JPH11243663A - フリクション機構付きモータおよびこのモータを用いた流体の流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 造簡単確実な動作を行う、フリクション機構
付きのモータの提供。 【解決手段】 ロータ部３３の中心軸方向に設けられた
貫通孔３３ａに、回転自在に支持される回転軸３４、及
び一端がロータ部３３に係合され、その内孔に回転軸３
４を挿通巻着したコイルバネ３５を設け、ロータ部３３
が回転する場合は、コイルバネ３５と回転軸との締め付
け摩擦力を利用してロータ部３３の回転力を回転軸３４
に伝達し、その回転軸３４に所定以上の負荷が加わった
ときは、コイルバネ３５はロータ部３３の回転に伴って
回転軸３４上を滑って回転し、ロータ部３３が他方の回
転方向に回転する場合は、ロータ部３３の回転に伴っ
て、コイルバネ３５が回転軸３４をより大きな締め付け
力により締め付けて、ロータ部３３の回転力を回転軸３
４に伝達する。また、流体の流量制御装置１は、回転軸
３４の回転に伴う前後速により、流体の流量の制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フリクション機構
付きモータおよびそのモータを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、構造が簡単で確実なフリ
クション動作を行うフリクション機構付きモータおよ
び、このモータを用い、構造が簡単で確実な流量制御を
可能とする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記載のフリクション機構付きモータは、コ
イルが巻装されたステータと、このステータに対向配置
されるロータ部と、このロータ部の中心軸方向に設けら
れた貫通孔に回転自在に支持される回転軸と、一端がロ
ータ部に係合され、その内孔に上記回転軸が挿通された
コイルバネとを有し、ロータ部が一方の回転方向に回転
する際は、コイルバネによってそのコイルバネが有する
所期の締め付け力を利用してロータ部の回転力を回転軸
に伝達し、その回転軸に所定以上の負荷が加わったとき
は、コイルバネはロータ部の回転に伴って回転軸上を滑
って回転し、ロータ部が他方の回転方向に回転する際
は、ロータ部の回転に伴って、コイルバネが回転軸を所
期の締め付け力よりも大きな締め付け力により締め付け
て、ロータ部の回転力を回転軸に伝達するようにしてい
る。

【００１３】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、コイルバネには少なくとも一端にコ
イルバネの円周方向から突出する突出部を設け、ロータ
部は、コイルバネが巻着された回転軸を挿入可能とする
ために、コイルバネの外径よりも大きな径を有する大径
部が貫通孔に形成されるとともに、この大径部にコイル
バネの突出部を隙間なく差し込み可能としたスリットが
形成され、コイルバネの突出部をロータ部のスリットに
差し込むことで、コイルバネの一端がロータ部に支持さ
れるようにしている。

【００１４】さらに、請求項３記載の流体の流量制御装
置は、請求項１または２記載のフリクション機構付きモ
ータの回転軸を流体の流量を制御する筒状の本体部内に
挿入し、ロータ部が回転することによりその回転力をコ
イルバネを介し回転軸に伝達し、その回転軸の回転を直
線運動に変換する手段を本体部に設けるとともに、回転
軸の直線的な動きに対応して流体の流量を制御する流量
制御手段を本体部に設けた構成としている。

【００１５】このように、本発明のフリクション機構付
きモータは、そのフリクション機構としての主な部品は
コイルバネだけであり、そのコイルバネの一端をロータ
に支持し、他端をフリー状態または回転軸に係合させ、
そのコイルバネの内孔に上記回転軸を挿通することでフ
リクション機構を構成している。このような簡単な構成
であっても確実なフリクション動作を行うことができ
る。

【００１６】その動作の一例としては、たとえば、ロー
タ部が一方の回転方向（正回転とする）に回転する際
は、コイルバネに対して拡開する方向の力が働くが、コ
イルバネの持つ所期の締め付け力を利用してロータ部の
回転力が回転軸に伝達され、回転軸を回転させることが
できる。そして、その回転状態において、回転軸にコイ
ルバネの所期の締め付け力以上の負荷が加わったとき
は、上記コイルバネがロータ部の回転に伴って回転軸上
を滑って回転し、ロータ部が空回りする状態となる。こ
れは、コイルバネの滑りトルクをロータ部の回転トルク
より小さくしているためである。

【００１７】一方、ロータ部が逆回転する際は、コイル
バネに巻き締め方向の大きな締め付け力が働き、回転軸
を締め付けるので、ロータ部の回転力を確実に回転軸に
伝達することができる

【００１８】したがって、本発明のフリクション機構付
きモータは、ロータ部を正回転させて何らかの動作を行
った後、逆回転させて元の状態に戻すという一連の動作
を行わせる際に最適なモータであるといえる。たとえ
ば、流体の流量制御装置の流量制御を行うための駆動源
として用いることにより、流量制御を行う際、回転軸が
一定量動作して、ある流量設定終了時に、回転軸に一定
以上の負荷が加わった時点で回転軸の動作を停止させる
ような動作を行わせる場合、ロータ部の回転をそれ以上
回転軸に伝達しないようにできる。

【００１９】また、その状態から、ロータ部を逆回転さ
せて元の状態に復帰させるときは、回転軸にロータ部の
回転力を確実に伝達させる必要があるが、本発明のフリ
クション機構付きモータは、このような動作を確実に行
うことができる。

【００２０】このように、本発明のフリクション機構付
きモータは、フリクション機構を構成する部品点数が少
ないことや構造がきわめて簡単なことからコストの面や
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。

【００２１】

【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４に基づき説明する。

【００２２】図１および図２は、本発明の実施の形態を
説明するもので、図１は、本発明のフリクション機構付
きモータが用いられた流体の流量制御装置の構成を示す
側断面図で、図２は、図１を矢印Ａ方向側から見た正面
図である。

【００２３】この図１および図２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（本発明のフリクション機構付きモータであ
り、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（冷媒とする）の流
入側のパイプ（以下、流入パイプという）４と、流体の
流出側のパイプ（以下、流出パイプという）５とにより
構成されている。

【００２４】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３２、このステータ３２の内側にステ
ータ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貫通孔３３ａに回転自在に支
持される回転軸３４、一端がロータ部３３に支持され他
端をフリー状態とし、その内孔に回転軸３４が挿通さ
れ、この回転軸３４を自己の有する所期の締め付け力に
より保持するコイルバネ３５を有した構成となってい
る。

【００２５】この状態で、電源供給端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。なお、コイルバネ３５はフリクシ
ョン機構の一部を構成するものであり、このフリクショ
ン機構については後に説明する。また、以下では、コイ
ルバネ３５をフリクションバネ３５という。

【００２６】本体部２は、円筒状をなし、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２１が内部に挿入された状態で固定される。ま
た、本体部２の後端部には、鍔部２２が設けられ、その
鍔部２２にはステッピングモータ３のロータ部３３を収
納するロータ部収納体２３が取り付けられる。このロー
タ部収納体２３は、ＳＵＳ（サス）と呼ばれる材質で形
成され、その内側底部には、ロータ部３３の動き（回転
軸３４の中心軸方向の動き）を規制する規制部材２４が
設けられる。

【００２７】この規制部材２４は、板バネで形成され、
ロータ部３３が回転しながら収納体２３の底部方向に向
かって移動したとき、ロータ部３３の下端部に設けられ
た突起３３ｂが規制部材２４に当接することにより、そ
の動きを規制するものであるが、これについては、本発
明の要旨とするところではないので詳細な説明は省略す
る。

【００２８】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２１に対して回転自在に支持され
ているが、回転軸３４にはネジが刻まれており、一方、
軸受け２１にもネジが刻まれていて、両者が螺合するよ
うになっている。

【００２９】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３２に対して適
正な位置で停止させる。

【００３０】そして、回転軸３４のさらに先方にはキャ
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との間にはコイル状のバネ２６
が介在される。なお、球体２５は、その球面の一部がキ
ャリッジ２４から露出するようにキャリッジ２４内に保
持される。また、球体２５とバネ２６の間にはプレート
２７が介在され、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。

【００３１】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内に入ったのち、本体部
２の先端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。このとき、冷媒の流
れは、球体２５の位置によって制御される。なお、この
実施の形態では、冷媒の流量を変化させるという制御で
はなく、説明を簡略化するため、冷媒を通過させるか、
その流れを阻止するか、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例について説明する。

【００３２】ところで、本体部２に設けられた上述の流
体流出路２８は、キャリッジ２４に保持された球体２５
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。

【００３３】次に前述したフリクション機構について図
３、図４を参照しながら説明する。

【００３４】ロータ部３３は、合成樹脂製の円筒部材３
３１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貫通孔３３ａが設けられ、
その貫通孔３３ａの軸受け２１側には、貫通孔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。

【００３５】一方、回転軸３４にはフリクション機構の
一部としてのフリクションバネ３５が巻着される。この
フリクションバネ３５は図４に示すように、一端部がフ
リクションバネ３５の円周の接線に対して直角方向に突
出し（第１の突出部３５ａという）、他方の端部はフリ
クションバネ３５の接線方向に突出している（第２の突
出部３５ｂという）。この第２の突出部３５ｂは、図４
（Ｃ）からもわかるように、わずかに下側（第１の突出
部３５ａ側）に折れ曲がっている。

【００３６】そして、このフリクションバネ３５は、図
４（Ａ）に示すように、第２の突出部３５ｂ側を上にし
てその上方からみたとき、第２の突出部３５ｂを基点に
右巻き（時計方向巻き）で第１の突出部３５ａに至るよ
うになっている。なお、このフリクションバネ３５の内
径ｄは、回転軸３４の外径より小さいものとしている。
このため、回転軸３４をフリクションバネ３５の第２の
突出部３５ｂから、フリクションバネ３５の径を押し広
げるようにして挿入することで、フリクションバネ３５
を回転軸３４に巻着するものとなっている。そして、通
常の状態では、フリクションバネ３５がもともと持って
いる所期の締め付け力によって回転軸３４とフリクショ
ンバネ３５とは一体化された状態となる。なお、このフ
リクションバネ３５の回転軸３４に対する締め付け力
は、ステッピングモータ３のトルク（ロータ部３３の回
転トルク）よりも小さくしている。

【００３７】また、図３と図４では、図示されていない
が、このフリクションバネ３５の第２の突出部３５ｂ側
には、回転軸３４に固定されたＥリング３７によってフ
リクションバネ３５が、回転軸３４の先端方向に動くの
を規制している（図１参照）。

【００３８】そして、フリクションバネ３５が巻着され
た回転軸３４を、ロータ部３３の円筒部材３３１の貫通
孔３３ａに挿入する際、フリクションバネ３５の第１の
突出部３５ａ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、フリクションバネ３５の第１の突出部３５ａ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。また、第２の突出部３５ｂは、ロータ部３３
の円筒部材３３１には固定されることなく、第２の大径
孔３３４の終端面上を自由に摺動可能となっている。

【００３９】なお、ロータ部３３の円筒部材３３１に設
けられたスリット３３５の溝の深さ（＝径方向の長さ）
は、第１の突出部３５ａを先端から根本まで保持できる
深さとしている。これは、ロータ部３３の回転力をフリ
クションバネ３５に伝達する際、第１の突出部３５ａ全
体でロータ部３３の回転力を受けることにより、確実な
回転力の伝達を行うためと、フリクションバネ３５の耐
久性を向上させるためである。

【００４０】また、スリット３３５の溝の幅は、第１の
突出部３５ａの太さ（フリクションバネ３５を形成する
部材の太さ）とほぼ同じとし、第１の突出部３５ａをス
リット３３５に差し込んだ状態としたとき、ロータ部３
３の回転方向にがたつきがないようにしている。これ
は、もし、第１の突出部３５ａがスリット３３５に対
し、がたつきのある状態で差し込まれていると、ロータ
部３３の回転に伴って、がたつきによる騒音が発生する
おそれがあるからであり、それを防ぐためである。

【００４１】また、第２の突出部３５ｂは、前述したよ
うに、動きが自由となっている。この第２の突出部３５
ｂは特に設ける必要性はないが、フリクションバネ３５
の端部をそのままとしておくと、その端部が前述のＥリ
ング３７に接触することによる摩擦などで、フリクショ
ントルに影響を与え、正常なフリクション作動が行えな
くおそれがあるので、それを防止するために、フリクシ
ョンバネ３５の端部を少し突出させ、しかもそれを下方
にわずかに折り曲げている。

【００４２】次に、このような構成の実施の形態の動作
について説明する。なお、ここでは主にフリクション機
構の動作についてを説明するが、まず、この実施の形態
で示される流体の流量制御装置における冷媒の流れのオ
ン・オフ制御について簡単に説明する。

【００４３】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を取って流出パイプ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、その回転軸３４も正回転する。このとき、
ロータ部３３の回転力は、フリクションバネ３５を介し
て回転軸３４に伝えられる。

【００４４】すなわち、フリクションバネ３５は、回転
軸３４に対し一定の力（フリクションバネ３５がもとも
と持っている所期の締め付け力）で締め付けた状態で巻
着されており、また、第１の突出部３５ａがロータ部３
３の円筒部材３３１のスリット３３５に差し込まれてい
るので、ロータ部３３が回転することにより、その回転
力が回転軸３４に伝達される。これにより、回転軸３４
は、ロータ部３３の回転とともに回転する。

【００４５】また、回転軸３４に刻まれたネジと軸受け
２１に刻まれたネジ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３
３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し、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。な
お、この球体２５が流体流出路２８に当節するに必要な
移動距離、つまり、冷媒が流れる状態（オン状態）の位
置から冷媒の流れを阻止する位置（オフ状態）までの移
動距離は１mm程度とほんのわずかな距離である。

【００４６】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の駆動を停止させても良いが、
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を押しつける力は、バネ
２６によって吸収される。そして、球体２５にはそのバ
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。

【００４７】このように球体２５が本体部２の流体流出
路２８に当接した状態で、さらにロータ部３３が回転を
続けようとした場合、フリクション機構が働く。すなわ
ち、球体２５が本体部２の流体流出路２８に当接した状
態で、さらにロータ部３３が回転すると、その回転力に
よってフリクションバネ３５の第１の突出部３５ａも一
緒に回転しそれに伴いフリクションバネ３５も回転し
て、回転軸３４も回転しようとする。しかし、このと
き、回転軸３４は、球体２５が本体部２の流体流出路２
８に一定以上の力で当接状態となっていることにより、
その動きが規制され、いわゆるロック状態となってい
る。

【００４８】このような状態でロータ部３３がさらに回
転しようとすると、ロータ部３３の回転トルクは、フリ
クションバネ３５の回転軸３４に対する滑りトルクより
も大きいので、フリクションバネ３５は、回転軸３４上
を滑って回転し、ロータ部３３は空回りの状態となり、
回転軸３４をそれ以上回転させ前進させるのを防止でき
る。

【００４９】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、ステッピングモータ
３のコイル３１に通電したとする。すると、ロータ部３
３は、逆回転し始める。このとき、球体２５が本体部２
の流体流出路２８に一定以上の力で当接状態となってい
ることにより、回転軸３４はロック状態となっている。

【００５０】このロック状態では、ロータ部３３の回転
力をフリクションバネ３５を介して回転軸３４に伝達で
きない状態（フリクション機構が働いてロータ部３３が
空回りする状態）になりがちであるが、本発明のフリク
ション機構では、ロータ部３３が逆回転すると、その円
筒部材３３１のスリット３３５に差し込まれたフリクシ
ョンバネ３５の第１の突出部３５ａも共に逆回転方向に
動こうとする。このフリクションバネ３５は、図３で説
明したように、右巻きのコイルバネであるので、ロータ
部３３が逆回転すると、第１の突出部３５ａはフリクシ
ョンバネ３５の内径を小さくしようとする動作、つま
り、フリクションバネ３５が回転軸３４を、より大きく
締め付けるような動作を行う。

【００５１】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から離れ、冷媒が流れる状態（オン状態）
となる。

【００５２】以上のような実施の形態では、ステッピン
グモータ３のフリクション機構として、コイルバネをフ
リクションバネ３５として用い、ロータ部３３が正回転
方向に回転する際は、フリクションバネ３５の持つ所期
の締め付け力を利用してロータ部３３の回転力が回転軸
３４に伝達され、回転軸３４を回転させることができ
る。そして、その回転状態において、回転軸３４に大き
な負荷が加わったときは、フリクションバネ３５がロー
タ部３３の回転に伴って回転軸３４上を滑って回転し、
ロータ部３３が空回りする状態となり、回転軸３４がそ
れ以上無理に動くのを防止できる。このため、回転軸３
４がロック状態となるのを回避できる。

【００５３】一方、このような状態から回転軸３４を元
に復帰させようとして、ロータ部３３を逆回転させる
と、フリクションバネ３５が回転軸３４を大きな力で締
め付けるので、ロータ部３３の回転力を確実に回転軸３
４に伝達することができる。したがって、回転軸３４が
仮にロックされていても、その状態から、その回転軸３
４を元の位置に復帰させようとする場合、ロータ部３３
の回転力を確実に回転軸３４に伝達することができ、ロ
ック状態を外すことができる。

【００５４】以上のように、本発明のフリクション機構
付きモータは、ロータ部３３を正回転させ、それに伴う
回転軸３４の動きを利用して何らかの動作を行った後、
ロータ部３３を逆回転させて元の状態に戻すという一連
の動作を行わせる際の駆動源として最適なモータである
といえる。

【００５５】たとえば、前述の実施の形態で説明した流
体の流量制御装置における流量制御を行うための駆動源
として用いることにより、流量制御を行う際、回転軸３
４が一定量動作して、ある流量設定終了時に回転軸３４
に対し、一定以上の負荷が加わった時点で、回転軸３４
の動作を停止させるような動作を行わせる場合、ロータ
部３３の回転をそれ以上回転軸３４に伝達しないように
できる。また、その状態から、元の状態に復帰させると
きは、ロータ部３３を逆回転させそれに伴って回転軸３
４も逆回転させる必要があるが、本発明のフリクション
機構付きモータは、このような動作を確実に行うことが
できる。

【００５６】これにより、このようなフリクション機構
付きのモータを用いた流体の流量制御装置にあっては、
冷媒の流れをオンまたはオフとする際、弁としての働き
をする球体２５を確実に動作させることができ、しか
も、球体２５が冷媒の流れをオフする位置に達した状態
でのフリクション動作を的確に行うことができ、また、
冷媒の流れがオフ状態となっている状態からオン状態に
移行する際もスムースな動作が可能となり、確実な冷媒
の制御が可能となる。

【００５７】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、バ
ネ２６が圧縮されたときの不具合、例えばバネ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。

【００５８】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、
フリクションバネ３５の一端をロータ部３３に係合さ
せ、他端をフリーにしているが、他端を回転軸３４に係
合させるようにしても良い。また、フリクションバネ３
５の第１の突出部３５ａや第２の突出部３５ｂは、図５
に示すように、高さ方向外方に伸びた突出部３５ｃとし
ても良い。

【００５９】また、上述の実施の形態では、ロータ部３
３にフリクションバネ３５の外径よりも大きな径を有す
る大径部が貫通孔３３ａに形成されているが、図６に示
すようなロータ部３３としても良い。すなわち、フリク
ションバネ３５の第１の突出部３５ａが入り込む２つの
スリット形成用突起３３ｄをロータ部３３の軸方向端面
に設けるようにしても良い。

【００６０】さらに、上述の実施の形態では、モータと
してステッピングモータ３を例にとって説明したが、本
発明のフリクション機構付きモータは、ステッピングモ
ータ３に限られるものではない。また、このようなフリ
クション機構付きのモータが適用されるものとしては、
上述の実施の形態で説明したような流体の流量を制御す
る装置に限らず広い分野での使用が可能となる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、フリクション機構としての主な部品はフリクショ
ンバネとしてのコイルバネだけであり、そのコイルバネ
の一端をロータ部に係合させ、コイルバネの内孔に回転
軸を挿通してフリクション機構を構成している。このよ
うな簡単な構成でありながら、ロータ部が一方の回転方
向に回転する際は、コイルバネの持つ所期の締め付け力
を利用してロータ部の回転力が回転軸に確実に伝達さ
れ、その回転軸に大きな負荷が加わったときは、コイル
バネがロータ部の回転に伴って回転軸上を滑って回転す
ることで回転軸にそれ以上の前進力を与えるのを防止で
きる。このため、回転軸がロック状態となるのを防止で
きる。

【００６２】また、ロータ部が他方の回転方向に回転す
る際は、コイルバネが回転軸を所期の締め付け力よりも
大きな締め付け力により締め付けて、ロータ部の回転力
を回転軸に伝達するようにしたので、回転軸が、仮にロ
ック状態にあったとしてもロータ部の回転力を確実に回
転軸に伝達することができ、ロック状態を解除させるこ
とができる。このように、本発明のフリクション機構付
きモータは、確実なフリクション動作が行え、また、フ
リクション機構を構成する部品点数が少なく、構造もき
わめて簡単なことからコストの面でもまた組立のし易さ
という点でも優れたものとすることができる。

【００６３】また、請求項２記載の発明は、フリクショ
ン機構の一部としてのコイルバネは、その一端を突出さ
せ、その突出部をロータ部に形成したスリットに差し込
むようにしてロータ部に支持させるようにしたので、フ
リクション機構の構造が簡単で組立がきわめて容易なも
のとなる。また、コイルバネの突出部をロータ部のスリ
ットに隙間なく差し込む構造としているので、これらの
部品間でのいわゆるがたつきがなく、動作時における騒
音の発生を防ぐことができる。

【００６４】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載のフリクション機構付きモータを、流体の流
量制御装置における流量制御を行うための駆動源として
用いるようにしたので、流量制御を行う際、回転軸が一
定量動作して、ある流量に設定した時点で回転軸に負荷
がかかって回転軸の動作が停止したような場合、ロータ
部の回転をそれ以上回転軸に伝達しないようにするフリ
クション動作を確実に行うことができる。また、その状
態から元の状態に復帰させるときは、ロータ部を逆回転
させたとき、その回転力を回転軸に確実に伝達すること
ができる。これにより、流体の流量制御を確実に効率よ
く行うことができ、しかも、フリクション動作音が殆ど
ない静かな流量制御が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフリクション機構付きモータを用いた
流体の流量制御装置の実施の形態を示す側断面図であ
る。

【図２】図１を矢印Ａ方向から見た正面図である。

【図３】図１の流体の流量制御装置に使用されているフ
リクション機構付き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４】図１の流体の流量制御装置に使用されているフ
リクション機構付きモータに用いられるフリクションバ
ネを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の
矢示Ｂ方向から見た正面図 、（Ｃ）は（Ａ）の矢示Ｃ
方向から見た側面図である。

【図５】図１の流体の流量制御装置に使用されているフ
リクション機構付きモータに用いられるフリクションバ
ネの変形例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
側面図である。

【図６】図１の流体の流量制御装置に使用されているフ
リクション機構付きモータのロータ部の変形例を示す図
であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【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（フリクション機構付きモー
タ） ２１ 軸受け ２２ 鍔部 ２３ ロータ部収納体 ２４ キャリッジ ２５ 球体 ３１ コイル ３２ ステータ ３３ ロータ部 ３３ａ 貫通孔 ３４ 回転軸 ３５ フリクションバネ（コイルバネ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルが巻装されたステータと、このス
   テータに対向配置されるロータ部と、このロータ部の中
   心軸方向に設けられた貫通孔に回転自在に支持される回
   転軸と、一端が上記ロータ部に係合され、その内孔に上
   記回転軸が挿通されたコイルバネとを有し、上記ロータ
   部が一方の回転方向に回転する際は、上記コイルバネに
   よってそのコイルバネが有する所期の締め付け力を利用
   して上記ロータ部の回転力を上記回転軸に伝達し、その
   回転軸に所定以上の負荷が加わったときは、上記コイル
   バネは上記ロータ部の回転に伴って回転軸上を滑って回
   転し、上記ロータ部が他方の回転方向に回転する際は、
   上記ロータ部の回転に伴って上記コイルバネが上記回転
   軸を上記所期の締め付け力よりも大きな締め付け力によ
   り締め付けて、上記ロータ部の回転力を上記回転軸に伝
   達することを特徴とするフリクション機構付きモータ。
2. 【請求項２】 前記コイルバネには少なくとも一端にコ
   イルバネの円周方向から突出する突出部を設け、前記ロ
   ータ部は、前記コイルバネが巻着された回転軸を挿入可
   能とするために、前記コイルバネの外径よりも大きな径
   を有する大径部が前記貫通孔に形成されるとともに、こ
   の大径部に上記コイルバネの突出部を隙間なく差し込み
   可能とするスリットが形成され、前記コイルバネの上記
   突出部を前記ロータ部のスリットに差し込むことで、前
   記コイルバネの一端が前記ロータ部に支持されることを
   特徴とする請求項１記載のフリクション機構付きモー
   タ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のフリクション機
   構付きモータの回転軸を流体の流量を制御する筒状の本
   体部内に挿入し、前記ロータ部が回転することによりそ
   の回転力を前記コイルバネを介し前記回転軸に伝達し、
   その回転軸の回転を直線運動に変換する手段を上記本体
   部に設けるとともに、前記回転軸の直線的な動きに対応
   して流体の流量を制御する流量制御手段を上記本体部に
   設けたことを特徴とする流体の流量制御装置。