JP2008249148A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの金型がスライドを不要にできるため構造を簡単にでき、多数個取りが可能な電動弁を提供することにある。さらに、流体入出管を保持する２つの腕部を有する回り止め部材は構成が簡単で、製造、取付けが容易でコストダウンを達成できる電動弁を提供することにある。
【解決手段】弁室内の弁座に接離する弁体により流体の通過流量を調整する弁本体と、該弁本体に固着され前記弁体を接離させるロータを内蔵するキャンと、該キャンに外嵌され前記ロータを回転駆動するステータとを備え、弁本体は垂直方向、水平方向に延出する流体入出管を有し、前記ステータは前記キャンが嵌合する嵌合穴を有するとともに、水平方向に延出する前記流体入出管を保持する２つの腕部を有する回り止め部材が固定してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に、ステータに電源を供給するリード端子部分での封止を確実に行える電動弁に関する。

従来、この種の空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁は、冷媒等の流体の流量を調整する機器であり、通常、弁室および弁座を備えた弁本体と、鍔状部を介して前記弁本体の上部に固着された有底円筒状のキャンとを備えており、該キャンの内側にはロータが内蔵され、前記キャンの外部には中央部に挿通孔を有するステータが外嵌されているものである。

図６は前記したような従来の電動弁１の縦断面図を示しており、弁本体２は弁室２ｃと、ガイドブッシュ固定部２ｄと、キャン固着部２ｅとを備え、弁室２ｃには冷媒等の流体が出入する流体入出管２ａ、２ｂが設けられるとともに、その内部には弁軸３の先端に形成された弁体３ａであるニードル弁が接離する弁座２ｆが配設されている。

前記ガイドブッシュ固定部２ｄは、弁室の上方に位置し、弁本体２とガイドブッシュ４とを固定する。該ガイドブッシュ４の内周には雌ねじ部４ａが形成され、該雌ねじ部４ａには弁軸ホルダ５の外周に形成された雄ねじ部５ａが螺合され、雌ねじ部と雄ねじ部とによりねじ送り機構が構成されている。そして、この弁軸ホルダ５内には、下端部に弁体３ａを形成している弁軸３が摺動可能に嵌挿されており、該弁軸３は弁軸ホルダ内５に縮装された圧縮コイルばね３ｂによって常時下方に付勢されている。

キャン固着部２ｅは弁本体２の上端に位置し、内周面をかしめ固定されるとともに下端面を溶接により接合されているリング状金属板で構成され、その外周部にてキャン６の鍔状部と溶接され弁本体２にキャン６を固定している。弁軸３とロータ７との結合は、弁軸３に弁軸ホルダ５とスリーブ等の一体成形物５ａを外嵌させるとともに、これを永久磁石付きのロータ７に内嵌させることによって行われている。弁軸３の上端にはプッシュナット３ｃが圧入固定され、その鍔部が弁軸３に若干の上下動を許容してロータ７に結合している。また、弁軸３およびロータ７の上方移動の最上限は、ロータ７の上部に設けられているばね７ｂとキャン６の内面との接触によって行われる。弁軸ホルダ５に固定される下ストッパ４ｂとスリーブ５ａに形成される上ストッパ５ｂとによりストッパ機構が構成される。

キャン６の内部にはロータ７が内蔵され、キャン６の外部にはステータ８が外嵌されている。ステータ８の内部には上下にステータコイル８ａおよびヨーク８ｂが格納されており、ステータコイル８ａはリード線８ｃおよびステータ８の外周に設けられたコネクタ８ｄを通じて通電される。ステータコイル８ａの通電によりヨーク８ｂが励磁されてロータ７を回転させ、ねじ送り機構により弁軸ホルダ５と弁軸３を摺動させることにより弁体３ａを開閉作動させて冷媒の流量の調整を行っている。ステータ８にはコネクタのカバー８ｅが溶着されている。

ステータ８の下方に金属製のリング状の取付板９を固定し、この取付板９と一体に形成された回り止め片９ａを、弁本体２から水平方向に突出する流体流出管２ａに係合させるとともに、弁本体２とキャン６とのリング状溶接部の一辺に係合孔９ｂを係合させ、リング状溶接部の他辺には取付板９と一体に形成された押圧片９ｃを押圧させてステータ８を固定している。

ところで、前記電動弁１では、ステータ８に溶着されているコネクタのカバー８ｅは、ステータ８に容易に溶着できることが望まれると共に、コネクタとステータコイルとの電気的接続を安定させるため、溶着状態が安定していることが望まれる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ステータにコネクタカバーを容易に溶着でき、しかも溶着状態が安定しており、コネクタからステータコイルへの通電を安定して行える電動弁を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、弁室及び弁座を備える弁本体と、前記弁座に接離して流体の通過流量を調整する弁体と、前記弁本体に固着されるキャンと、該キャンに内蔵され前記弁体を接離させるロータと、前記キャンに外嵌され前記ロータを回転駆動するステータとを備え、前記ステータには、リード端子が配設され、該リード端子に接続されるコネクタを覆うカバーには平坦部が形成され、前記平坦部を押圧して前記カバーを前記ステータに溶着することを特徴とする。

本発明に係る電動弁の具体的態様としては、前記カバーは、前記平坦部の反対面にエッジ部が形成され、該エッジ部を前記ステータに対接させ、前記平坦部に超音波ウェルダのホーン部分を対接させて該エッジ部を前記ステータに押圧して前記カバーを前記ステータに溶着することを特徴としている。

また、本発明に係る電動弁の他の具体的態様としては、前記カバーは、前記コネクタを覆う空間が確保され、該空間に充填材を充填して前記コネクタと前記リード端子との接続部分を密封することを特徴としている。

このように構成された本発明の電動弁では、ステータのリード端子を覆うカバーに平坦部を形成し、この平坦部に例えば超音波ウェルダのホーンを押圧することにより、カバーをステータに容易に確実に溶着することができる。

また、平坦部に超音波ウェルダのホーン部分を対接させ、エッジ部をステータに押圧しすることにより、エッジ部と対接するステータ部分が溶融し、エッジ部がステータに溶けこむようにしてカバーはステータに確実に溶着される。

ステータのリード端子を覆うカバーのコネクタを覆う空間にシリコーン樹脂等の充填材を充填し、コネクタとリード端子との接続部分を密封することにより、電気的な接続安定性を高めることができる。

本発明の電動弁は、ステータのリード端子およびコネクタを覆うカバーを、容易に確実に溶着することができる。また、カバーのエッジ部がステータに溶け込んで溶着を確実にすることができる。さらに、コネクタとリード端子の接続部分の電気的な接続安定性を高めることができる。

以下、本発明に係る電動弁の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る電動弁の一実施形態の縦断面図、図２は図１の回り止め部材の斜視図である。電動弁１０は、弁室２１内の弁座２２に接離する弁体２３により冷媒の通過流量を調整する弁本体２０と、弁本体２０に固着され弁体２３を接離させるロータ３０を内蔵するキャン４０と、キャン４０に外嵌されロータ３０を回転駆動するステータ５０とを備えている。ロータ３０とステータ５０によりステッピングモータを構成している。

キャン４０はステンレス等の非磁性の金属から形成される有底円筒状をしており、弁本体２０の上部に固着されたステンレス製の鍔状板４１に溶接等により固着され、内部は気密状態に保たれている。ステータ５０は磁性材より構成されるヨーク５１と、このヨーク５１にボビン５２を介して巻回される上下のステータコイル５３、５３とから構成され、キャン４０に外嵌する嵌合穴５０ａが形成されている。

ニードル弁から構成される弁体２３は黄銅製の弁軸２４の下端に形成されている。弁体２３を弁座２２に接離させる駆動機構は、弁本体２０よりロータ３０方向に延出して固定され固定ねじ部２５が形成される筒状のガイドブッシュ２６と、該ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５に螺合する移動ねじ部３１を有する弁軸ホルダ３２とから構成されるねじ送り機構であり、前記ねじ送り機構をロータ３０内の軸方向全長の略中央部に配置している。

このため、従来の電動弁のようにロータの下方にねじ送り機構が位置するものと比較すると、軸方向の長さを大幅に低減することができ、キャン４０の小型化を図ることができる。固定ねじ部２５はガイドブッシュ２６の外周に雄ねじで構成され、移動ねじ部３１は弁軸ホルダ３２の内周に雌ねじで構成されている。なお、ガイドブッシュ２６および弁軸ホルダ３２は、ともに黄銅製の円筒状材から形成されている。

弁軸ホルダ３２はガイドブッシュ２６の外側に位置する下方開口の円筒状をしており、前記のように内面に移動ねじ部３１を形成してあり、弁軸ホルダ３２に中心の弁軸２４の上部縮径部が嵌合してプッシュナット３３により連結されている。弁体２３を下端に形成した弁軸２４は黄銅より構成され、弁軸ホルダ３２の中心に上下動可能に嵌挿されており、弁軸ホルダ３２内に縮装された圧縮コイルばね３４によって常時下方に付勢されている。弁軸ホルダ３２の側面には弁室２１とキャン４０内の均圧を図る均圧孔３２ａが形成してある。

弁軸２４の上端に圧入固定されたプッシュナット３３の外周に円筒状の圧縮コイルばねで構成される復帰ばね３５を取付け、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１との螺合が外れたときに、復帰ばね３５がキャン４０の内面に当接して固定ねじ部２５と移動ねじ部３１との螺合を復帰させるように付勢する。復帰ばね３５はプッシュナット３３の外周に緩く嵌合して載置した状態で取付けてもよく、またプッシュナットの外周に弾接するように取付けてもよい。

弁本体２０は黄銅等の金属から構成され、キャン４０との接合は、キャンに溶接等により固着された鍔状板４１の段差部にキャンの端部を突き合わせ溶接することにより行っている。なお、突き合わせ溶接に限らず、キャン４０の端部を外周に平坦に折り曲げて鍔状部として形成し、この鍔状部と鍔状板４１とをいわゆる拝み溶接により固定するようにしてもよい。

弁軸ホルダ３２とロータ３０とは支持リング３６を介して結合されており、支持リング３６は本実施形態ではロータ３０の成形時にインサートされた黄銅製の金属リングで構成されている。支持リング３６の内周孔部に弁軸ホルダ３２の上部突部が嵌合し、上部突部の外周をかしめ固定してロータ３０、支持リング３６および弁軸ホルダ３２を結合している。弁本体２０、弁軸２４、ガイドブッシュ２６、弁軸ホルダ３２、支持リング３６は、前記したように全て黄銅より構成し、リサイクルを考慮した構成としている。

ガイドブッシュ２６にはストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）２７が固着されており、下ストッパ体２７はリング状のプラスチックより構成され、上方に板状の下ストッパ片２７ａが突設されている。また、弁軸ホルダ３２にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）３７が固着されており、上ストッパ体３７もリング状のプラスチックより構成され、下方に向けて板状の上ストッパ片３７ａが突設され前記した下ストッパ片２７ａと係合可能である。

下ストッパ体２７はガイドブッシュ２６の外周に形成された螺旋溝部分２６ａに射出成形により固着され、上ストッパ体３７は弁軸ホルダ３２の外周に形成された螺旋溝３２ｂ部分に射出成形により固着されている。なお、下ストッパ体２７、上ストッパ体３７の固着は射出成形に限らず、接着や圧入等により固着してもよいのは勿論である。

ステータ５０から、ステータコイル５３、５３に接続された複数のリード端子５４が突出しており、このリード端子に複数のリード線５５が接続されたコネクタ５６が連結されている。そして、コネクタ５６を覆うカバー５７がステータ５０に溶着され、カバー５７内はシリコーン樹脂等の充填材５８で充填されている。

カバー５７はプラスチックから構成され、図５に示されるように上面部５７ａ、両側面部５７ｂ、５７ｃおよび平面部５７ｄより形成され、コネクタ５６を覆う内部空間が確保されている。そして、ステータ５０に接合する上面部および両側面部の接合面にはエッジ部５７ｅが形成され、エッジ部の反対面は平坦部５７ｆが形成されている。

ステータ５０は中心に下面開口の嵌合穴５０ａを有し、この嵌合穴にキャン４０が嵌合し、ステータ５０の下面に溶着された回り止め部材５９により弁本体２０およびキャン４０に固定される。回り止め部材５９は本実施形態ではステンレススチール等の弾性を有する金属板から構成され、取付け孔６０ａを形成した水平方向の基部６０と、この基部より下方に延出する２つの腕部６１、６１を有するとともに、基部６０より上方に延出する位置決め部６２が形成されている。

２つの腕部６１、６１は基部６０より延出される平行部とその下方に連続する湾曲部とを有し、湾曲部は水平方向の流体入出管２０ｂの管径と同等の曲率半径で形成されている。度決め部６２は半円形状に上方に屈曲されたものであり、ステータ５０の角部に係合することにより突部５０ｂに対して回り止め部材５９が回転するのを防止している。回り止め部材５９は取付け孔６０ａにステータ５０の突部５０ｂを挿入して超音波ウェルダ等により押し潰すことにより固定される。

前記の如く構成された本実施形態の電動弁によれば、ステータ５０はその嵌合穴にキャン４０を嵌合させて弁本体２０方向に押し込むことにより、回り止め部材５９の２つの腕部６１、６１が水平方向の流体流出管２０ｂを保持し、ステータ５０は弁本体２０およびキャン４０に極めて容易に、しかも確実に固定される。回り止め部材５９は小型で形状が単純であるため、製造が容易となりコストを低減でき、ステータ５０への固定も容易に行える。

図３を参照して回り止め部材の他の実施形態を説明する。図３は回り止め部材の他の実施形態の斜視図である。この実施形態の回り止め部材６５は、水平方向の基部６６が略リング状をしており、リング状の基部６６には４つの取付け孔６６ａが穿設されている。そして、基部６６から延出する２つの腕部６７、６７は前記の実施形態と同様に平行部と湾曲部とで構成されており、基部６６は４つの取付け孔６６ａにてステータに固定されるため、回転防止の位置決め部は形成されていない。

つぎに図４を参照して回り止め部材の他の固定構造について説明する。図４（ａ）は第１の固定構造を示す固定前と固定後の要部断面図、（ｂ）は第２の固定構造を示す固定前と固定後の要部断面図、（ｃ）は第３の固定構造を示す固定前と固定後の要部断面図である。図４（ａ）において、回り止め部材５９の取付け孔６０ａにステータの突部５０ｂを挿入し、突部の突出部分を例えば超音波ウェルダにより押し潰して、回り止め部材５９をステータ５０に固定している。

図４（ｂ）において、ステータ５０には回り止め部材５９の取付け孔６０ａに対応して穴部５０ｃが形成され、該穴部にローレット加工等により外周に凹凸部７０ａを形成し鍔部７０ｂを有する止め部材７０を埋め込み固定する。この止め部材７０の外径は穴部５０ｃの内径より若干大きく設定され、超音波をかけた状態でステータの穴部５０ｃに押し込まれ、外周の凹凸部７０ａがステータの樹脂に埋め込まれた状態で固定される。

なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す固定構造においては、ステータをモールドする樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましい。

図４（ｃ）において、ステータ５０には取付け孔６０ａに対応して穴部５０ｄが形成され、該穴部には雌ねじが形成されている。止めねじ７１をステータの穴部５０ｄに挿入して雌ねじに螺合させることにより回り止め部材５９をステータ５０に固定することができる。なお、止めねじ７１はセルフタッピングねじを使用し、雌ねじを形成していない穴部に直接ねじ込むようにしてもよい。図４に示した回り止め部材５９の各固定構造によれば、回り止め部材５９をステータ５０に極めて容易に、しかも確実に固定することができる。

ステータ５０にはリード端子５４が配設され、該リード端子５４に接続されるコネクタ５６を覆うカバー５７には平坦部５７ｆが形成されている。ステータ５０にカバー５７を溶着するときは、接合面のエッジ部５７ｅをステータ５０に対接させ、超音波ウェルダのホーン部分を平坦部５７ｆに対接させてステータ方向に押圧する。

これによりエッジ部５７ｅと対接するステータ部分が溶融し、エッジ部５７ｅがステータ５０に溶けこむようにしてカバー５７はステータ５０に確実に溶着される。また、超音波ウェルダのホーン部分は上面部と両側面部に連続する接合面に沿う平坦部５７ｆを押圧できるので、溶着は全周を容易に、確実に行うことができる。このあと、カバー５７とステータ５０との間の空間にシリコーン樹脂等の充填材５８で充填し、コネクタ５６とリード端子５４との接続部分は密封してもよい。しかも、カバー５７には、図５（ｃ）に示す如く、凸部５７ｇ、５７ｈが形成されており、リード端子５４の抜け防止用のストッパとして作用している。

本発明に係る電動弁の一実施形態の縦断面図。 図１の回り止め部材の斜視図。 回り止め部材の他の実施形態の斜視図。 （ａ）は回り止め部材の第１の固定構造を示す固定前と固定後の要部断面図、（ｂ）は回り止め部材の第２の固定構造を示す固定前と固定後の要部断面図、（ｃ）は回り止め部材の第３の固定構造を示す固定前と固定後の要部断面図。 （ａ）はカバーの断面図、（ｂ）カバーの正面図、（ｃ）はカバーの底面図、（ｄ）はエッジ部の拡大断面図。 従来の電動弁の縦断面図。

符号の説明

１０：電動弁、２０：弁本体、２０ａ、２０ｂ：流体入出管、２１：弁室、２２：弁座、２３：弁体、３０：ロータ、４０：キャン、５０：ステータ、５０ａ：嵌合穴、５０ｂ：突部、５０ｃ、５０ｄ：穴部、５４：リード端子、５６：コネクタ、５７：カバー、５７ｅ：エッジ部、５７ｆ：平坦部、５９、６５：回り止め部材、６０ａ、６６ａ：取付け孔、６１、６７：２つの腕部、７０：止め部材、７０ａ：凹凸部、７０ｂ：鍔部、７１：止めねじ

Claims (6)

1. 弁室内の弁座に接離する弁体により流体の通過流量を調整する弁本体と、該弁本体に固着され前記弁体を接離させるロータを内蔵するキャンと、該キャンに外嵌され前記ロータを回転駆動するステータとを備えた電動弁において、
   弁本体は、流体入出管を有すると共に、前記ステータは、前記キャンに嵌合する嵌合穴を有し、前記ステータの下部には、水平方向に延出する前記流体入出管に係合する２つの腕部を有する回り止め部材が固定されていることを特徴とする電動弁。
2. 前記回り止め部材には、取付け孔が穿設され、前記ステータの下部には、前記取付け孔に挿入される突部が突設され、前記取付け孔に突部を挿入してから該突部を押し潰して、前記ステータに前記回り止め部材を固定することを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記ステータには前記取付け孔に対応して穴部が形成され、該穴部に外周に凹凸部を形成した鍔部付き止め部材を埋め込み、該鍔部付き止め部材により前記ステータに前記回り止め部材を固定することを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
4. 前記ステータには前記取付け孔に対応して穴部が形成され、該穴部に止めねじを挿入して前記回り止め部材を固定することを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
5. 前記止めねじはセルフタッピングねじであることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
6. 前記ステータには、リード端子が配設され、該リード端子に接続されるコネクタを覆うカバーには平坦部が形成され、前記平坦部を押圧して前記カバーを前記ステータに溶着することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動弁。

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