JPH1030745A - 電動流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で高圧流体の流量制御が精度よく
できる電動流量制御弁を提供する。 【解決手段】 流体入出口が形成された弁室と、ロータ
に連結されて回転し流体入出口を開閉する弁体と、ロー
タと共に弁体を回転させる回転手段とを有し、弁体は流
体入出口に面する部分を斜めに切欠き、弁体を回転させ
ることで流体の流量調節がされてなる。

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サイクルに組み込まれ使用さ
れる電動流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電動流量制御弁として
は、図８に示されるものが提案されている。この電動流
量制御弁１は、ステッピングモータ２、弁部３、弁軸４
および弁体５を備え、ステッピングモータ２は、弁部３
に蓋状部材６を介して連結された円筒状のキャン７を有
し、キャン７の外周部にはステータヨーク８が一体的に
嵌装されている。ステータヨーク８内にはボビン９が配
設され、このボビン９には外部から通電されるマグネッ
トワイヤ１０が巻回されている。ステータヨーク８、ボ
ビン９およびマグネットワイヤ１０の外周は、モールド
１１により封止され、キャン７の内部には後述するスリ
ーブに固定されたボンド磁石よりなるロータ１２が配置
されている。

【０００３】モールド１１の上部には押圧係子具１４が
ビス１３により取り付けられている。押圧係子具１４に
は係子凸部１５が形成され、キャン７の外周には凹部１
６が、たとえば９０°間隔で４箇所に形成されている。
係子凸部１５は凹部１６のいずれかに嵌合され、モール
ド１１、ステータヨーク８、ボビン９およびマグネット
ワイヤ１０の位置決めおよび抜け止めが行なわれるよう
になっている。

【０００４】弁部３は、弁室１７を有し、この弁室１７
の側部には流体入出口１９が開口され、流体入出口１９
には弁室１７と連通する導管１８が接続されている。弁
室１７の下部には弁体５により開閉される流体入出口２
１が開口されると共に、流体入出口２１を通して弁室１
７と連通する導管２０が接続されている。弁室１７より
上方の弁部３内にはガイドブッシュ２３が内嵌固定さ
れ、ガイドブッシュ２３の内周部には雌ねじ部２２が螺
刻されている。

【０００５】ガイドブッシュ２３の雌ねじ部２２には、
ホルダ２４の外周に螺刻された雄ねじ部２５が螺合し、
ホルダ２４の内周下部にはフランジ３３付きの弁体５が
摺動自在に嵌挿されている。ホルダ２４の下部には弁体
５のフランジ３３を受けるカラー２６が圧入固定され、
弁体５はホルダ２４内に縮装されたコイルスプリング２
７により常時下方に付勢されている。

【０００６】ホルダ２４の上部には弁軸４がホルダ２４
と一体的に回転移動できるように内嵌固定されている。
ホルダ２４の上部外周には合成樹脂製のスリーブ２９が
ホルダ２４と一体的に回転移動できるように成形固定さ
れ、スリーブ２９の下部には凸状の可動側ストッパ２８
が下向きに突設されている。弁軸４の上部にはコイルス
プリング３０が装填されている。このコイルスプリング
３０は、ロータ１２が回転し、弁軸４やスリーブ２９が
雌ねじ部２２と雄ねじ部２５との螺合によるねじ送りに
より上昇し、ねじ部２２，２５の螺合が外れたとき、ホ
ルダ２４をガイドブッシュ２３側に押圧して再螺合し易
くするためのものである。

【０００７】また、ガイドブッシュ２３の上部外周には
合成樹脂製の固定受け座３２が成形固定され、固定受け
座３２の上部には可動側ストッパ２８が衝接する凸状の
固定側ストッパ３１が上向きに突設されている。電動流
量制御弁１は、以上の如く構成されているので、流体入
出口２１を閉じる場合は、マグネットワイヤ１０を一方
向に通電励磁し、ロータ１２、スリーブ２９、弁軸４お
よびホルダ２４を一体的に回転する。これにより、雌ね
じ部２２と雄ねじ部２５との螺合によるねじ送りにより
弁体５が下降し、弁体５により流体入出口２１が閉じら
れる。

【０００８】流体入出口２１が閉じられた時点では、可
動側ストッパ２８が固定側ストッパ３１に衝接しておら
ず、弁体５が流体入出口２１を閉じたまま、ホルダ２４
をさらに回転下降する。このとき、弁体５に対するホル
ダ２４の下降量は、コイルスプリング２７が圧縮するこ
とにより吸収され、さらに、ホルダ２４を回転下降する
と、可動側ストッパ２８が固定側ストッパ３１に衝接す
る。これにより、ロータ１２への通電励磁が続行されて
いても、スリーブ２９、弁軸４、ホルダ２４の回転下降
運動は強制的に停止される。

【０００９】流体入出口２１を開くときは、マグネット
ワイヤ１０を他方向に通電励磁し、ロータ１２、スリー
ブ２９、弁軸４およびホルダ２４を逆回転させることに
より、雌ねじ部２２と雄ねじ部２５との螺合によるねじ
送りにより弁体５を上昇させ、流体入出口２１を開口す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記提案の
如き電動流量制御弁は、ロータ１２、スリーブ２９、弁
軸４およびホルダ２４の回転運動を弁体５の上下運動に
変換するため、雌ねじ部２２および雄ねじ部２５を必要
とするため、部品点数が増大し、コストアップになると
共に、組立て性が低下する。また、導管１８，２０内の
流体が高圧の場合、流圧により弁体５が上方に押し上げ
られ、弁体５の開閉精度が低下するおそれが生じるとい
う問題点がある。

【００１１】本発明は、前記のような問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、構造が
簡単で流体の流量制御が精度よくできる電動流量制御弁
を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の
目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面か
ら明らかになるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る電動流量制御弁は、流体入出口が形成され
た弁室と、ロータに連結されて回転し流体入出口を開閉
する弁体と、ロータと共に弁体を回転させる回転手段と
を有し、弁体は流体入出口に面する部分を斜めに切欠
き、弁体を回転させることで流体の流量調節をすること
を特徴としている。また、弁体の流体入出口に面する部
分は螺旋形状に切欠かれ、螺旋形状の始点および終点は
平面状に形成されたことを特徴としている。

【００１３】また、弁体は円柱形の周部を斜めに切欠い
て形成されたことを特徴としている。また、ロータと弁
体とが合成樹脂を材料として一体に成形されたことを特
徴としている。また、弁体を支持する支持部を有するこ
とを特徴としている。

【００１４】従って、本発明によれば、弁体は流体入出
口に面する部分を斜めに切欠き、弁体を回転運動させる
ことで、流体入出口の開閉を行なうので、ねじ部が不要
となり、部品点数が減少する。また、ロータと弁体とが
一体成形されたことにより、ロータと弁体の位置決めが
容易になり、組立て性が向上する。また、弁体を支持す
る支持部を設けたので、弁体の位置決めが容易となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当
たって、従来例と同一機能を奏するものは同じ符号を付
して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示
す電動流量制御弁の断面図、図２において、（ａ）は本
発明の第１の実施の形態を示す電動流量制御弁の弁体の
斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の正
面図、（ｄ）は（ａ）の展開図、図３（ａ），（ｂ）は
本発明の第１の実施の形態を示す電動流量制御弁の弁体
の動作説明図、図４は、本発明の第１の実施の形態を示
す電動流量制御弁の弁体の弁開度と開口面積との特性図
である。

【００１６】図１に示す電動流量制御弁４０は、ステッ
ピングモータ４１と、弁部４２と、弁軸４と、弁体４３
とを有している。ステッピングモータ４１は、弁部４２
に連結された略円筒状のキャン４４を有し、キャン４４
の外周部にはステータヨーク８が一体的に嵌装されてい
る。ステータヨーク８内にはボビン９が配設され、この
ボビン９には外部から通電されるマグネットワイヤ１０
が巻回されている。ステータヨーク８、ボビン９および
マグネットワイヤ１０の外周は、モールド１１により封
止され、キャン４４の内部にはボンド磁石よりなるロー
タ４５が配置されている。

【００１７】モールド１１の上部には押圧係止具１４が
ビス１３により取り付けられている。押圧係止具１４に
は係止凸部１５が形成され、キャン４４の外周には凹部
１６が、たとえば９０°間隔で４箇所に形成されてお
り、係止凸部１５は凹部１６のいずれかに嵌合され、モ
ールド１１、ステータヨーク８、ボビン９およびマグネ
ットワイヤ１０の位置決めおよび抜け止めが行なわれて
いる。弁部４２は、円筒状の弁室４６を有し、この弁室
４６の一側部には流体入出口１９が開口され、流体入出
口１９には弁室４６と連通する導管１８が接続されてい
る。弁室４６の他側部には流体入出口４７が開口され、
流体入出口４７には弁室４６と連通する導管２０が接続
されている。ロータ４５の下部には凸状の合成樹脂製可
動側ストッパ４８が同時成形され下向きに突設されてい
る。

【００１８】キャン４４の下部には合成樹脂製の固定受
け座４９が装着され、固定受け座４９の上部には可動側
ストッパ４８がその回転方向に衝接する凸状の固定側ス
トッパ５０がプレス成形等により上向きに突設されてい
る。弁軸４はキャン４４の天井部と弁室４６の底部との
間に枢着され、弁軸４の下部には弁軸４と一体的に回動
可能に弁体４３が固着され、弁軸４の途中にはロータ４
５が連結されている。弁体４３は、流体入出口１９と流
体入出口４７との間に配置され、弁室４６内で回転摺動
し、流体入出口１９の開閉を行なう。弁体４３は、図２
（ａ）〜（ｄ）に示すように、全体が円柱形状に成形さ
れ、例えば、その回転軸方向上端部のａ〜ｂ面（回転角
０°〜４０°）が平面、ｂ〜ｃ面（回転角４０°〜３０
０°）が螺旋形、ｃ〜ａ面（回転角３００°〜３６０
°）が平面に切欠かれ、ａ〜ｂ面とｃ〜ａ面との段差は
流体入出口口径の高さｈ以上とされている。以上の回転
角は一例であり適宜変更可能である。

【００１９】電動流量制御弁４０は、以上の如く構成さ
れているので、流体入出口１９を閉じる場合は、図３
（ａ）に示すように、マグネットワイヤ１０を一方向に
通電励磁し、ロータ４５および弁軸４を一体的に回転す
る。これにより、弁体４３が回転し、弁体４３により流
体入出口１９が閉じる。このとき、可動側ストッパ４８
は固定側ストッパ５０に衝接するため、マグネットワイ
ヤ１０への通電励磁が続行されていても、弁体４３の回
転運動は強制的に停止される。

【００２０】次に、流体入出口１９を開くときは、図３
（ｂ）に示すように、マグネットワイヤ１０を流体入出
口１９を閉じるときとは逆方向に通電励磁することによ
り、弁体４３を逆回転し、流体入出口１９を開口する。
この場合、弁体４３の弁開度（パルス数Ｐ）と流体入出
口１９の開口面積Ａとは、図４に示すような特性を有す
る。

【００２１】図５は、本発明の第２の実施の形態を示す
電動流量制御弁の断面図である。図５に示す電動流量制
御弁６０は、ステッピングモータ６１、弁部６２、弁軸
４および弁体６３を有し、ステッピングモータ６１は、
弁部６２に連結された略円筒状のキャン４４を有し、キ
ャン４４の外周部にはステータヨーク８が一体的に嵌装
されている。ステータヨーク８内にはボビン９が配設さ
れ、このボビン９には外部から通電されるマグネットワ
イヤ１０が巻回されている。ステータヨーク８、ボビン
９およびマグネットワイヤ１０の外周は、モールド１１
により封止され、キャン４４の内部にはプラスチックマ
グネットよりなるロータ６５が配置されている。

【００２２】モールド１１の上部には押圧係止具１４が
ビス１３により取り付けられている。押圧係止具１４に
は係止凸部１５が形成され、キャン４４の外周には凹部
１６が４箇所に形成されており、係止凸部１５は凹部１
６のいずれかに嵌合され、モールド１１、ステータヨー
ク８、ボビン９およびマグネットワイヤ１０の位置決め
および抜け止めが行なわれている。

【００２３】弁部６２は、円筒状の弁室６６を有し、こ
の弁室６６の側部には流体入出口１９が開口され、流体
入出口１９には弁室６６と連通する導管１８が接続され
ている。弁室６６の下部には導管２０が接続されてい
る。ロータ６５の下部には凸状の可動側ストッパ４８が
同時成形され下向きに突設されている。キャン４４の下
部には合成樹脂製の固定受け座４９が装着され、固定受
け座４９の上部には可動側ストッパ４８がその回転方向
に衝接する凸状の固定側ストッパ５０がプレス成形等に
より上向きに突設されている。

【００２４】弁軸４の上端部はキャン４４の天井部に枢
着され、弁軸４の下部には弁軸４と一体的に回動可能な
弁体６３が固着され、弁体６３の流体入出口１９に面す
る部分は螺旋形状に切欠かれている。ロータ６５と弁体
６３とは合成樹脂（エンジニアリングプラスチック）を
材料として一体に成形され、ロータ６５と弁体６３の位
置決めを容易にし、組立て性を向上している。ロータ６
５と弁体６３とはロータ６５の図示しないキー溝と弁体
６３の図示しない突部とで係止されている。

【００２５】電動流量制御弁６０は、以上の如く構成さ
れているので、流体入出口１９を閉じる場合は、マグネ
ットワイヤ１０を一方向に通電励磁し、ロータ６５およ
び弁軸４を一体的に回転する。これにより、弁体６３が
回転し、弁体６３により流体入出口１９が閉じる。この
とき、可動側ストッパ４８は固定側ストッパ５０に衝接
するため、マグネットワイヤ１０への通電励磁が続行さ
れていても、弁体６３の回転運動は強制的に停止され
る。

【００２６】流体入出口１９を開くときは、マグネット
ワイヤ１０を流体入出口１９を閉じるときとは逆方向に
通電励磁することにより、弁体６３を逆回転し、流体入
出口１９を開口する。図６において、（ａ）は本発明の
第３の実施の形態を示す電動流量制御弁の断面図、
（ｂ）は本発明の第３の実施の形態の電動流量制御弁の
固定受け座の斜視図である。

【００２７】図６（ａ）に示す電動流量制御弁７０は、
ステッピングモータ２、弁部７２、弁軸４および流体入
出口１９に面する部分が螺旋形状に切欠かれた弁体７３
を備え、ステッピングモータ２は、弁部７２に蓋状部材
６を介して連結された円筒状のキャン７を有し、キャン
７の外周部にはステータヨーク８が一体的に嵌装されて
いる。ステータヨーク８内にはボビン９が配設され、こ
のボビン９には外部から通電されるマグネットワイヤ１
０が巻回されている。ステータヨーク８、ボビン９およ
びマグネットワイヤ１０の外周は、モールド１１により
封止され、キャン７の内部にはスリーブ２９に固定され
たボンド磁石よりなるロータ１２が配置されている。

【００２８】モールド１１の上部には押圧係止具１４が
ビス１３により取り付けられている。押圧係止具１４に
は係止凸部１５が形成され、キャン７の外周には凹部１
６が４箇所に形成されている。係止凸部１５は凹部１６
のいずれかに嵌合され、モールド１１、ステータヨーク
８、ボビン９およびマグネットワイヤ１０の位置決めお
よび抜け止めが行なわれるようになっている。

【００２９】弁部７２は、弁室１７を有し、この弁室１
７の側部には弁体７３の回転により開閉される流体入出
口１９が開口され、流体入出口１９には弁室１７と連通
する導管１８が接続されている。弁室１７の下部には導
管２０が接続され、スリーブ２９の下部には凸状の可動
側ストッパ２８が同時成形され下向きに突設されてい
る。

【００３０】弁部７２の上部には図６（ｂ）に示すよう
な合成樹脂製のリング７５が固定され、リング７５の上
部には可動側ストッパ２８が回転方向に衝接する凸状の
固定側ストッパ７６が上向きに突設されている。弁体７
３には、弁室１７内の流体を通す透孔７７が形成され、
弁室１７とキャン７の流体圧力を均圧にし、流圧が弁体
７３の開閉精度に影響を与えないようにしている。ま
た、弁部７２にロータ１２および弁体７３を支持する肩
部７４を形成し、この肩部７４に弁体７３の大径の鍔部
７９を係合することにより、弁体７３の位置決めを容易
にしている。

【００３１】電動流量制御弁７０は、以上の如く構成さ
れているので、流体入出口１９を閉じる場合は、マグネ
ットワイヤ１０を一方向に通電励磁し、ロータ１２およ
び弁軸４を一体的に回転する。これにより、弁体７３が
回転し、弁体７３により流体入出口１９が閉じる。この
とき、可動側ストッパ４８は固定側ストッパ７６に衝接
するため、マグネットワイヤ１０への通電励磁が続行さ
れていても、弁体７３の回転運動は強制的に停止され
る。また、流体入出口１９を開くときは、マグネットワ
イヤ１０を流体入出口１９を閉じるときとは逆方向に通
電励磁することにより、弁体７３を逆回転し、流体入出
口１９を開口する。

【００３２】このように、本実施の形態によれば、弁体
４３，６３，７３の流体入出口１９に面する部分は螺旋
形状に切欠かれ、弁体４３，６３，７３の回転運動によ
り流体入出口１９の開閉を行なうので、従来必要とした
ねじ部が不要となり、部品点数が減少し、コストダウン
および組立て性を向上することができる。本実施の形態
の電動流量制御弁の弁体４３，６３，７３は、螺旋状に
切欠いたが、図７に示すように、円柱形の周部を斜めに
切欠いたものでも同様の効果を奏する。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の電動流量制御弁は、弁体の流体入出口に面する部分
を斜めに切欠いたことにより、流体入出口の開閉が弁体
の回転運動のみにより行なえるため、ねじ部が不要とな
り、部品点数が減少する。これにより、電動流量制御弁
の構造が簡単化され、組立て性の向上およびコスト低減
をすることができる。また、弁室内の流体圧力が均一に
保持され、弁体の開閉精度が維持される。よって、高圧
流体の流量制御が高精度にできるようになる。また、ロ
ータと弁体とが一体成形されたので、ロータと弁体の位
置決めを容易にすることができ、組立て性を向上するこ
とができる。また、弁体を支持する支持部を設けたの
で、弁体の位置決めを容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電動流量制御
弁の断面図。

【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態を示す電動
流量制御弁の弁体の斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、
（ｃ）は（ａ）の正面図、（ｄ）は（ａ）の展開図。

【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態を
示す電動流量制御弁の弁体の動作説明図。

【図４】本発明の第１の実施の形態を示す電動流量制御
弁の弁体の弁開度と開口面積との特性図。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す電動流量制御
弁の断面図。

【図６】（ａ）は本発明の第３の実施の形態を示す電動
流量制御弁の断面図、（ｂ）は本発明の第３の実施の形
態を示す電動流量制御弁の固定受け座の斜視図。

【図７】本発明の電動流量制御弁の他の弁体の動作説明
図。

【図８】従来例を示す電動流量制御弁の断面図。

【符号の説明】

４０，６０，７０ 電動流量制御弁 ２，４１，６１ ステッピングモータ ４２，６２，７２ 弁部 ４３，６３，７３ 弁体 ４４ キャン １２，４５，６５ ロータ １７，４６，６６ 弁室 １９，４７ 流体入出口 ２８，４８ 可動側ストッパ ４９，７５ 固定受け座 ５０，７６ 固定側ストッパ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体入出口が形成された弁室と、ロータ
   に連結されて回転し前記流体入出口を開閉する弁体と、
   前記ロータと共に前記弁体を回転させる回転手段とを有
   し、前記弁体は前記流体入出口に面する部分を斜めに切
   欠き、前記弁体を回転させることで流体の流量調節をす
   ることを特徴とする電動流量制御弁。
2. 【請求項２】 前記弁体の前記流体入出口に面する部分
   は螺旋形状に切欠かれ、前記螺旋形状の始点および終点
   は平面状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の
   電動流量制御弁。
3. 【請求項３】 前記弁体は円柱形の周部を斜めに切欠い
   て形成されたことを特徴とする請求項１記載の電動流量
   制御弁。
4. 【請求項４】 前記ロータと前記弁体とが合成樹脂を材
   料として一体に成形されたことを特徴とする請求項１〜
   ３記載の電動流量制御弁。
5. 【請求項５】 前記弁体を支持する支持部を有すること
   を特徴とする請求項４記載の電動流量制御弁。