電動弁
【課題】閉弁状態において弁体とオリフィスの間にブリードポートが形成される電動弁において、小型化、低コスト化を図る。
【解決手段】弁室１１１、弁室に連通するオリフィス１２及びオリフィスに対向して設けられ弁室に連通する挿通孔１８１を有する弁本体１１０と、挿通孔を貫通するとともにオリフィスに入り込む弁体１７を有する弁軸１１６と、弁本体に取り付けられ弁軸を駆動する駆動機構１３を収容するキャン３０と、キャンの内部と弁室とを連通させる均圧通路１８５とを備え、弁軸の外周に形成された係止部１７２が弁本体に形成されたストッパ部７０に当接した状態で弁軸の先端とオリフィスとの間に微少流量の冷媒を流通させるブリードポート７２が形成されるようにした電動弁であって、係止部とストッパ部とを弁軸の周方向の一部において当接させ、弁軸の外周面と挿通孔の内周面との間に均圧通路を形成したことを特徴とする。
【解決手段】弁室１１１、弁室に連通するオリフィス１２及びオリフィスに対向して設けられ弁室に連通する挿通孔１８１を有する弁本体１１０と、挿通孔を貫通するとともにオリフィスに入り込む弁体１７を有する弁軸１１６と、弁本体に取り付けられ弁軸を駆動する駆動機構１３を収容するキャン３０と、キャンの内部と弁室とを連通させる均圧通路１８５とを備え、弁軸の外周に形成された係止部１７２が弁本体に形成されたストッパ部７０に当接した状態で弁軸の先端とオリフィスとの間に微少流量の冷媒を流通させるブリードポート７２が形成されるようにした電動弁であって、係止部とストッパ部とを弁軸の周方向の一部において当接させ、弁軸の外周面と挿通孔の内周面との間に均圧通路を形成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動弁に関し、例えば除湿を行う空調機等において冷媒の流量制御を行なうために用いられる電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調機において冷媒の流量制御のために、モ−タによりオリフィスの開度を制御する電動弁が使用されている。
【０００３】
電動弁を用いた空調機では、特に除湿運転を深夜に行う場合、電動弁のオンオフを繰り返す作動音が出るのは、ユーザには好まれないので、閉弁状態でオリフィスを全閉にすることなく、微小流量の冷媒がオリフィスを流通する状態で運転することが望まれる。
【０００４】
特許文献１には、閉弁状態で弁体とオリフィスの間の隙間によってブリードポートが形成され、弁体がオリフィスに接触しないため、ブリードポートが摩耗しにくい耐久性の高い電動弁が示されている。以下特許文献１に記載の発明について説明する。
【０００５】
図５は特許文献１の電動弁の全体を示す縦断面図であり、図６は図５に示す電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【０００６】
図５において、全体を符号１で示す電動弁は、弁本体１０を有し、その内部には弁室１１と弁室１１に連通するオリフィス１２とが形成されている。また、弁本体１０には、配管２０，２２が接続されている。配管２０は、弁本体１０の弁室１１の一側方に接続され、冷媒としての二酸化炭素（ガス）等を弁室１１に導入するための冷媒導入管であり、弁室１１の下方に接続されている配管２２は、冷媒導出管である。弁本体１０の上部には、弁を開閉駆動する駆動機構１３が付設されている。
【０００７】
駆動機構１３においては、円筒形状の圧力容器であるキャン３０が、その下端部３１において、弁本体１０の上部に固着されているステンレス製の鍔状の受け部材２３に形成された段差郡２３ａに突き合わせ溶接により密封接合されることで、弁本体１０の上部に取り付けられている。キャン３０は、ステンレス等の非磁性の金属板を素材として、深絞り加工等により半球状の天底３２を有する有底円筒状に形成されており、内部は気密状態に保たれている。キャン３０の外側には、ステッピングモータ４０のステータユニット４１が装備されており、キャン３０の内側には、所定の間隙αをあけて、ステッピングモータ４０のロータユニット４２が回転自在に配設されている。
【０００８】
ロータユニット４２は、磁性材料が樹脂に混入されて成形されたプラスチックマグネットから成るロータ４３と、ロータ４３に対してリング部材４４を介して連結された下方開口の筒状形状を有するねじ送り部材４５とを備えている。ロータ３０の材料の例として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の希土類プラスチックマグネットが挙げられる。ねじ送り部材４５は、後述する弁軸１６を保持する弁軸ホルダとしての機能も有する。リング部材４４は、本実施形態ではロータ４３の成形時にインサートされた黄銅製の金属リングで構成されている。リング部材４４にねじ送り部材４５の上部突部がかしめ部４６によって固定され、これにより、ロータ４３、リング部材４４及びねじ送り部材４５が一体的に連結されている。
【０００９】
駆動機構１３によって、黄銅製の弁軸１６が弁本体１０内を昇降する。弁軸１６の下端にはニードル状の弁体１７が形成されている。オリフィス１２の弁室１１側に開く開口は弁口１５となっている。弁体１７がオリフィス１２に対して接近又は後退して弁口１５を開閉することによって、オリフィス１２を通過する流体（冷媒）の通過流量が制御される。
【００１０】
駆動機構１３は、更に、弁軸１６が摺動自在に嵌挿された筒状のガイドブッシュ４７を有しており、その外周に上記したねじ送り部材４５が嵌まり合い、且つねじ係合している。ガイドブッシュ４７の下端部４７ａは大径に形成されており、弁本体１０に設けられた嵌合穴２４に圧入（又は螺合）固定される。ガイドブッシュ４７の中央部付近には雄ねじ部４８が形成されている。ねじ送り部材４５には、ガイドブッシュ４７の雄ねじ部（固定ねじ部）４８に螺合する雌ねじ部（移動ねじ部）４９が形成されている。ねじ送り部材４５とガイドブッシュ４７によってロータ４３の回転を弁軸１６の軸方向の移動に変換する変換手段が構成されている。
【００１１】
ねじ送り部材４５の天底５０の中央部に弁軸１６の上部小径部１８が挿通せしめられている。上部小径部１８の上端部は、ねじ送り部材４５の天底上面に乗せられた規制部材としてのナット１９に圧入固定されている。
【００１２】
弁軸１６は、ねじ送り部材４５の天底５０と弁軸１６の中間段差部５１との間に縮装されたばね部材としての緩衝用のコイルばね５２によって常時下方、即ち、閉弁方向に付勢されている。弁軸１６のねじ送り部材４５に対する閉弁方向の移動はナット１９がねじ送り部材４５に当接することによって規制される。ねじ送り部材４５の天底５０上には、コイルばねからなる復帰ばね５４が設けられている。復帰ばね５４は、ガイドブッシュ４７の固定ねじ部４８とねじ送り部材４５の移動ねじ部４９との螺合が外れたときに、キャン３０の内面に当接して固定ねじ部４８と移動ねじ部４９との螺合を復帰させるように働く。
【００１３】
キャン３０に外装されたステータユニット４１は、磁性材からなるヨーク６１と、ヨーク６１にボビン６２を介して巻回される上下のステ一タコイル６３，６３と、樹脂モールドカバー６６とから成っている。
【００１４】
ガイドブッシュ４７には、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）６７が固着され、ねじ送り部材４５にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）６８が固着されている。
【００１５】
図６において、弁軸１６は、図示されている弁体１７の閉弁位置で弁本体１０に形成されているストッパ部７０に係止する係止部７１を軸方向中間部に有している。弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。弁体１７は、図示の全閉位置でも、僅かに流体が隙間７２を通じて流れるのを許容する。したがって、除湿時に必要な冷媒流量を確保できるとともに、冷凍サイクルの圧縮機の起動時などのように、流路に大きな圧力変動が生じるのを遅延・緩和させることができ、所謂イニシャライズ音を軽減することができる。また、弁軸１６がストッパ部７０に当接する停止位置は、それよりも更に弁軸１６が降下しない限界位置（弁軸の上下リフトの基点）であるので、弁軸１６をその位置から更に降下させるためのステッピングモータ４０の駆動力を必要としないので、ステッピングモータ４０に不要な負荷が課されることがない。
【００１６】
ストッパ部７０は、弁本体１０において、オリフィス１２の開口に向かい合う弁室１１の壁部７３を貫通して形成され且つ弁軸１６が挿通される挿通孔７４の端縁部に形成されている。また、弁軸１６の係止部７１は、弁軸１６の周面に段差として形成されている。ストッパ７０と係止部７１とをこのような構造とすることにより、切削や鍛造等の簡単な機械加工で形成することができ、電動弁の製造コスト低減に寄与している。弁軸１６の係止部７１から弁体１７に至る部分は、先細のテーパ軸部７８となっており、挿通孔７４やオリフィス１２と干渉することがない。
【００１７】
オリフィス１２はスロート部７５で弁室１１に開口する先窄まりのテーパ孔として形成されている。また、弁体１７は、断面同一の軸状部分７６と軸状部分７６の先端側に繋がるとともに先端に向かって縮径した先細部分７７とを有する。弁体１７の閉弁位置で、軸状部分７６における先細部分７７寄りの部位をスロート部７５に位置させることで、駆動機構１３が弁軸１６を全閉位置から弁開方向に駆動すると、弁体１７の先細部分７７が直ちにオリフィス１２のスロート部７５から離れるので、弁開度の応答性を高めることができる。オリフィス１２のスロート部７５の開口周囲には、環状の形状を呈する座ぐり部７９が形成されている。スロート部７５の開口周囲に座ぐり部７９を形成することによって、スロート部７５の形成時のバリを取り除くことができ、弁体１７とスロート部７５の干渉を防止し、弁体１７のスムーズな開閉移動に寄与することができる。
【００１８】
このような構成とされた電動弁１にあっては、駆動機構１３において、ステッピングモータ４０が駆動され、ステッピングモータ４０の回転を弁軸１６の軸方向の移動に変換することで、弁軸１６が弁本体１０内を軸方に移動する。弁軸１６の先端部に備わる弁体１７がオリフィス１２に対して接近又は後退してオリフィス１２の弁口１５の開口量を変更することで、オリフィス１２を通る冷媒流量を制御することができる。即ち、ステ一タコイル６３，６３に一方向の通電を行って励磁すると、弁本体１０に固定されたガイドブッシュ４７に対し、ロータ４３及びねじ送り部材４５が一方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ４７の固定ねじ部４８とねじ送り部材４５の移動ねじ部４９とのねじ送りにより、例えばねじ送り部材４５が下方に移動する。ねじ送り部材４５の下方移動は、コイルばね５２を介して弁軸１６を下降させるので、弁体１７がオリフィス１２内に侵入して、弁口１５は略閉じられる。弁体１７とオリフィス１２との間には隙間７２が存在してブリードポートとなっており、所謂、閉弁状態であっても僅かに流体が隙間７２を通じて流れることができる。
【００１９】
ストッパ７０が係止部７１に係止して弁口１５が閉じられた時点では、上ストッパ体６７は未だ下ストッパ体６８に当接しておらず、弁体１７が弁口１５を閉じたままロータ４３及びねじ送り部材４５は更に回転下降する。このときは、弁軸１６に対してねじ送り部材４５が下降するため、繚衝用のコイルばね５２が圧縮せしめられることによりねじ送り部材４５の下降力は吸収される。その後、ロータ４３が更に回転してねじ送り部材４５が下降すると、上ストッパ体６７が下ストッパ体６８に衝接し、ステ一タコイル６３，６３に対する通電が続行されてもねじ送り部材４５の下降は強制的に停止される。これにより、ステッピングモータの回転基点が与えられる。また、ストッパ体６７，６８はコイルばね５２で緩衝されつつ当接するので摩耗しにくく耐久性が高い。
【００２０】
一方、ステ一タコイル６３，６３に他方向の通電を行って励磁すると、弁本体１０に固定されたガイドブッシュ４７に対し、ロータ４３及びねじ送り部材４５が前記と逆方向に回転される。ガイドブッシュ４７の固定ねじ部４８とねじ送り部材４５の移動ねじ部４９とのねじ送りにより、ねじ送り部材４５が上方に移動する。弁軸１６の下端の弁体１７がオリフィス１２から離れて弁口１５が開かれ、冷媒が弁口１５を通過する。この場合、ロータ３０の回転量により弁口１５の実効開口面積、即ち冷媒の通過流量を調整することができる。ロータ３０の回転量はパルス数により制御されるため、冷媒通過流量を高精度に調整することができる。
【特許文献１】特開２００７−２０５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記従来の電動弁は、弁動作の安定を図るため、弁本体１０に、キャン３０内と弁室１１の間を連通する均圧孔９０が挿通孔７４とは別に設けられている。そして、弁動作の更なる安定化のためには、２つの均圧孔を設ける必要がある場合もある。
【００２２】
このため、挿通孔７４まわりに均圧孔９０を形成するためのスペースを確保しなければならず、均圧孔９０と連通する弁室１１も大きくする必要があり、電動弁１全体の小型化を阻むものとなる。さらに、均圧孔９０と挿通孔７４は同軸上にないため、弁本体１０を旋盤で加工する際には、挿通孔７４を形成した後、弁本体１０をチャックしなおして均圧孔９０を加工するため、その分、加工工数がかかりコスト高となっている。
【００２３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、閉弁状態において弁体とオリフィスの間にブリードポートが形成される電動弁にあって、小型化、低コスト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明は、弁室、該弁室に連通するオリフィス及び該オリフィスに対向して設けられ前記弁室に連通する挿通孔を有する弁本体と、前記挿通孔を貫通するとともに前記オリフィスに入り込む弁体を有する弁軸と、前記弁本体に取り付けられ前記弁軸を駆動する駆動機構を収容するキャンと、該キャンの内部と前記弁室とを連通させる均圧孔とを備え、前記弁軸の外周に形成された係止部が前記弁本体に形成されたストッパ部に当接した状態で前記弁体と前記オリフィスとの間に微少流量の冷媒を流通させるブリードポートが形成されるようにした電動弁であって、前記係止部と前記ストッパ部とを前記弁軸の周方向の一部において当接させ、前記弁軸の外周面と前記挿通孔の内周面との間に前記均圧通路となる隙間を形成したことを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明の電動弁は、前記ストッパ部が前記弁室内に形成されるとともに、前記挿通孔が前記オリフィスと同軸の断面円形の孔であることを特徴とする。
さらに、本発明の電動弁は、前記挿通孔が周方向の一部において径方向外側へ張り出した拡張部を有しており、該拡張部により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする。
さらに、本発明の電動弁は、前記弁軸における前記挿通孔に挿入される部分を断面非円形とし、該部分により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、閉弁状態において弁体とオリフィスの間にブリードポートが形成される電動弁にあって、小型化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２８】
図１は、第１の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。以下の各実施形態においては、図５、６で説明した従来の電動弁と同一の箇所には同一の符号を付し、図５、６で説明した従来の電動弁と異なる箇所について説明する。
【００２９】
弁軸１１６は、ガイドブッシュ４７に嵌挿する嵌挿軸部９５と、嵌挿軸部９５より先端側に形成され、弁本体１１０の挿通孔１８１に挿入される挿入軸部１７１と有している。さらに挿入軸部１７１の先端側には係止部１７２を有し、係止部１７２の先端側には縮径軸部１７３を有している。そして、縮径軸部１７３の先端側には、テーパ部１７４を介して、従来例と同じニードル状の弁体１７を形成している。
【００３０】
弁本体１１０は、弁室１１１を有し、弁室１１１の上側（キャン３０側）には壁部１９０が形成されている。壁部１９０には、挿通孔１８１を有している。この挿通孔１８１の大きさは、均圧孔１８５となる空間を形成するように挿入軸部１７１より大きい径となっている。さらに、弁室１１１の奥は奥壁部１８３となっており、その上部にストッパ１８２を有している。また、弁室の下部には、従来例と同じく座ぐり部７９を有している。座ぐり部７９の径は挿通孔１８１の径より小さくなっている。
【００３１】
次に、弁本体１１０の加工方法について説明する。挿通孔１８１、奥壁部１８３、座ぐり部７９は、同軸上に位置するため、旋盤により縦方向（嵌合穴２４側）からチャックのつけかえなしで切削加工により形成することができる。ストッパ１８２は、奥壁部１８３と挿通孔１８１の間の段部で形成されている。また、弁室１１１は横方向からの切削加工により形成でき、その奥は縦方向の加工で形成されているため、そこに達するまで加工すればよいことになる。これら、横方向、縦方向の加工の順番はいずれからでもよい。
【００３２】
次に、作用について説明する。弁軸１１６が、オリフィス１２側（閉弁方向）に降りて来ると、弁軸１１６の係止部１７２が、弁本体１１０のストッパ部１８２に当接して弁軸１１６が停止する。ことのき、弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。このため、微少流量の冷媒が流通するようになる。一方、弁軸１１６の挿入軸部１７１と、これと同軸状の弁本体１１０の挿通孔１８１との間には、空間が形成されているため、ストッパ１８２の反対側の空間は均圧通路１８５となり、キャン３０側（嵌合穴２４側）と弁室１１１の間を連通し、これらの間に圧力差が生させることなく弁動作の安定を図ることができる。このように、弁軸１１６の外周面と挿通孔１８１の内周面との間に均圧通路１８５を形成することで、従来のように挿通孔とは別に均圧孔を形成する場合と比べ、電動弁の小型化を図ることができるとともに、弁本体１１０をチャックしなおす必要がなくなるため工数及びコストが低減する。
【００３３】
図２は、第２の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【００３４】
弁軸１６は、図５、６で説明した従来例と同様である。
【００３５】
弁本体２１０は、弁室１１を有し、弁室１１の上側（キャン３０側）の壁部２９０には挿通孔２８０が形成されている。挿通孔２８０は、周方向の一部において、径方向外側へ張り出した拡張部２８１を有しており、この拡張部２８１の部分が均圧通路となる。拡張部２８１を有していない側の上部はストッパ部２８２となり、弁軸１６の係止部７１と係止する。拡張部２８１は、例えば、フライスを横方向に移動させて加工することが可能である。なお、拡張部２８１は切欠きのようなものであってもよい。
【００３６】
次に、作用について説明する。弁軸１６が、オリフィス１２側（閉弁方向）に降りて来ると、弁軸１６の係止部７１が、弁本体２１０のストッパ部２８２に当接して止まる。ことのき、弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。このため、微少流量の冷媒が流通するようになる。一方、挿通孔２８０に形成された拡張部２８１により均圧通路が形成されるため、キャン３０の内部と弁室１１とが連通し、これらの間に圧力差が生させることなく弁動作の安定を図ることができる。このように、弁軸１６の外周面と挿通孔１８１の内周面との間に均圧通路１８５を形成することで、従来のように挿通孔とは別に均圧孔を形成する場合と比べ、電動弁の小型化を図ることができる
【００３７】
図３は、第３の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。図４は、図３における弁軸のＡ−Ａ断面図である。
【００３８】
弁本体３１０は、図５、６で説明した弁本体１０とは、均圧孔９０を有していない点が異なるが、それ以外は同じ形状である。
【００３９】
弁軸３１６は、図５、６で説明した弁軸１６とは、弁軸１６の係止部７１を含む一部分を軸線と平行にカットすることにより形成されたカット部３７２を有している点異なる。カット部３７２は、弁軸３１６の係止部３７１が、弁本体３１０のストッパ部７０に当接した状態で、挿通孔７４内に均圧通路３８５を形成するようにテーパ部３７３から嵌挿軸部９５にかけて設けられている。カット部３７２の加工は、図４に示されるように円柱状の弁軸３１６における挿通孔７４に挿入される部分の周方向の一部をカットして断面Ｄ型の形状にする。
【００４０】
次に、作用について説明する。弁軸３１６が、オリフィス１２側（閉弁方向）に降りて来ると、弁軸３１６の係止部３７１が弁本体３１０のストッパ部７０に当接して停止する。ことのき、弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。このため、微少流量の冷媒が流通するようになる。一方、カット部３７２により挿通孔７４との間に空間が形成されるため、これが均圧通路３８５となり、キャン３０の内部と弁室１１とを連通し、これらの間に圧力差が生させることなく弁動作の安定を図ることができる。このように、弁軸３１６の外周面と挿通孔１８１の内周面との間に均圧通路３８５を形成することで、従来のように挿通孔とは別に均圧孔を形成する場合と比べ、電動弁の小型化を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図２】第２の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】第３の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】図３における弁軸のＡ−Ａ断面図である。
【図５】特許文献１の電動弁の全体を示す縦断面図である。
【図６】図５に示す電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 電動弁
１０ 弁本体
１１ 弁室
１２ オリフィス
３０ キャン
４７ ガイドブッシュ
７０ ストッパ部
７１ 係止部
７２ 隙間
７３ 壁部
７４ 挿通孔
７５ スロート部
７６ 軸状部分
７７ 先細部分
７８ テーパ軸部
７９ 座ぐり部
９０ 均圧孔
９５ 嵌挿軸部
１７１ 挿入軸部
１８１ 挿通孔
１８２ ストッパ部
２８１ 拡張部
３７２ カット部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動弁に関し、例えば除湿を行う空調機等において冷媒の流量制御を行なうために用いられる電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調機において冷媒の流量制御のために、モ−タによりオリフィスの開度を制御する電動弁が使用されている。
【０００３】
電動弁を用いた空調機では、特に除湿運転を深夜に行う場合、電動弁のオンオフを繰り返す作動音が出るのは、ユーザには好まれないので、閉弁状態でオリフィスを全閉にすることなく、微小流量の冷媒がオリフィスを流通する状態で運転することが望まれる。
【０００４】
特許文献１には、閉弁状態で弁体とオリフィスの間の隙間によってブリードポートが形成され、弁体がオリフィスに接触しないため、ブリードポートが摩耗しにくい耐久性の高い電動弁が示されている。以下特許文献１に記載の発明について説明する。
【０００５】
図５は特許文献１の電動弁の全体を示す縦断面図であり、図６は図５に示す電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【０００６】
図５において、全体を符号１で示す電動弁は、弁本体１０を有し、その内部には弁室１１と弁室１１に連通するオリフィス１２とが形成されている。また、弁本体１０には、配管２０，２２が接続されている。配管２０は、弁本体１０の弁室１１の一側方に接続され、冷媒としての二酸化炭素（ガス）等を弁室１１に導入するための冷媒導入管であり、弁室１１の下方に接続されている配管２２は、冷媒導出管である。弁本体１０の上部には、弁を開閉駆動する駆動機構１３が付設されている。
【０００７】
駆動機構１３においては、円筒形状の圧力容器であるキャン３０が、その下端部３１において、弁本体１０の上部に固着されているステンレス製の鍔状の受け部材２３に形成された段差郡２３ａに突き合わせ溶接により密封接合されることで、弁本体１０の上部に取り付けられている。キャン３０は、ステンレス等の非磁性の金属板を素材として、深絞り加工等により半球状の天底３２を有する有底円筒状に形成されており、内部は気密状態に保たれている。キャン３０の外側には、ステッピングモータ４０のステータユニット４１が装備されており、キャン３０の内側には、所定の間隙αをあけて、ステッピングモータ４０のロータユニット４２が回転自在に配設されている。
【０００８】
ロータユニット４２は、磁性材料が樹脂に混入されて成形されたプラスチックマグネットから成るロータ４３と、ロータ４３に対してリング部材４４を介して連結された下方開口の筒状形状を有するねじ送り部材４５とを備えている。ロータ３０の材料の例として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等の希土類プラスチックマグネットが挙げられる。ねじ送り部材４５は、後述する弁軸１６を保持する弁軸ホルダとしての機能も有する。リング部材４４は、本実施形態ではロータ４３の成形時にインサートされた黄銅製の金属リングで構成されている。リング部材４４にねじ送り部材４５の上部突部がかしめ部４６によって固定され、これにより、ロータ４３、リング部材４４及びねじ送り部材４５が一体的に連結されている。
【０００９】
駆動機構１３によって、黄銅製の弁軸１６が弁本体１０内を昇降する。弁軸１６の下端にはニードル状の弁体１７が形成されている。オリフィス１２の弁室１１側に開く開口は弁口１５となっている。弁体１７がオリフィス１２に対して接近又は後退して弁口１５を開閉することによって、オリフィス１２を通過する流体（冷媒）の通過流量が制御される。
【００１０】
駆動機構１３は、更に、弁軸１６が摺動自在に嵌挿された筒状のガイドブッシュ４７を有しており、その外周に上記したねじ送り部材４５が嵌まり合い、且つねじ係合している。ガイドブッシュ４７の下端部４７ａは大径に形成されており、弁本体１０に設けられた嵌合穴２４に圧入（又は螺合）固定される。ガイドブッシュ４７の中央部付近には雄ねじ部４８が形成されている。ねじ送り部材４５には、ガイドブッシュ４７の雄ねじ部（固定ねじ部）４８に螺合する雌ねじ部（移動ねじ部）４９が形成されている。ねじ送り部材４５とガイドブッシュ４７によってロータ４３の回転を弁軸１６の軸方向の移動に変換する変換手段が構成されている。
【００１１】
ねじ送り部材４５の天底５０の中央部に弁軸１６の上部小径部１８が挿通せしめられている。上部小径部１８の上端部は、ねじ送り部材４５の天底上面に乗せられた規制部材としてのナット１９に圧入固定されている。
【００１２】
弁軸１６は、ねじ送り部材４５の天底５０と弁軸１６の中間段差部５１との間に縮装されたばね部材としての緩衝用のコイルばね５２によって常時下方、即ち、閉弁方向に付勢されている。弁軸１６のねじ送り部材４５に対する閉弁方向の移動はナット１９がねじ送り部材４５に当接することによって規制される。ねじ送り部材４５の天底５０上には、コイルばねからなる復帰ばね５４が設けられている。復帰ばね５４は、ガイドブッシュ４７の固定ねじ部４８とねじ送り部材４５の移動ねじ部４９との螺合が外れたときに、キャン３０の内面に当接して固定ねじ部４８と移動ねじ部４９との螺合を復帰させるように働く。
【００１３】
キャン３０に外装されたステータユニット４１は、磁性材からなるヨーク６１と、ヨーク６１にボビン６２を介して巻回される上下のステ一タコイル６３，６３と、樹脂モールドカバー６６とから成っている。
【００１４】
ガイドブッシュ４７には、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）６７が固着され、ねじ送り部材４５にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）６８が固着されている。
【００１５】
図６において、弁軸１６は、図示されている弁体１７の閉弁位置で弁本体１０に形成されているストッパ部７０に係止する係止部７１を軸方向中間部に有している。弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。弁体１７は、図示の全閉位置でも、僅かに流体が隙間７２を通じて流れるのを許容する。したがって、除湿時に必要な冷媒流量を確保できるとともに、冷凍サイクルの圧縮機の起動時などのように、流路に大きな圧力変動が生じるのを遅延・緩和させることができ、所謂イニシャライズ音を軽減することができる。また、弁軸１６がストッパ部７０に当接する停止位置は、それよりも更に弁軸１６が降下しない限界位置（弁軸の上下リフトの基点）であるので、弁軸１６をその位置から更に降下させるためのステッピングモータ４０の駆動力を必要としないので、ステッピングモータ４０に不要な負荷が課されることがない。
【００１６】
ストッパ部７０は、弁本体１０において、オリフィス１２の開口に向かい合う弁室１１の壁部７３を貫通して形成され且つ弁軸１６が挿通される挿通孔７４の端縁部に形成されている。また、弁軸１６の係止部７１は、弁軸１６の周面に段差として形成されている。ストッパ７０と係止部７１とをこのような構造とすることにより、切削や鍛造等の簡単な機械加工で形成することができ、電動弁の製造コスト低減に寄与している。弁軸１６の係止部７１から弁体１７に至る部分は、先細のテーパ軸部７８となっており、挿通孔７４やオリフィス１２と干渉することがない。
【００１７】
オリフィス１２はスロート部７５で弁室１１に開口する先窄まりのテーパ孔として形成されている。また、弁体１７は、断面同一の軸状部分７６と軸状部分７６の先端側に繋がるとともに先端に向かって縮径した先細部分７７とを有する。弁体１７の閉弁位置で、軸状部分７６における先細部分７７寄りの部位をスロート部７５に位置させることで、駆動機構１３が弁軸１６を全閉位置から弁開方向に駆動すると、弁体１７の先細部分７７が直ちにオリフィス１２のスロート部７５から離れるので、弁開度の応答性を高めることができる。オリフィス１２のスロート部７５の開口周囲には、環状の形状を呈する座ぐり部７９が形成されている。スロート部７５の開口周囲に座ぐり部７９を形成することによって、スロート部７５の形成時のバリを取り除くことができ、弁体１７とスロート部７５の干渉を防止し、弁体１７のスムーズな開閉移動に寄与することができる。
【００１８】
このような構成とされた電動弁１にあっては、駆動機構１３において、ステッピングモータ４０が駆動され、ステッピングモータ４０の回転を弁軸１６の軸方向の移動に変換することで、弁軸１６が弁本体１０内を軸方に移動する。弁軸１６の先端部に備わる弁体１７がオリフィス１２に対して接近又は後退してオリフィス１２の弁口１５の開口量を変更することで、オリフィス１２を通る冷媒流量を制御することができる。即ち、ステ一タコイル６３，６３に一方向の通電を行って励磁すると、弁本体１０に固定されたガイドブッシュ４７に対し、ロータ４３及びねじ送り部材４５が一方向に回転せしめられ、ガイドブッシュ４７の固定ねじ部４８とねじ送り部材４５の移動ねじ部４９とのねじ送りにより、例えばねじ送り部材４５が下方に移動する。ねじ送り部材４５の下方移動は、コイルばね５２を介して弁軸１６を下降させるので、弁体１７がオリフィス１２内に侵入して、弁口１５は略閉じられる。弁体１７とオリフィス１２との間には隙間７２が存在してブリードポートとなっており、所謂、閉弁状態であっても僅かに流体が隙間７２を通じて流れることができる。
【００１９】
ストッパ７０が係止部７１に係止して弁口１５が閉じられた時点では、上ストッパ体６７は未だ下ストッパ体６８に当接しておらず、弁体１７が弁口１５を閉じたままロータ４３及びねじ送り部材４５は更に回転下降する。このときは、弁軸１６に対してねじ送り部材４５が下降するため、繚衝用のコイルばね５２が圧縮せしめられることによりねじ送り部材４５の下降力は吸収される。その後、ロータ４３が更に回転してねじ送り部材４５が下降すると、上ストッパ体６７が下ストッパ体６８に衝接し、ステ一タコイル６３，６３に対する通電が続行されてもねじ送り部材４５の下降は強制的に停止される。これにより、ステッピングモータの回転基点が与えられる。また、ストッパ体６７，６８はコイルばね５２で緩衝されつつ当接するので摩耗しにくく耐久性が高い。
【００２０】
一方、ステ一タコイル６３，６３に他方向の通電を行って励磁すると、弁本体１０に固定されたガイドブッシュ４７に対し、ロータ４３及びねじ送り部材４５が前記と逆方向に回転される。ガイドブッシュ４７の固定ねじ部４８とねじ送り部材４５の移動ねじ部４９とのねじ送りにより、ねじ送り部材４５が上方に移動する。弁軸１６の下端の弁体１７がオリフィス１２から離れて弁口１５が開かれ、冷媒が弁口１５を通過する。この場合、ロータ３０の回転量により弁口１５の実効開口面積、即ち冷媒の通過流量を調整することができる。ロータ３０の回転量はパルス数により制御されるため、冷媒通過流量を高精度に調整することができる。
【特許文献１】特開２００７−２０５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記従来の電動弁は、弁動作の安定を図るため、弁本体１０に、キャン３０内と弁室１１の間を連通する均圧孔９０が挿通孔７４とは別に設けられている。そして、弁動作の更なる安定化のためには、２つの均圧孔を設ける必要がある場合もある。
【００２２】
このため、挿通孔７４まわりに均圧孔９０を形成するためのスペースを確保しなければならず、均圧孔９０と連通する弁室１１も大きくする必要があり、電動弁１全体の小型化を阻むものとなる。さらに、均圧孔９０と挿通孔７４は同軸上にないため、弁本体１０を旋盤で加工する際には、挿通孔７４を形成した後、弁本体１０をチャックしなおして均圧孔９０を加工するため、その分、加工工数がかかりコスト高となっている。
【００２３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、閉弁状態において弁体とオリフィスの間にブリードポートが形成される電動弁にあって、小型化、低コスト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明は、弁室、該弁室に連通するオリフィス及び該オリフィスに対向して設けられ前記弁室に連通する挿通孔を有する弁本体と、前記挿通孔を貫通するとともに前記オリフィスに入り込む弁体を有する弁軸と、前記弁本体に取り付けられ前記弁軸を駆動する駆動機構を収容するキャンと、該キャンの内部と前記弁室とを連通させる均圧孔とを備え、前記弁軸の外周に形成された係止部が前記弁本体に形成されたストッパ部に当接した状態で前記弁体と前記オリフィスとの間に微少流量の冷媒を流通させるブリードポートが形成されるようにした電動弁であって、前記係止部と前記ストッパ部とを前記弁軸の周方向の一部において当接させ、前記弁軸の外周面と前記挿通孔の内周面との間に前記均圧通路となる隙間を形成したことを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明の電動弁は、前記ストッパ部が前記弁室内に形成されるとともに、前記挿通孔が前記オリフィスと同軸の断面円形の孔であることを特徴とする。
さらに、本発明の電動弁は、前記挿通孔が周方向の一部において径方向外側へ張り出した拡張部を有しており、該拡張部により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする。
さらに、本発明の電動弁は、前記弁軸における前記挿通孔に挿入される部分を断面非円形とし、該部分により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、閉弁状態において弁体とオリフィスの間にブリードポートが形成される電動弁にあって、小型化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２８】
図１は、第１の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。以下の各実施形態においては、図５、６で説明した従来の電動弁と同一の箇所には同一の符号を付し、図５、６で説明した従来の電動弁と異なる箇所について説明する。
【００２９】
弁軸１１６は、ガイドブッシュ４７に嵌挿する嵌挿軸部９５と、嵌挿軸部９５より先端側に形成され、弁本体１１０の挿通孔１８１に挿入される挿入軸部１７１と有している。さらに挿入軸部１７１の先端側には係止部１７２を有し、係止部１７２の先端側には縮径軸部１７３を有している。そして、縮径軸部１７３の先端側には、テーパ部１７４を介して、従来例と同じニードル状の弁体１７を形成している。
【００３０】
弁本体１１０は、弁室１１１を有し、弁室１１１の上側（キャン３０側）には壁部１９０が形成されている。壁部１９０には、挿通孔１８１を有している。この挿通孔１８１の大きさは、均圧孔１８５となる空間を形成するように挿入軸部１７１より大きい径となっている。さらに、弁室１１１の奥は奥壁部１８３となっており、その上部にストッパ１８２を有している。また、弁室の下部には、従来例と同じく座ぐり部７９を有している。座ぐり部７９の径は挿通孔１８１の径より小さくなっている。
【００３１】
次に、弁本体１１０の加工方法について説明する。挿通孔１８１、奥壁部１８３、座ぐり部７９は、同軸上に位置するため、旋盤により縦方向（嵌合穴２４側）からチャックのつけかえなしで切削加工により形成することができる。ストッパ１８２は、奥壁部１８３と挿通孔１８１の間の段部で形成されている。また、弁室１１１は横方向からの切削加工により形成でき、その奥は縦方向の加工で形成されているため、そこに達するまで加工すればよいことになる。これら、横方向、縦方向の加工の順番はいずれからでもよい。
【００３２】
次に、作用について説明する。弁軸１１６が、オリフィス１２側（閉弁方向）に降りて来ると、弁軸１１６の係止部１７２が、弁本体１１０のストッパ部１８２に当接して弁軸１１６が停止する。ことのき、弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。このため、微少流量の冷媒が流通するようになる。一方、弁軸１１６の挿入軸部１７１と、これと同軸状の弁本体１１０の挿通孔１８１との間には、空間が形成されているため、ストッパ１８２の反対側の空間は均圧通路１８５となり、キャン３０側（嵌合穴２４側）と弁室１１１の間を連通し、これらの間に圧力差が生させることなく弁動作の安定を図ることができる。このように、弁軸１１６の外周面と挿通孔１８１の内周面との間に均圧通路１８５を形成することで、従来のように挿通孔とは別に均圧孔を形成する場合と比べ、電動弁の小型化を図ることができるとともに、弁本体１１０をチャックしなおす必要がなくなるため工数及びコストが低減する。
【００３３】
図２は、第２の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【００３４】
弁軸１６は、図５、６で説明した従来例と同様である。
【００３５】
弁本体２１０は、弁室１１を有し、弁室１１の上側（キャン３０側）の壁部２９０には挿通孔２８０が形成されている。挿通孔２８０は、周方向の一部において、径方向外側へ張り出した拡張部２８１を有しており、この拡張部２８１の部分が均圧通路となる。拡張部２８１を有していない側の上部はストッパ部２８２となり、弁軸１６の係止部７１と係止する。拡張部２８１は、例えば、フライスを横方向に移動させて加工することが可能である。なお、拡張部２８１は切欠きのようなものであってもよい。
【００３６】
次に、作用について説明する。弁軸１６が、オリフィス１２側（閉弁方向）に降りて来ると、弁軸１６の係止部７１が、弁本体２１０のストッパ部２８２に当接して止まる。ことのき、弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。このため、微少流量の冷媒が流通するようになる。一方、挿通孔２８０に形成された拡張部２８１により均圧通路が形成されるため、キャン３０の内部と弁室１１とが連通し、これらの間に圧力差が生させることなく弁動作の安定を図ることができる。このように、弁軸１６の外周面と挿通孔１８１の内周面との間に均圧通路１８５を形成することで、従来のように挿通孔とは別に均圧孔を形成する場合と比べ、電動弁の小型化を図ることができる
【００３７】
図３は、第３の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。図４は、図３における弁軸のＡ−Ａ断面図である。
【００３８】
弁本体３１０は、図５、６で説明した弁本体１０とは、均圧孔９０を有していない点が異なるが、それ以外は同じ形状である。
【００３９】
弁軸３１６は、図５、６で説明した弁軸１６とは、弁軸１６の係止部７１を含む一部分を軸線と平行にカットすることにより形成されたカット部３７２を有している点異なる。カット部３７２は、弁軸３１６の係止部３７１が、弁本体３１０のストッパ部７０に当接した状態で、挿通孔７４内に均圧通路３８５を形成するようにテーパ部３７３から嵌挿軸部９５にかけて設けられている。カット部３７２の加工は、図４に示されるように円柱状の弁軸３１６における挿通孔７４に挿入される部分の周方向の一部をカットして断面Ｄ型の形状にする。
【００４０】
次に、作用について説明する。弁軸３１６が、オリフィス１２側（閉弁方向）に降りて来ると、弁軸３１６の係止部３７１が弁本体３１０のストッパ部７０に当接して停止する。ことのき、弁体１７は、閉弁位置で、オリフィス１２との間に僅かな隙間７２を形成してブリードポートを構成しており、弁体１７は弁口１５の周縁部に接触しない。このため、微少流量の冷媒が流通するようになる。一方、カット部３７２により挿通孔７４との間に空間が形成されるため、これが均圧通路３８５となり、キャン３０の内部と弁室１１とを連通し、これらの間に圧力差が生させることなく弁動作の安定を図ることができる。このように、弁軸３１６の外周面と挿通孔１８１の内周面との間に均圧通路３８５を形成することで、従来のように挿通孔とは別に均圧孔を形成する場合と比べ、電動弁の小型化を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図２】第２の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】第３の実施形態の電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】図３における弁軸のＡ−Ａ断面図である。
【図５】特許文献１の電動弁の全体を示す縦断面図である。
【図６】図５に示す電動弁の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 電動弁
１０ 弁本体
１１ 弁室
１２ オリフィス
３０ キャン
４７ ガイドブッシュ
７０ ストッパ部
７１ 係止部
７２ 隙間
７３ 壁部
７４ 挿通孔
７５ スロート部
７６ 軸状部分
７７ 先細部分
７８ テーパ軸部
７９ 座ぐり部
９０ 均圧孔
９５ 嵌挿軸部
１７１ 挿入軸部
１８１ 挿通孔
１８２ ストッパ部
２８１ 拡張部
３７２ カット部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室、該弁室に連通するオリフィス及び該オリフィスに対向して設けられ前記弁室に連通する挿通孔を有する弁本体と、前記挿通孔を貫通するとともに前記オリフィスに入り込む弁体を有する弁軸と、前記弁本体に取り付けられ前記弁軸を駆動する駆動機構を収容するキャンと、該キャンの内部と前記弁室とを連通させる均圧通路とを備え、前記弁軸の外周に形成された係止部が前記弁本体に形成されたストッパ部に当接した状態で前記弁体と前記オリフィスとの間に微少流量の冷媒を流通させるブリードポートが形成されるようにした電動弁であって、
前記係止部と前記ストッパ部とを前記弁軸の周方向の一部において当接させ、前記弁軸の外周面と前記挿通孔の内周面との間に前記均圧通路となる隙間を形成したことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記ストッパ部は前記弁室内に形成されるとともに、前記挿通孔は前記オリフィスと同軸の断面円形の孔であることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
前記挿通孔は周方向の一部において径方向外側へ張り出した拡張部を有しており、該拡張部により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項４】
前記弁軸における前記挿通孔に挿入される部分を断面非円形とし、該部分により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項１】
弁室、該弁室に連通するオリフィス及び該オリフィスに対向して設けられ前記弁室に連通する挿通孔を有する弁本体と、前記挿通孔を貫通するとともに前記オリフィスに入り込む弁体を有する弁軸と、前記弁本体に取り付けられ前記弁軸を駆動する駆動機構を収容するキャンと、該キャンの内部と前記弁室とを連通させる均圧通路とを備え、前記弁軸の外周に形成された係止部が前記弁本体に形成されたストッパ部に当接した状態で前記弁体と前記オリフィスとの間に微少流量の冷媒を流通させるブリードポートが形成されるようにした電動弁であって、
前記係止部と前記ストッパ部とを前記弁軸の周方向の一部において当接させ、前記弁軸の外周面と前記挿通孔の内周面との間に前記均圧通路となる隙間を形成したことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記ストッパ部は前記弁室内に形成されるとともに、前記挿通孔は前記オリフィスと同軸の断面円形の孔であることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
前記挿通孔は周方向の一部において径方向外側へ張り出した拡張部を有しており、該拡張部により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項４】
前記弁軸における前記挿通孔に挿入される部分を断面非円形とし、該部分により前記均圧通路となる隙間を形成することを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５１８４（Ｐ２０１０−２５１８４Ａ）
【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２００８−１８５５３０（Ｐ２００８−１８５５３０）
【出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【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１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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