JP4681585B2 - 電動流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式エアコンや冷凍庫などの冷凍サイクルに組み込まれて使用される電動流量制御弁に関する。

図７に従来の電動流量制御弁１００を示している。この電動流量制御弁１００は、ステッピングモータ２、弁本体部３、弁体５を備え、ステッピングモータ２は円筒状のキャン７の外周に取り付けられている。弁本体部３の上部には外方向に拡大したフランジ部材６が設けられ、このフランジ部材６のフランジ６ａに前記キャン７のフランジ７ａが連結固定されている。キャン７の外周部にはステータヨーク８が一体的に嵌挿されている。ステータヨーク８内にはボビン９が配設され、このボビン９には外部から通電されるマグネットワイヤ１０が巻回されている。

ステータヨーク８、ボビン９およびマグネットワイヤ１０の外周は、モールド１１により封止されている。キャン７の内部には後述するスリーブ２９に固定された磁石よりなるロータ１２が配置されている。
モールド１１の上部には、係止凸部１５が形成された押圧係止具１４が設けられている。キャン７の外周には凹部１６が形成されており、係止凸部１５は凹部１６に嵌合され、モールド１１、ステータヨーク８、ボビン９およびマグネットワイヤ１０の位置決めおよび抜け止めが行なわれるようになっている。
モールド１１の一側部にはコネクタピン３９ａを有するモータコネクタ３９が設けられている。このモータコネクタ３９にコネクタ５６が差し込まれて電線６２を介してステッピングモータ２に通電される。

弁本体部３内には、弁室１７を有し、この弁室１７の側部には流体入出口１９が開口され、流体入出口１９には弁室１７と連通する導管１８が接続されている。弁室１７の下部には弁体５により開閉される流体入出口２１が開口されると共に、流体入出口２１を通して弁室１７と連通する導管２０が接続されている。弁室１７より上方の弁部３内には樹脂蓋３３が固定され、この樹脂蓋３３に弁室１７内に垂下するようにガイドブッシュ２３が内嵌固定されている。このガイドブッシュ２３の内周部には雌ねじ部２２が螺刻されている。樹脂蓋３３にはストッパ３１が設けられ、後述するスリーブ２９の下端の可動側ストッパ２８と衝接するようになっている。

ガイドブッシュ２３の雌ねじ部２２には、ホルダ２４の外周に螺刻された雄ねじ部２５が螺合し、ホルダ２４の内周下部にはフランジ５ａ付きの弁体５が摺動自在に嵌挿されている。ホルダ２４の下部には弁体５のフランジ５ａを受けるカラー２６が圧入固定され、弁体５はホルダ２４内に縮装された圧縮コイルばね２７により常時下方に付勢されている。
前記ホルダ２４は筒状のロータ１２の内側に嵌着されたスリーブ２９に固着されている。スリーブ２９の上端部とキャン７との間には復帰用コイルばね７０が設けられている。

従来の電動流量制御弁１は、以上の如く構成されているので、流体入出口２１を閉じる場合は、マグネットワイヤ１０を一方向に通電励磁し、ロータ１２、スリーブ２９、弁軸４およびホルダ２４を一体的に回転する。これにより、雌ねじ部２２と雄ねじ部２５との螺合によるねじ送りにより弁体５が下降し、弁体５により流体入出口２１が閉じられる。
流体入出口２１が閉じられた時点では、可動側ストッパ２８が固定側ストッパ３１に衝接しておらず、弁体５が流体入出口２１を閉じたまま、ホルダ２４をさらに回転下降する。このとき、弁体５に対するホルダ２４の下降量は、圧縮コイルばね２７が圧縮することにより吸収され、さらに、ホルダ２４を回転下降すると、可動側ストッパ２８が固定側ストッパ３１に衝接する。これにより、ロータ１２への通電励磁が続行されていても、スリーブ２９、弁軸４、ホルダ２４の回転下降運動は強制的に停止される。
流体入出口２１を開くときは、マグネットワイヤ１０を他方向に通電励磁し、ロータ１２、スリーブ２９、弁軸４およびホルダ２４を逆回転させることにより、雌ねじ部２２と雄ねじ部２５との螺合によるねじ送りにより弁体５を上昇させ、流体入出口２１を開口する。

ところで、前記提案の如き電動流量制御弁１００は、キャン７が、外方向に拡大したフランジ部材６を介してフランジ６ａで連結した構造としているので、必然的にキャン７の外径が大きくなるという欠点があった。また、コネクタ５６が側方に突出している電動流量制御弁１００は、電線６２が電動流量制御弁１００のロータ１２の軸と直角の方向に配線する構造のため、全体として電動流量制御弁１００のスペースが大きくなるという問題があった。
本発明は、前記のような問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、キャンを弁本体部と同一径とし、全体として小型化された電動流量制御弁を提供するにある。

前記の目的を達成するべく、本発明に係る電動流量制御弁は、弁本体部に固着されたキャンと、該キャンの外周面に取り付けられかつステータヨークとマグネットワイヤとが樹脂でモールドされたモールド体と、前記キャン内に配置されて前記モールド体により電磁的に回転されるロータと、該ロータの回転により昇降し前記弁本体部内の弁室に形成された流体入出口を開閉する弁体と、を有し、前記モールド体の側部には、内部にモータコネクタとコネクタピンとを備えたコネクタハウジングと、前記モータコネクタとコネクタピンとに接続される電線側のコネクタと、が設けられ、前記コネクタには、横向き接続部が形成されると共に、該横向き接続部と略直角をなす下向きに電線引出し部が形成されている。

そして、本発明に係る電動流量制御弁は、前記コネクタハウジングと前記コネクタとの外側には、一側面と下面が開口している箱形のカバーが装着されると共に、該カバーのコネクタハウジング側の内側面には、前記コネクタハウジングの溝に係止される両下端に係止爪を形成したリブが一体に設けられ、前記カバーの内側の空間部は樹脂により封止されていることを特徴としている。

本発明の電動流量制御弁は、キャンを弁本体部と同一径にしたので、取付用のフランジが不要となり、キャンおよび弁本体部の側部への突出物がなくなるため、小型化が可能となると共に外観上も優れた電動流量制御弁とすることができる。
また、モータコネクタへの接続部と電線引出し部が略直角をなす構造のコネクタとしたので、電線をキャンと平行に配設することが可能となり、配線スペースを小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態を説明するに当たって、従来例と同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明する。
図１に示す電動流量制御弁１は、ステッピングモータ２、弁本体部３、弁体５を備え、ステッピングモータ２は円筒状のキャン７の外周に取り付けられている。キャン７は弁本体部３と外径が同一であり、弁本体部３の上端縁に形成された段差部３ａに前記キャン７の下端部を嵌合して溶接することにより、キャン７は弁本体部３に連結固定されている。

キャン７の外周部には前記ステッピングモータ２のステータヨーク８が嵌挿されている。ステータヨーク８内にはボビン９が配設され、このボビン９には外部から通電されるマグネットワイヤ１０が巻回されている。ステータヨーク８、ボビン９およびマグネットワイヤ１０は、樹脂モールドによりその外周が封止されてモールド体１１を構成し、キャン７の内部には後述するスリーブ２９に固定されたボンド磁石よりなるロータ１２が配置されている。モールド体１１の一側部にはコネクタハウジング３８が設けられ、その内部にモータコネクタ３９およびコネクタピン３９ａが設けられている。

前記ロータ１２は、希土類のボンド磁石、すなわちネオジウム・鉄・ボロン（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）系粉末を樹脂にて結合させたボンド磁石で構成することが好ましい。これにより、ロータ１２の磁気特性を向上させることができるので、ロータ１２の径の小型化が可能となる。
弁本体部３内には、弁室１７を有し、この弁室１７の側部には流体入出口１９が開口され、流体入出口１９には弁室１７と連通する導管１８が接続されている。弁室１７の下部には弁体５により開閉される流体入出口２１が開口されると共に、流体入出口２１を通して弁室１７と連通する導管２０が接続されている。

弁室１７より上部の弁本体部３内には弁室１７内に垂下するようにガイドブッシュ２３が内嵌固定されている。このガイドブッシュ２３の内周部には雌ねじ部２２が螺刻されている。
ガイドブッシュ２３の上端にはストッパ３１が設けられ、後述するスリーブ２９の下端の可動側ストッパ２８と衝接するようになっている。ガイドブッシュ２３の雌ねじ部２２には、ホルダ２４の外周に螺刻された雄ねじ部２５が螺合し、ホルダ２４の内周下部にはフランジ５ａ付きの弁体５が摺動自在に嵌挿されている。ホルダ２４の下部には弁体５のフランジ５ａを受けるカラー２６が圧入固定されている。ガイドブッシュ２３の外周には、弁室１７とキャン７内とを均等圧にするスパイラル状の流体通路６５が形成されている（図６参照）。

前記ホルダ２４は筒状のロータ１２の内側に嵌着されたスリーブ２９に固着されている。スリーブ２９には冷凍機油戻し孔４０が形成されている。ホルダ２４には前記弁軸４が摺動自在に嵌挿され、該弁軸４の上端は、キャン７の上端部に形成された凸部４１内に嵌着されたストッパ部材４２のガイド孔４３に侵入するようになっている。弁軸４の下端のフランジ部４ａと前記弁体５のフランジ部５ａとの間に、圧縮コイルばね２７が設けられ、弁体５は該圧縮コイルばね２７により常時下方に、弁軸４は常時上方に付勢されている。

図２ないし図４において、キャン７の上端部はステッピングモータ２の開口部２ａから突出する。前記キャン７の凸部４１には係止キャップ４４が取り付けられる。この係止キャップ４４は筒部４５の下端に水平方向の折曲された４本の係止片４６が形成され、この係止片４６にリブ４６ａが形成されたもので、筒部４５を凸部４１に嵌め込み、加締め７１により固定する。キャン７の肩部７ａは，図１に示すように、外方に向く下り傾斜となっているため、係止片４６と肩部７ａとの間に隙間Ｇが形成された状態となる。

前記ステッピングモータ２のモールド１１の平坦な上面部１１ａには、係止凸部４７および該係止凸部４７の反対側に位置する一対の係合片４８が形成されている。
このキャン７の上端部分は、図３に示すように、固定バンド５０内に挿入されている。この固定バンド５０は、両端に直線部５１ａが一体に連接形成された略リング状のリング部分５１ｂの弾性金属部材からなり、リング部分５１ｂの上縁に逆Ｌ字形の係止片５１が形成されている。この係止片５１の上辺部５１ａには切欠溝５２と切起こし舌片５３が形成されている。また、リング部分の下縁には水平に折曲された止め片５４が形成され、この止め片５４に止め孔５５が形成されている（図４参照）。

固定バンド５０の止め孔５５を係止凸部４７に係止させると共に、直線部５０ａを接近する方向に引き寄せて係合片４８に係合させる。これにより、固定バンド５０が上面部１１ａに固定される。
次いで、係止キャップ４４が凸部４１に嵌め込まれたキャン７をモールド１１の開口部２ａに挿入して固定バンド５０の内側に位置せしめた後、位置決めのためステッピングモータ２をキャン７の回りで回動させる。これにより、固定バンド５０も一緒に回動し、固定バンド５０の係止片５１の上辺部５１ａと舌片５３との間に係止キャップ４４の係止片４６が入り、係止片４６のリブ４６ａが切欠溝５２にカチッと嵌まり、固定バンド５０が係止キャップ４４に係止される。これにより、ステッピングモータ２はそのロータとコイルの位置が最適の位置に設定される。

前記モータコネクタ３９と電線側のコネクタ５６との接続構造例を図４に示している。
図４において、コネクタ５６は横向きに接続部５６ａが形成され、これと略直角をなす下向きに電線引出し部５６ｂが形成されている。この電線引出し部５６ｂを下に向けて接続部５６ａをモータコネクタ３９に差し込んだ後、図１のように一側面と下面が開口している箱形のカバー５７をコネクタハウジング３８の外側に装着する。カバー５７の内側面にはリブ５８が形成され、このリブ５８の両下端には係止爪５９が形成されている。この係止爪５９をコネクタハウジング３８の溝６０に沿ってスライドさせて挿入し、コネクタハウジング３８の下端に係止させる。最後にカバー５７の内側の空間部に樹脂により封止６１を行う（図１参照）。これにより、リード電線６２が下方向に向けて配線される。

また、図５のコネクタ部分の参考例に示す如く、下部開口で前面に蓋部３８ａが形成されているコネクタハウジング３８がステッピングモータ２のモールド１１に一体化されており、コネクタ５６を差し込んだ後、蓋部３８ａを閉じ、図５（ｂ）のように樹脂により封止６１を行うことも可能である。
以上の如く構成され電動流量制御弁１は、流体入出口２１を閉じる場合は、マグネットワイヤ１０を一方向に通電励磁し、ロータ１２、スリーブ２９、弁軸４およびホルダ２４を一体的に回転する。これにより、雌ねじ部２２と雄ねじ部２５との螺合によるねじ送りによりホルダ２４が下降し、これに伴って弁体５が下降し、弁体５により流体入出口２１が閉じられる。

流体入出口２１が閉じられた時点では、可動側ストッパ２８が固定側ストッパ３１に衝接しておらず、弁体５が流体入出口２１を閉じたまま、ホルダ２４をさらに回転下降する。このとき、弁体５に対するホルダ２４の下降量は、圧縮コイルばね２７が圧縮することにより吸収され、さらに、ホルダ２４を回転下降すると、可動側ストッパ２８が固定側ストッパ３１に衝接する（図１参照）。これにより、ロータ１２への通電励磁が続行されていても、スリーブ２９、弁軸４、ホルダ２４の回転下降運動は強制的に停止される。

流体入出口２１を開くときは、マグネットワイヤ１０を他方向に通電励磁し、ロータ１２、スリーブ２９、弁軸４およびホルダ２４を逆回転させることにより、雌ねじ部２２と雄ねじ部２５との螺合によるねじ送りによりホルダ２４が上昇し、これにより、弁体５が上昇して流体入出口２１を開口する。ホルダ２４の上昇により弁軸４も上昇し、弁軸４の上端はストッパ部材４２のガイド孔４３に侵入し、ストッパ部材４２に当たって停止するが、コイルスプリング２７を圧縮しながらホルダ２４は少し上昇する。コイルスプリング２７を圧縮力により弁体５には下向きの力が働き、カラー２６を介してホルダ２４に下向きの力が作用するため、万一雄ねじ２５と雌ねじ２２の螺合が外れても、次の下降時の螺合操作がスムーズに行われる。

以上のように、本実施の形態によれば、キャン７を弁本体部３と同一径に構成したので、従来のようなフランジ部材６が不要となり、キャン７が小径の小型化された電動流量制御弁とすることができる。また、コネクタ５０は、モータコネクタ３９への接続部５６ａと電線引出し部５６ｂが略直角をなす構造としたので、電線６２をキャン７と平行に配設することが可能となり、配線スペースを小さくすることができる。
さらにまた、ホルダ２４の上下に弁軸４と弁体５を摺動自在に取り付け、この弁軸４と弁体５の間に圧縮コイルばね２７を設けた構造としたので、従来、上下に２個のバネ２７、４２を必要としていたのを１個にすることができ、小型化および部品点数の削減が可能となる。

本発明の電動流量制御弁の一実施の形態を示す断面図。 本発明の電動流量制御弁の平面図。 本発明の電動流量制御弁の斜視図。 本発明の電動流量制御弁の分解斜視図。 コネクタ部分の参考例を示すもので、（ａ）は組付け前の斜視図、（ｂ）は完成後の斜視図。 本発明の電動流量制御弁に使用されるガイドブッシュの斜視図。 従来電動流量制御弁の断面図。

符号の説明

１ 電動流量制御弁
２ ステッピングモータ
３ 弁本体部
４ 弁軸
４ａ フランジ
５ 弁体
５ａ フランジ
７ キャン
１２ ロータ
１７ 弁室
２２ 雌ねじ
２３ ガイドブッシュ
２４ ホルダ
２５ 雄ねじ
２６ カラー
２７ 圧縮コイルばね
３９ モータコネクタ
４１ 凸部
４４ 係止キャップ
５０ 係止バンド
５６ コネクタ
５６ａ 接続部
５６ｂ 電線引出し部
６５ 流体通路

Claims (1)

1. 弁本体部に固着されたキャンと、該キャンの外周面に取り付けられかつステータヨークとマグネットワイヤとが樹脂でモールドされたモールド体と、前記キャン内に配置されて前記モールド体により電磁的に回転されるロータと、該ロータの回転により昇降し前記弁本体部内の弁室に形成された流体入出口を開閉する弁体と、を有する電動流量制御弁であって、
   前記モールド体の側部には、内部にモータコネクタとコネクタピンとを備えたコネクタハウジングと、前記モータコネクタとコネクタピンとに接続される電線側のコネクタと、が設けられ、
   前記コネクタには、横向き接続部が形成されると共に、該横向き接続部と略直角をなす下向きに電線引出し部が形成されており、
   前記コネクタハウジングと前記コネクタとの外側には、一側面と下面が開口している箱形のカバーが装着されると共に、該カバーのコネクタハウジング側の内側面には、前記コネクタハウジングの溝に係止される両下端に係止爪を形成したリブが一体に設けられ、前記カバーの内側の空間部は樹脂により封止されていることを特徴とする電動流量制御弁。

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