JP5823078B2 - Expansion valve and refrigeration cycle apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、冷媒分配機能を備えた膨張弁及びこれを用いた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to an expansion valve having a refrigerant distribution function and a refrigeration cycle apparatus using the expansion valve.
冷凍サイクル装置には、高圧の冷媒を減圧して低圧の低乾き度の気液二相状態に変化させる膨張弁が設けられており、膨張弁の下流には蒸発器が接続されている。そして、冷媒は膨張弁において気液二相状態になり、蒸発器において冷媒が空気や水と熱交換されて低圧の高乾き度の気液二相状態あるいは過熱ガス状態となる。ここで、蒸発器が複数のパス(冷媒流路)からなるマルチパス熱交換器で構成される場合、各パスに適切に冷媒分配を実施する必要がある。 The refrigeration cycle apparatus is provided with an expansion valve that depressurizes the high-pressure refrigerant to change it to a low-pressure, low-dryness gas-liquid two-phase state, and an evaporator is connected downstream of the expansion valve. Then, the refrigerant enters a gas-liquid two-phase state in the expansion valve, and in the evaporator, the refrigerant exchanges heat with air or water, resulting in a low-pressure, high-dryness gas-liquid two-phase state or a superheated gas state. Here, when an evaporator is comprised with the multipass heat exchanger which consists of a several path | pass (refrigerant flow path), it is necessary to implement refrigerant | coolant distribution appropriately to each path | pass.
従来、膨張弁内に分配器を設け各パスへの分配を行う膨張弁と冷媒分流器とを一体化した膨張弁が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、仕切り壁により仕切られた弁室部と冷媒分流室部とを有し、弁室部と冷媒分流室部とが仕切り壁に設けられた絞り部により通じている膨張弁が開示されている。そして、膨張弁内部に流入した冷媒は、絞り部で減圧され噴霧状態(気液二相状態)で冷媒分流室に流入し、冷媒分流室において複数の分岐配管毎に分流するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an expansion valve in which a distributor is provided in the expansion valve and an expansion valve that performs distribution to each path and a refrigerant distributor are integrated (see, for example, Patent Document 1).
特許文献2には、冷媒流入口からオリフィス、冷媒分流室を通り冷媒流出口へ至り、オリフィスの開度と調整する弁体を備えた膨張弁が開示されている。冷媒流出口はオリフィスを中心に冷媒分流室の周方向に等間隔に配置し、オリフィスより下流側に弁体があり、冷媒分流室は次第に外周側へ進む流路となっている。冷媒はオリフィスから冷媒分流室へ膨張しつつ、オリフィスに設けた突状の整流部で案内され、冷媒流出口へ均一に分流される。
ここで、膨張弁から流出した直後の冷媒は噴霧流であり均一に分配しやすい状態であるが、蒸発器に流入する冷媒は必ずしも噴霧流ではなく、蒸発器入口で例えばスラグ流やプラグ流となる場合がある。すると、気液二相状態にある冷媒の気液が分離し、重力の影響により各パスへの適切な分配を行うことができない場合がある。特許文献1のように冷媒分流室において、弁室部から流出した冷媒が噴霧状態であっても、各分岐配管に至るまでの冷媒分流室において冷媒が互いに影響を及ぼし合い、乱れが生じて不均一な流れとなる。冷媒流量が十分大きいのであれば、不均一な流れは冷媒分流室の壁面に衝突することで再度均一な流れとなり、冷媒分流室において意図した分配比で各分岐配管に冷媒を分配することができる。しかし、冷媒流量が小さい場合、衝突のエネルギーが小さく均一な流れにならず、各分岐配管へ適切な分配することができない場合がある。さらに、冷凍(空調)負荷が小さい等の運転条件の場合、膨張弁を流れる冷媒流量が小さくなるため、膨張弁内に絞り部で減圧されて気液二相状態で流入しても噴霧状態にならず、意図した分配比で各分岐配管に冷媒を分配することができない場合がある。 Here, the refrigerant immediately after flowing out of the expansion valve is a spray flow and is in a state where it is easily distributed uniformly. However, the refrigerant flowing into the evaporator is not necessarily a spray flow, and is, for example, a slag flow or a plug flow at the evaporator inlet. There is a case. Then, the gas-liquid of the refrigerant in the gas-liquid two-phase state is separated, and there are cases where appropriate distribution to each path cannot be performed due to the influence of gravity. Even if the refrigerant flowing out from the valve chamber is in a spray state in the refrigerant distribution chamber as in
また、特許文献2はオリフィスから冷媒分流室へ流入する冷媒を膨張させつつ、周方向に等間隔に設けた冷媒流出口へ入るが、特許文献1のように壁面に衝突させて均一分配させるのではなく、弁体と冷媒分流室と整流部で案内しながら分配させる。しかし特許文献1と同様に、冷媒流出口に至るまでの冷媒分流室において、冷媒が互いに影響を及ぼし合い、乱れが生じて不均一な流れとなる。結果、均一に分配されないおそれがある。また逆方向流れを想定しておらず、気液二相流の場合の冷媒音が発生するおそれがある。さらには等分配でなく、意図的に異なる比率に分配することができない。 Further, in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒分流室において冷媒を意図した分配比に精度良く分配することができる膨張弁及びこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an expansion valve capable of accurately distributing a refrigerant to an intended distribution ratio in a refrigerant distribution chamber and a refrigeration cycle apparatus using the expansion valve. It is for the purpose.
本発明の膨張弁は、仕切り壁に仕切られた弁室と冷媒分流室とを有し、仕切り壁に弁室と冷媒分流室とが通じる絞り部が開口しているとともに、冷媒分流室内に通じる複数の分岐ポートが形成された本体ユニットと、絞り部の開度を調整する弁体と、冷媒分流室内に配置され、冷媒分流室を複数の分岐ポート毎に区画する板状の区画部と、を備え、区画部の上縁の少なくとも一部は、仕切り壁に対する垂直視において絞り部の開口内に位置し、絞り部が開口する仕切り壁の下面と区画部の上縁との最大離間寸法は、絞り部の直径よりも小さいことを特徴とする。 The expansion valve of the present invention has a valve chamber and a refrigerant branch chamber partitioned by a partition wall, and a throttle portion that communicates between the valve chamber and the refrigerant branch chamber opens in the partition wall and communicates with the refrigerant branch chamber. A main body unit in which a plurality of branch ports are formed, a valve body that adjusts the opening of the throttle portion, a plate-like partition portion that is disposed in the refrigerant branch chamber and divides the refrigerant branch chamber into a plurality of branch ports; And at least a part of the upper edge of the partition part is located in the opening of the throttle part in a vertical view with respect to the partition wall, and the maximum separation dimension between the lower surface of the partition wall where the throttle part opens and the upper edge of the partition part is The diameter is smaller than the diameter of the throttle part .
本発明の膨張弁によれば、区画部が複数の分岐ポート毎に冷媒分流室を分割するため、冷媒流量の大小に拘わらず、意図した分配比で冷媒を各分岐ポートに分配しながら減圧もしくは膨張等の圧力の調整を行うことができる。 According to the expansion valve of the present invention, since the partition portion divides the refrigerant distribution chamber for each of the plurality of branch ports, the refrigerant is reduced or reduced while distributing the refrigerant to each branch port at the intended distribution ratio regardless of the refrigerant flow rate. The pressure such as expansion can be adjusted.
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら本発明の膨張弁の実施形態1について説明する。図1は本発明の冷凍サイクル装置の実施形態1を示す冷媒回路図であり、図1を参照して冷凍サイクル装置1について説明する。冷凍サイクル装置1は、冷房運転と暖房運転の双方を行うものであって、室外機1Aと室内機1Bとが液管9A及びガス管9Bにより接続された構成を有している。室外機1Aは、圧縮機2、流路切替器3、室外側熱交換器4を備えている。圧縮機2は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして吐出するものである。この圧縮機2は、吐出側が流路切替器3に接続され、吸入側が吸入配管9に接続されている。
Hereinafter,
流路切替器3は、冷房運転もしくは暖房運転の運転モードの切替に応じて暖房流路と冷房流路との切替を行うものであって、例えば四方弁からなっている。冷房運転時において、流路切替器3は、圧縮機2の吐出側と室外側熱交換器4とを接続させるとともに、圧縮機2の吸入側とガス管9Bとを接続させる。すると、圧縮機2から吐出された冷媒は室外側熱交換器4側へ流れるとともに、室内機1Bから流出した冷媒はガス管9Bを介して室外機1A側へ流入する。一方、暖房運転時において、流路切替器3は圧縮機2の吸入側と室外側熱交換器4とを接続させるとともに、圧縮機2の吐出側とガス管9Bとを接続させる。すると、圧縮機2から吐出された冷媒は室内機1B側へ流れるとともに、室内機1Bから流出した冷媒は液管9Aを介して室外機1Aへ流入する。なお、流路切替器3として四方弁を用いた場合について例示しているが、これに限らず例えば複数の二方弁等を組み合わせて構成してもよい。 The flow
室外側熱交換器4は、冷媒と空気(外気)との間で熱交換を行うものであって、例えば冷媒を通過させる伝熱管と、伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィンとを備えた構造を有している。室外側熱交換器4は流路切替器3と液管9Aとの間に接続されており、冷房運転時には冷媒を凝縮して液化させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて気化させる蒸発器として機能する。 The
室内機1Bは、膨張弁5、室内側熱交換器7、ヘッダー8を有している。膨張弁5は、室内側熱交換器7を通過する冷媒の圧力を調整する減圧弁や膨張弁として機能し、液管9Aと室内側熱交換器7との間に接続されている。室内側熱交換器7は、冷房運転時には蒸発器(吸熱器)として機能し、暖房運転時には凝縮器(放熱器)として機能する。そして、室内側熱交換器7は、室内空気と冷媒との間で熱交換を行い空間の冷房及び暖房を行うものである。特に、室内側熱交換器7は複数のパスを有するマルチパス熱交換器からなっており、例えば2つのパスを有する熱交換器からなっている。膨張弁5はキャピラリチューブ6を介して室内側熱交換器7の各パスへ冷媒を分配する分配機能を有している。冷房運転時において、室内側熱交換器7の各パスには膨張弁5により分配された冷媒が流入しヘッダー8において合流する。暖房運転時において、室内側熱交換器7の各パスにヘッダー8から冷媒が流入し、各パスから流出した冷媒は膨張弁5において合流する。 The
上述した冷凍サイクル装置1に用いられる冷媒として、地球温暖化防止の観点からGWPの低い冷媒を少ない量で使用することが望ましく、GWPの比較的高いR32、HFO系冷媒、HCFO系冷媒、可燃性冷媒等を使えばGWPが従来のフロン冷媒より低減できる。 As the refrigerant used in the
以下に、冷房運転時及び暖房運転時の冷凍サイクル装置1における冷媒の流れについて分説する。はじめに、図1を参照して冷凍サイクル装置1の冷房運転時の動作例について説明する。まず、流路切替器3により圧縮機2の吐出側とガス管9Bとが接続され、室外側熱交換器4と圧縮機2の吸引側とが接続される。そして、低圧ガスの冷媒が圧縮機2において圧縮され高圧ガスとなる。高圧ガス状態の冷媒は、室外側熱交換器(凝縮器)4において外気と熱交換され、冷媒のエネルギーを熱源(空気や水)に伝達することで凝縮し高圧液冷媒となる。 Hereinafter, the refrigerant flow in the
その後、冷媒は液管9Aを介して膨張弁5で減圧され低圧二相状態となり、膨張弁5において分岐してキャピラリチューブ6を通り室内側熱交換器7の各パスに入る。室内側熱交換器(蒸発器)7において、冷媒は室内側熱交換器7内の経路を通過するに従い負荷側の水または室外空気のエネルギーを吸収して蒸発し低圧ガスとなる。このとき、冷媒と熱交換された水または空気等は冷却される。その後、ヘッダー8で室内側熱交換器7の複数のパスの冷媒が集約され、ガス管9Bを介して圧縮機2に吸入される。 Thereafter, the refrigerant is depressurized by the
次に、図1を参照して冷凍サイクル装置1の暖房運転時の動作例について説明する。まず、流路切替器3により圧縮機2の吐出側とガス管9Bとが接続され、室外側熱交換器4と圧縮機2の吸引側とが接続される。そして、圧縮機2に冷媒は低圧ガスで入り、圧縮されて高圧ガスとなる。その後、高圧ガス状態の冷媒は、ガス管9Bを通りヘッダー8で室内側熱交換器(凝縮器)7の複数のパスに分岐して流入する。冷媒は室内側熱交換器7内の経路を通過するに従い、冷媒のエネルギーが負荷側の水または空気等に伝達される。この際、冷媒は凝縮して高圧液冷媒となるとともに、熱交換された水や室内空気は加熱される。 Next, an operation example during the heating operation of the
その後、高圧液冷媒は、室内側熱交換器(凝縮器)7からキャピラリチューブ6を介して膨張弁5に流入する。膨張弁5において室内側熱交換器7の複数のパスを通った冷媒が集約されるとともに減圧され低圧二相状態になる。低圧二相状態の冷媒は、液管9Aを通過し室外側熱交換器4に至る。室外側熱交換器(蒸発器)4において、冷媒は外気の水や空気のエネルギーを吸収して蒸発し低圧ガスになる。その後、流路切替器3を介して圧縮機2の吸入側へ戻る。 Thereafter, the high-pressure liquid refrigerant flows from the indoor heat exchanger (condenser) 7 into the
上述のように、室内側熱交換器7は複数のパスを有するものであり、冷媒の分配及び集約は膨張弁5により行われる。ここで、図2Aは本発明の膨張弁の実施形態1を示す断面模式図、図2Bは、本発明の膨張弁の実施形態1を示す部分断面模式図であり、図2A、図2Bを参照して膨張弁5について説明する。なお、図2Aにおいては室内側熱交換器7のパス数が2つである場合について例示する。膨張弁5は、室内側熱交換器7の各パスへ冷媒を分配・集約する分配機能を備えたものであって、本体ユニット10、弁体13、区画部20を備えている。 As described above, the
本体ユニット10は、仕切り壁11に仕切られた弁室BCと冷媒分流室SCとを有するものである。具体的には、本体ユニット10は、弁室BCが形成された第1ハウジング10aと、冷媒分流室SCが形成された第2ハウジング10bとを備えている。第1ハウジング10aは、例えば円筒形状に真鍮製の鋳造品を切削加工して形成されたものであって、円筒部に直交する平板状の仕切り壁11を有している。そして、第1ハウジング10aにおいて円筒部と仕切り壁11とに仕切られた弁室BCが形成されるようになっている。第1ハウジング10aの側面には弁室BCに通じる接続ポートP1が形成されており、接続ポートには液管9A(図1参照)に通じる配管30が取り付けられている。そして、接続ポートP1及び配管30を介して弁室BCと液管9Aとの間を冷媒が流通するようになっている。また、仕切り壁11には弁室BCと冷媒分流室SCとが通じる円形の絞り部12が形成されている。 The
第2ハウジング10bは、例えば円筒状に形成されており、一方の開口が仕切り壁11側に取り付けられ、他方の開口には複数の分岐ポートP2が形成された取付部材14が固定されている。取付部材14の複数の分岐ポートP2にはそれぞれ分岐配管15がろう付け等により冷媒分流室SC内に突出するように取り付けられている。 The
弁体13は、絞り部12の開度を調整するものであって、弁室BC内における絞り部12上に配置されている。弁体13は、先端が円錐状に形成されており、第1ハウジング10aの上部に設けた図示しない駆動装置により先端が絞り部12内を移動するように配置されている。そして、この弁体13の位置に応じて、絞り部12の周縁(弁座)と弁体13とで形成される微少通路の絞り部12の通路面積が変化し、絞り部12の開度を調整することができる。 The
区画部20は、冷媒分流室SCを複数の分岐ポートP2毎に区画するものであって、冷媒分流室SC内に配置されている。図3Aは図2Aの第2ハウジング10bにおける区画部の様子を示す模式図、図3Bは図2Aの第1ハウジング10aにおけるA−A’断面の様子を示す模式図、図4は図2Aの膨張弁5における区画部20の一例を示す模式図であり、図2から図4を参照して区画部20について説明する。なお、図4Aは区画部20の上面模式図、図4Bは区画部20の側面模式図、図4Cは区画部20の展開模式図をそれぞれ示しており、2つの分岐ポートP2に対し均等に冷媒を分配する場合について例示する。 The
区画部20は、例えば板状のステンレス(SUS)等により一体成形されたものであって固定片21、区画壁22、弾性片23を有している。固定片21は、区画部20を冷媒分流室SC内に固定するための部位であって半円状に形成されている。固定片21の外形は、第2ハウジング10bの内径と同一もしくは第2ハウジング10bの内径よりも小さく形成されている。固定片21には分岐配管15に挿入される穴21aが形成されており、穴21aに分岐配管15が挿入されることにより、区画部20が取付部材14に固定されろう付け等される。穴21aの直径は分岐配管15の直径とほぼ同じ、もしくは微小隙間を有するように形成されている。そして、固定片21は取付部材14及び分岐配管15にろう付け等で固定されている。なお、上述した分岐配管15は、固定片21に接続するために冷媒分流室SCに突出させたものであって、複数の分岐配管15のうち1本の分岐配管15が冷媒分流室SC内に突出していればよい。 The
区画壁22は、固定片21から絞り部12に向かって延びる平板状の部材であって、冷媒分流室SCを複数の分岐ポート毎に分割するものである(図2A中の矢印参照)。区画壁22の幅は第2ハウジング10bの内径より大きく形成されており、区画壁22の両端は第2ハウジング10bの内周面に固定される。区画壁22の上縁22aは、仕切り壁11に対する垂直視において絞り部12の開口内に位置している。すなわち、図3Bに示すように、図2Aにおいて、弁室BC内からA−A’断面方向に下方を見たときに絞り部12の開口を通して区画壁22の上縁22aが見える位置に区画壁22が配置されている。
区画壁22の高さは絞り部12の直下まで延びて形成されている。具体的には、区画壁22の上縁22aの略中央に凹部22bが形成されており、この凹部22bの最下端と絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aとの距離D1は、絞り部12の直径R1よりも小さくなるように形成されている(D1<R1)。すなわち、絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aと区画壁22の上縁22aとの最大離間寸法は、絞り部12の直径R1の寸法よりも小さくなっている。このように、区画壁22の上縁22a(凹部22bの最下端)が絞り部12の直下まで延びていることにより、冷媒は絞り部12から流出した直後であって不均一に拡散する前に分配されるため、冷媒流量の大小及び冷媒の状態によらず、各分岐ポートP2毎に設計通りの分配比で冷媒が分配されるとともに、冷媒流動音の発生を最小限に抑えることができる。なお、凹部22bは、区画壁22の上縁22aに弁体13が接触することを防止するために形成されている。
上記実施の形態1では、区画壁22の上縁22aの略中央に凹部22bが形成された例を示したが、弁体13が接触しない距離を仕切り壁11の下面11aから確保すれば、上縁22aに凹部22bを形成する必要はない。この場合、上記距離D1は、区画壁22の上縁22aと絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aとの距離となる。The
The height of the
In the first embodiment, the example in which the
図2Bは、本発明の膨張弁の実施形態1を示す部分断面模式図である。
区画壁22の上縁22aには、図2Bに示すように絞り部12側に向けて区画壁22の板厚が薄くなるテーパー部22cが形成されていてもよい。このように上縁22aにテーパー部22cを設けることで、絞り部12に区画壁22の上縁22a(凹部22b)を接近させて冷媒が上縁22aに当たっても、冷媒の抵抗を少なくして分流することができるため、冷媒流動音や圧力損失を低減することができる。
また、区画壁22は、複数の分岐配管15(分岐ポートP2)への分配比に合わせて冷媒分流室SCが分割されるように配置されている。たとえば2つのパスへの分配比が均等である場合、冷媒分流室SCの断面面積(絞り部12の面積)を均等な面積比で分割する。このように、区画壁22の配置位置の変更により意図した分配比に設定するため、熱交換器の種類に合わせて容易に分配比の設定を行うことができる。FIG. 2B is a partial schematic cross-sectional
As shown in FIG. 2B, a
Moreover, the
弾性片23は、仕切り壁11に接触して区画壁22を固定片21側に弾性力により付勢するものであって、半円形上に形成されている。弾性片23の外形は、第2ハウジング10bの内径と同一もしくは第2ハウジング10bの内径よりも小さく形成される。また、弾性片23には開口23aが形成されており、冷媒が開口23aを通り絞り部12と分岐配管15との間を流通するようになっている。なお、開口23aの半円の直径は絞り部(弁座)12の径とほぼ同一もしくは僅かに大きくなるように形成されている。 The
ここで、図2から図4を参照して膨張弁5の組み立て手順の一例について説明する。まず、第1ハウジング10aに第2ハウジング10b、弁体13及び図示しない駆動装置が取り付けられ、第1アセンブリ組立体が組み立てられる。一方、取付部材14の分岐ポートP2に分岐配管15が突出するように挿入され固定される。そして、取付部材14から突出した分岐配管15に区画部20の穴21aが挿入され、第2アセンブリ組立体が組み立てられる。その後、第1アセンブリ組立体に第2アセンブリ組立体が取り付けられ、膨張弁5が完成する。この際、弾性片23が仕切り壁11に接触して区画壁22が取付部材14側に付勢されるとともに、所定の位置に区画壁22が位置するように取付部材14の位相(回転方向)が調整される。このように、取付部材14側に分岐配管15及び区画部20を取り付けた後に、第2ハウジング10bに取付部材14を固定することにより、本体ユニット10側の絞り部12と取付部材14側の区画部20との位相(回転方向)の位置合わせを容易に行うことができる。 Here, an example of the assembly procedure of the
図2から図4を参照して膨張弁5において冷房運転時に冷媒が複数の分岐配管15に分配される場合について説明する。まず、配管30から弁室BC内に高圧液冷媒が入り、絞り部12において減圧される。この際、弁体13により絞り部12における通過面積が調整されている。すると、冷媒は均一な噴霧流となり第1ハウジング10aの弁室BCから第2ハウジング10bの冷媒分流室SC内へ流入する。その後、噴霧流の冷媒は区画部20で分配され各分岐配管15へ流入する。 A case where the refrigerant is distributed to the plurality of
ここで、絞り部12における流路面積が小さいほど、冷媒の流れは弁体13の円錐部分の母線に沿って流れる傾向がある。よって、冷媒が絞り部12から冷媒分流室SCへ流入したとき、冷媒分流室SC内において冷媒のすべての流れが衝突して互いに影響を及ぼす方向に向かう。流量が小さいと衝突のエネルギーが小さく、十分に均一な流れにならない。このとき、区画部20により膨張弁5を流れる流量に関係なく、絞り部12直後の噴霧流のまま分岐されるので、各分岐配管15への冷媒の流れが互いに影響を及ぼすのを防止することができる。したがって、冷媒流量及び冷媒の状態によらず、意図した分配比で冷媒を各分岐配管15に分配することができる。特に、絞り部12直下の区画部20により冷媒が分岐されるため、流量の大小を関わらず分配することができる。 Here, the smaller the flow path area in the
また、冷媒流量が大きい場合、冷媒の流れが分岐されるときに冷媒分流室SCの壁面に(正面)衝突することで冷媒流動音が発生するおそれがある。さらに、配管30での冷媒状態がスラグ流やプラグ流といった気液二相状態の場合、絞り部12に気体と液体とが交互に流入する不連続の状態となり冷媒分流室SCに入る。このとき、区画部20で分岐されて経路を拡大する冷媒分流室SCに入るため、エネルギー拡散しやすく、不連続な冷媒流動音の発生を抑制することができる。また、区画部20が板状部材であって区画部20の法線方向の面積が小さいため冷媒流動音の発生を抑制することができる。さらに、区画部20の弾性(ばね)で接触しているので、接触部の振動による発音を防止することができる。 Further, when the refrigerant flow rate is large, there is a possibility that a refrigerant flow noise may be generated due to collision (front) with the wall surface of the refrigerant branch chamber SC when the refrigerant flow is branched. Further, when the refrigerant state in the
図2から図4を参照して膨張弁5において暖房運転時に冷媒が複数の分岐配管15から配管30に集約される場合について説明する。まず、複数の分岐配管15から第2ハウジング10bの冷媒分流室SC内に流入し、絞り部12を通って第1ハウジング10aの弁室BC内に流入する。その後、弁室BC内の冷媒は接続ポートP1から配管30を介して液管9Aへ向かって流れる。 A case where the refrigerant is concentrated from the plurality of
ここで、各分岐配管15を通る冷媒状態がスラグ流やプラグ流といった気液二相状態の場合、絞り部12から弁室BCに気体と液体とが不連続に流入する。特に、室内側熱交換器(凝縮器)7の出口の冷媒が気液二相状態のとき、流速が遅くなる冷媒分流室SCで集約されるので、気液の不連続性が顕著になり絞り部12に流入するため冷媒流動音が増大するおそれがある。このとき、各分岐配管15から冷媒分流室SCに流入した冷媒は、区画部20により相互に影響を及ぼすことなく絞り部12(弁座)に入る直前で集約するため、不連続な冷媒流れを抑制することができ、不連続な冷媒流動音の発生を最小限に抑えることができる。 Here, when the refrigerant state passing through each
以上のように、膨張弁5によれば、膨張弁5が冷媒の分配機能を有しているため、冷媒流量の大小及び冷媒の状態に拘わらず意図した分配比により分配を行いながら、冷媒流動音の発生を抑制することができる。また、分配機能を有しながら冷媒の減圧または膨張を行うことができるため、部品点数が少なく、省スペース、高作業性、低コストを図ることができる。特に、冷媒量を削減するために熱交換器を細径化した場合、必然的にパス数が増加するが、分配器を追加で設けることなくパス数増加に対応することができる。 As described above, according to the
また、冷媒分流室SCでは冷媒を均一な状態とすることができ、均等に冷媒を分配することができるが、意図的に異なる冷媒流量で分配するには、分岐配管と蒸発器を接続する配管の流路抵抗(管長さ)で調整するしかない。その分圧力損失が増大するため、膨張弁5の必要口径もしくは配管径を大きくする必要があり、コストが増加してしまう。一方、上述したように、分配比は区画壁22を配置する位置により調整することができるため、容易に意図した分配比に設定することができる。 In the refrigerant branch chamber SC, the refrigerant can be in a uniform state, and the refrigerant can be evenly distributed. To intentionally distribute the refrigerant at different flow rates, a pipe connecting the branch pipe and the evaporator is used. There is no choice but to adjust the flow resistance (pipe length). Since the pressure loss increases accordingly, it is necessary to increase the required port diameter or pipe diameter of the
実施の形態2.
図5は本発明の膨張弁における区画部の実施形態2を示す模式図であり、図5を参照して区画部120について説明する。なお、図5Aは区画部120の上面模式図、図5Bは区画部120の側面模式図、図5Cは区画部120の展開模式図、図5Dは図2Aの第1ハウジング10aにおけるA−A’断面の様子を示す模式図をそれぞれ示しており、また、図5の区画部120において図4の区画部20と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図5の区画部120が図4の区画部20と異なる点は、分岐の数及び弾性片123の構造である。
FIG. 5 is a schematic
図5の区画部120は、3つの分岐ポートP2を有する取付部材14に取り付けられるものであって、板状の部材を折り曲げることにより、冷媒分流室SCを3つの空間に区画するように形成される。そして、複数の分岐ポートP2にはそれぞれ分岐配管15が挿入されており、固定片121は2つの分岐ポートP2上に配置されるとともに、2つの分岐配管15に挿入するための穴121aが形成されている。また、3つの分岐ポートP2に対応して3つの区画壁122が固定片121上に形成される。弾性片123は絞り部12を避けて仕切り壁11に接触する板状片により形成されている。そして、実施の形態1と同様に区画壁122の上縁122aは、仕切り壁11に対する垂直視において絞り部12の開口内に位置している。すなわち、図5Dに示すように、図2Aにおいて、弁室BC内からA−A’断面方向に下方を見たときに絞り部12の開口を通して区画壁122の上縁122aが見える位置に区画壁122が配置されている。 The
また、区画壁122の上縁122aには凹部122bが形成されており、この凹部122bの最下端と絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aとの距離D1は、絞り部12の直径R1よりも小さくなるように形成されている(D1<R1、図2Aを参照)。すなわち、絞り部12が開口する前記仕切り壁11の下面11aと区画壁122の上縁122aとの最大離間寸法は、絞り部12の直径R1の寸法よりも小さくなっている。このように、区画壁122の上縁122a(凹部122bの最下端)が絞り部12の直下まで延びていることにより、冷媒は絞り部12から流出した直後であって不均一に拡散する前に分配されるため、冷媒流量の大小及び冷媒の状態によらず、各分岐ポートP2毎に設計通りの分配比で冷媒が分配されるとともに、冷媒流動音の発生を最小限に抑えることができる。なお、凹部122bは、区画壁122の上縁122aに弁体13が接触することを防止するために形成されている。
上記実施の形態2では、区画壁122の上縁122aの略中央に凹部122bが形成された例を示したが、弁体13が接触しない距離を仕切り壁11の下面11aから確保すれば、上縁122aに凹部122bを形成する必要はない。この場合、上記距離D1は、区画壁122の上縁122aと絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aとの距離となる。
また、実施の形態1と同様に区画壁122の上縁122aには、図2Bに示すように絞り部12側に向けて区画壁122の板厚が薄くなるテーパー部が形成されていてもよい。A
In the second embodiment, the example in which the
Further, as in the first embodiment, the
このような区画部120であっても、実施形態1と同様、冷媒流量の大小及び冷媒の状態に拘わらず意図した分配比により分配を行いながら、冷媒流動音の発生を抑制することができる。特に、冷媒量を削減するために熱交換器を細径化した場合、必然的にパス数が増加するが、分配器を追加で設けることなくパス数増加に対応することができる。 Even in such a
実施の形態3.
図6Aは本発明の膨張弁の実施形態3を示す模式図、図6Bは図6Aの第1ハウジング10aにおけるA−A’断面の様子を示す模式図であり、図6A、図6Bを参照して膨張弁205について説明する。なお、図6Aの膨張弁205において図2Aの膨張弁5と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図6Aの膨張弁205が図2Aの膨張弁5と異なる点は、区画部220が分岐配管15の壁面からなっている点である。
6A is a schematic
図6Aにおいて、第2ハウジング10bには補助ハウジング10cがろう付け等により固定されており、補助ハウジング10cに分岐ポートが形成された取付部材14が取り付けられている。そして、複数の分岐配管15は分岐ポートP2から絞り部12の直下まで延びた状態で冷媒分流室SC内に配置されている。そして、分岐配管15の壁面が区画部220として機能し、冷媒分流室SCにおいて、分岐配管15の内部の空間と外部の空間とに区画するようになっている。言い換えれば、絞り部12から流出した冷媒が、絞り部12直下の各分岐配管15内に流入するようになっている。
そして、実施の形態1、2と同様に区画部220(分岐配管15)の上縁220aは、仕切り壁11に対する垂直視において絞り部12の開口内に位置している。すなわち、図6Bに示すように、図6Aにおいて、弁室BC内からA−A’断面方向に下方を見たときに絞り部12の開口を通して区画部220の上縁220aが見える位置に区画部220が配置されている。6A, an
As in the first and second embodiments, the
また、区画部220の上縁220aと絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aとの距離D1は、絞り部12の直径R1よりも小さくなるように形成されている(D1<R1)。このように、区画部220の上縁220aが絞り部12の直下まで延びていることにより、冷媒は絞り部12から流出した直後であって不均一に拡散する前に分配されるため、冷媒流量の大小及び冷媒の状態によらず、各分岐ポートP2毎に設計通りの分配比で冷媒が分配されるとともに、冷媒流動音の発生を最小限に抑えることができる。
なお、実施の形態1、2と同様に区画部220の上縁220aには、図2Bに示すように絞り部12側に向けて区画部220の板厚が薄くなるテーパー部が形成されていてもよい。Further, the distance D1 between the
As in the first and second embodiments, the
このように、区画部220が分岐配管からなる場合であっても、冷媒流量の大小及び冷媒の状態に拘わらず意図した分配比により分配を行うことができる。また、分岐配管15が区画部20を兼ねているため、部品点数が少なく、低コスト及び作業効率の向を図ることができる。さらに、区画部220(分岐配管15)が冷媒分流室SC内において第2ハウジング10bが直接接触していないため、区画部220の設置に起因する騒音の発生を防止することができる。 As described above, even when the
また、上述した膨張弁205を組み立てる際、取付部材14を複数の分岐配管15が取り付けられた状態で補助ハウジング10cに固定して第2アセンブリ組立体が組み立てられ、この補助ハウジング10cが第1アセンブリ組立体に固定するようになっている。これにより、本体ユニット10自体に取付部材14を取り付ける作業が不要になり、組立作業を効率的に行うことができる。また、取付部材14における分岐ポートP2と分岐配管15との接合位置と、第2ハウジング10bと補助ハウジング10cとの接合位置との距離を離すことができるため、ろう付け作業時に、取付部材14と分岐配管15とのろう付け部が再溶解する可能性が低く作業性が改善される。 Further, when assembling the
実施の形態4.
図7は本発明の膨張弁の実施形態4を示す模式図、図8Aは図7の第2ハウジング10bにおける区画部の様子を示す模式図、図8Bは図7の第1ハウジング10aにおけるA−A’断面の様子を示す模式図であり、図7、図8A、図8Bを参照して膨張弁305について説明する。なお、図7、図8A、図8Bにおいて、膨張弁305が図2の膨張弁5と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図7及び図8A、図8Bの膨張弁305が図2の膨張弁5と異なる点は区画部320の構造である。
FIG. 7 is a schematic view showing the fourth embodiment of the expansion valve of the present invention, FIG. 8A is a schematic view showing a state of a partitioning portion in the
図7及び図8A、図8Bの区画部320は、樹脂もしくは鋳造、鍛造などの金属により一体成形された1つの部材からなるものである。例えば、区画部320は、冷媒分流室SCの内面と同一形状の外形を有しているとともに、第2ハウジング10bの半径と同一もしくは小さい円柱形状を有している。これにより、区画部320が第2ハウジング10bの内周面に接触することによる騒音の発生を防止している。 7, 8 </ b> A, and 8 </ b> B are made of a single member integrally formed of resin or a metal such as casting or forging. For example, the
区画部320には絞り部12から分岐ポートP2まで延びる複数の貫通孔320aが形成されており、仕切り壁11と区画部320との間には円環状の板ばね321が配置されている。各貫通孔320aは、絞り部12から分岐ポートP2に向かうに従って断面積が小さくなるように曲面加工され、隣接する貫通孔320a同士は曲面を有する板状部で仕切られている。また、板ばね321は区画部320を取付部材14側に付勢して区画部320の振動による機械音の発生を抑制するものである。なお、図7の取付部材14において、分岐ポートP2から冷媒分流室SC側へ分岐配管15は突出しておらず、分配された冷媒は分岐ポートP2へ直接流入するようになっている。
そして、実施の形態1〜3と同様に区画部320の上縁320bは、仕切り壁11に対する垂直視において絞り部12の開口内に位置している。すなわち、図8Bに示すように、図7において、弁室BC内からA−A’断面方向に下方を見たときに絞り部12の開口を通して区画部320の上縁320bが見える位置に上縁320bが配置されている。A plurality of through
As in the first to third embodiments, the
また、区画部320の上縁320bには凹部320cが形成されており、この凹部320cの最下端と絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aとの距離D1は、絞り部12の直径R1よりも小さくなるように形成されている(D1<R1)。すなわち、絞り部12が開口する前記仕切り壁11の下面11aと区画部320の上縁320bとの最大離間寸法は、絞り部12の直径R1の寸法よりも小さくなっている。このように、区画部320の上縁320b(凹部320cの最下端)が絞り部12の直下まで延びていることにより、冷媒は絞り部12から流出した直後であって不均一に拡散する前に分配されるため、冷媒流量の大小及び冷媒の状態によらず、各分岐ポートP2毎に設計通りの分配比で冷媒が分配されるとともに、冷媒流動音の発生を最小限に抑えることができる。なお、凹部320cは、区画部320の上縁320bに弁体13が接触することを防止するために形成されている。
上記実施の形態4では、区画部320の上縁320bに凹部320cが形成された例を示したが弁体13が接触しない距離を仕切り壁11の下面11aから確保すれば、上縁320bに凹部320cを形成する必要はない。この場合、上記距離D1は、区画部320の上縁320bと絞り部12が開口する仕切り壁11の下面11aとの距離となる。
また、実施の形態1〜3と同様に区画部320の上縁320bには、図2Bに示すように絞り部12側に向けて上縁320bの板厚が薄くなるテーパー部が形成されていてもよい。In addition, a
In the fourth embodiment, the example in which the
Further, as in the first to third embodiments, the
このような区画部320の構造を有する膨張弁305であっても、実施形態1〜3と同様、冷媒流量の大小及び冷媒の状態に拘わらず、意図した分配比で冷媒を分配することができるとともに、冷媒流動音の発生を抑制することができる。また、区画部320が一体成形品からなっているため、部品点数が少なく、低コスト、作業性を改善することができる。 Even with the
実施の形態5.
図9は本発明の冷凍サイクル装置の実施形態5を示す模式図であり、図9を参照して冷凍サイクル装置400について説明する。なお、図9の冷凍サイクル装置400が図1の冷凍サイクル装置1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図9の冷凍サイクル装置400が図1の冷凍サイクル装置1と異なる点は、室外機400Aの室外側熱交換器404がマルチパス熱交換器であって、分配機能を有する膨張弁が用いられている点である。なお、図2の膨張弁5を使用する場合について例示するが、図5及び図6の膨張弁205、305を用いてもよい。
FIG. 9 is a schematic
冷凍サイクル装置400は、1台の室外機400Aに複数台の室内機1Bが接続された構成を有している。さらに、室外機400Aは、圧縮機2の吸入側にアキュムレータ405を有している。アキュムレータ405は、余剰冷媒又は過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒を蓄えるものであって、流路切替器3側から冷媒が流入されるとともに、吸入配管9を介して圧縮機2の吸入側に冷媒が供給されるようになっている。 The
ここで、室外側熱交換器404は、ヘッダー403を介して流路切替器3に接続されているとともに、膨張弁5を介して液管9Aに接続されている。そして、冷房運転時には、膨張弁5は室外側熱交換器404の各パスから流出した冷媒を集約して液管9A側に流出する。一方、暖房運転時には、膨張弁5は液管9Aから流入する冷媒を室外側熱交換器404の各パスに分配して流出する。 Here, the
このように、室外側熱交換器404がマルチパス熱交換器に対し、意図した分配比で冷媒流動音を抑制した膨張弁5を用いることができる。なお、室外機400A側と室内機1B側とにそれぞれ膨張弁5を設けることにより、液管密度が低減するため冷媒量の削減を図ることができる。さらに、液管9Aの両端に膨張弁5が設けられているため、液管9A内の冷媒が気液二相状態になるように膨張弁5を制御することができる。これにより、二相気相状態の冷媒の圧損は液冷媒の圧損より大きいため、不要な圧損を低減させることができる。 As described above, the
本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば図1の室内側熱交換器7及び図9の室外側熱交換器404はパス数が2つである場合について例示し、図3においてパス数が3つである場合について例示しているが、4つ以上設けられていてもよい。 The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the
また、図2及び図5において、本体ユニット10は、第1ハウジング10aと第2ハウジング10bとがそれぞれ別部材で構成された場合について例示しているが、一体成形されたものであってもよい。さらに、実施形態1、2において、分岐配管15が分岐ポートP2から冷媒分流室SC側に突出した場合について例示しているが、穴21aが分岐ポートP2上に位置するように固定片21が取付部材14に固定されるようにしてもよい。 2 and 5 exemplify the case where the
1、400 冷凍サイクル装置、1A、400A 室外機、1B 室内機、2 圧縮機、3 流路切替器、4、404 室外側熱交換器、5、205、305 膨張弁、6 キャピラリチューブ、7 室内側熱交換器、8 ヘッダー、9 吸入配管、9A 液管、9B ガス管、10 本体ユニット、10a 第1ハウジング、10b 第2ハウジング、10c 補助ハウジング、11 仕切り壁、12 絞り部、13 弁体、14 取付部材、15 分岐配管、20、120、220、320 区画部、21、121 固定片、21a、121a 穴、22、122 区画壁、22a、122a、220a、320b 上縁、22b、122b、320c 凹部、22c テーパー部、23、123 弾性片、23a 開口、30 配管、205 膨張弁、320a 貫通孔、321 板ばね、404 ヘッダー、405 アキュムレータ、BC 弁室、P1 接続ポート、P2 分岐ポート、SC 冷媒分流室。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,400 Refrigeration cycle apparatus, 1A, 400A outdoor unit, 1B indoor unit, 2 compressor, 3 flow path switch, 4, 404 outdoor heat exchanger, 5, 205, 305 expansion valve, 6 capillary tube, 7 chambers Inner heat exchanger, 8 header, 9 suction pipe, 9A liquid pipe, 9B gas pipe, 10 body unit, 10a first housing, 10b second housing, 10c auxiliary housing, 11 partition wall, 12 restrictor, 13 valve body, 14 Mounting member, 15 Branch pipe, 20, 120, 220, 320 Partition, 21, 121 Fixed piece, 21a, 121a Hole, 22, 122 Partition wall, 22a, 122a, 220a, 320b Upper edge, 22b, 122b, 320c Concave part, 22c taper part, 23, 123 elastic piece, 23a opening, 30 piping, 205 expansion valve, 320 Through hole, 321 a leaf spring, 404
Claims (11)
前記絞り部の開度を調整する弁体と、
前記冷媒分流室内に配置され、前記冷媒分流室を前記複数の分岐ポート毎に区画する板状の区画部と、
を備え、
前記区画部の上縁の少なくとも一部は、前記仕切り壁に対する垂直視において前記絞り部の開口内に位置し、
前記絞り部が開口する前記仕切り壁の下面と前記区画部の上縁との最大離間寸法は、前記絞り部の直径よりも小さいことを特徴とする膨張弁。 A plurality of branch ports that have a valve chamber and a refrigerant branch chamber partitioned by a partition wall, and that have a throttle portion that opens between the valve chamber and the refrigerant branch chamber, and communicates with the refrigerant branch chamber; A main body unit formed with,
A valve body for adjusting the opening of the throttle part;
A plate-shaped partitioning portion that is disposed in the coolant branching chamber and partitions the coolant branching chamber for each of the plurality of branch ports;
With
At least a part of the upper edge of the partition part is located in the opening of the throttle part in a vertical view with respect to the partition wall ,
The expansion valve according to claim 1, wherein a maximum separation dimension between a lower surface of the partition wall where the throttle portion opens and an upper edge of the partition portion is smaller than a diameter of the throttle portion .
前記最大離間寸法は、前記絞り部が開口する前記仕切り壁の下面と前記上縁の凹部の下端との離間寸法であることを特徴とする請求項1に記載の膨張弁。 On the upper edge of the partition part, a recess is formed at a position facing the throttle part,
2. The expansion valve according to claim 1 , wherein the maximum separation dimension is a separation dimension between a lower surface of the partition wall where the throttle portion is opened and a lower end of a concave portion of the upper edge.
前記仕切り壁の一面側に前記弁室を形成する第1ハウジングと、
前記仕切り壁の他面側に取り付けられた前記冷媒分流室を形成する第2ハウジングと
を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の膨張弁。 The main unit is
A first housing forming the valve chamber on one side of the partition wall;
The expansion valve according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: a second housing that forms the refrigerant distribution chamber attached to the other surface side of the partition wall.
前記固定片は、前記分岐配管の突出した部位を挿入する穴を有し、前記穴に前記分岐配管を挿入し前記本体ユニットに固定されることを特徴とする請求項7に記載の膨張弁。 Branch piping is inserted into the plurality of branch ports so as to protrude into the refrigerant distribution chamber,
8. The expansion valve according to claim 7 , wherein the fixed piece has a hole for inserting a protruding portion of the branch pipe, and the branch pipe is inserted into the hole and fixed to the main unit.
前記室内側熱交換器および/または前記室外側熱交換器は、複数のパスを有するマルチパス熱交換器からなり、
前記室内側熱交換器および/または前記室外側熱交換器には、請求項1〜10のいずれか1項に記載の膨張弁が接続されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 In a refrigeration cycle apparatus in which an indoor unit provided with an indoor heat exchanger and an outdoor unit provided with an outdoor heat exchanger are connected by piping,
The indoor heat exchanger and / or the outdoor heat exchanger is a multi-pass heat exchanger having a plurality of paths,
The chamber is the inner heat exchanger and / or the chamber outer heat exchanger, the refrigeration cycle apparatus characterized by the expansion valve is connected according to any one of claims 1-10.
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