JP2012202463A - Motor-operated valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動弁に関し、特に、冷凍サイクルシステムにおける冷媒の流量制御等に使用され、弁体にステムを圧入するように構成された電動弁に関する。 The present invention relates to a motor-operated valve, and more particularly to a motor-operated valve that is used for refrigerant flow control in a refrigeration cycle system and configured to press-fit a stem into a valve body.
上記冷媒の流量制御等に使用される電動弁として、弁室と弁座を有する弁本体内に弁体を配置し、弁体を操作するステム(弁棒)をベローズ内に配設し、冷媒とステムの間をシールする構造の電動弁が特許文献1に開示されている。この種の電動弁では、電動モータと歯車減速装置を金属製の円筒状のキャンの内部に封止し、焼付ゴム等を用いたシール構造によって外部からの湿気の浸入等を防止する。上記歯車減速装置の回転出力は、ねじ機構により直線運動に変換され、ステムに伝達される。
As an electric valve used for the flow rate control of the refrigerant, a valve body is disposed in a valve body having a valve chamber and a valve seat, and a stem (valve rod) for operating the valve body is disposed in the bellows. An electric valve having a structure for sealing between the valve and the stem is disclosed in
上記構造を備えた電動弁は、弁体に比較してステムがかなり小径に形成されているため、弁体とステムを一体構造とすると機械加工によって無駄になる材料が多くなる。そのため、図1に示すように、ステム6と弁体5を各々別体とし、ステム6を弁体5に圧入して両者を一体化している。
In the motor-operated valve having the above structure, the stem is formed to have a considerably small diameter as compared with the valve body. Therefore, when the valve body and the stem are integrally structured, a lot of material is wasted by machining. Therefore, as shown in FIG. 1, the
ここで、図1に示すように、ステム6を弁体5の上部の凹部5aに圧入する際に、圧入部の安定化、信頼性が向上するように、弁体5の凹部5aに連通するとともに、下面に開口する穴部5b、5c(第1穴部5b、第2穴部5c)を穿設し、ステム6の圧入の際の空気抜きを行っている。ここで第1穴部5bの内径は第2穴部5cの内径の約半分とし、また第1穴部5bの長さ(深さ)は第2穴部5cの長さよりも大幅に短くされている。
Here, as shown in FIG. 1, when the
上記電動弁1は、弁座4と弁室3を備えた弁本体2を有し、弁本体2に弁室3に連通するように流入管7及び流出管8が接続され、上記弁体5が弁室3内で弁座4に接離して流路面積を変化させる。尚、図1では、主要部品についてのみハッチングを施している。
The motor-operated
また、弁本体2の弁室3に連通する内径部9には、ベローズ10と、ベローズ10の内側に挿入されるステム6が配設され、ベローズ10の下端部はステム6に固定され、ベローズ10の上端部はリング部材17を介して弁本体2に固定される。弁本体2の上部には、雌ねじ部11aを有する案内部材11が配設され、袋ナット21で弁本体2に固着される。
A
案内部材11の雌ねじ部11aに螺合する雄ねじ部12aを有するねじ棒12の下端部は、ボール18を介してステム6の上部の伝達部材20を押圧し、ステム6を軸方向に移動させる。案内部材11の上部には、焼付ゴムによるシール部材14、金属製のプレート13が配設される。
The lower end portion of the
プレート13上にはベース22が載置され、外周を覆うキャン23のフランジ部23aの下端部をかしめ加工することで、キャン23内に固定される。ベース22の上部には、ステータとその励磁コイルからなる励磁装置16が載置され、リード線25を介して給電される。リード線25は、焼付ゴムによるシール部材14と一体のリード線支持部26に挿入され、接着剤27で封止される。励磁装置16の内側に配設されるロータ15は、励磁装置16に与えられるパルス電流により駆動される。ロータ15は、歯車列28を介してねじ棒12に連結される。
A
以上の構成により、電動モータの出力がロータ15及び歯車列28を介してねじ棒12に伝達され、ねじ棒12は与えられた回転に応じて、ねじ機構により直線運動を行い、ステム6を介して弁体5を上下動させ、弁体5と弁座4との間に形成される流路面積に応じて弁室3を通過する流体の流量が制御される。
With the above configuration, the output of the electric motor is transmitted to the
しかし、上記電動弁1を冷凍サイクルシステム等の冷媒の流量制御に使用すると、流入管7及び流出管8の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入管7と流出管8の間の差圧が低い場合(0.1〜0.3MPa程度)には、笛吹音(高周波数音、以下「異音」という)が発生するという問題があった。
However, when the motor-operated
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、上記条件下においても、異音が発生することのない電動弁を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the above-described conventional technology, and an object thereof is to provide an electric valve that does not generate abnormal noise even under the above-described conditions.
上記目的を達成するため、本発明は、電動モータのロータが回転することにより直線的に移動するステムと、該ステムを圧入して該ステムと一体化された弁体とを備え、該弁体の弁座に対する弁開度を制御する電動弁であって、前記弁体は、上部に前記ステムを圧入するための凹部と、該凹部に連通し、上下方向に延設された第1穴部と、該第1穴部に連通するとともに、下面に開口し、前記第1穴部よりも大径の第2穴部と、前記下面から上方に向かって外径が連続的に漸増する逆円錐台状部とを備え、前記第2穴部の深さを5.0mm以下、前記下面の外周縁部と前記第2穴部の開口縁部との間の距離を0.7mm以上としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a stem that moves linearly as the rotor of an electric motor rotates, and a valve body that is press-fitted into the stem and integrated with the stem, The valve body is a motor-operated valve that controls a valve opening degree of the valve seat, wherein the valve body has a concave portion for press-fitting the stem in an upper portion, and a first hole portion that communicates with the concave portion and extends in the vertical direction. And a second hole having a diameter larger than that of the first hole, and an inverted cone having an outer diameter that gradually increases upward from the lower surface. A depth of the second hole portion is 5.0 mm or less, and the distance between the outer peripheral edge portion of the lower surface and the opening edge portion of the second hole portion is 0.7 mm or more. It is characterized by.
そして、本発明によれば、弁体の第2穴部の深さを5.0mm以下、下面の外周縁部と第2穴部の開口縁部との間の距離を0.7mm以上としたため、弁室に連結された流入管及び流出管の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入配管と流出配管との間の差圧が低い場合でも、異音の発生を防止することができる。 According to the present invention, the depth of the second hole portion of the valve body is 5.0 mm or less, and the distance between the outer peripheral edge portion of the lower surface and the opening edge portion of the second hole portion is 0.7 mm or more. Even when the refrigerant is full in the inflow pipe and the outflow pipe connected to the valve chamber and the differential pressure between the inflow pipe and the outflow pipe is low, the generation of abnormal noise can be prevented. .
上記電動弁において、前記逆円錐台状部の頂角を120度とすることができ、また前記第2穴部の内径を2mmとすることができる。 In the motor-operated valve, an apex angle of the inverted truncated cone portion can be set to 120 degrees, and an inner diameter of the second hole portion can be set to 2 mm.
以上のように、本発明によれば、弁室に連結された流入管及び流出管の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入配管と流出配管との間の差圧が低い場合でも、異音の発生を防止することのできる電動弁を提供することができる。 As described above, according to the present invention, even when the refrigerant is full in the inflow pipe and the outflow pipe connected to the valve chamber, and the differential pressure between the inflow pipe and the outflow pipe is low, It is possible to provide an electric valve that can prevent the generation of abnormal noise.
上記目的を達成するため、本発明者らは、まず、上記弁体5に穿設された第2穴部5cを閉塞させると、聴感上、異音が消滅することを確認した。
In order to achieve the above object, the present inventors first confirmed that when the second hole portion 5c formed in the
しかし、上述のように、弁体5にステム6を圧入するには、穴部5b、5cが必須であるため、これを抹消することはできない。
However, as described above, the holes 5b and 5c are indispensable for press-fitting the
そこで、第2穴部5cの深さ等を種々変更して実験を行った結果、最終的に、図2に示すように、弁体5の第2穴部5cの深さL1を5.0mm以下、下面5dの外周縁部5eと第2穴部5cの開口縁部5fとの間の距離L2を0.7mm以上とすることで、弁室3に連結された流入管7及び流出管8の内部に冷媒が満液状態で、かつ、流入管7と流出管8の間の差圧が低い場合でも、聴感上、異音が発生しないことが確認された。弁体5及びその近傍の部分の寸法をまとめると以下の通りであり、括弧内は従来のものを示し、括弧が存在しない寸法等は従来と同じであることを示す。下記に記載されていない寸法も従来と同様である。
Therefore, as a result of performing an experiment with various changes in the depth and the like of the second hole portion 5c, the depth L1 of the second hole portion 5c of the
(1)第2穴部5cの内径:2mm、深さL1:5.0mm以下(8.2mm)
(2)弁体5の下面5dの外周縁部5eと第2穴部5cの開口縁部5fとの間の距離L2:0.7mm以上(0.2mm)
(3)弁体5の下面5dの外周縁部5eに連続する逆円錐台状部5gの頂角120度
(4)弁座4の口径:5.2mm〜6.4mm
(5)流体は、弁体5の側面から弁室3に流入する。
(1) Inner diameter of second hole 5c: 2 mm, depth L1: 5.0 mm or less (8.2 mm)
(2) Distance L2 between the outer
(3) 120 ° apex angle of the inverted frustoconical portion 5g continuous with the outer
(5) The fluid flows into the
なお、弁座4の口径が5.2mm〜6.4mmであるのは、流体(冷媒)の流量に応じて口径が変化するためである。 Note that the diameter of the valve seat 4 is 5.2 mm to 6.4 mm because the diameter changes according to the flow rate of the fluid (refrigerant).
次に、上記寸法の弁体5等を用いた実験結果について説明する。
Next, experimental results using the
表1は、弁座4の口径を5.2mmとし、第2穴部5cの深さL1、及び弁体5の下面5dの外周縁部5eと第2穴部5cの開口縁部5fとの間の距離L2以外の上記寸法を固定し、0.1〜0.3MPaの差圧の範囲内において、上記深さL1及び距離L2を変化させた場合の異音の有無を示す。
Table 1 shows that the diameter of the valve seat 4 is 5.2 mm, the depth L1 of the second hole 5c, and the outer
同表より、深さL1を5.0mm以下、距離L2を0.7mm以上とした場合には、聴感上、異音が発生せず、その他の場合には、異音が発生していることが判る。 According to the table, when the depth L1 is 5.0 mm or less and the distance L2 is 0.7 mm or more, no abnormal noise is generated for hearing, and in other cases, abnormal noise is generated. I understand.
図3は、弁座4の口径を5.2mmとし、上記寸法を有する従来品(比較例)と、本発明の実施例(深さL1=5mm、距離L2=0.7mm)で、電動弁1に流体を流した場合に発生した音の周波数(Hz)と音圧(dB)の関係を示す。
同図に示すように、比較例では、周波数10kHz近傍での音圧が高く、実施例では、この領域での音圧が低下している。このことから、周波数10kHz近傍での音圧を下げたことで、実施例では、聴感上、異音が消滅したものと推察される。
FIG. 3 shows a conventional product (comparative example) having the above-mentioned dimensions with a diameter of the valve seat 4 of 5.2 mm, and an embodiment of the present invention (depth L1 = 5 mm, distance L2 = 0.7 mm). 1 shows the relationship between the frequency (Hz) and sound pressure (dB) of the sound generated when a fluid is flowed.
As shown in the figure, in the comparative example, the sound pressure near the frequency of 10 kHz is high, and in the embodiment, the sound pressure in this region is reduced. From this, it can be inferred that, in the example, the abnormal sound disappeared from the viewpoint of hearing by reducing the sound pressure in the vicinity of the frequency of 10 kHz.
図4は、弁本体2に加速度計のピックアップを当て、上記比較例と実施例とで周波数(Hz)と加速度(m/s2)を測定した結果を示す。同図の縦軸における加速度データは、所定の加速度を“0”としたときの増減値を示している。
同図に示すように、比較例では、周波数10kHz近傍での加速度が高く、実施例では、この領域での加速度が低下していることがわかる。
FIG. 4 shows the results of measuring the frequency (Hz) and acceleration (m / s 2 ) in the comparative example and the example by applying an accelerometer pickup to the
As shown in the figure, it can be seen that the acceleration in the vicinity of the frequency of 10 kHz is high in the comparative example, and the acceleration in this region is reduced in the example.
尚、上記実験は、弁座4の口径が5.2mmの場合のみ行っているが、異音が発生する要因は、冷媒が弁体5の周辺から中央部の第2穴部5cに入り込むことであると推測されるため、弁座4の口径の大きさは、異音の有無にほとんど影響しないと考えられる。また、同様の理由で、弁体5の外径寸法、流入管7及び流出管8の内径寸法についても異音の発生にはほとんど影響しないものと考えられる。
Although the above experiment was performed only when the diameter of the valve seat 4 was 5.2 mm, the cause of abnormal noise is that the refrigerant enters the second hole 5c at the center from the periphery of the
1 電動弁
2 弁本体
3 弁室
4 弁座
5 弁体
5a 凹部
5b 第1穴部
5c 第2穴部
5d 下面
5e 外周縁部
5f 開口縁部
5g 逆円錐台状部
6 ステム
7 流入管
8 流出管
9 内径部
10 ベローズ
11 案内部材
11a 雌ねじ部
12 ねじ棒
12a 雄ねじ部
13 プレート
14 シール部材
15 ロータ
16 励磁装置
17 リング部材
18 ボール
20 伝達部材
21 袋ナット
22 ベース
23 キャン
23a フランジ部
25 リード線
26 リード線支持部
27 接着剤
28 歯車列
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記弁体は、
上部に前記ステムを圧入するための凹部と、
該凹部に連通し、上下方向に延設された第1穴部と、
該第1穴部に連通するとともに、当該弁体の下面に開口し、前記第1穴部よりも大径の第2穴部と、
前記下面から上方に向かって外径が連続的に漸増する逆円錐台状部とを備え、
前記第2穴部の深さを5.0mm以下、前記下面の外周縁部と前記第2穴部の開口縁部との間の距離を0.7mm以上としたことを特徴とする電動弁。 An electric motor that includes a stem that moves linearly as the rotor of the electric motor rotates, and a valve body that is press-fitted into the stem and integrated with the stem, and controls the valve opening of the valve body with respect to the valve seat. A valve,
The valve body is
A recess for press-fitting the stem at the top;
A first hole that communicates with the recess and extends vertically.
Communicating with the first hole, opening on the lower surface of the valve body, a second hole having a larger diameter than the first hole;
An inverted frustoconical portion whose outer diameter continuously increases gradually from the lower surface upward,
The motor-operated valve, wherein a depth of the second hole portion is 5.0 mm or less, and a distance between an outer peripheral edge portion of the lower surface and an opening edge portion of the second hole portion is 0.7 mm or more.
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