JPH0450581A - 電動開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば冷凍サイクル装置に用いられる電動
式開閉弁に係り、特にパイロット式の電動式開閉弁にお
けるパイロット弁駆動機構の改良に関する。

（従来の技術） たとえば冷凍サイクル装置における玲媒である流体の導
通開閉用として、電動式開閉弁が用いられる。

この電動式開閉弁は種々の形態がある。すなわち、弁体
内に形成される流通路に対して弁子を駆動し、上記流通
路を開閉する開閉弁であって、弁子の駆動機構を電動式
にしている。あるいは、主弁とパイロット弁とを備え、
上記パイロット弁を開閉することによって主弁の両側の
流体に圧力差を生じさせ、この圧力差で主弁の開閉動作
をなす開閉弁がある。この種の開閉弁においＣも、上記
パイロット弁の開閉駆動を電動式にすることには変わり
がない。

しかるに、弁子を直接駆動するのに必要な駆動力は極め
て大であり、駆動機構が大型化することは避けられない
。これに対して、パイロット弁を駆動するのに必要な駆
動力は、上記弁子を直接駆動する駆動力よりも小さくて
すむ。したがって、弁子を直接駆動する開閉弁よりも小
型にできるところから、パイロット式電動開閉弁が多用
される傾向にある。

ここで上記パイロット式電動開閉弁をなお説明すると、
主弁を変位自在に収容したケーシングに流入管と流出管
が接続される。上記主弁はスプリングによって押圧付勢
され、流出管の接続開口面を閉成する。さらに、ケーシ
ング内は、上記主弁によって流入管接続側の流入室とパ
イロ・ソト弁駆動機構を備えたパイロット室とに区画さ
れ、かつこれら流入室とパイロット室とは主弁に設けら
れる細孔などによって連通される。上記パイロット弁駆
動機構は、通電−断電の切換えで作動する励磁コイルを
備えた電動式になっていて、上記主弁のパイロット室面
と流出管開閉端部とに亘って設けられるパイロット孔が
開閉される。

しかして、パイロット弁駆動機構の励磁コイルに通電し
ない状態では、流体が流入管からケーシング内の流入室
に導かれ、ここに充満するとともに細孔を介してパイロ
ット室にも導かれる。このため、流入室とパイロット室
とは同圧となり、スプリングの押圧力が作用して主弁は
流出管の接続開口面を閉成する。

上記パイロット弁駆動機構の励磁コイルに通電すると、
これは主弁のパイロット孔を開放する。

上記パイロット室の流体はパイロット孔を介して流出管
に導出される。このパイロット孔の直径は細孔の直径よ
りも大であるから、細孔からパイロット孔に供給される
流量よりもパイロット室からパイロット孔を介して流出
する量が大である。したがって、パイロット室が低圧、
流入室が高圧になり、この圧力差により主弁がスプリン
グの付勢力に抗して変位する。上記流入管の接続開口面
が開放されて、流入管からケーシング内の流入室に導か
れる流体は直接流出管に導出される。

（発明が解決しようとする課題） この種のパイロット式電動開閉弁における上記パイロッ
ト弁駆動機構は、パイロット弁と、このパイロット弁の
開閉変位をガイドするガイド体と、上記パイロット弁に
弾性力を付勢する戻しスプリングと、上記パイロット弁
を作動杆である樹子の端部に連結した励磁コイルとから
構成されるのが、普通である。そして、上記励磁コイル
に通電すると、戻しスプリングの弾性力に抗して樹子が
励磁コイルに吸引されるよう変位し、開放状態となる。

通電を停止すれば、戻しスプリングの弾性力が作用して
開成状態に変わる。

したがって、上記励磁コイルをケーシング内に収容する
ことはできず、この外部に突出するから、開閉弁自体の
小型化の障害となっている。また、流体圧および戻しス
プリングの弾性力の影響を受けずに上記パイロット弁全
体を駆動しなければならないから、強い励磁力を必要と
する。結局、電動開閉弁を小型化できず、重量が大とな
るという不具合がある。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その
目的とするところは、駆動信頼性を保持してパイロット
弁駆動機構の小型化を図り、よって弁自体の小型軽量化
を得る電動式開閉弁を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、ケーシングの互いに直交する面に流
入管と流出管を接続し、このケーシング内に主弁を変位
自在に収容し、この主弁に弾性体の付勢力を付勢して流
出管の接続開口面を閉成するとともに主弁でケーシング
内を流入管接続側の流入室とパイロット弁駆動機構を備
えたパイロット室とに区画し、この主弁に上記流入室と
パイロット室とを連通し流入室に導かれる流体をパイロ
ット室に案内する細孔部を設け、上記主弁のバイロット
室面と流出管開閉端部とに亘って上記パイロット弁駆動
機構によって開閉される上記細孔部よりも大きな直径の
パイロット孔を設けてなり、上記パイロット弁駆動機構
のパイロット孔開閉部を圧電素子としたことを特徴とす
る電動式開閉弁である。

（作　用） 上記パイロット弁駆動機構の圧電素子に通電しない状態
では、パイロット孔が閉成され、流入室とパイロット室
とが細孔部を介して導通し、同圧である。したがって、
主弁に弾性体の付勢力が作用して流出管の接続開口面を
閉成する。上記圧電素子に通電すると、これは変形して
パイロット孔が開放し、パイロット室の流体が流出管に
導かれ、流入室とパイロット室とに圧力差が生じる。

主弁は弾性体の付勢力に抗して変位し、流入管の接続開
口面が開放される。上記パイロット孔を直接開閉するの
が圧電素子であるから、パイロット弁駆動機構が小型に
なり、結局、電動開閉弁全体が小型シンプル化する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、１は矩形箱状のケーシングであっ
て、図において左側の側面には流入管２か接続され、下
面側には流出管３が接続される。

すなわち、ケーシング１の互いに直交する面１こ流入管
２と流出管３とが接続されることになる。上記ケーシン
グ１内には、主弁４か上下動自在に収容される。この主
弁４は、ケーシング１内を上下部に区画する本体部４ａ
と、この本体部４ａの下面略中央部に一体に突出する弁
部４ｂからなり、断面路Ｔ字状に形成される。上記本体
部４ａの周端面はケーシング１内周面に対して上下動自
在に係合し、互いに極く狭小の間隙を存する。また、本
体部４ａの上面周端とケーシング１上面との間には、弾
性体であるスプリング５が介設され、主弁４を下方向に
弾性的に押圧付勢している。通常、このスプリング５の
付勢力によって、主弁４の弁部４ｂ下端面が、上記流出
管３を接続するケーシング１に設けられる開口面である
流出ポート６を閉成している。

一方、上記ケーシング１内は、主弁４の本体部４ａによ
って、上記流入管２が接続される部位側である流入室７
と、後述するパイロット弁駆動機構８を備えたパイロッ
ト室９とに区画される。これら流入室７とパイロット室
９の容量は、主弁４の上下変位にともない多少変化する
ことになる。

また、本体部４ａには、上記流入室７とパイロット室９
とを連通する細孔部であるところの細孔１０が穿設され
る。すなわち、この細孔１０を介して流入室７に導かれ
る流体をパイロット室９に案内するようになっている。

この細孔１０に代って、上記本体部４ａの周端面に溝部
を設けてもよい。いずれにしても、流入室７とパイロッ
ト室９とを連通することには変わりがなく、しかも必要
な断面積は極く小さくてよい。上記主弁４の弁部４ｂに
は、このパイロット室９側の端面と流出管３側の先端部
とに亘って、上記細孔１０よりも大きな直径のパイロッ
ト孔１１が設けられる。上記弁部４ｂが流ａポート６を
閉成した状態で、流出管３と上記パイロット孔１１とは
直接連通している。

上記パイロット弁駆動機構８は、パイロット孔１１を開
閉するようになっている。すなわち、上記ケーシング１
の上面部には筒状のガイドケース１２が一体に設けられ
、その軸芯方向を上下方向に向けている。上記ガイドケ
ース１２の下端部は、主弁４の弁部４ｂが流出ポート６
を閉成した状態で、主弁４上面とある程度の間隔を存し
ている。

また、ガイドケース１２内には圧電素子からなるパイロ
ット弁子１３が、上下方向に変位自在に収容される。０
図中１３ａは、パイロット弁子１３に接続されるリード
線であって、ガイドケース１２内においである程度の撓
みが可能であり、かつケーシング１の上面部を液密的に
シールされた状態で貫通する。上記パイロット弁子１３
の上部にはガイドリング１４が嵌着され、上記ガイドケ
ース１２に摺動自在に嵌合している。このガイドリング
１４の上端部とケーシング１上面との間にはスプリング
１５が介設され、ガイドリング１４とともにパイロット
弁子１３を下方向に弾性的に押圧付勢している。また、
上記ガイドリング１４の下端部には、周面に沿って所定
間隔を存１．て切欠部を有するカゴ１６が一体的に設け
られている。これは、上記スプリング１５の弾性付勢力
をガイドリング１４を介して受け、その下端部か主弁４
の上面に当接している。

上記パイロット弁子１３の動作は、圧電素子の圧電効果
を利用して行う。すなわち、イオン結晶体に外力を加え
ると電気分極を生じる現象と、逆に誘電体の電界を加え
ると歪みが生じる現象とがあり、前者を一次圧電効果と
呼び、後者を二次圧電効果と呼ぶことが知られている。

上記パイロット弁子１３は、このような圧電効果を利用
して上記パイロット孔１，１を開閉する。

また、上記パイロット弁子１３とガイドリングコ４およ
びカゴ１６の関係は、第２図にも示すようになっている
。上記パイロット弁子］３の先端部は通電１．ない状態
でカゴ１６の下端部よりも突出して、上記パイロット孔
１１を閉成するようになっている。通電すれば、パイロ
ット弁子１３の先端部が変形して、パイロット孔１１を
開放する。

すなわち、パイロット弁子１３に通電しない状態で、こ
の高さ寸法をＨとしたとき、通電することにより変形し
た状態での高さ寸法はｈに短縮変形する。これに対して
上記カゴ１６の高さ寸法Ｘは固定であって、上記スプリ
ング１５によってガイドリング１４を介して押圧されて
もパイロット弁子１３に対する寸法は変わらない。そし
て、ｈ＜ｘ　　　　≦　　　Ｈ の関係か成り立ち、上記スプリング１５に押圧されたカ
ゴ１６が常に主弁４と当接しているので、パイロット弁
子］３に通電して変形させれば、パイロット孔１１が開
放するスペースを得られる。

再び第１図に示すように、上記ガイドケース１２には複
数の小孔コア・・・が穿設されていて、パイロット室９
に導かれる流体は小孔１７・・・からガイドケース１２
内に導かれ、したがって、常にパイロット室９とガイド
ケース１２内とは同圧になっている。

しかして、上記パイロット弁駆動機構８の圧電素子から
なるパイロット弁子１３に通電しない状態では、パイロ
ット弁子１３はパイロット孔１１を閉成する。流入管２
からケーシング１内の流入室７に導かれる冷媒などの流
体は、細孔１０を介してパイロット室９に導通され、し
たがって流入室７とパイロット室９とは同圧である。上
記主弁４にはスプリング５の弾性付勢力が作用して、こ
の弁部４ｂは流出管３の接続開口面である流出ポート６
を閉成する。したがって、電動開閉弁は閉成状態にある
。

上記パイロット弁駆動機構８のパイロット弁子１３に通
電すると、この先端部は変形してパイロット孔１１が開
放する。すると、パイロット室９に充満する流体がパイ
ロット孔１１から流出し、流出ポート６を介して流出管
３に導かれる。上記細孔１０の直径は極く細く、パイロ
ット孔１１−の直径はこれよりも太いので、細孔１０か
らパイロット室９への流入量よりも、パイロット室９か
らパイロット孔１１を介して流出管３への流出量が多い
。したがって、パイロット室９の圧力が流入室７の圧力
よりも低下する。この流入室７とパイロット室９との圧
力差が、上記スプリング５の弾性付勢力よりも大になる
と、この付勢力に抗して主弁４が上昇変位する。したが
って、弁部４ｂの先端部が流出ポート６から離間する。

流入室７に対して流出管３は開放され、流入管２から導
かれる流体を流出する、電動開閉弁の開放状態に変わる
。

なおこのとき、主弁４の上昇変位にともなって、この上
面に当接するカゴ１６をスプリング１５の弾性力に抗し
て押し上げる。先に説明したように、上記カゴ１６はガ
イドリング１４と一体的に連設され、かつこのガイドリ
ング１４にパイロット弁子１３が設けられているので、
カゴ１６とともにパイロット弁子１３も押し上げられる
。したがって、パイロット弁子１３の先端部変形が確保
され、パイロット孔１１を開放できる。上記ガイドケー
ス１２には複数の小孔１７・・・が設けられているので
、パイロット弁子１３やガイドリング１４などの上昇に
よってガイドケース１内の容積が低減した分だけ、この
内部の流体かパイロット室９側に流出する。すなわち、
パイロット弁子１３の先端変形部分とパイロット孔１１
との間隙は確実に保持されるとともに、パイロット弁子
１３などの上昇が円滑であり、極めて迅速な応答動作を
なす。

この電動開閉弁を開放状態から再び閉成状態に戻すには
、パイロット弁子１３への通電を停止すればよい。上記
パイロット弁子１３は、再びパイロット孔１コを閉成す
るよう変形し、上記細孔１０からパイロット室９に導か
れる流体はそのまま充満する。上記パイロット室９の圧
力は上昇し、流入室７と同圧になる。したがって、上記
スプリング５の弾性力が主弁４に作用し、主弁４は降下
して弁部４ｂの先端部が再び流出ポート６を閉成するこ
とになる。

このようにして、パイロット弁子１３を圧電素子から構
成したので、パイロット弁駆動機構８が小型でシンプル
なものとなり、ケーシング１内に収容可能となる。しか
も、圧電素子を駆動するのに必要な電圧はわずかですみ
、開閉動作に必要な駆動力か小さ（てすむ。

なお、上記実施例においてはたとえば冷凍サイクル装置
に用いられる電動開閉弁として説明したか、これに限定
されるものではなく、他の流体の流通を開閉する装置に
用いることもできる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、上記パイロット弁
駆動機構のパイロット孔開閉部を圧電素子としたから、
パイロット弁駆動機構か小型化する。ケーシング内にパ
イロット弁駆動機構を収容可能となり、弁口体の小型化
を図り、スペースをとらずにすむ。また、パイロット弁
動作に必要な駆動力か小さくてすむので、ランニングコ
ストの低減を図れるとともに、弁構造がシンプルになっ
て、応答性が迅速化し、信頼性の向上を得るなどの効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は電動式開閉弁
の縦断面図、第２図はその要部の斜視図である。 ２・・・流入管、３・・・流出管、１・・・ケーシング
、５・・・弾性体（スプリング）　６・・・流出ポート
、７・・・流入室、８・・・パイロット弁駆動機構、９
・・・パイロット室、４・・・主弁、１０・・・細孔、
１１・・・パイロット孔、１３・・・パイロット弁子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに直交する面に流入管と流出管が接続されるケーシ
   ングと、このケーシング内に変位自在に収容され弾性体
   の付勢力を受けて流出管の接続開口面を閉成するととも
   にケーシング内を流入管接続側の流入室とパイロット弁
   駆動機構を備えたパイロット室とに区画する主弁と、こ
   の主弁に設けられ上記流入室とパイロット室とを連通し
   流入室に導かれる流体をパイロット室に案内する細孔部
   と、上記主弁のパイロット室面と流出管開閉端部とに亘
   って設けられ上記パイロット弁駆動機構によって開閉さ
   れる上記細孔部よりも大きな直径のパイロット孔とから
   なり、上記パイロット弁駆動機構がパイロット孔を開放
   することによりパイロット室の流体を流出管に導くとと
   もに流入室とパイロット室との圧力差により主弁を弾性
   体の付勢力に抗して変位させ流入管の接続開口面を開放
   するものにおいて、上記パイロット弁駆動機構のパイロ
   ット孔開閉部を圧電素子としたことを特徴とする電動式
   開閉弁。