JP2020076485A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で容易に組み立てることができ、もって、部品コストや組立コストを抑えることのできる流路切換弁を提供する。【解決手段】弁体２０において昇降駆動部を構成するステッピングモータ５０とは反対側に設けられた下部弁体部２４は、上部弁口１７および下部弁口１９より小径に形成され、上部弁口１７を通して下部弁口１９の内側に（所定の大きさの間隙をもって）挿入可能となっているので、弁体２０は、弁本体１０の上側から弁室１１内の所定位置に（一方向で）挿入・配置できる。【選択図】図１

Description

本発明は、流路切換弁に係り、特に、構造が簡単で組立が容易な三方切換弁等の流路切換弁に関する。

この種の流路切換弁の一例として、下記特許文献１には、弁室、該弁室に開口する第１入出口、第２入出口、及び第３入出口、並びに、前記第１入出口と前記第２入出口との間に設けられた上部弁座、及び前記第１入出口と前記第３入出口との間に設けられた下部弁座を有する弁本体と、前記弁室に昇降可能に配在されるとともに、前記第１入出口、前記第２入出口、及び前記第３入出口の間の流れ方向を切り換えるべく、前記上部弁座と前記下部弁座に選択的に接離する上部弁体と下部弁体が昇降方向に離間して設けられた弁軸（弁体）と、前記弁軸を昇降させるための昇降駆動部と、を備え、前記上部弁体の上側に画成された背圧室の室径、前記上部弁座の口径、及び前記下部弁座の口径が同一に設定されるとともに、前記弁軸内に、前記下部弁体の下側に形成される下部空間と前記背圧室とを連通する均圧通路が設けられたものが開示されている。

前述した従来の流路切換弁によれば、弁体（上部弁体及び下部弁体）の移動による流路切換時に弁体の移動方向に作用する力をバランス（差圧をキャンセル）させられるとともに、弁体（上部弁体及び下部弁体）と弁本体との間にＯリング等のシール部材を介装しなくて済むため、流路切換時に弁体に作用する荷重を可及的に小さくして、弁体の駆動トルクを低減でき、もって、小型化、大容量化、省電力化等を図ることができる。

特開２０１７−１２９２４０号公報

ところで、この種の従来の流路切換弁は、通常、弁軸（弁体）に設けられた上部弁体と下部弁体が弁本体に設けられた上部弁座と下部弁座に選択的に接離することにより各入出口間の流れ方向を切り換えるようになっている。そのため、例えば、上部弁座と下部弁座が形成された円筒状の弁座部材の内側に、上部弁体と下部弁体を連結する連結軸を通した後、その連結軸の上部または下部に、連結軸と別体の上部弁体または下部弁体を（着座させる方向から）組付ける必要があった。また、各入出口間の差圧が大きい場合、前述したような差圧をキャンセルさせる構造を採用する必要があり、これによっても、構造が複雑で組立が難しく、部品コストや組立コストが高くなるという問題がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構造が簡単で容易に組み立てることができ、もって、部品コストや組立コストを抑えることのできる流路切換弁を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る流路切換弁は、基本的に、弁室、該弁室に開口する上部入出口、中間入出口、および下部入出口、前記上部入出口と前記中間入出口の間に設けられた上部弁口、並びに前記中間入出口と前記下部入出口の間に設けられた下部弁口を有する弁本体と、前記弁室に昇降可能に配在されるとともに、前記上部弁口および前記下部弁口を流れる流体の通過流量を制御する上部弁体部および下部弁体部が昇降方向に離間して設けられた弁体と、前記弁体を昇降させるべく前記弁体の上側に設けられた昇降駆動部と、を備え、前記下部弁体部は、前記上部弁口および前記下部弁口より小径に形成され、前記上部弁口を通して前記下部弁口の内側に挿入可能となっていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記上部弁体部は、前記上部弁口より小径に形成され、前記上部弁口の内側に挿入可能となっている。

更に好ましい態様では、前記弁本体の底部は、前記弁体の最下降位置を規定する下部ストッパとされる。

更に好ましい態様では、前記弁本体の底部に当接する前記弁体の下端部は平面で構成される。

別の好ましい態様では、前記上部弁体部は、前記上部弁口より大径に形成され、前記上部弁口に設けられた弁座に接離するようになっている。

他の好ましい態様では、前記上部弁体部と前記下部弁体部の間に、該上部弁体部および下部弁体部より小径の中間くびれ部が設けられる。

更に好ましい態様では、前記上部弁体部または前記下部弁体部の少なくとも一方に、前記中間くびれ部に連なる円錐台状のテーパ面部が設けられる。

他の好ましい態様では、前記上部弁体部と前記下部弁体部とは同じ外径を有する。

他の好ましい態様では、前記上部弁体部は、前記下部弁体部より大径に形成される。

他の好ましい態様では、前記上部弁口と前記下部弁口の間は、円筒面で構成される。

更に好ましい態様では、前記弁室は、前記上部入出口が開口するとともに前記上部弁体部が配在される比較的大径の上部拡径部、前記下部入出口が開口するとともに前記下部弁体部が配在される比較的大径の下部拡径部、および、前記中間入出口が開口するとともに前記上部拡径部と前記下部拡径部の間に設けられた比較的小径の中間縮径部で構成されており、前記上部拡径部と前記中間縮径部の間に形成される段差部分が前記上部弁口とされ、前記下部拡径部と前記中間縮径部の間に形成される段差部分が前記下部弁口とされる。

他の好ましい態様では、前記弁体は、一部品で構成される。

他の好ましい態様では、前記弁本体は、一部品で構成される。

他の好ましい態様では、前記弁体の下部の横動規制を行う弁体ガイド部が前記弁本体に設けられる。

更に好ましい態様では、前記弁体ガイド部として、前記弁体の下端部が挿入される弁体ガイド穴が前記弁本体の底部に設けられる。

更に好ましい態様では、前記弁体の最下降位置から最上昇位置まで、前記弁体の下端部が前記弁体ガイド穴に挿入されるようにされる。

更に好ましい態様では、前記弁体の下端部は、曲面で構成される。

更に好ましい態様では、前記弁本体は、前記弁室が設けられるとともに底面が開口した胴体部材と、該胴体部材の底面開口を気密的に閉塞する底蓋部材とを有する。

更に好ましい態様では、前記弁体ガイド穴は、前記底蓋部材に設けられる。

更に好ましい態様では、前記弁体ガイド穴は、前記底蓋部材において前記底面開口に嵌合される嵌合凸部に設けられる。

更に好ましい態様では、前記弁体ガイド穴は、前記胴体部材の前記底面開口と前記底蓋部材とで画成される。

本発明によれば、弁体において昇降駆動部とは反対側に設けられた下部弁体部は、上部弁口および下部弁口より小径に形成され、上部弁口を通して下部弁口の内側に挿入可能となっているので、弁体は、弁本体の上側から弁室内の所定位置に（一方向で）挿入・配置できる。そのため、構造が簡単で容易に組み立てることができ、もって、部品コストや組立コストを抑えることができる。

また、弁体の下部の横動規制を行う弁体ガイド部が弁本体に設けられるとともに、その体ガイド部として、例えば、弁体の下端部が挿入される弁体ガイド穴が弁本体の底部に設けられるので、弁体の振動による音、弁体ロック等の動作不良、弁体の傷付き等を抑えることができ、流量の安定化を図ることができる。

本発明に係る流路切換弁の第１実施形態の、弁体が最下降位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第１実施形態の、弁体が最上昇位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第１実施形態の流量特性図。 本発明に係る流路切換弁の第２実施形態の、弁体が最下降位置にある状態（上部弁体部が着座した状態）を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第２実施形態の、弁体が最上昇位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第２実施形態の流量特性図。 本発明に係る流路切換弁の第３実施形態の、弁体が最下降位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第３実施形態の、弁体が最上昇位置にある状態を示す縦断面図。 弁体（弁軸）が傾いた状態を示す部分縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第３実施形態の他例を示す部分拡大縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第４実施形態の、弁体が最下降位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第５実施形態の、弁体が最下降位置にある状態を示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下では、主に、弁体を昇降させるための昇降駆動部としてステッピングモータを用いた電動式の流路切換弁を採用しているが、例えば昇降駆動部としてソレノイド等を用いた電磁式の流路切換弁を採用してもよいことは勿論である。

［第１実施形態］
図１および図２は、本発明に係る流路切換弁の第１実施形態を示す縦断面図であり、図１は、弁体が最下降位置にある状態、図２は、弁体が最上昇位置にある状態を示している。

なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際の使用状態での位置、方向を指すとは限らない。

また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。

図示実施形態の流路切換弁１は、昇降駆動部としてステッピングモータを用いて弁体を昇降（上下動）させることにより各入出口間の流れ方向（流路）を切り換えるもので、特に、弁体が弁口（弁座）に着座しない閉弁レスタイプの電動弁である。この流路切換弁１は、基本的に、冷媒等の流体が導入導出される弁室１１を有する弁本体１０と、弁室１１内に昇降可能に配在された弁体２０と、弁本体１０および弁体２０の上側に取り付けられたステッピングモータ５０と、を備えている。

弁本体１０は、例えばＳＵＳ、真鍮等の金属材料あるいは樹脂材料で作製され、内部が段付きで形成された有底円筒状を有している。詳しくは、弁本体１０（の円筒部１５）の内部には、比較的大径かつ同径の円筒状空所からなる上部拡径部１２および下部拡径部１４が上下に（軸線Ｏ方向（昇降方向）に離間して）設けられるとともに、上部拡径部１２と下部拡径部１４の間に比較的小径の円筒状空所からなる中間縮径部１３が設けられており、上部拡径部１２、中間縮径部１３、および下部拡径部１４で前記弁室１１が形成されている。なお、弁本体１０の上端部（上部拡径部１２の上側）には、後述するガイドブッシュ２６の下端部２６ａが固着（圧入固定）される（上部拡径部１２より大径の）嵌合穴１８が設けられている。

弁本体１０（の円筒部１５）の側部には、上側から、弁室１１を構成する上部拡径部１２、中間縮径部１３、および下部拡径部１４にそれぞれ開口する横向きの上部入出口１２ａ、中間入出口１３ａ、および下部入出口１４ａが軸線Ｏ方向に離間して形成されている。上部入出口１２ａ、中間入出口１３ａ、および下部入出口１４ａにはそれぞれ、導管継手１２Ａ、１３Ａ、１４Ａがろう付け等により取り付けられている。

なお、本例では、中間入出口１３ａと上部入出口１２ａおよび下部入出口１４ａとが、軸線Ｏ方向（平面視）で視た際に反対側に（１８０度の角度間隔をあけて）形成されているが、各入出口の周方向位置は、流路切換弁１の適用箇所等に応じて適宜に変更できることは当然である。また、下側に設けられる下部入出口１４ａ（および導管継手１４Ａ）は、前記した弁本体１０の円筒部１５の側部に代えて、弁本体１０の底部１６に形成してもよい。

前記弁本体１０において、（軸線Ｏ方向に沿って内径が一定の）円筒面で構成される中間縮径部１３の上端部分（換言すれば、上部拡径部１２と中間縮径部１３の間に形成される段差部分）は、後述する上部弁体部２２が挿通されて上部入出口１２ａと中間入出口１３ａの間の流体の通過流量を規定する上部弁口１７とされ、中間縮径部１３の下端部分（換言すれば、下部拡径部１４と中間縮径部１３の間に形成される段差部分）は、後述する下部弁体部２４が挿通されて下部入出口１４ａと中間入出口１３ａの間の流体の通過流量を規定する下部弁口１９となっている。つまり、本実施形態では、上部弁口１７と下部弁口１９の弁口径は、同径に形成されている。

また、本例において、前記弁本体１０の底部１６（の上面）は、後述する弁体２０の下端部（先端部）が接触せしめられて弁体２０（および弁軸２５）の下動規制を行う（換言すれば、弁体２０の最下降位置を規定する）下部ストッパとなっている。

弁体２０は、後述する弁軸２５の下端部に（一体に）形成されて前記弁室１１に配在されており、弁軸２５（の下部大径摺動部２５ｂ）より小径の段付き円柱状を有している。

この弁体２０は、前記した上部弁口１７および下部弁口１９を流れる流体の通過流量を制御する上部弁体部２２および下部弁体部２４が上下に（軸線Ｏ方向に離間して）設けられるとともに、上部弁体部２２と下部弁体部２４の間に、当該上部弁体部２２および下部弁体部２４より小径の中間くびれ部２３が設けられている。言い換えれば、前記弁体２０は、中間くびれ部２３の上下に当該中間くびれ部２３より大径の上部弁体部２２および下部弁体部２４が設けられている。

上部弁体部２２の下部には、中間くびれ部２３（の上部）に連なる逆円錐台状の（逆円錐台面からなる）上部テーパ面部２２ａが設けられるとともに、下部弁体部２４の上部には、中間くびれ部２３（の下部）に連なる円錐台状の（円錐台面からなる）下部テーパ面部２４ａが設けられている。

本実施形態では、弁体２０の上部弁体部２２および下部弁体部２４（の外径）は、同径（同じ外径）に形成されるとともに、弁本体１０の中間縮径部１３の内径（すなわち、上部弁口１７および下部弁口１９の弁口径）より小径に形成されている。したがって、弁体２０の昇降（軸線Ｏ方向移動）に応じて、弁体２０の上部弁体部２２は、弁本体１０の上部拡径部１２に配在されるとともに、中間縮径部１３の上端部分からなる上部弁口１７（の内側）に所定の大きさの間隙をもって挿入可能となっている。また、弁体２０の下部弁体部２４は、弁本体１０の下部拡径部１４に配在されるとともに、中間縮径部１３の下端部分からなる下部弁口１９（の内側）に所定の大きさの間隙をもって挿入可能となっている。また、組立等に際しては、弁体２０の下部弁体部２４は、上部弁口１７を通して下部弁口２９の内側に挿入可能となるため、弁体２０は、弁本体１０の上側（円筒部１５の上部開口）から弁室１１内の所定位置に（一方向で）挿入・配置可能となっている。

また、弁体２０（の下部弁体部２４）の下端部は平面で構成されており、この下端部（平面からなる下端面）が弁本体１０の底部１６（の上面）（下部ストッパ）に接触することで、弁体２０（および弁軸２５）が最下降位置をとるようになっている。

本実施形態においては、前記した弁体２０（の上部弁体部２２および下部弁体部２４）を弁本体１０の内部に画成された弁室１１内で昇降させるための昇降駆動部として、直動式のものが採用されて弁本体１０および弁体２０の上側（基端側）に配設されている。

すなわち、前記弁本体１０（の円筒部１５）の上部外周に設けられた鍔状部材１０Ａ（に形成された段差部）には、天井部４０ａを有する下方開口の円筒状のキャン４０の下端部が突き合わせ溶接により密封接合されている。

前記キャン４０の内周には、所定の間隙をあけてロータ５６が配在され、該ロータ５６を回転駆動すべく前記キャン４０の円筒状部４０ｂの外周には、ヨーク５１、ボビン５２、ステータコイル５３、及び樹脂モールドカバー５４等からなるステータ５５が外嵌されており、前記ロータ５６とステータ５５とでステッピングモータ５０が構成される。

また、前記キャン４０の内側には、例えばＳＵＳ、真鍮等の金属材料あるいは樹脂材料で作製され、その下端部から前記弁体２０が延設された段付き軸状（つまり、中実部材）の弁軸２５が軸線Ｏ方向に沿うように配在されている。

ロータ５６と弁軸２５との間には、ロータ５６の回転を利用して前記弁体２０（の上部弁体部２２および下部弁体部２４）を前記上部弁口１７および下部弁口１９に対して昇降させる駆動機構が設けられている。この駆動機構は、弁本体１０の上部中央に設けられた嵌合穴１８にその下端部２６ａが圧入固定されるとともに、弁軸２５（の下部大径摺動部２５ｂ）が摺動自在に内挿された筒状のガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部（雄ねじ部）２８と、前記弁軸２５およびガイドブッシュ２６の外周に配在された下方開口の筒状の弁軸ホルダ３２の内周に形成されて前記固定ねじ部２８に螺合せしめられた移動ねじ部（雌ねじ部）３８とからなるねじ送り機構３０で構成されている。

弁軸ホルダ３２とロータ５６とは支持リング３６を介して結合されるとともに、その支持リング３６に弁軸ホルダ３２の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ５６、支持リング３６および弁軸ホルダ３２が一体的に連結されている。

ガイドブッシュ２６の外周には、ロータ５６（弁軸ホルダ３２）の回転下動規制を行うストッパ機構３１の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）２７が固着され、弁軸ホルダ３２の外周には、ストッパ機構３１の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）３７が固着されている。

また、ガイドブッシュ２６の上部小径部２６ｂが弁軸ホルダ３２の上部に内挿されるとともに、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ中央に形成された挿通穴３２ｂに、弁軸２５の上部小径嵌挿部２５ａが挿通せしめられている。弁軸２５の上部小径嵌挿部２５ａの上端部（挿通穴３２ｂから突出した部分）には、プッシュナット３３が固着（圧入固定）されている。

さらに、前記弁軸２５は、上部小径嵌挿部２５ａに外挿され、かつ、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａと弁軸２５における下部大径摺動部２５ｂの上端段丘面との間に縮装された緩衝用（後述する第２実施形態では、弁締め切り兼緩衝用）の圧縮コイルばね３４によって、常時下方（閉弁方向）に付勢されている。この場合、前記圧縮コイルばね３４の上端部は、ワッシャ等のばね受け部材３９を介して弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ下面に係止されている。なお、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ上には、コイルばねからなる復帰ばね３５が配在されている。

前記キャン４０の内周及び外周に配在されたロータ５６とステータ５５とからなるステッピングモータ５０、弁軸２５（の下部大径摺動部２５ｂ）が摺動自在に内挿されたガイドブッシュ２６、ガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の内周に形成された移動ねじ部３８とからなるねじ送り機構（駆動機構）３０、ガイドブッシュ２６の外周に固着された下ストッパ体２７と弁軸ホルダ３２の外周に固着された上ストッパ体３７とからなるストッパ機構３１、圧縮コイルばね３４等で、前記弁体２０を昇降させる昇降駆動部が構成される。

かかる構成とされた流路切換弁１においては、ステータ５５（のステータコイル５３）に対する通電（パルス供給）制御を行うことにより、弁本体１０に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ５６および弁軸ホルダ３２が一体に回転せしめられ、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２８と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３８とのねじ送り（ねじ送り機構３０）により、弁軸２５（および弁体２０）が（回転しながら）昇降する。これによって、上部弁体部２２と上部弁口１７との間の間隙および下部弁体部２４と下部弁口１９との間の間隙が増減されて、上部弁口１７および下部弁口１９を流れる冷媒等の流体の通過流量が調整される。つまり、本例では、供給パルス数（ロータ５６の回転量に相当）を制御して弁軸２５の下側に延設された弁体２０のリフト量（弁開度）を変化させることにより、上部弁口１７および下部弁口１９を流れる流体の通過流量を共に（同時に）調整することができる（図３参照）。

特に、上記構成とされた本実施形態の流路切換弁１は、図１に示されるように、ストッパ機構３１を構成する弁軸ホルダ３２の上ストッパ体（移動ストッパ）３７がガイドブッシュ２６の下ストッパ体（固定ストッパ）２７に当接し、弁体２０の下端部が弁本体１０の底部１６（下部ストッパ）に当接して、弁体２０が最下降位置にあるとき、弁体２０の上部弁体部２２の下部（上部テーパ面部２２ａとその上側の上下長Ｌ１の円柱部分）は上部弁口１７に（所定の大きさの間隙をもって）挿入せしめられ（すなわち、上部弁口１７を閉じることはない）、弁体２０の下部弁体部２４は、下部弁口１９より下側の下部拡径部１４に位置せしめられる。そのため、冷媒等の流体は、基本的に、下部弁口１９を介して下部入出口１４ａと中間入出口１３ａとの間で流されるとともに、前記弁体２０が最下降位置（通常なら上部弁口１７が閉弁状態となる）にあるときでも、弁体２０の上部弁体部２２と上部弁口１７との間に（円筒状の）間隙（ブリード流路ともいう）が形成されるため、上部入出口１２ａと中間入出口１３ａとの間で所定量の通過流量（クリアランス流量ともいう）が確保される（図３参照）。

また、図１に示す状態から、ステータ５５（のステータコイル５３）に対する通電（パルス供給）制御により、弁軸２５（および弁体２０）が昇降せしめられ、図２に示されるように、弁体２０が最上昇位置にあるとき、弁体２０の上部弁体部２２は、上部弁口１７より上側の上部拡径部１２に位置せしめられ、弁体２０の下部弁体部２４の上部（下部テーパ面部２４ａとその下側の上下長Ｌ２の円柱部分）は下部弁口１９に（所定の大きさの間隙をもって）挿入せしめられる（すなわち、下部弁口１９を閉じることはない）。そのため、冷媒等の流体は、基本的に、上部弁口１７を介して上部入出口１２ａと中間入出口１３ａとの間で流されるとともに、前記弁体２０が最上昇位置（通常なら下部弁口１９が閉弁状態となる）にあるときでも、弁体２０の下部弁体部２４と下部弁口１９との間に（円筒状の）間隙（ブリード流路ともいう）が形成されるため、下部入出口１４ａと中間入出口１３ａとの間で所定量の通過流量（クリアランス流量ともいう）が確保される（図３参照）。

なお、図３に示される流量特性は一例であって、弁体２０および弁本体１０の寸法、形状、配置構成等を適宜に調整することにより、様々な流量特性を実現できることは詳述するまでも無い。

以上で説明したように、本実施形態の流路切換弁１においては、弁体２０において昇降駆動部を構成するステッピングモータ５０とは反対側に設けられた下部弁体部２４は、上部弁口１７および下部弁口１９より小径に形成され、上部弁口１７を通して下部弁口１９の内側に（所定の大きさの間隙をもって）挿入可能となっているので、弁体２０は、弁本体１０の上側から弁室１１内の所定位置に（一方向で）挿入・配置できる。そのため、構造が簡単で容易に組み立てることができ、もって、部品コストや組立コストを抑えることができる。

また、上記実施形態の流路切換弁１では、弁体２０（弁軸２５）および弁本体１０が一部品（一部材）で構成されているので、部品点数が少なくて済むため、これによっても、構造が簡単で容易に組み立てることができ、もって、部品コストや組立コストを抑えることができる。

なお、上記実施形態の流路切換弁１では、前述した従来の流路切換弁と比べて、各入出口間の差圧が減少されているため、差圧をキャンセルさせる構造を省略できるとともに、ロータの回転を減速して弁軸（弁体）に伝達する不思議遊星歯車式減速機構を用いることなく直動式のものを採用することができるため、これによっても、構造が簡単で組立が容易になる。

［第２実施形態］
図４および図５は、本発明に係る流路切換弁の第２実施形態を示す縦断面図であり、図４は、弁体が最下降位置にある状態、図５は、弁体が最上昇位置にある状態を示している。

本第２実施形態の流路切換弁２は、上述した第１実施形態の流路切換弁１に対し、基本的に、弁体２０の上部弁体部２２の構成およびそれに伴う流量特性が相違している。したがって、第１実施形態と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略し、以下では、相違点のみを詳細に説明する。

図示第２実施形態の流路切換弁２は、昇降駆動部としてステッピングモータを用いて弁体を昇降（上下動）させることにより各入出口間の流れ方向（流路）を切り換えるもので、特に、弁体が一方側（下動側）で弁口（弁座）に着座し、他方側（上動側）で弁口（弁座）に着座しないタイプの電動弁である。

本第２実施形態では、弁体２０における上部弁体部２２が下部弁体部２４より大径（図示例では、弁軸２５の下部大径摺動部２５ｂと同径）に形成されるとともに、弁本体１０の中間縮径部１３の内径（すなわち、上部弁口１７および下部弁口１９の弁口径）より大径に形成されている。したがって、上部弁体部２２は、下部に設けられた逆円錐台状の（逆円錐台面からなる）上部テーパ面部２２ａが中間縮径部１３の上端部（上部弁口１７の上端部）に接離するとともに、その上部弁体部２２（の上部テーパ面部２２ａ）によって上部弁口１７が開閉されるようになっている。つまり、本実施形態では、中間縮径部１３の上端部（上部弁口１７の上端部）が、上部弁体部２２（の上部テーパ面部２２ａ）が着座する弁座１７ａとされている。

なお、本実施形態では、前述したように、弁体２０が弁本体１０に設けられた弁座１７ａに接離するので、弁体２０（弁軸２５）および弁本体１０は、例えばＳＵＳ、真鍮等の金属材料で作製することが好ましい。

また、本第２実施形態では、上部弁体部２２（の上部テーパ面部２２ａ）が上部弁口１７（の弁座１７ａ）に着座して、弁体２０が最下降位置にあるとき、弁体２０（の下部弁体部２４）の下端部は弁本体１０の底部１６に接触せず、弁体２０の下端部と弁本体１０の底部１６の間に所定量の隙間が形成される。

この第２実施形態においても、弁体２０の下部弁体部２４（の外径）は、弁本体１０の中間縮径部１３の内径（すなわち、上部弁口１７および下部弁口１９の弁口径）より小径に形成されているので、組立等に際しては、弁体２０の下部弁体部２４は、上部弁口１７を通して下部弁口２９の内側に挿入可能となっているため、弁体２０は、弁本体１０の上側（円筒部１５の上部開口）から弁室１１内の所定位置に（一方向で）挿入・配置可能となっている。

かかる構成とされた流路切換弁２においても、前述した第１実施形態の流路切換弁１と同様、ステータ５５（のステータコイル５３）に対する通電（パルス供給）制御を行うことにより、弁軸２５（および弁体２０）が（回転しながら）昇降し、これによって、上部弁体部２２と上部弁口１７との間の間隙および下部弁体部２４と下部弁口１９との間の間隙が増減されて、上部弁口１７および下部弁口１９を流れる冷媒等の流体の通過流量が調整される。つまり、本例でも、供給パルス数（ロータ５６の回転量に相当）を制御して弁軸２５の下側に延設された弁体２０のリフト量（弁開度）を変化させることにより、上部弁口１７および下部弁口１９を流れる流体の通過流量を共に（同時に）調整することができる（図６参照）。

また、図５に示されるように、弁体２０が最上昇位置にあるとき、弁体２０の上部弁体部２２は、上部弁口１７より上側の上部拡径部１２に位置せしめられ、弁体２０の下部弁体部２４の上部（下部テーパ面部２４ａとその下側の上下長Ｌ２の円柱部分）は下部弁口１９に（所定の大きさの間隙をもって）挿入せしめられる（すなわち、下部弁口１９を閉じることはない）。そのため、冷媒等の流体は、基本的に、上部弁口１７を介して上部入出口１２ａと中間入出口１３ａとの間で流されるとともに、弁体２０が最上昇位置（通常なら下部弁口１９が閉弁状態となる）にあるときでも、弁体２０の下部弁体部２４と下部弁口１９との間に（円筒状の）間隙（ブリード流路ともいう）が形成されるため、下部入出口１４ａと中間入出口１３ａとの間で所定量の通過流量（クリアランス流量ともいう）が確保される（図６参照）。

一方で、上記構成とされた本実施形態の流路切換弁２では、図４に示されるように、上部弁体部２２（の上部テーパ面部２２ａ）が上部弁口１７（の弁座１７ａ）に着座（当接）して、弁体２０が最下降位置にあるときに、弁体２０の下部弁体部２４は、下部弁口１９より下側の下部拡径部１４に位置せしめられるとともに、上部弁体部２２の下部に設けられた上部テーパ面部２２ａ（の上部テーパ面部２２ａ）によって上部弁口１７が閉じられる。そのため、冷媒等の流体は、下部弁口１９を介して下部入出口１４ａと中間入出口１３ａとの間のみで流され、上部弁口１７を介した上部入出口１２ａと中間入出口１３ａとの間の流体の流れは遮断されることになる（図６参照）。

なお、図６に示される流量特性は一例であって、弁体２０および弁本体１０の寸法、形状、配置構成等を適宜に調整することにより、様々な流量特性を実現できることは詳述するまでも無い。

このように、本第２実施形態の流路切換弁２においても、弁体２０において昇降駆動部を構成するステッピングモータ５０とは反対側に設けられた下部弁体部２４は、上部弁口１７および下部弁口１９より小径に形成され、上部弁口１７を通して下部弁口１９の内側に（所定の大きさの間隙をもって）挿入可能となっているので、弁体２０は、弁本体１０の上側から弁室１１内の所定位置に（一方向で）挿入・配置できる。そのため、構造が簡単で容易に組み立てることができ、もって、部品コストや組立コストを抑えることができる。

［第３実施形態］
図７および図８は、本発明に係る流路切換弁の第３実施形態を示す縦断面図であり、図７は、弁体が最下降位置にある状態、図８は、弁体が最上昇位置にある状態を示している。

本第３実施形態の流路切換弁３は、上述した第１実施形態の流路切換弁１に対し、基本的に、弁本体１０の底部１６および弁体２０の下端部の構成が相違している。したがって、第１実施形態と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略し、以下では、相違点のみを詳細に説明する。

図示第３実施形態の流路切換弁３は、上述した第１実施形態のものと比べて、弁本体１０の底部１６および弁体２０の下端部（詳しくは、下部弁体部２４）の上下長が長く形成されている。

前記弁本体１０の底部１６（の上面）中央、換言すれば、弁本体１０に形成された弁室１１における下部拡径部１４の下側には、該下部拡径部１４より小径かつ縦長の（軸線Ｏ方向に長い）円筒状空所からなる弁体ガイド穴（弁体ガイド部）６０が設けられている。

また、前記弁体ガイド穴６０は、弁体２０の下端部（詳しくは、下部弁体部２４）より若干大径に形成されており、この弁体ガイド穴６０に、弁体２０の下端部（詳しくは、下部弁体部２４の下部もしくは全部）が若干の隙間をもって昇降可能に挿入されている。すなわち、本実施形態において、前記弁体ガイド穴６０は、弁体２０の下部の横方向（昇降方向（軸線Ｏ方向）に対して垂直な方向）の移動を規制（制限）する（換言すれば、弁体２０の下部の横動規制を行う）弁体ガイド部とされている。

前記弁体ガイド穴６０（および弁体２０）の上下長は、ここでは、弁体２０の最下降位置から最上昇位置まで常時、弁体２０の下端部が弁体ガイド穴６０に挿入されるように設定されている。ただし、弁本体１０および弁体２０の上下長を短くするために、例えば、弁体２０の最下降位置において、弁体２０の下端部が弁体ガイド穴６０に挿入され、弁体２０の最上昇位置においては、弁体２０の下端部が弁体ガイド穴６０から（弁室１１側に）抜け出るようになっていてもよい。

また、前記弁体ガイド穴６０の内径（穴径）（言い換えれば、弁体ガイド穴６０の内壁と弁体２０の下端部の外周とのクリアランス）は、弁体２０（弁軸２５）が（軸線Ｏに対して）傾いた場合でも、前述したブリード流路部分において上部弁体部２２と上部弁口１７や下部弁体部２４と下部弁口１９が常時接触しないように設定されている（図９参照）。

例えば、弁体が長くなると、その振れは大きくなり、弁体の振動や弁体ロック等が起こり易くなるが、本第３実施形態の流路切換弁３においては、弁体２０の下部の横動規制を行う弁体ガイド部として、弁体２０の下端部が挿入される弁体ガイド穴６０が（有底円筒状の）弁本体１０の底部１６に設けられているので、上記第１実施形態の流路切換弁１と同様の作用効果を得られることに加えて、弁体２０の振動による音、弁体ロック等の動作不良、弁体２０の傷付き等を抑えることができ、流量の安定化を図ることができる。

なお、前記弁体ガイド穴（弁体ガイド部）６０を設けることで、動作抵抗が増加し、弁体２０の（例えば最下降位置からの）動作トルクが不足する場合、弁体２０の下端角部にテーパ付け（面取りともいう）、Ｒ付けを行なったり、弁体２０（の下部弁体部２４）の下端部を例えば球面の一部からなる曲面（図１０参照）で構成するなどして、弁体２０の下部の接触面積を小さくし、初期動作抵抗を低減することもできる。

また、本第３実施形態では、弁体が両側（下動側、情動側）で弁口（弁座）に着座しないタイプの電動弁に弁体ガイド穴（弁体ガイド部）を追加する形態について説明したが、弁体が一方側（下動側）で弁口（弁座）に着座し、他方側（上動側）で弁口（弁座）に着座しないタイプの電動弁にも、本実施形態と同様の弁体ガイド穴（弁体ガイド部）を追加できることは詳述するまでも無い。

また、上記実施形態では、部品点数を削減するために、弁体２０（弁軸２５）および弁本体１０が一部品（一部材）で構成されているが、それらを多部品（多部材）で構成してもよいことは勿論である。例えば、弁体２０を構成する上部弁体部２２、中間くびれ部２３、下部弁体部２４をそれぞれ別部品で作製した後、それらを組み付けて弁体２０としてもよい。

［第４実施形態］
図１１は、本発明に係る流路切換弁の第４実施形態を示す縦断面図である。

本第４実施形態の流路切換弁４は、上述した第３実施形態の流路切換弁３に対し、基本的に、弁本体１０の底部１６周りの構成が相違している。したがって、第３実施形態と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略し、以下では、相違点のみを詳細に説明する。

図示第４実施形態の流路切換弁４は、弁本体１０が一部品（一部材）構成とされた上述した第３実施形態のものと比べて、弁本体１０が二部品（二部材）で構成されている。

詳しくは、弁本体１０は、前記弁室１１（上部拡径部１２、中間縮径部１３、下部拡径部１４）が設けられるとともに底面（下面）が開口した内周段差付き円筒状の胴体部材１０Ｂと、胴体部材１０Ｂの下側に設けられて該胴体部材１０Ｂの底面開口１０ｂ（下部拡径部１４の下側に連なる開口）を気密的に閉塞する厚肉蓋状の底蓋部材１０Ｃとを有する。本実施形態では、胴体部材１０Ｂにおいて、底面開口１０ｂは下部拡径部１４より大径に形成されている。

また、底蓋部材１０Ｃの上面中央には、前記底面開口１０ｂに（気密的に）嵌合（内嵌）される嵌合凸部１０ｃが（上向きに）突設されており、この嵌合凸部１０ｃの上面中央に、上述した第３実施形態と同様の、前記弁体２０の下端部が若干の隙間をもって昇降可能に挿入される有底の弁体ガイド穴（弁体ガイド部）６０が形成されている。

このように、本第４実施形態の流路切換弁４においても、弁体２０の下部の横動規制を行う弁体ガイド部としての弁体ガイド穴６０が設けられるので、上記第３実施形態の流路切換弁３と同様の作用効果を得られることに加えて、二部品（二部材）構成とされた弁本体１０のうちの底蓋部材１０Ｃ（の嵌合凸部１０ｃ）に弁体ガイド穴６０が形成されているので、弁体ガイド穴６０の加工がしやすくなり、加工コスト、部品コストを低く抑えることができるとともに、弁体ガイド穴６０の加工精度を向上させることができる。

［第５実施形態］
図１２は、本発明に係る流路切換弁の第５実施形態を示す縦断面図である。

本第５実施形態の流路切換弁５は、上述した第３、第４実施形態の流路切換弁３、４に対し、基本的に、弁本体１０の底部１６周りの構成が相違している。したがって、第３、第４実施形態と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略し、以下では、相違点のみを詳細に説明する。

図示第５実施形態の流路切換弁５は、上述した第４実施形態のものと同様に、弁本体１０が二部品（二部材）で構成されているが、胴体部材１０Ｂにおいて、底面開口１０ｂは下部拡径部１４より小径に形成されている。

また、胴体部材１０Ｂの下部が縮径されるとともに（下部縮径部１０ｄ）、底蓋部材１０Ｃの上面中央における嵌合凸部１０ｃが省略されており、底蓋部材１０Ｃの上面外周に、前記胴体部材１０Ｂの下部縮径部１０ｄに（気密的に）嵌合（外嵌）される上部円筒状部１０ｅが（上向きに）突設されている。

そして、本実施形態では、前記胴体部材１０Ｂの底面開口１０ｂ（の内面）と前記底蓋部材１０Ｃ（の上面（図示例では平坦面））とで、上述した第３、第４実施形態と同様の、前記弁体２０の下端部が若干の隙間をもって昇降可能に挿入される有底の弁体ガイド穴（弁体ガイド部）６０が画成されている。

このように、本第５実施形態の流路切換弁５においても、弁体２０の下部の横動規制を行う弁体ガイド部としての弁体ガイド穴６０が設けられるとともに二部品（二部材）構成とされた弁本体１０の胴体部材１０Ｂの底面開口１０ｂと底蓋部材１０Ｃとによって弁体ガイド穴６０が画成されているので、上記第３、第４実施形態の流路切換弁３、４と同様の作用効果を得られることは勿論である。

なお、上記実施形態では、構成をシンプルにするために、弁体２０を昇降させるための昇降駆動部として直動式のものが採用されているが、不思議遊星歯車式減速機構などを用いたギア式のものを使用してもよい。

１ 流路切換弁（第１実施形態）
２ 流路切換弁（第２実施形態）
１０ 弁本体
１０Ｂ 胴体部材（第４、第５実施形態）
１０ｂ 底面開口（第４、第５実施形態）
１０Ｃ 底蓋部材（第４、第５実施形態）
１０ｃ 嵌合凸部（第４実施形態）
１０ｄ 下部縮径部（第５実施形態）
１０ｅ 上部円筒状部（第５実施形態）
１１ 弁室
１２ 上部拡径部
１２ａ 上部入出口
１３ 中間縮径部
１３ａ 中間入出口
１４ 下部拡径部
１４ａ 下部入出口
１５ 円筒部
１６ 底部（下部ストッパ）
１７ 上部弁口
１７ａ 弁座（第２実施形態）
１８ 嵌合穴
１９ 下部弁口
２０ 弁体
２２ 上部弁体部
２２ａ 上部テーパ面部
２３ 中間くびれ部
２４ 下部弁体部
２４ａ 下部テーパ面部
２５ 弁軸
２５ａ 上部小径嵌挿部
２５ｂ 下部大径摺動部
２６ ガイドブッシュ
２７ 下ストッパ体（固定ストッパ）
２８ 固定ねじ部（雄ねじ部）
３０ ねじ送り機構
３１ ストッパ機構
３２ 弁軸ホルダ
３４ 圧縮コイルばね
３７ 上ストッパ体（移動ストッパ）
３８ 移動ねじ部（雌ねじ部）
４０ キャン
５０ ステッピングモータ
５５ ステータ
５６ ロータ
６０ 弁体ガイド穴（弁体ガイド部）（第３〜第５実施形態）

Claims (21)

1. 弁室、該弁室に開口する上部入出口、中間入出口、および下部入出口、前記上部入出口と前記中間入出口の間に設けられた上部弁口、並びに前記中間入出口と前記下部入出口の間に設けられた下部弁口を有する弁本体と、
   前記弁室に昇降可能に配在されるとともに、前記上部弁口および前記下部弁口を流れる流体の通過流量を制御する上部弁体部および下部弁体部が昇降方向に離間して設けられた弁体と、
   前記弁体を昇降させるべく前記弁体の上側に設けられた昇降駆動部と、を備え、
   前記下部弁体部は、前記上部弁口および前記下部弁口より小径に形成され、前記上部弁口を通して前記下部弁口の内側に挿入可能となっていることを特徴とする流路切換弁。
2. 前記上部弁体部は、前記上部弁口より小径に形成され、前記上部弁口の内側に挿入可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
3. 前記弁本体の底部は、前記弁体の最下降位置を規定する下部ストッパとされていることを特徴とする請求項２に記載の流路切換弁。
4. 前記弁本体の底部に当接する前記弁体の下端部は平面で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の流路切換弁。
5. 前記上部弁体部は、前記上部弁口より大径に形成され、前記上部弁口に設けられた弁座に接離するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
6. 前記上部弁体部と前記下部弁体部の間に、該上部弁体部および下部弁体部より小径の中間くびれ部が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の流路切換弁。
7. 前記上部弁体部または前記下部弁体部の少なくとも一方に、前記中間くびれ部に連なる円錐台状のテーパ面部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の流路切換弁。
8. 前記上部弁体部と前記下部弁体部とは同じ外径を有することを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
9. 前記上部弁体部は、前記下部弁体部より大径に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
10. 前記上部弁口と前記下部弁口の間は、円筒面で構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の流路切換弁。
11. 前記弁室は、前記上部入出口が開口するとともに前記上部弁体部が配在される比較的大径の上部拡径部、前記下部入出口が開口するとともに前記下部弁体部が配在される比較的大径の下部拡径部、および、前記中間入出口が開口するとともに前記上部拡径部と前記下部拡径部の間に設けられた比較的小径の中間縮径部で構成されており、
    前記上部拡径部と前記中間縮径部の間に形成される段差部分が前記上部弁口とされ、前記下部拡径部と前記中間縮径部の間に形成される段差部分が前記下部弁口とされていることを特徴とする請求項１０に記載の流路切換弁。
12. 前記弁体は、一部品で構成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の流路切換弁。
13. 前記弁本体は、一部品で構成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の流路切換弁。
14. 前記弁体の下部の横動規制を行う弁体ガイド部が前記弁本体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
15. 前記弁体ガイド部として、前記弁体の下端部が挿入される弁体ガイド穴が前記弁本体の底部に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の流路切換弁。
16. 前記弁体の最下降位置から最上昇位置まで、前記弁体の下端部が前記弁体ガイド穴に挿入されるようにされていることを特徴とする請求項１５に記載の流路切換弁。
17. 前記弁体の下端部は、曲面で構成されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の流路切換弁。
18. 前記弁本体は、前記弁室が設けられるとともに底面が開口した胴体部材と、該胴体部材の底面開口を気密的に閉塞する底蓋部材とを有していることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載の流路切換弁。
19. 前記弁体ガイド穴は、前記底蓋部材に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の流路切換弁。
20. 前記弁体ガイド穴は、前記底蓋部材において前記底面開口に嵌合される嵌合凸部に設けられていることを特徴とする請求項１９に記載の流路切換弁。
21. 前記弁体ガイド穴は、前記胴体部材の前記底面開口と前記底蓋部材とで画成されていることを特徴とする請求項１８に記載の流路切換弁。

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