JP2013224708A - Motor-operated valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクルなどに使用する電動弁に関し、詳細には圧力バランス型の電動弁に関する。 The present invention relates to a motor-operated valve for use in a refrigeration cycle, and more particularly to a pressure balance type motor-operated valve.
従来、この種の電動弁として、例えば特開2000−320711号公報(特許文献1)及び特許第3672380号公報(特許文献2)に開示されたものがある。図5は特許文献2と同等な従来の電動弁の縦断面図である。この従来の電動弁は、弁本体aとステッピングモータbを備えている。弁本体aには一次側ポートa1、二次側ポートa2、弁室a3、ガイド取付孔a4がそれぞれ形成されている。ガイド取付孔a4には円筒状の弁ガイドcが嵌合され、弁ガイドc内には弁部材dの弁体d1が摺動自在に配設されている。一次側ポートa1には一次側継手管e1が連通され。二次側ポート(弁ポート)a2には二次側継手管e2が連通されている。弁部材dは連結棒fに保持され、連結棒fはステッピングモータbのマグネットロータb1に連結されている。
Conventionally, as this kind of motor-operated valve, there are ones disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-320711 (Patent Document 1) and Japanese Patent No. 3672380 (Patent Document 2). FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional motor-operated valve equivalent to
弁ガイドcは、円筒状のガイド部c1と蓋部c2を一体に形成したものであり、蓋部c2には、連結棒fが貫通する雄ネジ軸c3が固着されている。そして、雄ネジ軸c3にはステッピングモータbのマグネットロータb1に固着された雌ネジ部材b2が螺合されており、ステッピングモータbの駆動により、連結棒fと弁部材dが上下動し、二次側ポートa2の周囲の弁座部a5に対して弁部材dが離座/着座する。弁部材dは略円筒状の弁体d1と、弁ガイドcに摺接する椀型パッキンd2を備えている。弁体d1の弁座部a5側端部にはテーパ面d11を有するニードル部d12を備えている。 The valve guide c is formed by integrally forming a cylindrical guide portion c1 and a lid portion c2, and a male screw shaft c3 through which the connecting rod f passes is fixed to the lid portion c2. The male screw shaft c3 is screwed with a female screw member b2 fixed to the magnet rotor b1 of the stepping motor b. The driving of the stepping motor b causes the connecting rod f and the valve member d to move up and down. The valve member d is separated / seats with respect to the valve seat a5 around the secondary port a2. The valve member d includes a substantially cylindrical valve body d1 and a saddle type packing d2 that is in sliding contact with the valve guide c. A needle part d12 having a tapered surface d11 is provided at the end of the valve body d1 on the valve seat part a5 side.
また、弁ガイドc内の弁部材dと蓋部c2との間の空間は背空間a31とされ、この背空間a31は弁部材dの内部を介して二次側ポートa2に導通されている。これにより、弁部材dの正面に作用する流体圧力と背空間a31の流体圧力との圧力バランスがとれ、弁部材dを上下動させるときのステッピングモータbの駆動力を軽減するようにしている。 A space between the valve member d and the lid c2 in the valve guide c is a back space a31, and the back space a31 is electrically connected to the secondary port a2 through the valve member d. Thereby, the pressure balance between the fluid pressure acting on the front surface of the valve member d and the fluid pressure in the back space a31 is achieved, and the driving force of the stepping motor b when moving the valve member d up and down is reduced.
図6は上記従来の電動弁の組み付け工程の要部を示す図である。まず、図6(A) のように弁部材dと連結棒fとからなる組み付け品を形成する。次に、図6(B) のように、弁ガイドcの内部からこの弁ガイドcと一体となる蓋部c2に連結棒fを挿通し、弁部材dを弁ガイドc内に挿通する。そして、図3(C) のように弁ガイドcを弁本体aのガイド取付孔a4内に嵌合し、蓋部c2を弁本体aにねじ込む。 FIG. 6 is a view showing a main part of the above-described conventional electric valve assembly process. First, as shown in FIG. 6 (A), an assembly comprising a valve member d and a connecting rod f is formed. Next, as shown in FIG. 6B, the connecting rod f is inserted from the inside of the valve guide c into the lid c2 integrated with the valve guide c, and the valve member d is inserted into the valve guide c. Then, as shown in FIG. 3C, the valve guide c is fitted into the guide mounting hole a4 of the valve main body a, and the lid c2 is screwed into the valve main body a.
上記従来の電動弁では、弁座部a5に着座する弁体d1のニードル部d12にテーパ面d11を形成するとともに。圧力バランスをとるために、弁座部dの二次側ポートa2の内径と、椀型パッキンd2が摺接する弁ガイドcのガイド面c1の内径とをほぼ同寸にしている。このため、弁体d1のニードル部d12の外径をガイド面c1の内径より大きくし、かつ、弁本体aのガイド取付孔a4の内径をニードル部d12の外径より大きくする必要がある。 In the conventional motor-operated valve, the tapered surface d11 is formed on the needle part d12 of the valve body d1 seated on the valve seat part a5. In order to balance the pressure, the inner diameter of the secondary port a2 of the valve seat portion d and the inner diameter of the guide surface c1 of the valve guide c with which the saddle type packing d2 is slidably contact are made substantially the same size. For this reason, it is necessary to make the outer diameter of the needle part d12 of the valve body d1 larger than the inner diameter of the guide surface c1, and make the inner diameter of the guide mounting hole a4 of the valve body a larger than the outer diameter of the needle part d12.
したがって、弁本体aに均圧路を設けるのが困難となっている。また、弁部材dに対する背空間a31は弁ガイドcで覆われているため、この背空間a31と二次側ポートa2とを導通する均圧路を弁部材dの内側に設ける必要がある。このため、通路面積の小さな均圧路となってしまう。均圧路の通路面積が小さいと圧力バランスが崩れやすいという問題がある。また、二次側から一次側へのウォーターハンマーが発生したときに弁部材dが浮きやすくなるという問題がある。 Therefore, it is difficult to provide a pressure equalizing path in the valve body a. In addition, since the back space a31 with respect to the valve member d is covered with the valve guide c, it is necessary to provide a pressure equalizing path that connects the back space a31 and the secondary port a2 inside the valve member d. This results in a pressure equalizing path with a small passage area. When the passage area of the pressure equalizing path is small, there is a problem that the pressure balance is easily broken. Further, there is a problem that the valve member d is likely to float when a water hammer from the secondary side to the primary side is generated.
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、圧力バランス型の電動弁において、弁部材に対する背空間と二次側ポートとを導通する均圧路を通路断面積の大きなものとすることを課題とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in a pressure balance type electric valve, a pressure equalizing path that connects the back space with respect to the valve member and the secondary port is provided with a passage cross-sectional area. The challenge is to make it big.
請求項1の電動弁は、弁室が形成された弁本体と、前記弁本体内に配設された円筒形状の弁ガイドと、前記弁ガイド内に摺動可能に配設されるとともに弁座により画定される弁ポートを開閉する弁部材と、前記弁本体に取り付けられた電動モータと、前記弁部材を保持するとともに前記電動モータに連結された弁棒とを備え、電動モータにより前記弁棒と前記弁部材を軸線方向に移動して前記弁部材で前記弁ポートを開閉するとともに、弁部材に設けられたシール部材により、前記弁室の前記弁部材に対する背空間の流体圧力と弁ポートの流体圧力との圧力バランスをとるようにした電動弁において、前記弁ガイドの軸線に対する側部に一次側ポートを画定する円環状の結合部が形成されるとともに、該弁ガイドの二次側ポートに対向する開口端部に弁ポートを画定する弁座部が形成され、該弁座部は前記弁ポートの周囲で該弁ガイドの内側に向くテーパ形状の着座面を有し、前記弁部材の前記弁ガイドに摺接触される弁体が、該弁ガイドの前記弁座部と反対側から該弁ガイドのガイド面内に挿通可能で外周端部が前記着座面に当接可能な円筒状の弁体であり、前記弁本体の前記弁室内に前記弁ガイドが配置されるとともに、該弁本体に設けられた一次側継手管に前記一次側ポートを導通するようにして、前記結合部を介して前記弁ガイドが弁本体と一体に形成されていることを特徴とする電動弁。
The motor-driven valve according to
請求項2の電動弁は、請求項1に記載の電動弁であって、前記弁ガイドと前記弁本体とが、前記結合部にてろう付けまたはMIM(Metal Injection Molding)により一体に形成されていることを特徴とする。
The motor-driven valve according to
請求項1の電動弁によれば、弁室内で、弁ガイドが結合部にて一次側ポートを介して一次側継手管に連通するように弁本体に対して一体に固着されているので、弁ガイドの背空間に固定用のネジ等の余分な部材がないので、弁室を利用して背空間に連通する通路面積が大きな均圧路を構成することができる。 According to the motor-driven valve of the first aspect, the valve guide is integrally fixed to the valve body so that the valve guide communicates with the primary side joint pipe through the primary side port in the valve chamber. Since there is no extra member such as a fixing screw in the back space of the guide, a pressure equalizing path having a large passage area communicating with the back space can be configured using the valve chamber.
請求項2の電動弁によれば、請求項1の効果に加えて、弁ガイドと弁本体とを容易に一体化できる。 According to the electric valve of the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, the valve guide and the valve main body can be easily integrated.
次に、本発明の電動弁の実施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弁閉状態の縦断面図、図2は同電動弁の要部断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図1及び図2の図面における上下に対応する。この実施形態の電動弁は、円筒形状の弁本体1を有しており、弁本体1には円筒シリンダ状の弁室1Aが形成されている。弁室1A内には中空円筒状の弁ガイド2が配設されている。弁ガイド2には一次側ポート11aが形成され、この一次側ポート11aは弁本体1の側面を貫通する一次側継手管11に連通している。また、弁室1Aの軸線L方向の下端部には二次側ポート1aが形成され、この二次側ポート1aは二次側継手管12に連通している。
Next, an embodiment of the motor-operated valve of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a motor-operated valve according to the embodiment in a closed state, and FIG. Note that the concept of “upper and lower” in the following description corresponds to the upper and lower sides in the drawings of FIGS. 1 and 2. The motor-operated valve according to this embodiment has a
弁ガイド2の二次側継手管12側の端部には弁座部21が形成され、この弁座部21は、弁ガイド2内と弁室1Aとを導通する円形の弁ポート21aを画定している。弁ポート21aの開口周にはテーパ状の着座面21bとされ、この着座面21bに後述の弁体31が着座する。また、弁ガイド2は一次側ポート11aの外周をなす円環状の結合部22を有している。そして、この弁ガイド2は、結合部22を継手管11に嵌合するとともに弁室1Aの下部内壁に当接させた状態で、弁本体1に対してろう付けにより一体に固着されている。なお、弁本体1と弁ガイド2は、例えばMIM(Metal Injection Molding )などで、一体に成形したものでもよい。
A
弁ガイド2内には弁部材3が摺動可能に配設されている。弁部材3は弁ガイド2の内周のガイド面2aに摺接し、弁ガイド2に対して軸線L方向に摺動可能となっている。弁部材3は中空円筒形状の弁体31を有し、この弁体31は弁ガイド2のガイド面2aに摺接する外周面31aを有している。また、弁体31内には軸受32を備えている。弁体31は軸受32を介して連結棒4によって保持される。軸受32の内輪は、ある程度の遊びを有する状態で連結棒4に装着され、外輪もある程度の遊びを有する状態で弁体31に装着される。
A
また、弁体31の内部において、軸受32の外輪と弁体31の内壁に形成されたばね受け33aとの間には、第1のコイルばね33が装着され、弁体31を弁座部21の方向に付勢している。また、軸受32の内輪と連結棒4の間には、上方ばね受け34aと、連結棒4の下端部に取り付けられた下方ばね受け34bとを介して、第2のコイルばね34が装着され、連結棒4を軸受32の内輪の方向に付勢している。また、弁体31の上部円筒部31aには、弁体31の周面と弁ガイド2のガイド面2aとの間をシールするシール部材である椀型パッキン35が装着されており、弁ガイド2内を弁部材3が移動する際に、弁ガイド2内を摺動する。
Further, in the
連結棒4は、弁本体1の上部を蓋する蓋部材5と、この蓋部材5に固着された雄ネジ軸51を貫通して「電動モータ」としてのステッピングモータ6まで延設されている。なお、蓋部材5には複数の導通孔5aが形成され、この導通孔5aを通じて冷媒等の流体が弁室1Aからステッピングモータ6内に流入することができる。連結棒4は、断面円形の棒状に形成されている。雄ネジ軸51は外周に雄ネジ部51aを有するとともに軸線L上に貫通孔51bを有しており、連結棒4は貫通穴51b内を軸線L方向に摺動可能となっている。また、連結棒4の最上部には、第3のコイルばね43を受けるばね受け43aが取り付けられている。
The connecting
弁本体1の上端には、固定部材13を介して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内には外周に着磁部62aを備えたマグネットロータ62が回転可能に設けられている。また、マグネットロータ62と前記ばね受け43aとの間には、コイルばね43が装着され、連結棒4を雌ねじ部材63側に付勢している。また、ケース61の外周には、ステータコイル64が配設されており、ステッピングモータ6は、ステータコイル64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を回転させる。なお、なお、ケース61の天井部には、螺旋ガイド線体71と、マグネットロータ62の竿62bにより蹴り回される可動ストッパ部材72による回転ストッパ機構7がが設けられている。
A
以上の構成により、ステッピングモータ6の駆動により、雄ネジ軸51と雌ねじ部材63のネジ送り機構により連結棒4と弁部材3が軸線L方向に上下動し、弁体31が弁ガイド2にガイドされ、弁ガイド2に形成された前記弁座部21に対して離座/着座する。これにより、弁ポート21aが開閉される。また、弁体31が弁座部21に着座したとき、弁体31の外周面31aの弁座部21側の端部が着座面21bに当接する。
With the above configuration, when the stepping motor 6 is driven, the connecting
弁室1Aにおいて、弁部材3の蓋部材5側の空間は弁部材3に対する背空間1A1となっている。また、弁室1A内において、弁ガイド2の周囲は通路面積の大きな均圧路1A2となっている。これにより、二次側ポート1a及び弁ポート21aにおける流体の圧力と、背空間1A1における流体の圧力は、均圧路1A2により常時均圧される。また、二次側ポート1a及び弁ポート21aにおける流体の圧力の変化は、瞬時に背空間における流体の圧力として伝達される。
In the
また、弁体31の外径D1と椀型パッキン35が摺接触する弁ガイド2の内径D2はほぼ同寸となっている。したがって、弁部材3の正面に作用する流体圧力と背空間1A1の流体圧力との圧力バランスがとれ、ステッピングモータ6の駆動力を軽減することができる。そして、均圧路1A2は通路面積が大きいので、圧力バランスが取りやすくなっている。
Further, the outer diameter D1 of the
図3は実施形態の電動弁の組み付け工程の要部を示す図である。まず、図3(A) のように弁部材3と連結棒4とからなる組み付け品を形成する。次に、図3(B) のように、弁部材3の部分を、弁本体1と一体となった弁ガイド2の弁座部21と反対側からガイド孔2a内に挿通する。そして、図3(B) のように雄ネジ軸51に連結棒4を挿通し、蓋部材5を弁本体1にねじ込む。
Drawing 3 is a figure showing the important section of the assembly process of the electric valve of an embodiment. First, as shown in FIG. 3 (A), an assembly comprising the
このように、弁室1A内で、弁ガイド2が、一次側ポート11aを介して一次側継手管11に連通するように弁本体1に対して一体に固着されているので、従来のように弁ガイド2の蓋部材5側を固定する必要がない。すなわち、弁ガイド2と蓋部材5との間に従来のネジ部材のような余分な部材がない。したがって、弁ガイド2の周囲の弁室1Aを利用して、背空間1A1に連通する通路面積が大きな均圧路1A2を構成することができる。
Thus, in the
弁体31は従来のようなニードル部を持たない円筒形状となり、弁座21側にテーパ状の着座面21aが形成されている。これにより、弁座21の摩耗時でも圧力バランスを安定化することができる。31は例えばステンレス製、弁座21(弁ガイド2)は例えば真鍮製であり、当該電動弁の長期使用により弁座21が摩耗することがある。図4(A) に示すように、弁座21の摩耗前では、弁体31の着座時の弁体31と弁座21の接触部分の径すなわちシール径D1は前記弁体31の外径D1そのものである、また、弁座21の摩耗時であってもシール径D1は摩耗前と同じであり、弁座21のが摩耗しても圧力バランスが変化することがない。
The
一方、図4(B) に示すように、従来の弁座a5の摩耗前ではシール径D2であるが、弁座a5の摩耗時にはシール径D2′に変化してしまう。少なくとも弁座a5とニードル部d12との接触部はxの範囲内で不定となり、圧力バランスに変化が生じてしまう。このような圧力バランスの変化は、実施形態の弁体31では生じない。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the seal diameter D2 before the wear of the conventional valve seat a5 is changed to the seal diameter D2 ′ when the valve seat a5 is worn. At least the contact portion between the valve seat a5 and the needle portion d12 becomes indefinite within the range of x, and the pressure balance changes. Such a change in pressure balance does not occur in the
1 弁本体
1A 弁室
1A1 背空間
1A2 均圧路
2 弁ガイド
2a ガイド面
21 弁座部
21a 弁ポート
21b 着座面
3 弁部材
31 弁体
4 連結棒
5 蓋部材
51 雄ネジ軸
6 ステッピングモータ(電動モータ)
62 マグネットロータ
63 雌ネジ部材
L 軸線
DESCRIPTION OF
62
Claims (2)
前記弁ガイドの軸線に対する側部に一次側ポートを画定する円環状の結合部が形成されるとともに、該弁ガイドの二次側ポートに対向する開口端部に弁ポートを画定する弁座部が形成され、該弁座部は前記弁ポートの周囲で該弁ガイドの内側に向くテーパ形状の着座面を有し、前記弁部材の前記弁ガイドに摺接触される弁体が、該弁ガイドの前記弁座部と反対側から該弁ガイドのガイド面内に挿通可能で外周端部が前記着座面に当接可能な円筒状の弁体であり、前記弁本体の前記弁室内に前記弁ガイドが配置されるとともに、該弁本体に設けられた一次側継手管に前記一次側ポートを導通するようにして、前記結合部を介して前記弁ガイドが弁本体と一体に形成されていることを特徴とする電動弁。 A valve body in which a valve chamber is formed, a cylindrical valve guide disposed in the valve body, and a valve port slidably disposed in the valve guide and defined by a valve seat A valve member, an electric motor attached to the valve body, and a valve rod that holds the valve member and is connected to the electric motor. The electric motor moves the valve rod and the valve member in the axial direction. The valve member is moved to open and close the valve port, and the pressure balance between the fluid pressure in the back space with respect to the valve member in the valve chamber and the fluid pressure in the valve port is achieved by a seal member provided in the valve member. In the motorized valve
An annular coupling portion defining a primary port is formed on a side portion of the valve guide with respect to the axis, and a valve seat portion defining a valve port is formed at an open end facing the secondary port of the valve guide. The valve seat portion has a tapered seat surface facing the inside of the valve guide around the valve port, and a valve body that is slidably contacted with the valve guide of the valve member is formed on the valve guide. A cylindrical valve body that can be inserted into the guide surface of the valve guide from the side opposite to the valve seat portion and whose outer peripheral end portion can contact the seating surface, and the valve guide in the valve chamber of the valve body The valve guide is formed integrally with the valve body through the coupling portion so that the primary port is conducted to a primary joint pipe provided in the valve body. Features a motorized valve.
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