JP4947924B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機、冷蔵庫等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に、回転系構成部材（ロータ、弁本体、キャン、弁軸、ガイド部材等）に高い同軸度を確保できるとともに、それらの間に発生する摩擦抵抗を可及的に低減できる電動弁に関する。

空気調和機、冷蔵庫等に組み込まれて使用される電動弁としては、例えば下記特許文献１等にも見られるように、弁体を有する弁軸と、弁体が接離する弁座を有する弁本体と、該弁本体に接合されたキャンと、該キャンの内周に配在されたロータと、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と、弁本体に保持固定され、弁軸を案内する円筒状部を有するガイド部材と、ロータと弁体との間に配在され、ロータの回転を利用して弁体を弁座に接離させるねじ送り機構と、を備えたものが知られている。

この電動弁では、ねじ送り機構がガイド部材の外周に形成された固定ねじ部と、弁軸及びガイド部材の外周に配在された弁軸ホルダの内周に形成された可動ねじ部と、から構成されている。

また、他の電動弁として、ロータに弁軸が一体回転及び一体昇降可能に連結されるとともに、弁軸と弁体が別体とされたものが、例えば下記特許文献２等にも見られるように知られている。このタイプの電動弁では、例えば、弁軸の下部に円筒状の弁ホルダが取り付けられ、この弁ホルダに、別体の弁体（の上部）が弁軸に対して軸方向の相対移動及び相対回転可能な状態で内挿されるとともに、抜け止め係止され、また、弁体を弁座に接離させるためのねじ送り機構は、例えば、ガイド部材に付設された雌ねじ部材の内周に形成された固定ねじ部と、弁軸の外周に形成された可動ねじ部と、から構成されている。
また、本出願人は、弁本体や雌ねじ部材を弁本体側に固定するためのステム等の部材の構造の簡素化を図るとともに、組立時の部材の同軸性を確保することができる電動弁を特許文献３により出願している。
特開２００１−５０４１５号公報 特開２００３−３２９１５８号公報 特願２００４−２７２２９３号

この種の電動弁にあっては、回転とともに軸方向に移動するロータ、弁軸、弁ホルダ、弁体と、を備えるものが一般的である。しかしながら、弁ホルダと弁体とが回転しつつ軸方向に移動する構造にあっては、両者間にスリップ機構を設ける必要がある。
本発明の目的は、上述した問題を解決する電動弁を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の電動弁は、弁シート部材を有する弁本体部材と、該弁本体部材に装備される円筒圧力容器であるキャンと、該キャンの外側に嵌装されるモータのステータ部材と、前記キャンの内側に回転自在に装備されるロータ部材と、該ロータ部材と一体になって定位置で回動する雄ねじ部材及び該雄ねじ部材に螺合されるとともに、前記弁本体部材内で回動することなく上下動する雌ねじ部材からなるねじ機構と、前記ロータ部材の回転量を規制するための固定側螺旋部材及びこれと螺合する移動側螺旋部材からなるロータ部材回転量規制手段とを備え、前記ロータ部材の回転運動を前記ねじ機構により進退運動に変換して弁体を開閉操作するようにした電動弁であることを前提とした上で、前記弁本体部材は、プレス加工により大径の下端開口部を有する弁本体部と該弁本体部よりも小径の上端開口部を有するステム部とが一体に形成された単一の部品であり、前記大径の弁本体部の下端開口部には円盤状の形状を有する弁シート部材が固着されるとともに、前記小径のステム部の上端開口部には、前記ロータ部材と一体に回動する雄ねじ部材を支持するねじ軸支持部材が固着されており、前記小径のステム部の外周には、前記ロータ部材回転量規制手段が嵌装配設され、前記ねじ機構の前記雄ねじ部材に螺合して回動することなく上下動する雌ねじ部材が前記小径のステム部内に摺動自在に配置され、該摺動雌ねじ部材により前記弁シート部材の弁開口と接離する前記弁体が弁ホルダを介して支持されるようにしたことを特徴とする。
好ましくは、前記小径のステム部と前記ねじ機構の雌ねじ部材とは、廻り止め機能を有する断面形状に形成されていることを特徴とする。
また、前記大径の弁本体部の開口部に固着される前記円盤状の弁シート部材は、該弁シート部材の周壁面にろう流れ溝が形成され、前記大径の弁本体部の下端開口部にろう付けにより固着されていることを特徴とし、さらに前記大径の弁本体部の側壁と前記弁シート部材に固着される配管は、固着部に対応する管壁部に径方向に突出するディンプルが形成されていることを特徴とする。

本発明の電動弁は、その主要な部品である弁本体部材がプレス加工により大径の弁本体部と、該弁本体部よりも小径のステム部とが一体に形成された単一の部品であることから、該部品の工作、加工及び他部品との間での組立の容易性、部品価格の低廉性の点において、すぐれた電動弁を提供することができ、これに加えてロータ部材と該ロータ部材と一体の雄ねじ部材とは回転するだけで上下動はしない。雄ねじ部材に螺合する摺動雌ねじ部材は回転せずに上下動のみを行う。摺動雌ねじ部材にとりつけられて弁体を支持する弁ホルダも回転せずに上下動のみを行う。そのため、弁開閉動作が安定し、また、弁ホルダと弁体との間のスリップ機構を省略することができ、弁の開度制御も向上する。

図１は、ステータユニットを取り外した状態の本発明の電動弁の断面図である。
電動弁１は、パイプ状の素材をプレス加工等により製造される大径の弁本体部１０と、それと同軸上に形成される小径のステム部２０とを有する。大径の弁本体部１０の開口端には弁シート部材３０が圧入され、ろう付け等の接合手段により固着される。
大径の弁本体部１０の内部は、弁室１２を形成し、弁シート部材３０の中心部には、弁開口３１が設けられる。

弁シート部材３０は、円盤状の部材であって、フランジ部３２で大径の弁本体部１０の開口端に位置決めされる。弁シート部材３０の側壁には溝３６が形成されており、弁シート部材３０を弁本体部１０にろう付けするときに溝３６にろうが流れ込みろう付け強度を増強する。

弁シート部材３０の弁室１２側の端面には、段部３４が設けてある。大径の弁本体部１０の側面には、冷媒の出入口用の一方の配管４０が挿入固定されるが、段部３４は、この配管４０の先端位置を規制する。配管４０の弁本体部１０の側壁に当接する位置にディンプル４０ａを設けて接合を確実にしている。

弁シート部材３０に接合される他方の配管４２にも配管４０のディンプル４０ａと同様なディンプル４２ａが形成される。
弁本体部１０は段部１４、平坦部１６を介して小径のステム部２０に一体に繋がっている。

大径の弁本体部１０の外周における段部１４には、圧力容器であるキャン５０の開口部が当接され、溶接手段により固着される。
小径のステム部２０は、略円筒形状の断面形状を有するが、平行する平坦面２０ａ，２０ｂを有する形状に形成される。そして、この小径のステム部２０の上端の開口部には小径のステム部２０の内径部の断面形状に対応する外径部の断面形状を有するねじ軸支持部材２２が固着される。

キャン５０の内側にはロータ部材６０が配設され、図示しないステータ部の励磁信号により回転駆動される。ロータ部材６０は、連結部材６６を介してねじ軸７０と一体に連結される。
雄ねじ部７２を有する雄ねじ部材７０は、ステム部２０内に挿入される摺動雌ねじ部材８０の雌ねじ部８２に螺合する。雄ねじ部材７０の上端部７４は半球形状に形成されており、キャン５０の頂部の内面に当接する。
雄ねじ部材７０の外側には、ロータ部材６０の連結部材６６とキャン５０の頂部の内側との間に配設されるコイルばね１５０が取り付けられる。

摺動雌ねじ部材８０の外径形状は、平坦面を有するステム部の内径形状に対応して形成される。この構造により、摺動雌ねじ部材８０は廻り止めされ、直線運動を行う。
この摺動雌ねじ部材８０の下端部にはパイプ状の弁ホルダ９０が固着される。

弁ホルダ９０の下端部には弁支持部材１０２が固着され、弁体１００を支持する。弁支持部材１０２と摺動雌ねじ部材８０の間には、ばね１１２が配設される。このばね１１２は弁支持部材１０２を介して弁体１００を弁シート部材３０側へ押圧する向きにばね力を発生させる。

小径のステム部２０の外側には、ロータ部材６０の回転量を規制するための固定側螺線部材１３０が嵌装される。この固定側螺線部材１３０の上端側及び下端側には、それぞれ折曲部１３４及び１３２が設けられ、上端側の折曲部１３４は、ロータ部材６０の内筒部で軸方向に延びる突部６２に係合することなく上向きに折り曲げられ、下端側の折曲部１３２は、大径の弁本体部１０の平坦部１６に設けた穴１８に挿入固定される。
この固定側螺線部材１３０に螺合する移動側螺線部材１４０は、突出端１４２を有し、突出端１４２は、ロータ部材６０の内径部に設けられてロータの軸方向に延びる突部６２に係合することでロータ部材６０の回転量が規制される。

ロータ部材６０は回転駆動されると、雄ねじ部材７０の回転量に応じて摺動雌ねじ部材８０はねじ機構により移動する。
図１は、弁の全閉状態を示し、図２は弁の全開状態を示す。
全閉状態にあっては、雄ねじ部材７０の頂部７４はキャン５０の頂部の内側に当接するが弁が開くのに伴ない頂部から離れる。
ロータ部材６０の回動に伴ない、移動側螺線部材１４０は、ロータ部材６０とともに回動し、固定側螺線部材１３０により案内されて、上端側の折曲部１３４と下端側の折曲部１３２の間を移動する。
固定側螺線部材１３０の巻き数を適宜に設定することにより、ロータ部材６０の回転量を適宜に規制することができる。
摺動雌ねじ部材８０の上下動は、弁ホルダ９０を介して弁体１００に伝達される。弁体１００は、ロータ部材６０の回転量に応じて弁開口３１に対して離接し、冷媒の通過流量を制御する。

本発明の電動弁は以上のように、ロータ部材とロータ部材に連結される雄ねじ部を有する雄ねじ部材を上下動させることなく、弁ホルダと一体の雌ねじ部を有する摺動雌ねじ部材のみを上下動させるので、安定した動作が確保され、また、弁ホルダは回転しないので弁ホルダと弁体との間のスリップ機構を省略できる。

本発明の電動弁の弁の全閉状態を示す断面図。 本発明の電動弁の弁の全開状態を示す断面図。

１ 電動弁
１０ 大径の弁本体部
１２ 弁室
２０ 小径のステム部
３０ 弁シート部材
３１ 弁開口
３６ ろう流れ溝
４０ 配管
４０ａ ディンプル
４２ 配管
４２ａ ディンプル
５０ キャン
６０ ロータ部材
７０ 雄ねじ部材
８０ 摺動雌ねじ部材
９０ 弁ホルダ
１００ 弁体

Claims (4)

1. 弁シート部材を有する弁本体部材と、該弁本体部材に装備される円筒圧力容器であるキャンと、該キャンの外側に嵌装されるモータのステータ部材と、前記キャンの内側に回転自在に装備されるロータ部材と、該ロータ部材と一体になって定位置で回動する雄ねじ部材及び該雄ねじ部材に螺合されるとともに、前記弁本体部材内で回動することなく上下動する雌ねじ部材からなるねじ機構と、前記ロータ部材の回転量を規制するための固定側螺旋部材及びこれと螺合する移動側螺旋部材からなるロータ部材回転量規制手段とを備え、前記ロータ部材の回転運動を前記ねじ機構により進退運動に変換して弁体を開閉操作するようにした電動弁において、
   前記弁本体部材は、プレス加工により大径の下端開口部を有する弁本体部と該弁本体部よりも小径の上端開口部を有するステム部とが一体に形成された単一の部品であり、前記大径の弁本体部の下端開口部には円盤状の形状を有する弁シート部材が固着されるとともに、前記小径のステム部の上端開口部には、前記ロータ部材と一体に回動する雄ねじ部材を支持するねじ軸支持部材が固着されており、前記小径のステム部の外周には、前記ロータ部材回転量規制手段が嵌装配設され、前記ねじ機構の前記雄ねじ部材に螺合して回動することなく上下動する雌ねじ部材が前記小径のステム部内に摺動自在に配置され、該摺動雌ねじ部材により前記弁シート部材の弁開口と接離する前記弁体が弁ホルダを介して支持されるようにしたことを特徴とする電動弁。
2. 前記小径のステム部と前記ねじ機構の雌ねじ部材とは、廻り止め機能を有する断面形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
3. 前記大径の弁本体部の開口部に固着される前記円盤状の弁シート部材は、該弁シート部材の周壁面にろう流れ溝が形成され、前記大径の弁本体部の下端開口部にろう付けにより固着されていることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
4. 前記大径の弁本体部の側壁と前記弁シート部材に固着される配管は、固着部に対応する管壁部に径方向に突出するディンプルが形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動弁。

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