JP2024015519A - Motor valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動弁に関する。 The present invention relates to an electric valve.
従来から、例えば流体の配管系統の途中に介在させて、流体の流路の開閉や流量制御を行う機器として電動弁が使用されている。このような電動弁においては、流量制御を正確に行わせるために、弁本体に装着されたステッピングモータなどの駆動源により弁体を駆動させている。 2. Description of the Related Art Conventionally, electric valves have been used, for example, as devices that are placed in the middle of a fluid piping system to open and close a fluid flow path and control the flow rate. In such an electric valve, in order to accurately control the flow rate, the valve body is driven by a driving source such as a stepping motor attached to the valve body.
特許文献1には、ステッピングモータにより弁体を駆動して弁座から離間させることで、第1ポートと第2ポートとの間で冷媒等の流体の流れを許容し、また弁体を弁座に着座させることで、第1ポートと第2ポートとの間の流体の流れを阻止する電動弁が開示されている。
特許文献1の電動弁においては、ステッピングモータの回転運動を弁体の直線運動に変化するために、ねじを用いた変換機構を使用している。このため、構造が複雑であることに加え、ねじの摺動抵抗が比較的大きいため、ステッピングモータの容量を大きくする必要があり、電動弁の大型化やコスト増を招いている。
In the electric valve of
また、特許文献1の電動弁においては、弁体に連結された弁軸が弁座の中心軸線に沿って延在するため、弁軸との干渉を回避すべく、第1ポートと第2ポートのうちいずれか一方を、弁座の軸線に対して交差する方向に配置する必要がある。したがって、第1ポートと第2ポートとの間の流体の流れは方向転換を強制され、それに起因して圧損などの問題が生じることとなる。また、特許文献1の電動弁では、その構造上、両方向流れを実現することが困難である。
Further, in the electric valve of
本発明は、簡素な構造で小型化を図ることができ、圧損などを極力抑えることができる電動弁を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric valve that has a simple structure, can be downsized, and can suppress pressure loss as much as possible.
本発明にかかる電動弁は、
モータと、
フランジ部を備え、前記モータにより回転駆動される被駆動部と、
流体の高圧側の流入路と低圧側の排出路とを備え、前記被駆動部を収容する筐体と、を有し、
前記フランジ部は、複数の貫通開口と遮蔽壁と、前記複数の貫通開口及び前記遮蔽壁のそれぞれの周囲に形成された円形リブとを有しており、前記被駆動部の回転位置に応じて、前記複数の貫通開口および前記遮蔽壁のうちの任意の一つが選択的に前記流入路と前記排出路の間に配置され、
前記複数の貫通開口は、互いに異なる開口数および断面積を備え、前記断面積が小さいほど開口数が多い、ことを特徴とする。
The electric valve according to the present invention includes:
motor and
a driven part including a flange part and rotationally driven by the motor;
a casing that includes a fluid inflow path on a high pressure side and a fluid discharge path on a low pressure side, and houses the driven part;
The flange portion has a plurality of through openings, a shielding wall, and a circular rib formed around each of the plurality of through openings and the shielding wall, and the flange portion has a plurality of through openings, a shielding wall, and a circular rib formed around each of the through openings and the shielding wall. , any one of the plurality of through openings and the shielding wall is selectively disposed between the inlet channel and the outlet channel,
The plurality of through openings have different numerical apertures and cross-sectional areas, and the smaller the cross-sectional area, the larger the numerical aperture.
本発明によれば、簡素な構造で小型化を図ることができ、圧損などを極力抑えることができる電動弁を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric valve that has a simple structure, can be downsized, and can suppress pressure loss as much as possible.
以下、本発明に係る電動弁の実施形態を、図面を参照しながら説明する。本実施形態の電動弁1は、例えば冷凍サイクルの配管に連結されて、冷媒の流れを制御するために用いることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an electric valve according to the present invention will be described with reference to the drawings. The
(電動弁の構造)
図1は、本実施形態の電動弁1を、モータ部側から見た斜視図である。図2は、本実施形態の電動弁1を、ギヤ部3側から見た斜視図であるが、ギヤケースの一部を除去して示している。図3は、駆動ギヤ及び従動ギヤの軸線を通る面でギヤ部を切断して示す断面図であり、モータ部2の一部を省略している。
(Structure of electric valve)
FIG. 1 is a perspective view of the
電動弁1は、モータ部2とギヤ部3とを有する。モータ部2は、金属板製のモータ基部21と、モータ基部21に連結される有底円筒状の樹脂製のカバー22とを有する。モータ基部21とカバー22により形成される内部空間に、図示しないステッピングモータが収容されている。
The
カバー22の外周の一部は、径方向外方に延伸して中空のボックス23に連結されており、ボックス23内には、ボックス23を貫通する端子ピン24に接続された基板が配置されている。ステッピングモータは、基板及び端子ピン24を介して、外部の制御装置から給電を受ける。
A part of the outer periphery of the
ギヤ部3は、ねじSC(図1)を介してモータ基部21に連結されるケース基部31と、ケース基部31に連結されるギヤケース32と、ケース基部31とギヤケース32の間に形成されるギヤ室GC内に配置される第1ギヤ部33及び第2ギヤ部34を有する。ケース基部31とギヤケース32とで筐体を構成する。
The
ケース基部31には、厚さ方向に貫通する軸孔311と、ギヤ室GCに向いた面に形成された第1凹部312と、ギヤ室GCに向いた面とは反対側の面に形成された第1配管接続部313が配設されている。第1凹部312の第1底面314は、球状となっている。不図示の配管に接続された第1配管接続部313の内側に、断面円形状の第1流路315が形成されている。第1流路315の内径は、後述する円形リブ34A~34Fの内径に等しい。ケース基部31のギヤ室GCに向いた面には、第1流路315の周囲にて突出するように第1環状部316が形成されている。
The
ギヤケース32は、ケース基部31と平行に延在する板状部321と、板状部321の外周からケース基部31に向かって延在する筒状部322とを有する。筒状部322の端部をケース基部31に突き当てて固定することで、その内部に密閉されたギヤ室GCが形成される。
The
板状部321のギヤケース32のギヤ室GCに向いた面には、軸孔311に対向して第2凹部323が形成され、また第1凹部312に対向して第3凹部324が形成されている。第2凹部323の第2底面325、及び第3凹部324の第3底面326は、それぞれ球状となっている。
On the surface of the plate-
板状部321のギヤ室GCに向いた面とは反対側の面には、第1配管接続部313に対向して第2配管接続部327が形成されている。不図示の配管に接続された第2配管接続部327の内側に、断面円形状の第2流路328が形成されている。第2流路328の内径は、後述する円形リブ34A~34Fの内径に等しい。板状部321のギヤ室GCに向いた面には、第2流路328の周囲にて突出するように第2環状部329が形成されている。第2環状部329は、第1環状部316に対して間隔をあけて対向する。
A second
第1ギヤ部33は、ステッピングモータの出力軸と一体となった第1軸331と、第1軸331の周囲に同軸に形成された駆動ギヤ332とを連設してなる。第1軸331の先端333は、板状部321の第2凹部323の第2底面325に対応して、球面形状を有する。第1軸331は、軸孔311と第2凹部323に対して相対回転可能に嵌合し、第2底面325は、第1軸331の軸受部となる。
The
被駆動部である第2ギヤ部34は、円筒状の第2軸341と、第2軸341の周囲に同軸に形成された円盤状のフランジ部342と、フランジ部342の外周に形成された従動ギヤ343とを連設してなる。従動ギヤ343は、駆動ギヤ332に噛合している。
The
第2軸341の一端344は、ケース基部31の第1凹部312の第1底面314に対応して、球面形状を有し、その他端345は、板状部321の第3凹部324の第3底面326に対応して、球面形状を有する。第2軸341は第1凹部312及び第3凹部324に対して相対回転可能に嵌合し、第1底面314または第3底面326は、第2軸341の軸受部となる。
One
図4は、第2ギヤ部34の斜視図である。図において、フランジ部342の両側面には、第2軸341に対して同心円状に小径リブ3421及び大径リブ3422(一方のみ図示)が同一の高さ(フランジ部342の面からの距離)にて形成されている。
FIG. 4 is a perspective view of the
フランジ部342の両側面において、小径リブ3421及び大径リブ3422の間にはフランジ部342を挟んで対向する位置に、6つの円形リブ34A~34F(一方のみ図示)が周方向に等間隔で形成されている。6つの円形リブ34A~34Fは、互いに同径であり、また小径リブ3421及び大径リブ3422と同一の高さ(フランジ部342の面からの距離)を有する。円形リブ34A~34Fの一部は、小径リブ3421及び大径リブ3422と融合している。
On both sides of the
円形リブ34A~34Fの内側は、異なる形状を有する。具体的に、円形リブ34Aの内側には、開口34A1が形成されている。開口34A1の内径は、円形リブ34Aの内径に等しい。
The inner sides of the
円形リブ34Aに隣接する円形リブ34Bの内側は、遮蔽壁34B1により遮蔽されている。
The inner side of the
円形リブ34Bに隣接する円形リブ34Cの内側には、壁34C1と、壁34C1を貫通する5つの第1円形開口34C2が形成されている。第1円形開口34C2の合計の断面積は、開口34A1の断面積よりも小さい。
A wall 34C1 and five first circular openings 34C2 passing through the wall 34C1 are formed inside the
円形リブ34Cに隣接する円形リブ34Dの内側には、壁34D1と、壁34D1を貫通する13個の第2円形開口34D2が形成されている。第2円形開口34D2の内径は、第1円形開口34C2の内径より小さい。
A wall 34D1 and thirteen second circular openings 34D2 passing through the wall 34D1 are formed inside the
円形リブ34Dに隣接する円形リブ34Eの内側には、壁34E1と、壁34E1を貫通する第3円形開口34E2が形成されている。第3円形開口34E2の内径は、第2円形開口34D2の内径より小さく、また第3円形開口34E2の数は、第2円形開口34D2の数より多い。
A wall 34E1 and a third circular opening 34E2 passing through the wall 34E1 are formed inside the
円形リブ34Eに隣接する円形リブ34Fの内側には、壁34F1と、壁34F1を貫通する第4円形開口34F2が形成されている。第4円形開口34F2の内径は、第3円形開口34E2の内径より小さく、また第4円形開口34F2の数は、第3円形開口34E2の数より多い。第1円形開口34C2~第4円形開口34F2の合計断面積は、互いに異なっていると好ましい。開口34A1,及び第1円形開口34C2~第4円形開口34F2が貫通開口を構成する。
A wall 34F1 and a fourth circular opening 34F2 passing through the wall 34F1 are formed inside the
電動弁1を組付けた状態で、第2ギヤ部34の回転位置に応じて、フランジ部342の両側に形成された円形リブ34A~34Fは、第1環状部316及び第2環状部329に対向する。第1環状部316及び第2環状部329の間隙は、対向する円形リブ34A~34Fの軸線方向端部間距離よりわずかに大きくなっている。
When the
(電動弁の動作)
ここでは、モータ部2のステッピングモータは、出力軸すなわち第1ギヤ部33の回転角度を検出するエンコーダを内蔵しており、エンコーダからの信号に基づいてクローズドループで第1ギヤ部33の回転角度を制御できるものとするが、オープンループ制御にてステッピングモータを制御してもよい。
(Operation of electric valve)
Here, the stepping motor of the
不図示の制御装置から、端子ピン24を介してモータ部2のステッピングモータに対して制御信号を送信することで、第1ギヤ部33の駆動ギヤ332に噛合する従動ギヤ343を介して、第2ギヤ部34が回動する。
By transmitting a control signal from a control device (not shown) to the stepping motor of the
なお、制御装置は、第1ギヤ部33と第2ギヤ部34のギヤ比を考慮して、円形リブ34A~34Fのいずれかが第1環状部316及び第2環状部329に対向する角度位置まで移動できる第1ギヤ部33の角度位置を予め記憶しているものとする。円形リブ34A、34C~34Fが第1環状部316及び第2環状部329に対向する位置が開弁位置であり、円形リブ34Bが第1環状部316及び第2環状部329に対向する位置が閉弁位置である。
Note that the control device takes into account the gear ratio of the
第1流路(ここでは流入路)315側を冷媒の流入側(高圧側)とし、第2流路(ここでは流出路)328側を冷媒の流出側(低圧側)とする。第1流路315と第2流路328との間で、冷媒の流れを遮断したい場合、制御装置はステッピングモータを駆動して、円形リブ34Bが第1環状部316及び第2環状部329に対向する位置まで、第2ギヤ部34を回動させる。
The first flow path (inflow path here) 315 side is defined as the refrigerant inflow side (high pressure side), and the second flow path (here outflow path) 328 side is defined as the refrigerant outflow side (low pressure side). When it is desired to cut off the flow of the refrigerant between the
円形リブ34Bの内側は遮蔽壁34B1によって閉止されているため、第1流路315から第2流路328に向かう冷媒の流れを遮断できる。
Since the inside of the
このとき、第2ギヤ部34は、高圧側と低圧側との圧力差により軸線方向に変位して、低圧側の円形リブ34Bが第2環状部329に全周で当接する。これにより、円形リブ34Bと第2環状部329との間においてシールが確立され、冷媒漏れが生じない。
At this time, the
一方、高圧側の円形リブ34Bと第1環状部316との間には隙間が生じるため、その隙間よりギヤ室GC内へと冷媒が流出する。この冷媒は、第1ギヤ部33と第2ギヤ部34、第1軸331、第2軸341の潤滑に用いることができる。ギヤ室GC内が冷媒で満たされても、低圧側の円形リブ34Bと第2環状部329とは全周で当接しているため、かかる冷媒が第2流路328に流出することはない。
On the other hand, since a gap is created between the high-pressure side
これに対し、第1流路315と第2流路328との間で、最大流量で冷媒を流したい場合、制御装置はステッピングモータを駆動して、円形リブ34Aが第1環状部316及び第2環状部329に対向する位置まで、第2ギヤ部34を回動させる。
On the other hand, when it is desired to flow the refrigerant at the maximum flow rate between the
これにより、円形リブ34Aの内側に形成された、断面積が最大である開口34A1が、第1流路315と第2流路328とに対して段差を生じることなく接続されるため、第1流路315から第2流路328に向かう最大流量の冷媒の流れを確保できる。また、第1流路315から第2流路328に向かう冷媒は、開口34A1を淀みなくストレートに通過するため、圧損を抑制することができ、異音の発生を抑制できる。
As a result, the opening 34A1, which is formed inside the
さらに、第1流路315と第2流路328との間で、最大流量よりも少ない流量で冷媒を流したい場合、制御装置はステッピングモータを駆動して、円形リブ34C~34Fのいずれかが第1環状部316及び第2環状部329に対向する位置まで、第2ギヤ部34を回動させる。
Furthermore, if it is desired to flow the refrigerant at a flow rate lower than the maximum flow rate between the
円形リブ34C~34Fの内側には、異なる断面積の開口34C2~34F2がそれぞれ形成されているため、選択される開口34C2~34F2に応じて第1流路315から第2流路328に向かう最大流量の冷媒の流れを制限することができる。
Since openings 34C2 to 34F2 with different cross-sectional areas are formed inside the
円形リブ34C~34Fは、冷凍サイクルにおけるモードに応じて、必要な流量の冷媒を確保するのに適したものを選択することができる。また、円形リブ34C~34Fは、冷媒の整流効果が互いに異なる。このため、円形リブ34C~34Fのいずれかを第1環状部316及び第2環状部329に対向させたときに異音が発生した場合、別の円形リブを第1環状部316及び第2環状部329に対向させるよう、第2ギヤ部34を回動させることもできる。
The
本実施形態によれば、第2流路328側を冷媒の流入側(高圧側)とし、第1流路315側を冷媒の流出側(低圧側)とすることもできる。かかる場合、閉弁位置では、低圧側の円形リブ34Bが第1環状部316に全周で当接する。これにより、パッキンなどを設けなくても、円形リブ34Bと第1環状部316との間において冷媒漏れは生じないため、部品点数の削減を図ることができる。
According to the present embodiment, the
さらに本実施形態によれば、回転運動を直線運動に変換する変換機構を設けておらず、第2ギヤ部34を回転させるのみで、第1流路315と第2流路328との間における冷媒の通過と遮断とを制御できるため、部品点数も少なく簡素且つ低背な構造を有する、低コストの電動弁を実現できる。
Further, according to the present embodiment, a conversion mechanism for converting rotational motion into linear motion is not provided, and by simply rotating the
また、駆動トルクが少なくて済むため、ステッピングモータの容量を低減でき、それにより省エネを図ることもできる。 Furthermore, since less driving torque is required, the capacity of the stepping motor can be reduced, thereby saving energy.
(変形例)
図5は、変形例にかかる第2ギヤ部44の斜視図であり、第2流路との相対位置を点線または一点鎖線で示している。第2ギヤ部44は、上記実施形態の電動弁1における第2ギヤ部34の代わりに用いることができる。第2ギヤ部34以外の構造については、上記実施形態と同様であるため、重複説明を省略する。
(Modified example)
FIG. 5 is a perspective view of the
被駆動部である第2ギヤ部44は、円筒状の第2軸441と、第2軸441の周囲に同軸に形成された円盤状のフランジ部442と、フランジ部442の外周に形成された従動ギヤ443とを連設してなる。従動ギヤ443は、駆動ギヤ332に噛合する。
The
フランジ部442を貫通する長孔(貫通開口)44Aが、第2軸441回りに凡そ300度の角度にわたって円弧状に延在するように形成されている。長孔44Aの一端は、第2流路328の内径と等しい半円形であり、一端から周方向に離間するにつれて幅が狭くなっている。
A long hole (through opening) 44A passing through the
第2ギヤ部44が回動するにつれて、長孔44Aは第2流路328に対して相対変位する。点線で示す第2流路328との相対位置になるよう、長孔44Aが変位したときは、第2環状部329(図3参照)の全周が、フランジ部(ここでは遮蔽壁)442に当接することで、第2流路328に向かう冷媒の流れを遮断する。
As the
一方、一点鎖線で示す第2流路328との相対位置になるよう、長孔44Aが変位したときは、第2流路328の一部がフランジ部442に遮られることで流路断面積が減少し、それに応じて第2流路328に向かう冷媒の流れが制限される。
On the other hand, when the
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Variations in any of the components of the embodiments described above are possible within the scope of the invention. Moreover, any component can be added or omitted in the embodiments described above.
1 電動弁
2 モータ部
3 ギヤ部
31 ケース基部
315 第1流路
316 第1環状部
32 ギヤケース
328 第2流路
329 第2環状部
33 第1ギヤ部
331 第1軸
332 駆動ギヤ
34,44 第2ギヤ部
341,441 第2軸
343,443 従動ギヤ
342,442 フランジ部
34A~34F 円形リブ
34A1 開口
34B1 遮蔽壁
34C2 第1円形開口
34D2 第2円形開口
34E2 第3円形開口
34F2 第4円形開口
GC ギヤ室
1
Claims (3)
フランジ部を備え、前記モータにより回転駆動される被駆動部と、
流体の高圧側の流入路と低圧側の排出路とを備え、前記被駆動部を収容する筐体と、を有し、
前記フランジ部は、複数の貫通開口と遮蔽壁と、前記複数の貫通開口及び前記遮蔽壁のそれぞれの周囲に形成された円形リブとを有しており、前記被駆動部の回転位置に応じて、前記複数の貫通開口および前記遮蔽壁のうちの任意の一つが選択的に前記流入路と前記排出路の間に配置され、
前記複数の貫通開口は、互いに異なる開口数および断面積を備え、前記断面積が小さいほど開口数が多い、
ことを特徴とする電動弁。 motor and
a driven part including a flange part and rotationally driven by the motor;
a casing that includes a fluid inflow path on a high pressure side and a fluid discharge path on a low pressure side, and houses the driven part;
The flange portion has a plurality of through openings, a shielding wall, and a circular rib formed around each of the plurality of through openings and the shielding wall, and the flange portion has a plurality of through openings, a shielding wall, and a circular rib formed around each of the through openings and the shielding wall. , any one of the plurality of through openings and the shielding wall is selectively disposed between the inlet channel and the outlet channel,
The plurality of through openings have mutually different numerical apertures and cross-sectional areas, and the smaller the cross-sectional area, the larger the numerical aperture,
An electric valve characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の電動弁。 A drive gear is formed on the output shaft of the motor, and the driven part includes a driven gear formed on the outer periphery of the flange and meshed with the drive gear, and a shaft that supports the flange.
The electric valve according to claim 1, characterized in that:
一方の前記円形リブが一方の前記環状部に全周で当接したときは、他方の前記円形リブと他方の前記環状部との間に隙間が形成され、前記流入路側の流体は、前記隙間を介して前記被駆動部を収容する空間に供給される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動弁。 A pair of the circular ribs are formed facing each other on both side surfaces of the flange portion, and a pair of annular ribs of the housing are formed facing each other with the flange portion sandwiched therebetween,
When one of the circular ribs contacts the entire circumference of one of the annular portions, a gap is formed between the other of the circular ribs and the other of the annular portions, and the fluid on the inflow path side flows through the gap. supplied to the space accommodating the driven part through the
The electric valve according to claim 1 or 2, characterized in that:
Priority Applications (1)
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A621 | Written request for application examination |
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