JP2004150580A - 電磁弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気調和機の第1室内熱交換器と第2室内熱交換器との間の主通路に配設された電磁弁を、冷暖房運転時に開放し、除湿運転時に閉鎖する。上記電磁弁の弁座12のテーパ面12aに8本の溝21を形成する。除湿運転時、弁体13を矢印Rの方向に押圧して、弁座12のテーパ面12aと弁体13のテーパ面12bが当接した閉鎖状態で、弁座12の8本の溝21と弁体13のテーパ面12bにより絞り部が形成される。この絞り部の8本の溝21によって、入口通路31から入口11aを介して流入した冷媒の気液二相流のガス相と液相がそれぞれ混ざり合って均一化されながら減圧されて、出口11bを介して出口側通路32に導かれる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和機等の冷媒回路に用いられる電磁弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電磁弁としては、空気調和機の第1室内熱交換器と第2室内熱交換器との間の主通路に配設され、通常の空調運転時には開放し、除湿運転時には閉鎖するものがある(例えば、特許文献1参照)。この電磁弁は、図8に示すように、弁室119を有する弁本体120と、弁本体120の弁室119に挿入された弁棒121と、弁本体120をその軸心方向に沿って往復動させる開閉機構122とを備えている。そして、上記弁棒121側に、弁閉鎖状態においてその前後を連結する副通路145を設けると共に、この副通路145に、多孔体からなる絞り部材147を配置して除湿用絞り148を形成している。
【0003】
上記多孔体からなる絞り部材147により構成される除湿用絞り148は、除湿運転時に整流しつつ減圧することになって、冷媒の気液二相流のガス相と液相がそれぞれ混ざり合って均一化されながら減圧されるため、不規則な冷媒通過音を抑えることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−195696号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記電磁弁では、多孔体からなる絞り部材147を用いているため、多孔体の細孔がつまりやすく信頼性が低下するという問題がある。また、多孔体から絞り部材を加工するのが容易でないため、加工精度が低下すると共に、加工費,材料費が増大してコストが高くつくという問題がある。
【0006】
そこで、この発明の目的は、簡単な構成で冷媒通過音を低減できる低騒音化に最適な電磁弁を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の電磁弁は、弁閉鎖状態において絞り作用が働く絞り部を有する電磁弁であって、上記絞り部の冷媒流路が8以上であることを特徴としている。
【0008】
本出願人は、電磁弁の絞り部の冷媒流路のそれぞれの最小断面積の合計を略一定にした条件で冷媒流路の数を変えて騒音値の測定を行った結果、冷媒流路の数を8以上にすることにより冷媒通過音を効果的に低減できることを見出した。したがって、上記請求項1の電磁弁によれば、上記絞り部の冷媒流路を8以上とすることによって、簡単な構成で冷媒通過音を低減でき、空気調和機の低騒音化に最適な電磁弁を提供することができる。
【0009】
また、請求項2の電磁弁は、請求項1または2の電磁弁において、上記絞り部の各冷媒流路において、内接する円の径が最小となる断面では内接円の径が0.16mm以上であることを特徴としている。
【0010】
一般に、室内温度を下げずに除湿を行う空気調和機の第1室内熱交換器と第2室内熱交換器との間の主通路に配設される電動弁の上流側には、1インチあたり100マス(いわゆる100メッシュ)のフィルタが用いられている。したがって、このフィルタのマス目を通過する不純物の大きさは、フィルタを編み込む例えば金属線の太さを0.1mmとし、網目のピッチを0.254mmとすると、直径0.154mmの物体が通過する。したがって、上記請求項2の電磁弁によれば、絞り部の冷媒流路の内接する円の径が最小となる断面において内接円の径を0.16mm以上とすることによって、フィルタを通過した異物は、絞り部の冷媒流路を通過でき、絞り部のつまりを効果的に防止できる。
【0011】
また、請求項3の電磁弁は、請求項1の電磁弁において、上記絞り部の各冷媒流路のそれぞれの最小断面積の合計が0.30mm2〜0.47mm2であることを特徴としている。
【0012】
上記請求項3の電磁弁によれば、上記冷媒流路の最小断面積の合計を0.47mm2未満にすることにより上記絞り部を通過する冷媒流量すなわち流速が抑制されて、冷媒通過音を効果的に低減できる一方、上記冷媒流路の最小断面積の合計が0.30mm2未満になると、しぼり過ぎにより不具合が生じて実用的でないので好ましくない。
【0013】
また、請求項4の電磁弁は、請求項1乃至3のいずれか1つの電磁弁において、上記絞り部の冷媒流路は、弁体または弁座のいずれか一方に形成されていることを特徴としている。
【0014】
上記請求項4の電磁弁によれば、弁閉鎖状態になると、弁体または弁座のいずれか一方に形成された冷媒流路(例えば溝)と、弁体または弁座のいずれか他方の対向する面とで容易に絞り部を形成できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の電磁弁を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0016】
図1はこの発明の実施の一形態の電磁弁を用いた空気調和機の回路図であり、1は圧縮機、2は上記圧縮機1の吐出側に接続された四路弁、3は上記四路弁2の一端に一端が接続された室外熱交換器、4は上記室外熱交換器3の他端に一端が接続された膨張弁、5は上記膨張弁4の他端に一端が接続された第1室内熱交換器、6は上記第1室内熱交換器5の他端に一端が接続された電動弁、7は上記電動弁6の他端に一端が接続され、他端が四路弁2を介して圧縮機1の吸込側に接続された第2室内熱交換器、8は室外ファン、9は室内ファンである。
【0017】
図2(a),(b)は上記電動弁6の構成を示す断面図であり、この電動弁6は、図2(a)に示すように、弁本体20と開閉機構30とを備えている。上記弁本体20は、弁室19とその弁室19内の下部に形成された弁座12とを有する円筒部11と、上記弁座12のテーパ面12aに対向するテーパ面13bを有する弁体13と、上記円筒部11の上部に内嵌され、弁体13の軸部13aを軸方向に案内するガイド部14とを有している。上記円筒部11には、入口側通路31が接続された入口11aと、出口側通路32が接続された出口11bを設けている。
【0018】
また、上記開閉機構30は、上記弁体13の軸部13aの外側に配置されたコイルバネ15と、上記弁体13の軸部13aの端に固定された円筒形状のプランジャ16と、上記プランジャ16内に配置された電磁ガイド17と、上記プランジャ16と電磁ガイド17の外側に配置された電磁コイル18とを有している。上記コイルバネ15は、プランジャ16を電磁ガイド17側に付勢している。
【0019】
また、上記弁座12のテーパ面12aに冷媒流路の一例としての8本の溝21を周方向に所定の間隔をあけて放射状に形成している(図3参照)。
【0020】
そして、上記電磁コイル18に電流が供給されると、電磁ガイド17とプランジャ16との間に電磁力を発生させて、コイルバネ15の付勢力に抗してプランジャ16と弁体13を矢印Rの方向に押圧する。そうすると、弁座12のテーパ面12aと弁体13のテーパ面13bが当接し、弁座12のテーパ面12aに形成された溝21と弁体13のテーパ面13bにより絞り部が形成される。
【0021】
上記構成の空気調和機は、冷房運転時は、電動弁6を開いた状態で四路弁2を実線の位置に切り換えて、圧縮機1を起動し、圧縮機1から吐出された冷媒は、室外熱交換器3、膨張弁4、第1室内熱交換器5、電動弁6、第2室内熱交換器7を介して圧縮機1の吸込側に戻る。この冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器3で放熱し、第1,第2室内熱交換器5,7で室内空気を冷却して冷房を行う。一方、暖房運転時は、電動弁6を開いた状態で四路弁2を点線の位置に切り換えて、冷房運転時とは逆の冷凍サイクルで暖房を行う。
【0022】
そして、室内温度を下げずに除湿を行う除湿運転では、膨張弁4を開くと共に電動弁6を閉じて絞り状態にし、さらに四路弁2を実線の位置に切り換えて、圧縮機1を起動すると、室外熱交換器3と第1室内熱交換器5が凝縮器として働く一方、第2室内熱交換器7が蒸発器として働く。そうすることにより、第1室内熱交換器5で室内空気を温めつつ第2室内熱交換器7で除湿と冷却が行われて、室内温度を下げずに除湿を行う。
【0023】
上記空気調和機の除湿運転では、閉鎖状態の電動弁6の入口通路31から入口11aを介して流入した冷媒の気液二相流のガス相と液相が電動弁6の絞り部の8本の溝21のしぼり効果によって減圧されて、出口11bを介して出口側通路32に導かれる。このとき、上記電動弁6の絞り部の8本の溝21において、冷媒の運動エネルギーが分散されることにより、それぞれの溝21で発生する乱れが小さくなると共に、冷媒流路が8未満のものよりも冷媒流路の代表長さ(流路内の乱れの大きさに比例)を小さくすることにより、乱流の渦スケールが成長しにくくなって流路内の乱れが大きくならない。それによって、電動弁6で発生する不規則な冷媒通過音を効果的に低減することができる。
【0024】
図4は上記電動弁6の絞り部の溝のそれぞれの最小断面積の合計(有効断面積)を略一定にした条件で溝の本数を4〜10に変えて、騒音値の測定を行った結果を示している。図4に示すように、溝数を8以上にすると、騒音値が33.9dB以下となり、冷媒通過音を効果的に抑制することができた。
【0025】
したがって、上記電動弁の絞り部の冷媒流路を8以上とすることによって、簡単な構成で冷媒通過音を低減でき、空気調和機の低騒音化に最適な電磁弁を提供することができる。
【0026】
図5は上記空気調和機の冷媒回路において、電動弁6の上流側(除湿運転時)に配置されるフィルタ40の一部とそれを拡大した図を示しており、フィルタ40は、金属線41を用いて格子状の網目を形成している。通常、室内温度を下げずに除湿を行う空気調和機に用いられる電動弁6の上流側には、1インチあたり100マス(いわゆる100メッシュ)のフィルタが用いられている。したがって、このフィルタ40において、金属線41の太さを0.1mmとし、網目のピッチを0.254mmとすると、直径0.154mmまでの異物がマス目を通過可能である。したがって、電動弁6の絞り部の冷媒流路(図2,図3に示す溝21)の内接する円の径が最小となる断面では内接円の径を0.16mm以上とすることによって、フィルタを通過した異物が絞り部の冷媒流路を容易に通過できるので、絞り部のつまりを防止することができる。
【0027】
また、図6(a)は上記電動弁6の絞り部の溝21(図2,図3に示す)を斜め上方から見た図を示し、溝21の断面形状を斜線部で示している。図6(a)に示すように、溝21は半円形の断面形状をしており、溝21の全長にわたって同一断面形状をしている。また、図6(b)は図6(a)に示す溝21の長手方向に対して直角方向かつ側方から見た図を示している。なお、溝の断面形状は半円形に限らず、三角形や四角形等でもよいし、溝の全長にわたって同一断面形状でなくともよい。
【0028】
図7は絞り部が8本の溝21で形成されている電動弁6において、8本の溝21のそれぞれの最小断面積の合計を調整して冷媒流量を変えたときの騒音値の変化を測定した結果を示している。図7において、横軸は冷媒流量[L/min]を表し、縦軸は騒音値[dB]を表している。図7に示すように、溝21の最小断面積の合計が0.47mm2未満で冷媒流量が9.6L/minより少ないときは騒音値が34.5dB以下となり、冷媒通過音を効果的に抑制することができた。一方、溝21の最小断面積の合計が0.30mm2未満になると、しぼり過ぎにより十分な除湿能力が得られなくなると共に、スーパーヒートとなって吸込温度が高くなるために圧縮機が過熱により破損する恐れが生じ、さらに絞り部の直後の温度が下がり過ぎるために周囲のケーシングが結露するという問題が生じるので、好ましくない。
【0029】
したがって、上記電動弁の絞り部の冷媒流路である各溝21のそれぞれの最小断面積の合計が0.30mm2〜0.47mm2であるのが好ましい。
【0030】
上記実施の形態では、空気調和機に用いられた電磁弁について説明したが、空気調和機に限らず、他の冷媒回路を有する装置にこの発明を適用してもよい。
【0031】
また、上記実施の形態では、弁座12のテーパ面12aに8つの溝21を設けたが、弁体側に冷媒流路を設けてもよく、また、弁体または弁座のいずれか一方に形成する冷媒流路の数は8以上であればよい。
【0032】
また、上記実施の形態では、上記絞り部の冷媒流路の一例として長手方向が直線状の溝21を周方向に所定の間隔をあけて放射状に形成したが、冷媒流路の長手方向は直線状に限らず、湾曲した冷媒流路でもよいし、周方向に等間隔に形成しなくともよく、溝の形状,配置は、弁構造などに応じて適宜設定すればよい。
【0033】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項1の発明の電磁弁は、弁閉鎖状態において絞り作用が働く絞り部を有する電磁弁であって、上記絞り部の冷媒流路を8以上としたものである。
【0034】
したがって、請求項1の発明の電磁弁によれば、簡単な構成で冷媒通過音を低減でき、空気調和機の低騒音化に最適な電磁弁を提供することができる。
【0035】
また、請求項2の発明の電磁弁によれば、請求項1の電磁弁において、上記絞り部の各冷媒流路において、内接する円の径が最小となる断面では内接円の径を0.16mm以上とすることによって、上流側に通常設置されているフィルタを通過した異物は、絞り部の冷媒流路を通過でき、絞り部のつまりを効果的に防止できる。
【0036】
また、請求項3の発明の電磁弁によれば、請求項1または2の電磁弁において、上記絞り部の各冷媒流路のそれぞれの最小断面積の合計が0.30mm2〜0.47mm2とするのが望ましく、それによって、冷媒通過音を効果的に低減できる一方、しぼり過ぎによる不具合も生じない。
【0037】
また、請求項4の発明の電磁弁によれば、請求項1乃至3のいずれか1つの電磁弁において、上記絞り部の冷媒流路を、弁体または弁座のいずれか一方に形成しているので、弁閉鎖状態において、弁体または弁座のいずれか一方に形成された冷媒流路(例えば溝)と、弁体または弁座のいずれか他方の対向する面とで容易に絞り部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の実施の一形態の電磁弁を用いた空気調和機の回路図である。
【図2】図2(a),(b)は上記電動弁の構成を示す断面図である。
【図3】図3は上記電磁弁の8本の溝が形成された弁座のテーパ面を示す図である。
【図4】図4は上記電磁弁の絞り部の溝の本数と騒音値の関係を示す図である。
【図5】図5は上記電動弁の上流側に配置されるフィルタの一部を示す図とその拡大図である。
【図6】図6(a)は上記電動弁の絞り部の溝を斜め上方から見た図であり、図6(b)は図6(a)に示す溝を側方から見た図を示している。
【図7】図7は上記電動弁の絞り部の8本の溝の最小断面積の合計を変えたときの冷媒流量と騒音値の測定結果を示す図である。
【図8】図8は従来の電動弁の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1…圧縮機、
2…四路弁、
3…室外熱交換器、
4…膨張弁、
5…第1室内熱交換器、
6…電磁弁、
7…第2室内熱交換器、
8…室外ファン、
9…室内ファン、
11…円筒部、
11a…入口、
11b…出口、
12…弁座、
12a…テーパ面、
13…弁体、
13a…軸部、
14…ガイド部、
15…コイルバネ、
16…プランジャ、
17…電磁ガイド、
18…電磁コイル、
19…弁室、
20…弁本体、
30…開閉機構、
21…溝。
Claims (4)
- 弁閉鎖状態において絞り作用が働く絞り部を有する電磁弁であって、
上記絞り部の冷媒流路(21)が8以上であることを特徴とする電磁弁。 - 請求項1に記載の電磁弁において、
上記絞り部の各冷媒流路(21)において、内接する円の径が最小となる断面では内接円の径が0.16mm以上であることを特徴とする電磁弁。 - 請求項1または2に記載の電磁弁において、
上記絞り部の各冷媒流路(21)のそれぞれの最小断面積の合計が0.30mm2〜0.47mm2であることを特徴とする電磁弁。 - 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の電磁弁において、
上記絞り部の冷媒流路(21)は、弁体または弁座のいずれか一方に形成されていることを特徴とする電磁弁。
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