| 【発明の名称】 |
電動膨張弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 俊和
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| 【要約】 |
【課題】冷媒の流量調節機構を設けた電動膨張弁では、冷媒流量の制御部材の支持機構が冷媒流路管を挟んで両側に設けられ、小型化及び設置の省スペース化が制限されていた。
【解決手段】冷媒流路を直線状に形成した冷媒流路管２内に、側壁に開孔２１を開設した有底筒状の弁体１９を収納し、先端を先細り円錐状に形成したスピンドルピン１１と、当該スピンドルピン１１を冷媒流路管２と直交する方向に移動させる駆動機構とを設け、スピンドルピン１１の先端と前記開孔２１とが係合するように弁体１９を位置決めして冷媒流路管２内に固定し、スピンドルピン１１の移動でスピンドルピン１１の先端と開孔２１との離接間隙を制御することにより冷媒の流量を調節する流量調節機構を構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 冷媒流路を直線状に形成し、当該冷媒流路を流通する冷媒の流量調節機構を設けた電動膨張弁において、冷媒流路を直線状に形成した冷媒流路管（２）内に、側壁に開孔（２１）を開設した有底筒状の弁体（１９）を収納し、先端を先細り円錐状に形成したスピンドルピン（１１）と、当該スピンドルピン（１１）を冷媒流路管（２）と直交する方向に移動させる駆動機構とを設け、スピンドルピン（１１）の先端と前記開孔（２１）とが係合するように弁体（１９）を位置決めして冷媒流路管（２）内に固定し、スピンドルピン（１１）の移動でスピンドルピン（１１）の先端と開孔（２１）との離接間隙を制御することにより冷媒の流量を調節する流量調節機構を構成した電動膨張弁。
【請求項２】 弁体（１９）の先端が当接して位置決めする弁受け（２０）を冷媒流路管（２）内に固定し、当該弁受け（２０）に弁体（１９）の外周空間と連通する冷媒導入孔（２０ａ、２０ｂ）を開設し、冷媒の流路を、弁体（１９）の内部空間、開孔（２１）、弁体（１９）の外周空間、冷媒導入孔（２０ａ、２０ｂ）で構成した請求項１記載の電動膨張弁。
【請求項３】 弁体（１９）を黄銅材で製作した請求項１又は２に記載の電動膨張弁。
【請求項４】 弁体（１９）後端面の開口形状を多角形状とした請求項１、２又は３に記載の電動膨張弁。
【請求項５】 スピンドルピン（１１）を駆動するステップモーター又はパルスモータのコイル（３）の底面に複数の突片（７ａ〜７ｃ）を形成し、コイル（３）の取り付け板の外周縁に沿って、突片（７ａ〜７ｃ）が嵌入してコイル（３）を固定する凹部（８ａ）を配列した請求項１乃至４に記載の電動膨張弁。
【請求項６】 前記冷媒流路管（２）に代えて、金属体をくり扱いて直線状の冷媒流路（４０）を形成した冷媒流路体（３０）を用いた請求項１、２、３、４又は５に記載の電動膨張弁。
【請求項７】 前記冷媒流路管（２）に代えて、アルミなどの金属のダイキャスト成形で直線状の冷媒流路（４０）を形成した冷媒流路体（３０）を用いた請求項１、２、３、４又は５に記載の電動膨張弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクルに配管されて冷媒の流量、減圧量を調節する電動膨張弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電動膨張弁としては、特開平９−１００９２０号公報に記載されたようなものがある。この電動膨張弁は、流体配管が接続される弁ケーシング内の貫流空間にスライダ部材を設け、このスライダ部材を駆動装置で上下に移動させ、スライダ部材に形成した貫流通路の開度を調節することにより、冷媒の流量を制御するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】こうした電動膨張弁は、スライダ部材の上下移動方向と冷媒の流通方向とが直交するように構成されているので、冷媒の流れに対抗してスライダ部材の移動精度を確保するため、スライダ部材を上下両側から支持する構造が採られている。そのため、スライダ部材の支持機構が冷媒流路管を挟んで両側に設けられ、電動膨張弁の小型化及び機器に組み込む場合の設置の省スペース化を制限するものであった。
【０００４】この発明は、従来の電動膨張弁の流量調節機構を改良し、一方の支持機構を不要にして全体を略Ｔ字型に形成し、電動膨張弁の小型化及び設置の省スペース化を可能とする電動膨張弁を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明はかかる課題を解決するため、冷媒流路を直線状に形成した冷媒流路管内に、側壁に開孔を開設した有底筒状の弁体を収納し、先端を先細り円錐状に形成したスピンドルピンと、当該スピンドルピンを冷媒流路管と直交する方向に移動させる駆動機構とを設け、スピンドルピンの先端と前記開孔とが係合するように弁体を位置決めして冷媒流路管内に固定する。そして、スピンドルピンの移動でスピンドルピンの先端と開孔との離接間隙を制御することにより冷媒の流量を調節する流量調節機構を構成するものである。このように、開孔を通過する冷媒の方向とスピンドルピンの移動方向とを一致させ、スピンドルピンを片持ちで支持する構造とし、外形を略Ｔ字型に形成することで電動膨張弁の小型化を図るものである。
【０００６】この電動膨張弁の具体的構成としては、請求項第２項に記載のように、弁体の先端が当接して位置決めする弁受けを冷媒流路管内に固定し、この弁受けに弁体の外周空間と連通する冷媒導入孔を開設し、冷媒の流路を、弁体の内部空間、開孔、弁体の外周空間、冷媒導入孔で構成することができる。
【０００７】また、この弁体は、黄銅材で製作することにより、冷媒流路管内にろう付けして固定する場合にフラックスを不要とすることができる。
【０００８】また、弁体後端面の開口形状を多角形状とすることにより、この開口形状に合致した治工具を用いて弁体の回転方向の位置決めを簡単に行うことができる。
【０００９】請求項第５項に記載の発明は、スピンドルピンを駆動するステップモーター又はパルスモータのコイルの底面に複数の突片を形成し、コイルの取り付け板の外周縁に沿って、突片が嵌入してコイルを固定する凹部を配列して構成するものである。このように構成することにより、コイルを任意の回転角で固定可能とするとともに、取り付け後はコイルの回動を禁止し、スピンドルピンを確実に駆動することが可能である。
【００１０】また、前記冷媒流路管に代えて、金属体をくり扱いて直線状の冷媒流路を形成した冷媒流路体や、アルミなどの金属のダイキャスト成形で直線状の冷媒流路を形成した冷媒流路体を用いることができる。こうした冷媒流路体の採用により、振動に対する信頼性と耐久性の向上を図ることができる。以下に、この発明の構成を図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面はこの発明に基づく具体的な実施の形態を示し、図１〜７は最初の実施例である。本例において、電動膨張弁は、内部に構成部材を収納するケーシングである本体１の下段に、直線状の冷媒流路を形成した冷媒流路管であるＴテーズ２（鋼管を内部が連通するようにＴ型に接続したもの）が取り付けられ、本体１の外周に、円筒状のパルスモータ用コイル３が固定され、全体の外形が倒立略Ｔ字型に形成されている。
【００１２】コイル３の下面に板バネ４が取り付けられ、この板バネ４は、ＳＵＳバネ鋼をドーナッツ型に打ち抜いて形成され、コイル３の下面に設けた複数の鍵形の突起５ａ〜５ｄに対応する位置に突起挿入切り込み６ａ〜６ｄが周縁に形成され、この突起挿入切り込み６ａ〜６ｄを突起５ａ〜５ｄに嵌合させて取り付けられている。なお、突起挿入切り込み６ａ〜６ｄは、複数の異なる種類のコイルに対応することができるような位置に配置しても良い。
【００１３】板バネ４の内側には、下方に突出する内ダボ７ａ〜７ｃが１２０度間隔で３個設けられ、一方、本体１底面を形成するシェルカバー８にフランジが形成され、このフランジの外周縁に沿って、内ダボ７ａ〜７ｃが嵌入して本体１の外周にコイル３を固定する凹部８ａが形成されている。凹部８ａは、本体１の外周で所定の回転角ごとに回転した位置でコイル３を固定可能とするために、等間隔で配列されている。本例では、３０度間隔で一周に１２個配列されており、コイル３を３０度ごとの回転角で任意の位置に固定することができ、電動膨張弁を機器内に組み込む際のリード線取り出し部３ａを、最適な位置に自在に設定することが可能とされている。なお、凹部８ａを６０度ごとに６個配列すれば、６０度ごとの回転角でコイル３を固定することができる。
【００１４】本体１の軸心には、アルミダイキャストで成形した円筒形のホルダ１０に保持されてスピンドルピン１１が設けられ、スピンドルピン１１の先端は先細り円錐状に形成されている。このホルダ１０は、ＮＣによる削り出し又は鍛造により製作しても本発明の要旨から外れるものではない。スピンドルピン１１は上端がホルダー１０に固着され、ホルダ１０内に収納したスプリング１２によって常時下方に付勢されている。ホルダー１０の上下両面には円盤形のストッパー１３、１４がかしめて固着され、これらに対向するように、本体１の上下両面にストッパー１５、１６が設けられている。
【００１５】ストッパー１３は、図５に示すように、ＳＵＳ材をプレスで切り抜いた後に切り起こし加工して切り起こし片１３ａが形成され、他のストッパー１４、１５、１６にも同様に切り起こし片１４ａ、１５ａ、１６ａが形成されている。これらのストッパー１３、１４、１５、１６は、スピンドルピン１１の移動範囲を一対で規定し、ホルダー１０の回転に連動してストッパー１３、１４が回転し、相対向する切り起こし片１３ａと１５ａが当接した位置でスピンドルピン１１の上死点（全開）、相対向する切り起こし片１４ａと１６ａが当接した位置で下死点（全閉）が設定されている。この上死点、下死点の位置は、これら切り起こし片１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａの高さの設定で調整することが可能である。
【００１６】ホルダー１０の内周面にはメネジが切られ、これに螺合するオネジを外周面に形成したホルダー受け１７が、Ｔテーズ２の垂直部２ａ内に下端部を固定して設けられ、ホルダー１０の回転で、連動するスピンドルピン１１がホルダー受け１７の軸心に沿って上下に移動するように構成されている。
【００１７】なお、前記シェルカバー８は、Ｔテーズ２の垂直部２ａ外周面に接合するとともに、本体１の下端部に接合して本体１の底面を密閉し、一方、本体１の頭部をシェルカバー９で密閉し、本体１の気密性を確保して冷媒の漏出が防止されている。
【００１８】ホルダー１０の外周にはマグネット１８が取り付けられ、コイル３から生じた回転磁界でホルダー１０が回転するように構成されている。したがって、磁界の回転方向を切り替えてホルダー１０の回転方向を変え、スピンドルピン１１の上下の移動方向が切り替えられる。ここで、コイル３は、板バネ４及びシェルカバー８で本体１外周に固定されているので、コイル３の通電時にマグネット１８の磁力の反作用で本体１外周を回動することはなく、スピンドルビン１１を所定の位置へ確実に駆動することができる。これらコイル３、マグネット１８、ホルダー１０がスピンドルピン１１を上下に移動させる駆動機構を構成している。
【００１９】Ｔテーズ２の直線状部２ｂ内には、先端が閉じた有底円筒状に形成した弁体１９が一方から収納され、他方からは弁受け２０が挿入されている。弁体１９、弁受け２０は黄鋼製であり、直線状部２ｂ内に嵌入後（又は圧入後）、各々が直線状部２ｂの内壁に密着するようにろう付けされる。したがって、黄鋼材を使用することによって、ろう付け用のフラックスが不要となっている。
【００２０】弁体１９の側壁には、弁体１９内に連通する開孔２１が開設され、この開孔２１は、スピンドルピン１１の下降で先端が嵌合して閉塞される形状であり、かつ位置合わせされている。弁体１９は、開孔２１を開設した部分の外径が、ろう付けで直線状部２ｂ内壁に接合される後端部の外径より小さく設定され、外形が２段に形成されている。その結果、開孔２１を開設した部分は、直線状部２ｂ内に収納されて外周に空間が形成され、この外周空間に連通するように、弁受け２０の周縁の適宜の位置を切り欠いて、弁受け２０には冷媒導入孔２０ａ、２０ｂが開設されている。
【００２１】弁体１９の直線状部２ｂ内での前後の位置台わせは、直線状部２ｂ内の所定の位置に予め圧入された弁受け２０に、弁体１９の先端を当接させて行われる。また、弁体１９後端面の開口形状は６角形状に形成され、開孔２１のスピンドルピン１１の先端との位置合わせは、この６角形の開口２２に６角レンチなどの治工具を挿入して回転させて行われる。ここで、開孔２１の円周上の位置は、６角形状に対応した位置に形成されているので、開口２２の回転角を合わせることで開孔２１の回転位置を合わせることができる。このように、弁体１９後端面の開口形状を多角形状とすることにより、この開口形状に合致した治工具で弁体の回転方向の位置決めを簡単に行うことができる。以上のように、弁体１９の取り付け作業は、最初に弁受け２０の直線状部２ｂ内への圧入、弁体１９の直線状部２ｂ内への圧入と位置合わせ、弁体１９、弁受け２０のろう付けの順で進められる。
【００２２】このＴテーズ２における冷媒の流れは、直線状部２ｂのＡ側から流入する冷媒は（図１の実線矢印）、冷媒導入孔２０ａ、２０ｂを通過して弁体１９の外周空間内に流入し、開孔２１とスピンドルピン１１の先端との離接間隙による流量調節機能で設定流量に制御されて弁体１９内へ流入し、直線状部２ｂの他方の側から流出する。冷媒の流れる方向を切り替えて直線状部２ｂの他方の側から流入する冷媒は（図１の破線矢印）、これと逆の順に流通する。
【００２３】このように構成された電動膨張弁の動作は、最初にホルダー１０が下死点に至るまでコイル３へパルス（予め定められた数のパルス）を連続して出力する。この下死点では、スピンドルピン１１の先端が開孔２１を確実に閉塞するようにスプリング１２によって予め調整されている。したがって、スピンドルピン１１を上方へ駆動する際の何パルスかでは開孔２１は塞がれたままの状態である。
【００２４】次いで、所望の開度（冷媒の流量）に対応する数のパルスをコイル３へ出力してスピンドルピン１１を上方へ移動させ、開孔２１とスピンドルピン１１の先端との離接間隙による流量調節機能で所定の冷媒流量に調節する。この後は所望の開度の増減量に対応するパルスを出力し、スピンドルピン１１の上死点と下死点との間で冷媒流量を制御するものである。
【００２５】図８、９は、この発明の他の実施例を示すものであり、前例のＴテーズ２に代えて、真鍮材をくり抜いて直線状の冷媒流路を形成した冷媒流路体３０（冷媒流路管に相当）を用いたものである。冷媒流路体３０は、直線状の冷媒流路を成形するように形成した金型で、アルミなどの金属をダイキャスト成形して製作することもできる。
【００２６】本例において、前例と同一の構成には同一符号を付して説明は省略する。この冷媒流路体３０には、左右両側からそれぞれ内径が順次小径となる１段目３１、３４、２段目３２、３５、３段目３３、３６の順に削り込まれた後、中央で連通させて直線状の冷媒流路４０が形成されている。この削り込む段数は、所定の内径が得られれば３段に限るものではなく、２段又は４段以上であっても良い。
【００２７】一方の３段目３３の部分には、ドーナッツ状の弁受け３７が挿入されて段部にろう付けして固定され、この弁受け３７には前記弁受け２０と同様に、冷媒導入孔３７ａ、３７ｂが開設されている。
【００２８】他方側から冷媒流路４０内に挿入される弁体３８は、前記弁体１９と同様に、一方が閉じた有底円筒形状に形成され、弁体３８内に連通する開孔４１が側壁に開設されている。弁体３８の後端部にはフランジ３８ａが形成され、このフランジ３８ａの周溝にＯリング３９を設けてシールされ、フランジ３８ａが３段目３６の段部に当接して位置決めされている。弁体３８は、フランジ３８ａを３段目３６の内壁にろう付けした後、先端片３８ｂを弁受け３７にかしめて固定されている。なお、開孔４１は前例と同様に、スピンドルピン１１の先端が嵌合した際に閉塞される形状であり、かつ位置合わせされ、開孔４１とスピンドルピン１１の先端との離接間隙で所定の冷媒流量に調節するように構成されている。
【００２９】冷媒流路体３０は、冷媒流路４０に直交するように上面から開設した開口にホルダー受け１７が気密に接合され、シェルカバー８でホルダー受け１７を接合して本体１に冷媒流路体３０が取り付けられている。スピンドルピン１１及びその駆動機構は前例と同一に構成され、所望の開度（冷媒の流量）に対応する数のパルスをコイルへ出力してスピンドルピン１１を上下に移動させ、冷媒流量を制御する。
【００３０】冷媒流路体３０に接続される冷媒配管４４、４５には、アルミダイキャスト又は削り出しによるフランジ体４２、４３が取り付けられ、冷媒配管４４、４５を拡管して固定されている。ここで冷媒配管４４、４５の中心と弁体３８の中心とが一致され、各冷媒配管４４、４５の先端は、２段目３２、３５に収まる程度にフランジ体４２、４３から突出し、この接続部分の周溝にはＯリング５５、５６が設けられている。
【００３１】フランジ体４２、４３に、冷媒流路体３０の左右側壁に穿孔したネジ穴４８、４９に対応する位置にボルト貫通孔４６、４７が開設され、ボルト５０、５１を締結してフランジ体４２、４３を冷媒流路体３０に取り付け、冷媒配管４４、４５が接続される。なお、フランジ体４２、４３には、冷媒流路体３０の左右側壁の任意の位置に穿孔した穴５４（片方のみ図示）に嵌合する突起５２、５３が設けられ、位置合わせが簡単に行われるように構成されている。なお、フランジ体４２、４３と冷媒流路体３０との接合部にろう付けを施して気密を確保しても良く、冷媒流路体３０のネジ穴４８、４９を連通させた貫通孔とし、この貫通孔とボルト貫通孔４６、４７とを単一のボルトとナットで締め付けることにより、冷媒配管４４、４５を接続する構成とすることもできる。
【００３２】このように本実施例では、金属体で形成した冷媒流路体３０を用い、さらに冷媒配管４４、４５の接続にフランジ体４２、４３を併用することで堅固に連結されるとともに、肉薄の部分が減少し、振動に起因する冷媒配管４４、４５の割れやろう付けの剥がれが抑制され、特に、自動車などの乗り物に用いた場合の信頼性や耐久性の向上を図ることができるものである。
【００３３】
【発明の効果】以上のようにこの発明の電動膨張弁は、冷媒流路管２と直交する方向に移動するスピンドルピン１１の先端と、弁体１９の側壁に開設した開孔２１との離接間隙を制御して冷媒の流量を調節するので、スピンドルピン１１の移動方向とスピンドルピン１１周辺での冷媒の流れる方向とを一致させることにより、スピンドルピン１１を片持ちで支持することが可能となり、支持機構及び駆動機構を簡素化することができる。その結果、電動膨張弁は略Ｔ字型の小型に形成され、機器内に組み込む場合の省スペース化を図ることができるものである。
【００３４】また、弁体１９を黄鋼材で製作してろう付けを施す場合のフラックスを不要とし、弁体１９後端面の開口形状を多角形状として弁体１９の位置合わせを容易とし、電動膨張弁の組立作業性の向上を図ることができるものである。
【００３５】さらに、底面に形成した複数の突片を取り付け板の外周縁に沿って配列した凹部に嵌入させてコイル３を取り付けることにより、コイル３を任意の回転角で簡単に固定可能として組立性のさらなる向上が図れるとともに、コイル３の回動を禁止してスピンドルピン１１を確実に駆動することができる。
【００３６】また、冷媒流路管に代えて、金属体をくり扱いて直線状の冷媒流路を形成した冷媒流路体３０や、アルミなどの金属のダイキャスト成形で直線状の冷媒流路を形成した冷媒流路体３０を採用することにより、振動に対する信頼性と耐久性の向上を図ることができるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１１９３６９１
【氏名又は名称】株式会社イズミ技研
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１７日（１９９８．１０．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８５３５
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 聰
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０９０７（Ｐ２０００−１２０９０７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３３１８７９ |
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