JP5982168B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルの冷媒の流量制御などに使用される電動弁に関する。

冷凍サイクル内を循環する冷媒の流量制御などに使用される電動弁は、弁機構を備える弁本体の上部にキャンと称するステンレススチール製の密閉容器を一体に連結し、キャン内部にモータを構成するロータを収容している。ロータの回転は、例えばねじ機構により直進運動に変換され、弁体の開度を操作する。
キャンの外側には、モータのステータを構成するコイルユニットが着脱自在に嵌装される。

特開２００９−２８７６６３号公報

コイルユニットは、コイルが巻回されたステータヨークを樹脂でモールドした構造を備える。この樹脂モールドは、コイルに水分等が浸入しないように、ヨークを取り囲むようになされるが、ロータとヨークに設けられた磁極歯との磁気ギャップが最小となるように、該磁極歯のキャン側の表面のみが露出するようにされている。

キャンは非磁性鋼材であるステンレススチールなどでつくられ、ステータヨークは電磁鋼板でつくられる。ステータヨーク用の電磁鋼板は防食のために亜鉛メッキ等が施される。したがって、キャンとステータヨーク（の磁極歯）との隙間に水分が浸入すると、両者の間で電位差が生じ、該電位差による腐食の原因となる。また上記浸入した水に塩分が含まれている場合には、発錆して同様に腐食の原因となる。この腐食により、当該電動弁の寿命は著しく低下される。

当該電動弁が、室内の冷凍サイクルに用いられる場合にはキャンとコイルユニットとの間に水分が浸入するおそれはあまりないが、車両や船舶等の冷凍サイクルに用いられる場合には、キャンとキャンに嵌装されるコイルユニットの間でシール構造を備える必要がある。

特許文献１の電動弁は、弁本体の外周部にＯリングなどのシール部材を備えているが、この構造にあっては、弁本体が大型化すると共に、コイルユニットも上記Ｏリングに当接する必要があるために大型化し、さらに弁本体、コイルユニット共に、室内用の電動弁と共通の構成とすることができず、歩留まりが悪いという問題があった。
本発明の目的は、上述した不都合を解消する電動弁を提供するものである。

上述した目的を達成するために、本発明の電動弁は、弁室を有する弁本体と、該弁本体の上部に固着される円筒形状のキャンと、該キャンの内部に回転自在に支持されるロータと、該ロータの回転運動を直線運動に変換して弁室に挿入される弁軸を駆動する変換機構と、キャンの外側に着脱自在に嵌装され、かつステータヨーク及びコイルが一体成形された樹脂モールドを有するコイルユニットとを備え、樹脂モールドの下端部にとりつけられる円環状のプレート部材と、該プレート部材により支持されてキャンとの間の防水構造を構成するシール部材を備えるものである。

プレート部材は、前記弁本体と前記コイルユニットとを固定する回り止め部材とすることが望ましい。
この場合において、前記プレート部材は、弁本体に係合する一対の脚部を備えることができる。

また、前記プレート部材は、コイルユニットを弁本体にねじ止めするための延長部を備えることもできる。
また、前記プレート部材は、樹脂プレートであって、樹脂モールドの下端部にとりつけられることができる。

さらに、前記樹脂モールドの頂部には通気孔が形成され、前記通気孔が密栓により封止されても良い。
さらにまた、前記樹脂モールドの頂部には通気孔が形成され、コイルユニット装着後に
前記通気孔を封止する密栓を備えることができる。
また、前記密栓は、先端が前記通気孔の内径よりも大径な径大部を備えるように、弾性
材料により作成されると良い。

本発明の電動弁は以上の手段を備えるので、着脱自在のコイルユニットとキャンとの間の防水を確実に達成するとともに、コイルユニットの嵌着時の作業効率を向上する。また弁本体の構成を、シール部材を必要としない室内用冷凍サイクルに適用される電動弁のそれと共通化することができる。
さらに、シール部材の固定をコイルユニットの回り止め部材とすれば、シール部材の固定手段を特に必要とせず、構造も簡素化される。

本発明の第１の実施例の電動弁の縦断面図。 本発明の第２の実施例の電動弁の縦断面図。 本発明の第３の実施例の電動弁の縦断面図。 本発明の第４の実施例の電動弁の縦断面図。 本発明の第５の実施例の電動弁の縦断面図。

図１は、本発明の第１の実施例に係る電動弁の縦断面図である。
電動弁１は、弁本体１０を有し、弁本体１０に設けられた弁室３０には２本の配管２０、２２が連結される。
弁室３０の弁軸４０の進退動方向には弁座３２が形成される。弁軸４０は弁座３２に対して離接して流量を制御する。弁本体１０の上部には取付プレート１２が固定されるとともに弁軸案内部材５０がとりつけられる。弁軸案内部材５０の外周部には雄ねじ部５２が形成される。

取付プレート１２にはキャン６０が固着される。キャン６０は非磁性材料であるステンレス等でつくられる。キャン６０の内部にはロータ７０が配置され、ロータ７０は連結部材７１を介して雌ねじ部材７２に連結される。雌ねじ部材７２は雌ねじ部７４を有し、弁軸案内部材５０の雄ねじ部５２に螺合される。

ロータ７０が回転すると雌ねじ部材７２も回転し、雄ねじ部５２と雌ねじ部７４とにより構成される変換機構のねじ作用によりロータ７０が昇降する。雌ねじ部材７２を貫通して上部に突出する弁軸４０の頂部にはパイプ部材８０が圧入される。雌ねじ部材７２の内側の弁軸４０にはリング部材８２が嵌装され、リング部材８２は圧縮ばね８４により上方へ押し上げる方向に付勢される。

この構成により、ロータ７０が回転すると、雌ねじ部材７２とともに弁軸４０は昇降動する。雌ねじ部材７２の外側に圧入された可動ストッパ７６は雌ねじ部材７２と一体に回転と昇降動を行い、また、固定ストッパ５４は弁軸案内部材５０の外側に固着される。可動ストッパ７６が固定ストッパ５４に突き当たることでステータに対する励磁が継続されていてもロータ７０の回転は強制的に停止され、弁軸４０の降下位置が規制される。

パイプ部材８０の外側にはクッションばね９０がとりつけられ、このクッションばね９０の弾発力により、雌ねじ部材７２が上昇して雌ねじ部７４が弁軸案内部材５０の雄ねじ部５２から外れても、雌ねじ部材７２の下降時には両者は再度螺合する。

キャン６０の外側にコイルユニット（ステータ）１００が着脱自在に嵌装される。 コイルユニット１００は樹脂モールド１１０の内部にコイル１２０とステータヨーク１２２が一体に構成される。すなわち、コイル１２０はボビンに巻回された状態でステータヨーク１２２内に配置され、これが樹脂モールド１１０されることによりコイルユニット１００が形成される。キャン６０と対向するように、ステータヨーク１２２には複数の磁極歯が形成されており、この磁極歯のキャン６０と対向する面以外は、樹脂モールド１１０されている。換言すれば、磁極歯のキャン６０と対向する面は、コイルユニット１００の内部に露出している。
ステータヨーク１２２は電磁鋼板でつくられ、防食のために、亜鉛メッキ等が施される。

回り止め部材１３０は、コイルユニット１００を弁本体１０に位置決めし、固定するためのプレート部材であり、後述するＯリング等のシール部材１４０を樹脂モールド１１０の下部（本実施例においては、ステータヨーク１２２の内周部下面）と挟んだ状態で、樹脂モールド１１０の下端部に固着される。

回り止め部材１３０は、リング状（円環状）の金属部材であって、例えば円周上に４個の穴を有し、この穴に樹脂モールド１１０の下面に設けられた柱状部を挿入した後に柱状部を溶融して溶着部１１２を形成することにより、樹脂モールド１１０に固着される。

このようにしてコイルユニット１００に取り付けられた回り止め部材１３０の脚部１５０は一対の弾性脚より成り、この一対の弾性脚が弁本体１０の側面に嵌入固定されたパイプ１４の外周に弾性係合することにより、コイルユニット１００は弁本体１０に対して位置決めされ、固定される。

回り止め部材１３０とステータヨーク１２２の間に設けられたシール部材１４０はコイルユニット１００をキャン６０の上部からキャン６０に対して嵌装したときに、キャン６０の外周部に圧着し、これによりキャン６０とコイルユニット１００との間の水分の浸入を防止する。

脚部１５０は、回り止め部材１３０と一体に折り曲げて構成することもできるが、回り止め部材１３０と別体とし、溶接等により回り止め部材１３０に取り付けても良い。
以上の構成により、キャン６０とステータヨーク１２２との間に水分が浸入することがなく、当該電動弁１を車両や船舶等の屋外で使用される環境に置かれても、絶縁性能が悪化することがない。またコイルユニット１００を弁本体１０に固定するための回り止め部材１３０を利用してシール部材１４０を樹脂モールド１１０に固定するので、シール部材１４０を固定する手段を特に必要とせず、またシール部材１４０を特に必要としない屋内向け冷凍サイクル用の電動弁と弁本体を共用することができ、当該電動弁の歩留まりが低下する懸念もない。

図２は、本発明の第２の実施例の説明図である。
電動弁１ａの主要な構成は、図１で説明した構成と同様であるので、同様な部材には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施例にあっても、シール部材１４０を回り止め部材とステータヨーク１２２の内周部下面との間で挟んでコイルユニット１００に固着する点は、先の実施例と同様である。
本実施例では回り止め部材に一対の脚部１５０（図１）を設ける代わりに、回り止め部材の内側に弁本体１０の方向に延びる延長部１３２を設けている。回り止め部材１３１の延長部１３２をねじ１３４で弁本体１０に固定することでコイルユニット１００の回り止め構造を構成している。

図３は、本発明の第３の実施例の説明図である。
電動弁１ｂの主要な構成は、図１で説明した構成と同様であるので、同様な部材には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。この第３の実施例は、第１の実施例の変形例である。

本実施例にあっては、第１の実施例に対し、更に樹脂モールド１１０の頂部に通気孔１６０を設けると共に、樹脂モールド１１０の頂部とキャン６０との間にパッキン１７０を配置している。

第１の実施例では、シール部材１４０とキャン６０の間の密着度が向上するために、コイルユニット１００をキャン６０の外側に嵌装する際に、シール部材１４０で閉塞された、キャン６０の側面と樹脂モールド１１０の内側の間の空間の密閉度が高くなり、コイルユニット１００をキャン６０に嵌装する組立作業が困難となる場合がある。
そこで本実施例にあっては、樹脂モールド１１０の頂部に通気孔１６０を形成して空気抜きを構成し、この組立作業を容易にする。

キャン６０の通気孔１６０に対向する頂部には、パッキン１７０を接着などの手段で予めとりつけてある。コイルユニット１００をキャン６０に嵌装する組立作業が完了し、回り止め部材１３０の一対の脚部１５０が弁本体１０の側面に嵌入固定されたパイプ１４の外周に固定され、コイルユニット１００が弁本体１０に位置決めされたときには、パッキン１７０が通気孔１６０を封止して通気孔１６０から樹脂モールド１１０の内部に水分が浸入するのを防止する。

このようにこの実施例では、コイルユニット１００をキャン６０に嵌装する組立作業が容易となり、またこの嵌装作業が完了した時点で通気孔１６０は自動的に閉鎖されるので、通気口の閉鎖作業も特に必要としない。
このような通気孔１６０及びパッキン１７０を用いた構造は、図２に示された第２の実施例に適用されても良い。

図４は、本発明の第４の実施例を示す説明図である。
電動弁１ｃの主要な構成は、図１で説明した構成と同様であるので、同様な部材には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。この第４の実施例は、第３の実施例の変形例である。

本実施例にあっても、樹脂モールド１１０の頂部に通気孔１６０を備えていることは第３の実施例の電動弁１ｂと同様である。

通気孔１６０の機能は、電動弁１ｂと同様である。本実施例にあっては、コイルユニット１００をキャン６０に嵌装して組立後に通気孔１６０を密栓１８０で封止する。この密栓１８０は、この例においては、先端が通気孔１６０の内径よりも大径な径大部１８０ａを備えるようにゴム等の弾性を有する材料により作成されていて、該径大部１８０ａが縮径されるように通気孔１６０に挿入され、挿入完了後、該径大部１８０ａが元の状態に戻ることで密栓１８０が通気孔１６０に装着されるようになっている。

この密栓１８０を用いることにより、通気孔１６０を閉鎖することができる。
このような通気孔１６０及び密栓１８０を用いた構造は、図２に示された第２の実施例に適用されても良い。
なお、先端に径大部を有しないように、密栓を樹脂や金属で成形し、通気孔１６０に装着後、密栓を溶着あるいは接着等の手法により樹脂モールド１１０に固着しても良い。

図５は、本実施例の第５の実施例を示す説明図である。
電動弁１ｄの主要な構成は、図１で説明した構成と同様であるので、同様な部材には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。この第５の実施例は、第１の実施例の変形例である。

本実施例の電動弁１ｄにあっては、樹脂モールド１１０の下部にシール部材１４０を支持する構造として、樹脂プレート（プレート部材）２００を備える。

樹脂プレート２００は超音波溶着等による溶着、あるいは接着剤を用いた接着等の手法により樹脂モールド１１０に固着される。この例においては、樹脂プレート２００は、コイルユニット１００を弁本体１０に対して位置決めし、固定する機能（回り止め機能）を備えていないので、この機能が必要な場合には、別途、適宜の手法で位置決め固定手段が設けられる。
しかし、コイルユニット１００及び弁本体１０の双方が、例えば当該電動弁１ｄが設けられる冷凍サイクルを構成する図示されない部品に固定される場合には、コイルユニット１００を弁本体１０に対して位置決め固定する機能は特に必要ない。

この構造を採用することにより、構造を簡素化することができ、コストも低減できる。
この第５の実施例に対して、第３又は第４実施例で説明した通気孔１６０及びパッキン１７０又は密栓１８０を設けるようにしても良い。

本発明の電動弁は以上の構成を備えることにより、キャンに対して着脱自在に嵌装されるコイルユニットの間の防水構造を極めて簡単に構造で実現できるとともに、弁本体１０の構造は、シール部材１４０を特に必要としない屋内向け冷凍サイクル用の電動弁の弁本体と共用することができる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 電動弁
１０ 弁本体
１２ 取付プレート
１４ パイプ
２０、２２ 配管
３０ 弁室
３２ 弁座
４０ 弁軸
５０ 弁軸案内部材
５２ 雄ねじ部
５４ 固定ストッパ
６０ キャン
７０ ロータ
７１ 連結部材
７２ 雌ねじ部材
７４ 雌ねじ部
７６ 可動ストッパ
８０ パイプ部材
８２ リング部材
８４ 圧縮ばね
９０ クッションばね
１００ コイルユニット
１１０ 樹脂モールド
１１２ 溶着部
１２０ コイル
１２２ ステータヨーク
１３０、１３１ 回り止め部材（プレート部材）
１３２ 延長部
１３４ ねじ
１４０ シール部材
１５０ 脚部
１６０ 通気孔
１７０ パッキン
１８０ 密栓
２００ 樹脂プレート（プレート部材）

Claims (8)

1. 弁室を有する弁本体と、該弁本体の上部に固着される円筒形状のキャンと、該キャンの内部に回転自在に支持されるロータと、該ロータの回転運動を直線運動に変換して弁室に挿入される弁軸を駆動する変換機構と、キャンの外側に着脱自在に嵌装され、かつステータヨーク及びコイルが一体成形された樹脂モールドを有するコイルユニットとを備える電動弁であって、
   樹脂モールドの下端部にとりつけられる円環状のプレート部材と、
   該プレート部材により支持されてコイルユニットとキャンとの間の防水構造を構成するシール部材と
   を備えたことを特徴とする電動弁。
2. 前記プレート部材は、前記弁本体と前記コイルユニットとを固定する回り止め部材であることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
3. 前記プレート部材は、弁本体に係合する一対の脚部を備えたことを特徴とする請求項２記載の電動弁。
4. 前記プレート部材は、コイルユニットを弁本体にねじ止めするための延長部を備えたことを特徴とする請求項２記載の電動弁。
5. 前記プレート部材は、樹脂プレートであって、樹脂モールドの下端部にとりつけられることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
6. 前記樹脂モールドの頂部には通気孔が形成され、前記キャンの頂部には前記通気孔を封止する封止部材を備える請求項１ないし５のいずれかに記載の電動弁。
7. 前記樹脂モールドの頂部には通気孔が形成され、前記通気孔が密栓により封止されている請求項１ないし５のいずれかに記載の電動弁。
8. 前記密栓は、先端が前記通気孔の内径よりも大径な径大部を備えるように、弾性材料により作成されたことを特徴とする請求項７記載の電動弁。