JP4230806B2 - 電動弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に小型化が可能で、小さい駆動力で正確に開閉可能なパイロット弁付きの電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁は、冷媒等の流体の流量を制御する機器であり、通常、弁室および弁座を備えた弁本体と、鍔状部を介して前記弁本体の上部に固着された有底円筒状のキャンとを備えており、該キャンの内側にはロータが内蔵され、前記キャンの外部には中央部に挿通孔を有するステータが外嵌されているものである。
【０００３】
図９は前記した公知の特許文献１に示された電動弁の縦断面図を示しており、電動弁１の弁本体２は、弁室２ｃと、ガイドブッシュ固定部２ｄと、キャン固着部２ｅとを備え、弁室２ｃには冷媒等の流体が出入する流体流入管２ａ、流体流出管２ｂが設けられるとともに、その内部には弁軸３の先端に形成された弁体３ａであるニードル弁が接離する弁座２ｆが配設されている。
【０００４】
前記ガイドブッシュ固定部２ｄは、弁室の上方に位置し、弁本体２とガイドブッシュ４とを固定する。該ガイドブッシュ４の内周には雌ねじ部４ａが形成され、該雌ねじ部４ａには弁軸ホルダ５の外周に形成された雄ねじ部５ａが螺合され、雌ねじ部と雄ねじ部とによりねじ送り機構が構成されている。そして、この弁軸ホルダ５内には、下端部に弁体３ａを形成している弁軸３が摺動可能に嵌挿されており、該弁軸３は弁軸ホルダ５内に縮装された圧縮コイルばね３ｂによって常時下方に付勢されている。
【０００５】
キャン固着部２ｅは弁本体２の上端に位置し、内周面をかしめ固定されるとともに下端面を溶接により接合されているリング状金属板で構成され、その外周部にてキャン６の鍔状部と溶接され弁本体２にキャン６を固定している。弁軸３とロータ７との結合は、弁軸３に弁軸ホルダ５と一体成形されるスリーブ５ｄを外嵌させるとともに、これを永久磁石付きのロータ７に内嵌させることによって行われている。弁軸３の上端にはプッシュナット３ｃが圧入固定され、その鍔部が弁軸３に若干の上下動を許容してロータ７に結合している。また、弁軸３およびロータ７の上方移動の最上限は、ロータ７の上部に設けられているばね７ｂとキャン６の内面との接触によって行われる。弁軸ホルダ５に固定される下ストッパ４ｂとスリーブ５ｄに形成される上ストッパ５ｂとによりストッパ機構が構成される。
【０００６】
キャン６の内部にはロータ７が内蔵され、キャン６の外部にはステータ８が外嵌されている。ステータ８の内部には上下にステータコイル８ａおよびヨーク８ｂが格納されており、ステータコイル８ａはリード線８ｃおよびステータ８の外周に設けられたコネクタ８ｄを通じて通電される。ステータコイル８ａの通電によりヨーク８ｂが励磁されてロータ７を回転させ、ねじ送り機構により弁軸ホルダ５と弁軸３を摺動させることにより弁体３ａを開閉作動させて冷媒流量の制御を行っている。ステータ８にはコネクタのカバー８ｅが接着されている。
【０００７】
ステータ８の下方に金属製のリング状の取付板９を固定し、この取付板９と一体に形成された回り止め片９ａを、弁本体２から水平方向に突出する流体流入管２ａに係合させるとともに、弁本体２とキャン６とのリング状溶接部の一辺に係合孔９ｂを係合させ、リング状溶接部の他辺には取付板９と一体に形成された押圧片９ｃを押圧させてステータ８を固定している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−５０４１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る前記電動弁は、弁体を開閉するための大きな開閉力を要し、そのために、ステ−タ等からなる弁体駆動部が大形になり易いという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、全体形状の小形化と、主弁の開閉度を正確にコントロールできる電動弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、下記の構成を具備する。即ち、
請求項１記載の電動弁は、主弁本体と副弁本体とを一体に構成し、上記主弁本体は主弁室内の主弁座に接離して冷媒の流量を制御する主弁体を具備し、上記副弁本体は副弁室内の副弁座に接離して冷媒の流量を正比例に制御する副弁体を具備し、上記主弁体の開度の増減は、副弁体による主弁体の背圧の増減によって行われ、該副弁体の流路断面積の変化に、主弁体の流路断面積の変化を正比例させるように構成されている。
かかる特徴により、副弁体を主弁体のパイロット弁とすることで、小流量の副弁体の開閉により、大流量の主弁体を開閉する電動弁とすることができる。
そして、上記副弁本体は、上記副弁体を作動させるステッピングモータを備えており、上記副弁体と、上記主弁体とを同軸的に上下に位置させ、上記主弁体の上部に被ガイド部を形成し、上記副弁本体の下部にガイド部を形成し、上記被ガイド部の上下動を上記ガイド部により案内する、ことを特徴とする。
かかる特徴により、副弁体の流量制御により、主弁体の流量を容易に制御することができ、簡単な構成で主弁体の流量を制御することができると共に、ステッピングモータの回転に対して主弁体の流量を容易に制御することができ、簡単な構成で主弁体の横ぶれを防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部にテーパ部を形成し、該テーパ部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
請求項３記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に対応する上記主弁室内壁部分にテーパ部を形成し、該テーパ部と上記主弁体の径大部外周面との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
請求項４記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に略一定幅のスリットテーパ部を形成し、該スリットテーパ部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
請求項５記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に一定深さの定深さスリット部を形成し、該定深さスリット部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
かかる請求項２から５のいずれかの特徴により、副弁体の流量制御が確実になり、その結果、主弁体における流量制御が正確となる。
請求項６記載の電動弁は、請求項１から５のいずれかの電動弁において、上記主弁体の流量を上記副弁体の流量に相似的に変化させることを特徴とする。
かかる特徴により、上記主弁体と上記副弁体との開閉度を相似形とすることが可能となる。
【００１６】
【実施形態１】
実施形態１に係る電動弁１０は、主弁室６１内の弁座６２に接離する主弁体６３により冷媒の通過流量を制御する主弁本体６０と、主弁本体６０に設けられた副弁本体２０に固着され副弁体２３を作動させるロータ３０を内蔵するキャン４０と、該キャン４０に外嵌されロータ３０を回転駆動するステータ５０と主弁本体６０のパイロット弁として副弁室２１内の副弁座２２に接離して主弁体６３の開閉度を制御する副弁体２３と、を備えている。前記主弁体６３の開度の増減は、副弁体２３による主弁体６３の背圧の増減によって行われる。なお、ロータ３０とステータ５０によりステッピングモータを構成している。
【００１７】
キャン４０は、ステンレス等の非磁性の金属から形成される有底円筒状をしており、副弁本体２０の上部に固着されたステンレス製の鍔状板４１に溶接等により固着され、内部は気密状態に保たれている。ステータ５０は磁性材より構成されるヨーク５１と、このヨーク５１にボビン５２を介して巻回される上下のステータコイル５３とから構成され、キャン４０に外嵌する嵌合穴５０ａが形成されている。なお、ステータ５０は中心に下面開口の嵌合穴５０ａを有し、この嵌合穴にキャン４０が嵌合し、キャン４０に固定される。
【００１８】
副弁体２３は黄銅製の弁軸２４の下端に形成されている。副弁体２３を副弁座２２に接離させる駆動機構は、副弁本体２０よりロータ３０方向に延出して固定され、固定ねじ部２５が形成される筒状のガイドブッシュ２６と、該ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５に螺合する移動ねじ部３１を有する弁軸ホルダ３２とから構成されるねじ送り機構であり、前記ねじ送り機構をロータ３０内の軸方向全長の略中央部に配置している。
【００１９】
固定ねじ部２５はガイドブッシュ２６の外周に雄ねじで構成され、移動ねじ部３１は弁軸ホルダ３２の内周に雌ねじで構成されている。なお、ガイドブッシュ２６および弁軸ホルダ３２は、ともに黄銅製の円筒状材から形成されている。
【００２０】
弁軸ホルダ３２はガイドブッシュ２６の外側に位置する下方開口の円筒状をしており、前記のように内面に移動ねじ部３１が形成してあり、弁軸ホルダ３２の中心に弁軸２４の上部縮径部が嵌合してプッシュナット３３により連結されている。副弁体２３を下端に形成した弁軸２４は黄銅より構成され、弁軸ホルダ３２の中心に上下動可能に嵌挿されており、弁軸ホルダ３２内に縮装された圧縮コイルばね３４によって常時下方に付勢されている。ガイドブッシュ２６の側面には副弁室２１とキャン４０内の均圧を図る均圧孔３２ａが形成してある。
【００２１】
弁軸２４の上端に圧入固定されたプッシュナット３３の外周に円筒状の圧縮コイルばねで構成される復帰ばね３５を取付け、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１との螺合が外れたときに、復帰ばね３５がキャン４０の内面に当接して固定ねじ部２５と移動ねじ部３１との螺合を復帰させるように付勢する。復帰ばね３５はプッシュナット３３の外周に緩く嵌合して載置した状態で取付けてもよく、またプッシュナット３３の外周に弾接するように取付けてもよい。
【００２２】
副弁本体２０は黄銅等の金属から構成され、キャン４０との接合は、副弁本体２０に溶接等により固着された鍔状板４１の段差部にキャンの端部を突き合わせ溶接することにより行っている。なお、突き合わせ溶接に限らず、キャン４０の端部を外周に平坦に折り曲げて鍔状部として形成し、この鍔状部と鍔状板４１とをいわゆる拝み溶接により固定するようにしてもよい。
副弁本体２０の上部にはガイドブッシュ２６が連結・固定されており、その下部には副弁室２１が形成され、該副弁室２１内に、弁軸２４の下部が配置される。また、前記副弁室２１の底部は副弁座２２を構成している。また、副弁本体２０の下部外周部には雄ねじ部２０ａが形成されると共に、副弁本体２０の下部は下方に延設されガイド部２０ｂが形成される。また、該ガイド部２０ｂ内空間と前記副弁室２１とは連通流入孔２１ａにより連通しており、副弁座２２の下部には下部副弁室２１ｂが形成され、該下部副弁室２１ｂは後述の連通流出孔６０ｄに連通している。
【００２３】
弁軸ホルダ３２とロータ３０とは支持リング３６を介して結合されており、支持リング３６は実施形態１ではロータ３０の成形時にインサートされた黄銅製の金属リングで構成されている。支持リング３６の内周孔部に弁軸ホルダ３２の上部突部が嵌合し、上記突部の外周をかしめ固定してロータ３０、支持リング３６および弁軸ホルダ３２を結合している。副弁本体２０、弁軸２４、ガイドブッシュ２６、弁軸ホルダ３２、支持リング３６は、前記したように全て黄銅より構成し、リサイクルを考慮した構成としている。
さらに、それぞれの部品は圧入・かしめで結合されているので、たとえば、弁軸ホルダ３２と支持リング３６のかしめを除去することでロータを再利用することができる。なお、黄銅以外の金属、例えば、ステンレスを用いることができるのは勿論である。
【００２４】
ガイドブッシュ２６にはストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体(固定ストッパ)２７が固着されており、下ストッパ体２７はリング状のプラスチックより構成され、その上方には板状の下ストッパ片２７ａが突設されている。また、弁軸ホルダ３２にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体(移動ストッパ)３７が固着されており、上ストッパ体３７もリング状のプラスチックより構成され、下方に向けて板状の上ストッパ片３７ａが突設され、前記下ストッパ片２７ａと係合可能である。
【００２５】
下ストッパ体２７はガイドブッシュ２６の外周に形成された螺旋溝部分２６ａに射出成形により固着され、上ストッパ体３７は弁軸ホルダ３２の外周に形成された螺旋溝部分３２ｂに射出成形により固着されている。なお、下ストッパ体２７、上ストッパ体３７の固着は射出成形に限らず、接着や圧入等により固着してもよいのは勿論である。
【００２６】
主弁本体６０は、概略円柱状に形成され、その上部には副弁本体２０を装着するための取付凹部６０ｇが形成され、該取付凹部６０ｇの外周の上部には雌ねじ部６０ｃが形成される。また、上記取付凹部６０ｇの下部には、副弁本体２０側のガイド部２０ｂが嵌合されると共に、更にその下部には主弁室６１が形成される。そして、この主弁室６１の下部側方には流入孔６０ｅが形成され、また、この下部には下部主弁室６１ｂ及び該下部主弁室６１ｂに連通する流出孔６０ｆが形成される。そして、流入孔６０ｅには、流体流入管６０ａが装着され、流出孔６０ｆには流体流出管６０ｂが装着される。
更に、主弁本体６０には主弁室６１と並行して連通流出孔６０ｄが形成される。該連通流出孔６０ｄは、副弁座２２と流出孔６０ｆとを連通するものである。上記主弁本体６０の主弁室６１内部分には、径大部６３ｂが配置される。
【００２７】
上記主弁室６１内における主弁体６３の上下動により、流体流入管６０ａから流体流出管６０ｂに流れる冷媒量を無段階に調節することができる。即ち、主弁体６３は弁座６２に離接する主弁座当接部６３ａと、径大部６３ｂと、被ガイド部６３ｄとからなる。前記径大部６３ｂの下部には段部６３ｆが形成されると共に、外周にはテーパ部６３ｃが形成され、また、被ガイド部６３ｄには連通孔６３ｅが穿設される。なお、被ガイド部６３ｄは、ガイド部２０ｂの内面に上下に摺動可能に配置される。また、被ガイド部６３ｄ内で径大部６３ｂの上面と副弁本体２０の下面との間には主弁体６３を閉方向に弾圧するコイルばね６４が配置される。上記被ガイド部６３ｄをガイド部２０ｂにより案内させる構成は、主弁体６３の振動（横移動）を防止することができる。
【００２８】
また、主弁体６３のテーパ部６３ｃと主弁本体６０の主弁室６１内壁との隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数））。上記流路断面積Ａ'は、テーパ部６３ｃのテーパ角度が一定なので主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来る。したがって、
式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
そして、副弁体２３の副弁座当接部２３ａの形状と主弁体６３の主弁座当接部６３ａの形状とは互いに略相似形に形成されると共に、弁軸２４の上下動と主弁体６３の上下動とは、相似的な位置となるように設計されることが望ましい。そして、その相似的な位置となるようにするためには、コイルばね６４のばね定数（弾発力）とテーパ部６３ｃの角度を考慮すればよい。
【００２９】
上記ステータ５０から、ステータコイル５３に接続された複数のリード端子５４が突出しており、このリード端子に複数のリード線５５が接続されたコネクタ５６が連結されている。そして、コネクタ５６を覆うカバー５７がステータ５０に溶着され、カバー５７内はシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等の充填材５８で充填されている。
【００３０】
前記の如く構成された電動弁１０の動作について説明する。
（開→閉）
ステッピングモータを構成するステータコイル５３に一方向の通電を行い励磁すると、副弁本体２０に固着されたガイドブッシュ２６に対しロータ３０および弁軸ホルダ３２が回転され、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構により、例えば弁軸ホルダ３２が下方に移動して副弁体２３が副弁座２２に着座圧接して弁口は閉じられる。
【００３１】
弁口が閉じられた時点では、上ストッパ体３７は未だ下ストッパ体２７に当接しておらず、副弁体２３が弁口を閉じたままロータ３０および弁軸ホルダ３２はさらに回転下降する。このときは弁軸２４に対して弁軸ホルダ３２が下降するため、圧縮コイルばね３４が圧縮されることにより弁軸ホルダ３２の下降力は吸収される。その後ロータ３０がさらに回転して弁軸ホルダ３２が下降されると、上ストッパ体３７の上ストッパ片３７ａが下ストッパ体２７の下ストッパ片２７ａに当接し、ステータコイル５３に対する通電が続行されても弁軸ホルダ３２の下降は強制的に停止される。
【００３２】
上ストッパ体３７と下ストッパ体２７とから構成されるストッパ機構は、ロータ３０の軸方向の全長内に配置されているので、ストッパ機構が機能しているときでもロータ３０や弁軸ホルダ３２が大きく傾いたりすることが少なく作動が安定し、つぎにロータ３０を逆転するときでも円滑に行うことができる。
上記副弁座当接部２３ａの閉動作により、上記主弁本体６０の閉動作が行われる。即ち、副弁座当接部２３ａの閉動作分（減少分）に応じて、副弁本体２０を流れる量が減少し、その結果、連通流入孔２１ａを流れる量が減少し、上部主弁室６１ａの冷媒圧が上昇し、主弁体６３を下方、即ち、主弁体６３を閉方向に動作させる。
【００３３】
（閉→開）
ステータコイル５３に他方向の通電を行い励磁すると、副弁本体２０に固着されたガイドブッシュ２６に対しロータ３０および弁軸ホルダ３２が前記と逆方向に回転され、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構により、今度は弁軸ホルダ３２が上方に移動して弁軸２４の下端の副弁体２３が副弁座２２から離れて弁口が開かれ、冷媒は弁口を通過することができる。そして、ロータ３０の回転量により冷媒の通過量を制御することができ、ロータの回転量はパルス数にて規制されるため正確な制御を行うことができる。
【００３４】
このようにロータ３０が回転し、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構によりロータ３０、弁軸ホルダ３２および弁軸２４が軸方向に摺動するが、ねじ送り機構がロータ３０内の特に中央部に位置し、ロータ３０の支持および駆動がロータ３０の全長内で行われているため、回転時にロータ３０が振れることが少なく安定して回転させることができる。
【００３５】
そして、上記副弁座当接部２３ａの開動作により、上記主弁本体６０の開動作が行われる。即ち、副弁座当接部２３ａの開動作分（増加分）に応じて、副弁本体２０を流れる量が比例的に増大し、その結果、連通流入孔２１ａを流れる量が増大し、上部主弁室６１ａの冷媒圧が下降し、主弁体６３を上方、即ち、主弁体６３を開方向に動作させる。また、上記実施形態１の電動弁１０において、流体流入管６０ａから流入する冷媒圧が急激に高くなっても、その冷媒圧は段部６３ｆ及びテーパ部６３ｃに作用し、主弁体６３を瞬間的にコイルばね６４の弾発力及び上部主弁室６１ａの冷媒圧の力に抗して上動させることで、「開」とすることができ、電動弁１０及び冷凍サイクルの損傷を避けることができる。
【００３６】
【実施形態２】
次に、本発明の実施形態２について図４を用いて説明する。図４はその電動弁（閉状態）を示す縦断面図である。実施形態２の特徴は、上部主弁室６１ａの側壁面で、主弁体６３の均一外径で円柱状に形成された径大部６３ｂの外周部が対応する部分に、上部ほど径大となるテーパ部６１ｃが形成されるようにしたもので、実施形態１のテーパ部６３ｃが形成される場合と同様の効果が期待できる。
【００３７】
即ち、上記径大部６３ｂの周部と主弁本体６０の主弁室６１内壁を構成するテーパ部６１ｃとの隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数））。上記流路断面積Ａ'は、テーパ部６１ｃのテーパ角度が一定なので、主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来、実施形態１と同様に、式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
【００３８】
なお、実施形態２における上記以外の部分の構成は、実施形態１の場合と同一であることから、実施形態１を示す図１乃至図３に付した符号と同一符号を図４に付すことによってその説明を省略する。
【００３９】
【実施形態３】
次に、本発明の実施形態３について図５及び図６を用いて説明する。図５は本発明に係る実施形態３の電動弁（閉状態）を示す縦断面図、図６は同実施形態３の要部（主弁体６３）を示す縦断面図（Ａ）、及び、正面図（Ｂ）である。
実施形態３の特徴は、実施形態１のテーパ部６３ｃの形状に代えて、径大部６３ｂ外周の数箇所、例えば、２箇所に一定幅で下部位置ほど深くなるスリットテーパ部６３ｇを形成したもので、実施形態１の場合のテーパ部６３ｃを設けた場合と同様の効果が期待できる。
【００４０】
即ち、主弁体６３の径大部６３ｂ外周部（スリットテーパ部６３ｇを含む）と主弁本体６０の主弁室６１内壁との隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数）。上記流路断面積Ａ'は、スリットテーパ部６３ｇのテーパ角度が一定なので、主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来、実施形態１と同様に、式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
【００４１】
また、この実施形態３は、主弁体６３の径大部６３ｂの外周部（スリットテーパ部６３ｇ以外の部分）が主弁室６１内壁に摺接して支持・案内されるから、主弁体６３の上下動時の安定性が高い（左右の振れが少ない）という副次的効果がある。
なお、実施形態３における上記以外の構成は実施形態１の場合と同一であることから、実施形態１を示す図１乃至図３に付した符号と同一符号を図６，７に付すことによってその説明を省略する。
【００４２】
【実施形態４】
次に、本発明の実施形態４について図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明に係る実施形態４の電動弁（閉状態）を示す縦断面図、図８は同実施形態４の要部を示す縦断面図（A）、及び、正面図（B）である。
実施形態４の特徴は、実施形態１のテーパ部６３ｃの形状に代えて、径大部６３ｂの数箇所、例えば、２箇所に一定深さで下部位ほど幅広となる一定深さの定深さスリット部６３ｈを形成したもので、実施形態３の場合のスリットテーパ部６３ｇを設けた場合と同様の効果が期待できる。
【００４３】
即ち、主弁体６３の径大部６３ｂ外周部（定深さスリット部６３ｈを含む）と主弁本体６０の主弁室６１内壁との隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数）。上記流路断面積Ａ'は、定深さスリット部６３ｈの幅広となる角度が一定なので、主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来、実施形態１と同様に、式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
【００４４】
また、この実施形態４は、実施形態３と同様に、主弁体６３の径大部６３ｂの外周部が主弁室６１内壁に支持・案内されるから、主弁体６３の上下動時の安定性が高い（左右の振れが少ない）という副次的効果がある。
なお、実施形態４における上記以外の構成は実施形態１の場合と同一であることから、実施形態１を示す図１乃至図３に付した符号と同一符号を図７，８に付すことによってその説明を省略する。
【００４５】
なお、この発明は、冷凍サイクルにおいて設けられるエバポレータとエバポレータとの間の管路に用いてドライ運転用の流量制御弁としても使用できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の電動弁は、主弁体の流量をパイロット弁の流量に正比例させることで、正確な制御が可能になる。また、小さな駆動部（ステッピングモータ）で、大流量の流量制御弁の正確な開閉に用いることができる。また、冷媒圧のショック高圧に対しても主弁体を逃がす（上動させる）ことで、流量の急変動に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態１の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図２】同実施形態１の電動弁の開閉の途中段階を示す縦断面図。
【図３】同実施形態１の電動弁（開状態）を示す縦断面図。
【図４】本発明に係る実施形態２の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る実施形態３の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図６】同実施形態３の要部を示す縦断面図（A）、及び、正面図（B）。
【図７】本発明に係る実施形態４の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図８】同実施形態４の要部を示す縦断面図（A）、及び、正面図（B）。
【図９】従来技術に係る電動弁の縦断面図。
【符号の説明】
１・・電動弁（公知例） ２・・弁本体 ２ａ・・流体流入管
２ｂ・・流体流出管 ２ｃ・・弁室 ２ｄ・・ガイドブッシュ固定部
２ｅ・・キャン固着部 ２ｆ・・弁座 ３・・弁軸 ３ａ・・弁体
３ｂ・・圧縮コイルばね ３ｃ・・プッシュナット
４・・ガイドブッシュ ４ａ・・雌ねじ部 ４ｂ・・下ストッパ
５・・弁軸ホルダ ５ａ・・雄ねじ部 ５ｂ・・上ストッパ
５ｄ・・スリーブ ６・・キャン ７・・ロータ ７ｂ・・ばね
８・・ステータ ８ａ・・ステータコイル ８ｂ・・ヨーク
８ｃ・・リード線 ８ｄ・・コネクタ ８ｅ・・カバー
９・・取付板 ９ａ・・回り止め片 ９ｂ・・係合孔 ９ｃ・・押圧片
１０・・電動弁（本発明）
２０・・副弁本体 ２０ａ・・雄ねじ部 ２０ｂ・・ガイド部
２１・・副弁室 ２１ａ・・連通流入孔 ２１ｂ・・下部副弁室
２２・・副弁座 ２３・・副弁体 ２３ａ・・副弁座当接部
２４・・弁軸 ２５・・固定ねじ部 ２６・・ガイドブッシュ
２６ａ・・螺旋溝部分 ２７・・下ストッパ体(固定ストッパ)
２７ａ・・下ストッパ片 ３０・・ロータ ３１・・移動ねじ部
３２・・弁軸ホルダ ３２ａ・・均圧孔
３２ｂ・・螺旋溝部分 ３３・・プッシュナット ３４・・圧縮コイルばね
３５・・復帰ばね ３６・・支持リング ３７・・上ストッパ体(移動ストッパ)
３７ａ・・上ストッパ片 ４０・・キャン ４１・・鍔状板
５０・・ステータ ５０ａ・・嵌合穴 ５１・・ヨーク ５２・・ボビン
５３・・ステータコイル ５４・・リード端子 ５５・・リード線
５６・・コネクタ ５７・・カバー ５８・・充填材
６０・・主弁本体 ６０ａ・・流体流入管 ６０ｂ・・流体流出管
６０ｃ・・雌ねじ部 ６０ｄ・・連通流出孔
６０ｅ・・流入孔 ６０ｆ・・流出孔 ６０ｇ・・取付凹部
６１・・主弁室 ６１ａ・・上部主弁室 ６１ｂ・・下部主弁室
６１ｃ・・テーパ部(実施形態２)
６２・・弁座 ６３・・主弁体 ６３ａ・・主弁座当接部
６３ｂ・・径大部
６３ｃ・・テーパ部(実施形態１) ６３ｄ・・被ガイド部 ６３ｅ・・連通孔
６３ｆ・・段部 ６３ｇ・・スリットテーパ部(実施形態３)
６３ｈ・・定深さスリット部(実施形態４) ６４・・コイルばね
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁に係り、特に小型化が可能で、小さい駆動力で正確に開閉可能なパイロット弁付きの電動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の空気調和機、冷凍機等に組み込まれて使用される電動弁は、冷媒等の流体の流量を制御する機器であり、通常、弁室および弁座を備えた弁本体と、鍔状部を介して前記弁本体の上部に固着された有底円筒状のキャンとを備えており、該キャンの内側にはロータが内蔵され、前記キャンの外部には中央部に挿通孔を有するステータが外嵌されているものである。
【０００３】
図９は前記した公知の特許文献１に示された電動弁の縦断面図を示しており、電動弁１の弁本体２は、弁室２ｃと、ガイドブッシュ固定部２ｄと、キャン固着部２ｅとを備え、弁室２ｃには冷媒等の流体が出入する流体流入管２ａ、流体流出管２ｂが設けられるとともに、その内部には弁軸３の先端に形成された弁体３ａであるニードル弁が接離する弁座２ｆが配設されている。
【０００４】
前記ガイドブッシュ固定部２ｄは、弁室の上方に位置し、弁本体２とガイドブッシュ４とを固定する。該ガイドブッシュ４の内周には雌ねじ部４ａが形成され、該雌ねじ部４ａには弁軸ホルダ５の外周に形成された雄ねじ部５ａが螺合され、雌ねじ部と雄ねじ部とによりねじ送り機構が構成されている。そして、この弁軸ホルダ５内には、下端部に弁体３ａを形成している弁軸３が摺動可能に嵌挿されており、該弁軸３は弁軸ホルダ５内に縮装された圧縮コイルばね３ｂによって常時下方に付勢されている。
【０００５】
キャン固着部２ｅは弁本体２の上端に位置し、内周面をかしめ固定されるとともに下端面を溶接により接合されているリング状金属板で構成され、その外周部にてキャン６の鍔状部と溶接され弁本体２にキャン６を固定している。弁軸３とロータ７との結合は、弁軸３に弁軸ホルダ５と一体成形されるスリーブ５ｄを外嵌させるとともに、これを永久磁石付きのロータ７に内嵌させることによって行われている。弁軸３の上端にはプッシュナット３ｃが圧入固定され、その鍔部が弁軸３に若干の上下動を許容してロータ７に結合している。また、弁軸３およびロータ７の上方移動の最上限は、ロータ７の上部に設けられているばね７ｂとキャン６の内面との接触によって行われる。弁軸ホルダ５に固定される下ストッパ４ｂとスリーブ５ｄに形成される上ストッパ５ｂとによりストッパ機構が構成される。
【０００６】
キャン６の内部にはロータ７が内蔵され、キャン６の外部にはステータ８が外嵌されている。ステータ８の内部には上下にステータコイル８ａおよびヨーク８ｂが格納されており、ステータコイル８ａはリード線８ｃおよびステータ８の外周に設けられたコネクタ８ｄを通じて通電される。ステータコイル８ａの通電によりヨーク８ｂが励磁されてロータ７を回転させ、ねじ送り機構により弁軸ホルダ５と弁軸３を摺動させることにより弁体３ａを開閉作動させて冷媒流量の制御を行っている。ステータ８にはコネクタのカバー８ｅが接着されている。
【０００７】
ステータ８の下方に金属製のリング状の取付板９を固定し、この取付板９と一体に形成された回り止め片９ａを、弁本体２から水平方向に突出する流体流入管２ａに係合させるとともに、弁本体２とキャン６とのリング状溶接部の一辺に係合孔９ｂを係合させ、リング状溶接部の他辺には取付板９と一体に形成された押圧片９ｃを押圧させてステータ８を固定している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−５０４１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る前記電動弁は、弁体を開閉するための大きな開閉力を要し、そのために、ステ−タ等からなる弁体駆動部が大形になり易いという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、全体形状の小形化と、主弁の開閉度を正確にコントロールできる電動弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、下記の構成を具備する。即ち、
請求項１記載の電動弁は、主弁本体と副弁本体とを一体に構成し、上記主弁本体は主弁室内の主弁座に接離して冷媒の流量を制御する主弁体を具備し、上記副弁本体は副弁室内の副弁座に接離して冷媒の流量を正比例に制御する副弁体を具備し、上記主弁体の開度の増減は、副弁体による主弁体の背圧の増減によって行われ、該副弁体の流路断面積の変化に、主弁体の流路断面積の変化を正比例させるように構成されている。
かかる特徴により、副弁体を主弁体のパイロット弁とすることで、小流量の副弁体の開閉により、大流量の主弁体を開閉する電動弁とすることができる。
そして、上記副弁本体は、上記副弁体を作動させるステッピングモータを備えており、上記副弁体と、上記主弁体とを同軸的に上下に位置させ、上記主弁体の上部に被ガイド部を形成し、上記副弁本体の下部にガイド部を形成し、上記被ガイド部の上下動を上記ガイド部により案内する、ことを特徴とする。
かかる特徴により、副弁体の流量制御により、主弁体の流量を容易に制御することができ、簡単な構成で主弁体の流量を制御することができると共に、ステッピングモータの回転に対して主弁体の流量を容易に制御することができ、簡単な構成で主弁体の横ぶれを防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部にテーパ部を形成し、該テーパ部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
請求項３記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に対応する上記主弁室内壁部分にテーパ部を形成し、該テーパ部と上記主弁体の径大部外周面との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
請求項４記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に略一定幅のスリットテーパ部を形成し、該スリットテーパ部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
請求項５記載の電動弁は、請求項１記載の電動弁において、上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に一定深さの定深さスリット部を形成し、該定深さスリット部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする。
かかる請求項２から５のいずれかの特徴により、副弁体の流量制御が確実になり、その結果、主弁体における流量制御が正確となる。
請求項６記載の電動弁は、請求項１から５のいずれかの電動弁において、上記主弁体の流量を上記副弁体の流量に相似的に変化させることを特徴とする。
かかる特徴により、上記主弁体と上記副弁体との開閉度を相似形とすることが可能となる。
【００１６】
【実施形態１】
実施形態１に係る電動弁１０は、主弁室６１内の弁座６２に接離する主弁体６３により冷媒の通過流量を制御する主弁本体６０と、主弁本体６０に設けられた副弁本体２０に固着され副弁体２３を作動させるロータ３０を内蔵するキャン４０と、該キャン４０に外嵌されロータ３０を回転駆動するステータ５０と主弁本体６０のパイロット弁として副弁室２１内の副弁座２２に接離して主弁体６３の開閉度を制御する副弁体２３と、を備えている。前記主弁体６３の開度の増減は、副弁体２３による主弁体６３の背圧の増減によって行われる。なお、ロータ３０とステータ５０によりステッピングモータを構成している。
【００１７】
キャン４０は、ステンレス等の非磁性の金属から形成される有底円筒状をしており、副弁本体２０の上部に固着されたステンレス製の鍔状板４１に溶接等により固着され、内部は気密状態に保たれている。ステータ５０は磁性材より構成されるヨーク５１と、このヨーク５１にボビン５２を介して巻回される上下のステータコイル５３とから構成され、キャン４０に外嵌する嵌合穴５０ａが形成されている。なお、ステータ５０は中心に下面開口の嵌合穴５０ａを有し、この嵌合穴にキャン４０が嵌合し、キャン４０に固定される。
【００１８】
副弁体２３は黄銅製の弁軸２４の下端に形成されている。副弁体２３を副弁座２２に接離させる駆動機構は、副弁本体２０よりロータ３０方向に延出して固定され、固定ねじ部２５が形成される筒状のガイドブッシュ２６と、該ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５に螺合する移動ねじ部３１を有する弁軸ホルダ３２とから構成されるねじ送り機構であり、前記ねじ送り機構をロータ３０内の軸方向全長の略中央部に配置している。
【００１９】
固定ねじ部２５はガイドブッシュ２６の外周に雄ねじで構成され、移動ねじ部３１は弁軸ホルダ３２の内周に雌ねじで構成されている。なお、ガイドブッシュ２６および弁軸ホルダ３２は、ともに黄銅製の円筒状材から形成されている。
【００２０】
弁軸ホルダ３２はガイドブッシュ２６の外側に位置する下方開口の円筒状をしており、前記のように内面に移動ねじ部３１が形成してあり、弁軸ホルダ３２の中心に弁軸２４の上部縮径部が嵌合してプッシュナット３３により連結されている。副弁体２３を下端に形成した弁軸２４は黄銅より構成され、弁軸ホルダ３２の中心に上下動可能に嵌挿されており、弁軸ホルダ３２内に縮装された圧縮コイルばね３４によって常時下方に付勢されている。ガイドブッシュ２６の側面には副弁室２１とキャン４０内の均圧を図る均圧孔３２ａが形成してある。
【００２１】
弁軸２４の上端に圧入固定されたプッシュナット３３の外周に円筒状の圧縮コイルばねで構成される復帰ばね３５を取付け、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１との螺合が外れたときに、復帰ばね３５がキャン４０の内面に当接して固定ねじ部２５と移動ねじ部３１との螺合を復帰させるように付勢する。復帰ばね３５はプッシュナット３３の外周に緩く嵌合して載置した状態で取付けてもよく、またプッシュナット３３の外周に弾接するように取付けてもよい。
【００２２】
副弁本体２０は黄銅等の金属から構成され、キャン４０との接合は、副弁本体２０に溶接等により固着された鍔状板４１の段差部にキャンの端部を突き合わせ溶接することにより行っている。なお、突き合わせ溶接に限らず、キャン４０の端部を外周に平坦に折り曲げて鍔状部として形成し、この鍔状部と鍔状板４１とをいわゆる拝み溶接により固定するようにしてもよい。
副弁本体２０の上部にはガイドブッシュ２６が連結・固定されており、その下部には副弁室２１が形成され、該副弁室２１内に、弁軸２４の下部が配置される。また、前記副弁室２１の底部は副弁座２２を構成している。また、副弁本体２０の下部外周部には雄ねじ部２０ａが形成されると共に、副弁本体２０の下部は下方に延設されガイド部２０ｂが形成される。また、該ガイド部２０ｂ内空間と前記副弁室２１とは連通流入孔２１ａにより連通しており、副弁座２２の下部には下部副弁室２１ｂが形成され、該下部副弁室２１ｂは後述の連通流出孔６０ｄに連通している。
【００２３】
弁軸ホルダ３２とロータ３０とは支持リング３６を介して結合されており、支持リング３６は実施形態１ではロータ３０の成形時にインサートされた黄銅製の金属リングで構成されている。支持リング３６の内周孔部に弁軸ホルダ３２の上部突部が嵌合し、上記突部の外周をかしめ固定してロータ３０、支持リング３６および弁軸ホルダ３２を結合している。副弁本体２０、弁軸２４、ガイドブッシュ２６、弁軸ホルダ３２、支持リング３６は、前記したように全て黄銅より構成し、リサイクルを考慮した構成としている。
さらに、それぞれの部品は圧入・かしめで結合されているので、たとえば、弁軸ホルダ３２と支持リング３６のかしめを除去することでロータを再利用することができる。なお、黄銅以外の金属、例えば、ステンレスを用いることができるのは勿論である。
【００２４】
ガイドブッシュ２６にはストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体(固定ストッパ)２７が固着されており、下ストッパ体２７はリング状のプラスチックより構成され、その上方には板状の下ストッパ片２７ａが突設されている。また、弁軸ホルダ３２にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体(移動ストッパ)３７が固着されており、上ストッパ体３７もリング状のプラスチックより構成され、下方に向けて板状の上ストッパ片３７ａが突設され、前記下ストッパ片２７ａと係合可能である。
【００２５】
下ストッパ体２７はガイドブッシュ２６の外周に形成された螺旋溝部分２６ａに射出成形により固着され、上ストッパ体３７は弁軸ホルダ３２の外周に形成された螺旋溝部分３２ｂに射出成形により固着されている。なお、下ストッパ体２７、上ストッパ体３７の固着は射出成形に限らず、接着や圧入等により固着してもよいのは勿論である。
【００２６】
主弁本体６０は、概略円柱状に形成され、その上部には副弁本体２０を装着するための取付凹部６０ｇが形成され、該取付凹部６０ｇの外周の上部には雌ねじ部６０ｃが形成される。また、上記取付凹部６０ｇの下部には、副弁本体２０側のガイド部２０ｂが嵌合されると共に、更にその下部には主弁室６１が形成される。そして、この主弁室６１の下部側方には流入孔６０ｅが形成され、また、この下部には下部主弁室６１ｂ及び該下部主弁室６１ｂに連通する流出孔６０ｆが形成される。そして、流入孔６０ｅには、流体流入管６０ａが装着され、流出孔６０ｆには流体流出管６０ｂが装着される。
更に、主弁本体６０には主弁室６１と並行して連通流出孔６０ｄが形成される。該連通流出孔６０ｄは、副弁座２２と流出孔６０ｆとを連通するものである。上記主弁本体６０の主弁室６１内部分には、径大部６３ｂが配置される。
【００２７】
上記主弁室６１内における主弁体６３の上下動により、流体流入管６０ａから流体流出管６０ｂに流れる冷媒量を無段階に調節することができる。即ち、主弁体６３は弁座６２に離接する主弁座当接部６３ａと、径大部６３ｂと、被ガイド部６３ｄとからなる。前記径大部６３ｂの下部には段部６３ｆが形成されると共に、外周にはテーパ部６３ｃが形成され、また、被ガイド部６３ｄには連通孔６３ｅが穿設される。なお、被ガイド部６３ｄは、ガイド部２０ｂの内面に上下に摺動可能に配置される。また、被ガイド部６３ｄ内で径大部６３ｂの上面と副弁本体２０の下面との間には主弁体６３を閉方向に弾圧するコイルばね６４が配置される。上記被ガイド部６３ｄをガイド部２０ｂにより案内させる構成は、主弁体６３の振動（横移動）を防止することができる。
【００２８】
また、主弁体６３のテーパ部６３ｃと主弁本体６０の主弁室６１内壁との隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数））。上記流路断面積Ａ'は、テーパ部６３ｃのテーパ角度が一定なので主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来る。したがって、
式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
そして、副弁体２３の副弁座当接部２３ａの形状と主弁体６３の主弁座当接部６３ａの形状とは互いに略相似形に形成されると共に、弁軸２４の上下動と主弁体６３の上下動とは、相似的な位置となるように設計されることが望ましい。そして、その相似的な位置となるようにするためには、コイルばね６４のばね定数（弾発力）とテーパ部６３ｃの角度を考慮すればよい。
【００２９】
上記ステータ５０から、ステータコイル５３に接続された複数のリード端子５４が突出しており、このリード端子に複数のリード線５５が接続されたコネクタ５６が連結されている。そして、コネクタ５６を覆うカバー５７がステータ５０に溶着され、カバー５７内はシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等の充填材５８で充填されている。
【００３０】
前記の如く構成された電動弁１０の動作について説明する。
（開→閉）
ステッピングモータを構成するステータコイル５３に一方向の通電を行い励磁すると、副弁本体２０に固着されたガイドブッシュ２６に対しロータ３０および弁軸ホルダ３２が回転され、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構により、例えば弁軸ホルダ３２が下方に移動して副弁体２３が副弁座２２に着座圧接して弁口は閉じられる。
【００３１】
弁口が閉じられた時点では、上ストッパ体３７は未だ下ストッパ体２７に当接しておらず、副弁体２３が弁口を閉じたままロータ３０および弁軸ホルダ３２はさらに回転下降する。このときは弁軸２４に対して弁軸ホルダ３２が下降するため、圧縮コイルばね３４が圧縮されることにより弁軸ホルダ３２の下降力は吸収される。その後ロータ３０がさらに回転して弁軸ホルダ３２が下降されると、上ストッパ体３７の上ストッパ片３７ａが下ストッパ体２７の下ストッパ片２７ａに当接し、ステータコイル５３に対する通電が続行されても弁軸ホルダ３２の下降は強制的に停止される。
【００３２】
上ストッパ体３７と下ストッパ体２７とから構成されるストッパ機構は、ロータ３０の軸方向の全長内に配置されているので、ストッパ機構が機能しているときでもロータ３０や弁軸ホルダ３２が大きく傾いたりすることが少なく作動が安定し、つぎにロータ３０を逆転するときでも円滑に行うことができる。
上記副弁座当接部２３ａの閉動作により、上記主弁本体６０の閉動作が行われる。即ち、副弁座当接部２３ａの閉動作分（減少分）に応じて、副弁本体２０を流れる量が減少し、その結果、連通流入孔２１ａを流れる量が減少し、上部主弁室６１ａの冷媒圧が上昇し、主弁体６３を下方、即ち、主弁体６３を閉方向に動作させる。
【００３３】
（閉→開）
ステータコイル５３に他方向の通電を行い励磁すると、副弁本体２０に固着されたガイドブッシュ２６に対しロータ３０および弁軸ホルダ３２が前記と逆方向に回転され、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構により、今度は弁軸ホルダ３２が上方に移動して弁軸２４の下端の副弁体２３が副弁座２２から離れて弁口が開かれ、冷媒は弁口を通過することができる。そして、ロータ３０の回転量により冷媒の通過量を制御することができ、ロータの回転量はパルス数にて規制されるため正確な制御を行うことができる。
【００３４】
このようにロータ３０が回転し、ガイドブッシュ２６の固定ねじ部２５と弁軸ホルダ３２の移動ねじ部３１とのねじ送り機構によりロータ３０、弁軸ホルダ３２および弁軸２４が軸方向に摺動するが、ねじ送り機構がロータ３０内の特に中央部に位置し、ロータ３０の支持および駆動がロータ３０の全長内で行われているため、回転時にロータ３０が振れることが少なく安定して回転させることができる。
【００３５】
そして、上記副弁座当接部２３ａの開動作により、上記主弁本体６０の開動作が行われる。即ち、副弁座当接部２３ａの開動作分（増加分）に応じて、副弁本体２０を流れる量が比例的に増大し、その結果、連通流入孔２１ａを流れる量が増大し、上部主弁室６１ａの冷媒圧が下降し、主弁体６３を上方、即ち、主弁体６３を開方向に動作させる。また、上記実施形態１の電動弁１０において、流体流入管６０ａから流入する冷媒圧が急激に高くなっても、その冷媒圧は段部６３ｆ及びテーパ部６３ｃに作用し、主弁体６３を瞬間的にコイルばね６４の弾発力及び上部主弁室６１ａの冷媒圧の力に抗して上動させることで、「開」とすることができ、電動弁１０及び冷凍サイクルの損傷を避けることができる。
【００３６】
【実施形態２】
次に、本発明の実施形態２について図４を用いて説明する。図４はその電動弁（閉状態）を示す縦断面図である。実施形態２の特徴は、上部主弁室６１ａの側壁面で、主弁体６３の均一外径で円柱状に形成された径大部６３ｂの外周部が対応する部分に、上部ほど径大となるテーパ部６１ｃが形成されるようにしたもので、実施形態１のテーパ部６３ｃが形成される場合と同様の効果が期待できる。
【００３７】
即ち、上記径大部６３ｂの周部と主弁本体６０の主弁室６１内壁を構成するテーパ部６１ｃとの隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数））。上記流路断面積Ａ'は、テーパ部６１ｃのテーパ角度が一定なので、主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来、実施形態１と同様に、式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
【００３８】
なお、実施形態２における上記以外の部分の構成は、実施形態１の場合と同一であることから、実施形態１を示す図１乃至図３に付した符号と同一符号を図４に付すことによってその説明を省略する。
【００３９】
【実施形態３】
次に、本発明の実施形態３について図５及び図６を用いて説明する。図５は本発明に係る実施形態３の電動弁（閉状態）を示す縦断面図、図６は同実施形態３の要部（主弁体６３）を示す縦断面図（Ａ）、及び、正面図（Ｂ）である。
実施形態３の特徴は、実施形態１のテーパ部６３ｃの形状に代えて、径大部６３ｂ外周の数箇所、例えば、２箇所に一定幅で下部位置ほど深くなるスリットテーパ部６３ｇを形成したもので、実施形態１の場合のテーパ部６３ｃを設けた場合と同様の効果が期待できる。
【００４０】
即ち、主弁体６３の径大部６３ｂ外周部（スリットテーパ部６３ｇを含む）と主弁本体６０の主弁室６１内壁との隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数）。上記流路断面積Ａ'は、スリットテーパ部６３ｇのテーパ角度が一定なので、主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来、実施形態１と同様に、式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
【００４１】
また、この実施形態３は、主弁体６３の径大部６３ｂの外周部（スリットテーパ部６３ｇ以外の部分）が主弁室６１内壁に摺接して支持・案内されるから、主弁体６３の上下動時の安定性が高い（左右の振れが少ない）という副次的効果がある。
なお、実施形態３における上記以外の構成は実施形態１の場合と同一であることから、実施形態１を示す図１乃至図３に付した符号と同一符号を図６，７に付すことによってその説明を省略する。
【００４２】
【実施形態４】
次に、本発明の実施形態４について図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明に係る実施形態４の電動弁（閉状態）を示す縦断面図、図８は同実施形態４の要部を示す縦断面図（A）、及び、正面図（B）である。
実施形態４の特徴は、実施形態１のテーパ部６３ｃの形状に代えて、径大部６３ｂの数箇所、例えば、２箇所に一定深さで下部位ほど幅広となる一定深さの定深さスリット部６３ｈを形成したもので、実施形態３の場合のスリットテーパ部６３ｇを設けた場合と同様の効果が期待できる。
【００４３】
即ち、主弁体６３の径大部６３ｂ外周部（定深さスリット部６３ｈを含む）と主弁本体６０の主弁室６１内壁との隙間で形成される流路断面積Ａ'は、副弁体２３の上下動に伴って形成される流路断面積ａの変化に比例するように主弁体６３は上下動する（Ａ'＝ｋ'ａ（ｋ'：定数）。上記流路断面積Ａ'は、定深さスリット部６３ｈの幅広となる角度が一定なので、主弁体６３のリフト量Ｌに略比例するとみなすことが出来、実施形態１と同様に、式 Ｌ＝ｋａ（ｋ：定数）、または、Ａ'＝ｋ"Ｌ（ｋ"：定数）となる。
【００４４】
また、この実施形態４は、実施形態３と同様に、主弁体６３の径大部６３ｂの外周部が主弁室６１内壁に支持・案内されるから、主弁体６３の上下動時の安定性が高い（左右の振れが少ない）という副次的効果がある。
なお、実施形態４における上記以外の構成は実施形態１の場合と同一であることから、実施形態１を示す図１乃至図３に付した符号と同一符号を図７，８に付すことによってその説明を省略する。
【００４５】
なお、この発明は、冷凍サイクルにおいて設けられるエバポレータとエバポレータとの間の管路に用いてドライ運転用の流量制御弁としても使用できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の電動弁は、主弁体の流量をパイロット弁の流量に正比例させることで、正確な制御が可能になる。また、小さな駆動部（ステッピングモータ）で、大流量の流量制御弁の正確な開閉に用いることができる。また、冷媒圧のショック高圧に対しても主弁体を逃がす（上動させる）ことで、流量の急変動に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態１の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図２】同実施形態１の電動弁の開閉の途中段階を示す縦断面図。
【図３】同実施形態１の電動弁（開状態）を示す縦断面図。
【図４】本発明に係る実施形態２の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る実施形態３の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図６】同実施形態３の要部を示す縦断面図（A）、及び、正面図（B）。
【図７】本発明に係る実施形態４の電動弁（閉状態）を示す縦断面図。
【図８】同実施形態４の要部を示す縦断面図（A）、及び、正面図（B）。
【図９】従来技術に係る電動弁の縦断面図。
【符号の説明】
１・・電動弁（公知例） ２・・弁本体 ２ａ・・流体流入管
２ｂ・・流体流出管 ２ｃ・・弁室 ２ｄ・・ガイドブッシュ固定部
２ｅ・・キャン固着部 ２ｆ・・弁座 ３・・弁軸 ３ａ・・弁体
３ｂ・・圧縮コイルばね ３ｃ・・プッシュナット
４・・ガイドブッシュ ４ａ・・雌ねじ部 ４ｂ・・下ストッパ
５・・弁軸ホルダ ５ａ・・雄ねじ部 ５ｂ・・上ストッパ
５ｄ・・スリーブ ６・・キャン ７・・ロータ ７ｂ・・ばね
８・・ステータ ８ａ・・ステータコイル ８ｂ・・ヨーク
８ｃ・・リード線 ８ｄ・・コネクタ ８ｅ・・カバー
９・・取付板 ９ａ・・回り止め片 ９ｂ・・係合孔 ９ｃ・・押圧片
１０・・電動弁（本発明）
２０・・副弁本体 ２０ａ・・雄ねじ部 ２０ｂ・・ガイド部
２１・・副弁室 ２１ａ・・連通流入孔 ２１ｂ・・下部副弁室
２２・・副弁座 ２３・・副弁体 ２３ａ・・副弁座当接部
２４・・弁軸 ２５・・固定ねじ部 ２６・・ガイドブッシュ
２６ａ・・螺旋溝部分 ２７・・下ストッパ体(固定ストッパ)
２７ａ・・下ストッパ片 ３０・・ロータ ３１・・移動ねじ部
３２・・弁軸ホルダ ３２ａ・・均圧孔
３２ｂ・・螺旋溝部分 ３３・・プッシュナット ３４・・圧縮コイルばね
３５・・復帰ばね ３６・・支持リング ３７・・上ストッパ体(移動ストッパ)
３７ａ・・上ストッパ片 ４０・・キャン ４１・・鍔状板
５０・・ステータ ５０ａ・・嵌合穴 ５１・・ヨーク ５２・・ボビン
５３・・ステータコイル ５４・・リード端子 ５５・・リード線
５６・・コネクタ ５７・・カバー ５８・・充填材
６０・・主弁本体 ６０ａ・・流体流入管 ６０ｂ・・流体流出管
６０ｃ・・雌ねじ部 ６０ｄ・・連通流出孔
６０ｅ・・流入孔 ６０ｆ・・流出孔 ６０ｇ・・取付凹部
６１・・主弁室 ６１ａ・・上部主弁室 ６１ｂ・・下部主弁室
６１ｃ・・テーパ部(実施形態２)
６２・・弁座 ６３・・主弁体 ６３ａ・・主弁座当接部
６３ｂ・・径大部
６３ｃ・・テーパ部(実施形態１) ６３ｄ・・被ガイド部 ６３ｅ・・連通孔
６３ｆ・・段部 ６３ｇ・・スリットテーパ部(実施形態３)
６３ｈ・・定深さスリット部(実施形態４) ６４・・コイルばね
Claims (6)
- 主弁本体と副弁本体とを一体に構成し、上記主弁本体は主弁室内の主弁座に接離して冷媒の流量を制御する主弁体を具備し、上記副弁本体は副弁室内の副弁座に接離して冷媒の流量を正比例に制御する副弁体を具備し、上記主弁体の開度の増減は、副弁体による主弁体の背圧の増減によって行われ、該副弁体の流路断面積の変化に、主弁体の流路断面積の変化を正比例させる電動弁であって、
上記副弁本体は、上記副弁体を作動させるステッピングモータを備えており、
上記副弁体と、上記主弁体とを同軸的に上下に位置させ、
上記主弁体の上部に被ガイド部を形成し、上記副弁本体の下部にガイド部を形成し、上記被ガイド部の上下動を上記ガイド部により案内する、
ことを特徴とする電動弁。 - 上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部にテーパ部を形成し、該テーパ部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
- 上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に対応する上記主弁室内壁部分にテーパ部を形成し、該テーパ部と上記主弁体の径大部外周面との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
- 上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に略一定幅のスリットテーパ部を形成し、該スリットテーパ部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
- 上記主弁体に径大部を形成すると共に、該径大部に一定深さの定深さスリット部を形成し、該定深さスリット部と上記主弁室内壁との隙間を上記主弁室から上記副弁室への流路として形成し、上記主弁体の上動により上記流路の面積が増大するように構成されることを特徴とする請求項１記載の電動弁。
- 上記主弁体の流量を上記副弁体の流量に相似的に変化させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電動弁。
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