電動式パイロット型制御弁
【課題】弁開度を任意にかつきめ細かく調整することができるとともに、騒音の発生を効果的に抑えることができ、加えて、優れた応答性、動作安定性、制御特性等が得られる電動式パイロット型制御弁を提供する。
【解決手段】主弁体２０にパイロット通路２８と弁室１３とを連通する連通孔７０が設けられ、パイロット弁体３５に、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開閉するための主パイロット弁体部３６Ａが設けられられるとともに、パイロット出口２８ｂを開閉するための副パイロット弁体部３６Ｂが設けられ、パイロット弁体３５が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８の背圧室側上端部２８ａを開くようにされる。
【解決手段】主弁体２０にパイロット通路２８と弁室１３とを連通する連通孔７０が設けられ、パイロット弁体３５に、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開閉するための主パイロット弁体部３６Ａが設けられられるとともに、パイロット出口２８ｂを開閉するための副パイロット弁体部３６Ｂが設けられ、パイロット弁体３５が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８の背圧室側上端部２８ａを開くようにされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機等のヒートポンプ装置に使用するのに好適なパイロット型制御弁に係り、特に、パイロット弁として電動式のものを用いた電動式パイロット型制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パイロット型制御弁は、パイロット弁として電磁弁を用いた電磁式のものと、パイロット弁として電動弁を用いた電動式のものとがあり、いずれも小口径のパイロット弁部を開けば、それに応動して大口径の主弁部を開くことができるので、主弁の開閉を小さな駆動力で行える等の利点を有しているが、電磁式のものは、実質的に全閉状態と全開状態の二位置しかとることができず、弁開度（開口面積）をきめ細かく調整することはできない等の短所を有している。それに対し、電動式のものは、電動モータ（ステッピングモータ）に供給するパルス数等を変えることにより、弁開度（開口面積）をきめ細かく調整することが可能であるという利点を有している。
【０００３】
図５は、かかる電動式パイロット型制御弁の一例を示す縦断面図である（下記特許文献１も参照）。
【０００４】
図示例の電動式パイロット型制御弁１’は、マルチエアコン等の空調機において、室外機と室内機との間に配在するのに好適なもので、主弁５と該主弁５の上側に設けられた電動式パイロット弁７とからなっている。
【０００５】
前記主弁５は、穴付き底部を有する円筒状の弁室筒体１１とこの弁室筒体１１の底部穴に溶接等により密封固定された弁座部材１２とからなる弁本体１０を有し、該弁本体１０には、弁室１３が形成され、また、周側部には高圧の冷媒を弁室１３に導入するための入口導管（継手）４１が連結され、底部（弁座部材１２）には弁室１３から冷媒を導出するための出口導管（継手）４２が連結され、さらに、弁本体１０（弁室筒体１１）の上面開口を塞ぐように、画成台座部材３２が溶接等により密封固定されている。
【０００６】
前記主弁５の弁座部材１２には円錐面の主弁座１４ａ付き主弁出口１４が設けられ、弁本体１０（弁室筒体１１）内における弁座部材１２上には、断面逆凸字状のピストン型の主弁体２０が摺動自在に嵌挿され、この主弁体２０（の大径部２０Ａ）と前記画成台座部材３２との間には背圧室３３が画成されている。
【０００７】
前記主弁体２０には、その下端部（小径部２０Ｂ）に前記主弁座１４ａに接離する主弁体部２１が設けられ、また、主弁体２０の大径部２０Ａには、前記弁室１３と背圧室３３とを連通するように小径の均圧孔２４が形成され、また、大径部２０Ａと弁室筒体１１との間にはシール材５８が配在されている。
【０００８】
前記主弁体２０は、その大径部２０Ａの下端面部２０ａと前記弁座部材１２との間に縮装された圧縮コイルばね（開弁ばね）２５により常時開弁方向（上方）に付勢されている。詳細には、前記圧縮コイルばね２５の上端部２５ａを受ける、前記主弁体２０における大径部２０Ａの下端面部２０ａ（上側ばね受け部）には、前記上端部２５ａの不所望な挙動を抑えるべく、該上端部２５ａが外挿される短円柱状の下向き突出部２０ｂが設けられている。
【０００９】
また、前記弁座部材１２は、主弁座１４ａ付き主弁出口１４が形成されている小径円筒部１２Ａと、前記出口導管（継手）４２が内挿連結されている大径円筒部１２Ｂと、前記弁室筒体１１の下端部が連結される段付き鍔状部１２Ｃとを有し、該段付き鍔状部１２Ｃの段丘面部（上面）１２ｃが前記圧縮コイルばね２５の下端部２５ｂを受ける下側ばね受け部とされ、前記圧縮コイルばね２５の下端部２５ｂの不所望な挙動を抑えるべく、前記小径円筒部１２Ａに前記下端部２５ｂが外挿されている。
【００１０】
さらに、前記主弁体２０には、その中央を上下に貫通するようにパイロット通路２８が形成されている。詳細には、前記主弁体２０の上面部中央には、後述するパイロット弁体３５の下端部に設けられたパイロット弁体部３６が接離するパイロット弁座部材２２が圧入固定されている。パイロット弁座部材２２は、パイロット弁座２７ａ付きのパイロット弁口２７が設けられ、このパイロット弁口２７が前記パイロット通路２８の上端部となっている。
【００１１】
前記主弁５の上側に設けられた電動式パイロット弁７は、前記したパイロット弁座２７ａに接離するパイロット弁体部３６を有する段付きニードル状のパイロット弁体３５の他、前記画成台座部材３２にその下端部が溶接により密封接合されたキャン３４と、このキャン３４の内周に所定の間隙をあけて配在されて、回転軸線Ｏ回りに回転せしめられるロータ５５と、該ロータ５５を回転駆動すべくキャン３４に外装されたステータ５０Ａと、を備えている。
【００１２】
前記ステータ５０Ａは、磁性材からなるヨーク５１と、このヨーク５１にボビン５２を介して巻回される上下のステータコイル５３，５３と、樹脂モールドカバー５６とからなり、ロータ５５とステータ５０Ａによりステッピングモータ５０が構成されている。
【００１３】
前記キャン３４は、ステンレス等の非磁性の金属板を素材として、深絞り加工等により天井を有する円筒状に形成されたもので、その下端部（開口端縁部）が、画成台座部材３２の上部段差部に突き合わせ溶接により密封接合され、内部は気密状態に保たれている。
【００１４】
前記パイロット弁体３５（のパイロット弁体部３６）をパイロット弁座２７ａに接離させる駆動機構は、パイロット弁体３５が摺動自在に嵌挿された筒状のガイドブッシュ３７とその外周に配在された下方開口の筒状の弁体ホルダ４０とに形成されるねじ送り機構６０とされる。すなわち、前記ガイドブッシュ３７は、画成台座部材３２にその下端部が圧入（又は螺合）固定されるとともに、その中央部付近に雄ねじ部６２が形成され、前記弁体ホルダ４０は、ガイドブッシュ３７の雄ねじ部（固定ねじ部）６２に螺合する雌ねじ部（移動ねじ部）６１が形成され、また、その天底中央部にパイロット弁体３５の上部小径部が相対回転及び相対移動可能に挿通せしめられている。パイロット弁体３５の上部小径部の上端部は、弁体ホルダ４０の天底上面（凹部）に乗せられたナット４４に圧入固定されている。
【００１５】
また、前記パイロット弁体３５は、弁体ホルダ４０の天底とパイロット弁体３５の中間段差部との間に縮装された緩衝用のコイルばね３８によって常時下方に付勢されている。ガイドブッシュ３７の側面には背圧室３３とキャン３４内の均圧を図る均圧孔３７ａが形成されている。
【００１６】
弁体ホルダ４０の天底上には、コイルばねからなる復帰ばね４５が設けられている。復帰ばね４５は、ガイドブッシュ３７の固定ねじ部６２と弁体ホルダ４０の移動ねじ部６１との螺合が外れたときに、キャン３４の天井に当接して固定ねじ部６２と移動ねじ部６１との螺合を復帰させるように働く。
【００１７】
弁体ホルダ４０とロータ５５とは支持リング４３を介して結合されており、支持リング４３に弁体ホルダ４０の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ５５、支持リング４３及び弁体ホルダ４０が一体的に連結されている。
【００１８】
前記ガイドブッシュ３７には、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）６６が固着され、弁体ホルダ４０にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）６７が固着されている。
【００１９】
なお、前記主弁体２０の大径部２０Ａの外径Ｄａは、主弁出口１４の口径Ｄｂの１．５〜３倍とされるとともに、前記ロータ５５の外径Ｄｃよりも大きくされ、また、主弁出口１４の口径は、パイロット弁口２７の口径の３〜９倍とされ、パイロット弁口２７の口径は、均圧孔２４の孔径（最小部）より大きくされている。
【００２０】
ここで、図示例の電動式パイロット型制御弁１’において、弁室１３の圧力をＰ１、背圧室３３の圧力をＰ２、主弁出口１４の圧力をＰ３、弁室筒体１１の水平断面積（主弁体２０の受圧面積）をＡｐ、主弁出口１４の水平断面積をＡv、圧縮コイルばね（開弁ばね）２５の付勢力をＰｆとし、主弁体２０を押し上げる力を開弁力、主弁体２０を押し下げる力を閉弁力とすれば、主弁開弁条件は、
閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ
となる。
【００２１】
このような構成とされた図示例の電動式パイロット型制御弁１’にあっては、前記主弁５が閉状態（主弁体２０の主弁体部２１が主弁座１４ａに着座している状態）にあり、かつ、電動式パイロット弁７が開状態（パイロット弁体３５がパイロット弁座２７ａから離れている状態）のとき、ステッピングモータ５０（ステータコイル５３，５３）に例えば順位相でパルス供給を行って、ロータ５５をガイドブッシュ３７に対して一方向に回転させると、ガイドブッシュ３７の固定ねじ部６２と弁体ホルダ４０の移動ねじ部６１とのねじ送りにより、弁体ホルダ４０が下方に移動してパイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａに着座圧接して閉状態となる。
【００２２】
この時点では、上ストッパ体６７は未だ下ストッパ体６６に当接しておらず、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａに着座したまま弁体ホルダ４０はさらに回転下降する。このときは、パイロット弁体３５に対して弁体ホルダ４０が下降するため、緩衝用のコイルばね３８が圧縮せしめられることにより弁体ホルダ４０の下降力は吸収される。その後、ロータ５５がさらに回転して弁体ホルダ４０が下降すると、上ストッパ体６７が下ストッパ体６６に衝接し、ステータコイル５３，５３に対するパルス供給が続行されても弁体ホルダ４０の下降は強制的に停止される。
【００２３】
上記のように主弁５及びパイロット弁７が閉状態にあるときには、入口導管４１から弁室１３に導入された高圧（圧力Ｐ１）の冷媒は、均圧孔２４を介して背圧室３３に導入され、背圧室３３の圧力Ｐ２が高圧となるので、主弁体２０の主弁体部２１が主弁座４ａに強く押し付けられる。このとき（パルス数が０からＴａまで）の、当該電動式パイロット型制御弁１’における入口導管４１側から主弁出口１４を介して出口導管４２側へ流出する冷媒流量は、図６に示される如くに０となる。
【００２４】
前記主弁５及びパイロット弁７が閉状態にあるときから、ステッピングモータ５０（ステータコイル５３，５３）に例えば逆位相でパルス供給を行って、ロータ５５をガイドブッシュ３７に対して前記とは逆方向に回転させると、ガイドブッシュ３７の固定ねじ部６２と弁体ホルダ４０の移動ねじ部６１とのねじ送りにより、パルス数（回転量）がＴａとなったとき、弁体ホルダ４０の上方移動に伴ってパイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから離れ始めてパイロット弁７が開き始め、パルス数がＴｂになるまで、背圧室３３の冷媒がパイロット通路２８を通じて出口導管４２に流出（当該制御弁１’の冷媒流量が徐々に微増）し、背圧室３３の圧力Ｐ２が徐々に減圧される。
【００２５】
そして、パルス数（回転量）がＴｂになると、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから所定距離だけ離れて冷媒流量がJａとなり、主弁体２０を押し上げる力（開弁力）が主弁体２０を押し下げる力（閉弁力）に打ち勝ち、主弁体２０が押し上げられて、主弁体部２１が主弁座４ａから離れ始め、主弁５が開き始める。
【００２６】
続いて、パルス数をさらに増加させていくと、パルス数がＴｃになるまで、パイロット弁体３５の上昇移動に追従するように、主弁体２０が押し上げられる。詳細には、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから前記所定距離だけ離れた状態、つまり、電動式パイロット弁７の開度を略一定に保った状態で、前記パイロット弁体３５及び主弁体２０が一緒に上方（開弁方向）に移動する。これにより、パルス数（回転量）がＴｂからＴｃの間は、当該電動式パイロット型制御弁１における冷媒流量が一定の勾配をもって滑らかに増加していく。すなわち、パルス数がＴｂからＴｃになるまでは、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから所定距離だけ離れた状態を維持したまま、パイロット弁体３５と主弁体２０とがパルス数（回転量）に対して同距離ずつ上昇する（ように、各部の寸法仕様等が設定されている）。
【００２７】
そして、パルス数がＴｃになると、主弁体２０の上面ストッパ部２９が画成台座部材３２の下面に設けられた固定ストッパ３９に接当し、主弁体２０の上昇が阻止される。したがって、パルス数がＴｃを越えても、当該電動式パイロット型制御弁１における冷媒流量（開度）は、パルス数がＴｃのときのＪｂよりは大きくならず、このときの開度（最大開度）を維持することになる。
【００２８】
以上のように、図示例の電動式パイロット型制御弁１’では、パイロット弁として、電磁式ではなく電動式のものを用いているので、パイロット弁７に供給するパルス数に応じて冷媒流量を滑らかに変化させることができるとともに、均圧時間を早くすることができる。そのため、弁開度（開口面積）を任意にかつきめ細かく調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開2008-64301号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかしながら、前記した如くの従来の電動式パイロット型制御弁１’では、主弁５の開弁時において弁室１３と背圧室３３との圧力バランスが不安定になって、所謂チャタリングが発生し、耳障りな異音（連続叩音、振動音）が出るという問題があった。このチャタリングの発生は、次のようなことが原因と考えられる。
【００３１】
すなわち、前述したように、パイロット弁７が開き始めると、背圧室３３の冷媒はパイロット通路２８を介して主弁出口１４側に抜け始め、背圧室３３の圧力Ｐ２が徐々に下がり、背圧室３３の圧力Ｐ２が前記主弁開弁条件［閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ］を満たすまで下がったとき、主弁５が開き始める。主弁５が開くと、弁室１３の圧力Ｐ１は主弁出口１４の圧力Ｐ３より相当大きいので、弁室１３の冷媒は、主弁座１４ａと主弁体部２１との間の隙間を通って主弁出口１４側に急速に抜け、弁室１３の圧力Ｐ１が急激に下がる。
【００３２】
このように弁室１３の圧力Ｐ１が急激に下がると、［閉弁力＞開弁力］となり、主弁体２０が急激に押し下げられて、主弁体部２１が主弁座１４ａに叩き付けられるようにしてが閉じられる（叩音が出る）。このようにして主弁５が閉じられると、主弁出口１４側に抜ける冷媒流量は、パイロット通路２８を介したものだけとなるため、背圧室３３の圧力Ｐ２が下がり、［閉弁力＜開弁力］となり、主弁５が再び開き、以下、上記と同様な挙動を繰り返し、これがチャタリングとなる。
【００３３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、主弁開弁時におけるチャタリングの発生を効果的に抑えることのできる電動式パイロット型制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る電動式パイロット型制御弁は、基本的には、弁室及び主弁出口が設けられた弁本体、該弁本体内に摺動自在に嵌挿されて前記主弁出口を開閉するピストン型の主弁体、及び前記主弁体との間に背圧室を画成する画成部材を有する主弁と、ニードル状のパイロット弁体を有する電動式パイロット弁とを備え、前記主弁体に、前記弁室と前記背圧室とを連通する均圧孔、前記背圧室と前記主弁出口とを連通しかつ前記パイロット弁体が挿入されたパイロット通路、及び該パイロット通路と前記弁室とを連通する連通孔が設けられ、前記パイロット弁体に、前記パイロット通路における前記背圧室側を開閉するための主パイロット弁体部が設けられるとともに、前記パイロット通路における前記連通孔より下流側に設けられたパイロット出口を開閉するための副パイロット弁体部が設けられ、前記パイロット弁体が上方に移動せしめられるとき、前記副パイロット弁体部が前記パイロット出口を開いた後、少し遅れて前記主パイロット弁体部が前記パイロット通路における前記背圧室側を開くようにされていることを特徴としている。
【００３５】
好ましい態様では、前記パイロット弁体における主パイロット弁体部と副パイロット弁体部との間の部分と前記パイロット通路の内周面との間に、前記背圧室の流体を前記パイロット通路を通じて前記主弁出口に逃がすための、実効通路断面積が前記均圧孔の実効通路断面積と前記連通孔の実効通路断面積との和より大きな流路が形成される。
【００３６】
この場合、好ましい態様では、前記主パイロット弁体部は、前記パイロット通路の上端部に摺動自在に嵌挿される大径部で構成され、前記パイロット弁体における前記主パイロット弁体部より下側は、前記主パイロット弁体部より小径の小径部で構成される。
【００３７】
他の好ましい態様では、前記パイロット弁体の上方移動に追従するように、前記主弁体が上方に移動するように各部の寸法形状が設定される。
【００３８】
他の好ましい態様では、前記主弁体を開弁方向に付勢する開弁ばねをさらに備えている。
【００３９】
更に他の好ましい態様では、前記電動式パイロット弁は、キャンと、該キャンの内周に配在されるロータと、該ロータを回転駆動すべく前記キャンに外装されたステータと、前記ロータと前記パイロット弁体との間に配在され、前記ロータの回転を利用して前記パイロット弁体を軸方向に移動させる駆動機構と、を備える。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る電動式パイロット型制御弁では、主弁体にパイロット通路と弁室とを連通する連通孔が設けられ、パイロット弁体に、パイロット通路における背圧室側を開閉するための主パイロット弁体部が設けられられるとともに、パイロット出口を開閉するための副パイロット弁体部が設けられ、パイロット弁体が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部がパイロット出口を開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部がパイロット通路の背圧室側を開くようにされているので、副パイロット弁体部がパイロット出口を開いたときから主パイロット弁体部がパイロット通路の背圧室側上端部を開くまでの間において、弁室の圧力Ｐ１が低下せしめられ、それによって、主弁が開くまでに弁室の圧力Ｐ１と主弁出口の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることになる。
【００４１】
このように、主弁の開弁時に弁室の圧力Ｐ１と主弁出口の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることにより、主弁が開き始めた直後に弁室の冷媒が主弁出口へ急速に流出しなくなり、そのため、弁室の圧力Ｐ１が急激に下がることが回避され、主弁の開弁時において弁室と背圧室との圧力バランスが崩れにくくなり、その結果、チャタリングの発生を効果的に抑えることができ、耳障りな異音（連続叩音、振動音）が出ることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る電動式パイロット型制御弁の一実施例を示す主要部縦断面図であり、パイロット弁の主パイロット弁体部及び副パイロット弁体部：閉状態、主弁：閉状態を示している。
【図２】図１に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供される主要部縦断面図であり、パイロット弁の主パイロット弁体部：閉状態、副パイロット弁体部：開状態、主弁：閉状態を示している。
【図３】図１に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供される主要部縦断面図であり、パイロット弁の主パイロット弁体部：開状態、副パイロット弁体部：開状態、主弁：閉状態を示している。
【図４】図１に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供されるグラフ。
【図５】従来の電動式パイロット型制御弁の一例を示す縦断面図であり、パイロット弁：閉状態、主弁：閉状態を示している。
【図６】図５に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供されるグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電動式パイロット型制御弁の一実施例を示す主要部拡大縦断面図である。
【００４４】
本実施例の電動式パイロット型制御弁１は、前述した図５に示される従来の電動式パイロット型制御弁１’と電動式パイロット弁７部分（画成台座部材３２より上側の部分）は略同じ構成であり、相違するのは、画成台座部材３２より下側の主弁体２０とパイロット弁体３５部分であるので、図５に示されるものの各部に対応する部分には共通の符号を付して重複説明を省略し、以下においては、相違点を重点的に説明する。
【００４５】
本実施例の電動式パイロット型制御弁１では、主弁体２０に、弁室１３と背圧室３３とを連通する均圧孔（縦孔）２４及び背圧室３３と主弁出口１４とを連通するパイロット通路２８に加えて、パイロット通路２８の下部と弁室１３とを連通する連通孔（横孔）７０が設けられ、パイロット通路２８にはパイロット弁体３５（の下部）が挿入されている。
【００４６】
パイロット弁体３５には、パイロット通路２８における連通孔７０より下流側に設けられた弁座２８ｃ付きのパイロット出口２８ｂを開閉するための副パイロット弁体部３６Ｂが設けられるとともに、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開閉するための主パイロット弁体部３６Ａが設けられ、パイロット弁体３５が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開くようにされている。
【００４７】
前記主パイロット弁体部３６Ａは、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａに摺動自在に嵌挿される大径部で構成され、パイロット弁体３５における主パイロット弁体部３６Ａより下側は、前記主パイロット弁体部３６Ａより小径の小径部３６Ｃで構成されており、パイロット弁体３５における副パイロット弁体部３６Ｂと主パイロット弁体部３６Ａとの間の小径部３６Ｃとパイロット通路２８の内周面との間に、背圧室３３の冷媒をパイロット通路２８を通じて主弁出口１４に逃がすための、実効通路断面積が前記均圧孔２４の実効通路断面積と前記連通孔７０の実効通路断面積との和より大きな逃がし流路７２が形成されている。
【００４８】
なお、主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａに嵌挿されてこれを閉じている状態では、主パイロット弁体部３６Ａとパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａの内周面との間に形成される摺動面間隙を介して背圧室３３の冷媒が逃がし流路７２側に多少は漏れるが、弁動作にほとんど影響はない。
【００４９】
次に、上記構成とされた本実施例の電動式パイロット型制御弁１の動作を、図１、図２、図３、図４を参照しながら説明する。
【００５０】
図１に示される如くに、主弁５及びパイロット弁７が閉状態にあるときから、ステッピングモータ５０にパルス供給を行って、ロータ５５をガイドブッシュ３７に対して回転させると、図２、図４に示される如くに、パルス数（回転量）がＴｇとなったとき、弁体ホルダ４０及びパイロット弁体３５の上方移動に伴って、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂの弁座２８ｃから離れ始めてパイロット出口２８ｂが開き始める。パイロット出口２８ｂが開くと、弁室１３の冷媒が連通孔７０→パイロット通路２８の下部→パイロット出口２８ｂを介して主弁出口１４に流出し、弁室１３の圧力Ｐ１が徐々に低下し、これに伴い背圧室３３の圧力Ｐ２も均圧孔２４を介して弁室１３に抜けるので徐々に低下し（略Ｐ１＝Ｐ２の状態）、弁室１３の圧力Ｐ１と主弁出口１４の圧力Ｐ３との差圧は徐々に小さくなる。しかし、このときは、前記した主弁開弁条件［閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ］を満たさず、したがって、主弁５は未だ開かず、このときの冷媒流量は比較的少量のＫａである。
【００５１】
続いて、パルス数（回転量）がＴｇからＴｈに増加すると、言い換えれば、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後少し遅れて、図３に示される如くに、パイロット弁体３５の上方移動により、主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開く。これにより、背圧室３３の冷媒が逃がし流路７２→パイロット出口２８ｂを介して主弁出口１４に流出する。
【００５２】
この場合、弁室１３の冷媒も均圧孔２４を介して背圧室３３へ流れるとともに、連通孔７０を介して主弁出口１４へ流れるが、逃がし流路７２の実効通路断面積が均圧孔２４の実効通路断面積と連通孔７０の実効通路断面積との和より大きく設定されているので、逃がし流路７２を流れる冷媒流量は、弁室１３から均圧孔２４を介して背圧室３３へ流れる冷媒流量と弁室１３から連通孔７０を介して主弁出口１４へ流れる冷媒流量との和より大きくなり、そのため、弁室１３の減圧度合いよりも大きな減圧度合いをもって背圧室３３の圧力Ｐ２が下がる。
【００５３】
そして、背圧室３３の圧力Ｐ２が前記主弁開弁条件［閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ］を満たすまで下がったとき（パルス数がＴｉになったときで、このときの冷媒流量はＫｂである）、主弁５が開き始める。主弁５が開くと、弁室１３の冷媒は、主弁座１４ａと主弁体部２１との間を通って主弁出口１４側に流れる。
【００５４】
ここで、本実施例の電動式パイロット型制御弁１においては、主弁体２０にパイロット通路２８と弁室１３とを連通する連通孔７０が設けられ、パイロット弁体３５に、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開閉するための主パイロット弁体部３６Ａが設けられられるとともに、パイロット出口２８ｂを開閉するための副パイロット弁体部３６Ｂが設けられ、パイロット弁体３５が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８の背圧室側上端部２８ａを開くようにされているので、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いたときから主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８の背圧室側上端部２８ａを開くまでの間において、弁室１３の圧力Ｐ１が低下せしめられ、それによって、主弁５が開くまでに弁室１３の圧力Ｐ１と主弁出口１４の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることになる。
【００５５】
このように、主弁５の開弁時に弁室１３の圧力Ｐ１と主弁出口１４の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることにより、主弁５が開き始めた直後に弁室１３の冷媒が主弁出口１４へ急速に流出しなくなり、そのため、弁室１３の圧力Ｐ１が急激に下がることが回避され、主弁５の開弁時において弁室１３と背圧室３３との圧力バランスが崩れにくくなり、その結果、チャタリングの発生を効果的に抑えることができ、耳障りな異音（連続叩音、振動音）が出ることを抑制できる。
【００５６】
なお、上記実施例において、パルス数をＴｉからさらに増加させていくと、パルス数がＴｊになるまで、従来例と同様に、パイロット弁体３５の上昇移動に追従するように、主弁体２０が押し上げられる。これにより、パルス数（回転量）がＴｉからＴｊの間は、当該電動式パイロット型制御弁１における冷媒流量が一定の勾配をもって滑らかに増加していく。そして、パルス数がＴｊになると、主弁体２０の上面ストッパ部２９が画成台座部材３２の下面に設けられた固定ストッパ３９に接当し、主弁体２０の上昇が阻止され、冷媒流量は、パルス数がＴｊのときのＫｃよりは大きくならず、このときの流量を維持することになる。
【００５７】
また、圧縮コイルばね２５は、特に設けられる必要はないことは当然である。
更に、符号２５のばねを引張りコイルばねとして、主弁体２０を主弁座１４ａ側に付勢するようにしても良い。
【００５８】
圧縮コイルばね２５を用いるか用いないか、あるいは、圧縮コイルばねの代わりに引張りコイルばねを用いて主弁体２０を主弁座１４ａ側に付勢するか否かは、主弁体２０に求められる開閉特性に応じて適宜決定されれば良い。
【符号の説明】
【００５９】
１ 電動式パイロット型制御弁
５ 主弁
７ 電動式パイロット弁
１０ 弁本体
１３ 弁室
１４ 主弁出口
１４ａ 主弁座
２０ 主弁体
２４ 均圧孔
２５ 圧縮コイルばね
２８ パイロット通路
２８ａ 背圧室側上端部
２８ｂ パイロット出口
３２ 画成台座部材
３３ 背圧室
３５ パイロット弁体
３６Ａ 主パイロット弁体部
３６Ｂ 副パイロット弁体部
４０ 弁体ホルダ
５０ ステッピングモータ
５５ ロータ
７０ 連通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機等のヒートポンプ装置に使用するのに好適なパイロット型制御弁に係り、特に、パイロット弁として電動式のものを用いた電動式パイロット型制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パイロット型制御弁は、パイロット弁として電磁弁を用いた電磁式のものと、パイロット弁として電動弁を用いた電動式のものとがあり、いずれも小口径のパイロット弁部を開けば、それに応動して大口径の主弁部を開くことができるので、主弁の開閉を小さな駆動力で行える等の利点を有しているが、電磁式のものは、実質的に全閉状態と全開状態の二位置しかとることができず、弁開度（開口面積）をきめ細かく調整することはできない等の短所を有している。それに対し、電動式のものは、電動モータ（ステッピングモータ）に供給するパルス数等を変えることにより、弁開度（開口面積）をきめ細かく調整することが可能であるという利点を有している。
【０００３】
図５は、かかる電動式パイロット型制御弁の一例を示す縦断面図である（下記特許文献１も参照）。
【０００４】
図示例の電動式パイロット型制御弁１’は、マルチエアコン等の空調機において、室外機と室内機との間に配在するのに好適なもので、主弁５と該主弁５の上側に設けられた電動式パイロット弁７とからなっている。
【０００５】
前記主弁５は、穴付き底部を有する円筒状の弁室筒体１１とこの弁室筒体１１の底部穴に溶接等により密封固定された弁座部材１２とからなる弁本体１０を有し、該弁本体１０には、弁室１３が形成され、また、周側部には高圧の冷媒を弁室１３に導入するための入口導管（継手）４１が連結され、底部（弁座部材１２）には弁室１３から冷媒を導出するための出口導管（継手）４２が連結され、さらに、弁本体１０（弁室筒体１１）の上面開口を塞ぐように、画成台座部材３２が溶接等により密封固定されている。
【０００６】
前記主弁５の弁座部材１２には円錐面の主弁座１４ａ付き主弁出口１４が設けられ、弁本体１０（弁室筒体１１）内における弁座部材１２上には、断面逆凸字状のピストン型の主弁体２０が摺動自在に嵌挿され、この主弁体２０（の大径部２０Ａ）と前記画成台座部材３２との間には背圧室３３が画成されている。
【０００７】
前記主弁体２０には、その下端部（小径部２０Ｂ）に前記主弁座１４ａに接離する主弁体部２１が設けられ、また、主弁体２０の大径部２０Ａには、前記弁室１３と背圧室３３とを連通するように小径の均圧孔２４が形成され、また、大径部２０Ａと弁室筒体１１との間にはシール材５８が配在されている。
【０００８】
前記主弁体２０は、その大径部２０Ａの下端面部２０ａと前記弁座部材１２との間に縮装された圧縮コイルばね（開弁ばね）２５により常時開弁方向（上方）に付勢されている。詳細には、前記圧縮コイルばね２５の上端部２５ａを受ける、前記主弁体２０における大径部２０Ａの下端面部２０ａ（上側ばね受け部）には、前記上端部２５ａの不所望な挙動を抑えるべく、該上端部２５ａが外挿される短円柱状の下向き突出部２０ｂが設けられている。
【０００９】
また、前記弁座部材１２は、主弁座１４ａ付き主弁出口１４が形成されている小径円筒部１２Ａと、前記出口導管（継手）４２が内挿連結されている大径円筒部１２Ｂと、前記弁室筒体１１の下端部が連結される段付き鍔状部１２Ｃとを有し、該段付き鍔状部１２Ｃの段丘面部（上面）１２ｃが前記圧縮コイルばね２５の下端部２５ｂを受ける下側ばね受け部とされ、前記圧縮コイルばね２５の下端部２５ｂの不所望な挙動を抑えるべく、前記小径円筒部１２Ａに前記下端部２５ｂが外挿されている。
【００１０】
さらに、前記主弁体２０には、その中央を上下に貫通するようにパイロット通路２８が形成されている。詳細には、前記主弁体２０の上面部中央には、後述するパイロット弁体３５の下端部に設けられたパイロット弁体部３６が接離するパイロット弁座部材２２が圧入固定されている。パイロット弁座部材２２は、パイロット弁座２７ａ付きのパイロット弁口２７が設けられ、このパイロット弁口２７が前記パイロット通路２８の上端部となっている。
【００１１】
前記主弁５の上側に設けられた電動式パイロット弁７は、前記したパイロット弁座２７ａに接離するパイロット弁体部３６を有する段付きニードル状のパイロット弁体３５の他、前記画成台座部材３２にその下端部が溶接により密封接合されたキャン３４と、このキャン３４の内周に所定の間隙をあけて配在されて、回転軸線Ｏ回りに回転せしめられるロータ５５と、該ロータ５５を回転駆動すべくキャン３４に外装されたステータ５０Ａと、を備えている。
【００１２】
前記ステータ５０Ａは、磁性材からなるヨーク５１と、このヨーク５１にボビン５２を介して巻回される上下のステータコイル５３，５３と、樹脂モールドカバー５６とからなり、ロータ５５とステータ５０Ａによりステッピングモータ５０が構成されている。
【００１３】
前記キャン３４は、ステンレス等の非磁性の金属板を素材として、深絞り加工等により天井を有する円筒状に形成されたもので、その下端部（開口端縁部）が、画成台座部材３２の上部段差部に突き合わせ溶接により密封接合され、内部は気密状態に保たれている。
【００１４】
前記パイロット弁体３５（のパイロット弁体部３６）をパイロット弁座２７ａに接離させる駆動機構は、パイロット弁体３５が摺動自在に嵌挿された筒状のガイドブッシュ３７とその外周に配在された下方開口の筒状の弁体ホルダ４０とに形成されるねじ送り機構６０とされる。すなわち、前記ガイドブッシュ３７は、画成台座部材３２にその下端部が圧入（又は螺合）固定されるとともに、その中央部付近に雄ねじ部６２が形成され、前記弁体ホルダ４０は、ガイドブッシュ３７の雄ねじ部（固定ねじ部）６２に螺合する雌ねじ部（移動ねじ部）６１が形成され、また、その天底中央部にパイロット弁体３５の上部小径部が相対回転及び相対移動可能に挿通せしめられている。パイロット弁体３５の上部小径部の上端部は、弁体ホルダ４０の天底上面（凹部）に乗せられたナット４４に圧入固定されている。
【００１５】
また、前記パイロット弁体３５は、弁体ホルダ４０の天底とパイロット弁体３５の中間段差部との間に縮装された緩衝用のコイルばね３８によって常時下方に付勢されている。ガイドブッシュ３７の側面には背圧室３３とキャン３４内の均圧を図る均圧孔３７ａが形成されている。
【００１６】
弁体ホルダ４０の天底上には、コイルばねからなる復帰ばね４５が設けられている。復帰ばね４５は、ガイドブッシュ３７の固定ねじ部６２と弁体ホルダ４０の移動ねじ部６１との螺合が外れたときに、キャン３４の天井に当接して固定ねじ部６２と移動ねじ部６１との螺合を復帰させるように働く。
【００１７】
弁体ホルダ４０とロータ５５とは支持リング４３を介して結合されており、支持リング４３に弁体ホルダ４０の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ５５、支持リング４３及び弁体ホルダ４０が一体的に連結されている。
【００１８】
前記ガイドブッシュ３７には、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）６６が固着され、弁体ホルダ４０にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）６７が固着されている。
【００１９】
なお、前記主弁体２０の大径部２０Ａの外径Ｄａは、主弁出口１４の口径Ｄｂの１．５〜３倍とされるとともに、前記ロータ５５の外径Ｄｃよりも大きくされ、また、主弁出口１４の口径は、パイロット弁口２７の口径の３〜９倍とされ、パイロット弁口２７の口径は、均圧孔２４の孔径（最小部）より大きくされている。
【００２０】
ここで、図示例の電動式パイロット型制御弁１’において、弁室１３の圧力をＰ１、背圧室３３の圧力をＰ２、主弁出口１４の圧力をＰ３、弁室筒体１１の水平断面積（主弁体２０の受圧面積）をＡｐ、主弁出口１４の水平断面積をＡv、圧縮コイルばね（開弁ばね）２５の付勢力をＰｆとし、主弁体２０を押し上げる力を開弁力、主弁体２０を押し下げる力を閉弁力とすれば、主弁開弁条件は、
閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ
となる。
【００２１】
このような構成とされた図示例の電動式パイロット型制御弁１’にあっては、前記主弁５が閉状態（主弁体２０の主弁体部２１が主弁座１４ａに着座している状態）にあり、かつ、電動式パイロット弁７が開状態（パイロット弁体３５がパイロット弁座２７ａから離れている状態）のとき、ステッピングモータ５０（ステータコイル５３，５３）に例えば順位相でパルス供給を行って、ロータ５５をガイドブッシュ３７に対して一方向に回転させると、ガイドブッシュ３７の固定ねじ部６２と弁体ホルダ４０の移動ねじ部６１とのねじ送りにより、弁体ホルダ４０が下方に移動してパイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａに着座圧接して閉状態となる。
【００２２】
この時点では、上ストッパ体６７は未だ下ストッパ体６６に当接しておらず、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａに着座したまま弁体ホルダ４０はさらに回転下降する。このときは、パイロット弁体３５に対して弁体ホルダ４０が下降するため、緩衝用のコイルばね３８が圧縮せしめられることにより弁体ホルダ４０の下降力は吸収される。その後、ロータ５５がさらに回転して弁体ホルダ４０が下降すると、上ストッパ体６７が下ストッパ体６６に衝接し、ステータコイル５３，５３に対するパルス供給が続行されても弁体ホルダ４０の下降は強制的に停止される。
【００２３】
上記のように主弁５及びパイロット弁７が閉状態にあるときには、入口導管４１から弁室１３に導入された高圧（圧力Ｐ１）の冷媒は、均圧孔２４を介して背圧室３３に導入され、背圧室３３の圧力Ｐ２が高圧となるので、主弁体２０の主弁体部２１が主弁座４ａに強く押し付けられる。このとき（パルス数が０からＴａまで）の、当該電動式パイロット型制御弁１’における入口導管４１側から主弁出口１４を介して出口導管４２側へ流出する冷媒流量は、図６に示される如くに０となる。
【００２４】
前記主弁５及びパイロット弁７が閉状態にあるときから、ステッピングモータ５０（ステータコイル５３，５３）に例えば逆位相でパルス供給を行って、ロータ５５をガイドブッシュ３７に対して前記とは逆方向に回転させると、ガイドブッシュ３７の固定ねじ部６２と弁体ホルダ４０の移動ねじ部６１とのねじ送りにより、パルス数（回転量）がＴａとなったとき、弁体ホルダ４０の上方移動に伴ってパイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから離れ始めてパイロット弁７が開き始め、パルス数がＴｂになるまで、背圧室３３の冷媒がパイロット通路２８を通じて出口導管４２に流出（当該制御弁１’の冷媒流量が徐々に微増）し、背圧室３３の圧力Ｐ２が徐々に減圧される。
【００２５】
そして、パルス数（回転量）がＴｂになると、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから所定距離だけ離れて冷媒流量がJａとなり、主弁体２０を押し上げる力（開弁力）が主弁体２０を押し下げる力（閉弁力）に打ち勝ち、主弁体２０が押し上げられて、主弁体部２１が主弁座４ａから離れ始め、主弁５が開き始める。
【００２６】
続いて、パルス数をさらに増加させていくと、パルス数がＴｃになるまで、パイロット弁体３５の上昇移動に追従するように、主弁体２０が押し上げられる。詳細には、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから前記所定距離だけ離れた状態、つまり、電動式パイロット弁７の開度を略一定に保った状態で、前記パイロット弁体３５及び主弁体２０が一緒に上方（開弁方向）に移動する。これにより、パルス数（回転量）がＴｂからＴｃの間は、当該電動式パイロット型制御弁１における冷媒流量が一定の勾配をもって滑らかに増加していく。すなわち、パルス数がＴｂからＴｃになるまでは、パイロット弁体３５のパイロット弁体部３６がパイロット弁座２７ａから所定距離だけ離れた状態を維持したまま、パイロット弁体３５と主弁体２０とがパルス数（回転量）に対して同距離ずつ上昇する（ように、各部の寸法仕様等が設定されている）。
【００２７】
そして、パルス数がＴｃになると、主弁体２０の上面ストッパ部２９が画成台座部材３２の下面に設けられた固定ストッパ３９に接当し、主弁体２０の上昇が阻止される。したがって、パルス数がＴｃを越えても、当該電動式パイロット型制御弁１における冷媒流量（開度）は、パルス数がＴｃのときのＪｂよりは大きくならず、このときの開度（最大開度）を維持することになる。
【００２８】
以上のように、図示例の電動式パイロット型制御弁１’では、パイロット弁として、電磁式ではなく電動式のものを用いているので、パイロット弁７に供給するパルス数に応じて冷媒流量を滑らかに変化させることができるとともに、均圧時間を早くすることができる。そのため、弁開度（開口面積）を任意にかつきめ細かく調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開2008-64301号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかしながら、前記した如くの従来の電動式パイロット型制御弁１’では、主弁５の開弁時において弁室１３と背圧室３３との圧力バランスが不安定になって、所謂チャタリングが発生し、耳障りな異音（連続叩音、振動音）が出るという問題があった。このチャタリングの発生は、次のようなことが原因と考えられる。
【００３１】
すなわち、前述したように、パイロット弁７が開き始めると、背圧室３３の冷媒はパイロット通路２８を介して主弁出口１４側に抜け始め、背圧室３３の圧力Ｐ２が徐々に下がり、背圧室３３の圧力Ｐ２が前記主弁開弁条件［閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ］を満たすまで下がったとき、主弁５が開き始める。主弁５が開くと、弁室１３の圧力Ｐ１は主弁出口１４の圧力Ｐ３より相当大きいので、弁室１３の冷媒は、主弁座１４ａと主弁体部２１との間の隙間を通って主弁出口１４側に急速に抜け、弁室１３の圧力Ｐ１が急激に下がる。
【００３２】
このように弁室１３の圧力Ｐ１が急激に下がると、［閉弁力＞開弁力］となり、主弁体２０が急激に押し下げられて、主弁体部２１が主弁座１４ａに叩き付けられるようにしてが閉じられる（叩音が出る）。このようにして主弁５が閉じられると、主弁出口１４側に抜ける冷媒流量は、パイロット通路２８を介したものだけとなるため、背圧室３３の圧力Ｐ２が下がり、［閉弁力＜開弁力］となり、主弁５が再び開き、以下、上記と同様な挙動を繰り返し、これがチャタリングとなる。
【００３３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、主弁開弁時におけるチャタリングの発生を効果的に抑えることのできる電動式パイロット型制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る電動式パイロット型制御弁は、基本的には、弁室及び主弁出口が設けられた弁本体、該弁本体内に摺動自在に嵌挿されて前記主弁出口を開閉するピストン型の主弁体、及び前記主弁体との間に背圧室を画成する画成部材を有する主弁と、ニードル状のパイロット弁体を有する電動式パイロット弁とを備え、前記主弁体に、前記弁室と前記背圧室とを連通する均圧孔、前記背圧室と前記主弁出口とを連通しかつ前記パイロット弁体が挿入されたパイロット通路、及び該パイロット通路と前記弁室とを連通する連通孔が設けられ、前記パイロット弁体に、前記パイロット通路における前記背圧室側を開閉するための主パイロット弁体部が設けられるとともに、前記パイロット通路における前記連通孔より下流側に設けられたパイロット出口を開閉するための副パイロット弁体部が設けられ、前記パイロット弁体が上方に移動せしめられるとき、前記副パイロット弁体部が前記パイロット出口を開いた後、少し遅れて前記主パイロット弁体部が前記パイロット通路における前記背圧室側を開くようにされていることを特徴としている。
【００３５】
好ましい態様では、前記パイロット弁体における主パイロット弁体部と副パイロット弁体部との間の部分と前記パイロット通路の内周面との間に、前記背圧室の流体を前記パイロット通路を通じて前記主弁出口に逃がすための、実効通路断面積が前記均圧孔の実効通路断面積と前記連通孔の実効通路断面積との和より大きな流路が形成される。
【００３６】
この場合、好ましい態様では、前記主パイロット弁体部は、前記パイロット通路の上端部に摺動自在に嵌挿される大径部で構成され、前記パイロット弁体における前記主パイロット弁体部より下側は、前記主パイロット弁体部より小径の小径部で構成される。
【００３７】
他の好ましい態様では、前記パイロット弁体の上方移動に追従するように、前記主弁体が上方に移動するように各部の寸法形状が設定される。
【００３８】
他の好ましい態様では、前記主弁体を開弁方向に付勢する開弁ばねをさらに備えている。
【００３９】
更に他の好ましい態様では、前記電動式パイロット弁は、キャンと、該キャンの内周に配在されるロータと、該ロータを回転駆動すべく前記キャンに外装されたステータと、前記ロータと前記パイロット弁体との間に配在され、前記ロータの回転を利用して前記パイロット弁体を軸方向に移動させる駆動機構と、を備える。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る電動式パイロット型制御弁では、主弁体にパイロット通路と弁室とを連通する連通孔が設けられ、パイロット弁体に、パイロット通路における背圧室側を開閉するための主パイロット弁体部が設けられられるとともに、パイロット出口を開閉するための副パイロット弁体部が設けられ、パイロット弁体が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部がパイロット出口を開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部がパイロット通路の背圧室側を開くようにされているので、副パイロット弁体部がパイロット出口を開いたときから主パイロット弁体部がパイロット通路の背圧室側上端部を開くまでの間において、弁室の圧力Ｐ１が低下せしめられ、それによって、主弁が開くまでに弁室の圧力Ｐ１と主弁出口の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることになる。
【００４１】
このように、主弁の開弁時に弁室の圧力Ｐ１と主弁出口の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることにより、主弁が開き始めた直後に弁室の冷媒が主弁出口へ急速に流出しなくなり、そのため、弁室の圧力Ｐ１が急激に下がることが回避され、主弁の開弁時において弁室と背圧室との圧力バランスが崩れにくくなり、その結果、チャタリングの発生を効果的に抑えることができ、耳障りな異音（連続叩音、振動音）が出ることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る電動式パイロット型制御弁の一実施例を示す主要部縦断面図であり、パイロット弁の主パイロット弁体部及び副パイロット弁体部：閉状態、主弁：閉状態を示している。
【図２】図１に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供される主要部縦断面図であり、パイロット弁の主パイロット弁体部：閉状態、副パイロット弁体部：開状態、主弁：閉状態を示している。
【図３】図１に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供される主要部縦断面図であり、パイロット弁の主パイロット弁体部：開状態、副パイロット弁体部：開状態、主弁：閉状態を示している。
【図４】図１に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供されるグラフ。
【図５】従来の電動式パイロット型制御弁の一例を示す縦断面図であり、パイロット弁：閉状態、主弁：閉状態を示している。
【図６】図５に示される電動式パイロット型制御弁の動作説明に供されるグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電動式パイロット型制御弁の一実施例を示す主要部拡大縦断面図である。
【００４４】
本実施例の電動式パイロット型制御弁１は、前述した図５に示される従来の電動式パイロット型制御弁１’と電動式パイロット弁７部分（画成台座部材３２より上側の部分）は略同じ構成であり、相違するのは、画成台座部材３２より下側の主弁体２０とパイロット弁体３５部分であるので、図５に示されるものの各部に対応する部分には共通の符号を付して重複説明を省略し、以下においては、相違点を重点的に説明する。
【００４５】
本実施例の電動式パイロット型制御弁１では、主弁体２０に、弁室１３と背圧室３３とを連通する均圧孔（縦孔）２４及び背圧室３３と主弁出口１４とを連通するパイロット通路２８に加えて、パイロット通路２８の下部と弁室１３とを連通する連通孔（横孔）７０が設けられ、パイロット通路２８にはパイロット弁体３５（の下部）が挿入されている。
【００４６】
パイロット弁体３５には、パイロット通路２８における連通孔７０より下流側に設けられた弁座２８ｃ付きのパイロット出口２８ｂを開閉するための副パイロット弁体部３６Ｂが設けられるとともに、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開閉するための主パイロット弁体部３６Ａが設けられ、パイロット弁体３５が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開くようにされている。
【００４７】
前記主パイロット弁体部３６Ａは、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａに摺動自在に嵌挿される大径部で構成され、パイロット弁体３５における主パイロット弁体部３６Ａより下側は、前記主パイロット弁体部３６Ａより小径の小径部３６Ｃで構成されており、パイロット弁体３５における副パイロット弁体部３６Ｂと主パイロット弁体部３６Ａとの間の小径部３６Ｃとパイロット通路２８の内周面との間に、背圧室３３の冷媒をパイロット通路２８を通じて主弁出口１４に逃がすための、実効通路断面積が前記均圧孔２４の実効通路断面積と前記連通孔７０の実効通路断面積との和より大きな逃がし流路７２が形成されている。
【００４８】
なお、主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａに嵌挿されてこれを閉じている状態では、主パイロット弁体部３６Ａとパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａの内周面との間に形成される摺動面間隙を介して背圧室３３の冷媒が逃がし流路７２側に多少は漏れるが、弁動作にほとんど影響はない。
【００４９】
次に、上記構成とされた本実施例の電動式パイロット型制御弁１の動作を、図１、図２、図３、図４を参照しながら説明する。
【００５０】
図１に示される如くに、主弁５及びパイロット弁７が閉状態にあるときから、ステッピングモータ５０にパルス供給を行って、ロータ５５をガイドブッシュ３７に対して回転させると、図２、図４に示される如くに、パルス数（回転量）がＴｇとなったとき、弁体ホルダ４０及びパイロット弁体３５の上方移動に伴って、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂの弁座２８ｃから離れ始めてパイロット出口２８ｂが開き始める。パイロット出口２８ｂが開くと、弁室１３の冷媒が連通孔７０→パイロット通路２８の下部→パイロット出口２８ｂを介して主弁出口１４に流出し、弁室１３の圧力Ｐ１が徐々に低下し、これに伴い背圧室３３の圧力Ｐ２も均圧孔２４を介して弁室１３に抜けるので徐々に低下し（略Ｐ１＝Ｐ２の状態）、弁室１３の圧力Ｐ１と主弁出口１４の圧力Ｐ３との差圧は徐々に小さくなる。しかし、このときは、前記した主弁開弁条件［閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ］を満たさず、したがって、主弁５は未だ開かず、このときの冷媒流量は比較的少量のＫａである。
【００５１】
続いて、パルス数（回転量）がＴｇからＴｈに増加すると、言い換えれば、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後少し遅れて、図３に示される如くに、パイロット弁体３５の上方移動により、主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開く。これにより、背圧室３３の冷媒が逃がし流路７２→パイロット出口２８ｂを介して主弁出口１４に流出する。
【００５２】
この場合、弁室１３の冷媒も均圧孔２４を介して背圧室３３へ流れるとともに、連通孔７０を介して主弁出口１４へ流れるが、逃がし流路７２の実効通路断面積が均圧孔２４の実効通路断面積と連通孔７０の実効通路断面積との和より大きく設定されているので、逃がし流路７２を流れる冷媒流量は、弁室１３から均圧孔２４を介して背圧室３３へ流れる冷媒流量と弁室１３から連通孔７０を介して主弁出口１４へ流れる冷媒流量との和より大きくなり、そのため、弁室１３の減圧度合いよりも大きな減圧度合いをもって背圧室３３の圧力Ｐ２が下がる。
【００５３】
そして、背圧室３３の圧力Ｐ２が前記主弁開弁条件［閉弁力＝Ｐ２×Ａｐ＜開弁力＝Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ］を満たすまで下がったとき（パルス数がＴｉになったときで、このときの冷媒流量はＫｂである）、主弁５が開き始める。主弁５が開くと、弁室１３の冷媒は、主弁座１４ａと主弁体部２１との間を通って主弁出口１４側に流れる。
【００５４】
ここで、本実施例の電動式パイロット型制御弁１においては、主弁体２０にパイロット通路２８と弁室１３とを連通する連通孔７０が設けられ、パイロット弁体３５に、パイロット通路２８における背圧室側上端部２８ａを開閉するための主パイロット弁体部３６Ａが設けられられるとともに、パイロット出口２８ｂを開閉するための副パイロット弁体部３６Ｂが設けられ、パイロット弁体３５が上方に移動せしめられるとき、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いた後、少し遅れて主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８の背圧室側上端部２８ａを開くようにされているので、副パイロット弁体部３６Ｂがパイロット出口２８ｂを開いたときから主パイロット弁体部３６Ａがパイロット通路２８の背圧室側上端部２８ａを開くまでの間において、弁室１３の圧力Ｐ１が低下せしめられ、それによって、主弁５が開くまでに弁室１３の圧力Ｐ１と主弁出口１４の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることになる。
【００５５】
このように、主弁５の開弁時に弁室１３の圧力Ｐ１と主弁出口１４の圧力Ｐ３との差圧が小さくされることにより、主弁５が開き始めた直後に弁室１３の冷媒が主弁出口１４へ急速に流出しなくなり、そのため、弁室１３の圧力Ｐ１が急激に下がることが回避され、主弁５の開弁時において弁室１３と背圧室３３との圧力バランスが崩れにくくなり、その結果、チャタリングの発生を効果的に抑えることができ、耳障りな異音（連続叩音、振動音）が出ることを抑制できる。
【００５６】
なお、上記実施例において、パルス数をＴｉからさらに増加させていくと、パルス数がＴｊになるまで、従来例と同様に、パイロット弁体３５の上昇移動に追従するように、主弁体２０が押し上げられる。これにより、パルス数（回転量）がＴｉからＴｊの間は、当該電動式パイロット型制御弁１における冷媒流量が一定の勾配をもって滑らかに増加していく。そして、パルス数がＴｊになると、主弁体２０の上面ストッパ部２９が画成台座部材３２の下面に設けられた固定ストッパ３９に接当し、主弁体２０の上昇が阻止され、冷媒流量は、パルス数がＴｊのときのＫｃよりは大きくならず、このときの流量を維持することになる。
【００５７】
また、圧縮コイルばね２５は、特に設けられる必要はないことは当然である。
更に、符号２５のばねを引張りコイルばねとして、主弁体２０を主弁座１４ａ側に付勢するようにしても良い。
【００５８】
圧縮コイルばね２５を用いるか用いないか、あるいは、圧縮コイルばねの代わりに引張りコイルばねを用いて主弁体２０を主弁座１４ａ側に付勢するか否かは、主弁体２０に求められる開閉特性に応じて適宜決定されれば良い。
【符号の説明】
【００５９】
１ 電動式パイロット型制御弁
５ 主弁
７ 電動式パイロット弁
１０ 弁本体
１３ 弁室
１４ 主弁出口
１４ａ 主弁座
２０ 主弁体
２４ 均圧孔
２５ 圧縮コイルばね
２８ パイロット通路
２８ａ 背圧室側上端部
２８ｂ パイロット出口
３２ 画成台座部材
３３ 背圧室
３５ パイロット弁体
３６Ａ 主パイロット弁体部
３６Ｂ 副パイロット弁体部
４０ 弁体ホルダ
５０ ステッピングモータ
５５ ロータ
７０ 連通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室及び主弁出口が設けられた弁本体、該弁本体内に摺動自在に嵌挿されて前記主弁出口を開閉するピストン型の主弁体、及び前記主弁体との間に背圧室を画成する画成部材を有する主弁と、ニードル状のパイロット弁体を有する電動式パイロット弁とを備えた電動式パイロット型制御弁であって、
前記主弁体に、前記弁室と前記背圧室とを連通する均圧孔、前記背圧室と前記主弁出口とを連通しかつ前記パイロット弁体が挿入されたパイロット通路、及び該パイロット通路と前記弁室とを連通する連通孔が設けられ、
前記パイロット弁体に、前記パイロット通路における前記背圧室側を開閉するための主パイロット弁体部が設けられるとともに、前記パイロット通路における前記連通孔より下流側に設けられたパイロット出口を開閉するための副パイロット弁体部が設けられ、
前記パイロット弁体が上方に移動せしめられるとき、前記副パイロット弁体部が前記パイロット出口を開いた後、少し遅れて前記主パイロット弁体部が前記パイロット通路における前記背圧室側を開くようにされていることを特徴とする電動式パイロット型制御弁。
【請求項２】
前記パイロット弁体における主パイロット弁体部と副パイロット弁体部との間の部分と前記パイロット通路の内周面との間に、前記背圧室の流体を前記パイロット通路を通じて前記主弁出口に逃がすための、実効通路断面積が前記均圧孔の実効通路断面積と前記連通孔の実効通路断面積との和より大きな流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項３】
前記主パイロット弁体部は、前記パイロット通路の上端部に摺動自在に嵌挿される大径部で構成され、前記パイロット弁体における前記主パイロット弁体部より下側は、前記主パイロット弁体部より小径の小径部で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項４】
前記パイロット弁体の上方移動に追従するように、前記主弁体が上方に移動するように各部の寸法形状が設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項５】
前記主弁体を開弁方向に付勢する開弁ばねをさらに備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項６】
前記電動式パイロット弁は、キャンと、該キャンの内周に配在されるロータと、該ロータを回転駆動すべく前記キャンに外装されたステータと、前記ロータと前記パイロット弁体との間に配在され、前記ロータの回転を利用して前記パイロット弁体を軸方向に移動させる駆動機構と、を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項１】
弁室及び主弁出口が設けられた弁本体、該弁本体内に摺動自在に嵌挿されて前記主弁出口を開閉するピストン型の主弁体、及び前記主弁体との間に背圧室を画成する画成部材を有する主弁と、ニードル状のパイロット弁体を有する電動式パイロット弁とを備えた電動式パイロット型制御弁であって、
前記主弁体に、前記弁室と前記背圧室とを連通する均圧孔、前記背圧室と前記主弁出口とを連通しかつ前記パイロット弁体が挿入されたパイロット通路、及び該パイロット通路と前記弁室とを連通する連通孔が設けられ、
前記パイロット弁体に、前記パイロット通路における前記背圧室側を開閉するための主パイロット弁体部が設けられるとともに、前記パイロット通路における前記連通孔より下流側に設けられたパイロット出口を開閉するための副パイロット弁体部が設けられ、
前記パイロット弁体が上方に移動せしめられるとき、前記副パイロット弁体部が前記パイロット出口を開いた後、少し遅れて前記主パイロット弁体部が前記パイロット通路における前記背圧室側を開くようにされていることを特徴とする電動式パイロット型制御弁。
【請求項２】
前記パイロット弁体における主パイロット弁体部と副パイロット弁体部との間の部分と前記パイロット通路の内周面との間に、前記背圧室の流体を前記パイロット通路を通じて前記主弁出口に逃がすための、実効通路断面積が前記均圧孔の実効通路断面積と前記連通孔の実効通路断面積との和より大きな流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項３】
前記主パイロット弁体部は、前記パイロット通路の上端部に摺動自在に嵌挿される大径部で構成され、前記パイロット弁体における前記主パイロット弁体部より下側は、前記主パイロット弁体部より小径の小径部で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項４】
前記パイロット弁体の上方移動に追従するように、前記主弁体が上方に移動するように各部の寸法形状が設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項５】
前記主弁体を開弁方向に付勢する開弁ばねをさらに備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電動式パイロット型制御弁。
【請求項６】
前記電動式パイロット弁は、キャンと、該キャンの内周に配在されるロータと、該ロータを回転駆動すべく前記キャンに外装されたステータと、前記ロータと前記パイロット弁体との間に配在され、前記ロータの回転を利用して前記パイロット弁体を軸方向に移動させる駆動機構と、を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電動式パイロット型制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３２４９８（Ｐ２０１２−１３２４９８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４５６０（Ｐ２０１０−２８４５６０）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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