JP5773834B2 - Motorized valve - Google Patents

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Description

本発明は、空調機等の冷凍サイクルに使用するのに好適な電動弁に係り、例えば、弁開度(開口面積)を任意に、かつきめ細かく調整することができるパイロット弁体を備える電動弁に関する。   The present invention relates to a motor-operated valve suitable for use in a refrigeration cycle such as an air conditioner, for example, a motor-operated valve including a pilot valve body that can arbitrarily and finely adjust a valve opening (opening area). .

従来、この種の電動弁としてパイロット弁体を備えるパイロット型制御弁としては、主弁と電動式パイロット弁とを備え、主弁は、流体が導入導出される弁室が形成された弁本体と、該弁本体内に摺動自在に嵌挿されて弁本体に設けられた主弁口を開閉する大径部と小径部とを有する断面逆凸字状のピストン型の主弁体と、を有し、電動式パイロット弁は、弁本体の上面開口を塞ぐように取り付けられて主弁体との間に背圧室を画成する画成部材と、主弁体に設けられたパイロット弁口を開閉するパイロット弁体と、を有し、主弁には、弁室と背圧室とを連通する均圧通路が設けられるとともに、主弁体が圧縮コイルばねにより常時開弁方向に付勢されており、かつ、パイロット弁体の開弁方向の移動に追従するように、主弁体が開弁方向に移動するようにされている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a pilot type control valve provided with a pilot valve body as this type of electric valve, a main valve and an electric pilot valve are provided, and the main valve includes a valve body in which a valve chamber into which fluid is introduced and led is formed; A piston-type main valve body having a reverse-convex-shaped cross section having a large-diameter portion and a small-diameter portion that are slidably inserted into the valve main body and open and close a main valve port provided in the valve main body. The electric pilot valve includes a defining member that is mounted so as to close the upper surface opening of the valve body and defines a back pressure chamber between the main valve body, and a pilot valve port provided in the main valve body The main valve is provided with a pressure equalizing passage that communicates the valve chamber and the back pressure chamber, and the main valve body is always urged in the valve opening direction by a compression coil spring. And the main valve body in the valve opening direction so as to follow the movement of the pilot valve body in the valve opening direction. Being adapted to the dynamic (e.g., see Patent Document 1).

また、従来の一般的な主弁とパイロット弁とを有する電動流量制御弁では、ステッピングモータに順位相の駆動パルスを供給すると、供給パルス数に比例して弁体のリフト量が増え、弁体と弁座との間隔を増加させることで通過流量を増やすことができ、反対に逆位相の駆動パルスを供給することで弁体のリフト量を減らし、弁体と弁座との間隔の通過流量を減少させている。   In addition, in a conventional electric flow control valve having a general main valve and a pilot valve, when a driving pulse of a rank phase is supplied to a stepping motor, the lift amount of the valve body increases in proportion to the number of supply pulses, and the valve body By increasing the distance between the valve body and the valve seat, the passage flow rate can be increased. Conversely, by supplying a drive pulse in the opposite phase, the lift amount of the valve body is reduced, and the passage flow amount between the valve body and the valve seat is reduced. Is decreasing.

特開2008−64301号公報JP 2008-64301 A

ところで、前記構造のパイロット型制御弁は、主弁が全閉のとき、主弁はパイロット弁により閉方向に押さえ付けられており、主弁逆圧はパイロット部ばねに依存する構造となっている。また、主弁開弁点では、1次側の圧力に依存しており、主弁動作はパイロット部に依存している。このため、開弁直後に圧力バランスが崩れ、主弁が振動するチャタリングが発生する場合がある。   By the way, the pilot type control valve having the above structure has a structure in which when the main valve is fully closed, the main valve is pressed in the closing direction by the pilot valve, and the main valve back pressure depends on the pilot part spring. . Further, the main valve opening point depends on the pressure on the primary side, and the main valve operation depends on the pilot portion. For this reason, the pressure balance may be lost immediately after the valve is opened, and chattering may occur where the main valve vibrates.

さらに、従来の主弁とパイロット弁とを有する電動流量制御弁では、1つの制御パターンとして弁開度とリフト量の勾配が大きい場合には均圧時間が短くなり、制御時間を短くすることができるが、流量制御の分解能が落ちることになり、きめ細かい制御ができない。また、もう1つのパターンとして弁開度とリフト量の勾配を小さくすると、流量制御の分解能を高めることができるが、均圧時間が長くなり、制御時間も非常に長くなるという問題点がある。   Furthermore, in a conventional electric flow control valve having a main valve and a pilot valve, if the gradient of the valve opening and the lift amount is large as one control pattern, the pressure equalization time is shortened, and the control time can be shortened. Yes, but the resolution of the flow rate control is reduced, and fine control is not possible. Further, if the gradient of the valve opening degree and the lift amount is reduced as another pattern, the resolution of the flow rate control can be increased, but there is a problem that the pressure equalizing time becomes long and the control time becomes very long.

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、主弁の開弁直後のチャタリングを防止することができる電動弁を提供することにある。また、主弁を開閉制御する制御時間を短縮することができると共に、分解能を上げた流量制御が可能な電動弁を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electric valve capable of preventing chattering immediately after the main valve is opened. It is another object of the present invention to provide an electric valve capable of reducing the control time for controlling opening and closing of the main valve and capable of controlling the flow rate with increased resolution.

前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、基本的には、弁ハウジングと、該弁ハウジングに移動可能に支持され該弁ハウジングのメインポートを開閉する主弁体と、前記弁ハウジングに対して移動可能に支持され前記主弁体に形成されたパイロットポートを開閉するパイロット弁体とを有し、前記パイロット弁体と、前記主弁体とを開閉駆動する電動モータを備える。そして、前記電動モータのロータの回転を前記パイロット弁体に伝達するパイロット弁駆動機構と、前記電動モータの回転を前記主弁体に伝達する主弁駆動機構と、を備え、前記パイロット弁駆動機構の前記電動モータのロータの1回転当たりの移動量を、前記主弁駆動機構の前記電動モータのロータの1回転当たりの移動量より大きく設定したことを特徴としている。   In order to achieve the above object, an electric valve according to the present invention basically includes a valve housing, a main valve body that is movably supported by the valve housing and opens and closes a main port of the valve housing, and the valve housing. And a pilot valve body that opens and closes a pilot port formed in the main valve body, and includes an electric motor that drives the pilot valve body and the main valve body to open and close. A pilot valve drive mechanism that transmits the rotation of the rotor of the electric motor to the pilot valve body; and a main valve drive mechanism that transmits the rotation of the electric motor to the main valve body. The movement amount per rotation of the rotor of the electric motor is set larger than the movement amount per rotation of the rotor of the electric motor of the main valve drive mechanism.

前記のごとく構成された本発明の電動弁は、電動モータで主弁体及びパイロット弁体を制御するとき、パイロット弁駆動機構の移動量が主弁駆動機構の移動量より大きく設定されているため、電動モータを駆動すると、先ずパイロット弁体がパイロットポートを離れて圧力を開放する。そして、主弁体前後の差圧が小さくなった状態で該主弁体が電動モータにより強制的にメインポートから離脱されて流量を調整するため、主弁体の開弁が該主弁体の前後の圧力差に依存しない。これにより、主弁体のチャタリングを防止することができる。また、主弁体の移動量はパイロット弁体の移動量より小さく設定されているため、主弁体前後の圧力差を小さくするまでの時間(すなわち主弁体の開弁に要する時間)を短縮できると共に、分解能の高い流量制御が可能となる。   In the electric valve of the present invention configured as described above, when the main valve body and the pilot valve body are controlled by the electric motor, the movement amount of the pilot valve drive mechanism is set larger than the movement amount of the main valve drive mechanism. When the electric motor is driven, first, the pilot valve body leaves the pilot port to release the pressure. Then, the main valve body is forcibly detached from the main port by the electric motor in order to adjust the flow rate in a state where the differential pressure across the main valve body is small. It does not depend on the pressure difference between the front and rear. Thereby, chattering of the main valve body can be prevented. In addition, the amount of movement of the main valve element is set smaller than the amount of movement of the pilot valve element, so the time required to reduce the pressure difference across the main valve element (ie, the time required to open the main valve element) is shortened. It is possible to control the flow rate with high resolution.

また、本発明に係る電動弁の好ましい具体的な態様としては、前記主弁駆動機構と前記パイロット弁駆動機構とは、前記電動モータの回転を直線運動に変換するねじ送り機構であり、前記パイロット弁駆動機構のねじ送りピッチを、前記主弁駆動機構のねじ送りピッチより大きく設定したことを特徴としている。この構成によれば、パイロット弁ねじ送り機構の大きいねじ送りピッチでパイロット弁体が先に開弁し、主弁ねじ送り機構の小さいねじ送りピッチで主弁体が後から開弁するため、主弁体の開弁時に差圧が小さくなり、主弁体のチャタリングを防止することができる。また、主弁体のねじ送り量が小さいため、きめ細かい制御が可能となる。   As a preferred specific mode of the electric valve according to the present invention, the main valve driving mechanism and the pilot valve driving mechanism are a screw feed mechanism that converts rotation of the electric motor into linear motion, and the pilot valve The screw feed pitch of the valve drive mechanism is set larger than the screw feed pitch of the main valve drive mechanism. According to this configuration, the pilot valve body is opened first with a large screw feed pitch of the pilot valve screw feed mechanism, and the main valve body is opened later with a small screw feed pitch of the main valve screw feed mechanism. When the valve element is opened, the differential pressure is reduced and chattering of the main valve element can be prevented. Further, since the screw feed amount of the main valve body is small, fine control is possible.

さらに、本発明に係る電動弁の好ましい具体的な他の態様としては、前記主弁駆動機構は、前記ロータに連結されたロータ軸体と、該ロータ軸体に追従して移動する前記主弁体とから構成され、前記主弁体は、前記ロータ軸体に遊び空隙を有して連結されていることを特徴としている。この構成によれば、パイロット弁体が先に開弁して差圧を小さくし、主弁体は、遊び空隙を有して連結されているロータ軸体によりパイロット弁体より遅れて移動するため、主弁体のチャタリングを確実に防止することができる。   Furthermore, as another preferable specific embodiment of the electric valve according to the present invention, the main valve drive mechanism includes a rotor shaft coupled to the rotor, and the main valve that moves following the rotor shaft. And the main valve body is connected to the rotor shaft body with a play gap. According to this configuration, the pilot valve body opens first to reduce the differential pressure, and the main valve body moves behind the pilot valve body by the rotor shaft body connected with a play gap. The chattering of the main valve body can be reliably prevented.

また、本発明に係る電動弁の好ましい具体的なさらに他の態様としては、前記パイロット弁駆動機構は、前記ロータの内周側にロータ軸方向に形成した溝部と、前記パイロット弁体をロータ軸方向に移動させる弁ホルダとを備えており、前記弁ホルダから延出する連動アームが前記溝部に係合することを特徴としている。この構成によれば、簡単な構成でロータと弁ホルダとを連動させることができ、動作を安定させることができる。   In addition, as another preferable specific specific aspect of the electric valve according to the present invention, the pilot valve drive mechanism includes a groove portion formed in the rotor axial direction on the inner peripheral side of the rotor, and the pilot valve body as a rotor shaft. A valve holder that moves in a direction, and an interlocking arm that extends from the valve holder engages with the groove. According to this configuration, the rotor and the valve holder can be interlocked with a simple configuration, and the operation can be stabilized.

本発明の電動弁は、パイロット弁体と主弁体の双方を1つの電動モータによる2つの駆動機構で駆動し、パイロット弁体の移動量を主弁体の移動量より大きく設定しているので、最初にパイロット弁体を開き、次いで主弁体を開くため、パイロット弁体で主弁前後の圧力差を低減した状態で主弁を制御することができる。これにより、主弁体開弁時の圧力変動によるチャタリング現象を防止することができ、また当該電動弁の駆動用モータとして低トルクのものを使用することができる。さらに、パイロット弁体の移動量を大きくしているため均圧時間を短くでき、制御時間を短縮できる。さらにまた、主弁体の移動量が小さいため、きめ細かい流量制御を行うことができる。   In the electric valve of the present invention, both the pilot valve body and the main valve body are driven by two drive mechanisms using one electric motor, and the movement amount of the pilot valve body is set larger than the movement amount of the main valve body. Since the pilot valve body is first opened and then the main valve body is opened, the main valve can be controlled with the pilot valve body reducing the pressure difference before and after the main valve. As a result, chattering due to pressure fluctuations when the main valve element is opened can be prevented, and a low-torque motor can be used as the motor for driving the electric valve. Furthermore, since the movement amount of the pilot valve element is increased, the pressure equalizing time can be shortened and the control time can be shortened. Furthermore, since the amount of movement of the main valve element is small, fine flow rate control can be performed.

本発明に係る電動弁の一実施形態を示し、パイロット弁が閉状態で主弁も閉状態を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the motor operated valve which concerns on this invention, and shows a pilot valve in a closed state and a main valve is also in a closed state. 図1に示す電動弁のA−A線に沿う横断面図。The cross-sectional view which follows the AA line of the motor operated valve shown in FIG. 図1に示す電動弁の、パイロット弁が開状態で主弁が閉状態を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows a pilot valve in an open state and a main valve in a closed state of the electric valve shown in FIG. 図1に示す電動弁の、パイロット弁が開状態で主弁が開状態を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows a pilot valve in an open state and a main valve in an open state of the electric valve shown in FIG. 図1〜4に示す電動弁の動作説明に供されるグラフであり、ロータ11、パイロット弁体13a及び主弁体20のリフト量と弁開度(パルス数)との関係を示すもの。It is a graph with which it uses for description of operation | movement of the motor operated valve shown in FIGS. 1-4, and shows the relationship between the lift amount of the rotor 11, the pilot valve body 13a, and the main valve body 20, and valve opening degree (pulse number).

以下、本発明に係る電動弁の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る電動弁の、パイロット弁が閉状態で主弁も閉状態の主要部縦断面図、図2は、図1のA−A線に沿う水平方向断面図、図3はパイロット弁が開状態で主弁は閉状態の主要部縦断面図、図4は、パイロット弁が開状態で主弁も開状態の主要部縦断面図、図5は図1〜4の電動弁の動作説明に供されるグラフであり、ロータ11、パイロット弁体13a及び主弁体20のリフト量と弁開度(パルス数)との関係を示すものである。   Hereinafter, one embodiment of a motor-operated valve according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a motor-operated valve according to the present embodiment when the pilot valve is closed and the main valve is also closed. FIG. 2 is a horizontal sectional view taken along line AA in FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the main part when the pilot valve is open and the main valve is closed, FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the main part when the pilot valve is open and the main valve is open, and FIG. It is a graph provided for operation | movement description of a motor operated valve, and shows the relationship between the lift amount of the rotor 11, the pilot valve body 13a, and the main valve body 20, and the valve opening degree (pulse number).

図1〜5において、電動弁1は、例えばマルチエアコン等の空調機において、室外機と室内機との間に配在するのに好適なもので、型式としては電動式パイロット型とされ、主弁2と該主弁2の上側に設けられた電動式パイロット弁3とからなっている。電動弁1は、弁ハウジング本体5と、弁ハウジング本体5の上部に溶接等で連結された筒状部材6と、筒状部材6の上部開口を塞ぐべく溶接等で連結された蓋状部材7とからなる弁ハウジング4を有している。   1 to 5, the motor-operated valve 1 is suitable for distribution between an outdoor unit and an indoor unit in an air conditioner such as a multi air conditioner, and is an electric pilot type as a model. It consists of a valve 2 and an electric pilot valve 3 provided on the upper side of the main valve 2. The motor-operated valve 1 includes a valve housing body 5, a tubular member 6 connected to the upper portion of the valve housing body 5 by welding or the like, and a lid-like member 7 connected by welding or the like to close the upper opening of the tubular member 6. It has the valve housing 4 which consists of these.

筒状部材6は、ステンレス等の非磁性の金属板を素材としており、弁ハウジング本体5と蓋状部材7に密封接合されている。弁ハウジング本体5には、内部に弁室8が形成され、側部には弁室8に連通する入口ポート9が接続され、底部には弁室8に連通する出口ポート10が接続されている。入口ポート9から導入された冷媒を主弁2と、パイロット弁3で流量を制御して出口ポート10から導出する構成である。   The cylindrical member 6 is made of a non-magnetic metal plate such as stainless steel, and is hermetically joined to the valve housing body 5 and the lid-like member 7. A valve chamber 8 is formed inside the valve housing body 5, an inlet port 9 communicating with the valve chamber 8 is connected to the side, and an outlet port 10 communicating with the valve chamber 8 is connected to the bottom. . The refrigerant introduced from the inlet port 9 is led out from the outlet port 10 by controlling the flow rate with the main valve 2 and the pilot valve 3.

弁ハウジング4を構成する弁ハウジング本体5と、筒状部材6と、蓋状部材7の上部内部空間、すなわち筒状部材6に囲まれた空間には、電動モータMを構成するロータ11が回転軸線O回りに回転可能であると共に上下動可能に配置されている。ロータ11は上部が開口する有底円筒状に形成され、ロータの底面にはロータ軸体12が嵌合固着され、ロータ11とロータ軸体12とは連結されている。ロータ11には、その外周筒状部に多数の磁極が形成されている。   The rotor 11 constituting the electric motor M rotates in the valve housing body 5 constituting the valve housing 4, the tubular member 6, and the upper internal space of the lid-like member 7, that is, the space surrounded by the tubular member 6. It can be rotated around the axis O and can be moved up and down. The rotor 11 is formed in a bottomed cylindrical shape having an open top, and a rotor shaft body 12 is fitted and fixed to the bottom surface of the rotor, and the rotor 11 and the rotor shaft body 12 are connected. A large number of magnetic poles are formed on the outer cylindrical portion of the rotor 11.

ロータ軸体12は下部が開口する有底円筒状に形成され、ロータ軸体12の上部にはパイロット弁3のパイロット弁体13aを下端に有する弁軸13が弁ハウジング4に対して上下動可能であると共に回転可能に配置されている。電動モータMは、弁ハウジング4を構成する筒状部材6の外周側に装着されるステータ(図示せず)と、弁ハウジング4の内部に回転自在に位置するロータ11とから構成されるステッピングモータであり、電源回路(図示せず)から供給される駆動パルスにより回転させるものが使用されており、駆動パルス数により回転角度が設定される。   The rotor shaft body 12 is formed in a bottomed cylindrical shape having an opening at the bottom, and a valve shaft 13 having a pilot valve body 13a of the pilot valve 3 at the lower end can move up and down relative to the valve housing 4 at the upper portion of the rotor shaft body 12. And is rotatably arranged. The electric motor M is a stepping motor including a stator (not shown) mounted on the outer peripheral side of the cylindrical member 6 constituting the valve housing 4 and a rotor 11 that is rotatably located inside the valve housing 4. In this case, a device that is rotated by a drive pulse supplied from a power supply circuit (not shown) is used, and the rotation angle is set by the number of drive pulses.

ロータ軸体12は弁ハウジング本体5の上部を貫通する駆動孔5aに回転可能に、上下に摺動可能に嵌合している。この駆動孔5aには、内周面の下半分の部位に雌ねじ5bが形成され、ロータ軸体12の外周面の下半分の部位に形成された雄ねじ12aが噛み合っている。したがって、図示していない電動モータMのステータに通電してロータ11を回転させると、ロータ11と一体的に固着されたロータ軸体12も回転し、噛み合っている雌ねじ5bと雄ねじ12aによりロータ軸体12とロータ11は上下方向に移動できる構成となっている。弁ハウジング本体5の固定側の雌ねじ5bと、ロータ軸体12の移動側の雄ねじ12aにより主弁駆動機構として主弁ねじ送り機構17が構成される。   The rotor shaft body 12 is rotatably fitted in a drive hole 5a penetrating the upper portion of the valve housing body 5 so as to be slidable in the vertical direction. A female screw 5b is formed in the lower half of the inner peripheral surface of the drive hole 5a, and a male screw 12a formed in the lower half of the outer peripheral surface of the rotor shaft body 12 is engaged with the drive hole 5a. Accordingly, when the rotor 11 is rotated by energizing the stator of the electric motor M (not shown), the rotor shaft body 12 fixed integrally with the rotor 11 also rotates, and the rotor shaft is engaged by the meshed female screw 5b and male screw 12a. The body 12 and the rotor 11 are configured to be movable in the vertical direction. A main valve screw feed mechanism 17 is constituted as a main valve drive mechanism by the female screw 5b on the fixed side of the valve housing body 5 and the male screw 12a on the moving side of the rotor shaft body 12.

弁ハウジング4の上部に固着された蓋状部材7は下面に凹部7aが形成され、この凹部に下方が開口する有底円筒状の弁送り筒体15が溶接等で固着されている。この弁送り筒体15の内周面にはパイロット弁3の弁軸13を移動させる機構を構成する雌ねじ15aが形成されている。弁送り筒体15の内部には下方が開口する有底円筒状の弁ホルダ16が位置しており、この弁ホルダ16の外周面に形成された雄ねじ16aが弁送り筒体15の内周面の雌ねじ15aと噛み合っている。弁ホルダ16の移動側の雄ねじ16aと、弁送り筒体15の固定側の雌ねじ15aによりパイロット弁駆動機構としてパイロット弁ねじ送り機構14が構成される。   The lid-like member 7 fixed to the upper part of the valve housing 4 is formed with a concave portion 7a on the lower surface, and a bottomed cylindrical valve feed cylinder 15 having a lower opening is fixed to the concave portion by welding or the like. A female screw 15 a constituting a mechanism for moving the valve shaft 13 of the pilot valve 3 is formed on the inner peripheral surface of the valve feed cylinder 15. A bottomed cylindrical valve holder 16 that opens downward is positioned inside the valve feed cylinder 15, and a male screw 16 a formed on the outer circumference of the valve holder 16 is an inner circumference of the valve feed cylinder 15. Is engaged with the female screw 15a. A pilot valve screw feed mechanism 14 as a pilot valve drive mechanism is configured by the male screw 16a on the moving side of the valve holder 16 and the female screw 15a on the fixed side of the valve feed cylinder 15.

弁ホルダ16は上面の中心に貫通孔が形成され、この貫通孔にパイロット弁3を構成する弁軸13が回転可能に嵌合し、弁軸13の上端にはプッシュナット18が圧入固定され、弁軸13と弁ホルダ16を連結している。弁軸13の上方の段差部と弁ホルダ16の上部内面との間には圧縮コイルばね19が縮装され、弁軸13を下方に付勢している。弁ホルダ16は下端部より外周側に連動アーム16bが突出形成され、この連動アーム16bの先端はロータ11の内周面に上下方向に延在形成されたキー溝11a内に延出している。この構成により、ロータ11が弁軸13(回転軸線O)を中心として回転すると、弁ホルダ16は連動アーム16bによりロータ11に追従して回転され、弁ホルダ16の外周の雄ねじ16aと弁送り筒体15の内周の雌ねじ15aにより弁ホルダ16は上下に移動可能な構成となっている。   The valve holder 16 has a through hole formed at the center of the upper surface, and a valve shaft 13 constituting the pilot valve 3 is rotatably fitted in the through hole. A push nut 18 is press-fitted and fixed to the upper end of the valve shaft 13. The valve shaft 13 and the valve holder 16 are connected. A compression coil spring 19 is compressed between the stepped portion above the valve shaft 13 and the upper inner surface of the valve holder 16 to urge the valve shaft 13 downward. The valve holder 16 is formed with an interlocking arm 16b projecting from the lower end to the outer peripheral side, and the tip of the interlocking arm 16b extends into a key groove 11a that extends in the vertical direction on the inner peripheral surface of the rotor 11. With this configuration, when the rotor 11 rotates about the valve shaft 13 (rotation axis O), the valve holder 16 is rotated following the rotor 11 by the interlocking arm 16b, and the male screw 16a on the outer periphery of the valve holder 16 and the valve feed cylinder are rotated. The valve holder 16 is configured to be movable up and down by an internal thread 15 a on the inner periphery of the body 15.

ロータ11の下面には移動側の上ストッパ体11bが突出形成されており、弁ハウジング本体5の上面から上方に突出形成された固定側の下ストッパ体5cと当接可能に同一円周状に配置されている。ロータ11が回転して上下に移動され、ロータ11の上ストッパ体11bが弁ハウジング本体5の下ストッパ体5cに当接することでロータ11の下方への移動が制限され、電動モータMに駆動パルスが供給されていてもロータ11の回転が強制的に停止される構成となっている。また、ストッパ体同士が当接した状態から、ロータ11が1回転すると上ストッパ体11bは下ストッパ体5cから離れるようにストッパ体同士の高さが設定されている。   An upper stopper body 11b on the moving side protrudes from the lower surface of the rotor 11, and has the same circumferential shape so as to be able to come into contact with the lower stopper body 5c on the fixed side protruding upward from the upper surface of the valve housing body 5. Has been placed. The rotor 11 is rotated and moved up and down, and the upper stopper body 11b of the rotor 11 is brought into contact with the lower stopper body 5c of the valve housing body 5, so that the downward movement of the rotor 11 is restricted, and the drive pulse is applied to the electric motor M. Even if is supplied, the rotation of the rotor 11 is forcibly stopped. Further, the height of the stopper bodies is set so that the upper stopper body 11b is separated from the lower stopper body 5c when the rotor 11 makes one rotation from the state where the stopper bodies are in contact with each other.

弁ハウジング本体5の内部の弁室8には、主弁2を構成する主弁体20が、回転軸線Oに沿って上下に摺動可能に配置されている。主弁体20は中心を上下方向に貫通するパイロット通路21が形成された中心軸部20Aと、中心軸部20Aの下端部から円盤状に延出形成された主弁部20Bと、中心軸部20Aの上端部から水平方向に延出形成された連動鍔部20Cと、中心軸部20Aの中央部から水平方向に延出形成された中央鍔部20Dとを備えている。   In the valve chamber 8 inside the valve housing body 5, a main valve body 20 constituting the main valve 2 is disposed so as to be slidable in the vertical direction along the rotation axis O. The main valve body 20 includes a central shaft portion 20A formed with a pilot passage 21 penetrating the center in the vertical direction, a main valve portion 20B formed in a disc shape from the lower end portion of the central shaft portion 20A, and a central shaft portion. The interlocking flange 20C is formed to extend in the horizontal direction from the upper end of 20A, and the central flange 20D is formed to extend in the horizontal direction from the center of the central shaft portion 20A.

主弁体20の下端の主弁部20Bが弁ハウジング本体5の弁座部5d(メインポート)に当接することで主弁2を閉じ、主弁体20が上方に移動して弁座部5dとの間隙を変化させることで流量を調整するように構成されている。主弁体20の中心軸部20Aを貫通するパイロット通路21は中間部で上方が大径部となるように、例えば45度程度の傾斜面で段差部が形成され、この段差部はパイロット弁3の弁軸13の下端(すなわちパイロット弁体13a)が接離する弁座部21a(パイロットポート)として機能する。主弁体20の上端の連動鍔部20Cと、中間の中央鍔部20Dとの間の中心軸部20Aには水平方向に貫通する連通孔22が形成され、パイロット通路21と連通している。   The main valve portion 20B at the lower end of the main valve body 20 comes into contact with the valve seat portion 5d (main port) of the valve housing body 5 to close the main valve 2, and the main valve body 20 moves upward to move the valve seat portion 5d. The flow rate is adjusted by changing the gap. The pilot passage 21 penetrating the central shaft portion 20A of the main valve body 20 is formed with a step portion with an inclined surface of, for example, about 45 degrees so that the upper portion is a large diameter portion at the middle portion. It functions as a valve seat portion 21a (pilot port) with which the lower end of the valve shaft 13 (that is, the pilot valve body 13a) contacts and separates. A communication hole 22 penetrating in the horizontal direction is formed in the central shaft portion 20A between the interlocking flange portion 20C at the upper end of the main valve body 20 and the intermediate central flange portion 20D, and communicates with the pilot passage 21.

主弁体20の上端の連動鍔部20Cはロータ軸体12の下方開口の内部空間に位置しており、図1に示すように主弁2が閉じている状態において、鍔部20Cの下方に遊び空隙Cを有して対向する連動リング23がロータ軸体12の下端部に圧入状態に嵌合している。この遊び空隙Cは主弁ねじ送り機構17の送り量を伝達する経路中に設けられた主弁の移動を遅らせる機能を有しており、主弁体20は遊び空隙Cを有してロータ軸体12に連結されている。連動リング23の内周は主弁体20の中心軸部20Aと僅かな間隙があり、連動リング23に対して主弁体20は回転可能であると共に、上下に摺動可能となっている。主弁体20の上端面とロータ軸体12の上面との間に圧縮コイルばね24が縮装され、主弁体20を下方に付勢している。   The interlocking flange 20C at the upper end of the main valve body 20 is located in the internal space of the lower opening of the rotor shaft body 12, and when the main valve 2 is closed as shown in FIG. An opposing interlocking ring 23 having a play gap C is fitted into the lower end portion of the rotor shaft body 12 in a press-fitted state. The play gap C has a function of delaying the movement of the main valve provided in the path for transmitting the feed amount of the main valve screw feed mechanism 17, and the main valve body 20 has a play gap C to provide a rotor shaft. Connected to the body 12. The inner periphery of the interlocking ring 23 has a slight gap from the central shaft portion 20A of the main valve body 20, and the main valve body 20 can rotate with respect to the interlocking ring 23 and can slide up and down. A compression coil spring 24 is mounted between the upper end surface of the main valve body 20 and the upper surface of the rotor shaft body 12 to urge the main valve body 20 downward.

主弁体20が位置する弁室8の上部は弁室8に対して小径に形成され、この小径の上部空間の内周面に主弁体20の中央鍔部20Dが僅かな間隙を有して対向している。弁室8の上部空間を中央鍔部20Dが分断して背圧室25を画成している。すなわち、図1に示すように主弁2が閉じているときは、主弁体20の下端の主弁部20Bと中央鍔部20Dとで弁室8を画成し、主弁体20の上端の連動鍔部20Cと中央鍔部20Dとで背圧室25を画成している。主弁体20の中央鍔部20Dには上下方向に均圧孔26が貫通され、弁室8と背圧室25とを連通している。また、主弁体20の中心軸部20Aに水平方向に貫通する連通孔22は、背圧室25内の冷媒等の流体をパイロット弁3の開弁時にパイロット通路21に導入する機能を有している。   The upper portion of the valve chamber 8 where the main valve body 20 is located is formed with a small diameter with respect to the valve chamber 8, and the central flange 20D of the main valve body 20 has a slight gap on the inner peripheral surface of this small-diameter upper space. Facing each other. The central collar 20D divides the upper space of the valve chamber 8 to define a back pressure chamber 25. That is, when the main valve 2 is closed as shown in FIG. 1, the valve chamber 8 is defined by the main valve portion 20 </ b> B and the central collar portion 20 </ b> D at the lower end of the main valve body 20, and the upper end of the main valve body 20. A back pressure chamber 25 is defined by the interlocking collar part 20C and the central collar part 20D. A pressure equalizing hole 26 is passed through the central flange 20D of the main valve body 20 in the vertical direction to communicate the valve chamber 8 and the back pressure chamber 25 with each other. The communication hole 22 penetrating horizontally through the central shaft portion 20A of the main valve body 20 has a function of introducing a fluid such as a refrigerant in the back pressure chamber 25 into the pilot passage 21 when the pilot valve 3 is opened. ing.

本発明の一実施形態の電動弁1においては、主弁2とパイロット弁3とは1つの電動モータMにより駆動される。主弁2はロータ軸体12の雄ねじ12aと、弁ハウジング本体5の雌ねじ5bからなる主弁ねじ送り機構(主弁駆動機構)17で主弁体20を駆動する。また、パイロット弁3は、弁ホルダ16の外周の雄ねじ16aと、弁送り筒体15の内周の雌ねじ15aとからなるパイロット弁ねじ送り機構(パイロット弁駆動機構)14でパイロット弁体13aを有する弁軸13を駆動する。   In the electric valve 1 according to the embodiment of the present invention, the main valve 2 and the pilot valve 3 are driven by one electric motor M. The main valve 2 drives the main valve body 20 by a main valve screw feed mechanism (main valve drive mechanism) 17 comprising a male screw 12 a of the rotor shaft body 12 and a female screw 5 b of the valve housing body 5. The pilot valve 3 has a pilot valve body 13a with a pilot valve screw feed mechanism (pilot valve drive mechanism) 14 comprising a male screw 16a on the outer periphery of the valve holder 16 and a female screw 15a on the inner periphery of the valve feed cylinder 15. The valve shaft 13 is driven.

そして、パイロット弁ねじ送り機構14のねじ送りピッチが、主弁ねじ送り機構17のねじ送りピッチより大きくなるように設定されている。本実施の形態では、パイロット弁ねじ送り機構14のねじ送りピッチは0.8mmに設定され、主弁ねじ送り機構17のねじ送りピッチは0.6mmに設定されている。このため、電動モータMの1回転でパイロット弁3の弁軸13は0.8mm上昇、下降し、主弁2の主弁体20は0.6mm上昇、下降するように構成され、主弁2の移動量に対してパイロット弁3に移動量が大きくなるように構成されている。このように、ロータ11の1回転当たりのパイロット弁体13aの上下方向の移動量は、主弁体20の上下方向の移動量より大きく設定されている。   The screw feed pitch of the pilot valve screw feed mechanism 14 is set to be larger than the screw feed pitch of the main valve screw feed mechanism 17. In the present embodiment, the screw feed pitch of the pilot valve screw feed mechanism 14 is set to 0.8 mm, and the screw feed pitch of the main valve screw feed mechanism 17 is set to 0.6 mm. For this reason, the valve shaft 13 of the pilot valve 3 is raised and lowered by 0.8 mm by one rotation of the electric motor M, and the main valve body 20 of the main valve 2 is raised and lowered by 0.6 mm. The movement amount of the pilot valve 3 is increased with respect to the movement amount. As described above, the amount of movement of the pilot valve body 13a in the vertical direction per rotation of the rotor 11 is set larger than the amount of movement of the main valve body 20 in the vertical direction.

前記の如く構成された本実施形態の電動弁1の動作について以下に説明する。図1は主弁2とパイロット弁3とが閉じた状態であり、主弁体20は弁ハウジング本体5の弁座部5dに接触しており、入口ポート9から導入された冷媒等の流体は弁室8内に入り、出口ポート10へ導出されず、パイロット弁3のパイロット弁体13aが弁座部21aに接触して閉じた状態となっている。また、ロータ11の上ストッパ体11bと弁ハウジング本体5の下ストッパ体5cとが当接してロータ11が機械的にロックされた状態となっている。   The operation of the motor-operated valve 1 of the present embodiment configured as described above will be described below. FIG. 1 shows a state in which the main valve 2 and the pilot valve 3 are closed, the main valve body 20 is in contact with the valve seat portion 5d of the valve housing body 5, and the fluid such as the refrigerant introduced from the inlet port 9 is It enters the valve chamber 8 and is not led out to the outlet port 10, and the pilot valve body 13 a of the pilot valve 3 is in contact with the valve seat portion 21 a and closed. Further, the upper stopper body 11b of the rotor 11 and the lower stopper body 5c of the valve housing body 5 are in contact with each other, and the rotor 11 is mechanically locked.

この状態について詳細に説明すると、主弁2とパイロット弁3とが閉じた状態であり、主弁2の主弁部20Bは弁座部5d(メインポート)に接触して閉じた状態であり、パイロット弁3のパイロット弁体13aは主弁体20の中心に位置するパイロット通路21の弁座部(パイロットポート)21aに接触しており、閉じた状態となっている。そして、弁室8内の高圧の冷媒は均圧孔26を通して背圧室25に入り、背圧室25(及び弁室8)と出口ポート10との差圧(主弁体20の前後の差圧)、並びに圧縮コイルばね24の弾発力で主弁2を弁座部5dに押し付けている。   When this state is described in detail, the main valve 2 and the pilot valve 3 are in a closed state, and the main valve portion 20B of the main valve 2 is in a closed state in contact with the valve seat portion 5d (main port), The pilot valve body 13a of the pilot valve 3 is in contact with the valve seat portion (pilot port) 21a of the pilot passage 21 located at the center of the main valve body 20, and is in a closed state. Then, the high-pressure refrigerant in the valve chamber 8 enters the back pressure chamber 25 through the pressure equalizing hole 26, and the differential pressure between the back pressure chamber 25 (and the valve chamber 8) and the outlet port 10 (difference before and after the main valve body 20). Pressure) and the elastic force of the compression coil spring 24 press the main valve 2 against the valve seat 5d.

先ず、図1の上ストッパ体11bと下ストッパ体5cとが当接した状態に至る前状態のストッパ体同士が当接する前の状態からの動作について説明する。主弁2及びパイロット弁3が共に閉じ、上ストッパ体11bと下ストッパ体5cとが当接していない状態から、電動モータMに例えば順位相でパルス供給を行って、ロータ11を弁ハウジング本体5に対して一方向に回転させると、パイロット弁ねじ送り機構14と、主弁ねじ送り機構17によりロータ軸体12と弁ホルダ16が下降する。すなわち、弁送り筒体15の固定側の雌ねじ15aと、弁ホルダ16の移動側の雄ねじ16aとのねじ送りにより、弁ホルダ16が下方に移動して圧縮コイルばね19を圧縮する。また、弁ハウジング本体5の固定側の雌ねじ5bと、ロータ軸体12の移動側の雄ねじ12aとのねじ送りにより、ロータ軸体12が下方に移動して圧縮コイルばね24を圧縮する。   First, the operation from the state before the stopper bodies in the previous state in which the upper stopper body 11b and the lower stopper body 5c in FIG. 1 are in contact with each other will be described. From the state in which the main valve 2 and the pilot valve 3 are both closed and the upper stopper body 11b and the lower stopper body 5c are not in contact with each other, the electric motor M is supplied with pulses, for example, in the order phase, so that the rotor 11 , The rotor shaft body 12 and the valve holder 16 are lowered by the pilot valve screw feed mechanism 14 and the main valve screw feed mechanism 17. That is, the valve holder 16 moves downward and compresses the compression coil spring 19 by screw feed of the female screw 15a on the fixed side of the valve feed cylinder 15 and the male screw 16a on the moving side of the valve holder 16. The rotor shaft body 12 moves downward and compresses the compression coil spring 24 by screw feed of the female screw 5b on the stationary side of the valve housing body 5 and the male screw 12a on the moving side of the rotor shaft body 12.

この時点では、移動側の上ストッパ体11bは未だ固定側の下ストッパ体5cに当接しておらず、パイロット弁3の弁体13aがパイロット弁座部21aに着座したまま弁ホルダ16はさらに回転下降する。このときは、パイロット弁3の弁軸13に対して弁ホルダ16が下降するため、緩衝用の圧縮コイルばね19が圧縮せしめられることにより弁ホルダ16の下降力は吸収される。圧縮コイルばね19が圧縮されると、弁軸13の上端に固定されたプッシュナット18と弁ホルダ16との間に間隙が形成される。また、主弁2のロータ軸体12も弁ハウジング本体5に対して下降するため、圧縮コイルばね24も圧縮されて下降力は吸収される。   At this time, the upper stopper body 11b on the moving side is not yet in contact with the lower stopper body 5c on the fixed side, and the valve holder 16 further rotates while the valve body 13a of the pilot valve 3 is seated on the pilot valve seat portion 21a. Descend. At this time, since the valve holder 16 descends with respect to the valve shaft 13 of the pilot valve 3, the descent force of the valve holder 16 is absorbed by compressing the buffering compression coil spring 19. When the compression coil spring 19 is compressed, a gap is formed between the push nut 18 fixed to the upper end of the valve shaft 13 and the valve holder 16. Further, since the rotor shaft body 12 of the main valve 2 is also lowered with respect to the valve housing body 5, the compression coil spring 24 is also compressed and the downward force is absorbed.

その後、ロータ11がさらに回転して弁ホルダ16が下降すると、移動側の上ストッパ体11bが固定側の下ストッパ体5cに衝接し、電動モータMのステータコイルに対するパルス供給が続行されても弁ホルダ16の下降は強制的に停止される。図1は、この状態を示しており、主弁体20の主弁部20Bは圧縮コイルばね24により弁座部(メインポート)5dに圧接しており、パイロット弁3の弁軸13は圧縮コイルばね19により弁座部(パイロットポート)21aに圧接している。   Thereafter, when the rotor 11 further rotates and the valve holder 16 is lowered, the upper stopper body 11b on the moving side comes into contact with the lower stopper body 5c on the stationary side, and the valve is supplied even if pulse supply to the stator coil of the electric motor M is continued. The lowering of the holder 16 is forcibly stopped. FIG. 1 shows this state. The main valve portion 20B of the main valve body 20 is pressed against a valve seat portion (main port) 5d by a compression coil spring 24, and the valve shaft 13 of the pilot valve 3 is a compression coil. The spring 19 is pressed against the valve seat (pilot port) 21a.

主弁2及びパイロット弁3が閉状態(図1に示される状態)にあり、ストッパ体5c、11b同士が当接した状態にあるとき(“0”パルスの状態)から、電動モータMに、逆位相でパルス供給を行って、ロータ11を前記とは逆方向に回転させると、ロータ11の回転はパイロット弁ねじ送り機構14と主弁ねじ送り機構17に伝達される。すなわち、ロータ11の回転はキー溝11a内に位置している弁ホルダ16の連動アーム16bを介して弁ホルダ16を回転させ、パイロット弁ねじ送り機構14を構成する弁ホルダ16の外周の雄ねじ16aと、弁送り筒体15の雌ねじ15aによって弁ホルダ16は上昇する。このときの弁ホルダ16の上昇量はロータ11の1回転に対してパイロット弁ねじ送り機構14のねじピッチ0.8mmとなっている。ロータ11が1回転すると上ストッパ体11bは下ストッパ体5cから離れ、ロータ11の機械的な移動制限は解除される。   When the main valve 2 and the pilot valve 3 are in the closed state (the state shown in FIG. 1) and the stopper bodies 5c and 11b are in contact with each other (the state of the “0” pulse), the electric motor M When pulses are supplied in the opposite phase and the rotor 11 is rotated in the opposite direction, the rotation of the rotor 11 is transmitted to the pilot valve screw feed mechanism 14 and the main valve screw feed mechanism 17. That is, the rotation of the rotor 11 rotates the valve holder 16 via the interlocking arm 16b of the valve holder 16 located in the key groove 11a, and the external thread 16a on the outer periphery of the valve holder 16 constituting the pilot valve screw feed mechanism 14. Then, the valve holder 16 is raised by the female screw 15a of the valve feed cylinder 15. At this time, the lift amount of the valve holder 16 is the screw pitch 0.8 mm of the pilot valve screw feed mechanism 14 for one rotation of the rotor 11. When the rotor 11 rotates once, the upper stopper body 11b is separated from the lower stopper body 5c, and the mechanical movement restriction of the rotor 11 is released.

弁ホルダ16が弁送り筒体15の雌ねじ15aに沿って上昇して弁ホルダ16がプッシュナット18に当接すると、弁ホルダ16の中心に連結されている弁軸13はプッシュナット18と共に上昇し、弁軸13の下端のパイロット弁体13aがパイロットポート21aを離れてパイロット弁3が開く。パイロット弁3が開くと、背圧室25内の高圧の冷媒は主弁体20の連通孔22を通り、パイロット通路21を通過して微量の冷媒が出口ポート10に導出される。   When the valve holder 16 rises along the female screw 15 a of the valve feed cylinder 15 and the valve holder 16 contacts the push nut 18, the valve shaft 13 connected to the center of the valve holder 16 rises together with the push nut 18. The pilot valve body 13a at the lower end of the valve shaft 13 leaves the pilot port 21a and the pilot valve 3 opens. When the pilot valve 3 is opened, the high-pressure refrigerant in the back pressure chamber 25 passes through the communication hole 22 of the main valve body 20, passes through the pilot passage 21, and a small amount of refrigerant is led to the outlet port 10.

また、ロータ11の回転はロータ軸体12に伝達され、主弁ねじ送り機構17を構成するロータ軸体12の雄ねじ12aと、弁ハウジング本体5の雌ねじ5bによってロータ軸体12は上昇する。このときのロータ軸体12の上昇量はロータ11の1回転に対して主弁ねじ送り機構17のねじピッチ0.6mmとなっている。しかしながら、ロータ軸体12は上昇しても、ロータ軸体12に嵌合している連動リング23と主弁体20の連動鍔部20Cとの間には遊び空隙Cがあるため、主弁体20は移動することはない。このため、弁座部5dと主弁体20の下端の主弁部20Bとは接触したままの状態が継続し、主弁2のメインポートは閉じた状態が継続する。   The rotation of the rotor 11 is transmitted to the rotor shaft body 12, and the rotor shaft body 12 is raised by the male screw 12 a of the rotor shaft body 12 constituting the main valve screw feed mechanism 17 and the female screw 5 b of the valve housing body 5. The amount by which the rotor shaft body 12 is raised at this time is 0.6 mm of the thread pitch of the main valve screw feed mechanism 17 for one rotation of the rotor 11. However, even if the rotor shaft body 12 is raised, there is a play gap C between the interlocking ring 23 fitted to the rotor shaft body 12 and the interlocking flange portion 20C of the main valve body 20, so that the main valve body 20 does not move. Therefore, the valve seat portion 5d and the main valve portion 20B at the lower end of the main valve body 20 remain in contact with each other, and the main port of the main valve 2 remains closed.

すなわち、主弁ねじ送り機構17で、ロータ11の回転を直線変換して直線移動量を主弁体20に伝達する経路中で、ロータ軸体12の移動量が主弁体20に伝達されず主弁体の移動が中断される。ロータ軸体12が所定量上昇すると連動リング23と連動鍔部20Cとが接触し、更なるロータ11の回転でロータ軸体12と共に主弁体20は上昇して主弁部20Bと弁座部5dとが開き、入口ポート9内の高圧の冷媒は弁座部(メインポート)5dを通過して出口ポート10に流通する。   That is, the movement amount of the rotor shaft body 12 is not transmitted to the main valve body 20 in the path in which the rotation of the rotor 11 is linearly converted by the main valve screw feed mechanism 17 and the linear movement amount is transmitted to the main valve body 20. The movement of the main valve element is interrupted. When the rotor shaft body 12 is raised by a predetermined amount, the interlocking ring 23 and the interlocking flange portion 20C come into contact with each other, and further rotation of the rotor 11 causes the main valve body 20 to rise together with the rotor shaft body 12 and the main valve portion 20B and the valve seat portion. 5d opens, and the high-pressure refrigerant in the inlet port 9 passes through the valve seat (main port) 5d and flows to the outlet port 10.

ロータ11の回転が主弁ねじ送り機構17の小さいねじ送りピッチによってロータ軸体12を上昇させ、パイロット弁ねじ送り機構14の大きいねじ送りピッチによってパイロット弁3の弁軸13を上昇させ、図3及び図5に示される如くに、パルス数(弁開度)がTa(例えば32パルス)となったとき、弁ホルダ16の上方移動に伴ってパイロット弁3のパイロット弁部である弁軸13下端のパイロット弁体13aがパイロットポート21aから離れ始めてパイロット弁3が開き始め、図5に示される如くに、パルス数がTb(例えば160パルス)になるまで、当該パイロット弁3における弁開度が徐々に微増して、背圧室25の冷媒がパイロット通路21を通じて出口ポート10に流出し、背圧室25の圧力が徐々に減圧される。このTbのときに主弁体20が開弁可能な小さな圧力差となる。   The rotation of the rotor 11 raises the rotor shaft body 12 by a small screw feed pitch of the main valve screw feed mechanism 17 and raises the valve shaft 13 of the pilot valve 3 by a large screw feed pitch of the pilot valve screw feed mechanism 14. As shown in FIG. 5, when the number of pulses (valve opening) becomes Ta (for example, 32 pulses), the lower end of the valve shaft 13 which is the pilot valve portion of the pilot valve 3 as the valve holder 16 moves upward. The pilot valve body 13a begins to move away from the pilot port 21a and the pilot valve 3 begins to open. As shown in FIG. 5, the valve opening in the pilot valve 3 gradually increases until the number of pulses reaches Tb (for example, 160 pulses). The refrigerant in the back pressure chamber 25 flows out to the outlet port 10 through the pilot passage 21 and the pressure in the back pressure chamber 25 is gradually reduced. At this Tb, the pressure difference is small enough to open the main valve body 20.

このように、パイロット弁3が開き、主弁2が閉じた状態では、背圧室25の冷媒はパイロットポート21aからパイロット通路21に抜け背圧室25内は低圧となり、背圧室25と出口ポート10との間の圧力差が小さくなる。   As described above, when the pilot valve 3 is opened and the main valve 2 is closed, the refrigerant in the back pressure chamber 25 passes from the pilot port 21a to the pilot passage 21 and the pressure in the back pressure chamber 25 becomes low. The pressure difference with the port 10 is reduced.

そして、パルス数(弁開度)がTbとなり、背圧室25と出口ポート10との間の圧力差が小さくなると、図3に示される如くに、パイロット弁3のパイロット弁体13aがパイロット弁座部21aから所定距離αだけ離れ、以降パイロット弁3とパイロットポートとの距離は増加する。また、主弁2は、主弁体20の連動鍔部20Cと連動リング23との遊び空隙Cが0となり、電動モータMのロータ11の回転がロータ軸体12を介して主弁体20に伝達される。このため、遊び空隙Cが0となった後の駆動パルスにより主弁体20は主弁ねじ送り機構17によって0.6mmのピッチで上昇し、弁座部5dから離れて開き始める。   When the number of pulses (valve opening) becomes Tb and the pressure difference between the back pressure chamber 25 and the outlet port 10 becomes small, the pilot valve body 13a of the pilot valve 3 becomes a pilot valve as shown in FIG. The distance between the pilot valve 3 and the pilot port increases after a predetermined distance α from the seat 21a. Further, in the main valve 2, the clearance C between the interlocking flange portion 20 </ b> C of the main valve body 20 and the interlocking ring 23 becomes 0, and the rotation of the rotor 11 of the electric motor M is transferred to the main valve body 20 via the rotor shaft body 12. Communicated. For this reason, the main valve body 20 is raised at a pitch of 0.6 mm by the main valve screw feed mechanism 17 by the drive pulse after the idle gap C becomes 0, and starts to open away from the valve seat portion 5d.

この主弁2の開弁時には、予め開いているパイロット弁3により主弁体20の前後差圧(背圧室25及び出口ポート10の間の差圧)が小さくなっており、この状態で主弁体20は強制的に引き上げられる。このため、従来の制御弁のように、主弁がパイロット弁による差圧でリフト制御されることがなく、主弁体20は主弁ねじ送り機構17により電動モータMにより駆動されるため、主弁2の主弁体20に圧力変動が作用せず、チャタリング現象が解消される。この結果、電動弁1のチャタリング現象による異音発生や振動を防止することができる。   When the main valve 2 is opened, the differential pressure between the main valve body 20 (the differential pressure between the back pressure chamber 25 and the outlet port 10) is reduced by the pilot valve 3 opened in advance. The valve body 20 is forcibly pulled up. Therefore, unlike the conventional control valve, the main valve is not lift-controlled by the differential pressure of the pilot valve, and the main valve body 20 is driven by the electric motor M by the main valve screw feed mechanism 17. The pressure fluctuation does not act on the main valve body 20 of the valve 2, and the chattering phenomenon is eliminated. As a result, noise generation and vibration due to chattering of the motor-operated valve 1 can be prevented.

続いて、電動モータMへの供給パルス数をさらに増加させていくと、パルス数がTc(例えば480パルス)になるまで、パイロット弁3はパイロット弁ねじ送り機構14により上昇移動され、主弁体20も図4に示される如くに、主弁ねじ送り機構17により上昇移動される。詳細には、パイロット弁3の弁軸13はパイロット弁ねじ送り機構14により、0.8mmのピッチで上昇し、主弁2は主弁ねじ送り機構17により、0.6mmのピッチで上昇する。すなわち、パイロット弁3は主弁2に先行して上昇する。つまり、電動式パイロット弁3は大きな移動量で移動するので主弁体20を上昇可能とするまでの時間が短く、その一方で、主弁2は小さな移動量で上昇するため、きめ細かい流量制御が可能となる。   Subsequently, when the number of pulses supplied to the electric motor M is further increased, the pilot valve 3 is moved upward by the pilot valve screw feed mechanism 14 until the number of pulses reaches Tc (for example, 480 pulses). 20 is also moved upward by the main valve screw feed mechanism 17 as shown in FIG. Specifically, the valve shaft 13 of the pilot valve 3 is raised at a pitch of 0.8 mm by the pilot valve screw feed mechanism 14, and the main valve 2 is raised at a pitch of 0.6 mm by the main valve screw feed mechanism 17. That is, the pilot valve 3 rises ahead of the main valve 2. That is, since the electric pilot valve 3 moves with a large amount of movement, the time until the main valve body 20 can be raised is short. On the other hand, the main valve 2 rises with a small amount of movement, so fine flow control is possible. It becomes possible.

これにより、図5に示される如くに、パルス数(弁開度)がTbからTcの間は、当該電動弁1における主弁体20のリフト量がパルス数に応じて緩やかな一定の勾配をもって滑らかに増加していく。すなわち、本実施形態では、パルス数がTbからTcになるまでは、主弁体20は主弁ねじ送り機構17のねじ送りピッチ(0.6mm)で上昇され、主弁体20がパルス数(回転量)に対して同距離ずつ上昇するように、各部の寸法仕様等が設定されている。なお、主弁体20が小さい送りピッチ(0.6mm)で上昇している間に、パイロット弁3の弁軸13は大きいねじ送りピッチ(0.8mm)で上昇するが、パイロットポートの間隔が増えるだけで主弁体20の流量制御には影響を与えることはほとんどない。   As a result, as shown in FIG. 5, when the number of pulses (valve opening) is between Tb and Tc, the lift amount of the main valve body 20 in the motor-operated valve 1 has a gentle and constant gradient according to the number of pulses. It increases smoothly. That is, in the present embodiment, the main valve body 20 is raised at the screw feed pitch (0.6 mm) of the main valve screw feed mechanism 17 until the number of pulses changes from Tb to Tc, and the main valve body 20 The dimensional specifications and the like of each part are set so as to increase by the same distance with respect to the rotation amount). While the main valve body 20 is rising at a small feed pitch (0.6 mm), the valve shaft 13 of the pilot valve 3 is raised at a large screw feed pitch (0.8 mm). Only increasing the flow rate hardly affects the flow control of the main valve body 20.

そして、パルス数がTcになると、図4に示される如くに、主弁体20は最大上昇位置βに到達し、主弁体20と弁座部5dとの隙間から最大流量の冷媒が本実施形態の電動弁1を通過することができる。このように、主弁体20の位置は駆動パルス数によって決定され、従来の制御弁のように圧力には依存しないため、主弁体20の位置は安定し、しかも主弁体20は小さいねじ送りピッチ(0.6mm)で移動されるため分解能の高い流量制御が可能となる。また、主弁体20の主弁部20Bは大口径であり、小さい移動量で大流量の冷媒を通過させることができる。さらに、図5より明らかなように、パイロット弁体13aは大きな速度で引き上げられるので、主弁体20の前後の差圧が速やかに低減されて該主弁体20が駆動されるまでの時間が短縮され、その一方、主弁体20は、パイロット弁体13aよりも遅い速度で引き上げられるので、該主弁体20による流量制御を精緻に行うことができる。   When the number of pulses reaches Tc, as shown in FIG. 4, the main valve body 20 reaches the maximum ascending position β, and the refrigerant having the maximum flow rate is implemented through the gap between the main valve body 20 and the valve seat portion 5d. It can pass through the motor-driven valve 1 in the form. Thus, the position of the main valve body 20 is determined by the number of drive pulses and does not depend on the pressure as in the conventional control valve. Therefore, the position of the main valve body 20 is stable and the main valve body 20 is a small screw. Since it is moved at a feed pitch (0.6 mm), flow control with high resolution becomes possible. Further, the main valve portion 20B of the main valve body 20 has a large diameter, and can pass a large flow amount of refrigerant with a small amount of movement. Further, as apparent from FIG. 5, since the pilot valve body 13a is pulled up at a high speed, the time until the differential pressure across the main valve body 20 is quickly reduced and the main valve body 20 is driven is increased. On the other hand, since the main valve body 20 is pulled up at a slower speed than the pilot valve body 13a, the flow control by the main valve body 20 can be performed precisely.

なお、図示してはいないが、弁ホルダ16を固定しているプッシュナット18が弁送り筒体15の面に当接してストッパとして機能するように構成してもよい。このようにパイロット弁3の上昇限度を機械的に制限するように構成すれば、電動モータMに供給するパルスを制限しなくても主弁の開口面積は主弁最大開度よりは大きくならず、このときの開度(最大開度)を維持することになる。また圧縮コイルばね24は省略することが可能である。   Although not shown, the push nut 18 that fixes the valve holder 16 may abut against the surface of the valve feed cylinder 15 and function as a stopper. If the upper limit of the pilot valve 3 is thus mechanically limited, the opening area of the main valve does not become larger than the maximum opening of the main valve without limiting the pulse supplied to the electric motor M. The opening (maximum opening) at this time is maintained. The compression coil spring 24 can be omitted.

以上のように、本実施形態の電動弁1では、1つの電動モータMでパイロット弁3と主弁2を駆動し、パイロット弁3の駆動機構14の送り量を主弁2の駆動機構17の送り量より大きく設定しているので、電動モータMに供給するパルス数に応じて弁開度(開口面積)を滑らかに変化させることができるとともに、均圧時間を早くすることができる。そのため、弁開度(開口面積)を任意に、かつきめ細かく調整することができるとともに、騒音の発生を効果的に抑えることができ、さらに、優れた応答性、動作安定性、制御特性等が得られる。また、主弁体20前後の差圧を小さくした状態で該主弁体20を引き上げるので、電動モータとして低トルクのものを採用することができる。換言すれば、大流量を制御することが可能となる。   As described above, in the electric valve 1 of the present embodiment, the pilot valve 3 and the main valve 2 are driven by one electric motor M, and the feed amount of the driving mechanism 14 of the pilot valve 3 is changed to that of the driving mechanism 17 of the main valve 2. Since it is set larger than the feed amount, the valve opening degree (opening area) can be smoothly changed according to the number of pulses supplied to the electric motor M, and the pressure equalizing time can be shortened. Therefore, the valve opening (opening area) can be adjusted arbitrarily and finely, noise generation can be effectively suppressed, and excellent responsiveness, operational stability, control characteristics, etc. can be obtained. It is done. Further, since the main valve body 20 is pulled up with the differential pressure across the main valve body 20 reduced, an electric motor having a low torque can be employed. In other words, a large flow rate can be controlled.

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、主弁の送り量を0.6mmとし、パイロット弁の送り量を0.8mmとしたが、これに限られるものでなく、主弁の送り量よりパイロット弁の送り量が大きければ任意に設定することができる。   Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. Design changes can be made. For example, the feed amount of the main valve is set to 0.6 mm and the feed amount of the pilot valve is set to 0.8 mm. However, the present invention is not limited to this, and may be arbitrarily set if the feed amount of the pilot valve is larger than the feed amount of the main valve. Can be set.

また、主弁駆動機構やパイロット弁駆動機構としてねじ送り機構の例を示したが、回転運動を直線運動に変換する機構であれば、他の機構を用いることができる。さらに、パイロット弁ねじ送り機構の移動量を、主弁ねじ送り機構の移動量より大きく設定することで、主弁よりパイロット弁を先に開弁することができ圧力差を速やかに低減させることができるため、主弁ねじ送り機構の送り量を伝達する経路中に、主弁体の移動を中断させる遊び空隙がなくても主弁体のチャタリングを抑制することができる。   Moreover, although the example of the screw feed mechanism was shown as a main valve drive mechanism or a pilot valve drive mechanism, as long as it is a mechanism which converts rotational motion into linear motion, another mechanism can be used. Furthermore, by setting the movement amount of the pilot valve screw feed mechanism larger than the movement amount of the main valve screw feed mechanism, the pilot valve can be opened earlier than the main valve, and the pressure difference can be reduced quickly. Therefore, chattering of the main valve body can be suppressed even if there is no idle gap that interrupts the movement of the main valve body in the path for transmitting the feed amount of the main valve screw feed mechanism.

1 電動弁
2 主弁
3 パイロット弁
4 弁ハウジング
5 弁ハウジング本体
5a 駆動孔
5b 雌ねじ
5c 下ストッパ体
5d 弁座部(メインポート)
6 筒状部材
7 蓋状部材
8 弁室
9 入口ポート
10 出口ポート
11 ロータ
11a キー溝
11b 上ストッパ体
12 ロータ軸体
12a 雄ねじ
13 弁軸
13a パイロット弁体
14 パイロット弁ねじ送り機構(パイロット弁駆動機構)
15 弁送り筒体
15a 雌ねじ
16 弁ホルダ
16a 雄ねじ
16b 連動アーム
17 主弁ねじ送り機構(主弁駆動機構)
18 プッシュナット
19 圧縮コイルばね
20 主弁体
20A 中心軸部
20B 主弁部
20C 連動鍔部
20D 中央鍔部
21 パイロット通路
21a 弁座部(パイロットポート)
22 連通孔
23 連動リング
24 圧縮コイルばね
25 背圧室
26 均圧孔
M 電動モータ
C 遊び空隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric valve 2 Main valve 3 Pilot valve 4 Valve housing 5 Valve housing main body 5a Drive hole 5b Female screw 5c Lower stopper body 5d Valve seat part (main port)
6 Cylindrical member 7 Lid member 8 Valve chamber 9 Inlet port 10 Outlet port 11 Rotor 11a Key groove 11b Upper stopper body 12 Rotor shaft body 12a Male thread 13 Valve shaft 13a Pilot valve body 14 Pilot valve screw feed mechanism (pilot valve drive mechanism) )
15 Valve feed cylinder 15a Female screw 16 Valve holder 16a Male screw 16b Interlocking arm 17 Main valve screw feed mechanism (main valve drive mechanism)
18 Push nut 19 Compression coil spring 20 Main valve body 20A Central shaft portion 20B Main valve portion 20C Interlocking flange portion 20D Central flange portion 21 Pilot passage 21a Valve seat portion (pilot port)
22 communication hole 23 interlocking ring 24 compression coil spring 25 back pressure chamber 26 pressure equalization hole M electric motor C play gap

Claims (4)

弁ハウジングと、該弁ハウジングに移動可能に支持され該弁ハウジングのメインポートを開閉する主弁体と、前記弁ハウジングに対して移動可能に支持され前記主弁体に形成されたパイロットポートを開閉するパイロット弁体とを有し、前記パイロット弁体と、前記主弁体とを開閉駆動する電動モータを備える電動弁であって、
前記電動モータのロータの回転を前記パイロット弁体に伝達するパイロット弁駆動機構と、前記電動モータの回転を前記主弁体に伝達する主弁駆動機構と、を備え、
前記パイロット弁駆動機構の前記電動モータのロータの1回転当たりの移動量を、前記主弁駆動機構の前記電動モータのロータの1回転当たりの移動量より大きく設定したことを特徴とする電動弁。
A valve housing, a main valve body movably supported by the valve housing for opening and closing a main port of the valve housing, and a pilot port formed movably supported by the valve housing and formed in the main valve body An electric valve comprising an electric motor that opens and closes the pilot valve body and the main valve body,
A pilot valve drive mechanism that transmits the rotation of the rotor of the electric motor to the pilot valve body; and a main valve drive mechanism that transmits the rotation of the electric motor to the main valve body,
An electric valve characterized in that a movement amount per rotation of the rotor of the electric motor of the pilot valve drive mechanism is set larger than a movement amount of the rotor of the electric motor of the main valve drive mechanism per rotation.
前記主弁駆動機構と前記パイロット弁駆動機構とは、前記電動モータの回転を直線運動に変換するねじ送り機構であり、
前記パイロット弁駆動機構のねじ送りピッチを、前記主弁駆動機構のねじ送りピッチより大きく設定したことを特徴とする請求項1に記載の電動弁。
The main valve drive mechanism and the pilot valve drive mechanism are screw feed mechanisms that convert rotation of the electric motor into linear motion,
The motor-operated valve according to claim 1, wherein a screw feed pitch of the pilot valve drive mechanism is set larger than a screw feed pitch of the main valve drive mechanism.
前記主弁駆動機構は、前記ロータに連結されたロータ軸体と、該ロータ軸体に追従して移動する前記主弁体とから構成され、
前記主弁体は、前記ロータ軸体に遊び空隙を有して連結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。
The main valve drive mechanism is composed of a rotor shaft connected to the rotor, and the main valve body that moves following the rotor shaft.
The motor-operated valve according to claim 1, wherein the main valve body is connected to the rotor shaft body with a play gap.
前記パイロット弁駆動機構は、前記ロータの内周側にロータ軸方向に形成した溝部と、前記パイロット弁体をロータ軸方向に移動させる弁ホルダとを備えており、
前記弁ホルダから延出する連動アームが前記溝部に係合することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動弁。

The pilot valve drive mechanism includes a groove formed in the rotor axial direction on the inner peripheral side of the rotor, and a valve holder that moves the pilot valve body in the rotor axial direction,
The motor-operated valve according to any one of claims 1 to 3, wherein an interlocking arm extending from the valve holder is engaged with the groove.

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