特開 2020-180772 膨張弁および冷凍サイクルシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-180772(P2020-180772A)

(43)【公開日】2020年11月5日

(54)【発明の名称】膨張弁および冷凍サイクルシステム

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/06 20060101AFI20201009BHJP

   F16K 27/00 20060101ALI20201009BHJP

   F16K 31/68 20060101ALI20201009BHJP

【ＦＩ】

   F25B41/06 H

   F25B41/06 Q

   F16K27/00 Z

   F16K31/68 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-138671(P2019-138671)

(22)【出願日】2019年7月29日

(31)【優先権主張番号】特願2019-84472(P2019-84472)

(32)【優先日】2019年4月25日

(33)【優先権主張国】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 裕正

(72)【発明者】

【氏名】當山 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 祐一

【テーマコード（参考）】

3H051

3H057

【Ｆターム（参考）】

3H051AA03

3H051CC01

3H051FF08

3H057AA12

3H057BB06

3H057CC07

3H057DD05

3H057FA12

3H057HH18

(57)【要約】

【課題】冷凍サイクルシステムにおいて複数の蒸発器の冷却性能を安定化することができる膨張弁、および、該膨張弁を備えた冷凍サイクルシステムを提供する。
【解決手段】一次ポート２２１からハウジング２内に導入された冷媒が凹部２１４内の滞留空間に滞留するとともに、液体成分が液貯留部２１７に貯留される。液貯留部２１７および連通流路２１５がハウジング２内に形成されていることから、液体成分が２つの弁組体３Ａ、３Ｂに分配されて導入される際に、この液体成分が気化しにくく、安定して液体成分が供給される。従って、冷凍サイクルシステム１００Ａにおいて複数の蒸発器１３の冷却性能を安定化することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次側からの高圧の流体を減圧して二次側に送り出す膨張弁であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに収容される複数の弁組体と、を備え、
前記複数の弁組体は、それぞれ、流体を通過させる弁ポートを有する弁本体と、前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、を有し、
前記ハウジングは、下方に開口して流体を受け入れる一次ポートと、前記弁組体ごとに設けられて流体を送り出す二次ポートと、前記一次ポートに連続して流体が滞留する滞留空間と、前記複数の弁組体の前記弁本体を収容する収容部と、を有し、
前記滞留空間は、流体の液体成分を貯留する液貯留部と、流体の気体成分を貯留するガス貯留部と、前記液貯留部と前記複数の収容部とを連通させて前記液体成分を当該複数の収容部に分配する複数の連通流路と、を有することを特徴とする膨張弁。

【請求項2】

前記液貯留部は、前記滞留空間の下側部分であり前記一次ポートよりも側方に拡大して設けられ、
前記ガス貯留部は、前記滞留空間の上側部分であり前記液貯留部よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。

【請求項3】

前記連通流路は、前記液貯留部の底部に連通して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の膨張弁。

【請求項4】

前記滞留空間には、前記一次ポートに連続して上方に延びる流体導入管が設けられ、前記流体導入管の上端が前記連通流路よりも上方に位置することを特徴とする請求項３に記載の膨張弁。

【請求項5】

前記液貯留部には、前記連通流路側に向かうにしたがって容積が小さくなるように容積減少部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の膨張弁。

【請求項6】

前記滞留空間には、前記一次ポートに連続して上方に延びる流体導入管が設けられ、
前記気貯留部が前記流体導入管の上端側に形成されるとともに、前記液貯留部が前記流体導入管の基端側かつ外面側に形成され、
前記流体導入管が、基端側に向かうにしたがって外径が大きくなるように外周面にテーパ部または段部を有することにより、前記容積減少部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の膨張弁。

【請求項7】

前記複数の弁組体は、それぞれダイヤフラムおよび操作室を有して前記弁体を駆動する駆動エレメントと、前記二次ポートに接続された蒸発器の出口側温度に応じて封入ガスにより前記操作室の内圧を変化させる感温筒と、を有し、
前記ハウジングと前記複数の弁組体とによってガス封入方式の温度膨張弁を構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の膨張弁。

【請求項8】

流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させて減圧する請求項１〜７のいずれか１項に記載の膨張弁と、減圧した冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、を備えることを特徴とする冷凍サイクルシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膨張弁および該膨張弁を備えた冷凍サイクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを備える冷凍サイクルシステムとして、複数の温度式膨張弁を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された冷凍サイクルシステムでは、分配器によって分配された冷媒が各膨張弁に導入されるとともに、各膨張弁に対し、負荷機器側熱交換器である蒸発器が設けられている。また、各膨張弁の開度は、蒸発器の出口温度に応じて変化するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−５１４９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された冷凍サイクルシステムでは、分配器によって分配された冷媒が配管を通過して各膨張弁に向かう際に、一部の配管において膨張弁に到達する前の冷媒が気化してしまうことがあった。この場合、各膨張弁に流入する冷媒の状態（液冷媒のみ、気液混合の冷媒、ガス冷媒のみ）が互いに異なり、各膨張弁が接続される蒸発器の冷却性能にアンバランスが生じてしまう可能性がある。さらに、気液混合の冷媒やガス冷媒が膨張弁に導入されると、この膨張弁において適切に過熱度制御されなくなり、蒸発器の冷却性能が不安定になってしまう。

【0005】

本発明の目的は、冷凍サイクルシステムにおいて複数の蒸発器の冷却性能を安定化することができる膨張弁、および、該膨張弁を備えた冷凍サイクルシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の膨張弁は、一次側からの高圧の流体を減圧して二次側に送り出す膨張弁であって、ハウジングと、前記ハウジングに収容される複数の弁組体と、を備え、前記複数の弁組体は、それぞれ、流体を通過させる弁ポートを有する弁本体と、前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、を有し、前記ハウジングは、下方に開口して流体を受け入れる一次ポートと、前記弁組体ごとに設けられて流体を送り出す二次ポートと、前記一次ポートに連続して流体が滞留する滞留空間と、前記複数の弁組体の前記弁本体を収容する収容部と、を有し、前記滞留空間は、流体の液体成分を貯留する液貯留部と、流体の気体成分を貯留するガス貯留部と、前記液貯留部と前記複数の収容部とを連通させて前記液体成分を当該複数の収容部に分配する複数の連通流路と、を有することを特徴とする。

【0007】

以上のような本発明によれば、一次ポートからハウジング内に導入された流体が滞留空間に滞留するとともに、液体成分が液貯留部に貯留される。液貯留部が複数の収容部と連通していることから、液体成分が各収容部に収容された弁組体に供給される。各弁組体において弁ポートを通過した流体は、膨張することで温度低下し、二次ポートから送り出され、冷凍サイクルシステムにおいて蒸発器に流入する。このとき、液貯留部および連通流路がハウジング内に形成されていることから、液体成分が複数の弁組体に分配されて導入される際に、この液体成分が気化しにくく、安定して液体成分が供給される。従って、冷凍サイクルシステムにおいて複数の蒸発器の冷却性能を安定化することができる。

【0008】

この際、本発明の膨張弁では、前記液貯留部は、前記滞留空間の下側部分であり前記一次ポートよりも側方に拡大して設けられ、前記ガス貯留部は、前記滞留空間の上側部分であり前記液貯留部よりも上方に設けられていることが好ましい。このような構成によれば、滞留空間に導入された流体が、上側部分であるガス貯留部に気体成分が貯留され、下側部分である液貯留部に液体成分が貯留される。これにより、ガス貯留部に貯留された気体成分が弁組体に導入されることを抑制することができる。

【0009】

さらに、本発明の膨張弁では、前記連通流路は、前記液貯留部の底部に連通して設けられていることが好ましい。このような構成によれば、液貯留部の底部に溜まった液体成分が収容部に流れ込み、各弁組体に液体成分が分配される。即ち、気体成分が弁組体に導入されることを抑制することができる。

【0010】

さらに、本発明の膨張弁では、前記滞留空間には、前記一次ポートに連続して上方に延びる流体導入管が設けられ、前記流体導入管の上端が前記連通流路よりも上方に位置することがより好ましい。このような構成によれば、流体導入管によって、一次ポートからハウジング内に導入された気液混合状態の流体が連通流路に直接向かうことが阻害される。従って、気体成分が液貯留部に導入されることを抑制し、各弁組体に液体成分を分配することができる。

【0011】

また、本発明の膨張弁では前記液貯留部には、前記連通流路側に向かうにしたがって容積が小さくなるように容積減少部が形成されていてもよい。このような構成によれば、液貯留部の容積を小さくすることにより、液貯留部に液体成分が流れ込んだ際に液位を高くすることができ、液体成分を弁組体に供給しやすくすることができる。さらに、連通流路に向かうにしたがって液貯留部の容積を小さくすることにより、単に液貯留部全体の容積を小さくする構成と比較して、気貯留部と液貯留部との境界部分における開口寸法を確保することができ、液貯留部に流体を流入させやすくすることができる。

【0012】

このとき、本発明の膨張弁では、前記滞留空間には、前記一次ポートに連続して上方に延びる流体導入管が設けられ、前記気貯留部が前記流体導入管の上端側に形成されるとともに、前記液貯留部が前記流体導入管の基端側かつ外面側に形成され、前記流体導入管が、基端側に向かうにしたがって外径が大きくなるように外周面にテーパ部または段部を有することにより、前記容積減少部が形成されていてもよい。

【0013】

このような構成によれば、基端側に向かうにしたがって外径が大きくなるようにテーパ部または段部が形成されていることで、液体成分がテーパ部または段部を伝って流れやすく、この液体成分を連通流路に流入させやすくすることができる。

【0014】

また、本発明の膨張弁では、前記複数の弁組体は、それぞれダイヤフラムおよび操作室を有して前記弁体を駆動する駆動エレメントと、前記二次ポートに接続された蒸発器の出口側温度に応じて封入ガスにより前記操作室の内圧を変化させる感温筒と、を有し、前記ハウジングと前記複数の弁組体とによってガス封入方式の温度膨張弁を構成することが好ましい。このような構成によれば、各弁組体に接続される蒸発器の出口側温度等に差が生じ、弁ポートの開度が互いに異なる場合であっても、開度に応じた適切な量の流体を各弁組体に供給することができる。

【0015】

本発明の冷凍サイクルシステムは、流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させて減圧する上記いずれかに記載の膨張弁と、減圧した冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、を備えることを特徴とする。このような本発明によれば、上記のように複数の弁組体に液冷媒を供給することで、複数の蒸発器の冷却性能を安定化することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の膨張弁および冷凍サイクルシステムによれば、一次ポートからハウジング内に導入された流体の液体成分が、収容部に連通した液貯留部に貯留されることで、冷凍サイクルシステムにおいて複数の蒸発器の冷却性能を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクルシステムを示すシステム図である。

【図2】前記冷凍サイクルシステムに設けられる膨張弁を示す断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクルシステムに設けられる膨張弁を示す断面図である。

【図4】第１の変形例に係る膨張弁の要部を示す断面図である。

【図5】第２の変形例に係る膨張弁の要部を示す断面図である。

【図6】第３の変形例に係る膨張弁の要部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。尚、第２実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。

【0019】

［第１実施形態］
本実施形態の冷凍サイクルシステム１００Ａは、図１に示すように、冷媒（流体）を膨張させて減圧する膨張弁１０と、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒を凝縮する凝縮器１２と、冷媒を蒸発させる蒸発器１３と、を備える。この冷凍サイクルシステム１００Ａは、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機等に用いられる。また、本実施形態では、鉛直方向をＺ方向とし、水平面に沿うとともに互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とする。

【0020】

膨張弁１０は、図２に示すように、１つのハウジング２と、２つの弁組体３Ａ、３Ｂと、を有するガス封入方式の温度膨張弁である。ハウジング２は、ハウジング本体２１と、入口コネクタ２２と、を別体に有する。尚、膨張弁に設けられる弁組体の数および後述する二次ポートの数は、蒸発器の数に応じたものであればよく、３以上であってもよい。

【0021】

ハウジング本体２１は、全体が金属部材によって構成されるとともに、Ｚ方向下方側に開口した入口開口部２１１と、Ｚ方向上方側に開口した２つの収容部２１２と、Ｙ方向に開口した２つの二次ポート２１３と、凹部２１４と、を有する。２つの収容部２１２は、それぞれＺ方向（後述する一次ポート２２１における冷媒の導入方向）に沿って延びる筒状に形成され、Ｚ方向下方の小径部２１２Ａと上方の大径部２１２Ｂとを有しており、大径部２１２Ｂにおいて、各収容部２１２に対応した二次ポート２１３と連通している。尚、二次ポート２１３が開口する方向はＸ方向に限定されず、Ｙ方向やＺ方向、他の方向であってもよい。ハウジング本体２１には、入口開口部２１１からＺ方向上方側（一次ポート２２１から離れた側）に向かって延びるように、凹部２１４が形成されている。凹部２１４は、底部（Ｚ方向上方側）２１４Ａと、底部２１４Ａよりも下方側においてＸＹ平面内で外側に向かうように延びる拡径部２１４Ｂと、を有し、底部２１４Ａに向かうにしたがって内径が小さくなるすり鉢形状を有している。

【0022】

入口コネクタ２２は、全体が金属部材によって構成されるとともに、凝縮器１２の出口側に接続される一次ポート２２１が形成されている。入口コネクタ２２がハウジング本体２１の入口開口部２１１に取り付けられる。尚、ハウジング本体２１と入口コネクタ２２との間にはＯリング２３が設けられ、ハウジング２内部の気密性が保たれる。入口コネクタ２２は、上面部２２２と、一次ポート２２１に連続してＺ方向上方に延びるとともに上面部２２２から突出した流体導入管２２３と、を有する。

【0023】

弁組体３Ａ、３Ｂは、いずれも同様の構成を有しており、以下では弁組体３Ａについて説明する。弁組体３Ａは、弁本体４と、弁体５と、駆動エレメント６と、感温筒７と、によって構成される。

【0024】

弁本体４は、樹脂部材によって構成され、ハウジング本体２１の収容部２１２に収容される。弁本体４のうち小径部２１２Ａに収容される下側部分４１は、Ｚ方向を軸方向とする円筒状に形成され、側面に開口部４１１を有するとともに下端開口に調節ねじ５１が設けられ、調節ばね５２および弁体５を収容する。

【0025】

弁本体４のうち大径部２１２Ｂに収容される上側部分４２は、後述する弁座部４３の上方においてＺ方向に沿って延びる筒状の案内部４２２と、案内部４２２に略直交するように延びる冷媒通過部４２３と、上面に形成された溝状のばね収容部４２４と、を有する。後述する下蓋６２が弁本体４にインサート成形されることにより、下蓋６２の一部である弁座部４３が下側部分４１の内側空間の上方に配置される。ばね収容部４２４と冷媒通過部４２３とは、均圧孔によって連通されている。駆動エレメント６には、後述する下蓋６２とダイヤフラム６３とによって囲まれた下側操作室が形成されており、下側操作室は、ばね収容部４２４を介して冷媒通過部４２３と連通している。尚、ばね収容部４２４と冷媒通過部４２３とは、案内部４２２と後述する連結棒８との間の微小な隙間により連通されていてもよく、この場合には均圧孔が形成されていなくてもよい。即ち、冷媒通過部４２３の圧力に応じた適宜な量の冷媒がばね収容部４２４に導入されるような構成とされていればよい。

【0026】

案内部４２２の内側には、連結棒８が配置され、連結棒８はＺ方向に沿って移動するように案内される。連結棒８の下端部は、弁ポート４３１を通過可能な外径を有するように先細り形状となっている。

【0027】

弁体５は、上面が閉塞されて下面が開口した有底筒状に形成され、上端に形成されたニードル部５３が弁座部材４３に対して接近または離隔することで弁ポート４３１の開度が調節されるようになっている。調節ばね５２は、弁体５に対して下方に設けられて上方への付勢力を付与し、調節ねじ５１によってこの付勢力が調節可能となっている。また、弁体５の上面部には貫通孔５４が形成されており、上面部の両側空間（筒の内側空間およびその上方空間）が連通するようになっている。弁体５の筒部が下側部分４１の上部によって案内されることにより、弁体５は弁本体４に対してＺ方向に移動自在となっている。

【0028】

連結棒８の先端は、弁体５のニードル部５３の先端と常に当接する。後述するように駆動エレメント６によって連結棒８がＺ方向に駆動されることにより、弁体５が連結棒８に従動してＺ方向に移動する。これにより、弁ポート４３１に対するニードル部５３の位置が調節されるようになっている。

【0029】

弁本体４とハウジング本体２１との間には、下側部分４１の上端部に対応する位置と、上側部分４２の上端部に対応する位置と、のそれぞれにＯリング４４、４５が設けられている。これにより、収容部２１２の外部空間に対する気密性が保たれる。また、小径部２１２Ａ内の空間と大径部２１２Ｂ内の空間とが弁ポート４３１以外において連通しないようになっている。

【0030】

膨張弁１０において、一次ポート２２１は凝縮器１２から冷媒を受け入れ、この冷媒は、収容部２１２に導入された後、弁本体４の下側部分４１の開口部４１１および調節ねじ５１の貫通孔５１１、弁体５の貫通孔５４、弁ポート４３１および冷媒通過部４２３をこの順で通過し、二次ポート２１３から蒸発器１３に送り出される。尚、本実施形態では、下側部分４１の開口部４１１および調節ねじ５１の貫通孔５１１の両方により、下側部分４１内に冷媒を導入しているが、開口部４１１と貫通孔５１１とのうちいずれか一方のみを形成し、一方のみにより下側部分４１内に冷媒を導入する構成としてもよい。

【0031】

駆動エレメント６は、上蓋６１と、下蓋６２と、ダイヤフラム６３と、を有し、当金６４および連結棒８を介して弁体５を駆動する。平面視円状のダイヤフラム６３の外縁部が上蓋６１と下蓋６２とによって挟み込まれて溶接されることにより、ダイヤフラム６３と上蓋６１との間に操作室６６が形成される。操作室６６の下方には、上記のように下蓋６２とダイヤフラム６３とによって囲まれた下側操作室が形成される。

【0032】

下蓋６２は、プレス加工により成形され、Ｚ方向に沿って延びる孔付筒部と、弁座部４３を構成する孔付有底部と、を有し、この筒部および有底部が弁本体４にインサート成形されている。当金６４は、ダイヤフラム６３の下面に設けられるとともに、連結棒８の上端部がカシメ等により接続される。即ち、ダイヤフラム６３の変形が、当金６４を介して連結棒８に伝達されるようになっている。

【0033】

また、弁本体４にはコイルばね６５が配置され、コイルばね６５は、弁本体４のばね収容部４２４に収容され、その上端部が当金６４に当接する。即ち、コイルばね６５は、当金６４を介してダイヤフラム６３に対して上方への付勢力を付与する。

【0034】

操作室６６または下側操作室の内圧が上昇または低下すると、操作室６６が膨張または収縮するようにダイヤフラム６３が変形する。ダイヤフラム６３の変形に伴い、連結棒８がＺ方向に移動する。具体的には、例えば、操作室６６の内圧が低下した場合、ダイヤフラム６３に対して上側から加わる下方向への力（内圧相当荷重）が低下し、ダイヤフラム６３に対して下側から加わる上方向への力（二次圧力相当荷重とコイルばね６５の荷重と調節ばね５２の荷重との総和)を下回ると、操作室６６が収縮するようにダイヤフラム６３が変形する。これにより、連結棒８がＺ方向上側に移動し、弁開度が小さくなる。

【0035】

ハウジング本体２１には、抜け止め部材６７が取り付けられており、上蓋６１の外縁部の上面が抜け止め部材６７によって係止されることにより、駆動エレメント６および弁本体４が収容部２１２から脱落しないようになっている。尚、抜け止め部材６７は、例えばバネ材により構成されることで弾性を有することにより、Ｚ方向において駆動エレメント６をハウジング本体２１に押し付けるような力を付与し、これにより駆動エレメント６をハウジング本体２１に密着させて隙間が生じないようにすることが好ましい。また、このように抜け止め部材６７が弾性を有する場合、開口部４１１および貫通孔５１１の位置を安定化させることができる。

【0036】

感温筒７は、蒸発器１３の出口近傍に配置される。感温筒７の内部空間と操作室６６の内部空間とは、キャピラリチューブ９を介して連通するとともに封入ガスが封入されている。尚、封入ガスは、冷凍サイクルシステム１００Ａにおいて循環する装置冷媒と同一のガスであってもよいし、装置冷媒と同一または類似した温度圧力特性を有するガスであってもよいし、不活性ガスが混合されていてもよい。

【0037】

感温筒７内の封入ガスは、蒸発器１３の出口側温度に応じて温度変化し、感温筒７の内圧が変化する。これに伴い、キャピラリチューブ９を介して操作室６６の内圧も変化し、上記のようにダイヤフラム６３が変形する。

【0038】

ハウジング２は、１個の一次ポート２２１および弁組体３Ａ、３Ｂごとに二次ポート２１３を有する（計２個の二次ポート２１３を有する）とともに、２つの弁組体３Ａ、３Ｂの弁本体４、弁体５および駆動エレメント６を収容する。これにより、ハウジング２および弁組体３Ａ、３Ｂがガス封入方式の温度膨張弁を構成する。尚、本実施形態ではハウジング２が１個の一次ポート２２１を有するものとするが、ハウジングが複数の一次ポートを有していてもよい。例えば、２個の一次ポートに対してそれぞれ２つの弁組体および２個の二次ポート（計４つの弁組体および計４個の二次ポート）が設けられる構成としてもよいし、４個の一次ポートに対してそれぞれ１つの弁組体および１個の二次ポート（計４つの弁組体および計４個の二次ポート）が設けられる構成としてもよい。このとき、ハウジングは、冷凍サイクルシステムに設けられる蒸発器の数に応じた（例えば同数の）二次ポートを有していればよい。

【0039】

以下に、ハウジング２に形成される冷媒の流路の詳細について説明する。ハウジング本体２１に入口コネクタ２２が取り付けられると、流体導入管２２３が凹部２１４内に配置される。流体導入管２２３が拡径部２１４Ｂの下方に配置され、流体導入管２２３の上端と拡径部２１４Ｂとの間に、ＸＹ平面に沿った方向に流体が通過可能な通過部２４が形成される。収容部２１２の小径部２１２Ａは、Ｚ方向下方側（一次ポート２２１側）端部に開口部２１２Ｃを有する。開口部２１２Ｃは、Ｘ方向から見て流体導入管２２３によって覆われる。

【0040】

このような凹部２１４内の空間全体が、一次ポート２２１に連続して冷媒が滞留する滞留空間となる。さらに、入口コネクタ２２の上面部２２２の上方かつ流体導入管２２３よりも低い位置の領域のうち、収容部２１２と凹部２１４とを区画する界壁２１６よりも一次ポート２２１側の部分が液貯留部２１７となり、界壁２１６の下方側に位置する領域が連通流路２１５となる。即ち、流体導入管２２３の上端が連通流路２１５よりも上方に位置する。また、凹部２１４のうち流体導入管２２３よりもＺ方向上方の領域がガス貯留部２１８となる。

【0041】

液貯留部２１７は、凹部２１４内に形成される滞留空間の下側部分であり、且つ、一次ポート２２１に対してＸＹ平面において外側に形成されており、即ち、一次ポート２２１の開口面積よりも側方に拡大されたものである。また、ガス貯留部２１８は、凹部２１４内に形成される滞留空間の上側部分である。また、収容部２１２の底面と入口コネクタ２２の上面部２２２とが略同一平面上に配置されており、連通流路２１５が液貯留部２１７の底部に連通して設けられている。

【0042】

上記のように、滞留空間を形成する凹部２１４は、冷媒の液体成分を貯留可能な液貯留部２１７と、気体成分を貯留可能なガス貯留部２１８と、を有し、連通流路２１５によって液貯留部２１７と収容部２１２とが連通されている。ハウジング２は、弁組体３Ａ、３Ｂの各収容部２１２に対応した計２つの連通流路２１５と、２つの連通流路２１５の全てと連通した１つの凹部２１４と、を有しており、即ち、凹部２１４は、２つの収容部２１２に共通して設けられている。これにより、液貯留部２１７に貯留された液体成分が連通流路２１５を通過し、複数の収容部２１２に分配されるようになっている。尚、図２では、流体導入管２２３のＸ方向両側に液貯留部２１７が形成されているが、Ｘ方向両側に液貯留部２１７は連通しており、Ｘ方向両側において液面高さが略等しくなる。即ち、弁組体３Ａ、３Ｂのいずれかにおいて弁ポート４３１の開度が急に大きくなり、Ｘ方向一方側において液貯留部２１７の液面高さが低下した場合、他方側から液体成分が速やかに補充される。

【0043】

上記のようなハウジング２において、一次ポート２２１から導入された冷媒は、流体導入管２２３を通過してＺ方向上方側に向かって流れ、凹部２１４の底部２１４Ａまたは界壁２１６に衝突する。尚、凝縮器１２の出口側において冷媒は基本的に液体となっているが、膨張弁１０に導入されるまでの間に一部が気化することがある。冷媒の熱がハウジング本体２１によって奪われることにより、冷媒中の液体成分の少なくとも一部が凝縮して液体成分となってもよく、液体成分は界壁２１６を伝って下降する。

【0044】

凹部２１４内に流入した冷媒は、液体成分と気体成分とが分離され、液体成分が下方に向かい、気体成分が上方に向かうことにより、液相と気相とが形成される。このような状態でさらに流入した冷媒は、気体成分が液相中を上昇して気相に向かい、液体成分が液相に留まる。このようにして、冷媒の液体成分が液貯留部２１７に貯留され、気体成分がガス貯留部２１８に貯留される。

【0045】

２つの連通流路２１５が略同一高さに設けられ、２つの収容部２１２の開口部２１２Ｃが略同一高さに設けられている。これにより、液貯留部２１７に貯留された液体成分の各収容部２１２への供給可能量が略等しくなる。即ち、各収容部２１２に対する液体成分の流れ込みやすさが略等しい。尚、各収容部２１２に実際に流れ込む液体成分の量は、それぞれの弁ポート４３１の開度によって決まる。

【0046】

尚、本実施形態では、凹部２１４は、以下に説明するようにＺ方向上方に延びているが、底部２１４Ａの位置は以下に限定されるものではない。二次ポート２１３は、大径部２１３Ａおよび小径部２１３Ｂを有し、大径部２１３Ａおよび小径部２１３Ｂのそれぞれの内側に位置するように出口コネクタが取り付けられ、出口コネクタの内径が有効二次ポート径となる。有効二次ポート径は、冷媒通過部４２３の内径と略等しい。本実施形態では、凹部２１４の底部２１４Ａは、大径部２１３Ａの上端よりもＺ方向上方側に位置している。即ち、滞留空間は、二次ポート２１３よりも一次ポート２２１から離れた位置まで延びている。

【0047】

ここで、膨張弁１０の詳細な動作について説明する。まず、蒸発器１３の出口側温度が低下した場合、感温筒７内の封入ガスの温度が低下し、感温筒７の内圧が低下する。これにより、操作室６６の内圧も低下し、操作室６６が収縮するようにダイヤフラム６３が上方に向かって変形する。ダイヤフラム６３の変形に伴い、連結棒８が上方に向かって移動し、さらに弁体５も上方に向かって移動する。即ち、弁体５のニードル部５３が弁座部材４３に接近し、弁ポート４３１の開度が小さくなり、通過する冷媒の流量が減少する。このように、蒸発器１３の出口側温度が低下した場合には、膨張弁１０を通過する冷媒の流量が減少し、膨張弁１０による冷却作用が低下する。

【0048】

一方、蒸発器１３の出口側温度が上昇した場合、感温筒７内の封入ガスの温度が上昇し、感温筒７の内圧が上昇する。これにより、操作室６６の内圧も上昇し、操作室６６が膨張するようにダイヤフラム６３が下方に向かって変形する。ダイヤフラム６３の変形に伴い、連結棒８が下方に向かって移動し、さらに弁体５も下方に向かって移動する。即ち、弁体５のニードル部５３が弁座部材４３から遠ざかり、弁ポート４３１の開度が大きくなり、通過する冷媒の流量が増加する。このように、蒸発器１３の出口側温度が上昇した場合には、膨張弁１０を通過する冷媒の流量が増加し、膨張弁１０による冷却作用が上昇する。

【0049】

以上の本実施形態によれば、一次ポート２２１からハウジング２内に導入された冷媒が凹部２１４内の滞留空間に滞留するとともに、液体成分が液貯留部２１７に貯留される。液貯留部２１７および連通流路２１５がハウジング２内に形成されていることから、液体成分が２つの弁組体３Ａ、３Ｂに分配されて導入される際に、この液体成分が気化しにくく、安定して液体成分が供給される。従って、冷凍サイクルシステム１００Ａにおいて複数の蒸発器１３の冷却性能を安定化することができる。

【0050】

また、液体成分が２つの弁組体３Ａ、３Ｂに分配されて導入される際に気化しにくいことから、一次ポート２２１から導入される冷媒の総量が低下した場合でも、複数の蒸発器１３の冷却性能を安定化することができる。さらに、２つの弁組体３Ａ、３Ｂのうち一方において弁ポート４３１の開度が極端に大きい場合であっても、他方において冷媒の供給量不足が生じにくい。

【0051】

また、液貯留部２１７が滞留空間の上側部分でありガス貯留部２１８が下側部分であることで、ガス貯留部２１８に気体成分が貯留され、液貯留部２１７に液体成分が貯留される。これにより、液貯留部２１７から各弁組体３Ａ、３Ｂに気体成分が導入されることを抑制することができる。

【0052】

また、収容部２１２に連通した連通流路２１５が液貯留部２１７の底部に連通していることで、液貯留部２１７の底部に溜まった液体成分が収容部２１２に流れ込み、各弁組体３Ａ、３Ｂに気体成分が導入されることを抑制することができる。

【0053】

また、一次ポート２２１に連続して流体導入管２２３がＺ方向上方に延び、流体導入管２２３の上端が連通流路２１５よりも上方に位置することで、流体導入管２２３によって、一次ポート２２１からハウジング２内に導入された気液混合状態の冷媒が連通流路２１５に直接向かうことが阻害される。従って、気体成分が液貯留部２１７に導入されることを抑制し、各弁組体３Ａ、３Ｂに液体成分を分配することができる。

【0054】

［第２実施形態］
本実施形態の冷凍サイクルシステムは、図３に示すような膨張弁１０Ｂを備える。本実施形態の膨張弁１０Ｂでは、第１実施形態の膨張弁１０に対し、流体導入管２２３Ｂの形状および配置が異なっている。

【0055】

即ち、第１実施形態の膨張弁１０では、凹部２１４の拡径部２１４Ｂのうち最も内側の部分と、流体導入管２２３の上端面と、がＺ方向に並ぶように配置されているのに対し、本実施形態の膨張弁１０Ｂでは、流体導入管２２３Ｂの上端面が拡径部２１４Ｂのうち最も内側の部分に対してさらに内側に設けられている。これにより、流体導入管２２３Ｂと拡径部２１４Ｂとの間には、Ｚ方向に沿って流体が通過可能な通過部２４Ｂが形成される。

【0056】

また、流体導入管２２３Ｂの外周面には、テーパ部２２４が形成されている。テーパ部２２４は、流体導入管２２３Ｂの上端から基端の全体に亘って形成されるとともに、上端から基端に向かうにしたがって流体導入管２２３Ｂの外径が徐々に大きくなるように形成されている。

【0057】

本実施形態においても、凹部２１４内の空間全体が滞留空間となり、入口コネクタ２２の上面部２２２の上方かつ流体導入管２２３Ｂよりも低い位置の領域のうち、収容部２１２と凹部２１４とを区画する界壁２１６よりも一次ポート２２１側の部分が液貯留部２１７となり、凹部２１４のうち流体導入管２２３ＢよりもＺ方向上方の領域がガス貯留部２１８となる。

【0058】

即ち、テーパ部２２４は液貯留部２１７に形成されている。さらに、テーパ部２２４が形成されていることにより、テーパ部が形成されない構成と比較して、連通流路２１５側に向かうにしたがって液貯留部２１７の容積が小さくなっており、容積減少部が形成されている。

【0059】

以上の本実施形態によれば、前記第１実施形態と同様に、液貯留部２１７および連通流路２１５がハウジング２内に形成されていることから、安定して液体成分が供給され、冷凍サイクルシステム１００Ａにおいて複数の蒸発器１３の冷却性能を安定化することができる。

【0060】

さらに、液貯留部２１７の容積を小さくする容積減少部が形成されていることで、液貯留部２１７に液体成分が流れ込んだ際に液位を高くすることができ、液体成分を弁組体３Ａ、３Ｂに供給しやすくすることができる。さらに、連通流路２１５に向かうにしたがって液貯留部２１７の容積を小さくすることにより、単に液貯留部全体の容積を小さくする構成と比較して、ガス貯留部２１８と液貯留部２１７との境界部分である通過部２４Ｂにおける開口寸法を確保することができ、液貯留部２１７に流体を流入させやすくすることができる。

【0061】

また、上端から基端に向かうにしたがって流体導入管２２３Ｂの外径が大きくなるように流体導入管２２３Ｂの外周面にテーパ部２２４が形成されていることで、液体成分がテーパ部２２４を伝って流れやすく、この液体成分を連通流路２１５に流入させやすくすることができる。

【0062】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、滞留空間の上側部分にガス貯留部２１８が形成されるとともに下側部分に液貯留部２１７が形成され、連通流路２１５が液貯留部２１７に連通しているものとしたが、このような構成に限定されず、液貯留部に貯留された液体成分が連通流路を通過して収容部に向かうような構成であればよい。

【0063】

また、前記実施形態では、ハウジング２と２つの弁組体３Ａ、３Ｂとによってガス封入均圧式の温度膨張弁が構成されるものとしたが、本発明の膨張弁はガス封入均圧式に限定されない。即ち、膨張弁は、駆動エレメント６や感温筒７によって弁ポート４３１の開度を調節する構成に限定されず、ステッピングモータ等のモータの駆動によって弁ポートの開度を調節する構成としてもよいし、弁体に加わる弁ポートの前後の圧力差によって弁体を駆動し、弁ポートの開度を変更する構成としてもよく、冷媒を減圧、膨張させる絞り装置であればよい。

【0064】

また、前記第２実施形態では、流体導入管２２３Ｂの外周面のテーパ部２２４によって液貯留部２１７に容積減少部が形成されているものとしたが、他の構成によって容積減少部が形成されていてもよい。例えば第１の変形例として図４に示すように、上端から基端に向かうにしたがって流体導入管２２３Ｃの外径が複数段階で大きくなるように、流体導入管２２３Ｃの外周面に段部２２５が形成されていてもよい。このような構成においても、連通流路２１５に向かうにしたがって液貯留部２１７の容積を小さくする容積減少部が形成され、液体成分を弁組体３Ａ、３Ｂに供給しやすくすることができるとともに、液貯留部２１７に流体を流入させやすくすることができる。また、液体成分が段部２２５を伝って流れやすく、この液体成分を連通流路２１５に流入させやすくすることができる。

【0065】

また、第２の変形例として図５に示すように、流体導入管２２３Ｄの基端部における外周面に、上端から基端に向かうにしたがって流体導入管２２３Ｄの外径が徐々に大きくなるようにテーパ部２２６が形成されていてもよい。第２の変形例において、流体導入管２２３Ｄのうちテーパ部２２６よりも上方の部分は外径が略一定となっている。また、テーパ部２２６は、上方から見て凹状の曲面となっている。このような構成においても、連通流路２１５に向かうにしたがって液貯留部２１７の容積を小さくする容積減少部が形成され、液体成分を弁組体３Ａ、３Ｂに供給しやすくすることができるとともに、液貯留部２１７に流体を流入させやすくすることができる。また、液体成分がテーパ部２２６を伝って流れやすく、この液体成分を連通流路２１５に流入させやすくすることができる。

【0066】

また、第３の変形例として図６に示すように、流体導入管２２３Ｅの上端部における外周面に、上端から基端に向かうにしたがって流体導入管２２３Ｅの外径が徐々に大きくなるようにテーパ部２２７が形成されていてもよい。第３の変形例において、流体導入管２２３Ｅのうちテーパ部２２７よりも下方の部分は外径が略一定となっている。また、テーパ部２２７は、上方に凸の曲面となっている。このような構成においても、連通流路２１５に向かうにしたがって液貯留部２１７の容積を小さくする容積減少部が形成され、液体成分を弁組体３Ａ、３Ｂに供給しやすくすることができるとともに、液貯留部２１７に流体を流入させやすくすることができる。また、液体成分がテーパ部２２７を伝って流れやすく、この液体成分を連通流路２１５に流入させやすくすることができる。

【0067】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0068】

１００Ａ 冷凍サイクルシステム
１０ 膨張弁
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 蒸発器
２ ハウジング
２１２ 収容部
２１３ 二次ポート
２１４ 凹部（滞留空間）
２１５ 連通流路
２１７ 液貯留部
２１８ ガス貯留部
２２１ 一次ポート
２２３ 流体導入管
２２４、２２６、２２７ テーパ部
２２５ 段部
３Ａ、３Ｂ 弁組体
４ 弁本体
４３１ 弁ポート
５ 弁体
６ 駆動エレメント
６３ ダイヤフラム
６６ 操作室
７ 感温筒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】