JPH03260482A - 電動弁のストッパー構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ルームエアコンやカーエアコンなどの冷凍サ
イクル中に用いられる電子制御膨張弁、あるいは一般の
産業分野でマイコンと組合せて使用させる比例制御弁と
して利用される電動弁に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ステッピングモータと弁を組み合せてマイコンに
より制御する電動弁のストッパー構造として、各種のも
のが考案されている。

第６図は実開昭６２−９３４７９号公報（以下、便宜的
にストッパーボルト方式という。）ニ、マた、第７図は
実開昭８２−１０７１７４号公報（以下、便宜的にロー
タスリーブ方式という。）に開示された従来の電動弁の
ストッパー構造であり、以下にその構成を説明する。

第６図と第７図に共通する部分として、先端から針状弁
（３）、おねしく４）を形成した弁軸（１）は、ロータ
スリーブ（５ａ）を介して外周多極着磁された円筒形の
永久磁石から成るモータの回転子（５）と一体化して形
成されており、弁本体（６）に固定された推進軸受（８
）のめねじ（７）には、前記おねじ（４）が嵌めあわさ
れている。

モータの回転子（５）の外周は、薄肉円筒状のケース（
９）でおおい、このケース（９）の外側には、モータの
回転子（５）に対応する位置にモータの固定子コイル（
１０）が固定されている。

ケース（９）の下端は、流体の出入口（１１）（１２）
と弁座（２）を有する弁本体（６）にプラズマ溶接等に
より気密的に一体化され、ケース（９）の上端も蓋（１
３）により密封されている。

また、第６図に示すストッパーボルト方式におけるスト
ッパ一部分の構成としては、蓋（１３）の内面中心部に
ねじ効率が高いストッパーボルト（１４）を固定し、こ
のストッパーボルトには、中心部にめねじを設けるとと
もに周ｌ＃１ＷＪ付近に貫通孔（１５ａ）　　（１５ａ
）を設けたスト、ンパーナッ）（１５）をねじ込むと共
に、その先端に当て板（１６）を固定し、一方ロータス
リーブ（５ａ）の中央凹部後方に固定した２本のピン（
１７）（１７）を前記ストッパーナツトの貫通孔（１５
ａ）（１５ａ）に挿入したものである。

次に、ストッパーボルト方式の電動弁の作動ニついて説
明する。

固定子コイル（１０）に閉弁方向へ一定量回転するよう
通電されると、モータの回転子（５）および弁軸（１）
は一体的に回転し、推進ねじの作用で弁軸（１）は閉弁
方向に前進する。

一方、蓋（１３）に固定されたストッパーボルト（１４
）に嵌め合わされたストッパーナツト（１５）は、回転
子（５）と一体になって回転するピン（１７）によって
回転させられるため弁軸（１）と同様に前進する。

そして、針状弁（３）が弁座（２）に着座し、完全閉弁
する手前でストッパーナツト（１５）が当て板（１６）
に当たり、ストッパーナツト（１５）の直進運動が停止
させられる。

したがって、弁軸（１）の回転・直進運動も停止する。

続いて開弁方向への通電が固定子コイル（１０）になさ
れると、回転子（５）が逆方向に回転し、前記ストッパ
ーナツト（１５）は、当て板（１６）面から離れ、弁軸
（１）と−緒に後方向へ後退し、６所定の回転後に蓋（
１３）の内面に当り、弁軸（１）の直進運動も停止する
。

また、第７図に示すロータスリーブ方式におけるストッ
パ一部分の構成を説明すると、モータの回転子（５）と
一体化されたロータスリーブ（５ａ）の内周面に、一箇
所だけ半径方向に突出させて凸部（５ｂ）を形成し、 一方、蓋（１３）の内面には、中心部より離して止めピ
ン（１８）を前記凸部の中程に達する位置まで垂下して
固定し、 モーターの回転子（５）の一回転未満の範囲において、
前記止めピン（１８）と凸１（５ｂ）の側面を当接させ
ることにより弁軸（１）の動きを規制するようにしてい
る。

次に、ロータスリーブ方式の電動弁の作動について説明
する。

固定子フィル（１０）に閉弁方向へ一定量回転するよう
通電されると、モータの回転子（５）に固着されたロー
タスリーブ（５ａ）と弁軸（１）は一体的に回転し、推
進ねじの作用で弁軸（１）は閉弁方向に前進する。

そして、針状弁（３）が弁座に着座し、完全閉弁する手
前でロータスリーブの凸部（５ｂ）の側面に、蓋（１３
）に固定された止めピン（１８）が当たってモータの回
転子（５）の回転が一回転未満の状態で止まり、弁軸（
１）の回転・直進運動が停止する。

続いて開弁方向への通電が固定子コイル（１０）になさ
れると、弁軸（１）は開弁方向に後退し、やがて、ロー
タスリーブの凸部（５ｂ）の反対側の側部が止めビン（
１８）に当たり、弁軸（１）は１回転未満で停止する。

［名案が解決しようとする課題］ 従来品のストッパーボルト方式のものは、全閉から全開
までのステップ数が多くとれるため、分解能に優れ、流
量制御が高精度に得られるという特徴があったが、スト
ッパーボルト（１４）、ストッパーナシ）（１５）等数
種類の弁軸停止用の部品が必要であり、電動弁の原価が
高くなり、結局ステッピングモータバルブが汎用のエア
コン等には、高価で使えないという問題があった。

また、ロータースリーブ方式のものは、弁軸（１）の開
閉動作が回転子（５）の一回転未満の範囲で行われるた
め、マイコンによるシステム制御−゛の場合には、１パ
ルス当たりの流量変化が大きすぎてハンチング現象（欲
しい流量に対し、例えば１、′ ２０〜２１パルスの間で開閉動作を繰り返す。）を起こ
すので耐久性に問題があった。

本発明は、分解能をハンチング現象が生じることのない
必要最小限にとどめ、また、弁軸（１）の直進停止用部
品数を少なくシ、コストダウンがはかれる電動弁を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の電動弁のストッパー構造は、非磁性体からなる
ケース（９）の外周部に固定したモータの固定子コイル
（１０）への通電により、弁軸（１）と一体的に形成し
たモータの回転子（５）を回転させ、この回転を推進軸
受（８）により弁軸（１）の直進運動に変換させて弁座
（２）の開口度を制御する電動弁において、 モータの回転子（５）と一体化されたロータスリーブ（
５ａ）の内周面に、一箇所だけ半径方向に突出させて凸
部（５ｂ）を形成し、 一方、蓋（１３）の内面中心部には、下端にフランジ（
１９ａ）を備えた芯棒（１９）の上端部を固定するとと
もに、中心部より離れた位置にスＮ　−ｙ　ｔ＜−片（
２０）を垂下して固定し・径方向に突出させた止め部材
（２１）を遊嵌し、前記上方の突出片（２１ａ）の回転
方向前面または後面にストッパー片（２０）を当接させ
て配置すると共に、下方の突出片（２１　ｂ）の回転方
向後面または前面にロータスリーブの凸部（５ｂ）を当
接状に位置させたことを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の電動弁のストッパー構造は、モーターの回転子
の一回転目には、ロータスリーブの凸部（５ｂ）が止め
部材（２１）の下方の突出片（２１ｂ）から離れる方向
に回転し、二回転目には、前記突出片（２１ｂ）の反対
側にロータスリーブの凸部（５ｂ）が当たり、ロータス
リーブ（５ａ）と共に止め部材（２４）を回転させ、止
め部材の上方の突出片（２１ａ）とストッパー片（２０
）とが当接することにより、モーターの回転子（５）の
回転が停止するようになっている。

従って、従来のロータースリーブ方式のもに比べて弁の
全閉から全開に到る間のモータの回転数を−多く（図示
例の場合約２回転）することができるため、マイコンに
よるシステム制御に当たっては、１パルス当たりの流量
変化を小さくでき、頻繁な弁の開閉動作を繰り返さなく
てもよいから電動弁の耐久性が向上する。

［発明の実施例］ 本発明の第１の実施例を第１〜４図によって説明する。

なお、基本構成は、弁軸（１）の回転停止用部品以外は
従来品と同様であるので説明を省略する。

モータの回転子（５）は、ロータスリーブ（５ａ）を介
して弁軸（１）と一体化されており、このロータスリー
ブ（５ａ）内面の上方には、半径方向の内側に向けて突
出させた凸部（５ｂ）が設けられている。

また、蓋（１３）の内面中心部には、円板の外縁部の一
部を下方に向けて突出させたストッパー片（２０）を垂
下して固着するとともに、下方にフランジ部（１９ａ）
を設けた芯棒（１９）の上端部が固着されている。なお
、前記フランジ部（１９ａ）は芯棒（１９）と一体化し
ているが、これをストップリングに置き代えることもで
きる。

止め部材（２１）は、第３図、第４図に示す如く上下差
を設けて上方の突出片（２１ａ）と下方の突出片（２１
　ｂ）が半径方向に突出させて設けられており、この止
め部材（２１）が芯棒（２２）に遊嵌された状態では、
上方の突出片（２１ａ）の回転方向後面にストッパー片
（２０）を当接させて配置すると共に、下方の突出片（
２１ｂ）の回転方向前面にロータスリーブの凸部（５ｂ
）を当接状に位置するように配置されている。

次に、本発明の作動について説明する。

第１図と第３．４図は電動弁の閉弁状態を示し、この状
態において、固定子コイル（１０）に開弁方向に回転す
るよう通電されると、止め部材（２１）と全く無関係に
、モータの回転子（５）は上面から見て左方向に一回転
し、ロータスリーブの凸部（５ｂ）が止め部材（２１）
の下方の突出片（２１ｂ）の反対側（後面）に当たる。

続いてロータスリーブが回転すると、止め部材（２１）
の下方の突出片（２１ｂ）がロータスリーブの凸部（５
ｂ）に押されて左方向に回動し、（この際上方の突出片
（２１ａ）はストッパー片（２０）の前面から離れる方
向に回転するのでロータスリーブの回転は何ら支障はな
い）やがて、止め部材（２１）の上方の突出片（２１ａ
）が前記ストッパー片（２０）の後面と当接し、第２図
に示すように回転子（５）は約二回転で停止する。

第５図は他の実施例を示すもので、前記芯棒（１日）に
遊嵌させる止め部材を上部止め部材（２２）と下部止め
部材（２３）に二分割し、上部止め部材（２２）に設け
た上方の突出片（２２ａ）は、前記ストッパー片（２０
）の前面と当接し、また、下方の突出片（２２ｂ）は下
方に折曲げられ、下部止め部材（２３）に設けた上方の
突出片（２３ａ）の後面と当接するようになっている。

また、下部止め部材（２３）に設けた下方の突出片（２
３ｂ）は、前記ロータスリーブの凸部（５ｂ）の後面に
当接するようになっている。

このように止め部材を２つ組み合わせることによって、
モータの回転子（５）を約三回転で停止させることがで
きる。

すなわち、モータの回転子（５）を何回で停止させるか
は、止め部材の分割数によって決定することができるよ
うになっている。

なお、図示例においては止め部材として巻きバネを使用
したが、これはバネに限らず円筒の上下適当な位置に各
々突出片を設ければよいものである。

従って、突出片の方向をほぼ同じ方向にすれば、はぼ１
回転することになるし、１８０″の位置に設ければほぼ
半回転することになる。

［発明の効果コ 本発明は、蓋（１３）に固定された芯棒（１９）に遊嵌
させる止め部材（２１）を適宜な数に分割することによ
って、モータの回転子（５）を何回で停止させる加を任
意に決定することができる。

また、従来のストッパーボルト方式のものに比べて部品
点数が少なくなるのでコストダウンがはかれる。

また、従来のロータースリーブ方式のもに比べて弁の全
閉から全開に到る間のモータの回転数を多くすることが
できるため、マイコンによるシステム制御に当たっては
、１パルス当たりの流量変化を小さくできるからハンチ
ング現象を起こすことがないという有効な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例で閉弁状態を示す縦断面図
。第２図は第１図の開弁状態を示す縦断面図。第３図は
、第１図の停止機構を示す部分斜視図。第４図は第１図
のＡ−Ａ断面図。第５図は、他の停止機構の実施例を示
す部分斜視図。第６図は、従来品の縦断面図。第７図は
、他の従来品の縦断面図。 （１）弁軸　　　（２）弁座　　（３）針状弁（４）お
ねし　　（５）モータの回転子（５ａ）ロータスリーブ
　　　　　（５ｂ）凸部（６）弁本体　　（７）めねじ
　（８）推進軸受（９）ケース　　（１０）モータの固
定子コイル（１１）　　（１２）出入口　　　　　　（
１３）蓋（１４）ストッパーボルト （１５）ストッパーナツト　　　　　（１５ａ）貫通孔
（Ｉ６）当て板　　（１７）ピン　　（Ｉ８）止めピン
（１９）芯棒　　　　　　（１９ａ）下端部（２０）ス
トッパー片　　（２１）止め部材（２１ａ　）　　（２
１ｂ　）突出片

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）非磁性体からなるケース（９）の外周部に固定した
   モータの固定子コイル（１０）への通電により、弁軸（
   １）と一体的に形成したモータの回転子（５）を回転さ
   せ、この回転を推進軸受（８）により弁軸（１）の直進
   運動に変換させて弁座（２）の開口度を制御する電動弁
   において、 モータの回転子（５）と一体化されたロータスリーブ（
   ５ａ）の内周面に、一箇所だけ半径方向に突出させて凸
   部（５ｂ）を形成し、 一方、蓋（１３）の内面中心部には、下端にフランジ部
   （１９ａ）を備えた芯棒（１９）の上端部を固定すると
   ともに、中心部より離れた位置にストッパー片（２０）
   を垂下して固定し、 前記芯棒（１９）には、上下差を設けて上方の突出片（
   ２１ａ）と下方の突出片（２１ｂ）を半径方向に突出さ
   せた止め部材（２１）を遊嵌し、前記上方の突出片（２
   １ａ）の回転方向前面または後面にストッパー片（２０
   ）を当接させて配置すると共に、下方の突出片（２１ｂ
   ）の回転方向後面または前面にロータスリーブの凸部（
   ５ｂ）を当接状に位置させたことを特徴とする電動弁の
   ストッパー構造。