KR101237731B1

KR101237731B1 - 전동밸브

Info

Publication number: KR101237731B1
Application number: KR1020050126832A
Authority: KR
Inventors: 야스시 이노우에
Original assignee: 가부시기가이샤 후지고오키
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2013-02-26
Also published as: KR20070066079A

Abstract

로터의 재료로서 희토류 플라스틱 마그네트를 이용해도, 필요로 하는 토오크를 얻을 수 있음과 동시에, 캔의 하단부와 밸브 본체와의 용접 부분에 충분한 접합 강도를 확보할 수 있도록 된 전동밸브를 제공한다. 밸브실(21)내의 밸브시트(22)에 접촉 분리하는 밸브 본체(24a)에 의해 냉매 등의 유체의 통과 유량을 조정하는 밸브 본체(20)와, 상기 밸브 본체(20)에 그 하단부(40b)이 용접에 의해 밀봉 접합되는 캔(40)과, 상기 캔(40)의 내주에 소정의 간극α을 벌려 배치되는 로터(30)와, 상기 로터(30)를 회전 구동하기 위해 상기 캔(40)에 밖으로 끼워진 스테이터(50)와, 상기 로터(30)와 상기 밸브 본체(24a)와의 사이에 배치되고, 상기 로터(30)의 회전을 이용하여 상기 밸브 본체(24a)를 상기 밸브시트(22)에 접촉 분리시키는 구동기구를 구비하고, 상기 캔(40)은, 그 하단부(40b)의 두께와 상기 로터(30)와 상기 스테이터(50) 사이 부분의 두께에 차이를 갖고 있다.

밸브실, 캔, 로터, 스테이터, 밸브 시트

Description

전동밸브{MOTORIZED VALVE}

도 1은 본 발명에 따른 전동밸브의 일 실시예를 도시하는 종단면도,

도 2(a)는, 도 1에 도시되는 캔주위를 도시하는 확대도, 도 2(b)는, 도 3에 표시되는 캔주위를 도시하는 확대도,

도 3은 종래의 전동밸브의 일례를 도시하는 종단면도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10 : 전동밸브 20 : 밸브 본체

21 : 밸브실 22 : 밸브시트

23 : 턱모양 부재 23a : 단차부

24 : 밸브축 24a : 밸브 본체

25 : 고정 나사부 (숫 나사부) 26 : 가이드 부시

27 : 하부 스토퍼 30 : 로터

31 : 이동 나사부 (암 나사부) 32 : 밸브축 홀더

33 : 푸시 넛트 34 : 압축 코일 스프링

35 : 복귀 스프링 36 : 지지링

37 : 상부 스토퍼체 40 : 캔

40b : 하단부 50 : 스테이터

본 발명은, 공기 조화기, 냉동기 등에 조립되어서 사용되는 전동밸브에 관한 것으로, 특히 저원가화를 도모하면서 로터측에 필요로 하는 토오크를 얻을 수 있고, 또한, 용접 부분의 접합 강도를 향상시킬 수 있도록 된 전동밸브에 관한 것이다.

이 종류의 전동밸브의 종래예를 도 3에 도시한다. 도시한 전동밸브(10')는, 밸브실(21), 밸브시트(22)(밸브 입구(22a)), 턱모양 부재(23)등을 갖는 밸브 본체(20)와, 상기 밸브 본체(20)에 그 하단부가 용접에 의해 밀봉 접합되는 캔(40')과, 상기 캔(40') 내주에 배치되는 로터(30')와, 상기 로터(30')를 회전 구동하기 위해 상기 캔(40')에 밖으로 끼워진 스테이터(50)를 구비하고, 밸브 본체(20)는, 밸브시트(22)에 접촉 분리하는 밸브 본체(24a)(밸브축(24))에 의해 냉매 등의 유체의 통과 유량을 조정하도록 되어 있으며, 밸브 본체(20)의 턱모양 부재(23)(에 형성된 단차부(23a))에, 아래쪽 개구의 바닥이 있는 구비하는 원통 모양의 캔(40')의 하단부(40b')가 맞댐 용접에 의해 밀봉 접합되고 있다.

상기 밸브 본체(20)의 밸브실(21)의 일측에는, 냉매 유입관(61)이 연결됨과 동시에, 밸브실(21)의 아래쪽에는, 냉매 도출관(62)이 연결되고 있다.

상기 캔(40')의 내주에는, 소정의 간극α을 벌려 로터(30')가 배치되고, 상기 로터(30')를 회전 구동하기 위해 상기 캔(40')의 외주에는, 요크(51), 보빈(52), 스테이터 코일(53,53)및 수지 몰드 커버(56)등으로 이루어지는 스테이터(50)가 밖으로 끼워지고 있다.

그리고, 로터(30')와 밸브축(24) 사이에는, 로터(30')의 회전을 이용하여 상기 밸브 본체(24a)를 상기 밸브시트(22)에 접촉 분리시키는 구동기구가 설치된다. 이 구동기구는, 밸브 본체(20)에 그 하단부(26a)가 압입 고정됨과 동시에, 밸브축(24)이 자유로이 슬라이딩할 수 있도록 안쪽으로 끼워진 통 모양의 가이드 부시(26)(의 외주에 형성된 고정 나사부(25))와, 상기 밸브축(24) 및 가이드 부시(26)의 외주에 배치된 아래쪽으로 개구된 통 모양의 밸브축 홀더(32)(의 내주에 형성되어 상기 고정 나사부(25)에 나사 결합된 이동 나사부(31))로 구성되는 나사 이송기구로 되어 있다(상세한 것은, 하기 특허문헌 1등을 참조).

[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개 2001-50415호 공보

그러나, 전기한 전동밸브(10')에 있어서는, 로터(30')의 재료로서, 희토류 소결 마그네트가 이용되고 있다. 그러나, 희토류 소결 마그네트는, 보자력은 극히 크지만 고가이다. 그래서, 비교적 저렴한 희토류 플라스틱 마그네트를 이용하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 희토류 플라스틱 마그네트는, 희토류 소결 마그네트에 비해 저렴하 지만 보자력이 작으므로, 상기 캔(40')이나 로터(30')의 치수 형상 등을 같게 하면, 로터(30')측에 필요로 하는 토오크를 얻을 수 없다. 즉, 로터측에 발생하는 토오크는, 요크(51)로부터 로터(30')까지의 거리, 즉, 캔(40')의 두께에 캔(40')과 로터(30') 사이의 간극α'을 가산한 거리에 의해 정해진다. 그러나, 간극α'을 좁게 하면, 로터(30')가 캔(40')의 내주면에 접촉할 우려가 있기 때문에, 소정 이상 좁힐 수는 없다. 그래서, 캔(40')의 두께를 얇게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 캔(40')의 두께를 얇게 하면, 캔(40')의 하단부(40b')와 밸브 본체(20)(의 턱모양 부재(23))와의 용접 부분K(단차부(23a))에 충분한 접합 강도를 얻을 수 없어 좋지 않다.

그리고, 공기 조화기, 냉동기 등에 사용되는 전동밸브(10')에서는 캔(40')내에 냉매가 충만하게 되지만, 특히 냉매로서 플루오르카본계 대신에 이산화탄소(가스)가 사용되는 경우에는, 냉매압이 높게 설정되므로, 캔(40') 안이 극히 고압이 되므로, 상기 용접 부분K의 접합 강도가 작으면, 가스누출 등이 쉽게 일어나, 신뢰성이 저하된다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 해진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 로터의 재료로서 희토류 플라스틱 마그네트를 이용해도, 필요로 하는 토오크를 얻을 수 있음과 동시에, 캔의 하단부와 밸브 본체와의 용접 부분에 충분한 접합 강도를 확보할 수 있도록 된 전동밸브를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전동밸브는, 밸브실 내의 밸브시트에 접촉 분리하는 밸브 본체에 의해 냉매 등의 유체의 통과 유량을 조정하는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체에 개구단 테두리부가 용접에 의해 밀봉 접합되는 캔과, 상기 캔의 내주에 소정의 간극을 벌려 배치되는 로터와, 상기 로터를 회전 구동하기 위해 상기 캔에 밖으로 끼워진 스테이터와, 상기 로터와 상기 밸브 본체와의 사이에 배치되고, 상기 로터의 회전을 이용하여 상기 밸브 본체를 상기 밸브시트에 접촉 분리시키는 구동기구를 구비하고, 상기 캔은, 상기 개구단 테두리부의 두께와 상기 로터와 상기 스테이터와의 사이 부분의 두께에 차이를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

바람직한 양태로는, 상기 로터와 상기 스테이터 사이 부분의 두께는, 상기 캔의 개구단 테두리부의 두께보다 얇게 되고, 상기 밸브 본체에 단차부가 형성되며, 이 단차부에 상기 캔의 개구단 테두리부가 결합되어 맞댐 용접에 의해 밀봉 접합된다.

다른 바람직한 양태로는, 상기 로터는, 희토류 플라스틱 마그네트로 구성된다.

이하, 본 발명의 전동밸브의 실시예를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명에 따른 전동밸브의 일 실시예의 종단면도이다. 또, 도 1에 있어서는, 전술한 도 3에 도시되는 전동밸브(10')의 각부에 대응하는 부분에는, 동일한 부호가 붙여지고 있다.

도 1에 도시되는 전동밸브(10)는, 밸브실(21), 밸브시트(22)(밸브입구(22a)), 턱모양 부재(23)등을 갖고, 상기 밸브시트(22)에 접촉 분리하는 니들 모양의 밸브 본체(24a)에 의해 냉매의 통과 유량을 조정하는 밸브 본체(20)와, 이 밸브 본체(20)에 그 하단부(40b)가 용접에 의해 밀봉 접합되는 캔(40)(나중에 상술)과, 이 캔(40)의 내주에 소정의 간극α을 벌려 배치되는 로터(30)와, 상기 로터(30)를 회전 구동하기 위해 캔(40)에 밖으로 끼워진 스테이터(50)를 구비하고 있다.

상기 밸브 본체(20)의 밸브실(21)의 일측에는, 냉매로서의 이산화탄소(가스)를 밸브실(21)로 유입하기 위한 냉매 유입관(61)이 연결됨과 동시에, 밸브실(21)의 아래쪽에는, 냉매 도출관(62)이 연결되고 있다.

스테이터(50)는, 자성재로 이루어지는 요크(51)와, 이 요크(51)에 보빈(52)을 통해 감기는 상하의 스테이터 코일(53,53)과, 수지 몰드 커버(56)로 이루어지고, 로터(30)와 스테이터(50)에 의해 스텝핑 모터가 구성된다.

상기 로터(30)의 재료로서, 여기에서는, Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ계 등의 희토류 플라스틱 마그네트가 이용되고 있다.

상기 캔(40)은, 스테인레스 등의 비자성의 금속판을 소재로 하여, 깊은 드로잉 가공 등에 의해 반구모양의 천저(40a)를 갖는 바닥이 있는 원통 모양으로 형성된 것으로, 그 하단부(개구단 테두리부)(40b)가, 밸브 본체(20)의 상부에 고정되어 있는 스테인레스제의 턱모양 부재(23)에 형성된 단차부(23a)에 맞댐 용접에 의해 밀봉 접합되고 (용접 부분K), 내부는 기밀상태로 유지되고 있다.

여기에서, 본실시예에서는 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 캔(40)의 하단부 (40b)의 두께Ib가 다른 부분의 두께Ia보다 두껍게 되고 있다. 바꿔 말하면, 캔(40)의 하단부(40ｂ)이외의 부분은, 아이러닝 가공(ironing)등에 의해 얇게 되어 있다. 더 상세하게는, 로터(30)측에 얻어지는 토오크에 관여하는 부분(로터(30)와 스테이터(50)와의 사이의 부분)의 두께Ia가, 도 2(b)에 도시되는 종래의 캔(40')의 동일부분의 두께Ia'보다 얇게 되는 동시에, 하단부(40b)의 두께Ib가, 종래의 그것(Ib'）보다 두껍게 되고 있다(종래의 캔(40')에서는 Ia'＝Ib').

이 경우, 본 실시예의 캔(40)의 외경Da과 종래의 그것(Da'）과는 동일하지만, 본 실시예의 캔(40)의 내경Db 및 로터(30)의 외경Ra쪽이 종래의 그것 (Db',Ra'）보다 크게(두께가 얇은 만큼)되고 있다. 따라서, 본 실시예의 스테이터(50)의 요크(51)로부터 로터(30)까지의 거리(캔(40)의 두께Ia에 캔(40)과 로터(30) 사이의 간극α을 가산한 거리)는, 종래의 그것보다 짧다.

밸브 본체(24a)는, 황동제의 밸브축(24)의 하단에 형성되어 있다. 밸브 본체(24a)를 밸브시트(22)에 접촉 분리시키는 구동기구는, 밸브축(24)이 자유롭게 슬라이딩하도록 끼워져 삽입된 통 모양의 가이드 부시(26)와, 그 외주에 배치된 아래쪽 개구의 통 모양의 밸브축 홀더(32)로 구성되는 나사 이송기구가 되고, 상기 가이드 부시(26)는, 밸브 본체(20)에 설치된 결합 구멍(42)에 그 하단부(26a)가 압입(또는 나사결합) 고정됨과 동시에, 그 중앙부 부근에 숫 나사부(25)가 형성되고, 상기 밸브 축 홀더(32)는, 가이드 부시(26)의 숫 나사부(고정 나사부)(25)에 나사 결합하는 암 나사부(이동 나사부)(31)가 형성되며, 또한 그 천저 중앙부에 밸브축(24)의 상부 소경부가 삽입된다. 밸브축(24)의 상부 소경부의 상단부는, 밸브축 홀더(32)의 천저 윗면에 실린 넛트(33)에 압입 고정되고 있다.

또한 상기 밸브축(24)은, 밸브축 홀더(32)의 천저와 밸브축(24)의 중간 단차부와의 사이에 축소되어 장착된 완충용의 코일스프링(34)에 의해 상시 아래쪽으로 가압되고 있다. 가이드 부시(26)의 측면에는 밸브실(21)과 캔(40)내의 균압을 도모하는 균압구멍(32a)이 형성되고 있다.

밸브축 홀더(32)의 천저 위에는, 코일스프링으로 이루어지는 복귀 스프링(35)이 설치된다. 복귀 스프링(35)은, 가이드 부시(26)의 고정 나사부(25)와 밸브축 홀더(32)의 이동 나사부(31)와의 나사결합이 풀렸을 때에, 캔(40)의 내면에 접촉하여 고정 나사부(25)와 이동 나사부(31)의 나사결합을 복귀시키도록 작용한다.

밸브축 홀더(32)와 로터(30)는 지지링(36)을 통해 결합되고, 지지링(36)은, 본 실시예에서는 로터(30)의 성형시에 인서트 된 황동제의 금속링으로 구성되고 있다. 지지링(36)에 밸브축 홀더(32)의 상부 돌기부가 코킹 고정되고, 이에 따라 로터(30), 지지링(36) 및 밸브 축 홀더(32)가 일체로 연결되어 있다.

가이드 부시(26)에는, 스토퍼 기구의 한쪽을 구성하는 하부 스토퍼체(고정 스토퍼)(27)가 고정되고, 밸브축 홀더(32)에는 스토퍼 기구의 다른 쪽을 구성하는 상부 스토퍼체(이동 스토퍼)(37)가 고정되고 있다.

이러한 구성으로 된 전동밸브(10)에 있어서는, 스테이터 코일(53,53)에 일 방향의 통전을 행하여 여자하면, 밸브 본체(20)에 고정된 가이드 부시(26)에 대하여, 로터(30) 및 밸브 축 홀더(32)가 일방향으로 회전되고, 가이드 부시(26)의 고정 나사부(25)와 밸브축 홀더(32)의 이동 나사부(31)와의 나사 이송에 의해, 예를 들면 밸브축 홀더(32)가 아래쪽으로 이동하여 밸브 본체(24a)가 밸브시트(22)에 착좌(着座)압접하고 밸브입구(22a)는 닫힌다.

밸브입구(22a)가 닫힌 시점에서는, 상부 스토퍼체(37)는 아직 하부 스토퍼체(27)에 접촉하지 않고, 밸브 본체(24a)가 밸브입구(22a)를 닫은 채로 로터(30) 및 밸브 축 홀더(32)는 다시 회전 하강한다. 이때는, 밸브축(24)에 대하여 밸브축 홀더(32)가 하강하므로, 완충용의 코일스프링(34)이 압축됨으로써 밸브축 홀더(32)의 하강력은 흡수된다. 그 후에 로터(30)가 다시 회전하여 밸브축 홀더(32)가 하강하면, 상부 스토퍼체(37)가 하부 스토퍼체(27)에 닿고, 스테이터 코일(53,53)에 대한 통전이 속행되어도 밸브축 홀더(32)의 하강은 강제적으로 정지된다.

한편, 스테이터 코일(53,53)에 다른 쪽의 통전을 행하여 여자하면, 밸브 본체(20)에 고정된 가이드 부시(26)에 대하여, 로터(30) 및 밸브 축 홀더(32)가 상기와 역 방향으로 회전되고, 가이드 부시(26)의 고정 나사부(25)와 밸브축 홀더(32)의 이동 나사부(31)의 나사 이송에 의해, 이번은 밸브축 홀더(32)가 위쪽으로 이동하여 밸브축(24)의 하단의 밸브 본체(24a)가 밸브시트(22)로부터 멀어져 밸브입구(22a)가 열리고, 냉매가 밸브입구(22a)를 통과한다. 이 경우, 로터(30)의 회전량에 의해 밸브입구(22a)의 실효통로면적, 즉 냉매의 통과 유량을 조정할 수 있고, 로터(30)의 회전량은 펄스수에 의해 제어되므로, 냉매통과 유량을 고정밀도로 조정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 전동밸브(10)는, 캔(40)의 하단부(40b)의 두께Ib가 로터(30)와 스테이터(50) 사이 부분의 두께Ia보다 두껍게 된다. 바꿔 말하 면, 로터측에 얻어지는 토오크에 관여하는 부분의 두께Ia가 종래의 것보다 얇고, 스테이터(50)의 요크(51)로부터 로터(30)까지의 거리(캔(40)의 두께Ia에 간극α을 가산한 거리)가 짧아진다. 이에 따라 로터(30)의 재료로서 저렴한 희토류 플라스틱 마그네트를 이용해도, 필요로 하는 토오크를 얻을 수 있음과 동시에, 캔(40)의 하단부(40b)의 두께가 두껍게 되어 있기 때문에, 캔(40)의 하단부(40b)와 밸브 본체(20)(턱모양 부재(23))와의 용접 부분(K)에 충분한 접합 강도를 확보할 수 있고, 냉매로서 고압의 이산화탄소등이 이용되는 경우에도, 가스누출 등이 잘 일어나지 않아, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 전동밸브는, 캔의 하단부의 두께가 로터와 스테이터와의 사이 부분의 두께보다 두껍게 된다. 바꿔 말하면, 로터측에 얻어지는 토오크에 관여하는 부분(로터와 스테이터 사이의 부분)의 두께가 종래의 것보다 얇고, 스테이터의 요크로부터 로터까지의 거리(캔의 두께에 캔과 로터 사이의 간극을 가산한 거리)가 짧아지고 있다.

이에 따라 로터의 재료로서 저렴한 희토류 플라스틱 마그네트를 이용해도, 필요로 하는 토오크를 얻을 수 있음과 동시에, 캔의 하단부의 두께가 두껍게 되어 있기 때문에, 캔의 하단부와 밸브 본체와의 용접 부분에 충분한 접합 강도를 확보할 수 있고, 냉매로서 고압의 이산화탄소 등이 이용되는 경우에도, 가스누출 등이 잘 일어나지 않아, 신뢰성이 향상된다.

Claims

밸브실 내의 밸브시트에 접촉 분리하는 밸브 본체에 의해 냉매 등의 유체의 통과 유량을 조정하는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체에 개구단 테두리부가 용접에 의해 밀봉 접합되는 캔과, 상기 캔의 내주에 소정의 간극을 벌려 배치되는 로터와, 상기 로터를 회전 구동하기 위해 상기 캔에 밖으로 끼워진 스테이터와, 상기 로터와 상기 밸브 본체와의 사이에 배치되고, 상기 로터의 회전을 이용하여 상기 밸브 본체를 상기 밸브시트에 접촉 분리시키는 구동기구를 구비하는 전동밸브에 있어서,

상기 캔은, 상기 개구단 테두리부의 두께와 상기 로터와 상기 스테이터 사이 부분의 두께에 차이를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제 1항에 있어서,

상기 로터와 상기 스테이터 사이 부분의 두께는, 상기 캔의 개구단 테두리부의 두께보다 얇게 되는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제 1항에 있어서,

상기 밸브 본체에 단차부가 형성되고, 이 단차부에 상기 캔의 개구단 테두리부가 결합되어 맞댐 용접에 의해 밀봉 접합되는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로터는, 희토류 플라스틱 마그네트로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동밸브.