電動切換弁
【課題】簡単な構成で３個の出口ポートを選択的に切り換える電動切換弁を提供する。
【解決手段】電動切換弁１は、弁本体１０の中心部に１個の入口ポート１２と円周上に３個の出口ポート１３０ａ〜１３０ｃを有し、各出口ポートに対向して回転弁体が配置される。冷媒が流入するキャン２０内にはロータ３０がシャフト６０により回転自在に支持される。キャン２０の外側にはステータとして機能するコイルユニット４０がとりつけられる。ロータ３０と一体に回転する回転弁体１００は冷媒の流入通路１１０と流出通路１２０を有し、流出通路１２０が回転して３個の出口ポートに選択的に対向して冷媒の通路を切り換える。
【解決手段】電動切換弁１は、弁本体１０の中心部に１個の入口ポート１２と円周上に３個の出口ポート１３０ａ〜１３０ｃを有し、各出口ポートに対向して回転弁体が配置される。冷媒が流入するキャン２０内にはロータ３０がシャフト６０により回転自在に支持される。キャン２０の外側にはステータとして機能するコイルユニット４０がとりつけられる。ロータ３０と一体に回転する回転弁体１００は冷媒の流入通路１１０と流出通路１２０を有し、流出通路１２０が回転して３個の出口ポートに選択的に対向して冷媒の通路を切り換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路の切り換えを行う切換弁に係り、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電動切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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では対応できない。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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動切換弁は、中心軸上に形成され流体が流入する入口ポート及び該入口ポートから半径方向に形成され流体が流出する複数の出口ポートを有すると共に、該入口ポート及び出口ポートを連通する内径部を有する弁本体と、弁本体に固着される非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、キャンの外側に装備されるステータとして機能するコイルユニットを備えて、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、基本的手段として、弁本体の内径部に回転動自在に挿入されるロータと一体の回転弁体を備え、回転弁体は中心軸上に形成されて流体が流入する第１の通路と、第１の通路から半径方向に開口して流体が流出する第２の通路を備える。
また、出口ポートは、互いに９０度の間隔で配置されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、１個の入口ポートから流入する流体を３個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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電動切換弁の全体構造を示す断面図。
【図２】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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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る。
全体を符号１で示す電動切換弁は弁本体１０を有し、弁本体１０はその中心軸上に形成され冷媒等が流入する入口側のポート１２と、入口ポート１２から半径方向に形成され冷媒等が流出する３つの出口ポート１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ（図２）とを備えている。入口ポート１２には配管１４が連結され、３つの出口ポート１３０ａ〜１３０ｃには、それぞれ配管１６が連結される。
【００１０】
弁本体１０の上部には、非磁性の金属材料でつくられる円筒形状のキャン２０がとりつけられる。このキャン２０のキャン内部２０ａは、入口ポート１２から流入する冷媒等が充填される。
キャン２０内には磁性材料でつくられるロータ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の下部には円柱状の回転弁体１００がその上部に角柱状に形成された連結部１０２を介して回転部材７０により回転駆動される状態でとりつけられる。
回転部材７０の上部にはシャフト６０の下端が差し込まれ、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により支持される。シャフト６０は、受け部材６２及び回転部材７０のいずれかに固定することも出来るが、例えば受け部材６２及び回転部材７０のそれぞれに設けられた孔に対して若干の間隙を有するように差し込み、該受け部材６２及び回転部材７０のいずれに対しても固定されない状態で設けることも出来る。
上記の構成により、ロータ３０、連結部材３２、回転部材７０及び回転弁体１００は、一体となって、回転可能となっている。
【００１１】
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が着脱自在にとりつけられる。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。
【００１２】
回転弁体１００は、弁本体１０の内径部１０ａに回転動自在に挿入される。回転弁体１００の中心部にはその中心軸線に沿う第１の通路１１０がその上下端を貫通するように設けられ、第１の通路１１０に直交して半径方向に開口する第２の通路１２０を有する。内径部１０ａは、回転弁体１００が挿入されていない状態においては、入口ポート１２と３つの出口ポート１３０ａ〜１３０ｃとを連通する。
また、回転弁体１００には、第１の通路１１０とキャン２０の内部２０ａとを連通する均圧孔１１２が設けられる。入口ポート１２から弁本体１０内に送り込まれる冷媒は、均圧孔１１２を介してキャン２０の内部２０ａ内に充填される。
【００１３】
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平面図であり、図１を３つの配管１６の中心軸で切断した横断面図である。
弁本体は、内径部１０ａに開口する３個の出口ポート１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを有する。３個の出口ポート１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃは互に９０度の間隔で配設される。
【００１４】
図２の（ａ）は、回転弁体１００の流出口となる第２の通路１２０が第１の出口ポート１３０ａに対向した状態を示す。第２の通路１２０の出口部には出口ポートとの連結を確実にするための広口部１２２が形成される。
この状態にあっては、弁体１００の入口ポート１２から第１の通路１１０へ流入する冷媒は、第２の通路１２０から第１の出口ポート１３０ａを通って配管１６へ送られ、電動切換弁１の外部へ送り出される。
第２の出口ポート１３０ｂと第３の出口ポート１３０ｃは、冷媒の入口側の通路と連結されず、閉弁状態を保つ。
【００１５】
図２の（ａ）の状態から回転弁体１００が矢印Ｒ１方向に９０度回転して停止すると（図２（ｂ））、流出口である第２の通路１２０は、第２の出口ポート１３０ｂに対向し、第２の弁を開く。この状態では、第１の出口ポート１３０ａは閉じられ、第３の出口ポート１３０ｃも閉じた状態を保つ。
すなわち、第２の弁に連通する回路のみに冷媒は送り出され、第１の弁と第３の弁に連通する回路には冷媒は送り出されない。
【００１６】
図２の（ｂ）の状態から回転弁体１００が矢印Ｒ１方向に更に９０度回転すると（図２（ｃ））、第２の通路１２０は、第３の出口ポート１３０ｃと対向して第３の弁を開く。
この状態にあっては、第１の出口ポート１３０ａは閉じた状態を保ち、第２の出口ポート１３０ｂは閉じられる。
なお、回転弁体１００を第２の通路１２０がいずれの出口ポートにも対向しない位置に回転停止させることで、３つの弁ともに閉弁させることが可能である。
【００１７】
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を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。
【００１８】
図１に示すように、固定側である弁本体１０の上部にフランジ部材１５０をとりつけ、ストッパとなるピン１５２を植設する。回転部材７０の下方に突出する１対の脚部７２を設け、その一方をピン１５２に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。また１対の脚部７２は、ロータが０度及び１８０度の位置で停止するのに利用される。
【００１９】
本発明は、以上のように少ない部品点数で３本の流出流路に通ずる３個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９０度の間隔で配置した例を示したが、間隔は自由に設定することは当然可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 弁本体
１２ 入口ポート
１４，１６ 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
１００ 回転弁体
１１０ 第１の通路
１２０ 第２の通路
１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ 出口ポート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路の切り換えを行う切換弁に係り、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電動切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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では対応できない。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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動切換弁は、中心軸上に形成され流体が流入する入口ポート及び該入口ポートから半径方向に形成され流体が流出する複数の出口ポートを有すると共に、該入口ポート及び出口ポートを連通する内径部を有する弁本体と、弁本体に固着される非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、キャンの外側に装備されるステータとして機能するコイルユニットを備えて、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、基本的手段として、弁本体の内径部に回転動自在に挿入されるロータと一体の回転弁体を備え、回転弁体は中心軸上に形成されて流体が流入する第１の通路と、第１の通路から半径方向に開口して流体が流出する第２の通路を備える。
また、出口ポートは、互いに９０度の間隔で配置されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、１個の入口ポートから流入する流体を３個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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電動切換弁の全体構造を示す断面図。
【図２】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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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る。
全体を符号１で示す電動切換弁は弁本体１０を有し、弁本体１０はその中心軸上に形成され冷媒等が流入する入口側のポート１２と、入口ポート１２から半径方向に形成され冷媒等が流出する３つの出口ポート１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ（図２）とを備えている。入口ポート１２には配管１４が連結され、３つの出口ポート１３０ａ〜１３０ｃには、それぞれ配管１６が連結される。
【００１０】
弁本体１０の上部には、非磁性の金属材料でつくられる円筒形状のキャン２０がとりつけられる。このキャン２０のキャン内部２０ａは、入口ポート１２から流入する冷媒等が充填される。
キャン２０内には磁性材料でつくられるロータ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の下部には円柱状の回転弁体１００がその上部に角柱状に形成された連結部１０２を介して回転部材７０により回転駆動される状態でとりつけられる。
回転部材７０の上部にはシャフト６０の下端が差し込まれ、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により支持される。シャフト６０は、受け部材６２及び回転部材７０のいずれかに固定することも出来るが、例えば受け部材６２及び回転部材７０のそれぞれに設けられた孔に対して若干の間隙を有するように差し込み、該受け部材６２及び回転部材７０のいずれに対しても固定されない状態で設けることも出来る。
上記の構成により、ロータ３０、連結部材３２、回転部材７０及び回転弁体１００は、一体となって、回転可能となっている。
【００１１】
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が着脱自在にとりつけられる。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。
【００１２】
回転弁体１００は、弁本体１０の内径部１０ａに回転動自在に挿入される。回転弁体１００の中心部にはその中心軸線に沿う第１の通路１１０がその上下端を貫通するように設けられ、第１の通路１１０に直交して半径方向に開口する第２の通路１２０を有する。内径部１０ａは、回転弁体１００が挿入されていない状態においては、入口ポート１２と３つの出口ポート１３０ａ〜１３０ｃとを連通する。
また、回転弁体１００には、第１の通路１１０とキャン２０の内部２０ａとを連通する均圧孔１１２が設けられる。入口ポート１２から弁本体１０内に送り込まれる冷媒は、均圧孔１１２を介してキャン２０の内部２０ａ内に充填される。
【００１３】
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平面図であり、図１を３つの配管１６の中心軸で切断した横断面図である。
弁本体は、内径部１０ａに開口する３個の出口ポート１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを有する。３個の出口ポート１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃは互に９０度の間隔で配設される。
【００１４】
図２の（ａ）は、回転弁体１００の流出口となる第２の通路１２０が第１の出口ポート１３０ａに対向した状態を示す。第２の通路１２０の出口部には出口ポートとの連結を確実にするための広口部１２２が形成される。
この状態にあっては、弁体１００の入口ポート１２から第１の通路１１０へ流入する冷媒は、第２の通路１２０から第１の出口ポート１３０ａを通って配管１６へ送られ、電動切換弁１の外部へ送り出される。
第２の出口ポート１３０ｂと第３の出口ポート１３０ｃは、冷媒の入口側の通路と連結されず、閉弁状態を保つ。
【００１５】
図２の（ａ）の状態から回転弁体１００が矢印Ｒ１方向に９０度回転して停止すると（図２（ｂ））、流出口である第２の通路１２０は、第２の出口ポート１３０ｂに対向し、第２の弁を開く。この状態では、第１の出口ポート１３０ａは閉じられ、第３の出口ポート１３０ｃも閉じた状態を保つ。
すなわち、第２の弁に連通する回路のみに冷媒は送り出され、第１の弁と第３の弁に連通する回路には冷媒は送り出されない。
【００１６】
図２の（ｂ）の状態から回転弁体１００が矢印Ｒ１方向に更に９０度回転すると（図２（ｃ））、第２の通路１２０は、第３の出口ポート１３０ｃと対向して第３の弁を開く。
この状態にあっては、第１の出口ポート１３０ａは閉じた状態を保ち、第２の出口ポート１３０ｂは閉じられる。
なお、回転弁体１００を第２の通路１２０がいずれの出口ポートにも対向しない位置に回転停止させることで、３つの弁ともに閉弁させることが可能である。
【００１７】
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を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。
【００１８】
図１に示すように、固定側である弁本体１０の上部にフランジ部材１５０をとりつけ、ストッパとなるピン１５２を植設する。回転部材７０の下方に突出する１対の脚部７２を設け、その一方をピン１５２に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。また１対の脚部７２は、ロータが０度及び１８０度の位置で停止するのに利用される。
【００１９】
本発明は、以上のように少ない部品点数で３本の流出流路に通ずる３個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９０度の間隔で配置した例を示したが、間隔は自由に設定することは当然可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１０ 弁本体
１２ 入口ポート
１４，１６ 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
１００ 回転弁体
１１０ 第１の通路
１２０ 第２の通路
１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ 出口ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸上に形成され流体が流入する入口ポート及び該入口ポートから半径方向に形成され流体が流出する複数の出口ポートを有すると共に、該入口ポート及び出口ポートを連通する内径部を有する弁本体と、弁本体に固着される非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、キャンの外側に装備されるステータとして機能するコイルユニットを備えて、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、
弁本体の内径部に回転動自在に挿入されるロータと一体の回転弁体を備え、回転弁体は中心軸上に形成されて流体が流入する第１の通路と、第１の通路から半径方向に開口して流体が流出する第２の通路を備える電動切換弁。
【請求項２】
出口ポートは、互いに９０度の間隔で配置される請求項１記載の電動切換弁。
【請求項１】
中心軸上に形成され流体が流入する入口ポート及び該入口ポートから半径方向に形成され流体が流出する複数の出口ポートを有すると共に、該入口ポート及び出口ポートを連通する内径部を有する弁本体と、弁本体に固着される非磁性金属材料製の円筒形状のキャンと、キャンの内側に回転自在に支持されるロータと、キャンの外側に装備されるステータとして機能するコイルユニットを備えて、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、
弁本体の内径部に回転動自在に挿入されるロータと一体の回転弁体を備え、回転弁体は中心軸上に形成されて流体が流入する第１の通路と、第１の通路から半径方向に開口して流体が流出する第２の通路を備える電動切換弁。
【請求項２】
出口ポートは、互いに９０度の間隔で配置される請求項１記載の電動切換弁。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１６３４０９（Ｐ２０１１−１６３４０９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３１６（Ｐ２０１０−２５３１６）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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