JP2012124987A - 電動弁用ステータ及びそれを用いた電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電動弁のキャンとステータとの間に生じる放電を長期間、確実に抑止する。
【解決手段】弁座１２ａ及び弁室１２を備えた弁本体１４と、弁本体に設けられた複数の流体入出管７、８と、弁本体に回転自在に設けられたロータ１６により回転駆動される弁体１３ａと、ロータ及び弁体を覆うように弁本体に設けられたキャン２１とを備えた電動弁本体に装着される電動弁用ステータ１１において、ヨーク３ａ及びコイル３ｂを覆う樹脂モールド部２と、ヨークの下面の一部３ｃが露出するように、樹脂モールド部の底面に設けられた開口部２ｃと、開口部を介してヨークに接触する凸状部５ｂ、及び複数の流体入出管のうちの一つと係合する係合部５ｅを備えた回り止め部材５とを備え、回り止め部材を樹脂モールド部に装着し、凸状部の周縁が開口部の全周にわたって密着するように樹脂モールド部に固着した。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルシステムにおける冷媒の流量制御等に使用される電動弁用ステータ及びそれを用いた電動弁に関する。

上記電動弁の一例として、特許文献１に記載された電動弁は、ノイズに起因してキャンとステータとの間に生じる放電を抑止し、周辺回路へのノイズによる影響を低減するため、弁室内の弁座に接離する弁体で通過流量を調整する弁本体と、前記弁体を弁座に接離させるロータを内蔵し、前記弁本体に固着されるキャンと、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、ヨークに接触する導電性固定ピンをステータの樹脂モールド部に設け、ステータを弁本体に取り付けられた流体入出管に係合させるための回り止め部材を上記導電性固定ピンにかしめ固定することなどにより弁本体とヨークとを電気的に接続する。

また、上記キャンとステータとの間に生じる放電を抑止する構造として、図５に示す従来のステータ５１においては、まず円筒状の導電性部材である導通バー５４をヨーク５３ａに接触するように樹脂モールド部５２に予めインサート成形しておく。

上記回り止め部材５５は、図６に示すように、板状部５５ａに係合孔５５ｂと位置決め孔５５ｃとを備え、板状部５５ａを挟んで両側に一対の脚部５５ｄが延設される。脚部５５ｄの各々には、流体入出管５７への係合部５５ｅが外側に膨出するように円弧状に形成される。
このように構成された回り止め部材５５の係合孔５５ｂを導通バー５４の先端に挿入すると共に、位置決め孔５５ｃを樹脂モールド部５２の下面から突出する突起に係合させて位置決めし（図５（ｃ））、この状態で導通バー５４の先端をかしめて（図５（ｄ）符号５４ａ）、回り止め部材５５をステータ５１に固定する。

このステータ５１は図示されない弁本体に固着されたキャンに装着されると共に、該弁本体に取り付けられた流体の入出口管の１つに、回り止め部材５５の一対の係合部５５ｅで挟むようにして係合させることにより、ステータ５１が弁本体に対して固定される。

特開２００４−３５３６７９号公報

しかし、上記従来の電動弁においては、キャンとステータ５１との間に生じる放電を抑止することができるものの、ヨーク５３ａと導通バー５４との導通箇所（接触箇所）５８（図５（ｄ））、及び回り止め部材５５と導通バー５４との導通箇所（接触箇所）５９が露出して外気に曝されるため、この部分が錆び易く、錆びの発生により上記放電抑止機能が阻害される虞があるという問題があった。特に、海岸近辺等塩害の発生し易い場所で電動弁を使用する場合にはこの弊害が顕著となる。

そこで、本発明は、上記従来の電動弁における問題点に鑑みてなされたものであって、キャンとステータとの間に生じる放電を長期間にわたって確実に抑止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、電動弁用ステータであって、弁座及び弁室を備えた弁本体と、前記弁室と連通するように前記弁本体に設けられた複数の流体入出管と、前記弁本体に回転自在に設けられたロータと、該ロータにより駆動される弁体と、前記ロータ及び前記弁体を覆うように前記弁本体に設けられたキャンとを備えた電動弁本体に装着される電動弁用ステータにおいて、ヨーク、コイル及びそれらを覆う樹脂モールド部と、前記ヨークの下面の一部が露出するように、前記樹脂モールド部の底面に設けられた開口部と、該開口部を介して前記ヨークに接触する凸状部、及び前記複数の流体入出管のうちの一つと係合する係合部を備えた回り止め部材とを備え、該回り止め部材は、前記樹脂モールド部に装着されることにより、前記凸状部の周縁が前記開口部の全周にわたって密着するように該樹脂モールド部に固着されたことを特徴とする。

そして、本発明によれば、流体入出管に係合する回り止め部材に、ヨークに接触する凸状部を設け、この回り止め部材を樹脂モールド部に装着することで、凸状部の周縁が樹脂モールド部の底面の開口部全周にわたって密着するように固着したため、ヨークと回り止め部材との導通箇所が外気に露出せず、導通箇所が錆び難くなる。そのため、放電抑止機能が阻害される虞が少なく、海岸近辺等塩害の発生し易い場所でも安定して放電抑止機能を長期間にわたって維持することができる。

上記電動弁用ステータにおいて、前記樹脂モールド部は、前記開口部の外周部に一対の壁部を備え、前記回り止め部材は、前記一対の壁部の間に該回り止め部材を配置した状態で、該一対の壁部を溶着することにより、該回り止め部材が前記樹脂モールド部に固着されるように構成することができる。これにより、簡単な構成で容易に回り止め部材を樹脂モールド部に固着することができる。

また、本発明は、電動弁であって、電動弁本体と、上記電動弁用ステータとを備えることを特徴とする。本発明によれば、放電抑止機能が阻害される虞が少なく、海岸近辺や海上等塩害の発生し易い場所でも安定して放電抑止機能を長期間にわたって維持することが可能な電動弁を提供することができる。

以上のように、本発明によれば、電動弁のキャンとステータとの間に生じる放電を長期間にわたって確実に抑止することができる。

本発明にかかる電動弁用ステータを説明するための図であって、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図、（ｄ）は（ｃ）の状態から回り止め部材を樹脂モールド部に溶着した状態を示す一部断面図である。 図１の電動弁用ステータの樹脂モールド部を示す斜視図である。 図１の電動弁用ステータの回り止め部材を示す斜視図であって、（ａ）、（ｂ）は、各々角度が異なる方向から見た場合を示す。 図１乃至図３に示した電動弁用ステータを備える電動弁の一例を示す断面図である。 従来の電動弁のキャンとステータとの間に生じる放電を抑止する構造の一例を示す図であって、（ａ）はステータの底面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線拡大断面図、（ｄ）は（ｃ）の状態から回り止め部材を導通バーにかしめ固定した状態を示す一部断面図である。 図５に示した回り止め部材を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は下面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる電動弁用ステータ１１を示している。この電動弁用ステータ１１は、キャンとステータとの間に生じる放電を抑止する構造として、当該ステータ１１を弁本体（不図示）に連結された流体入出管７に係止するための回り止め部材５とヨーク３ａとを直接接触させる構造を採用している。そして、回り止め部材５とヨーク３ａとの接触部は、後述のように、回り止め部材５と樹脂モールド部２とにより密閉される。

上記回り止め部材５を溶着固定する前の樹脂モールド部２には、図２に示すように、底面に４対の壁部２ａが設けられており、一対の壁部２ａの対向する内面の間隔は、回り止め部材５の板状部５ａの両端部の幅（凸状部５ｂが形成された部分の両端部の幅）とほぼ同一である。

また、樹脂モールド部２は、ヨーク３ａの下面の一部３ｃ（図１（ｃ）、（ｄ）及び図２参照）を露出させるため、各一対の壁部２ａの間に４つの円形開口部２ｃと、各開口部２ｃからステータ２の中心軸側において下側に突出するように設けられた位置決め突起２ｄとを備えている。

すなわち、この実施例においては、一対の壁部２ａ、並びにそれらの間に設けられた円形開口部２ｃ及び位置決め突起２ｄが、４組設けられている。これらの各組のいずれかに回り止め部材５を取り付けることが可能であり、いずれの組に回り止め部材５を取り付けるかは、当該電動弁が設置される場所のレイアウト等により適宜決定される。

なお、一対の壁部２a、並びにそれらの間に設けられる円形開口部２ｃ及び位置決め突起２ｄが何組設けられるかは必要に応じて適宜決定されれば良く、１組から３組のいずれか、あるいは５組以上であっても良い。

回り止め部材５は、図３に示すように、板状部５ａにプレス等の加工により一体成型された球面状の（球面の一部を成すように形成された）凸状部５ｂと、位置決め孔５ｃを備え、板状部５ａを挟んで両側に一対の脚部５ｄが延設される。この凸状部５ｂ及び位置決め孔５ｃの中心間の距離は、ステータ１１の樹脂モールド部２に形成された円形開口部２ｃ及び位置決め突起２ｄの中心間の距離とほぼ一致するようにされている。また球面状の凸状部５ｂの高さは、円形開口部２ｃの深さとほぼ同一か、あるいは若干高くされている。

脚部５ｄの各々には、流体入出管７との係合部５ｅが外側に膨出するように円弧状に形成される。

このような構成の回り止め部材５は、所定の円形開口部２ｃ内に凸状部５ｂを挿入し、かつその位置決め孔５ｃに位置決め突起２ｄを挿入するようにして樹脂モールド部２に位置決めされ（図１（ｃ））、その後、凸状部５ｂの先端が開口部２ｃの底部に露出しているヨーク３ｃに当接しつつ、かつ凸状部５ｂの底部周縁が開口部２ｃの全周に亘って密着するように、一対の壁部２ａを超音波溶着機を用いて溶融し、これにより樹脂モールド部２に対して溶着される（図１（ｄ））。符号２ｂは、溶着により潰れた凸状部を示している。

この溶着により、凸状部５ｂとヨーク３ｃとの接触部は外気から遮断され、密閉される。

上記ステータ１１を備えた電動弁１の一例は、図４に示すように、弁室１２及びこの弁室１２に弁座１２ａを有する弁本体１４と、弁軸１３の下端部に形成され、弁座１２ａに接離する弁体１３ａと、弁本体１４から突出するキャン２１と、キャン２１の外側に配置されるコイル３ｂと、コイル３ｂの通電励磁によって回転するロータ１６と、弁本体１４に固定された雄ねじ管（昇降手段）１７と、ロータ１６と共に回転可能に形成され、雄ねじ管１７とのねじ送り作用で、弁軸１３を介して弁体１３ａを昇降させる弁軸ホルダ１８と、弁軸ホルダ１８と弁軸１３との間に介装され、弁軸１３を介して弁体１３ａを弁座１２ａの方向に付勢するコイルばね１９と、弁軸ホルダ１８とロータ１６の上下方向の相対移動をコイルばね１９と協働して防止するストッパ２７等で構成される。

弁本体１４の側部及び下部には、流体の流出入管７、８が弁室１２に連通するように連結される。弁本体１４内の弁室１２には、弁座１２ａが設けられ、弁座１２ａと弁体１３ａとの隙間により流体の流量が制御される。

有蓋円筒状のキャン２１の下端部は、弁本体１４にかしめ固着された鍔状板２６の段差部に突き合わせ溶接され、キャン２１の内部には、弁体１３ａを上下方向に駆動するロータ１６、雄ねじ管１７、弁軸ホルダ１８、弁軸１３等が配置される。

ロータ１６は、金属磁性粉末と樹脂を混合して円筒状に成形され、弁軸ホルダ１８の外周部と係合して弁軸ホルダ１８と共に回動可能に構成される。また、ストッパ２７と、コイルばね１９とで、ロータ１６と弁軸ホルダ１８とを挟持し、これらの上下方向の相対移動を規制する。

ロータ１６は、キャン２１の外側に配置されたヨーク３ａ、コイル３ｂを有するステータ１１とでステッピングモータを構成し、コイル３ｂへの通電励磁によって回転する。コイル３ｂには、複数のリード端子３２が接続され、これらのリード端子３２には、基板３３を介して複数のリード線３４が接続される。

弁軸ホルダ１８は、雄ねじ管１７の外側に位置する下方開口の円筒形状に樹脂成形され、その内周面に、雄ねじ管１７の雄ねじ部１７ａと螺合する雌ねじ部１８ｂが螺設される。弁軸ホルダ１８には、下部に、雄ねじ管１７に固着された下ストッパ体１５と当接可能に上ストッパ部１８ｃが一体に突設される。

弁軸１３は、その下端部に弁体１３ａを一体に備え、弁軸ホルダ１８の中心に上下動可能に嵌挿される。弁軸１３は、弁軸ホルダ１８内に縮装されたコイルばね１９によって常時下方に付勢される。

雄ねじ管１７は、その外周面に雄ねじ部１７ａが螺設されると共に、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体１５が螺着される。上述のように、下ストッパ体１５は、弁軸ホルダ１８の上ストッパ部１８ｃに当接可能に構成される。

弁軸１３の上端部には、動作時に弁軸１３が上方に移動し過ぎて雄ねじ管１７の雄ねじ部１７ａと弁軸ホルダ１８の雌ねじ部１８ｂとの螺合が外れたときに、キャン２１の天井部に当接して弁軸ホルダ１８を雄ねじ管１７側に付勢する復帰ばね２０が設けられる。

上記構成を有する電動弁１は、コイル３ｂに、リード線３４、基板３３及びリード端子３２を介して一方向の通電を行い励磁すると、ロータ１６が回転し、これに伴い、弁軸ホルダ１８が雄ねじ管１７に対して相対的に回転する。ここで、雄ねじ管１７の下部が弁本体１４に固定されているため、雄ねじ管１７の雄ねじ部１７ａと、弁軸ホルダ１８の雌ねじ部１８ｂとのねじ送り機構により、例えば、弁軸ホルダ１８が下降し、これに伴い弁軸１３が下降し、弁体１３ａが弁座１２ａに当接して電動弁１を閉じる。なお、弁軸ホルダ１８の上ストッパ部１８ｃと下ストッパ体１５とが当接することで、弁体１３ａのさらなる下降を制限する。

次に、コイル３ｂに他方向の通電を行い励磁すると、弁本体１４に固着された雄ねじ管１７に対し、ロータ１６が前記と逆方向に相対的に回転し、前記ねじ送り機構により、弁軸ホルダ１８が上昇し、弁軸１３の下端の弁体１３ａが上方に移動して弁座１２ａから離間して電動弁１を開く。

また、上記電動弁１においては、図１に関して説明したように、凸状部５ｂをステータ１１のヨーク３ａ（３ｃ）に接触させた回り止め部材５を弁本体１４（図４参照）に連結された流体入出管７に装着するため、ノイズに起因してキャン２１とステータ１１との間に生じる放電を抑止し、周辺回路へのノイズの影響を低減することができる。

さらに、樹脂モールド部２で封止されたステータ１１のヨーク３ａに回り止め部材５の凸状部５ｂを接触させた後、凸状部５ｂの下部周縁が開口部２ｃの全周にわたって回り止め部材５に密着するように該回り止め部材５を溶着固定するため、シール部９の存在により、ヨーク３ａと回り止め部材５との導通箇所（接触箇所）６が露出せず外気に触れることがない。そのため、導通箇所６が錆び難く、錆びの発生により放電抑止機能が阻害される虞が少なく、海岸近辺、海上等塩害の発生し易い場所でも安定して放電抑止機能を長期間にわたって維持することができる。

また、上記効果に加え、電動弁１では、図５に示した従来の電動弁５１の導通バー５４を不要としたため、弁軸１３の軸線方向の寸法を小さくすることができ、電動弁の簡略化、小型化を図ることもできる。

さて、前述の説明においては、ヨークの一部３ｃを露出させるための開口部２ｃは円形であり、該ヨーク３ｃに接触し、かつ開口部２ｃの外周に当接せしめる凸状部５ｂは、球面の一部を成すようにされるものとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、該開口部２ｃを楕円やその角部に所定のアール部（円弧部分）を備えた矩形状とし、かつ回り止め部材５に形成されるべき凸状部を、その底部における横断面が上記開口部２ｃの形状と同様となるようにしても、本発明と同様に、ヨーク及び回り止め部材の導通箇所（接触箇所）６を密封することができることは言うまでもない。

また、前述の説明においては、当該ステータ１１は、図４に示されるような弁座に対して弁体が接離するニードル弁タイプの流量制御弁に適用されるものとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、弁座を開閉するロータリー式の電動弁等、そのアクチュエータとしてステッピングモータ等の電動機を用いた弁であれば、いかなる構造の弁に適用されても良い。

１ 電動弁
２ 樹脂モールド部
２ａ 壁部
２ｂ 溶着部
２ｃ 開口部
２ｄ 位置決め突起
３ａ ヨーク
３ｂ コイル
３ｃ （ヨークの）下面の一部
５ 回り止め部材
５ａ 板状部
５ｂ 凸状部
５ｃ 位置決め孔
５ｄ 脚部
５ｅ 係合部
６ 導通箇所
７、８ 流体入出管
９ シール部
１１ ステータ
１２ 弁室
１２ａ 弁座
１３ 弁軸
１３ａ 弁体
１４ 弁本体
１５ 下ストッパ体
１６ ロータ
１７ 雄ねじ管
１７ａ 雄ねじ部
１８ 弁軸ホルダ
１８ｂ 雌ねじ部
１８ｃ 上ストッパ部
１９ コイルばね
２０ 復帰ばね
２１ キャン
２６ 鍔状板
２７ ストッパ
３２ リード端子
３３ 基板
３４ リード線

Claims (3)

1. 弁座及び弁室を備えた弁本体と、前記弁室と連通するように前記弁本体に設けられた複数の流体入出管と、前記弁本体に回転自在に設けられたロータと、該ロータにより駆動される弁体と、前記ロータ及び前記弁体を覆うように前記弁本体に設けられたキャンとを備えた電動弁本体に装着される電動弁用ステータにおいて、
   ヨーク、コイル及びそれらを覆う樹脂モールド部と、
   前記ヨークの下面の一部が露出するように、前記樹脂モールド部の底面に設けられた開口部と、
   該開口部を介して前記ヨークに接触する凸状部、及び前記複数の流体入出管のうちの一つと係合する係合部を備えた回り止め部材とを備え、
   該回り止め部材は、前記樹脂モールド部に装着されることにより、前記凸状部の周縁が前記開口部の全周にわたって密着するように該樹脂モールド部に固着されたことを特徴とする電動弁用ステータ。
2. 前記樹脂モールド部は、前記開口部の外周部に一対の壁部を備え、
   前記回り止め部材は、前記一対の壁部の間に該回り止め部材を配置した状態で、該一対の壁部を溶着することにより、該回り止め部材が前記樹脂モールド部に固着されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁用ステータ。
3. 電動弁本体と、請求項１又は２に記載の電動弁用ステータとを備えることを特徴とする電動弁。

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