JP6521890B2

JP6521890B2 - 電動弁

Info

Publication number: JP6521890B2
Application number: JP2016045776A
Authority: JP
Inventors: 大樹中川
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: CN107178645A; JP2017160992A; CN107178645B

Description

本発明は、マグネットロータの回転をネジ送り機構により弁体の直線運動に変換するとともに、ガイド部に螺合された従動スライダを回転して下端ストッパ部に当接させてマグネットロータの少なくとも下端位置を規制するストッパ機構を備えた電動弁に関する。

従来、この種の電動弁として、例えば特表２０１２−５３３７１８号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この電動弁は、電動モータの磁気ローター（マグネットロータ）のネジシャフト（ロータ軸）をナット（支持部材）に螺合し、磁気ローターの回転に伴うネジ送り機構によりニードル弁を移動するものである。また、バネレール（ガイド部）にスライドリング（従動スライダ）を螺合し、磁気ローターの回転に伴ってスライドリングを移動させ、このスライドリングを下ストッパー部（下端ストッパ部）に当接させることで、磁気ローターの下端位置を規制している。すなわち、バネレール（ガイド部）、スライドリング（従動スライダ）及び下ストッパー部（下端ストッパ部）はストッパ機構を構成している。

特表２０１２−５３３７１８号公報

特許文献１のものでは、下ストッパー部（３３ｃ）から延びる周方向リミット部（３３ｄ）をプラスチックナット（３２）の外周に形成された凹溝（３２ｅ）に嵌合することで、バネレール（３３）の下端部を固定するようにしている。しかし、スライドリング（３４）が下ストッパー部（３３ｃ）に対して強い衝撃で当接すると、このストッパ機構が破損（外れる）虞がある。

本発明は、マグネットロータの回転をネジ送り機構により弁体の直線運動に変換するとともに、ガイド部に螺合された従動スライダを回転して下端ストッパ部に当接させてマグネットロータの少なくとも下端位置を規制するストッパ機構を備えた電動弁において、ストッパ機構を堅牢にすることを課題とする。

請求項１の電動弁は、電動モータを構成するマグネットロータの回転運動をネジ送り機構により弁体の直線運動に変換し、該弁体を弁ポートに対して進退させて該弁ポートを通る流体の流量を制御する電動弁において、前記マグネットロータの少なくとも下端位置を規制するストッパ機構と、前記マグネットロータのロータ軸を前記弁ポートの軸線上に支持する支持部材と、を備え、前記ロータ軸の一端に前記弁体が保持されており、前記ネジ送り機構が、前記支持部材に前記弁ポートの前記軸線と同軸のネジ孔として形成された雌ネジ部と、前記ロータ軸の外周に形成されて前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部とを有し、前記マグネットロータとともに前記ロータ軸が回転すると、前記雌ネジ部と前記雄ネジ部のネジ送り作用により前記ロータ軸を介して前記弁体を直線運動させる機構であり、前記ストッパ機構は、前記支持部材の外周に螺旋状の軌道を構成するガイド部と、該ガイド部の下端から延在された下端ストッパ部と、該下端ストッパ部から延在された係止部と、前記ガイド部に螺合され、前記マグネットロータの回転に従動して同方向に回転することで前記ロータ軸と同方向にも移動する従動スライダとで構成され、前記弁体が前記弁ポートに向かって下降したときには、前記従動スライダが前記下端ストッパに当接して前記マグネットロータの回転を止めることで前記ロータ軸及び前記弁体を下端位置で停止させる機構であり、前記支持部材の外周にて、前記係止部の前記軸線回りの回動を阻止するように該係止部を固定するとともに、該係止部の少なくとも一部を外側から覆う被覆固定部材を備え、前記被覆固定部材は、前記係止部が有する前記軸線と平行な縦軸と、前記支持部材の外周部の一部と、を覆って、前記弁ポートの前記軸線方向における前記縦軸の位置に配設されることを特徴とする。

請求項２の電動弁は、請求項１に記載の電動弁であって、前記支持部材は、円柱状のホルダ部と、該ホルダ部より径の大きな円柱状の基部とを備え、前記ガイド部は前記ホルダ部の外周に設けられるとともに、前記係止部は、前記支持部材の前記基部の外周に前記縦軸を有し、前記被覆固定部材は、前記基部の外周に配設され、前記係止部の前記縦軸と前記基部とを覆う円筒状の止め金具で構成されていることを特徴とする。

請求項１の電動弁によれば、被覆固定部材により、この下端ストッパ部から延在された係止部が支持部材に対して固定されているので、ストッパ機構において、マグネットロータとともに従動スライダが回転して、この従動スライダが下端ストッパ部に当接しても、係止部が支持部材から外れることがなく、ストッパ機構が堅牢になる。

請求項２の電動弁によれば、請求項１の効果に加えて、被覆固定部材が、係止部の縦軸と基部とを覆う円筒状の止め金具で構成されているので、支持部材の基部に対して係止部を確実に固定することができ、ストッパ機構がさらに堅牢になる。

本発明の実施形態に係る電動弁の縦断面図である。実施形態に係る電動弁のケースとマグネットロータを取り外した状態の側面図である。図２におけるＡ−Ａ断面図及び一部拡大図である。

次に、本発明の電動弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態に係る電動弁の縦断面図、図２は同電動弁のケースとマグネットロータを取り外した状態の側面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図及び一部拡大図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１の図面における上下に対応する。また、「右回り（時計回り）」及び「左回り（反時計回り）」の表現は、電動弁を上から見た状態での回転方向を示す。

この電動弁は、ステンレスや真鍮等の金属部材のプレス加工や切削加工により形成された弁ハウジング１を有しており、弁ハウジング１はその内側に弁室１Ａを有している。弁ハウジング１の外周片側には弁室１Ａに導通される第１継手管１１が接続されている。また、弁ハウジング１の下端には第２継手管１２が接続されるとともに、弁ハウジング１の内底面には弁ポート１３が形成されており、第２継手管１２は弁ポート１３を介して弁室１Ａに導通される。なお、第１継手管１１及び第２継手管１２は、弁ハウジング１に対してろう付け等により固着されている。

弁ハウジング１の上端開口部には支持部材２が取り付けられている。支持部材２は、合成樹脂製の略円柱状のホルダ部２１と、ホルダ部２１より径の大きな略円柱状の基部２２と、弁ハウジング１の内径と同径の蓋部２３と、この蓋部２３の基部２２寄りにインサート成形により一体に設けられたステンレス製の固定部材２４とを有している。そして、支持部材２は、蓋部２３が弁ハウジング１に嵌合されて、固定部材２４が弁ハウジング１の端部に溶接等により固着されることで、弁ハウジング１に固定されている。

ホルダ部２１の中心には、弁ポート１３の軸線Ｌと同軸の雌ネジ部２１ａとそのネジ孔が形成され、基部２２と蓋部２３には雌ネジ部２１ａのネジ孔の外周よりも径の大きな円筒状のスライド孔２５が形成されている。そして、雌ネジ部２１ａのネジ孔とスライド孔２５の中に円柱棒状のロータ軸３が配設されている。

ロータ軸３の外周には雄ネジ部３ａが形成されており、この雄ネジ部３ａはホルダ部２１の雌ネジ部２１ａに螺合されている。なお、雌ネジ部２１ａと雄ネジ部３ａは右ネジである。

スライド孔２５には弁体部４が配設されている。弁体部４は、スライド孔２５に嵌合する円筒状の弁ホルダ４１を有しており、これにより弁体部４は軸線Ｌ方向に摺動可能に支持されている。弁ホルダ４１は弁室１Ａと同軸に取り付けられ、この弁ホルダ４１の弁ポート１３側の下端部には端部がニードル状の弁体４２が固着されている。

弁ホルダ４１はロータ軸３に係合している。すなわち、ロータ軸３の下端部にはフランジ部３ｂが一体形成され、このフランジ部３ｂが弁ホルダ４１の上端部と共にワッシャ４３を挟み込み、ロータ軸３の下端部は弁ホルダ４１の上端部で回転可能に係合している。この係合により、弁体部４がロータ軸３によって回転可能に吊り下げた状態で支持されている。また、弁ホルダ４１内には、バネ受け４４が軸線Ｌ方向に移動可能に設けられている。バネ受け４４と弁体４２との間には圧縮コイルバネ４５が所定の荷重を与えられた状態で取り付けられている。これにより、バネ受け４４はロータ軸３の下端部に当接している。

支持部材２のホルダ部２１の外周には、「ストッパ機構」を構成するストッパガイド部材５が配設されている。ストッパガイド部材５は、金属線材の曲げ加工により形成され、軸線Ｌ回りに螺旋状の軌道を構成するガイド部５１と、ガイド部５１の上端にて軸線Ｌと平行に曲げられた上端ストッパ部５２と、ガイド部５１の下端にて軸線Ｌと平行に曲げられた下端ストッパ部５３と、下端ストッパ部５３から基部２２に倣って軸線Ｌと垂直向きの半径方向外側に延在された係止部５４とを有している。ストッパガイド部材５の係止部５４は、支持部材２の基部２２の外周に軸線Ｌと平行な縦軸５４ａとこの縦軸５４ａから直角に外側に突出する横軸５４ｂとを有している。

また、ホルダ部２１の外周には、ストッパガイド部材５のガイド部５１の軌道に嵌合するように「ストッパ機構」を構成するコイル状の従動スライダ６が螺合されている。従動スライダ６は、ばね性を有する金属線材の曲げ加工により形成されており、半径方向外向きに突出する爪部６１を有している。なお、ガイド部５１と従動スライダ６は右ネジであり、このガイド部５１のピッチは雌ネジ部２１ａのピッチよりも大きく設定されている。

支持部材２の基部２２の外周には、ストッパガイド部材５の係止部５４と基部２２とを覆うように、略円筒状の「被覆固定部材」としての後述の止め金具７が配設されている。

弁ハウジング１の上端には、ステッピングモータ８のケース８１が溶接等によって気密に固定されている。このステッピングモータ８は「電動モータ」の一例である。ケース８１内には外周部を多極に着磁されたマグネットロータ８２が回転可能に設けられている。また、ケース８１の外周には、ステータコイル８３が配設されており、このステッピングモータ８は、ステータコイル８３にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ８２を回転させる。

マグネットロータ８２は磁性粉を混入した母材を型成形したものであり、その中央に固定金具８２１がインサート成形により一体に設けられている。マグネットロータ８２は、この固定金具８２１によりロータ軸３に溶接等により固着されている。また、マグネットロータ８２は略円筒状の形状をしており、その内周面の一部には軸線Ｌと平行な突条８２ａが形成されている。

なお、この実施形態の電動弁は概略以下のように組み立てる。ます、ロータ軸３と弁体部４とを組み付ける。ストッパガイド部材５の横軸５４ｂを止め金具７に係合させた状態で、止め金具７とストッパガイド部材５を支持部材２に組み付け、従動スライダ６を組み付ける。この組み付けた支持部材２に対して、上記ロータ軸３及び弁体部４を組み付ける。そして、この組み付けられたものを、弁ハウジング１に取り付け、ロータ軸３の上端にマグネットロータ８２を固着し、ケース８１を取り付けてステッピングモータ８を組み付ける。

以上の構成により、マグネットロータ８２の回転によってロータ軸３が回転し、ロータ軸３の雄ネジ部３ａと支持部材２の雌ネジ部２１ａのネジ送り作用により、ロータ軸３が軸Ｌ方向（上下）に移動して弁体４２（ニードル部）が弁ポート１３に対して進退する。これにより、弁ポート１３の開度を変化させ、第１継手管１１から第２継手管１２へ流れる冷媒の流量、または第２継手管１２から第１継手管１１へ流れる冷媒の流量が制御される。なお、支持部材２の基部２２には均圧孔２２ａが形成されており、ケース８１内は弁室１Ａと常時同圧にされる。また、弁ばね４６は弁体４２が弁ポート１３の周囲（弁座）に当接するときに収縮して緩衝作用をする。

また、マグネットロータ８２の回転時に、突条８２ａは従動スライダ６の爪部６１に当接し、このマグネットロータ８２の回転に伴って従動スライダ６を同方向に連れ回すように回転させる。これにより、ストッパガイド部材５のガイド部５１に倣って従動スライダ６が旋回しながらロータ軸３と同方向に上下動する。この上下動によって従動スライダ６が、ストッパガイド部材５の上端側の上端ストッパ部５２、あるいはストッパガイド部材５の下端側の下端ストッパ部５３に当接する。これによって、ロータ軸３及び弁体部４が上端位置あるいは下端位置で停止する。

支持部材２の基部２２の外周に配設された前記止め金具７は、図２に示すように、円筒部７１と、この円筒部７１から外側に膨出したカバー部７２と、円筒部７１の下端外周に形成されたフランジ部７３とを有しており、カバー部７２には係止孔７２ａが形成されている。そして、円筒部７１が基部２２に嵌合され、ストッパガイド部材５の係止部５４の縦軸５４ａがカバー部７２で覆われ、係止部５４の横軸５４ｂがカバー部７２の係止孔７２ａ内に係止されている。また、止め金具７は、フランジ部７３を支持部材２の固定部材２４に対して溶接等により固着されている。

このように、ストッパガイド部材５の係止部５４が止め金具７によって、基部２２に対して締結して固定されているため、従動スライダ６が下端ストッパ部５３に衝突しても、その衝撃に耐えて、ストッパガイド部材５の係止部５４が基部２２から外れることがない。また、係止部５４の横軸５４ｂが５４ｂ係止孔７２ａ内に係止されているので、ストッパガイド部材５が支持部材２に対して軸線Ｌ方向にずれることも防止できる。

なお、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この実施形態における止め金具７は、ストッパガイド部材５の係止部５４の縦軸５４ａに対して、カバー部７２が軸線Ｌ回りの周方向で密着しているので、この係止部５４（すなわちストッパガイド部５）の回動が阻止されている。この構成を有していれば、半径方向については、カバー部７２と係止部５４との間に多少の隙間があってもよい。また、実施形態では、カバー部７２は係止部５４の全てを覆う形状となっているが、このカバー部７２は少なくとも係止部５４の一部を覆う形状であってもよい。

以上の実施形態では、「被覆固定部材」としての止め金具７は略円筒状の形状をしているが、この被覆固定部材は、ストッパガイド部材５の係止部５４を基部２２に対して固定できるような部材であれば、その形状は実施形態のものに限らない。例えばリング状の形状でもよい。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１弁ハウジング
１Ａ弁室
１１第１継手管
１２第２継手管
１３弁ポート
２支持部材
２１ホルダ部
２１ａ雌ネジ部
２２基部
３ロータ軸
３ａ雄ネジ部
４弁体部
４１弁ホルダ
４２弁体
５ストッパガイド部材（ストッパ機構）
５１ガイド部
５２上端ストッパ部
５３下端ストッパ部
５４係止部
５４ａ縦軸
５４ｂ横軸
６従動スライダ（ストッパ機構）
６１爪部
７止め金具（被覆固定部材）
７１円筒部
７２カバー部
７３フランジ部
７２ａ係止孔
８ステッピングモータ（電動モータ）
８２マグネットロータ
８２ａ突条
Ｌ軸線

Claims

電動モータを構成するマグネットロータの回転運動をネジ送り機構により弁体の直線運動に変換し、該弁体を弁ポートに対して進退させて該弁ポートを通る流体の流量を制御する電動弁において、
前記マグネットロータの少なくとも下端位置を規制するストッパ機構と、
前記マグネットロータのロータ軸を前記弁ポートの軸線上に支持する支持部材と、を備え、
前記ロータ軸の一端に前記弁体が保持されており、
前記ネジ送り機構が、前記支持部材に前記弁ポートの前記軸線と同軸のネジ孔として形成された雌ネジ部と、前記ロータ軸の外周に形成されて前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部とを有し、前記マグネットロータとともに前記ロータ軸が回転すると、前記雌ネジ部と前記雄ネジ部のネジ送り作用により前記ロータ軸を介して前記弁体を直線運動させる機構であり、
前記ストッパ機構は、前記支持部材の外周に螺旋状の軌道を構成するガイド部と、該ガイド部の下端から延在された下端ストッパ部と、該下端ストッパ部から延在された係止部と、前記ガイド部に螺合され、前記マグネットロータの回転に従動して同方向に回転することで前記ロータ軸と同方向にも移動する従動スライダとで構成され、前記弁体が前記弁ポートに向かって下降したときには、前記従動スライダが前記下端ストッパに当接して前記マグネットロータの回転を止めることで前記ロータ軸及び前記弁体を下端位置で停止させる機構であり、
前記支持部材の外周にて、前記係止部の前記軸線回りの回動を阻止するように該係止部を固定するとともに、該係止部の少なくとも一部を外側から覆う被覆固定部材を備え、
前記被覆固定部材は、前記係止部が有する前記軸線と平行な縦軸と、前記支持部材の外周部の一部と、を覆って、前記弁ポートの前記軸線方向における前記縦軸の位置に配設されることを特徴とする電動弁。
前記支持部材は、円柱状のホルダ部と、該ホルダ部より径の大きな円柱状の基部とを備え、
前記ガイド部は前記ホルダ部の外周に設けられるとともに、前記係止部は、前記支持部材の前記基部の外周に前記縦軸を有し、
前記被覆固定部材は、前記基部の外周に配設され、前記係止部の前記縦軸と前記基部とを覆う円筒状の止め金具で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。