【解決手段】ロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ結合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁部材17を軸方向に移動させる電動弁であって、前記弁部材17は、略円筒状の弁体部17Aと、前記弁体部の略円筒状の空間に挿入される連結部17B1、および前記連結部の上方に配置され、前記連結部よりの最大外形が大きなフランジを備える弁体保持部17Bと、前記弁体部と前記フランジとによって挟持される環状のシール部材48とを備え、前記弁体部に前記弁体保持部を装着した場合において、前記弁体部と前記弁体保持部との間に形成される溝の幅Bが前記シール部材の厚さAよりも狭くなるように前記連結部の挿入深さを規定する規定部が前記弁体部および前記弁体保持部の少なくとも一方に形成されている。
ロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ結合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁部材を軸方向に移動させる電動弁であって、
前記弁部材は、
略円筒状の弁体部と、
前記弁体部の略円筒状の空間に挿入される連結部、および前記連結部の上方に配置され、前記連結部よりの最大外形が大きなフランジを備える弁体保持部と、
前記弁体部と前記フランジとによって挟持される環状のシール部材と
を備え、
前記弁体部に前記弁体保持部を装着した場合において、前記弁体部と前記弁体保持部との間に形成される溝の幅が前記シール部材の厚さよりも狭くなるように前記連結部の挿入深さを規定する規定部が前記弁体部および前記弁体保持部の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする電動弁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上述の流量制御弁においては、
図8に示すように、弁部材120が弁体142、シール部材137、皿ばね受け138、皿ばね139、および連結金具144によって構成されている。また、シール部材137は、連結金具144のフランジ部145と弁体142の上端部の間に挟持されることによって弁部材120に組み込まれている。
【0006】
弁部材120がこのような構造を有する場合、弁部材120を組み立てる際にフランジ部145と皿ばね受け138に挟まれてシール部材137が潰されるが、シール部材137の潰し量に応じてシール部材137の形状が変化し、シール性能に影響が及ぶという問題がある。たとえば、潰し量が過多の場合にはシール部材137の張力が増加したりシール部材137が破れるなどの問題が想定され、潰し量が過少の場合には十分にシールができずに流量制御弁101内において圧力漏れが発生するなどの問題が想定される。
【0007】
ここで、適度な潰し量を確保する手段としては、弁体142内に連結金具144を組み付ける際の挿入量を調整したり、挿入する際に生じるシール部材137からの反力(挿入する際の荷重)を利用してシール部材137の潰し量コントロールする方法が考えられるが、流量制御弁101ごとのシール部材137の潰し量のばらつきを抑えることは困難である。また、シール部材137の潰し量にばらつきが生じた場合には、気密性や摺動性などシール部材のシール性能にもばらつきが生じることになる。
本発明の目的は、シール部材が一定の潰し量で潰されたシール性能のよい電動弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための本発明の電動弁は、
ロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ結合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁部材を軸方向に移動させる電動弁であって、
前記弁部材が、
略円筒状の弁体部と、
前記弁体部の略円筒状の空間に挿入される連結部、および前記連結部の上方に配置され、前記連結部よりの最大外形が大きなフランジを備える弁体保持部と、
前記弁体部と前記フランジとによって挟持される環状のシール部材と
を備え、
前記弁体部に前記弁体保持部を装着した場合において、前記弁体部と前記弁体保持部との間に形成される溝の幅が前記シール部材の厚さよりも狭くなるように前記連結部の挿入深さを規定する規定部が前記弁体部および前記弁体保持部の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。
【0009】
このように、弁体部の略円筒状の空間に挿入される連結部の挿入深さを規定することにより、一定の潰し量でシール部材を潰すことができるため、電動弁ごとにシール部材の潰し量にばらつきが生じることを防止することができる。また、弁体部と弁体保持部との間に形成される溝の幅がシール部材の厚さよりも狭くなるように前記連結部の挿入深さを規定することにより、適度な応力でシール部材を潰すことができる。
【0010】
また、本発明の電動弁は、
前記規定部が、
前記弁体部の略円筒状の前記空間の内周壁面に形成された第1の段差部分、および前記連結部の外周壁面に形成された第2の段差部分の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【0011】
また、本発明の電動弁は、
前記規定部が、
前記弁体部の上端面に形成され、前記弁体部の略円筒状の前記空間を囲む周壁を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る発明によれば、シール部材が一定の潰し量で潰されたシール性能のよい電動弁を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して、実施の形態に係る電動弁について説明する。
図1は、実施の形態に係る電動弁2を示した断面図である。なお、本明細書において、「上」あるいは「下」とは
図1の状態で規定したものである。すなわち、ロータ4は弁部材17より上方に位置している。
【0015】
この電動弁2では、非磁性体製で筒状のカップ形状をなすケース60の開口側の下方に、弁本体30が溶接などにより一体的に接続されている。
ここで、弁本体30は、ステンレス鋼板のプレス加工により製作されたプレス成型品であり、内部に弁室11を有している。また、弁本体30には、弁室11に直接連通するステンレス製や銅製の第1の管継手12が固定装着されている。さらに、弁本体30の下方内側には、弁ポート16が形成された弁座部材30Aが組み込まれている。弁座部材30Aには、弁ポート16を介して弁室11に連通するステンレス製や銅製の第2の管継手15が固定装着されている。
【0016】
ケース60の内周には、回転可能なロータ4が収容され、ロータ4の軸芯部分には、ブッシュ部材33を介して弁軸41が配置されている。ブッシュ部材33で結合されたこの弁軸41とロータ4とは、回転しながら上下方向に一体的に移動する。なお、この弁軸41の中間部付近の外周面には雄ネジ41aが形成されている。本実施例では、弁軸41が雄ネジ部材として機能している。
【0017】
ケース60の外周には、図示しないヨーク、ボビン、およびコイルなどからなるステータが配置され、ロータ4とステータとでステッピングモータが構成されている。
ケース60の天井面にはガイド支持体52が固定されている。ガイド支持体52は、円筒部53と、円筒部53の上端側に形成された傘状部54とを有し、全体をプレス加工により一体成型されている。傘状部54はケース60の頂部内側と略同形状に成型されている。
【0018】
ガイド支持体52の円筒部53内には、弁軸41のガイドを兼ねる筒部材65が嵌合されている。筒部材65は、金属あるいは合成樹脂による潤滑材入り素材あるいは表面処理を施された部品により構成され、弁軸41を回転可能に保持している。
【0019】
弁軸41のブッシュ部材33より下方には、後述するように弁軸41との間でネジ結合Nを構成するとともに弁軸41の傾きを抑制する機能を有する弁軸ホルダ6が、弁本体30に対して相対的に回転不能に固定されている。
【0020】
弁軸ホルダ6は、上部側の筒状小径部6aと下部側の筒状大径部6bと弁本体30の内周部側に収容される嵌合部6cとリング状のフランジ部6fとからなる。そして、弁軸ホルダ6のフランジ部6fは、弁体案内部材72のフランジ部72cの上面とケース60との間に溶接などで固定されている。また、弁軸ホルダ6の内部には、貫通孔6hが形成されている。
【0021】
また、この弁軸ホルダ6の筒状小径部6aの上部開口部6gから所定の深さまで下方に向かって雌ネジ6dが形成されている。
そして、弁軸41の外周に形成された雄ネジ41aと、弁軸ホルダ6の筒状小径部6aの内周に形成された雌ネジ6dとにより、ネジ結合Nが構成されている。
【0022】
さらに、弁軸ホルダ6の筒状大径部6bの側面には、均圧孔51が穿設され、この均圧孔51により、筒状大径部6b内の弁軸ホルダ室83と、ロータ収容室67(第2の背圧室)との間が連通している。このように均圧孔51を設けることにより、ケース60のロータ4を収容する空間と、弁軸ホルダ6内の空間とを連通することにより、弁軸ホルダ6の移動動作をスムーズに行うことができる。
【0023】
また、弁軸41の下端側には、筒状の弁ガイド18が弁軸ホルダ6の貫通孔6hに対して摺動可能に配置されている。この弁ガイド18は天井部21側がプレス成型により略直角に折り曲げられている。そして、この天井部21には貫通孔18aが形成されている。また、弁軸41の下方には、さらに鍔部41bが形成されている。
【0024】
ここで、弁軸41は、弁ガイド18に対して回転可能、かつ径方向に変位可能となるように弁ガイド18の貫通孔18aに遊貫状態で挿入されており、鍔部41bは、弁ガイド18に対して回転可能、かつ、径方向に変位可能となるように弁ガイド18内に配置されている。また、弁軸41は貫通孔18aを挿通し、鍔部41bの上面41cが、弁ガイド18の天井部21に対向するように配置されている。なお、鍔部41bが弁ガイド18の貫通孔18aより大径であることにより、弁軸41の抜け止めがなされている。
【0025】
弁ガイド18の天井部21と弁軸41の鍔部41bとの間にはワッシャ70が設置されている。ワッシャ70は、高滑性表面の金属製ワッシャ、フッ素樹脂等の高滑性樹脂ワッシャあるいは高滑性樹脂コーティングの金属製ワッシャなどであることが好ましい。ワッシャ70の中央部には貫通孔が形成されている。
さらに、弁ガイド18内には、圧縮された弁バネ27とバネ受け35とが収容されている。
【0026】
また、弁本体30の内側には、弁部材17の軸方向への移動を案内する弁体案内部材72が配置されている。弁体案内部材72は、内部が貫通した筒体であり、最上位に位置するフランジ部72cと、その下方の大径部72aと、その下方の小径部72bとを有したもので、プレス成形によって形成されている。また、弁体案内部材72の大径部72aの外周面側の直径は、弁本体30の内周面側の直径より若干大きく形成されている。
【0027】
弁部材17は、略円柱状に形成された部材であり、弁体案内部材72内において電動弁2の軸方向に摺動可能な状態で収容されている。この弁部材17が弁体案内部材72内に収容されることにより、弁体案内部材72内の空間が区画され、弁体案内部材72内に背圧室28が形成される。
【0028】
以下、本発明における電動弁2の要部である弁部材17について詳細に説明する。
図2(a)は、弁部材17を組み立てる過程を示す分解図であり、
図2(b)は、組み立てられた弁部材17を示す図である。
図2(a)、(b)に示すように、弁部材17は、弁体部17A、弁体保持部17B、及びシール部材48によって構成され、その軸心が電動弁2の軸心と重なるように配置されている。
【0029】
弁体部17Aは、内部に略円柱状の空間17aを有する略円筒状の部材である。空間17aは、内周壁面に形成された段差部分17xによって区画され、段差部分17xの上方の内径が段差部分17xの下方の内径よりも大きくなるように形成されている。なお、段差部分17xは、円環状の平面によって構成されている。
【0030】
弁体保持部17Bは、内部に縦方向の孔部17bが均圧路として形成された連結部17B1と、連結部17B1の上方に配置され内部に横方向の導通孔17cが均圧路として形成された頭部17B2を備えている。このため、
図1に示す弁ポート16(第2の管継手15内)の圧力は、均圧路である孔部17b、導通孔17cを介して背圧室28に導かれる。また、連結部17B1の外周壁面には、円環状の平面を有する段差部分17yが形成され、頭部17B2の下端には、連結部17B1よりも最大外形の大きな環状のフランジ面17fが形成されている。ここで、段差部分17xと段差部分17yは、後述するように連結部17B1を弁体部17Aの空間17aに挿入した場合に弁体保持部17Bの挿入深さを規定する規定部として機能する。
【0031】
シール部材48は、断面L字状の環状パッキン48aの間に環状の補強板48bを挟んで形成された環状の部材である。なお、上方に配置された環状パッキン48aの上側および下方に配置された環状パッキン48aの下側には、環状パッキン48aを常に外側に付勢する板バネが配置されるのが好ましい。これにより、環状パッキン48aを弁体案内部材72の内周面に密に係止させることができる。
【0032】
次に、
図2を参照しながら、弁部材17を組み立てる過程について説明する。まず、弁体保持部17Bの連結部17B1にシール部材48が嵌め込まれ、
図2(a)に示すように、シール部材48がフランジ面17fと接触するように装着される。
【0033】
次に、弁体部17Aの空間17aに弁体保持部17Bの連結部17B1が挿入され、弁体保持部17Bが下方に移動すると、シール部材48が弁体部17Aの上端面17eに当接する。さらに弁体保持部17Bが下方に移動させると、シール部材48が弁体保持部17Bのフランジ面17fと弁体部17Aの上端面17eとの間に挟まれて徐々に押し潰される。次に、弁体保持部17Bの段差部分17yと弁体部17Aの段差部分17xとが当接すると、段差部分17xと段差部分17yが係合し、弁体保持部17Bがそれ以上下方に移動しなくなる。
【0034】
なお、
図2(b)に示すように、段差部分17xと段差部分17yとを当接させた状態において、弁体保持部17Bのフランジ面17fと弁体部17Aの上端面17eとの間に形成される断面略C字状の溝の幅Bは、シール部材48の厚さAよりも狭くなるように形成されている。このため、弁体保持部17Bのフランジ面17fと弁体部17Aの上端面17eとによって挟持されたシール部材48の潰し量が過多や過少になることが防止され、シール部材48を適度な潰し量で潰すことができる。
次に、連結部17B1の下端部17mと弁体部17Aの空間17aの下端部17nが溶接されて弁体保持部17Bが弁体部17Aに固定され、弁部材17が完成する。
【0035】
この実施の形態に係る電動弁によれば、段差部分17xと段差部分17yとを係合させて弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定することにより、一定の潰し量でシール部材48を潰すことができるため、電動弁2ごとにシール部材48の潰し量にばらつきが生じることを防止することができる。これにより、電動弁2ごとのシール性能のばらつきを低減することができる。
【0036】
また、溝の幅Bをシール部材48の厚さAよりも狭くなるように形成することにより、適度な応力でシール部材48を潰すことができるため、潰し量が過多となってシール部材48が破れたり、潰し量が過少となって十分にシールができずに電動弁2内で圧力漏れが発生するなどの問題を改善することができ、気密性や摺動性などのシール性能に優れた弁部材17を提供することができる。
【0037】
なお、上述の実施の形態においては、弁体保持部17Bの挿入深さを規定する規定部として、弁体部17Aと弁体保持部17Bの双方に段差部分が形成されている場合を例に説明しているが、弁体部17Aまたは弁体保持部17Bのいずれか一方のみに段差部分が形成されていてもよい。たとえば、
図3(a)に示すように、段差部分17xが弁体部17A側のみに形成され、弁体保持部17Bの連結部17B1の長さを短めに形成するようにしてもよい。この場合、
図3(b)に示すように、弁体部17Aの空間17aに弁体保持部17Bの連結部17B1を挿入すると、連結部17B1の下端部17mが弁体部17Aの段差部分17xと当接し、弁体保持部17Bがそれ以上下方に移動しなくなる。
【0038】
また、
図4(a)に示すように、段差部分17yが弁体保持部17B側のみに形成されていてもよい。ここで、段差部分17yからフランジ面17fまでの高さCは、弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定した際に、適度にシール部材48が押し潰されるように、シール部材48の厚さAよりも若干低くなるように形成される。この場合、
図4(b)に示すように、弁体部17Aの空間17aに弁体保持部17Bの連結部17B1を挿入すると、連結部17B1の段差部分17yが弁体部17Aの上端面17eと当接し、弁体保持部17Bがそれ以上下方に移動しなくなる。
【0039】
また、上述の実施の形態において、弁体部17Aと弁体保持部17Bのいずれにも段差部分を設けずに弁体保持部17Bの高さを固定できるようにしてもよい。たとえば、
図5(a)に示すように、弁体保持部17Bの連結部17B1の外径を一定にする。また、弁体部17Aにおいて空間17aを上方に延長すべく、弁体部17Aの上端面17eに空間17aを囲む円筒状の周壁17pを形成する。なお、周壁17pの高さDは、弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定した際に、適度にシール部材48が押し潰されるように、シール部材48の厚さAよりも低くなるように形成される。
【0040】
この場合、まず、シール部材48が周壁17pに嵌め込まれ、シール部材48と弁体部17Aの上端面17eとが接触する。次に、弁体部17Aの空間17aに弁体保持部17Bの連結部17B1が挿入され、弁体保持部17Bが下方に移動すると、弁体保持部17Bのフランジ面17fがシール部材48に当接する。さらに弁体保持部17Bが下方に移動すると、シール部材48が弁体保持部17Bのフランジ面17fと弁体部17Aの上端面17eとの間に挟まれて徐々に押し潰される。次に、弁体保持部17Bの頭部17B2の下端面が弁体部17Aの周壁17pの上端面17p1と当接すると、
図5(b)に示すように、弁体保持部17Bがそれ以上下方に移動しなくなる。
【0041】
また、上述の実施の形態においては、弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定する手段として、
図2(b)に示すように、連結部17B1の下端部17mと弁体部17Aの空間17aの下端部17nとを溶接する場合を例に説明しているが、固定方法は必ずしもこの方法に限定されない。たとえば、
図6(a)に示すように、連結部17B1の下端に爪状の係止部分17rを設け、係止部分17rで弁体部17Aの空間17aの下端部17nをかしめて弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定してもよい。また、
図6(b)に示すように、弁体部17Aの空間17aに弁体保持部17Bの連結部17B1を圧入したときに生じる摩擦力を利用して弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定してもよい。なお、摩擦力を利用する場合には、上述した溶接を併用して弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定してもよく、係止部分17rでかしめる方法を併用して弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定してもよい。
【0042】
さらに、連結部17B1と空間17aに雄ネジと雌ネジを設けて螺合することにより弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定してもよく、接着剤を用いて弁体保持部17Bを弁体部17Aに固定してもよい。
【0043】
また、上述の実施の形態においては、シール部材48が弁体保持部17Bのフランジ面17fと弁体部17Aの上端面17eとによって直接挟持される場合を例に説明しているが、必ずしも直接挟持される必要はなく、他の部品を介して挟持されてもよい。たとえば、
図8に示す従来の技術のように、シール部材がフランジ部と皿ばね受けによって挟持されてもよい。
【0044】
また、上述の実施の形態においては、均圧路として孔部17b、導通孔17cを弁部材17内に設けた場合を例に説明しているが、必ずしも弁部材17内に均圧路を設けなくてもよい。たとえば、弁部材17内に均圧路を設けることに代えて、別途、弁ポート16の圧力を背圧室28に導く配管部材を配置してもよい。