JPH1089521A - 電動流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクルに代替冷媒を用いた場合におい
ても、前記ロータのスリーブと前記固定ガイドとの螺合
部に、カジリ現象を生じさぜず、その結果として摩耗粉
を発生させない電動流量制御弁を提供する。 【解決手段】 弁室を有する弁本体と、該弁本体上部に
載置固定される電動機とを備え、前記電動機が密閉ケー
ス、該密閉ケースの外側に配置されたステータコイル、
及び、内側のケース内室に配置されたロータとを有し、
かつ、前記弁体が弁軸で前記ロータに連結されると共
に、前記弁室と前記ケース内室とが制御流体の連通を可
能とし、前記ロータが内周側にステンレス製のスリーブ
を配置し、該スリーブで前記弁本体に取付固定した固定
ガイドと螺合してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動流量制御弁に
係り、特に、冷暖房等の冷凍サイクルに用いられる冷媒
等の流体の流量を制御する電動流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種、冷凍サイクルに使用される従来
の電動流量制御弁は、弁室内に弁座と弁体とを有する弁
本体と、該弁本体の上部に配置されたステッピングモー
タ等の電動機とから構成されており、前記電動機は、円
筒状の密閉ケースと、該密閉ケースの外側に配置された
ステータコイルと、前記密閉ケースのケース内室に配置
されたロータとで構成されている。該ロータは、内周側
に配置されたアルミニュウム製のスリーブと外周側に配
置されたフェライトマグネットとで形成されている。

【０００３】また、前記ケース内室から前記弁室に渡っ
て長い棒状の弁軸が伸びており、該弁軸の一端は前記ロ
ータの前記アルミニュウム製スリーブに固定されている
と共に、他端には弁体を固定している。前記ロータの前
記アルミニュウムスリーブは、内周に雌ネジが刻設され
ていると共に、前記弁本体の上部にその下端が固定され
ていて外周に雄ネジが刻設されたステンレス製の固定ガ
イドに、前記雌ネジと前記雄ネジとを螺合することによ
って、回動可能に支持されている。

【０００４】前記構成の電動流量制御弁は、前記ステー
タコイルに通電して励磁することによって、前記ロータ
を回動させるべく作用させる。該ロータはその内周雌ネ
ジが前記固定ガイドの外周雄ネジに螺合しているので、
その回動によって上下動を行う。前記ロータには弁軸が
固定されているので、前記ロータの上下動によって前記
弁軸も上下動を行い、該弁軸の下端に固定された弁体が
前記弁座に対してその流路間隙を調節することで、前記
電動流量制御弁を通過する冷媒の流量を調節するもので
ある。

【０００５】また、前記ケース内室と前記弁室とは、連
通しており、前記弁室の冷媒が前記ケース内室に流入す
るように構成されており、前記冷媒中に混合されている
油分が、前記アルミニュウム製スリーブと前記固定ガイ
ドとの前記雌ネジと前記雄ネジとの螺合部に供給される
ことによって、該螺合部を潤滑して、該螺合部の回動を
良くしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、前記
ロータのスリーブと前記固定ガイドとの前記螺合部に該
螺合部が固定されるカジリ現象が発生し、前記ステータ
コイルに通電して励磁することで前記ロータを回動させ
るべく駆動しても、該ロータが良好に回動しないとの不
具合が生じる場合がある。

【０００７】また、近時、冷凍サイクルの配管途中、あ
るいは、コンプレッサ等の内部に金属切り屑や摩耗粉が
混入している場合があり、該切り屑や摩耗粉によって配
管部所が目づまりしたり、前記コンプレッサ等の機器が
その作動を阻害される場合が発生するとの不具合が問題
となっている。本出願の発明者は、前記問題点の発生に
ついて、精鋭に究明したところ、その原因が以下に記載
の現象に基づくものであることを見いだした。

【０００８】即ち、前記冷凍サイクルの配管途中等の金
属摩耗粉は、前記電動流量制御弁の前記ロータのスリー
ブと前記固定ガイドとの前記螺合部でのカジリ現象に基
づいて、前記スリーブの雌ネジ部が前記固定ガイドの雄
ネジ部によって削り取られた摩耗粉であり、該摩耗粉が
前記弁室を介して、前記冷凍サイクルの配管途中等に冷
媒と一緒に配送されたものであることである。

【０００９】また、前記ロータのスリーブと前記固定ガ
イドとの前記螺合部でのカジリ現象については、前記螺
合部に潤滑のための油分が十分に供給されないことによ
るものであることである。

【００１０】更に、前記螺合部に潤滑のための油分が十
分に供給されないことについてみると、近時、冷媒とし
てのフロン（例えば、Ｒ−１２）の使用は、オゾン層の
破壊等、環境問題のためにその使用が制限され、従来の
冷媒に代わる代替冷媒（例えば、Ｒ−１３４ａ）が用い
られており、該代替冷媒を用いた場合に、前記カジリ現
象及び摩耗粉の発生が多いことが判明した。すなわち、
代替冷媒は、前記螺合部を潤滑する油が溶融しにくく、
このため代替冷媒を用いた場合、前記螺合部に油が供給
されず、これにより摩耗粉が発生することが分かった。

【００１１】また、冷媒は、液相と気相との二相状態
で、冷凍サイクル内を循環しているが、前記代替冷媒
は、フロンに比べて前記二相の混合状態が悪い傾向があ
り、該二相の悪い混合状態で前記電動流量制御弁に移送
されてくると、気相のみが前記上部に位置した前記電動
機のケース室内部に流入し、液相は前記ケース室内には
流入しない状態となる。前記液相中には、潤滑用の油分
が多く含まれており、気相には油分が少ないので、結果
として、前記ロータのスリーブと前記固定ガイドとの前
記螺合部には、潤滑のための油分が供給されなくなるこ
と、即ち、前記螺合部がドライ状態になることによっ
て、該螺合部でのカジリ現象が生じることも分かった。

【００１２】また、前記ロータは、内周側のスリーブと
外周側のフェライトマグネットとが接着剤で貼着固定さ
れているが、長時間の使用によって、接着剤が劣化し、
接着強度が低下する問題が生じる可能性がある。

【００１３】本発明は、このような電動流量制御弁の問
題に鑑み、かつ、該問題を精鋭、分析検討した結果の前
記知見に基づきなされたものであって、その目的とする
ところは、冷凍サイクルに代替冷媒を用いた場合におい
ても、前記ロータのスリーブと前記固定ガイドとの螺合
部に、カジリ現象を生じさぜず、その結果として摩耗粉
を発生させない電動流量制御弁を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明の電動流量制御弁は、弁室を有する弁本体と、該
弁本体上部に載置固定される電動機とを備え、前記電動
機が密閉ケース、該密閉ケースの外側に配置されたステ
ータコイル、及び、内側のケース内室に配置されたロー
タとを有し、かつ、前記弁体が弁軸で前記ロータに連結
されると共に、前記弁室と前記ケース内室とが制御流体
の連通を可能とし、前記ロータが、内周側にスリーブを
配置し、該スリーブで前記弁本体に取付固定した固定ガ
イドと螺合し、前記スリーブをステンレス製としたこと
を特徴とし、前記ロータは、外周側にマグネットを配置
し、該マグネットと前記ステンレス製のスリーブとを歯
付き止め輪にて固定したことを特徴としている。

【００１５】このように構成された本発明の電動流量制
御弁は、電動機のステータコイルが外部からの電気（パ
ルス）信号によって励磁されると、ロータが前記電気信
号量に基づき所定量回動する。該ロータは前記固定ガイ
ドにその螺合部で螺合しているので、前記ロータは、そ
の回動によって、上下の所定方向に移動し、固定されて
いる前記弁軸を同様に上下の所定方向に移動させ、前記
弁体が前記弁座体に対してその間隙間隔を移動させて、
前記電動流量制御弁によって制御される冷媒の流量を、
前記ステータコイルに付与される電気信号の量の対応し
て制御するものである。

【００１６】本発明の電動流量制御弁は、ロータのスリ
ーブをステンレス製としたことによって、例え、冷媒と
してフロンに代わる代替冷媒を使用しても、前記スリー
ブと固定ガイドとの螺合部のカジリ現象を発生させず
に、耐久性を増大させて長期に使用できる。また、ロー
タのスリーブをステンレス製としたことによって、前記
スリーブとマグネットとの結合強度の大きい電動機のロ
ータを提供できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１は、本実施形態の電動弁１０
の縦断面図を示すものであり、真鍮等の材料で形成され
る弁本体１１は、上部にステッピングモータ等の電動機
３１を載置固定し、その外側にネジ切りされた配管接続
部１２、１３を備えると共に、下部にプラグ１９を螺着
する開口部１８を備えている。前記弁本体１１のプラグ
１９の上部は弁室１５として構成され、該弁室１５に
は、弁体１７と弁座体２１とが同一軸心で配置されてい
る。前記弁体１７は、弁軸２０に取付固定され、前記弁
座体２１は、前記弁本体１１に上下位置調節自在に螺合
されている。

【００１８】前記配管接続部１２内には、入口側通路１
２ａが穿設されていると共に、前記配管接続部１３に
は、出口側通路１３ａが穿設され、両通路１２ａ，１３
ａは、前記弁室１５に連通接続しており、前記両通路内
にストレーナー１２ｂ、１３ｂを各々備えている。前記
弁軸２０は、その中間部を前記弁本体１１の上部部分１
１ａに摺動可能に軸支されていると共に、該弁軸２０の
上部部分２０ａは、前記電動機３１内に挿入されてい
る。

【００１９】前記電動機３０は、前記弁本体１１の前記
上部部分１１ａに載置固定される非磁性体の板で構成さ
れる円筒状の密閉ケース３１と、該密閉ケース３１の外
側に配置されたステータコイル３２と、前記密閉ケース
３１のケース内室３１ａに配置されたロータ３３とで構
成されている。該ロータ３３は、内周側に配置されたス
テンレス製のスリーブ３４と外周側に配置されたフェラ
イトマグネット３９とで形成されていおり、前記電動機
３０の外部から配線３２ａを介して前記ステータコイル
３２に電気信号が付与されるようになっている。

【００２０】また、前記ロータ３３の前記スリーブ３４
とマグネット３９とは、その嵌合接合部を接着剤で貼着
固定されていると共に、その上部を図２にて示す歯付き
止め輪４４を押し込むことで固定されている。なお、歯
付き止め輪４４はバネ材などの弾性材にて形成され、内
側の複数の歯４４ａはスリーブ４３の外周に弾接する。
スリーブ３４は硬度の高いステンレス製であるため複数
の歯４４ａは傾斜角度が大となり、弾接力が大きく結合
強度も大きくなる。

【００２１】前記密閉ケース３１は、下蓋３１ｂとキャ
ン体３１ｃとで形成され、前記下蓋３１ｂ（弁本体１
１）には、全閉ストッパ３５が固着されており、前記ロ
ータ３３の前記スリーブ３４の下端部に突出量を調整で
きるように螺装された閉弁規制ピン３６が前記全閉スト
ッパ３５の外周面部に当接して、前記ロータ３３の閉弁
下降限を規制している。前記スリーブ３４の上端部に
は、開弁規制ピン３７がその突出量を調整できるように
螺合されており、前記弁体１７の全開時に前記キャン体
３１ｃの上端の全開ストッパ３８に当接して前記ロータ
３３の開弁上昇限を規制する。

【００２２】また、前記弁本体１１の上部部分１１ａに
は、前記弁軸２０と同軸心に、かつ、該弁軸２０を摺動
可能に内挿するステンレス製の中空筒状の固定ガイド４
０が固定されている。該固定ガイド４０の外周には雄ネ
ジ４０ａが刻設されていると共に、前記スリーブ３４の
中心部の内周には、雌ネジ３４ａが刻設され、前記雄ネ
ジ４０ａと前記雌ネジ３４ａとは螺合している。

【００２３】前記弁本体１１から上方に伸び、前記固定
ガイド４０の筒内を貫通して、更に上方に延びる弁軸２
０の上端２０ａは、前記スリーブ３４の上部の連結壁中
心に穿設された孔を貫通してその突出端が、Ｃリング４
１で止着されると共に、前記弁軸２０の中間段部と前記
スリーブの連結壁の内側ワッシャ４２との間、弁体１７
を閉弁方向に付勢する緩衝バネ４３を介在させている。

【００２４】前記の如く構成された本実施形態の電動流
量制御弁１０は、前記電動機３０の前記ステータコイル
３２が外部からの電気（パルス）信号によって励磁され
ると、前記ロータ３３が前記電気信号量に基づき所定量
回動する。該ロータ３３は前記固定ガイド４０にその螺
合部３４ａ、４０ａで螺合しているので、前記該ロータ
３３は、その回動によって、上下の所定方向に移動し、
固定されている前記弁軸２０を同様に上下の所定方向に
移動させ、前記弁体１７が前記弁座体２１に対してその
間隙間隔を移動させて、前記電動流量制御弁１０によっ
て制御される冷媒の流量を、前記ステータコイル３２に
付与される電気信号の量に対応して制御するものであ
る。

【００２５】本実施形態の電動流量制御弁１０は、電動
機３０の前記ロータ３３の前記スリーブ３４をステンレ
ス製としたことに、特に、その特徴を有するものであ
り、前記ロータ３３のスリーブ３４をステンレス製とし
た電動流量制御弁１０を試作して評価した。即ち、弁を
繰り返し開閉する無負荷耐久試験を実施し、前記スリー
ブ３４と前記固定ガイド４０との螺合部のロック状態
（かじり等により螺合部の回動に支障をきたした状態）
を調べ、該ロックの状態になるまでの回数（弁体が全閉
から全開をへて前記全閉に至る往復行程を一回とする）
を積算した。試験には、六個の試作電動流量制御弁を用
いて実施し、その結果を図３の表にまとめた。

【００２６】また、前記結果の評価対象の比較例とし
て、ロータのスリーブをアルミニュウム製とした従来の
電動流量制御弁を用いて、前記と同じ試験を実施し、そ
の結果を図４に示した。比較例の実験個数は五個であ
る。

【００２７】図３、図４から理解されるように、本実施
形態のステンレス製スリーブ３４の電動流量制御弁１０
は、いずれの制御弁においても、比較例の従来のアルミ
ニュウム製スリーブの電動流量制御弁に比べて、そのロ
ックまでの使用回数がきわめて高く、耐久性に優れてい
ることを示している。即ち、本実施形態のステンレス製
スリーブは、アルミニュウム製スリーブに比べて、その
螺合部でのロック、即ち、カジリ現象が遅く、耐久性に
優れている。また、本発明は、前記ステンレス製スリー
ブ３４を用いたことによって、その材質が硬いこともあ
って、前記ロータ３３のフェライトマグネット３９との
結合強度が大きく、長期の使用によっても、前記スリー
ブ３４とマグネット３９との間の剥離現象が生じにく
い。

【００２８】なお、ロータのマグネットとしてフェライ
トマグネットの例を示したが、プラスチックマグネット
など適宜変更できることは勿論である。また、ロータと
スリーブは、接着剤と歯付き止め輪とにより固定する例
を示したが、歯付き止め輪のみによる固定でもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の電動流量制御弁は、電動機のロータのスリーブをス
テンレス製としたことによって、例え、冷媒としてフロ
ンに代わる代替冷媒を使用しても、前記スリーブと固定
ガイドとの螺合部のカジリ現象を発生させずに、耐久性
を増大させて長期に使用できる。また、同様に、ロータ
のスリーブをステンレス製としたことによって、前記ス
リーブとマグネットとの結合強度の大きい電動機のロー
タを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電動流量制御弁の縦断面
図。

【図２】図１の実施例に用いた歯付き止め輪の正面図。

【図３】図１の電動制御弁を試験（ロックまでの回数）
した結果を示す図。

【図４】従来の電動制御弁を試験（ロックまでの回数）
した結果を示す図。

【符号の説明】

１０…電動流量制御弁 １１…弁本体 １５…弁室 １７…弁体 ２０…弁軸 ２１…弁座体 ３０…電動機 ３１…密閉ケース ３２…ステータコイル ３３…ロータ ３４…スリーブ ３９…マグネット ４０…固定ガイド ４４…歯付き止め輪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁室内に弁体を有する弁本体と、該弁本
   体上部に載置固定される電動機とを備え、前記電動機が
   密閉ケース、該密閉ケースの外側に配置されたステータ
   コイル、及び、内側のケース内室に配置されたロータと
   を有し、かつ、前記弁体が弁軸で前記ロータに連結され
   ると共に、前記弁室と前記ケース内室とが制御流体の連
   通を可能とした電動流量制御弁において、 前記ロータは、内側にスリーブを配置し、該スリーブで
   前記弁本体に取付固定した固定ガイドと螺合し、前記ス
   リーブをステンレス製としたことを特徴する電動流量制
   御弁。
2. 【請求項２】 前記ロータは、外周側にマグネットを配
   置し、該マグネットと前記ステンレス製のスリーブとを
   歯付き止め輪にて固定したことを特徴とする請求項１に
   記載の電動流量制御弁。