JP4190751B2

JP4190751B2 - 電動切換え弁

Info

Publication number: JP4190751B2
Application number: JP2001314860A
Authority: JP
Inventors: 伸一根本; 薫小柳津; 哲也青木
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: JP2003120839A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機等に組み込まれて使用される電動切換え弁に係り、特に、電動切換え弁を流れる流体が、流れ方向が正逆に拘わらず、同一流量とすることができる電動切換え弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁は、冷媒等の流体の流量を調整する機器であり、通常、弁室および弁座を備えた弁本体と、鍔状部を介して前記弁本体の上部に固着された有底円筒状のキャンとを備えており、該キャンの内側にはロータが内蔵され、前記キャンの外部には中央部に挿通孔を有するステータが外嵌されている。
図３は、前記したような従来の電動弁１の縦断面図を示しており、弁本体２は弁室２ｃと、ガイドブッシュ固定部２ｄと、キャン固着部２ｅとを備え、弁室２ｃには冷媒等の流体が出入する流体入出管２ａ、２ｂが設けられるとともに、その内部には弁軸３の先端に形成された弁体３ａであるニードル弁が接離する弁座２ｆが配設されている。
【０００３】
前記ガイドブッシュ固定部２ｄは、弁室の上方に位置し、弁本体２とガイドブッシュ４とを固定する。該ガイドブッシュ４の内周には雌ねじ部４ａが形成され、該雌ねじ部４ａには弁体ホルダ５の外周に形成された雄ねじ部５ａが螺合され、雌ねじ部と雄ねじ部とによりねじ送り機構が構成されている。
そして、この弁体ホルダ５内には、下端部に弁体３ａを形成している弁軸３が摺動可能に嵌挿されており、該弁軸３は弁体ホルダ内５に縮装された圧縮コイルばね３ｂによって常時下方に付勢されている。
【０００４】
キャン固着部２ｅは弁本体２の上端に位置し、内周面をかしめ固定されるとともに下端面を溶接により接合されているリング状金属板で構成され、その外周部にてキャン６の鍔状部と溶接され弁本体２にキャン６を固定している。弁軸３とロータ７との結合は、弁軸３に弁体ホルダ５と雄ねじ部５ａを外嵌させるとともに、これを永久磁石付きのロータ７に内嵌させることによって行われている。
弁軸３の上端にはプッシュナット３ｃが圧入固定され、その鍔部が弁軸３に若干の上下動を許容してロータ７に結合している。弁体ホルダ５に固定される下ストッパ４ｂとスリーブに形成される上ストッパ５ｂとによりストッパ機構が構成される。
【０００５】
キャン６の内部にはロータ７が内蔵され、キャン６の外部にはステータ８が外嵌されている。ステータ８の内部には上下にステータコイル８ａおよびヨーク８ｂが格納されており、ステータコイル８ａはリード線８ｃおよびステータ８の外周に設けられたコネクタ８ｄを通じて通電される。ステータコイル８ａの通電によりヨーク８ｂが励磁されてロータ７を回転させ、ねじ送り機構により弁体ホルダ５と弁軸３を摺動させることによりを開閉作動させて冷媒の流量の調整を行っている。ステータ８にはコネクタのカバー８ｅが溶着されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の従来技術においては、冷媒の正・逆の流れの方向により、弁体３ａに対する冷媒圧に差が出てきて、結果として、冷媒の流れの方向により流量に差が出てくるという不具合がある。
即ち、図３において、冷媒が、流体入出管２ａから流体入出管２ｂに流れる場合には、弁体３ａに対して冷媒圧は下方向に作用するため、ねじ送り機構のバックラッシュによって常に下方向の位置にあるので、弁本体２との隙間が小さい。これに対して、流体入出管２ｂから流体入出管２ａに流れる場合には、弁体３ａに対して冷媒圧は上方向に作用するため、ねじ送り機構のバックラッシュによって常に上方向の位置となるため、弁本体２との隙間が大きくなって、その分流量を大きくしてしまうという不具合がある。
【０００７】
本発明は、このような不具合に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、電動切換え弁を流れる冷媒等の流体が、正逆の流れ方向に拘わらず、同一流量とすることができる電動切換え弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成すべく、本発明に係る電動切換え弁は、第１流路と第２流路とが連結される弁本体と、弁室内に配置されて流体の通過流量を調整する弁体と、該弁体を作動させるロータを内蔵する前記弁本体に固着されるキャンと、該キャンに外嵌されて前記ロータを回転駆動するステータと、を備える電動切換え弁であって、前記弁本体は、円盤状部材からなり、該円盤状部材に第１連通孔と第２連通孔とが穿設されると共に、前記円盤状部材の前記弁体を配置した前記弁室側とは反対側の前記第１連通孔と前記第２連通孔に、前記第１流路と前記第２流路とが各々装着され、前記弁体は、前記弁本体に対して回転して、前記第１連通孔と前記第２連通孔とを選択的に閉止する位置と、前記第１連通孔と前記第２連通孔との両方を共に閉止しない位置と、に移動可能に配置され、前記弁体には、前記第１流路と前記第２流路との間で、流体の流れ方向が正逆いずれに拘わらず、前記弁室から前記弁体を介して流れる流量が略同一となるように、流体を連通させる弁体流路としての貫通孔が形成されると共に、該貫通孔内にオリフィスを形成したオリフィス形成板と多孔質部材とが具備され、該多孔質部材は前記オリフィス形成板の少なくとも一面側に対向して配置されていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の電動切換え弁の具体的な態様は、前記多孔質部材は、前記オリフィスを形成したオリフィス形成板に対し所定の間隔をおいて配置されていることを特徴としている。
【００１２】
そして、このように構成された電動切換え弁は、冷媒等の流体の流れが正・逆いずれの方向であっても漏れ量が略同一となるため、冷媒の流路を切り換える空調機等において正確な流量制御の実現が可能となる。また、前記機能に加えて流体の流れが正・逆いずれの方向であっても、流体圧が弁体を弁本体に押圧するようにしているから、弁室から流路への流体の漏れが僅少となる。また、電動切換え弁から、流体の流動に伴う騒音が低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電動切換え弁１００の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る電動切換え弁１００の最小流量時の状態を示す縦断面図であり、図２は、図１の矢印α方向からみた弁体位置の説明図である。
【００１４】
図１，２において、電動切換え弁１００は、弁室１１０内の弁体２００により冷媒等の流体の通過流量を調整する弁本体９００と、弁本体９００と一体で弁体２００を回転させるロータ３００を内蔵するキャン４００と、キャン４００に外嵌されロータ３００を回転駆動するステータ５００とを備えている。ロータ３００とステータ５００によりステッピングモータを構成している。弁体２００は、ロータ３００に連動して弁本体９００に対して回転可能とし、流体の流れ方向が正逆いずれに拘わらず、流量が略同一となるように構成されている。また、弁体２００は、流体の流れ方向が正逆いずれに拘わらず、流体の圧力に伴って形成される弁本体９００と弁体２００との隙間の大きさが略同一となるように構成されている。
【００１５】
弁本体９００はステンレス等の金属から構成される。弁本体９００とキャン４００とにより気密状態の弁室１１０が形成され、弁室に連通する第１連通孔９１０、第２連通孔９３０を有し、第１連通孔９１０には第１流路２ａが連結され、第２連通孔９３０には第２流路２ｂが連結している。そして、弁体２００は、冷媒等の流体を第１流路２ａと第２流路２ｂ間で連通させる弁体流路を形成するものである。
【００１６】
回転軸８００は、その上部の筒状の弁体ホルダ６００に嵌合される。この弁体ホルダ６００はロータ３００によって駆動される。弁本体９００は、その周縁にキャン４００の固着部を備えるとともに、弁本体９００を構成する円盤部側部で且つ軸線を中心に所定の角度を有する位置に２つの連通孔９１０，９２０が配置されている。また、この２つの連通孔９１０，９２０には、それぞれ流体入出管２ａ及び流体入出管２ｂが連結される。更に、弁本体９００の弁室１１０部分の中心部には、回転軸８００の下端を支持する凹部９００ａが形成される。
【００１７】
弁体ホルダ６００には、その上面にばね受け部が形成される。また、弁体ホルダ６００とロータ３００とは支持リング７００を介して結合されており、支持リング７００はロータ３００の成形時にインサートされた金属リングで構成されている。また、支持リング７００の内周孔部に弁体ホルダ６００の上部突部が嵌合し、上部突部の外周をかしめ固定して、ロータ３００、支持リング７００および弁体ホルダ６００を結合している。
【００１８】
ロータ３００は、後述のキャン４００に内装されるように外周面が円筒状であり、弁体ホルダ６００に軸支される。また、キャン４００の内面上底部と、弁体ホルダ６００の上面のばね受けとの間にばね８２０が縮装される。この構成により、弁体ホルダ６００とロータ３００とは弁本体９００側に押圧されている。
【００１９】
キャン４００は、ステンレス等の非磁性の金属から形成される有底円筒状をしており、弁本体９００の上部に形成されたステンレス製の鍔状部分に溶接等により固着され、内部は気密状態に保たれている。
【００２０】
ステータ５００は、磁性材より構成されるヨーク５１０と、このヨーク５１０にボビン５２０を介して巻回される上下のステータコイル５３０，５３０とから構成され、キャン４００に外嵌する嵌合孔が形成されている。
ステータ５００には、リード端子５４０が配設され、リード端子５４０に接続されるコネクタ５５０を覆うカバー５６０が形成されている。ステータ５００からは、ステータコイル５３０，５３０に接続されたリード端子５４０が突出しており、このリード端子５４０に複数のリード線５７０が接続されたコネクタ５５０が連結されている。そして、コネクタ５５０を覆うカバー５６０がステータ５００に溶着され、カバー５６０内はエポキシ樹脂等の充填材５８０で充填されている。
ステータ５００は中心に下面開口の嵌合孔を有し、この嵌合孔にキャン４００が嵌合し、ステータ５００の下面に溶着された回り止め部材５００ａにより弁本体９００およびキャン４００に固定される。
【００２１】
弁体２００には、冷媒等の流体が通過する弁体流路として、オリフィス２２４が穿設されたオリフィス形成板２２５と、多孔質部材としてオリフィス２２４の上面側に第１の多孔質部材２２６を設けている。さらに必要なら、オリフィス２２４の下面側に第２の多孔質部材２２３を設けてもよい。
【００２２】
図１では、第１及び第２の多孔質部材を配置するために、弁体２１０に弁体流路を構成する貫通孔２２１を形成し、この貫通孔２２１に第１の多孔質部材２２６、オリフィス２２４を形成したオリフィス形成板２２５及び第２の多孔質部材２２３をこの順に配置し、これらで弁体２００の閉止部２２０を構成する。したがって、弁体２００は回転軸８００が挿入される軸芯部２１０と、閉止部２２０とで構成されることになる。
【００２３】
即ち、弁体２００は、一定厚みを有し、所定角度離れた第１連通孔９１０及び第２連通孔９２０を塞ぐことが可能な閉止部２２０と、軸芯部２１０とが例えば合成樹脂等で一体成形されてなり、該軸芯部２１０に回転軸８００が挿通され、該弁体ホルダ６００の回転により、閉止部２２０は、第１連通孔９１０、及び第２連通孔９２０を共に閉止しない位置、第２連通孔９２０を閉止する位置、及び第１連通孔９１０を閉止する位置となる。また、弁体２００が前記３つの位置以外に移動しないようにするために、ストッパ９３０が弁本体９００上部に立設される。
【００２４】
軸芯部２１０には棒状の連動杆２１１が立設され、該連動杆２１１は回転軸８００側に形成された略Ｕ形の駆動板８１０により前後から挟まれるように配置されている。なお、連動杆２１１を略Ｕ形に形成し、駆動板８１０を平板状に形成して、連動杆２１１が駆動板８１０を前後から挟むように配置しても同様の機能が得られる。
【００２５】
閉止部２２０は、その位置により、第１連通孔９１０又は第２連通孔９２０のいずれか、若しくは、両方を開とする作用を有する。（図１，２は、第１連通孔９１０を「閉」とし、流体が流体入出管２ｂから流体入出管２ａに流れる場合を示している。）
弁体２００の閉止部２２０には貫通孔２２１が形成され、該貫通孔２２１には支持段部２２２が形成される。そして、この支持段部２２２上には、第２多孔質部材２２３、オリフィス２２４が穿設されたオリフィス形成板２２５、及び、第１多孔質部材２２６がこの順で嵌合され、前記各部材２２３，２２５，２２６が固定部材２２７によって貫通孔２２１内に固定される。
【００２６】
上面側の第１多孔質部材２２６は、ニッケル、銅などを主成分とする発泡金属或いは多孔質プラスチックを円盤状に形成し、これをオリフィス形成板２２５の上面側の貫通孔２２１に嵌合させる。もちろん、オリフィス２２４部分のみを覆うようにしてもよい。発泡金属は気孔率が９０％以上のものが望ましい。また、第１多孔質部材２２６が層形状である場合は、２層以上の構造としても良い。
【００２７】
下面側の第２多孔質部材２２３は、上面側の第１多孔質部材２２６と同様に、ニッケル、銅などを主成分とする発泡金属或いは多孔質プラスチックを円盤状に形成し、これをオリフィス形成板２２５の下面側の貫通孔２２１に嵌合させる。また、第２多孔質部材２２３が層形状である場合は、２層以上の構造としても良い。更に、以上の説明においては、多孔質部材について述べたが、前記第１及び第２の多孔質部材２２６，２２３の一方又は両方をメッシュ状の金網部材に変更してもよいのは勿論である。
【００２８】
この実施形態では、冷媒の流れがどちらの方向であっても、弁体２００は冷媒圧により連通孔９１０，９２０を配置した弁本体９００に押圧される構造となっていることから、
第１流路→第２流路の流量＝第２流路→第１流路の流量
を実現することに加えて、弁本体９００と弁体２００との隙間が小さくなり、冷媒の漏れを僅少にすることができる。
具体例においては、冷房サイクル時の除湿時（冷媒は、第２流路から第１流路に流れる。）と、暖房サイクル時の除湿時（冷媒は、第１流路から第２流路に流れる。）とを、略同一の冷媒流状態とすることができる。
【００２９】
本実施形態の電動切換え弁によれば、多孔質部材、例えば発泡金属の形成体又は多孔質プラスチックの成形体からなる部材が介装されているので、流体中の大きな気泡は、多孔質部材を通過する際に細分化され、その細分化された状態で、大きな気泡に成長することなく速やかに弁体と流出口との間に形成されるオリフィスに流入する。そして、流出口（オリフィス）を通過する際、その流入側と流出側に急激な圧力変動は発生せず、したがって、従来の電動弁に比して、流動音の低減効果が向上し、騒音を効果的に防止できる。
【００３０】
なお、この実施形態においては、第１連通孔９１０と第２連通孔９２０とが、軸線を中心に所定角度を有する位置に配置する場合の実施例を示したが、この配置角度は、本発明の作用効果が実現する限りにおいて適宜選択される。
また、前記の実施形態においては、小容量の流量を流すために、弁体流路として、オリフィスを形成したが、弁体にオリフィスを形成しなければ流量を限りなくゼロに近い値となる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の電動切換え弁は、冷媒等の流体の流れが正・逆いずれの方向であっても漏れ量が略同一となるため、流路を切り換える空調機等において正確な流量制御の実現が可能となる。また、前記機能に加えて流体の流れが正・逆いずれの方向であっても、流体圧が弁体を弁本体に押圧するようにしているから、弁室から流路への流体の漏れを僅少とする。更に、多孔質部材を弁体に具備せしめることにより、冷媒通過時の騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動切換え弁の一実施形態の最小流量時の状態を示す縦断面図。
【図２】図１の矢印α方向からみた弁体位置の説明図。
【図３】従来技術に係る電動弁の縦断面図。
【符号の説明】
１００…電動切換え弁、２００…弁体、２２１…貫通孔、２２３…第２多孔質部材、２２４…オリフィス、２２５…オリフィス形成板、２２６…第１多孔質部材、２２７…固定部材、３００…ロータ、４００…キャン、５００…ステータ、５１０…ヨーク、５２０…ボビン、５３０…ステータコイル、６００…弁体ホルダ、８００…回転軸、９００…弁本体、９１０…第１連通孔、９２０…第２連通孔

Claims

第１流路と第２流路とが連結される弁本体と、弁室内に配置されて流体の通過流量を調整する弁体と、該弁体を作動させるロータを内蔵する前記弁本体に固着されるキャンと、該キャンに外嵌されて前記ロータを回転駆動するステータと、を備える電動切換え弁であって、
前記弁本体は、円盤状部材からなり、該円盤状部材に第１連通孔と第２連通孔とが穿設されると共に、前記円盤状部材の前記弁体を配置した前記弁室側とは反対側の前記第１連通孔と前記第２連通孔に、前記第１流路と前記第２流路とが各々装着され、
前記弁体は、前記弁本体に対して回転して、前記第１連通孔と前記第２連通孔とを選択的に閉止する位置と、前記第１連通孔と前記第２連通孔との両方を共に閉止しない位置と、に移動可能に配置され、
前記弁体には、前記第１流路と前記第２流路との間で、流体の流れ方向が正逆いずれに拘わらず、前記弁室から前記弁体を介して流れる流量が略同一となるように、流体を連通させる弁体流路としての貫通孔が形成されると共に、該貫通孔内にオリフィスを形成したオリフィス形成板と多孔質部材とが具備され、該多孔質部材は前記オリフィス形成板の少なくとも一面側に対向して配置されていることを特徴とする電動切換え弁。
前記多孔質部材は、前記オリフィスを形成したオリフィス形成板に対し所定の間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動切換え弁。