流量控制閥及製冷循環的製作方法

2024-02-04 05:44:15

專利名稱：流量控制閥及製冷循環的製作方法
技術領域：
本發明涉及流量控制閥，尤其涉及一種即使在不需要進行流量控制時也要求使少量的 製冷劑朝一個方向流動的、例如裝入空調機等的製冷循環中使用的、作為製冷劑能較好地 使用二氧化碳(氣體)的流量控制閥及使用了該流量控制閥的製冷循環。
背景技術：
圖5表示裝入空調機等中使用的流量控制閥的現有例。圖示的流量控制閥10'包括闊軸25，該閥軸具有下部大直徑部25a和上部小直徑部25b，閥芯24—體地設置在所述下部 大直徑部25a的下端部上；閥本體20，該閥本體具有閥室21，該閥室21設有與所述閥芯24 接觸或分離的閥座22且通過該閥座22上形成的閥口22a導入製冷劑；罐40，其下端部與該 閥本體20密封接合；轉子30，該轉子30配置成與該罐40的內周隔開規定的間隙a;定子50， 該定子為了驅動該轉子30旋轉而外套在所述罐40上；以及驅動機構，該驅動機構配置在所 述轉子30與所述閥芯24之間，利用所述轉子30的旋轉使所述閥芯24與所述閥座22接觸或分 離，通過改變閥芯24相對於所述閥座22的提升量來控制製冷劑的通過流量。所述定子50包括軛鐵51、繞線筒52、定子線圈53、 53及樹脂模製罩子56等，步進電動 機包括所述轉子30和定子50等。所述驅動機構由螺紋進給機構構成，該螺紋進給機構包括固定螺紋部(外螺紋部)28 和移動螺紋部(內螺紋部)38，其中固定螺紋部28形成在其下端部26a壓入固定在閥本體 20中的且內插有滑動自如的閥軸25 (的下部大直徑部25a)的筒狀的導向軸套26的外周， 而移動螺紋部38則形成在配置在所述閥軸25及導向軸套26外周的下方開口的筒狀的閥軸 支架32的內周，且與所述固定螺紋部28旋合。另外，所述導向軸套26的上部小直徑部26b內插在闊軸支架32的上部，且閥軸25的上 部小直徑部25b穿過閥軸支架32的頂部32a的中央。推壓螺母(7 '7 ) -於'爿卜)33壓入固 定在閥軸25的上部小直徑部25b的上端部上。另外，所述閥軸25始終被壓縮螺旋彈簧34朝下方(關閥方向)施力，該壓縮螺旋彈簧 34外插在該閥軸25的上部小直徑部25b上且壓縮安裝在閥軸支架32的頂部32a與閥軸25的下部大直徑部25a上端的臺階頂端面之間。在閾軸支架32的頂部32a上設有由螺旋彈簧構成 的復位彈簧35。閥軸支架32與轉子30通過支撐環36結合，且閥軸支架32的上部突部鉚接固定在支撐環 36上，由此，轉子30、支撐環36及閥軸支架32連接成一體。在導向軸套26上固接有下阻擋體(固定阻擋件)27，該下阻擋體27構成當所述轉子30 旋轉下降至規定的關閥位置時，用於阻止進一步旋轉下降的旋轉下降阻擋機構的一方，而 在閥軸支架32上固接有構成所述阻擋機構的另一方的上阻擋體(移動阻擋件)37。配備有所述壓縮螺旋彈簧34是為了在閥芯24進入閥座22的關閥狀態下得到規定的密 封壓力以及為了緩和閥芯24與閥座22衝擊接觸時的衝擊。對於如此構成的流量控制閥10'，以第一形態對定子線圈53、 53供給通電勵磁脈衝， 使轉子30及閥軸支架32相對於固定在閥本體20上的導向軸套26朝一個方向旋轉，通過導向 軸套26的固定螺紋部28和閥軸支架32的移動螺紋部38之間的螺紋進給，例如閥軸支架32朝 下方移動，閥芯24被推壓在閥座22上而關閉閥口22a。在閥口22a剛被關閉時，上阻擋體37還未與下阻擋體27碰接，在閥芯24關閉閥口22a的 狀態下轉子30及閥軸支架32進一步旋轉下降。此時，因為閥軸25 (閥芯24)不再下降，而 閥軸支架32下降，因而壓縮螺旋彈簧34被壓縮規定量，其結果，閥芯24被用力地推壓在閥 座22上，且通過閥軸支架32的旋轉下降，上阻擋體37與下阻擋體27碰接，此後即使對定子 線圈53、 53繼續供給脈衝也可強制停止閥軸支架32的旋轉下降。另一方面，若對定子線圈53、 53以第二形態供給通電勵磁脈衝，則轉子30及閥軸支架 32相對於固定在閥本體20上的導向軸套26朝與上述相反的方向旋轉，通過導向軸套26的固 定螺紋部28和閥軸支架32的移動螺紋部38之間的螺紋進給，這次閥軸支架32朝上方移動。 此時，在閥軸支架32的旋轉上升開始時刻(脈衝供給開始時刻)，壓縮螺旋彈簧34如上所 述處於被壓縮了規定量的狀態，因此在壓縮螺旋彈簧34伸長上述規定量之前所述閥芯24保 持不離開閥座22的關閥狀態(提升量=0)。當壓縮螺旋彈簧34伸長了上述規定量後，若進 一步使閥軸支架32旋轉上升，則所述閥芯24離開閥座22而使閥口22a打開，製冷劑從閥口 22a通過。此時，可通過轉子30的旋轉量來調節閥口22a的有效開口面積即製冷劑的通過流 量，而轉子30的旋轉量由供給脈衝數來控制，因此能高精度地控制製冷劑通過流量(詳細 情況可參照以下專利文獻l等)。專利文獻l:日本特開2001 — 50415號公報上述現有的流量控制閥10'中存在以下必須解決的問題。艮P，上述構成中，在轉子30處於最下降位置(規定的關閥位置)也就是其旋轉也己被 停止的狀態(上阻擋體37與下阻擋體27抵接卡住的狀態)下，無法使製冷劑流動，但如上 所述，有時也存在即使在不需要進行流量控制時也要求使少量的製冷劑朝一個方向流動的 情況。例如作為製冷劑使用二氧化碳(氣體)的供熱水系統的製冷循環等中，如日本特開 平10—274352號公報所述，在閥芯上設有槽口或在閥座上設有槽口。另外，閥芯24在關閥時(在閥座22內落座時)通過壓縮螺旋彈簧34的施力被用力地推 壓在閥座22上而處於靜止狀態，因而若在該狀態下旋轉轉子30及閥軸支架32，隨著閥軸支 架32的旋轉，對所述壓縮螺旋彈簧34也會施加旋轉力。因此，在轉子30及閥軸支架32上升， 閥軸支架32與推壓螺母33接觸而欲開閥的瞬間，閥軸支架32與推壓螺母33之間、固定螺紋 部28與移動螺紋部38之間以及壓縮螺旋彈簧34與承接其上端而成為彈簧座的墊圈39之間 產生較大的摩擦阻力。因此，只要減小該摩擦阻力即減小閥芯24離開閥座22時(開閥時) 在閥芯24與閥軸支架32之間產生的摩擦阻力，就可減小閥開閉動作中必需的驅動力。換言 之，若能減小所述摩擦阻力就可使用輸出轉矩小的步進電動機即小型、廉價的步進電動機。而且，現有的流量控制閥10'中，從關閥狀態至開閥狀態(至可控制流量的時刻)花 費時間，響應性差。詳細而言，從縱軸為流量、橫軸為旋轉量(供給脈衝數)的圖6中的 假想線(雙點劃線)可見，在關閥狀態時即閥軸支架32的旋轉上升開始時刻(=脈衝供給 開始時刻流量及旋轉量都為零)，壓縮螺旋彈簧34如上所述已被壓縮了規定量，因此在 壓縮螺旋彈簧34伸長上述規定量而其施力減小之前、鄰旋轉量(供給脈衝數)達到Pa之前 所述闊芯24保持不離開閥座22的關閥狀態(提升量=0)，當旋轉量(供給脈衝數)達到Pa 以上才開始開閥，可控制流量。發明內容有鑑於此，本發明的目的在於提供一種具有以下特性的流量控制閥，該流量控制閥即 使在不需要進行流量控制時也能使少量的製冷劑朝一個方向流動，能將閥開閉動作所需的 驅動力抑制在較小，能使包括步進電動機在內的流量控制閥整體小型化，還可提高響應性 等而快速地進行流量控制。為了實現所述目的，本發明的流量控制閥，基本上包括閥軸，其下端部設有閥芯； 閥本體，其具有閥室，該閥室設有與所述閥芯接觸或分離的閥座，且通過所述闠座上形成 的閥口導入流體；罐，其下端部與該閥本體密封接合；轉子，其配置成與該罐的內周隔開 規定的間隙；定子，其為了驅動該轉子旋轉而外套在所述罐上；以及驅動機構，其配置在所述轉子與所述閥芯之間，利用所述轉子的旋轉使所述閥芯與所述閥座接觸或分離。本發明的特徵在於，配置有對所述閥軸朝將所述閥芯推壓在所述閥座上的方向施力的 壓縮螺旋彈簧，該壓縮螺旋彈簧形成為允許所述閥芯利用所述閥口兩側的流體入口側與所 述閥室側之間的壓力差來克服所述壓縮螺旋彈簧的施力而從所述閥座提升，還具有用於阻 止該提升量變為規定量以上的預提升用阻擋手段。所述驅動機構最好由螺紋進給機構構成，該螺紋進給機構包括固定螺紋部和移動螺紋 部，其中所述固定螺紋部形成在其下端部固定在所述閥本體上的且內插有滑動自如的所述 閥軸的筒狀導向軸套的外周，而所述移動螺紋部則形成在下方開口的筒狀閥軸支架的內 周，該閥軸支架與所述轉子連接成一體並配置在所述閥軸及導向軸套外周。所述閥軸最好從上面起依次具有穿過所述閥軸支架頂部形成的插通孔的上部小直徑 部、比該上部小直徑部直徑大的上部大直徑部、以及比該上部大直徑部直徑大的下部大直 徑部，所述壓縮螺旋彈簧外插在所述上部大直徑部上，且夾裝在所述閥軸支架的頂部與所 述下部大直徑部的上端臺階頂端面之間。較佳的形態是在所述壓縮螺旋彈簧的上端與所述閥軸支架頂部之間夾設有彈簧承接墊圈。另一較佳的形態是在所述閥芯落座在所述閥座內的關閥狀態下，所述頂部或所述彈簧 承接墊圈與所述壓縮螺旋彈簧的上端之間形成規定的間隙，所述頂部的插通孔周緣部或所 述彈簧承接墊圈和所述上部大直徑部的上端臺階頂端面構成所述預提升用阻擋手段。與上述不同的又一較佳形態是所述閥軸包括上部軸體，其與所述轉子連接成可一體 旋轉；以及有底圓筒狀的閥芯支架，其具有與該上部軸體的下端部連接固定的頂部、底部， 所述閥芯具有向所述閥座落座的閥部；與該閥部相連的胴體部；以及上部小直徑部，其 直徑比所述胴體部小且穿過所述閥芯支架的底部上形成的插通孔，在所述閥芯支架內設有 朝將所述閥芯推壓在所述閥座上的方向施力的所述壓縮螺旋彈簧。此時，所述驅動機構最好由螺紋進給機構構成，該螺紋進給機構包括固定螺紋部和移 動螺紋部，其中所述固定螺紋部形成在其下端部固定在所述閥本體上的且內插有滑動自如 的所述閥軸的筒狀導向軸套的內周，而所述移動螺紋部則形成在所述閥軸的上部軸體的外 周。較佳的形態中，在所述閥芯落座在所述閥座內的關閥狀態下，所述閥芯支架的底部與 所述閥芯胴體部的上端之間形成規定的間隙，所述底部的插通孔周緣部和所述胴體部的上 端臺階頂端面構成所述預提升用阻擋手段。另一較佳的形態中，所述驅動機構設有旋轉下降阻擋手段，當所述轉子旋轉下降至規 定的關閥位置時，用於阻止進一步旋轉下降。本發明的流量控制閥中，即使轉子處於最下降位置(規定的關閥位置)、且利用旋轉 下降阻擋手段使其旋轉下降也停止的狀態下，因閥口兩側的流體入口側與閥室側之間的壓 力差，閥芯可克服壓縮螺旋彈簧的施力而從閥座提升(預提升)，且具有在該預提升時， 可阻止閥芯的提升量大於等於規定量的預提升用阻擋手段，因此，即使轉子處於最下降位 置(規定的關閥位置)時也可流動少量的製冷劑，並且若從所述預提升狀態使轉子旋轉， 則閥芯的提升量隨該轉子及閥軸支架的旋轉上升而增大，因而可控制通過閥口的製冷劑流量o因此，本發明的流量控制閥可用於即使在不進行流量控制時也需要使少量的製冷劑朝 一個方向流動的、例如作為製冷劑使用二氧化碳(氣體)的供熱水系統的製冷循環等中。 另外，由於能始終使製冷劑流動著，因而也具有可防止配管系統異常地變為高壓等的優點。另外，即使在沒有進行流量控制時閥芯也離開閥座，因而在為了進行流量控制而旋轉 轉子及閥軸支架時，此時的摩擦阻力僅為由螺紋進給機構(固定螺紋部和移動螺紋部之間) 產生的摩擦阻力，與以往的情況相比摩擦阻力能有極大的減小。因此，可將閥開閉動作所 需的驅動力抑制在較小，實現包括步進電動機在內的流量控制閥整體小型化。此外，即使在沒有進行流量控制時閥芯也離開閥座，因而在上述狀態下若進行脈衝供 給使轉子及闊軸支架旋轉，則閥芯的提升量立即發生變化(不用像現有例那樣需等待壓縮螺旋彈簧34伸長至規定量)，因而能很快地控制流量，與現有例相比能極大地提高響應性。 另外，通過對預提升量進行調節，就可容易地將關閥時的製冷劑流量設定為所需的值， 且也可使關閥時的製冷劑流量比現有情況大。另外，通過改變壓縮螺旋彈簧的施力就可自 由地設定預提升時的壓力差。


圖l是表示本發明的流量控制閥的第一實施形態的縱向剖視圖。圖2是用於說明圖1所示的流量控制閥的動作的主要部分放大剖視圖。圖3是表示本發明的流量控制閥的第二實施形態的縱向剖視圖。圖4是用於說明圖3所示的流量控制閥的動作的主要部分放大剖視圖。圖5是表示現有的流量控制闊的一個例子的縱向剖視圖。圖6是用於說明本發明的流量控制閥和現有的流量控制闊的流量控制特性的曲線圖。
具體實施方式
以下，參照附圖對本發明的流量控制閥的實施形態進行說明。圖l是表示本發明的流量控制閥的第一實施形態的縱向剖視圖。在圖1中，與上述圖5 所示的現有例的流量控制閥10'的各部分對應的部分標上相同的符號。圖1所示的流量控制閥10是裝入空調機等的製冷循環中的流量控制閥。該製冷循環由 配管將壓縮機IOI、使被壓縮機101壓縮後的製冷劑冷凝的冷凝器102、對被該冷凝器102冷 凝後的製冷劑的通過流量進行控制的流量控制閥IO、使經該流量控制閥10進行了流量控制 後的製冷劑進行蒸發的蒸發器103連接而成。也可根據需要連接儲氣筒和其他設備。流量控制閥10具有閥軸25和閥本體20，其中，閥軸25從上面起依次具有上部小直徑部 25c、比該上部小直徑部25c直徑大的上部大直徑部25b、比該上部大直徑部25b直徑大的下 部大直徑部25a，閥芯24與該下部大直徑部25a的下端部設置成一體，而閥本體20具有閥室 21，該閥室21設有與所述閥芯24接觸或分離的閥座22且通過該閥座22上形成的閥口22a而 導入製冷劑，在所述閥口22a的下方連接固定有成為製冷劑導入口的導管(配管)62，在 所述閥室21的一側連接固定有成為製冷劑導出口的導管(配管)61。因此，在本實施形態 的流量控制閥10中，製冷劑的流動如圖l的假想線箭頭所示，與圖5所示的現有例的情況相 反，從導管62 (製冷劑導入口) ^閥口22a—閥室21—導管61 (製冷劑導出口)，通過改變 閥芯24相對於所述閥座22的提升量來控制製冷劑的通過流量。閥口22a的口徑大於現有例 的口徑，能應對製冷劑通過流量的增大(大容量化)。在所述閥本體20的凸緣狀構件23 (形成的臺階部)上利用對接焊密封接合有具有碟狀 頂部40a的下方開口的圓筒狀罐40的下端部。在所述罐40的內周隔開規定的間隙oc配置轉子30，為了驅動該轉子30旋轉而在所述罐 40的圓筒狀部分40a的外周外套有由軛鐵51、繞線筒52、定子線圈53、 53及樹脂模製罩子 56等構成的定子50。在此，由所述轉子30和定子50構成步進電動機。在所述轉子30與閥軸25之間設有驅動機構，用於利用轉子30的旋轉使所述閥芯24與所 述闊座22接觸或分離。該驅動機構由螺紋進給機構構成，該螺紋進給機構包括固定螺紋部 28和移動螺紋部38，其中所述固定螺紋部28形成在其下端部26a壓入固定在閥本體20上的 且內插有滑動自如的閥軸25的筒狀的導向軸套26的中間部外周，而所述移動螺紋部38則形 成在配置在所述閥軸25及導向軸套26外周的下方開口的筒狀閥軸支架32的下部內周，且與 所述固定螺紋部28旋合。另外，所述導向軸套26的上部小直徑部26b內插在閥軸支架32的上部，且閥軸25的上 部小直徑部25c穿過閥軸支架32的頂部32a中央形成的插通孔32c。推壓螺母33壓入固定在 該上部小直徑部25c的上部上。在導向軸套26的下部大直徑部26a的側面形成有用於實現閥 室21與罐40內均壓的均壓孔32a。在閥軸支架32的頂部32a上設有由螺旋彈簧構成的復位彈簧35。在導向軸套26的固定 螺紋部28與閥軸支架32的移動螺紋部38的旋合脫離時，復位彈簧35與罐40的頂部40a抵接， 起到使固定螺紋部28與移動螺紋部38恢復旋合的作用。閥軸支架32與轉子30通過支撐環36結合，且閥軸支架32的上部突部鉚接固定在支撐環 36上，由此，轉子30、支撐環36及閥軸支架32連接成一體。在導向軸套26上固接有構成旋轉下降阻擋機構的一方的下阻擋體(固定阻擋件)27， 而在閥軸支架32上固接有構成阻擋機構的另一方的上阻擋體(移動阻擋件)37。在本實施形態中，配備有對所述閥軸25朝將閥芯24推壓在閥座22上的方向施力的壓縮 螺旋彈簧34，還具有預提升用阻擋手段，因所述閥口22a兩側的流體入口側(導管62側) 與所述閥室21側之間的壓力差，所述閥芯24克服所述壓縮螺旋彈簧34的施力而從所述閥座 22提升(預提升)，該預提升用阻擋手段用於在該預提升時阻止提升量變為規定量以上。詳細而言，所述壓縮螺旋彈簧34外插在閥軸25的上部大直徑部25b上，並壓縮安裝在 彈簧承接墊僵39與所述閥軸25的下部大直徑部25a的上端臺階頂端面之間，而該彈簧承接 墊圈39配置在所述閥軸支架32的頂部32a的下側，如圖2 (A)所示，在閥芯24落座在閥座 22內的關閥狀態下，所述彈簧承接墊圈39 (的下表面)與所述閥軸25的上部大直徑部25b 的上端臺階頂端面25d之間形成規定的間隙Aa，並在閥軸支架32的頂部32a上表面與所述推 壓螺母33的下端面之間形成間隙Ab。在此，所述彈簧承接墊圈39 (的內周端緣部)和所述閥軸25的上部大直徑部25b的上 端臺階頂端面25d構成所述預提升用阻擋手段。以上述構成為基礎，從如圖2 (A)所示的關閥狀態(轉子30處於最下降位置，通過構 成旋轉下降阻擋手段的下阻擋體27和上阻擋體37，轉子30的旋轉下降也被停止的狀態)， 嚮導管62 (製冷劑導入口)流入製冷劑，則如圖2 (B)所示，所述閥口22a兩側的流體入 口側(導管62側)與所述閥室21側之間產生壓力差，所述閥芯24在該壓力差的作用下克服 所述壓縮螺旋彈簧34的施力而從所述闊座22提升(預提升)，且所述閥軸25的上部大直徑 部25b的上端臺階頂端面25d與所述彈簧承接墊圈39 (的內周端緣部)碰接而卡住。因此， 在該預提升時，可阻止閥芯24的提升量大於等於所述間隙Aa，儘管如此，因閥芯24已離開閥座22而開閥，故少量的製冷劑如此流動導管62 (製冷劑導入口) 4閥口22a—閥室21— 導管61 (製冷劑導出口)。此時，在閥軸支架32的頂部32a上表面與所述推壓螺母33的下端 面之間形成間隙Aa+Ab。從圖2 (B)所示的預提升狀態向定子線圈53、 53以規定的形態供給通電勵磁脈衝，則 轉子30及閥軸支架32相對於固定在閥本體20上的導向軸套26朝一個方向旋轉，如圖2 (C) 所示，閥軸支架32利用導向軸套26的固定螺紋部28與閥軸支架32的移動螺紋部38之間的螺 紋進給而旋轉上升，閥軸25及閥芯24也隨之被提起，提升量增大。此時，閥芯的提升量(= 閥口22a的有效開口面積^製冷劑的通過流量)與轉子30的旋轉量即供給脈衝數對應，因 而可高精度地控制製冷劑通過流量。這樣，本實施形態的流量控制閥10中，即使轉子30處於最下降位置(規定的關閥位置)、 且其旋轉下降也被停止的狀態下，因閥口22a兩側的製冷劑入口 (導管62)側與閥室21側 之間的壓力差，閥芯24也可克服壓縮螺旋彈簧34的施力而從閥座22提升(預提升)，且在 該預提升時，可阻止閥芯的提升量大於等於規定量，因此，即使轉子30處於最下降位置(規 定的關閥位置)時也可流動圖6中用Qa表示的少量的製冷劑，並且若從所述預提升狀態使 轉子30旋轉，則閥芯24的提升量隨該轉子30及閥軸支架32的旋轉上升而增大，因而可控制 通過閥口22a的製冷劑流量。因此，本實施形態的流量控制閥10可用於即使在不進行流量控制時也需要使少量的制 冷劑朝一個方向流動的、例如作為製冷劑使用二氧化碳(氣體)的供熱水系統的製冷循環 等中。另外，由於能始終使製冷劑流動著，因而也具有防止配管系統異常地變為高壓等的 優點。另外，即使在沒有進行流量控制時閥芯24也離開閥座22，因而在為了流量控制而旋轉 轉子30及閥軸支架32時，此時的摩擦阻力僅為由螺紋進給機構(固定螺紋部28和移動螺紋 部38之間)產生的摩擦阻力，與以往的情況相比摩擦阻力能有極大的減小。因此，可將閥 開閉動作所需的驅動力抑制在較小，實現包括步進電動機在內的流量控制閥整體小型化。此外，即使在沒有進行流量控制時閥芯24也離開閥座22，因而在上述狀態下若進行脈 衝供給使轉子30及閥軸支架32旋轉，則如圖6中實線所示，轉子30在旋轉開始後立即使閥 芯24的提升量發生變化(不用像現有例那樣需等待壓縮螺旋彈簧34伸長規定量即等待旋轉 量(供給脈衝數)成為Pa為止)，因而能很快地控制流量，與現有例相比能極大地提高響 應性。圖3是表示本發明的流量控制閥的第二實施形態的縱向剖視圖。在圖3所示的第二實施形態的流量控制閥ll中，與上述圖1所示的第一實施形態的流量控制閥10的各部對應的部 分標上相同的符號，省略對其的重複說明，以下對與第一實施形態的不同點作重點說明。在本實施形態的流量控制閥ll中，閥軸70具有上部軸體71和閥芯支架72，其中，上部 軸體71通過螺母構件33'與轉子30及閥軸支架32連接成可一體旋轉，而閥芯支架72呈有底 圓筒狀，並具有與該上部軸體71的下端部連接固定的頂部72a及底部76，閥芯24卡住在該 閥芯支架72的底部76上。詳細而言，如圖4 (A)所示，所述閥芯24從下面起依次具有在所述閥座22落座的帶 臺階的圓錐臺狀的閥部24a;與該闊部24a相連的短圓柱狀的胴體部24b;上部小直徑部24c， 其直徑比所述胴體部24b小且穿過所述閥芯支架72的底部76上形成的插通孔76a;上方突出 部24d，其直徑比該上部小直徑部24c小並壓入固定有由圓筒狀部75a及凸緣狀彈簧承接部 75b構成的彈簧承接螺母構件75。另外，在所述閥芯支架72內的頂部72a側設有彈簧承接球體73，在該彈簧承接球體73 與所述彈簧承接螺母構件75的凸緣狀彈簧承接部75b之間壓縮安裝有朝將所述閥芯24推壓 在閥座22方向進行施力的壓縮螺旋彈簧74。另外，利用轉子30的旋轉使閥芯24與閥座22接觸或分離的驅動機構由螺紋進給機構構 成，該螺紋進給機構包括固定螺紋部68和移動螺紋部78，其中所述固定螺紋部68形成在其 下端部固定在閥本體20上的且內插有滑動自如的所述閥芯支架72的筒狀導向軸套26的上 部內周，而所述移動螺紋部78則形成在所述閥軸70的上部軸體71的外周。在此，如圖4 (A)所示，在閥芯24落座在閥座22內的關閥狀態下，所述閥芯支架72的 底部76與閥芯24的胴體部24b的上端臺階頂端面24e之間形成規定的間隙Ac，並在所述閥芯 支架72的底部76上表面與所述彈簧承接螺母構件75的下端面之間形成間隙Ad，由所述底部 76的插通孔76a的周緣部和所述胴體部24b的上端臺階頂端面24e構成所述預提升用阻擋手 段。以上述構成為基礎，從如圖4 (A)所示的關閥狀態(轉子30處於最下降位置，通過構 成旋轉下降阻擋手段的下阻擋體27和上阻擋體37，轉子30的旋轉下降也被停止的狀態)， 嚮導管62 (製冷劑導入口)流入製冷劑，則如圖4 (B)所示，所述閥口22a兩側的製冷劑 入口側(導管62側)與所述閥室21側之間產生壓力差，所述閥芯24在該壓力差的作用下克 服所述壓縮螺旋彈簧74的施力而從所述閥座22提升(預提升)，且所述閥芯24的胴體部24b 的上端臺階頂端面24e與所述底部76的插通孔76a的周緣部碰接而卡住。因此，在該預提升 時，可阻止閥芯24的提升量大於等於所述間隙Ac，儘管如此，因閥芯24已離開閥座22而開閥，故少量的製冷劑如此流動導管62 (製冷劑導入口) 4閥口22a—閥室21—導管61 (制 冷劑導出口)。此時，在底部76的上表面與所述彈簧承接螺母構件75的下端面之間形成間 隙Ac+Ad。從圖4 (B)所示的預提升狀態，向定子線圈53、 53以規定的形態供給通電勵磁脈衝， 則轉子30、閥軸支架32及閥軸70相對於固定在閥本體20上的導向軸套26朝一個方向旋轉， 如圖4 (C)所示，閥軸70利用導向軸套26的固定螺紋部68與閥軸70的上部軸體71上形成的 移動螺紋部38之間的螺紋進給而旋轉上升，閥芯24也隨之被提起，提升量增大。此時，閥 芯的提升量(=閥口223的有效開口面積=製冷劑的通過流量)與轉子30的旋轉量即供給 脈衝數對應，因而可高精度地控制製冷劑通過流量。這樣，本實施形態的流量控制閥ll中，與第一實施形態相同，即使轉子30處於最下降 位置(規定的關閥位置)、且其旋轉下降也被停止的狀態下，因閥口22a兩側的製冷劑入口 (導管62)側與閥室21側之間的壓力差，閥芯24也可克服壓縮螺旋彈簧34的施力而從閥座 22提升(預提升)，且在該預提升時，可阻止閥芯的提升量大於等於規定量，因此，即使 轉子30處於最下降位置(規定的關閥位置)時也可流動少量的製冷劑，並且若從所述預提 升狀態使轉子30旋轉，則閥芯24的提升量隨該轉子30、閥軸支架32及閥軸70的旋轉上升而 增大，因而可控制通過閥口22a的製冷劑流量。因此，本實施形態的流量控制閥ll可用於即使在不進行流量控制時也需要使少量的制 冷劑朝一個方向流動的、例如作為製冷劑使用二氧化碳(氣體)的供熱水系統的製冷循環 等中。另外，由於能始終使製冷劑流動著，因而也具有防止配管系統異常地變為高壓等的 優點。另外，即使在沒有進行流量控制時閥芯24也離開閥座22，因而在為了進行流量控制而 旋轉轉子30、閥軸支架32及閥軸70時，此時的摩擦阻力僅為由螺紋進給機構(固定螺紋部 68和移動螺紋部78之間)產生的摩擦阻力，與以往的情況相比摩擦阻力能有極大的減小。 因此，可將閥開閉動作所需的驅動力抑制在較小，實現包括步進電動機在內的流量控制閥 整體小型化。此外，即使在沒有進行流量控制時閥芯24也離開閥座22，因而在上述狀態下若進行脈 衝供給使轉子30、閥軸支架32及閥軸70旋轉，則如圖6中實線所示，轉子30在旋轉開始後 立即使閥芯24的提升量發生變化(不用像現有例那樣需等待壓縮螺旋彈簧34伸長規定量即 等待旋轉量(供給脈衝數)成為Pa為止)，因而能很快地控制流量，與現有例相比能極大 地提高響應性。
權利要求
1.一種流量控制閥，包括閥軸，其下端部設有閥芯；閥本體，其具有閥室，該閥室設有與所述閥芯接觸或分離的閥座且通過所述閥座上形成的閥口導入流體；罐，其下端部與該閥本體密封接合；轉子，其配置成與該罐的內周隔開規定的間隙；定子，其為了驅動該轉子旋轉而外套在所述罐上；以及驅動機構，其配置在所述轉子與所述閥芯之間，利用所述轉子的旋轉使所述閥芯與所述閥座接觸或分離，其特徵在於，配置有對所述閥軸朝將所述閥芯推壓在所述閥座上的方向施力的壓縮螺旋彈簧，而且該壓縮螺旋彈簧形成為允許所述閥芯利用所述閥口兩側的流體入口側與所述閥室側之間的壓力差來克服所述壓縮螺旋彈簧的施力而從所述閥座提升，還具有用於阻止該提升量變為規定量以上的預提升用阻擋手段。
2. 如權利要求l所述的流量控制閥，其特徵在於，所述驅動機構由螺紋進給機構構成， 該螺紋進給機構包括固定螺紋部和移動螺紋部，其中所述固定螺紋部形成在其下端部固定 在所述閥本體上的且內插有滑動自如的所述閩軸的筒狀導向軸套的外周，而所述移動螺紋 部則形成在下方開口的筒狀閥軸支架的內周，該閥軸支架與所述轉子連接成一體並配置在 所述閥軸及導向軸套的外周。
3. 如權利要求2所述的流量控制閥，其特徵在於，所述閥軸從上面起依次具有穿過所 述閥軸支架頂部形成的插通孔的上部小直徑部、比該上部小直徑部直徑大的上部大直徑 部、以及比該上部大直徑部直徑大的下部大直徑部，所述壓縮螺旋彈簧外套在所述上部大 直徑部上，且夾裝在所述闊軸支架的頂部與所述下部大直徑部的上端臺階頂端面之間。
4. 如權利要求3所述的流量控制閥，其特徵在於，在所述壓縮螺旋彈簧的上端與所述 閥軸支架頂部之間夾設有彈簧承接墊圈。
5. 如權利要求3或4所述的流量控制閥，其特徵在於，在所述閥芯落座在所述閥座內 的關閥狀態下，所述頂部或所述彈簧承接墊圈與所述上部大直徑部的上端臺階頂端面之間 形成規定的間隙，所述頂部的插通孔周緣部或所述彈簧承接墊圈和所述上部大直徑部的上 端臺階頂端面構成所述預提升用阻擋手段。
6. 如權利要求l所述的流量控制閥，其特徵在於，所述閥軸包括上部軸體，其與所 述轉子連接成可一體旋轉；以及有底圓筒狀的閥芯支架，其具有與該上部軸體的下端部連 接固定的頂部、底部，所述閥芯具有向所述閥座落座的閥部；與該閥部相連的胴體部； 以及上部小直徑部，其直徑比所述胴體部小且穿過所述閥芯支架的底部上形成的插通孔， 在所述閥芯支架內設有朝將所述閥芯推壓在所述閥座上的方向施力的所述壓縮螺旋彈簧。
7. 如權利要求6所述的流量控制閥，其特徵在於，所述驅動機構由螺紋進給機構構成， 該螺紋進給機構包括固定螺紋部和移動螺紋部，所述固定螺紋部形成在其下端部固定在所 述閥本體上的且內插有滑動自如的所述閥軸的筒狀導向軸套的內周，而所述移動螺紋部則 形成在所述閥軸的上部軸體的外周。
8. 如權利要求6或7所述的流量控制閥，其特徵在於，在所述閥芯落座在所述閥座內 的關閥狀態下，所述閥芯支架的底部與所述閥芯的胴體部上端之間形成規定的間隙，所述 底部的插通孔周緣部和所述胴體部的上端臺階頂端面構成所述預提升用阻擋手段。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的流量控制閥，其特徵在於，所述驅動機構設有旋 轉下降阻擋手段，當所述轉子旋轉下降至規定的關閥位置時，用於阻止進一步旋轉下降。
10. —種製冷循環，由配管將壓縮機、使被壓縮機壓縮後的製冷劑冷凝的冷凝器、對 被該冷凝器冷凝後的製冷劑的通過流量進行控制的流量控制閥、使經該流量控制閥進行了 流量控制後的製冷劑進行蒸發的蒸發器連接而成，其特徵在於，所述流量控制閥由權利要求1至權利要求9中任一項所述的流量控制閥構成，且將配管 與所述流量控制閥連接成所述流量控制閥的閥室側為低壓側，所述製冷劑入口側為高壓 側。
全文摘要
本發明能提供一種流量控制閥，該流量控制閥即使在不需要進行流量控制時也能使少量的製冷劑朝一個方向流動，能將閥開閉動作所需的驅動力抑制在較小，能使包括步進電動機在內的流量控制閥整體小型化，還可提高響應性等而快速地進行流量控制。本發明的流量控制閥，包括閥軸(25)；閥本體(20)；罐(40)；轉子(30)；定子(50)；以及驅動機構(28，38)，其配備有對所述閥軸(25)施力的壓縮螺旋彈簧(34)，該壓縮螺旋彈簧(34)形成為允許所述閥芯(24)利用所述閥口(22)兩側的流體入口(62)側與所述閥室(21)側之間的壓力差來克服所述壓縮螺旋彈簧(34)的施力而從所述閥座(22)提升，還具有用於阻止該提升量變為規定量以上的預提升用阻擋手段(25d，39)。
文檔編號F16K1/00GK101220866SQ20071019390
公開日2008年7月16日 申請日期2007年11月23日 優先權日2006年11月24日
發明者外園英樹 申請人:株式會社不二工機