JP4285897B2

JP4285897B2 - 冷凍サイクルに使用される膨張弁

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Publication number: JP4285897B2
Application number: JP2000289190A
Authority: JP
Inventors: 真範安田; 順明安藤; 富士夫野村; 照之堀田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002098444A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置或いは冷凍装置における冷凍サイクルに使用される膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−１３５８１号公報に従来の膨張弁の一つが記載されている。この膨張弁においては、ケーシング内に冷媒出口室と冷媒入口室が上下の関係に設けられており、それらの間を連通するように減圧部としてのオリフィスが縦方向に形成されている。オリフィスの上部の出口は、冷媒出口室となる横方向に真っ直ぐな円孔の側壁に開口しているので、オリフィスを通過して冷媒出口室へ流れる冷媒が、オリフィスの出口に対向している円孔の壁面に直角に衝突して、そこで流れの方向が急に９０°転向させられることになる。
【０００３】
冷媒入口室において液状である冷媒は、オリフィスを通過する間に減圧され、気液二相混合の噴流となってオリフィスの出口から冷媒出口室へ噴出する。その間に液状の冷媒中に発生した気泡が大きく成長して相互に合体したり分裂したりするだけでなく、オリフィスの出口から冷媒出口室への流路が直角に折れ曲がっているので、高速となった気液二相の冷媒の噴流が、対向する壁面に直角に衝突して激しく発泡しながら急速に膨張する。
【０００４】
空調装置の起動時等においては、オリフィスから冷媒出口室へ噴出する冷媒の気液二相混合の噴流が、オリフィスの出口に対向している冷媒出口室の壁面に直角に衝突することによって、その衝撃によって高周波音が発生することがあり、それによって対向面も振動して、その高周波振動がダイヤフラムから直接に、或いは配管によって接続されている他の機器等へ伝わり、それらの表面から空中へ放散される結果、高周波音が人に不快な騒音として聞こえる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の膨張弁において始動時等に高周波音が発生することがあるという問題に対処して、コストの上昇を招くことがない簡単な手段によって、効果的に高周波音の発生を防止することができるような、改良された冷凍サイクル用の膨張弁を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載された膨張弁を提供する。
【０００７】
本発明の冷凍サイクル用の膨張弁においては、絞り流路の出口に対向している冷媒出口室の壁面が滑らかに湾曲する流路を形成していて、この壁面の湾曲部位に感温筒に連動する作動棒を挿通する孔が絞り流路と同一の軸線上に形成されているので、冷媒入口室から絞り流路を通過して冷媒出口室へ噴出する冷媒の流れが、冷媒出口室の例えば円弧状に滑らかに湾曲している壁面に当たっても跳ね返されることはなく、湾曲している壁面に沿って滑らかに下流側へ導かれるので、冷媒は冷媒出口室から下流側の蒸発器に向かって静かに膨張しながら流れる。そのため、従来の膨張弁のように直角の方向に転向される際に激しく発泡しながら急速に膨張するようなことがないので、その衝撃によって高周波音が発生することもない。
【０００８】
このような例えば円弧状に滑らかに湾曲する流路はケーシングそのものに形成してもよいが、むしろ、ケーシングとは別体でケーシングに取り付けられて一体化され得るような、例えば円柱形の湾曲流路形成部材に形成する方が製作の容易さ等から言って有利であり、それによってコストも低減することができる。この場合、湾曲流路形成部材に形成される滑らかに湾曲する流路は、湾曲流路形成部材に切欠きとして形成するのが最も容易であるが、湾曲流路形成部材に通孔として穿孔してもよい。
【０００９】
湾曲流路形成部材の全体、或いは、流路の表面の少なくとも一部をゴムのような弾性材料によって形成することもできる。それによって、弾性のある湾曲流路の表面に当たる冷媒の流れは、滑らかに湾曲する流路によって導かれるだけでなく、流れに振動成分が含まれていても弾性のある湾曲流路の表面によって吸収されるので、高周波音が発生する可能性が一層低くなる。また、湾曲流路形成部材をゴムのような弾性材料からなるリングを介してケーシングの内部に装着するとか、湾曲流路形成部材の外周の一部とケーシングとの間に空隙を形成すれば、仮に湾曲流路形成部材自体が振動しても、その振動がケーシングに伝達され難くなるので、ケーシングから高周波音が放散することが抑制される。
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するための他の手段として、特許請求の範囲の請求項９に記載された膨張弁を提供する。
【００１１】
本発明の冷凍サイクル用の膨張弁においては、絞り流路の出口に対向している冷媒出口室の壁面が冷媒の噴出方向に対して例えば４５°となるように傾斜していて、この壁面の傾斜部位に感温筒に連動する作動棒を挿通する孔が絞り流路と同一の軸線上に形成されているので、冷媒入口室から絞り流路を通過して冷媒出口室へ噴出する冷媒の流れが、傾斜した壁面に当たっても跳ね返されることはなく、傾斜した壁面に沿って滑らかに下流側へ導かれるので、冷媒は冷媒出口室から下流側の蒸発器に向かって静かに膨張しながら流れる。そのため、従来の膨張弁のように直角の方向に転向される際に激しく発泡しながら急速に膨張するようなことがないので、その衝撃によって高周波音が発生することもない。また、傾斜した壁面を含めて冷媒出口室の壁面の一部をゴムのような弾性材料によって形成すると、その弾性によって冷媒の流れの振動を吸収して高周波音の発生を更に抑制することができる。
【００１２】
本発明は、前記の課題を解決するための更に他の手段として、特許請求の範囲の請求項１３に記載された膨張弁を提供する。
【００１３】
この手段においては、絞り流路の出口よりも下流側の流路の一部に該流路を横切るメッシュ状のフィルタを設ける点に特徴がある。絞り流路を通過して減圧されることにより内部に気泡が生じて気液混合状態となった冷媒が冷媒出口室から蒸発器へ流入する前の流路にフィルタが設けられるので、気液二相の冷媒がフィルタの細かな網目等を通過する際に若干の抵抗を受ける結果、冷媒の流れに圧力変動が含まれていても、その変動はフィルタによって減衰する。従って、圧力変動を有する冷媒が蒸発器のフィン等を振動させて高周波音を放散するのを抑制することができる。なお、この手段は前述の他の手段と併用することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の膨張弁の用途として、図３に、空調装置や冷凍装置に使用される冷凍サイクル２０を例示する。２１は圧縮機、２２は凝縮器、２３はレシーバ、２４は蒸発器であって、それらは接続配管２５によって接続されて１つの冷媒回路を構成している。気体状の冷媒は圧縮機２１によって圧縮され、凝縮器２２を通過するときに冷却されて液化してレシーバ２３に蓄えられる。高圧となるレシーバ２３と、低圧となる蒸発器２４との間には膨張弁が設けられるが、図３においては、膨張弁として後に構造を詳しく説明する本発明の第１実施例の膨張弁Ｉと同様なものを図示している。レシーバ２３を出た液状の冷媒は膨張弁Ｉの減圧部を通過する際に減圧されて気液混合の状態となって蒸発器２４へ流入し、そこで熱を奪って気化する。気化した冷媒は再び圧縮機２１へ吸入されて圧縮される。
【００１５】
図１に本発明の第１実施例としての膨張弁Ｉの構造を示す。１はケーシングであって、その下端寄りの部分には冷媒出口室１ａと冷媒入口室１ｂが上下の位置関係において形成されており、それらの室１ａ，１ｂの間を連通するように、減圧部としての流路を構成するオリフィス１ｓが形成されている。オリフィス１ｓの上部の出口から上方に向かって急に拡径すると共に、流れの方向が９０°転向して冷媒出口室１ａに接続する流路１ｃは滑らかに円弧状に湾曲している。
【００１６】
ケーシング１の上端寄りの部分には冷媒通路１ｄが横方向に貫通しており、冷媒通路１ｄの左右の開口部は配管によって図３に示すように蒸発器２４と圧縮機２１に接続される。オリフィス１ｓの下部の入口の近傍に、弁体としてのボール２が弁押さえ６に載って支持されている。弁押さえ６はスプリング７の弾力によって上方に向かって付勢されており、このスプリング７の下端部は、冷媒入口室１ｂの下部の開口を閉塞するようにケーシング１の螺子部に螺合された調節ネジ５によって支持されている。従って、ボール２はスプリング７によって常に上方のオリフィス１ｓの入口を狭める方向に付勢されており、その強さは調節ネジ５の螺入の程度によって調節される。
【００１７】
オリフィス１ｓ及びそれと同一の軸線上においてケーシング１を縦に貫通する段付き穴には細い作動棒３が上下方向に摺動可能に緩挿され、オリフィス１ｓ内に小さな断面積を有する絞られた流路を形成する。この絞られた流路が加圧された液状冷媒のための減圧部となる。作動棒３の下端はボール２に接触していて、スプリング７の付勢に抗してそれを押し下げることができる。
【００１８】
オリフィス１ｓと同一軸線上の段付き穴の上部に形成された太い穴には感温筒４の軸部の一部が気密状態で摺動可能に挿入されており、その下端は作動棒３の上端と接触していて、相互に押し合うことによって連動するようになっている。感温筒４の軸部の相当の部分は、蒸発器２４から圧縮機２１へ帰る戻り冷媒が流れる冷媒通路１ｄを横切る位置に露出しており、戻り冷媒の温度や圧力に応じて後述のダイヤフラム８等と協働して上下方向に移動するようになっている。
【００１９】
感温筒４の上端に一体的に形成された傘部４ａの広い上面に接触するように金属製で円形のダイヤフラム８が設けられている。ダイヤフラム８の周縁部は上部のカバー半部９と、それに対して一体化されて殻状となる下部のカバー半部１０との間に挟着されている。下方のカバー半部１０はケーシング１の上部開口に形成された螺子部に螺合することによって取り付けられる。このようにして殻状のカバー９，１０の内部はダイヤフラム８によって上下２つの空間に区画される。上部空間８ａには上部の開口から冷媒が封入され、その開口は密閉材１１によって閉じられている。なお、図１において、参照符号１２，１３，１４は気密状態を維持するために用いられたＯリングを示している。
【００２０】
感温筒４は、冷媒通路１ｄを通過する戻り冷媒の温度が高いときは、その熱をダイヤフラム８と共に上部の空間８ａへ伝える。それによって空間８ａ内に封入された冷媒が膨張してダイヤフラム８を押し下げるので、その変位が感温筒４を介して作動棒３に伝えられ、スプリング７の付勢力に抗してボール２を押し下げて、オリフィス１ｓの入口の開度を大きくすることにより、オリフィス１ｓを通過する冷媒の流量を増大させる。それと反対に、戻り冷媒の温度が低いときはダイヤフラム８の上部空間８ａ内の冷媒が収縮するので、スプリング７の付勢によってダイヤフラム８は感温筒４や作動棒３と共に押し上げられ、ボール２がオリフィス１ｓの入口の開度を小さくして、通過する冷媒の流量を減少させる。
【００２１】
冷媒通路１ｄを通過する戻り冷媒の温度の他に、その圧力によっても弁としてのボール２を作動させるために、ダイヤフラム８の下部空間８ｂが冷媒通路１ｄに連通している。従って、戻り冷媒の圧力が高くなると上部空間８ａ内の冷媒が圧縮されてダイヤフラム８が上方へ移動し、感温筒４がスプリング７の付勢によって上昇するので、ボール２がオリフィス１ｓの入口の開度を縮小させて、通過する冷媒の流量を減少させる。それと反対に、下部空間８ｂにある戻り冷媒の圧力が低くなると、上部空間８ａに封入された冷媒の圧力との釣り合い状態が変化するために、スプリング７の付勢力に抗してダイヤフラム８が下方へ移動し、ボール２がオリフィス１ｓの入口の開度を大きくして冷媒の流量を増加させることになる。このような膨張弁Ｉの作動によって、圧縮機２１への戻り冷媒に必要な過熱度が維持される。
【００２２】
図１に示す第１実施例の膨張弁Ｉと比較するために、膨張弁Ｉに対して比較的に似た構造を有する従来の膨張弁Ｃを図２に示す。膨張弁Ｃが膨張弁Ｉと同じ構造である部分には同じ参照符号を付している。図２から明らかなように膨張弁Ｃが膨張弁Ｉと異なる点は、そのケーシング１’に形成されたオリフィス１ｓからなる減圧部直後の流路１ｈが、膨張弁Ｉに形成されたような滑らかな円弧状の流路１ｃではなくて真っ直ぐな円筒状の孔、即ち円孔からなる通路であり、オリフィス１ｓを通過して冷媒出口室１ａへ流れる冷媒が円孔１ｈの壁面に直角に衝突するようになっていることである。
【００２３】
冷媒入口室１ｂにおいては液状であった冷媒が、減圧部であるオリフィス１ｓと作動棒３との隙間を通過する間に減圧され、気液二相混合の噴流となってオリフィス１ｓの出口から冷媒出口室１ａへ噴出するところで大きく膨張する。ここでは液状の冷媒中に発生した気泡が大きく成長して相互に合体したり分裂したりするだけでなく、膨張弁Ｃのように減圧部の出口から冷媒出口室１ａへの流路が直角に折れ曲がっている場合には、高速となった気液二相の冷媒の噴流が、対向する壁面に直角に衝突して激しく発泡しながら急速に膨張する。その衝撃によって高周波音が発生し、それによって対向面も振動して、その高周波振動がダイヤフラム８のカバー９，１０とか、配管によって膨張弁に接続されている他の機器等へ伝わり、それらの表面から空中へ放散される結果、高周波音が人には不快な騒音として聞こえる。従来の膨張弁Ｃが減圧部における冷媒の流れによって高周波音を発生したのはこのようなメカニズムによるのである。
【００２４】
この問題に対して第１実施例の膨張弁Ｉにおいては、図１に示したように、冷媒入口室１ｂから冷媒出口室１ａへ流れる冷媒が、減圧部であるオリフィス１ｓを通過することによって減圧されて、気液二相が混合した噴流の状態で冷媒出口室１ａへ噴出するときに、最初に接触する面、即ちオリフィス１ｓの出口の対向面が流路１ｃの円弧状の滑らかな壁面であるために、噴流が対向面に真正面から直角に衝突しないので衝撃が少なくなる。従って、液状の部分が多い気液混合状態の冷媒が減圧部直後の流路１ｃにおいて急激に膨張することはないので、大部分の冷媒は静かに霧化されて冷媒出口室１ａから蒸発器２４へ流れ、蒸発器２４内で気化するため、膨張弁Ｉにおいて高周波音が発生することがない。
【００２５】
第１実施例の膨張弁Ｉにおいては、その減圧部直後の流路１ｃが直角に転向しているにもかかわらず、その転向部分が円弧状の滑らかな曲面によって構成されているために、このように高周波音の発生を防止する作用、効果を奏するが、このような消音の作用及び効果は、減圧部であるオリフィス１ｓの出口開口の対向面が平面であって、オリフィス１ｓの出口開口から噴出する噴流の方向、即ちオリフィス１ｓそのものの方向に対して直角でなくて、例えば４５°前後に傾斜しているだけでも相当の程度に生じる。
【００２６】
第１実施例の膨張弁Ｉにおいては減圧部の直後に円弧状に滑らかに湾曲する流路１ｃがケーシング１自体に形成されているが、鋳造のような手段によることなく機械加工によってケーシング１そのものに円弧状のように湾曲する流路を形成することは必ずしも容易なことではないし、湾曲する流路だけでなく、それに付帯する部分によって消音効果を高めようとする場合には、円弧状のように滑らかに湾曲する流路を形成する部材、即ち「湾曲流路形成部材」をケーシング１とは別体として製作して、ケーシング１の内部に組み付けるのがコストの面等から見て得策である。従って、第２実施例以下の実施形態においては、このような湾曲流路形成部材を使用する場合について説明する。
【００２７】
図４に第２実施例の膨張弁IIの要部構造を示す。なお、第２実施例以下の全ての実施例において、既述の第１実施例の膨張弁Ｉ等と実質的に同じ構成部分については同じ参照符号を付すことによって、重複する説明を省略することにする。第２実施例の膨張弁IIの特徴は、第１実施例の膨張弁Ｉのようにケーシング１自体に滑らかに湾曲する流路１ｃを形成する代わりに、図５に拡大して示すような概ね円柱形の湾曲流路形成部材１５を、ケーシング１の冷媒出口室１ａの奥に形成された円孔１ｈ内へ嵌合して固定した点にある。
【００２８】
図５に示す湾曲流路形成部材１５は、円柱形の材料に、第１実施例の膨張弁Ｉにおける滑らかな円弧状の流路１ｃと同様な流路を、切り欠きとして形成したものである。ケーシング１に円孔１ｈを穿孔したり、湾曲流路形成部材１５となる円柱形の材料に切り欠きを形成するような切削加工はきわめて容易であるから、作動棒３を挿通するための大径の貫通孔１５ａを穿孔する作業を含めても、湾曲流路形成部材１５、及びそれを含む膨張弁IIを製造するためのコストは低く抑えることができる。
【００２９】
図６は、図５に示した湾曲流路形成部材１５の変形例を示すもので、この場合は滑らかに湾曲する流路１ｃを形成するために、円柱形の材料に切り欠きを設ける代わりに、円柱形の材料の一端側から穿孔した孔の底部を、滑らかな横穴状流路としてオリフィス１ｓの出口に対向する側面に開口させることにより、滑らかに湾曲する流路１ｃを通孔として形成したものである。比較的大きなケーシング１そのものに滑らかに湾曲する流路１ｃを形成するよりも、小さな円柱形の材料に形成するほうが容易であることは言うまでもない。
【００３０】
このように、第２実施例の膨張弁IIにおける円柱形の材料に形成された滑らかに湾曲する流路１ｃが第１実施例の膨張弁Ｉにおけるそれと実質的に同じ作用効果を奏することは説明を要しない。この場合、滑らかに湾曲する流路１ｃを形成する円柱形の材料として、ゴムのように弾性があって衝撃吸収性を有する材料を使用すれば、衝撃吸収性材料の振動減衰作用によって、より一層高い消音効果が得られる。
【００３１】
図７に第３実施例の膨張弁III の要部構造を示す。第３実施例の膨張弁III でも第２実施例の膨張弁IIと同様に、概ね円柱形の材料に滑らかに湾曲する流路１ｃを形成して、それをケーシング１に形成された円孔１ｈに嵌合、固定するが、第２実施例とは違って、円柱形の材料の両端以外の周面を切削して、両端に鍔部１５ｂ，１５ｃが残るようにした点に特徴がある。第３実施例においても湾曲流路形成部材１５として、図８に示すように円柱形の材料に滑らかに湾曲する流路１ｃを単一の切り欠きによって形成する場合と、その変形例として図９に示すように、一端側から穿孔した孔と、それに接続する滑らかな横穴状流路とによって通孔として形成する場合の２通りがある。
【００３２】
いずれの場合でも、第３実施例の膨張弁III は前述の第２実施例の膨張弁IIと同様な作用効果を奏するが、それに加えて、湾曲流路形成部材１５の両端に鍔部１５ｂ，１５ｃを設けたことによって、湾曲流路形成部材１５の周囲に空隙２６が形成されるため、湾曲流路形成部材１５が冷媒の噴流によって高周波振動をするようなことがあっても、その振動がケーシング１等へ直接に伝わり難くなる。従って、より高い消音効果を挙げることができる。なお、この場合も湾曲流路形成部材１５をゴムのような弾性材料によって形成することができる。
【００３３】
図１０に示す第４実施例の膨張弁IVもまた、前述の第３実施例の他の変形例と見ることができる。この場合は第３実施例における湾曲流路形成部材１５と一体の鍔部１５ｂ，１５ｃを湾曲流路形成部材１５とは別体として、ゴム環１６によって置き換えたものである。湾曲流路形成部材１５自体は剛体であっても、或いはゴムのような弾性体であってもよい。第４実施例の膨張弁IVの作用効果は概ね第３実施例のそれと同等であるか、或いはそれよりも優れている。
【００３４】
図１１に示す第５実施例の膨張弁Ｖは，図４及び図５に示した前述の第２実施例の膨張弁IIにおいて、その湾曲流路形成部材１５の滑らかに湾曲する流路１ｃのうち、オリフィス１ｓの出口に対向する面にゴム板のようなシート状の弾性材料からなる衝撃吸収材２７を貼り付けた点に特徴がある。それによって、湾曲流路形成部材１５による消音効果が助長される。
【００３５】
図１２に示す第６実施例の膨張弁VIは前述の第３実施例の更なる変形例に相当すると言うことができる。この場合は図９に示す第３実施例の変形例の湾曲流路形成部材１５の円筒状の下流端を、それが冷媒出口室１ａ内へ突出するように延長させて形成している。この延長部分を１５ｄとして示す。この場合の湾曲流路形成部材１５は図１３に拡大して示されているが、その材質は剛体であっても、或いはゴムのような弾性体であってもよい。第６実施例の膨張弁VIの作用効果における特徴は、冷媒の減圧膨張によって発生する圧力変動が、延長部分１５ｄの存在によってより強く減衰することであるが、それ以外の作用効果は第３実施例の場合と同様である。
【００３６】
図１４は、図１２に示した第６実施例の変形例である膨張弁VI’を示したものである。この場合は、図１５に拡大して示したように、湾曲流路形成部材１５の先端に突出して形成した延長部分１５ｄ’の直径を、図１３に示した第６実施例における延長部分１５ｄよりも大きくした点が異なるだけで、その他の点は第６実施例と同じであり、作用効果も概ね同じである。
【００３７】
図１６に第７実施例の膨張弁VII の要部構造を示す。第７実施例の膨張弁VII の特徴の一つは、湾曲流路形成部材１５を、前述の第２実施例から第６実施例のように、円柱形の材料を切削とか穿孔のような方法によって加工して、肉を削り取ることによって製作したものではなく、パイプ状の材料の一部を絞って閉じることによって円弧状の底面を形成すると共に、それに必要な貫通孔等を穿孔して製作していることと、そのような湾曲流路形成部材１５を、その外側にゴムのような弾性材料からなる衝撃吸収パイプ２８を被せてから円孔１ｈの中に挿入して固定していることにある。
【００３８】
第７実施例のような方法で湾曲流路形成部材１５を製作すると安価であるし、衝撃吸収パイプ２８を挟んで、それをケーシング１の円孔１ｈに取りつけているので、湾曲流路形成部材１５からケーシング１へ伝わる振動をゴムのような衝撃吸収パイプ２８によって減衰させることができるので、たとえ高周波振動が発生しても、それが外部へ伝わることを防止するため、高周波音の放散を阻止することができる。
【００３９】
図１８は本発明の第８実施例としての膨張弁VIIIの要部の構造を示したものである。第８実施例の膨張弁VIIIが図１０に示した前述の第４実施例の膨張弁IVと異なる点は、図１９に示すように底部が閉じられたパイプ形の湾曲流路形成部材１５を使用していることと、図１８に示すように、ゴム環１６として既製のＯリングのようなものを使用している点にある。その作用効果は前述の第４実施例や第７実施例のそれに近い。
【００４０】
図２０は本発明の第９実施例の膨張弁IXの要部構造を示したものである。膨張弁IXに使用される湾曲流路形成部材１５は、前述の図１７に示した第７実施例の膨張弁VII に使用されているものと同様なものである。湾曲流路形成部材１５は外側に密着する被覆部材２９によって覆われている。被覆部材２９の外周面の一部には環状に突出する複数条の鍔２９ａが形成されていて、それらによってケーシング１の円孔１ｈの内面に係合している。被覆部材２９はゴムのような弾性材料によって形成する。この構造から明らかなように、膨張弁IX及び湾曲流路形成部材１５は、第７実施例のものと概ね同様な作用効果を奏する。
【００４１】
図２１に本発明の第１０実施例としての膨張弁Ｘの要部構造を示す。膨張弁Ｘの特徴は図２２に示した湾曲流路形成部材１５の形状にある。膨張弁Ｘの湾曲流路形成部材１５の内部に形成された滑らかに湾曲する流路１ｃは、前述の各実施例のそれと同様なものであるが、円筒形の外周面に多数の突起１５ｅが形成されていて、湾曲流路形成部材１５がこれらの突起１５ｅを介してケーシング１の円孔１ｈ内に取り付けられる。湾曲流路形成部材１５は剛体であってもよいが、ゴムのような弾性材料によって形成することもできる。この場合は、突起１５ｅによって円孔１ｈの内面との間に連続した大きな空隙２６が形成されるので、図７に示した前述の第３実施例の場合と概ね同様な作用効果を奏する。
【００４２】
第１実施例Ｉないし第１０実施例Ｘの各膨張弁においては、いずれもオリフィス１ｓの出口に対向する位置に滑らかな円弧状の流路１ｃが設けられているために、オリフィス１ｓ内で減圧されることにより冷媒が気液二相を含む噴流となって円弧状の流路の壁面に接触するときに、冷媒に含まれる気泡が大きく成長して相互に合体したり或いは分裂したりすることがなく、従って、高周波音が発生することがないのであるが、円弧状の流路１ｃとオリフィス１ｓとの位置関係によってはその効果が十分に発揮されない場合がある。そこで、これらの実施例において本発明の目的である消音効果を十分に奏し得る位置関係を図２３に示す。
【００４３】
図２３に示すように、円弧状の流路１ｃにおいて、冷媒の噴流が接触する外側の円弧面の曲率半径をＲとし、曲率中心からオリフィス１ｓの中心線までの距離をＡとするとき、十分な消音効果をもたらす位置関係は、距離Ａが半径Ｒの２分の１よりも大きいということである。そして、当然のことではあるが、この距離Ａは半径Ｒよりも小さくなければならない。従って、第１実施例の膨張弁Ｉないし第１０実施例の膨張弁Ｘにおいて、冷媒の噴流が接触する円弧面の曲率中心とオリフィス１ｓの中心線との間の好適な位置関係の条件は、
Ｒ／２≦Ａ≦Ｒ
として示すことができる。なお、オリフィス１ｓの出口と円弧面の曲率中心との間の距離Ｂは、半径Ｒや距離Ａとの関係において噴流が対向面に接触する位置までの助走距離を決定する要素であるが、この値Ｂは０よりも大きい範囲で、設計条件に応じて任意に選択することができる。
【００４４】
このような条件を満たす好適な設計例を具体的に示したものが図２４である。これは図７に示す第３実施例の膨張弁III の１つの具体例である。図２４において距離を示す数値の単位はｍｍであり、Ｒは曲率半径を、φは直径をそれぞれ示している。
【００４５】
また、この第３実施例の膨張弁III と、図２に示す従来の膨張弁Ｃについて比較実験を行って、発生する騒音の大きさを調べた結果を図２５に示す。いずれの場合も、冷媒の流量と騒音の大きさとの間には直線的な比例関係が見られたが、本発明の膨張弁III において湾曲流路形成部材１５をアルミニウムによって製作した場合を直線Ｓ、衝撃吸収性のあるＨＮＢＲによって製作した場合を直線Ｆ、従来の膨張弁Ｃのケーシング１をアルミニウムによって製作した場合をＣとして示している。図２５から明らかなように、従来の膨張弁Ｃよりも本発明の膨張弁Ｓは騒音の発生量が概ね０．５〜１ｄＢ程度少なく、更に、本発明の膨張弁Ｆはそれよりも優れていて、概ね１〜２ｄＢ程度少ないことが判る。
【００４６】
次に、図２６は、本発明の第１１実施例の膨張弁XIを蒸発器２４に対して配管を使用しないで直接に接続した状態を示す断面図である。膨張弁XIにおいて消音効果に関連する主要な部分を拡大して図２７に示す。膨張弁XIは、図２に示す従来の膨張弁Ｃと同様に、オリフィス１ｓの下流側に単なる円孔１ｈを備えているが、勿論、この部分に前述の滑らかに湾曲する流路１ｃを形成する湾曲流路形成部材１５等を設けて消音効果を発揮させることができる。しかしながら、第１１実施例の膨張弁XIの特徴は、湾曲流路形成部材１５を設けたり、滑らかに湾曲する流路１ｃを形成するという点にあるのではなく、オリフィス１ｓの下流側となる流路、この場合は膨張弁接続部３０の内部にメッシュ状のフィルタ３１を設けた点にある。
【００４７】
図２７に拡大して示したように、フィルタ３１は目の細かい金網からなり、全体が袋状に形成されていて、入口には円錐形のリング状部材３２が取り付けられている。フィルタ３１はリング状部材３２によって、膨張弁接続部３０に形成されたテーパー面に係合して取り付けられる。膨張弁接続部３０は蒸発器２４側に一体的に設けられたものであって、その突出部分が膨張弁XIの冷媒出口室１ａ及び冷媒通路１ｄに挿入されて、図示しないボルトのような締結手段によって固定される。なお、図２６に示す３３は、レシーバ２３及び圧縮機２１への配管のための接続部である。
【００４８】
第１１実施例の膨張弁XIにおいては、その下流側にフィルタ３１が設けられているので、オリフィス１ｓを通過して減圧されることにより内部に気泡が生じた気液混合の状態の冷媒が蒸発器２４へ流入する前に、フィルタ３１の細かな網目を通過することによって若干の抵抗を受けるため、図２に示す従来の膨張弁Ｃのように、気泡を含む冷媒の噴流が円孔１ｈの面に衝突することによって生じる冷媒の流れの圧力変動が減衰する。従って、圧力変動を有する冷媒が蒸発器２４のフィン等を振動させて高周波音等の騒音を放散するのを抑制することができる。更にこの場合はリング状部材３２が漏斗状に流路径を狭める形状を有するので、これもまた冷媒の流れに若干の抵抗を与えて、冷媒の流れの圧力変動による振動を減衰させるように作用する。このようにして、円孔１ｈ内における激しい気泡の発生が抑えられ、円孔１ｈが高周波音の発生源となることが避けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】従来例を示す断面図である。
【図３】本発明の膨張弁が使用される冷凍サイクルを例示する回路図である。
【図４】第２実施例を示す断面図である。
【図５】第２実施例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図６】第２実施例の変形例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図７】第３実施例を示す断面図である。
【図８】第３実施例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図９】第３実施例の変形例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図１０】第４実施例を示す断面図である。
【図１１】第５実施例を示す断面図である。
【図１２】第６実施例を示す断面図である。
【図１３】第６実施例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図１４】第６実施例の変形例を示す断面図である。
【図１５】第６実施例の変形例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図１６】第７実施例を示す断面図である。
【図１７】第７実施例の要部を拡大して示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１８】第８実施例を示す断面図である。
【図１９】第８実施例の要部を拡大して示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２０】第９実施例を示す断面図である。
【図２１】第１０実施例を示す断面図である。
【図２２】第１０実施例の要部を拡大して示す斜視図である。
【図２３】本発明によって消音効果を十分に奏し得る位置関係を示す模式図である。
【図２４】本発明による好適な設計例を具体的に示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２５】本発明の膨張弁と従来の膨張弁との比較実験の結果を示す線図である。
【図２６】第１１実施例を示す断面図である。
【図２７】第１１実施例の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１…ケーシング
１ａ…蒸発器への冷媒出口室
１ｂ…凝縮器からの冷媒入口室
１ｃ…減圧部直後の円弧状に滑らかに湾曲する流路
１ｄ…蒸発器から圧縮機への冷媒通路
１ｈ…円孔
１ｓ…オリフィス
２…ボール
３…作動棒
４…感温筒
５…調節ネジ
６…弁押さえ
７…スプリング
８…ダイヤフラム
９…カバー半部
１０…他のカバー半部
１１…密閉材
１５…湾曲流路形成部材
１６…ゴム環
２０…冷凍サイクル
２１…圧縮機
２２…凝縮器
２２ａ…膨張弁接続部
２３…レシーバ
２４…蒸発器
２５…接続配管
２６…空隙
２７…衝撃吸収材
２８…衝撃吸収パイプ
２９…被覆部材
３０…膨張弁接続部
３１…メッシュ状のフィルタ
３２…リング状部材

Claims

冷媒入口室から絞り流路を通過して冷媒出口室へ噴出する冷媒の流れが前記絞り流路の出口のところで実質的に直角の方向に転向されるように構成されている冷凍サイクル用の膨張弁において、前記絞り流路の出口に対向している前記冷媒出口室の壁面が滑らかに湾曲する流路を形成していて、前記壁面の湾曲部位に感温筒に連動する作動棒を挿通する孔が前記絞り流路と同一の軸線上に形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項１において、前記絞り流路の出口に対向している前記冷媒出口室の壁面が円弧状に滑らかに湾曲する流路を形成していることを特徴とする膨張弁。
請求項１又は２において、滑らかに湾曲する前記流路がケーシングとは別体で前記ケーシングと一体化された湾曲流路形成部材に形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項３において、滑らかに湾曲する前記流路が前記湾曲流路形成部材に切欠きとして形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項３において、滑らかに湾曲する前記流路が前記湾曲流路形成部材に通孔として形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項３ないし５のいずれかにおいて、前記湾曲流路形成部材のうち少なくとも流路の表面の一部がゴムのような弾性材料によって形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項３ないし５のいずれかにおいて、前記湾曲流路形成部材がゴムのような弾性材料からなるリングを介して前記ケーシングの内部に取り付けられていることを特徴とする膨張弁。
請求項３ないし７のいずれかにおいて、前記湾曲流路形成部材の外周の一部と前記ケーシングとの間に空隙が形成されていることを特徴とする膨張弁。
冷媒入口室から絞り流路を通過して冷媒出口室へ噴出する冷媒の流れが前記絞り流路の出口のところで実質的に直角の方向に転向されるように構成されている冷凍サイクル用の膨張弁において、前記絞り流路の出口に対向している前記冷媒出口室の壁面が冷媒の噴出方向に対して傾斜していて、前記壁面の傾斜部位に感温筒に連動する作動棒を挿通する孔が前記絞り流路と同一の軸線上に形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項９において、前記絞り流路の出口に対向して傾斜している前記冷媒出口室の壁面が平面であって、その傾斜角度が実質的に４５°であることを特徴とする膨張弁。
請求項９又は１０において、前記冷媒出口室の傾斜した前記壁面が、ケーシングとは別体で前記ケーシングと一体化された部材に形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項９ないし１１のいずれかにおいて、前記冷媒出口室の傾斜した壁面の少なくとも一部がゴムのような弾性材料によって形成されていることを特徴とする膨張弁。
請求項１ないし１２のいずれかにおいて、前記絞り流路の出口よりも下流側の流路の一部に、該流路を横切ってフィルタを設けたことを特徴とする膨張弁。