CN104074990B - 流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流量控制阀，其在差压平衡式的流量控制阀中，降低从阀部件流向阀口侧的流体的流动引起的压力对背压室的影响，确保压力平衡。在阀体（41）形成沉孔部（10）。在沉孔部（10）内设置作为遮蔽部件的突起部（42）。利用突起部（42）的均压路（42a）和阀体（41）的均压路（41a）及贯通路（41b）将阀口（21）侧与背压室（3A）导通。使从阀室（1A）流向阀口（21）侧的流体在沉孔部（10）内膨胀而成为均匀的压力，不在均压路（42a）的阀口（21）侧的开口周围产生高压。

Description

流量控制阀

技术领域

本发明涉及制冷循环等所使用的流量控制阀，详细而言，涉及压力平衡式流量控制阀。

背景技术

为了抵消施加于阀体的差压力，以往的差压平衡式流量控制阀的设计思想是，使阀体上部的受压面积与阀口的直径相等，并且在阀体的中央设置均压路，利用该均压路将阀体下部(阀口侧)的压力导入到阀体的上部而使上部与下部为相同压力，从而使施加于阀体的实际的差压力抵消。作为这种流量控制阀，例如有日本特开2000－320711号公报(专利文献1)所公开的流量控制阀。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2000－320711号公报

发明内容

发明所要解决的课题

图10是说明以往的差压平衡式流量控制阀的主要部分概略结构及其问题点的图。在图10中，阀体a以上下滑动自如的方式配设在阀导向件b内。在阀室c开有阀口d，在该阀口d的开口部的周围形成有阀座面e。在阀体a的中央形成有均压路f1、f2，相对于阀体a的背压室g与阀口d侧通过均压路f1、f2而导通。在该例中，阀体a的上部的均压室g中的阀体a的受压面积为密封圈h滑动接触的阀导向件b的内径的面积。另一方面，阀口d侧的受压面积为阀体a与阀座面e抵接的密封部的内径的面积。并且，这两受压面积相等。从一次侧流入的流体从作为阀座面e与阀体a之间的缝隙的节流部流向阀口d的二次侧。此时，通过使阀口d与背压室g为大致相同的压力，来使施加于阀体a的差压平衡，以减小作用于阀体a的差压力。

但是，就实际的阀体a的下部的压力分布而言，流体集中于阀体a的下部中央部，密度变高而压力变高。由于均压路f1的开口部处于阀体a的下端中 央，因此该高的压力被导入阀体a的上部的背压室g。另一方面，阀体a的下部中央部以外的大部分的压力比下部中央部低。例如，如图10所示，阀室c的流体虽然为高压(高)，但通过了节流部的流体的压力下降。但是，流体集中于阀体a的下部中央部而密度增加，从而压力增加。因此，该下部中央部的压力比下部中央部附近以外的大部分的压力高，而且，成为比从一次侧流入的流体的压力低的压力的中压(中)。由于背压室g通过均压路f1、f2而与该下部中央附近导通，因此该背压室g也成为与阀体a的下部中央部大致相同的中压(中)。即阀体a的下部的大部分为低压(低)，但背压室g也为与阀体a的下部中央部大致相同的中压(中)，因此在阀体a的上部和下部产生差压，由此存在为了驱动阀体a而需要大的驱动力之类的问题。这样，在以往的流量控制阀中，在无法充分地取得差压平衡这点尚有改进的余地。

本发明的课题在于，在差压平衡式的流量控制阀中，降低从阀部件流向阀口侧的流体的流动引起的压力对背压室的影响，确保压力平衡。

用于解决课题的方法

方案1的流量控制阀具备配设在阀壳内的圆筒形状的阀导向件、和以能够滑动的方式配设在上述阀导向件内并且对由阀座划定的阀口进行开闭的阀部件，使上述阀部件沿轴线方向移动而利用上述阀部件对上述阀口进行开闭，并且利用均压路将相对于上述阀部件的背压室与上述阀口侧导通，取得该背压室的流体压力与阀口的流体压力的压力平衡，上述流量控制阀的特征在于，在阀部件设置向上述阀口侧开口的沉孔部，并且在沉孔部的中央设置与上述阀口对置的遮蔽部件。

方案2的流量控制阀根据方案1所述的流量控制阀，其特征在于，上述遮蔽部件为设置在上述沉孔部的圆柱状的突起部，在该突起部的侧面设有用于使上述均压路与上述沉孔部导通的贯通孔。

方案3的流量控制阀根据方案1或2所述的流量控制阀，其特征在于，上述遮蔽部件为设置在上述沉孔部的圆柱状的突起部，该突起的上述阀口侧的端部在轴线方向上位于与上述阀部件的密封部相同程度的位置、或者位于比该密封部更靠上述阀口侧的位置。

本发明的效果如下。

根据方案1的流量控制阀，从阀部件流向阀口侧的流体在沉孔部膨胀而使流体的速度分布大致恒定。因此，沉孔部及阀口的流体压力变得大致均匀，能够充分确保与利用均压路导通的背压室的压力的压力平衡，并且在使流体从阀口向阀室侧流动时，流体利用遮蔽部件流向避开沉孔部的方向，因此能够确保流量。

根据方案2的流量控制阀，除了方案1的效果以外，由于阀口侧的压力经由沉孔部、贯通孔及均压路而导入背压室，因此不需要在突起部的阀口侧的端部设置均压路的开口，能够在该端部设置锥形面等，在使流体从阀口向阀室流动时，能够利用锥形面进一步促进流体流向避开沉孔部的方向。

根据方案3的流量控制阀，除了方案1或2的效果以外，由于作为遮蔽部件的突起部的阀口侧的端部在轴线方向上位于与阀部件的密封部相同程度的位置、或者位于比该密封部更靠上述阀口侧的位置，因此在使流体从阀口向阀室流动时，流体进一步流向避开沉孔部的方向。

附图说明

图1是本发明的实施方式的流量控制阀的闭阀状态的纵向剖视图。

图2是说明实施方式中的沉孔部的作用效果的图。

图3是说明实施方式中的突起部(遮蔽部件)的作用效果的图。

图4是表示实施方式中的阀部件的第2实施例的图。

图5是表示实施方式中的阀部件的第3实施例的图。

图6是表示实施方式中的阀部件的第4实施例的图。

图7是表示实施方式中的阀座部件和阀体的第5实施例的图。

图8是表示实施方式中的阀座部件和阀体的第6实施例的图。

图9是表示实施方式中的阀部件的第7实施例的图。

图10是说明以往的差压平衡式的流量控制阀的主要部分概略结构及其问题点的图。

图中：

1—阀壳，1A—阀室，11—接头管，12—接头管，2—阀座部件，21—阀口，22—落座面，3—阀导向件，3A—背压室，4—阀部件，41—阀体，41a—均压路，41b—贯通孔，41c—密封部，42—突起部(遮蔽部件)，42a—均压路， 42b—锥形面，10—沉孔部，43—突起部，43a—均压路，43c—贯通孔，44—突起部，44a—均压路，44c—贯通路，44b—锥形面，45—突起部，45a—均压路，45c—贯通孔，45b—锥形面，8—阀座部件，82—落座面，46—阀体，46a—均压路，46b—锥形面，47—突起部，47b—锥形面，9—阀座部件，91—阀口，92—落座面，48—阀体，48a—均压路，48c—密封部，50—遮蔽板，50b—遮蔽部件，50d—遮蔽部件。

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方式进行说明。图1是实施方式的流量控制阀的闭阀状态的纵向剖视图。此外，在以下的说明中的“上下”的概念与图1的图中的上下对应。该实施方式的流量控制阀具有圆筒形状的阀壳1，在阀壳1形成有圆筒状的阀室1A。另外，在阀壳1安装有从侧面侧连通到阀室1A的接头管11，并且在下端部安装有阀座部件2。在阀座部件2的中央形成有圆形的阀口21，并且在阀口21的开口周围形成有研钵状的落座面22。另外，在阀座部件2，以与阀口21连通的方式沿阀室1A的轴线L方向安装有接头管12。

在阀室1A内配设有从阀壳1的上端的小径部1a内插入的中空圆筒状的阀导向件3，在该阀导向件3内，以能够沿轴线方向滑动的方式配设有阀部件4。阀部件4容纳在阀导向件3内，能够以活塞状移动，通过阀部件4容纳在阀导向件3内，从而划分了阀导向件3的内空间，在阀导向件3内形成相对于阀部件4的背压室3A。

阀部件4具有阀体41和作为“遮蔽部件”的突起部42。阀体41包括：具有外径与阀导向件3的内径相同的外径的圆筒形状的阀体主体部41A；直径比阀体主体部41A小的中径凸台部41B；以及直径比中径凸台部41B小的小径凸台部41C。

在阀体主体部41A形成有利用从阀座部件2侧进行的切削而形成有呈圆柱空间的沉孔部10。在阀体41和突起部42的中心分别形成有均压路41a、42a。另外，阀体41的均压路41a通过形成于小径凸台部41C的贯通孔41b而与背压室3A导通。突起部42固定在沉孔部10的底部，其下端部比阀体主体部41A的下端的密封部41c更向阀口21侧突出。另外，在突起部42的阀口21侧的 端部形成有锥形面42b。在阀体41的中径凸台部41B装配有作为密封部件的碗型密封圈4a，该密封圈4a对该阀部件4的周面与阀导向件3的导向面之间进行密封，阀部件4在阀导向件3内移动时，在阀导向件3内滑动。阀部件4的上部的背压室3A中的阀部件4的受压面积为密封圈4a的外径的面积(背压室3A的内径的面积)，另一方面，阀口21侧的受压面积为阀部件4的密封部41c的外径的面积。并且，该背压室3A的内径的面积与密封部41c的内径的面积相等。

在阀导向件3的上部通过固定金属零件51固定有支撑部件5。在支撑部件5形成有在轴L方向上较长的导向孔52，圆筒状的阀架6以能够在轴L方向滑动的方式插通于导向孔52。阀架6与阀室1A同轴安装，在该阀架6的下端部固定有阀体41的小径凸台部41C。

另外，阀架6与步进马达7的转子轴71配合。即、在转子轴71的下端部一体形成有凸缘部71a，该凸缘部71a与阀架6的上端部一起夹住垫圈62，该转子轴71的下端部在阀架6的上端部以能够旋转的方式配合。通过该配合，阀架6以通过转子轴71能够旋转的悬挂状态被支撑。另外，在阀架6内以能够沿轴L方向移动的方式设有弹簧支架63，在弹簧支架63与阀体41的小径凸台部41C之间，以施加规定的载荷的状态安装有压缩螺旋弹簧64。由此，弹簧支架63被施加向上侧的力而与转子轴71的下端部抵接配合。在转子轴71形成有外螺纹部71b，该外螺纹部71b与形成于支撑部件5的内螺纹部5a螺纹结合。由此，转子轴71伴随旋转而在轴线L方向移动。

在阀导向件3的上端，通过焊接等气密性地固定有步进马达7的壳体72。在壳体72内以能够旋转的方式安装有将外周部磁化为多极的磁性转子73，在该磁性转子73上固定有转子轴71。此外，在壳体72的顶部设有限制磁性转子73的旋转的旋转限位机构74。另外，在壳体72的外周配设有定子线圈75，通过向定子线圈75给与脉冲信号而步进马达7根据该脉冲数使磁性转子73旋转。并且，与磁性转子73一体的转子轴71通过该磁性转子73的旋转而旋转，借助于伴随该旋转的转子轴71在轴L方向的移动，阀部件4与阀架6一起在轴L方向移动。

根据以上的结构，利用步进马达7的驱动，阀部件4在轴L方向移动， 阀部件4被阀导向件3引导而相对于阀座部件2的落座面22离座/落座。由此，对阀口21进行开闭。与由该阀部件4的密封部41c与阀座部件2的落座面22的距离决定的阀开度相应地控制制冷剂流量。在流体(制冷剂)进行从接头管11流入并从接头管12流出的第一流动时，阀口21侧的低压经由均压路42a、41a及贯通孔41b被导入背压室3A。另外，在流体(制冷剂)进行从接头管12流入并从接头管11流出的第二流动时，阀口21侧的高压经由均压路42a、41a及贯通孔41b被导入背压室3A。

图2是说明实施方式中的沉孔部10的作用效果的图。图2表示流体从接头管11流入并从接头管12流出的第一流动的状态。此时流入到阀室1A的流体如图中箭头所示，在阀体41的密封部41c与落座面22之间的缝隙被节流，该节流后的流体在沉孔部10内膨胀而失去气势。因此，阀口21及沉孔部10内的压力成为大致均匀的低压，保持与经由均压路41a、42a及贯通孔41b而导通的背压室3A的低压的压力平衡。

图3是说明实施方式中的突起部42(遮蔽部件)的作用效果的图。图3表示流体从接头管12流入并从接头管11流出的第二流动的状态。此时从阀口21流入的流体如图中箭头所示，容易按照突起部42的锥形面42b流向密封部41c与落座面22的开放部分。或者，流体在突起部42的锥形面42b弹回，阻止了向沉孔部10内的流动。因此，沉孔部10不会阻碍流体的流动，能够抑制压力损失，得到充足的流量。

以上说明的阀部件4为第1实施例。以下对阀部件4的其他实施例进行说明。此外，对于各实施例中相同的部件、相同的要素标注相同符号而省略重复的说明。

图4是表示阀部件4的第2实施例的图。在该第2实施例中，相对于阀体41，在沉孔部10的底部紧固有作为“遮蔽部件”的突起部43。突起部43的下端部比阀体主体部41A的下端的密封部41c更向阀口21侧突出。另外，在突起部43的阀口21侧的端部形成有锥形面43b。

在突起部43的中心形成有与阀体41的均压路41a导通且延伸至该突起部43的中间的均压路43a。另外，在突起部43的侧面形成有将均压路43a与沉孔部10导通的贯通孔43c。由此，沉孔部10经由贯通孔43c、均压路43a、均 压路41a以及贯通孔41b而与背压室3A导通。

在该第2实施例中，在突起部43的阀口21侧的端部没有均压路的开口，因此相比上述图3中说明的第二流动时的第1实施例的锥形面42b的作用效果，该第2实施例的锥形面43b可得到更高的作用效果。

图5是表示阀部件4的第3实施例的图。该第3实施例与第2实施例的不同之处在于，为了将形成于突起部44的均压路44a与沉孔部10导通而形成一个贯通路44c。锥形面44b的作用效果与第2实施例相同。

图6是表示阀部件4的第4实施例的图。该第4实施例与第1实施例的不同之处在于，相对于突起部45，形成将均压路45a与沉孔部10直接导通的贯通孔45c。锥形面45b的作用效果与第1实施例相同。

图7的第5实施例和图8的第6实施例是阀座部件和阀体的变形例。在图7的第5实施例中，使阀座部件8的落座面82做成平坦状，在阀体46的端部形成锥形面46b。通过阀体46的锥形面46b相对于阀口81的开口边缘接近或离开，来对阀口81进行关闭/打开。在该例中，阀口81的直径与阀体46的轴部46c的直径、即与配设于阀导向件3内的上述第1实施例相同的未图示的密封圈的外径相同，由此取得压力平衡。在阀体46形成有沉孔部10，在该沉孔部10的底部固定有突起部47。在阀体46和突起部47分别形成有均压路46a、47a。突起部47与第1实施例的突起部42的不同之处在于大小不同，阀口81侧的端部的锥形面47b的作用效果比第1实施例小。但是，阀体46的锥形面46b所起的作用将弥补其作用效果。

在图8的第6实施例中，在阀座部件9的阀口91的外周面形成圆锥台状的落座面92，通过使阀体48的阀座部件9侧的端部的密封部48c相对于落座面92接近或离开，来对阀口91进行关闭/打开。在该例中，密封部48c的直径与阀体48的轴部48b的直径、即与配设于阀导向件3内的上述第1实施例相同的未图示密封圈的外径相同，由此取得压力平衡。在阀体48形成有沉孔部10，在该沉孔部10的底部固定有与第4实施例相同的突起部45。锥形面45b的作用效果与第4实施例相同。另外，在阀体48形成有与突起部45的均压路45a导通的均压路48a。

图9是表示阀部件4的第7实施例的图。在第1实施例中说明了“遮蔽部 件”为突起部42的例子，但在该第7实施例中，阀部件4具备遮蔽板50。遮蔽板50在阀体41的沉孔部10内嵌入阀体41的阀口21侧的端部。如图9(B)所示，该遮蔽板30在四个部位形成有扇形的开口50a，在中央形成有遮蔽部件50b。另外，如图9(C)所示，同样的遮蔽板也可以在四个部位形成圆形的开口50c。该情况下，也在中央形成遮蔽部件50d。在第二流动时，这些遮蔽部件50b、50d都使从阀口21流入的流体容易流向密封部41c与落座面22的开放部分，可得到与上述图3中说明的锥形面42b大致相同的作用效果。作为该第7实施例的变形例，也可以在遮蔽部件50b、50d设置如实施例1至第6实施例那样的、阀口21侧的端部处于比密封部41c更向阀口21侧突出的位置的突起。

此外，在以上的第2至第7实施例中，第一流动时的沉孔部10的作用效果都与第1实施例相同。

Claims (4)

1.一种流量控制阀，具备配设在阀壳内的圆筒形状的阀导向件和以能够滑动的方式配设在上述阀导向件内并且对由阀座划定的阀口进行开闭的阀部件，使上述阀部件沿轴线方向移动而利用上述阀部件对上述阀口进行开闭，并且相对于上述阀部件的背压室与上述阀口侧通过均压路始终导通，取得该背压室的流体压力与阀口的流体压力的压力平衡，

上述流量控制阀的特征在于，

在阀部件设置向上述阀口侧开口的沉孔部，并且在沉孔部的中央设置与上述阀口对置的遮蔽部件。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

上述遮蔽部件为设置在上述沉孔部的圆柱状的突起部，在该突起部的侧面设有用于使上述均压路与上述沉孔部导通的贯通孔。

3.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

上述遮蔽部件为设置在上述沉孔部的圆柱状的突起部，该突起部的上述阀口侧的端部在轴线方向上位于与上述阀部件的密封部相同程度的位置或者位于比该密封部更靠上述阀口侧的位置。

4.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，

上述突起部的上述阀口侧的端部在轴线方向上位于与上述阀部件的密封部相同程度的位置或者位于比该密封部更靠上述阀口侧的位置。