JP2022115501A - flow control valve - Google Patents

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Abstract

To provide a flow control valve capable of performing high-accuracy flow control while suppressing backflow of fluid.SOLUTION: A flow control valve comprises a valve body having a valve seat with a first orifice and a second orifice, and a first valve body and a second valve body held movably in the direction of approaching and separating from the valve seat, and has a rotary valve body that rotates so that contact positions between the first valve body and second valve body and the valve seat change. The rotary valve body has a first rotational position where the first valve body overlaps the first orifice and the second valve body overlaps the second orifice when viewed along a rotation axis of the rotary valve body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、流量制御弁に関する。 The present invention relates to flow control valves.

一般に、ヒートポンプ式冷暖房システム等において流路制御弁として、弁体を回転させることにより流路の切り換を行うロータリー式の流路切換弁を備えている。 2. Description of the Related Art In general, a heat pump air conditioning system or the like is provided with a rotary flow path switching valve that switches a flow path by rotating a valve body as a flow path control valve.

この種の流路切換弁としては、特許文献1に示す四方切換弁がある。特許文献1の四方切換弁は、主弁ハウジングに配在された回転弁体を有し主弁ハウジング内に高圧の冷媒を導入し、回転弁体内の流路に低圧の冷媒を導入することにより、回転弁体の弁シート面を対接する弁シート面に押し付けてシール性を確保している。 As this type of flow path switching valve, there is a four-way switching valve disclosed in Patent Document 1. The four-way switching valve of Patent Document 1 has a rotary valve body arranged in a main valve housing, and introduces high-pressure refrigerant into the main valve housing, and introduces low-pressure refrigerant into a flow path in the rotary valve body. , the valve seat surface of the rotary valve body is pressed against the opposing valve seat surface to ensure sealing performance.

特開2018-194032号公報JP 2018-194032 A

しかしながら、接続された2つのポート内で高圧と低圧とを交互に切り替える切換弁以外に回転弁体を用いる場合は、高圧の冷媒を弁体のシールに利用することが難しいため、閉弁時のシール性を確保する必要がある。また、閉弁状態から開弁状態まで、精度よく流量制御を行いたいという要請もある。 However, when using a rotary valve element other than a switching valve that alternately switches between high pressure and low pressure within two connected ports, it is difficult to use high-pressure refrigerant to seal the valve element. It is necessary to ensure sealing performance. There is also a demand for accurate flow rate control from the valve closed state to the valve open state.

本発明の目的は、流体の逆流を抑制しつつ、高精度な流量制御を行える流量制御弁を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flow control valve capable of highly accurate flow control while suppressing reverse flow of fluid.

上記目的を達成するために、本発明による流量制御弁は、
第1オリフィスと第2オリフィスとを備えた弁シートを有する弁本体と、
前記弁シートに接離する方向に移動可能に保持された第1弁体および第2弁体とを備え、前記第1弁体および前記第2弁体と前記弁シートとの接触位置が変化するように回転する回転弁体と、を有し、
前記回転弁体は、前記回転弁体の回転軸に沿った方向から見て、前記第1弁体が前記第1オリフィスと重なるとともに、前記第2弁体が前記第2オリフィスと重なる第1の回転位置に回転可能であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the flow control valve according to the present invention
a valve body having a valve seat with a first orifice and a second orifice;
A first valve body and a second valve body are movably held in a direction of contacting and separating from the valve seat, and a contact position between the first valve body and the second valve body and the valve seat changes. and a rotating valve body that rotates like
The rotary valve body has a first configuration in which the first valve body overlaps the first orifice and the second valve body overlaps the second orifice when viewed from the direction along the rotation axis of the rotary valve body. It is characterized by being rotatable to a rotating position.

本発明によれば、流体の逆流を抑制しつつ、高精度な流量制御を行える流量制御弁を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flow control valve which can control a flow with high precision while suppressing a reverse flow of a fluid can be provided.

図1は、本実施の形態にかかる流量制御弁を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a flow control valve according to this embodiment. 図2は、図1に示す流量制御弁に用いられている遊星ギヤ式減速機構を分解して示す斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a planetary gear reduction mechanism used in the flow control valve shown in FIG. 図3は、回転弁体と弁シートとを組み合わせた状態で示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the rotary valve body and the valve seat are combined. 図4は、回転弁体を下面側から見た斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the rotary valve body as viewed from below. 図5は、回転弁体と弁シートの断面一部を示す側面図であり、閉弁状態を示している。FIG. 5 is a side view showing part of the cross section of the rotary valve body and the valve seat, showing the valve closed state. 図6は、回転弁体と弁シートの断面一部を示す側面図であり、中間開度を示している。FIG. 6 is a side view showing a partial cross section of the rotary valve body and the valve seat, showing an intermediate degree of opening. 図7は、回転弁体と弁シートの断面一部を示す側面図であり、全開状態を示している。FIG. 7 is a side view showing part of the cross section of the rotary valve body and the valve seat, showing the fully open state. 図8は、最大間隔を縦軸に、回転弁体の回転角度を横軸にとって示す、開弁特性のグラフである。FIG. 8 is a graph of valve opening characteristics in which the vertical axis represents the maximum distance and the horizontal axis represents the rotation angle of the rotary valve body.

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態の流量制御弁について説明する。
図1は、本実施の形態にかかる流量制御弁を示す縦断面図である。図2は、図1に示す流量制御弁に用いられている遊星ギヤ式減速機構を分解して示す斜視図であるが、理解しやすいように一部をカットして示している。なお、本明細書で上方というときは、駆動部側を意味し、下方とは弁シート側を意味するものとする。
Hereinafter, flow control valves according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a flow control valve according to this embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the planetary gear type reduction mechanism used in the flow control valve shown in FIG. In this specification, the term "upper" means the side of the driving part, and the term "downward" means the side of the valve seat.

(流量制御弁の構成)
流量制御弁1は、駆動部11と、当該駆動部11による回転駆動力が入力されて歯車減速を行う遊星ギヤ式減速機構(以下、「減速部」とする)40と、弁シート10と、キャン30とを備えている。流量制御弁1の軸線をLとする。
(Configuration of flow control valve)
The flow control valve 1 includes a driving portion 11, a planetary gear type reduction mechanism (hereinafter referred to as a “reduction portion”) 40 that performs gear reduction by inputting rotational driving force from the driving portion 11, a valve seat 10, A can 30 is provided. Let L be the axis of the flow control valve 1 .

キャン30は、受け部材68を介して弁シート10に固着された気密容器であって、薄肉の有頂円筒状を有する。駆動部11は、ステータ2と、ステータ2によって回転駆動される永久磁石型のロータ組立体8とを有している。ステータ2は、キャン30の外周部に固定配設されボビンに巻き付けられた一対のコイル140が樹脂と一体にモールドされて構成された電動モータの励磁装置である。ロータ組立体8は、キャン30の内部において回転自在に支持されている。ステータ2とロータ組立体8とにより、電動モータの一例としてのステッピングモータが構成される。 The can 30 is an airtight container fixed to the valve seat 10 via a receiving member 68, and has a thin-walled truncated cylindrical shape. The drive unit 11 has a stator 2 and a permanent magnet type rotor assembly 8 that is rotationally driven by the stator 2 . The stator 2 is an excitation device for an electric motor, which is constructed by integrally molding a pair of coils 140 fixedly disposed on the outer periphery of the can 30 and wound around a bobbin with resin. The rotor assembly 8 is rotatably supported inside the can 30 . The stator 2 and rotor assembly 8 constitute a stepping motor as an example of an electric motor.

ステータ2は、キャン30に対して着脱自在に嵌装され、取付用金具180により所定位置でキャン30に固定される。この例では、キャン30の下端近傍に形成されたドーム部31が取付用金具180に形成された穴182に弾性的に嵌合し、それによりステータ2がキャン30に対して位置決めされる。ステータ2の励磁のため、コイル140に対し不図示のリードを介して外部の電源から給電が行われる。 The stator 2 is detachably fitted to the can 30 and fixed to the can 30 at a predetermined position by a mounting bracket 180 . In this example, the dome portion 31 formed near the lower end of the can 30 is elastically fitted into the hole 182 formed in the mounting bracket 180 , thereby positioning the stator 2 with respect to the can 30 . In order to excite the stator 2, power is supplied to the coil 140 from an external power source through leads (not shown).

弁シート10は、略円盤状の本体10aと、円管部10bとを同軸に連設してなる。本体10aの内部には、軸線Lに対し平行にかつ等距離で、円筒状の第1オリフィス14と、円筒状の第2オリフィス16が配設される。本体10aに、第1オリフィス14に連通するようにして第1配管20が接続され、また第2オリフィス16に連通するようにして第2配管22が接続されている。円管部10bには、内外周を連通する一対の横穴18が形成されている。 The valve seat 10 is formed by coaxially connecting a substantially disk-shaped body 10a and a circular tube portion 10b. A cylindrical first orifice 14 and a cylindrical second orifice 16 are arranged parallel to and equidistant from the axis L inside the body 10a. A first pipe 20 is connected to the main body 10 a so as to communicate with the first orifice 14 , and a second pipe 22 is connected so as to communicate with the second orifice 16 . A pair of lateral holes 18 are formed in the circular pipe portion 10b so as to communicate between the inner and outer circumferences thereof.

さらに弁シート10の外周には、段部13が形成され、この段部13に受け部材68の内周が突き当てられて嵌合している。これにより、弁シート10とキャン30との軸線L方向の位置決めがなされる。弁シート10とキャン30との間に弁室5が形成される。 Further, a stepped portion 13 is formed on the outer periphery of the valve seat 10, and the inner periphery of the receiving member 68 is abutted against and fitted to the stepped portion 13. As shown in FIG. As a result, the valve seat 10 and the can 30 are positioned in the direction of the axis L. A valve chamber 5 is formed between the valve seat 10 and the can 30 .

減速部40は、図2に示すように、ロータ組立体8と一体の太陽ギヤ41と、例えばプラスチックを成形加工して形成されているキャリヤ42に回転自在に支持され且つ太陽ギヤ41と噛み合う複数(この例では3個)の軸線方向に長い遊星ギヤ43と、太陽ギヤと同心に配置されていて各遊星ギヤ43の一部分(上側部分)と噛み合うリングギヤ44と、リングギヤ44の歯数と僅かに歯数が異なる内歯が内周に形成された(即ち、リングギヤ44とは転位関係にある)出力ギヤ部45aを備えた回転弁体45とを備えている。太陽ギヤ41、キャリヤ42、リングギヤ44及び回転弁体45は、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)から形成されていると好ましい。 As shown in FIG. 2, the reduction section 40 is rotatably supported by a sun gear 41 integrated with the rotor assembly 8 and a carrier 42 formed by molding plastic, for example, and has a plurality of gears meshing with the sun gear 41. (three in this example) long planetary gears 43 in the axial direction, a ring gear 44 arranged concentrically with the sun gear and meshing with a part (upper part) of each planetary gear 43, and the number of teeth of the ring gear 44 and slightly A rotary valve body 45 is provided with an output gear portion 45a in which internal teeth with different numbers of teeth are formed on the inner periphery (that is, in a displaced relationship with the ring gear 44). The sun gear 41, carrier 42, ring gear 44 and rotary valve body 45 are preferably made of PPS (polyphenylene sulfide resin).

図2から明らかなように、各遊星ギヤ43は、リングギヤ44と噛み合うと同時に、一部分(下側部分)において、回転弁体45の出力ギヤ部45aと噛み合っている。 As is clear from FIG. 2, each planetary gear 43 meshes with the ring gear 44 and at the same time, partially (lower portion) meshes with the output gear portion 45a of the rotary valve body 45. As shown in FIG.

ロータ組立体8は、磁性材料を含有するプラスチック材料(ここではPPS)によって、周壁としての筒体202と中央に配設される太陽ギヤ部材204とが一体に有頂筒状に成形されている。またロータ組立体8は、太陽ギヤ部材204を軸線方向に貫通するシャフト201(図1)によって、キャン30内部において回転自在に支持されている。 The rotor assembly 8 is made of a plastic material containing a magnetic material (here, PPS), and a cylindrical body 202 as a peripheral wall and a sun gear member 204 disposed in the center are integrally molded into a truncated cylindrical shape. . The rotor assembly 8 is rotatably supported inside the can 30 by a shaft 201 (FIG. 1) that axially penetrates the sun gear member 204 .

図2に示すように、太陽ギヤ部材204の中心に植設された円筒の外周に太陽ギヤ41が形成されている。リングギヤ44は、例えばプラスチックを成形加工して作られたリング状のギヤである。 As shown in FIG. 2, a sun gear 41 is formed on the outer periphery of a cylinder implanted in the center of the sun gear member 204 . The ring gear 44 is a ring-shaped gear made by molding plastic, for example.

このような構成によれば、電動モータの出力回転が入力される太陽ギヤ41が自転回転をすると、太陽ギヤ41とリングギヤ44とに噛み合う遊星ギヤ43が自転しながら太陽ギヤ41の回りを公転回転する。遊星ギヤ43は、リングギヤ44との関係で転位した関係にある回転弁体45と噛み合っているので、遊星ギヤ43のこの回転により、回転弁体45は、転位の程度(歯数差)に応じてリングギヤ44に対して例えば50対1程度の相対的に非常に高い減速比で回転する。遊星ギヤ43が転位した関係にあるリングギヤ44と出力ギヤ部45aとに噛み合っている遊星ギヤ機構は、不思議遊星ギヤ機構と称されている。 According to such a configuration, when the sun gear 41 to which the output rotation of the electric motor is input rotates, the planetary gear 43 meshing with the sun gear 41 and the ring gear 44 rotates and revolves around the sun gear 41 while rotating. do. Since the planetary gear 43 meshes with the rotary valve body 45 which is in a displaced relationship with the ring gear 44, the rotation of the planetary gear 43 causes the rotary valve body 45 to move according to the degree of dislocation (difference in the number of teeth). It rotates at a relatively very high reduction ratio of, for example, about 50:1 with respect to the ring gear 44 . A planetary gear mechanism in which the planetary gear 43 is engaged with the ring gear 44 and the output gear portion 45a in a displaced relationship is called a paradox planetary gear mechanism.

キャリヤ42は、3つの柱部42aを平行に上面外周に植設してなる下部円盤42bと、環状のプレート42cとを有し、柱部42aを介して下部円盤42bとプレート42cとが平行に固定されている。下部円盤42bは、シャフト201が回転可能に嵌合する嵌合孔42hを備える。 The carrier 42 has a lower disk 42b, which is made up of three columns 42a planted in parallel on the outer circumference of the upper surface, and an annular plate 42c. Fixed. The lower disc 42b has a fitting hole 42h into which the shaft 201 is rotatably fitted.

一方、周方向に隣接する柱部42aの間において、亜鉛合金から形成された遊星ギヤ43の両端が、下部円盤42bとプレート42cとに対して回転自在に保持されており、これにより遊星ギヤ43はキャリヤ42に対して回転可能となっている。 On the other hand, between the columns 42a adjacent in the circumferential direction, both ends of the planetary gear 43 made of zinc alloy are rotatably held with respect to the lower disk 42b and the plate 42c. are rotatable with respect to the carrier 42 .

図3は、回転弁体45と弁シート10とを組み合わせた状態で示す斜視図であり、回転弁体45を軸線に沿った平面で切断して示している。 FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the rotary valve body 45 and the valve seat 10 are combined, and shows the rotary valve body 45 cut along a plane along the axis.

図1、3において、回転弁体45は、上側が中空で下方が中実の略円筒形状を備える。具体的に回転弁体45は、上述した出力ギヤ部45aと、中空円筒底面に形成された袋穴45bと、上下方向に沿って平行に配置された第1連通孔45c及び第2連通孔45dと、回転弁体45の外周から第1連通孔45c及び第2連通孔45dに対して、それぞれ連通するように形成された均圧孔45e、45fと、下面中央に形成された小円筒部45gとを有する。袋穴45bには、シャフト201の下端が相対回転可能に嵌合する。 1 and 3, the rotary valve body 45 has a substantially cylindrical shape with a hollow upper side and a solid lower side. Specifically, the rotary valve body 45 includes the output gear portion 45a described above, a blind hole 45b formed in the bottom surface of the hollow cylinder, and a first communication hole 45c and a second communication hole 45d arranged in parallel along the vertical direction. , equalizing holes 45e and 45f formed so as to communicate with the first communication hole 45c and the second communication hole 45d from the outer periphery of the rotary valve body 45, and a small cylindrical portion 45g formed in the center of the lower surface. and The lower end of the shaft 201 is fitted in the blind hole 45b so as to be relatively rotatable.

第1連通孔45c及び第2連通孔45dの下端側には、それぞれ拡径した拡径円筒部45h,45iが形成されており、その内部にコイルバネ51,53が配置されている。図1に示すように、拡径円筒部45h,45iは、弁シート10の第1オリフィス14、第2オリフィス16に対して、それぞれ同軸に配置されている。コイルバネ51がボール55を弁シート10に向かって付勢する第1付勢部材を構成し,コイルバネ53がボール57を弁シート10に向かって付勢する第2付勢部材を構成する。 Enlarged diameter cylindrical portions 45h and 45i are formed at the lower ends of the first communication hole 45c and the second communication hole 45d, respectively, and coil springs 51 and 53 are arranged therein. As shown in FIG. 1, the enlarged diameter cylindrical portions 45h and 45i are arranged coaxially with the first orifice 14 and the second orifice 16 of the valve seat 10, respectively. The coil spring 51 constitutes a first biasing member that biases the ball 55 toward the valve seat 10 , and the coil spring 53 constitutes a second biasing member that biases the ball 57 toward the valve seat 10 .

図4は、回転弁体45を下面側から見た斜視図である。図4に示すように、回転弁体45には、小円筒部45gの周囲において、周方向に向かうにしたがって上端側に変位する螺旋状面45jが形成されている。さらに軸線Lに直交する平坦面45kが、拡径円筒部45hの周囲において螺旋状面45jに接続するようにして形成されている。 FIG. 4 is a perspective view of the rotary valve body 45 as seen from the bottom side. As shown in FIG. 4, the rotary valve body 45 is formed with a spiral surface 45j that displaces upward in the circumferential direction around the small cylindrical portion 45g. Further, a flat surface 45k perpendicular to the axis L is formed around the enlarged diameter cylindrical portion 45h so as to connect to the spiral surface 45j.

図3に示すように、回転弁体45の小円筒部45gは、弁シート10の本体10aの上面(軸線Lに直交する平面)19に形成された係合孔17に回転可能に嵌合している。螺旋状面45jは、上面19に対して傾斜したテーパ面を構成する。 As shown in FIG. 3, the small cylindrical portion 45g of the rotary valve body 45 is rotatably fitted in an engagement hole 17 formed in the upper surface (a plane perpendicular to the axis L) 19 of the main body 10a of the valve seat 10. ing. The spiral surface 45j constitutes a tapered surface that is inclined with respect to the upper surface 19. As shown in FIG.

回転弁体45の平坦面45kが、弁シート10の本体10aの上面19に当接した状態で、図1に示すように、拡径円筒部45hのコイルバネ51と第1オリフィス14との間にボール55が配置され、拡径円筒部45iのコイルバネ53と第2オリフィス16との間にボール57が配置される。拡径円筒部45hとボール55とは同径であり、拡径円筒部45iとボール57とは同径である。ボール55が第1弁体を構成し、ボール57が第2弁体を構成する。弁体としてはボールに限らず、先端に半球または円錐台などを形成した円柱でもよい。なお、弁シート10に接離する方向に移動可能に保持された第1弁体および第2弁体をいずれもボールにすることにより、正逆両方向の流れ方向に対しても閉弁時の漏れ量を少なくできる。 With the flat surface 45k of the rotary valve body 45 in contact with the upper surface 19 of the main body 10a of the valve seat 10, as shown in FIG. A ball 55 is arranged, and a ball 57 is arranged between the coil spring 53 of the enlarged diameter cylindrical portion 45i and the second orifice 16. As shown in FIG. The enlarged diameter cylindrical portion 45h and the ball 55 have the same diameter, and the enlarged diameter cylindrical portion 45i and the ball 57 have the same diameter. The ball 55 constitutes the first valve body, and the ball 57 constitutes the second valve body. The valve body is not limited to a ball, and may be a cylinder having a hemisphere or a truncated cone at its tip. By making both the first valve body and the second valve body, which are movably held on the valve seat 10 so as to be able to move toward and away from the valve seat 10, to prevent leakage in both forward and reverse flow directions when the valve is closed. can be reduced.

図1において、弁シート10の円管部10b内に、回転弁体45の下端側外周が嵌合し、さらに円管部10bの上端外周とリングギヤ44の外周とが、薄肉円筒部材であるギアケース220により連結されている。このため、回転弁体45と弁シート10とは軸線L方向に離間することなく、相対回転可能となっており、相対回転によりボール55およびボール57と弁シート10との接触位置が変化する。 In FIG. 1, the outer periphery of the lower end of the rotary valve body 45 is fitted in the circular tube portion 10b of the valve seat 10, and the outer periphery of the upper end of the circular tube portion 10b and the outer periphery of the ring gear 44 are formed into thin cylindrical members. They are connected by a case 220 . Therefore, the rotary valve body 45 and the valve seat 10 are relatively rotatable without being separated from each other in the direction of the axis L, and the relative rotation changes the contact positions between the balls 55 and 57 and the valve seat 10 .

(流量制御弁の動作)
図5~8を参照して、本実施形態にかかる流量制御弁1の動作を説明する。第1配管20と第2配管22は、冷凍サイクルに接続されているものとする。
(Operation of flow control valve)
The operation of the flow control valve 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. It is assumed that the first pipe 20 and the second pipe 22 are connected to a refrigeration cycle.

(閉弁時)
まず、外部電源から給電されない状態では、ロータ組立体8の回転角度はゼロであり、図1,5に示す閉弁状態となる。なお、閉弁状態での回転弁体45の回転位置を第1の回転位置とし、開弁状態(閉弁状態以外)での回転弁体45の回転角度を第2の回転位置とする。第1の回転位置において、回転弁体45の回転軸に沿った方向から見て、ボール55が第1オリフィス14と重なるとともに、ボール57が第2オリフィス16と重なる。
(When closed)
First, when no power is supplied from the external power source, the rotation angle of the rotor assembly 8 is zero and the valve is closed as shown in FIGS. The rotational position of the rotary valve element 45 in the closed state is defined as the first rotational position, and the rotational angle of the rotary valve element 45 in the open state (other than the closed state) is defined as the second rotational position. At the first rotational position, the ball 55 overlaps the first orifice 14 and the ball 57 overlaps the second orifice 16 when viewed along the rotation axis of the rotary valve body 45 .

この時、ボール55は第1オリフィス14の上端に位置してこれを閉止し、またボール57は第2オリフィス16の上端に位置してこれを閉止する。しかしながら、例えば第1配管20側が高圧で、第2配管22側が低圧であるとした場合、第1配管20側の圧力がコイルバネ51の付勢力に勝り、ボール55を第1オリフィス14から離間させる場合もある。 At this time, the ball 55 is positioned at the upper end of the first orifice 14 to close it, and the ball 57 is positioned at the upper end of the second orifice 16 to close it. However, if, for example, the first pipe 20 side has a high pressure and the second pipe 22 side has a low pressure, the pressure on the first pipe 20 side overcomes the biasing force of the coil spring 51 and separates the ball 55 from the first orifice 14. There is also

かかる場合、第1配管20から第1オリフィス14を介して弁室5内に進入した冷媒(流体)は、横穴18及び円管部10bと回転弁体45との隙間、並びに均圧孔45fを介して、第2連通孔45d内に至る。このとき、第2連通孔45d内の圧力は、ボール57を挟んだ第2オリフィス16内の圧力より高くなるため、ボール57は第2オリフィス16に向かって付勢され、これにより第1配管20から第2配管22に向かう冷媒の流れが阻止される。 In this case, the refrigerant (fluid) that has entered the valve chamber 5 from the first pipe 20 through the first orifice 14 passes through the lateral hole 18, the gap between the circular pipe portion 10b and the rotary valve body 45, and the pressure equalizing hole 45f. through the second communication hole 45d. At this time, the pressure in the second communication hole 45 d becomes higher than the pressure in the second orifice 16 sandwiching the ball 57 , so the ball 57 is urged toward the second orifice 16 . to the second pipe 22 is blocked.

これに対し、第2配管22側が高圧で、第1配管20側が低圧であるとした場合、第2配管22側の圧力がコイルバネ53の付勢力に勝り、ボール57を第2オリフィス16から離間させる場合もある。 On the other hand, if the pressure on the side of the second pipe 22 is high and the pressure on the side of the first pipe 20 is low, the pressure on the side of the second pipe 22 overcomes the biasing force of the coil spring 53 and separates the ball 57 from the second orifice 16. In some cases.

かかる場合、第2配管22から第2オリフィス16を介して弁室5内に進入した冷媒は、横穴18及び円管部10bと回転弁体45との隙間、並びに均圧孔45eを介して、第1連通孔45c内に至る。このとき、第1連通孔45c内の圧力は、ボール55を挟んだ第1オリフィス14内の圧力より高くなるため、ボール55は第1オリフィス14に向かって付勢され、これにより第2配管22から第1配管20に向かう冷媒の流れが阻止される。 In this case, the refrigerant that has entered the valve chamber 5 from the second pipe 22 through the second orifice 16 passes through the horizontal hole 18, the gap between the circular pipe portion 10b and the rotary valve body 45, and the pressure equalizing hole 45e. It reaches inside the first communication hole 45c. At this time, the pressure in the first communication hole 45 c becomes higher than the pressure in the first orifice 14 sandwiching the ball 55 , so the ball 55 is urged toward the first orifice 14 . to the first pipe 20 is blocked.

以上より明らかであるが、閉弁時において、第1配管20と第2配管22のいずれが高圧になった場合でも、ボール55、57が逆止弁となって、高圧側配管から低圧側配管に向かう冷媒の流れを阻止することができる。したがって、付勢力の弱いコイルバネ51,53を用いた場合でも、逆止弁の効果を発揮できるため、付勢力の強いコイルバネを用いた場合に比して各部の強度確保の必要がなく、また操作性の向上を図れる。 As is clear from the above, even if either the first pipe 20 or the second pipe 22 becomes high pressure when the valve is closed, the balls 55 and 57 function as check valves, and the pressure from the high pressure side pipe to the low pressure side pipe is reduced. can block the flow of refrigerant towards the Therefore, even when the coil springs 51 and 53 with weak biasing force are used, the effect of the check valve can be exhibited. can improve sexuality.

(開弁時)
次に、制御信号に応じて外部電源から給電が行われると、ステータ2が磁力を発生する。かかる磁力に応じた角度だけ、ロータ組立体8が回転駆動され、所定方向に回転力を発生する。かかる回転力は太陽ギヤ41に伝達され、減速部40を介して減速され、出力ギヤ部45aに伝達され、回転弁体45が軸線L回りに回転する。
(when valve is open)
Next, when power is supplied from an external power supply according to the control signal, the stator 2 generates magnetic force. The rotor assembly 8 is rotationally driven by an angle corresponding to the magnetic force to generate rotational force in a predetermined direction. This rotational force is transmitted to the sun gear 41, decelerated through the reduction section 40, transmitted to the output gear section 45a, and the rotary valve body 45 rotates around the axis L. As shown in FIG.

すると、図6に示すように、ボール55は第1オリフィス14の上端から離間し、弁シート10の上面19へと移動する。このとき、第1オリフィス14の上端は、回転弁体45の螺旋状面45jに対向する。また図示していないが、ボール57も第2オリフィス16の上端から離間し、弁シート10の上面19へと移動するため、第2オリフィス16の上端も、回転弁体45の螺旋状面45jに対向する。換言すれば、回転弁体45が第1の回転位置と異なる回転位置に回転すると、ボール55は、第1オリフィス14から上面19上へと移動し、ボール57は、第2オリフィス16から上面19上へと移動する。図7に、回転弁体45が最大角度回転した全開状態を示す。 Then, as shown in FIG. 6, the ball 55 is separated from the upper end of the first orifice 14 and moves to the upper surface 19 of the valve seat 10 . At this time, the upper end of the first orifice 14 faces the spiral surface 45j of the rotary valve body 45. As shown in FIG. Although not shown, the ball 57 also moves away from the upper end of the second orifice 16 and moves to the upper surface 19 of the valve seat 10, so that the upper end of the second orifice 16 also touches the spiral surface 45j of the rotary valve body 45. opposite. In other words, when the rotary valve body 45 rotates to a rotational position different from the first rotational position, the ball 55 moves from the first orifice 14 onto the upper surface 19 and the ball 57 moves from the second orifice 16 onto the upper surface 19. move up. FIG. 7 shows a fully open state in which the rotary valve body 45 is rotated by the maximum angle.

回転弁体45が回転すると、図6,7に示すように、弁シート10の上面19と螺旋状面45jとの間に、回転弁体45の回転角度に応じた隙間ができるため、この隙間を介して第1オリフィス14と第2オリフィス16のうち一方から他方へと冷媒が流れることとなる。 When the rotary valve body 45 rotates, as shown in FIGS. 6 and 7, a gap corresponding to the rotation angle of the rotary valve body 45 is formed between the upper surface 19 of the valve seat 10 and the spiral surface 45j. , the coolant flows from one of the first orifice 14 and the second orifice 16 to the other.

例えば第1配管20側が高圧側で、第2配管22側が低圧側であるとすると、第1配管20から第1オリフィス14を介して流量制御弁1内に進入した冷媒は、弁シート10の上面19と螺旋状面45jとの間の隙間を通過して、横穴18を抜け、弁室5に至る。さらに、冷媒は弁室5から、反対側の横穴18を抜けて、弁シート10の上面19と螺旋状面45jとの間の隙間を通過して、第2オリフィス16を介して第2配管22に至ることとなる。なお、第1配管20側が低圧側で、第2配管22側が高圧側である場合、以上とは逆の方向に冷媒が流れることとなる。 For example, assuming that the first pipe 20 side is the high pressure side and the second pipe 22 side is the low pressure side, the refrigerant that has entered the flow control valve 1 from the first pipe 20 through the first orifice 14 reaches the upper surface of the valve seat 10. It passes through the gap between 19 and the spiral surface 45j, passes through the lateral hole 18, and reaches the valve chamber 5. Further, the refrigerant flows from the valve chamber 5 through the side hole 18 on the opposite side, passes through the gap between the upper surface 19 of the valve seat 10 and the spiral surface 45j, and passes through the second orifice 16 to the second pipe 22. It will lead to When the first pipe 20 side is the low pressure side and the second pipe 22 side is the high pressure side, the refrigerant flows in the opposite direction.

ここで、第1オリフィス14の近傍における上面19と、回転弁体45の螺旋状面45jとの最大間隔Hが、第2オリフィス16の近傍における上面19と、回転弁体45の螺旋状面45jとの間隔よりも小さいとすると、第1オリフィス14と第2オリフィス16との間を流れる冷媒の量は、最大間隔Hの大きさにより制御されることとなる。 Here, the maximum distance H between the upper surface 19 near the first orifice 14 and the spiral surface 45j of the rotary valve body 45 is equal to the distance between the upper surface 19 near the second orifice 16 and the spiral surface 45j of the rotary valve body 45. , the amount of refrigerant flowing between the first orifice 14 and the second orifice 16 is controlled by the size of the maximum distance H.

また、第1オリフィス14の近傍における上面19と、回転弁体45の螺旋状面45jとの最大間隔Hは、回転弁体45の回転量と、螺旋状面45jの螺旋角度に応じて変化する。 Also, the maximum distance H between the upper surface 19 near the first orifice 14 and the spiral surface 45j of the rotary valve body 45 changes according to the amount of rotation of the rotary valve body 45 and the spiral angle of the spiral surface 45j. .

図8は、最大間隔Hを縦軸に、回転弁体45の回転角度を横軸にとって示す、開弁特性のグラフである。本実施の形態においては、螺旋状面45jの螺旋角度が一定であるため、図8に実線Aで示すように、回転弁体45の回転角度に従って最大間隔Hはリニアに変化する。 FIG. 8 is a graph of valve opening characteristics in which the vertical axis represents the maximum distance H and the horizontal axis represents the rotation angle of the rotary valve body 45 . In this embodiment, since the spiral angle of the spiral surface 45j is constant, the maximum interval H linearly changes according to the rotation angle of the rotary valve body 45, as indicated by the solid line A in FIG.

なお、回転弁体45の回転位置に応じて、螺旋状面45jの螺旋角度を変化させることで、2次曲線を描いて流量が増減する図8の一点鎖線B、あるいは所定角度から急激に流量が増大する点線Cで示すような開弁特性などを得ることができる。 By changing the helical angle of the helical surface 45j in accordance with the rotational position of the rotary valve body 45, the flow rate increases or decreases by drawing a quadratic curve along the dashed dotted line B in FIG. It is possible to obtain valve opening characteristics such as those indicated by the dotted line C in which .

一方、逆特性の制御信号に応じて外部電源から給電が行われると、ロータ組立体8が逆方向に回転駆動され、それにより回転弁体45も逆方向に回転し、図6,7に示す開弁状態から、図5に示す閉弁状態へと移行する。これにより、第1オリフィス14と第2オリフィス16との間で冷媒の流れが遮断される。 On the other hand, when power is supplied from the external power source in response to the control signal having the opposite characteristic, the rotor assembly 8 is driven to rotate in the opposite direction, thereby rotating the rotary valve body 45 in the opposite direction as shown in FIGS. From the valve open state, the valve is shifted to the valve closed state shown in FIG. This blocks the flow of coolant between the first orifice 14 and the second orifice 16 .

本実施の形態によれば、ステッピングモータの回転運動を減速部40を介して回転弁体45に伝達するため、高い分解能にて精度よく回転弁体45を回転させることができる。このため、図8に従って、冷媒の流量制御を精度よく行うことができる。また、本発明は二方弁として説明を行ったが、同様に三方弁等の多方弁にも本発明は適用できる。 According to the present embodiment, since the rotary motion of the stepping motor is transmitted to the rotary valve body 45 via the speed reducer 40, the rotary valve body 45 can be rotated with high resolution and accuracy. Therefore, according to FIG. 8, it is possible to accurately control the flow rate of the refrigerant. Moreover, although the present invention has been described as a two-way valve, the present invention can be applied to a multi-way valve such as a three-way valve as well.

1 流量制御弁
2 ステータ
5 弁室
8 ロータ組立体
10 弁シート
14 第1オリフィス
16 第2オリフィス
20 第1配管
22 第2配管
30 キャン
40 遊星ギヤ式減速機構(減速部)
45 回転弁体

1 flow control valve 2 stator 5 valve chamber 8 rotor assembly 10 valve seat 14 first orifice 16 second orifice 20 first pipe 22 second pipe 30 can 40 planetary gear reduction mechanism (reduction part)
45 rotary valve body

Claims (7)

第1オリフィスと第2オリフィスとを備えた弁シートを有する弁本体と、
前記弁シートに接離する方向に移動可能に保持された第1弁体および第2弁体とを備え、前記第1弁体および前記第2弁体と前記弁シートとの接触位置が変化するように回転する回転弁体と、を有し、
前記回転弁体は、前記回転弁体の回転軸に沿った方向から見て、前記第1弁体が前記第1オリフィスと重なるとともに、前記第2弁体が前記第2オリフィスと重なる第1の回転位置に回転可能であることを特徴とする流量制御弁。
a valve body having a valve seat with a first orifice and a second orifice;
A first valve body and a second valve body are movably held in a direction of contacting and separating from the valve seat, and a contact position between the first valve body and the second valve body and the valve seat changes. and a rotating valve body that rotates like
The rotary valve body has a first configuration in which the first valve body overlaps the first orifice and the second valve body overlaps the second orifice when viewed from the direction along the rotation axis of the rotary valve body. A flow control valve, characterized in that it is rotatable to a rotational position.
モータの回転速度を減速して前記回転弁体を回転する減速部をさらに有する請求項1の流量制御弁。 2. The flow control valve according to claim 1, further comprising a deceleration section for decelerating the rotational speed of the motor to rotate the rotary valve body. 前記弁シートは前記回転軸に直交する面に平行な平面を有し、前記回転弁体は、前記平面に対して傾斜したテーパ面を有することを特徴とする請求項1または2に記載の流量制御弁。 3. The flow rate according to claim 1, wherein the valve seat has a plane parallel to a plane orthogonal to the rotation axis, and the rotary valve body has a tapered surface inclined with respect to the plane. control valve. 前記回転弁体が前記第1の回転位置と異なる回転位置にあるときに、前記第1弁体は、前記第1オリフィスから前記平面上へと移動し、前記第2弁体は、前記第2オリフィスから前記平面上へと移動することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の流量制御弁。 When the rotary valve body is at a rotational position different from the first rotational position, the first valve body moves from the first orifice onto the plane, and the second valve body moves from the second orifice to the plane. A flow control valve according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it moves from an orifice onto said plane. 前記回転弁体の第1連通孔内に配置され、前記第1弁体を前記弁シートに向かって付勢する第1付勢部材と、前記回転弁体の第2連通孔内に配置され、前記第2弁体を前記弁シートに向かって付勢する第2付勢部材とを有することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の流量制御弁。 a first biasing member arranged in the first communication hole of the rotary valve body and biasing the first valve body toward the valve seat; and a first biasing member arranged in the second communication hole of the rotary valve body, The flow control valve according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second biasing member that biases the second valve body toward the valve seat. 前記第1弁体及び前記第2弁体はボールであることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の流量制御弁。 The flow control valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the first valve body and the second valve body are balls. 前記減速部は、遊星ギヤを有し、前記遊星ギヤと噛み合う出力ギヤ部が前記回転弁体と一体に形成されている請求項2に記載の流量制御弁。

3. The flow control valve according to claim 2, wherein the speed reducing portion has a planetary gear, and an output gear portion meshing with the planetary gear is formed integrally with the rotary valve body.

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