JPH08159320A

JPH08159320A - 電動流量制御弁

Info

Publication number: JPH08159320A
Application number: JP6300635A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Aoki; 哲也青木; Kazumi Sayama; 一美佐山
Original assignee: FUJI KOKI SEISAKUSHO KK; Fujikoki Corp
Current assignee: FUJI KOKI SEISAKUSHO KK; Fujikoki Corp
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ステッピングモータで操作させる弁体を有す
る制御弁において、閉弁時にあっても、最少流量を確保
するとともに、作動不良を防止する。【構成】弁本体１００は弁室１１０とオリフィス１１
４を有する。オリフィス１１４に挿入される弁体２５０
は弁ホルダ２００に圧入され、弁ホルダ２００は弁本体
１００に固着されるブッシュ２２０にねじ係合される。
弁ホルダ２００には樹脂スリーブ１７４と磁性スリーブ
１７２からなるロータ部材１７０がとりつけられ、キャ
ン１５０内に回転自在に支持される。キャン１５０の外
側にはステータ部材が着脱自在に配設される。弁体２５
０の外径寸法は、オリフィス１１４の内径寸法より小さ
く形成され、閉弁時にも最少の流量が得られる。ロータ
部材１７０の中心にとりつけられたシャフト１８０と、
軸受部材１６０のどちらか一方にテーパーを付与し、回
転部材が３点支持状態になることを回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍サイクルに用いられ
る冷媒のような流体の流量制御に使用する電動流量制御
弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、特開平６−１７４１２９号公報
に開示される電動流量制御弁を示す。この電動流量制御
弁は、密封容器であるキャン６の内側に配設されるロー
タ１０と、キャン６の外側に配設されるステータコイル
９により、ステッピングモータＭが構成される。この電
動流量制御弁は、弁室１に連通する一次口１ａ及び二次
口１ｂを有し二次口側隔壁２の連通弁口３（隔壁２に螺
挿固定した弁シート４の内孔で形成される）に弁座３ａ
を設けた弁本体Ａと、この弁本体Ａの弁座３ａに接離す
る長さの長い棒状のニードル弁５´と、前記弁本体Ａの
二次口１ｂと反対側になる該側部に固定される円筒状の
密閉ケース６及び該ケースの外側に配置されるステータ
コイル９を有し、前記ケース６の内側にステータコイル
９の通電励磁によって回転される弁開閉方向に位置移動
可能なロータ１０を設けたパルス制御可能なステッピン
グモータＭと、該ステッピングモータＭのロータ回転に
よるねじ送り作用で前記ニードル弁５´を開閉作動させ
る弁作動機構Ｂとを具備し、前記一次口１ａには第１流
路Ｐａが接続され、該一次口１ａと直交する二次口１ｂ
には第２流路Ｐｂが接続される。

【０００３】なお、前記密閉ケース６は下蓋７とキャン
８とで構成され、前記ロータ１０は筒状のスリーブ１１
と、該スリーブ１１の外側に嵌着された筒状の永久磁石
１２とで構成される。そして、前記弁作動機構Ｂは、内
側に雌ねじ部３１及び軸受部３２を有し、前記弁本体Ａ
の樹脂蓋３３に弁室１内へ垂下するように埋設固定され
た円筒状のブッシュ３０と、このブッシュ雌ねじ部３１
に螺合される雄ねじ部３６及び前記ブッシュ軸受部３２
にガイドされる回転支承部３７を有し、前記ロータ１０
（合成樹脂製のスリーブ１１）の中心部に同心状に埋設
固定された弁ホルダ３５とから構成されている。

【０００４】そして、前記弁ホルダ３５の内部に圧縮ス
プリングで弁突出方向に付勢される弁子構成のニードル
弁５´と、このニードル弁５´の位置規制を行う固定リ
ング（前記弁本体Ａの弁座３ａに対するニードル弁５´
の位置を弁組立時に調整する機能を有する）とを組込
み、且つ前記弁ホルダ３５にスリーブ後端凹所１１ａ内
へ突出するシャフト部３５ａを設け、該シャフト部３５
ａをガイドする前記凹所１１ａが遊嵌可能な凹型形状の
シャフト軸受体４０を前記キャン８の後端（図示上端）
内側部に固定して、前記ロータ１０をブッシュ軸受部３
２とシャフト軸受体４０による両端軸受構造で回転及び
位置移動可能に保持している。

【０００５】前記雌ねじ部３１及び雄ねじ部３６の螺合
長さは、ニードル弁５´の開閉移動ストロークと同一又
は長く設定され、前記ニードル弁５ａの全開時において
弁ホルダ３５の雄ねじ部３６が前記ブッシュ３０の雌ね
じ部３１から噛合離脱するようにし、且つ前記ロータ１
０と前記シャフト軸受体４０との間に復帰用スプリング
４１を組込んでいる。この復帰用スプリング４１は、ニ
ードル弁５´の開閉時においてシャフト軸受体４０から
離れ、ニードル弁５´の全開時にはシャフト軸受体４０
に当接して圧縮され、前記ロータ１０及び弁ホルダ３５
を該ホルダ雄ねじ部３６がブッシュ雌ねじ部３１に噛み
合う方向に付勢する作用をなす。

【０００６】前記雌ねじ部３１及び雄ねじ部３６のねじ
螺合部は、前記弁本体Ａの弁室１内に配置され、弁室１
内に供給されるオイル成分を含む流体（例えば冷媒）が
ねじ螺合部に潤滑されるようになっている。図中１８ａ
は前記スリーブ１１の下端部に一体的に突設された閉弁
規制ピン、１９ａは弁本体Ａの樹脂蓋上に一体的に突設
された全閉ストッパを示し、ニードル弁５´の閉弁時に
前記ピン１８ａが全閉ストッパ１９ａの外周面部に当接
して、前記ロータ１０の閉弁下降限を規制するようにな
っている。４２はコイル通電端子を有するモータコネク
タ部である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７に説明した従来の
電動流量制御弁にあっては、閉弁時にはニードに弁５´
が弁シート３ａに圧接され、流路は全閉される。そし
て、開弁時には弁ホルダ３５が上昇を開始しても、ニー
ドル弁５´はスプリングにより、弁シートに押しつけら
れており、流路は開かず、リフトが所定の距離以上とな
ったときに、流路が開き始める。したがって、横軸に弁
ホルダのリストを、たて軸に流量をとったときに、カー
ブＣ₁は図８のような形状となる。しかしながら、冷凍
サイクルの形式によっては弁が全閉状態にあっても、あ
る程度の流量を確保することが要求される仕様がある。
本発明は以上の要求を満足する電動流量制御弁を提供す
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電動流量制御弁
は、基本的な手段として、弁室とオリフィスを有する弁
本体と、弁本体にとりつけられる円筒状のキャンと、キ
ャンの外側に配設されるステータ部材と、キャンの内側
に配設されるロータ部材と、ロータ部材と一体の弁ホル
ダと、弁ホルダに交替自在にとりつけられる弁体とを有
し、弁ホルダはロータ部材の回転によるねじ送り作用に
よって弁体とオリフィスの間の流路面積を制御するとと
もに、弁体の直径寸法をオリフィスの内径寸法に対して
小さく形成するものである。また、シャフトの軸受部材
との係合部にテーパー部を形成したり、軸受部材のシャ
フトとの係合部にテーパー部を形成するものである。

【０００９】

【作用】本発明は以上の構成を備えることによって、閉
弁状態にあっても所定の最少流量を保持することができ
るとともに、弁体と弁体と一体の部材を支持する部材と
の間での３点支持を回避し、作動不良が防止される。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の電動流量制御弁の全体構成を
示す説明図、図２は要部の説明図である。全体を符号１
Ａで示す電動流量制御弁は、円筒状のキャン１５０の内
部に収容されるステッピングモータのロータ部材１７０
と、キャン１５０の外側に配設されるステッピングモー
タのステータ部材３００を有する。ステータ部材３００
は、成型体３１０内に収容されるヨーク３２０と、ヨー
ク３２０の内側に設けられるボビン３３０と、ボビン３
３０に巻かれるマグネットワイヤ３４０を有する。成型
体３１０には電気配線用のハウジング３５２が一体に設
けられ、配線３５０がとりつけられる。ハウジング３５
２の内部にはエポキシ樹脂３５４が充填される。

【００１１】成型体３１０の上部には、ボス部３１２が
突出し、タッピンねじ３６０によって、ストッパ３６２
が固着される。このストッパ３６２は、弾性を有する板
材でつくられ、突起３６４を有する。このステータ部材
３００は、キャン１５０に対して着脱が可能であって、
装着の際には、ステータ部材３００をキャン１５０の上
部からキャン１５０に組入れる。キャン１５０の下部に
は、外周に拡がるフランジ部１５２が設けてあり、この
フランジ部１５２上にステータ部材３００が載置され
る。この状態でステータ部材３００は、成型体３１０に
とりつけたストッパ３６０の突起３６４がキャン１５０
の溝部１５４に係合し、ステータ部材３００を固定す
る。ステータ部材３００を着脱自在にとりつける構造と
してあるので、ステータ部材３００の交換、保守が容易
となる。また、キャンと弁本体との組立や、弁本体に対
するパイプの取付の際には、ステータ部材を外した状態
で作業を行なうことができ、作業性が向上する。

【００１２】図２に示すように、キャン１５０の内側の
頂部には、軸受部材１６０が装備され、ロータ部材のシ
ャフト１８０の上部を摺動自在に案内する。キャン１５
０の下部のフランジ部１５２には、蓋部材１３０のフラ
ンジ部１３２が重ね合わされ、両者は例えば溶接により
接続される。蓋部材１３０には弁本体１００の外周部１
０４が嵌合される。

【００１３】弁本体１００は、例えば黄銅製のもので、
弁室１１０と、弁室１１０に通ずる一次口１１２とオリ
フィスを形成する二次口１１４を有し、それぞれの口に
はパイプ１２２，１２４が連結される。オリフィス１１
４の弁室１１０側には、テーパー状の弁座１１６が形成
される。弁本体１００の弁室１１０のオリフィス１１４
に対向する位置には、オリフィス１１４と同心上に丸穴
１１８が設けられ、この丸穴１１８にブッシュ２２０が
挿入される。このブッシュ２２０は、弁本体１００の突
出部１０２を内側に折り曲げるカシメ加工により弁本体
１００に組付けられる。丸穴１１８には、軸方向の溝１
１９が設けてあり、冷媒等の流体はこの溝１１９を通っ
てキャン１５０の内部に充満する。ブッシュ２２０は、
例えば鋼材製のもので、雌ねじ２２２を有し、ブッシュ
２２０に挿入される弁ホルダ２００の雄ねじ２０２が螺
合する。弁ホルダ２００は、内径部２０４に圧入される
弁体２５０を保持する。

【００１４】弁ホルダ２００は、その外周部２２４によ
ってブッシュ２２０内で回転とともに軸方向に案内され
る。弁ホルダ２００の中心部にはシャフト１８０が圧入
される。弁ホルダ２００の外周部には樹脂製のスリーブ
１７４が一体に成型される。樹脂製スリーブ１７４の上
部のシャフト１８０にはスプリング１８２が設けられ
る。樹脂製のスリーブ１７４の外周部には樹脂にフェラ
イト等の磁性粉を混合した材料を一体に成型した磁性材
製のスリーブ１７２が設けられる。樹脂製のスリーブ１
７４と磁性材製のスリーブ１７２は一体となってロータ
部材１７０を構成する。ステータ部材３００にパルス信
号が入力すると、ロータ部材１７０は回転し、弁ホルダ
２００はブッシュ２２０とのねじのリードを受けて軸方
向に移動する。弁体２５０は、弁ホルダ２２０と一体に
弁本体のオリフィス１１４に進入し、流路面積を調節す
る。

【００１５】ブッシュ２２０の上部には樹脂製のストッ
パ２３０がとりつけてあり、このストッパ２３０の突起
２３２にロータ部材１７０の樹脂製スリーブ１７４の下
面に設けた突起１７６が突き当たることで、弁体２５０
の下限位置が規制される。図３は閉弁状態における弁体
２５０とオリフィス１１４の関係を示す説明図である。
本発明の電動流量制御弁にあっては、オリフィス１１４
の内径寸法Ｈ₁に比べて、弁体２５０の外径寸法Ｄ₁を小
さく形成してある。したがって、弁体２５０がオリフィ
ス１１４内に挿入された閉弁状態にあっても、最小限の
流路は開いており、流量が確保される。弁体２５０の先
端部はテーパー部２５６のテーパー角度を変更すること
によって、弁体のリフト量に比例して増加する流量変化
を選択することができる。

【００１６】本発明の電動流量制御弁にあっては、図４
に示す特性を得ることができる。カーブＣ₁₂は閉弁状態
の弁体２５０がオリフィス１１４内をリフトＬ₂まで上
昇する間の変化を示し、カーブＣ₁₀は、リフトがＬ₂以
上となってテーパー部２５６が弁座１１６から抜き出さ
れていく間の弁ホルダのリフトに対する流量の変化を示
す。弁ホルダ２００は、ブッシュ２２０に案内されて、
回転と同時に軸方向に移動する。開弁から閉弁する際に
は、弁体２５０も回転とともに軸方向に移動し、テーパ
ー部２５６が弁座１１６にガイドされてオリフィス１１
４内に挿入される。図２に示すように、閉弁状態にあっ
ては、弁ホルダ２００と弁体２５０は、オリフィスと弁
体により形成される第１の摺動部Ｓ₁と、弁ホルダ２０
０とブッシュ２２０により形成される第２の摺動部Ｓ₂
の２点で摺動支持されることになる。

【００１７】この閉弁状態にあっても、弁ホルダ２００
の上部に圧入されたシャフト１８０は、軸受部材１６０
の穴１６２内に挿入された状態となっている。これは、
閉弁状態から開弁する際にロータ１７０の倒れを防止
し、弁ホルダ２００が軸方向に上昇運動する際のガイド
として機能するために必要な構成である。しかしなが
ら、この際に、シャフト１８０と軸受部材１６０の穴と
により形成される第３の摺動部Ｓ₃がシャフト１８０を
拘束する状態となると、シャフト１８０、弁ホルダ２０
０、弁体２５０で構成される回転体は、３点で支持され
ることとなる。この３点支持構造は、僅かな寸法誤差が
あっても、回転体の回転不良の原因となり、開弁不良を
引きおこす。そこで本発明にあっては、このシャフト１
８０と軸受部材１６０の構造を３点支持を回避する構造
にしてある。

【００１８】図５は、その第１の実施例を示す。本実施
例にあっては、シャフト１８０の先端部にテーパー部１
８４を形成し、軸受部材１６０の穴１６２に挿入される
ようにしてある。閉弁状態にあっては、シャフト１８０
のテーパー部１８４と穴１６２の間に充分なクリアラン
スが形成され、３点支持とはならない。開弁状態にあっ
ては、シャフト１８０が軸受部材１６０の穴１６２に挿
入され、シャフト１８０は軸受部材１６０によって支持
される。この開弁状態にあっては、弁体２５０はオリフ
ィス１１４から抜け出していて、弁体２５０とオリフィ
ス１１４が干渉することはない。

【００１９】次に、図６は、本発明の第２の実施例を示
す。本実施例にあっては、軸受部材１６０ａ側にテーパ
ー部１６２ａを形成し、テーパー部１６２ａに穴１６４
ａを設けてある。そして、このテーパー部１６２ａに案
内される穴１６４ａにシャフト１８０ａを挿入する。シ
ャフト１８０ａの先端部１８４ａはシャフト１８０ａと
同一形状でよく、テーパーを付す必要はない。なお、シ
ャフト１８０を弾性体で構成することによって、シャフ
ト又は軸受部にテーパーを付すことなく、３点支持状態
を回避することができる。本発明は以上のように、弁体
がオリフィス内に挿入された閉弁状態にあても、所定の
最少限の流量を確保することができる電動流量制御弁に
あって、弁体を回転させるとともに軸方向に移動させる
ステッピングモータのロータを含む回転体を２点支持す
る構造としたものである。この構造により、弁体がオリ
フィスと干渉して作動不良を起こすことがなくなり、円
滑な作動を達成することができる。

【００２０】例えば、図７に示した従来の電動流量制御
弁にあっても、オリフィスとは別の連通穴を常時開いて
おくことによって、閉弁時の最少限流量を得ることはで
きる。しかしながら、この連通穴は細穴となるために加
工が困難であって、また、目づまりを起こしやすい。ま
た、オリフィスの弁座部に溝を設けて閉弁時の流量を得
ることはできる。しかしながら、この加工はテーパー部
に溝を設けることとなり、工数を増加する必要がある。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のような問題点を解決し、
閉弁時の最少限流量を確保することができる。さらに、
弁体及び弁体と一体の部材とこの部材を支える部材との
間で３点支持によって生ずる作動不良を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動流量制御弁の全体構成を示す断面
図。

【図２】本発明の電動流量制御弁の要部を示す断面図。

【図３】弁体とオリフィスの関係を示す説明図。

【図４】本発明の制御弁の特性を示すグラフ。

【図５】軸受部の実施例を示す説明図。

【図６】軸受部の他の実施例を示す説明図。

【図７】従来の電動制御弁の断面図。

【図８】従来の電動制御弁の特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１００弁本体１１０弁室１１４オリフィス１１６弁座１５０キャン１６０軸受部材１７０ロータ１８０シャフト２００弁ホルダ２２０ブッシュ２５０弁体３００ステータ部材３１０成型体３２０ヨーク３３０ボビン３４０ワイヤ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１２月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７に説明した従来の
電動流量制御弁にあっては、閉弁時にはニードル弁５´
が弁シート３ａに圧接され、流路は全閉される。そし
て、開弁時には弁ホルダ３５が上昇を開始しても、ニー
ドル弁５´はスプリングにより、弁シートに押しつけら
れており、流路は開かず、リフトが所定の距離以上とな
ったときに、流路が開き始める。したがって、横軸に弁
ホルダのリフトを、たて軸に流量をとったときに、カー
ブＣ₁は図８のような形状となる。しかしながら、冷凍
サイクルの形式によっては弁が全閉状態にあっても、あ
る程度の流量を確保することが要求される仕様がある。
本発明は以上の要求を満足する電動流量制御弁を提供す
るものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁室とオリフィスを有する弁本体と、弁
本体にとりつけられる円筒状のキャンと、キャンの外側
に配設されるステータ部材と、キャンの内側に配設され
るロータ部材と、ロータ部材と一体の弁ホルダと、弁ホ
ルダに交替自在にとりつけられる弁体とを有し、弁ホル
ダはロータ部材の回転によるねじ送り作用によって弁体
とオリフィスの間の流路面積を制御するとともに、弁体
の直径寸法をオリフィスの内径寸法に対して小さく形成
してなる電動流量制御弁。
【請求項２】弁室とオリフィスを有する弁本体と、弁
本体にとりつけられる円筒状のキャンと、キャンの外側
に配設されるステータ部材と、キャンの内側に配設され
るロータ部材と、ロータ部材と一体の弁ホルダと、弁ホ
ルダに交替自在にとりつけられる弁体と、弁本体に固着
されて弁ホルダをねじ係合により支持するブッシュと、
弁ホルダに一端が圧入され、他端がキャン頂部の軸受部
材により支持されるシャフトを有し、弁ホルダはロータ
部材の回転によるねじ送り作用によって弁体とオリフィ
スの間の流路面積を制御するとともに、弁体の直径寸法
はオリフィスの内径寸法に対して小さく形成され、シャ
フトの軸受部材との係合部にテーパー部を形成してなる
電動流量制御弁。
【請求項３】弁室とオリフィスを有する弁本体と、弁
本体にとりつけられる円筒状のキャンと、キャンの外側
に配設されるステータ部材と、キャンの内側に配設され
るロータ部材と、ロータ部材と一体の弁ホルダと、弁ホ
ルダに交替自在にとりつけられる弁体と、弁本体に固着
されて弁ホルダをねじ係合により支持するブッシュと、
弁ホルダに一端が圧入され、他端がキャン頂部の軸受部
材により支持されるシャフトを有し、弁ホルダはロータ
部材の回転によるねじ送り作用によって弁体とオリフィ
スの間の流路面積を制御するとともに、弁体の直径寸法
はオリフィスの内径寸法に対して小さく形成され、軸受
部材のシャフトとの係合部にテーパー部を形成してなる
電動流量制御弁。