KR102222565B1 - 제어밸브 - Google Patents

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KR102222565B1 KR1020170085840A KR20170085840A KR102222565B1 KR 102222565 B1 KR102222565 B1 KR 102222565B1 KR 1020170085840 A KR1020170085840 A KR 1020170085840A KR 20170085840 A KR20170085840 A KR 20170085840A KR 102222565 B1 KR102222565 B1 KR 102222565B1
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분타 나루카와
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가부시기가이샤 후지고오키
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Abstract

부품 갯수의 증가를 초래하는 일 없이, 양(兩) 흐름시(流れ時)에서의 제어성을 확보하는 것이 가능한 제어밸브를 제공한다.
제1 입출구(11)로부터 주밸브실(13)을 통하여 제2 입출구(12)를 향하는 일방향과 제2 입출구(12)로부터 주밸브실(13)을 통하여 제1 입출구(11)를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 주밸브실(13) 내에 배치된 주밸브체(20)에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향이 되도록, 밸브본체(10) 내에 복수의 차압밸브(50, 60, 70, 80)가 배치되어 있다.

Description

제어밸브{CONTROL VALVE}
본 발명은, 공기조화기, 냉동기 등의 냉동 사이클에 조립되어 유량 제어밸브로서 사용되는 전동(電動)밸브나 전자(電磁)밸브 등의 제어밸브에 관한 것이다.
이런 종류의 제어밸브의 한 예로서, 주밸브체에 대한 유입로 또는 유출로에, 전후의 차압(差壓)이 소정 압력 이상일 때에 유로를 해방하는 차압밸브를 마련한 전자밸브가 알려져 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 1 참조).
상기한 바와 같은 종래의 전자밸브에서는, 유입로 또는 유출로에 마련된 차압밸브에 의해, 밸브 내의 유체의 흐름 방향이 일방향(유입로로부터 유출로를 향하는 방향)으로 규정되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평11-193976호 공보
그런데, 상기한 바와 같은 전자밸브는 양 흐름으로는 되지 않기 때문에, 당해 전자밸브를 공기조화기(에어컨) 등의 냉동 사이클에 조립하여 사용하는 경우, 사이클의 운전 모드의 전환 등에 의한 유체(냉매)의 흐름 방향의 변화에 대응하기 위해, 상기 전자밸브를 방향을 바꾸어서 병렬로 설치하든지, 사이클 내에 차압밸브이나 전자밸브 등을 복수 마련하여 유체(냉매)의 흐름 방향을 제어할 필요가 있다.
또한, 유입로 또는 유출로에서의 차압밸브를 생략하고, 상기 전자밸브를 양 흐름에서 사용하는 것도 생각되지만, 상기한 바와 같은 전자밸브는, 역방향(유출로로부터 유입로를 향하는 방향)으로 유체를 흘려서 사용하는 것은 상정되어 있지 않다. 그 때문에, 예를 들면 역류시에 주밸브체에 의해 유로가 닫혀져 있는 상황하에서, 유출로측과 유입로측의 압력차(차압)가 상정 이상으로 커지면, 주밸브(를 갖는 플런저)를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 플런저 스프링의 가세력이 당해 주밸브에 가하여지는 차압에 못 견디어서 밸브 개방하여 버려 제어성이 저하되어 버릴 우려가 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 부품 갯수의 증가를 초래하는 일 없이, 양 흐름시에 있어서 제어성을 확보할 수 있는 제어밸브를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 제어밸브는, 기본적으로, 주밸브실 및 제1 및 제2 입출구가 마련되고, 상기 주밸브실에, 저부 개구와 제1 및 제2 측부 개구가 개구된 밸브본체와, 상기 저부 개구를 흐르는 유체의 유량을 제어하기 위해, 상기 주밸브실에 상기 저부 개구에 대해 승강 가능하게 배치된 주밸브체와, 상기 주밸브체를 상기 저부 개구에 대해 승강시키기 위한 승강 구동원을 구비하고, 상기 제1 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제2 입출구를 향하는 일방향과 상기 제2 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제1 입출구를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 상기 주밸브체에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향이 되도록, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 입출구와 상기 제1 측부 개구와의 사이, 상기 제2 입출구와 상기 제2 측부 개구와의 사이, 상기 제1 입출구와 상기 저부 개구와의 사이, 및 상기 제2 입출구와 상기 저부 개구와의 사이의 각각에, 전후의 차압에 응하여 작동하는 차압밸브가 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직한 양태에서는, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 입출구와 상기 제1 측부 개구와의 사이에, 상기 제1 입출구와 상기 제1 측부 개구와의 차압에 응하여 상기 제1 입출구로부터 상기 제1 측부 개구를 향하는 방향 또는 그 역방향으로만 유체를 흘리는 제1 측부 차압밸브가 배치되고, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제2 입출구와 상기 제2 측부 개구와의 사이에, 상기 제2 입출구와 상기 제2 측부 개구와의 차압에 응하여 상기 제2 입출구로부터 상기 제2 측부 개구를 향하는 방향 또는 그 역방향으로만 유체를 흘리는 제2 측부 차압밸브가 배치되고, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 입출구와 상기 저부 개구와의 사이에, 상기 제1 입출구와 상기 저부 개구와의 차압에 응하여 상기 저부 개구로부터 상기 제1 입출구를 향하는 방향 또는 그 역방향으로만 유체를 흘리는 제1 저부 차압밸브가 배치되고, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제2 입출구와 상기 저부 개구와의 사이에, 상기 제2 입출구와 상기 저부 개구와의 차압에 응하여 상기 저부 개구로부터 상기 제2 입출구를 향하는 방향 또는 그 역방향으로만 유체를 흘리는 제2 저부 차압밸브가 배치된다.
보다 구체적으로 바람직한 양태에서는, 주밸브실 및 제1 및 제2 입출구가 마련되고, 상기 주밸브실의 저부에 유출구가 개구되고, 상기 주밸브실의 측부에 제1 및 제2 유입구가 개구된 밸브본체와, 상기 유출구를 흐르는 유체의 유량을 제어하기 위해, 상기 주밸브실에 상기 유출구에 대해 승강 가능하게 배치된 주밸브체와, 상기 주밸브체를 상기 유출구에 대해 승강시키기 위한 승강 구동원을 구비하고, 상기 제1 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제2 입출구를 향하는 일방향과 상기 제2 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제1 입출구를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 상기 주밸브체에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향이 되도록, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 입출구와 상기 제1 유입구와의 사이에, 상기 제1 입출구와 상기 제1 유입구와의 차압에 응하여 상기 제1 입출구로부터 상기 제1 유입구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제1 측부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제2 입출구와 상기 제2 유입구와의 사이에, 상기 제2 입출구와 상기 제2 유입구와의 차압에 응하여 상기 제2 입출구로부터 상기 제2 유입구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제2 측부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 유출구와 상기 제1 입출구와의 사이에, 상기 유출구와 상기 제1 입출구와의 차압에 응하여 상기 유출구로부터 상기 제1 입출구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제1 저부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 유출구와 상기 제2 입출구와의 사이에, 상기 유출구와 상기 제2 입출구와의 차압에 응하여 상기 유출구로부터 상기 제2 입출구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제2 저부 차압밸브가 각각 배치된다.
바람직한 양태에서는, 상기 제1 및 제2 측부 차압밸브에서의 밸브체가 상기 주밸브체의 이동 방향과 같은 방향으로 이동시켜짐과 함께, 상기 제1 및 제2 저부 차압밸브에서의 밸브체가 상기 주밸브체의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동시켜지게 된다.
다른 보다 구체적으로 바람직한 양태에서는, 주밸브실 및 제1 및 제2 입출구가 마련되고, 상기 주밸브실의 저부에 유입구가 개구되고, 상기 주밸브실의 측부에 제1 및 제2 유출구가 개구된 밸브본체와, 상기 유입구를 흐르는 유체의 유량을 제어하기 위해, 상기 주밸브실에 상기 유입구에 대해 승강 가능하게 배치된 주밸브체와, 상기 주밸브체를 상기 유입구에 대해 승강시키기 위한 승강 구동원을 구비하고, 상기 제1 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제2 입출구를 향하는 일방향과 상기 제2 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제1 입출구를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 상기 주밸브체에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향이 되도록, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 입출구와 상기 유입구와의 사이에, 상기 제1 입출구와 상기 유입구와의 차압에 응하여 상기 제1 입출구로부터 상기 유입구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제1 저부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제2 입출구와 상기 유입구와의 사이에, 상기 제2 입출구와 상기 유입구와의 차압에 응하여 상기 제2 입출구로부터 상기 유입구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제2 저부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 유출구와 상기 제1 입출구와의 사이에, 상기 제1 유출구와 상기 제1 입출구와의 차압에 응하여 상기 제1 유출구로부터 상기 제1 입출구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제1 측부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제2 유출구와 상기 제2 입출구와의 사이에, 상기 제2 유출구와 상기 제2 입출구와의 차압에 응하여 상기 제2 유출구로부터 상기 제2 입출구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제2 측부 차압밸브가 각각 배치된다.
바람직한 양태에서는, 상기 제1 및 제2 저부 차압밸브에서의 밸브체가 상기 주밸브체의 이동 방향과 같은 방향으로 이동시켜짐과 함께, 상기 제1 및 제2 측부 차압밸브에서의 밸브체가 상기 주밸브체의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동시켜지게 된다.
본 발명에 의하면, 제1 입출구로부터 주밸브실을 통하여 제2 입출구를 향하는 일방향과 제2 입출구로부터 주밸브실을 통하여 제1 입출구를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 주밸브실 내에 배치된 주밸브체에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향이 되도록, 밸브본체 내에 복수의 차압밸브가 조립되어 배치되어 있기 때문에, 주밸브에 가하여지는 차압(유체압)에 의해 당해 주밸브가 제어와는 다른 동작(개폐)을 하여 버린다는 사태를 회피할 수 있다. 그 때문에, 부품 갯수의 증가를 초래하는 일 없이, 양 흐름시에 있어서 제어성을 확보하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 관한 제어밸브의 제1 실시 형태(전자밸브)를 도시하는 종단면도로서, 유체가 일방향(제1 입출구로부터 제2 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 관한 제어밸브의 제1 실시 형태(전자밸브)를 도시하는 종단면도로서, 유체가 타방향(제2 입출구로부터 제1 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 관한 제어밸브의 제2 실시 형태(전동밸브)를 도시하는 종단면도로서, 유체가 일방향(제1 입출구로부터 제2 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 관한 제어밸브의 제2 실시 형태(전동밸브)를 도시하는 종단면도로서, 유체가 타방향(제2 입출구로부터 제1 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 본 명세서에서, 상하, 좌우 등의 위치, 방향을 나타내는 기술(記述)은, 설명이 번잡하게 된 것을 피하기 위해) 도면에 따라 편의상 붙여진 것이고, 실제의 사용 상태에서의 위치, 방향을 가리킨다고는 한정하지 않는다.
또한, 각 도면에서, 부재 사이에 형성되는 간극이나 부재 사이의 격리 거리 등은, 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 또한, 제도상의 편리를 도모하기 위해, 각 구성 부재의 치수에 비하여 크게 또는 작게 그려져 있는 경우가 있다.
[제1 실시 형태]
도 1 및 도 2는, 본 발명에 관한 제어밸브의 제1 실시 형태로서의 전자밸브를 도시하는 종단면도로서, 도 1은, 유체가 일방향(제1 입출구로부터 제2 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태, 도 2는, 유체가 타방향(제2 입출구로부터 제1 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태를 도시하는 도면이다.
도시한 실시 형태의 제어밸브(전자밸브)(1)는, 예를 들면 CO2 냉매를 사용한 공기조화기(에어컨) 등의 냉동 사이클에 조립되어 사용되는 것으로, 주로, 예를 들면 금속제의 밸브본체(10)와, 볼형의 주밸브체(20)와, 전자력에 의해 주밸브체(20)를 승강시키기 위한 전자식 액추에이터(승강 구동원)(30)와, 4개의 차압밸브(50, 60, 70, 80)를 구비하고 있다.
<밸브본체(10)의 구성>
상기 밸브본체(10)는, 2개의 입출구(제1 입출구(11), 제2 입출구(12)), 주밸브체(20)가 승강 자유롭게 배치되는 주밸브실(13), 주밸브실(13)의 좌측부에 개구됨과 함께 제1 입출구(11)에 이어지는 제1 유입구(流入口)(제1 측부 개구)(13a), 주밸브실(13)의 우측부에 개구됨과 함께 제2 입출구(12)에 이어지는 제2 유입구(제2 측부 개구)(13b) 및 주밸브실(13)의 저부에 개구됨과 함께 제1 입출구(11)와 제2 입출구(12)에 이어지는 유출구(저부 개구)(13c)가 마련되어 있다.
상세하게는, 상기 밸브본체(10)는 종단면 개략 사각형상을 갖고 있고, 그 4개의 측면(좌면, 우면, 상면, 하면) 중, 상면측의 중앙 부근에 단면(斷面) 원형의 오목구멍으로 이루어지는 장착구멍(14)이 마련되고, 상면측의 좌우(장착구멍(14)의 좌우)에 세로방향의 단면 원형의 오목구멍으로 이루어지는 부착구멍(15, 16)이 각각 개설되어 있다. 또한, 밸브본체(10)의 좌면측의 중앙 부근에는, 우방향의 가로구멍으로 이루어지는 제1 입출구(11)가 마련되고, 좌면측의 하부에는, 가로방향의 단면 원형의 오목구멍으로 이루어지는 부착구멍(17)이 개설됨과 함께, 밸브본체(10)의 우면측의 중앙 부근에는, 좌방향의 가로구멍으로 이루어지는 제2 입출구(12)가 마련되고, 우면측의 하부에는, 가로방향의 단면 원형의 오목구멍으로 이루어지는 부착구멍(18)이 개설되어 있다.
상기 장착구멍(14) 및 부착구멍(15∼18)(의 개구 부분)의 내주에는, 전자식 액추에이터(30)(의 홀더 부재(39)) 및 차압밸브(50, 60, 70, 80)(의 밸브 홀더(59, 69, 79, 89))를 부착 고정하기 위한 암나사부가 형성되어 있고, 상기 장착구멍(14)(의 암나사부)에 전자식 액추에이터(30)를 지지하는 홀더 부재(39)(의 수나사부)가 나사부착 됨으로써, 당해 장착구멍(14)의 하부에, 주밸브체(20)가 승강 가능하게 배치되는 주밸브실(13)이 구획된다.
또한, 상기 밸브본체(10)에서의, 장착구멍(14)(의 하부 좌측부)(즉, 주밸브실(13)의 좌측부)과 좌측의 부착구멍(15)(의 하부 우측부)과의 사이 및 장착구멍(14)(의 하부 우측부)(즉, 주밸브실(13)의 우측부)과 우측의 부착구멍(15)(의 하부 좌측부)과의 사이에는 각각, 가로구멍으로 이루어지는 제1 유입구(13a) 및 제2 유입구(13b)가 마련됨과 함께, 부착구멍(15)(의 저부 중앙)과 부착구멍(17)(의 위부 상측부)과의 사이에, 상기 제1 입출구(11)와 이어지는(교차하는) 세로구멍(19a)이 마련되고, 부착구멍(16)(의 저부 중앙)과 부착구멍(18)(의 좌부 상측부)과의 사이에, 상기 제2 입출구(12)와 이어지는(교차하는) 세로구멍(19b)이 마련되어 있다.
장착구멍(14)의 저부(에 마련된 볼록형상부) 중앙에는, 상단부가 주밸브체(20)가 접리하는 밸브시트(13d)가 된 세로구멍으로 이루어지는 유출구(13c)가 마련되고, 밸브본체(10)의 하부에 마련된 부착구멍(17)(의 저부 중앙)과 부착구멍(18)과의 사이(의 저부 중앙)에는, 상기 유출구(13c)와 이어지는(교차하는) 가로구멍(19c)이 마련되어 있다.
또한, 본 예에서는, 장착구멍(14)(주밸브실(13))에 개구하는 가로방향의 제1 유입구(13a)와 제2 유입구(13b)를 형성하기 위해, 상기 밸브본체(10)의 우면측의 상부(제1 유입구(13a) 및 제2 유입구(13b)와 거의 동일 높이의 부분)에 대경구멍(19)(제1 유입구(13a) 및 제2 유입구(13b)보다 대경의 오목구멍)이 형성되고, 그 대경구멍(19)(에서의 저부의 하측부분)으로부터 부착구멍(16)(의 하부)을 통하여, 상기 제1 유입구(13a) 및 제2 유입구(13b)가 일직선상(같은 축선상)에 형성된다. 상기 대경구멍(19)(의 내주에 형성된 암나사부)에는, 단면 볼록형상의 덮개부재 부착 폐색 부재(9)(의 외주에 형성된 수나사부)가 나사부착되어 고정되어 있다.
본 예에서는, 제1 입출구(11), 제2 입출구(12), 제1 입출구(11)에 이어지는 세로구멍(19a), 제2 입출구(12)에 이어지는 세로구멍(19b), 가로구멍(19c), 제1 유입구(13a), 제2 유입구(13b)가 거의 같은 지름으로 형성됨과 함께, 유출구(13c)는, 상기 제1 유입구(13a) 및 제2 유입구(13b) 등 보다 약간 소경으로 형성되어 있다.
<주밸브체(20)를 포함하는 전자식 액추에이터(30)의 구성>
전자식 액추에이터(30)는, 상기 밸브본체(10)의 상방에 배설되어 있다.
상기 전자식 액추에이터(30)는, 주로, 보빈(31), 보빈(31)의 외측에 배치된 통전 여자용의 코일(32), 코일(32)의 외주를 덮도록 배치된 하우징(33), 코일(32)의 상부 내주측에 배치되고 볼트(34)에 의해 하우징(33)에 고정된 바닥이 있는 원통형상 내지 원주형상의 흡인자(35), 상단이 흡인자(35)의 외주 단차부에 용접 등에 의해 고정된 가이드 파이프(36), 가이드 파이프(36)에 활주자유롭게 삽입된 단이 있는 장원주형상의 플런저(37)를 구비하고, 플런저(37)의 하단(밸브본체(10)측의 선단)에는 유지구멍(37a)이 마련되고, 이 유지구멍(37a)에, 볼로 이루어지는 주밸브체(20)가, 그 하면의 일부를 노출시킨 상태로 수납되어 코킹 고정되어 있다(코킹부(37b)). 또한, 흡인자(35)에 대향 배치된 플런저(37)의 상부에는, 스프링실을 구성하는 세로구멍(37c)과 그 세로구멍(37c)에 연통하는 균압 구멍인 가로구멍(37d)이 형성되고, 상기 세로구멍(37c)에 플런저(37)(에 마련된 주밸브체(20))를 밸브폐쇄 방향(하방)으로 가세하는 압축 코일 스프링으로 이루어지는 플런저 스프링(38)이 내장되어 있다.
가이드 파이프(36)는, 하우징(33)보다 하측까지 연설되어 있고, 그 가이드 파이프(36)의 하부에는, 원판형상 부재(39c)를 끼우고, 플랜지형상 덮개부(39b) 부착 원통형상의 홀더 부재(39)가 외삽되고, 가이드 파이프(36)의 하단에 마련된 플랜지형상 계지부(36a)에 의해 상기 홀더 부재(39)가 유지 고정되어 있다. 즉, 상기 홀더 부재(39)는, 사이에 원판형상 부재(39c)를 끼우고, 가이드 파이프(36)의 플랜지형상 계지부(36a)와 하우징(33)으로 끼여지지되어 있다.
홀더 부재(39)의 원통부(39a)의 외주에는 수나사부가 형성되고, 홀더 부재(39)(의 원통부(39a))의 수나사부가 밸브본체(10)에 마련된 장착구멍(14)의 암나사부에 나사부착됨으로써, 당해 전자식 액추에이터(30)는, 밸브본체(10)의 상방에 (세로놓기) 배치 고정된다.
상기 구성의 전자식 액추에이터(30)에서는, 코일(32)에의 통전에 의해 플런저(37)가 상하 방향으로 이동(승강)하여, 플런저(37)의 선단에 마련된 주밸브체(20)가 유출구(13c)에 마련된 밸브시트(13d)에 접리하여(유출구(13c)를 개폐하여), 유출구(13c)를 흐르는 유체(냉매)의 유량이 제어되도록 되어 있다.
<차압밸브(50, 60, 70, 80)의 구성>
상기 부착구멍(15, 16, 17, 18)에 부착되는 차압밸브(50, 60, 70, 80)(제1 측부 차압밸브(50), 제2 측부 차압밸브(60), 제1 저부 차압밸브(70), 제2 저부 차압밸브(80))는 각각, 그 구성 자체는 거의 같기 때문에, 이하에서는, 차압밸브(50)를 대표하여 설명한다. 또한, 차압밸브(60, 70, 80)에는, 차압밸브(50)와 같은 기능 및 작용을 갖는 부분에 같은 부호(차압밸브(50)의 각 부분의 부호에 대해 각각 10, 20, 30을 더한 부호)를 붙이고 있다.
상기 차압밸브(50)는, 부착구멍(15)의 전후의 차압(즉, 제1 입출구(11)와 제1 유입구(13a)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 제1 입출구(11)측의 압력이 제1 유입구(13a)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 제1 입출구(11)로부터 제1 유입구(13a)를 향하는 방향으로만 유체를 흘림으로써, 기본적으로, 상기 부착구멍(15)에 내삽된 덮개부재(59b) 부착 원통형상의 밸브 홀더(59)와, 밸브 홀더(59)의 원통부(59a)에 (상하 방향으로) 활주자유롭게 배치되는 원주형상의 피스톤(52)을 가지며, 피스톤(52)의 선단에는 유지구멍(52a)이 마련되고, 이 유지구멍(52a)에, 피스톤(52)보다 약간 소경의 볼로 이루어지는 밸브체(차압 밸브체)(51)가, 그 하면의 일부를 노출시킨 상태로 수납되어 코킹 고정되어 있다(코킹부(52b)). 또한, 피스톤(52)의 상면(덮개부재(59b)측의 면) 및 밸브 홀더(59)의 덮개부재(59b)의 하면(피스톤(52)측의 면)에는 각각, 오목형상의 스프링 받이 구멍(52c, 59c)가 형성되고, 피스톤(52)의 스프링 받이 구멍(52c)(의 저면)과 밸브 홀더(59)의 덮개부재(59b)의 스프링 받이 구멍(59c)(의 저면)과의 사이에, 피스톤(52)(에 마련된 밸브체(51))를 밸브폐쇄 방향(하방)으로 가세하는 압축 코일 스프링으로 이루어지는 밸브폐쇄 스프링(53)이 수축장착되어 있다.
상기 밸브체 홀더(59)의 원통부(59a)는, 덮개부재(59b)측부터, 외경이 큰 후육(厚肉) 원통부(59aa)와 외경이 작은 박육 원통부(59ab)를 가지며, 후육 원통부(59aa)의 외주에 수나사부가 형성됨과 함께, 박육 원통부(59ab)에는, 복수개(도시한 예에서는, 등각도 간격으로 4개)의 관통구멍(58)이 형성되어 있다. 밸브 홀더(59)(의 원통부(59a)의 후육 원통부(59aa))의 수나사부가 밸브본체(10)에 마련된 부착구멍(15)의 암나사부에 나사부착됨으로써, 당해 차압밸브(50)는 밸브본체(10)에 부착 고정된다.
또한, 도시한 예에서는, 밸브 홀더(59)의 원통부(59a)의 박육 원통부(59ab)의 하단부분이, 부착구멍(15)의 저부에 마련된 복록부에 외감(外嵌)되어 위치 결정되어 있다.
상기한 바와 같은 구성의 차압밸브(50)에서는, 제1 입출구(11)측의 압력이 제1 유입구(13a)측의 압력보다 낮은 때(제2 입출구(12)로부터 제1 입출구(11)를 향하는 방향으로 유체가 흘려질 때)는, 밸브폐쇄 스프링(53)(의 가세력)에 의해, 피스톤(52)에 마련된 밸브체(51)가 부착구멍(15)의 저부에 개구하는 세로구멍(19a)(의 상단부)에 꽉눌리어, 제1 입출구(11)와 제1 유입구(13a) 사이의 유로가 닫혀진다.
한편, 제1 입출구(11)측의 압력이 제1 유입구(13a)측의 압력보다(소정치 이상) 높아져서, 밸브체(51)에 가하여지는 차압이 밸브폐쇄 스프링(53)의 가세력을 이겨내면(제1 입출구(11)로부터 제2 입출구(12)를 향하는 방향으로 유체가 흘려질 때), 밸브폐쇄 스프링(53)의 가세력에 대항하여 피스톤(52)이 상승하게 되고, 피스톤(52)에 마련된 밸브체(51)가 부착구멍(15)의 저부에 개구하는 세로구멍(19a)(의 상단부)으로부터 떨어져서, 제1 입출구(11)와 제1 유입구(13a) 사이의 유로가 열리고, 이에 의해, 유체는, 제1 입출구(11)측부터, 세로구멍(19a)의 상측부분 → 부착구멍(15) 내의 밸브 홀더(59)의 원통부(59a)의 내측 → 관통구멍(58) 등을 통하여, 제1 유입구(13a)측(즉, 주밸브실(13))으로 흘려진다.
즉, 상기 차압밸브(50)(에서의 밸브체(51))는, 제1 입출구(11)와 제1 유입구(13a)와의 차압에 응하여, 제1 입출구(11)로부터 제1 유입구(13a)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 제1 입출구(11)로부터 제1 유입구(13a)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
또한, 부착구멍(16)에 부착되는 차압밸브(60)에서도, 상기 차압밸브(50)와 마찬가지로, 부착구멍(16)의 전후의 차압(즉, 제2 입출구(12)와 제2 유입구(13b)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 제2 입출구(12)측의 압력이 제2 유입구(13b)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 제2 입출구(12)로부터 제2 유입구(13b)를 향하는 방향으로만 유체를 흘리도록 되어 있고, 상기 차압밸브(60)(에서의 밸브체(61))는, 제2 입출구(12)와 제2 유입구(13b)와의 차압에 응하여, 제2 입출구(12)로부터 제2 유입구(13b)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 제2 입출구(12)로부터 제2 유입구(13b)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
또한, 부착구멍(17)에 부착되는 차압밸브(70)에서도, 상기 차압밸브(50)와 마찬가지로, 부착구멍(17)의 전후의 차압(즉, 유출구(13c)와 제1 입출구(11)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 유출구(13c)측의 압력이 제1 입출구(11)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 유출구(13c)로부터 제1 입출구(11)를 향하는 방향으로만 유체를 흘리도록 되어 있고, 상기 차압밸브(70)(에서의 밸브체(71))는, 유출구(13c)와 제1 입출구(11)와의 차압에 응하여, 유출구(13c)로부터 제1 입출구(11)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 유출구(13c)로부터 제1 입출구(11)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
또한, 부착구멍(18)에 부착되는 차압밸브(80)에서도, 상기 차압밸브(50)와 마찬가지로, 부착구멍(18)의 전후의 차압(즉, 유출구(13c)와 제2 입출구(12)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 유출구(13c)측의 압력이 제2 입출구(12)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 유출구(13c)로부터 제2 입출구(12)를 향하는 방향으로만 유체를 흘리도록 되어 있고, 상기 차압밸브(80)(에서의 밸브체(81))는, 유출구(13c)와 제2 입출구(12)와의 차압에 응하여, 유출구(13c)로부터 제2 입출구(12)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 유출구(13c)로부터 제2 입출구(12)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
<전자밸브(1)의 동작>
상기한 바와 같은 구성을 갖는 전자밸브(1)에서는, 유체가 제1 입출구(11)(고압측)로부터 제2 입출구(12)(저압측)를 향하는 방향(일방향)으로 흘려지는 경우, 제1 입출구(11)측의 압력이 제1 유입구(13a)(주밸브실(13))측의 압력이나 유출구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 높아지고, 제2 입출구(12)측의 압력이 제2 유입구(13b)(주밸브실(13))측의 압력이나 유출구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 낮아진다. 그 때문에, 부착구멍(15)에 마련된 차압밸브(50)(에서의 밸브체(51))와 부착구멍(18)에 마련된 차압밸브(80)(에서의 밸브체(81))는, 상기 개방위치가 취하여지고, 부착구멍(16)에 마련된 차압밸브(60)(에서의 밸브체(61))와 부착구멍(17)에 마련된 차압밸브(70)(에서의 밸브체(71))는, 상기 폐쇄위치가 취하여진다.
따라서 제1 입출구(11)로부터 도입된 유체(냉매)는, 세로구멍(19a)의 상측부분 → 부착구멍(15) 내(밸브 홀더(59)의 원통부(59a)의 내측 및 관통구멍(58) 등) → 가로구멍으로 이루어지는 제1 유입구(13a)를 통하여 장착구멍(14) 내(주밸브실(13))로 유입함과 함께, 유출구(13c)가 열려 있는 경우에는, 세로구멍으로 이루어지는 유출구(13c) → 가로구멍(19c)의 우측부분 → 부착구멍(18) 내(밸브 홀더(89)의 원통부(89a)의 내측 및 관통구멍(88) 등) → 세로구멍(19b)의 하측부분을 통하여 제2 입출구(12)으로 흘려진다(도 1에 도시되는 상태).
한편, 유체가 제2 입출구(12)(고압측)로부터 제1 입출구(11)(저압측)를 향하는 방향(타방향)으로 흘려지는 경우, 제1 입출구(11)측의 압력이 제1 유입구(13a)(주밸브실(13))측의 압력이나 유출구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 낮아지고, 제2 입출구(12)측의 압력이 제2 유입구(13b)(주밸브실(13))측의 압력이나 유출구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 높아진다. 그 때문에, 부착구멍(15)에 마련된 차압밸브(50)(에서의 밸브체(51))와 부착구멍(18)에 마련된 차압밸브(80)(에서의 밸브체(81))는, 상기 폐쇄위치가 취하여지고, 부착구멍(16)에 마련된 차압밸브(60)(에서의 밸브체(61))와 부착구멍(17)에 마련된 차압밸브(70)(에서의 밸브체(71))는, 상기 개방위치가 취하여진다.
따라서 제2 입출구(12)로부터 도입된 유체(냉매)는, 세로구멍(19b)의 상측부분 → 부착구멍(16) 내(밸브 홀더(69)의 원통부(69a)의 내측 및 관통구멍(68) 등) → 가로구멍으로 이루어지는 제2 유입구(13b)를 통하여 장착구멍(14) 내(주밸브실(13))로 유입함과 함께, 유출구(13c)가 열려 있는 경우에는, 세로구멍으로 이루어지는 유출구(13c) → 가로구멍(19c)의 좌측부분 → 부착구멍(17) 내(밸브 홀더(79)의 원통부(79a)의 내측 및 관통구멍(78) 등) → 세로구멍(19a)의 하측부분을 통하여 제1 입출구(11)으로 흘려진다(도 2에 도시되는 상태).
이와 같이, 본 실시 형태의 제어밸브(전자밸브)(1)에서는, 제1 입출구(11)로부터 주밸브실(13)을 통하여 제2 입출구(12)를 향하는 일방향과 제2 입출구(12)로부터 주밸브실(13)을 통하여 제1 입출구(11)를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 주밸브실(13) 내에 배치된 주밸브체(20)에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향(가로 → 아래)이 되도록, 밸브본체(10) 내에 복수의 차압밸브(역지밸브)(50, 60, 70, 80)가 조립되어 배치되어 있기 때문에, 예를 들면 제1 입출구(11)와 제2 입출구(12)의 압력차가 큰 경우에도, 주밸브체(20)에 가하여지는 차압(유체압)에 의해 당해 주밸브체(20)가 제어와는 다른 동작(개폐)을 하여 버린다는 사태를 회피할 수 있다. 그 때문에, 부품 갯수의 증가를 초래하는 일 없이, 양 흐름시에 있어서 제어성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 차압밸브(50, 60)에서의 밸브체(51, 61)가 세로방향(즉, 주밸브체(20)의 이동 방향과 같은 방향)으로 이동시켜짐과 함께, 차압밸브(70, 80)에서의 밸브체(71, 81)가 가로방향(즉, 주밸브체(20)의 이동 방향과 직교하는 방향)으로 (또한, 대향하도록) 이동시켜지도록 되어 있기 때문에, 밸브본체(10)를 소형화할 수 있음과 함께, 당해 전자밸브(1)의 구성을 간소화할 수 있다는 효과도 있다.
[제2 실시 형태]
도 3 및 도 4는, 본 발명에 관한 제어밸브의 제2 실시 형태로서의 전동밸브를 도시하는 종단면도로서, 도 3은, 유체가 일방향(제1 입출구로부터 제2 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태, 도 4는, 유체가 타방향(제2 입출구로부터 제1 입출구를 향하는 방향)으로 흘려지는 상태를 도시하는 도면이다.
또한, 본 제2 실시 형태의 전동밸브(2)에서는, 상기 제1 실시 형태의 전자밸브(1)의 각 부분과 같은 기능을 갖는 부분에는 같은 부호를 붙이고 있다.
도시한 실시 형태의 제어밸브(전동밸브)(2)는, 전술한 제1 실시 형태의 전자밸브(1)와 마찬가지로, 예를 들면 CO2 냉매를 사용한 공기조화기(에어컨) 등의 냉동 사이클에 조립되어 사용되는 것으로, 주로, 예를 들면 금속제의 밸브본체(10)와, 평형(平型)의 주밸브체(20)와, 주밸브체(20)를 승강시키기 위한 스테핑 모터(승강 구동원)(40)와, 4개의 차압밸브(50, 60, 70, 80)를 구비하고 있다.
<밸브본체(10)의 구성>
상기 밸브본체(10)는, 2개의 입출구(제1 입출구(11), 제2 입출구(12)), 주밸브체(20)가 승강 자유롭게 배치되는 주밸브실(13), 주밸브실(13)의 좌측부에 개구됨과 함께 제1 입출구(11)에 이어지는 제1 유출구(제1 측부 개구)(13a), 주밸브실(13)의 우측부에 개구됨과 함께 제2 입출구(12)에 이어지는 제2 유출구(제2 측부 개구)(13b) 및 주밸브실(13)의 저부에 개구됨과 함께 제1 입출구(11)와 제2 입출구(12)에 이어지는 유입구(저부 개구)(13c)가 마련되어 있다.
상세하게는, 상기 밸브본체(10)는 종단면 개략 사각형상을 갖고 있고, 그 4개의 측면(좌면, 우면, 상면, 하면) 중, 상면측의 중앙 부근에 단면 원형의 단이 있는 오목구멍으로 이루어지는 장착구멍(14)이 마련되어 있다. 또한, 밸브본체(10)의 좌면측의 중앙 부근에는, 우방향의 가로구멍으로 이루어지는 제1 입출구(11)가 마련되고, 좌면측의 상부(장착구멍(14)의 좌측)에는, 가로방향의 단면 원형의 오목구멍으로 이루어지는 부착구멍(15)이 개설됨과 함께, 밸브본체(10)의 우면측의 중앙 부근에는, 좌방향의 가로구멍으로 이루어지는 제2 입출구(12)가 마련되고, 우면측의 상부(장착구멍(14)의 우측)에는, 가로방향의 단면 원형의 오목구멍으로 이루어지는 부착구멍(16)이 개설되어 있다. 또한, 밸브본체(10)의 하면측의 좌우에는, 세로방향의 단면 원형의 오목구멍으로 이루어지는 부착구멍(17, 18)이 각각 개설되어 있다.
상기 장착구멍(14) 및 부착구멍(15∼18)(의 개구 부분)의 내주에는, 스테핑 모터(40)(의 홀더 부재(49)) 및 차압밸브(50, 60, 70, 80)(의 밸브 홀더(59, 69, 79, 89))를 마련 고정하기 위한 암나사부가 형성되어 있고, 상기 장착구멍(14)(의 암나사부)에 스테핑 모터(40)를 지지하는 홀더 부재(49)(의 수나사부)가 (여기서는, 사이에 밸브축 지지 부재(47)를 끼우고) 나사부착됨으로써, 당해 장착구멍(14)의 하부에, 주밸브체(20)가 승강 가능하게 배치되는 주밸브실(13)이 구획된다.
또한, 상기 밸브본체(10)에서의, 장착구멍(14)(의 하부 좌측부)(즉, 주밸브실(13)의 좌측부)와 좌측의 부착구멍(15)(의 저부 중앙)과의 사이 및 장착구멍(14)(의 하부 우측부)(즉, 주밸브실(13)의 우측부)과 우측의 부착구멍(15)(의 저부 중앙)과의 사이에는 각각, 가로구멍으로 이루어지는 제1 유출구(13a) 및 제2 유출구(13b)가 마련됨과 함께, 부착구멍(15)(의 우부 하측부)과 부착구멍(17)(의 저부 중앙)과의 사이에, 상기 제1 입출구(11)와 이어지는(교차하는) 세로구멍(19a)이 마련되고, 부착구멍(16)(의 좌부 하측부)과 부착구멍(18)(의 저부 중앙)과의 사이에, 상기 제2 입출구(12)와 이어지는(교차하는) 세로구멍(19b)이 마련되어 있다.
장착구멍(14)의 저부(에 마련된 볼록형상부) 중앙에는, 상단부가 주밸브체(20)가 접리한 밸브시트(13d)가 된 세로구멍으로 이루어지는 유출구(13c)가 마련되고, 밸브본체(10)의 하부에 마련된 부착구멍(17)(의 우측부)과 부착구멍(18)(의 좌측부)에는, 상기 유출구(13c)(의 하부)와 이어지는 비교적 짧은 우상향의 경사구멍(19d)과 좌상향의 경사구멍(19e)이 각각 마련되어 있다.
본 예에서는, 제1 입출구(11), 제2 입출구(12), 제1 입출구(11)에 이어지는 세로구멍(19a), 제2 입출구(12)에 이어지는 세로구멍(19b), 제1 유출구(13a), 제2 유출구(13b)가 거의 같은 지름으로 형성됨과 함께, 유입구(13c), 유입구(13c)에 이어지는 경사구멍(19d) 및 경사구멍(19e)은, 상기 제1 유출구(13a) 및 제2 유출구(13b) 등 보다 약간 대경으로 형성되어 있다.
또한, 본 예에서는, 상기 밸브본체(10)(후술하는 차압밸브(50, 60, 70, 80)를 포함한다)가, 개략 좌우 대칭으로 되어 있다.
<주밸브체(20)를 포함하는 스테핑 모터(40)의 구성>
스테핑 모터(40)는, 상기 밸브본체(10)의 상방에 배설되어 있다.
상기 밸브본체(10)의 장착구멍(14)에는, 환형상 돌기부로 이루어지는 덮개부(49a)가 중복부 외주에 형성된 단이 있는 원통형상의 홀더 부재(49)의 하부(덮개부(49a)보다 하측의 감합부(49b))가 내삽되어 있고, 그 홀더 부재(49)에, 링형상의 베이스 플레이트(48a)를 통하여 바닥이 있는 원통형상의 캔(48)이 고착되어 있다. 홀더 부재(49)의 상부 외주(의 단차부)에 베이스 플레이트(48a)가 고정됨과 함께, 그 베이스 플레이트(48a)(의 외주 단차부)에, 덮개가 있는 원통형상의 캔(48)의 하단부가 맞대기 용접 등에 의해 밀봉 접합되어 있다.
상기 스테핑 모터(40)는, 캔(48)에 외감되는 스테이터(41)와 캔(48)의 내주에 회전 자유롭게 배치되는 로터(42)로 구성된다.
캔(48)의 외주에 부장된 스테이터(41)는, 요크(41a), 보빈(41b), 코일(41c), 수지 몰드 커버(41d) 등으로 이루어지고, 캔(48)의 내부에 (상하동하지 않고) 회전 자유롭게 지지되는 로터(42)는, 자성 재료로 제작된 원통형상의 로터 부재(42a)와 수지 재료로 제작된 태양기어 부재(42b)가 일체로 연결되어 구성되어 있다. 태양기어 부재(42b)의 중심부에는 샤프트(43)가 삽입되고, 그 샤프트(43)의 상부는, 캔(48)의 정부(頂部) 내측에 배치된 지지 부재(44)에 의해 지지되어 있다.
태양기어 부재(42b)의 태양기어(42c)는, 출력기어(45a)의 저면상(底面上)에 재치된 캐리어(45b)에 마련된 샤프트(45c)에 회전 자유롭게 지지되는 복수의 유성기어(45d)에 맞물린다. 유성기어(45d)의 상반분은, 홀더 부재(49)의 상부에 고정된 원통부재(49b)의 상부에 코킹에 의해 부착된 환형상의 링기어(내치(內齒) 고정 기어)(45e)에 맞물리고, 유성기어(45d)의 하반분은, 환형상의 출력기어(45a)의 내치 기어(45aa)에 맞물려 있다. 링기어(45e)의 기어수와 출력기어(45a)의 내치 기어(45aa)의 기어수는 약간의 다른 기어수로 되고, 이에 의해, 태양기어(43c)의 회전수가 큰 감속비로 감속되어 출력기어(45a)에 전달된다(이와 같은 치차 구성을, 이른바 불사의 유성치차 감속 기구(45)라고 한다).
출력기어(45a)는, 통형상의 축받이부재(46a)의 상면에 활주접촉하고 있고, 그 출력기어(45a)의 저부 중앙에는 단이 있는 원통형상의 출력축(46b)의 상부가 압입되고, 출력축(46b)의 하부가 축받이부재(46a)의 중심부 상반부에 형성된 감삽구멍(46c)에 회전 자유롭게 삽입되어 있다. 또한, 출력축(46b)의 상부에는, 샤프트(43)의 하부가 감입되어 있다.
밸브축(21)은, 상측부터, 나사구동부재(드라이버라고도 한다)(22)와, 단이 있는 원통형상의 추력 전달축(28)과, 그 상부 소경부가 추력 전달축(28)의 하부에 내감 고정된 단이 있는 축형상의 연결축(29)을 가지며, 연결축(29)의 하단부(즉, 밸브축(21)의 하단부)에 상기 평형의 주밸브체(20)가 일체적으로 마련되어 있다.
상기 축받이부재(46a)(의 하반부 내주)에 마련된 암나사부(46d)에는, 밸브축(21)을 구성하는 나사구동부재(22)(의 외주)에 마련된 수나사부(22a)가 나사결합되어 있고, 그 나사구동부재(22)는, 출력기어(45a)(즉, 로터(42))의 회전 운동을 수나사부(22a)와 암나사부(46d)로 이루어지는 나사이송 기구(27)에 의해 축선(O) 방향(승강 방향)의 직선운동으로 변환한다. 여기서, 출력기어(45a)는 축선(O) 방향의 일정 위치에서 상하동하지 않고 회전 운동하고 있고, 출력기어(45a)에 연결된 출력축(46b)의 하단부에 마련한 슬릿형상의 감합홈(46e)에 나사구동부재(22)의 상단부에 마련한 평(平)드라이버 형상의 판형상부(22b)를 삽입하여 출력기어(45a)의 회전 운동을 나사구동부재(22)측에 전달한다. 나사구동부재(22)에 마련한 판형상부(22b)가 출력축(46b)의 감합홈(46e) 내에서 축선(O) 방향으로 활주함에 의해, 출력기어(45a)(로터(42))가 회전하면 그 출력기어(45a)는 그 회전축 방향으로 이동하지 않음에도 불구하고, 나사구동부재(22)는 상기 나사이송 기구(27)로 축선(O) 방향으로 직선운동한다. 나사구동부재(22)의 직선운동은, 볼(23)과 추력 전달축(28)의 상부에 마련된 단이 있는 감합구멍에 감입된 볼 방이시트(24)로 이루어지는 볼형상 조인트(25)를 통하여 추력 전달축(28)에 전달된다. 추력 전달축(28)에 연결된 연결축(29)은, 밸브본체(10)의 장착구멍(14)에 내삽 고정된 단이 있는 원통형상의 밸브축 지지 부재(47)(의 하부 소경 활주부(47a))에 활주자유롭게 내삽되어 있고, 밸브축(21)은, 당해 밸브축 지지 부재(47)(의 하부 소경 활주부(47a))에 의해 안내되고 축선(O) 방향으로 이동(승강)한다. 또한, 밸브축 지지 부재(47)(의 하부 소경 활주부(47a)와 상부 대경 감삽부(47b)와의 사이에 형성되는 상방향의 단차면(段差面))와 추력 전달축(28)(의 하향의 단차면)의 사이에는, 밸브축(21)을 항상 밸브개방 방향(상방)으로 가세하는 압축 코일 스프링(26)이 수축장착되어 있다.
또한, 상기 밸브축 지지 부재(47)는, 그 상부 대경 감삽부(47b)의 상단에(외측으로 향하여) 플랜지형상 계지부(47c)가 돌설되어 있고, 상부 대경 감삽부(47b)가 상기 장착구멍(14)(의 하부)에 내감됨과 함께, 상기 플랜지형상 계지부(47c)가 상기 장착구멍(14)의 단차부와 장착구멍(14)에 내삽된 홀더 부재(49)(의 감합부(49b))의 하단부로 끼여지지됨으로써, 상기 밸브본체(10)의 장착구멍(14)에 내삽 고정되어 있다.
홀더 부재(49)의 감합부(49b)의 하반부 외주에는 수나사부가 형성되고, 감합부(49b)의 상반부 외주(에 형성된 환형상홈)에는 실 부재로서의 O링(49c)가 장착되어 있고, 홀더 부재(49)(의 감합부(49b))의 수나사부가 밸브본체(10)에 마련된 장착구멍(14)(의 상부)의 암나사부에 (사이에 밸브축 지지 부재(47)를 끼우고) 나사부착됨으로써, (로터(42)의 회전수를 감속하는 불사의 유성치차 감속 기구(45) 등을 포함한다) 당해 스테핑 모터(40)는, 밸브본체(10)의 상방에 (세로놓기) 배치 고정된다.
상기 구성의 스테핑 모터(40)에서는, 로터(42)를 일방향에 회전 구동시키면, 불사의 유성치차 감속 기구(45)를 통하여 로터(42)의 회전이 나사구동부재(22)에 감속되어 전달되고, 나사구동부재(22)의 수나사부(22a)와 축받이부재(46a)의 암나사부(46d)로 이루어지는 나사이송 기구(27)에 의해 나사구동부재(22)가 회전하면서 예를 들면 하강하고, 나사구동부재(22)의 추력에 의해 추력 전달축(28) 및 연결축(29)이 압축 코일 스프링(26)의 가세력에 대항하여 압하되고, 최종적으로는 연결축(29)의 선단에 마련된 주밸브체(20)가 유입구(13c)에 마련된 밸브시트(13d)에 착좌하여 유입구(13c)가 닫혀진다. 그에 대해, 로터(42)를 타방향으로 회전 구동시키면, 불사의 유성치차 감속 기구(45)를 통하여 로터(42)의 회전이 나사구동부재(22)에 감속되어 전달되고, 상기 나사이송 기구(27)에 의해 나사구동부재(22)가 회전하면서 예를 들면 상승하고, 그것에 수반하여 추력 전달축(28) 및 연결축(29)이 압축 코일 스프링(26)의 가세력에 의해 끌어올려져, 연결축(29)의 선단에 마련된 주밸브체(20)가 밸브시트(13d)로부터 떨어져서 유입구(13c)가 열린다. 이에 의해, 유입구(13c)를 흐르는 유체(냉매)의 유량이 제어되도록 되어 있다.
<차압밸브(50, 60, 70, 80)의 구성>
상기 부착구멍(15, 16, 17, 18)에 부착되는 차압밸브(50, 60, 70, 80)(제1 측부 차압밸브(50), 제2 측부 차압밸브(60), 제1 저부 차압밸브(70), 제2 저부 차압밸브(80))는 각각, 상기 제1 실시 형태에 대해, 부착구멍(15, 16, 17, 18)의 형성 방향 및 그것에 수반하는 차압밸브(50, 60, 70, 80)의 부착 방향(환언하면, 피스톤(52, 62, 72, 82) 및 밸브체(51, 61, 71, 81)의 이동 방향)이 다를 뿐이고, 그 구성 자체는 거의 같기 때문에, 여기서는, 그 상세 구조의 설명은 할애한다.
단, 본 제2 실시 형태에서는, 상기 부착구멍(15)에 부착되는 차압밸브(50)는, 부착구멍(15)의 전후의 차압(즉, 제1 유출구(13a)와 제1 입출구(11)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 제1 유출구(13a)측의 압력이 제1 입출구(11)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 제1 유출구(13a)로부터 제1 입출구(11)를 향하는 방향으로만 유체를 흘리도록 되어 있고, 상기 차압밸브(50)(에서의 밸브체(51))는, 제1 유출구(13a)와 제1 입출구(11)와의 차압에 응하여, 제1 유출구(13a)로부터 제1 입출구(11)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 제1 유출구(13a)로부터 제1 입출구(11)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
또한, 부착구멍(16)에 부착되는 차압밸브(60)에서도, 상기 차압밸브(50)와 마찬가지로, 부착구멍(16)의 전후의 차압(즉, 제2 유출구(13b)와 제2 입출구(12)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 제2 유출구(13b)측의 압력이 제2 입출구(12)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 제2 유출구(13b)로부터 제2 입출구(12)를 향하는 방향으로만 유체를 흘리도록 되어 있고, 상기 차압밸브(60)(에서의 밸브체(61))는, 제2 유출구(13b)와 제2 입출구(12)와의 차압에 응하여, 제2 유입구(13b)로부터 제2 입출구(12)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 제2 유입구(13b)로부터 제2 입출구(12)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
또한, 부착구멍(17)에 부착되는 차압밸브(70)에서도, 상기 차압밸브(50)와 마찬가지로, 부착구멍(17)의 전후의 차압(즉, 제1 입출구(11)와 유입구(13c)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 제1 입출구(11)측의 압력이 유입구(13c)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 제1 입출구(11)로부터 유입구(13c)를 향하는 방향으로만 유체를 흘리도록 되어 있고, 상기 차압밸브(70)(에서의 밸브체(71))는, 제1 입출구(11)와 유입구(13c)와의 차압에 응하여, 제1 입출구(11)로부터 유입구(13c)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 제1 입출구(11)로부터 유입구(13c)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
또한, 부착구멍(18)에 부착되는 차압밸브(80)에서도, 상기 차압밸브(50)와 마찬가지로, 부착구멍(18)의 전후의 차압(즉, 제2 입출구(12)와 유입구(13c)와의 차압)에 응하여, 보다 구체적으로는, 제2 입출구(12)측의 압력이 유입구(13c)측의 압력보다 소정치 이상 높은 때에, 제2 입출구(12)로부터 유입구(13c)를 향하는 방향으로만 유체를 흘리도록 되어 있고, 상기 차압밸브(80)(에서의 밸브체(81))는, 제2 입출구(12)와 유입구(13c)와의 차압에 응하여, 제2 입출구(12)로부터 유입구(13c)를 향하는 방향의 유체의 유입을 허용하는 개방위치와, 제2 입출구(12)로부터 유입구(13c)를 향하는 방향의 유체의 유입을 저지(금지)하는 폐쇄위치를 선택적으로 취득하도록 되어 있다.
<전동밸브(2)의 동작>
상기한 바와 같은 구성을 갖는 전동밸브(2)에서는, 유체가 제1 입출구(11)(고압측)로부터 제2 입출구(12)(저압측)를 향하는 방향(일방향)으로 흘려지는 경우, 제1 입출구(11)측의 압력이 제1 유출구(13a)(주밸브실(13))측의 압력이나 유입구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 높아지고, 제2 입출구(12)측의 압력이 제2 유출구(13b)(주밸브실(13))측의 압력이나 유입구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 낮아진다. 그 때문에, 부착구멍(16)에 마련된 차압밸브(60)(에서의 밸브체(61))와 부착구멍(17)에 마련된 차압밸브(70)(에서의 밸브체(71))는, 상기 개방위치가 취하여지고, 부착구멍(15)에 마련된 차압밸브(50)(에서의 밸브체(51))와 부착구멍(18)에 마련된 차압밸브(80)(에서의 밸브체(81))는, 상기 폐쇄위치가 취하여진다.
따라서 제1 입출구(11)로부터 도입된 유체(냉매)는, 세로구멍(19a)의 하측부분 → 부착구멍(17) 내(밸브 홀더(79)의 원통부(79a)의 내측 및 관통구멍(78) 등) → 경사구멍(19d)을 통하여 세로구멍으로 이루어지는 유입구(13c)에 유입함과 함께, 유입구(13c)가 열려 있는 경우에는, 장착구멍(14) 내(주밸브실(13)) → 가로구멍으로 이루어지는 제2 유출구(13b) → 부착구멍(16) 내(밸브 홀더(69)의 원통부(69a)의 내측 및 관통구멍(68) 등) → 세로구멍(19b)의 상측부분을 통하여 제2 입출구(12)으로 흘려진다(도 3에 도시되는 상태).
한편, 유체가 제2 입출구(12)(고압측)로부터 제1 입출구(11)(저압측)를 향하는 방향(타방향)으로 흘려지는 경우, 제1 입출구(11)측의 압력이 제1 유출구(13a)(주밸브실(13))측의 압력이나 유입구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 낮아지고, 제2 입출구(12)측의 압력이 제2 유출구(13b)(주밸브실(13))측의 압력이나 유입구(13c)(주밸브실(13))측의 압력보다 높아진다. 그 때문에, 부착구멍(16)에 마련된 차압밸브(60)(에서의 밸브체(61))와 부착구멍(17)에 마련된 차압밸브(70)(에서의 밸브체(71))는, 상기 폐쇄위치가 취하여지고, 부착구멍(15)에 마련된 차압밸브(50)(에서의 밸브체(51))와 부착구멍(18)에 마련된 차압밸브(80)(에서의 밸브체(81))는, 상기 개방위치가 취하여진다.
따라서 제2 입출구(12)로부터 도입된 유체(냉매)는, 세로구멍(19b)의 하측부분 → 부착구멍(18) 내(밸브 홀더(89)의 원통부(89a)의 내측 및 관통구멍(88) 등) → 경사구멍(19e)을 통하여 세로구멍으로 이루어지는 유입구(13c)에 유입함과 함께, 유입구(13c)가 열려 있는 경우에는, 장착구멍(14) 내(주밸브실(13)) → 가로구멍으로 이루어지는 제1 유출구(13a) → 부착구멍(15) 내(밸브 홀더(59)의 원통부(59a)의 내측 및 관통구멍(58) 등) → 세로구멍(19a)의 상측부분을 통하여 제1 입출구(11)으로 흘려진다(도 4에 도시되는 상태).
이와 같이, 본 실시 형태의 제어밸브(전동밸브)(2)에서도, 상기 제1 실시 형태의 전자밸브(1)와 마찬가지로, 제1 입출구(11)로부터 주밸브실(13)을 통하여 제2 입출구(12)를 향하는 일방향과 제2 입출구(12)로부터 주밸브실(13)을 통하여 제1 입출구(11)를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 주밸브실(13) 내에 배치된 주밸브체(20)에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향(아래 → 가로)이 되도록, 밸브본체(10) 내에 복수의 차압밸브(역지밸브)(50, 60, 70, 80)가 조립되어 배치되어 있기 때문에, 예를 들면 제1 입출구(11)와 제2 입출구(12)와의 압력차가 큰 경우에도, 주밸브체(20)에 가하여지는 차압(유체압)에 의해 당해 주밸브체(20)가 제어와는 다른 동작(개폐)을 하여 버린다는 사태를 회피할 수 있다. 그 때문에, 부품 갯수의 증가를 초래하는 일 없이, 양 흐름시에 있어서 제어성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 차압밸브(70, 80)에서의 밸브체(71, 81)가 세로방향(즉, 주밸브체(20)의 이동 방향과 같은 방향)으로 이동시켜짐과 함께, 차압밸브(50, 60)에서의 밸브체(51, 61)가 가로방향(즉, 주밸브체(20)의 이동 방향과 직교하는 방향)으로 (또한, 대향하도록) 이동시켜지도록 되어 있기 때문에, 밸브본체(10)를 소형화할 수 있음과 함께, 당해 전동밸브(2)의 구성을 간소화할 수 있다는 효과도 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 실시 형태에서는, 주밸브체(20)를 승강시키기 위한 승강 구동원으로서 전자식 액추에이터(30)나 스테핑 모터(40)를 이용한 직동식의 것을 예시하여 설명하였지만, 본 발명은, 예를 들면 유체의 압력차를 이용하여 주밸브를 구동(승강)시키는 파일럿밸브 등의 각종의 밸브 장치에도 적용할 수 있음은 말할 것도 없다.
1 : 전자밸브(제어밸브의 제1 실시 형태)
2 : 전동밸브(제어밸브의 제2 실시 형태)
10 : 밸브본체
11 : 제1 입출구
(12) : 제2 입출구
13 : 주밸브실
13a : 제1 측부 개구
13b : 제2 측부 개구
13c : 저부 개구
14 : 장착구멍
15, 16, 17, 18 : 부착구멍
19a, 19b : 세로구멍
19c : 가로구멍
19d, 19e : 경사구멍
20 : 주밸브체
21 : 밸브축
27 : 나사이송 기구
30 : 전자식 액추에이터(승강 구동원)(제1 실시 형태)
39 : 홀더 부재
40 : 스테핑 모터(승강 구동원)(제2 실시 형태)
45 : 불사의 유성치차 감속 기구
47 : 밸브축 지지 부재
48 : 캔
49 : 홀더 부재
50 : 차압밸브(제1 측부 차압밸브)
51 : 밸브체
60 : 차압밸브(제2 측부 차압밸브)
61 : 밸브체
70 : 차압밸브(제1 저부 차압밸브)
71 : 밸브체
80 : 차압밸브(제2 저부 차압밸브)
81 : 밸브체

Claims (6)

  1. 주밸브실 및 제1 및 제2 입출구가 마련되고, 상기 주밸브실의 저부에 유입구가 개구되고, 상기 주밸브실의 측부에 제1 및 제2 유출구가 개구된 밸브본체와,
    상기 유입구를 흐르는 유체의 유량을 제어하기 위해, 상기 주밸브실에 상기 유입구에 대해 승강 가능하게 배치된 주밸브체와,
    상기 주밸브체를 상기 유입구에 대해 승강시키기 위한 승강 구동원을 구비하고,
    상기 제1 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제2 입출구를 향하는 일방향과 상기 제2 입출구로부터 상기 주밸브실을 통하여 상기 제1 입출구를 향하는 타방향과의 양방향의 흐름에 있어서, 상기 주밸브체에 대해 작용하는 유체압이 같은 방향이 되도록,
    상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 입출구와 상기 유입구와의 사이에, 상기 제1 입출구와 상기 유입구와의 차압에 응하여 상기 제1 입출구로부터 상기 유입구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제1 저부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제2 입출구와 상기 유입구와의 사이에, 상기 제2 입출구와 상기 유입구와의 차압에 응하여 상기 제2 입출구로부터 상기 유입구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제2 저부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제1 유출구와 상기 제1 입출구와의 사이에, 상기 제1 유출구와 상기 제1 입출구와의 차압에 응하여 상기 제1 유출구로부터 상기 제1 입출구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제1 측부 차압밸브, 상기 밸브본체 내에서의 상기 제2 유출구와 상기 제2 입출구와의 사이에, 상기 제2 유출구와 상기 제2 입출구와의 차압에 응하여 상기 제2 유출구로부터 상기 제2 입출구를 향하는 방향으로만 유체를 흘리는 제2 측부 차압밸브가 각각 배치되며,
    상기 제1 및 제2 저부 차압밸브에서의 밸브체가 상기 주밸브체의 이동 방향과 같은 방향으로 이동시켜짐과 함께, 상기 제1 및 제2 측부 차압밸브에서의 밸브체가 상기 주밸브체의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동시켜지도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
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