(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のガイド部材により形成される弁体支持孔に、前記ガイド部材の軸線方向に移動可能に挿入され、前記ガイド部材に案内されて前記軸線方向に移動して弁ポートを開閉する弁体を有する制御弁において、
前記ガイド部材に対する前記軸線方向への移動を許した態様で前記弁体を前記ガイド部材の径方向に付勢し、前記弁体の外周面の部分を前記弁体支持孔の内周面の部分に押し付ける横揺れ防止機構が組み込まれており、
前記横揺れ防止機構は、前記ガイド部材により前記径方向に移動可能に保持されて前記弁体の外周面に当接する押圧子と、前記押圧子を前記弁体の外周面に向けて付勢するばねとにより構成されており、
前記押圧子は鋼球により構成されて前記ガイド部材に形成された貫通孔に挿入され、前記ばねは前記ガイド部材の外周面に掛装されて前記鋼球に前記ガイド部材の外方から当接する可撓性の弧状ばねであり、
前記弁体の外周面に形成されて前記軸線方向に延在するキー溝状の縦溝に前記鋼球が係合することで、前記キー溝の前記貫通孔に対する前記ガイド部材の周方向への相対移動が規制されていることを特徴とする制御弁。
【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等の制御弁に関し、特に、ガイド部材に案内されてこのガイド部材の軸線方向に移動する弁体を有する制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍・冷房機器で使用される電動式コントロールバルブ等の制御弁として、筒状のガイド部材により形成される弁体支持孔に、このガイド部材の軸線方向に移動可能に挿入され、ガイド部材に案内されてその軸線方向に移動して弁ポートを開閉する弁体を有する制御弁が知られており、この種の制御弁は、例えば、特開平１０−２４５０号公報に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような制御弁では、弁体がガイド部材の軸線方向に移動し得るように、弁体の外径よりも弁体支持孔の内径を少し大きくし、ガイド部材と弁体との間に所要のクリアランスを設ける必要があり、弁体はガイド部材に対してクリアランス分、横方向（径方向）に移動可能になっている。
【０００４】
このため、特に、微少弁開度状態では、弁体が高速の流体より力を受けて横方向に振動し、振動音を発生すると云う問題点がある。このため、振動音の発生防止のために、微少弁開度状態での振動を避ける制御プログラムにより流量制御を行わざるを得ず、流量制御精度に影響を及ぼすことになる。
【０００５】
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、弁ポートの開閉には無関係な弁体の横方向の動きを適切に規制し、振動音の発生しないように改良された制御弁を提供することを目的としている。
【０００６】
【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、請求項１に記載の発明による制御弁は、筒状のガイド部材により形成される弁体支持孔に、前記ガイド部材の軸線方向に移動可能に挿入され、前記ガイド部材に案内されて前記軸線方向に移動して弁ポートを開閉する弁体を有する制御弁において、前記ガイド部材に対する前記軸線方向への移動を許した態様で前記弁体を前記ガイド部材の径方向に付勢し、前記弁体の外周面の部分を前記弁体支持孔の内周面の部分に押し付ける横揺れ防止機構が組み込まれているものである。
【０００７】
そして、請求項１に記載の発明による制御弁は、前記横揺れ防止機構が、前記ガイド部材により前記径方向に移動可能に保持されて前記弁体の外周面に当接する押圧子と、前記押圧子を前記弁体の外周面に向けて付勢するばねとにより構成されているものである。
【０００８】
また、請求項１に記載の発明による制御弁は、前記押圧子が鋼球により構成されて前記ガイド部材に形成された貫通孔に挿入され、前記ばねが前記ガイド部材の外周面に掛装されて前記鋼球に前記ガイド部材の外方から当接する可撓性の弧状ばねであるものである。
さらに、請求項１に記載の発明による制御弁は、前記弁体の外周面に形成されて前記軸線方向に延在するキー溝状の縦溝に前記鋼球が係合することで、前記キー溝の前記貫通孔に対する前記ガイド部材の周方向への相対移動が規制されているものである。
【０００９】
請求項１に記載の発明による制御弁によれば、横揺れ防止機構によって弁体が径方向に付勢され、弁体の外周面の部分が弁体支持孔の内周面の部分に押し付けられる。
【００１０】
そして、請求項１に記載の発明による制御弁によれば、ばねにより押圧子を介して弁体がガイド部材の径方向に付勢され、この付勢力により弁体の外周面の部分が弁体支持孔の内周面の部分に押し付けられる。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明による制御弁によれば、弧状ばねにより鋼球を介して弁体がガイド部材の径方向に付勢され、この付勢力により弁体の外周面の部分が弁体支持孔の内周面の部分に押し付けられ、ガイド部材の軸線方向への弁体の移動に際して鋼球は、ガイド部材の貫通孔内にて転動する。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１〜図３はこの発明による制御弁を電動式コントロールバルブに適用した一つの実施の形態を示している。
【００１４】
電動式コントロールバルブは弁ハウジング１を有しており、弁ハウジング１はに、入口ポート３、弁室５、弁座部７、弁ポート９、出口ポート１１が形成されている。
【００１５】
弁ハウジング１には円筒状のガイド部材１３が固定されており、ガイド部材１３は貫通孔である弁体支持孔１５を画定している。換言すれば、弁体支持孔１５はガイド部材１３より形成されて図にて上下に貫通延在しており、この弁体支持孔１５に弁体１７の円筒ステム部１９が軸線方向（上下方向）に移動可能に嵌合している。
【００１６】
弁体１７が軸線方向移動し得るよう、従来のもの同様に、円筒ステム部１９の外径より弁体支持孔１５の内径は少し大きく設定されており、ガイド部材１３と円筒ステム部１９との間に所要のクリアランスが設けられている。
【００１７】
弁体１７は、ガイド部材１３に案内されて軸線方向移動し、弁体支持孔１５の先端側に設けられた円錐弁部２０にて弁座部７に選択的に着座し、弁ポート９を開閉する。
【００１８】
弁ハウジング１にはマウント部材２１によってステッピングモータ２３が取り付けられている。ステッピングモータ２３は、マウント部材２１に固定されたキャップ状のカバー２５と、カバー２５の外側に固定されたステータコイル２７と、カバー２５内に上下動且つ回転可能に設けられたロータ２９とを有している。ロータ２９は、円筒状の永久磁石３１とロータ本体３３との組立体により構成され、ステータコイル２７との電磁作用により回転する。
【００１９】
ロータ本体３３には連結ロッド３５の上端部が、回転可能で軸方向動不能に連結されており、この連結ロッド３５の下端部は、弁体１７の円筒ステム部１９に連結されている。なお、この連結構造のより詳細な構成については、必要に応じて特開平１０−２４５０号公報を参照されたい。
【００２０】
また、カイド部材１３の上部にはスリーブ状の雌ねじ部材３９が固定されており、この雌ねじ部材３９には筒状の雄ねじ部材３７の下端部が螺着されていて、この雄ねじ部材３７の内部を連結ロッド３５が挿通されている。また、雄ねじ部材３７の上部には、ロータ２９に固着された雌ねじ部材２９Ａが螺着されており、これにより、ロータ２９が回転すると雌ねじ部材２９Ａが雄ねじ部材３７に対して螺動して、ロータ２９が連結ロッド３５と共に上下動し、この連結ロッド３５の上下動により弁体１７が上下動（軸線方向移動）するように構成されている。
【００２１】
ロータ２９の上部にはピン４１が固定され、カバー２５内には固定ロッド４３が天井部より垂下された態様で固定されている。固定ロッド４３の外周には螺旋ガイド部材４５が取り付けられており、螺旋ガイド部材４５には可動ストッパ片４７が係合している。
【００２２】
可動ストッパ片４７は、ロータ２９の回転によりピン４１によって蹴られ、螺旋ガイド部材４５に案内されて螺旋移動し、上端側のストッパ部４８に当接することによって弁体１７の上限位置、すなわち全開位置を規定する。なお、このストッパ構造のより詳細な構成についても、必要に応じて特開平１０−２４５０号公報を参照されたい。
【００２３】
弁体１７の横揺れ防止機構として、ガイド部材１３に形成された貫通孔４９に押圧子である鋼球５１が移動可能に挿入され、貫通孔４９を含んでガイド部材１３の外周に形成された周溝５３にＣリングばね５５が係合装着されている。
【００２４】
Ｃリングばね５５は、ガイド部材１３を取り囲んで鋼球５１の背面側と当接し、鋼球５１を径方向内側、すなわち弁体１７の外周面に向けて付勢している。鋼球５１は、Ｃリングばね５５のばね力によって図にて右方へ付勢され、弁体１７の外周面に形成されたキー溝状の縦溝５７に係合している。
【００２５】
これにより、弁体１７、特に円筒ステム部１９の外周面の部分（図中右側外周面部分）が、弁体支持孔１５の内周面の部分（図中右側内周面部分）に押し付けられている。
【００２６】
上述のように、弁体１７の外周面部分が弁体支持孔１５の内周面の部分に押し付けられることにより、弁体１７はガイド部材１３の径方向へのプリロードを与えられた状態になる。このことにより、ガイド部材１３の径方向における弁体１７の動きが適切に規制され、微少弁開度状態で、弁体１７が、高速の非定常流により力を受けても、ガイド部材１３の径方向に振動することがなく、振動音を発生することが回避される。
これにより、微少弁開度状態での制御が可能になり、弁開制御精度が向上する。
【００２７】
弁体１７の上下動に際しては、縦溝５７に係合した状態で鋼球５１が転動するから、横揺れ防止機構による弁開閉の摺動抵抗の増加が小さい値に抑えられ、弁開閉用のステッピングモータ２３の出力を大きくしなくて済む。
【００２８】
尚、本実施形態では、鋼球５１を弁体１７の外周面に向けて付勢するのが、ガイド部材１３の外周に形成された周溝５３に係合装着されたＣリングばね５５であるものとしたが、ガイド部材１３の外方から鋼球５１に当付られたばね板やコイルスプリング等によって鋼球５１を弁体１７の外周面に向けて付勢するようにしてもよい。
【００３０】
また、本発明は、本実施形態で示した電動式コントロールバルブだけに限らず、ガイド部材に案内されてこのガイド部材の軸線方向に移動する弁体を有する制御弁に広く適用可能であることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１に記載の発明による制御弁によれば、筒状のガイド部材により形成される弁体支持孔に、前記ガイド部材の軸線方向に移動可能に挿入され、前記ガイド部材に案内されて前記軸線方向に移動して弁ポートを開閉する弁体を有する制御弁において、前記ガイド部材に対する前記軸線方向への移動を許した態様で前記弁体を前記ガイド部材の径方向に付勢し、前記弁体の外周面の部分を前記弁体支持孔の内周面の部分に押し付ける横揺れ防止機構が組み込まれているものとした。
【００３２】
このため、弁体が径方向に付勢され、弁体の外周面の部分が弁体支持孔の内周面の部分に押し付けられ、弁体はガイド部材のへのプリロードを与えられた状態になって、ガイド部材の径方向への弁体の動きが適切に規制され、微少弁開度状態で弁体が高速の非定常流より力を受けても、弁体がガイド部材の径方向に振動することがなくなり、振動音を発生することが回避される。
【００３３】
そして、請求項１に記載の発明による制御弁によれば、前記横揺れ防止機構が、前記ガイド部材により前記径方向に移動可能に保持されて前記弁体の外周面に当接する押圧子と、前記押圧子を前記弁体の外周面に向けて付勢するばねとにより構成されているものとした。
【００３４】
このため、ばねにより押圧子を介して弁体がガイド部材の径方向に付勢され、この付勢力により弁体の外周面の部分が弁体支持孔の内周面の部分に押し付けられ、弁体はラジアル方向のプリロードを与えられた状態になって、ガイド部材の径方向への弁体の動きが適切に規制され、微少弁開度状態で弁体が高速の非定常流より力を受けても、弁体がガイド部材の径方向に振動することがなくなり、振動音を発生することが回避される。
【００３５】
また、請求項１に記載の発明による制御弁によれば、前記押圧子が鋼球により構成されて前記ガイド部材に形成された貫通孔に挿入され、前記ばねが前記ガイド部材の外周面に掛装されて前記鋼球に前記ガイド部材の外方から当接する可撓性の弧状ばねであるものとした。
【００３６】
このため、弧状ばねにより鋼球を介して弁体がガイド部材の径方向に付勢され、この付勢力により弁体の外周面の部分が弁体支持孔の内周面の部分に押し付けられ、弁体はラジアル方向のプリロードを与えられた状態になって、ガイド部材の径方向への弁体の動きが適切に規制され、微少弁開度状態で弁体が高速の流体より力を受けても、弁体がガイド部材の径方向に振動することがなくなり、振動音を発生することが回避される。
【００３７】
また、ガイド部材の軸線方向への弁体の移動に際して鋼球は、ガイド部材の貫通孔内にて転動するから、横揺れ防止機構による弁開閉の摺動抵抗の増加が小さい値に抑えられ、弁開閉用の駆動源の出力を大きくしなくて済むようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による制御弁を電動式コントロールバルブに適用した一つの実施の形態を示す全体断面図である。
【図２】この発明による制御弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１  弁ハウジング
３  入口ポート
５  弁室
７  弁座部
９  弁ポート
１１  出口ポート
１３  ガイド部材
１５  弁体支持孔
１７  弁体
１９  円筒ステム部
２０  円錐弁部
２１  マウント部材
２３  ステッピングモータ
２５  カバー
２７  ステータコイル
２９  ロータ
３１  永久磁石
３３  ロータ本体
３５  連結ロッド
３７  雄ねじ部
３９  雌ねじ部材
４１  ピン
４３  固定ロッド
４５  螺旋ガイド部材
４７  可動ストッパ片
４９  貫通孔
５１  鋼球
５３  周溝
５５  Ｃリングばね
５７  縦溝
【図１】
0003825569.tif 000002
【図２】
0003825569.tif 000003
【図３】
0003825569.tif 000004