JP4445726B2

JP4445726B2 - 電動弁

Info

Publication number: JP4445726B2
Application number: JP2003280334A
Authority: JP
Inventors: 貴雄原田; 威菅沼
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005042891A; KR20050013057A; CN1576663A

Description

本発明は、空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に、可動部分を構成する弁軸の摺接部材の耐久性及び潤滑性の向上を図った電動弁に関する。

従来、この種の空気調和機、冷凍機等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能を有し、通常、弁室及び弁座を備えた弁本体と、鍔状部を介して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、キャンの内側にはロータが内蔵され、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いる。

図３は、特許文献１記載の電動弁１０の縦断面図を示している。電動弁１０は、弁室２１内の弁座２２に離接する弁体２３により冷媒の通過流量を調整する弁本体２０と、弁本体２０に固着され弁体２３を離接させるロ−タ３０を内蔵するキャン４０と、キャン４０に外嵌されロータ３０を回転駆動するステータ５０とを備えている。ロータ３０とステータ５０とはステッピングモータを構成している。また、弁本体２０の下部及び側部には、冷媒の流出入管２０ａ，２０ｂが弁室２１に連通して連結されている。

弁本体２０には弁室２１を形成し、弁室２１の下方には弁座２２を形成し、上方にはガイドブッシュ２６を固定・形成する。キャン４０との接合は、弁本体２０にカシメ固着された鍔状板４１の段差部にキャン４０の端部を突き合わせ溶接することにより行っている。

キャン４０は有底円筒状をしており、弁本体２０の上部に固着された鍔状板４１に固着され、内部は気密状態に保たれている。ステータ５０は磁性材により構成されるヨーク５１と、このヨーク５１にボビン５２を介して巻回される上下のステータコイル５３，５３とから構成され、キャン４０に外嵌する嵌合穴５０ａが形成されている。ステータ５０から、ステータコイル５３，５３に接続された複数のリード端子５４が突出しており、このリード端子５４にコネクタ５６が連結され、該コネクタ５６に複数のリード線５５が接続されている。

ニードル弁からなる弁体２３は弁軸２４の下端に形成されている。弁体２３を弁座２２に離接させる駆動機構は、弁本体２０からロータ３０方向に延出して固定され、且つ外周に固定ねじ部２５が形成されるガイドブッシュ２６と、該ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５に螺合する移動ねじ部３１を有する弁軸ホルダ３２とから構成される。上記固定ねじ部２５はガイドブッシュ２６の外周に雄ねじで構成され、移動ねじ部３１は弁軸ホルダ３２の内周に雌ねじとして形成されている。

弁軸ホルダ３２はガイドブッシュ２６の外側に位置する下方開口の円筒形状であり、内面に移動ねじ部３１が形成され、弁軸ホルダ３２の中心に弁軸２４の段部２４ａを介して形成された上部縮径部２４ｂが嵌合してプッシュナット３３により連結されている。弁体２３が下端に形成されている弁軸２４は、弁軸ホルダ３２の中心に上下動可能に嵌挿されており、弁軸ホルダ３２内に縮装された圧縮コイルばね３４によって常時下方に付勢されている。なお、上記圧縮コイルばね３４の下方の端部は弁軸２４の肩部に、上方の端部３４ａは平座金６０を介して弁軸ホルダ３２の下面に支持されている。

また、弁軸ホルダ３２とロータ３０とは支持リング３６を介して結合されており、支持リング３６の内周孔部に弁軸ホルダ３２の上部突部が嵌合し、上記突部の外周をカシメ固定してロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２を結合している。

ガイドブッシュ２６には、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体２７が固着されており、下ストッパ体２７の上方に板状の下ストッパ片２７ａが突設される。また、弁軸ホルダ３２にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体３７が固着され、下方に向けて板状の上ストッパ片３７ａが突設され下ストッパ片２７ａと係合可能である。
また、下ストッパ体２７はガイドブッシュ２６の外周に形成された螺旋溝部分２６ａに固着され、上ストッパ体３７は弁軸ホルダ３２の外周に形成された螺旋溝部分３２ｂに固着されている。また、ガイドブッシュ２６の側面には、弁室２１とキャン４０内の空間との均圧を図る目的で均圧孔３２ａが固定ねじ部２５の直下部に設けられ、該均圧孔３２ａを通じて冷媒の流通が容易となるように構成されている。

しかしながら、前記電動弁においては、上記プッシュナット３３或いは平座金６０は、上下動する弁軸２４に摺接しているために、例えば、潤滑油成分を含有させることが困難な冷媒を使用する場合は、磨耗する惧れがあり、耐久性を向上させるべきであるという指摘があった。
一方、電動弁において、摩擦等により耐久性が低下し易い部材には、ポリテトラフルオロエチレンを含有させたニッケル鍍金層を形成することは、下記の特許文献２に記載されている。

しかしながら、特許文献２に記載のニッケル鍍金層は、弁軸ホルダとガイドブッシュとの相互に噛み合うネジ部に設けたものであり、プッシュナット３３或いは平座金６０部分の耐久性については，未解決の問題であった。
特開２００３−１７２４６７号公報特開平８−２１９３１７号公報

したがって、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、プッシュナット或いは平座金部分の耐久性を向上させた電動弁を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、弁室内の弁座に弁軸によって離接する弁体で冷媒の通過流量を調整する弁本体と、該弁本体に固着され前記弁体を前記弁座に離接させるロータを内蔵するキャンと、該キャンに外嵌され前記ロータを回転駆動するステータと、前記弁軸の外周に位置し前記ロータに結合される弁軸ホルダと、前記弁軸に圧入固定され前記弁軸ホルダに摺接するとともに前記弁体が前記弁座に当接した状態で前記弁軸ホルダから離間するプッシュナットと、前記弁軸ホルダに対して摺接可能に配置された平座金とを備え、前記プッシュナットと前記弁軸ホルダとの摺接面に、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層を形成すると共に、前記平座金の前記弁軸ホルダとの摺接面に、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成したことを特徴とする。

本発明の電動弁は、上記構成により、プッシュナット及び平座金の一方、または双方に鍍金層を形成することで耐久性を向上させることができる。また、特に、弁体の開閉（弁軸の上下動）時の弁軸とプッシュナット及び平座金との摺動抵抗を低減することができ、円滑・確実に摺動することを可能とする。特に、冷媒回路中で冷凍機油などの潤滑が見込めない環境においても、プッシュナット、平座金、弁軸などの摺動部品の劣化が防止され、耐久性を高めて電動弁動作の不具合を未然に防ぐことができる。
また、更に本発明の電動弁は、プッシュナットには、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層を形成し、上記平座金には、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成してなることで、プッシュナットの潤滑性を向上させると共に平座金の耐久性を向上させることで、電動弁の耐久性を大とすることができる。

図１は、本発明に係る電動弁１０’の一実施形態の縦断面図であり、図２は図１のＸ部分の拡大図であり、これらの図に基づいて説明する。以下、本発明の実施形態を説明するに当って、図１，２において図３に示す公知例の電動弁１０と同じ構成部分には、同一符号を付すことで説明を省略する。

本実施形態の特徴として、上記プッシュナット３３の表面は、ニッケル（Ｎｉ）鍍金されているか、或いは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含有させたニッケル（Ｎｉ）鍍金により鍍金層３３ａとして表面がコーティングされている。また、平座金６０にも、その表面にはプッシュナット３３の表面と同様の素材からなる鍍金層６０ａが形成されている。なお、これらの処理（鍍金層３３ａ，６０ａの形成）は、プッシュナット３３及び平座金６０の全面に行っても良いが、少なくとも弁軸２４等の他部材との摺接面に行うことで、本発明の課題は達成される。

上記のように、弁軸２４に摺接するプッシュナット３３及び平座金６０に上記のような表面処理を施すことで、ロータ３０が回転し、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構により、ロータ３０、弁軸ホルダ３２及び弁軸２４が軸方向に摺動するが、本実施形態のように摺接部が上記表面処理により、低い摩擦係数で円滑に摺接されることで、耐久性が高い摺接部となる。

上記メッキの手段は、一般の無電解ニッケルメッキと同様である。上記Ｎｉ＋ＰＴＦＥの鍍金層は硬度が高く、滑り性に優れ、また、耐摩耗性も高い。したがって、上記鍍金層３３ａ，６０ａを形成することによって、洗浄性が高く、また潤滑性が低い冷媒体を制御する電動弁にあっても、弁軸２４は常に正常に機能し、所定の性能を発揮することができる。なお、鍍金層は、プッシュナット３３及び平座金６０にかえて、相手の弁軸２４に形成してもよい。さらに、プッシュナット３３及び平座金６０と弁軸２４の両方に鍍金層を形成することもできる。

上記のように、弁体２３の開閉（弁軸２４の上下動）時の弁軸２４とプッシュナット３３及び平座金６０との摺動抵抗を低減するために、鍍金層３３ａ，６０ａとして、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有させることで、鍍金層が潤滑性を備えることになり、潤滑剤を添加しなくてもプッシュナット３３及び平座金６０の一方、または双方の潤滑は確保され、耐久性を大とすることができる。
また、冷媒回路中で冷凍機油などの潤滑が見込めない環境、例えば、炭酸ガス冷媒が用いられている場合においても、プッシュナット３３、平座金６０、弁軸２４などの摺動部品の劣化が防止され、耐久性を高めて電動弁動作の不具合を未然に防ぐことができる。

なお、上記実施形態においては、プッシュナット３３及び平座金６０の双方に鍍金層３３ａ，６０ａを形成させたが、これらの内、いずれか一方であってもよい。また、別例として、上記プッシュナット３３には、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層３３ａを形成し、上記平座金６０には、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成することで、プッシュナット３３の潤滑性を向上させると共に平座金６０の耐久性を向上させて、電動弁の耐久性を大とすることもできる。

本発明に係る電動弁の一実施形態の縦断面図。図１のＸ部分の拡大図。従来の電動弁の縦断面図。

符号の説明

１０・・電動弁（従来例）１０’・・電動弁（本発明）
２０・・弁本体２０ａ，２０ｂ・・流出入管
２１・・弁室２２・・弁座２３・・弁体
２４・・弁軸２４ａ・・段部２４ｂ・・上部縮径部２５・・固定ねじ部
２６・・ガイドブッシュ２６ａ・・螺旋溝部分
２７・・下ストッパ体２７ａ・・下ストッパ片
３０・・ロ−タ３１・・移動ねじ部
３２・・弁軸ホルダ３２ａ・・均圧孔３２ｂ・・螺旋溝部分
３３・・プッシュナット３３ａ・・鍍金層
３４・・圧縮コイルばね３４ａ・・端部
３６・・支持リング３７・・上ストッパ体３７ａ・・上ストッパ片
４０・・キャン４１・・鍔状板５０・・ステ−タ５０ａ・・嵌合穴
５１・・ヨ−ク５２・・ボビン５３・・ステ−タコイル
５４・・リ−ド端子５５・・リ−ド線５６・・コネクタ
６０・・平座金６０ａ・・鍍金層

Claims

弁室内の弁座に弁軸によって離接する弁体で冷媒の通過流量を調整する弁本体と、該弁本体に固着され前記弁体を前記弁座に離接させるロータを内蔵するキャンと、該キャンに外嵌され前記ロータを回転駆動するステータと、前記弁軸の外周に位置し前記ロータに結合される弁軸ホルダと、前記弁軸に圧入固定され前記弁軸ホルダに摺接するとともに前記弁体が前記弁座に当接した状態で前記弁軸ホルダから離間するプッシュナットと、前記弁軸ホルダに対して摺接可能に配置された平座金とを備えた電動弁であって、
前記プッシュナットと前記弁軸ホルダとの摺接面に、ニッケルにポリテトラフルオロエチレンを含有した材料からなる鍍金層を形成すると共に、
前記平座金の前記弁軸ホルダとの摺接面に、フッ素樹脂からなるコーティング層を形成したことを特徴とする電動弁。