JP2003232465A

JP2003232465A - ギア式電動弁

Info

Publication number: JP2003232465A
Application number: JP2002028833A
Authority: JP
Inventors: Koji Higuchi; 浩次樋口; Norio Suzuki; 教郎鈴木
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】支軸に対する摩擦面が大きいピニオンの素材を
支軸の素材と違えて構成することにより、異材質による
凝着磨耗の低減を図り、耐久性の高い減速機構Ｃを実現
する。【解決手段】ステッピングモータ１１と、減速機構Ｃ
と、弁体６２とを備える。減速機構Ｃは、第１支軸２０
と第２支軸３０と、各支軸２０，３０に軸支される第１
ギア２２と第２ギア３１と、各支軸２０，３０に軸支さ
れる第１ピニオン２３と第２ピニオン３２とからなる。
支軸２０，３０は硫黄快削鋼、ギアは黄銅、ピニオンは
黄銅又はりん青銅、を素材としてそれぞれ構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、本発明は、冷凍サ
イクル等に用いるギア式電動弁に関し、更に詳しくは、
エアコンにおける冷媒の流量制御や、風呂、シャワーに
おける燃焼ガス、空気、温水、液体燃料などの流量制御
に用いられるギア式電動弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ギア式電動弁は、モータの回転をギアに
よる減速機構Ｃを介して、弁の往復運動として伝えるも
ので、流体、燃料等の流体の流量制御を精密に行うこと
が求められる機器などにおいて用いられ、特にエアコン
の駆動系として従来から用いられている。そして、これ
らの技術は、特許第２８８７３９５号公報、特開平１１
−８２７９６号公報等に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】そして、このようなギ
ア式電動弁は、例えば、一般家庭において広く普及して
いるエアコンでは、冷却温度を制御するのに重要な流体
循環量の制御において精密制御の要求に応えることはも
ちろんであるが、更にコストの低廉化や、長期に渡って
使用される装置であるから優れた耐久性が求められる。

【０００４】上記ギア式電動弁は、ステッピングモータ
の回転数を大径のギア及び小径のピニオンを用いて大幅
に減速しているためにトルクが大きくなり、そのため摩
擦に伴う磨耗を抑制する処置として各部材の素材の選択
が重要である。そのための手段として、従来、例えば支
軸及びピニオンを硫黄快削鋼（以下、「ＳＵＭ」と略称
する。）とし、ギアを黄銅（以下、「ＢＳ」と略称す
る。）としたものが用いられているが、この場合、支軸
とピニオンとが同一素材となることから、融着摩擦に伴
う凝着磨耗が発生し、支軸とピニオンとの摩擦部分が磨
耗して、減速機構の耐久性を低下させ、ギア式電動弁の
寿命が短くなる惧れがあった。

【０００５】本発明は、この問題を解決することを課題
として発明されたものであり、減速機構Cを構成する支
軸に軸支されるギア及びピニオンの素材を、支軸とは別
素材で構成することにより、異材質による凝着磨耗の低
減を図り、耐久性の高いギア式電動弁を実現することを
課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は耐磨耗
性が高くないとされる低硬度のＢＳ材を用いることで、
ＳＵＭ材同士の凝着磨耗の発生を抑制し、高性能が発揮
できるようにしたものである。具体的には、本発明のギ
ア式電動弁は、ステッピングモータと、支軸及び該支軸
に軸支されるギア及びピニオンを具備する減速機構と、
減速機構に連なる出力回転軸と、該出力回転軸により作
動する弁体を備えたギア式電動弁において、上記支軸は
硫黄快削鋼を素材として構成され、ギアは黄銅を素材と
して構成され、ピニオンは黄銅又はりん青銅を素材とし
て構成されていることを特徴とする。

【０００７】また、更なる実施形態としては、上記支軸
は第１支軸と第２支軸とからなり、上記ギアは第１ギア
２２と第２ギア３１とからなり、上記ピニオンは第１ピ
ニオン２３と第２ピニオン３２とからなり、第１支軸に
は第１ギア及び第１ピニオンが軸支され、第２支軸には
第２ギア及び第２ピニオンが軸支されていることを特徴
とするものである。また、上記手段において、上記第１
ピニオンはりん青銅を素材として構成され、第２ピニオ
ンは黄銅を素材として構成されていることを特徴とす
る。なお、上記手段に加えて、支軸の表面はピニオン及
びギアとの摩擦面となるが、この部分の摩擦を円滑に
し、磨耗を避けるために特定のグリス、即ちクライトモ
８０５Ｋ（ドイツフックスルブリテック社製）を用
いることで、高温、高負荷における減速機構Ｃ部分の耐
久性を向上させるようにするものである。また、上記の
実施形態は、支軸が２本の場合を示したが、本発明はそ
の数において限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の本実施例を図面を用いて
説明する。本実施例にかかるギア式電動弁は、大別し
て、駆動部１、減速機構Ｃ、及び弁体部５０からなる。
先ず、駆動部１について説明する。駆動部１は、ケース
本体１０に搭載されたステッピングモータ１１、及び、
該ステッピングモータ１１をカバーするモータケース１
０ａから成る。なお、ステッピングモータ１１にはリー
ド線１１ａが設けられている。ケース本体１０の下部に
は第１支軸２０及び第２支軸３０が固定されると共に、
後述の出力回転軸４０を軸支する軸受部１０ｂが設けら
れている。

【０００９】次に、減速機構Ｃについて説明する。ステ
ッピングモータ１１で駆動されるモータピニオン２１に
噛み合って回転する第２ギア３１が第２支軸３０に回転
自在に軸支されている。前記第２ギア３１には第２ピニ
オン３２が固定され、該第２ピニオン３２は第２ギア３
１と共に第２支軸３０に軸支されている。上記第２ピニ
オン３２は、第１支軸２０に軸支されている第１ギア２
２に噛み合っており、該第１ギア２２には、第１ピニオ
ン２３が一体的に設けられて第１支軸２０に軸支されて
いる。

【００１０】上記第１ピニオン２３には出力ギア４２が
噛み合っており、該出力ギア４２は前記軸受部１０ｂに
回転自在に軸支されている出力回転軸４０に一体的に固
定されている。前記出力回転軸４０は、既述のようにそ
の上端を軸受部１０ｂに回転自在に軸着されているが、
その下部はケース本体１０に設けられているガイド部１
０ｃに軸支されている。また、ホルダ５４は、ガイド部
１０ｃの下部に装着・固定されており、その中心部に
は、雌ねじ部５５が形成された水平断面円形の孔が設け
られている。またホルダ５４の下部には弁体部５０取付
用のナット５６が付設されている。

【００１１】次に、弁体部５０について説明する。上記
ホルダ５４の中心孔には略円柱状の回転受体６０が配置
され、該回転受体６０の外周に設けられてる雄ねじ部６
０ａが上記雌ねじ部５５と噛み合っている。また、この
回転受体６０の上方には凹部６０ｂが形成され、出力回
転軸４０の下端に形成されている軸凸部４１と回転力の
み伝達されるように係合されている。また回転受体６０
の下端には鋼ボール６１が固定されている。

【００１２】上記ホルダ５４の下部にはナット５６を用
いて弁本体５１が取付けられる。該弁本体５１の軸芯部
には弁室５１ａが形成されると共に、該弁室５１ａの側
部には第１通路５２が設けられ、かつその下部には第２
通路５３が設けられる。また上記弁室５１ａには弁作動
部６３及び弁部６４からなる弁体６２が上下に移動可能
に配置され、弁本体５１に設けられた弁座５１ｃに当接
したとき電動弁は閉となり、上動したとき開となるよう
に作動される。また、弁本体５１の弁室５１ａには上ベ
ローズ支持環５１ｂが付設されていると共に、弁作動部
６３の下部には下ベローズ支持部６３ａが設けられ、こ
の上ベローズ支持環５１ｂと下ベローズ支持部６３ａと
の間にはベローズ７０が設けられている。

【００１３】次に、上記実施例のギア式電動弁の作動に
ついて説明する。上記ギア式電動弁は、冷凍システムを
構成する第１通路５２及び第２通路５３の間に介装さ
れ、両通路間の流体の流れを制御する。電動弁の開閉に
当たっては、リード線１１ａを介してステッピングモー
タ１１にパルスが印加される。その結果、パルス数に応
じてモータピニオン２１が回転し、ついで第２ギア３１
が減速されて回転すると共に第２ピニオン３２は一体に
回転する。

【００１４】前記第２ピニオン３２の回転は減速されて
第１ギア２２を回転させ、さらに第１ギア２２と一体の
第１ピニオン２３を回転させる。該第１ピニオン２３の
回転により出力ギア４２が回転し該出力ギア４２と一体
の出力回転軸４０が回転する。そして出力回転軸４０の
回転により軸凸部４１を介して回転受体６０が回転し、
雌ねじ部５５と雄ねじ部６０ａの噛み合いにより回転受
体６０は回転しながら下動する（なお、言うまでもな
く、ステッピングモータ１１が逆回転すれば、回転受体
６０は、その回転数に応じて上動することになる。）。
そして回転受体６０の下動により鋼ボール６１を介して
弁作動部６３を下方に押圧する。またこの間、弁室５１
ａ内の流体圧がベローズ７０の外面に作用し、所定値以
上の流体圧の時、ベローズ７０を縮方向に作用させ、弁
を開方向に作用させる。

【００１５】上記装置において、ステッピングモータ１
１の回転数を大径のギア及び小径のピニオンを用いて大
幅に減速しているために、その分、トルクが大きくなる
ことから摩擦による磨耗に対する手段が施されている。
そのための手段として、各部材の素材は、例えば、従
来、第２支軸３０がＳＵＭ、第２ギア３１がＢＳ、第２
ピニオン３２がＳＵＭが選択されていたものを、本実施
例では、第２支軸３０を従来通りＳＵＭ、第２ギア３１
を従来通りＢＳ、第２ピニオン３２をＢＳとしている。
なお、第２ピニオン３２は磨耗を避ける観点から、りん
青銅を使用することが望ましいが、コストが高いため、
次善の選択としてＢＳを採用した。

【００１６】また、従来、第１支軸２０はＳＵＭ、第１
ギア２２はＢＳ、第１ピニオン２３はＳＵＭとしていた
ものを、本実施例では、第１ピニオン２３の素材を変え
てりん青銅とした。即ち、本実施例は、第１支軸２０及
び第２支軸３０の両支持軸の素材をＳＵＭのままとし、
ピニオン及びギアの素材を支軸とは異材質として、同一
素材の摩擦面に発生しやすい凝着摩擦に伴う磨耗対策を
行ったものである。

【００１７】一般的に、高硬度の材料は耐磨耗性が良
い。この実施態様として用いているギア式電動弁の減速
機構Ｃにおいて、その加工性、硬度、コストなどにより
ピニオンはＳＵＭを用いるのが一般的であった。しか
し、高温、高荷重における耐久性（耐磨耗性）において
は、ＳＵＭ材同士の凝着磨耗が促進される惧れがあるこ
とから、耐磨耗性が高くないとされる低硬度のＢＳ材を
用いることで、異材質による凝着磨耗の低減を図ったも
のである。

【００１８】また、上記手段に加えて、第１支軸２０及
び第２支軸３０の表面は、ピニオン及びギアとの摩擦面
となるが、この部分の摩擦を円滑にし、磨耗を避けるた
めに、グリスとして、グライトモ８０５Ｋ（ドイツフ
ックスルブリテック社製）を選択することで、高温、
高負荷における減速機構Ｃ部分の耐久性を向上させる事
ができるに至った。

【００１９】

【発明の効果】本発明のギア式電動弁は、上記のように
構成したことで、減速機構において、同一素材の摩擦面
に発生しやすい凝着摩擦に伴う磨耗を回避することがで
きるに至った。即ち、高温、高荷重においては、ＳＵＭ
材同士の凝着磨耗が促進され、高性能が発揮できないと
いう問題が発生することがあったが、低硬度のＢＳやり
ん青銅を用いることで、凝着磨耗の低減を図ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の概略説明図。

【符号の説明】

Ｃ・・・減速機構１・・・駆動部１０・・ケース本体１０ａ・・モータケース
１０ｂ・・軸受部１０ｃ・・ガイド部１１・・ステッピングモータ
１１ａ・・リード線２０・・第１支軸２１・・モータピニオン
２２・・第１ギア２３・・第１ピニオン３０・・第２支軸３１・・第２ギア３２
・・第２ピニオン４０・・出力回転軸４１・・軸凸部４２
・・出力ギア５０・・弁体部５１・・弁本体５１
ａ・・弁室５１ｂ・・上ベローズ支持環５１ｃ・・弁座５２・・第１通路５３・・第２通路５４・・ホルダ５５・・雌ねじ部５６・・ナット６０・・回転受体６０
ａ・・雄ねじ部６０ｂ・・凹部６１・・鋼ボール６２
・・弁体６３・・弁作動部６３ａ・・下ベローズ支持部６４・・弁部７０・・ベローズ

フロントページの続きＦターム(参考） 3H062 AA02 AA15 BB33 CC02 DD01 EE08 GG01 HH02 HH03 HH04 HH07 HH08 HH09 3H063 AA01 BB37 DA14 DB31 DC04 GG03 GG06 GG08 GG14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステッピングモータと、支軸及び該支軸に
軸支されるギア及びピニオンを具備する減速機構と、減
速機構に連なる出力回転軸と、該出力回転軸により作動
する弁体を備えたギア式電動弁において、上記支軸は硫
黄快削鋼を素材として構成され、ギアは黄銅を素材とし
て構成され、ピニオンは黄銅又はりん青銅を素材として
構成されていることを特徴とするギア式電動弁。
【請求項２】上記支軸は第１支軸と第２支軸とからな
り、上記ギアは第１ギアと第２ギアとからなり、上記ピ
ニオンは第１ピニオンと第２ピニオンとからなり、第１
支軸には第１ギア及び第１ピニオンが軸支され、第２支
軸には第２ギア及び第２ピニオンが軸支されていること
を特徴とする請求項１記載のギア式電動弁。
【請求項３】上記第１ピニオンはりん青銅を素材とし
て、又、第２ピニオンは黄銅を素材としてそれぞれ構成
されていることを特徴とする請求項２記載のギア式電動
弁。