JP5926552B2

JP5926552B2 - 電動弁

Info

Publication number: JP5926552B2
Application number: JP2011270800A
Authority: JP
Inventors: 伊東　雅晴; 雅晴伊東
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2031-12-12
Also published as: JP2013122281A

Description

本発明は、冷凍サイクルシステムにおける冷媒の流量制御等に使用される電動弁に関する。

上記電動弁の一例として、図４に示すように、弁室３２及び該弁室３２に形成された弁孔３２ａを有する弁本体３４と、弁孔３２ａを開閉する弁体３３とを備え、弁本体３４から上方に突出するキャン３７の内部に設けられた駆動機構３９により、弁体３３を上下方向に駆動して冷媒等の流体の制御を行う電動弁３１が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、図４は、弁体３３によって弁孔３２ａを閉じた状態を示し、図６は、弁孔３２ａが開いた状態を示す。

上記駆動機構３９による弁体３３の駆動は、キャン３７の内部に設けられたロータ３６と、キャン３７に外嵌されたステータ３８とで構成されるステッピングモータによって行う。ロータ３６が回転すると、これに伴って止環４０及び弁軸ホルダ４１が回転し、弁軸ホルダ４１と、弁本体３４に固定されたねじ管４２とのねじ送り作用で、弁体３３を昇降させて弁孔３２ａを開閉する。

ここで、弁開時に弁軸４３が上昇してねじ管４２と弁軸ホルダ４１との螺合が外れると、弁軸ホルダ４１をねじ管４２側に付勢して螺合させるために復帰ばね４５が設けられる。この復帰ばね４５は、図５に示すように、弁軸４３と弁軸ホルダと４１を連結するプッシュナット４４を囲繞するように、弁軸ホルダ４１上の上面４１ａに載置される。また、この復帰ばね４５は、その内径がプッシュナット４４の外径よりも大きくなるように構成されている。

特開２００１−５０４１５号公報

しかし、上記従来の電動弁３１においては、復帰ばね４５を弁軸ホルダ４１上の上面４１ａに載置しただけであるため、電動弁３１の組立時に復帰ばね４５が弁軸ホルダ４１から脱落するおそれがあり、そのような場合には、電動弁３１に復帰ばね４５が適切に装着されていないため、電動弁３１が正常に機能しないこととなる。

また、従来の電動弁３１では、電動弁３１に復帰ばね４５が適切に装着されて組み立てられている場合でも、使用時に振動により復帰ばね４５がプッシュナット４４から外れないように、復帰ばね４５の自由長や、復帰ばね４５の周辺部位の寸法に制約を受け、設計の自由度が低下するという問題もあった。

そこで、本発明は、上記従来の電動弁における問題点に鑑みてなされたものであって、電動弁３１の組立時における復帰ばね４５の脱落を防止すると共に、復帰ばね４５及びその周辺部位の設計の自由度を高めることもできる電動弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、電動弁であって、弁室及び該弁室に形成された弁孔を有する弁本体と、前記弁孔を開閉する弁体と、一端に該弁体を有する弁軸と、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と、前記ロータと共に回転可能に形成され、前記ねじ管とのねじ送り作用で、前記弁軸を介して前記弁体によって前記弁孔を開閉させる弁軸ホルダと、前記弁軸の前記弁体を有する端部とは反対側の端部と前記弁軸ホルダとを連結するプッシュナットと、該プッシュナットを囲繞するように取り付けられ、前記ねじ管と前記弁軸ホルダとの螺合が外れたときに、該螺合を復帰させる方向に該弁軸ホルダを付勢する復帰ばねとを備え、該復帰ばねの前記弁軸ホルダ側の座巻部が、前記プッシュナットの前記弁軸ホルダ側の端部に、該プッシュナットの軸線方向に移動可能な状態で嵌め込まれたことを特徴とする。

そして、本発明によれば、復帰ばねの弁軸ホルダ側の座巻部を、プッシュナットの弁軸ホルダ側の端部に、該プッシュナットの軸線方向に移動可能な状態で嵌め込んだので、電動弁の組立時における復帰ばねの脱落を防止することができる。これに加え、電動弁の使用時に振動により復帰ばねがプッシュナットから外れることもないため、復帰ばねの自由長や、復帰ばねの周辺部位の寸法に関する制約が少なくなり、設計の自由度を高めることもできる。

上記電動弁において、前記プッシュナットの前記弁軸ホルダ側の端部を縮径し、前記復帰ばねの前記弁軸ホルダ側の座巻部を、前記プッシュナットの外径より小径で、かつ前記プッシュナットの前記縮径された端部より大径に形成することができる。

また、上記電動弁において、前記プッシュナットの両端部を縮径し、前記復帰ばねの両方の座巻部を、前記プッシュナットの外径より小径で、かつ前記プッシュナットの前記縮径された端部より大径に形成することができる。

さらに、上記電動弁において、前記プッシュナットの縮径部を、該プッシュナットの開放端に向かうにつれて次第に縮径されたテーパ状に形成することができる。

以上のように、本発明によれば、電動弁の組立時における復帰ばねの脱落を防止すると共に、復帰ばね及びその周辺部位の設計の自由度を高めることができる。

本発明に係る電動弁の一実施の形態を示す断面図であって、弁孔が閉じている状態を示す。図１に示す電動弁のプッシュナット、復帰ばね及びその近傍を示す拡大断面図である。図１に示す電動弁の弁孔が開いている状態を示す断面図である。従来の電動弁の一例を示す断面図であって、弁孔が閉じている状態を示す。図４の電動弁のプッシュナット、復帰ばね及びその近傍を示す拡大断面図である。図４に示す電動弁の弁孔が開いている状態を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る電動弁の一実施の形態を示し、この電動弁１は、弁室２を有する弁本体４と、弁室２に連通する弁孔２ａを開閉する弁体３ａと、下端に弁体３ａを有する弁軸３と、弁本体４から突出するキャン１２と、キャン１２の外側に配置されるステータコイル１８と、キャン１２の内側でステータコイル１８の通電励磁によって回転するロータ６と、弁本体４に固定されたねじ管７と、ロータ６と共に回転可能に形成され、ねじ管７とのねじ送り作用で、弁軸３を介して弁体３ａによって弁孔２ａを開閉させる弁軸ホルダ８と、弁軸３の上端部と弁軸ホルダ８とを連結するプッシュナット１０と、プッシュナット１０を囲繞するように取り付けられ、ねじ管７と弁軸ホルダ８との螺合が外れたときに、弁軸ホルダ８を下方に付勢する復帰ばね１１等で構成される。

弁本体４の側部及び下部には、流体の流出入管１３、１４が弁室２に連通するように連結される。弁本体４内の弁室２には、弁孔２ａが穿設され、弁孔２ａと弁体３ａとの隙間により流体の流量が制御される。

有蓋円筒状のキャン１２の下端部は、弁本体４にかしめや溶接等により固着された鍔状板１６の段差部に突き合わせ溶接され、キャン１２の内部には、弁体３ａを上下方向に駆動するロータ６、ねじ管７、弁軸ホルダ８、弁軸３等が配置される。

ロータ６は、円筒状に形成されると共に、インサート成形により一体に形成される止環１７を備える。この止環１７によって、ロータ６は、弁軸ホルダ８と共に回動可能に構成される。

また、ロータ６は、キャン１２の外側に配置されたステータコイル１８を含むステータとでステッピングモータを構成し、ステータコイル１８への通電励磁によって回転する。ステータコイル１８には、複数のリード端子２２が接続され、これらのリード端子２２には、基板２３を介して複数のリード線２４が接続される。

弁軸ホルダ８は、ねじ管７の外側に位置し、下方に開口する円筒形状に形成され、その内周面に、ねじ管７の雄ねじ部７ａと螺合する雌ねじ部８ａが螺設される。弁軸ホルダ８には、下部に、ねじ管７に固着された下ストッパ体５と当接可能に上ストッパ体１５が固定される。

弁軸３は、その下端部に弁体３ａを一体に備え、弁軸ホルダ８の中心に上下動可能に嵌挿される。弁軸３は、弁軸ホルダ８内に縮装された閉弁ばね９によって常時下方に付勢される。

ねじ管７は、その外周面に雄ねじ部７ａが螺設されると共に、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体５が固着される。上述のように、下ストッパ体５は、弁軸ホルダ８の下部に位置する上ストッパ体１５に当接可能に構成される。

弁軸３の上端部には、弁軸３と弁軸ホルダ８とを連結するプッシュナット１０と、弁開動作時に弁軸３が上方に移動し過ぎてねじ管７の雄ねじ部７ａと弁軸ホルダ８の雌ねじ部８ａとの螺合が外れたときに、弁軸ホルダ８をねじ管７側に付勢する復帰ばね１１が設けられる。

図２に示すように、プッシュナット１０の上下端には、その断面が傾斜して端部が縮径されるようにテーパ加工（テーパ部１０ａ）が施されている。

また、復帰ばね１１の有効巻線部（復帰ばね１１の両座巻部１１ａ以外の部分）の内径は、プッシュナット１０の中央部（プッシュナット１０の前記テーパ部１０ａ以外の部分）の外径よりも大径に形成されている。この復帰ばね１１の上下（両端）の座巻部１１ａの内径は、テーパ部１０ａの最小外径（すなわち、プッシュナット１０の両端部の外径）より大径で、かつプッシュナット１０の前記中央部の外径より小径に形成される。

このように構成した点が本発明の一実施の形態の特徴部分であって、復帰ばね１１をプッシュナット１０にやや力を加えて押し込むことにより、復帰ばね１１の下方の座巻部１１ａが、プッシュナット１０の下方のテーパ部１０ａに遊嵌される。これにより、電動弁１の組立時における復帰ばね１１の脱落を防止することができる。また、これにより、使用時の振動による復帰ばね１１の脱落を防止することができるため、復帰ばね１１の自由長や、復帰ばね１１の周辺部位の寸法に関する制約が少なくなり、設計の自由度を高めることもできる。さらに、プッシュナット１０の両端にテーパ部１０ａを形成し、復帰ばね１１の両端の座巻部１１ａを縮径したため、これらの上下の向きを考慮することなく電動弁１を組み立てることができる。

上記構成を有する電動弁１は、図１に示すように、ステータコイル１８に、リード線２４、基板２３及びリード端子２２を介して一方向の通電を行い励磁すると、ロータ６が回転し、これに伴い、弁軸ホルダ８がねじ管７に対して相対的に回転する。ここで、ねじ管７の下部が弁本体４に固定されているため、ねじ管７の雄ねじ部７ａと、弁軸ホルダ８の雌ねじ部８ａとのねじ送り機構により、例えば、弁軸ホルダ８が上昇し、これに伴い弁軸３が上昇し、弁体３ａが弁孔２ａを開き、図３に示す状態となる。

弁軸ホルダ８がさらに上昇し、弁軸ホルダ８の雌ねじ部８ａと、ねじ管７の雄ねじ部７ａとの螺合が外れても、復帰ばね１１の上端がキャン１２の上部内壁部に弾接して弁軸ホルダ８を下方のねじ管７に向かって付勢することで、雌ねじ部８ａと雄ねじ部７ａの螺合を確実に復帰させることができる。

図３に示す状態から、ステータコイル１８に他方向の通電を行い励磁すると、弁本体４に固着されたねじ管７に対し、ロータ６が前記と逆方向に相対的に回転し、前記ねじ送り機構により、弁軸ホルダ８が下降し、弁軸３の下端の弁体３ａが下方に移動して弁孔２ａを閉じ、図１に示す状態となる。また、弁軸ホルダ８の下部に位置する上ストッパ体１５と、下ストッパ体５とが当接することで、弁体３ａがさらに下降することを防止する。

尚、上記実施の形態においては、プッシュナット１０の両端にテーパ部１０ａを形成し、復帰ばね１１の両端の座巻部１１ａを縮径し、プッシュナット１０及び復帰ばね１１の上下の向きを考慮することなく電動弁１を組立可能としたが、プッシュナット１０の一端にのみテーパ部１０ａを形成すると共に、復帰ばね１１の一端の座巻部１１ａのみを縮径し、電動弁１を組み立てる際に、プッシュナット１０の下端にテーパ部１０ａを配置し、このテーパ部１０ａに復帰ばね１１の座巻部１１ａを遊嵌することで、組立時における復帰ばね１１の脱落を防止することができ、復帰ばね１１及びその周辺部位の設計の自由度を高めることができる。

また、前述の説明においては、図２に示されるように、テーパ部１０ａは断面が直線状となるように形成されるものとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、プッシュナット１０の端部にテーパ部１０ａを形成せずに、段差を設けるように凹状の縮径部を形成したり、あるいは断面が円弧状等となるように形成し、この部分に復帰ばね１１の縮径した座巻部１１ａを遊嵌するように構成しても同様の作用効果が得られる。

さらにまた、前述の説明では、復帰ばね１１の両端の座巻部１１ａを縮径するものとしたが、座巻部１１ａ及びそれに隣接する有効巻線部を含めて連続的に縮径するようにしても良い。

１電動弁
２弁室
２ａ弁孔
３弁軸
３ａ弁体
４弁本体
５下ストッパ体
６ロータ
７ねじ管
７ａ雄ねじ部
８弁軸ホルダ
８ａ雌ねじ部
９閉弁ばね
１０プッシュナット
１０ａテーパ部
１１復帰ばね
１１ａ座巻部
１２キャン
１３流出管
１４流入管
１５上ストッパ体
１６鍔状板
１７止環
１８ステータコイル
２２リード端子
２３基板
２４リード線

Claims

弁室及び該弁室に形成された弁孔を有する弁本体と、
前記弁孔を開閉する弁体と、
一端に該弁体を有する弁軸と、
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と、
前記ロータと共に回転可能に形成され、前記ねじ管とのねじ送り作用で、前記弁軸を介して前記弁体によって前記弁孔を開閉させる弁軸ホルダと、
前記弁軸の前記弁体を有する端部とは反対側の端部と前記弁軸ホルダとを連結するプッシュナットと、
該プッシュナットを囲繞するように取り付けられ、前記ねじ管と前記弁軸ホルダとの螺合が外れたときに、該螺合を復帰させる方向に該弁軸ホルダを付勢する復帰ばねとを備え、
該復帰ばねの前記弁軸ホルダ側の座巻部が、前記プッシュナットの前記弁軸ホルダ側の端部に、該プッシュナットの軸線方向に移動可能な状態で嵌め込まれたことを特徴とする電動弁。
前記プッシュナットの前記弁軸ホルダ側の端部が縮径され、
前記復帰ばねの前記弁軸ホルダ側の座巻部が、前記プッシュナットの外径より小径で、かつ前記プッシュナットの前記縮径された端部より大径に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記プッシュナットは、両端部が縮径され、
前記復帰ばねは、両方の座巻部が、前記プッシュナットの外径より小径で、かつ前記プッシュナットの前記縮径された端部より大径に形成されることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
前記プッシュナットの縮径部は、該プッシュナットの開放端に向かうにつれて次第に縮径されたテーパ状に形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動弁。