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流量控制阀

阅读：1061发布：2021-01-11

IPRDB可以提供流量控制阀专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种不会导致具有步进电动机的流量控制阀整体的大型化，可装入较大尺寸的缓冲用压缩螺旋弹簧，由此能以紧凑的结构为基础对应大容量化等的流量控制阀。本发明的流量控制阀，包括：阀芯(24)，该阀芯(24)设置在阀轴(25)的下端部；阀本体(20)，该阀本体(20)具有设有该阀芯(24)接触、分离的阀座(22)且导入导出流体的阀室(21)；罐(40)，该罐(40)的下端部与该阀本体(20)密封接合；转子(30)，该转子(30)隔开规定间隙(a)配置在该罐(40)的内周；定子(50)，该定子(50)为了旋转驱动该转子(30)而外嵌在所述罐(40)上；驱动机构，该驱动机构配置在所述转子(30)和所述阀轴(25)之间，利用所述转子(30)的旋转使所述阀芯(24)与所述阀座(22)接触、分离，在所述阀室(21)内，配置有外套在所述阀轴(25)上而向将所述阀芯(24)推压到所述阀座(22)的方向进行施力的压缩螺旋弹簧(34)的一部分或全部。在所述阀轴(25)的下端附近，设置有挡住所述压缩螺旋弹簧(34)的下端的下侧弹簧接受部(25c)，且在所述阀轴(25)的上部侧，外套有作为挡住所述压缩螺旋弹簧(34)的上端的上侧弹簧接受部件的垫片(43)及细长套管(42)。，下面是流量控制阀专利的具体信息内容。

1.一种流量控制阀，包括：阀芯，该阀芯设置在阀轴的下端部；阀本体，该阀本体 具有设有该阀芯接触、分离的阀座且导入导出流体的阀室；罐，该罐的下端部与该阀本体 密封接合；转子，该转子与该罐内周隔开规定间隙配置在罐内；定子，该定子为了旋转驱 动该转子而外嵌在所述罐上；驱动机构，该驱动机构配置在所述转子和所述阀轴之间，利 用所述转子的旋转使所述阀芯与所述阀座接触、分离，其特征在于，在所述阀室内，配置有外套在所述阀轴上并向将所述阀芯推压到所述阀座的方向进行 施力的压缩螺旋弹簧的一部分或全部。

2.如权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述阀轴具有上部小直径部和下 部大直径部，所述压缩螺旋弹簧的内径比所述下部大直径部的外径大。

3.如权利要求1或2所述的流量控制阀，其特征在于，所述驱动机构为由固定螺纹 部以及移动螺纹部构成的螺纹进给机构，该固定螺纹部形成在其下端部固定在所述阀本体 并移动自如地内插有所述阀轴的筒状导向套筒的外周，该移动螺纹部形成在配置在所述阀 轴以及导向套筒的外周的下方开口的筒状阀轴支架的内周上并与所述固定螺纹部旋合。

4.如权利要求1至3中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，在所述阀轴的下端 附近，设置有挡住所述压缩螺旋弹簧的下端的下侧弹簧接受部，且在所述阀轴的上部侧， 外套有挡住所述压缩螺旋弹簧的上端的上侧弹簧接受部件。

5.如权利要求4所述的流量控制阀，其特征在于，在所述导向套筒的下部形成有与 所述阀室连接的扩张室，在该扩张室内，插入有所述压缩螺旋弹簧的上端部及所述上侧弹 簧接受部件的一部分。

6.如权利要求4或5所述的流量控制阀，其特征在于，所述上侧弹簧接受部件由外 套在所述阀轴上的弹簧接受垫片及细长套管构成，所述细长套管的上端被挡住卡定在所述 阀轴支架的顶部。

7.如权利要求6所述的流量控制阀，其特征在于，所述弹簧接受垫片、细长套管、 以及配置在该套管和所述阀轴支架的顶部之间的套管接受垫片中的至少一个为了获得摩 擦阻力的降低及/或耐磨性的提高，经过了电镀等的表面处理。

说明书全文

技术领域

本发明涉及装入空调机、冷冻机等中使用的流量控制阀，尤其涉及不会导致具有步进 电动机的流量控制阀整体的大型化、能基于紧凑结构而对应大容量化等的流量控制阀。

背景技术

这种流量控制阀的以往例子如图3所示。图示的流量控制阀10’包括：阀芯24，该 阀芯24设置在由下部大直径部25a和上部小直径部25b构成的阀轴25的下端部上；以及 阀本体20，该阀本体20与作为流体出入口的制冷剂导入管61以及制冷剂导出管62连接 且设有上述阀芯24接触、分离的阀座22(阀口22a)的阀室21，通过控制阀芯24相对于 上述阀座22的提升量来调节制冷剂等流体的通过流量。具有半球状的顶部40a的、下方 开口的圆筒状的罐40的下端部通过对接焊与上述阀本体20的凸缘状部件23(上形成的台 阶部)密封接合。
与上述罐40的内周隔开规定间隙α配置有转子30，为了旋转驱动该转子30，在上述 罐40的圆筒状部分40a的外周上外嵌有由磁轭51、线圈骨架52、定子线圈53、53、以及 树脂模制罩子56等构成的定子50。
在转子30和阀轴25之间，设有利用转子30的旋转而使上述阀芯24与上述阀座22 接触、分离的驱动机构。该驱动机构为由固定螺纹部28以及移动螺纹部38构成的螺纹进 给机构，该固定螺纹部28形成在其下端部26a压入固定在阀本体20中的且滑动自如地内 插有阀轴25(的下部大直径部25a)的筒状导向套筒26的外周上，该移动螺纹部38形成 在配置在上述阀轴25以及导向套筒26的外周且下方开口的筒状阀轴支架32的内周上并 与上述固定螺纹部28旋合。
上述导向套筒26的上部小直径部26b内插到阀轴支架32的上部，且阀轴25的上部 小直径部25b插通阀轴支架32的顶部32a中央。阀轴支架32的顶部32a上表面所装载的 螺母33内压入固定有阀轴25的上部小直径部25b的上端部。
通过外套在该阀轴25的上部小直径部25b上且压缩安装在阀轴支架32的顶部32a和 阀轴25的下部大直径部25a的上端台阶顶端面之间的缓冲用的压缩螺旋弹簧34’，上述阀 轴25一直被施加向下方(闭阀方向)的力。阀轴支架32的顶部32a上，设有由螺旋弹簧 构成的复位弹簧35。
阀轴支架32和转子30通过支撑环36结合，且阀轴支架32的上部突出部铆接固定在 支撑环36上，由此，转子30、支撑环36以及阀轴支架32连接成一体。
在导向套筒26上固接有构成阻挡机构一方的下阻挡体(固定阻挡件)27，在阀轴支 架32上固接有构成阻挡机构另一方的上阻挡体(移动阻挡件)37。
在这样构成的流量控制阀10’中，通过以第1形态对定子线圈53、53进行通电励磁， 使转予30以及阀轴支架32相对于固定在阀本体20上的导向套筒26向一方向旋转，并通 过导向套筒26的固定螺纹部28与阀轴支架32的移动螺纹部38之间的螺纹进给，例如阀 轴支架32向下方移动、阀芯24被推压到阀座22而将阀口22a关闭。
阀口22a刚关闭时，上阻挡体37还未与下阻挡体27抵接，阀芯24保持关闭阀口22a 的状态下转子30以及阀轴支架32进一步旋转下降。此时，由于阀轴支架32相对于阀轴 25下降，通过压缩缓冲用的压缩螺旋弹簧34’来吸收阀轴支架32的下降力。此后，转子 30进一步旋转而阀轴支架32下降时，上阻挡体37与下阻挡体27冲突接触，即使继续进 行对定子线圈53、53的通电，阀轴支架32的下降也被强制停止。
另一方面，以第2形态对定子线圈53、53进行通电励磁时，使转子30以及阀轴支架 32相对于固定在阀本体20上的导向套筒26向与上述相反方向旋转，通过导向套筒26的 固定螺纹部28与阀轴支架32的移动螺纹部38之间的螺纹进给，此次阀轴支架32向上方 移动，阀芯24从阀座22分离而将阀口22a打开，制冷剂通过阀口22a。在此情况下，可 通过转子30的旋转量调节阀口22a的有效开口面积即制冷剂的通过流量，由于转子30的 旋转量由脉冲数控制，可高精度地对制冷剂通过流量进行调节(详细情况可参照以下专利 文献1等)。
专利文献1：日本特开2001-50415号公报
如上所述具有将阀芯24推压到阀座22那样进行施力的缓冲用压缩螺旋弹簧34’的流 量控制阀10’中，存在以下应解决的问题。
即，在使用高压二氧化碳(气体)作为制冷剂的情况等，为了使具有由转子30和定 子50等构成的步进电动机的流量控制阀整体的尺寸在保持与以往技术相同程度紧凑的状 态下对应大容量化等，必须将压缩螺旋弹簧34’的尺寸变更为更大尺寸的弹簧，然而若增 大压缩螺旋弹簧34’的尺寸，在该流量控制阀10’的结构上，必须也增大导向套筒26以 及在其外周上形成的固定螺纹部28和阀轴支架32及在其内周上形成的移动螺纹部38。
但是，增大固定螺纹部28和移动螺纹部38时，它们之间的摩擦阻力增大，对于阀开 闭动作必需较大的驱动力，必须使用作为步进电动机输出力矩较大的结构即大型且高价的 结构，并且，也存在消耗的电力增大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有以下特性的流量控制阀，该流量控制阀不 会导致具有步进电动机的流量控制阀整体的大型化，能装入较大尺寸的缓冲用压缩螺旋弹 簧，由此能以紧凑的结构为基础对应大容量化等。
为了达到以上的目的，本发明的流量控制阀基本上包括：阀芯，该阀芯设置在阀轴的 下端部；阀本体，该阀本体具有设有该阀芯接触、分离的阀座且导入导出流体的阀室；罐， 该罐的下端部与该阀本体密封接合；转子，该转子隔开规定间隙配置在该罐的内周；定子， 该定子为了旋转驱动该转子而外嵌在所述罐上；驱动机构，该驱动机构配置在所述转子和 所述阀轴之间，利用所述转子的旋转使所述阀芯与所述阀座接触、分离。
并且，特征在于，在所述阀室内，配置有外套在所述阀轴上并向将所述阀芯推压到所 述阀座的方向进行施力的压缩螺旋弹簧的一部分或全部。
最好所述阀轴具有上部小直径部和下部大直径部，所述压缩螺旋弹簧的内径比所述下 部大直径部的外径大。
最好所述驱动机构为由固定螺纹部以及移动螺纹部构成的螺纹进给机构，该固定螺纹 部形成在其下端部固定在所述阀本体并移动自如地内插有所述阀轴的筒状导向套筒的外 周，该移动螺纹部形成在所述阀轴以及导向套筒的外周上所配置的下方开口的筒状阀轴支 架的内周上并与所述固定螺纹部旋合。
在较佳形态中，在所述阀轴的下端附近，设置有挡住所述压缩螺旋弹簧的下端的下侧 弹簧接受部，且在所述阀轴的上部侧，外套有挡住所述压缩螺旋弹簧的上端的上侧弹簧接 受部件。
下侧弹簧接受部也可通过焊接和压入等将与阀轴分体的部件(例如挡圈)固定在阀轴 上来形成。并且，上侧弹簧接受部件也可与导向套筒形成为一体。
该情况，在较佳形态中，在所述导向套筒的下部形成有与所述阀室连接的扩张室，在 该扩张室内，插入有所述压缩螺旋弹簧的上端部及所述上侧弹簧接受部件的一部分。
在更具体的较佳形态中，所述上侧弹簧接受部件由外套在所述阀轴上的弹簧接受垫片 及细长轴环构成，所述细长套管的上端被挡住卡定在所述阀轴支架的顶部。
该情况，在较佳形态中，所述弹簧接受垫片、细长套管、以及配置在该套管和所述阀 轴支架的顶部之间的套管接受垫片中的至少一个为了获得摩擦阻力的降低及/或耐磨性的 提高，经过了电镀等的表面处理。
在本发明的流量控制阀中，由于在阀室内配置有缓冲用的压缩螺旋弹簧的一部分或全 部，故可将压缩螺旋弹簧的尺寸更换成更大的。在此，如以往那样，将压缩螺旋弹簧配置 在阀轴支架的顶部和阀轴的下部大直径部的上端段顶端面之间的情况下，为了将压缩螺旋 弹簧更换为较大的，在其结构上，必须也增大阀轴套筒以及在其外周上形成的固定螺纹部 和阀轴支架以及在其内周上形成的移动螺纹部，结果固定螺纹部和移动螺纹部之间的摩擦 阻力增大，导致了具有步进电动机的流量控制阀整体的大型化，但如上所述，通过在阀室 内配置压缩螺旋弹簧的一部分或全部，不会导致具有步进电动机的流量控制阀整体的大型 化，可装入更大尺寸的压缩螺旋弹簧，由此能以紧凑的结构为基础对应大容量化等。

附图说明

图1是表示本发明的流量控制阀的一个实施形态的闭阀状态的纵剖视图。
图2是表示本发明的流量控制阀的一个实施形态的开阀状态的纵剖视图。
图3是表示以往的流量控制阀的一例的纵剖视图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的流量控制阀的实施形态进行说明。
图1是本发明的流量控制阀的一个实施形态的纵剖视图。在图1中，与上述图3所示 的以往例的流量控制阀10’的各部分对应的部分上标注相同的符号。
图1所示的流量控制阀10包括：阀芯24，该阀芯24设置在由下部大直径部25a和上 部小直径部25b构成的阀轴25的下端部；阀本体20，该阀本体20具有与作为流体出入口 的制冷剂导入管61以及制冷剂导出管62连接且设有上述阀芯24接触、分离的阀座22(阀 口22a)的阀室21，通过控制阀芯24相对于上述阀座22的提升量来调节制冷剂等流体的 通过流量。具有碟状顶部40a的下方开口的圆筒状罐40的下端部通过对接焊与上述阀本 体20的凸缘状部件23(上形成的台阶部)密封接合。
在上述罐40的内周上，隔开规定的间隙a配置有转子30，为了旋转驱动该转子30， 在上述罐40的圆筒状部分40a的外周上外嵌由磁轭51、线圈骨架52、定子线圈53、53 以及树脂模制罩子56等构成的定子50。这里，由上述转子30和定子50构成步进电动机。
在上述转子30和阀轴25之间，设有利用转子30的旋转而使上述阀芯24与上述阀座 22接触、分离的驱动机构。该驱动机构为由固定螺纹部28以及移动螺纹部38构成的螺纹 进给机构，该固定螺纹部28形成在其下端部26a压入固定在阀本体20中的且滑动自如地 内插有阀轴25的筒状导向套筒26的中间部外周上，该移动螺纹部38形成在上述阀轴25 以及导向套筒26的外周上所配置的下方开口的筒状阀轴支架32的下部内周上并与上述固 定螺纹部28旋合。
上述导向套筒26的上部小直径部26b内插入阀轴支架32的上部，且使阀轴25的上 部小直径部25b插通阀轴支架32的顶部32a中央。阀轴25的上部小直径部25b的上端部 压入固定在阀轴支架32的顶部32a上表面所装载的螺母33内。并且，在导向套筒26的 侧面形成有获取阀室21和罐40内均压的均压孔26。
在阀轴支架32的顶部32a上，设置有由螺旋弹簧构成的复位弹簧35。导向套筒26的 固定螺纹部28与阀轴支架32的移动螺纹部38的旋合脱离时，复位弹簧35与罐40的内 表面抵接而起到使固定螺纹部28与移动螺纹部38的旋合复位的作用。
阀轴支架32和转子30通过支撑环36结合，且阀轴支架32的上部突出部铆接固定在 支撑环36上，由此，转子30、支撑环36以及阀轴支架32连接成一体。
在导向套筒26上固接有构成阻挡机构一方的下阻挡体(固定阻挡件)27，在阀轴支 架32上固接有构成阻挡机构另一方的上阻挡体(移动阻挡件)37。
在本实施形态中，上述阀室21内配置有缓冲用的压缩螺旋弹簧34(的一部分或全部)， 该压缩螺旋弹簧34外套在上述阀轴25的下部大直径部25a上而向推压上述阀芯24到上 述阀座22的方向进行施力。
详细来说，在上述导向套筒26的下部大直径部26a上形成有与上述阀室21连接的扩 张室29，上述阀轴25具有比以往结构长的上部小直径部25b和与该上部小直径部25b的 下侧连设的下部大直径部25a，并且上述压缩螺旋弹簧34的内径比上述下部大直径部25a 的外径大，为了挡住该压缩螺旋弹簧34的下端，在上述阀轴25的下部大直径部25a的下 端附近设置大直径的下侧弹簧接受部件25c，同时为了挡住上述压缩螺旋弹簧34的上端， 在上述阀轴25的上部小直径部25b上外套有作为上侧弹簧接受部件的弹簧接受垫片43以 及细长套管42。并且，在上述扩张室29内，插入有上述压缩螺旋弹簧34的上端部和上述 垫片43以及细长套管42的下部。
上述细长套管42的上端通过套管接受垫片39被挡住卡定在上述阀轴支架32的顶部 32a上。
对于在上述弹簧接受垫片43、细长套管42、以及配置在该套管42和上述阀轴支架32 的顶部32a之间的套管接受垫片39，为了获得摩擦阻力的低减化及/或耐磨性的提高，必 要的话实施电镀等的表面处理。
在这样构成的流量控制阀10中，例如，从图2所示的开阀状态，以第1形态对定子 线圈53、53进行通电励磁时，使转子30以及阀轴支架32相对于固定在阀本体20的导向 套筒26向一方向旋转，通过导向套筒26的固定螺纹部28和阀轴支架32的移动螺纹部38 之间的螺纹进给，例如阀轴支架32向下方移动，阀芯24被推压到阀座22而将阀口22a 关闭。
阀口22a刚关闭时，上阻挡体37还未与下阻挡体27抵接，阀芯24保持将阀口22a 关闭的状态下转子30以及阀轴支架32进一步旋转下降。此时，由于阀轴支架32相对于 阀轴25下降，通过使缓冲用的压缩螺旋弹簧34压缩而将阀轴支架32的下降力吸收。此 后，转子30进一步旋转而阀轴支架32下降时，上阻挡体37与下阻挡体27冲突接触，即 使对于定子线圈53、53的通电继续进行，阀轴支架32的下降也被强制停止，成为如图1 所示的开阀状态。
另一方面，从该闭阀状态，以第2状态对定子线圈53、53进行通电励磁时，使转子 30以及阀轴支架32相对于固定在阀本体20上的导向套筒26向与上述相反的方向旋转， 通过导向套筒26的固定螺纹部28和阀轴支架32的移动螺纹部38之间的螺纹进给，此次 阀轴支架32向上方移动、阀轴25的下端的阀芯24从阀座22分离而打开阀口22a(成为 如图2所示的开阀状态)，制冷剂通过阀口22a。在该情况下，可通过转子30的旋转量调 节阀口22a的有效开口面积即制冷剂的通过流量，由于转子30的旋转量由脉冲数来控制， 可高精度地调节制冷剂通过流量。
在如上述构成的本实施形态的流量控制阀10中，由于在阀室21内配置有缓冲用的压 缩螺旋弹簧34的一部分或全部，故可将压缩螺旋弹簧34变更为更大尺寸的弹簧装入。在 此，如以往那样，在将压缩螺旋弹簧34’配置在阀轴支架32的顶部32a和阀轴25的下部 大直径部25a的上端段顶端面之间的情况，对于将压缩螺旋弹簧34’更换为较大弹簧，在 其结构上，必须也增大导向套筒26以及在其外周上所形成的固定螺纹部28和阀轴支架32 以及在其内周上所形成的移动螺纹部38，结果固定螺纹部28与移动螺纹部38之间的摩擦 阻力增大，会导致具有步进电动机的流量控制阀整体的大型化，但如上所述，通过在阀室 21内配置压缩螺旋弹簧34的一部分或全部，不会导致具有步进电动机的流量控制阀整体 的大型化，可装入更大尺寸的压缩螺旋弹簧，由此能以紧凑的结构为基础对应大容量化等。
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一种减压控制阀阀体-专利编号CN102563165A 2020-05-12 347
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