(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室とオリフィスを有する弁本体と、前記弁本体に取り付けられるキャンと、前記キャンの外側に配設されるステータ部材と、前記キャンの内側に配設されるロータ部材と、前記ロータ部材と一体で外周部にねじ部を有する筒状の弁ホルダと、前記弁ホルダの中空部に摺動自在に挿入され前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁本体に固着され内周部に前記弁ホルダのねじ部と螺合するねじ部を有するブッシュと、前記弁ホルダの内部の一端と前記弁体との間に配設され前記弁体を前記オリフィスに向けて付勢するコイルスプリングと、前記弁ホルダの軸線上に配置され、一端が前記弁ホルダの一端に圧入されるとともに前記弁ホルダ内部に突出し、他端が前記キャンと一体の軸受け部材に軸方向に摺動自在に遊嵌したシャフトと、を備え、前記ロータ部材が回転することにより前記弁ホルダが軸方向に移動すると共に前記弁体が前記オリフィスに接離し、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記コイルスプリングが前記弁体を前記オリフィスに所定の圧力で押圧するようにした電動弁であって、
前記シャフトの一端は前記弁体に向けて突出する側面から見て円弧状に形成され、前記シャフトの一端と前記コイルスプリングの一端との間に円盤状のワッシャを設け、前記ワッシャは前記シャフトの一端と回転自在に嵌合する凹部を有しており、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記弁体が静止すると共に、前記ワッシャと前記シャフトとの間に回転摺動が発生するようにした、
ことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記ワッシャは両面に前記凹部を有している請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
前記シャフトの一端の曲率半径と前記ワッシャの凹部の曲率半径とを異ならせて前記シャフトと前記ワッシャとの接触面積を小さくした請求項１又２記載の電動弁。
【請求項４】
前記ワッシャの表面に、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなるメッキ被覆層を形成してなる請求項１乃至３のいずれかに記載の電動弁。
【請求項５】
弁室とオリフィスを有する弁本体と、前記弁本体に取り付けられるキャンと、前記キャンの外側に配設されるステータ部材と、前記キャンの内側に配設されるロータ部材と、前記ロータ部材と一体で外周部にねじ部を有する筒状の弁ホルダと、前記弁ホルダの中空部に摺動自在に挿入され前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁本体に固着され内周部に前記弁ホルダのねじ部と螺合するねじ部を有するブッシュと、前記弁ホルダの軸線上に配置され、一端が前記弁ホルダの一端に軸方向に摺動自在に遊嵌すると共に前記弁ホルダ内部に突出し、他端が前記キャンと一体の軸受け部材に軸方向に摺動自在に遊嵌したシャフトと、前記弁ホルダ内部の一端と前記シャフトの一端との間に配設され、前記シャフトを介して前記弁体を前記オリフィスに向けて付勢するコイルスプリングと、を備え、前記ロータ部材が回転することにより前記弁ホルダが軸方向に移動すると共に前記弁体が前記オリフィスに接離し、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記コイルスプリングが前記弁体を前記オリフィスに所定の圧力で押圧するようにした電動弁であって、
前記シャフトの一端は前記弁体に向けて突出する側面から見て円弧状に形成されると共にその頂部が前記弁体の一端に接触しており、前記弁体は前記弁ホルダに対して径方向に揺動可能であり、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記弁体が静止すると共に、前記シャフトと前記弁体との間に回転摺動が発生するようにした、
ことを特徴とする電動弁。
【請求項６】
前記シャフトの表面にタフトライド法により窒化皮膜を形成してなる請求項１、２、３、５のいずれか一項に記載の電動弁。
【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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の電動弁にあっては、弁体はロータとともに回転しつつ、弁体の先端はオリフィスに接触する。この接触により電動弁は閉弁状態となるが、弁体はねじの軸力を受けてオリフィスに押し付けられることとなる。しかるに、針状の弁体をオリフィスに対し押圧すると弁体がオリフィスに密着して、開弁し難くなるという開弁不良の問題を生ずるおそれがある。
したがって、従来の電動弁では、ストッパ部を設け、閉弁と同時にストッパ部によりロータの回転を停止することが行なわれる。
しかしながら、ロータや弁体などの部品組付寸法のバラツキ等の存在により、ストッパ部の当接による回転停止と閉弁との同期を正確に管理することは困難である。この問題を解決すべく、弁ホルダに中空部を設け、コイルスプリングを介して摺動自在なる弁体とし、ねじの軸力により弁体がオリフィスに接触後さらに回転下降するロータとによりコイルスプリングを圧縮し、所定のバネ荷重を発生させ弁体をオリフィスに押し付ける構造がある。しかし、弁体のオリフィスへの接触後、さらにロータは閉弁方向にストッパ部に当接するまで回転するのである。この結果、弁体のオリフィスへの接触による繰り返し摩擦力が大きくなると、オリフィス面の摩耗が発生し、流量特性の変動等の問題を生じる恐れがあった。
本発明の目的は、かかる点に鑑み、オリフィスの摩耗を防止し、流量特性の変動を抑制できる電動弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動弁は、弁室とオリフィスを有する弁本体と、前記弁本体に取り付けられるキャンと、前記キャンの外側に配設されるステータ部材と、前記キャンの内側に配設されるロータ部材と、前記ロータ部材と一体で外周部にねじ部を有する筒状の弁ホルダと、前記弁ホルダの中空部に摺動自在に挿入され前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁本体に固着され内周部に前記弁ホルダのねじ部と螺合するねじ部を有するブッシュと、前記弁ホルダの内部の一端と前記弁体との間に配設され前記弁体を前記オリフィスに向けて付勢するコイルスプリングと、前記弁ホルダの軸線上に配置され、一端が前記弁ホルダの一端に圧入されるとともに前記弁ホルダ内部に突出し、他端が前記キャンと一体の軸受け部材に軸方向に摺動自在に遊嵌したシャフトと、を備え、前記ロータ部材が回転することにより前記弁ホルダが軸方向に移動すると共に前記弁体が前記オリフィスに接離し、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記コイルスプリングが前記弁体を前記オリフィスに所定の圧力で押圧するようにした電動弁であって、前記シャフトの一端は前記弁体に向けて突出する側面から見て円弧状に形成され、前記シャフトの一端と前記コイルスプリングの一端との間に円盤状のワッシャを設け、前記ワッシャは前記シャフトの一端と回転自在に嵌合する凹部を有しており、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記弁体が静止すると共に、前記ワッシャと前記シャフトとの間に回転摺動が発生するようにした、ことを特徴とする。さらに、本発明の電動弁は、前記ワッシャは両面に前記凹部を有している。さらに、本発明の電動弁は、前記シャフトの一端の曲率半径と前記ワッシャの凹部の曲率半径とを異ならせて前記シャフトと前記ワッシャとの接触面積を小さくしたものである。さらに、本発明の電動弁は、前記ワッシャの表面に、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなるメッキ被覆層を形成してなる。また、本発明の電動弁は、弁室とオリフィスを有する弁本体と、前記弁本体に取り付けられるキャンと、前記キャンの外側に配設されるステータ部材と、前記キャンの内側に配設されるロータ部材と、前記ロータ部材と一体で外周部にねじ部を有する筒状の弁ホルダと、前記弁ホルダの中空部に摺動自在に挿入され前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁本体に固着され内周部に前記弁ホルダのねじ部と螺合するねじ部を有するブッシュと、前記弁ホルダの軸線上に配置され、一端が前記弁ホルダの一端に軸方向に摺動自在に遊嵌すると共に前記弁ホルダ内部に突出し、他端が前記キャンと一体の軸受け部材に軸方向に摺動自在に遊嵌したシャフトと、前記弁ホルダ内部の一端と前記シャフトの一端との間に配設され、前記シャフトを介して前記弁体を前記オリフィスに向けて付勢するコイルスプリングと、を備え、前記ロータ部材が回転することにより前記弁ホルダが軸方向に移動すると共に前記弁体が前記オリフィスに接離し、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記コイルスプリングが前記弁体を前記オリフィスに所定の圧力で押圧するようにした電動弁であって、前記シャフトの一端は前記弁体に向けて突出する側面から見て円弧状に形成されると共にその頂部が前記弁体の一端に接触しており、前記弁体は前記弁ホルダに対して径方向に揺動可能であり、前記弁体が前記オリフィスに接した状態で前記弁体が静止すると共に、前記シャフトと前記弁体との間に回転摺動が発生するようにした、ことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の電動弁の全体構成を示す断面図及び図２はその要部を示す説明図である。
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モータモールド２０を有する。モータモールド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に巻かれるマグネットワイヤ２２とを備える。このマグネットワイヤ２２は、リード線２３を介してモータモールド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３６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。
【０００６】
このモータモールド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、モータモールド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を受け入れる凹部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。
【０００７】
弁本体４０の入口４３には、入口側のパイプ５０が連通され、オリフィスである出口４４には出口側のパイプ５２が連通される。
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は中空部７１を有する筒状のもので、下部には弁体８０が摺動自在に挿入される。弁ホルダ７０の中空部７１の底部には円盤状のワッシャ１００が装備される。このワッシャ１００を介して中空部７１に挿入されるコイルスプリング７２によって、弁体８０は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。
【０００８】
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１４により支持される。シャフト６４の外周面に設けられたコイルスプリング６６の下端部はスリーブ６０の上面により支持され、ロータが回転して、弁ホルダ７０とともに上昇して、ねじ部の螺合が外されたときに、弁ホルダ７０をブッシュ９０側に押圧するためのものである。
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。
【０００９】
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。したがって、弁室４２とキャン１０内部と弁ホルダの中空部は常に均圧されるので弁室４２内に流入する冷媒は、キャン１０の内部に充填され、ブッシュ９０の雌ねじ部９２と弁ホルダ７０の雄ねじ部７４の螺合部やコイルスプリング７２とワッシャ１００の間にも冷媒が流入する。
冷媒は洗浄作用も強く、したがって、摺動部の潤滑成分も除去されやすい。
【００１０】
ワッシャ１００とコイルスプリング７２の間には、弁体８０がオリフィス４４に着座して回転を停止したときに回転摺動が発生する。
弁体をオリフィスに所定の力で押し付けるために、弁体８０がオリフィス４４に接した後にもロータを所定の回転角度だけ回転させてコイルスプリング７２を圧縮してスプリング力を発生させる。
この作用のために、ワッシャ１００とコイルスプリング７２の間はスプリングによるスラストを受けつつ回転摺動することになる。
【００１１】
本発明は円盤状のワッシャ１００を挿入してあるので、ワッシャ１００がスラストベアリングの機能を発揮して円滑な回転摺動を達成することができる。ワッシャ１００は、例えばステンレススチールのような材料でつくられる。ワッシャ１００を円盤形状とすることで、組立時等に、例えば真空を利用するピンセットによって、ワッシャを弁ホルダの中空部の底部に正確に配設することができる。
【００１２】
さらに、本発明ではこのワッシャ１００の両面にニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有させた（ＮＩ＋ＰＴＦＥ）メッキを施すことによって、潤滑性を向上させ、スラストベアリングとしての機能を向上することができる。
また、ワッシャ１００は、弁ホルダ７０の中空部７１の底とスプリング７２との間に配設することにかえて、スプリング７２と弁体８０の間に配設してもよい。
【００１３】
メッキ手段は、一般の無電解ニッケルメッキと同様である。
このＮＩ＋ＰＴＦＥのメッキ被覆層は硬度が高く、滑り性に優れ、また、耐摩耗性も高い。したがって、弁ホルダとスプリングとの間に配設するワッシャに、このメッキ被覆層を形成することによって、洗浄性が高く、また潤滑性が低い冷媒体を制御する電動弁にあっても、弁ホルダと弁体は常に正常に機能し、所定の性能を発揮することができる。
【００１４】
なお、上述した実施例にあっては、ワッシャ１００を平板状の円盤で構成し、相手部材との間で接触するようにしたが、例えばワッシャの中央部に突起を設けて相手部材との間で点接触するようにしてもよい。
【００１５】
図３は本発明の他の実施の形態を示す電動弁の断面図、図４は要部の断面図であり、図１及び図２と同一符号は同一又は均等部分を示す。
本実施例にあっては、弁ホルダ７０の頂部はプラスチックスリーブ６０の上面より突出する構成を有する。弁ホルダ７０の中心部に圧入されるシャフト２００は、その上端部がキャン１０の頂部の裏面に配設される軸受部材１４により支持される。シャフト２００の外周部に配設されるコイルスプリング６６の下端部は、弁ホルダ７０の上面により支持される。
シャフト２００の下端部は、弁ホルダ７０の中空部７１内に突出する。このシャフト２００の下端部２０２は、先端に円弧を有して、ワッシャ２２０の上面に当接する。
【００１６】
ワッシャ２２０の下面は、弁体８０との間に配設されるコイルスプリング７２の上面に当接され、コイルスプリング７２は、弁体８０を常時外側に向けて押し出す方向に付勢する。弁ホルダ７０は弁本体４０に固着されるブッシュ９０に螺合され、プラスチックスリーブ６０と、その外側に形成されるボンド磁石６２とともに回動して、ねじ部の作用により軸方向に移動する。その他の構成も、前述した実施例と同様であるので、説明を省略する。
ワッシャ２２０の上面には凹部２２２を形成し、シャフト２００の下端部２０２に嵌合させる。尚、ワッシャは両面に同一の凹部を形成し、どちらの面でもシャフトに当接可能なようにして、組立性を向上してもよい。この構成により、弁体８０がオリフィス４４に当接して回転が制止され、コイルスプリング７２とともにワッシャ２２０が回転しても、シャフト２００の下端部２０２との間で回転摺動し、作動不良等が発生しない。又、ワッシャ２２０の上面に形成される凹部２２２の形状を曲面とし、その曲率半径を変えることによりワッシャ２２０の上面とシャフト２００の下端部は、面・線・点いずれの形態における当接も可能となる。
ワッシャ２２０の上面に潤滑性の高いメッキ層を、さらにシャフトの先端部表面に窒化皮膜を形成することによって、より円滑な回転摺動と、耐摩耗性を得ることができる。
【００１７】
図５は本発明の更に他の実施の形態を示す要部の断面図であり、他の構成は図１又は図３と同一である。
本装置にあっても、プラスチックスリーブ（図示せず）と一体に成形される弁ホルダ１７０を備え、弁ホルダ１７０は弁本体側に固着されるブッシュ（図示せず）にねじ部１７４を介して螺合され、プラスチックスリーブとともに回転子、上下動する。
弁ホルダ１７０の内部空間１７１には、シャフト３００の下端部がコイルスプリング１７２を介して挿入される。シャフト３００の上端部３０５は、キャンの頂部にとりつけられる軸受部材１４により支持される。この際に、シャフト３００の上端部３０５と軸受部材１４との間には、大きめのクリアランスが設けてあり、弁ホルダ１７０と一体に上下動するシャフト３００を拘束することはない。
【００１８】
シャフト３００の下端部３１０は、先端に円弧を有する頭部に形成され、コイルスプリング１７２の端部に当接される。下端部３１０の頂部３１２は円弧面によって、弁体８０の頂部に当接される。
弁ホルダ１７０の中空部１７１の開口部１７１には、カラー８２が圧入されて弁体８０の抜け止めを構成する。カラー８２と弁体８０の間には、適宜のクリアランスを設けて弁体８０の揺動を許す。この構成により、弁体８０がオリフィス４４に拘束されて作動不良となることを防止する。
【００１９】
本装置は以上のように先端に円弧を有するシャフトにより、直接に弁体を押圧する構成としたものであるので、弁体の揺動の自由度が増加し、弁体がオリフィスに対して拘束されることをより確実に防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のように、洗浄力が強く、また、潤滑性の低い冷媒に晒された状態で作動する必要がある空調装置の電動弁にあって、ステッピングモータのロータに一体に構成されて、ねじ作用によって回転運動とともに直線運動を行なう弁ホルダに中空部を設けて、この中空部に弁体を摺動自在に挿入する構成としてある。そして、弁ホルダの軸線上に配置されたシャフトの一端を弁ホルダの一端に圧入するとともに弁ホルダ内部に突出させ、シャフトの一端を弁体に向けて突出する側面から見て円弧状に形成してある。
【００２１】
そして、シャフトと弁体との間にコイルスプリングを挿入するとともに、コイルスプリングとシャフトの間にワッシャを介在させ、このワッシャにはシャフトの一端と回転自在に嵌合する凹部を設けてあるので、このワッシャがスラストベアリングとして機能し、弁体がオリフィスに拘束された後にもシャフトとワッシャの間は円滑に回転摺動することができる。したがって、オリフィスに接した弁体が静止状態を維持するのでオリフィスの摩耗を防止でき、流量特性の変動を抑制することができる。これにより、本発明によれば、電動弁の信頼性を向上できる。
【００２２】
そしてまた、シャフトの一端を弁体に向けて突出する側面から見て円弧状に形成するとともにその頂部を弁体に接触させるようにしてもシャフトと弁体との間に回転摺動が発生するためオリフィスに接触した弁体の静止状態を維持して磨耗を防ぐことができる。さらに、弁体を弁ホルダに対して径方向に揺動可能としたことで弁体とオリフィスの間の芯ずれに起因して、弁体がオリフィスに対して無理に挿入されて、拘束される不具合が解消される。さらに、このワッシャに潤滑性の高いメッキ層を形成するとともに、シャフトの表面に窒化皮膜を形成することによって、スラストベアリングとしての機能を、さらに向上させることができる。したがって、代替冷媒のように、潤滑性の低い冷媒等を取扱う空調装置の電動弁に効果を発揮するものである。
【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】図１の要部の拡大図。
【図３】本発明の他の実施例を示す説明図。
【図４】図３の要部の断面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す要部の断面図。
【符号の説明】
１  電動弁
１０  キャン
１２  蓋部材
１４  軸受部材
２０  モータモールド
２１  ステータヨーク
２４  ボビン
３０  ハウジング
４０  弁本体
４２  弁室
４４  オリフィス
６０  プラスチックスリーブ
６２  ボンド磁石
７０  弁ホルダ
７１  中空部
７２  コイルスプリング
７４  雄ねじ部
８０  弁体
９０  ブッシュ
９２  雌ねじ部
１００  ワッシャ
１７０  弁ホルダ
１７２  コイルスプリング
２００  シャフト
２２０  ワッシャ
３００  シャフト
【図１】
0003839908.tif 000002
【図２】
0003839908.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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