JP4445726B2 - 電動弁 - Google Patents

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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係り、特に、可動部分を構成する弁軸の摺接部材の耐久性及び潤滑性の向上を図った電動弁に関する。
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。
図3は、特許文献1記載の電動弁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。
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・形成する。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40の端部を突き合わせ溶接することにより行っている。
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。
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からロータ30方向に延出して固定され、且つ外周に固定ねじ部25が形成されるガイドブッシュ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。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。
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 段部24aを介して形成された上部縮径部24b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。なお、上記圧縮コイルばね34の下方の端部は弁軸24の肩部に、上方の端部34aは平座金60を介して弁軸ホルダ32の下面に支持されている。
また、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。
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。
また、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。
しかしながら、前記電動弁においては、上記プッシュナット33或いは平座金60は、上下動する弁軸24に摺接しているために、例えば、潤滑油成分を含有させることが困難な冷媒を使用する場合は、磨耗する惧れがあり、耐久性を向上させるべきであるという指摘があった。
一方、電動弁において、摩擦等により耐久性が低下し易い部材には、ポリテトラフルオロエチレンを含有させたニッケル鍍金層を形成することは、下記の特許文献2に記載されている。
しかしながら、特許文献2に記載のニッケル鍍金層は、弁軸ホルダとガイドブッシュとの相互に噛み合うネジ部に設けたものであり、プッシュナット33或いは平座金60部分の耐久性については,未解決の問題であった。
特開2003−172467号公報 特開平8−219317号公報
したがって、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、プッシュナット或いは平座金部分の耐久性を向上させた電動弁を提供することにある。
前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、弁室内の弁座に弁軸によって離接する弁体で冷媒の通過流量を調整する弁本体と、該弁本体に固着され前記弁体を前記弁座に離接させるロータを内蔵するキャンと、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、前記弁軸の外周に位置し前記ロータに結合される弁軸ホルダと、前記弁軸に圧入固定され前記弁軸ホルダに摺接するとともに前記弁体が前記弁座に当接した状態で前記弁軸ホルダから離間するプッシュナットと、前記弁軸ホルダに対して摺接可能に配置された平座金とを備え、前記プッシュナットと前記弁軸ホルダとの摺接面に、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層を形成すると共に、前記平座金の前記弁軸ホルダとの摺接面に、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成したことを特徴とする。
本発明の電動弁は、上記構成により、プッシュナット及び平座金の一方、または双方に鍍金層を形成することで耐久性を向上させることができる。また、特に、弁体の開閉(弁軸の上下動)時の弁軸とプッシュナット及び平座金との摺動抵抗を低減することができ、円滑・確実に摺動することを可能とする。特に、冷媒回路中で冷凍機油などの潤滑が見込めない環境においても、プッシュナット、平座金、弁軸などの摺動部品の劣化が防止され、耐久性を高めて電動弁動作の不具合を未然に防ぐことができる。
また、更に本発明の電動弁は、プッシュナットには、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層を形成し、上記平座金には、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成してなることで、プッシュナットの潤滑性を向上させると共に平座金の耐久性を向上させることで、電動弁の耐久性を大とすることができる。
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、本発明の実施形態を説明するに当って、図1,2において図3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。
本実施形態の特徴として、上記プッシュナット33の表面は、ニッケル(Ni)鍍金されているか、或いは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含有させたニッケル(Ni)鍍金により鍍金層33aとして表面がコーティングされている。また、平座金60にも、その表面にはプッシュナット33の表面と同様の素材からなる鍍金層60aが形成されている。なお、これらの処理(鍍金層33a,60aの形成)は、プッシュナット33及び平座金60の全面に行っても良いが少なくとも弁軸24等の他部材との摺接面に行うことで、本発明の課題は達成される。
上記のように、弁軸24に摺接するプッシュナット33及び平座金60に上記のような表面処理を施すことで、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、本実施形態のように摺接部が上記表面処理により、低い摩擦係数で円滑に摺接されることで、耐久性が高い摺接部となる。
上記メッキの手段は、一般の無電解ニッケルメッキと同様である。上記Ni+PTFEの鍍金層は硬度が高く、滑り性に優れ、また、耐摩耗性も高い。したがって、上記鍍金層33a,60aを形成することによって、洗浄性が高く、また潤滑性が低い冷媒体を制御する電動弁にあっても、弁軸24は常に正常に機能し、所定の性能を発揮することができる。なお、鍍金層は、プッシュナット33及び平座金60にかえて、相手の弁軸24に形成してもよい。さらに、プッシュナット33及び平座金60と弁軸24の両方に鍍金層を形成することもできる。
上記のように、弁体23の開閉(弁軸24の上下動)時の弁軸24とプッシュナット33及び平座金60との摺動抵抗を低減するために、鍍金層33a,60aとして、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有させることで、鍍金層が潤滑性を備えることになり、潤滑剤を添加しなくてもプッシュナット33及び平座金60の一方、または双方の潤滑は確保され、耐久性を大とすることができる。
また、冷媒回路中で冷凍機油などの潤滑が見込めない環境、例えば、炭酸ガス冷媒が用いられている場合においても、プッシュナット33、平座金60、弁軸24などの摺動部品の劣化が防止され、耐久性を高めて電動弁動作の不具合を未然に防ぐことができる。
なお、上記実施形態においては、プッシュナット33及び平座金60の双方に鍍金層33a,60aを形成させたが、これらの内、いずれか一方であってもよい。また、別例として、上記プッシュナット33には、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層33aを形成し、上記平座金60には、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成することで、プッシュナット33の潤滑性を向上させると共に平座金60の耐久性を向上させて、電動弁の耐久性を大とすることもできる。
本発明に係る電動弁の一実施形態の縦断面図。 図1のX部分の拡大図。 従来の電動弁の縦断面図。
符号の説明
10・・電動弁(従来例) 10’・・電動弁(本発明)
20・・弁本体 20a,20b・・流出入管
21・・弁室 22・・弁座 23・・弁体
24・・弁軸 24a・・段部 24b・・上部縮径部 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 32b・・螺旋溝部分
33・・プッシュナット 33a・・鍍金層
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 60a・・鍍金層

Claims (1)

  1. 弁室内の弁座に弁軸によって離接する弁体で冷媒の通過流量を調整する弁本体と、該弁本体に固着され前記弁体を前記弁座に離接させるロータを内蔵するキャンと、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、前記弁軸の外周に位置し前記ロータに結合される弁軸ホルダと、前記弁軸に圧入固定され前記弁軸ホルダに摺接するとともに前記弁体が前記弁座に当接した状態で前記弁軸ホルダから離間するプッシュナットと、前記弁軸ホルダに対して摺接可能に配置された平座金とを備えた電動弁であって、
    前記プッシュナットと前記弁軸ホルダとの摺接面に、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層を形成すると共に、
    前記平座金の前記弁軸ホルダとの摺接面に、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成したことを特徴とする電動弁。
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