JP4679613B2 - Motorized valve - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクルの膨張弁など冷媒の流量を制御する電動弁に関する。 The present invention relates to an electric valve that controls the flow rate of refrigerant such as an expansion valve of a refrigeration cycle.
従来、冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器と室内熱交換器との間には膨張弁が設けられており、冷房モードのときは室外熱交換器からの冷媒を膨張弁で膨張させて室内熱交換器に導かれ、暖房モードのときは室内熱交換器からの冷媒を膨張弁で膨張させて室外熱交換器に導かれる。このような膨張弁としては、通常運転、デフロスト運転、除湿運転などに対応するように、冷媒の流量を制御する電動弁が各種提案されている。 Conventionally, in a refrigeration cycle, an expansion valve is provided between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger, and in the cooling mode, the refrigerant from the outdoor heat exchanger is expanded by the expansion valve to exchange the indoor heat. In the heating mode, the refrigerant from the indoor heat exchanger is expanded by the expansion valve and led to the outdoor heat exchanger. As such an expansion valve, various motor-operated valves that control the flow rate of the refrigerant have been proposed so as to correspond to normal operation, defrost operation, dehumidification operation, and the like.
この種の電動弁では、弁の最大開度、弁の最小開度(あるいは全閉状態)の弁の位置を規制するためにストッパ機構を備えている。
弁閉位置と弁開位置(特許文献1参照)。
In this type of electric valve, a stopper mechanism is provided to regulate the position of the valve with the maximum valve opening and the minimum valve opening (or the fully closed state).
Valve closed position and valve open position (see Patent Document 1).
特許文献1のものは、ガイドステムに弁軸を螺合させるとともに、弁軸にマグネットロータを固定し、ステッピングモータによってマグネットロータを回動する。そして、マグネットロータ及び弁軸(ロータ軸)を回動することにより、弁軸とガイドステムのネジ送り作用にて弁軸に取り付けられた弁体を進退させ、弁口の開度を制御している。また、流量の制御範囲における弁閉方向の弁体の最下端位置や弁開方向の弁体の最上端位置を規制するために、マグネットロータの回動位置を規制するためのストッパ機構を備えている。
特許文献1におけるストッパ機構は、線材を螺旋状に成形した固定ストッパと可動ストッパを組み合わせ、これをガイドステムの円筒外周部に取り付けたものである。
The stopper mechanism in
しかしながら、この特許文献1のものでは、ガイドステムに対して固定ストッパを取り付けなければならないので、部品点数が多く改良の余地を残している。また、固定ストッパが線材を螺旋状に成形したものであり、ガイドステムへの取り付け時に固定ストッパが変形する、あるいはこの変形を考慮して設計されているため、回転位置を正確に規制するのが困難であり、また、電動弁のロットにおいてストッパ機構にバラツキが生じやすいという問題がある。
However, in the thing of this
本発明は、モータ部のマグネットロータとロータ軸のネジ送り作用により弁体部を弁ポートに接離させることで流体の流量を制御する電動弁において、流量の制御範囲における弁体部の最下端位置と最上端位置を規制するストッパ機構を部品点数を少なくするとともに、ストッパ機構の精度が高くバラツキを低減した電動弁を提供することを課題とする。 The present invention relates to a motor-operated valve that controls the flow rate of a fluid by moving a valve body portion to and from a valve port by a screw feed action of a magnet rotor and a rotor shaft of a motor portion, and the lowest end of the valve body portion in a flow rate control range It is an object of the present invention to provide a motor-operated valve in which the stopper mechanism for regulating the position and the uppermost end position has a reduced number of parts and the stopper mechanism has high accuracy and reduced variation.
請求項1の電動弁は、弁ポートを有する弁室に対して該弁ポートと反対側に配置され該弁ポートの軸と同軸に駆動雌ネジが形成されたホルダ部と、該ホルダ部の前記駆動雌ネジに螺合する外周に駆動雄ネジを有するロータ軸と、該ロータ軸に固定され前記ホルダ部の一部を覆うマグネットロータと該マグネットロータの外周に配置されたモータ部とを備え、該モータ部により前記マグネットロータ及びロータ軸を回動することにより、該ロータ軸のネジ送り作用にて該ロータ軸の端部の弁体部を前記弁ポートに対して進退させて、該弁ポートを通る流体の流量を制御するようにした電動弁において、前記ホルダ部の外周に該ホルダ部と一体に形成されたガイド雄ネジと、前記ホルダ部の外周の周上の一部のみにて前記ガイド雄ネジに螺合するガイド雌ネジを有する従動スライダと、前記ホルダ部の前記ガイド雄ネジの前記弁ポート側一端に該ガイド雄ネジより半径方向に突出して形成された第1固定ストッパ部と、前記ホルダ部の他端に前記ガイド雄ネジより半径方向に突出して該ホルダ部と一体に形成された第2固定ストッパ部と、前記マグネットロータの内周に形成され、該マグネットロータの回動により前記従動スライダに当接して該従動スライダを前記ホルダ部の回りに回動する連れ回し部と、を備え、前記従動スライダは前記ホルダ部の外周の180度未満の角度範囲にて前記ガイド雄ネジに螺合し、前記連れ回し部は、前記マグネットロータの前記軸方向に形成された溝部で構成され、前記溝部内に前記従動スライダが軸方向に摺動自在に嵌合された状態で、該従動スライダを前記マグネットロータと共に回動させて前記第1固定ストッパ部と前記第2固定ストッパ部との間で移動して、該マグネットロータの回動を規制するようにしたことを特徴とする。
The motor-driven valve according to
請求項2電動弁は、請求項1に記載の電動弁であって、前記従動スライダと前記連れ回し部との接触面、該従動スライドと前記第1固定ストッパ及び第2固定ストッパとの接触面が、前記軸を通る放射線上に形成されていることを特徴とする。
請求項3の電動弁は、請求項1または2のいずれか一項に記載の電動弁であって、前記ガイド雄ネジ及びガイド雌ネジのピッチが、前記駆動雌ネジ及び駆動雄ネジのピッチより大きいことを特徴とする。
The motor-driven valve according to
請求項1の電動弁によれば、ロータ軸がネジ送り作用で移動するとき、マグネットロータの回動により連れ回し部が従動スライダに当接して該従動スライダを回動し、従動スライダがそのガイド雌ネジとホルダ部のガイド雄ネジとのネジ送り作用により該従動スライダが移動し、第1固定ストッパ部または第2固定ストッパ部に当接して、ロータ軸及び弁部の移動範囲を規制することができる。そして、従動スライダはホルダ部に対してその一部のみに嵌合するようにしているので、ホルダ部の少なくとも第2固定ストッパ部と、ガイド雄ネジとを、該ホルダ部と一体に形成した構造とすることができる。したがって、部品点数を低減できるとともに、ストッパ機構のバラツキを低減することができる。さらに、従動スライダがホルダ部に対して180度未満の角度範囲で螺合するので、従動スライダとホルダ部との接触抵抗が少なく、よりなめらかに動作する。
According to the motor-operated valve of
請求項2の電動弁によれば、請求項1の効果に加えて、従動スライダ、連れ回し部、第1固定ストッパ、第2固定ストッパのそれぞれの当接部が、回動方向に直角な接触面となり、停止位置が安定する。
According to the electric valve according to
請求項3の電動弁によれば、ロータ軸の移動量より従動スライダの移動量が大きくなるので、従動スライダと第1及び第2固定ストッパとの当接面積を大きくすることができるので、停止位置が安定し、繰り返し耐久に対する信頼性が高くなる。
According to the motor-driven valve of
次に、本発明の電動弁の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態及び変形例において、参考例と同様な要素及び対応する要素には同符号を付記して重複する詳細な説明は省略する。図1は参考例の電動弁の縦断面図、図2は図1におけるC−C断面図、図3は同電動弁の支持部材の外観側面図、図4は同電動弁の従動スライダの平面図及び縦断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図1の図面における上下に対応する。この電動弁は、円筒形状の弁本体1を有している。弁本体1には、その片側端部に弁ポート1aが開口されている。また、弁本体1の弁ポート1aと反対側の開口部には支持部材2が取り付けられている。これにより、弁本体1はその内側に弁室1bを形成している。弁本体1の外周片側には冷媒の流路としての第1継手管11が接続され、この第1継手管11は弁室1bに導通されている。また、弁ポート1a側には第2継手管12が接続され、この第2継手管12は弁ポート1aを介して弁室1bに導通される。なお、第1継手管11、第2継手管12及び支持部材2は、弁本体1に対してろう付け等により固着されている。
Next, an embodiment of the motor-operated valve of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following the implementation embodiments and modifications, is to like elements and corresponding elements in the reference example detailed description duplicate are indicated by the same reference numerals will be omitted. 1 is a longitudinal sectional view of a motor-driven valve of a reference example , FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1, FIG. 3 is an external side view of a supporting member of the motor-operated valve, and FIG. It is a figure and a longitudinal cross-sectional view. Note that the concept of “upper and lower” in the following description corresponds to the upper and lower sides in the drawing of FIG. This electric valve has a
支持部材2は中央の円柱状のホルダ部21とこのホルダ部21の下端外周のフランジ部22とを有しており、フランジ部22により弁本体1に取り付けられている。ホルダ部21の中心には、弁ポート1aの軸Lと同軸の駆動雌ネジ21aとそのネジ孔が形成されるとともに、弁ポート1a側には駆動雌ネジ21aのネジ孔の外周よりも径の大きな円筒状のスライド孔211が形成されている。そして、この駆動雌ネジ21aのネジ孔とスライド孔211の中に円柱棒状のロータ軸3が配設されている。
The
スライド孔211には円筒状の弁ホルダ31が軸L方向に摺動可能に嵌合されている。これにより、弁ホルダ31は支持部材2を介して軸L方向に移動可能に支持されている。弁ホルダ31は弁室1bと同軸に取り付けられ、この弁ホルダ31の弁ポート1a側の下端部には端部がニードル状の弁体32が固着されている。
A
また、弁ホルダ31はロータ軸3に係合している。すなわち、ロータ軸3の下端部にはフランジ部3bが一体形成され、このフランジ部3bが弁ホルダ31の上端部と共にワッシャ33を挟み込み、このロータ軸3の下端部は弁ホルダ31の上端部で回転可能に係合している。この係合により、弁ホルダ31がロータ軸3によって回転可能に吊り下げた状態で支持されている。また、弁ホルダ31内には、バネ受け34が軸L方向に移動可能に設けられている。バネ受け34と弁体32との間には圧縮コイルバネ35が所定の荷重を与えられた状態で取り付けられている。これにより、バネ受け34は、上側に付勢され、ロータ軸3の下端部に当接係合している。ロータ軸3の外周には雄ネジ3aが形成されており、この雄ネジ3aはホルダ部21の雌ネジ21aに螺合されている。なお、雌ネジ21aと雄ネジ3aは右ネジである。
Further, the
図3に示すように、支持部材2は合成樹脂により型成形されたものであり、ホルダ部21には、その外周にガイド雄ネジ21bが形成されている。また、ガイド雄ネジ21bの下側一端(前記弁ポート側一端)には、このガイド雄ネジ21bより半径方向に突出した「第1固定ストッパ」としての固定下端ストッパSD1が形成され、上端部の外周縁には「第2固定ストッパ」としての固定上端ストッパSU1が形成されている。そして、このガイド雄ネジ21b、固定下端ストッパSD1及び固定上端ストッパSU1は支持部材2の本体と一体に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、図1及び図2に示すように、ホルダ部21の側部には従動スライダ4が配設されている。従動スライダ4は合成樹脂により型成形されたものであり、図4に示すように、円弧状部41と、この円弧状部41の両端で軸Lを挟んで180度離間した位置で対向する可動下端ストッパ部MD1及び可動上端ストッパ部MU1を一体に形成したものである。この可動下端ストッパ部MD1、可動上端ストッパ部MU1及び円弧状部41は、軸Lの回りに略240度の範囲をカバーしている。そして、円弧状部41、可動下端ストッパ部MD1及び可動上端ストッパ部MU1の内側(軸L側)にはガイド雌ネジ4aが形成されており、このガイド雌ネジ4aは前記ホルダ部21のガイド雄ネジ21bに螺合されている。なお、ガイド雄ネジ21bとガイド雌ネジ4aは右ネジであり、このガイド雄ネジ21b(ガイド雌ネジ4a)のピッチは駆動雌ネジ21a(及び駆動雄ネジ3a)のピッチよりも大きく設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a driven
図5は支持部材2及び従動スライダ4の組み付け方法を説明する図である。従動スライダは弾性部材である合成樹脂により形成されており、図5に示すように、可動下端ストッパ部MD1及び可動上端ストッパ部MU1を僅かに開き、ガイド雌ネジ4aをホルダ部21のガイド雌ネジ21bに倣って従動スライダ4をホルダ部21に嵌め込む。そして、従動スライダ4の円弧状部41の弾性回復力により、従動スライダ4はホルダ部21を抱え込むように挟持し、従動スライダ4はガイド雌ネジ21bに沿って回動可能に保持されている。
FIG. 5 is a view for explaining a method of assembling the
図1に示すように、弁本体1の上端には、モータ部としてのステッピングモータ5のケース51が溶接等によって気密に固定されている。ケース51内には外周部を多極に着磁されたマグネットロータ52が回転可能に設けられている。また、ケース51の外周には、ステータコイル53が配設されており、このステッピングモータ5は、ステータコイル53にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてマグネットロータ52を回転させる。
As shown in FIG. 1, a
マグネットロータ52はその中央においてロータ軸3に固着されている。そして、マグネットロータ52の回転によってマグネットロータ52と共にロータ軸3が回転し、駆動雄ネジ3aと駆動雌ネジ21aのネジ送り作用により、ロータ軸3が軸L方向(上下)に移動して弁体32が弁ポート1aに対して進退する。これにより、弁ポート1aの開度を変化させ、第1継手管11から第2継手管12へ流れる冷媒の流量、または第2継手管12から第1継手管11へ流れる冷媒の流量が制御される。なお、支持部材2のフランジ部22には均圧孔22aが形成されており、ケース51内は弁室1bと常時同圧にされる。
The
また、マグネットロータ52は円柱状のマグネット部521とその内側の円盤部522とで構成されており、マグネット部521の内周面の一部には軸Lと平行な「連れ回し部」としての突条523が形成されている。そして、この突条523はマグネットロータ52の回転時に、従動スライダ4の可動下端ストッパ部MD1または可動上端ストッパ部MU1に当接し、このマグネットロータ52の回転に伴って従動スライダ4を同方向に連れ回すように回転する。これにより、ガイド雄ネジ21bとガイド雌ネジ4aのネジ送り作用により、従動スライダ4がロータ軸3と同方向(上下)に移動する。
The
図6は参考例の電動弁の動作を示す図であり、弁ポート1aの開度により流量を制御する制御範囲では、例えば図6(B1)及び図6(B2) の状態にある。この状態からマグネットロータ52及びロータ軸3を下降すると図6(A1)及び図6(A2)の状態になり、従動スライダ4の可動下端ストッパ部MD1が支持部材2の固定下端ストッパSD1に当接し、従動スライダ4、マグネットロータ52及びロータ軸3の回動が停止し、弁体32が弁ポート1aを全閉状態とする。一方、図6(B1)及び図6(B2)の状態からマグネットロータ52及びロータ軸3を上昇すると図6(C1)及び図6(C2)の状態になり、従動スライダ4の可動上端ストッパ部MU1が支持部材2の固定上端ストッパ部SU1に当接し、従動スライダ4、マグネットロータ52及びロータ軸3の回動が停止し、弁体32が弁ポート1aを全開状態とする。
FIG. 6 is a diagram showing the operation of the motor-driven valve of the reference example . In the control range in which the flow rate is controlled by the opening degree of the
このように、支持部材2のホルダ部21、従動スライダ4、ロータ軸3及びマグネットロータ52は合成樹脂の型成形により形成されているので、電動弁のロットにおいてストッパ機構のバラツキはなく、制御域の上端及び下端を規制するストッパ機構として精度よいものが得られる。また、ホルダ部21のガイド雄ネジ21bはホルダ部21(支持部材2)と一体に形成されており、前記従来のものよりも部品点数が少なくなる。
As described above, since the
前記参考例の従動スライダ4は、可動下端ストッパ部MD1が円弧状部41よりも下側に突出し、可動上端ストッパ部MU1は円弧状部41よりも上側に突出しているが、図7のように、可動下端ストッパ部MD2、可動上端ストッパ部MU2が円弧状部41と同じ高さでもよい。
In the driven
また、前記参考例の従動スライダ4は、ガイド雌ネジ4aが複数山で形成されているが、図8に示すようにガイド雌ネジ4aは1つの山で形成してもよい。
Further, in the driven
また、前記参考例の従動スライダ4は、円弧状部41の両端にそれぞれ可動下端ストッパ部MD1と可動上端ストッパ部MU1を形成しているが、図9に示すように、円弧状部41の中央1箇所に一つの部分により可動下端ストッパ部MD3と可動上端ストッパ部MU3を一体に形成してもよい。この場合も、従動スライダ4は弾性部材である合成樹脂により形成されているので、図10に示すように、円弧状部41を僅かに開き、ガイド雌ネジ4aをホルダ部21のガイド雌ネジ21bに倣って従動スライダ4をホルダ部21に嵌め込むようにすればよい。そして、円弧状部41の弾性回復力により、従動スライダ4はホルダ部21を抱え込むように挟持し、従動スライダ4はガイド雌ネジ21bに沿って回動可能に保持されている。
Further, the driven
図11は実施形態の電動弁の縦断面図、図12は図11におけるC−C断面図、図13は同電動弁の従動スライダの平面図及び側面図である。この実施形態では、マグネットロータ52′の内周の一部に「連れ回し部」としての縦溝523′を形成するとともに、この縦溝523′内に嵌合する従動スライダ4′を用いたものである。従動スライダ4′は平面形状が扇形をしており、外周部分の一端が可動下限ストッパMD4、他端が可動上限ストッパMU4とされ、軸L側にガイド雌ネジ4a′が形成されている。そして、この従動スライダ4′の外周部分の一部が縦溝523′内に上下に摺動可能に嵌合されている。また、ホルダ部21の固定上限ストッパSU1と固定下限ストッパSD1は回動角度において同じ位置に形成されている。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the motor-operated valve according to the embodiment , FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 11, and FIG. In this embodiment , a
マグネットロータ52′が弁閉方向に回動すると、縦溝523′の片側の内側面523a′が可動上限ストッパMU4に当接し、このマグネットロータ52′と共に従動スライダ4′が回動する。そして、最下端位置で可動下限ストッパMD4が固定下限ストッパSD1に当接し、回動が規制される。同様に、マグネットロータ52′が弁開方向に回動すると、縦溝523′の他方の内側面523b′が可動下限ストッパMD4に当接して従動スライダ4′が回動し、最上端位置で可動上限ストッパMU4が固定上限ストッパSU1に当接し、回動が規制される。
When the magnet rotor 52 'rotates in the valve closing direction, the
以上の実施形態では、ホルダ部21の外周のガイド雄ネジ21b(及びガイド雌ネジ4a)と中心の駆動雌ネジ21a(及び駆動雄ネジ3a)が共に右ネジの場合であるが、これらは互いに逆ネジであってもよい。逆ネジの場合には、ロータ軸が下方に移動するときは従動スライダは上方に移動し、ロータ軸が上方に移動するときは従動スライダは下方に移動する。この場合、下方の第1固定ストッパが固定上限ストッパとなり、上方の第2固定ストッパが固定下限ストッパとなる。なお、実施形態のように逆ネジでない方が、マグネットロータに対する従動スライダの移動量が少ないので、動作的には安定している。
In the above embodiment, the guide
また、以上の実施形態では、弁体を固着した弁ホルダをロータ軸に係合させるようにしているが、ロータ軸3自体の端部をニードル状の弁部としたものでもよい。
In the above embodiment, the valve holder to which the valve body is fixed is engaged with the rotor shaft. However, the end of the
1 弁本体
1a 弁ポート
1b 弁室
2 支持部材
21 ホルダ部
21a 駆動雌ネジ
21b ガイド雄ネジ
3 ロータ軸
3a 駆動雄ネジ
4 従動スライダ
4a ガイド雌ネジ
5 ステッピングモータ
52 マグネットロータ
523 突条部(連れ回し部)
SD1 固定下端ストッパ
MD1 可動下端ストッパ
SU1 固定上端ストッパ
MU1 可動上端ストッパ
DESCRIPTION OF
SD1 Fixed lower end stopper MD1 Movable lower end stopper SU1 Fixed upper end stopper MU1 Movable upper end stopper
Claims (3)
前記ホルダ部の外周に該ホルダ部と一体に形成されたガイド雄ネジと、
前記ホルダ部の外周の周上の一部のみにて前記ガイド雄ネジに螺合するガイド雌ネジを有する従動スライダと、
前記ホルダ部の前記ガイド雄ネジの前記弁ポート側一端に該ガイド雄ネジより半径方向に突出して形成された第1固定ストッパ部と、
前記ホルダ部の他端に前記ガイド雄ネジより半径方向に突出して該ホルダ部と一体に形成された第2固定ストッパ部と、
前記マグネットロータの内周に形成され、該マグネットロータの回動により前記従動スライダに当接して該従動スライダを前記ホルダ部の回りに回動する連れ回し部と、
を備え、
前記従動スライダは前記ホルダ部の外周の180度未満の角度範囲にて前記ガイド雄ネジに螺合し、前記連れ回し部は、前記マグネットロータの前記軸方向に形成された溝部で構成され、
前記溝部内に前記従動スライダが軸方向に摺動自在に嵌合された状態で、該従動スライダを前記マグネットロータと共に回動させて前記第1固定ストッパ部と前記第2固定ストッパ部との間で移動して、該マグネットロータの回動を規制するようにしたことを特徴とする電動弁。 A holder portion disposed on the opposite side of the valve port with respect to the valve chamber and having a drive female screw formed coaxially with the valve port shaft, and an outer periphery screwed to the drive female screw of the holder portion A rotor shaft having a drive male screw, a magnet rotor fixed to the rotor shaft and covering a part of the holder portion, and a motor portion disposed on the outer periphery of the magnet rotor. By rotating the rotor shaft, the valve body at the end of the rotor shaft is advanced and retracted with respect to the valve port by the screw feeding action of the rotor shaft, and the flow rate of the fluid passing through the valve port is controlled. In the motorized valve
A guide male screw formed integrally with the holder portion on the outer periphery of the holder portion;
A driven slider having a guide female screw that is screwed into the guide male screw only at a part of the outer periphery of the holder portion;
A first fixed stopper portion formed in a radial direction projecting from the guide male screw at one end of the guide male screw of the holder portion on the valve port side;
A second fixed stopper portion integrally formed with the holder portion protruding radially from the guide male screw at the other end of the holder portion;
A follower formed on the inner periphery of the magnet rotor, which contacts the driven slider by the rotation of the magnet rotor and rotates the driven slider around the holder;
With
The driven slider is screwed into the guide male screw in an angular range of less than 180 degrees on the outer periphery of the holder portion, and the follower portion is configured by a groove portion formed in the axial direction of the magnet rotor,
In a state where the driven slider is slidably fitted in the groove portion in the axial direction, the driven slider is rotated together with the magnet rotor so as to be between the first fixed stopper portion and the second fixed stopper portion. The motor-operated valve is characterized in that it moves in order to restrict the rotation of the magnet rotor.
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