JP2002162132A - 双方向型電磁弁および空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房モード時と暖房モード時の何れにおいて
も弁閉状態を安定維持できる双方向型電磁弁を提供する
こと。 【解決手段】 第２の入出口ポート１３より第１の入出
口ポート１２へ向けて流体が流れるモードにおいて、主
弁体１８が弁閉位置にある状態においては、副弁体３５
が第２の入出口ポート１３の側の流体圧により開弁し、
弁閉維持用圧力室３０に第２の入出口ポート１３の側の
流体圧が導入され、この流体圧によって主弁体１８が弁
閉位置に位置する弁閉状態を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、双方向型電磁弁
および空気調和機に関し、特に、サイクルドライ（除
湿）モードを有する空気調和機で使用される双方向型電
磁弁およびサイクルドライモードを有する空気調和機に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】除湿運転を行える空気調和機として、室
内交換器が２分割され、その２個の室内交換器間に、弁
閉状態で、絞り弁となるような電磁弁（サイクルドライ
弁）が設けられ、除湿運転時には、絞り弁として作用す
る電磁弁を冷媒が流れることにより、２分割された室内
交換器のうちの上流側の室内交換器を凝縮器、下流側の
室内交換器を蒸発器とし、室内空気に対して下流側の室
内交換器によって冷却・除湿を行い、上流側の室内交換
器によって加熱を行い、温度を下げずに除湿を行うこと
ができる空気調和機が知られている。

【０００３】この種の空気調和機は、特開平２−１８３
７７６号公報、特開平７−９１７７８号（特許第３０４
７７０２号公報、特開平１１−５１５１４号公報等に示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来より知られている
サイクルドライ用の電磁弁は、冷房モード時には、弁体
に対して冷媒圧が弁閉方向に作用し、大きい弁閉力を要
することなく、弁閉状態が維持され、サイクルドライモ
ード時（除湿運転時）に必要な絞り弁として有効に作用
するが、ヒートポンプによる暖房モード時には、サイク
ルドライ用の電磁弁に対して冷媒が、冷房モード時とは
逆方向に流れ、弁体に対して冷媒圧が弁開方向に作用
し、大きい弁閉力が与えられていないと、弁閉状態が維
持されず、絞り弁として作用することができない。

【０００５】このため、従来のものでは、暖房時の窓ガ
ラスや壁面の結露を除去、防止したり、室内で洗濯物を
乾燥したりするための、暖房モードで除湿を行う暖房時
サイクルドライモードを得ることができない。

【０００６】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、冷房モード時と暖房モード時の
何れにおいても、すなわち冷媒のような流体の流れ方向
が反転しても弁閉状態を安定維持できる双方向型電磁
弁、および冷房モード時と暖房モード時の何れにおいて
も除湿運転を行うことができる空気調和機を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による双方向型電磁弁は、第１の入出口
ポートと第２の入出口ポートとの間に弁ポートが設けら
れ、前記第１の入出口ポートの側に形成された弁室に主
弁体が設けられ、前記主弁体は、前記弁ポートの周りに
画定されている弁座に着座した弁閉位置と前記弁座より
離れた弁開位置との間に移動可能になっており、前記主
弁体と連結されて当該主弁体を前記弁開位置と前記弁閉
位置との間に駆動するプランジャを含む電磁式駆動手段
が設けられ、前記プランジャの背部に弁閉維持用圧力室
が画定され、前記弁閉維持用圧力室に前記第２の入出口
ポートの側の流体圧を導く流体圧通路が形成され、前記
流体圧通路の途中に、前記第２の入出口ポートの側の流
体圧を及ぼされることにより開弁する副弁体が設けら
れ、前記第１の入出口ポートより前記第２の入出口ポー
トへ向けて流体が流れるモードにおいて、前記主弁体が
前記弁閉位置に位置する状態で、前記弁室に導入された
前記第１の入出口ポート側の流体圧により前記主弁体が
前記弁閉位置に位置する弁閉状態を維持すると共に、前
記第２の入出口ポートより前記第１の入出口ポートへ向
けて流体が流れるモードにおいて、前記主弁体が前記弁
閉位置にある状態において、前記副弁体が前記第２の入
出口ポートの側の流体圧により開弁し、弁閉維持用圧力
室に前記第２の入出口ポートの側の流体圧が導入され、
当該流体圧によって前記主弁体が前記弁閉位置に位置す
る弁閉状態を維持するものである。

【０００８】この構成によれば、第１の入出口ポートよ
り第２の入出口ポートへ向けて流体が流れるモードで
は、主弁体が弁閉位置にある状態において、その流体圧
は弁室にて主弁体に対して弁閉方向に直接作用し、これ
に対し、第２の入出口ポートより第１の入出口ポートへ
向けて流体が流れるモードにおいては、主弁体が弁閉位
置にある状態において、その流体圧は主弁体に対して弁
開方向に直接作用するが、その流体圧により副弁体が開
弁し、弁閉維持用圧力室に第２の入出口ポートの側の流
体圧が導入され、弁閉維持用圧力室に導入された流体圧
が主弁体に対して弁閉方向に作用し、何れのモードで
も、主弁体が弁閉位置に位置する弁閉状態が安定維持さ
れる。

【０００９】この発明による双方向型電磁弁では、前記
流体圧通路は前記主弁体を弁リフト方向に貫通して形成
され、前記副弁体は前記主弁体に組み込まれている構成
にすることができ、小型化設計が可能になる。

【００１０】また、この発明による双方向型電磁弁は、
前記電磁式駆動手段が、内部ばねを含む電磁ソレノイド
装置により構成され、非通電時には内部ばねのばね力に
より前記主弁体を前記弁開位置へ駆動し、通電時には内
部ばねのばね力に抗して前記主弁体を前記弁閉位置へ駆
動する常開型のものとすることができ、電力消費量の低
減を図ることができる。

【００１１】また、この発明による双方向型電磁弁は、
前記弁閉位置に位置する前記主弁体と前記弁座との間に
形成される間隙により、前記主弁体の前記閉弁位置にお
いて前記第１の入出口ポートと前記第２の入出口ポート
との間に微少流量の流れが確保される絞り状態が得られ
る構成にすることができ、双方向型の絞り弁を構成する
ことが可能になる。

【００１２】また、上述の目的を達成するために、この
発明による空気調和機は、圧縮機と、室外熱交換器と、
第１の室内交換器と、第２の室内熱交換器と、これらを
ループ接続する冷媒通路と、前記室外熱交換器と前記第
１の室内交換器との間の冷媒通路に設けられた膨張弁
と、冷房モードと暖房モードとの切換のためにループ接
続された冷媒通路における冷媒の流れ方向を反転する四
方弁とを有し、前記第１の室内交換器と前記第２の室内
熱交換器との間に上述の発明による双方向型電磁弁が接
続され、冷房モードと暖房モードの何れにおいても、前
記双方向型電磁弁が弁閉状態になることにより、除湿運
転が行えるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明によ
る双方向型電磁弁の一つの実施の形態を示している。双
方向型電磁弁は、全体を符号１０により示されており、
金属等により構成された弁ハウジング１１を有してい
る。

【００１４】弁ハウジング１１は、第１の入出口ポート
１２と、第２の入出口ポート１３と、第１の入出口ポー
ト１２と第２の入出口ポート１３との間に形成された弁
室１４および弁ポート１５とを有している。弁ポート１
５の周りには円環状の弁座部１６が画定されており、弁
座部１６には後述する主弁体１８と共働して絞り通路を
画定する逃げ溝１７が弁座周方向の複数箇所に設けられ
ている。

【００１５】弁室１４は第１の入出口ポート１２の側に
あり、弁室１４には主弁体１８が図にて上下方向（弁リ
フト方向）に移動可能に設けられている。主弁体１８
は、弁ポート１５の周りに画定されている弁座部１６に
着座して逃げ溝１７により微少流量の流れを確保する絞
り状態を得る弁閉位置（図３、図４参照）と、弁座部１
６より離れた弁開位置（図１、図２参照）との間に移動
可能になっている。

【００１６】弁ハウジング１１には電磁ソレノイド装置
２０が取り付けられている。電磁ソレノイド装置２０
は、弁ハウジング１１の上部に一体形成されたプランジ
ャチューブ部２１と、プランジャチューブ部２１内の底
部に固定された吸引子２２と、プランジャチューブ部２
１内に移動可能に設けられたプランジャ２３と、プラン
ジャチューブ部２１の上端部に取り付けられたコイルガ
イド部材２４と、プランジャ２３の外側に設けられ、ボ
ルト２５によってコイルガイド部材２４に固定された電
磁コイル部２６および外凾２７と、吸引子２２とプラン
ジャ２３との間に設けられた内部ばね２８と、プランジ
ャ２３に設けられたストップリング２９とを有してい
る。

【００１７】主弁体１８のステム部１９は、吸引子２２
を貫通し、上端部１９ａにてプランジャ２３とかしめ結
合されている。これにより、電磁ソレノイド装置２０
は、電磁コイル部２６に通電が行われていない非通電時
には、内部ばね２８のばね力によってプランジャ２３と
共に主弁体１８を上方（弁開方向）へ駆動し、これに対
し、電磁コイル部２６に通電が行われている通電時に
は、プランジャ２３が内部ばね２８のばね力に抗して吸
引子２２側に磁気的に吸引されることにより、主弁体１
８を下方（弁閉方向）へ駆動する。

【００１８】すなわち、電磁ソレノイド装置２０は、非
通電時には内部ばね２８のばね力により主弁体１８を弁
座部１６より離れた弁開位置へ駆動し、通電時には内部
ばね２８のばね力に抗して主弁体１８を弁座部１６に着
座させて逃げ溝１７により微少流量の流れを確保する絞
り状態を得る弁閉位置へ駆動する常開型になっている。

【００１９】プランジャ２３は、カップ形状をなしてお
り、背部側にコイルガイド部材２４との間に弁閉維持用
圧力室３０を画定している。プランジャ２３の外周に
は、弁閉維持用圧力室３０の気密性を得るためのシール
リング３１が取り付けられている。弁閉維持用圧力室３
０におけるプランジャ２３の有効径は弁ポート１５の有
効径より大きく、弁閉維持用圧力室３０に導入される流
体圧はプランジャ２３に対して主弁体１８を弁閉位置へ
付勢する方向に作用する。

【００２０】主弁体１８には、弁閉維持用圧力室３０に
連通する内部通路（流体圧通路）３２が弁リフト方向に
貫通形成されている。内部通路３２は下端側にて第２の
入出口ポート１３と対向する主弁体底部の開口３３によ
って第２の入出口ポート１３に向けて開口している。

【００２１】内部通路３２には、リング状の弁座部材３
４と、弁座部材３４に対して離接することにより内部通
路３２の連通遮断を行う副弁体３５と、副弁体３５を弁
閉方向に付勢する弁閉ばね３６とが組み込まれている。
副弁体３５は、主弁体１８が弁閉状態にある状態におい
て、第２の入出口ポート１３の側の流体圧を弁開方向に
及ぼされ、この流体圧によって開弁する。なお、副弁体
３５が弁開すると、弁座部材３４、副弁体３５と内部通
路３２との間隙、副弁体３５に形成された孔３５ａ、３
５ｂを介して内部通路３２が連通状態になる。

【００２２】プランジャ２３には一般的な電磁弁として
のプランジャ内圧逃がし用のブリード孔３７が形成され
ている。このブリード孔３７が形成されていることで、
電磁ソレノイド装置２０の通電停止時に、磁気的に吸引
されているプランジャ２３の内部ばね２８のばね力によ
る吸引子２２からの離間が、弁閉維持用圧力室３０内の
流体圧によりよって阻止されてしまうことがなくなる。
なお、ブリード孔３７は、弁閉維持用圧力室３０が有効
に作用するよう、副弁体３５が弁開している状態で内部
通路３２を流れる流体の流量よりブリード流量が小流量
になるように口径を設定されている。

【００２３】つぎに、上述の構成による双方向型電磁弁
１０の動作について説明する。 （第１の入出口ポート１２より第２の入出口ポート１３
へ向けて流体（冷媒）が流れるモード（冷房モード）
時）電磁ソレノイド装置２０に通電が行われていない状
態では、図１及び図２に示されているように、電磁ソレ
ノイド装置２０の内部ばね２８のばね力によってプラン
ジャ２３と共に主弁体１８が持ち上げられて弁座部１６
より離れ、全開の実質的な絞り作用がない弁開状態が得
られる。

【００２４】電磁ソレノイド装置２０に通電が行われる
と、図３に示されているように、内部ばね２８のばね力
に抗してプランジャ２３が吸引子２２側に磁気的に吸引
され、主弁体１８が弁閉方向へ駆動され、主弁体１８が
弁座部１６に着座する。この弁閉状態では、逃げ溝１７
により微少流量の流れを確保する絞り状態が得られる。
また、この弁閉状態では、第１の入出口ポート１２より
弁室１４に流入する一次圧が主弁体１８に対してこれを
弁座部１６に押し付ける方向に作用し、主弁体１８の弁
閉状態が安定維持される。

【００２５】なお、この弁閉状態では、第２の入出口ポ
ート１３の側は、下流側で、低圧状態（二次圧）になっ
ているから、副弁体３５が弁開することがないし、その
必要もない。

【００２６】（第２の入出口ポート１３より第１の入出
口ポート１２へ向けて流体（冷媒）が流れるモード（暖
房モード）時）電磁ソレノイド装置２０に通電が行われ
ていない状態では、図１及び図２に示されているよう
に、電磁ソレノイド装置２０の内部ばね２８のばね力に
よってプランジャ２３と共に主弁体１８が持ち上げられ
て弁座部１６より離れ、全開の実質的な絞り作用がない
弁開状態が得られる。

【００２７】電磁ソレノイド装置２０に通電が行われる
と、図４に示されているように、内部ばね２８のばね力
に抗してプランジャ２３が吸引子２２側に磁気的に吸引
され、主弁体１８が弁閉方向へ駆動され、主弁体１８が
弁座部１６に着座する。この弁閉状態では、逃げ溝１７
により微少流量の流れを確保する絞り状態が得られる。

【００２８】この弁閉状態では、第２の入出口ポート１
３の一次圧が主弁体１８に対して弁開方向に作用する
が、次の動作により、この場合も、弁閉状態が安定維持
される。

【００２９】主弁体１８が弁座部１６に着座すると、第
２の入出口ポート１３の流体圧が副弁体３５に作用し、
副弁体３５が弁閉ばね３６のばね力に抗して弁開し、内
部通路３２の連通が確立する。これにより、弁閉維持用
圧力室３０に第２の入出口ポート１３の一次圧が入り、
一次圧がプランジャ２３に対して弁閉方向に作用し、主
弁体１８が弁座部１６に押し付けられ、主弁体１８の弁
閉状態が安定維持される。

【００３０】図５はこの発明による空気調和機の一つの
実施の形態を示している。この空気調和機は、圧縮機５
０と、室外熱交換器５１と、第１の室内交換器５２と、
第２の室内熱交換器５３と、これらをループ接続する冷
媒通路５５〜６３と、室外熱交換器５１と第１の室内交
換器５２との間の冷媒通路（５７、５８、５９）に設け
られた膨張弁５４と、冷房モードと暖房モードとの切換
のためにループ接続された冷媒通路５５〜６３における
冷媒の流れ方向を反転する四方弁６４とを有している。

【００３１】第１の室内交換器５２と第２の室内熱交換
器５３との間の冷媒通路６０には上述した構成による双
方向型電磁弁１０が接続されている。この場合、双方向
型電磁弁１０の第１の入出口ポート１２は第１の室内交
換器５２の出口側に接続され、第２の入出口ポート１３
が第２の室内熱交換器５３の入口側に接続される。

【００３２】冷房モードでは、図５にて矢印で示されて
いる方向に冷媒が循環する。この時には、双方向型電磁
弁１０においては、第１の入出口ポート１２より第２の
入出口ポート１３へ向けて冷媒が流れ、双方向型電磁弁
１０が弁開している状態で、冷房モードが得られ、双方
向型電磁弁１０が弁閉している状態では、双方向型電磁
弁１０が絞り弁として作用し、冷房サイクルドライモー
ド（冷房時除湿）が得られる。

【００３３】暖房モードでは、図５にて矢印で示されて
いる方向とは逆方向に冷媒が循環する。この時には、双
方向型電磁弁１０においては、第２の入出口ポート１３
より第１の入出口ポート１２へ向けて冷媒が流れ、双方
向型電磁弁１０が弁開している状態で、暖房モードが得
られ、双方向型電磁弁１０が弁閉している状態では、双
方向型電磁弁１０が絞り弁として作用し、暖房サイクル
ドライモード（暖房時除湿）が得られる。

【００３４】暖房サイクルドライモードでは、前述した
ように、第２の入出口ポート１３に現れる一次圧が双方
向型電磁弁１０の主弁体１８に対して弁開方向に作用す
るが、この時には、一次圧によって副弁体３５が弁開
し、弁閉維持用圧力室３０に第２の入出口ポート１３の
一次圧が入り、主弁体１８の弁閉状態が安定維持され
る。これにより、暖房サイクルドライモードも安定して
得られる。

【００３５】なお、図１に示す逃げ溝１７を省略した双
方向型電磁弁１０´を、図６に示すように、空気調和機
の冷凍サイクル上において、逃げ溝１７による絞り機能
を代替するキャピラリチューブ６５と並列に接続するよ
うにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による双方向型電磁弁によれば、第１の入出口ポート
より第２の入出口ポートへ向けて流体が流れるモードで
は、主弁体が弁閉位置にある状態において、その流体圧
は弁室にて主弁体に対して弁閉方向に直接作用し、これ
に対し、第２の入出口ポートより第１の入出口ポートへ
向けて流体が流れるモードにおいては、主弁体が弁閉位
置にある状態において、その流体圧は主弁体に対して弁
開方向に直接作用するが、その流体圧により副弁体が開
弁し、弁閉維持用圧力室に第２の入出口ポートの側の流
体圧が導入され、弁閉維持用圧力室に導入された流体圧
が主弁体に対して弁閉方向に作用するから、何れのモー
ドでも、すなわち、流体の流れ方向が反転しても、他の
電磁アクチュエータ等を必要とすることなく、弁閉状態
が安定維持される。

【００３７】また、この発明による双方向型電磁弁によ
れば、弁閉位置に位置する主弁体と弁座との間に形成さ
れる間隙により、主弁体の閉弁位置において第１の入出
口ポートと第２の入出口ポートとの間に微少流量の流れ
が確保される絞り状態が得られるから、双方向型の絞り
弁を構成することが可能になる。

【００３８】また、この発明による空気調和機によれ
ば、第１の室内交換器と第２の室内熱交換器との間に、
上述の双方向型電磁弁が接続されていることにより、冷
房モードと暖房モードの何れにおいても、双方向型電磁
弁が弁閉状態になることにより、除湿運転が行えるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による双方向型電磁弁の一つの実施の
形態を示す断面図である。

【図２】この発明による双方向型電磁弁の主弁体弁開状
態を示す断面図である。

【図３】この発明による双方向型電磁弁の冷房ドライ時
の主弁体弁閉状態を示す断面図である。

【図４】この発明による双方向型電磁弁の暖房ドライ時
の主弁体弁閉状態を示す断面図である。

【図５】この発明による空気調和機の一つの実施の形態
を示すブロック図である。

【図６】この発明による空気調和機の他の実施の形態を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０，１０´ 双方向型電磁弁 １１ 弁ハウジング １２ 第１の入出口ポート １３ 第２の入出口ポート １４ 弁室 １５ 弁ポート １６ 弁座部 １７ 逃げ溝 １８ 主弁体 ２０ 電磁ソレノイド装置 ２３ プランジャ ２６ 電磁コイル部 ２８ 内部ばね ３０ 弁閉維持用圧力室 ３２ 内部通路（流体圧通路） ３５ 副弁体 ５０ 圧縮機 ５１ 室外熱交換器 ５２ 第１の室内交換器 ５３ 第２の室内熱交換器 ５５〜６３ 冷媒通路 ６４ 四方弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H106 DA08 DA12 DA22 DB23 DB32 DC02 DC17 DD03 EE25 EE27 GC01 KK12 KK23 3L092 AA14 BA23 BA27

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の入出口ポートと第２の入出口ポー
   トとの間に弁ポートが設けられ、前記第１の入出口ポー
   トの側に形成された弁室に主弁体が設けられ、前記主弁
   体は、前記弁ポートの周りに画定されている弁座に着座
   した弁閉位置と前記弁座より離れた弁開位置との間に移
   動可能になっており、前記主弁体と連結されて当該主弁
   体を前記弁開位置と前記弁閉位置との間に駆動するプラ
   ンジャを含む電磁式駆動手段が設けられ、前記プランジ
   ャの背部に弁閉維持用圧力室が画定され、前記弁閉維持
   用圧力室に前記第２の入出口ポートの側の流体圧を導く
   流体圧通路が形成され、前記流体圧通路の途中に、前記
   第２の入出口ポートの側の流体圧を及ぼされることによ
   り開弁する副弁体が設けられ、 前記第１の入出口ポートより前記第２の入出口ポートへ
   向けて流体が流れるモードにおいて、前記主弁体が前記
   弁閉位置に位置する状態で、前記弁室に導入された前記
   第１の入出口ポート側の流体圧により前記主弁体が前記
   弁閉位置に位置する弁閉状態を維持すると共に、 前記第２の入出口ポートより前記第１の入出口ポートへ
   向けて流体が流れるモードにおいて、前記主弁体が前記
   弁閉位置にある状態において、前記副弁体が前記第２の
   入出口ポートの側の流体圧により開弁し、弁閉維持用圧
   力室に前記第２の入出口ポートの側の流体圧が導入さ
   れ、当該流体圧によって前記主弁体が前記弁閉位置に位
   置する弁閉状態を維持することを特徴とする双方向型電
   磁弁。
2. 【請求項２】 前記流体圧通路は前記主弁体を弁リフト
   方向に貫通して形成され、前記副弁体は前記主弁体に組
   み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の双方
   向型電磁弁。
3. 【請求項３】 前記電磁式駆動手段は、内部ばねを含む
   電磁ソレノイド装置により構成され、非通電時には内部
   ばねのばね力により前記主弁体を前記弁開位置へ駆動
   し、通電時には内部ばねのばね力に抗して前記主弁体を
   前記弁閉位置へ駆動する常開型のものであることを特徴
   とする請求項１または２に記載の双方向型電磁弁。
4. 【請求項４】 前記弁閉位置に位置する前記主弁体と前
   記弁座との間に形成される間隙により、前記主弁体の前
   記閉弁位置において前記第１の入出口ポートと前記第２
   の入出口ポートとの間に微少流量の流れが確保される絞
   り状態が得られることを特徴とする請求項１〜３の何れ
   か１項に記載の双方向型電磁弁。
5. 【請求項５】 圧縮機と、室外熱交換器と、第１の室内
   交換器と、第２の室内熱交換器と、これらをループ接続
   する冷媒通路と、前記室外熱交換器と前記第１の室内交
   換器との間の冷媒通路に設けられた膨張弁と、冷房モー
   ドと暖房モードとの切換のためにループ接続された冷媒
   通路における冷媒の流れ方向を反転する四方弁とを有
   し、前記第１の室内交換器と前記第２の室内熱交換器と
   の間に請求項４に記載の双方向型電磁弁が接続され、 冷房モードと暖房モードの何れにおいても、前記双方向
   型電磁弁が弁閉状態になることにより、除湿運転が行え
   ることを特徴とする空気調和機。