JP3739956B2 - 電動弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステップモータで弁体を開閉駆動するようにした電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクル中の膨張弁その他各種の弁において、弁体をステップモータで開閉駆動するようにした電動弁が用いられている。
【０００３】
そのような電動弁においては、一般に、ステップモータの回転子に連結された螺動子の先端軸線部に弁体が取り付けられていて、螺動子をステップモータで回転させることにより、螺動子の先端に取り付けられた弁体が回転しながら軸線方向に進退して弁開度が制御されるようになっている。
【０００４】
ただし、そのような電動弁においては、弁が全閉になったときにさらに加わるステップモータの回転力によって、螺動子の雄ネジ部が相手方の雌ネジ部に食い込んでしまい、次に弁を開こうとするときに再起動できなくなってしまう場合がある。
【０００５】
そこで、従来は、ステップモータの回転子から軸線と平行方向に突設された一対のロッドに係合して回転する雌ネジ板を、固定部分に設けられた雄ネジ棒に螺合させて、弁体を動作させる回転子の回転に伴って雌ネジ板が回転しながら軸線方向に移動し、雄ネジ棒の端部に形成された鍔に雌ネジ板が当接することによりそれ以上の移動が規制されるようにしていた（特開昭６１−９９７８２号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのような従来の電動弁も、最後の停止状態においては雌ネジ板のネジ部と雄ネジ棒のネジ部とが食い込もうとする状態になる構造であることに変わりがないので、そのネジのリードを非常に大きな特殊なものにする必要があり、また機構が大型化してしまう等の問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、弁が全閉状態になったときに構造的にネジ部等の食い込みが発生せず、全閉状態から確実に再起動することができてしかも小型化することができる電動弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電動弁は、固定子コイルへの通電によって回転駆動される回転子に、先端軸線部に弁体が取り付けられた螺動子を一体的に回転するように連結すると共に、上記螺動子のネジよりピッチの大きな雌ネジを上記回転子の軸線位置に螺設し、回転が規制された状態で上記雌ネジと螺合して配置されて上記回転子の回転により軸線方向に進退される雄ネジ体を設け、上記回転子の回転によって上記雄ネジ体が進退したときに、上記回転子と共に回転して上記雄ネジ体の周りを回動する回動ストッパが上記雄ネジ体に設けられた固定ストッパに当接するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
なお、上記固定ストッパが、上記雄ネジ体のネジ山をその端部において上記雄ネジ体の中心方向に向かって切り落とした形状のネジ山端面によって形成されていてもよい。
【００１０】
或いは、上記固定ストッパが、上記回転子との螺合部以外の部分において上記雄ネジ体から側方に突出形成されていてもよい。
また、上記回動ストッパが上記回転子に一体に形成されていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、例えばカーエアコン用の冷凍サイクル中に用いられる膨張弁に本発明を適用した例を示しており、図示されていない蒸発器に送り込まれる冷媒が通る冷媒通路１が本体ブロック２にＬ字状に形成されて、その冷媒通路１の中間部分に、細く絞られた弁座３が形成されている。
【００１２】
弁座３に上流側から対向して配置された円錐状の弁体４は、螺動子５の先端軸線位置に小さな圧縮コイルスプリング６で前方に向けて付勢されて取り付けられており、軸線方向に退避可能である。７は、圧縮コイルスプリング６で押される弁体４の鍔部を当接させて位置決めをする回動ストッパである。
【００１３】
螺動子５の外周面にはピッチの小さな雄ネジ８が形成されていて、本体ブロック２に一体的に圧入固定された雌ネジ筒９の内周面に形成された雌ネジと螺合している。なお、雌ネジ筒９を本体ブロック２と一体部品にしてもよい。
【００１４】
したがって、螺動子５を回転させると、螺動子５の先端に取り付けられた弁体４は螺動子５と共に螺動（回転しながら軸線方向に移動）し、弁座３との間の隙間の大きさ（弁開度）が変化する。
【００１５】
１０はステップモータであり、ドーナツ状に形成された固定子コイル１１に通電することにより、その内側の隔壁筒１２内に配置された回転子１３が回転駆動される。１３ａは、固定子コイル１１に対向して回転子１３の外周部に取り付けられた永久磁石である。
【００１６】
回転子１３の半部（弁体４寄りの部分）の軸線位置には、螺動子５の基部が一体的に結合されており、回転子１３と螺動子５とは回転方向にも軸線方向にも一体となって動作する。
【００１７】
回転子１３の残りの半部の軸線位置には、外端部側から雌ネジ１４が螺設されている。この雌ネジ１４は、螺動子５と雌ネジ筒９との螺合部のネジ部に比べて大きなピッチで同方向に螺設されている。
【００１８】
１５は、回転子１３に形成された雌ネジ１４と螺合する雄ネジ部を有する雄ネジ体であり、図２に単体で示されるように、棒状体の一端部側に形成された雄ネジ１５ａのネジ山が、両端部において雄ネジ体１５の中心方向に向かって切り落とされた形状に形成されている。
【００１９】
１５ｂ，１５ｃが、そのネジ山端面であり、回転子１３の回転によって雄ネジ体１５が軸線方向に進退したときに、回転子１３に設けられた回動ストッパ２１，２２が当接する固定ストッパになっている。
【００２０】
雄ネジ体１５の軸線位置には角孔１６が穿設されており、そこに、図１に示されるように、隔壁筒１２に対して連結固定された固定角軸１７が進退自在に差し込まれている。
【００２１】
したがって、回転子１３に形成された雌ネジ１４と螺合して固定角軸１７によって回転が規制された雄ネジ体１５は、回転子１３が回転するのに伴って軸線方向に移動させられる。
【００２２】
回転子１３の雌ネジ１４の両端のネジ山部分付近には、雄ネジ体１５のネジ山端面によって形成された固定ストッパ１５ｂ，１５ｃと当接する回動ストッパ２１，２２が設けられている。
【００２３】
この実施の形態においては、回転子１３の奥側位置に設けられた第１の回動ストッパ２１は回転子１３に溶接等によって一体的に固着され、回転子１３の端部側の位置に設けられた第２の回動ストッパ２２は、固定位置を軸線周りに調整可能に回転子１３にネジ止め固定されている。
【００２４】
このように構成された実施の形態の電動弁は、固定子コイル１１に通電をして、弁体４が弁座３からいっぱいに退避するように回転子１３を回転させると、図１に示されるように、第１の回動ストッパ２１が雄ネジ体１５の第１のネジ山端面１５ｂに当接して停止し、全開状態になる。
【００２５】
このとき、第１の回動ストッパ２１は雄ネジ体１５の第１の固定ストッパ１５ｂに対してほぼ垂直方向に当接するので、停止時におけるストッパやネジ類の食い込み現象は全く発生せず、閉弁時には円滑に再起動する。
【００２６】
固定子コイル１１に極性を逆に通電をして、弁体４が弁座３に接近するように回転子１３を回転させると、図３に示されるように、回転子１３が弁座３に接近する方向に移動すると同時に雄ネジ体１５が逆方向に移動する。
【００２７】
そして、弁体４が弁座３に当接した直後のタイミングで、第２の回動ストッパ２２が雄ネジ体１５の第２の固定ストッパ１５ｃに当接した状態になることにより、回転子１３と螺動子５が共に移動を規制されて停止する。
【００２８】
このとき、第２の回動ストッパ２２は雄ネジ体１５の第２の固定ストッパ１５ｃに対してほぼ垂直方向に当接するので、停止時におけるストッパやネジ類の食い込み現象は全く発生せず、開弁時には円滑に再起動する。
【００２９】
図４は、本発明の第２の実施の形態の電動弁を示しており、図５にも示されるように、固定ストッパ１２３を、雄ネジ体１５の回転子１３と螺合していない突端部分から側方に突出形成し、回動ストッパ１２０を「コ」の字形に形成したものであり、その他の部分は前述の第１の実施の形態と同じである。
【００３０】
固定ストッパ１２３は雄ネジ体１５と一体に形成されており、回動ストッパ１２０は、「コ」字状の両端部分が回転子１３の外縁側から内方に向かって突出する状態に回転子１３に固着されていて、その両端突出部分が第１と第２の回動ストッパ１２１，１２２になっている。
【００３１】
このように構成しても、回転子１３が回転駆動されると、図４及び図６に示されるように雄ネジ体１５が軸線方向に移動して、移動範囲の両端において第１の回動ストッパ１２１又は第２の回動ストッパ１２２が固定ストッパ１２３に対して当接するので、停止時におけるストッパやネジ類の食い込み現象が発生せず、円滑に再起動することができる。
【００３２】
そして、ストッパの当接面積を大きくとることができるので、ストッパの耐久性にも優れ、さらに、回動ストッパ１２０を回転子１３と一体形成すれば部品点数が少なく済んで、製造コストを低減することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、回転子の回転によって雄ネジ体が進退したときに、回転子と共に回転して雄ネジ体の周りを回動する回動ストッパが雄ネジ体に設けられた固定ストッパに当接するようにしたことにより、ストッパやネジ類の食い込み現象が発生することなく停止させることができるので、全閉時においても全開時においても次には円滑に再起動させることができ、しかも構造が極めて簡単で電動弁を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動弁の全開時の縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の雄ネジ体の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電動弁の全閉時の縦断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の電動弁の全開時の縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のストッパ部分の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の電動弁の全閉時の縦断面図である。
【符号の説明】
３ 弁座
４ 弁体
５ 螺動子
８ 雄ネジ
１０ ステップモータ
１１ 固定子コイル
１３ 回転子
１４ 雌ネジ
１５ 雄ネジ体
１５ｂ 第１の固定ストッパ
１５ｃ 第２の固定ストッパ
１６ 角孔
１７ 固定角軸
２１ 第１の回動ストッパ
２２ 第２の回動ストッパ
１２０ 回動ストッパ
１２１ 第１の回動ストッパ
１２２ 第２の回動ストッパ
１２３ 固定ストッパ

Claims (4)

1. 固定子コイルへの通電によって回転駆動される回転子に、先端軸線部に弁体が取り付けられて外周面には電動弁の不動部に形成された雌ネジ部と螺合する雄ネジ部が形成された螺動子を一体的に回転するように連結して、上記螺動子が上記回転子の回転に伴って螺動して軸線方向に移動することにより、上記弁体と弁座との間の隙間の大きさである弁開度が制御されるように構成された電動弁において、
   上記螺動子の雄ネジ部よりピッチの大きな雌ネジを上記回転子の軸線位置に螺設すると共に、回転が規制された状態で上記雌ネジと螺合して上記回転子の回転により軸線方向に進退される雄ネジ体を設け、上記回転子の回転によって上記雄ネジ体が進退したときに、上記回転子と共に回転して上記雄ネジ体の周りを回動する回動ストッパが、上記雄ネジ体に設けられた固定ストッパに当接するようにしたことを特徴とする電動弁。
2. 上記固定ストッパが、上記雄ネジ体のネジ山をその端部において上記雄ネジ体の中心方向に向かって切り落とした形状のネジ山端面によって形成されている請求項１記載の電動弁。
3. 上記固定ストッパが、上記回転子との螺合部以外の部分において上記雄ネジ体から側方に突出形成されている請求項１記載の電動弁。
4. 上記回動ストッパが上記回転子に一体に形成されている請求項１、２又は３記載の電動弁。

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