JP4315060B2 - Expansion valve and refrigeration system - Google Patents
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Description
本発明は、膨張弁及び冷凍装置に関し、より詳細には、空気調和装置等の冷凍装置に用いられる膨張弁の冷媒通過音を低下させる技術に関する。 The present invention relates to an expansion valve and a refrigeration apparatus, and more particularly to a technique for reducing refrigerant passing sound of an expansion valve used in a refrigeration apparatus such as an air conditioner.
図8は、従来の冷凍装置の基本的な冷媒回路として、セパレート型空気調和機の基本的な冷媒回路を示したものである。この図8に示すように、従来の冷房専用セパレート型空気調和機の冷媒回路は、圧縮機101、室外コイル102、膨張弁103、室内コイル104が順次接続された循環回路に形成されている。また、圧縮機101及び室外コイル102は室外ユニット105に収納され、膨張弁103及び室内コイル104は室内ユニット106に収納されている。膨張弁103には、例えば図9に示すような電動膨張弁が用いられている。
FIG. 8 shows a basic refrigerant circuit of a separate type air conditioner as a basic refrigerant circuit of a conventional refrigeration apparatus. As shown in FIG. 8, the refrigerant circuit of the conventional cooling-only separate type air conditioner is formed in a circulation circuit in which a
この電動膨張弁は、弁本体111内に冷媒流通路112が形成され、この冷媒流通路112を流れ方向に仕切る仕切壁113を備えている。また、弁本体111内には弁体114が収納されるとともに、仕切壁113には弁孔115が形成されている。そして、この弁体114をパルスモータ(図示せず)により駆動して、弁体114の先端に形成された先細のテーパ部116を弁孔115に対し進退させることにより、弁本体111内に弁孔115の開度を調整する絞り部118が形成されている。
This electric expansion valve has a
ここで、上記冷房専用セパレート型空気調和機における冷房運転サイクルを図8に従って説明する。なお、この図8における実線矢印は、冷房運転サイクル時の冷媒の流れ方向を示す。 Here, the cooling operation cycle in the cooling-only separate type air conditioner will be described with reference to FIG. In addition, the solid line arrow in this FIG. 8 shows the flow direction of the refrigerant | coolant at the time of a cooling operation cycle.
圧縮機101で圧縮された高圧ガス冷媒は、室外コイル102に搬送され、外気と熱交換して凝縮液化する。この高圧液冷媒は、液管107を介して膨張弁103に搬送され、膨張弁103の入口ポート111aから弁本体111内に吸入される。弁本体111内に吸入された冷媒は、絞り部118で減圧され、出口ポート111bを介して室内コイル104に送られる。そして、室内コイル104に送られた冷媒が、室内空気と熱交換して蒸発気化し、低圧ガス冷媒となって圧縮機101に帰還する。
The high-pressure gas refrigerant compressed by the
以上のように作用する冷房専用セパレート型空気調和機の冷房運転サイクルにおいては、一般的に、据付条件や運転条件の変化などにより、室外コイル102から膨張弁103までの液管107内で気泡が発生することがある。また、この気泡が大きく成長すると、冷媒流れの中に大きな気泡が断続的に存在するスラグ流やプラグ流となる。このようなスラグ流やプラグ流が発生すると、絞り部を通過する際に液冷媒とガス冷媒とが交互に流れる状態となり、不連続な圧力変動を生じ、結果として「チュルチュル」と表現されるような不連続の冷媒流動音が発生していた。
In the cooling operation cycle of the separate type air conditioner for cooling that operates as described above, generally, bubbles are generated in the
このような問題点に対し、絞り部入口側に細い通路の集合体を設けて気泡を細分化して気液が混合した状態とすることにより、絞り部における冷媒流れを連続化する方法(以下従来A方法という)が知られている。その具体例として、特許文献1の第1実施例のように絞り部入口側に多孔体を設けたもの、特許文献1の第2実施例のように絞り部入口側に多数の極細管を設けたもの、特許文献2の実施例5〜7のように絞り部入口側に細径管を束ねたハニカムパイプを設けたもの、特許文献2の実施例8〜10のように絞り部入口側にモレキュラシーブスを設けたものなどを掲げることができる。また、絞り部に至るまでの冷媒流れをスムーズにするように入口側の流路の形状を変化させ、絞り部で急激な圧力変化を受けないようにした方法(以下従来B方法という)が知られている。その具体例としては、特許文献1の第1〜第5実施例及び特許文献2の実施例1〜10のように弁孔を成すオリフィスの入口側内径を段階的にあるいはテーパ状に縮小させるもの、特許文献1の第4実施例のように弁孔を成すオリフィスの入口側内径をテーパ状に縮小させるとともにねじ切り溝を設けたものなどを掲げることができる。また、絞り部を2段階として2段階の絞り部間に中間圧力を発生させることにより、冷媒流動エネルギを分散させる方法(以下従来C方法という)が知られている。その具体例としては特許文献3を掲げることができる。また、絞り部に複数の冷媒通路を設けることにより冷媒の脈動を連続化しようとした方法(以下従来D方法という)が知られている。その具体例としては特許文献4を掲げることができる。
しかしながら、従来A方法は、大きな気泡を含んだ気液2相流の冷媒流を多数の細い通路を通過させることにより、気泡を細分化するものであって、細い通路に不純物が堆積しやすく、ごみ詰まりが生じやすい。また、多孔質体や、ハニカムパイプや、極細管や、モレキュラシーブスは、機械強度が弱く変形しやすいという問題もある。このため、従来A方法は電動膨張弁の信頼性を維持することが困難であった。 However, the conventional method A is to subdivide the bubbles by passing a gas-liquid two-phase refrigerant flow containing large bubbles through a large number of thin passages, and impurities are likely to accumulate in the thin passages. Prone to clogging. In addition, porous bodies, honeycomb pipes, ultrathin tubes, and molecular sieves also have a problem that they are weak in mechanical strength and easily deformed. For this reason, it has been difficult for the conventional method A to maintain the reliability of the electric expansion valve.
また、従来B方法は、絞り部入口側の流路形状を変化させるだけでは、冷媒中に含まれた気泡を細分化して液冷媒に均一に混在することができず、絞り部における圧力変動を十分に低減することができなかった。 Further, in the conventional method B, it is not possible to subdivide bubbles contained in the refrigerant and mix them uniformly in the liquid refrigerant simply by changing the shape of the flow path on the inlet side of the throttle portion. It could not be reduced sufficiently.
また、従来C方法は、2段階に形成された絞り部間の圧力を中間圧力としているため、上流側の絞り部による冷媒流通抵抗を大きく設定しなければならず、プラグ流やスラグ流の場合、上流の絞り部における圧力変動を避けることができず、低騒音化しているものの「チュルチュル」音を回避することが困難であった。また、この従来C方法では、全閉時に2段の各絞り部を同時に全閉状態とすることは製作技術上困難であるので、全閉近傍状態においては両絞り部間を中間圧力に維持することが困難であった。また、従来D方法は、絞り部における全流路面積が大きくなり、冷媒流量制御における分解能が荒くなる。また、これを避けるために流路を微小にするとごみ詰まりあるいは噛み込みが生じるという問題があった。 Further, in the conventional C method, since the pressure between the throttle portions formed in two stages is an intermediate pressure, the refrigerant flow resistance due to the upstream throttle portion must be set large, and in the case of plug flow or slag flow However, it was difficult to avoid the “church” noise although the pressure fluctuation in the upstream throttle portion could not be avoided and the noise was reduced. Further, in this conventional method C, it is difficult in terms of manufacturing technology to simultaneously make the two-stage throttle portions fully closed when fully closed, so that the intermediate pressure is maintained between the two throttle portions in the state near the fully closed state. It was difficult. Further, in the conventional method D, the total flow path area in the throttle portion becomes large, and the resolution in the refrigerant flow rate control becomes rough. In addition, if the flow path is made minute to avoid this, there is a problem that clogging or biting occurs.
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、信頼性を損ねることなく、気液二相流冷媒流入時に膨張弁入口側で発生する不連続な冷媒通過音を低減した膨張弁を提供することを目的とする。また、本発明は、この膨張弁を用いることにより膨張弁入口側の冷媒通過音を低減した冷凍装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the problems existing in the above-described prior art, and without passing through the discontinuous refrigerant passage generated at the inlet side of the expansion valve when the gas-liquid two-phase refrigerant flows in without impairing the reliability. An object is to provide an expansion valve with reduced noise. It is another object of the present invention to provide a refrigeration apparatus that uses this expansion valve to reduce refrigerant passage noise on the inlet side of the expansion valve.
なお、本発明者は、上記従来技術の問題点を解決する1手段として、全閉可能な主絞り部の上流側に冷媒流通抵抗の小さい全閉不能な補助絞りを設けることにより、主絞り部における冷媒の流速を低下させるとともに、主絞り部の入口に至るまでに補助絞り部により気泡の細分化を行って、主絞り部における圧力変動を低減し、膨張弁入口側における冷媒通過音を低減する発明を提案している(特願2003−203365号参照)。しかし、本発明は、この発明を改善してより一層膨張弁入口側における冷媒通過音を低減しようとしたものである。 The present inventor provides, as one means for solving the above-described problems of the prior art, by providing an auxiliary throttle that is not fully closed and has a small refrigerant flow resistance on the upstream side of the main throttle that can be fully closed. In addition to reducing the flow rate of refrigerant at the inlet, the auxiliary throttle part subdivides the bubbles before reaching the inlet of the main throttle part, reducing pressure fluctuations at the main throttle part, and reducing refrigerant passage noise at the inlet side of the expansion valve (See Japanese Patent Application No. 2003-203365). However, the present invention is intended to further improve the present invention and further reduce the refrigerant passing sound on the expansion valve inlet side.
本発明の膨張弁は、弁本体と、弁本体内部に形成された冷媒流通路と、弁本体内に収納された弁体と、冷媒流通路に形成された主絞り部と、冷媒流通路における主絞り部の上流側に形成された補助絞り部とを有し、弁本体は、冷媒流通路における冷媒の流れを仕切る第1仕切壁と、冷媒流通路の第1仕切壁の上流側における冷媒の流れを仕切る第2仕切壁とを備え、さらに、第1仕切壁には主絞り部用弁孔が形成され、第2仕切壁には補助絞り部用弁孔が形成され、弁体は、円柱部と、この円柱部に一体的に形成されたテーパ部とからなり、主絞り部は、主絞り部用弁孔に対し弁体のテーパ部を進退させることにより、主絞り部用弁孔とテーパ部との間に形成される全閉可能かつ開度可変の通路からなり、補助絞り部は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に等間隔に形成された複数の軸方向の略独立の通路からなるとともに、全閉不能であって主絞り部に比し冷媒流通抵抗が小さくなるように形成され、前記補助絞り部を構成する複数の略独立の通路から流出した冷媒が混合して主絞り部に流入するように形成されていることを特徴とする。 The expansion valve of the present invention includes a valve main body, a refrigerant flow passage formed inside the valve main body, a valve body housed in the valve main body, a main throttle portion formed in the refrigerant flow passage, and a refrigerant flow passage. An auxiliary throttle portion formed on the upstream side of the main throttle portion, and the valve body includes a first partition wall that partitions the refrigerant flow in the refrigerant flow passage, and a refrigerant upstream of the first partition wall in the refrigerant flow passage And a second partition wall for partitioning the flow of the first throttle wall, the main partition valve hole is formed in the first partition wall, the auxiliary throttle valve hole is formed in the second partition wall, the valve body, It consists of a cylindrical part and a tapered part formed integrally with this cylindrical part, and the main throttle part moves the taper part of the valve element forward and backward with respect to the main throttle part valve hole. And a taper part that can be fully closed and has a variable opening, and the auxiliary throttle part is a valve hole for the auxiliary throttle part. With a substantially independent of the passage of a plurality of axially formed at equal intervals on the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the peripheral surface or the valve body, so that the refrigerant flow resistance is reduced compared to the main throttle section a non fully closed The refrigerant flowing out from a plurality of substantially independent passages constituting the auxiliary throttle portion is mixed and flows into the main throttle portion .
また、前記複数の略独立の通路は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に複数の溝部を略等間隔に設けることにより形成してもよい。前記複数の略独立の通路は、弁体の進退により弁体と溝部との重なり長さが変化するように形成してもよい。また、前記補助絞り部は、弁体の進退により冷媒通過面積が変化するように形成された通路からなるように形成してもよい。 The plurality of substantially independent passages may be formed by providing a plurality of groove portions at substantially equal intervals on the inner peripheral surface of the valve hole for the auxiliary throttle portion or the outer peripheral surface of the columnar portion of the valve body. The plurality of substantially independent passages may be formed such that the overlapping length of the valve body and the groove changes as the valve body advances and retreats. The auxiliary throttle portion may be formed of a passage formed such that the refrigerant passage area changes as the valve body advances and retreats.
また、本発明に係る冷凍装置は、上記膨張弁を用いたことを特徴とする。 Moreover, the refrigeration apparatus according to the present invention uses the above expansion valve.
本発明の膨張弁によれば、膨張弁入口側においてスラグ流あるいはプラグ流が発生した場合、補助絞り部を通過することにより気泡の細分化が行われ、主絞り部への冷媒流れが連続化される。また、補助絞り部から主絞り部へ直列的に冷媒を流通させることにより、主絞り部を通過する冷媒の運動エネルギを少なくしているので、主絞り部における圧力変動が低減される。この結果、膨張弁入口側で発生する冷媒通過音、すなわち、所謂「チュルチュル」音の低減が行われる。また、膨張弁に流入した冷媒は、補助絞り部を形成する複数の軸方向の略独立の通路を通過することにより気泡の細分化が行なわれるとともに分流され、各独立の通路において独立の流動状態が形成される。そして、独立の通路から流出した独立の流動状態の冷媒流は、再混合して主絞り部流入するので、主絞り部における冷媒流れをより一層連続化することができ、膨張弁入口側の冷媒通過音をさらに低減することができる。また、補助絞り部を全閉不能とするとともにその冷媒流通抵抗を主絞り部に比し小さくしているので、主絞り部による冷媒量制御幅への影響を少なくすることができる。また、主絞り部を全閉可能としているので、全閉に至るまで必要な絞り量を確保することができる。また、補助絞り部は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に等間隔に形成された複数の軸方向の略独立の通路からなるように構成されているので、別部品を必要とせず小型で簡略な構成とすることができる。 According to the expansion valve of the present invention, when a slag flow or a plug flow occurs on the expansion valve inlet side, the bubbles are subdivided by passing through the auxiliary throttle portion, and the refrigerant flow to the main throttle portion is continuous. Is done. Moreover, by flowing of serially refrigerant to the main throttle portion from the auxiliary throttle section, so that with less kinetic energy of refrigerant passing through the main throttle section, the pressure variations in the main throttle section is reduced. As a result, the refrigerant passing sound generated on the expansion valve inlet side, that is, the so-called “church” sound is reduced. The refrigerant that has flowed into the expansion valve passes through a plurality of substantially independent passages in the axial direction that form the auxiliary throttle portions, so that the bubbles are subdivided and diverted, and the independent flow state in each independent passage. Is formed. The refrigerant flow in the independent fluid state flowing out of the independent passage is remixed and flows into the main throttle portion, so that the refrigerant flow in the main throttle portion can be made more continuous, and the refrigerant on the inlet side of the expansion valve The passing sound can be further reduced. Further, an auxiliary throttle section because the refrigerant flow resistance of its being smaller than the main throttle section while the total閉不ability, it is possible to reduce the influence of the refrigerant amount control width by the main throttle section. In addition, since the main throttle portion can be fully closed, a necessary throttle amount can be secured until the main throttle portion is fully closed. Further, the auxiliary throttle part is configured to include a plurality of substantially independent passages in the axial direction formed at equal intervals on the inner peripheral surface of the valve hole for the auxiliary throttle part or the outer peripheral surface of the cylindrical part of the valve body. Therefore, a small and simple configuration can be achieved without requiring separate parts.
なお、従来A方法のように主絞り部の上流側で冷媒流の速度を低下させて細い通路に流すようなことがないので、ごみ詰まりの問題が発生しない。
また、複数の略独立の通路は、弁体の進退により弁体と溝部との重なり長さが可変となるように形成した場合は、主絞り部の冷媒流通抵抗と補助絞り部の冷媒流通抵抗とを同時に変化させることができる。したがって、膨張弁の負荷の変動に対応して主絞り部と補助絞り部との冷媒流通抵抗の比を適正範囲に保持することができ、幅広い運転範囲に対し安定的に膨張弁入口側の冷媒通過音を低減することができる。
Note that the problem of clogging does not occur because the speed of the refrigerant flow is not lowered on the upstream side of the main throttle portion and the flow is made to flow in a narrow passage unlike the conventional method A.
In addition, when the plurality of substantially independent passages are formed so that the overlap length between the valve body and the groove is variable by the advancement and retreat of the valve body, the refrigerant flow resistance of the main throttle part and the refrigerant flow resistance of the auxiliary throttle part Can be changed at the same time. Accordingly, the ratio of the refrigerant flow resistance between the main throttle part and the auxiliary throttle part can be maintained within an appropriate range in response to fluctuations in the load of the expansion valve, and the refrigerant on the expansion valve inlet side can be stably maintained over a wide operating range. Passing sound can be reduced.
また、この略独立の通路を、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に複数の溝部を略等間隔に設けて形成すると、略等間隔に形成された複数の略独立の通路を容易に製作することができる。 Further, when this substantially independent passage is formed by providing a plurality of groove portions at substantially equal intervals on the inner peripheral surface of the valve hole for the auxiliary throttle portion or the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the valve body, a plurality of the substantially independent passages are formed. It is possible to easily produce a substantially independent passage.
また、前記補助絞り部を、弁体の進退により冷媒通過面積を変化通路により形成することもできる。この冷媒通過面積を変化させる方法として、例えば,補助絞り部を形成する通路を複数の略独立の通路により形成し、この複数の略独立の通路の合計通路断面積を変化させるようにしたり、あるいは、この複数の略独立の通路それぞれの通路断面積を変化させたりすることにより、弁体の進退に対応する主絞り部の冷媒流通抵抗の変化に対し補助絞り部の冷媒流通抵抗を自由に設定することができる。 Further, the auxiliary throttle portion can be formed by a change passage with a refrigerant passage area by advancing and retracting the valve body. As a method of changing the refrigerant passage area, for example, a passage forming the auxiliary throttle portion is formed by a plurality of substantially independent passages, and a total passage sectional area of the plurality of substantially independent passages is changed, or By changing the cross-sectional area of each of the plurality of substantially independent passages, the refrigerant flow resistance of the auxiliary throttle portion can be set freely with respect to the change of the refrigerant flow resistance of the main throttle portion corresponding to the advancement and retreat of the valve body. can do.
また、上記課題解決手段に係る膨張弁を冷凍装置に適用した場合には、膨張弁で出口側の冷媒通過音の静かな冷凍装置を提供することができる。 Further, when the expansion valve according to the above problem solving means is applied to a refrigeration apparatus, it is possible to provide a refrigeration apparatus in which the refrigerant passing sound on the outlet side is quiet with the expansion valve.
(実施の形態1)
以下に、この発明を具体化した実施の形態1に係る膨張弁を図1及び図2に基づいて説明する。なお、図1は実施の形態1に係る膨張弁の縦断面図であり、図2は同図におけるA−A矢視断面図である。また、以下の説明において上下左右方向をいうときは、図1における上下左右方向をいうものとする。また、図1において、白抜き矢印は冷媒の流れ方向を示している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an expansion valve according to
実施の形態1に係る膨張弁は、例えば前述の図8に示したような冷媒回路に使用するものである。
図1に示すように、この膨張弁は、弁本体1と、弁本体1内に形成された冷媒流通路2と、弁本体1内に収納された弁体3とを備え、さらに、弁本体1の内部に主絞り部4と補助絞り部5とを形成するために、冷媒流通路2の中間部で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された壁高さの大きい第1仕切壁6と、冷媒流通路2の出口側で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された壁高さの小さい第2仕切壁7とが形成されている。また、第1仕切壁6には孔径の大きい主絞り部用弁孔8が形成され、第2仕切壁7には孔径の小さい補助絞り部用弁孔9が形成されている。
The expansion valve according to
As shown in FIG. 1, the expansion valve includes a
弁本体1は、軸心を上下方向とした略円筒状に形成され、内部には上下方向の冷媒流通路2が形成されている。また、弁本体1、冷媒流通路2に繋がる出入口として入口ポート1aと出口ポート1bの二つのポートを備えている。入口ポート1aは弁本体1の下部に設けられ、出口ポート1bは弁本体1の側壁に設けられている。したがって、冷媒は、弁本体1内において下方から上方に流れるように構成されている。なお、入口ポート1aには室外コイルと膨張弁とを接続する液管10が接続され、出口ポート1bには膨張弁と室内コイルとを連絡する配管11が接続されている。
The
弁体3は、冷媒流通路2と同心に配した略円柱体である。より詳しくは、弁体3は、上部に大径円柱部12を有し、下部に小径円柱部13を有し、大径円柱部12と小径円柱部13との間をテーパ部14により接続している。また、この弁体3は図示しないパルスモータを駆動源として上下に駆動制御されるように構成されている。
The
主絞り部4は、主絞り部用弁孔8に対し弁体3のテーパ部14を上下方向に進退させることにより、テーパ部14の表面と弁座(主絞り部用弁孔8の上端角部)との間に開度可変、かつ全閉可能な絞り通路を形成したものである。
The main restricting portion 4 moves the
また、補助絞り部5は、補助絞り部用弁孔9と小径円柱部13の表面との間に絞り用通路を形成したものであって、主絞り部4の上流側に形成されている。また、補助絞り部5は、その冷媒流通抵抗を主絞り部4の冷媒流通抵抗より小さくしている。また、補助絞り部用弁孔9には図2からよく分かるように、補助絞り部用弁孔9の表面部に複数の(この場合4個の)独立した溝部15が略等間隔に形成されている。溝部15は断面形状が略3角形に形成されている。これにより、補助絞り部用弁孔9と小径円柱部13との間には複数の通路16(この場合4個)が形成される。また、補助絞り部用弁孔9の孔径を、弁体3の小径円柱部13が摺動できる程度とする。これにより補助絞り部5を形成する通路は、断面積が一定の複数の略独立の通路16からなる。なお、この実施の形態においては、小径円柱部13の先端が常に補助絞り部用弁孔9の下端から突出する状態となっているので、補助絞り部5の冷媒流通抵抗特性は一定状態に保持される。
The
実施の形態1の膨張弁は、以上のごとく形成されているので、入口ポート1aから流入した液冷媒は、補助絞り部5にて少し減圧され、主絞り部4において大きく減圧される。主絞り部4で減圧された冷媒は出口ポート1bから配管系に流出する。
Since the expansion valve of the first embodiment is formed as described above, the liquid refrigerant flowing from the inlet port 1a is slightly decompressed by the
また、入口ポート1aからスラグ流あるいはプラグ流が流入してきた場合、補助絞り部5を通過することにより気泡の細分化が行われ、主絞り部4への冷媒流れが連続化される。また、補助絞り部5から主絞り部4へ直列的に冷媒を流通させることにより、主絞り部4における絞り量を軽減し、主絞り部4を通過する冷媒の運動エネルギを少なくしているので、主絞り部4における圧力変動が低減される。この結果、膨張弁入口で発生する冷媒通過音、すなわち、所謂「チュルチュル」音の低減が行われる。また、補助絞り部5を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路16により形成されているので、気液二相流の冷媒流が分流される。また、分流された後の各略独立の通路16の冷媒流動状態はそれぞれ異なったものとなる。そして、この複数の略独立の通路から流出した冷媒が混合して主絞り部4に流入する結果、主絞り部4における冷媒流れがより一層連続化され、膨張弁入口側の冷媒通過音がさらに低減される。また、補助絞り部5の冷媒流通抵抗を小さくしているので、主絞り部4による冷媒量制御幅への影響を少なくすることができる。また、主絞り部4を全閉可能としているので、全閉に至るまで必要な絞り量を確保することができる。
Further, when a slag flow or a plug flow flows in from the inlet port 1a, the bubbles are subdivided by passing through the
なお、従来A方法のように主絞り部4の上流側で冷媒流の速度を低下させて細い通路に流すようなことがないので、ごみ詰まりの問題が発生しない。
また、補助絞り部5を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路16により形成しているので、補助絞り部5から主絞り部4への冷媒流が分散される。この結果、補助絞り部5を通過する冷媒流の運動エネルギが分散され、膨張弁出口側における冷媒通過音をより一層低減することができる。
Note that the problem of clogging does not occur because the speed of the refrigerant flow is not reduced on the upstream side of the main throttle portion 4 to flow through a narrow passage unlike the conventional method A.
Further, since the passage forming the
また、この複数の略独立の通路16を、補助絞り部用弁孔9の内周面に複数の溝部15を略等間隔に設けた構造としているので、製作が容易である。例えば、弁体3側に複数の突条を形成しても略独立の通路を形成することは可能であるが、その場合より製作が容易に行える。
Further, since the plurality of substantially
(実施の形態2)
以下に、この発明を具体化した実施の形態2に係る膨張弁を図3及び図4に基づいて説明する。なお、図3は実施の形態2に係る膨張弁の縦断面図であり、図4は同図におけるB−B矢視断面図である。また、以下の説明において上下左右方向をいうときは、図3における上下左右方向をいうものとする。また、図3における矢印は冷媒の流れ方向を示している。
(Embodiment 2)
Hereinafter, an expansion valve according to a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is a longitudinal sectional view of the expansion valve according to the second embodiment, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB in FIG. Moreover, in the following description, when referring to the vertical and horizontal directions, the vertical and horizontal directions in FIG. Moreover, the arrow in FIG. 3 has shown the flow direction of the refrigerant | coolant.
実施の形態2に係る膨張弁は、例えば前述の図8に示したような冷媒回路に使用するものであって、実施の形態1の場合と異なり、補助絞り部の冷媒流通抵抗を主絞り部の冷媒流通抵抗とともに増減できるようにしたものである。 The expansion valve according to the second embodiment is used, for example, in the refrigerant circuit as shown in FIG. 8 described above, and unlike the first embodiment, the refrigerant flow resistance of the auxiliary throttle portion is set to the main throttle portion. The refrigerant flow resistance can be increased or decreased.
図3に示すように、この膨張弁は、弁本体21と、弁本体21内に上下方向に形成された冷媒流通路22と、弁本体21内に収納された弁体23とを備えている。さらに、この膨張弁では、弁本体21の内部に主絞り部24と補助絞り部25とを形成するために、冷媒流通路22の出口側部で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された第1仕切壁26と、冷媒流通路2の中間部で冷媒流れを仕切るように水平方向に形成された壁高さの大きい第2仕切壁27とが形成されている。また、第1仕切壁26には主絞り部用弁孔28が形成され、第2仕切壁27には補助絞り部用弁孔29が形成されている。
As shown in FIG. 3, the expansion valve includes a valve
また、弁本体21は、軸心を上下方向とした略円筒状に形成され、内部には上下方向の冷媒流通路22が形成されている。また、弁本体21は、冷媒流通路22に繋がる出入口として入口ポート21aと出口ポート21bの二つのポートを備えている。入口ポート21aは弁本体の側部に設けられ、出口ポート21bは弁本体1の下部に設けられている。したがって、冷媒は、実施の形態1の場合と異なり弁本体21内において側方から下方に流れるように構成されている。なお、入口ポート21aには室外コイルと膨張弁とを接続する液管30が接続され、出口ポート21bには膨張弁と室内コイルとを連絡する配管31が接続されている。
The
弁体23は、冷媒流通路22と同心に配した略円柱体である。より詳しくは、弁体23は、円柱部32を有し、その下部にテーパ部33が一体的に形成されている。また、この弁体23は図示しないパルスモータを駆動源として上下に駆動制御されるように構成されている。
The
主絞り部24は、主絞り部用弁孔28に対し弁体23のテーパ部33を上下方向に進退させることにより、テーパ部33の表面と弁座(主絞り部用弁孔28の上端角部)との間に開度可変、かつ全閉可能な絞り通路を形成したものである。
The
また、補助絞り部25は、補助絞り部用弁孔29と円柱部32の表面との間に通路を形成したものであって、冷媒流通抵抗が主絞り部24における冷媒流通抵抗より小さくなるように設定され、主絞り部24の上流側に形成されている。また、補助絞り部25は、その冷媒流通抵抗を、主絞り部24の冷媒流通抵抗の増減と同時に増減するように形成されている。また、補助絞り部用弁孔29には図4からよく分かるように、補助絞り部用弁孔29の表面部に複数の(この場合4個の)独立した溝部35が略等間隔に形成されている。この溝部35は一定幅、一定深さである。これにより、補助絞り部用弁孔29と円柱部32との間には複数の(この場合4個の)通路が形成される。また、補助絞り部用弁孔29の孔径を、弁体23の円柱部32が摺動できる程度としている。これにより補助絞り部25を形成する通路は、断面積が一定の複数の略独立の通路36から形成されたものとなる。また、この実施の形態においては、弁体23を軸方向に移動制御することにより、溝部35と円柱部32との重なり長さ(すなわち通路36の長さ)が、主絞り部24の弁開度とともに変化するように溝部35の長さを設定している。したがって、この実施の形態においては、主絞り部24と補助絞り部25とは、冷媒流通抵抗が同時に増減するようにそれぞれ冷媒流通抵抗可変に構成されている。
Further, the
実施の形態2の膨張弁は、以上のごとく形成されているので、入口ポート21aから流入してきた液冷媒は、補助絞り部25にて少し減圧され、主絞り部24において大きく減圧される。主絞り部4で減圧された冷媒は出口ポート21bから配管系に流出する。
Since the expansion valve according to the second embodiment is formed as described above, the liquid refrigerant flowing in from the
また、入口ポート21aからスラグ流あるいはプラグ流が流入してきた場合、補助絞り部25を通過することにより気泡の細分化が行われ、主絞り部24への冷媒流れが連続化される。また、補助絞り部25から主絞り部24へ直列的に冷媒を流通させることにより、主絞り部24における冷媒圧力降下が低減される。このため、主絞り部24を通過する冷媒の運動エネルギが低減され、主絞り部24における圧力変動が低減される。この結果、膨張弁入口で発生する冷媒通過音、すなわち所謂「チュルチュル」音の低減が行われる。また、補助絞り部25を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路36に形成しているので、略独立の通路16相互間で冷媒流動状態が異なることになる。この結果、主絞り部24における冷媒流れをより一層連続化することができ、膨張弁入口側の冷媒通過音をさらに低減することができる。また、補助絞り部25の冷媒流通抵抗を小さくしているので、主絞り部24による冷媒量制御幅への影響を少なくすることができる。また、主絞り部24を全閉可能としているので、全閉に至るまで必要な絞り量を確保することができる。
Further, when a slag flow or a plug flow flows in from the
なお、従来A方法のように主絞り部24の上流側で冷媒流の速度を低下させて細い通路に流すようなことがないので、ごみ詰まりの問題が発生しない。
また、弁本体21内の冷媒流通路22を第1及び第2仕切壁26、27で仕切り、第1及び第2仕切壁26、27に設けた主絞り部用弁孔28及び補助絞り部用弁孔29に対し一つの弁体23を駆動して、主絞り部用弁孔28とテーパ部33との間に全閉かつ開度可変の主絞り部24を形成するとともに、補助絞り部用弁孔29と弁体23円柱部32との間に複数の絞り通路を備えた補助絞り部25を形成しているので、簡素化された構成で2段階の絞り部を備えた膨張弁を形成することができる。
Note that the problem of clogging does not occur because the speed of the refrigerant flow is not reduced on the upstream side of the
Further, the
また、補助絞り部25を形成する通路を、略等間隔に形成された複数の略独立の通路36として形成しているので、補助絞り部25から主絞り部24への冷媒流が分散される。この結果、補助絞り部25を通過する冷媒流の運動エネルギが分散され、膨張弁入口側における冷媒通過音をより一層低減することができる。
Further, since the passage forming the
また、この複数の略独立の通路36を、補助絞り部用弁孔29の内周面に複数の溝部35を略等間隔に設けた構造としているので、製作が容易である。
また、複数の略独立の通路36は、弁体23の進退により弁体23と溝部35とが重なる長さが可変となるように形成されているので、主絞り部24の冷媒流通抵抗と補助絞り部25の冷媒流通抵抗とを同時に変化させることができる。したがって、膨張弁の負荷の変動に対応して主絞り部24と補助絞り部25との冷媒流通抵抗の比を略一定に保持することができ、幅広い運転範囲に対し安定的に膨張弁入口側の冷媒通過音を低減することができる。
In addition, since the plurality of substantially
Further, since the plurality of substantially
(実施の形態3)
次に実施の形態3について、図5及び図6に基づき説明する。図5は実施の形態3における膨張弁の要部縦断面図であり、図6は図5におけるC−C断面図である。なお、本実施の形態は、実施の形態2を変形したものであるので、図5及び図6において実施の形態2と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 3)
Next,
実施の形態3は、実施の形態2において、複数の絞り用の通路36を補助絞り部25における弁孔29の内周面に設けていた構成に代え、絞り用の複数の通路を構成するための溝部を弁体23の円柱部32の外周面に設けたものである。
In the third embodiment, a plurality of throttling
この実施の形態3では、図5及び図6に示すように、補助絞り部用弁孔29の内周面には絞り用の複数の通路が形成されていない。これに代わって、弁体23の円柱部32には前述の溝部35と同様の溝部41が設けられている。溝部41は、円柱部32の外周面に略等間隔に複数(この場合4個)設けられている。また、溝部41は、一定幅、一定深さ、かつ所定長さにわたって形成されている。そして、弁体23の円柱部32が補助絞り部用弁孔29内に進入するにつれ、溝部41の開放部が補助絞り部用弁孔29の内周面により覆われる。これにより、断面積が一定の複数の略独立の通路42が形成される。
In the third embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of throttle passages are not formed on the inner peripheral surface of the auxiliary
このように、実施の形態3における複数の略独立の通路42は、実施の形態2の場合と同様に、弁体23の進退に対応して長さが変化し、冷媒流通抵抗が変化するように構成される。したがって、実施の形態3の膨張弁は、実施の形態2のものと同様の効果を奏することができる。
As described above, as in the case of the second embodiment, the plurality of substantially
(実施の形態4)
次に実施の形態4について、図7に基づき説明する。図7は実施の形態2における膨張弁の要部縦断面図である。なお、本実施の形態は、実施の形態2を変形したものであるので、図7において実施の形態2と同一の部分には同一の符号を付しその説明を省略する。
(Embodiment 4)
Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an essential part of the expansion valve in the second embodiment. Since the present embodiment is a modification of the second embodiment, the same parts as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals in FIG.
実施の形態2では、複数の略独立の通路36が弁体23の進退に対して一定の断面積であるように形成されていたが、実施の形態4では、弁体23の進退に対し複数の略独立の通路52は、弁体23の進退に対応してその断面積を変化するように形成されている。
In the second embodiment, the plurality of substantially
実施の形態4において、補助絞り部用弁孔29には複数の溝部51が形成されている。溝部51は、実施の形態2の場合と異なり、溝幅は一定でありながら、溝深さが出口側(下方)に向けて漸次浅くなるように、溝部51の底部がテーパ状に形成されている。したがって、この複数の溝部51を弁体23の円柱部32が覆うことにより形成される通路52は、円柱部32が弁孔29内に侵入するにつれ、その長さが長くなるとともに断面積が小さくなるように形成される。
In the fourth embodiment, the auxiliary
実施の形態4における複数の絞り用の通路52は、上記のように構成されているため、弁体23の進退に対応して長さとともに冷媒通過面積が変化し、冷媒流通抵抗が変化するように構成される。より具体的には、弁体23が弁孔29に進入するにつれ略独立の通路52の断面積が小さくなるように形成されている。したがって、実施の形態3の膨張弁は実施の形態2のものと同様の効果を奏することができる。また、弁体23の短い移動量で冷媒流通抵抗を変化させることもできる。
Since the plurality of
(変形例)
なお、この発明は、次のように変更して具体化することもできる。
(1)上記各実施の形態においては、図8に示したような1台の室外ユニット101に対し1台の室内ユニット106を用いる冷媒回路に用いる例を取り上げて説明したが、本膨張弁は、1台の室外ユニットに対し複数台の室内ユニットを接続する所謂マルチ型エアコンに使用できることは勿論である。また、マルチ型エアコンでは、膨張弁入り口側の運転条件の変化が大きく、大きな気泡の混入する機会が多くなる。したがって、本発明の膨張弁は、マルチ型エアコンに用いられると、より顕著にその効果を発揮することができる。
(Modification)
In addition, this invention can also be changed and embodied as follows.
(1) In each of the above-described embodiments, the example used in the refrigerant circuit using one
(2)実施の形態1において、補助絞り部5を、主絞り部4の冷媒流通抵抗の増減と同時に増減する構造とすることもできる。この場合には、第2仕切壁7の壁高さを大きくして、溝部15と小径円柱部13との重なり長さ(すなわち通路16の長さ)が、主絞り部4の弁開度とともに変化するように溝部15の長さを設定すればよい。
(2) In the first embodiment, the
(3)実施の形態2において、補助絞り部25の冷媒流通抵抗を固定としてもよい。この場合、実施の形態1におけると同様に、第2仕切壁27の壁高さを小さくして円柱部32が常に貫通するように構成してもよい。
(3) In the second embodiment, the refrigerant flow resistance of the
(4)実施の形態1及び2における補助絞り部5、25の溝部15、35の形状は、図2、4のように断面が略3角形状に形成されているが、これに拘るものではなく、断面形状を円形、長円形、楕円形、コの字型など適宜の形状としてもよい。
(4) The shapes of the
(5)実施の形態4は、補助絞り部25を形成する通路の冷媒通過面積を弁体23の進退に対応して変化させるものであって、弁体23が補助絞り部用弁孔29に進入するにつれ複数の略独立の通路52の断面積を小さくする例を示しているが、逆に、複数の略独立の通路52の断面積を大きくすることも可能である。このようにするには、例えば、実施の形態2において、溝部35の下方に向かって溝幅を大きくしたり、溝深さを深くしたりすることなどによって実現することができる。
(5) In the fourth embodiment, the refrigerant passage area of the passage forming the
また、実施の形態2において、複数の通路36それぞれの断面積を変化させるには、階段状に断面積を変化させることにより、段階的に断面積を変化させることもできる。
また、複数の通路36それぞれの断面積を変えずに、溝部35の数を変化させることにより、補助絞り部25を形成する通路の冷媒通過面積(すなわち、補助絞り部25における複数の独立の通路36全体の通路断面積)を変化させるようにしてよい。例えば、実施の形態2において、補助絞り部用弁孔29の出口側の通路36の数を多くし、入口側の通路36の数を少なくすると、弁体23の進退に対して第2補助絞り部46における冷媒流通抵抗の変化を少なくすることができる。
In the second embodiment, in order to change the cross-sectional area of each of the plurality of
Further, by changing the number of the
このように、補助絞り部を形成する通路の断面積を変化させることにより、絞り部の通路の断面積を変化させると、弁体の進退に対応する主絞り部の冷媒流通抵抗の変化に対し補助絞り部の冷媒流通抵抗を自由に設定することができる。 In this way, if the cross-sectional area of the passage of the throttle portion is changed by changing the cross-sectional area of the passage forming the auxiliary throttle portion, the change in the refrigerant flow resistance of the main throttle portion corresponding to the advancement and retreat of the valve body The refrigerant flow resistance of the auxiliary throttle portion can be set freely.
また、補助絞り部を形成する通路の冷媒通過面積を変化させるには、弁孔内へ進入する弁体の円柱部に小さなテーパ付けてもよい。例えば、実施の形態1において、小径円柱部の直径を先端に行くに従いやや小径となるようにしておくと、補助絞り部5を形成する通路の冷媒通過面積は、弁体3が下方に移動するに従い小さくすることができる。
Further, in order to change the refrigerant passage area of the passage forming the auxiliary throttle portion, a small taper may be provided on the cylindrical portion of the valve body entering the valve hole. For example, in the first embodiment, if the diameter of the small-diameter cylindrical portion is made slightly smaller as it goes to the tip, the refrigerant passage area of the passage forming the
実施の形態1〜実施の形態4における補助絞り部を形成する通路の断面積は、以上の例に限らずいろいろの形態により、弁体の進退に対応してその冷媒通過面積を変化させることができる。 The cross-sectional area of the passage that forms the auxiliary throttle portion in the first to fourth embodiments is not limited to the above example, and the refrigerant passage area can be changed according to the advancement and retreat of the valve body in various forms. it can.
1 弁本体
2 冷媒流通路
3 弁体
4 主絞り部
5 補助絞り部
6 第1仕切壁
7 第2仕切壁
8 主絞り部用弁孔
9 補助絞り部用弁孔
12 大径円柱部
13 小径円柱部
14 テーパ部
15 溝部
16 通路
21 弁本体
22 冷媒流通路
23 弁体
24 主絞り部
25 補助絞り部
26 第1仕切壁
27 第2仕切壁
28 主絞り部用弁孔
29 補助絞り部用弁孔
30 液管
31 配管
32 円柱部
33 テーパ部
35 溝部
36 通路
41 溝部
42 通路
51 溝部
52 通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
弁本体は、冷媒流通路における冷媒の流れを仕切る第1仕切壁と、冷媒流通路の第1仕切壁の上流側における冷媒の流れを仕切る第2仕切壁とを備え、さらに、第1仕切壁には主絞り部用弁孔が形成され、第2仕切壁には補助絞り部用弁孔が形成され、
弁体は、円柱部と、この円柱部に一体的に形成されたテーパ部とからなり、
主絞り部は、主絞り部用弁孔に対し弁体のテーパ部を進退させることにより、主絞り部用弁孔とテーパ部との間に形成される全閉可能かつ開度可変の通路からなり、
補助絞り部は、補助絞り部用弁孔の内周面又は弁体の円柱部の外周面に等間隔に形成された複数の軸方向の略独立の通路からなるとともに、全閉不能であって主絞り部に比し冷媒流通抵抗が小さくなるように形成され、
前記補助絞り部を構成する複数の略独立の通路から流出した冷媒が混合して主絞り部に流入するように形成されている
ことを特徴とする膨張弁。 A valve body, a refrigerant flow passage formed inside the valve body, a valve body housed in the valve body, a main throttle portion formed in the refrigerant flow passage, and upstream of the main throttle portion in the refrigerant flow passage An auxiliary throttle portion formed,
The valve body includes a first partition wall that partitions the refrigerant flow in the refrigerant flow passage, and a second partition wall that partitions the refrigerant flow on the upstream side of the first partition wall of the refrigerant flow passage. Is formed with a valve hole for the main throttle part, a valve hole for the auxiliary throttle part is formed on the second partition wall,
The valve body is composed of a cylindrical portion and a tapered portion formed integrally with the cylindrical portion,
The main throttle part is formed by advancing and retreating the taper part of the valve body with respect to the main throttle part valve hole, so that the main throttle part is formed from a fully-closable and variable opening passage formed between the main throttle part valve hole and the taper part. Become
The auxiliary throttle part is composed of a plurality of substantially independent passages in the axial direction formed at equal intervals on the inner peripheral surface of the valve hole for the auxiliary throttle part or the outer peripheral surface of the cylindrical part of the valve body, and cannot be fully closed. It is formed so that the refrigerant flow resistance is smaller than the main throttle part,
An expansion valve characterized in that the refrigerant flowing out from a plurality of substantially independent passages constituting the auxiliary throttle part is mixed and flows into the main throttle part .
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