JPH0624282U - 電動流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低流量域から大流量域まで精密な流量制御を行
うことができる電動流量制御弁を提供することにある。 【構成】従来公知の電動流量制御弁における弁体に代え
て、弁開閉機構Ｃで作動される小径の第１弁体２１と、
この第１弁体の動きに連動し第１弁体２１の開弁後に時
間差をもって開弁される大径の第２弁体２２とからなる
二段弁を適用し、前記第２弁体２２を弁本体Ａの大径弁
座６に接離する弁座当接面２３と、弁筐弁室４に連通穴
２５を介して連通する第１弁室２４と、第１弁体２１が
接離する小径弁座２６と、第１弁室２４と第２流路２を
連通する小径弁口２７と、前記第１弁体２１との係合手
段３０とを有し、弁座当接面２３が大径弁座６に押付け
られる方向にスプリング３１で付勢され、第１弁体２１
の開弁時に前記係合手段３０の係合作用で引上げられて
開弁される構成としたことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は冷凍サイクルに用いられる冷媒のような流体の流量制御に使用する電 動流量制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の電動流量制御弁は、図３に示すようなものであり、弁室４を有する弁筐 ３に第１流路１が接続される流体流入口１ａと第２流路２が前記流入口１ａと直 交位置で接続される流体流出口１ｂを開設し該流体流出口１ｂの弁筐弁室４と連 通する大径弁口５に大径弁座６を設けた弁本体Ａと、この弁本体Ａの流体流出口 １ｂと反対側になる弁筐外側部に固定される非磁性板で形成された中空筒状のキ ャン７及び該キャン７の外側に配置されるステータコイル８を有し前記キャン７ の内側にステータコイル８の通電励磁によって回動されるロータ９を設けたパル ス制御可能なステッピングモータＢと、前記弁本体Ａの大径弁座６に接離し該弁 口５を開閉する弁体１０を有し該弁体１０を弁筐弁室４内において前記ステッピ ングモータＢのロータ回転によるネジ送り作用で弁開閉方向に移動させる弁開閉 機構Ｃとを具備する。

【０００３】 前記弁開閉機構Ｃは、ロータ９の内周雌ネジ部に螺合される雄ネジ部を有し前 記弁本体Ａの弁筐突出口３ａに螺合固着（螺合ネジ部をカシメて固着）される管 状の固定ガイド１１と、この固定ガイド１１内に挿入され上端軸部１２ａをロー タ上部の中心孔に挿入してＣ形リングのような係止具１３でロータ９と一体に移 動するように係止される弁棒１２と、この弁棒上端軸部１２ａの根元段部とロー タ上部ワッシャ１４との間に介装され前記弁棒１２を閉弁方向（図３において下 方向）に付勢する閉弁緩衝ばね１５とを具備し、前記ロータ９が固定ガイド１１ のネジ送り作用で回転しながら軸心方向に移動し、このロータ９の回転移動によ って前記弁棒１２を弁開閉方向に移動させることにより、この弁棒下端の弁体１ ０（大径弁座６に接離する大径弁体）を開閉作動させて流体の流量を制御するよ うになっている。

【０００４】 なお、図中１６は前記ロータ９の下端部に突出量の調整ができるように螺装さ れ、前記弁体１０の閉弁時にキャン下側ストッパ１７に図示の如く当接して前記 ロータ９の閉弁下降限を規制する閉弁規制杆を示し、また図中１８は前記ロータ ９の上端部に突出量の調整ができるように螺装され、前記弁体１０の全開時（弁 体１０の上面部が弁筐弁室４の上面部に当たる直前）にキャン上側ストッパ１９ に当接して前記ロータ９の開弁上昇限を規制する開弁規制杆を示す。

【０００５】 而して、前記のように構成された電動流量制御弁は、前記ステータコイル８に 与えられるパルスによって図２に示すような２段階の流体流量制御特性が得られ るように作動されるもので、この流体の流量制御特性は例えば図２に示す如く、 ０〜２５０パルス間で低流量域（図中Ｌ部）を制御し、２５０〜５００パルス間 で大流量域（図中Ｈ部）を制御する２段階の特性となっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

然し乍ら、一個の弁体１０と弁座６により図２の如き流量制御特性を満足させ るためには、前記弁口５の口径を最大流量（５００パルスの時の流量）に合わせ て大きくする必要（大径弁口とする必要）がある。従って、図２における大流量 域（図中Ｈ部）の制御は精密に行い得るが、図２における低流量域（図中Ｌ部） は弁体１０のストロークの僅かな変動によって、流量が大幅に変化してしまうた めに、低流量域（Ｌ部）の流量制御にバラツキが生じ、精密な流量制御が行えな いという欠点があった。

【０００７】 また前記従来の流量制御弁は、その開弁時に流体圧力が前記弁体１０を弁座６ に押付ける方向に作用するので、即ち前記弁体１０に（弁体前後の圧力差Ｐ）× （弁体口径Ｄ² ×π／４）の荷重が作用するので、前記弁体１０を開弁させるの に大きなトルクが必要となることから、ステータコイル８の巻線仕様を増加させ たり、ロータマグネットの磁束密度を増加させたりする等の対策が必要となり、 弁全体が大型化し高価なものになってしまうという問題があった。

【０００８】 この考案は前記従来の問題を解消するために案出されたもので、その目的は低 流量域から大流量域まで精密な流量制御を行うことができ、また流体圧力に対す る開弁に必要なトルクが小さくて良く弁全体の小型化を図ることができる電動流 量制御弁を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成するために、本考案においては図３に示す従来公知の電動流 量制御弁における弁体１０に代えて、弁開閉機構Ｃで作動される小径の第１弁体 ２１と、この第１弁体２１の動きに連動し前記第１弁体２１の開弁後に時間差を もって開弁される大径の第２弁体２２とからなる二段弁を適用し、前記第２弁体 ２２を弁本体Ａの大径弁座６に接離する弁座当接面２３と、弁本体Ａの弁筐弁室 ４に連通穴２５を介して連通する第１弁室２４と、この第１弁室２４と第２流路 ２を連通する小径弁口２７と、この小径弁口２７の弁室開口部に形成され前記第 １弁体２１が接離する小径弁座２６と、前記第１弁体２１との係合手段３０とを 有し、前記弁座当接面２３が弁本体Ａの大径弁座６に押付けられる方向にスプリ ング３１で付勢され、前記第１弁体２１の開弁時に前記係合手段３０の係合作用 で引上げられて開弁される構成としたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

前記構成の電動流量制御弁によれば、ステッピングモータＢの作動（ロータ回 転によるネジ送り作用）によって、先ず第１弁体２１が第２弁体２２の小径弁座 ２６から離れる方向に移動して、第２弁体２２の小径弁口２７を開放する。

【００１１】 この時、第２弁体２２はスプリング３１のバネ力で弁本体Ａの大径弁座６に押 圧されて弁本体Ａの大径弁口５を閉塞しているので、第１流路１から弁筐弁室４ に流入された流体が第２弁体２２の連通穴２５→第１弁室２４→小径弁口２７と いう経路を経て第２流路２に流出される。この時の流量は小流量（低流量）であ り、この低流量域の制御は小径な第１弁体２１の小径弁口２７に対する開度（小 径弁座２６と第１弁体２１の開口面積）で決定され、第１弁体２１の開弁ストロ ークの僅かな変動に対しての流量変化を僅少にすることができるので、低流量域 （図２のＬ部）のバラツキがない精密な流量制御を行うことが可能となる。

【００１２】 また、前記第１弁体２１が前記のように開弁されると、この第１弁体２１の開 弁移動によって第１弁体２１と第２弁体２２が係合手段３０で係合し、この第１ 弁体２１の動きに連動して第２弁体２２が弁本体Ａの大径弁座６から離れる方向 に移動して弁本体Ａの大径弁口５を開放するので、第１流路１から弁筐弁室４に 流入された流体が弁本体Ａの大径弁口５から第２流路２に流出され、また前記流 体（弁筐弁室４に流入された流体）の一部は第２弁体２２の連通穴２５→第１弁 室２４→小径弁口２７という経路を経て第２流路２に流出される。

【００１３】 この時の流量は大流量であり、この大流量域の制御は大径な第２弁体２２の大 径弁口６に対する開度で決定されるので、大流量域（図２のＨ部）の精密な流量 制御を従来と同様に行うことができる。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１に従い具体的に説明すると、この電動流量制御 弁は従来のものと同様な弁本体ＡとステッピングモータＢ及び弁開閉機構Ｃを具 備するが、この弁本体ＡとステッピングモータＢ及び弁開閉機構Ｃの構成は従来 のものと同様であるので、同一部分に同符号を付して詳細な説明は省略する。

【００１５】 而して、本考案においては、弁本体Ａの弁筐弁室４を図１のように縦長とし、 図３に示す従来公知の電動流量制御弁における弁体１０に代えて、弁開閉機構Ｃ で直接作動される小径の第１弁体２１と、この第１弁体２１の動きに連動し該第 １弁体２１の開弁後に時間差をもって開弁される大径の第２弁体２２とからなる 二段弁（複数弁）の構造としたものである。

【００１６】 前記第２弁体２２は弁本体Ａの大径弁座６に接離する円錘状の弁座当接面２３ と、弁本体Ａの弁筐弁室４に連通穴２５を介して連通する第１弁室２４と、この 第１弁室２４と第２流路２を連通する小径弁口２７と、この小径弁口２７の弁室 開口部に形成され前記第１弁体２１の先端円錘面が接離する小径弁座２６と、前 記第１弁体２１との係合手段３０とを有し、前記弁座当接面２３が弁本体Ａの大 径弁座６に押付けられる方向に圧縮スプリング３１で付勢されている。

【００１７】 なお、前記第２弁体２２はスプリング付勢の弁ホルダ２８に図示の如く保持さ れ、この弁ホルダ２８の第１弁室２４内へ突出する内周フランジ部２９を第１弁 体２１の上部突起２０（鍔状突起）が係合可能な係合手段３０として形成し、前 記第１弁体２１の開弁時に該弁体上部突起２０が前記係合手段３０（弁ホルダ２ ８のフランジ部２９）に係合して、第２弁体２２が引上げ開弁される構成となっ ている。

【００１８】 而して、前記構成の電動流量制御弁は、ステッピングモータが作動すると、ロ ータ回転によるネジ送り作用によって、先ず第１弁体２１が第２弁体２２の小径 弁座２６から離れる方向に移動して第２弁体２２の小径弁口２７を開放する。

【００１９】 この時、第２弁体２２はスプリング３１のバネ力で弁本体Ａの大径弁座６に押 圧されて弁本体Ａの大径弁口５を閉塞しているので、第１流路１から弁筐弁室４ に流入された流体が第２弁体２２の連通穴２５→第１弁室２４→小径弁口２７と いう経路を経て第２流路２に流出される。この時の流量は小流量（低流量）であ り、この低流量域の制御は小径な第１弁体２１の小径弁口２７に対する開度（小 径弁座２６と第１弁体２１の開口面積）で決定され、第１弁体２１の開弁ストロ ークの僅かな変動に対しての流量変化を僅少にすることができるので、低流量域 （図２のＬ部）のバラツキがない精密な流量制御を行うことが可能となる。

【００２０】 また、前記第１弁体２１が前記のように開弁されると、この第１弁体２１の開 弁移動によって第１弁体２１と第２弁体２２が係合手段３０で係合し、この第１ 弁体２１の動きに連動して第２弁体２２が弁本体Ａの大径弁座６から離れる方向 に移動して弁本体Ａの大径弁口５を開放するので、第１流路１から弁筐弁室４に 流入された流体が弁本体Ａの大径弁口５から第２流路２に流出され、また前記流 体（弁筐弁室４に流入された流体）の一部は第２弁体２２の連通穴２５→第１弁 室２４→小径弁口２７という経路を経て第２流路２に流出される。

【００２１】 以上のように、弁部構成を小径な第１弁体２１と大径な第２弁体２２による二 段弁（複数弁）とすることで、低流量域（図２Ｌ部）から大流量域（図２Ｈ部） まで精密な流量制御ができる。 ここで、従来の一段弁の場合と、本考案の二段弁の場合を比較してみる。

【００２２】 弁の開口面積Ｓは弁体ストロークをＬx 、弁体口径をＤ、弁体の円錘半角（弁 座当接面の円錘半角）をθとすると、 Ｓ＝π・Ｌx ・ｓinθ（Ｄ−Ｌx ・ｓinθ・ｃosθ）

【００２３】 図２のＬ部の流量を得るための弁開口面積を０〜０．７２mm² 、同図Ｈ部の流 量を得るための弁開口面積を０．７２〜２１mm² とすると、必要な弁の諸元は 従来の一段弁の場合 Ｄ＝５．０mm 本案の二段弁の場合 Ｄ＝１．３mm（第１弁体） Ｄ＝５．０mm（第２弁体）

【００２４】 前記Ｌ部の最大開口面積０．７２mm² を２５０パルスの点で得るためには、 従来の一段弁の場合 θ＝１．７度 本案の二段弁の場合 θ＝７．７度

【００２５】 ここで、弁体口径Ｄと弁体の円錘半角θの加工公差を考慮すると、 従来の一段弁の場合 Ｓ＝０．７２〜０．８１mm² （弁開口面積公差幅＝０．０９mm² ） 本案の二段弁の場合 Ｓ＝０．７２〜０．７５mm² （弁開口面積公差幅＝０．０３mm² ） 以上のように、前記弁開口面積公差幅から見て同じ加工精度で比較すると、二 段弁にした方（本考案）が一段弁（従来）に比べて３倍の精度が得られる。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の電動流量制御弁によれば、弁部構成を小径な第 １弁体２１と大径な第２弁体２２による二段弁（複数弁）とすることで、低流量 域（図２Ｌ部）から大流量域（図２Ｈ部）まで精密な流量制御を行うことができ る。また、第１弁体２１の弁口径が小さいことから、流体圧力に対する開弁に必 要なトルクが小さくて良いので、弁全体を小形化することができる等の優れた実 用上の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による電動流量制御弁の中央
縦断面図。

【図２】前記制御弁による流体の流量制御特性を示した
説明図。

【図３】従来の電動流量制御弁の中央縦断面図。

【符号の説明】

Ａ…弁本体、１…第１流路、１ａ…流体流入口、２…第
２流路、２ａ…流体流出口、３…弁筐、４…弁筐弁室、
５…大径弁口、６…大径弁座、Ｂ…ステッピングモー
タ、７…キャン、８…ステータコイル、９…ロータ、１
０…弁体、Ｃ…ベン開閉機構、１１…固定ガイド、１２
…弁棒、１３…係止具、２１…第１弁体、２２…第２弁
体、２３…弁座当接面、２４…第１弁室、２５…連通
穴、２６…小径弁座、２７…小径弁口、２８…弁ホル
ダ、２９…弁ホルダの内周フランジ部、３０…係合手
段、３１…圧縮スプリング。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁室を有する弁筐に第１流路が接続され
   る流体流入口と第２流路が前記流入口と直交位置で接続
   される流体流出口を開設し該流体流出口の弁筐弁室と連
   通する大径弁口に大径弁座を設けた弁本体と、この弁本
   体の流体流出口と反対側になる弁筐外側部に固定される
   キャン及び該キャンの外側に配置されるステータコイル
   を有し前記キャンの内側にステータコイルの通電励磁に
   よって回動されるロータを設けたパルス制御可能なステ
   ッピングモータと、前記弁本体の大径弁座に接離し該弁
   口を開閉する弁体を有し該弁体を弁筐弁室内において前
   記ステッピングモータのロータ回転によるネジ送り作用
   で弁開閉方向に移動させる弁開閉機構とを具備した電動
   流量制御弁において、 前記弁体に代えて、弁開閉機構で作動される小径の第１
   弁体と、この第１弁体の動きに連動し前記第１弁体の開
   弁後に時間差をもって開弁される大径の第２弁体とから
   なる二段弁を適用し、前記第２弁体を弁本体の大径弁座
   に接離する弁座当接面と、弁本体の弁筐弁室に連通穴を
   介して連通する第１弁室と、この第１弁室と第２流路を
   連通する小径弁口と、この小径弁口の弁室開口部に形成
   され前記第１弁体が接離する小径弁座と、前記第１弁体
   との係合手段とを有し、前記弁座当接面が弁本体の大径
   弁座に押付けられる方向にスプリングで付勢され、前記
   第１弁体の開弁時に前記係合手段の係合作用で引上げら
   れて開弁される構成としたことを特徴とする電動流量制
   御弁。
2. 【請求項２】 前記第２弁体がスプリング付勢の弁ホル
   ダに保持され、該弁ホルダの第１弁室内へ突出する内周
   フランジ部を第１弁体の上部突起が係合可能な係合手段
   としていることを特徴とする請求項１に記載の電動流量
   制御弁。