JP6621793B2 - 電動弁 - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和機、冷凍機等の冷凍サイクルに流量制御弁等として組み込まれて使用される電動弁に係り、特に、雄ねじ部と雌ねじ部とからなるねじ送り機構によってモータの回転運動を直線運動に変換して弁体を昇降させるタイプの電動弁に関する。
例えば、モータ駆動型の電動弁は、モータの回転運動を雄ねじ部と雌ねじ部とから構成されるねじ送り機構によって直線運動に変換することにより、弁体を弁座に対して昇降させて弁の開閉(つまり、弁口を通過する流体(冷媒)の流量制御)を行っている。
この種の電動弁としては、弁体が弁座に着座するタイプのもの(例えば、特許文献1参照)、弁体が最下降位置(通常なら全閉状態となる)にあるときに、弁体と弁座との間に所定の大きさの間隙が形成される(すなわち、弁体が弁座に着座しない)閉弁レスタイプのもの(例えば、特許文献2参照)などが知られている。
例えば、特許文献1に所載の電動弁は、弁室及び該弁室に形成された弁口を有する弁本体と、前記弁口を開閉する弁体と、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(ガイドブッシュ)と、該ロータとともに回転可能に形成され、前記ねじ管とのねじ送り作用で、弁軸を介して前記弁体によって前記弁口を開閉させる弁軸ホルダと、該弁軸ホルダと前記弁軸との間に介装され、該弁軸を介して前記弁体を前記弁口の閉方向に付勢する閉弁ばねと、該閉弁ばねと協働して、前記弁体が前記弁口を開閉する方向における前記弁軸ホルダと前記ロータとの相対移動を防止するストッパ(固定部材)とを備え、前記弁体を前記弁口に設けられた弁座に着座させて当該弁口を閉じた後、さらにロータ及び弁軸ホルダを所定量(回転量)だけ閉弁方向に回転させて下降させることにより、弁軸ホルダと弁軸との間に介装された閉弁ばねを圧縮して、前記弁体を前記弁座に押し付けるようになっている。
また、例えば、特許文献2に所載の閉弁レスタイプの電動弁は、下端部に弁体が設けられた弁軸と、該弁軸が軸線方向に相対移動可能及び相対回転可能な状態で内挿される円筒部を有するガイドブッシュと、前記弁体が接離する弁シート部(弁座)を有すると共に前記ガイドブッシュが取付固定された弁本体と、前記ガイドブッシュが内挿される円筒部と前記弁軸の上端部が挿通される挿通穴が貫設された天井部とを有すると共に、前記弁軸と連結固定される弁軸ホルダと、前記弁体を閉弁方向に付勢すべく前記弁軸と前記弁軸ホルダとの間に介装された付勢部材と、前記弁軸ホルダを前記ガイドブッシュに対して回転させるためのロータ及びステータを有するモータと、前記ガイドブッシュの外周に形成された固定ねじ部(雄ねじ部)と前記弁軸ホルダの内周に形成された可動ねじ部(雌ねじ部)とからなり、前記ロータの回転駆動に応じて前記弁軸の前記弁体を前記弁シート部(弁座)に対して昇降させるためのねじ送り機構と、前記弁軸ホルダの回転下動規制を行うべく、前記ガイドブッシュの前記固定ねじ部に螺着される雌ねじ部を持つ下部ストッパに設けられた固定ストッパ体と、前記弁軸ホルダに設けられた可動ストッパ体とからなる下部ストッパ機構と、を備え、前記弁体が最下降位置にあるときに、前記弁体と前記弁シート部(弁座)との間に所定の大きさの間隙が形成されるようになっている。
前記した如くの閉弁レスタイプの電動弁を用いた空調機では、弁体が最下降位置(通常なら全閉状態となる)にあるときでも、弁座との間に所定の大きさの間隙が形成されるため、例えば、除湿運転を深夜に行う場合、電動弁を全閉状態にすることなく冷媒量を絞った状態で運転でき、電動弁のオン/オフによる作動音の発生を抑制することができる。また、前記した如くの電動弁では、通常の閉弁タイプの電動弁と比べて、弁座への弁体の喰いつきも確実に防止できるといった利点もある。
特開2011−208716号公報 特開2016−217451号公報
ところで、前記した如くの従来の電動弁では、弁の開閉に際して、ねじ送り機構を構成するガイドブッシュの固定ねじ部(雄ねじ部)(のねじ面)と弁軸ホルダの可動ねじ部(雌ねじ部)(のねじ面)とが摺接せしめられるので、経年劣化や異物噛み込み等によって、雄ねじ部と雌ねじ部との間(ねじ面間)の摺動抵抗が増加して、弁軸が動きにくくなる動作不良が発生するおそれがある。また、前記した摺動抵抗の増加に対処すべく、モータの駆動トルクを大きくすると、大型化、重量増加等を招く懸念がある。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、大型化、重量増加等を招くことなく、動作性を安定させることのできる電動弁を提供することにある。
上記する課題を解決するために、本発明に係る電動弁は、基本的に、弁体が設けられた弁軸と、該弁軸が軸線方向に相対移動可能及び相対回転可能に内挿されるガイドブッシュと、前記弁体が接離する弁座付きの弁口を有するとともに前記ガイドブッシュが設けられた弁本体と、前記弁軸に連結される弁軸ホルダと、前記弁本体に固定されたキャンと、前記弁軸ホルダを前記ガイドブッシュに対して回転させるための、前記弁軸ホルダに連結されたロータ及びステータを有するモータと、前記ロータの回転駆動に応じて前記弁軸の前記弁体を前記弁本体の前記弁座に対して昇降させるための、前記ガイドブッシュに形成された雄ねじ部及び前記弁軸ホルダに形成された雌ねじ部を有するねじ送り機構と、を備え、前記弁軸ホルダにおける前記雌ねじ部の上側に隣接して、前記ガイドブッシュと前記弁軸ホルダとの間にオイルを溜めるための隙間を形成するオイル溜り溝が設けられ、前記ガイドブッシュに、前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とを連通せしめる連通穴が設けられていることを特徴としている。
好ましい態様では、前記オイル溜り溝は、軸線周りの全周もしくは一部に設けられる。
他の好ましい態様では、前記弁軸ホルダは、前記オイル溜り溝より上側部分が前記ガイドブッシュに摺接される。
更に好ましい態様では、前記連通穴は、前記弁体の最下降位置又は最上昇位置の少なくとも一方において前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とを連通せしめるようになっている。
更に好ましい態様では、前記ガイドブッシュに、前記弁体の最下降位置及び最上昇位置の各々において前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とを連通せしめる上側連通穴及び下側連通穴が設けられるとともに、前記弁体の最下降位置と最上昇位置との間の中間位置において、前記上側連通穴及び前記下側連通穴を介して前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とが常時連通せしめられるようになっている。
更に好ましい態様では、前記弁軸に段丘面が設けられるとともに、前記段丘面が、前記弁体の最下降位置又は最上昇位置の少なくとも一方において前記連通穴の内側に位置せしめられるようになっている。
別の好ましい態様では、前記弁軸ホルダに、前記オイル溜り溝と前記弁軸ホルダの外側とを連通せしめる流通穴が設けられる。
本発明によれば、ねじ送り機構を構成する弁軸ホルダにおける雌ねじ部の上側に隣接してオイル溜り溝が設けられるので、キャン内に充満(例えば、噴霧状に充満)してガイドブッシュや弁軸ホルダに付着する冷媒に含まれるオイル(冷凍サイクル内の冷凍機油)が当該オイル溜り溝に溜められる。当該オイル溜り溝に溜まったオイルは、雄ねじ部と雌ねじ部との相対回転や重力等によって当該オイル溜り溝から雄ねじ部と雌ねじ部との間(ねじ面間)に侵入し、雄ねじ部と雌ねじ部とが摺接する際の潤滑剤(油)となって、雄ねじ部と雌ねじ部との間(ねじ面間)の摺動抵抗の増加が抑えられるため、動作性を安定させることができる。
また、雄ねじ部と雌ねじ部との間(ねじ面間)に異物を噛み込んだ場合でも、例えば雄ねじ部と雌ねじ部とが摺接する際に、前記異物が雄ねじ部と雌ねじ部との間(ねじ面間)に侵入したオイルとともに排出され、異物噛み込みによる雄ねじ部と雌ねじ部との間(ねじ面間)の摺動抵抗の増加が抑えられるため、これによっても、動作性を安定させることができる。
本発明に係る電動弁の第1実施形態を示す縦断面図。 図1に示される弁軸ホルダを示し、(A)は斜視図、(B)は上面図。 本発明に係る電動弁の第2実施形態の、弁体が最下降位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る電動弁の第2実施形態の、弁体が最上昇位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る電動弁の第2実施形態の、弁体が中間位置にある状態を示す縦断面図。 本発明に係る電動弁の第3実施形態を示す縦断面図。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
なお、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、誇張して描かれている場合がある。また、本明細書において、上下、左右等の位置、方向を表わす記述は、図1等の方向矢印表示を基準としており、実際の使用状態での位置、方向を指すものではない。
[第1実施形態]
図1は、本発明に係る電動弁の第1実施形態を示す縦断面図である。
図示実施形態の電動弁1は、空気調和機、冷凍機等の冷凍サイクルに流量制御弁等として組み込まれて使用されるもので、主に、弁体14が設けられた弁軸10と、ガイドブッシュ20と、弁軸ホルダ30と、弁本体40と、キャン55と、ロータ51とステータ52とからなるステッピングモータ50と、圧縮コイルばね(付勢部材)60と、ストッパとしての固定部材70と、ねじ送り機構28と、下部ストッパ機構29とを備える。
前記弁軸10は、上側から、上部小径部11と、中間大径部12と、下部小径部13とを有し、その下部小径部13の下端部に、弁口46を流れる流体(冷媒)の通過流量を制御するための段付き逆円錐状の弁体14が一体的に形成されている。
前記ガイドブッシュ20は、例えば樹脂製とされ、前記弁軸10(の中間大径部12)が軸線O方向に相対移動(摺動)可能及び軸線O回りに相対回転可能な状態で内挿される円筒部21と、該円筒部21の上端部から上方に延びており、該円筒部21よりも内径が大きく、前記弁軸10の中間大径部12の上端側と上部小径部11の下端側とが内挿される延設部22とを有している。前記ガイドブッシュ20の円筒部21の外周には、ロータ51の回転駆動に応じて前記弁軸10の弁体14を弁本体40の弁座46aに対して昇降させるねじ送り機構28の一方を構成する固定ねじ部(雄ねじ部)23が形成されている。また、前記円筒部21の下部(固定ねじ部23より下側の部分)は、大径とされ、弁本体40の嵌合穴44への嵌合部27とされる。前記固定ねじ部23(における弁軸ホルダ30より下側)には、下部ストッパ25が螺着されており、その下部ストッパ25の外周には、弁軸ホルダ30の回転下動規制を行う下部ストッパ機構29の一方を構成する固定ストッパ体24が一体的に突設されている。なお、本例では、嵌合部27の上面27aは、下部ストッパ25の下動規制を行う(言い換えれば、後述する着座状態における下部ストッパ25の位置を規定する)ストッパ部とされる。
また、本例では、前記ガイドブッシュ20(の固定ねじ部23)に取着された下部ストッパ25に、ストッパ押さえ48が外装されており、当該ストッパ押さえ48によって下部ストッパ25がガイドブッシュ20(の固定ねじ部23)に対して回転不能に連結されている(後で詳述)。
前記弁軸ホルダ30は、例えば樹脂製(好ましくは、固定部材70との接触を考慮して、耐摩耗性の高いSUSや炭素繊維等で強化された樹脂製)とされ、前記ガイドブッシュ20が内挿される円筒部31と前記弁軸10(の上部小径部11)の上端部が(軸線O方向に相対移動可能及び軸線O回りに相対回転可能な状態で)挿通される挿通穴32aが貫設された天井部32とを有している。前記弁軸ホルダ30の円筒部31の内周下部には、前記ガイドブッシュ20の固定ねじ部23と螺合して前記ねじ送り機構28を構成する可動ねじ部(雌ねじ部)33が形成されている。また、円筒部31の内周上部は、前記ガイドブッシュ20の円筒状の延設部22の外周に当接(摺接)せしめられ、これにより、当該弁軸ホルダ30がガイドブッシュ20(の外周)にガイドされながら軸線O方向(上下方向)に昇降せしめられるようになっている。また、その円筒部31の外周下端には、前記下部ストッパ機構29の他方を構成する可動ストッパ体34が一体的に突設されている。
また、前記弁軸ホルダ30の天井部32の上面(後述する固定部材70のフランジ部72との対向面)には、図1とともに図2を参照すればよくわかるように、平面視で(軸線O方向で視て)略扇形状(ここでは、中心角が約90度の扇形状)の2つの凸部35が一体に形成されている。詳しくは、前記2つの凸部35は、天井部32の上面における挿通穴32a周り(言い換えれば、弁軸ホルダ30の回転軸線O周り)で軸線Oに対して反対側に(言い換えれば、弁軸ホルダ30の回転軸線Oに対して対称となる位置に)上向きに突設されるとともに、その間(本例では、前記可動ストッパ体34の周方向の一端面34aの上方部分、つまり、軸線O方向で視たときに前記可動ストッパ体34の周方向の一端面34aと同じ位置を含む部分)が切り欠かれた形状を有している(平面視で略扇形状(ここでは、中心角が約90度の扇形状)の切欠き36)。
前記の凸部35によって、固定部材70に対する弁軸ホルダ30の接触面積が減少するため、例えば、弁軸ホルダ30が固定部材70に当接するときの接触抵抗(回転摺動抵抗)が小さくなる。
また、例えば、前記弁軸ホルダ30が樹脂等の成形品で作製されている場合、成形時に形成されるウェルドラインやパーティングラインの位置と切欠き36の位置とを合わせる、すなわち、成形時にウェルドラインやパーティングラインが形成される箇所に切欠き36を設けることにより、前記接触抵抗(回転摺動抵抗)をさらに小さくできるとともに、前記弁軸ホルダ30の摺動面の平坦度が高くなり、弁軸10の軸ずれをさらに抑えることができる。
例えば、弁軸ホルダ30における可動ストッパ体34の逆側に成形用の樹脂を注入するためのゲートが設けられる場合、前述のように、可動ストッパ体34の上方(より具体的には、可動ストッパ体34の周方向の一端面34aの上方部分)に切欠き36を設けることにより、前記弁軸ホルダ30の凸部35には、成形時に形成されるウェルドラインやパーティングラインが存在しなくなるので、前記接触抵抗(回転摺動抵抗)をさらに小さくできるとともに、前記弁軸ホルダ30の摺動面の平坦度が高くなり、弁軸10の軸ずれをさらに抑えることができる。
また、弁軸ホルダ30の天井部32の上面において前記凸部35を弁軸ホルダ30の回転軸線Oに対して対称に配置することで、弁軸10の軸ずれをより効果的に抑えられるとともに、前記凸部35を弁軸ホルダ30の回転軸線O周りの複数の箇所に分散して配置することで、固定部材70に対する弁軸ホルダ30(の凸部35)の接触面積をさらに減少させることが可能となる。
なお、前記弁軸ホルダ30の天井部32の上面に設けられる凸部35の形状、数、位置等は、図示例に限られないことは当然であるし、前記凸部35は省略してもよい。
また、前記弁軸10の上部小径部11と中間大径部12との間に形成された段丘面(段差部)15と前記弁軸ホルダ30の天井部32の下面との間には、前記弁軸ホルダ30の天井部32の下面側に配置された円板状の押さえ板(ワッシャ)61を挟んで、弁軸10の上部小径部11に外挿されるように、前記弁軸10と前記弁軸ホルダ30とが昇降方向(軸線O方向)で離れる方向に付勢する、言い換えれば前記弁軸10(弁体14)を常時下方(閉弁方向)に付勢する円筒状の圧縮コイルばね(付勢部材)60が縮装されている。
前記弁本体40は、例えば真鍮やSUS等の金属製円筒体から構成されている。この弁本体40は、内部に流体が導入導出される弁室40aを有し、該弁室40aの側部に設けられた横向きの第1開口41に第1導管41aがろう付け等により連結固定され、該弁室40aの天井部に前記弁軸10(の中間大径部12)が軸線O方向に相対移動(摺動)可能及び軸線O回りに相対回転可能な状態で挿通される挿通穴43及び前記ガイドブッシュ20の下部(嵌合部27)が嵌合されて取付固定される嵌合穴44が形成され、該弁室40aの下部に設けられた縦向きの第2開口42に第2導管42aがろう付け等により連結固定されている。また、前記弁室40aと前記第2開口42との間の底部壁45に、前記弁体14が接離する弁座46aを有する段付きの弁口46が形成されている。
前記弁本体40の上端部外周には円環状の鍔状板47がかしめ、ろう付け等により固着されるとともに、該鍔状板47の外周に設けられた段差部に、天井付き円筒状のキャン55の下端部が突き合わせ溶接等により密封接合されている。
また、本例では、前記鍔状板47の上面(キャン55側の表面)に、前記下部ストッパ25に係合して当該下部ストッパ25のガイドブッシュ20に対する相対回転を防止するストッパ押さえ48が配置固定されている。
前記ストッパ押さえ48は、例えば真鍮やSUS等の金属部材からプレス加工等にて作製された円板状部材からなり、前記下部ストッパ25が挿通される嵌挿穴が形成されるとともに、その嵌挿穴に隣接して(言い換えれば、嵌挿穴の外周部分に)、前記下部ストッパ25(の外面)を挟持する複数個(図1にはそのうちの2個が示される)の支持爪49が立設されている(詳細構造は、例えば上記特許文献1参照)。
このストッパ押さえ48の外周部分が、鍔状板47(の上面)に当接せしめられて溶接・溶着・接着等により接合固定されることにより、下部ストッパ25は、ガイドブッシュ20(の固定ねじ部23)に対して相対回転不能に連結される。
前記キャン55の内側かつ前記ガイドブッシュ20及び前記弁軸ホルダ30の外側には、ロータ51が回転自在に配在され、前記キャン55の外側に、前記ロータ51を回転駆動すべく、ヨーク52a、ボビン52b、ステータコイル52c、及び樹脂モールドカバー52d等からなるステータ52が配置されている。ステータコイル52cには、複数のリード端子52eが接続され、これらのリード端子52eには、基板52fを介して複数のリード線52gが接続され、ステータコイル52cへの通電励磁によってキャン55内に配在されたロータ51が軸線O回りで回転するようになっている。
キャン55内に配在された前記ロータ51は、前記弁軸ホルダ30に係合支持されており、当該弁軸ホルダ30は前記ロータ51とともに(一体に)回転するようになっている。
詳細には、前記ロータ51は、内筒51a、外筒51b、及び内筒51aと外筒51bとを軸線O回りの所定の角度位置で接続する接続部51cからなる二重管構成とされ、内筒51aの内周に、(例えば、軸線O回りで120度の角度間隔で)軸線O方向(上下方向)に延びる縦溝51dが形成されている。
一方、前記弁軸ホルダ30の外周(の上半部分)には、図2を参照すればよくわかるように、その上端に円錐台面からなるテーパ面部30cが設けられ、そのテーパ面部30cの下側に、(例えば、軸線O回りで120度の角度間隔で)上下方向に延びる突条30aが突設され、その突条30aの下部両側には、前記ロータ51を支持する上向きの係止面30bが形成されている。
このように、ロータ51の内筒51aの縦溝51dと弁軸ホルダ30の突条30aとが係合し、かつロータ51の内筒51aの下面と弁軸ホルダ30の係止面30bとが当接することにより、ロータ51が弁軸ホルダ30に対して位置合わせされた状態でその外周に支持固定され、前記弁軸ホルダ30は、前記ロータ51を前記キャン55内で支持しながら当該ロータ51とともに回転される。
なお、本例では、弁軸ホルダ30の上面がロータ51の内筒51aの上面と面一あるいはそれより若干上側に位置するように、前記ロータ51が前記弁軸ホルダ30に係合支持されている。
前記ロータ51及び弁軸ホルダ30の上側には、弁軸ホルダ30とロータ51との昇降方向における相対移動を防止する(言い換えれば、弁軸ホルダ30に対してロータ51を下方に押し付けて抜け止め係止する)とともに弁軸10と弁軸ホルダ30とを連結すべく、前記弁軸10(の上部小径部11)の上端部に外嵌固定された固定部材70が配在されている。
前記固定部材70は、例えば真鍮やSUS等の金属部材からプレス加工、切削加工等にて作製され、前記弁軸10(の上部小径部11)の上端部に外嵌されて圧入、溶接、溶着、接着等により接合固定された小径上部71aと大径下部71bとからなる段付き円筒状の固定部71と、該固定部71(の大径下部71b)の下端部からロータ51の内筒51a付近まで外向きに延びる円板状のフランジ部72とを有する。
前記フランジ部72の下面は、前記弁軸ホルダ30の上面及びロータ51(の内筒51a)の上面に対向せしめられるとともに、その弁軸ホルダ30の上面に設けられた凸部35(の上面)及びロータ51(の内筒51aの上面)に対接せしめられるようになっている。
前記したように、前記ロータ51は、圧縮コイルばね60の付勢力により上方に付勢される弁軸ホルダ30と前記固定部材70(のフランジ部72の外周部分)の間で挟持されて抜け止め係止される。
また、前記弁軸10の上端部に固定された前記固定部材70(における固定部71の大径下部71b)には、動作時にガイドブッシュ20に対して弁軸ホルダ30が上方に移動し過ぎて、ガイドブッシュ20の固定ねじ部23と弁軸ホルダ30の可動ねじ部33との螺合が外れるのを防止すべく、弁軸ホルダ30をガイドブッシュ20側に付勢するコイルばねからなる復帰ばね75が外装されている。
そして、当該電動弁1では、例えば弁座46aへの弁体14の喰いつきを防止するとともに、低流量域での制御性を確保すべく、弁体14が最下降位置(原点位置)にあるときに、弁体14と弁座46aとの間に所定の大きさの間隙が形成されるようになっている。
この電動弁1の組立工程、特に、弁体14の原点位置(最下降位置)出し工程を詳説すると、まず、弁軸10、ガイドブッシュ20、下部ストッパ25、圧縮コイルばね60、弁軸ホルダ30、ロータ51、弁本体40、鍔状板47等を組み付ける。例えば、弁本体40に鍔状板47をろう付けし、弁本体40にガイドブッシュ20を圧入固定した後に、ガイドブッシュ20(の固定ねじ部23)に下部ストッパ25を螺着する等してそれらを組み付ける。このとき、下部ストッパ25は、ガイドブッシュ20に対して相対回転可能に螺合させておく。なお、下部ストッパ25は、この段階で、ガイドブッシュ20のストッパ部27aと当接させて配置してもよいし、そのストッパ部27aと間隔をあけて配置してもよい。次いで、弁軸10の下端部に設けられた弁体14が弁座46aに接当(着座)し、圧縮コイルばね60が若干圧縮され、弁軸ホルダ30の可動ストッパ体34と下部ストッパ25の固定ストッパ体24とが当接し、かつ、下部ストッパ25(の下面)がガイドブッシュ20のストッパ部27aと当接するまで、ガイドブッシュ20の固定ねじ部23と弁軸ホルダ30の可動ねじ部33とからなるねじ送り機構28を利用して、前記弁軸ホルダ30、ロータ51、及び弁軸10を回転させながら下降させる。そして、このように弁軸ホルダ30が最下降位置に配置された状態で、弁軸10の上端部に固定部材70を圧入、溶接、溶着、接着等により外嵌固定する(着座状態)。
次に、上記着座状態から、弁軸10、弁軸ホルダ30、ロータ51、固定部材70等が一体とされた組立体を、前記ねじ送り機構28を利用して回転させながら上昇させてガイドブッシュ20から取り外した後、ストッパ押さえ48を上から落し込むようにして下部ストッパ25に外装しつつ弁本体40及び鍔状板47上に載置し、下部ストッパ25をストッパ押さえ48とともにガイドブッシュ20に対して開弁方向(例えば、平面視で反時計回り)に所定回転角度だけ回転させる。そして、ストッパ押さえ48を弁本体40の鍔状板47に溶接・溶着・接着等により接合固定して、下部ストッパ25を、ガイドブッシュ20(の固定ねじ部23)に相対回転不能に連結固定した後、再びねじ送り機構28を利用して前記組立体をガイドブッシュ20に組み付ける。これにより、下部ストッパ25の固定ストッパ体24のガイドブッシュ20に対する位置が変わるので、弁軸ホルダ30の可動ストッパ体34と下部ストッパ25の固定ストッパ体24とが当接して、弁軸ホルダ30が最下降位置にあるときでも、弁体14と弁座46aとの間に所定の大きさの間隙が形成される。
なお、ストッパ押さえ48を下部ストッパ25に装着する前に、下部ストッパ25をガイドブッシュ20に対して開弁方向に所定回転角度だけ回転させ、その後、ストッパ押さえ48を下部ストッパ25に外装して弁本体40の鍔状板47に接合固定してもよい。
かかる構成の電動弁1では、ステータ52(のステータコイル52c)への通電励磁によってロータ51が回転せしめられると、それと一体に弁軸ホルダ30及び弁軸10が回転せしめられる。このとき、ガイドブッシュ20の固定ねじ部23と弁軸ホルダ30の可動ねじ部33とからなるねじ送り機構28により、弁軸10が弁体14を伴って昇降せしめられ、これによって、弁体14と弁座46aとの間の間隙(リフト量、弁開度)が増減されて、冷媒等の流体の通過流量が調整される。また、弁軸ホルダ30の可動ストッパ体34とガイドブッシュ20に固定された下部ストッパ25の固定ストッパ体24とが当接し、弁体14が最下降位置にあるときでも、弁体14と弁座46aとの間に間隙が形成されるため、所定量の通過流量が確保される。
上記構成に加えて、本実施形態の電動弁1では、動作性を確保すべく、次のような方策が講じられている。
すなわち、本実施形態では、前記弁軸ホルダ30の円筒部31の内周中間部、つまり、弁軸ホルダ30の円筒部31の内壁における可動ねじ部(雌ねじ部)33とガイドブッシュ20の外周に当接(摺接)してガイドされる部分との間の部分であって、可動ねじ部(雌ねじ部)33の直上かつガイドブッシュ20の外周に当接(摺接)してガイドされる部分の直下に、前記ガイドブッシュ20(の延設部22の外周)と前記弁軸ホルダ30(の円筒部31の内周)との間にオイルを溜めるための隙間を形成する、若干縦長の断面凹状かつ円環状のオイル溜り溝30sが凹設されている。
なお、図示例では、前記オイル溜り溝30sが円環状に、言い換えれば、軸線O周りの全周に亘って形成されているが、前記オイル溜り溝30sを軸線O周りの一部に形成してもよいことは勿論である。
このように、本実施形態の電動弁1では、ねじ送り機構28を構成する弁軸ホルダ30の内壁における雌ねじ部33の上側に隣接してオイル溜り溝30sが設けられるので、キャン55内に充満(例えば、噴霧状に充満)してガイドブッシュ20や弁軸ホルダ30に付着する冷媒に含まれるオイル(冷凍サイクル内の冷凍機油)が当該オイル溜り溝30sに溜められる。当該オイル溜り溝30sに溜まったオイルは、ガイドブッシュ20の雄ねじ部23と弁軸ホルダ30の雌ねじ部33との相対回転や重力等によって当該オイル溜り溝30sから雄ねじ部23と雌ねじ部33との間(ねじ面間)に侵入し、雄ねじ部23と雌ねじ部33とが摺接する際の潤滑剤(油)となって、雄ねじ部23と雌ねじ部33との間(ねじ面間)の摺動抵抗の増加が抑えられるため、動作性を安定させることができる。
また、ガイドブッシュ20の雄ねじ部23と弁軸ホルダ30の雌ねじ部33との間(ねじ面間)に異物を噛み込んだ場合でも、例えば雄ねじ部23と雌ねじ部33とが摺接する際に、前記異物が雄ねじ部23と雌ねじ部33との間(ねじ面間)に侵入したオイルとともに排出され、異物噛み込みによる雄ねじ部23と雌ねじ部33との間(ねじ面間)の摺動抵抗の増加が抑えられるため、これによっても、動作性を安定させることができる。
[第2実施形態]
図3〜図5は、本発明に係る電動弁の第2実施形態を示す縦断面図であり、図3は、弁体が最下降位置にある状態、図4は、弁体が最上昇位置にある状態、図5は、弁体が中間位置にある状態を示す図である。
本第2実施形態の電動弁2は、上記第1実施形態の電動弁1に対し、主に、ガイドブッシュ20の延設部22の形状が相違しており、その他の構成は略同じである。したがって、第1実施形態の各部に対応する部分には共通の符号を付して重複説明を省略し、以下では、相違点を重点的に説明する。
本実施形態の電動弁2では、ガイドブッシュ20の内側(空間)と弁軸ホルダ30に形成されたオイル溜り溝30sとを連通させるべく、ガイドブッシュ20の延設部22(の下部及び上部)に、貫通穴からなる連通穴(下側連通穴20a、上側連通穴20b)が設けられている。
本例では、前記連通穴は、上下方向(軸線O方向)に離間して設けられた下側連通穴20a及び上側連通穴20bを含むとともに、下側連通穴20aは、弁体14(つまり、弁体14が設けられた弁軸10に連結された弁軸ホルダ30)が最下降位置にあるときに前記オイル溜り溝30sの内側に位置するように形成され(図3参照)、上側連通穴20bは、弁体14(つまり、弁体14が設けられた弁軸10に連結された弁軸ホルダ30)が最上昇位置にあるときに前記オイル溜り溝30sの内側に位置するように形成されている(図4参照)。これにより、弁体14が最下降位置にあるときに、前記下側連通穴20aを介してガイドブッシュ20の内側(空間)と弁軸ホルダ30に形成されたオイル溜り溝30sとが連通せしめられ(図3参照)、弁体14が最上昇位置にあるときに、前記上側連通穴20bを介してガイドブッシュ20の内側(空間)と弁軸ホルダ30に形成されたオイル溜り溝30sとが連通せしめられるようになっている(図4参照)。
また、本例では、下側連通穴20a、上側連通穴20b、及び下側連通穴20aと上側連通穴20bとの間の上下方向(軸線O方向)長さが、オイル溜り溝30s(の内周側開口)の上下方向(軸線O方向)長さより短く設定されている。これにより、弁体14が最下降位置と最上昇位置との間を移動するときに(言い換えれば、弁体14の最下降位置と最上昇位置との間の中間位置において)、下側連通穴20a及び上側連通穴20bの一方もしくは双方を介して、ガイドブッシュ20の内側(空間)と弁軸ホルダ30に形成されたオイル溜り溝30sとが常時連通せしめられるようになっている(図5参照)。
さらに、本例では、前記弁軸10の上部小径部11と中間大径部12との間に形成された環状の段丘面(段差部)15が、弁体14(弁軸10)が最下降位置にあるときに前記下側連通穴20a(の略中央部分)の内側に位置し(図3参照)、弁体14(弁軸10)が最上昇位置にあるときに前記上側連通穴20b(の略中央部分)の内側に位置するように(図4参照)、各部の寸法形状が設定されている。
上記したように、本実施形態の電動弁2では、下側連通穴20a及び上側連通穴20bの一方もしくは双方を介して、ガイドブッシュ20の内側(空間)と弁軸ホルダ30に形成されたオイル溜り溝30sとが常時連通せしめられる。特に、弁体14が最下降位置にあるときに、前記下側連通穴20aを介してガイドブッシュ20の内側(空間)と弁軸ホルダ30に形成されたオイル溜り溝30sとが連通せしめられ、弁体14が最上昇位置にあるときに、前記上側連通穴20bを介してガイドブッシュ20の内側(空間)と弁軸ホルダ30に形成されたオイル溜り溝30sとが連通せしめられるので、ガイドブッシュ20の内側に配置(内挿)された弁軸10に付着する冷媒に含まれるオイル(冷凍サイクル内の冷凍機油)が当該オイル溜り溝30sに溜まりやすくなる。
詳しくは、ガイドブッシュ20の内側で弁軸10に付着する冷媒に含まれるオイルが、前記弁軸10の上部小径部11と中間大径部12との間に形成された段丘面15を伝い、その外側に位置する前記下側連通穴20a又は前記上側連通穴20bを通って、前記オイル溜り溝30sに溜められる。
このように、本実施形態の電動弁2では、前記オイル溜り溝30sにオイルを効率的に溜めることができるため、動作性を更に安定させることができる。
[第3実施形態]
図6は、本発明に係る電動弁の第3実施形態を示す縦断面図である。
本第3実施形態の電動弁3は、上記第2実施形態の電動弁2に対し、主に、弁軸ホルダ30の円筒部31の形状が相違しており、その他の構成は略同じである。したがって、第2実施形態の各部に対応する部分には共通の符号を付して重複説明を省略し、以下では、相違点を重点的に説明する。
本実施形態の電動弁3では、弁軸ホルダ30の内壁に形成されたオイル溜り溝30sと弁軸ホルダ30の外側(キャン55内)とを常時連通させるべく、弁軸ホルダ30の円筒部31(詳しくは、当該弁軸ホルダ30に外装されたロータ51の内筒51aの下側)に、前記オイル溜り溝30s(の外周側)に連なる横向きの貫通穴からなる流通穴30tが設けられている。
本例では、流通穴30tの上下方向(軸線O方向)長さは、オイル溜り溝30s(の外周側)の上下方向(軸線O方向)長さより短く設定されている。
上記したように、本実施形態の電動弁3では、流通穴30tを介して、弁軸ホルダ30の内壁に形成されたオイル溜り溝30sと弁軸ホルダ30の外側(キャン55内)とが常時連通せしめられるので、キャン55内に充満する冷媒が流通穴30tを通ってオイル溜り溝30s内に入り、その冷媒に含まれるオイル(冷凍サイクル内の冷凍機油)が当該オイル溜り溝30sに溜まりやすくなる。
このように、本実施形態の電動弁3では、前記オイル溜り溝30sにオイルをより効率的に溜めることができるため、動作性をより一層安定させることができる。
なお、図示は省略するが、上記実施形態において、弁軸10の上端部に固定された固定部材70や弁軸ホルダ30の天井部32に貫通穴を形成することにより、冷媒に含まれるオイルを前記オイル溜り溝30sに溜まりやすくしてもよい。
なお、上記実施形態では、ねじ送り機構28を構成する雄ねじ部23や雌ねじ部33を持つガイドブッシュ20や弁軸ホルダ30をPPS等の樹脂製としているが、例えばSUSや真鍮等の金属製としてもよいことは勿論である。
また、上記実施形態では、弁体14が最下降位置(通常なら全閉状態となる)にあるときに、弁体14と弁座46aとの間に所定の大きさの間隙が形成される(すなわち、弁体14が弁座46aに着座しない)閉弁レスタイプの電動弁について説明したが、例えば、弁体が弁座に着座するタイプの電動弁においても、前記と同様の作用効果が得られることは詳述するまでも無い。
1 電動弁(第1実施形態)
2 電動弁(第2実施形態)
3 電動弁(第3実施形態)
10 弁軸
14 弁体
20 ガイドブッシュ
20a 下側連通穴
20b 上側連通穴
21 円筒部
22 延設部
23 固定ねじ部(雄ねじ部)
24 固定ストッパ体
25 下部ストッパ
28 ねじ送り機構
29 下部ストッパ機構
30 弁軸ホルダ
30s オイル溜り溝
30t 流通穴
31 円筒部
32 天井部
33 可動ねじ部(雌ねじ部)
34 可動ストッパ体
35 凸部
40 弁本体
40a 弁室
41 第1開口
41a 第1導管
42 第2開口
42a 第2導管
43 挿通穴
44 嵌合穴
45 底部壁
46 弁口
46a 弁座
47 鍔状板
48 ストッパ押さえ
50 ステッピングモータ
51 ロータ
52 ステータ
55 キャン
60 圧縮コイルばね
70 固定部材
71 固定部
72 フランジ部
O 軸線

Claims (7)

  1. 弁体が設けられた弁軸と、
    該弁軸が軸線方向に相対移動可能及び相対回転可能に内挿されるガイドブッシュと、
    前記弁体が接離する弁座付きの弁口を有するとともに前記ガイドブッシュが設けられた弁本体と、
    前記弁軸に連結される弁軸ホルダと、
    前記弁本体に固定されたキャンと、
    前記弁軸ホルダを前記ガイドブッシュに対して回転させるための、前記弁軸ホルダに連結されたロータ及びステータを有するモータと、
    前記ロータの回転駆動に応じて前記弁軸の前記弁体を前記弁本体の前記弁座に対して昇降させるための、前記ガイドブッシュに形成された雄ねじ部及び前記弁軸ホルダに形成された雌ねじ部を有するねじ送り機構と、を備える電動弁であって、
    前記弁軸ホルダにおける前記雌ねじ部の上側に隣接して、前記ガイドブッシュと前記弁軸ホルダとの間にオイルを溜めるための隙間を形成するオイル溜り溝が設けられ
    前記ガイドブッシュに、前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とを連通せしめる連通穴が設けられていることを特徴とする電動弁。
  2. 前記オイル溜り溝は、軸線周りの全周もしくは一部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電動弁。
  3. 前記弁軸ホルダは、前記オイル溜り溝より上側部分が前記ガイドブッシュに摺接されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動弁。
  4. 前記連通穴は、前記弁体の最下降位置又は最上昇位置の少なくとも一方において前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とを連通せしめるようになっていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電動弁。
  5. 前記ガイドブッシュに、前記弁体の最下降位置及び最上昇位置の各々において前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とを連通せしめる上側連通穴及び下側連通穴が設けられるとともに、
    前記弁体の最下降位置と最上昇位置との間の中間位置において、前記上側連通穴及び前記下側連通穴を介して前記ガイドブッシュの内側と前記オイル溜り溝とが常時連通せしめられるようになっていることを特徴とする請求項に記載の電動弁。
  6. 前記弁軸に段丘面が設けられるとともに、
    前記段丘面が、前記弁体の最下降位置又は最上昇位置の少なくとも一方において前記連通穴の内側に位置せしめられるようになっていることを特徴とする請求項からのいずれか一項に記載の電動弁。
  7. 前記弁軸ホルダに、前記オイル溜り溝と前記弁軸ホルダの外側とを連通せしめる流通穴が設けられていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の電動弁。
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