JP7061651B2 - Solenoid valve and refrigeration cycle system - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和機等において冷媒の流量を制御するニードル弁型の電動弁に関し、特に、ニードル弁に対する弁ポートの形状を改良した電動弁、及び、そのような電動弁を備える冷凍サイクルシステムに関する。 The present invention relates to a needle valve type electric valve that controls the flow rate of a refrigerant in an air conditioner or the like, and in particular, an electric valve having an improved shape of a valve port for the needle valve, and a refrigeration cycle system including such an electric valve. Regarding.

従来、冷凍サイクルにおいて、冷媒の流量を制御する電動弁から発生する、流体通過に伴う騒音がしばしば問題となることがある。このような騒音対策を施すようにした電動弁として、例えば特許５６９６０９３号公報（特許文献１）に開示されたものがある。 Conventionally, in the refrigeration cycle, noise caused by fluid passage generated from an electric valve that controls the flow rate of the refrigerant may often be a problem. As an electric valve provided with such noise countermeasures, for example, there is one disclosed in Japanese Patent No. 5696093 (Patent Document 1).

特許文献１の電動弁は、弁ポートを第１ポートと第２ポートとで構成し、第１ポートと第２ポートとの間にテーパ部を設けたものである。さらに、第２ポートの内径を第１ポートの内径より僅かに大きくするとともに、第２ポートの長さを第１ポートの長さよりも十分に長くしたものである。 In the motorized valve of Patent Document 1, the valve port is composed of a first port and a second port, and a tapered portion is provided between the first port and the second port. Further, the inner diameter of the second port is slightly larger than the inner diameter of the first port, and the length of the second port is sufficiently longer than the length of the first port.

そして、特許文献１のものでは、図５に示すように、ニードル弁ａと第１ポートｂの隙間を通った冷媒は、テーパ部ｃと第２ポートｄを通って二次継手管側へ流れる。このとき、ニードル弁ａと第１ポートｂの隙間を通った冷媒の流れは、テーパ部ｃに倣って第２ポートｄの内壁に沿う形で流れる。第２ポートｄの内径は第１ポートｂの内径より僅かに大きいだけであり、第１ポートｂから第２ポートｄに流れる間に、圧力を急激に回復させることがない。また、第２ポートｄの長さが十分長いので、冷媒の流れは第２ポートｄで整流化される。したがって、キャビテーションの破裂を抑制することができるとともに、冷媒の流れを安定化することができ、騒音を低減することができる。 Then, in Patent Document 1, as shown in FIG. 5, the refrigerant that has passed through the gap between the needle valve a and the first port b flows to the secondary joint pipe side through the tapered portion c and the second port d. .. At this time, the flow of the refrigerant through the gap between the needle valve a and the first port b follows the tapered portion c and flows along the inner wall of the second port d. The inner diameter of the second port d is only slightly larger than the inner diameter of the first port b, and the pressure is not rapidly recovered while flowing from the first port b to the second port d. Further, since the length of the second port d is sufficiently long, the flow of the refrigerant is rectified at the second port d. Therefore, bursting of cavitation can be suppressed, the flow of the refrigerant can be stabilized, and noise can be reduced.

特許５６９６０９３号公報Japanese Patent No. 5696093

特許文献１の発明も、騒音を低減する効果が得られるが、特定の冷媒状態において騒音を発生させる可能性がある。例えば、特許文献１のものでは、第２ポートにおいて流体の流れを整流できるが、この第２ポートは第１ポートよりも僅かに大きな内径であり、かつ、その長さが第１ポートより十分に長くなっている。このため、流体は整流化されるが、この第２ポート内での流速が減速せず、流速音（流速が高いことに起因する音）により騒音が発生する場合がある。特に、高負荷時には弁ポートの前後の差圧が高く、この流速音が騒音の大きな要因となっている。 The invention of Patent Document 1 also has an effect of reducing noise, but may generate noise in a specific refrigerant state. For example, in Patent Document 1, the flow of fluid can be rectified at the second port, but the second port has an inner diameter slightly larger than that of the first port and its length is sufficiently larger than that of the first port. It's getting longer. Therefore, although the fluid is rectified, the flow velocity in the second port does not slow down, and noise may be generated by the flow velocity sound (sound caused by the high flow velocity). In particular, when the load is high, the differential pressure before and after the valve port is high, and this flow velocity noise is a major cause of noise.

本発明は、弁ポートを改良することにより、騒音を低減した電動弁、及び、そのような電動弁を備える冷凍サイクルシステムを提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide an electric valve with reduced noise by improving the valve port, and a refrigeration cycle system including such an electric valve.

請求項１の電動弁は、一次継手管が連通される弁室と二次継手管とを、弁ポートを介して連通する電動弁であって、前記弁ポートに、弁室側に設けられてニードル弁により開口面積が増減される第１ポートと、前記第１ポートを抜けた前記ニードル弁が挿入可能な、前記第１ポートより内径の大きな第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとを繋ぐ第１テーパ部を備えた電動弁において、前記弁ポートに、前記二次継手管側に位置する第３ポートと、前記第２ポートと前記第３ポートとを繋ぐ第２テーパ部を備え、前記第１ポートの内径Ｄ１と前記第２ポートの内径Ｄ２と前記第３ポートの内径Ｄ３との関係がＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３となっており、前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートは、各々の軸線を中心とする円柱の側面の形状を有し、前記第２ポートまで前記ニードル弁が挿入可能な前記弁ポートにおける前記弁室側の開口の径と、当該弁ポートにおける前記二次継手管側の開口の径との差が、前記二次継手管側の開口の径と当該二次継手管の内径との差よりも大きいことを特徴とする。
また、他の電動弁は、一次継手管が連通される弁室と二次継手管とを、弁ポートを介して連通する電動弁であって、前記弁ポートに、弁室側に設けられてニードル弁により開口面積が増減される第１ポートと、前記第１ポートより内径の大きな第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとを繋ぐ第１テーパ部を備えた電動弁において、前記弁ポートに、前記二次継手管側に位置する第３ポートと、前記第２ポートと前記第３ポートとを繋ぐ第２テーパ部を備え、前記第１ポートの内径Ｄ１と前記第２ポートの内径Ｄ２と前記第３ポートの内径Ｄ３との関係がＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３となっており、前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートは、各々の軸線を中心とする円柱の側面の形状を有し、前記軸線の方向について、前記第１ポートの長さをＬ１、前記第１テーパ部と前記第２ポートとの長さをＬ２、前記第２テーパ部と前記第３ポートとの長さをＬ３としたとき、１≦Ｌ３／Ｌ２≦５となっており、前記二次継手管の内側に、前記弁ポートの前記二次継手管側の開口部が位置することを特徴とする。
請求項２の電動弁は、請求項１に記載の電動弁であって、前記弁室を内包する弁ハウジングにおける前記二次継手管側には、前記第３ポート及び前記第２テーパ部をその内側に位置させる筒状突起が設けられ、前記軸線の方向について、前記二次継手管の内側に前記第３ポートの全てが収まり、且つ前記筒状突起における前記軸線の方向の長さ範囲内に前記二次継手管の開口部が位置するように、前記二次継手管の開口部が前記筒状突起の外側に配置されていることを特徴とする。
請求項３の冷凍サイクルシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された前記冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、を含む冷凍サイクルシステムであって、請求項１又は２に記載の電動弁が、前記絞り装置として用いられていることを特徴とする。 The electric valve according to claim 1 is an electric valve that communicates a valve chamber through which a primary joint pipe is communicated and a secondary joint pipe via a valve port, and is provided in the valve port on the valve chamber side. A first port whose opening area is increased or decreased by a needle valve, a second port having an inner diameter larger than that of the first port into which the needle valve that has passed through the first port can be inserted, and the first port and the second port. In an electric valve provided with a first tapered portion connecting the port, the valve port has a third port located on the secondary joint pipe side and a second tapered portion connecting the second port and the third port. The relationship between the inner diameter D1 of the first port, the inner diameter D2 of the second port, and the inner diameter D3 of the third port is D1 <D2 <D3, and the first port, the second port, and the like. And the third port has the shape of the side surface of a cylinder centered on each axis, and the diameter of the opening on the valve chamber side in the valve port into which the needle valve can be inserted up to the second port, and the said. The difference between the diameter of the opening on the secondary joint pipe side and the diameter of the opening on the secondary joint pipe side in the valve port is larger than the difference between the diameter of the opening on the secondary joint pipe side and the inner diameter of the secondary joint pipe.
Further, the other electric valve is an electric valve that communicates the valve chamber through which the primary joint pipe is communicated and the secondary joint pipe via the valve port, and is provided in the valve port on the valve chamber side. In an electric valve provided with a first port whose opening area is increased or decreased by a needle valve, a second port having an inner diameter larger than that of the first port, and a first tapered portion connecting the first port and the second port. The valve port is provided with a third port located on the secondary joint pipe side and a second tapered portion connecting the second port and the third port, and has an inner diameter D1 of the first port and the second port. The relationship between the inner diameter D2 of the third port and the inner diameter D3 of the third port is D1 <D2 <D3, and the first port, the second port, and the third port are cylinders centered on their respective axes. The length of the first port is L1, the length of the first tapered portion and the second port is L2, and the length of the second tapered portion and the third port is L1 in the direction of the axis. When the length with the port is L3, 1 ≦ L3 / L2 ≦ 5, and the opening of the valve port on the secondary joint pipe side is located inside the secondary joint pipe. It is a feature.
The motorized valve according to claim 2 is the motorized valve according to claim 1 , wherein the third port and the second tapered portion are provided on the secondary joint pipe side of the valve housing including the valve chamber. A tubular protrusion located inside is provided, and with respect to the direction of the axis, all of the third port fits inside the secondary joint pipe, and within the length range of the tubular protrusion in the direction of the axis. It is characterized in that the opening of the secondary joint pipe is arranged outside the tubular protrusion so that the opening of the secondary joint pipe is located.
The refrigeration cycle system according to claim 3 includes a compressor that compresses the refrigerant, a condenser that condenses the compressed refrigerant, a drawing device that expands the condensed refrigerant, and an evaporator that evaporates the expanded refrigerant. The refrigerating cycle system including the above, wherein the electric valve according to claim 1 or 2 is used as the throttle device.

電動弁は、
Ｄ２－Ｄ１≦Ｄ３－Ｄ２
となっていることが好適である。 The electric valve is
D2-D1 ≤ D3-D2
It is preferable that

また、電動弁は、前記第１テーパ部のテーパ角をθ１、前記第２テーパ部のテーパ角をθ２、前記第１ポートの長さをＬ１、前記第１テーパ部と第２ポートとの長さをＬ２、前記第２テーパ部と前記第３ポートとの長さをＬ３としたとき、
１ｍｍ≦Ｄ１≦４．５ｍｍ、
６０°≦θ１≦１５０°、
２０°≦θ２≦９０°、
０．１ｍｍ≦Ｌ１≦０．５ｍｍ、
１≦Ｌ２／Ｌ１≦３９
１＜Ｌ３／Ｌ２≦３８
１．０３≦Ｄ２／Ｄ１≦１．５
１．０２≦Ｄ３／Ｄ２≦５．５２
となっていることが好適である。 Further, in the electric valve, the taper angle of the first tapered portion is θ1, the taper angle of the second tapered portion is θ2, the length of the first port is L1, and the length of the first tapered portion and the second port. When the length is L2 and the length between the second taper portion and the third port is L3.
1 mm ≤ D1 ≤ 4.5 mm,
60 ° ≤ θ1 ≤ 150 °,
20 ° ≤ θ2 ≤ 90 °,
0.1 mm ≤ L1 ≤ 0.5 mm,
1 ≦ L2 / L1 ≦ 39
1 <L3 / L2 ≦ 38
1.03 ≤ D2 / D1 ≤ 1.5
1.02 ≤ D3 / D2 ≤ 5.52
It is preferable that

請求項１乃至２の電動弁及び請求項３の冷凍サイクルシステムによれば、第１ポートとニードル弁との隙間から流れる冷媒が第２ポートに流出したとき、第２ポート内で圧力を急激に回復させることがなく、流れを整流化して冷媒の流れを安定化することができ、キャビテーションの破裂を抑制することができる。さらに、第２ポートから第２テーパ部と第３ポートに流れるときに、流速が減速するので流速音を低減することができる。したがって、騒音を低減することができる。 According to the electric valve of claims 1 and 2 and the refrigeration cycle system of claim 3, when the refrigerant flowing from the gap between the first port and the needle valve flows out to the second port, the pressure is suddenly applied in the second port. The flow can be rectified to stabilize the flow of the refrigerant without recovery, and the cavitation burst can be suppressed. Further, when flowing from the second port to the second taper portion and the third port, the flow velocity is decelerated, so that the flow velocity sound can be reduced. Therefore, noise can be reduced.

また、上記の好適な電動弁によれば、Ｄ２－Ｄ１≦Ｄ３－Ｄ２となっているので、第２ポートに対して、第２テーパ部から第３ポートにかけて大きく拡径するので、流速の減速効果が高くなり、さらに流速音を低減することができる。 Further, according to the above-mentioned suitable motorized valve, since D2-D1 ≦ D3-D2, the diameter is greatly increased from the second tapered portion to the third port with respect to the second port, so that the flow velocity is decelerated. The effect is high, and the flow velocity sound can be further reduced.

本発明の実施形態の電動弁の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the electric valve of the embodiment of this invention. 本発明の実施形態の電動弁における弁ポート近傍の要部拡大縦断面図である。It is an enlarged vertical sectional view of the main part in the vicinity of a valve port in the motorized valve of the embodiment of this invention. 本発明の実施形態の電動弁における弁ポートの作用を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the valve port in the electric valve of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の電動弁を用いた空気調和機の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the air conditioner using the electric valve of embodiment of this invention. 従来の電動弁の弁ポートの作用を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the valve port of a conventional electric valve.

次に、本発明の電動弁の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の電動弁の縦断面図、図２は実施形態の電動弁における弁ポート近傍の要部拡大縦断面図、図３は実施形態の電動弁における弁ポートの作用を説明する図、図４は実施形態の電動弁を用いた空気調和機の一例を示す図である。 Next, an embodiment of the motorized valve of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the motorized valve of the embodiment, FIG. 2 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part in the vicinity of the valve port in the motorized valve of the embodiment, and FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the valve port in the motorized valve of the embodiment. , FIG. 4 is a diagram showing an example of an air conditioner using the motorized valve of the embodiment.

まず、図４に基づいて実施形態に係る空気調和機について説明する。空気調和機は、実施形態の電動弁１０、室外ユニット１００に搭載された室外熱交換器２０、室内ユニット２００に搭載された室内熱交換器３０、流路切換弁４０、圧縮機５０を有しており、これらの各要素は、それぞれ導管によって図示のように接続され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成している。この冷凍サイクルは本発明の電動弁を適用する冷凍サイクルの一例であり、本発明の電動弁は。ビル用のマルチエアコン等の室内機側の絞り装置等、他のシステムにも適用することができる。 First, the air conditioner according to the embodiment will be described with reference to FIG. The air conditioner has an electric valve 10 of the embodiment, an outdoor heat exchanger 20 mounted on the outdoor unit 100, an indoor heat exchanger 30 mounted on the indoor unit 200, a flow path switching valve 40, and a compressor 50. Each of these elements is connected as shown by a conduit to form a heat pump type refrigeration cycle. This refrigeration cycle is an example of a refrigeration cycle to which the motorized valve of the present invention is applied, and the motorized valve of the present invention is. It can also be applied to other systems such as a throttle device on the indoor unit side such as a multi air conditioner for buildings.

冷凍サイクルの流路は流路切換弁４０により暖房モードおよび冷房モードの２通りの流路に切換えられ、暖房モードでは実線の矢印で示すように、圧縮機５０で圧縮された冷媒が流路切換弁４０から室内熱交換器３０に流入され、室内熱交換器３０から流出する冷媒が、管路６０を通って電動弁１０に流入される。そして、この電動弁１０で冷媒が膨張され、室外熱交換器２０、流路切換弁４０、圧縮機５０の順に循環される。冷房モードでは、破線の矢印で示すように、圧縮機５０で圧縮された冷媒が流路切換弁４０から室外熱交換器２０に流入され、室外熱交換器２０から流出する冷媒が電動弁１０で膨張され、管路６０を流れて室内熱交換器３０に流入される。この室内熱交換器３０に流入された冷媒は、流路切換弁４０を介して圧縮機５０に流入される。なお、この図４に示す例では、暖房モード時に、冷媒を電動弁１０の一次継手管２１から二次継手管２２へ流す構成となっているが、配管の接続を逆にして、暖房モード時に、冷媒を二次継手管２２から一次継手管２１へ流す構成としてもよい。 The flow path of the refrigeration cycle is switched to two flow paths, heating mode and cooling mode, by the flow path switching valve 40. In the heating mode, the refrigerant compressed by the compressor 50 switches the flow path as shown by the solid arrow. The refrigerant flowing from the valve 40 into the indoor heat exchanger 30 and flowing out from the indoor heat exchanger 30 flows into the electric valve 10 through the pipeline 60. Then, the refrigerant is expanded by the motorized valve 10 and circulated in the order of the outdoor heat exchanger 20, the flow path switching valve 40, and the compressor 50. In the cooling mode, as shown by the broken line arrow, the refrigerant compressed by the compressor 50 flows into the outdoor heat exchanger 20 from the flow path switching valve 40, and the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 20 flows through the electric valve 10. It is expanded, flows through the conduit 60, and flows into the indoor heat exchanger 30. The refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 30 flows into the compressor 50 via the flow path switching valve 40. In the example shown in FIG. 4, the refrigerant is configured to flow from the primary joint pipe 21 of the electric valve 10 to the secondary joint pipe 22 in the heating mode, but the connection of the pipes is reversed in the heating mode. The refrigerant may be configured to flow from the secondary joint pipe 22 to the primary joint pipe 21.

電動弁１０は、冷媒の流量を制御する絞り装置として働き、暖房モードでは、室外熱交換器２０が蒸発器として機能し、室内熱交換器３０が凝縮器として機能し、室内の暖房がなされる。また、冷房モードでは、室外熱交換器２０が凝縮器として機能し、室内熱交換器３０が蒸発器として機能し、室内の冷房がなされる。 The electric valve 10 functions as a throttle device for controlling the flow rate of the refrigerant, and in the heating mode, the outdoor heat exchanger 20 functions as an evaporator, the indoor heat exchanger 30 functions as a condenser, and the room is heated. .. Further, in the cooling mode, the outdoor heat exchanger 20 functions as a condenser, the indoor heat exchanger 30 functions as an evaporator, and the room is cooled.

次に、図１及び図２に基づいて実施形態の電動弁１０について説明する。この電動弁１０は、弁ハウジング１を有し、弁ハウジング１には円筒シリンダ状の弁室１Ａが形成されている。また、弁ハウジング１には第１ポート１１と、第２ポート１２と、第３ポート１３とが形成されている。また、第１ポート１１と第２ポート１２との間に第１テーパ部１４が形成され、第２ポート１２と第３ポート１３との間に第２テーパ部１５が形成されている。さらに、弁ハウジング１には、側面側から弁室１Ａに連通する一次継手管２１が取り付けられるとともに、弁室１Ａの軸線Ｘ方向の片側端部に二次継手管２２が取り付けられている。そして、第１ポート１１、第１テーパ部１４、第２ポート１２、第２テーパ部１５及び第３ポート１３を介して、弁室１Ａと二次継手管２２とが導通可能となっている。 Next, the motorized valve 10 of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The motorized valve 10 has a valve housing 1, and a cylindrical cylinder-shaped valve chamber 1A is formed in the valve housing 1. Further, the valve housing 1 is formed with a first port 11, a second port 12, and a third port 13. Further, a first tapered portion 14 is formed between the first port 11 and the second port 12, and a second tapered portion 15 is formed between the second port 12 and the third port 13. Further, a primary joint pipe 21 communicating with the valve chamber 1A from the side surface side is attached to the valve housing 1, and a secondary joint pipe 22 is attached to one end of the valve chamber 1A in the axis X direction. The valve chamber 1A and the secondary joint pipe 22 can be made conductive via the first port 11, the first tapered portion 14, the second port 12, the second tapered portion 15, and the third port 13.

弁ハウジング１の上部には支持部材３が取り付けられている。支持部材３には軸線Ｘ方向に長いガイド孔３ａが形成されており、このガイド孔３ａには円筒状の弁ホルダ４が軸線Ｘ方向に摺動可能に嵌合されている。弁ホルダ４は弁室１Ａと同軸に取り付けられ、この弁ホルダ４の下端部には端部にニードル弁５ａを有する弁体５が固着されている。また、弁ホルダ４内には、バネ受け４１が軸線Ｘ方向に移動可能に設けられ、バネ受け４１と弁体５との間には圧縮コイルバネ４２が所定の荷重を与えられた状態で取り付けられている。 A support member 3 is attached to the upper portion of the valve housing 1. A guide hole 3a long in the axis X direction is formed in the support member 3, and a cylindrical valve holder 4 is slidably fitted in the guide hole 3a in the axis X direction. The valve holder 4 is attached coaxially with the valve chamber 1A, and a valve body 5 having a needle valve 5a at the end is fixed to the lower end of the valve holder 4. Further, a spring receiver 41 is provided in the valve holder 4 so as to be movable in the axis X direction, and a compression coil spring 42 is attached between the spring receiver 41 and the valve body 5 in a state where a predetermined load is applied. ing.

弁ハウジング１の上端には、ステッピングモータ６のケース６１が溶接等によって気密に固定されている。ケース６１内には、外周部を多極に着磁されたマグネットロータ６２が回転可能に設けられ、このマグネットロータ６２にはロータ軸６３が固着されている。ロータ軸６３の上端部は、ケース６１の天井部から垂下された円筒状のガイド６４内に回転可能に嵌合されている。また、ケース６１の外周には、ステータコイル６５が配設されており、このステータコイル６５にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ６２が回転される。そして、このマグネットロータ６２の回転によってマグネットロータ６２と一体のロータ軸６３が回転する。なお、ガイド６４の外周にはマグネットロータ６２に対する回転ストッパ機構６６が設けられている。 A case 61 of the stepping motor 6 is airtightly fixed to the upper end of the valve housing 1 by welding or the like. Inside the case 61, a magnet rotor 62 whose outer peripheral portion is magnetized in multiple poles is rotatably provided, and a rotor shaft 63 is fixed to the magnet rotor 62. The upper end of the rotor shaft 63 is rotatably fitted in a cylindrical guide 64 hanging from the ceiling of the case 61. Further, a stator coil 65 is arranged on the outer periphery of the case 61, and when a pulse signal is given to the stator coil 65, the magnet rotor 62 is rotated according to the number of pulses. Then, the rotation of the magnet rotor 62 causes the rotor shaft 63 integrated with the magnet rotor 62 to rotate. A rotation stopper mechanism 66 for the magnet rotor 62 is provided on the outer periphery of the guide 64.

弁ホルダ４の上端部はステッピングモータ６のロータ軸６３の下端部に係合され、弁ホルダ４はロータ軸６３によって回転可能に吊り下げた状態で支持されている。また、ロータ軸６３には雄ねじ部６３ａが形成されており、この雄ねじ部６３ａは支持部材３に形成された雌ねじ部３ｂに螺合している。 The upper end of the valve holder 4 is engaged with the lower end of the rotor shaft 63 of the stepping motor 6, and the valve holder 4 is supported by the rotor shaft 63 in a rotatably suspended state. Further, a male threaded portion 63a is formed on the rotor shaft 63, and the male threaded portion 63a is screwed into the female threaded portion 3b formed on the support member 3.

以上の構成により、マグネットロータ６２の回転に伴ってロータ軸６３は軸線Ｘ方向に移動する。この回転に伴うロータ軸６３の軸線Ｘ方向移動によって弁ホルダ４と共に弁体５が軸線Ｘ方向に移動する。そして、弁体５は、ニードル弁５ａの部分で第１ポート１１の開口面積を増減し、一次継手管２１から二次継手管２２へ流れる流体の流量を制御する。 With the above configuration, the rotor shaft 63 moves in the axis X direction as the magnet rotor 62 rotates. The valve body 5 moves in the axis X direction together with the valve holder 4 due to the axis X direction movement of the rotor shaft 63 accompanying this rotation. Then, the valve body 5 increases or decreases the opening area of the first port 11 at the portion of the needle valve 5a, and controls the flow rate of the fluid flowing from the primary joint pipe 21 to the secondary joint pipe 22.

第１ポート１１、第２ポート１２及び第３ポート１３は、軸線Ｘを中心とする円柱の側面の形状をしており、図２に示すように、第１ポート１１の内径Ｄ１はニードル弁５ａの外周に合わせた寸法である。また、第２ポート１２の内径Ｄ２は第１ポート１１の内径Ｄ１より僅かに大きな寸法である。第３ポート１３の内径Ｄ３は第２ポート１２の内径Ｄ２１より大きな寸法で、かつ、二次継手管２２の内径Ｄ４よりも小さな寸法となっている。なお、図２において各径Ｄ１～Ｄ４には直径を示す「φ」を付記してある。第１ポート１１の長さＬ１は内径Ｄ１に比して小さな寸法であり、第１テーパ部１４と第２ポート１２とを合わせた長さＬ２は第１ポート１１の長さＬ１より大きな寸法となっている。第２テーパ部１５と第３ポート１３とを合わせた長さＬ３は第１テーパ部１４と第２ポート１２とを合わせた長さＬ２より大きな寸法となっている。 The first port 11, the second port 12, and the third port 13 have the shape of the side surface of a cylinder centered on the axis X, and as shown in FIG. 2, the inner diameter D1 of the first port 11 is the needle valve 5a. It is a dimension that matches the outer circumference of. Further, the inner diameter D2 of the second port 12 is slightly larger than the inner diameter D1 of the first port 11. The inner diameter D3 of the third port 13 is larger than the inner diameter D21 of the second port 12, and is smaller than the inner diameter D4 of the secondary joint pipe 22. In addition, in FIG. 2, "φ" indicating the diameter is added to each diameter D1 to D4. The length L1 of the first port 11 is smaller than the inner diameter D1, and the combined length L2 of the first tapered portion 14 and the second port 12 is larger than the length L1 of the first port 11. It has become. The combined length L3 of the second tapered portion 15 and the third port 13 has a larger dimension than the combined length L2 of the first tapered portion 14 and the second port 12.

第１テーパ部１４及び第２テーパ部１５は、軸線Ｘを中心とする円錐台の側面の形状をしており、第１テーパ部１４の内側面は第１ポート１１から第２ポート１２にかけて内径が拡大する形状、第２テーパ部１５の内側面は第２ポート１２から第３ポート１３にかけて内径が拡大する形状をしている。そして、第１テーパ部１４の開き角度であるテーパ角θ１、第２テーパ部１５の開き角度であるテーパ角θ２は適宜設定されている。なお、これらの寸法及び角度は図２に図示のものには限定されるものではなく、これらの寸法及び角度の条件については後述する。 The first tapered portion 14 and the second tapered portion 15 have the shape of the side surface of the truncated cone centered on the axis X, and the inner surface of the first tapered portion 14 has an inner diameter from the first port 11 to the second port 12. The inner surface of the second tapered portion 15 has a shape in which the inner diameter expands from the second port 12 to the third port 13. The taper angle θ1 which is the opening angle of the first tapered portion 14 and the taper angle θ2 which is the opening angle of the second tapered portion 15 are appropriately set. Note that these dimensions and angles are not limited to those shown in FIG. 2, and the conditions for these dimensions and angles will be described later.

図３に示すように、ニードル弁５ａと第１ポート１１の隙間を通った冷媒は、第１テーパ部１４、第２ポート１２、第２テーパ部１５及び第３ポート１３を通って二次継手管２２へ流れる。このとき、ニードル弁５ａと第１ポート１１の隙間は最も狭い箇所であり、ここで流速は最大になるが、第１ポート１１の長さＬ１は可能な限り短くなっており、この隙間を通った冷媒の流れは、第１テーパ部１４に倣って直ぐに第２ポート１２の内壁に沿う形で流れる。第２ポート１２の内径Ｄ２は第１ポート１１の内径Ｄ１より僅かに大きいだけであり、第１ポート１１から第２ポート１２に流れる間に、圧力を急激に回復させることがない。また、第２ポート１２の長さは長いので、冷媒の流れは第２ポート１２で整流化される。したがって、キャビテーションの破裂を抑制することができるとともに、冷媒の流れを安定化することができる。 As shown in FIG. 3, the refrigerant that has passed through the gap between the needle valve 5a and the first port 11 passes through the first tapered portion 14, the second port 12, the second tapered portion 15, and the third port 13 to form a secondary joint. It flows to the pipe 22. At this time, the gap between the needle valve 5a and the first port 11 is the narrowest portion, where the flow velocity is maximized, but the length L1 of the first port 11 is as short as possible and passes through this gap. The flow of the refrigerant immediately follows the first tapered portion 14 and immediately flows along the inner wall of the second port 12. The inner diameter D2 of the second port 12 is only slightly larger than the inner diameter D1 of the first port 11, and the pressure is not rapidly recovered while flowing from the first port 11 to the second port 12. Further, since the length of the second port 12 is long, the flow of the refrigerant is rectified at the second port 12. Therefore, it is possible to suppress the rupture of cavitation and stabilize the flow of the refrigerant.

第２ポート１２を通った冷媒の流れは、第２テーパ部１５に倣って圧力を回復すなわち高くしながら第３ポート１３に流れる。この第３ポート１３の内径Ｄ３は第２ポート１２の内径Ｄ２より大きいので、第２テーパ部１５に倣って流れる間に流速が減速される。すなわち、第２ポート１２である程度整流化しながら、直ぐに流速を減速するので、流速音が低減する。さらに、第２テーパ部１５を通って減速された冷媒の流れは、第３ポート１３に流れるが、冷媒の流れは第２ポート１２ですでに整流されているので、この第３ポート１３内では、冷媒の流れは乱れにくく、キャビテーションの破裂を抑制することができる。 The flow of the refrigerant through the second port 12 flows to the third port 13 while recovering or increasing the pressure following the second tapered portion 15. Since the inner diameter D3 of the third port 13 is larger than the inner diameter D2 of the second port 12, the flow velocity is decelerated while flowing following the second tapered portion 15. That is, the flow velocity is immediately decelerated while being rectified to some extent at the second port 12, so that the flow velocity sound is reduced. Further, the flow of the refrigerant decelerated through the second tapered portion 15 flows to the third port 13, but since the flow of the refrigerant has already been rectified at the second port 12, the flow of the refrigerant is already rectified in the third port 13. , The flow of the refrigerant is not easily disturbed, and the cavitation burst can be suppressed.

このように、第２ポート１２である程度整流化し、第２テーパ部１５を介して第３ポート１３に流すことで、第２テーパ部１５で整流化を保ったまま流速を減速することができる。これにより、第３ポート１３における流れの乱れを低減してキャビテーションの破裂を抑制でき、かつ、第２テーパ部１５で流速を減速して流速音を低減できる。すなわち、第２ポート１２の長さは特許文献１のものに比して短くなっている分、流速音の低減を図ることができる。 In this way, by rectifying to some extent at the second port 12 and flowing it to the third port 13 via the second tapered portion 15, the flow velocity can be decelerated while maintaining the rectification at the second tapered portion 15. As a result, the turbulence of the flow at the third port 13 can be reduced to suppress the burst of cavitation, and the flow velocity can be decelerated at the second tapered portion 15 to reduce the flow velocity noise. That is, since the length of the second port 12 is shorter than that of Patent Document 1, it is possible to reduce the flow velocity sound.

実施形態における電動弁１０は、一次継手管２１と二次継手管２２との圧力差が高い場合に、流速音の低減効果が高いものであり、第１ポート１１、第２ポート１２、第３ポート１３、第１テーパ部１４、第２テーパ部１５、及び二次継手２２の各部の寸法及び角度は以下の条件を満たすように設定されている。 The electric valve 10 in the embodiment has a high effect of reducing the flow velocity noise when the pressure difference between the primary joint pipe 21 and the secondary joint pipe 22 is high, and the first port 11, the second port 12, and the third port 3 have a high effect of reducing the flow velocity noise. The dimensions and angles of the port 13, the first tapered portion 14, the second tapered portion 15, and the secondary joint 22 are set so as to satisfy the following conditions.

以下に、一次継手管２１と二次継手管２２との圧力差が高い場合に、流速音の低減効果が高い実施形態の各部の寸法及び角度の条件を示す。第１ポート１１の内径Ｄ１は、
１mm≦Ｄ１≦４．５mm
であり、第２ポート１２の内径Ｄ２は、
１．１５mm≦Ｄ２≦４．９mm
であり、第３ポート１３の内径Ｄ３は、
４．６mm≦Ｄ３≦６．３５mm
であり、二次継手２２の内径Ｄ４は、
６．３５mm≦Ｄ４
である。 The following shows the dimensional and angle conditions of each part of the embodiment in which the effect of reducing the flow velocity noise is high when the pressure difference between the primary joint pipe 21 and the secondary joint pipe 22 is high. The inner diameter D1 of the first port 11 is
1mm ≤ D1 ≤ 4.5mm
The inner diameter D2 of the second port 12 is
1.15mm ≤ D2 ≤ 4.9mm
The inner diameter D3 of the third port 13 is
4.6mm ≤ D3 ≤ 6.35mm
The inner diameter D4 of the secondary joint 22 is
6.35 mm ≤ D4
Is.

また、第１テーパ部１４のテーパ角θ１は、
６０°≦θ１≦１５０°
の範囲であり、第２テーパ部１５のテーパ角θ２は、
２０°≦θ２≦９０°
の範囲である。 Further, the taper angle θ1 of the first tapered portion 14 is
60 ° ≤ θ1 ≤ 150 °
The taper angle θ2 of the second tapered portion 15 is in the range of
20 ° ≤ θ2 ≤ 90 °
Is in the range of.

また、第１ポート１１の長さＬ１は、
０．１mm≦Ｌ１≦０．５mm
であり、このＬ１は短いほど騒音が低下する。第１テーパ部１４と第２ポート１２の長さＬ２は、
０．５mm≦Ｌ２≦３．９mm
であり、これらの長さＬ１，Ｌ２に組み合わせは、Ｌ１＋Ｌ２が、
１mm≦Ｌ１＋Ｌ２≦４mm
となる条件により設定されている。また、第１ポート１１の長さＬ１と、第１テーパ部１４と第２ポート１２の長さＬ２と、第２テーパ部１５と第３ポート１３の長さＬ３の総和Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３は、
６mm≦Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３≦２３mm
である。 Further, the length L1 of the first port 11 is
0.1mm ≤ L1 ≤ 0.5mm
The shorter this L1, the lower the noise. The length L2 of the first taper portion 14 and the second port 12 is
0.5mm ≤ L2 ≤ 3.9mm
The combination of these lengths L1 and L2 is L1 + L2.
1mm ≤ L1 + L2 ≤ 4mm
It is set according to the conditions. Further, the total length L1 + L2 + L3 of the length L1 of the first port 11, the length L2 of the first tapered portion 14 and the second port 12, and the length L3 of the second tapered portion 15 and the third port 13 is
6mm ≤ L1 + L2 + L3 ≤ 23mm
Is.

また、第１テーパ部１４と第２ポート１２の長さＬ２と、第１ポート１１の長さＬ１の比Ｌ２／Ｌ１は、
１≦Ｌ２／Ｌ１≦３９
の範囲であり、第２テーパ部１５と第３ポート１３の長さＬ３と、第１テーパ部１４と第２ポート１２の長さＬ２の比Ｌ３／Ｌ２は、
０．５７＜Ｌ３／Ｌ２≦３８（好ましくは、１＜Ｌ３／Ｌ２≦３８）
の範囲であり、第２ポート１２の内径Ｄ２と第１ポート１１の内径Ｄ１の寸法比Ｄ２／Ｄ１は、
１．０３≦Ｄ２／Ｄ１≦１．５
の範囲であり、第３ポート１３の内径Ｄ３と第２ポート１２の内径Ｄ２の寸法比Ｄ３／Ｄ２は、
１．０２≦Ｄ３／Ｄ２≦５．５２
の範囲である。 Further, the ratio L2 / L1 of the length L2 of the first tapered portion 14 and the second port 12 to the length L1 of the first port 11 is
1 ≦ L2 / L1 ≦ 39
The ratio L3 / L2 of the length L3 of the second tapered portion 15 and the third port 13 and the length L2 of the first tapered portion 14 and the second port 12 is the range of.
0.57 <L3 / L2 ≦ 38 (preferably 1 <L3 / L2 ≦ 38)
The dimensional ratio D2 / D1 of the inner diameter D2 of the second port 12 and the inner diameter D1 of the first port 11 is
1.03 ≤ D2 / D1 ≤ 1.5
The dimensional ratio D3 / D2 of the inner diameter D3 of the third port 13 and the inner diameter D2 of the second port 12 is
1.02 ≤ D3 / D2 ≤ 5.52
Is in the range of.

次に、実施形態の電動弁についての各寸法比と騒音低減の実測例について説明する。この実測例は、一次継手管２１内の圧力が２．８～３．４（ＭＰａ）で、二次継手管２２内の圧力が１．２～１．８（ＭＰａ）とした運転条件で、実施形態の電動弁で測定した騒音と、特許文献１の電動弁（その条件）において測定した騒音と対比したものである。すなわち、高負荷時で流速音が発生し易い条件において騒音低減の効果が特に顕著であることを示す実測例である。その実測例を以下の表１乃至表６に示す。表１乃至表６において、特許文献１の電動弁における騒音よりも、２ｄＢ以上音圧が低下した場合を「○○○」で示し、１～２ｄＢ音圧が低下した場合を「○○」で示している。また、音圧の低下が１ｄＢ以下の場合を「○」で示している。なお、音圧はＡ特性を用いて評価している。 Next, each dimensional ratio of the motorized valve of the embodiment and an actual measurement example of noise reduction will be described. In this actual measurement example, the pressure in the primary joint pipe 21 is 2.8 to 3.4 (MPa), and the pressure in the secondary joint pipe 22 is 1.2 to 1.8 (MPa). The noise measured by the electric valve of the embodiment is compared with the noise measured by the electric valve (the condition thereof) of Patent Document 1. That is, it is an actual measurement example showing that the effect of noise reduction is particularly remarkable under the condition that the flow velocity sound is likely to be generated under a high load. Examples of actual measurements are shown in Tables 1 to 6 below. In Tables 1 to 6, the case where the sound pressure is lowered by 2 dB or more from the noise in the electric valve of Patent Document 1 is indicated by "○○○", and the case where the sound pressure is lowered by 1 to 2 dB is indicated by "○○". Shows. Further, the case where the decrease in sound pressure is 1 dB or less is indicated by “◯”. The sound pressure is evaluated using the A characteristic.

表１はＬ２／Ｌ１とθ１の関係を示している。 Table 1 shows the relationship between L2 / L1 and θ1.

Figure 0007061651000001
Figure 0007061651000001

表２はＬ２／Ｌ１とＤ２／Ｄ１の関係を示している。 Table 2 shows the relationship between L2 / L1 and D2 / D1.

Figure 0007061651000002
Figure 0007061651000002

表３はＬ２／Ｌ１とθ２の関係を示している。 Table 3 shows the relationship between L2 / L1 and θ2.

Figure 0007061651000003
Figure 0007061651000003

表４はＬ２／Ｌ１とＤ３／Ｄ２の関係を示している。 Table 4 shows the relationship between L2 / L1 and D3 / D2.

Figure 0007061651000004
Figure 0007061651000004

表５はＤ３／Ｄ２とθ２の関係を示している。 Table 5 shows the relationship between D3 / D2 and θ2.

Figure 0007061651000005
Figure 0007061651000005

表６はＤ３／Ｄ２とＬ３／Ｌ２の関係を示している。 Table 6 shows the relationship between D3 / D2 and L3 / L2.

Figure 0007061651000006
Figure 0007061651000006

これらの表から判るように、第３ポート及び第２テーパ部を設けることにより、従来よりも騒音の低減が実現されている。また、一次継手管２１と二次継手管２２との圧力差が高い場合でも、「○○」及び「○○○」の範囲にすれば、１ｄＢ以上騒音を低減することができ、より顕著な効果を得ることができる。 As can be seen from these tables, by providing the third port and the second tapered portion, noise reduction is realized as compared with the conventional case. Further, even when the pressure difference between the primary joint pipe 21 and the secondary joint pipe 22 is high, the noise can be reduced by 1 dB or more if the pressure difference is within the range of "○○" and "○○○", which is more remarkable. The effect can be obtained.

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design changes, etc. within the range not deviating from the gist of the present invention, etc. Even if there is, it is included in the present invention.

１ 弁ハウジング
１Ａ 弁室
１１ 第１ポート
１２ 第２ポート
１３ 第３ポート
１４ 第１テーパ部
１５ 第２テーパ部
２１ 一次継手管
２２ 二次継手管
３ 支持部材
４ 弁ホルダ
５ 弁体
５ａ ニードル弁
６ ステッピングモータ
Ｘ 軸線 1 Valve housing 1A Valve chamber 11 1st port 12 2nd port 13 3rd port 14 1st tapered part 15 2nd tapered part 21 Primary joint pipe 22 Secondary joint pipe 3 Support member 4 Valve holder 5 Valve body 5a Needle valve 6 Stepping motor X axis

Claims (3)

一次継手管が連通される弁室と二次継手管とを、弁ポートを介して連通する電動弁であって、前記弁ポートに、弁室側に設けられてニードル弁により開口面積が増減される第１ポートと、前記第１ポートを抜けた前記ニードル弁が挿入可能な、前記第１ポートより内径の大きな第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとを繋ぐ第１テーパ部を備えた電動弁において、
前記弁ポートに、前記二次継手管側に位置する第３ポートと、前記第２ポートと前記第３ポートとを繋ぐ第２テーパ部を備え、前記第１ポートの内径Ｄ１と前記第２ポートの内径Ｄ２と前記第３ポートの内径Ｄ３との関係がＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３となっており、
前記第１ポート、前記第２ポート、及び前記第３ポートは、各々の軸線を中心とする円柱の側面の形状を有し、
前記第２ポートまで前記ニードル弁が挿入可能な前記弁ポートにおける前記弁室側の開口の径と、当該弁ポートにおける前記二次継手管側の開口の径との差が、前記二次継手管側の開口の径と当該二次継手管の内径との差よりも大きいことを特徴とする電動弁。 An electric valve that communicates a valve chamber through which a primary joint pipe is communicated and a secondary joint pipe via a valve port. The opening area of the valve port is increased or decreased by a needle valve provided on the valve chamber side. A first tapered portion connecting the first port, a second port having an inner diameter larger than that of the first port into which the needle valve that has passed through the first port can be inserted, and the first port and the second port. In the electric valve equipped with
The valve port is provided with a third port located on the secondary joint pipe side and a second tapered portion connecting the second port and the third port, and has an inner diameter D1 of the first port and the second port. The relationship between the inner diameter D2 of the above and the inner diameter D3 of the third port is D1 <D2 <D3.
The first port, the second port, and the third port have the shape of the side surface of a cylinder centered on each axis.
The difference between the diameter of the opening on the valve chamber side in the valve port into which the needle valve can be inserted up to the second port and the diameter of the opening on the secondary joint pipe side in the valve port is the difference between the diameter of the secondary joint pipe and the diameter of the opening on the secondary joint pipe side. An electric valve characterized in that it is larger than the difference between the diameter of the opening on the side and the inner diameter of the secondary joint pipe. 前記弁室を内包する弁ハウジングにおける前記二次継手管側には、前記第３ポート及び前記第２テーパ部をその内側に位置させる筒状突起が設けられ、
前記軸線の方向について、前記二次継手管の内側に前記第３ポートの全てが収まり、且つ前記筒状突起における前記軸線の方向の長さ範囲内に前記二次継手管の開口部が位置するように、前記二次継手管の開口部が前記筒状突起の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。 On the secondary joint pipe side of the valve housing containing the valve chamber, a cylindrical protrusion for positioning the third port and the second tapered portion inside thereof is provided.
With respect to the direction of the axis, all of the third port fits inside the secondary joint pipe, and the opening of the secondary joint pipe is located within the length range of the tubular protrusion in the direction of the axis. The electric valve according to claim 1, wherein the opening of the secondary joint pipe is arranged outside the tubular protrusion. 冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された前記冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、を含む冷凍サイクルシステムであって、
請求項１又は２に記載の電動弁が、前記絞り装置として用いられている
ことを特徴とする冷凍サイクルシステム。 A refrigeration cycle system including a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing the compressed refrigerant, a drawing device for expanding the condensed refrigerant, and an evaporator for evaporating the expanded refrigerant. hand,
A refrigeration cycle system according to claim 1 or 2, wherein the motorized valve is used as the throttle device.
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