縦断面図である。
【図１３】第３実施形態の減圧装置の縦断面図である。
【図１４】第４実施形態の減圧装置の要部縦断面図である。
【図１５】冷媒流量と可変絞り弁前後差圧との関係を示す特性図である。
【図１６】弁入口冷媒の過冷却度と冷媒流量との関係を示す特性図である。
【図１７】可変絞り弁による減圧作用を説明する要部縦断面図である。
【図１８】可変絞り弁に作用する力の釣り合い関係の説明図である。
【図１９】弁入口冷媒の過冷却度と冷媒流量との関係を示す実験データのグラフである。
【図２０】減圧装置の冷媒流量特性の評価に用いた評価品の縦断面図である。
【図２１】図２０の評価品における冷媒流量特性の評価結果を示す実験データのグラフである。
【図２２】従来技術における減圧装置前後の差圧と絞り径との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１１…ボディ部材、１４…可変絞り弁、１５…固定絞り、１６…中間部空間、
１７…固定弁座部、１８…弁体、１９…ばね。

Claims (14)

1. 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可変絞り手段（１４）と、
   前記可変絞り手段（１４）の下流側に配置され、前記可変絞り手段（１４）を通過した冷媒が常に流入する固定絞り手段（１５）と、
   前記可変絞り手段（１４）と前記固定絞り手段（１５）との間に設けられ、前記固定絞り手段（１５）より通路断面積が大きい中間部空間（１６）とを備え、
   前記可変絞り手段（１４）は、固定弁座部（１７）と、前記固定弁座部（１７）に対して変位可能な弁体（１８）とを有し、
   前記弁体（１８）はその前後の圧力差に応じて変位するようになっており、
   また、前記可変絞り手段（１４）は、冷媒が通過する絞り通路（１８ａ）を有し、
   前記絞り通路（１８ａ）を、その入口部で急縮小した冷媒流れが通路壁面に再付着して管摩擦による減圧が生じる形状にし、
   前記中間部空間（１６）の通路長さを、前記可変絞り手段（１４）から噴出した冷媒流れが前記固定絞り手段（１５）の通路断面積より拡大するに必要な所定長さ以上としたことを特徴とする減圧装置。
2. 前記中間部空間（１６）と、前記可変絞り手段（１４）の上流側通路（２０）との間を前記可変絞り手段（１４）の閉塞状態でも連通させる連通手段（１７ｃ、１８ｄ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の減圧装置。
3. 前記弁体（１８）は円筒形状であり、前記弁体（１８）の中心部に前記絞り通路（１８ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減圧装置。
4. 前記弁体（１８）は円筒形状であり、前記弁体（１８）の中心部に前記絞り通路（１８ａ）が形成されており、
   前記固定弁座部（１７）は前記弁体（１８）の上流側に配置された円筒部（１７ｂ）を有し、
   前記円筒部（１７ｂ）の中心部に前記絞り通路（１８ａ）と連通する連通穴（１７ｃ）が形成され、前記連通穴（１７ｃ）により前記連通手段が構成されることを特徴とする請求項２に記載の減圧装置。
5. 前記可変絞り手段（１４）の上流側にフィルタ部材（２１）を配置す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。
6. 前記固定弁座部（１７）は前記弁体（１８）の上流側に配置され、前記固定弁座部（１７）にフィルタ部材（２１）を一体に組み付けることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の減圧装置。
7. 冷媒配管（１０）内に保持されるボディ部材（１１）を有し、前記ボディ部材（１１）内に前記可変絞り手段（１４）と前記固定絞り手段（１５）と前記中間部空間（１６）とを備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の減圧装置。
8. 前記可変絞り手段（１４）および前記固定絞り手段（１５）を同一軸線上に直線的に内蔵する円筒状のボディ部材（１１）を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の減圧装置。
9. 前記弁体（１８）に前記圧力差に対抗する閉弁方向のばね力を作用させるばね手段（１９）を有し、
   前記ばね手段（１９）のばね力を調整可能としたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の減圧装置。
10. 前記弁体（１８）に前記圧力差に対抗する閉弁方向のばね力を作用させるばね手段（１９）を有し、
    前記ボディ部材（１１）に対して前記固定弁座部（１７）を位置調整可能に組み付け、
    前記固定弁座部（１７）の位置調整により前記ばね手段（１９）のばね力を調整するようにしたことを特徴とする請求項７または８に記載の減圧装置。
11. 前記ばね手段（１９）のばね力を圧力換算で表したばね設定圧を３〜５ｋｇ／ｃｍ²としたことを特徴とする請求項９たは１０に記載の減圧装置。
12. 前記絞り通路（１８ａ）の長さをＬ２とし、前記絞り通路（１８ａ）の円形断面相当直径をｄ２としたときに、前記長さＬ２と前記円形断面相当直径ｄ２との比Ｌ２／ｄ２を５以上に設定したことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の減圧装置。
13. 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）と、前記圧縮機（１）からの冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、前記凝縮器（３）からの冷媒を減圧する減圧装置（４）と、前記減圧装置（４）で減圧した後の冷媒を蒸発させる蒸発器（５）と、前記蒸発器（５）からの冷媒の気液を分離してガス冷媒を前記圧縮機（１）に吸入させるアキュムレータ（８）とを備え、
    前記減圧装置（４）を請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の減圧装置により構成することを特徴とする冷凍サイクル装置。
14. 前記圧縮機（１）は車両エンジンにより駆動され、前記凝縮器（３）は車両走行による走行風を受けて冷却される部位に配置され、前記蒸発器（５）は車室内への吹出空気を冷却するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の冷凍サイクル装置。

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