JP2016070382A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサと弁本体とを良好に固定することで、耐久性の高い電動弁を製造し提供する。
【解決手段】ガイドブッシュと弁本体２に介在して固定されるスペーサ１５において、スペーサ１５の筒状本体に凹部１５ａを設け、筒状本体に小径部１５ｂと大径部１５ｃを形成する。小径部１５ｂ及び大径部１５ｃを設けることによって、弁本体２及びスペーサ１５の固定に際し、大径部１５ｃと弁本体２が当接することで位置決めの精度を高めることができ、小径部１５ｂと弁本体２との間に間隙１１０が形成されることで、ロウ付けによる固定の際にこの間隙１１０にロウが流れ込み、弁本体２とスペーサ１５との固定を良好に行うことができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、冷凍サイクルにおいて膨張弁等として使用される電動弁に関し、特に弁軸を摺動自在に支持するガイドブッシュと弁本体との間にスペーサを介在させて弁室の大容量化を図るのに好適な電動弁に関する。

従来、空気調和機、冷凍機等の冷凍サイクルに組み込まれて使用される電動弁は、冷媒等の流体の流量を調整する機器であり、通常、弁室及び弁座を備えた弁本体と、鍔状部としてのキャン受板を介して前記弁本体の上部に固着された有底円筒状のキャンとを備えており、該キャンの内側にはロータが内蔵され、前記キャンの外部には中央部に挿通孔を有するステータが外嵌されており、ロータの回転は例えばねじ機構により弁軸の上下動（進退動）に変換される。

そうした電動弁の一例として、出願人は特許文献１や特許文献２のような出願を行っている。特許文献１に開示されている電動弁は、ガイドブッシュを、当該ガイドブッシュを取り囲むスペーサを介して弁本体に固定することで、弁室の大容積化を図って冷媒通過音を効果的に低減させる構成となっている。また、特許文献２に開示されている電動弁は、エンジンを始動して電源のオンの時から瞬時に冷媒を大量に流して、エアコンから冷気を吹き出して車内温度を早期に低下させることを可能にする電動弁である。

特開２０１１−２７１４８号公報 特開２０１２−８７８４１号公報

特許文献１や特許文献２の電動弁において、弁本体に対する同軸度を得る為、スペーサは弁本体の内部に当接させる必要がある。しかしながら、弁本体とスペーサ、及び流体流入管の各々を取り付け固定する際、各々の当接部を外周から取り囲むようにロウを設置し、炉中ロウ付けによって固定を行う方法を採用した場合、弁本体とスペーサとの間にロウが介在するように流入しなくてはならず、ロウ付け固定を確実に行うためにはロウが流入するための若干のクリアランスを設ける必要がある。即ち、電動弁の品質向上のために同軸度の精度を高めようとすると、スペーサと弁本体の間には図５の要部拡大断面図（後述）が示すように、十分なロウが流れ込まず、空隙が生じてロウ付け欠陥部１２０が形成されてしまい、弁本体とスペーサの固定が良好に行われないおそれがあった。

本発明の目的は、上記課題を解決することであり、スペーサとその周囲に取り付けられる弁本体（及び流体入出管）との間に十分なロウを流し込むことにより、スペーサと弁本体（及び流体入出管）との固定を精度よく行うと共に、良好な固定を行うことができる電動弁を提供することである。

この発明による電動弁は、上記の課題を解決するため、流体が導入される弁室及び弁座を有し、該弁座と反対側端部が開口端とされた弁本体と、前記弁室と連通する第１流体入出管及び前記弁座と連通する第２流体入出管と、前記弁座に対向するように配置された弁軸と、前記弁軸を摺動自在に支持するガイドブッシュと、前記弁本体及び前記ガイドブッシュの間に配置されたスペーサと、前記スペーサの外周に配置されたキャン受板と、該キャン受板の外周に取り付けられたキャンと、前記キャン内に配置されると共に、前記弁軸に連結され、前記キャンの外側に配置されたステータにより回転駆動されるロータと、前記ロータの回転力を前記弁軸の進退動に変換するねじ機構とを具備した電動弁において、前記スペーサは、前記ガイドブッシュが嵌合する筒状本体と、前記筒状本体の一端に設けられ前記開口端に突き当たる外周フランジ部とを備え、前記筒状本体の外周部に凹部を形成し、該凹部にロウを流し込んで前記弁本体と前記スペーサとを接合することを特徴とする。

本電動弁によれば、スペーサと弁本体との間に、ロウを流し入れるための間隙を形成することができる。

さらに、この発明による電動弁は、前記凹部は、前記外周フランジ部の近傍側に形成されたことを特徴とする。

さらに、この発明による電動弁は、前記外周フランジ部の下面と前記弁本体の上面との当接面にロウ流れ用の間隙が生じるように、該下面及び上面の少なくとも一方に溝が形成されたことを特徴とする。

さらに、この発明による電動弁は、前記スペーサは、前記筒状本体の他端に前記ガイドブッシュの端部が当接する内周フランジを備え、前記凹部は、前記内周フランジ部の近傍側に形成されたことを特徴とする。

さらに、この発明による電動弁は、前記第１流体入出管は、前記弁本体の側面に設けられた貫通孔に挿入されて、その先端が前記スペーサの下方に位置し、前記凹部にロウを流し込んで前記弁本体と前記スペーサとを接合する際、前記第１流体入出管もそれらに接合されることを特徴とする。

さらに、この発明による電動弁は、前記キャンの外側に配置され、前記ロータを駆動するステータをさらに備えたことを特徴とする。

本発明による電動弁は、上記間隙を形成することで、ロウ付けの際に当該間隙にロウを流し入れることができる。従ってスペーサと弁本体（及び流体入出管）とを良好に固定することができ、電動弁の耐久性の向上を図ることが可能となる。

本発明の実施例が適用される電動弁の全体構成の一実施例を示す縦断面図である。 本発明の第１実施例のロウ付け前の要部拡大断面図であり、図１のＡ部に相当する部分の図である。 本発明の第１実施例のロウ付け後の要部拡大断面図であり、図１のＡ部に相当する部分の図である。 本発明の第２実施例におけるロウ付け後の要部拡大断面図であり、図１のＡ部に相当する部分の図である。 従来の電動弁のロウ付け後の要部拡大断面図であり、図１のＡ部に相当する部分の図である。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による電動弁の実施例を説明する。図１に本発明の実施例が適用される電動弁の全体構成の一例を示す。図１の実施例においては、図の上下方向を「上下」として表現している。

図１に示す電動弁１において、弁本体２には、上下方向に延びる弁軸３を中心として一定の内径を有する筒状スペースとしての弁室２０を構成する円柱状の穴１０が形成されている。弁本体２の一端部、すなわち穴１０の底部１１には、弁軸３の先端部に設けられる弁体３１によって、開閉されて開度が制御される弁座２６が形成されている。弁本体２の上端（すなわち弁本体２の他端部）には穴１０の開口端１２が上方に向けて開いている。穴１０の開口端１２側には筒状のスペーサ１５が装着される。

弁軸３を弁体３１の開閉方向（図１では上下方向）に摺動自在に支持し案内するガイドブッシュ４は、弁本体２に対して、穴１０の開口端１２側に設けられた筒状のスペーサ１５を介して固定される。スペーサ１５は、ガイドブッシュ４が嵌合する筒状本体１６を備えており、全体としては筒状のスペーサとして形成されている。スペーサ１５を構成する筒状本体１６の上端近傍の外周部には、穴１０の開口端１２の端縁に当設する外周フランジ部１７を有しており、外周フランジ部１７が開口端１２の端縁に当設することで、スペーサ１５の弁本体２の穴１０への装着位置が決められる。また、筒状本体１６の底部１１側の端部には、ガイドブッシュ４の下方端部が当設する内周フランジ部１８が設けられている。ガイドブッシュ４に案内される弁軸３は、内周フランジ部１８の中央孔を貫通して延びている。穴１０においては、弁室２０が、スペーサ１５の内周フランジ部１８よりも底部１１側に形成されている。

スペーサ１５は弁本体２に圧入にて固定され、その後、ガイドブッシュ４がスペーサ１５に圧入により固定される。このように、ガイドブッシュ４を、当該ガイドブッシュ４を取り囲むスペーサ１５を介して弁本体２に固定することにより、穴１０内に形成する弁室２０の容積を拡大することができる。即ち、大容量とされた弁室を備えた弁本体と、それに応じて準備されたスペーサ１５とを用いることにより、ガイドブッシュ４を特殊（大型）のものとせず従来品をそのまま用いるだけで弁室２０の容積を大きくした電動弁とすることができ、この結果、冷媒通過音を低減させることができ、また大容量の流体を扱うことが可能となる。なお、弁本体２における弁室２０については、製作精度が要求される場合には、鍛造ではなく切削によって形成されても良いが、プレス加工で製作することも可能であり、その場合には量産性を高めることができる。

弁本体２には、弁室２０に繋がって冷媒等の流体が出入する第１流体入出管２４と、弁座２６に接続された第２流体入出管２５とが設けられている。スペーサ１５の内周フランジ部１８の先端部は第１流体入出管２４のためのストッパ１９として兼用されているので、第１流体入出管２４を弁本体２に接続するときに、第１流体入出管２４の端部２４ａがストッパ１９に突き当たって挿入深さの位置決めがなされる。従来は、第１流体入出管２４の端部２４ａが弁本体２に接続部として形成された段部に突き当たることで第１流体入出管２４の位置決めを行っていたので、弁本体２に当該段部を位置精度良く形成する手間が必要であった。本実施例では、弁本体２に第１流体入出管２４を差し込み、弁室２０に達する貫通孔１３を形成するだけで良く、スペーサ１５によって第１流体入出管２４の位置決めを行うことができる。その後、第１流体入出管２４は後述のように弁本体２に対してロウ付けされる。

前述のスペーサ１５は弁本体２の開口端１２に圧入され、その後、リング状金属板により構成されたキャン受板２３の中心孔がスペーサ１５の外周フランジ１７に挿入されて、外周フランジ１７の下面が弁本体２の上面に当接する。そして、キャン受板２３とスペーサ１５が所定の治具等を用いて正しく位置決めされた後、キャン受板２３の内周部と外周フランジ１７の外周部が例えばポンチを用いたかしめ等により仮固定される。そしてその後、スペーサ１５、キャン受板２３、弁本体２及び第１流体入出管２４が、後述のようにロウ付けされる。有底円筒状のキャン６０は、その下端部が鍔状部としてのキャン受板２３の外周部に溶接されることにより、弁本体２に固定されている。

弁軸ホルダ５とロータ７とは、支持リング６を介して結合されている。支持リング６は、ロータ７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。支持リング６の内周孔部に弁軸ホルダ５の上部突部が嵌合し、この突部をかしめ固定することによって、ロータ７、支持リング６及び弁軸ホルダ５が結合され、一体化されている。弁軸３の上端は弁軸ホルダ５の天井部に形成された孔を貫通し、該天井部から飛び出た先端部にプッシュナット３３が圧入固定されている。そしてプッシュナット３３の外周には、円筒状の圧縮コイルばね３４が緩く嵌合又は外周に弾接して取り付けられている。

ガイドブッシュ４の外周には雄ねじ部４１が形成され、弁軸ホルダ５の内周には雌ねじ部５１が形成され、これら雄ねじ４１と雌ねじ５１とは螺合しており、ロータ７の回転を弁軸３の進退動に変換するねじ送り機構を構成している。

圧縮コイルばね３４の一端は、雄ねじ部４１と雌ねじ部５１との螺合が外れる直前にキャン６０の天井部と当接し、これにより圧縮コイルばね３４は弾発力を生ずる。したがって、上述の螺合が外れた場合、再度、螺合に復帰させる力を与える。

弁軸３の上方に設けられた段部と弁軸ホルダ５の天井部下面との間には圧縮コイルバネ３２が圧縮された状態で配置されており、弁軸３が上昇しているときは該圧縮コイルバネ３２の弾発力でプッシュナット３３の下面と弁軸ホルダ５の天井部上面とは当接している。

一方、ロータ７が所定方向に回転し、弁軸ホルダ５が下降して弁体３１が弁座２６に当接すると、ロータ７は回転を続け弁軸ホルダ５は下降するが、弁軸３は下降しないため、その後、プッシュナット３３の下面が弁軸ホルダ５の天井部上面から離れ、また圧縮コイルバネ３２はさらに圧縮される。

そして、弁軸ホルダ５に設けられた上ストッパ体８がガイドブッシュ４に設けられた下ストッパ体９に当接し、ロータ７及び弁軸ホルダ５の回転が停止される。上ストッパ体８及び下ストッパ体９は、弁軸３の下方向への移動を制限するストッパ機構を構成している。

そして、ロータ７の回転方向を逆にすれば、弁軸３は上昇する。

なお、弁体３１が弁座２６に当接した際にも若干量の流体が弁座２６から流れるように、弁座２６にノッチ（溝）を設けても良く、あるいは弁体３１が弁座２６に当接する前に、上ストッパ体８が下ストッパ体９に当接するように構成しても良い。

キャン６０の外部には図示しないステータ（励磁コイル装置）が外嵌される。そして、ステータの内部に格納されているステータコイルに通電することにより、同じくステータの内部に格納されているヨークが励磁されてロータ７を所定の方向に回転させ、上述のようにねじ送り機構（４１，５１）により弁軸３に設けられた弁体３１を弁座２６に対して相対移動させることにより、弁座２６の開口面積を変化させ、第１流体入出管２４から第２流体入出管２５へと流れる流体の流量、又は第２流体入出管２５から第１流体入出管２４へと流れる流体の流量を制御する。

以上のような電動弁１において、弁本体２とスペーサ１５、及び第１流体入出管２４の各々を取り付けてロウ付け固定する際は、これらを組み付けた後、図１の上下関係を逆にして、すなわち弁本体２の弁座２６側を上に、開口端１２側を下となるように配置し、そして、夫々の部材の隣接部を外周から取り囲むようにロウを設置し、炉中ロウ付けによって夫々の部材の間隙にロウを流し込み部材間の固定を行う。しかしながら、従来のロウ付け作業では、所期の場所にロウが流れ込まずに空隙を発生することがあった。つまり、図５の要部拡大断面図が示すように、スペーサ１５と弁本体２の間には十分なロウが流れ込まず、空隙が生じてロウ付け欠陥部１２０が形成されてしまい、弁本体とスペーサの固定が良好に行われずにかえって品質を落としてしまうことがあった。この課題を解決するための、本発明における実施例のスペーサ１５の形状について、２つの実施例を以下に詳述する。

図２は、本発明の第１実施例のロウ付け前における電動弁１の要部拡大断面図であり、図３は、ロウ付け後における電動弁１の要部拡大断面図であり、それぞれ図１のＡ部に相当する部分の図である。図２及び図３において図１と同一の符号は同一又は同等部分を示している。

本発明の第１実施例では、図２に示すように、スペーサ１５の筒状本体１６の外周面における外周フランジ部１７の下側に凹部１５ａが形成されている。また、キャン受板２３の内周側下面にロウ溜りとなる凹部２３ａがリング状に形成されている。そして、図１に関して前述したように、スペーサ１５の外周フランジ１７の下面が弁本体２の上面に当接するように弁本体２にスペーサ１５を圧入してから、スペーサ１５の外周フランジ１７の外周部にキャン受板２３をかしめ、その後、弁本体２に第１流体入出口管２４を挿入する。

ここで、凹部２３ａの底面（図２においては天井面）と弁本体２の上面とは若干の隙間が形成されている。外周フランジ１７の下面は弁本体２の上面に当接しているが、この当接面にもロウ材が流れる程度の微小なクリアランスが形成されている。

同様に、外周フランジ１７とキャン受板２３との間、及び第１流体入出管２４と弁本体２及びスペーサ１５との間にも図示されるような微小な間隙が形成されている。

このように組み立てられた構造体を弁本体２の弁座２６側を上になるようにし、ロウ付け用のロウ１３０ａを弁本体２の外周を取り巻くようにキャン受板２３の上面（図１においてはキャン受板２３の下面）に配置し、また、ロウ付け用のロウ１３０ｂを第１流体入出管２４の周囲を取り巻くように弁本体２の側面に配置し、この状態で炉中にてロウ付けを行う。

凹部１５ａを形成することによって、図２に示すようにロウ溜まり１０１としての深さｔの隙間が弁本体２とスペーサ１５との間に形成される。このように、スペーサ１５の筒状本体１６の外周面の外周フランジ部１７の下側に凹部１５ａを形成することで、従来、ロウ材の流れが不十分だった弁本体２の内周面とスペーサ１５の筒状本体１６の外周面においても、図３のロウ付け後の電動弁の要部拡大断面図が示すように、凹部１５ａによって形成されるスペーサ１５と弁本体２との間に生じるロウ溜まり１０１にロウ１１０を流し込むことができ、スペーサ１５と弁本体２とを、ロウ付けにより強固に固定することができる。このように、筒状本体１６の外周面に凹部１５ａを形成することにより、スペーサ１５の筒状本体１６の外周面の外周フランジ部１７の下側に、筒状本体１６の小径部１５ｂと大径部１５ｃを形成することができる。そして、筒状本体１６外周の小径部１５ｂはロウ溜まり１０１として機能させ、筒状本体１６外周の大径部１５ｃの外周面は弁本体２の内周面と当接して、弁本体２に対する同軸度を確保することができる。

なお、外周フランジ部１７の下面と弁本体２の上面との当接面（図３の符号１５ｄ）において、ロウ流れをさらに良くするために、該当接面にロウ流れ用の間隙が生じるように、外周フランジ部１７の下面及び／あるいは弁本体２の上面に放射状の溝や、弁本体２の周方向において緩やかに渦を巻く様な螺旋状の溝を形成しても良い。

このように、弁本体２にスペーサ１５をロウ付けする際に、スペーサ１５の大径部１５ｃにおいて弁本体２と当接させ、外周フランジ部１７とキャン受け板２３、筒状本体１６の外周面の小径部１５ｂと弁本体２、そしてスペーサ１５の底部と弁本体２及び第１流体入出管２４をロウ付けすることにより、当接箇所の大径部１５ｃを挟んだ比較的遠距離の複数箇所の広い面積にてスペーサ１５と弁本体２とをロウ付けができるので、弁本体２に対するスペーサ１５の締結強度を一層高めることができる。

図４は、本発明の第２実施例のロウ付け後における電動弁の要部拡大断面図であり、図１のＡ部に相当する部分の図である。図４において、図１ないし図３と同一の符号は同一または同等部分を示している。
スペーサ１５０の筒状本体１６の外周面に形成される凹部が、図２においては、スペーサ１５０の筒状本体１６の外周面の外周フランジ部１７の下側近傍に形成されていた（符号１５ａ）が、第２実施例においては、その凹部１５ａａは、スペーサ１５０の筒状本体１６の外周面の底部近くの内周フランジ部１８の近傍に形成されている。つまり、第２実施例では、第１実施例における筒状本体１６外周の小径部１５ｂと大径部１５ｃとの位置関係（上下関係）が逆である。しかしながら、筒状本体１６外周の小径部１５ｂはロウ溜まり１０４として機能させ、筒状本体１６外周の大径部１５ｃの外周面は弁本体２の内周面と当接して、弁本体２に対する同軸度を確保することができるとした点は同じである。

このように形成したスペーサ１５０を用いることで、弁本体２の内周面に当接するスペーサ１５０の大径部１５ｃを挟んで、第１流体入出管２４の周囲より流れ込んだロウが下側に配置されたスペーサ１５０と弁本体２との間の下側に生じる間隙１０４に流れ込み、スペーサ１５０と弁本体２との強固な接合が達成され、また、弁本体２の内周面に当接するスペーサ１５０の大径部１５ｃを挟んで、上側にはスペーサ１５０の筒状本体１６の外周面の外周フランジ部１７の外周部との間の隙間１０２へのロウ１１０の流れを良くしている。

これにより、弁本体２の内周面に当接するスペーサ１５０の大径部１５ｃを挟んで、上下の比較的距離が離れた複数箇所（２箇所）にてロウ付け部が形成される。このように、弁本体２の内周面に当接するスペーサ１５０の大径部１５ｃを挟んで、隙間１０２及び隙間１０４にロウ１１０を流し込むことで、スペーサ１５０と弁本体２とを固定する箇所を２箇所にて行うことができ、固定強度を増すことができる。

以上のような構成のスペーサ１５、１５０を具備する電動弁１によれば、ロウ付けによって固定する際、スペーサ１５と弁本体２及び第１流体入出管２４とによって形成される隙間に十分な量のロウを流し入れることができるので、夫々の部材の固定を確実に、良好に行うことができ、電動弁の耐久性を向上させることが可能となる。

なお、前述の説明においては、弁棒を昇降させるねじ送り機構は、ガイドブッシュの外周に形成された雄ねじと、ロータに連結された弁軸ホルダに形成された雌ねじとにより構成されるものとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、雄ねじと雌ねじの関係を逆にした形態のねじ機構を用いて弁体を昇降させるようにしても良いことは当然である。すなわち、ガイドブッシュ又はこれに相当する部品に雌ねじを形成し、該雌ねじに螺合する雄ねじを弁軸又はこれに相当する部品に形成するようにしても良い。

１ 電動弁
２ 弁本体
３ 弁軸
４ ガイドブッシュ
１０ 穴
１１ 底部
１２ 開口端
１３ 貫通孔
１５、１５０ スペーサ
１５ａ、１５ａａ 凹部
１５ｂ 小径部
１５ｃ 大径部
１６ 筒状本体
１７ 外周フランジ部
１８ 内周フランジ部
１９ ストッパ
２０ 弁室
２４ 第１流体入出管
２４ａ 端部
２５ 第２流体入出管
２６ 弁座
３１ 弁体
１０１ ロウ溜まり
１１０ ロウ
１２０ ロウ付け欠陥部

Claims (6)

1. 流体が導入される弁室及び弁座を有し、該弁座と反対側端部が開口端とされた弁本体と、前記弁室と連通する第１流体入出管及び前記弁座と連通する第２流体入出管と、前記弁座に対向するように配置された弁軸と、前記弁軸を摺動自在に支持するガイドブッシュと、前記弁本体及び前記ガイドブッシュの間に配置されたスペーサと、前記スペーサの外周に配置されたキャン受板と、該キャン受板の外周に取り付けられたキャンと、前記キャン内に配置されると共に、前記弁軸に連結され、前記キャンの外側に配置されたステータにより回転駆動されるロータと、前記ロータの回転力を前記弁軸の進退動に変換するねじ機構とを具備した電動弁において、
   前記スペーサは、前記ガイドブッシュが嵌合する筒状本体と、前記筒状本体の一端に設けられ前記開口端に突き当たる外周フランジ部とを備え、
   前記筒状本体の外周部に凹部を形成し、該凹部にロウを流し込んで前記弁本体と前記スペーサとを接合することを特徴とする電動弁。
2. 請求項１記載の電動弁において、
   前記凹部は、前記外周フランジ部の近傍側に形成されたことを特徴とする電動弁。
3. 請求項２記載の電動弁において、
   前記外周フランジ部の下面と前記弁本体の上面との当接面にロウ流れ用の間隙が生じるように、該下面及び上面の少なくとも一方に溝が形成されたことを特徴とする電動弁。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の電動弁において、
   前記スペーサは、前記筒状本体の他端に前記ガイドブッシュの端部が当接する内周フランジを備え、
   前記凹部は、前記内周フランジ部の近傍側に形成されたことを特徴とする電動弁。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の電動弁において、
   前記第１流体入出管は、前記弁本体の側面に設けられた貫通孔に挿入されて、その先端が前記スペーサの下方に位置し、
   前記凹部にロウを流し込んで前記弁本体と前記スペーサとを接合する際、前記第１流体入出管もそれらに接合されることを特徴とする電動弁。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の電動弁において、
   前記キャンの外側に配置され、前記ロータを駆動するステータをさらに備えたことを特徴とする電動弁。

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