(57)【要約】【課題】一部品に二つの機能を持たせることにより、ストッパ作用を行うだけの専用部品としての中間ストッパ部材を必要とせず、部品点数、組付工数の削減を図ること。【解決手段】ロータ側ストッパ突起５１が下底部に突出形成されたマグネット部材３３と、固定側ストッパ突起５２が上部に突出形成された雌ねじ部材１８とを互いに離間する方向に付勢する圧縮コイルばね４１にの巻端を外側に折曲することにより、圧縮コイルばね４１の線材自体で中間ストッパ突起５３を形成し、固定側ストッパ突起５２に対するロータ側ストッパ突起５１の相対移動が中間ストッパ突起５３により規制されることで、ロータ３２の回転を制限する。【選択図】図２
2007139016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ハウジングと、前記弁ハウジングに固定されたキャン形状のロータケースと、前記ロータケース内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータの外周囲に装着されたステータコイルユニットと、前記ロータの回転によって開閉駆動され前記弁ハウジング内に設けられた弁ポートの開度を前記ロータの回転角に応じて増減する弁体とを有する電動式コントロールバルブにおいて、
前記ロータの一端面と、前記弁ハウジングを含む固定側部材の前記ロータの一端面と対向する端面との間に、前記ロータを前記固定側部材から離間する方向に付勢するばね部材が、前記ロータの回転中心回りに回転可能に配置され、
前記ロータに形成されたロータ側ストッパ突起と、前記固定側部材に形成され前記ロータ側ストッパ部材と直接干渉しない固定側ストッパ突起と、前記バネ部材に形成された中間ストッパ突起とを有するストッパ構造が組み込まれており、
前記ストッパ構造は、前記ロータの回転中に、前記ロータ側ストッパ突起と前記固定側ストッパ突起との間に前記中間ストッパ突起が挟まれて、前記固定側ストッパ突起に対する前記ロータ側ストッパ部材の相対移動が前記中間ストッパ突起により規制されることで、前記ロータの回転を制限する
ことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
【請求項２】
前記ばね部材は、圧縮コイルばねにより構成され、一方の巻端を外側に折曲されて前記中間ストッパ突起を形成している請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
【請求項３】
前記固定側部材は前記弁ハウジングに固定された雌ねじ部材を有し、当該雌ねじ部材に形成されている雌ねじ部に前記弁体に形成されている雄ねじ部がねじ係合し、当該ねじ係合によって前記ロータの回転が前記弁体の軸線方向移動に変換され、当該弁体の軸線方向移動によって前記弁ポートの開度を増減する請求項１または２記載の電動式コントロールバルブ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項記載の電動式コントロールバルブを冷媒回路中に有する冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍サイクル装置の膨張弁等として用いられる電動式コントロールバルブおよび冷凍サイクル装置に関し、特に、ロータの回転範囲を制限するストッパ機構を組み込んだ電動式コントロールバルブおよび冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータの回転範囲を制限するストッパ機構を組み込んだ電動式コントロールバルブとして、ロータにはロータ側ストッパ突起が形成され、ロータを収容するロータケースには固定側ストッパ突起が形成され、ロータケースに固定された心棒やロータと弁体とを接続する軸部材に、突起片を有する中間ストッパ部材が回転可能に設けられ、ロータの回転によってロータ側ストッパ突起が中間ストッパ部材の突起片に衝突することにより中間ストッパ部材が回され、中間ストッパ部材の突起片がロータ側ストッパ突起と固定側ストッパ突起との間に挟まれることによりロータの回転を制限するものがある（例えば、特許文献１、２．３）。
【０００３】
中間ストッパ部材が設けられることにより、ロータの回転制限を略２回転にすることができる。
【特許文献１】特開平３−２６０４８２号公報
【特許文献２】特許第２６５９２６７号公報
【特許文献３】特開２００３−５６７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電動式コントロールバルブでは、ストッパ作用を行うだけの専用部品として、中間ストッパ部材が必要であり、部品点数、組付工数が増加する。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、ロータの回転を略２回転に制限するストッパ機構において、一部品に二つの機能を持たせることにより、ストッパ作用を行うだけの専用部品としての中間ストッパ部材を必要とせず、部品点数、組付工数の削減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による電動式コントロールバルブは、弁ハウジングと、前記弁ハウジングに固定されたキャン形状のロータケースと、前記ロータケース内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータの外周囲に装着されたステータコイルユニットと、前記ロータの回転によって開閉駆動され前記弁ハウジング内に設けられた弁ポートの開度を前記ロータの回転角に応じて増減する弁体とを有する電動式コントロールバルブにおいて、前記ロータの一端面と、前記弁ハウジングを含む固定側部材の前記ロータの一端面と対向する端面との間に、前記ロータを前記固定側部材から離間する方向に付勢するばね部材が、前記ロータの回転中心回りに回転可能に配置され、前記ロータに形成されたロータ側ストッパ突起と、前記固定側部材に形成され前記ロータ側ストッパ部材と直接干渉しない固定側ストッパ突起と、前記バネ部材に形成された中間ストッパ突起とを有するストッパ構造が組み込まれており、前記ストッパ構造は、前記ロータの回転中に、前記ロータ側ストッパ突起と前記固定側ストッパ突起との間に前記中間ストッパ突起が挟まれて、前記固定側ストッパ突起に対する前記ロータ側ストッパ部材の相対移動が前記中間ストッパ突起により規制されることで、前記ロータの回転を制限する。
【０００７】
この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記ばね部材は、圧縮コイルばねにより構成され、一方の巻端を外側に折曲されて前記中間ストッパ突起を形成している。
【０００８】
この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記固定側部材は前記弁ハウジングに固定された雌ねじ部材を有し、当該雌ねじ部材に形成されている雌ねじ部に前記弁体に形成されている雄ねじ部がねじ係合し、当該ねじ係合によって前記ロータの回転が前記弁体の軸線方向移動に変換され、当該弁体の軸線方向移動によって前記弁ポートの開度を増減し、更に好ましくは、前記弁体は前記ロータに対してトルク伝達関係で軸線方向に変位可能に接続されている。
【０００９】
この発明による冷凍サイクル装置は、上述の発明による弁装置を冷媒回路中に有する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による電動式コントロールバルブおよび冷凍サイクル装置では、電動式コントロールバルブのロータを固定側部材から離間する方向に付勢するばね部材が中間ストッパ部材を兼ねている。このため、ストッパ作用を行うだけの専用部品としての中間ストッパ部材を必要とせず、部品点数、組付工数の削減が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を、図１、図２を参照して説明する。
【００１２】
図１に示されているように、この実施形態の電動式コントロールバルブは、プレス成形品による金属製のカップ状の弁ハウジング１１を有する。弁ハウジング１１には、側部に横継手１２、下底部に下継手１３がろう付け等によって固定装着されている。弁ハウジング１１は、後述する雌ねじ部材１８と共働して弁室１４を画定している。
【００１３】
弁ハウジング１１の下底部には弁ポート１５を形成した弁座部材１６がろう付け等によって固定装着されている。弁ポート１５は弁室１４と下継手１３とを連通接続している。横継手１２は弁室１４に直接連通している。
【００１４】
弁ハウジング１１の上部にはプレス成形品による金属製の固定金具１７によって合成樹脂製の雌ねじ部材１８が取り付けられている。固定金具１７は、円筒部１７Ａを弁ハウジング１１の上部開口部１１Ａに圧入し、かしめ部１７Ｂによって雌ねじ部材１８を固定連結している。図２に示されているように、固定金具１７には回転止め爪１７Ｃが形成されており、回転止め爪１７Ｃが雌ねじ部材１８に形成された回転止め凹部１８Ａに係合することにより、雌ねじ部材１８が固定金具１７を介して弁ハウジング１１に回り止め固定される。
【００１５】
雌ねじ部材１８には当該雌ねじ部材１８の中心部を軸線方向に貫通する貫通孔１８Ｂが形成されており、図１に示されているように、この貫通孔１８Ｂに雌ねじ部１９が形成されている。
【００１６】
貫通孔１８Ｂには金属製のニードル弁体２０が貫通挿入されている。ニードル弁体２０の先端は流量計量部２０Ａになっていて弁室１４内にあり、ニードル弁体２０の軸線方向移動（弁リフト方向の変位）によって弁ポート１５の開度を増減する。これにより、横継手１２と下継手１３との間を流れる流体の流量制御が行われる。
【００１７】
ニードル弁体２０には雄ねじ部２１が形成されている。雄ねじ部２１は雌ねじ部１９にねじ係合している。このねじ係合により、ニードル弁体２０は回転しながら軸線方向に移動する。
【００１８】
ニードル弁体２０の上部軸部２０Ｂには合成樹脂製の回転連結部材２２がインサート成形によって一体に設けられている。図２に示されているように回転連結部材２２は、四角柱部２２Ａを有し、図１に示されているように、四角柱部２２Ａをもって後述するステッピングモータ３０のロータ３２に形成されている四角孔３４Ａに、軸線方向に変位可能に嵌合している。
【００１９】
弁ハウジング１１の上部には、ステッピングモータ３０の金属製のロータケース３１が溶接等によって固定装着されている。ロータケース３１は円筒部３１Ａとドーム部３１Ｂとを有するキャン形状をなしており、ドーム部３１Ｂの中央部にはロータ回転受け凹部３１Ｃが形成されている。
【００２０】
ロータケース３１内にはロータ３２が回転可能に配置されている。ロータ３２は、カップ形状のプラスチック磁石製のマグネット部材３３と、マグネット部材３３に熱溶着等によって一体化された合成樹脂製のマグネット受け部材３４とにより構成されており、マグネット部材３３の円筒部３３Ａは多極着磁されている。
【００２１】
ロータケース３１の円筒部３１Ａにはステータコイルユニット３５が取り付けられている。ステータコイルユニット３５は、詳細な図示を省略しているが、コイル、多数の磁極歯等を有する一般的構造のものである。ステータコイルユニット３５のコイルにパルス通電が行われることにより、パルス数に応じた回転角をもってロータ３２が回転する。
【００２２】
図２に示されているように、マグネット受け部材３４の下側（弁体２０の側）の中心部には四角孔３４Ａが形成されており、この四角孔３４Ａに回転連結部材２２の四角柱部２２Ａが軸線方向に変位可能に嵌合している。なお、回転連結部材２２は、図１に示されているように、マグネット部材３３の下底部３３Ｂに形成された中央開口３３Ｃよりマグネット部材３３の内側に位置しており、マグネット部材３３の内側において四角柱部２２Ａとマグネット受け部材３４の四角孔３４Ａとが嵌合している。
【００２３】
この四角孔３４Ａと四角柱部２２Ａとの嵌合により、ロータ３２の回転が回転連結部材２２に伝達される。このことにより、ニードル弁体２０は回転連結部材２２を介してロータ３２に対してトルク伝達関係で軸線方向に変位可能に接続される。
【００２４】
これにより、ロータ３２の回転は、雌ねじ部１９と雄ねじ部２１とのねじ係合によって、回転連結部材２２と共にニードル弁体２０の軸線方向移動（弁リフト方向の変位）に変換される。
【００２５】
マグネット受け部材３４の上側にはロータ回転受け凸部３４Ｂが形成されている。ロータ回転受け凸部３４Ｂは、後述する圧縮コイルばね４１のばね力により、ロータケース３１に形成されているロータ回転受け凹部３１Ｃに回転可能に係合している。この係合によってロータ３２の上側（ニードル弁体２０とは反対の側）の心出し回転支持が行われる。
【００２６】
なお、ロータ３２の下側（ニードル弁体２０の側）の心出し回転支持は、四角柱部２２Ａと四角孔３４Ａとの嵌合により、ロータ３２が回転連結部材２２とニードル弁体２０との連結体に連結され、この連結体が雌ねじ部材１８よりねじ係合状態で支持されていることにより行われる。
【００２７】
固定側部材である雌ねじ部材１８の貫通孔１８Ｂの周りには、マグネット部材３３の中央開口３３Ｃの周りに形成された円環状の下底端面３３Ｄと対向する円環状の上端面１８Ｃが形成されている。この雌ねじ部材１８の上端面１８Ｃとマグネット部材３３の前記円環状の下底端面３３Ｄとの間に圧縮コイルばね４１が、所定の予荷重を与えられた状態で、且つ雌ねじ部材１８とマグネット部材３３の双方に対してロータ３２の回転中心回りに回転可能に配置されている。
【００２８】
圧縮コイルばね４１は上向きのばね力をマグネット部材３３に与え、ロータ３２を、ロータ回転受け凹部３１Ｃとロータ回転受け凸部３４Ｂとによるロータ回転受け部の側、つまり、雌ねじ部材１８の上端面１８Ｃから離間する方向に付勢し、ロータ３２を軸線方向の定位置に位置させる作用をしている。
【００２９】
ロータ３２と回転連結部材２２とは、互いに軸線方向に変位可能であるから、ロータ３２が軸線方向に移動せず軸線方向の定位置で回転すると、この回転が先に説明した雌ねじ部１９と雄ねじ部２１とのねじ係合によって軸線方向移動（弁リフト方向の変位）に変換されて、回転連結部材２２とニードル弁体２０との連結体が軸線方向に移動することになる。
【００３０】
このことにより、ロータ３２とステータコイルユニット３５との軸線方向の相対的な位置が変動することがなく、ロータ回転動作が安定する。また、ロータ３２が軸線方向に移動する型式のものに比してロータケース３１の円筒部３１Ａおよびステータコイルユニット３５の軸長を短くでき、電動式コントロールバルブの小型化を図ることができる。
【００３１】
なお、回転連結部材２２とマグネット受け部材３４との軸線方向に変位可能なトルク伝達関係の接続は、四角柱部２２Ａと四角孔３４Ａとの嵌合に限られるものではなく、スプライン、セレーション、滑りキー等によって行うこともできる。
【００３２】
図２に示されているように、マグネット部材３３の下底部にはロータ側ストッパ突起５１が、固定側部材である雌ねじ部材１８の上部には固定側ストッパ突起５２が各々一つずつ一体的に突出形成されている。また、圧縮コイルばね４１には中間ストッパ突起５３が形成されている。
【００３３】
中間ストッパ突起５３は、圧縮コイルばね４１の下側の巻端を外側に折曲することにより、圧縮コイルばね４１の線材自体で構成されている。これにより、中間ストッパ突起５３の形成が線材の折曲だけで、簡単に作られ、しかも、中間ストッパ突起５３の構成のために、別部品を必要とせず、圧縮コイルばね４１の一部が中間ストッパ突起５３を兼ねることになる。
【００３４】
ロータ側ストッパ突起５１と、固定側ストッパ突起５２と、中間ストッパ突起５３は、図１に示されているように、軸線方向に直交する一つの仮想平面上に位置する部分を含んでいて、固定側ストッパ突起５２がロータ側ストッパ突起５１と直接干渉しないように径方向に位置をずらしており、ロータ３２の回転中にロータ側ストッパ突起５１と固定側ストッパ突起５２との間に中間ストッパ突起５３が挟まれて、固定側ストッパ突起５２に対するロータ側ストッパ突起５１の相対移動が中間ストッパ突起５３により規制されることで、ロータ３２の回転を制限する。
【００３５】
このストッパ構造のストッパ作用を、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７では、ステータコイルユニット３５の図示を省略している。なお、以後の説明中、ロータ３２等の時計廻り方向、反時計廻り方向は、図３〜図７の各図を上から見た場合で言う方向である。
【００３６】
図３に示されている状態は、ロータ３２の時計廻り方向（弁閉方向）の回転によって中間ストッパ突起５３が、ロータ側ストッパ突起５１の一方の端面と固定側ストッパ突起５２の一方の端面との間に挟まれ、ロータ３２の時計廻り方向の回転が制限され、最大弁閉位置を設定している状態である。
【００３７】
図３に示されている状態よりロータ３２が反時計廻り方向（弁開方向）に回転すると、図４に示されているように、ロータ側ストッパ突起５１の一方の端面が中間ストッパ突起５３より離れ、中間ストッパ突起５３を置き去りにした状態で、ロータ３２と一体に反時計廻り方向に回転移動する。
【００３８】
図３に示されている状態よりロータ３２が反時計廻り方向に、ほぼ１回転すると、図５に示されているように、ロータ側ストッパ突起５１の他方の端面が中間ストッパ突起５３に当接する。これより更にロータ３２が反時計廻り方向に回転することにより、図６に示されているように、ロータ側ストッパ突起５１に押されるようにして中間ストッパ突起５３を含む圧縮コイルばね４１がロータ３２と共に反時計廻り方向に回転移動する。
【００３９】
そして、図３に示されている状態よりロータ３２が反時計廻り方向に、ほぼ２回転すると、図７に示されているように、中間ストッパ突起５３が、ロータ側ストッパ突起５１の他方の端面と固定側ストッパ突起５２の他方の端面との間に挟まれ、ロータ３２の反時計廻り方向の回転が制限され、最大弁開位置が設定される。
【００４０】
これにより、ロータ３２の可能回転数は、略２回転になり、ねじ上下動作範囲が小さく設定され、雌ねじ部１９、雄ねじ部２１の軸長を短く設定でき、これらの部品単体の大きさを小さくできる。
【００４１】
なお、図７に示されている最大弁開状態よりの弁閉動作は、上述の弁開動作と逆の回転方向の回転で、弁開動作時と同様に行われる。
【００４２】
上述したように、本実施形態の電動式コントロールバルブは、ロータ３２をロータ回転受け部の側に付勢するばね部材である圧縮コイルばね４１が中間ストッパ部材５３を兼ねているから、ストッパ作用を行うだけの専用部品としての中間ストッパ部材を必要とせず、部品点数、組付工数の削減が図られる。
【００４３】
なお、ロータ回転受け部の側に付勢するばね部材は、圧縮コイルばね４１に限られることはなく、中間ストッパ部材５３をなす突起片を有するような板ばね等によって構成することも可能である。
【００４４】
また、本実施形態では、固定側ストッパ突起５２が雌ねじ部材１８に一体形成されていること、ニードル弁体２０と雄ねじ部２１とが一部品であること等によっても、部品点数、組付工数の削減が図られる。
【００４５】
次に、この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を、図８を参照して説明する。
【００４６】
この実施形態による冷凍サイクル装置は、圧縮機１０１と、凝縮器（室外熱交換器）１０２と、膨張弁１０３と、蒸発器（室内熱交換器）１０４と、これらをループ接続する冷媒通路１０５〜１０８とを有する。
【００４７】
この冷凍サイクル装置は、空気調和装置（冷房）や冷凍・冷蔵庫等で使用される。
【００４８】
膨張弁１０３としては、上述したこの発明による電動式コントロールバルブが用いられる。
【００４９】
なお、上述したこの電動式コントロールバルブが適用される冷凍サイクル装置は、図８に示されているような基本的な冷凍サイクル装置に限られることはなく、四方弁の組み込みにより、冷媒回路における冷媒流れ方向を逆転できる冷房・暖房用の空気調和装置や、室内機に二つの熱交換器が直列接続され、その二つの熱交換器間に追加の膨張弁を有する冷暖房・除湿可能な空気調和装置等、あらゆる冷凍サイクル装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の要部の分解斜視図である。
【図３】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の動作状態１を示す図である。
【図４】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の動作状態２を示す図である。
【図５】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の動作状態３を示す図である。
【図６】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の動作状態４を示す図である。
【図７】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の動作状態５を示す図である。
【図８】この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１  弁ハウジング
１１Ａ  上部開口部
１２  横継手
１３  下継手
１４  弁室
１５  弁ポート
１６  弁座部材
１７  固定金具
１７Ａ  円筒部
１７Ｂ  かしめ部
１７Ｃ  回転止め爪
１８  雌ねじ部材
１８Ａ  回転止め凹部
１８Ｂ  貫通孔
１８Ｃ  上端面
１９  雌ねじ部
２０  ニードル弁体
２０Ａ  流量計量部
２０Ｂ  上部軸部
２１  雄ねじ部
２２  回転連結部材
２２Ａ  四角柱部
３０  ステッピングモータ
３１  ロータケース
３１Ａ  円筒部
３１Ｂ  ドーム部
３１Ｃ  回転受け凹部
３２  ロータ
３３  マグネット部材
３３Ａ  円筒部
３３Ｂ  下底部
３３Ｃ  中央開口
３３Ｄ  下底端面
３４  マグネット受け部材
３４Ａ  四角孔
３４Ｂ  ロータ回転受け凸部
３５  ステータコイルユニット
４１  圧縮コイルばね
５１  ロータ側ストッパ突起
５２  固定側ストッパ突起
５３  中間ストッパ突起
１０１  圧縮機
１０２  凝縮器
１０３  膨張弁
１０４  蒸発器
１０５〜１０８  冷媒通路
【図１】
2007139016.tif 000003
【図２】
2007139016.tif 000004
【図３】
2007139016.tif 000005
【図４】
2007139016.tif 000006
【図５】
2007139016.tif 000007
【図６】
2007139016.tif 000008
【図７】
2007139016.tif 000009
【図８】
2007139016.tif 000010