(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を一体に形成し、ステッピングモータにより回転される軸部を設け、該軸部を弁本体及び密閉型ケースによって形成される密閉空間に配置し、該軸部に弁部を形成し、該弁本体に設けられた弁ポート部と、該弁ポート部と相対向する該弁部の周面とで形成される隙間を、該弁部の前記軸部の軸線に垂直な断面形状に従って、該軸部の回転により変化させることにより流量を制御する電動式コントロールバルブにおいて、
前記弁部に、前記密閉空間に面する空間を形成して球弁室とし、該球弁室に球弁を収容し、
前記弁室の内壁を形成する樹脂磁石を、前記球弁の前記球弁室内における振動を防止するための球弁振動防止部材として、前記弁部に設けたことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
【請求項２】
永久磁石を一体に形成し、ステッピングモータにより回転される軸部を設け、該軸部を弁本体及び密閉型ケースによって形成される密閉空間に配置し、該軸部に弁部を形成し、該弁本体に設けられた弁ポート部と、該弁ポート部と相対向する該弁部の周面とで形成される隙間を、該弁部の前記軸部の軸線に垂直な断面形状に従って、該軸部の回転により変化させることにより流量を制御する電動式コントロールバルブにおいて、
前記弁部に、前記密閉空間に面する空間を形成して球弁室とし、該球弁室に球弁を収容し、
前記球弁室近傍の前記弁部の外壁に装着した永久磁石を、前記球弁の前記球弁室内における振動を防止するための球弁振動防止部材として、前記弁部に設けたことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
【請求項３】
永久磁石を一体に形成し、ステッピングモータにより回転される軸部を設け、該軸部を弁本体及び密閉型ケースによって形成される密閉空間に配置し、該軸部に弁部を形成し、該弁本体に設けられた弁ポート部と、該弁ポート部と相対向する該弁部の周面とで形成される隙間を、該弁部の前記軸部の軸線に垂直な断面形状に従って、該軸部の回転により変化させることにより流量を制御する電動式コントロールバルブにおいて、
前記弁部に、前記密閉空間に面する空間を形成して球弁室とし、該球弁室に球弁を収容し、
前記弁室の内壁に装着され、前記球弁を前記密閉空間側に付勢する板ばねを、前記球弁の前記球弁室内における振動を防止するための球弁振動防止部材として、前記弁部に設けたことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
【請求項４】
永久磁石を一体に形成し、ステッピングモータにより回転される軸部を設け、該軸部を弁本体及び密閉型ケースによって形成される密閉空間に配置し、該軸部に弁部を形成し、該弁本体に設けられた弁ポート部と、該弁ポート部と相対向する該弁部の周面とで形成される隙間を、該弁部の前記軸部の軸線に垂直な断面形状に従って、該軸部の回転により変化させることにより流量を制御する電動式コントロールバルブにおいて、
前記弁部に、前記密閉空間に面する空間を形成して球弁室とし、該球弁室に球弁を収容し、
前記弁部に二つの球弁室を設け、各球弁室に球弁を収容したことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
【請求項５】
前記弁部に、前記球弁室内における前記球弁の振動を防止するための球弁振動防止部材を設けたことを特徴とする請求項４記載の電動式コントロールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、流量を制御することができる電動式コントロールバルブ、特に冷媒システムまたは空調システムにおける電動式コントロールバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の電動式コントロールバルブであって、特願平７−１１９５８２号に示されるバルブの断面図である。この電動式コントロールバルブは、バルブ部１５０と、ステッピングモーター部１４０よりなり、バルブ部１５０は、弁本体１０１、軸部１０３、並びに永久磁石１１１及びスペーサ１１２からなるロータ１０９で構成される。
【０００３】
弁本体１０１には１次口１０１ａと２次口１０１ｂが形成され、これら１次口１０１ａと２次口１０１ｂより冷媒等の流体が流入または流出する。また、弁本体１０１には、垂直方向に当該軸部１０３に対するガイド部１０１ｇが設けられ、軸部１０３をガイドする機能も有する。
【０００４】
軸部１０３の下部先端には弁部１０３ａが形成されている。この弁部１０３ａの断面形状は軸方向に一定であって、この形状の具体例を図１１のＩＩ−ＩＩ線断面図として図１２に示す。
【０００５】
弁本体１０１の１次口１０１ａの軸部１０３の弁部１０３ａが収容されている空間は弁室１２０を構成し、弁室１２０の下部は弁ポート部を介して１次口１０１ａに通じるとともに、弁室１２０と２次口１０１ｂは弁ポート部１０１ｃを介して連通している。
【０００６】
軸部１０３とロータ１０９は一体となって回転子部１３０を構成し、この一体化された回転子部１３０が弁本体１０１の上端面１０１ｄ上に載置される。
【０００７】
弁本体１０１の外周中央部には段部１０１ｅが形成され、この段部１０１ｅ上に下蓋１０５がろう付けにより固定される。さらに、下蓋１０５上にステッピングモータ部１４０の密閉型ケース１０６が固定される。また、ケース１０６の外周部には、コイル１０７を内蔵したステータ１０８が設けられるとともに、ケース１０６内には、上述のように軸部１０３とロータ１０９が一体化された回転子部１３０が弁本体１０１上に回動自在に設けられる。
【０００８】
ロータ１０９の下部には段部１１２ａが形成され、この段部１１２ａがロータ９に一体化された回転子部側のストッパーとして機能する。一方、下蓋１０５には突起１０５ａが設けられ、この突起１０５ａが下蓋１０５に一体的に設けられた本体側のストッパーとして機能する。
【０００９】
上記構成において、ステータ１０８のコイル１０７に通電すると、永久磁石１１１が回転し、永久磁石１１１の回転に応じて軸部１０３も回転する。そして、軸部１０３が回転すると、軸部１０３の回転角度に応じて弁部１０３ａの弁ポート部１０１ｃ及び１０１ｃ’に対する角度が変化し、弁ポート部１０１ｃ及び１０１ｃ’と、該弁ポート部１０１ｃ及び１０１ｃ’と相対向する該弁部１０３ａの周面とで形成される隙間が、該弁部１０３ａの前記軸部１０３の軸線に垂直な断面形状に従って、該ロータ１０９の回転により変化するため、流体の流れ方向が二方向に変化しても、冷媒等の流体の流量を制御することができる。
【００１０】
そして、この電動式コントロールバルブは、構造が簡単で、ゴミなどが噛み込みにくく、さらに弁ポート部の磨耗やバルブの振動が発生しにくく、浸食を受けにくいという効果を奏する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電動式コントロールバルブにおいては、弁部の周面と弁ポートとの間に隙間が存在するため、弁を完全に閉止状態とすることができず、マルチエアコン等のように弁の完全閉止を必要とする装置について使用することができないという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、従来の電動式コントロールバルブにおける問題点に鑑みてなされたものであって、流体の流れを二方向に切り換えても同一流量が得られるとともに、弁閉状態を得ることができ、冷房システムにおけるマルチエアコン等に利用することができる電動式コントロールバルブを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜４記載の発明は、永久磁石を一体に形成し、ステッピングモータにより回転される軸部を設け、該軸部を弁本体及び密閉型ケースによって形成される密閉空間に配置し、該軸部に弁部を形成し、該弁本体に設けられた弁ポート部と、該弁ポート部と相対向する該弁部の周面とで形成される隙間を、該弁部の前記軸部の軸線に垂直な断面形状に従って、該軸部の回転により変化させることにより流量を制御する電動式コントロールバルブにおいて、前記弁部に、前記密閉空間に面する空間を形成して球弁室とし、該球弁室に球弁を収容したことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１〜３記載の発明は、前記弁部に、前記球弁の前記球弁室内における振動を防止するための球弁振動防止部材を設けたことを特徴とする。
【００１５】
そして、請求項１記載の発明では、前記球弁振動防止部材は、前記球弁室近傍の前記弁部の外壁に装着した永久磁石であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２記載の発明では、前記球弁振動防止部材は、前記弁室の内壁を形成する樹脂磁石であることを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項３記載の発明では、前記球弁振動防止部材は、前記弁室の内壁に装着され、前記球弁を前記密閉空間側に付勢する板ばねであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、前記弁部に二つの球弁室を設け、各球弁室に球弁を収容したことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、前記弁部に、前記球弁室内における前記球弁の振動を防止するための球弁振動防止部材を設けたことを特徴とする。
【００２０】
そして、本発明に係る電動式コントロールバルブによれば、回転する軸部に弁部を形成し、弁本体に設けられた弁ポート部と、該弁ポート部と相対向する該弁部の周面とで形成される隙間を、該弁部の前記軸部の軸線に垂直な断面形状に従って、該軸部の回転により変化させることにより、流量を制御する電動式コントロールバルブの弁部に形成した球弁室に球弁を収容したため、流体の流れを二方向に切り換えても同一流量が得られるとともに、該球弁によって弁ポートを閉止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る電動式コントロールバルブの実施例を図面とともに説明する。
図１は、本発明に係る電動式コントロールバルブの第１実施例を示す断面図である。この電動式コントロールバルブ１は、バルブ部Ｖと、ステッピングモーター部Ｍよりなり、バルブ部Ｖは、弁本体２、軸部３、永久磁石４及び球弁６等で構成される。
【００２２】
弁本体２は、上部が開放され、側面には弁ポート２ａ、２ｂが形成され、これらの弁ポート２ａ、２ｂは、それぞれ管路１３、１４と連通し、冷媒等の流体がこれらの管路１３、１４を介して、弁ポート２ａ、２ｂに流入または流出する。また、弁本体２は軸部３を鉛直方向に案内する機能も有し、垂直方向に当該軸部３に対するガイド部２ｃが設けられる。
【００２３】
弁本体２の上面２ｄには下蓋５が固定され、弁室８の底部中央には軸部３を収容するための凹部２ｅが形成されている。また、弁本体２の軸部３の弁部３ｂが収容されている空間は弁室８を構成し、弁室８は、上述のように弁ポート２ａ、２ｂに連通している。
【００２４】
弁本体２の上面２ｄ上には、軸部３が載置されるとともに、弁本体の内側底部に設けられた凹部２ｆには、軸部３の下方突起３ａが収容され、軸部３はこの凹部２ｅを中心として回動可能である。
【００２５】
軸部３の上部には、リング状の永久磁石４が一体に固定され、回転子部を構成する。また、軸部３の下方には、弁部３ｂが形成されている。この弁部３ｂの断面形状は軸方向に一定であって、例えば、図１のＩ−Ｉ線断面図として図２に示すような三日月形を有する。また、弁部３ｂには、球弁室３ｃが形成され、この球弁室３ｃに球弁６が収容されている。球弁室３ｃに収容された球弁６は軸部３の回動とともに、弁本体２の弁室８内を移動する。
【００２６】
球弁６は球状に形成され、軸部３の球弁室３ｃに収容される。図１に示すように球弁６は、球弁室３ｃを上下に移動することが可能であり、図１及び図２に示す状態は、球弁６によって、弁ポート２ａが閉止された状態を示している。軸部３の回動とともに、この球弁６も回動する。図３は、図２の位置にある球弁６が軸部３の回転によって１８０度回転した状態を示している。この状態では、弁部３ｂの周面と弁ポート部２ａ間には隙間ができ、この隙間を介して流体が弁ポート部２ａに流入または流出する。
【００２７】
下蓋５上にステッピングモータ部Ｍの密閉型ケース９が固定される。また、ケース９の外周部には、コイル１０を内蔵した樹脂製のステータ１１が設けられるとともに、ケース９内には、上述のように永久磁石４と一体となった軸部３が弁本体２上に回動自在に設けられる。また、ステッピングモータ部Ｍには、コネクタ１５を介して給電される。
【００２８】
弁本体２の上端部には、ストッパ部２ｇが形成され、軸部３に固定された突起状のストッパ１２と当接することにより、軸部３の回転を制限するように機能する。これによって、軸部３は一回以上回転することができない。
【００２９】
上記構成において、ステータ１１のコイル１０に通電すると、永久磁石４が回転し、この回転に応じて軸部３も回転する。軸部３が回転すると、軸部３の回転角度に応じて弁部３ｂの弁ポート２ａ、２ｂに対する角度が変化し、弁ポート２ａ、２ｂと、これらに相対向する該弁部３ｂの周面とで形成される隙間が、該弁部３ｂの前記軸部３の軸線に垂直な断面形状に従って、軸部３の回転により変化するため、冷媒等の流体の流量を制御することができる。
【００３０】
例えば、図４の曲線Ａに示すように弁開度に応じて冷媒等の流量が変化し、図２の状態で流量０％であったものが、軸部３の回転とともに、徐々に流量が大きくなり、最終的に流量１００％に達する。そして、下方突起３ａの断面形状を変えることにより、図４の曲線Ａ、直線Ｂ、曲線Ｃの各特性を得ることができる。また、図４に示した流量特性は、図１において、流体が管路１３から管路１４に向かって流れる場合と、逆に、管路１４から管路１３に向かって流れる場合とで変化することがないため、流体の流れる方向によらず同じ流量特性を得ることができる。従って、本発明にかかる電動式コントロールバルブを利用した冷房システムにおいて、冷暖房を切り換えても、冷媒流量が変化することがない。
【００３１】
次に、球弁６の機能について説明する。図５（ａ）は、管路１４内の流体圧力が管路１３より大きい場合を示している。管路１４内の流体圧力は、弁ポート２ｂを介して弁室８及び球弁室３ｃに加わり、この流体圧力によって、球弁６が弁ポート２ａに押し付けられ弁が閉状態にある。一方、図５（ｂ）は、管路１３内の流体圧力が管路１４より大きい場合を示している。この場合、管路１３内の流体圧力は、弁ポート２ａを介して弁室８及び球弁室３ｃに加わり、この流体圧力によって、球弁６が、球弁室３ｃ内を上昇し、弁ポート２ｂに押し付けられ弁が閉状態となっている。従って、流体の流れ方向が二方向に変化しても、球弁６が弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂを閉止することができるため、流体の流れ方向にかかわらず弁の完全閉止状態を得ることができる。
【００３２】
また、弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂが球弁６によって完全に閉止されていない状態においては、球弁６と弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂ間にはわずかの隙間ができるが、この隙間は、従来の電動式コントロールバルブのように球弁６が存在しない場合、すなわち、弁部の周面と弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂ間の間隔よりも小さいため、弁部の周面によってのみ流量を制御する場合に比較して、より小流量を制御することができる。従って、本発明にかかる電動式コントロールバルブにおいては、大流量を制御する場合には弁部３ｂが機能し、小流量における流量の制御及び弁閉状態を得る場合には球弁６が機能する。
【００３３】
図６（ａ）は、管路１３から管路１４に向かって流体が流れている場合であって、両管路１３、１４間の差圧が比較的低い場合の球弁６の挙動を示している。この状態では、球弁６の自重と、球弁６に加わる流体の圧力が略々釣り合っている状態であって、球弁６が球弁室３ｃ内で上下方向に振動している。また、図６（ｂ）は、管路１４から管路１３に流体が流れている場合であって、この場合にも球弁６は、球弁室３ｃの底面上において水平方向に振動している。これらいずれの状態においても、球弁６は、弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂを閉止せず、わずかに流体は流れている状態であって、さらに管路１３と管路１４間の差圧が上昇すると、球弁６が弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂを閉止することとなる。
【００３４】
尚、図６（ａ）（ｂ）に示した状態では、球弁６が上下、または左右に振動しているため、流量が変動するという問題がある。その対策として、振動防止部材を設けた電動式コントロールバルブを図７乃至図９に示す。
【００３５】
図７に示す本発明にかかる電動式コントロールバルブの第２実施例においては、弁部３ｂの軸部３を形成した面と反対側の面に永久磁石１６を二つ埋め込んでいる。これによって、球弁室３ｃ内の球弁６を磁力によって常に垂直壁に当接した状態に維持することができるため、球弁６の上下または左右方向の振動を防止することができる。
【００３６】
図８に示した本発明にかかる電動式コントロールバルブの第３実施例においては、球弁室３ｃの垂直内壁そのものをプラスチックマグネット等の磁性材料で形成している。そのため、上記第２実施例の場合と同様に、磁力によって球弁室３ｃ内の球弁６を常に垂直壁に当接した状態に維持することができるため、球弁６の振動を防止することができる。
【００３７】
さらに、図９に示した電動式コントロールバルブの第４実施例においては、球弁室３ｃの垂直面に板ばね１７を取り付け、その付勢力によって、常に、球弁６を弁ポート２ａ、２ｂ側に付勢している。これによって、球弁室３ｃ内の球弁６の振動を防止することができるとともに、弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂをさらに確実に閉止状態に保つことも可能となる。
【００３８】
次に、本発明にかかる電動式コントロールバルブの第５実施例を図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示す。本実施例においては、前述の電動式コントロールバルブとは異なり、球弁６を二個使用している。すなわち、図１０に示すように、上下に二つの球弁室３ｃ’、３ｃ”を形成し、それぞれに、球弁６Ａ、６Ｂを収容している。図１０（ａ）は、管路１４の流体圧力が管路１３の流体圧力より大きい場合を示している。一方、図１０（ｂ）は、管路１３の流体圧力が管路１４の流体圧力より大きい場合を示している。このような構成とすることにより、確実に上記球弁６の上下方向の振動を防止できるとともに、管路１３と管路１４における流体の差圧が比較的低い状態においても、弁ポート２ａまたは弁ポート２ｂを閉止することができる。
【００３９】
尚、図示しないが、本実施例においても、上記第２実施例乃至第４実施例において説明した、永久磁石または板ばね等の振動防止部材を設けることができ、第２実施例乃至第４実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
弁部に形成した球弁室に球弁を収容し、該球弁が弁ポートを閉止することができるため、流体の流れを二方向に切り換えても同一流量が得られるとともに、弁閉状態を得ることができる電動式コントロールバルブを提供することができる。そのため、冷房システムにおけるマルチエアコン等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電動式コントロールバルブの第１実施例を示す断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】図２において、弁軸が１８０度回転した状態を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる電動式コントロールバルブの弁開度と流量の関係を説明するためのグラフである。
【図５】図１に示す電動式コントロールバルブにおいて、弁閉状態を示す断面図である。
【図６】図１に示す電動式コントロールバルブにおいて、球弁の振動状態を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる電動式コントロールバルブの第２実施例を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる電動式コントロールバルブの第３実施例を示す断面図である。
【図９】本発明にかかる電動式コントロールバルブの第４実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明にかかる電動式コントロールバルブの第５実施例を示す断面図である。
【図１１】  従来の電動式コントロールバルブを示す断面図である。
【図１２】  図１１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１            電動式コントロールバルブ
２            弁本体
２ａ、２ｂ    弁ポート
３            軸部
３ａ          下方突起
３ｂ          弁部
３ｃ          球弁室
４            永久磁石
５            下蓋
６            球弁
８            弁室
９            密閉型ケース
１０          コイル
１１          ステータ
１２          ストッパ
１３、１４    管路
１５          コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003679492.tif 000008
【図８】
0003679492.tif 000009
【図９】
0003679492.tif 000010
【図１０】
0003679492.tif 000011
【図１１】
0003679492.tif 000012
【図１２】
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