JPH11325299A - 流量制御弁 - Google Patents

流量制御弁

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JPH11325299A
JPH11325299A JP10129094A JP12909498A JPH11325299A JP H11325299 A JPH11325299 A JP H11325299A JP 10129094 A JP10129094 A JP 10129094A JP 12909498 A JP12909498 A JP 12909498A JP H11325299 A JPH11325299 A JP H11325299A
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JP
Japan
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valve
flow control
fluid passage
hole
valve chamber
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JP10129094A
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English (en)
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Tetsuya Aoki
哲也 青木
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Fujikoki Corp
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Fujikoki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁部に至る間に減圧部を設けることにより、
従来の流量制御弁の外形及び主要機構部分はそのままで
小型冷凍機に適用可能にした流量制御弁を提供する。 【解決手段】 弁室21に通ずる流体入口孔22と流体
通路孔23とを有する弁本体20と、前記弁室21内を
軸方向に移動可能な弁軸30に設けられ前記流体通路孔
23に出入する円錐形の弁体31とを備えた流量制御弁
であって、前記流体入口孔22は絞り機能を有する小径
の孔であり、該流体入口孔22において第1段減圧部を
構成する。また、弁室21と前記流体通路孔23との間
に補助弁室52を形成し、該補助弁室52に前記弁軸3
0を遊挿して該補助弁室52と弁軸30との環状間隙5
3で絞りを行うことにより第2段減圧部を構成してな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルに組
み込まれて使用される流量制御弁に関し、特に、小型冷
凍機の膨張弁として組み込まれる流量制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】図5に従来の空調機用冷凍機に使用され
る流量制御弁100を示している。この流量制御弁10
0は、ステッピングモータ10と、弁本体20と、昇降
軸35および弁軸30を具備しており、前記弁軸30を
前記ステッピングモータ10により昇降させ、それに伴
って弁軸30の下端に形成された弁体31を前記弁本体
20に形成された流体通路孔(オリフィス)23に出入
させ、開口面積を可変させることにより流量を制御する
ようになっている。
【0003】前記ステッピングモータ10は、前記弁本
体20に蓋状部材18を介して連結された逆立有底円筒
状のキャン11の外周部に嵌挿されたステータヨーク1
3と、ボビン14と、このボビン14に巻装され、外部
から通電される巻線15と、前記ステータヨーク13、
ボビン14および巻線15の外周を鋳包むモータモール
ド12と、前記キャン11の内部に配置され、後述する
スリーブ40に固定されたボンド磁石からなるロータ3
9と、を備えて構成されている。
【0004】前記モータモールド12、ステータヨーク
13、ボビン14および巻線15は、キャン11の外周
に一体的に嵌装され、それらは、モータモールド12に
ビス16で取り付けられた押圧係止具17の球冠状の係
止凸部17aを前記キャン11の外周に例えば90度間
隔で4箇所設けられた凹部19のいずれかに嵌合させる
ことにより位置決めおよび抜け止めを行うようになって
いる。
【0005】前記弁本体20は、減圧機構部となる弁室
21を有し、該弁室21の左側部には流体入出口22が
開口され、この流体入出口22には弁室21と連通する
導管64が接続されている。弁室21の下部には弁体3
1により開閉される流体通路孔23が開口されると共
に、流体通路孔23を通して弁室21と連通する導管6
5が接続されている。流体通路孔23の上端は弁座24
となっている。
【0006】弁室21の上方にはガイドブッシュ26が
固定されている。このガイドブッシュ26の内周には雌
ねじ部27が形成され、この雌ねじ部27に弁軸ホルダ
28の外周に形成された雄ねじ部29が螺合せしめられ
ている。この弁軸ホルダ28の下部にはカラー34が圧
入固定され、このカラー34内に弁軸30が摺動自在に
嵌挿されると共に、弁軸30の上端に形成されたフラン
ジ30aがこのカラー34に係止している。弁軸30は
弁軸ホルダ28内に縮装された圧縮コイルばね32によ
り常時下方に付勢されている。前記弁軸ホルダ28の上
部には前記昇降軸35が固着されている。
【0007】弁軸ホルダ28は前記ロータ39の内側に
嵌着されたスリーブ40に固着されている。スリーブ4
0の上端部とキャン11との間には復帰用コイルばね3
6が設けられている。従来の流量制御弁100は、以上
の如く構成されているので、流体通路孔23を絞る場合
は、巻線15を一方向に通電励磁してロータ39を回転
させることにより、該ロータ39を介してスリーブ4
0、弁軸ホルダ28、昇降軸35が一体となって回転す
る。これにより、雌ねじ部27と雄ねじ部29の螺合に
よるねじ送りによって弁体31が下降し、流体通路孔2
3が絞られ、最終的には弁座24に衝接して流体通路孔
23が閉じられる。
【0008】流体通路孔23が閉じられた時点では、ス
リーブ40の可動側ストッパ45が固定側ストッパ55
に衝接しておらず、弁体31が流体通路孔23を閉じた
まま、弁軸ホルダ28はさらに回転下降する。このと
き、弁体31に対する弁軸ホルダ28の下降量は、圧縮
コイルばね32が圧縮することにより吸収され、さら
に、弁軸ホルダ28を回転下降すると、可動側ストッパ
45が固定側ストッパ55に衝接する。これにより、ロ
ータ39に通電励磁が続行されていても、スリーブ40
の回転下降運動は強制的に停止され、弁軸ホルダ28の
回転も停止する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばショ
ーケース、飲料自動販売機、冷蔵庫等に使用されている
小型冷凍機においては、冷媒流量が空調機等の冷凍機の
それに比べて1/10程度(3〜4kg/h程度)であ
る。したがって、このような小型冷凍機の冷媒流量制御
を行う流量制御弁は、流量の冷媒少ないときでも膨張可
能なものが要求される。上記した従来の流量制御弁10
0において、流体通路孔23の開口面積を弁体31で可
変させて流量を制御する流量制御弁を、上記のような小
型冷凍機に適用しようとすれば、流体通路孔23の穴径
を従来の1/10(0.2mm程度)にしなければなら
ないことになり、穴加工が実際には困難である。本発明
は、このような問題に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、特に、弁部に至る間に減圧部を
設けることにより、従来の流量制御弁の外形及び主要機
構部分はそのままで小型冷凍機に適用可能にした流量制
御弁を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するべ
く、本発明に係る流量制御弁は、弁室に通ずる流体入口
孔と流体通路孔とを有する弁本体と、前記弁室内を軸方
向に移動可能な弁軸に設けられ前記流体通路孔に出入す
る円錐形の弁体とを備えた流量制御弁において、前記流
体入口孔は絞り機能を有する小径の孔であり、該流体入
口孔において流量を制限することを特徴とする。
【0011】また、本発明に係る流量制御弁の好ましい
具体的な態様としては、前記弁室と前記流体通路孔との
間に補助弁室を形成し、該補助弁室に前記弁軸を遊挿
し、該補助弁室と弁軸との環状間隙で絞りを行うことに
より流量を制御している。前記補助弁室に出入する部分
の前記弁軸外周に複数の円周溝を形成することでラビリ
ンス効果により減圧効果を向上させることができる。前
記流体入口孔と前記流体通路孔とは各々の内径が略等し
く形成されていることが好ましい。前記流体入口孔が開
口した前記弁室の内壁面をテーパ面とすることにより、
流体入口孔の距離を長くとり、絞り効果を向上させるよ
うにすることも可能である。
【0012】また、前記弁軸の上端には前記弁室とキャ
ン内とを均圧にするための流体通路となる切欠部を形成
している。このような構成とされた本発明の流量制御弁
においては、導管から流入した流体は、流体入口孔で絞
られて流量が制限(減圧)され、さらに補助弁室におい
てラビリンス効果または環状間隙による絞り効果で流量
が制御(減圧)され、また弁体による流量制御(減圧)
がなされるため、冷凍サイクルにおける循環量が少ない
場合においても、膨張弁として機能する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当
たって、従来例と同一機能を奏するものは同じ符号を付
して説明する。図1に本発明の実施の形態に係わる流量
制御弁1を示している。この流量制御弁1は、従来と同
様ステッピングモータ10と弁本体20と昇降軸35お
よび弁軸30を具備しており、前記弁軸30を前記ステ
ッピングモータ10により昇降させ、それに伴って弁軸
30の下端に形成された弁体31を前記弁本体20に形
成された流体通路孔(オリフィス)23に出入させ、開
口面積を可変させることにより流量を制御するようにな
っている。
【0014】これを詳しく述べると、前記ステッピング
モータ10は、前記弁本体20に蓋状部材18を介して
連結された逆立有底円筒状のキャン11の外周部に嵌挿
されたステータヨーク13と、ボビン14と、このボビ
ン14に巻装され、外部から通電される巻線15と、前
記ステータヨーク13、ボビン14および巻線15の外
周を鋳包むモータモールド12と、前記キャン11の内
部に配置され、後述するスリーブ40に固定されたボン
ド磁石からなるロータ39と、を備えて構成されてい
る。
【0015】前記モータモールド12、ステータヨーク
13、ボビン14および巻線15は、キャン11の外周
に一体的に嵌装され、それらは、モータモールド12に
ビス16で取り付けられた押圧係止具17の球冠状の係
止凸部17aを前記キャン11の外周に例えば90度間
隔で4箇所設けられた凹部19のいずれかに嵌合させる
ことにより位置決めおよび抜け止めを行うようになって
いる。
【0016】前記弁本体20は、減圧機構部となる弁室
21を有し、該弁室21の左側部にには流体入口孔22
が開口され、この流体入口孔22には弁室21と連通す
る導管64が接続されている(図2参照)。弁室21の
下部には円錐状の弁体31により開閉(流量制御)され
る流体通路孔23が開口されると共に、流体通路孔23
を通して弁室21と連通する導管65が接続されてい
る。流体通路孔23の上端は弁座24となっている。
【0017】前記流体入口孔22は、流体の絞り機能を
持たせるため、その穴径d1 を前記導管64の内径より
も大きく絞っている(図2参照)。具体的には、弁室2
1から導管64に向けて開口する円錐台状孔を有し、流
体入口孔22の穴加工が可能である最小の内径(例えば
1mm程度、ただし寸法を限定するものではない)とし
ている。そして、穴径d1 は流体通路孔23の穴径d2
と略同じ、すなわち、d1 ≒d2 とすることが好まし
い。また、より絞り効果を高めるには流体入口孔22の
長さもできるだけ長い方が好ましく、そのため、図2の
ように弁室21の内壁面を流体通路孔23に向けて先細
りとなるテーパ面21aとすることにより、流体入口孔
22の距離を長く取れるように工夫している。この流体
入口孔22で固定絞りを行うことによって、流量を制限
している(第1段減圧部)。
【0018】弁室21の上方に位置するガイドブッシュ
26が弁本体20に固定されている。このガイドブッシ
ュ26の内周には雌ねじ部27が形成され、この雌ねじ
部27には弁軸ホルダ28の外周に形成された雄ねじ部
29が螺合せしめられている。この弁軸ホルダ28の下
部にはカラー34が圧入固定され、このカラー34内
に、下端部に前記弁体31を形成している弁軸30が摺
動自在に嵌挿されると共に、弁軸30の上端に形成され
たフランジ30aがこのカラー34に係止している。弁
軸30は弁軸ホルダ28に縮装された圧縮コイルばね3
2により常時下方に付勢されている。なお、弁軸30と
カラー34との間には流体が通過できるように環状間隙
51が設けられている。また、前記弁軸30の上部には
フランジ30aの上端部から弁軸30に至るまで延びる
切欠溝56が形成されている。弁室21内の流体が環状
間隙51を通って切欠溝56を通過し、さらに、弁軸ホ
ルダ28の孔57からキャン11内に抜け、弁室21と
キャン11内とを均圧にすることができる。
【0019】図1において、前記弁軸ホルダ28の上部
には昇降軸35が固着されている。弁軸ホルダ28はロ
ータ39の内側に嵌着されたスリーブ40に固着されて
いる。スリーブ40の上端部とキャン11との間には復
帰用コイルばね36が設けられている。
【0020】前記弁室21の下部は、前記流体通路孔2
3に通じ、弁軸30の昇降方向に同軸の円柱孔たる補助
弁室52が形成されており、この弁室21と流体通路孔
23との間に形成された補助弁室52に前記弁軸30の
下部が遊挿され(図2参照)、補助弁室52と弁軸30
との間に有する環状間隙53によって絞りを行い、さら
に補助弁室52と弁軸30における遊挿長さの可変によ
って流量を制御している(第2段減圧部)。また、弁軸
30と補助弁室52との遊挿部分には弁軸30の円周方
向に例えば3本の溝54が形成されており(図3参
照)、ラビリンス効果により流体を減圧できるようにな
っている。なお、図4に示すように、前記弁軸30の円
周方向に溝54を形成することなく、単に環状間隙53
のみによる絞り効果で流量を制御することも可能であ
る。
【0021】また、流体通路孔23において、流体通路
孔23の開口面積が弁体31の昇降よって可変されるこ
とにより、流量を制御している(第3段減圧部)。本発
明の流量制御弁1は、以上の如く構成されているもの
で、流体通路孔23を絞りまたは閉じる場合は、巻線1
5を一方向に通電励磁してロータ39を回転させること
により、該ロータ39を介してスリーブ40、弁軸ホル
ダ28、昇降軸35が一体的に回転する。これにより、
雌ねじ部27と雄ねじ部29の螺合によるねじ送りによ
り弁軸30が下降し、弁体31により流体通路孔23が
絞られ、最終的には弁座24に衝接して流体通路孔23
が閉じられる。
【0022】流体通路孔23が閉じられた時点では、可
動側ストッパ45は固定側ストッパ55に衝接しておら
ず、弁体30が流体通路孔23を閉じたまま、弁軸ホル
ダ28はさらに回転下降する。このとき、弁体30に対
する弁軸ホルダ28の下降量は、圧縮コイルばね32が
圧縮することにより吸収され、さらに、弁軸ホルダ28
を回転下降させると、可動側ストッパ45が固定側スト
ッパ55に衝接する。これにより、ロータ39に通電励
磁が続行されていても、スリーブ40の回転下降運動は
強制的に停止され、弁軸ホルダ28の回転も停止する。
【0023】流体通路孔23を開くときは、巻線15を
他方向に通電励磁し、ロータ39、スリーブ40、弁軸
ホルダ28を逆回転させることにより、雌ねじ部27と
雄ねじ部29との螺合によるねじ送りにより弁軸30を
上昇させ、流体通路孔23から弁体31が徐々に離れて
流量が増大していく。
【0024】上記動作において、導管64から流入して
きた流体は、流体入口孔22で絞られて流量が制限され
(第1段減圧部)、さらに補助弁室52においてラビリ
ンス効果または環状間隙53による絞り効果で流量が制
御され(第2段減圧部)、弁体31による可変絞り動作
時には流量が著しく制御される(第3段減圧部)。な
お、本発明においては、これら減圧部をすべて用いるこ
となく、例えば第1段減圧部と第3段減圧部、あるいは
第2段減圧部と第3段減圧部を用いてもよいのは勿論で
ある。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明によれば、流体を流体入口孔で絞って減圧して弁室に
送るようにしたので、冷媒流量が空調機の冷凍機に比べ
て少ない小型冷凍機であっても、冷媒流量の少ないとき
にも膨張させることができる。また、流体入口孔に絞り
機能を持たせるだけで、従来の流量制御弁の外形及び主
要機構部分を変更することなく小型冷凍機に適用できる
流量制御弁が安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流量制御弁の一実施の形態を示す縦断
面図。
【図2】本発明の流量制御弁の要部の縦断面図。
【図3】本発明の流量制御弁の弁軸の斜視図。
【図4】弁軸の他の実施の形態を示す斜視図。
【図5】従来の流量制御弁の縦断面図。
【符号の説明】
1 流量制御弁 11 キャン 20 弁本体 21 弁室 21a テーパ面 22 流体入口孔 23 流体通路孔 30 弁軸 31 弁体 52 補助弁室 53 環状間隙 54 円周溝 56 切欠溝

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁室に通ずる流体入口孔と流体通路孔と
    を有する弁本体と、前記弁室内で軸方向に移動可能な弁
    軸に設けられ前記流体通路孔に出入する弁体とを備えた
    流量制御弁において、 前記流体入口孔は絞り機能を有する小径の孔であり、該
    流体入口孔において流量を制限することを特徴とする流
    量制御弁。
  2. 【請求項2】 前記弁室と前記流体通路孔との間に補助
    弁室を形成し、該補助弁室に前記弁軸を遊挿し、該補助
    弁室と弁軸との間隙で絞りを行うことにより流量を制御
    することを特徴とする請求項1に記載の流量制御弁。
  3. 【請求項3】 前記補助弁室に出入する部分の前記弁軸
    外周には複数の円周溝を形成したことを特徴とする請求
    項2に記載の流量制御弁。
  4. 【請求項4】 前記流体入口孔と前記流体通路孔とは各
    々の内径を略等しく形成したことを特徴とする請求項1
    乃至3のいずれか1項に記載の流量制御弁。
  5. 【請求項5】 前記流体入口孔が開口した前記弁室の内
    壁面をテーパ面としたことを特徴とする請求項1乃至4
    のいずれか1項に記載の流量制御弁。
  6. 【請求項6】 前記弁軸の上端には前記弁室とキャン内
    とを均圧にするための流体通路となる切欠溝を形成した
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載
    の流量制御弁。
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