JP6637869B2

JP6637869B2 - 流体制御弁

Info

Publication number: JP6637869B2
Application number: JP2016208059A
Authority: JP
Inventors: 大樹中川
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-10-24
Also published as: JP2018071560A; CN107975630A

Description

本発明は、電動弁や電磁弁などの流体制御弁に関する。

従来、電動弁や電磁弁の固定子としての電磁コイルが収納されている電磁コイルユニットを、作動子としてのロータやプランジャが収容されている弁本体に対し所定の位置にしっかりと固定する工夫がなされた電動弁が存在する（例えば、特許文献１）。この電動弁１００においては、図７、８に示すように、回り止め用の切欠き１２０ｄや抜け止め用のブラケット１０６が採用され、切欠き１２０ｄの位置に管継手１１２を合わせて弁本体１０４の径方向の位置決めを行い、切欠き１２０ｄとブラケット１０６によって弁本体１０４の軸方向の位置決めを行うことで、電磁コイルユニット１０２を弁本体１０４に固定している。

ＷＯ２０１５／０１１８８１号公報特開２０１４−５２０３７号公報

ところで、近年、例えば、エアコンや冷凍機などの空気調和機は、小型化する傾向であり、それに伴い、冷媒循環回路などに用いられる制御機器にも性能を維持しつつ、小型化や取回しの向上を図ることが望まれている。

特に、制御機器の一つである、流体制御弁は、例えば、上述した電動弁１００のように、電磁コイルユニット１０２と弁本体１０４とに分かれているため、電磁コイルユニット１０２の内周に形成された装着孔１０８に、弁本体１０４を装着する際には細心の注意を払わなければならない。

たとえば、リード線１０９の取り回しをする際には、ブラケット１０６にリード線１０９が干渉したり、誤って接触することなどが考えられる。このため、弁本体１０４に電磁コイルユニット１０２を装着する際には、リード線１０９がブラケット１０６によって傷つけられないようにする必要がある。

また、弁本体１０４に電磁コイルユニット１０２を装着する際に、誤って電磁コイルユニット１０２を落下させてしまった場合、ブラケット１０６や切欠き１２０ｄが外力によって変形し、電磁コイルユニット１０２を弁本体１０４に取り付けることが困難となるおそれがある。なお、ブラケット１０６や切欠き１２０ｄは、電磁コイルユニット１０２を出荷する際などにおいて箱に詰めた場合にも、上に積まれた電磁コイルユニット１０２の重みで破損することも考えられ得る。

さらに、上述した電動弁１００においては、電磁コイルユニット１０２の装着孔１０８の内径の太さと弁本体１０４の外径の太さにほとんど差がない上、ブラケット１０６の先端が装着孔１０８の内側に延びた構成を有している。このため、装着孔１０８に弁本体１０４を挿入する際には、装着孔１０８に弁本体１０４の頂部を挿入した当初からブラケット１０６の弾性力によって弁本体１０４の外周が押圧され続ける。したがって、電磁コイルユニット１０２を弁本体１０４に装着する過程において負荷が生じる。

また、室外機に配管ろう付けされた弁本体１０４に電磁コイルユニット１０２を装着する場合などに、特に弁本体１０４が他の配管等によって見えにくいときには、作業者にとって装着孔１０８に弁本体１０４を挿入することや、きちんと弁本体１０４が装着されたか否かを確認することが難しくなり、装着作業が困難になる。

他に、電磁コイルユニットを弁本体に対し所定の位置にしっかりと固定する工夫がなされた電動弁としては、図９に示すように、ブラケット２２０を電磁コイルユニット２０２の上方に突設するように形成したものも知られている（例えば、特許文献２）。この電動弁２００においては、ブラケット２２０の内側に形成された係合凸部２２２を弁本体２０８の上部に形成された係合凹部２２４に嵌め込むことにより、電磁コイルユニット２０２が弁本体２０８に固定される。

しかしながら、このように上方にブラケット２２０を突出させた場合、電動弁２００の軸方向の長さが長くなり、電動弁２００自体のサイズが大きくなるため、小型化の要求を満たさなくなる。また、ブラケット２２０の大きさ、形状、および係合凸部２２２の位置によって、この電磁コイルユニット２０２に装着できる弁本体２０８のサイズ等も限定されるという問題もある。

本発明の目的は、弁本体に電磁コイルユニットを装着し易い小型の流体制御弁を提供することである。

本発明の流体制御弁は、
弁本体に電磁コイルユニットを脱着自在に装着するように構成された流体制御弁であって、
前記弁本体が、
小径部と、
前記小径部の下方に形成され前記小径部よりも径が太く少なくとも一つ以上の凹状の係合部が外周に形成された大径部と
を備え、
前記電磁コイルユニットが、
前記小径部が挿入される第１の空間と、
前記第１の空間の下方に形成され前記第１の空間よりも内周径が大きな第２の空間と、
前記第２の空間内に配置され、前記電磁コイルユニットが前記弁本体に装着された際に前記大径部の外周に形成された凹状の前記係合部と係合する凸状の係止部が設けられたブラケットと、
前記第２の空間を囲んで全周に亘って筒状に形成され、前記ブラケットを保護する筒状壁と
を備え、
前記ブラケットは、帯状の部品を折り曲げて形成され前記筒状壁の一部のみを覆うものであり、前記筒状壁の外周に沿って下方に延びて前記筒状壁の下端部で折り曲がり前記筒状壁の内周に沿って上方に延びるように配置され、かつ前記筒状壁の内周に延びた部分に前記係止部が形成され、
凹状の前記係合部に凸状の前記係止部を係合させることにより、前記弁本体に対する前記電磁コイルユニットの位置合わせおよび装着がなされることを特徴とする。

このように、電磁コイルユニットの下方に内周径の大きな第２の空間を形成することにより、第１の空間に弁本体を挿入しやすくすることができる。また、弁本体の小径部を第１の空間に挿入する際、小径部の外周がブラケットの弾性力によって押圧されることがなくなるため、小径部を傷つけることなく容易に電磁コイルユニットを弁本体に装着することができる。

他の効果として、弁本体を第１の空間に挿入する際にブラケットの弾性力による大きな負荷がかからないため、容易に弁本体に対する電磁コイルユニットの軸方向および径方向の位置合わせを行うことができる。

さらに他の効果として、挿入過程においてブラケットに押圧されるのは大径部のみになるため、挿入過程で弁本体がブラケットの負荷を受ける距離と時間が短くなり、弁本体に電磁コイルユニットを所定の位置で容易に固定することができる。

さらに他の効果としては、第１の空間と第２の空間の間には段差が形成されるため、段差によって弁体部が第１の空間に必要以上に深く挿入されることを防止することができる。

また、筒状壁の内周に沿ってブラケットを配置することにより、ブラケットが電磁コイルユニットから大きく突出することがなくなるため、リード線を取回した場合に、ブラケットがリード線に干渉し、リード線が傷付けられることなどを回避することができる。また、誤って電磁コイルユニットを落下させてしまった場合などにブラケットが変形し、電磁コイルユニットが弁本体に取り付けられなくなることを防止することができる。

また、ブラケットを保護する筒状壁がブラケットの配置された部分だけ突出しているのではなく、ブラケットの配置されていない部分も含め全周に亘って円筒形状を有しているため、ブラケットを保護する機能を有する筒状壁の剛性を向上させることができる。

また、本発明の流体制御弁は、
前記ブラケットの前記側壁の内周に延びた部分と前記側壁の内周との間には、所定の幅の隙間が形成されていることを特徴とする。

これにより、弁本体が挿入された際にブラケットが逃げる空間を確保することができるため、ブラケットの弾性力が向上し、より強固に電磁コイルユニットと弁本体を固定することができる。

また、本発明の流体制御弁は、
前記側壁の内周において、前記ブラケットが配置される部分が、外周側に向かって凹状に変形していることを特徴とする。

これにより、ブラケットの装着空間をさらに広くすることができるため、ブラケットの弾性力をより向上させることができる。また、電磁コイルユニットを製造する際の樹脂ポッティング時にブラケットを適切な位置に保持することができ、電磁コイルユニットのポッティング作業が容易になる。

本発明に係る発明によれば、電磁コイルユニットに弁本体を装着し易い小型の流体制御弁を提供することができる。

実施の形態に係る流体制御弁の一部断面を含む正面図である。実施の形態に係る流体制御弁の電磁コイルユニットを示す図である。実施の形態に係る弁本体に電磁コイルユニットが装着される過程を示す図である。実施の形態に係る流体制御弁の変形例を示す斜視図である。実施の形態に係る流体制御弁の変形例に係る電磁コイルユニットを示す図である。実施の形態に係る流体制御弁の他の変形例に係る電磁コイルユニットを示す図である。従来の電動弁の側面図である。従来の電動弁の正面図である。従来の電動弁の概略的な構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る流体制御弁について説明する。図１は、実施の形態に係る流体制御弁の一部断面を含む正面図であり、図２は、図１から弁本体１４を取り外した状態の電磁コイルユニット１２を示す図である。なお、本明細書において、「上」あるいは「下」とは図１に示された流体制御弁１０を基準として規定したものである。

図１に示すように、実施の形態に係る流体制御弁１０は、略リング形状の電磁コイルユニット１２と、略円筒形状の弁本体１４とを備えており、弁本体１４に電磁コイルユニット１２を脱着自在に装着するように構成されている。

ここで、弁本体１４は、大径部１８と、小径部２０とを備えている。この大径部１８の内部には、図示しない弁室、弁座、および弁座に対して離接して弁ポートを開閉する弁体が備えられており、この弁体による弁ポートの開閉動作により、第１の流体通路２２と第２の流体通路２４との間の開度を可変に制御するように構成されている。

また、大径部１８の外周径は、小径部２０の外周径よりも太く形成され、大径部１８と小径部２０の間には段差１９が形成されている。また、大径部１８の外周には、後述するブラケット３４の凸部４２と嵌合する複数の凹部４８が形成されている。また、複数の凹部４８は、段差１９からの軸方向の距離がそれぞれ略同一になる位置に形成されている。なお、凹部４８の数は必ずしも複数でなくともよく、１個以上であればよい。

また、小径部２０の内部には、図示しないが、例えば、電磁弁の場合には、プランジャ、吸引子などが備えられている。また、例えば、電動弁の場合には、永久磁石からなるロータマグネットなどが備えられている。

図２（ａ）は、電磁コイルユニット１２の一部を断面にした状態の正面図であり、図２（ｂ）は、電磁コイルユニット１２を図２（ａ）のＡ方向から視た側面図であり、図２（ｃ）は、電磁コイルユニット１２の下方から視た図である。電磁コイルユニット１２は、ケース本体２８を備えており、このケース本体２８の内部に、巻線が巻かれたボビン３０を備えた電磁コイル（図示せず）、電磁コイルを封止する封止樹脂３２などが備えられている。なお、封止樹脂３２には、たとえば、エポキシやウレタン等の熱硬化性樹脂が用いられる。

電磁コイルユニット１２には、電磁コイルに通電するためのリード線３６が備えられている。そして、電磁コイルユニット１２の下方には、電磁コイルユニット１２を弁本体１４に対し所定の位置に固定するためのブラケット３４が設けられている。

ボビン３０の内部には、小径部２０が挿入される第１の空間３０ｘが形成され、その下方には、第１の空間３０ｘよりも内周径の大きな第２の空間３０ｙが形成されている。また、ボビン３０の下方には、第２の空間３０ｙを囲繞する筒状壁（側壁）３０ａが形成されている。

なお、第１の空間３０ｘと第２の空間３０ｙの間には段差３０ｂが形成されている。これにより、弁本体１４に電磁コイルユニット１２を装着する際、仮に弁本体１４を挿入しすぎた場合には、ボビン３０に形成された段差３０ｂと弁本体１４に形成された段差１９が当接し、それ以上の挿入ができなくなる。よって、ボビン３０に段差３０ｂを形成することにより、弁本体１４が必要以上に深く挿入されないようにすることができる。

また、図１に示すように、電磁コイルユニット１２の第２の空間３０ｙの内周径と、弁本体１４の大径部１８の外周径との間におけるクリアランス６６の幅は、電磁コイルユニット１２の第１の空間３０ｘの内周径と、弁本体１４の小径部２０の外周径との間における隙間６７の幅よりも広くなるように形成されている。
このように、弁本体１４の入り口となる電磁コイルユニット１２の筒状壁３０ａの内周径を大きくすることにより、弁本体１４の小径部２０にブラケット３４の弾性力による負荷を与えることがなくなり、電磁コイルユニット１２の第１の空間３０ｘに、弁本体１４を挿入しやすくすることができる。

ブラケット３４は、筒状壁３０ａの外周に沿って下方に延び、筒状壁３０ａの下端部で折り返して筒状壁３０ａの内周に沿って上方に延びるように配置され、断面視で略Ｕ字形状を有している。このように、筒状壁３０ａに沿ってブラケット３４を配置することにより、従来のようにブラケット３４が電磁コイルユニット１２から大きく突出することがなくなる。したがって、誤って電磁コイルユニット１２を落下させてしまったり、強打してしまった場合において、ブラケット３４が変形し、電磁コイルユニット１２が弁本体１４に取り付けられなくなることを防止することができる。

また、第２の空間３０ｙ内に配置されたブラケット３４の先端部３４ａの近傍には、大径部１８の外周に形成された凹部４８に嵌合される凸部４２が設けられている。凹部４８に凸部４２が嵌合されることにより、弁本体１４に対する電磁コイルユニット１２の径方向および軸方向の位置合わせを適切に行うことができる。なお、ブラケット３４の先端部３４ａと筒状壁３０ａの間には、所定の幅の隙間３５が形成され、先端部３４ａはブラケット３４の弾性力により、筒状壁３０ａ側に僅かに移動することができる。

次に、図３を参照しながら、弁本体１４に電磁コイルユニット１２が装着されるまでの過程について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、電磁コイルユニット１２の第２の空間３０ｙ内に弁本体１４の頂部を入れる。続けて図３（ｂ）に示すように、第１の空間３０ｘの内部に弁本体１４の小径部２０が挿入される。ここで、ブラケット３４の凸部４２が段差１９に接触するまでは、ブラケット３４の弾性力が弁本体１４に働かず、容易に電磁コイルユニット１２を固定したい位置、角度まで到達させることができる。

電磁コイルユニット１２を固定したい位置と角度が決定され、さらに弁本体１４が挿入されると、ブラケット３４の弾性力により、先端部３４ａが外側に移動する。次に、弁本体１４を径方向に回すなどして、大径部１８に形成された凹部４８の位置に、ブラケット３４の凸部４２の位置が合わせられる。凹部４８の位置と凸部４２の位置が合致すると、ブラケット３４の先端部３４ａが、その弾性によって内径側に移動し、図３（ｃ）に示すように、凸部４２と弁本体１４の凹部４８が嵌合する。これにより、電磁コイルユニット１２が弁本体１４に装着され、流体制御弁１０が組み立てられる。

この実施の形態に係る流体制御弁１０によれば、電磁コイルユニット１２内に第１の空間３０ｘよりも内周径の大きな第２の空間３０ｙが形成され、かつ弁本体１４に大径部１８と小径部２０が形成されているため、弁本体１４の小径部２０を第１の空間３０ｘに挿入する際、小径部２０の外周がブラケット３４の弾性力によって押圧されることがなくなり、小径部２０を傷つけることなく容易に電磁コイルユニット１２を弁本体１４に装着することができる。

また、ブラケット３４の凸部４２が段差１９に接触するまでの間は、ブラケット３４の弾性力が弁本体１４に働かないため、容易に電磁コイルユニット１２を固定したい位置と角度まで到達させることができ、弁本体１４に対する電磁コイルユニット１２の軸方向および径方向の位置合わせを行うことができる。

また、電磁コイルユニット１２を弁本体１４に装着する際に、ブラケット３４の弾性力による負荷が掛かるのは、ブラケット３４の凸部４２が弁本体１４の段差１９に接触してから凹部４８に嵌合されるまでの短い距離と時間に限定される。このため、作業者は、電磁コイルユニット１２を固定したい位置と角度まで到達させた後、容易に弁本体１４に電磁コイルユニット１２を固定することができる。

また、第１の空間３０ｘと第２の空間３０ｙの間に段差３０ｂを形成し、弁本体１４が必要以上に深く挿入されることを防止できる。
また、筒状壁３０ａに沿ってブラケット３４を配置することにより、ブラケット３４が電磁コイルユニット１２の外側に大きく突出することがなくなるため、リード線３６を取回した場合に、ブラケット３４がリード線３６に干渉し、リード線３６が傷付けられることなどを回避することができる。また、誤って電磁コイルユニット１２を落下させてしまったり、強打してしまった場合にブラケット３４が変形することを防止することができる。すなわち、電磁コイルユニット１２が弁本体１４に取り付かなくなることを防止することができる。

また、ブラケット３４を保護する筒状壁３０ａがブラケット３４の配置された部分だけ突出しているのではなく、ブラケット３４の配置されていない部分も含め全周に亘って円筒形状を有しているため、ブラケット３４を保護する部材（筒状壁３０ａ）の剛性を向上させることができる。

また、本発明の流体制御弁１０は、従来の電動弁２００（図９参照）のように、ブラケット３４（２２０）が電磁コイルユニット１２（２０２）の上方に突設していない。このため、流体制御弁１０の軸方向の長さを短くすることができ、流体制御弁１０の小型化を図ることができる。

以上により、弁本体１４に電磁コイルユニット１２を装着し易い小型の流体制御弁１０を提供することができる。

なお、上述の実施の形態において、図４、５に示すように、筒状壁６０ｂと封止樹脂の表面が略フラットな形状にしてもよい。すなわち、図４、５に示す流体制御弁５２のように筒状壁６０ｂの高さ方向の長さを短くすることにより、さらに筒状壁６０ｂの剛性を向上させることができると共に、ブラケット３４が電磁コイルユニット６２から突出せず、電磁コイルユニット６２の軸方向の長さを短くすることができる。

また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、筒状壁６０ｂのブラケット３４が配置される位置の両サイドに、筒状壁６０ｂの内側に突出した凸状部６８を形成してもよい。これにより、ブラケット３４が左右に動かないように抑える必要がなくポッティング（封止）作業が容易になる。

また、上述の実施の形態において、ブラケット３４は、必ずしも筒状壁の下端部で折り返した断面視略Ｕ字形状を有している必要はなく、図４、５に示すように、筒状壁６０ｂの下端部で折り曲がって筒状壁６０ｂの内周に沿って上方に延びる断面視略Ｌ字形状を有していてもよい。

また、図６に示すように、筒状壁７０ｂのブラケット３４が配置される部分を外周側に凹状に変形させてもよい。これにより、ブラケット３４の先端部３４ａと筒状壁７０ｂの内周面との間の隙間３５をより大きくすることができ、弁本体１４に電磁コイルユニット７２を装着する際におけるブラケット３４の弾性力をより向上させることができる。

また、筒状壁７０ｂのブラケット３４が配置される部分を外周側に凹状に変形させることにより、上述した電磁コイルユニット６２（図４、５参照）と同様に、組み付け時にブラケット３４が左右に動かないようにできるため、ポッティング作業が容易になる。

また、上述の実施の形態において、弁本体１４は、別部品の大径部１８と小径部２０とを組み合わせて形成した部材であってもよく、大径部１８と小径部２０が一体となった一つの部材であってもよい。

また、上述の実施の形態においては、大径部１８の内部に弁体が配置され、小径部２０の内部にプランジャ、吸引子（電磁弁の場合）やロータマグネット（電動弁の場合）が配置されている場合を例に説明しているが、部品の配置は必ずしも上述の実施の形態の通りでなくてよい。たとえば、弁体の上部が小径部２０内に位置していてもよく、プランジャ、吸引子、ロータマグネットの下部が大径部１８内に位置していてもよい。

また、上述の実施の形態においては、ブラケット３４に形成された凸部４２が大径部１８に形成された凹部４８に嵌合される場合を例に説明しているが、弁本体１４に対する電磁コイルユニット１２の径方向および軸方向の位置合わせを行う仕組みは、必ずしもこれに限定されない。たとえば、ブラケット３４側に凹部が形成され弁本体１４側に凸部が形成されていてもよい。また、ブラケット３４に係止部を設け、弁本体１４に係合部を設けて両者を係合させるなど、凹凸によらずに弁本体１４に対する電磁コイルユニット１２の位置合わせを行ってもよい。

１０流体制御弁
１２電磁コイルユニット
１４弁本体
１８大径部
１９段差
２０小径部
３０ボビン
３０ａ筒状壁（側壁）
３０ｂ段差
３４ブラケット
３４ａ先端部
３６リード線
４２凸部
４８凹部

Claims

弁本体に電磁コイルユニットを脱着自在に装着するように構成された流体制御弁であって、
前記弁本体は、
小径部と、
前記小径部の下方に形成され前記小径部よりも径が太く少なくとも一つ以上の凹状の係合部が外周に形成された大径部と
を備え、
前記電磁コイルユニットは、
前記小径部が挿入される第１の空間と、
前記第１の空間の下方に形成され前記第１の空間よりも内周径が大きな第２の空間と、
前記第２の空間内に配置され、前記電磁コイルユニットが前記弁本体に装着された際に前記大径部の外周に形成された凹状の前記係合部と係合する凸状の係止部が設けられたブラケットと、
前記第２の空間を囲んで全周に亘って筒状に形成され、前記ブラケットを保護する筒状壁と
を備え、
前記ブラケットは、帯状の部品を折り曲げて形成され前記筒状壁の一部のみを覆うものであり、前記筒状壁の外周に沿って下方に延びて前記筒状壁の下端部で折り曲がり前記筒状壁の内周に沿って上方に延びるように配置され、かつ前記筒状壁の内周に延びた部分に前記係止部が形成され、
凹状の前記係合部に凸状の前記係止部を係合させることにより、前記弁本体に対する前記電磁コイルユニットの位置合わせおよび装着がなされることを特徴とする流体制御弁。
前記ブラケットの前記筒状壁の内周に延びた部分と前記筒状壁の内周との間には、所定の幅の隙間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の流体制御弁。
前記筒状壁の内周において、前記ブラケットが配置される部分が、外周側に向かって凹状に変形していることを特徴とする請求項１または２記載の流体制御弁。