【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、主に空調機や冷凍機の冷媒配管に介装する電動膨張弁等のコントロールバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のバルブＶは、特公平３−３０７５０号公報に開示され、且つ図９に示すように、弁筐Ｄに設ける弁座Ｚに円錐形の弁頭Ｈを着座及び離間させる弁棒Ｎを備える。弁棒Ｎは弁筐Ｄに立設する雄ネジ管Ｍの内部に挿通され、その後端部をステッピングモータＳのロータＲの横断壁Ｗに突入させ止め輪Ｙで止めている。弁棒Ｎと横断壁Ｗとの間には弁棒押えバネＱを介装している。
【０００３】
雄ネジ管Ｍの外側には、ロータＲに一体化した雌ネジ管Ｆを螺合し、ロータＲの所定角度の正逆回転により弁棒Ｎを進退させ、弁座Ｚと弁頭Ｈとの間の開口面積を変化させて流量制御するようにしている。ケース上蓋Ｕの垂下軸Ｔに巻付けた螺旋ガイドＧに沿って、ロータＲ上の立設杆Ｊにより連れ回りする可動ストッパーＫを動かし、下側係止部Ｂ及び上側係止部Ｅでの当接係止により、ロータＲの回転範囲ひいては弁棒Ｎの進退範囲を規制している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上の従来のコントロールバルブＶでは、弁座Ｚに弁棒Ｎの弁頭Ｈを着座させる閉弁時、可動ストッパーＫが下側係止部Ｂに当接係止され、弁棒押えバネＱのばね力だけで弁頭Ｈを弁座Ｚに押し付けることになる。このため、閉鎖された弁座Ｚの前後に冷媒圧力の過渡的変化等により、弁棒押えバネＱの押し付け力以上の過大な差圧が開弁方向に作用すると、弁棒Ｎがリフトして閉弁を維持できない問題が起こる。実際には、開弁と閉弁を短時間に繰り返すいわゆるチャタリ現象が発生してしまう。
【０００５】
ここで、閉弁を弁棒押えバネＱに頼るのではなく、弁棒Ｎを弁座Ｚに直接ネジで締め付ける構造にすることが考えられる。しかし、単にネジで締め付ける構造に変えても、弁頭Ｈが弁座Ｚに噛み込むと共に、ネジ山が潰れてネジの逆転による開弁も不可となる問題が生じる。
【０００６】
本発明では、大リードネジと回り止め構造とを組み合わせて採用することにより、弁棒を弁座に直接押し付ける構造とし、このようにしても弁頭が弁座に噛み込むこともなく、また良好に逆転することもでき、全体の構成を簡易化しつつ、閉弁時のチャタリ現象を解消できるコントロールバルブを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、回転駆動体に連動して進退し、弁筐に設ける弁座に弁頭を着座及び離間させる弁棒を備えたコントロールバルブにおいて、前記回転駆動体と前記弁棒とをネジ径に対するリードが大きい大リードネジを介して直結すると共に、前記回転駆動体の回転に伴う前記弁棒の連れ回りを阻止する回り止め体を介在させた。
【０００８】
これにより、弁棒を回転駆動体により直接弁座に押し付けることができ、閉弁時のチャタリ現象を解消できる。しかも、弁棒は回り止め体によりその回転が阻止された状態で弁座に押し付けられるため、弁頭が弁座に噛み込むのも防止できる。また、大リードネジにより、ネジ山が潰れるのを防止でき、逆転による開弁も良好にできる。さらに、弁棒を直接駆動するため、従来要した弁棒の進退範囲を規制する可動ストッパーなどの特別な機構も必要なく、構成を簡易にできる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、大リードネジを採用しつつも、流量制御時等の開弁時における流路開口面積の変動等を少なくするため、前記弁棒を軸方向に付勢して前記弁棒の前記弁座に対する離間時の挙動を安定化させる弾性部材を介在させた。
【００１０】
これにより、回転駆動体と弁棒との間の大リードネジによる隙間がほぼ一定に保たれ、弁座の入出口間の圧力変化に起因した弁棒の移動や振動等を抑制でき、流路面積が変化するのを低減できる。又、冷媒が通過する際に弁棒が振動して異常音を発するのも低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、大容量電動弁への適用例を示し、弁筐１には第１接続配管１１と第２接続配管１２とを直交状に結合している。例えば、第１接続配管１１は室外ユニット側に、第２接続配管１２は室内ユニット側に接続される。弁筐１の内部には弁座２を設け、四角柱を呈する弁棒３の先端に一体化したニードル形の弁頭４を臨ませている。尚、弁頭４はニードル形でなくともよい。弁棒３の進退により流路開口面積を変化させ、流量を閉弁時の０から全開時まで連続的に制御できるようにしている。
【００１２】
弁棒３は、遊星歯車減速機５を間に介在させて、ステッピングモータ６のマグネットロータ６１に連動させている。遊星歯車減速機５は、弁筐１に取付ける下蓋７１及びこれに被せる上蓋７２から成る減速機ケース７に内装している。マグネットロータ６１は、上蓋７２に嵌め込むロータケース６２に内装している。ロータケース６２の外側には、ステータコイル６３を嵌合している。モータシャフト６０は上部軸受６４及び下部軸受６５に支持している。
【００１３】
図２，３に示すように、遊星歯車減速機５は、モータシャフト６０に一体的に結合する第１太陽歯車Ｓ１、該第１太陽歯車Ｓ１及び外側に固定する内歯歯車Ｄ０に噛み合う３つの第１遊星歯車Ｕ１，Ｕ１，Ｕ１、これら第１遊星歯車を保持する第１キャリアＲ１、該第１キャリアＲ１の反モータ側に一体化し且つモータシャフト６０に遊挿する第２太陽歯車Ｓ２、該第２太陽歯車Ｓ２及び外側の内歯歯車Ｄ０に噛み合う３つの第２遊星歯車Ｕ２，Ｕ２，Ｕ２、これら第２遊星歯車を保持する第２キャリアＲ２を有する。弁棒３を駆動する回転駆動体となる第２キャリアＲ２の下部には、弁棒３とネジ嵌合するボス８を一体化している。
【００１４】
弁棒３の四角柱部は、弁筐１に圧入する有底筒状の回り止め体９に設けた角抜き四角穴９０に挿通し、ボス８の回転に伴う弁棒３の連れ回りを阻止するようにしている。尚、回り止め構造は、四角を利用する他、他の多角形等を利用してもよい。
【００１５】
弁棒３の中間部にはバネ受け９１を係止させ、弁筐１側の回り止め体９との間に圧縮バネから成る弾性部材９２を介在させ、弁棒３を軸方向上側に付勢し、弁棒３の弁座２に対する離間時の挙動を安定化させている。
【００１６】
尚、遊星歯車減速機５の各歯車Ｓ１、Ｕ１、Ｒ１、Ｓ２、Ｕ２、Ｒ２は、軸方向上下に互いに接触して密に組付けている。また、第２キャリアＲ２の上面には、モータシャフト６０の下端を受止めるスラストプレート９３を介装している。
【００１７】
図４に示すように、弁棒３とボス８とは、平均ネジ径の円周長さ（ｑ）に対するネジリード（ｒ）が大、すなわち、ネジ勾配（ｒ／ｑ）を８％以上とした大リードネジ３０，８０を介して直結している。弁棒３側に大リードの雄ネジ３０、ボス８側すなわち回転駆動体側に大リードの雌ネジ８０を設けたが、雄雌の関係は逆でもよい。
【００１８】
図５は、減速機を設けない直動式電動弁への適用例を示し、弁筐１には第１接続配管１１と第２接続配管１２とを直交状に結合している。例えば、第１接続配管１１は室外ユニット側に、第２接続配管１２は室内ユニット側に接続される。弁筐１の内部には弁座２を設け、四角柱を呈する弁棒３の先端に一体化したニードル形の弁頭４を臨ませている。尚、弁頭４はニードル形でなくともよい。弁棒３の進退により流路開口面積を変化させ、流量を閉弁時の０から全開時まで連続的に制御できるようにしている。
【００１９】
弁棒３は、回転駆動体を構成するステッピングモータ６のマグネットロータ６１０に直接連動させている。マグネットロータ６１０は、弁筐１に取付ける下フランジ６６に被せるロータケース６７に内装している。ロータケース６７の外側には、ステータコイル６３を嵌合している。マグネットロータ６１０の中心部に設ける軸穴６２０の上部は、段付き円柱状の上部軸受６４０に受入れている。マグネットロータ６１０の下部はフロントプレート６５０にスラスト支持している。
【００２０】
図６，７に示すように、弁棒３の四角柱部は、フロントプレート６５０の受入穴６６０，６６０にピン９６０，９６０を受入れて回転不能に取付けたブロック状の回り止め体９の四角穴９００に挿通し、マグネットロータ６１０の回転に伴う弁棒３の連れ回りを阻止するようにしている。尚、回り止め構造は、四角を利用する他、他の多角形等を利用してもよい。
【００２１】
弁棒３の上端と上部軸受６４０の間には圧縮バネから成る弾性部材９２０を介在させ、弁棒３を軸方向下側に付勢し、弁棒３の弁座２に対する離間時の挙動を安定化させている。
【００２２】
図８に示すように、弁棒３とマグネットロータ６１０とは、平均ネジ径の円周長さ（ｑ）に対するネジリード（ｒ）が大、すなわち、ネジ勾配（ｒ／ｑ）を８％以上とした大リードネジ３００，８００を介して直結している。弁棒３側に大リードの雄ネジ３００、回転駆動体側に大リードの雌ネジ８００を設けたが、雄雌の関係は逆でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明コントロールバルブの第一実施形態の縦断面図。
【図２】同第一実施形態の下方から見た組立図。
【図３】同第一実施形態の上方から見た組立図。
【図４】同第一実施形態の大リードネジの説明図。
【図５】本発明コントロールバルブの第二実施形態の縦断面図。
【図６】同第二実施形態の下方から見た組立図。
【図７】同第二実施形態の上方から見た組立図。
【図８】同第二実施形態の大リードネジの説明図。
【図９】従来のコントロールバルブの縦断面図。
【符号の説明】
１ 弁筐
２ 弁座
３ 弁棒
４ 弁頭
８（６１０） 回転駆動体
３０，８０（３００，８００） 大リードネジ
９ 回り止め体
９２，９２０ 弾性部材[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention mainly relates to a control valve such as an electric expansion valve interposed in a refrigerant pipe of an air conditioner or a refrigerator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of valve V is disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-30750, and as shown in FIG. 9, a valve rod for seating and separating a conical valve head H on a valve seat Z provided in a valve housing D. N is provided. The valve rod N is inserted into a male threaded tube M standing on the valve housing D, and its rear end is inserted into the transverse wall W of the rotor R of the stepping motor S and is stopped by a retaining ring Y. A valve stem presser spring Q is interposed between the valve stem N and the transverse wall W.
[0003]
A female screw tube F integrated with the rotor R is screwed onto the outside of the male screw tube M, and the valve rod N is advanced and retracted by forward and reverse rotation of the rotor R at a predetermined angle. The flow rate is controlled by changing the opening area. A movable stopper K that is rotated by a standing rod J on the rotor R is moved along a spiral guide G wound around a hanging shaft T of the case upper lid U, so that the lower locking portion B and the upper locking portion E By the contact locking, the rotation range of the rotor R and thus the advance / retreat range of the valve rod N is regulated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional control valve V described above, when the valve head Z of the valve rod N is seated on the valve seat Z, the movable stopper K is abutted and locked to the lower locking portion B, so that the valve rod presser spring. The valve head H is pressed against the valve seat Z only by the spring force of Q. For this reason, if an excessive differential pressure greater than the pressing force of the valve stem presser spring Q acts in the valve opening direction due to a transient change in the refrigerant pressure before and after the closed valve seat Z, the valve stem N lifts. There is a problem that the valve cannot be maintained. Actually, a so-called chatter phenomenon that repeats opening and closing in a short time occurs.
[0005]
Here, instead of relying on the valve stem presser spring Q to close the valve, it is conceivable that the valve stem N is directly tightened to the valve seat Z with a screw. However, even if the structure is simply tightened with screws, there is a problem that the valve head H bites into the valve seat Z and the screw thread is crushed so that the valve cannot be opened due to reverse rotation of the screws.
[0006]
In the present invention, by adopting a combination of a large lead screw and a non-rotating structure, the valve stem is directly pressed against the valve seat, and even in this way, the valve head does not bite into the valve seat, and is excellent. It is an object of the present invention to provide a control valve that can be reversed and that can eliminate the chatter phenomenon when the valve is closed while simplifying the overall configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a control valve provided with a valve rod that moves forward and backward in conjunction with a rotary drive body and seats and separates a valve head on a valve seat provided in a valve housing. The drive body and the valve stem are directly connected via a large lead screw having a large lead with respect to the screw diameter, and a rotation prevention body for interposing the valve stem along with the rotation of the rotary drive body is interposed.
[0008]
As a result, the valve stem can be directly pressed against the valve seat by the rotary drive body, and the chatter phenomenon at the time of closing the valve can be eliminated. In addition, since the valve stem is pressed against the valve seat in a state where the rotation of the valve stem is blocked by the rotation stopper, it is possible to prevent the valve head from biting into the valve seat. In addition, the large lead screw can prevent the screw thread from being crushed, and the valve opening by reverse rotation can be improved. Further, since the valve stem is directly driven, a special mechanism such as a movable stopper for restricting the advancing / retreating range of the valve stem, which is conventionally required, is not necessary, and the configuration can be simplified.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, the valve rod is urged in the axial direction in order to reduce fluctuations in the flow passage opening area when the valve is opened, such as during flow control, while employing a large lead screw. An elastic member that stabilizes the behavior of the rod when separated from the valve seat is interposed.
[0010]
As a result, the gap due to the large lead screw between the rotary drive and the valve stem is kept almost constant, and the movement and vibration of the valve stem due to the pressure change between the inlet and outlet of the valve seat can be suppressed. Can be reduced. Further, it is possible to reduce the occurrence of abnormal noise due to the vibration of the valve stem when the refrigerant passes.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an application example to a large-capacity motor operated valve, and a first connection pipe 11 and a second connection pipe 12 are coupled to the valve casing 1 in an orthogonal shape. For example, the first connection pipe 11 is connected to the outdoor unit side, and the second connection pipe 12 is connected to the indoor unit side. A valve seat 2 is provided inside the valve casing 1, and a needle-shaped valve head 4 that faces the tip of a valve rod 3 having a quadrangular prism is faced. The valve head 4 does not have to be needle-shaped. The flow path opening area is changed by moving the valve rod 3 back and forth so that the flow rate can be continuously controlled from 0 when the valve is closed to when it is fully opened.
[0012]
The valve stem 3 is interlocked with the magnet rotor 61 of the stepping motor 6 with the planetary gear speed reducer 5 interposed therebetween. The planetary gear speed reducer 5 is housed in a speed reducer case 7 including a lower lid 71 attached to the valve housing 1 and an upper lid 72 covering the lower lid 71. The magnet rotor 61 is housed in a rotor case 62 that fits into the upper lid 72. A stator coil 63 is fitted on the outside of the rotor case 62. The motor shaft 60 is supported by an upper bearing 64 and a lower bearing 65.
[0013]
As shown in FIGS. 2 and 3, the planetary gear speed reducer 5 includes a first sun gear S <b> 1 integrally coupled to the motor shaft 60, the first sun gear S <b> 1, and an internal gear D <b> 0 fixed to the outside. A first planetary gear U1, U1, U1, a first carrier R1 that holds these first planetary gears, a second sun gear S2 that is integrated on the non-motor side of the first carrier R1 and is loosely inserted into the motor shaft 60; There are three second planetary gears U2, U2, U2 meshing with the second sun gear S2 and the outer internal gear D0, and a second carrier R2 holding these second planetary gears. A boss 8 that is screw-fitted with the valve stem 3 is integrated with a lower portion of the second carrier R2 that is a rotational driving body that drives the valve stem 3.
[0014]
The rectangular column portion of the valve stem 3 is inserted into a square hole 90 provided in the bottomed cylindrical rotation stopper 9 that is press-fitted into the valve casing 1 to prevent the rotation of the valve stem 3 as the boss 8 rotates. Like to do. Note that the anti-rotation structure may use other polygons or the like in addition to the square.
[0015]
A spring receiver 91 is engaged with an intermediate portion of the valve stem 3, and an elastic member 92 made of a compression spring is interposed between the stopper 9 on the valve housing 1 side and urges the valve stem 3 upward in the axial direction. Thus, the behavior of the valve stem 3 when separated from the valve seat 2 is stabilized.
[0016]
The gears S1, U1, R1, S2, U2, and R2 of the planetary gear speed reducer 5 are in close contact with each other vertically in the axial direction. A thrust plate 93 for receiving the lower end of the motor shaft 60 is interposed on the upper surface of the second carrier R2.
[0017]
As shown in FIG. 4, the valve stem 3 and the boss 8 have a large screw lead (r) with respect to the circumferential length (q) of the average screw diameter, that is, the screw gradient (r / q) is 8% or more. Directly connected through large lead screws 30 and 80. Although the large lead male screw 30 is provided on the valve stem 3 side and the large lead female screw 80 is provided on the boss 8 side, that is, on the rotary drive body side, the male-female relationship may be reversed.
[0018]
FIG. 5 shows an example of application to a direct-acting motor-operated valve that is not provided with a reduction gear, and a first connection pipe 11 and a second connection pipe 12 are coupled to the valve housing 1 in an orthogonal shape. For example, the first connection pipe 11 is connected to the outdoor unit side, and the second connection pipe 12 is connected to the indoor unit side. A valve seat 2 is provided inside the valve casing 1, and a needle-shaped valve head 4 that faces the tip of a valve rod 3 having a quadrangular prism is faced. The valve head 4 does not have to be needle-shaped. The flow path opening area is changed by moving the valve rod 3 back and forth so that the flow rate can be continuously controlled from 0 when the valve is closed to when it is fully opened.
[0019]
The valve stem 3 is directly linked to the magnet rotor 610 of the stepping motor 6 constituting the rotary drive body. The magnet rotor 610 is housed in a rotor case 67 that covers a lower flange 66 attached to the valve housing 1. A stator coil 63 is fitted to the outside of the rotor case 67. The upper part of the shaft hole 620 provided at the center of the magnet rotor 610 is received by a stepped columnar upper bearing 640. The lower portion of the magnet rotor 610 is thrust supported by the front plate 650.
[0020]
As shown in FIGS. 6 and 7, the quadrangular column portion of the valve stem 3 has a square hole in the block-shaped detent 9 that receives the pins 960 and 960 in the receiving holes 660 and 660 of the front plate 650 so as not to rotate. The valve rod 3 is prevented from rotating along with the rotation of the magnet rotor 610. Note that the anti-rotation structure may use other polygons or the like in addition to the square.
[0021]
An elastic member 920 made of a compression spring is interposed between the upper end of the valve stem 3 and the upper bearing 640 to urge the valve stem 3 downward in the axial direction so that the behavior of the valve stem 3 when separated from the valve seat 2 is observed. Stabilized.
[0022]
As shown in FIG. 8, the valve stem 3 and the magnet rotor 610 have a large screw lead (r) with respect to the circumferential length (q) of the average screw diameter, that is, the screw gradient (r / q) is 8% or more. The large lead screws 300 and 800 are directly connected. Although the large lead male screw 300 is provided on the valve stem 3 side and the large lead female screw 800 is provided on the rotary drive side, the relationship between the male and female may be reversed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a control valve of the present invention.
FIG. 2 is an assembly view of the first embodiment as viewed from below.
FIG. 3 is an assembly view of the first embodiment as viewed from above.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a large lead screw according to the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the control valve of the present invention.
FIG. 6 is an assembly view of the second embodiment as viewed from below.
FIG. 7 is an assembly view of the second embodiment as viewed from above.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a large lead screw according to the second embodiment.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional control valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve housing 2 Valve seat 3 Valve stick 4 Valve head 8 (610) Rotation drive body 30,80 (300,800) Large lead screw 9 Non-rotating body 92,920 Elastic member