JP4466888B2

JP4466888B2 - Electric expansion valve

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Publication number: JP4466888B2
Application number: JP37432199A
Authority: JP
Inventors: 守男金子; 英樹関口
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001187977A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルにおける電動膨張弁に関し、特に、冷蔵庫のような微小冷媒流量制御を必要とする冷凍サイクルにおいて冷媒流量の完全停止制御が可能な電動膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルにおける電動膨張弁として、特公平２−６２９９号公報に記載されているようなニードル弁タイプのものが知られている。このニードル弁タイプの電動膨張弁は、図１１、図１２に示すように、全閉機能を有する場合はニードル弁１００のテ−パ部Ｑ０を弁座１０１に当接させる必要があり、ニードル弁１００が垂直方向の力によって、弁座１０１に食いつくことを防ぐためには、Ｑ０を充分大きく（例えば６０°）する必要がある。さらに、ニードル付け根径Ｄ１はポート径Ｄ０よりも小さくしなければならない。（Ｄ０＞Ｄ１）
【０００３】
その結果、ニードル弁タイプのものでは、弁開き始めの弁特性は急激な立ち上がりとなってしまう。また、上記食いつきを防ぐために、ニードルと弁座との間に若干のクリアランスを設けると、そのクリアランスだけで、冷蔵庫の場合、微小冷媒流量の制御範囲を越えてしまう。
【０００４】
このような理由から、ニードル弁タイプのものは、冷蔵庫のような微小冷媒流量制御を必要とする冷凍サイクルには不向きであるという問題点がある。
【０００５】
このほか、図１３〜図１５に示すような電動式膨張弁２００が知られている。図１３に示す電動式膨張弁２００は、符号２０１で示すように、電磁コイルへの通電により往復回転可能な回転軸２０２の下端部に形成され、弁室２０７に配設された長さＬのカム部２０３が、流量制御弁として作動するようになっている。
【０００６】
すなはち、図１３（Ｂ）に示す通り、カム部２０３が回動してその凸部２０３ａが流路２０５，２０６の各ポート２０５ａ，２０６ａに対向する位置にあるとき、この電動式膨張弁２００は最小流量状態となる。
【０００７】
また、図１３（Ｃ）に示す通り、回転軸２０２が回動してそのカム部の凹部２０３ｂが流路２０５，２０６の各ポート２０５ａ，２０６ａに対向する位置にあるとき、この電動式膨張弁２００は最大流量状態となる。図１３（Ｂ），（Ｃ）中の符号２１０は電動式膨張弁２００の本体に設けられた本体ストッパを示しており、また、符号２０９はカム部２０３と一体となって回動可能なロータストッパを示していて、これらの両部材は、カム部２０３、すなはち流量制御弁の回動リミッタとして作用するようになっている。
【０００８】
この電動式膨張弁２００は、電磁コイル２０１への通電により、回転軸２０２が往復回動して上記のように、その下端部に形成された長さＬのカム部２０３が流量制御弁として作動するように流量制御を行うものの、電動式膨張弁２００には完全な弁閉機能がないという問題点がある。また、符号▲１▼で示すピン２１１とケ−ス２１２との接触部における垂直方向クリアランス、ガタによる異音、符号▲２▼で示すマグネット２１３と弁組品２１４との接触部における垂直方向クリアランス、ガタによる異音、符号▲３▼で示すマグネット２１３と弁組品２１４との接触部における回動方向クリアランス、ガタによる異音、符号▲４▼で示すマグネット２１３とケ−ス２１２との接触部におけるクリアランス、ガタによる擦れ異音および符号▲５▼で示すマグネット２１３と下蓋ストッパ２１５との当接による異音などが発生し、さらに、流量制御が単純であって、比例弁のような制御しか行うことができないと言う問題点もある。
【０００９】
このような従来の電動膨張弁の問題点の解決を図った電動膨張弁として、本出願人が先に出願した出願に記載されているような電動膨張弁が提案されている。ここで、この電動膨張弁について説明する。
【００１０】
図１４はこの電動膨張弁３００の分解斜視図、図１５はロータ組立の拡大斜視図、図１６は弁体の拡大斜視図である。なお、電動膨張弁３００の全体構造は、後述の実施形態のものと同一であるので、これと同一の符号を付すことにより、その全体構造は明確となるので、ここでは、電動膨張弁３００の全体構造についての説明を省略する。
【００１１】
この電動膨張弁３００、例えば、ステップモータからなり、継手等を有する弁本体組立体１０と、マグネット、ロータ等を有するロータ組立体２０と、該ロータ組立体２０に被覆させるキャン（ケース）４０と、該キャン４０に外嵌するコイル組立体（図１参照）等を備えて構成されている。
【００１２】
弁本体組立体１０は、筒状の弁室１１を備えるとともに、その軸線方向直下に出口継手１２が配置され、弁室１１と出口継手１２との境界部に弁座１３が形成されており、この弁座１３に弁室１１と出口継手１２とを連通するポート部１３ａが設けられている。ポート部１３ａの上面近傍の側部に、入口継手１４に接続する開口１４ａが設けられ、弁座１３に、次に詳述する一回転型スライド式の弁体２１（図１５、図１６）が配設される。符号１５はフランジ状の下蓋、１５ａは下蓋１５の所定位置に突設され、後述するロータ組立体２０の停止位置を規定するストッパ、１５ｂはストッパ１５ａに外嵌した弾性体からなるＯリング状の緩衝材をそれぞれ示している。
【００１３】
図１５、図１６に示すように、弁体２１は短円柱状の本体部２１ａを備えるとともにその下面側（図１６においては手前側面側）に、略カム形状をした「弁閉制御部」としての突出部２１ｂが形成されている。なお、この略カム形状の外形は重要な役割をなす。突出部２１ｂの内側に小判形をした「受圧増加用の凹部」としての弁閉コア部（凹部）２１ｄが形成され、この突出部２１ｂの手前側面に対向配設された弁座１３と摺接する摺接面２１ｃの摺接面積が小さくなるようになっており、この構成により、受圧面積を小さくして弁閉機能（シール性）の向上を図っている。この弁閉機能により、弁漏れ防止の精度を高めることができる。
【００１４】
図１５に示すように、本体部２１ａの側面の縦軸方向に、段差のある位置決め用の切欠２１ｅが形成され、次に説明する弁体ホルダ２２の下位置決め部２２ａがここに嵌入される。本体部２１ａの上面側（図１６においては背面側）には、弁体ホルダ２２の係合突起２２ｃを嵌入する穴２１ｆが穿設されている。
【００１５】
図１４に示すように、弁体ホルダ２２とロータ２８の下面側との間にコイルスプリング（取付バネ）２５が縮設して配設されていて、このスプリング２５の付加荷重により、弁体２１を弁座１３側に押し付けることができるようになっている。この押し付けにより、弁体２１の自由度は回転方向のみとなる。弁体ホルダ２２の上端部に、後述するロータ２８における支軸部２８ｂの下端が抜けるのを防止するための、切り込み形状の抜け防止部２２ｄがを形成されている。符号２２ｂはロータ２８との位置決めをする位置決め部を示す。
【００１６】
円筒状のマグネット３１の下端面にロータストッパ３１ａが突設され、また、マグネット３１の内面中央部に凹部３１ｂが周設されていて、この凹部３１ｂに後述のように、合成樹脂を流し込んで、マグネット３１とロータ２８とのガタをなくす構成となっている。
【００１７】
ロータ２８は合成樹脂製であって、略円筒状の外周部２８ａと外周部２８ａの中央から上方に向けて形成した断面形状略小判形（図１５）の支軸部２８ｂと、弁体ホルダ２２に結合する結合部２８ｄとを備えている。
【００１８】
マグネット３１とロータ２８とは一体成形品であって、ロータ２８を成形するための型（図示せず）の外周に沿ってマグネット３１を固定し、この型内に合成樹脂を射出することにより、これらを一体的に成形することができる。この射出の際に、樹脂は凹部３１ｂに流れ込み、経時変化によるガタ等を生じることがない。このようにロータ２８とマグネット３１が一体的に成形されるため、前述の図１３に示した従来例においては、空隙▲３▼を生じていた箇所が密着し、このような空隙を生じることはなく、この状態はその後も変化することはない。また、図１３に示す従来のものにおける部分▲２▼での異音の発生を防止できる。
【００１９】
図１４に示すように、キャン４０を構成するキャン本体４１の上蓋部４１ａの中心に支持凹部４１ｂが形成され、支持凹部４１ｂにロータ２８の支軸部２８ｂの先端部に形成した係合突起２８ｃを嵌入して回転自在に支持するようになっている。
【００２０】
キャン４０にコイル組立体５０が外嵌され（図１参照）、コイル組立体５０は内部にコイル５１を備え、このコイル５１に電流を流すことにより、コイル５１が磁界を発生して、マグネット３１と相俟ってステッピングモータ６０が構成され、パルス数に応じた所望の角度にロータ組立体２０を回転させることができるようになっている。このロータ組立体２０の回転により弁体２１が回転し、ポート部１３ａの開口面積を変え、流量の制御が行われる。
【００２１】
また、ロータ組立体２０の回転の際に、所定角度の回転によりロータ組立体２０のストッパ３１ａが下蓋１５のストッパ１５ａに当接して衝止される。この衝止の際に、ストッパ１５ａは当接部にＯリング状の緩衝材１５ｂを備えているので、図１３の従来例の符号▲５▼の箇所において発生していた異音を減少させることができる。
【００２２】
次に、図１７を参照しながらこの電動膨張弁３００の作用を説明する。
図１７は、弁体２１の回転に応じてポート部１３ａの開度が変化する状況を示す特性図であり、図１７（Ａ）は、ポート部１３ａを突出部２１ｂの弁閉コア部２１ｄが完全に覆った場合であって、この時は、グラフに示すように、弁開度は全閉である。この場合、前述の如く弁閉コア部２１ｄを形成したので、受圧面積が小さくなり、シール性が高められ、弁漏れを起すことがない。図示の例では、ロータ組立体２０の回転可能範囲（作動域）は３００°であり、この作動域は、ロータストッパ３１ａの幅の値により所望範囲に設定することができる。
【００２３】
図１７（Ｂ）は、弁体２１が（Ａ）の状態から反時計方向に９０°回転した場合であって、ポート部１３ａは約３５％だけ開口する（グラフの点線で示したカーブの符号Ｘを参照）。同様に、図１７（Ｃ）は、ポート部１３ａが約６５％だけ開口した場合であり、図１７（Ｄ）は、ポート部１３ａが１００％開口した場合である。
【００２４】
また、図１６および図１７に示した略カム形状の突出部２１ｂの場合は、図１７の点線で示した開度特性を示すが、突出部２１ｂの外形を適宜変更することにより、例えば実線で示した特性Ｙや一点鎖線で示した特性Ｚを容易に実現することができる。即ち、従来例で説明したように、従来は単なる比例制御のみが可能であったが、この電動膨張弁３００によれば、略カム形状の突出部２１ｂの形状を任意に設定することにより、所望の制御特性の電動膨張弁を得ることが可能となる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１４〜図１７に示した従来例（第３従来例）は上述のように、略カム形状の突出部２１ｂの形状を任意に設定することにより、所望の制御特性の電動膨張弁を得ることが可能ではあるものの、突出部２１ｂの形状を任意の形状に、精密に加工することは極めて難しく、所望の制御特性、特に所望の微小流量制御が得られないという問題点がある。
【００２６】
また、略カム形状の突出部２１ｂと弁座とは磨耗しやすく、その結果、弁閉時の漏れを長期間にわたって完全になくすことが難しく、長期間の使用に耐え得る電動膨張弁の提供が望まれていた。
【００２７】
本発明は、上記第３従来例の上記問題点を解決した電動膨張弁を提供しようとするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための主要な手段として、外側にコイル組立体を有し内側にマグネットとロータとからなる弁体の回転手段を配設されたキャンと、該キャンの下端側に配設され円筒状の弁室を備えた弁本体組立体とを備えるとともに、該弁本体組立体が前記弁室に形成された弁座に穿設したポート部と該弁座を挟んで配設された流体入出口とを有し、前記弁体は前記弁室に内設された円形の本体部と該本体部の下面に形成され前記弁座に密接摺動可能な弁閉制御部とを備え、該弁閉制御部が前記ロータの回転角度に応じて前記ポート部を覆う面積を制御可能に構成された電動式膨張弁において、前記弁座の少なくとも前記弁閉制御部に摺接する面が薄い金属板で形成されるとともに、該薄い金属板に微小流量制御を行うための絞り溝が形成されているものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜１０により本発明の実施の形態について説明する。なお、図１４〜１７と同じ部材には同一符号を付し、それらについては、説明を簡略する場合がある。
【００３０】
（１）構成
図１、図２および図７に示すように、この実施形態の電動膨張弁ＣＢは、ステップロータをその駆動源としており、継手等を有する弁本体組立体１０と、マグネット、ロータ等を有するロータ組立体２０と、ロータ組立体２０を被覆するためのキャン（ケース）４０と、キャン４０に外嵌するコイル組立体５０等を備えて構成されている。
【００３１】
弁本体組立体１０は、本体１０ａと、本体１０ａ内に形成された筒状の弁室１１を備え、その軸線方向直下に出口継手１２が取り付けられ、弁室１１と出口継手１２との境界部に弁座１３が形成されている。弁座１３に、弁室１１と出口継手１２とを連通するポート部１３ａが設けられている。ポート部１３ａの上面近傍の側部に入口継手１４に接続する開口１４ａが設けられている。
【００３２】
弁座１３の上に、一回転型スライド式の弁体２１が弁座１３と密接回動可能に配設されている。この実施形態では、弁体２１は本体部２１ａと弁座１３に密接回動可能に接触する薄い金属板製の弁２１Ｂとで構成されている。この実施形態では、薄い金属板製の弁２１Ｂは本体部２１ａの下端部に形成された小径部ｅの表面２１ｅに取り付けられている（図８参照）。
【００３３】
符号１５はフランジ状の下蓋、１５ａは下蓋１５の所定位置に突設され後述するロータ組立体２０の停止位置を規定する剛体製のストッパ、１６はスプリングピンをそれぞれ示している。本体部２１ａの側面には、弁室１１に開口する縦長の流路用溝部２１ｆが形成されており、この流路用溝部２１ｆの下端は、薄い金属板製の弁２１Ｂに形成された微小流量制御を行うための絞り溝２１ｇ（後に詳述する）に連通している。
【００３４】
図２に詳細に示すように、本体１０ａの弁座１３の取り付け部に、外開き状テーパ面１０ｂを有する環状のばね受け部材１０ｃが取り付けられていて、このばね受け部材１０ｃのテーパ面１０ｂにリングばね１０Ａが嵌挿されている。リングばね１０Ａは本体１０ａのテーパ面１０ｂに作用して下向きの分力を発生し、この分力が弁座１３を押しつけるように作用して、シール性を確保できる構成となっている。
【００３５】
図３、図４に示す変形例では，弁座１３と本体１０ａとの間にコイルばね１０Ｂが介装されており、コイルばね１０Ｂが弁座１３を押しつけるように作用して、
シール性を確保できる構成となっている。なお、コイルばね１０Ｂの上側端部は、
止め輪を形成すべく１巻き分だけ大径に形成されている。
【００３６】
弁体２１は、短円柱状の本体部２１ａとその下面側（図８においては手前側面側）に、「弁閉制御部」としての薄い金属板製の弁２１Ｂが取り付けられている。
この実施形態では、薄い金属板製の弁２１Ｂは本体部２１ａの下端部に形成された小径部２１ｅの表面に取り付けられている（図８参照）。
【００３７】
本体部２１ａの側面には、弁室１１に開口する縦長の流路用溝部２１ｆが形成されており、この流路用溝部２１ｆの下端は、薄い金属板製の弁２１Ｂに形成された微小流量制御を行うための絞り溝２１ｇ（後に詳述する）に連通している。符号１５はフランジ状の下蓋、１５ａは下蓋１５の所定位置に突設され後述するロータ組立体２０の停止位置を規定する剛体製のストッパ、１６はスプリングピンをそれぞれ示している。
【００３８】
本体部２１ａの側面の縦軸方向に段差のある位置決め用の切欠（図示せず）が形成され、次に説明する弁体ホルダ２２の下位置決め部（図示せず）が嵌入されて本体部２１ａの位置決めが行われるようになっている。本体部２１ａの上面側には、弁体ホルダ２２の係合突起（図示せず）を嵌入する穴（図示せず）が穿設されていて、係合突起を穴に嵌入することにより、本体部２１ａと弁体ホルダとの結合が行われるようになっている。なお、これらの下位置決め部や係合突起、穴などは、上述の第３従来例のものと同じ構成である。
【００３９】
図７に示すように、弁体ホルダ２２とロータ２８の下面側との間に、コイルスプリング（取付バネ）２５が縮設して配設されており、このスプリング２５の付加荷重により、弁体２１を弁座１３側に押し付けるようになっている。この押し付けにより、弁体２１の自由度は回転方向のみとなる。弁体ホルダ２２の上端部に、ロータ２８における支軸部２８ｂの下端が抜けるのを防止するための、切り込み形状の抜け防止部２２ｄが形成されている。符号２２ｂは、ロータ２８との位置決めをする位置決め部を示す。
【００４０】
符号３１は円筒状のマグネットを示しており、この円筒状のマグネット３１の下端面にロータストッパ３１ａが突設されている。また、マグネット３１の内面中央部に凹部３１ｂが周設され、この凹部３１ｂに、上述の第３従来例のものと同様に、合成樹脂を流し込んでマグネット３１とロータ２８とのガタをなくすことができる構成となっている。
【００４１】
ロータ２８は合成樹脂製であって、図７に示すように、略円筒状の外周部２８ａと、外周部２８ａの中央から上方に向けて形成された断面形状略小判形の支軸部２８ｂと、弁体ホルダ２２に結合する結合部２８ｄとを備えている。
【００４２】
ここで、マグネット３１とロータ２８とは一体成形品であって、ロータ２８を成形するための型（図示せず）の外周に沿ってマグネット３１を固定し、この型内に合成樹脂を射出することによりこれらを一体的に成形する。この射出の際に、
樹脂は凹部３１ｂに流れ込み、経時変化によるガタ等を生じることがない。
【００４３】
このようにロータ２８とマグネット３１が一体的に成形されるため、前記図１３に示す従来例においては、空隙▲３▼を生じていた箇所は密着し、空隙を生じることはなく、この状態はその後も変化することはない。また、図１３に示す従来のものにおける部分▲２▼での異音の発生も防止できる。
【００４４】
図７に示すキャン４０を構成するキャン本体４１の上蓋部４１ａの中心に支持凹部４１ｂが形成され、この支持凹部４１ｂにロータ２８の支軸部２８ｂの先端部に形成した係合突起２８ｃを嵌入してロータ２８を回転自在に支持する構成となっている。
【００４５】
キャン４０に、コイル組立体５０が外嵌され（図１）ている。コイル組立体５０は、内部にコイル５１を備え、電流を流すことによりコイル５１が磁界を発生し、マグネット３１と相俟ってステッピングモータ６０を構成し、パルス数に応じて所望の角度にロータ組立体２０を回転できるようになっている。このロータ組立体２０の回転により弁体２１が回転することでポート部１３ａの開口面積が変化して、流量の制御が行われる。
【００４６】
また、ロータ組立体２０の回転の際に、所定角度の回転によりロータ組立体２０のストッパ３１ａが下蓋１５のストッパ１５ａに当接して衝止される。ストッパ１５ａの当接部にＯリング状の緩衝材を設けておくと、この衝止の際に、前記図１３のものにおいて符号▲５▼で示した箇所にで発生していた異音を、減少させることができる。
【００４７】
また、支軸部２８ｂの先端は、キャン本体４１の上蓋部４１ａに形成した支持凹部４１ｂに支持されて第１ガイド部Ｇ１（図１）となり、またロータ２８の嵌合部２８ｅ（図７）の外周で弁室１１の内壁と嵌合して第２ガイド部Ｇ２となっており、これらの両端支持部分Ｌｂ間にマグネット３１の上端部と下端部との間隔Ｌａが存在する構成としているので、ロータ組立体２０の回転は安定し、マグネットとキャンの内周面との衝突及び摺接がなくなり、図１３に示した従来のものにおける▲４▼部分での異音の発生を防止できる。
【００４８】
また、コイルスプリング２５によってロータ組立体２０を下方向から押圧支持するので、ロータ組立体２０の回転をより安定化させることができ、ロータ組立体のふらつきを防止することができ、図１３に示す従来のものにおける▲１▼部分での異音の発生を防止できる。しかも、前述の摺接が生じなくなり、且つロータ組立体２０の回転が安定しているので、マグネットは小型のものでよく、全体を軽量化、小型化することができると共に、コイルへの供給電力も小さなものとすることができ、消費電力を小さなものとすることができる。
【００４９】
さらに、前述の如く、支軸部２８ｂの先端をガイドする係合突起２８ｃは、キャン本体４１の上蓋部４１ａに形成した支持凹部４１ｂに支持する構成であるので、支持凹部４１ｂはキャン成型時に同時に、正確な位置に形成することができ、
その中心位置を正確なものとすることができる。したがって、従来のもののように、上蓋部にピンの先端を支持する他の部材をその中心位置決めを行いながら固定するものと比較して、より正確に、しかも容易にピンの位置決めを行うことができる。
【００５０】
つぎに、薄い金属板製の弁２１Ｂに形成された微小流量制御を行うための絞り溝２１ｇについて、説明する。
この絞り溝２１ｇは、図８に示すように、弁体２１の本体部２１ｂの中心軸Ｚ−Ｚを中心とした半径ｒの円弧状に形成され、深さＨは一定であるが、幅Ｗは先端部が最大で後端部Ｅに向かって次第に狭くなる形状となっている。そして、先端部に流路用溝部２１ｆに連通する貫通穴Ｓが形成されている。なお、後端部Ｅでは、幅Ｗは０である。
この絞り溝２１ｇの開口面積Ａは、Ａ＝Ｗ×Ｈとなる。
【００５１】
薄い金属板製の弁２１Ｂに対抗する弁座１３は、合成樹脂のような軟質材で形成されていて、薄い金属板製の弁２１Ｂの耐磨耗性の向上と、弁漏れ防止の精度の向上とが図られている。そして、この弁座１３には、図９に示すように、上端部をＬ字状に形成されたポート部１３ａが穿設されている。
【００５２】
絞り溝２１ｇは、ハーフ・エッチング処理またはエッチング処理により加工されている。このように、絞り溝２１ｇの加工を、ハーフ・エッチング処理またはエッチング処理により加工することにより、寸法の極めて正確な絞り溝２１ｇを得ることができる。絞り溝２１ｇは、このほか、プレス加工またはレーザー加工により形成することもでき、この場合も極めて正確な寸法の絞り溝２１ｇを得ることができる。
【００５３】
（２）作用効果
次に、図１０を参照しながらこの実施形態の電動膨張弁の作用効果を説明する。
図１０は、弁体２１の回転に応じてポート部１３ａの開度が変化する状況を示す特性図である。
【００５４】
図１０（Ａ）は、ポート部１３ａが弁２１Ｂで完全に覆われた場合であって、このとき、グラフに示すように、弁開度は全閉である。この場合、前述の如く弁２１Ｂは取付ばね２５により弁座１３に押しつけられれおり、しかも弁座１３は合成樹脂のような軟質材で形成されているため、弁漏れ防止の精度は高く、弁漏れを起すことがない。この実施形態の場合、ロータ組立体２０の回転可能範囲（作動域）は３００°であり、この作動域は、ロータストッパ３１ａの幅の値により所望範囲に設定することができる。
【００５５】
図１０（Ｂ）は、２４パルスにより（Ａ）の位置から弁体２１が反時計方向に３０°回転した場合であって、ポート部１３ａは約Ａ１だけ開口する（グラフの点線で示したカーブ参照）。同様に、図１０（Ｃ）は、弁体２１が約２５０°回転した場合であり、図１０（Ｄ）は、弁体２１が３００°回転してポート部１３ａが１００％開口した場合である。
【００５６】
この実施形態の電動膨張弁では、液体は、入口継手１４→弁室１１→流路用溝部２１ｆ→貫通穴Ｓ→絞り溝２１ｇ→ポート部１３ａ→出口継手１２の順に流れ、
絞り溝２１ｇ→ポート部１３ａ間で流量制御が行われる。
【００５７】
この実施形態の電動膨張弁の流量制御、すなはち弁開度特性は、図１０のグラフに示す通りである。そして、この実施形態の電動膨張弁の弁開度特性の特徴は、
特に全閉域から絞り域の始め（弁開度Ａ１）に至る弁開度特性、いわゆる「立ち上がり特性」が緩やかな曲線に設定されている点である。この「立ち上がり特性」
を含む弁開度特性全体は、絞り溝２１ｇの形状を変えることにより、任意のものとすることができる。
【００５８】
さらに、この実施形態の場合、絞り溝２１ｇを形成された薄い金属板は本体部２１ａに簡単に着脱可能となったいるため、本体部２１ａを変えずに、絞り溝２１ｇを形成されている薄い金属板のみを取り替えることにより、所望の弁開度特性を有するものに変えることができる。
【００５９】
図５、図６は、弁座１３に絞り溝２１ｇを形成した変形例である。この場合、弁体２１の本体部２１ａには絞り溝２１ｇは形成されておらず、かつ、合成樹脂のような軟質材で形成されている。この変形例でも、図１のものと同様の作用効果が得られることはいうまでもない。
【００６０】
図示のこの変形例では、絞り溝２１ｇが弁座１３に直接形成されているが、薄い金属板に絞り溝２１ｇを形成されたものを弁座１３に簡単に着脱可能に装着するようにしてもよい。この場合、上記と同様の効果が得られる。
【００６１】
この実施形態の電動膨張弁では、上記の作用効果のほか、次のような作用効果も得られる。すなはち、支軸部２８ｂの先端は、キャン本体４１の上蓋部４１ａに形成した支持凹部４１ｂに支持されて第１ガイド部Ｇ１（図１）となり、またロータ２８の嵌合部２８ｅ（図３）の外周で弁室１１の内壁と嵌合して第２ガイド部Ｇ２となっており、これらの両端支持部分Ｌｂ間にマグネット３１の上端部と下端部との間隔Ｌａが存在する構成としているので、ロータ組立体２０の回転は安定し、マグネットとキャンの内周面との衝突及び摺接がなくなり、図１３に示す従来のものにおける▲４▼部分での異音の発生が防止される。
【００６２】
また、コイルスプリング２５によって、ロータ組立体２０は下方向から押圧支持されるので、ロータ組立体２０の回転をより安定化させることができ、ロータ組立体のふらつきを防止することができ、図１３に示す従来のものにおける符号▲１▼部分での異音の発生が防止される。しかも、前述の摺接が生じなくなり、且つロータ組立体２０の回転が安定しているので、マグネットは小型のものでよく、全体を軽量化、小型化することができると共に、コイルへの供給電力も小さなものとすることができ、消費電力を小さなものとすることができる。
【００６３】
また、前述の如く支軸部２８ｂの先端をガイドする係合突起２８ｃは、キャン本体４１の上蓋部４１ａに形成した支持凹部４１ｂに支持する構成としたので、支持凹部４１ｂはキャン成型時に同時に、正確な位置に形成することができ、その中心位置を正確なものとすることができる。したがって、従来のもののように、
上蓋部にピンの先端を支持する他の部材をその中心位置決めを行いながら固定するものと比較して、より正確に、しかも容易にピンの位置決めを行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）冷蔵庫のような微小冷媒流量制御を必要とする冷凍サイクルにおいて、冷媒流量の完全停止制御が可能な電動膨張弁を得ることができる。
（２）全閉域から絞り域の始め（弁開度が極小の時点）に至る弁開度特性、いわゆる「立ち上がり特性」を緩やかな曲線に設定することができる。
（３）上記（２）の「立ち上がり特性」を含む弁開度特性全体を、絞り溝の形状を変えることにより、任意のものとすることができる。
（４）絞り溝は、ハーフ・エッチング処理またはエッチング処理により加工されており、このように、絞り溝の加工を、ハーフ・エッチング処理またはエッチング処理により加工することにより、寸法の極めて正確な絞り溝を得ることができ、その結果、本発明の電動膨張弁の弁開度特性を、極めて正確に設計に適合させることができる。なほ、絞り溝を、プレス加工またはレーザー加工により形成しても、同様の作用・効果が得られる。
（５）絞り溝を形成された薄い金属板は本体部に簡単に着脱可能となっているため、本体部を変えずに、絞り溝を形成されている薄い金属板のみを取り替えることにより、所望の弁開度特性を有するものに変えることができる。
（６）絞り溝を形成された部材に密接摺動可能な他方の部材を、合成樹脂のような軟質材で形成したため、絞り溝を形成された部材（薄い金属板製の弁）の耐磨耗性の向上と、弁漏れ防止の精度の向上とを図ることができる。
（７）弁座を弁本体組立体方向に付勢する付勢手段を設け、付勢手段の分力が弁座を押しつけるように作用する構成としたことによって、弁座の弁本体組立体に対する固定が行なわれるとともに、シ−ル性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態に係る電動膨張弁の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ矢部の拡大図である。
【図３】図１の電動膨張弁の変形例の縦断面図である。
【図４】（ａ）は同変形ばねの正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図１の電動膨張弁の変形例の弁座の斜視図である。
【図６】同弁体の斜視図である。
【図７】図１の電動膨張弁の分解斜視図である。
【図８】図１の電動膨張弁の弁部の分解斜視図である。
【図９】図１の電動膨張弁の絞り溝の形状の詳細図である。
【図１０】図１の電動膨張弁の弁開度特性を示す図である。
【図１１】従来の電動膨張弁の縦断面図である。
【図１２】同要部の拡大図である。
【図１３】（Ａ）は従来の他の電動膨張弁の縦断面図、（Ｂ），（Ｃ）は同作動説明図である。
【図１４】従来の他の電動膨張弁（第３従来例）の分解斜視図である。
【図１５】図１４におけるロータ組立体の拡大斜視図である。
【図１６】図１４における弁体の拡大斜視図である。
【図１７】同電動膨張弁の作用および特性を説明する図である。
【符号の説明】
ＣＢ電動膨張弁
１０弁本体組立体
１０Ａリングばね
１０Ｂコイルばね
１１弁室
１２出口継手
１３弁座
１３ａポート部
１４入口継手
１５下蓋
１５ａストッパ
１５ｂ緩衝材
２０ロータ組立体
２１弁体
２１Ｂ弁（薄い金属板）
２１ａ弁体部
２１ｂ突出部
２１ｃ摺接面
２１ｄ弁閉コア部
２１ｆ流路用溝部
２１ｇ絞り溝
２２弁体ホルダ−
２５コイルスプリング
２８ロータ
２８ｃ係合突起
３１マグネッポート
３１ａロータストッパ
４０キャン
４１ａ上蓋部
４１ｂキャン凹部
５０コイル組立体
６０ステッピングモータ部
Ｓ貫通穴
Ｚ−Ｚ弁体の中心軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric expansion valve in a refrigeration cycle, and more particularly to an electric expansion valve capable of complete stop control of refrigerant flow rate in a refrigeration cycle that requires minute refrigerant flow rate control such as a refrigerator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electric expansion valve in a refrigeration cycle, Extraordinary A needle valve type as described in Japanese Patent No. 2-6299 is known. As shown in FIGS. 11 and 12, this needle valve type electric expansion valve requires the taper portion Q0 of the needle valve 100 to contact the valve seat 101 when it has a fully closed function. In order to prevent 100 from biting on the valve seat 101 by a vertical force, Q0 needs to be sufficiently large (for example, 60 °). Furthermore, the needle root diameter D1 must be smaller than the port diameter D0. (D0> D1)
[0003]
As a result, in the needle valve type, the valve characteristics at the beginning of the valve opening suddenly rise. Further, if a slight clearance is provided between the needle and the valve seat in order to prevent the biting, in the case of a refrigerator, the clearance exceeds the control range of the minute refrigerant flow rate.
[0004]
For this reason, the needle valve type has a problem that it is not suitable for a refrigeration cycle such as a refrigerator that requires fine refrigerant flow rate control.
[0005]
In addition, an electric expansion valve 200 as shown in FIGS. 13 to 15 is known. An electric expansion valve 200 shown in FIG. 13 is formed at the lower end of a rotary shaft 202 that can be reciprocally rotated by energization of an electromagnetic coil, as indicated by reference numeral 201, and has a length L disposed in a valve chamber 207. The cam part 203 operates as a flow control valve.
[0006]
That is, as shown in FIG. 13B, when the cam portion 203 is rotated and the convex portion 203a is at a position facing the ports 205a and 206a of the flow paths 205 and 206, the electric expansion valve 200 is the minimum flow rate state.
[0007]
Further, as shown in FIG. 13C, when the rotating shaft 202 rotates and the concave portion 203b of the cam portion is at a position facing the ports 205a and 206a of the flow paths 205 and 206, this electric expansion valve 200 is the maximum flow rate state. 13B and 13C, a reference numeral 210 indicates a main body stopper provided on the main body of the electric expansion valve 200, and a reference numeral 209 indicates a lotus that can rotate integrally with the cam portion 203. A topper is shown, and both these members act as a cam part 203, that is, as a rotation limiter for the flow control valve.
[0008]
In the electric expansion valve 200, the energization of the electromagnetic coil 201 causes the rotary shaft 202 to reciprocate and the cam portion 203 having a length L formed at the lower end thereof operates as a flow control valve as described above. Although the flow control is performed as described above, there is a problem that the electric expansion valve 200 does not have a complete valve closing function. Also, the vertical clearance at the contact portion between the pin 211 and the case 212 indicated by reference numeral (1), the noise due to backlash, the vertical clearance at the contact portion between the magnet 213 and the valve assembly 214 indicated by reference numeral (2). , Abnormal noise due to play, clearance in the rotational direction at the contact portion between the magnet 213 and the valve assembly 214 indicated by reference numeral (3), abnormal noise due to play, contact between the magnet 213 indicated by reference numeral (4) and the case 212 Clearance, loose rubbing noise due to backlash and abnormal noise due to contact between the magnet 213 and the lower lid stopper 215 indicated by reference numeral (5), and flow control is simple, like a proportional valve. There is also a problem that only control can be performed.
[0009]
As an electric expansion valve for solving the problems of the conventional electric expansion valve, an electric expansion valve as described in an application filed earlier by the present applicant has been proposed. Here, this electric expansion valve will be described.
[0010]
14 is an exploded perspective view of the electric expansion valve 300, FIG. 15 is an enlarged perspective view of the rotor assembly, and FIG. 16 is an enlarged perspective view of the valve body. Since the entire structure of the electric expansion valve 300 is the same as that of the embodiment described later, the entire structure is clarified by attaching the same reference numerals thereto. Description of the overall structure is omitted.
[0011]
This electric expansion valve 300, for example, a valve body assembly 10 comprising a step motor and having joints, a rotor assembly 20 having a magnet, a rotor, and the like, and a can (case) 40 for covering the rotor assembly 20 The coil assembly includes a coil assembly (see FIG. 1) that is externally fitted to the can 40, and the like.
[0012]
The valve body assembly 10 includes a cylindrical valve chamber 11, an outlet joint 12 is disposed immediately below the axial direction, and a valve seat 13 is formed at the boundary between the valve chamber 11 and the outlet joint 12. The valve seat 13 is provided with a port portion 13 a that communicates the valve chamber 11 and the outlet joint 12. An opening 14a connected to the inlet joint 14 is provided on a side portion near the upper surface of the port portion 13a, and a one-turn slide type valve element 21 (FIGS. 15 and 16) described in detail below is provided in the valve seat 13. Arranged. Reference numeral 15 is a flange-shaped lower lid, 15a is a stopper protruding from a predetermined position of the lower lid 15, and defines a stop position of the rotor assembly 20 to be described later, 15b is an O-ring made of an elastic body fitted on the stopper 15a. Each of the buffer materials is shown.
[0013]
As shown in FIGS. 15 and 16, the valve body 21 includes a short columnar main body portion 21 a and has a substantially cam-shaped “valve closing control portion” on its lower surface side (front side surface in FIG. 16). The protruding portion 21b is formed. The substantially cam-shaped outer shape plays an important role. A valve closing core portion (concave portion) 21d is formed as a “concave portion for increasing pressure reception” inside the protruding portion 21b, and is in sliding contact with the valve seat 13 disposed opposite to the front side surface of the protruding portion 21b. The sliding contact area of the sliding contact surface 21c is reduced. With this configuration, the pressure receiving area is reduced and the valve closing function (sealability) is improved. This valve closing function can improve the accuracy of valve leakage prevention.
[0014]
As shown in FIG. 15, a positioning notch 21e having a step is formed in the longitudinal direction of the side surface of the main body 21a, and a lower positioning portion 22a of a valve body holder 22 to be described below is fitted therein. A hole 21f into which the engagement protrusion 22c of the valve element holder 22 is fitted is formed on the upper surface side (the rear surface side in FIG. 16) of the main body portion 21a.
[0015]
As shown in FIG. 14, a coil spring (mounting spring) 25 is disposed in a contracted manner between the valve body holder 22 and the lower surface side of the rotor 28, and the valve body 21 is applied by an additional load of the spring 25. Can be pressed against the valve seat 13 side. By this pressing, the degree of freedom of the valve body 21 is only in the rotation direction. At the upper end portion of the valve body holder 22, a cut-out removal preventing portion 22 d for preventing the lower end of a support shaft portion 28 b in the rotor 28 described later from coming off is formed. Reference numeral 22b denotes a positioning portion for positioning with the rotor 28.
[0016]
A rotor stopper 31a protrudes from the lower end surface of the cylindrical magnet 31, and a recess 31b is provided around the center of the inner surface of the magnet 31, and a synthetic resin is poured into the recess 31b as described later. The backlash between the magnet 31 and the rotor 28 is eliminated.
[0017]
The rotor 28 is made of synthetic resin, and has a substantially cylindrical outer peripheral portion 28a, a support shaft portion 28b having a substantially oval cross-sectional shape (FIG. 15) formed upward from the center of the outer peripheral portion 28a, and the valve element holder 22. And a coupling portion 28d coupled to the.
[0018]
The magnet 31 and the rotor 28 are integrally molded products. The magnet 31 is fixed along the outer periphery of a mold (not shown) for molding the rotor 28, and a synthetic resin is injected into the mold. These can be integrally formed. At the time of this injection, the resin flows into the recess 31b and does not cause backlash due to a change with time. Since the rotor 28 and the magnet 31 are integrally formed in this way, in the conventional example shown in FIG. 13 described above, the portion where the gap (3) was generated is in close contact, and such a gap is not generated. This state does not change afterwards. Further, it is possible to prevent the generation of abnormal noise at the portion (2) in the conventional device shown in FIG.
[0019]
As shown in FIG. 14, a support recess 41b is formed at the center of the upper lid portion 41a of the can body 41 constituting the can 40, and the engagement protrusion 28c formed at the tip of the support shaft portion 28b of the rotor 28 in the support recess 41b. Is inserted and is rotatably supported.
[0020]
A coil assembly 50 is externally fitted to the can 40 (see FIG. 1). The coil assembly 50 includes a coil 51 therein. When a current is passed through the coil 51, the coil 51 generates a magnetic field, and the magnet 31. In combination with this, a stepping motor 60 is configured so that the rotor assembly 20 can be rotated to a desired angle corresponding to the number of pulses. The valve body 21 is rotated by the rotation of the rotor assembly 20, the opening area of the port portion 13 a is changed, and the flow rate is controlled.
[0021]
Further, when the rotor assembly 20 is rotated, the stopper 31a of the rotor assembly 20 is brought into contact with the stopper 15a of the lower lid 15 and stopped by rotation of a predetermined angle. At the time of this stop, since the stopper 15a is provided with an O-ring-shaped cushioning material 15b at the contact portion, it is possible to reduce the abnormal noise that has occurred at the location of reference numeral (5) in the conventional example of FIG. Can do.
[0022]
Next, the operation of the electric expansion valve 300 will be described with reference to FIG.
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a situation in which the opening degree of the port portion 13a changes according to the rotation of the valve body 21, and FIG. 17 (A) shows that the valve closing core portion 21d of the protruding portion 21b is connected to the port portion 13a. In this case, the valve opening is fully closed as shown in the graph. In this case, since the valve closing core portion 21d is formed as described above, the pressure receiving area is reduced, the sealing performance is improved, and valve leakage does not occur. In the illustrated example, the rotatable range (operating range) of the rotor assembly 20 is 300 °, and this operating range can be set to a desired range depending on the value of the width of the rotor stopper 31a.
[0023]
FIG. 17B shows a case where the valve body 21 is rotated 90 ° counterclockwise from the state shown in FIG. 17A, and the port portion 13a opens by about 35% (the sign of the curve indicated by the dotted line in the graph). See X). Similarly, FIG. 17C shows a case where the port portion 13a is opened by about 65%, and FIG. 17D shows a case where the port portion 13a is opened by 100%.
[0024]
In the case of the substantially cam-shaped protrusion 21b shown in FIGS. 16 and 17, the opening characteristic indicated by the dotted line in FIG. 17 is shown. By appropriately changing the outer shape of the protrusion 21b, for example, a solid line The indicated characteristic Y and the characteristic Z indicated by the alternate long and short dash line can be easily realized. That is, as explained in the conventional example, only proportional control has been possible in the past, but according to the electric expansion valve 300, a desired shape can be obtained by arbitrarily setting the shape of the substantially cam-shaped protruding portion 21b. It is possible to obtain an electric expansion valve having the above control characteristics.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the conventional example (third conventional example) shown in FIGS. 14 to 17, as described above, the electric expansion valve having desired control characteristics can be obtained by arbitrarily setting the shape of the substantially cam-shaped protruding portion 21 b. Although it can be obtained, it is extremely difficult to precisely process the shape of the protruding portion 21b into an arbitrary shape, and there is a problem that desired control characteristics, in particular, desired minute flow rate control cannot be obtained.
[0026]
Moreover, the substantially cam-shaped protruding portion 21b and the valve seat are easily worn, and as a result, it is difficult to completely eliminate the leakage when the valve is closed over a long period of time, and an electric expansion valve that can withstand long-term use is provided. It was desired.
[0027]
The present invention intends to provide an electric expansion valve that solves the above-mentioned problems of the third conventional example.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides, as main means for solving the above-mentioned problems, a can having a coil assembly on the outside and a rotating means for a valve body composed of a magnet and a rotor on the inside, and a lower end side of the can And a valve body assembly including a cylindrical valve chamber, and the valve body assembly is disposed with the port seat interposed between the port portion formed in the valve seat formed in the valve chamber. A fluid main body provided in the valve chamber, and a valve closing control portion formed on a lower surface of the main body portion and slidable in close contact with the valve seat. In the electric expansion valve configured to be able to control the area where the valve closing control unit covers the port unit according to the rotation angle of the rotor, The surface of the valve seat that is in sliding contact with at least the valve closing control portion is formed of a thin metal plate, and a throttle groove for performing minute flow rate control is formed in the thin metal plate. Is.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as FIGS. 14-17, and description may be simplified about them.
[0030]
(1) Configuration
As shown in FIGS. 1, 2, and 7, the electric expansion valve CB of this embodiment uses a step rotor as a driving source, a valve body assembly 10 having a joint and the like, and a rotor having a magnet, a rotor, and the like. The assembly 20 is configured to include a can (case) 40 for covering the rotor assembly 20, a coil assembly 50 fitted on the can 40, and the like.
[0031]
The valve main body assembly 10 includes a main body 10a and a cylindrical valve chamber 11 formed in the main body 10a. An outlet joint 12 is attached directly below the axial direction of the valve body assembly 10, and a boundary portion between the valve chamber 11 and the outlet joint 12 is provided. A valve seat 13 is formed on the top. The valve seat 13 is provided with a port portion 13 a that communicates the valve chamber 11 and the outlet joint 12. An opening 14a connected to the inlet joint 14 is provided on a side portion near the upper surface of the port portion 13a.
[0032]
On the valve seat 13, a one-turn slide-type valve element 21 is disposed so as to be capable of rotating closely with the valve seat 13. In this embodiment, the valve body 21 is composed of a main body portion 21a and a valve 21B made of a thin metal plate that is in close contact with the valve seat 13 so as to be rotatable. In this embodiment, the valve 21B made of a thin metal plate is attached to the surface 21e of the small diameter part e formed at the lower end part of the main body part 21a (see FIG. 8).
[0033]
Reference numeral 15 denotes a flange-shaped lower lid, 15a denotes a rigid stopper that protrudes from a predetermined position of the lower lid 15 and defines a stop position of the rotor assembly 20 described later, and 16 denotes a spring pin. On the side surface of the main body 21a, a vertically long channel groove 21f that opens to the valve chamber 11 is formed, and the lower end of the channel groove 21f is a minute flow rate formed in a thin metal plate valve 21B. It communicates with a throttle groove 21g (which will be described in detail later) for performing control.
[0034]
As shown in detail in FIG. 2, an annular spring receiving member 10c having an outwardly open tapered surface 10b is attached to the attachment portion of the valve seat 13 of the main body 10a, and the tapered surface 10b of the spring receiving member 10c is attached to the attaching portion. A ring spring 10A is inserted. The ring spring 10 </ b> A acts on the tapered surface 10 b of the main body 10 a to generate a downward component force, and this component force acts to press the valve seat 13 to ensure a sealing property.
[0035]
3 and 4, a coil spring 10B is interposed between the valve seat 13 and the main body 10a, and the coil spring 10B acts to press the valve seat 13,
It has a configuration that can ensure sealing performance. The upper end of the coil spring 10B is
In order to form a retaining ring, it is formed in a large diameter by one turn.
[0036]
The valve body 21 is provided with a valve 21B made of a thin metal plate as a “valve closing control portion” on a short columnar main body portion 21a and its lower surface side (front side surface in FIG. 8).
In this embodiment, the valve 21B made of a thin metal plate is attached to the surface of the small diameter portion 21e formed at the lower end portion of the main body portion 21a (see FIG. 8).
[0037]
On the side surface of the main body 21a, a vertically long channel groove 21f that opens to the valve chamber 11 is formed, and the lower end of the channel groove 21f is a minute flow rate formed in a thin metal plate valve 21B. It communicates with a throttle groove 21g (which will be described in detail later) for performing control. Reference numeral 15 denotes a flange-shaped lower lid, 15a denotes a rigid stopper that protrudes from a predetermined position of the lower lid 15 and defines a stop position of the rotor assembly 20 described later, and 16 denotes a spring pin.
[0038]
A positioning notch (not shown) having a step in the longitudinal axis direction of the side surface of the main body 21a is formed, and a lower positioning portion (not shown) of a valve body holder 22 to be described below is fitted into the main body 21a. Positioning is performed. A hole (not shown) for fitting an engagement protrusion (not shown) of the valve element holder 22 is formed on the upper surface side of the main body portion 21a. By inserting the engagement protrusion into the hole, the body The part 21a and the valve body holder are coupled. Note that the lower positioning portion, the engaging protrusion, the hole, and the like have the same configuration as that of the above-described third conventional example.
[0039]
As shown in FIG. 7, a coil spring (mounting spring) 25 is disposed in a contracted manner between the valve element holder 22 and the lower surface side of the rotor 28. 21 is pressed against the valve seat 13 side. By this pressing, the degree of freedom of the valve body 21 is only in the rotation direction. At the upper end portion of the valve body holder 22, a cut-out removal preventing portion 22 d for preventing the lower end of the support shaft portion 28 b in the rotor 28 from falling out is formed. Reference numeral 22b denotes a positioning portion for positioning with the rotor 28.
[0040]
Reference numeral 31 denotes a cylindrical magnet, and a rotor stopper 31 a projects from the lower end surface of the cylindrical magnet 31. Further, a concave portion 31b is provided around the center of the inner surface of the magnet 31, and synthetic resin is poured into the concave portion 31b in the same manner as in the third conventional example. magnet The backlash between the rotor 31 and the rotor 28 can be eliminated.
[0041]
The rotor 28 is made of synthetic resin, and as shown in FIG. 7, a substantially cylindrical outer peripheral portion 28a, and a support shaft portion 28b having a substantially oval cross-sectional shape formed upward from the center of the outer peripheral portion 28a. And a coupling portion 28d coupled to the valve body holder 22.
[0042]
Here, the magnet 31 and the rotor 28 are integrally molded products, and the magnet 31 is fixed along the outer periphery of a mold (not shown) for molding the rotor 28, and a synthetic resin is injected into the mold. As a result, these are integrally formed. During this injection,
The resin flows into the recess 31b and does not cause backlash due to changes over time.
[0043]
In this way, since the rotor 28 and the magnet 31 are integrally formed, in the conventional example shown in FIG. 13, the portion where the gap (3) was generated is in close contact, and no gap is formed. It will not change after that. Further, it is possible to prevent the generation of abnormal noise at the portion (2) in the conventional device shown in FIG.
[0044]
A support recess 41b is formed at the center of the upper lid portion 41a of the can main body 41 constituting the can 40 shown in FIG. 7, and an engagement protrusion 28c formed at the tip of the support shaft portion 28b of the rotor 28 is inserted into the support recess 41b. Thus, the rotor 28 is rotatably supported.
[0045]
A coil assembly 50 is fitted on the can 40 (FIG. 1). The coil assembly 50 includes a coil 51 therein, and when a current is passed, the coil 51 generates a magnetic field, and together with the magnet 31, forms a stepping motor 60, and a rotor at a desired angle according to the number of pulses. The assembly 20 can be rotated. By rotating the rotor assembly 20, the valve body 21 is rotated, whereby the opening area of the port portion 13 a is changed, and the flow rate is controlled.
[0046]
Further, when the rotor assembly 20 is rotated, the stopper 31a of the rotor assembly 20 is brought into contact with the stopper 15a of the lower lid 15 and stopped by rotation of a predetermined angle. If an O-ring-shaped cushioning material is provided at the contact portion of the stopper 15a, the abnormal noise generated at the location indicated by reference numeral (5) in FIG. Can be reduced.
[0047]
Further, the distal end of the support shaft portion 28b is supported by a support recess 41b formed in the upper lid portion 41a of the can body 41 to become the first guide portion G1 (FIG. 1), and the fitting portion 28e of the rotor 28 (FIG. 7). Since the second guide portion G2 is fitted to the inner wall of the valve chamber 11 at the outer periphery of the magnet 31 and there is a gap La between the upper end portion and the lower end portion of the magnet 31 between the both end support portions Lb. The rotation of the rotor assembly 20 is stable, the collision between the magnet and the inner peripheral surface of the can and the sliding contact are eliminated, and it is possible to prevent the occurrence of abnormal noise at the portion (4) in the conventional one shown in FIG.
[0048]
Further, since the rotor assembly 20 is pressed and supported by the coil spring 25 from below, the rotation of the rotor assembly 20 can be further stabilized, and the rotor assembly can be prevented from wobbling, as shown in FIG. It is possible to prevent the generation of abnormal noise at the portion {circle around (1)} in the prior art. In addition, since the sliding contact described above does not occur and the rotation of the rotor assembly 20 is stable, the magnet may be small, and the whole can be reduced in weight and size, and the power supplied to the coil can be reduced. The power consumption can be reduced.
[0049]
Further, as described above, the engaging projection 28c for guiding the tip of the support shaft portion 28b is configured to be supported by the support recess 41b formed on the upper lid portion 41a of the can main body 41. Therefore, the support recess 41b is simultaneously formed during the can molding. Can be formed in the exact position,
The center position can be made accurate. Therefore, the pin can be positioned more accurately and easily than the conventional member in which the other member supporting the tip of the pin is fixed to the upper lid portion while performing the center positioning. .
[0050]
Next, the throttle groove 21g for performing minute flow rate control formed in the valve 21B made of a thin metal plate will be described.
As shown in FIG. 8, the throttle groove 21g is formed in an arc shape having a radius r centered on the central axis ZZ of the main body 21b of the valve body 21, and the depth H is constant, but the width W Has a shape in which the front end portion is maximal and gradually narrows toward the rear end portion E. A through hole S communicating with the channel groove 21f is formed at the tip. Note that, at the rear end E, the width W is zero.
The opening area A of the throttle groove 21g is A = W × H.
[0051]
The valve seat 13 that opposes the thin metal plate valve 21B is formed of a soft material such as a synthetic resin, which improves the wear resistance of the thin metal plate valve 21B and prevents valve leakage. Improvements are being made. As shown in FIG. 9, the valve seat 13 is provided with a port portion 13a having an upper end formed in an L shape.
[0052]
The throttle groove 21g is processed by a half etching process or an etching process. In this way, by processing the throttle groove 21g by a half-etching process or an etching process, it is possible to obtain the throttle groove 21g having an extremely accurate dimension. In addition, the aperture groove 21g can also be formed by pressing or laser processing, and in this case, the aperture groove 21g having a very accurate dimension can be obtained.
[0053]
(2) Effects
Next, the effect of the electric expansion valve of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a situation in which the opening degree of the port portion 13a changes according to the rotation of the valve body 21. As shown in FIG.
[0054]
FIG. 10A shows a case where the port portion 13a is completely covered with the valve 21B. At this time, as shown in the graph, the valve opening is fully closed. In this case, as described above, the valve 21B is pressed against the valve seat 13 by the mounting spring 25, and the valve seat 13 is formed of a soft material such as a synthetic resin. Will not cause. In this embodiment, the rotatable range (operating range) of the rotor assembly 20 is 300 °, and this operating range can be set to a desired range depending on the value of the width of the rotor stopper 31a.
[0055]
FIG. 10B shows the case where the valve body 21 is rotated 30 ° counterclockwise from the position of (A) by 24 pulses, and the port portion 13a opens by about A1 (the curve shown by the dotted line in the graph). reference). Similarly, FIG. 10C shows a case where the valve body 21 rotates about 250 °, and FIG. 10D shows a case where the valve body 21 rotates 300 ° and the port portion 13a opens 100%. .
[0056]
In the electric expansion valve of this embodiment, the liquid flows in the order of the inlet joint 14 → the valve chamber 11 → the channel groove portion 21f → the through hole S → the throttle groove 21g → the port portion 13a → the outlet joint 12.
The flow rate is controlled between the throttle groove 21g and the port portion 13a.
[0057]
The flow control of the electric expansion valve of this embodiment, that is, the valve opening characteristic is as shown in the graph of FIG. And the feature of the valve opening characteristic of the electric expansion valve of this embodiment is
In particular, the valve opening characteristic from the fully closed region to the beginning of the throttle region (valve opening A1), that is, the so-called “rise characteristic” is set to a gentle curve. This "rise characteristic"
The entire valve opening characteristic including can be made arbitrary by changing the shape of the throttle groove 21g.
[0058]
Furthermore, in the case of this embodiment, since the thin metal plate in which the throttle groove 21g is formed is desired to be easily detachable from the main body 21a, the thin metal plate in which the throttle groove 21g is formed without changing the main body 21a. By replacing only the metal plate, it can be changed to one having a desired valve opening characteristic.
[0059]
5 and 6 are modifications in which a throttle groove 21g is formed in the valve seat 13. FIG. In this case, the throttle groove 21g is not formed in the main body 21a of the valve body 21, and is formed of a soft material such as a synthetic resin. It goes without saying that this modification can also achieve the same effects as those of FIG.
[0060]
In the illustrated modification, the throttle groove 21g is formed directly on the valve seat 13, but a thin metal plate formed with the throttle groove 21g may be easily attached to the valve seat 13 in a detachable manner. Good. In this case, the same effect as described above can be obtained.
[0061]
In the electric expansion valve of this embodiment, in addition to the above-described effects, the following effects can be obtained. That is, the tip of the support shaft portion 28b is supported by a support recess 41b formed in the upper lid portion 41a of the can body 41 to become the first guide portion G1 (FIG. 1), and the fitting portion 28e (see FIG. 1) of the rotor 28. 3) The outer periphery of 3) is fitted with the inner wall of the valve chamber 11 to form the second guide portion G2, and a gap La between the upper end portion and the lower end portion of the magnet 31 exists between these both end support portions Lb. Therefore, the rotation of the rotor assembly 20 is stable, the collision between the magnet and the inner peripheral surface of the can and the sliding contact are eliminated, and the occurrence of abnormal noise at the portion (4) in the conventional one shown in FIG. 13 is prevented. The
[0062]
Further, since the rotor assembly 20 is pressed and supported by the coil spring 25 from below, the rotation of the rotor assembly 20 can be further stabilized, and the rotor assembly can be prevented from wobbling. Generation of abnormal noise at the portion {circle around (1)} in the conventional device shown in FIG. In addition, since the sliding contact described above does not occur and the rotation of the rotor assembly 20 is stable, the magnet may be small, and the whole can be reduced in weight and size, and the power supplied to the coil can be reduced. The power consumption can be reduced.
[0063]
Further, as described above, the engaging protrusion 28c for guiding the tip of the support shaft part 28b is configured to be supported by the support recessed part 41b formed on the upper cover part 41a of the can body 41, so that the support recessed part 41b is simultaneously formed during the can molding. It can be formed at an accurate position, and its center position can be made accurate. Therefore, like the conventional one,
The pin can be positioned more accurately and easily as compared with the case where another member that supports the tip of the pin is fixed to the upper lid portion while performing the center positioning.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) In a refrigeration cycle that requires minute refrigerant flow control such as a refrigerator, an electric expansion valve capable of complete stop control of refrigerant flow can be obtained.
(2) The valve opening characteristic from the fully closed region to the beginning of the throttle region (when the valve opening is extremely small), so-called “rise characteristic”, can be set to a gentle curve.
(3) The entire valve opening characteristic including the “rising characteristic” of (2) above can be made arbitrary by changing the shape of the throttle groove.
(4) The throttle groove is processed by a half-etching process or an etching process. Thus, by processing the throttle groove by a half-etching process or an etching process, the throttle groove having an extremely accurate dimension can be obtained. As a result, the valve opening characteristic of the electric expansion valve of the present invention can be adapted to the design very accurately. In addition, even if the aperture groove is formed by pressing or laser processing, the same action and effect can be obtained.
(5) A thin metal plate with a throttle groove can be easily attached to and detached from the main unit. Become Therefore, by changing only the thin metal plate in which the throttle groove is formed without changing the main body, it can be changed to one having a desired valve opening characteristic.
(6) Since the other member that can slide closely on the member formed with the throttle groove is made of a soft material such as a synthetic resin, the wear resistance of the member formed with the throttle groove (a valve made of a thin metal plate) It is possible to improve wearability and improve the accuracy of preventing valve leakage.
(7) By providing an urging means for urging the valve seat in the direction of the valve body assembly, the component of the urging means acts so as to press the valve seat. The fixing is performed and the sealing property can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric expansion valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of an arrow II in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a modification of the electric expansion valve of FIG.
4A is a front view of the deformation spring, and FIG. 4B is a side view thereof.
5 is a perspective view of a valve seat of a modification of the electric expansion valve of FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a perspective view of the valve body.
7 is an exploded perspective view of the electric expansion valve in FIG. 1. FIG.
8 is an exploded perspective view of a valve portion of the electric expansion valve of FIG. 1. FIG.
FIG. 9 is a detailed view of the shape of the throttle groove of the electric expansion valve of FIG. 1;
10 is a view showing a valve opening characteristic of the electric expansion valve of FIG. 1; FIG.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a conventional electric expansion valve.
FIG. 12 is an enlarged view of the main part.
FIG. 13A is a longitudinal sectional view of another conventional electric expansion valve, and FIG. 13B and FIG.
FIG. 14 is an exploded perspective view of another conventional electric expansion valve (third conventional example).
FIG. 15 is an enlarged perspective view of the rotor assembly in FIG. 14;
16 is an enlarged perspective view of the valve body in FIG. 14;
FIG. 17 is a diagram illustrating the operation and characteristics of the electric expansion valve.
[Explanation of symbols]
CB electric expansion valve
10 Valve body assembly
10A ring spring
10B coil spring
11 Valve chamber
12 Outlet joint
13 Valve seat
13a Port part
14 Inlet joint
15 Lower lid
15a Stopper
15b cushioning material
20 Rotor assembly
21 Disc
21B Valve (thin metal plate)
21a Valve body
21b Projection
21c Sliding surface
21d Valve closing core
21f Channel groove
21g Aperture groove
22 Valve holder
25 Coil spring
28 Rotor
28c engagement protrusion
31 Magneport
31a Rotor stopper
40 can
41a Top cover
41b Can recess
50 Coil assembly
60 Stepping motor section
S Through hole
ZZ Central axis of disc

Claims

A valve body assembly comprising a can having a coil assembly on the outside and a rotating means for the valve body comprising a magnet and a rotor on the inside, and a cylindrical valve chamber disposed on the lower end side of the can The valve body assembly has a port portion drilled in a valve seat formed in the valve chamber, and a fluid inlet / outlet disposed across the valve seat, A circular main body provided in the valve chamber, and a valve closing control section formed on the lower surface of the main body section and slidable in close contact with the valve seat, the valve closing control section corresponding to the rotation angle of the rotor In the electric expansion valve configured to control the area covering the port portion, at least the surface of the valve seat that is in sliding contact with the valve closing control portion is formed of a thin metal plate, and the thin metal plate An electric expansion valve, characterized in that a throttle groove for performing flow rate control is formed .

2. The electric motor according to claim 1 , wherein the throttle groove is configured to have a constant depth and a width such that an opening area of the throttle groove can be adjusted according to a rotation angle of the rotor. Expansion valve.

The electric expansion valve according to claim 1 or 2 , wherein the throttle groove is formed by a half etching process or an etching process, or by a press process or a laser process.

The electric expansion valve according to any one of claims 1 to 3 , wherein the other member that can slide in close contact with the member in which the throttle groove is formed is formed of a soft material such as synthetic resin.

Biasing means is provided for biasing the valve seat to the valve body assembly direction, it claims 1 fixed is being performed with respect to the valve body assembly of the valve seat by the urging means according to claim 4 The electric expansion valve according to any one of the above.