JPH0424377Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、空気調和装置、冷凍冷蔵庫等の冷媒
回路中に接続され、冷媒の流量を制御するために
用いるパルスモータ式の流量制御弁の改良に係
り、特に、密閉状態から、いきなりある点まで流
量を増加させることなく徐々に流量を増加させる
ことができるようにした流量制御弁に関するもの
である。

［従来の技術］ 近年、ルームエアコン、電気冷蔵庫等の冷媒回
路中に於いては、圧縮機をインバータモータによ
り駆動させ、圧縮機の回転数を大巾に変化させて
その時々に応じた最適運転を実施している。

そして、より一層無駄の無い運転を行なうため
に、圧縮機の能力に応じて冷媒の流量を制御させ
るべく、有底筒状の本体と、側面または下面に細
溝が形成された回転体との組合せにより冷媒流量
を制御するようにした熱電形膨張弁が実開昭56−
50873号にて開示されている。

また、前記の冷媒流量の制御技術をパルスモー
タ式の流量制御弁に応用したものとして、本願出
願人が第５図に示すような構造のものを特願昭61
−187162号で出願している。

これは外筒１の軸心から半径ｒの位置の外筒底
面１９上に弁口１７を設け、該弁口の上方の内軸
２に前記弁口１７に対応して挿入穴２０を設け、
該挿入穴２０には、ばね１１を介して鋼球の閉弁
子１０が下方へ押し付けられるように内挿されて
いて弁が密閉できるようになつている。

また、前記挿入穴２０の端部からは、内軸２の
中心から半径ｒとする同心円上の約3/4に渡つて、
外筒底面１９との距離ｈが順次高くなるように一
定巾の突起１８が形成されており、モータ６に通
電することによつて内軸２を回転させ、外筒底面
１９の弁口１７と突起１８との間隙を変化させる
ことにより、流入管１５から弁口１７を介して流
出管１６へ流れる冷媒流量を一定の比率で変化さ
せ得るようになつている。

この従来の流量制御弁の弁機構は、外筒１底面
１９と内軸２下面の中心部に円錐状の凹部１２
ａ，１２ｂを形成し、該凹部に鋼球１２を介在さ
せ、又、流量制御弁の上方のモータ側には、内軸
２の中心上面に形成した穴２１に圧縮コイルばね
１３を介して鋼球１４を挿入すると共に該鋼球１
４の上方を上蓋５の下面に形成した円錐状の凹部
１４ａにて圧接させることによつて内軸２が薄肉
円筒４の中心に支持され、前記穴２１に挿入した
圧縮コイルばね１３により内軸２を常時圧接して
軸方向のガタツキが生じない構造になつていた。

この為、外筒底面１９内軸２の下面に設けられ
た円錐状の凹部１２ａ，１２ｂのエグリ寸法が少
しでも大きくなると前記外筒底面１９と内軸２の
下面が接触するにも係わらず鋼球１２と凹部１２
ａ，１２ｂとの間にガタツキが生じ、内軸２の支
持ができなくなつてしまう。

そこで、この軸方向にガタツキをなくす為に
は、第６図の閉弁子１０の左側に示す如く、やむ
を得ず突起１８と外筒底面１９との間に若干の隙
間を設けなければならなかつた。

従つて、従来の流量制御弁の流量特性は、第４
図に示す二点鎖線のような特性となり、密閉状態
から、いきなりα点まで流量が増加し、小流量時
の制御が十分できないといつた問題があつた。

また、閉弁子１０を弁口１７へ圧接するための
ばね１１が、軸心よりｒの位置にある為、モータ
６に対するばね１１の負荷は、ばね１１の設定荷
重をＰとすれば、Ｐ×ｒとなり、モータの必要ト
ルクを大きくしなければならないといつた問題が
あつた。

本考案は、上記の問題点を解決するために、パ
ルスモータ式の流量制御弁における従来の内軸
を、シヤフト２５と一体化したロータスリーブ２
６と、弁シート２３とに分離して、両者が共に回
動でき且つ上下方向に摺動できるようにすると共
に、前記シヤフト２５を、その下端部が外筒の底
面１９に接することなく、薄肉円筒４の中心部に
支持させることにより、前記弁シート２３の下面
と外筒の底面１９とを密着させ、流量の制御が小
流量時でも制御し得るようにした流量制御弁の提
供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、外筒１の軸心から半径ｒの位置の外
筒底面１９上に弁口１７を設け、モータ６のシヤ
フト２５に一体的に取り付けられたロータスリー
ブ２６と、この下方に配置した弁シート２３とが
共に回動でき且つ上下方向に摺動できるように接
続すると共に、外筒の底面１９中心部と内軸２の
シヤフト２５下面の中心部に円錐状の凹部１２
ａ，１２ｂを形成し、該凹部に鋼球１２を介在さ
せ、又、上方のシヤフト２５の中心上面に形成し
た穴２１に圧縮コイルばね１３を介して鋼球１４
を挿入すると共に該鋼球１４の上方を上蓋５の下
面形成した円錐状の凹部１４ａにて圧接させるこ
とによつて、前記シヤフト２５の下端部が外筒の
底面１９に接することなく、シヤフト２５を薄肉
円筒４の中心部に支持させ、前記ロータスリーブ
２６の下面と弁シート２３の上面との間にばね２
４を介在させることにより弁シート２３を外筒底
面１９に押圧させ、前記弁シート２３の下面には
外筒１の軸心から半径ｒの位置で、且つ弁口に近
接した位置から断面積が連続的に変化するような
形状の溝２２を形成すると共に該溝２２の最終端
部（ｓ部）を弁シート２３の外側面まで延長し、
ロータ３の一回転の範囲で冷媒の流量制御をでき
るようにしたことを特徴とする流量制御弁であ
る。

［実施例］ 以下、図面に基づき本考案の一実施例を第１図
〜第４図により説明する。

モータ６はロータ３とステータ７とからなつて
おり、ロータ３はロータースリーブ２３を介して
シヤフト２５と一体的に取り付けられている。

又、ロータ３とステータ７との間には、例えば
非磁性体のステンレス薄肉円筒４が介在させてあ
り、該薄肉円筒４の下端部には外筒１が、また上
端部には上蓋５がそれぞれ溶接等の方法により機
密に接合されていて、円筒４の内部と外部とを完
全に分離している。

モータ６は、例えばパルスモータであつて、図
示しないマイクロコンピユータから送られてくる
パルス指示により、パルスに比例した角度だけ回
転する。

シヤフト２５の軸受け機構は、外筒１の底面１
９と内軸２のシヤフト２５下面との中心部に円錐
状の凹部１２ａ，１２ｂを形成し、該凹部に鋼球
１２を介在させ、又、上方のシヤフト２５の中心
上面に形成した穴２１に圧縮コイルばね１３を介
して鋼球１４を挿入すると共に該鋼球１４の上方
を上蓋５の下面に形成した円錐状の凹部１４ａに
て圧接させることによつて、前記シヤフト２５の
下端部が外筒の底面１９に接することなく、シヤ
フト２５が薄肉円筒４の中心部に支持され、前記
穴２１に挿入した圧縮コイルばね１３によりシヤ
フト２５を常時下方へ圧接して、軸方向のガタツ
キが生じないようになつている。

外筒１の底面１９には、軸心から半径ｒの位置
に弁口１７が設けられている。該弁口１７へ流入
抵抗を変化させるための弁シート２３は、その中
心部にシヤフト２５が上下方向へ自在に摺動でき
る貫通穴２７が設けられていて、該弁シート２３
と前記ロータースリーブ２６との間に介在させた
ばね２４により、常時、弁シート２３の下面が外
筒底面１９に押し当てられている。また弁シート
２３とロータースリーブ２６の対向面は、例えば
互いに逆向きの階段状の切欠き等を形成して、は
め合わせることにより、シヤフト２５と一体形成
されているロータースリーブ２６の回転運転を確
実に弁シート２３へ伝達するようになつている。

弁シート２３の下面には、図２〜図３に示すよ
うに、中心より半径ｒの同心円上の約3/4渡つて
外筒底面１９との路離ｈが順次大きくなるように
一定巾ｗの溝２２を形成すると共に、該溝２２の
最終端部（ｓ部）は弁シート２３の外周面まで延
長されている。

尚、このｓ部は、弁本体内部と溝２２とを結ぶ
経路であつて、流入管１５から入つた冷媒は、経
路ｓ部を通り、溝２２に入り弁口１７を通つて流
出管１６へと流れる。

従つて、弁シート２３が回転することにより外
筒底面１９の弁口１７と溝２２の間隙が変化し、
弁口１７への流量を制御できるようになつてい
る。

前記のロータースリーブ２６の下方外周部に
は、それぞれ内方と外方に折り曲げた係止部８
ａ，８ｂを有するコイルバネ８を配設すると共
に、一方の係止部８ａをロータースリーブ２６に
はめ込んで固定し、又他方の係止部８ａは外筒１
に取り付けた止めピン９に当接するようにして、
弁シート２３の基準位置（全閉状態）が弁口１７
に達した時に内軸２の回転が止まるようになつて
いる。

［本考案の作用］ 第３図は、弁機構部を軸心より半径ｒの位置で
展開した図であつて、全閉状態を示す。

今、マイクロコンピユータの指示によりモータ
６のステータ７に開方向のパルスが印加される
と、このパルス数に応じてシヤフト２５と一体的
に形成されているロータースリーブ２６を介して
弁シート２３が外筒底面１９上を摺動しながら回
転し、第３図において弁シート２３の下面に設け
られた溝２２は左方向に移動する。それに伴い、
弁口１７の上方の位置においては弁口から溝２２
までの高さｈが徐々に大きくなる為、冷媒は一次
圧が同じであれば、流量管１６を通る冷媒量は
徐々に大きくなり、Ａ点で最大流量となる。

又、ステータ７への通電を換え、ロータースリ
ーブ２６を閉方向に回転すれば、流出管を通つて
出る冷媒量は徐々に減少し、図の基準位置で弁口
１７をふさいで全閉状態となる。従つて、従来の
ように密閉状態から、いきなりある点まで流量を
増加させることなく徐々に流量を増加させるもの
であるから流量の制御が小流量時でも制御でき
る。

尚、この全閉状態の位置において、外筒１の止
めピン９は、コイルバネ８の一端８ｂと当接する
ように設定してあり、且つコイルバネ８のバネ力
により、ロータスリーブ２６のに回転エネルギが
吸収される。又、ロータスリーブ２６の停止時に
生じる係止部８ｂと止めピン９の当たり音は、コ
イルバネ８の緩衝効果により、最小限に食い止め
ることができる。

［本考案の効果］ 本考案では、上記説明によりあきらかなよう
に、ロータースリーブ２６と弁シート２３が共に
回動でき、且つ弁シート２３が上下方向に自在に
摺動できるようにし、前記ロータースリーブ２６
と一体化しているシヤフト２５を、その下端部が
外筒の底面１９に接することなく薄肉円筒４の中
心部に支持させると共に、弁シート２３をばね２
４によりシヤフト２５と関係なく外筒底面１９に
押圧して密着させ、また前記弁シート２３の裏面
には、流入管１５から弁口１７へ流れる流量を連
続的に変化する溝２２を形成したものであるか
ら、従来のように密閉状態から、いきなりある点
まで流量を増加させることなく徐々に流量を増加
させるものであるから流量の制御が小流量時でも
制御できる。

また、前記のように、弁シート２３はばね２４
によりシヤフト２５と関係なく外筒底面１９に押
圧して密着するものであるから、シヤフト２５の
長さ方向の寸法およびこれを支持する凹溝１２
ａ，１２ｂの寸法制度は、従来のものに比べて極
めてラフでよいから製作が容易である。

また、ばね２４のモータ６に対する負荷もばね
２４の設定荷重Ｐのみになり、モータを小型化で
きる密閉式の流量制御弁であつて産業上きわめて
有益な考案である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の流量制御弁の縦断面図、第２
図は本考案に係る弁シートの下面図、第３図は半
径ｒで展開した弁機構部の縦断面図、第４図は流
量特性図、第５図は従来の流量制御弁の縦断面
図、第６図は従来の流量制御弁を半径ｒで展開し
た弁機構部の縦断面図。 １は外筒、３はロータ、４は薄肉円筒、５は上
蓋、６はモータ、７はステータ、８はコイルバ
ネ、９は止めピン、１０は閉弁子、１１，１３，
２４はばね、１２，１４は鋼球、１５は流入管、
１６は流出管、１７は弁口、１８は突起、１９は
外筒底面、２２は溝、２３は弁シート、２５はシ
ヤフト、２６はロータースリーブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 外筒１の軸心から半径ｒの位置の外筒底面１９
   上に弁口１７を設け、モータ６のシヤフト２５に
   一体的に取り付けられたロータスリーブ２６と、
   この下方に配置した弁シート２３とが共に回動で
   き且つ上下方向に摺動できるように接続すると共
   に、外筒の底面１９中心部と内軸２のシヤフト２
   ５下面の中心部に円錐状の凹部１２ａ，１２ｂを
   形成し、該凹部に鋼球１２を介在させ、又、上方
   のシヤフト２５の中心上面に形成した穴２１に圧
   縮コイルばね１３を介して鋼球１４を挿入すると
   共に該鋼球１４の上方を上蓋５の下面形成した円
   錐状の凹部１４ａにて圧接させることによつて、
   前記シヤフト２５の下端部が外筒の底面１９に接
   することなく、シヤフト２５を薄肉円筒４の中心
   部に支持させ、前記ロータスリーブ２６の下面と
   弁シート２３の上面との間にばね２４を介在させ
   ることにより弁シート２３を外筒底面１９に押圧
   させ、前記弁シート２３の下面には外筒１の軸心
   から半径ｒの位置で、且つ弁口に近接した位置か
   ら断面積が連続的に変化するような形状の溝２２
   を形成すると共に該溝２２の最終端部（ｓ部）を
   弁シート２３の外側面まで延長し、ロータ３の一
   回転の範囲で冷媒の流量制御をできるようにした
   ことを特徴とする流量制御弁。