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JP4119720B2 - Electric valve and refrigeration cycle equipment for refrigeration / refrigerator - Google Patents
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JP4119720B2 - Electric valve and refrigeration cycle equipment for refrigeration / refrigerator - Google Patents

Electric valve and refrigeration cycle equipment for refrigeration / refrigerator Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動弁および冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置に関し、特に、冷媒吐出ガス熱によって蒸発器の除霜を行う型式の冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置のための膨張弁等として使用される電動弁および冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
家庭用冷蔵庫(冷凍・冷蔵庫)の蒸発器に着霜した霜を除去する除霜(デフロスト)を、ヒータによって行うことに代えて、圧縮機より吐出される高温の冷媒吐出ガスを蒸発器に直接流入させ、冷媒吐出ガス熱によって行うことが既に提案されている。冷媒吐出ガス熱による除霜は、ヒータレスであるから、HC冷媒(R6000a)等を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクル装置の冷凍・冷蔵庫に好適で、省エネルギ化も図られる。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−162124公報
【特許文献2】
特開平10−62035号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
HC冷媒(R6000a)等を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクル装置では、蒸発器能力を有効に得るため、フロン系冷媒によるものに比して、蒸発器に流入する冷媒の圧力を下げ、冷媒の蒸発温度を下げるべく、冷媒絞りを少流量で的確に行う必要がある。
【0005】
このことに対して、冷媒吐出ガス熱によって除霜を行うものでは、除霜が短時間で効率よく行われるよう、除霜運転時には、冷媒吐出ガスを蒸発器に最大流量で流すことが要求される。
【0006】
この発明は、上述の如き課題を解決するためになされたもので、冷媒吐出ガス熱によって除霜を行うもので、通常の冷却運転時の少流量絞りを的確に行い、除霜運転時には、最大流量を得ることができる全開機能付きの膨張弁のような複合機能の電動弁、および、その電動弁を使用する冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による電動弁は、ステッピングモータにより回転駆動される弁体と、前記弁体を回転且つ軸線方向に移動可能に収容するケースと、前記弁体を前記弁座面の側に付勢するばねと、1次側圧力雰囲気で前記弁体の一方の端面に1次側圧力を及ぼす第1圧力室と、前記弁体の他方の端面に圧力を及ぼす第2圧力室とを有し、前記ケース側に絞り流量計量部と全開ポートとを形成された弁座面が設けられ、前記第1のモータ回転角範囲では閉塞状態で、前記第2のモータ回転角範囲で連通状態となって1次側圧力より低圧の2次側圧力を前記第2圧力室に導入するパイロット通路が前記弁体に設けられ、前記弁体は、前記弁座面に着座する第1の軸線方向位置と前記弁座面より離間する第2の軸線方向位置との間に移動可能で、第1のモータ回転角範囲では、前記パイロット通路の閉塞状態で、前記第2圧力室が1次側圧力雰囲気で、前記弁体が前記ばねのばね力によって前記第1の軸線方向位置に位置し、前記第1の軸線方向位置にて前記弁座面に対して回転変位することにより、前記全開ポートを閉じた状態で、回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量を定量的に設定し、前記第1のモータ回転角範囲より大きい第2のモータ回転角範囲では、前記パイロット通路の連通状態で、前記第1圧力室の圧力と前記第2圧力室の圧力との差圧によって前記弁体が前記ばねのばね力に抗して前記第2の軸線方向位置に軸線方向移動し、前記全開ポートを開くものである。
【0008】
この電動弁では、第1のモータ回転角範囲では、パイロット通路の閉塞状態で、第2圧力室が1次側圧力雰囲気で、弁体がばねのばね力によって第1の軸線方向位置に位置し、第1の軸線方向位置にて弁座面に対して回転変位することにより、全開ポートを閉じた状態で、弁体の回転角に応じて絞り流量計量部の絞り流量が定量的に可変設定され、少流量絞りが行われ、電動膨張弁として機能する。第2のモータ回転角範囲では、パイロット通路の連通状態で、第1圧力室の圧力と第2圧力室の圧力との差圧によって弁体がばねのばね力に抗して弁体が軸線方向に移動して弁座面より離れることにより全開ポートが開かれ、最大流量を得ることができる。
【0009】
また、この発明による電動弁では、前記絞り流量計量部は、弁体の回転方向と同方向に円弧状に延在し、延在方向に溝幅が漸次変化する凹溝部を有し、前記弁体に形成されているスリットが前記弁体の回転変位に応じて前記凹溝部と整合する位置が当該凹溝部の延在方向に変化することにより、前記弁体の回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量が定量的に設定されるものとすることができ、高精度な少流量絞り制御を行うことができる。
【0010】
また、この発明による冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、これらを接続する冷媒通路を含む冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置において、圧縮機→凝縮器→蒸発器→圧縮機の冷却運転回路と、圧縮機→蒸発器→圧縮機の除霜運転回路とに流路切換を行う流路切換手段を有し、上述の発明による電動弁が前記蒸発器の入口側に全開機能付きの電動式膨張弁として設けられている。
【0011】
この発明による冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置によれば、冷却運転時には電動弁を第1のモータ回転角範囲で使用して少流量絞りを行い、除霜運転時には電動弁を第2のモータ回転角範囲で使用して電動弁を全開状態にし、冷媒吐出ガスを蒸発器に最大流量で流すことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
(電動弁の実施形態)
図1〜図6はこの発明による電動弁の実施形態を示している。
【0013】
図1に示されているように、電動弁10は、円盤形状の底蓋部材11と、底蓋部材11上に気密に溶接あるいはろう付けされたキャン状のケース12とを有している。ケース12は、底蓋部材11と共働として、内側に気密室構造の弁室・ロータ室13を形成している。
【0014】
底蓋部材11には、1次側ポート14と2次側ポート15とが貫通形成されている。1次側ポート14は底蓋部材11の中心位置より側方にずれた位置にあって弁室・ロータ室13と直接連通(常時連通)している。1次側ポート14には継手管16が接続されている。2次側ポート15は底蓋部材11の中心位置にあり、2次側ポート15にはもう一つの継手管17が接続されている。
【0015】
図3に示されているように、底蓋部材11上(弁室・ロータ室13側)には、位置合わせエンボス11A、18Aの嵌合によってベース板18が位置決めされ、ろう付けされている。ベース板18には、拡張部19Aを有し2次側ポート15と連通する中央孔19と、1次側ポート14と整合する切欠開口部20とが形成されている。
【0016】
また、ベース板18には、上方に立ち上がった形状のストッパ片22が一体形成されている。
【0017】
ベース板18上には、位置合わせ18A、位置決め孔23Aの嵌合によって弁座板23が位置決めされ、耐冷媒性接着剤によって貼り合わせ接着されている。弁座板23は、上面が弁座面23Bになっており、中心位置に全開ポート24を貫通形成されている。全開ポート24は、システム上の最大流量を得ることができる大きい口径Dを有し、中央孔19を介して2次側ポート15に連通している。また、弁座板23には切欠開口部20と整合する切欠開口部25が形成されている。
【0018】
弁座板23の中心位置より側方にずれた位置には、絞り制御用全開ポート26が貫通形成されている。絞り制御用全開ポート26は、絞り制御のための小さい口径dを有し、中央孔19の拡張部19Aを介して2次側ポート15と連通している。
【0019】
弁座板23の弁座面23Bには、絞り流量計量部(少流量制御部)として、後述の弁体30の回転方向と同方向に円弧状に延在し、すなわち、中心軸線周りに略270度の回転角範囲(第1のモータ回転角範囲)に延在し、延在方向に溝幅が漸次変化する凹溝部27を有している。
【0020】
凹溝部27は、ハーフエッチング等によって形成されており、均一深さhで、最大幅Wmによる最大幅部分(始端)27Aで絞り制御用全開ポート26と連通接続され、これより図にて反時計廻り方向に進むに従って溝幅が漸次減少し、終端(弁開点)27Bで最小幅Woになっている。
【0021】
図1に示されているように、弁座板23の弁座面23B上には、弁体30が中心軸線周りに回転可能に、且つ軸線方向に移動可能に設けられている。弁体30は、弁室・ロータ室13内にあって、図4に示されているように下底面30Aをもって弁座面23Bに着座する第1の軸線方向位置(図6(a)参照)と、図5に示されているように下底面30Aが弁座面23Bより離間した第2の軸線方向位置(図6(d)参照)との間に移動可能になっている。
【0022】
弁体30が第1の軸線方向位置に位置している状態では、弁体30の下底面30Aによって全開ポート24が塞がれ、弁体30が第2の軸線方向位置に位置することにより、全開ポート24が開かれる。全開ポート24が開かれた状態での全開面積Afは、弁リフト量をL(図5参照)とすると、Af=D・π・Lで表され、全開面積Afによってシステム上の最大流量を得る。
【0023】
弁体30には、図3に示されているように、絞り流量制御用のスリット31が形成されており、第1の軸線方向位置での弁体30の回転変位に応じて凹溝部27と整合する位置が凹溝部27の延在方向に変化することにより、弁体30の回転角に応じて絞り流量を定量的に設定する。スリット31が整合している部位の凹溝部27の溝幅をWiとすると、絞り通路の開口面積Aiは、Ai=Wi・hで表され、制御溝幅Wiが弁体30の回転角に応じて全閉から最小幅Woと最大幅Wmの範囲で連続的に変化する。
【0024】
弁体30は、後述のステッピングモータ50のロータ51と互いの半割状係合部30B、51Bの係合によってトルク伝達関係で連結され、ロータ51と一体的に回転する。
【0025】
図1に示されているように、弁室・ロータ室13内には、ステッピングモータ50のロータ51が回転可能に設けられている。ロータ51は、図3に示されているように、外周部51Cを多極着磁されたプラスチックスマグネットであり、ボス部51Aの中心部を中心軸53が貫通している。中心軸53の上端部には軸受部材54がインサート成形されている。
【0026】
軸受部材54は、図1に示されているように、上部突起54Aにてケース12の天井部に形成された軸受凹部12Aに係合し、ケース12より回転可能に支持されている。中心軸53は、下端部にて弁体30の中心孔30Dに軸受け嵌合している。
【0027】
ロータ51のボス部51Aと弁体30との間には、弁体30を弁座面23Bの側に付勢する圧縮コイルばね36が設けられている。
【0028】
ケース12の外周部には、ステッピングモータ50のステータ組立体55が位置決め固定されている。ステータ組立体55は、上下2段のステータコイル56、複数個の磁極歯57等を有し、カバー58の内側をポッティング樹脂60によって全体を液密封止されている。
【0029】
ステータ組立体55はステータ組立体55の設けられた位置決め片59が底蓋部材11の外周部に形成されている複数個の位置決め凹部11Bに係合することにより、位相合わせされる。
【0030】
この発明の実施形態に係る電動弁10では、図1に示されているように、ケース12の内側にインナシェル37が気密溶接されている。弁体30は、インナシェル37の円筒部37Aに嵌合し、インナシェル37より回転可能に且つ軸線方向に移動可能に支持されている。
【0031】
インナシェル37は、弁室・ロータ室13を、1次側ポート14と常時連通により1次側圧力雰囲気で弁体30の下底面(一方の端面)30Aに1次側圧力を上向きに及ぼす第1圧力室13Aと、弁体30の上面(他方の端面)30Eに圧力を下向きに及ぼす第2圧力室13Bとに区分している。
【0032】
弁体30には、ストッパ片38が一つ突出形成されている。ストッパ片38がベース板18のストッパ片22(一つだけ)に当接することにより、弁体30の回転が略1回転に制限される。
【0033】
弁体30には、下底面30Aと上面30Eとの間にパイロット通路39が貫通形成されている。パイロット通路39は、弁体30のスリット31と弁座板23の凹溝部27との整合によって絞り流量制御を行う第1のモータ回転角範囲(たとえば、64/72パルス範囲)では、絞り制御用全開ポート26より離れた位置にあって閉塞状態となり、第2のモータ回転角範囲(たとえば、72パルス)で絞り制御用全開ポート26と整合して連通状態となり、1次側圧力より低圧の2次側圧力を第2圧力室13Bに導入する。
【0034】
パイロット通路39が閉塞している状態では、弁体30とインナシェル37の円筒部37Aとの嵌合部間隙37Bを通って第1圧力室13Aの1次側圧力が第2圧力室13Bに伝わるため、第2圧力室13Bが第1圧力室Aと同圧の1次側圧力雰囲気になり、圧縮コイルばね36のばね力によって弁体30が、図4に示されているように、第1の軸線方向位置に位置する。
【0035】
パイロット通路39が連通状態になると、パイロット通路39によって第2圧力室13Bに2次側圧力が導入され、第2圧力室13Bの圧力が第1圧力室13Aの圧力より低圧になり、第1圧力室13Aの圧力と第2圧力室13Bの圧力との差圧によって弁体30が、図5に示されているように、圧縮コイルばね36のばね力に抗して第2の軸線方向位置に移動する
【0036】
つぎに、上述の構成による実施形態の電動弁10の動作について説明する。
(完全弁閉=イニシャライズ)
ステッピングモータ50のステータコイル56に、弁閉方向(時計廻り方向)を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ51が時計廻り方向に回転し、ロータ51と一体的に弁体30が時計廻り方向に回転し、図6(a)に示されているように、弁体30のスリット31が絞り制御用全開ポート26、凹溝部27の何れよりも離間した回転位置に位置する。また、パイロット通路39も絞り制御用全開ポート26より離れた位置に位置する。
【0037】
この時計廻り方向の回転は、弁体30のストッパ片38がベース部材18のストッパ片22の一方の端面に当接するまで行われる。
【0038】
この状態では、弁体30は圧縮コイルばね36のばね力によって第1の軸線方向位置に押され、弁体30の下底面30Aが弁座面23Bに着座し(図4参照)、全開ポート24を閉じている。
【0039】
これにより、完全弁閉状態が得られ、A相0パルスで、弁体30の基点位置(相)出しが成される。
【0040】
(絞り流量制御域)
ステッピングモータ50のステータコイル56に、弁開方向(反時計廻り方向)を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ51が反時計廻り方向に回転し、ロータ51と一体的に弁体30が反時計廻り方向に回転する。たとえば、A相4パルスで、図6(b)に示されているように、弁体30のスリット31が凹溝部27の弁開点27Bに位置し、Ai=Wo・hの開口面積による絞り通路が1次側ポート14(弁室・ロータ室13)と2次側ポート15との間に成立する。
【0041】
絞り通路の開口面積は、弁体30の反時計廻り方向の回転角の増加に応じてスリット31が凹溝部27に整合する位置が変化することにより、最小のAi=Wo・hから最大のAi=Wm・hの範囲で連続的に増加する。これにより、微少流量制御が高精度に行われる。
【0042】
スリット31と凹溝部27との整合により得られる可変絞り通路では、そこで絞られた流体も凹溝部27の延在方向に流れるため、微少流量制御におけるごみ詰まりに、強い構造になる。
【0043】
たとえば、A相64パルスで、図6(c)に示されているように、弁体30のスリット31が絞り制御用全開ポート26と整合し、絞り全開状態になる。ロータ1回転は80パルスであるから、64/80パルスの範囲が第1のモータ回転角範囲で、このモータ回転角範囲が絞り流量制御域である。
【0044】
この64/80パルス範囲(第1のモータ回転角範囲)では、パイロット通路39が絞り制御用全開ポート26より離れた閉塞状態にあり、弁体30とインナシェル37の円筒部37Aとの嵌合部間隙37Bを通って第1圧力室13Aの1次側圧力が第2圧力室13Bに伝わるため、第2圧力室13Bが第1圧力室Aと同圧の1次側圧力雰囲気になり、圧縮コイルばね36のばね力によって弁体30が、図4に示されているように、下底面30Aが弁座面23Bに着座する第1の軸線方向位置にあることを維持する。
【0045】
(最大流量全開)
更に、ステッピングモータ50のステータコイル56に、弁開方向(反時計廻り方向)を回転方向とする規定パルス数の励磁を行う。これにより、ロータ51が更に反時計廻り方向に第2のモータ回転角範囲を回転する。たとえば、図6(d)に示されているように、弁体30のストッパ片38がベース部材18のストッパ片22の他方の端面に当接し、ロータ51の反時計廻り方向の回転が停止する。
【0046】
この時には、パイロット通路39が絞り制御用全開ポート26に整合し、パイロット通路39が連通状態になる。これにより、パイロット通路39によって第2圧力室13Bに2次側圧力が導入され、第2圧力室13Bの圧力が第1圧力室13Aの圧力より低圧になり、第1圧力室13Aの圧力と第2圧力室13Bの圧力との差圧によって弁体30が、図5に示されているように、圧縮コイルばね36のばね力に抗して第2の軸線方向位置に移動する。
【0047】
これにより、図5に示されているように、弁体30が第2の軸線方向位置に位置し、全開ポート24が開かれ、全開面積Af=D・π・Lによってシステム上の最大流量が得られる。
【0048】
この最大流量を得る時、電磁弁におけるような吸着音やウォータハンマ現象が生じることがないので、静音性が得られる。
【0049】
なお、この実施形態でも、上述した動作の逆動作で、最大流量全開状態→絞り流量制御状態→完全弁閉状態が可逆的に得られる。
【0050】
(電動弁を使用した冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態1)
つぎに、上述の構成による電動弁10を組み込まれた冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態1を、図7及図8を参照して説明する。
【0051】
冷凍・冷蔵庫の冷凍サイクル装置は、圧縮機101と、凝縮器102と、全開機能付きの電動膨張弁としての電動弁10と、蒸発器103と、三方切換弁104と、これらを接続する冷媒通路105〜109を含み、HC冷媒(R6000a)等を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクル装置を構成している。電動弁10は、上述した実施形態1あるいは実施形態2の何れであってもよい。冷凍・冷蔵庫は、冷凍室121、冷蔵室122、野菜室123を有している。
【0052】
三方切換弁104の高圧側ポートDは圧縮機101の吐出ポート101dに接続され、第1の流路切換ポートCを冷媒通路105によって凝縮器102に、第2の流路切換ポートEをバイパス冷媒通路109によって電動弁10の一次側ポート14に各々接続されている。バイパス冷媒通路109は凝縮器102をバイパスして第2の流路切換ポートEを電動弁10の入口側に接続する。電動弁10の2次側ポート15は冷媒通路107によって蒸発器103の入口に接続されている。
【0053】
三方切換弁104が第1の切換状態にある時には、図7に示されているように、圧縮機101の吐出ポート101dが冷媒通路105によって凝縮器102に接続され、圧縮機101→凝縮器102→電動弁10→蒸発器103→圧縮機101の循環経路(冷却運転回路)が成立する。
【0054】
この時には、電動弁10が第1のモータ回転角範囲で制御されることにより、微少な絞り流量制御(少流量絞り)が行われ、電動弁10が電動膨張弁として有効に動作する。これにより、HC冷媒(R6000a)等の使用でも、蒸発器103の能力を有効に得えて効率のよい冷却運転が行われる。
【0055】
この冷却運転時には、蒸発器103より冷気が、ファン124によって冷凍室121へ送られ、また、冷気がダンパ125の開閉によって冷蔵室122へ送られる。
【0056】
三方切換弁104が第2の切換状態に切り換わると、図8に示されているように、圧縮機101の吐出ポート101dがバイパス冷媒通路109によって凝縮器102をバイパスして電動弁10の1次側ポート14に直接接続され、圧縮機101→電動弁10→蒸発器103→圧縮機101の循環経路(除霜運転回路)が成立する。
【0057】
この時には、電動弁10が第2のモータ回転角範囲で制御されることにより、システム上の最大流量が得られる状態になる。
【0058】
これにより、圧縮機101より高温高圧の冷媒がバイパス冷媒通路109によって蒸発器103に最大流量をもって直接流れ、吐出冷媒ガス熱によって蒸発器103の除霜(デフロスト)が効率よく行われる。
【0059】
上述したように、本発明による電動弁10は、冷却運転時には、家庭用冷凍・冷蔵庫の蒸発器能力に相応する少流量膨張弁として機能し、また、除霜運転時には、デフロスト能力に相応した大流量の全開特性が得られる。
【0060】
本発明による家庭用冷凍・冷蔵庫では、冷却運転時も除霜運転時も、蒸発器103の冷媒流れ方向が同じで、電動弁10を可逆流れとして使用しないから、電動弁(膨張弁)10を可逆流れ対応の逆耐圧性仕様のものに構成する必要がなくなる。また、電動弁10の本体部分やコイル部に着霜した霜も、吐出ガスが流れることで蒸発器103の除霜運転時に除霜される。
【0061】
(電動弁を使用した冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態2)
つぎに、上述の構成による電動弁10を組み込まれた冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態2を、図9及図10を参照して説明する。なお、図9及図10において、図7及図8に対応する部分は、図7及図8に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【0062】
この冷凍・冷蔵庫の冷凍サイクル装置は、冷凍室用の蒸発器103Fと冷蔵室用の蒸発器103Rを各々個別に有し、冷蔵室用のキャピラリチューブ110を別に有し、もう一つの三方切換弁111によって、冷媒通路112、キャピラリチューブ110、冷媒通路112、蒸発器103Rの冷媒回路と、冷媒通路106、電動弁10、冷媒通路107、蒸発器103Fの冷媒回路とに、回路切換が行われ得るようになっている。冷蔵室用の蒸発器103Rと冷凍室用の蒸発器103Fとは逆止弁114を含む冷媒通路115によって接続されている。
【0063】
この実施形態2でも、三方切換弁104の高圧側ポートDは圧縮機101の吐出ポート101dに接続され、第1の流路切換ポートCを冷媒通路105によって凝縮器102に、第2の流路切換ポートEをバイパス冷媒通路109によって電動弁10の一次側ポート14に各々接続されている。
【0064】
三方切換弁104が第1の切換状態にあり、三方切換弁111によって冷媒通路106、電動弁10、冷媒通路107、蒸発器103Fの冷媒回路に冷媒が流れる時には、図9に示されているように、圧縮機101の吐出ポート101dが冷媒通路105によって凝縮器102に接続され、圧縮機101→凝縮器102→三方切換弁111→電動弁10→蒸発器103F→圧縮機101の循環経路(冷却運転回路)が成立する。
【0065】
この時には、電動弁10が第1のモータ回転角範囲で制御されることにより、微少な絞り流量制御(少流量絞り)が行われ、電動弁10が電動膨張弁として有効に動作する。これにより、HC冷媒(R6000a)等の使用でも、蒸発器103Fの能力を有効に得て効率のよい冷却運転が行われる。
【0066】
三方切換弁104が第2の切換状態に切り換わると、図10に示されているように、圧縮機101の吐出ポート101dがバイパス冷媒通路109によって凝縮器102をバイパスして電動弁10の1次側ポート14に直接接続され、圧縮機101→電動弁10→蒸発器103F→圧縮機101の循環経路(除霜運転回路)が成立する。
【0067】
この時には、電動弁10が第2のモータ回転角範囲で制御されることにより、システム上の最大流量が得られる状態になる。
【0068】
これにより、圧縮機101より高温高圧の冷媒がバイパス冷媒通路109によって蒸発器103Fに最大流量をもって直接流れ、吐出冷媒ガス熱によって蒸発器103Fの除霜(デフロスト)が効率よく行われる。
【0069】
上述したように、この実施形態でも、本発明による電動弁10は、冷却運転時には、家庭用冷凍・冷蔵庫の蒸発器能力に相応する少流量膨張弁として機能し、また、除霜運転時には、デフロスト能力に相応した大流量の全開特性が得られる。
【0070】
また、この実施形態でも、冷却運転時も除霜運転時も、蒸発器103Fの冷媒流れ方向が同じで、電動弁10を可逆流れとして使用しないから、電動弁(膨張弁)10を可逆流れ対応の逆耐圧性仕様のものに構成する必要がなくなる。また、電動弁10の本体部分やコイル部に着霜した霜も、吐出ガスが流れることで蒸発器103Fの除霜運転時に除霜される。
【0071】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による電動弁によれば、第1のモータ回転角範囲では、弁体の回転角に応じて絞り流量計量部の絞り流量が定量的に可変設定され、少流量絞りを行うことができ、第2のモータ回転角範囲では、弁体が軸線方向に移動して弁座面より離れることにより全開ポートが開かれ、最大流量を得ることができるから、冷媒吐出ガス熱によって除霜を行う冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置での使用で、通常の冷却運転時の少流量絞りを的確に行い、除霜運転時には、最大流量を得ることができる全開機能付きの膨張弁のような複合機能弁として有効に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による電動弁の実施形態を示す縦断面図である。
【図2】 実施形態による電動弁の弁座部分の斜視図である。
【図3】 実施形態による電動弁の要部の分解斜視図である。
【図4】 実施形態による電動弁の動作を示す要部の縦断面図である。
【図5】 実施形態による電動弁の動作を示す要部の縦断面図である。
【図6】 (a)〜(d)は実施形態による電動弁の動作を示す要部の平面図である。
【図7】 この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態1を示す冷媒回路図である。
【図8】 この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態1を示す冷媒回路図である。
【図9】 この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態2を示す冷媒回路図である。
【図10】 この発明による冷凍・冷蔵庫用冷凍サイクル装置の実施形態2を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
10 電動弁
11 底蓋部材
12 ケース
13 弁室・ロータ室
13A 第1圧力室
13B 第2圧力室
14 1次側ポート
15 2次側ポート
18 ベース
3 弁座板
24 全開ポート
26 絞り制御用開ポート
27 凹溝部
30 弁体
31 スリッ
6 圧縮コイルばね
39 パイロット通路
50 ステッピングモータ
51 ロータ
55 ステータ組立体
101 圧縮機
102 凝縮器
103、103F、103R 蒸発器
104 三方弁
109 バイパス冷媒通路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric valve and a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator, and in particular, is used as an expansion valve for a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator of the type that defrosts an evaporator by heat of refrigerant discharge gas. The present invention relates to a motor operated valve and a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator.
[0002]
[Prior art]
  Instead of using a heater to remove frost that has formed on the evaporator of a household refrigerator (freezer / refrigerator), the high-temperature refrigerant discharge gas discharged from the compressor is directly applied to the evaporator. It has already been proposed to use the heat of the refrigerant discharged gas. Since the defrosting by the refrigerant discharge gas heat is heaterless, it is suitable for a refrigeration / refrigerator of a vapor compression refrigeration cycle apparatus using HC refrigerant (R6000a) or the like, and energy saving is also achieved.
[0003]
[Patent Document 1]
         JP 2002-162124 A
[Patent Document 2]
          JP-A-10-62035
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  In a vapor compression refrigeration cycle apparatus using HC refrigerant (R6000a) or the like, in order to effectively obtain the evaporator capacity, the refrigerant pressure flowing into the evaporator is lowered and the refrigerant evaporates as compared with the refrigerant refrigerant. In order to lower the temperature, it is necessary to precisely perform the refrigerant throttling with a small flow rate.
[0005]
  On the other hand, in the case where the defrosting is performed by the refrigerant discharge gas heat, the refrigerant discharge gas is required to flow through the evaporator at the maximum flow rate during the defrosting operation so that the defrosting is efficiently performed in a short time. The
[0006]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and performs defrosting by the refrigerant discharge gas heat, accurately performs a small flow rate restriction during normal cooling operation, and at the maximum during defrosting operation, An object of the present invention is to provide an electric valve having a composite function such as an expansion valve with a fully open function capable of obtaining a flow rate, and a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator using the electric valve.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-described object, an electric valve according to the present invention includes a valve body that is rotationally driven by a stepping motor, and a case that accommodates the valve body so as to rotate and move in the axial direction.A spring that biases the valve body toward the valve seat surface, a first pressure chamber that exerts a primary pressure on one end surface of the valve body in a primary pressure atmosphere, and the other of the valve body A second pressure chamber for exerting pressure on the end face;A valve seat surface formed with a throttle flow metering portion and a fully open port is provided on the case side,There is a pilot passage that is closed in the first motor rotation angle range and is in communication in the second motor rotation angle range and introduces a secondary pressure lower than the primary pressure into the second pressure chamber. Provided in the valve body,The valve body is movable between a first axial position seated on the valve seat surface and a second axial position spaced from the valve seat surface, and in a first motor rotation angle range,In the closed state of the pilot passage, the second pressure chamber is in a primary pressure atmosphere, and the valve body is positioned at the first axial position by the spring force of the spring,By rotationally displacing the valve seat surface at the first axial position, the throttle flow rate of the throttle flow rate measuring unit is quantitatively set according to the rotation angle with the fully opened port closed. In a second motor rotation angle range that is larger than the first motor rotation angle range,In the communication state of the pilot passage, the valve body resists the spring force of the spring by the differential pressure between the pressure of the first pressure chamber and the pressure of the second pressure chamber.It moves in the axial direction to the second axial position and opens the fully open port.
[0008]
  In this electric valve, in the first motor rotation angle range,In the closed state of the pilot passage, the second pressure chamber is in the primary pressure atmosphere, the valve element is positioned at the first axial position by the spring force of the spring, and the valve seat surface is positioned at the first axial position. With the rotational displacement, the fully open port is closed,The throttle flow rate of the throttle flow rate metering section is quantitatively variably set according to the rotation angle of the valve body, and a small flow rate throttle is performed, which functions as an electric expansion valve. In the second motor rotation angle range,The valve body resists the spring force of the spring by the differential pressure between the pressure in the first pressure chamber and the pressure in the second pressure chamber in the communication state of the pilot passage.When the valve body moves in the axial direction and moves away from the valve seat surface, the fully open port is opened, and the maximum flow rate can be obtained.
[0009]
  In the motor-operated valve according to the present invention, the throttle flow rate measuring portion has a concave groove portion that extends in an arc shape in the same direction as the rotation direction of the valve body, and the groove width gradually changes in the extending direction. The position where the slit formed in the body aligns with the concave groove portion according to the rotational displacement of the valve body changes in the extending direction of the concave groove portion, so that the throttle flow rate according to the rotation angle of the valve body The throttle flow rate of the metering unit can be set quantitatively, and highly accurate small flow rate throttle control can be performed.
[0010]
  Further, a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator according to the present invention includes a compressor, a condenser, an evaporator, and a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator including a refrigerant passage connecting them. → Evaporator → Compressor cooling operation circuit and compressor → Evaporator → Compressor defrosting operation circuit with flow path switching means for switching the flow path. Is provided as an electrically driven expansion valve with a fully open function.
[0011]
  According to the refrigeration cycle apparatus for refrigeration / refrigerator according to the present invention, the motor operated valve is used in the first motor rotation angle range during the cooling operation to reduce the small flow rate, and during the defrosting operation, the motor operated valve is rotated to the second motor. The motor-operated valve can be fully opened using the angular range, and the refrigerant discharge gas can flow to the evaporator at the maximum flow rate.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(Electric valve implementation formstate)
  1 ~FIG.Motorized valve according to the present inventionStateShow.
[0013]
  As shown in FIG. 1, the motor-operated valve 10 includes a disk-shaped bottom lid member 11 and a can-shaped case 12 that is airtightly welded or brazed onto the bottom lid member 11. The case 12 cooperates with the bottom lid member 11 to form a valve chamber / rotor chamber 13 having an airtight chamber structure inside.
[0014]
  A primary port 14 and a secondary port 15 are formed through the bottom lid member 11. The primary port 14 is in a position shifted laterally from the center position of the bottom cover member 11 and is in direct communication (always communicating) with the valve chamber / rotor chamber 13. A joint pipe 16 is connected to the primary side port 14. The secondary side port 15 is in the center position of the bottom cover member 11, and another joint pipe 17 is connected to the secondary side port 15.
[0015]
  In FIG.As shown, the base plate 18 is positioned and brazed on the bottom lid member 11 (valve chamber / rotor chamber 13 side) by fitting the alignment embosses 11A and 18A. The base plate 18 is formed with a central hole 19 having an extended portion 19 </ b> A and communicating with the secondary port 15, and a notch opening 20 aligned with the primary port 14.
[0016]
  The base plate 18, onA stopper piece 22 having a shape rising upward is integrally formed.
[0017]
  On the base plate 18, the valve seat plate 23 is positioned by fitting the alignment 18A and the positioning hole 23A, and bonded and adhered by a refrigerant-resistant adhesive. The upper surface of the valve seat plate 23 is a valve seat surface 23B, and a fully open port 24 is formed through the center position. The fully open port 24 has a large diameter D that can obtain the maximum flow rate on the system, and communicates with the secondary port 15 through the central hole 19. Further, the valve seat plate 23 is formed with a notch opening 25 that is aligned with the notch opening 20.
[0018]
  A throttling control fully open port 26 is formed at a position shifted laterally from the center position of the valve seat plate 23. The aperture control fully-open port 26 has a small diameter d for aperture control, and communicates with the secondary port 15 via the expanded portion 19A of the central hole 19.
[0019]
  On the valve seat surface 23 </ b> B of the valve seat plate 23, as a throttle flow rate metering unit (small flow rate control unit), it extends in an arc shape in the same direction as the rotation direction of a valve body 30 described later, that is, substantially around the central axis. The groove portion 27 extends in the rotation angle range (first motor rotation angle range) of 270 degrees, and the groove width gradually changes in the extending direction.
[0020]
  The concave groove portion 27 is formed by half etching or the like, and has a uniform depth h.The mostThe throttle control fully open port 26 is communicated with the maximum width portion (starting end) 27A due to a large Wm, and the groove width gradually decreases as it advances in the counterclockwise direction in the figure, and reaches the end (valve opening point) 27B. It is narrow Wo.
[0021]
  As shown in FIG. 1, the valve body 30 is provided on the valve seat surface 23 </ b> B of the valve seat plate 23 so as to be rotatable around the central axis and movable in the axial direction. The valve body 30 is in the valve chamber / rotor chamber 13,In FIG.As shown, the first axial position (which is seated on the valve seat surface 23B with the lower bottom surface 30A (FIG.a) see)In FIG.As shown, the lower bottom surface 30A is separated from the valve seat surface 23B by a second axial position (FIG. 6 (d)It is possible to move between.
[0022]
  In the state where the valve body 30 is located at the first axial position, the fully open port 24 is blocked by the lower bottom surface 30A of the valve body 30, and the valve body 30 is located at the second axial position. The fully open port 24 is opened. The fully open area Af when the fully open port 24 is opened is the valve lift amount L (See Figure 5Af = D · π · L, and the maximum flow rate on the system is obtained by the fully open area Af.
[0023]
  The valve body 30 includesIn FIG.As shown in the figure, a slit 31 for controlling the throttle flow rate is formed, and the position aligned with the concave groove 27 according to the rotational displacement of the valve body 30 at the first axial position is the extension of the concave groove 27. By changing in the present direction, the throttle flow rate is quantitatively set in accordance with the rotation angle of the valve body 30. The groove width of the concave groove portion 27 at the portion where the slit 31 is aligned is set to Wi.When,The opening area Ai of the throttle passage is represented by Ai = Wi · h, and the control groove width Wi continuously changes from the fully closed to the minimum width Wo and the maximum width Wm according to the rotation angle of the valve body 30.
[0024]
  The valve body 30 is connected in a torque transmission relationship by the engagement of a rotor 51 of a stepping motor 50 described later and a half-engaged engagement portion 30B, 51B, and rotates integrally with the rotor 51.
[0025]
  As shown in FIG. 1, a rotor 51 of a stepping motor 50 is rotatably provided in the valve chamber / rotor chamber 13. The rotor 51 isIn FIG.As shown in the drawing, the outer peripheral portion 51C is a multi-pole magnetized plastics magnet, and the central shaft 53 passes through the central portion of the boss portion 51A. A bearing member 54 is insert-molded at the upper end of the central shaft 53.
[0026]
  As shown in FIG. 1, the bearing member 54 engages with a bearing recess 12 </ b> A formed in the ceiling portion of the case 12 by the upper protrusion 54 </ b> A and is supported rotatably from the case 12. The center shaft 53 is bearing-fitted into the center hole 30D of the valve body 30 at the lower end.
[0027]
  A compression coil spring 36 is provided between the boss 51A of the rotor 51 and the valve body 30 to urge the valve body 30 toward the valve seat surface 23B.
[0028]
  A stator assembly 55 of the stepping motor 50 is positioned and fixed to the outer periphery of the case 12. The stator assembly 55 includes upper and lower two-stage stator coils 56, a plurality of magnetic pole teeth 57, and the like, and the inside of the cover 58 is liquid-tightly sealed with a potting resin 60 as a whole.
[0029]
  The stator assembly 55 is phase-matched when the positioning piece 59 provided with the stator assembly 55 is engaged with a plurality of positioning recesses 11 </ b> B formed on the outer peripheral portion of the bottom cover member 11.
[0030]
  Embodiment of the inventionStateIn such a motor-operated valve 10,Figure 1As shown, an inner shell 37 is hermetically welded inside the case 12. The valve body 30 is fitted to the cylindrical portion 37A of the inner shell 37, and is supported so as to be rotatable from the inner shell 37 and movable in the axial direction.
[0031]
  The inner shell 37 causes the primary pressure to be exerted upward on the lower bottom surface (one end surface) 30A of the valve body 30 in the primary pressure atmosphere by always communicating with the primary side port 14 in the valve shell / rotor chamber 13. The pressure chamber 13A is divided into a first pressure chamber 13A and a second pressure chamber 13B that exerts a pressure downward on the upper surface (the other end surface) 30E of the valve body 30.
[0032]
  The valve body 30 is formed with one stopper piece 38 protruding therefrom. When the stopper piece 38 comes into contact with the stopper piece 22 (only one) of the base plate 18, the rotation of the valve body 30 is limited to approximately one rotation.
[0033]
  A pilot passage 39 is formed through the valve body 30 between the lower bottom surface 30A and the upper surface 30E. The pilot passage 39 is used for throttle control in a first motor rotation angle range (for example, 64/72 pulse range) in which throttle flow rate control is performed by matching the slit 31 of the valve body 30 and the concave groove portion 27 of the valve seat plate 23. In the second motor rotation angle range (for example, 72 pulses), it is in communication with the throttle control fully open port 26 in a position away from the fully open port 26, and is in a communication state. The secondary pressure is introduced into the second pressure chamber 13B.
[0034]
  In a state where the pilot passage 39 is closed, the primary pressure in the first pressure chamber 13A is transmitted to the second pressure chamber 13B through the fitting portion gap 37B between the valve body 30 and the cylindrical portion 37A of the inner shell 37. Therefore, the second pressure chamber 13B becomes a primary pressure atmosphere having the same pressure as the first pressure chamber A, and the valve element 30 is caused by the spring force of the compression coil spring 36.In FIG.As shown, it is located at a first axial position.
[0035]
  When the pilot passage 39 is in the communication state, the secondary pressure is introduced into the second pressure chamber 13B by the pilot passage 39, and the pressure in the second pressure chamber 13B becomes lower than the pressure in the first pressure chamber 13A. Due to the differential pressure between the pressure in the chamber 13A and the pressure in the second pressure chamber 13B, the valve body 30 isIn FIG.As shown, it moves to a second axial position against the spring force of the compression coil spring 36..
[0036]
  Next, the embodiment with the above configurationStateThe operation of the motor operated valve 10 will be described.
(Complete valve closure = initialization)
  The stator coil 56 of the stepping motor 50 is excited with a specified number of pulses with the valve closing direction (clockwise direction) as the rotational direction. This makes the rotor51 rotates in the clockwise direction, and the valve body 30 integrally rotates with the rotor 51 in the clockwise direction.As shown in a), the slit 31 of the valve body 30 is located at a rotational position separated from both the aperture control full opening port 26 and the concave groove 27. The pilot passage 39 is also located at a position away from the throttle control fully open port 26.
[0037]
  This clockwise rotation is performed until the stopper piece 38 of the valve body 30 comes into contact with one end face of the stopper piece 22 of the base member 18.
[0038]
  In this state, the valve body 30 is pushed to the first axial position by the spring force of the compression coil spring 36, and the lower bottom surface 30A of the valve body 30 is seated on the valve seat surface 23B (See Figure 4The fully open port 24 is closed.
[0039]
  As a result, a complete valve closed state is obtained, and the base point position (phase) of the valve body 30 is obtained with the A-phase 0 pulse.
[0040]
(Throttle flow control range)
  The stator coil 56 of the stepping motor 50 is excited with a specified number of pulses with the valve opening direction (counterclockwise direction) as the rotational direction. As a result, the rotor 51 rotates counterclockwise, and the valve body 30 integrally rotates with the rotor 51 counterclockwise. For example, with A-phase 4 pulses,FIG.b), the slit 31 of the valve element 30 is located at the valve opening point 27B of the concave groove 27, and the throttle passage by the opening area of Ai = Wo · h is formed on the primary side port 14 (valve chamber · It is established between the rotor chamber 13) and the secondary port 15.
[0041]
  The opening area of the throttle passage is changed from the minimum Ai = Wo · h to the maximum Ai by changing the position where the slit 31 aligns with the concave groove portion 27 in accordance with the increase in the counterclockwise rotation angle of the valve body 30. = Continuously increases in the range of Wm · h. Thereby, the minute flow control is performed with high accuracy.
[0042]
  In the variable throttle passage obtained by the alignment of the slit 31 and the concave groove portion 27, the fluid throttled there also flows in the extending direction of the concave groove portion 27, so that the structure is strong against dust clogging in micro flow control.
[0043]
  For example, with A-phase 64 pulses,FIG.As shown in c), the slit 31 of the valve body 30 is aligned with the throttle control fully open port 26, and the throttle is fully opened. Since one rotation of the rotor is 80 pulses, the range of 64/80 pulses is the first motor rotation angle range, and this motor rotation angle range is the throttle flow rate control region.
[0044]
  In this 64/80 pulse range (first motor rotation angle range), the pilot passage 39 is in a closed state away from the throttle control fully open port 26, and the valve body 30 and the cylindrical portion 37A of the inner shell 37 are fitted. Since the primary pressure of the first pressure chamber 13A is transmitted to the second pressure chamber 13B through the gap 37B, the second pressure chamber 13B becomes a primary pressure atmosphere having the same pressure as the first pressure chamber A, and is compressed. The valve body 30 is moved by the spring force of the coil spring 36.In FIG.As shown, the lower bottom surface 30A is maintained in a first axial position for seating on the valve seat surface 23B.
[0045]
(Maximum flow fully open)
  Further, the stator coil 56 of the stepping motor 50 is excited with a specified number of pulses with the valve opening direction (counterclockwise direction) as the rotation direction. As a result, the rotor 51 further rotates the second motor rotation angle range in the counterclockwise direction. For example,FIG.As shown in d), the stopper piece 38 of the valve body 30 comes into contact with the other end face of the stopper piece 22 of the base member 18, and the rotation of the rotor 51 in the counterclockwise direction is stopped.
[0046]
  At this time, the pilot passage 39 is aligned with the throttle control fully-open port 26, and the pilot passage 39 is in a communication state. As a result, the secondary pressure is introduced into the second pressure chamber 13B by the pilot passage 39, the pressure in the second pressure chamber 13B becomes lower than the pressure in the first pressure chamber 13A, and the pressure in the first pressure chamber 13A As shown in FIG. 5, the valve body 30 moves to the second axial position against the spring force of the compression coil spring 36 by the pressure difference from the pressure of the two pressure chambers 13 </ b> B.
[0047]
  ThisIn FIG.As shown, the valve body 30 is located at the second axial position, the fully open port 24 is opened, and the maximum flow rate on the system is obtained by the fully open area Af = D · π · L.
[0048]
  When obtaining this maximum flow rate, there is no suction noise or water hammer phenomenon as in an electromagnetic valve, so that quietness can be obtained.
[0049]
  In this embodiment, the maximum flow rate fully open state → throttle flow rate control state → complete valve closed state is reversibly obtained by the reverse operation of the above-described operation.
[0050]
(Embodiment 1 of a refrigeration cycle apparatus for refrigerator / refrigerator using an electric valve)
  Next, Embodiment 1 of the refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator in which the motor-operated valve 10 having the above-described configuration is incorporated,7 andAndFigure 8The description will be given with reference.
[0051]
  A refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator includes a compressor 101, a condenser 102, an electric valve 10 as an electric expansion valve with a fully open function, an evaporator 103, a three-way switching valve 104, and a refrigerant passage that connects them. A vapor compression refrigeration cycle apparatus including 105 to 109 and using HC refrigerant (R6000a) or the like is configured. The motor-operated valve 10 may be either the first embodiment or the second embodiment described above. The freezer / refrigerator has a freezer compartment 121, a refrigerator compartment 122, and a vegetable compartment 123.
[0052]
  The high pressure side port D of the three-way switching valve 104 is connected to the discharge port 101d of the compressor 101, the first flow path switching port C is connected to the condenser 102 by the refrigerant passage 105, and the second flow path switching port E is the bypass refrigerant. Each passage 109 is connected to the primary side port 14 of the motor-operated valve 10. The bypass refrigerant passage 109 bypasses the condenser 102 and connects the second flow path switching port E to the inlet side of the motor-operated valve 10. The secondary port 15 of the motor-operated valve 10 is connected to the inlet of the evaporator 103 by the refrigerant passage 107.
[0053]
  When the three-way switching valve 104 is in the first switching state,In FIG.As shown, the discharge port 101d of the compressor 101 is connected to the condenser 102 by the refrigerant passage 105, and the circulation path (cooling) of the compressor 101 → the condenser 102 → the motor operated valve 10 → the evaporator 103 → the compressor 101. Operation circuit) is established.
[0054]
  At this time, the motor-operated valve 10 is controlled in the first motor rotation angle range, so that fine throttle flow control (small-flow throttle) is performed, and the motor-operated valve 10 operates effectively as an electric expansion valve. Thereby, even if HC refrigerant | coolant (R6000a) etc. are used, the capability of the evaporator 103 can be obtained effectively and efficient cooling operation is performed.
[0055]
  During this cooling operation, cool air is sent from the evaporator 103 to the freezer compartment 121 by the fan 124, and cool air is sent to the refrigerating chamber 122 by opening and closing the damper 125.
[0056]
  When the three-way switching valve 104 switches to the second switching state,Figure 8As shown, the discharge port 101d of the compressor 101 bypasses the condenser 102 by the bypass refrigerant passage 109 and is directly connected to the primary port 14 of the motor-operated valve 10, and the compressor 101 → the motor-operated valve 10 → evaporation. The circulation path (defrosting operation circuit) between the compressor 103 and the compressor 101 is established.
[0057]
  At this time, the motor-operated valve 10 is controlled in the second motor rotation angle range so that the maximum flow rate on the system can be obtained.
[0058]
  As a result, the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor 101 flows directly to the evaporator 103 with the maximum flow rate by the bypass refrigerant passage 109, and the defrosting (defrost) of the evaporator 103 is efficiently performed by the discharged refrigerant gas heat.
[0059]
  As described above, the motor-operated valve 10 according to the present invention functions as a small flow rate expansion valve corresponding to the evaporator capacity of a domestic refrigeration / refrigerator during the cooling operation, and is large according to the defrost capacity during the defrosting operation. A fully open flow characteristic is obtained.
[0060]
  In the home refrigeration / refrigerator according to the present invention, the refrigerant flow direction of the evaporator 103 is the same during the cooling operation and the defrosting operation, and the electric valve 10 is not used as a reversible flow. It is not necessary to configure a reverse pressure resistant type compatible with reversible flow. Moreover, the frost that has formed on the main body portion and the coil portion of the motor-operated valve 10 is also defrosted during the defrosting operation of the evaporator 103 by the discharge gas flowing.
[0061]
(Embodiment 2 of a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator using an electric valve)
  Next, Embodiment 2 of the refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator in which the motor-operated valve 10 having the above-described configuration is incorporated,9 andAndFigure 10The description will be given with reference. In addition,9 andAndIn FIG.Leave7 andAndFigure 8The corresponding part is7 andAndFigure 8The same reference numerals as in the attached reference numerals are used, and the description thereof is omitted.
[0062]
  This refrigeration / refrigeration refrigeration cycle apparatus has an evaporator 103F for a freezer compartment and an evaporator 103R for a refrigerator compartment separately, a separate capillary tube 110 for the refrigerator compartment, and another three-way switching valve. 111, circuit switching can be performed between the refrigerant circuit of the refrigerant passage 112, the capillary tube 110, the refrigerant passage 112, and the evaporator 103R, and the refrigerant circuit of the refrigerant passage 106, the motor-operated valve 10, the refrigerant passage 107, and the evaporator 103F. It is like that. The refrigerator 103R for the refrigerator compartment and the evaporator 103F for the freezer compartment are connected by a refrigerant passage 115 including a check valve 114.
[0063]
  Also in the second embodiment, the high-pressure side port D of the three-way switching valve 104 is connected to the discharge port 101d of the compressor 101, the first flow path switching port C is connected to the condenser 102 by the refrigerant passage 105, and the second flow path. The switching port E is connected to the primary port 14 of the motor-operated valve 10 by a bypass refrigerant passage 109.
[0064]
  When the three-way switching valve 104 is in the first switching state and the three-way switching valve 111 causes the refrigerant to flow into the refrigerant circuit of the refrigerant passage 106, the electric valve 10, the refrigerant passage 107, and the evaporator 103F,In FIG.As shown, the discharge port 101d of the compressor 101 is connected to the condenser 102 by the refrigerant passage 105, and the compressor 101 → the condenser 102 → the three-way switching valve 111 → the motor operated valve 10 → the evaporator 103F → the compressor 101. The circulation path (cooling operation circuit) is established.
[0065]
  At this time, the motor-operated valve 10 is controlled in the first motor rotation angle range, so that fine throttle flow control (small-flow throttle) is performed, and the motor-operated valve 10 operates effectively as an electric expansion valve. Thereby, even if HC refrigerant | coolant (R6000a) etc. are used, the capability of the evaporator 103F is obtained effectively and efficient cooling operation is performed.
[0066]
  When the three-way switching valve 104 switches to the second switching state,In FIG.As shown, the discharge port 101d of the compressor 101 bypasses the condenser 102 by the bypass refrigerant passage 109 and is directly connected to the primary port 14 of the motor-operated valve 10, and the compressor 101 → the motor-operated valve 10 → evaporation. The circulation path (defrosting operation circuit) of the compressor 103F → the compressor 101 is established.
[0067]
  At this time, the motor-operated valve 10 is controlled in the second motor rotation angle range so that the maximum flow rate on the system can be obtained.
[0068]
  As a result, the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor 101 flows directly to the evaporator 103F through the bypass refrigerant passage 109 with the maximum flow rate, and the defrosting (defrost) of the evaporator 103F is efficiently performed by the discharged refrigerant gas heat.
[0069]
  As described above, also in this embodiment, the motor-operated valve 10 according to the present invention functions as a small flow rate expansion valve corresponding to the evaporator capacity of a domestic refrigeration / refrigerator during cooling operation, and defrosting during defrosting operation. A fully open characteristic with a large flow rate corresponding to the capacity can be obtained.
[0070]
  Also in this embodiment, the refrigerant flow direction of the evaporator 103F is the same during the cooling operation and the defrosting operation, and the motor-operated valve 10 is not used as a reversible flow. It is no longer necessary to configure the device with a reverse pressure resistance specification. Moreover, the frost that has formed on the main body portion and the coil portion of the motor-operated valve 10 is also defrosted during the defrosting operation of the evaporator 103F by the discharge gas flowing.
[0071]
【The invention's effect】
  As understood from the above description, according to the motor operated valve according to the present invention, the throttle flow rate of the throttle flow rate measuring unit is quantitatively variably set in accordance with the rotation angle of the valve body in the first motor rotation angle range. In the second motor rotation angle range, since the valve element moves in the axial direction and moves away from the valve seat surface, the fully open port is opened and the maximum flow rate can be obtained. With the use of a refrigeration cycle system for refrigeration and refrigerators that defrosts by discharge gas heat, a small flow rate restriction is accurately performed during normal cooling operation, and the maximum flow rate can be obtained during defrosting operation. It is effectively used as a composite function valve such as an expansion valve.
[Brief description of the drawings]
1 is an embodiment of a motor-operated valve according to the present invention;StateIt is a longitudinal cross-sectional view shown.
[Figure 2] Implementation formStateAccording to the motorized valvePerspective view of valve seatFIG.
[Figure 3] ImplementationStateAccording to the motorized valveDisassembly of main partsIt is a perspective view.
[Fig. 4] ImplementationStateAccording to the motorized valveLongitudinal section of the main part showing operationFIG.
FIG. 5 Implementation formStateAccording to the motorized valveShow behaviorIt is a longitudinal cross-sectional view of the principal part.
[Fig. 6](A) to (d)ImplementationStateOf the main part showing the operation of the motorized valvePlaneFIG.
FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram showing a first embodiment of a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator according to the present invention.
FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram showing Embodiment 1 of the refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator according to the present invention.
FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram showing a second embodiment of a refrigeration cycle apparatus for refrigeration according to the present invention.
FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram showing a second embodiment of a refrigeration cycle apparatus for refrigeration according to the present invention.
[Explanation of symbols]
  10 Motorized valve
  11 Bottom cover member
  12 cases
  13 Valve chamber / rotor chamber
  13A 1st pressure chamber
  13B Second pressure chamber
  14 Primary port
  15 Secondary port
  18 baseBoard
23 Valve seat plate
  24 Fully open port
  26 Open port for aperture control
  27 Groove
  30 Disc
  31 SlipG
36 Compression coil spring
  39 Pilot Passage
  50 Stepping motor
  51 rotor
  55 Stator assembly
  101 Compressor
  102 Condenser
  103, 103F, 103R Evaporator
  104 three-way valve
  109 Bypass refrigerant passage

Claims (3)

ステッピングモータにより回転駆動される弁体と、前記弁体を回転且つ軸線方向に移動可能に収容するケースと、前記弁体を前記弁座面の側に付勢するばねと、1次側圧力雰囲気で前記弁体の一方の端面に1次側圧力を及ぼす第1圧力室と、前記弁体の他方の端面に圧力を及ぼす第2圧力室とを有し、
前記ケース側に絞り流量計量部と全開ポートとを形成された弁座面が設けられ、前記第1のモータ回転角範囲では閉塞状態で、前記第2のモータ回転角範囲で連通状態となって1次側圧力より低圧の2次側圧力を前記第2圧力室に導入するパイロット通路が前記弁体に設けられ、
前記弁体は、前記弁座面に着座する第1の軸線方向位置と前記弁座面より離間する第2の軸線方向位置との間に移動可能で、第1のモータ回転角範囲では、前記パイロット通路の閉塞状態で、前記第2圧力室が1次側圧力雰囲気で、前記弁体が前記ばねのばね力によって前記第1の軸線方向位置に位置し、前記第1の軸線方向位置にて前記弁座面に対して回転変位することにより、前記全開ポートを閉じた状態で、回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量を定量的に設定し、前記第1のモータ回転角範囲より大きい第2のモータ回転角範囲では、前記パイロット通路の連通状態で、前記第1圧力室の圧力と前記第2圧力室の圧力との差圧によって前記弁体が前記ばねのばね力に抗して前記第2の軸線方向位置に軸線方向移動し、前記全開ポートを開くことを特徴とする電動弁。
A valve body that is rotationally driven by a stepping motor, a case that accommodates the valve body so as to rotate and move in the axial direction, a spring that biases the valve body toward the valve seat surface, and a primary pressure atmosphere A first pressure chamber that exerts a primary pressure on one end face of the valve body, and a second pressure chamber that exerts pressure on the other end face of the valve body ,
A valve seat surface formed with a throttle flow rate metering part and a fully open port is provided on the case side, and is closed in the first motor rotation angle range and in a communication state in the second motor rotation angle range. A pilot passage for introducing a secondary side pressure lower than the primary side pressure into the second pressure chamber is provided in the valve body;
The valve body is movable between a second axial position spaced from the valve seat surface and the first axial position to be seated on the valve seat surface, in the first motor rotation angle range, the In a closed state of the pilot passage, the second pressure chamber is in a primary pressure atmosphere, the valve body is positioned at the first axial position by the spring force of the spring, and the first axial position is By rotationally displacing with respect to the valve seat surface, the throttle flow rate of the throttle flow rate measuring unit is quantitatively set according to the rotation angle with the fully opened port closed, and the first motor rotation angle range is set. In a larger second motor rotation angle range, the valve body resists the spring force of the spring due to the pressure difference between the pressure in the first pressure chamber and the pressure in the second pressure chamber in the communication state of the pilot passage. and axially moved to the second axial position, the whole Electric valve, characterized in that open port.
前記絞り流量計量部は、弁体の回転方向と同方向に円弧状に延在し、延在方向に溝幅が漸次変化する凹溝部を有し、前記弁体に形成されているスリットが前記弁体の回転変位に応じて前記凹溝部と整合する位置が当該凹溝部の延在方向に変化することにより、前記弁体の回転角に応じて前記絞り流量計量部の絞り流量が定量的に設定されることを特徴とする請求項1記載の電動弁。The throttle flow rate metering portion extends in an arc shape in the same direction as the rotation direction of the valve body, has a concave groove portion whose groove width gradually changes in the extending direction, and the slit formed in the valve body has the slit The position of alignment with the concave groove portion changes in the extending direction of the concave groove portion according to the rotational displacement of the valve body, so that the throttle flow rate of the throttle flow rate measuring portion is quantitatively determined according to the rotation angle of the valve body. electric valve according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that it is set. 圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、これらを接続する冷媒通路を含む冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置において、
圧縮機→凝縮器→蒸発器→圧縮機の冷却運転回路と、圧縮機→蒸発器→圧縮機の除霜運転回路とに流路切換を行う流路切換手段を有し、
請求項1又は2記載の電動弁が前記蒸発器の入口側に全開機能付きの電動式膨張弁として設けられていることを特徴とする冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置。
In a refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator including a compressor, a condenser, an evaporator, and a refrigerant passage connecting them,
It has a flow path switching means for switching the flow path between the compressor → condenser → evaporator → compressor cooling operation circuit and the compressor → evaporator → compressor defrost operation circuit,
A refrigeration cycle apparatus for a refrigeration / refrigerator, wherein the motor-operated valve according to claim 1 or 2 is provided as an electric expansion valve with a fully open function on the inlet side of the evaporator.
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