(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体の筒状ケース（３１）の上端部と下端部には、それぞれ中心から偏心した位置に弁口（３２ｂ、３３ｂ）を設けてなる上弁座シート（３２）並びに下弁座シート（３３）を設け、前記ケース（３１）の内に配置した円筒状のロータ（３４）には、その上部と下部にそれぞれロータの端部に離接し且つ一体的に回動可能な上弁体（３５）並びに下弁体（３６）を設け、前記の上弁体（３５）と上弁座シート（３２）により上流側の絞り弁部（４１）を構成させ、また下弁体（３６）と下弁座シート（３３）により下流側の絞り弁部（４２）を構成させ、前記下弁座シート（３３）にはストッパー（４０）が固定され、また、前記下弁体（３６）には前記ストッパー（４０）と当接するための係止片（３６ｆ）が所定位置に設けられ、ステッピングモーターの駆動手段によって前記ロータ（３４）と一体的に上弁体（３５）及び下弁体（３６）を可逆的に作動させ、該弁体の１回転未満の回動により２つの絞り弁部の何れかの開度を制御するようにしたヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒通過量を調整して冷凍サイクルの能力制御を行う電動流量制御弁において、一体的に回動するロータ(３４)、上弁体（３５）及び下弁体（３６）の回動の原点を決定する際、固定コイル（３８）の磁極歯（３８ａ）と、上弁座シート（３２）及び下弁座シート（３３）と、ストッパー（４０）が互いに所定の位置となるように組付けることにより固定側の制止部を構成し、一体的に回動する前記ロータ（３４）のＮ極・Ｓ極の着磁パターンと、前記上弁体（３５）及び下弁体（３６）が互いに所定の位置となるように組付けることにより移動側の制止部を構成し、前記弁体が１回転未満で閉じる方向又は開く方向に回動し、固定側のストッパー（４０）と移動側の係止片（３６ｆ）が当接することにより機械的に制止されたとき、ステッピングモーターの励磁パターンが原点として使用する励磁パターンであることを特徴とする電動流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモーターの駆動手段によってロータと一体的に回動する上弁体及び下弁体を１回転未満可逆的に作動させ、該弁体の１回転未満の回動により２つの絞り弁部の何れかの開度を制御する電動流量制御弁に係り、特に前記上弁体及び下弁体の１回転未満の回動の回転始点位置を精度よく一定にさせるようにし、コイルに印加するパルス数に対する実際の弁開度の精度を確保した電動流量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステッピングモータと弁軸と一体化された弁を組み合せてマイコンにより制御する電動流量制御弁として、各種のものが考案されている。
図５は、本願出願人が特願２０００−２９７８６９号にて出願している従来の制御弁の構造であり、以下にその構成を説明する。
従来の電動流量制御弁は、筒状ケース３１と該筒状ケース３１の両端部に気密的に固定される上弁座シート３２及び下弁座シート３３と円筒状のロータ３４と該ロータと係合して回動する上弁体３５及び下弁体３６とシャフト３７と固定コイル３８により構成される。
【０００３】
筒状ケース３１は、非磁性金属による両端面を開口させた円筒形状である。
【０００４】
上弁座シート３２及び下弁座シート３３は円板状であり、その中心部にはそれぞれ軸穴３２ａ、３３ａが設けられるとともに、中心から少し離れた位置にそれぞれ弁口３２ｂ、３３ｂが設けられている。
また、弁体の回転を安定化させるために、上弁座シート３２及び下弁座シート３３の摺動面で且つシャフト３７を中心として弁口３２ｂ・３３ｂとは対極する位置に、弁口３２ｂ・３３ｂの周りを含めて複数箇所に弁座シート面より突出させた円板状の当たり面３２ｃを各々の弁座シートと一体的に設られている。また、上弁体３５及び下弁体３６の壁面にはそれぞれ連通孔３５ｇ・３６ｇが設けられる。
また、弁座シートの弁口３２ｂ及び３３ｂには流入出管３９ａ及び３９ｂが気密的に固定されている。
【０００５】
また、上弁座シート３２及び下弁座シート３３は前記筒状ケース３１の両端部に気密的に固定されており、前記の下弁座シート３３にはストッパー４０が固定されている。
【０００６】
また、前記の上弁体３５及び下弁体３６の外周面にはピストンリング４４が設けられており、該ピストンリング４４によって、前記筒状ケース３１の内周面と上弁体３５、下弁体３６及び前記ロータ３４の外周面との隙間に冷媒が流れることを防止できるようになっている。
【０００７】
円筒状のロータ３４は、その上端部と下端部には切り欠き部(符号なし)が設けられており、この切り欠き部は、後述する上弁体３５及び下弁体３６の突出部３５ｃ、３６ｃと係合するようになっており、ロータ３４と上弁体３５及び下弁体３６を回転方向に位置決めするようになっている。
【０００８】
上弁体３５及び下弁体３６は円柱形状であり、その中心部には軸孔３５ａ、３６ａが設けられ、また、上弁体３５及び下弁体３６のロータ３４側は、該ロータの内径と嵌合できるように段付形状とするとともに、前記ロータの切り欠き部と対応する突出部３５ｃ、３６ｃが設けられている。
【０００９】
また、上弁体３５及び下弁体３６は、上下の弁座シートの弁口３２ｂ、３３ｂに対応する位置に、回転方向に伴い断面積が徐変する溝３５ｄ、３６ｄが設けられており、この溝の断面積が最大となる位置に連通孔３５ｂ、３６ｂが設けられ、図５に示すごとく、冷媒が流入出管３９ａ→上弁座シート３２の弁口３２ｂ→上弁体３５の連通孔３５ｂ→ロータ３４の内部→下弁体３６の連通孔３６ｂ→下弁座シート３３の弁口３３ｂ→流入出管３９ｂへと流れるようになっている。なお、ヒートポンプ式冷凍サイクルの冷暖房の切り替えにより冷媒の流れ方向を逆転させた場合は、上述した冷媒の流れる経路が逆になるのは言うまでもない。
【００１０】
また、下弁体３６には、前述した下弁座シートのストッパー４０に対応させて係止片３６ｆが設けられており、この係止片３６ｆがストッパー４０に当接することにより、ロータ３４と上弁体及び下弁体が回転する際の回転端位置を規制するようになっている。
【００１１】
また、従来の電動流量制御弁は、上述した電動流量制御弁の構成において、上弁体３５と上弁座シート３２により上流側の絞り弁部４１を構成させ、また下弁体３６と下弁座シート３３により下流側の絞り弁部４２を構成させている。
【００１２】
シャフト３７は、ロータ３４と上弁体３５及び下弁体３６の回転軸であり、シャフト３７の両端部がそれぞれ上弁座シート３２及び下弁座シート３３の軸穴３２ａ、３３ａに軸支されるとともに、上弁体及び下弁体の軸孔３５ａ、３６ａを貫通するようになっている。
【００１３】
下弁体３６の連通口３６ｂから流入する冷媒は、弁体の回転に伴い断面積が徐変する溝３６ｄを通って下弁座シート３３の弁口３３ｂに流入するものであるが、冷媒の流量は下弁座シート３３の弁口３３ｂと当接している位置における、溝３６ｄの断面積の大きさにより絞られるようになっている。つまり、ロータ３４の１回転未満の回転によって回動する下弁体３６の回転位置により冷媒通過量を調整し、冷凍サイクルの能力制御を行うことができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示す電動流量制御弁においては、前記１回転未満の回動が閉じる方向又は開く方向に回動し、ストッパー４０により機械的に制止されたとき、ステッピングモーターの励磁パターンが原点として使用する励磁パターンとなるようにしていない。
このため、電動流量制御弁としての使用開始時に、マイコンからのパルス信号（全開から全閉状態にするパルス数よりも多いパルス数）を与えることによりイニシャライズ操作をして、ストッパー４０による機械的な制止により回動の原点位置に停止させたとしても、イニシャライズ操作の最終励磁パターンである原点として使用する励磁パターンとなった時点で、原点に使用する励磁パターンにおいて磁性を帯びている固定コイル３８の磁極歯３８ａの回転方向に対して一致した位置に、周方向においてＮ極とＳ極が交互に着磁された前記ロータ３４の前記磁極歯３８ａとは異なる磁極が移動し、ストッパーが当接した状態である本来の原点位置に対し、２相励磁においては２パルス分の巾以下、１−２相励磁においては４パルス分の巾以下の位置ずれが起きてしまう。
【００１５】
そして、流量制御操作の回転始点は前記のずれた位置となるため、所定の開度を得るためのパルス数をコイルに印加しても、前記したずれ分だけ開度が相違することとなり、従って適正な流量制御ができないという問題が生じる。
【００１６】
この問題点は、各種前例のある多回転式で総パルス数が５００パルス程度あるニードル式電動流量制御弁については大きな問題ではないが、１回転未満の回動により総パルス数７５パルス程度で流量を制御する図５に示す従来の電動流量制御弁においては、流量制御の精度が確保できないという大きな問題であった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筒状ケースの上部と下部にそれぞれ、弁座と弁体からなる異なった流量特性を得ることが可能な上流側の絞り弁部と下流側の絞り弁部を構成させ、ロータの上部と下部には、それぞれ決められた範囲内にてロータと一体的に回動できる上弁体及び下弁体を設け、前記の一方の弁体が冷媒の圧力によって前記絞り弁部の弁座に当接する時には、他方の弁体が弁座から離接するごとく設けることにより、冷媒の上流側の絞り弁部は駆動手段の位置に関係なく全開状態となり下流側の絞り弁部のみを絞り弁として機能させ、冷媒の流れ方向により自動的に２箇所の絞り弁機構を使い分けるようにした電動流量制御弁において、前記固定コイルの磁極歯と、上弁座シート及び下弁座シートと、ストッパーが互いに所定の位置となるように組付けることにより固定側の制止部を構成し、一体的に回動する前記ロータのＮ極・Ｓ極の着磁パターンと、前記上弁体及び下弁体が互いに所定の位置となるように組付けることにより移動側の制止部を構成し、固定側の制止部と移動側の制止部が当接することにより機械的に制止されたとき、ステッピングモーターの励磁パターンが原点として使用する励磁パターンとすることにより、流量制御の精度を高めた電動流量制御弁の提供を目的とするものである。
【００１８】
すなわち、請求項１記載の電動流量制御弁は、非磁性体の筒状ケース３１の上端部と下端部には、それぞれ中心から偏心した位置に弁口３２ｂ、３３ｂを設けてなる上弁座シート３２並びに下弁座シート３３を設け、前記ケース３１の内に配置した円筒状のロータ３４には、その上部と下部にそれぞれロータの端部に離接し且つ一体的に回動可能な上弁体３５並びに下弁体３６を設け、前記の上弁体３５と上弁座シート３２により上流側の絞り弁部４１を構成させ、また下弁体３６と下弁座シート３３により下流側の絞り弁部４２を構成させ、ステッピングモーターの駆動手段によって前記ロータ３４と一体的に上弁体３５及び下弁体３６を可逆的に作動させ、該弁体の１回転未満の回動により２つの絞り弁部の何れかの開度を制御するようにしたヒートポンプ式冷凍サイクルの冷媒通過量を調整して冷凍サイクルの能力制御を行う電動流量制御弁において、
一体的に回動するロータ３４、上弁体３５及び下弁体３６の回動の原点を決定する際、前記固定コイル３８の磁極歯３８ａと、上弁座シート３２及び下弁座シート３３と、ストッパー４０が互いに所定の位置となるように組付けることにより固定側の制止部を構成し、一体的に回動する前記ロータ３４のＮ極・Ｓ極の着磁パターンと、前記上弁体３５及び下弁体３６が互いに所定の位置となるように組付けることにより移動側の制止部を構成し、
前記弁体が１回転未満で閉じる方向又は開く方向に回動し、固定側の制止部と移動側の制止部が当接することにより機械的に制止されたとき、ステッピングモーターの励磁パターンが原点として使用する励磁パターンであることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項２記載の電動流量制御弁は、前記固定コイル３８と、前記上弁座シート３２又は下弁座シート３３との位置決めに際し、上弁座シート３２又は下弁座シート３３に固定コイル３８を嵌合固定させるコイルブラケット４７は固定コイル３８と一体的に設けられ、該コイルブラケット４７には固定コイル３８の磁極歯３８ａの所定の位置に対応させてブラケット凸部４７ａを設け、上弁座シート３２又は下弁座シート３３上には前記のブラケット凸部４７ａ に対応させて１個又は所定の要件を満たすように複数個の弁座シート凹部３２ｄを設けたことを特徴とする請求項１に記載のものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の電動流量制御弁の縦断面図。図２は、本発明の上弁座シートの斜視図であり、(ａ)は下面から見た状態図を示し、(ｂ)は上面から見た状態図を示している。
図３は、本発明の下弁座シートの斜視図であり、(ａ)は上面から見た状態図を示し、(ｂ)は下面から見た状態図を示している。図４は、本発明の固定コイルと上下の弁座シートと上下の弁体とロータの組付け状態を示す分解斜視図である。
【００２１】
本発明の電動流量制御弁は、図５に示す従来品と同様に、筒状ケース３１の上部と下部にそれぞれ、上下の弁座シート３２及び３３と上下の弁体３５及び３６からなる異なった流量特性を得ることが可能な上流側の絞り弁部４１と下流側の絞り弁部４２を構成させ、ロータ３４の上部と下部には、それぞれ決められた範囲内にてロータ３４と一体的に回動できる上弁体３５及び下弁体３６が設けられている。
また、前記の一方の弁体(例えば下弁体３６)が冷媒の圧力によって前記絞り弁部の弁座に当接する時には、他方の弁体(上弁体３５)が弁座から離接するごとく設けることにより、冷媒の上流側の絞り弁部は駆動手段の位置に関係なく全開状態となり下流側の絞り弁部のみを絞り弁として機能させ、冷媒の流れ方向により自動的に２箇所の絞り弁機構を使い分けるようにしたものである。
【００２２】
つまり、本発明の電動流量制御弁では、流量制御弁としての部品構成並びに弁体の作動原理については従来品と同じであるため、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
本発明の電動流量制御弁は、図１及び図４に示すように、一体的に回動するロータ３４と上弁体３５及び下弁体３６の回動の原点を決定するに当たり、固定コイル３８の磁極歯３８ａと、上弁座シート３２及び下弁座シート３３と、ストッパー４０が互いに所定の位置となるように組付けることにより固定側の制止部を構成させている。
すなわち、固定コイル３８には、コイルブラケット４７が一体的に設けられ、該コイルブラケット４７の上端部と下端部を上弁座シート３２及び下弁座シート３３に嵌合させることによって筒状ケース３１のまわりに固定コイル（３８）が配置されるようになっている。
【００２４】
また、前記コイルブラケット４７には、固定コイル３８の磁極歯３８ａの所定の位置に対応させてブラケット凸部４７ａが設けられ、一方、上弁座シート３２上には、前記のブラケット凸部４７ａ に対応させて１個又は所定の要件を満たすように複数個の弁座シート凹部３２ｄが設けられている。前記弁座シート凹部３２ｄを複数個設ける場合の所定の要件とは、固定コイル３８に等間隔で複数個所設けられている磁極歯３８ａの繰り返しピッチ角度であり、図示例の２４極着磁の場合は、３０°ピッチにて回転方向にずらした位置である。この弁座シート凹部３２ｄに前記のブラケット凸部４７ａが嵌着されることにより、図示の例では上弁座シート３２に設けられたストッパー４０の位置が、固定コイル３８の磁極歯３８ａに対し、所定の位置となるようにして固定側の制止部を構成している。
【００２５】
また、ロータ３４は、周方向においてＮ極とＳ極が交互に着磁されており、該ロータ３４のＮ極・Ｓ極の着磁パターンと、前記上弁体３５及び下弁体３６は互いに所定の位置となるように組付けられている。また、図示例では、前記下弁体３６には、前記ストッパー４０と当接するための係止片３６ｆが所定位置に設けられている。つまり、該係止片３６ｆが前記ロータ３４のＮ極・Ｓ極の着磁パターンに対して所定の位置となるようにして移動側の制止部を構成している。
このようにして、固定側の制止部と移動側の制止部を構成することにより、前記弁体が１回転未満で閉じる方向又は開く方向に回動し、固定側の制止部と移動側の制止部が当接することにより機械的に制止されたとき、ステッピングモーターの励磁パターンが原点として使用する励磁パターンとなるように設定されている。
【００２６】
上述のごとく構成された本発明の電動流量制御弁は、
固定側の制止部と移動側の制止部の当接によりロータの回転が止まったとき、ステッピングモータの励磁パターンが原点として使用する励磁パターンとなるように設定されているため、電動流量制御弁としての使用開始時に、マイコンからのパルス信号（全開から全閉状態にするパルス数よりも多いパルス数）を与えることによりイニシャライズ操作を行えば、ストッパーによる機械的な制止をしたときは、イニシャライズ操作の最終励磁パターンである原点として使用する励磁パターンとなり、イニシャライズ後のロータの位置と本来の原点位置であるストッパの当接位置は一致する。従って、従来品のように、ロータがストッパに当たって停止した後にロータの原点位置のずれがおきないようになっている。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電動流量制御弁においては、弁体と一体的に回動するロータのＮ極・Ｓ極の着磁パターンと、前記上弁体及び下弁体が互いに所定の位置となるように組付けることにより移動側の制止部を構成し、固定側の制止部と移動側の制止部が当接することにより機械的に制止されたとき、ステッピングモーターの励磁パターンが原点として使用する励磁パターンとするものであるから、従来品のように、イニシャライズ操作時にロータがストッパに当たって停止した後にロータの原点位置のずれがおきないため、流量制御の精度を高めることができる。
【００２８】
また、弁体はロータと係合して回転し、弁座シート面を１回転未満の回動により弁の開度を調整するという極めて簡素化された構造であるから、固定側の制止部並びに移動側の制止部を構成させる場合は、各部品の角度、寸法を設定しておけば部品の組立てを容易に行うことができる。つまり、従来の弁体を何回転もさせて制御するニードル弁式の電動流量制御弁においては、ネジ推進構造であるから複雑な部品設計や調整を必要としたが、本発明品においてはそのようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す縦断面図。
【図２】  本発明の上弁座シートの斜視図であり、(ａ)は下面から見た状態図を示し、(ｂ)は上面から見た状態図を示している。
【図３】  本発明の下弁座シートの斜視図であり、(ａ)は上面から見た状態図を示し、(ｂ)は下面から見た状態図を示している。
【図４】  本発明の固定コイルと上下の弁座シートと上下の弁体とロータの組付け状態を示す分解斜視図である。
【図５】 従来の電動流量制御弁の縦断面図。
【符号の説明】
３１    筒状ケース、              ３２  上弁座シート、
３３  下弁座シート、              ３２ａ、３３ａ  軸穴、
３２ｂ 弁口 ３２ｃ 当り面、
３２ｄ 上弁座シート凹部 ３３ｂ  弁口、
３３ｃ  当り面、 ３４    ロータ、
３４ａ、３４ｂ  切り欠き部、 ３５  上弁体、
３６  下弁体、 ３５ａ、３６ａ  軸孔、
３５ｂ、３６ｂ  連通孔、 ３５ｃ、３６ｃ  突出部、
３５ｄ、３６ｄ  溝、
３５ｅ、３６ｅ  溝の断面積が最大となる位置、
３６ｆ  係止片、                  ３７  シャフト、
３８    固定コイル、              ３８ａ 磁極歯、
３９ａ、３９ｂ  流入出管、 ４０  ストッパー、
４１  上流側の絞り弁部、 ４２  下流側の絞り弁部、
４４  ピストンリング、            ４７ コイルブラケット、
４７ａ ブラケット凸部。
【図１】
0004002738.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004002738.tif 000005
【図５】
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