JPH0336770Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ルームエアコンやカーエアコンなど
の冷凍サイクル中に用いられる電子制御膨張弁、
あるいは一般の産業分野でマイコンと組合せて使
用させる比例制御弁として利用される電動弁に関
するものである。

［従来の技術］ 近年エアコン分野では、コンピユータ制御化、
インバータエアコン化が急速に進みつつあり、そ
の動向に合わせてマイクロコンピユータで制御で
きるパルスモータバルブが膨張弁として使われる
ようになつてきている。

第６〜７図は、従来の電動弁の構成を示すもの
で、以下、この図面に基づいて構成並びに作動を
詳細に説明する。

弁軸１は、先端から針状弁３、おねじ４、外周
多極着磁された円筒形の永久磁石から成るモータ
の回転子５の順に一体化して形成され、前記おね
じ４は弁本体６に固定され、且つ、中心にめねじ
７を切つた推進軸受８とはめあわされている。

また、モータの回転子５の外周は、薄肉円筒状
のケース９でおおい、このケース９の外側には、
モータの回転子５に対応する位置にモータの固定
子コイル１０が固定されている。

また、前記ケース９の下端は流体の出入口１
１，１２と弁座２を有する弁本体６にプラズマ溶
接等により気密的に一体化され、ケース９の上端
も蓋１３により密封されている。

次に、従来の電動弁のストツパー構造について
説明するる。

前記蓋１３の内面中心部には、ねじ効率が高い
ストツパーボルト１７が固定され、このストツパ
ーボルト１７には、中心のめねじを挾んで対称的
に設けた貫通孔１８ａを有するストツパーナツト
１８がねじ込まれる共に、その先端には前記スト
ツパーナツト１８を停止させるための当て板２１
が固定されている。そして、前記ロータスリーブ
１５の中央凹部後方に固定されている２本のピン
２０が、前記ストツパーナツトの貫通孔１８ａに
挿入されることにより、ロータ５の回転がストツ
パーナツト１８に伝達できるようになつてい。

次に、従来品の作動について説明する。

固定子コイル１０に一定量閉弁方向に回転する
よう通電されると、モータの回転子５及び弁軸１
は一体的に回転し、推進ねじの作用で弁軸１は前
進し、また、ストツパーナツト１８には、ピン２
０を介して回転子５の回転が伝達されるので、こ
のストツパーナツト１８はストツパーボルト１８
のねじ作用により、弁軸１と同様に前進する。

そして、電動弁は、その弁軸１が所定量閉弁方
向に回転すると、ストツパーナツト１８が当て板
２１に当たり、ストツパーナツト１８の直進運動
並びに弁軸１の回転・直進運動が停止するように
なつている。尚、前記弁軸１の停止位置は、針状
弁３が弁座に着座し、完全閉弁する少し手前にな
るようにあらかじめ調整されている。この状態が
第６図に示すものである。

続いて、開弁方向への通電が固定子コイル１０
になされると、ストツパーナツト１８は、当て板
２１面から離れ、弁軸１と一緒に後方向へ回転・
直進し、所定の回転後に蓋１３の内面に当り、閉
弁停止時と同様に弁軸１の回転・直進運動も停止
する。

即ち、従来品においては、全閉−全開間のステ
ツプ数（弁ストローク）は、ストツパーナツト１
８の回転数に比例して増すことになる。

［考案が解決しようとする課題］ 以上の様に構成された従来品に於いては、全閉
から全開までのステツプ数が多くとれる為、分解
能に優れ、流量制御が高精度に得られるという特
徴があるので、従来の温度式膨張弁に代えてかな
り使われるようになつてきた。

しかし、ストツパーボルト１７、ストツパーナ
ツト１８、当て板２１、ピン２０という多くの停
止用部品を必要とし、その部品コストや組立なら
びに調整工数が多くかかるりで、電動弁の原価が
高くなり、結局パルスモータバルブが汎用のエア
コン等には、高価で使えないという大きな問題が
あつた。

本考案の目的は、分解能を必要最小限にとどめ
ることにより、電動弁のストツパー構造として必
要な部品数を少なくし、コストダウンをはかると
共に、容易に組立ならびに調整ができるように
し、かつ従来品の弁体６がそのまま活用できる電
動弁を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案の電動弁のストツパー構造は、 非磁性体からなるケース９の外周部に固定した
モータの固定子コイル１０への通電により、ケー
ス９内に収納したおねじ４を有する弁軸１と一体
的に形成したモータの回転子５を回転させ、この
回転をめねじ７を切つた推進軸受８により弁軸１
の直進運動に変換することによつて弁座２の開口
度を制御する電動弁において、 外周多極着磁された円筒形の永久磁石から成る
モータの回転子５と一体化される弁軸１を、先端
から、断面が台形状のテーパー弁３′とおねじ
４′に形成し、 モータの回転子５と一体化されたロータリース
リーブ１５の内周面に、一箇所だけ半径方向に突
出させて凸部１５ａを一体的に形成し、 一方、蓋１３の内面には中心部より離して止め
ピン１６を前記凸部の中程に達する位置まで垂下
して固定し、 モータの回転子５の１回転未満の範囲におい
て、前記止めピン１６と凸部１５ａの側面を当接
させることにより弁軸１の動きを規制したことを
特徴とするものである。

［本考案の実施例］ 本考案の実施例を第１〜５図によつて説明す
る。基本構成は、弁軸１および弁軸１の回転停止
用部品以外は従来品と同様である。

弁軸１は、外周多極着磁された円筒形の永久磁
石から成るモータの回転子５と一体化されるもの
で、この弁軸１は、先端から、断面が台形状のテ
ーパー弁３′とおねじ４′に形成してある。

本考案のストツパー構造としては、第１〜４図
に示すように、蓋１３側には、その内面中心から
離して、止めピン１６が垂下して固定されてい
る。

又、モータの回転子５と弁軸１を一体化してい
るロータスリーブ１５側には、ロータスリーブ１
５上方の内周面に１箇所だけ半径方向に突出させ
て凸部１５ａが一体的に設けられている。

そして、前記止めピン１６と凸部１５ａは、第
３〜４図に示す如く、弁軸１の正逆回転によつ
て、いずれもその係合が外れることがないように
なつている。

次に、本考案の作動について説明する。

固定子コイル１０に一定量閉弁方向に回転する
よう通電されると、モータの回転子５及びロータ
スリーブ１５、弁軸１は、一体的に回転する。

そして、弁軸１の先端が弁座２に当たるなど大
きな回転抵抗が発生する直前には、ロータスリー
ブ１５の凸部１５ａの側面に、蓋１３に固定され
た止めピン１６が当たつてモータの回転子５の回
転が止まり、弁軸１の回転直進運動が停止する。
この状態が第１図である。

続いて閉弁方向に、固定子コイル１０に通電す
ると回転子５が回転し、推進ねじ１４により弁軸
１は、回転しながら上方へ直進運動し、やがて、
ロータスリーブの凸部１５ａの側部が止めピン１
６に当たり弁軸１は、１回転未満で第２図の様に
停止する。尚、上記の実施例において、弁軸１の
先端部を台形状に形成してテーパー弁３′とした
のは、次の理由によるものである。

即ち、本考案では、弁軸１を１回転未満で停止
させるものであるから、おねじ４′としては、例
えばJIS並目ねじよりも大きいねじリードのもの
を使用するのが望ましい。しかし、この場合で
も、弁ストロークが従来品より小さくなることは
避けられないものである。従つて、従来の針状弁
３をそのまま使つたものでは、全開時の針状弁３
と弁座１の軸方向距離が取れず、従来品と同じ全
開流量を得るには、弁口径を大きくせざるを得な
いが、そのようにすると、流れによる受圧面積→
大、モータ出力→大となり、コストアツプにつな
がる。

そこで、本考案者らは、この点を考慮して従来
の針状弁３からテーパー弁３′に変更し、弁口径
φ3mm以下の弁にて、針の先端３ａと弁座１の距
離（第２図の ）を変化させた時、流量がどう変
化するかを実験的にとらえた。

その結果を第５図に示すが、ｌが0.5mmに達す
ると流量は飽和し、テーパー弁３′がない時の流
量Qoに達することを確認している。このことは、
従来品と同じ全開流量を得るには、冷媒が弁口を
通過した後に、テーパー弁３′の先端部が冷媒の
流れの障害にならないようにしておく必要がある
というわけである。

この弁口が抜けでる距離ｌと弁口径の関係は、
針状弁の先端３ａの直径が弁口の直径ｄmmと等し
いと仮定すれば概略ではあるが次のように考察す
ることができる。

つまり、冷媒が弁口を通過する時の面積S1＝
１／４πd²に対して、針状弁の先端３ａと弁口までの
距離ｌから側部へ流れる周面積S2＝πdlの方が大
きければ良いから、S2≧S1とするためにはπdl≧
１／４πd²の式より、針状弁の先端３ａが弁口から抜
けでる距離ｌは、ｌ≧1/4ｄと検討をつけること
ができる。

［考案の効果］ 本考案は、弁軸１の直進停止用部品を蓋１３に
固定されている止めピン１６とロータスリーブ１
５に設けられている凸部１５ａの二点のみとして
いる為、部品数が少なく、且つ複雑な加工や調整
を要しないため、極めて廉価に製造でき、又、針
状弁３の先端３ａと弁座２が全開時には、テーパ
ー弁３′の先端部が冷媒の流れを障害しない為、
弁口径をフルに活用できる流量特性を持つ電動弁
を提供できるという有効な考案である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例で閉弁状態を示す縦
断面図、第２図は第１図の開弁状態を示す縦断面
図、第３図は第１図の停止機構を示す部分斜視
図、第４図は第１図の停止機構を示す部分横断面
図、第５図は流量特性グラフ、第６図は従来品の
縦断面図、第７図は従来品の停止機構を示す斜視
図である。 １は弁軸、２は弁座、３は針状弁、３′はテー
パー弁、４はおねじ、４′はねじリードの大きい
おねじ、５はモータの回転子、６は弁本体、７は
めねじ、８は推進軸受、９はケース、１０はモー
タの固定子コイル、１１，１２は出入口、１３は
蓋、１４は推進ねじ、１５はロータスリーブ、１
６は止めピン、１７はストツパーボルト、１８は
ストツパーナツト、１９は停止用ねじ、２０はピ
ン、２１は当て板、３ａは針状弁の先端、１５ａ
はロータスリーブの凸部、１８ａはストツパーナ
ツトの外周孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 非磁性体からなるケース９の外周部に固定した
   モータの固定子コイル１０への通電により、ケー
   ス９内に収納したおねじ４を有する弁軸１と一体
   的に形成したモータの回転子５を回転させ、この
   回転をめねじ７を切つた推進軸受８により弁軸１
   の直進運動に変換することによつて弁座２の開口
   度を制御する電動弁において、 外周多極着磁された円筒形の永久磁石から成る
   モータの回転子５と一体化される弁軸１を、先端
   から、断面が台形状のテーパー弁３′とおねじ
   ４′に形成し、 モータの回転子５と一体化されたロータリース
   リーブ１５の内周面に、一箇所だけ半径方向に突
   出させて凸部１５ａを一体的に形成し、 一方、蓋１３の内面には中心部より離して止め
   ピン１６を前記凸部の中程に達する位置まで垂下
   して固定し、 モータの回転子５の１回転未満の範囲におい
   て、前記止めピン１６と凸部１５ａの側面を当接
   させることにより弁軸１の動きを規制したことを
   特徴とする電動弁のストツパー構造。