JP7244998B2

JP7244998B2 - 電動弁

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Publication number: JP7244998B2
Application number: JP2018072561A
Authority: JP
Inventors: 大樹中川
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2038-04-04
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Description

本発明は、電動弁に関し、特に、ヒートポンプ式の冷暖房システム等で使用される電動弁に関する。

従来から、ヒートポンプ式の冷暖房システムや冷凍システムにおいて、電動式膨張弁等として使用される電動弁が知られている。このような電動弁では、ステッピングモータ等により駆動されたロータの回転によるロータ軸の回転運動を、ねじ結合により直線運動に変換し、この直線運動に従い弁体を軸方向に移動させて、弁体と弁座の接離により流量制御を行っており、特に弁体と弁座の軸心精度を確保することが重要となる。このような電動弁として、例えば特許文献１に記載された電動弁が知られている。以下、図６（ａ）乃至図６（ｄ）を使用して、特許文献１に記載された電動弁１０００の要部の構成を説明する。

図６（ａ）は、特許文献１に記載された電動弁１０００の要部の構成を示す部分断面図であり、図６（ｂ）は、電動弁１０００の弁閉状態を示し、図６（ｃ）は、電動弁１０００の再度弁開状態に戻した状態を示し、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示すＶＩｄ部分を拡大して示している。

図６（ａ）に示すように、電動弁１０００では、ニードル（弁体とも呼ばれるが、ここでは図示を省略する。）に固定される円筒形状のニードルケース１０２５と、ニードルケース１０２５の内部には、ニードルの着座部分にロータ軸１０３１のねじ推力を直接与えないために設けられた弁ばね１０２２と、弁ばね１０２２の同心性を高めるために設けられたばね受け１０２３と、ロータ軸１０３１からニードルへの回転の伝達を抑制するために設けられたワッシャ１０２４とを備える構成を採用している。

特開２０１７－１６１０５２号公報

電動弁では、ニードルと弁座が当接している状態での弁開閉動作において、ロータ軸１０３１の回転に合わせて、ニードルが回転すると、ニードルと着座部分が磨耗する可能性がある。電動弁１０００では、これを防止するため、図６（ａ）に示すように、ロータ軸１０３１のフランジ部１０３１ｂと、ニードルケース１０２５の縮径部１０２５ａが、高滑性のワッシャ１０２４を介して接触するように、また、フランジ部１０３１ｂの下方の先端部が高滑性のばね受け１０２３を介して接触するように構成されている。

ここで、ロータ（図示を省略する。）の回転運動によりロータ軸１０３１が下降すると、ばね受け１０２３、及び、弁ばね１０２２を介してニードルが着座部分に押し込まれ、弁閉状態に制御される。上述のように、図６（ｂ）に示す弁閉状態では、ニードルケース１０２５の縮径部１０２５ａと、ワッシャ１０２４とが非接触となり、ニードルケース１０２５の回転が停止し、ニードルケース１０２５に固定されたニードルの回転も停止する。

続いて、図６（ｂ）に示す電動弁１０００の弁閉状態から再度弁開状態に戻す場合には、ロータ軸１０３１を逆回転させてニードルを引き抜く必要があるが、このときニードルが着座部分から離れるときに、図６（ｂ）に示す状態から図６（ｃ）に示す状態となり、ロータ軸１０３１のフランジ部１０３１ｂがワッシャ１０２４を介して、ニードルケース１０２５の縮径部１０２５ａに再度接触し、回転しながらニードルケース１０２５を吊り上げることとなる。

ここで、図６（ｄ）に示すように、ニードルケース１０２５の縮径部１０２５ａの直角に屈曲された屈曲部の内側に、加工時に生じる可能性のある隅Ｒ部１０２５ｒが問題となる。つまり、ロータ軸の軸心が中心軸との間で径方向にずれた場合、隅Ｒ部１０２５ｒが生じると、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、ニードルケース１０２５の縮径部１０２５ａとワッシャ１０２４が接触するときに、ワッシャ１０２４がニードルケース１０２５の隅Ｒ部１０２５ｒに乗り上げたり、干渉したりする可能性がある。

この場合、ワッシャ１０２４が水平に保たれなくなり、これに係合するニードルケース１０２５も傾斜することとなる。これにより、図示しないガイド部材（特許文献１の弁軸ホルダ６）のガイド室（特許文献１の貫通孔６ｈ）の内周とロータ軸１０３１の回転に合わせて回転するニードルケース１０２５の外周が当たり、不要な摩擦力が生じて作動性を阻害するおそれがある。また、更に、ニードルケース１０２５が傾斜すると、これに固定されたニードルが傾斜することとなり、着座部分にかかる荷重が偏り、ニードルや弁座の着座部分が偏って磨耗する可能性もあり耐久性に問題が生じるおそれもある。

従って、本発明の目的は、ニードルに固定されるニードルケースの内部に、ロータ軸によるニードルの回転を抑制するワッシャを備える電動弁において、ニードルケースの加工時に生じる隅Ｒ部にワッシャが乗り上げたり、または、干渉したりすることを防止し、良好な作動性及び高い耐久性を達成できる電動弁を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の電動弁は、第１の継手、及び、第２の継手に接続され、内部に弁室、及び、弁座が形成される弁本体と、電動機の駆動により回転するロータの中心に固定され、一部に雄ねじ部が形成されるロータ軸と、前記ロータ軸の前記雄ねじ部にねじ結合される、雌ねじ部が形成され、前記ロータの回転運動を前記ロータ軸の直線運動に変換するガイド部材と、前記弁室内部において、前記ロータ軸の直線運動に従い、中心軸方向に移動され、前記弁座に開閉可能に接離するニードルとを備える電動弁において、前記ロータ軸の前記ニードル側の端部に形成されたフランジ部と互いに対向して係合するように、内側に直角に屈曲された縮径部が形成され、もう一方の端部に前記ニードルが固定される、円筒形状のニードルケースと、前記ニードルケースの内部であって、前記ロータ軸の前記フランジ部と、前記ニードルとの間に圧縮して配置される弁ばねと、前記ロータ軸の前記フランジ部と、前記ニードルケースの前記縮径部の間に配置されたワッシャとをさらに備え、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部に生じる隅Ｒ部と、前記ワッシャとが干渉することを防止する隅Ｒ逃げ構造が更に形成されることを特徴とする。

また、前記ニードルケースの内部であって、前記ロータ軸と前記ニードルとの間にばね受けがさらに設けられ、前記ばね受けは、前記ロータ軸側の端部に外径方向に突出した円板形状のばね係合部が設けられた円筒形状を有し、前記弁ばねは、前記ばね受けの周囲であって、前記ばね受けの前記ばね係合部と、前記ニードルとの間に圧縮して配置されるものとしてもよい。

また、前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部に形成された、中心軸方向の逃がし溝であるものとしてもよい。

また、前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部に形成された、外径方向の逃がし溝であるものとしてもよい。

また、前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部の隅Ｒ部に対向する、前記ワッシャの角に形成された面取り部であるものとしてもよい。

また、前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部の隅Ｒ部に対向する、前記ワッシャの角に形成された段部であるものとしてもよい。

また、前記隅Ｒ逃げ構造の深さは、前記隅Ｒ部の半径ｒより大きいものとしてもよい。

本発明の電動弁によれば、ニードルに固定されるニードルケースの内部に、ロータ軸によるニードルの回転を抑制するワッシャを備える電動弁において、ニードルケースの加工時に生じる隅Ｒ部にワッシャが乗り上げたり、または、干渉したりすることを防止することにより、ニードルケース及びニードルの傾斜を抑制し、ニードルケースの回転時の作動性を高く保ち、また、ニードルと弁座の着座部分との偏った磨耗を抑制し、耐久性を高く保つことができる。

本発明に係る電動弁の一実施形態の概略の構成を示す縦断面図である。図２（ａ）は、図１に示す電動弁の要部の構成を示す部分断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩｂ部分を拡大して示す部分断面図である。図３（ａ）は、図１に示す電動弁の弁閉状態の要部の構成を示す部分断面図であり、図３（ｂ）は、図１に示す電動弁のニードルが弁座から離座する際の要部の構成を示す部分断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すＩＩＩｃ部分を拡大して示す部分断面図である。図４（ａ）は、本発明の隅Ｒ逃げ構造の別の例を示す部分断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の隅Ｒ逃げ構造のさらに別の例を示す部分断面図であり、図４（ｃ）は、本発明の隅Ｒ逃げ構造のさらに別の例を示す部分断面図である。図５（ａ）は、図２（ｂ）に示す電動弁の隅Ｒ逃げ構造の効果を説明する説明図であり、図５（ｂ）は、図４（ａ）に示す電動弁の隅Ｒ逃げ構造の効果を説明する説明図である。図６（ａ）は、従来の電動弁の要部の構成を示す部分断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す電動弁の弁閉状態の要部の構成を示す部分断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す電動弁のニードルが弁座から離座する際の要部の構成を示す部分断面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示すＶＩｄ部分を拡大して示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

尚、以下の説明における上下の概念は、例えば図１における上下に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。

図１は、本発明に係る電動弁の一実施形態１００の概略の構成を示す縦断面図であり、図２（ａ）は、図１に示す電動弁１００の要部の構成を示す部分断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩｂ部分を拡大して示す部分断面図である。

図１乃至図２（ｂ）において、本発明の電動弁１００は、主に、ヒートポンプ式の冷暖房システムや冷凍システムにおいて、電動式膨張弁等として使用される電動弁である。電動弁１００は、内部に弁室１１１Ａが形成される弁本体部１１０と、弁室１１１Ａの内部に収容されるニードル部１２０と、ニードル部１２０に接続されるロータ軸回転部１３０と、ロータ軸回転部１３０を駆動するロータ駆動部１４０と、弁本体部１１０に接続され、内部にロータ軸回転部１３０及びロータ駆動部１４０を収容する外装部１５０とを備える。

弁本体部１１０は、弁本体１１１と、弁座１１２とを備える。

弁本体１１１は、例えばステンレス鋼板等の金属材料をプレス加工等により加工して形成される。弁本体１１１には、内部に後述するニードル１２１を収容する弁室１１１Ａが形成される。この弁室１１１Ａの側壁には、第１の継手１１が接続される第１のポート１１１ｂが形成され、弁室１１１Ａの底面には、第２の継手１２が接続される第２のポート１１１ｃが形成される。

なお、第１の継手１１、及び、第２の継手１２は、ここではいずれも銅製またはステンレス製であって、ろう付けや溶接等により弁本体１１１に固定されるものとするが、これに限定されるものではない。また、本実施形態では、第１のポート１１１ｂを入力側とし、第２のポート１１１ｃを出力側として、冷媒が流れるものとして説明するが、これには限定されず、本実施形態の電動弁１００は、第１のポート１１１ｂを出力側とし、第２のポート１１１ｃを入力側としても使用できる双方向対応型の電動弁である。

弁座１１２は、例えばステンレス鋼あるいは銅合金等の金属材料で形成され、弁本体１１１の第２の継手１２が接続される第２のポート１１１ｃの周囲に溶接やろう付けなどにより固定される。弁座１１２には、中央に貫通する貫通孔であって、第２のポート１１１ｃを介して第２の継手１２に接続される弁ポート１１２ａが形成される。弁ポート１１２ａは、後述するニードル１２１と接離され、弁の開閉が制御される。なお、ここでは、弁座１１２は、弁本体１１１と別部材であるものとしたが、耐久性や作動性に問題がなければ、弁本体１１１と一体に成形されるものとしてもよい。

ニードル部１２０は、ニードル１２１と、弁ばね１２２と、ばね受け１２３と、ワッシャ１２４と、ニードルケース１２５とを備える。

ニードル１２１は、弁体とも呼ばれ、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、後述するロータ軸１３１等により中心軸ＣＬ方向に駆動され、弁の開閉が制御される。ニードル１２１の弁ポート１１２ａに接触される側には、なだらかに中央が突出する形状が形成され、上述の弁ポート１１２ａとの開閉制御により実効開口面積が定量的に増減するように形成されている。またニードル１２１のロータ軸１３１側には、後述する略円筒形状のニードルケース１２５が溶接により固定され、その内側に弁ばね１２２が保持される。

弁ばね１２２は、略円筒形状のニードルケース１２５の内部に配置され、ニードル１２１と、後述するばね受け１２３のばね係合部１２３ａとの間に圧縮して配置される。なお、弁ばね１２２を設けることにより、後述するロータ軸１３１等によるねじ推力をニードル１２１及び弁ポート１１２ａなどに直接与えることを防止する作用があり、電動弁１００の耐久性を高める効果がある。

ばね受け１２３は、例えば樹脂等により略円柱形状に形成され、略円筒形状のニードルケース１２５の内部の後述するロータ軸１３１とニードル１２１との間であって、弁ばね１２２の内部に中心軸ＣＬに沿って配置される。ばね受け１２３のロータ軸１３１に接触される側の端部には、外径方向に向かって突出した円板形状のばね係合部１２３ａが形成される。

なお、ばね受け１２３を設け、弁ばね１２２の内部に中心軸ＣＬに沿って配置することにより、弁ばね１２２の同心性を高め、作動性を向上させる効果があるが、この構成に限定されるものではない。ばね受け１２３を設けない場合には、弁ばね１２２は、後述するロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂとニードル１２１との間に圧縮して配置されることとなる。

ワッシャ１２４は、例えば高滑性樹脂等で円環形状に形成され、後述するロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂと、後述するニードルケース１２５の縮径部１２５ａとの間に配置される。なお、ワッシャ１２４を設けることにより、ロータ軸１３１の回転を直接ニードル１２１に伝達することを抑制することができる。これによりニードル１２１の回転が抑制され、ニードル１２１と弁座１１２の弁ポート１１２ａの磨耗を防止する作用を有することとなる。

ニードルケース１２５は、例えばステンレス鋼などの金属材料により、プレス加工等により略円筒形状に形成される。ニードルケース１２５のロータ軸１３１側の端部には、内側に直角に屈曲された縮径部１２５ａが形成される。ニードルケース１２５は、後述するロータ軸１３１等のねじ駆動力をニードル１２１に伝達する作用を有している。ニードルケース１２５の縮径部１２５ａは、後述するロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂと互いに対向して係合するように配置される。またニードルケース１２５の縮径部１２５ａと反対側の端部には、ニードル１２１が溶接等により固定される。

ロータ軸回転部１３０は、ロータ軸１３１と、ガイド部材１３２と、鍔状部材１３３とを備える。

ロータ軸１３１は、例えば金属材料で形成され、概ね断面円形の棒状に形成され、電動弁１００の中心軸ＣＬに沿って上下に延在して配置される。ロータ軸１３１は、後述するステッピングモータ等の電動機により回転されるロータ１４１の中心に、後述するロータ固定部材１４２により固定され、ロータ１４１の回転に合わせて中心軸ＣＬの周りを回転する。

ロータ軸１３１のロータ固定部材１４２よりニードル１２１側の部分には、雄ねじ部１３１ａが形成され、後述するガイド部材１３２の雌ねじ部１３２ｂとねじ結合される。ロータ軸１３１のニードル１２１側の端部には、外径方向に円板形状に突出したフランジ部１３１ｂが形成される。フランジ部１３１ｂは、ニードルケース１２５の内部の縮径部１２５ａよりもニードル１２１側に配置され、縮径部１２５ａより直径が大きくなっており、抜け止めとなっている。

ガイド部材１３２は、例えば樹脂で概ね円柱形状に形成され、電動弁１００の中心軸ＣＬに沿った断面円形の貫通孔には、その上部に雌ねじ部１３２ｂが形成され、ロータ軸１３１の雄ねじ部１３１ａとねじ結合される。ガイド部材１３２は、このねじ結合により、後述するロータ１４１の回転運動をロータ軸１３１の直線運動に変換する作用を有している。

ガイド部材１３２のニードル１２１側の中央部には、ニードル１２１の移動に合わせてニードルケース１２５を摺動可能に収容できるガイド室１３２Ａが形成される。また、ガイド室１３２Ａの一部には均圧孔１３２ｃが設けられる。これにより、ガイド室１３２Ａと後述するロータ室１４１Ａが連通することとなり、ロータ軸１３１及びニードルケース１２５の移動が容易となる。また、ガイド部材１３２の外周の中段付近には、鍔状部材１３３が固定される。

鍔状部材１３３は、金属製の円板形状の部材であり、ガイド部材１３２に固定される。鍔状部材１３３は、弁本体１１１に溶接等により固定される。これにより、ガイド部材１３２は、鍔状部材１３３を介して弁本体１１１に回転不能に固定されることとなる。

ロータ駆動部１４０は、ロータ１４１と、ロータ固定部材１４２と、回転ストッパばね１４３と、可動ストッパ部材１４４とを備える。

ロータ１４１は、後述するケース１５１の内部のロータ室１４１Ａに収容され、フェライト焼結体等により構成されたＮ極Ｓ極交互に配置された多極の永久磁石により構成されている。本実施形態では、ロータ１４１は、後述するケース１５１の外周に配置され、図示が省略されるヨーク、ボビン、およびコイルなどからなるステータと共にステッピングモータを構成している。なお、ここではステッピングモータとしたが、これには限定されず、ロータ１４１を回転駆動できるその他の電動機を使用しても同様の作用効果を得ることができる。

ロータ固定部材１４２は、ロータ１４１の中心に設けられ、ロータ１４１とロータ軸１３１とを圧入などにより固定している。

回転ストッパばね１４３は、コイルばね形状を有し、後述するロータ支持部材１５２の円柱部分１５２ｂの周囲に配置される。回転ストッパばね１４３の上端部は、ロータ支持部材１５２の円柱部分１５２ｂの上部に固定され、下端部は可動ストッパ部材１４４に係合して固定される。

可動ストッパ部材１４４は、１巻のコイルばね形状を有し、ロータ支持部材１５２の円柱部分１５２ｂの周囲に回転可能に配置される。可動ストッパ部材１４４の一方の端部は、多極を有するロータ１４１の所定の一極に一体として形成された係合突起部１４１ｂに係合され、もう一方の端部は回転ストッパばね１４３の下端部に係合される。このような構成とすることにより、回転ストッパばね１４３は、電動弁１００の中心軸ＣＬに対して、がたつきなく配置され、回転ストッパばね１４３のばねの弾性力により、回転駆動されたロータ１４１が可動ストッパ部材１４４を介して所定の位置まで滑らかに戻されることとなる。

外装部１５０は、ケース１５１と、ロータ支持部材１５２と、筒状部材１５３とを備える。

ケース１５１は、例えばステンレス鋼板などの非磁性体の金属を、プレス加工等によりカップ形状に加工して形成される。ケース１５１の円形状の下端部は、弁本体１１１の円形状の上端部と、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接あるいはレーザ溶接等により全周を突合わせ溶接することにより気密固定される。また、ケース１５１には、後述するロータ支持部材１５２の傘状部分１５２ａに形成された係合凹部１５２ｃに係合するための、ディンプル１５１ａが形成される。

ロータ支持部材１５２は、ステンレス鋼板などにより、プレス加工等により形成され、ケース１５１に接触して固定される傘状部分１５２ａと、傘状部分１５２ａの中央から下側に延びる円筒部分１５２ｂとから構成される。傘状部分１５２ａには、係合凹部１５２ｃが形成され、この係合凹部１５２ｃとケース１５１のディンプル１５１ａとの係合により、ロータ支持部材１５２は、ケース１５１の所定の取付位置に回転不能に固定される。

筒状部材１５３は、金属あるいは合成樹脂であって、潤滑性の高い素材により形成され、ロータ支持部材１５２の円筒部分１５２ｂの内部に配置され、ロータ軸１３１の上端部を回転可能に保持している。

このように構成された本発明の電動弁１００の動作について説明する。

図３（ａ）は、図１に示す電動弁１００の弁閉状態の要部の構成を示す部分断面図であり、図３（ｂ）は、図１に示す電動弁１００のニードルが弁座から離座する際の要部の構成を示す部分断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示すＩＩＩｃ部分を拡大して示す部分断面図である。

本発明の電動弁１００を駆動する場合には、まずステータに駆動パルス信号を与え、これにより、パルス数に応じてロータ１４１が回転し、これに伴いロータ軸１３１が回転し、ロータ軸１３１の雄ねじ部１３１ａと、ガイド部材１３２の雌ねじ部１３２ｂとのねじ係合により、ロータ軸１３１が回転しつつ中心軸ＣＬに沿って移動する。

電動弁１００を弁閉状態にする場合には、ロータ軸１３１を下側に移動させる必要がある。ニードル１２１が弁座１１２に当接した後、さらにロータ軸１３１が下側に移動すると、図３（ａ）に示すようにばね受け１２３を介して、弁ばね１２２が縮み、ニードル１２１が、弁ばね１２２の反力による荷重で弁座１１２に押圧され、電動弁１００は、確実な弁閉状態に制御される。

このとき、ニードル１２１は、ばね受け１２３、弁ばね１２２を介して、弁座１１２に押圧されるため着座面の摩擦抵抗が、ロータ軸１２１と高滑性のばね受け１２３間の摩擦抵抗より大きくなり、回転するロータ軸１３１はばね受け１１２との間で滑り摺動するため、ニードルケース１２５及びニードル１２１への回転の伝達は抑制される。これにより、ニードル１２１と弁ポート１１２ａとの磨耗が抑制される。また、ロータ軸１３１が押し込まれるため、ロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂと共にワッシャ１２４が下降するので、ワッシャ１２４の上面がニードルケース１２５の縮径部１２５ａの下端面と非接触となり、ニードルケース１２５の回転も停止する。

続いて、電動弁１００を上記の図３（ａ）の弁閉状態から、弁開状態に戻す場合には、ロータ軸１３１を逆回転させて上側に移動させる。図３（ａ）から図３（ｂ）の状態になるまでは、ロータ軸１３１の上昇に伴い弁ばね１２２はばね受け１２３を介して伸長する。このとき、ニードル弁１２１が弁座１１２に当接状態を保持している。更にロータ軸１３１が上側に移動すると、図３（ｂ）のようにロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂがワッシャ１２４を介して、ニードルケース１２５の縮径部１２５ａ内平面に接触し、回転しながらニードルケース１２５を吊り上げる。ニードルケース１２５が吊り上げられると、これに固定されたニードル１２１も上側に移動し、ニードル１２１と弁座１１２の弁ポート１１２ａが非接触となり、電動弁１００は、弁開状態に制御される。

このとき、ニードルケース１２５及びニードル１２１は、高滑性のワッシャ１２４を介して、ロータ軸１３１に駆動されるため、ロータ軸１３１の回転がニードルケース１２５及びニードル１２１に伝達することは抑制される。これにより、ニードル１２１と弁ポート１１２ａとの磨耗が抑制される。

また、ニードルケース１２５とロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂとの間、ニードルケース１２５の縮径部１２５ａとロータ軸１３１との間は、回転可能となり、作動性が高まるように、隙間を有して形成されている。このため、図３（ｂ）に示すように、ニードルケース１２５が吊り上げられるときに、ロータ軸１３１のフランジ部１３１ｂ、及び、ワッシャ１２４が偏ってニードルケース１２５の縮径部１２５ａに接触する可能性がある。

一方で、ニードルケース１２５の縮径部１２５ａは、プレス加工や切削加工等で形成されるが、縮径部１２５ａの直角に屈曲された屈曲部の内側に加工時の公差などにより０．１ｍｍ～０．３ｍｍ程度の隅Ｒ部が生じる可能性があり、これを完全に取り除くには、放電加工を行う等、別の手段が必要となり、コストの面からも困難となっている。

図６（ｄ）に示すように、従来の電動弁１０００では、このように隅Ｒ部１０２５ｒが生じた場合、ワッシャ１０２４が乗り上げたり、干渉したりする可能性があり、ワッシャ１０２４が水平に保たれなくなることとなっていた。これにより、これに係合するニードルケース１０２５が傾斜し、ニードルケース１０２５の外周と図示を省略したガイド部材のガイド室の内周とが当たり、不要な摩擦力が生じたり、ロータ軸１０３１の回転に合わせて回転するニードルケース１０２５及びニードルが傾斜して、作動性を阻害するおそれがあった。また、更に、ニードルケース１０２５が傾斜すると、これに固定されたニードルが傾斜することとなり、着座部分にかかる荷重が偏り、ニードルや着座部分が偏って磨耗する可能性も生じていた。

本発明の電動弁では、このような従来の課題を解決するために、隅Ｒ逃げ構造が形成される。本実施形態の電動弁１００では、図２（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、隅Ｒ逃げ構造として、ニードルケース１２５の縮径部１２５ａの屈曲部に形成された、中心軸ＣＬ方向の逃がし溝１２５Ｒ１が形成されたものとする。なお、中心軸ＣＬ方向の逃がし溝１２５Ｒ１は、プレス加工、または、切削加工などにより形成可能である。

ここで図５（ａ）を使用して、図２（ｂ）に示した電動弁１００の隅Ｒ逃げ構造の効果を説明する。図５（ａ）は、図２（ｂ）に示す電動弁１００の隅Ｒ逃げ構造の効果を説明する説明図である。

上述したように、縮径部１２５ａの直角に屈曲された屈曲部の内側に生じる隅Ｒ部は、加工時の公差などにより生じ、その半径ｒは０．１ｍｍ～０．３ｍｍ程度となる。一方、図５（ａ）に示す電動弁１００には、中心軸ＣＬ方向の逃がし溝１２５Ｒ１が形成されており、その縮径部１２５ａの内平面からの深さはＨ１となっている。ここで、図５（ａ）から明らかなように、隅Ｒ部の半径ｒより溝の深さＨ１が深ければ、ワッシャ１２４と隅Ｒ部との干渉や、乗り上げがなくなることがわかる。

このように、中心軸ＣＬ方向の逃がし溝１２５Ｒ１を形成することにより、隅Ｒ部が生じた場合でもワッシャ１２４を水平に保つことができ、これにより、これに係合するニードルケース１２５、及び、ニードル１２１の傾斜を抑制し、ニードルケース１２５の回転時の作動性を高く保ち、また、ニードル１２１と弁ポート１１２ａと偏った磨耗を抑制し、耐久性を高く保つことができる。

次に本発明の電動弁１００の変形例を説明する。

図４（ａ）は、本発明の隅Ｒ逃げ構造の別の例２００を示す部分断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の隅Ｒ逃げ構造のさらに別の例３００を示す部分断面図であり、図４（ｃ）は、本発明の隅Ｒ逃げ構造のさらに別の例４００を示す部分断面図である。

本発明の隅Ｒ逃げ構造として、図４（ａ）に示すように、ニードルケース２２５の縮径部２２５ａの屈曲部に形成された、外径方向の逃がし溝２２５Ｒ２が形成されるものとしてもよい。なお、外径方向の逃がし溝２２５Ｒ２は、プレス加工、または、切削加工などにより形成可能である。

ここで図５（ｂ）を使用して、図４（ａ）に示した電動弁２００の隅Ｒ逃げ構造の効果を説明する。図５（ｂ）は、図４（ａ）に示す電動弁２００の隅Ｒ逃げ構造の効果を説明する説明図である。

図５（ｂ）に示す電動弁２００には、外径方向の逃がし溝２２５Ｒ２が形成されており、そのニードルケース２２５の円筒内周面からの深さはＨ２となっている。ここで、図５（ｂ）から明らかなように、隅Ｒ部の半径ｒより溝の深さＨ２が深ければ、ワッシャ２２４と隅Ｒとの干渉や、乗り上げがなくなることがわかる。このように、隅Ｒ逃げ構造の深さが、隅Ｒ部の半径ｒより大きければ、本発明の作用効果が得られることがわかる。

このように、隅Ｒ逃げ構造として、外径方向の逃がし溝２２５Ｒ２が形成されるものとしても、図１乃至図３（ｃ）に示す中心軸ＣＬ方向の逃がし溝１２５Ｒ１と同様の作用効果を得ることができる。

また、本発明の隅Ｒ逃げ構造として、図４（ｂ）に示すように、ニードルケース３２５の縮径部３２５ａの屈曲部の隅Ｒ部に対向する、ワッシャ３２４の角に形成された面取り部３２４Ｒ３が形成されるものとしてもよい。なお、面取り部３２４Ｒ３は、切削加工などにより形成可能である。

また、本発明の隅Ｒ逃げ構造として、図４（ｃ）に示すように、ニードルケース４２５の縮径部４２５ａの屈曲部の隅Ｒ部に対向する、ワッシャ４２４の角に形成された段部４２４Ｒ４が形成されるものとしてもよい。なお、段部４２４Ｒ４は、切削加工などにより形成可能である。

このように、隅Ｒ逃げ構造として、図４（ｂ）、及び、図４（ｃ）に示すように、ワッシャの角に、面取り部３２４Ｒ３、または、段部４２４Ｒ４が形成されるものとしても、図１乃至図３（ｃ）に示す中心軸ＣＬ方向の逃がし溝１２５Ｒ１と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明の電動弁によれば、ニードルに固定されるニードルケースの内部に、ロータ軸によるニードルの回転を抑制するワッシャを備える電動弁において、ニードルケースの加工時に生じる隅Ｒ部にワッシャが乗り上げたり、または、干渉したりすることを防止することにより、ニードルケース及びニードルの傾斜を抑制し、ニードルケースの回転時の作動性を高く保ち、また、ニードルと着座部分との偏った磨耗を抑制し、耐久性を高く保つことができる。

ＣＬ中心軸
１１第１の継手
１２第２の継手
１００、２００、３００、４００電動弁
１１０弁本体部
１１１弁本体
１１１Ａ弁室
１１１ｂ第１のポート
１１１ｃ第２のポート
１１２弁座
１１２ａ弁ポート
１２０ニードル部
１２１ニードル
１２２弁ばね
１２３、２２３、３２３、４２３ばね受け
１２３ａばね係合部
１２４、２２４、３２４、４２４ワッシャ
１２５、２２５、３２５、４２５ニードルケース
１２５ａ、２２５ａ、３２５ａ、４２５ａ縮径部
１２５Ｒ１、２２５Ｒ２、３２４Ｒ３、４２４Ｒ４隅Ｒ逃げ構造
１３０ロータ軸回転部
１３１ロータ軸
１３１ａ雄ねじ部
１３１ｂ、２３１ｂ、３３１ｂ、４３１ｂフランジ部
１３２ガイド部材
１３２Ａガイド室
１３２ｂ雌ねじ部
１３２ｃ均圧孔
１３３鍔状部材
１４０ロータ駆動部
１４１ロータ
１４１Ａロータ室
１４１ｂ係合突起部
１４２ロータ固定部材
１４３回転ストッパばね
１４４可動ストッパ部材
１５０外装部
１５１ケース
１５１ａディンプル
１５２ロータ支持部材
１５２ａ傘状部分
１５２ｂ円柱部分
１５２ｃ係合凹部
１５３筒状部材

Claims

第１の継手、及び、第２の継手に接続され、内部に弁室、及び、弁座が形成される弁本体と、
電動機の駆動により回転するロータの中心に固定され、一部に雄ねじ部が形成されるロータ軸と、
前記ロータ軸の前記雄ねじ部にねじ結合される、雌ねじ部が形成され、前記ロータの回転運動を前記ロータ軸の直線運動に変換するガイド部材と、
前記弁室内部において、前記ロータ軸の直線運動に従い、中心軸方向に移動され、前記弁座に開閉可能に接離するニードルと
を備える電動弁において、
前記ロータ軸の前記ニードル側の端部に形成されたフランジ部と互いに対向して係合するように、内側に直角に屈曲された縮径部が形成され、もう一方の端部に前記ニードルが固定される、円筒形状のニードルケースと、
前記ニードルケースの内部であって、前記ロータ軸の前記フランジ部と、前記ニードルとの間に圧縮して配置される弁ばねと、
前記ロータ軸の前記フランジ部と、前記ニードルケースの前記縮径部の間に配置されたワッシャと
をさらに備え、
前記ワッシャの上面に前記縮径部の下面が当接し、前記ワッシャの下面に前記フランジ部の上面が当接し、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部に生じる隅Ｒ部に、前記ワッシャの角部が乗り上げることを防止する隅Ｒ逃げ構造が更に形成され、
前記隅Ｒ部は、前記ニードルケースの前記縮径部と、前記ニードルケースの内周面とをつなぐＲ形状の部分であり、
前記隅Ｒ逃げ構造は、
前記隅Ｒ部及び前記隅Ｒ部に対向する前記ワッシャの角部の一方に、減肉部を設けるものであり、
前記ワッシャの上面が前記縮径部に接触するとともに、前記ワッシャの外周面が、前記ニードルケースの前記内周面に接触する場合においても、前記隅Ｒ逃げ構造の前記減肉部が、前記隅Ｒ部と、前記ワッシャの角部とを離間させることを特徴とする電動弁。
前記ニードルケースの内部であって、前記ロータ軸と前記ニードルとの間にばね受けがさらに設けられ、
前記ばね受けは、前記ロータ軸側の端部に外径方向に突出した円板形状のばね係合部が設けられた円筒形状を有し、
前記弁ばねは、前記ばね受けの周囲であって、前記ばね受けの前記ばね係合部と、前記ニードルとの間に圧縮して配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部に形成された、中心軸方向の逃がし溝であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部に形成された、外径方向の逃がし溝であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部の隅Ｒ部に対向する、前記ワッシャの角に形成された面取り部であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記隅Ｒ逃げ構造は、前記ニードルケースの前記縮径部の屈曲部の隅Ｒ部に対向する、前記ワッシャの角に形成された段部であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記隅Ｒ逃げ構造の深さは、前記隅Ｒ部の半径ｒより大きいことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電動弁。