JP5987834B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、制御弁に、特に流体の流量を調節するための電動弁に係る。

エアコン、冷蔵庫、ヒートポンプ給湯器及び様々な冷却・加熱機器においては、通常、電動弁を用いて流体の流量を調節する。

一般的に、電動弁は、弁座ユニット、ナットユニット、弁棒親ねじユニット、ロータユニットからなり、弁座ユニットは弁体座、弁座及び配管からなり、弁座に弁口を備え、弁体座、弁座及び配管は、通常、一体に溶接されることによって弁座ユニットを構成し、弁棒親ねじユニットの弁棒は、ナットユニットのナット内に取り付けられている。

特許文献１には電動弁を開示しており、ナットユニットのナットが案内スリーブ内に固定され、案内スリーブが弁座に固定され、弁棒が弁座の弁口内に固定される必要があるので、弁座とナットに対する同軸度の要求は比較的高い。

特開２０１０−２５９３２号公報

上記電動弁は、複数回の組立て工程にわたって間接に制御されないと弁体座とナットとの同軸度を確保できず、また、ナット、案内スリーブ、弁座、弁棒などの複数の部品の加工精度が弁座とナットとの同軸度に影響を及ぼすので、同軸度を確保しにくく、弁体座とナットとが同軸にされない場合、弁棒と弁口との不同軸の不都合が生じやすく、ひいては弁口が密閉されないもしくは弁口が偏心磨耗される問題につながり、電動弁の動作の信頼性をより低くさせるのみならず、電動弁の耐用年数を短縮させることになる。

従って、弁座ユニット、ナットユニット及び弁棒親ねじユニット間の同軸度を高くする要求を満たす電動弁を研究し開発することは、当業者にとって解決しようとする技術的難題である。

本発明は、電動弁を提供し、当該電動弁は、弁座ユニットと、ロータユニットと、弁棒親ねじユニットとを含み、前記弁座ユニットは、弁室が設けられている弁座と、前記弁座に固定されている弁口付きの弁体座とを含み、前記弁棒親ねじユニットは、親ねじと前記親ねじによって駆動される弁棒とを含む電動弁であって、ナットユニットをさらに含み、前記ナットユニットは、ナットと接続シートを含み、前記ナットは、中空のリング状構造体であって、前記弁座ユニットに近い位置決め案内部と、前記ロータユニットに近いナット連接部と、前記接続シートが固定されている支持部とを含み、前記ナットは非金属材料で構成され、前記接続シートは金属材料で構成され、且つ、前記支持部に嵌め込まれた状態で前記支持部と一体であり、前記ナット連接部の内孔に、前記親ねじと螺合するネジ段を有し、前記位置決め案内部の内孔又は外縁に、案内段を有し、前記ナットは、その案内段によって、前記弁体座に対する位置決め及び取付がなされていて、且つ、前記接続シートを介して前記弁座に固定されており、前記弁体座は、軸方向に沿って移動する前記弁棒に当てて用いる案内段を有することを特徴とする電動弁である。

さらに、前記構造のような電動弁において、前記ネジ段のネジ内径ｄ２は、前記位置決め案内部の内孔孔径ｄ３よりも小さいことが、好ましい。

さらに、前記構造のような電動弁において、前記ナット連接部の内孔に、さらに、前記弁棒と取り合わせる親ねじ案内段を有することが、好ましい。

さらに、前記構造のような電動弁において、前記親ねじ案内段の孔径ｄ１は、前記ネジ段のネジ内径ｄ２よりも小さいことが、好ましい。

さらに、前記構造のような電動弁において、前記支持部の外縁直径Ｄ２は、前記ナット連接部の外縁直径Ｄ１よりも大きいことが、好ましい。

好ましくは、前記構造の電動弁において、前記支持部と前記ナット連接部との間に位置する移行部をさらに含み、前記移行部の外縁直径は、前記ナット連接部の外縁直径Ｄ１よりも大きく、かつ、前記支持部の外縁直径Ｄ２よりも小さいことが、好ましい。

さらに、前記構造のような電動弁において、前記ナット連接部の外縁に、前記ロータユニットのストッパ機構がカバーするように装着されていることが、好ましい。

さらに、前記構造のような電動弁において、前記ナットに、前記ナットの内孔と前記弁室とを連通する平衡孔がさらに設けられることが、好ましい。

さらに、前記構造のような電動弁において、前記支持部と前記位置決め案内部及び前記ナット連接部との間は、内孔又は外縁の段差によって分割されることが、好ましい。

本発明によって提供される電動弁においては、ナットの下端に弁体座と取り合わせる案内段が設けられ、ナットの上端に親ねじと取り合わせる案内段が設けられ、ナットは接続シートを介して弁座に固定されるように、ナット構造を改善した。このようなナット構造によれば、プラスチック金型による一回の加工で成型でき、弁座ユニットと弁棒親ねじユニットとナットとの組み合せに寄与し、相対位置の許容誤差に対する要求及び精度を確保でき、ナット、弁棒親ねじユニット及び弁体座の弁口間の同軸度を極めて容易に確保でき、弁口が密閉されない或いは弁口が偏心磨耗される問題を回避することができるとともに、弁棒と弁口との間の同軸度が向上するので、ロータユニットのロータが回動する時の摩擦力も明らかに低減され、電動弁の動作の信頼性も向上する。

本発明によって提供される電動弁の具体的な実施例を示す構成模式図である。 図１におけるナットユニットを示す外形図及び軸側断面図である。 図１における弁体座を示す外形図及び軸側断面図である。 本発明によって提供される他の電動弁の具体的な実施例を示す構成模式図である。 図４におけるナットユニットを示す外形図及び軸側断面図である。 図４における弁体座を示す外形図及び軸側断面図である。

本願は、２０１０年１０月１５日に中国特許局に提出し、出願番号が２０１０１０５１５２３４.１で、発明の名称が「電動弁」である中国特許出願と、 ２０１０年１０月１５日に中国特許局に提出し、 出願番号が２０１０１０５１５２３８.Xで、発明の名称が「電動弁及びその止め装置」である中国特許出願と、２０１１年７月１日に中国特許局に提出し、出願番号２０１１１０１８４９１８.２で、発明の名称が「電動弁装置」である中国特許出願との優先権を主張し、これら特許出願の内容を全て引用することによって本願に取り入れる。

以下に、当業者が本発明の技術案を更に良く理解できるように、図面及び具体的な実施例に基づき本発明を更に詳細に説明する。

図１は本発明によって提供される電動弁の具体的な実施例を示す構成模式図であり、図２はナットユニットを示す外形図及び軸側断面図であり、図３は弁体座を示す外形図及び軸側断面図である。図１、図２及び図３をご参照ください。

本発明によって提供される電動弁は、弁座ユニット、ナットユニット、弁棒親ねじユニット及びロータユニットからなる。

弁座ユニットは、弁体座１１と弁座１２からなる。弁体座１１に弁口１１３が加工形成され、弁座１２は内部に弁室１２１が形成されている筒状構成である。本実施例において、弁座ユニットは、第一の配管１３と第二の配管１４とをさらに含む。弁体座１１、弁座１２、第一の配管１３及び第二の配管１４は、一体に接続されるように弁座ユニットを形成する。勿論、弁体座１１、弁座１２、第一の配管１３及び第二の配管１４は、溶接によって一体に接続されてもよく、一体成型されてもよい。

ナットユニットは、ナット３２と接続シート３１からなる。ナット３２は、複数の変径円柱からなる略リング状構造（なお、当該構造は複数の変形形態にされてもよい）であり、ロータユニットに近いナット連接部６０と、支持部７０と、移行部９０と、弁座ユニットに近い位置決め案内部８０等とを含む。

なお、ナット連接部６０に対応する内孔に、親ねじ２３と螺合するネジ段６１を有し、ナット連接部６０に対応する内孔に、さらに、弁棒２１と取り合わせる親ねじ案内段３２２を有し、親ねじ案内段３２２の孔径ｄ１がネジ段６１のネジ内径ｄ２よりも小さい。ナット連接部６０のネジ段６１のネジ内径ｄ２が、位置決め案内部８０に対応する内孔孔径ｄ３よりも小さい。

ナット連接部６０に対応する外縁に、バネ案内レール３３と止めスライドリング３４がカバーするように装着されている。バネ案内レール３３と止めスライドリング３４をロータユニットのストッパ機構とする。弁棒２１のストロークを制御するように、当該ストッパ機構と後述のロータユニットのストッパレバー４２とが協働する。

本実施形態において、支持部７０とナット連接部６０との間にさらに移行部９０が設置されており、移行部９０の外径は、ナット連接部６０の外径と支持部７０の外径の間に介在する。好ましい実施形態として、移行部９０の外周円にバネ案内レール３３を取り付けるための係合溝が設置される。こうすると、バネ案内レール３３がより堅固やより確かに取り付けられる。

移行部９０を設置することによって、ナット３２の全体構造をコンパクトになるようにでき、且つ、材料使用量を減少しコストを節約することができる。当業者は、本発明によって供給される技術的示唆に基づいて、移行部９０を単独で設置せずに、移行部９０の外径を支持部７０と同様に設定し、両者の組み合わせ全体を支持部とし、本発明の目的を達成することもできる。

なお、支持部７０と位置決め案内部８０及びナット連接部６０との間は、内孔又は外縁の段差によって分割される。支持部７０には接続シート３１が設置され、好ましくは、接続シート３１は、金属材料で構成され、少なくとも１つの開口を有し且つ弁座１２と溶接によって固定接続されている。

ナット３２はプラスチック等の非金属材料を採用して製作されている。接続シート３１を嵌合部材として金型成型法でナット３２と一体に成型してユニットを形成してもよい。好ましくは、ナット３２は、金型射出成型の方法を採用して製作される。ナット内孔はｄ１<ｄ２<ｄ３となるため、ナット３２の中間部が漸次的に段階状にされるため、射出成型時に、ナット３２の中間部の貫通孔は、一体式モジュールコアによって成型されることができる。モジュールコアを加工する際に、一回のクランプ加工を採用してもよい。こうすると、その同軸度が極めて容易に確保される。よって、ナット内孔ｄ１、ｄ２、ｄ３間の同軸度も確保される。それと同時に、支持部７０に対応する外縁直径Ｄ２がナット連接部６０に対応する外縁直径Ｄ１よりも大きいため、このようにナット連接部６０の円柱材料の厚みが増大され、接続シート３１がナット３２に嵌め込むようになり、接続強度が確保されることに寄与する。ナット３２は、接続シート３１を介して前記弁座１２に固定される。

なお、位置決め案内部８０に対応する内孔に、案内段３２１を有し、ナット３２がその案内段３２１によって、弁体座１１に対する位置決めおよび取付が実現される。

ナット３２のナット連接部６０と支持部７０との間には、径方向にナット内孔と弁室１２１とを連通する平衡孔７１が設けられる。

弁棒親ねじユニットは、親ねじ２３及び親ねじ２３によって駆動される弁棒２１からなり、本実施例において、弁棒親ねじユニットは、弁棒カバー２２、止めリング２４、バネ２５を更に含み、弁棒２１と弁棒カバー２２は一体に接続され、具体的に溶接、干渉嵌りなどの方式によって弁棒２１と弁棒カバー２２を一体に接続させてもよい。親ねじ２３の先端部には、止めリング２４がカバーするように装着され、止めリング２４は溶接、干渉嵌りなどの方式によって親ねじ２３にカバーするように装着され、親ねじ２３は弁棒２１の内孔に係止装着され、弁棒２１の内孔に更にバネ２５が設けられており、親ねじ２３の端部がバネ２５に当接することができる。親ねじ２３と弁棒２１との間は弾性的に接続されている。弁棒２１の外縁部には案内段２１１を備える。

ロータユニットは、ロータ４１、ストッパレバー４２及び両者を接続する接続体からなり、ロータユニットは親ねじ２３の上端に固定されている。

具体的な案において、電動弁は、ケース５を更に含み、ケース５は弁体を密閉するように弁座１２にカバーするように装着されている。

弁体座１１の外縁部には円形状の段差面が設けられており、段差面に第一の案内段１１１が設置されており、弁体座１１の第一の案内段１１１はナット３２の案内段３２１と取り合わせて、弁体座１１とナット３２とを位置決めする。

弁体座１１に更に弁体収容室１１４が設けられており、収容室１１４の内縁部には第二の案内段１１２が設けられている。弁体座１１には更に収容室１１４と弁室１２１を接続する開口１１５が設けられている。弁体座１１の第二の案内段１１２は弁棒２１の案内段２１１と取り合わせている。弁棒２１を軸方向に沿って摺動可能に前記弁体座１１の収容室１１４に設ける。

当業者は、本発明において言う「内縁部」または「外縁部」とは、孔の軸方向内縁または軸の軸方向外縁部を指し、例えば本実施例においてナット３２の孔の軸方向内円面または軸方向外円面を指すことを理解できるはずである。

本発明によって提供される電動弁によれば、親ねじ案内段３２２の孔径ｄ１がネジ段６１のネジ内径ｄ２よりも小さく、且つナット連接部６０のネジ段６１のネジ内径ｄ２が位置決め案内部８０に対応する内孔孔径ｄ３よりも小さいので、先に弁棒親ねじユニットとナット３２とを螺合してから、ナット３２の下端に設置される案内段３２１と弁棒案内段２１１のそれぞれを同時に軸方向に摺動するように弁体座１１における第一の案内段１１１と第二の案内段１１２とに取り合わせて所定の位置に取り付け、その後、接続シート３１と弁座１２とを溶接することによって、ナットユニットを弁座１２に固定する。組立過程が簡単且つ合理的である。

弁体座１１の第一の案内段１１１と第二の案内段１１２及び弁体座１１における弁口１１３が、いずれも同時に一回の加工で成型または金型による成型がされてもよいので、相対位置の許容誤差に対する要求と精度を確保でき、ナット３２、弁棒親ねじユニット、及び弁体座１１の弁口１１３間の同軸度を極めて容易に確保でき、弁口１１３が密閉されないもしくは偏心磨耗される問題が回避される。同時に、弁棒２１と弁口１１３の同軸度が向上するため、ロータユニットのロータ４１が回転する際の摩擦力が明らかに小さくされ、電動弁の動作の信頼性も向上する。

図４は本発明によって提供される電動弁の他の具体的な実施例を示す構成模式図であり、図５はナットユニットを示す外形図および軸側断面図であり、図６は弁体座１１を示す外形図および軸側断面図である。図４、図５及び図６をご参照ください。

該実施例と前記実施例との相違点は、ナット３２下部の外縁部に案内段３２１が設けられることと、弁棒２１の外縁部に案内段２１１を備えることである。

弁体座１１の内縁部に円形状の段差面が設けられており、その孔径のより大きい段差面に第一の案内段１１１が設けられており、弁体座１１の第一の案内段１１１とナット３２の案内段３２１とを取り合わせることによって、弁体座１１とナット３２とを固定接続させ、その孔径のより小さい段差面に第二の案内段１１２が設けられており、その内孔が弁体収容室１１４を形成し、弁体座１１の第二の案内段１１２を弁棒２１の案内段２１１と取り合わせることによって、弁棒２１が軸方向に沿って摺動可能に前記弁体座１１の収容室１１４に設けられる。

以上、記述した内容は、発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、文字による表現には限界があり且つ客観的に限界がない具体的な構成が存在するので、当業者は、本発明の原理を外れない前提で、若干の改善と修飾を行ってもよく、これら改善および修飾が本発明の保護範囲に該当することは理解すべきである。

１１−弁体座、１１１−第一の案内段、１１２−第二の案内段、１１３−弁口、１１４−収容室、１１５−開口、１２−弁座、１２１−弁室、１３−第一の配管、１４−第二の配管、２１−弁棒、２１１−案内段、２２−弁棒カバー、２３−親ねじ、２４−止めリング、２５−バネ、３１−接続シート、３２−ナット、３２１−案内段、３２２−親ねじ案内段、３３−バネ案内レール、３４−スライドリング、４１−ロータ、４２−ストッパレバー、５−ケース、６０−ナット連接部、６１−ネジ段、７０−支持部、７１−平衡孔、８０−位置決め案内部、９０−移行部。

Claims (10)

1. 弁座ユニットと、ロータユニットと、弁棒親ねじユニットとを含み、
   前記弁座ユニットは、弁室（１２１）が設けられている弁座（１２）と、前記弁座（１２）に固定されている弁口（１１３）付きの弁体座（１１）とを含み、
   前記弁棒親ねじユニットは、親ねじ（２３）と前記親ねじ（２３）によって駆動される弁棒（２１）とを含む電動弁であって、
   ナットユニットをさらに含み、
   前記ナットユニットは、ナット（３２）と接続シート（３１）を含み、
   前記ナット（３２）は、中空のリング状構造体であって、前記弁座ユニットに近い位置決め案内部（８０）と、前記ロータユニットに近いナット連接部（６０）と、前記接続シート（３１）が固定されている支持部（７０）とを含み、
   前記ナット（３２）は非金属材料で構成され、
   前記接続シート（３１）は金属材料で構成され、且つ、前記支持部（７０）に嵌め込まれた状態で前記支持部（７０）と一体であり、
   前記ナット連接部（６０）の内孔に、前記親ねじ（２３）と螺合するネジ段（６１）を有し、
   前記位置決め案内部（８０）の内孔又は外縁に、案内段（３２１）を有し、
   前記ナット（３２）は、その案内段（３２１）によって、前記弁体座（１１）に対する位置決め及び取付がなされていて、且つ、前記接続シート（３１）を介して前記弁座（１２）に固定されており、
   前記弁体座（１１）は、軸方向に沿って移動する前記弁棒（２１）に当てて用いる案内段（１１２）を有することを特徴とする電動弁。
2. 前記ネジ段（６１）のネジ内径ｄ２は、前記位置決め案内部（８０）の内孔孔径ｄ３よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 前記ナット連接部（６０）の内孔に、さらに、前記弁棒（２１）と取り合わせる親ねじ案内段（３２２）を有することを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
4. 前記親ねじ案内段（３２２）の孔径ｄ１は、前記ネジ段（６１）のネジ内径ｄ２よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
5. 前記支持部（７０）の外縁直径Ｄ２は、前記ナット連接部（６０）の外縁直径Ｄ１よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
6. 前記支持部（７０）と前記ナット連接部（６０）との間に位置する移行部（９０）をさらに含み、前記移行部（９０）の外縁直径は、前記ナット連接部（６０）の外縁直径Ｄ１よりも大きく、かつ、前記支持部（７０）の外縁直径Ｄ２よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の電動弁。
7. 前記ナット連接部（６０）の外縁に、前記ロータユニットのストッパ機構がカバーするように装着されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
8. 前記接続シート（３１）は、少なくとも１つの開口が付いており、前記弁座（１２）と溶接によって固定接続されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の電動弁。
9. 前記ナット（３２）に、前記ナット（３２）の内孔と前記弁室（１２１）とを連通する平衡孔（７１）がさらに設けられることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の電動弁。
10. 前記支持部（７０）と前記位置決め案内部（８０）及び前記ナット連接部（６０）との間は、内孔又は外縁の段差によって分割されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の電動弁。

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