制御弁
【課題】従来より気密封止部の数が少ない制御弁の提供を第１の目的とし、電力を従来より効率良くロータ側界磁部の回転に変換することが可能な制御弁の提供を第２の目的とする。
【解決手段】本発明の制御弁１０によれば、大径筒部３１と小径筒部３２とが一体成形されているので、それら大径筒部３１と小径筒部３２に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。また、本発明の制御１０弁では、ロータシャフト１３を支持する部品間のロウ付けを廃止し、プロジェクション溶接で固定したので、ロウ付け時に比べて治具が高温にならず、厳密に芯出し可能な治具９０を使用することが可能になる。これにより、大径筒部３１とロータ側界磁部１２との間の勘合隙間を小さくすることができ、電力を従来より効率良くロータ側界磁部１２の回転に変換することができる。
【解決手段】本発明の制御弁１０によれば、大径筒部３１と小径筒部３２とが一体成形されているので、それら大径筒部３１と小径筒部３２に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。また、本発明の制御１０弁では、ロータシャフト１３を支持する部品間のロウ付けを廃止し、プロジェクション溶接で固定したので、ロウ付け時に比べて治具が高温にならず、厳密に芯出し可能な治具９０を使用することが可能になる。これにより、大径筒部３１とロータ側界磁部１２との間の勘合隙間を小さくすることができ、電力を従来より効率良くロータ側界磁部１２の回転に変換することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータシャフトの回転を、弁座に対する弁体の直動動作に変換して弁開度を変更可能な制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に示した従来の制御弁は、ロータシャフト４を収容するために、ロータケース２と弁座ベース３とを主要部として備えている。ロータケース２は、板金の成形品であって両端開放の円筒状をなし、その一端開口は、蓋体２Ｆを溶接して閉塞されている。一方、弁座ベース３は、金属ブロックの切削加工品であり、本体部３Ｈとインナー筒部３Ａとからなる。そして、インナー筒部３Ａをロータケース２内に収容した状態で、ロータケース２の先端部が本体部３Ｈにロウ付けされている。
【０００３】
インナー筒部３Ａ内にはナット３Ｎが圧入され、そのナット３Ｎにロータシャフト４の螺子部が螺合している。本体部３Ｈには、インナー筒部３Ａの内部空間の延長線上に、シャフト挿通孔３Ｂが貫通形成され、シャフト挿通孔３Ｂの中間部から側部流路３Ｃが側方に分岐している。そして、側部流路３Ｃ及びシャフト挿通孔３Ｂの開放端には、流路用パイプＲ１，Ｒ２がロウ付けされている。また、シャフト挿通孔３Ｂの開放端寄り位置には弁座３Ｚが形成され、ロータシャフト４の先端に備えた弁体７が弁座３Ｚに対向している。
【０００４】
ロータシャフト４には、ロータ側界磁部６が固定されてロータケース２内に収容されている。また、ロータケース２の外側にはステータ側界磁部８が固定され、そのステータ側界磁部８に備えた電磁コイル８Ａの励磁することでロータシャフト４が回転駆動されて、弁体７が弁座３Ｚに対して直動し、弁開度が変更される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２３３３６８号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した構造の制御弁では、流路用パイプＲ１，Ｒ２がロウ付けされると、制御弁の内部空間と流路用パイプＲ１，Ｒ２内の空間とが連通した状態になる。そして、従来の制御弁には、流体を漏らさないための気密封止部が、ロータケース２の一端開口と蓋体２Ｆとの溶接部と、流路用パイプＲ１，Ｒ２との２箇所のロウ付け部と、ロータケース２と弁座ベース３とのロウ付け部との合計４箇所にあった。これら気密封止部は、溶接やロウ付け作用のばらつきにより、気密不足が発生し得るので、気密性向上のために、気密封止部が少ない制御弁の開発が求められていた。
【０００６】
また、上記した従来の制御弁では、ロータケース２と弁座ベース３とがロウ付けによって固定されていたので、それらロータケース２と弁座ベース３との間で芯出しの精度を高くすることができないという問題もあった。具体的には、ロウ付け時にロウ材は７００〜８００℃で溶融し、ロータケース２及び弁座ベース３のみならず、それらを芯出しするための治具も高温になる。そして、厳密に芯出し可能な治具を用いると、ロータケース２及び弁座ベース３と治具との熱膨張の差によって治具が外れなくなったり、ロータケース２又は弁座ベース３が破損する事態が生じ得る。その結果、厳密に芯出し可能な治具を用いることができず、ロータケース２と弁座ベース３との間で芯出しの精度を高くすることができなかった。このため、ロータケース２とロータ側界磁部６との間の嵌合隙間を小さく設定すると、ロータ側界磁部６とロータケース２との間の芯がずれによる摺接異音が発生し、ＮＧ品が多発することになる。これに対し、従来の制御弁では、摺接異音の発生を防ぐために、ロータ側界磁部６とロータケース２との間の嵌合隙間を比較的大きく設置していた。そのために、ロータ側界磁部６とステータ側界磁部８との間の磁力が低下することなり、電力をロータ側界磁部６の回転に変換する際のエネルギー効率が悪くなっていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より気密封止部の数が少ない制御弁の提供を第１の目的とし、電力を従来より効率良くロータ側界磁部の回転に変換することが可能な制御弁の提供を第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る制御弁（１０）は、ロータシャフト（１３）に固定したロータ側界磁部（１２）をロータ収容部（３１）内に回転可能に収容すると共に、ロータシャフト（１３）の先端部に備えた弁体（２２）を、ロータ収容部（３１）の一端部から延設された弁体収容部（３２）に収容し、ロータシャフト（１３）の中間部をロータ収容部（３１）の一端部内側に固定されたナット（４４）に螺合して、ロータ収容部（３１）の外側で発生させた磁気によりロータ側界磁部（１２）を回転駆動することで弁体（２２）を直動させて、弁体収容部（３２）に備えた弁孔（４２Ａ）の開度を変更可能とした制御弁（１０）において、ロータ収容部（３１）としての大径筒部（３１）と弁体収容部（３２）としての小径筒部（３２）とを一体成形して備えた段付きスリーブ（３０）を設け、小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）寄り位置に弁孔（４２Ａ）を有した弁座（４２）を設けると共に、小径筒部（３２）のうち弁座（４２）より大径筒部（３１）寄り位置に側部開口（３２Ｂ）を設け、小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）と側部開口（３２Ｂ）とを、流路用パイプ（Ｐ１，Ｐ２）が気密状態に連結される気密封止部とし、大径筒部（３１）の先端開口を、蓋体（１８）で閉塞された気密封止部としたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明に係る制御弁（１０）は、ロータシャフト（１３）の回転を、弁座（４２）に対する弁体（２２Ｄ）の直動動作に変換して弁開度を変更可能な制御弁（１０）において、互いに径が異なる大径筒部（３１）と小径筒部（３２）とを同軸上に並んだ状態に一体形成して備えかつそれら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）との間が段差壁（３３）にて連絡された段付きスリーブ（３０）と、大径筒部（３１）より小径でかつ短い筒状をなし、一端から側方に張り出したフランジ壁（４０Ｂ）を有し、大径筒部（３１）の内側同軸上に配置されて段付きスリーブ（３０）の段差壁（３３）にフランジ壁（４０Ｂ）がプロジェクション溶接されたインナースリーブ（４０）と、インナースリーブ（４０）の内側に圧入されたナット（４４）と、小径筒部（３２）の側面に形成され、流路用パイプ（Ｐ１）が気密状態に連結される側部開口（３２Ｂ）と、小径筒部（３２）の先端に備えられ、流路用パイプ（Ｐ２）が気密状態に連結される先端開口（３２Ｘ）と、小径筒部（３２）のうち側部開口（３２Ｂ）と先端開口（３２Ｘ）との間に圧入され、弁孔（４２Ａ）が貫通成形された弁座（４２）と、大径筒部（３１）のうち小径筒部（３２）から離れた側の端部開口を閉塞して気密状態に溶接された蓋体（１８）と、一端側がインナースリーブ（４０）及び小径筒部（３２）の内側に収容され、他端側が大径筒部（３１）内でインナースリーブ（４０）の端部から突出したロータシャフト（１３）と、ロータシャフト（１３）に設けられて、ナット（４４）に螺合した雄螺子部（１４Ｃ）と、ロータシャフト（１３）の一端部に設けられ、雄螺子部（１４Ｃ）とナット（４４）との螺合深さの変化に伴って、弁座（４２）に対して直動する弁体（２２Ｄ）と、大径筒部（３１）内に回転可能に収容され、ロータシャフト（１３）のうちインナースリーブ（４０）の先端から突出した部分に固定されて、雄螺子部（１４Ｃ）と一体回転するロータ側界磁部（１２）と、大径筒部（３１）の外側に嵌合固定され、ロータ側界磁部（１２）を回転駆動する磁力を発生させるための電磁コイル（１１Ａ）を有したステータ側界磁部（１１）とを備えたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の制御弁（１０）において、弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数種類の弁座（４２）を備え、任意に弁座（４２）を選択して小径筒部（３２）に圧入可能としたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項４の発明に係る請求２又は３に記載の制御弁（１０）は、小径筒部（３２）の内側に圧入され、ロータシャフト（１３）を段付きスリーブ（３０）の中心に芯だしして回転可能かつ直動可能に軸支する軸受スリーブ（４３）を備えたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２乃至４の何れかに記載の制御弁（１０）において、弁座（４２）のうち側部開口（３２Ｂ）から離れた側の端部の外径を、側部開口（３２Ｂ）側の端部の外径より大きくして小径筒部（３２）内に圧入される圧入部（４２Ｃ）を形成し、弁座（４２）のうち側部開口（３２Ｂ）側の端部の外面と、小径筒部（３２）の内面との間に、溶けたロウ材を受容可能にする隙間（Ｃ１）を設けたところに特徴を有する。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の制御弁（１０）において、小径筒部（３２）のうち弁座（４２）が圧入される被圧入部（３２Ａ）より大径筒部（３１）側の内径を大きくして、弁座（４２）を遊嵌可能としたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１４】
［請求項１の発明］
請求項１の制御弁（１０）では、ロータ収容部（３１）としての大径筒部（３１）と、弁体収容部（３２）としての小径筒部（３２）とを一体成形して備えた段付きスリーブ（３０）を設けたことにより、それら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。具体的には、請求項１の制御弁（１０）では、小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）と側部開口（３２Ｂ）とを、流路用パイプ（Ｐ１，Ｐ２）が気密状態に連結される気密封止部とし、大径筒部（３１）の先端開口を、蓋体（１８）で閉塞された気密封止部としたので、制御弁（１０）全体で気密封止部は３箇所になり、４箇所に気密封止部を備えた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。これにより、気密性の向上が図られる。
【００１５】
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、ロータ側界磁部（１２）を収容した大径筒部（３１）と、弁座（４２）を備えた小径筒部（３２）とが一体成形されているので、それら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。これにより、気密性の向上が図られる。
【００１６】
［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数の種類の弁座（４２）を備え、任意に弁座（４２）を選択して小径筒部（３２）に圧入可能としたので、弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数の制御弁（１０）間で、弁座（４２）以外の部品の共通化を図ることができる。
【００１７】
［請求項４の発明］
請求項４の構成によれば、大径筒部（３１）と小径筒部（３２）とが一体成形されているので、それら大径筒部（３１）及び小径筒部（３２）の間においては組付誤差による芯ずれは生じない。また、小径筒部（３２）とインナースリーブ（４０）とに共通の治具（９０）を嵌合した状態でプロジェクション溶接することができる。ここで、プロジェクション溶接では、溶接対象部分が局所的に加熱されるので、ロウ付け時のように治具（９０）まで高温になることはない。これにより、厳密に芯出し可能な治具（９０）を用いることができ、インナースリーブ（４０）と大径筒部（３１）及び小径筒部（３２）との間における芯ずれを防ぐことができる。そして、小径筒部（３２）の内側に圧入された軸受スリーブ（４３）によって、ロータシャフト（１３）が段付きスリーブ（３０）の中心に芯だしされるので、ロータシャフト（１３）と一体回転するロータ側界磁部（１２）と大径筒部（３１）と間の芯ずれが抑えられる。これにより、大径筒部（３１）とロータ側界磁部（１２）との間の勘合隙間を従来より小さくすることができ、電力を従来より効率良くロータ側界磁部（１２）の回転に変換することができる。
【００１８】
［請求項５の発明］
請求項５の構成では、流路用パイプ（Ｐ１）を側部開口（３２Ｂ）の開口縁に固定するためのロウ材が、側部開口（３２Ｂ）から小径筒部（３２）内に流れ込んだ場合に、そのロウ材が弁座（４２）の外面と小径筒部（３２）の内面との間の隙間（Ｃ１）に流れ込み、弁孔（４２Ａ）がロウ材によって塞がれることを防ぐことができる。
【００１９】
［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、小径筒部（３２）のうち弁座（４２）が圧入される被圧入部（３２Ａ）より大径筒部（３１）側の内径を大きくして、弁座（４２）を遊嵌可能としたので、弁座（４２）を大径筒部（３１）側から小径筒部（３２）の被圧入部（３２Ａ）まで容易に挿入することができる。これにより、弁座（４２）、ナット（４４）、ロータシャフト（１３）を含む複数の部品を、全て段付きスリーブ（３０）の大径筒部（３１）側から挿入組み付けする場合の組み付け作業が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態の制御弁１０は、図１に全体が示されている。この制御弁１０は、重力方向に対してどのような姿勢で使用してもよいが、説明の便宜上、図１における上下方向を、以下、制御弁１０及びその各構成部品の上下方向とする。
【００２１】
制御弁１０は、本発明に係る段付きスリーブ３０の外側にステータ側界磁部１１を固定して備える一方、段付きスリーブ３０の内側にロータ側筒形界磁部を回転可能に収容して備えている。そして、ステータ側界磁部１１とロータ側界磁部１２とを主要部としてステッピングモータが構成されている。
【００２２】
ステータ側界磁部１１は円環状をなし、複数の電磁コイル１１Ａを周方向に並べて備えている。また、ステータ側界磁部１１の側面からはコネクタ部１１Ｂが突出している。
【００２３】
ロータ側界磁部１２は、上端有底の円筒形をなした永久磁石であって、例えば、周方向を複数当分した位置に磁極をそれぞれ備えている。ロータ側界磁部１２の上端壁１２Ａにおける中心にはロータシャフト１３が貫通している。ロータシャフト１３は、駆動シャフト１４とニードル２２とからなる。駆動シャフト１４は、軸方向の中間位置に鍔部１４Ａを備え、その鍔部１４Ａが上端壁１２Ａに中心部に固定されている。駆動シャフト１４のうち鍔部１４Ａより上側部分には、螺旋ガイド１６が固定されている。螺旋ガイド１６は、駆動シャフト１４の上端部に線材を螺旋状に巻回し、その線材の上端部を駆動シャフト１４の上端部に側方から貫通させた構造になっている。
【００２４】
螺旋ガイド１６にはストッパーリング１７が係合している。ストッパーリング１７は、螺旋ガイド１６のうち軸方向で隣り合った線材同士の隙間の一部に収まったリング状をなしかつ側方にストッパーアーム１７Ａを張り出して備えている。また、段付きスリーブ３０の上端開口を閉塞する後述の蓋体１８からは、駆動シャフト１４と平行にストッパーシャフト１９が垂下されている。そして、ストッパーアーム１７Ａがこのストッパーシャフト１９に当接した状態で、ロータ側界磁部１２が回転すると、ストッパーリング１７が螺旋ガイド１６に対して相対回転して上下動し、螺旋ガイド１６の上端部又は下端部まで移動したときに回動不能となる。これにより、ロータ側界磁部１２の回転量が規制される。
【００２５】
駆動シャフト１４のうち鍔部１４Ａより下側には、円柱状の摺動軸部１４Ｂと雄螺子部１４Ｃとが上下に並べて備えられている。また、駆動シャフト１４の中心部には、連結孔１４Ｄが穿孔されて、その連結孔１４Ｄが駆動シャフト１４の下端面に開放している。そして、図２に示すように、連結孔１４Ｄの奥部にはボール２０が収容され、そのボール２０に次いで圧縮コイルバネ２１が収容され、さらに、その下方にニードル２２の上端部が収容されている。
【００２６】
ニードル２２は、断面円形をなして上下方向に延び、その上端部には、フランジ形係止壁２２Ｆが形成されている。そして、フランジ形係止壁２２Ｆが連結孔１４Ｄに挿入された状態で連結孔１４Ｄの下端部に抜止リング２３が圧入され、ニードル２２の上端部が連結孔１４Ｄに抜け止めされている。なお、前記圧縮コイルバネ２１の下端部はフランジ形係止壁２２Ｆの上面に押し付けられ、圧縮コイルバネ２１の上端部は、ボール２０に押し付けられている。
【００２７】
ニードル２２の下端部は、本発明に係る弁体２２Ｄになっている。弁体２２Ｄには、下端側の先端から上方に向かって順番に、第１テーパー部２２Ａ、第２テーパー部２２Ｂ、第３テーパー部２２Ｃが備えられている。なお、第１テーパー部２２Ａは三角錐状をなし、各テーパー部における中心軸とテーパー面との角度は、第１テーパー部２２Ａが最も大きく、第３テーパー部２２Ｃが２番目に大きく、第２テーパー部２２Ｂが一番小さくなっている。
【００２８】
さて、段付きスリーブ３０は、板金の成形品であって、互いに径が異なる大径筒部３１と小径筒部３２とを上下に並べて備えている。これら大径筒部３１と小径筒部３２とは同軸上に配置され、それら大径筒部３１及び小径筒部３２の端部同士の間が円板状の段差壁３３にて連絡されている。
【００２９】
小径筒部３２の下端部は、小径筒部３２の全体に比べて若干小径の被圧入部３２Ａになっている。また、小径筒部３２の下端面は開放して、本発明に係る先端開口３２Ｘになっている。さらに、小径筒部３２における軸方向の中間位置には、側方に開放した側部開口３２Ｂが形成されている。
【００３０】
なお、板金から段付きスリーブ３０を成形するには、例えば円形平板状の板金（例えば、ステンレス）を金型で椀形にプレス成形し、その椀形の成形品を異なる複数種類の金型を用いて、徐々に段付きスリーブ３０の形状にプレス成形する。そして、最後に小径筒部３２の端部を打ち抜いて先端開口３２Ｘを成形すると共に、小径筒部３２の中間を側方から打ち抜いて側部開口３２Ｂを成形する。
【００３１】
段付きスリーブ３０における段差壁３３の内面には、インナースリーブ４０が固定されている。インナースリーブ４０は、板金の成形品であって全体が円筒状をなし、その一端から側方にフランジ壁４０Ｂが張り出している。また、インナースリーブ４０を段付きスリーブ３０に固定する際には、図３に示すように、段付きスリーブ３０の小径筒部３２に治具９０を嵌合してその治具９０を段差壁３３から上方に突出させた状態にする。そして、インナースリーブ４０をフランジ壁４０Ｂ側から大径筒部３１内に挿入し、インナースリーブ４０を前記治具９０の外側に嵌合することで、インナースリーブ４０を大径筒部３１の内側同軸上に芯だし、さらに、段差壁３３の下面に円環状のベースプレート４１を宛がった状態にして、フランジ壁４０Ｂと段差壁３３とベースプレート４１とをプロジェクション溶接（抵抗溶接）する。これにより、インナースリーブ４０が段付きスリーブ３０に芯だしされた状態で固定されている。図３において、符号９１，９２は、プロジェクション溶接用の電極であって、一方の電極９１は、大径筒部３１とインナースリーブ４０との間に遊嵌されてフランジ壁４０Ｂに突き当てられた円筒状をなし、他方の電極９２は、フランジ壁４０Ｂ、段差壁３３、ベースプレート４１を電極９１との間に挟むことが可能な円環状になっている。
【００３２】
上記したように段付きスリーブ３０にインナースリーブ４０を固定したものには、図２に示した弁座４２、軸受スリーブ４３及びナット４４が、順番に、大径筒部３１側からインナースリーブ４０又は小径筒部３２内に挿入組み付けされている。
【００３３】
弁座４２は、小径筒部３２の下端部の被圧入部３２Ａに圧入されている。弁座４２の中心には、弁孔４２Ａが貫通形成され、その弁孔４２Ａの上端側開口縁は、上方に向かってテーパー状に拡開している。また、弁座４２の下端部は、上端部に比べて外径が大きな圧入部４２Ｃになっている。そして、弁座４２は、大径筒部３１側からインナースリーブ４０、小径筒部３２へと挿入される。このとき、弁座４２は、小径筒部３２の被圧入部３２Ａに当接するまでは遊嵌状態になるのでスムーズに挿入することができる。そして、弁座４２が被圧入部３２Ａに圧入された状態で、弁座４２の下端部が、小径筒部３２における最下端より若干上方に位置すると共に、弁座４２の上端部が、側部開口３２Ｂの下端部と同一位置又は若干下方位置に配置されている。また、弁座４２のうち側部開口３２Ｂ側の端部の外面と、小径筒部３２の内面との間には、隙間Ｃ１が形成されたている。
【００３４】
軸受スリーブ４３は、小径筒部３２のうち側部開口３２Ｂより上方側に圧入されている。軸受スリーブ４３は、下端部が先細りになった筒形状をなしている。また、軸受スリーブ４３の上面は、段差壁３３の上面より若干下方に位置している。
【００３５】
ナット４４は、インナースリーブ４０の内側に圧入されている。ナット４４の上端部は、軸受部４４Ｂになっている。この点において、ナット４４は、本発明に係る「軸受スリーブ」にも相当する。また、ナット４４のうち軸受部４４Ｂより下側部分は、軸受部４４Ｂより内径が小さい雌螺子部４４Ａになっている。
【００３６】
上記したようにロータ側界磁部１２とロータシャフト１３とが一体になった部品は、段付きスリーブ３０に大径筒部３１側から挿入される。そして、ロータシャフト１３の雄螺子部１４Ｃがナット４４の雌螺子部４４Ａに螺合され、駆動シャフト１４の摺動軸部１４Ｂがナット４４の軸受部４４Ｂに回転可能かつ直動可能に軸支され、さらに、ロータシャフト１３を構成するニードル２２の中間部分が軸受スリーブ４３に回転可能かつ直動可能に軸支される。そして、ロータ側界磁部１２の外周面と、段付きスリーブ３０における大径筒部３１の内周面とが間に隙間Ｃ２が形成された状態に保持される。
【００３７】
ロータシャフト１３等が段付きスリーブ３０内に組み付けられたら、図１に示すように、段付きスリーブ３０の上面開口が蓋体１８によって密閉される。蓋体１８は、段付きスリーブ３０と同じ材料（例えば、ステンレス）で構成され、段付きスリーブ３０に対してプラズマ溶接され、これにより段付きスリーブ３０の上面開口が気密状態に封止される。そして、段付きスリーブ３０の外側にステータ側界磁部１１を嵌合してベースプレート４１をステータ側界磁部１１に固定し、制御弁１０が完成する。
【００３８】
制御弁１０は、例えば、エアコンの流路の途中に取り付けられる。具体的には、小径筒部３２の先端開口３２Ｘ内に流路用パイプＰ２が挿入された状態でロウ付けされて、先端開口３２Ｘが気密状態に封止される。また、側部開口３２Ｂの開口縁には、流路用パイプＰ１の先端がフランジ状に拡げた状態でロウ付けされて、側部開口３２Ｂが気密状態に封止される。ここで、流路用パイプＰ１をロウ付けする際に、そのロウ材が、側部開口３２Ｂから小径筒部３２内に流れ込んでも、そのロウ材は弁座４２の外面と小径筒部３２の内面との間の隙間Ｃ１に流れ込むので、弁孔４２Ａがロウ材によって塞がれることはない。また、制御弁１０のコネクタ部１１Ｂは、エアコンの制御回路に接続される。そして、制御回路から電力を受けて電磁コイル１１Ａが励磁され、ロータ側界磁部１２と共にロータシャフト１３が回転駆動されて、ニードル２２が直動する。これにより、弁孔４２Ａの開度が変更されて、流路用パイプＰ１と流路用パイプＰ２との間を流れる流体（冷媒）の流量が変更される。
【００３９】
さて、本実施形態の制御弁１０によれば、上述したようにロータ側界磁部１２を収容した大径筒部３１と、弁座４２を備えた小径筒部３２とが一体成形されているので、それら大径筒部３１と小径筒部３２に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。具体的には、本実施形態の制御弁１０では、小径筒部３２の先端開口３２Ｘと側部開口３２Ｂとを、流路用パイプＰ１，Ｐ２が気密状態に連結される気密封止部とし、大径筒部３１の先端開口を蓋体１８の溶接による気密封止部としたので、気密封止部は制御弁１０全体で３箇所になり、４箇所に気密封止部を備えた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。これにより、気密性の向上が図られる。
【００４０】
また、大径筒部３１と小径筒部３２とは、一体成形されているので、それら大径筒部３１及び小径筒部３２の間で組付誤差による芯ずれは生じない。さらに、上記したように、小径筒部３２とインナースリーブ４０とに共通した治具９０を嵌合した状態で、インナースリーブ４０が段付きスリーブ３０にプロジェクション溶接されている。ここで、プロジェクション溶接では、溶接対象部分が局所的に加熱されるので、ロウ付け時のように治具９０が高温になることはない。これにより、厳密に芯出し可能な治具９０を用いることができ、インナースリーブ４０と大径筒部３１及び小径筒部３２との間における芯ずれを防ぐことができる。そして、小径筒部３２の内側に固定された軸受スリーブ４３と、インナースリーブ４０の内側に固定されたナット４４の軸受部４４Ｂとによって、ロータシャフト１３が段付きスリーブ３０の中心に芯だしされているので、ロータシャフト１３と一体回転するロータ側界磁部１２と大径筒部３１と間の芯ずれが抑えられる。これにより、大径筒部３１の内周面とロータ側界磁部１２との間の隙間Ｃ２（図２参照）を小さくすることができ、電力を従来より効率良くロータ側界磁部１２の回転に変換することができる。
【００４１】
その上、本実施形態の制御弁１０によれば、弁孔４２Ａの形状が異なる複数の種類の弁座４２を用意しておき、任意に弁座４２を選択して小径筒部３２に圧入可能とすることで、弁孔４２Ａの形状が異なる複数の制御弁１０間で、弁座４２以外の部品の共通化を図ることができる。
【００４２】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御弁の側断面図
【図２】制御弁の一部を拡大した側断面図
【図３】段付きスリーブにインナースリーブを固定する際の側断面図
【図４】従来の制御弁の側断面図
【符号の説明】
【００４４】
１０ 制御弁
１１ ステータ側界磁部
１１Ａ 電磁コイル
１２ ロータ側界磁部
１３ ロータシャフト
１４Ｃ 雄螺子部
１７ ストッパーリング
１８ 蓋体
２２Ｄ 弁体
３０ 段付きスリーブ
３１ 大径筒部（ロータ収容部）
３２ 小径筒部（弁体収容部）
３２Ａ 被圧入部
３２Ｂ 側部開口
３２Ｘ 先端開口
３３ 段差壁
４０ インナースリーブ
４０Ｂ フランジ壁
４２ 弁座
４２Ａ 弁孔
４２Ｃ 圧入部
４３ 軸受スリーブ
４４ ナット
９０ 治具
Ｃ１ 隙間
Ｐ１，Ｐ２ 流路用パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータシャフトの回転を、弁座に対する弁体の直動動作に変換して弁開度を変更可能な制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に示した従来の制御弁は、ロータシャフト４を収容するために、ロータケース２と弁座ベース３とを主要部として備えている。ロータケース２は、板金の成形品であって両端開放の円筒状をなし、その一端開口は、蓋体２Ｆを溶接して閉塞されている。一方、弁座ベース３は、金属ブロックの切削加工品であり、本体部３Ｈとインナー筒部３Ａとからなる。そして、インナー筒部３Ａをロータケース２内に収容した状態で、ロータケース２の先端部が本体部３Ｈにロウ付けされている。
【０００３】
インナー筒部３Ａ内にはナット３Ｎが圧入され、そのナット３Ｎにロータシャフト４の螺子部が螺合している。本体部３Ｈには、インナー筒部３Ａの内部空間の延長線上に、シャフト挿通孔３Ｂが貫通形成され、シャフト挿通孔３Ｂの中間部から側部流路３Ｃが側方に分岐している。そして、側部流路３Ｃ及びシャフト挿通孔３Ｂの開放端には、流路用パイプＲ１，Ｒ２がロウ付けされている。また、シャフト挿通孔３Ｂの開放端寄り位置には弁座３Ｚが形成され、ロータシャフト４の先端に備えた弁体７が弁座３Ｚに対向している。
【０００４】
ロータシャフト４には、ロータ側界磁部６が固定されてロータケース２内に収容されている。また、ロータケース２の外側にはステータ側界磁部８が固定され、そのステータ側界磁部８に備えた電磁コイル８Ａの励磁することでロータシャフト４が回転駆動されて、弁体７が弁座３Ｚに対して直動し、弁開度が変更される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２３３３６８号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した構造の制御弁では、流路用パイプＲ１，Ｒ２がロウ付けされると、制御弁の内部空間と流路用パイプＲ１，Ｒ２内の空間とが連通した状態になる。そして、従来の制御弁には、流体を漏らさないための気密封止部が、ロータケース２の一端開口と蓋体２Ｆとの溶接部と、流路用パイプＲ１，Ｒ２との２箇所のロウ付け部と、ロータケース２と弁座ベース３とのロウ付け部との合計４箇所にあった。これら気密封止部は、溶接やロウ付け作用のばらつきにより、気密不足が発生し得るので、気密性向上のために、気密封止部が少ない制御弁の開発が求められていた。
【０００６】
また、上記した従来の制御弁では、ロータケース２と弁座ベース３とがロウ付けによって固定されていたので、それらロータケース２と弁座ベース３との間で芯出しの精度を高くすることができないという問題もあった。具体的には、ロウ付け時にロウ材は７００〜８００℃で溶融し、ロータケース２及び弁座ベース３のみならず、それらを芯出しするための治具も高温になる。そして、厳密に芯出し可能な治具を用いると、ロータケース２及び弁座ベース３と治具との熱膨張の差によって治具が外れなくなったり、ロータケース２又は弁座ベース３が破損する事態が生じ得る。その結果、厳密に芯出し可能な治具を用いることができず、ロータケース２と弁座ベース３との間で芯出しの精度を高くすることができなかった。このため、ロータケース２とロータ側界磁部６との間の嵌合隙間を小さく設定すると、ロータ側界磁部６とロータケース２との間の芯がずれによる摺接異音が発生し、ＮＧ品が多発することになる。これに対し、従来の制御弁では、摺接異音の発生を防ぐために、ロータ側界磁部６とロータケース２との間の嵌合隙間を比較的大きく設置していた。そのために、ロータ側界磁部６とステータ側界磁部８との間の磁力が低下することなり、電力をロータ側界磁部６の回転に変換する際のエネルギー効率が悪くなっていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より気密封止部の数が少ない制御弁の提供を第１の目的とし、電力を従来より効率良くロータ側界磁部の回転に変換することが可能な制御弁の提供を第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る制御弁（１０）は、ロータシャフト（１３）に固定したロータ側界磁部（１２）をロータ収容部（３１）内に回転可能に収容すると共に、ロータシャフト（１３）の先端部に備えた弁体（２２）を、ロータ収容部（３１）の一端部から延設された弁体収容部（３２）に収容し、ロータシャフト（１３）の中間部をロータ収容部（３１）の一端部内側に固定されたナット（４４）に螺合して、ロータ収容部（３１）の外側で発生させた磁気によりロータ側界磁部（１２）を回転駆動することで弁体（２２）を直動させて、弁体収容部（３２）に備えた弁孔（４２Ａ）の開度を変更可能とした制御弁（１０）において、ロータ収容部（３１）としての大径筒部（３１）と弁体収容部（３２）としての小径筒部（３２）とを一体成形して備えた段付きスリーブ（３０）を設け、小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）寄り位置に弁孔（４２Ａ）を有した弁座（４２）を設けると共に、小径筒部（３２）のうち弁座（４２）より大径筒部（３１）寄り位置に側部開口（３２Ｂ）を設け、小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）と側部開口（３２Ｂ）とを、流路用パイプ（Ｐ１，Ｐ２）が気密状態に連結される気密封止部とし、大径筒部（３１）の先端開口を、蓋体（１８）で閉塞された気密封止部としたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明に係る制御弁（１０）は、ロータシャフト（１３）の回転を、弁座（４２）に対する弁体（２２Ｄ）の直動動作に変換して弁開度を変更可能な制御弁（１０）において、互いに径が異なる大径筒部（３１）と小径筒部（３２）とを同軸上に並んだ状態に一体形成して備えかつそれら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）との間が段差壁（３３）にて連絡された段付きスリーブ（３０）と、大径筒部（３１）より小径でかつ短い筒状をなし、一端から側方に張り出したフランジ壁（４０Ｂ）を有し、大径筒部（３１）の内側同軸上に配置されて段付きスリーブ（３０）の段差壁（３３）にフランジ壁（４０Ｂ）がプロジェクション溶接されたインナースリーブ（４０）と、インナースリーブ（４０）の内側に圧入されたナット（４４）と、小径筒部（３２）の側面に形成され、流路用パイプ（Ｐ１）が気密状態に連結される側部開口（３２Ｂ）と、小径筒部（３２）の先端に備えられ、流路用パイプ（Ｐ２）が気密状態に連結される先端開口（３２Ｘ）と、小径筒部（３２）のうち側部開口（３２Ｂ）と先端開口（３２Ｘ）との間に圧入され、弁孔（４２Ａ）が貫通成形された弁座（４２）と、大径筒部（３１）のうち小径筒部（３２）から離れた側の端部開口を閉塞して気密状態に溶接された蓋体（１８）と、一端側がインナースリーブ（４０）及び小径筒部（３２）の内側に収容され、他端側が大径筒部（３１）内でインナースリーブ（４０）の端部から突出したロータシャフト（１３）と、ロータシャフト（１３）に設けられて、ナット（４４）に螺合した雄螺子部（１４Ｃ）と、ロータシャフト（１３）の一端部に設けられ、雄螺子部（１４Ｃ）とナット（４４）との螺合深さの変化に伴って、弁座（４２）に対して直動する弁体（２２Ｄ）と、大径筒部（３１）内に回転可能に収容され、ロータシャフト（１３）のうちインナースリーブ（４０）の先端から突出した部分に固定されて、雄螺子部（１４Ｃ）と一体回転するロータ側界磁部（１２）と、大径筒部（３１）の外側に嵌合固定され、ロータ側界磁部（１２）を回転駆動する磁力を発生させるための電磁コイル（１１Ａ）を有したステータ側界磁部（１１）とを備えたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の制御弁（１０）において、弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数種類の弁座（４２）を備え、任意に弁座（４２）を選択して小径筒部（３２）に圧入可能としたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項４の発明に係る請求２又は３に記載の制御弁（１０）は、小径筒部（３２）の内側に圧入され、ロータシャフト（１３）を段付きスリーブ（３０）の中心に芯だしして回転可能かつ直動可能に軸支する軸受スリーブ（４３）を備えたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２乃至４の何れかに記載の制御弁（１０）において、弁座（４２）のうち側部開口（３２Ｂ）から離れた側の端部の外径を、側部開口（３２Ｂ）側の端部の外径より大きくして小径筒部（３２）内に圧入される圧入部（４２Ｃ）を形成し、弁座（４２）のうち側部開口（３２Ｂ）側の端部の外面と、小径筒部（３２）の内面との間に、溶けたロウ材を受容可能にする隙間（Ｃ１）を設けたところに特徴を有する。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の制御弁（１０）において、小径筒部（３２）のうち弁座（４２）が圧入される被圧入部（３２Ａ）より大径筒部（３１）側の内径を大きくして、弁座（４２）を遊嵌可能としたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１４】
［請求項１の発明］
請求項１の制御弁（１０）では、ロータ収容部（３１）としての大径筒部（３１）と、弁体収容部（３２）としての小径筒部（３２）とを一体成形して備えた段付きスリーブ（３０）を設けたことにより、それら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。具体的には、請求項１の制御弁（１０）では、小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）と側部開口（３２Ｂ）とを、流路用パイプ（Ｐ１，Ｐ２）が気密状態に連結される気密封止部とし、大径筒部（３１）の先端開口を、蓋体（１８）で閉塞された気密封止部としたので、制御弁（１０）全体で気密封止部は３箇所になり、４箇所に気密封止部を備えた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。これにより、気密性の向上が図られる。
【００１５】
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、ロータ側界磁部（１２）を収容した大径筒部（３１）と、弁座（４２）を備えた小径筒部（３２）とが一体成形されているので、それら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。これにより、気密性の向上が図られる。
【００１６】
［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数の種類の弁座（４２）を備え、任意に弁座（４２）を選択して小径筒部（３２）に圧入可能としたので、弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数の制御弁（１０）間で、弁座（４２）以外の部品の共通化を図ることができる。
【００１７】
［請求項４の発明］
請求項４の構成によれば、大径筒部（３１）と小径筒部（３２）とが一体成形されているので、それら大径筒部（３１）及び小径筒部（３２）の間においては組付誤差による芯ずれは生じない。また、小径筒部（３２）とインナースリーブ（４０）とに共通の治具（９０）を嵌合した状態でプロジェクション溶接することができる。ここで、プロジェクション溶接では、溶接対象部分が局所的に加熱されるので、ロウ付け時のように治具（９０）まで高温になることはない。これにより、厳密に芯出し可能な治具（９０）を用いることができ、インナースリーブ（４０）と大径筒部（３１）及び小径筒部（３２）との間における芯ずれを防ぐことができる。そして、小径筒部（３２）の内側に圧入された軸受スリーブ（４３）によって、ロータシャフト（１３）が段付きスリーブ（３０）の中心に芯だしされるので、ロータシャフト（１３）と一体回転するロータ側界磁部（１２）と大径筒部（３１）と間の芯ずれが抑えられる。これにより、大径筒部（３１）とロータ側界磁部（１２）との間の勘合隙間を従来より小さくすることができ、電力を従来より効率良くロータ側界磁部（１２）の回転に変換することができる。
【００１８】
［請求項５の発明］
請求項５の構成では、流路用パイプ（Ｐ１）を側部開口（３２Ｂ）の開口縁に固定するためのロウ材が、側部開口（３２Ｂ）から小径筒部（３２）内に流れ込んだ場合に、そのロウ材が弁座（４２）の外面と小径筒部（３２）の内面との間の隙間（Ｃ１）に流れ込み、弁孔（４２Ａ）がロウ材によって塞がれることを防ぐことができる。
【００１９】
［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、小径筒部（３２）のうち弁座（４２）が圧入される被圧入部（３２Ａ）より大径筒部（３１）側の内径を大きくして、弁座（４２）を遊嵌可能としたので、弁座（４２）を大径筒部（３１）側から小径筒部（３２）の被圧入部（３２Ａ）まで容易に挿入することができる。これにより、弁座（４２）、ナット（４４）、ロータシャフト（１３）を含む複数の部品を、全て段付きスリーブ（３０）の大径筒部（３１）側から挿入組み付けする場合の組み付け作業が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態の制御弁１０は、図１に全体が示されている。この制御弁１０は、重力方向に対してどのような姿勢で使用してもよいが、説明の便宜上、図１における上下方向を、以下、制御弁１０及びその各構成部品の上下方向とする。
【００２１】
制御弁１０は、本発明に係る段付きスリーブ３０の外側にステータ側界磁部１１を固定して備える一方、段付きスリーブ３０の内側にロータ側筒形界磁部を回転可能に収容して備えている。そして、ステータ側界磁部１１とロータ側界磁部１２とを主要部としてステッピングモータが構成されている。
【００２２】
ステータ側界磁部１１は円環状をなし、複数の電磁コイル１１Ａを周方向に並べて備えている。また、ステータ側界磁部１１の側面からはコネクタ部１１Ｂが突出している。
【００２３】
ロータ側界磁部１２は、上端有底の円筒形をなした永久磁石であって、例えば、周方向を複数当分した位置に磁極をそれぞれ備えている。ロータ側界磁部１２の上端壁１２Ａにおける中心にはロータシャフト１３が貫通している。ロータシャフト１３は、駆動シャフト１４とニードル２２とからなる。駆動シャフト１４は、軸方向の中間位置に鍔部１４Ａを備え、その鍔部１４Ａが上端壁１２Ａに中心部に固定されている。駆動シャフト１４のうち鍔部１４Ａより上側部分には、螺旋ガイド１６が固定されている。螺旋ガイド１６は、駆動シャフト１４の上端部に線材を螺旋状に巻回し、その線材の上端部を駆動シャフト１４の上端部に側方から貫通させた構造になっている。
【００２４】
螺旋ガイド１６にはストッパーリング１７が係合している。ストッパーリング１７は、螺旋ガイド１６のうち軸方向で隣り合った線材同士の隙間の一部に収まったリング状をなしかつ側方にストッパーアーム１７Ａを張り出して備えている。また、段付きスリーブ３０の上端開口を閉塞する後述の蓋体１８からは、駆動シャフト１４と平行にストッパーシャフト１９が垂下されている。そして、ストッパーアーム１７Ａがこのストッパーシャフト１９に当接した状態で、ロータ側界磁部１２が回転すると、ストッパーリング１７が螺旋ガイド１６に対して相対回転して上下動し、螺旋ガイド１６の上端部又は下端部まで移動したときに回動不能となる。これにより、ロータ側界磁部１２の回転量が規制される。
【００２５】
駆動シャフト１４のうち鍔部１４Ａより下側には、円柱状の摺動軸部１４Ｂと雄螺子部１４Ｃとが上下に並べて備えられている。また、駆動シャフト１４の中心部には、連結孔１４Ｄが穿孔されて、その連結孔１４Ｄが駆動シャフト１４の下端面に開放している。そして、図２に示すように、連結孔１４Ｄの奥部にはボール２０が収容され、そのボール２０に次いで圧縮コイルバネ２１が収容され、さらに、その下方にニードル２２の上端部が収容されている。
【００２６】
ニードル２２は、断面円形をなして上下方向に延び、その上端部には、フランジ形係止壁２２Ｆが形成されている。そして、フランジ形係止壁２２Ｆが連結孔１４Ｄに挿入された状態で連結孔１４Ｄの下端部に抜止リング２３が圧入され、ニードル２２の上端部が連結孔１４Ｄに抜け止めされている。なお、前記圧縮コイルバネ２１の下端部はフランジ形係止壁２２Ｆの上面に押し付けられ、圧縮コイルバネ２１の上端部は、ボール２０に押し付けられている。
【００２７】
ニードル２２の下端部は、本発明に係る弁体２２Ｄになっている。弁体２２Ｄには、下端側の先端から上方に向かって順番に、第１テーパー部２２Ａ、第２テーパー部２２Ｂ、第３テーパー部２２Ｃが備えられている。なお、第１テーパー部２２Ａは三角錐状をなし、各テーパー部における中心軸とテーパー面との角度は、第１テーパー部２２Ａが最も大きく、第３テーパー部２２Ｃが２番目に大きく、第２テーパー部２２Ｂが一番小さくなっている。
【００２８】
さて、段付きスリーブ３０は、板金の成形品であって、互いに径が異なる大径筒部３１と小径筒部３２とを上下に並べて備えている。これら大径筒部３１と小径筒部３２とは同軸上に配置され、それら大径筒部３１及び小径筒部３２の端部同士の間が円板状の段差壁３３にて連絡されている。
【００２９】
小径筒部３２の下端部は、小径筒部３２の全体に比べて若干小径の被圧入部３２Ａになっている。また、小径筒部３２の下端面は開放して、本発明に係る先端開口３２Ｘになっている。さらに、小径筒部３２における軸方向の中間位置には、側方に開放した側部開口３２Ｂが形成されている。
【００３０】
なお、板金から段付きスリーブ３０を成形するには、例えば円形平板状の板金（例えば、ステンレス）を金型で椀形にプレス成形し、その椀形の成形品を異なる複数種類の金型を用いて、徐々に段付きスリーブ３０の形状にプレス成形する。そして、最後に小径筒部３２の端部を打ち抜いて先端開口３２Ｘを成形すると共に、小径筒部３２の中間を側方から打ち抜いて側部開口３２Ｂを成形する。
【００３１】
段付きスリーブ３０における段差壁３３の内面には、インナースリーブ４０が固定されている。インナースリーブ４０は、板金の成形品であって全体が円筒状をなし、その一端から側方にフランジ壁４０Ｂが張り出している。また、インナースリーブ４０を段付きスリーブ３０に固定する際には、図３に示すように、段付きスリーブ３０の小径筒部３２に治具９０を嵌合してその治具９０を段差壁３３から上方に突出させた状態にする。そして、インナースリーブ４０をフランジ壁４０Ｂ側から大径筒部３１内に挿入し、インナースリーブ４０を前記治具９０の外側に嵌合することで、インナースリーブ４０を大径筒部３１の内側同軸上に芯だし、さらに、段差壁３３の下面に円環状のベースプレート４１を宛がった状態にして、フランジ壁４０Ｂと段差壁３３とベースプレート４１とをプロジェクション溶接（抵抗溶接）する。これにより、インナースリーブ４０が段付きスリーブ３０に芯だしされた状態で固定されている。図３において、符号９１，９２は、プロジェクション溶接用の電極であって、一方の電極９１は、大径筒部３１とインナースリーブ４０との間に遊嵌されてフランジ壁４０Ｂに突き当てられた円筒状をなし、他方の電極９２は、フランジ壁４０Ｂ、段差壁３３、ベースプレート４１を電極９１との間に挟むことが可能な円環状になっている。
【００３２】
上記したように段付きスリーブ３０にインナースリーブ４０を固定したものには、図２に示した弁座４２、軸受スリーブ４３及びナット４４が、順番に、大径筒部３１側からインナースリーブ４０又は小径筒部３２内に挿入組み付けされている。
【００３３】
弁座４２は、小径筒部３２の下端部の被圧入部３２Ａに圧入されている。弁座４２の中心には、弁孔４２Ａが貫通形成され、その弁孔４２Ａの上端側開口縁は、上方に向かってテーパー状に拡開している。また、弁座４２の下端部は、上端部に比べて外径が大きな圧入部４２Ｃになっている。そして、弁座４２は、大径筒部３１側からインナースリーブ４０、小径筒部３２へと挿入される。このとき、弁座４２は、小径筒部３２の被圧入部３２Ａに当接するまでは遊嵌状態になるのでスムーズに挿入することができる。そして、弁座４２が被圧入部３２Ａに圧入された状態で、弁座４２の下端部が、小径筒部３２における最下端より若干上方に位置すると共に、弁座４２の上端部が、側部開口３２Ｂの下端部と同一位置又は若干下方位置に配置されている。また、弁座４２のうち側部開口３２Ｂ側の端部の外面と、小径筒部３２の内面との間には、隙間Ｃ１が形成されたている。
【００３４】
軸受スリーブ４３は、小径筒部３２のうち側部開口３２Ｂより上方側に圧入されている。軸受スリーブ４３は、下端部が先細りになった筒形状をなしている。また、軸受スリーブ４３の上面は、段差壁３３の上面より若干下方に位置している。
【００３５】
ナット４４は、インナースリーブ４０の内側に圧入されている。ナット４４の上端部は、軸受部４４Ｂになっている。この点において、ナット４４は、本発明に係る「軸受スリーブ」にも相当する。また、ナット４４のうち軸受部４４Ｂより下側部分は、軸受部４４Ｂより内径が小さい雌螺子部４４Ａになっている。
【００３６】
上記したようにロータ側界磁部１２とロータシャフト１３とが一体になった部品は、段付きスリーブ３０に大径筒部３１側から挿入される。そして、ロータシャフト１３の雄螺子部１４Ｃがナット４４の雌螺子部４４Ａに螺合され、駆動シャフト１４の摺動軸部１４Ｂがナット４４の軸受部４４Ｂに回転可能かつ直動可能に軸支され、さらに、ロータシャフト１３を構成するニードル２２の中間部分が軸受スリーブ４３に回転可能かつ直動可能に軸支される。そして、ロータ側界磁部１２の外周面と、段付きスリーブ３０における大径筒部３１の内周面とが間に隙間Ｃ２が形成された状態に保持される。
【００３７】
ロータシャフト１３等が段付きスリーブ３０内に組み付けられたら、図１に示すように、段付きスリーブ３０の上面開口が蓋体１８によって密閉される。蓋体１８は、段付きスリーブ３０と同じ材料（例えば、ステンレス）で構成され、段付きスリーブ３０に対してプラズマ溶接され、これにより段付きスリーブ３０の上面開口が気密状態に封止される。そして、段付きスリーブ３０の外側にステータ側界磁部１１を嵌合してベースプレート４１をステータ側界磁部１１に固定し、制御弁１０が完成する。
【００３８】
制御弁１０は、例えば、エアコンの流路の途中に取り付けられる。具体的には、小径筒部３２の先端開口３２Ｘ内に流路用パイプＰ２が挿入された状態でロウ付けされて、先端開口３２Ｘが気密状態に封止される。また、側部開口３２Ｂの開口縁には、流路用パイプＰ１の先端がフランジ状に拡げた状態でロウ付けされて、側部開口３２Ｂが気密状態に封止される。ここで、流路用パイプＰ１をロウ付けする際に、そのロウ材が、側部開口３２Ｂから小径筒部３２内に流れ込んでも、そのロウ材は弁座４２の外面と小径筒部３２の内面との間の隙間Ｃ１に流れ込むので、弁孔４２Ａがロウ材によって塞がれることはない。また、制御弁１０のコネクタ部１１Ｂは、エアコンの制御回路に接続される。そして、制御回路から電力を受けて電磁コイル１１Ａが励磁され、ロータ側界磁部１２と共にロータシャフト１３が回転駆動されて、ニードル２２が直動する。これにより、弁孔４２Ａの開度が変更されて、流路用パイプＰ１と流路用パイプＰ２との間を流れる流体（冷媒）の流量が変更される。
【００３９】
さて、本実施形態の制御弁１０によれば、上述したようにロータ側界磁部１２を収容した大径筒部３１と、弁座４２を備えた小径筒部３２とが一体成形されているので、それら大径筒部３１と小径筒部３２に相当する部品を別々に備えてロウ付けを行っていた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。具体的には、本実施形態の制御弁１０では、小径筒部３２の先端開口３２Ｘと側部開口３２Ｂとを、流路用パイプＰ１，Ｐ２が気密状態に連結される気密封止部とし、大径筒部３１の先端開口を蓋体１８の溶接による気密封止部としたので、気密封止部は制御弁１０全体で３箇所になり、４箇所に気密封止部を備えた従来の制御弁に比べて気密封止部の数を少なくすることができる。これにより、気密性の向上が図られる。
【００４０】
また、大径筒部３１と小径筒部３２とは、一体成形されているので、それら大径筒部３１及び小径筒部３２の間で組付誤差による芯ずれは生じない。さらに、上記したように、小径筒部３２とインナースリーブ４０とに共通した治具９０を嵌合した状態で、インナースリーブ４０が段付きスリーブ３０にプロジェクション溶接されている。ここで、プロジェクション溶接では、溶接対象部分が局所的に加熱されるので、ロウ付け時のように治具９０が高温になることはない。これにより、厳密に芯出し可能な治具９０を用いることができ、インナースリーブ４０と大径筒部３１及び小径筒部３２との間における芯ずれを防ぐことができる。そして、小径筒部３２の内側に固定された軸受スリーブ４３と、インナースリーブ４０の内側に固定されたナット４４の軸受部４４Ｂとによって、ロータシャフト１３が段付きスリーブ３０の中心に芯だしされているので、ロータシャフト１３と一体回転するロータ側界磁部１２と大径筒部３１と間の芯ずれが抑えられる。これにより、大径筒部３１の内周面とロータ側界磁部１２との間の隙間Ｃ２（図２参照）を小さくすることができ、電力を従来より効率良くロータ側界磁部１２の回転に変換することができる。
【００４１】
その上、本実施形態の制御弁１０によれば、弁孔４２Ａの形状が異なる複数の種類の弁座４２を用意しておき、任意に弁座４２を選択して小径筒部３２に圧入可能とすることで、弁孔４２Ａの形状が異なる複数の制御弁１０間で、弁座４２以外の部品の共通化を図ることができる。
【００４２】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御弁の側断面図
【図２】制御弁の一部を拡大した側断面図
【図３】段付きスリーブにインナースリーブを固定する際の側断面図
【図４】従来の制御弁の側断面図
【符号の説明】
【００４４】
１０ 制御弁
１１ ステータ側界磁部
１１Ａ 電磁コイル
１２ ロータ側界磁部
１３ ロータシャフト
１４Ｃ 雄螺子部
１７ ストッパーリング
１８ 蓋体
２２Ｄ 弁体
３０ 段付きスリーブ
３１ 大径筒部（ロータ収容部）
３２ 小径筒部（弁体収容部）
３２Ａ 被圧入部
３２Ｂ 側部開口
３２Ｘ 先端開口
３３ 段差壁
４０ インナースリーブ
４０Ｂ フランジ壁
４２ 弁座
４２Ａ 弁孔
４２Ｃ 圧入部
４３ 軸受スリーブ
４４ ナット
９０ 治具
Ｃ１ 隙間
Ｐ１，Ｐ２ 流路用パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータシャフト（１３）に固定したロータ側界磁部（１２）をロータ収容部（３１）内に回転可能に収容すると共に、前記ロータシャフト（１３）の先端部に備えた弁体（２２）を、前記ロータ収容部（３１）の一端部から延設された弁体収容部（３２）に収容し、
前記ロータシャフト（１３）の中間部を前記ロータ収容部（３１）の一端部内側に固定されたナット（４４）に螺合して、前記ロータ収容部（３１）の外側で発生させた磁気により前記ロータ側界磁部（１２）を回転駆動することで前記弁体（２２）を直動させて、前記弁体収容部（３２）に備えた弁孔（４２Ａ）の開度を変更可能とした制御弁（１０）において、
前記ロータ収容部（３１）としての大径筒部（３１）と前記弁体収容部（３２）としての小径筒部（３２）とを一体成形して備えた段付きスリーブ（３０）を設け、
前記小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）寄り位置に前記弁孔（４２Ａ）を有した弁座（４２）を設けると共に、前記小径筒部（３２）のうち前記弁座（４２）より前記大径筒部（３１）寄り位置に側部開口（３２Ｂ）を設け、
前記小径筒部（３２）の前記先端開口（３２Ｘ）と前記側部開口（３２Ｂ）とを、流路用パイプ（Ｐ１，Ｐ２）が気密状態に連結される気密封止部とし、
前記大径筒部（３１）の先端開口を、蓋体（１８）で閉塞された気密封止部としたことを特徴とする制御弁（１０）。
【請求項２】
ロータシャフト（１３）の回転を、弁座（４２）に対する弁体（２２Ｄ）の直動動作に変換して弁開度を変更可能な制御弁（１０）において、
互いに径が異なる大径筒部（３１）と小径筒部（３２）とを同軸上に並んだ状態に一体形成して備えかつそれら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）との間が段差壁（３３）にて連絡された段付きスリーブ（３０）と、
前記大径筒部（３１）より小径でかつ短い筒状をなし、一端から側方に張り出したフランジ壁（４０Ｂ）を有し、前記大径筒部（３１）の内側同軸上に配置されて前記段付きスリーブ（３０）の前記段差壁（３３）に前記フランジ壁（４０Ｂ）がプロジェクション溶接されたインナースリーブ（４０）と、
前記インナースリーブ（４０）の内側に圧入されたナット（４４）と、
前記小径筒部（３２）の側面に形成され、流路用パイプ（Ｐ１）が気密状態に連結される側部開口（３２Ｂ）と、
前記小径筒部（３２）の先端に備えられ、流路用パイプ（Ｐ２）が気密状態に連結される先端開口（３２Ｘ）と、
前記小径筒部（３２）のうち前記側部開口（３２Ｂ）と前記先端開口（３２Ｘ）との間に圧入され、前記弁孔（４２Ａ）が貫通成形された弁座（４２）と、
前記大径筒部（３１）のうち前記小径筒部（３２）から離れた側の端部開口を閉塞して気密状態に溶接された蓋体（１８）と、
一端側が前記インナースリーブ（４０）及び前記小径筒部（３２）の内側に収容され、他端側が前記大径筒部（３１）内で前記インナースリーブ（４０）の端部から突出した前記ロータシャフト（１３）と、
前記ロータシャフト（１３）に設けられて、前記ナット（４４）に螺合した雄螺子部（１４Ｃ）と、
前記ロータシャフト（１３）の一端部に設けられ、前記雄螺子部（１４Ｃ）と前記ナット（４４）との螺合深さの変化に伴って、前記弁座（４２）に対して直動する前記弁体（２２Ｄ）と、
前記大径筒部（３１）内に回転可能に収容され、前記ロータシャフト（１３）のうち前記インナースリーブ（４０）の先端から突出した部分に固定されて、前記雄螺子部（１４Ｃ）と一体回転するロータ側界磁部（１２）と、
前記大径筒部（３１）の外側に嵌合固定され、前記ロータ側界磁部（１２）を回転駆動する磁力を発生させるための電磁コイル（１１Ａ）を有したステータ側界磁部（１１）とを備えたことを特徴とする制御弁（１０）。
【請求項３】
前記弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数種類の前記弁座（４２）を備え、任意に前記弁座（４２）を選択して前記小径筒部（３２）に圧入可能としたことを特徴とする請求項２に記載の制御弁（１０）。
【請求項４】
前記小径筒部（３２）の内側に圧入され、前記ロータシャフト（１３）を前記段付きスリーブ（３０）の中心に芯だしして回転可能かつ直動可能に軸支する軸受スリーブ（４３）を備えたことを特徴とする請求２又は３に記載の制御弁（１０）。
【請求項５】
前記弁座（４２）のうち前記側部開口（３２Ｂ）から離れた側の端部の外径を、前記側部開口（３２Ｂ）側の端部の外径より大きくして前記小径筒部（３２）内に圧入される圧入部（４２Ｃ）を形成し、
前記弁座（４２）のうち前記側部開口（３２Ｂ）側の端部の外面と、前記小径筒部（３２）の内面との間に、溶けたロウ材を受容可能にする隙間（Ｃ１）を設けたことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の制御弁（１０）。
【請求項６】
前記小径筒部（３２）のうち前記弁座（４２）が圧入される被圧入部（３２Ａ）より前記大径筒部（３１）側の内径を大きくして、前記弁座（４２）を遊嵌可能としたことを特徴とする請求項５に記載の制御弁（１０）。
【請求項１】
ロータシャフト（１３）に固定したロータ側界磁部（１２）をロータ収容部（３１）内に回転可能に収容すると共に、前記ロータシャフト（１３）の先端部に備えた弁体（２２）を、前記ロータ収容部（３１）の一端部から延設された弁体収容部（３２）に収容し、
前記ロータシャフト（１３）の中間部を前記ロータ収容部（３１）の一端部内側に固定されたナット（４４）に螺合して、前記ロータ収容部（３１）の外側で発生させた磁気により前記ロータ側界磁部（１２）を回転駆動することで前記弁体（２２）を直動させて、前記弁体収容部（３２）に備えた弁孔（４２Ａ）の開度を変更可能とした制御弁（１０）において、
前記ロータ収容部（３１）としての大径筒部（３１）と前記弁体収容部（３２）としての小径筒部（３２）とを一体成形して備えた段付きスリーブ（３０）を設け、
前記小径筒部（３２）の先端開口（３２Ｘ）寄り位置に前記弁孔（４２Ａ）を有した弁座（４２）を設けると共に、前記小径筒部（３２）のうち前記弁座（４２）より前記大径筒部（３１）寄り位置に側部開口（３２Ｂ）を設け、
前記小径筒部（３２）の前記先端開口（３２Ｘ）と前記側部開口（３２Ｂ）とを、流路用パイプ（Ｐ１，Ｐ２）が気密状態に連結される気密封止部とし、
前記大径筒部（３１）の先端開口を、蓋体（１８）で閉塞された気密封止部としたことを特徴とする制御弁（１０）。
【請求項２】
ロータシャフト（１３）の回転を、弁座（４２）に対する弁体（２２Ｄ）の直動動作に変換して弁開度を変更可能な制御弁（１０）において、
互いに径が異なる大径筒部（３１）と小径筒部（３２）とを同軸上に並んだ状態に一体形成して備えかつそれら大径筒部（３１）と小径筒部（３２）との間が段差壁（３３）にて連絡された段付きスリーブ（３０）と、
前記大径筒部（３１）より小径でかつ短い筒状をなし、一端から側方に張り出したフランジ壁（４０Ｂ）を有し、前記大径筒部（３１）の内側同軸上に配置されて前記段付きスリーブ（３０）の前記段差壁（３３）に前記フランジ壁（４０Ｂ）がプロジェクション溶接されたインナースリーブ（４０）と、
前記インナースリーブ（４０）の内側に圧入されたナット（４４）と、
前記小径筒部（３２）の側面に形成され、流路用パイプ（Ｐ１）が気密状態に連結される側部開口（３２Ｂ）と、
前記小径筒部（３２）の先端に備えられ、流路用パイプ（Ｐ２）が気密状態に連結される先端開口（３２Ｘ）と、
前記小径筒部（３２）のうち前記側部開口（３２Ｂ）と前記先端開口（３２Ｘ）との間に圧入され、前記弁孔（４２Ａ）が貫通成形された弁座（４２）と、
前記大径筒部（３１）のうち前記小径筒部（３２）から離れた側の端部開口を閉塞して気密状態に溶接された蓋体（１８）と、
一端側が前記インナースリーブ（４０）及び前記小径筒部（３２）の内側に収容され、他端側が前記大径筒部（３１）内で前記インナースリーブ（４０）の端部から突出した前記ロータシャフト（１３）と、
前記ロータシャフト（１３）に設けられて、前記ナット（４４）に螺合した雄螺子部（１４Ｃ）と、
前記ロータシャフト（１３）の一端部に設けられ、前記雄螺子部（１４Ｃ）と前記ナット（４４）との螺合深さの変化に伴って、前記弁座（４２）に対して直動する前記弁体（２２Ｄ）と、
前記大径筒部（３１）内に回転可能に収容され、前記ロータシャフト（１３）のうち前記インナースリーブ（４０）の先端から突出した部分に固定されて、前記雄螺子部（１４Ｃ）と一体回転するロータ側界磁部（１２）と、
前記大径筒部（３１）の外側に嵌合固定され、前記ロータ側界磁部（１２）を回転駆動する磁力を発生させるための電磁コイル（１１Ａ）を有したステータ側界磁部（１１）とを備えたことを特徴とする制御弁（１０）。
【請求項３】
前記弁孔（４２Ａ）の形状が異なる複数種類の前記弁座（４２）を備え、任意に前記弁座（４２）を選択して前記小径筒部（３２）に圧入可能としたことを特徴とする請求項２に記載の制御弁（１０）。
【請求項４】
前記小径筒部（３２）の内側に圧入され、前記ロータシャフト（１３）を前記段付きスリーブ（３０）の中心に芯だしして回転可能かつ直動可能に軸支する軸受スリーブ（４３）を備えたことを特徴とする請求２又は３に記載の制御弁（１０）。
【請求項５】
前記弁座（４２）のうち前記側部開口（３２Ｂ）から離れた側の端部の外径を、前記側部開口（３２Ｂ）側の端部の外径より大きくして前記小径筒部（３２）内に圧入される圧入部（４２Ｃ）を形成し、
前記弁座（４２）のうち前記側部開口（３２Ｂ）側の端部の外面と、前記小径筒部（３２）の内面との間に、溶けたロウ材を受容可能にする隙間（Ｃ１）を設けたことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の制御弁（１０）。
【請求項６】
前記小径筒部（３２）のうち前記弁座（４２）が圧入される被圧入部（３２Ａ）より前記大径筒部（３１）側の内径を大きくして、前記弁座（４２）を遊嵌可能としたことを特徴とする請求項５に記載の制御弁（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２５１４３（Ｐ２０１０−２５１４３Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８３９１２（Ｐ２００８−１８３９１２）
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
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