JP2019132382A

JP2019132382A - 除湿弁

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Publication number: JP2019132382A
Application number: JP2018016547A
Authority: JP
Inventors: 大一郎剱持; Taiichiro Kenmochi; 祐小山; Yu Koyama
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2038-02-01
Also published as: CN110107699A; CN110107699B; JP6786535B2

Abstract

【課題】弁部材２の側部から流入する冷媒を弁ポート１３の周囲のブリード溝１６を介し絞るようにした除湿弁において、弁部材２の作動を繰り返した際のブリード流量の低下を抑制する。【解決手段】弁部材２の弁軸２２を吸引子３２の挿通孔３２ａを通してプランジャ３３に連結する。ブリード溝１６を入口側継手１０とは正反対側には形成しないようにする。吸引子３２の挿通孔３２に弁軸２２の周囲を当接させることで、弁部材２の軸線Ｌに対する振れを規制し、弁部２１が弁座部１５に当接する位置を入口側継手１０とは正反対側の初期着座部１５Ａの一定の位置となるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の室内熱交換器を構成する第１熱交換器と第２熱交換器との間に設けられ除湿運転時の冷媒を絞る除湿弁に関する。

従来、この種の除湿弁として、例えば特開２０１２−１７７４７０号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この除湿弁は、弁座部材の弁シート部に複数のブリード溝が形成され、弁部材（弁本体）が弁座部材に着座して弁ポートが閉となる弁閉状態で、上記複数のブリード溝から冷媒を膨張させて流出するものである。

特開２０１２−１７７４７０号公報

特許文献１のものでは、弁座部材に複数のブリード溝が等間隔で形成されているが、弁部材が弁座部材に着座を繰り返すことにより、弁座部材の摩耗によりブリード溝が変形することがあり、ブリード溝から流出する冷媒の流量、すなわちブリード流量が変化してしまう。特に微少量のブリード流量を得る場合に、ブリード溝の摩耗等によりブリード流量が減少して安定したブリード流量が得られなくなるという問題がある。

本発明は、弁部材の側部から流入する冷媒を弁ポートの周囲のブリード溝を介し絞るようにした除湿弁において、弁部材の作動を繰り返した際のブリード流量の低下を抑制できる除湿弁を提供することを課題とする。

請求項１の除湿弁は、弁室及び弁ポートを形成する弁ハウジングと、前記室内に設けられるとともに弁ポートの周囲に形成された弁座部と、前記弁室の側部に連通する入口側継手と、前記弁ポートを介して前記弁室に連通する出口側継手と、前記弁ポートの軸線方向に移動可能に設けられた弁部材と、前記弁部材の弁軸に連結されたプランジャを前記軸線方向に駆動して前記該弁部材を移動する電磁駆動部と、を備え、前記電磁駆動部の駆動により前記弁部材を前記弁座部に対して着座／離間させ、該弁部材の着座時に前記弁座部に形成されたブリード溝を介して、前記入口側継手から流入する冷媒を前記弁室内から前記出口側継手へ流出させる除湿弁であって、前記弁座部の前記弁ポートの開口周囲であって前記入口側継手とは正反対側の部位が前記弁部材が最初に接触する初期着座部とされ、前記ブリード溝が該初期着座部を避けて形成されるとともに、前記弁部材の前記入口側継手と正反対側への振れを規制する振れ規制手段を備えたことを特徴とする。

請求項２の除湿弁は、請求項１に記載の除湿弁であって、前記電磁駆動部が前記プランジャを吸引する吸引子を備えるとともに、前記弁部材の前記弁軸が前記吸引子の挿通孔を介して前記プランジャに連結され、前記吸引子の前記挿通孔の内周が前記弁軸に当接することで前記振れ規制手段を構成していることを特徴とする。

請求項３の除湿弁は、請求項１または２に記載の除湿弁であって、前記電磁駆動部における電磁コイル部が前記プランジャに対して生成する磁束の分布に、前記軸線回りに磁束密度の偏りがあり、前記磁束密度の高い前記軸線回りの位置が前記初期着座部の位置となるように、前記電磁駆動部が前記弁ハウジングに対して位置決めされていることを特徴とする。

請求項４の除湿弁は、請求項２に記載の除湿弁であって、前記弁部材が前記弁座部に着座したときに、前記電磁駆動部のプランジャと前記吸引子との間に隙間ができるように構成されていることを特徴とする。

請求項１乃至４の除湿弁によれば、弁部材が弁座部に着座する過程で、弁部材が弁座部の初期着座部に最初に接触するが、この初期着座部にはブリード溝が形成されていないので、弁部材が弁座部に完全に着座するまでの間にこの初期着座部との接触により、弁部材がブリード溝に接触する時の力が緩和される。また、入口側継手から流入する冷媒が弁部材の側部に流体圧を作用させても振れ規制手段により弁部材の入口側継手と正反対側への振れが規制されるので、弁部材が初期着座部に接触する位置を一定に保つことができるとともに、この弁部材が弁座部に完全に着座するまでの摺動長さを低減できる。したがって、弁部材の繰り返しの作動によっても、ブリード溝の摩耗を低減することができ、耐久性高くブリード流量の低下を抑制することができる。

請求項２の除湿弁によれば、さらに、振れ規制手段を電磁駆動部の吸引子で構成できるので、部品点数が少なくなる。

請求項３の除湿弁によれば、さらに、電磁駆動部における電磁コイル部がプランジャに対して生成する磁束の磁束密度の高い位置が初期着座部の位置になるので、プランジャ及び弁部材が初期着座部側の一定の位置に引き寄せられやすくなるので、ブリード溝の摩耗をより一層低減できる。

請求項４の除湿弁によれば、弁部材が弁座部に着座したときに電磁駆動部のプランジャが吸引子に接触しないので、軸線方向の部材の寸法精度によらず確実に着座させることができる。

本発明の第１実施形態の除湿弁の弁開状態の縦断面図である。第１実施形態の除湿弁の弁閉状態の縦断面図である。第１実施形態の除湿弁のブリード溝を示す要部平面図である。第１実施形態の除湿弁のブリード溝の変形例を示す要部平面図である。第１実施形態の除湿弁における弁開状態から弁閉状態に到る過程の着座直前までを示す図である。第１実施形態の除湿弁における弁開状態から弁閉状態に到る過程の弁部材が初期着座から着座するまでを示す図である。本発明の第２実施形態の除湿弁の弁閉状態の縦断面図である。

次に、本発明の除湿弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態の除湿弁の弁開状態の縦断面図、図２は同除湿弁の弁閉状態の縦断面図、図３は同除湿弁のブリード溝を示す要部平面図、図４は同除湿弁のブリード溝の変形例を示す要部平面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図２の図面における上下に対応する。

この実施形態の除湿弁は、真鍮等の金属製の弁ハウジング１を有している。弁ハウジング１には、弁室１Ａと、配管接続孔１１と、配管接続孔１２と、弁ポート１３と、プランジャチューブ取付孔１４とが、切削加工等により形成されている。配管接続孔１１は弁ハウジング１の側部に形成され、配管接続孔１２は弁ハウジング１の底部に形成されている。弁ポート１３は軸線Ｌを中心とする円形の形状であり、この弁ポート１３の周りは円筒状の弁座部１５となっている。そして、弁座部１５の弁ポート１３の開口部の内周端部はすり鉢状のシール面１５ａとなっており、この弁座部１５にはシール面１５ａを跨ぐように、後述する弁部材２と共働して絞り通路を構成する２つのブリード溝１６が、図３に示すように軸線Ｌ回りで１８０°離間して形成されている。

配管接続孔１１には矢印のように流体が流入する入口側継手１０が取り付けられ、配管接続孔１２には矢印のように流体が流出する出口側継手２０が取り付けられている。入口側継手１０は弁室１Ａに連通され、出口側継手２０は弁ポート１３を介して弁室１Ａに連通されている。プランジャチューブ取付孔１４には、後述の電磁駆動部３０のステンレス製の円筒状のプランジャチューブ３１が取り付けられている。入口側継手１０、出口側継手２０及びプランジャチューブ３１は、弁ハウジング１に対して、それぞれ配管接続孔１１、配管接続孔１２、プランジャ取付孔１４の開口端部の周囲において、ろう付けにより固着されている。

弁ハウジング１にはプランジャチューブ３１を介して電磁駆動部３０が取り付けられている。電磁駆動部３０は、プランジャチューブ３１内の底部にかしめにより固定された吸引子３２と、プランジャチューブ３１内に軸線Ｌ方向に移動可能に挿通された磁性材製のカップ形状のプランジャ３３と、プランジャチューブ３１の上端部に取り付けられたコイルガイド部材３４と、プランジャチューブ３１の外周に設けられ、ボルトＮによってコイルガイド部材３４に固定された電磁コイル部３５及びコの字形の磁性材製の外凾３６と、吸引子３２とプランジャ３３との間に設けられたプランジャばね３７と、プランジャ３３内に設けられたプランジャ３３と吸引子３２との衝突音を緩和する樹脂材（例えばＰＴＦＥ製）からなるバッファプレート３８とを有している。吸引子３２の中心には軸線Ｌを中心とする挿通孔３２ａが形成されるとともに、この吸引子３２のプランジャ３３側の端部にはすり鉢状のテーパ面３２ｂが形成されている。また、プランジャ３３の吸引子３２側の底部には吸引子３２のテーパ面３２ａに対向するテーパ面３３ａが形成されている。

弁室１Ａ及びプランジャチューブ３１内には、弁部材２が弁ポート１３の軸線Ｌ方向に移動可能に設けられている。弁部材２は、下部に円錐台側面形状のテーパ面２１ａを有する弁部２１と、弁部２１より径の小さな円柱状の弁軸２２とを一体形成したものである。そして、弁部材２は、弁軸２２を吸引子３２の挿通孔３２ａに挿通され、弁軸２２の上端のステム部２２ａにてプランジャ３３の底部にかしめ結合されている。これにより、弁部材２はプランジャ３３と一体的に軸線Ｌ方向に移動する。

図１は電磁駆動部３０が非通電状態であり、プランジャ３３は、プランジャばね３７の付勢力により吸引子３２から離間している。これにより弁部材２の弁部２１が弁座部１５から離間して弁ポート１３が弁開状態となっている。電磁駆動部３０の電磁コイル部３５に通電すると、図２に示すように、プランジャ３３はプランジャばね３７の付勢力に抗して吸引子３２側に吸引され、弁部材２の弁部２１が弁座部１５に着座し、弁ポート１３が弁閉状態となる。そして、この弁閉状態で、ブリード溝１６により弁室１Ａと弁ポート１３とは導通され、弁室１Ａ内の冷媒はブリード溝１６を介して弁ポート１３内に膨張流出する。

ここで、図１に示すように、プランジャチューブ３１の内周面とプランジャ３３の外周面との間のクリアランス「Ｃ１」と、吸引子３２の挿通孔３２ａの内周面と弁軸２２の外周面との間のクリアランス「Ｃ２」とは、
Ｃ１＜Ｃ２
となっている。例えば、Ｃ１＜Ｃ２の条件において、Ｃ１＝０．０５〜０．２ｍｍ、Ｃ２＝０．１〜０．４ｍｍとなっている。これにより、プランジャ３３及び弁部材２は軸線Ｌ方向に自由に移動できる。同時に、プランジャ３３及び弁部材２は軸線Ｌに対して僅かに傾斜することもできる。

図５は実施形態の除湿弁における弁開状態から弁閉状態に到る過程の着座直前までを示す図、図６は同除湿弁における弁開状態から弁閉状態に到る過程の弁部材が初期着座から着座するまでを示す図である。なお、図５及び図６において、符号は要部部材のみに付してその他の部材は符号を省略する。図５（Ａ）は全開状態から弁部材２が下降し始める時を示し、弁部材２には、その弁部２１に対して入口側継手１０から弁室１Ａに流入する冷媒の流体圧力が作用する。これにより、弁部材２及びプランジャ３３が軸線Ｌに対して僅かに傾斜している。しかし、弁軸２２が吸引子３２の挿通孔３２ａの内周に当接し、これ以上は傾斜しない。

次に、弁部材２の下降が進んで図５（Ｂ）の状態になると、弁部２１のテーパ面２１ａの先端が弁座部１５のシール面１５ａに接近し、さらに、図６（Ａ）のように弁部２１のテーパ面２１ａのうち、入口側継手１０とは正反対側の部分のみが弁座部１５のシール面１５ａに最初に接触（当接）する。そして、弁部材２がさらに下降すると、弁座部１５のシール面１５ａに対して弁部２１のテーパ面２１ａが摺動し、図６（Ｂ）に示すようにこのテーパ面２１ａの入口側継手１０側の部分が最後に弁座部１５のシール面１５ａに接触し、弁閉状態となる。

このように、入口側継手１０から弁室１Ａに流入する冷媒の流体圧力の作用を利用し、弁部材２を入口側継手１０とは正反対側に僅かに傾斜させるとともに、吸引子３２の挿通孔３２ａの内周により弁部材２の振れを規制することにより、弁座部１５の弁ポート１３の開口周囲であって入口側継手１０とは正反対側の部位を、弁部材２が最初に接触する初期着座部１５Ａとしている。また、吸引子３２の挿通孔３２ａの内周は、弁部材２の入口側継手１０と正反対側への振れを規制する振れ規制手段を構成している。また、図１乃至図３に示すように、ブリード溝１６は、弁座部１５の初期着座部１５Ａを避けた位置に形成されている。

このように、弁部材２が弁座部１５に着座する過程で、弁部材２が弁座部１５の初期着座部１５Ａに最初に接触するが、この初期着座部１５Ａにはブリード溝１６が形成されていない。しがって、弁部材２が弁座部１５に完全に着座するまでの間に初期着座部１５Ａとの接触により、弁部材２がブリード溝１６に接触する時の力が緩和される。また、入口側継手１０から流入する冷媒が弁部材の側部に流体圧を作用させても、吸引子３２の挿通孔３２ａの内周により弁部材２の入口側継手１０と正反対側への振れが規制される。したがって、弁部材２が初期着座部１５Ａに接触する位置を一定に保つことができる。すなわち、その後、弁部材２が弁座部１５に対して摺動するときの摺動条件を一定に保つことができる。さらに、弁部材２が弁座部１５に完全に着座するまでの摺動長さを低減できる。したがって、弁部材２の繰り返しの作動によっても、ブリード溝１６の摩耗を低減することができる。

以上の第１実施形態では、ブリード溝１６を軸線Ｌ回りで初期着座部１５Ａ及び入口側継手１０の位置から９０°離間した２箇所に形成しているが、図４に示す変形例のようにブリード溝１６を形成してもよい。図４（Ａ）は、軸線Ｌ回りで初期着座部１５Ａ及び入口側継手１０の位置から４５°離間した４箇所にブリード溝１６を形成したものである。図４（Ｂ）は、軸線Ｌ回りで初期着座部１５Ａ及び入口側継手１０の位置から４５°離間した位置と、９０°離間した位置の６箇所にブリード溝１６を形成したものである。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の例にさらに入口側継手１０側の位置との５箇所にブリード溝１６を形成したものである。いずれの場合も、ブリード溝１６は、弁座部１５の初期着座部１５Ａを避けた位置に形成されている。

次に、電磁駆動部３０において、電磁コイル部３５がプランジャ３３に対して生成する磁束は、軸線Ｌ回りに対称にはならない。これは外凾３６の形状によるものである。この実施形態における電磁駆動部３０の外凾３６は、背板部３６ａで天板３６ｂと底板３６ｃを繋いだ構造となっており、その縦断面形状がコ字形状（Ｕ字形状）となっている。このため、図２にループ状の太い矢印線で示すように、磁束密度の偏りがあり、軸線Ｌに対して外凾３６の背面板３６ａ側の磁束密度が高くなる。そこで、この実施形態では、磁束密度の高い軸線Ｌ回りの位置が初期着座部１５Ａの位置となるように、電磁駆動部３０の電磁コイル部３５及び外凾３６が弁ハウジング１に対して位置決めされている。この位置決めは、図示しない係合手段により行われている。これにより、電磁駆動部３０の駆動時に、プランジャ３３及び弁部材２が初期着座部１５Ａ側の一定の位置に引き寄せられやすくなるためブリード溝の摩耗をより一層低減できる。

なお、図２に示すように、弁部材２が弁座部１５に着座したとき、プランジャ３３のテーパ面３３ａと吸引子３２のテーパ面３２ｂとの間に隙間が形成されるようになっている。すなわち、プランジャ３３が吸引子に接触しないので、軸線Ｌ方向の部材の寸法精度によらず確実に着座させることができる。

図７は本発明の第２実施形態の除湿弁の弁閉状態の縦断面図であり、第１実施形態と同様な要素は同様な作用効果を奏するものであり、図１乃至図６と同符号を付記して重複する説明は適宜省略する。この第２実施形態において第１実施形態と異なるところは、電磁駆動部３０の電磁コイル部３５及び外凾３６コイル取り付け構造である。この第２実施形態における電磁駆動部３０は、外凾３６の天板３６ｂに固定ブロック３６１が設けられこの固定ブロック３６１にスナップピンＰが取り付けられている。スナップピンＰは軸線Ｌと直交する方向に２本の弾性ピンを平行に有するものであり、この２本の弾性ピンの間にコイルガイド部材３４′のボス部３４ａ′を嵌合することで、電磁コイル部３５及び外凾３６が弁ハウジング１に対して軸線Ｌ回りの所定の位置に固定されている。すなわち、コイルガイド部材３４′のボス部３４ａ′は軸線Ｌと直交する水平断面の形状が四角形になっており、スナップピンＰの２本の弾性ピンの弾性力によりボス部３４ａ′の軸線Ｌ回りの９０°回転する４箇所で固定可能となっている。この実施形態では、第１実施形態と同様に、磁束密度の高い軸線Ｌ回りの位置が初期着座部１５Ａの位置となるように、電磁駆動部３０の電磁コイル部３５及び外凾３６が弁ハウジング１に対して位置決めされている。したがって、第１実施形態と同様に、電磁駆動部３０の駆動時に、プランジャ３３及び弁部材２が初期着座部１５Ａ側の一定の位置に引き寄せられやすくなるためブリード溝の摩耗をより一層低減できる。

なお、実施形態では、吸引子３２の挿通孔３２ａの内周により弁部材２の振れを規制する「振れ規制手段」を構成しているが、軸線Ｌに対して入口側継手１０と反対側に突起等の部材を設けて「振れ規制手段」を構成してもよい。

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。

１弁ハウジング
１Ａ弁室
１３弁ポート
１５弁座部
１５Ａ初期着座部
１５ａシール面
１６ブリード溝
２弁部材
２１弁部
２１ａテーパ面
２２弁軸
１０入口側継手
２０出口側継手
３０電磁駆動部
３１プランジャチューブ
３２吸引子
３２ａ挿通孔
３２ｂテーパ面
３３プランジャ
３３ａテーパ面
３４コイルガイド部材
３５電磁コイル部
３６外凾
３７プランジャばね
Ｌ軸線

Claims

弁室及び弁ポートを形成する弁ハウジングと、前記室内に設けられるとともに弁ポートの周囲に形成された弁座部と、前記弁室の側部に連通する入口側継手と、前記弁ポートを介して前記弁室に連通する出口側継手と、前記弁ポートの軸線方向に移動可能に設けられた弁部材と、前記弁部材の弁軸に連結されたプランジャを前記軸線方向に駆動して前記該弁部材を移動する電磁駆動部と、を備え、
前記電磁駆動部の駆動により前記弁部材を前記弁座部に対して着座／離間させ、該弁部材の着座時に前記弁座部に形成されたブリード溝を介して、前記入口側継手から流入する冷媒を前記弁室内から前記出口側継手へ流出させる除湿弁であって、
前記弁座部の前記弁ポートの開口周囲であって前記入口側継手とは正反対側の部位が前記弁部材が最初に接触する初期着座部とされ、前記ブリード溝が該初期着座部を避けて形成されるとともに、前記弁部材の前記入口側継手と正反対側への振れを規制する振れ規制手段を備えたことを特徴とする除湿弁。
前記電磁駆動部が前記プランジャを吸引する吸引子を備えるとともに、前記弁部材の前記弁軸が前記吸引子の挿通孔を介して前記プランジャに連結され、前記吸引子の前記挿通孔の内周が前記弁軸に当接することで前記振れ規制手段を構成していることを特徴とする請求項１に記載の除湿弁。
前記電磁駆動部における電磁コイル部が前記プランジャに対して生成する磁束の分布に、前記軸線回りに磁束密度の偏りがあり、前記磁束密度の高い前記軸線回りの位置が前記初期着座部の位置となるように、前記電磁駆動部が前記弁ハウジングに対して位置決めされていることを特徴とする請求項１または２に記載の除湿弁。
前記弁部材が前記弁座部に着座したときに、前記電磁駆動部のプランジャと前記吸引子との間に隙間ができるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の除湿弁。