JP6798948B2 - 電動弁用ステータ及び電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機等の冷凍サイクルシステムなどに使用する電動弁用ステータ及びそれを備えた電動弁に関する。

従来、この種の電動弁として、ステッピングモータ等のモータ部のマグネットロータの回転により弁本体を作動させるものがある。このような電動弁では流体の流路を密閉する必要があり、弁本体と共に密閉構造をなす円筒形状のキャン内に、モータ部のマグネットロータを収容している。そして、モータ部のステータはキャンの外周に配置する構造となっている。例えば特開２００６−２０４７９号公報（特許文献１）及び特許第５７０７１１４号公報（特許文献２）に同様な電動弁が開示されている。

特開２００６−２０４７９号公報 特許第５７０７１１４号公報

近年、空気調和機の室外機の省スペース化が盛んであり、また、省エネ性の向上も重要視されており、室外機内の配管形状なども多様化して複雑になっている。このように複雑に配管された室外機内はスペースが狭いため、弁装置の形状に制約がある。特許文献１のものでは、ステータを固定するためのブラケットがステータの上側に設けられ、このブラケットとキャンがステータから上に飛び出す構造となっている。このため、省スペースという点で改良の余地がある。これに対して特許文献２のものは、ブラケットがステータの下側に設けられ、キャンが上に飛び出す長さを抑えることができる。しかしながら、この特許文献２のものは、ブラケットとステータとの固定を溶着により行っているので、固定が不確実で、固定部が緩み易いという問題がある。

本発明は、マグネットロータを収容するキャンを弁本体に組み付けた弁装置に対してステータを取り付けるようにした電動弁において、ステータをキャンに固定するためのブラケットをステータに対して簡単に、かつ、確実に取り付けられるとともに、小型化した電動弁を提供することを課題とする。

請求項１の電動弁用ステータは、モータ部の駆動により作動する弁装置に対して装着されて該弁装置側のマグネットロータと共に前記モータ部を構成する電動弁用ステータであって、ステータ本体と、前記弁装置に係合して前記ステータ本体と前記弁装置とを固定する弾性部材と、を備え、前記弾性部材は、前記弁装置と係合する弾性片と、前記ステータ本体の軸線に対する直交平面に対向配置される板状基部とを有し、前記板状基部の弾性力により前記弾性部材が前記直交平面にて固定されており、前記弾性部材は、前記板状基部の端部が前記直交平面の端部に係合して、該板状基部の少なくとも一部が弾性変形することで、当該弾性部材が前記直交平面にて固定され、前記板状基部は、長方形の両端部を直角に折り曲げた側板と、該側板に設けられた爪とを有し、前記直交平面の両側部が前記側板で挟持されるとともに、該直交平面の裏側に前記爪が係止されて、前記弾性部材が前記直交平面にて固定されていることを特徴とする。

請求項２の電動弁用ステータは、請求項１に記載の電動弁用ステータであって、前記弾性部材により、前記弁装置と前記ステータ本体の継鉄とが電気的に接地されていることを特徴とする。

請求項３の電動弁は、請求項１又は２に記載の電動弁用ステータを前記弁装置に備えてなることを特徴とする。

請求項１又は２の電動弁用ステータによれば、ブラケット等の弾性部材は、板状基板の弾性力により電動弁用ステータに固定されるので、この弾性部材を、電動弁用ステータに対して簡単に、かつ、確実に堅牢に固定することができる。また、弾性部材は、例えばキャンの弁本体側の外周に係合されるので、小型化することができる。

請求項３の電動弁によれば、請求項１又は２と同様な効果が得られる。

本発明の実施形態の電動弁の一部断面側面図である。 実施形態の電動弁用ステータの要部底面図である。 実施形態の電動弁用ステータ及びブラケットの要部底面図である。 実施形態の電動弁用ステータ及びブラケットの断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図及び分解図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 実施形態におけるブラケットの取り付け構造の第１変形例を示す図である。 実施形態におけるブラケットの取り付け構造の第２乃至第６変形例を示す図である。 実施形態の第７変形例の電動弁におけるステータ及びブラケットの断面図である。 実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図である。

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は実施形態の電動弁の一部断面側面図であり、図３のＣ−Ｃ断面に対応する。図２は実施形態の電動弁用ステータの要部底面図、図３は実施形態の電動弁用ステータ及びブラケットの要部底面図、図４は実施形態の電動弁用ステータ及びブラケットの断面図、図５は図３のＡ−Ａ断面図及び分解図、図６は図３のＢ−Ｂ断面図である。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。

図１に示すように、この電動弁は、「弾性部材」としてのブラケット１と、「モータ部」としてのステッピングモータ２０と、弁本体３０と、非磁性体からなる円筒形状のキャン４０とを備えている。ステッピングモータ２０は、キャン４０の外周に取り付けられた後述説明する「電動弁用ステータのステータ本体」としてのステータ２１と、キャン４０の内部に回転可能に配設されたマグネットロータ２２とで構成されている。なお、マグネットロータ２２の外周面とキャン４０の内周面との間には所定の隙間が設けられている。

弁本体３０はステンレス等のハウジング３１０を有し、このハウジング３１０の内部に弁部材等を内蔵している。そして、この弁本体３０はステッピングモータ２０の駆動（マグネットロータ２２の回転）により作動し、第１継手管３１から第２継手管３２へ流れる流体の流量、または第２継手管３２から第１継手管３１へ流れる流体の流量を制御する。

弁本体３０のハウジング３１０の上端には、キャン４０が溶接等によって気密に組み付けられ、これにより、弁本体３０及びキャン４０は「弁装置」を構成している。

ステータ２１は、樹脂製のボビン２１ａにコイル２１ｂ，２１ｂを巻装することで、軸線Ｌ方向に一対のコイル部を積層して構成されている。また、ボビン２１ａには、磁極歯２１ｄを持つ継鉄（ヨーク）２１ｃがモールド成形により一体に組み付けられている。

ステータ２１は、中央に軸線Ｌを中心とする円柱形状の嵌挿孔２１Ｈを有しており、この嵌挿孔２１Ｈの内周面の一部に継鉄２１ｃの磁極歯２１ｄが配置されている。そして、この磁極歯２１ｄはキャン４０の外周面に密着する。

以上の構成により、ステッピングモータ２０では、コイル２１ｂへのパルス出力の印加によりコイル２１ｂが磁力線を発生する。これにより、磁極歯２１ｄに磁極（Ｎ、Ｓ極）が交互に変化し、マグネットロータ２２に対して磁気吸引力及び磁気反発力を発生し、マグネットロータ２２が回転する。これにより弁本体３０内部の弁部材が作動し弁口の開度が可変に制御されることで、前記のように第１継手管３１から第２継手管３２へ、あるいは第２継手管３２から第１継手管３１へ流れる冷媒の流量が制御される。

ステータ２１の弁本体３０側の底部には、嵌挿孔２１Ｈの開口部２１Ｈ１から弁本体３０側に拡径された袴部２１Ｋを有している。また、キャン４０は軸線Ｌを中心軸とし、マグネットロータ２２の外周に対向する小径部４０Ａと、小径部４０Ａから弁本体３０側に拡径された大径部４０Ｂとから構成されている。そして、ステータ２１の嵌挿孔２１Ｈ内にキャン４０の小径部４０Ａを嵌め込むとともに、キャン４０の大径部４０Ｂが嵌挿孔２１Ｈの開口部２１Ｈ１の弁本体３０側に位置する状態で、ステータ２１の袴部２１Ｋ内に大径部４０Ｂの一部が収容されている。これにより、ステータ２１が弁装置に装着されている。

ステータ２１の底部の嵌挿孔２１Ｈの開口部２１Ｈ１の周囲の１箇所には、「弾性部材」としてのブラケット１が取り付けられている。ブラケット１は、袴部２１Ｋ内において、弁本体３０側から嵌挿孔２１Ｈの開口部２１Ｈ１を臨むように延在された弾性片１１と、弾性片１１に形成された凸部１２と、弾性片１１と一体に形成された板状基部１３とを有している。凸部１２は、ステータ２１の袴部２１Ｋの中心側（軸線Ｌ側）に突出している。さらに、キャン４０は大径部４０Ｂの外周に、ブラケット１の凸部１２に係合する形状をした凹部４０ａが複数形成されている。

ステータ２１のボビン２１ａは下部側には、このステータ２１の軸線Ｌと直交するようにボビン２１ａの下側のフランジに形成されてリード線の固定機能を兼ねた裏蓋２１ａ１を有している。そして、ブラケット１は、板状基部１３を裏蓋２１ａ１の底面、すなわちステータ２１の軸線Ｌに対する直交平面に対向配置させ、裏蓋２１ａ１に固定されている。

そして、図１に示すように、ブラケット１の凸部１２とキャン４０の凹部４０ａとは、ステータ２１が弁装置に組み付けた状態で係合する。これにより、キャン４０に対して、ステータ２１の軸線Ｌ回りの位置決めがなされるとともに、ステータ２１は軸線Ｌ方向の抜け防止をされた状態でキャン４０に取り付けられている。

図５に示すように、ブラケット１において、板状基部１３は、長方形の両端部を直角に折り曲げた側板１３ａと、この側板１３ａから切り出された爪１３ｂとを有している。したがって、両端に折り曲げた側板１３ａがあるので、全体が「コの字」形状となっている。そして、ステータ２１の裏蓋２１ａ１の両側部を側板１３ａ，１３ａで挟持するとともに、裏蓋２１ａ１の上面に爪１３ｂ，１３ｂを係止させることで、ブラケット１が裏蓋２１ａ１に固定されている。このとき、裏蓋２１ａ１の側部のテーパ面２１ａ２の部分で板状基部１３は弾性変形することで、爪１３ｂ，１３ｂと板状基部１３の弾性力により裏蓋２１ａ１に固定されている。

このように、ブラケット１は、ステータ２１に対して、側板１３ａと爪１３ｂとを係合するだけでよいので、ステータ２１に対して簡単に固定することができる。また、ブラケット１は、その板状基板１３の弾性力によりステータ２１に対して確実に堅牢に固定することができる。

また、図３及び図６に示すように、ブラケット１において、板状基部１３のは側部一箇所に端子片１３ｃを有しており、この端子片１３ｃが、ステータ２１の裏蓋２１ａ１に形成された窓２１ａ３を介して板状基部１３から端子片１３ｃの弾性により継鉄２１ｃに圧接されている。これにより継鉄２１ｃとブラケット１が電気的に接地されている。また、ブラケット１は凸部１２及び凹部４０ａを介してキャン４０と電気的に接地されている。これにより、継鉄２１ｃとキャン４０との間の電気的ノイズを防止することができる。なお、端子片１３ｃではなく、板状基部１３によって直接、継鉄２１ｃのどこかに接地させてもよい。

図７は、ブラケットの取り付け構造の第１変形例を示す図である。以下の変形例において実施形態と同様な要素には図１乃至図６と同符号を付記して重複する説明は適宜省略する。この第１変形例は、裏蓋２１ａ１の裏側でテーパ面２１ａ２，２１ａ２の間に突起２１ａ４を形成したものである。これにより、ブラケット１を裏蓋２１ａ１に取り付けたとき、板状基部１３の弾性変形を大きくすることができ、実施形態のものよりさらに強固に固定することができる。

図８は第２乃至第６変形例を示す図である。図８（Ａ）の第２変形例は、ブラケット１の片側の側板１３ａを裏蓋２１ａ１に巻きこむように嵌合させたものである。図８（Ｂ）の第３変形例は、ブラケット１の板状基部１３の長さを短くして側板１３ａ，１３ａを形成するとともに、裏蓋２１ａ１にスリット２１ａ２，２１ａ２を形成したものである。そして、スリット２１ａ２，２１ａ２に側板１３ａと爪１３ｂを嵌め込んで係止したものである。図８（Ｃ）の第４変形例は、ブラケット１の片側の側板１３ａに曲げ部１３ｄを形成し、この曲げ部１３ｄを裏蓋２１ａ１に係止させるようにしたものである。図８（Ｄ）の第５変形例は、ブラケット１の両側の側板１３ａ，１３ａに曲げ部１３ｄ，１３ｄを形成し、この曲げ部１３ｄ，１３ｄを裏蓋２１ａ１に係止させるようにしたものである。図８（Ｅ）の第６変形例は、ブラケット１の板状基部１３の長さを短くして片側の１３ａに曲げ部１３ｄを形成し、裏蓋２１ａ１の一つのスリット２１ａ２に曲げ部１３ｄをはめこんで、係止したものである。なお、図８（Ａ）〜図８（Ｅ）共に、爪部、曲げ部の形状は異なるが、基本的に「コの字」形状となっている。

図９は実施形態の第７変形例の電動弁におけるステータ及びブラケットの断面図である。この第７変形例と図４の実施形態との違いは、ステータ２１の裏蓋２１ａ１′の形状とブラケット１′の形状である。この第７変形例では、裏蓋２１ａ１′の厚さＷを実施形態の裏蓋２１ａ１の寸法Ａよりも厚くしている。好ましくは、ＷをＡの２倍以上とする。ブラケット１′の高さＨは、Ｗ寸法などに応じて適宜変更できる。このように、裏蓋２１ａ１′の厚さＷを厚くしたことにより、裏蓋の強度が向上した為、ブラケット１′をステータにワンタッチでカチッと取り付ける際に、裏蓋２１ａ１′の割れが発生し無くなり、組立て信頼性が向上する。また、ステータの弁装置への取付け／取り外し時に、ブラケット１′の弾性片１１のたわみから受ける力による、裏蓋部の割れ等の心配も無くなる。また、裏蓋２１ａ１′の厚さＷをＡ寸法よりも厚くするとともに、図９のように、ステータカバー２１ｅの下端部面Ｂ（図示しないポッティング樹脂表面）の位置より下側に裏蓋２１ａ１′の下端面を幅Ｃの様に突出させる構成とすることにより、弾性片１１の可動部がポッティング樹脂の外に出るので、上記裏蓋の強度向上に加え、ステータの弁装置への取付け／取り外し時に、弾性片１１の根元がたわむことによるポッティング樹脂の剥がれ等を防止でき、隙間への水分侵入によるステータ内の絶縁性劣化が起きにくくなる。なお、上記説明は、裏蓋２１ａ１′の厚さＷをＡ寸法よりも厚い場合の事を記述したが、裏蓋２１ａ１′の厚さＷは図４のように薄い場合であっても、裏蓋２１ａ１の下端面をＢの位置より下側に突出させることで、同様の効果（絶縁性劣化改善）が期待できる。

図１０は実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図である。図において、符号１００は膨張弁を構成する本発明の実施形態の電動弁、２００は室外ユニットに搭載された室外熱交換器、３００は室内ユニットに搭載された室内熱交換器、４００は四方弁を構成する流路切換弁、５００は圧縮機である。電動弁１００、室外熱交換器２００、室内熱交換器３００、流路切換弁４００、及び圧縮機５００は、それぞれ導管によって図示のように接続され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。なお、アキュムレータ、圧力センサ、温度センサ等は図示を省略してある。

冷凍サイクルの流路は、流路切換弁４００により冷房運転時の流路と暖房運転時の流路の２通りに切換えられる。冷房運転時には、図に実線の矢印で示したように、圧縮機５００で圧縮された冷媒は流路切換弁４００から室外熱交換器２００に流入され、この室外熱交換器２００は凝縮器として機能し、室外熱交換器２００から流出された冷媒液は電動弁１００を介して室内熱交換器３００に流入され、この室内熱交換器３００は蒸発器として機能する。

一方、暖房運転時には、図に破線の矢印で示したように、圧縮機５００で圧縮された冷媒は流路切換弁４００から室内熱交換器３００、電動弁１００、室外熱交換器２００、流路切換弁４００、そして、圧縮機５００の順に循環され、室内熱交換器３００が凝縮器として機能し、室外内熱交換器２００が蒸発器として機能する。電動弁１００は、冷房運転時に室外熱交換器２００から流入する冷媒液、または暖房運転時に室内熱交換器３００から流入する冷媒液を、それぞれ減圧膨張し、さらにその冷媒の流量を制御する。

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。

例えば、上記の説明では、キャン４０は大径部４０Ｂの外周に、ブラケット１の凸部１２に係合する形状をした凹部４０ａが複数形成されていて、ブラケット１の凸部１２とキャン４０の凹部４０ａとは、ステータ２１が弁装置に組み付けた状態で係合する。しかし、このキャンの弁本体側の外周の凹部にブラケット（弾性部材）が係合する構成に限定するものではなく、このキャンの弁本体側以外の外周の凹部にブラケット（弾性部材）が係合する構成でもよい。また、キャンの凹部ではなく、弁本体外周の凹部にブラケット（弾性部材）が係合する構成でもよい。また、弁本体外周の固定金具にブラケット（弾性部材）が係合する構成でもよい。また、図１の第１継手管３１の様な横継手にブラケット（弾性部材）が係合する構成でもよい。

『（略）・・・２１ ステータ（電動弁用ステータのステータ本体）・・・（略）』

Claims (3)

1. モータ部の駆動により作動する弁装置に対して装着されて該弁装置側のマグネットロータと共に前記モータ部を構成する電動弁用ステータであって、ステータ本体と、前記弁装置に係合して前記ステータ本体と前記弁装置とを固定する弾性部材と、を備え、
   前記弾性部材は、前記弁装置と係合する弾性片と、前記ステータ本体の軸線に対する直交平面に対向配置される板状基部とを有し、前記板状基部の弾性力により前記弾性部材が前記直交平面にて固定されており、前記弾性部材は、前記板状基部の端部が前記直交平面の端部に係合して、該板状基部の少なくとも一部が弾性変形することで、当該弾性部材が前記直交平面にて固定され、
   前記板状基部は、長方形の両端部を直角に折り曲げた側板と、該側板に設けられた爪とを有し、前記直交平面の両側部が前記側板で挟持されるとともに、該直交平面の裏側に前記爪が係止されて、前記弾性部材が前記直交平面にて固定されていることを特徴とする電動弁用ステータ。
2. 請求項１に記載の電動弁用ステータであって、前記弾性部材により、前記弁装置と前記ステータ本体の継鉄とが電気的に接地されていることを特徴とする電動弁用ステータ。
3. 請求項１又は２に記載の電動弁用ステータを前記弁装置に備えてなることを特徴とする電動弁。

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