JPH1122847A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータのロータの回転をねじ機構により弁体
の軸線方向の運動に変換してオリフィスの開度を制御す
る電動弁において、ロータの回転を制止するストッパの
改良を図る。 【解決手段】 モータのロータと一体に回転するスリー
ブ４０は、弁軸３０に連結される。弁本体２０に固定さ
れるガイドブッシュ２６は雌ねじを有し、弁軸３０と一
体の部材の雄ねじが螺合される。スリーブ４０の回転
は、ねじ機構によって直線運動に変換され、弁軸３０を
オリフィス２３に向けて前進させる。スリーブ４０に設
けた可動側ストッパ１２０は、ガイドブッシュ２６に設
けた固定側ストッパ１００に衝接して回転は制止され
る。ストッパ１００の当接面１０４とストッパ１２０の
当接面１２４は、互に面接触する形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばヒートポン
プ式エアコンや冷凍機等を構成する冷凍サイクルに組み
込まれて使用される電動弁に係り、特に、ねじ送りされ
る可動側と固定側（弁本体側）とに設けられる一対のス
トッパの形状を改善したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動弁としては、図４に示され
る如くのものが考えられている。図示例の電動弁１は、
基本的には、ステッピングモータ１０と、弁本体２０
と、軸３５及び弁軸３０とを具備しており、前記軸３５
を前記ステッピングモータ１０により回転駆動してねじ
送りにより昇降させ、それに伴って昇降する弁軸３０で
前記弁本体２０に形成された流体入出口２３を開閉する
（開口面積を変化させる）ことにより流量を調整するよ
うになっている。

【０００３】これを詳しく述べるに、前記ステッピング
モータ１０は、前記弁本体２０に蓋状部材１８を介して
連結された円筒状のキャン１１の外周部に嵌装されたス
テータヨーク１３と、ボビン１４と、このボビン１４に
巻装され、外部から通電されるマグネットワイヤ１５
と、前記ステータヨーク１３、ボビン１４及びマグネッ
トワイヤ１５の外周を封止するモールド１２と、前記キ
ャン１１の内部に配置され、後述するスリーブ４０に固
定されたボンド磁石よりなるロータ３９と、を備えて構
成されている。

【０００４】なお、モールド１２、ステータヨーク１
３、ボビン１４及びマグネットワイヤ１５は、キャン１
１の外周に一体的に嵌装され、それらはモールド１２に
ビス１６で取り付けられた押圧係止具１７の係止凸部１
７ａを前記キャン１１の外周に例えば９０度間隔で４箇
所設けられた凹部１９のいずれかに嵌合させることによ
り位置決め及び抜止め行うようになっている。前記弁本
体２０は、弁室２１を有し、この弁室２１に連通する導
管２４が接続される流体入出口２２が設けられ、その底
面部に導管２５が接続されるとともに、前記弁軸３０に
より開閉される流体入出口２３が形成されている。前記
弁本体２０の弁室２１上方には、内周部に雌ねじ部２７
が形成されたガイドブッシュ２６が内嵌固定されてい
る。

【０００５】前記ガイドブッシュ２６の雌ねじ部２７に
は、ホルダ２８の外周に形成された雄ねじ部２９が螺合
せしめられ、このホルダ２８の内周下部にフランジ付き
の弁軸３０が摺動可能に嵌挿され、また、前記ホルダ２
８の下部には前記弁軸３０のフランジを受けるカラー３
４が圧入固定されていて、前記弁軸３０は、前記ホルダ
２８内に縮装されたコイルスプリング３２により常時下
方に付勢されている。

【０００６】前記ホルダ２８の上部には、軸３５がそれ
と一体的に回転移動できるように内嵌固定されており、
前記ホルダ２８の上部外周には、凸状の可動側ストッパ
４５が下向きに突設された合成樹脂製のスリーブ４０が
一体的に回転移動できるように成形固定されている。

【０００７】なお、前記軸３５の上部には、コイルスプ
リング３６が装填されている。このコイルスプリング３
６は、ロータ３９が回転（逆転）せしめられて軸３５や
スリーブ４０等が前記雌ねじ部２７と雄ねじ部２９との
螺合によるねじ送りにより上昇せしめられて、前記ねじ
部２７，２９の螺合が外れたとき、前記ホルダ２８をガ
イドブッシュ２６側に押圧して再螺合し易くするための
ものである。また、前記ガイドブッシュ２６の上部外周
には、前記可動側ストッパ４５が衝接せしめられる凸状
の固定側ストッパ５５が上向きに突設された合成樹脂製
の固定受け座５０が成形固定されている。

【０００８】このような構成の電動弁１において、前記
マグネットワイヤ１５を一方向に通電励磁すると、ロー
タ３９、スリーブ４０、軸３５、ホルダ２８等が一体的
に正転（ここでは右回りに回転）し、前記雌ねじ部２７
と雄ねじ部２９との螺合によるねじ送りにより前記弁軸
３０が下降せしめられて前記流体入出口２３が閉じられ
る。

【０００９】前記流体入出口２３が閉じられた時点で
は、前記可動側ストッパ４５が固定側ストッパ５５に未
だ衝接しておらず、前記弁軸３０が前記流体入出口２３
を閉じたまま、前記ホルダ２８等はさらに回転下降せし
められる。このときの前記弁軸３０に対する前記ホルダ
２８の下降量は、前記コイルスプリング３２が圧縮され
ることにより吸収される。その後さらに、前記ホルダ２
８等が回転下降せしめられると、前記可動側ストッパ４
５が固定側ストッパ５５に衝接し、これにより、前記ロ
ータ３９への通電励磁が続行されていても、前記スリー
ブ４０、軸３５、ホルダ２８等の回転下降運動が強制的
に停止せしめられる。

【００１０】このように可動側ストッパ４５を固定側ス
トッパ５５に衝接させて各部の回転下降運動を機械的に
停止させるようにしているのは、最も単純で信頼性が
高く、かつ安価に構成できる、電気的に停止させるに
は別途に位置検出手段が必要となるとともに、停止位置
が安定しない、等の利用によるものであるが、その他
に、前記ステッピングモータ１０のオープンループ制
御用の基準位置の検出に利用できる、前記ロータ３９
のＮ極とＳ極の位置合わせにも利用できる、等の利点が
得られるからである。

【００１１】ここで、前記可動側ストッパ４５及び固定
側ストッパ５５は、例えば合成樹脂を材料としてそれぞ
れスリーブ４０及び固定受け座５０と一体成形されてい
るので、強度及び耐久度を充分に確保し、かつ、成形上
の便宜を図るため、例えば、図５に概略図示されている
ように、側面視が比較的細長い（例えば、長さ４〜５ｍ
ｍ、高さが０．５〜１ｍｍ程度の）長方形とされ、前後
端部が半円形で両側面が前記軸３５の軸心を中心として
回転移動（螺旋運動）せしめられる前記可動側ストッパ
４５が描く軌跡に沿うように同心円上に位置する勾玉
（まがたま）状とされており、その幅（径方向の厚み）
は一定（約２ｍｍ）となるストッパが考えられる。

【００１２】上記のような可動側ストッパ４５と固定側
ストッパ５５とによる強制停止動作を、図７を参照しな
がらさらに詳しく述べるに、前記可動側ストッパ４５
は、前述したように雌ねじ部２７と雄ねじ部２９との螺
合によるねじ送りにより螺旋を描きながら回転下降せし
められるが、その回転方向で見た前部が前記固定側スト
ッパ５５の後部に衝接する１回転前においては、図７
（Ａ）において実線で示される如くに、前記スリーブ４
０の下面（可動側ストッパ４５の上端）と固定受け座５
０の上面（固定側ストッパ５５の下端）との離隔距離が
例えばＨａとされ、可動側ストッパ４５と固定側ストッ
パ５５とは高さ方向に間隔があけられている。ただし、
わかりやすくするため、図７では各部が適宜に誇張して
描かれている。

【００１３】それに対し、可動側ストッパ４５が図７
（Ａ）の実線で示されている位置からさらに螺旋を描き
ながら回転下降せしめられて、図７（Ａ）において仮想
線で示される如く、その後部が固定側ストッパ５５の前
部を通過したときには、可動側ストッパ４５と固定側ス
トッパ５５との高さ方向の間隔が狭められている。

【００１４】そして、可動側ストッパ４５が図７（Ａ）
の実線で示されている位置から１回転せしめられて、図
７（Ｂ）に示される如くに、その前部が前記固定側スト
ッパ５５の後部に衝接して停止せしめられたときには、
前記スリーブ４０と固定受け座５０との離隔距離が、前
記１回転前の離隔距離Ｈａから前記雌ねじ部２７と雄ね
じ部２９の１ピッチ分に相当する下降量（ここでは、例
えば０．６ｍｍ程度）を減じたＨｂとされ、可動側スト
ッパ４５が固定側ストッパ５５に衝接したときの高さ方
向の接触幅は、前記１ピッチの半分程度のＧａとされ
る。

【００１５】固定側ストッパ５５と、可動側ストッパ４
５は、合成樹脂を材料としてそれぞれスリーブ４０及び
固定受け座５０と一体成形されている。したがって、ガ
イドブッシュ２６には固定側ストッパ５５が成形固定さ
れていることになる。なお、図５及び図６においては、
ガイドブッシュ２６等は図面の簡単化のため省略して、
固定側ストッパ５５のみを示している。これらの可動側
ストッパ４５及び固定側ストッパ５５は、強度及び耐久
性を充分に確保し、かつ、成形上の便宜を図るため、側
面視が比較的細長く（長さが４〜５ｍｍ）され、平面視
（図６）は、前後端部が半円形で両側面が前記軸３５の
軸心Ｏを中心として回転移動（螺旋運動）せしめられる
前記可動側ストッパ４５が描く軌跡に沿うように同心円
上に位置する勾玉（まがたま）状とされており、その幅
（径方向の厚み）は一定（約２ｍｍ）となっている。

【００１６】そして、可動側ストッパ４５においては、
スリーブ４０の回転方向で見てその後部に、固定側スト
ッパ５５に接触するのを避けるための逃げ用傾斜面４５
ａが形成されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
述べた電動弁にあっては、可動側のストッパと固定側の
ストッパは、線接触の当接部Ｌ₁によって互いに当接す
る。したがって、電動弁が圧力の高い流体の流量を制御
する場合、例えば、所謂代替冷媒としてＨＦＣ系冷媒の
ような圧力の高い冷媒を冷凍サイクルに用いる場合に
は、電動弁のモータのトルクも大出力のものが用いられ
るので、線接触の当接面をもつストッパにあっては、ス
トッパの耐久劣化を早めるという問題が生ずるおそれが
ある。そこで本発明は、上記問題を解消する電動弁を提
供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の電動弁は、流体
入出口が設けられた弁本体と、前記流体入出口を開閉す
べくねじ送りされる軸と、この軸を回転駆動するための
モータと、前記軸と一体的に回転移動せしめられる突状
の可動側ストッパが突接されたスリーブと、前記可動側
ストッパが衝接せしめられる突状の固定側ストッパが突
接された固定受け部材とを備える。そして、可動側スト
ッパと固定側ストッパは互に相手に対して面接触する当
接面を備えるものである。また、当接面は、回転回転軸
線から半径方向に延びる平坦面であるものである。上述
の如く構成された本発明に係る電動弁は、ストッパの当
接面が面接触を形成するので、ストッパの耐久劣化を早
めることが抑制される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
の形態を説明する。図１は本発明に係る電動弁の一実施
形態の要部を示している。図２は図１のＡ−Ａ線の斜視
図、図３は平面図である。本実施形態の電動弁１は、前
述した図４に示される従来の電動弁におけるストッパの
形状が異なるだけで、他の部分は同一構成とされている
ので、図１において図４と同一符号は同一又は均等部分
を示し、図４との相違点を重点的に説明する。弁本体１
０に固着されるガイドブッシュ２６は、内部に送り用の
雌ねじ部を有する。モータのロータと一体のスリーブ４
０は、ガイドブッシュ２６の雌ねじ部に螺合する雄ねじ
部を有し、弁軸３０を上下動してオリフィス２３に対す
る弁開度を制御する。スリーブ４０は回転運動ととも
に、弁軸３０と一体に上下動を行なう。スリーブ４０が
最下部に達すると、スリーブ４０の下面に設けたストッ
パ１２０が固定側のガイドブッシュ２６の上部に形成さ
れた受け座５０に設けたストッパ１００に当接してスリ
ーブ４０の回動が制止される。

【００２０】図２，図３は固定側のストッパ１００と、
スリーブ４０に設けた可動側ストッパ１２０の構造を示
す。固定側のストッパ１００は、半径方向に延びる当接
面１０４を有し、当接面１０４は平坦面を形成する。同
様に、可動側ストッパ１２０も半径方向に延びる当接面
１２４を有し、当接面１２４は平坦面を形成する。そこ
で、両方の当接面が当接すると面接触Ｓ₁を形成するこ
ととなる。

【００２１】そして、固定側のストッパ１００の当接面
１０４の反対側の面はテーパ面１０２に形成されてお
り、可動側ストッパ１２０との間の当接する１回転前の
ねじ送りによる干渉を防止する。同様に、可動側ストッ
パ１２０の当接面１２４の反対側の面もテーパ面１２２
に形成されており、固定側ストッパ１００と当接する１
回転前のねじ送りによる干渉を防止している。

【００２２】このように固定側ストッパ１００と可動側
ストッパ１２０の接触を面接触とすることにより、つま
り、衝接時におけるストッパ同志の接触面積が大きくさ
れることにより、衝接エネルギーを分散するので、固定
側ストッパ１００と可動側ストッパ１２０の耐久劣化を
抑制し、強度や耐久度が増し、さらに制動力に対する信
頼性が向上する。上記のように本実施形態の電動弁にお
いては、ストッパの衝接を面接触にすることにより衝接
時の接触面積を大きくでき、衝接エネルギーを分散で
き、可動側ストッパと固定側ストッパの強度や耐久度を
増し、制動力に対する信頼性を向上させることが可能と
なる。

【００２３】なお、本実施形態においては、ストッパ１
００及び１２０にそれぞれテーパ面１０２及び１２２を
形成し、固定側のストッパに衝接する１回転前の位置関
係でストッパの干渉を防止する場合を示したが、本発明
はこれに限らず、スリーブ４０の下降量とストッパの高
さ方向の大きさを適宜に構成することにより、上記テー
パ面を形成しなくともよいのは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の電動弁は以上のように、モータ
のロータと一体に回動するとともに、ねじ機構により軸
方向に移動する部材に設けた突状のストッパを、固定側
に設けたストッパに対して衝突させてロータの回転を規
制する構造にあって、ストッパの当接面が面接触を形成
する構造を採用している。この構造によって、トルクの
大きなモータを搭載する電動弁にあっても、耐久劣化を
早めることを防止し、強度や耐久性を増すことができ
る。さらに、ロータの回転を確実に制止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動弁の一実施形態の要部を示す
図。

【図２】図１に示される可動側ストッパ及び固定側スト
ッパを示す拡大斜視図。

【図３】図１に示される可動側ストッパ及び固定側スト
ッパを示す拡大平面図。

【図４】電動弁の一例を示す部分切欠正面図。

【図５】図４に示される可動側ストッパ及び固定側スト
ッパを示す拡大斜視図。

【図６】図４に示される可動側ストッパ及び固定側スト
ッパを示す拡大平面図。

【図７】図４に示される電動弁において、可動側ストッ
パと固定側ストッパによる停止動作の説明に供される
図。

【符号の説明】

１ 電動弁 １０ ステッピングモータ ２０ 弁本体 ２３ 流体入出口 ３０ 弁軸 ３５ 軸 ４０ スリーブ ４５ 可動側ストッパ ５０ 固定受け座 ５５ 固定側ストッパ ２７ 雌ねじ部 ２９ 雄ねじ部 １００ 固定側ストッパ １０２ テーパ面 １０４ 当接面 １２０ 可動側ストッパ １２２ テーパ面 １２４ 当接面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体入出口が設けられた弁本体と、前記
   流体入出口を開閉すべくねじ送りされる軸と、この軸を
   回転駆動するためのモータと、前記軸と一体的に回転移
   動せしめられる突状の可動側ストッパが突接されたスリ
   ーブと、前記可動側ストッパが衝接せしめられる突状の
   固定側ストッパが突接された固定受け部材とを備え、 可動側ストッパと固定側ストッパは互に相手に対して面
   接触する当接面を備える電動弁。
2. 【請求項２】 当接面は、回転軸線から半径方向に延び
   る平坦面である請求項１記載の電動弁。