JP6715958B2 - Expansion valve and refrigeration cycle apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は、膨張弁およびそれを備えた冷凍サイクル装置に関し、特に、整流板を備えた膨張弁と、その膨張弁を備えた冷凍サイクル装置とに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an expansion valve and a refrigeration cycle apparatus including the same, and more particularly, to an expansion valve including a rectifying plate and a refrigeration cycle apparatus including the expansion valve.
空気調和装置等の冷凍サイクル装置においては、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次接続された冷媒回路を備えている。 A refrigeration cycle device such as an air conditioner includes a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected.
冷凍サイクル装置(空気調和装置)の膨張弁は、凝縮器において凝縮した高圧の液冷媒を、蒸発器において蒸発しやすい状態に減圧するとともに、冷媒の流量を調整する機能を有する。膨張弁は、オリフィスと弁体(ニードル)とを備えており、オリフィスに対する弁体の位置を変えることによって、冷媒の圧力と流量が調整される。 The expansion valve of the refrigeration cycle device (air conditioner) has a function of reducing the pressure of the high-pressure liquid refrigerant condensed in the condenser to a state where it can be easily evaporated in the evaporator, and adjusting the flow rate of the refrigerant. The expansion valve includes an orifice and a valve body (needle), and the pressure and flow rate of the refrigerant are adjusted by changing the position of the valve body with respect to the orifice.
一般的に、膨張弁の入り口へは、高圧の液冷媒が流れ込み、膨張弁の出口からは、減圧された二相状態の冷媒が送り出される。ところが、冷凍サイクル装置の運転状況によっては、膨張弁の入り口へ、高圧の液冷媒とガス冷媒とが流れ込むことがある。このとき、膨張弁では、液冷媒とガス冷媒との二相状態の冷媒が流れることに起因して、音(冷媒音)が発生することがある。このような冷媒音を抑制するために、従来、対策が講じられている(たとえば、特許文献1、特許文献2)。
Generally, a high-pressure liquid refrigerant flows into the inlet of the expansion valve, and a decompressed two-phase refrigerant is delivered from the outlet of the expansion valve. However, depending on the operating conditions of the refrigeration cycle apparatus, high-pressure liquid refrigerant and gas refrigerant may flow into the inlet of the expansion valve. At this time, a sound (refrigerant sound) may be generated in the expansion valve due to the two-phase refrigerant flowing between the liquid refrigerant and the gas refrigerant. In order to suppress such refrigerant noise, measures have been conventionally taken (for example,
上述したように、冷凍サイクル装置では、運転時に、膨張弁に二相状態の冷媒が流れ込んだ場合に発生する冷媒音を抑制するために、種々の対策が講じられている。本発明は、その冷媒音の対策の一環としてなされたものであり、一の目的は、冷媒音が抑制される膨張弁を提供することであり、他の目的は、そのような膨張弁を備えた冷凍サイクル装置を提供することである。 As described above, in the refrigeration cycle apparatus, various measures are taken in order to suppress the refrigerant noise generated when the two-phase refrigerant flows into the expansion valve during operation. The present invention has been made as part of measures against the refrigerant noise, and one object is to provide an expansion valve in which refrigerant noise is suppressed, and another object is to provide such an expansion valve. It is to provide a refrigeration cycle device.
本発明に係る膨張弁は、弁本体と弁体と第1流路と第2流路と整流板とを備えている。弁本体は、弁室および弁室に連通する開口部を有する弁座を含む。弁体は、弁座の開口部に挿通されて、開口部の開度を調節する。第1流路は、弁室に連通する。第2流路は、弁座の開口部に連通する。整流板は、第1流路および第2流路のうち、弁室に向かって冷媒が流れ込む流路に、冷媒が流れる方向と交差する方向に配置されている。冷媒が液冷媒とガス冷媒とを含む場合において、液冷媒とガス冷媒との重量比における液冷媒の比率を液比率とする。整流板には、液比率の低い冷媒が流れる領域に位置することになる整流板の第1部分から液比率の高い冷媒が流れる領域に位置することになる第2部分へ向かって通路抵抗が高くなる態様で、冷媒を通過させる冷媒通路が形成されている。 The expansion valve according to the present invention includes a valve body, a valve body, a first flow path, a second flow path, and a rectifying plate. The valve body includes a valve seat having a valve chamber and an opening communicating with the valve chamber. The valve body is inserted through the opening of the valve seat to adjust the opening of the opening. The first flow path communicates with the valve chamber. The second flow path communicates with the opening of the valve seat. The baffle plate is arranged in a flow path in which the refrigerant flows toward the valve chamber, of the first flow path and the second flow path, in a direction intersecting with the flow direction of the refrigerant. When the refrigerant includes a liquid refrigerant and a gas refrigerant, the ratio of the liquid refrigerant to the weight ratio of the liquid refrigerant and the gas refrigerant is the liquid ratio. In the straightening vane, the passage resistance increases from the first portion of the straightening vane, which is located in the region where the refrigerant having a low liquid ratio flows, to the second portion, which is located in the region where the refrigerant having a high liquid ratio flows. In this manner, the refrigerant passage that allows the refrigerant to pass therethrough is formed.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の膨張弁を備えた冷凍サイクル装置である。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention is a refrigeration cycle apparatus including the above expansion valve.
本発明に係る膨張弁によれば、整流板には、液比率の低い冷媒が流れる領域に位置することになる整流板の第1部分から液比率の高い冷媒が流れる領域に位置することになる第2部分へ向かって通路抵抗が高くなる態様で、冷媒を通過させる冷媒通路が形成されていることで、冷媒音を抑制することができる。 According to the expansion valve of the present invention, the straightening vane is located in the region where the refrigerant having a high liquid ratio flows from the first portion of the straightening vane, which is located in the region where the refrigerant having a low liquid ratio flows. By forming the refrigerant passage through which the refrigerant passes in such a manner that the passage resistance increases toward the second portion, the refrigerant noise can be suppressed.
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、上記膨張弁を備えていることで、冷凍サイクル装置の冷媒音を抑制することができる。 According to the refrigeration cycle apparatus of the present invention, by including the expansion valve, the refrigerant noise of the refrigeration cycle apparatus can be suppressed.
はじめに、各実施の形態に係る膨張弁が適用されている冷凍サイクル装置の一例について、具体的に説明する。 First, an example of the refrigeration cycle apparatus to which the expansion valve according to each embodiment is applied will be specifically described.
図1に示すように、空気調和装置等の冷凍サイクル装置51では、圧縮機53、凝縮器55、膨張弁1および蒸発器57が順次接続された冷媒回路が形成されている。圧縮機53によって圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機53から吐出する。吐出した高温高圧のガス冷媒は凝縮器55へ送られる。凝縮器55では、流れ込んだ冷媒と凝縮器55内に送り込まれた空気との間で熱交換が行われる。熱交換により、高温高圧のガス冷媒は凝縮し、高圧の液冷媒になる。
As shown in FIG. 1, in a
凝縮器55から送り出された高圧の液冷媒は、膨張弁1によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器57に流れ込む。蒸発器57では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、蒸発器57内に送り込まれた空気との間で熱交換が行われる。熱交換により、液冷媒は蒸発し、低圧のガス冷媒になる。
The high-pressure liquid refrigerant sent from the
蒸発器57から送り出された低圧のガス冷媒は圧縮機53に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。高温高圧のガス冷媒は、再び圧縮機53から吐出して凝縮器55へ送られる。以下、このサイクルが繰り返されることになる。
The low-pressure gas refrigerant sent from the
次に、冷凍サイクル装置51に使用されている膨張弁1について、各実施の形態において説明する。
Next, the
実施の形態1.
(構造)
膨張弁1は、凝縮器55(図1参照)において凝縮した高圧の液冷媒を、蒸発器57において蒸発しやすい状態に減圧するとともに、冷媒の流量を調整する機能を有する。
(Construction)
The
図2に示すように、膨張弁1は、弁本体3を有している。弁本体3には弁室5が設けられている。また、弁本体3には、弁座9が設けられている。弁座9には、弁体7(ニードル)が挿通されている。弁本体3の上方には駆動部11が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
弁体7は、駆動部11によって、上下方向に移動することになる。弁座9に弁体7を挿通させることによって円環状の絞り部が形成されて、弁体7が上下方向に移動することで、絞り部の流路面積が調整されることになる。
The
弁体7は、円柱状部と円錐状部が一体的形成されている。円錐状部が、弁座との間に円環状の絞り部を形成する。弁体7の円柱状部は、圧損体との固定方法により、円柱そのもの形態をする必要はない。また、弁体7の円錐状部は、厳密に円錐形状である必要はなく、先細りする形状であればよい。
The
弁本体3には、弁室5にそれぞれ連通する第1配管13(第1流路)と、第2配管15(第2流路)とが設けられている。弁本体3と第1配管13とが接続されている部分に、整流板21が配置されている。また、弁本体と第2配管15とが接続されている部分に、整流板21が配置されている。整流板21の構造については、後述する。
The
第1配管13には、第1接続管17が接続されている。第2配管15には、第2接続管19が接続されている。第1接続管17および第2接続管19は、曲がり配管である。第1接続管17(曲がり配管)の向きによって、整流板21の位置(周方向位置)が定められる。また、第2接続管19(曲がり配管)の向きによって、整流板21の位置(流路の周方向位置)が定められる。
A first connecting
次に、整流板21の構造について説明する。図3に示すように、整流板21には、冷媒が通過する通路面積が異なる冷媒通路23aと冷媒通路23bとが設けられている。冷媒通路23bの通路面積は、冷媒通路23aの通路面積よりも狭い。整流板21の厚さは、一様な厚さTとされる。
Next, the structure of the
なお、整流板21の厚さとしては、一様な厚さTの他に、冷媒通路23aが配置されている側が薄く、冷媒通路23bが配置されている側が厚く形成されていてもよい。たとえば、後述する図13に示される態様で、厚さが連続的に変化してもよいし、厚さが2段階あるいはそれ以上に不連続に変化していてもよい。
In addition to the uniform thickness T, the rectifying
(作用と効果)
上述したように、一般的に、膨張弁では、高圧の液冷媒が流入し、減圧された液冷媒とガス冷媒との二相状態の冷媒が流出する。しかしながら、冷凍サイクル装置の起動時あるいは特定の条件下においては、膨張弁に、高圧の液冷媒(単相)ではなく、高圧の液冷媒とガス冷媒との二相状態の冷媒が流入することがある。(Action and effect)
As described above, generally, in the expansion valve, the high-pressure liquid refrigerant flows in, and the decompressed two-phase refrigerant of the liquid refrigerant and the gas refrigerant flows out. However, when the refrigeration cycle apparatus is started or under specific conditions, not the high-pressure liquid refrigerant (single-phase) but the two-phase refrigerant of the high-pressure liquid refrigerant and the gas refrigerant may flow into the expansion valve. is there.
高圧の二相状態の冷媒が膨張弁に流入する場合、膨張弁における絞り部では、ガス冷媒と液冷媒との不連続な流れとなり、冷媒音が不連続に発生することがある。特に、特定の周波数の冷媒音あるいは不連続な周波数の冷媒音がランダムに発生するなど、耳障りな音(冷媒音)が発生することになる。 When the high-pressure two-phase refrigerant flows into the expansion valve, the gas refrigerant and the liquid refrigerant may be discontinuous in the throttle portion of the expansion valve, and refrigerant noise may be discontinuously generated. In particular, an unpleasant sound (refrigerant sound) is generated, such as a refrigerant sound of a specific frequency or a refrigerant sound of a discontinuous frequency being randomly generated.
膨張弁へ流入する冷媒が二相状態の冷媒であっても、乾き度は低い。また、ガス冷媒の体積が大きいとはいっても、液冷媒の割合(液比率)が高い。さらに、膨張弁に流入する流速が比較的小さい。そのため、膨張弁まで冷媒を導く配管等として曲がり配管が配置されているような場合には、流路断面における液冷媒とガス冷媒との分布が不均一になる。また、重力により、流路断面における液冷媒とガス冷媒との分布が不均一になることも想定される。 Even if the refrigerant flowing into the expansion valve is a two-phase refrigerant, the dryness is low. Further, even though the volume of the gas refrigerant is large, the ratio of the liquid refrigerant (liquid ratio) is high. Furthermore, the flow velocity flowing into the expansion valve is relatively low. Therefore, when a bent pipe is arranged as a pipe for guiding the refrigerant to the expansion valve, the distribution of the liquid refrigerant and the gas refrigerant in the cross section of the flow path becomes non-uniform. It is also assumed that the distribution of the liquid refrigerant and the gas refrigerant in the cross section of the flow path becomes non-uniform due to gravity.
ここで、冷媒が液冷媒とガス冷媒とを含む場合において、液冷媒とガス冷媒との重量比における液冷媒の比率を液比率とする。通路面積が広い冷媒通路23aは、液比率の低い冷媒が流れることになる整流板21の部分(第1部分)に形成されている。通路面積が狭い冷媒通路23bは、液比率の高い冷媒が流れることになる整流板21の部分(第2部分)に形成されている。
Here, when the refrigerant contains a liquid refrigerant and a gas refrigerant, the ratio of the liquid refrigerant to the weight ratio of the liquid refrigerant and the gas refrigerant is the liquid ratio. The
第1配管13には、第1接続管17が曲がり配管として接続されている。また、第2配管15には、第2接続管19が曲がり配管として接続されている。ここで、冷凍サイクル装置51(図1参照)の運転モードとして、冷媒が、第1接続管17から第1配管13を経て膨張弁1の弁室5に流れ込む場合を想定する。この場合には、冷媒が第1接続管17内を流れる間に、第1接続管17内における外周側では、遠心力によって内周側よりも液比率の高い冷媒が流れる。このため、第1配管13内では、紙面に向かって上側の領域に液比率の高い冷媒が流れ、下側の領域に液比率の低い冷媒が流れることになる。
A first connecting
一方、冷凍サイクル装置51(図1参照)の運転モードとして、冷媒が、第2接続管19から第2配管15を経て膨張弁1の弁室5に流れ込む場合を想定する。この場合には、冷媒が第2接続管19内を流れる間に、第2接続管19内における外周側では、遠心力によって内周側よりも液比率の高い冷媒が流れる。このため、第2配管15内では、紙面に向かって左側の領域に液比率の高い冷媒が流れ、右側の領域に液比率の低い冷媒が流れることになる。
On the other hand, as the operation mode of the refrigeration cycle apparatus 51 (see FIG. 1), it is assumed that the refrigerant flows from the
したがって、第1配管13が接続される部分に配置される整流板21では、第1配管13内の上側に位置することになる整流板21の部分(第2部分)に、通路面積が狭い冷媒通路23bが位置し、第1配管13内の下側に位置することになる整流板21の部分(第1部分)に、通路面積が広い冷媒通路23aが位置する。
Therefore, in the straightening
一方、第2配管15が接続される部分に配置される整流板21では、第2配管15内の左側に位置することになる整流板21の部分(第2部分)に、通路面積が狭い冷媒通路23bが位置し、第2配管15内の右側に位置することになる整流板21の部分(第1部分)に、通路面積が広い冷媒通路23aが位置する。
On the other hand, in the straightening
すなわち、図4および図5に示すように、整流板21には、冷媒に作用する遠心力の向き(矢印CFV)を考慮して、遠心力が作用する側(矢印CFVが向いている側)に、通路面積が狭い冷媒通路23bが位置し、遠心力が作用する側とは反対側に、通路面積が広い冷媒通路23aが位置する。
That is, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, in consideration of the direction of the centrifugal force acting on the refrigerant (arrow CFV), the side on which the centrifugal force acts (the side to which the arrow CFV faces) is arranged on the straightening
図6に示すように、液比率の高い冷媒が、通路面積が狭い冷媒通路23bを通過することで、液冷媒の速度が増加する(点線矢印参照)。液比率の低い冷媒が、通路面積が広い冷媒通路23aを通過することで、ガス冷媒の気泡が細分化される。細分化されたガス冷媒の気泡は、流速が増加した液冷媒によって撹拌される。
As shown in FIG. 6, the refrigerant having a high liquid ratio passes through the
これにより、整流板21を通過した後では、液冷媒とガス冷媒との分布が比較的均一な状態となり、その二相状態の冷媒が膨張弁1の絞り部に流れることになる。その結果、膨張弁1を流れる冷媒の冷媒音を低減させることができる。このことについて、比較例に係る膨張弁と比べて説明する。
As a result, after passing through the
図7に示すように、比較例に係る膨張弁101は、弁本体103を有している。弁本体103には弁室105が設けられている。また、弁本体103には、弁座109が設けられている。弁座109には、弁体107(ニードル)が挿通されている。弁座109に、弁体107が挿通されることで、弁座109と弁体107との間に円環状の絞り部が形成される。
As shown in FIG. 7, the
弁本体103には、弁室105にそれぞれ連通する第1配管113と、第2配管115とが設けられている。ここでは、たとえば、弁本体103と第2配管115とが接続されている部分に、整流板121が配置されている。
The
比較例に係る膨張弁101の整流板121には、冷媒を通過させる冷媒通路が形成されている。図8に、整流板121のバリエーションとして、整流板121a、121b、121c、121dを示す。整流板121a〜121dのそれぞれには、冷媒通路123がそれぞれ形成されている。図8に示されるように、整流板121a〜121dのそれぞれでは、冷媒通路123は、同一の開口径をもって、線対称または点対称となる位置に形成されている。
A refrigerant passage through which a refrigerant passes is formed in the
ここで、膨張弁の第2配管115に、高圧の液冷媒とガス冷媒との二相状態の冷媒が流入する場合に、図示されていない接続管を流れる冷媒に作用する遠心力によって、第2配管115内において、紙面に向かって左側の領域に液比率の高い冷媒が流れ、右側の領域に液比率の低い冷媒が流れる場合を想定する。
Here, when the two-phase refrigerant of the high-pressure liquid refrigerant and the gas refrigerant flows into the
この場合には、整流板121a〜121dのそれぞれでは、冷媒通路123が、線対称または点対称となる位置に形成されているために、液比率の高い冷媒の速度を十分に上げることができない。また、液比率の低い冷媒の気泡を十分に細分化することができない。このため、膨張弁101に流入する液冷媒とガス冷媒との分布を均一にすることができない。
In this case, in each of the straightening
比較例に係る膨張弁101に対して、実施の形態に係る膨張弁1では、液比率の高い冷媒が、通路面積が狭く、通路抵抗が高い冷媒通路23bを通過することで、液冷媒の速度が増加することになるが、圧力損失は比較的小さい。一方、液比率の低い冷媒が、通路面積が広く、通路抵抗が低い冷媒通路23aを通過することで、ガス冷媒の気泡が細分化されるが、圧力損失は比較的小さい。
As compared with the
これにより、整流板21を通過した後では、細分化されたガス冷媒の気泡が、流速が増加した液冷媒によって撹拌されて、圧力損失を抑えながら液冷媒とガス冷媒との分布を比較的均一な状態(整流化)になり、冷媒音を低減することができる。これを示す結果として、冷媒音と通路抵抗との関係を図9に示し、圧力損失と通路抵抗との関係を図10に示す。
As a result, after passing through the straightening
図9に示されるグラフでは、横軸は通路抵抗であり、縦軸は冷媒音である。通路抵抗が低くなるにしたがって、つまり、冷媒通路の通路面積が広くなるにしたがって、冷媒音は高くなる傾向にある。 In the graph shown in FIG. 9, the horizontal axis represents passage resistance and the vertical axis represents refrigerant noise. The refrigerant noise tends to increase as the passage resistance decreases, that is, as the passage area of the refrigerant passage increases.
また、図10に示されるグラフでは、横軸は通路抵抗であり、縦軸は圧力損失である。通路抵抗が低くなるにしたがって、つまり、冷媒通路の通路面積が広くなるにしたがって、圧力損失は小さくなる傾向にある。 Further, in the graph shown in FIG. 10, the horizontal axis represents the passage resistance and the vertical axis represents the pressure loss. The pressure loss tends to decrease as the passage resistance decreases, that is, as the passage area of the refrigerant passage increases.
実施の形態1に係る膨張弁1の整流板21では、通路抵抗が高い冷媒通路23bと通路抵抗が低い冷媒通路23aとが、膨張弁1に流入する冷媒の液比率に応じて配置されている。これに対して、比較例に係る膨張弁101の整流板121では、同じ通路面積を有する冷媒通路が線対称または点対称に配置されている。
In the rectifying
これにより、図9に示されるように、平均的な通路抵抗が同じ場合で比べると、実施の形態1に係る膨張弁1の整流板21では、比較例に係る膨張弁101の整流板121に比べて、冷媒音を下げることができる。また、平均的な通路抵抗が同じ場合で比べると、実施の形態1に係る膨張弁1の整流板21では、比較例に係る膨張弁101の整流板121に比べて、圧力損失が増大するのを抑えることができる。
As a result, as shown in FIG. 9, when compared with the case where the average passage resistance is the same, the rectifying
なお、上述した膨張弁1では、第1配管13が膨張弁1に接続されている部分と、第2配管15が接続されている膨張弁1の部分との双方に、整流板21を配置させた場合について説明した。特に、第2配管15を膨張弁1へ向かって流れる冷媒は、第2配管15を流れた後、弁座9あるいは弁体7に向かって流れることになる。このとき、液冷媒とガス冷媒との分布が不均一であると、その分布の不均一さが、冷媒音の発生に影響を及ぼすことになる。このため、整流板21は、少なくとも、弁座9等に向かって冷媒が流れる流路(配管)に配置させることが望ましい。
In the
また、上述した膨張弁1に配置されている整流板21では、通路面積の異なる冷媒通路として、2つの冷媒通路23a、23bが形成された場合について説明したが、通路面積のそれぞれ異なる3つ以上の冷媒通路(図示せず)が形成された整流板であってもよい。この場合にも、遠心力が作用している向きに沿って、通路面積が徐々に小さくなる態様で、冷媒通路が配置されていればよい。
Further, in the rectifying
実施の形態2.
ここでは、膨張弁1(図2参照)に配置される整流板21のバリエーションの一例について説明する。なお、図示されていない、膨張弁の構造、第1配管、第2配管、第1接続管および第2接続管の配置構造は、図2に示す配置構造と同じなので、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。Embodiment 2.
Here, an example of a variation of the
図11に示すように、整流板21には、冷媒が通過する通路面積がほぼ一様な複数の冷媒通路23bが設けられている。複数の冷媒通路23bは、ほぼ一様なピッチをもって配置されている。整流板21では、一の直径方向の一端側の厚さは厚さT1とされる。その一の直径方向の他端側の厚さは、厚さT1よりも薄い厚さT2とされる。
As shown in FIG. 11, the
図12および図13に示すように、遠心力が作用する側(矢印CFVが向いている側)に、厚さT1を有す部分が位置し、遠心力が作用する側とは反対側に、厚さT2を有する部分が位置するように、整流板21が配置される。
As shown in FIGS. 12 and 13, a portion having a thickness T1 is located on the side on which the centrifugal force acts (the side on which the arrow CFV faces), and on the side opposite to the side on which the centrifugal force acts, The
整流板21の厚さが相対的に厚い部分に形成された冷媒通路23bの通路抵抗は、厚さが相対的に薄い部分に形成された冷媒通路23bの通路抵抗よりも高くなる。すなわち、遠心力が作用する側(矢印CFVが向いている側)に向かって、整流板21の通路抵抗が高くなるように冷媒通路23bが配置されることになる。
The passage resistance of the
上述した膨張弁1の整流板21では、図14に示すように、液比率の高い冷媒が、通路抵抗の高い冷媒通路23bを通過することで、液冷媒の速度が増加する(点線矢印参照)。液比率の低い冷媒が、通路抵抗の低い冷媒通路23bを通過することで、ガス冷媒の気泡が細分化される。細分化されたガス冷媒の気泡は、流速が増加した液冷媒によって撹拌される。
In the
これにより、実施の形態1において説明した整流板21と同様に、整流板21を通過した後では、液冷媒とガス冷媒との分布が比較的均一な状態となり、その二相状態の冷媒が膨張弁1の絞り部に流れることになる。その結果、冷媒音を低減させることができる。
As a result, similar to the straightening
また、上述した整流板21では、複数の冷媒通路23bを、ほぼ一様なピッチをもって配置させることで、冷媒通路23bの加工が容易になる。さらに、複数の冷媒通路23bのピッチを一様にすることで、整流板21を流れた後に液冷媒とガス冷媒との分布がより均一になりやすく、さらなる冷媒音の低減に寄与することができる。
Further, in the above-described
実施の形態3.
ここでは、膨張弁1(図2参照)に配置される整流板21のバリエーションの他の例について説明する。なお、図示されていない、膨張弁の構造、第1配管、第2配管、第1接続管および第2接続管の配置構造は、図2に示す配置構造と同じなので、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。
Here, another example of a variation of the
図15に示すように、整流板21には、冷媒が通過する通路面積がほぼ一様な冷媒通路23cと冷媒通路23dとが複数設けられている。複数の冷媒通路23cと複数の冷媒通路23dとは、ほぼ一様なピッチをもって配置されている。整流板21の厚さは、厚さTとされる。冷媒通路23cは、冷媒の流れる方向に沿って、整流板21とほぼ直交する方向に形成されている。一方、冷媒通路23dは、冷媒の流れる方向と交差するように、その直交する方向と交差する方向に傾くように形成されている。
As shown in FIG. 15, the
図16および図17に示すように、遠心力が作用する側(矢印CFVが向いている側)に、冷媒通路23dが位置し、遠心力が作用する側とは反対側に、冷媒通路23cが位置するように、整流板21が配置される。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
冷媒の流れと交差するように整流板21に形成された冷媒通路23dの通路抵抗は、冷媒の流れに沿って整流板21に形成された冷媒通路23cの通路抵抗よりも高くなる。すなわち、遠心力が作用する側(矢印CFVが向いている側)に向かって、整流板21の通路抵抗が高くなるように冷媒通路23cと冷媒通路23dとが配置されることになる。
The passage resistance of the
上述した膨張弁1の整流板21では、図18に示すように、液比率の高い冷媒が、通路抵抗の高い冷媒通路23dを通過することで、液冷媒の速度が増加する(点線矢印参照)。液比率の低い冷媒が、通路抵抗の低い冷媒通路23cを通過することで、ガス冷媒の気泡が細分化される。細分化されたガス冷媒の気泡は、流速が増加した液冷媒によって撹拌される。
In the straightening
これにより、実施の形態1において説明した整流板21と同様に、整流板21を通過した後では、液冷媒とガス冷媒との分布が比較的均一な状態となり、その二相状態の冷媒が膨張弁1の絞り部に流れることになる。その結果、冷媒音を低減させることができる。
As a result, similar to the straightening
なお、上述した膨張弁1の整流板21では、通路抵抗が相対的に高い冷媒通路として、冷媒の流れる方向と交差するように一様に傾けられた冷媒通路23dが形成された整流板21について説明した。
In the rectifying
冷媒の流れる方向に対する冷媒通路の傾きの角度としては、一つの角度に限られず、2つ以上の異なる角度をもって傾けた冷媒通路を形成してもよい。その場合には、遠心力が作用する側(矢印CFVが向いている側)に向かって、傾きの角度が徐々に大きくなるように冷媒通路を配置すればよい。 The angle of inclination of the refrigerant passage with respect to the direction in which the refrigerant flows is not limited to one angle, and a refrigerant passage inclined at two or more different angles may be formed. In that case, the refrigerant passage may be arranged so that the angle of inclination gradually increases toward the side on which the centrifugal force acts (the side on which the arrow CFV faces).
実施の形態4.
ここでは、膨張弁1に接続される配管のバリエーションの一例と、整流板とについて説明する。Fourth Embodiment
Here, an example of the variation of the pipe connected to the
前述した各実施の形態では、直管としての第1配管13に、曲げ配管として第1接続管17が接続された場合について説明した。直管としての第1配管13の長さが比較的短い場合には、第1配管13内を流れる冷媒は、遠心力の影響を受けた状態で流れる。しかしながら、第1配管13の長さが長くなると、第1配管13内を流れる冷媒は、徐々に遠心力よりも重力の影響を受けやすくなる。
In each of the embodiments described above, the case where the
図19に示すように、膨張弁1に接続される第1配管13の長さLが、第1配管13の内径の5倍以上の長さに相当する場合には、第1配管13内を流れる冷媒は、徐々に重力の影響が支配的になる。このため、第1配管13内では、液比率の高い冷媒が第1配管13内の下部を流れ、液比率の低い冷媒が、第1配管13内の上部を流れることになる。
As shown in FIG. 19, when the length L of the
この場合には、第1配管13が接続される部分に配置される整流板21は、通路抵抗が高い冷媒通路23bが下側に位置し、通路抵抗が低い冷媒通路23aが上側に位置するように、配置される。
In this case, in the
重力の作用によって第1配管13内の下部を流れる液比率の高い冷媒は、通路抵抗の高い冷媒通路23bを通過することで、液冷媒の速度が増加する。一方、第1配管13内の上部を流れる液比率の低い冷媒は、通路抵抗の低い冷媒通路23aを通過することで、ガス冷媒の気泡が細分化される。細分化されたガス冷媒の気泡は、流速が増加した液冷媒によって撹拌される。
The refrigerant having a high liquid ratio flowing in the lower portion of the
これにより、実施の形態1において説明したのと同様に、整流板21を通過した後では、液冷媒とガス冷媒との分布が比較的均一な状態となり、その二相状態の冷媒が膨張弁1の絞り部に流れることになる。その結果、冷媒音を低減させることができる。
As a result, similarly to the case described in the first embodiment, after passing through the
実施の形態5.
ここでは、整流板の配置関係を容易に確認することができる膨張弁の一例について説明する。
Here, an example of an expansion valve capable of easily confirming the positional relationship of the flow straightening plates will be described.
図20に示すように、膨張弁1に接続されている第1配管13には、突起14が設けられ、第2配管15には、突起16が設けられている。この場合、第1配管13内において、液比率の高い冷媒が流れている側の配管壁部の部分に、第1配管13の内側から外側へ向かって突出する態様で、突起14が形成されている。また、第2配管15内において、液比率の高い冷媒が流れている側の配管壁部の部分に、第2配管15の内側から外側へ向かって突出する態様で、突起16が形成されている。
As shown in FIG. 20, the
上述した膨張弁では、第1配管13に設けられている突起14の位置により、曲げ配管としての第1接続管17を第1配管13に接続する際に、第1接続管17の曲げの方向に対して、整流板21が、冷媒音を低減させる所定の位置(周方向位置)に配置されているか否かを容易に確認することができる。
In the expansion valve described above, the direction of bending of the first connecting
また、第2配管15に設けられている突起16の位置により、曲げ配管としての第2接続管19を第2配管15に接続する際に、第2接続管19の曲げの方向に対して、整流板21が、冷媒音を低減させる所定の位置(周方向位置)に配置されているか否かを容易に確認することができる。
Further, depending on the position of the
これにより、冷凍サイクル装置51(図1参照)を組み立てる際に、膨張弁1における整流板21の位置(周方向位置)が、冷媒音を低減させる所定の位置からずれてしまうような誤った組立を抑制することができる。
Accordingly, when the refrigeration cycle apparatus 51 (see FIG. 1) is assembled, the position (circumferential position) of the
なお、上述した膨張弁1では、曲げ配管の位置との関係で、整流板21が、冷媒音を低減させる所定の位置(周方向位置)に配置されているか否かを、突起14によって確認する場合について説明したが、冷媒音を低減させる所定の位置(周方向位置)を確認することができる目印であれば、突起14に限られるものではない。
In the
各実施の形態において説明した、整流板を含む膨張弁については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。 The expansion valves including the flow regulating plates described in each embodiment can be combined in various ways as necessary.
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is shown not by the scope described above but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and range equivalent to the claims.
本発明は、冷凍サイクル装置に使用される膨張弁に有効に利用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effectively used for an expansion valve used in a refrigeration cycle device.
1 膨張弁、3 弁本体、5 弁室、7 弁体、9 弁座、11 駆動部、13 第1配管、14 突起、15 第2配管、16 突起、17 第1接続管、19 第2接続管、21 整流板、23a、23b、23c、23d 冷媒通路、31 液冷媒、33 ガス冷媒、CFV 矢印、51 冷凍サイクル装置、53 圧縮機、55 凝縮器、57 蒸発器。 1 expansion valve, 3 valve body, 5 valve chamber, 7 valve body, 9 valve seat, 11 drive part, 13 1st piping, 14 protrusion, 15 2nd piping, 16 protrusion, 17 1st connection pipe, 19 2nd connection Tube, 21 straightening plate, 23a, 23b, 23c, 23d refrigerant passage, 31 liquid refrigerant, 33 gas refrigerant, CFV arrow, 51 refrigeration cycle device, 53 compressor, 55 condenser, 57 evaporator.
Claims (10)
前記弁座の前記開口部に挿通されて、前記開口部の開度を調節する弁体と、
前記弁室に連通する第1流路と、
前記弁座の前記開口部に連通する第2流路と、
前記第1流路および前記第2流路のうち、前記弁室に向かって冷媒が流れ込む流路に、前記冷媒が流れる方向と交差する方向に配置された整流板と
を備え、
前記冷媒が液冷媒とガス冷媒とを含む場合において、前記液冷媒と前記ガス冷媒との重量比における前記液冷媒の比率を液比率とすると、
前記整流板には、前記液比率の低い冷媒が流れる領域に位置することになる前記整流板の第1部分から前記液比率の高い冷媒が流れる領域に位置することになる第2部分へ向かって通路抵抗が高くなる態様で、前記冷媒を通過させる冷媒通路が形成された、膨張弁。A valve body including a valve chamber having a valve chamber and an opening communicating with the valve chamber;
A valve element that is inserted into the opening of the valve seat to adjust the opening of the opening,
A first flow path communicating with the valve chamber,
A second flow path communicating with the opening of the valve seat;
Of the first flow path and the second flow path, a flow path in which the refrigerant flows toward the valve chamber, a flow straightening plate arranged in a direction intersecting the direction in which the refrigerant flows,
In the case where the refrigerant includes a liquid refrigerant and a gas refrigerant, when the ratio of the liquid refrigerant in the weight ratio of the liquid refrigerant and the gas refrigerant is the liquid ratio,
In the straightening vane, from the first portion of the straightening vane, which is located in the region where the refrigerant having a low liquid ratio flows, to the second portion, where the refrigerant is flowing in the high liquid ratio, An expansion valve in which a refrigerant passage through which the refrigerant passes is formed in a manner that increases passage resistance.
前記整流板では、
前記第1部分には、前記冷媒通路として第1通路断面積を有する第1冷媒通路が形成され、
前記第2部分には、前記冷媒通路として第2通路断面積を有する第2冷媒通路が形成され、
前記第2通路断面積は、前記第1通路断面積よりも小さい、請求項1記載の膨張弁。The straightening vane has a first thickness,
In the current plate,
A first refrigerant passage having a first passage cross-sectional area is formed as the refrigerant passage in the first portion,
A second refrigerant passage having a second passage cross-sectional area is formed as the refrigerant passage in the second portion,
The expansion valve according to claim 1, wherein the second passage cross-sectional area is smaller than the first passage cross-sectional area.
前記第1部分は第1厚さを有し、
前記第2部分は、前記第1厚さよりも厚い第2厚さを有し、
前記第1部分には、前記冷媒通路として第1通路断面積を有する第1冷媒通路が形成され、
前記第2部分には、前記冷媒通路として第2通路断面積を有する第2冷媒通路が形成され、
前記第1通路断面積と前記第2通路断面積とは、同じに設定された、請求項1記載の膨張弁。In the current plate,
The first portion has a first thickness,
The second portion has a second thickness greater than the first thickness,
A first refrigerant passage having a first passage cross-sectional area is formed as the refrigerant passage in the first portion,
A second refrigerant passage having a second passage cross-sectional area is formed as the refrigerant passage in the second portion,
The expansion valve according to claim 1, wherein the first passage cross-sectional area and the second passage cross-sectional area are set to be the same.
前記整流板では、
前記第1部分には、前記冷媒通路として第1通路断面積を有する第1冷媒通路が形成され、
前記第2部分には、前記冷媒通路として第2通路断面積を有する第2冷媒通路が形成され、
前記第1通路断面積と前記第2通路断面積とは、同じに設定され、
前記第2冷媒通路は、前記第1冷媒通路を流れた前記冷媒に向かって、前記第2冷媒通路を流れた前記冷媒が近づく態様で、前記第1冷媒通路を前記冷媒が流れる方向に対して傾けられた、請求項1記載の膨張弁。The straightening vane has a first thickness,
In the current plate,
A first refrigerant passage having a first passage cross-sectional area is formed as the refrigerant passage in the first portion,
A second refrigerant passage having a second passage cross-sectional area is formed as the refrigerant passage in the second portion,
The first passage cross-sectional area and the second passage cross-sectional area are set to be the same,
The second refrigerant passage is a mode in which the refrigerant flowing through the second refrigerant passage approaches the refrigerant flowing through the first refrigerant passage, with respect to a direction in which the refrigerant flows through the first refrigerant passage. The expansion valve according to claim 1, which is tilted.
前記第2流路となる第2配管と
を含み、
前記第1配管および前記第2配管のうち、水平に配置されて、前記弁室に向かって前記冷媒が流れる配管には、直管が接続され、
前記直管の長さは、前記直管の開口径の5倍以上の長さを有する、請求項1記載の膨張弁。A first pipe serving as the first flow path,
A second pipe serving as the second flow path,
Of the first pipe and the second pipe, a straight pipe is connected to a pipe which is horizontally arranged and in which the refrigerant flows toward the valve chamber,
The expansion valve according to claim 1, wherein the length of the straight pipe is 5 times or more the opening diameter of the straight pipe.
前記第2流路となる第2配管と
を含み、
前記第1配管および前記第2配管のうち、前記弁室に向かって前記冷媒が流れる配管には、前記整流板の前記第2部分が位置する前記配管の周方向位置に目印が設けられた、請求項1記載の膨張弁。A first pipe serving as the first flow path,
A second pipe serving as the second flow path,
Of the first pipe and the second pipe, a pipe in which the refrigerant flows toward the valve chamber is provided with a mark at a circumferential position of the pipe where the second portion of the flow straightening plate is located, The expansion valve according to claim 1.
前記第2流路となる第2配管と
を含み、
前記第1配管および前記第2配管のうち、前記弁室に向かって前記冷媒が流れる配管には、曲げ配管が接続され、
前記整流板は、前記曲げ配管の外周側を流れた前記冷媒が、前記整流板の前記第2部分に形成された前記冷媒通路を流れるように配置された、請求項1〜4のいずれか1項に記載の膨張弁。A first pipe serving as the first flow path,
A second pipe serving as the second flow path,
Among the first pipe and the second pipe, a bending pipe is connected to the pipe through which the refrigerant flows toward the valve chamber,
The said straightening board is arrange|positioned so that the said refrigerant which flowed on the outer peripheral side of the said bending piping may flow through the said refrigerant passage formed in the said 2nd part of the said straightening board. The expansion valve according to item.
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