JP2009264530A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁室の大容量化又は弁口径（弁体）の大径化が求められる電動弁を低コストにて提供する。
【解決手段】弁座１２を有する弁室１７２を形成する弁本体１７０と、弁本体１７０に固着される円筒圧力容器であるキャン３０と、弁本体１７０とキャン３０の間に固着されるフランジ部材２４と、キャン３０の外側に嵌装されるステッピングモータのステータ部材４０と、キャン３０の内側に回転自在に装備されるロータ部材５０と、ロータ部材５０と結合しロータ部材５０の回転により回転する雄ねじ部１０２を有する雄ねじ部材１００と、雄ねじ部１０２と螺合する雌ねじ部８２を有する雌ねじ部材８０と、フランジ部材２４を貫く連結部材６０と、雌ねじ部材８０と連結部材６０を介して連結され弁座１２と離接する弁部１１２を有する弁体１１０と、フランジ部材２４に支持され雌ねじ部材８０及び弁体１１０を内側からガイドするガイド部材１２４とを備える。
【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関し、特には、弁室の大容量化又は弁体（弁口径）の大径化を図るのに好適な電動弁に関する。

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、弁室を備えた弁本体と、前記弁本体の上部に固着された有底円筒状の圧力容器である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。

特許文献１には、ロータと一体化した雄ねじが形成されたシャフトと、上部に雄ねじと螺合する雌ねじと下部にニードル弁を有しこれらが一体化して形成される弁体と、上部に前記弁体を外側から上下方向の動きを支持するための弁体支持部と下部に弁座を有する弁本体とを備えた電動弁が記載されている。この電動弁においては、雄ねじは上下方向の動きを規制されており、また、雄ねじと螺合する雌ネジは回転方向の動きを規制されているため、ロータが回転すると、ロータと一体化したシャフトが回転し、シャフトの雄ねじが回転することにより、弁体が上下動して、ニードル弁を弁座から接離させる構成となっている。このとき弁体の外側は弁本体に有する弁体支持部によって支持され上下方向の動きをガイドしている。
特開２０００−３４６２２５号公報

しかし、特許文献１に記載の発明は、弁体を外側からガイドしているため、ニードル弁の大きさは弁体の外側のガイド面の大きさによって規制される。さらに、ガイド面の精度を考えれば、弁本体及び弁体を切削加工する必要があり、大きさが限られ、コスト高となってしまう。

上記課題に鑑みて、本発明の主たる目的は、弁室の大容量化又は弁体（弁口径）の大径化を図るのに好適な電動弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、かかる電動弁を低コストにて提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電動弁は、弁座を有する弁室を形成する弁本体と、該弁本体に固着される円筒圧力容器であるキャンと、前記弁本体とキャンの間に固着されるフランジ部材と、キャンの外側に嵌装されるステッピングモータのステータ部材と、キャンの内側に回転自在に装備されるロータ部材と、該ロータ部材と結合しロータ部材の回転により回転する雄ねじ部を有する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有する雌ねじ部材と、前記フランジ部材を貫く連結部材と、前記雌ねじ部材と前記連結部材を介して連結され前記弁座と接離する弁部を有する弁体と、前記フランジ部材に支持され前記雌ねじ部材及び前記弁体を内側からガイドするガイド部材とを備えたことを特徴とする。

さらに本発明の電動弁は、前記ガイド部材は上ガイド部と下ガイド部を有し、前記雌ねじ部材はガイド部材側に円筒部を有し、前記弁体は前記ガイド部材側に有底のガイド穴を有し、前記上ガイド部の外周部が前記円筒部の内周部と摺接し、前記下ガイド部の外周部が前記ガイド穴の内周部と摺接することを特徴とする。
さらに本発明の電動弁は、前記ガイド部材の上ガイド部と下ガイド部の間には段部を有し、該段部が前記フランジ部材に当接して前記ガイド部材が前記フランジ部材の孔に固定されていることを特徴とする。
さらに本発明の電動弁は、前記弁本体は、プレス加工により形成してあることを特徴とする。
さらに本発明の電動弁は、前記雌ねじ部材の外周部にストッパ装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、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おいて、弁室の大容量化又は弁体（弁口径）の大径化を図ることが容易であり、またかかる電動弁を低コストで提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明の電動弁の閉弁時における断面図である。図２は、本発明の電動弁の開弁時における断面図である。本発明の電動弁１は、キャン３０、弁本体１７０、フランジ部材２４、弁座部材１０、第一のパイプ２０、第二のパイプ２２、ステータ部材４０、ロータ部材５０、ブッシュ９０、雄ねじ部材１００、雌ねじ部材８０、連結部材６０、弁体１１０、ガイド部材１２０、螺線ガイド部材１４０、スライダ部材１５０、コイルバネ１３０、受け部材１６０を有する。

電動弁１は、上部に有底円筒状の圧力容器であるキャン３０を備えて、キャン３０の内側にはロータ部材５０が内蔵され、外部には中央部に挿通孔を有するステッピングモータのステータ部材４０が外嵌されている。

ロータ部材５０は、ブッシュ９０を介して雄ねじ部材１００と一体に結合される。雄ねじ部材１００は上部が棒状のシャフト部１０１であり、下部に雄ねじ部１０２を有している。さらに、雄ねじ部１０２より下部先端には、棒状の端部が半球状となっている先端部１０３を有している。

ブッシュ９０の上部端部には、コイルバネ１３０の下端が当接し、コイルバネ１３０の途中まで、雄ねじ部材１００のシャフト部１０１がコイルバネ１３０の内部に挿入しコイルバネ１３０を支持している。さらにコイルバネ１３０の上端は有底の受け部材１６０の底部に当接されている。コイルバネ１３０は、弁体１１０が下からの圧力を受けた場合にその圧力をおさえる役割を果たしている。

受け部材１６０は、周壁１６２を有する有底の部材であり、受け部材１６０の底部中央には突起部１６１を有している。コイルバネ１３０は周壁１６２の内部に挿入されており、これにより、コイルバネ１３０を安定的に支えている。突起部１６１はキャン３０の底部に有する突起部に当接している。この構成により、受け部材１６０は、所定の位置からずれにくくなり、さらに、回転による摩擦を軽減している。

雌ねじ部材８０は、上部に雌ねじ部８２を有し、下部に円筒部８４を有している。雌ねじ部８２は、雄ねじ部材１００の雄ねじ部１０２と螺合しており、雄ねじ部材１００が回転すると雌ねじ部材８０が上下動する構成となっている。そして、雌ねじ部材８０は、少なくとも円筒部８４の内径より外側にフランジ部材２４を貫き弁体１１０に連結される連結部材６０の連結プレート６１と結合している。

弁体１１０は、下部に弁部１１２を有し、上部に有底のガイド穴１１４を有する。そして、ガイド穴１１４より外側で連結部材６０の連結プレート６２と結合している。これにより、雌ねじ部材８０が上下動すると、弁体１１０もあわせて上下動する構成となっている。

連結部材６０は、この実施形態では、２枚の連結プレート６１、６２と両者を連結する複数の連結シャフト６３とによって構成される。連結部材６０は、雌ねじ部材８０と弁体１１０をフランジ部材２４を貫いて連結する構成であればよい。連結部材６０は、フランジ部材２４に有する孔を貫いているため、雌ねじ部材８０が、雄ねじ部材１００と合わせて回転してしまわないように、回転止めとしての役割も果たしている。

ガイド部材１２０は、上ガイド部１２２と段部１２６を介して縮径した下ガイド部１２４を有し、上ガイド部１２２の上端には、凹部１２８を有している。ガイド部材１２０は、フランジ部材２４に対して支持されている構成となっている。例えば、下ガイド部１２４を、段部１２６が当接するまで、フランジ部材２４に有する孔に、例えば圧入等により固定して組み付けられている。そして、上ガイド部１２２の外周部は、雌ねじ部材８０の円筒部８４の内周部に摺接しており、雌ねじ部材８０の上下方向の動きをガイドしている。一方、下ガイド部１２４の外周部は、弁体１１０のガイド穴１１４の内周部に摺接しており、弁体１１０上下方向の動きをガイドしている。また、ガイド部材１２０上端の凹部１２８には、雄ねじ部材１００の先端部１０３が嵌合しており、雄ねじ部材１００の回動を安定的に支える構成となっている。なお、上記フランジ部材２４へのガイド部材１２０の固定に際してリング部材とガイド部材１２０にて挟み込むようにして当該リング部材の中央孔に固定してもよい。

弁本体１７０は、コップ形状であり、側面と底面に孔を有している。この形状は、ステンレス等をプレス加工により成形することが可能である。側面の孔には、第一のパイプ２０が接合され、底面の孔には、弁座部材１０を介して第二のパイプ２２が接続されている。また、弁本体１７０の上部はキャン３０とフランジ部材２４が接合されている。

弁座部材１０は、外周部と内周部にそれぞれ段部を有する円筒形状であり、上面の内周端は弁座１２を形成している。下部の内周には、径が大きくなる段部を有してこの段部に第二のパイプ２２の端部を当接し嵌合した状態で接合されている。一方、外周部の段部は、上部へ向けて縮径する段部であり、弁本体１７０の底面の孔が当接して接合されている。

螺線ガイド部材１４０は、ストッパ装置の構成要素であり、雌ねじ部材８０の外周部に固着される。この螺線ガイド部材１４０は、コイルバネ状である。スライダ部材１５０は、螺線ガイド部材１４０に係合し、ロータ部材５０の回動に応じて、螺線ガイド部材１４０に案内されて軸方向に移動する。これにより、螺線ガイド部材１４０の上端部１４０ａから下端部１４０ｂまでのピッチを、例えば、５ピッチに設定しておけば、ロータ部材５０が６回転する間にスライダ部材１５０が螺線ガイド部材１４０の端部に突き当たり、ロータ部材５０の上限位置と下限位置で回転が規制される。これらの構成は、雌ねじ部材８０が内側からガイドされているため雌ねじ部材８０の外周部に構成可能となっている。

次に、電動弁１の全体の作用について述べる。ステータ部材４０にパルス電流が給電されると、ロータ部材５０は、指令されたパルスに対応して回転運動をする。ロータ部材５０が回転すると、雄ねじ部材１００も回転する。すると、雄ねじ部材１００と螺合する雌ねじ部材８０は雄ねじ部材１００の回転方向に合わせた上下動をし、雌ねじ部材８０と連結部材６０を介して結合している弁体１１０も合わせて上下動する。このとき、雌ねじ部材８０と弁体１１０は、ガイド部材１２０によって内側から上下方向の動きを案内される。また、連結部材６０は回転止めの役割も果たす。さらに、螺線ガイド部材１４０とスライダ部材１５０の構成により弁体の上下方向の動きの範囲を規制できる。

これにより、弁部１１２が弁座１２と適切に離接して弁の開閉を行える。そして、弁体１１０が、ガイド部材１２０により内側から案内されることで、弁体１１０の外側の大きさの制限を受けないため、弁室容量及び弁体１１０自体の大きさを高い自由度をもって大きくできる利点がある。すなわち、弁室の大容量化、弁口径（弁体）の大径化が求められる電動弁に好適な構造を有する。さらに、弁本体１７０が弁体１１０を外側からガイドするための切削加工を必要としないため、弁本体１７０をプレス加工とすることが可能となり、それによってコストを安くし、重量を軽減できる。加えて、雌ねじ部材８０の外周部にストッパ装置を構成可能となる。そのため、開弁点セット作業が容易に行えるようになる。
また、雌ねじ部材８０、雄ねじ部材１００またはガイド部１２０の表面に、例えばＮｉＰ−ＰＴＦＥ等の低摩擦被膜コーティング（メッキ）を施こせば、摩擦負荷を低減することができる。

本発明の電動弁の閉弁時における断面図である。 本発明の電動弁の開弁時における断面図である。

符号の説明

１２ 弁座
２４ フランジ部材
３０ キャン
４０ ステータ部材
５０ ロータ部材
６０ 連結部材
８０ 雌ねじ部材
１００ 雄ねじ部材
１１０ 弁体
１２０ ガイド部材
１２２ 上ガイド部
１２４ 下ガイド部
１２６ 段部
１４０ 螺線ガイド部材
１５０ スライダ部材
１７０ 弁本体

Claims (5)

1. 弁座を有する弁室を形成する弁本体と、該弁本体に固着される円筒圧力容器であるキャンと、前記弁本体とキャンの間に固着されるフランジ部材と、キャンの外側に嵌装されるステッピングモータのステータ部材と、キャンの内側に回転自在に装備されるロータ部材と、該ロータ部材と結合しロータ部材の回転により回転する雄ねじ部を有する雄ねじ部材と、前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有する雌ねじ部材と、前記フランジ部材を貫く連結部材と、前記雌ねじ部材と前記連結部材を介して連結され前記弁座と接離する弁部を有する弁体と、前記フランジ部材に支持され前記雌ねじ部材及び前記弁体を内側からガイドするガイド部材とを備えたことを特徴とする電動弁。
2. 前記ガイド部材は上ガイド部と下ガイド部を有し、前記雌ねじ部材はガイド部材側に円筒部を有し、前記弁体は前記ガイド部材側に有底のガイド穴を有し、前記上ガイド部の外周部が前記円筒部の内周部と摺接し、前記下ガイド部の外周部が前記ガイド穴の内周部と摺接することを特徴とする請求項１に記載の電動弁
3. 前記ガイド部材の上ガイド部と下ガイド部の間には段部を有し、該段部が前記フランジ部材に当接して前記ガイド部材が前記フランジ部材の孔に固定されていることを特徴とする請求項２記載の電動弁。
4. 前記弁本体は、プレス加工により形成してあることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動弁。
5. 前記雌ねじ部材の外周部にストッパ装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動弁。

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