JPS6199782A - 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
共するために第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〇の順に
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−ス［９］の外
側には、モータの回転子■に対応する位ｅＫ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■■と弁座■を有する弁本体
■にプラズマ溶接などくより気密的に一体化され、ケー
ス［９］の他端も蓋０によシ密閉化されている。

■は比較的強力なコイルバネであり、弁軸■のおねじ■
後方の弁軸■太径部［株］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■の最後端の段付部ＯＫはめこみ固定され、弁
軸■が！０側へ移動した時に、Ｍ◎の内面部に当たり、
圧縮可能なようＫｍ成されている。おねじ■とめねじ■
で構成される推進ねじ０は、ねじ効率５０９６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〕 以上のようく構成された従来品においては、モータの固
定子コイル＠ｌＫ所定量の通電をすると回転子〇が回転
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ｆ！！（この位ｒ
ＩＦｉ、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■■間九強いねじつけ摩
擦力が発生し１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■と推進
軸受０面、あるいはコイルバネ［相］と蓋０内面が当接
して弁軸■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■は開弁方向運動
を停止するときく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（ｉ
ｉＫ製造できるという利点を有しているが％に置火のよ
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■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５０９６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（φ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５０９６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の逆方向起動を有利
にするため、ねじ効率は６０％未満でも、少しでも高い
ものくする必要から、たとえば２条ねじ（して、ねじり
−ドを大きくするなどの手段がとられるため、ねじ作用
によって発生する弁軸■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）Ｋ打ち勝って
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。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は以上のような従来品の欠点を。

従来品が持っていた特徴（弁軸［１］と回転子■が一体
であり構成が簡単で直進止めのための複雑な部品や精密
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。

その手段の考え方として弁軸■を前後進させるたり一ド めのねじ（ねじ値―φが小さく％極力小径のねじとして
推進力を高くとる）と、弁軸■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″
（動弁内に別々に設け、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〜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同様であるが。

ｇｏの中心内面にねじ効率が５０％以上のストッパーゲ
ルト０を固定し、このストッパーボルト０に。

中心のめねじをはさんで対称位置く設けた２個の貫通孔
（１３ａ）を有するストッパーナツト３をねじ込むと共
にその先端に当て板のを固定し、一方、ロータリースリ
ーブ［相］の中央凹部後方に固定した２本のビン［相］
を前記ストッパーナツトの２個の貫通孔（１８１Ｌ）　
Ｋ挿入したものである。

なお、上記の当て板［相］は、弁軸■が前進して弁座■
に針状弁■が当接する直前でストッパーナツト［相］の
前面と当接するよう（固定されるものである◇また。お
ねじ■とめねじ■による推進ねじ［相］は、ねじ効率６
０ｇ６未満でなるべく小径とすると共に。

ねじリードを小さく構成されており、推進ねじ［相］と
停止用ねじ［相］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［相］のリ
ードｌＩ＜停止用ねじ［相］のリード！、とし同方向ね
じの場合で説明する。

〔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（回転し、推進ねじの作用で１回転につき弁
軸■はリーと１１分前進する。一方ＩＦＱΦに固定され
たストッパーボルト＠にはめ合されたストッパーナツト
［相］は回転子〇と一体になって回転するビン［相］に
よって回転させられるためストッパーナツトＯＫ対して
はり−ドｌ鵞分前方へ移動する。

電動弁はその弁軸■が所定量閉弁方向く回転すると、針
状弁■が弁座に着座し完全閉弁する手前で、ストッパー
ナツト［相］が当て板［相］に当たるようにあらかじめ
調整されているため、弁軸■がル回転し、　　（ａＸｌ
ｔ、）分弁軸が前進した点（ストッパーナツト［相］が
（ａＸｌｔ）分、ストッパーボルト＠上を移動した点）
にてストッパーナラ１うが当て板［相］に当たりストッ
パーナツト［相］は直進運動を停止させられる。したが
って弁軸■の回転・直進運動も停止させられることにな
る。この状因が第１図に示すものである。ねじの締付力
は停止用ねじ＠１部だけにはたらくことになるが、停止
用ねじ［相］のねじ効率は６０％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ツト［相］が当て板
［相］に当っ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１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、ストッパーナツト［相］はすみやかに当り板［相
］面から離れ、弁軸■は後方向へ回転・直進しストッパ
ーナツト［相］は後方向（ビン０に沿って）へ摺動し、
ついくは１１Ｅ２図に示すように蓋０の内面に当り閉弁
停止時と同様ストッパーナツト［相］の直進、弁軸■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■の回転力は。

推進ねじ［相］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＜　ＳＯ＊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　ｉねじの有効径（１） ρ　纂ねじ面の摩擦相当角（″）　　ρ；−（μ）μ　
；ねじ面の摩擦係数 β　；ねじのリード角（つ　　β””−１（Ｍ）ｌ　；
ねじのリード Ｔ、モータの出力トルク（ｇ・α） Ｆ　答弁軸■の推進力（ｆ） とすると Ｆ　＝Ｔ／〒・−（ρ＋β）　　の公式から同一出力で
であればねじの有効径Ｄｅが小さい程、ｔたねじのリー
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っ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、
電動弁内に別ＡＫ設けたこと（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■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■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。

表面面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例で閉弁状顔を示す縦断面図、
第２図は第１図の実施例で開弁状部を示す縦断面図、礪
８図は停止用ねじ部を示す斜視図。

第４図は従来品の縦ｗｆｒ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
   ［９］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、蓋［１３］の中心内面に、ねじ
   効率が５０％以上のストッパーボルト［１７］を固定し
   、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（１３ａ）を有す
   るストッパーナット［１８］をねじ込むと共にその先端
   に当て板［２２］を固定し、一方、ロータスリーブ［２
   ０］の中央凹部上方に固定した２本のピン［２１］を前
   記ストッパーナットの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。