JP3423954B2 - 流路を軸線方向に貫通させた空気調和機用電動弁 - Google Patents

流路を軸線方向に貫通させた空気調和機用電動弁

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ルームエアコンやカー
エアコンなどの冷凍サイクル中に用いられる電動弁に係
り、特に弁体の下方(または上方)より流入させた冷媒
を、ケース内のロータ内を縦方向に貫通させ、ケースの
上方(または下方)に取り出せるようにした貫通タイプ
の電動弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ステッピングモータと弁を組み合
わせて流量を制御する電動弁は各種のものが提案されて
いるが、中でも電動弁の小型化を図るために、ケースの
内部にステータを収納させたものがある。図6は、従来
の電動弁(実公平1−44869号公報)を示すもので
あり、この電動弁34においては、ケース1の内部にロ
ータ6とコイル5が収納され、このケース1の下部に弁
本体17を固定すると共に、この弁本体17の側部に冷
媒の出入口である第1の流体通路3を、又弁本体17の
下部に第2の流体通路21が設けられていた。
【0003】図7は、マルチエアコンに用いられる空気
調和機の配管状態を示す外観斜視図で、熱交換器35の
側部に配管スペース36が設けられており、この配管ス
ペース36内に前記電動弁34を収納すると共にその第
1の流体通路3と熱交換器35上部の出口配管33が、
又第2の流体通路21と外側へ通じる配管37がろう付
けにより取り付けられていた。なお、32は入口配管で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
動弁34においては、ロータ6とコイル5との間にシー
ル部材を有していないから電動弁自体を小型に設計する
ことができる。しかし、図6に示すようにケース1下部
の弁本体17に設けられた第1の流体通路3は、直角方
向に取り付けられているため、この流体経路3と熱交換
器35上部の出口配管33とを接続する場合、その高さ
が異なることから図7の如く配管が、例えばクランク状
となり、配管が面倒で取り付けスペースも大きくならざ
るを得ないという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷媒が電動弁
のロータ又はその回転軸内を軸線方向に貫通して縦方向
に流れるように、第2の流体通路21と第1の流体通路
3を直線的に配置することにより、図8の如く熱交換器
との配管作業が簡素化でき、又、空気調和機の配管取付
けスペースをも小さくしようとすることを目的とするも
のである。
【0006】すなわち、本発明に係る流路を軸線方向に
貫通させた空気調和機用電動弁の第1の発明は、円筒キ
ャップ状のケース1の上部開口部2に第1の流体通路3
を設けると共に該ケース1内にコイル5を設け、該コイ
ル5の内側には、軸方向に複数個の貫通穴25および2
6を設けた上下の軸受8、9にて回転軸7を回転自在に
支持すると共に該回転軸7の外周部に軸方向に複数個の
貫通穴27を設けたロータ6を設け、一方、前記ケース
1の下方には、上面側部から中央部にかけてL字状の連
通孔28を備え、中心部上方にめねじ18を設けると共
に下部中心に弁座19および弁口20とその下端部に第
2の流体通路21を有する弁本体17を固定して、前記
L字状の連通孔28と下方の軸受の貫通穴26とロータ
の貫通穴27と上方の軸受の貫通穴25とを連通させ、
前記めねじ18には、下方に前記弁座19に対応する弁
体13を支持し下半部外周におねじ12を有する弁軸1
4の該おねじ12を螺合させ、前記回転軸7の下部に前
記弁軸14の上端部を圧縮コイルばね22を介して上下
進退移動可能にして、かつ、弁軸14と共に回転可能に
設けたことを特徴とするものである。
【0007】また、本発明に係る流路を軸線方向に貫通
させた空気調和機用電動弁貫通タイプの電動弁の第2の
発明は、円筒キャップ状のケース1の上部開口部2に第
1の流体通路3を設けると共に該ケース1内にコイル5
を設け、該コイル5の内側には、上下の軸受8、9にて
回転軸7を回転自在に支持すると共に該回転軸7の中心
部に軸方向に貫通穴30を設け、一方、前記ケース1の
下方には、上面側部から中央部にかけてL字状の連通孔
28を備え、中心部上方にめねじ18を設けると共に下
部中心に弁座19および弁口20とその下端部に第2の
流体通路21を有する弁本体17を固定し、前記回転軸
7の下部に嵌着される弁軸14の上部には横方向と上端
部に貫通する逆T字状の貫通穴31を設け、前記L字状
の連通孔28と弁軸14の貫通穴31と回転軸7の貫通
穴30とを連通させ、前記めねじ18には、下方に前記
弁座19に対応する弁体13を支持し下半部外周におね
じ12を有する弁軸14の該おねじ12を螺合させ、前
記回転軸7の下部に前記弁軸14の上端部を圧縮コイル
ばね22を介して上下進退移動可能にして、かつ、弁軸
14と共に回転可能に設けたことを特徴とするものであ
る。
【0008】
【作用】本発明の電動弁は可逆タイプのものであるが、
一例としての流体の流れを示すと、流体は第2の流体通
路21→弁口20→弁本体17内の連通穴28→下の軸
受け9の貫通穴26または弁軸中心の貫通穴31→ロー
タ6の貫通穴27または回転軸中心の貫通穴30→上の
軸受けの貫通穴25を経て第1の流体通路3に流れ、流
体の通路がほぼ軸線方向となるために、図8に示す如く
配管が簡素になり、空気調和機の配管取付けスペースも
小さくすることができる。
【0009】
【第1の実施例】本発明の第1の実施例を図1に基づい
て詳細に説明する。図1において、1は、非磁性体から
なる円筒キャップ状のケースであり、該ケース1の上壁
部に形成した開口部2には第1の流体通路3が形成され
ている。ケース1内部の外周部には、磁極板4に巻かれ
た円筒リング状のコイル5がリング状ケース29にて囲
まれた状態にて固定して取り付けられ、さらに、その内
側には外周部を磁化したロータ6が中心部の回転軸7の
上下両端を軸受け8、9に支持されて回転自在に取り付
けられている。そして、図2に示すように、ロータ6の
上半部には複数個の貫通穴27が設けられている。な
お、図中、6aはロータの下半部に形成された空洞部で
ある。
【0010】また、ロータ6の上に位置する軸受け8
は、中心の軸受孔の外周に数個の貫通孔25が設けら
れ、ケース1に適宜手段で固定され、又ロータ6の下に
位置する軸受け9は、円筒キャップ状でその上面にも中
心の軸受孔の外周に数個の貫通孔26が設けられ、前記
磁極板4の下面と後記する下部の弁本体17との間に円
形の内部空間9aを形成するように挟持固定されてい
る。コイル5から延びる接続線10は、ケース1の上端
面において、ケース1と電気的絶縁を確保するためにガ
ラスモールド等で立設された接続ピン11に半田付けさ
れ、さらに外部回路(図示せず)と電気的に接続されて
いる。
【0011】ロータ6中心の回転軸7の下部には、先端
に前記弁座19に対応する弁体13を備え外周に前記め
ねじ18と螺合するおねじ12を形成した弁軸14の上
部が、ロータ6中心の回転軸7の回転が伝達でき、か
つ、弁軸14のみが上下に移動できるように係合され、
弁軸14下半部外周のおねじ12が前記弁本体17のめ
ねじ18に螺合されている。この回転軸7と弁軸14の
係合手段としては、回転軸7の中心下半部に圧縮コイル
ばね22を挿入するための孔15を設けると共にこの孔
15の下方部分に、図3に示す如く後記する弁軸14の
上半部の扁平状の嵌合部16を嵌合させるための一切り
溝15aを形成し、一方、弁軸14上端はこれとはまり
合う扁平状の嵌合部16とし、該溝孔15内に圧縮コイ
ルばね22を介して弁軸14の上端部が挿入され、ロー
タ6の回転が回転軸7を介して弁軸14に伝わるように
なっている。
【0012】17は、前記ケース1の下端部および前記
下に位置する軸受け9の下端部と溶接等により気密接合
される弁本体であり、該弁本体17は、上面側部から内
部中心にかけてL字状の連通孔28を備え、該弁本体中
心の弁本体の連通穴28下端より上方に弁軸14外周の
おねじ12と螺合するめねじ18を有すると共に、連通
穴28下端より下方に弁座19を備えた弁口20を有し
ている。そして、前記弁口20の下方には第2の流体通
路21が下向きに形成されている。
【0013】なお、前記弁軸14外周のおねじ12ある
いは弁本体17中心上部のめねじ18の上下方向の噛み
合い長さは、弁軸14のストローク長とすることによ
り、ストローク長を越える開弁方向の回転に対しては、
ねじの噛み合わせが外れ、弁軸14が空回りするように
なっている。弁軸14とロータの回転軸7間に取り付け
たばね22は、噛み合わせが外れた弁軸14を閉弁時の
回転により再度噛み合わせるためのものである。
【0014】23は、弁軸14の側部に設けたピンであ
り、このピン23と弁本体17の上面に埋設したピン2
4を全閉時に当接させ、全閉後の閉弁方向の回転を機械
的に停止し、おねじ12とめねじ18による食い込みに
よる動作不良を防止するためのものである。そして 、
上下の軸受けに明けた貫通穴25,26と、ロータ内に
明けた貫通穴27と、弁本体17内に明けたL字状の連
通孔28が連通し、これらの貫通穴はともに第1の流体
通路3と第2の流体通路21間をつなぐ流体通路を形成
している。
【0015】図4は、電動弁の外径寸法をさらに小さく
するための手段を示すもので、図1で示した構造の電動
弁において、強磁性体のケース1を使用するとともに、
ケース1の内周壁と接していたリング状ケース29の外
周部を取り除き、コイル5の回りに発生する磁束がケー
ス1の板厚内を通って磁極板4に達するようにしたもの
である。このようにすることで、磁極板4を囲っていた
リング状ケース29の外周部の板厚分だけさらに小型化
できる。
【0016】
【第2の実施例】本発明の第2の実施例を図5に基づい
て詳細に説明する。図5において、円筒キャップ状のケ
ース1と、円筒リング状のコイル5と、該コイル5から
延びる接続線10と、圧縮コイルばね22と、回転軸7
と弁軸14の結合構造並びに該弁軸14の下半部の構造
と、弁本体17と、第1の流体通路3および第2の流体
通路21の構成については、図1に示した第1の実施例
と全く同じ構成になっているため詳細な説明を省略す
る。
【0017】本実施例では、下半部に空洞部6aを形成
したロータ6は、第1の実施例のものと異なり、その上
半部に貫通穴が設けられておらず、また、ロータ6の上
に位置する軸受け8とロータ6の下に位置する円筒キャ
ップ状の軸受け9においても貫通孔が省略されている。
【0018】この2実施例では、前記回転軸7の中心下
部の孔15の上部に貫通穴30が設けられ、また、前記
弁軸14の上半部の扁平状の嵌合部16には、前記円筒
キャップ状のロータ6の下に位置する軸受9の内部空間
9aに臨む横方向の孔と上端部に貫通する中心孔とから
なる逆T字状の貫通穴31が設けられ、該貫通穴31の
上 は、前記回転軸7中心の孔15と連通し、下端は前
記弁本体17内に明けたL字状の連通孔28の上部と連
通するようになっていて、これらにより第1の流体通路
3と第2の流体通路21間をつなぐ流体通路を形成して
いる。
【0019】
【作動】以下、第1実施例および第2実施例に示した上
記構成の電動弁の作動について説明する。外部回路か
ら、ガラスモールドされた接続ピン11に通電すると、
接続線10を介してケース1内部のコイル5に通電さ
れ、上下の軸受け8、9に支持されたロータ6が回転駆
動する。ロータ6の回転は、ロータ中心の回転軸7の下
方に形成した一切り溝15aとと弁軸14の上半部に形
成した扁平状の嵌合部16との係合手段により弁軸14
に伝達される。弁軸14の回転運動は、雄ねじ12、お
よび雌ねじ18により弁軸14の進退運動に変換され、
弁体13とそれに対向する弁座19間の開口度を調整す
る。この時、ロータの回転軸7と弁軸14の係合部で
は、回転軸の一切り溝15aと弁軸の扁平状の嵌合部1
6の噛み合い長さが弁軸14の進退運動に伴って変化す
る。ここで、弁が全開位置からなお開こうとすると、弁
軸14上の雄ねじ12と、雌ねじ18のねじの噛み合い
が外れ、弁軸14は空回りをする。
【0020】この状態から弁を閉じる方向の回転にした
場合、弁軸14と回転軸7間に設けたばね22により弁
軸14が雌ねじ18に押し付けられ、外れていたねじの
噛み合いが自動的に生じ、進退運動が再開する。また、
全閉時には弁体17に埋設したピン24と弁軸14に設
けたピン23が当接し、全閉後の閉弁方向の回転を防止
する。
【0021】又、流体の流れとしては、第1実施例のも
のでは、弁が全閉状態から開くと、例えば、第1の流体
通路3から流体が流れ込む場合、流れ込んだ流体は、上
側の軸受け8に設けた貫通穴25→ロータ6の貫通穴2
7→下側の軸受け9に設けた貫通穴26→弁本体17に
設けた連通穴28→弁口20→第2の流体通路21へと
流体が流れる。また、第2実施例のものでは、第1の流
体経路3から流れ込んだ流体は、回転軸7中心上半部の
貫通穴30→下半部の孔15→弁軸上半部の貫通穴31
→弁本体17の連通穴28→弁口20→第2の流体通路
21へと流体が流れる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、流体の第1通路3と第
2通路21とがほぼ軸線方向である貫通型のために、配
管が簡素化でき、また、狭い所でも設置が可能になる利
点がある。また、ケースの材質を磁性材とすることで、
コイル回りに発生する磁束はケースの板厚内を通すこと
ができ、コイル背部の磁極板の削除が可能となって、電
動弁の小型化をさらにはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電動弁の一実施例を示す縦断面
図。
【図2】 図1のA−A断面図。
【図3】 図1のB−B断面図。
【図4】 本発明に係る電動弁の他の実施例を示す縦断
面図。
【図5】 本発明に係る電動弁の他の実施例を示す縦断
図面。
【図6】 従来の電動弁を示す縦断面図。
【図7】 空気調和機の従来の配管状態を示す外観斜視
図。
【図8】 本発明における空気調和機の配管状態を示す
外観斜視図。
【符号の説明】
1 ケース 2 ケース上部開口部 3
第一の流体通路 4 磁極板 5 コイル 6
ロータ 7 回転軸 8 上軸受け 9
下軸受け 10 接続線 11 接続ピン 1
2 おねじ 13 弁体 14 弁軸 1
5 凹状のすり割り溝 15a 一切り溝 16 扁平状の嵌合部 1
7 弁本体 18 めねじ 19 弁座 2
0 弁口 21 第2の流体通路 22 ばね 2
3 弁軸のピン 24 弁本体のピン 25 上軸受けの貫通穴 2
6 下軸受の貫通穴 27 ロータの貫通穴 28 弁本体の連通穴 2
9 リング状ケース 30 回転軸の貫通穴 31 弁軸の貫通穴 3
2 入口配管 33 出口配管 34 電動弁 3
5 電動弁 36 ケース 37 配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨吉 和夫 大阪府大阪市城東区今福西6丁目2番61 号 松下精工株式会社内 (72)発明者 松原 充則 大阪府大阪市城東区今福西6丁目2番61 号 松下精工株式会社内 (72)発明者 菅田 祐治 大阪府大阪市城東区今福西6丁目2番61 号 松下精工株式会社内 (72)発明者 酒井 宏明 大阪府大阪市城東区今福西6丁目2番61 号 松下精工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−141477(JP,A) 実開 昭62−43277(JP,U) 実開 昭54−94957(JP,U) 実開 平1−108470(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 41/06 F16K 31/04 F25B 1/00 304 F25D 19/00 510

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒キャップ状のケース1の上部開口部
    2に第1の流体通路3を設けると共に該ケース1内にコ
    イル5を設け、該コイル5の内側には、軸方向に複数個
    の貫通穴25および26を設けた上下の軸受8、9にて
    回転軸7を回転自在に支持すると共に該回転軸7の外周
    部に軸方向に複数個の貫通穴27を設けたロータ6を設
    け、一方、前記ケース1の下方には、上面側部から中央
    部にかけてL字状の連通孔28を備え、中心部上方にめ
    ねじ18を設けると共に下部中心に弁座19および弁口
    20とその下端部に第2の流体通路21を有する弁本体
    17を固定して、前記L字状の連通孔28と下方の軸受
    の貫通穴26とロータの貫通穴27と上方の軸受の貫通
    穴25とを連通させ、前記めねじ18には、下方に前記
    弁座19に対応する弁体13を支持し下半部外周におね
    じ12を有する弁軸14の該おねじ12を螺合させ、前
    記回転軸7の下部に前記弁軸14の上端部を圧縮コイル
    ばね22を介して上下進退移動可能にして、かつ、弁軸
    14と共に回転可能に設けたことを特徴とする流路を軸
    線方向に貫通させた空気調和機用電動弁。
  2. 【請求項2】 円筒キャップ状のケース1の上部開口部
    2に第1の流体通路3を設けると共に該ケース1内にコ
    イル5を設け、該コイル5の内側には、上下の軸受8、
    9にて回転軸7を回転自在に支持すると共に該回転軸7
    の中心部に軸方向に貫通穴30を設け、一方、前記ケー
    ス1の下方には、上面側部から中央部にかけてL字状の
    連通孔28を備え、中心部上方にめねじ18を設けると
    共に下部中心に弁座19および弁口20とその下端部に
    第2の流体通路21を有する弁本体17を固定し、前記
    回転軸7の下部に嵌着される弁軸14の上部には横方向
    と上端部に貫通する逆T字状の貫通穴31を設け、前記
    L字状の連通孔28と弁軸14の貫通穴31と回転軸7
    の貫通穴30とを連通させ、前記めねじ18には、下方
    に前記弁座19に対応する弁体13を支持し下半部外周
    におねじ12を有する弁軸14の該おねじ12を螺合さ
    せ、前記回転軸7の下部に前記弁軸14の上端部を圧縮
    コイルばね22を介して上下進退移動可能にして、か
    つ、弁軸14と共に回転可能に設けたことを特徴とする
    流路を軸線方向に貫通させた空気調和機用電動弁。
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