KR102473774B1

KR102473774B1 - 전동 밸브

Info

Publication number: KR102473774B1
Application number: KR1020180069375A
Authority: KR
Inventors: 코헤이 히시야
Original assignee: 가부시기가이샤 후지고오키
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2022-12-05
Also published as: KR20190037079A; JP6643292B2; JP2019060479A; CN109578660B; CN109578660A

Abstract

밸브개방에 필요한 토오크를 작게 하여, 동작성, 내구성을 향상할 수 있음과 함께, 전동 밸브의 한층 더 소형화를 도모하는 것이 가능한 전동 밸브를 제공한다.
승강 구동 장치에 의한 밸브홀더(23)의 상방향으로의 이동에 수반하여, 파일럿 밸브체(27) 및 주밸브체(25)가 그 순서로 다른 리프트량으로 밸브홀더(23)에 계합되고, 이에 의해, 균압 통로(26A)가 개방된 후에, 시간차를 갖고서(단계적으로) 밸브구(11b)가 개방되도록 된다.

Description

전동 밸브{ELECTRIC VALVE}

본 발명은, 냉동 사이클 등에 조립되어 냉매 등의 유체의 유량 제어에 사용되는 전동 밸브에 관한 것이다.

이런 종류의 냉동 사이클 등에 사용되는 전동 밸브로서, 예를 들면, 밸브체, 그 밸브체를 축방향으로 상대 이동 가능 및 상대 회전 가능하게 유지하는, 숫나사부를 갖는 밸브축, 상기 밸브체와 상기 밸브축과의 사이에 수축장착된 밸브체 가세 스프링, 상기 밸브축의 숫나사부가 나사 결합하는 암나사부를 갖는 가이드 스템 및 상기 밸브체가 접리(接離)하는 밸브시트가 마련된 밸브본체, 상기 밸브축을 상기 가이드 스템에 대해 회전시키면서 승강시키기 위한 로터 및 스테이터를 갖는 승강 구동 기구 등을 구비하고, 상기 가이드 스템의 원통부에 활주 자유롭게 감삽되는 밸브홀더가 상기 밸브축의 하부에 마련됨과 함께, 그 밸브홀더에, 상기 밸브체가 축방향의 상대 이동 가능 및 상대 회전 가능하게 내삽되어 상기 밸브홀더의 저부에 빠짐방지 계지된 것이 알려져 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 1 등 참조).

그런데, 근래에는, 상기한 바와 같은 냉동 사이클 등에 사용되는 전동 밸브에서, 제품 사이즈를 바꾸는 일 없이, 대구경(대유량), 고차압(高差壓)에 대응할 수 있는 것이 요구되고 있다.

상세하게는, 근래, 공조 기기 등은 대용량화가 요구되고 있고, 그 냉동 사이클 등에 사용되는 전동 밸브는, 대구경이면서 양(兩) 흐름에서의 고차압 대응이 필요해진다. 이와 같은 요구를 만족하기 위해서는, 밸브개방 동작시에는 큰 구동 토오크가 필요해지는 한편, 밸브폐쇄시에는 역류 방향에서 고차압이 발생한 경우에도 밸브폐쇄 유지를 가능하게 하는 하중을 밸브 부품에 부여할 필요가 있다.

큰 구동 토오크를 얻기 위해서는, 승강 구동 장치로서의 모터의 출력 토오크 업, 고자력의 마그넷 로터재 등이 필요하게 되어, 제품의 대형화나 비용 업을 초래할 우려가 있다. 또한, 고차압에서의 밸브폐쇄 유지에는, 대하중을 갖는 코일 스프링 등이 필요하게 되고, 이 하중에 의해 구성 부품끼리의 마찰 저항이 증대하여 버리는 등의 우려가 있다.

이와 같은 문제에 대해, 예를 들면 하기 특허 문헌 2에는, 밸브실 내에, 대경의 밸브구를 개폐하는 대경 밸브체와 당해 대경 밸브체 내에 마련된 소경의 밸브구를 개폐하는 소경 밸브체의 2개의 밸브체를 마련하고, 그 2개의 밸브체에 소경의 밸브구와 대경의 밸브구를 시간차를 갖고서 밸브개방함으로써, 대경 밸브의 수압(受壓) 하중을 저감하여, 모터의 대형화 나아가서는 전동 밸브의 대형화를 방지하는 기술이 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개2016-156447호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개평8-21554호 공보

그렇지만, 상기 특허 문헌 2 소재의 종래의 전동 밸브에서는, 소경 밸브를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 스프링(밸브폐쇄 완충 스프링)과 함께, 대경 밸브를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 스프링(스프링)이 마련되어 있고, 상기 소경 밸브체의 밸브개방 후에, 상기 대경 밸브체가, 상기 대경 밸브체를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 스프링(스프링)의 가세력에 대항하여, 상기 소경 밸브체와의 계합 수단의 계합 작용으로 끌어올려져 밸브개방하는 구성으로 되어 있다. 그때문에, 상기 대경 밸브의 밸브개방시에, 상기 스프링(밸브폐쇄 완충 스프링)과 함께 상기 스프링(스프링)을 압축하는 토오크가 필요해저서, 구동 토오크를 크게 하지 않을 수가 없어서, 한층 더 토오크 저감이 요망되고 있다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 밸브개방에 필요한 토오크를 작게 하여, 동작성, 내구성을 향상할 수 있음과 함께, 전동 밸브의 한층 더 소형화를 도모할 수 있는 전동 밸브를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 전동 밸브는, 기본적으로는, 밸브실, 유입구 및 유출구를 가지며, 상기 밸브실과 상기 유출구와의 사이에 밸브시트 부착 밸브구가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브구를 개폐하기 위한 주밸브체와, 상기 주밸브체의 배면에 형성된 배압실과, 상기 밸브구와 상기 배압실을 연통하기 위해 상기 주밸브체 내에 마련된 균압 통로와, 상기 균압 통로를 개폐하기 위한 파일럿 밸브체와, 상기 파일럿 밸브체를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 가세 부재와, 상기 주밸브체 및 상기 파일럿 밸브체를 승강 방향으로 상대 이동 가능하게 유지하는 밸브홀더와, 상기 밸브홀더를 승강 방향으로 이동시키기 위한 로터 및 스테이터를 갖는 승강 구동 장치를 구비하고, 상기 배압실과 상기 밸브실이 연통되어 있고, 상기 승강 구동 장치에 의한 상기 밸브홀더의 상방향으로의 이동에 수반하여, 상기 파일럿 밸브체 및 상기 주밸브체가 그 순서로 다른 리프트량으로 상기 밸브홀더에 계합되고, 이에 의해, 상기 균압 통로가 개방된 후에, 상기 밸브구가 개방되도록 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

바람직한 양태에서는, 상기 승강 구동 장치에 의해 상기 밸브홀더가 최하강 위치부터 상방향으로 연속적으로 이동될 때, 상기 주밸브체가 상기 밸브구를 폐쇄한 채로, 상기 가세 부재의 가세력에 의해 상기 파일럿 밸브체가 상기 밸브홀더에 계합됨과 함께, 상기 밸브홀더와 함께 상기 파일럿 밸브체가 상방향으로 이동되어 상기 균압 통로가 개방된 후, 다시 상기 밸브홀더가 상방향으로 이동되면, 상기 주밸브체가 상기 밸브홀더에 계합되고, 상기 밸브홀더와 함께 상기 주밸브체가 상방향으로 이동되어 상기 밸브구가 개방되도록 된다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 밸브홀더는 원통형상을 가지며, 상기 밸브홀더 내에, 상기 주밸브체의 상부, 상기 파일럿 밸브체, 및 상기 가세 부재가 배치됨과 함께, 상기 밸브홀더 내에서의 상기 주밸브체의 배면에 상기 배압실이 구획된다.

더욱 바람직한 양태에서는, 상기 밸브홀더의 천정구멍은, 상기 승강 구동 장치에 의해 승강 가능하게 배치된 밸브축에 연결된다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 밸브홀더와 상기 주밸브체 사이의 회전 활주 저항을 저감하기 위해, 상기 밸브홀더와 상기 주밸브체와의 사이에 와셔가 개장된다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 가세 부재에 의해, 상기 주밸브체가 상기 파일럿 밸브체를 통하여 밸브폐쇄 방향으로 가세된다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 균압 통로는, 상기 주밸브체 내에 승강 방향에 따라 마련된 세로구멍으로 이루어진다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 파일럿 밸브체의 상기 균압 통로에 대한 착좌면은 역원추면을 갖는다.

본 발명에 관한 전동 밸브에서는, 승강 구동 장치에 의한 밸브홀더의 상방향으로의 이동에 수반하여, 파일럿 밸브체 및 주밸브체가 그 순서로 다른 리프트량으로 밸브홀더에 계합되고, 이에 의해, 균압 통로가 개방된 후에, 시간차를 갖고서(단계적으로) 밸브구가 개방되도록 되기 때문에, 밸브구의 밸브개방 전에 균압 통로가 개방되어서 주밸브체의 상하의 차압이 저감(균압)됨과 함께, 파일럿 밸브체를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 가세 부재는, 밸브구의 밸브개방시에 주밸브체를 가세하지 않기 때문에, 구동 토오크가 작아도 괜찮고, 동작성, 내구성을 향상할 수 있음과 함께, 전동 밸브의 한층 더 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 파일럿 밸브체의 균압 통로에 대한 착좌면이 역원추면을 갖기 때문에, 밸브개방 직후의 유량 변화의 구배(상승)를 작게 할 수가 있어서, 저유량 제어역의 제어성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 전동 밸브의 한 실시 형태를 도시하는 종단면도.
도 2는 도 1에 도시되는 전동 밸브의 동작 설명에 제공되는, 밸브폐쇄 상태를 도시하는 주요부 확대 종단면도.
도 3은 도 1에 도시되는 전동 밸브의 동작 설명에 제공되는, 밸브개방 도중 상태를 도시하는 주요부 확대 종단면도.
도 4는 도 1에 도시되는 전동 밸브의 동작 설명에 제공되는, 균압 통로의 개방 상태를 도시하는 주요부 확대 종단면도.
도 5는 도 1에 도시되는 전동 밸브의 동작 설명에 제공되는, 밸브구의 개방 상태를 도시하는 주요부 확대 종단면도.
도 6은 도 1에 도시되는 전동 밸브의 다른례를 도시하는 종단면도.
도 7은 도 1 및 도 6에 도시되는 전동 밸브의 유량 제어 특성도.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명에 관한 전동 밸브의 한 실시 형태를 도시하는 종단면도, 도 2∼도 5는, 도 1에 도시되는 전동 밸브의 동작 설명에 제공되는 도면이다.

또한, 본 명세서에서, 상하, 좌우, 전후 등의 위치, 방향을 나타내는 기술은 설명이 번잡하게 되는 것을 피하기 위해 도면에 따라 편의상 붙여진 것이고, 실제의 사용 상태에서의 위치, 방향을 가리킨다고는 한정 할 수 없다.

또한, 각 도면에서, 부재 사이에 형성되는 간극이나 부재 사이의 이격 거리 등은, 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 또한, 제도상의 편리를 도모하기 위해, 각 구성 부재의 치수와 비교하여 크게 또는 작게 그려져 있는 경우가 있다.

도시한 실시 형태의 전동 밸브(1)는, 상면이 개구한 바닥이 있는 원통형상의 밸브본체(10), 그 밸브본체(10)의 상단면부 외주측에 그 하단부가 용접 등에 의해 밀봉 접합된 캔(45), 밸브본체(10)의 상단면부 내주측에 용접 등에 의해 고정된 플랜지형상원판(18) 부착의 가이드 스템(15), 그 가이드 스템(15)의 소경(小徑) 상부(15b)에 형성된 암나사부(15i)에, 그 축형상부(21a) 외주에 형성된 숫나사부(21e)가 나사 결합된 밸브축(21), 그 밸브축(21)에 일체 회동 가능하게 연결 고정된 로터(30), 및 그 로터(30)를 회전 구동하기 위해 상기 캔(45)의 외주에 외감된 스테이터(50)를 구비하고 있다.

여기서는, 로터(30)와 스테이터(50)로 스테핑 모터가 구성되고, 또한, 가이드 스템(15)의 암나사부(15i)와 밸브축(21)의 숫나사부(21e)로 나사 이송 기구가 구성되고, 상기 스테핑 모터와 나사 이송 기구로 밸브축(21)(및, 후술하는 밸브홀더(23))를 회전시키면서 승강시키기 위한 승강 구동 장치가 구성되어 있다.

상기 밸브본체(10)는, 예를 들면 금속판재를 소재로 하여 프레스 가공에 의해 제작된 것으로, 그 저부(10b)에는, 밸브시트(11a) 부착의 밸브구(11b)를 갖는 밸브시트 부재(11)가 솔더링 등으로 고정되고, 그 상부에는 가이드 스템(15)의 하부가 삽입되어 있다. 또한, 도시례에서는, 밸브시트 부재(11)에서의 밸브시트(11a) 주위(즉, 후술하는 주밸브체(25) 주위)에 짧은 원통형상의 종벽(11c)이 세워져 있다.

상기 밸브본체(10) 내에 구획되는 밸브실(12)의 일측방에는, 관 이음매로 이루어지는 제1 입출구(6)가 솔더링 등에 의해 접합되고, 밸브시트 부재(11)(의 하부)에는, 관 이음매로 이루어지는 제2 입출구(7)가 솔더링 등에 의해 접합되어 있다.

상기 밸브축(21)은, 상기 로터(30)의 연결체(32)가 외감되는 상부 소경부(21b), 가이드 스템(15)의 암나사부(15i)에 나사 결합하는 숫나사부(21e)를 갖는 축형상부(21a) 및 그 축형상부(21a)(숫나사부(21e))보다 하측의 플랜지형상부(21d) 부착의 두꺼운 원판형상의 하부 대경 연결부(21c)를 갖는다. 밸브축(21)의 하단부에는, 그 하부 대경 연결부(21c)의 외주에 마련된 플랜지형상부(21d)에 그 천정구멍부분이 연결 고정됨과 함께(도시례에서는, 코킹부(23a)에 의한 코킹 고정), 가이드 스템(15)의 대경 원통형상 몸통부(15a)에 활주 자유롭게 삽입된 원통형상의 밸브홀더(23)가 유지되어 있다. 즉, 본 예에서는, 원통형상의 밸브홀더(23)의 천정구멍은, 밸브축(21)의 하부 대경 연결부(21c)에 의해 폐색됨과 함께, 당해 밸브홀더(23)는, 밸브축(21)과 일체로 회전하면서 승강된다. 이 밸브홀더(23)의 하부에는, 주밸브체(25)의 상부가 상하 방향(승강 방향)으로 활주 자유롭게 삽입(내삽)되어 유지됨과 함께, 밸브홀더(23)에서의 주밸브체(25)의 상측에, 파일럿 밸브체(27)가 상하 방향(승강 방향)으로 활주 자유롭게 삽입(내삽)되어 유지되어 있다.

주밸브체(25)는, 본 예에서는, 예를 들면 금속을 소재로 하여 상하 방향(축선(O) 방향)에 따라 배치된 단(段)이 있는 축형상의 부재로 제작되어 있고, 밸브시트(11a)(밸브구(11b)) 내에 그 하부가 삽입되어 착좌하는 역원추대형상의 밸브체부(25a), 그 밸브체부(25a)의 상부에 연결된 원주형상의 몸통부(25b) 및 그 몸통부(25b)의 상부에 연결된 대경 두부(25c)를 갖는다.

밸브홀더(23)의 하단부에는, 상기 주밸브체(25)(의 대경 두부(25c))를, 사이에 얇은 환형상 원판으로 이루어지는 와셔(29)를 끼워서 빠짐방지 계지함과 함께, 상기 주밸브체(25)의 몸통부(25b)를 삽통시키는 통과구멍을 구획하는 내플랜지형상 괘지부(23b)가 내향으로 돌설되어 있다. 밸브홀더(23)가 밸브본체(10)에 대해 상방향으로 이동될 때, 상기 주밸브체(25)의 대경 두부(25c)(의 하면)의 외주 부분(환언하면, 몸통부(25b)와 대경 두부(25c) 사이의 하향의 링형상의 단구면(段丘面))으로 이루어지는 외플랜지형상 계지부(25d)에 밸브홀더(23)의 내플랜지형상 괘지부(23b)에 배치된 와셔(29)가 걸려서 빠짐방지 계지되도록 되어 있다. 또한, 밸브홀더(23)(의 내플랜지형상 괘지부(23b))와 주밸브체(25)(의 외플랜지형상 계지부(25d))와의 사이에 개장되는 상기 와셔(29)는, 밸브홀더(23)와 주밸브체(25) 사이의 회전 활주 저항을 저감하기(환언하면, 상기 승강 구동 장치에 의한 밸브홀더(23)의 회전 운동이 주밸브체(25)에 전달하는 것을 방지하기) 위해 마련되어 있다.

또한, 밸브구(11b)와 (밸브홀더(23) 내에서의) 주밸브체(25)의 상측(배면)에 형성된 배압실(20)를 연통하는 균압 통로(파일럿 통로라고도 한다)(26A)를 구성하기 위해, 상기 주밸브체(25) 내에는, 상하 방향(축선(O) 방향)에 따라 관통하도록 단이 있으면서 밸브구(11b)보다 소경의 세로구멍(26)이 마련되어 있다.

한편, 주밸브체(25)(의 세로구멍(26))의 상면에는, 스프링 받이부(27b) 부착의 개략 원통형상의 파일럿 밸브체(27)가 실리여 있다. 이 파일럿 밸브체(27)의 하단(하면)에는, 상기 주밸브체(25)의 세로구멍(26)(균압 통로(26A))의 상단(上端) 연부(파일럿 밸브구)에 접리하고 당해 균압 통로(26A)를 개폐하는, 예를 들면 고무 등의 탄성 재료로 제작된 단원주형상의 밸브체부재(28)가 유지 고정되어 있다(도시례에서는, 코킹부(27a)에 의한 코킹 고정). 또한, 파일럿 밸브체(27)의 하부 외주에는, 플랜지형상의 스프링 받이부(27b)가 외향으로 돌설되고, 이 스프링 받이부(27b)(의 상면)와 밸브축(21)의 하부 대경 연결부(21c)(의 하면 외주에 마련된 링형상의 패임면) 사이에는 밸브 가압겸 완충용의 원통형상의 압축 코일 스프링으로 이루어지는 밸브 가세 스프링(가세 부재(24))이 수축장착되어 있다. 이 밸브 가세 스프링(24)(의 가세력)에 의해, 파일럿 밸브체(27)가 항상 하향(밸브폐쇄 방향)으로 가세됨과 함께, 파일럿 밸브체(27)를 통하여 주밸브체(25)가 하향(밸브폐쇄 방향)으로 가세되어 있다.

밸브홀더(23)의 중간부 내주에는, 상기 차양상의 스프링 받이부(27b)에 계합되는 크기의 내주 단차부(23c)가 형성되어 있다. 밸브홀더(23)가 밸브본체(10)에 대해 상방향으로 이동될 때, 밸브홀더(23)의 내주 단차부(상방향의 링형상의 단구면)(23c)에 의해, 파일럿 밸브체(27)의 스프링 받이부(27b)(의 하면)의 외주 부분으로 이루어지는 플랜지형상 계지부(27c)가 걸려서 괘지되도록 되어 있다.

또한, 본 예에서는, 밸브홀더(23)(에서의 상기 내주 단차부(23c)의 하측)에 복수개의 관통구멍(가로구멍)(23d)이 마련되고, 상기 배압실(20)(밸브홀더(23)의 내측)과 밸브실(12)은, 상기 관통구멍(23d) 등을 통하여 항상 연통되어 있다.

상기한 밸브축(21), 밸브홀더(23) 및 밸브홀더(23) 내에 상하 방향(승강 방향)으로 상대 이동 가능 및 상대 회전 가능하게 유지된 주밸브체(25), 파일럿 밸브체(27), 및 밸브 가세 스프링(24)은, 주밸브체(25)가 밸브시트(11a)로부터 이격하여 있는 상태(밸브개방 상태)에서는 실질적으로 일체적으로 회전하면서 승강된다.

또한, 이 경우, 도 1에 도시되는 바와 같은 밸브폐쇄 상태(밸브홀더(23), 주밸브체(25), 및 파일럿 밸브체(27)가 최하강 위치에 있는 상태로서, 균압 통로(26A)가 폐쇄, 밸브구(11b)가 폐쇄 상태)에서는, 파일럿 밸브체(27)의 플랜지형상 계지부(27c)(의 하면)와 밸브홀더(23)의 내주 단차부(23c)(상방향의 단구면)는 (상하 방향에서)소정의 거리(La)만큼 이격하고, 주밸브체(25)의 외플랜지형상 계지부(25d)(의 하면)와 밸브홀더(23)의 내플랜지형상 괘지부(23b)에 배치된 와셔(29)(의 상면)는 (상하 방향으로) 소정의 거리(Lb)만큼 이격하여 있고, Lb>La의 관계로 되도록 각 이격 거리가 설정되어 있다(도 2 참조). 이에 의해, 승강 구동 장치에 의한 밸브홀더(23)의 상방향으로의 이동에 수반하여, 파일럿 밸브체(27) 및 주밸브체(25)가 그 순서로 다른 리프트량(위치)으로 밸브홀더(23)에 계합되도록 되어 있다(후에 상세히 기술).

또한, 로터(30) 및 밸브축(21)의 원점 위치를 설정하기 위해, 가이드 스템(15)의 소경 상부(15b)의 상면에는, 소정의 폭, 높이, 깊이를 갖는 단면 사각형의 밸브폐쇄 방향용 고정 스토퍼(55)가 상향으로 돌설되고, 가이드 스템(15)의 대경 원통형상 몸통부(15a)의 상부에는 소정의 폭, 높이, 깊이를 갖는 단면 사각형의 밸브개방 방향용 고정 스토퍼(56)가 하향으로 돌설되어 있다.

밸브축(21)에서의 숫나사부(21e)의 상단부에는, 밸브폐쇄 방향용 가동 스토퍼(35)가 나사 결합되어 로터(30)의 원판형상 천정부에 빠짐방지 계지되어 있다. 이 밸브폐쇄 방향용 가동 스토퍼(35)는, 숫나사부(21e)에 나사 결합하는 평면시 외형이 육각형이고 그 일변이 원호형상이 된 너트부(35a)와 이 너트부(35a)로부터 하향으로 돌설된 소정의 폭, 높이, 깊이를 갖는 단면 사각형의 스토퍼부(35s)로 이루어져 있다.

또한, 밸브축(21)의 숫나사부(21e)의 하단부에는, 상기 밸브개방 방향용 고정 스토퍼(56)에 당접 계지되는 밸브개방 방향용 가동 스토퍼(36)가 나사 결합되어 상기 밸브축(21)의 하부 대경 연결부(21c)에 빠짐방지 계지되어 있다. 이 밸브개방 방향용 가동 스토퍼(36)는, 숫나사부(21e)에 나사 결합한 너트부(36a)와 이 너트부(36a)로부터 상향으로 돌설된 소정의 폭, 높이, 깊이를 갖는 단면 사각형의 스토퍼부(36s)로 이루어져 있다.

상기 로터(30)는, 천정 부착 원통형상의 마그넷(31)과 이 천정부에 일체 결합된 연결체(32)로 이루어지고, 연결체(32)는, 밸브축(21)에서의 상부 소경부(21b)에 외감됨과 함께, 상기 밸브폐쇄 방향용 가동 스토퍼(35)상에 실려서 상기 상부 소경부(21b)에 용접 고정되어 있다.

여기서, 상기 로터(30)의 천정부의 하면측에는, 양단부가 평면시로 D자형상으로형성된 D컷트부를 구비한 오목부(33)가 마련되고, 이 오목부(33)에 형성된 D컷트부 이외의 원호형상이 된 부분에 상기 밸브폐쇄 방향용 가동 스토퍼(35)의 너트부(35a)의 원호형상이 된 일변이 당접한 상태로 감입되고, D컷트부에 상기 너트부(35a)의 다른 2변이 당접한 상태로 감입되어 있고, 이에 의해, 로터(30)와 밸브폐쇄 방향용 가동 스토퍼(35)와 밸브축(21)은, 일체적으로 회전하면서 승강된다.

한편, 상기 캔(45)의 외주에는, 요크(51), 보빈(52), 코일(53), 수지 몰드(54) 등으로 이루어지는 스테이터(50)가 외감되어 있다. 이 스테이터(50)는, 그 저부에 마련된 위치 결정 고정구(도시 생략)에 의해, 밸브본체(10)에 대해 소정의 위치에 위치 결정 고정되어 있다.

이에 의해, 로터(30)가 회전되면, 그것과 일체로 밸브축(21)이 회전되고, 이때, 상기 나사 이송 기구에 의해 밸브축(21)과 함께 밸브홀더(23)가 파일럿 밸브체(27) 및 주밸브체(25)를 수반하여 승강되고, 이에 의해, 냉매의 통과 유량이 조정된다.

상기 구성으로 된 전동 밸브(1)의 동작(특히, 그 밸브개방 동작)을 도 2∼도 5를 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다.

또한, 본 실시 형태의 전동 밸브(1)에서는, 유체(냉매)는, 쌍방향(제1 입출구(6)부터 제2 입출구(7)를 향하는 방향(가로→아래)과, 제2 입출구(7)부터 제1 입출구(6)를 향하는 방향(아래→가로)의 쌍방향)으로 흘려지도록 되어 있지만, 전동 밸브(1)의 동작 자체는 유체(냉매)의 흐름 방향에서 기본적으로 같기 때문에, 이하에서는, 압력 캔슬(밸런스) 효과를 발휘할 수 있는 가로→아래 흐름의 경우를 대표로서 설명한다. 따라서, 이하의 동작 중에서는, 제1 입출구(6)가 유입구(고압측), 제2 입출구(7)가 유출구(저압측)로 되어 있다.

도 2에 도시되는 바와 같은 밸브폐쇄 상태에서는, 가동 스토퍼(35)가 고정 스토퍼(55)에 당접하여 계지되고, 로터(30), 밸브축(21), 및 밸브홀더(23)가 최하강 위치에 있다. 이때, 파일럿 밸브체(27)의 플랜지형상 계지부(27c)(의 하면)와 밸브홀더(23)의 내주 단차부(23c)(상방향의 단구면)는 소정의 거리(La)만큼 이격하고, 주밸브체(25)의 외플랜지형상 계지부(25d)(의 하면)와 밸브홀더(23)의 내플랜지형상 괘지부(23b)에 배치된 와셔(29)(의 상면)는 소정의 거리(Lb)(>La)만큼 이격하여 있고, 밸브 가세 스프링(24)(의 가세력)에 의해, 파일럿 밸브체(27)가 하향(밸브폐쇄 방향)으로 가세됨과 함께, 파일럿 밸브체(27)를 통하여 주밸브체(25)가 하향(밸브폐쇄 방향)으로 가세되어 있다. 따라서, 파일럿 밸브체(27)(의 밸브체부재(28)의 하면)가 주밸브체(25)의 세로구멍(26)(균압 통로(26A))의 상단연부(파일럿 밸브구)에 압접(착좌)되어 균압 통로(26A)가 폐쇄됨과 함께, 주밸브체(25)(의 밸브체부(25a))가 밸브본체(10)의 밸브시트(11a)에 압접(착좌)되어 밸브구(11b)가 폐쇄되어 있다.

도 2에 도시되는 밸브폐쇄 상태로부터 스테이터(50)에 밸브개방 방향용 구동 패턴이 되는 펄스를 공급하면, 로터(30) 및 밸브축(21)이 회전되어, 암나사부(15i)와 숫나사부(21e)로 이루어지는 나사이송 기구에 의해, 로터(30), 밸브축(21), 밸브홀더(23) 및 밸브개방 방향용 가동 스토퍼(36)가 회전하면서 상승한다. 그 리프트량이 La에 달할 때까지(도 3에 도시되는 상태까지)는, 밸브홀더(23)의 내주 단차부(23c)에 파일럿 밸브체(27)의 플랜지형상 계지부(27c)는 괘지되지 않고, 밸브 가세 스프링(24)(의 가세력)에 의해, 균압 통로(26A) 및 밸브구(11b)가 폐쇄된 상태(도 2와 같은 밸브폐쇄 상태)가 유지된다. 이때, 밸브 가세 스프링(24)의 압축량은 점차로 감소하고, 그 전체 길이는 점차로 길어진다.

로터(30), 밸브축(21), 밸브홀더(23) 및 밸브개방 방향용 가동 스토퍼(36)가 더욱 회전하면서 상승되고, 그 리프트량이 La에 달하면, 도 3에 도시되는 바와 같이, (밸브 가세 스프링(24)의 가세력에 의해) 파일럿 밸브체(27)의 플랜지형상 계지부(27c)가 밸브홀더(23)의 내주 단차부(23c)와 계합한다. 그 리프트량이 La를 초과하여 Lb에 달할 때까지(도 4에 도시되는 상태까지)는, 주밸브체(25)의 상하의 압력차에 의해, 주밸브체(25)(의 밸브체부(25a))가 밸브본체(10)의 밸브시트(11a)에 꽉 눌려진 채(즉, 주밸브체(25)가 밸브구(11b)를 폐쇄한 채)로, 파일럿 밸브체(27)는, 상기 플랜지형상 계지부(27c)와 상기 내주 단차부(23c)와의 계합에 의해, 밸브홀더(23)와 함께(일체로) 가동(상승)되고, 파일럿 밸브체(27)(의 밸브체부재(28)의 하면)가 주밸브체(25)의 세로구멍(26)(균압 통로(26A))의 상단연부(파일럿 밸브구)로부터 떨어져서 균압 통로(26A)가 개구된다. 또한, 리프트량이 La를 초과하면, 플랜지형상 계지부(27c)가 내주 단차부(23c)와 계합하기 때문에, 밸브 가세 스프링(24)의 전체 길이는 변화하지 않는다. 제1 입출구(유입구)(6)로부터 밸브실(12)를 통하여 상기 배압실(20)에 유입한 유체는, 주밸브체(25) 내의 균압 통로(26A)를 통하여, 밸브구(11b)에 유임한다. 당해 밸브구(11b)에 유입하는 유체(즉, 제2 입출구(유출구(7))에 유출하는 유체)의 유량은, 밸브홀더(23) 및 파일럿 밸브체(27)의 상승(리프트량)에 수반하여 점차로 커진다(소유량 제어역). 이 소유량 제어역에서, 주밸브체(25)에 작용하는 밀어내리는 힘(밸브폐쇄 방향으로 작용하는 힘)과 밀어올리는 힘(밸브개방 방향으로 작용하는 힘)이 밸런스(차압이 캔슬)되게 된다.

상기한 바와 같이 균압 통로(26A)가 개방된 후, 로터(30), 밸브축(21), 밸브홀더(23) 및 밸브개방 방향용 가동 스토퍼(36)가 더욱 회전하면서 상승되고, 그 리프트량이 Lb에 달하면(>La), 도 4에 도시되는 바와 같이, 주밸브체(25)의 외플랜지형상 계지부(25d)가 밸브홀더(23)의 내플랜지형상 괘지부(23b)에 배치된 와셔(29)와 계합한다. 그리고, 그 리프트량이 La를 초과하면, 도 5에 도시되는 바와 같이, 주밸브체(25)는, 상기 외플랜지형상 계지부(25d)와 상기 내플랜지형상 괘지부(23b)에 배치된 와셔(29)와의 계합에 의해, 밸브홀더(23)와 함께(일체로) 가동(상승)되고, 주밸브체(25)(의 밸브체부(25a))가 밸브본체(10)의 밸브시트(11a)로부터 떨어져서 밸브구(11b)가 개구된다. 제1 입출구(유입구)(6)로부터 밸브실(12)에 유입한 유체는, 밸브구(11b)(균압 통로(26A)보다 상대적으로 대경)에 유입하고, 당해 밸브구(11b)에 유입한 유체(즉, 제2 입출구(유출구(7))에 유출하는 유체)의 유량은, 밸브홀더(23) 및 주밸브체(25)의 상승(리프트량)에 수반하여 점차로 커진다(대유량 제어역). 이 대유량 제어역에서도, 주밸브체(25)에 작용하는 밀어내리는 힘(밸브폐쇄 방향의 힘)과 밀어올리는 힘(밸브개방 방향의 힘)이 밸런스(차압이 캔슬)되게 된다.

또한, 최종적으로는, 가동 스토퍼(36)가 밸브개방 방향용 고정 스토퍼(56)에 당접 계지되고, 이에 의해, 로터(30), 밸브축(21), 및 밸브홀더(23)의 회전 및 상승이 강제적으로 정지된다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 전동 밸브(1)에서는, 승강 구동 장치에 의한 밸브홀더(23)의 상방향으로의 이동에 수반하여, 파일럿 밸브체(27) 및 주밸브체(25)가 그 순서로 다른 리프트량으로 밸브홀더(23)에 계합되고, 이에 의해, 균압 통로(26A)가 개방된 후에, 시간차를 갖고서(단계적으로) 밸브구(11b)가 개방되도록 되기(환언하면, 상기 균압 통로(26A) 및 상기 밸브구(11b)가 그 순서로 단계적으로 개방되도록 되기) 때문에, 밸브구(11b)의 밸브개방 전에 균압 통로(26A)가 개방되어 주밸브체(25)의 상하의 차압이 저감(균압)됨과 함께, 파일럿 밸브체(27)를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 밸브 가세 스프링(가세 부재)(24)은, 밸브구(11b)의 밸브개방시에 주밸브체(25)를 가세하지 않기 때문에, 구동 토오크가 작아도 괜찮고, 동작성, 내구성을 향상할 수 있음과 함께, 전동 밸브(1)의 한층 더 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 주밸브체(25) 내에 마련된 세로구멍(26)(균압 통로(26A))의 상단연부에 착좌한 파일럿 밸브체(27)의 밸브체부재(28)의 하면(착좌면)이 평면으로 구성되어 있지만, 예를 들면, 도 6에 도시되는 바와 같이, 균압 통로(26A)에 대한 파일럿 밸브체(27)의 착좌면(27A)은 역원추면을 갖도록 하여도 좋다. 도 6에 도시하는 예에서는, 역원추면을 갖는 역원추대면에 의해 상기 착좌면(27A)이 구성되어 있다. 이 경우, 착좌면(역원추면27A))의 경사각(제어 각)(θ) 등을 조정함에 의해, 도 7에 도시되는 바와 같이, 예를 들면 상기 실시 형태와 비교하여, 밸브개방 직후의 유량 변화의 구배(상승)를 작게 할 수 있고, 저유량 제어역(도 4 참조)의 제어성을 높일 수 있다.

1 : 전동 밸브 6 : 제1 입출구(유입구)
7 : 제2 입출구(유출구) 10 : 밸브본체
11 : 밸브시트 부재 11a : 밸브시트
11b : 밸브구 12 : 밸브실
15 : 가이드 스템 15i : 암나사부
20 : 배압실 21 : 밸브축
21e : 숫나사부 23 : 밸브홀더
23b : 내플랜지형상 괘지부 23c : 내주 단차부
24 : 밸브 가세 스프링(가세 부재) 25 : 주밸브체
25d : 외플랜지형상 계지부 26 : 세로구멍
26A : 균압 통로 27 : 파일럿 밸브체
27b : 스프링 받이부 27c : 플랜지형상 계지부
28 : 밸브체부재 29 : 와셔
30 : 로터 35 : 밸브폐쇄 방향용 가동 스토퍼
36 : 밸브개방 방향용 가동 스토퍼 45 : 캔
50 : 스테이터 55 : 밸브폐쇄 방향용 고정 스토퍼
56 : 밸브개방 방향용 고정 스토퍼

Claims

밸브실, 유입구, 및 유출구를 가지며, 상기 밸브실과 상기 유출구와의 사이에 밸브시트 부착 밸브구가 마련된 밸브본체와,
상기 밸브구를 개폐하기 위한 주밸브체와,
상기 주밸브체의 배면에 형성된 배압실과,
상기 밸브구와 상기 배압실을 연통하기 위해 상기 주밸브체 내에 마련된 균압 통로와,
상기 균압 통로를 개폐하기 위한 파일럿 밸브체와,
상기 파일럿 밸브체를 밸브폐쇄 방향으로 가세하는 가세 부재와,
상기 주밸브체 및 상기 파일럿 밸브체를 승강 방향으로 상대 이동 가능하게 유지하는 밸브홀더와,
상기 밸브홀더를 승강 방향으로 이동시키기 위한 로터 및 스테이터를 갖는 승강 구동 장치를 구비하고,
상기 배압실과 상기 밸브실이 연통되어 있고,
상기 승강 구동 장치에 의한 상기 밸브홀더의 상방향으로의 이동에 수반하여, 상기 파일럿 밸브체 및 상기 주밸브체가 그 순서로 다른 리프트량으로 상기 밸브홀더에 계합되고, 이에 의해, 상기 균압 통로가 개방된 후에, 상기 밸브구가 개방되도록 되어 있고,
상기 밸브홀더는 원통형상을 가지며, 상기 밸브홀더 내에, 상기 주밸브체의 상부, 상기 파일럿 밸브체, 및 상기 가세 부재가 배치됨과 함께, 상기 밸브홀더 내에서의 상기 주밸브체의 배면에 상기 배압실이 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 밸브.
제1항에 있어서,
상기 승강 구동 장치에 의해 상기 밸브홀더가 최하강 위치부터 상방향으로 연속적으로 이동될 때, 상기 주밸브체가 상기 밸브구를 폐쇄한 채로, 상기 가세 부재의 가세력에 의해 상기 파일럿 밸브체가 상기 밸브홀더에 계합됨과 함께, 상기 밸브홀더와 함께 상기 파일럿 밸브체가 상방향으로 이동되어 상기 균압 통로가 개방된 후, 다시 상기 밸브홀더가 상방향으로 이동되면, 상기 주밸브체가 상기 밸브홀더에 계합되고, 상기 밸브홀더와 함께 상기 주밸브체가 상방향으로 이동되어 상기 밸브구가 개방되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 밸브.
삭제
제1항에 있어서,
상기 밸브홀더의 천정구멍은, 상기 승강 구동 장치에 의해 승강 가능하게 배치된 밸브축에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 밸브홀더와 상기 주밸브체 사이의 회전 활주 저항을 저감하기 위해, 상기 밸브홀더와 상기 주밸브체와의 사이에 와셔가 개장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가세 부재에 의해, 상기 주밸브체가 상기 파일럿 밸브체를 통하여 밸브폐쇄 방향으로 가세되는 것을 특징으로 하는 전동 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 균압 통로는, 상기 주밸브체 내에 승강 방향에 따라 마련된 세로구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 파일럿 밸브체의 상기 균압 통로에 대한 착좌면은 역원추면을 갖는 것을 특징으로 하는 전동 밸브.