JP2021165574A - 二段式電動弁及び冷凍サイクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】小流量制御域における消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができる二段式電動弁を提供する。【解決手段】二段式電動弁１０が、主弁ポート１４を開閉する主弁体２と、主弁体２に形成された副弁ポート２４の開度を変更する副弁体３と、を備え、主弁体２には副弁体３を収容する副弁室２３が形成され、この副弁室２３の流体の流出側に消音部材５が設けられており、消音部材５の近傍に、主弁ポート１４と副弁ポート２４とを連通する連通路２１ｄが設けられていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、二段式電動弁及び冷凍サイクルシステムに関する。

従来、空気調和機の冷凍サイクルシステムに設けられる電動弁として、主弁ポートを開閉する主弁体と、主弁体に形成された副弁ポートの開度を変更する副弁体と、を備えた二段式電動弁が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。特許文献１，２に記載の二段式電動弁は、主弁ポートを主弁体で開閉して流量制御を行う大流量制御域と、主弁体が主弁ポートを閉じた状態で副弁体によって副弁ポートの開度を変更して流量制御を行う小流量制御域と、の２つの流量制御域を有している。このとき、小流量制御域において副弁ポートと副弁体との間隙という狭隘な箇所を通過して主弁ポートへと向かう流体の通過音を抑えるために、上記の二段式電動弁には消音部材が設けられている。小流量制御域の流体をこの消音部材に通すことにより、流体中の気泡が細分化されて上記の通過音が抑制されることとなる。

特開２０１７−２１１０３２号公報 特開２０１７−２１１０３４号公報

ここで、上述した二段式電動弁の中を流れる流体には微小な異物が混入している場合がある。このような流体が上記の消音部材に通されると、その流体中の異物が消音部材で捉えられることとなる。そして、消音部材においてこのような異物の捕捉が続くと、捕捉された異物が消音部材に堆積し、やがては小流量制御域における流体の流路を閉塞してしまう可能性がある。

従って、本発明は、上記のような問題に着目し、小流量制御域における消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができる二段式電動弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の二段式電動弁は、主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に形成された副弁ポートの開度を変更する副弁体と、を備え、前記主弁体には前記副弁体を収容する副弁室が形成され、該副弁室の流体の流入側または流出側に消音部材が設けられており、前記消音部材の近傍に、前記消音部材とは別に前記副弁室の内部と外部を連通する連通路または前記主弁ポートと前記副弁ポートとを連通する連通路が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の二段式電動弁は、主弁ポートを開閉する主弁体と、前記主弁体に形成された副弁ポートの開度を変更する副弁体と、を備え、前記主弁体には前記副弁体を収容する副弁室が形成され、該副弁室の流体の流入側及び流出側に消音部材が設けられており、前記消音部材の近傍に、前記消音部材とは別に前記副弁室の内部と外部を連通する連通路及び前記主弁ポートと前記副弁ポートとを連通する連通路が設けられていることを特徴とする。

本発明の二段式電動弁によれば、消音部材の近傍に副弁室の内部と外部を連通する連通路または／及び主弁ポートと副弁ポートを連通する連通路が設けられている。このため、仮に消音部材に流体中の異物が堆積するようなことがあっても連通路を通って流体が流れることから流路の閉塞を回避することができる。つまり、本発明の二段式電動弁によれば、消音部材によって小流量制御域において、副弁室の流体の流入側又は流出側、若しくは副弁室の流体の流入側及び流出側を流れる流体中の気泡を細分化して消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができる。

ここで、前記連通路が、前記主弁体の一部を切り欠いた主弁体側凹部を含んで構成されていることが好適である。

この構成によれば、剛性の高い素材で形成される主弁体の一部を切り欠いた、形状等が安定した主弁体側凹部を含んで連通路が構成されるので、流路の閉塞を高い安定性の下に回避することができる。

また、前記連通路が、前記消音部材の一部を切り欠いた消音部材側凹部を含んで構成されていることも好適である。

この構成によれば、例えば主弁体等に比べて加工の容易な消音部材の一部を切り欠いた消音部材側凹部を含んで連通路が構成されるので、連通路の形成にかかる製造コストを低減させることができる。

また、前記連通路が、前記主弁体の軸線から径方向に前記副弁ポートの外側に位置することが好ましい。

この構成によれば、消音部材に流体中の異物の堆積が少ない状態においては、副弁ポートからの流れの大部分は消音部材を通過するため、消音効果を阻害しない。

また、前記主弁体は、前記主弁ポートに向かって開口した有蓋筒部を有し、当該有蓋筒部の蓋部分に前記副弁ポートが設けられ、前記有蓋筒部の開口部分に前記消音部材の外周部を保持する環状の保持部が設けられており、前記連通路の少なくとも一部が、前記消音部材の前記外周部における一部と前記保持部の内周縁との間を通過するように設けられていることも好適である。

この構成によれば、例えば主弁体等に比べて設計時における形状設定の自由度の高い消音部材と保持部との間を通過するように連通路が設けられることから、設計時における形状検討の煩雑さ等を抑えて連通路を得ることができる。

また、前記主弁体は、前記主弁ポートに向かって開口した有蓋筒部を有し、当該有蓋筒部の蓋部分に前記副弁ポートが設けられ、前記有蓋筒部の開口部分に前記消音部材の外周部を保持する環状の保持部が設けられており、前記連通路の少なくとも一部が、前記保持部の外周縁と前記有蓋筒部の前記開口部分の内周部における一部との間を通過するように設けられていることも好適である。

この構成によれば、各々が剛性の高い素材で形成される主弁体と保持部との間を通過するように連通路が設けられることから、その形状等の安定性が担保され、流路の閉塞を高い安定性の下に回避することができる。

また、前記連通路が、複数設けられていることも好適である。

この構成によれば、仮に一の連通路が閉塞する等といった事態が生じたとしても他の連通路に流体を通すことができるので、小流量制御域における閉塞回避について確度を向上させることができる。

上記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクルシステムは、上述した本発明の二段式電動弁が、流体の経路上に設けられていることを特徴とする。

本発明の冷凍サイクルシステムによれば、流体の経路上に本発明の二段式電動弁が設けられているので、この冷凍サイクルシステムにおいて、消音部材によって小流量制御域における消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができる。

本発明の逆止弁及び冷凍サイクルシステムによれば、消音部材によって小流量制御域における消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができる。

第１実施形態の二段式電動弁を示す縦断面図である。 図１に示されている二段式電動弁の要部の拡大断面図である。 図１及び図２に示されている消音部材及び連通路を、図２中のＶ１１方向から見た平面図である。 第２実施形態の二段式電動弁を、図２と同様の要部の拡大断面で示す図である。 図２に示されている消音部材及び連通路を、図４中のＶ２１方向から見た平面図である。 図１〜図５に示されている第１及び第２実施形態に対する変形例を示す図である。 第３実施形態の二段式電動弁を、図２と同様の要部の拡大断面で示す図である。 図７に示されている消音部材及び連通路を、図７中のＶ３１方向から見た平面図である。 第４実施形態の二段式電動弁を、図２と同様の要部の拡大断面で示す図である。 図９に示されている消音部材及び連通路を、図９中のＶ４１方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態にかかる冷凍サイクルシステムを示す模式図である。

本発明の一実施形態に係る二段式電動弁について説明する。まず、第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。

図１は、第１実施形態の二段式電動弁を示す縦断面図であり、図２は、図１に示されている二段式電動弁の要部の拡大断面図であり、図３は、図１及び図２に示されている消音部材及び連通路を、図２中のＶ１１方向から見た平面図である。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。

本実施形態の二段式電動弁１０は、まず、弁ハウジング１と、主弁体２と、副弁体３と、駆動部４と、を備えている。

弁ハウジング１は、筒状の弁本体１Ａと、弁本体１Ａの内部に固定される支持部材１Ｂと、を有している。弁本体１Ａは、その内部に円筒状の主弁室１Ｃが形成され、弁本体１Ａには、側面側から主弁室１Ｃに連通して冷媒等の流体が流入される一次継手管１１が取り付けられ、底面側から主弁室１Ｃに連通して流体が流出される二次継手管１２が取り付けられている。さらに、弁本体１Ａには、主弁室１Ｃと二次継手管１２とを連通する位置に主弁座１３が形成されるとともに、この主弁座１３から二次継手管１２側に断面形状が円形の主弁ポート１４が形成されている。支持部材１Ｂは、金属製の固定部１５によって弁本体１Ａに溶接固定されている。支持部材１Ｂは、樹脂成形品であって、主弁座１３側に設けられた円筒状の主弁ガイド部１６と、駆動部４側に設けられて内周面に雌ねじが形成された雌ねじ部１７と、を有して形成されている。弁本体１Ａの上端部には、ケース１８が溶接等によって気密に固定されている。

主弁体２は、主弁ポート１４を開閉する部位であって、図２にも示すように、主弁座１３に対して着座または離座する主弁部２１を有する弁体主部２Ａと、ストッパ部２Ｂと、副弁座２Ｃと、を有している。弁体主部２Ａは、軸線Ｌを軸方向とする円筒部２２と、この円筒部２２の内部に形成されて流体が流通する副弁室２３と、軸線Ｌに沿って副弁座２Ｃを貫通する副弁ポート２４と、を有している。円筒部２２の周面部には複数の連通孔２５が形成され、副弁室２３は連通孔２５により主弁室１Ｃに連通されている。弁体主部２Ａの円筒部２２の内周面には、軸線Ｌに沿った挿通孔２６が形成され、この挿通孔２６内には副弁体３の副弁基部３Ａが挿通されている。ストッパ部２Ｂは、円環状に形成されて弁体主部２Ａの上端部に固定され、その内部にロータ軸４６が挿通されており、このロータ軸４６の下端に設けられた副弁体３の上昇位置を規制する。弁体主部２Ａの上端部から下方側にかけて段差形状が形成されており、この段差形状と支持部材１Ｂの天井面との間には、主弁ばね２７が配設されている。この主弁ばね２７により主弁体２は主弁座１３方向（閉方向）に付勢されている。

副弁体３は、主弁体２に形成された副弁ポート２４の開度を変更する部位である。この副弁体３は、円筒状の副弁基部３Ａと、副弁基部３Ａから下方に突出する副弁部３Ｂと、副弁基部３Ａの上側に設けられたスラストワッシャ３Ｃと、副弁基部３Ａの内部に設けられた副弁ばね（不図示）と、で構成されている。副弁基部３Ａは、主弁体２の挿通孔２６に挿通され、軸線Ｌに沿った上下方向に進退自在かつ軸線Ｌ回りに回転自在に支持されている。スラストワッシャ３Ｃは、副弁基部３Ａの上面及びストッパ部２Ｂの下面に当接可能になっており、その当接面同士の摩擦力が極めて小さくなるようになっている。副弁基部３Ａの上部には挿通孔が設けられてロータ軸４６が挿通され、ロータ軸４６の下端部に形成されたフランジ部（不図示）と副弁基部３Ａの底部に接合された副弁部３Ｂの上端部との間に副弁ばねが配設されている。この副弁ばねにより副弁体３はロータ軸４６（マグネットロータ４４）に対して副弁座２Ｃ方向（閉方向）に付勢されている。なお、副弁基部３Ａは、ロータ軸４６および副弁部３Ｂと一体に形成されてもよく、その場合には、副弁基部３Ａが中実状に形成され、副弁ばねが省略されてもよい。

駆動部４は、副弁体３の軸線Ｌ方向に進退させるとともに、この副弁体３を介して主弁体２も軸線Ｌ方向に進退させる部位である。この駆動部４は、駆動源としてのステッピングモータ４１と、ステッピングモータ４１の回転により副弁体３を進退させるねじ送り機構４２と、ステッピングモータ４１の回転を規制するストッパ機構４３と、を備える。ステッピングモータ４１は、外周部が多極に着磁されたマグネットロータ４４と、ケース１８の外周に配設されたステータコイル４５と、マグネットロータ４４に固定されたロータ軸４６と、を備えている。ロータ軸４６は、固定部材４６ａを介してマグネットロータ４４に固定されるとともに、軸線Ｌに沿って延び、その上端部はストッパ機構４３のガイド４７に挿入されている。ロータ軸４６の中間部には雄ねじ部４６ｂが一体に形成され、この雄ねじ部４６ｂが支持部材１Ｂの雌ねじ部１７に螺合し、これによってねじ送り機構４２が構成されている。マグネットロータ４４が回転すると、ロータ軸４６の雄ねじ部４６ｂが雌ねじ部１７に案内されることで、マグネットロータ４４およびロータ軸４６が軸線Ｌ方向に進退移動し、これに伴って副弁体３も軸線Ｌに沿って上昇または下降する。

ストッパ機構４３は、ケース１８の天井部から垂下された円筒状のガイド４７と、ガイド４７の外周に固定された螺旋状のガイド線体４８と、ガイド線体４８にガイドされて回転かつ上下動可能な可動スライダ４９と、を備えている。可動スライダ４９には、径方向外側に突出した爪部４９ａが設けられ、マグネットロータ４４には、上方に延びて爪部４９ａと当接する延長部４４ａが設けられている。マグネットロータ４４が回転すると、延長部４４ａが爪部４９ａを押すことで、可動スライダ４９がガイド線体４８に倣って回転かつ上下する。ガイド線体４８には、マグネットロータ４４の最上端位置を規定する上端ストッパ４８ａと、マグネットロータ４４の最下端位置を規定する下端ストッパ４８ｂと、が形成されている。これらの上端ストッパ４８ａおよび下端ストッパ４８ｂに可動スライダ４９が当接することで、可動スライダ４９の回転が停止され、これによりマグネットロータ４４の回転が規制され、副弁体３の上昇または下降も停止される。

概略、以上のように構成された二段式電動弁１０は、次のように動作する。まず、二段式電動弁１０が、主弁体２の主弁部２１が主弁座１３に着座し、主弁ポート１４が閉じられた弁閉状態にあるとする。図１及び図２には、この弁閉状態の二段式電動弁１０が示されている。さらに、図１及び図２の二段式電動弁１０では、副弁体３が副弁ポート２４に最も近づいた位置にある。このとき、副弁体３は、副弁座２Ｃに着座せず、副弁体３の副弁部３Ｂの外周面と副弁ポート２４の内周面との間隙によって流路が形成されている。従って、一次継手管１１から主弁室１Ｃに流入した流体は、弁体主部２Ａの連通孔２５を通過し、副弁室２３に流入する。副弁室２３に流入した流体は、副弁部３Ｂと副弁ポート２４との間隙を通って主弁部２１の下方に流れ、主弁ポート１４から二次継手管１２に向かって流出する。すなわち、弁開度がゼロ（副弁部３Ｂが最下端の位置）であっても微少な流量が生じることとなる。

次に、駆動部４のステッピングモータ４１を駆動してマグネットロータ４４を回転させて副弁体３を上昇させることで、副弁体３の副弁部３Ｂが副弁ポート２４の内部を上昇し、副弁部３Ｂと副弁ポート２４との間隙による流路が拡大され、流量が徐々に増加する。この際、主弁体２の主弁部２１は主弁座１３に着座したままであるため、流量の増加は微少である。このように主弁体２を閉じたまま副弁体３の開度を変更する制御域が小流量制御域である。次に、副弁体３をさらに上昇させると、スラストワッシャ３Ｃがストッパ部２Ｂに当接し、副弁体３によって主弁体２が引き上げられ、主弁部２１が主弁座１３から離座する。このように主弁体２を離座させて主弁ポート１４の開度を変更する制御域が大流量制御域であって、この大流量制御域における流量の変化は大きなものとなり、主弁体２が主弁ポート１４から最も離れた全開状態において、流量は最大となる。

ここで、本実施形態の二段式電動弁１０には、上記の小流量制御域において副弁ポート２４と副弁体３の副弁部３Ｂとの間隙という狭隘な箇所を流体が通過するときの通過音を抑えるために、次のような消音部材５が設けられている。

消音部材５は、多孔質材や金属メッシュ等で円板状に形成され、主弁ポート１４及び副弁ポート２４の相互間に設けられている。主弁体２における上記の主弁部２１は、主弁ポート１４に向かって開口した有蓋筒部となっており、当該有蓋筒部の蓋部分が副弁座２Ｃとなり、この蓋部分に主弁体２の軸心と同軸の副弁ポート２４が設けられている。そして、主弁部２１の開口部分に設けられた円筒状の第１段差凹部２１ａに消音部材５が嵌め込まれている。更に、主弁部２１の開口部分において、第１段差凹部２１ａよりも主弁ポート１４側となる位置に大径に設けられた浅い円筒状の第２段差凹部２１ｂには環状の保持部２１ｃが嵌め込まれている。この保持部２１ｃによって、消音部材５が第１段差凹部２１ａから飛び出さないように、この消音部材５の外周部が保持されている。

小流量制御域において副弁ポート２４と副弁体３の副弁部３Ｂとの間隙を通過する流体は主弁ポート１４へと向かう際に消音部材５を通過する。このとき、多孔質材や金属メッシュ等で形成された消音部材５により、この流体中の気泡が細分化され、この細分化により流体の通過音が抑制されることとなる。

そして、本実施形態の二段式電動弁１０では、消音部材５の近傍に主弁ポート１４と副弁ポート２４とを連通する連通路２１ｄが設けられている。この連通路２１ｄは、主弁体２の一部を切り欠いた、具体的には主弁部２１の内周面の一部を半円筒状に切り欠いた主弁体側凹部となっている。また、この連通路２１ｄは、有蓋円筒状の主弁部２１の径外方向について、保持部２１ｃが嵌め込まれる第２段差凹部２１ｂよりも深く、軸線方向について、消音部材５が嵌め込まれる第１段差凹部２１ａよりも深くなるように切り欠かれて形成される。これにより、連通路２１ｄは、主弁ポート１４側の一部が、保持部２１ｃの外周縁と主弁部２１の開口部分の内周部の一部である主弁体側凹部との間を通過するように設けられることとなっている。

本実施形態の二段式電動弁１０によれば、消音部材５の近傍に主弁ポート１４と副弁ポート２４とを連通する連通路２１ｄが設けられている。このため、仮に消音部材５に流体中の異物が堆積するようなことがあっても連通路２１ｄを通って流体が流れることから流路の閉塞を回避することができる。つまり、本実施形態によれば、消音部材５によって小流量制御域における消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができる。

ここで、本実施形態では、連通路２１ｄが、主弁体２の一部を切り欠いた主弁体側凹部となっている。この構成によれば、剛性の高い素材で形成される主弁体２の一部を切り欠いた、形状等が安定した主弁体側凹部として連通路２１ｄが構成されるので、流路の閉塞を高い安定性の下に回避することができる。

また、本実施形態では、連通路２１ｄが、径方向において副弁ポート２４より外側の位置に配置されている。この構成によれば、消音部材５に流体中の異物の堆積が少ない状態においては、副弁ポート２４から主弁ポート１４へ向かう流体の大部分は消音部材５を通過するので、消音効果を阻害することはない。

また、本実施形態では、主弁体２は、主弁ポート１４に向かって開口した有蓋筒部としての主弁部２１を有し、その蓋部分に副弁ポート２４が設けられ、主弁部２１の開口部分に消音部材５の外周部を保持する環状の保持部２１ｃが設けられている。そして、連通路２１ｄの一部が、保持部２１ｃの外周縁と主弁部２１の開口部分の内周部における一部との間を通過するように設けられている。この構成によれば、各々が剛性の高い素材で形成される主弁体２と保持部２１ｃとの間を通過するように連通路２１ｄが設けられることから、その形状等の安定性が担保され、流路の閉塞を高い安定性の下に回避することができる。

尚、第１実施形態の連通路は、主弁部２１の内周面の一部を半円筒状に切り欠いた主弁体側凹部としたものを例示したが、主弁体凹部の形状は、これに限るものではない。

次に、第２実施形態について図４及び図５を参照して説明する。

図４は、第２実施形態の二段式電動弁を、図２と同様の要部の拡大断面で示す図であり、図５は、図２に示されている消音部材及び連通路を、図４中のＶ２１方向から見た平面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図４における上下に対応する。また、図４及び図５では、図１〜図３に示されている第１実施形態の二段式電動弁１０の構成要素と同等な構成要素については、図１〜図３と同じ符号が付されており、以下ではそれら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

第２実施形態の二段式電動弁１０’は、消音部材５’、主弁体２’の主弁部２１’における開口部分で消音部材５’を取り付けるための第１段差凹部２１ａ’及び第２段差凹部２１ｂ’、及び連通路２１ｄ’、それぞれの形状が第１実施形態と異なっている。

本実施形態では、消音部材５’の外周の一部をＤカット状に切り欠いた消音部材側凹部として連通路２１ｄ’が形成されている。他方、主弁部２１’における開口部分の内周部は切り欠かれておらず、第１段差凹部２１ａ’及び第２段差凹部２１ｂ’が全周に亘って形成されている。これにより、連通路２１ｄ’の主弁ポート１４側の一部は、消音部材５’の外周部の一部であるＤカット部分と、保持部２１ｃの内周縁との間を通過するように設けられることとなっている。

以上に説明した第２実施形態の二段式電動弁１０’によっても、上述の第２実施形態の二段式電動弁１０と同様に、消音部材５’によって小流量制御域における消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができることは言うまでもない。

ここで、本実施形態では、連通路２１ｄ’が、消音部材５’の一部を切り欠いた消音部材側凹部となっている。この構成によれば、例えば主弁体２’等に比べて加工の容易な消音部材５’の一部を切り欠いた消音部材側凹部として連通路２１ｄ’が構成されるので、連通路２１ｄ’の形成にかかる製造コストを低減させることができる。

また、本実施形態では、連通路２１ｄ’は、径方向において副弁ポート２４より外側の位置に配置されている。この構成によれば、第１実施形態の二段式電動弁１０と同様に、消音部材５’に流体中の異物の堆積が少ない状態においては、副弁ポート２４から主弁ポート１４へ向かう流体の大部分は消音部材５’を通過するので、消音効果を阻害することはない。

また、本実施形態では、連通路２１ｄ’の少なくとも一部が、消音部材５’の外周部における一部と保持部２１ｃの内周縁との間を通過するように設けられている。この構成によれば、例えば主弁体２’等に比べて設計時における形状設定の自由度の高い消音部材５’と保持部２１ｃとの間を通過するように連通路２１ｄ’が設けられることから、設計時における形状検討の煩雑さ等を抑えて連通路２１ｄ’を得ることができる。

尚、第２実施形態の連通路は、消音部材５’の外周の一部をＤカット状に切り欠いた消音部材側凹部としたものを例示したが、消音部材側凹部の形状は、これに限るものではない。

次に、上述の第１及び第２実施形態に対する変形例ついて図６を参照して説明する。

図６は、図１〜図５に示されている第１及び第２実施形態に対する変形例を示す図である。図６に示されている変形例は第１及び第２実施形態それぞれにおける連通路２１ｄ，２１ｄ’の数を増やした例であり、図６（Ａ）には第１変形例が示され、図６（Ｂ）には第２変形例が示されている。なお、図６でも、図１〜図５に示されている第１及び第２実施形態の構成要素と同等な構成要素については図１〜図５と同じ符号がふされており、以下ではこれら同等な構成要素についての重複説明を割愛する。

図６（Ａ）の第１変形例では、第１実施形態における連通路２１ｄが、軸線Ｌを挟んで互いに対称となる２箇所に設けられている。つまり、本変形例では、主弁部２１の開口部分の内周部が上記の２箇所について切り欠かれて２つの連通路２１ｄが形成されている。

また、図６（Ｂ）の第２変形例では、第２実施形態における連通路２１ｄ’が、軸線Ｌを挟んで互いに対称となる２箇所に設けられている。つまり、本変形例では、消音部材５’の外周縁が上記の２箇所について切り欠かれて２つの連通路２１ｄ’が形成されている。

以上に説明した第１及び第２変形例の何れによっても、上述の第２実施形態の二段式電動弁１０と同様に、消音部材５，５’によって小流量制御域における消音効果を得られるとともに流路の閉塞を回避することができることは言うまでもない。

ここで、第１及び第２変形例では、連通路２１ｄ，２１ｄ’が、複数（具体的には２つ）設けられている。この構成によれば、仮に一の連通路２１ｄ，２１ｄ’が閉塞する等といった事態が生じたとしても他の連通路２１ｄ，２１ｄ’に流体を通すことができるので、小流量制御域における閉塞回避について確度を向上させることができる。

次に、第３実施形態について図７及び図８を参照して説明する。

図７は、第３実施形態の二段式電動弁を、図２と同様の要部の拡大断面で示す図であり、図８は、図７に示されている主弁体の上部円筒に設けられた消音部材及び連通路を、図7中のＶ３１方向から見た平面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図７における上下に対応する。また、図７及び図８では、図１〜図３に示されている第１実施形態の二段式電動弁１０の構成要素と同等な構成要素については、図１〜図３と同じ符号が付されており、以下ではそれら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

第３実施形態の二段式電動弁１０’’は、副弁ポート２４と主弁ポート１４との間の消音部材５の固定構造とその近傍の連通路２１ｄは第１実施形態と同じである。第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の消音部材５、連通路２１ｄに加え、下記の消音部材６と連通路２１ｅを設けた点が異なる。具体的には、図７及び図８に示すように、主弁体２’’の主弁部２１’’に設けられた、副弁室２３と主弁室１Ｃとを連通する連通孔２５’’に、多孔質材や金属メッシュ等で円柱状に形成された消音部材６が圧入等で嵌合され、連通孔２５’’の内周面の一部を連通孔２５’’の軸線と平行に半円筒状に切り欠いた連通路２１ｅが形成されている。この連通路２１ｅも主弁体側凹部となっている。

本実施形態の二段式電動弁１０’’によれば、第１実施形態の冷媒が副弁ポート２４から主弁ポート１４へ流れる際の消音効果及び消音部材５の閉塞回避効果に加えて、冷媒が主弁室１Ｃから副弁室２３に流入する際、消音部材６での冷媒中の気泡細分化による消音効果、及び、連通路２１ｅよって消音部材６の異物堆積に起因した閉塞を回避する効果が得られる。

尚、本実施形態では、第１実施形態に加えて、主弁体２’’のように消音部材６及び連通路２１ｅを設けたものを例示したが、少し消音効果は小さくなるものの、部品点数の減少により加工工数や組立工数の点で有利となることから、主弁ポート１４と副弁ポート２４の間に消音部材５と連通路２１ｄを設けることなく、主弁体２’’のように消音部材６及び連通路２１ｅを設けただけのものでもよい。さらに、連通路２１ｅを半円筒状の切り欠きを例示したが、連通路２１ｅの形状はこれに限定されるものではない。

さらに、本実施形態において、上述の第１実施形態に対応した変形例１を適用してもよいことは言うまでもない。

次に、第４実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。

図９は、第４実施形態の二段式電動弁を、図２と同様の要部の拡大断面で示す図であり、図１０は、図９に示されている主弁体の上部円筒に設けられた消音部材及び連通路を、図7中のＶ４１方向から見た平面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図９における上下に対応する。また、図９及び図１０では、図４、図５に示されている第２実施形態の二段式電動弁１０’の構成要素と同等な構成要素については、図４、図５と同じ符号が付されており、以下ではそれら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

第４実施形態の二段式電動弁１０’’’は、副弁ポート２４と主弁ポート１４との間の消音部材５’の固定構造とその近傍の連通路２１ｄ’は第２実施形態と同じである。第２実施形態と異なる点は、第２実施形態の消音部材５’、連通路２１ｄ’に加え、下記の消音部材６’と連通路２１ｅ’を設けた点が異なる。具体的には、図９及び図１０に示すように、主弁体２’’’の主弁部２１’’’に設けられた、副弁室２３と主弁室１Ｃとを連通する連通孔２５に、多孔質材や金属メッシュ等で円柱状に形成され、外周の一部をＤカット状に切り欠いた消音部材６’が圧入等で嵌合され、連通孔２５の内周面と消音部材６’のＤカット面の隙間が連通路２１ｅ’として形成されている。この消音部材６’のＤカット部が消音部材側凹部なっている。

本実施形態の二段式電動弁１０’’’によれば、第２実施形態の冷媒が副弁ポート２４から主弁ポート１４へ流れる際の消音効果及び消音部材５’の閉塞回避効果に加えて、冷媒が主弁室１Ｃから副弁室２３に流入する際、消音部材６’での冷媒中の気泡細分化による消音効果、及び、連通路２１ｅ’よって消音部材６’の異物堆積に起因した閉塞を回避する効果が得られる。

尚、本実施形態では、第２実施形態に加えて、主弁体２’’’のように消音部材６’及び連通路２１ｅ’を設けたものを例示したが、少し消音効果は小さくなるものの、部品点数の減少により加工工数や組立工数の点で有利となることから、主弁ポート１４と副弁ポート２４の間に消音部材５’と連通路２１ｄ’を設けることなく、主弁体２’’’のように消音部材６’及び連通路２１ｅ’を設けただけのものでもよい。さらに消音部材６’を外周の一部をＤカット状に切り欠いたものを例示したが、消音部材６’の形状はこれに限定されるものではなく、外周に種々の形状の溝や、孔を設けたものでもよい。

さらに、本実施形態において、上述の第２実施形態に対応した変形例２を適用してもよいことは言うまでもない。

次に、本発明の一実施形態にかかる冷凍サイクルシステムについて説明する。

図１１は、本発明の一実施形態にかかる冷凍サイクルシステムを示す模式図である。

この図１１に示されている冷凍サイクルシステム９０は、例えば、家庭用エアコン等の空気調和機に用いられる。上述の各実施形態の二段式電動弁１０，１０’，１０’’’やその変形例（以下、単に二段式電動弁１０〜１０’’’と呼ぶ）は、空気調和機の第１室内側熱交換器９１（除湿時冷却器として作動）と第２室内側熱交換器９２（除湿時加熱器として作動）との間に設けられている。二段式電動弁１０〜１０’’’は、圧縮機９５、四方弁９６、室外側熱交換器９４および電子膨張弁９３とともに、ヒ−トポンプ式冷凍サイクルを構成している。第１室内側熱交換器９１と第２室内側熱交換器９２及び二段式電動弁１０〜１０’’’は室内に設置され、圧縮機９５、四方弁９６、室外側熱交換器９４および電子膨張弁９３は室外に設置されていて冷暖房装置を構成している。

除湿弁としての二段式電動弁１０〜１０’’’は、除湿時以外の冷房時または暖房時には主弁体２，２’，２’’’によって主弁ポート１４が全開状態とされて、第１室内側熱交換器９１と第２室内側熱交換器９２は一つの室内側熱交換器とされる。そして、この一体の室内側熱交換器と室外側熱交換器９４は、「蒸発器」及び「凝縮器」として択一的に機能する。すなわち、電子膨張弁９３は、蒸発器と凝縮器の間に設けられている。

この冷凍サイクルシステム９０によれば、流体の経路上に本発明の上述の二段式電動弁１０〜１０’’’が設けられている。このため、冷凍サイクルシステム９０において、消音部材５，５’によって小流量制御域における消音効果を得るとともに流路の閉塞を回避することができることは言うまでもない。

尚、以上に説明した第１〜第４実施形態や第１及び第２変形例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これに限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の二段式電動弁の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、上述の第１〜第４実施形態や第１及び第２変形例では、家庭用エアコン等の空気調和機に用いられる二段式電動弁１０〜１０’’’が例示されている。しかしながら、二段式電動弁は、家庭用エアコンに限らず、業務用エアコンであってもよいし、空気調和機に限らず、各種の冷凍機や冷蔵庫等にも適用可能である。

また、上述の第１〜第４実施形態や第１及び第２変形例では、連通路の一例として、主弁体２の一部を切り欠いた主弁体側凹部としての連通路２１ｄ、２１ｅや、消音部材５’の一部を切り欠いた消音部材側凹部としての連通路２１ｄ’や、消音部材６’の一部を切り欠いた消音部材側凹部としての連通路２１ｅ’が例示されている。しかしながら、連通路はこれに限るものではなく、消音部材の近傍に副弁室の内部と外部を連通したり主弁ポートと副弁ポートを連通したりするように形成されるものであれば、その具体的な形成態様を問うものではない。ただし、主弁体２の一部を切り欠いた主弁体側凹部として連通路２１ｄや２１ｅを形成することで、流路の閉塞を高い安定性の下に回避することができる点は上述した通りである。また、消音部材５’の一部を切り欠いた消音部材側凹部として連通路２１ｄ’や、 消音部材６’の一部を切り欠いた消音部材側凹部としての連通路２１ｅ’を形成することで、連通路２１ｄ’ や２１ｅ’の形成にかかる製造コストを低減させることができる点も上述した通りである。ここで、連通路は、主弁体側凹部のみで形成された連通路２１ｄ，２１ｅや、消音部材側凹部のみで形成された連通路２１ｄ’，２１ｅ’に限るものでもない。連通路は、主弁体側凹部を含んで構成されたものや、消音部材側凹部を含んで構成されたものであれば、これら２種類の凹部を共に有するように構成されたもの等であってもよい。

また、上述の第１及び第２変形例では、連通路の一例として、複数、具体的には２つ設けられた連通路２１ｄ，２１ｄ’が例示されている。しかしながら、上述の第１及び第２実施形態のように連通路２１ｄ，２１ｄ’の数は１つであってもよい。ただし、連通路２１ｄ，２１ｄ’を複数設けることで、小流量制御域における閉塞回避について確度を向上させることができる点は上述した通りである。なお、連通路を複数設ける場合でも、その数は２つに限るものでもなく、３つ以上設けてもよい。また、その形成位置についても、上述の第１及び第２変形例のように互いに対称となる位置に限るものではなく、任意の位置に形成してよい。更に、上述の第１及び第２変形例のように同種の連通路を複数設けるのではなく、異種の連通路を混在させて設けることとしてもよい。上記のことは、第３及び第４実施形態の連通路２１ｅ，２１ｅ’に対しても適用されることは言うまでもない。

また、上述の第１実施形態や第１変形例では、連通路の一例として、保持部２１ｃの外周縁と主弁部２１の開口部分の内周部における一部との間を通過するように設けられた連通路２１ｄが例示されている。また、上述の第２実施形態や第２変形例では、連通路の一例として、消音部材５’の外周部における一部と保持部２１ｃの内周縁との間を通過するように設けられた連通路２１ｄ’が例示されている。しかしながら、連通路は、これらに限るものではなく、どのような通過ルートで設けるかは任意に設定し得るものである。ただし、保持部２１ｃの外周縁と主弁部２１の開口部分の内周部における一部との間を通過するように連通路２１ｄを設けることで、流路の閉塞を高い安定性の下に回避することができる点は上述した通りである。また、消音部材５’の外周部における一部と保持部２１ｃの内周縁との間を通過するように連通路２１ｄ’を設けることで、設計時における形状検討の煩雑さ等を抑えて連通路を得ることができる点も上述した通りである。

また、上述の第１〜第４実施形態や第１及び第２変形例では、一次継手管１１から冷媒が流入し、二次継手管１２から流出する旨を記載しているが、この一方向流れに限定されるものではなく、逆流として、二次継手管１２から冷媒が流入し、一次継手管１１から流出する場合にも適用可能であり、特に全開状態での逆流を行うことがある。

１ 弁ハウジング
２，２’，２’’，２’’’ 主弁体
２Ｃ 副弁座
３ 副弁体
４ 駆動部
５，５’，６，６’ 消音部材
１０，１０’ ，１０’’，１０’’’ 二段式電動弁
１１ 一次継手管
１２ 二次継手管
１３ 主弁座
１４ 主弁ポート
２１，２１’ ，２１’’，２１’’’ 主弁部（有蓋筒部）
２１ａ，２１ａ’ 第１段差凹部
２１ｂ，２１ｂ’ 第２段差凹部
２１ｃ 保持部
２１ｄ，２１ｄ’，２１ｅ，２１ｅ’ 連通路
２４ 副弁ポート
２５，２５’’ 連通孔
９０ 冷凍サイクルシステム
Ｌ 軸線

Claims (9)

1. 主弁ポートを開閉する主弁体と、
   前記主弁体に形成された副弁ポートの開度を変更する副弁体と、を備え、
   前記主弁体には前記副弁体を収容する副弁室が形成され、該副弁室の流体の流入側または流出側に消音部材が設けられており、
   前記消音部材の近傍に、前記消音部材とは別に前記副弁室の内部と外部を連通する連通路または前記主弁ポートと前記副弁ポートとを連通する連通路が設けられていることを特徴とする二段式電動弁。
2. 主弁ポートを開閉する主弁体と、
   前記主弁体に形成された副弁ポートの開度を変更する副弁体と、を備え、
   前記主弁体には前記副弁体を収容する副弁室が形成され、該副弁室の流体の流入側及び流出側に消音部材が設けられており、
   前記消音部材の近傍に、前記消音部材とは別に前記副弁室の内部と外部を連通する連通路及び前記主弁ポートと前記副弁ポートとを連通する連通路が設けられていることを特徴とする二段式電動弁。
3. 前記連通路が、前記主弁体の一部を切り欠いた主弁体側凹部を含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二段式電動弁。
4. 前記連通路が、前記消音部材の一部を切り欠いた消音部材側凹部を含んで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の二段式電動弁。
5. 前記連通路が、前記主弁体の軸線から径方向に前記副弁ポートの外側に位置することを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の二段式電動弁。
6. 前記主弁体は、前記主弁ポートに向かって開口した有蓋筒部を有し、当該有蓋筒部の蓋部分に前記副弁ポートが設けられ、前記有蓋筒部の開口部分に前記消音部材の外周部を保持する環状の保持部が設けられており、
   前記連通路の少なくとも一部が、前記消音部材の前記外周部における一部と前記保持部の内周縁との間を通過するように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載の二段式電動弁。
7. 前記主弁体は、前記主弁ポートに向かって開口した有蓋筒部を有し、当該有蓋筒部の蓋部分に前記副弁ポートが設けられ、前記有蓋筒部の開口部分に前記消音部材の外周部を保持する環状の保持部が設けられており、
   前記連通路の少なくとも一部が、前記保持部の外周縁と前記有蓋筒部の前記開口部分の内周部における一部との間を通過するように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載の二段式電動弁。
8. 前記円通路が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜７のうち何れか一項に記
   載の二段式電動弁。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の二段式電動弁が、流体の経路上に設けられていることを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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