JP5690705B2

JP5690705B2 - 除湿弁

Info

Publication number: JP5690705B2
Application number: JP2011246400A
Authority: JP
Inventors: 聡士石川; 横田　健久; 健久横田
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN103104746A; CN103104746B; JP2013104439A

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、除湿運転機能を有する空気調和機では、室内熱交換器を第１熱交換器と第２熱交換器とで構成して、両熱交換器の間に除湿弁を設けている。そして、通常の運転時には除湿弁を全開状態として両熱交換器を一体として機能させ、除湿運転時には、除湿弁を絞り装置として機能させ、上流側（高圧側）の第１熱交換器を凝縮器、下流側（低圧側）の第２熱交換器を蒸発器として機能させている。

この種の除湿弁として、例えば特許第４０６４７６２号公報（特許文献１）、特許第４１９７４７０号公報（特許文献２）、特許第３９５５３６１号公報（特許文献３）及び特開２００４−１５０５８０号公報（特許文献４）に開示されたものがある。特許文献１及び特許文献２のものはフィルターとオリフィスによって冷媒を絞るフィルター方式であり、特許文献３及び特許文献４のものは弁体及び弁座（弁座相当品）間に形成された溝によって冷媒を絞る溝方式である。

特許第４０６４７６２号公報特許第４１９７４７０号公報特許第３９５５３６１号公報特開２００４−１５０５８０号公報

前記のように、従来の除湿弁にはフィルター方式と溝方式がある。フィルター方式の場合、冷媒がフィルターを透過するため、冷媒中の気泡が細かくなり、フィルター通過後の膨張時の気泡の破裂音等が少なくなり静音性に優れている。しかしながら、このフィルター方式では、冷媒が必ずフィルターを通過することから、フィルターの小孔にコンタミ（冷媒中の異物）が詰まったりする。また、流体がフィルターを透過できる面積は実際にはオリフィスの近辺のみであるため、流体がフィルターを透過できる面積が少なく、フィルター自身が目詰まりを起こす恐れがある。さらに、フィルター方式ではフィルターの透過量を考慮しなければならないためフィルター自体が高コストとなる。

一方、溝方式の場合は、弁が全開状態のときに、弁体または弁座の溝は流れる冷媒に常時曝されるため、絞り部となる溝が目詰まりを起こすことはない。また、溝幅や溝形状等の設定が容易であり、低コストとなる。

ところで、高圧側の一次側継手から弁室に流入する冷媒は液ガス混合冷媒であり、さらには、圧縮機からの冷媒の吐出や、除湿弁の上流に設けられた膨張弁の絞り、空気調和機中の配管の曲がり等によって、この一次側継手から弁室にかけて冷媒の脈動が発生する。このため、溝方式は耐久性、低コストという点で優れているものの、冷媒の脈動が溝通過音（冷媒が溝を通過する際の音）を大きくし、静音性の点で改良の余地がある。

本発明は、除湿弁において、溝方式により耐久性、低コストを確保しながら、冷媒の脈動による溝通過音を低減して静音性を高めることを課題とする。

請求項１の除湿弁は、弁室を形成する弁ハウジングと、該弁ハウジングの前記弁室に連通する一次側継手と、該弁室の軸線方向端部に連通する二次側継手と、該二次側継手の前記弁室側に設けられた弁座と、該弁室内で軸線方向に移動可能に設けられ前記弁座に対して着座／離間する弁部と、前記弁部に連結されたプランジャを軸線方向に駆動して該弁部を移動する電磁駆動部とを備え、前記弁部が着座状態のとき、前記一次側継手から流入する冷媒を前記弁部と前記弁座とで形成された絞り部を介して前記弁室内から前記二次側継手へ流出させ、空気調和機で除湿運転を可能にする除湿弁において、前記一次側継手から前記弁室に流入する冷媒の脈動のエネルギーを吸収する脈動吸収部材を、前記弁部に対して前記絞り部とは反対側の前記プランジャ側に設け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、前記弁部と前記プランジャとが該弁部と一体に形成された弁軸により連結され、該連結軸の周囲に前記脈動吸収部材が設けられていることを特徴とする。

請求項３の除湿弁は、請求項１に記載の除湿弁であって、前記弁部と前記プランジャとが前記脈動吸収部材を介して連結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、前記脈動吸収部材が、前記プランジャの弁部側底面と前記弁部のプランジャ側上面とに挟まれて嵌合固定されていることを特徴とする。

請求項１の除湿弁によれば、除湿時に冷媒を絞る絞り部は、弁部が着座時に弁部と弁座とで形成される溝とすることができ、溝が目詰まりを起こすことがなく、耐久性、低コストを確保することができ、かつ、脈動吸収部材により、弁室に流入する冷媒の脈動のエネルギーを吸収するので、一次側継手から弁室にかけて冷媒の脈動を低減することができ、静音性を高めることができる。

請求項２の除湿弁によれば、請求項１の効果に加えて、弁部と一体に形成された弁軸を介して弁部が移動するので、プランジャの動作を弁部に確実に伝達できるとともに、脈動吸収部材に対して軸線方向に不要な負荷がかからない。

請求項３の除湿弁によれば、請求項１の効果に加えて、脈動吸収部材が弁軸を兼ねているので、弁部と一体に弁軸を有する弁体の構造よりも金属等の部材を低減できるとともに冷媒が脈動吸収部材を透過するため、冷媒中の気泡を細分化することができ、さらに静音性が向上する。

請求項４の除湿弁によれば、請求項２の効果に加えて、脈動吸収部材がプランジャの弁部側底面と弁部のプランジャ側上面とに挟まれて嵌合固定されているので、脈動吸収部材を確実に保持することができる。

本発明の実施形態の除湿弁の非通電時の縦断面図である。本発明の実施形態の除湿弁の通電時の縦断面図である。本発明の実施形態の除湿弁における脈動吸収部材の第１〜第７実施例を示す図である。本発明の実施形態の除湿弁における弁体及び脈動吸収部材の変形例を示す図である。

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は実施形態の除湿弁の非通電時の縦断面図、図２は同除湿弁の通電時の縦断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１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略円筒状の本体ケース１を有している。本体ケース１は弁室１Ａを形成する大径部１ａと、プランジャチューブを構成する小径部１ｂと、大径部１ａと小径部１ｂとを連結する段差部１ｃとで構成されている。大径部１ａの下開口部には、ステンレス鋼製の鍔付き弁座部材２が設けられており、本体ケース１と鍔付き弁座部材２は「弁ハウジング」を構成している。

本体ケース１の大径部１ａの壁部には入口ポート１１が穿孔されており、この入口ポート１１には一次側継手１０が挿入され、ろう付けされることにより一次側継手１０が大径部１ａに接続されている。すなわち、一次側継手１０は弁室１Ａの側部に連通している。また、段差部１ｃの内側には、ステンレス鋼製のばね受け部材１４がろう付けにより固定されている。

鍔付き弁座部材２は、内周面が出口ポート１２を画定している筒部２ａと、弁室１Ａと出口ポート１２との間に設けられた円形の弁ポート１３が画定されている弁座部２ｂと、本体ケース１の大径部１ａの開口部の内周面に外周縁部が圧入された状態でろう付けされた鍔部２ｃとを有する。出口ポート１２には、このポートを形成している筒部２ａ内に二次側継手２０が挿入され、ろう付けされることにより二次側継手２０が鍔付き弁座部材２に接続されている。すなわち、二次側継手２０は弁室１Ａの軸線Ｌ方向端部に連通している。弁座部２ｂの内周には弁室１Ａ側から弁ポート１３側まで刻まれた複数の絞り溝２１（図１参照）が形成されている。

弁室１Ａには、弁体３が本体ケース１の軸線Ｌ方向に移動可能に設けられている。弁体３は、下部にテーパ面を有する薄型で略円柱状の弁部３ａと、弁部３ａより径の小さな円柱状の弁軸３ｂとを一体形成したものである。そして、弁軸３ｂの周囲には、後述の第１〜第７実施例に示す脈動吸収部材４が配設され、弁体３に嵌合されている。弁部３ａは、後述の電磁ソレノイド装置６の動作により、弁座部２ｂに着座して、弁ポート１３を閉じる位置（図２の位置）と、弁座部２ｂより離れて弁ポート１３の連通を確立する弁開位置（図１の位置）との間で移動可能になっている。

本体ケース１の小径部１ｂの内外には、「電磁駆動部」としての電磁ソレノイド装置６の構成部材が配置されている。電磁ソレノイド装置６は、プランジャチューブを構成する小径部１ｂ内に軸線Ｌ方向に移動可能に嵌合した磁性材製のカップ形状のプランジャ６１と、プランジャ６１と前記ばね受け部材１４との間に配設された圧縮コイルばねによるプランジャばね（弁開ばね）６２と、小径部１ｂの上端開口部に溶接によって気密に固定されたふた部材６３と、小径部１ｂの端部側外周に配置された円筒状の磁性材製の磁気ガイド部６４と、固定金具１５により大径部１ａの外周に固定されたコの字形の磁性材製の外凾６５と、小径部１ｂ及び磁気ガイド部６４の外周にて外凾６５に抱持されたコイル部６６とにより構成されている。

本体ケース１の小径部１ｂ内と弁室１Ａは、弁部３ａとばね受け部材１４との間隙を介して連通しており、この小径部１ｂと弁室１Ａを跨いで存在する弁体３は、小径部１ｂ内で弁軸３ｂの上端のステム部３ｂ１にてプランジャ６１の底部にかしめ結合されている。そして、弁体３はプランジャ６１と一体的に軸線Ｌ方向に移動する。なお、前記脈動吸収部材４は弁体３をプランジャ６１に結合する前に弁軸３ｂに嵌合したものであり、この脈動吸収部材４は、プランジャ６１の底面６１ａ（弁部側底面）と弁部３ａの上面３ａ１（プランジャ側上面）とで挟むことで、嵌合固定されている。

すなわち、図１に示すように、電磁ソレノイド装置６の非通電時には、プランジャばね６２のばね力により弁部３ａ（弁体３）は弁座部２ｂより引き離された弁開位置になる。また、図２に示すように、電磁ソレノイド装置６の通電時には、プランジャばね６２のばね力に抗してプランジャ６１が外凾６５の下端側に磁気的に吸引され、弁部３ａ（弁体３）を弁座部２ｂに着座させる。

この弁閉状態では、弁座部２ａの絞り溝２１により弁室１Ａと出口ポート１２とが連通し、一次側継手１０からの冷媒は、絞り溝２１のみを通って膨張し、二次側継手２０に流れる。これにより、除湿運転時の絞り効果が得られる。このとき、一次側継手１０から弁室１Ａに流れ込む冷媒は、脈動吸収部材４により脈動のエネルギーが吸収され、溝通過音を発生する脈動が生じないようにされている。

図３(A) は脈動吸収部材４の第１実施例を示し、この脈動吸収部材４は焼結フィルターで構成されている。焼結フィルターは、多孔質の部材でありその表面の多数の小孔により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、この焼結フィルターにより冷媒の脈動が反射することも抑止できる。

図３(B) は脈動吸収部材４の第２実施例を示し、この脈動吸収部材４はデミスターフィルターで構成されている。デミスターフィルターは、繊維状の金属線を押し固めたものであり金属線間の多数の隙間により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、このデミスターフィルターにより冷媒の脈動が反射することも抑止できる。

図３(C) は脈動吸収部材４の第３実施例を示し、この脈動吸収部材４は発泡部材（例えば発泡金属）で構成されている。発泡部材は、多数の空隙を有しその表面の空隙により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、この発泡部材により冷媒の脈動が反射することも抑止できる。

図３(D) は脈動吸収部材４の第４実施例を示し、この脈動吸収部材４は円環状の平板（例えば金属製）を多数積層して構成されている。この平板間の多数の隙間により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、この多数の平板により冷媒の脈動が反射することも抑止できる。

図３(E) は脈動吸収部材４の第５実施例を示し、この脈動吸収部材４は円環状の湾曲板（例えば金属製）を多数積層して構成されている。この湾曲板間の多数の隙間により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、この多数の湾曲板により冷媒の脈動が反射することも抑止できる。

図３(F) は脈動吸収部材４の第６実施例を示し、この脈動吸収部材４は内外２層のコイルばねで構成されている。コイルばねは多数の隙間を有し、このコイルばねの多数の隙間により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、このコイルばねにより冷媒の脈動が反射することも抑止できる。コイルばねは１層でもよいが、複数層のほうが効果的である。

図３(G) は脈動吸収部材４の第７実施例を示し、この脈動吸収部材４は内外２層のパンチングメタルで構成されている。パンチングメタルは多数の小孔を有し、このパンチングメタルの多数の小孔により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、このパンチングメタルにより冷媒の脈動が反射することも抑止できる。パンチングメタルは１層でもよいが、複数層のほうが効果的である。

第１〜第３実施例、第６及び第７実施例では、前記のように脈動吸収部材４がプランジャ６１の底面６１ａと弁部３ａの上面３ａ１とで挟み込まれている。これにより、脈動吸収部材４を確実に保持することができる。なお、第４及び第５実施例の場合でも、複数の平板あるいは複数の湾曲板の間に適宜スペーサ等を設けることで、プランジャ６１の底面６１ａと弁部３ａの上面３ａ１とで挟み込むことで保持することもできる。

図４は弁部及び脈動吸収部材の実施形態の変形例を示す図である。この変形例では、弁体５は弁部５ａと弁軸５ｂと連結部５ｃとで構成されており、弁軸５ｂが「脈動吸収部材」としての円柱状の多孔質体（例えば焼結フィルター）で構成されている。弁部５ａは外周のリム部５ａ１により弁軸５ｂの下端にかしめ結合されている。連結部５ｃは外周のリム部５ｃ１により弁軸５ｂの上端にかしめ結合されている。また、連結部５ｃのステム部５ｃ２にてプランジャ６１の底部にかしめ結合される。この変形例では、弁軸５ｂが多孔質体で構成されており、その表面の多数の小孔により冷媒の脈動のエネルギーが吸収される。また、冷媒の脈動がこの多孔質体（弁軸５ｂ）で反射することも抑止できる。

この変形例の場合、弁軸３ｂは不要になり、弁体の材料も低減できる。また、第１実施例〜第７実施例の場合、一次側継手１０から流入する冷媒が脈動吸収部材に衝突する時に冷媒中の気泡は細分化されるが、この変形例の場合、冷媒は多孔質体（弁軸５ｂ）を透過するため、冷媒中の気泡をより細分化することもでき、第１実施例〜第７実施例よりも静音性は向上する。なお、前述のように、従来のフィルター方式の除湿弁は、小孔にコンタミが詰まったり、冷媒がフィルターを透過できる面積が少ないため、フィルター自身が目詰まりを起こす恐れがあるが、この変形例の場合は、冷媒は多孔質体（弁軸５ｂ）の全周を透過できるため、多孔質体が目詰まりを起こす恐れも少ない。なお、この弁軸５ｂは、焼結フィルター、デミスター、発泡金属等の多孔質体に限らず、実施例４〜実施例７のような脈動吸収部材により構成してもよい。

以上のように前記第１〜第７実施例の脈動吸収部材４、変形例の弁軸５ｂ（脈動吸収部材）は弁部３ａ，５ａのプランジャ６１側に設けられており、この脈動吸収部材により、弁室１Ａ内で、一次側継手１０から流入する冷媒の脈動のエネルギーを吸収するので、一次側継手１０から弁室１Ａにかけて冷媒の脈動を低減することができ、静音性を高めることができる。

なお、前記第１〜第７実施例および変形例の脈動吸収部材は吸音材の機能も果たしている。すなわち、脈動吸収部材のような空孔や隙間を多く持つ部材が弁室内に存在するため、冷媒が弁室の内壁に衝突する際に発生する冷媒中の気泡の破裂に起因する騒音や、プランジャの作動音、弁体が弁座に衝突する際に発生する衝突音もこの脈動吸収部材が吸音するので、この点でも静音性を高めることができる。

以上の実施形態では、弁閉時に冷媒を絞る絞り溝（２１）は弁座部（２ａ）側に形成しているが、この絞り溝は弁部側に形成してもよい。

１本体ケース（弁ハウジング）
１Ａ弁室
１ａ大径部
１ｂ小径部
１ｃ段差部
２鍔付き弁座部材（弁ハウジング）
２ｂ弁座部
２１絞り溝
１０一次側継手
２０二次側継手
３弁体
３ａ弁部
３ａ１上面（プランジャ側上面）
３ｂ弁軸
４脈動吸収部材
５ａ部
５ｂ弁軸（脈動吸収部材）
６電磁ソレノイド装置（電磁駆動部）
６１プランジャ
６１ａ底面（弁部側底面）
６２プランジャばね
Ｌ軸線

Claims

弁室を形成する弁ハウジングと、該弁ハウジングの前記弁室に連通する一次側継手と、該弁室の軸線方向端部に連通する二次側継手と、該二次側継手の前記弁室側に設けられた弁座と、該弁室内で軸線方向に移動可能に設けられ前記弁座に対して着座／離間する弁部と、前記弁部に連結されたプランジャを軸線方向に駆動して該弁部を移動する電磁駆動部とを備え、前記弁部が着座状態のとき、前記一次側継手から流入する冷媒を前記弁部と前記弁座とで形成された絞り部を介して前記弁室内から前記二次側継手へ流出させ、空気調和機で除湿運転を可能にする除湿弁において、
前記一次側継手から前記弁室に流入する冷媒の脈動のエネルギーを吸収する脈動吸収部材を、前記弁部に対して前記絞り部とは反対側の前記プランジャ側に設けたことを特徴とする除湿弁。
前記弁部と前記プランジャとが該弁部と一体に形成された弁軸により連結され、該連結軸の周囲に前記脈動吸収部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の除湿弁。
前記弁部と前記プランジャとが前記脈動吸収部材を介して連結されていることを特徴とする請求項１に記載の除湿弁。
前記脈動吸収部材が、前記プランジャの弁部側底面と前記弁部のプランジャ側上面とに挟まれて嵌合固定されていることを特徴とする請求項２に記載の除湿弁。