JPS61103077A - 電動弁の構造 - 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〕 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れ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〕

ステッ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
■は先端から針状弁■、おねじ■、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■の順に一
体化して形成され、おねじ■は、弁本体■に固定され中
心にめねじ（７）を切った推進軸受■とはめあわされて
いる。モータの回転子■の外周は薄肉円筒状のケース■
でおおい、このケース（９）の外側には、モータの回転
子■に対応する位置にモータの固定子コイル［相］が固
定されている。ケース■は流体の出入口■［相］と弁座
■を有する弁本体■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０により密閉化さ
れている。

■は比較的強力なコイルバネであり、弁軸（１）のおね
じ■後方の弁軸■太径部［相］と推進軸受■の間で圧縮
可能なようにはめこまれ、［相］も同様に強力なコイル
バネで、弁軸（１）の最後端の段付部■にはめこみ固定
され、弁軸■が蓋０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。おれ
じ■、めねじ■で構成される推進ねじ［相］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［相］に所定量の通電をす
ると１口伝子■が回転し、おねじ■とめねじ■のねじ作
用により弁軸■は回転しながら前方（閉弁方向）あるい
は後方（開弁方向）に移動し、あらかじめ設定された弁
軸位置（この位置はたとえば閉弁方向においては針状弁
■が弁座■に着座して完全閉弁し、ねじ部００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
いったことを避けるよう、針状弁■と弁座０間にきわめ
てわずかな隙間があるように設定される）で、コイルバ
ネ０と推進軸受０面、あるいはコイルバネ［相］と蓋［
相］内面が当接して、弁軸（１）の直進運動が停止させ
られる。

コイルバネ■は、閉弁方向運動を停止、コイルバネ［相
］は開弁方向運動を停止するときにはたらくものである
。

〔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■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、反面次のような欠点を有していた。

（１）　　直進を停止させられた後の弁軸（１）の逆方
向起動を有利にするため、推進ねじはできるだけ高いね
じ効率（ねじ効率５０％以上の自然ゆるみねじが理想）
の物にしなくてはならないが、ねじ効率を５０％以上に
、すると、固定子コイル（１０）への非通電時には流体
が流れることによって弁軸に発生する流体力で回転子が
回転してしまい制御不可能となる。したがってねじ効率
は５０％未満が条件となり。

弁軸■が直進停止させられた後の逆方向回転が不利とな
る。

（２）直進停止させられた後の弁軸（１）の逆方向起動
を有利にするため、ねじ効率は５０％未満でも、少しで
も高いものにする必要から、たとえば２条ねじにして、
ねじり−ドを大きくするなどの手段がとられるだめ、ね
じ作用によって発生する弁軸（１）の推進力が小さくな
る。

したがって弁軸■にかかる負荷（流体力）に打勝って作
動させるためにはモータの大形化や、入力電流を大きく
するなどの対策が必要となる。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の目的は以上のような従来品の欠点を。

従来品が持つ七いた特徴（弁軸（１）と回転子■が一体
であり構成が簡単、直進止めのため複雑な部品や精密な
調整が不要）を生かしながら解決しようとするものであ
る。

として推進力を高くとる）と、弁軸（１）の前後進を停
止させるためのねじ（ねじ効率〉５０％で自然にゆるむ
ねじ）を弁軸■上に別々に設け、それぞれの機能のみ単
独で働かせるようにしたものである。

〔実施例〕

本発明の構成を第１図〜第８図によって説明する。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る。

本発明の基本的な構成は従来品とほぼ同様であるが、弁
軸（１）の最後端にねじ効率５０％以上のストッパーボ
ルト（１７）を弁軸（１）と一体的に設け、これに、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）を有するストッパーナット（１８）をねじ込む
と共にその後端に当て板［相］が固定され、一方、蓋０
の内面には、ストッパーナット（１８）の２個の貫通孔
（１８ａ）と対応する位置に同一ピッチで孔（１８ａ）
の径より小さい径の２本のビン［相］が圧入などにより
固定され、この２木のビン［相］が前記ストッパーナッ
ト（１８）の２個の貫通孔（１８ａ）内に通されている
。

本発明においてはストッパーボルト＠にストッパーナッ
ト（１８）をはめこんだ後、ストッパーボルト＠の端部
にストッパーボルト＠の外径より大なる当て板［相］が
かしめなどの方法によって固定されている。なお、おね
じ■とめねじ■による推進ねじ［相］はねじ効率５０％
未満でなるぺ〈小径でねじり−ドを小さく構成されてお
り、推進ねじ［相］と停止用ねじ（１３）のねじ巻き方
向は右、左いずれでもよい。

以下の「作用」の説明においては推進ねじリードｌＩ＜
停止用ねじリード１２とし同方向ねじの場合で説明する
。

、１′〔作　用〕 従来品と同様、固定子コイル［相］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■および弁軸
■は一体的に回転し、推進ねじの作用で１回転につき弁
軸■はリード１１分前巡する。一方弁軸（１）と一体に
形成されたストッパーボルト（Φにはめ合されたストッ
パーナット（１８）は、ビン歿により回転を止められて
いるためストッパーボルト＠に対してはリード１２分、
ビン■力に対してはＵ’２−１ｌ）　　分後方へ移動す
る。

電動弁はその弁軸■が所定量閉弁方向に回転すると、針
状弁■が弁座■に着座し完全閉弁する手前で、ストッパ
ーナット（１８）の背面が当て板＠に当たるようにあら
かじめ調整されており、弁軸■がル回転し、（３Ｘ＃１
）分弁軸が前進した点（ストッパーナット（１８）が１
ＸＣＩ２　１１）分、ビン［相］上を滑った点）にてス
トッパーナツト（［有］が当て板［相］に当たりストッ
パーナット（１８）は直進運動を停止さ　　　゛せられ
る。したがって弁軸（１）の回転・直進運動も停止させ
られることになるうこの状態が第１図に示すものである
。ねじの締付力は停止用ねじ［相］部だけにはたらくこ
とになるが、停止用ねじ（内のねじ効率は５０％を越す
ため１強力にねじ込めばねじ込むほど、ストッパーナッ
ト（１８）が当て板［相］に当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［相］になされ
ると、ストッパーナット（１８）はすみやかに当て板＠
自から離れ、弁軸■は後方向へ回転・直進しストッパー
ナット（１８）は前方向へビン■に゛沿って摺動し、つ
いには第２図に示すように弁軸（１）のストッパーボル
ト＠前方の太径部［相］面に当たり、閉弁停止時と同様
ストッパーナット（１８）の直進、弁軸（１）の回転・
直進運動が停止する。

以上のような作用において弁軸（１）の回転力は、推進
ねじ（種部で推進力に変換され、流体力に打勝って弁軸
■が前後進するわけであるが、推進ねじはねじ効率＜５
０％にして小径で、かつ、ねじのリードを小さく構成さ
れているので同一モータの出力トルクでも推進力を大き
くとれるものである。

これをねじの理論面から説明すると Ｄｅ；ねじの有効径（ＣＭ） ρ　；ねじ面の摩擦相当角（０）ρ＝ｔａｎ−１（μ）
μ　；ねじ面の摩擦係数 β　；ねじのリード角（０）　　　β＝＝　ｔ、−１（
±）π・Ｄｅ ｌ　；ねじのリード Ｔ　；モータの出力トルク（ｇ・ｔＭ）Ｆ　；弁軸（１
）の推進力（ｇ） とすると 同一出力Ｔであればねじの有効径Ｄｅが小さい程、また
ねじのり−ドｌが小さいほど推進力は大きくなる。

〔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、弁軸■上て別々に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）の直進が停止させられた後の逆方向へ
の再起動が確実にできる。

（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。

といっ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部を示す縦断面図、
第２図は第１図の実施例で開弁状即を示す縦断面図、第
８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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、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）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、弁軸（１）の最後端にねじ効率５０％
   以上のストッパーボルト（１７）を弁軸（１）と一体的
   に設け、このストッパーボルト（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）
   を有するストッパーナット（１８）をねじ込むと共にそ
   の後端には当て板（２１）を固定し、一方、蓋（１３）
   の内面に固定した２本のピン（２０）を前記ストッパナ
   ットの２個の貫通孔（１８ａ）に挿入したことを特徴と
   する電動弁の構造。