JP2000018413A - 電動式コントロールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別なストッパ機構を必要とすることなく、
完全な閉弁状態を確実に得ることとができ、弁シート部
位置の経時的な変動に関係なく、信頼性、製作性に優れ
た電動式コントロールバルブを提供すること。 【解決手段】 ステッピングモータ１５のロータ１７の
回転をねじ構造（１９，２１）により弁リフト方向の直
線運動に変換し、この直線運動によって弁体１３を開閉
駆動し、弁体１３が弁シート部１１に当接することによ
り全閉状態になる電動式コントロールバルブにおいて、
ねじ構造（１９，２１）に、ステッピングモータ１５の
励磁相の少なくとも１周期分に相当する大きさのバック
ラッシュを付与し、弁体１３を圧縮コイルばね３３によ
って閉弁側へ付勢し、弁体１３が弁シート部１１に当接
した状態よりねじ構造（１９，２１）のバックラッシュ
分だけロータ１７が閉弁方向に回転可能に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動式コントロ
ールバルブに関し、特に、冷凍・冷蔵サイクル装置の電
動式膨張弁等として使用される電動式コントロールバル
ブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動式膨張弁等として使用される電動式
コントロールバルブには、ステッピングモータを駆動源
とし、ステッピングモータのロータの回転をねじ構造に
より弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動に
よって弁体を開閉駆動し、前記弁体が弁シート部に当接
することにより弁が閉じる型式のものがある。

【０００３】従来、上述のような電動式コントロールバ
ルブでは、完全な閉弁状態を確実に得ることと、摩耗等
による弁シート部位置の経時的な変化を吸収するため
に、弁体が弁シート部に当接してもロータの回転を続行
させ、ロータをストッパに当てることによってロータの
回転を停止させることが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の電動式コントロールバルブでは、弁体が弁シート
部に当接した後に、ロータの回転を所定量だけ許す構造
の特別なストッパ機構等が必要であり、構造を複雑化さ
せている。

【０００５】また、ストッパの寸法管理、耐久性につい
て問題が生じ、このストッパ機構が電動式コントロール
バルブの信頼性、製作性を低下させ、またコスト高の原
因になっている。

【０００６】この発明は、従来の電動式コントロールバ
ルブにおける上述の如き問題点を解消するためになされ
たもので、特別なストッパ機構を必要することなく、完
全な閉弁状態を確実に得ることと、弁シート部位置の経
時的な変動を吸収することができ、信頼性、製作性に優
れた電動式コントロールバルブを提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明による電動式コントロール
バルブは、ステッピングモータのロータの回転をねじ構
造により弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運
動によって弁体を開閉駆動し、前記弁体が弁シート部に
当接することにより弁が閉じる電動式コントロールバル
ブにおいて、前記ねじ構造に、前記ステッピングモータ
の励磁相の少なくとも１周期分に相当する大きさのバッ
クラッシュが付与され、前記弁体を閉弁側へ付勢する付
勢手段が設けられ、前記弁体が前記弁シート部に当接し
た状態より前記バックラッシュ分だけ前記ロータが閉弁
方向に回転可能であるものである。

【０００８】請求項２に記載の発明による電動式コント
ロールバルブは、前記弁体と前記ロータとは連結され、
前記ねじ構造は雄ねじとこの雄ねじに螺合する雌ねじを
有しており、前記ロータに前記雄ねじ及び前記雌ねじの
うちいずれか一方が形成され、前記弁シート部と一体の
弁ハウジングに前記雄ねじ及び前記雌ねじのうちいずれ
か他方が形成され、前記雄ねじと前記雌ねじとの間に前
記バックラッシュを付与されているものである。

【０００９】請求項３に記載の発明による電動式コント
ロールバルブは、ステッピングモータのロータの回転を
ねじ構造により弁リフト方向の直線運動に変換し、当該
直線運動によって弁体を開閉駆動し、前記弁体が弁シー
ト部に当接することにより弁が閉じる電動式コントロー
ルバルブにおいて、前記ロータと前記弁体との間に、前
記ステッピングモータの励磁相の少なくとも１周期分に
相当する大きさの弁リフト方向の遊びが付与され、前記
弁体を閉弁側へ付勢する付勢手段が設けられ、前記弁体
が前記弁シート部に当接した状態より前記遊び分だけ前
記ロータが閉弁方向に回転可能であるものである。

【００１０】請求項４に記載の発明による電動式コント
ロールバルブは、前記弁体と前記ロータとは前記遊びに
相当する量だけ弁リフト方向に相対変位可能に、且つ相
対回転変位可能に連結され、前記ねじ構造は雄ねじとこ
の雄ねじに螺合する雌ねじを有しており、前記ロータに
前記雄ねじ及び前記雌ねじのうちいずれか一方が形成さ
れ、前記弁シート部と一体の弁ハウジングに前記雄ねじ
及び前記雌ねじのうちいずれか他方が形成されているも
のである。

【００１１】請求項５に記載の発明による電動式コント
ロールバルブは、前記付勢手段が前記弁体を閉弁側へ付
勢する力は、弁ハウシング内を流れる流体が前記弁体に
及ぼす開弁方向の力より大きいものである。

【００１２】請求項６に記載の発明による電動式コント
ロールバルブは、前記ステッピングモータのロータの閉
弁側の停止時の励磁相が弁体着座後の一つの相に設定さ
れ、停止時の励磁相によって一つの原点位置を定められ
ているものである。

【００１３】請求項１に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、ねじ構造にステッピングモータ
の励磁相の少なくとも１周期分に相当する大きさのバッ
クラッシュが付与され、弁体が付勢手段によって閉弁側
へ付勢されているから、弁体が弁シート部に当接した状
態よりバックラッシュ分だけ更にロータが閉弁方向に回
転可能に構成できる。

【００１４】請求項２に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、弁体と一体のロータに形成され
た雄ねじ及び雌ねじのいずれか一方と、弁ハウジングに
形成された雄ねじ及び雌ねじのいずれか他方との間にバ
ックラッシュが付与されており、弁体が弁シート部に当
接した状態よりバックラッシュ分だけ更にロータが閉弁
方向に回転可能に構成できる。

【００１５】請求項３に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、ロータと弁体との間に、前記ス
テッピングモータの励磁相の少なくとも１周期分に相当
する大きさの弁リフト方向の遊びが付与され、弁体が付
勢手段によって閉弁側へ付勢されているから、弁体が弁
シート部に当接した状態より遊び分だけ更にロータが閉
弁方向に回転可能に構成できる。

【００１６】請求項４に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、弁体とロータとが遊びに相当す
る量だけ弁リフト方向に相対変位可能に、且つ相対回転
変位可能に連結され、ロータに雄ねじ及び雌ねじのいず
れか一方が形成され、弁ハウジングに雄ねじ及び雌ねじ
のいずれか他方が形成されているから、弁体が弁シート
部に当接した状態より遊び分だけ更にロータが閉弁方向
に回転可能に構成できる。

【００１７】請求項５に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、付勢手段が弁体を閉弁側へ付勢
する力が、弁ハウシング内を流れる流体が弁体に及ぼす
開弁方向の力より大きいから、弁ハウシング内を流れる
流体の圧力が弁体に開弁方向に作用しても弁位置が開弁
側へ変動することがない。

【００１８】請求項６に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、ステッピングモータのロータの
閉弁側の停止時の励磁相が弁体着座後の一つの相に設定
され、停止時の励磁相によって一つの原点位置を定めら
れているから、弁シート部の摩耗などによる弁シート部
位置の経時変化に左右されず、弁体が弁シート部に着座
して付勢手段の付勢力により閉弁力が与えられた状態で
ロータが必ず停止することになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００２０】（実施の形態１）図１はこの発明による電
動式コントロールバルブの実施の形態１を示す断面図で
ある。電動式コントロールバルブは、弁ハウジング１
に、Ａ継手ポート３と、Ｂ継手ポート５と、Ａ継手ポー
ト３とＢ継手ポート５との間に位置する弁室７および弁
ポート９とを有し、弁ポート９の周りに弁シート部１１
が形成されている。

【００２１】弁室７には弁体１３が弁リフト方向（図１
中上下方向）に移動可能に配置されている。弁体１３
は、弁シート部１１と共働して弁リフト量に応じて開弁
量を定量的に設定するニードル弁部１３ａと、棒状の弁
ステム部１３ｂとを有しており、ニードル弁部１３ａが
弁シート部１１に当接することにより弁が閉じる。

【００２２】弁ステム部１３ｂにはステッピングモータ
１５のロータ１７が装着（連結）されている。ロータ１
７の軸状部１７ａには雄ねじ１９が形成され、弁ハウジ
ング１には雄ねじ１９とねじ係合する雌ねじ２１が形成
されている。ロータ１７の回転は雄ねじ１９と雌ねじ２
１とのねじ係合によって弁リフト方向の直線運動に変換
され、この直線運動によって弁体１３が開閉駆動（図１
中上下駆動）される。すなわち、雄ねじ１９と雌ねじ２
１とが、ロータ１７の回転を弁リフト方向の直線運動に
変換するねじ構造をなしている。

【００２３】ステッピングモータ１５は、ロータ１７に
挿入されたマグネット（永久磁石）２３と、弁ハウジン
グ１に取り付けられたキャップ状のカバー２５に固定さ
れたコイル部２７とを有しており、コイル部２７の相励
磁によりロータ１７が分割回転駆動される。

【００２４】なお、弁ハウジング１に対するコイル部２
７の位置は位置決めピン２９により位置決めされ、弁ハ
ウジング１に対してコイル部２７が固定される。

【００２５】雄ねじ１９と雌ねじ２１との間にはステッ
ピングモータ１５の励磁相の１周期分に相当する大きさ
のバックラッシュＬｂ（図２〜図４参照）が付与されて
いる。

【００２６】尚、ステッピングモータ１５が１−２相励
磁で、１回転８０パルスの仕様で、雄ねじ１９と雌ねじ
２１とによるねじ構造のリード長が１．５ｍｍとする
と、１−２相励磁の１周期は８パルスで、バックラッシ
ュＬｂは、１．５ｍｍ×８／８０＝０．１５ｍｍとな
る。このバックラッシュＬｂは雄ねじ１９と雌ねじ２１
の片方あるいは双方のねじ設計により適正値に設定する
ことができる。

【００２７】雄ねじ１９、雌ねじ２１のねじ加工は、通
常のねじ加工によって比較的高精度に行うことが可能で
あるから、通常のねじ加工によってバックラッシュＬｂ
の設定を比較的高精度に行うことができる。

【００２８】なお、雄ねじ１９と雌ねじ２１のねじリー
ド角は、弁体１３が弁シート部１１に当接した後に、更
に閉弁方向に回転されてもねじの喰い込みを発生しない
値に設定する。

【００２９】弁体１３の弁ステム部１３ｂの先端には、
弁ステム部１３ｂの回転を許す形態で、ばね受け部材３
１が取り付けられており、このばね受け部材３１とカバ
ー２５の天井面２５ａとの間に一つの付勢手段である圧
縮コイルばね３３が取り付けられている。圧縮コイルば
ね３３は弁体１３を閉弁側（下方）へ常に付勢してお
り、このばね力は、弁ハウシング１内を流れる流体（Ｂ
継手ポート５よりの流体圧）が弁体１３に及ぼす開弁方
向の力より大きい値に設定されている。

【００３０】これにより、Ｂ継手ポート５よりの流体圧
が弁体１３に開弁方向に作用しても弁位置が開弁側へ変
動することがない。

【００３１】ばね受け部材３１の上面３１ａはカバー２
５の天井面２５ａと対向しており、ばね受け部材３１の
上面３１ａがカバー２５の天井面２５ａに当接すること
により、最大全開位置が設定される。なお、図にて、符
号Ｌｏは全閉位置から最大全開位置に至る最大リフト量
を示している。

【００３２】次に、図２〜図４を参照して電動式コント
ロールバルブの動作について説明する。

【００３３】図２（ａ）は中間開弁状態における電動式
コントロールバルブの断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）
中のねじ係合部の拡大断面図である。中間開弁状態で
は、圧縮コイルばね３３のばね力により弁体１３、ロー
タ１７が閉弁側へ付勢され、雄ねじ１９は雌ねじ２１の
上面に接触し、バックラッシュＬｂは雄ねじ１９の上側
に偏在する。

【００３４】上述のような中間開弁状態よりステッピン
グモータ１５によってロータ１７が閉弁側に回転駆動さ
れると、ロータ１７が閉弁側に回転し、その回転が雄ね
じ１９と雌ねじ２１とのねじ係合によって弁リフト方向
の直線運動に変換され、ロータ１７、弁体１３が閉弁方
向へ移動し、図３（ａ）に断面図で、図３（ｂ）に拡大
断面図で各々示されているように、弁体１３のニードル
弁部１３ａが弁シート部１１に着座する。

【００３５】ニードル弁部１３ａが弁シート部１１に着
座すると、圧縮コイルばね３３のばね力の受け止め面は
雌ねじ２１の上面から弁シート部１１に移行し、確実な
閉弁状態を確保すべく作用する。

【００３６】これにより更に、ロータ１７が閉弁側に回
転駆動されると、圧縮コイルばね３３のばね力が弁シー
ト部１１に作用した状態のまま、ロータ１７はバックラ
ッシュＬｂに相応する分だけ回転することができ、この
回転により、バックラッシュＬｂは、図４（ａ）に断面
図で、図４（ｂ）に拡大断面図で各々示されているよう
に、雄ねじ１９の下側に移行するようになる。

【００３７】これは、ニードル弁部１３ａが弁シート部
１１に着座したのちも、最大で、バックラッシュＬｂに
相応する分だけロータ１７が閉弁方向に回転できること
を意味し、バックラッシュＬｂはステッピングモータ１
５の励磁相の１周期分に相当する大きさであるから、ニ
ードル弁部１３ａが弁シート部１１に着座したのちも、
ステッピングモータ１５は、バックラッシュＬｂを有効
に利用して、最大で、励磁相の１周期分、閉弁方向に駆
動することができる。

【００３８】これにより、ステッピングモータ１５のロ
ータ１７が閉弁側で停止している時の励磁相が、ニード
ル弁部１３ａの弁シート部１１への着座後の一つの相に
設定され、一つの原点位置を定められていれば、弁シー
ト部１１の摩耗などによる弁シート部位置の経時変化に
関係なく、特別なストッパ機構を必要とすることなく、
ニードル弁部１３ａが弁シート部１１に着座して圧縮コ
イルばね３３のばね力により閉弁力が与えられた状態
で、ロータ１７が必ず停止することになる。

【００３９】この結果、雄ねじ１９と雌ねじ２１との間
のバックラッシュＬｂに相当する精度（励磁相の１周期
分以下に相当する精度）で、弁開度の再現性が得られ、
弁開度安定性が得られることになる。

【００４０】図５は上述のような構成による電動式コン
トロールバルブにおけるステッピングモータ１５のパル
ス数と弁リフト量との関係を示している。

【００４１】即ち、図５に引用符号Ａを付した実線で示
す、ステッピングモータ１５のパルス数に対する弁体１
３の設計上の理想的なリフト量の特性と、図５に引用符
号Ｂを付した破線で示す、ステッピングモータ１５のパ
ルス数に対する弁体１３の実リフト量の特性とを比較し
ても明らかなように、弁体１３をあるリフト量に到達さ
せるためには、バックラッシュＬｂによるシフト量が最
大となった場合だと、丁度ステッピングモータ１５の励
磁相における１周期のパルス数Ｐcyc 分だけ、理想特性
上でのパルス数より多い数のパルスでステッピングモー
タ１５を励磁させることになる。

【００４２】これを換言すると、ステッピングモータ１
５は、ニードル弁部１３ａが弁シート部１１に着座した
のちも、最大で励磁相の１周期分だけ閉弁方向に駆動す
ることができるというわけである。

【００４３】（実施の形態２）図６はこの発明による電
動式コントロールバルブの実施の形態２を示している。
なお、図６において、図１に示されているもの同等ある
いは同一の構成要件には、図１に付けた符号と同一の符
号を付けてその説明を省略する。

【００４４】この実施の形態２では、ロータ１７と弁体
１３との間に、ステッピングモータ１５の励磁相の１周
期分に相当する大きさの弁リフト方向の遊びＬｂ´（図
７、図９参照）が付与されている。

【００４５】この遊びＬｂ´は、弁体１３の弁ステム部
１３ｂの中間部に形成されたフランジ部１３ｃがロータ
１７に形成された段差端面部１７ｂとロータ１７に固定
された固定スリーブ部材３５の端面３５ａとの間に弁リ
フト方向の間隙（遊び）Ｌｂ´を与えた状態で収容され
ることにより、ロータ１７と弁体１３との間に付与さ
れ、これにより、弁体１３とロータ１７とが遊びＬｂ´
に相当する量だけ弁リフト方向に相対変位可能に、且つ
相対回転変位可能に連結されている。

【００４６】ステッピングモータ１５が１−２相励磁
で、１回転８０パルスの仕様で、雄ねじ１９と雌ねじ２
１とによるねじ構造のリード長が１．５ｍｍとすると、
１−２相励磁の１周期は８パルスで、遊びＬｂ´は、
１．５ｍｍ×８／８０＝０．１５ｍｍとなる。遊びＬｂ
´は、フランジ部１３ｃの厚さＷｖと、段差端面部１７
ｂと端面３５ａとの間隔Ｗｒとの差により設定される。
なお、遊びＬｂ´は、雄ねじ１９と雌ねじ２１とのリー
ド長により設定することができる。

【００４７】この実施の形態でも、ロータ１７の軸状部
１７ａに雄ねじ１９が形成され、弁ハウジング１には雄
ねじ１９とねじ係合する雌ねじ２１が形成され、ロータ
１７の回転が雄ねじ１９と雌ねじ２１とのねじ係合によ
って弁リフト方向の直線運動に変換され、この直線運動
によって弁体１３が開閉駆動（図６中上下駆動）され
る。

【００４８】また、ばね受け部材３１とカバー２５の天
井面２５ａとの間には一つの付勢手段である圧縮コイル
ばね３３が取り付けられている。圧縮コイルばね３３は
弁体１３を閉弁側（図６中下方）へ常に付勢しており、
このばね力は、弁ハウシング１内を流れる流体（Ｂ継手
ポート５よりの流体圧）が弁体１３に及ぼす開弁方向の
力より大きい値に設定されている。

【００４９】次に、図７〜図９を参照して電動式コント
ロールバルブの動作について説明する。なお。各図にお
ける丸囲み部分は遊び付与部を拡大して示している。

【００５０】図７（ａ）は中間開弁状態における電動式
コントロールバルブの断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）
中のねじ係合部の拡大断面図である。中間開弁状態で
は、圧縮コイルばね３３のばね力により弁体１３、ロー
タ１７が閉弁側へ付勢され、フランジ部１３ｃは段差端
面部１７ｂに接触し、遊びＬｂ´はフランジ部１３ｃの
上側に偏在する。

【００５１】上述のような中間開弁状態よりステッピン
グモータ１５によってロータ１７が閉弁側に回転駆動さ
れると、ロータ１７が閉弁側に回転し、その回転が雄ね
じ１９と雌ねじ２１とのねじ係合によって弁リフト方向
の直線運動に変換され、ロータ１７、弁体１３が閉弁方
向へ移動し、図８（ａ）に断面図で、図８（ｂ）に拡大
断面図で各々示されているように、弁体１３のニードル
弁部１３ａが弁シート部１１に着座する。

【００５２】ニードル弁部１３ａが弁シート部１１に着
座すると、圧縮コイルばね３３のばね力の受け止め面は
段差端面部１７ｂから弁シート部１１に移行し、確実な
閉弁状態を確保すべく作用する。

【００５３】これにより更に、ロータ１７が閉弁側に回
転駆動されると、圧縮コイルばね３３のばね力が弁シー
ト部１１に作用した状態のまま、ロータ１７は遊びＬｂ
´に相応する分だけ回転することができ、この回転によ
り、遊びＬｂ´は、図９（ａ）に断面図で、図９（ｂ）
に拡大断面図で各々示されているように、フランジ部１
３ｃの下側に移行するようになる。

【００５４】これは、ニードル弁部１３ａが弁シート部
１１に着座したのちも、最大で、遊びＬｂ´に相応する
分だけロータ１７が閉弁方向に回転できることを意味
し、遊びＬｂ´はステッピングモータ１５の励磁相の１
周期分に相当する大きさであるから、ニードル弁部１３
ａが弁シート部１１に着座したのちも、ステッピングモ
ータ１５は、遊びＬｂ´を有効に利用して、最大で、励
磁相の１周期分、閉弁方向に駆動することができる。

【００５５】これにより、ステッピングモータ１５のロ
ータ１７の閉弁側の停止時の励磁相がニードル弁部着座
後の一つの相に設定され、一つの原点位置を定められて
いれば、弁シート部１１の摩耗などによる弁シート部位
置の経時変化が遊びＬｂ´の範囲内であれば、特別なス
トッパ機構を必要とすることなく、ニードル弁部１３ａ
が弁シート部１１に着座して圧縮コイルばね３３のばね
力により閉弁力が与えられた状態で、ロータ１７が必ず
停止することになる。

【００５６】この結果、この実施の形態でも、励磁相の
１周期分以下に相当する精度で、弁開度の再現性が得ら
れ、弁開度安定性が得られることになる。

【００５７】なお、この実施の形態２では、ニードル弁
部１３ａが弁シート部１１に着座するまでは、弁体１３
はロータ１７と共に回転するが、ニードル弁部１３ａが
弁シート部１１に着座した後の引き続きのロータ１７の
回転においては、フランジ部１３ｃが段差端面部１７ｂ
より離間することで、弁体１３はロータ１７と共には回
転しなくなる。これにより、弁シート部１１、ニードル
弁部１３ａの耐久性が向上し、また完全閉弁の気密性も
向上する。

【００５８】ちなみに、実施の形態２の電動式コントロ
ールバルブにおけるステッピングモータのパルス数と弁
リフト量との関係は、図５中に引用符号Ｂを付した破線
で示されている実施の形態１のものと同様になる。

【００５９】上述のような構成による実施の形態１，２
の各電動式コントロールバルブは、図１０に示されてい
るような冷凍サイクルの電動式膨張弁１００として使用
することができる。なお、図１０において、１０２は圧
縮機を、１０４は室外熱交換器を、１０６は室内熱交換
器を、１０８は冷房・暖房モード切換用の四方弁を各々
示している。

【００６０】そして、図１、図６、及び、図１０中、実
線の矢印は図１０の冷凍サイクルの冷房運転時における
冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印は、図１０の冷凍サ
イクルの暖房運転時における冷媒の流れ方向を示す。

【００６１】なお、上述した実施の形態１，２ではいず
れも、ロータ１７の軸状部１７ａに雄ねじ１９が形成さ
れ、この雄ねじ１９とねじ係合する雌ねじ２１が弁ハウ
ジング１に形成されるものとしたが、ロータ１７の軸状
部１７ａに雌ねじ２１が形成され、弁ハウジング１に雄
ねじ１９が形成されるものとしてもよいのは勿論のこと
である。

【００６２】また、上述した実施の形態１では、雄ねじ
１９と雌ねじ２１との間に付与されるバックラッシュＬ
ｂを、ステッピングモータ１５の励磁相の１周期分に相
当する大きさとし、上述した実施の形態２ではロータ１
７と弁体１３との間に付与される弁リフト方向の遊びＬ
ｂ´を、ステッピングモータ１５の励磁相の１周期分に
相当する大きさとしたが、これらバックラッシュＬｂや
遊びＬｂ´の大きさは、ステッピングモータ１５の励磁
相の少なくとも１周期分に相当する大きさであればよ
く、例えば、励磁相の２周期分に相当する大きさ等であ
ってもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１に記載の発明による電動式コントロールバルブによれ
ば、ステッピングモータのロータの回転をねじ構造によ
り弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直線運動によ
って弁体を開閉駆動し、前記弁体が弁シート部に当接す
ることにより弁が閉じる電動式コントロールバルブにお
いて、前記ねじ構造に、前記ステッピングモータの励磁
相の少なくとも１周期分に相当する大きさのバックラッ
シュが付与され、前記弁体を閉弁側へ付勢する付勢手段
が設けられ、前記弁体が前記弁シート部に当接した状態
より前記バックラッシュ分だけ前記ロータが閉弁方向に
回転可能であるものとした。

【００６４】これにより、ねじ構造にステッピングモー
タの励磁相の少なくとも１周期分に相当する大きさのバ
ックラッシュが付与され、弁体が付勢手段によって閉弁
側へ付勢されて弁体が弁シート部に当接した状態よりバ
ックラッシュ分だけ更にロータが閉弁方向に回転可能に
構成できるから、特別なストッパ機構を必要とすること
なく、完全な閉弁状態が確実に得られ、またシート位置
の経時的な変動に関係なく、構造簡単にして高い信頼性
と製作性が得られ、低コスト化も図られる。

【００６５】なお、ねじ加工は、通常のねじ加工によっ
て比較的高精度に行うことが可能であるから、通常のね
じ加工によってバックラッシュの設定を比較的高精度に
行うことができる。

【００６６】請求項２に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、前記弁体と前記ロータとは連結
され、前記ねじ構造は雄ねじとこの雄ねじに螺合する雌
ねじを有しており、前記ロータに前記雄ねじ及び前記雌
ねじのうちいずれか一方が形成され、前記弁シート部と
一体の弁ハウジングに前記雄ねじ及び前記雌ねじのうち
いずれか他方が形成され、前記雄ねじと前記雌ねじとの
間に前記バックラッシュを付与されているものとした。

【００６７】これにより、弁体と一体のロータに形成さ
れた雄ねじ及び雌ねじのいずれか一方と、弁ハウジング
に形成された雄ねじ及び雌ねじのいずれか他方との間に
バックラッシュが付与されており、弁体が弁シート部に
当接した状態よりバックラッシュ分だけ更にロータが閉
弁方向に回転可能に構成できるから、特別なストッパ機
構を必要とすることなく、完全な閉弁状態が確実に得ら
れ、またシート位置の経時的な変動を吸収することがで
き、構造簡単にして高い信頼性と製作性が得られ、低コ
スト化も図られる。

【００６８】請求項３に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、ステッピングモータのロータの
回転をねじ構造により弁リフト方向の直線運動に変換
し、当該直線運動によって弁体を開閉駆動し、前記弁体
が弁シート部に当接することにより弁が閉じる電動式コ
ントロールバルブにおいて、前記ロータと前記弁体との
間に、前記ステッピングモータの励磁相の少なくとも１
周期分に相当する大きさの弁リフト方向の遊びが付与さ
れ、前記弁体を閉弁側へ付勢する付勢手段が設けられ、
前記弁体が前記弁シート部に当接した状態より前記遊び
分だけ前記ロータが閉弁方向に回転可能であるものとし
た。

【００６９】これにより、ロータと弁体との間に、前記
ステッピングモータの励磁の少なくとも１周期分に相当
する大きさの弁リフト方向の遊びが付与され、弁体が付
勢手段によって閉弁側へ付勢されて弁体が弁シート部に
当接した状態より遊び分だけ更にロータが閉弁方向に回
転可能に構成できるから、特別なストッパ機構を必要と
することなく、完全な閉弁状態が確実に得られ、またシ
ート位置の経時的な変動を吸収することができ、構造簡
単にして高い信頼性と製作性が得られ、低コスト化も図
られる。

【００７０】請求項４に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、前記弁体と前記ロータとは前記
遊びに相当する量だけ弁リフト方向に相対変位可能に、
且つ相対回転変位可能に連結され、前記ねじ構造は雄ね
じとこの雄ねじに螺合する雌ねじを有しており、前記ロ
ータに前記雄ねじ及び前記雌ねじのうちいずれか一方が
形成され、前記弁シート部と一体の弁ハウジングに前記
雄ねじ及び前記雌ねじのうちいずれか他方が形成されて
いるものとした。

【００７１】これにより、弁体とロータとが遊びに相当
する量だけ弁リフト方向に相対変位可能に、且つ相対回
転変位可能に連結され、ロータに雄ねじが形成され、弁
ハウジングに雌ねじが形成されているから、弁体が弁シ
ート部に当接した状態より遊び分だけ更にロータが閉弁
方向に回転可能に構成できるから、特別なストッパ機構
を必要とすることなく、完全な閉弁状態が確実に得ら
れ、またシート位置の経時的な変動に関係なく、構造簡
単にして高い信頼性と製作性が得られる。

【００７２】また、弁体が弁シート部に着座した後の引
き続きのロータの回転においては、弁体はロータと共に
は回転しなくなるから、弁シート部、ニードル弁部の耐
久性が向上し、完全閉弁の気密性も向上する。

【００７３】請求項５に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、前記付勢手段が前記弁体を閉弁
側へ付勢する力は、弁ハウシング内を流れる流体が前記
弁体に及ぼす開弁方向の力より大きいものとした。

【００７４】これにより、付勢手段が弁体を閉弁側へ付
勢する力が、弁ハウシング内を流れる流体が弁体に及ぼ
す開弁方向の力より大きいから、弁ハウシング内を流れ
る流体の圧力が弁体に開弁方向に作用しても弁位置が開
弁側へ変動することがない。

【００７５】請求項６に記載の発明による電動式コント
ロールバルブによれば、前記ステッピングモータのロー
タの閉弁側の停止時の励磁相が弁体着座後の一つの相に
設定され、停止時の励磁相によって一つの原点位置を定
められているものとした。

【００７６】これにより、ステッピングモータのロータ
の閉弁側の停止時の励磁相が弁体着座後の一つの相に設
定され、停止時の励磁相によって一つの原点位置を定め
られているから、弁シート部の摩耗などによる弁シート
部位置の経時変化に関係なく、弁体が弁シート部に着座
して付勢手段の付勢力により閉弁力が与えられた状態で
ロータが必ず停止することになり、励磁相の１周期分以
下に相当する精度で、弁開度の再現性が得られ、弁開度
安定性が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電動式コントロールバルブの実
施の形態１を示す断面図である。

【図２】（ａ）は実施の形態１の電動式コントロールバ
ルブの中間開弁状態における断面図、（ｂ）は（ａ）中
のねじ係合部の拡大断面図である。

【図３】（ａ）は実施の形態１の電動式コントロールバ
ルブの閉弁状態における断面図、（ｂ）は（ａ）中のね
じ係合部の拡大断面図である。

【図４】（ａ）は実施の形態１の電動式コントロールバ
ルブの閉弁、且つバックラッシュ解消状態における断面
図、（ｂ）は（ａ）中のねじ係合部の拡大断面図であ
る。

【図５】実施の形態１，２の電動式コントロールバルブ
におけるステッピングモータのパルス数と弁リフト量と
の関係を示すグラフである。

【図６】この発明による電動式コントロールバルブの実
施の形態２を示す断面図である。

【図７】（ａ）は実施の形態２の電動式コントロールバ
ルブの中間開弁状態における断面図、（ｂ）は（ａ）中
のねじ係合部の拡大断面図である。

【図８】（ａ）は実施の形態２の電動式コントロールバ
ルブの閉弁状態における断面図、（ｂ）は（ａ）中のね
じ係合部の拡大断面図である。

【図９】（ａ）は実施の形態２の電動式コントロールバ
ルブの閉弁、且つバックラッシュ解消状態における断面
図、（ｂ）は（ａ）中のねじ係合部の拡大断面図であ
る。

【図１０】この発明による電動式コントロールバルブを
電動式膨張弁として使用する冷凍サイクルを示すブロッ
ク線図である。

【符号の説明】

１ 弁ハウジング ３ Ａ継手ポート ５ Ｂ継手ポート ７ 弁室 ９ 弁ポート １１ 弁シート部 １３ 弁体 １３ａ ニードル弁部 １３ｂ 弁ステム部 １３ｃ フランジ部 １５ ステッピングモータ １７ ロータ １９ 雄ねじ ２１ 雌ねじ ２３ マグネット ２５ カバー ２７ コイル部 ２９ 位置決めピン ３１ ばね受け部材 ３３ 圧縮コイルばね ３５ 固定スリーブ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H062 AA02 AA15 BB04 BB24 BB28 BB30 BB31 CC02 DD01 EE06 HH04 3H063 AA01 BB03 BB22 BB32 BB33 BB36 DA14 DB02 DB08 EE08 GG05 GG14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータのロータの回転をね
   じ構造により弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直
   線運動によって弁体を開閉駆動し、前記弁体が弁シート
   部に当接することにより弁が閉じる電動式コントロール
   バルブにおいて、 前記ねじ構造に、前記ステッピングモータの励磁相の少
   なくとも１周期分に相当する大きさのバックラッシュが
   付与され、 前記弁体を閉弁側へ付勢する付勢手段が設けられ、 前記弁体が前記弁シート部に当接した状態より前記バッ
   クラッシュ分だけ前記ロータが閉弁方向に回転可能であ
   る、 ことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
2. 【請求項２】 前記弁体と前記ロータとは連結され、前
   記ねじ構造は雄ねじとこの雄ねじに螺合する雌ねじを有
   しており、前記ロータに前記雄ねじ及び前記雌ねじのう
   ちいずれか一方が形成され、前記弁シート部と一体の弁
   ハウジングに前記雄ねじ及び前記雌ねじのうちいずれか
   他方が形成され、前記雄ねじと前記雌ねじとの間に前記
   バックラッシュを付与されていることを特徴とする請求
   項１記載の電動式コントロールバルブ。
3. 【請求項３】 ステッピングモータのロータの回転をね
   じ構造により弁リフト方向の直線運動に変換し、当該直
   線運動によって弁体を開閉駆動し、前記弁体が弁シート
   部に当接することにより弁が閉じる電動式コントロール
   バルブにおいて、 前記ロータと前記弁体との間に、前記ステッピングモー
   タの励磁相の少なくとも１周期分に相当する大きさの弁
   リフト方向の遊びが付与され、 前記弁体を閉弁側へ付勢する付勢手段が設けられ、 前記弁体が前記弁シート部に当接した状態より前記遊び
   分だけ前記ロータが閉弁方向に回転可能である、 ことを特徴とする電動式コントロールバルブ。
4. 【請求項４】 前記弁体と前記ロータとは前記遊びに相
   当する量だけ弁リフト方向に相対変位可能に、且つ相対
   回転変位可能に連結され、前記ねじ構造は雄ねじとこの
   雄ねじに螺合する雌ねじを有しており、前記ロータに前
   記雄ねじ及び前記雌ねじのうちいずれか一方が形成さ
   れ、前記弁シート部と一体の弁ハウジングに前記雄ねじ
   及び前記雌ねじのうちいずれか他方が形成されているこ
   とを特徴とする請求項３記載の電動式コントロールバル
   ブ。
5. 【請求項５】 前記付勢手段が前記弁体を閉弁側へ付勢
   する力は、弁ハウシング内を流れる流体が前記弁体に及
   ぼす開弁方向の力より大きいことを特徴とする請求項
   １、２、３又は４記載の電動式コントロールバルブ。
6. 【請求項６】 前記ステッピングモータのロータの閉弁
   側の停止時の励磁相が弁体着座後の一つの相に設定さ
   れ、停止時の励磁相によって一つの原点位置を定められ
   ていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記
   載の電動式コントロールバルブ。