JP7199335B2 - Electric valve and refrigeration cycle system - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクルシステムなどに使用する電動弁及び冷凍サイクルシステムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrically operated valve and a refrigeration cycle system used in a refrigeration cycle system and the like.
従来、空気調和機の冷凍サイクルに設けられる電動弁として、例えば特開2013-234726号公報(特許文献1)に開示されたものがある。この特許文献1の電動弁は、弁ハウジングに第1弁ポートと第2弁ポートを形成し、弁ポートでの冷媒の流れを安定化させて電動弁の静音化を図るものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a motor-operated valve provided in a refrigeration cycle of an air conditioner, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2013-234726 (Patent Document 1). In the motor-operated valve disclosed in
特許文献1の電動弁では、弁絞り部の形状(すなわち弁ポートの形状)を変更して冷媒通過音を低減させている。しかし、絞り部の構造の改良だけでは部品構成や配管形状の制約などから音の改善が十分になされないことがあり、騒音対策として依然、改良の余地がある。
In the electric valve disclosed in
本発明は、二次側継手管における冷媒通過音等の騒音を低減した電動弁及び冷凍サイクルシステムを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an electrically operated valve and a refrigeration cycle system in which noise such as refrigerant passage noise in a secondary joint pipe is reduced.
本発明の電動弁は、弁本体の弁室に対して第1の継手管と第2の継手管とがそれぞれ連通され、前記第1及び第2の継手管の、一方を流体が流入する一次側継手管とし、他方を流体が流出する二次側継手管とするよう構成された電動弁において、前記弁室に連通するとともに前記二次側継手管内に突出する長尺円筒状の整流管部を備え、前記二次側継手管が、前記弁本体に接続される直管部と、該直管部から湾曲された湾曲管部とを有し、前記整流管部の端部が前記二次側継手管の前記湾曲管部に対向するよう配置されており、前記整流管部の端部が、前記二次側継手管の前記直管部と前記湾曲管部との境界よりも該湾曲管部側に配置されていることを特徴とする。 In the motor operated valve of the present invention, a first joint pipe and a second joint pipe are respectively communicated with a valve chamber of a valve body, and one of the first and second joint pipes is a primary valve through which a fluid flows. In a motor-operated valve configured to have a side joint pipe and a secondary side joint pipe through which fluid flows out, a long cylindrical straightening pipe portion communicates with the valve chamber and protrudes into the secondary side joint pipe. wherein the secondary side joint pipe has a straight pipe portion connected to the valve body and a curved pipe portion bent from the straight pipe portion, and an end portion of the rectifying pipe portion is connected to the secondary It is arranged to face the curved tube portion of the side joint pipe, and the end portion of the rectifying tube portion is positioned closer to the curved tube than the boundary between the straight tube portion and the curved tube portion of the secondary side joint pipe. It is characterized by being arranged on the part side .
また、前記整流管部の内側通路の内径「d」と前記二次側継手管の前記直管部の内径「D」とは、
d≧D/2
の関係であることを特徴とする電動弁が好ましい。
Further, the inner diameter "d" of the inner passage of the rectifying tube portion and the inner diameter "D" of the straight pipe portion of the secondary joint pipe are
d≧D/2
A motor-operated valve characterized by the relationship of
また、前記第1の継手管と第2の継手管とが、前記弁室に対して互いに交差する方向にして前記弁本体に接続されていることを特徴とする電動弁が好ましい。 Further, it is preferable that the motor-operated valve is characterized in that the first joint pipe and the second joint pipe are connected to the valve main body so as to intersect each other with respect to the valve chamber.
また、前記整流管部の内側通路が、前記弁室に開口して弁部材により開口面積が増減される弁ポートを構成していることを特徴とする電動弁が好ましい。 Further, it is preferable that the electric valve is characterized in that the inner passage of the rectifying pipe portion constitutes a valve port that opens to the valve chamber and whose opening area is increased or decreased by a valve member.
本発明の冷凍サイクルシステムは、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を含む冷凍サイクルシステムであって、前記電動弁が、前記膨張弁として用いられていることを特徴とする。 A refrigerating cycle system of the present invention includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and is characterized in that the motor-operated valve is used as the expansion valve. do.
本発明の電動弁によれば、整流管部の端部が湾曲管部の内壁に対向しているので、整流管部から流出する流体は、二次側継手管の湾曲管部の内壁に衝突することとなる。したがって、この二次側継手管内を流れる流体の速度が減速され、騒音が低減される。 According to the electrically operated valve of the present invention, since the end of the straightening tube portion faces the inner wall of the curved tube portion, the fluid flowing out of the straightening tube portion collides with the inner wall of the curved tube portion of the secondary joint pipe. It will be done. Therefore, the speed of the fluid flowing through the secondary joint pipe is decelerated, and noise is reduced.
また、本発明の冷凍サイクルシステムによれば、前記電動弁と同様に、二次側継手管内を流れる流体の速度が減速され、騒音が低減される。 Further, according to the refrigeration cycle system of the present invention, the speed of the fluid flowing through the secondary side joint pipe is decelerated and noise is reduced, as with the motor-operated valve.
次に、本発明の電動弁及び冷凍サイクルシステムの実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施形態における電動弁の要部縦断面図、図2は同電動弁の要部拡断面大図である。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。 Next, an embodiment of an electrically operated valve and a refrigeration cycle system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a main part of a motor-operated valve according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the same motor-operated valve. Note that the concept of "up and down" in the following description corresponds to up and down in the drawing of FIG.
この実施形態の電動弁10は、ステンレスや真鍮等の金属部材の切削加工等により形成された「弁本体」としての弁ハウジング1を有しており、弁ハウジング1には弁室1Aが形成されている。また、弁ハウジング1には第1ポート11と、第2ポート12と、第3ポート13とが形成され、第1ポート11と第2ポート12との間に第1テーパ部14が形成され、第2ポート12と第3ポート13との間に第2テーパ部15が形成されている。さらに、弁ハウジング1には、側面側から弁室1Aに連通する第1の継手管21が取り付けられるとともに、弁室1Aの軸線X方向の片側端部に第2の継手管22が取り付けられている。そして、第1ポート11、第1テーパ部14、第2ポート12、第2テーパ部15及び第3ポート13を介して、弁室1Aと第2の継手管22とが導通可能となっている。
A motor-operated
また、弁ハウジング1の下端には、第2の継手管22内に突出する長尺円筒状の整流管部20が形成されている。そして、第1ポート11、第2ポート12、第3ポート13、第1テーパ部14及び第2テーパ部15は、軸線Xを中心とする断面形状が円形の「弁ポート」を構成しており、この「弁ポート」は、整流管部20を貫通している。なお、整流管部20と第2の継手管22との関係は後述する。
At the lower end of the
弁ハウジング1には、上部から弁室1A内に挿通されるように弁ガイド部材23が圧入及びかしめにより取り付けられており、この弁ガイド部材23の中心には弁ガイド孔23aが形成されている。また、弁ハウジング1の上端部には弁ガイド部材23の上端外周部を囲うようにリム1aが形成されており、弁ハウジング1には、リム1aの外周に嵌合するように円筒状のケース24が組み付けられている。このケース24は、リム1aをかしめるとともに、底部外周をろう付けすることにより弁ハウジング1に固着されている。さらに、ケース24の上端開口部には固定金具31を介して支持部材3が取り付けられている。
A
支持部材3の中心には、第1ポート11等の軸線Xと同軸の雌ねじ部3aとそのネジ孔が形成されるとともに、雌ねじ部3aのネジ孔の外周よりも径の大きな円筒状のスライド孔3bが形成されている。そして、スライド孔3bには弁ホルダ4が軸線X方向に摺動可能に嵌合されており、この弁ホルダ4は下部に「弁部材」としてのニードル弁5を保持している。
At the center of the
弁ホルダ4は、筒状の円筒部41の下端にボス部42が固着されるとともに、円筒部41内にバネ受け43と圧縮コイルバネ44とワッシャ45とスペーサ46とを備えている。ニードル弁5は、ステンレスや真鍮等の金属部材により形成され、下側先端のニードル部51と、このニードル部51から軸線X方向に伸びる円柱棒状のロッド部52と、ロッド部52の上端に形成されたフランジ部53とを有している。そして、ニードル弁5は、弁ホルダ4のボス部42の挿通孔42a内に挿通されるとともに、フランジ部53をボス部42に当接させて弁ホルダ4に取り付けられている。また、ニードル弁5のロッド部52は弁ガイド部材23の弁ガイド孔23a内に挿通されている。
The
ケース24の上端にはキャン25が溶接等によって気密に固定され、キャン25内には、外周部を多極に着磁されたマグネットロータ61と、その中心に固着されたロータ軸62とが設けられている。ロータ軸62の上端部は、キャン25の天井部に設けられた円筒状のガイド26内に回転可能に嵌合されている。また、ロータ軸62には雄ねじ部62aが形成されており、この雄ねじ部62aは支持部材3に形成された雌ねじ部3aに螺合している。キャン25の外周にはステータコイル63が配設されており、マグネットロータ61、ロータ軸62及びステータコイル63はステッピングモータ6を構成している。そして、ステータコイル63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61が回転されてロータ軸62が回転する。なお、ガイド26の外周にはマグネットロータ61に対する回転ストッパ機構27が設けられている。
A
なお、弁ホルダ4において、圧縮コイルバネ44はバネ受け43とニードル弁5のフランジ部53との間には所定の荷重を与えられた状態で取り付けられており、弁ホルダ4は、バネ受け43をスペーサ46の下端部に当接するとともに、円筒部41の上端部でワッシャ45を介してスペーサ46上端部を押さえつけている。そして、ロータ軸62のフランジ部62bは、ワッシャ45とスペーサ46との間に係合されて、ワッシャ45により抜け止めがなされている。これにより、ニードル弁5は弁ホルダ4を介してロータ軸62に連結されるとともに、ロッド部52がガイドされて軸線X方向に移動可能となっている。
In the
以上の構成により、ステッピングモータ6が駆動されると、マグネットロータ61及びロータ軸62が回転し、ロータ軸62の雄ねじ部62aと支持部材3の雌ねじ部3aとのねじ送り機構により、ロータ軸62は軸線X方向に移動する。この回転に伴うロータ軸62の軸線X方向移動によって弁ホルダ4と共にニードル弁5が軸線X方向に移動する。以上のように、ニードル弁5は、ニードル部51を第1ポート11内に挿通させた状態で第1ポート11の軸線X方向に進退させて第1ポート11の開口面積を増減させる。そして、第1の継手管21から第2の継手管22へ流れる流体(冷媒)の流量が制御される。すなわち、この例では、第1の継手管21が一次側継手管であり、第2の継手管22が二次側継手管である。
With the above configuration, when the
図2に示すように、二次側継手管である第2の継手管22は、弁ハウジング1に接続される直管部22Aと、この直管部22A(軸線X)と交差する方向に湾曲した湾曲管部22Bを有しており、この湾曲管部22Bからさらに先の部分は第1の継手管21と平行となる方向(軸線Xと直角となる方向)に延びている。そして、整流管部20の軸線L方向の端部20aは、直管部22Aと湾曲管部22Bとの境界よりも長さ「H」だけ湾曲管部22B内に位置するとともに、さらに、この整流管部20の端部20aは湾曲管部22B内で管壁に接触しないよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the second
このように、整流管部20の軸線L方向の端部20aが湾曲管部22Bの内壁に対向しているので、整流管部20の第3ポート13から流出する流体は、第2の継手管22の湾曲管部22Bの内壁に衝突して、この第2の継手管22内を流れる。したがって、第2の継手管22を流れる流体の速度が減速され、騒音が低減される。なお、第2の継手管22は整流管部20に対して横に曲げられていることにより、第2の継手管22から第1の継手管21方向に流体(冷媒)を流す場合も、湾曲管部22Bにより整流管部20に達する冷媒の流速が減速され、騒音が低減される。
In this way, since the
さらに、第3ポート13の内径「d」と直管部22Aの内径「D」とは、
d≧D/2
の関係になるのが好ましい。このように、湾曲管部22B内に突出する第3ポート13の内径を直管部22A(第2の継手管22)内径の半径よりも大きくすることで、第3ポート13から流出する流体が第2の継手管22の内壁に対して衝突しやすくなる。これにより、流体の流速を減速させやすくなり、静音効果が高まる。
Further, the inner diameter "d" of the
d≧D/2
It is preferable to have a relationship of In this way, by making the inner diameter of the
なお、整流管部20の外径は、第2の継手管22の内壁に接触しない程度まで大きくすることができる。整流管部20の外径を第2の継手管の内壁に接触させないことで、第3ポート13の開口から流出して湾曲管部22B(第2の継手管22)の内壁に衝突した流体が第3ポート13内に逆流することによる流量の低下を抑制できる。
It should be noted that the outer diameter of the straightening
なお、この実施形態では、湾曲管部22Bは第1の継手21と同じ方向に延びるように曲げた例を示しているが、第1の継手管21とは逆方向に延びるように曲げてもよいし、さらに、この湾曲管部22Bの曲げ方向は、例えば直管部22Aに対して略直角とするなど、部整流管部20から流出する流体が湾曲管部22Bの内壁に衝突するような方向であれば任意の方向に曲げてもよい。特にこのような湾曲管部の曲げ方向は、例えば冷凍サイクルシステムの配管等の構成に応じて選定するのが好ましい。
In this embodiment, the bending
図3は本発明の第2実施形態における電動弁の要部縦断面図であり、この第2実施形態の電動弁は、第2の継手管22′が一次側継手管、第1の継手管21′が二次側継手管となる仕様の電動弁である。なお、この第2実施形態においても、この図3に示す第1の継手管21′、第2の継手管22′、及び整流管部20′以外のその他の構成は図1と同様である。 FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a main part of a motor-operated valve according to a second embodiment of the present invention. 21' is a motor-operated valve with a specification that serves as a secondary side joint pipe. Also in this second embodiment, the configuration other than the first joint pipe 21', the second joint pipe 22', and the rectifying pipe portion 20' shown in FIG. 3 is the same as in FIG.
この第2実施形態において、二次側継手管である第1の継手管21′は、弁ハウジング1に接続される直管部21A′と、この直管部21A′と交差する方向に湾曲した湾曲管部21B′を有しており、この湾曲管部21B′からさらに先の部分は第2の継手管21と平行となる方向(軸線X方向)に延びている。また、弁室1Aに連通するように整流管部20′が設けられている。そして、整流管部20′の軸線Lと交差する方向の端部20a′は、直管部21A′と湾曲管部21B′との境界よりも湾曲管部21B′内に位置している。さらに、この整流管部20′の端部20a′は湾曲管部21B′内で管壁に接触しないよう構成されている。
In the second embodiment, a first joint pipe 21', which is a secondary joint pipe, includes a
この第2実施形態でも、弁室1Aから整流管部20′を通して第1の継手管21′に流出する流体は、第1の継手管21′の湾曲管部21B′の内壁に衝突して、この第1の継手管21′内を流れる。したがって、第1の継手管21′を流れる流体の速度が減速され、騒音が低減される。
In this second embodiment as well, the fluid flowing out from the
また、この第2実施形態でも、第1実施形態で説明したと同様に、湾曲管部21B′の曲げ方向は、例えば直管部21A′に対して略直角とするなど、整流管部20′から流出する流体が湾曲管部21B′の内壁に衝突するような方向であれば任意の方向に曲げてもよい。また、湾曲管部の曲げ方向は、例えば冷凍サイクルシステムの配管等の構成に応じて選定するのが好ましい。
Also, in the second embodiment, as in the first embodiment, the bending direction of the
以上の第1実施形態では、第2の継手管に湾曲管部を設けた例を、第2の実施形態では、第1の継手管に湾曲管部を設けた例を、それぞれ示したが、第1の継手管と第2の継手管との両方に整流管部を設けるとともに、この整流管部の端部に内壁が対向するように、第1の継手管と第2の継手管との両方に湾曲管部を設けたような電動弁でもよい。 In the above-described first embodiment, an example in which the second joint pipe is provided with the curved pipe portion is shown, and in the second embodiment, an example in which the first joint pipe is provided with the curved pipe portion is shown. Both the first joint pipe and the second joint pipe are provided with rectifying pipe portions, and the first joint pipe and the second joint pipe are connected so that the inner walls face the ends of the rectifying pipe portions. A motor-operated valve having curved pipe portions on both sides may also be used.
図4は実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図であり、空気調和機の冷凍サイクルシステムの例である。空気調和機は、膨張弁としての実施形態の電動弁10、室外ユニット100に搭載された室外熱交換器20、室内ユニット200に搭載された室内熱交換器30、流路切換弁40、圧縮機50を有しており、これらの各要素は、それぞれ導管によって図示のように接続され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルシステムを構成している。この冷凍サイクルシステムは本発明の電動弁を適用する冷凍サイクルシステムの一例であり、本発明の電動弁は、ビル用のマルチエアコン等の室内機側の絞り装置等、他のシステムにも適用することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a refrigeration cycle system of the embodiment, which is an example of a refrigeration cycle system for an air conditioner. The air conditioner includes an
冷凍サイクルシステムの流路は流路切換弁40により暖房モードおよび冷房モードの2通りの流路に切換えられ、暖房モードでは実線の矢印で示すように、圧縮機50で圧縮された冷媒が流路切換弁40から室内熱交換器30に流入され、室内熱交換器30から流出する冷媒が、管路60を通って電動弁10に流入される。そして、この電動弁10で冷媒が膨張され、室外熱交換器20、流路切換弁40、圧縮機50の順に循環される。冷房モードでは、破線の矢印で示すように、圧縮機50で圧縮された冷媒が流路切換弁40から室外熱交換器20に流入され、室外熱交換器20から流出する冷媒が電動弁10で膨張され、管路60を流れて室内熱交換器30に流入される。この室内熱交換器30に流入された冷媒は、流路切換弁40を介して圧縮機50に流入される。なお、この図4に示す例では、暖房モード時に、冷媒を電動弁10の一次継手管21から二次継手管22へ流す構成となっているが、配管の接続を逆にして、暖房モード時に、冷媒を二次継手管22から一次継手管21へ流す構成としてもよい。
The flow path of the refrigeration cycle system is switched between two flow paths for heating mode and cooling mode by a flow
電動弁10は、冷媒の流量を制御する膨張弁(絞り装置)として働き、暖房モードでは、室外熱交換器20が蒸発器として機能し、室内熱交換器30が凝縮器として機能し、室内の暖房がなされる。また、冷房モードでは、室外熱交換器20が凝縮器として機能し、室内熱交換器30が蒸発器として機能し、室内の冷房がなされる。
The motor-operated
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design modifications and the like are made within the scope of the present invention. is included in the present invention.
1 弁ハウジング(弁本体)
1A 弁室
11 第1ポート(弁ポート)
12 第2ポート(弁ポート)
13 第3ポート(弁ポート)
14 第1テーパ部(弁ポート)
15 第2テーパ部(弁ポート)
21 第1の継手管
22 第2の継手管(二次側継手管)
22A 直管部
22B 湾曲管部
20 整流管部
20a 端部
3 支持部材
4 弁ホルダ
5 ニードル弁(弁部材)
6 ステッピングモータ
21′ 第1の継手管(二次側継手管)
21A′ 直管部
21B′ 湾曲管部
22′ 第2の継手管
20′ 整流管部
20a′ 端部
10 電動弁
20 室外熱交換器
30 室内熱交換器
40 流路切換弁
50 圧縮機
1 Valve housing (valve body)
12 Second port (valve port)
13 Third port (valve port)
14 first tapered portion (valve port)
15 Second tapered portion (valve port)
21 First
22A
6 stepping motor 21' first joint pipe (secondary side joint pipe)
21A'
Claims (5)
前記弁室に連通するとともに前記二次側継手管内に突出する長尺円筒状の整流管部を備え、前記二次側継手管が、前記弁本体に接続される直管部と、該直管部から湾曲された湾曲管部とを有し、前記整流管部の端部が前記二次側継手管の前記湾曲管部に対向するよう配置されており、
前記整流管部の端部が、前記二次側継手管の前記直管部と前記湾曲管部との境界よりも該湾曲管部側に配置されていることを特徴とする電動弁。 A first joint pipe and a second joint pipe communicate with the valve chamber of the valve body, and one of the first and second joint pipes is used as a primary side joint pipe into which fluid flows, and the other is used as a primary side joint pipe. In a motor-operated valve configured to serve as a secondary joint pipe through which fluid flows,
a long cylindrical rectifying pipe portion communicating with the valve chamber and protruding into the secondary side joint pipe, the secondary side joint pipe being provided with a straight pipe portion connected to the valve main body; and a curved tube portion curved from a portion, and an end portion of the rectifying tube portion is arranged to face the curved tube portion of the secondary joint tube ,
A motor-operated valve , wherein an end portion of the rectifying pipe portion is disposed closer to the curved pipe portion than a boundary between the straight pipe portion and the curved pipe portion of the secondary joint pipe .
d≧D/2
の関係であることを特徴とする請求項1に記載の電動弁。 The inner diameter "d" of the inner passage of the rectifying tube portion and the inner diameter "D" of the straight tube portion of the secondary joint tube are
d≧D/2
2. The motor-operated valve according to claim 1 , wherein the relationship is:
ことを特徴とする冷凍サイクルシステム。 A refrigeration cycle system including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, wherein the motor-operated valve according to any one of claims 1 to 4 is used as the expansion valve. A refrigeration cycle system characterized by:
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