(57)【要約】電動弁基点出しのように閉弁状態から更に閉弁方向に励磁パルスを加えても閉弁状態を良好に維持できるようにする。弁棒に、弁本体側と螺合して該弁棒を進退させるネジ部を設けると共に、回転駆動体と弁棒との間に、回転駆動体の回転力を弁棒に伝え且つ該弁棒の回転に伴う進退を許す連動部を設ける一方、連動部に連続する弁棒の閉弁位置付近に、該弁棒の閉弁時にステッピングモータに余分に供給する励磁パルスに基づく回転駆動体の開弁方向の変位を弁棒に対し非連動とする連れ戻し防止部１０を設けた。
2004003414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータにより駆動される回転駆動体に連動して進退し、弁本体に設ける弁座に弁頭を着座及び離間させる弁棒を備えた電動弁において、前記弁棒に、前記弁本体側と螺合して該弁棒を進退させるネジ部を設けると共に、前記回転駆動体と前記弁棒との間に、前記回転駆動体の回転力を前記弁棒に伝え且つ該弁棒の回転に伴う進退を許す連動部を設ける一方、前記連動部に連続する前記弁棒の閉弁位置付近に、該弁棒の閉弁時に前記ステッピングモータに余分に供給する励磁パルスに基づく前記回転駆動体の開弁方向の変位を前記弁棒に対し非連動とする連れ戻し防止部を設けたことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
前記弁棒の閉弁位置にて前記ステッピングモータに基準励磁パルスを供給したとき、このステッピングモータのロータが回転方向に安定する位置となるように全体を組付けている請求の範囲第１項記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、主に空調機や冷凍機の冷媒配管に介装されて流量制御等を行う電動弁に関する。
【背景技術】  この種電動弁は、特許第３１８１１１８号公報等に開示され且つ図１２に示すように、弁本体Ｄの弁座Ｚに弁頭Ｈを着座及び離間させる弁棒Ｖを備える。弁本体Ｄには内側に雌ねじ部Ｆ及び軸受部ＪをもつブッシュＰを固定し、ステッピングモータＭのロータＲには雌ねじ部Ｆに螺合する雄ねじ部Ｔ及び軸受部Ｊに滑らせる回転支承部Ｋを有する弁ホルダＷを固定している。
弁棒Ｖは弁ホルダＷに組込み、開放側に固定リングＬを嵌合している。弁ホルダＷの上部はロータケースＣに固定する受体Ｇに挿通し、受体ＧとロータＲ間には弁全開時に噛合離脱した雄ねじ部Ｔを雌ねじ部Ｆに噛み合わせる復帰バネＵを介装している。弁ホルダＷと弁棒Ｖ間には、閉弁方向に付勢する弁棒押えバネＱを介装している。
こうして、ステッピングモータＭのステータＥに所定の励磁パルスを供給し、ロータＲを正逆転させることにより弁棒Ｖを進退させ、弁座Ｚと弁頭Ｈとの間の開口面積を変化させて流量制御を行うようにしている。
この公知例では、閉弁時、弁棒押えバネＱのばね力により弁頭Ｈが弁座Ｚに押し付けられる。このため、閉鎖された弁座Ｚの前後に冷媒圧力の過渡的変化等により、弁棒押えバネＱの押し付け力以上の過大な差圧が開弁方向に作用すると、弁棒Ｖがリフトして閉弁を維持できない問題が起こる。
そこで、閉弁を弁棒押えバネＱに頼るのではなく、弁棒に直接ネジを切り、このネジを介して弁棒を弁座に締め付ける構造とすることにより、閉弁時の安定性を増すことが考えられる。図１２を借りて説明すると、ブッシュＰと弁ホルダＷとの螺合を止め、弁棒Ｖの外周に雄ねじ部Ｔを直接設けてこれをブッシュＰの雌ねじ部Ｆに螺合し、且つ弁棒ＶがロータＲ側の弁ホルダＷに連れ回りされる構造とすることが考えられる。
しかし、図１３に示すように、電動弁の基点出しの際、ステッピングモータＭのステータＥには閉弁方向に励磁パルス（図１４）を余分に加えるが、この場合に、ステッピングモータＭが脱調し、ロータＲによる弁棒の連れ戻し作用が生じ、微小ではあるが弁棒が上下動する恐れがある。
すなわち、例えばロータＲが反時計方向に回って閉弁した瞬間の位置（図１３▲１▼）から３パルス後（同▲２▼）まではロータＲのＮ極は反時計方向に逃げるステータＥのＳ極に引かれ、ロータＲには閉弁方向の力が加わるが、５パルス後（同▲３▼）にはロータＲのＮ極は時計方向から近づくステータＥのＳ極に引かれ、ロータＲに開弁方向の力が加わる。このため、ロータＲが一定の角度範囲内αを正逆転し（同▲４▼）、弁棒がねじの緩め締めを伴いながら上下し、閉弁状態を維持できないことになる。
【発明の開示】
本発明では、電動弁基点出しのように閉弁状態から更に閉弁方向に励磁パルスを加えても閉弁状態を良好に維持できる改良された電動弁を提供することを課題とする。
請求の範囲第１項記載の発明は、上記課題を解決するため、ステッピングモータにより駆動される回転駆動体に連動して進退し、弁本体に設ける弁座に弁頭を着座及び離間させる弁棒を備えた電動弁において、前記弁棒に、前記弁本体側と螺合して該弁棒を進退させるネジ部を設けると共に、前記回転駆動体と前記弁棒との間に、前記回転駆動体の回転力を前記弁棒に伝え且つ該弁棒の回転に伴う進退を許す連動部を設ける一方、前記連動部に連続する前記弁棒の閉弁位置付近に、該弁棒の閉弁時に前記ステッピングモータに余分に供給する励磁パルスに基づく前記回転駆動体の開弁方向の変位を前記弁棒に対し非連動とする連れ戻し防止部を設けた。
こうして、回転駆動体の回転により、連動部を介して弁棒が回転され、ネジ部に沿って弁棒が進退される。閉弁時、弁棒がネジ部を介して弁座に締め付けられるため、閉弁時の安定性を増すことができる。それでいて、電動弁の基点出し等において閉弁時にステッピングモータに余分に励磁パルスを供給し、回転駆動体が開弁方向に所定角度変位しても、連れ戻し防止部により回転駆動体の変位は弁棒に対し非連動とされ、弁棒がネジ部の緩め締めを伴いながら上下するのを防止できる。従って、閉弁状態を良好に維持できる。
請求の範囲第２項記載の発明は、磁極合わせにより、閉弁状態から開弁開始するまでの励磁パルス量のばらつきを低減して制御性を良くするため、前記弁棒の閉弁位置にて前記ステッピングモータに基準励磁パルスを供給したとき、このステッピングモータのロータが回転方向に安定する位置となるように全体を組付けた。
これにより、閉弁状態においてステッピングモータのステータとロータの磁極が向き合い、回転方向に安定した位置関係となる。このため、弁棒をネジ部を介して進退する確実な作動機構と相俟ち、閉弁状態から開弁開始するまでに供給する励磁パルス量のばらつきを低減できる。このため、繰返し基点出しを行っても、安定した開弁動作を行わせることができ、流量制御特性におけるヒステリシスの幅を小さくでき、制御性を良くすることができる。従って、エアコンの温度制御等を良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明電動弁の第一実施形態の組立図。
図２は、同第一実施形態の縦断面図。
図３は、同第一実施形態の要部縦断面図。
図４は、図３の一部拡大図。
図５は、図４のＡ−Ａ断面図。
図６は、図４のＢ−Ｂ断面図。
図７は、連れ戻し防止部の変形例の断面図。
図８は、全体の組立工程図。
図９は、流量制御特性図。
図１０は、第二実施形態の組立図。
図１１は、同第二実施形態の縦断面図。
図１２は、従来例の縦断面図。
図１３は、連れ戻し現象の説明図。
図１４は、ステッピングモータの励磁パルスパターン図表。
【発明を実施するための最良の形態】  図１及び図２に示すように、弁本体１には第１接続配管１１と第２接続配管１２とを直交状に結合している。例えば、第１接続配管１１は室外ユニット側に、第２接続配管１２は室内ユニット側に接続される。弁本体１の内部には弁座２を設け、円柱を呈する弁棒３の先端に一体化したニードル形の弁頭３１を臨ませている。
弁棒３には、弁本体１に圧入固定する下部軸受４の内側に設けた雌ねじ４１と螺合して該弁棒３を進退させる雄ねじ５１から成るネジ部５を設けている。このネジ部５は、平均ネジ径の円周長さ（ｑ）に対するネジリード（ｒ）すなわちネジ勾配（ｒ／ｑ）を８％以上とした大リードネジで構成している。
弁棒３は、ステッピングモータ６のマグネットロータ６１に一体化する回転駆動体たる弁ホルダ７に内装している。弁棒３の左右に突出するピン３０を、弁ホルダ７の一対の溝７０にスライド自由に受入れ、マグネットロータ６１の回転力を弁棒３に伝え且つ該弁棒３の回転に伴う進退を許す連動部を構成している。溝７０の幅はピン３０の直径と同程度としている。
弁ホルダ７の下部は下部軸受４の外周部に受入れ、上部は弁本体１のフランジ１３に溶接するロータケース６３内側の上部軸受８に受入れている。弁棒３のバネ受３２と弁ホルダ７の間には、弁棒３の全開時に圧縮される安定バネ９を介装している。弁本体１の内室１４とロータケース６３内方とは均圧穴１５で連通している。
尚、弁棒３の通常の全開位置は閉弁位置から規定パルス分後退させた位置としており、この位置でねじ４１，５１の噛み合いは外れず、万一過剰に開弁方向に弁棒３が回転された場合、ねじの噛み合いを外して弁棒３の過剰上昇を抑止するようにしている。
図３〜図６に示すように、前記連動部を構成する溝７０に連続し、閉弁位置付近の溝開放部には、閉弁時にステッピングモータ６に余分に供給する励磁パルスによりマグネットロータ６１が開弁方向に変位しても、ピン３０と溝との回転方向の当接を回避して非連動とする平行な幅広溝から成る連れ戻し防止部１０を設けている。
連れ戻し防止部１０の溝幅は、マグネットロータ６１つまり弁ホルダ７が所定角度β＝約１８°逆転しても、ピン３０に当接しない大きさとしている。このβ＝約１８°は、図１３のα＝１１．２５°〜１５°に若干の余裕を見込んだ角度である。
尚、本実施例のステッピングモータ６の仕様及び励磁パルスのパターンは図１３及び図１４のとおりである。すなわち、マグネットロータ６１はＮ極Ｓ極合わせて２４極、ステータは４８極、８ステップで１サイクルの１・２相励磁方式により１ステップにつき３．７５°回転し、９６ステップで１回転する。
図７に示すように、連れ戻し防止部１０は、平行な幅広溝で構成する他、扇形溝で構成してもよい。尚、図３〜図７において、９０は弁棒３の上部背面側を均圧する均圧溝である。
図８に電動弁の全体の組付け工程を示す。ロータケース６３の外ディンプル６４とステッピングモータ６のステータ６２の回り止め穴６５が合うように、ステータ６２を挿入する（▲１▼▲２▼）。下部軸受４に弁棒３が止まるまでねじ込み、安定バネ９及びマグネットロータ６１をセットする（▲３▼▲４▼▲５▼）。
ロータケース６３をフランジ１３に接触するまで挿入し、ステータ６２に基準の励磁パルス、例えば図１４のパターンの何れかを供給し、ステータ６２を矢印方向に手で回して押し戻される力がなくなり、マグネットロータ６１が回転方向に安定する位置において、ロータケース６３の端面とフランジ１３が当たるまで挿入する（▲６▼）。
ロータケース６３とフランジ１３とを跨いで合印１６をマーキングし、弁棒３を開弁方向に退かせる１００パルス以上の励磁パルスを供給し、後工程の溶接時に内部に不活性ガスを充満させるための準備をし、ステータ６２をロータケース６３から外して後工程に送り完成させる（▲７▼）。
図９は、ステッピングモータ６に供給する励磁パルスに対する流量制御特性を示す。閉弁付近では、連れ戻し防止部１０によるピン３０と溝７０との回転方向の遊びにより開弁方向と閉弁方向とで若干のヒステリシスが現われるが、通常制御での使用領域では、開弁方向及び閉弁方向のヒステリシスは殆どなく、良好な特性が得られた。
図１０及び図１１は、相対的に長尺な弁頭３１を用いた第２実施例を示す。フランジ１３は別体のものを弁本体１にろう付している。弁本体１の内室１４側とロータケース６３内方とは下部軸受４の内外を貫通する均圧穴１７で連通している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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