JP7478881B2

JP7478881B2 - Motor-operated valve and refrigeration cycle system

Info

Publication number: JP7478881B2
Application number: JP2023064790A
Authority: JP
Inventors: 大樹中川
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2023-04-12
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: JP2023080216A

Description

本発明は、冷凍サイクルシステムなどに使用する電動弁及び冷凍サイクルシステムに関する。 The present invention relates to an electrically operated valve for use in a refrigeration cycle system and a refrigeration cycle system.

従来、空気調和機の冷凍サイクルに設けられる電動弁として、例えば特許第２８９８９０６号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この電動弁は、弁室の主弁ポート（大径弁口）の開度を変更する主弁体（第２弁体）と、主弁体に形成された副弁ポート（小径弁口）の開度を変更する副弁体（第１弁体）と、副弁体を駆動する電動モータ（ステッピングモータ）を有した駆動部と、を備えている。 Conventionally, an electric valve provided in the refrigeration cycle of an air conditioner is disclosed, for example, in Japanese Patent No. 2898906 (Patent Document 1). This electric valve is equipped with a main valve body (second valve body) that changes the opening degree of the main valve port (large diameter valve port) of the valve chamber, a sub-valve body (first valve body) that changes the opening degree of the sub-valve port (small diameter valve port) formed in the main valve body, and a drive unit having an electric motor (stepping motor) that drives the sub-valve body.

図１２はこの電動弁における電動モータの駆動パルス（副弁体のリフト量）と電動弁を流れる冷媒の流量の関係（流量特性）を示すグラフである。そして、この電動弁では、主弁体が着座して主弁ポートを閉じた状態で、電動モータの駆動により副弁体が副弁ポートの開度を変更する状態があり、このとき電動モータの駆動パルスに応じて副弁ポートの開度が制御されることで、図１２に示すように小流量制御域となる流量特性が得られる。また、電動モータの駆動により副弁体が引き上げられることで副弁体が主弁体に係合し、主弁体が副弁体と共に引き上げられることで主弁ポートが開き、主弁体が主弁ポートの開度を変更することにより、図１２に示すように大流量制御域となる流量特性が得られる。このように、この電動弁は、小流量制御域と大流量制御域と、の二段の流量制御域を有するものである。 Figure 12 is a graph showing the relationship (flow characteristic) between the drive pulse of the electric motor (lift amount of the sub-valve body) and the flow rate of the refrigerant flowing through the electric valve in this motor-operated valve. In this motor-operated valve, when the main valve body is seated and the main valve port is closed, the sub-valve body changes the opening of the sub-valve port by driving the electric motor, and at this time, the opening of the sub-valve port is controlled according to the drive pulse of the electric motor, thereby obtaining a flow characteristic with a small flow control range as shown in Figure 12. In addition, the sub-valve body is raised by driving the electric motor, so that the sub-valve body engages with the main valve body, and the main valve body is raised together with the sub-valve body to open the main valve port, and the main valve body changes the opening of the main valve port, thereby obtaining a flow characteristic with a large flow control range as shown in Figure 12. In this way, this motor-operated valve has two flow control ranges, a small flow control range and a large flow control range.

特許第２８９８９０６号公報Patent No. 2898906

従来の電動弁では、複数の電動弁において、例えば図１３に実線で示す狙いの流量特性となるように作成したものでも、部品寸法のバラツキ等により、流量特性にもバラツキが生じてしまう。このバラツキの範囲は部品の寸法公差や組立公差等の影響によるものであるが、例えば図１３の例では、実線で示す中心の流量特性に対して、点線で示す上限や破線で示す下限の流量特性のようになる。また、流量特性において、小流量制御域と大流量制御域との境界に屈曲点があり、この屈曲点の位置にもバラツキが生じる。したがって、電動弁のパルス制御を行うには、バラツキ範囲内で、小流量制御域の駆動パルスの上限が最小となる駆動パルス（図１３ではＡ点）よりさらに小さい駆動パルスを上限とし、その上限までの範囲を、微小流量制御の為に実際に使用する微小流量制御可能範囲とする必要がある。 In conventional motorized valves, even if multiple motorized valves are created to have the target flow characteristics shown by the solid line in Figure 13, there will be variation in the flow characteristics due to variations in part dimensions, etc. The range of variation is due to the influence of dimensional tolerances of parts and assembly tolerances, and for example, in the example of Figure 13, the flow characteristics will be like the upper limit shown by the dotted line and the lower limit shown by the dashed line, compared to the center flow characteristics shown by the solid line. In addition, there is a bending point at the boundary between the small flow control area and the large flow control area in the flow characteristics, and the position of this bending point also varies. Therefore, in order to control the pulse of the motorized valve, it is necessary to set the upper limit of the drive pulse smaller than the drive pulse (point A in Figure 13) at which the upper limit of the drive pulse in the small flow control area is the smallest within the variation range, and to set the range up to that upper limit as the micro flow controllable range actually used for micro flow control.

さらに、図１３のＡ点においても流量にバラツキがあり、例えば流量特性の上限（点線の流量特性）では、弁開度が大きすぎて流量を絞り切れない可能性がある。このため、小流量を制御する範囲の上限をＡ点よりもさらに下げて、その範囲を小流量を制御する範囲とする必要がある。このように、従来の電動弁では、小流量で制御をできる範囲を狭くせざるを得ない。このことは、主弁体と副弁体とによる二段の制御を行うものに限らず、ニードル弁の円錐台部で流量を制御するような電動弁でも同様に問題となる。例えば、小流量制御域の最大流量のバラツキが大きくなって、流量を絞り切れなくなる可能性があり、小流量制御域の小流量の制御として使用する駆動パルスの範囲である微小流量制御可能範囲は、流量のバラツキを考慮して狭くする必要がある。 Furthermore, there is variation in the flow rate even at point A in Figure 13. For example, at the upper limit of the flow rate characteristics (flow rate characteristics of the dotted line), the valve opening is too large and the flow rate may not be fully throttled. For this reason, it is necessary to lower the upper limit of the range in which the small flow rate is controlled even further than point A, and set that range as the range in which the small flow rate is controlled. In this way, with conventional motor-operated valves, the range in which control at small flow rates must be narrowed. This is not limited to those that perform two-stage control using a main valve body and a sub-valve body, but is also a problem with motor-operated valves that control the flow rate using the truncated cone part of a needle valve. For example, the variation in the maximum flow rate in the small flow rate control range may become large, making it impossible to fully throttle the flow rate, and the micro flow rate controllable range, which is the range of the drive pulse used to control the small flow rate in the small flow rate control range, must be narrowed in consideration of the variation in the flow rate.

本発明は、ニードル弁により小流量制御を行う電動弁において、小流量制御域の最大流量のバラツキを抑制し、微小流量制御の為に実際に使用する微小流量制御可能範囲を広範囲とすることを課題とする。 The objective of the present invention is to suppress the variation in maximum flow rate in the small flow control range in an electric valve that performs small flow control using a needle valve, and to widen the range in which small flow rate control is actually possible for use in small flow rate control.

請求項１の電動弁は、ニードル弁が小径弁ポートの軸線上に配置され、電動モータのロータの回転運動をねじ送り機構で直線運動に変換することにより前記ニードル弁を前記軸線方向に進退させて、前記小径弁ポートの開口部と前記ニードル弁との隙間の開口面積によって、冷媒の流量を制御する電動弁において、弁室の主弁ポートの開度を変更する主弁体を備えるとともに当該主弁体に前記小径弁ポートが形成され、前記ニードル弁が前記小径弁ポートの開度を変更する小流量制御域と、前記主弁体が前記主弁ポートの開度を変更する大流量制御域と、の二段の流量制御域を有し、前記ニードル弁は、前記小径弁ポート側とは反対側に移動して前記主弁体に係合するニードル弁側当接面を有し、前記主弁体は、前記ニードル弁に係合する主弁体側当接面を有し、前記ニードル弁側当接面と前記主弁体側当接面が係合した係合状態で前記ニードル弁と一体的に移動して前記主弁ポートの開度を変更するよう構成されており、前記ニードル弁が、前記小径弁ポート側の先端に向かって徐々に径が小さくなる円錐台状の円錐台部と、前記円錐台部において径が最も大きくなる基端側に連結して設けられ、前記ニードル弁が前記小径弁ポート側に最も移動した際に、前記小径弁ポート内に位置する一定径のストレート部と、を備えており、前記ニードル弁は、前記小径弁ポート側に最も移動した際でも当該小径弁ポートに着座せず、前記ストレート部と前記小径弁ポートの間に流路が形成され、前記小径弁ポートが、前記軸線を中心軸とする円筒状に形成され、前記ニードル弁における前記ニードル弁側当接面から前記ニードル弁の先端部の前記主弁ポート側の端面までの長さが、前記主弁体における前記主弁体側当接面から前記小径弁ポートの上端面までの長さより長く設定されるとともに、前記ニードル弁が前記小径弁ポート側に最も移動した際、前記主弁体側当接面から前記円錐台部の前記ロータ側の端部までの長さが、前記主弁体における前記主弁体側当接面から前記小径弁ポートの上端面までの長さより長く設定されることを特徴とする。 The motor-operated valve of claim 1 is a motor-operated valve in which a needle valve is arranged on the axis of a small-diameter valve port, and the rotational motion of the rotor of an electric motor is converted into linear motion by a screw feed mechanism to move the needle valve forward and backward in the axial direction, thereby controlling the flow rate of the refrigerant by the opening area of the gap between the opening of the small-diameter valve port and the needle valve. The motor-operated valve is provided with a main valve body that changes the opening degree of the main valve port of the valve chamber, and the small-diameter valve port is formed in the main valve body, and the needle valve has a small flow control region that changes the opening degree of the small-diameter valve port. and a large flow control area in which the main valve body changes the opening of the main valve port. The needle valve has a needle valve side abutment surface that moves to the side opposite to the small diameter valve port side and engages with the main valve body. The main valve body has a main valve body side abutment surface that engages with the needle valve, and is configured to move integrally with the needle valve in an engaged state in which the needle valve side abutment surface and the main valve body side abutment surface are engaged to change the opening of the main valve port. The needle valve is disposed at a tip on the small diameter valve port side. a truncated cone portion having a truncated cone shape with a diameter gradually decreasing toward the base end, and a straight portion of a constant diameter connected to the base end side of the truncated cone portion where the diameter is largest, the straight portion being located within the small diameter valve port when the needle valve moves to the small diameter valve port side, the needle valve does not seat on the small diameter valve port even when it moves to the small diameter valve port side, a flow path is formed between the straight portion and the small diameter valve port, the small diameter valve port is formed in a cylindrical shape with the axis as a center axis, The length from the needle valve side abutment surface of the needle valve to the end face of the tip of the needle valve on the main valve port side is set longer than the length from the main valve body side abutment surface of the main valve body to the upper end face of the small diameter valve port, and when the needle valve moves to the small diameter valve port side, the length from the main valve body side abutment surface to the rotor side end of the truncated cone portion is set longer than the length from the main valve body side abutment surface of the main valve body to the upper end face of the small diameter valve port.

請求項２の電動弁は、請求項１に記載の電動弁であって、前記ニードル弁が、前記円錐台部において係が最も小さくなる最小径部に連結する一定径の第二ストレート部を更に備えていることを特徴とする。 The motor-operated valve of claim 2 is the motor-operated valve of claim 1, characterized in that the needle valve further includes a second straight portion of a constant diameter that is connected to the minimum diameter portion of the truncated cone portion where the engagement is smallest.

請求項３の電動弁は、請求項２に記載の電動弁において、前記ニードル弁における前記ストレート部の長さが、当該ストレート部の外径よりも小さいことを特徴とする。 The motor-operated valve of claim 3 is the motor-operated valve of claim 2, characterized in that the length of the straight portion of the needle valve is smaller than the outer diameter of the straight portion.

請求項４の電動弁は、請求項１に記載の電動弁において、前記主弁体には、前記円筒状の前記小径弁ポートにおける前記ニードル弁側とは反対側の端部開口を最小径部としたテーパ筒部が形成されていることを特徴とする。
請求項５の電動弁は、請求項１に記載の電動弁において、前記主弁体が、筒状に形成され、前記ニードル弁が内側に配置されるとともに前記小径弁ポート側とは反対側に移動した前記ニードル弁が係合する保持部と、前記保持部において前記小径弁ポートよりも前記主弁ポート側の端部に位置し、前記保持部及び前記主弁ポートよりも大径に拡径した部分から当該主弁ポートよりも小径の先端部まで先細りとなったテーパ環状に形成され、前記主弁ポートの開度を変更する主弁部と、を備えることを特徴とする。
請求項６の冷凍サイクルシステムは、圧縮機と、室内熱交換器と、室外熱交換器と、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間に設けられた電子膨張弁と、前記室内熱交換器に設けられる除湿弁とを含む冷凍サイクルシステムであって、請求項１に記載の電動弁が、前記除湿弁として用いられていることを特徴とする。 The motor-operated valve of claim 4 is the motor-operated valve of claim 1, characterized in that the main valve body is formed with a tapered tubular portion whose end opening on the opposite side to the needle valve side of the cylindrical small-diameter valve port is a smallest diameter portion.
The motor-operated valve of claim 5 is the motor-operated valve of claim 1, characterized in that the main valve body is formed in a cylindrical shape, the needle valve is arranged on the inside, and a holding portion with which the needle valve moved opposite the small diameter valve port side engages, and a main valve portion is located at an end of the holding portion that is closer to the main valve port than the small diameter valve port, and is formed in a tapered annular shape tapering from a portion that expands to a diameter larger than the holding portion and the main valve port to a tip portion that is smaller in diameter than the main valve port, and changes the opening degree of the main valve port.
The refrigeration cycle system of claim 6 is a refrigeration cycle system including a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, an electronic expansion valve provided between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger, and a dehumidification valve provided in the indoor heat exchanger, and is characterized in that the electric valve described in claim 1 is used as the dehumidification valve.

請求項１または２の電動弁によれば、小径弁ポートの開口部とニードル弁の円錐台部との隙間の開口面積によって、小流量制御域での冷媒の流量が制御されるが、このニードル弁は円錐台部の最小径部に連結する一定径のストレート部を有し、この円錐台部の最小径部が小径弁ポートから抜け出た位置で、小径弁ポート内にストレート部が保持されるので、小流量制御域の終端から定流量域となる。したがって、小流量制御域における最大流量のバラツキを抑制して、最大流量での流量が絞れなくなる現象を防止できるとともに、実際に微小流量の制御に使用する駆動パルスの範囲である微小流量制御可能範囲を広範囲とすることができ、微小流量制御可能範囲の制御性を向上させることができる。 According to the motor-operated valve of claim 1 or 2, the flow rate of the refrigerant in the small flow control range is controlled by the opening area of the gap between the opening of the small diameter valve port and the truncated cone part of the needle valve. This needle valve has a straight part of a constant diameter connected to the minimum diameter part of the truncated cone part, and the straight part is held within the small diameter valve port at the position where the minimum diameter part of the truncated cone part comes out of the small diameter valve port, so the constant flow range is reached from the end of the small flow control range. Therefore, it is possible to suppress the variation in the maximum flow rate in the small flow control range and prevent the phenomenon where the flow rate at the maximum flow rate cannot be throttled, and it is possible to widen the range of possible micro flow control, which is the range of the drive pulse actually used to control the micro flow rate, and improve the controllability of the micro flow control range.

請求項３または４の冷凍サイクルシステムによれば、請求項１または２と同様な効果が得られる。 The refrigeration cycle system of claim 3 or 4 achieves the same effects as claim 1 or 2.

本発明の第１実施形態の電動弁の縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view of a motor-operated valve according to a first embodiment of the present invention; 第１実施形態の電動弁におけるニードル弁が副弁ポートに最も近づいた位置にあるときの要部拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the motor-operated valve of the first embodiment when the needle valve is located at a position closest to the auxiliary valve port. FIG. 第１実施形態の電動弁におけるニードル弁が副弁ポートに最も近づいた位置と主弁体に係合する位置との間にあるときの要部拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the motor-operated valve of the first embodiment when the needle valve is between a position closest to the sub-valve port and a position where it engages with the main valve body. FIG. 第１実施形態の電動弁におけるニードル弁が主弁体に係合する位置にあるときの要部拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the motor-operated valve of the first embodiment when the needle valve is in a position where it engages with the main valve body. FIG. 第１実施形態の電動弁における主弁体の全開状態を示す要部拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the motor-operated valve according to the first embodiment, showing a fully open state of a main valve body. 第１実施形態の電動弁における駆動パルスのパルス量と流量の関係を示すグラフである。5 is a graph showing a relationship between a pulse amount of a drive pulse and a flow rate in the motor-operated valve of the first embodiment. 本発明の第２実施形態の電動弁の縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a motor-operated valve according to a second embodiment of the present invention. 第２実施形態におけるマグネットロータの最下端位置に対応するニードル弁を示す要部拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a main portion showing a needle valve corresponding to the bottom end position of a magnet rotor in a second embodiment. 第２実施形態におけるニードル弁の第二円錐台部と弁ポートとの隙間を冷媒が流れる状態を示す要部拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a main portion illustrating a state in which a refrigerant flows through a gap between a second truncated cone portion of a needle valve and a valve port in a second embodiment. 第２実施形態におけるニードル弁の第二ストレート部が弁ポート内に位置する状態を示す要部拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a main portion of a needle valve according to a second embodiment, illustrating a state in which a second straight portion is positioned within a valve port. 実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図である。1 is a diagram showing a refrigeration cycle system according to an embodiment; 従来の電動弁における駆動パルスのパルス量と流量の関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the pulse amount of a drive pulse and a flow rate in a conventional motor-operated valve. 従来の問題点を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining problems in the conventional art.

次に、本発明の電動弁及び冷凍サイクルシステムの実施形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の電動弁の縦断面図、図２は第１実施形態の電動弁におけるニードル弁が副弁ポートに最も近づいた位置にあるときの要部拡大断面図、図３は第１実施形態の電動弁におけるニードル弁が副弁ポートに最も近づいた位置と主弁体に係合する位置との間にあるときの要部拡大断面図、図４は第１実施形態の電動弁におけるニードル弁が主弁体に係合する位置にあるときの要部拡大断面図、図５は第１実施形態の電動弁における主弁体の全開状態を示す要部拡大断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１乃至図４の図面における上下に対応する。この電動弁１００は、弁ハウジング１と、ガイド部材２と、主弁体３と、ニードル弁４と、駆動部５と、を備えている。 Next, the embodiments of the motor-operated valve and the refrigeration cycle system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the motor-operated valve of the first embodiment, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the main part of the motor-operated valve of the first embodiment when the needle valve is in the position closest to the auxiliary valve port, FIG. 3 is an enlarged sectional view of the main part of the motor-operated valve of the first embodiment when the needle valve is between the position closest to the auxiliary valve port and the position where it engages with the main valve body, FIG. 4 is an enlarged sectional view of the main part of the motor-operated valve of the first embodiment when the needle valve is in the position where it engages with the main valve body, and FIG. 5 is an enlarged sectional view of the main part of the motor-operated valve of the first embodiment showing the fully open state of the main valve body. The concept of "upper and lower" in the following description corresponds to the upper and lower in the drawings of FIG. 1 to FIG. 4. This motor-operated valve 100 includes a valve housing 1, a guide member 2, a main valve body 3, a needle valve 4, and a drive unit 5.

弁ハウジング１は例えば、黄銅、ステンレス等で略円筒形状に形成されており、その内側に弁室１Ｒを有している。弁ハウジング１の外周片側には弁室１Ｒに導通される第１継手管１１が接続されるとともに、下端から下方に延びる筒状部に第２継手管１２が接続されている。また、第２継手管１２の弁室１Ｒ側には円筒状の主弁座１３が形成され、この主弁座１３の内側は主弁ポート１３ａとなっており、第２継手管１２は主弁ポート１３ａを介して弁室１Ｒに導通される。主弁ポート１３ａは軸線Ｌを中心とする円柱形状の透孔である。なお、第１継手管１１及び第２継手管１２は、弁ハウジング１に対してろう付け等により固着されている。 The valve housing 1 is formed in a generally cylindrical shape from, for example, brass or stainless steel, and has a valve chamber 1R inside. A first coupling tube 11 that is connected to the valve chamber 1R is connected to one side of the outer periphery of the valve housing 1, and a second coupling tube 12 is connected to a cylindrical section extending downward from the lower end. A cylindrical main valve seat 13 is formed on the valve chamber 1R side of the second coupling tube 12, and the inside of this main valve seat 13 is a main valve port 13a, through which the second coupling tube 12 is connected to the valve chamber 1R. The main valve port 13a is a cylindrical through hole centered on the axis L. The first coupling tube 11 and the second coupling tube 12 are fixed to the valve housing 1 by brazing or the like.

弁ハウジング１の上端の開口部には、ガイド部材２が取り付けられている。ガイド部材２は、弁ハウジング１の内周面内に圧入される圧入部２１と、圧入部２１の内側に位置する略円柱状のガイド部２２と、ガイド部２２の上部に延設されたホルダ部２３と、ガイド部２２の外周に位置するリング状のフランジ部２４とを有している。圧入部２１、ガイド部２２，ホルダ部２３は樹脂製の一体品として構成されている。また、フランジ部２４は、例えば、黄銅、ステンレス等の金属板であり、このフランジ部２４は、インサート成形により樹脂製の圧入部２１及びホルダ部２２と共に一体に設けられている。 A guide member 2 is attached to the opening at the upper end of the valve housing 1. The guide member 2 has a press-fit portion 21 that is press-fitted into the inner peripheral surface of the valve housing 1, a roughly cylindrical guide portion 22 located inside the press-fit portion 21, a holder portion 23 that extends from the upper portion of the guide portion 22, and a ring-shaped flange portion 24 located on the outer periphery of the guide portion 22. The press-fit portion 21, guide portion 22, and holder portion 23 are constructed as a single piece made of resin. The flange portion 24 is a metal plate such as brass or stainless steel, and is formed integrally with the resin press-fit portion 21 and holder portion 22 by insert molding.

そして、ガイド部材２は、弁ハウジング１に組み付けられ、フランジ部２４を介して弁ハウジング１の上端部に溶接により固定されている。また、ガイド部材２において、ガイド部２２には軸線Ｌと同軸の円筒形状のガイド孔２２ａが形成されるとともに、ホルダ部２３の中心には、ガイド孔２２ａと同軸の雌ねじ部２３ａとそのねじ孔が形成されている。ホルダ部２３のガイド孔２２ａ内に主弁体３が配設されている。 The guide member 2 is assembled to the valve housing 1 and fixed to the upper end of the valve housing 1 by welding via the flange portion 24. In the guide member 2, a cylindrical guide hole 22a is formed in the guide portion 22, which is coaxial with the axis L, and a female threaded portion 23a and its threaded hole are formed in the center of the holder portion 23, which is coaxial with the guide hole 22a. The main valve body 3 is disposed in the guide hole 22a of the holder portion 23.

主弁体３は、主弁座１３に対して着座及び離座する主弁部３１と、円柱状のニードルガイド孔３２ａを有する保持部３２と、副弁座３３と、を有している。保持部３２のニードルガイド孔３２ａ内には、後述の弁軸４１に取り付けられたワッシャ４６とガイド用ボス部４７とが挿通されるとともに、この保持部３２の上端にはリング状のリテーナ３２１が嵌合固着または溶接等により固着されている。また、保持部３２の上端外周部は縮径されており、この保持部３２の上端外周部とガイド孔２２ａの上端部との間には、主弁ばね３ａが配設されており、この主弁ばね３ａにより主弁体３は主弁座１３の方向（閉方向）に付勢されている。副弁座３３はニードルガイド孔３２ａの下端部に位置しており、その中心には「小径弁ポート」としての副弁ポート３３ａが形成されている。この副弁ポート３３ａは、軸線Ｌを中心とする円形の形状である。また、保持部３２の側面の少なくとも一箇所には、ニードルガイド孔３２ａと弁室１Ｒとを導通する導通孔３２ｂが形成されており、後述のようにニードル弁４が副弁ポート３３ａを開状態としたとき、弁室１Ｒ、ニードルガイド孔３２ａ、副弁ポート３３ａ及び主弁ポート１３ａが導通する。 The main valve body 3 has a main valve portion 31 that seats and unseats on the main valve seat 13, a holding portion 32 having a cylindrical needle guide hole 32a, and an auxiliary valve seat 33. A washer 46 and a guide boss portion 47 attached to the valve shaft 41 described later are inserted into the needle guide hole 32a of the holding portion 32, and a ring-shaped retainer 321 is fixed to the upper end of the holding portion 32 by fitting or welding. In addition, the outer periphery of the upper end of the holding portion 32 is reduced in diameter, and a main valve spring 3a is arranged between the outer periphery of the upper end of the holding portion 32 and the upper end of the guide hole 22a, and the main valve body 3 is biased in the direction of the main valve seat 13 (closing direction) by the main valve spring 3a. The auxiliary valve seat 33 is located at the lower end of the needle guide hole 32a, and an auxiliary valve port 33a as a "small diameter valve port" is formed in the center. The auxiliary valve port 33a has a circular shape centered on the axis L. In addition, a communication hole 32b that communicates between the needle guide hole 32a and the valve chamber 1R is formed in at least one location on the side of the holding portion 32, and when the needle valve 4 opens the auxiliary valve port 33a as described below, the valve chamber 1R, the needle guide hole 32a, the auxiliary valve port 33a, and the main valve port 13a communicate with each other.

ニードル弁４は、後述のロータ軸５１の下端部にこのロータ軸５１と一体に形成されてロータ軸５１側に連なる弁軸４１と、弁軸４１側に連なる第一円錐台部４２と、第一円錐台部４２に連なる第一ストレート部４３と、第一ストレート部４３に連なる第二円錐台部４４と、第二円錐台部４４に連なる第二ストレート部４５と、を一体に形成して備えている。また、ニードル弁４は、弁軸４１に配設された円環状のワッシャ４６と、弁軸４１に固着されたガイド用ボス部４７と、を有している。ガイド用ボス部４７は弁軸４１と別体として固着されているが、ガイド用ボス部４７は弁軸４１と一体に形成されたものでもよい。なお、本発明における「円錐台部」及び「ストレート部」は、それぞれ第二円錐台部４４及び第二ストレート部４５に対応する。第一ストレート部４３は、副弁ポート３３ａに整合してこの副弁ポート３３ａ内に挿通可能な径であり、その側面は軸線Ｌ方向で同径となっている。また、第二円錐台部４４の頂角（軸線Ｌ回りで１８０°離間する母線同士の成す角度）は第一円錐台部４２の頂角よりも小さくなっている。また、第二ストレート部４５の側面の径は副弁ポート３３ａの径より小さく、軸線Ｌ方向で同径となっている。そして、ワッシャ４６とガイド用ボス部４７は、ニードルガイド孔３２ａ内に摺動可能に挿通されている。 The needle valve 4 is provided with a valve shaft 41 that is integrally formed with the rotor shaft 51 at the lower end of the rotor shaft 51 described below and is connected to the rotor shaft 51 side, a first truncated cone portion 42 that is connected to the valve shaft 41 side, a first straight portion 43 that is connected to the first truncated cone portion 42, a second truncated cone portion 44 that is connected to the first straight portion 43, and a second straight portion 45 that is connected to the second truncated cone portion 44. The needle valve 4 also has an annular washer 46 disposed on the valve shaft 41 and a guide boss portion 47 fixed to the valve shaft 41. The guide boss portion 47 is fixed separately from the valve shaft 41, but the guide boss portion 47 may be formed integrally with the valve shaft 41. In addition, the "frustum cone portion" and the "straight portion" in the present invention correspond to the second truncated cone portion 44 and the second straight portion 45, respectively. The first straight portion 43 has a diameter that can be inserted into the auxiliary valve port 33a by matching with the auxiliary valve port 33a, and its side surface has the same diameter in the direction of the axis L. The apex angle of the second truncated cone portion 44 (the angle between generatrix lines spaced 180° apart around the axis L) is smaller than the apex angle of the first truncated cone portion 42. The diameter of the side surface of the second straight portion 45 is smaller than the diameter of the auxiliary valve port 33a, and is the same diameter in the direction of the axis L. The washer 46 and the guide boss portion 47 are slidably inserted into the needle guide hole 32a.

弁ハウジング１の上端にはケース１４が溶接等によって気密に固定され、このケース１４の内外に駆動部５が構成されている。駆動部５は、「電動モータ」としてのステッピングモータ５Ａと、ステッピングモータ５Ａの回転によりニードル弁４を進退させるねじ送り機構５Ｂと、ステッピングモータ５Ａの回転を規制するストッパ機構５Ｃと、を備えている。 A case 14 is fixed airtightly to the upper end of the valve housing 1 by welding or the like, and the drive unit 5 is configured inside and outside this case 14. The drive unit 5 includes a stepping motor 5A as an "electric motor," a screw feed mechanism 5B that moves the needle valve 4 forward and backward by the rotation of the stepping motor 5A, and a stopper mechanism 5C that restricts the rotation of the stepping motor 5A.

ステッピングモータ５Ａは、ロータ軸５１と、ケース１４の内部に回転可能に配設されたマグネットロータ５２と、ケース１４の外周においてマグネットロータ５２に対して対向配置されたステータコイル５３と、その他、図示しないヨークや外装部材等により構成されている。ロータ軸５１はブッシュを介してマグネットロータ５２の中心に取り付けられ、このロータ軸５１のガイド部材２側の外周には雄ねじ部５１ａが形成されている。この雄ねじ部５１ａはガイド部材２の雌ねじ部２３ａに螺合されており、これにより、ガイド部材２はロータ軸５１を軸線Ｌ上に支持している。そして、ガイド部材２の雌ねじ部２３ａとロータ軸５１の雄ねじ部５１ａはねじ送り機構５Ｂを構成している。 The stepping motor 5A is composed of a rotor shaft 51, a magnet rotor 52 rotatably arranged inside the case 14, a stator coil 53 arranged facing the magnet rotor 52 on the outer periphery of the case 14, and other components such as a yoke and exterior members (not shown). The rotor shaft 51 is attached to the center of the magnet rotor 52 via a bush, and a male thread 51a is formed on the outer periphery of the rotor shaft 51 on the guide member 2 side. This male thread 51a is screwed into the female thread 23a of the guide member 2, so that the guide member 2 supports the rotor shaft 51 on the axis L. The female thread 23a of the guide member 2 and the male thread 51a of the rotor shaft 51 form the screw feed mechanism 5B.

以上の構成により、ステッピングモータ５Ａの駆動により、マグネットロータ５２及びロータ軸５１が回転し、ロータ軸５１の雄ねじ部５１ａとガイド部材２の雌ねじ部２３ａとのねじ送り機構５Ｂにより、ロータ軸５１が軸線Ｌ方向に移動する。そして、ニードル弁４が軸線Ｌ方向に進退移動してニードル弁４が副弁ポート３３ａに対して近接又は離間する。これにより、副弁ポート３３ａの開度が制御される。また、ニードル弁４（ワッシャ４６）が主弁体３（リテーナ３２１）に係合し、主弁体３はニードル弁４と共に移動して、主弁座１３に対して着座及び離座する。これにより、第１継手管１１から第２継手管１２へ、あるいは第２継手管１２から第１継手管１１へ流れる冷媒の流量が制御される。マグネットロータ５２には突起部５２ａが形成されており、マグネットロータ５２の回転に伴って突起部５２ａが回転ストッパ機構５Ｃを作動させ、ロータ軸５１（及びマグネットロータ５２）の最下端位置及び最上端位置が規制される。図１及び図２はロータ軸５１（及びマグネットロータ５２）が最下端位置にある状態である。 With the above configuration, the magnet rotor 52 and the rotor shaft 51 are rotated by driving the stepping motor 5A, and the rotor shaft 51 moves in the axial direction L by the screw feed mechanism 5B between the male threaded portion 51a of the rotor shaft 51 and the female threaded portion 23a of the guide member 2. Then, the needle valve 4 moves forward and backward in the axial direction L, and the needle valve 4 approaches or moves away from the auxiliary valve port 33a. This controls the opening degree of the auxiliary valve port 33a. In addition, the needle valve 4 (washer 46) engages with the main valve body 3 (retainer 321), and the main valve body 3 moves together with the needle valve 4 to seat and unseat on the main valve seat 13. This controls the flow rate of the refrigerant flowing from the first joint pipe 11 to the second joint pipe 12, or from the second joint pipe 12 to the first joint pipe 11. A protrusion 52a is formed on the magnet rotor 52, and as the magnet rotor 52 rotates, the protrusion 52a activates the rotation stopper mechanism 5C, restricting the lowest and highest positions of the rotor shaft 51 (and magnet rotor 52). Figures 1 and 2 show the rotor shaft 51 (and magnet rotor 52) in the lowest position.

図６はステッピングモータ５Ａにおける駆動パルスのパルス量（＝弁開度）と流量の関係を示すグラフであり、図２乃至図６を参照して電動弁１００の詳細な動作について説明する。 Figure 6 is a graph showing the relationship between the pulse amount (= valve opening) of the drive pulse in the stepping motor 5A and the flow rate. The detailed operation of the motor-operated valve 100 will be described with reference to Figures 2 to 6.

以上の電動弁１００は、以下のように動作する。まず、図２（及び図１）の状態では、主弁体３の主弁部３１が主弁座１３に着座し、主弁ポート１３ａが閉じられた弁閉状態である。一方、副弁ポート３３ａに最も近づいた位置にあるニードル弁４は、第一ストレート部４３が副弁ポート３３ａ内に挿通されているが、このニードル弁４は副弁座３３に着座せず、第一ストレート部４３の外周面と副弁ポート３３ａとの隙間を冷媒が僅かに流れる。すなわち、図６に示すように、駆動パルスが基準点（ゼロ点）であっても微小な流量が生じることとなる。 The motor-operated valve 100 described above operates as follows. First, in the state shown in FIG. 2 (and FIG. 1), the main valve portion 31 of the main valve body 3 is seated on the main valve seat 13, and the main valve port 13a is closed, resulting in a valve-closed state. On the other hand, the needle valve 4 closest to the sub-valve port 33a has the first straight portion 43 inserted into the sub-valve port 33a, but this needle valve 4 does not seat on the sub-valve seat 33, and a small amount of refrigerant flows through the gap between the outer circumferential surface of the first straight portion 43 and the sub-valve port 33a. In other words, as shown in FIG. 6, even when the drive pulse is at the reference point (zero point), a small amount of refrigerant flows.

次に、ステッピングモータ５Ａの駆動によりマグネットロータ５２を回転させてニードル弁４を上昇させることで、図３に示すように、ニードル弁４の第一ストレート部４３が副弁ポート３３ａから抜け出し、ニードル弁４の第二円錐台部４４と副弁ポート３３ａとの隙間によって流路が形成される。ここで、第二円錐台部４４は徐々に直径が小さくなることから副弁ポート３３ａとの隙間が大きくなり、流路が拡大されることとなり、図６に示すように、流量が徐々に増加する。この際、主弁体３の主弁部３１が主弁座１３に着座したままであるため、ニードル弁４の第二円錐台部４４が副弁ポート３３ａから抜け出すまでは、流量の増加は微小である。このようにニードル弁４を、副弁ポート３３ａに最も近づいた位置から第二円錐台部４４が副弁ポート３３ａから抜け出す位置までの間で移動させて、副弁ポート３３ａの開度を変更する制御域が小流量制御域である。この小流量制御域におけるステッピングモータ５Ａの駆動パルスのパルス量（＝弁リフト量）に対する流量の変化は大流量制御域に比べて小さくなる。 Next, the stepping motor 5A is driven to rotate the magnet rotor 52 to raise the needle valve 4, so that the first straight portion 43 of the needle valve 4 comes out of the sub-valve port 33a, as shown in FIG. 3, and a flow path is formed by the gap between the second truncated cone portion 44 of the needle valve 4 and the sub-valve port 33a. Here, the diameter of the second truncated cone portion 44 gradually decreases, so the gap with the sub-valve port 33a increases, and the flow path is expanded, and as shown in FIG. 6, the flow rate gradually increases. At this time, since the main valve portion 31 of the main valve body 3 remains seated on the main valve seat 13, the increase in flow rate is small until the second truncated cone portion 44 of the needle valve 4 comes out of the sub-valve port 33a. In this way, the control region in which the needle valve 4 is moved between the position closest to the sub-valve port 33a and the position where the second truncated cone portion 44 comes out of the sub-valve port 33a to change the opening degree of the sub-valve port 33a is the small flow control region. In this small flow control range, the change in flow rate relative to the pulse amount (= valve lift amount) of the drive pulse of the stepping motor 5A is smaller than in the large flow control range.

次に、図４に示すように、ニードル弁４を主弁体３１に係合する位置まで上昇させてワッシャ４６を主弁体３に係合させると、主弁体３はニードル弁４と共に上昇する。そして、さらに上昇させると、図５に示すように、弁軸４１（及びワッシャ４６）によって主弁体３が引き上げられ、主弁部３１が主弁座１３から離間して弁開する。このように主弁体３を着座位置（閉位置）から弁開位置（開位置）に向かって上昇させる制御域が大流量制御域であって、この大流量制御域におけるステッピングモータ５Ａの駆動パルスのパルス量（＝弁リフト量）に対する流量の変化は大きなものとなる。そして、図５に示す弁開位置まで主弁体３を上昇させた全開状態において、流量は最大となる。なお、全開状態における流量としては、一次継手管１１及び二次継手管１２の開口面積に対し、主弁部３１と主弁座１３の隙間の開口面積が同等以上となり、主弁部３１や主弁ポート１３ａによって流量が絞られない状態、すなわち電動弁１００が単なる流路として機能するような開度に設定されている。 Next, as shown in FIG. 4, when the needle valve 4 is raised to a position where it engages with the main valve body 31 and the washer 46 is engaged with the main valve body 3, the main valve body 3 rises together with the needle valve 4. When it is raised further, as shown in FIG. 5, the main valve body 3 is pulled up by the valve shaft 41 (and washer 46), and the main valve part 31 separates from the main valve seat 13 to open the valve. The control region in which the main valve body 3 is raised from the seated position (closed position) to the valve open position (open position) in this way is the large flow control region, and the change in flow rate relative to the pulse amount (=valve lift amount) of the drive pulse of the stepping motor 5A in this large flow control region is large. Then, in the fully open state where the main valve body 3 is raised to the valve open position shown in FIG. 5, the flow rate is maximum. In addition, the flow rate in the fully open state is set so that the opening area of the gap between the main valve portion 31 and the main valve seat 13 is equal to or greater than the opening area of the primary joint pipe 11 and the secondary joint pipe 12, and the flow rate is not restricted by the main valve portion 31 or the main valve port 13a, i.e., the motor-operated valve 100 functions simply as a flow path.

ここで、図３に示す位置から図４に示す位置に到るまでに、ニードル弁４の第二円錐台部４４と第二ストレート部４５との境界部分（円錐台部の最小径部）が、副弁ポート３３ａから抜け出す瞬間がある。この瞬間から図４に示す位置までは、副弁ポート３３ａ内には第二ストレート部４５だけが位置し、この副弁ポート３３ａと第二ストレート部４５との隙間の開口面積は一定である。このため、図６に示すように、小流量制御域の終端から大流量制御域に到るまでの間に、一定流量を保つ定流量域が生じている。したがって、本電動弁１００によれば、小流量制御域における最大流量のバラツキを抑制することができ、この副弁ポート３３ａにおいて最大流量での流量を十分絞ることができる。また、実際に微小流量の制御に使用する駆動パルスの範囲である微小流量制御可能範囲を広範囲とすることができ、微小流量制御可能範囲の制御性を向上させることができる。 Here, from the position shown in FIG. 3 to the position shown in FIG. 4, there is a moment when the boundary portion (the minimum diameter portion of the cone) between the second truncated cone portion 44 and the second straight portion 45 of the needle valve 4 comes out of the sub-valve port 33a. From this moment to the position shown in FIG. 4, only the second straight portion 45 is located in the sub-valve port 33a, and the opening area of the gap between this sub-valve port 33a and the second straight portion 45 is constant. Therefore, as shown in FIG. 6, a constant flow rate region where a constant flow rate is maintained is generated between the end of the small flow rate control region and the large flow rate control region. Therefore, according to this motor-operated valve 100, it is possible to suppress the variation in the maximum flow rate in the small flow rate control region, and it is possible to sufficiently narrow the flow rate at the maximum flow rate in this sub-valve port 33a. In addition, it is possible to widen the micro flow rate controllable range, which is the range of the drive pulse actually used to control the micro flow rate, and to improve the controllability of the micro flow rate controllable range.

図７は第２実施形態の電動弁の縦断面図、図８は第２実施形態におけるマグネットロータの最下端位置に対応するニードル弁を示す要部拡大断面図、図９は第２実施形態におけるニードル弁の第二円錐台部と弁ポートとの隙間を冷媒が流れる状態を示す要部拡大断面図、図１０は第２実施形態におけるニードル弁の第二ストレート部が弁ポート内に位置する状態を示す要部拡大断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図７の図面における上下に対応する。 Figure 7 is a vertical cross-sectional view of the motor-operated valve of the second embodiment, Figure 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a needle valve corresponding to the lowest end position of the magnet rotor in the second embodiment, Figure 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the state in which refrigerant flows through the gap between the second truncated cone part of the needle valve and the valve port in the second embodiment, and Figure 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the state in which the second straight part of the needle valve in the second embodiment is positioned within the valve port. Note that the concepts of "upper and lower" in the following explanation correspond to the upper and lower in the drawing of Figure 7.

この電動弁２００は、弁ハウジング１０と、ガイド部材２０と、弁ホルダ部３０と、ニードル弁４０と、駆動部５０と、を備えている。 This motor-operated valve 200 includes a valve housing 10, a guide member 20, a valve holder portion 30, a needle valve 40, and a drive portion 50.

弁ハウジング１０は例えば、黄銅、ステンレス等で略円筒形状に形成されており、その内側に弁室１０Ｒを有している。弁ハウジング１０の外周片側には弁室１０Ｒに導通される第１継手管１１０が接続されるとともに、下端から下方に延びる筒状部に第２継手管１２０が接続されている。また、第２継手管１２０の弁室１０Ｒ側には弁座部材１３０が嵌合されている。弁座部材１３０の内側は「小径弁ポート」としての弁ポート１３０ａとなっており、第２継手管１２０は弁ポート１３０ａを介して弁室１０Ｒに導通される。弁ポート１３０ａは軸線Ｌを中心とする円柱形状の透孔である。なお、第１継手管１１０及び第２継手管１２０は、弁ハウジング１０に対してろう付け等により固着されている。 The valve housing 10 is formed in a generally cylindrical shape from, for example, brass or stainless steel, and has a valve chamber 10R inside. A first coupling tube 110 that is connected to the valve chamber 10R is connected to one side of the outer periphery of the valve housing 10, and a second coupling tube 120 is connected to a cylindrical portion extending downward from the lower end. A valve seat member 130 is fitted to the valve chamber 10R side of the second coupling tube 120. The inside of the valve seat member 130 is a valve port 130a as a "small diameter valve port", and the second coupling tube 120 is connected to the valve chamber 10R through the valve port 130a. The valve port 130a is a cylindrical through hole centered on the axis L. The first coupling tube 110 and the second coupling tube 120 are fixed to the valve housing 10 by brazing or the like.

弁ハウジング１０の上端の開口部には、ガイド部材２０が取り付けられている。ガイド部材２０は、弁ハウジング１０の内周面内に圧入される圧入部２１０と、圧入部２１０の内側に位置する略円柱状のガイド部２２０と、ガイド部２２０の上部に延設されたホルダ部２３０と、ガイド部２２０の外周に位置するリング状のフランジ部２４０とを有している。圧入部２１０、ガイド部２２０，ホルダ部２３０は樹脂製の一体品として構成されている。また、フランジ部２４０は、例えば、黄銅、ステンレス等の金属板であり、このフランジ部２４０は、インサート成形により樹脂製の圧入部２１０及びホルダ部２２０と共に一体に設けられている。 A guide member 20 is attached to the opening at the upper end of the valve housing 10. The guide member 20 has a press-fit portion 210 that is press-fitted into the inner peripheral surface of the valve housing 10, a roughly cylindrical guide portion 220 located inside the press-fit portion 210, a holder portion 230 that extends from the upper portion of the guide portion 220, and a ring-shaped flange portion 240 located on the outer periphery of the guide portion 220. The press-fit portion 210, the guide portion 220, and the holder portion 230 are configured as an integrated resin product. The flange portion 240 is a metal plate such as brass or stainless steel, and this flange portion 240 is provided integrally with the resin press-fit portion 210 and the holder portion 220 by insert molding.

そして、ガイド部材２０は、弁ハウジング１０に組み付けられ、フランジ部２４０を介して弁ハウジング１０の上端部に溶接により固定されている。また、ガイド部材２０において、ガイド部２２０には軸線Ｌと同軸の円筒形状のガイド孔２２０ａが形成されるとともに、ホルダ部２３０の中心には、ガイド孔２２０ａと同軸の雌ねじ部２３０ａとそのねじ孔が形成されている。そして、ガイド部材２０及び弁室１０Ｒ内には、弁ホルダ部３０とニードル弁４０とが設けられている。 The guide member 20 is assembled to the valve housing 10 and fixed to the upper end of the valve housing 10 by welding via the flange portion 240. In the guide member 20, the guide portion 220 is formed with a cylindrical guide hole 220a coaxial with the axis L, and the holder portion 230 is formed at the center with a female threaded portion 230a coaxial with the guide hole 220a and a threaded hole for the female threaded portion 230a. The valve holder portion 30 and the needle valve 40 are provided within the guide member 20 and the valve chamber 10R.

弁ホルダ部３０は、円環状のスラストワッシャ３１０と、円筒状のガイド管３２０と、バネ受け３３０と、コイルバネ３４０とを備えている。ガイド管３２０は、上端部を内側に曲げることで円環状の天井部３２０ａを有している。一方、後述のロータ軸５１０は、雄ねじ部５１０ａより下端側の端部にボス部５１１を有するとともに、このボス部５１１にはフランジ部５１２が一体に形成されている。そして、ボス部５１１が天井部３２０ａ内に嵌め込まれてスラストワッシャ３１０が取り付けられている。また、ガイド管３２０内には、バネ受け３３０が軸線Ｌ方向に移動可能に設けられ、このバネ受け３３０とコイルバネ３４０が収容された状態で、このガイド管３２０の下端部にニードル弁４０が固着されている。 The valve holder 30 includes an annular thrust washer 310, a cylindrical guide tube 320, a spring bearing 330, and a coil spring 340. The guide tube 320 has an annular ceiling 320a formed by bending the upper end inward. The rotor shaft 510 described below has a boss 511 at the end lower than the male thread 510a, and a flange 512 is integrally formed with the boss 511. The boss 511 is fitted into the ceiling 320a to attach the thrust washer 310. The spring bearing 330 is provided in the guide tube 320 so as to be movable in the direction of the axis L, and the needle valve 40 is fixed to the lower end of the guide tube 320 with the spring bearing 330 and the coil spring 340 housed therein.

ニードル弁４０は、ガイド管３２０に固着されるボス部４１０と、このボス部４１０の下部に形成された第一円錐台部４２０と、第一円錐台部４２０に連なる第一ストレート部４３０と、第一ストレート部４３０に連なる第二円錐台部４４０と、第二円錐台部４４０に連なる第二ストレート部４５０と、を一体に形成して備えている。なお、本発明における「円錐台部」及び「ストレート部」は、それぞれ第二円錐台部４４０及び第二ストレート部４５０に対応する。第一ストレート部４３０は、弁ポート１３０ａに整合してこの弁ポート１３０ａ内に挿通可能な径であり、その側面は軸線Ｌ方向で同径となっている。また、第二円錐台部４４０の頂角（軸線Ｌ回りで１８０°離間する母線同士の成す角度）は第一円錐台部４２０の頂角よりも小さくなっている。また、第二ストレート部４５０の側面の径は弁ポート１３０ａの径より小さく、軸線Ｌ方向で同径となっている。 The needle valve 40 is integrally formed with a boss portion 410 fixed to the guide tube 320, a first truncated cone portion 420 formed at the lower part of the boss portion 410, a first straight portion 430 connected to the first truncated cone portion 420, a second truncated cone portion 440 connected to the first straight portion 430, and a second straight portion 450 connected to the second truncated cone portion 440. The "frustum cone portion" and "straight portion" in the present invention correspond to the second truncated cone portion 440 and the second straight portion 450, respectively. The first straight portion 430 has a diameter that can be inserted into the valve port 130a by matching with the valve port 130a, and its side surface has the same diameter in the direction of the axis L. In addition, the apex angle of the second truncated cone portion 440 (the angle between the generatrix lines spaced 180° apart around the axis L) is smaller than the apex angle of the first truncated cone portion 420. In addition, the diameter of the side surface of the second straight portion 450 is smaller than the diameter of the valve port 130a, and is the same diameter in the direction of the axis L.

弁ハウジング１０の上端にはケース１４０が溶接等によって気密に固定され、このケース１４０の内外に駆動部５０が構成されている。駆動部５０は、「電動モータ」としてのステッピングモータ５０Ａと、ステッピングモータ５０Ａの回転によりニードル弁４０を進退させるねじ送り機構５０Ｂと、ステッピングモータ５０Ａの回転を規制するストッパ機構５０Ｃと、を備えている。 A case 140 is fixed airtightly to the upper end of the valve housing 10 by welding or the like, and the drive unit 50 is configured inside and outside this case 140. The drive unit 50 includes a stepping motor 50A as an "electric motor," a screw feed mechanism 50B that moves the needle valve 40 forward and backward by the rotation of the stepping motor 50A, and a stopper mechanism 50C that restricts the rotation of the stepping motor 50A.

ステッピングモータ５０Ａは、ロータ軸５１０と、ケース１４０の内部に回転可能に配設されたマグネットロータ５２０と、ケース１４０の外周においてマグネットロータ５２０に対して対向配置されたステータコイル５３０と、その他、図示しないヨークや外装部材等により構成されている。ロータ軸５１０はブッシュを介してマグネットロータ５２０の中心に取り付けられ、このロータ軸５１０のガイド部材２０側の外周には雄ねじ部５１０ａが形成されている。この雄ねじ部５１０ａはガイド部材２０の雌ねじ部２３０ａに螺合されており、これにより、ガイド部材２０はロータ軸５１０を軸線Ｌ上に支持している。そして、ガイド部材２０の雌ねじ部２３０ａとロータ軸５１０の雄ねじ部５１０ａはねじ送り機構５０Ｂを構成している。 The stepping motor 50A is composed of a rotor shaft 510, a magnet rotor 520 rotatably arranged inside the case 140, a stator coil 530 arranged facing the magnet rotor 520 on the outer periphery of the case 140, and other components such as a yoke and exterior members (not shown). The rotor shaft 510 is attached to the center of the magnet rotor 520 via a bush, and a male thread portion 510a is formed on the outer periphery of the rotor shaft 510 on the guide member 20 side. This male thread portion 510a is screwed into the female thread portion 230a of the guide member 20, so that the guide member 20 supports the rotor shaft 510 on the axis L. The female thread portion 230a of the guide member 20 and the male thread portion 510a of the rotor shaft 510 constitute the screw feed mechanism 50B.

以上の構成により、ステッピングモータ５０Ａの駆動により、マグネットロータ５２０及びロータ軸５１０が回転し、ロータ軸５１０の雄ねじ部５１０ａとガイド部材２０の雌ねじ部２３０ａとのねじ送り機構５０Ｂにより、ロータ軸５１０が軸線Ｌ方向に移動する。そして、ニードル弁４０が軸線Ｌ方向に進退移動してニードル弁４０が弁ポート１３０ａに対して近接又は離間する。これにより、弁ポート１３０ａの開度が制御され、第１継手管１１０から第２継手管１２０へ、あるいは第２継手管１２０から第１継手管１１０へ流れる冷媒の流量が制御される。マグネットロータ５２０には突起部５２０ａが形成されており、マグネットロータ５２０の回転に伴って突起部５２０ａが回転ストッパ機構５０Ｃを作動させ、ロータ軸５１０（及びマグネットロータ５２０）の最下端位置及び最上端位置が規制される。図７及び図８はロータ軸５１０（及びマグネットロータ５２０）が最下端位置にある状態である。 With the above configuration, the magnet rotor 520 and the rotor shaft 510 rotate when the stepping motor 50A is driven, and the rotor shaft 510 moves in the axial direction L by the screw feed mechanism 50B between the male threaded portion 510a of the rotor shaft 510 and the female threaded portion 230a of the guide member 20. Then, the needle valve 40 moves forward and backward in the axial direction L, and the needle valve 40 approaches or moves away from the valve port 130a. This controls the opening degree of the valve port 130a, and controls the flow rate of the refrigerant flowing from the first joint pipe 110 to the second joint pipe 120, or from the second joint pipe 120 to the first joint pipe 110. A protrusion 520a is formed on the magnet rotor 520, and as the magnet rotor 520 rotates, the protrusion 520a activates the rotation stopper mechanism 50C, restricting the lowest end position and the highest end position of the rotor shaft 510 (and the magnet rotor 520). Figures 7 and 8 show the rotor shaft 510 (and magnet rotor 520) in the lowest position.

以上の電動弁２００は、以下のように動作する。まず、図７及び図８の状態では、弁ポート１３０ａに最も近づいた位置にあるニードル弁４０は、第一ストレート部４３０が弁ポート１３０ａ内に挿通されており、第一ストレート部４３０の外周面と弁ポート１３０ａとの隙間を冷媒が僅かに流れる。 The motor-operated valve 200 described above operates as follows. First, in the state shown in Figures 7 and 8, the needle valve 40 closest to the valve port 130a has the first straight portion 430 inserted into the valve port 130a, and a small amount of refrigerant flows through the gap between the outer circumferential surface of the first straight portion 430 and the valve port 130a.

次に、ステッピングモータ５０Ａの駆動によりマグネットロータ５２０を回転させてニードル弁４０を上昇させることで、図９に示すように、ニードル弁４０の第一ストレート部４３０が弁ポート１３０ａから抜け出し、ニードル弁４０の第二円錐台部４４０と弁ポート１３０ａとの隙間によって流路が形成される。ここで、第二円錐台部４４０は徐々に直径が小さくなることから弁ポート１３０ａとの隙間が大きくなり、流路が拡大されることとなり、図６と同様に流量が徐々に増加するが、この状態では、流量の増加は微小である。このようにニードル弁４０の第二円錐台部４４０と弁ポート１３０ａとの隙間に応じて開度を変更する制御域が小流量制御域であって、この小流量制御域におけるステッピングモータ５０Ａの駆動パルスのパルス量（＝弁リフト量）に対する流量の変化は大流量制御域に比べて小さくなる。 Next, the stepping motor 50A is driven to rotate the magnet rotor 520 to raise the needle valve 40, so that the first straight portion 430 of the needle valve 40 comes out of the valve port 130a as shown in FIG. 9, and a flow path is formed by the gap between the second truncated cone portion 440 of the needle valve 40 and the valve port 130a. Here, the diameter of the second truncated cone portion 440 gradually decreases, so the gap with the valve port 130a increases, and the flow path is expanded, and the flow rate gradually increases as in FIG. 6, but in this state, the increase in flow rate is minute. In this way, the control region in which the opening is changed according to the gap between the second truncated cone portion 440 of the needle valve 40 and the valve port 130a is the small flow control region, and the change in flow rate relative to the pulse amount (=valve lift amount) of the drive pulse of the stepping motor 50A in this small flow control region is smaller than that in the large flow control region.

ここで、図９に示す位置から図１０に示す位置に到るまでに、ニードル弁４０の第二円錐台部４４０と第二ストレート部４５０との境界部分（円錐台部の最小径部）が、弁ポート１３０ａから抜け出す瞬間がある。この瞬間からは弁ポート１３０ａ内には第二ストレート部４５０だけが位置し、この弁ポート１３０ａと第二ストレート部４５０との隙間の開口面積は一定である。なお、第二ストレート部４５０が弁ポート１３０ａから抜け出すと全開状態に向かって流量が急激に増加する大流量制御域となる。これにより、小流量制御域の終端から大流量制御域に到るまでの間に、一定流量を保つ定流量域が生じる。したがって、本電動弁２００によれば、小流量制御域における最大流量のバラツキを抑制することができ、この弁ポート１３０ａにおいて最大流量での流量を十分絞ることができる。また、実際に微小流量の制御に使用する駆動パルスの範囲である微小流量制御可能範囲を広範囲とすることができ、微小流量制御可能範囲の制御性を向上させることができる。 Here, from the position shown in FIG. 9 to the position shown in FIG. 10, there is a moment when the boundary portion (the minimum diameter portion of the cone) between the second truncated cone portion 440 and the second straight portion 450 of the needle valve 40 comes out of the valve port 130a. From this moment, only the second straight portion 450 is located in the valve port 130a, and the opening area of the gap between this valve port 130a and the second straight portion 450 is constant. When the second straight portion 450 comes out of the valve port 130a, the flow rate increases rapidly toward the fully open state, resulting in a large flow rate control region. As a result, a constant flow rate region where a constant flow rate is maintained is generated between the end of the small flow rate control region and the large flow rate control region. Therefore, according to this motor-operated valve 200, it is possible to suppress the variation in the maximum flow rate in the small flow rate control region, and it is possible to sufficiently narrow the flow rate at the maximum flow rate in this valve port 130a. In addition, it is possible to widen the micro flow rate controllable range, which is the range of the drive pulse actually used to control the micro flow rate, and to improve the controllability of the micro flow rate controllable range.

次に、図１１に基づいて本発明の冷凍サイクルシステムについて説明する。この冷凍サイクルシステムは、例えば、家庭用エアコン等の空気調和機に用いられる。前記第１実施形態の電動弁１００は、「除湿制御弁」として第１室内熱交換器９１（除湿時冷却器として作動）と第２室内熱交換器９２（除湿時加熱器として作動）との間に設けられている。また、前記第２実施形態の電動弁２００は「電子膨張弁」として第２室内熱交換器９２と室外熱交換器９３との間に設けられている。そして、電動弁１００、電動弁２００、室外熱交換器９３、圧縮機９４、四方弁９５は、ヒ－トポンプ式冷凍サイクルを構成している。第１室内熱交換器９１と第２室内熱交換器９２及び電動弁１００は室内に設置され、室外熱交換器９３、圧縮機９４、四方弁９５および電動弁２００は室外に設置されていて冷暖房装置を構成している。 Next, the refrigeration cycle system of the present invention will be described with reference to FIG. 11. This refrigeration cycle system is used, for example, in an air conditioner such as a home air conditioner. The motor-operated valve 100 of the first embodiment is provided as a "dehumidification control valve" between the first indoor heat exchanger 91 (operating as a cooler during dehumidification) and the second indoor heat exchanger 92 (operating as a heater during dehumidification). The motor-operated valve 200 of the second embodiment is provided as an "electronic expansion valve" between the second indoor heat exchanger 92 and the outdoor heat exchanger 93. The motor-operated valve 100, the motor-operated valve 200, the outdoor heat exchanger 93, the compressor 94, and the four-way valve 95 constitute a heat pump type refrigeration cycle. The first indoor heat exchanger 91, the second indoor heat exchanger 92, and the motor-operated valve 100 are installed indoors, and the outdoor heat exchanger 93, the compressor 94, the four-way valve 95, and the motor-operated valve 200 are installed outdoors to constitute a heating and cooling device.

除湿弁としての第１実施形態の電動弁１００は、除湿時以外の冷房時または暖房時には主弁体が全開状態とされて、第１室内熱交換器９１と第２室内熱交換器９２は一つの室内熱交換器とされる。そして、この一体の室内熱交換器と室外熱交換器９３は、「蒸発器」及び「凝縮器」として択一的に機能する。すなわち、電子膨張弁としての電動弁２００は、蒸発器と凝縮器の間に設けられている。 In the first embodiment of the motor-operated valve 100 as a dehumidification valve, the main valve body is fully open during cooling or heating other than dehumidification, and the first indoor heat exchanger 91 and the second indoor heat exchanger 92 are made into a single indoor heat exchanger. The integrated indoor heat exchanger and outdoor heat exchanger 93 function alternatively as an "evaporator" and a "condenser". In other words, the motor-operated valve 200 as an electronic expansion valve is provided between the evaporator and the condenser.

以上の実施形態では、ガイド部材２，２０に雌ねじ部２３ａ，２３０ａが形成され、ロータ軸５１，５１０に雄ねじ部５１ａ，５１０ａが形成されてねじ送り機構を構成しているが、このねじの組み合わせに限るものではなく、逆に、ガイド部材に雄ねじ部が形成され、ロータ軸に雌ねじ部が形成され、上記とは雌ねじと雄ねじとが逆配置の電動弁としてもよい。 In the above embodiment, the guide members 2, 20 are formed with female threads 23a, 230a, and the rotor shafts 51, 510 are formed with male threads 51a, 510a to form a screw feed mechanism, but this combination of threads is not limited to this. Conversely, the guide members may be formed with male threads, and the rotor shaft may be formed with female threads, resulting in an electric valve with the female and male threads in a reverse arrangement to the above.

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述し、その他の実施形態についても詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。 The above describes the embodiments of the present invention in detail with reference to the drawings, and other embodiments have also been described in detail, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and the present invention also includes design changes that do not deviate from the gist of the present invention.

１弁ハウジング
１Ｒ弁室
１１第１継手管
１２第２継手管
１３主弁座
１３ａ主弁ポート
Ｌ軸線
２ガイド部材
２１圧入部
２２ガイド部
２２ａガイド孔
２３ホルダ部
２３ａ雌ねじ部
２４フランジ部
３主弁体
３ａ主弁ばね
３１主弁部
３２保持部
３３副弁座
３３ａ副弁ポート（小径弁ポート）
４ニードル弁
４１弁軸
４２第一円錐台部
４３第一ストレート部
４４第二円錐台部（円錐台部）
４５第二ストレート部（ストレート部）
４６ワッシャ
４７ガイド用ボス部
５駆動部
５Ａステッピングモータ（電動モータ）
５１ロータ軸
５１ａ雄ねじ部
５２マグネットロータ
５２ａ突起部
５３ステータコイル
５Ｂねじ送り機構
５Ｃストッパ機構
１０弁ハウジング
１０Ｒ弁室
１１０第１継手管
１２０第２継手管
１３０弁座部材
１３０ａ弁ポート（小径ポート）
２０ガイド部材
２１０圧入部
２２０ガイド部
２２０ａガイド孔
２３０ホルダ部
２３０ａ雌ねじ部
２４０フランジ部
３０弁ホルダ部
４０ニードル弁
４１０ボス部
４２０第一円錐台部
４３０第一ストレート部
４４０第二円錐台部（円錐台部）
４５０第二ストレート部（ストレート部）
５０駆動部
５０Ａステッピングモータ（電動モータ）
５１０ロータ軸
５１０ａ雄ねじ部
５２０マグネットロータ
５３０ステータコイル
５１１ボス部
５１２フランジ部
５０Ｂねじ送り機構
５０Ｃストッパ機構
９１第１室内熱交換器
９２第２室内熱交換器
９３室外熱交換器
９４圧縮機
９５四方弁
１００電動弁
２００電動弁 Reference Signs List 1 Valve housing 1R Valve chamber 11 First joint pipe 12 Second joint pipe 13 Main valve seat 13a Main valve port L Axis 2 Guide member 21 Press-fit portion 22 Guide portion 22a Guide hole 23 Holder portion 23a Female thread portion 24 Flange portion 3 Main valve body 3a Main valve spring 31 Main valve portion 32 Holding portion 33 Sub-valve seat 33a Sub-valve port (small diameter valve port)
4 Needle valve 41 Valve shaft 42 First truncated cone portion 43 First straight portion 44 Second truncated cone portion (frustum cone portion)
45 Second straight section (straight section)
46 Washer 47 Guide boss portion 5 Drive portion 5A Stepping motor (electric motor)
51 Rotor shaft 51a Male thread portion 52 Magnet rotor 52a Protrusion portion 53 Stator coil 5B Screw feed mechanism 5C Stopper mechanism 10 Valve housing 10R Valve chamber 110 First joint pipe 120 Second joint pipe 130 Valve seat member 130a Valve port (small diameter port)
20 Guide member 210 Press-fit portion 220 Guide portion 220a Guide hole 230 Holder portion 230a Female thread portion 240 Flange portion 30 Valve holder portion 40 Needle valve 410 Boss portion 420 First truncated cone portion 430 First straight portion 440 Second truncated cone portion (frustum cone portion)
450 Second straight section (straight section)
50 Drive unit 50A Stepping motor (electric motor)
510 Rotor shaft 510a Male thread portion 520 Magnet rotor 530 Stator coil 511 Boss portion 512 Flange portion 50B Screw feed mechanism 50C Stopper mechanism 91 First indoor heat exchanger 92 Second indoor heat exchanger 93 Outdoor heat exchanger 94 Compressor 95 Four-way valve 100 Motor-operated valve 200 Motor-operated valve

Claims

A motor-operated valve in which a needle valve is disposed on the axis of a small-diameter valve port, and a rotational motion of a rotor of an electric motor is converted into a linear motion by a screw feed mechanism to move the needle valve back and forth in the axial direction, thereby controlling a flow rate of a refrigerant by an opening area of a gap between an opening of the small-diameter valve port and the needle valve,
a main valve body for changing the opening degree of a main valve port of a valve chest, the small diameter valve port being formed in the main valve body, the needle valve having a small flow rate control region for changing the opening degree of the small diameter valve port, and a large flow rate control region for changing the opening degree of the main valve port by the main valve body,
the needle valve has a needle valve side abutment surface that moves opposite to the small diameter valve port side and engages with the main valve body,
The main valve body has a main valve body side abutment surface that engages with the needle valve,
the needle valve abutment surface and the main valve body abutment surface are engaged with each other and move together with the needle valve to change the opening degree of the main valve port,
the needle valve comprises a truncated cone portion having a diameter gradually decreasing toward a tip end on the small-diameter valve port side, and a straight portion of a constant diameter connected to a base end side of the truncated cone portion where the diameter is largest, the straight portion being located within the small-diameter valve port when the needle valve moves to the furthest position toward the small-diameter valve port,
the needle valve does not seat on the small-diameter valve port even when it moves to the small-diameter valve port side to the maximum extent, and a flow passage is formed between the straight portion and the small-diameter valve port,
The small diameter valve port is formed in a cylindrical shape with the axis line as a central axis,
a length from the needle valve side abutment surface of the needle valve to an end face of the tip portion of the needle valve on the main valve port side is set to be longer than a length from the main valve body side abutment surface of the main valve body to an upper end face of the small diameter valve port,
a rotor-side end surface of the main valve body that is in contact with the rotor when the needle valve is moved to the small-diameter valve port side and a rotor-side end surface of the truncated cone portion ...

The motor-operated valve according to claim 1, characterized in that the needle valve further comprises a second straight section of a constant diameter that is connected to the smallest diameter section of the truncated cone section.

The motor-operated valve according to claim 1, characterized in that the length of the straight portion of the needle valve is smaller than the outer diameter of the straight portion.

The motor-operated valve according to claim 2, characterized in that the main valve body is formed with a tapered tubular portion having a minimum diameter at the end opening on the opposite side of the needle valve side of the cylindrical small-diameter valve port.

The main valve body,
a holding portion formed in a cylindrical shape, the needle valve being disposed inside the holding portion and engaging with the needle valve when the needle valve moves to the side opposite the small diameter valve port;
a main valve portion that is located at an end portion of the holding portion that is closer to the main valve port than the small diameter valve port, and that is formed in a tapered annular shape that tapers from a portion that has a diameter larger than the holding portion and the main valve port to a tip portion that has a diameter smaller than the main valve port, and that changes an opening degree of the main valve port;
The motor-operated valve according to claim 1, further comprising:

A refrigeration cycle system including a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, an electronic expansion valve provided between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger, and a dehumidification valve provided in the indoor heat exchanger, wherein the motor-operated valve according to claim 1 is used as the dehumidification valve.