JP2000220760A - 電動式コントロールバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のロータの回転と共に弁体も回転するも
のでは閉弁時に弁座が摩耗する欠点があり、全閉及び全
開時のロータのストッパは回転方向に設けているので騒
音が発生し、全閉、全開後の逆方向の駆動パルスでも騒
音を発生し、また、駆動効率を上げるため駆動ねじのね
じ角を小さくするとロックが生じやすかった。 【解決手段】 図１は一実施例であり、雄ねじロッド７
をロータ１８に固定し、先端の駆動雄ねじ３１を雌ねじ
部材１０の第１雌ねじ部３２に螺合させる。雌ねじ部材
１０には第２雌ねじ部３３を設け、駆動雄ねじよりピッ
チが大きな弁体３４のロック解除雄ねじ３５に螺合させ
る。雌ねじ部材１０と弁体３４はねじりコイルバネ１３
で連結し、その下端係止部は弁本体に固定した係止リン
グのスリット１２に係合させ、回り止めとする。雄ねじ
ロッド７の上端部にはコイルスプリング２３で支持され
たボール２２を設け、全閉時の軸方向ストッパとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ式エ
アコンや冷凍機などの冷凍・冷蔵・空調サイクルに組み
込まれ、冷媒流量制御や流路切換用として使用される電
動式コントロールバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】 従来、ヒートポンプ式エアコンや
冷凍機あるいは冷蔵庫などにおける、冷凍・冷蔵・空調
サイクルにおいては、その冷媒流路中に、冷媒流量制御
や流路切換用として電動式コントロールバルブが組み込
まれて使用されている。このうち例えばヒートポンプ式
エアコンにおいて、特に電動式膨張弁は、室内の温度制
御を適切に行うため頻繁に作動している。従来のこの種
のバルブは作動音が大きいため、室内に設置することは
好ましくなく、室外熱交換器を設けた室外機側に設置し
ていた。そのため、室内の温度を制御するための冷媒流
量を制御する膨張弁を、室内から離れた室外に置かなけ
ればならず、応答性等の制御性が悪いほか、冷房運転時
において膨張弁で膨張して低温になった冷媒が室外機か
ら室内機に至るまで高温の室外に配管しなければなら
ず、この部分を断熱配管するにも関わらず多くの熱量が
外気に逃げるため、熱効率の低下の大きな原因となって
いた。

【０００３】さらに、上記のようなエアコンのほか、例
えば冷蔵庫に関してみると、近年の大型冷蔵庫の普及、
あるいは氷温室、野菜室の厳密な温度管理の必要性等に
より、従来の安価なキャピラリチューブ等を用いた冷媒
流量制御から、高価ではあるが精密な制御を行うことが
できる電動式膨張弁を使用することが多くなっている。
このような冷蔵庫は室内に設置して使用するため、電動
式膨張弁等の電動式コントロールバルブも室内に設ける
こととなり、これらの電動式コントロールバルブからの
作動音の発生は極力減少することが望まれている。

【０００４】また、ビル用マルチタイプエアコンにおい
ては、１台の室外機により複数の室内機に対し冷媒を供
給しているので、それぞれの部屋で適切な温度制御を行
うためには、各室内機に１台の膨張弁を設置する必要が
ある。そのため、室内機に設置した膨張弁から騒音を発
生することを防止しなければならない。

【０００５】また、エアコンにおいて室温を下げずにド
ライ運転を行う場合には、通常、電熱ヒーターによる温
度制御を行っているが、冷やした空気を再び電熱ヒータ
ーで暖めることは電力のロスが大きい。その対策とし
て、圧縮された高温の冷媒を室内に引き込み、再熱器を
通して除湿された冷気を暖め直すサイクル再熱方式が採
用されることがあり、このようなエアコンにおいては、
凝縮器と蒸発器が室内機に存在するので、膨張弁も室内
機に設置する必要があるため、この場合も室内機に設置
した膨張弁から発生する騒音は極力小さくする必要があ
る。

【０００６】上記のような装置に用いられている電動式
コントロールバルブは、例えば図１３に示すように、弁
本体６０には、その軸線方向直下に第１流路６１を接続
する第１開口６２を設け、その近傍の側部に第２流路６
３を接続する第２開口６４を設けるとともに、弁本体６
０の上方から、第１開口６２と第２開口６４を接続する
ように弁室６５を形成している。弁本体６０の上部には
下蓋６６を下部に設けたキャン６７を被せている。キャ
ン６７の内部には、外周にマグネット６８、中心にピン
７０を備えた樹脂製のロータ７１を設けており、ロータ
７１はその内部のピン７０と共に下方に延びて弁室６５
内に挿入されている。ピン７０の下端にはニードル弁体
７２を設け、第１開口６２に進退自在に配置している。

【０００７】ニードル弁体７２の上部外周は弁室６５の
内壁と回転自在に嵌合しており、下部ガイド部７９を構
成している。ロータ７１の下方に延びる突出部７３の外
周にはロータ雄ねじ部７４が形成され、ロータ雄ねじ部
７４に対向する弁室内壁には雌ねじ部７５が形成され、
両者は螺合している。それにより、ロータが回転する
と、雌ねじ部７５が固定されているので、これと螺合す
るロータ７１は上下動を行い、ロータ７１と一体化した
ニードル弁体７２が第１開口６２内を上下動し、流量制
御を行っている。

【０００８】ピン７０の上端部７６はロータ７１から突
出し、キャン６７の上蓋部７７の内面側に対向してい
る。ロータ７１の外周とマグネット６８の内周とは、上
部において偏心している第１円筒部７８と、その下部に
おいて径の小さい第２円筒部８０で両者の面が対向して
おり、この部分で両者は回転不能に結合されている。

【０００９】マグネット６８の下端の一部は、弁本体６
０のロータ受け部８４の外周に延び、その一部は更に下
方に延びて下方突出部８７を形成しており、この下方突
出部８７は、弁本体６０に固定したしたストッパーピン
８８に、図２に示すように当接可能となっている。ま
た、マグネット６８の上端の一部は上方に延びて上方突
出部９０を形成しており、この上方突出部９０は、キャ
ン６７の上蓋部内周に固定したストッパー部材９１にお
ける、外周下方に延びる上ストッパー９２に当接可能と
なっている。キャン６７の円筒状外周にはコイル９３が
固定され、コネクター９４により外部と接続している。

【００１０】上記のように構成されたニードル弁による
流量制御式の電動式コントロールバルブ９５において
は、コイル９３への通電によるマグネット６８の回転に
よりロータ７１は回転し、ロータ７１の突出部７３に形
成したロータ雄ねじ部７４と弁室の内壁に形成した雌ね
じ部７５との螺合により、ロータ７１は回転しながら上
下動し、それにより、ロータ７１に固定したピン７０に
形成しているニードル弁体７２は上下動し、第１開口６
２の開口面積を変え、流量の制御を行っている。

【００１１】ロータ７１の回転は、ニードル弁体７２が
第１開口６２を全閉したときに、マグネット６８の下方
突出部８７がストッパーピン８８に当接することによ
り、また、全開したときには、マグネット６８の上方突
出部９０がストッパー部材９１の上ストッパー９２に当
接することにより、コイルへのパルス供給に関わらず強
制的にその回転が停止されるようになっている。

【００１２】上記従来例として、ロータ７１とニードル
弁体７２を一体化し、且つロータ７２のロータ雄ねじ部
７４と弁本体６０側の雌ねじ部７５とを螺合させること
により、ロータの回転時にこの螺合部によってロータが
上下動し、それによりニードル弁体７２が回転しつつ上
下動を行って弁を開閉する例を示したが、それ以外に、
ロータ内でロータとニードル弁体を螺合させ、ニードル
弁体を回転不能で上下動自在に支持させることにより、
ロータは上下動せず回転し、また、ニードル弁体は回転
せずに上下動するようにした電動式コントロールバルブ
も用いられているが、このものも、ニードル弁体の全開
時及び全閉時に、ロータの回転に連動する部材をストッ
パに当接させることにより、ロータの回転を強制的に停
止させるようにしている点では同様である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような各種の電
動式コントロールパルブにおいては、いずれも弁の全閉
時及び全開時にロータの回転をその回転方向から強制的
に停止させるストッパを設ける必要があるため、弁の初
期設定時等のイニシャライズ時に、弁の全開及び全閉時
以降に駆動パルスを供給するときを含め、駆動パルスに
よりロータが断続的に駆動され、その結果ストッパと断
続的に衝突する騒音を発生する。即ち、図１３に示す従
来の装置においては、ニードル弁７２の全閉時にマグネ
ット６８の下方突出部８７がストッパーピン８８に当接
し、また、全開時には上方突出部９０がストッパ部材９
１の上ストッパー９２に当接する部分において騒音を発
生することとなる。特に、停止しているロータに対して
更に駆動パルスを供給すると、ステッピングモータの特
性上、数パルスに１度ロータを反転させる駆動力を生じ
てロータが反転し、この時にも騒音を発生することとな
る。

【００１４】また、上記のようなストッパーを設けず、
所定のパルスの供給により弁の全閉と全開位置でロータ
の駆動を停止させるようにすることも考えられるが、特
に全閉位置では、弁が弁座に当接し、更に所定のパルス
の供給により全閉時の閉弁力を与える必要があるため、
この全閉力を与える所定のパルスの設定はきわめて困難
であり、且つ弁の仕様によって変化するため、この全閉
力が小さく設定されたときには弁の漏れが発生し、逆に
大きいときには弁が弁座に食い込むロックを発生して作
動不能となる問題点もある。

【００１５】更に、上記図１３に示す従来例のように、
ニードル弁体７２を回転する型式の電動式コントロール
バルブ９５においては、その全閉時にニードル弁体７２
が回転しながら弁座としての第１開口６２に当接し、更
に所定の弁閉力を与えるために回転しながら第１開口６
２内に入り込むと、大きな摩擦力によりこの当接部分が
次第に摩耗する欠点がある。また、このように回転しな
がら第１開口６２内に所定量食い込んで全閉力を保持し
ている弁を開放するときには、弁の離脱時に作動ロスを
生じる問題もあった。

【００１６】したがって本発明は、弁体が弁座に食い込
んでロックすることのない型式の電動式コントロールバ
ルブを採用し、そのような電動式コントロールバルブに
おいて、ロータのストッパ部分で騒音が発生することを
防止し、また低トルクで弁を駆動するように構成しても
弁がロックしない構造とし、更にロータの反転音の発生
を防止するようにした電動式コントロール弁を提供する
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、一端に中間部材に螺合するねじを備えたロ
ータ組立体と、片側に駆動ねじ、他側に該駆動ねじより
ピッチの大きなロック解除ねじを設けた中間部材と、一
端に中間部材に螺合するねじを備え、他端に弁部を形成
するとともに、回り止めがなされた弁体と、ロック解除
ねじの螺合部材相互間を回動自在に連結するばねと、ロ
ータ組立体の軸線方向の移動を受けるスラスト受け部材
とから電動式コントロールバルブを構成したものであ
る。

【００１８】また、ロータ組立体には中間部材の駆動雌
ねじに螺合する駆動雄ねじを設け、弁体には中間部材の
ロック解除雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設けた
ものであり、また、ロータ組立体には中間部材のロック
解除雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設け、弁体に
は中間部材の駆動雌ねじに螺合する駆動雄ねじを設けた
ものであり、また、ロータ組立体には中間部材のロック
解除雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設け、弁体に
は中間部材の駆動雄ねじに螺合する駆動雌ねじを設けた
ものであり、また、ロータ組立体には中間部材の駆動雌
ねじに螺合する駆動雄ねじを設け、弁体には中間部材の
ロック解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設けた
ものであり、また、ロータ組立体には中間部材の駆動雄
ねじに螺合する駆動雌ねじを設け、弁体には中間部材の
ロック解除雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設けた
ものであり、また、ロータ組立体には中間部材の駆動雄
ねじに螺合する駆動雌ねじを設け、弁体には中間部材の
ロック解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設けた
ものであり、また、ロータ組立体には中間部材のロック
解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設け、弁体に
は中間部材の駆動雌ねじに螺合する駆動雄ねじを設けた
ものであり、また、ロータ組立体には中間部材のロック
解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設け、弁体に
は中間部材の駆動雄ねじに螺合する駆動雌ねじを設ける
等の構成を採用したものである。

【００１９】また、該スラスト受け部材は、ロータ組立
体の上端部のガイド内で上下動自在にスプリングで付勢
され、ケース内面に近接して配置したばね受け部材とし
たものであり、また、該ばね受け部材はボールとしたも
のであり、また、該ロータ組立体を軸線方向に遊びを有
するラジアル軸受で弁本体に支持したものであり。ま
た、該スラスト受け部材は、弁本体の軸受支持部内で上
下動自在にスプリングで付勢され、軸受支持部の下面に
近接して配置したラジアル軸受部材としたものであり、
また、ロック解除ねじの螺合部材相互間を回動自在に連
結するばねはねじりコイルバネとしたものであり、ま
た、前記ねじりコイルバネの一端は、弁本体に上下動自
在に係合し弁体の回り止めを兼ねたものであり、また、
弁の全開時に駆動雄ねじを形成した部材の端部が軸線方
向に移動して停止するようにしたものであり、また、駆
動雄ねじを形成した部材からの突出部が、対向する部材
の嵌合孔に嵌合するように構成したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に沿っ
て説明する。図１は本発明の実施例の電動式コントロー
ルバルブにおいて、弁が全開の状態を示しており、図２
は各部品を取り外した状態を示している。電動式コント
ロールバルブは、弁本体１の下方に第１流路２を、側方
に第２流路３を接続し、第１流路２との接続部には弁座
４が形成されている。弁本体１には上方に延びる支持筒
部５を備え、その上端に設けたラジアル軸受６によって
中心部に雄ねじロッド７をわずかに上下動可能でかつ回
転自在に支持している。支持筒部５の内部空間としての
筒状室８内には、中間部材としての雌ねじ部材１０が回
転自在で且つ上下動自在に嵌合しており、筒状室８の下
端には係止リング１１が固定されている。係止リング１
１の一部には、その上端から下端まで連通するスリット
１２が形成され、このスリット１２には後述するねじり
コイルバネ１３の下端係止部１５が、回転不能で且つ上
下動自在に嵌合している。

【００２１】雄ねじロッド７の上部のロータ固定部１６
にはマグネットからなるロータ１８が支持部１７で固定
されている。雄ねじロッド７のロータ固定部１６の上方
に形成したガイド支持部２０には円筒状のボールガイド
１４が固定されており、このボールガイド１４の先端に
は、内方に向けて突出する係止部２１が形成されてい
る。ボールガイド１４の内部には、係止部２１により抜
け止めがされているボール２２を上下動自在に収納して
おり、ボール２２の下側と雄ねじロッド７のガイド支持
部２０の上端面との間にはコイルスプリング２３を縮設
している。このコイルスプリング２３によりボール２２
は通常の状態において常時ボールガイド１４の係止部２
１に当接し、それによりボール２１の先端はボールガイ
ド１４の上端部より突出している。また、雄ねじロッド
７の上端部には上端突出部２９が突出しており、その先
端面２５は通常時にはボール２２の下端に近接し、しか
し当接しない位置に設定されている。

【００２２】弁本体１の上部には下蓋２６が固定され、
この下蓋２６に上記ロータ１８を覆うようにコップ状の
ケース９の開口部を固定している。ケース９の上端の中
央部内周面にはボール受板２７が固定され、前記ボール
２２の上端と対向している。このボール受板２７は後述
するように、弁の全閉時に、更にロータが回転すること
によりボール２２と当接する。ケース９の外周にはコイ
ル２８が固定され、このコイル２８にはコネクター３０
から駆動パルスが供給される。

【００２３】雄ねじロッド７の下端部には駆動雄ねじ３
１が形成され、この駆動雄ねじ３１には雌ねじ部材１０
の上部内周に形成された第１雌ねじ部３２が螺合してい
る。雌ねじ部材１０の下端部には第２雌ねじ部３３が形
成され、ここには弁体３４の上端部外周に形成したロッ
ク解除雄ねじ３５と螺合しており、この第２雌ねじ部３
３は第１雌ねじ部３２よりピッチが大きく形成されてい
る。雌ねじ部材１０の外周の一部には、上下方向に延び
る係止溝１９が形成され、この係止溝１９の下端には、
ねじりコイルバネ１３の上端係止部３７が係合してい
る。

【００２４】弁体３４の上端の中心部には嵌合孔３７を
備え、この嵌合孔３７には雄ねじロッド７の下端に設け
たガイドロッド部３８が回転自在で且つ上下に摺動自在
に嵌合している。弁体３４にはねじりコイルバネ巻付部
４０が形成され、このねじりコイルバネ巻付部４０の外
周には、前記ねじりコイルバネ１３が巻き付けられてい
る。ねじりコイルバネ１３の第１端部であり、上方に突
出するる上端係止部３９は、前記のように雌ねじ部材１
０の係止溝１９における下端部に係止され、ねじりコイ
ルバネ１３の第２端部であり側方に突出する下端係止部
１５は、上記のように係止リング１１のスリット１２
に、回転不能で且つ上下動自在に係合されている。弁体
３４の下端部にはニードル弁部４１が形成され、弁本体
１の弁座４に接離自在に配置されている。

【００２５】弁体が全閉状態から開放を開始する際、弁
体３４が駆動雄ねじ部でロック状態の時に、雌ねじ部１
０と弁体３４との間でねじりバネによって許容される相
対的な回転力を生じ、この時弁体３４は回り止めされて
いるので、雌ねじ部１０側がわずかに回転する。また、
両者の相対回転力が無くなるとき、ねじりコイルバネ１
３によって再び元の位置に戻るようになっている。

【００２６】上記構造の電動式コントロールバルブにお
いて、その作動に際しては図１の弁の全開状態で、雄ね
じロッド７下端のガイドロッド３８の下端が弁体３４の
嵌合孔３７の底面に当接している状態から、コイル３に
弁閉方向のパルスを供給すると、コイル３に供給される
パルスに応じて、図２（ａ）に示すロータ１８，雄ねじ
ロッド７等が一体化したロータ組立体５０が回転する。
一方、雄ねじロッド７の駆動雄ねじ３１と螺合している
第１雌ねじ部３２を備えている雌ねじ部材１０は、下端
係止部１５が係止リング１１のスリット１２に嵌合して
回り止めされているねじりコイルバネ１３の上端係止部
３９が係止しているため回り止めがなされており、した
がって上記雄ねじロッド７が回転しても回転することが
ない。

【００２７】そのため、雄ねじロッド７の回転時に、駆
動雄ねじ３１と第１雌ねじ部３２との螺合によって、雌
ねじ部材１０は回転することなく図１の状態から降下す
る。雌ねじ部材１０の降下により、これと上記ねじりコ
イルバネ１３により一体化している弁体３４も共に降下
し、その先端のニードル部４１が弁座４に次第に近づ
き、この弁を通る流体の流量を減少させる。この時、ね
じりコイルバネ１３の下端係止部１５は、係止リング１
１のスリット１２に沿って弁体３４と共に降下する。こ
のような弁の全開と全閉との間の状態は図３に示され
る。この時、本発明においては、駆動雄ねじ３１のピッ
チ角を小さくしているので、モータの小さなトルクで弁
体を効率良く容易に駆動することができる。

【００２８】更にコイル２８へのパルスの供給により、
弁体３４を降下させると、ニードル弁部４１が弁座４に
当接し、この当接により弁体３４が降下しなくなり、雌
ねじ部材１０の降下も停止する。弁に対して所定の全閉
力を付与するため、コイルへ更にパルスを供給すると、
雄ねじロッド７が更に回転し、駆動雄ねじ３１も更に回
転するが、上記のように雌ねじ部材１０の降下が停止し
ているので、駆動雄ねじ３１と第１雌ねじ部３２との螺
合部の作用により、また、ラジアル軸受６の上下動の遊
びによって、駆動雄ねじ３１部分において第１雌ねじ部
３２により持ち上げられ、それによって図２（ａ）に示
すロータ組立体５０全体が上昇する。

【００２９】上記ロータ組立体５０の上昇により、雄ね
じロッド７の上端部に固定されているボールガイド１４
内においてコイルスプリング２３により付勢されている
ボール２２の上端が、ケース９の内面に固定したボール
受板２７に当接する。この時の弁全体の状態は図４に示
されており、また、このボール２２近傍の拡大図に基づ
く作動は図７に示されている。上記の状態は図７におい
ては同図の（ａ）から（ｂ）への変化として示してお
り、Ｌ１だけロータ組立体５０が上昇することにより、
ボール２２がボール受板２７に当接している。

【００３０】この状態から更にロータ組立体５０が上昇
すると、ボール２２がコイルスプリング２３に抗してボ
ールガイド１４内に押し込めら、図７（ｃ）においてＬ
２だけロータ組立体５０が上昇すると、雄ねじロッド７
の上端部の上端突出部２９の先端面２５がボール２２の
下端に当接し、ここでニードル弁部４１は全閉力を付与
された状態となる。それ以降はコイル２８に更にパルス
を供給しても、ロータ組立体５０は回転することが無
く、コイルへのパルスの供給の停止により弁体は全閉状
態に保持される。上記のように、弁の閉鎖時には、弁体
が回転することが無く、ニードル弁部４１と弁座４との
摩耗を生じることがない。この状態の弁の全体構成は図
６に示される。

【００３１】このようにロータの回転が強制的に止めら
れている状態で、コイルに更にパルスが供給されるとき
には、パルスモータの特性として、数パルスに１度逆方
向の回転を生じ、ロータ組立体５０全体が降下する方向
へ力を発生するが、この力は上記コイルスプリング２３
及び前記ねじりコイルバネ１３によって吸収され、各部
材が衝突して騒音を発生することを防止することができ
る。

【００３２】弁の上記全閉状態から開放方向に作動する
際には、コイル２８に前記パルスとは逆のパルスを供給
し、ロータ組立体５０全体を逆回転させる。この時、上
記全閉状態において、ニードル弁部４１に対して全閉力
を付与している力によって、弁体３４と雄ねじロッド７
が駆動雄ねじ３１と第１雌ねじ部３２との接触部におい
て互いに押圧しあっており、このねじのピッチが小さい
のでねじ角が小さく、したがってこの押圧力は大きな摩
擦力となってロック状態となっている。そのため、上記
弁開方向のパルスの供給にも係わらずこのままでは弁を
閉方向に駆動することはできない。

【００３３】この問題を解決するため、本発明において
は、雌ねじ部材１０に第２雌ねじ部３３を設け、弁体３
４のロック解除雄ねじ３５と螺合させ、この第２雌ねじ
部３３のねじピッチを第１雌ねじ部３２より充分に大き
く設定し、さらに、雌ねじ部材１０と弁体３４とをねじ
りコイルバネ１３により連結している。そのため、ロー
タ組立体５０が弁開方向に逆回転するとき、駆動雄ねじ
３１と第１雌ねじ部３２とが静止摩擦力によりロックし
て共に回転しようとすると、弁体３４はねじりコイルバ
ネ１３の下端係止部１５により回り止めがなされている
ので回ることはできず、ロック解除雄ねじ３５が停止し
ているので、ねじりコイルバネ１３をねじりつつ雌ねじ
部材１０が回転し、第２雌ねじ部３３はこのロック解除
雄ねじ３５により押し下げられる。このねじりコイルバ
ネ１３がねじられた状態は図６（ｂ）（イ）に示され、
雌ねじ部材１０の係止溝１９が図中において中心線から
わずかにずれている状態として示されている。そのた
め、第１雌ねじ部３２も押し下げられ、駆動雄ねじ３１
と第１雌ねじ３２間の摩擦力は解除され、それにより、
弁体の駆動効率を上げるため、駆動雄ねじのねじピッチ
を小さくしており、ロックし易い構造としているにもか
かわらず、このロック状態は上記のように低トルクで容
易に解除される。

【００３４】次いで、ロータ組立体５０の回転により、
前記のロータ組立体５０の押し上げ状態が解除され、ボ
ール２２はボール受板２７から離れて通常の位置に戻
る。上記のようにして弁の閉止力が解除されると、雌ね
じ部材１０は自由状態となるので、図６（ｃ）に示すよ
うにねじりコイルバネ１３によって再び元の位置に戻さ
れる。そのため、この弁においては、上記のようなロッ
ク解除機構を用いても、初期位置がずれることがなく、
常に所定の特性で作動させることができる。その後のコ
イル２８への通電によりロータ組立体５０が回転する
と、前記図４に示す中間開度の状態を経て図１に示す全
開状態まで前記閉弁作動と逆の作動を行い、またその途
中において弁の開閉により流量制御を行う。

【００３５】弁の全開時には、前記のように、雄ねじロ
ッド７の下端のガイドロッド部３８の下端面が、弁体３
４の嵌合孔３７の底面に当接することにより開方向の作
動を停止し、ストッパ作用を行っている。このように、
本発明の弁においては、全開時及び全閉時のストッパは
軸線方向への移動を規制することにより行っている。ま
た、上記全開状態から更にコイルにパルスが供給されて
ロータが回転することにより駆動雄ねじ３１と第１雌ね
じ部３２との間でロック状態となることがあっても、次
の弁の閉鎖方向への作動時には、前記全閉時におけるロ
ック解除と同様の作動により、ピッチの大きなロック解
除雄ねじ３５と第２雌ねじ部３３との螺合作用によって
両者間のロック状態は容易に解除される。

【００３６】本発明は、上記実施例のほか、種々の実施
の態様が存在する。例えば弁の全閉時のストッパ作用を
行うための、ロータ組立体の軸線方向の移動を受けるス
ラスト受け部材としては、上記のようなボールを用いる
とロータ組立体の回転摩擦を軽減することができるが、
必ずしもボールを用いることなく、例えば図８に示すよ
うに、単なるばね受け部材１０１とすることもでき、こ
の装置においても従来のものと比較して、弁全閉時のス
トッパ作用を充分に行うことができる。

【００３７】そのほか、例えば図９及び図１０に示すよ
うに、支持筒部５の上端部に蓋１０２を固定し、支持筒
部５の内面で上下動自在に嵌合する軸受部材１０３を設
け、軸受部材１０３と蓋１０２間にスプリング１０４を
縮設するように構成しても良い。このように構成した電
動式コントロールバルブにおいては、弁の全閉時以外の
時は、図９に示すように、軸受部材１０３はスプリング
１０４によって下方に押圧され、ロータ組立体はこの軸
受部材１０３に軸支されて前記実施例と同様に回転す
る。

【００３８】一方、弁の全閉時には前記実施例と同様に
ロータ組立体が上昇し、図１０に示すように雄ねじロッ
ド７の突出部１０５が軸受部材１０３の下面に当接し、
スプリング１０４に抗してロータ組立体５０の上昇と共
に軸受部材１０３も上昇する。その結果、軸受部材１０
３の上端面１０６が蓋１０２の下面に当接し、ロータ組
立体のそれ以上の上昇が阻止され、弁全閉時のストッパ
作用が行われる。このように構成することにより、前記
実施例におけるラジアル軸受の軸方向の遊びを利用する
ものより、確実な作動を行わせることができ、また、前
記実施例のように製造誤差の大きなコップ状のケース９
の内面をストッパ部とすることがないので、正確な全閉
の状態を維持することができる。

【００３９】上記各実施例においては、ロータの回転に
より弁を開閉するに際し、ロータ組立体に駆動雄ねじ
を、また弁体にはロック解除雄ねじを設け、中間部材に
は各々に螺合する雌ねじを設けた実施例を示したが、ロ
ータ組立体に設けるねじは上記のような駆動雄ねじに限
らず、ロック解除雄ねじとすることもでき、また、雄ね
じに限らず雌ねじとして、駆動雌ねじ、あるいはロック
解除雌ねじとすることもでき、一方、弁体に設けるねじ
は上記ロータ組立体のねじの種類に対応して、上記のよ
うなロック解除雄ねじに限らず、駆動雄ねじとすること
もでき、また雄ねじに限らず雌ねじとして、駆動雌ね
じ、あるいはロック解除雌ねじとすることもできる。

【００４０】上記のような各種の実施態様のうち、ロー
タ組立体には中間部材のロック解除雌ねじに螺合するロ
ック解除雄ねじを設け、弁体には中間部材の駆動雌ねじ
に螺合する駆動雄ねじを設けた実施例を図１１に示す。
この図から明らかなように、ロータ組立体５０の下端に
はロック解除雄ねじ１１０を設け、これと中間部材１１
１のロック解除雌ねじ１１２と螺合させている。また、
弁体３４には駆動雄ねじ１１８を設け、中間部材１１１
には駆動雌ねじ１１４を形成して両者を螺合させてい
る。また、ロータ組立体５０のロッドにコイルスプリン
グ１１３の一端を巻き付けて係止し、他端を中間部材１
１１に係止することにより、両者を回転自在に連結して
いる。更に、弁体には回転防止部材１１５を固定してい
る。

【００４１】このように構成した電動式コントロールバ
ルブの作動に際しては、ロータが回転するとき、コイル
スプリング１１３を介して中間部材１１１が回転し、中
間部材１１１の駆動雌ねじの回転によって、回転防止部
材１１５で回転が止められている弁体３４は上下動す
る。弁の全閉時のロック、及びそこからの弁開放作動時
のロック解除作用等は前記実施例の電動式コントロール
バルブと全く同様に行われるので、その説明は省略す
る。

【００４２】本発明の更なる実施態様を図１２に示す。
図１２（ａ）に示す装置においては、ロータ組立体には
中間部材１１１のロック解除雌ねじに螺合するロック解
除雄ねじを設け、弁体３４には中間部材１１１の駆動雄
ねじに螺合する駆動雌ねじを設た例を示している。この
際のコイルスプリング１１３と回転防止部材１１５は前
記図１１に示す実施例と同様に配置される。

【００４３】図１２（ｂ）に示す装置においては、ロー
タ組立体５０には中間部材１１１の駆動雌ねじに螺合す
る駆動雄ねじを設け、弁体３４には中間部材１１１のロ
ック解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設けた例
を示している。この装置においてコイルスプリング１１
３は中間部材１１１の軸に一端が固定され、他端は弁体
３４に係止される。また、回転防止部材１１５は前記
（ａ）と同様に配置される。

【００４４】上記実施例はすべてロータ組立体５０のね
じを雄ねじとしたものであるが、そのほか、図１２
（ｃ）乃至（ｆ）に示すように雌ねじとすることもでき
る。即ち、図１２（ｃ）に示す装置においては、ロータ
組立体５０には中間部材１１１の駆動雄ねじに螺合する
駆動雌ねじを設け、弁体には中間部材１１１のロック解
除雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設けた例を示し
ている。この装置においてコイルスプリング１１６は一
端が中間部材１１１に係止され、他端は回転防止部材と
して図１の実施例と同様に両者を兼用している。

【００４５】図１２（ｄ）に示す装置においては、ロー
タ組立体５０には中間部材１１１の駆動雄ねじに螺合す
る駆動雌ねじを設け、弁体３４には中間部材１１１のロ
ック解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設けた例
を示している。この装置において、コイルスプリング１
１３は一端が中間部材１１１に固定され、他端が弁体３
４に係止されている。また、回転防止部材１１５は図１
２（ａ）に示す装置と同様である。

【００４６】図１２（ｅ）に示す装置においては、ロー
タ組立体５０には中間部材１１１のロック解除雄ねじに
螺合するロック解除雌ねじを設け、弁体３４には中間部
材１１１の駆動雌ねじに螺合する駆動雄ねじを設けた例
を示している。この装置においては、コイルスプリング
１１３の一端は中間部材１１１に固定され、他端はロー
タ組立体５０に係止されている。また、回転防止部材１
１５は図１２（ａ）に示す装置と同様である。

【００４７】図１２（ｆ）に示す装置においては、ロー
タ組立体５０には中間部材１１１のロック解除雄ねじに
螺合するロック解除雌ねじを設け、弁体３４には中間部
材１１１の駆動雄ねじに螺合する駆動雌ねじを設けた例
を示している。この装置においては、コイルスプリング
１１３，及び回転防止部材１１５は前記図１２（ｅ）に
示す装置と同様である。

【００４８】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る発明において
は、弁体を回転させることなく弁の開閉を行う形式の電
動式コントロールバルブとしたので、弁体と弁座間で大
きな摩耗を生じることがなく、また、弁体が弁座に食い
込んでロックすることがなくなる。また、そのような電
動式コントロールバルブにおいて、弁のストッパ部分を
弁の軸線方向の端部に形成したので、弁の全閉時等に、
更に駆動パルスを供給したときでもロータのストッパ部
分で騒音が発生することがなくなり、ロータの停止状態
で更に駆動パルスを供給した際に生じる反転パルスでの
作動時には、ボールを付勢するバネ、あるいは雌ねじ部
材と弁体とを連結するバネにより吸収され、騒音を発生
することがない。更に、駆動ねじ部分をピッチが小さく
して作動効率を上げる時、このねじ部分で発生しやすい
ロック状態は、駆動ねじ部よりピッチの大きなロック解
除ねじにより容易に解除されるため、駆動ねじ部分のピ
ッチを充分に小さくし、低トルクで弁を駆動でき、作動
効率の良いバルブとすることができる。また、請求項２
乃至請求項９に係る各発明は、上記請求項１に係る発明
を各請求項に記載したように構成することにより実現し
たものである。

【００４９】請求項１０に係る発明は、該スラスト受け
部材は、ロータ組立体の上端部のガイド内で上下動自在
にスプリングで付勢され、ケース内面に近接して配置し
たばね受け部材としたので、ケースの内面を利用した簡
単な構成によりストッパ部材を構成することができる。
また、請求項１１に係る発明においては、該ばね受け部
材をボールとしたので、ストッパ作用時の摩擦抵抗を減
少させることができ、作動が確実となる。また、請求項
１２に係る発明においては、該ロータ組立体を軸線方向
に遊びを有するラジアル軸受で弁本体に支持しているの
で、ラジアル軸受けの軸線方向の遊びを利用して、弁体
の全閉後に雄ねじロッドを上昇させてストッパ作用を行
わせることができる。

【００５０】また、請求項１３に係る発明においては、
該スラスト受け部材は、弁本体の軸受支持部内で上下動
自在にスプリングで付勢され、軸受支持部の蓋の下面に
近接して配置したラジアル軸受部材としたので、ロータ
組立体の軸線方向の移動を確実に行わせることができ、
また、全閉位置を正確に確定することができる。また、
請求項１４に係る発明においては、ロック解除ねじの螺
合部材相互間を回動自在に連結するばねはねじりコイル
バネとしたので、弁体をねじりコイルバネで巻き付ける
ことにより容易に弁体と固定でき、また、雌ねじ部材と
弁体との相対回転を容易に行わせることができ、更に回
転後に元の位置に戻すことができるので、長期間使用し
ても初期位置がずれることがない。

【００５１】また、請求項１５に係る発明においては、
前記ねじりコイルバネの一端は、弁本体に上下動自在に
係合し弁体の回り止めを兼ねているので、弁体に対して
特別の回り止めを設ける必要がなくなり構成を簡素化す
ることができる。また、請求項１６に係る発明において
は、弁の全開時に駆動雄ねじを形成した部材の端部が軸
線方向に移動して停止するように構成したので、全開時
のストッパも弁体の軸線方向で行うことができ、回転方
向でのストッパとすることがないので、全開時にストッ
パと当接した後の駆動パルスにより、また、ロータ停止
後の駆動パルスの供給により発生する反転パルスによっ
て、ストッパ部分で騒音を発生することがなくなる。ま
た、請求項１７に係る発明においては、駆動雄ねじを形
成した部材からの突出部が、対向する部材の嵌合孔に嵌
合しているので、ロータ組立体がこの部分でも支持され
るようになり、ロータの回転を安定化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動式コントロールバルブの全開状態
の断面図である。

【図２】本発明の電動式コントロールバルブの部品をユ
ニット毎に分解した状態を示す断面図である。

【図３】本発明の電動式コントロールバルブの全開と全
閉の間の作動状態を示す断面図である。

【図４】本発明の電動式コントロールバルブの全閉時に
更にロータが回転し、ストッパが作用する前の状態を示
す断面図である。

【図５】本発明の電動式コントロールバルブの全閉時に
軸線方向にストッパが作用している状態を示す断面図で
ある。

【図６】本発明の電動式コントロールバルブの雄ねじロ
ッドと雌ねじ部材と弁体部分の作動を示す図であり、
（ａ）は全閉で停止状態、（ｂ）は全閉で停止状態から
開方向に作動を開始した状態、（ｃ）は弁の解放後の通
常作動状態を示し、各図において（イ）は正面図、
（ロ）は一部断面を示す側面図である。

【図７】本発明の電動式コントロールバルブの弁全閉ス
トッパ部分の作動を示す断面図であり、（ａ）は通常作
動状態、（ｂ）はボールがボール受け板に当接した状
態、（ｃ）は全閉ストッパとして作動している状態を示
す。

【図８】本発明の弁全閉ストッパの他の実施例を示すス
トッパ部分の断面図である。

【図９】本発明の弁全閉ストッパ部分の更に他の実施例
を示す電動式コントロールバルブの弁開放状態の断面図
である。

【図１０】同電動式コントロールバルブの弁全閉時の断
面図である。

【図１１】本発明の電動式コントロールバルブの他の実
施例を示す断面図である。

【図１２】本発明の電動式コントロールバルブの更に他
の各種の実施例を示す要部の断面図であり、（ａ）乃至
（ｆ）はそれぞれ別の実施例を示す。

【図１３】従来の電動式コントロールバルブの断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 弁本体 ４ 弁座 ６ ラジアル軸受 ７ 雄ねじロッド ９ ケース １０ 雌ねじ部材 １１ 係止リング １２ スリット １３ ねじりコイルバネ １４ ボールガイド １５ 下端係止部 １８ ロータ ２１ 係止部 ２２ ボール ２３ コイルスプリング ２７ ボール受板 ２８ コイル ２９ 上端突出部 ３１ 駆動雄ねじ ３２ 第１雌ねじ部 ３３ 第２雌ねじ部 ３４ 弁体 ３５ ロック解除雄ねじ ３７ 上端係止部 ３８ ガイドロッド部 ４０ コイルバネ巻付部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H052 AA01 BA22 BA33 BA35 CD02 DA01 EA11 3H062 AA02 AA15 BB04 BB33 CC02 DD01 EE06 FF41 HH08

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に中間部材に螺合するねじを備えた
   ロータ組立体と、 片側に駆動ねじ、他側に該駆動ねじよりピッチの大きな
   ロック解除ねじを設けた中間部材と、 一端に中間部材に螺合するねじを備え、他端に弁部を形
   成するとともに、回り止めがなされた弁体と、 ロック解除ねじの螺合部材相互間を回動自在に連結する
   ばねと、 ロータ組立体の軸線方向の移動を受けるスラスト受け部
   材とからな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】 ロータ組立体には中間部材の駆動雌ねじ
   に螺合する駆動雄ねじを設け、弁体には中間部材のロッ
   ク解除雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
3. 【請求項３】 ロータ組立体には中間部材のロック解除
   雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設け、弁体には中
   間部材の駆動雌ねじに螺合する駆動雄ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
4. 【請求項４】 ロータ組立体には中間部材のロック解除
   雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設け、弁体には中
   間部材の駆動雄ねじに螺合する駆動雌ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
5. 【請求項５】 ロータ組立体には中間部材の駆動雌ねじ
   に螺合する駆動雄ねじを設け、弁体には中間部材のロッ
   ク解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
6. 【請求項６】 ロータ組立体には中間部材の駆動雄ねじ
   に螺合する駆動雌ねじを設け、弁体には中間部材のロッ
   ク解除雌ねじに螺合するロック解除雄ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
7. 【請求項７】 ロータ組立体には中間部材の駆動雄ねじ
   に螺合する駆動雌ねじを設け、弁体には中間部材のロッ
   ク解除雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
8. 【請求項８】 ロータ組立体には中間部材のロック解除
   雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設け、弁体には中
   間部材の駆動雌ねじに螺合する駆動雄ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
9. 【請求項９】 ロータ組立体には中間部材のロック解除
   雄ねじに螺合するロック解除雌ねじを設け、弁体には中
   間部材の駆動雄ねじに螺合する駆動雌ねじを設けてなる
   請求項１記載の電動式コントロールバルブ。
10. 【請求項１０】 該スラスト受け部材は、ロータ組立体
    の上端部のガイド内で上下動自在にスプリングで付勢さ
    れ、ケース内面に近接して配置したばね受け部材である
    請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の電動式コ
    ントロールバルブ。
11. 【請求項１１】 該ばね受け部材はボールである請求項
    １０に記載の電動式コントロールバルブ。
12. 【請求項１２】 該ロータ組立体を軸線方向に遊びを有
    するラジアル軸受で弁本体に支持している請求項１乃至
    請求項１１のいずれか一つに記載の電動式コントロール
    バルブ。
13. 【請求項１３】 該スラスト受け部材は、弁本体の軸受
    支持部内で上下動自在にスプリングで付勢され、軸受支
    持部の下面に近接して配置したラジアル軸受部材である
    請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の電動式コ
    ントロールバルブ。
14. 【請求項１４】 ロック解除ねじの螺合部材相互間を回
    動自在に連結するばねはねじりコイルバネである請求項
    １乃至請求項１３のいずれか一つに記載の電動式コント
    ロールバルブ。
15. 【請求項１５】 前記ねじりコイルバネの一端は、弁本
    体に上下動自在に係合し弁体の回り止めを兼ねている請
    求項１４に記載の電動式コントロールバルブ。
16. 【請求項１６】 弁の全開時に駆動雄ねじを形成した部
    材の端部が軸線方向に移動して停止する請求項１乃至請
    求項１５のいずれか一つに記載の電動式コントロールバ
    ルブ。
17. 【請求項１７】 駆動雄ねじを形成した部材からの突出
    部が、対向する部材の嵌合孔に嵌合している請求項８記
    載の電動式コントロールバルブ。