JP2004353721A

JP2004353721A - 電動流量制御弁

Info

Publication number: JP2004353721A
Application number: JP2003150161A
Authority: JP
Inventors: Kenji Iida; 健詞飯田; Masaharu Ito; 雅晴伊東; Hitoshi Umezawa; 仁志梅澤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Also published as: CN100420889C; KR20040104310A; CN1573190A; KR101046792B1

Abstract

【課題】密閉ケースの内部にロータを有し、密閉ケースの外側にコイルを備える電動流量制御弁のロータの上昇位置を規制する構造の改良を図る。
【解決手段】電動流量制御弁１００は、密閉ケース１１０内にロータ１２０を有し、ロータ１２０はスリーブ１２２に固着される。スリーブ１２２は、固定されたねじ部に螺合し、ロータ１２０は回転とともに上下動する。ロータ１２０が上昇限度となると、ロータ１２０に取付けたストッパ１５２が密閉ケース１１０内部に取付けた停止板２００に当接し、回転が規制される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動流量制御弁に係り、特に、冷暖房等の冷凍サイクルに用いられる冷媒等の流体の流量を制御する電動流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種、冷凍サイクルに使用される従来の電動流量制御弁は、弁室内に弁座と弁体とを有する弁本体と、該弁本体の上部に配置されたステッピングモータ等の電動機とから構成されており、前記電動機は、円筒状の密閉ケースと、該密閉ケースの外側に配置されたステータコイルと、前記密閉ケースのケース内室に配置されたロータとで構成されている。該ロータは、内周側に配置された例えばアルミニウム製のスリーブと、外周側に配置された例えばフェライト等のマグネットとで形成されている。
【０００３】
また、前記密閉ケース内から前記弁室に渡って長い棒状の弁軸が伸びており、該弁軸の一端は前記ロータのスリーブに摺動可能に固定されていると共に、他端には弁体を固定している。前記ロータの前記アルミニウム製等のスリーブは、内周に雌ネジが刻設されていると共に、前記弁本体の上部にその下端が固定されていて外周に雄ネジが刻設されたステンレス製の固定ガイドに、前記雌ネジと前記雄ネジとを螺合することによって回動可能に支持されている。
【０００４】
前記構成の電動流量制御弁は、前記ステータコイルに通電して励磁することによって、前記ロータを回動させるべく作用させる。該ロータはその内周雌ネジが前記固定ガイドの外周雄ネジに螺合しているので、その回動によって上下動を行う。
【０００５】
前記ロータには弁軸が摺動可能に固定されているので、前記ロータの上下動によって前記弁軸も上下動を行い、該弁軸の下端に固定された弁体が弁座に対してその流路間隙を調節することで、前記電動流量制御弁を通過する冷媒の流量を調節するものである。
【０００６】
かかる従来の電動流量制御弁の具体的構成は、特許文献１に開示されている。図６は、その従来の電動流量制御弁を示し、真鍮等の材料で形成される弁本体１１は、上部にステッピングモータ等の電動機３０を載置固定し、その外側にネジ切りされた配管接続部１２、１３を備えると共に、下部にプラグ１９を螺着する開口部１８を備えている。前記弁本体１１のプラグ１９の上部は弁室１５として構成され、該弁室１５には、弁体１７と弁座体２１とが同一軸心で配置されている。前記弁体１７は、弁軸２０に取付固定され、前記弁座体２１は、前記弁本体１１に螺合して固定されている。
【０００７】
前記配管接続部１２内には、入口側通路１２ａが穿設されていると共に、前記配管接続部１３には、出口側通路１３ａが穿設され、両通路１２ａ、１３ａは、前記弁室１５に連通接続しており、前記両通路内にストレーナー１２ｂ、１３ｂを各々備えている。
【０００８】
前記弁軸２０は、その中問部を前記弁本体１１の上部部分１１ａに摺動可能に軸支されていると共に、該弁軸２０の上部部分２０ａは、前記電動機３０内に挿入されている。
【０００９】
前記電動機３０は、前記弁本体１１の前記上部部分１１ａに載置固定される非磁性体の板で構成される円筒状の密閉ケース３１と、該密閉ケース３１の外側に配置されたステータコイル３２と、前記密閉ケース３１のケース内室３１ａに配置されたロータ３３とで構成されている。該ロータ３３は、内周側に配置されたステンレス製のスリーブ３４と外周側に配置されたフェライトマグネット３９とで形成されており、前記電動機３０の外側から配線３２ａを介して前記ステータコイル３２に電気信号が付与されるようになっている。
【００１０】
また、前記ロータ３３の前記スリーブ３４とフェライトマグネット３９とは、その嵌合接合部を接着剤で貼着固定されていると共に、その上部に示す歯付き止め輪４４を押し込むことで固定されている。なお、歯付き止め輪４４はバネ材などの弾性材にて形成され、内側の複数の歯はスリーブ３４の外周に弾接する。スリーブ３４は硬度の高いステンレス製であるため複数の歯は傾斜角度が大となり、弾接力が大きく結合強度も大きくなる。
【００１１】
前記密閉ケース３１は、下蓋３１ｂとキャン体３１ｃとで構成され、前記下蓋３１ｂ（弁本体１１）には、全閉ストッパ３５が固着されており、前記ロータ３３の前記スリーブ３４の下端部に突出量を調節できるように螺装された閉弁規制ピン３６が前記全閉ストッパ３５の外周面部に当接して、前記ロータ３３の閉弁下降限を規制している。前記スリーブ３４の上端部には、開弁規制ピン３７がその突出量を調節できるように螺合されており、前記弁体１７の全開時に前記キャン体３１ｃの上端の停止部材３８に当接して前記ロータ３３の開弁上昇限を規制する。
【００１２】
また、前記弁本体１１の上部部分１１ａには、前記弁軸２０と同軸心に、かつ、該弁軸２０を摺動可能に内挿するステンレス製の中空筒状の固定ガイド４０が固定されている。該固定ガイド４０の外周には雄ネジ４０ａが刻設されていると共に、前記スリーブ３４の中心部の内周には、雌ネジ３４ｂが刻設され、前記雄ネジ４０ａと前記雌ネジ３４ｂとは螺合している。
【００１３】
前記弁本体１１から上方に伸び、前記固定ガイド４０の筒内を貫通して、さらに上方に伸びる弁軸２０の上部部分２０ａは、前記スリーブ３４の上部の連結壁３４ａの中心に穿設された孔を貫通してその突出端が、Ｃリング４１で止着されると共に、前記弁軸２０の中間段部と前記スリーブの連結壁の内側ワッシャ４２との間に、弁体１７を閉弁方向に付勢する緩衝バネ４３を介在させている。
【００１４】
前記の如く構成された従来の電動流量制御弁１０は、前記電動機３０の前記ステータコイル３２が外部からの電気（パルス）信号によって励磁されると、前記ロータ３３が前記電気信号量に基づき所定量回動する。該ロータ３３は前記固定ガイド４０にその螺合部（雌ネジ３４ｂ、雄ネジ４０ａ）で螺合しているので、前記該ロータ３３は、その回動によって、上下の所定方向に移動し、固定されている前記弁軸２０を同様に上下の所定方向に移動させ、前記弁体１７が前記弁座体２１に対してその間隔を変えさせて、前記電動流量制御弁１０によって制御される冷媒の流量を、前記ステータコイル３２に付与される電気信号の量に対応して制御するものである。
【００１５】
上記従来の電動流量制御弁においては、スリーブ３４が上昇して弁体１７が全開方向へ移動したときに、ロータ３３の開弁規制ピン３７が、キャン体３１ｃに設けられた停止部材３８に当接してロータ３３の開弁上昇限位置が規制される構造を採用している。
【００１６】
しかしながら、停止部材３８は、例えばステンレスでつくられ、弾性を備えており、開弁規制ピン３７が停止部材３８の側面に当接する場合には問題ないが、開弁規制ピン３７の頂部が停止部材３８の底面を押し上げる姿勢で当接されると、停止部材３８と開弁規制ピン３７が固着され、ロータ３３が閉弁方向に回動することができなくなる不具合が生ずる。
そこで、上記不具合の解決手段として、本出願人は特許文献２に記載の発明を提案している。
【００１７】
【特許文献１】特開平１０−８９５２１号公報
【００１８】
【特許文献２】特開２００２−３５７２７７公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した本出願人が提案したピンの頂部が停止部材の底面を押し上げる姿勢で当接されると、停止部材とピンが摩擦により固着され、ロータが閉弁方向に回動することができなくなる不具合を防ぐようにした特許文献２に記載の発明を更に改良した電動流量制御弁を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は下記の手段を講じた。
請求項１記載の電動流量制御弁は、弁室内に弁体を有する弁本体と、該弁本体上部に載置固定される電動機とを備え、前記電動機が密閉ケース、該密閉ケースの外側に配置されたステータコイル、及び、内側のケース内室に配置されたロータとを有し、かつ、前記弁体が弁軸で前記ロータに連結されると共に、前記弁室と前記ケース内室とが制御流体の連通を可能とした電動流量制御弁において、前記密閉ケースに対向する頂部に取付けられるストッパを有し、前記密閉ケースの頂部の内側には、該ストッパが当接する停止板を備え、前記停止板は、キャップ形状を有し、上底面部には複数の開口部が長細く所定角度にわたって形成されていることを特徴とする。
かかる特徴により、開口部が細長いため、プレス成形時の受け部を確保でき、且つ、ストッパの接触部が減少でき摩耗粉等の発生を防止できると共に、成形が容易になる。
【００２１】
請求項２記載の電動流量制御弁は、請求項１記載電動流量制御弁において、前記ストッパは、ばね用鋼材からなる弾性板材で形成されることを特徴とする。
かかる特徴により、ストッパの耐久性の一層の向上を図ることができる。
請求項３記載の電動流量制御弁は、請求項２記載電動流量制御弁において、前記ストッパの上端部には平坦部が形成され、該平坦部は、所定角度上向き方向に形成されることを特徴とする。
請求項４記載の電動流量制御弁は、請求項３記載電動流量制御弁において、ストッパ平坦部を０〜２０°、好ましくは、２０°程度上向きとしたことを特徴とする。
かかる請求項３或いは請求項４記載の電動流量制御弁の特徴により、停止板に対するストッパの接離（係合と離脱）が確実且つ円滑に行われる。
請求項５記載の電動流量制御弁は、請求項１乃至請求項４記載のいずれかの電動流量制御弁において、前記停止板の各開口部は、ストッパの軌道上でそれぞれ６０°以上にわたって形成されていることを特徴とする。
かかる特徴により、ストッパの摺動による摩耗を低減することができる。
請求項６記載の電動流量制御弁は、請求項１乃至請求項５記載のいずれかの電動流量制御弁において、前記停止板の開口部は幅狭に形成されているたことを特徴とする。
かかる特徴により、停止板の剛性、成形性、型の耐摩耗性を改善できる。
請求項７記載の電動流量制御弁は、前記ストッパの先端と前記停止板のストッパ当たり面を軸心を通る放射線上にとることを特徴とする。
かかる特徴により、２部材（ストッパと停止板）を面で当接させることで、耐久性を向上させることができる。
請求項８記載の電動流量制御弁は、請求項７記載の電動流量制御弁において、前記停止板の板厚をネジのピッチより大きくとることで、前記停止板と前記ストッパの当たりをそれぞれの端面に特定したことを特徴とする。
かかる特徴により、前記停止板と前記ストッパの耐久性を改善することができる。
請求項９記載の電動流量制御弁は、請求項６乃至請求項８記載のいずれかの電動流量制御弁において、前記停止板の開口部数を８個程度とすることを特徴とする。
かかる特徴により、ストッパの停止までのロータの回転角度を小さくし、停止位置を安定させ、異常動作パルスを小さくすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１及び図２は本実施形態の電動流量制御弁１００の要部を示す図であり、図６に示す従来の電動流量制御弁と同様にスリーブとマグネットから構成されるロータ１２０の上部の構成を示し、図６に示す従来の電動流量制御弁と基本的構成及び作用は同じであり、図１及び図２において、ストッパを装置したロータの上部の構成が異なるのみであるので、上記ロータのみを示している。なお、図１は電動流量制御弁の密閉ケースの頂部１１４の構成を示す構造図（ａ）と上面図（ｂ）で、図１（ｂ）は図１（ａ）の頂部１１４を途中でカットした状態の上面図を示す。また、図２は図１の右側面から見た構造図で電動流量制御弁の構造図（ａ）と平面図（ｂ）。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）の頂部１１４を途中でカットした状態の上面図を示す。
【００２３】
図３は停止板の平面図（ａ）と断面図（ｂ）。なお、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す。更に、図４はストッパ部材の説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。図１（ａ）及び図２（ａ）において、円筒状の密閉ケース１１０の頂部１１４は、中央部が中高となる略半球状に形成される。
【００２４】
図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、ロータ１２０を構成するスリーブ１２２の中心は上部が突出しており、このスリーブ１２２に皿バネ１３０が嵌合される。皿バネ１３０の上面には、リング状のストッパ部材１５０が重ね合わされ、Ｃ型止め輪１６０により、スリーブ１２２の上部に固着される。ストッパ部材１５０は弾性材の金属板でつくられ、その一部は上側へ折り立てられて、ストッパ１５２が形成される。また、ストッパ１５２の上端部はストッパ部材１５０の面と平行な平坦部１５４が形成される。
【００２５】
上記ストッパ部材１５０は、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、ほぼ環状の平面形状を有し、一部にストッパ１５２用の折り曲げ部が形成される。即ち、ストッパ１５２は直角に起立させ、その上端部には、図４（ｃ）に示すように、折り曲げられて平坦部１５４が形成される。このストッパ部材１５０は、弾性を有する薄い金属板でつくられ、ストッパ１５２も可撓性を有する。
即ち、このストッパ１５２は、弾性復帰性と耐久性を向上させるために、ばね用鋼材、例えばＳＵＳ３０４−ＣＳＰが用いられる。また、このストッパ１５２の板厚は、例えば、０．３〜０．３５ｍｍ程度とすることで強度と弾性復帰性を向上させることができる。
【００２６】
一方、密閉ケース１１０の頂部１１４の内側には停止板２００が係合される。該停止板２００は反転させた皿形状であり、その上底面には円周方向に沿って例えば４個の開口部２１０が形成される。該停止板２００は金属板で形成され、板厚を略１ｍｍ程度とされ、上記開口部２１０は、特に図３（ａ）に示すように、同一円周に沿ってストッパ１５２の回転方向に、細長い曲り溝形状に形成される。そして、開口部２１０の縁部２１０ａに対してストッパが線接触で当接するように形成され、ロータの回転が規制される。上記停止板２００におけるストッパ１５２との当接縁部２１０ａはストッパ１５２と当接したときに線接触するように形成されている（図３の実施例では、停止板２００の放射線方向）。なお、開口部２１０の数は適宜に選択されるが、例えば８個とすればストッパ１５２の停止までのロータの回転角度を小さくし、停止位置を安定させことができる。なお、前記停止板２００の各開口部２１０は、ストッパ１５２の軌道上でそれぞれ６０°以上、図示の例では略８０°にわたって形成されていることで、ストッパ１５２の摺動による摩耗を低減することができる。
【００２７】
上記停止板２００の密閉ケース１１０の頂部１１４内への挿入は、密閉ケース１１０にポンチ加工等により形成される内側突起部１１２により密閉ケース内に固定することにより行われる。この内側突起部１１２は、円周上に、例えば４個設けられ、密閉ケースの外側に取付けられるコイル部材の固定にも利用される。
【００２８】
上記構成において、ロータ１２０が開弁方向に回動すると、ロータ１２０と共にストッパ１５２が回転しつつ上昇し、ロータ１２０が上昇限度位置まで上昇すると、ストッパ１５２の平坦部１５４は、停止板２００の開口部２１０に突出し、縁部２１０ａに係止される。即ち、ストッパ１５２の平坦部１５４が停止板２００の下面に接触したときには、ストッパ１５２はその弾性により押された状態で、その平坦部１５４が停止板２００の下面を滑り、停止板２００の開口部２１０に達すると、弾性により起立し、開口部２１０の縁部２１０ａに係止される。
【００２９】
ロータ１２０が閉弁方向に回転する（逆回転）と、ストッパ１５２は停止板２００の開口部２１０の縁部２１０ａから離れ、停止板２００の下方へ移動する。この際に、ストッパ１５２が停止板２００と干渉したときには、ストッパ１５２はその弾性により曲げられ、平坦部１５４が停止板２００の下面を滑って、干渉を回避する。
【００３０】
上記構成により、ストッパ１５２の上動時におけるストッパ１５２の停止板２００下面との摺動距離を減らし、耐久性を向上させる。また、開口部２１０の幅を小さくすることで、停止板２００の剛性、成形性、型の耐磨耗性を向上させることができる。なお、前記停止板２００の板厚をネジ（雌ネジ３４ｂと雄ネジ４０ａ）のピッチより大きくとることで、前記停止板と前記ストッパの当たりをそれぞれの端面に特定することで、前記停止板２００と前記ストッパ１５２の耐久性を改善することができる。
【００３１】
次に、ストッパ部材１５０の別例を図５に示す。図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）はその正面図である。ストッパ部材１７０は、略環状の平面形状を有し、一部にストッパ１７２用の折曲げ部が形成される。ストッパ１７２は、図５（ｂ）に示すように、回転方向に対して立ち上がるように３０°程度傾斜して起立し、その上端部に平坦部１７４が形成され、該平坦部１７４は、ストッパ部材１７０の面（基準面）に対して、略０〜２０°の範囲、好ましくは２０°程度上向きの角度として、開口部２１０と係合し易くしてストッパ機能を向上させることができる。このストッパ部材１７０は弾性を有する薄い金属板でつくられ、ストッパ１７２も可撓性を有する。なお、上記「３０°程度傾斜」はあくまで実施例であって、その他の角度，例えば４５°程度であっても良い。
【００３２】
この別例のストッパ部材１７０も、実施例のストッパ部材１５０と同様に使用されるが、前記の実施例と相違して、別例は３０°程度傾斜し板厚を０．４〜０．６ｍｍ程度とすることで停止板２００の下面に接触したときに、下動し易く、また、下動角度が少なくてすむから、変形が繰り返されても素材の金属疲労が発生し難く、ストッパ部材１７０の耐久性が向上するという効果がある。また、停止板２００の下面にストッパ部材１７０が接触したときも、接触に無理がなく、停止板２００の耐久性も向上するという効果もある。なお、平坦部１７４のストッパ部材１７０に対する傾斜角は適宜選択される。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の電動流量制御弁は、ロータの上昇限度位置を規制するために、ロータに取付けられるストッパと、密閉ケース内に固定されてストッパが当接する停止板との構成を改良し、両者が当接状態で固着するのを防止するので、電動流量制御弁の作動の信頼性を向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電動流量制御弁の密閉ケースの頂部の構成を示す構造図（ａ）と上面図（ｂ）で、図１（ｂ）は図１（ａ）の密閉ケースの頂部を途中でカットした状態の上面図を示す。
【図２】図１の右側面から見た構造図（ａ）と平面図（ｂ）。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）の密閉ケースの頂部を途中でカットした状態の上面図を示す。
【図３】停止板の平面図（ａ）と断面図（ｂ）。なお、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す。
【図４】ストッパ部材の説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）。
【図５】別例のストッパ部材の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図６】従来の電動流量制御弁の説明図。
【符号の説明】
１０・・（従来の）電動流量制御弁１１・・弁本体１１ａ・・上部部分
１２，１３・・配管接続部１２ａ・・入口側通路１３ａ・・出口側通路
１２ｂ、１３ｂ・・ストレーナー１５・・弁室１７・・弁体
１８・・開口部１９・・プラグ２０・・弁軸２０ａ・・上部部分
２１・・弁座体３０・・電動機
３１・・密閉ケース３１ａ・・ケース内室３１ｂ・・下蓋
３１ｃ・・キャン体３２・・ステータコイル
３２ａ・・配線３３・・ロータ３４・・スリーブ
３４ａ・・連結壁３４ｂ・・雌ネジ
３５・・全閉ストッパ３６・・閉弁規制ピン３７・・開弁規制ピン
３８・・停止部材３９・・フェライトマグネット
４０・・固定ガイド４０ａ・・雄ネジ４１・・Ｃリング
４２・・内側ワッシャ４３・・緩衝バネ４４・・歯付き止め輪
１００・・電動流量制御弁（本発明）
１１０・・密閉ケース１１２・・内側突起部１１４・・頂部
１２０・・ロータ１２２・・スリーブ１３０・・皿バネ
１５０・・ストッパ部材１５２・・ストッパ１５４・・平坦部
１６０・・Ｃ型止め輪１７０・・ストッパ部材（別例）１７２・・ストッパ
１７４・・平坦部２００・・停止板２１０・・開口部２１０ａ・・縁部

Claims

弁室内に弁体を有する弁本体と、該弁本体上部に載置固定される電動機とを備え、前記電動機が密閉ケース、該密閉ケースの外側に配置されたステータコイル、及び、内側のケース内室に配置されたロータとを有し、かつ、前記弁体が弁軸で前記ロータに連結されると共に、前記弁室と前記ケース内室とが制御流体の連通を可能とした電動流量制御弁において、前記密閉ケースに対向する頂部に取付けられるストッパを有し、前記密閉ケースの頂部の内側には、該ストッパが当接する停止板を備え、前記停止板は、キャップ形状を有し、上底面部には複数の開口部が長細く所定角度にわたって形成されていることを特徴とする電動流量制御弁。
前記ストッパは、ばね用鋼材からなる弾性板材で形成されることを特徴とする請求項１記載の電動流量制御弁。
前記ストッパの上端部には平坦部が形成され、該平坦部は、所定角度上向き方向に形成されることを特徴とする請求項２記載の電動流量制御弁。
ストッパ平坦部を０〜２０°、好ましくは、２０°程度上向きとしたことを特徴とする請求項３記載の電動流量制御弁。
前記停止板の各開口部は、ストッパの軌道上でそれぞれ６０°以上にわたって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のいずれかの電動流量制御弁。
前記停止板の開口部は幅狭に形成されているたことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のいずれかの電動流量制御弁。
前記ストッパの先端と前記停止板のストッパ当たり面を軸心を通る放射線上にとることを特徴とする請求項６記載の電動流量制御弁。
前記停止板の板厚をネジのピッチより大きくとることで、前記停止板と前記ストッパの当たりをそれぞれの端面に特定したことを特徴とする請求項７記載の電動流量制御弁。
前記停止板の開口部数を８個程度とすることを特徴とする請求項６乃至請求項８記載のいずれかの電動流量制御弁。