JP7288531B2

JP7288531B2 - 電動弁用ステータ及び電動弁

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Publication number: JP7288531B2
Application number: JP2022043339A
Authority: JP
Inventors: 琢郎土井
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: JP2022079535A

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内の弁部材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。また、例えば特開２０１４－５２０３７号公報（特許文献１）に同様な電動弁が開示されており、ステータは、ボビンとコイルをケース本体（外装カバー）で覆い、このケース本体内に注型樹脂を充填固化させた構造となっている。

特開２０１４－５２０３７号公報

従来の電動弁のように、ケース本体（外装ケース）内に注型樹脂を注型するものにあっては、この樹脂の注型時に、溶融した樹脂が不要な部位に侵入すると不具合が生じる。例えば、特許文献１のものでは、ステータに対する弁本体の振動防止のために、ステータの下部に固定金具を設けるようにしているが、この固定金具とボビンとの隙間に樹脂が侵入し、毛細管現象により、ステータ内径側まで流動し、固化してしまうと、弁本体への装着不良が出たり、弁本体の振動防止を確実に行うことができないことがある。

本発明は、弁装置のマグネットロータとともにモータ部を構成するとともに、注型樹脂を封入する電動弁用ステータにおいて、樹脂の注型時に、溶融した樹脂が不要な部位に侵入するのを防止することを課題とする。

本発明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、コイルを内装し、前記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、前記コイルが巻装されるとともに該コイルの軸線方向に前記弁装置を嵌め込む嵌挿孔を有するボビンと、前記ボビン及び前記コイルを覆う外装カバーと、前記ボビン及び前記コイルと前記外装カバーとの間に充填された注型樹脂部と、前記ボビンの前記嵌挿孔の開口部の前記軸線回りの周囲に形成された環状壁部と、前記注型樹脂部側から前記嵌挿孔まで少なくとも一部が前記環状壁部を跨いで配置されて当該電動弁用ステータと前記弁装置との固定に寄与する固定用金具と、を備え、前記外装カバーの開口端の全周および前記環状壁部の全周は、前記注型樹脂部よりも前記軸線方向における前記固定用金具側に突出して形成されており、前記固定用金具は、前記環状壁部内側の内側板と、前記環状壁部外側の外側板を含み、前記外側板の端部は、前記注型樹脂部に接触した状態で配置され、前記固定用金具と前記環状壁部との間には隙間が形成され、前記隙間は、前記外側板側の隙間であり、注型樹脂部の一部である隙間樹脂部が含まれている第１隙間と、前記内側板側の前記隙間であり、注型樹脂部を含まない第２隙間と、を含み、前記第１隙間と前記第２隙間との間に開放空間部が形成されており、前記第１隙間及び前記第２隙間は前記開放空間部に接続しており、前記開放空間部の周方向の幅は、前記固定用金具の前記軸線回りの略周方向の幅と同等以上の幅に形成されていることを特徴とする。

この際、本発明の電動弁用ステータは、前記の電動弁用ステータであって、前記固定用金具は、前記弁装置と係合する弾性片と、前記環状壁部の一部に形成された固定ブロックに固定される基部とを有し、前記開放空間部が前記固定ブロックと前記基部との何れか一方または両方に設けられていることが好ましい。

また、本発明の電動弁用ステータは、前記開放空間部が前記固定ブロックに形成された前記の電動弁用ステータであって、前記固定ブロックの前記軸線方向の端面で前記基部に対向する一部に前記軸線回りの略周方向に溝が形成され、前記溝が前記開放空間部を構成していることが好ましい。

さらに、本発明の電動弁用ステータは、前記開放空間部が前記基部に形成された前記の電動弁用ステータであって、前記基部の前記固定ブロックの前記軸線方向の端面に対向する部位に、前記軸線回りの略周方向に凹部が形成され、前記凹部が前記開放空間部を構成していることが好ましい。

さらに、本発明の電動弁用ステータは、前記の電動弁用ステータであって、前記固定ブロックの前記基部に対向する一部に形成された溝が前記開放空間部を構成していることが好ましい。

さらに、本発明の電動弁用ステータは、前記の電動弁用ステータであって、前記基部の前記軸線回りの略周方向の幅が前記溝の前記軸線回りの略周方向の幅内に内包されることが好ましい。

さらに、本発明の電動弁は、前記のいずれか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。

本発明の電動弁用ステータによれば、環状壁部の固定用金具が跨ぐ部分と当該固定用金具との間に、注型樹脂部の一部が流れる隙間が設けられ、当該隙間の途中には、固定用金具の軸線回りの略周方向の幅と同等以上の幅の開放空間部が形成されており、当該開放空間部は、注型樹脂部の注型時に、溶融した樹脂が環状壁部と固定用金具との隙間において毛細管現象により流動しても、その樹脂の流れを途絶えさせることができるので、注型樹脂部の一部が、開放空間部を超えて弁装置を嵌め込む嵌挿孔側に形成されることがない。

本発明の電動弁によれば、前記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縦断面図及び底面図である。図２（Ａ）の要部拡大図である。実施形態におけるブラケットとキャンとの係合状態を示す図である。実施形態の電動弁用ステータの変形例１を示す要部拡大図である。実施形態の電動弁用ステータの変形例２を示す要部拡大図である。実施形態の電動弁用ステータの変形例３を示す要部拡大図である。

次に、本発明の電動弁用ステータ及び電動弁の実施形態について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、図２は実施形態の電動弁用ステータの縦断面図及び底面図であり、図２（Ｂ）は図１の注型前のＡ－Ａ断面図、図２（Ａ）は図２（Ｂ）の注型後のＢ－Ｂ断面図である。図３は図２（Ａ）の要部拡大図、図４は実施形態におけるブラケットとキャンとの係合状態を示す図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図２（Ａ）の図面における上下に対応する。

図１及び図２に示すように、この電動弁は、「電動弁用ステータ」としてのステータ２１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、コイル２１ｂ，２１ｂを巻装した樹脂製のボビン２１ａと、ボビン２１ａ及びコイル２１ｂ，２１ｂを覆う外装カバー２１Ｃと、ボビン２１ａ及びコイル２１ｂ，２１ｂと外装カバー２１Ｃとの間に充填された注型樹脂部２１Ｄと、「固定金具」としてのブラケット１と、を備えている。ボビン２１ａは、コイル２１ｂ，２１ｂの軸線Ｌ方向に前記「弁装置」のキャン４０を嵌め込むための軸線Ｌを中心とする円柱形状の嵌挿孔２１Ｈを有している。また、ボビン２１ａ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「環状壁部」としての袴部２１Ｋを有している。この袴部２１Ｋは、嵌挿孔２１Ｈの開口部の軸線Ｌ回りの周囲に形成されるとともに、この袴部２１Ｋは注型樹脂部２１Ｄよりも軸線Ｌ方向の下側に突出して形成されている。実際、ステータ２１の注型時は、図２（Ａ）において、上下逆さの姿勢で注型樹脂を流し、外装カバー２１Ｃと袴部２１Ｋの上端部から溢れない樹脂量を充填し、固化させている為、この様に構成されている。すなわち、外装カバー２１Ｃの開口端の全周および袴部２１Ｋの全周は、注型樹脂部２１Ｄよりも軸線Ｌ方向におけるブラケット１側に突出して形成されている。そして、ブラケット１は、注型樹脂部２１Ｄ側から嵌挿孔２１Ｈまで袴部２１Ｋ（環状壁部）の一部を跨いで配置されている。なお、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おり、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の外周面に対向配置されている。

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。

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が嵌め込まれるとともに、キャン４０の大径部４０Ｂが、開口部２１Ｈ１の弁本体３０側に位置する状態で、ボビン２１ａの袴部２１Ｋ内にそ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。また、ステータ２１の底部には、「固定用金具」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、金属板のプレス加工等により形成され、３つの板状部からなる溝構造の基部１１と、基部１１と一体に該基部１１の側部から延設された弾性片１２とを有している。基部１１は、外側板１１ａと対向して上記弾性片１２が延設された内側板１１ｂと、外側板１１ａと内側板１１ｂとを連結する連結板１１ｃとで構成されている。弾性片１２は、この弾性片１２と一体に形成された凸部１２ａと、弾性片１２の基部１１とは反対側の一部を折り曲げることで形成された押圧部１２ｂと支点部１２ｃとを有している。

ボビン２１ａの袴部２１Ｋの一部には略直方体状の固定ブロック２１Ｂが形成されている。すなわち、この固定ブロック２１Ｂは、嵌挿孔２１Ｈの軸線Ｌ回りの開口部２１Ｈ１の外周に形成されるとともに、ボビン２１ａにおいてコイル２１ｂの軸線Ｌ方向の下端部より下側に形成されている。また、固定ブロック２１Ｂの内側（軸線Ｌ側）にはスリット４１が形成され、固定ブロック２１Ｂの外側（軸線Ｌ側とは反対側）には嵌め込み溝４２が形成されている。そして、ブラケット１の内側板１１ｂが固定ブロック２１Ｂの内側のスリット４１に嵌め込まれるとともに、外側板１１ａが固定ブロック２１Ｂの外側の嵌め込み溝４２に嵌め込まれている。なお、外側板１１ａと内側板１１ｂには、嵌め込み溝４２とスリット４１からの抜け止め（不図示）が施されている。これにより、ブラケット１が固定ブロック２１Ｂに固定されている。また、ボビン２１ａ及びコイル２１ｂ，２１ｂと外装カバー２１Ｃとの間に充填された注型樹脂部２１Ｄが、固定ブロック２１Ｂの外側の嵌め込み溝４２内に侵入している。すなわち、ブラケット１は固定ブロック２１Ｂ（あるいは袴部２１Ｋ）の内側に配置される内側板１１ｂと、固定ブロック２１Ｂ（あるいは袴部２１Ｋ）の外側に配置される外側板１１ａと、を含む。また、固定ブロック２１Ｂの外側の嵌め込み溝４２に嵌め込まれているブラケット１の外側板１１ａの端部は、注型樹脂部２１Ｄに接触した状態で配置されている。また、ブラケット１と固定ブロック２１Ｂとの間には隙間が形成され、当該隙間は、外側板１１ａ側の隙間であり、注型樹脂部２１Ｄの一部である「隙間樹脂部」が含まれている第１隙間としての嵌め込み溝４２と、内側板１１ｂ側の隙間であり、注型樹脂部２１Ｄを含まない第２隙間としてのスリット４１と、を含む。

図４に示すように、ブラケット１の凸部１２ａ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。また、ブラケット１の弾性片１２は、押圧部１２ｂをキャン４０の外周に当接させた状態で、支点部１２ｃを袴部２１Ｋの内周に当接される。これにより、弾性片１２は、この弾性片１２の自己の弾性力により、支点部１２ｃを支点としてキャン４０を押圧している。これにより、弾性片１２と開口部２１Ｈ１の弾性片１２とは反対側の対向内壁とでキャン４０を挟み付けた状態となっている。

以上のように、この実施形態では、固定用金具としてのブラケット１は、弁装置と係合する弾性片１２と、固定ブロック２１Ｂに固定される基部１１とを有し、基部１１は、固定ブロック２１Ｂを嵌合孔２１Ｈの径方向に挟みつける外側板１１ａと内側板１１ｂとを連結板１１ｃで一体にした構造である。すなわち、ブラケット１は固定ブロック２１Ｂ（あるいは袴部２１Ｋ）の内側に配置される内側板１１ｂと、固定ブロック２１Ｂ（あるいは袴部２１Ｋ）の外側に配置される外側板１１ａと、を含む。

固定ブロック２１Ｂには「開放空間部」としての深溝５１が形成されている。具体的に、固定ブロック２１Ｂにおいて、嵌め込み溝４２とスリット４１との間に「開放空間部」としての深溝５１が形成されており、嵌め込み溝４２及びスリット４１は深溝５１に接続している。この深溝５１は、固定ブロック２１Ｂの軸線Ｌ方向の下端面で、ブラケット１の基部１１の連結板１１ｃに対向するとともに、軸線Ｌ回りの略周方向に沿った溝となっている。また、図２（Ｂ）に示すように、ブラケット１の基部１１（連結板１１ｃ）の軸線Ｌ回りの略周方向の幅（Ｂ）は、深溝５１の軸線Ｌ回りの略周方向の幅（Ａ）内に内包されるよう構成されている。すなわち、深溝５１の周方向の幅は、ブラケット１の軸線Ｌ回りの略周方向の幅と同等以上の幅に形成されている。これにより、基部１１の前記幅（Ｂ）の両側に深溝５１の開放部が形成されるので、基部１１の連結板１１ｃと固定ブロック２１Ｂの間で毛細管現象が生じるような隙間が途絶える部分ができる。

以上のように、固定ブロック２１Ｂに深溝５１が形成されているので、注型樹脂部２１Ｄの注型時（図２（Ａ）において、上下逆さの姿勢にて）に、溶融した樹脂が固定ブロック２１Ｂ（あるいは袴部２１Ｋ）とブラケット１との隙間において毛細管現象により流動しても、深溝５１に樹脂の一部が溜まり、その樹脂の流れは深溝５１を超えることがなく、注型樹脂部２１Ｄの一部がブラケット１の弾性片１２側に形成されることがない。また、そのような注型樹脂部２１Ｄの一部が嵌挿孔２１Ｈ側にも形成されることがない。したがって、この嵌挿孔２１Ｈ内にキャン４０（弁装置）を容易に嵌め込むことができる。また、注型樹脂部２１Ｄの一部が弾性片１２側に形成されることがないため、弾性片１２とボビン部が固着して、弾性片として機能しなくなることも無く、ブラケット１の弾性片１２も確実に作用する。

図５～図７は「開放空間部」の変形例１～３を示す図である。図５の変形例１は、固定ブロック２１Ｂにおいて、ブラケット１の基部１１の外側板１１ａ側の角に「開放空間部」としての入隅部５２を形成したものである。図６の変形例２は、ブラケット１の基部１１の連結板１１ｃを変形し、固定ブロック２１Ｂの軸線Ｌ方向の端面に対向するように「開放空間部」としての凹部５３を形成したものである。図７の変形例３は、ブラケット１の基部１１の連結板１１ｃを変形し、基部１１の外側板１１ａ側に「開放空間部」としての凹部５４を形成したものである。

以上のいずれの変形例においても、注型樹脂部２１Ｄの注型時（図５～図７において、上下逆さの姿勢にて）に、溶融した樹脂が固定ブロック２１とブラケット１との隙間において毛細管現象により流動しても、「開放空間部」に樹脂の一部が溜まり、その樹脂の流れは「開放空間部」を超えることがなく、注型樹脂部２１Ｄの一部がブラケット１の弾性片１２側や嵌挿孔２１Ｈ側に形成されることがない。したがって、この嵌挿孔２１Ｈ内にキャン４０（弁装置）を容易に嵌め込むことができる。また、前記実施形態と同様にブラケット１の弾性片１２も確実に作用する。

以上のように、「開放空間部」は注型樹脂部２１Ｄの注型時に、溶融した樹脂が毛細管現象により流動しても、その樹脂の流れが嵌挿孔２１Ｈ側に流出するのを防止するものである。このためには、実施形態や変形例の構造に限定されることがなく、毛細管現象が生じないような隙間を設ける、あるいはギャップを設けるものであればよい。例えば、毛細管現象を生じない隙間としては、１ｍｍ以上であることが、好ましい。また、隙間は０．５ｍｍ以上であっても良いし、３ｍｍ以上であってもよい。なお、開放空間部としての溝の形状としては、図２（Ｂ）の長方形型の溝に限られず、正方形型溝、湾曲溝、丸形溝、楕円形溝、弓形溝、三日月形溝などでも良い。また、開放空間部の容積も、各図に限定されるものではなく、図の溝のサイズより大でも良いし、発明の要旨を逸脱しない程度に小さくても良い。

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ブラケット（固定用金具）
１１基部
１１ａ外側板
１１ｂ内側板
１１ｃ連結板
１２弾性片
１２ａ凸部
４１スリット
４２嵌め込み溝
５１深溝（開放空間部）
５２入隅部（開放空間部）
５３凹部（開放空間部）
５４凹部（開放空間部）
２０ステッピングモータ（モータ部）
２１ステータ（電動弁用ステータ）
２１ａボビン
２１ｂコイル
２１Ｈ嵌挿孔
２１Ｋ袴部（環状壁部）
２１Ｂ固定ブロック
２２マグネットロータ
３０弁本体（弁装置）
４０キャン（弁装置、円筒部）
４０Ａ小径部
４０Ｂ大径部
Ｌ軸線

Claims

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、コイルを内装し、前記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、
前記コイルが巻装されるとともに該コイルの軸線方向に前記弁装置を嵌め込む嵌挿孔を有するボビンと、
前記ボビン及び前記コイルを覆う外装カバーと、
前記ボビン及び前記コイルと前記外装カバーとの間に充填された注型樹脂部と、
前記ボビンの前記嵌挿孔の開口部の前記軸線回りの周囲に形成された環状壁部と、
前記注型樹脂部側から前記嵌挿孔まで少なくとも一部が前記環状壁部を跨いで配置されて当該電動弁用ステータと前記弁装置との固定に寄与する固定用金具と、を備え、
前記外装カバーの開口端の全周および前記環状壁部の全周は、前記注型樹脂部よりも前記軸線方向における前記固定用金具側に突出して形成されており、
前記固定用金具は、前記環状壁部内側の内側板と、前記環状壁部外側の外側板を含み、
前記外側板の端部は、前記注型樹脂部に接触した状態で配置され、
前記固定用金具と前記環状壁部との間には隙間が形成され、
前記隙間は、前記外側板側の隙間であり、注型樹脂部の一部である隙間樹脂部が含まれている第１隙間と、
前記内側板側の前記隙間であり、注型樹脂部を含まない第２隙間と、を含み、
前記第１隙間と前記第２隙間との間に開放空間部が形成されており、
前記第１隙間及び前記第２隙間は前記開放空間部に接続しており、
前記開放空間部の周方向の幅は、前記固定用金具の前記軸線回りの略周方向の幅と同等以上の幅に形成されていることを特徴とする電動弁用ステータ。
前記固定用金具は、前記弁装置と係合する弾性片と、前記環状壁部の一部に形成された固定ブロックに固定される基部とを有し、
前記開放空間部が前記固定ブロックと前記基部との何れか一方または両方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁用ステータ。
前記開放空間部が前記固定ブロックに形成された請求項２に記載の電動弁用ステータであって、前記固定ブロックの前記軸線方向の端面で前記基部に対向する一部に前記軸線回りの略周方向に溝が形成され、前記溝が前記開放空間部を構成していることを特徴とする電動弁用ステータ。
前記開放空間部が前記基部に形成された請求項２に記載の電動弁用ステータであって、前記基部の前記固定ブロックの前記軸線方向の端面に対向する部位に、前記軸線回りの略周方向に凹部が形成され、前記凹部が前記開放空間部を構成していることを特徴とする電動弁用ステータ。
前記固定ブロックの前記基部に対向する一部に形成された溝が前記開放空間部を構成していることを特徴とする請求項２に記載の電動弁用ステータ。
前記基部の前記軸線回りの略周方向の幅が前記溝の前記軸線回りの略周方向の幅内に内包されることを特徴とする請求項３に記載の電動弁用ステータ。
請求項１～６のいずれか一項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。