| 【発明の名称】 |
電動弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】青木 哲也
【氏名】根本 伸一
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| 【要約】 |
【課題】冷凍サイクル等に使用する電動弁に全閉機能を付加する。。
【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。表面にフッ素系樹脂のコーティングを施し、シート部材３００をフッ素系樹脂材料でつくることにより、弁を全閉状態にする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ステッピングモータと、ステッピングモータのロータの回転により弁体を弁本体に設けられるオリフィスを形成するシート部材に対して接続させる弁作動機構とを備え、上記弁体とシート部材の表面を弾性及び自己潤滑性を有する材料で構成して成ることを特徴とする電動弁。
【請求項２】 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先端にテーパー部を有する弁体と、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、弁体とシート部材の表面を弾性及び自己潤滑性を有する材料で構成して成ることを特徴とする電動弁。
【請求項３】 上記材料は、フッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
【請求項４】 ステッピングモータと、ステッピングモータのロータの回転により弁体を弁本体に設けられるオリフィスを形成するシート部材に対して接離させる弁作動機構とを備え、上記弁体は弁シート部材に当接してオリフィスを全閉する弾性部材を備えることを特徴とする電動弁。
【請求項５】 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先端にテーパー部を有する弁体と、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、弁体の先端にオリフィスを全閉する弾性部材を備えることを特徴とする電動弁。
【請求項６】 上記弾性部材は、ゴム、フッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂のいずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求項４又は５記載の電動弁。
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【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】従来のヒートポンプ式エアコン等を構成する冷凍サイクルは、図５に示すように、室内機Ａと室外機Ｂとに分離されており、室内機Ａには室内熱交換器１が装備されると共に、室外機Ｂには、圧縮機２、室外熱交換器３、四方切換弁４、電動弁５、二つのストレーナ６、６、及び、二つの手動開閉弁７、７等の構成要素が装備されており、前記各構成要素は、導管によって流体冷媒が移動されるように接続されている。
【０００３】前記室内機Ａと室外機Ｂとは、いずれも、工場等の製作現場で組立られて、設置場所に運ばれ、そこで、室内機Ａと室外機Ｂとを所定の場所に設置した後、導管８、８と手動開閉弁７、７とで、両者を接続して冷凍サイクルを完成させて、該サイクル内を冷媒が循環できるようにしている。
【０００４】図６は、前記室外機Ｂの前記各構成要素の内、電動弁５、二つのストレーナ６、及び、手動開閉弁７の構造と、それらの構成要素を複数の導管９、…を介して接続した状態を示したものである。電動弁５は、弁本体５ａと、該弁本体５ａの上部に配置された電動機５ｂとから構成され、前記電動機５ｂは、密閉ケース５ｃの外側にステータコイル５ｄと、前記密閉ケース５ｃ室内に配置されたロータ５ｅとで構成されている。前記電動弁５の弁本体５ａの側部には、導管９の一端がロー付け溶接等で接続されていると共に、該導管９の他端にはストレーナ６が同様にロー付けで溶接で接続されている。さらに、前記弁本体５ａの下部にも、導管９の一端がロー付け溶接接続され、該導管９の他端に別のストレーナ６がロー付け溶接で接続されている。
【０００５】また、前記手動開閉弁７は、概略横倒しＴ字状の弁本体７ａを備え、該弁本体７ａには、相互に直交する冷媒入出用の接続部７ｂ、７ｃが設けられていると共に、雄ネジ付きスプール形の弁要素７ｄが軸線回りに回動可能な状態で配されている。前記一方の接続部７ｂには、導管９の一端がロー付け等で接続固定され、該導管９の他端には、前記ストレーナ６が同様にロー溶接で接続固定されている。前記他方の接続部７ｃには、室内機Ａと室外機Ｂとを結ぶ冷媒循環通路となる導管８が、適宜の管継手７ｅによって接続固定されている。
【０００６】前記手動開閉弁７は、エアコン据え付け前（工場出荷時）には、前記弁要素７ｄがその先端円錐面部７ｄ1が弁座７ｆに着座して前記接続部７ｂを閉鎖遮断する閉成位置（最下降位置）となっている。一方エアコン据え付け時には、室内機Ａ側に位置する前記接続部７ｃと前記接続部７ｂとが、冷媒循環通路として連通するべく、前記弁要素７ｄが回動されて、前記閉成位置から上方に移動して、前記弁座７ｆから前記先端円錐面部７ｄ1が離れて開成位置（最上昇位置）に移動する。これによって冷媒の循環が可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したエアコンにあっては、電動弁５に加えて手動開閉弁７を具備する必要があった。この手動開閉弁７は、エアコンを工場から設置個所まで搬送したり、又はエアコンを移設する際にのみ使用され、エアコンの稼働時には、開閉する必要はない部材である。
【０００８】しかも、エアコンに装備される電動弁は、テーパー部を有する弁体を環状の弁シートに離接させて、冷媒の流量を制御する機能を有するが、弁を全閉状態として冷媒の流れを遮断するには、弁体のテーパー部を弁シートに対して押圧する必要がある。しかしながら、弁体のテーパー部を弁シートに押圧すると、弁体と弁シートが摩擦力で固着してしまい、全閉状態から弁体を弁シートから引き離して開弁状態とする際に、作動の不具合の生ずるおそれがあるという問題がある。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冷媒の流量制御を行なうと共に、全閉機能を有する電動弁を提供するものである。
【０００９】
【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、ステッピングモータのロータの回転により弁体を弁本体に設けられるオリフィスを形成するシート部材に対して接続させる弁作動機構とを備え、上記弁体とシート部材の表面を弾性及び自己潤滑性により低摩擦特性を有する材料で形成して成るものである。前記の如く構成された本発明の電動弁では、冷媒の流量制御を行なうと共に、弾性を利用して弁開度を全閉にする全閉機能を備えさせることが可能となり、冷媒を密閉できる。しかも、自己潤滑性により低摩擦特性を有するので、弁体の開弁作動をスムーズに行なわせることができる。
【００１０】本発明の電動弁の好ましい具体的態様は、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先端にテーパー部を有する弁体と、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、弁体とをシート部材の表面を弾性及び自己潤滑性を有する材料で形成して成るものである。そして、弾性及び自己潤滑性を有する材料は、フッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂である。
【００１１】さらに、本発明の電動弁は、ステッピングモータと、ステッピングモータのロータの回転により弁体を弁本体に設けられるオリフィスを形成するシート部材に対して接離させる弁作動機構とを備え、上記弁体は弁シート部材に当接してオリフィスを全閉する弾性部材を備えるものである。
【００１２】さらにまた本発明の電動弁の好ましい具体的態様は、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先端にテーパー部を有する弁体と、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、弁体の先端にオリフィスを全閉する弾性部材を備える。そして、弾性部材は、ゴム、フッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂のいずれかで構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の電動弁の一実施の形態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。
【００１４】キャン１１０の開口部は板状の蓋部材１３０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２２０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２５０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り、ガイドブッシュ２５０に一体に成形されている。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１５０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１１０の内部を連通する冷媒通路２０２を有する。弁本体２００のオリフィス２２０の入り口には弁シート部材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、弁作動機構により弁シート部材３００に接離することになる。
【００１９】弁シート部材３００は、例えばフッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂でつくられる。これらの樹脂は弾性と自己潤滑性による低摩擦特性を備えるので、弁体２３０が押圧されたときに、弾性により全閉状態を形成し易い。しかも低摩擦特性により、弁体２３０の開弁作動をスムーズに行なわせることができる。この弁シート部材３００は、全体をフッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂を用いてつくることができるが、必要に応じて例えば黄銅を用いた金属部材を用い、その表面に上記フッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂をコーティング、または焼付処理を施して構成してもよい。
【００２０】同様に弁体２３０は、例えば黄銅でつくられるが、その表面にフッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂をコーティング、または焼付処理して層２３０ａを施してある。弁体２３０は、先端部の細径部２３２と、テーパー部２３６を有する。テーパー部２３６は弁シート部材３００に対して離接して弁開度を調節する。このテーパー部２３６を弁シート部材３００に押圧して全閉状態を形成する。
【００２１】電動弁を全閉状態とするのは、エアコンの出荷時や移設時等に限り、エアコン稼働時には全閉状態を形成する必要はない。そこで、常時は最小流量から最大流量までを制御することとなる。弁体２３０の細径部２３２とテーパー部２３６との間に設けられるストレート部２３４は、弁体２３０が引き上げられると共に、弁シート部材３００の内周面との間で最小流量を確保する機能を有する。
【００２２】図２は、本発明の電動弁の他の実施の形態を示す断面図、図３及び図４はその要部の説明図である。なお、図２は図１と同様の断面図であって、電動弁のステータ部材を取り外した状態を示し、図１と共通する部分には同一符号を付すものとする。これらの図において、電動弁１００ａは、キャン１１０の内部にロータを構成するプラスチックスリーブ１６０とボンド磁石１７０を有する。プラスチックスリーブ１６０の中心上部に圧入されたシャフト２６０は、キャン１１０の頂部の内部に設けられた軸受部材１４０に支持される。
【００２３】プラスチックスリーブ１６０と一体に形成されたホルダ部材（図１の弁ホルダに相当する部材）１５０は、外周部にねじ部１５２を有し、弁本体２００に固着されたガイドブッシュ２５０の内ねじ部２５２に螺合する。キャン１１０は、蓋部材１３０に溶接され、蓋部材１３０は図１と同様に弁本体２００に固着される。この構成により、プラスチックスリーブ１６０とボンド磁石１７０からなるロータが回転すると、ホルダ部材１５０は螺合したねじのピッチに応じて上下方向に移動する。ホルダ部材１５０の下端部に圧入され、その頭部がシャフト２６０に当接しているピン１５４は、この上下運動に応じてニードル弁体４５０と弁部材４００からなる弁機構を開閉する。
【００２４】弁本体２００に固着される弁部材４００は円筒形状のもので、弁本体２００の先端部にかしめ加工により固着され、その下端部に弁シート４３０が形成される。弁部材４００内部には多角形、例えば六角柱状のガイド４１０が摺動自在に挿入され、スプリング部材４４０によって、ガイド４１０は常時ピン１５４に当接する方向に付勢される。ガイド４１０にはニードル弁体４５０が圧入され、ニードル弁体４５０の頭部はピン１５４の先端に当接し、ニードル弁体４５０の下部に形成されたテーパー部４５４が、弁シート４３０に対向して弁開度を調整する。
【００２５】ニードル弁体４５０のテーパー部４５４の先端部に形成される細径部４５２には、全閉用弁体であるパッキン部材４７０が挿入される。このパッキン部材４７０はフッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂の樹脂材料やゴム材料の弾性体で構成される。細径部４５２とパッキン部材４７０の外周部には、キャップ部材４６０が嵌装され、かしめ加工等によりニードル弁体４５０に固着される。
【００２６】図４は、弁ホルダ４００内を摺動するガイド４１０の平面形状を示す。六角柱状のガイド４１０と弁ホルダ４００の間には、流体の通路４２０が形成される。
【００２７】図２は、ガイド４１０がスプリング４４０に抗して押し下げられ、弁が全開となる状態を示している。流体は、ニードル弁体４５０と、弁シート４３０の間の流路と、ガイド４１０と、弁ホルダ４００の間の流路４２０を通って、一方のパイプ２１５と他方のパイプ２２５の間を流れる。
【００２８】ロータが閉弁方向に回転すると、ホルダ部材１５０とともにピン１５４は回転しつつ上昇する。ピン１５４の先端と、ガイド４１０の上端部の間には回転摺動が発生し、ガイド４１０にはピン１５４のつれ回りトルクが作用する。しかし、スプリング４４０とガイド４１０の間の摩擦トルクの方が大きくなるように設定されており、ガイド４１０はつれ回ることなく、軸方向に摺動する。
【００２９】図３は、弁が全閉した状態を示す。ガイド４１０はピン１５４が上昇するのに伴い、スプリング４４０による上方へ押し上げられる。ガイド４１０とともにニードル弁体４５０は、上昇して弁開度を小さくする。最終的にはパッキン部材４７０が弁シート４３０に密着し、全閉状態を形成する。パッキン部材４７０は、例えばフッ素系樹脂またはポリアミドイミド樹脂の樹脂材料さらにはゴム等の弾性を有する材料で構成されるので、弁流路は閉鎖される。
【００３０】ピン１５４が開弁方向に移動されると、ニードル弁体４５０のパッキン部材４７０が弁ホルダ４００の弁シート４３０から離れ、弁通路が形成される。
【００３１】
【発明の効果】本発明の電動弁は流量制御とともに弁開度を全閉にする機能を備えたものであるから、冷媒を密閉でき、冷媒を冷凍サイクル内に保持できる。この全閉機能を備えることにより、エアコンの搬送時等において、冷媒の流路を閉鎖し、冷媒の機外への漏洩等を防止することができる。したがって、手動による開閉弁を別個に設けることなく、装置全体の構造が簡素化される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００２１６６
【氏名又は名称】株式会社不二工機
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月８日（１９９８．１０．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５９１３
【弁理士】
【氏名又は名称】沼形 義彰 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８８５（Ｐ２０００−１２０８８５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２８６８３５ |
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