(57)【要約】【課題】空調機や冷蔵庫などで使用している冷媒などの流体の流量を制御する膨張弁等の制御弁で使用されているソレノイドコイルやモーターなどの流量制御の駆動装置に故障が発生した場合に際して、配管を切断せずに駆動装置を取り外すことが可能であり、且つ弁座の汚れを除去でき、メンテナンス性に優れた電子制御弁を提供する。【解決手段】ステッピングモーターのステータコアを分割可能な構造で電子制御弁の筐体８外周部に有し、軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、前記筐体８内で流体が流れる軸流中に一部が強磁性体で構成される弁体３を有し、且つ前記筐体８内にクリーニングディスク１１或いはクリーニングエッジ１２が設けられていることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、
ステッピングモーターのステータコアを分割可能な構造で配置していることを特徴とする電子制御弁。
【請求項２】
軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、
前記電子制御弁の筐体内にクリーニングディスク或いはクリーニングエッジが設けられていることを特徴とする電子制御弁。
【請求項３】
軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、
前記電子制御弁の筐体内にストッパーピン及びストッパーが設けられていることを特徴とする電子制御弁。
【請求項４】
軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、
分割可能な構造で電子制御弁の筐体に配設されたステッピングモーターのステータコアと、
前記筐体内で流体が流れる軸流中に一部が強磁性体で構成される弁体と、
を備え、前記弁体が回転しながら往復運動をする構造で設けられていることを特徴とする電子制御弁。
【請求項５】
軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、
分割可能な構造で電子制御弁の筐体に配設されたステッピングモーターのステータコアと、
前記筐体内で流体が流れる軸流中に一部が強磁性体で構成される弁体と、
前記筐体内に設けられたクリーニングディスク或いはクリーニングエッジと、
を備えたことを特徴とする電子制御弁。
【請求項６】
前記筐体内に前記弁体の円周方向の動きを制御するストッパーピン及びストッパーが設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の電子制御弁。
【請求項７】
前記筐体が銅あるいは銅合金からなる管状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の電子制御弁。
【請求項８】
前記弁座および弁体の少なくとも一部が、樹脂で構成されているか、または樹脂被覆されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の電子制御弁。
【請求項９】
前記樹脂は、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の電子制御弁。
【請求項１０】
クリーニングディスク或いはクリーニングエッジを備えた弁体が、流路を前記弁体の対面に備えた弁座の前記流路内を往復運動することにより前記弁座に付着した汚れを除去することを特徴とする電子制御弁の弁座クリーニング方法。
【請求項１１】
ネジ部を備え回転しながら往復運動する機構を有する弁体の円周方向の動きをストッパーピン及びストッパーで構成するストッパー機構を用いて制御することで前記弁体を基準位置に導入することを特徴とする弁体位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモーターを用いて流量調整を行う電子制御弁に関し、特に空調機および冷蔵庫で使用される電子制御弁、その弁座クリーニング方法および弁体位置制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調機の流量の制御弁などに使用される膨張弁には、図６で示す冷媒が流れる流路材の材質に銅、弁座には黄銅合金、ステッピングモーターのローター筐体には、ステンレスと数種類の材質からなる筐体を有し、冷媒の流れを９０度曲げるような構造に膨張弁を配置し、膨張弁の励磁コイル１に電圧をかけると磁石２と弁体軸３が一体となった構造の弁体が往復運動し弁座を開閉させる。それにより膨張弁の開閉を制御するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
さらに、電動膨張弁としてソレノイドコイルを使用した流体出入り口が直線状である制御弁も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】実公平３−３６７７０号公報
【特許文献２】特許２８４８８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案されている冷媒の流れを９０度に曲げるような膨張弁の使用は、軸流に対して弁体が垂直に配置されているため、システム上、構造が複雑となり、広い配管スペースが必要となる。また、数種類の材質からなる筐体であるために、各々をろう付けなどにより接合する必要があり、加工コストが高くなるという問題があり、さらには、ろう付け不良による冷媒の漏洩という問題も発生している。
【０００６】
また、特許文献２で提案されている電動膨張弁は、（ａ）ソレノイドコイルと筐体が一体化しているためにソレノイドコイルが故障した場合、コイルと筐体の分割ができず、配管を切断するなどしてソレノイドコイルを取り外さなくてはならず、故障時のメンテナンス性が悪い、また（ｂ）弁座にスラッジやコンタミ粉などが詰まることで弁座が閉塞し、冷媒流量を減少させてしまう、また（ｃ）弁座が閉塞した場合、弁体のニードル部が弁座に固着された状態となるため、弁体を最初に動かす時に大トルクを必要とする、さらに（ｄ）弁体位置の制御には、弁体位置を一時的に全閉とした後、弁体位置を制御する場合があるが、この場合、弁体と弁座が噛みこんでしまい、ステータコアからの磁力に磁石へのトルクが十分に得られす、噛み込みを開放できない場合があるなどの問題が生じている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、このような制御弁の各種問題に対して、ソレノイドコイルなどのような駆動装置の故障に際しては、配管を切断せずに駆動装置を取り外すことが可能であり、且つ弁座の汚れを除去でき、メンテナンス性に優れた電子制御弁、その弁座クリーニング方法および弁体位置制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電子制御弁は、軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、ステッピングモーターのステータコアを分割可能な構造で配置していることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかる電子制御弁は、軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、前記電子制御弁の筐体内にクリーニングディスク或いはクリーニングエッジが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明にかかる電子制御弁は、軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、前記電子制御弁の筐体内にストッパーピン及びストッパーが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明にかかる電子制御弁は、軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、分割可能な構造で電子制御弁の筐体に配設されたステッピングモーターのステータコアと、前記筐体内で流体が流れる軸流中に一部が強磁性体で構成される弁体と、を備え、前記弁体が回転しながら往復運動をする構造で設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明にかかる電子制御弁は、軸流内の流路を開閉して流体流量を制御する電子制御弁において、分割可能な構造で電子制御弁の筐体に配設されたステッピングモーターのステータコアと、前記筐体内で流体が流れる軸流中に一部が強磁性体で構成される弁体と、前記筐体内に設けられたクリーニングディスク或いはクリーニングエッジと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明にかかる電子制御弁は、前記筐体内に前記弁体の円周方向の動きを制御するストッパーピン及びストッパーが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明にかかる電子制御弁は、上記発明において、前記筐体が銅あるいは銅合金からなる管状体で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８の発明にかかる電子制御弁は、上記発明において、前記弁座および弁体の少なくとも一部が、樹脂で構成されているか、または樹脂被覆されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明にかかる電子制御弁は、上記発明において、前記樹脂は、フッ素樹脂であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明にかかる電子制御弁の弁座クリーニング方法は、クリーニングディスク或いはクリーニングエッジを備えた弁体が、流路を前記弁体の対面に備えた弁座の前記流路内を往復運動することにより前記弁座に付着した汚れを除去することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１の発明にかかる弁体位置制御方法は、ネジ部を備え回転しながら往復運動する機構を有する弁体の円周方向の動きをストッパーピン及びストッパーで構成するストッパー機構を用いて制御することで前記弁体を基準位置に導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる電子制御弁は、ステッピングモーターのステータコアを分割可能にすることで、ステータコア破損時に配管を切断することなく容易に且つ迅速に交換することができる。又、弁座に溜まるスラッジやコンタミ粉などの汚れを弁体に設けられたクリーニングディスクまたはクリーニングエッジにより常に除去され清浄な弁座を提供することができ、流量減少の問題を解消すると共に、運転開始時にも大きなトルクを必要とせず電子制御弁の小型化が図れ、工業上顕著な効果を奏するものである。
【００２０】
本発明にかかる電子制御弁は、流体の流路に弁体が存在するため、従来のように特別な電子制御弁のためのスペースが不要となり、配管スペースによる制約が少ない。また、流体の流路に弁体が存在すると、ステッピングモーターのステータコアが破損した場合、これを取り外すためには配管を切断するしか無かったが、本発明ではステータコアを分割可能な構造とすることで、ステータコアの破損時には配管を切断せずにステータコアを容易に交換できるという効果を奏する。
【００２１】
本発明にかかる電子制御弁は、弁体にクリーニングディスクまたはクリーニングエッジを設けたのは、電子制御弁の使用が長くなってくると弁体と共に流量を制御する部位である弁座に、スラッジやコンタミ粉などが詰まってきて流体流量の制御を悪くしてしまうが、弁体にクリーニングディスクまたはクリーニングエッジを設けることで、弁体が往復運動した時に弁座との相互作用によりこれらの汚れが除去され、流体流量の制御が設計どおりに行えるという効果を奏する。
【００２２】
本発明にかかる電子制御弁は、筐体内にストッパーピン及びストッパーを設けることにより、特に流路内の弁体へのストッパーピンの設置、バルブ本体或いはネジ部などへのストッパーの設置は、弁体位置の制御において、弁体位置を一次的に全閉とするのでは無く、円周方向に設けられたストッパーにて弁体を停めて制御系に弁体位置を認識させることで噛み込みがなくし、よってステータコアおよび磁石による必要トルクを小さくすることができるという効果を奏する。なお、ストッパーとストッパーピンは、一方が円周方向に動き、これを円周方向に固定され、且つ流路軸方向に可動する他方で停止させるが、ストッパーおよびストッパーピンの具備位置は限定されるものでは無いことは言うまでも無い。
【００２３】
本発明にかかる電子制御弁は、筐体は銅又は銅合金で作られることで、部品点数を少なくでき、弁体の固定も絞り加工で行うことで、ろう付けが不要となり製造コストを抑えることができる。更に、銅管を使用している通常の空調用配管との接続は、銅若しくは銅合金とのろう付けとなるため、リン銅ろうのような安価なろう付けで組み立てることができるという効果を奏する。
【００２４】
本発明にかかる電子制御弁は、弁座および弁体の少なくとも一部を、たとえばフッ素樹脂で構成することで、弁座や弁体に付着する汚れを防止するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明にかかる電子制御弁の実施の形態を図１〜図８の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。
【００２６】
（実施の形態）
図１および図２は、本発明にかかる電子制御弁の実施形態の一つを示す断面図と、図１で示したステータコアを３分割とした場合の断面図とである。図３および図４は、弁座に溜まるスラッジやコンタミ粉等の汚れを除去するクリーニング装置を有する本発明にかかる電子制御弁で、クリーニング状態を示している。図５は、電子制御弁の弁座に溜まる汚れの形態を模式的に示したものである。図６および図７は、本発明にかかる弁座のクリーニング方法を示している。図８は、ラジアルストッパーおよび弁体に設けたストッパーピンの実施形態を示す模式図である。
【００２７】
図１において、流体は流体流入口５から流入し流体排出口６から排出される。この流体の流路に沿って銅管製の筐体８の内側に、磁石２と一体化された弁体３、ネジ部７などの構成部品を配し、筐体８の入出口からバルブ本体９ａ、９ｂを挿入し、筐体８を絞り加工してバルブ本体９ａ、９ｂを固定し流体が漏れないようする。
【００２８】
弁体３は、分割されたステータコア１０に電流が流れると弁体３と一体化している磁石２の働きにより回転運動しながら直線の往復運動して弁座４を開閉する。この開閉状態を制御することによって流量が調節される。
【００２９】
前記分割されたステータコア１０の取り付けは、複数に分割した状態のステータコア１０を銅管製の筐体８の外周部に、それを取り囲むように配して、更にステータコア１０の外周を複数のブロック１０ａなどで覆いバンドで固定する方法、或いは前記ブロック１０ａどうしをネジ止めする方法などで行われる。
【００３０】
ステータコア１０の分割については、弁体３の軸方向に平行な面を分割面とし、これにより筐体８の外側を覆うように分割したステータコア１０が取り付けられ、また取り外して交換することができる。分割数は、複数であれば良いが、取り付けの容易性とコストの点から２つないし３つに分割するのが好ましく、図２では、ステータコア１０を３分割にした例を示している。
【００３１】
流量の調節は、弁体３の位置により調節できるように分割されたステータコア１０へ通電すれば良く、ステッピングモーターのステップ数を調整することでその開度を微調整する。
【００３２】
図３および図４においては、弁体３の弁体先端部３ａに、弁体先端部３ａの外径より大きく、かつ弁座穴４ａを通り抜けできて、弁座４に溜まっている汚れを除去するに足る大きさのクリーニングディスク１１、或いはクリーニングエッジ１２などの弁座４（弁座穴４ａ）をクリーニングする部品が設けられる。
【００３３】
これらのクリーニング部品は、図５で示すように流体流路を閉塞させる汚れ１５が弁座４（弁座穴４ａ）に溜まった場合、弁体３を図６のクリーニング位置と図７の使用時の制御位置で示す両位置間で、弁体３を往復運動させてクリーニングディスク１１により前記汚れ１５を除去するもので、流路の閉塞が起こす流体流量の減少を軽減させることができ、また弁座４がクリーニングされていることから運転開始時にも大きなトルクを必要としないので電子制御弁全体を小型化にする。
【００３４】
図８は、円周方向で動作する弁体のストッパー装置１６の一実施例で、弁体３の位置制御の基となる原点確認を行う。即ち弁体３を一旦ストッパー１９による停止位置まで移動させることにより弁体３の原点位置の設定を行う。
【００３５】
ストッパー装置１６は、弁体３の円周方向に設けられたストッパーピン１７及び一端がストッパーホルダー１８の底面と接触若しくは結合され、他端がストッパー１９と接触若しくは結合状態にある流路軸方向が動作方向となるバネ２０とストッパー爪２１を備えるストッパー１９を有するストッパーホルダー１８で構成される。
【００３６】
このストッパー爪２１のＢ部にストッパーピン１７があたって弁体３が停止する。ストッパー爪２１のＡ部にストッパーピン１７があたる時にはストッパー１９がバネ２０により流路軸方向に移動し、次のストッパー爪２１のＢ部で停止する。このようにして弁体３の位置制御を行うことができる。
【００３７】
また、この実施の形態では、弁体３と弁座４の少なくとも一部、たとえば弁体３と弁座４の表面を、非粘着性の樹脂で構成することも可能である。このためには、たとえば樹脂被覆で弁体３と弁座４の表面に樹脂を形成させる。この場合、被覆の形成方法は、非粘着性の樹脂が表面に付与されれば、特にその形成方法は規定されるものではないが、フッ素樹脂、たとえばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化））、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（４．６フッ化））、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン（３フッ化））、ＥＣＴＦＥ（エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体）、ＰＶｄＦ（ポリビニリデンフルオライド（２フッ化））、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）などの粒子が、無電解ニッケルメッキ皮膜中に共析させた皮膜なども、非粘着性の効果に加えて耐久性および摩擦係数が小さく背切ることから、電子制御弁の作動に対して優れており好ましい。
【００３８】
このように、この実施の形態では、弁体および弁座の表面を、非粘着性の樹脂で構成するので、これらの表面に汚れが付着しにくくなり、汚れを防止することができる。また、この実施の形態では、たとえばフッ素樹脂被覆を行うことで潤滑性も向上するので、ネジ部での弁体の駆動もスムーズになる効果が得られて好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかる電子制御弁の実施形態の一つを示す断面図である。
【図２】図１で示したステータコアを３分割とした場合の断面図である。
【図３】クリーニングディスクを備えた本発明にかかる電子制御弁の一例を示す断面図である。
【図４】クリーニングエッジを備えた本発明にかかる電子制御弁の他例を示す断面図である。
【図５】電子制御弁の弁座に溜まる汚れの形態を示した模式図である。
【図６】弁座のクリーニング方法を示す断面図（クリーニング時）である。
【図７】弁座のクリーニング方法を示す断面図（位置制御時）である。
【図８】ラジアルストッパー及び弁体に設けたストッパーピンの実施形態を示す模式図である。
【図９】従来例の膨張弁の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  励磁コイル
２  磁石
３  弁体
３ａ  弁体先端部
４  弁座
５  流体流入口
６  流体排出口
７  ネジ部
８  筐体
９ａ  バルブ本体（弁座付）
９ｂ  バルブ本体
１０  ステータコア
１０ａ  ブロック
１１  クリーニングディスク
１２  クリーニングエッジ
１３  リーク孔
１４  組立てネジ部
１５  スラッジやコンタミ粉などの汚れ
１６  ストッパー装置
１７  ストッパーピン
１８  ストッパーホルダー
１９  ストッパー
２０  バネ
２１  ストッパー爪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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