JP5634124B2 - Electric switching valve - Google Patents
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Description
本発明は、流路の切り換えが可能な切換弁に係り、特に、冷蔵庫、空調機等の冷媒循環系に組み込んで使用するのに好適な、ステッピングモータを用いた電動切換弁に関する。 The present invention relates to a switching valve capable of switching a flow path, and more particularly to an electric switching valve using a stepping motor suitable for use in a refrigerant circulation system such as a refrigerator or an air conditioner.
一般に、１本の流路Ａを流れる流体を２本の流路Ｂ及び流路Ｃのいずれかに任意に切り換えて流すようにする場合、通常、流路Ａと流路Ｂ、Ｃとの間に三方切換弁を介装する。 In general, when the fluid flowing through one channel A is arbitrarily switched to one of the two channels B and C, it is usually between the channel A and the channels B and C. Three-way switching valve is installed in
具体的には、例えば、冷蔵庫においては、圧縮機からの冷媒が導入される流路Ａと、冷媒を冷凍室側の蒸発器に導く流路Ｂと、冷媒を冷蔵室側の蒸発器に導く流路Ｃとの間に三方切換弁を介装し、流路Ａに導入された冷媒を、三方切換弁により流路Ｂと流路Ｃのいずれか一方のみに択一的に流すように構成されている。この場合、前記三方切換弁においては、流路Ａ（流入口）は常時開かれ、流路Ｂ（第１の流出口）が開けられているときは、流路Ｃ（第２の流出口）が閉じ、逆に、流路Ｂが閉じられているときは、流路Ｃが開くように構成されている。 Specifically, for example, in a refrigerator, a flow path A into which refrigerant from a compressor is introduced, a flow path B that leads the refrigerant to an evaporator on the freezer compartment side, and a refrigerant is led to the evaporator on the refrigerator compartment side. A three-way switching valve is interposed between the channel C and the refrigerant introduced into the channel A is configured to flow selectively to only one of the channel B and the channel C by the three-way switching valve. Has been. In this case, in the three-way switching valve, the channel A (inlet) is always open, and when the channel B (first outlet) is opened, the channel C (second outlet). Is closed, and conversely, when the flow path B is closed, the flow path C is configured to open.
近年、例えば、冷蔵庫においては、冷凍室、冷蔵室、及び野菜室にそれぞれ蒸発器を設けてそれぞれの室の冷却を確実に行わせるようにする傾向にあり、このような冷蔵庫では上記のような従来の三方弁、或いは四方弁のような切換弁では対応できない。また、飲料等の自動販売機の冷凍システムにおいては、季節に応じて運転モードの変更に伴って流路や流量を切り換える必要があるが、従来の切換弁では対応できないという問題がある。そこで、本発明の課題は、上記問題を解消できる切換弁として、冷凍室、冷蔵室、及び野菜室にそれぞれ蒸発器を設けてそれぞれの室の冷却を確実に行わせる冷蔵庫等に対応可能な四方弁等の電動切換弁を提供することにある。 In recent years, for example, in a refrigerator, there is a tendency to provide an evaporator in each of a freezing room, a refrigerated room, and a vegetable room so that each room is reliably cooled. A conventional switching valve such as a three-way valve or a four-way valve cannot be used. In addition, in a refrigeration system of a vending machine such as a beverage, it is necessary to switch the flow path and the flow rate according to the change of the operation mode according to the season, but there is a problem that it cannot be handled by a conventional switching valve. Then, the subject of the present invention is a four-way capable of dealing with a refrigerator or the like that provides an evaporator in each of the freezer compartment, the refrigerator compartment, and the vegetable compartment as a switching valve that can solve the above-mentioned problems, and reliably cools each compartment. The object is to provide an electric switching valve such as a valve.
本発明の電動切換弁は、流体が流入する入口ポート及び流体が流出する複数の出口ポートを有する弁本体と、弁本体に取り付けられる非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、キャンの内側に配置され、複数の出口ポートをそれぞれ開閉するように進退動可能な複数の棒状の弁体と、キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、ロータの回転力が伝達されて回転し、前記複数の弁体を駆動するカム部材と、ステータとして機能するコイルユニットとを備えて、入口ポートを複数の出口ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動切換弁であって、カム部材に形成されて弁体を選択的に押し上げる凸部を備えるものである。
また、本電動切換弁は、弁本体側に固着されるストッパと、カム部材に設けられてストッパに当接する脚部を備えるものである。
また、本電動切換弁において、弁体はロータの回転軸に平行な軸線方向に配設され、出口ポートは、弁体の軸線と同一軸線を備えるものである。
更に、本電動切換弁は、各弁体の頂部に配設されて弁体を出口ポートに向けて付勢する付勢手段を備えるものである。
更にまた、２つ以上の出口ポートは弁本体の周方向の所定の範囲内において互いにほぼ等角度に隔置して配設されるものである。
更にまた、カム部材の凸部は、複数の弁体を同時に押し上げる形状を有するものである。
更にまた、出口ポートの孔径は、当該出口ポートを流れることが求められる流量に応じて互いに異なる寸法とすることができる。
更にまた、カム部材の凸部は、一つの弁体から別の弁体に切り換える際に、すべての弁体が閉まり切らずに薄め開きを確保しながら切り換える形状とするのが好ましい。
更にまた、弁体を摺動自在に支持する弁ガイド孔は、弁本体に形成されることが望ましい。またその場合、弁本体にキャン内に連通する空間を形成し、弁ガイド孔と出口ポートとをその空間内に開口するように形成することができる。
更にまた、入口ポートは、出口ポートと平行に弁本体に形成することができる。
The electric switching valve of the present invention includes a valve body having an inlet port through which fluid flows and a plurality of outlet ports through which fluid flows, a cylindrical can made of a nonmagnetic metal material attached to the valve body, and an inner side of the can A plurality of rod-shaped valve bodies that are arranged and can be moved back and forth to open and close the plurality of outlet ports, a rotor that is rotatably supported inside the can, and a rotational force of the rotor is transmitted to rotate, An electric switching valve that includes a cam member that drives a plurality of valve bodies and a coil unit that functions as a stator and switches a flow path so as to selectively communicate an inlet port with a plurality of outlet ports. And a convex portion that selectively pushes up the valve body.
The electric switching valve includes a stopper that is fixed to the valve body side and a leg that is provided on the cam member and contacts the stopper.
In the electric switching valve, the valve body is disposed in the axial direction parallel to the rotation axis of the rotor, and the outlet port has the same axis as the axis of the valve body.
Furthermore, this electric switching valve is provided with the biasing means which is arrange | positioned in the top part of each valve body, and biases a valve body toward an exit port.
Furthermore, the two or more outlet ports are disposed at substantially equal angles to each other within a predetermined range in the circumferential direction of the valve body.
Furthermore, the convex part of a cam member has a shape which pushes up a several valve body simultaneously.
Furthermore, the hole diameter of the outlet port can be different from each other depending on the flow rate required to flow through the outlet port.
Furthermore, it is preferable that the convex portion of the cam member has a shape in which when switching from one valve body to another valve body, all the valve bodies do not close and are switched while ensuring a thin opening.
Furthermore, it is desirable that the valve guide hole for slidably supporting the valve body is formed in the valve body. Further, in that case, a space communicating with the inside of the can can be formed in the valve body, and the valve guide hole and the outlet port can be formed to open in the space.
Furthermore, the inlet port can be formed in the valve body parallel to the outlet port.
本発明はパルスモータを用いて、１個の入口ポートから流入する流体を複数の出口ポートに選択的に切り換える簡素な構成を有する電動切換弁を得ることができる。即ち、パルスモータの出力を制御してカム部材の回転に応じて弁体を選択的に押し上げることで、出口ポートを選択的に切り換えることができる。 The present invention can provide an electric switching valve having a simple configuration that selectively switches a fluid flowing from one inlet port to a plurality of outlet ports using a pulse motor. That is, the outlet port can be selectively switched by controlling the output of the pulse motor and selectively pushing up the valve body according to the rotation of the cam member.
図１は、本発明の電動切換弁の全体構造を示す断面図であり、図２は図１に示す本発明の電動切換弁の要部の機構を、四方弁を例に取って概念的に示す説明図である。
全体を符号１で示す電動切換弁は、複数の直径を有する段付きの柱状体である弁本体１０を有し、弁本体１０には後述する冷媒等の入口となる常時開放された入口側のポート１１（図２）と複数の出口側のポート１２がロータ３０の回転軸に平行な軸線方向に設けられる。図示の例は四方弁であるので、一つの入口側のポート１１に対して三つの出口側のポート１２が設けられる。なお、入口側ポート１１は、ロータ３０の回転軸に平行な軸線方向以外の方向に設けられても良い。
図に示す各ポートには配管１４が接続される。弁本体１０の上部には、入口ポート１１と各出口ポート１２とを連通するように、該弁本体１０の外周方向に環状に形成された連通空間（空隙部）２００を介して弁支持部１００が一体に形成され、出口側のポート１２の上端に弁シート１１０ａ〜１１０ｃ（１１０で総称する）が形成される。この例においては、入口ポート１１と３本の出口ポート１２ほぼ９０度間隔で配置されている。また、前記環状の連通空間２００は、キャン２０の内部に連通している。
弁支持部１００は３本の出口側ポート１２のそれぞれと同軸（即ちロータ３０の回転軸に平行）でかつ上下に貫通する３つの弁ガイド孔２１０を備え、各弁ガイド孔２１０内において３本の棒状の弁体１２０ａ〜１２０ｃ（１２０で総称する）がその軸方向に摺動自在に支持される。すなわち、３本の出口側ポート１２（すなわち各弁シート１１０ａ〜１１０ｃ）は、３つの弁体１２０ａ〜１２０ｃ（各弁体１２０ａ〜ｃが挿入された各弁ガイド孔２１０）の軸線と同一軸線を備えている。
上述のように、弁本体１０の外周面から内側に向かって環状の連通空間２００が形成され、この連通空間２００内の上下相対向する面に各弁シート１１０ａ〜ｃと各弁ガイド孔２１０が開口するように該弁本体１０が形成されているため、弁シート１１０ａ〜ｃと弁ガイド孔２１０とをそれぞれ別部材に構成して配置する場合に比較して、各出口ポート１２の中心軸と各弁ガイド孔２１０の中心軸がずれことがなく、それぞれの同軸度が確保され、各弁による流体の制御が極めて良好に行われることができる。また、弁シート１１０ａ〜ｃと弁ガイド孔２１０とをそれぞれ別部材に構成して配置する場合では、弁体１２０が複数であるときに同心度のずれが累積して生じるおそれがあるが、この実施例ではそのような懸念もない。
また、入口ポート１１も、出口ポート１２と同様に（出口ポート１２と平行に）弁本体１０に形成されているので、その加工や成形も出口ポート１２の場合と同様に行うことが出来、弁本体１０の製作が複雑化することがない。
なお、図１の例においては、弁本体１０にはさらに配管１４が挿入される孔が形成されているが、該孔は弁本体とは別の部品に形成し、該部品に弁本体１０を固定する構成をとっても良い。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of the electric switching valve of the present invention, and FIG. 2 conceptually shows the mechanism of the main part of the electric switching valve of the present invention shown in FIG. 1, taking a four-way valve as an example. It is explanatory drawing shown.
An electric switching valve generally indicated by reference numeral 1 has a valve
A
The
As described above, the
In addition, since the
In the example of FIG. 1, the
弁本体１０の上部には、非磁性の金属材料で製作される円筒形状のキャン２０がリング状の受部材１０ａを介して取り付けられる。このキャン２０のキャン内部２０ａには、入口ポート１１から流入する冷媒等が充満される。なお、前記受部材１０ａは弁本体１０に直接形成されても良く、その場合、キャン２０は直接弁本体１０に取り付けられることができる。
キャン２０内には磁性材料で製作されるロータ３０が回転自在に配設される。ロータ３０は連結部材３２を介して回転部材７０に連結され、回転部材７０の下部には回転カム部材８０が取り付けられる。回転カム部材８０は円筒状であり、その内部には、当該回転カム部材８０の中心軸方向に突出する環状のカム部８２が設けられている。このカム部８２の周方向の一部領域には、３本の弁体１２０ａ〜１２０ｃを選択的に上方に移動させるための凸部８２ａが上方に突出するように設けられている。
環状のカム部８２の下面は、弁支持部１００の上面に摺動自在に載置される。
シャフト６０は、回転部材７０の中心に挿通され、該回転部材７０を回動自在に支持し、その下端部は弁本体１０に設けた穴に圧入等により固定されている。またシャフト６０の上部は、キャン２０の頂部近傍に設けた受け部材６２により保持される。
シャフト６０の外周部には、回転部材７０の下面と若干の間隙を保つようにキャップ９０が固定され、キャップ９０と各弁体１２０ａ〜１２０ｃの段付きを構成するフランジ部１２２ａ〜１２２ｃ（図２）との間に縮装された３本のスプリング９２により、各弁体１２０ａ〜１２０ｃは弁シート１１０ａ〜１１０ｃに向けて付勢される。
上記の構成を有することにより、シャフト６０及びキャップ９０は、一体となって弁本体１０に固定され、このシャフト６０を中心軸として、ロータ３０、連結部材３２、回転部材７０及び回転カム部材８０が一体となって回転可能となっている。なお、受け部材６２をキャン２０内に固定すると共に、シャフト６０をさらに受け部材６２に固定するようにしても良い。
A cylindrical can 20 made of a nonmagnetic metal material is attached to the upper portion of the
A
The lower surface of the
The
A
By having the above-described configuration, the
キャン２０の外周部にはステータとして機能するコイルユニット４０が着脱自在に取り付けられる。このコイルユニット４０は巻線４２を巻き付けたボビン４４を樹脂４６で覆った構造を有する。
巻線４２は電線５０を介してターミナル５４に接続され、リード線５２を介して外部の給電装置に接続される。ステータとして機能するコイルユニット４０とキャン２０の内部のロータ３０は、ステッピングモータを構成する。このステッピングモータは例えば９６パルスでロータが３６０度回転する仕様を備える。
弁本体１０における弁体１２０の配置は、カム部８２の内側に円形状に並んだ配置となっている。カム部８２の山が弁体１２０のフランジ部に当接し、該弁体１２０がリフトされることにより弁シートが開となる。リフトしていない弁体１２０は弁シートに着座しているので、カム部８２と弁体のフランジ部との間には隙間がある。
A
Winding 42 is connected to
The arrangement of the
図２は、本発明の電動切換弁の要部の機構を概念的に示す説明図であり、弁本体１０の弁シート形成面及び弁支持部１００、連通空間２００、弁支持部１００の貫通孔に摺動自在に挿入された３本の弁体１２０ａ〜１２０ｃ、及び回転カム部材８０に設けられた環状のカム部８２のみが示されている。図１は図２（ｃ）の状態を示している。
弁本体１０には、常時開放される入口側のポート１１が出口側ポート１２と同様に設けられる。本発明の弁本体１０にあっては出口側の３つのポート１２の上端にそれぞれ弁シート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが形成される。
３本の弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃには弁シート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに当接する先端部がテーパー状に形成される。各弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、それぞれフランジ部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを有する。
この実施例では、弁体１２０ａ及び弁シート１１０ａを備える第１の弁と、弁体１２０ｂ及び弁シート１１０ｂを備える第２の弁との間、及び第２の弁と弁体１２０ｃ及び弁シート１１０ｃを備える第３の弁との間は、弁本体１０の中心（シャフト６０の中心軸線）の回りでほぼ９０度の角度で離れている。
FIG. 2 is an explanatory view conceptually showing the mechanism of the main part of the electric switching valve of the present invention, in which the valve seat forming surface of the
The
The three
In this embodiment, between the first valve including the
図２を用いて本発明の作用を説明する。
図２の（ａ）は、カム部８２の凸部８２ａが第１の弁体１２０ａのフランジ部１２２ａの下側に当接して、第１の弁体１２０ａを第１の弁シート１１０ａから押し上げ、第１の弁を開いた状態を示す。入口側のポート１１から流入した冷媒は、連通空間２００（及びキャン内部２０ａ）を経由して第１の弁シート１１０ａに連通する出口側のポート１２を通り、電動切換弁１の外部に流出する。この間に第２の弁体１２０ｂは第２の弁シート１１０ｂに当接し、第２の弁は閉じた状態となっている。同様に第３の弁体１２０ｃも第３の弁シート１１０ｃに当接し、第３の弁は閉じた状態となっている。
なお、図１より明らかなように、凸部８２ａにより押し上げられていない弁体（図２（ａ）の例においては、弁体１２０ｂ、１２０ｃ）は、弁シート１１０への当接時にはカム部８２には当接しないようにされており、この結果、押し上げられていない弁体を弁シートに良好に密着させて弁が閉じるように十分にスプリング９２の弾発力を働かせるようにされている。
パルスモータにパルス指令が与えられて、ロータ３０とともにカム部８２が矢印Ｒ１方向に約９０度旋回動すると、図２（ｂ）に示されるように、カム部８２の凸部８２ａは第２の弁体１２０ｂを押し上げる位置に移動する。
The operation of the present invention will be described with reference to FIG.
2A, the
As is clear from FIG. 1, the valve body (in the example of FIG. 2A, the
A pulse command is given to the pulse motor, the
第２の弁体１２０ｂは、第２の弁シート１１０ｂから引き上げられて、第２の弁は開弁する。
第１の弁体１２０ａは、カム部８２の凸部８２ａが通過することにより、スプリング９２により押し下げられて第１の弁シート１１０ａを閉じ、第１の弁は閉弁する。
この間に第３の弁体１２０ｃは第３の弁シート１１０ｃを閉じた状態を保ち、第３の弁は閉弁状態を維持する。
ロータ３０が更に約９０度回動すると、図２（ｃ）に示されるように、カム部８２の凸部８２ａは第３の弁体１２０ｃを押し上げる位置に移動し、第３の弁は開弁する。第２の弁は閉弁し、第１の弁は閉弁状態を保つ。
カム部８２の凸部８２ａが３本の弁体１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃのいずれの弁体を押し上げない位置にあっては、３つの弁をいずれも閉弁状態とすることもできる。
The
When the
During this time, the
When the
If the
本発明の電動切換弁１は以上のようにパルスモータでロータ３０を約１８０度回動する間に３個の弁うちの１個を選択的に開閉することができる。
例えば、９６パルスでロータが１回転するパルスモータを使用するものであっては、０パルスで第１の弁を開弁させ、２４パルスで第２の弁を開弁させ、４８パルスで第３の弁を開弁させることができる。
As described above, the electric switching valve 1 of the present invention can selectively open and close one of the three valves while the
For example, in the case of using a pulse motor in which the rotor makes one rotation with 96 pulses, the first valve is opened with 0 pulses, the second valve is opened with 24 pulses, and the third valve is opened with 48 pulses. The valve can be opened.
図１に示すように、固定側である弁支持部１００の外周部にストッパとなるピン１０２を植設し、回転カム部材８０の下方に突出する脚部８４を突き当てた状態をパルスモータの原点位置とすることで、正確なパルス制御を達成することができる。
As shown in FIG. 1, a
図３は、図２に示す四方切換弁の変形例を示す図である。図３（ａ）は四方切換弁の変形例の要部を示す図であり、図３（ｂ）は同（ａ）に用いられているカム部を取り出した示す斜視図である。図３に示す例は図３（ｂ）に示すように、カム部の形状が異なる以外に、図２に示す実施例と違うところはないので、同じ要素や部位には図２に用いたのと同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。 FIG. 3 is a view showing a modification of the four-way switching valve shown in FIG. FIG. 3A is a view showing a main part of a modified example of the four-way switching valve, and FIG. 3B is a perspective view showing the cam portion used in FIG. The example shown in FIG. 3 is the same as the example shown in FIG. 2 except that the shape of the cam portion is different as shown in FIG. 3B. The same reference numerals are used to omit re-explanation.
図３（ｂ）に示すように、環状のカム部８３のリング状上面の一部には、上方へ突出する二つの凸部８３ａ，８３ｂが形成される。凸部８３ａ，８３ｂは、リングの直径方向に相対した位置（カム部８３の中心から約１８０度相対する位置）に形成されている。第１の弁体１２０ａ、第２の弁体１２０ｂ及び第３の弁体１２０ｃは弁支持部１００において本実施例ではほぼ９０度毎に隔置して配置されている。したがって、図示の状態では、第２の弁体１２０ｂは閉弁した状態にあるが、第１の弁体１２０ａと第３の弁体１２０ｃとは凸部８３ａ，８３ｂによって押し上げられていて同時に開弁した状態にすることができる。
なお、凸部８３ａ、８３ｂをカム部８３の中心からほぼ９０度の位置に設け、第１及び第２の弁体１２０ａ，１２０ｂ、又は第２及び第３の弁体１２０ｂ，１２０ｃを同時に開弁させるようにしても良い。また、弁の数は三つに限らず、より多くの数の弁を備えることができるので、同時に開弁させる凸部の数も二つに限らず、弁の数に応じて増やすことができる。このように、同時に開弁させる弁の数を２以上にすることで、例えば、同時に冷媒の供給を受ける熱交換器（蒸発器）の数を増やすことができる。
As shown in FIG. 3B, two
The
図４は、図２に示す四方切換弁の別の変形例を示す図である。図４は四方切換弁の要部を示す斜視図であり、図４に示す例は図２に示す例と比べて、出口側の弁シートのサイズが異なる以外に、図２に示す実施例と違うところはないので、同じ要素や部位には図２に用いたのと同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。 FIG. 4 is a view showing another modification of the four-way switching valve shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a main part of the four-way switching valve. The example shown in FIG. 4 is different from the example shown in FIG. 2 in that the size of the valve seat on the outlet side is different from the example shown in FIG. Since there is no difference, the same elements and parts are denoted by the same reference numerals as used in FIG.
図４に示すように、弁支持部１００に摺動自在に配置された第１の弁体１２４ａ、第２の弁体１２４ｂ及び第３の弁体１２４ｃに対して、連通空間２００を間に挟んだ弁本体１０側に、第１の弁シート１１４ａ、第２の弁シート１１４ｂ及び第３の弁シート１１４ｃがそれぞれ形成されている。この例では、第１の弁シート１１４ａ、第２の弁シート１１４ｂ及び第３の弁シート１１４ｃの口径（オリフィス径）は、径寸法の大きい方からこの順に設定されている。したがって、環状のカム部８２が回転して凸部８２ａが開弁させる弁体に応じて、開くオリフィスを通って流れる流量（蒸発器への冷媒流量）を変更することができる。なお、弁シート（オリフィス）１１４ａ〜ｃの各径の大きさは、一部の弁シート（オリフィス）のみの径の大きさを変更してもよく、また径の寸法の大きさの順についても、上記のように大きい順にすることに限らない。
なお、各弁シートは各出口ポートの端部に設けられているから、各弁シート１１４ａ〜ｃに連続する各出口側ポート１２の内径は、各弁シートの内径と同一としても良く、また各出口ポート１２の内径は共通として各弁シート部においてその内径を絞るようにしても良い。
As shown in FIG. 4, the
Since each valve seat is provided at the end of each outlet port, the inner diameter of each outlet-
図５は、本発明による電動切換弁を、三方切換弁を例に取って概念的に示す説明図である。図５に示す例は図２に示す例と比べて、出口側の弁体や弁シートの個数が異なる以外に、図２に示す実施例と違うところはないので、同じ要素や部位には図２に用いたのと同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。図５に示す三方切換弁においては、弁支持部１００に第１の弁体１２６ａ及び第２の弁体１２６ｂが摺動自在に支持されており、弁本体１０には、各弁体１２６ａ，１２６ｂに対向して、オリフィスの開口部としてそれぞれ第１の弁シート１１６ａ、第２の弁シート１１６ｂが形成されている。カム部８２の形状は、図２に示すものと同等である。二つの弁体１２６ａ，１２６ｂは、カム部８２の回転周方向で見て約１２０度（パルスモータの３２パルス分の駆動に相当）離れている。図５（ａ）ではカム部８２の凸部８２ａの位置により第１の弁体１２６ａが開弁状態にあり、第２の弁体１２６ｂは閉弁状態にある。図５（ｂ）は、カム部８２が図５（ａ）に示す位置から１２０度回転した位置にあり、第１の弁体１２６ａが閉弁状態にあり、第２の弁体１２６ｂは開弁状態にある。
FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing the electric switching valve according to the present invention, taking a three-way switching valve as an example. The example shown in FIG. 5 is not different from the example shown in FIG. 2 except that the number of valve bodies and valve seats on the outlet side is different from the example shown in FIG. The same reference numerals as those used for 2 are used, and the description thereof will be omitted. In the three-way switching valve shown in FIG. 5, the
図６は、本発明による電動切換弁を、五方切換弁を例に取って概念的に示す説明図である。図６に示す例は図２に示す例と比べて、出口側の弁体や弁シートの個数が異なる以外に、図２に示す実施例と違うところはないので、同じ要素や部位には図２に用いたのと同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。図６に示す五方切換弁においては、弁支持部１００に四つの弁体、即ち、第１の弁体１２８ａ〜第４の弁体１２８ｄが摺動自在に支持されており、弁本体１０には、各弁体１２８ａ〜１２８ｄに対向して、オリフィスの開口部としてそれぞれ四つの弁シート、即ち、第１の弁シート１１８ａ〜第２の弁シート１１８ｄが形成されている。カム部８２の形状は、図２に示すものと同等である。また、四つの弁体１２８ａ〜１２８ｄは、カム部８２の回転周方向で見てパルスモータの例えば２０パルスに相当する角度で離れている。図６（ａ）ではカム部８２の凸部８２ａの位置により第１の弁体１２８ａが開弁状態にあり、他の弁体１２８ｂ〜１２８ｄは閉弁状態にある。カム部８２が２０パルス相当分だけ回転される毎に、開弁する弁体１２８ｂ〜１２８ｄが順次変更されていく（図６（ｂ）〜図６（ｄ））。
FIG. 6 is an explanatory diagram conceptually showing the electric switching valve according to the present invention, taking a five-way switching valve as an example. The example shown in FIG. 6 is not different from the example shown in FIG. 2 except that the number of valve bodies and valve seats on the outlet side is different from the example shown in FIG. The same reference numerals as those used for 2 are used, and the description thereof will be omitted. In the five-way switching valve shown in FIG. 6, four valve bodies, that is, a
図７は、本発明による電動切換弁を、弁体の開弁状態が一部オーバーラップしながら切り換えられる構造とした実施例を説明する図であり、図７の上部分は図２〜５と同等の図、図７の下部分は各弁体の動作を示す模式図である。
図２〜図６に示された各実施例では、切換時に複数の弁が順次開閉動作を行うものであって、一つの弁が閉じてから次の弁が開となるまでの間にいずれの弁体も開いていない状態（全弁が閉弁状態）となる瞬間が存在する。この瞬間には切換弁の上流側の流体の行き場がなくなり高圧になるという現象が生じ、当該切換弁或いは流体の送出手段（圧縮機）などのシステムに対して過度な負荷を与える場合がある。かかる弁への過負荷を避けるには弁の開閉を行う際に圧縮機の動作を一旦停止させればよいが、このような手法では弁の切換・圧縮機の運転再開に必要以上の時間を要するなどの影響がある。そこで、この実施例では、カム部の形状に工夫を凝らして所定の弁が完全に閉じる前に次の弁の開動作が開始されるようにして、上記の不具合の防止を図っている。
FIG. 7 is a view for explaining an embodiment in which the electric switching valve according to the present invention is structured so that the valve opening state of the valve element can be switched while partially overlapping, and the upper part of FIG. An equivalent figure and the lower part of Drawing 7 are mimetic diagrams showing operation of each valve element.
In each embodiment shown in FIGS. 2 to 6, a plurality of valves sequentially open and close at the time of switching, and any one of the period from when one valve is closed to when the next valve is opened. There is a moment when the valve body is not open (all valves are closed). At this moment, there is a phenomenon that the flow of fluid upstream of the switching valve is lost and the pressure becomes high, and an excessive load may be applied to the switching valve or a system such as a fluid delivery means (compressor). In order to avoid overloading the valve, it is only necessary to temporarily stop the operation of the compressor when opening and closing the valve. However, in such a method, more time is required for switching the valve and restarting the compressor operation. There is an influence such as need. Therefore, in this embodiment, the shape of the cam portion is devised so that the opening operation of the next valve is started before the predetermined valve is completely closed to prevent the above-described problem.
図７に示す例は図２に示す例と比べて、カム部の形状が異なる以外に図２に示す実施例と違うところはないので、同じ要素や部位には図２に用いたのと同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。即ち、図７に示すように、カム部８５の凸部８５ａは、図２に示す実施例におけるカム部８２の凸部８２ａの形状と比較して周方向に裾広に形成されている。即ち、カム部８５の凸部８５ａは、一つの弁体を押し上げる頂部分８６と、当該頂部分８６から切換の前後方向になだらかに傾斜した両裾部分８７，８７とを備えている。裾部分８７，８７は切換前後の両弁体に作用する広がりを有しており、裾部分８７，８７に係合する二つの弁体は共に薄め開き状態となる。したがって、図７（ａ）に示す動作時には凸部８５ａはその頂部分８６のカム作用によって弁体１２０ａのみを持ち上げて当該弁体１２０ａを開弁しているが、裾部分８７，８７は他の弁体１２０ｂ，１２０ｃにカム作用を及ぼしていないので閉弁状態にある。しかしながら、カム部８５が回転されて、凸部８５ａの頂部分８６が弁体１２０ａと弁体１２０ｂとの中間にあるときには、裾部分８７，８７のカム作用によって、弁体１２０ａが徐々に閉じつつあるとともに、弁体１２０ｂが徐々に開き始め、図７（ｂ）に示す状態では、弁体１２０ａを完全な閉弁ではなく薄め開きとし、弁体１２０ｂについても完全な開弁ではなく薄め開きとしている。このように、弁体１２０ａと弁体１２０ｂとの間での切換については、両弁が同時に閉弁となることがなく、共に薄め開きが確保されて、上流側の圧力を逃がしながら弁の切換えを行うことができる。
The example shown in FIG. 7 is not different from the example shown in FIG. 2 except that the shape of the cam portion is different from the example shown in FIG. The description will be omitted by using the reference numerals. That is, as shown in FIG. 7, the
更に、カム部８５が回転されて凸部８５ａの頂部分８６が弁体１２０ｂに整合するとき（図７（ｃ））には、弁体１２０ｂのみが開弁状態になり、他の弁体１２０ａ，１２０ｃは閉弁状態にある。以下、同様に、凸部８５ａの頂部分８６が弁体１２０ｂと弁体１２０ｃとの中間に至ったときには（図７（ｄ））、裾部分８７，８７のカム作用によって弁体１２０ｂと弁体１２０ｃとが薄め開きとなり、カム部８５の更なる回転によってこの薄め開き状態を経て弁が切り換わり、凸部８５ａの頂部分８６が弁体１２０ｃに整合するとき（図７（ｅ））には、弁体１２０ｃのみが開弁状態になり、他の弁体１２０ｃ，１２０ａは閉弁状態にある。
Further, when the
本発明は、以上のように少ない部品点数で複数の流出流路に通ずるそれぞれの弁を選択的に開閉して流路を切り換える電動切換弁を得ることができる。
なお、上述した実施例にあっては３個の弁をほぼ９０度の間隔で配置した例を示したが、間隔は９０度以外の自由に設定することは当然可能である。また、弁の数は３個に限らず、２個又は４個以上とすることもできる。また、各弁が開閉するオリフィスの径についても一律同じ径寸法ではなく変更することも可能であり、同時に開弁する弁の数、或いはそれに合わせて薄め開きする弁の数についても変更可能である。更に、これらの変形例を組み合せて実施することももちろん可能である。
また、前述の説明においては、入口側のポート１１から流入した冷媒は、弁本体１０の外周方向に環状に形成された連通空間２００（及びキャン内部２０ａ）を経由して、開放した出口側のポート１２を通り、電動切換弁１の外部に流出するものとした。しかし、図１に示すように、連通空間２００はキャン２０の内部空間に開放しているので、該連通空間２００は必ずしも環状である必要はなく、少なくとも各弁ガイド孔の開口部とそれに対向する出口ポートの開口部（弁シート）とが連通するだけの幅（弁本体１０の外周方向の幅）を持ったものであれば良い。
本発明の電動切換弁は、各種の流体流路の切り換えに利用することが出来、また例えば複数の熱交換器（例えば蒸発器）を有する冷凍サイクルにおいて、入口ポートに凝縮器の冷媒吐出口を接続すると共に、出口ポートに膨張手段を介して複数の蒸発器の冷媒流入口を接続し、各蒸発器に対する冷媒の供給を選択的に行うことができる。
As described above, the present invention can obtain an electric switching valve that selectively opens and closes each valve connected to a plurality of outflow channels with a small number of parts and switches the channels.
In the above-described embodiment, an example in which three valves are arranged at an interval of approximately 90 degrees has been described. However, the interval can naturally be set to a value other than 90 degrees. Further, the number of valves is not limited to three, and may be two or four or more. It is also possible to change the diameters of the orifices that open and close each valve instead of the same diameter, and it is also possible to change the number of valves that are opened at the same time, or the number of valves that are opened thinly in accordance therewith. . Furthermore, it is of course possible to implement a combination of these modifications.
In the above description, the refrigerant that has flowed in from the
The electric switching valve of the present invention can be used for switching various fluid flow paths. For example, in a refrigeration cycle having a plurality of heat exchangers (for example, evaporators), the refrigerant discharge port of the condenser is provided at the inlet port. In addition to the connection, the refrigerant inlets of a plurality of evaporators can be connected to the outlet port via expansion means, so that the refrigerant can be selectively supplied to each evaporator.
１０ 弁本体
１１ 入口側のポート
１２ 出口側のポート
１４ 配管
２０ キャン
２０ａ キャン内部
３０ ロータ
３２ 連結部材
４０ コイルユニット
４２ 巻線
４４ ボビン
４６ 樹脂
５０ 電線
５２ リード線
５４ ターミナル
６０ シャフト
６２ 受け部材
７０ 回転部材
８０ 回転カム部材
８２ カム部
８２ａ 凸部
８３ａ，８３ｂ 凸部
８４ 脚部
８５ カム部
８５ａ 凸部
８６ 頂部分
８７，８７ 両裾部分
９０ キャップ
９２ スプリング
１００ 弁支持部
１１０ 弁シート
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ 弁シート
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ 弁シート
１１６ａ，１１６ｂ 弁シート
１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８ｄ 弁シート
１２０ 弁体
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 弁体
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ フランジ部
１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ 弁体
１２６ａ，１２６ｂ 弁体
１２８ａ，１２８ｂ，１２８ｃ，１２８ｄ 弁体
２００ 連通空間
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記弁本体に取り付けられる非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、
前記キャンの内側に配置され、前記複数の出口ポートをそれぞれ開閉するように進退動可能な複数の棒状の弁体と、
前記キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、
前記ロータの回転力が伝達されて回転し、前記複数の弁体を駆動するカム部材と、
ステータとして機能するコイルユニットとを備えて、
前記入口ポートを複数の前記出口ポートに選択的に連通するように流路を切換える電動切換弁であって、
前記カム部材に形成されて前記弁体を選択的に押し上げる凸部を備え、
前記弁本体は、前記弁本体の上部において前記弁体を摺動自在に支持する弁ガイド孔が形成された弁支持部と、前記弁支持部と前記入口ポート及び前記出口ポートとの間において前記入口ポート及び前記出口ポートと前記キャンの内部を連通する環状の連通空間とが一体に形成されたものである電動切換弁。 A valve body having a plurality of diameters and having an inlet port through which fluid flows and a plurality of outlet ports through which fluid flows;
A cylindrical can made of a non-magnetic metal material attached to the valve body;
A plurality of rod-shaped valve bodies that are arranged inside the can and can be moved back and forth to open and close the plurality of outlet ports, respectively;
A rotor rotatably supported inside the can;
A cam member that rotates by transmitting the rotational force of the rotor and drives the plurality of valve bodies;
A coil unit that functions as a stator,
An electric switching valve that switches a flow path so as to selectively communicate the inlet port with a plurality of the outlet ports,
A convex portion that is formed on the cam member and selectively pushes up the valve body ;
The valve body includes a valve support portion formed with a valve guide hole for slidably supporting the valve body at an upper portion of the valve body, and the valve support portion between the inlet port and the outlet port. An electric switching valve in which an inlet port, the outlet port, and an annular communication space that communicates the inside of the can are formed integrally .
前記カム部材は、前記付勢手段による付勢に抗して前記弁体を駆動する請求項１ないし３のいずれかに記載の電動切換弁。 Urging means for urging the valve body toward the outlet port;
The electric switching valve according to any one of claims 1 to 3, wherein the cam member drives the valve body against urging by the urging means.
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