JP2003247655A

JP2003247655A - 電動弁

Info

Publication number: JP2003247655A
Application number: JP2002047678A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Mochizuki; 健一望月; Hitoshi Umezawa; 仁志梅澤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】微少流量を確実に制御することができる電動弁
を提供する。【解決手段】弁本体１１と、弁本体１１に長い距離にわ
たって支持される弁ステム２１と、弁本体１１に取付・
固定される駆動軸ホルダ２０と、駆動軸ホルダ２０に支
持される駆動軸３６と、弁ステム２１を介して駆動軸３
６により駆動されて弁本体１１内に形成された弁座部１
６ａに接離するニードル弁２２と、からなる。シート材
１６はパイプ状に形成され、その上底部に弁座部１６ａ
が形成される。開弁時の流体通過量が６〜７cm³／minの
流量となる。弁上流側と弁下流側の流体圧力差が、略２
０ｋＰａ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルスモータ等の
電動機によって弁体の開閉駆動を行う電動弁に関し、特
に、微少流量の調整が可能な電動弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば流体の配管系統の途中
に介在させて、流体の流路の開閉を行う機器として電動
弁が使用されている。そして、電動弁の流量制御を正確
に行わせるために、電動弁を、弁本体に装着されたパル
スモータ等のモータにより駆動させ、該パルスモータに
よって駆動される弁ステムを介して弁ステムの一端に取
付・固定されている弁体を弁本体に形成された弁座に離
接させて弁を開閉する手段が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】本出願人は、上記開閉
手段として、本出願前に、例えば特開２０００−３５６
２７９号公報記載の電動弁の技術を提供し、微少流量制
御が可能な電動弁としているが、更に少ない量、例え
ば、１０cm³／min（「min」は分である。以下同じ）以
下の流体を正確に制御することは、きわめて困難であ
る。したがって、本発明は上記技術を更に改良して、微
少流量の流れを確実に制御することができる電動弁を提
供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、下記の手段を講じた。即ち、請求項１記載の電動弁
は、開弁時の流体通過量が、６〜７cm³／minの流量とな
るように構成されていることを特徴とする。

【０００５】請求項２記載の電動弁は、上記手段におい
て、弁上流側と弁下流側の流体圧力差が、略２０ｋＰａ
以下であることを特徴とする。

【０００６】請求項３記載の電動弁は、上記いずれかの
手段において、シート材はパイプ状に形成され、その上
底部に弁座が形成されると共に、弁体はニードル弁であ
ることを特徴とする。

【０００７】請求項４記載の電動弁は、上記いずれか１
つの手段において、弁本体と、弁本体に支持される弁ス
テムと、弁本体に取付・固定される駆動軸ホルダと、駆
動軸ホルダに支持される駆動軸と、弁ステムを介して駆
動軸により駆動されて弁本体内に形成された弁座に接離
する弁体と、からなる電動弁であって、弁ステムが弁本
体内の長い距離にわたって支持されていることを特徴と
する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の電動弁
１０の縦断面図を示すものである。なお、以下の説明に
おいて、図面の記載との関連上、「上」、「下」、
「左」、「右」等と表現する場合があるが、実際の位置
関係はこれに限るものではない。本発明の実施例に係る
電動弁１０は、水を間歇的に微量供給する水供給システ
ムにおいて用いられ、該電動弁１０は、流路間に配置さ
れて流体の流れを制御する弁体部、弁体部の弁体を作動
させる弁体作動部、及び、作動部を駆動する駆動部から
なる。

【０００９】先ず、弁本体部について説明する。弁本体
部を構成する弁本体１１は、ＳＵＳ等の材料で形成さ
れ、図１に示されるように、外径が、例えば２０ｍｍ程
度で、高さが３２ｍｍ程度の円柱体として形成され、該
弁本体１１の側部は流体入口側の配管接続部１２とし
て、また、その下部は流体出口側の配管接続部１３とし
て形成される。そして、上記配管接続部１２には入口側
通路１２ａが、また、上記配管接続部１３には出口側通
路１３ａがそれぞれ設けられ、両通路１２ａ，１３ａは
弁室１５及び連通孔１１ａで連通している。即ち、入口
側通路１２ａと出口側通路１３ａとは、弁本体１１の軸
芯部に形成されている弁室１５、及び、３ｍｍ径程度の
連通孔１１ａによって連通しており、この連通孔１１ａ
にシート材１６が圧入されている。また、シート材１６
は、下端の開口部１６ｂが、図３に示すように、弁本体
１１のカシメ部１１ｂにより固定されていてもよい。

【００１０】シート材１６は、外径が例えば、３ｍｍ程
度、内径が２ｍｍ程度、その高さ（上下長さ）が９ｍｍ
程度のパイプ状に形成され、その上端部には、例えば、
０．５〜０．８ｍｍ径程度の弁孔と共に弁座部１６ａが
形成されている。また、弁本体１１の弁ステム２１の挿
通孔の上部周部には、Ｏリング２５が配置され、その上
方にスプリング受シート材２６ａが設けられる。さら
に、弁ステム２１に設けられた留め輪２１ａの下部側に
スプリング受部材２６が設けられ、該スプリング受部材
２６とスプリング受シート材２６ａとの間にコイルスプ
リング２８が配置される。即ち、コイルスプリング２８
の下端はスプリング受シート材２６ａによって支持さ
れ、弁ステム２１を上方向に弾持している。弁ステム２
１は、弁本体１１に形成されている弁ステム孔に比較的
長い範囲、実施例では、５ｍｍの長さに亘って支持され
ている。したがって、弁ステム２１及びその下端部に設
けられているニードル弁２２の横振れは、極めて少なく
零に近い。その結果、開弁時の流体流量の変動が抑制さ
れる。

【００１１】次に、弁体作動部について説明する。弁本
体１１の弁体を作動させる弁体作動部は、円筒状の駆動
軸ホルダ２０内に形成される。該駆動軸ホルダ２０はそ
の外形状が弁本体１１よりも僅かに小さく形成され、そ
の下端部に形成されている段部を介してロックナット２
３により弁本体１１に緊密に連結される。駆動軸ホルダ
２０の軸芯部に形成されている駆動軸３６を挿通させる
挿通孔には雌ねじ部２０ａが形成され、また、駆動軸ホ
ルダ２０の下部側壁にはホルダ側孔２０ｂが穿設されて
いる。該ホルダ側孔２０ｂは、駆動軸ホルダ２０内外の
通気孔である。

【００１２】駆動軸ホルダ２０の軸芯位置には上下方向
に駆動軸３６が配置され、該駆動軸３６の下端部には球
形状の鋼製のボール３７が介装されている。また、駆動
軸３６の上方部は、図２に示すように、一定深さの凹部
からなるドライバ受凹部３６ｃが形成されたドライバ受
部３６ｂとなっている。また、駆動軸３６の下方部に
は、前記ボール３７を介して弁ステム２１が配置され、
弁ステム２１の上端はボール３７に当接し、弁ステム２
１の下端にはニードル弁２２が形成されている。

【００１３】次に、駆動部について説明する。駆動軸ホ
ルダ２０の上端部には絶縁フランジ３２が設けられ、電
動弁１０は絶縁フランジ３２を介して固定ねじ３１によ
り機枠に固定され、電動弁１０全体は機枠に支持されて
いる。前記絶縁フランジ３２の上側には、パルスモータ
３０が配置され、該パルスモータ３０の下方には出力軸
３４が設けられ、該出力軸３４の下方には、前記駆動軸
３６側のドライバ受凹部３６ｃに嵌合可能な柱体からな
るドライバ部３５が付設されている。そして、該ドライ
バ部３５は駆動軸３６が回転に伴って上下動して、ドラ
イブ受部３６ｂに回転力を伝えるように係合されてい
る。前記駆動軸３６の外周面には雄ねじ部３６ａが形成
され、該雄ねじ部３６ａは駆動軸ホルダ２０側の雌ねじ
部２０ａに螺合している。

【００１４】上記構成の電動弁１０において、パルスモ
ータ３０の回転により弁ステム２１を上下動させ、弁座
部１６ａに対してニードル弁２２を離接させることによ
って弁座部１６ａを開閉させる。すなわち、弁ステム２
１が上動したとき、入口側通路１２ａの水は入口側通路
１２ａの液圧よりも低く設定されている出口側通路１３
ａの液圧の方向に流れることになる。このとき、開弁部
の開口断面積は極めて小さいことから、流体通過量が、
６〜７cm³／minの流量を実現することができる。また、
この電動弁を用いた流量試験によれば、入口側通路１２
a側の流体圧と出口側通路１３a側の流体圧との差は、略
２０ｋＰａ以下（測定値は、１７ｋＰａ．なお、「ｋＰ
ａ」は、キロパスカルである。）であったが、定流量制
御を実現することができた。なお、上記流量は、弁の開
口断面積を変えることで、流量の変更は可能である。

【００１５】上記動作に当っては、パルスモータ３０に
一定パルスの電力を印加して回転させ、出力軸３４を回
転させる。その結果、ドライバ部３５と係合する駆動軸
３６が回転し、該回転によって下方に移動する。該駆動
軸３６の下動によって弁ステム２１は下方に押圧され、
コイルスプリング２８に抗して下動して弁座部１６ａを
閉止し、水の移動を停止させる。上記弁座部１６ａを開
とするときは、パルスモータ３０に逆方向のパルスを与
え、出力軸３４をパルス数に応じて逆回転すれば駆動軸
３６は上方に移動し、駆動軸３６の上動によって弁ステ
ム２１も上動して、コイルスプリング２８によって弁は
開となる。上記電動弁１０の作動において、入口側通路
１２ａの水は出口側通路１３ａの方向にニードル弁２２
の上動時間に応じて一定の流量を流動させることにな
る。

【００１６】特に、本実施例では、弁ステム２１が弁本
体１１内の長い距離にわたって支持させて、弁座部１６
aに対するニードル弁２２の開弁時の横振れを抑制する
ことで、流量制御、特に微少流量の制御に寄与している
ものと考えられる。また、シート材１６はパイプ状に形
成され、その上底部に弁座が形成されると共に、弁体は
ニードル弁であることで、弁開閉部を容易に精密加工す
ることが可能になり、製造単価を低下させることにも寄
与させることができた。なお、上記実施例では、水供給
システムに電動弁を適用した例を示したが、その他の流
体に適用できることは言うまでもない。また、一般的に
は、流体の粘度が低いほうが電動弁の小型化、したがっ
て、微量化が容易であり、逆に粘度の高い流体の微量化
についてはシート材、ニードル弁等の素材の選択や開弁
時の開口部の形状も重要な要素になる。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上記構成により、下記の効果を
奏する。請求項１記載の発明によれば、開弁時の流体通
過量が、６〜７cm³／minの流量となるように構成されて
いることから、微量の流体供給が必要な機器や冷凍サイ
クルに適用させることができる。請求項２記載の発明に
よれば、上記効果に加えて、弁上流側と弁下流側の流体
圧力差が、略２０ｋＰａ以下であることで、流体圧の差
が極めて小さい流体間の流体の移動に適用させることが
できる。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、上記いずれ
かの効果に加えて、シート材はパイプ状に形成され、そ
の上底部に弁座が形成されると共に弁体はニードル弁で
あることで、弁シート部や弁本体部の加工が容易にな
り、精密な加工により、一層正確な微量の流量制御が可
能になる。

【００１９】請求項４記載の発明によれば、上記いずれ
かの効果に加えて、弁ステムが弁本体内の長い距離にわ
たって支持されていること簡単な構成により、ニードル
弁の開弁時の横振れを抑制でき、流体の微少流量の正確
な制御を実現でき、流体の微量供給時の流量誤差を無く
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の概略説明図。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図。

【図３】図１のＢ部の拡大断面図。

【符号の説明】

１０・・電動弁１１・・弁本体１１ａ・・連通孔１１
ｂ・・カシメ部１２・・配管接続部１２ａ・・入口側通路１３・・配管接続部１３ａ・・出口側通路１５・・弁室１６・・シート材１６ａ
・・弁座部１６ｂ・・開口部２０・・駆動軸ホルダ２０ａ
・・雌ねじ部２０ｂ・・ホルダ側孔２１・・弁ステム２１ａ
・・留め輪２２・・ニードル弁２３・・ロックナット２５・
・Ｏリング２６・・スプリング受部材２６ａ・・スプリング受シ
ート材２８・・コイルスプリング３０・・パルスモータ
３１・・固定ねじ３２・・絶縁フランジ３４・・出力軸
３５・・ドライバ部３６・・駆動軸３６ａ・・雄ねじ部３６ｂ・・ドライバ受部３６ｃ・・ドライバ受凹部
３７・・ボール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開弁時の流体通過量が、６〜７cm³／minの
流量となるように構成されていることを特徴とする電動
弁。
【請求項２】弁上流側と弁下流側の流体圧力差が、略２
０ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１記載の電
動弁。
【請求項３】シート材はパイプ状に形成され、その上底
部に弁座が形成されると共に、弁体はニードル弁である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電動弁。
【請求項４】弁本体と、弁本体に支持される弁ステム
と、弁本体に取付・固定される駆動軸ホルダと、駆動軸
ホルダに支持される駆動軸と、弁ステムを介して駆動軸
により駆動されて弁本体内に形成された弁座に接離する
弁体と、からなる電動弁であって、弁ステムが弁本体内
の長い距離にわたって支持されていることを特徴とする
請求項１〜３記載のいずれかの電動弁。