JPH09217853A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクル等に使用する電動弁の弁シート
部の耐久性の向上を図る。 【解決手段】 電動弁１００はキャン１１０を有し、キ
ャン１１０の外側にモータモールド１２０がとりつけら
れる。モータモールド１２０はステータヨーク１２１を
有し、マグネットワイヤ１２２はリード線を介して外部
の制御装置に連結される。ロータ１７０，１６０と一体
の弁ホルダ１５０は、弁体２３０を摺動自在に支持す
る。弁本体２００に固着されるブッシュ２５０は雌ねじ
２５２を有し、弁ホルダ１５０の雄ねじ部１５２が螺合
する。銅合金製の弁本体２００のオリフィス２２０の入
口部に弁本体より硬度の高いシート部材３００を装着
し、弁本体２００の縁部２２２にかしめ加工を施して固
着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍サイクルに用い
られる冷媒のような流体の流量制御に使用する電動弁に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルに使用される電動弁は、例
えばステッピングモータの回転運動をねじ機構によって
弁体の直線運動に変換し、弁体と弁本体のオリフィスと
の間の流路面積を制御する構成を有する。具体的には、
弁本体に雌ねじ部を有するガイドブッシュをとりつけ、
ステッピングモータのロータと一体の弁体又は弁体を支
持する弁ホルダに雄ねじ部を設け、両ねじ部を螺合す
る。この種、電動弁として、本願出願人が特願平７−２
１８０９号として出願した電動弁の全体構成の縦断面図
を示す説明図を図２及びその要部を示す説明図を図３に
示す。

【０００３】全体を符号１で示す電動弁は、円筒状のキ
ャン１０と、キャン１０の外周部に嵌装されるステータ
部材２０を有する。ステータ部材２０は樹脂を成形した
もので、内部にステータヨーク２１と、ボビン２４と、
ボビン２４に巻かれるステータコイル２２とを備える。
このステータコイル２２は、リード線２３を介してステ
ータ部材２０にとりつけられるハウジング３０の内部の
コネクタ３４に接続される。コネクタ３４はリード線３
６を介して制御装置に連結される。ボビン３０内にはエ
ポキシ樹脂３２が充填される。

【０００４】このステータ部材２０は、キャン１０の外
周部に軸方向に対して着脱自在に嵌装され、ステータ部
材２０に対してビス２６によりとりつけたストッパ２８
により固定される。キャン１０の外周部には、このスト
ッパ２８を受け入れる凹状の溝１１が形成される。キャ
ン１０の開口部には、蓋部材１２が溶接等の手段により
とりつけられ、蓋部材１２の開口部に弁本体４０が溶接
等の手段によりとりつけられる。弁本体４０は例えば銅
合金によりつくられ、弁室４２と、入口４３、出口４４
を有する。出口４４は弁の流量を制御するオリフィスを
形成する。

【０００５】弁本体４０の入口４３には、入口側のパイ
プ５０が溶接により接続され、オリフィスである出口４
４には出口側のパイプ５２が溶接により接続される。弁
本体４０の内径部にはガイドブッシュ９０が挿入され
る。ガイドブッシュ９０は内径部に雌ねじ部９２を有
し、この雌ねじ部９２に螺合する雄ねじ部７４を有する
弁ホルダ７０がとりつけられる。この弁ホルダ７０は筒
状のもので、下部には弁体８０が摺動自在に挿入され
る。弁体８０は弁ホルダ７０の中空部に挿入したコイル
スプリング７２によって、常時外側へ押し出される方向
に付勢されており、弁ホルダの入口部に圧入されるカラ
ー８２によって弁本体の突出位置が規制される。

【０００６】弁ホルダ７０の上部にはシャフト６４が配
設される。シャフト６４と弁ホルダ７０の外周部にはプ
ラスチックスリーブ６０が一体成形され、このプラスチ
ックスリーブ６０の外周部にプラスチックマグネットで
あるボンド磁石６２が成形される。このボンド磁石６２
はモータのロータとして機能する。シャフト６４の上端
部は、キャン１０の頂部の裏面に配設される軸受部材１
４により支持される。シャフト６４に設けられたコイル
スプリング６６は、ロータが回転して、弁ホルダ７０と
ともに上昇して、万一ねじ部の螺合が外れるようなこと
が生じた場合に、弁ホルダ７０をガイドスリーブ９０側
に押圧するためのものである。ガイドブッシュ９０の上
部にとりつけるストッパ部材７７はロータの下端位置を
規制し、樹脂材により成形されており、スリーブ６０の
ストッパ部分７８に当接するのである。弁本体４０の弁
室４２は、通路４６を介してキャン１０内部に連通し、
キャン１０の内部と弁ホルダの中空部は穴７３を介して
連通する。

【０００７】かかる構成において、ステータコイル２２
とロータ６２とによってステッピングモータが構成さ
れ、ステータコイルの通電励磁によって回転するロータ
が、弁開閉方向に位置の移動が可能となる動作をする。
これにより弁本体４０の弁室４２内に流入する冷媒の流
量制御が弁体８０によって行われる。オリフィスへの接
離を行う弁体８０の開閉動作は、ロータの回転によるね
じ送り作用を行う弁作動機構によって実施され、弁作動
機構は内側に雌ねじ部９２を有し、弁本体の弁室開口部
に挿入される円筒状のガイドブッシュ９０と、このブッ
シュ雌ねじ部に螺合される雄ねじ部７４を有し、ロータ
６４の中心軸に同心状に固定された弁ホルダ７０とから
構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た電動弁にあっては、弁本体４０は、例えば加工性の良
い銅合金でつくられ、オリフィス４４は銅合金製の弁本
体４０に直接に形成される。一方、オリフィス４４を開
閉する弁体８０は独立しているので、その用途により適
宜に材料を選定でき、例えばステンレス等の硬度の高い
材料でつくられた場合、オリフィス４４の弁体８０に接
する弁シート部が摩耗等を受ける恐れがあるという問題
を生じる。

【０００９】さらに、上記蓋部材の溶接あるいは弁本体
の溶接等の熱影響によりオリフィスに変形を生じるおそ
れがあるという問題を生じる。したがって、弁シート部
の摩耗あるいは変形等が生じた場合には、弁開閉動作の
不良や流量制御の精度劣化の原因となる恐れがある。ま
た、この種の電動弁においては、制御流体（液冷媒）の
繰り返し衝突、又は制御流体中に含まれる金属粉等の微
粒子の衝突により、オリフィスのシート部が損傷を受け
るエロージョンと呼ばれる現象を生じる恐れがある。さ
らに、この腐蝕が生じた場合にも、弁開閉動作の不具合
や流量制御の精度劣化の原因となる。本発明は、このよ
うな問題に鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、弁開閉動作の不良や流量制御の精度劣化を
防ぐ電動弁の構造を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく本
発明に係る電動弁は、ステッピングモータと、そのロー
タの回転により弁体を弁本体に形成されたオリフィスに
接離させる弁作動機構とからなり、上記オリフィスのシ
ート部材を別体として構成したことを特徴としている。

【００１１】さらに、本発明の電動弁は、弁室とオリフ
ィス部を有する弁本体と上記弁室内に流入する冷媒の流
量制御を行う弁体と、上記弁本体にとりつけられる円筒
状のキャンと、キャンの外側に配設されるステータ部材
と、この部材とキャンの内側に配設されるロータ部材と
で構成されるステッピングモータと、ステータ部材への
通電励磁によるロータ部材の回転によるねじ送り作用
で、前記弁体をオリフィス部に接離させる開閉動作を行
う弁作動機構とからなり、上記オリフィス部の入口に固
着されるシート部材を備えたことを特徴としている。し
かも、本発明の電動弁は、弁本体を構成する金属材料に
対してその硬度が高い金属材料を用いてシート部材を構
成したことを特徴としている。

【００１２】前述の如く構成された本発明に係る電動弁
は、シート部材は弁本体のオリフィスの入口部に別体と
して設けられるので、比較的複雑な形状となる弁本体は
加工性の良い材料を用い、強度を必要とするオリフィス
のシート部は硬度の高い材料で形成することが容易であ
る。よって弁体の当接及び制御流体の衝突を繰り返し受
けるシート部の摩耗・エロージョン等を防止できる。更
に、弁本体へのパイプあるいは蓋体の溶接後にシート部
材を固着することが可能となり、溶接による熱変形の影
響を防止でき、制御精度を向上できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の態様を示す
断面図である。全体を符号１００で示す電動弁は、円筒
状のキャン１１０と、キャン１１０の外周部に嵌装され
るステータ部材１２０を有する。ステータ部材１２０は
樹脂を成形したものでステータヨーク１２１内にステー
タコイル１２２を有する。図１に示す電動弁の構造は、
基本的には図２と同様であるので、詳細な説明は省略す
る。

【００１４】キャン１１０の開口部は板状の蓋部材１３
０が溶接され、蓋部材１３０の内周部を弁本体２００の
円筒部２２６に嵌合し、円筒部の縁部を外側に拡げてか
しめることによって、キャン１１０は弁本体２００に固
着される。なお、蓋部材は図２と同様にカップ状の形状
でもよいのは勿論である。弁本体２００は例えば銅合金
等の材料でつくられるので、容易にかしめ加工を施すこ
とができる。弁本体２００は弁室２１０とオリフィス２
２０を有し、それぞれパイプ２１５，２２５が接続され
る。弁室２１０に連通する開口部にはステンレス製のガ
イドブッシュ２５０が挿入される。ガイドブッシュ２５
０は、弁本体２００の縁部２２４を内側に折り曲げるか
しめ加工を施すことによって、弁本体２００に固着され
る。

【００１５】キャン１１０内に装備される回転体は、金
属製の弁ホルダ１５０と、弁ホルダの外周部に一体成形
されるプラスチックスリーブ１６０と、プラスチックス
リーブの外周部に一体に成形されるボンド磁石１７０と
を有する。外周部のボンド磁石１７０はモータのロータ
として機能し、回転体全体を回動させる。なお、１８０
は樹脂で構成されたストッパ部である。ガイドブッシュ
２５０は雌ねじ２５２が設けてあり、弁ホルダ１５０の
雄ねじ１５２が螺合し、ガイドブッシュ２５０と弁ホル
ダ１５０とにより弁作動機構が構成される。弁ホルダ１
５０を含む回転体は、回転量に応じて弁作動機構に案内
されて軸方向に移動する。これにより、弁体２３０はオ
リフィス２２０に接離することになる。

【００１６】キャン１１０の内側に固着された軸受部材
１４０は、その中央がキャン１１０の内部まで深く突出
する。この軸受部材１４０と弁ホルダ１５０の中心穴を
貫通してシャフト２６０が挿入される。シャフト２６０
は軸受部材１４０と弁ホルダ１５０に遊嵌され、弁ホル
ダ１５０に支持される弁体２３０の頭部に当接される。
シャフト２６０の先端には、スナップリング２６２がと
りつけられ、スナップリング２６２と弁ホルダ１５０の
間に配設されるコイルスプリング２８０は、弁体２３０
をオリフィス２２０側へ向けて付勢する。

【００１７】弁体２３０は弁ホルダ１５０内に挿入さ
れ、カラーリング２９０を圧入して弁体２３０の抜け止
めとする。弁体２３０の外周部はカラーリング２９０の
内周部に対してクリアランスを有し、弁ホルダ１５０に
対して遊動することができる。シャフト２６０の外周部
にはコイルスプリング２７０が配設される。なお、この
コイルスプリング２７０は、弁ホルダ１５０を含む回転
体が上方へオーバーランしてねじ部の螺合が外されたと
きにも、回転体をねじ部へ押圧し、螺合を確実にする。

【００１８】弁本体２００は、弁室２１０とキャン１１
０の内部を連通する冷媒通路２０２を有する。弁本体２
００のオリフィス２２０の入り口にはシート部材３００
が嵌装され、弁本体２００の縁部２２２を内側に折り曲
げるかしめ加工を施すことによって固着される。この結
果、弁体２３０は、弁作動機構によりシート部材３００
に接離することになる。シート部材３００は、例えばス
テンレス等の硬度の高い材料でつくられ、リング状のエ
ッジ部３１０が設けられる。このエッジ部３１０を弁本
体２００に圧着することによって、シールが形成され
る。シート部材３００の内周面は、弁体２３０に対する
弁シートを形成する。

【００１９】かかる構造によって、シート部材は弁本体
とは別体の硬度の高い材料で形成され、弁体のオリフィ
スへの当接・進入によっても、弁シートの摩耗・変形は
防止される。更に本実施の形態によって、シート部材が
弁本体とは別体に設けられ、弁本体へのパイプ等の溶接
後シート部材を嵌装することができるので、溶接による
熱変形が防止される。また、本実施の形態により、硬度
の高いシート部材を設けるので、使用冷媒によって弁シ
ートがエロージョンにより腐蝕を受けることも防止でき
ることとなる。

【００２０】本発明の電動弁は以上のような構造を有す
るので、弁体２３０は弁開閉動作を行う弁作動機構によ
り弁シート部に挿入される。弁体２３０がシート部材３
００に当接し、摩擦により弁体の回転が拘束されると、
弁ホルダ１５０はさらにシート部材３００に向けて前進
し、コイルスプリング２８０とシャフト２６０を介して
弁体２３０をシート部材３００に向けて付勢する。な
お、図１では閉弁状態を示している。しかも、弁体２３
０は弁ホルダ１５０に対して遊嵌されているので、弁体
２３０はシート部材３００に合わせて調心される。さら
に、シャフト２６０は弁ホルダ１５０と軸受部材１４０
に遊嵌されているので、軸心のずれに起因する回転不良
は発生せず、シャフト２６０は弁体２３０をシート部材
３００に対してスムーズに押圧することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明による電動弁は弁体が接離するオリフィスの変形を防
止し、エロージョンによる腐敗を防止できるので、弁開
閉動作を正確に行い、流量制御の精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する電動弁の構成を示す説明図。

【図２】従来の電動弁の構成を示す説明図。

【図３】図２の要部の拡大図。

【符号の説明】

１００ 電動弁 １１０ キャン １２０ ステータ部材 １３０ 蓋部材 １４０ 軸受部材 １５０ 弁ホルダ １６０ プラスチックスリーブ １７０ ボンド磁石 ２００ 弁本体 ２３０ 弁体 ２５０ ガイドブッシュ ２６０ シャフト ３００ シート部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータと、そのロータの回
   転により弁体を弁本体に形成されたオリフィスに接離さ
   せる弁作動機構とからなり、上記オリフィスのシート部
   材を別体として構成したことを特徴とする電動弁。
2. 【請求項２】 上記シート部材を構成する材料が弁本体
   を構成する材料より硬度の高い材料であることを特徴と
   する請求項１記載の電動弁。
3. 【請求項３】 弁室とオリフィスを有する弁本体と、弁
   本体にとりつけられる円筒状のキャンと、キャンの外側
   に配設されるステータ部材と、キャンの内側に配設され
   るロータ部材と、ロータ部材と一体の弁ホルダと、弁ホ
   ルダにとりつけられる弁体と、弁本体に固着されて弁ホ
   ルダに螺合するブッシュと、弁本体のオリフィスの入り
   口に固着されるシート部材とを備える電動弁。
4. 【請求項４】 シート部材は弁本体に当接するリング状
   のエッジ部を有し、エッジ部を弁本体に圧入することで
   シールが形成される請求項１乃至３に記載の電動弁。
5. 【請求項５】 上記弁体が黄銅材の金属で構成されると
   共に、上記シート部材がステンレス材の金属で構成した
   ことを特徴とする請求項３記載の電動弁。