JP6643292B2 - Electric valve - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル等に組み込まれて冷媒等の流体の流量制御に使用される電動弁に関する。 The present invention relates to a motor-operated valve incorporated in a refrigeration cycle or the like and used for controlling a flow rate of a fluid such as a refrigerant.
この種の冷凍サイクル等に使用される電動弁として、例えば、弁体、該弁体を軸方向に相対移動可能及び相対回転可能に保持する、雄ねじ部を持つ弁軸、前記弁体と前記弁軸との間に縮装された弁体付勢ばね、前記弁軸の雄ねじ部が螺合する雌ねじ部を持つガイドステム及び前記弁体が接離する弁座が設けられた弁本体、前記弁軸を前記ガイドステムに対して回転させながら昇降させるためのロータ及びステータを有する昇降駆動機構等を備え、前記ガイドステムの円筒部に摺動自在に嵌挿される弁ホルダが前記弁軸の下部に設けられるとともに、該弁ホルダに、前記弁体が軸方向の相対移動可能及び相対回転可能に内挿されて前記弁ホルダの底部に抜け止め係止されたものが知られている(例えば、下記特許文献1等参照)。 Examples of an electrically operated valve used in this type of refrigeration cycle include a valve body, a valve shaft having an external thread portion that holds the valve body so as to be relatively movable and relatively rotatable in an axial direction, the valve body and the valve. A valve body biasing spring compressed between the valve shaft, a guide stem having a female threaded portion into which a male threaded portion of the valve shaft is screwed, and a valve body provided with a valve seat to which the valve body comes and goes, An elevating drive mechanism having a rotor and a stator for rotating and lowering the shaft with respect to the guide stem, and a valve holder slidably fitted into a cylindrical portion of the guide stem is provided below the valve shaft. It is known that the valve body is inserted into the valve holder so as to be relatively movable and relatively rotatable in the axial direction, and is locked at the bottom of the valve holder (for example, the following). Patent Document 1 etc.).
ところで、近年では、前記のような冷凍サイクル等に用いられる電動弁において、製品サイズを変えることなく、大口径(大流量)、高差圧に対応し得ることが求められている。 By the way, in recent years, there has been a demand for a motor-operated valve used in the above-described refrigeration cycle or the like to be able to cope with a large diameter (large flow rate) and a high differential pressure without changing the product size.
詳しくは、近年、空調機器等は大容量化が求められており、その冷凍サイクル等に用いられる電動弁は、大口径かつ両流れでの高差圧対応が必要となる。このような要求を満足するためには、開弁動作時には大きな駆動トルクが必要となる一方、閉弁時には逆流れ方向で高差圧が発生した場合でも閉弁保持を可能とする荷重を弁部品に与える必要がある。 More specifically, in recent years, large-capacity air conditioners and the like have been demanded, and electric valves used in refrigeration cycles and the like need to be large in diameter and compatible with high differential pressure in both flows. In order to satisfy such demands, a large driving torque is required at the time of the valve-opening operation, and at the time of valve closing, a load that can hold the valve closed even when a high differential pressure is generated in the reverse flow direction is applied to the valve component. Need to give to.
大きな駆動トルクを得るためには、昇降駆動装置としてのモータの出力トルクアップ、高磁力のマグネットロータ材等が必要となり、製品の大型化やコストアップを招くおそれがある。また、高差圧での閉弁保持には、大荷重を有するコイルばね等が必要となり、この荷重によって構成部品同士の摩擦抵抗が増大してしまうなどの懸念がある。 In order to obtain a large driving torque, it is necessary to increase the output torque of a motor as a lifting / lowering drive device, a magnet rotor material having a high magnetic force, and the like, which may lead to an increase in size and cost of the product. Further, to maintain the valve closed at a high differential pressure, a coil spring or the like having a large load is required, and there is a concern that the load increases the frictional resistance between the components.
このような問題に対し、例えば下記特許文献2には、弁室内に、大径の弁口を開閉する大径弁体と当該大径弁体内に設けられた小径の弁口を開閉する小径弁体の2つの弁体を設け、その2つの弁体にて小径の弁口と大径の弁口を時間差を持って開弁することにより、大径弁体の受圧荷重を低減して、モータの大型化、ひいては電動弁の大型化を防止する技術が提案されている。 To deal with such a problem, for example, Patent Literature 2 below discloses a large-diameter valve body that opens and closes a large-diameter valve port in a valve chamber and a small-diameter valve that opens and closes a small-diameter valve port provided in the large-diameter valve body. By providing two valve bodies, and opening the small-diameter valve port and the large-diameter valve port with a time difference between the two valve bodies, the pressure receiving load of the large-diameter valve body is reduced, There has been proposed a technique for preventing an increase in the size of a motor-driven valve and, consequently, an increase in the size of a motor-operated valve.
しかしながら、上記特許文献2に所載の従来の電動弁では、小径弁体を閉弁方向に付勢するばね(閉弁緩衝ばね)とともに、大径弁体を閉弁方向に付勢するばね(スプリング)が設けられており、前記小径弁体の開弁後に、前記大径弁体が、前記大径弁体を閉弁方向に付勢するばね(スプリング)の付勢力に抗して、前記小径弁体との係合手段の係合作用で引き上げられて開弁する構成となっている。そのため、前記大径弁体の開弁時に、前記ばね(閉弁緩衝ばね)とともに前記ばね(スプリング)を圧縮するトルクが必要となり、駆動トルクを大きくせざるを得ず、更なるトルク低減が望まれている。 However, in the conventional electric valve described in Patent Literature 2, a spring (a valve closing buffer spring) for urging the small diameter valve body in the valve closing direction and a spring (urging the large diameter valve body in the valve closing direction) are used. The large-diameter valve element, after opening the small-diameter valve element, resists the urging force of a spring (spring) for urging the large-diameter valve element in the valve-closing direction. The valve is lifted up and opened by the engaging action of the engaging means with the small diameter valve element. Therefore, when the large-diameter valve element is opened, a torque for compressing the spring (spring) is required together with the spring (valve-closing buffer spring), so that the driving torque must be increased, and further reduction in torque is desired. It is rare.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、開弁に必要なトルクを小さくして、動作性、耐久性を向上できるとともに、電動弁の更なる小型化を図ることのできる電動弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce torque required for valve opening, improve operability and durability, and further reduce the size of a motor-operated valve. An object of the present invention is to provide a motor-operated valve that can be achieved.
前記の目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、基本的には、弁室、流入口、及び流出口を有し、前記弁室と前記流出口との間に弁座付き弁口が設けられた弁本体と、前記弁口を開閉するための主弁体と、前記主弁体の背面に形成された背圧室と、前記弁口と前記背圧室とを連通すべく前記主弁体内に設けられた均圧通路と、前記均圧通路を開閉するためのパイロット弁体と、前記パイロット弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、前記主弁体及び前記パイロット弁体を昇降方向に相対移動可能に保持する弁ホルダと、前記弁ホルダを昇降方向に移動させるためのロータ及びステータを有する昇降駆動装置と、を備え、前記弁ホルダは円筒状を有し、前記弁ホルダ内に、前記主弁体の上部、前記パイロット弁体、及び前記付勢部材が配在されるとともに、前記弁ホルダ内における前記主弁体の背面に前記背圧室が画成されており、前記背圧室と前記弁室とが連通せしめられており、前記昇降駆動装置による前記弁ホルダの上方向への移動に伴って、前記パイロット弁体及び前記主弁体がその順序で異なるリフト量で前記弁ホルダに係合せしめられ、これにより、前記均圧通路が開かれた後に、前記弁口が開くようにされていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a motor-operated valve according to the present invention basically has a valve chamber, an inlet, and an outlet, and a valve port with a valve seat is provided between the valve chamber and the outlet. A valve body provided, a main valve element for opening and closing the valve port, a back pressure chamber formed on the back surface of the main valve element, and the main valve for communicating the valve port with the back pressure chamber. Equalizing passage provided in the valve body, a pilot valve body for opening and closing the equalizing passage, an urging member for urging the pilot valve body in a valve closing direction, the main valve body and the pilot valve A valve holder for holding the body so as to be relatively movable in the elevating direction, and an elevating drive having a rotor and a stator for moving the valve holder in the elevating direction, the valve holder having a cylindrical shape, An upper portion of the main valve body, the pilot valve body, and the biasing member are disposed in the valve holder. Rutotomoni, wherein and back pressure chamber is defined in the rear surface of the main valve body in the valve in the holder, and the valve chamber and the back pressure chamber has been allowed to communicate, the valve holder by the lifting drive unit With the upward movement, the pilot valve element and the main valve element are engaged with the valve holder with different lift amounts in that order, whereby the pressure equalizing passage is opened. It is characterized in that the valve port is opened.
好ましい態様では、前記昇降駆動装置により前記弁ホルダが最下降位置から上方向に連続的に移動せしめられるとき、前記主弁体が前記弁口を閉じたまま、前記付勢部材の付勢力により前記パイロット弁体が前記弁ホルダに係合せしめられるとともに、前記弁ホルダと一緒に前記パイロット弁体が上方向に移動せしめられて前記均圧通路が開かれた後、さらに前記弁ホルダが上方向に移動せしめられると、前記主弁体が前記弁ホルダに係合せしめられ、前記弁ホルダと一緒に前記主弁体が上方向に移動せしめられて前記弁口が開くようにされる。 In a preferred aspect, when the valve holder is continuously moved upward from the lowest position by the elevating drive device, the urging force of the urging member keeps the main valve body closed while the valve port is closed. After the pilot valve element is engaged with the valve holder, the pilot valve element is moved upward together with the valve holder to open the equalizing passage, and then the valve holder is further moved upward. When the main valve is moved, the main valve is engaged with the valve holder, and the main valve is moved upward together with the valve holder so that the valve port is opened.
更に好ましい態様では、前記弁ホルダの天井穴は、前記昇降駆動装置により昇降可能に配在された弁軸に連結される。 In a further preferred aspect, a ceiling hole of the valve holder is connected to a valve shaft arranged to be able to move up and down by the elevating drive device.
別の好ましい態様では、前記弁ホルダと前記主弁体との間の回転摺動抵抗を低減すべく、前記弁ホルダと前記主弁体との間にワッシャが介装される。 In another preferred aspect, a washer is interposed between the valve holder and the main valve body in order to reduce rotational sliding resistance between the valve holder and the main valve body.
別の好ましい態様では、前記付勢部材によって、前記主弁体が前記パイロット弁体を介して閉弁方向に付勢される。 In another preferred aspect, the main valve body is urged in the valve closing direction via the pilot valve body by the urging member.
別の好ましい態様では、前記均圧通路は、前記主弁体内に昇降方向に沿って設けられた縦穴からなる。 In another preferred aspect, the pressure equalizing passage is formed of a vertical hole provided in the main valve body along a vertical direction.
別の好ましい態様では、前記パイロット弁体の前記均圧通路に対する着座面は逆円錐面を有する。 In another preferred aspect, a seating surface of the pilot valve body with respect to the pressure equalizing passage has an inverted conical surface.
本発明に係る電動弁では、昇降駆動装置による弁ホルダの上方向への移動に伴って、パイロット弁体及び主弁体がその順序で異なるリフト量で弁ホルダに係合せしめられ、これにより、均圧通路が開かれた後に、時間差を持って(段階的に)弁口が開くようにされるので、弁口の開弁前に均圧通路が開かれて主弁体の上下の差圧が低減(均圧)されるとともに、パイロット弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材は、弁口の開弁時に主弁体を付勢しないため、駆動トルクが小さくて済み、動作性、耐久性を向上できるとともに、電動弁の更なる小型化を図ることができる。 In the motor-operated valve according to the present invention, the pilot valve element and the main valve element are engaged with the valve holder with different lift amounts in that order with the upward movement of the valve holder by the lifting / lowering device. After the equalizing passage is opened, the valve port is opened with a time lag (in a stepwise manner). Therefore, before the valve port is opened, the equalizing passage is opened and the upper and lower differential pressures of the main valve body are increased. Is reduced (equalizing pressure), and the urging member for urging the pilot valve body in the valve closing direction does not urge the main valve body when the valve port is opened. In addition, the durability can be improved, and the size of the electric valve can be further reduced.
また、パイロット弁体の均圧通路に対する着座面が逆円錐面を有するので、開弁直後の流量変化の勾配(立ち上がり)を小さくでき、低流量制御域の制御性を高めることができる。 Further, since the seating surface of the pilot valve element with respect to the pressure equalizing passage has an inverted conical surface, the gradient (rise) of the flow rate change immediately after the valve is opened can be reduced, and the controllability of the low flow rate control region can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図、図2〜図5は、図1に示される電動弁の動作説明に供される図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a motor-operated valve according to the present invention, and FIGS. 2 to 5 are views provided for explaining the operation of the motor-operated valve shown in FIG.
なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際の使用状態での位置、方向を指すとは限らない。 In the present specification, descriptions indicating positions and directions such as up and down, left and right, front and back, etc. are given for convenience according to the drawings in order to avoid complicating the description, and the positions and directions in an actual use state are described. Does not always mean
また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。 In each of the drawings, a gap formed between members, a separation distance between members, and the like are larger than dimensions of each constituent member for easy understanding of the invention and for convenience of drawing. Or it may be drawn small.
図示実施形態の電動弁1は、上面が開口した有底円筒状の弁本体10、該弁本体10の上端面部外周側にその下端部が溶接等により密封接合されたキャン45、弁本体10の上端面部内周側に溶接等により固定された鍔状円板18付きのガイドステム15、該ガイドステム15の小径上部15bに形成された雌ねじ部15iに、その軸状部21a外周に形成された雄ねじ部21eが螺合せしめられた弁軸21、該弁軸21に一体回動可能に連結固定されたロータ30、及び該ロータ30を回転駆動すべく前記キャン45の外周に外嵌されたステータ50を備えている。
The motor-operated valve 1 of the illustrated embodiment includes a
ここでは、ロータ30とステータ50とでステッピングモータが構成され、また、ガイドステム15の雌ねじ部15iと弁軸21の雄ねじ部21eとでねじ送り機構が構成され、前記ステッピングモータとねじ送り機構とで弁軸21(並びに、後述する弁ホルダ23)を回転させながら昇降させるための昇降駆動装置が構成されている。
Here, the
前記弁本体10は、例えば金属板材を素材としてプレス加工により作製されたもので、その底部10bには、弁座11a付きの弁口11bを有する弁座部材11がろう付け等で固定され、その上部にはガイドステム15の下部が挿入されている。なお、図示例では、弁座部材11における弁座11a周り(つまり、後述する主弁体25周り)に、短円筒状の縦壁11cが立設されている。
The
前記弁本体10内に画成される弁室12の一側方には、管継手からなる第1入出口6がろう付け等により接合され、弁座部材11(の下部)には、管継手からなる第2入出口7がろう付け等により接合されている。
A first inlet /
前記弁軸21は、前記ロータ30の連結体32が外嵌せしめられる上部小径部21b、ガイドステム15の雌ねじ部15iに螺合する雄ねじ部21eを持つ軸状部21a、及び、該軸状部21a(雄ねじ部21e)より下側の鍔状部21d付きの厚肉円板状の下部大径連結部21cを有する。弁軸21の下端部には、その下部大径連結部21cの外周に設けられた鍔状部21dにその天井穴部分が連結固定されるとともに(図示例では、かしめ部23aによるかしめ固定)、ガイドステム15の大径円筒状胴部15aに摺動自在に嵌挿された円筒状の弁ホルダ23が保持されている。つまり、本例では、円筒状の弁ホルダ23の天井穴は、弁軸21の下部大径連結部21cにより閉塞されるとともに、当該弁ホルダ23は、弁軸21と一体に回転しながら昇降せしめられる。この弁ホルダ23の下部には、主弁体25の上部が上下方向(昇降方向)に摺動自在に挿入(内挿)されて保持されるとともに、弁ホルダ23における主弁体25の上側に、パイロット弁体27が上下方向(昇降方向)に摺動自在に挿入(内挿)されて保持されている。
The
主弁体25は、本例では、例えば金属を素材として上下方向(軸線O方向)に沿って配置された段付き軸状の部材から作製されており、弁座11a(弁口11b)内にその下部が挿入されて着座する逆円錐台状の弁体部25a、該弁体部25aの上部に連なる円柱状の胴部25b、及び、該胴部25bの上部に連なる大径頭部25cを有する。
In this example, the
弁ホルダ23の下端部には、前記主弁体25(の大径頭部25c)を、間に薄肉の環状円板からなるワッシャ29を挟んで抜け止め係止するとともに、前記主弁体25の胴部25bを挿通する通し穴を画成する内鍔状掛止部23bが内向きに突設されている。弁ホルダ23が弁本体10に対して上方向に移動せしめられるとき、前記主弁体25の大径頭部25c(の下面)の外周部分(言い換えれば、胴部25bと大径頭部25cとの間の下向きの円環状の段丘面)からなる外鍔状係止部25dに弁ホルダ23の内鍔状掛止部23bに配置されたワッシャ29が引っ掛けられて抜け止め係止されるようになっている。なお、弁ホルダ23(の内鍔状掛止部23b)と主弁体25(の外鍔状係止部25d)との間に介装される前記ワッシャ29は、弁ホルダ23と主弁体25との間の回転摺動抵抗を低減する(言い換えれば、前記昇降駆動装置による弁ホルダ23の回転運動が主弁体25に伝達するのを防止する)ために設けられている。
At the lower end of the
また、弁口11bと(弁ホルダ23内における)主弁体25の上側(背面)に形成される背圧室20とを連通する均圧通路(パイロット通路ともいう)26Aを構成すべく、前記主弁体25内には、上下方向(軸線O方向)に沿って貫通するように段付きかつ弁口11bより小径の縦穴26が設けられている。
In order to form a pressure equalizing passage (also referred to as a pilot passage) 26 </ b> A that communicates the
一方、主弁体25(の縦穴26)の上面には、ばね受け部27b付きの概略円筒状のパイロット弁体27が載せられている。このパイロット弁体27の下端(下面)には、前記主弁体25の縦穴26(均圧通路26A)の上端縁部(パイロット弁口)に接離して当該均圧通路26Aを開閉する、例えばゴム等の弾性材料から作製された短円柱状の弁体部材28が保持固定されている(図示例では、かしめ部27aによるかしめ固定)。また、パイロット弁体27の下部外周には、鍔状のばね受け部27bが外向きに突設され、このばね受け部27b(の上面)と弁軸21の下部大径連結部21c(の下面外周に設けられた円環状の窪み面)との間には弁体押圧兼緩衝用の円筒状の圧縮コイルばねからなる弁体付勢ばね(付勢部材)24が縮装されている。この弁体付勢ばね24(の付勢力)により、パイロット弁体27が常時下向き(閉弁方向)に付勢されるとともに、パイロット弁体27を介して主弁体25が下向き(閉弁方向)に付勢されている。
On the other hand, on the upper surface of (the
弁ホルダ23の中腹部内周には、前記鍔状のばね受け部27bに係合せしめられる大きさの内周段差部23cが形成されている。弁ホルダ23が弁本体10に対して上方向に移動せしめられるとき、弁ホルダ23の内周段差部(上向きの円環状の段丘面)23cにより、パイロット弁体27のばね受け部27b(の下面)の外周部分からなる鍔状係止部27cが引っ掛けられて掛止されるようになっている。
An inner
また、本例では、弁ホルダ23(における前記内周段差部23cの下側)に複数個の貫通穴(横穴)23dが設けられ、前記背圧室20(弁ホルダ23の内側)と弁室12とは、前記貫通穴23d等を介して常時連通せしめられている。
Further, in this example, a plurality of through holes (lateral holes) 23d are provided in the valve holder 23 (under the inner
上記した弁軸21、弁ホルダ23、並びに、弁ホルダ23内に上下方向(昇降方向)に相対移動可能及び相対回転可能に保持された主弁体25、パイロット弁体27、及び弁体付勢ばね24は、主弁体25が弁座11aから離隔している状態(開弁状態)においては実質的に一体的に回転しながら昇降せしめられる。
The above-described
また、この場合、図1に示される如くの閉弁状態(弁ホルダ23、主弁体25、及びパイロット弁体27が最下降位置にある状態であって、均圧通路26Aが閉、弁口11bが閉の状態)においては、パイロット弁体27の鍔状係止部27c(の下面)と弁ホルダ23の内周段差部23c(上向きの段丘面)とは(上下方向で)所定の距離Laだけ離隔し、主弁体25の外鍔状係止部25d(の下面)と弁ホルダ23の内鍔状掛止部23bに配置されたワッシャ29(の上面)とは(上下方向で)所定の距離Lbだけ離隔しており、Lb>Laの関係となるように各離隔距離が設定されている(図2参照)。これにより、昇降駆動装置による弁ホルダ23の上方向への移動に伴って、パイロット弁体27及び主弁体25及びがその順序で異なるリフト量(位置)で弁ホルダ23に係合せしめられるようになっている(後で詳述)。
In this case, the valve is closed as shown in FIG. 1 (the
また、ロータ30及び弁軸21の原点位置を設定すべく、ガイドステム15の小径上部15bの上面には、所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形の閉弁方向用固定ストッパ55が上向きに突設され、ガイドステム15の大径円筒状胴部15aの上部には所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形の開弁方向用固定ストッパ56が下向きに突設されている。
Further, in order to set the origin positions of the
弁軸21における雄ねじ部21eの上端部には、閉弁方向用可動ストッパ35が螺合せしめられてロータ30の円板状天井部に抜け止め係止されている。この閉弁方向用可動ストッパ35は、雄ねじ部21eに螺合する平面視外形が六角形でその一辺が円弧状とされたナット部35aとこのナット部35aから下向きに突設された所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形のストッパ部35sとからなっている。
A
また、弁軸21の雄ねじ部21eの下端部には、前記開弁方向用固定ストッパ56に接当係止される開弁方向用可動ストッパ36が螺合せしめられて前記弁軸21の下部大径連結部21cに抜け止め係止されている。この開弁方向用可動ストッパ36は、雄ねじ部21eに螺合するナット部36aとこのナット部36aから上向きに突設された所定の幅、高さ、奥行きを持つ断面矩形のストッパ部36sとからなっている。
A
前記ロータ30は、天井付き円筒状のマグネット31とこの天井部に一体結合された連結体32とからなり、連結体32は、弁軸21における上部小径部21bに外嵌されるとともに、前記閉弁方向用可動ストッパ35上に載せられて前記上部小径部21bに溶接固定されている。
The
ここで、前記ロータ30の天井部の下面側には、両端部が平面視でD字状に形成されたDカット部を備えた凹部33が設けられ、この凹部33に形成されたDカット部以外の円弧状とされた部分に前記閉弁方向用可動ストッパ35のナット部35aの円弧状とされた一辺が接当した状態で嵌め込まれ、Dカット部に前記ナット部35aの他の2辺が接当した状態で嵌め込まれており、これにより、ロータ30と閉弁方向用可動ストッパ35と弁軸21とは、一体的に回転しながら昇降せしめられる。
Here, on the lower surface side of the ceiling portion of the
一方、前記キャン45の外周には、ヨーク51、ボビン52、コイル53、樹脂モールド54等からなるステータ50が外嵌されている。このステータ50は、その底部に設けられた位置決め固定具(図示省略)により、弁本体10に対して所定の位置に位置決め固定されている。
On the other hand, a
これにより、ロータ30が回転せしめられると、それと一体に弁軸21が回転せしめられ、このとき、前記ねじ送り機構により弁軸21とともに弁ホルダ23がパイロット弁体27及び主弁体25を伴って昇降せしめられ、これによって、冷媒の通過流量が調整される。
Thus, when the
上記構成とされた電動弁1の動作(特に、その開弁動作)を図2〜図5を参照しながらより具体的に説明する。 The operation of the electric valve 1 configured as described above (particularly, the valve opening operation) will be described more specifically with reference to FIGS.
なお、本実施形態の電動弁1では、流体(冷媒)は、双方向(第1入出口6から第2入出口7に向かう方向(横→下)と、第2入出口7から第1入出口6に向かう方向(下→横)との双方向)に流されるようになっているが、電動弁1の動作自体は流体(冷媒)の流れ方向で基本的に同じであるので、以下では、圧力キャンセル(バランス)効果を発揮し得る横→下流れの場合を代表して説明する。よって、以下の動作中では、第1入出口6が流入口(高圧側)、第2入出口7が流出口(低圧側)となっている。
In the motor-operated valve 1 of the present embodiment, the fluid (refrigerant) flows bidirectionally (in the direction from the first inlet /
図2に示される如くの閉弁状態では、可動ストッパ35が固定ストッパ55に接当して係止され、ロータ30、弁軸21、及び弁ホルダ23が最下降位置にある。このとき、パイロット弁体27の鍔状係止部27c(の下面)と弁ホルダ23の内周段差部23c(上向きの段丘面)とは所定の距離Laだけ離隔し、主弁体25の外鍔状係止部25d(の下面)と弁ホルダ23の内鍔状掛止部23bに配置されたワッシャ29(の上面)とは所定の距離Lb(>La)だけ離隔しており、弁体付勢ばね24(の付勢力)によって、パイロット弁体27が下向き(閉弁方向)に付勢されるとともに、パイロット弁体27を介して主弁体25が下向き(閉弁方向)に付勢されている。よって、パイロット弁体27(の弁体部材28の下面)が主弁体25の縦穴26(均圧通路26A)の上端縁部(パイロット弁口)に圧接(着座)されて均圧通路26Aが閉じられるとともに、主弁体25(の弁体部25a)が弁本体10の弁座11aに圧接(着座)されて弁口11bが閉じられている。
In the valve closed state as shown in FIG. 2, the
図2に示される閉弁状態からステータ50に開弁方向用駆動パターンとなるパルスを供給すると、ロータ30及び弁軸21が回転せしめられ、雌ねじ部15iと雄ねじ部21eからなるねじ送り機構により、ロータ30、弁軸21、弁ホルダ23及び開弁方向用可動ストッパ36が回転しながら上昇する。そのリフト量がLaに達するまで(図3に示される状態まで)は、弁ホルダ23の内周段差部23cにパイロット弁体27の鍔状係止部27cは掛止されず、弁体付勢ばね24(の付勢力)によって、均圧通路26A及び弁口11bが閉じられた状態(図2と同様の閉弁状態)が保持される。このとき、弁体付勢ばね24の圧縮量は次第に減少して、その全長は次第に長くなる。
When a pulse that is a driving pattern for the valve opening direction is supplied to the
ロータ30、弁軸21、弁ホルダ23及び開弁方向用可動ストッパ36がさらに回転しながら上昇せしめられ、そのリフト量がLaに達すると、図3に示される如くに、(弁体付勢ばね24の付勢力によって)パイロット弁体27の鍔状係止部27cが弁ホルダ23の内周段差部23cと係合する。そのリフト量がLaを超えてLbに達するまで(図4に示される状態まで)は、主弁体25の上下の圧力差によって、主弁体25(の弁体部25a)が弁本体10の弁座11aに押し付けられたまま(つまり、主弁体25が弁口11bを閉じたまま)で、パイロット弁体27は、前記鍔状係止部27cと前記内周段差部23cとの係合によって、弁ホルダ23とともに(一体に)移動(上昇)せしめられ、パイロット弁体27(の弁体部材28の下面)が主弁体25の縦穴26(均圧通路26A)の上端縁部(パイロット弁口)から離れて均圧通路26Aが開口せしめられる。なお、リフト量がLaを超えると、鍔状係止部27cが内周段差部23cと係合するため、弁体付勢ばね24の全長は変化しない。第1入出口(流入口)6から弁室12を介して前記背圧室20に流れ込んだ流体は、主弁体25内の均圧通路26Aを介して、弁口11bに流れ込む。当該弁口11bに流れ込む流体(つまり、第2入出口(流出口)7へ流れ出る流体)の流量は、弁ホルダ23及びパイロット弁体27の上昇(リフト量)に伴って次第に大きくなる(小流量制御域)。この小流量制御域において、主弁体25に作用する押し下げ力(閉弁方向に働く力)と押し上げ力(開弁方向に働く力)とがバランス(差圧がキャンセル)されることになる。
The
前記のように均圧通路26Aが開かれた後、ロータ30、弁軸21、弁ホルダ23及び開弁方向用可動ストッパ36がさらに回転しながら上昇せしめられ、そのリフト量がLb(>La)に達すると、図4に示される如くに、主弁体25の外鍔状係止部25dが弁ホルダ23の内鍔状掛止部23bに配置されたワッシャ29と係合する。そして、そのリフト量がLbを超えると、図5に示される如くに、主弁体25は、前記外鍔状係止部25dと前記内鍔状掛止部23bに配置されたワッシャ29との係合によって、弁ホルダ23とともに(一体に)移動(上昇)せしめられ、主弁体25(の弁体部25a)が弁本体10の弁座11aから離れて弁口11bが開口せしめられる。第1入出口(流入口)6から弁室12に流れ込んだ流体は、弁口11b(均圧通路26Aより相対的に大径)に流れ込み、当該弁口11bに流れ込む流体(つまり、第2入出口(流出口)7へ流れ出る流体)の流量は、弁ホルダ23及び主弁体25の上昇(リフト量)に伴って次第に大きくなる(大流量制御域)。この大流量制御域においても、主弁体25に作用する押し下げ力(閉弁方向の力)と押し上げ力(開弁方向の力)とがバランス(差圧がキャンセル)されることになる。
After the
なお、最終的には、可動ストッパ36が開弁方向用固定ストッパ56に接当係止され、これにより、ロータ30、弁軸21、及び弁ホルダ23の回転及び上昇が強制的に停止せしめられる。
Finally, the
以上で説明したように、本実施形態の電動弁1では、昇降駆動装置による弁ホルダ23の上方向への移動に伴って、パイロット弁体27及び主弁体25がその順序で異なるリフト量で弁ホルダ23に係合せしめられ、これにより、均圧通路26Aが開かれた後に、時間差を持って(段階的に)弁口11bが開くようにされる(言い換えれば、前記均圧通路26A及び前記弁口11bがその順で段階的に開くようにされる)ので、弁口11bの開弁前に均圧通路26Aが開かれて主弁体25の上下の差圧が低減(均圧)されるとともに、パイロット弁体27を閉弁方向に付勢する弁体付勢ばね(付勢部材)24は、弁口11bの開弁時に主弁体25を付勢しないため、駆動トルクが小さくて済み、動作性、耐久性を向上できるとともに、電動弁1の更なる小型化を図ることができる。
As described above, in the motor-operated valve 1 of the present embodiment, the
なお、上記実施形態では、主弁体25内に設けられた縦穴26(均圧通路26A)の上端縁部に着座するパイロット弁体27の弁体部材28の下面(着座面)が平面で構成されているが、例えば、図6に示される如くに、均圧通路26Aに対するパイロット弁体27の着座面27Aは逆円錐面を有するようにしてもよい。図6に示す例では、逆円錐面を有する逆円錐台面によって前記着座面27Aが構成されている。この場合、着座面(逆円錐面)27Aの傾斜角(制御角)θ等を調整することにより、図7に示される如くに、例えば上記実施形態と比べて、開弁直後の流量変化の勾配(立ち上がり)を小さくでき、低流量制御域(図4参照)の制御性を高めることができる。
In the above-described embodiment, the lower surface (seating surface) of the
1 電動弁
6 第1入出口(流入口)
7 第2入出口(流出口)
10 弁本体
11 弁座部材
11a 弁座
11b 弁口
12 弁室
15 ガイドステム
15i 雌ねじ部
20 背圧室
21 弁軸
21e 雄ねじ部
23 弁ホルダ
23b 内鍔状掛止部
23c 内周段差部
24 弁体付勢ばね(付勢部材)
25 主弁体
25d 外鍔状係止部
26 縦穴
26A 均圧通路
27 パイロット弁体
27b ばね受け部
27c 鍔状係止部
28 弁体部材
29 ワッシャ
30 ロータ
35 閉弁方向用可動ストッパ
36 開弁方向用可動ストッパ
45 キャン
50 ステータ
55 閉弁方向用固定ストッパ
56 開弁方向用固定ストッパ
1
7 Second entrance / exit (outflow)
10
25
Claims (7)
前記弁口を開閉するための主弁体と、
前記主弁体の背面に形成された背圧室と、
前記弁口と前記背圧室とを連通すべく前記主弁体内に設けられた均圧通路と、
前記均圧通路を開閉するためのパイロット弁体と、
前記パイロット弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
前記主弁体及び前記パイロット弁体を昇降方向に相対移動可能に保持する弁ホルダと、
前記弁ホルダを昇降方向に移動させるためのロータ及びステータを有する昇降駆動装置と、を備え、
前記弁ホルダは円筒状を有し、前記弁ホルダ内に、前記主弁体の上部、前記パイロット弁体、及び前記付勢部材が配在されるとともに、前記弁ホルダ内における前記主弁体の背面に前記背圧室が画成されており、
前記背圧室と前記弁室とが連通せしめられており、
前記昇降駆動装置による前記弁ホルダの上方向への移動に伴って、前記パイロット弁体及び前記主弁体がその順序で異なるリフト量で前記弁ホルダに係合せしめられ、これにより、前記均圧通路が開かれた後に、前記弁口が開くようにされていることを特徴とする電動弁。 A valve body having a valve chamber, an inlet, and an outlet, wherein a valve port with a valve seat is provided between the valve chamber and the outlet.
A main valve body for opening and closing the valve port,
A back pressure chamber formed on the back of the main valve body,
An equalizing passage provided in the main valve body to communicate the valve port with the back pressure chamber;
A pilot valve body for opening and closing the equalizing passage,
An urging member for urging the pilot valve body in a valve closing direction;
A valve holder for holding the main valve body and the pilot valve body so as to be relatively movable in the elevating direction,
A lifting drive having a rotor and a stator for moving the valve holder in the lifting direction,
The valve holder has a cylindrical shape, and an upper portion of the main valve body, the pilot valve body, and the biasing member are disposed in the valve holder, and the main valve body in the valve holder is provided. The back pressure chamber is defined on the back,
The back pressure chamber and the valve chamber are communicated with each other,
With the upward movement of the valve holder by the lifting / lowering drive device, the pilot valve element and the main valve element are engaged with the valve holder with different lift amounts in that order, whereby the pressure equalization is achieved. The motor-operated valve, wherein the valve port is opened after the passage is opened.
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