JP2019078386A - Motor-operated valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機、冷凍機等の冷凍サイクルに流量制御弁等として組み込まれて使用される電動弁に関する。 The present invention relates to a motor-operated valve used as a flow control valve or the like in a refrigeration cycle of an air conditioner, a refrigerator or the like.
この種の電動弁として、例えば、弁室及び該弁室に形成された弁口を有する弁本体と、前記弁口を開閉する弁体と、前記弁本体から突出するキャンと、該キャンの外側に配置されるステータコイルと、前記キャンの内側に配置され、前記ステータコイルの通電励磁によって回転するロータと、前記弁本体に固定されたねじ管(ガイドブッシュ)と、該ロータとともに回転可能に形成され、前記ねじ管とのねじ送り作用で、弁軸を介して前記弁体によって前記弁口を開閉させる弁軸ホルダと、該弁軸ホルダと前記弁軸との間に介装され、該弁軸を介して前記弁体を前記弁口の閉方向に付勢する閉弁ばねと、該閉弁ばねと協働して、前記弁体が前記弁口を開閉する方向における前記弁軸ホルダと前記ロータとの相対移動を防止するストッパ(固定部材)とを備え、前記弁軸の弁口開閉方向の移動(上下動)が、ねじ管(ガイドブッシュ)と弁軸ホルダとによってガイドされているものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As the motor-operated valve of this type, for example, a valve body having a valve chamber and a valve port formed in the valve chamber, a valve body for opening and closing the valve port, a can projecting from the valve body, and an outer side of the can , A stator coil disposed inside the can, a rotor that is rotated by energization excitation of the stator coil, a screw pipe (guide bush) fixed to the valve body, and a rotor that is rotatable together with the rotor A valve shaft holder that causes the valve body to open and close the valve port via the valve shaft by a screw feeding action with the screw pipe, and is interposed between the valve shaft holder and the valve shaft, the valve A valve-closing spring which biases the valve body in a closing direction of the valve port via a shaft, and the valve shaft holder in a direction in which the valve body opens and closes the valve port in cooperation with the valve-closing spring Stopper (fixed to prevent relative movement with the rotor Material in which the movement (up and down movement) of the valve stem in the opening and closing direction of the valve stem is guided by the screw pipe (guide bush) and the valve stem holder (for example, Patent Document 1) reference).
この種の従来の電動弁では、弁体によって弁口を確実に閉じるため、通常、前記弁体を前記弁口に設けられた弁座に着座させて当該弁口を閉じた後、さらにロータ及び弁軸ホルダを所定量(回転量)だけ閉弁方向に回転させて下降させ、これにより、弁軸ホルダと弁軸との間に介装された閉弁ばねを圧縮して、前記弁体を前記弁座に押し付けるようになっている。 In this type of conventional motor-operated valve, in order to close the valve opening reliably by the valve body, usually, after the valve element is seated on a valve seat provided at the valve opening and the valve opening is closed, the rotor and The valve stem holder is rotated in the valve closing direction by a predetermined amount (rotation amount) and lowered, thereby compressing the valve spring interposed between the valve stem holder and the valve stem, and thereby the valve body It is adapted to be pressed against the valve seat.
詳しくは、前記電動弁を閉弁するに当たり、ステータコイルに一方向の通電を行い励磁する。これにより、ロータが回転せしめられ、これに伴い、弁軸ホルダがガイドブッシュ(ねじ管)に対して相対的に回転せしめられる。ここで、ガイドブッシュ(の固定ねじ部)と弁軸ホルダ(の可動ねじ部)とのねじ送り機構により、弁軸ホルダが例えば下降し、これに伴い、弁軸が下降して、弁体が弁口を閉じる。このときは、弁軸ホルダ(及びロータ)の閉弁方向への回転並びに弁軸ホルダの下動を制限するストッパ機構を構成する弁軸ホルダの可動ストッパ体(上ストッパ部)とガイドブッシュの固定ストッパ体(下ストッパ体)とは離れて位置せしめられている。 In detail, in closing the motor-operated valve, the stator coil is energized by energizing the stator coil in one direction and excited. This causes the rotor to rotate, which causes the valve shaft holder to rotate relative to the guide bush (screw tube). Here, for example, the valve shaft holder is lowered by the screw feed mechanism of (the fixed screw portion of the guide bush) and (the movable screw portion of the valve shaft holder), and the valve shaft is lowered accordingly. Close the valve port. At this time, fixing the movable stopper (upper stopper portion) of the valve shaft holder and the guide bush constituting the stopper mechanism for limiting the rotation of the valve shaft holder (and the rotor) in the valve closing direction and the downward movement of the valve shaft holder. It is positioned away from the stopper body (lower stopper body).
前記状態からさらに前記ステータコイルに一方向の通電を行い励磁すると、弁体が弁口を閉じたまま(つまり、弁軸が静止したまま)で、ねじ送り機構により、弁軸ホルダがさらに下降する。弁軸ホルダが所定量だけ下降すると、弁軸ホルダの可動ストッパ体とガイドブッシュの固定ストッパ体とが当接し、前記ストッパ機構により弁軸ホルダのさらなる下降が制限される。このとき、弁軸ホルダと弁軸との間に介装された閉弁ばねが圧縮されるので、前記弁体が弁座に強く押し付けられて、閉弁性が確保される(全閉状態)。また、このとき、前記弁軸ホルダは、前記弁軸に固定された固定部材(ストッパ)から昇降方向で所定隙間だけ離されることになる。 When the stator coil is further energized in one direction from the above state to excite it, the valve shaft holder is further lowered by the screw feed mechanism while the valve body remains closed (that is, the valve shaft remains stationary). . When the valve stem holder descends by a predetermined amount, the movable stopper of the valve stem holder abuts against the fixed stopper of the guide bush, and the stopper mechanism restricts further lowering of the valve stem holder. At this time, since the valve-closing spring interposed between the valve shaft holder and the valve shaft is compressed, the valve body is strongly pressed against the valve seat, and the valve-closing property is ensured (fully closed state) . Further, at this time, the valve shaft holder is separated from the fixing member (stopper) fixed to the valve shaft by a predetermined gap in the elevating direction.
一方、前記全閉状態から前記電動弁を開弁するに当たっては、ステータコイルに他方向の通電を行い励磁する。これにより、弁本体に固着されたガイドブッシュに対し、ロータが前記とは逆方向に相対的に回転せしめられ、前記ねじ送り機構により、弁軸ホルダが上昇する。ここで、弁軸ホルダは弁軸に固定された固定部材から所定隙間だけ離れて位置せしめられているので、その間(弁軸ホルダが所定隙間だけ上昇せしめられる間)は、弁体が弁口を閉じたまま(弁軸が静止したまま)で、弁軸ホルダが上昇していく。 On the other hand, when the motor-operated valve is opened from the fully closed state, the stator coil is energized in the other direction to excite it. As a result, the rotor is relatively rotated in the direction opposite to the above with respect to the guide bush fixed to the valve body, and the valve shaft holder is raised by the screw feed mechanism. Here, since the valve shaft holder is positioned apart from the fixed member fixed to the valve shaft by a predetermined gap, the valve body is closed at the valve opening (while the valve shaft holder is raised by the predetermined gap) The valve stem holder ascends as it is closed (with the valve stem stationary).
前記状態からさらに前記ステータコイルに他方向の通電を行い励磁し、弁軸ホルダが前記所定隙間だけ上昇すると、弁軸ホルダ(の上面)が弁軸に固定された固定部材(の円板状部の下面)に当接し、これに伴い、弁軸ホルダが弁軸を伴って上昇し、弁軸の下端の弁体が上方に移動して弁口が開かれる。 From the above state, the stator coil is further energized in the other direction to excite, and when the valve shaft holder rises by the predetermined gap, the disc-like portion of the fixing member (the upper surface of the valve shaft holder) is fixed to the valve shaft The lower end of the valve stem is moved upward to open the valve port.
このように、ステータコイルへの通電励磁によってロータが回転せしめられ、それと一体に弁軸ホルダが回転せしめられ、これに伴い、弁軸が弁体を伴って昇降せしめられることにより、弁体と弁座との間の間隙(リフト量)が増減されて、冷媒等の流体の通過流量が調整される。 In this manner, the rotor is rotated by energization excitation to the stator coil, and the valve shaft holder is rotated integrally therewith, and the valve shaft is moved up and down with the valve body, whereby the valve body and the valve are moved. The clearance (lift amount) between the seat and the seat is increased or decreased to adjust the flow rate of the fluid such as the refrigerant.
ところで、前記した如くの従来の電動弁では、弁軸が弁軸ホルダの中心に上下動可能に嵌挿されるとともに、弁軸ホルダ及び弁軸の弁口開閉方向の移動(上下動)がそれぞれガイドブッシュによってガイドされるようになっている。そのため、動作性(摺動性)を考慮した寸法ばらつき等に起因して弁軸の軸ずれ(軸線に対する傾きや軸線に対して垂直な方向への偏心)等が発生したときに、弁軸と弁軸ホルダとの接触抵抗(摺動抵抗)が大きくなり、動作性が低下するおそれがあった。また、前記した如くの従来の電動弁では、弁軸においてガイドブッシュに摺接してガイドされる部分と弁軸ホルダに摺接してガイドされる部分との間に閉弁ばねが介装されており、前記した弁軸の軸ずれに伴って前記閉弁ばねが変形することにより、前記接触抵抗(摺動抵抗)が大きくなる懸念があった。 By the way, in the conventional motor-operated valve as described above, the valve shaft is inserted in the center of the valve shaft holder so as to be vertically movable, and the movement (vertical movement) of the valve shaft holder and the valve shaft in the valve opening and closing direction It is guided by a bush. Therefore, when an axial deviation (inclination with respect to the axis or eccentricity in a direction perpendicular to the axis) or the like occurs due to dimensional dispersion or the like in consideration of operability (slidability), There is a possibility that the contact resistance (sliding resistance) with the valve shaft holder becomes large, and the operability deteriorates. Further, in the conventional motor-operated valve as described above, the valve-closing spring is interposed between the portion guided in sliding contact with the guide bush in the valve shaft and the portion guided in sliding contact with the valve shaft holder. There is a concern that the contact resistance (sliding resistance) may be increased by deformation of the valve-closing spring in accordance with the axial displacement of the valve stem.
また、近年、環境等の問題を考慮して変更された冷媒の使用により、冷凍サイクルの回路内の圧力が上昇する傾向がある。この圧力上昇に対応するため、前記ばねを従来よりも強くして電動弁の閉弁性向上を図る必要があるが、強いばねが変形する際に、弁軸を前記垂直な方向に強い力で押圧することがあるため、前記接触抵抗(摺動抵抗)がさらに大きくなる懸念があった。 Moreover, in recent years, the pressure in the circuit of the refrigeration cycle tends to increase due to the use of the refrigerant which has been changed in consideration of environmental problems and the like. In order to cope with the pressure increase, it is necessary to make the spring stronger than in the conventional case to improve the valve closing property of the motor-operated valve, but when the strong spring is deformed, the valve shaft is subjected to a strong force in the perpendicular direction. Since it may press, there existed concern that the said contact resistance (sliding resistance) might become large further.
本発明は、前記課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、例えば弁軸の軸ずれ等が発生した場合であっても、接触抵抗(摺動抵抗)を低く抑えて、動作性を向上させ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 problems, and the object of the present invention is to suppress the contact resistance (sliding resistance) to a low value even when, for example, an axial misalignment of the valve shaft or the like occurs. An object of the present invention is to provide an electrically operated valve capable of improving operability.
上記する課題を解決するために、本発明に係る電動弁は、基本的に、弁体が設けられた弁軸と、該弁軸が軸線方向に相対移動可能及び相対回転可能に内挿されるガイドブッシュと、前記弁体が接離する弁座付きの弁口を有するとともに前記ガイドブッシュが取付固定された弁本体と、前記弁軸に外装される弁軸ホルダと、前記弁軸に形成された段丘面と前記弁軸ホルダとの間に介装され、前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、前記弁軸ホルダを前記弁軸に連結すべく、前記弁軸に固定され、前記付勢部材の付勢力によって前記弁軸ホルダが対接せしめられる固定部材と、前記弁軸ホルダを前記ガイドブッシュに対して回転させるためのロータ及びステータを有するモータと、前記ロータの回転駆動に応じて前記弁軸の前記弁体を前記弁本体の前記弁座に対して昇降させるための、前記ガイドブッシュと前記弁軸ホルダとの間に設けられたねじ送り機構と、を備え、前記弁軸は、前記段丘面より下側の部分が前記ガイドブッシュに摺動可能に内挿され、前記付勢部材の下側でのみ軸線方向にガイドされるようになっていることを特徴としている。 In order to solve the problems described above, the motor-operated valve according to the present invention basically comprises a valve shaft provided with a valve body and a guide in which the valve shaft is inserted so as to be relatively movable and relatively rotatable in the axial direction. A valve body having a bush and a valve seat with a valve seat to which the valve body contacts and separates, the guide bush is attached and fixed, a valve shaft holder mounted on the valve shaft, and a terrace formed on the valve shaft A biasing member interposed between the surface and the valve shaft holder, for biasing the valve body in the valve closing direction, and fixed to the valve shaft so as to connect the valve shaft holder to the valve shaft, A fixing member to which the valve shaft holder is brought into contact by the urging force of the urging member; a motor having a rotor and a stator for rotating the valve shaft holder with respect to the guide bush; and rotational driving of the rotor In response to the valve body of the valve stem A screw feed mechanism provided between the guide bush and the valve shaft holder for raising and lowering the valve seat of the body, the valve shaft having a portion below the terrace surface It is characterized in that the guide bush is slidably inserted into the guide bush and axially guided only on the lower side of the biasing member.
好ましい態様では、前記弁軸の前記段丘面より上側の部分が、前記弁軸ホルダに設けられた挿通穴に所定の間隙を持って挿通される。 In a preferred aspect, a portion of the valve shaft above the terraced surface is inserted into the insertion hole provided in the valve shaft holder with a predetermined gap.
更に好ましい態様では、前記付勢部材は、前記弁軸の前記段丘面より上側の部分に外挿されるようにして前記段丘面と前記弁軸ホルダとの間に介装され、前記挿通穴の穴径が、前記付勢部材の内径より大きくされる。 In a further preferred aspect, the biasing member is interposed between the terrace surface and the valve shaft holder so as to be extrapolated to a portion above the terrace surface of the valve shaft, and the hole of the insertion hole The diameter is larger than the inner diameter of the biasing member.
更に好ましい態様では、前記付勢部材の外径が、前記挿通穴の穴径及び前記弁軸の前記段丘面より下側の部分の軸径より大きくされる。 In a further preferred aspect, the outer diameter of the biasing member is larger than the diameter of the insertion hole and the diameter of the portion of the valve shaft below the terrace surface.
他の好ましい態様では、前記弁軸において前記固定部材が固着される部分が、前記弁軸において前記挿通穴に挿通される部分より大径、かつ、前記挿通穴の穴径より小径とされる。 In another preferable aspect, a portion of the valve shaft to which the fixing member is fixed is larger in diameter than a portion of the valve shaft inserted in the insertion hole and smaller in diameter than the diameter of the insertion hole.
本発明によれば、弁軸は、付勢部材が配置される段丘面より下側(弁体側)の部分がガイドブッシュに摺動可能に内挿され、付勢部材の下側(弁体側)でのみ軸線方向にガイドされ、弁軸ホルダ(の挿通穴の内壁)とは接触しないので、例えば弁軸が付勢部材の上下でガイドブッシュ及び弁軸ホルダの双方にてガイドされる従来の電動弁と比べて、接触抵抗(摺動抵抗)を低く抑えることができ、動作性を向上させることができる。 According to the present invention, the valve shaft is inserted into the guide bush so as to be slidable below the terrace surface on which the biasing member is disposed (valve body side), and the lower side of the biasing member (valve body) Since the valve shaft is guided in the axial direction only and does not contact with the (inner wall of the insertion hole of the valve shaft holder), for example, the conventional electric motor in which the valve shaft is guided by both the guide bush and the valve shaft holder above and below the biasing member. As compared with the valve, the contact resistance (sliding resistance) can be suppressed low, and the operability can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、誇張して描かれている場合がある。また、本明細書において、上下、左右等の位置、方向を表わす記述は、図1及び図2の方向矢印表示を基準としており、実際の使用状態での位置、方向を指すものではない。 In each of the drawings, the gaps formed between the members, the separation distance between the members, etc. may be drawn in an exaggerated manner in order to facilitate understanding of the invention and for convenience of drawing. is there. Further, in the present specification, the description representing the position and direction such as upper and lower and right and left is based on the direction arrow display of FIG. 1 and FIG. 2 and does not indicate the position and direction in an actual use state.
図1及び図2は、本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図であり、図1は、全閉状態(ロータ及び弁軸ホルダが最下降位置にある状態)、図2は、弁軸ホルダと固定部材とが当接せしめられた状態を示す図である。 1 and 2 are longitudinal sectional views showing an embodiment of the motor-operated valve according to the present invention, and FIG. 1 shows a fully closed state (a state where the rotor and the valve shaft holder are at the lowest position); FIG. 7 is a view showing a state in which the valve shaft holder and the fixing member are in contact with each other.
図示実施形態の電動弁1は、空気調和機、冷凍機等の冷凍サイクルに流量制御弁等として組み込まれて使用されるもので、主に、弁体14が設けられた弁軸10と、ガイドブッシュ20と、弁軸ホルダ30と、弁本体40と、キャン55と、ロータ51とステータ52とからなるステッピングモータ50と、圧縮コイルばね(付勢部材)60と、ストッパとしての固定部材70と、ねじ送り機構28と、下部ストッパ機構29とを備える。
The motor-operated
前記弁軸10は、上側から、上部小径部11と下部大径部12とを有し、その下部大径部12の下端部に、弁口46を流れる流体(冷媒)の通過流量を制御するための段付き(ここでは3段)逆円錐状の弁体14が一体的に形成されている。また、弁軸10(の上部小径部11)の上端部が大径とされ、この大径接続部15に、後述する固定部材70の固定部71(の小径上部71a)が固着される。この大径接続部15の外径は、上部小径部11より大径、かつ、下部大径部12より小径とされるとともに、後述する弁軸ホルダ30(の天井部32)の挿通穴32aの穴径(直径)より僅かに小径とされている。
The
前記ガイドブッシュ20は、前記弁軸10(の下部大径部12)が軸線O方向に相対移動(摺動)可能及び軸線O回りに相対回転可能な状態で内挿される円筒部21と、該円筒部21の上端部から上方に延びており、該円筒部21よりも内径が大きく、前記弁軸10の下部大径部12の上端側と上部小径部11の下端側とが内挿される延設部22とを有している。前記ガイドブッシュ20の円筒部21の外周には、ロータ51の回転駆動に応じて前記弁軸10の弁体14を弁本体40の弁座46aに対して昇降させるねじ送り機構28の一方を構成する固定ねじ部(雄ねじ部)23が形成されている。また、前記円筒部21の下部(固定ねじ部23より下側の部分)は、大径とされ、弁本体40の嵌合穴44への嵌合部27とされる。前記固定ねじ部23(における弁軸ホルダ30より下側)には、下部ストッパ25が螺着されて固定されており、その下部ストッパ25の外周には、弁軸ホルダ30の回転下動規制を行う下部ストッパ機構29の一方を構成する固定ストッパ体24が一体的に突設されている。
The
前記弁軸ホルダ30は、例えば樹脂製(好ましくは、固定部材70との接触を考慮して、耐摩耗性の高いSUSや炭素繊維等で強化された樹脂製)とされ、前記ガイドブッシュ20が内挿される円筒部31と前記弁軸10(の上部小径部11)の上端部が(軸線O方向に相対移動可能及び軸線O回りに相対回転可能な状態で)挿通される挿通穴32aが貫設された天井部32とを有している。本例では、挿通穴32aの穴径は弁軸10(の上部小径部11)の上端部より大径されており、前記弁軸10(の上部小径部11)が前記挿通穴32aに所定の間隙を持って挿通(遊嵌)されている。前記弁軸ホルダ30の円筒部31の内周下部には、前記ガイドブッシュ20の固定ねじ部23と螺合して前記ねじ送り機構28を構成する可動ねじ部(雌ねじ部)33が形成されるとともに、その円筒部31の内周上部は、前記ガイドブッシュ20の円筒状の延設部22の外周に当接(摺接)せしめられている。また、その円筒部31の外周下端には、前記下部ストッパ機構29の他方を構成する可動ストッパ体34が一体的に突設されている。
The
また、前記弁軸ホルダ30の天井部32の上面(後述する固定部材70のフランジ部72との対向面)には、図1及び図2とともに図3を参照すればよくわかるように、平面視で(軸線O方向で視て)略扇形状(ここでは、中心角が約90度の扇形状)の2つの凸部35が一体に形成されている。詳しくは、前記2つの凸部35は、天井部32の上面における挿通穴32a周り(言い換えれば、弁軸ホルダ30の回転軸線O周り)で軸線Oに対して反対側に(言い換えれば、弁軸ホルダ30の回転軸線Oに対して対称となる位置に)上向きに突設されるとともに、その間(本例では、前記可動ストッパ体34の周方向の一端面34aの上方部分、つまり、軸線O方向で視たときに前記可動ストッパ体34の周方向の一端面34aと同じ位置を含む部分)が切り欠かれた形状を有している(平面視で略扇形状(ここでは、中心角が約90度の扇形状)の切欠き36)。
Further, the upper surface of the
前記の凸部35によって、固定部材70に対する弁軸ホルダ30の接触面積が減少するため、例えば、弁軸ホルダ30が固定部材70に当接するときの接触抵抗(回転摺動抵抗)が小さくなり、開弁時における弁軸ホルダ30と固定部材70との摺動性が良好となり、ロータ51の急激な減速や停止、反転等の動作不良が抑制されるとともに、弁軸10の軸ずれを抑えることができる。
The contact area (rotational sliding resistance) when the
また、例えば、前記弁軸ホルダ30が樹脂等の成形品で作製されている場合、成形時に形成されるウェルドラインやパーティングラインの位置と切欠き36の位置とを合わせる、すなわち、成形時にウェルドラインやパーティングラインが形成される箇所に切欠き36を設けることにより、前記接触抵抗(回転摺動抵抗)をさらに小さくできるとともに、前記弁軸ホルダ30の摺動面の平坦度が高くなり、弁軸10の軸ずれをさらに抑えることができる。
Also, for example, when the
例えば、弁軸ホルダ30における可動ストッパ体34の逆側に成形用の樹脂を注入するためのゲートが設けられる場合、前述のように、可動ストッパ体34の上方(より具体的には、可動ストッパ体34の周方向の一端面34aの上方部分)に切欠き36を設けることにより、前記弁軸ホルダ30の凸部35には、成形時に形成されるウェルドラインやパーティングラインが存在しなくなるため、前記接触抵抗(回転摺動抵抗)をさらに小さくできるとともに、前記弁軸ホルダ30の摺動面の平坦度が高くなり、弁軸10の軸ずれをさらに抑えることができる。
For example, when a gate for injecting a molding resin is provided on the opposite side of the
また、弁軸ホルダ30の天井部32の上面において前記凸部35を弁軸ホルダ30の回転軸線Oに対して対称に配置することで、弁軸10の軸ずれをより効果的に抑えられるとともに、前記凸部35を弁軸ホルダ30の回転軸線O周りの複数の箇所に分散して配置することで、固定部材70に対する弁軸ホルダ30(の凸部35)の接触面積をさらに減少させることが可能となる。
Further, by arranging the
なお、前記弁軸ホルダ30の天井部32の上面に設けられる凸部35の形状、数、位置等は、図示例に限られないことは当然であるし、前記凸部35は省略してもよい。
Of course, the shape, number, position, etc. of the
また、前記弁軸10の上部小径部11と下部大径部12との間に形成された段丘面(段差部)13と前記弁軸ホルダ30の天井部32の下面との間には、前記弁軸ホルダ30の天井部32の下面側に配置された円板状の押さえ板(ワッシャ)61を挟んで、弁軸10の上部小径部11に外挿されるように、前記弁軸10と前記弁軸ホルダ30とが昇降方向(軸線O方向)で離れる方向に付勢する、言い換えれば前記弁軸10(弁体14)を常時下方(閉弁方向)に付勢する円筒状の圧縮コイルばね(付勢部材)60が縮装されている。ここでは、圧縮コイルばね60の内径は、前記弁軸10の上部小径部11(段丘面13より上側の部分)が内挿される挿通穴32aの穴径より小さく(言い換えれば、挿通穴32aの穴径が圧縮コイルばね60の内径より大きく)されるとともに、圧縮コイルばね60の外径は、前記挿通穴32aの穴径及び前記弁軸10の下部大径部12(段丘面13より下側(弁体14側)の部分)の軸径(直径)より大きくされている。
Further, between the terraced surface (stepped portion) 13 formed between the upper
前記弁本体40は、例えば真鍮やSUS等の金属製円筒体から構成されている。この弁本体40は、内部に流体が導入導出される弁室40aを有し、該弁室40aの側部に設けられた横向きの第1開口41に第1導管41aがろう付け等により連結固定され、該弁室40aの天井部に前記弁軸10(の下部大径部12)が軸線O方向に相対移動(摺動)可能及び軸線O回りに相対回転可能な状態で挿通される挿通穴43及び前記ガイドブッシュ20の下部(嵌合部27)が嵌合されて取付固定される嵌合穴44が形成され、該弁室40aの下部に設けられた縦向きの第2開口42に第2導管42aがろう付け等により連結固定されている。また、前記弁室40aと前記第2開口42との間の底部壁45に、前記弁体14が接離する弁座46aを有する段付きの弁口46が形成されている。
The
前記弁本体40の上端部には円環状の鍔状板47がかしめ、ろう付け等により固着されるとともに、該鍔状板47の外周に設けられた段差部に、天井付き円筒状のキャン55の下端部が突き合わせ溶接等により密封接合されている。
An
前記キャン55の内側かつ前記ガイドブッシュ20及び前記弁軸ホルダ30の外側には、ロータ51が回転自在に配在され、前記キャン55の外側に、前記ロータ51を回転駆動すべく、ヨーク52a、ボビン52b、ステータコイル52c、及び樹脂モールドカバー52d等からなるステータ52が配置されている。ステータコイル52cには、複数のリード端子52eが接続され、これらのリード端子52eには、基板52fを介して複数のリード線52gが接続され、ステータコイル52cへの通電励磁によってキャン55内に配在されたロータ51が軸線O回りで回転するようになっている。
A
キャン55内に配在された前記ロータ51は、前記弁軸ホルダ30に係合支持されており、当該弁軸ホルダ30は前記ロータ51とともに(一体に)回転するようになっている。
The
詳細には、前記ロータ51は、内筒51a、外筒51b、及び内筒51aと外筒51bとを軸線O回りの所定の角度位置で接続する接続部51cからなる二重管構成とされ、内筒51aの内周に、(例えば、軸線O回りで120度の角度間隔で)軸線O方向(上下方向)に沿って延びる縦溝51dが形成されている。
In detail, the
一方、前記弁軸ホルダ30の外周(の上半部分)には、図3を参照すればよくわかるように、その上端に円錐台面からなるテーパ面部30cが設けられ、そのテーパ面部30cの下側に、(例えば、軸線O回りで120度の角度間隔で)上下方向に延びる突条30aが突設され、その突条30aの下部両側には、前記ロータ51を支持する上向きの係止面30bが形成されている。
On the other hand, on the outer periphery (upper half of the valve shaft holder 30), as is well understood with reference to FIG. 3, a
このように、ロータ51の内筒51aの縦溝51dと弁軸ホルダ30の突条30aとが係合し、かつロータ51の内筒51aの下面と弁軸ホルダ30の係止面30bとが当接することにより、ロータ51が弁軸ホルダ30に対して位置合わせされた状態でその外周に支持固定され、前記弁軸ホルダ30は、前記ロータ51を前記キャン55内で支持しながら当該ロータ51とともに回転される。
Thus, the
なお、本例では、弁軸ホルダ30の上面がロータ51の内筒51aの上面と面一あるいはそれより若干上側に位置するように、前記ロータ51が前記弁軸ホルダ30に係合支持されている。
In the present embodiment, the
前記ロータ51及び弁軸ホルダ30の上側には、弁軸ホルダ30とロータ51との昇降方向における相対移動を防止する(言い換えれば、弁軸ホルダ30に対してロータ51を下方に押し付けて抜け止め係止する)とともに弁軸10と弁軸ホルダ30とを連結すべく、前記弁軸10(の上部小径部11)の上端部に外嵌固定された固定部材70が配在されている。
The relative movement between the
前記固定部材70は、例えば真鍮やSUS等の金属部材からプレス加工、切削加工等にて作製され、前記弁軸10(の上部小径部11)の上端部(大径接続部15)に外嵌されて圧入、溶接、溶着、接着等により接合固定された小径上部71aと大径下部71bとからなる段付き円筒状の固定部71と、該固定部71(の大径下部71b)の下端部からロータ51の内筒51a付近まで外向きに延びる円板状のフランジ部72とを有する。
The fixing
前記フランジ部72の下面は、前記弁軸ホルダ30の上面及びロータ51(の内筒51a)の上面に対向せしめられるとともに、その弁軸ホルダ30の上面に設けられた凸部35(の上面)及びロータ51(の内筒51aの上面)に対接せしめられるようになっている。
The lower surface of the
前記したように、前記ロータ51は、圧縮コイルばね60の付勢力により上方に付勢される弁軸ホルダ30と前記固定部材70(のフランジ部72の外周部分)の間で挟持されて抜け止め係止される。
As described above, the
また、前記弁軸10の上端部に固定された前記固定部材70(における固定部71の大径下部71b)には、動作時にガイドブッシュ20に対して弁軸ホルダ30が上方に移動し過ぎて、ガイドブッシュ20の固定ねじ部23と弁軸ホルダ30の可動ねじ部33との螺合が外れるのを防止すべく、弁軸ホルダ30をガイドブッシュ20側に付勢するコイルばねからなる復帰ばね75が外装されている。
Further, the
かかる構成の電動弁1では、ステータ52(のステータコイル52c)への通電励磁によってロータ51が回転せしめられると、それと一体に弁軸ホルダ30及び弁軸10が回転せしめられる。このとき、ガイドブッシュ20の固定ねじ部23と弁軸ホルダ30の可動ねじ部33とからなるねじ送り機構28により、弁軸10が弁体14を伴って昇降せしめられ、これによって、弁体14と弁座46aとの間の間隙(リフト量、弁開度)が増減されて、冷媒等の流体の通過流量が調整される。
In the motor-operated
また、本例の電動弁1では、弁軸10が下降せしめられて、弁体14が弁座46aに着座したときには、弁軸ホルダ30の可動ストッパ体34とガイドブッシュ20に固定された固定ストッパ体24とが離れて位置せしめられており、その後、ステータ52(のステータコイル52c)への更なる通電励磁によってロータ51が更に回転せしめられ、それと一体に弁軸ホルダ30が回転しながら下降せしめられると、弁軸ホルダ30の可動ストッパ体34とガイドブッシュ20に固定された固定ストッパ体24とが当接し、つまり、下部ストッパ機構29により弁軸ホルダ30の回転及び下降が停止され、これにより、弁軸ホルダ30と弁軸10との間に介装された圧縮コイルばね60が圧縮されて、弁体14が弁座46aに強く押し付けられるようになっている。
Further, in the motor-operated
詳細には、前記電動弁1を閉弁するに当たり、ステータコイル52cに一方向の通電を行い励磁する。これにより、ロータ51が回転せしめられ、これに伴い、弁軸ホルダ30がガイドブッシュ20に対して相対的に回転せしめられる。ここで、ガイドブッシュ20(の固定ねじ部23)と弁軸ホルダ30(の可動ねじ部33)とからなるねじ送り機構28により、弁軸ホルダ30が(ガイドブッシュ20の延設部22(の外周)にガイドされながら)下降し、これに伴い、弁軸10が(ガイドブッシュ20の円筒部21(の内周)にガイドされながら)下降して、弁体14が弁座46aに着座して弁口46を閉じる。このときは、下部ストッパ機構29を構成する弁軸ホルダ30の可動ストッパ体34とガイドブッシュ20の固定ストッパ体24とは離れて位置せしめられている(図2に示される状態)。
In detail, when closing the motor-operated
前記状態からさらに前記ステータコイル52cに一方向の通電を行い励磁すると、弁体14が弁口46を閉じたまま(つまり、弁軸10が静止したまま)で、ねじ送り機構28により、弁軸ホルダ30が(圧縮コイルばね60の付勢力に抗して)さらに(ガイドブッシュ20の延設部22(の外周)にガイドされながら)下降する。弁軸ホルダ30が所定量だけ下降すると、弁軸ホルダ30の可動ストッパ体34とガイドブッシュ20の固定ストッパ体24とが当接し、前記下部ストッパ機構29により弁軸ホルダ30のさらなる下降が制限される。このとき、弁軸ホルダ30と弁軸10との間に介装された圧縮コイルばね60が圧縮されるので、前記弁体16が弁座46aに強く押し付けられて、閉弁性が確保される(図1に示される全閉状態)。また、このとき、前記弁軸ホルダ30(の凸部35)は、前記弁軸10に固定された固定部材70から昇降方向で所定隙間だけ離されることになる。
When the
一方、前記全閉状態から前記電動弁1を開弁するに当たっては、ステータコイル52cに他方向の通電を行い励磁する。これにより、弁本体40に固着されたガイドブッシュ20に対し、ロータ51が前記とは逆方向に相対的に回転せしめられ、前記ねじ送り機構28により、弁軸ホルダ30が(ガイドブッシュ20の延設部22(の外周)にガイドされながら)上昇する。ここで、弁軸ホルダ30(の凸部35)は弁軸10に固定された固定部材70から所定隙間だけ離れて位置せしめられているので、その間(弁軸ホルダ30が所定隙間だけ上昇せしめられる間)は、弁体14が弁座46aに着座して弁口46を閉じたまま(弁軸10が静止したまま)で、弁軸ホルダ30が上昇していく。
On the other hand, when the motor-operated
前記状態からさらに前記ステータコイル52cに他方向の通電を行い励磁し、弁軸ホルダ30が前記所定隙間だけ上昇すると、弁軸ホルダ30の天井部32に設けられた凸部35(の上面)が弁軸10に固定された固定部材70(のフランジ部72の下面)に当接し、これに伴い、弁軸ホルダ30が弁軸10を伴って(回転しながら)上昇し、弁軸10の下端の弁体14が上方に移動して弁口46が開かれる。
From the above state, the
このように、本実施形態の電動弁1では、弁軸10は、付勢部材としての圧縮コイルばね60が配置される段丘面13より下側(弁体14側)の部分(下部大径部12)がガイドブッシュ20に摺動可能に内挿され、圧縮コイルばね60の下側(弁体14側)でのみ軸線O方向(昇降方向)にガイドされ、弁軸ホルダ30(の挿通穴32aの内壁)とは接触しないので、例えば弁軸が付勢部材の上下でガイドブッシュ及び弁軸ホルダの双方にてガイドされる従来の電動弁と比べて、接触抵抗(摺動抵抗)を低く抑えることができ、動作性を向上させることができる。
As described above, in the motor-operated
また、弁軸10(の上部小径部11)が遊嵌される弁軸ホルダ30の挿通穴32aの穴径が、圧縮コイルばね60の内径より大きくされており、例えば弁軸10の軸ずれが発生した場合でも、前記弁軸10は前記圧縮コイルばね60によりガイドされることになるので、これによっても、接触抵抗(摺動抵抗)を低く抑えることができ、動作性を向上させることができる。
Further, the hole diameter of the
なお、上記実施形態では、弁体14が弁座46aに着座するタイプの電動弁について説明したが、例えば、弁体が最下降位置(通常なら全閉状態となる)にあるときに、弁体と弁座との間に所定の大きさの間隙が形成される(すなわち、弁体が弁座に着座しない)閉弁レスタイプの電動弁においても前記と同様の作用効果が得られることは詳述するまでも無い。
In the above embodiment, although the motor-operated valve of the type in which the
1 電動弁
10 弁軸
13 段丘面
14 弁体
15 大径接続部
20 ガイドブッシュ
21 円筒部
23 固定ねじ部(雄ねじ部)
24 固定ストッパ体
28 ねじ送り機構
29 下部ストッパ機構
30 弁軸ホルダ
30a 突条
30b 係止面
30c テーパ面部
31 円筒部
32 天井部
33 可動ねじ部(雌ねじ部)
34 可動ストッパ体
35 凸部
36 切欠き
40 弁本体
40a 弁室
41 第1開口
41a 第1導管
42 第2開口
42a 第2導管
43 挿通穴
44 嵌合穴
45 底部壁
46 弁口
46a 弁座
50 ステッピングモータ
51 ロータ
52 ステータ
55 キャン
60 圧縮コイルばね(付勢部材)
70 固定部材
71 固定部
71a 小径上部
71b 大径下部
72 フランジ部
O 軸線
DESCRIPTION OF
24 fixed
34
70 fixing
Claims (5)
該弁軸が軸線方向に相対移動可能及び相対回転可能に内挿されるガイドブッシュと、
前記弁体が接離する弁座付きの弁口を有するとともに前記ガイドブッシュが取付固定された弁本体と、
前記弁軸に外装される弁軸ホルダと、
前記弁軸に形成された段丘面と前記弁軸ホルダとの間に介装され、前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
前記弁軸ホルダを前記弁軸に連結すべく、前記弁軸に固定され、前記付勢部材の付勢力によって前記弁軸ホルダが対接せしめられる固定部材と、
前記弁軸ホルダを前記ガイドブッシュに対して回転させるためのロータ及びステータを有するモータと、
前記ロータの回転駆動に応じて前記弁軸の前記弁体を前記弁本体の前記弁座に対して昇降させるための、前記ガイドブッシュと前記弁軸ホルダとの間に設けられたねじ送り機構と、を備える電動弁であって、
前記弁軸は、前記段丘面より下側の部分が前記ガイドブッシュに摺動可能に内挿され、前記付勢部材の下側でのみ軸線方向にガイドされるようになっていることを特徴とする電動弁。 A valve stem provided with a valve body,
A guide bush in which the valve shaft is axially relatively movable and relatively rotatably inserted;
A valve body having a valve port with a valve seat to which the valve body contacts and separates, and to which the guide bush is attached and fixed;
A valve shaft holder mounted on the valve shaft;
A biasing member interposed between the terrace surface formed on the valve shaft and the valve shaft holder, for biasing the valve body in the valve closing direction;
A fixing member fixed to the valve stem so as to connect the valve stem holder to the valve stem, and brought into contact with the valve stem holder by the biasing force of the biasing member;
A motor having a rotor and a stator for rotating the valve shaft holder relative to the guide bush;
A screw feed mechanism provided between the guide bush and the valve shaft holder for moving the valve element of the valve shaft up and down with respect to the valve seat of the valve body according to the rotational drive of the rotor; A motor-operated valve comprising
The valve shaft is characterized in that a portion lower than the terrace surface is slidably inserted in the guide bush and axially guided only on the lower side of the biasing member. Motorized valve.
前記挿通穴の穴径が、前記付勢部材の内径より大きくされていることを特徴とする請求項2に記載の電動弁。 The biasing member is interposed between the terrace surface and the valve shaft holder so as to be extrapolated to a portion above the terrace surface of the valve shaft.
The motor-operated valve according to claim 2, wherein a hole diameter of the insertion hole is larger than an inner diameter of the biasing member.
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