(57)【要約】【課題】下ばねのばね荷重によるねじ部の負担増加を解消すること。【解決手段】ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体の弁ハウジング１０に対する軸線方向移動を所定範囲に制限する衝突式ストッパ（固定側ストッパ部２６、スペーサ２８、フランジ部２５）を設け、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体の荷重をスペーサ２８を介して固定側ストッパ部２６で担持する。【選択図】      図１
2004162775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室と弁室底面に開口した弁ポートとを有する弁ハウジングと、
前記弁ハウジングに回り止め状態で軸線方向に移動可能に設けられ、軸線方向移動によって一端面にて前記弁室底面に当接する雌ねじ部材と、
前記雌ねじ部材に所定範囲のみ軸線方向に移動可能に設けられ、前記弁室底面の側の軸線方向移動によって前記弁ポートを閉じ、前記弁室底面とは反対方向の軸線方向移動によって前記弁ポートを開く弁体と、
前記弁体を前記雌ねじ部材に対して前記弁室底面の側に付勢する弁ばねと、
前記雌ねじ部材とねじ係合した雄ねじ部材と、
多極着磁のロータとステータとを含み、前記ロータのボス部を前記雄ねじ部材に固定連結され、前記雄ねじ部材を回転駆動するステッピングモータとを有し、
前記ロータと前記雄ねじ部材との連結体の前記弁ハウジングに対する軸線方向移動を所定範囲に制限する衝突式ストッパが設けられている
ことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
【請求項２】
前記衝突式ストッパは、
前記弁ハウジングに固定装着され、軸線方向に見て前記雌ねじ部材と前記ロータのボス部との間に位置する両面ストッパ面を有する固定側ストッパ部材と、
前記雄ねじ部材の前記固定側ストッパ部材より前記雌ねじ部材の側に一体形成され、前記固定側ストッパ部材の一方のストッパ面に当接することにより前記連結体が前記弁室底面とは反対方向の軸線方向に移動することを禁止するフランジ部と、
前記雄ねじ部材の前記固定側ストッパ部材より前記連結体のボス部側に設けられ、前記固定側ストッパ部材の他方のストッパ面に当接することにより前記連結体が前記弁室底面の側に軸線方向に移動することを禁止するスペーサと、
を具備することを特徴とする請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
【請求項３】
前記スペーサが合成樹脂製で、前記フランジ部と前記固定側ストッパ部材の一方のストッパ面との間に合成樹脂製の滑りワッシャが挟まれていることを特徴とする請求項２記載の電動式コントロールバルブ。
【請求項４】
前記連結体を前記弁室底面の側に付勢する取付ばねを有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の電動式コントロールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動式コントロールバルブに関し、特に、冷凍・冷蔵・空調システムの冷媒流量を制御する電動式コントロールバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍・冷蔵・空調システムの冷媒流量を制御する電動式コントロールバルブとして、弁ハウジングに回り止め状態で軸線方向に移動可能に雌ねじ部材が設けられ、雌ねじ部材にステッピングモータのロータに連結された雄ねじ部材がねじ係合し、ロータの回転によって雌ねじ部材が軸線方向に移動し、雌ねじ部材に所定範囲のみ軸線方向に移動可能に設けられた弁体によって弁ハウジングの弁室底面に形成された弁ポートを開閉するものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この電動式コントロールバルブでは、雌ねじ部材が弁体ホルダをなし、弁閉状態で、雌ねじ部材が弁室底面に当接してそれ以上の弁閉方向の軸線方向移動を高剛性で確実に拘束され、この拘束状態で、それ以上の弁閉方向のロータ回転が雄ねじ部材の軸線方向移動によって許容されることにより、弁閉点でのステッピングモータの位相合わせ、すなわち基点出しが再現性よく的確に行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４３０８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電動式コントロールバルブでは、雌ねじ部材の上下移動時及び停止時において常に、下ばねによって雌ねじ部材と共にロータと雄ねじ部材の連結体を弁開方向に持ち上げ、雄ねじ部材のフランジ部をガイド下面（ストッパ面）に押し当てる構造になっている。
【０００６】
下ばねのばね荷重は、雄ねじ部材と雌ねじ部材とねじ係合部材に作用するから、ねじ駆動の負担が大きくなり、ねじリード角との関係により、弁開閉方向の作動性に差異が生じ、弁開閉精度が悪くなる。また、ねじ部の負担が大きいため、ねじ部の摩耗が大きくなり、耐久性が低下する。
【０００７】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、下ばねのばね荷重によるねじ部の負担増加を解消し、弁開閉方向の作動性に差異を生じることがなく、優れた弁開閉精度を得ることができ、併せてねじ部の摩耗が少なく、優れた耐久性を示す電動式コントロールバルブを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による電動式コントロールバルブは、弁室と弁室底面に開口した弁ポートとを有する弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回り止め状態で軸線方向に移動可能に設けられ、軸線方向移動によって一端面にて前記弁室底面に当接する雌ねじ部材と、前記雌ねじ部材に所定範囲のみ軸線方向に移動可能に設けられ、前記弁室底面の側の軸線方向移動によって前記弁ポートを閉じ、前記弁室底面とは反対方向の軸線方向移動によって前記弁ポートを開く弁体と、前記弁体を前記雌ねじ部材に対して前記弁室底面の側に付勢する弁ばねと、前記雌ねじ部材とねじ係合した雄ねじ部材と、多極着磁のロータとステータとを含み、前記ロータのボス部を前記雄ねじ部材に固定連結され、前記雄ねじ部材を回転駆動するステッピングモータとを有し、前記ロータと前記雄ねじ部材との連結体の前記弁ハウジングに対する軸線方向移動を所定範囲に制限する衝突式ストッパが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この発明による電動式コントロールバルブによれば、衝突式ストッパによってロータと雄ねじ部材との連結体の弁ハウジングに対する軸線方向移動が所定範囲に制限されるから、弁閉点での基点出しのために必要な雌ねじ部材の弁閉方向移動の停止後のロータ回転が許容された状態で、雄ねじ部材とロータとの連結体が衝突式ストッパによって担持され、下ばねを省略できる。
【００１０】
この発明による電動式コントロールバルブに組み込まれる衝突式ストッパは、前記弁ハウジングに固定装着され、軸線方向に見て前記雌ねじ部材と前記ロータのボス部との間に位置する両面ストッパ面を有する固定側ストッパ部材と、前記雄ねじ部材の前記固定側ストッパ部材より前記雌ねじ部材の側に一体形成され、前記固定側ストッパ部材の一方のストッパ面に当接することにより前記連結体が前記弁室底面とは反対方向の軸線方向に移動することを禁止するフランジ部と、前記雄ねじ部材の前記固定側ストッパ部材より前記連結体のボス部側に設けられ、前記固定側ストッパ部材の他方のストッパ面に当接することにより前記連結体が前記弁室底面の側に軸線方向に移動することを禁止するスペーサとで構成することができる。
【００１１】
この発明による電動式コントロールバルブでは、前記スペーサを合成樹脂により構成し、フランジ部と前記固定側ストッパ部材の一方のストッパ面との間に合成樹脂製の滑りワッシャを挟むことにより、衝突式ストッパにおける回転摩擦抵抗を低減できる。
【００１２】
また、この発明による電動式コントロールバルブでは、前記連結体が軸線方向にがた付かないよう、前記連結体を前記弁室底面の側に付勢する取付ばねが設けられている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図３はこの発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を示している。
【００１４】
電動式コントロールバルブは弁ハウジング１０を有している。弁ハウジング１０には、一次側ポート１１、二次側ポート１２、弁室１３、弁ポート１４が形成されている。弁ポート１４は、弁室１３の平らな弁室底面１５の中央部に開口し、一次側ポート１１と二次側ポート１２とを連通している。一次側ポート１１には一次側継手１６が、二次側ポート１２には二次側継手１７が各々接続されている。
【００１５】
弁室１３は上方開口の円孔形状をなしており、弁室１３には中空軸状の雌ねじ部材１８の下側部分が軸線方向に移動可能に挿入されている。雌ねじ部材１８は、軸線方向移動によって下端面１８Ａにて弁室底面１５に当接し、それ以上の降下（弁閉方向の移動）を拘束される。
【００１６】
雌ねじ部材１８は、弁体１９を軸線方向に移動可能に吊り下げ式に支持し、弁体ホルダをなしている。弁体１９は、フランジ部１９Ａが雌ねじ部材１８の中空孔１８Ｂの段差部１８Ｃに当接することによって雌ねじ部材１８より軸線方向に移動可能に吊り下げ支持され、後述する弁ばね２０によって下方（弁閉方向）に付勢されている。弁体１９は、雌ねじ部材１８の下部より弁室底面１５の側（下方）に突出したニードル部１９Ｂによって弁ポート１４を開閉し、軸線方向位置に応じて弁ポート１４の開度を定量的に増減する。
【００１７】
弁ハウジング１０の上面には籠状のカイド部材２１がかしめ結合されている。ガイド部材２１は軸線方向に延在する脚状の回り止め片部２１Ａを３個有している。雌ねじ部材１８の上部は弁室１３より弁ハウジング１０の上方に突出しており、この突出部分の外周に形成された３個の回り止め凹部１８Ｄが各々回り止め片部２１Ａに係合している。この係合によって雌ねじ部材１８が弁ハウジング１０に対して回り止めされる。
【００１８】
雌ねじ部材１８の中空孔１８Ｂの上側部分は雌ねじ孔２２になっている。雌ねじ孔２２には雄ねじ部材２３の雄ねじ部２４がねじ係合している。弁ばね２０は中空孔１８Ｂ内の雄ねじ部２４と弁体１９との間に挟み設けられている。
【００１９】
雄ねじ部材２３は、雄ねじ部２４より上側に、フランジ部２５と上部軸部２３Ａとを一体形成されている。上部軸部２３Ａは、ガイド部材２１の上面部がなす固定側ストッパ部２６の中心孔２６Ａを貫通し、ステッピングモータ５０のロータ５１の中心部にインサート成形されたボス部材５２に固着嵌合している。弁ハウジング１０の上部には下蓋２９によってキャン形状のロータケース３０が固定されており、ロータ５１やガイド部材２１がロータケース３０内に収納されている。
【００２０】
固定側ストッパ部２６は、軸線方向に見て雌ねじ部材１８とロータ５１のボス部材５２との間にあり、上下両面が各々衝突式ストッパのストッパ面２６Ｂ、２６Ｃになっている。
【００２１】
フランジ部２５は、固定側ストッパ部２６より雌ねじ部材１８の側（下側）にあり、高滑性樹脂製の滑りワッシャ２７（図３（ａ），（ｂ）参照）を挟んで固定側ストッパ部材２６の下面側のストッパ面２６Ｃに当接することにより、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体が弁室底面１５とは反対方向の軸線方向（弁開方向）に移動することを禁止する。
【００２２】
雄ねじ部材２３の上部軸部２３Ａにはスペーサ２８が装着されている。スペーサ２８は、高滑性樹脂により構成され、固定側ストッパ部２６よりボス部材５２の側（上側）にあり、上端面にてボス部材５２の下底面に当接し、図３（ａ），（ｂ）に示されているように、下端にはフランジ２８Ｂが形成されている。
【００２３】
このフランジ２８Ｂの下面には円環状突起２８Ａが形成されており、この円環状突起２８Ａにてスペーサ２８は滑りワッシャ２７の上面に当接し、フランジ２８Ｂの下面が固定側ストッパ部材２６の上面側のストッパ面２６Ｂに当接することにより、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体が弁室底面１５の側に軸線方向（弁閉方向）に移動することを禁止する。
【００２４】
図３（ｂ）に示されているように、滑りワッシャ２７の上面とフランジ面２８Ｂとの軸線方向間隔ｈは固定側ストッパ部２６の板厚ｔより大きい。これにより、ｈ−ｔ＝Δｈだけ、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体が弁ハウジング１０に対して軸線方向に移動可能になっている。換言すれば、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体の弁ハウジング１０に対する軸線方向移動が所定範囲Δｈに制限されている。
【００２５】
スペーサ２８の円環状突起２８Ａが固定側ストッパ部２６の中心孔２６Ａに回転可能に挿入されていることにより、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体の中心位置確保（支持）が下側で行われる。
【００２６】
図１に示されているように、ボス部材５２は上部延長軸部５２Ａを有し、上部延長軸部５２Ａは、ロータケース３０内の天井部に凹凸係合した軸受部材３１に回転可能且つ軸線方向に移動可能に嵌合し、軸受部材３１より軸受け支持されている。この軸受け支持により、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体の中心位置確保（支持）が上側で行われる。
【００２７】
軸受部材３１のフランジ部３１Ａとロータ５１との間には取付ばね３２が設けられている。取付ばね３２は、ロータ５１と雄ねじ部材２３との連結体を弁室底面１５の側（下側）に付勢している。
【００２８】
ロータ５１は、ロータケース３０内に収納されて外周面部を周方向に等間隔に多極着磁されている。ロータケース３０の外周部にはステッピングモータ５０のステータ組立体５３が装着されている。ステータ組立体５３は、上下２段のステータコイル５４、複数個の磁極歯５５、電気コネクタ部５６等を有し、位置決め片５７が弁ハウジング１０に固定された位置決めピン３３に係合することにより、周方向の位置決めを行われている。
【００２９】
つぎに、上述の構成による電動式コントロールバルブの動作について説明する。
弁閉動作時には、図３（ａ）に示されているように、スペーサ２８のフランジ下面２８Ａが固定側ストッパ部材２６の上面側のストッパ面２６Ａに当接した状態で、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が弁閉方向に回転し、雄ねじ部２４と雌ねじ孔２２とのねじ係合により雌ねじ部材１８、弁体１９が降下（弁室底面１５側への軸線方向移動）する。
【００３０】
この降下によって弁体１９のニードル部１９Ｂが弁ポート１４を閉じ、ニードル部１９と弁ポート１４との係合により弁体１９の降下が止まる。これより更にロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が同方向に回転することにより、雌ねじ部材１８が引き続き降下する。
【００３１】
この降下によって雌ねじ部材１８の下端面１８Ａが弁室底面１５に当接し、それ以上の降下を拘束される。これより更にロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が同方向に回転することにより、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が取付ばね３２のばね力に抗して上昇移動し始める。
【００３２】
この上昇は、図３（ｂ）に示されているように、高滑性ワッシャ２７の上面が固定側ストッパ部材２６の下面側のストッパ面２６Ｃに当接するまで、軸線方向長さΔｈの範囲内で行われ、弁閉点での基点出しが行われる。
【００３３】
弁閉状態では、図３（ｂ）に示されているように、スペーサ２８のフランジ２８Ｂの下面が固定側ストッパ部材２６の上面側のストッパ面２６Ｂより離れており、この状態で、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が弁開方向に回転すると、雄ねじ部２４と雌ねじ孔２２とのねじ係合によって、まず、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が降下移動する。この降下に伴いスペーサ２８も降下し、スペーサ２８のフランジ２８Ｂの下面が固定側ストッパ部材２６の上面側のストッパ面２６Ｂに当接すると、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が降下移動が止まる。スペーサ２８のフランジ２８Ｂの下面が固定側ストッパ部材２６の上面側のストッパ面２６Ｂに当接した状態では、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体の自重と取付ばね３２のばね荷重は固定側ストッパ部材２６の上面（ストッパ面２６Ｂ）に作用し、雄ねじ部２４と雌ねじ孔２２とのねじ係合部には作用しなくなる。
【００３４】
これより更に、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体が同方向に回転することにより、雌ねじ部材１８が上昇し始め、雌ねじ部材１８の段差部１８Ｃが弁体１９のフランジ部１９Ａに係合することにより、雌ねじ部材１８の上昇移動に伴い弁体１９が持ち上げられ、弁開する。
【００３５】
上述したように、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体の自重と取付ばね３２のばね荷重が、固定側ストッパ部材２６によって支持（担持）されるので、ロータ５１と雄ねじ部材２３の連結体を下ばねによって持ち上げる必要がなくなり、雄ねじ部２４と雌ねじ孔２２とのねじ係合部の作用する負荷が低減する。
【００３６】
これにより、下ばねのばね荷重によるねじ部の負担増加が解消され、弁開閉方向の作動性に差異を生じることがなく、優れた弁開閉精度を得ることができ、併せてねじ部の摩耗が少なくなり、優れた耐久性が得られる。
【００３７】
また、スペーサ２８が高滑性樹脂により構成され、フランジ部２５と固定側ストッパ部２６のストッパ面２６Ｃとの間に高滑性樹脂製の滑りワッシャ２７が挟まれていることにより、これらの回転部分における摩擦抵抗が低減され、駆動必要トルクの低減が図られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による電動式コントロールバルブによれば、衝突式ストッパによってロータと雄ねじ部材との連結体の弁ハウジングに対する軸線方向移動が所定範囲に制限されるから、弁閉点での基点出しのために必要な雌ねじ部材の弁閉方向移動の停止後のロータ回転が許容された状態で、雄ねじ部材とロータとの連結体が衝突式ストッパによって担持され、下ばねの省略によって下ばねのばね荷重によるねじ部の負担増加が解消され、弁開閉方向の作動性に差異を生じることがなく、優れた弁開閉精度を得ることができ、併せてねじ部の摩耗が少なく、優れた耐久性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の要部の分解斜視図である。
【図３】（ａ）はこの発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態の弁開状態の衝突ストッパ部分の拡大図、（ｂ）は同じく弁閉状態の衝突ストッパ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１０  弁ハウジング
１１  一次側ポート
１２  二次側ポート
１３  弁室
１４  弁ポート
１５  弁室底面
１８  雌ねじ部材
１９  弁体
２０  弁ばね
２１  ガイド部材
２３  雄ねじ部材
２５  フランジ部
２６  固定側ストッパ部
２７  滑りワッシャ
２８  スペーサ
３２  取付ばね
５０  ステッピングモータ
５１  ロータ
５２  ボス部材
５３  ステータ組立体
【図１】
2004162775.tif 000003
【図２】
2004162775.tif 000004
【図３】
2004162775.tif 000005