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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-11
(45)【発行日】2024-10-22
(54)【発明の名称】弁装置
(51)【国際特許分類】
   F16K 31/04 20060101AFI20241015BHJP
【FI】
F16K31/04 Z
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2021063126
(22)【出願日】2021-04-01
(65)【公開番号】P2022158330
(43)【公開日】2022-10-17
【審査請求日】2022-12-06
(73)【特許権者】
【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】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100213757
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 詩人
(72)【発明者】
【氏名】北見 雄希
【審査官】大内 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-98471(JP,A)
【文献】特開2004-116588(JP,A)
【文献】特開2017-180485(JP,A)
【文献】特開2019-128002(JP,A)
【文献】特開2000-97358(JP,A)
【文献】特開2006-329347(JP,A)
【文献】特開2015-4435(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16K 27/00-27/12
F16K 31/00-31/05
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
側面に開口部が形成された円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングの内側の弁室内に設けられる弁体と、前記開口部に挿通されることで前記弁ハウジングに接続される円筒状の継手部材と、を備えた弁装置であって、
前記継手部材の外周面は、当該継手部材が正規深さまで挿通された状態において、前記開口部の内周面に対向し得る対向可能領域と、前記対向可能領域よりも先端側において前記弁室内に配置される内側領域と、を有し、
前記外周面のうち少なくとも前記対向可能領域には、複数の凸状部分が周方向に間隔を開けて形成され、
各々の前記凸状部分は、1又は複数の凸部によって構成されて前記継手部材の延在方向に沿って延びており、
前記弁ハウジングの周方向において前記開口部の寸法が最大となるように、前記弁ハウジングを軸方向に直交する面で切断した断面において、前記開口部の内周面の一端部のうち前記弁ハウジングの肉厚方向における中央部と、他端部のうち当該弁ハウジングの肉厚方向における中央部と、を結ぶ仮想線分が、前記弁ハウジングの内周面のうち前記開口部の形成位置に対応する仮想円弧と交差し、
前記凸状部分は、少なくとも前記対向可能領域の全体に亘るように延在方向に沿って延びていることを特徴とする弁装置。
【請求項2】
前記凸状部分は、前記継手部材の挿入側の端部にまで到達していないことを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
【請求項3】
前記継手部材の外周面には、前記凸状部分と凹部とが周方向に交互に並ぶことにより、凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弁装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、弁装置として、パイプ状の素材が加工された弁本体部の側面に対し、冷媒の出入口用の配管が挿入固定される電動弁が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された電動弁では、配管のうち弁本体の側壁に当接する位置にディンプルを設けることにより、接合の確実化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2006-329347号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1には、弁本体部(弁ハウジング)に挿入される配管(継手部材)に形成されるディンプル(凸部)の数について記載はないものの、継手部材の傾きを抑制するためには、周方向に沿って複数の凸部が設けられていることが好ましい。しかしながら、円筒状の弁ハウジングの側面に開口部が形成されている場合、平板に開口部が形成される構成とは異なり、開口部が三次元的な形状を有することとなる。従って、継手部材の延在方向における所定位置に、周方向に並ぶように複数の凸部を設けた場合、一部の凸部は開口部の内周面に当接するものの、他の凸部が開口部の内周面に当接しなくなってしまう可能性がある。このとき、凸部の機能を得ることができず、継手部材のガタツキ等が生じ、固定構造が不安定化しやすい。
【0005】
本発明の目的は、弁ハウジングと継手部材との固定構造を安定化させることができる弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の弁装置は、側面に開口部が形成された円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングの内側の弁室内に設けられる弁体と、前記開口部に挿通されることで前記弁ハウジングに接続される円筒状の継手部材と、を備えた弁装置であって、前記継手部材の外周面は、当該継手部材が正規深さまで挿通された状態において、前記開口部の内周面に対向し得る 対向可能領域と、前記対向可能領域よりも先端側において前記弁室内に配置される内側領域と、を有し、前記外周面のうち少なくとも前記対向可能領域には、複数の凸状部分が周方向に間隔を開けて形成され、各々の前記凸状部分は、1又は複数の凸部によって構成されて前記継手部材の延在方向に沿って延びていることを特徴とする。
【0007】
以上のような本発明によれば、凸状部分が継手部材の延在方向に沿って延びていることで、弁ハウジングの開口部の内周面に当接しやすくなる。即ち、弁ハウジングが円筒状であり側面に開口部が形成されることから、継手部材を正規深さまで挿入した際、対向可能領域のうち実際に内周面に対向する位置(延在方向位置)は、周方向位置に依存する。このように内周面との対向位置が変化しても、凸状部分が継手部材の延在方向に沿って延びることで対応することができる。このように凸状部分が開口部の内周面に当接しやすいことで、弁ハウジングと継手部材との固定構造を安定化させることができる。
【0008】
この際、本発明の弁装置では、前記弁ハウジングの周方向において前記開口部の寸法が最大となるように、前記弁ハウジングを軸方向に直交する面で切断した断面において、前記開口部の内周面の一端部のうち前記弁ハウジングの肉厚方向における中央部と、他端部のうち当該弁ハウジングの肉厚方向における中央部と、を結ぶ仮想線分が、前記弁ハウジングの内周面のうち前記開口部の形成位置に対応する仮想円弧と交差することが好ましい。このような構成によれば、仮想線分と仮想円弧とが交差する場合、即ち弁ハウジングの径に対して開口部の径が比較的大きく、弁ハウジングの肉厚が薄い場合であっても、凸状部分を開口部の内周面に当接させやすくすることができる。
【0009】
また、本発明の弁装置では、前記凸状部分は、少なくとも前記対向可能領域の全体に亘るように延在方向に沿って延びていることが好ましい。このような構成によれば、凸状部分を開口部の内周面にさらに当接させやすくすることができる。
【0010】
また、本発明の弁装置では、前記継手部材の外周面には、前記凸状部分と凹部とが周方向に交互に並ぶことにより、凹凸部が形成されていてもよい。このような構成によれば、継手部材のガタツキをさらに抑制しやすくすることができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の弁装置によれば、弁ハウジングと継手部材との固定構造を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一例である実施形態にかかる弁装置を示す断面図である。
図2】前記弁装置における弁ハウジングと継手部材との接続部を示す断面図である。
図3】前記継手部材を示す断面図である。
図4】前記継手部材を示す側面図である。
図5】変形例の弁装置における前記継手部材を示す正面図である。
図6】前記継手部材を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の弁装置としての電動弁1は、例えばパッケージエアコンやルームエアコン等の空気調和機の冷凍サイクルシステムに用いられるものであって、図1に示すように、弁ハウジング2と、ガイド部材3と、主弁体4と、副弁体5と、駆動部6と、を備える。主弁体4及び副弁体5は所定の軸方向に沿って移動するように設けられており、以下では、この軸方向をZ方向とし、Z方向に直交する2方向をX方向及びY方向とし、Z方向における上下は図1を基準とする。
【0014】
弁ハウジング2は、例えば黄銅やステンレス等により円筒状に形成されており、その内側に主弁室(弁室)2Rを有している。ここで、「円筒状」とは、断面形状が完全な円となるものだけでなく、完全な円から多少歪んだ形状も含むものとする。弁ハウジング2は、その側面においてX方向の一方側に開口した第1ポート(開口部)21と、Z方向下側に開口した第2ポート22と、を有する。第1ポート21には、X方向に沿って延びる円筒状の第1継手管(継手部材)11が接続され、第2ポート22には、Z方向に沿って延びる円筒状の第2継手管12が接続され、第1継手管11及び第2継手管12は主弁室2Rに連通する。第1継手管11及び第2継手管12は、例えばろう付け等によって弁ハウジング2に対して固着されればよい。
【0015】
弁ハウジング2の下端部には、Z方向を軸方向として主弁室2R側に(上側に向かって)突出した円筒状の主弁座23が形成され、この主弁座23の内側が主弁ポート23aとなっており、主弁ポート23aと第2ポート22とが連通する。即ち、第2継手管12が主弁ポート23aを介して主弁室2Rに導通される。本実施形態では、電動弁1は、第1ポート21を一次側とするとともに第2ポート22を二次側とし、第1継手管11から主弁室2Rに流入した流体(冷媒)が第2継手管12から流出するように使用されるものとするが、電動弁1は、双方向に流体が流れ得るサイクルに組み込まれてもよい。
【0016】
ガイド部材3は、弁ハウジング2の上端の開口部に取り付けられるものであって、弁ハウジング2の内周面内に圧入される圧入部31と、圧入部31の内側に位置する略円柱状のガイド部32と、ガイド部32の上部に延設されたホルダ部33と、ホルダ部33の上方に設けられたストッパ部34と、ガイド部32の外周に位置するリング状のフランジ部35と、を有している。圧入部31、ガイド部32、ホルダ部33及びストッパ部34は樹脂製の一体品として構成されている。また、フランジ部35は、例えば、黄銅やステンレス等により構成された金属板であり、このフランジ部35は、インサート成形により樹脂製の圧入部31及びホルダ部33と共に一体に設けられている。
【0017】
ガイド部材3は、弁ハウジング2に組み付けられ、フランジ部35において弁ハウジング2の上端部に溶接により固定されている。また、ガイド部材3には、Z方向を軸方向とする円筒形状のガイド孔32aがガイド部32に形成され、ガイド孔32aと同軸の挿通孔33aがホルダ部33の中心に形成されている。また、ストッパ部34の中心には、ガイド孔32a及び挿通孔33aと同軸の雌ねじ部(ねじ孔)34aが形成されている。
【0018】
主弁体4は、ホルダ部33のガイド孔32a内に配置されるものであって、全体がZ方向を軸方向とする円筒状に形成されている。主弁体4は、XY平面に沿って延在し副弁体5が接近又は離隔する隔壁部41と、隔壁部41から主弁ポート23aとは反対側(上側)に向かって延びる筒状部42と、主弁座23に対して接近又は離隔する主弁部43と、を一体に有する。
【0019】
隔壁部41は、筒状部42の下端部に設けられた副弁座部であり、所定の板厚(Z方向寸法)を有する板状に形成されている。隔壁部41と筒状部42とによって有底筒状の部分が形成され、この有底筒状の部分の内部が副弁室4Rとなる。隔壁部41の中央部には、貫通孔である副弁ポート41aが形成されている。
【0020】
筒状部42は、円筒状に形成され、その内周面がニードルガイド孔42aとなる。筒状部42のニードルガイド孔42a内には、後述する弁軸51に取り付けられたワッシャ53とガイド用ボス部54とが挿通されるとともに、この筒状部42の上端にはリング状のリテーナ44が嵌合固着または溶接等により固着されている。また、リテーナ44とガイド孔32aの上端部との間には、主弁ばね4aが配設され、この主弁ばね4aにより主弁体4は主弁座23の方向(Z方向下側;閉方向)に付勢されている。筒状部42には、その内外を連通する連通路421が形成され、主弁室2Rと副弁室4Rと副弁ポート41aと主弁ポート23aとが連通するようになっている。
【0021】
主弁部43は、筒状部42を隔壁部41よりも下側に延長するように略円筒状に形成されている。主弁部43は、全閉状態において主弁座23に対して着座(当接)するように設けられている。
【0022】
副弁体5は、ニードル弁であって、後述するロータ軸61の下端部に設けられており、ロータ軸61側に連なる弁軸51と、弁軸51の下端に連なるニードル部52と、を一体に有している。副弁体5は、弁軸51に配設された円環状のワッシャ53と、弁軸51に固着されたガイド用ボス部54と、をさらに有している。ガイド用ボス部54は弁軸51と別体として固着されているが、ガイド用ボス部54は弁軸51と一体に形成されたものであってもよい。ワッシャ53及びガイド用ボス部54は、ニードルガイド孔42a内に摺動可能に挿通されている。
【0023】
駆動部6は、弁ハウジング2の上端に固定されたケース24の内外に設けられたものであって、ステッピングモータ6Aと、ステッピングモータ6Aの回転により副弁体5を進退させるねじ送り機構6Bと、ステッピングモータ6Aの回転を規制するストッパ機構6Cと、を有する。ケース24は、弁ハウジング2に対して例えば溶接等によって気密に固定されている。
【0024】
ステッピングモータ6Aは、ロータ軸61と、ケース24の内部に回転可能に配設されたマグネットロータ62と、ケース24の外周においてマグネットロータ62に対して対向配置された不図示のステータコイルと、その他、図示しないヨークや外装部材等により構成されている。ロータ軸61はブッシュを介してマグネットロータ62の中心に取り付けられ、このロータ軸61におけるガイド部材3側の外周には雄ねじ部61aが形成されている。この雄ねじ部61aはガイド部材3の雌ねじ部34aに螺合されており、これにより、ガイド部材3はロータ軸61をZ方向に沿った軸線上に支持している。そして、ガイド部材3の雌ねじ部34aとロータ軸61の雄ねじ部61aとが、ねじ送り機構6Bを構成している。
【0025】
ここで、電動弁1における主弁体4及び副弁体5の開閉動作の詳細について説明する。ステッピングモータ6Aの駆動によってマグネットロータ62及びロータ軸61が回転すると、ロータ軸61の雄ねじ部61aとガイド部材3の雌ねじ部34aとのねじ送り機構6Bにより、ロータ軸61がZ方向に沿って移動する。これにより、副弁体5がZ方向に進退移動して副弁ポート41aに対して接近又は離隔し、副弁ポート41aの弁開度が制御される。また、副弁体5(ワッシャ53)が主弁体4(リテーナ44)に係合し、主弁体4は副弁体5と共に移動して、主弁座23に対して接近又は離隔する。これにより、第1継手管11から第2継手管12に向かって流れる冷媒の流量が制御される。
【0026】
ガイド部材3のストッパ部34の外周面には、雄ねじ状のガイド溝34bが形成され、このガイド溝34bには、スライダ63が設けられている。スライダ63は、マグネットロータ62に当接し、マグネットロータ62の回転に伴ってガイド溝34bに沿って回転かつ上下動する。そして、スライダ63は、ガイド溝34bの上端または下端に当接することで、マグネットロータ62の回転を規制するストッパ機構6Cを構成している。このストッパ機構6Cにより、ロータ軸61およびマグネットロータ62の最下端位置および最上端位置が規制される。
【0027】
ここで、弁ハウジング2と第1継手管11との接続構造の詳細について、図2~4を参照しつつ説明する。弁ハウジング2には、X方向から見て円状の第1ポート21が形成されていることから、XY平面に沿った面で弁ハウジング2を切断する場合、切断位置がZ方向において変化すると、断面における第1ポート21の開口寸法(Y方向寸法)が変化する。図2は、第1ポート21の開口寸法が最大となるような断面である。このとき、第1ポート21の内周面のうちY方向一方側(図中上側)の端部を一端部211とし、他方側(図中下側)の端部を他端部212とする。一端部211のうち、弁ハウジング2の肉厚方向(図2においてはX方向)における中央部211Aと、他端部212のうち、弁ハウジング2の肉厚方向における中央部212Aと、を仮想的に結ぶ線分を仮想線分L1とする。また、弁ハウジング2の内周面のうち第1ポート21の形成位置に対応する円弧(第1ポート21が形成される前に存在していた部分であり、弁ハウジング2のうち第1ポート21以外の円弧を延長した部分)を仮想円弧C1とする。仮想線分L1と仮想円弧C1とが交差するようになっている。
【0028】
このような弁ハウジング2の第1ポート21に対して第1継手管11を正規深さまで挿入すると、この第1継手管11の外周面11Aは、図4に示すような対向領域(一点鎖線によって囲まれた範囲)A1において第1ポート21の内周面と対向する。対向領域A1は、曲線帯状に形成されているものの、第1継手管11の先端にまでは到達していない。また、第1継手管11をY方向紙面奥側から見た場合にも、対向領域A1の形状は同様のものとなっている。
【0029】
このような対向領域A1全体を含むようなX方向の範囲が、第1ポート21の内周面と対向し得る対向可能領域(二点鎖線によって囲まれた範囲)A2となる。即ち、X方向を軸方向として第1継手管11を回転させることで、曲線帯状に形成されるとともに実際に対向する対向領域A1は変化するため、このような対向領域A1となる可能性がある領域が対向可能領域A2となる。第1継手管11の外周面11Aは、対向可能領域A1よりも先端側において主弁室2Rに配置される内側領域A3をさらに有する。内側領域A3は、外周面11Aが全周に亘って主弁室2Rに配置される(第1ポート21の内周面と対向しない)領域となっている。
【0030】
第1継手管11の外周面11Aには、対向可能領域A2の全体および内側領域A3の一部に亘って、第1継手管11の延在方向(X方向)に沿って延びる複数(本実施形態においては3つ)の凸部111が形成されている。即ち、外周面11Aにおいて、1つの凸部111によって、X方向に沿って延びる1つの凸状部分が形成され、3つの凸状部分が周方向に間隔を開けて形成されている。凸部111はディンプルであって、この形成位置において、第1継手管11の内周面に凹部112が形成されている。尚、本実施形態では、凸部111は、第1継手管11のうち挿入側(図2における左側)の端部にまでは到達していないが、凸部が第1継手管(継手部材)のうち挿入側の端部にまで到達する構成であってもよい。また、複数の凸部111は、周方向において等間隔(本実施形態においては120°間隔)で配置されている。
【0031】
凸部111がX方向に沿って延びるとともに対向可能領域A1の全体に亘っていることで、第1継手管11をどのような向き(X方向を軸方向として第1継手管11を回転させた際の回転角度)で挿入したとしても、第1ポート21の内周面全体が凸部111と当接するようになっている。このように第1ポート21の内周面と凸部111とが当接した状態において、ろう付けによって第1継手管11が弁ハウジング2に固定される。
【0032】
一方、複数の点状の凸部を周方向に並ぶように形成した場合について考える。これらの点状の凸部は対向可能領域A2に配置されることになるが、全ての凸部が対向領域A1に配置されるとは限らない。仮にある向きの第1継手管11において全ての凸部を対向領域A1に配置したとしても、第1継手管11の向きが変わることで対向領域A1も変化することから、凸部が対向領域A1から外れることがある。
【0033】
以上の本実施形態によれば、凸部111によって構成された凸状部分が第1継手管11の延在方向であるX方向に沿って延びていることで、弁ハウジング2の第1ポート21の内周面に当接しやすくなる。これにより、弁ハウジング2と第1継手管11との固定構造を安定化させることができる。
【0034】
また、弁ハウジング2において、仮想線分L1と仮想円弧C1とが交差し、弁ハウジング2の径に対して第1ポート21の径が比較的大きく、弁ハウジング2の肉厚が薄い場合であっても、凸部111によって構成された凸状部分を弁ポート41aの内周面に当接させやすくすることができる。
【0035】
また、凸部111によって構成された凸状部分が、対向可能領域A2の全体に亘るようにX方向に沿って延びていることで、凸部111によって構成された凸状部分を第1ポート21の内周面にさらに当接させやすくすることができる。
【0036】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、3つの凸部111によって3つの凸状部分が形成され、120°間隔で配置されるものとしたが、継手部材には多数の凸状部分が形成されていてもよい。
【0037】
即ち、変形例として図5,6に示すように、継手部材としての第1継手管13の外周面13Aにおいて、凸部131によって構成される凸状部分と凹部132とが周方向に交互に並ぶことにより、凹凸部133が形成されていてもよい。これにより、第1継手管13の外周面13Aには、平ローレット加工が施されている。このとき、凸部131はディンプルではなく、内周面側に凹部は形成されない。また、第1継手管13においても、前記実施形態の第1継手管11と同様の対向領域と対向可能領域と内側領域とが形成されるものとする。
【0038】
このような変形例によれば、第1継手管13の外周面13Aに凹凸部133が形成されていることで、第1継手管13のガタツキをさらに抑制しやすくすることができる。
【0039】
また、継手部材には、周方向に沿って複数の凸状部分が形成されていればよく、凸状部分の数は2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。また、複数の凸状部分は、周方向において等間隔に配置されたものでなくてもよい。
【0040】
また、前記実施形態では、1つの凸部111によって1つの凸状部分が構成され、凸部111がX方向に沿って延びることで、凸状部分もX方向に沿って延びるものとしたが、複数の凸部によって1つの凸状部分が構成されていてもよい。例えば、複数の点状の凸部(ディンプル等)が継手部材の延在方向に沿って並ぶように配置されることにより、これらの凸部によって構成される凸状部分が、継手部材の延在方向に延びるようにしてもよい。
【0041】
また、前記実施形態では、凸部111によって構成された凸状部分が対向可能領域A2の全体に亘るようにX方向に沿って延びているものとしたが、凸状部分は対向可能領域に形成されるとともに継手部材の延在方向に沿って延びるものであればよく、対向可能領域の全体に亘っていなくてもよい。凸状部分が対向可能領域の全体に亘っていない場合であっても、開口部の内周面と凸状部分とを当接させやすくすることができる。
【0042】
また、前記実施形態では、弁ハウジング2において仮想線分L1と仮想円弧C1とが交差するものとしたが、仮想線分と仮想円弧とが交差しない場合であっても、例えば継手部材が比較的深く挿入され、継手部材における対向領域よりも先端側に、弁室内に配置される内側領域が形成される場合には、前記実施形態のように継手部材の延在方向に沿って延びる凸状部分が形成されてもよい。
【0043】
また、前記実施形態では、弁装置として、主弁体4及び副弁体5を備えて2段階で流量調節可能な電動弁1を例示したが、弁装置はこれに限定されない。即ち、弁装置は、円筒状の弁ハウジングの側面の開口部に対して継手部材が接続されるものであればよく、1つの弁体のみを備えて1段階で流量調節可能な電動弁であってもよいし、その他の駆動方式を有する弁装置であってもよい。
【0044】
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】
【0045】
1…電動弁(弁装置)、2…弁ハウジング、21…第1ポート(開口部)、211…一端部、211A,212A…中央部、212…他端部、2R…主弁室(弁室)、4…主弁体(弁体)、11,13…第1継手管(継手部材)、11A,13A…外周面、111,131…凸部、132…凹部、133…凹凸部、A2…対向可能領域、A3…内側領域、L1…仮想線分、C1…仮想円弧
図1
図2
図3
図4
図5
図6