JP2005003336A

JP2005003336A - 電動弁

Info

Publication number: JP2005003336A
Application number: JP2003170551A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Wakizaka; 重貴脇坂
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室に開口する第１冷媒流路から冷媒室内に流入した冷媒流が冷媒室内を通過する際に発生する流動音を低減できる電動弁を提供する。
【解決手段】熱源側膨張弁２６は、駆動機構４１と、弁体４２と、弁本体４３とを備えている。弁体４２は、一端に弁頭部４２ａを有し、駆動機構４１によって軸方向に進退される。弁本体４３は、弁体４２が挿入される中空の空間からなる冷媒室４３ａと、弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室４３ａに開口する２つの第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃと、弁頭部４２ａに対向するように開口する第２冷媒流路４３ｄと、弁体４２の進退によって弁頭部４２ａとの間における冷媒の流路面積が可変される弁座４３ｅとを有する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動弁、特に、冷凍装置の冷媒回路に設けられた電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、冷凍装置の冷媒回路においては、凝縮器と蒸発器とを接続する冷媒配管等に電動弁が設けられている。
この電動弁は、主に、駆動機構と、弁体と、弁本体とから構成されている。駆動機構は、モータやソレノイド等からなる。弁体は、一端に弁頭部を有し、駆動機構によって軸方向に進退される。弁本体は、弁体が挿入される中空の空間からなる冷媒室と、冷媒室を冷媒回路に接続するために弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室に開口する第１冷媒流路と、冷媒室を冷媒回路に接続するために弁頭部に対向するように開口する第２冷媒流路と、弁体の進退によって弁頭部との間における冷媒の流路面積が可変される弁座とを有する。ここで、弁体は、通常、その軸が上下方向に向くように配置されるため、第１冷媒流路は、冷媒室の側方から冷媒が流入又は流出するように配置され、第２冷媒流路は、冷媒室の下方から冷媒が流入又は流出するように配置されることになる。
【０００３】
このような電動弁において、第１冷媒流路から冷媒が流入する際に発生する電動弁における騒音としては、冷媒流の弁体への衝突により発生する弁体の振動に起因する振動音がある。この振動音に対しては、冷媒室の側方の第１冷媒流路を弁体の軸中心から偏心させた位置に開口するように配置し、第１冷媒流路から流入する冷媒流の弁体への衝突をなくすことで、弁体の振動を減少させて、振動音を低減するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１５９６１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動弁においては、第１冷媒流路から冷媒室に流入する冷媒流が冷媒室内を通過する際に発生する流動音に起因する騒音も存在するため、この流動音を低減することが望ましい。
しかし、上記の構成の電動弁では、冷媒室の側方の第１冷媒流路を弁体の軸中心から偏心させた位置に開口するように配置しているため、弁体の振動を減少させることはできるが、冷媒室の側方の第１冷媒流路から冷媒室内に流入した冷媒流が冷媒室内を通過する際に発生する流動音を低減する効果を得ることは難しい。
【０００６】
本発明の課題は、弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室に開口する第１冷媒流路から冷媒室内に流入した冷媒流が冷媒室内を通過する際に発生する流動音を低減できる電動弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電動弁は、冷凍装置の冷媒回路に設けられた電動弁であって、駆動機構と、弁体と、弁本体とを備えている。弁体は、一端に弁頭部を有し、駆動機構によって軸方向に進退される。弁本体は、弁体が挿入される中空の空間からなる冷媒室と、冷媒室を冷媒回路に接続するために弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室に開口する複数の第１冷媒流路と、冷媒室を冷媒回路に接続するために弁頭部に対向するように開口する第２冷媒流路と、弁体の進退によって弁頭部との間における冷媒の流路面積が可変される弁座とを有する。
【０００８】
この電動弁では、第１冷媒流路を複数箇所設けることによって、各第１冷媒流路から冷媒室内に流入する冷媒流が有する運動エネルギーが小さくなるようにしている。これにより、弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室に開口する第１冷媒流路から冷媒室内に流入した冷媒流が冷媒室内を通過する際に発生する流動音を低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の電動弁は、請求項１において、複数の第１冷媒流路は、第２冷媒流路の開口位置に対して、冷媒室の軸方向中央位置よりも離れた位置において開口している。
この電動弁では、第１冷媒流路と第２冷媒流路間の距離を離すことで、第１冷媒流路から冷媒室内に流入する冷媒流が第２冷媒流路に至るまでの間に減速されて、冷媒流が有する運動エネルギーがさらに小さくなるため、流動音をさらに低減することができる。
【００１０】
請求項３に記載の電動弁は、請求項１において、複数の第１冷媒流路は、各第１冷媒流路から冷媒室内に流入する冷媒流が互いに直接衝突しないように設けられている。
この電動弁では、複数の第１冷媒流路から流入する冷媒流同士の干渉を防ぎ、流動音をさらに低減することができる。
【００１１】
請求項４に記載の電動弁は、請求項１において、複数の第１冷媒流路は、互いが異なる軸方向位置において開口している。
この電動弁では、複数の第１冷媒流路から流入する冷媒流同士の干渉を防ぎ、流動音をさらに低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電動弁の実施形態について、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（１）空気調和装置の全体構成
図１は、本発明の第１実施形態にかかる電動弁を備えた冷凍装置の一例としての空気調和装置１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置１は、本実施形態において、冷房運転及び暖房運転が可能な冷媒回路１０を有しており、熱源ユニット２と、利用ユニット５と、熱源ユニット２と利用ユニット５とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。
【００１３】
利用ユニット５は、主に、利用側熱交換器５１を有している。利用側熱交換器５１は、室内の空気と冷媒との熱交換を行う熱交換器である。
熱源ユニット２は、主に、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、ブリッジ回路２４と、レシーバ２５と、熱源側膨張弁２６（電動弁）と、液側仕切弁２７と、ガス側仕切弁２８とを有している。
【００１４】
圧縮機２１は、吸入した冷媒ガスを圧縮する圧縮機である。四路切換弁２２は、冷房運転と暖房運転との切り換え時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には圧縮機２１の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側とガス冷媒連絡配管７側とを接続し、暖房運転時には圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡配管７側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続することが可能である。
【００１５】
熱源側熱交換器２３は、熱源としての室外空気や水と冷媒との熱交換を行う熱交換器である。
ブリッジ回路２４は、熱源側熱交換器２３の液側に接続された液冷媒管３１と液側仕切弁２７に接続された液冷媒管３２とに接続されており、液冷媒管３１及び液冷媒管３２の一方からレシーバ２５及び熱源側膨張弁２６を介して液冷媒管３１及び液冷媒管３２の他方へ冷媒を流通させることが可能である。具体的には、ブリッジ回路２４は、冷房運転時には、液冷媒管３１（すなわち、熱源側熱交換器２３側）からの冷媒をレシーバ２５に流入させた後、熱源側膨張弁２６を介して、液冷媒管３２（すなわち、利用側熱交換器５１側）に冷媒を流通させることが可能である。また、ブリッジ回路２４は、暖房運転時には、液冷媒管３２からの冷媒をレシーバ２５に流入させた後、熱源側膨張弁２６を介して、液冷媒管３１に冷媒を流通させることが可能である。
【００１６】
ブリッジ回路２４は、液冷媒管３１及び液冷媒管３２と、レシーバ２５の入口と、熱源側膨張弁２６の出口とに接続された４つの逆止弁２４ａ〜２４ｄから構成されている。逆止弁２４ａは、液冷媒管３１からレシーバ２５への冷媒の流通のみを許容するように設けられている。逆止弁２４ｂは、液冷媒管３２からレシーバ２５への冷媒の流通のみを許容するように設けられている。逆止弁２４ｃは、熱源側膨張弁２６から液冷媒管３１への冷媒の流通のみを許容するように設けられている。逆止弁２４ｄは、熱源側膨張弁２６から液冷媒管３２への冷媒の流通のみを許容するように設けられている。
【００１７】
熱源側膨張弁２６は、本実施形態において、冷媒圧力の調節や冷媒流量の調節を行うために、レシーバ２５の出口とブリッジ回路２４とを接続するように設けられたソレノイド駆動式の電動弁である。より具体的には、熱源側膨張弁２６は、レシーバ２５の出口に接続された２つのレシーバ出口管２９ａ、２９ｂからなるレシーバ出口管２９に接続されている。また、熱源側膨張弁２６は、ブリッジ回路２４に接続された膨張弁出口管３０に接続されている。尚、熱源側膨張弁２６の構造の詳細については、後述する。
【００１８】
液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８は、それぞれ、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に接続されている。
（２）熱源側膨張弁の構造
次に、図２及び図３を用いて、熱源側膨張弁２６の構造について説明する。ここで、図２は、熱源側膨張弁２６の縦断面概略図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１９】
熱源側膨張弁２６は、主に、駆動機構４１と、弁体４２と、弁本体４３とから構成されている。
駆動機構４１は、本実施形態において、ソレノイドからなる。
弁体４２は、一端に弁頭部４２ａを有し、駆動機構４１によって軸方向に進退される。弁体４２は、本実施形態において、ニードル形状を有しており、その軸線が上下方向に向くように配置されている。
【００２０】
弁本体４３は、弁体４２が挿入される中空の空間からなる冷媒室４３ａと、冷媒室４３ａをレシーバ出口管２９ａ、２９ｂに接続するために弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室に開口する２つの第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃと、冷媒室４３ａをレシーバ出口管２９ａ、２９ｂに接続するために弁頭部４２ａに対向するように開口する第２冷媒流路４３ｄと、弁体４２の進退によって弁頭部４２ａとの間における冷媒の流路面積が可変される弁座４３ｅとを有している。弁本体４３は、本実施形態において、駆動機構４１の下側に配置されている。
【００２１】
冷媒室４３ａは、本実施形態において、略卵形の形状を有しており、その平面視中央位置に弁体４２が配置されている。
第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃは、本実施形態において、一端が、それぞれレシーバ出口管２９ａ、２９ｂに接続されており、他端が、冷媒室４３ａの側方から弁体４２に向かって開口するように設けられた管部である。より具体的には、第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃは、冷媒室４３ａの上下方向中央位置付近において、互いが弁体４２を挟んで対向するように開口している。
【００２２】
第２冷媒流路４３ｄは、本実施形態において、一端が、それぞれ膨張弁出口管３０に接続されており、他端が、冷媒室４３ａの下側に設けられた管部である。
弁座４３ｅは、弁頭部４２ａが当接可能なオリフィス孔４３ｆを有する部材であり、本実施形態において、第２冷媒流路４３ｄに設けられている。
（３）熱源側膨張弁の動作
次に、熱源側膨張弁２６の動作について説明する。
【００２３】
圧縮機２１等を起動して、空気調和装置１の冷媒回路１０内を冷媒が循環し始めると、レシーバ２５に溜まった液冷媒は、２つのレシーバ出口管２９ａ、２９ｂ及び第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃを通じて、冷媒室４３ａ内に吹き出すとともに、弁体４２の側部に衝突するように流入する。そして、冷媒室４３ａ内に流入した液冷媒は、冷媒室４３ａを下方に向かって減速されながら流れ、弁頭部４２ａと弁座４３ｅのオリフィス孔４３ｆとによって形成された流路を通過して膨張されて、第２冷媒流路４３ｄから流出する。
【００２４】
ここで、冷媒室４３ａに流入する液冷媒は、第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃの２箇所から流入しているため、各第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃから冷媒室４３ａ内に流入する液冷媒の冷媒流が有する運動エネルギーが小さくなっている。このため、第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃから冷媒室４３ａ内に流入する冷媒流が冷媒室４３ａ内を通過する際に発生する流動音が低減されている。しかも、本実施形態のように、第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃが弁体４２の側部に衝突するように開口しているにもかかわらず、冷媒流が有する運動エネルギーが小さくなっているため、弁体４２の振動も小さくなっている。
【００２５】
［第２実施形態］
第１実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁２６では、２つの第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃが、冷媒室４３ａの上下方向中央位置付近において、互いが弁体４２を挟んで対向するように開口しているため、２つの第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃから流入する冷媒流同士が干渉しやくなっているが、２つの第１冷媒流路から冷媒室内に流入する冷媒流が互いに衝突しないように設けてもよい。
【００２６】
具体的には、図４に示される本発明の第２実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁１２６のように、第１冷媒流路１４３ｂ、１４３ｃを弁体４２の軸中心に対して側方に偏倚した位置で開口するように配置することができる。
これにより、各第１冷媒流路から流入する冷媒流同士の干渉を防ぎ、流動音をさらに低減することができる。
【００２７】
［第３実施形態］
第１実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁２６では、２つの第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃを有する構造であったが、３以上の複数個の第１冷媒流路を有する構造であってもよい。
具体的には、図５に示される本発明の第３実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁２２６のように、３つの第１冷媒流路２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｇを有する構造にすることができる。この際、図５に示されるように、各第１冷媒流路２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｇを第２実施形態の熱源側膨張弁１２６のように、第１冷媒流路１４３ｂ、１４３ｃを弁体４２の軸中心に対して側方に偏倚した位置で開口するように配置するのが望ましい。尚、この場合、詳細は図示しないが、図１に示されるレシーバ出口管の数を２本から３本に増やす必要がある。
【００２８】
このように、第１冷媒流路の数を増やすことによって、各第１冷媒流路から流入する冷媒流が有する運動エネルギーが小さくなるため、流動音をさらに低減することができる。
［第４実施形態］
第１実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁２６では、第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃが冷媒室４３ａの上下方向中央位置付近で開口するように設けられているが、冷媒室の上部位置で開口するように設けてもよい。
【００２９】
具体的には、図６に示される本発明の第４実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁３２６のように、第１冷媒流路３４３ｂ、３４３ｃを冷媒室３４３ａの上部位置において開口させることで、第１冷媒流路３４３ｂ、３４３ｃの開口位置と第２冷媒流路４３ｄの開口位置との間の距離Ｌ’を、第１実施形態の熱源側膨張弁２６における第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃの開口位置と第２冷媒流路４３ｄの開口位置との距離Ｌよりも大きくすることができる。
【００３０】
これにより、第１冷媒流路３４３ｂ、３４３ｃから冷媒室４３ａ内に流入する冷媒流が第２冷媒流路（具体的には、弁座４３ｅ）に至るまでの間に減速されて、冷媒流が有する運動エネルギーがさらに小さくなるため、流動音をさらに低減することができる。
［第５実施形態］
第１実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁２６では、第１冷媒流路４３ｂ、４３ｃが冷媒室４３ａの同じ上下方向位置で開口するように設けられているが、異なる上下方向位置で開口するように設けてもよい。
【００３１】
具体的には、図７に示される本発明の第５実施形態にかかる電動弁としての熱源側膨張弁４２６のように、第１冷媒流路４４３ｂを冷媒室４３ａの上下方向中央位置よりも上部位置において開口させるとともに、第１冷媒流路４４３ｃを第１冷媒流路４４３ｂの上側の位置において開口させてもよい。
これにより、各第１冷媒流路から流入する冷媒流同士の干渉を防ぎ、流動音をさらに低減することができる。しかも、各第１冷媒流路と第２冷媒流路との間の距離が離れているため、第１冷媒流路から冷媒室内に流入する冷媒流が第２冷媒流路に至るまでの間に減速されて、冷媒流が有する運動エネルギーがさらに小さくなるため、流動音をさらに低減することができる。
【００３２】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
（１）前記実施形態では、ソレノイド駆動式の膨張弁を例として説明したが、これに限定されず、モータ駆動式の膨張弁等の他の形式の電動弁であっても、本発明が適用可能である。
【００３３】
（２）前記実施形態では、本発明を熱源ユニットのレシーバから熱源側熱交換器又は利用側熱交換器に送られる冷媒を膨張させる熱源側膨張弁に適用したが、これに限定されず、複数の利用ユニットを有する冷凍装置において各利用ユニットに設けられる利用側膨張弁に適用してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
請求項１にかかる発明では、第１冷媒流路を複数箇所設けることによって、各第１冷媒流路から冷媒室内に流入する冷媒流が有する運動エネルギーが小さくなるようにしているため、弁体軸に交差する方向に向かって冷媒室に開口する第１冷媒流路から冷媒室内に流入した冷媒流が冷媒室内を通過する際に発生する流動音を低減することができる。
【００３５】
請求項２にかかる発明では、第１冷媒流路と第２冷媒流路間の距離を離すことで、第１冷媒流路から冷媒室内に流入する冷媒流が第２冷媒流路に至るまでの間に減速されて、冷媒流が有する運動エネルギーがさらに小さくなるため、流動音をさらに低減することができる。
請求項３にかかる発明では、複数の第１冷媒流路から流入する冷媒流同士の干渉を防ぎ、流動音をさらに低減することができる。
【００３６】
請求項４にかかる発明では、複数の第１冷媒流路から流入する冷媒流同士の干渉を防ぎ、流動音をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる電動弁を備えた冷凍装置の一例としての空気調和装置の冷媒回路の概略図。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる電動弁の縦断面概略図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる電動弁を示す図であって、図３に対応する図。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる電動弁を示す図であって、図３に対応する図。
【図６】本発明の第４実施形態にかかる電動弁を示す図であって、図２に対応する図。
【図７】本発明の第５実施形態にかかる電動弁を示す図であって、図２に対応する図。
【符号の説明】
２６、１２６、２２６、３２６、４２６熱源側膨張弁（電動弁）
４１駆動機構
４２弁体
４３弁本体
４３ａ冷媒室
４３ｂ、４３ｃ、１４３ｂ、１４３ｃ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｇ、３４３ｂ、３４３ｃ、４４３ｂ、４４３ｃ第１冷媒流路
４３ｄ第２冷媒流路
４３ｅ弁座

Claims

冷凍装置の冷媒回路に設けられた電動弁（２６、１２６、２２６、３２６、４２６）であって、
駆動機構（４１）と、
一端に弁頭部（４２ａ）を有し、前記駆動機構によって軸方向に進退される弁体（４２）と、
前記弁体が挿入される中空の空間からなる冷媒室（４３ａ）と、前記冷媒室を前記冷媒回路に接続するために弁体軸に交差する方向に向かって前記冷媒室に開口する複数の第１冷媒流路（４３ｂ、４３ｃ）（１４３ｂ、１４３ｃ）（２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｇ）（３４３ｂ、３４３ｃ）（４４３ｂ、４４３ｃ）と、前記冷媒室を前記冷媒回路に接続するために前記弁頭部に対向するように開口する第２冷媒流路（４３ｄ）と、前記弁体の進退によって前記弁頭部との間における冷媒の流路面積が可変される弁座（４３ｅ）とを有する弁本体（４３）と、
を備えた電動弁（２６、１２６、２２６、３２６、４２６）。
前記複数の第１冷媒流路（３４３ｂ、３４３ｃ）（４４３ｂ、４４３ｃ）は、前記第２冷媒流路（４３ｄ）の開口位置に対して、前記冷媒室（４３ａ）の軸方向中央位置よりも離れた位置において開口している、請求項１に記載の電動弁（３２６、４２６）。
前記複数の第１冷媒流路（１４３ｂ、１４３ｃ）（２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｇ）（４４３ｂ、４４３ｃ）は、前記各第１冷媒流路から前記冷媒室（４３ａ）内に流入する冷媒流が互いに直接衝突しないように設けられている、請求項１に記載の電動弁（１２６、２２６、４２６）。
前記複数の第１冷媒流路（４４３ｂ、４４３ｃ）は、互いが異なる軸方向位置において開口している、請求項１に記載の電動弁（４２６）。