JP4113386B2

JP4113386B2 - 電動弁

Info

Publication number: JP4113386B2
Application number: JP2002213290A
Authority: JP
Inventors: 貴雄原田; 威菅沼; 共存大内
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: JP2003172467A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、スラッジ等の付着による詰まりを防止する防止機能を有する電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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能を有し、通常、弁室及び弁座を備えた弁本体と、鍔状部を介して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、キャンの内側にはロータが内蔵され、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。
【０００３】
図４は、公知の電動弁１０の縦断面図を示している。
電動弁１０は、弁室２１内の弁座２２に離接する弁体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を離接させるロ−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とはステッピングモータを構成している。また、弁本体２０の下部及び側部には、冷媒の流出入管２０ａ，２０ｂが弁室２１に連通して連結されている。
【０００４】
弁本体２０には弁室２１を形成し、弁室２１の下方には弁座２２を形成し、上方にはガイドブッシュ２６を固定している。キャン４０との接合は、弁本体２０にカシメ固着された鍔状板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。
【０００５】
キャン４０は有底円筒状をしており、弁本体２０の上部に固着された鍔状板４１に固着され、内部は気密状態に保たれている。ステータ５０は磁性材に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。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５４にコネクタ５６が連結され、該コネクタ５６に複数のリード線５５が接続されている。
【０００６】
ニードル弁からなる弁体２３は弁軸２４の下端に形成されている。弁体２３を弁座２２に離接させる駆動機構は、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。
【０００７】
上記固定ねじ部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の内周に雌ねじとして形成されている。
【０００８】
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形状であり、内面に移動ねじ部３１が形成され、弁軸ホルダ３２の中心に弁軸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が下端に形成されている弁軸２４は、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。
【０００９】
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の内周孔部に弁軸ホルダ３２の上部突部が嵌合し、上記突部の外周をカシメ固定してロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２を結合している。
【００１０】
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２７が固着されており、下ストッパ体２７の上方に板状の下ストッパ片２７ａが突設される。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３７が固着され、下方に向けて板状の上ストッパ片３７ａが突設され下ストッパ片２７ａと係合可能である。
【００１１】
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部分３２ｂに固着されている。
また、ガイドブッシュ２６の側面には、弁室２１とキャン４０内の空間との均圧を図る目的で均圧孔３２ａが固定ねじ部２５の直下部に設けられ、該均圧孔３２ａを通じて冷媒の流通が容易となるように構成されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記電動弁においては、均圧孔は上記螺合部に近接して設けられる結果、冷媒内に混入しているスラッジ等が弁軸及び弁軸ホルダを摺動させるガイドブッシュ内周の雌ねじ部と弁軸ホルダ外周の雄ねじ部との螺合部に付着して詰まり、円滑な螺合を妨げられるばかりでなく、キャン室の均圧孔より下位にある部分に冷凍機油が滞留し、ロータ３０の回転抵抗となることが懸念されていた。
【００１３】
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、弁軸及び弁軸ホルダを摺動させるガイドブッシュの内周の雌ねじ部と、弁軸ホルダの外周の雄ねじ部との螺合部にスラッジ等の付着による詰まりや流体（冷媒）に混入されている冷凍機油の滞留に伴って生ずる影響をできるだけ小さくして、作動の信頼性を向上させた電動弁を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、弁本体の弁室内の弁座に離接して流体の通過流量を調整する弁体と、前記弁体を備える弁軸を回転駆動するロータと、これらを内蔵するように前記弁本体に固着されるキャンと、この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含み、前記ロータの回転軸方向に延出して前記弁軸をガイドするガイドブッシュが、前記弁本体に対して固定的に設けてあり、前記弁軸に連結される弁軸ホルダが、前記ロータと一体となって回転するように設けてあり、前記弁軸を前記弁座に離接させる駆動機構は、前記ガイドブッシュに設けてある固定ねじ部と、前記弁軸ホルダに設けてあり前記固定ねじ部に螺合する移動ねじ部とで構成され、前記弁本体は、前記ガイドブッシュとの間に環状溝を形成してあり、前記ガイドブッシュは、前記弁軸のガイド面から径方向に前記環状溝に連通する均圧孔が穿設してあり、かつその穿設位置を前記キャン内部空間の最下部近傍としたことを特徴とする。
また、本発明に係る電動弁の具体的な態様として、前記ガイドブッシュの前記弁本体への圧入位置は、前記環状溝を避けた位置に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施形態】
図１は、本発明に係る電動弁１０'の一実施形態の縦断面図であり、図２は図１のＸ部分の拡大図であり、これらの図に基づいて説明する。以下、本発明の実施例を説明するに当って、図１，２において図４に示す公知例の電動弁１０と同じ構成部分には、同一符号を付すことで説明を省略する。
【００１６】
本実施例において、ガイドブッシュ２６の側面下方には、弁室２１内の冷媒圧力とキャン４０内の冷媒圧力を均等にするための均圧孔Ｈが形成してある。均圧孔Ｈは、弁室２１の上端の大径穴とガイドブッシュ２６とで形成された環状溝Ｍに通じている。
環状溝Ｍは、弁室２１の上端のガイドブッシュ２６が嵌入している弁本体２０の大径穴上部を更に大径として切削するか、或いは、弁本体２０の成形時に形成される。このように、弁本体２０はガイドブッシュ２６との間に環状溝Ｍを形成してある。そして、この環状溝Ｍは、弁本体２０と下ストッパ体２７下部とで形成される空間部Ｓと連通しており、したがって、上記空間部Ｓと弁室２１とは、環状溝Ｍ及び均圧孔Ｈを通じて連通し、冷媒は流通し易くなっている。
冷媒及び冷凍機油は、弁軸２４とガイドブッシュ２６との隙間を通じてキャン４０内に入り込み、弁体２３への背圧作用やガイドブッシュ２６と弁軸ホルダ３２との間等の潤滑作用を行うが、冷媒内に混在するスラッジもキャン４０内に移動し、スラッジは螺合部の円滑な動作を妨げ易く、また冷凍機油の滞留は使用状態によってはロータ３０の回転抵抗の要因となる。
そこで、本実施例のように、環状溝Ｍ及び均圧孔Ｈを設けることで、冷媒の均圧化に加えて、ねじ螺合部のスラッジ付着を防止し冷凍機油のキャン内滞留を防止する。
【００１７】
前記電動弁１０'の動作について説明する。ステータコイル５３，５３に一方向の通電を行い励磁すると、弁本体２０に固着されたガイドブッシュ２６に対しロータ３０及び弁軸ホルダ３２が回転し、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とのねじ送り機構により、弁軸ホルダ３２が、例えば、下方に移動して弁体２３が弁座２２に着座圧接して弁口は閉じられる。
【００１８】
ステータコイル５３，５３に他方向の通電を行い励磁すると、弁本体２０に固着されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が前記と逆方向に回転され、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とのねじ送り機構により、今度は弁軸ホルダ３２が上方に移動して弁軸２４の下端の弁体２３が弁座２２から離れて弁口が開かれ、冷媒は弁口を通過することができる。そして、ロータ３０の回転量により冷媒の通過量を調整することができ、ロータの回転量はパルス数にて規制されるため正確な調整を行うことができる。
さらに、上記環状溝Ｍの存在により、弁本体２０へのガイドブッシュ２６の圧入に際して、弁本体２０の圧入部が鍔状板４１のカシメ部分２０ｃを避けて形成されることとなり、鍔状板４１のカシメ固定力による影響を受け難くしているのである。即ち、図２に示すように、ガイドブッシュ２６の弁本体２０への圧入部分Ｔは、弁本体２０のＴの個所となり、圧入部分Ｔは弁本体２０の環状溝Ｍの形成部分を避けた位置に形成されるので、鍔状板４１のカシメ固定力による影響を受け難いのである。なお、図２は図１のＸ部分の拡大図であり、弁本体２０、ガイドブッシュ２６、弁軸２４及び環状溝Ｍを部分的に示す図である。
【００１９】
このようにロータ３０が回転し、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とのねじ送り機構によりロータ３０、弁軸ホルダ３２及び弁軸２４が軸方向に摺動するが、本実施例のように均圧孔Ｈと固定ねじ部２５と移動ねじ部３１からねじ部との距離を取って配置することで、冷媒回路中のスラッジ等のねじ部への付着による詰まりを防止し、また、冷凍機油もキャン室下部の空間部Ｓに滞留することがないから、電動弁の作動性能を低下させることがない。
さらに、以上のように述べた実施例において、弁軸２４と圧縮コイルばね３４の端部との干渉が生じるおそれがある場合には、図３に別例として示すように、弁軸２４に段差を設けることによってその当接を防止できる。即ち、図３に示すように、弁軸２４に段部２４ａを形成することにより、圧縮コイルばね３４の端部３４ａの当接を回避できるのである。なお、図３は、図１の弁軸２４、弁軸ホルダ３２及び圧縮コイルばね３４を示すＹ部分の別例を示し、符号６０は圧縮コイルばね３４と弁軸ホルダ３２との間に設けられた平座金を示す。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の電動弁は、ねじ螺合部と均圧孔との距離をとって配置したことで、ねじ螺合部へのスラッジ等の付着を防止し、螺合部の摺動を円滑に行わせ、また、キャン内部空間の最下部付近に均圧孔を設けることで、回転抵抗の要因となる冷凍機油の停滞を未然に防ぐことができ、電動弁を永続的に有効に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動弁の一実施例形態の縦断面図。
【図２】図１のＸ部分の拡大図。
【図３】図１のＹ部分の別例の拡大図。
【図４】従来の電動弁の縦断面図。
１０・・電動弁（従来例）１０'・・電動弁（本発明）
２０・・弁本体２０ａ，２０ｂ・・流出入管
２０ｃ・・カシメ部分２１・・弁室２２・・弁座
２３・・弁体２４・・弁軸２４ａ・・段部
２５・・固定ねじ部２６・・ガイドブッシュ２６ａ・・螺旋溝部分
２７・・下ストッパ体２７ａ・・下ストッパ片
３０・・ロ−タ３１・・移動ねじ部
３２・・弁軸ホルダ３２ａ・・均圧孔３３・・プッシュナット
３２ｂ・・螺旋溝部分３４・・圧縮コイルばね３４ａ・・端部
３６・・支持リング３７・・上ストッパ体３７ａ・・上ストッパ片
４０・・キャン４１・・鍔状板
５０・・ステ−タ５０ａ・・嵌合穴
５１・・ヨ−ク５２・・ボビン
５３・・ステ−タコイル５４・・リ−ド端子
５５・・リ−ド線５６・・コネクタ６０・・平座金
Ｈ・・均圧孔Ｍ・・環状溝Ｓ・・空間部Ｔ・・圧入部分

Claims

弁本体の弁室内の弁座に離接して流体の通過流量を調整する弁体と、前記弁体を備える弁軸を回転駆動するロータと、これらを内蔵するように前記弁本体に固着されるキャンと、この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含み、
前記ロータの回転軸方向に延出して前記弁軸をガイドするガイドブッシュが、前記弁本体に対して固定的に設けてあり、
前記弁軸に連結される弁軸ホルダが、前記ロータと一体となって回転するように設けてあり、
前記弁軸を前記弁座に離接させる駆動機構は、前記ガイドブッシュに設けてある固定ねじ部と、前記弁軸ホルダに設けてあり前記固定ねじ部に螺合する移動ねじ部とで構成され、
前記弁本体は、前記ガイドブッシュとの間に環状溝を形成してあり、
前記ガイドブッシュは、前記弁軸のガイド面から径方向に前記環状溝に連通する均圧孔が穿設してあり、かつその穿設位置を前記キャン内部空間の最下部近傍としたことを特徴とする電動弁。
前記ガイドブッシュの前記弁本体への圧入位置は、前記環状溝を避けた位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。