(57)【要約】      （修正有）【課題】弁開度を任意にきめ細かく調整でき、騒音低減、優れた応答性、動作安定性、制御特性等が得られるパイロット型制御弁。【解決手段】流体が導入導出される弁室１３が形成された弁本体１０内に摺動自在に嵌挿されて、主弁口１４を開閉する大径部２０Ａと小径部２０Ｂとを有する断面逆凸字状の主弁体とを有する主弁５、及び、弁本体の上面開口を塞ぐように取り付けられて主弁体との間に背圧室３３を画成する画成部材３２と、主弁体に設けられたパイロット弁口２７を開閉するパイロット弁体３５とを有する電動式パイロット弁７を備えたパイロット型制御弁で、弁室と背圧室とを連通する均圧通路２４が設けられ、主弁体が圧縮コイルばね２５により常時開弁方向に付勢されており、パイロット弁体の開弁方向の移動に追従するように主弁体が開弁方向に移動するようにされ、また、主弁体の大径部２０Ａの外径Ｄａが主弁口１４の口径Ｄｂの１．５〜３倍とされる。【選択図】図１
2008064301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによりパイロット弁体を開閉駆動し、このパイロット弁体に応動して主弁口を主弁体で開閉するようにされたパイロット型制御弁であって、
前記主弁体は、大径部と小径部とを有する断面逆凸字状のピストン型とされるとともに、前記パイロット弁体の開弁方向の移動に追従するように、前記主弁体が開弁方向に移動するようにされていることを特徴とするパイロット型制御弁。
【請求項２】
主弁と電動式パイロット弁とを備えたパイロット型制御弁であって、
前記主弁は、流体が導入導出される弁室が形成された弁本体と、該弁本体内に摺動自在に嵌挿されて前記弁本体に設けられた主弁口を開閉する大径部と小径部とを有する断面逆凸字状のピストン型の主弁体と、を有し、
前記電動式パイロット弁は、前記弁本体の上面開口を塞ぐように取り付けられて前記主弁体との間に背圧室を画成する画成部材と、前記主弁体に設けられたパイロット弁口を開閉するパイロット弁体と、を有し、
前記主弁には、前記弁室と前記背圧室とを連通する均圧通路が設けられるとともに、前記主弁体が圧縮コイルばねにより常時開弁方向に付勢されており、かつ、前記パイロット弁体の開弁方向の移動に追従するように、前記主弁体が開弁方向に移動するようにされていることを特徴とするパイロット型制御弁。
【請求項３】
前記主弁体の大径部の外径が前記主弁口の口径の１．５〜３倍とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパイロット型制御弁。
【請求項４】
前記電動式パイロット弁の開度を略一定に保った状態で、前記パイロット弁体及び主弁体が一緒に開弁方向に移動するようにされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のパイロット型制御弁。
【請求項５】
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２から４のいずれか一項に記載のパイロット型制御弁。
【請求項６】
前記主弁体の大径部の外径が前記ロータの外径より大きくされていることを特徴とする請求項５に記載のパイロット型制御弁。
【請求項７】
前記主弁口の口径は、前記パイロット弁口の口径の３〜９倍とされていることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のパイロット型制御弁。
【請求項８】
前記弁本体は、前記主弁体が摺動自在に嵌挿される弁室筒体と、該弁室筒体の下部に設けられた段付き円筒状部を持つ弁座部材と、を有し、前記圧縮コイルばねは、前記主弁体の大径部に設けられた下向き突出部付き下端面部と前記弁座部材の段丘面部との間に介装されるとともに、その上下端部が前記主弁体の下向き突出部と前記弁座部材の円筒状部にそれぞれ外挿されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のパイロット型制御弁。
【請求項９】
前記弁座部材の円筒状部に、前記圧縮コイルばねの下端部を固定保持する係止部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のパイロット型制御弁。
【請求項１０】
前記係止部は、前記圧縮コイルばねの下端部が螺合せしめられる雄ねじ状部で構成されていることを特徴とする請求項９に記載のパイロット型制御弁。
【請求項１１】
前記主弁体の下向き突出部に円錐面部が設けられていることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載のパイロット型制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機等の冷凍サイクルに使用するのに好適な制御弁に係り、特に、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パイロット型制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、一台の室外機に対して複数台の室内機を有するマルチエアコンにおいて、室外機と室内機との間に配在するのに好適な制御弁としては、下記特許文献１等にも見られるように、パイロット弁として電磁弁を用いたパイロット型制御弁が知られている。
【０００３】
かかるパイロット型制御弁は、通常、主弁と電磁式パイロット弁とを備え、前記主弁は、冷媒が導入導出される弁室が形成される弁本体とこの弁本体内に摺動自在に嵌挿されて前記弁本体に設けられた主弁座に接離する主弁体とを有し、前記主弁体は、圧縮コイルばねにより常時上方（開弁方向）に付勢されている。また、前記電磁式パイロット弁（の画成部材）は、前記弁本体の上面開口を塞ぐようにその上部に密閉固定される。
【０００４】
前記弁本体内において主弁体と主弁座との間に前記弁室が形成され、主弁体と前記電磁式パイロット弁（の画成部材）との間に背圧室が画成される。
【０００５】
前記主弁体には、上下に貫通するようにパイロット通路が形成され、このパイロット通路の上端部に設けられたパイロット弁座（弁口）に前記電磁式パイロット弁の弁体が接離するようにされている。加えて、前記弁室と背圧室とを連通するように、前記主弁体あるいは弁本体等に均圧通路が形成されている。
【０００６】
このような構成とされたパイロット型制御弁では、電磁式パイロット弁に通電されていないときには、パイロット弁内の閉弁ばねの付勢力により、パイロット弁の弁体がパイロット弁座を閉じるとともに、パイロット弁の弁体が主弁体を下方（閉弁方向）に押圧するので、主弁も閉状態にされる。したがって、このときは、弁室に導入された高圧の冷媒が出口へは導出されないが、この高圧冷媒が前記均圧通路を通じて背圧室に導入されるので、背圧室も高圧となり、主弁体が主弁座に強く押し付けられる。
【０００７】
一方、前記閉状態から電磁式パイロット弁に通電されると、パイロット弁体が引き上げられてパイロット弁座から離れ、パイロット弁が開く。これにより、背圧室の冷媒がパイロット通路を通じて出口へ導出され、背圧室の圧力が低下して、圧縮コイルばねの付勢力等の主弁体を押し上げる力（開弁させる力）が主弁体を押し下げる力（閉弁させる力）に打ち勝ち、主弁体が押し上げられて、主弁が開く。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６４−３１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記した如くの従来のパイロット型制御弁では、小口径のパイロット弁を開けば、それに応動して大口径の主弁を開くことができるので、大口径の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、パイロット弁として電磁弁を用いているので、次のような短所があった。すなわち、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。また、主弁が開弁するまでパイロット弁の開口面積分しか開いていないので、弁全体の開口面積が小さく、均圧に時間がかかり、応答性が良いとは言えない。さらに、主弁が開弁するとき、開口面積が一気に増大するので、流量が急激に変化して耳障りな騒音が発生する。
【００１０】
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、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、さらに、優れた応答性、動作安定性、制御特性等が得られる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】
【００１１】
前記の目的を達成すべく、本発明に係るパイロット型制御弁は、基本的には、電動モータによりパイロット弁体を開閉駆動し、このパイロット弁体に応動して主弁口を主弁体で開閉するようにされ、前記主弁体は、大径部と小径部とを有する断面逆凸字状のピストン型とされるとともに、前記パイロット弁体の開弁方向の移動に追従するように、前記主弁体が開弁方向に移動するようにされる。
【００１２】
より具体的な好ましい態様では、本発明に係るパイロット型制御弁は、主弁と電動式パイロット弁とを備えたパイロット型制御弁であって、前記主弁は、流体が導入導出される弁室が形成された弁本体と、該弁本体内に摺動自在に嵌挿されて前記弁本体に設けられた主弁口を開閉する大径部と小径部とを有する断面逆凸字状のピストン型の主弁体とを有し、電動式パイロット弁は、前記弁本体の上面開口を塞ぐように取り付けられて前記主弁体との間に背圧室を画成する画成部材と、前記主弁体に設けられたパイロット弁口を開閉するパイロット弁体とを有し、前記主弁には、前記弁室と前記背圧室とを連通する均圧通路が設けられるとともに、前記主弁体が圧縮コイルばねにより常時開弁方向に付勢されており、かつ、前記パイロット弁体の開弁方向の移動に追従するように、前記主弁体が開弁方向に移動するようにされる。
【００１３】
好ましい態様では、前記主弁体の大径部の外径が前記主弁口の口径の１．５〜３倍とされる。すなわち、図６に、主弁を開弁させるために必要なパイロット弁（の弁口の）開口面積が例示されているように、主弁体の大径部の外径が主弁口の口径の１．５倍程度未満では、その倍率が小さいほど、必要とされるパイロット弁の開口面積が急勾配で大きくなる。これは前記倍率が小さいほど、より大きなパイロット弁、より大きな開弁駆動力が必要となることを意味している。また、前記倍率が３倍を越えると、必要とされるパイロット弁の開口面積はさほど小さくはならなくなる。したがって、前記倍率を３倍以上にしても、パイロット弁のサイズや開弁駆動力をさほど小さくすることはできないので、無駄である。
【００１４】
他の好ましい態様では、前記電動式パイロット弁の開度を略一定に保った状態で、前記パイロット弁体及び主弁体が一緒に開弁方向に移動するようにされる。
【００１５】
前記電動式パイロット弁は、好ましくは、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。
【００１６】
他の好ましい態様では、前記主弁体の大径部の外径が前記ロータの外径より大きくされ、また、前記主弁口の口径は、好ましくは、前記パイロット弁口の口径の３〜９倍とされる。これにより、小口径のパイロット弁を開けば、それに応動して大口径の主弁を開くことができるので、大口径の主弁の開閉を小さな駆動力で行える。
上記に加え、本発明に係るパイロット型制御弁の好ましい態様では、前記弁本体は、前記主弁体が摺動自在に嵌挿される弁室筒体と、該弁室筒体の下部に設けられた段付き円筒状部を持つ弁座部材と、を有し、前記圧縮コイルばねは、前記主弁体の大径部に設けられた下向き突出部付き下端面部と前記弁座部材の段丘面部との間に介装されるとともに、その上下端部が前記主弁体の下向き突出部と前記弁座部材の円筒状部にそれぞれ外挿される。
【００１７】
この場合、好ましくは、前記弁座部材の円筒状部に、前記圧縮コイルばねの下端部を固定保持する係止部がが設けられる。
【００１８】
前記係止部は、好ましくは、前記圧縮コイルばねの下端部が螺合せしめられる雄ねじ状部で構成される。
【００１９】
他の好ましい態様では、前記主弁体の下向き突出部に円錐面部が設けられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るパイロット型制御弁では、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、パイロット弁に供給するパルス数等に応じて弁開度（開口面積）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とともに、騒音の発生を効果的に抑えることができ、さらに、優れた応答性、動作安定性、制御特性等が得られる。また、主弁体の大径部の外径を主弁口の口径の１．５〜３倍とすることにより、パイロット弁を必要最小限の大きさとすることができ、その結果、弁開閉に必要とされる消費電力等を抑えることができるとともに、モータ部分を含めた弁全体のコンパクト化を図れ、さらには、主弁体の摺動が安定するので、より優れた制御特性及び動作安定性が得られる。
【００２１】
上記に加え、弁座部材の円筒状部に、圧縮コイルばねの下端部を固定保持するための雄ねじ状部等の係止部が設けられることにより、圧縮コイルばね（の下端部）が前記弁座部材（の段丘面部等のばね受け部）から浮き上がる、前記円筒状部から抜け出る等の不所望な挙動を起こし難くなり、その結果、動作不良を確実に防止することができるとともに、一層優れた動作安定性、制御特性等が得られ、さらには、騒音低減化等も図ることができる。
【００２２】
また、前記主弁体の下向き突出部に円錐面部を設けることにより、前記圧縮コイルばねの上端部が前記主弁体の大径部の下端面部（ばね受け部）から離れて下向き突出部上に乗り上げても、直ちに元の下端面部（ばね受け部）に戻すことができ、これにより、動作不良を一層確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のパイロット型制御弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係るパイロット型制御弁の一実施形態を示す縦断面図である。
【００２５】
図示実施形態の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、型式としては電動式パイロット型とされ、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。
【００２６】
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、台座状の画成部材３２が溶接等により密封固定されている。
【００２７】
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）と前記画成部材３２との間には背圧室３３が画成されている。
【００２８】
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７０が配在されている。
【００２９】
そして、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。
【００３０】
また、前記弁座部材１２は、主弁座１４ａ付き主弁口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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、前記した画成部材３２及びパイロット弁座２７ａに接離するパイロット弁部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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
前記パイロット弁体３５（のパイロット弁部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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
そして、本実施形態では、前記主弁体２０の大径部２０Ａの外径Ｄａは、主弁口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。
【００４１】
ここで、前記のように、主弁体２０の大径部２０Ａの外径Ｄａが主弁口１４の口径Ｄｂの１．５〜３倍とされている理由を説明する。すなわち、図６に、主弁５を開弁させるために必要なパイロット弁７（の弁口２７の）開口面積が例示されているように、主弁体２０の大径部２０Ａの外径Ｄａが主弁口１４の口径Ｄｂの１．５倍程度未満では、その倍率が小さいほど、必要とされるパイロット弁の開口面積が急勾配で大きくなる。これは前記倍率が小さいほど、より大きなパイロット弁、より大きな開弁駆動力が必要となることを意味している。また、前記倍率が３倍を越えると、必要とされるパイロット弁の開口面積はさほど小さくはならなくなる。したがって、前記倍率を３倍以上にしても、パイロット弁のサイズや開弁駆動力をさほど小さくすることはできないので、無駄である。
【００４２】
また、主弁口１４の口径は、パイロット弁口２７の口径の３〜９倍とされることにより、小口径のパイロット弁７を開けば、それに応動して大口径の主弁５を開くことができるので、大口径の主弁５の開閉を小さな駆動力で行える。
【００４３】
前記のような構成とされた本実施形態の電動式パイロット型のパイロット型制御弁１にあっては、前記主弁５が閉状態（図１、図２に示されるように、主弁体２０の主弁部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のパイロット弁部３６がパイロット弁座２７ａに着座圧接して閉状態となる。
【００４４】
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。
【００４５】
上記のように主弁５及び電動式パイロット弁７が閉状態（図１に示される状態）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が高圧となるので、主弁体２０の主弁部２１が主弁座１４ａに強く押し付けられる。このときの、当該パイロット型制御弁１における弁開度＝開口面積（主弁口１４の実効開口面積＋パイロット弁口２７の実効開口面積）は、縦軸に開度＝開口面積、横軸にパルス数（ロータ５５の回転量）をとった図５に示される如くに、０（パルス数が０からＴａまで）となり、弁室１３から出口導管４２へ流出する冷媒流量も０となる。
【００４６】
前記主弁５及び電動式パイロット弁７が閉状態（図１に示される状態）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、図２及び図５に示される如くに、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、図５に示される如くに、パルス数がＴｂになるまで、当該パイロット型制御弁１における弁開度＝開口面積が徐々に微増して、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に流出し、背圧室３３の圧力が徐々に減圧される。
【００４７】
そして、パルス数（回転量）がＴｂになると、図２に示される如くに、パイロット弁体３５のパイロット弁部３６がパイロット弁座２７ａから所定距離αだけ離れてパイロット弁口２７の実効開口面積（当該パイロット型制御弁１における開口面積）がＳａとなり、圧縮コイルばね２５のばね力等の主弁体２０を押し上げる力（開弁させる力）が主弁体２０を押し下げる力（閉弁させる力）に打ち勝ち、主弁体２０が押し上げられて、主弁部２１が主弁座１４ａから離れ始め、主弁５が開き始める。
【００４８】
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、図３に示される如くに、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。詳細には、パイロット弁体３５のパイロット弁部３６がパイロット弁座２７ａから前記所定距離α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、図５に示される如くに、パルス数（回転量）がＴｂからＴｃの間は、当該パイロット型制御弁１における開口面積（開度）が一定の勾配をもって滑らかに増加していく。すなわち、本実施形態では、パルス数がＴｂからＴｃになるまでは、パイロット弁体３５のパイロット弁部３６がパイロット弁座２７ａから所定距離α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。
【００４９】
そして、パルス数がＴｃになると、図４に示される如くに、主弁体２０の上面ストッパ部２９が画成部材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、当該パイロット型制御弁１における弁開度＝開口面積は、パルス数がＴｃのときのＳｂ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。
【００５０】
以上のように、本実施形態の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弁開度（開口面積）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とともに、騒音の発生を効果的に抑えることができ、さらに、優れた応答性、動作安定性、制御特性等が得られる。また、主弁体２０の大径部２０Ａの外径Ｄａを主弁口１４の口径Ｄｂの１．５〜３倍とすることにより、パイロット弁７を必要最小限の大きさとすることができ、その結果、弁開閉に必要される消費電力等を抑えることができるとともに、ステッピングモータ５０部分を含めた弁全体のコンパクト化を図れ、さらには、主弁体２０の摺動が安定するので、より優れた制御特性及び動作安定性が得られる。
【００５１】
次に、本実施形態のパイロット型制御弁１を空調機の冷凍サイクルに組み込んだ例を図７を参照しながら説明する。ここで、空調機においては、暖房時に室外熱交換器に霜が付くと、暖房性能が低下するため、霜取りのため、デフロスト運転が不可欠であるが、デフロスト運転時は、暖房運転ができないため、室温が低下し、快適性が損なわれる。また、この種の冷凍サイクルでは、従来より流路切換弁として四方弁が使用されているが、通常の四方弁では、冷媒音の解消のため、コンプレッサを停止し、高低圧の均圧をとってから暖房→デフロスト、デフロスト→暖房の切換を行っているため、その切換に時間がかかる。したがって、均圧待ち時間を含めたデフロスト時間の短縮が望まれるところであり、かかる要望に応えるべく、図７に示される冷凍サイクル１００では、前記四方弁に代えて本実施形態のパイロット型制御弁１が使用されている。
【００５２】
図７に示される冷凍サイクル１００は、コンプレッサ１１０と、室内熱交換器１３０と、室外熱交換器１５０と、電動弁（膨張弁）１４０と、前記実施形態のパイロット型制御弁１（符号２１０、２２０）と、三方弁１６０とが備えられており、前記パイロット型制御弁２１０、２２０と三方弁１６０とで従来の冷凍サイクルに用いられていた四方弁の役目を果たすようになっている。前記パイロット型制御弁２１０、２２０においては、ポートａ、ポートｂがそれぞれ前記実施形態のパイロット型制御弁１における入口導管（継手）４１、出口導管（継手）４２となっており、また、三方弁１６０は、二つの入口ポートｃ、ｅと出口ポートｄを有している（なお、この三方弁１６０自体は、本発明とは直接関係がないので、その詳細な説明はここでは省略する。三方弁１６０の詳細は、必要なら特開2004-92802号公報等を参照されたい）。
【００５３】
図７に示される冷凍サイクル１００では、冷房時の冷媒の流れが実線矢印で示され、暖房時の冷媒の流れが破線矢印で示されている。
【００５４】
すなわち、 （１）暖房時には、パイロット型制御弁２１０：開、パイロット型制御弁２２０：閉とされ、三方弁１６０のポートｃ→ポートｄ流れとなる。（２）暖房からデフロストへ切換途中１には、パイロット型制御弁２１０：開、パイロット型制御弁２２０：徐々に開弁し全開させる。このときには、三方弁１６０のポートｅの圧力が上昇し、ポートｃとポートｅが同じ圧力となり、ポートｃ→ポートｄ、ポートｅ→ポートｄ流れが生じる。（３）暖房からデフロストへ切換途中２には、パイロット型制御弁２１０：徐々に閉弁し全閉させ、パイロット型制御弁２２０：開とする。このときには、三方弁１６０のポートｃの圧力が低下することで、ポートｅ→ポートｄ流れとなる。（４）デフロスト運転時（冷媒の流れは冷房と同じ）は、パイロット型制御弁２１０：閉、パイロット型制御弁２２０：開とし、徐々に閉弁し全閉させる。（５）デフロストから暖房へ切換途中１には、パイロット型制御弁２１０：徐々に開弁し全開させ、パイロット型制御弁２２０：開とする。このときは、ポートｃの圧力が上昇し、ポートｅとポートｃが同じ圧力となり、ポートｅ→ポートｄ、ポートｃ→ポートｄ流れが生じる。（６）デフロストから暖房へ切換途中２には、パイロット型制御弁２１０：開、パイロット型制御弁２２０：徐々に開弁し全開させる。このときには、ポートｅの圧力が低下することでポートｃ→ポートｄ流れとなる。
【００５５】
このように、前記実施形態のパイロット型制御弁１（２１０、２２０）を使用することにより、弁の開閉を任意に調整、すなわち、開口面積＝流量を徐々に変化させることができるので、コンプレッサ１１０を停止させることなく、暖房→デフロスト、デフロスト→暖房の切換が可能となり、冬場のデフロスト時間の短縮が可能となる。
【００５６】
次に、前記した図１〜図４に示されるパイロット型制御弁１の改良例を、図８（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。なお、図８に示される改良例のパイロット型制御弁１’において、前記パイロット型制御弁１の各部に対応する部分には同一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。
【００５７】
図８に示されるパイロット型制御弁１’は、前記実施形態のパイロット型制御弁１に対し、圧縮コイルばね２５の上端部２５ａ及び下端部２５ｂの不所望な挙動を抑えて動作不良を起こし難くしたものである。
【００５８】
すなわち、本改良例では、前記した実施形態と同様に、前記弁座部材１２の段丘面部１２ｃは、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るとともに、該下端部２５ｂは、その不所望な挙動を抑えるべく、前記弁座部材１２の小径円筒部１２Ａ’に所定の態様（後述）で外挿されており、また、前記主弁体２０の大径部２０Ａの下端面部２０ａ（上側ばね受け部）には、前記圧縮コイルばね２５の上端部２５ａの不所望な挙動を抑えるべく、該上端部２５ａが外挿される所定形状（後述）の下向き突出部２０ｂ’（前記実施形態の下向き突出部２０ｂは短円柱状）が設けられている。
【００５９】
そして、本改良例では、図８（Ｂ）を参照すればよくわかるように、前記圧縮コイルばね２５の下端部２５ｂが外挿される前記弁座部材１２の小径円筒部１２Ａ’の外周部に、前記下端部２５ｂを固定保持する係止部としての、前記下端部２５ｂが螺合せしめられる２〜３ピッチの雄ねじ状部１２ｄが設けられている。
【００６０】
また、前記主弁体２０の下向き突出部２０ｂ’には、短円柱状部２０ｄに連なって円錐面部２０ｃが設けられている。
【００６１】
このように、弁座部材１２の小径円筒部１２Ａ’外周部に、圧縮コイルばね２５の下端部２５ｂを固定保持するための雄ねじ状部１２ｄが設けられることにより、圧縮コイルばね２５の下端部２５ｂが前記弁座部材１２の段丘面部１２ｃから浮き上がる、前記小径円筒部１２Ａ’から抜け出る等の不所望な挙動を起こし難くなり、その結果、動作不良を確実に防止することができるとともに、一層優れた動作安定性、制御特性等が得られ、さらには、騒音低減化等も図ることができる。
【００６２】
また、前記主弁体２０の下向き突出部２０ｂ’に円錐面部２０ｃが設けられていることにより、前記圧縮コイルばね２５の上端部２５ａが前記主弁体２０の大径部２０Ａの下端面部２０ａ（ばね受け部）から離れて下向き突出部２０ｂ’上に乗り上げても、直ちに元の下端面部２０ａ（ばね受け部）に戻すことができ、これにより、動作不良を一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係るパイロット型制御弁の一実施形態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２】図１に示されるパイロット型制御弁の動作説明に供される縦断面図であり、パイロット弁：開状態、主弁：閉状態を示している。
【図３】図１に示されるパイロット型制御弁の動作説明に供される縦断面図であり、パイロット弁：開状態、主弁：開状態（小開度）を示している。
【図４】図１に示されるパイロット型制御弁の動作説明に供される縦断面図であり、パイロット弁：開状態、主弁：開状態（最大開度）を示している。
【図５】図１に示されるパイロット型制御弁の動作説明に供されるグラフ。
【図６】主弁を開弁させるために必要なパイロット弁の開口面積の説明に供されるグラフ。
【図７】図１に示されるパイロット型制御弁を空調機の冷凍サイクルに組み込んだ例を示す回路図。
【図８】図１〜図４に示されるパイロット型制御弁の改良例を示し、（Ａ）は全体の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ部の詳細を示す拡大図。
【符号の説明】
【００６４】
１      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
１２    弁座部材
１２Ａ  小径円筒部
１２Ｂ  大径円筒部
１２Ｃ  段差鍔状部
１２ｃ  段丘面部（下側ばね受け部）
１２ｄ  雄ねじ状部（係止部）
１３    弁室
１４    主弁口
１４ａ  主弁座
２０    主弁体
２０Ａ  大径部
２０Ｂ  小径部
２０ａ  下端面部（上側ばね受け部）
２０ｂ  下向き突出部
２０ｃ  円錐面部
２４    均圧孔
２５    圧縮コイルばね
２７    パイロット弁口
２７ａ  パイロット弁座
２８    パイロット通路
３２    画成部材
３３    背圧室
３５    パイロット弁体
４０    弁体ホルダ
５０    ステッピングモータ
５５    ロータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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