特開 2017-180638 電動弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-180638(P2017-180638A)

(43)【公開日】2017年10月5日

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20170908BHJP

   F16K 1/32 20060101ALI20170908BHJP

   F16K 1/00 20060101ALI20170908BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/04 Z

   F16K1/32 B

   F16K1/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-67899(P2016-67899)

(22)【出願日】2016年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100060690

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 秀雄

(74)【代理人】

【識別番号】100070002

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100110733

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥野 正司

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】石黒 元康

(72)【発明者】

【氏名】北見 雄希

(72)【発明者】

【氏名】田邊 珠実

(72)【発明者】

【氏名】中川 大樹

【テーマコード（参考）】

3H052

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H052AA01

3H052BA35

3H052CA04

3H052CC01

3H052CC03

3H052CD03

3H052EA01

3H052EA11

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB28

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE06

3H062FF40

3H062GG01

3H062HH04

3H062HH08

3H062HH09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】圧力バランス型の電動弁において、シール部のＬパッキンを弁部材に対して堅牢に保持する。
【解決手段】シール部４を、一対のＬパッキン４１，４１、補強板４２、一対の菊ばね４３，４３で構成する。Ｌパッキン４１を、円環状の基板部４１ａとリム部４１ｂとで構成する。一対の基板部４１ａ，４１ａで補強板４２を挟み、Ｌパッキン４１のリム部４１ｂ内に菊ばね４３を嵌め込む。弁体３Ａのボス部３２と連結部３Ｂのボス部３４とで、菊ばね４３、Ｌパッキン４１の基板部４１ａ、補強板４２を挟持する。基板部４１ａの厚みをリム部４１ｂの厚みより厚くする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁ハウジング内に配設された円筒形状のガイド部と、前記ガイド部内に摺動可能に配設されるとともに弁ポートを開閉する弁部材と、前記弁部材に設けられて前記ガイド部の内周面と該弁部材の外周面との間をシールするシール部と、前記弁部材を前記ガイド部の軸線方向に駆動する駆動部と、を備え、前記弁部材を軸線方向に移動して前記弁ポートを開閉するとともに、前記弁部材に対する前記弁ポートとは反対側の背圧室と該弁ポートとを均圧路で導通して、該背圧室の流体圧力と弁ポートの流体圧力とを均一にするようにした電動弁であって、
前記シール部が、前記ガイド部の内周面に摺接するリム部と、前記弁部材により保持される基板部とからなるＬパッキンを有し、前記Ｌパッキンの前記基板部の厚みが前記リム部の厚みより厚くなっている
ことを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記弁部材が、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記駆動部側に連結される連結部とから構成され、前記Ｌパッキンの前記基板部が、前記弁体と前記連結部とにより挟まれて、前記シール部が前記弁部材に挟持されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記シール部が、一対の前記Ｌパッキンと、該一対のＬパッキンの間に介在される補強板とを備え、
前記一対のＬパッキンは、一対の前記リム部が前記軸線方向の互いに外側に向けて配置されるとともに、一対の前記基板部により前記補強板を挟むようにして、前記シール部が前記弁部材に挟持されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記Ｌパッキンの前記基板部と前記リム部との境界である基点部が、前記補強板の外周縁よりも前記軸線側の内側に位置していることを特徴とする請求項３に記載の電動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍サイクルなどに使用する電動弁に関し、詳細には圧力バランス型の電動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の圧力バランス型の電動弁は、弁部材に加わる差圧力をキャンセルするために、弁部材の上部の背圧室を、弁部材に設けた均圧路により弁部材下部の弁ポート側に導通し、弁部材の上部と下部を同圧にさせることで、弁部材に加わる正味の差圧力をキャンセルさせるという設計思想である。このような電動弁として、例えば、特開２０１４−０３５００６号公報（特許文献１）に開示されたものがある。

【0003】

この従来の電動弁は、弁ガイド本体部（２１）内に弁部材（３０）を配設し、弁部材（３０）に設けたパッキン部（３７）により、弁ガイド本体部（２１）の内周面（２１ｃ）と弁部材（３０）の外周との間をシールしている。そして、弁部材（３０）は弁ガイド本体部（２１）にガイドされて摺動可能になっている。また、パッキン部（３７）は、連結金具（３４）と弁部材（３０）との間に、皿ばね受け（３８）等を介して狭持されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−０３５００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した従来の圧力バランス型の電動弁では、パッキンン部を連結金具と弁部材とで挟持することで、簡単な構造でパッキン部を保持できる。しかし、このパッキン部は、弁ガイド本体部の内周面に摺接することにより、挟持している基板部が半径方向に力を受ける。このため、パッキン部の強度を確保する必要がある。なお、パッキン部全体を堅牢にしようとすると、弁ガイド本体部の内周面との間の摺動抵抗が大きくなるという問題がある。

【0006】

本発明は、圧力バランス型の電動弁において、ガイド部の内周面と弁部材の外周面との間をシールするシール部のＬパッキンを堅牢にすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１の電動弁は、弁ハウジング内に配設された円筒形状のガイド部と、前記ガイド部内に摺動可能に配設されるとともに弁ポートを開閉する弁部材と、前記弁部材に設けられて前記ガイド部の内周面と該弁部材の外周面との間をシールするシール部と、前記弁部材を前記ガイド部の軸線方向に駆動する駆動部と、を備え、前記弁部材を軸線方向に移動して前記弁ポートを開閉するとともに、前記弁部材に対する前記弁ポートとは反対側の背圧室と該弁ポートとを均圧路で導通して、該背圧室の流体圧力と弁ポートの流体圧力とを均一にするようにした電動弁であって、前記シール部が、前記ガイド部の内周面に摺接するリム部と、前記弁部材により保持される基板部とからなるＬパッキンを有し、前記Ｌパッキンの前記基板部の厚みが前記リム部の厚みより厚くなっていることを特徴とする。

【0008】

請求項２の電動弁は、請求項１に記載の電動弁であって、前記弁部材が、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記駆動部側に連結される連結部とから構成され、前記Ｌパッキンの前記基板部が、前記弁体と前記連結部とにより挟まれて、前記シール部が前記弁部材に挟持されていることを特徴とする。

【0009】

請求項３の電動弁は、請求項２に記載の電動弁であって、前記シール部が、一対の前記Ｌパッキンと、該一対のＬパッキンの間に介在される補強板とを備え、前記一対のＬパッキンは、一対の前記リム部が前記軸線方向の互いに外側に向けて配置されるとともに、一対の前記基板部により前記補強板を挟むようにして、前記シール部が前記弁部材に挟持されていることを特徴とする。

【0010】

請求項４の電動弁は、請求項３に記載の電動弁であって、前記Ｌパッキンの前記基板部と前記リム部との境界である基点部が、前記補強板の外周縁よりも前記軸線側の内側に位置していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

請求項１の電動弁によれば、シール部のＬパッキンにおいて、基板部の厚みがリム部の厚みより厚くなっているので、シール部を、基板部にて前記弁部材に確実に保持できるとともにＬパッキンを堅牢にすることができる。

【0012】

請求項２の電動弁によれば、請求項１の効果に加えて、シール部を弁部材の弁体と連結部との簡単な構造で保持することができる。

【0013】

請求項３の電動弁によれば、請求項２の効果に加えて、シール部の一対のＬパッキンにより、ガイド部の内周面と弁部材の外周面との間を確実にシールすることができる。

【0014】

請求項４の電動弁は、によれば、請求項３の効果に加えて、Ｌパッキンの基点部が補強板の外周縁よりも内側にあるので、Ｌパッキンを補強板で確実に受け止めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態の電動弁の弁閉状態の縦断面図である。

【図2】図１の要部拡大図である。

【図3】実施形態におけるＬパッキンの断面図及び平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明の電動弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の電動弁の弁閉状態の縦断面図、図２は図１の要部拡大図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１の図面における上下に対応する。この実施形態の電動弁は、略円筒形状の弁ハウジング１を有しており、弁ハウジング１には円筒状の弁室１Ａが形成されている。また、弁ハウジング１には、側面側から弁室１Ａに連通する継手管１１が取り付けられるとともに、下端部に弁座部材１３が取り付けられている。弁座部材１３の中央には円形の弁ポート１３ａが形成されるとともに、弁ポート１３ａの開口周囲にすり鉢状の着座面１３ｂが形成されている。また、弁座部材１３には弁ポート１３ａに連通するように弁室１Ａの軸線Ｘ方向に継手管１２が取り付けられている。

【0017】

弁室１Ａ内には、弁ハウジング１の上端から内挿された中空多段円筒状の弁ガイド部材２が配設されている。この弁ガイド部材２は、軸線Ｘを中心軸として、弁ポート１３ａ側に位置する小径で円筒形状のガイド部２１と、ガイド部２１より径の大きな中径円筒部２２と、弁ハウジング１の上端に填め込まれた大径の取付け部２３とを、一体に形成したものである。ガイド部２１内にはピストン状の弁部材３が軸線Ｘ方向に移動可能に配設されている。そして、弁部材３の一部が弁ガイド部材２内に収容されることにより、弁ガイド部材２の内空間が区画され、弁ガイド部材２内に弁部材３に対する背圧室２Ａが形成されている。

【0018】

弁部材３は、全体として略円柱形状に形成されており、この弁部材３は、略円柱状の弁体３Ａと後述のステッピングモータ７に連結する連結部３Ｂとを有している。弁体３Ａは、着座面１３ｂと対向する円柱形状の円柱部３１と、円柱部３１より径の小さなボス部３２とを有している。そして、この弁体３Ａには、その中央に連結穴３ａが形成されている。連結部３Ｂは、弁体３Ａの連結穴３ａに嵌合する連結軸３３と、ボス部３２と同径で略円柱形状をしたボス部３４とを有している。そして、弁体３Ａと連結部３Ｂとは、ボス部３２とボス部３４との間に後述のシール部４を挟み込んだ状態で、固着されている。すなわち、弁体３Ａの連結穴３ａ内に連結部３Ｂの連結軸３３を嵌合し、連結軸３３の下端部と円柱部３１の下端部において溶接することにより、互いに固着されている。また、連結部３Ｂには、連結軸３３の中央に弁ポート１３ａ側から上方に延びる均圧路３ｂと、この縦の均圧路３ｂに連なって背圧室２Ａに開口する均圧路３ｃとを有している。そして、この均圧路３ｂ，３ｃは、弁ポート１３ａと背圧室２Ａとを導通する。

【0019】

弁ガイド部材２の上部にはフランジ金具５１によって支持部材５が固着されており、この支持部材５には軸線Ｘ方向に挿通孔５２が形成されるとともに、挿通孔５２と後述のケース７２内とを導通する導通孔５３が形成されている。挿通孔５２には円筒状の弁ホルダ６が軸線Ｘ方向に移動可能に挿通され、この弁ホルダ６の下端部に連結部３Ｂのボス部３４が固着されている。また、弁ホルダ６は、「駆動部」としての後述するステッピングモータ７のロータ軸７１に係合している。

【0020】

ロータ軸７１の下端部にはフランジ部７１ａが一体に形成され、このフランジ部７１ａが弁ホルダ６の上端の保持部６１と共に平滑部材としてのワッシャ６２を挟み込み、このロータ軸７１の下端部が弁ホルダ６の上端部で回転可能に係合している。この係合により、弁ホルダ６がロータ軸７１によって回転可能に吊り下げた状態で支持されている。また、弁ホルダ６内には、バネ受け６３が軸線Ｘ方向に移動可能に設けられ、バネ受け６３と連結部３Ｂのボス部３４との間には圧縮コイルバネ６４が所定の荷重を与えられた状態で取り付けられている。これにより、バネ受け６３がロータ軸７１の下端部に当接係合し、弁部材３はロータ軸７１に対して下方側に付勢されている。ロータ軸７１には雄ねじ部７１ｂが形成されており、この雄ねじ部７１ｂは支持部材５に形成された雌ねじ部５ａに螺合している。これにより、ロータ軸７１は回転に伴って軸線Ｘ方向に移動する。

【0021】

弁ハウジング１の上部には、「駆動部」としてのステッピングモータ７が取り付けられている。ステッピングモータ７は、前記ロータ軸７１、ケース７２、マグネットロータ７３、ステータコイル７４で構成されている。ケース７２は、支持部材５のフランジ金具５１と共に、弁ハウジング１に溶接等によって気密に固定されている。ケース７２内には、外周部を多極に着磁されたマグネットロータ７３が回転可能に設けられ、このマグネットロータ７３にはロータ軸７１が固着されている。なお、ケース７２の天井部にはマグネットロータ７３の突起７３ａに連動してマグネットロータ７３の回転を規制する回転ストッパ機構８が設けられている。また、ケース７２の外周には、ステータコイル７４が配設されており、ステッピングモータ７は、ステータコイル７４にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ７３を回転させる。

【0022】

以上の構成により、ステッピングモータ７の駆動により、マグネットロータ７３及びロータ軸７１が回転し、ロータ軸７１の雄ねじ部７１ｂと支持部材５の雌ねじ部５ａとのネジ送り機構により、ロータ軸７１が軸線Ｘ方向に移動する。これにより、弁部材３が軸線Ｘ方向に移動し、弁部材３は弁ガイド部材２のガイド部２１にガイドされて、この弁部材３が着座面１３ｂに対して離座／着座する。これにより、弁ポート１３ａが開閉される。このように、弁部材３がガイド部２１にガイドされるとき、シール部４はガイド部２１のガイド面２１ａに沿って摺動する。

【0023】

この実施形態の電動弁は、流体（冷媒）が継手管１１から流入して継手管１２から流出する第１の流れ（図１の実線の矢印の流れ）と、流体が継手管１２から流入して継手管１１から流出する第２の流れ（図１の破線の矢印の流れ）との、２通りの流れの制御に用いられる。継手管１１に連通する弁室１Ａの圧力は、弁部材３の円柱部３１とガイド部２１とのクリアランスを介してガイド部２１内のシール部４の下方の空間に導入される。また、継手管１２に連通する弁ポート１３ａの圧力は、弁部材３の均圧路３ｂ，３ｃを介して背圧室２Ａ（シール部４の上方の空間）に導入される。シール部４は、このシール部４の下方の空間と背圧室２Ａとの間をシールしている。

【0024】

そして、第１の流れのときは、弁ポート１３ａの低圧が均圧路３ｂ，３ｃを介して背圧室２Ａに導入される。また、第２の流れのときは、弁ポート１３ａ側の高圧が均圧路３ｂ，３ｃを介して背圧室２Ａに導入される。したがって、弁部材３に対して弁ポート１３ａと背圧室２Ａとの両側から同じ圧力が作用する。これにより、流体の高圧と低圧との差圧による力は弁部材３に対して軸線Ｘ方向で相殺され、圧力バランスが保たれる。

【0025】

シール部４は、フッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ製の一対のＬパッキン４１，４１と、金属板からなる円環状の補強板４２と、薄手の金属板からなる一対の菊ばね４３，４３とで構成されている。そして、Ｌパッキン４１，４１の間に補強板４２を挟み込んで、Ｌパッキン４１，４１の内側に菊ばね４３，４３が嵌め込まれている。また、Ｌパッキン４１、補強板４２、菊ばね４３は、それぞれ中央に開口を有しており、その開口に連結部３Ｂの連結軸３３を貫通させ、弁部材３の弁体３Ａ側のボス部３２と連結部３Ｂ側のボス部３４とで、菊ばね４３，４３を押さえ付けるようにして、シール部４が弁部材３に取り付けられている。

【0026】

図３に示すように、Ｌパッキン４１は、切削加工により形成されており、円環状の基板部４１ａと、基板部４１ａの外周からこの基板部４１ａと略直角となる方向（軸線Ｘ方向）に立設されたリム部４１ｂとで構成されている。リム部４１ｂはガイド部２１のガイド面２１ａに押圧されて摺接する部分であり、このシール部４とガイド面２１ａとの間をシールする。基板部４１ａは補強板４２と菊ばね４３（及びボス部３２またはボス部３４）によって挟み込まれる部分であり、基板部４１ａの厚みｄ１はリム部４１ｂの厚みｄ２より厚くなっている。例えば、基板部４１ａの厚みｄ１は０．４ｍｍ、リム部４１ｂの厚みｄ２は０．２５ｍｍとなっている。このように、基板部４１ａは、補強板４２と菊ばね４３（及びボス部３２またはボス部３４）の挟持による保持構成として十分に堅牢な厚みとなっている。

【0027】

また、Ｌパッキン４１の基板部４１ａとリム部４１ｂとの境界である基点部は、補強板４２の外周縁よりも軸線Ｘ側の内側に位置している。これにより、Ｌパッキン４１に対して図の白抜き矢印で示すような圧力が加わっても、このＬパッキン４１を補強板４２で確実に受け止めることができる。また、リム部４１ｂが基板部４１ａよりも薄くなっている分だけＬパッキン４１内の空間を外周方向に広くすることができ、ボス部３２，３４で挟持される部分の面積を広くでき、挟持力が強くなるとともに、シール性も高くなる。さらに、Ｌパッキン４１は切削加工により形成しているので、リム部４１ｂや基板部４１ａの厚みを容易に調整することができる。

【0028】

また、Ｌパッキン４１は、シール部４において背合わせ状に一対設けられている。そして、このＬパッキン４１のリム部４１ｂ内が高圧となるとき、この高圧の圧力はリム部４１ｂをガイド面２１ａに押しつけるように作用するため、シール部４は前記第１の流れの時も第２の流れのときも、このシール部４の両側の空間を確実にシールする。

【0029】

この実施形態では、シール部４は菊ばね４３を備えており、この菊ばね４３はリム部４１ｂを内側からガイド面２１ａ側に押圧しているので、例えばリム部４１ｂが内側に反り返るようなこともない。

【0030】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0031】

１ 弁ハウジング
１Ａ 弁室
１１ 継手管
１２ 継手管
１３ 弁座部材
１３ａ 弁ポート
１３ｂ 着座面
２ 弁ガイド部材
２１ ガイド部
２Ａ 背圧室
３ 弁部材
３ｂ 均圧路
３ｃ 均圧路
３Ａ 弁体
３Ｂ 連結部
３１ 円柱部
３２ ボス部
３ａ 連結穴
３３ 連結軸
３４ ボス部
４ シール部
４ シール部
４１ Ｌパッキン
４１ａ 基板部
４１ｂ リム部
４２ 補強板
４３ 菊ばね
５ 支持部材
５ａ 雌ねじ部
５１ フランジ金具
６ 弁ホルダ
７ ステッピングモータ（駆動部）
７１ ロータ軸
７１ｂ 雄ねじ部
Ｘ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】