JP2012172839A - Motor-operated valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に、ロータの回転を利用してねじ送りにより弁体を弁座から接離させるタイプの電動弁に関する。 The present invention relates to a motor-operated valve that is used by being incorporated in a heat pump air conditioning system or the like, and more particularly, to a motor-operated valve that contacts and separates a valve body from a valve seat by screw feed using rotation of a rotor.
この種の電動弁として、弁体が下端部に配在された弁軸と、該弁軸が内挿される円筒部を有するガイドステム及び前記弁体が接離する弁座が設けられた弁本体と、該弁本体に接合されたキャンと、該キャン内に配在され前記弁軸と一体化されたロータ、該ロータを回転駆動すべく前記キャンの外周に配置されたステータ、及び前記ガイドステム側に設けられた雌ねじ部と前記弁軸側に設けられた雄ねじ部で構成される弁軸昇降駆動機構とを備え、前記弁軸の下部に、前記ガイドステムの円筒部に摺動自在に嵌挿される弁ホルダが設けられるとともに、該弁ホルダに、前記弁体が軸方向の相対移動及び相対回転可能な状態で内挿されて抜け止め係止され、前記弁体と前記弁ホルダの天井部との間に前記弁体を下方に付勢する圧縮コイルばねが縮装されているものがある。 As this type of electric valve, a valve main body provided with a valve shaft in which a valve body is arranged at a lower end portion, a guide stem having a cylindrical portion in which the valve shaft is inserted, and a valve seat to which the valve body comes in contact with and separates from the valve stem A can joined to the valve main body, a rotor disposed in the can and integrated with the valve shaft, a stator arranged on the outer periphery of the can to rotationally drive the rotor, and the guide stem A valve shaft raising / lowering drive mechanism comprising a female screw portion provided on the side and a male screw portion provided on the valve shaft side, and slidably fitted into the cylindrical portion of the guide stem at the lower portion of the valve shaft. A valve holder to be inserted is provided, and the valve body is inserted into the valve holder in a state in which the valve body can be relatively moved and rotated in the axial direction to prevent the valve body from being detached, and the ceiling portion of the valve body and the valve holder A compression coil spring that biases the valve body downward There are those that are.
かかる構成の電動弁にあっては、ステータに閉弁方向用駆動パターンとなるパルスを供給することにより、ロータ及び弁軸が例えば平面視時計回りに回転せしめられ、前記雌ねじ部と雄ねじ部からなるねじ送り機構により、弁軸が回転しながら下降し、弁体が弁座に着座して弁口が閉じられる。 In the motor-operated valve having such a configuration, the rotor and the valve shaft are rotated, for example, in a clockwise direction in a plan view by supplying a pulse serving as a valve closing direction drive pattern to the stator, and includes the female screw portion and the male screw portion. By the screw feed mechanism, the valve shaft descends while rotating, the valve element is seated on the valve seat, and the valve opening is closed.
この時点では、まだロータ及び弁軸の回転下降は停止されず、さらに、圧縮コイルばねが所定量圧縮されるまでパルス供給が継続され、それによって、弁体が弁座に着座したままロータ、弁軸、弁ホルダ等はさらに回転しながら下降する。このときは、弁体に対して弁軸及び弁ホルダが下降するため、圧縮コイルばねが圧縮せしめられ、これによって弁軸及び弁ホルダの下降力が吸収され、その後、圧縮コイルばねの圧縮量が所定量となった時点で、ストッパ機構によりロータ及び弁軸の回転下降が止められ、この状態が弁締め切り状態(全閉状態)となる。このように、弁体により弁口が閉じられた後においても圧縮コイルばねが所定量圧縮されるまではロータ及び弁軸の回転下降が継続されることにより、弁体が弁座に強く押し付けられ、弁漏れ等を確実に防止できる。 At this time, the rotation and lowering of the rotor and the valve shaft are not stopped yet, and further, the pulse supply is continued until the compression coil spring is compressed by a predetermined amount, whereby the rotor, the valve is kept seated on the valve seat. The shaft, the valve holder, etc. descend while further rotating. At this time, since the valve shaft and the valve holder are lowered with respect to the valve body, the compression coil spring is compressed, whereby the downward force of the valve shaft and the valve holder is absorbed, and then the compression amount of the compression coil spring is reduced. When the amount reaches a predetermined amount, the rotor mechanism and the valve shaft are stopped from rotating down by the stopper mechanism, and this state becomes the valve closing state (fully closed state). In this way, even after the valve opening is closed by the valve body, the rotation of the rotor and the valve shaft continues to rotate until the compression coil spring is compressed by a predetermined amount, so that the valve body is strongly pressed against the valve seat. , Valve leakage and the like can be reliably prevented.
この全閉状態からステータに開弁方向用駆動パターンとなるパルスを供給すると、ロータ及び弁軸が前記とは逆方向(反時計回り)に回転せしめられ、前記雌ねじ部と雄ねじ部からなるねじ送り機構により、ロータ及び弁軸が回転しながら上昇し、圧縮コイルばねが所定量伸張して元のセット状態に戻り、弁体が弁座から離れ、弁口が開く。この場合、ステータへの供給パルス数に応じて弁体のリフト量(弁開度=流量)が定まり、さらに前記パルス供給を続けると、最終的には、全開状態となる。 When a pulse serving as a drive pattern for the valve opening direction is supplied to the stator from this fully closed state, the rotor and the valve shaft are rotated in the opposite direction (counterclockwise) to the screw feed consisting of the female screw portion and the male screw portion. By the mechanism, the rotor and the valve shaft rise while rotating, the compression coil spring expands by a predetermined amount and returns to the original set state, the valve body leaves the valve seat, and the valve port opens. In this case, the lift amount of the valve body (valve opening = flow rate) is determined according to the number of pulses supplied to the stator, and when the pulse supply is continued, the valve is finally fully opened.
このような構成の電動弁では、弁開閉時における、圧縮コイルばねの下側巻端と弁体との間や圧縮コイルばねの上側巻端と弁ホルダの天井部との間等(以下、圧縮コイルばね周りと称することがある)に発生する摺動摩擦抵抗を低減するため、圧縮コイルばねの下側巻端と弁体との間、もしくは、圧縮コイルばねの上側巻端と弁ホルダの天井部との間に、ボールを介装することが提案されている(例えば、下記特許文献1を参照)。
In the motor-operated valve having such a configuration, when the valve is opened and closed, between the lower winding end of the compression coil spring and the valve body, between the upper winding end of the compression coil spring and the ceiling portion of the valve holder (hereinafter referred to as compression). In order to reduce the sliding frictional resistance that occurs around the coil spring), it is between the lower winding end of the compression coil spring and the valve body, or the upper winding end of the compression coil spring and the ceiling portion of the valve holder. It is proposed that a ball be interposed between the two (see, for example,
このようにボールを介装することにより、圧縮コイルばねの下側巻端と弁体との間もしくは圧縮コイルばねの上側巻端と弁ホルダの天井部との間が実質的に点接触となるので、弁開閉時において、弁軸及び弁ホルダが回転しても、弁体は回転せず、圧縮コイルばねの下側巻端と弁体との間や圧縮コイルばねの上側巻端と弁ホルダの天井部との間等に発生する摺動摩擦抵抗が低減される。 By interposing the ball in this way, a point contact is substantially made between the lower winding end of the compression coil spring and the valve body or between the upper winding end of the compression coil spring and the ceiling portion of the valve holder. Therefore, even when the valve shaft and the valve holder rotate when the valve is opened and closed, the valve body does not rotate, but between the lower winding end of the compression coil spring and the valve body, or the upper winding end of the compression coil spring and the valve holder. The sliding frictional resistance generated between the ceiling and the like is reduced.
しかしながら、前記特許文献1に所載の電動弁では、ボールの点接触箇所は上端の1カ所のみであり、ボールの下部は圧縮コイルばねに受け止め(面接触ないし線接触せしめ)られている関係上、弁軸・弁ホルダが回転しても、ボールは回転せず(転がらず)、また、弁開閉時において圧縮コイルばねの中心線がロータ、弁軸、及び弁ホルダの共通の回転軸線から偏心したり、圧縮コイルばねが湾曲・傾斜したり(以下、これらを圧縮コイルばねの偏心等と称す)していると、ボールが前記回転軸線上から外れるため、ボールの点接触部分に滑り摩擦が生じ(擦った部分が点ではなく円になる)、圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗が増大してしまう。
However, in the motor-operated valve described in
このように摺動摩擦抵抗が増大すると、弁開閉動作に大きな駆動力が必要となり、ステッピングモータとして出力トルクの大きなもの、すなわち、大型で価格の高いものを使用しなければならず、また、消費電力も大きくなる。 If the sliding friction resistance increases in this way, a large driving force is required for the valve opening / closing operation, and a stepping motor having a large output torque, that is, a large and expensive one, must be used. Also grows.
一方、近年においては、より一層の低コスト化を図るべく、従来は切削加工により作製されていた弁本体の基体部をプレス加工により作製し、この基体部に別体の弁座(部材)や入出口となる導管継手等を接合(ろう付け等)することにより弁本体を組み上げることが考えられている。 On the other hand, in recent years, in order to further reduce the cost, a base part of a valve body that has been conventionally manufactured by cutting is manufactured by pressing, and a separate valve seat (member) or It has been considered to assemble the valve body by joining (joint brazing or the like) a conduit joint or the like serving as an inlet / outlet.
ところが、このようにして組み上げられた弁本体は、切削加工品に比べて加工精度が低く、また、部品接合時にかかる熱によりプレス加工時の応力が解放されるため変形しやすい等の短所を有し、ロータ、弁軸、及び弁ホルダの共通の回転軸線に対して弁座(に設けられた弁口)の中心線にずれや傾斜が生じやすくなる。このように回転軸線に対して弁座(に設けられた弁口)の中心線にずれや傾斜が生じていると(以下、この状態を弁口の軸ずれ等と称す)、弁開閉時において弁体は弁口(あるいは弁座)になじむように挿脱されるため、弁体が前記回転軸線に対して位置ずれしたり傾斜したりしやすくなり、それに伴い、圧縮コイルばねに前記偏心等が発生し、弁開閉時において圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗が増大してしまうという問題があった。 However, the valve body assembled in this way has lower processing accuracy compared to the machined product, and has the disadvantages of being easily deformed because the stress applied during press processing is released by the heat applied during component joining. However, the centerline of the valve seat (the valve port provided in the valve seat) is likely to be shifted or inclined with respect to the common rotation axis of the rotor, the valve shaft, and the valve holder. When the centerline of the valve seat (the valve port provided in the valve shaft) is displaced or inclined with respect to the rotation axis in this way (hereinafter, this state is referred to as valve shaft misalignment, etc.) Since the valve body is inserted and removed so as to fit the valve port (or the valve seat), the valve body is likely to be displaced or inclined with respect to the rotation axis, and accordingly, the eccentricity or the like is applied to the compression coil spring. Occurs, and the sliding friction resistance around the compression coil spring increases when the valve is opened and closed.
かかる問題は、特に、弁口の大口径化(流量増大化)に伴って圧縮コイルばねのセット荷重を大きくした場合に発生しやすい。 Such a problem is particularly likely to occur when the set load of the compression coil spring is increased with an increase in the diameter of the valve opening (increase in the flow rate).
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧縮コイルばねに偏心等が生じている場合及び弁口に軸ずれ等が生じている場合でも、弁開閉時における圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗を可及的に低減することのできる電動弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is at the time of opening and closing the valve even when eccentricity or the like occurs in the compression coil spring or when the shaft misalignment or the like occurs in the valve port. An object of the present invention is to provide an electric valve that can reduce sliding frictional resistance around a compression coil spring as much as possible.
前記の目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、基本的には、弁体が下端部に配在された弁軸と、該弁軸が内挿される円筒部を有するガイドステム及び前記弁体が接離する弁座が設けられた弁本体と、該弁本体に接合されたキャンと、該キャン内に配在され前記弁軸と一体化されたロータ、該ロータを回転駆動すべく前記キャンの外周に配置されたステータ、及び前記ガイドステム側に設けられた雌ねじ部と前記弁軸側に設けられた雄ねじ部で構成される弁軸昇降駆動機構とを備え、前記弁軸の下部に、前記ガイドステムの円筒部に摺動自在に嵌挿される弁ホルダが設けられるとともに、該弁ホルダに、前記弁体が軸方向の相対移動及び相対回転可能な状態で内挿されて抜け止め係止され、前記弁体と前記弁ホルダの天井部との間に前記弁体を下方に付勢する圧縮コイルばねが縮装され、前記圧縮コイルばねの下側巻端と前記弁体との間、もしくは、前記圧縮コイルばねの上側巻端と前記弁ホルダの天井部との間に、ばね受け部材を介してボールがその上下2カ所で点接触するように配在されるとともに、前記弁体とばね受け部材の少なくとも一方のほぼ中央部、もしくは、前記弁ホルダの天井部とばね受け部材の少なくとも一方のほぼ中央部にその最深部が位置するように、実質的に球面、楕球面、円錐面等の曲面で構成された調芯用凹部が設けられていることを特徴としている。
好ましい態様では、前記弁本体の基体部がプレス加工により作製される。
In order to achieve the above object, the motor-operated valve according to the present invention basically includes a valve stem having a valve body disposed at a lower end portion thereof, a guide stem having a cylindrical portion into which the valve shaft is inserted, and the above-described guide stem. A valve body provided with a valve seat for contacting and separating the valve body; a can joined to the valve body; a rotor disposed in the can and integrated with the valve shaft; A stator disposed on the outer periphery of the can; a valve shaft drive mechanism configured by a female screw portion provided on the guide stem side and a male screw portion provided on the valve shaft side; and a lower portion of the valve shaft And a valve holder that is slidably fitted into the cylindrical portion of the guide stem, and the valve body is inserted into the valve holder so as to be capable of relative movement and rotation in the axial direction to prevent the valve stem from coming off. The valve is locked between the valve body and the ceiling of the valve holder. A compression coil spring that urges the compression coil spring downward, between the lower winding end of the compression coil spring and the valve body, or between the upper winding end of the compression coil spring and the ceiling portion of the valve holder. In between, the ball is disposed so as to make point contact at two places above and below the spring receiving member, and at least one of the valve body and the spring receiving member, or the ceiling portion of the valve holder And a centering concave portion substantially composed of a curved surface such as a spherical surface, an elliptical surface, or a conical surface is provided so that the deepest portion is located at substantially the center of at least one of the spring receiving member. It is said.
In a preferred embodiment, the base portion of the valve body is produced by press working.
本発明に係る電動弁では、上記の構成により、弁軸及び弁ホルダが回転せしめられる弁開閉時において仮に圧縮コイルばねの中心線がロータ、弁軸、及び弁ホルダの共通の回転軸線Оから偏心していても上記調芯用凹部のほぼ中央部に前記ボールの中心が位置することによりその偏心が改善され、弁開閉時における圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗を低減することができる。 In the motor-operated valve according to the present invention, the center line of the compression coil spring is deviated from the common rotation axis О of the rotor, the valve shaft, and the valve holder when the valve is opened and closed by rotating the valve shaft and the valve holder. Even if it is centered, the eccentricity of the ball is improved by positioning the center of the ball substantially at the center of the alignment recess, and the sliding frictional resistance around the compression coil spring when the valve is opened and closed can be reduced.
同様に、圧縮コイルばねが湾曲・傾斜していても、上記調芯用凹部のほぼ中央部に前記ボールの中心が位置することにより、ボールの上下2点での回転と上記凹部の調芯作用により、上記の湾曲・傾斜を維持しつつ、弁開閉時における圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗を低減することができる。 Similarly, even if the compression coil spring is curved / inclined, the center of the ball is positioned almost at the center of the recess for alignment, and the rotation of the ball at two upper and lower points and the alignment of the recess are performed. Thus, the sliding frictional resistance around the compression coil spring at the time of opening and closing the valve can be reduced while maintaining the above curve and inclination.
また、前記回転軸線Оに対して弁座部材(に設けられた弁口11a、すなわち弁座11b)の中心線О’にずれや傾斜が生じていても、弁軸及び弁ホルダの回転に伴って圧縮コイルばね及びばね受け部材がボール上で回転することにより、上下2点で接触しているボールが非常に少ない抵抗で前記回転軸線Оと前記中心線О’との中間軸線О’’に向けて転がり、その点接触部分(上下2カ所)が前記中間軸線О’’上に近づけられる。そのため、従来のもののように、ボールの点接触部分が1カ所のみでボールが転がらないようにされている場合に比して、ボールの点接触部分に滑り摩擦が生じ難くなり、その結果、圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗を低減することができる。
In addition, even if the center line O ′ of the valve seat member (the
このように摺動摩擦抵抗が低減されることにより、弁開閉動作の安定化、モータサイズの縮小化等を図ることができ、ひいては電動弁の小型化、省電力化等を図ることができる。 By reducing the sliding frictional resistance in this way, it is possible to stabilize the valve opening / closing operation, reduce the motor size, and the like, thereby reducing the size of the motor-operated valve and saving power.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、図2は、それぞれ本発明に係る電動弁の一実施例を示す縦断面図、要部拡大図である。 FIG. 1 and FIG. 2 are a longitudinal sectional view and an enlarged view of an essential part showing an embodiment of a motor-operated valve according to the present invention, respectively.
図示電動弁1は、上面が開口した有底円筒状の弁本体10、該弁本体10にその下端部が密封接合されたキャン45、弁本体10の上端面部10cに溶接固定される鍔状円板18付きのガイドステム15、該ガイドステム15の小径上部15bに形成された雌ねじ部15iに螺合せしめられた弁軸20、該弁軸20の上部に固定されたロータ30、及び該ロータ30を回転駆動すべく前記キャン45の外周に外嵌されたステータ50を備えている。
The illustrated motor-operated
ここでは、ロータ30、ステータ50、及びガイドステム15の雌ねじ部15iと弁軸20の雄ねじ部21eとで、弁軸20を昇降させるための弁軸昇降駆動機構が構成されている。
Here, the
前記弁本体10は、金属板材を素材としてプレス加工により作製されたもので、その底部10bには、弁口(オリフィス)11a及び弁座11bを有する弁座部材11がろう付け等で固定され、その上部にはガイドステム15の下部が挿入され、弁本体10の上部鍔状部10cには、前記鍔状円板18部分が載せられ、この鍔状円板18と上部鍔状部10cとで形成される段差部分に、キャン45の下端部が溶接固定されている(溶接部46)。
The
前記弁本体10の弁室12の一側方には、管継手からなる第1入出口6が、また、弁座部材11には、管継手からなる第2入出口7がそれぞれろう付け等により接合されている。
A first inlet / outlet 6 made of a pipe joint is provided at one side of the
前記弁軸20は、ガイドステム15の雌ねじ部15iに螺合する雄ねじ部21e及び該雄ねじ部21eの外径より小径の上部小径部21bを有する雄ねじ部材21と、該雄ねじ部材21の下端かしめ部21cにその天井穴部分が連結固定され、ガイドステム15の大径円筒状胴部15aに摺動自在に嵌挿された天井部23b付き円筒状の弁ホルダ23と、該弁ホルダ23の円筒部23a下部にその上部が摺動自在に挿入された弁体25とを備えている。
The
弁体25は、下から順に、弁口11a内に挿入される円錐台状部25a、該円錐台状部25aより大径の円柱状胴部25b、及び鍔状部25cからなっており、この鍔状部25cは弁ホルダ23の下端部に圧入、溶接等により固定された筒状係止部27により抜け止め係止されるようになっている。
The
一方、弁体25の上面には球状のボール40が乗せられ、このボール40上には、鍔状部26b付き円形厚板状のばね受け部材26が乗せられ、このばね受け部材26の鍔状部26bと弁ホルダ23の天井部23bとの間には弁締め切り兼緩衝用の圧縮コイルばね24が縮装されている。言い換えれば、圧縮コイルばね24の下側巻端がばね受け部材26により係止され、このばね受け部材26と弁体25との間にボール40がその上下2カ所で(ばね受け部材26と弁体25に)点接触するように配在されており、弁体25は圧縮コイルばね24によりボール40を介して常時下向きに付勢されている。
On the other hand, a
そして、本実施例においては、図2の拡大図を参照すればよくわかるように、ばね受け部材26の下面ほぼ中央にその最深部が位置するように、実質的に球面、楕球面、円錐面等の曲面で構成された調芯用凹部26cが設けられている。これにより、ばね受け部材26のほぼ中央部においてボール40が点接触することができる。
In this embodiment, as can be understood by referring to the enlarged view of FIG. 2, the spherical surface, the elliptical surface, and the conical surface are substantially arranged so that the deepest portion is located at the substantially center of the lower surface of the
このように、ボール40が上下2カ所で点接触するように配在されるとともに、ばね受け部材26に調芯用凹部26cが設けられていること等による作用効果は後で詳述する。
As described above, the effects of the
前記ロータ30は、円筒状マグネット31とこれに一体結合された円板状天井部32とからなり、円板状天井部32は、弁軸20の上部小径部21bに外嵌されるとともに雄ねじ部21e(に螺合せしめられた閉弁方向用可動ストッパ35)上に載せられて前記上部小径部21bに溶接固定(溶接部33)されている。
The
一方、前記キャン45の外周には、ヨーク51、ボビン52、コイル53、樹脂モールド54等からなるステータ50が外嵌されている。このステータ50は、その底部に設けられた位置決め固定具58により、弁本体10に対して所定の位置に位置決め固定されており、このステータ50と前記ロータ30とで例えばステッピングモータが構成されている。
On the other hand, a
したがって、かかる構成の電動弁1では、ロータ30が回転せしめられると、それと一体に弁軸20が回転せしめられ、このとき、前記ねじ送り機構により弁軸20が弁体25を伴って昇降せしめられ、これによって、冷媒の通過流量が調整される。
Therefore, in the motor-operated
さらに、前記ロータ30及び弁軸20の最下降位置である原点位置を設定すべく、ガイドステム15の小径上部15bの上面には、所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形の閉弁方向用固定ストッパ55が上向きに突設され、ガイドステム15の大径円筒状胴部15aの上部には所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形の開弁方向用固定ストッパ56が下向きに突設されている。
Further, in order to set the origin position which is the lowest position of the
また、弁軸20の雄ねじ部21eの上端部には、前記閉弁方向用固定ストッパ55に接当係止される閉弁方向用可動ストッパ35が螺合せしめられて前記ロータ30の円板状天井部32に抜け止め係止されている。この閉弁方向用可動ストッパ35は、雄ねじ部21eに螺合するナット部35aとこのナット部35aから下向きに突設された所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形のストッパ部35sとからなっている。
Further, a valve-closing direction
また、弁軸20の雄ねじ部21eの下端部には、前記開弁方向用固定ストッパ56に接当係止される開弁方向用可動ストッパ36が螺合せしめられて前記弁ホルダ23の天井部23bに抜け止め係止されている。この開弁方向用可動ストッパ36は、雄ねじ部21eに螺合するナット部36aとこのナット部36aから下向きに突設された所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形のストッパ部36sとからなっている。
In addition, a valve-opening direction
このような構成とされた本実施形態の電動弁1にあっては、ステータ50に閉弁方向用駆動パターンとなるパルスを供給することにより、ロータ30及び弁軸20が平面視時計回りに回転せしめられ、雌ねじ部15iと雄ねじ部21eからなるねじ送り機構により、弁軸20及び閉弁方向用可動ストッパ35が回転しながら下降し、弁体25が弁座部材11に着座して弁口11aが閉じられる。
In the motor-operated
この時点では、可動ストッパ35は未だ閉弁方向用固定ストッパ55に接当しておらず、まだロータ及び弁軸の回転下降は停止されず、さらに、圧縮コイルばね24が所定量圧縮されるまでパルス供給が継続され、それによって、弁体25が弁座部材11に着座したままロータ30、弁軸20、弁ホルダ23等はさらに回転しながら下降する。このときは、弁体25に対して弁軸20及び弁ホルダ23が下降するため、圧縮コイルばね24が圧縮せしめられ、これによって弁軸20及び弁ホルダ23の下降力が吸収され、その後、圧縮コイルばね24の圧縮量が所定量となったとき、可動ストッパ35が固定ストッパ55に接当して係止され、ロータ30及び弁軸20が最下降位置に達し、ステータ50に閉弁方向用駆動パターンとなるパルス供給が続行されてもロータ30及び弁軸20の下降は強制的に停止され、弁締め切り状態(全閉状態)となる。
At this time, the
このように、弁体25により弁口11a(弁座11b)が閉じられた後においても圧縮コイルばね24が所定量圧縮されるまではロータ30、弁軸20、及び弁ホルダ23の回転下降が継続されることにより、弁体25が弁座部材11に強く押し付けられ、弁漏れ等を確実に防止できる。
As described above, even after the
一方、上記全閉状態からステータ50に開弁方向用駆動パターンとなるパルスを供給すると、ロータ30及び弁軸20が前記とは逆方向(反時計回り)に回転せしめられ、雌ねじ部15iと雄ねじ部21eからなるねじ送り機構により、ロータ30、弁軸20、弁ホルダ23及び開弁方向用可動ストッパ36が回転しながら上昇し、圧縮コイルばね24が所定量伸張して元のセット状態に戻り、弁体25が弁座部材11から離れ、弁口11aが開く(図3参照)。この場合、ステータ50への供給パルス数に応じて弁体25のリフト量(弁開度=流量)が定まり、さらに前記パルス供給を続けると、最終的には、全開状態となるとともに、可動ストッパ36が開弁方向用固定ストッパ56に接当係止され、これにより、ロータ30、弁軸20、及び弁ホルダ23の回転及び上昇が強制的に停止せしめられる。
On the other hand, when a pulse serving as a drive pattern for the valve opening direction is supplied to the
このように動作する電動弁1において、本実施例では、圧縮コイルばね24の下側巻端がばね受け部材26により係止され、このばね受け部材26と弁体26との間にボール40がその上下2カ所で(ばね受け部材26と弁体25に)点接触するように配在されるとともに、ばね受け部材26の下面ほぼ中央にその最深部が位置するように、実質的に球面、楕球面、円錐面等の曲面で構成された調芯用凹部26cが設けられているので、ボール40はバネ受け部材26のほぼ中央部に調芯され、この結果、弁軸20及び弁ホルダ23が回転せしめられる弁開閉時において仮に圧縮コイルばね24の中心線がロータ30、弁軸20、及び弁ホルダ23の共通の回転軸線Oから偏心していても、その偏心が改善され、弁開閉時における圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗を低減することができる。
In the motor-operated
また、圧縮コイルばね24が湾曲・傾斜していても、ボール40はバネ受け部材26のほぼ中央部に調芯されると共に、該ボール40の上下2点での回転により、上記の湾曲・傾斜を維持しつつ、弁開閉時における圧縮コイルばね周りの摺動摩擦抵抗を低減することができる。
Even if the
さらに、図8に詳細を示したように前記回転軸線Oに対して弁座部材11(に設けられた弁口11a、すなわち弁座11b)の中心線O’にずれ(図1及び図8においてKeで示されている)や傾斜が生じていても、弁軸20及び弁ホルダ23の回転に伴って圧縮コイルばね24及びばね受け部材26がボール40上で回転し、その際ボール40が上下2点接触構造により非常に少ない抵抗で回転軸線Oと、弁座11b(及び弁体25)の中心線О’との中間軸線О’’に向けて転がり、その点接触部分(上下2カ所)が前記中間軸線О’’上に近づけられる。そのため、従来のもののように、ボールの点接触部分が1カ所のみでボールが転がらないようにされている場合に比して、ボール40の点接触部分に滑り摩擦が生じ難くなり、その結果、圧縮コイルばね24周りの摺動摩擦抵抗を低減することができる。
Further, as shown in detail in FIG. 8, the center axis O ′ of the valve seat member 11 (the
このように摺動摩擦抵抗が低減されることにより、弁開閉動作の安定化、モータサイズの縮小化等を図ることができ、ひいては電動弁の小型化、省電力化等を図ることができる。 By reducing the sliding frictional resistance in this way, it is possible to stabilize the valve opening / closing operation, reduce the motor size, and the like, thereby reducing the size of the motor-operated valve and saving power.
なお、上記した電動弁1において、ばね受け部材26、調芯用凹部26c、弁体25等の寸法形状構成等は、様々に変更可能である。
In the motor-operated
例えば、図4に示される如くに、バネ受け部材26のほぼ中央部となる、調芯用凹部26cの頂部(のみ)を平坦面26iとしてもよく、このようにしても、ボール40の点接触部分を中間軸線О’’近傍に誘導することが可能であり、これにより、ボール40の点接触部分に滑り摩擦が生じ難くなり、圧縮コイルばね24周りの摺動摩擦抵抗を低減することができる。
For example, as shown in FIG. 4, the top (only) of the
また、図5に示される如くに、ばね受け部材26の鍔状部26bが上記実施例のものより下方に位置するようにばね受け部材26を高さ方向に厚くしてもよい。これにより、圧縮コイルばね24の長さを上記実施例のものより長くでき、そのセット荷重を増大させることが可能となり、さらに、調芯用凹部26cが深くなるので、ボール40が外れ難くなると共に、当該電動弁の小型化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、図6に示される如くに、ばね受け部材26の下面ほぼ中央にその最深部が位置するように調芯用凹部26cを設けることに加えて、弁体25の上面ほぼ中央にも、その最深部が位置するように、実質的に球面、楕球面、円錐面等の曲面で構成された調芯用凹部25dを設けても良い。これにより、ボール40が中間軸線О’’に向けて一層転がりやすくなるとともに、圧縮コイルばね24の付勢力がばね受け部材26及びボール40を介して弁体25の中心線上に作用することになるため、弁開閉時に弁体25が傾き難くなり、その結果、圧縮コイルばね24に前記偏心等が生じ難くなる。
Further, as shown in FIG. 6, in addition to providing a centering
また、図7に示される如くに、弁体25の上面ほぼ中央に調芯用凹部25dを設けることに加えて、ばね受け部材26の下面ほぼ中央に上端面が平坦面の凹部26eを設けるようにしてもよい。この場合、凹部26eは、調芯機能は有さないが、ボール40が調芯用凹部25dから外側に出ないようにするガイドの役目を果たす。
Further, as shown in FIG. 7, in addition to providing the centering
また、上記実施例・変形例では、圧縮コイルばね24の下側巻端と弁体25との間にボール40とばね受け部材26が配在されているが、それに代えて、圧縮コイルばね24の上側巻端と弁ホルダ23の天井部23bとの間にボールとばね受け部材を配在するようにしてもよい。
In the above-described embodiments and modifications, the
また、上記実施例・変形例では、調芯用凹部をばね受け部材のみ、又は、ばね受け部材と弁体の両方に設けたものを例示したが、調芯用凹部を弁体のみに設けてもよい。 Moreover, in the said Example and the modification, although what provided the centering recessed part only in the spring receiving member or both the spring receiving member and the valve body was illustrated, the centering recessed part was provided only in the valve body. Also good.
1 電動弁
10 弁本体
11 弁座部材
11b 弁座
15 ガイドステム
15i 雌ねじ部
20 弁軸
21 雄ねじ部材
21e 雄ねじ部
23 弁ホルダ
24 圧縮コイルばね
25 弁体
26 ばね受け部材
26c、25d 調芯用凹部
30 ロータ
35 閉弁方向用可動ストッパ
36 開弁方向用可動ストッパ
50 ステータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記圧縮コイルばねの下側巻端と前記弁体との間、もしくは、前記圧縮コイルばねの上側巻端と前記弁ホルダの天井部との間に、ばね受け部材を介してボールがその上下2カ所で点接触するように配在されるとともに、前記弁体とばね受け部材の少なくとも一方のほぼ中央部、もしくは、前記弁ホルダの天井部とばね受け部材の少なくとも一方のほぼ中央部にその最深部が位置するように、実質的に球面、楕球面、円錐面等の曲面で構成された調芯用凹部が設けられていることを特徴とする電動弁。 A valve body in which a valve body is disposed at a lower end, a guide stem having a cylindrical portion in which the valve body is inserted, and a valve body provided with a valve seat to which the valve body comes into contact with and separated from, and joined to the valve body A can, a rotor disposed in the can and integrated with the valve shaft, a stator disposed on the outer periphery of the can to rotationally drive the rotor, and a female screw portion provided on the guide stem side And a valve shaft raising / lowering drive mechanism configured by a male screw portion provided on the valve shaft side, and a valve holder that is slidably inserted into the cylindrical portion of the guide stem is provided below the valve shaft. In addition, the valve body is inserted into the valve holder in a state in which the valve body can be relatively moved and rotated in the axial direction and is prevented from coming off, and the valve body is interposed between the valve body and the ceiling portion of the valve holder. A motor-operated valve with a compression coil spring that biases the
Between the lower winding end of the compression coil spring and the valve body, or between the upper winding end of the compression coil spring and the ceiling portion of the valve holder, the ball is moved up and down through a spring receiving member. At the center of at least one of the valve body and the spring receiving member, or at the most central portion of at least one of the ceiling portion of the valve holder and the spring receiving member. A motor-operated valve characterized by being provided with a concave portion for alignment substantially composed of a curved surface such as a spherical surface, an elliptical surface, or a conical surface so that the portion is positioned.
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