JP2714815B2 - Flow control device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流路に弁座と弁とを備えて流路の流量制御
を行う流量制御装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow rate control device that includes a valve seat and a valve in a flow path and controls the flow rate of the flow path.

［従来の技術］ 流路に弁座と弁とを備えて流路の流量制御を行う流量
制御装置は、ソレノイドで弁を動作させると簡単な構造
で電気的に動作を行わせることができるが、単純な開閉
動作になるため、流量の調整を要する場合は、弁の動作
を複数段階の動作に構成しなければならない。[Prior Art] A flow control device that includes a valve seat and a valve in a flow path and controls the flow rate of the flow path can operate electrically with a simple structure by operating the valve with a solenoid. When the flow rate needs to be adjusted because of simple opening and closing operations, the operation of the valve must be configured in a plurality of stages.

また、この様な流量制御装置は、空調機器の冷媒の流
路に採用される等、多用途であり、電気的に制御できる
ことと、簡単な構成で故障がなく動作が確実なものが望
まれる そして、従来のこの種流量制御装置を第２図において
説明すると、第２図は、従来の流量制御装置の縦断面図
であり、空調機器の冷媒などが流れる流路１に弁座２が
備えられ、この弁座２を開閉動作する弁３が備えられて
おり、この弁３には、ステッピングモータ４で駆動され
る動作機構５が備えられている。In addition, such a flow control device is versatile, for example, employed in a refrigerant flow path of an air conditioner, and it is desired that the flow control device be electrically controllable and have a simple configuration and a reliable operation without failure. FIG. 2 shows a conventional flow control device of this type. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the conventional flow control device, and a valve seat 2 is provided in a flow path 1 through which a refrigerant of an air conditioner flows. A valve 3 for opening and closing the valve seat 2 is provided. The valve 3 is provided with an operation mechanism 5 driven by a stepping motor 4.

そして、動作機構５は、ステッピングモータ４の固定
子６の内周側に回転子７が備えられており、この回転子
７が回転することによって弁３が上下動するように構成
されている。The operating mechanism 5 is provided with a rotor 7 on the inner peripheral side of the stator 6 of the stepping motor 4, and the valve 3 is moved up and down by the rotation of the rotor 7.

弁３の上下動作は、流路１側に固定されるネジ機構8a
と回転子７側に備えられるネジ機構8bとの螺合によって
なされ、回転子７が回転すると流路１側に固定されたネ
ジ機構8aに対して回転子７が上下動し、回転子７と一体
に弁３を上下動するように構成されている。The vertical movement of the valve 3 is controlled by a screw mechanism 8a fixed to the flow path 1 side.
And a screw mechanism 8b provided on the rotor 7 side. When the rotor 7 rotates, the rotor 7 moves up and down with respect to the screw mechanism 8a fixed on the flow path 1 side. The valve 3 is configured to move up and down integrally.

そして、回転子７は、ピン９が備えられており、この
ピン９がスプリング10aに沿って回動するスプリング10b
に衝突し、スプリング10bを回転させる。The rotor 7 is provided with a pin 9, and the pin 9 rotates along a spring 10 a.
To rotate the spring 10b.

さらに、スプリング10bがスプリング10aに沿って回転
するとスプリング10aの上下端部で回転しなくなるよう
に構成されており、回転子７は、およそ５回転で回転が
規制されるように構成されている。Further, when the spring 10b rotates along the spring 10a, the spring 10a does not rotate at the upper and lower ends of the spring 10a, and the rotation of the rotor 7 is restricted to about 5 rotations.

回転子７は、ステッピングモータ４であるから固定子
６の入力パルス数で回転方向へ一定角度毎進むため、固
定子６の入力パルス数で回転子７の回転を制御し、結果
として弁３の上下動を制御することができるものであ
る。Since the rotor 7 is a stepping motor 4, the rotor 7 advances at a constant angle in the rotation direction by the number of input pulses of the stator 6. Therefore, the rotation of the rotor 7 is controlled by the number of input pulses of the stator 6. The vertical movement can be controlled.

また、弁３には、回転子７との間にスプリング11が介
在されており、ストッパー12によって弁３の上昇のみ許
容するように規制され、流路１の圧力が規定値以上に上
昇すると弁３が自動的に上昇して開弁するような防爆構
造が構成されている。Further, a spring 11 is interposed between the valve 3 and the rotor 7, and is restricted by a stopper 12 so as to allow only the valve 3 to rise. An explosion-proof structure is constructed such that the valve 3 automatically rises and opens.

「発明が解決しようとする問題点」 この様な従来の構成では、ストッパー12を備えるなど
構造が複雑で製作が容易ではなく、耐久性を向上するの
に部材の加工や材質の選択を要し、複雑な構造から迅速
な動作特性が得られなかった。“Problems to be Solved by the Invention” In such a conventional configuration, the structure is complicated and difficult to manufacture, such as the provision of the stopper 12, and processing of members and selection of materials are required to improve durability. However, quick operation characteristics cannot be obtained from a complicated structure.

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであ
り、構造が簡単で確実な動作を容易に得ることができ、
また、動作特性の優れた流量制御装置を提供することを
目的としている。The present invention has been made in view of such a situation, and can easily obtain a reliable operation with a simple structure.
It is another object of the present invention to provide a flow control device having excellent operation characteristics.

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、流路に弁座を備え、この弁座に設けた孔を
前後に進退する弁を流路の外側からステッピングモータ
で制御する流量制御装置であり、軸心及び径方向に貫通
孔が設けられた支持部材に、一端にオネジ他端に盲孔及
び径方向に貫通孔を設けた軸を嵌入し、この軸に設けた
盲孔にスプリングを挿入した後、弁をスライド自在に装
着し、かつ、支持部材と軸に貫通されたピン状の突起一
端を弁の外周に形成した凹部に遊嵌させ、かつ、前記支
持部材の外周に永久磁石を固定した構成の回転子と、ス
テータコアと絶縁体とステータコイルからなる固定子
と、筒状に形成されたキャンと、軸心に貫通孔を形成
し、この孔にメネジを設けた円筒状の固定体と、軸心に
貫通孔を形成した弁の支持部材とから構成され、前記キ
ャンの外周に固定子を装着し、このキャンの内周に前記
固定体を保持させ、この固定体のネジ部に回転子の軸を
螺合させ、前記キャンの内周に保持された弁の支持部材
に、前記軸に装着された弁をスライド自在に保持するこ
とによって問題点を解決している。Means for Solving the Problems The present invention relates to a flow control device that includes a valve seat in a flow passage, and controls a valve that moves back and forth through a hole provided in the valve seat from outside the flow passage by a stepping motor. There, a shaft having a blind hole and a radially provided through hole at one end is fitted into a support member provided with a through hole in the axial center and a radial direction, and a spring is fitted into the blind hole provided in the shaft. After the insertion, the valve is slidably mounted, and one end of a pin-like projection penetrating through the support member and the shaft is loosely fitted into a concave portion formed on the outer periphery of the valve, and a permanent magnet is mounted on the outer periphery of the support member. , A stator having a stator core, an insulator, and a stator coil, a cylindrical can, and a cylindrical hole having a through hole formed in the axis thereof and a female screw provided in the hole. It is composed of a fixed body and a valve support member having a through hole formed in the axis. The stator was mounted on the outer periphery of the can, the fixed body was held on the inner periphery of the can, and the shaft of the rotor was screwed on the threaded portion of the fixed body, and held on the inner periphery of the can. The problem is solved by slidably holding the valve mounted on the shaft on a valve support member.

［作用］ 回転子が回転するとその軸が固定体に螺合しているた
め、回転子が軸方向に移動することになる。このため、
軸と共に弁が動作し、回転子を回動させる固定子のパル
ス入力によって弁の動作を制御することができる。[Operation] When the rotor rotates, its shaft is screwed to the fixed body, so that the rotor moves in the axial direction. For this reason,
The valve operates together with the shaft, and the operation of the valve can be controlled by the pulse input of the stator that rotates the rotor.

そして、回転子の内径側の構造が簡単な構造であり、
製作上極めて都合が良い。And the structure of the inner diameter side of the rotor is a simple structure,
Very convenient for production.

［実施例］ 本発明を図面に示された一実施例に基づいて説明する
と第１図は、本発明の一実施例による流量制御装置の縦
断面図である。Embodiment The present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a flow control device according to an embodiment of the present invention.

第１図において、流量制御装置は、ステッピングモー
タを構成する固定子13の内径側にキャン14が装着されて
おり、キャン14の内側では、永久磁石15を備えた回転子
16が備えられている。In FIG. 1, a flow control device is provided with a can 14 mounted on an inner diameter side of a stator 13 constituting a stepping motor, and a rotor having a permanent magnet 15 inside the can 14.
16 are provided.

そして、回転子16は、断面コ字状でアルミニウムで形
成された支持部材17を介して軸18上に永久磁石15を支持
しており、軸18は、下端の軸心に孔19が形成され棒状の
弁20が挿入されている。The rotor 16 supports the permanent magnet 15 on a shaft 18 via a support member 17 formed of aluminum with a U-shaped cross section, and the shaft 18 has a hole 19 formed at the lower end axis. A rod-shaped valve 20 is inserted.

さらに、孔19の内部にスプリング21が介在され、バネ
圧により弁20に反発するように構成されている。Further, a spring 21 is interposed inside the hole 19, and is configured to repel the valve 20 by a spring pressure.

弁20は、支持部材17からピンによって形成された突起
22が軸方向に長く形成された溝状の凹部23に嵌合され、
弁20が上方に向かって押されると弁20が突起22の規制を
受けないで上昇するように構成されている。The valve 20 has a projection formed by a pin from the support member 17.
22 is fitted into a groove-shaped recess 23 formed long in the axial direction,
When the valve 20 is pushed upward, the valve 20 is configured to rise without being restricted by the protrusion 22.

そして、軸18の上部は、キャン14に固定された固定体
24に螺合しており、この螺合は、軸18のネジ25が孔26の
内周面に露出するように備えられたピン27によってなさ
れているものである。The upper part of the shaft 18 is a fixed body fixed to the can 14.
The screwing is performed by a pin 27 provided so that the screw 25 of the shaft 18 is exposed on the inner peripheral surface of the hole 26.

弁20は、弁の支持部材28によって支持されており、弁
の支持部材28は、キャン14の下部に固定体24と対象的に
固定されている。The valve 20 is supported by a valve support member 28, and the valve support member 28 is symmetrically fixed to the fixed body 24 below the can 14.

この様な構成において、流量制御装置は、固定子13に
パルス信号が入力されると永久磁石15が所定角度回動
し、固定体24と軸18との螺合によって軸18が軸方向に移
動する。In such a configuration, when a pulse signal is input to the stator 13, the permanent magnet 15 rotates by a predetermined angle, and the shaft 18 moves in the axial direction by screwing the fixed body 24 and the shaft 18. I do.

したがって、弁20が動作することになり、固定子13に
対するパルス信号によって弁20は、任意に制御できるこ
とになる。Therefore, the valve 20 operates, and the valve 20 can be arbitrarily controlled by the pulse signal to the stator 13.

この様な構成の流量制御装置は、構造が簡単であり、
製作が容易であると共に制御特性を向上することができ
る。The flow control device having such a configuration has a simple structure,
The production is easy and the control characteristics can be improved.

すなわち、固定体24と軸18とを螺合しているため、回
転子16の内部の構造が簡単であり、製作上の都合が良く
なる。That is, since the fixed body 24 and the shaft 18 are screwed together, the internal structure of the rotor 16 is simple, and the manufacturing convenience is improved.

そして、回転子16の回転が固定体24と弁の支持部材28
とで、しかも上下両端で支持されるため、固定体24と軸
18との螺合が偏在や傾斜するといったことがなく安定し
た回転が得られる。固定体24と軸18との螺合は、固定体
24に孔26が形成され、孔26の内径側へ露出するピン27が
備えられているため、固定体24に透孔を形成してピン27
を打ち込むだけで軸18のネジ25と螺合できる。The rotation of the rotor 16 is applied to the fixed body 24 and the valve support member 28.
In addition, since it is supported at both upper and lower ends, the fixed body 24 and the shaft
Stable rotation can be obtained without uneven distribution or inclination of the screw engagement with 18. The screw between the fixed body 24 and the shaft 18 is
Since a hole 26 is formed in the hole 24 and a pin 27 exposed to the inner diameter side of the hole 26 is provided, a through hole is formed in the fixed body 24 to
Can be screwed into the screw 25 of the shaft 18 only by driving

したがって簡単な構造になり、製作上の都合が良い。 Therefore, it has a simple structure, which is convenient for manufacturing.

勿論、この様な実施例に限定されるものではなく、固
定体24の孔26とピン27との係合に代えて固定体24にメネ
ジを形成し、軸18と螺合させても動作上同じ効果を得る
ことができる。また、固定体24を焼結合金等の成形品で
形成することも可能であり、含油メタルを形成すること
もできる。Of course, the present invention is not limited to such an embodiment, and even if a female screw is formed in the fixed body 24 instead of the engagement between the hole 26 of the fixed body 24 and the pin 27 and screwed with the shaft 18, the The same effect can be obtained. Further, the fixed body 24 can be formed of a molded product such as a sintered alloy, and an oil-impregnated metal can also be formed.

そして、固定体24は、外径側の形状に制限がないた
め、キャン14に装着できるように構成することができ、
弁の支持部材28と同じ形状にしてキャン14の上下で回転
子16の軸受を構成している。And, since the fixed body 24 has no limitation on the shape on the outer diameter side, it can be configured to be attached to the can 14,
The bearing of the rotor 16 is formed above and below the can 14 in the same shape as the support member 28 of the valve.

弁20は、常時スプリング21によって通常の流路の圧力
以上に押されているため、凹部23の上端と突起22とが当
接し、通常の流路の圧力下では軸18と一体になって作動
する。Since the valve 20 is constantly pressed by the spring 21 at a pressure higher than the normal flow path pressure, the upper end of the concave portion 23 and the projection 22 come into contact with each other, and operate integrally with the shaft 18 under the normal flow path pressure. I do.

また、軸18は、スプリング21を介して弁20を支持して
いてるが、弁20に流路からの圧力が加わった場合、スプ
リング21のバネ力に抗じて弁20が上昇することになる。Also, the shaft 18 supports the valve 20 via the spring 21, but when pressure from the flow path is applied to the valve 20, the valve 20 will rise against the spring force of the spring 21. .

したがって、流路の圧力が異状に上昇した際、流路の
閉止を解除する安全機構を構成している。Therefore, when the pressure in the flow path rises abnormally, a safety mechanism is configured to release the closing of the flow path.

この様な動作を得るため、弁20に形成された凹部23と
突起22とは、軸方向に遊嵌状態となっており、凹部23が
軸方向に長く形成されていることから、弁20が遊嵌状態
の範囲でスプリング21に抗じて軸18と無関係に軸方向へ
移動できるように構成されているものである。In order to obtain such an operation, the concave portion 23 and the projection 22 formed in the valve 20 are in a loosely fitted state in the axial direction, and the concave portion 23 is formed to be long in the axial direction. It is configured to be able to move in the axial direction independently of the shaft 18 against the spring 21 in the range of the loose fit state.

そして、この凹部23による弁20の軸方向の移動は、弁
20がスプリング21に抗じて上昇する範囲となっている。The axial movement of the valve 20 due to the concave portion 23
20 is the range in which it rises against the spring 21.

回転子16は、永久磁石15と軸18とを一体にするため、
支持部材17を備えているが、この支持部材17を断面コ字
状に形成して永久磁石15と軸18との一体化に必要な部分
のみで形成し、回転子16の回転に対する慣性特性を向上
している。The rotor 16 integrates the permanent magnet 15 and the shaft 18,
Although the support member 17 is provided, the support member 17 is formed in a U-shaped cross section and formed only of a portion necessary for integrating the permanent magnet 15 and the shaft 18 to reduce the inertia characteristic with respect to the rotation of the rotor 16. Has improved.

そして、支持部材17は、アルミニウム等の軽い材料で
形成されることにより、より特性を向上することができ
る。The support member 17 is made of a light material such as aluminum, so that the characteristics can be further improved.

また、軸18と支持部材17との連結は、突起22を形成す
るピンで行われると合理的である。回転子16は、固定体
24と軸18とが螺合関係にあり、回転によって軸方向へ移
動することになるが、キャン14によって回転子16の上下
両端に固定体24と弁の支持部材17とが備えられているた
め、軸方向の移動が制限されることになり、しかも、固
定体24と弁の支持部材28とがそれぞれキャン14に固定さ
れる丈夫なものであるから確実に移動の規制ができる。It is reasonable that the connection between the shaft 18 and the support member 17 is performed by a pin forming the projection 22. The rotor 16 is a fixed body
The shaft 24 and the shaft 18 are in a threaded relationship, and move in the axial direction by rotation.However, since the upper and lower ends of the rotor 16 are provided by the can 14, the fixed body 24 and the valve support member 17 are provided. In addition, the movement in the axial direction is restricted, and the movement can be surely restricted because the fixed body 24 and the support member 28 of the valve are each rigid and fixed to the can 14.

また、キャン14の上下に固定体24と弁の支持部材28と
が装着される関係から、キャン14を密封するのに都合が
良く、本実施例の如くキャン14をカップ状に形成するこ
とによって開放された一方に弁の支持部材28を装着する
ことによってキャン14を密封することができる。Further, since the fixed body 24 and the support member 28 of the valve are mounted on the upper and lower sides of the can 14, it is convenient to seal the can 14 and by forming the can 14 in a cup shape as in the present embodiment. The can 14 can be sealed by attaching a valve support member 28 to one of the open sides.

弁20は、取付け等によって生じる公差で弁座との関係
で若干軸向きに位置が変動するため、軸18と弁20との嵌
合を軸向きに遊嵌状態にしておくことで弁座の位置に適
合させることができる。この場合、弁の支持部材28と弁
20とが密着しなくとも、キャン14の内部が外部に対して
密封されていれば流路からの流体の洩れの心配はない。Since the position of the valve 20 slightly fluctuates in the axial direction in relation to the valve seat due to a tolerance caused by mounting or the like, the fitting of the shaft 18 and the valve 20 is loosely fitted in the axial direction so that the valve seat can be loosened. Can be adapted to position. In this case, the valve support member 28 and the valve
Even if the can 20 does not adhere, there is no fear of fluid leakage from the flow path if the inside of the can 14 is sealed to the outside.

［発明の効果］ 本発明によれば、安全機構を含む全体の構造が簡単で
あり、製作性が良く、安価にでき、制御特性の良い流量
制御装置が構成できるなど多くの効果がある。[Effects of the Invention] According to the present invention, there are many effects such as a simple overall structure including a safety mechanism, good manufacturability, low cost, and a flow control device having good control characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は、本発明の一実施例による流量制御装置の縦断
面図である。 第２図は、従来の流量制御装置の縦断面図である。 14…キャン、15…永久磁石、16…回転子、17…支持部
材、18…軸、20…弁、22…突起、23…凹部、25…ネジ、
26…孔、27…ピン。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a flow control device according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional flow control device. 14 ... can, 15 ... permanent magnet, 16 ... rotor, 17 ... support member, 18 ... shaft, 20 ... valve, 22 ... projection, 23 ... recess, 25 ... screw,
26 ... holes, 27 ... pins.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】流路に弁座を備え、この弁座に設けた孔を
前後に進退する弁を流路の外側からステッピングモータ
で制御する流量制御装置において、 軸心及び径方向に貫通孔が設けられた支持部材に、一端
にオネジ他端に盲孔及び径方向に貫通孔を設けた軸を嵌
入し、この軸に設けた盲孔にスプリングを挿入した後、
弁をスライド自在に装着し、かつ、支持部材と軸に貫通
されたピン状の突起一端を弁の外周に形成した凹部に遊
嵌させ、かつ、前記支持部材の外周に永久磁石を固定し
た構成の回転子と、 ステータコアと絶縁体とステータコイルからなる固定子
と、 筒状に形成されたキャンと、 軸心に貫通孔を形成し、この孔にメネジを設けた円筒状
の固定体と、 軸心に貫通孔を形成した弁の支持部材とから構成され、 前記キャンの外周に固定子を装着し、 このキャンの内周に前記固定体を保持させ、 この固定体のネジ部に回転子の軸を螺合させ、 前記キャンの内周に保持された弁の支持部材に、前記軸
に装着された弁をスライド自在に保持することを特徴と
する流量制御装置。1. A flow control device comprising a valve seat provided in a flow passage, and a stepping motor for controlling a valve which moves back and forth through a hole provided in the valve seat from outside the flow passage by a stepping motor. A shaft provided with a blind hole and a through hole in the radial direction at the other end of the male screw is fitted into the support member provided with, and a spring is inserted into the blind hole provided on this shaft.
A structure in which a valve is slidably mounted, one end of a pin-shaped projection penetrating through a support member and a shaft is loosely fitted into a concave portion formed on the outer periphery of the valve, and a permanent magnet is fixed to the outer periphery of the support member. A stator comprising a stator core, an insulator, and a stator coil, a cylindrical can, a cylindrical fixed body having a through hole formed in the axis thereof, and a female screw provided in the hole. A valve having a through-hole formed in the axial center thereof, a stator mounted on the outer periphery of the can, the fixed body being held on the inner periphery of the can, and a rotor being provided on a threaded portion of the fixed body. And a valve mounted on the shaft is slidably held on a support member of the valve held on the inner periphery of the can.