(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体出入孔を形成した板状の弁本体と、該弁本体の上面中心部に立設固着され上端にガイドブッシュを固定した支持筒と、該支持筒に回転自在に軸支されると共に前記弁本体の上面に配置されて複数の前記流体出入孔を開閉する切換弁と、前記弁本体の上面外周に固着され内部に弁室を形成するキャンと、前記弁室内の上部に配置されて前記切換弁を回転駆動するロータと、を備えた電動弁であって、
前記電動弁は、前記ロータに固定されると共に前記ガイドブッシュに螺合される弁駆動体と、該弁駆動体に螺合係合するフックと、前記弁駆動体に固定されると共に前記ガイドブッシュ内を上下動する弁軸と、を備え、
前記フックは、下端に下フック杆を備えると共に、前記ロータの回転により、前記フック杆が前記切換弁のストッパに係合することで、前記切換弁を回転移動させるものであり、
前記弁軸は、前記ロータの回転による上下移動で、前記弁軸の下端ニードル状部が前記支持筒の上端に形成されたオリフィスの流体通過面積を制御する、ことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記電動弁は、冷暖房サイクルに用いられるものであって、前記切換弁の回転移動は、冷房サイクルと暖房サイクルとを切換えるものであり、前記弁軸の上下移動は、冷媒である流体の流量制御によって除湿の制御を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
【請求項３】
前記切換弁は、カップ状に樹脂成形され、前記ストッパを一体化していると共に、流体の通路となる凹部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷暖房システムにおいて、冷媒の流れ方向に従って流体出入管の開閉及び導通を行い、除湿時の冷媒流量を制御可能とする冷暖房装置等の電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷暖房装置は、冷暖房運転に加えて除湿運転が可能となっている。そして、近年、冷暖房装置の高機能化が進み、冷暖房時の温度制御ばかりでなく、除湿運転時の温度と湿度の制御が求められるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術においては、これに応えるような除湿運転時の温度と湿度の制御が可能な電動弁が提供されていない。そこで、本発明は、上記状況に対応すべく開発したものであり、その課題とするところは、冷暖房装置等に用いる電動弁において、冷暖房運転時の切換弁の位置制御と除湿運転時の冷媒流量制御を可能とする電動弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成すべく発明された本発明に係る電動弁は、複数の流体出入孔を形成した板状の弁本体と、該弁本体の上面中心部に立設固着され上端にガイドブッシュを固定した支持筒と、該支持筒に回転自在に軸支されると共に前記弁本体の上面に配置されて複数の前記流体出入孔を開閉する切換弁と、前記弁本体の上面外周に固着され内部に弁室を形成するキャンと、前記弁室内の上部に配置されて前記切換弁を回転駆動するロータと、を備えた電動弁であって、前記電動弁は、前記ロータに固定されると共に前記ガイドブッシュに螺合される弁駆動体と、該弁駆動体に螺合係合するフックと、前記弁駆動体に固定されると共に前記ガイドブッシュ内を上下動する弁軸と、を備え、前記フックは、下端に下フック杆を備えると共に、前記ロータの回転により、前記フック杆が前記切換弁のストッパに係合することで、前記切換弁を回転移動させるものであり、前記弁軸は、前記ロータの回転による上下移動で、前記弁軸の下端ニードル状部が前記支持筒の上端に形成されたオリフィスの流体通過面積を制御する、ことを特徴とする。
【０００５】
本発明に係る電動弁の好ましい具体的な態様としては、前記電動弁は、冷暖房サイクルに用いられるものであって、前記切換弁の回転移動は、冷房サイクルと暖房サイクルとを切換えるものであり、前記弁軸の上下移動は、冷媒である流体の流量制御によって除湿の制御を行うものであることを特徴とする。
本発明に係る電動弁の好ましい具体的な他の態様としては、前記切換弁はカップ状に樹脂成形され、前記ストッパを一体化していると共に、流体の通路となる凹部を備えていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を用いて本発明に係る電動弁の実施の形態及びその動作について説明する。図１はその電動弁の縦断面図、図２はその要部であるフックの斜視図であり、図３は、図１に示す実施の形態におけるＡ−Ａ断面の模式的な図である。
実施例に係る電動弁１０は、空調機において第１熱交換器と第２熱交換器とを直列に配置し、その間に介装させて配置するもので、キャン１１、ロータ１２、ステータ１５、弁本体１７、切換弁２１、フック２５などから構成され、冷暖房運転時の切換制御と除湿制御とを可能とする電動弁である。
【０００７】
電動弁１０は、弁室１０ａ内の切換弁２１により、冷暖房運転時に流体出入管を圧力損失なく連通させると共に、切換弁２１を回転させるロータ１２及び弁駆動体１４を内蔵するキャン１１と、キャン１１に外嵌されロータ１２を回転駆動するステータ１５とを具備している。ロータ１２、ステータ１５によりステッピングモータが構成され、ロータ１２は一体成形されているリング状連結部材１３を介して弁駆動体１４にカシメ等により締結されている。
【０００８】
弁駆動体１４は、全体として略筒形状であり、その上部においてロータ１２に支持されるが、その内部には弁軸２３が上下に摺動可能に設けられる。また、弁駆動体１４の下部はガイドブッシュ２０のガイド部２０ｃに支持されており、その下部に設けられた雌ねじ１４ｂは、ガイドブッシュ２０の雄ねじ２０ａと螺合している。
弁駆動体１４の下部外周には雄ねじ１４ａが形成され、後述のフック２５のフック雌ねじ２５ｂと螺合している。また、該フック雌ねじ２５ｂの上下には、フック２５の上下の移動（回転）を規制する上ストッパ１４ｃと下ストッパ１４ｄとが立設されている。
【０００９】
ニードル状の弁軸２３は弁駆動体１４に支持され、弁駆動体１４と共に上下に摺動する。また、弁軸２３の肩部と弁駆動体１４との間には弁軸２３を下方に付勢するように弁軸押えばね２４が介装されている。弁軸２３の下端は支持筒１９の上端部に形成されるオリフィス１９ｂに離接するニードル弁を構成している。
【００１０】
弁本体１７は、ステンレス等の金属素材から構成され、図１に示すように、上下に一定長の幅を有し、その下部には一定の間隔を置いて流体出入管１６ａ，１６ｂが連結されている。また、弁本体１７の上部外周肩部の段差部には後述のキャン１１下端部が突合せ溶接により固定される。キャン１１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となっており、弁本体１７の上部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。
【００１１】
更に、図１に示すように、弁本体１７の上面における中心点から一定距離離れた位置には、弁本体側ストッパ１７ａが一体的に立設される。この弁本体側ストッパ１７ａは弁本体１７に圧入又は溶接手段により立設される。また、弁本体側ストッパ１７ａは、後述の切換弁２１をその初期位置（０パルス位置、冷房・暖房位置）、即ち、切換弁２１が圧力損失なく流体出入管１６ａ，１６ｂを連通させる位置に規制し、この弁本体側ストッパ１７ａの位置を基準にして、流体出入管１６ａ，１６ｂが連結される弁体１７に形成されている流体出入孔１８ａ，１８ｂ（総称する場合は、「流体出入孔１８」という）の位置が決定される。なお、図１では流体出入孔１８ｂは図示されていない。
弁本体１７とキャン１１により形成される弁室１０ａは、切換弁２１により閉止されない状態において、流体出入孔１８ａ，１８ｂを介して流体出入管１６ａ，１６ｂに連通している。
【００１２】
支持筒１９は、略円筒形状で、上下に一定長さを有しており、弁本体１７の中心部に穿設された凹部に立設され固着される。そして、該支持筒１９には、切換弁２１が遊嵌状態で軸支される。また、支持筒１９の下部には流出孔１９ａが穿設される。また、支持筒１９の上端部近傍には筒状のガイドブッシュ２０が螺合等により固着される。
【００１３】
ガイドブッシュ２０は、全体として上下に長い略筒形状であり、下端部は、径大のばね受け部が形成されると共に、その上部には、流入孔２０ｂが穿設され、さらにその上部外周には、雌ねじ１４ｂと噛合う雄ねじ２０ａが形成される。ガイドブッシュ２０の下端部に形成されたばね受け部は切換弁押えばね２２を受けるものであり、この切換弁押えばね２２は、切換弁２１の上面に対接して切換弁を弁本体１７の上面に押圧している。
【００１４】
切換弁２１は、図３に示すように、一定厚みを有し、例えば、角部がアール形状の平面視３角形状となっており、その一頂部が支持筒１９に遊嵌されていることになる。また、切換弁２１の下面には、凹部２１ａが形成されている。結局、切換弁２１はカップ状に樹脂成形され、流体の通路となる凹部２１ａと上記切換弁側ストッパ２１ｂを一体化したことになる。そして、この凹部２１ａは、支持筒１９に形成されている流出孔１９ａと、２つの流体出入孔１８ａ，１８ｂの内の１方と選択的に連通し、冷・暖房サイクル時における冷媒の流量制御（除湿制御）を可能とするものである。
【００１５】
フック２５は、図２に示すように円環状部分と下垂される下フック杆２５ａと、上方に延設される上フック杆２５ｃとからなり、円環状部分の内周にはフック雌ねじ２５ｂが形成される．そしてフック２５は弁駆動体１４の下部に雄ねじ１４ａを介して装着される。弁駆動体１４に装着状態のフック２５は遊転状態であり、弁駆動体１４が回転すると、フック２５に外力が加わらない限り、一体的にフック２５も回転する。しかし、下フック杆２５ａが切換弁側ストッパ２１ｂに当接し、更に回転したときは、フック２５の回転は切換弁２１を回転させることになる。
【００１６】
換言すれば、弁駆動体１４が回転して上下に移動しても（その結果、弁駆動体１４と一体の弁軸２３が上下動しても）、切換弁２１はフック２５により回転させられない限り弁駆動体１４に対して停止状態となっている。したがって、この間、弁軸２３の上下動により、オリフィス１９ｂは弁軸２３の下端によって開閉されることになる。
なお、上フック杆２５ｃが上ストッパ１４ｃと係止する位置が弁駆動体１４に対するフック２５の上限位置である。
【００１７】
かかる構成において、図３により切換弁２１の動作による冷媒の流れを、上記ステッピングモータに印加される所定のパルス数を例にして説明する。
図３（Ａ）に示すように、ステッピングモータは、冷房・暖房時を０（零）パルスとする。このときは、切換弁２１は流体出入孔１８ａ，１８ｂを閉止しておらず、切換弁２１は、弁本体側ストッパ１７ａに当接している。そして、流体出入孔１８ａ，１８ｂは全開となっており、冷媒は一方の孔から他方の孔に自由に流通する。
【００１８】
図３（Ｂ）に示すように、切換動作開始では、ステッピングモータには、５６０パルスの信号が送られ、フック２５が弁駆動体１４に対して遊転し、下フック杆２５ａが切換弁２１側の切換弁側ストッパ２１ｂに当接状態のまま停止している。したがって、切換弁２１は移動しない。
【００１９】
図３（Ｃ）に示すように、暖房サイクル時は、ステッピングモータには、さらに６４パルス（初期状態から６２４パルス）の信号が送られる。これにより、弁駆動体１４と共にフック２５も回転し、フック２５は切換弁２１を回転させ、一方の流体出入孔１８ｂを閉止する。即ち、暖房サイクルの状態となる。
図３（Ｃ）に示す暖房サイクル時の初期状態から、図３（Ｄ）に示すように、流量制御の開始に当ってステッピングモータには、逆方向のパルスの信号が送られ、オリフィスは所定の開度まで開弁される。この間、図３（Ｅ）に示すように、ステッピングモータには、さらに除湿の程度に応じて正方向又は逆方向のパルス（上記初期状態から０〜４８０パルス）の信号が送られる。
【００２０】
このときは、切換弁２１の位置はそのままで、弁駆動体１４に対しフック２５は遊転し、弁軸２３は上下動する。この弁軸２３の上下動に応じて、オリフィス１９ｂは開閉し、この開度に応じて、冷媒は弁室１０ａから流入孔２０ｂ、オリフィス１９ｂ、流出孔１９ａ、及び、凹部２１ａを通って、流体出入孔１８ｂに流れることになる。即ち、暖房サイクル時の冷媒の流量制御（除湿制御）が可能となる。
そして、図３（Ｆ）に示すように、５６０パルスにおいて、フック２５はロックされ、更に６４パルスの信号が送られるとフック２５は切換弁２１を一緒に回転させ、切換弁２１の切り換え動作が実現し、図３（Ａ）に示す状態に戻ることになる。
【００２１】
図３（Ｃ'）に示すように、冷房サイクル時は、ステッピングモータには図３（Ｂ）に示す状態から、さらに３２パルス（初期状態から５９２パルス）の信号が送られる。これにより、弁駆動体１４と共にフック２５も回転し、フック２５は切換弁２１を回転させ、一方の流体出入孔１８ａを閉止する。即ち、冷房サイクルの状態となる。
【００２２】
図３（Ｃ'）に示す冷房サイクル時の初期状態から、図３（Ｄ'）に示すように、流量制御の開始に当ってステッピングモータには、逆方向のパルスの信号が送られ、オリフィスは所定の開度まで開弁される。この間、図３（Ｅ'）に示すように、ステッピングモータには、さらに除湿の程度に応じて正方向又は逆方向のパルス（初期状態から０〜４８０パルス）の信号が送られる。
【００２３】
このときは、切換弁２１の位置はそのままで、弁駆動体１４に対しフック２５は遊転し、弁軸２３は上下動する。この弁軸２３の上下動に応じて、オリフィス１９ｂは開閉し、この開度に応じて、冷媒は弁室１０ａから流入孔２０ｂ、オリフィス１９ｂ、流出孔１９ａ、及び、凹部２１ａを通って、流体出入孔１８ａに流れることになる。即ち、冷房サイクル時の冷媒の流量制御（除湿制御）が可能となる。
そして、図３（Ｆ'）に示すように、５６０パルスにおいて、フック２５はロックされる。更に、３２パルスの信号が送られると、フック２５は切換弁２１を一緒に回転させ、切換弁２１の切り換え動作が実現し、図３（Ａ）に示す状態に戻ることになる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電動流量制御弁は、冷・暖房サイクルにおいて、流体出入管の開閉を行う切換弁を有し、且つ、冷・暖房の両サイクルにおける除湿時の冷媒流量の制御も可能とすることで、単一の電動流量制御弁で、流体出入管の開閉と除湿時の冷媒流量の制御も行うことができる。
【００２５】
更に、上記効果に加えて、除湿時の冷媒流量の制御手段は、冷媒の流れ方向に従って流体出入管の開閉を行う切換弁と、切換弁が軸支される支持筒に形成されたオリフィスと、ロータによりオリフィスに対して軸方向に進退する弁軸とからなることで、簡単な構成で冷暖房運転と除湿運転の確実な切り換えと、除湿制御が可能となる。
【００２６】
更に、上記効果に加えて、ロータと連動する弁駆動体により切換弁を作動させると共に弁軸をも作動させること、そして、更には、弁駆動体の外周には切換弁を回転駆動するフックを配置し、フックに設けられたフック杆が、切換弁に立設された切換弁側ストッパに係合して、切換弁を回転させることで構成の一層の簡略化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す電動弁の縦断面図。
【図２】図１の要部であるフックの斜視図。
【図３】図１に示す実施の形態におけるＡ−Ａ断面の模式的な図。
【符号の説明】
１０・・電動弁        １０ａ・・弁室
１１・・キャン        １２・・ロータ        １３・・リング状連結部材
１４・・弁駆動体      １４ａ・・雄ねじ      １４ｂ・・雌ねじ
１４ｃ・・上ストッパ  １４ｄ・・下ストッパ
１５・・ステータ      １６ａ，１６ｂ・・流体出入管
１７・・弁本体                  １７ａ・・弁本体側ストッパ
１８，１８ａ，１８ｂ・・流体出入孔
１９・・支持筒          １９ａ・・流出孔      １９ｂ・・オリフィス
２０・・ガイドブッシュ      ２０ａ・・雄ねじ
２０ｂ・・流入孔            ２０ｃ・・ガイド部
２１・・切換弁          ２１ａ・・凹部        ２１ｂ・・切換弁側ストッパ
２２・・切換弁押えばね  ２３・・弁軸          ２４・・弁軸押えばね
２５・・フック      ２５ａ・・下フック杆      ２５ｂ・・フック雌ねじ
２５ｃ・・上フック杆
【図１】
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【図２】
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【図３】
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