JP4015769B2

JP4015769B2 - Fluid control valve

Info

Publication number: JP4015769B2
Application number: JP36009198A
Authority: JP
Inventors: 勝小川; 誠二岡崎; 重美浅井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2018-12-18
Also published as: JP2000179705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体、気体等の流体が流れる通路（流路）の流路抵抗を制御することで、前記流路を流れる流体の流量を調整したり、前記流路の方向切換えに用いられる流体制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液体、気体等の流体が流路を流れるとき、その流量を調整するために種々の流体制御弁が用いられてきた。
【０００３】
特開平３−２６０４８２号公報に開示された従来例を図１０に示す。図１０には非磁性体からなるケース１００の外周部に固定したモータ１０１の固定子コイル１０１ａへの通電により、弁軸１０２と一体的に形成したモータの回転子１０３を回転させ、この回転を推進軸受１０４により弁軸の直線運動に変換させて、弁体１０６の上下動により、弁座１０５の開口度を制御する電動弁が開示されている。
【０００４】
特開平９−７９４０９号公報に開示された従来例を図１１に示す。本開示例では、絞り弁の機能を有す電動弁と四方切換弁を複合化した制御弁が開示されている。（四方切換弁部については、説明を略する。）ここには、弁体２５１を移動させ、弁口２０８の開口度を調整することで、開口部２１８と開口部２２０を流通する冷媒の流量調整を行う制御弁であり、前記弁体２５１の上部に設けられたチャンバー２６２と下部の開口部２２０とを連通する均圧孔２５６を弁体２５１の内部に設け、弁体２５１の上下の圧力を概ね一致させることで、弁体２５１の作動力を軽減するものである。弁体２５１には、チャンバー２６２、均圧孔２５６及び開口部２２０の圧力と、開口部２１８の圧力とを隔てるための、パッキン２６１が設置してある。
【０００５】
特開平８−９３９３３号公報に開示された従来例を図１２に示す。本開示例では、給湯器用の制御弁として、流出路３００と複数の流入路３０１、３０２を有するハウジング３０３と、前記ハウジング内部に回動可能に設けられた略円筒形の側面に複数の入口孔３０４（他は省略されている。）および、端面に出口部３０５を有し、シリンダ部３０６と摺動する円筒部３０７の直径よりも細い直径の軸シール部３０８を有する弁体３０９と、弁体の出口部の端面と対向して形成された弁座３１０、前記弁体を回転駆動するモータ３１１を設けた制御弁が開示されている。
【０００６】
特開平９−２５７１４７号公報に開示された従来例を図１３に示す。本開示例では、オリフィス４１４を開閉する弁部材４５２を取付けたステム（弁軸）４５０が弁ホルダ４２０内部で摺動自在に設置されてなり、前記ステム４５０の外周にＯ−リング４６４が取付けられており、ステム４５０はドライバ４７０を介してステッピングモータ４８０に連動される構成の電動弁が開示されている。
【０００７】
実開昭６２−９８８７２号公報に開示された従来例を図１４に示す。本開示例では、高圧導入口５０１、低圧導入口５０２およびこの低圧導入口の両側にそれぞれ隣接された導口５０３、５０４を形成した弁本体５００と、前記弁本体５００内部に摺動自在に設けられ選択的に前記高圧導入口５０１と前記５０３、５０４のいずれか一方の導口とを連通させるとともに低圧導出口５０２と他方の導口とを連通させる弁体５０５とを具備し、さらに別の電磁弁５１０と弁本体５００とを金属細管５２１〜５２３を用いて接続し、電磁弁をＯＮ／ＯＦＦすることで、前記弁体５０５を作動させるパイロット駆動方式の四方切換弁が開示されている。
【０００８】
特開平９−１４４９２６号公報に開示された従来例を図１５に示す。本開示例では、モータ６０１を内臓した上部カバー６０２の下部に駆動マグネット６０４をモータ軸６０３に固設し、その下部に従動マグネット６０４ａ、減速装置６０８および弁体６０９を内蔵し、前記減速装置６０８の底面に複数の導管６１１、６１２、６１３、６１４（６１４は不図示）を設置した密封式方向制御弁（四方弁）が開示されている。
【０００９】
この例では、弁座６１０と導管６１１〜６１４のロウ付け作業の際の水没時に、モータ６０１内部への水の進入を防ぐために上部カバー６０２と下部カバー６０６が着脱自在に構成されている。しかしながら着脱自在であり、かつ冷媒の漏れを防止する必要性から、シャフト（モータ軸）６０３とシャフト（弁軸）６０７は下部カバー６０６を挟んで分離されており、それぞれの先端に固設された駆動マグネット６０４と従動マグネット６０４ａを磁気的に連動させることで、弁体６０９を回転駆動している。
【００１０】
特開平８−２８５１０１号公報に開示された従来例を図１６に示す。ここでは、円筒状のハウジング７１０と、前記ハウジングの内側に回動自在に挿入される弁体７５０を有し、ハウジング７１０には、Ａ−Ａ断面上に９０度毎に配設される４個のポート７２１、７２２、７２３、７２４（７２１、７２３、７２４は不図示）と、Ｂ−Ｂ断面上に９０度毎に配設される４個のポート７３１、７３２、７３３、７３４（７３１、７３３、７３４は不図示）を有し、弁体７５０は円柱部７５２と前記円柱部の上下に形成される平板部７５４、７５６有し、ステッピングモータ７７０で９０度毎に回動される。前記ステッピングモータ７７０はハウジング７１０に対してナット７７６を介して取付けられ、その出力軸７７２と弁体７５０が先端の駆動部７７３で連動する構成の四方切換弁が開示されている。７１２は弁座であり、ハウジング７１０の下部にＯ−リング７６４等で固定シールされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ルームエアコンやパッケージエアコン等の空調機の場合、冷凍サイクルから冷媒の漏れが生じると、空調機の性能低下を引き起こし、故障の原因にもなる。したがって、冷凍サイクル外への冷媒の漏れを極力防止するために、シール構造は極めて信頼性の高いものが要求され、特開平３−２６０４８２号公報に開示のシール構造が採られている。この開示例では、非磁性体のケースを弁ボディと溶接等で固定することによってシールし、流体が弁装置外部へ漏れることを防止している。
【００１２】
しかしながら、回転子はケース内部に設けられており、固定子はケース外部に設けられているため、弁装置専用の極めて特殊な構造のモータとなっている。そのためモータの形状が大きくなり配管スペースに無駄が生じる、製造工程が複雑であり大型であるためコストが高くなる、と言う問題点があった。
【００１３】
また、回転子をはじめとしてケース内部に設けられた部品が常に流体（冷媒と冷凍機油）の中に浸かっており、その部分で流体は圧力が３〜３０ｋｇ／ｃｍ²、温度が−２０〜＋８０℃の範囲で変化するので、回転子の経時変化、コンプレッサの摺動により発生し、冷媒中に存在する摺動粉等の汚染物（以下コンタミネーションと称す。）、あるいは潤滑油に存在する不純物等の影響等による回転子の作動性の悪化の問題、回転子と固定子がケースを間に挟んで設置されているため両者の距離が離れており、その結果モータの消費電流が大きくなり、空調機の運転コストを高くした、等の問題点があった。
【００１４】
特開平９−７９４０９号公報に開示された従来例の制御弁では、パッキン２６１のシール性が悪く漏れが生じる場合、開口部２１８とチャンバー２６２とがシールの漏れ部分により連通し、開口部２１８→弁口２０８→開口部２２０のルート以外に、開口部２１８→シール漏れ部→チャンバー２６２→均圧口２５６→開口部２２０のルートにも冷媒が流れ、弁部の絞り性能を悪化させる。さらに、シールが不能になると絞り弁の機能を全く果たせなくなる。したがってシール材には、極めてシール性、信頼性の高い材料が要求される。
【００１５】
特開平８−９３９３３号公報に開示された従来例の制御弁では、駆動源としてハウジング３０３外部からモータ３１１を装着し、弁軸の軸シール部３０８の周囲に環状の軸シール材３１２を設置することで流体と外部の軸シールを行っている。
【００１６】
特開平９−２５７１４７号公報に開示された従来例の電動弁も、駆動源として弁ホルダ４２０の外部からモータ４８０を装着し、ステム（弁軸）４５０の周囲に環状のＯ−リング４６４を設置することで流体と外部との軸シールを行っている。
【００１７】
これら特開平８−９３９３３号公報ならびに特開平９−２５７１４７号公報の開示例によれば、流体は軸シール部でシールされ、モータ内部の回転子等が直接流体と接することはない。
【００１８】
しかしながら、上記特開平８−９３９３３号公報ならびに特開平９−２５７１４７号公報の開示例における制御弁あるいは電動弁を空調機等の冷媒を流体とする冷凍サイクル等で用いようとすると次のような問題点が生ずる。
【００１９】
制御弁あるいは電動弁の軸シール（摺動部）にゴムシールを用いようとする場合、信頼性が低くシール材が早期に劣化するようであれば冷媒の漏れが生じ、空調機の性能低下を引き起こすばかりでなく、空調機の致命的な故障となることもある。
【００２０】
また仮に、定期的なメンテナンスによって劣化前にシール材の交換を行うことを想定しても、冷凍サイクルを一度開けてしまうと、冷媒の漏れが必ず生じるので、空調機の性能低下を引き起こす。
【００２１】
特に、近年のインバータ制御の導入により、冷媒の流量調整を極め細やかにする必要があり、弁軸を何回転も回転しながら、弁座の開口度を徐々に調整する制御弁が多く用いられている。このような用途の制御弁では、弁軸の回転摺動や軸方向摺動が頻繁にあり、摺動による軸シール材と弁軸の摩擦によって軸シール材の摩耗が生じ、冷媒の漏れが予測され、これまで空調機の制御弁の摺動部にゴムシール材が用いられた例はない。
【００２２】
実開昭６２−９８８７２号公報に開示された従来例の四方弁では、弁体５０５を駆動するのに大きな駆動力を必要したので、別の電磁弁５１０と弁本体５００とを金属細管５２１〜５２３を用いて接続し、電磁弁をＯＮ／ＯＦＦすることで、弁体を作動させるパイロット方式を用いていた。
【００２３】
例えば、高圧導入口５０１から弁本体５００内部に流入した冷媒圧は最大で３０ｋｇ／ｃｍ²程度である。図示した状態の場合、導口５０３と低圧導入口５０２での冷媒圧は５ｋｇ／ｃｍ²程度であるため、弁体５０５は差圧２５ｋｇ／ｃｍ²で弁座５０３に押圧される。この場合に、弁体５０５の摺動に必要な駆動力は７．５ｋｇｆ程度になる。これに対し、電磁弁５１０の場合、金属細管の径をφ２ｍｍ、間隔を２ｍｍとし、２本分の移動（６ｍｍ）を考慮すると、ソレノイドの巻数：１０００ターン、駆動電流：１Ａの場合で発生力は、０．２２ｋｇｆとなる。このように非常に小さいため、弁体を直接駆動することが出来ない。
【００２４】
したがって、冷媒の漏れを極力防止するために、金属細管と弁本体あるいは電磁弁との接続部分は溶接、ロウ付け等で強固にシールされ、また電磁弁の鉄心部分５１１も金属ケース５１２等で覆う必要があった。また、パイロット構造のため弁本体５００以外に電磁弁５１０や金属細管５２１〜５２３が必要となるために、形状が大きくなり配管スペースに無駄が生じる、製造工程が複雑であり大型であるためコストが高くなると言う問題点があった。さらに、弁体５０５の位置を保持するために電磁弁５１０に常時通電する必要があり、空調機の運転コストを高くした等の問題点があった。
【００２５】
特開平９−１４４９２６号公報に開示された従来例の四方弁では、下部カバー６０６内部の冷媒をシールする必要性から、シャフト（モータ軸）６０３またはシャフト（弁軸）６０７が下部カバー６０６を貫通できず、分離された複雑な構成となっている。また両者を磁気的に連動するために、マグネット６０４、６０４ａを用いているので、製造工程が多く、コストも高いと言う問題点があった。
【００２６】
特開平８−２８５１０１号公報に開示された従来例の四方弁では、ハウジング７１０とステッピングモータ７７０を、ナット７７６を介して取付けているので、ナットのねじ部７７７を伝わって冷媒が漏れるため、シール性が極めて悪い。また、出力軸７７２の周囲から、ステッピングモータ７７０内部に冷媒が容易に浸入し、ステッピングモータ７７０の性能を低下させると言う問題点があった。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体制御弁は、上述の課題を解決するために、水素化ニトリルゴム（以下、水素化ＮＢＲ）を主成分とする軸シール材でシールを行っている。さらに、水素化ＮＢＲの化学構造は、ＮＢＲと基本的には同種の化学構造であるが、これはモノマーのランダム共重合体であり、ＮＢＲの２重結合の一部が水素添加によって高度に飽和化されたエラストマであるため、薬品中での分解がＮＢＲ等に比べ極めて少なく、さらに耐熱性、耐摩耗性、耐油性、摺動性、強度等を併せ持つことで他のゴム材料（ＮＢＲ、ＣＲ）より優れている。さらに、上述の課題を解決するために、特に水素化ＮＢＲを主成分とするゴム材料の中でも有機過酸化物を架橋させた種類のものを軸シール材として用いることを特徴としている。有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジ第３ブチルパーオキサイド、第３ブチルクミルパーオキサイド、および前記パーオキサイドとヘキサン、ベンゼン、イソプロピルカーボネート、バレレート等の化合物がある。
【００２８】
また、流体制御弁は、代替冷媒で用いられることを特徴としている。水素化ＮＢＲでは全酸化量が他のゴム材料に比べ極めて少ないので、冷凍機油の加水分解が極めて少なく、潤滑性を落とさない作用がある。特に、代替冷媒で用いられる冷凍機油（ＰＯＥ）の加水分解が極めて少ない。
【００２９】
そして、弁内部には、前記弁軸と一体的に形成された針状弁体を有し、弁外部においては、駆動源を弁軸に連動させて設置している。
【００３０】
上述の構成によれば、本流体制御弁の制御対象となる流体（冷媒等）は、前記軸シール材でシールされる。駆動源の回転に伴う弁軸の回転が、ねじ形成部で直進運動に変換され、前記針状弁体が軸方向に駆動される。針状弁体は軸方向の駆動により弁座の開口度を制御し、流体の流量を調整する。
【００３１】
また、流体制御弁は、上述の課題を解決するために、図７に示すように、弁内部には摺動弁体を有し、弁外部においては、駆動源を弁軸に連動させて設置している。前記摺動弁体は、複数の導口の内少なくとも２つを連通させるように摺動するよう構成されている。
【００３２】
上述の構成によれば、本流体制御弁の制御対象となる流体（冷媒等）は、前記軸シール材でシールされる。駆動源の回転に伴う弁軸の回転により、前記摺動弁体が軸方向に摺動される。これによって、流入した流体の流出方向を切換えることが可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の第１の実施の形態について図１（ａ）、（ｂ）、図２、３、６、表１、２を用いて説明する。
本実施の形態に係る流体制御弁を、図１（ａ）に示す。針状弁体１を有する弁軸２の回転が、弁軸２に形成したおねじと推進軸受１２に形成しためねじにより構成されるねじ形成部１０で直進運動に変換され、軸方向に可動することによって、前記針状弁体１が弁座３の開口度を制御する流体制御弁である。
【００３４】
弁軸２には水素化ニトリルゴムを主成分とするＯ−リングからなる軸シール材５が装着されてなり、前記軸シール材５より大気側に突出した弁軸２の後部には、図１（ｂ）（図１（ａ）のＡ矢視図）に示すスリット状の溝２ａを設け、前記溝２ａにモータ９の出力軸９ａが挿入され、弁軸２が出力軸９ａに対し、移動自在に挿入される形態で連動するよう構成されている。図２、３に示す様に、モータ９の出力軸９ａの回転とともに弁軸２も同方向に回転すると、ねじ形成部１０で直線運動に変換されることにより、例えばモータ９が正回転であれば弁軸２は紙面左方向に移動し針状弁体１が弁座３の開口度を狭め、モータ９が逆回転であれば弁軸２は紙面右方向に移動し針状弁体１が弁座３の開口度を広げることより流量を制御する。軸シール材５の形状は、Ｏ−リングに限るものではなく、他の形状であっても良い。
【００３５】
バルブ筐体４には、弁座３と推進軸受１２が圧入あるいは螺合されてなり、バルブ筐体４は円筒部６とビス８で固定され、モータ９はビス７で円筒部６と外付け固定される。ここで、針状弁体１を含む弁軸２ならびに、弁座３はステンレスで、推進軸受１２は青銅系軸受材、バルブ筐体４、円筒部６は真鍮で構成されているが、これに限るものではない。
【００３６】
前記推進軸受１２の後端面側には、軸シール材５を設置するシール溝１３が形成されており、軸シール材５は前記シール溝１３と円筒部６と弁軸２で囲まれる環状の領域で変形し、流体が外部に漏れることを防止する。
【００３７】
図６に示すように、水素化ＮＢＲ２２は、ＮＢＲ２１と基本的には同種の構造であり、すなわちモノマーのランダム共重合体であるが、ＮＢＲの２重結合２３ａ、２３ｂの一部分が水素添加によって高度に飽和化されたエラストマであるため、耐薬品性に優れ、フロン等の冷媒中でも分解が少なく、シール材として劣化が少ない。
【００３８】
図２、３に示すように、弁軸２は軸シール材５に対し、正・逆の回転と軸方向に摺動するので、軸シール材５の摺動面が劣化し難いことがシール性を向上する１つの要素になる。ここで表１に水素化ＮＢＲ、ＮＢＲ、及びＣＲのアクロン摩耗試験結果を示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
水素化ＮＢＲはＮＢＲやＣＲに比べ摩耗指数が大きく、極めて摩耗し難い結果となっており、軸シール材として摺動が頻繁に生ずる用途で用いた場合でもシール面の摩耗が少なくシール性が良い。
【００４１】
また、水素化ＮＢＲを主成分とするゴム材料は他のゴム材料に比べて摺動性が良いので、摺動部でのトルク、推力等のロスが極めて少ない。
【００４２】
また、冷媒に対する耐性ならびに高圧に対する強度、寿命等の点で軸シールが概ね完全に行えることから、駆動源は市販のステッピングモータ等を外付けできる。ステッピングモータは、低消費電流で小型サイズのものが利用出来る。
【００４３】
表２にステッピングモータの比較を示す。
【００４４】
【表２】

【００４５】
本実施の形態で用いたステッピングモータは図１０に示すような従来例のモータ部分と比べて、消費電流が格段に低減されサイズも小型化している。しかも、図１０の従来例に比べ、消費電流が小さい割に、プルイントルクが大きいので駆動源として有利である。また、モータ内部の回転子や他の部品類が冷媒や冷凍機油に直接浸かることがなくなり、モータの劣化によるバルブ装置の作動性の低下、流量特性の経時変化が防止でき長寿命となる。
【００４６】
〔実施の形態２〕
本発明の第２の実施形態について表３、４を用いて説明する。
基本的な構造は実施の形態１と同様なので、構造については図１（ａ）、（ｂ）を引用する。
【００４７】
水素化ＮＢＲを主成分とするゴム材料の中でも特に有機過酸化物を架橋させた種類のものは、強度、耐油性においても優れている。ここで、有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジ第３ブチルパーオキサイド、第３ブチルクミルパーオキサイド、および前記パーオキサイドとヘキサン、ベンゼン、イソプロピルカーボネート、バレレート等の化合物があるがこれに限るものではない。
【００４８】
表３に水素化ＮＢＲの引張強度をＮＢＲ及びＣＲのゴム材料と比較して示す。
【００４９】
【表３】

【００５０】
表３より、他のゴム材料に比べ引張強度が大きいことから、高圧による変形に対しても永久歪みが少なく、冷媒圧に対するシール性が良い。特に、代替冷媒（Ｒ４１０Ａ，Ｂ等）では運転時の圧力が現行冷媒の約１．５倍（４５ｋｇ／ｃｍ２）と高圧であり、このような高圧で使用される冷媒用のシール材としても特に有効となる。
【００５１】
冷媒圧に対するシール性が良いことは、他のゴム材料に比べ線形が細いシール材であっても、良好なシール性を有することができ、シール材の体積が小さくなるので、シール材からの冷媒ガスの透過が格段に少なくなる。
【００５２】
また、表４に水素化ＮＢＲのスプリング強度（Ｈｓ）をＮＢＲ及びＣＲのゴム材料と比較して示す。
【００５３】
【表４】

【００５４】
この結果より、スプリング強度が大きいことから、他のゴム材料を用いる場合よりも、低圧側すなわち、弁軸２と円筒部６の間のクリアランス部分１３ａへの軸シール材５のはみ出しが少なく、冷媒圧に対するシール寿命が良い。特に高圧で使用される冷媒に対し顕著である。したがって、前記の代替冷媒に対しても長寿命の軸シール材として特に有効となる。
【００５５】
シールの寿命が長いことは、他のゴム材料に比べ線形が細いシール材であっても、長期に渡って良好なシール性を有することができ、シール材の体積が小さくなるので、シール材からの冷媒ガスの透過が格段に少なくなる。
【００５６】
〔実施の形態３〕
本発明の第３の実施形態について表５を用いて説明する。
表５は、水素化ＮＢＲの冷凍機油に対する全酸化量（ｍｇＫＯＨ／ｇ）を示している。
【００５７】
【表５】

【００５８】
冷媒には代替冷媒Ｒ４０７Ｃ、冷凍機油には前記代替冷媒用候補であるＰＯＥを用い、この全酸化量は、加水分解による酸の量をＫＯＨを標準として中和滴定し、消費したＫＯＨ量で表わしている。水素化ＮＢＲでは全酸化量が他のゴム材料に比べ極めて少ないので、冷凍機油の加水分解が極めて少ないと考えられる。すなわち、冷凍機油の粘度低下が少なく、潤滑性を落とさないので、コンプレッサの摩耗や、針状弁体１と弁座３の接触時の摩耗、ねじ形成部１０の摩耗等が極めて少なくなり、これらの部品、部分の寿命を向上させる。また、冷媒中のコンタミネーションが少なくなるので弁体１、弁座３間の閉塞、ねじ形成部１０の閉塞が極めて減少する。
【００５９】
代替冷媒としては他に、Ｒ４１０Ａ，Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７Ｃ等があり、これらに用いられる冷凍機油候補であるＰＯＥ、ポリビニルエーテル（ＰＶＥ）等に対しても特に有効である。
【００６０】
冷凍機油の粘度低下が少なく、潤滑性を落とさないので、上述のようにコンプレッサや他の部分の摩耗が極めて少なくなり、冷媒中のコンタミネーションが少なくなる。
【００６１】
さらに有機過酸化物を架橋させた水素化ＮＢＲからなるシール材を用いることで、シール材が小さくできる分、さらに加水分解が少なく、冷凍機油の粘度低下を抑制でき、コンプレッサの寿命を向上させる。また、流体制御弁の弁部がコンタミネーションにより閉塞されることも少なくなり、空調機としての寿命を向上できる。
【００６２】
〔実施の形態４〕
本発明の第４の実施の形態について図４にて説明する。尚、実施の形態１で説明した部分と同種の部分には同じ符号を用い説明を省略する。
本実施の形態に係る流体制御弁は、図４に示すように、推進軸受１２とねじ形成部１０が、軸シール材５に対し後方に設置されている点で実施の形態１と異なる。駆動原理は実施の形態１と同様である。軸シール材５には、水素化ＮＢＲを主成分とする、あるいは実施の形態２で説明した材料からなるＯ−リングが用いられる。軸シール材５の形状は、Ｏ−リングに限るものではなく、他の形状であっても良い。
【００６３】
バルブ筐体４には、弁座３と推進軸受１２が圧入あるいは螺合されてなり、バルブ筐体４は円筒部６とビス８で固定され、モータ９はビス７で円筒部６と外付け固定される。ここで、針状弁体１を含む弁軸２ならびに、弁座３はステンレスで、推進軸受１２は青銅系軸受材、バルブ筐体４、円筒部６は真鍮で構成されているが、これに限るものではない。
【００６４】
〔実施の形態５〕
本発明の第５の実施の形態について図５にて説明する。尚、実施の形態１で説明した部分と同種の部分には同じ符号を用い説明を省略する。
本実施の形態に係る流体制御弁は、図５に示すように、弁軸１４は、針状弁体１を有するシャフト１４ａと、軸シール材５が設置されるシャフト１４ｂからなり、シャフト１４ａはシャフト１４ｂに対し、移動自在に連結されてなる。また、前記軸シール材５より外側に突出したシャフト１４ｂの後部にはスリット状の溝２ａを設け、前記溝２ａはモータ９の出力軸９ａが連結するよう構成されている。
【００６５】
シャフト１４ａとシャフト１４ｂからなる弁軸１４が回転し、シャフト１４ａに形成されたおねじと推進軸受１２に形成されためねじとで構成されるねじ形成部１０の回転が、推進軸受１２により直進運動に変換され、軸方向に可動することによって、弁座３の開口度を制御する流体制御弁である。
【００６６】
軸シール材５は水素化ニトリルゴムを主成分とするＯ−リングを用いているが、Ｏ−リングに限るものではなく、他の形状であっても良い。
【００６７】
円筒部６ａの後端面側には、軸シール材５を設置するシール溝１３が形成されており、軸シール材５は前記シール溝１３と円筒部６ｂと弁軸１４で囲まれる環状の領域で変形し、流体が外部に漏れることを防止する。軸シール部分では、弁軸１４の回転摺動が生じる。
【００６８】
バルブ筐体４には、弁座３と推進軸受１２が圧入あるいは螺合されてなり、バルブ筐体４は円筒部６ａ、６ｂとビス８で固定され、モータ９はビス７で円筒部６ｂと外付け固定される。ここで、弁軸１４（すなわちシャフト１４ａと、シャフト１４ｂ）弁座３はステンレスで、推進軸受１２は青銅系軸受材、バルブ筐体４、円筒部６ａ、６ｂは真鍮で構成されているが、これに限るものではない。
【００６９】
〔実施の形態６〕
本発明の第６の実施の形態について図７で説明する。
本実施の形態に係る流体制御弁は、図７に示すように、流入口４０と、流出口４１、ならびに前記流出口４１の両側に軸方向に隣接して第１通口４２、第２通口４３を開口し、前記流出口４１と第１通口４２、第２通口４３のいずれか一方とを選択的に連通させる弁体３１を、弁座３２面上を摺動自在に設置した流体制御弁であり、前記弁体３１の内部にはめねじ（不図示）を形成し、おねじ３７を形成した弁軸３３に螺合することで、弁軸３３の回転を、弁体３１の直進運動に変換する。
【００７０】
前記弁軸３３には水素化ＮＢＲを主成分とするＯ−リングからなる軸シール材３５が装着されてなり、前記軸シール材３５より外側に突出した弁軸３３の後部にはモータ３９の出力軸３９ａが固定されている。
【００７１】
モータ３９の出力軸３９ａの回転とともに弁軸３３も同方向に回転すると、弁体３１は直線運動に変換され、弁座３２面上を摺動する。例えばモータ３９が正回転であれば弁体３１は紙面左方向に移動し、弁体３１が前記流出口４１と第１通口４２とを選択的に連通させ、前記流入口４０と第２通口４３が連通する（図７記載の状態）。モータ３９が逆回転であれば弁体３１は紙面右方向に移動し、弁体３１が前記流出口４１と第２通口４３とを選択的に連通させ、前記流入口４０と第１通口４２が連通する。
【００７２】
流入口４０からバルブ筐体４４内部に流入した冷媒圧は最大で３０ｋｇ／ｃｍ²程度である。図示した状態の場合、第１通口４２と流出口４１での冷媒圧は５ｋｇ／ｃｍ²程度であるため、弁体３１は差圧２５ｋｇ／ｃｍ²で弁座に押圧される。第１通口４２と流出口４１の直径を８ｍｍとし、弁体・弁座間の摩擦係数を０．３とすると、弁体３１の摺動に必要な駆動力は７．５ｋｇｆである。モータ３９のトルクを３５０ｇｆ・ｃｍ、ねじ部の伝達効率を４０％、ねじピッチを０．５とすると、軸シール部でのトルクロスを５０ｇｆ・ｃｍとすると、直線運動に変換される推力は、１５．１ｋｇｆとなり、弁体３１を充分駆動できる。
【００７３】
バルブ筐体４４は、ベース４６と圧入、溶接、ロウ付け等の方法で接合され、円筒部４９はベース４６にビス４８等で、モータ３９はビス４７等で円筒部４９に外付け固定される。
【００７４】
軸受部４５の後端面側には、軸シール材３５を設置するシール溝３８が形成されており、軸シール材３５は前記シール溝３８と円筒部４９と弁軸３３で囲まれる環状の領域で変形し、流体が外部に漏れることを防止する。ここで、前記軸シール材３５は、実施の形態１、２で用いたシール材料で構成されるので詳細な説明は省略する。軸シール材３５の形状は、Ｏ−リングに限るものではなく、他の形状であっても良い。ここで、弁体３１はＰＰＳ（樹脂）、弁軸３３ならびに、弁座３２はステンレスで、ベース４６、円筒部４９は真鍮で、軸受部４５は青銅系軸受材で、バルブ筐体４４は銅製パイプ材で構成されているが、これに限るものではない。
【００７５】
〔実施の形態７〕
本発明の第７の実施の形態について図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。
図８（ａ）は概略断面図、（ｂ）、（ｃ）はＡ−Ａ断面図を示す。本実施の形態に係る流体制御弁は、図８（ａ）に示すように、流入口６０、流出口６１、第１通口６２、第２通口６３が同心円上に隣接して開口された弁座５２と、前記流出口と第１通口６２、第２通口６３のいずれか一方とを選択的に連通させる弁体５１を、弁座５２面上を回転摺動自在に設置した流体制御弁である。
【００７６】
前記弁体５１には弁軸５３が固設され、前記弁軸には水素化ニトリルゴムを主成分とするＯ−リングからなる軸シール材５５が装着されてなり、前記軸シール材５５より外側に突出した弁軸５３の後部にはモータ５９の出力軸５９ａが固定されており、モータ５９の出力軸５９ａの回転とともに弁軸５３も同方向に回転すると、弁体５１は弁座５２面上を回転摺動する。
【００７７】
図８（ｂ）、（ｃ）を加えて説明すれば、例えばモータ５９が正回転であれば弁体５１は（ｂ）で示す位置に移動し、流出口６１と第１通口６２とを選択的に連通させ、流入口６０と第２通口６３はバルブ筐体５４内部で連通する。モータ５９を逆回転に換えると弁体５１は（ｃ）で示す位置に移動し、流出口６１と第２通口６３とを選択的に連通させ、前記流入口６０と第１通口６２はバルブ筐体５４内部で連通する。この時、流入口６０はコンプレッサ（不図示）の吐出口に、流出口６１はサクションに接続されるので、バルブ筐体５４の内部５６は流入口６０から流入した高圧冷媒により常に高圧状態に、弁体５１の内部５７は常に低圧状態となり、弁体５１が上記（ｂ）、（ｃ）のいずれの位置にあっても、弁体５１はバルブ筐体５４の内部５６と弁体５１の内部５７の差圧により弁座５２に押圧されるので、弁体と弁座の間の冷媒の流通を防止する。
【００７８】
バルブ筐体５４は、ベース５８と圧入、溶接、ロウ付け等の方法で接合され、モータ５９は円筒部６５にビス６６で、円筒部６５はベース６８にビス６７等で外付け固定される。
【００７９】
軸受部６８の下面側には、軸シール材５５を設置するシール溝６４が形成されており、軸シール材５５は前記シール溝６４と軸受部６８と弁軸５３で囲まれる環状の領域で変形し、冷媒が外部に漏れることを防止する。ここで、前記軸シール材５５は、実施の形態１、２で用いたシール材料で構成されるので詳細な説明は省略する。軸シール材５５の形状は、Ｏ−リングに限るものではなく、他の形状であっても良い。ここで、弁体５１はＰＰＳ（樹脂）、弁軸５３ならびに、弁座５２はステンレスで、ベース５８、円筒部６５は真鍮で、軸受部６８は青銅系軸受材で、バルブ筐体５４は銅製パイプ材で構成されているがこれに限るものではない。
【００８０】
尚、実施の形態１〜６で用いたモータは、ステッピングモータが好ましいが、これに限るものではなく、ＤＣモータでもかまわない。
【００８１】
〔実施の形態８〕
本実施の形態では、本発明で用いる軸シール材の形状について説明する。
軸シール材の形状は、Ｏ−リングに限るものではなく、他の形状であっても良い。
【００８２】
いくつかの例を図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を用いて示す。
図９（ａ）は、断面がＵ型形状のＵパッキン８０の装着例を、図９（ｂ）は、断面がＹ型形状のＹパッキン８１を装着した例である。図９（ｃ）は、Ｙパッキン８１と断面がＬ型のバッファリング８２を装着した例である。冷凍サイクル中に含まれるコンタミネーションや冷凍機油中に含まれる不純物が、軸シール材すなわちＹパッキン８１と弁軸２の間に流れ込み、軸シール材を損傷し、シール漏れが生ずる可能性があるため、前記バッファリング８２部分で、コンタミネーションや不純物を塞き止める。図９（ｄ）に示す軸シール材９０は、軸シール用のリップ８３とバッファリップ８４、ダストリップ８５、ならびにはめあい部８６を有するゴム部と、補強環８７、ガータばね８８から構成されている。
【００８３】
シールの外周部は前記はめあい部８６のはめあい力により、シール溝１３の内面に軸シール材９０を固定すると共に、外周部からの漏れを防ぐことができる。またリップ８３は、弁軸１４に対する締めしろと、ガータばね８８の緊迫力で、弁軸１４に接触し、漏れを防止することが可能である。さらに、バッファリップ８４は冷凍サイクル中に含まれるコンタミネーションや冷凍機油中に含まれる不純物が、軸シール材と弁軸の間に流れ込むことで、リップ８３を損傷することを防止することができ、ダストリップ８５は大気中のちり等が冷凍サイクル中に侵入するのを防ぐことができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の流体制御弁は、以上のように、水素化ＮＢＲを主成分とする軸シール材を有することにより、冷媒の漏れを防止でき、しかも長期に渡って良好なシール性を持続できるので、極めて簡易なシール構造で、空調機の冷凍サイクル用流体制御弁として利用可能となり、かつモータ等の駆動源を外付けできるので、モータ内部への冷媒の浸入を防ぎ、簡単な構造とすることができると共に、作動性の低下、流量特性の経時変化が極めて低減できる効果と、駆動源の低コスト化、低消費電力化が可能となる効果がある。
【００８５】
流体制御弁は、水素化ＮＢＲを主成分とするゴム材料の中でも有機過酸化物を架橋させた種類のものを軸シール材としている。それゆえ、高圧による変形に対しても永久歪みが少ないので高圧冷媒に対するシール性が良く、高圧時でも低圧側のはみ出しが極めて少なく、高圧に対するシール寿命が良いという効果がある。特に代替冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｂ等）は運転時の圧力が現行冷媒の約１．５倍（４５ｋｇ／ｃｍ²）であり、このような高圧で使用される次世代冷媒に対するシール材として特に有効となる。
【００８６】
さらに、高圧に対するシール性、シール寿命が良いことは、他のゴム材料に比べ線形が細いシール材であっても、良好なシール性ならびにシール寿命を有することができ、シール材の体積が小さくできるので、シール材からの冷媒ガスの透過が格段に少なくなる効果がある。
【００８７】
流体制御弁は、代替冷媒用冷凍機油の粘度低下が少なく、潤滑性を落とさないので、コンプレッサの摩耗が極めて少なくなり、冷媒中のコンタミネーションも少なくなる。このように次世代冷凍機油に対し特に有効である。
【００８８】
以上によれば、シール性、シール寿命の向上以外にも、シール材が小さくできる分、さらに加水分解が少なく、冷凍機油の粘度低下を抑制でき、コンプレッサの寿命を向上させる。また、流体制御弁の弁部がコンタミネーションにより閉塞されることも少なくなり、空調機全体としての寿命を向上できる等の効果がある。
【００８９】
流体制御弁は、モータ等の駆動源を外付けできるので、モータ内部への冷媒の浸入を防ぎ、弁全体を簡単な構造とすることができ、極めて簡易な構造で、冷媒の流量調整ができる流体制御弁を得る。それに加えて、作動性の低下、流量特性の経時変化が極めて低減でき、駆動源の低コスト化、低消費電力化が可能となる効果がある。
【００９０】
パイロット構造が不要な流体制御弁（四方弁）を得るので、弁本体以外に電磁弁や金属細管が不要となり、小型化、低コスト化が可能となる。さらに、摺動弁体の位置保持のために従来技術で行っていた常時通電が不要となり、運転コストを安く抑えることができる効果がある。また、他の実施形態によれば、モータの出力軸と弁軸が直接連動できるので、特開平９−１４４９２６号公報の開示例のようにマグネットを用いる必要がなく、簡単な構造とすることができ、小型化、低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流体制御弁の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る流体制御弁の駆動状態を表わす図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る流体制御弁の駆動状態を表わす図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る流体制御弁の概略構成図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る流体制御弁の概略構成図である。
【図６】本発明の軸シールに用いる水素化ＮＢＲの化学構造を示す図及びＮＢＲの化学構造を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る流体制御弁の概略構成図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る流体制御弁の概略構成図および駆動状態を表わす図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係る軸シール材の概略図である。
【図１０】従来技術を表わす略断面図である。
【図１１】従来技術を表わす略断面図である。
【図１２】従来技術を表わす略断面図である。
【図１３】従来技術を表わす略断面図である。
【図１４】従来技術を表わす略断面図である。
【図１５】従来技術を表わす略断面図である。
【図１６】従来技術を表わす略断面図である。
【符号の説明】
１針状弁体
２、３３、５３弁軸
２ａスリット状溝
３、３２、５２弁座
４、４４、５４バルブ筐体
５、３５、５５、９０軸シール材
６、４９、６５円筒部
９、３９、５９モータ
９ａ、３９ａ出力軸
ｌ０ねじ形成部
１２推進軸受
２１ＮＢＲ２２水素化ＮＢＲ
２３ａ、２３ｂ二重結合
３１、５１弁体
３７おねじ
３８、６４シール溝
４０、６０流入口
４１、６１流出口
４２、４３通口
４５、６８軸受部
４６、５８ベース
６２、６３導口
８０、８１パッキン
８２バッファリング
８３リップ
８４バッファリップ
８５ダストリップ
８６はめあい部
８７補強環
８８ガータばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention controls the flow resistance of a passage (flow path) through which a fluid such as liquid or gas flows, thereby adjusting the flow rate of the fluid flowing through the flow path or changing the direction of the flow path. It relates to a control valve.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a fluid such as a liquid or a gas flows through a flow path, various fluid control valves have been used to adjust the flow rate.
[0003]
FIG. 10 shows a conventional example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-260482. In FIG. 10, the rotor 103 of the motor formed integrally with the valve shaft 102 is rotated by energizing the stator coil 101a of the motor 101 fixed to the outer periphery of the case 100 made of a nonmagnetic material. A motor-operated valve is disclosed in which the opening degree of the valve seat 105 is controlled by the vertical movement of the valve body 106, which is converted into a linear motion of the valve shaft by the propulsion bearing 104.
[0004]
A conventional example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-79409 is shown in FIG. In the present disclosure, a control valve in which an electric valve having a throttle valve function and a four-way switching valve are combined is disclosed. (The description of the four-way switching valve is omitted.) Here, the flow rate of the refrigerant flowing through the opening 218 and the opening 220 is adjusted by moving the valve body 251 and adjusting the opening degree of the valve port 208. The control valve is an adjustment valve. A pressure equalizing hole 256 that communicates between the chamber 262 provided in the upper part of the valve body 251 and the lower opening 220 is provided in the valve body 251, and the pressure above and below the valve body 251 is adjusted. Is substantially matched, the operating force of the valve body 251 is reduced. The valve body 251 is provided with a packing 261 for separating the pressure of the chamber 262, the pressure equalizing hole 256 and the opening 220 and the pressure of the opening 218.
[0005]
FIG. 12 shows a conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-93933. In the present disclosure, as a control valve for a hot water heater, a housing 303 having an outflow passage 300 and a plurality of inflow passages 301 and 302, and a plurality of inlet holes on a substantially cylindrical side surface provided rotatably in the housing. 304 (others are omitted), a valve body 309 having an outlet 305 at the end surface and a shaft seal portion 308 having a diameter smaller than the diameter of the cylindrical portion 307 sliding with the cylinder portion 306, There is disclosed a control valve provided with a valve seat 310 formed to face the end face of the body outlet, and a motor 311 for rotationally driving the valve body.
[0006]
FIG. 13 shows a conventional example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-257147. In the present disclosure, a stem (valve shaft) 450 to which a valve member 452 for opening and closing the orifice 414 is attached is slidably installed inside the valve holder 420, and an O-ring 464 is attached to the outer periphery of the stem 450. The stem 450 is disclosed as a motor-operated valve configured to be linked to a stepping motor 480 via a driver 470.
[0007]
FIG. 14 shows a conventional example disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-98872. In the present disclosure, a valve main body 500 in which a high-pressure inlet 501, a low-pressure inlet 502, and guide ports 503 and 504 adjacent to both sides of the low-pressure inlet are formed, and the valve main body 500 is slidably provided. And a valve body 505 that selectively connects the high-pressure inlet 501 and one of the inlets 503 and 504 and communicates the low-pressure outlet 502 and the other inlet. A pilot-driven four-way switching valve that operates the valve body 505 by connecting the solenoid valve 510 and the valve body 500 using metal thin tubes 521 to 523 and turning the solenoid valve ON / OFF is disclosed.
[0008]
FIG. 15 shows a conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-144926. In the present disclosure, a drive magnet 604 is fixed to a motor shaft 603 at a lower portion of an upper cover 602 incorporating a motor 601, and a driven magnet 604a, a speed reduction device 608, and a valve body 609 are built in the lower portion, and the speed reduction device 608 is incorporated. There is disclosed a sealed directional control valve (four-way valve) in which a plurality of conduits 611, 612, 613, 614 (614 is not shown) are installed on the bottom surface.
[0009]
In this example, the upper cover 602 and the lower cover 606 are detachable in order to prevent water from entering the motor 601 when the valve seat 610 and the conduits 611 to 614 are brazed. However, the shaft (motor shaft) 603 and the shaft (valve shaft) 607 are separated with the lower cover 606 sandwiched between them because they are detachable and it is necessary to prevent leakage of the refrigerant, and are fixed to the respective ends. The valve body 609 is rotationally driven by magnetically interlocking the drive magnet 604 and the driven magnet 604a.
[0010]
FIG. 16 shows a conventional example disclosed in JP-A-8-285101. Here, it has a cylindrical housing 710 and a valve body 750 that is rotatably inserted inside the housing, and the housing 710 includes four pieces arranged every 90 degrees on the AA cross section. Ports 721, 722, 723, 724 (721, 723, 724 are not shown) and four ports 731, 732, 733, 734 (731, 733) arranged every 90 degrees on the BB cross section. , 734 are not shown), and the valve body 750 has a cylindrical portion 752 and

flat plate portions

754 and 756 formed above and below the cylindrical portion, and is rotated by a stepping motor 770 every 90 degrees. The stepping motor 770 is attached to the housing 710 via a nut 776, and a four-way switching valve having a configuration in which an output shaft 772 and a valve body 750 are interlocked by a driving portion 773 at the tip is disclosed. Reference numeral 712 denotes a valve seat, which is fixedly sealed to the lower portion of the housing 710 with an O-ring 764 or the like.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of an air conditioner such as a room air conditioner or a packaged air conditioner, if the refrigerant leaks from the refrigeration cycle, the performance of the air conditioner is reduced and a failure may be caused. Therefore, in order to prevent leakage of the refrigerant outside the refrigeration cycle as much as possible, a highly reliable seal structure is required, and the seal structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-260482 is adopted. In this disclosed example, a non-magnetic case is sealed by being fixed to the valve body by welding or the like, and fluid is prevented from leaking outside the valve device.
[0012]
However, since the rotor is provided inside the case and the stator is provided outside the case, the motor has a very special structure dedicated to the valve device. For this reason, there has been a problem that the shape of the motor is increased and the piping space is wasted, and the manufacturing process is complicated and the size is increased, resulting in an increase in cost.
[0013]
In addition, the rotor and other parts provided inside the case are always immersed in the fluid (refrigerant and refrigerating machine oil), and the fluid has a pressure of 3 to 30 kg / cm. ² Since the temperature changes in the range of -20 to + 80 ° C., contaminants such as sliding powder (hereinafter referred to as contamination) generated by the change of the rotor over time and the sliding of the compressor and existing in the refrigerant. Or the problem of deterioration of the operability of the rotor due to the influence of impurities, etc. present in the lubricating oil, because the rotor and the stator are installed with the case in between, the distance between them is separated, resulting in the motor However, there were problems such as an increase in current consumption and an increase in the operating cost of the air conditioner.
[0014]
In the conventional control valve disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79409, when the sealing property of the packing 261 is poor and leakage occurs, the opening 218 and the chamber 262 communicate with each other through the leakage portion of the seal, and the opening 218 → In addition to the route from the valve port 208 to the opening 220, the refrigerant also flows through the route from the opening 218 to the seal leaking part, the chamber 262, the pressure equalizing port 256, and the opening 220, which deteriorates the throttle performance of the valve. Furthermore, if the sealing is impossible, the function of the throttle valve cannot be performed at all. Therefore, the sealing material is required to be a material having extremely high sealing performance and reliability.
[0015]
In the conventional control valve disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-93933, a motor 311 is mounted from the outside of the housing 303 as a drive source, and an annular shaft seal material 312 is installed around the shaft seal portion 308 of the valve shaft. In this way, the fluid and the external shaft are sealed.
[0016]
In the conventional motor-operated valve disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-257147, a motor 480 is mounted from the outside of the valve holder 420 as a drive source, and an annular O-ring 464 is installed around a stem (valve shaft) 450. By doing so, the shaft seal between the fluid and the outside is performed.
[0017]
According to the disclosed examples of JP-A-8-93933 and JP-A-9-257147, the fluid is sealed by the shaft seal portion, and the rotor or the like inside the motor does not directly contact the fluid.
[0018]
However, if the control valve or the motor-operated valve in the disclosed examples of the above-mentioned JP-A-8-93933 and JP-A-9-257147 is used in a refrigeration cycle using a refrigerant such as an air conditioner as a fluid, the following problems are caused. A point arises.
[0019]
When using a rubber seal for the shaft seal (sliding part) of a control valve or motor-operated valve, if the seal material deteriorates early due to low reliability, refrigerant leakage will occur, causing a reduction in the performance of the air conditioner Not only that, but it can be a fatal failure of the air conditioner.
[0020]
Moreover, even if it is assumed that the seal material is replaced before deterioration by regular maintenance, if the refrigeration cycle is opened once, the refrigerant leaks without fail, so that the performance of the air conditioner is reduced.
[0021]
In particular, with the introduction of inverter control in recent years, it is necessary to finely adjust the refrigerant flow rate, and many control valves that gradually adjust the opening degree of the valve seat while rotating the valve shaft many times are used. Yes. In control valves for such applications, the valve shaft frequently rotates and slides in the axial direction. The friction between the shaft seal material and the valve shaft due to the sliding causes wear of the shaft seal material, and refrigerant leakage is predicted. So far, there is no example in which a rubber seal material is used for the sliding portion of the control valve of the air conditioner.
[0022]
In the conventional four-way valve disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-98872, a large driving force is required to drive the valve body 505. Therefore, another electromagnetic valve 510 and the valve main body 500 are connected to a metal thin tube 521. The pilot system which act | operates a valve body by connecting using 523 and turning ON / OFF a solenoid valve was used.
[0023]
For example, the maximum refrigerant pressure flowing into the valve body 500 from the high pressure inlet 501 is 30 kg / cm. ² Degree. In the illustrated state, the refrigerant pressure at the inlet 503 and the low pressure inlet 502 is 5 kg / cm. ² Therefore, the valve body 505 has a differential pressure of 25 kg / cm. ² Is pressed against the valve seat 503. In this case, the driving force required for sliding the valve body 505 is about 7.5 kgf. On the other hand, in the case of the electromagnetic valve 510, when the diameter of the metal thin tube is φ2 mm, the interval is 2 mm, and the movement for two pieces (6 mm) is taken into consideration, the generated force is obtained when the number of turns of the solenoid is 1000 turns and the drive current is 1A. Is 0.22 kgf. Because of this very small size, the valve body cannot be driven directly.
[0024]
Therefore, in order to prevent the leakage of the refrigerant as much as possible, the connection portion between the metal thin tube and the valve body or the electromagnetic valve is firmly sealed by welding, brazing or the like, and the iron core portion 511 of the electromagnetic valve is also covered with the metal case 512 or the like. There was a need. In addition, because of the pilot structure, the solenoid valve 510 and the metal thin tubes 521 to 523 are required in addition to the valve main body 500, so that the shape becomes large and the piping space is wasted. There was a problem of becoming higher. Furthermore, in order to maintain the position of the valve body 505, it is necessary to always energize the electromagnetic valve 510, and there is a problem that the operating cost of the air conditioner is increased.
[0025]
In the conventional four-way valve disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-144926, the shaft (motor shaft) 603 or the shaft (valve shaft) 607 penetrates the lower cover 606 because of the need to seal the refrigerant inside the lower cover 606. It cannot be done, and it has a complicated structure. Further, since the magnets 604 and 604a are used to magnetically link the two, there are problems that the manufacturing process is many and the cost is high.
[0026]
In the conventional four-way valve disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-285101, the housing 710 and the stepping motor 770 are attached via a nut 776, so that the refrigerant leaks through the threaded portion 777 of the nut. The sex is extremely bad. Further, there is a problem in that the refrigerant easily enters the stepping motor 770 from the periphery of the output shaft 772 and the performance of the stepping motor 770 is deteriorated.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The present invention In order to solve the above-described problems, the fluid control valve of No. 1 is sealed with a shaft seal material mainly composed of hydrogenated nitrile rubber (hereinafter, hydrogenated NBR). Furthermore, the chemical structure of hydrogenated NBR is basically the same type of chemical structure as NBR, but this is a random copolymer of monomers, and part of the double bond of NBR is highly saturated by hydrogenation. Because it is a modified elastomer, it is much less decomposed in chemicals than NBR, etc., and also has other heat resistance, wear resistance, oil resistance, slidability, strength, and other rubber materials (NBR, CR ) Better. further, In order to solve the above-mentioned problems, a rubber material mainly composed of hydrogenated NBR is used as a shaft seal material of a kind in which an organic peroxide is crosslinked. Examples of the organic peroxide include dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, tertiary-butyl cumyl peroxide, and compounds such as hexane, benzene, isopropyl carbonate, and valerate.
[0028]
Also, Fluid control valves are used with alternative refrigerants Ruko It is characterized by. Hydrogenated NBR has an extremely small amount of total oxidation compared to other rubber materials, so that the refrigerating machine oil is very little hydrolyzed and has an effect of not deteriorating the lubricity. In particular, the hydrolysis of refrigerating machine oil (POE) used as an alternative refrigerant is extremely small.
[0029]
And The inside of the valve has a needle-like valve body formed integrally with the valve shaft, and outside the valve, the drive source is installed in conjunction with the valve shaft.
[0030]
According to the above-described configuration, the fluid (refrigerant or the like) to be controlled by the fluid control valve is sealed with the shaft seal material. The rotation of the valve shaft accompanying the rotation of the drive source is converted into a straight movement by the screw forming portion, and the needle valve body is driven in the axial direction. The needle-like valve element controls the opening degree of the valve seat by driving in the axial direction and adjusts the flow rate of the fluid.
[0031]
Also, In order to solve the above problems, the fluid control valve is shown in FIG. In addition, Inside the valve, there is a sliding valve body, and outside the valve, the drive source is installed in conjunction with the valve shaft. The sliding valve body is configured to slide so that at least two of the plurality of inlets communicate with each other.
[0032]
According to the above-described configuration, the fluid (refrigerant or the like) to be controlled by the fluid control valve is sealed with the shaft seal material. The sliding valve body is slid in the axial direction by the rotation of the valve shaft accompanying the rotation of the drive source. As a result, it is possible to switch the outflow direction of the inflowing fluid.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b), FIGS.
A fluid control valve according to the present embodiment is shown in FIG. The rotation of the valve shaft 2 having the needle-like valve body 1 is converted into a linear motion by a screw forming portion 10 formed by a male screw formed on the valve shaft 2 and a screw formed on the propelling bearing 12, and movable in the axial direction. Thus, the needle-like valve body 1 is a fluid control valve that controls the opening degree of the valve seat 3.
[0034]
A shaft seal material 5 made of an O-ring mainly composed of hydrogenated nitrile rubber is mounted on the valve shaft 2, and a rear portion of the valve shaft 2 protruding to the atmosphere side from the shaft seal material 5 is shown in FIG. (B) A slit-like groove 2a shown in FIG. 1 (a) is shown, and the output shaft 9a of the motor 9 is inserted into the groove 2a, and the valve shaft 2 moves relative to the output shaft 9a. It is configured to work together in a freely inserted form. As shown in FIGS. 2 and 3, when the valve shaft 2 rotates in the same direction as the output shaft 9 a of the motor 9, the screw 9 is converted into a linear motion. For example, the valve shaft 2 moves to the left in the drawing, and the needle-shaped valve element 1 narrows the opening degree of the valve seat 3. If the motor 9 rotates in the reverse direction, the valve shaft 2 moves to the right in the drawing and the needle-shaped valve element 1 The flow rate is controlled by widening the opening degree of the valve seat 3. The shape of the shaft seal material 5 is not limited to the O-ring, and may be other shapes.
[0035]
The valve housing 3 is press-fitted or screwed into the valve housing 4, the valve housing 4 is fixed with a cylindrical portion 6 and a screw 8, and the motor 9 is externally attached to the cylindrical portion 6 with a screw 7. Fixed. Here, the valve shaft 2 including the needle-like valve body 1 and the valve seat 3 are made of stainless steel, the propulsion bearing 12 is made of a bronze bearing material, the valve housing 4 and the cylindrical portion 6 are made of brass. It is not limited.
[0036]
A seal groove 13 for installing the shaft seal material 5 is formed on the rear end face side of the propulsion bearing 12, and the shaft seal material 5 is an annular region surrounded by the seal groove 13, the cylindrical portion 6, and the valve shaft 2. To prevent the fluid from leaking outside.
[0037]
As shown in FIG. 6, the hydrogenated NBR 22 is basically the same type of structure as NBR 21, that is, a random copolymer of monomers, but a part of NBR double bonds 23a and 23b is highly hydrogenated. Because of the saturated elastomer, it has excellent chemical resistance, little decomposition even in refrigerants such as chlorofluorocarbon, and little deterioration as a sealing material.
[0038]
As shown in FIGS. 2 and 3, the valve shaft 2 slides in the axial direction with respect to the shaft seal material 5, so that the sliding surface of the shaft seal material 5 is hardly deteriorated. It becomes one element to improve. Here, Table 1 shows the results of the acron wear test of hydrogenated NBR, NBR, and CR.
[0039]
[Table 1]

[0040]
Hydrogenated NBR has a higher wear index than NBR and CR, and is very hard to wear. Even when used in applications where sliding occurs frequently as a shaft seal material, there is little wear on the seal surface and good sealing performance. .
[0041]
In addition, since the rubber material mainly composed of hydrogenated NBR has better slidability than other rubber materials, the loss of torque, thrust, etc. at the sliding portion is extremely small.
[0042]
Further, since the shaft seal can be almost completely performed in terms of resistance to the refrigerant, strength against high pressure, life, and the like, a commercially available stepping motor or the like can be externally attached to the drive source. The stepping motor can be used in a small size with low current consumption.
[0043]
Table 2 shows a comparison of stepping motors.
[0044]
[Table 2]

[0045]
The stepping motor used in the present embodiment has a significantly reduced current consumption and a reduced size as compared with a conventional motor portion as shown in FIG. Moreover, as compared with the conventional example of FIG. 10, the pull-in torque is large while the current consumption is small, which is advantageous as a driving source. In addition, the rotor and other parts inside the motor are not directly immersed in the refrigerant or refrigerating machine oil, and the deterioration of the operability of the valve device due to deterioration of the motor and the change in flow rate characteristics over time can be prevented, resulting in a long life.
[0046]
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to Tables 3 and 4.
Since the basic structure is the same as that of the first embodiment, FIGS. 1A and 1B are cited for the structure.
[0047]
Among rubber materials containing hydrogenated NBR as a main component, those of a type in which an organic peroxide is crosslinked are excellent in strength and oil resistance. Here, examples of the organic peroxide include dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, tertiary-butyl cumyl peroxide, and compounds such as hexane, benzene, isopropyl carbonate, and valerate. It is not limited.
[0048]
Table 3 shows the tensile strength of hydrogenated NBR in comparison with NBR and CR rubber materials.
[0049]
[Table 3]

[0050]
From Table 3, since the tensile strength is larger than other rubber materials, there is little permanent deformation even with deformation due to high pressure, and the sealing performance against refrigerant pressure is good. In particular, alternative refrigerants (R410A, B, etc.) have a high operating pressure of about 1.5 times (45 kg / cm 2) that of current refrigerants, and especially as a sealing material for refrigerants used at such high pressures. It becomes effective.
[0051]
The good sealing performance against refrigerant pressure means that even if the sealing material is narrower than other rubber materials, it can have good sealing performance and the volume of the sealing material is reduced. Gas permeation is significantly reduced.
[0052]
Table 4 shows the spring strength (Hs) of hydrogenated NBR in comparison with NBR and CR rubber materials.
[0053]
[Table 4]

[0054]
As a result, since the spring strength is large, the shaft seal material 5 does not protrude from the low pressure side, i.e., the clearance portion 13a between the valve shaft 2 and the cylindrical portion 6, as compared with the case where other rubber materials are used. Good seal life against pressure. This is particularly noticeable for refrigerants used at high pressure. Therefore, it is particularly effective as a long-life shaft seal material for the alternative refrigerant.
[0055]
The long life of the seal means that even if the seal material is narrower than other rubber materials, it can have a good sealing performance over a long period of time, and the volume of the seal material is reduced. The permeation of the refrigerant gas is significantly reduced.
[0056]
[Embodiment 3]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to Table 5.
Table 5 shows the total oxidation amount (mg KOH / g) of the hydrogenated NBR with respect to the refrigerating machine oil.
[0057]
[Table 5]

[0058]
Alternative refrigerant R407C is used as the refrigerant, and POE that is a candidate for the alternative refrigerant is used as the refrigeration oil. The total oxidation amount is expressed by the amount of KOH consumed by neutralizing and titrating the amount of acid by hydrolysis using KOH as a standard. ing. Hydrogenated NBR is considered to have very little hydrolysis of refrigerating machine oil because the total oxidation amount is extremely small compared to other rubber materials. That is, since the viscosity of the refrigerating machine oil is small and the lubricity is not lowered, the wear of the compressor, the wear at the time of contact between the needle-like valve body 1 and the valve seat 3, the wear of the screw forming portion 10, etc. are extremely reduced. Improve the service life of parts and parts. Further, since the contamination in the refrigerant is reduced, the blockage between the valve body 1 and the valve seat 3 and the blockage of the screw forming portion 10 are extremely reduced.
[0059]
Other alternative refrigerants include R410A, B, R404A, R507C, and the like, and are particularly effective for POE, polyvinyl ether (PVE), and the like, which are refrigeration oil candidates used for these refrigerants.
[0060]
Since the viscosity of the refrigerating machine oil is small and the lubricity is not lowered, wear of the compressor and other parts is extremely reduced as described above, and contamination in the refrigerant is reduced.
[0061]
Furthermore, by using a sealing material made of hydrogenated NBR crosslinked with an organic peroxide, the amount of hydrolysis can be reduced as much as the sealing material can be reduced, and a decrease in the viscosity of the refrigerating machine oil can be suppressed, thereby improving the life of the compressor. Moreover, the valve part of the fluid control valve is less likely to be blocked by contamination, and the life of the air conditioner can be improved.
[0062]
[Embodiment 4]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is used for the same kind of part as the part demonstrated in Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4, the fluid control valve according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the propulsion bearing 12 and the screw forming portion 10 are installed rearward with respect to the shaft seal material 5. The driving principle is the same as in the first embodiment. As the shaft seal material 5, an O-ring composed mainly of hydrogenated NBR or made of the material described in the second embodiment is used. The shape of the shaft seal material 5 is not limited to the O-ring, and may be other shapes.
[0063]
The valve housing 3 is press-fitted or screwed into the valve housing 4, the valve housing 4 is fixed with a cylindrical portion 6 and a screw 8, and the motor 9 is externally attached to the cylindrical portion 6 with a screw 7. Fixed. Here, the valve shaft 2 including the needle-like valve body 1 and the valve seat 3 are made of stainless steel, the propulsion bearing 12 is made of a bronze bearing material, the valve housing 4 and the cylindrical portion 6 are made of brass. It is not limited.
[0064]
[Embodiment 5]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is used for the same kind of part as the part demonstrated in Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.
In the fluid control valve according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the valve shaft 14 includes a shaft 14 a having the needle valve body 1 and a shaft 14 b on which the shaft seal material 5 is installed. The shaft 14b is movably connected. Further, a slit-like groove 2a is provided in the rear portion of the shaft 14b protruding outward from the shaft seal member 5, and the groove 2a is configured to be connected to the output shaft 9a of the motor 9.
[0065]
The valve shaft 14 composed of the shaft 14a and the shaft 14b rotates, and the rotation of the screw forming portion 10 composed of the male screw formed on the shaft 14a and the screw formed on the propulsion bearing 12 is linearly moved by the propulsion bearing 12. This is a fluid control valve that controls the degree of opening of the valve seat 3 by being converted into the axial direction and moving in the axial direction.
[0066]
The shaft seal material 5 uses an O-ring mainly composed of hydrogenated nitrile rubber, but is not limited to the O-ring, and may have other shapes.
[0067]
A seal groove 13 for installing the shaft seal material 5 is formed on the rear end face side of the cylindrical portion 6a. The shaft seal material 5 is an annular region surrounded by the seal groove 13, the cylindrical portion 6b, and the valve shaft 14. Deforms and prevents fluid from leaking outside. In the shaft seal portion, the valve shaft 14 rotates and slides.
[0068]
The valve housing 3 is press-fitted or screwed into the valve housing 4. The valve housing 4 is fixed to the cylindrical portions 6 a and 6 b and the screws 8. The motor 9 is fixed to the cylindrical portion 6 b with the screws 7. Fixed externally. Here, the valve shaft 14 (that is, the shaft 14a and the shaft 14b), the valve seat 3 is made of stainless steel, the propulsion bearing 12 is made of a bronze bearing material, and the valve housing 4 and the cylindrical portions 6a and 6b are made of brass. This is not a limitation.
[0069]
[Embodiment 6]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, the fluid control valve according to the present embodiment includes an inlet 40, an outlet 41, and a first outlet 42 and a second outlet adjacent to both sides of the outlet 41 in the axial direction. A valve body 31 that opens the port 43 and selectively communicates the outlet 41 with one of the first port 42 and the second port 43 is slidably installed on the valve seat 32 surface. It is a fluid control valve, and an internal thread (not shown) is formed inside the valve body 31 and is engaged with a valve shaft 33 formed with a male thread 37, so that the rotation of the valve shaft 33 Convert to linear motion.
[0070]
The valve shaft 33 is provided with a shaft seal member 35 composed of an O-ring mainly composed of hydrogenated NBR, and an output of a motor 39 is provided at the rear portion of the valve shaft 33 protruding outward from the shaft seal member 35. The shaft 39a is fixed.
[0071]
When the valve shaft 33 rotates in the same direction as the output shaft 39a of the motor 39, the valve body 31 is converted into a linear motion and slides on the valve seat 32 surface. For example, if the motor 39 rotates in the forward direction, the valve body 31 moves to the left in the drawing, and the valve body 31 selectively connects the outflow port 41 and the first communication port 42 to the second communication port. The mouth 43 communicates (state shown in FIG. 7). If the motor 39 rotates in the reverse direction, the valve body 31 moves to the right in the drawing, and the valve body 31 selectively connects the outflow port 41 and the second communication port 43, and the inflow port 40 and the first communication port. 42 communicates.
[0072]
The maximum refrigerant pressure flowing into the valve housing 44 from the inlet 40 is 30 kg / cm. ² Degree. In the illustrated state, the refrigerant pressure at the first passage 42 and the outlet 41 is 5 kg / cm. ² Therefore, the valve body 31 has a differential pressure of 25 kg / cm. ² Is pressed against the valve seat. When the diameter of the first opening 42 and the outlet 41 is 8 mm and the coefficient of friction between the valve body and the valve seat is 0.3, the driving force required for sliding the valve body 31 is 7.5 kgf. Assuming that the torque of the motor 39 is 350 gf · cm, the transmission efficiency of the screw part is 40%, and the screw pitch is 0.5, when the torque cross at the shaft seal part is 50 gf · cm, the thrust converted into linear motion is 15 .1 kgf, and the valve body 31 can be driven sufficiently.
[0073]
The valve housing 44 is joined to the base 46 by press fitting, welding, brazing, or the like, and the cylindrical portion 49 is externally fixed to the cylindrical portion 49 with a screw 48 or the like on the base 46 and the motor 39 is externally fixed to the cylindrical portion 49 with a screw 47 or the like. .
[0074]
A seal groove 38 for installing the shaft seal material 35 is formed on the rear end face side of the bearing portion 45, and the shaft seal material 35 is an annular region surrounded by the seal groove 38, the cylindrical portion 49, and the valve shaft 33. Deforms and prevents fluid from leaking outside. Here, the shaft sealing material 35 is composed of the sealing material used in the first and second embodiments, and thus detailed description thereof is omitted. The shape of the shaft sealing material 35 is not limited to the O-ring, and may be other shapes. Here, the valve body 31 is PPS (resin), the valve shaft 33 and the valve seat 32 are stainless steel, the base 46 and the cylindrical portion 49 are brass, the bearing portion 45 is a bronze bearing material, and the valve housing 44 is copper. It is made of pipe material, but is not limited to this.
[0075]
[Embodiment 7]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 (a), (b), and (c).
8A is a schematic sectional view, and FIGS. 8B and 8C are AA sectional views. In the fluid control valve according to the present embodiment, as shown in FIG. 8A, the inflow port 60, the outflow port 61, the first through port 62, and the second through port 63 are concentrically opened adjacently. A fluid in which a valve body 51 that selectively communicates the valve seat 52 with either the first outlet 62 or the second outlet 63 is rotatably mounted on the surface of the valve seat 52. It is a control valve.
[0076]
A valve shaft 53 is fixed to the valve body 51, and a shaft seal material 55 made of an O-ring mainly composed of hydrogenated nitrile rubber is attached to the valve shaft, and is outside the shaft seal material 55. The output shaft 59a of the motor 59 is fixed to the rear portion of the valve shaft 53 protruding in the direction of the valve shaft 51. When the valve shaft 53 rotates in the same direction as the output shaft 59a of the motor 59 rotates, the valve body 51 is placed on the surface of the valve seat 52. Rotate and slide.
[0077]
8 (b) and 8 (c), for example, if the motor 59 is rotating forward, the valve body 51 moves to the position indicated by (b), and the outlet 61 and the first outlet 62 are connected. The inlet 60 and the second outlet 63 communicate with each other inside the valve housing 54. When the motor 59 is changed to reverse rotation, the valve body 51 moves to the position shown in (c), and the outlet 61 and the second outlet 63 are selectively communicated, and the inlet 60 and the first outlet 62 are It communicates inside the valve housing 54. At this time, since the inflow port 60 is connected to the discharge port of the compressor (not shown) and the outflow port 61 is connected to the suction, the inside 56 of the valve casing 54 is always in a high pressure state by the high-pressure refrigerant flowing in from the inflow port 60. The inside 57 of the valve body 51 is always in a low pressure state, and the valve body 51 is located inside the valve housing 54 and the inside of the valve body 51 regardless of the position (b) or (c). Since it is pressed against the valve seat 52 by the differential pressure of 57, the circulation of the refrigerant between the valve body and the valve seat is prevented.
[0078]
The valve casing 54 is joined to the base 58 by press fitting, welding, brazing, or the like, and the motor 59 is externally fixed to the cylindrical portion 65 with screws 66 and the cylindrical portion 65 is fixed to the base 68 with screws 67 or the like.
[0079]
A seal groove 64 for installing the shaft seal material 55 is formed on the lower surface side of the bearing portion 68, and the shaft seal material 55 is deformed in an annular region surrounded by the seal groove 64, the bearing portion 68 and the valve shaft 53. And prevent the refrigerant from leaking outside. Here, since the shaft seal material 55 is composed of the seal material used in the first and second embodiments, a detailed description thereof will be omitted. The shape of the shaft seal material 55 is not limited to the O-ring, and may be other shapes. Here, the valve body 51 is PPS (resin), the valve shaft 53 and the valve seat 52 are stainless steel, the base 58 and the cylindrical portion 65 are brass, the bearing portion 68 is a bronze bearing material, and the valve housing 54 is copper. It is made of pipe material but is not limited to this.
[0080]
The motor used in the first to sixth embodiments is preferably a stepping motor, but is not limited to this, and may be a DC motor.
[0081]
[Embodiment 8]
In this embodiment, the shape of the shaft seal material used in the present invention will be described.
The shape of the shaft seal material is not limited to the O-ring, and may be other shapes.
[0082]
Some examples will be described with reference to FIGS. 9A, 9B, 9C, and 9D.
9A shows an example in which a U-packing 80 having a U-shaped cross section is mounted, and FIG. 9B shows an example in which a Y-packing 81 having a Y-shaped cross section is mounted. FIG. 9C shows an example in which a Y packing 81 and an L-shaped buffer ring 82 are mounted. Contamination contained in the refrigeration cycle and impurities contained in the refrigerating machine oil may flow between the shaft seal material, that is, the Y packing 81 and the valve shaft 2, damaging the shaft seal material and causing seal leakage. The buffering 82 portion blocks contamination and impurities. A shaft seal member 90 shown in FIG. 9D is composed of a rubber portion having a shaft seal lip 83, a buffer lip 84, a dust lip 85, and a fitting portion 86, a reinforcing ring 87, and a garter spring 88. .
[0083]
The outer peripheral portion of the seal can fix the shaft seal member 90 to the inner surface of the seal groove 13 by the fitting force of the fitting portion 86 and can prevent leakage from the outer peripheral portion. Further, the lip 83 can contact the valve shaft 14 by the tightening force of the valve shaft 14 and the tightening force of the garter spring 88 to prevent leakage. Furthermore, the buffer lip 84 can prevent the contamination contained in the refrigeration cycle and the impurities contained in the refrigeration oil from flowing between the shaft seal material and the valve shaft, thereby damaging the lip 83. Dustrip 85 can prevent dust and the like in the atmosphere from entering the refrigeration cycle.
[0084]
【The invention's effect】
The present invention As described above, the fluid control valve has a shaft sealing material mainly composed of hydrogenated NBR, so that leakage of refrigerant can be prevented and good sealing performance can be maintained over a long period of time. With a simple seal structure, it can be used as a fluid control valve for the refrigeration cycle of an air conditioner, and a drive source such as a motor can be externally attached, so that refrigerant can be prevented from entering the motor and a simple structure can be achieved. There are the effects that the operability can be lowered and the change in flow rate with time can be extremely reduced, and that the drive source can be reduced in cost and power consumption.
[0085]
Flow Body control valve ,water Among the rubber materials mainly composed of elemental NBR, a material obtained by crosslinking an organic peroxide is used as the shaft seal material. therefore High Since there is little permanent distortion against deformation due to pressure, the sealing performance against high-pressure refrigerant is good, and even at high pressure, there is little protrusion on the low-pressure side, and the sealing life against high pressure is good. Especially for alternative refrigerants (R410A, B, etc.), the operating pressure is about 1.5 times that of the current refrigerant (45 kg / cm). ² It is particularly effective as a sealing material for next-generation refrigerants used at such high pressures.
[0086]
Furthermore, good sealing performance and high seal life against high pressure means that even if the seal material is narrower than other rubber materials, it can have good seal performance and seal life, and the volume of the seal material can be reduced. Therefore, there is an effect that the permeation of the refrigerant gas from the sealing material is remarkably reduced.
[0087]
Flow Body control valve , Bill Since the viscosity of the refrigerating machine oil for replacement refrigerant is small and the lubricity is not deteriorated, the wear of the compressor is extremely reduced, and the contamination in the refrigerant is also reduced. Thus, it is particularly effective for the next generation refrigerating machine oil.
[0088]
According to the above, in addition to the improvement in the sealing performance and the sealing life, the amount of hydrolysis can be reduced by the amount that the sealing material can be made smaller, the decrease in the viscosity of the refrigerating machine oil can be suppressed, and the life of the compressor can be improved. In addition, the valve portion of the fluid control valve is less likely to be blocked by contamination, and the life of the entire air conditioner can be improved.
[0089]
Flow Body control valve The Since a drive source such as a motor can be externally attached, a fluid control valve that can prevent refrigerant from entering the motor, make the entire valve simple, and adjust the flow rate of refrigerant with a very simple structure. obtain. In addition, there is an effect that the operability can be lowered and the change in the flow rate characteristics with time can be extremely reduced, and the drive source can be reduced in cost and power consumption.
[0090]
Pa Since a fluid control valve (four-way valve) that does not require an ilot structure is obtained, a solenoid valve and a metal thin tube are not required in addition to the valve body, and miniaturization and cost reduction are possible. In addition, there is no need to constantly energize the conventional technique for maintaining the position of the sliding valve body, and the operation cost can be reduced. Further, according to another embodiment, since the output shaft of the motor and the valve shaft can be directly linked, there is no need to use a magnet as in the disclosed example of Japanese Patent Laid-Open No. 9-144926, and the structure can be simplified. Can be reduced in size and cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fluid control valve according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a driving state of the fluid control valve according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a driving state of the fluid control valve according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fluid control valve according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fluid control valve according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing the chemical structure of hydrogenated NBR used for the shaft seal of the present invention and a view showing the chemical structure of NBR.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a fluid control valve according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram and a driving state of a fluid control valve according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view of a shaft seal material according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a conventional technique.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a conventional technique.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a conventional technique.
FIG. 13 is a schematic sectional view showing a conventional technique.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a conventional technique.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a conventional technique.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 Needle-shaped disc
2, 33, 53 Valve stem
2a Slit groove
3, 32, 52 Valve seat
4, 44, 54 Valve housing
5, 35, 55, 90 Shaft seal material
6, 49, 65 Cylindrical part
9, 39, 59 Motor
9a, 39a Output shaft
10 thread forming part
12 Propulsion bearing
21 NBR 22 Hydrogenated NBR
23a, 23b double bond
31, 51 Disc
37 Male thread
38, 64 Seal groove
40, 60 inlet
41, 61 Outlet
42, 43 entrance
45, 68 Bearing part
46, 58 base
62, 63 guide
80, 81 packing
82 Buffering
83 Lip
84 Buffer Lip
85 Dustrip
86 fitting part
87 Reinforcement ring
88 Gutter Spring

Claims

A fluid control valve for a refrigeration cycle that uses refrigerant and refrigeration oil as fluids, a housing having an inflow path and an outflow path that can be divided in the front-rear direction, a drive source externally attached to a rear housing, and the flow A valve shaft having a needle-like valve body that controls the flow rate of the fluid passing through the passage ; and a seal member disposed on the valve shaft to prevent the fluid from flowing out of the housing. the front side of the shaft with a valve body, the rear part consists of a rear portion of the shaft connected to the driving source, the front side of the shaft is connected movably in the axial direction with respect to said rear side of the shaft The shaft on the front side is provided with a screw forming portion that converts the rotational drive from the drive source into a horizontal drive, and the seal member mounted on the shaft on the rear side is rear of the screw forming portion. seal groove on the side There it is placed in the seal groove formed on the rear surface side of the front of the housing, the sealing material is mainly composed of at least hydrogenated nitrile rubber, and wherein the pressure of the fluid is greatest 30kg / cm ² Fluid control valve.

A fluid control valve for a refrigeration cycle using an alternative refrigerant and refrigeration oil as a fluid, a housing having an inflow path and an outflow path that can be divided in the front-rear direction, a drive source externally attached to the rear housing, A valve shaft having a needle-like valve body that controls the flow rate of the fluid passing through the flow path, and a seal member disposed on the valve shaft to prevent the fluid from flowing out of the housing. the front side of the shaft having the valve body, the rear part consists of a rear portion of the shaft connected to the driving source, the front side of the shaft movably connected in the axial direction with respect to said rear side of the shaft The front shaft is provided with a screw forming portion that converts rotational driving from the driving source into horizontal driving, and the seal member mounted on the rear shaft is more than the screw forming portion. Sea at the rear side A groove is disposed in the seal groove formed on the rear surface side of the front of the housing, the sealing material on the major component at least hydrogenated nitrile rubber, which was crosslinked with organic peroxide, wherein the fluid The fluid control valve is characterized in that the maximum pressure is 45 kg / cm ² .