JPS6184484A - 流量制御弁 - 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】 本発明は圧力流体の流量を制御する弁に関し、特に冷暖
房システムにおける冷媒回路に接続して冷媒の流量を制
御するに好適な電磁弁に関する。

藍敦Δ皮阪 圧力流体の流量制御を行うに当って、従来より各種の制
御弁が使用されているが、近来自動制御システムの発達
に伴い、遠隔制御可能な弁が重用され、流体圧信号によ
る流量制御とならんで電気信号による流量制御も多用さ
れるようになってきている。

電気式の流量制御弁としては、通常の構造の弁の駆動動
力源をモータとした電動式弁や、ソレノイドの吸引力と
ばねの力とのバランスで弁体のリフト量を制御する電磁
比例弁などがある。冷凍システムでの冷媒流量の制御な
どに用いられるものとしては、電動式弁のうちでもパル
スモータを使用し印加したパルス数に比例した角度だけ
軸を回転し、この回転運動を直線運動に変換して、弁体
を弁座に接近させまた離間させるものがあるが、構造が
複雑であると共に弁の制御もかなり複雑で、小型化にも
限度があり、コストの点でも問題があった。一方、電磁
比例弁は入力電圧を忠実に弁開度に変換するための精密
な構造が必要であり、弁制御時には常時通電していなけ
ればならず、ソレノイドが大型になると共に省エネルギ
ーやコストの面で不利であり、さらに流体圧の変動によ
り弁体の弁開度が変化して、精密な流量制御が困難にな
るなどの問題があった。

解決しようとする問題点 以上のように、弁開度を正確に調節でき、構造が簡単か
つ小型であって、流体圧の変動があっても弁開度が変動
しない弁が望まれており、本発明は、このような要求を
満足する新しい電磁式流量制御弁を提供することを目的
としたものである。

問題点を解決するための手段 上述のような本発明の目的は、ソレノイドに吸引される
プランジャの移動により主弁体に設けたパイロット弁を
開閉し、流体圧力を利用して主弁体を軸線方向に移動さ
せると共に移動回数に比例した角度だけ回転させ、回転
角度に対し主弁体の戻り位置が少しずつ変化するように
制限する手段を備えた弁によって達成される。

すなわち、本発明の流量制御弁は、底部に弁座をまた下
部側面に流体流入口を有する弁函と、該弁函内に上下移
動および回転が自由であるように嵌合されかつ軸線位置
に流体通路を有する少くとも一部が円筒形の主弁体と、
該主弁体を軸に直角方向に貫いて突設されたピンと、該
ピンの上下移動に伴って該ピンを一方向のみに回転させ
ると共に前記主弁体と前記弁座との間隔を前記ピンの回
転位置に対応して順次変化する如く制限する環形鋸歯状
ガイドと、ソレノイドに吸引されまた逆方向にばねによ
って押圧されかつ先端部にパイロット弁体を設けたプラ
ンジャとを備え、前記パイロット弁体が前記主弁体の流
体通路の上端と対向してバイロフト弁を構成しているも
のである。

実施例１ 第１図に、本発明に係る流量制御弁の１つの例を示す。

１はヨーク２に嵌合されたソレノイド、３はプランジャ
チューブ４の上端部に固定された吸引子、５はプランジ
ャチューブ４内に挿入され、吸引子３との間に設けられ
たばね６によってソレノイドによる吸引方向と逆方向に
常時押圧されているプランジャで、その先端部には球形
のパイロット弁体７が設けられている。８は上端部にプ
ランジャチューブ４の下端部が接続され、底部中央部に
弁座９とそれに続く流体流出口ｌＯをまた底部側面部に
は流体流入口１１を備えた弁函であり、１２は下端部１
２ａが円錐形にまた上端部１２ｂが円筒形に形成された
主弁体で、その軸線にそって流体通路１３が下端から上
端まで貫通して設けられている。１４は主弁体１２の軸
線に直角に貫いて突設されたピンであり、ピン１４の上
下には主弁体１２のまわりを囲んで環形鋸歯状上ガイド
１５および環形鋸歯状下ガイド１６が弁函８の内面に固
定して設けられている。

環形鋸歯状ガイド１５および１６は、第２図に示すよう
に、それぞれの歯部が対向するように組合せて設けられ
ていて、その中間の空間部分の互に１８０°となる対称
位置に、ピン１４の両突出端がそれぞれ位置するように
配設されている。鋸歯状ガイドの歯部は、これを平面に
展開した状態を第２図（ｂｌに示すように、ガイド１５
とガイド１６とがそれぞれ半ピッチ分だけずれて、一方
のガイドの谷部１５ｂ（１６ｂ）が他方のガイドの山部
１６ａ　　（１５ａ）に対応するように配置されており
、ピン１４が上方に移動するときには上ガイド１５の歯
に当り、歯の斜面に添って滑りながら右方向に半ピッチ
送られて谷部に当接して停止し、に半ピッチ送られて下
ガイド１６の谷部に当接して停止する。下ガイド１６の
谷部の深さは順次浅くなるように形成されているから、
ピン１４が上下移動を繰返すとともに回転移動するに従
い、ピン１４の下方移動の限界位置が順次上方に移動し
、それと同時に主弁体の円錐部１２ａと弁座９との開度
も順次大きくなる。本例においては１８０゜で１サイク
ルとなるように、１８０°について５段階の歯が設けで
ある。

主弁体１２に設けられた流体通路１３の上端開口部は、
パイロット弁座１７となっていて、バイロフト弁体７に
よって閉止されるようになっており、１８は環形鋸歯状
ガイド１５．１６を固定しているシリンダであって、主
弁体の上端部１２ｂがその内面に添って上下に滑動でき
また回転が自在であるように支持する機能を有している
。

このように構成されている本例の流量制御弁はソレノイ
ド１にパルス電流を供給することにより次のように作動
する。先ず、ソレノイド１−・の通電によりプランジャ
５がばね６の押圧力に抗して吸引子３に吸着され、パイ
ロット弁体７がパイロット弁座１７から離れるとパイロ
ット室２０の圧力が開放され、主弁体１２は流入側圧力
と流出側圧力との圧力差により押上げられて弁座９から
離れ、流体は流体流出口１０から流出する。次にソレノ
イド１への通電が停止されるとプランジャ５はばね６に
より押戻され、パイロット弁体７がパイロット弁座１７
に着座し、主弁体上方のパイロット室２０と流体通路１
３との連絡が遮断されるとともに主弁体１２もばね６に
よって下方に押圧される。このときピン１４は下ガイド
１６の歯に導かれて回転すると共に下ガイドの歯のいづ
れかの谷部に当接して停止するから、主弁体１２は、下
ガイドの谷部１６ｂの深さに対応する開度で固定される
。このとき主弁体１２と弁座９による絞りの前後の流体
圧力差が生ずるが、入口流体圧力は弁室１９とパイロッ
ト室２０とに等しくかかっているので、流体圧力が変動
しても主弁体１２を弁座９に向けて押圧する力が変動す
るのみで主弁体１２を浮き上らせる力は働かない。この
主弁体１２を押圧する力は、弁開度が小さいほど強く働
くので、弁開度の安定性はより大きくなる。

このような主弁体１２を弁座９に向けて押圧する力は、
パイロット弁体７が引き上げられるたびにパイロット室
２０が流体通路１３を経て流体流出口１０と連通ずるた
め消滅し、弁室１９の流体　　　　　　：圧力が主弁体
１２を押上げるように働くので、ソレノイド１にパルス
電流が供給されるたびに流体圧力の援けをうけて主弁体
１２は上下移動と１ピツチだけの回転をし、弁開度は順
次少しずつ変化することになる。

実施例２ 本発明に係る他の流量制御弁の例を第３図に示す。

１０１はソレノイド、１０２はヨーク、１０３は吸引子
、１０４はプランジャチューブ、１０５はプランジャ、
１０６はプランジャばね、１０７はパイロット弁体であ
る。１０Ｂは弁函、１０９は弁座、１１０は流体流出口
、１１１は流体流入口であり、１１２は主弁体、１１３
は主弁体内に設けられた流体通路、１１４はピン、１１
５および１１６は環形鋸歯状の上ガイドおよび下ガイド
である。また１１７はパイロット弁座、１１８はシリン
ダ、１１９は弁室、１２０はパイロット室であって、こ
こまでは実施例１の流量制御弁と殆ど同様な構造をして
いる。

さらに本実施例に於ては、主弁体１１２に設けられた流
体通路１１３内には、ピン１１４の位置から下方に主弁
体１１２を押湯げるように働く弁ばね１２１が設けられ
ており、その弁ばね１２１の下端は流体流出口１１０の
途中に設けられたばね受け１１０ａの上に載置されたポ
ール１２２によって支えられている。弁ばね１２１はプ
ランジャばね１０６より弱いものが用いられ、主弁体１
１２は、常時にはプランジャばね１０６と弁ばね１２１
の押圧力の差に相当する力で弁座１０９に押圧されてい
るから、弁室１１９へ流体流入口１１１から入ってくる
流体と流体流出口１１０へ出てゆく流体との差圧が殆ど
無い場合でも、プランジャ１０５が吸引されてパイロッ
ト弁が開放されると、確実に作動することになる。また
ボール１２２は主弁体１１２の回転に際してばね１２１
とばね受け１１０ａとの間の摩擦による回転阻害を解消
するのに有効である。

また、このような弁で弁開度を検出するには、ソレノイ
ド１０１の中のプランジャ１０５の位置によってソレノ
イド１０１のインダクタンスが変化することを利用して
、ソレノイド１０１に電流が供給されていないときのイ
ンダクタンスを測定すればよく、それによってプランジ
ャ１０５の位置ひいては弁開度を知ることができる。

本実施例における吸引子１０３は、その周囲から下方に
向って断面楔形状の環状突出部１０３ａを有しており、
プランジャ１０５の上端部はこれに対応してほぼ同じ形
状に削られている。このように形成すると、ソレノイド
のインダクタンス変化が顕著となるので、弁開度の測定
に好都合である。この楔形部の先端の角度は３０°前後
、とくに３０±５°程度であるのが好ましい。

以上のような本実施例の流量制御弁は、流入口と流出口
との流体圧力の差が殆ど無い場合でも確実に作動するこ
とを除き、本質的な弁の制御動作については実施例１の
弁と殆ど同様である。

発明の効果 以上詳しく説明したように、本発明の流量制御弁はソレ
ノイドに吸引されてプランジャがバイロフト弁を開き、
それによって主弁体を弁座に押圧する力を解除し主弁体
の上下にかかる流体の差圧によって押上回転させ、次に
プランジャがパイロット弁を閉じると共にプランジャの
戻り押圧力と流体圧力との協働作用によって主弁体を回
転させなから定まった弁位置に定着させるもので、パル
ス電流の回数に比例した角度だけ主弁体が回転しその回
転角度に対応した弁開度を得ることができるステップ式
の流量制御弁である。

このように、本発明の流量制御弁は、流体圧力が大巾な
変化があってもそれに大きな影響を受けることなく大容
量の流量制御を正確に行なうことができ、また、パルス
電流のみで制御を行い弁開度保持のための通電は不要で
あるので、ソレノイドは使用時の温度上昇を心配せずに
小型化可能である。従って、構造が簡単で小型でありな
がら大容量の制御が可能で、消費電力も少く省エネルギ
ー的であり、経済的な弁であるという利点も有している
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流量制御弁の一実施例の断面図、
第２図（ａｌは環形鋸歯状ガイドの一部を切り欠いた斜
視図、同じ＜（ｂ）は同じくガイドの歯の形とピンなど
の関係を平面上に展開した説明図であり、第３図は本発
明に係る流量制御弁の他の実施例の断面図である。 １．１０１・・・ソレノイド、５，１０５・・・プラン
ジャ、６，１０６・・・プランジ中ばね、７，１０７・
・・パイロット弁体、９　、１０’９・・・弁座、１２
，１１２・・・主弁体、１３，１１３・・・流体通路、
１４゜１１４・・・ピン、１５，１１５・・・上ガイド
、１６゜１１６・・・下ガイド、１７，１１７・・・パ
イロット弁座、１２１・・・弁ばね、１２２・・・ボー
ル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　底部に弁座をまた下部側面に流体流入口を有する弁函
   と、該弁函内に上下移動および回転が自由であるように
   嵌合されかつ軸線位置に流体通路を有する少くとも一部
   が円筒形の主弁体と、該主弁体を軸に直角方向に貫いて
   突設されたピンと、該ピンの上下移動に伴って該ピンを
   一方向のみに回転させると共に前記主弁体と前記弁座と
   の間隔を前記ピンの回転位置に対応して順次変化する如
   く制限する環形鋸歯状ガイドと、ソレノイドに吸引され
   また逆方向に弾性体によって押圧されかつ先端部にパイ
   ロット弁体を設けたプランジャとを備え、前記パイロッ
   ト弁体が前記主弁体の流体通路の上端と対向してパイロ
   ット弁を構成している流量制御弁。