JP2004150580A

JP2004150580A - 電磁弁

Info

Publication number: JP2004150580A
Application number: JP2002318291A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Endo; 敦遠藤; Hitoshi Mogi; 仁茂木; Masao Inui; 正雄犬井
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】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。
【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

【０００１】
【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０．３０ｍｍ^２〜０．４７ｍｍ^２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０．４７ｍｍ^２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０．３０ｍｍ^２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０．４７ｍｍ^２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０．３０ｍｍ^２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０．３０ｍｍ^２〜０．４７ｍｍ^２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０．３０ｍｍ^２〜０．４７ｍｍ^２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

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０．３０ｍｍ^２〜０．４７ｍｍ^２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。