JP2001027362A - 流体の流量制御装置 - Google Patents

流体の流量制御装置

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JP2001027362A
JP2001027362A JP11202632A JP20263299A JP2001027362A JP 2001027362 A JP2001027362 A JP 2001027362A JP 11202632 A JP11202632 A JP 11202632A JP 20263299 A JP20263299 A JP 20263299A JP 2001027362 A JP2001027362 A JP 2001027362A
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Tetsuhiko Hara
哲彦 原
Shingo Tanaka
眞吾 田中
Hideo Sasaki
秀雄 佐々木
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Original Assignee
Nidec Sankyo Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 構造が簡単かつ小型で確実な流体の流量制御
が行え、しかも、制御時における動作音を殆ど発生させ
ないこと。 【解決手段】 流量制御装置1は、流入パイプ4および
流出パイプ5が接続され、内部に流入した流体を流出パ
イプ5に導く流体流出路28を設けてなる筒状の本体部
2と、この本体部2内の中心軸方向に沿って移動可能と
なるようにこの本体部2内に収納され、その内部に球体
25をその球面の一部が露出するように保持し、この球
面を流体流出路28に当接状態または非当接状態とする
ことで、流体流出路28の開閉を行うキャリッジ24
と、このキャリッジ24を本体部2内の中心軸方向に沿
って往復移動させる駆動源3とを有する。この駆動源3
によりキャリッジ24を移動させることにより、球体2
5の球面を流体流出路28に当接あるいは流体流出路2
8から離れるように移動させて、流体流出路28を閉状
態あるいは開状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タなどを弁の開閉駆動源として用いた流体の流量制御装
置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】冷蔵庫や空調機の冷媒の流量を制御する
ものとして、従来は、電磁弁を用いたものやニードル弁
を用いたものがある。
【0003】しかし、電磁弁を用いた流量制御装置は、
一般には、開か閉のいずれかの設定を行うものであり、
流量を微調整するには不向きである。また、開閉動作時
の音が大きいいことも問題点の一つであり、さらに、開
あるい閉のいずれの状態にあっても、その状態を保持す
るには電磁弁を通電状態にしておく必要があり、消費電
力の面でも問題がある。
【0004】一方、ニードル弁を用いた流量制御装置
は、たとえば、ステッピングモータなどを駆動源として
用い、そのステッピングモータの回転力をニードル弁の
推力に変えて流体の流量を制御するものであり、電磁弁
によるものに比べると、動作音の問題も少なく、また、
流量を微調整することも可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このニ
ードル弁を用いた流量制御装置は、駆動源としてのモー
タのサイズが一般に大きなサイズのものが多い。これ
は、主に、空調機などの冷媒の流量制御に用いられてい
るものが多いためと考えられる。つまり、空調機の場合
は、冷媒の流入側の圧力と、その冷媒を遮断したときの
流出側の圧力差が大きいため、大きな推力でニードル弁
を動かす必要がある。これによって、必然的に弁を駆動
するためのモータサイズが大きいものとなる。
【0006】しかし、冷蔵庫などにおける冷媒の流量制
御装置に、このニードル弁を用いたものをそのまま使う
には、スペース的に問題がある。冷蔵庫の場合、特に、
食品庫内のスペースを大きくとるため、できる限り各部
品を小さくすることが要求される。したがって、冷媒の
流体制御装置も当然のことながら最大限の小型化が要求
される。ただし、モータサイズを小さくすれば、確実な
流量制御を行うために必要なトルクが得られないという
問題が生じてくる。
【0007】さらに、ニードル弁は、高精度な制御を行
わせるために、ニードル弁の移動方向の中心軸とこのニ
ードル弁が挿入される流路の中心軸の位置関係などが微
妙なものとなってくるため、高精度な設計技術や組立時
における経験的なノウハウが必要となってくるという問
題点もある。
【0008】また、この種の流体制御装置に用いられる
モータには、弁を閉じる方向に回転しているとき、弁が
閉状態となったにも係わらずそれ以上の無理な負荷が加
わろうとした場合、その力を吸収するためのフリクショ
ン機構が設けられるのが普通である。すなわち、ニード
ル弁あるいは他の弁であっても、モータの回転力を弁を
動かす力に変えて、流路の中に弁の一部が挿入されるこ
とによって流路を閉じるように制御するものにあって
は、弁が流路に密封した状態となっても、さらに弁を押
し込む方向に力が加えられると、弁がロックした状態と
なって、弁を開動作させるとき、弁を動かして元の状態
に復帰させることができなくなることがある。
【0009】このような不都合を生じないようにするた
めに、たとえば、ストッパなどを設けて、弁が閉状態と
なる位置に達すると同時に、それ以上、弁を動かす力を
与えないようにしたり、あるいは、モータにフリクショ
ン機構を設けて、弁が閉状態となったにも係わらず、そ
れ以上の無理な負荷が加わろうとした場合、ロータの回
転を空回りさせて弁をそれ以上駆動させないようにする
などの手段を施している。
【0010】しかし、ストッパなどによる弁の移動を規
制する方式では、ストッパに当接する際の衝撃音による
騒音の問題があり、また、フリクション機構は、一般
に、部品点数が多かったり、構造が複雑で組立作業性が
悪いものが多いなどの問題点がある。特に、この種の小
型化が強く要求される装置においては、限られた小さい
スペースの中にフリクション機構を設ける必要があるた
め、構造が簡単でしかも組立時の作業性がよく、しか
も、確実なフリクション機能を果たすものが必要となっ
てくる。
【0011】そこで本発明は、構造が簡単かつ小型で確
実な流体の流量制御が行え、しかも、制御時における動
作音を殆ど発生させることのない流体の流量制御装置を
提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、流体の流通路に設置され流
体の流量を制御する流体の流量制御装置において、流体
を流入させる流入パイプおよび流体を流出させる流出パ
イプが接続され、流入パイプを通って内部に流入した流
体を流出パイプに導く流体流出路を設けてなる筒状の本
体部と、この本体部内の中心軸方向に沿って移動可能と
なるようにこの本体部内に収納され、その内部に球体を
その球面の一部が露出するように保持し、この球体の球
面を流体流出路に当接状態または非当接状態とすること
で、流体流出路の開閉を行うキャリッジと、このキャリ
ッジを本体部内の中心軸方向に沿って往復移動させる駆
動源とを有し、この駆動源によりキャリッジを流体流出
路側に移動させることにより、キャリッジに保持された
球体の球面が流体流出路に当接してこの流体流出路を閉
状態とし、キャリッジを流体流出路から離れるように移
動させることにより、球体の球面が流体流出路に対し非
当接状態となり、この流体流出路を開状態とするように
している。
【0013】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の流体の流量制御装置において、キャリッジは、球体
をこのキャリッジの先端に押しつける力を与える弾性部
材をその内部に有するようにしている。
【0014】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは2記載の流体の流量制御装置において、駆動源をモ
ータとし、このモータの回転軸の先端部をキャリッジに
接続し、回転軸の軸部分の表面にネジを設けるととも
に、本体部の後端部分に、その後端面を封止し、かつ、
回転軸を支持する軸受け部を固定し、この軸受け部に回
転軸のネジが螺合するネジ部を設け、モータが回転する
と、回転軸が軸受け部内を回転しながら直線的に進むこ
とにより、キャリッジを本体部内で往復移動させるよう
にしている。
【0015】また、請求項4記載の発明は、請求項3記
載の流体の流量制御装置において、駆動源としてのモー
タは、そのロータ部が金属製のロータ部収納体に収納さ
れるとともに、そのステータ部はステータ収納体に収納
され、ロータ部収納体は、ロータ部を外界と断絶させた
状態で本体部の後端部分に取り付けられ、ステータ収納
体は、本体部に対し着脱自在に取り付け可能とし、この
ステータ収納体が本体部に取り付けられた際には、ステ
ータ部がロータ部収納体をはさんでロータ部に対向配置
されるようにしている。
【0016】また、請求項5記載の発明は、請求項4記
載の流体の流量制御装置において、ステータ収納体が本
体部に対し着脱自在に取り付け可能とする手段として、
本体部にステータ収納体取付用のホルダを設け、このホ
ルダに設けられた係止部とステータ収納体に設けられた
係止部の係脱により、ステータ収納体を本体部に対し着
脱自在に取り付け可能としている。
【0017】また、請求項6記載の発明は、請求項3、
4または5記載の流体の流量制御装置において、軸受け
部には、ロータ部が収納される空間とキャリッジが収納
される本体部内の空間とを連通する連絡通路を設けるよ
うにしている。
【0018】このように、本発明の流体の流量制御装置
は、駆動源によりキャリッジを本体部内を移動させ、キ
ャリッジに保持された球体の球面が本体部に設けられた
流体流出路に当接することにより流体流出路を閉状態と
する。一方、キャリッジをその流体流出路から離れるよ
うに移動させることにより、球体の球面が流体流出路に
対し非当接状態となり、流体流出路を開状態とする。本
発明の流体の流量制御装置は、このような構造としてい
るので、簡単な構造でかつ確実な流体の流量制御(ここ
では流体を通過させるか、流れを阻止するかの制御)を
行うことができる。
【0019】また、球体の球面により流体流出路の開閉
を行うようにしているので、ニードル弁のように、ニー
ドル弁の先端と流体流出路の中心軸を同軸上に位置させ
るというような微妙な調整の必要がないため、組立時に
おける調整作業などが軽減され、生産性の向上を図るこ
とができる。
【0020】さらに、球体に対し、この球体をキャリッ
ジの先端に押しつける力を与える弾性部材をキャリッジ
内に設けるようにすると、球体がキャリッジ内でがたつ
くことがなくなり、流体に高圧がかかっていても、球体
が振動することがなくなり、騒音の防止が図れる。ま
た、この弾性部材によって球体に加わる過負荷を吸収で
き、キャリッジがロックしてしまうのを防止することが
できる。
【0021】また、キャリッジの駆動源としてモータを
用い、モータが回転することによって、回転軸が軸受け
部内を回転しながら直線的に進むようにすることで、キ
ャリッジを本体部内で往復移動させるようにできるの
で、モータの回転力をキャリッジの直線運動に変換する
構造が簡単で、しかも、モータのトルクが小さくても、
キャリッジに対し、流体の制御を行うに十分な推進力を
与えることができる。
【0022】加えて、モータにおけるステータ部を収納
するステータ収納体を、本体部に対し着脱自在に取り付
けられるようにすると、ステータ部やそれに付随するモ
ータ部品のメンテナンスが容易となる。さらに、軸受け
部に、この軸受け部の両側の空間を連通する連絡通路を
設けると、この軸受け部を本体部内に圧入して取り付け
たあと、ロータ部収納体内に入ったエステル油などのオ
イルを抜くのに好都合なものとなる。また、この連絡通
路は、本体部内にフロンなどの冷媒を充填する際にも利
用できる。
【0023】このように、本発明の流体の流量制御装置
は、構造が簡単かつ小型で確実な流体の流量制御が行
え、しかも、制御時における動作音の発生が殆どなくな
る。また、コストの面や組立のし易さという点でも優れ
たものとすることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図1から図7に基づき説明する。
【0025】図1から図3は、本発明の実施の形態であ
る流体の流量制御装置の全体的な構成を説明するもの
で、図1は側断面図、図2は外観構成を示す側面図、図
3は図2を矢印A方向側から見た正面図である。
【0026】この図1、図2、図3に示される流体の流
量制御装置1は、その外観上の構成を大きく分けて説明
すると、本体部2と、この本体部2の後端側に取り付け
られ、弁(詳細は後述する)の開閉を駆動する駆動源と
してのモータ(この実施の形態ではステッピングモータ
を用いているので、以下ではステッピングモータとい
う)3と、本体部2の先端側に取り付けられた流体の流
入側のパイプ(以下、流入パイプという)4、流体の流
出側のパイプ(以下、流出パイプという)5により構成
されている。
【0027】ステッピングモータ3は、コイル31が巻
装されたステータ部32、このステータ部32の内側に
ステータ部32と対向配置されたロータ部33、このロ
ータ部33の中心軸方向に設けられた回転軸支持孔33
aに回転自在に支持される回転軸34を有した構成とな
っている。
【0028】この状態で、電源供給部36からコイル3
1に電源を供給することにより、ロータ部33が回転す
るようになっている。また、コイル31が巻装されたス
テータ部32は、ステータ収納体38に収納され、この
ステータ収納体38は後述するホルダ40によって、本
体部2に着脱自在に取り付け可能となっている。なお、
ステータ部32は、コイル31を樹脂によってステータ
部32の極歯等と一体化すると共にコイル31を封止し
た構造となっている。
【0029】本体部2は、この実施の形態では、円筒状
の真鍮で構成され、その後端側にステッピングモータ3
の回転軸34を回転自在に指示する軸受け部21が内部
に圧入された状態で固定される。また、本体部2の後端
部分には、本体部2に対して接合された鍔状プレート2
2が設けられ(接合部分をWとして示す)、その鍔状プ
レート22にはステッピングモータ3のロータ部33を
収納するロータ収納ケース23が3本の固着ピン22a
を利用して固定されている。この鍔状プレート22と収
納体23は、SUS(サス)と呼ばれる材質で形成さ
れ、以下これらをまとめてロータ部収納体と呼ぶことと
する。
【0030】また、ステッピングモータ3の回転軸34
は、本体部2の軸受け部21に対して回転自在に支持さ
れているが、回転軸34の軸部にはネジが刻まれてい
る。一方、軸受け部21の回転軸支持貫通孔21aにも
ネジ部が設けられていて、両者が螺合するようになって
いる。
【0031】これにより、ロータ部33が回転すると、
ロータ部33とその回転軸34は、回転軸34の中心軸
方向に沿って、本体部2の内部を回転しながら軸方向に
直線的に移動する。なお、回転軸34を本体部2の挿入
方向(本体部2の先端方向)に進ませるロータ部33の
回転方向を、ここでは正回転という。したがって、ロー
タ部33の回転が反転(逆回転)すると、ロータ部33
とその回転軸34は、本体部2の後端側方向に移動す
る。この後端側に移動するときに、前述した規制部材2
4によりロータ部33の位置をステータ部32に対して
適正な位置で停止させる。
【0032】そして、回転軸34の先端部には、キャリ
ッジ24が取り付けられている。このキャリッジ24
は、ロータ部33の正逆回転に伴って回転軸34ととも
に本体部2内を移動するものである。このキャリッジ2
4の内部でかつキャリッジ24の先端付近には弁として
の働きをする球体25が収納されるとともに、その球体
25と前述の回転軸34との間には弾性部材となるコイ
ル状の加圧バネ26が介在される。
【0033】また、球体25と加圧バネ26の間には、
プレート27が介在され、加圧バネ26の伸張力によ
り、球体25にはキャリッジ24の先端方向に押しつけ
られる力が与えれている。なお、キャリッジ24の先端
部は、球体25の球面の一部がキャリッジ24から露出
するように開口されている。また、加圧バネ26の組み
付け時の荷重を実使用の流体の圧力下において球体25
が振動しない荷重に設定している。具体的には、流体と
してフロンを使用する場合、加圧バネ26の組み付け時
の荷重を160gとしている。
【0034】また、本体部2の先端付近の側面には、流
入パイプ4が取り付けらるとともに、先端部分には流出
パイプ5が取り付けられ、流入パイプ4を通った流体
(ここでは冷媒)は、一旦、本体部2内に入った後、本
体部2の先端部分に設けられた細い流体流出路28を通
って流出パイプ5に出るようになっている。なお、これ
ら流入パイプ4と流出パイプ5は、本体部2に対して接
合される。
【0035】そして、流入パイプ4を通って本体部2に
入り、流体流出路28を経て流出パイプ5へと流れる冷
媒の流れは、キャリッジ24の動きに伴い、球体25が
流体流出路28に対して当接状態または非当接状態とな
ることによって制御される。なお、この実施の形態で
は、冷媒の流量を微調整的に変化させるという制御も可
能であるが、冷媒を通過させる状態か、その流れを阻止
する状態か、つまり、オン(冷媒を通過させる状態)か
オフ(冷媒の流れを阻止する状態)かのいずれかの状態
に設定する場合に使用して好適であり、このような場合
に使用した例について説明する。
【0036】ところで、本体部2の先端面に設けられた
流体流出路28は、キャリッジ24に保持された球体2
5の球面が当接することで、冷媒の流れをオフするよう
になっているが、確実なオフ状態を得るために流体流出
路28の球体25の当接部分は、球体25の球面と同じ
曲率を有する曲面(凹面)となっている。これは、製造
段階で球体25と同一の形状の球体を強く押しつけるこ
とでその曲面を得ることができる。
【0037】また、前述した軸受け部21は、図4に示
すように、その一方の端面21d側から他方の端面21
e側に貫く連絡通路21cが、回転軸支持貫通孔21a
と平行に設けられている。そして、先端側(本体部2へ
の圧入方向先端側)の外径(端面21dの外径)d1
は、後端側(ロータ部33側)の外径(端面21eの外
径)d2よりもわずかに小さいものとなっている。
【0038】この軸受け部21は、本体部2の内部空間
をロータ部33側から完全に遮断する状態で取り付けら
れる必要があり、取り付ける際、本体部2に対してたた
き込むようにして圧入される。すなわち、軸受け部21
は、回転軸34が螺合され、しかもこの回転軸34の先
端部には、キャリッジ24(キャリッジ24内には球体
25、プレート27、加圧バネ26が収納された状態と
なっている)が既に取り付けられた状態で本体部2に圧
入される。
【0039】また、連絡通路21cは、ロータ収納ケー
ス23内に入ったエステル油などのオイルを抜くために
設けられるもので、図4で示すように、一方の端面21
d側から他方の端面21e側に貫くように設けられてい
るので、本体部2がロータ部収納体の下側となるように
することで、ロータ収納ケース23内に入ったエステル
油などのオイルを確実に抜き取ることができる。
【0040】また、この連絡通路21cは、ロータ収納
ケース23内に入ったオイルを抜くだけでなく、本体部
2内に冷媒としてたとえばフロンガスを充填する際の導
入路としても使用できる。なお、この軸受け部21の本
体部2への取付操作時や、フロンガスの充填操作時にお
いては、前述したように、すでに回転軸34は軸受け部
21に取り付けられている状態であるが、回転軸34に
はロータ部33が取り付けられていない状態で行う。
【0041】ロータ部33は、図5(A),(B)に示
されるように、合成樹脂製の円筒部材331と、その周
囲に装着されたマグネット332からなっている。そし
て、円筒部材331の中心部には回転軸34が着脱自在
に挿入される回転軸支持孔33aが設けられ、その回転
軸支持孔33aの軸受け部21側の端部33c側には、
回転軸支持孔33aよりも内径の大きな大径部が形成さ
れている。この大径部は、第1の大径孔333と、その
第1の大径孔333と端部33cとの間に形成された第
1の大径孔333よりも大径の第2の大径孔334によ
り構成されている。そして、これら第1の大径孔333
と第2の大径孔334の側壁には、第2の大径孔334
から第1の大径孔333を直線的に通るスリット335
が形成されている。
【0042】一方、回転軸34にはスリット335に係
合する係合手段(図示省略)が設けられている。そし
て、回転軸34を、ロータ部33の円筒部材331の貫
通孔33aに挿入する際、係合手段がスリット335内
に入り込むようにして、回転軸34を貫通孔33aに挿
入して行く。これにより、回転軸34の係合手段は、ス
リット335をガイドとして第1の大径孔333の終端
部まで進み、そこで回転軸34のそれ以上の挿入が規制
される。
【0043】回転軸34とロータ部33は、この係合手
段によって係合され、一体回転可能に構成されている。
そして、回転軸34とロータ部33が一体化した状態
(このとき、キャリッジ24など本体部2内に収納され
るべき部品はすべて取り付けられている)で、前述した
ロータ収納ケース23がロータ部33を覆うようにし
て、本体部2に取り付けられた鍔状プレート22に対し
超音波溶接などによって接合される。
【0044】そして、さらに、このロータ部収納体の側
面外周を覆うようにして、コイル31が巻装されたステ
ータ部32が装着される。このステータ部32は、ステ
ータ収納体38に収納された状態で本体部2に取り付け
られる。なお、ステータ収納体38を本体部2に取り付
ける際、スタータ収納体38は、ホルダ40によって本
体部2に対し着脱自在に保持されるようになっている。
【0045】このホルダ40は、図6(A),(B)に
示すように、本体部2を弾性力により保持する湾曲した
湾曲弾性片40a,40bと、これら湾曲弾性片40
a,40bの分岐部から直角方向に伸び、先端に係止爪
40cを有するステータ収納体保持弾性片40dからな
っている。そして、湾曲弾性片40a,40bには、そ
の湾曲弾性片40a,40bの一部をコの字状に切り欠
いた残部を内方に折り曲げることにより突起40e,4
0fを形成している。一方、本体部2には、図1に示す
ように、この湾曲弾性片40a,40bが本体部2の外
周に取り付けられたとき、その外周に沿って軸方向にス
ライドしないように、湾曲弾性片40a,40bが収ま
るような段部2aが形成されている。
【0046】また、ステータ収納体38には、ステータ
収納体保持弾性片40dの先端部に設けられた係止爪4
0cが引っかかるような段部38aが形成されている。
【0047】このようなホルダ40は、本体部2に対し
てその湾曲弾性片40a,40bの弾性力により本体部
2の外周を締め付けるような状態で保持される。そし
て、このとき、湾曲弾性片40a,40bに設けられた
突起40e,40fが、本体部2に食い込むような状態
となるので、周方向に動いたりすることがなく、また、
本体部2に設けられた段部2aにより本体部2の軸方
向、すなわち先端方向及び後端方向への動きが規制され
るので、確実な保持状態が得られる。
【0048】このように本体部2にホルダ40が取り付
けられた状態で、ステータ部32が収納されたステータ
収納体38を、本体部2に取り付ける。このとき、本体
部2に既に接合されたロータ収納ケース23をステータ
収納体38の中央の空間部に挿入するようにしてステー
タ収納体38を本体部2方向にスライドさせて行く。
【0049】これにより、そのステータ収納体38に設
けられた段部38aに、ホルダ40のステータ収納体保
持弾性片40dの係止爪40cがその弾性力によって落
ち込み、ステータ収納体保持弾性片40dの弾性力によ
り、ステータ収納体38は本体部2に保持される。な
お、このステータ収納体38を本体部2から取り外す際
は、ステータ収納体38を本体部2から引き離す方向に
強く引っ張ることにより外すことができる。
【0050】このように、ステータ収納体38は、本体
部2に対してワンタッチで着脱できるので、ステータ部
32やコイル31部分、さらには、これらに接続された
電源供給部36部分などのメンテナンス時には便利なも
のとなる。なお、ステータ部32とロータ部33とは、
キャリッジ24が前進し、球体25が流体流出路28に
当接したその瞬間が最もロータ部33の回転力を強くで
きるように、ステータ部32の極歯とロータ部33のマ
グネット332の各磁極中心をその当接時に一致させる
ようにしている。
【0051】次に、このように構成された流体の流量制
御装置における冷媒の流れのオン・オフ制御について説
明する。
【0052】まず、キャリッジ24内の球体25が本体
部2の流体流出路28に当接していない状態では、流入
パイプ4を流れる冷媒は、本体部2内に入った後、流体
流出路28を通って流出パイプ5に流れ出て行く。この
状態で、冷媒の流れをオフする動作を行うには、ステッ
ピングモータ3のロータ部33を正回転させるようにコ
イル31を通電状態とする。これにより、ロータ部33
が正回転し、このロータ部33の回転力は、回転軸34
に伝えられ、回転軸34も正回転する。
【0053】また、回転軸34に刻まれたネジと軸受け
部21に刻まれたネジ部が螺合しているので、ロータ部
33が回転(ここでは正回転)することにより、ロータ
部33と回転軸34はともに直線的に本体部2内をその
先端方向に向かって移動する。そして、やがて、回転軸
34の先端部に取り付けられたキャリッジ24内の球体
25が、本体部2の先端部に設けられた流体流出路28
に当接する。
【0054】このようにして、球体25が本体部2の流
体流出路28に当接すると、球体25の球面が流体流出
路28に形成された曲面と面接触することにより、確実
に冷媒の流れを阻止することができる。なお、この状態
でステッピングモータ3の駆動をさせても良いが、組み
立て誤差等を吸収させるため、通常は、さらに駆動を継
続させる。しかし、球体25を押し付ける力は、加圧バ
ネ26によって吸収される。そして、球体25には、そ
の加圧バネ26の伸張力により流体流出路28を一定以
上の力で押しつける力が働いて、確実な当接状態を得る
ことができる。
【0055】なお、この加圧バネ26は、球体25を流
体流出路28に押しつけることにより確実な当接状態を
得る働きをするとともに、球体25に対し、常に、キャ
リッジ24の先端部に押しつける力を与えているので、
球体25のがたつきが防止される。これにより、冷媒の
圧力によって、球体25が振動するのを防止でき、球体
25の振動によるノイズの発生を防止することができ
る。
【0056】このような冷媒の流れをオフした状態から
今度は、冷媒の流れをオン状態とするために、ロータ部
33の回転を逆回転させるように、コイル31に通電し
たとする。すると、ロータ部33は、逆回転し始める。
【0057】これにより、ロータ部33の回転力は、回
転軸34に伝達され、回転軸34はロータ部33ととも
に逆回転動作を行い、本体部2から抜け出るような方向
に動き、ステッピングモータ3が所定のステップ数だけ
動作すると、球体25はキャリッジ24の先端に係合す
る。その後、さらにロータ部33が逆回転すると、球体
25は、キャリッジ24と共に移動し始め、本体部2の
流体流出路28らか離れ、冷媒が流れる状態(オン状
態)となる。
【0058】すなわち、ステッピングモータ3の回転に
より、キャリッジ24がある程度移動(ここでは、キャ
リッジ24が流体流出路25から離れる方向に移動)し
ても球体25が加圧バネ26の付勢力で流体流出路28
に当接しているため、オフ状態が維持される。そして、
球体25がキャリッジ24と係合し、流体流出路28か
らわずかでも離れると、球体25による弁が全開状態と
なって冷媒が一気に流れる。つまり、冷媒の流れをオフ
状態からオン状態にデジタル的に切り替えることができ
る。この全開状態となる際には、流入パイプ4側の高圧
の冷媒が負圧となる流出パイプ5側に急激に流れ込むこ
とにより、球体25はころがされる運動をする。このこ
ろがりにより、冷媒の流入が一層スムーズに行われる。
【0059】以上のように、この実施の形態では、ステ
ッピングモータ3によりキャリッジ24を本体部2の流
体流出路28方向に移動させることにより、キャリッジ
24に保持された球体25の球面が本体部2に設けられ
た流体流出路28に当接して流体流出路28を閉状態と
する。一方、キャリッジ24を本体部2の先端部から離
れるように移動させることにより、球体25の球面が流
体流出路28に対し非当接状態となり、流体流出路28
を開状態とする動作を行う。このように、簡単な構造で
確実な流体の流れの制御を行うことができる。
【0060】また、軸受け部21に連絡通路21cを設
けたので、ロータ収納ケース23内に入ったエステル油
などのオイルを簡単に抜くことができる。さらに、この
連絡通路21cは、オイルを抜くだけでなく、本体部2
内に冷媒、たとえばフロンガスを充填する際の導入路と
しても使用できる。
【0061】なお、この実施の形態の流体の流量制御装
置1は、回転軸34の球体25側の先端が、キャリッジ
24の加圧バネ26が挿入されている細径孔部24aか
ら突出し太径孔部24bまで届いている。また、細径孔
部24aと太径孔部24bとの間に傾斜面を設けてい
る。このため、球体25がキャリッジ24内に沈み込ん
だとき、プレート27が回転軸34の先端に当たること
となり、加圧バネ26が圧縮されたときの不具合、例え
ば、加圧バネ26が細径孔部24a内に入り込み、復帰
できなくなったり、プレート27が太径孔部24b内で
傾いた位置に固定される等の不具合を回避することがで
きる。なお、この実施の形態では、球体25がキャリッ
ジ24の先端に当接した状態のときのプレート27と回
転軸34の先端との距離を約0.84mmとしている。
【0062】なお、上述の実施の形態は、本発明の好適
な実施の形態の例であるが、これに限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変
形実施可能である。たとえば、上述の実施の形態では、
弁としての働きをする球体25の駆動を行うモータとし
てステッピングモータ3を使用した例について説明した
が、ステッピングモータ以外のモータを採用したり、駆
動源としてソレノイド等モータ以外の機構を採用しても
良い。
【0063】また、球体25をキャリッジ24の先端部
に押しつける力を与えるバネとして、上述の実施の形態
ではコイル状の加圧バネ26を用いたが、この加圧バネ
はコイル状のバネでなくてもよい。たとえば、板バネを
用い、この板バネの弾性力により球体25をキャリッジ
24の先端部に押しつけることも可能である。
【0064】また、軸受け部21に設けられた連絡通路
21cは、断面が円形の孔でなくてもよく、たとえば、
図7(A)に示すように断面が四角形などでもよい。さ
らに、この連絡通路21cは、図7(B)に示すよう
に、軸受け部21の側面に一方の端面21d側から他方
の端面21e側に連続する溝としても良い。
【0065】さらに、本体部2にステータ収納体38を
保持するためのホルダ40は、上述の実施の形態の構造
に限られるものではなく、ステータ収納体保持弾性片4
0dとステータ収納体38とがワンタッチ的に確実に保
持されるような係合関係を得ることができるものであれ
ば他の構造のものとしてもよい。また、ホルダ40の突
起40e,40fを爪形状とせず凸状としたり、ホルダ
40の係止爪40cを鋭角状のもの等他の形状に変更し
ても良い。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の流体の流
量制御装置は、駆動源によりキャリッジを本体部の流体
流出路側に移動させることにより、キャリッジに保持さ
れた球体の球面を本体部に設けられた流体流出路に当接
させて流体流出路を閉状態とする。一方、キャリッジを
流体流出路から離れる方向に移動させることにより、球
体の球面を流体流出路に対し非当接状態とし流体流出路
を開状態とする。このため、簡単な構造で確実な流体の
流量制御(特に、流体の流れを阻止するか否かの制御)
を行うことができる。
【0067】また、球体の球面により流体流出路の開閉
を行うようにしているので、ニードル弁のように、ニー
ドル弁の先端と流体流出路の中心軸を同軸上に位置させ
るというような微妙な調整が必要ないため、組立時にお
ける調整作業などを軽減でき、生産性の向上を図ること
ができる。
【0068】また、請求項2記載の発明によれば、球体
をキャリッジの先端に押しつける力を与える弾性部材を
キャリッジ内に設けるようにしているので、球体がキャ
リッジ内でがたつくことがなくなり、流体に高圧がかか
っていても、球体が振動することがなくなり、騒音の防
止が図れる。しかも、回転軸がロック状態となるのをこ
の弾性部材によって回避できる。
【0069】さらに、請求項3記載の発明では、キャリ
ッジの駆動源としてモータを用い、モータが回転するこ
とにより、回転軸が軸受け部内を回転しながら直線的に
進むような構造としている。そして、この構造により、
キャリッジを本体部内で往復移動させるようにしている
ので、モータの回転力を簡単な構造でキャリッジの直線
運動に変換することができ、しかも、モータのトルクが
小さくても、キャリッジの推進力を比較的大きなものと
することができる。このため、小型のモータで済み、装
置全体の小型化、低コスト化が図れる。
【0070】また、請求項4記載の発明では、駆動源と
してのモータにおけるステータ部は、ステータ収納体に
収納され、そのステータ収納体は、本体部に対し着脱自
在に取り付けられるようになっているので、ステータ部
やそれに付随するモータ部品のメンテナンスが容易とな
る。
【0071】また、請求項5記載の発明は、ステータ収
納体が本体部に対し着脱自在に取り付け可能とする手段
として、本体部にステータ収納体取付用のホルダを設
け、このホルダの係止部とステータ収納体側に設けられ
た係止部とを係合させることにより、ステータ収納体を
本体部に取り付けるようにしたので、本体部に対するス
テータ収納体の着脱をきわめて簡単に行うことができ
る。
【0072】また、請求項6記載の発明は、軸受け部に
一方の端面から他方の端面に通じる連絡通路を設けたの
で、この軸受け部を本体部内に圧入して取り付けたあ
と、ロータ部収納体内に入ったエステル油などのオイル
を抜くのに好都合なものとなる。また、この連絡通路
は、本体部内にフロンなどの冷媒を充填する際にも利用
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である流体の流量制御装置
の側断面図である。
【図2】本発明の実施の形態である流体の流量制御装置
の外観を示す側面図である。
【図3】図2を矢印A方向から見た正面図である。
【図4】図1の流体の流量制御装置の本体部に取り付け
られる軸受け部を示す側断面図である。
【図5】図1の流体の流量制御装置に用いられるステッ
ピングモータのロータ部を示す図であり、(A)は平面
図、(B)は側断面図である。
【図6】図1の流体の流量制御装置に用いられるホルダ
を示す図で、(A)は平面図、(B)は(A)の矢示B
方向から見た側面図である。
【図7】図1の流体の流量制御装置に使用されている軸
受け部の連絡通路の2種類の変形例を説明するための図
で、(A)(B)は共に軸受け部を一方の端面側から見
た図である。
【符号の説明】
1 流体の流量制御装置 2 本体部 3 ステッピングモータ(駆動源) 21 軸受け部 21a 回転軸支持貫通孔 21c 連絡通路 22 鍔状プレート(ロータ部収納体の一部) 23 ロータ収納ケース(ロータ部収納体の一部) 24 キャリッジ 25 球体 26 加圧バネ(弾性部材) 28 流体流出路 31 コイル 32 ステータ部 33 ロータ部 33a 回転軸支持孔 34 回転軸 38 ステータ収納体 40 ホルダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 秀雄 長野県飯田市毛賀1020番地 株式会社三協 精機製作所飯田工場内 Fターム(参考) 3H052 AA01 BA25 BA26 BA33 CA11 CD03 CD09 DA01 EA11 EA16 3H062 AA02 AA15 BB30 BB31 BB33 CC02 DD01 FF39 HH04 HH08 HH09 3H066 AA01 AA06 BA17 BA18 BA32 BA33 EA13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体の流通路に設置され流体の流量を制
    御する流体の流量制御装置において、流体を流入させる
    流入パイプおよび流体を流出させる流出パイプが接続さ
    れ、上記流入パイプを通って内部に流入した流体を上記
    流出パイプに導く流体流出路を設けてなる筒状の本体部
    と、この本体部内の中心軸方向に沿って移動可能となる
    ようにこの本体部内に収納され、その内部に球体をその
    球面の一部が露出するように保持し、この球体の球面を
    上記流体流出路に当接状態または非当接状態とすること
    で上記流体流出路の開閉を行うキャリッジと、このキャ
    リッジを上記本体部内の中心軸方向に沿って往復移動さ
    せる駆動源とを有し、上記駆動源により上記キャリッジ
    を上記流体流出路側に移動させることにより、上記キャ
    リッジに保持された上記球体の球面が上記流体流出路に
    当接してこの流体流出路を閉状態とし、上記キャリッジ
    を上記流体流出路から離れるように移動させることによ
    り、上記球体の球面が上記流体流出路に対し非当接状態
    となり、この流体流出路を開状態とすることを特徴とす
    る流体の流量制御装置。
  2. 【請求項2】 前記キャリッジは、前記球体をこのキャ
    リッジの先端に押しつける力を与える弾性部材をその内
    部に有していることを特徴とする請求項1記載の流体の
    流量制御装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動源をモータとし、このモータの
    回転軸の先端部を前記キャリッジに接続し、上記回転軸
    の軸部分の表面にネジを設けるとともに、前記本体部の
    後端部分に、その後端面を封止し、かつ、上記回転軸を
    支持する軸受け部を固定し、この軸受け部に上記回転軸
    のネジが螺合するネジ部を設け、上記モータが回転する
    と、上記回転軸が上記軸受け部内を回転しながら直線的
    に進むことにより、前記キャリッジを前記本体部内で往
    復移動させることを特徴とする請求項1または2記載の
    流体の流量制御装置。
  4. 【請求項4】 前記駆動源としてのモータは、そのロー
    タ部が金属製のロータ部収納体に収納されるとともに、
    そのステータ部はステータ収納体に収納され、上記ロー
    タ部収納体は、上記ロータ部を外界と断絶させた状態で
    前記本体部の前記後端部分に取り付けられ、上記ステー
    タ収納体は、上記本体部に対し着脱自在に取り付け可能
    とし、このステータ収納体が本体部に取り付けられた際
    には、上記ステータ部が上記ロータ部収納体をはさんで
    上記ロータ部に対向配置されることを特徴とする請求項
    3記載の流体の流量制御装置。
  5. 【請求項5】 前記ステータ収納体が前記本体部に対し
    着脱自在に取り付け可能とする手段として、前記本体部
    にステータ収納体取付用のホルダを設け、このホルダに
    設けられた係止部と前記ステータ収納体に設けられた係
    止部の係脱により、前記ステータ収納体を前記本体部に
    対し着脱自在に取り付け可能としたことを特徴とする請
    求項4記載の流体の流量制御装置。
  6. 【請求項6】 前記軸受け部には、前記ロータ部が収納
    される空間と前記キャリッジが収納される前記本体部内
    の空間とを連通する連絡通路を設けたことを特徴とする
    請求項3、4または5記載の流体の流量制御装置。
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