JP2007010074A

JP2007010074A - 電動式コントロールバルブ

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Publication number: JP2007010074A
Application number: JP2005193514A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Yahiro; 春彦八尋; Takashi Hayashi; 隆史林
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: JP4805617B2

Abstract

【課題】ステムカイド孔と弁ポートと雌ねじ部材（雌ねじ部）の３要素の同心性を、難しい切削加工や組み付けを伴うことなく、容易に確保でき、電動式コントロールバルブとしての安定した性能を得ること。
【解決手段】雌ねじ部材１９に、雌ねじ部２０と同心でニードル弁体３０のステム部３２が軸線方向に移動可能に嵌合するステムガイド孔２１を有するステムガイド部２２を一体形成する。弁座部材１７には弁ポート１８と同心の外周面１７Ａを形成し、雌ねじ部材１９にはステムガイド孔２１と同心の内周面２３Ａを形成し、雌ねじ部材１９の内周面２３Ａを弁座部材１７の外周面１７Ａに嵌合させることにより、同心性を得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動式コントロールバルブに関し、特に、電動モータの回転運動を送りねじによって直線運動に変換し、弁体の軸線方向移動によって流量制御を行う型式の電動式コントロールバルブに関するものである。

空気調和装置の冷媒流量を制御する電動式コントロールバルブとして、ステッピングモータ等の電動モータの回転運動を送りねじによって直線運動に変換し、弁体（ニードル弁体）の軸線方向移動によって流量制御を行う型式のものがある。

従来の電動式コントロールバルブは、弁ハウジングに、ステムガイド孔と弁ポート、弁座部が、切削加工等によって一体形成され、雌ねじ部を有する雌ねじ部材が弁ハウジングに組み付けられ、雄ねじ部を有する弁体が雄ねじ部をもって雌ねじ部材の雌ねじ部にねじ係合し、弁体のステム部がステムガイド孔に貫通嵌合し、ステッピングモータによって弁体が回転駆動されることにより、弁体が軸線方向に移動し、当該軸線方向移動によって弁ポートの実効開口面積を増減し、流量制御を行うようになっている（例えば、特許文献１）。

弁体の軸線方向移動によって設計値通りの流量制御が行われるためには、弁体と弁ポートとの同心性が要求される。この同心性を得るためには、ステムガイド孔と弁ポートと雌ねじ部材（雌ねじ部）の３要素の同心性を確保しなければならない。

このためには、弁ハウジングを高い加工精度をもって切削加工しなくてはならず、しかも、雌ねじ部材の弁ハウジングに対する組み付け精度も要求される。また、弁ハウジングと継手のろう付けによって寸法変化が起こり、２次加工が必要な場合も発生する。
特公平４−６８５１０号公報

この発明が解決しようとする課題は、電動式コントロールバルブにおいて、ステムガイド孔と弁ポートと雌ねじ部材（雌ねじ部）の３要素の同心性を、難しい切削加工や組み付けを伴うことなく、容易に確保でき、電動式コントロールバルブとしての安定した性能を得ることである。

この発明による電動式コントロールバルブは、弁ハウジングに、雌ねじ部を有する雌ねじ部材と、弁ポートを有する弁座部材とが固定配置され、前記雌ねじ部にねじ係合する雄ねじ部を有する弁体が電動モータによって回転駆動されることにより、当該弁体が軸線方向に移動し、前記弁ポートの実効開口面積を増減する電動式コントロールバルブにおいて、前記雌ねじ部材に、前記雌ねじ部と同心で、前記弁体のステム部が軸線方向に移動可能に嵌合するステムガイド孔を有するステムガイド部が一体に形成されており、前記弁座部材は前記弁ポートと同心の外周面を有し、前記雌ねじ部材は前記ステムガイド孔と同心の内周面を有し、前記雌ねじ部材の前記内周面が前記弁座部材の前記外周面に嵌合し、当該嵌合によって前記雌ねじ部材の前記弁ハウジングに対する取付位置が規定されている。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記弁ハウジングに固定装着されて前記雌ねじ部材に回り止め係合する固定金具を有し、当該固定金具によって前記雌ねじ部材の回転止めが行われている。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記雌ねじ部材の前記内周面と前記弁座部材の前記外周面とが回り止め形状になっており、前記雌ねじ部材の前記内周面と前記弁座部材の前記外周面との嵌合によって前記雌ねじ部材の回転止めが行われている。

この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記弁ハウジングに前記雌ねじ部材の外周部が係合する回り止め係合形状部を有し、前記雌ねじ部材の外周部が前記回り止め係合形状部に係合することによって前記雌ねじ部材の回転止めが行われている。

この発明による電動式コントロールバルブによれば、雌ねじ部材は雌ねじ部とステムガイド孔とを有し、雌ねじ部材がステムガイド部材を兼ねているから、換言すると、雌ねじ部材とステムガイド部材とが一体になっているので、部品単体で、雌ねじ部とステムガイド孔とについて高レベルの同心性が得られる。

その上で、雌ねじ部材の内周面（ステムガイド孔と同心）が弁ハウジングに取り付けられている弁座部材の外周面（弁ポートと同心）に嵌合することによって雌ねじ部材の弁ハウジングに対する取付位置が規定されることで、ステムガイド孔と弁ポートとの同心性が保証される。

これにより、ステムガイド孔と弁ポートと雌ねじ部材（雌ねじ部）の３要素の同心性が、難しい切削加工や組み付けを伴うことなく、容易に確保され、電動式コントロールバルブとしての安定した性能を得ることができる。

この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を、図１、図２を参照して説明する。

図１に示されているように、電動式コントロールバルブは弁ハウジング１１を有する。弁ハウジング１１は、ステンレス鋼等の深絞りプレス品であり、カップ状をなして弁室１６を画定する。

弁ハウジング１１の底部中央には外方に突出した円筒部１２があり、円筒部１２には下継手１３がろう付け等によって固定装着されている。弁ハウジング１１の側周部には孔１４が開口しており、孔１４に挿入された状態で横継手１５がろう付け等によって固定装着されている。なお、弁ハウジング１１がステンレス鋼製で、下継手１３、横継手１５が銅管製であれば、フラックスを使用することなく、ろう付けすることができる。

弁ハウジング１１の円筒部１２には弁座部材１７がろう付け等によって固定装着されている。弁座部材１７は、切削加工品であり、弁ポート１８を有する。弁座部材１７は弁室１６内に突出しており、弁室１６内に位置する外周面１７Ａを有する。弁座部材１７の外周面１７Ａは弁ポート１８と同心に加工されており、この外周面１７Ａが同心基準になる。

弁室１６内には雌ねじ部材１９が配置されている。雌ねじ部材１９は、切削加工品あるいは樹脂成型品であり、雌ねじ部２０と、雌ねじ部２０と同心で、後述するニードル弁体３０のステム部３２が軸線方向に移動可能に嵌合するステムガイド孔２１とを有し、ステムガイド孔２１を含むステムガイド部２２を一体形成されている。

雌ねじ部材１９は、位置決め嵌合用の円筒部２３を有している。円筒部２３の内周面２３Ａは雌ねじ部２０およびステムガイド孔２１と同心になっている。

雌ねじ部材１９は、円筒部２３の内周面２３Ａをもって弁座部材１７の外周面１７Ａに嵌合し、この嵌合によって弁ハウジング１１に対する取付位置（径方向の取付位置）を規定されている。円筒部２３の内周面２３Ａと弁座部材１７の外周面１７Ａとの嵌合は、圧入、しぼり嵌合、微小クリアランスを有する嵌合の何れでもよい。

雌ねじ部材１９の円筒部２３には、弁室１６側と弁座部材１７側とを連通を行う流路開口２４が形成されている。

弁ハウジング１１には雌ねじ部材１９のための固定金具２５が溶接等によって固定装着されている。固定金具２５は、プレス成形品であり、回り止め係合片２６を有する。図２に示されているように、回り止め係合片２６は雌ねじ部材１９のフランジ部２７の上面に形成された回り止め係合凹部２８に係合している。これにより、固定金具２５は、雌ねじ部材１９の抜け止めを兼ねて、雌ねじ部１９の回り止めを行う。

図１に示されているように、ニードル弁体３０は、丸棒状で、先端に、弁ポート１８内に進入可能な計量部３１を有する。ニードル弁体３０は、先端側（下側）から、順に、ステム部３２、雄ねじ部３３、ロータ軸部３４を一体に有する。

ニードル弁体３０の雄ねじ部３３は雌ねじ部材１９の雌ねじ部２０にねじ係合している。このねじ係合により、ニードル弁体３０は、回転駆動されることにより、軸線方向（上下方向）に移動し、計量部３１をもって弁ポート１９の実効開口面積を増減し、流量制御を定量的に行う。

ニードル弁体３０のステム部３２は雌ねじ部材１９のステムガイド孔２１に軸線方向に移動可能に嵌合する。この嵌合により、ニードル弁体３０の径方向の位置決めが高精度に行われる。

弁ハウジング１１の上部にはステッピングモータ４０が取り付けられている。ステッピングモータ４０は、弁ハウジング１１の上部開口縁部２９に溶接等によって気密に固着されているキャン状のロータケース４１と、ロータケース４１内に軸線方向に移動可能且つ回転可能に設けられたロータ４２と、ロータケース４１の外周に固定装着されたステータコイルユニット４３とを有する。ステータコイルユニット４３は、詳細構造の図示を省略しているが、ステータコイルや磁極歯等を有する通常構成のものである。

ロータ４２は外周面部を多極着磁され、外周面部が多極着磁部４４になっている。ロータ４２の中心部にはボス部材４５が一体に設けられている。ボス部材４５は中心孔４６を有し、中心孔４６にニードル弁体３０のロータ軸部３４が貫通挿入されている。

ロータ軸部３４は上端部３４Ａにて回転受け金具４７によってボス部材４５ならびにロータ４２にトルク伝達関係に接続されている。これにより、ニードル弁体３０はステッピングモータ４０のロータ４２によって回転駆動される。

ボス部材４５の下底部には、圧縮コイルばね４８、ばね受け具４９によって可動側ストッパ部材５０が押し付けられていている。可動側ストッパ部材５０は、ボス部材４５の下底部に形成された回転受け部５１に係合し、ボス部材４５と共に回転移動する。弁ハウジング１１側には固定側ストッパ片５２が固定装着されている。可動側ストッパ部材５０が固定側ストッパ片５２に当接することにより、ロータ４２の回転止め作用が得られる。

上述したように、この実施形態による電動式コントロールバルブは、雌ねじ部材１９が雌ねじ部２０とステムガイド孔２１とを一体に有し、雌ねじ部材１９がステムガイド部材を兼ねているから、つまり、雌ねじ部材１９とステムガイド部材とが一体になっているので、部品単体で、雌ねじ部２０とステムガイド孔２１とについて高レベルの同心性が得られる。

その上で、ステムガイド孔２１と同心の雌ねじ部材１９の内周面２３Ａが弁ポート１８と同心の弁座部材１７の外周面１７Ａに嵌合することによって、雌ねじ部材１９の弁ハウジング１１に対する取付位置が規定されることで、ステムガイド孔２１と弁ポート１８と同心性が保証されることになる。

これにより、ステムガイド孔２１と弁ポート１８と雌ねじ部１９の３要素の同心性が、難しい切削加工や組み付けを伴うことなく、容易に、確実に、高精度に得られる。このことにより、電動式コントロールバルブとしての安定した性能を得ることができる。また、同心基準が弁座外径（弁座部材１７の外周面１７Ａ）であるから、弁ハウジング１１の内径寸法公差を大きくでき、弁ハウジング１１の部品加工（深絞りプレス加工）が楽になる。

この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図３を参照して説明する。

この実施形態では、図３（ｂ）に示されているように、弁座部材１７の外周面１７Ａに、回り止め形状として、１面取り部１７Ｂが形成されている。図３（ａ）に示されているように、雌ねじ部材１９の円筒部２３の内周面２３Ａにも、回り止め形状として、１面取り部２３Ｂが形成されている。

弁座部材１７の外周面１７Ａに雌ねじ部材１９の円筒部２３の内周面２３Ａが嵌合することによって１面取り部１７Ｂ、２３Ｂも嵌合する。この嵌合によって雌ねじ部材１９の回転止めが、他の回転受け金具を要することなく行われる。

弁座部材１７の外周面１７Ａと円筒部２３の内周面２３Ａに設ける回り止め形状は、１面取り部１７Ｂ、２３Ｂに限られることはなく、図４（ａ），（ｂ）に示されているように、弁座部材１７の外周面１７Ａと円筒部２３の内周面２３Ａに２面取り部１７Ｃ、２３Ｃが形成されてもよい。また、図５（ａ），（ｂ）に示されているように、回り止め形状として、弁座部材１７の外周面と円筒部２３の内周面を互いに嵌合する六角形部３５、３６としてもよい。

この発明による電動式コントロールバルブのもう一つの実施形態を、図６を参照して説明する。

この実施形態では、図６（ａ）に示されているように、雌ねじ部材１９に、前述の実施形態の円筒部２３（図２参照）に代えて六角形状部３７が形成され、その内側が前述の実施形態と同等の内周面２３Ａになっている。

また、図６（ｂ），（ｃ）に示されているように、弁ハウジング１１の底部の弁座部材１７の配置部の周りに、回り止め係合形状部として、雌ねじ部材１９の六角形状部３７が嵌合する六角形状凹部３８が形成されている。

そして、雌ねじ部材１９の六角形状部３７が弁ハウジング１１の六角形状凹部３８に嵌合することにより、雌ねじ部材１９の回転止めが、他の回転受け金具を要することなく行われる。

なお、ねじ部材１９の六角形状部３７と弁ハウジング１１の六角形状凹部３８の嵌合は、雌ねじ部材１９の内周面２３Ａと弁座部材１７の外周面１７Ａとの嵌合による同心組立に影響を及ぼさないものにする。

この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を示す縦断面図である。本実施形態による電動式コントロールバルブの要部の分解斜視図である。（ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の雌ねじ部材の底面を示す図、（ｂ）は同じくそれの弁座部材の上面を示す図である。（ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の雌ねじ部材の底面を示す図、（ｂ）は同じくそれの弁座部材の上面を示す図である。（ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態の雌ねじ部材の底面を示す図、（ｂ）は同じくそれの弁座部材の上面を示す図である。（ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブのもう一つの実施形態の雌ねじ部材の底面を示す図、（ｂ）は同じくそれの弁室底部を示す図、（ｃ）は弁ハウジングの部分的な断面部である。

符号の説明

１１弁ハウジング
１２円筒部
１３下継手
１４孔
１５横継手
１６弁室
１７弁座部材
１７Ａ外周面
１７Ｂ、２３Ｂ１面取り部
１７Ｃ、２３Ｃ２面取り部
１８弁ポート
１９雌ねじ部材
２０雌ねじ部
２１ステムガイド孔
２２ステムガイド部
２３円筒部
２３Ａ内周面
２４流路開口
２５固定金具
２６回り止め係合片
２７フランジ部
２８回り止め係合凹部
２９上部開口縁部２９
３０ニードル弁体
３１計量部
３２ステム部
３３雄ねじ部
３４Ａ上端部
３５、３６六角形部
３７六角形状部
３８六角形状凹部
４０ステッピングモータ
４１ロータケース
４２ロータ
４３ステータコイルユニット
４４多極着磁部
４５ボス部材
４６中心孔
４７回転受け金具
４８圧縮コイルばね
４９ばね受け具
５０可動側ストッパ部材
５１回転受け部
５２固定側ストッパ片

Claims

弁ハウジングに、雌ねじ部を有する雌ねじ部材と、弁ポートを有する弁座部材とが固定配置され、前記雌ねじ部にねじ係合する雄ねじ部を有する弁体が電動モータによって回転駆動されることにより、当該弁体が軸線方向に移動し、前記弁ポートの実効開口面積を増減する電動式コントロールバルブにおいて、
前記雌ねじ部材に、前記雌ねじ部と同心で、前記弁体のステム部が軸線方向に移動可能に嵌合するステムガイド孔を有するステムガイド部が一体に形成されており、
前記弁座部材は前記弁ポートと同心の外周面を有し、前記雌ねじ部材は前記ステムガイド孔と同心の内周面を有し、前記雌ねじ部材の前記内周面が前記弁座部材の前記外周面に嵌合し、当該嵌合によって前記雌ねじ部材の前記弁ハウジングに対する取付位置が規定されている電動式コントロールバルブ。
前記弁ハウジングに固定装着されて前記雌ねじ部材に回り止め係合する固定金具を有し、当該固定金具によって前記雌ねじ部材の回転止めが行われている請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
前記雌ねじ部材の前記内周面と前記弁座部材の前記外周面とが回り止め形状になっており、前記雌ねじ部材の前記内周面と前記弁座部材の前記外周面との嵌合によって前記雌ねじ部材の回転止めが行われている請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
前記弁ハウジングに前記雌ねじ部材の外周部が係合する回り止め係合形状部を有し、前記雌ねじ部材の外周部が前記回り止め係合形状部に係合することによって前記雌ねじ部材の回転止めが行われている請求項１記載の電動式コントロールバルブ。