JPH0333949B2 - - Google Patents

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JPH0333949B2
JPH0333949B2 JP22252884A JP22252884A JPH0333949B2 JP H0333949 B2 JPH0333949 B2 JP H0333949B2 JP 22252884 A JP22252884 A JP 22252884A JP 22252884 A JP22252884 A JP 22252884A JP H0333949 B2 JPH0333949 B2 JP H0333949B2
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JP
Japan
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valve
screw
stopper
stopper nut
thread
Prior art date
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JP22252884A
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JPS6199782A (ja
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Takeo Yamada
Osamu Takami
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Pacific Industrial Co Ltd
Original Assignee
Pacific Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644One-way valve
    • F16K31/0655Lift valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

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
用す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。 [従来の技術の構成] ステツピングモータと弁を組合せてマイコンに
より制御する電動弁としてとくに構造が簡単で、
かつ廉価な物を提供するために第4図に示すよう
な構成の電動弁が実用化されている。 その構成・作動を第4図により詳細に説明する
と、弁軸1は先端から針状弁3、おねじ4、ロー
タスリーブ20を介して外周多極着磁された円筒
形の永久磁石からなるモータの回転子5の順に一
体化して形成され、おねじ4は、弁本体6に固定
され中心にめねじ7を切つた推進軸受8とはめあ
わされている。 モータ回転子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1
0が固定されている。 ケース9は流体の出入口11,12と弁座2を
有する弁本体6にプラズマ溶接などにより気密的
に一体化され、ケース9の他端も蓋13により密
閉化されている。 14は比較的強力なコイルバネであり、弁軸1
のおねじ4後方の弁軸1太径部1aと推進軸受8
の間で圧縮可能なようにはめこまれ、15も同様
に強力なコイルバネで、弁軸1の最後端の段付部
1bにはめこみ固定され、弁軸1が蓋13側へ移
動した時に、蓋13の内面部に当たり、圧縮可能
なように構成されている。おねじ4、めねじ7で
構成される推進ねじ16は、ねじ効率50%未満の
範囲で高い効率が得られるよう、たとえば2条ね
じなどで構成されている。 [従来品の作動] 以上のように構成された従来品においては、モ
ータの固定子コイル10に所定量の通電をする
と、回転子5が回転し、おねじ4とめねじ7のね
じ作用により弁軸1は回転しながら前方(閉弁方
向)に移動してコイルバネ14と推進軸受8面と
を当接させ、針状弁3が弁座2に着座して完全閉
弁することなく、針状弁3と弁座2間にきわめて
わずかな隙間を保つた状態で停止するようになつ
ている。このように、針状弁3と弁座2間に隙間
を設けているのは、ねじ部4,7間に強いねじつ
け摩擦力が発生し、次の開弁運動が不能になると
いつたことを避けるためである。 次に、弁軸1は後方(開弁方向)に移動し、コ
イルバネ15と蓋13内面が当接して、弁軸1の
直進運動が停止させられる。 [発明が解決しようとする問題点] 以上のように構成された従来の電動弁は、弁軸
1と回転子5が一体型で、かつ直進運動を直接停
止させる構造を採用するため、部品数が少なく、
かつ複雑な加工や調整を要しないため、きわめて
廉価に製造できるという利点を有しているが、反
面、閉弁時における弁軸の停止に際しては、おね
じ4と推進軸受のめねじ7がきつく咬み合い閉弁
後の弁軸1の逆方向起動(開弁)をスムーズに行
えなかつたり、あるいは全く再起動させることが
できないという欠点を有していた。 そこで、弁軸1の逆方向起動(開弁)をスムー
ズに行えるように、推進ねじのねじ効率が50%以
上の自然ゆるみねじを使うことが考えられるが、
これでは、固定子コイル10への非通電時に流体
の流れによつて弁軸が回転してしまい電動弁の制
御が不可能となるので、実際には、2条ねじにし
て、ねじリードを大きくするなどの手段を用いて
ねじ効率を50%未満に近づけるようにしている。
しかし、この場合にはねじ効率を上げる限度があ
つて、場合によつては弁軸1の逆方向起動(開
弁)をスムーズに行えなかつたり、また、ねじ作
用によつて発生する弁軸1の推進力が小さくなる
という欠点があつた。 なお、ここでねじ効率とねじの緩みの関係を、
ねじの理論面から説明する。 一般に、締付トルクT1に対する緩めトルクT2
の比率T2/T1×100(%)が小さいほどねじが緩
みやすく、またねじ効率ηが大きいほどねじが緩
みやすいと言われ、次の公式で表される。 T1=F{De/2・tan(ρ+β)}×102 (1) T2=F{De/2・tan(ρ−β)}×102 (2) η=tanβ/tan(ρ+β)×100(%)(3) F;ねじ部にかかる軸力(Kg) De;ねじの有効径(mm) ρ;ねじ面の摩擦相当角(°) ρ=tan-1(μ/cosα) μ;ねじ面の摩擦係数…0.15とする。 β;ねじのリード角(°) β=tan-1(l/π・De) l;ねじのリード(mm) ここで上式(1)〜(3)に、例えば A仕様;ねじM5×P0.8 JIS並目めじ B仕様;ねじM5×P0.8×2条ねじ の異なつたねじについて各値を計算すると、下表
に示すように、ねじ効率ηの高いB仕様の方が締
めトルク比T2/T1が小さくなり、弁軸の停止後
の逆方向への起動がスムーズに行える。
【表】 このように、ねじ効率を上げれば弁軸1の逆方
向への起動がスムーズに行えることが分かつてい
ても、非通電時に弁軸1にかかる負荷(流体力)
を考慮すると、いたずらにねじ効率ηを上げるこ
とが出来ないから、従来はモータの大形化や、入
力電流を大きくせざるを得なかつた。 [問題点を解決するための手段] 本発明の電動弁の構造は、弁軸1を前後進させ
るためのおねじ4は、ねじリードが小さく、極力
小径のねじとして推進力を高くとれるようにする
と共に、弁軸1の前後進を停止させるためのねじ
を蓋13の中心内面に下方に向けて設け、このね
じを、ねじ効率>50%で自然にゆるむねじを設け
たものである。 即ち、非磁性体からなるケース9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、
ケース内に収納した小径にして、かつ、ねじのリ
ードの小さいおねじ4を有する弁軸1にロータス
リーブ20を介して一体的に形成したモータの回
転子5を回転させ、この回転をめねじ7を切つた
推進軸受8により弁軸1の直進運動に変換するこ
とによつて弁座2の開口度を制御する電動弁にお
いて、蓋13の中心内面にねじ効率50%以上のス
トツパーボルト17を下方に向けて固定し、この
ストツパーボルト17に、中心のめねじをはさん
で対称位置に設けた2個の貫通孔18aを有する
ストツパーナツト18をねじ込むと共にストツパ
ーボルト17の先端には当て板22を固定し、一
方、ロータスリーブ20の中央凹部上方に固定し
た2本のピン21を前記ストツパーナツトの2個
の貫通孔18aに挿入し、閉弁時にはストツパー
ナツト18の下面と当て板22とを当接させ、開
弁時にはストツパーナツト18の上面と蓋13の
内面とを当接させたことを特徴とする電動弁の構
造である。 [作用] 本発明は、弁軸1を前後進させるためのおねじ
4の他に、弁軸1の前後進を停止させるためのね
じが蓋13の中心内面に下方に向けて設けられて
いるから、弁軸1に設けられた針状弁3が弁座2
に着座し完全閉弁する手前で、ストツパーナツト
18の下面が当て板22に当たり、弁軸1の回
転・直進運動が停止する。この時にねじの締付力
は、ねじ効率ηが50%以上のものを使用している
停止用ねじ19部だけにはたらき、従来のよう
に、閉弁時における弁軸の停止に際して、おねじ
4と推進軸受のめねじ7がきつく咬み合うような
ことがないので、閉弁後の弁軸1の逆方向起動
(開弁)をスムーズに行うことができる。 また、弁軸1の開弁後においては、当て板22
の上面が蓋13の内面に当たり、弁軸1の回転・
直進運動が停止し、閉弁停止時と同様に作用す
る。 [実施例] 本発明の構成を第1図〜第3図によつて説明す
る。第1図、第2図において同一番号を符したも
のは従来品と同等のはたらきをする部品であり、
これらの詳細な説明は省略する。 本発明と従来品との相違点を以下に説明する
と、 本発明におけるおねじ4とめねじ7による推進
ねじ16は、ねじ効率50%未満でなるべく小径で
ねじリードを小さくたものを使用し、ねじの緩み
が起きにくいものにしている。このわけは、同一
モータの出力トルクであつても、推進ねじ16部
で推進力に変換され、流体力に打勝つて弁軸1が
前後進するのに必要な推進力を大きくするためで
ある。 また、蓋13の中心内面には、ねじ効率50%以
上(例えば、M3.5×P1.0×2条ねじ)のストツ
パーボルト17が設けられている。そして、この
ストツパーボルト17には、中心のめねじをはさ
んで対称位置に設けた2個の貫通孔18aを有す
るストツパーナツト18をねじ込むと共に、スト
ツパーボルト17の先端にボルトの外径より大な
る当て板22がかしめなどの方法によつて固定さ
れている。 一方、ロータスリーブ20の中央凹部には、ス
トツパーナツト18の2個の貫通孔18aと対応
する位置に同一ピツチで孔18aの径より小さい
径の2本のピン21が圧入などにより固定され、
この2本のピン21が前記ストツパーナツト18
の2個の貫通孔18a内に通されている。 なお、前記ピン21が挿入される貫通孔18a
にかえて、図示しない縦方向の切り溝を設けても
よい。また、推進ねじ16と停止用ねじ19のね
じ巻き方向は右、左いずれでもよい。 次に、本発明の働きを、推進ねじリードl1<停
止用ねじリードl2とし同方向ねじの場合について
説明する。 固定子コイル10に一定量閉方向に回転するよ
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1回転につ
き弁軸1はリードl1分前進する。 一方、ストツパーナツト18は、ピン21によ
り回転を止められているためストツパーボルト1
7に対してはリードl2分、ピン21に対しては
(l2−l1)分後方へ移動する。 そして、弁軸1が所定量閉弁方向に回転して針
状弁3が弁座2に完全に着座する手前で、ストツ
パーナツト18の下面が当て板22に当たり、弁
軸1の回転・直進運動が停止する。この状態が第
1図に示すものである。 なお、弁軸1の移動量とストツパーナツト18
の移動量との関係については、弁軸1がn回転
し、(n×l1)分弁軸が前進した距離と、ストツ
パーナツト18がn×(l2−l1)分、ピン21上を
滑つて当て板22に当たる距離が等しくなるよう
にしてある。 そして、弁軸1の回転・直進運動が停止する際
のねじの締付力は、ねじ効率ηが50%以上のもの
を使用している停止用ねじ19部だけにはたら
き、従来のように、閉弁時における弁軸の停止に
際して、おねじ4と推進軸受のめねじ7がきつく
咬み合うようなことがないので、閉弁後の弁軸1
の逆方向起動(開弁)をスムーズに行うことがで
きる。また、停止用ねじ19部が強力にねじ込め
ばねじ込むほど、ストツパーナツト18が当て板
22に当たつた時の反力はねじが緩む方向の力と
して作用することになり、次の開く方向への運動
には支障をきたさない。 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、ストツパーナツト18はすみやかに
当て板22面から離れ、弁軸1は後方向へ回転・
直進しストツパーナツト18は前方向へピン21
に沿つて摺動し、ついには第2図に示すように蓋
13の内面に当たり、閉弁停止時と同様ストツパ
ーナツト18の直進、弁軸1の回転・直進運動が
停止する。 [発明の効果] 以上、説明したごとく、従来品においては推進
用と直進停止用の双方の機能を持つていたねじを
推進だけのねじ部と直進停止のためだけのねじ部
のそれぞれに分割して設けたことにより各機能に
即したねじ形状を選択でき、その結果 (1) 弁軸1を前後進させるためのおねじ4の他
に、弁軸1の前後進を停止させるためのねじを
蓋13の中心内面に下方に向けて設けられてい
るから、弁軸1の回転・直進運動が停止する際
のねじの締付力は、ねじ効率ηが50%以上のも
のを使用している停止用ねじ19部だけにはた
らくので、停止後の逆方向への再起動がスムー
ズに行える。 (2) 弁軸1の推進力を高くでき、モータの小形化
や入力電流の低減ができる。 といつた効果が得られ産業上有益な発明である。
【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図の実施例で開弁状態を示
す縦断面図、第3図は停止用ねじ部を示す斜視
図、第4図は従来品の縦断面図。 1……弁軸、2……弁座、3……針状弁、4…
…おねじ、5……モータの回転子、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、14,15……コイル
バネ、16……推進ねじ、17……ストツパーボ
ルト、18……ストツパーナツト、19……停止
用ねじ、20……ロータスリーブ、21……ピ
ン、22……当て板、1a……弁軸の太径部、1
b……弁軸の段付部、18a……ストツパーナツ
トの貫通孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 非磁性体からなるケース9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、ケー
    ス内に収納した小径にして、かつ、ねじのリード
    の小さいおねじ4を有する弁軸1にロータスリー
    ブ20を介して一体的に形成したモータの回転子
    5を回転させ、この回転をめねじ7を切つた推進
    軸受8により弁軸1の直進運動に変換することに
    よつて弁座2の開口度を制御する電動弁におい
    て、蓋13の中心内面にねじ効率50%以上のスト
    ツパーボルト17を下方に向けて固定し、このス
    トツパーボルト17に、中心のめねじをはさんで
    対称位置に設けた2個の貫通孔18aを有するス
    トツパーナツト18をねじ込むと共にストツパー
    ボルト17の先端には当て板22を固定し、一
    方、ロータスリーブ20の中央凹部上方に固定し
    た2本のピン21を前記ストツパーナツトの2個
    の貫通孔18aに挿入し、閉弁時にはストツパー
    ナツト18の下面と当て板22とを当接させ、開
    弁時にはストツパーナツト18の上面と蓋13の
    内面とを当接させたことを特徴とする電動弁の構
    造。
JP22252884A 1984-10-23 1984-10-23 電動弁の構造 Granted JPS6199782A (ja)

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JPS6199782A JPS6199782A (ja) 1986-05-17
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JP2714815B2 (ja) * 1988-05-27 1998-02-16 株式会社芝浦製作所 流量制御装置
JP4550528B2 (ja) 2004-09-01 2010-09-22 株式会社不二工機 電動弁

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