JP2006038193A - Electric control valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動式コントロールバルブに関し、特に、ヒートポンプ式の空気調和装置等で使用される回転型の電動式コントロールバルブに関するものである。 The present invention relates to an electric control valve, and more particularly to a rotary electric control valve used in a heat pump type air conditioner or the like.
流量制御弁として、ステッピングモータ等の電動モータによって弁体が回転駆動されることにより、その弁体の回転角(回転位置)に応じて流量制御を定量的に行う回転型の電動式コントロールバルブがある。そして、この回転型の電動式コントロールバルブでは、流量制御を行うための横断面形状、凹溝を有する円柱状あるいは円盤状の弁体を用い、弁体が電動モータのロータや出力軸に直結されて直線回転される直動式のもの(例えば、特許文献1、2、3、4)と、電動モータの回転を減速用の平歯車列によって板状の弁体に減速伝達し、弁体の回転変位位置に応じてポートの実効開口面積を直接増減する減速式のもの(例えば、特許文献5、6、7)とがある。
As the flow control valve, a rotary electric control valve that quantitatively controls the flow rate according to the rotation angle (rotation position) of the valve body by rotating the valve body by an electric motor such as a stepping motor is provided. is there. This rotary electric control valve uses a cross-sectional shape for controlling the flow rate, a cylindrical or disk-shaped valve body having a concave groove, and the valve body is directly connected to the rotor and output shaft of the electric motor. The linearly rotated type (for example, Patent Documents 1, 2, 3, and 4) and the rotation of the electric motor are transmitted to the plate-like valve body by a spur gear train for reduction, and the valve body There are deceleration types that directly increase or decrease the effective opening area of the port according to the rotational displacement position (for example,
直動式の回転型電動式コントロールバルブは、弁駆動に必要なトルクが、弁体に作用する作動圧力差の影響を直接受け、高圧仕様であるほど、弁駆動に必要なモータトルクが大きくなり、電動モータを大型化、高出力化する必要が生じる。 In direct-acting rotary electric control valves, the torque required for driving the valve is directly affected by the operating pressure differential acting on the valve body. The higher the high-pressure specification, the greater the motor torque required for driving the valve. Therefore, it is necessary to increase the size and output of the electric motor.
また、直動式の回転型電動式コントロールバルブは、1回転以内の弁体の回転変位によって流量制御を行うため、弁体の横断面形状や凹溝によって通路断面積を増減して微細な流量制御を図っても、モータ分解能が悪いために、ステッピングモータでは1パルス分の流量変化量が大きく、微細な高精度な流量制御を行うことができない。 In addition, since the direct-acting rotary electric control valve controls the flow rate by the rotational displacement of the valve body within one rotation, the flow rate is reduced by increasing or decreasing the passage cross-sectional area by the cross-sectional shape or concave groove of the valve body. Even if the control is attempted, since the motor resolution is poor, the stepping motor has a large flow rate change amount for one pulse, and fine high-precision flow rate control cannot be performed.
減速式の回転型電動式コントロールバルブは、減速比に応じて弁駆動に必要なモータトルクを低減できるが、板状の弁体によってポートの実効開口面積を直接増減して流量制御を行うため、微細な高精度な流量制御を行うことが難しく、また、減速装置として平歯車列を用いているため、径方向寸法が大きくなり、設置に大きいスペースを必要とする。 The reduction-type rotary electric control valve can reduce the motor torque required to drive the valve according to the reduction ratio, but the plate-like valve element directly increases or decreases the effective opening area of the port to control the flow rate. It is difficult to perform fine high-accuracy flow rate control, and since a spur gear train is used as a speed reducer, the radial dimension becomes large and a large space is required for installation.
また、従来の回転型電動式コントロールバルブは、弁体の最大弁閉位置と最大弁開位置を設定するストッパ機構の組み込みの容易性に欠ける。
この発明が解決しようとする課題は、回転型の電動式コントロールバルブにおいて、大きいモータトルクを必要とすることなく、微細で高精度な流量制御を行うことである。 The problem to be solved by the present invention is to perform fine and highly accurate flow rate control in a rotary electric control valve without requiring a large motor torque.
この発明による電動式コントロールバルブは、第1の入出流ポートと第2の入出流ポートとを有する弁ハウジングと、前記弁ハウジング内に回転可能に設けられ、流量制御形状部を有し、回転角に応じて前記流量制御形状部によって前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する回転弁体と、前記弁ハウジングに取り付けられた電動モータと、前記電動モータの出力軸と前記回転弁体との間に設けられ、前記出力軸の回転を前記回転弁体に減速伝達する減速歯車装置とを有する。 An electric control valve according to the present invention includes a valve housing having a first inlet / outlet port and a second inlet / outlet port, a valve housing rotatably provided in the valve housing, a flow rate control shape portion, and a rotation angle. Accordingly, the effective communication area between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is increased / decreased by the flow rate control shape portion, and the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port are A rotary valve body that controls the flow rate of the fluid flowing between the electric motor, an electric motor attached to the valve housing, and an output shaft of the electric motor and the rotary valve body. A reduction gear device that transmits the reduction valve to the rotary valve body.
この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記減速歯車装置が互いに噛合する一対の入力歯車と出力歯車とを有し、前記入力歯車が前記出力軸に駆動連結され、前記出力歯車が前記回転弁体に一体形成されている。 The electric control valve according to the present invention preferably has a pair of input gear and output gear with which the reduction gear device meshes, the input gear is drivingly connected to the output shaft, and the output gear is rotated. It is integrally formed with the valve body.
この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記減速歯車装置が交差軸歯車によるものである。 In the electric control valve according to the present invention, preferably, the reduction gear device is a cross shaft gear.
この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記回転弁体に、当該回転弁体の回転中心と同心にC形円弧状のストッパ用凹溝が形成され、前記弁ハウジングに、前記ストッパ用凹溝に係合するストッパ突起が設けられ、前記ストッパ突起が前記ストッパ用凹溝の円弧方向の両側の端部と選択的に当接することによって前記回転弁体の回転角範囲を360度以内に規制し、当該規制によって前記回転弁体の最大弁閉位置と最大弁開位置とが設定される。 In the electric control valve according to the present invention, it is preferable that a C-shaped arc-shaped stopper groove is formed concentrically with the rotation center of the rotary valve body, and the stopper recess is formed in the valve housing. A stopper projection that engages with the groove is provided, and the stopper projection selectively abuts on both ends in the arc direction of the concave groove for stopper, thereby restricting the rotation angle range of the rotary valve body to within 360 degrees. Then, the maximum valve closing position and the maximum valve opening position of the rotary valve body are set by the restriction.
この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記弁ハウジングに、前記第1の入出流ポートあるいは前記第2の入出流ポートが開口した弁座面が形成され、前記回転弁体の前記弁座面と対向する盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にC形円弧状の流量制御用凹溝が形成され、前記流量制御用凹溝は、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、前記弁座面に開口している前記第1の入出流ポートあるいは前記第2の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角により決まる前記流量制御用凹溝の円弧方向の位置関係によって前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する。 In the electric control valve according to the present invention, preferably, a valve seat surface having the first inlet / outlet port or the second inlet / outlet port opened is formed in the valve housing, and the valve seat of the rotary valve body is formed. As the flow control shape portion, a C-shaped arc-shaped flow control groove is formed concentrically with the rotation center of the rotary valve body on the surface facing the surface, and the flow control groove is displaced in the arc direction. A groove shape that changes the groove cross-sectional area for each position, and the first inlet / outlet port or the second inlet / outlet port that opens to the valve seat surface, and the rotation angle of the rotary valve body The effective communication area between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is increased / decreased according to the determined positional relationship in the arc direction of the concave groove for flow control, and the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port are increased or decreased. Flows between two incoming and outgoing ports To control the flow rate of the body.
また、この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記弁ハウジングに、前記第1の入出流ポートが開口した第1の弁座面と、前記第2の入出流ポートが開口した第2の弁座面とが所定間隔をおいて対向配置状態で形成され、前記回転弁体の前記第1の弁座面と対向する一方の盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にC形円弧状の第1の流量制御用凹溝が形成され、前記回転弁体の前記第2の弁座面と対向する他方の盤面に、もう一つの前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にC形円弧状の第2の流量制御用凹溝が形成され、前記第1の流量制御用凹溝と前記第2の流量制御用凹溝は、各々、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、さらに、前記回転弁体には、第1の流量制御用凹溝と前記第2の流量制御用凹溝とを各々の最大溝断面積部分で互いに連通する貫通孔が形成され、前記第1の弁座面に開口している前記第1の入出流ポートおよび第2の弁座面に開口している前記第2の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角とにより決まる前記第1の流量制御用凹溝および前記第2の流量制御用凹溝の各々の円弧方向の位置関係によって前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する。 In the electric control valve according to the present invention, preferably, the valve housing has a first valve seat surface in which the first inlet / outlet port is opened and a second valve seat in which the second inlet / outlet port is opened. The valve seat surface is formed in a state of being opposed to the valve seat surface at a predetermined interval, and the rotary valve body is rotated as the flow control shape portion on one of the disk surfaces facing the first valve seat surface of the rotary valve body. A C-shaped arc-shaped first flow control concave groove is formed concentrically with the center, and another flow control shape portion is formed on the other disk surface of the rotary valve body facing the second valve seat surface. C-shaped arc-shaped second flow rate control groove is formed concentrically with the rotation center of the rotary valve body, and the first flow rate control groove and the second flow rate control groove are respectively A groove shape that changes the groove cross-sectional area for each position displaced in the arc direction, and The valve body is provided with a through hole that communicates the first flow rate control groove and the second flow rate control groove with each of the maximum groove cross-sectional areas, and the first valve seat surface For the first flow rate control determined by the first inlet / outlet port opened to the second valve, the second inlet / outlet port opened to the second valve seat surface, and the rotation angle of the rotary valve body The effective communication area between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is increased / decreased according to the positional relationship in the arc direction of each of the concave groove and the second groove for controlling flow rate. The flow rate of the fluid flowing between the inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is controlled.
この発明による電動式コントロールバルブは、好ましくは、前記回転弁体の前記第1の弁座面と対向する盤面と、前記回転弁体の前記第2の弁座面と対向する盤面の各々に、圧力緩和用ポケットが形成されている。 The electric control valve according to the present invention is preferably provided on each of the disk surface facing the first valve seat surface of the rotary valve body and the disk surface facing the second valve seat surface of the rotary valve body. A pressure relief pocket is formed.
この発明による電動式コントロールバルブは、電動モータの出力軸の回転が減速歯車装置によって回転弁体に減速伝達され、回転弁に形成されている流量制御形状部により回転弁体の回転角に応じて第1の入出流ポートと第2の入出流ポートとの間の実効連通面積が増減され、第1の入出流ポートと第2の入出流ポートとの間を流れる流体の流量が制御するから、大きいモータトルクを必要とすることなく、微細で高精度な流量制御を行うことができる。 In the electric control valve according to the present invention, the rotation of the output shaft of the electric motor is decelerated and transmitted to the rotary valve body by the reduction gear device, and the flow control shape part formed in the rotary valve responds to the rotation angle of the rotary valve body. The effective communication area between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is increased / decreased, and the flow rate of the fluid flowing between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is controlled. Fine and highly accurate flow rate control can be performed without requiring a large motor torque.
この発明による電動式コントロールバルブの一つの実施形態を、図1〜図10を参照して説明する。 One embodiment of an electric control valve according to the present invention will be described with reference to FIGS.
電動式コントロールバルブは、図1に示されているように、弁ハウジング10を有する。弁ハウジング10には、第1の入出流ポート11と、第2の入出流ポート12と、これらポートに継手13、14を接続する継手接続部15、16が形成されている。
The electric control valve has a
また、弁ハウジング10には、略半円形の弁室20が形成されている。弁室20の相対向する両側面のうち、一方の側面は第1の入出流ポート11が開口した第1の弁座面21になっており、他方の側面は第2の入出流ポート12が開口した第2の弁座面22になっている。第1の入出流ポート11と第2の入出流ポート12とは、第1の弁座面21と第2の弁座面22の同一対応位置にて弁室20内に向けて開口しており、弁室20を挟んで相対向している。
The
弁室20には、弁室20の第1の弁座面21と第2の弁座面22との離間寸法(弁室幅寸法)より少し小さい板厚で形成された回転弁体30の下半分(略下半分)が収容されている。
The
この回転弁体30の中心貫通孔33には弁回転中心軸18が遊挿されており、この弁回転中心軸18は、弁ハウジング10の上部に固定された上部軸受部材17と弁ハウジング10とにより協働して保持、固定されていて、これにより、回転弁体30が弁室20内を弁回転中心軸18の周りに回転できるように構成されている。
A valve
回転弁体30は、第1の弁座面21と対向する一方の盤面30Aと、第2の弁座面22と対向する他方の盤面30Bとを有しており、図10(a),(b)に示されているように、一方の盤面30Aに、流量制御形状部として、回転弁体30の回転中心と同心にC形円弧状の第1の流量制御用凹溝31を形成されている。また、図10(b),(c)に示されているように、他方の盤面30Bに、もう一つの流量制御形状部として、回転弁体30の回転中心と同心にC形円弧状の第2の流量制御用凹溝32を形成されている。
The
第1の流量制御用凹溝31と第2の流量制御用凹溝32は、図5(a),(b)に示されているように、回転弁体30の表裏同一位置で、同一形状であり、回転弁体30の回転中心に対する第1の入出流ポート11、第2の入出流ポート12の偏倚寸法と同じ寸法の円弧半径で、270度の回転角範囲に亘って形成されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the first flow
第1の流量制御用凹溝31と第2の流量制御用凹溝32は、一端に最大流量を得る最大溝幅部分(最大溝断面積部分)31A、32Aを、他端に最小流量を得る最小溝幅部分(最小溝断面積部分)31B、32Bを有し、最大溝幅部分31A、32Aより最小溝幅部分31B、32Bへ向けて、溝幅が、(盤面30Aで見て時計廻り方向に)漸次、連続的に小さくなっている。これにより、第1の流量制御用凹溝31、第2の流量制御用凹溝32は、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する。
The first
回転弁体30には、最大溝幅部分31A、32Aにて第1の流量制御用凹溝31と第2の流量制御用凹溝32とを互いに連通する貫通孔34が貫通形成されている。また、回転弁体30の盤面30A、30Bの、盤面30Aで見て最小溝幅部分31B、32Bより時計廻り方向に変位した部分は、溝窪みがなく盤面30A、30Bと面一の全閉弁部31C、32Cを成している。
The
回転弁体30の盤面30Bには、回転弁体30の回転中心と同心にC形円弧状のストッパ用凹溝35が形成されている。ストッパ用凹溝35は、第2の流量制御用凹溝32より大きい円弧半径をもって、第2の流量制御用凹溝32の最大溝幅部分32Aより最小溝幅部分32Bを介して全閉弁部32Cに至る回転角範囲と同じ回転角範囲(315度程度)に亘って形成されている。
On the
図1に示されているように、弁ハウジング10に固定の上部軸受部材17には、ストッパ用凹溝35に係合するストッパピン(ストッパ突起)19が一体形成されている。ストッパピン19が、図5(b)に示されているストッパ用凹溝35の円弧方向の一端部35Aと他端部35Bとに選択的に当接することによって、回転弁体20の回転角範囲を360度以内(この実施形態ではストッパ用凹溝35の回転角範囲である315度)に規制し、この規制によって回転弁体20の最大弁閉位置と最大弁開位置とが設定される。
As shown in FIG. 1, a stopper pin (stopper protrusion) 19 that engages with a
つまり、図8に示されているように、ストッパピン19がストッパ用凹溝35の一端部35Aに当接することにより、図7に示されているような、第1の流量制御用凹溝31の最大溝幅部分31Aと第2の流量制御用凹溝32の最大溝幅部分32Aとが、第1の入出流ポート11、第2の入出流ポート12に対向する回転位置に配置される最大弁開位置が、機械的に戸当たり式に設定される。
That is, as shown in FIG. 8, when the
また、これとは反対に、図2に示されているように、ストッパピン19がストッパ用凹溝35の他端部35Bに当接することにより、図1に示されているような、第1の流量制御用凹溝31の全閉弁部31Cと第2の流量制御用凹溝32の全閉弁部32Cとが、第1の入出流ポート11、第2の入出流ポート12に対向する回転位置に配置される最大弁閉位置(全閉位置)が、機械的に戸当たり式に設定される。
On the contrary, as shown in FIG. 2, the
回転弁体30は45度傾斜の外周面部に傘歯車用の歯部36を形成され、回転弁体30自体が従動側傘歯車をなしている。
The
弁ハウジング10の上部には電動モータであるステッピングモータ40の密閉ロータケース41が気密に装着されている。密閉ロータケース41には、外周部分をSN交互に多極着磁されたロータ42がロータ軸(モータ出力軸)43によって上部軸受部材17と密閉ロータケース41より回転可能に支持された状態で配置されている。密閉ロータケース41の外側には多極歯構造の円筒形状のステータコイルユニット44が抜き差し可能に取り付けられている。ロータ軸43は、図示では、弁回転中心軸18と直交する垂直軸になっている。
A hermetically sealed
ロータ軸43には駆動側傘歯車45がトルク伝達関係で装着されている。駆動側傘歯車45は、45度傾斜の外周面部に傘歯車用の歯部46を形成され、回転弁体30の歯部36と噛合している。駆動側傘歯車45と従動側傘歯車をなす回転弁体30の歯数比は1:2〜1:3程度に設定されている。これにより、駆動側傘歯車45が小傘歯車、従動側傘歯車をなす回転弁体30が大傘歯車で、駆動側傘歯車45と従動側傘歯車をなす回転弁体30とで、交差軸歯車による減速歯車装置が構成される。
A drive-
次に、上述の構成による電動式コントロールバルブの動作を、第1の入出流ポート11が高圧側で、第2の入出流ポート12が低圧側である場合について説明する。第1の入出流ポート11が高圧側で、第2の入出流ポート12が低圧側である場合は、その圧力差により、回転弁体30の盤面30Bが第2の弁座面22に押し付けられ、それとは反対の盤面30Aと第1の弁座面21との間に微小な間隙tができる(図1、図3、図7参照)。
Next, the operation of the electric control valve configured as described above will be described in the case where the first inlet /
初期状態例として、まず全閉状態について説明する。図2に示されているように、ストッパピン19がストッパ用凹溝35の他端部35Bに当接する回転位置に回転弁体30がある時は、図1に示されているように、回転弁体30の全閉弁部31C、32Cが第1の入出流ポート11、第2の入出流ポート12に対向し、第1の入出流ポート11と第2の入出流ポート12との連通が完全遮断され、流量ゼロの全閉状態が設定される。
As an example of the initial state, the fully closed state will be described first. As shown in FIG. 2, when the
上述の全閉状態よりステッピングモータ40のステータコイルユニット44に弁開駆動のためのパルス信号が与えられることにより、ロータ42が弁開方向に回転する。ロータ42の回転は、駆動側傘歯車45の歯部46と従動側傘歯車をなす回転弁体30の歯部36との噛合によって回転弁体30に伝達され、回転弁体30が、図10(a)に示す盤面30Aの側から見て、反時計廻り方向に減速回転する。
When the pulse signal for driving the valve opening is given to the
これにより、図3〜図5(a),(b)に示されているように、回転弁体30の第1の流量制御用凹溝31の最小溝幅部分31Bと最大溝幅部分31Aとの中間部分や、第2の流量制御用凹溝32の最小溝幅部分32Bと最大溝幅部分32Aとの中間部分が、第1の入出流ポート11や第2の入出流ポート12に対向し、流体が、第1の入出流ポート11より、第1の流量制御用凹溝31、貫通孔34、第2の流量制御用凹溝32を経て第2の入出流ポート12へ流れる。
As a result, as shown in FIGS. 3 to 5A and 5B, the minimum groove width portion 31B and the maximum
この時の第1の入出流ポート11と第2の入出流ポート12との間の実効連通面積は、図6に示されている、第2の入出流ポート12に対向している部位における第2の流量制御用凹溝32の溝幅と溝深により決まる溝断面積S(図6参照)と、図6には示されていないが、この溝断面積Sと同じ面積となる、第1の入出流ポート11に対向している部位における第1の流量制御用凹溝31の溝幅と溝深により決まる溝断面積とにより決まり、第2の流量制御用凹溝32側の溝断面積Sと不図示の第1の流量制御用凹溝31側の溝断面積とをもって、第1の入出流ポート11より第2の入出流ポート12へ流れる流体の流量が計量制御される。
The effective communication area between the first inlet /
つまり、回転弁体30の回転角により決まる第1の流量制御用凹溝31および第2の流量制御用凹溝32の、第1の入出流ポート11、第2の入出流ポート12の各々に対する円弧方向の位置関係によって、第1の入出流ポート11と第2の入出流ポート12との間の実効連通面積が増減し、これに応じて第1の入出流ポート11より第2の入出流ポート12へ流れる流体の流量が定量的に制御される。
That is, the first flow control
回転弁体30は、駆動側傘歯車45と従動側傘歯車をなす回転弁体30とによる減速歯車装置によって減速回転されるから、減速比分、弁回転分解能が細かくなり、すなわち、ステッピングモータ40の1パルス毎の回転弁体30の回転角度が小さくなり、微細な流量制御を高精度に行えるようになる。
Since the
また、回転弁体30の減速回転により、第1の入出流ポート11と第2の入出流ポート12との間の最大作動圧力差の大小にかからずモータトルクを小さくできる。これにより、ステッピングモータ40の小型化やモータ出力の低減が図られる。
Moreover, the motor torque can be reduced by reducing the rotational speed of the
また、減速歯車装置が傘歯車による交差軸歯車式のものであることにより、平歯車列による減速歯車装置に比して減速歯車装置の径方向寸法(ステッピングモータ40の回転径方向寸法)を小さくでき、電動式コントロールバルブの小型化が可能になる。これにより、電動式コントロールバルブの設置に必要なスペースを小さくできる。 Further, since the reduction gear device is of a cross-shaft gear type using bevel gears, the radial dimension of the reduction gear device (rotational radial dimension of the stepping motor 40) is smaller than that of a reduction gear device using a spur gear train. This makes it possible to reduce the size of the electric control valve. Thereby, the space required for installation of the electric control valve can be reduced.
また、減速歯車装置の従動側の傘歯車が回転弁体30に一体形成されているから、、つまり、回転弁体30が減速歯車装置の従動側傘歯車を兼ねているから、このことによっても、減速歯車装置を小型化でき、電動式コントロールバルブの更なる小型化が可能になる。これにより、電動式コントロールバルブの設置に必要なスペースを更に小さくできる。
Further, since the driven bevel gear of the reduction gear device is integrally formed with the
回転弁体30の回転によって、図7に示されているように、回転弁体30の第1の流量制御用凹溝31、第2の流量制御用凹溝32の最大溝幅部分31A、32Aが第1の入出流ポート11、第2の入出流ポート12に対向すると、第1の入出流ポート11より第2の入出流ポート12へ最大流量の流体が流れる最大弁開状態が設定される。
By rotation of the
この最大弁開状態時には、図8に示されているように、ストッパピン19がストッパ用凹溝35の一端部35Aに戸当たり式に当接し、回転弁体30の最大弁開位置(回転位置)が機械式に確実に高精度に設定される。
In this maximum valve open state, as shown in FIG. 8, the
なお、最大弁開状態から全閉状態への動作は、ステッピングモータ40を弁閉方向に駆動することにより、弁開動作時と同様に行われ、図2に示されているように、ストッパピン19がストッパ用凹溝35の他端部35Bに戸当たり式に当接することにより、回転弁体30の全閉位置(回転位置)が機械式に確実に高精度に設定される。
The operation from the maximum valve open state to the fully closed state is performed in the same manner as during the valve opening operation by driving the stepping
上述した電動式コントロールバルブの開閉動作中における回転弁体30の各回転位置を図11〜図16に示している。図11〜図16は各々、全閉状態から全開状態にかけての中間弁開状態を示している。この実施形態では、第1の流量制御用凹溝31、第2の流量制御用凹溝32が、最大溝幅部分31A、32Aと最小溝幅部分31B、32Bとの間で、漸次連続変化する形状であることにより、図17に示されているように、ステッピングモータ40のパルス位置、換言すると、回転弁体30の回転角に対して流量が比例関係で変化する比例流量制御特性が得られる。
Each rotation position of the
なお、図17において、パルス位置Aは図2に示す回転弁体30の回転位置、パルス位置B〜Gは図11〜図16に示す回転弁体30の回転位置、パルス位置Hは図8に示す回転弁体30の回転位置に、各々対応している。
In FIG. 17, the pulse position A is the rotational position of the
ちなみに、以上に説明したのとは反対に、第2の入出流ポート12が高圧側で、第1の入出流ポート11が低圧側である場合には、図9に示されているように、その圧力差により、回転弁体30の盤面30Aが第1の弁座面21に押し付けられ、それとは反対の盤面30Bと第2の弁座面22との間に微小な間隙tができ、流体の流れ方向が、上述の第1の入出流ポート11が高圧側で、第2の入出流ポート12が低圧側である場合の反対になるだけで、全く同じ流量制御特性のもとに、同じ作用効果が得られる。
Incidentally, in contrast to what has been described above, when the second inlet /
これにより、ヒートポンプ式の空気調和装置等の使用において、冷房運転時と暖房運転時とで、冷媒の流れ方向が反転しても、同じ流量制御特性が得られ、優れた双方向性を示す。 Thereby, in the use of a heat pump type air conditioner or the like, even if the refrigerant flow direction is reversed during cooling operation and heating operation, the same flow rate control characteristics can be obtained and excellent bidirectionality is exhibited.
この発明による電動式コントロールバルブの流量制御特性は、図18(a)、(b)に第2の流量制御用凹溝32が代表して示されているように、第1の流量制御用凹溝31および第2の流量制御用凹溝32とストッパ用凹溝35との回転方向の相対的な位置関係の設定により、図18(c)に示されているように、最小パルス位置と最大パルス位置の双方において全閉状態が得られる弁開閉特性を得ることもできる。
The flow control characteristic of the electric control valve according to the present invention is such that the first flow control
また、図19(a)、(b)に第2の流量制御用凹溝32が代表して示されているように、第1の流量制御用凹溝31、第2の流量制御用凹溝32の溝幅変化の具合を変更することにより、図19(c)に示されているようなイコールパーセントによる2次カーブの流量制御特性を得ることもでき、また、図20(a)、(b)や図21(a)、(b)に第2の流量制御用凹溝32が代表して示されているように、第1の流量制御用凹溝31、第2の流量制御用凹溝32の溝幅変化に段差を与えることにより、図20(c)や図21(c)に示されているように変曲点を有する流量制御特性を得ることもできる。
Further, as shown in FIGS. 19A and 19B, the second
なお、図18〜図21において、(a)は最弁閉側状態を、(b)は最弁開側状態を各々示しており、(c)の特性図中、パルス位置Aは(a)に示す最弁閉側状態における回転弁体30の回転位置、パルス位置Hは(b)に示す最弁開側状態における回転弁体30の回転位置に、各々対応している。
18 to 21, (a) shows the most valve closed side state, (b) shows the most valve open side state, and in the characteristic diagram of (c), the pulse position A is (a). The rotation position and the pulse position H of the
また、回転弁体30の盤面30B側から見た平面図である図22のO点とA〜Fの各位置とを結ぶ線における断面図である図23(a)〜(f)に示されているように、円弧方向における変位につれて溝断面積が変化する第1の流量制御用凹溝31、第2の流量制御用凹溝32の溝形状は、溝幅変化によらず、溝深をd1〜d6のように変化させてもよい。また、溝幅変化と溝深変化とを組み合わせることもできる。
Moreover, it is shown in FIGS. 23A to 23F which are sectional views taken along lines connecting the point O in FIG. 22 which is a plan view of the
この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図24、図25を参照して説明する。なお、図24、図25において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 Another embodiment of the electric control valve according to the present invention will be described with reference to FIGS. 24 and 25, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
この実施形態では、回転弁体30の第1の弁座面21と対向する盤面30Aと、回転弁体30が第2の弁座面22と対向する盤面30Bの各々に、回転弁体30の回転中心と同心に円環状の圧力緩和用ポケット37、38が複数条、形成されている。
In this embodiment, the
回転弁体30が弁室20内を回転できるよう、回転弁体30の板厚は、弁室20の第1の弁座面21と第2の弁座面22との離間寸法(弁室幅寸法)より少し小さいから、回転弁体30の盤面30Aと第1の弁座面21との間や、回転弁体30の盤面30Bと第2の弁座面22との間に、僅かではあるが、不可避の間隙Ta、Tbが存在する。
The plate thickness of the
このため、第1の流量制御用凹溝31、第2の流量制御用凹溝32、貫通孔34を通って流れる正規の計量流以外に、間隙Ta、Tbを通って流れる間隙流れが存在し、この間隙流れは、流量制御精度を低下させる原因になる。
For this reason, there is a gap flow that flows through the gaps Ta and Tb in addition to the regular metering flow that flows through the first flow
このことに対して、圧力緩和用ポケット37、38が設けられていることにより、圧力緩和作用が得られ、間隙Ta、Tbを通って流れる間隙流れが減少する。これにより、間隙流れによる流量制御精度の低下を最小限に止めることができる。 On the other hand, by providing the pressure relaxation pockets 37 and 38, a pressure relaxation action is obtained, and the gap flow flowing through the gaps Ta and Tb is reduced. Thereby, the fall of the flow control accuracy by a gap flow can be stopped to the minimum.
この発明による電動式コントロールバルブの他の実施形態を、図26を参照して説明する。なお、図26においても、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。 Another embodiment of the electric control valve according to the present invention will be described with reference to FIG. Also, in FIG. 26, the parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the description thereof is omitted.
この実施形態では、回転弁体30の外周部の両側に各々、傘歯車用の歯部36A、36Bが形成され、回転弁体30が従動側の両傘歯車になっている。
In this embodiment,
このため、第1の入出流ポート11が高圧側で、第2の入出流ポート12が低圧側であることにより、回転弁体30の盤面30Bが第2の弁座面22に押し付けられている場合には、歯部36Bが駆動側傘歯車45の歯部46と非噛合で、歯部36Aが駆動側傘歯車45の歯部46と噛合する。これに対し、第2の入出流ポート12が高圧側で、第1の入出流ポート11が低圧側であることにより、回転弁体30の盤面30Aが第1の弁座面21に押し付けられている場合には、歯部36Aが駆動側傘歯車45の歯部46と非噛合で、歯部36Bが駆動側傘歯車45の歯部46と噛合する。
For this reason, the
これにより、何れの状態でも、駆動側傘歯車45と従動側傘歯車をなす回転弁体30との噛合状態が適正状態に保たれる。
Thereby, in any state, the meshing state between the driving
上述の実施形態では、減速歯車装置として傘歯車によるものを用いたが、この発明による電動式コントロールバルブは、これに限られることはなく、図27に示されているように、ロータ軸43に取り付けられた駆動側フェース歯車47の歯部48と、従動側のフェース歯車をなす回転弁体30の外周部に形成された歯部49との噛合による、フェース歯車式のものでよい。
In the above-described embodiment, a reduction gear device using a bevel gear is used. However, the electric control valve according to the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. It may be of the face gear type by meshing the
また、減速歯車装置は、平歯車、はすば歯車、ウォームギヤ、ハイポイドギヤ等を用いたものでもよい。 The reduction gear device may use a spur gear, a helical gear, a worm gear, a hypoid gear, or the like.
10 弁ハウジング
11 第1の入出流ポート
12 第2の入出流ポート
17 上部軸受部材
18 弁回転中心軸
19 ストッパピン
20 弁室
21 第1の弁座面
22 第2の弁座面
30 回転弁体
31 第1の流量制御用凹溝
32 第2の流量制御用凹溝
34 貫通孔
35 ストッパ用凹溝
36、36A、36B 歯部
37、38 圧力緩和用ポケット
40 ステッピングモータ
42 ロータ
44 ステータコイルユニット
45 駆動側傘歯車
46 歯部
47 駆動側フェース歯車
48、49 歯部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記弁ハウジング内に回転可能に設けられ、流量制御形状部を有し、回転角に応じて前記流量制御形状部によって前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する回転弁体と、
前記弁ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの出力軸と前記回転弁体との間に設けられ、前記出力軸の回転を前記回転弁体に減速伝達する減速歯車装置と、
を有する電動式コントロールバルブ。 A valve housing having a first inlet / outlet port and a second inlet / outlet port;
The valve housing is rotatably provided, has a flow rate control shape portion, and effective between the first input / output flow port and the second input / output flow port by the flow rate control shape portion according to a rotation angle. A rotary valve body that increases or decreases the communication area and controls the flow rate of the fluid flowing between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port;
An electric motor attached to the valve housing;
A reduction gear device that is provided between the output shaft of the electric motor and the rotary valve body and transmits the rotation of the output shaft to the rotary valve body at a reduced speed;
Electric control valve with
前記回転弁体の前記弁座面と対向する盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にC形円弧状の流量制御用凹溝が形成され、前記流量制御用凹溝は、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、
前記弁座面に開口している前記第1の入出流ポートあるいは前記第2の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角により決まる前記流量制御用凹溝の円弧方向の位置関係によって前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する請求項1〜4の電動式コントロールバルブ。 A valve seat surface in which the first inlet / outlet port or the second inlet / outlet port is opened is formed in the valve housing,
On the surface of the rotary valve body facing the valve seat surface, as the flow control shape portion, a C-shaped arc-shaped flow control concave groove is formed concentrically with the rotation center of the rotary valve body. The concave groove has a groove shape that changes the groove cross-sectional area for each position displaced in the arc direction,
The first inlet / outlet port or the second inlet / outlet port opened to the valve seat surface and the positional relationship in the arc direction of the concave groove for flow rate control determined by the rotation angle of the rotary valve body. The effective communication area between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is increased / decreased to control the flow rate of the fluid flowing between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port. The electric control valve according to claim 1.
前記回転弁体の前記第1の弁座面と対向する一方の盤面に、前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にC形円弧状の第1の流量制御用凹溝が形成され、前記回転弁体の前記第2の弁座面と対向する他方の盤面に、もう一つの前記流量制御形状部として、当該回転弁体の回転中心と同心にC形円弧状の第2の流量制御用凹溝が形成され、前記第1の流量制御用凹溝と前記第2の流量制御用凹溝は、各々、円弧方向に変位した位置ごとに溝断面積を変化する溝形状を有し、
さらに、前記回転弁体には、第1の流量制御用凹溝と前記第2の流量制御用凹溝とを各々の最大溝断面積部分で互いに連通する貫通孔が形成され、
前記第1の弁座面に開口している前記第1の入出流ポートおよび第2の弁座面に開口している前記第2の入出流ポートと、前記回転弁体の回転角とにより決まる前記第1の流量制御用凹溝および前記第2の流量制御用凹溝の各々の円弧方向の位置関係によって前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間の実効連通面積を増減し、前記第1の入出流ポートと前記第2の入出流ポートとの間を流れる流体の流量を制御する請求項1〜4の電動式コントロールバルブ。 In the valve housing, a first valve seat surface in which the first inlet / outlet port is opened and a second valve seat surface in which the second inlet / outlet port is opened are opposed to each other at a predetermined interval. Formed,
A first groove for flow rate control having a C-shaped arc concentric with the center of rotation of the rotary valve body as the flow rate control shape portion on one panel surface of the rotary valve body facing the first valve seat surface. Is formed on the other disc surface facing the second valve seat surface of the rotary valve body as another flow control shape portion, and a C-shaped arc-shaped second concentric with the rotation center of the rotary valve body. The first flow rate control groove and the second flow rate control groove each have a groove shape whose groove cross-sectional area changes at each position displaced in the arc direction. Have
Furthermore, the rotary valve body is formed with a through-hole that communicates the first groove for controlling flow rate and the second groove for controlling flow rate with each other at each maximum groove cross-sectional area portion,
It is determined by the first inlet / outlet port opened to the first valve seat surface, the second inlet / outlet port opened to the second valve seat surface, and the rotation angle of the rotary valve body. The effective communication area between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is determined by the positional relationship in the arc direction of each of the first groove for controlling flow rate and the second groove for controlling flow rate. The electric control valve according to claim 1, wherein the flow rate of the fluid flowing between the first inlet / outlet port and the second inlet / outlet port is controlled.
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