(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体が配置される弁室を有する弁本体と、前記弁室に通じるように前記弁本体に設けてある１対の流体入出管と、前記弁室の中心を回転中心として前記弁体を回転作動させるロータと、このロータを内蔵するように前記弁本体に固着されているキャンと、このキャンに外嵌され前記ロータを回転駆動するステータとを備え、
前記１対の流体入出管は、前記弁本体の底面部に配設され、
前記弁体は、前記弁室内で前記弁本体の内底面上を回動変位する揺動体であり、前記ロータの回転作動により前記両流体入出管の１つを選択的に覆う２つの位置とその両方を開放する位置とに揺動変位し、
前記揺動体には、対向する流体入出管の流路と連通する絞り孔が設けてあることを特徴とする電動切換え弁。
【発明の詳細な説明】
【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、特には、流体（冷媒）の流れを大流量と小流量とに切り換えるのに好適な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４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、上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４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、冷媒等の流体の流れ方向の影響を受けることなく所望の流量を正確に得ることの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、下記の手段からなるものである。
すなわち、本発明の電動切換え弁は、弁体が配置される弁室を有する弁本体と、前記弁室に通じるように前記弁本体に設けてある１対の流体入出管と、前記弁室の中心を回転中心として前記弁体を回転作動させるロータと、このロータを内蔵するように前記弁本体に固着されているキャンと、このキャンに外嵌され前記ロータを回転駆動するステータとを備え、前記１対の流体入出管は、前記弁本体の底面部に配設され、前記弁体は、前記弁室内で前記弁本体の内底面上を回動変位する揺動体であり、前記ロータの回転作動により前記両流体入出管の１つを選択的に覆う２つの位置とその両方を開放する位置とに揺動変位し、前記揺動体には、対向する流体入出管の流路と連通する絞り孔が設けてある。
【０００９】
上記の構成を備える本発明に係わる電動切換え弁は、冷媒等の流体の流れ方向の影響を受け難くなる。
【００１０】
すなわち、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、上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から、弁室から流路への流体の漏れが僅少となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
本発明に係わる実施例１の電動切換え弁１０の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る電動切換え弁の正方向の最小流量時の状態を示すステータを外した状態の要部縦断面図（Ａ）と、弁体位置説明図（Ｂ）であり、図２は、同実施例１に係る電動切換え弁の最大流量時の状態を示す要部縦断面図（Ａ）と、弁体位置説明図（Ｂ）であり、図３は、同実施例１に係る電動切換え弁の逆方向の最小流量時の要部縦断面図（Ａ）と弁体位置説明図（Ｂ）である。
電動切換え弁４０は、弁室４２ｃ内の弁体４３により冷媒の通過流量を調整する弁本体４２と、弁本体４２と一体で弁体４３を回転させるロータ４７を内蔵するキャン４６と、キャン４６に外嵌されロータ４７を回転駆動するステータ１８とを備えている。ロータ４７とステータによりステッピングモータを構成している。
【００１２】
弁本体４２は本発明の基幹をなすものであり、黄銅等の金属から構成され、図１に示すように、弁室４２ｃを形成しており、その円盤状部には弁室４２ｃに連通する第１連通孔４２ａを有し、該第１連通孔４２ａには第１流路（流体入出管）２ａが連結されている。また、弁本体４２の円盤状部には弁室に連通する第２連通孔４２ｂを有し、該第２連通孔４２ｂには第２流路２ｂ（流体入出管）が連結されている。弁本体４０の上部外周肩部の段差部には、キャン４６の下端部が突き合わせ溶接することにより固定される。
【００１３】
また、図１に示すように、弁本体４２の上面における中心点から一定角度離れた位置の２箇所にはストッパ４２ｅ，４２ｅが立設される。このストッパ４２ｅ，４２ｅは、弁体４３の回転を一定角度、例えば１８０度で規制し、弁本体４２の第１流路２ａ及び第２流路２ｂと位置決め可能に組付けられる。また、ストッパ４２ｅ，４２ｅは弁本体４２にろう付け固定される。弁室４２ｃはその水平断面が円形に形成され、上面が開放され、下面が第１連通孔４２ａ及び第２連通孔４２ｂに連通し、内部に弁体４３が配置される。
【００１４】
弁体４３は黄銅を素材として構成され、一定の厚みを有する筒体の軸芯部４３ｇと、この軸芯部から水平方向に延出する閉止部４３ｆとからなり、この軸芯部４３ｇの中心線を軸として回転可能であり、冷媒を第１流路２ａと第２流路２ｂとの間で連通させる弁体流路として絞り孔４３ａが形成されている。
実施例１の場合、弁体流路は、絞り孔４３ａからなる。そして、弁体４３は回転し、図１に示すように、支持軸４３ｃより外周に延出した閉止部４３ｆが第１連通孔４２ａを閉止し、絞り孔４３ａが対向している状態、図３に示すように第２連通孔４２ｂを閉止し、絞り孔４３ａが対向している状態、及び、図２に示すように、外周に延出した閉止部４３ｆが第１流路２ａと第２流路２ｂとを連通させる状態のいずれかに切り換え可能となっている。
【００１５】
ロータ４７は、後述のキャン４６に内装されるように外周面が円筒状であり、弁体ホルダ４５に軸支される。また、キャン４６の内面上底部と、弁体ホルダ４５の上面のばね受けとの間にばね４５ａが圧装される。この構成により、弁体ホルダ４５とロータ４７とは下方向において弁体４３側に押圧されているが、弁体４３に過大な荷重がかかった場合は、弁体ホルダ４５と弁体４３とが非係合となるようにすることも可能で、安全装置の役割を果たさせることができる。
【００１６】
キャン４６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４２の上部の段差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。
【００１７】
ロータ４７と共にステッピングモータを構成するステータ１８は、磁性材より構成されるヨーク１９と、このヨーク１９にボビン１９ａを介して巻回される上下のステータコイル１９ｂ，１９ｂとから構成され、キャン４６に外嵌する嵌合穴１８ａが形成されている。ステータ１８には、リード端子１９ｃが配設され、該リード端子１９ｃに接続されるコネクタ１９ｄを覆うカバー１９ｅが形成されている。ステータ１８から、ステータコイル１９ｂ，１９ｂに接続されたリード端子１９ｃが突出しており、このリード端子１９ｃに複数のリード線１９ｆが接続されたコネクタ１９ｄが連結されている。そして、コネクタ１９ｄを覆うカバー１９ｅがステータ１８に溶着され、カバー１９ｅ内はエポキシ樹脂等の充填材１９ｇで充填されている。ステータ１８は中心に下面開口の嵌合穴１８ａを有し、この嵌合穴１８ａにキャン４６が嵌合し、ステータ１８の下面に溶着された回り止め部材１８ｂにより弁本体４２およびキャン４６に固定される。
【００１８】
本発明に係わる実施例１では、冷媒の入出管２ａ，２ｂを構成する２本の流路を弁本体４２の下面に弁体４３の回転軸芯と平行に縦に並べて、第１流路２ａと第２流路２ｂから受ける冷媒の圧力によって発生する冷媒の漏れ出しを同一にし、
第１流路→第２流路の流量＝第２流路→第１流路の流量
を実現するものである。
【００１９】
実施例１は図１〜３に示され、図１，３は、流量が小容量の場合を、図２は流量が大容量の場合をそれぞれ示している。具体的には、図１は、冷房（又は暖房）サイクルの除湿時の弁体位置、図２は、冷房・暖房時の弁体位置、図３は、暖冷（又は房房）サイクルの除湿時の弁体位置を示している。
実施例１は、図１に示すように、第１流路２ａと第２流路２ｂとを左右に平行に配置し、両流路の上端部に円盤状の弁本体４２を配置し、該弁本体４２に２つの孔、即ち、第１連通孔４２ａ及び第２連通孔４２ｂを形成して上記流路を装着した点、及び、この弁本体４２の上面に１８０度だけ回転する合成樹脂等から成る弁体（揺動体）を設けた点にある。上記弁体４３は蓋状となっており、該蓋部分には絞り孔４３ａ、即ち、比較的小断面の流通孔が穿設される。
【００２０】
更に具体的に述べれば、弁本体４２は平面視円形に形成されると共にその中心部には凹部４２ｆが形成され、弁体４３の支持軸４３ｃが回転自在に挿通される。この弁体４３の外周部及び支持軸４３ｃは、弁体ホルダ４５の内周部に回転力が伝わるように連結されている。上記弁体ホルダ４５は、他の実施例と同様にロータ４７と一体であり、ロータ４７の回転が弁体ホルダ４５を介して弁体４３を回転させることになる。弁体４３は、左・右の第１連通孔４２ａ及び第２連通孔４２ｂを塞ぐことが可能な閉止部４３ｆと軸芯部４３ｇとからなり、該軸芯部４３ｇに支持軸４３ｃが挿通され、該支持軸４３ｃの回転により、閉止部４３ｆは、図１に示す第１連通孔４２ａを閉止する位置、図２に示す第１連通孔４２ａ及び第２連通孔４２ｂ共に閉止しない位置、及び、図３に示す第２連通孔４２ｂを閉止する位置となる。また、弁体４３が上記３つの位置以外に移動しないようにするために、２本のストッパ４２ｅ，４２ｅが弁本体４２上部で連通孔４２ａ，４２ｂの近傍に立設される。
【００２１】
実施例１は、冷媒の流れがどちらの方向であっても、弁体４３は冷媒圧により連通孔４２ａ，４２ｂ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４２と弁体４３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、図１の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、図３の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。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、このように構成された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、上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から、弁室から流路への流体の漏れを僅少とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１に係る電動切換え弁の正方向の最小流量時のステータを外した状態の要部縦断面図（Ａ）と弁体位置説明図（Ｂ）。
【図２】  同実施例１に係る電動切換え弁の最大流量時の要部縦断面図（Ａ）と弁体位置説明図（Ｂ）。
【図３】  同実施例１に係る電動切換え弁の逆方向の最小流量時の要部縦断面図（Ａ）と弁体位置説明図（Ｂ）。
【図４】  従来技術に係る電動弁の縦断面図。
【符号の説明】
１・・・電動弁（従来技術）
２・・・弁本体
２ａ・・・流体入出管[第１流路]  ２ｂ・・・流体入出管[第２流路]
２ｃ・・・弁室                  ２ｄ・・・ガイドブッシュ固定部
２ｅ・・・キャン固着部          ２ｆ・・・弁座
３・・・弁軸
３ａ・・・弁体                  ３ｂ・・・圧縮コイルばね
４・・・ガイドブッシュ
４ａ・・・雌ねじ部              ４ｂ・・・下ストッパ
５・・・弁体ホルダ
５ａ・・・雄ねじ部              ５ｂ・・・上ストッパ
６・・・キャン                  ７・・・ロータ
８・・・ステータ                ８ａ・・・ステータコイル
８ｂ・・・ヨーク                ８ｃ・・・リード線
８ｄ・・・コネクタ              ８ｅ・・・カバー
１８・・・ステータ
４０・・電動切換え弁（実施例１）
４２・・弁本体                  ４２ａ・・第１連通孔
４２ｂ・・第２連通孔            ４２ｃ・・弁室
４２ｅ・・ストッパ              ４２ｆ・・凹部
４３・・・・弁体                ４３ａ・・絞り孔
４３ｃ・・支持軸                ４３ｄ・・段部
４３ｆ・・閉止部                ４３ｇ・・軸芯部
４５・・弁体ホルダ              ４５ａ・・ばね
４６・・キャン
４７・・ロータ                  ４７ａ・・支持リンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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