JP2019060479A - 電動弁 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

特開２０１６−１５６４４７号公報 特開平８−２１５５４号公報

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。

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。

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。

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。

他の好ましい態様では、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る。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係る電動弁の一実施形態を示す縦断面図。 図１に示される電動弁の動作説明に供される、閉弁状態を示す要部拡大縦断面図。 図１に示される電動弁の動作説明に供される、開弁途中状態を示す要部拡大縦断面図。 図１に示される電動弁の動作説明に供される、均圧通路の開状態を示す要部拡大縦断面図。 図１に示される電動弁の動作説明に供される、弁口の開状態を示す要部拡大縦断面図。 図１に示される電動弁の他例を示す縦断面図。 図１及び図６に示される電動弁の流量制御特性図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｌａ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。

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。

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。

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。

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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ていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
3. 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いることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。
4. 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ていることを特徴とする請求項３に記載の電動弁。
5. 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ていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動弁。
6. 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ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動弁。
7. 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ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電動弁。
8. 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ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電動弁。

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