JP4762018B2

JP4762018B2 - 電動弁

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Publication number: JP4762018B2
Application number: JP2006080894A
Authority: JP
Inventors: 雅也佐藤; 仁志梅澤; 健一望月
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: KR20070096792A; CN101042197A; JP2007255573A; KR101257519B1; CN101042197B

Description

この発明は、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、簡単な構成で小型化・低騒音化を達成することができる電動弁に関する。

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器であり、通常、弁室および弁座を備えた弁本体と、鍔状部を介して前記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、該キャンの内側にはロータが内蔵され、前記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ものである。そうした電動弁の一例として、特許文献１に開示されているものがある。

図４は前記したような従来の電動弁１の縦断面図を示しており、弁本体２は弁室２ｃと、ガイドブッシュ固定部２ｄと、キャン固着部２ｅとを備え、弁室２ｃには冷媒等の流体が出入する流体流入管２ａ、流体流出管２ｂが設けられるとともに、その内部には弁軸３の先端に形成された弁体３ａであるニードル弁が接離する弁座２ｆが配設されている。

ガイドブッシュ固定部２ｄは、弁室の上方に位置し、弁本体２とガイドブッシュ４とを固定する。ガイドブッシュ４の外周には雄ねじ部４ａが形成され、雄ねじ部４ａには弁軸ホルダ５の内周に形成された雌ねじ部５ａが螺合され、雄ねじ部４ａと雌ねじ部５ａとによりねじ送り機構が構成されている。そして、弁軸ホルダ５内には、下端部に弁体３ａを形成している弁軸３が摺動可能に嵌挿されており、弁軸３は弁軸ホルダ内５に縮装された圧縮コイルばね３ｂによって常時下方に付勢されている。

キャン固着部２ｅは弁本体２の上端に位置し、内周面をかしめ固定されるとともに下端面を溶接により接合されているリング状金属板で構成されており、その外周部にてキャン１の鍔状部と溶接されることにより、キャン１が弁本体２に固定されている。弁軸３とロータ７とは、支持リング６を介して結合されている。支持リング６は、ロータ７の成形時にインサートされた黄銅製の金属リングで構成されている。支持リング６の内周孔部に弁軸ホルダ５の上部突部が嵌合し、この突部をかしめ固定してロータ７、支持シング６及び弁軸ホルダ５を結合している。弁軸３の上端にはプッシュナット３ｃが圧入固定され、プッシュナット３ｃの外周には、円筒状の圧縮コイルばね３ｄが、緩く嵌合又は外周に弾接して取り付けられており、ガイドブッシュ４の雄ねじ部４ａと弁軸ホルダ５の雌ねじ部５ａとの螺合が外れた場合に、その螺合に復帰させる力を与えることができる。また、弁軸３及びロータ７の上方移動の最上限は、ロータ７の上部に設けられているばね３ｄとキャン１の内面との接触によって与えられる。弁軸ホルダ５に固定される上ストッパ体８とガイドブッシュ４に固定される下ストッパ体９とにより、弁軸３の上下方向の行程を制限するストッパ機構が構成されている。

キャン１の内部にはロータ７が内蔵され、キャン１の外部には図示しないステータが外嵌されている。ステータの内部には上下にステータコイル及びヨークが格納されており、ステータコイルはリード線及びステータの外周に設けられたコネクタを通じて通電される。ステータコイルの通電によりヨークが励磁されてロータ７を回転させ、ねじ送り機構により弁軸ホルダ５と弁軸３を相対移動させることにより、弁体３ａを開閉作動させて冷媒の流量の調整が行われる。

ステータ等に関する構成は、従来、電動弁の技術分野においてよく知られている構造であり、例えば、詳細については図示しないが、ステータの下方に金属製のリング状の取付け板を固定し、この取付け板と一体に形成された回り止め片を、弁本体２から水平方向に突出する流体流入管２ａに係合させるとともに、弁本体２とキャン１とのリング状溶接部の一辺に係合孔を係合させ、リング状溶接部の他辺には取付け板と一体に形成された押圧片を押圧させてステータを固定する等の構造を採用することができる。

ところで、前記した電動弁においては、ロータがその回転に伴って、ガイドブッシュの外側に配置されているねじ送り機構の作用によって、ガイドブッシュの内側に配置されている弁軸の軸方向位置を変化させようとするので、それに起因して次のような現象が生じる。即ち、弁の開閉に伴ってロータの軸方向位置が変化するので、ステータから電磁作用で与えられるロータの回転力が弁位置によって変化して一定しない。ロータの軸方向移動を許容しなければならないので電動弁の軸方向寸法が大きく成りやすく、また、ガイドブッシュと弁軸ホルダとのねじ送り機構がロータの下方に位置しているので、キャン全長および弁本体の外径が大きくなって大型化する。そして、ねじ送り機構がロータの下方に位置しており、ロータがそのように配置されたねじ送り機構により回転駆動されるため、ロータが回転の際に振れやすい。

また、前記した電動弁においては、次に述べるような問題も生じている。即ち、ロータと弁軸ホルダとの間の連結にカラーやばねを用いており、部品点数が増加する原因になっている。更に、ロータの軸方向の移動をストッパで規制しているが、ストッパが当接する時に衝撃音が発生する。ロータの回転を規制するストッパ機構は、同様にロータの下方に位置しているため、図４の８，９の外周部に空間ができデッドスペースとなっていた。
特開２００１−５０４１５号公報（段落［００３４］〜［００３８］、図１）

そこで、ロータとガイドブッシュとを連結するインサートメタルに工夫を施すことによって、ロータの回転を、ガイドブッシュの内部に配置した弁軸及び駆動機構を介して弁体に伝達する構造とし、弁の開閉に際してロータがキャンの内部において軸方向に移動しない構造とすることで、上記の諸問題の解決を図る点で解決すべき課題がある。

本発明は、このような問題を考慮してなされたものであって、その目的は、キャン全長及び弁本体を小型化できるとともにロータの回転が安定し、且つ弁体が弁座の座面に対して及ぼす回転方向のストレスを解消することができ、ストッパ衝撃音がなく低コストで製造可能な電動弁を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による電動弁は、弁軸の先端部に設けられている弁体を弁室内の弁座に接離させることにより通過流量を調整する弁本体と、前記弁本体に取り付けられているキャンの内部に内蔵され且つ前記弁体を前記弁座に接離させるため外部から回転駆動されるロータと、前記ロータの回転を前記弁軸の接離動作に変換する駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記キャン内において前記弁本体側から前記ロータの配置方向に延出して固定されているガイドブッシュと、前記ロータと一体化されており且つ前記ガイドブッシュに回転案内されるインサートメタルと、前記ガイドブッシュ内に配置されており前記インサートメタルと相対回転不能であるが軸線方向には相対移動可能に係合している弁軸ホルダと、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前記ロータからの回転を前記弁軸ホルダの前記軸線方向の移動に変換するねじ送り機構とを有していることから成っている。

この電動弁によれば、弁の開閉に際しては、ステータからの電磁作用によってロータがキャン内で軸方向位置を変えることなく回転する。ロータの回転は、ロータと一体化されているインサートメタルに伝達され、インサートメタルの回転は、ガイドブッシュ内において、相対回転不能であるが軸線方向には相対移動可能に係合している弁軸ホルダに伝達される。インサートメタルの回転は、ガイドブッシュによって案内されるので、弁軸ホルダには安定した回転が伝達される。弁軸ホルダが回転すると、ガイドブッシュとの間に設けられているねじ送り機構によって、弁軸ホルダは軸線方向に移動する。この際、弁軸ホルダはインサートメタルと相対回転不能であるので、インサートメタルと共に回転するが軸線方向には相対移動可能に係合しているので、インサートメタルに対する位置を変えることができる。弁軸ホルダの軸線方向に移動は、弁軸の先端部に設けられている弁体に伝達され、弁体は室内の弁座に接離して通過流量を調整することができる。

上記電動弁において、前記インサートメタルは、前記ロータと一体化される周縁部と前記周縁部に連なる底付き筒部とを有するハット形状に成形されており、前記底付き筒部において前記インサートメタルの回転が前記ガイドブッシュによってガイドされている。ロータの成形時にインサートメタルの周縁部を鋳込むなどにより、インサートメタルはロータと容易に一体化される。インサートメタルの底付き筒部はハット形状に成形されているので、その筒面をガイドブッシュの筒面に嵌合させることにより、インサートメタルの回転はガイドブッシュとの間の筒面同士のガイドによって安定的に案内される。

上記の電動弁において、前記弁軸ホルダは、前記インサートメタルに対して、前記弁軸ホルダに備わる異形軸部が前記インサートメタルの前記底付き筒部に形成されている異形孔に嵌合されている。弁軸ホルダの異形軸部が、前記インサートメタルの底付き筒部に形成されている異形孔に嵌合することによって、インサートメタルと軸受ホルダとは相対回転不能であり、インサートメタルの回転は弁軸ホルダに対して空回りすることなく伝達される。また、弁軸ホルダはインサートメタルに対して相対移動可能に係合しているので、弁軸ホルダのインサートメタルに対する軸方向の相対移動が許容される。

上記の電動弁において、前記インサートメタルを、前記底付き筒部が前記ガイドブッシュの内部に嵌入した状態で回転案内可能に配置することができる。こうした配置によって、インサートメタルは、底付き筒部の外周面がガイドブッシュの内周面に案内される。

上記の電動弁において、前記インサートメタルを、前記底付き筒部が前記ガイドブッシュの外側を覆う状態で回転案内可能に配置することもできる。こうした配置によって、インサートメタルは、底付き筒部の内周面がガイドブッシュの外周面に案内される。

上記の電動弁において、前記弁軸ホルダと前記弁軸とは、軸線回りの回転方向には非拘束で且つ前記軸線方向には予め定められた遊びストロークの範囲内でガイドするガイド連結機構を介して連結することができる。弁軸ホルダと弁軸とを軸線回りの回転方向には非拘束なガイド連結機構を介して連結することで、弁の開閉、特に閉弁動作時に弁軸ホルダが回転される場合に、その回転力が弁軸に伝達されず、弁体と弁座との間で生じるストレスが軽減される。また、このガイド連結機構が軸線方向には予め定められた遊びストロークの範囲内で弁軸ホルダと弁軸とをガイドするので、弁軸ホルダが回転するときのねじ送り機構による送り作用によって軸線方向に移動する場合には、その遊びストロークの範囲で、弁体の弁座との間で生じるストレスが軽減される。

ガイド連結機構を備えた電動弁において、前記ガイド連結機構は、前記弁軸を前記弁軸ホルダに対して前記弁座方向に向かって押し出す付勢力を与えるばねと、前記弁軸ホルダに設けられ且つ前記弁軸の押し出しを制限するストッパと、前記弁軸の前記弁軸ホルダに対して前記ばねを圧縮する方向の移動を制限し且つ前記弁軸の前記弁軸ホルダに対する滑らかな相対回転を許容するボールとを備えることができる。このガイド連結機構を備えることで、弁軸は、ばねによって常に弁体が弁座に当接する方向に付勢されており、弁座に当接することで移動が制限されている。弁体が弁座に当接した後に弁軸ホルダが更に押し出されても、弁軸は動かず弁軸ホルダのみが遊びストロークの範囲でばねを圧縮しつつ前進することができる。弁軸がばねを圧縮しつつ弁軸ホルダに対して相対的に後退する方向の移動は、ボールによって制限される。ボールは弁軸ホルダ及び弁軸に対して接触が転がりであるので、両者間に作用する摩擦は低摩擦であり、弁軸に伝達される回転方向の力を実質的に無くすことができる。

ガイド連結機構を備えた電動弁において、前記ガイド連結機構を、前記弁軸ホルダの下部に配置することができる。この場合には、インサートメタルを、その底部分を上方からガイドブッシュ内に嵌入させる形態とすることで、弁軸ホルダの長さを短くすることができ、その結果、電動弁の小型化に寄与できる。

ガイド連結機構を備えた電動弁において、前記ガイド連結機構を、前記弁軸ホルダの上部に配置することができる。この場合には、弁軸ホルダは、ガイド連結機構を収容する程度の長さが必要である。こうしたガイド連結機構の配置と、インサートメタルの底部分を上にしてガイドブッシュをインサートメタルで上方から覆う形態との組合せが、軸方向長さが長くなり過ぎることを回避できるので好ましい。この場合、前記弁軸ホルダは、その下部において弁軸をガイドするガイド部分の長さを確保することができる。

上記の各電動弁において、前記ねじ送り機構は、前記ガイドブッシュに形成されている雌ねじ部と、前記弁軸ホルダに形成されており前記雌ねじ部と螺合している雄ねじ部とを備えていることが好ましい。弁本体に固定されているガイドブッシュには雌ねじ部が形成されており、この雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を持つ弁軸ホルダがガイドブッシュ内において、ねじ送り作用によって回転しつつ軸線方向に移動可能である。

この発明は、上記のように構成されており、弁の開閉動作を行うためにロータの回転を弁体の弁軸方向の移動に変換する駆動機構は、キャン内において弁本体側からロータの配置方向に延出して固定されているガイドブッシュと、ロータと一体化されており且つガイドブッシュに回転案内されるインサートメタルと、ガイドブッシュ内に配置されインサートメタルと相対回転不能であるが弁軸の軸方向には相対移動可能に係合している弁軸ホルダと、ガイドブッシュと弁軸ホルダとの間に設けられロータからの回転を弁軸ホルダの弁軸方向の移動に変換するねじ送り機構とを有する構成であるので、弁軸ホルダがガイドブッシュの外側に配置されている構造を持つ従来の電動弁と比較して、ロータの軸方向移動が無く、且つインサートメタルの回転がガイドブッシュによって案内され、その結果、キャン全長及び弁本体を小型化できるとともにロータの回転を安定化することができる。また、ロータの軸方向移動を許容するがその移動量を直接に規制するストッパ機構をキャン内に設ける構成ではないので、ロータ回転のパルス制御に関して基準点設定のためにストッパ機構を作動させる必要も無くなって静音化が図られ、ストッパ機構を設けるためのスペースが不要になって電動弁の小型化を図ることができる。更に、インサートメタルとガイドブッシュとの係合が簡素化されて部品点数が減少するので、低いコストで製造可能な電動弁を提供することができる。
また、インサートメタルは、ロータと一体化される周縁部と当該周縁部に連なる底付き筒部とを有するハット形状に成形されており、底付き筒部においてインサートメタルの回転が前記ガイドブッシュによってガイドされているので、ロータの成形時にインサートメタルの周縁部を鋳込むなどによりロータとインサートメタルとを容易に一体化することができるとともに、インサートメタルの筒面をガイドブッシュの筒面に嵌合させることによりインサートメタルの回転をガイドブッシュとの間の筒面同士のガイドによって安定的に案内することができる。
更に、弁軸ホルダに備わる異形軸部がインサートメタルの底付き筒部に形成されている異形孔に嵌合しているので、インサートメタルが簡単な構造であるにもかかわらず、インサートメタルの回転を弁軸ホルダに対して空回りすることなく伝達することができるとともに、弁軸ホルダをインサートメタルに対して軸方向に相対移動させることができる。

以下、添付した図面に基づいて、本発明に係る電動弁の一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る電動弁の一実施形態を示す図であって、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はインサートメタルと弁軸ホルダとの嵌合の一形態を示す端面図である。電動弁１０は、弁室２１内の弁座２２に接離する弁体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を接離させるロータ３０を内蔵するキャン４０とを備えている。キャン４０には、図示していないが、ロータ３０を回転駆動する公知のステータが外嵌されている。ステータは磁性材より構成されるヨークと、このヨークにボビンを介して巻回される上下のステータコイルとから構成され、キャン４０に外嵌されている。ロータ３０とステータにより、電動弁１０の弁開閉動作を行う駆動源としてのステッピングモータが構成されている。また、弁本体２０から垂直方向の流体流出管２０ａ及び水平方向の流体流入管２０ｂが延出されている。

キャン４０はステンレス等の非磁性の金属から形成される有底円筒状をしており、弁本体２０の上部に固着されたステンレス製の鍔状板４１に溶接等により固着され、内部は気密状態に保たれている。弁体２３は、黄銅製の弁軸２４の下端において、ニードル弁の構造に構成されている。弁体２３を弁座２２に接離させる駆動機構は、弁本体２０よりロータ３０方向に延出して固定されており且つ固定ねじ部２５が形成される筒状のガイドブッシュ２６と、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とから構成されるねじ送り機構である。

固定ねじ部２５は、ガイドブッシュ２６の下部内周において雌ねじ部として形成されている。また、移動ねじ部３１は弁軸ホルダ３２の下部外周において雄ねじ部として形成されている。なお、ガイドブッシュ２６及び弁軸ホルダ３２は、ともに黄銅製の円筒状材から形成されている。

ロータ３０と弁軸ホルダ３２とは、インサートメタル３６を介して連結されている。インサートメタル３６は、本実施形態では一枚の黄銅製の金属リングから成形されており、ロータ３０の成形時にインサートされる。インサートメタル３６は、リング状の周縁部３７と、周縁部３７に連なる底付き筒部３８とを有するハット形状に成形されている。ロータ３０の成形時にインサートメタル３６の周縁部３７を鋳込むことにより、インサートメタル３６はロータ３０と一体化構造とされる。インサートメタル３６において、底付き筒部３８がガイドブッシュ２６の上部に嵌合されているので、ロータ３０が回転するときにインサートメタル３６の回転はガイドブッシュ２６によって安定的に案内される。この例では、底付き筒部３８の筒状外面がガイドブッシュ２６の上端から嵌め込まれて、筒状内面に嵌合されている。

インサートメタル３６の底付き筒部３８の底部分３８ａには、円形以外の異形孔３９が形成されている。弁軸ホルダ３２の上部３３は、インサートメタル３６の異形孔３９に丁度嵌まり合う異形軸部となっている。この例では、異形軸部である上部３３及び異形孔３９は、図１（ｂ）に示すように、平坦面３３ａ，３３ａ及び３９ａ，３９ａに形成されている。異形軸部（上部３３）と異形孔３９との嵌合係合によって、インサートメタル３６が回転するときには弁軸ホルダ３２も共に回転し、且つ弁軸ホルダ３２はインサートメタル３６に対して軸方向には相対移動可能となる。したがって、インサートメタル３６の回転は空回りすることなく弁軸ホルダ３２に伝達され、また、弁軸ホルダ３２はねじ送り機構によって回転しながらインサートメタル３６に対して弁軸線に沿う方向に相対移動することができる。

弁本体２０、弁軸２４、ガイドブッシュ２６、弁軸ホルダ３２、インサートメタル３６は、前記したように全て黄銅より構成し、リサイクルを考慮した構成としている。更に、インサートメタル３６を除き、それぞれの部品は嵌入・ねじ結合されているので、たとえば、弁軸ホルダ３２とガイドブッシュ２６との嵌合を解除することで、各部品を再利用することができる。なお、黄銅以外の金属、例えば、ステンレスを用いることができるのは勿論である。また、黄銅以外の金属、例えば、ステンレスを弁軸２４のみに用いることができるのは勿論である。

電動弁１０において、弁軸２４と弁軸ホルダ３２との間は、軸線回りの回転方向には非拘束であるが軸線方向には予め定められた遊びストロークの範囲内でガイドするガイド連結機構５０を介して連結されている。ガイド連結機構５０は、この例では、弁軸ホルダ３２の下部３４内に配置されている。弁軸ホルダ３２の下部３４は、下方開口した筒状のキャビティとなっており、そのキャビティ内に弁軸２４の上部とガイド連結機構５０とが収容されている。下部３４の外周面には、上記のように移動ねじ部３１が形成されている。弁体２３を下端に形成した弁軸２４は黄銅より構成され、弁軸ホルダ３２の中心に上下動可能に嵌挿されている。

ガイド連結機構５０は、弁軸２４を弁軸ホルダ３２に対して常時下方、即ち、弁座２２の方向に向かって押し出す付勢力を与える圧縮コイルばね５１と、弁軸ホルダ３２に設けられており弁軸２４の下方への移動を制限するストッパ５２と、弁軸２４の弁軸ホルダ３２に対して圧縮コイルばね５１を圧縮方向の移動を制限し且つ弁軸２４の弁軸ホルダ３２に対する滑らかな相対回転を許容するボール５３とを備えている。ストッパ５２は、弁軸ホルダ３２の筒状下端縁部をかしめることで形成される。ストッパ５２は、弁軸２４の弁軸ホルダ３２からの抜け止めともなっている。ガイド連結機構５０を備えることで、弁軸２４は圧縮コイルばね５１によって、常に弁体２３が閉弁方向に付勢されており、弁軸２４の中間鍔部がストッパ５２に当接することで弁軸２４の閉弁方向の移動量が制限されている。弁軸２４は、弁体２３が弁座２２に当接した後には、遊びストロークの範囲でばね５１を圧縮しつつ弁軸ホルダ３２に対して相対的に後退することができる。弁軸２４のこの後退方向の移動は、ボール５３が弁軸ホルダ３２及び弁軸２４に対して接触することによって制限される。ボール５３は弁軸ホルダ３２及び弁軸２４に対して接触が転がりであるので、両者間に作用する摩擦は低摩擦であり、弁軸ホルダ３２がロータ３０によって回転されるときに、弁軸２４に伝達される回転方向の力を実質的に無くすことができる。

弁軸２４と弁軸ホルダ３２とをガイド連結機構５０を介して連結することで、弁軸２４と弁軸ホルダ３２とは軸線回りの回転方向には非拘束となり、弁の開閉、特に閉弁動作時に弁軸ホルダ３２が回転される場合にその回転力が弁軸２４に殆ど伝達されず、弁体２３と弁座２２との間で生じるストレスが軽減又は解消される。また、ガイド連結機構５０は、軸線方向については、予め定められた遊びストロークの範囲内で弁軸ホルダ３２と弁軸２４とをガイドする。したがって、弁軸ホルダ３２が回転するときのねじ送り機構による送り作用によって軸方向に移動する際に、弁体２３の弁座２２との間で生じるストレスは、遊びストロークとして制限される範囲においてのみ作用し、それ以上の過大なストレスが回避される。

弁本体２０は黄銅等の金属から構成され、キャン４０との接合は、弁本体２０に溶接等により固着された鍔状板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。なお、突き合わせ溶接に限らず、キャン４０の端部を外周に平坦に折り曲げて鍔状部として形成し、この鍔状部と鍔状板４１とをいわゆる拝み溶接により固定するようにしてもよい。

前記の如く構成された電動弁１０の動作について説明する。弁体２３が弁座２２から離間している開弁状態では、ガイド連結機構５０において、弁軸２４は圧縮コイルばね５１の作用によってストッパ５２に当接して位置が規制されており、ボール５３は弁軸２４と弁軸ホルダ３２との両方に同時には当接していない。図示しないステータコイル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、インサートメタル３６、及び弁軸ホルダ３２が回転され、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、例えば弁軸ホルダ３２が下方に移動し、ガイド連結機構５０を介して弁軸２４の先端に形成されている弁体２３が弁座２２に着座圧接して弁口は閉じられる。

弁体２３が弁口を閉じたままの状態で、ロータ３０が引き続き回転するとき、弁軸ホルダ３２は更に回転下降する。弁座２２に当接した弁軸２４に対して弁軸ホルダ３２が下降するため、弁軸ホルダ３２の下降移動は圧縮コイルばね５１が圧縮されることにより吸収される。ロータ３０の回転の進行に伴ってボール５３が弁軸２４と弁軸ホルダ３２との両方に同時に当接するので、ステータに通電が続行されても弁軸ホルダ３２の下降は強制的に停止される。なお、弁軸ホルダ３２の移動量限界を定めるロータ３０の回転量は、ステッッピングモータのパルス数制御によって行われる。

ボール５３は、弁軸２４と弁軸ホルダ３２との両方に同時に当接することでストッパ機能を奏している。ボール５３は、弁軸ホルダ３２内のキャビティ内でガイド連結機構５０の一要素としてロータ３０の軸方向の全長内に配置されているが、インサートメタル３６がガイドブッシュ２６に対して嵌合しており、弁軸ホルダ３２は、その回転中も上部においてガイドブッシュ２６に対して案内されるので、ロータ３０や弁軸ホルダ３２が大きく傾いたりすることが少なく、弁の開閉動作が安定する。

ステータコイル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、インサートメタル３６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弁軸ホルダ３２が上方に移動する。弁軸ホルダ３２のこの移動によって、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３０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。

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、インサートメタル３６、弁軸ホルダ３２及び弁軸２４が軸方向に摺動するが、ロータ３０は回転をするものの軸方向には不動であるので、ステータからの電磁作用によりパルスモータのよる回転力が安定的に一定している。また、インサートメタル３６がガイドブッシュ２６に対して回転案内可能に嵌合されているので、回転時にロータ３０が振れることが少なく安定して回転させることができる。

図２には、インサートメタル３６の底部分３８ａに形成される異形孔と、弁軸ホルダ３２の上部３３に形成されている異形軸部との嵌合構造について、別の例が示されている。図２（ａ）に示された例では、底部分３８ａに、異形孔として矩形孔５９ａが形成されている。この場合、弁軸ホルダ３２の上部３３に形成されている異形軸部は、矩形孔５９ａに嵌まり合う断面矩形の軸部である。図２（ｂ）に示された例では、底部分３８ａに、異形孔としてＤ形孔５９ｂが形成されている。この場合も、弁軸ホルダ３２の異形軸部はＤ形孔５９ｂに嵌まり合うＤ形軸とされる。更に、図２（ｃ）に示された例では、底部分３８ａに、異形孔として凹凸孔５９ｃが形成されている。弁軸ホルダ３２の異形軸部は凹凸孔５９ｃ嵌まり合う凹凸軸とされる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。図３は本発明に係る電動弁の他の実施形態の縦断面図である。この実施形態は前記した実施形態に対し、インサートメタルとガイド連結機構５０との配置に関して異なっているのでこの点を詳細に説明し、他の実質的に同等の構成については同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。

図３に示す電動弁６０においては、インサートメタル７６は、底付き筒部７８を上方にした姿勢で、底付き筒部７８がガイドブッシュ６６の外側を覆う状態としている。したがって、インサートメタル７６は、その内周面がガイドブッシュ６６の外周面によって回転案内されている。インサートメタル７６のこの配置によってガイドブッシュ６６の上部内部の空間が空くので、弁軸ホルダ３２内に備わるガイド連結機構８０がこの空間を利用して配置されている。即ち、ガイド連結機構８０は、ねじ送り機構が設けられる位置よりも上方に配置されている。ガイド連結機構８０自体の構成は、ガイド連結機構５０と比較して、圧縮コイルばね５１のばね力を支える部材として、弁軸２４の周囲に形成された溝に装着されるカラー８１としている点を除いて変わるところはない。

弁軸ホルダ３２においては、ガイドブッシュ６６の固定ねじ部２５と螺合する移動ねじ部３１が形成されているが、移動ねじ部３１が雄ねじ部として形成されている先端側筒部８２は筒状内面で弁軸２４をガイドしている。この構造によって、弁軸２４は、その軸方向移動が上部においてはインサートメタル７６で且つ中間部においてはガイドブッシュ６６の先端側筒部８２でそれぞれ案内されるので、弁軸２４の傾きが防止されて円滑な弁の開閉動作を得ることができる。このように、従来の電動弁で行っているロータの下方にねじ送り機構が位置するものと比較すると、軸方向の長さおよび弁本体２０の外径を大幅に低減することができ、電動弁６０の小型化を図ることができる。

本発明に係る電動弁の一実施形態を示す図である。本発明に係る電動弁において、インサートメタルと弁軸ホルダとの嵌合の別形態を示す端面図である。本発明に係る電動弁の別の実施形態を示す図である。従来の電動弁の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０電動弁２０弁本体
２０ａ流体流出管２０ｂ流体流入管
２１弁室２２弁座
２３弁体２４弁軸
２５固定ねじ部２６ガイドブッシュ
３０ロータ３１移動ねじ部
３２弁軸ホルダ３３上部
３４下部３３ａ，３３ａ平坦面
３６インサートメタル３７周縁部
３８底付き筒部
３８ａ底部分
３９異形孔
３９ａ，３９ａ平坦面
４０キャン４１鍔状板
５０ガイド連結機構５１圧縮コイルばね
５２ストッパ５３ボール
５９ａ矩形孔５９ｂＤ形孔
５９ｃ凹凸孔
６０電動弁６６ガイドブッシュ
７６インサートメタル７８底付き筒部
８０ガイド連結機構８１カラー
８２先端側筒部

Claims

弁軸の先端部に設けられている弁体を弁室内の弁座に接離させることにより通過流量を調整する弁本体と、前記弁本体に取り付けられているキャンの内部に内蔵され且つ前記弁体を前記弁座に接離させるため外部から回転駆動されるロータと、前記ロータの回転を前記弁軸の接離動作に変換する駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記キャン内において前記弁本体側から前記ロータの配置方向に延出して固定されているガイドブッシュと、前記ロータと一体化されており且つ前記ガイドブッシュに回転案内されるインサートメタルと、前記ガイドブッシュ内に配置されており前記インサートメタルと相対回転不能であるが軸線方向には相対移動可能に係合している弁軸ホルダと、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前記ロータからの回転を前記弁軸ホルダの前記軸線方向の移動に変換するねじ送り機構とを有しており、
前記インサートメタルは、前記ロータと一体化される周縁部と前記周縁部に連なる底付き筒部とを有するハット形状に成形されており、前記底付き筒部において前記インサートメタルの回転が前記ガイドブッシュにガイドされており、
更に、前記弁軸ホルダは、前記インサートメタルに対して、前記弁軸ホルダに備わる異形軸部が前記インサートメタルの前記底付き筒部に形成されている異形孔に嵌合することにより、係合していること
を特徴とする電動弁。
前記インサートメタルは、前記底付き筒部が前記ガイドブッシュの内部に嵌入した状態で、回転案内可能に配置されていることから成る請求項１に記載の電動弁。
前記インサートメタルは、前記底付き筒部が前記ガイドブッシュの外側を覆う状態で外周面において回転案内されることから成る請求項１に記載の電動弁。
前記弁軸ホルダと前記弁軸とは、前記軸線回りの回転方向には非拘束で且つ前記軸線方向には予め定められた遊びストロークの範囲内でガイドするガイド連結機構を介して連結されていることから成る請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動弁。
前記ガイド連結機構は、前記弁軸を前記弁軸ホルダに対して前記弁座方向に向かって押し出す付勢力を与えるばねと、前記弁軸ホルダに設けられ且つ前記弁軸の押し出しを制限するストッパと、前記弁軸の前記弁軸ホルダに対して前記ばねを圧縮する方向の移動を制限し且つ弁軸の前記弁軸ホルダに対する滑らかな相対回転を許容するボールとを備えていることから成る請求項４に記載の電動弁。
前記ガイド連結機構は、前記弁軸ホルダの下部に配置されていることから成る請求項４又は５に記載の電動弁。
前記ガイド連結機構は、前記弁軸ホルダの上部に配置されていることから成る請求項４又は５に記載の電動弁。
前記ねじ送り機構は、前記ガイドブッシュに形成されている雌ねじ部と、前記弁軸ホルダに形成されており前記雌ねじ部と螺合している雄ねじ部とを備えていることから成る請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動弁。