CN103244690B

CN103244690B - 流量控制阀

Info

Publication number: CN103244690B
Application number: CN201310048457.5A
Authority: CN
Inventors: 中川大树; 日下直树
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: JP5632406B2; CN103244690A; JP2013160331A

Abstract

本发明提供一种如下的流量控制阀：在闭阀时作为阀芯的针阀的前端抵接部不会咬入阀座的阀口抵接部，能顺畅地进行开阀动作，并且能进行微小流量的控制，能够提高流量的控制性，能够实现冷冻机、空调机的节能性。流量控制阀构成为，通过针阀相对于阀座离开或接触，来对设在阀座上的阀口进行开闭，从而控制流量，与阀座抵接的针阀的前端抵接部的锥角θ为锐角，在针阀的前端抵接部抵接的、阀座的阀口抵接部具备成为薄壁的薄壁部，在针阀的前端抵接部与阀座的阀口抵接部抵接并封闭阀口时，构成为，阀口抵接部通过薄壁部进行弹性变形。

Description

流量控制阀

技术领域

本发明涉及例如用于空调、冷冻机等空调机的制冷剂循环回路等的流量控制阀。

背景技术

以往，流量控制阀具有电磁阀等的直动式、电动阀等的齿轮式等驱动方式，但即使在任一个驱动方式的流量控制阀中，都是通过作为阀体的针阀相对于阀座离开或接触，从而将设在阀座上的阀口（孔口）进行开闭，进而调整针阀的前端部的直径与阀口的直径之间的间隙量（阀开度），控制流量。

这样，在具备阀体的前端为楔形形状的针阀与构成阀口的阀座的流量控制阀中，采用各种针阀与阀座的形状。

例如，在专利文献1（日本特开2009-264530号公报）中，公开了具备由与阀主体分体构成的阀座的流量控制阀。另外，如专利文献2（日本特开2010-38219号公报）所示，还存在阀座与阀主体为一体式的流量控制阀。

图9是表示这种现有的具备由与阀主体分体构成的阀座的流量控制阀的一个例子的纵剖视图。

如图9所示，流量控制阀10是电动阀，具备阀主体12，在阀主体12内形成有阀室14。并且，以与该阀室14连通的方式安装第一配管部件16和第二配管部件18。

另外，在第一配管部件16的上部，并在阀主体12上固定有阀座20，在该阀座20上设有阀口22。

另外，内螺纹部件24具备导向部件40，在该导向部件40的下端形成有与阀座20嵌合固定的嵌合部24b，通过将导向部件40的嵌合部24b嵌合固定在阀座20上，从而将内螺纹部件24固定在阀座20上。由此，在阀主体12内固定内螺纹部件24。

另外，在导向部件40的嵌合部24b的上方间隔一定间隔地形成有隔开阀室14与转子室28的隔壁26，通过该隔壁26的端部30嵌合在阀主体12的内壁上，从而将导向部件40固定在阀主体12内。

另外，通过将固定配件32嵌合在阀主体12的上端部，从而将导向部件40固定在阀主体12上。

另一方面，在该导向部件40的嵌合部24b与隔壁26之间形成主流路34，在隔壁26上形成有供针阀36插通的插通孔38。

另外，在该隔壁26的上部延伸设置有大致筒状的导向部40a，在导向部件40的导向部40a上，在内周形成有内螺纹40b。以与该内螺纹40b啮合的方式螺纹结合有形成在转子轴52的下端的外螺纹部54的外螺纹54a。

将针阀36插通形成在该转子轴52上的针阀插通孔56，利用形成在针阀36的基端部的扩径部36a防止针阀36脱落。

另外，在转子轴52的上端的外周利用嵌合部58a嵌合固定有由永久磁铁构成的大致圆筒形的转子磁铁58。在该转子磁铁58的下端向内周方向突出设置有开阀限制件60，通过该转子磁铁58的开阀限制件60在阀全开时与在导向部件40的导向部40a的上端向外周方向突出设置的开阀限制件62抵接，从而起到限制的作用。

同样地，通过形成在导向部件40的导向部40a上端的闭阀限制件66在闭阀时与在转子轴52的上端向外周方向突出设置的闭阀限制件64抵接，从而起到限制的作用。

另外，在转子轴52的上部，弹簧承受配件68嵌合在转子轴52的上端，并且在形成在针阀36的基端部的扩径部36a的上方安装有弹簧承受件70。并且，在这些弹簧承受件68与弹簧承受件70之间介入安装压缩状态的螺旋弹簧72，从而加力以使针阀36向阀座20的方向上突出。

另外，在阀主体12的上部利用融敷等固定有底筒形状的壳体74，在该壳体74的内部收放有由这些转子磁铁58等构成的驱动部76，并且在壳体74的内部形成有转子室28。

另外，如图9所示，在壳体74的外周安装有线圈78。

这样构成的流量控制阀10在开阀状态下利用线圈78产生进给脉冲，从而转子磁铁58旋转，转子轴52、针阀36与该转子磁铁58一起一体地旋转，转子轴52的外螺纹部54的外螺纹54a与导向部件40的导向部40a的内螺纹40b啮合进行引导，针阀36向上方移动。由此，针阀36的下端离开阀座20的阀口22，成为开阀状态。

此时，随着转子磁铁58旋转，转子磁铁58的开阀限制件60在开阀时与在导向部件40的导向部40a的上端向外周方向突出设置的开阀限制件62抵接，从而限制上方位置。

并且，从该状态利用线圈78产生相反的进给脉冲，从而转子磁铁58向相反方向旋转，转子轴52、针阀36与该转子磁铁58一起一体地旋转，转子轴52的外螺纹部54的外螺纹54a与导向部件40的导向部40a的内螺纹40b啮合进行引导，针阀36向下方移动。由此，针阀36的下端与阀座20的阀口22抵接，成为图9所示的闭阀状态。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009-264530号公报

专利文献2：日本特开2010-38219号公报

专利文献3：日本特开2000-193101号公报

然而，在这种流量控制阀10中，在专利文献1中，如图10所示，通过使针阀36的锥状的前端抵接部36b抵接在阀座20的阀口抵接部22a上（落座），从而堵住针阀36的前端抵接部36b的锥形与阀座20的阀口抵接部22a之间的间隙，成为闭阀状态。

然而，近年来，为了提高冷冻机、空调机的节能性，并提高流量的控制性，要求开发能控制微小流量的流量控制阀。

为了进行这种微小流量的控制，如图11的图表的A线所示，期望使与阀座22的阀口抵接部22a抵接的、针阀36的前端抵接部36b的锥角θ为锐角中小的角度θ2。

即，相对于针阀36相对于阀座20离开或接触的移动量（上下方向的移动量），针阀36的前端抵接部36b的锥形直径相对于阀口22的孔口径的变化量小，能够进行微小流量的控制。

但是，如在专利文献3（日本特开2000-193101号公报）中所指出的那样，如果针阀36的前端抵接部36b的锥角θ为锐角中小的角度，则由于由阀的实用载荷（弹力+差压）产生的、所谓的“楔形”效果，在闭阀时，针阀36的前端抵接部36b咬入阀座20的阀口抵接部22a中。

即，如图12、图13所示，在针阀36的前端抵接部36b的锥角θ为锐角中小的角度θ2的场合，在闭阀时，楔形力P的水平成分PX变大，导致针阀36的前端抵接部36b咬入阀座20的阀口抵接部22a中。

因此，在想要从该闭阀状态变为开阀状态时，无法利用流量控制阀具有的开阀力（由转矩产生的推力等）开阀，有可能产生不良状况。

在该状态，为了防止由这种“楔形效果”产生的咬入，需要以某种程度较大地设定锥角θ。即，如图14所示，在将针阀36的前端抵接部36b的锥角θ较大地设定为θ1那样的场合，在闭阀时，楔形力P的水平成分PX小，针阀36的前端抵接部36b不会咬入阀座20的阀口抵接部22a中。

但是，如图10及图11的图表的B线所示，在将针阀36的前端抵接部36b的锥角θ较大地设定为θ1那样时，相对于针阀36相对于阀座20离开或接触的移动量（上下方向的移动量），针阀36的前端抵接部36b的锥形直径相对于阀口22的孔口径的变化量变大（粗大）。

其结果，无法控制微小的流量，无法提供能进行微小流量的控制的流量控制阀。

另外，在专利文献2中，如图15所示，将针阀36的前端抵接部36b的锥角θ较大地设定为θ1那样，在该针阀36的前端抵接部36b的前端部突出设有流量控制用的流量控制前端部36c。

在该场合，如图11的图表的C线所示，以针阀36的前端抵接部36b的角度大的锥角θ（θ1）为起因的开阀时的流量上升变大，不适于微小流量的控制。

发明内容

本发明鉴于这种现状，其目的在于提供一种如下的流量控制阀：在闭阀时作为阀芯的针阀的前端抵接部不会咬入阀座的阀口抵接部，能顺畅地进行开阀动作，并且能控制微小流量，能够提高流量的控制性，能够实现冷冻机、空调机的节能性的提高。

本发明是为了实现上述现有技术的课题及目的而发明的，本发明的流量控制阀构成为，通过针阀相对于阀座离开或接触，来对设在上述阀座上的阀口进行开闭，从而控制流量，该流量控制阀的特征在于，

与上述阀座抵接的针阀的前端抵接部的锥角θ是锐角中小的角度，

在上述针阀的前端抵接部抵接的、上述阀座的阀口抵接部具备成为薄壁的薄壁部，

上述针阀的前端抵接部在与阀座的阀口抵接部抵接来封闭阀口时，构成为，上述阀口抵接部通过薄壁部进行弹性变形。

通过这样构成，如图3的虚线所示，在针阀36的前端抵接部36b与阀座20的阀口抵接部22a抵接并封闭阀口22时，阀口抵接部22a通过薄壁部1进行弹性变形（向外侧挠曲）。

其结果，如图3所示，通过该弹性变形，缓和楔形力P的水平成分PX，楔形力P的水平成分PX变小，在闭阀时作为阀芯的针阀36的前端抵接部36b不会咬入阀座20的阀口抵接部22a，能顺畅地进行开阀动作。

并且，由于将与阀座抵接的针阀36的前端抵接部36b的锥角θ设定为锐角中小的角度，因此相对于针阀36相对于阀座20离开或接触的移动量（上下方向的移动量），针阀36的前端抵接部36b的锥形直径相对于阀口22的孔口径的变化量小，能够进行微小流量的控制。

其结果，能够提供能进行微小流量的控制、能够提高流量的控制性、能够实现冷冻机、空调机的节能性的提高的流量控制阀。

另外，本发明的流量控制阀的特征在于，上述薄壁部是通过在阀口抵接部的外周部设置台阶部来形成的。

通过这样构成，仅在阀口抵接部的外周部设置台阶部便能够在阀座的阀口抵接部形成成为薄壁的薄壁部，因此加工容易且能够减少成本。

另外，本发明的流量控制阀的特征在于，上述薄壁部是通过在阀口抵接部的外周部设置切口来形成的。

通过这样构成，仅在阀口抵接部的外周部设置切口便能够在阀座的阀口抵接部形成成为薄壁的薄壁部，因此加工容易且能够减少成本。

另外，本发明的流量控制阀的特征在于，上述薄壁部是通过在阀口抵接部上安装由与阀座不同的部件构成的薄壁部件来形成的。

通过这样构成，由于只准备由与阀座不同的部件构成的薄壁部件并安装在阀口抵接部上即可，因此加工容易且能够减少成本。

另外，本发明的流量控制阀的特征在于，在上述针阀的前端部分具备：形成于上述针阀的前端侧且控制流量的流量控制前端部；以及形成于比上述流量控制前端部靠针阀的基端侧并与阀座抵接的前端抵接部。

通过这样构成，利用形成在针阀的前端侧的流量控制前端部能进行微小流量的控制，并且，利用形成在比流量控制前端部靠针阀的基端侧的前端抵接部，能够可靠地封闭流量控制阀。

另外，本发明的流量控制阀的特征在于，上述前端抵接部的锥角θ设定为比上述流量控制前端部的锥角θ大。

通过这样构成，利用形成在针阀的前端侧的流量控制前端部能进行微小流量的控制，并且，利用比流量控制前端部靠针阀的基端侧形成且锥角θ比流量控制前端部的锥角θ大的前端抵接部，能够更可靠地封闭流量控制阀。

另外，本发明的流量控制阀的特征在于，上述针阀的前端抵接部的锥角θ为5°～20°。

通过这样构成，相对于针阀36相对于阀座20离开或接触的移动量（上下方向的移动量），针阀36的前端抵接部36b的锥形直径相对于阀口22的孔口径的变化量小，能够进行微小流量的控制。

本发明的效果如下。

根据本发明，如图3的虚线所示，在针阀36的前端抵接部36b与阀座20的阀口抵接部22a抵接并封闭阀口22时，阀口抵接部22a会通过薄壁部1进行弹性变形（向外侧挠曲）。

其结果，如图3所示，利用该弹性变形，缓和楔形力P的水平成分PX，楔形力P的水平成分PX变小，在闭阀时作为阀芯的针阀36的前端抵接部36b不会咬入阀座20的阀口抵接部22a，能顺畅地进行开阀动作。

其结果，能够提供能控制微小流量，能提高流量的控制性，能够实现冷冻机、空调机的节能性的提高的流量控制阀。

附图说明

图1是本发明的流量控制阀的纵剖视图。

图2是图1的A部分的局部放大剖视图。

图3是表示图1的流量控制阀的闭阀时的作用的示意图。

图4是说明阀咬入载荷的图1的A部分的局部放大剖视图。

图5是表示流量控制阀的针阀的锥角θ与阀咬入载荷F之间的关系的图表。

图6是本发明的流量控制阀的其他实施例的与图2相同的局部放大剖视图。

图7是本发明的流量控制阀的其他实施例的与图2相同的局部放大剖视图。

图8是本发明的流量控制阀的其他实施例的与图2相同的局部放大剖视图。

图9是现有的流量控制阀的纵剖视图。

图10是流量控制阀10的针阀36的前端抵接部36b的锥角θ大的场合的图9的A部分的局部放大剖视图。

图11是表示流量控制阀的流量特性的图表。

图12是说明流量控制阀10的针阀36的前端抵接部36b的锥角θ小的场合的所谓的“楔形效果”的示意图。

图13是流量控制阀10的针阀36的前端抵接部36b的锥角θ小的场合的图9的A部分的局部放大剖视图。

图14是说明流量控制阀10的针阀36的前端抵接部36b的锥角θ大的场合的示意图。

图15是现有的流量控制阀的图9的A部分的局部放大剖视图。

图中：

1—薄壁部，2—台阶部，3—放大部分，4—台阶部，5—突出设置部分，6—切口，7—薄壁部件，10—流量控制阀，12—阀主体，14—阀室，16—第一配管部件，18—第二配管部件，20—阀座，22—阀口，22a—阀口抵接部，24—内螺纹部件，24b—嵌合部，26—隔壁，28—转子室，30—端部，32—固定配件，34—主流路，36—针阀，36a—扩径部，36b—前端抵接部，36c—流量控制前端部，38—插通孔，40—导向部件，40a—导向部，40b—内螺纹，52—转子轴，54—外螺纹部，54a—外螺纹，56—针阀插通孔，58—转子磁铁，58a—嵌合部，60—开阀限制件，62—开阀限制件，64—闭阀限制件，66—闭阀限制件，68—弹簧承受配件，70—弹簧承受件，72—螺旋弹簧，74—壳体，76—驱动部，78—线圈，D1—内径，D2—内径，F—载荷，P—楔形力，PX—水平成分，θ—锥角，θ1—锥角，θ2—锥角。

具体实施方式

下面，根据附图更详细地说明本发明的实施方式（实施例）。

图1是本发明的流量控制阀的纵剖视图，图2是图1的A部分的局部放大剖视图。

在图1～图2中，符号10以整体表示本发明的流量控制阀。

该实施例的流量控制阀10是与图9所示的现有的流量控制阀10基本上相同的结构，对相同的结构部件标注相同的参照符号并省略其详细的说明。

另外，将第一配管部件16作为入口接头，将第二配管部件18作为出口接头，另外，也可以相反地将第一配管部件16作为出口接头，将第二配管部件18作为入口接头。

在该实施例的流量控制阀10中，如图1、图2所示，将与阀座20的阀口抵接部22a抵接的、针阀36的前端抵接部36b的锥角θ设定为锐角中小的角度θ2。

由此，如图11的图表的A线所示，相对于针阀36相对于阀座20离开或接触的移动量（上下方向的移动量），针阀36的前端抵接部36b的锥形直径相对于阀口22的孔口径的变化量小，从而能够进行微小流量的控制。

然而，如在专利文献3（日本特开2000-193101号公报）中指出的那样，如果针阀36的前端抵接部36b的锥角θ为锐角中小的角度，则由于由阀的实用载荷（弹力+差压）产生的、所谓的“楔形效果”，在闭阀时针阀36的前端抵接部36b会咬入阀座20的阀口抵接部22a中。

即，如图12、图13所示，在针阀36的前端抵接部36b的锥角θ小而为锐角θ2的场合，在闭阀时，楔形力P的水平成分PX变大，针阀36的前端抵接部36b会咬入阀座20的阀口抵接部22a中。

因此，在要从该闭阀状态开阀时，无法利用流量控制阀10具有的开阀力（由转矩产生的推力等）开阀，有可能产生不良状况。

因此，在该实施例的流量控制阀10中，如图2所示，在针阀36的前端抵接部36b抵接的、阀座20的阀口抵接部22a上形成成为薄壁的薄壁部1。由此，在针阀36的前端抵接部36b与阀座20的阀口抵接部22a抵接并封闭阀口22时，阀口抵接部22a通过薄壁部1弹性变形。

即，在该实施例中，通过在阀座20的阀口抵接部22a的外周部设置台阶部2，形成为突出设置薄壁部1。通过这样构成，由于能够只通过在阀口抵接部22a的外周部设置台阶部便能够在阀座20的阀口抵接部22a上形成成为薄壁的薄壁部1，因此加工容易且能够减少成本。

通过这样构成，如图3的虚线所示，在针阀36的前端抵接部36b与阀座20的阀口抵接部22a抵接且封闭阀口22时，阀口抵接部22a通过薄壁部1进行弹性变形（向外侧挠曲）。

其结果，如图3所示，利用该弹性变形，缓和楔形力P的水平成分PX，楔形力P的水平成分PX变小，在闭阀时作为阀芯的针阀36的前端抵接部36b不会咬入阀座20的阀口抵接部22a中，从而能顺畅地进行开阀动作。

并且，由于将与阀座20抵接的针阀36的前端抵接部36b的锥角θ设定为锐角中小的角度，因此相对于针阀36相对于阀座20离开或接触的移动量（上下方向的移动量），针阀36的前端抵接部36b的锥形直径相对于阀口22的孔口径的变化量变小，从而能够进行微小流量的控制。

其结果，能够提供能控制微小流量，能够提高流量的控制性，能够实现冷冻机、空调机的节能性的提高的流量控制阀10。

在该场合，如图4及图5的图表所示，期望薄壁部1的内径D1与薄壁部1的内径D2的比为D2／D1=1.15～1.5。

另外，作为锥角θ（θ2），优选设定为5°～20°，更优选设定为5°～15°是进行微小流量的控制的场合所期望的。

另外，在本发明的流量控制阀10的流量控制中，为了成为理想的流量控制，优选如图11的图表的A线那样进行控制。

但是，在图6中，只是示意地表示，阀主体12等省略了图示，针阀36也示意地表示。

图6（A）示意地表示图1～图2的实施例的流量控制阀10。相对于此，如图6（B）所示，也能够应用于具有阀座20的阀口22的下方扩大的扩大部分3的结构。

另外，如图6（C）所示，除了应用于在外周部具备台阶部2外，还能够应用于其他的具有台阶部4的多级形状的阀座20。

另外，如图6（D）所示，还能够应用于具有阀座20的外周侧向上方突出设置的突出设置部分5的阀座20。

但是，在图7中也与图6相同地，只是示意地表示，省略了阀主体12的图示，针阀36也示意地表示。

在图7（A）的流量控制阀10中，薄壁部1是通过在阀口抵接部22a的外周部设置截面为矩形的切口6而形成的。另外，在图7（B）的流量控制阀10中，薄壁部1是通过在阀口抵接部22a的外周部设置截面为三角形状的切口6而形成的。

另外，在该实施例中，使切口6为矩形形状、三角形状的切口6，但例如也可以是圆形、椭圆形等而适当改变，该形状未特别地限定。

通过这样构成，仅在阀口抵接部22a的外周部设置切口6便能在阀座20的阀口抵接部22a上形成成为薄壁的薄壁部1，因此加工容易且能够减少成本。

另外，在图7（C）的流量控制阀10中，薄壁部1是通过将由与阀座20不同的部件构成的薄壁部件7安装在阀口抵接部22a上而形成的。

通过这样构成，只准备由与阀座20不同的部件构成的薄壁部件7并安装在阀口抵接部22a上即可，因此加工容易且能够减少成本。

另外，在该场合，阀座20与薄壁部件7的材质还能够由相同材料构成，但如果由比阀座20更容易弹性变形的材料构成薄壁部件7的材质，则能够进一步防止在闭阀时作为阀芯的针阀36的前端抵接部36b咬入阀座20的阀口抵接部22a，从而能顺畅地进行开阀动作。

另外，作为在阀口抵接部22a上安装薄壁部件7的方法，未特别地限定，例如能够采用软钎焊、熔敷、焊接、粘接、铆接、压入等公知的方法。

在图7（D）的流量控制阀10中，薄壁部1是将阀口抵接部22a的外周部形成为壁厚朝向针阀36侧变薄的锥面8而构成的。

在该实施例的流量控制阀10中，在针阀36的前端部分具备流量控制前端部36c以及前端抵接部36b，该流量控制前端部36c形成于针阀36的前端侧并控制流量，该前端抵接部36b形成在比该流量控制前端部36c靠针阀36的基端侧，锥角θ1比流量控制前端部36c的锥角θ2大，并与阀座20抵接。

通过这样构成，能够利用形成于针阀36的前端侧的流量控制前端部36c进行微小流量的控制。

并且，利用形成在比流量控制前端部36c靠针阀36的基端侧，且锥角θ1比流量控制前端部的锥角θ2大的前端抵接部36b，能够可靠地密封流量控制阀10。另外，作为锥角θ1，优选设定为5°～20°，更优选设定为5°～15°是在进行微小流量的控制的场合所期望的。

另外，在图8中，虽然适用了图2的实施例的流量控制阀10，但也能够适用于图6～图7的实施例的流量控制阀10。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于此，例如，在上述实施例中，对应用于电动阀的流量控制阀进行了说明，但也能应用于电磁阀等其他流量控制阀等，能够在不脱离本发明的目的的范围内进行多种变更。

产业上的可利用性如下。

本发明例如能适用于用于空调、冷冻机等空调机的制冷剂循环回路等能进行微小流量的控制的流量控制阀。

Claims

1.一种流量控制阀，构成为，通过针阀相对于阀座离开或接触，来对设在上述阀座上的阀口进行开闭，从而控制流量，该流量控制阀的特征在于，

与上述阀座抵接的针阀的前端抵接部的锥角θ是锐角，

在上述针阀的前端抵接部抵接的、上述阀座的阀口抵接部还形成成为薄壁的薄壁部，上述薄壁部是由在上述阀座的阀口抵接部的外周部向上述前端抵接部突出设置的台阶部来构成的，或者上述薄壁部是由在上述阀座的阀口抵接部的外周部设置的切口来构成的，

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

在上述针阀的前端部分具备：形成于上述针阀的前端侧且控制流量的流量控制前端部；以及形成于比上述流量控制前端部靠针阀的基端侧并与阀座抵接的前端抵接部。

3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，

上述前端抵接部的锥角θ设定为比上述流量控制前端部的锥角θ大。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，

上述针阀的前端抵接部的锥角θ为5°～20°。