JP6691064B2 - Motorized valve and refrigeration cycle system - Google Patents
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Description
本発明は、電動弁、および該電動弁を用いた冷凍サイクルシステムに関する。 The present invention relates to an electric valve and a refrigeration cycle system using the electric valve.
従来、パッケージエアコン、ルームエアコン、冷凍機などに用いられる電動弁が知られている(たとえば、特許文献1参照)。この電動弁100においては、図6に示すように、ステッピングモータが駆動してロータ103が回転すると、雌ネジ131aと雄ネジ121aのネジ送り作用により、弁体114が中心軸L方向に移動する。これにより、弁ポート121を開閉する調整がなされ、管継手111から流入して管継手112から流出する冷媒の流量が制御される。
BACKGROUND ART Conventionally, motorized valves used for package air conditioners, room air conditioners, refrigerators, etc. have been known (for example, refer to Patent Document 1). In this motor-operated
ところで、上述の電動弁100においては、雄ネジ121aと雌ネジ131aとの間の隙間に起因して電動弁100の良好な作動性が得られなくなる恐れがあった。
By the way, in the above-described electrically operated
たとえば、ブッシュ部材133の貫通孔133aに弁軸141を溶接した際に、図7に示すように、弁軸141が軸芯からずれ、偏った位置に固定されることもあり得る。この場合、雄ネジ121aと雌ネジ131aの噛み合いの隙間が大きければ、ロータ103が偏った軸を中心に回転するため、電動弁100の作動性が阻害され、ロータ103を高い精度で回転させ難くなる。
For example, when the
本発明の目的は、ロータを適正に回転させることができ、高い作動性を有する電動弁、および該電動弁を用いた冷凍サイクルシステムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an electrically operated valve that can rotate a rotor properly and has high operability, and a refrigeration cycle system using the electrically operated valve.
本発明の電動弁は、
ケースの内周に収容されたロータの回転運動を、雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ螺合により直線運動に変換し、この直線運動に基づいて弁本体内に収容された弁体を軸方向に移動させる電動弁であって、
前記雄ネジ部材が貫通して固定される貫通孔が形成され、前記ロータの回転を前記雄ネジ部材に伝達するブッシュ部材と、
前記雄ネジ部材の前記弁体が位置する側に配置された筒状の弁ガイドと
を備え、
前記ブッシュ部材の外径および前記弁ガイドの外径が、前記雌ネジ部材の雌ネジの山径よりも大きく、
前記雄ネジ部材と前記弁ガイドを繋ぐ部分が、前記雌ネジ部材において前記弁ガイドを収容する収容室内に収容され、
前記ブッシュ部材と前記雄ネジ部材との間には隙間が形成され、かつ前記ブッシュ部材は、溶接して前記雄ネジ部材に固定されており、
前記貫通孔の内周径と前記雄ネジ部材の外周径との差が、
前記雄ネジ部材の雄ネジの山径と前記雌ネジ部材の雌ネジの谷径との差と、前記雄ネジ部材の雄ネジの谷径と前記雌ネジ部材の雌ネジの山径との差のうちいずれか小さい方よりも小さいことを特徴とする。
The electric valve of the present invention is
The rotary motion of the rotor housed in the inner circumference of the case is converted into a linear motion by screwing a male screw member and a female screw member, and the valve body housed in the valve body is rotated based on this linear motion. A motorized valve that moves in the
A through hole through which the male screw member penetrates and is fixed , and a bush member that transmits the rotation of the rotor to the male screw member ;
A tubular valve guide disposed on the side of the male screw member where the valve body is located ,
The outer diameter of the bush member and the outer diameter of the valve guide are larger than the thread diameter of the female screw of the female screw member,
A portion connecting the male screw member and the valve guide is housed in a housing chamber that houses the valve guide in the female screw member,
A gap is formed between the bush member and the male screw member, and the bush member is welded and fixed to the male screw member,
The difference between the inner diameter of the through hole and the outer diameter of the male screw member is
The difference between the peak diameter of the male screw of the male screw member and the valley diameter of the female screw of the female screw member, and the difference between the valley diameter of the male screw of the male screw member and the mountain diameter of the female screw of the female screw member. It is characterized by being smaller than the smaller one of them.
このように、ブッシュ部材の貫通孔と雄ネジ部材の間の隙間を狭くすることにより、ロータ回転時にロータが軸芯に対して偏芯することを抑制することができる。よって、ロータを適正に回転させることができ、高い作動性を有する電動弁を提供することができる。 By thus narrowing the gap between the through hole of the bush member and the male screw member, it is possible to suppress the eccentricity of the rotor with respect to the axis when the rotor rotates. Therefore, the rotor can be rotated appropriately, and a motorized valve having high operability can be provided.
また、本発明の電動弁は、
前記ケースの内周径と前記ロータの外周径との差が、
前記雄ネジ部材の雄ネジの山径と前記雌ネジ部材の雌ネジの谷径との差と、前記雄ネジ部材の雄ネジの谷径と前記雌ネジ部材の雌ネジの山径との差のうちいずれか大きい方よりも大きいことを特徴とする。
Further, the motor-operated valve of the present invention,
The difference between the inner diameter of the case and the outer diameter of the rotor is
The difference between the peak diameter of the male screw of the male screw member and the valley diameter of the female screw of the female screw member, and the difference between the valley diameter of the male screw of the male screw member and the mountain diameter of the female screw of the female screw member. It is characterized by being larger than the larger one of them.
このように、ケースとロータの間の隙間の間隔を広げることにより、ロータ回転時にロータがケースの内側に接触し、ロータがケースの内周面に摺動することを防止することができる。 In this way, by widening the gap between the case and the rotor, it is possible to prevent the rotor from coming into contact with the inside of the case and rotating the rotor on the inner peripheral surface of the case when the rotor rotates.
また、本発明の電動弁は、
前記雌ネジ部材が樹脂で形成されていることを特徴とする。
これにより、雌ネジ部材の摩擦係数を低くすることができ、耐久性を向上させることができる。
Further, the motor-operated valve of the present invention,
The female screw member is made of resin.
As a result, the friction coefficient of the female screw member can be lowered, and the durability can be improved.
また、本発明による冷凍サイクルシステムは、
圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を含む冷凍サイクルシステムであって、上述の電動弁を前記膨張弁として用いることを特徴とする。
Further, the refrigeration cycle system according to the present invention,
A refrigeration cycle system including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator , characterized in that the above-mentioned motorized valve is used as the expansion valve.
本発明に係る発明によれば、ロータを適正に回転させることができ、高い作動性を有する電動弁、および該電動弁を用いた冷凍サイクルシステムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the invention which concerns on this invention, a rotor can be rotated appropriately and an electrically operated valve which has high operability, and the refrigeration cycle system using this electrically operated valve can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電動弁について説明する。図1は、実施の形態に係る電動弁2を示した断面図である。なお、本明細書において、「上」あるいは「下」とは図1の状態で規定したものである。すなわち、ロータ4は弁体17より上方に位置している。
この電動弁2では、非磁性体の金属により筒状のカップ形状をなすケース60の開口側の下方に、弁本体30が溶接などにより一体的に接続されている。
Hereinafter, a motor-operated valve according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a motor-operated
In the motor-operated
ここで、弁本体30は、ステンレス等の金属から成り、内部に弁室11を有している。また、弁本体30には、弁室11に直接連通するステンレス製や銅製の第1の管継手12が固定装着されている。さらに、弁本体30の下方内側には、断面円形の弁ポート16aが形成された弁座部材16が組み込まれている。弁座部材16には、弁ポート16aを介して弁室11に連通するステンレス製や銅製の第2の管継手15が固定装着されている。
Here, the
ケース60の内周には、回転可能なロータ4が収容され、ロータ4の軸芯部分には、ブッシュ部材33を介して弁軸41が配置されている。ブッシュ部材33で結合されたこの弁軸41とロータ4とは、回転しながら上下方向に一体的に移動する。なお、この弁軸41の中間部付近の外周面には雄ネジ41aが形成されている。本実施の形態では、弁軸41が雄ネジ部材として機能している。
The
ここで、ブッシュ部材33は、ステンレス等の金属から成り、中央に弁軸41が貫通する貫通孔33aが形成された円筒状の部材である。ロータ4は、磁性粉を含有するポリフェニレンサルファイド(PPS)等の樹脂材料やフェライト磁石等の磁性を有する素材で形成されている。また、ブッシュ部材33は、ロータ4にインサート成形により固定されている。なお、弁軸41は、ブッシュ部材33の貫通孔33aに弁軸41を貫通させて溶接41cすることにより、ブッシュ部材33に固定される。このように、ロータ4とブッシュ部材33、ブッシュ部材33と弁軸41がそれぞれ固定されることにより、ロータ4の回転が弁軸41に伝達される。
Here, the
ケース60の外周には、図示しないヨーク、ボビン、およびコイルなどからなるステータが配置され、ロータ4とステータとでステッピングモータが構成されている。
ケース60の天井面にはガイド支持体52が固定されている。ガイド支持体52は、円筒部53と、円筒部53の上端側に形成された傘状部54とを有し、全体をプレス加工により一体成形されている。傘状部54はケース60の頂部内側と略同形状に成形されている。
A stator including a yoke, a bobbin, and a coil (not shown) is arranged on the outer periphery of the
A
弁軸41のブッシュ部材33より下方には、後述するように弁軸41との間でネジ結合Aを構成するとともに弁軸41の傾きを抑制する機能を有する弁軸ホルダ6が、弁本体30に対して相対的に回転不能に固定されている。
Below the
弁軸ホルダ6は、たとえば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の樹脂材料で形成されており、摩擦係数を低減させるため添加剤が含有されている。添加材としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂やカーボンファイバー等が用いられる。
The
この弁軸ホルダ6は、上部側の筒状小径部6aと下部側の筒状大径部6bと弁本体30の内周部側に収容される嵌合部6cとリング状のフランジ部6fとからなる。そして、弁軸ホルダ6のフランジ部6fは、弁本体30の上端に溶接などで固定されている。また、弁軸ホルダ6の内部には、後述する弁ガイド18を収容する収容室6hが形成されている。
The
また、この弁軸ホルダ6の筒状小径部6aの上部開口部6gから所定の深さまで下方に向かって雌ネジ6dが形成されている。このため、本実施の形態では、弁軸ホルダ6が雌ネジ部材として機能している。そして、弁軸41の外周に形成された雄ネジ41aと、弁軸ホルダ6の筒状小径部6aの内周に形成された雌ネジ6dとにより、ネジ結合Aが構成されている。
A
さらに、弁軸ホルダ6の筒状大径部6bの側面には、均圧孔51が穿設され、この均圧孔51により、筒状大径部6b内の弁軸ホルダ室83と、ロータ収容室67(第2の背圧室)との間が連通している。このように均圧孔51を設けることにより、ケース60のロータ4を収容する空間と、弁軸ホルダ6内の空間とを連通することにより、弁軸ホルダ6の移動動作をスムーズに行うことができる。
Further, a
また、弁軸41の下方には、筒状の弁ガイド18が弁軸ホルダ6の収容室6hに対して摺動可能に配置されている。この弁ガイド18は天井部21側がプレス成形により略直角に折り曲げられている。そして、この天井部21には貫通孔18aが形成されている。また、弁軸41の下方には、さらに鍔部41bが形成されている。
A
ここで、弁軸41は、弁ガイド18に対して回転可能、かつ径方向に変位可能となるように弁ガイド18の貫通孔18aに遊貫状態で挿入されており、鍔部41bは、弁ガイド18に対して回転可能、かつ、径方向に変位可能となるように弁ガイド18内に配置されている。また、弁軸41は貫通孔18aを挿通し、鍔部41bの上面が、弁ガイド18の天井部21に対向するように配置されている。なお、鍔部41bが弁ガイド18の貫通孔18aより大径であることにより、弁軸41の抜け止めがなされている。
Here, the
弁軸41と弁ガイド18とが互いに径方向に移動可能であることにより、弁軸ホルダ6および弁軸41の配置位置に関して、さほど高度な同芯取付精度を求められることなく、弁ガイド18および弁体17との同芯性が得られる。
Since the
弁ガイド18の天井部21と弁軸41の鍔部41bとの間には、中央部には貫通孔が形成されたワッシャ70が設置されている。ワッシャ70は、高滑性表面の金属製ワッシャ、フッ素樹脂等の高滑性樹脂ワッシャあるいは高滑性樹脂コーティングの金属製ワッシャ、高滑性樹脂を含有する各種樹脂ワッシャなどであることが好ましい。
さらに、弁ガイド18内には、圧縮された弁バネ27とバネ受け35とが収容されている。
A
Further, a
次に、本発明の要点となる電動弁2を構成する部品の寸法関係について説明する。図2は、実施の形態に係る電動弁2のネジ結合A部分の拡大断面図である。図2に示すように、結合A部分における弁軸41の外周には、雄ネジ41aが形成され、弁軸ホルダ6の筒状小径部6aの内周には、雌ネジ6dが形成されている。なお、雌ネジ6dの内径は、雄ネジ41aの外径よりも大きくなるように設計されており、雄ネジ41aのネジ山41m、ネジ谷41vと雌ネジ6dのネジ山6m、ネジ谷6vとの間には、それぞれ径方向にクリアランス66が形成されている。
Next, the dimensional relationship of the parts constituting the motor-operated
また、図3は、実施の形態に係る電動弁2において、図1の円B内に示された部分の拡大断面図である。図3に示すように、貫通孔33aに貫通する部分の弁軸41の外周41oにネジは形成されておらず、ブッシュ部材33の貫通孔33aの内周33iと弁軸41の外周41oとの間には隙間34が存在する。この隙間34は、クリアランス66よりも狭く形成されている。すなわち、貫通孔33aの内周径と弁軸41(雄ネジ部材)の外周径との差は、以下の(1)、(2)に示す差のうちいずれか小さい方よりも小さくなるように形成されている。
Further, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the portion shown in the circle B of FIG. 1 in the motor-operated
(1)弁軸41(雄ネジ部材)の雄ネジ41aの山径(ネジ山41mの外周径)と弁軸ホルダ6(雌ネジ部材)の雌ネジ6dの谷径(ネジ谷6vの内周径)との差
(2)弁軸41(雄ネジ部材)の雄ネジ41aの谷径(ネジ谷41vの外周径)と弁軸ホルダ6(雌ネジ部材)の雌ネジ6dの山径(ネジ山6mの内周径)との差
さらに、図4は、実施の形態に係る電動弁2において、図1の円C内に示された部分の拡大断面図である。図4に示すように、電動弁2において、ケース60の内周60iとロータ4の外周4oの間には、クリアランス66よりも広い隙間68が存在する。すなわち、ケース60の内周径とロータ4の外周径との差は、上述の(1)、(2)に示す差のうちいずれか大きい方よりも大きくなるように形成されている。
(1) Crest diameter of
この実施の形態に係る電動弁2によれば、ブッシュ部材33の貫通孔33aと弁軸41の間の隙間34を、雄ネジ41aと雌ネジ6dとの間のクリアランス66よりも狭くすることにより、ロータ4の回転時にロータ4が軸芯に対して偏芯することを抑制することができる。よって、ロータ4を適正に回転させることができ、高い作動性を有する電動弁2を提供することができる。
According to the electrically operated
なお、上述したように、弁軸ホルダ6(雌ネジ部材)は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の樹脂で形成されているため、摩擦係数が低く耐久性に優れている。一方、一般に射出成形により成形される樹脂製の部品は、射出成形によるヒケや反り等の寸法変形や、線膨張、膨潤等の樹脂成形特有の寸法変化を考慮すると、精密な成形は困難である場合が多い。 As described above, since the valve shaft holder 6 (female screw member) is made of resin such as polyphenylene sulfide (PPS), it has a low friction coefficient and excellent durability. On the other hand, resin parts that are generally molded by injection molding are difficult to precisely mold in consideration of dimensional deformation such as sink marks and warpage caused by injection molding, and dimensional changes peculiar to resin molding such as linear expansion and swelling. In many cases.
このため、樹脂製の弁軸ホルダ6を採用した場合には、雄ネジ41aと雌ネジ6dの噛み合いに生じるクリアランス66が大きくなりやすくなる傾向がある。クリアランス66が大きくなると、図5に示すように、ロータ4だけでなく弁軸41(雄ネジ部材)までもが偏った軸を中心に回転するおそれがある。
Therefore, when the resin-made
しかしながら、ブッシュ部材33の貫通孔33aと弁軸41の間の隙間34を、雄ネジ41aと雌ネジ6dとの間のクリアランス66よりも狭くすることにより、ロータ4が偏心することを抑制できる。このため、電動弁2において弁軸ホルダ6(雌ネジ部材)を樹脂製とした場合における、作動性に対する影響を低減することができる効果は顕著なものとなる。
However, by making the
また、実施の形態に係る電動弁2によれば、ケース60の内周とロータ4の外周の間の隙間68を広げ、クリアランス66よりも大きくすることにより、ロータ4の回転時にロータ4がケース60の内側に接触し、ロータ4がケース60の内周面に摺動することを防止することができる。したがって、ロータ4を高い精度で適正に回転させることができる。
Further, according to the motor-operated
ここで、樹脂製の弁軸ホルダ6を採用した場合、雄ネジ41aと雌ネジ6dとの間のクリアランス66が大きくなることで、図5に示すように、回転軸の軸芯が傾斜し、ロータ4がケース60と接触して(円F内参照)、ロータ4の回転が阻害されることも考えられる。
Here, when the resin-made
しかしながら、ケース60の内周とロータ4の外周の間の隙間68(図4参照)を広げ、隙間68をクリアランス66よりも大きくすることにより、弁軸ホルダ6(雌ネジ部材)を樹脂製とした場合であってもロータ4がケース60と接触しないようにすることができる。
However, by widening the gap 68 (see FIG. 4) between the inner periphery of the
なお、ロータ4とケース60との隙間68の間隔は、過剰に広くする必要性がない。このため、ロータ4とケース60との隙間68を広げても、隙間68を所定の間隔以下に維持することができれば、ロータ4とコイルとのエアギャップを小さく抑えることができ、トルクの減少を低減することができる。
The
また、本実施の形態の電動弁2においては、ブッシュ部材33がロータ4とは別々の部材である場合を例に説明しているが、ロータ4とブッシュ部材33は、一つの部材として形成されていてもよい。この場合においても、ロータ4の回転は弁軸41に伝達される。
Further, in the motor-operated
また、本実施の形態の電動弁2においては、弁軸ホルダ6(雌ネジ部材)が樹脂で形成されている場合を例に説明しているが、弁軸ホルダ6は、金属で形成されていてもよい。弁軸ホルダ6が金属製であっても、雄ネジ41aと雌ネジ6dとの間のクリアランス66が大きければ、ブッシュ部材33の貫通孔33aと弁軸41の間の隙間34を狭くすることにより、ロータ回転時にロータ4が軸芯に対して偏芯することを抑制することができる。
Further, in the motor-operated
なお、本実施の形態の電動弁2は、たとえば、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器等から成る冷凍サイクルシステムにおいて、凝縮器と蒸発器との間に設けられる膨張弁として用いられる。
The motor-operated
2 電動弁
4 ロータ
4o ロータの外周
6 弁軸ホルダ
6a 筒状小径部
6d 雌ネジ
6m 雌ネジのネジ山
6v 雌ネジのネジ谷
17 弁体
33 ブッシュ部材
33a 貫通孔
33i 貫通孔の内周
34 隙間
41 弁軸
41a 雄ネジ
41c 溶接
41m 雄ネジのネジ山
41o 弁軸の外周
41v 雄ネジのネジ谷
60 ケース
60i ケースの内周
66 クリアランス
68 隙間
2
Claims (4)
前記雄ネジ部材が貫通して固定される貫通孔が形成され、前記ロータの回転を前記雄ネジ部材に伝達するブッシュ部材と、
前記雄ネジ部材の前記弁体が位置する側に配置された筒状の弁ガイドと
を備え、
前記ブッシュ部材の外径および前記弁ガイドの外径が、前記雌ネジ部材の雌ネジの山径よりも大きく、
前記雄ネジ部材と前記弁ガイドを繋ぐ部分が、前記雌ネジ部材において前記弁ガイドを収容する収容室内に収容され、
前記ブッシュ部材と前記雄ネジ部材との間には隙間が形成され、かつ前記ブッシュ部材は、溶接して前記雄ネジ部材に固定されており、
前記貫通孔の内周径と前記雄ネジ部材の外周径との差が、
前記雄ネジ部材の雄ネジの山径と前記雌ネジ部材の雌ネジの谷径との差と、前記雄ネジ部材の雄ネジの谷径と前記雌ネジ部材の雌ネジの山径との差のうちいずれか小さい方よりも小さいことを特徴とする電動弁。 The rotary motion of the rotor housed in the inner circumference of the case is converted into a linear motion by screwing a male screw member and a female screw member, and the valve body housed in the valve body is rotated based on this linear motion. A motorized valve that moves in the
A through hole through which the male screw member penetrates and is fixed , and a bush member that transmits the rotation of the rotor to the male screw member ;
A tubular valve guide disposed on the side of the male screw member where the valve body is located ,
The outer diameter of the bush member and the outer diameter of the valve guide are larger than the thread diameter of the female screw of the female screw member,
A portion connecting the male screw member and the valve guide is housed in a housing chamber that houses the valve guide in the female screw member,
A gap is formed between the bush member and the male screw member, and the bush member is welded and fixed to the male screw member,
The difference between the inner diameter of the through hole and the outer diameter of the male screw member is
The difference between the peak diameter of the male screw of the male screw member and the valley diameter of the female screw of the female screw member, and the difference between the valley diameter of the male screw of the male screw member and the mountain diameter of the female screw of the female screw member. A motor-operated valve characterized by being smaller than the smaller one of them.
前記雄ネジ部材の雄ネジの山径と前記雌ネジ部材の雌ネジの谷径との差と、前記雄ネジ部材の雄ネジの谷径と前記雌ネジ部材の雌ネジの山径との差のうちいずれか大きい方よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の電動弁。 The difference between the inner diameter of the case and the outer diameter of the rotor is
The difference between the peak diameter of the male screw of the male screw member and the valley diameter of the female screw of the female screw member, and the difference between the valley diameter of the male screw of the male screw member and the mountain diameter of the female screw of the female screw member. The motor-operated valve according to claim 1, wherein the motor-operated valve is larger than any one of them.
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