CN108626463B - 流量调节阀 - Google Patents

Abstract

提供一种流量调节阀，能够有效地降低流体(制冷剂)通过时的噪音，并且能够以简单的结构实现大开度区域的压力损失的降低和小开度区域的控制性的提高。形成有经由上侧连通路(33a)、连通空间(34)及下侧连通路(33b)将阀室(14)和大流量用阀口(16)连通的小流量通路(35)，流经小流量通路中的小流量用阀口(29c)的流体的流量根据主阀芯(29)上升量变化，小流量用阀口设于上侧连通路与连通空间之间，设定大流量用阀口的开口面积(A2)和副阀芯(31)的升降方向上的受压面积(A1)，以使得在小流量控制状态下作用于副阀芯的闭阀方向的力成为开阀方向的力以上。

Description

流量调节阀

技术领域

本发明涉及一种适用于在例如热泵式制冷制热系统等中调节制冷剂流量的流量调节阀。

背景技术

作为这种流量调节阀的一例，已知一种电动阀，具备：阀主体，该阀主体设有阀室以及带有阀座的阀口(节流孔)；以及阀芯，该阀芯根据来自阀座的上升量使流经阀口的流体的流量变化，阀芯通过例如专利文献1～3等所记载的那样的螺纹进给式升降驱动机构而以与阀座接触、分离或靠近、远离的方式升降，该螺纹进给式升降驱动机构由设有外螺纹的阀轴、设有内螺纹的轴承部件、以及步进电动机等构成。

然而，在将如上所述的结构的流量调节阀组合到例如热泵式制冷制热系统的情况下，有如下问题：所述阀口打开到规定开度，流入至阀室的制冷剂从阀室经由形成于阀芯与阀口之间的间隙流出时，容易产生连续的噪音(流体通过音)。

更详细而言，流入至阀口的流体(制冷剂)是气体和液体的混合状态(气液二相流)，即，当经由阀室向阀口流动的流体中混入有气泡时，在该气泡通过阀口时，使急剧的压力变动在其流入侧与流出侧产生，由于该压力变动而产生大的噪音。特别是，在小开度区域(阀开度(阀芯的上升量)小的区域)，一般地，所述阀口的流体的流路(阀芯与阀口之间的间隙)非常狭窄，因此流体中的气泡的影响增大，更容易产生所述的大的噪音(流体通过音)。

对于这样的问题，在专利文献4所记载的现有技术中，提出了在阀室内配置细化流体中的气泡的部件(消音部件)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012–172839号公报

专利文献2：日本特开2008–101765号公报

专利文献3：日本特开2004–289901号公报

专利文献4：日本特开2001–289538号公报

发明所要解决的课题

然而，在大开度区域(阀开度大的区域)，所述阀口的流体的流路(阀芯与阀口之间的间隙)扩大，因此难以产生所述的那样大的噪音(流体通过音)，另一方面，充分确保通过阀口的流量的必要性提高。

在专利文献4所记载的现有技术中，流体中的气泡在通过设于所述消音部件的贯通孔乃至网状部时被分解细化，且在该分解细化的状态下流入阀芯与阀口之间的间隙，因此在通过阀口时，在其流入侧与流出侧不产生急剧的压力变动，能够降低所述的噪音。但是，所述消音部件以将阀室的流入口侧与流出口侧始终隔开的方式固定于阀主体，因此，有如下问题：在需要确保通过阀口的流量的大开度区域，阻碍流体向阀口流动，压力损失(压损)增大，且难以获得适当的制冷剂流量。

另外，在这种流量调节阀中，近年，要求小开度区域(低流量区域)下的控制性提高，但是，若想要一边解决上述的问题一边确保小开度区域下的控制性，则存在导致体型大型化、结构复杂化、高成本化等的担忧。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于，提供一种流量调节阀，能够有效地降低流体(制冷剂)通过时的噪音，并且能够以简单的结构实现大开度区域的压力损失的降低和小开度区域的控制性的提高。

用于解决课题的手段

为了达成所述目的，本发明的流量调节阀的特征在于，基本上具备：阀主体，该阀主体设有阀室以及大流量用阀口；第一阀芯，该第一阀芯升降自如地配置于所述阀室内；升降驱动部，该升降驱动部用于使所述第一阀芯升降；以及第二阀芯，为了使流经所述大流量用阀口的流体的流量随着该第二阀芯的上升量的变化而变化，该第二阀芯以包围所述第一阀芯的下端部外周的方式滑动自如地外插于所述第一阀芯，且与所述第一阀芯的升降动作连动地被驱动，所述流量调节阀形成有经由上侧连通路、连通空间以及下侧连通路将所述阀室和所述大流量用阀口连通的小流量通路，其中，所述上侧连通路设于所述第一阀芯，所述连通空间是通过所述第二阀芯在所述第一阀芯的下端部附近划分出的空间，所述下侧连通路设于所述第二阀芯，所述第一阀芯使流经所述小流量通路中的小流量用阀口的流体的流量随着该第一阀芯的上升量的变化而变化，所述小流量用阀口设于所述上侧连通路与所述连通空间之间，所述流量调节阀构成为，在所述升降驱动部使所述第一阀芯的上升量处于规定量以下时，成为所述大流量用阀口由所述第二阀芯关闭并且根据所述第一阀芯相对于所述小流量用阀口的上升量来控制流量的小流量控制状态，在所述驱动升降部使所述第一阀芯的上升量超过所述规定量时，成为所述第二阀芯伴随着所述第一阀芯的上升而上升并且所述第二阀芯将所述大流量用阀口打开的大流量控制状态，设定大流量用阀口的开口面积和所述第二阀芯的升降方向上的受压面积，以使得在所述小流量控制状态下作用于所述第二阀芯的闭阀方向的力成为开阀方向的力以上。

在优选的方式中，所述大流量用阀口的开口面积和所述第二阀芯的升降方向上的受压面积设定为相同。

在更优选的方式中，所述大流量用阀口的开口面积、在所述第一阀芯的背压侧划分出的背压室的升降方向上的受压面积以及所述第二阀芯的升降方向上的受压面积设定为相同，并且设有将所述大流量用阀口与所述背压室连通的均压通路。

在更优选的方式中，所述均压通路构成为包含所述阀主体中的所述阀室的外侧的一部分或者全周。

在更优选的方式中，所述均压通路构成为包含形成于基体部件和外筒之间的间隙，其中，所述基体部件划分出所述阀室，所述外筒配置于所述基体部件的外侧。

在其他的优选的方式中，在所述小流量通路中的所述小流量用阀口的所述阀室侧和所述大流量用阀口侧的至少一侧，配置有对流经所述小流量通路的流体中的气泡进行细化的消音部件。

优选的是，所述消音部件配置于所述小流量通路中的所述上侧连通路和所述下侧连通路。

在其他的优选的方式中，所述第二阀芯通过配置于所述第二阀芯和所述第一阀芯之间的施力部件而被向所述大流量用阀口的闭阀方向施力，并且，在所述第一阀芯的上升量超过所述规定量时，所述第二阀芯通过设于所述第一阀芯的凸缘状卡定部克服所述施力部件的作用力而被提起。

在其他的优选的方式中，所述第二阀芯由筒状的连动部件和阀芯部件构成，其中，所述连动部件滑动自如地外插于所述第一阀芯的下端部，所述阀芯部件与所述连动部件的下端开口连结，且对所述大流量用阀口进行开闭。

在更优选的方式中，在所述第一阀芯的下端部与所述连动部件之间配置有密封部件，该密封部件对所述连通空间与所述阀室之间进行密封。

在更优选的方式中，在所述第一阀芯的所述上侧连通路的纵孔以及/或者设于所述第二阀芯的所述阀芯部件的所述下侧连通路的纵孔内装有消音部件，该消音部件对流经所述小流量通路的流体中的气泡进行细化。

在更优选的方式中，在所述第一阀芯的所述上侧连通路的纵孔设有所述小流量用阀口。

发明效果

在本发明的流量调节阀中，形成有经由上侧连通路、连通空间以及下侧连通路将阀室和大流量用阀口连通的小流量通路，其中，上侧连通路设于第一阀芯，连通空间是通过第二阀芯在第一阀芯的下端部附近划分出的空间，下侧连通路设于第二阀芯，流体中的气泡在通过该小流量用通路时被细化，因此，能够有效地降低流体(制冷剂)通过时的噪音，特备是，能够有效地降低小开度(小流量控制)区域下的流体(制冷剂)通过时的噪音，并且能够抑制大开度(大流量控制)区域的压力损失，而获得适当的制冷剂流量。

另外，例如大流量用阀口的开口面积和第二阀芯的升降方向上的受压面积设定为相同，在闭阀状态乃至小流量控制状态下作用于第二阀芯的移动方向(升降方向)的力被平衡(差压被抵消)，因此，能够使流量控制时的控制性提高，特别是，能够使流体向从大流量用阀口朝向阀室方向的方向流动时的流量控制时的小开度区域(低流量区域)下的控制性提高。

另外，大流量用阀口的开口面积、第一阀芯的背压室的升降方向上的受压面积以及第二阀芯的升降方向上的受压面积设定为相同，并且设有将大流量用阀口和背压室连通的均压通路，使在闭阀状态乃至小流量控制状态下作用于第二阀芯的移动方向(升降方向)的力平衡(使差压抵消)，除此之外，使在小流量控制状态下作用于第一阀芯的移动方向的力、在大流量控制状态下作用于第一阀芯和第二阀芯的移动方向的力平衡(使差压抵消)，因此，除了如上所述那样地能够使小开度区域(低流量区域)下的控制性提高之外，在流量控制时尽可能减小作用于阀芯(小流量控制状态下的第一阀芯、大流量控制状态下的第一阀芯和第二阀芯)的负荷，而能够降低阀芯的驱动力矩，因此，能够实现进一步的小型化、省电力化等。

另外，在所述小流量通路中的设于上侧连通路与连通空间之间的小流量用阀口的阀室侧和小流量用阀口侧配置有消音部件，该述消音部件将在该小流量通路流动的流体中的气泡细化，因此，能够可靠地降低流体(制冷剂)通过时的噪音。

附图说明

图1是表示本发明的流量调节阀的一实施方式的整体剖视图。

图2是图1的U‐U向视剖视图。

图3A是表示图1所示的流量调节阀的主要部分的全闭状态的要部剖视图。

图3B是表示图1所示的流量调节阀的主要部分的上升量小的状态(小流量控制状态)的要部剖视图。

图3C是表示图1所示的流量调节阀的主要部分的全开状态(大流量控制状态)的要部剖视图。

图4是表示图1所示的流量调节阀的变形方式(其一)的整体剖视图。

图5是图4的V‐V向视剖视图。

图6是表示图1所示的流量调节阀的变形方式(其二)的整体剖视图。

图7是表示图1所示的流量调节阀的变形方式(其三)的整体剖视图。

符号说明

1 流量调节阀

5 均压通路

6 纵通路

7a 上通路

7b 下通路

8 外筒

9 基体部件

9a 圆筒部

9b 底部

9d D切削面

10 阀主体

14 阀室

15 阀座

16 阀口(大流量用阀口)

17 出入口

21 背压室

29 主阀芯(第一阀芯)

29b 阀座

29c 阀口(小流量用阀口)

29d 嵌合孔

29g 凸缘状卡定部

29u 横孔

29v (中心孔)纵孔

30 外壳

31 副阀芯(第二阀芯)

32 二级阀芯

33a 连通路(上侧连通路)

33b 连通路(下侧连通路)

34 连通空间

35 小流量通路

36 连动部件

36g 内凸缘状卡定部

37 阀芯部件

37a 下部大径部

37b 上部小径部

37d 下部阀芯部

37f 上部阀芯部

37u 横孔

37v 中心孔(纵孔)

38 O型圈(密封部件)

39 闭阀弹簧(施力部件)

40 定子

50 转子

60 奇异行星齿轮减速机构

63 步进电动机(升降驱动部)

71 消音部件(阀室侧消音部件)

72 消音部件(阀口侧消音部件)

A1 副阀芯的升降方向上的受压面积

A2 大流量用阀口的开口面积

A3 背压室的升降方向上的受压面积

As 小流量用阀口的开口面积

ΦD1 副阀芯的受压径

ΦD2 大流量用阀口的口径

ΦD3 背压室的室径

ΦDs 小流量用阀口的口径

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的流量调节阀的一实施方式的整体剖视图，图2是图1的U‐U向视剖视图。

此外，在本说明书中，表示上下、左右、前后等的位置、方向的记述是用于避免说明变烦琐而根据附图方便起见而附加的，不限定于指实际的使用状态下的位置、方向。

另外，在各图中存在如下情况：为了容易理解发明，另外，为了实现作图上的方便，形成于部件之间的间隙、部件之间的间隔距离等与各构成部件的尺寸相比增大或者减小地描绘。

(流量调节阀1的结构)

图示实施方式的流量调节阀1是被用于在例如热泵式制冷制热系统等中调节制冷剂流量的电动阀，与所述的以往的流量调节阀同样地由以下结构构成：阀主体10，该阀主体10具有供流体(制冷剂)导入、导出的阀室14以及向该阀室14开口的且带有阀座15的阀口(大流量用阀口)16；有底圆筒状的外壳30，该有底圆筒状的外壳30经由带有台阶的筒状基台13粘合于阀主体10；步进电动机(升降驱动部)63，该步进电动机63由外嵌于外壳30的定子40以及旋转自如地配置于外壳30的内周的转子50构成；奇异行星齿轮减速机构60，该奇异行星齿轮减速机构60降低转子50的转速；二级阀芯32，该二级阀芯32设有与所述阀座15接触、分离来控制流体的通过量的(换言之，根据来自阀座15的上升量来使流经阀口16的流体的流量变化的)副阀芯(第二阀芯)31；以及螺纹进给机构27，该螺纹进给机构27将奇异行星齿轮减速机构60的输出齿轮57的旋转运动转换为直线运动来驱动所述二级阀芯32(使所述二级阀芯32升降)。

阀主体10具有有底圆筒状的基体部件9和配置于基体部件9的外侧的例如板金制的外筒8，在基体部件9的内部划分出由圆筒状空腔构成的阀室14。在基体部件9的阀室14的一侧部设有横向的侧部开口11，该横向的侧部开口11(通过钎焊等)连接有管接头11a并且具有朝向阀室14开口的出入口17，在基体部件9的阀室14的底部设有底部开口12，该底部开口12(通过钎焊等)连接有管接头12a并且具有朝向阀室14开口的由圆筒面构成的阀口(节流孔)16。另外，在阀室14的上部(换言之，基体部件9的圆筒部9a的上部开口)嵌插有后述的支承部件19的筒状保持部件19a的下部，该支承部件19的筒状保持部件19a的下部通过铆接固定于阀主体10(的筒状基台13)。

外筒8形成为比基体部件9的圆筒部9a稍微大的大径。所述基体部件9的底部9b的下半部设为稍微大的大径，外筒8的下端部通过对焊等接合于设在该大径部分的外周的凸缘状部9c，从而该外筒8空开一些间隙地固定配置于基体部件9的外周。

另外，在本例中，在基体部件9的侧部(在图示例中，侧部开口11的相反侧的侧部且相当于圆筒部9a和底部9b的上半部的部分)形成有D切削面9d，并且，在基体部件9的底部9b的上半部形成有将D切削面和阀口16连接的由横孔构成的下通路7b。

带有台阶的筒状基台13(的外周台阶部)通过焊接等接合于外筒8的上端部(上方开口部)，有盖圆筒状的外壳30的下端部通过对焊等密封接合于该筒状基台13的上端部。

在由阀主体10和外壳30划分出的内部空间，对能够升降地配置于该内部空间的二级阀芯32(的主阀芯(第一阀芯)29)进行支承的支承部件19固定地配置于阀主体10。该支承部件19具有带有隔壁19c的筒状保持部件19a和带有内螺纹部19i的轴承部件19h，所述筒状保持部件19a(的中央部)通过压入/铆接等固定于筒状基台13的内侧，在基体部件9(的圆筒部9a)的上部开口(以在该上部开口与所述筒状保持部件19a的下部之间配置有作为密封部件的O型圈19b的状态)嵌插有所述筒状保持部件19a的下部(更详细而言，外径稍微小的下端缩径部)。在内周面下方螺设有内螺纹部19i的带有台阶的筒状的轴承部件19h通过铆接等固定于筒状保持部件19a的上部。在筒状保持部件19a的隔壁19c与轴承部件19h之间划分出弹簧室19d，在该弹簧室19d收纳(压缩安装)有由压缩螺旋弹簧构成的开阀弹簧26，该开阀弹簧26对二级阀芯32(的主阀芯29)始终向开阀方向(上方向)施力。

安装于外壳30的外周的定子40是由磁轭41、绕线管42、线圈43以及树脂模压罩盖44等构成的，(不会上下移动地)旋转自如地支承于外壳30的内部的转子50是由磁性材料制作的圆筒状的转子部件51和由树脂材料制作的太阳齿轮部件52一体地连结而构成的。在太阳齿轮部件52的中心部插入有轴62，该轴62的上部由配置于外壳30的顶部内侧的支承部件61支承。

太阳齿轮部件52的太阳齿轮53与多个行星齿轮55啮合，该多个行星齿轮55旋转自如地支承于轴56，该轴56设于在输出齿轮57的底面上载置的行星齿轮架54。行星齿轮55的上半部分与环状的齿圈(内齿固定齿轮)58啮合，行星齿轮55的下半部分与环状的输出齿轮57的内齿轮57a啮合，环状的齿圈58通过铆接安装于固定在所述圆筒状保持部件19a的上部的圆筒部件18的上端。齿圈58的齿数和输出齿轮57的内齿轮57a的齿数设为稍微不同的齿数，由此，太阳齿轮53的转速以大的减速比降低且传递至输出齿轮57(将这样的齿轮结构称为所谓的奇异行星齿轮减速机构60)。

输出齿轮57与所述筒状的轴承部件19h的上表面滑动接触，在该输出齿轮57的底部中央压入有带有台阶的圆筒状的输出轴59的上部，输出轴59的下部旋转自如地插入于嵌插孔19g，该嵌插孔19g形成于轴承部件19h的中心部上半部。另外，在输出轴59的上部嵌入有轴62的下部。

在设于所述轴承部件19h(的内周)的内螺纹部19i螺合有设于螺纹驱动部件(也称为驱动器)22(的外周)的外螺纹部22i，该螺纹驱动部件22通过由外螺纹部22i和内螺纹部19i构成的螺纹进给机构27而将输出齿轮57(即，转子50)的旋转运动转换为轴线O方向(升降方向)的直线运动。在此，输出齿轮57在轴线O方向的恒定位置不会上下移动地旋转运动，输出轴59连结于输出齿轮57，将设于螺纹驱动部件22的上端部的平头形状的板状部22a插入设于输出轴59的下部的狭缝状的嵌合槽59a，将输出齿轮57的旋转运动传递至螺纹驱动部件22侧。设于螺纹驱动部件22的板状部22a在输出轴59的嵌合槽59a内沿轴线O方向滑动，从而若输出齿轮57(转子50)旋转，则尽管该输出齿轮57不向其旋转轴方向移动，但是螺纹驱动部件22通过所述螺纹进给机构27沿轴线O方向直线运动。螺纹驱动部件22的直线运动经由由滚珠23和滚珠支座24构成的滚珠状接头25传递至带有台阶的轴状的推力传递轴28，滚珠支座24嵌入于设在推力传递轴28的上部的带有台阶的嵌合孔。

推力传递轴28从上方开始由大径上部28a、中间体部28b以及小径下部28c构成，其中，大径上部28a在中央形成有所述带有台阶的嵌合孔，中间体部28b滑动自如地内插于在所述筒状保持部件19a的隔壁19c形成的插通孔，小径下部28c的直径比该中间体部28b小，由筒状体构成的主阀芯29的上部(的由中心孔29v构成的嵌合孔29d)通过压入等外嵌固定于小径下部28c，主阀芯29和推力传递轴28成为一体而升降。与推力传递轴28(的小径下部28c)连结的主阀芯29滑动自如地内插于固定在阀主体10的内部的筒状保持部件19a的下部，且通过该筒状保持部件19a引导而沿轴线O方向移动。即，筒状保持部件19a的下部内周(隔壁19c的下侧的内周部分)设为沿沿轴线O方向(升降方向)引导主阀芯29的阀芯引导孔19f。

此外，在小径下部28c的压入时按压部件29f夹入于主阀芯29的上端面与推力传递轴28的中间体部28b的下端台阶部之间且固定，在该按压部件29f、形成于主阀芯29的上端部的环状槽、阀芯引导孔19f之间装配有作为密封部件的O型圈29h，并且，在该O型圈29h的外侧装配有由特氟龙(注册商标)构成的环状的衬垫29i(也称为盖封)，以降低主阀芯29相对于阀芯引导孔19f的滑动阻力。

另外，配置于筒状保持部件19a的隔壁19c的上侧的弹簧室19d的开阀弹簧26以使其下端与隔壁19c抵接的状态配置，并且，为了将该开阀弹簧26的作用力(提起力)经由推力传递轴28传递至主阀芯29，而配置有在上下具有凸缘状的钩挂部20a、20b的提起弹簧承受体20。提起弹簧承受体20的上侧的钩挂部20a载置于开阀弹簧26的上部，下侧的钩挂部20b钩挂于推力传递轴28的大径上部28a的下端台阶部。

另外，在筒状保持部件19a形成有将所述弹簧室19d与外壳30的内部连通的连通孔19e，并且，在筒状保持部件19a中的基体部件9(的上端部)的上侧且铆接部13a的下侧的部分形成有由横孔构成的上通路7a，该上通路7a由将所述阀芯引导孔19f(详细而言，阀芯引导孔19f中的主阀芯29的上侧的空间即背压室21，换言之，在主阀芯29的筒状保持部件19a的隔壁19c之间划分出的空间)和筒状保持部件19a的外侧连通。

通过下通路7b、纵通路6以及上通路7a构成均压通路5，其中，下通路7b设于上述的阀主体10的基体部件9的底部9b，纵通路6由形成于基体部件9(的D切削面9d)及筒状保持部件19a(的外周面)与外筒8(的内壁面)之间的间隙构成，上通路7a设于筒状保持部件19a，均压通路5将阀口16和在主阀芯29的上侧(相对于阀室14背面侧)划分出的背压室21(之后详细叙述)始终连通。

如上所述，在基体部件9(的圆筒部9a)的上部开口内嵌有筒状保持部件19a的下部(下端缩径部)，在该筒状保持部件19a的下部开口(阀芯引导孔19f)内插有主阀芯29，从而在基体部件9的内部的筒状保持部件19a的下方划分出所述阀室14。与推力传递轴28连结的主阀芯29的下部从所述筒状保持部件19a的阀芯引导孔19f向所述阀室14突出且升降自如地配置于该阀室14内，并且，大致凹状的副阀芯(第二阀芯)31以包围主阀芯29的下端部外周的方式滑动自如地外插于该主阀芯29。

详细而言，参照图1和图3A～图3C可知，由所述的由筒状体构成的主阀芯29的中心孔(纵孔)29v的上半部设为嵌合固定所述推力传递轴28的小径下部28c的嵌合孔29d，并且，从该中心孔29v的中间部(换言之，嵌合孔29d的正下方)横向地形成有多个直径比较小的横孔29u。另外，中心孔29v的下端部内周稍微缩径，该下端缩径部29a的内周面(圆筒面)设为带有阀座29b的阀口(小流量用阀口)29c，后述的副阀芯31(形成于上端部的上部阀芯部37f)与阀口29c接触、分离而对阀口29c进行开闭。如上所述，主阀芯29的中心孔29v的上半部(上部开口)通过推力传递轴28的小径下部28c来封闭，由所述中心孔29v的下半部(嵌合固定有推力传递轴28的小径下部28c的嵌合孔29d的下侧部分)和所述横孔29u形成连通路(上侧连通路)33a，该连通路33a连通于连通空间34和阀室14，连通空间34由在主阀芯29与副阀芯31之间划分出的空间(换言之，通过所述副阀芯31在主阀芯29的下端部附近划分出的空间)构成。

另外，主阀芯29的下端外周向下侧稍微延伸地设置，并且，在该主阀芯29的下端外周(的延伸设置部)(向外侧)突出设置有与后述的副阀芯31的连动部件36(的形成于内周的内凸缘状卡定部36g)卡合的凸缘状卡定部29g。

另一方面，配置于主阀芯29的下端部外周的副阀芯31由圆筒状的连动部件36和带有台阶的阀芯部件37构成，其中，圆筒状的连动部件36滑动自如地外插于主阀芯29的下端部，带有台阶的阀芯部件37与连动部件36的下端开口连结，将通过副阀芯31(的连动部件36和阀芯部件37)而在主阀芯29的下端部附近划分出的空间设为连通空间34。

在连动部件36的内周形成有台阶，该内周台阶部(的向下的面)设为与设于主阀芯29的下端部的凸缘状卡定部29g卡合的内凸缘状卡定部36g。在主阀芯29的下端部与副阀芯31的连动部件36(的内凸缘状卡定部36g的上侧部分)之间(具体而言，形成于该连动部件36的内周的环状槽)装配有作为密封部件的O型圈38，该O型圈38气密性地对连通空间34与阀室14之间(主阀芯29与副阀芯31的连动部件36之间的滑动面间隙)进行密封。连动部件36的下端部通过焊接、压入、铆接等固定于设在阀芯部件37(的下部大径部37a)的外周部的凸缘状部37c。

与连动部件36连结的阀芯部件37基本上由直径比阀口(大流量用阀口)16大的下部大径部37a和直径比所述主阀芯29的下端外周的延伸设置部稍微小且比中心孔29v稍微大的上部小径部37b构成。

阀芯部件37(的下部大径部37a)的下端面设为由倒圆锥台状构成的下部阀芯部(大流量用阀芯部)37d，该下部阀芯部37d(从上侧)与阀主体10的阀座15接触、分离而对阀口16进行开闭。另外，在该阀芯部件37，在从下部大径部37a的下端面中央直到上部小径部37b的上端面附近在纵向(轴线O方向)上形成有直径比较大的带有台阶的中心孔(纵孔)37v，并且，从该中心孔37v的上部(上部小径部37b的中间部)在横向上形成有多个直径比较小的横孔37u。由所述中心孔37v和所述横孔37u形成连通路(下侧连通路)33b，该连通路33b将阀口16和连通空间34始终连通。

另外，在阀芯部件37(的上部小径部37b)的上端面形成有大致圆锥台状的突面，该突面(特别是，该突面的侧面部分)设为上部阀芯部(小流量用阀芯部)37f，该上部阀芯部37f(从下侧)与形成于主阀芯29的下端部(下端缩径部29a)接触、分离而对阀口(小流量用阀口)29c进行开闭。

即，在本例中，通过设于所述的副阀芯31(的阀芯部件37)的连通路(下侧连通路)33b、形成于主阀芯29与副阀芯31之间的连通空间34以及设于主阀芯29的连通路(上侧连通路)33a形成将阀口16和阀室14连通的小流量通路35，并且在连通空间34与连通路(上侧连通路)33a之间形成有带有阀座29b的阀口(小流量用阀口)29c，该阀口29c由直径比阀主体10的阀口(大流量用阀口)16小的圆筒面构成且通过上部阀芯部37f进行开闭，上部阀芯部37f形成于副阀芯31(的阀芯部件37的上部小径部37b)的上端面。并且，流经小流量通路35的阀口29c的流体的流量(通过量)根据副阀芯31的上部阀芯部37从阀座29b的上升量(即，上下方向的远离量)而变化(之后详细叙述)。

在此，设于主阀芯29的凸缘状卡定部29g和设于副阀芯31(的连动部件36)的内凸缘状卡定部36g设定成，在阀口36由副阀芯31的上部阀芯部37f关闭时(换言之，副阀芯31的上部阀芯部37f落座于阀座29b时)，在轴线O方向(上下方向)上具有规定尺寸的间隙La(之后详细叙述)。

另外，在构成二级阀芯32的主阀芯29与副阀芯31之间，更具体而言，在上侧弹簧支架29e与下侧弹簧支架37e之间，压缩安装有由对副阀芯31始终向闭阀方向(下方)施力的压缩螺旋弹簧构成的闭阀弹簧(施力部件)39，其中，上侧弹簧支架29e由形成于主阀芯29的底面的中心孔29v附近(换言之，下端缩径部29a附近)的环状凹面构成，下侧弹簧支架37e由形成于阀芯部件37的下部大径部37a的上表面的上部小径部37b附近的环状凹陷面构成。

在上述结构的基础上，在本实施方式中，为了可靠地细化流体中(流经小流量通路的流体中)的气泡，在所述主阀芯29的连通路(上侧连通路)33a设有由大致圆柱状的金属网等构成的消音部件(阀室14侧消音部件)71，并且，在所述副阀芯31的阀芯部件37的连通路(下侧连通路)33b也设有由大致圆柱状的金属网等构成的消音部件(阀口16侧消音部件)72。

详细而言，消音部件71内装于所述连通路33a的中心孔(纵孔)29v且支承固定，更详细而言，消音部件71内装于嵌合在嵌合孔29d的推力传递轴28的小径下部28c的下端部与下端缩径部29a之间且支承固定。另外，消音部件72内装于所述连通路33b的中心孔(纵孔)37v，并且，具有多个(例如四个)通孔73a的压板(支承部件)73通过铆接等固定于该中心孔37v的下端的台阶部，从而消音部件72支承固定于该中心孔37v内。

此外，在此，作为消音部件71、72，采用将具有多个小孔的金属网(网状部件)成形为圆柱状的部件、层叠板状的金属网而设成圆柱状的部件、或者卷曲板状的金属网而设成圆柱状的部件，但是，若能够细化流体中的气泡，则例如也可以将该消音部件71、72设成树脂制，并且也可以用圆柱状的多孔体形成该消音部件71、72自身。另外，当然，各消音部件71、72的固定方法等也不限定于图示例。

另外，在本实施方式中，为了在闭阀状态下使作用于二级阀芯32的副阀芯31等的下压力(向闭阀方向施加的力)和上压力(向开阀方向施加的力)平衡(使差压抵消)，阀口16和主阀芯29的上侧的背压室21经由所述的设于阀主体10(的阀室14的外侧)的均压通路5(下通路7b、纵通路6、上通路7a)始终连通，并且，阀口16的口径ΦD2、外装于主阀芯29的副阀芯31的受压径(从阀室14内的流体承受压力的直径)ΦD1、主阀芯29的上侧的背压室21的室径(即，阀芯引导孔19f的内径)ΦD3设定为大致相同(之后详细叙述)。

在这样构成的流量调节阀1中，流体(制冷剂)向两个方向(从侧部开口11朝向底部开口12的方向(横→下)和从底部开口12朝向侧部开口11的方向(下→横)这两个方向)流动，控制安装于所述阀主体10的上方的步进电动机63的转子50的旋转量使二级阀芯32(的主阀芯29)的上升量L变化，从而调节流体(制冷剂)的通过流量。

(流量调节阀1的动作)

一边参照图3A～图3C等一边对设为上述结构的流量调节阀1的动作进行说明。

此外，流量调节阀1的动作自身在流体(制冷剂)的流动方向上基本相同，因此，以下，以差压相对于小开度区域(低流量区域)下的控制性的影响较大的下→横流动的情况为代表进行说明。

在如图3A所示的全闭状态(二级阀芯32的上升量L是零的状态)下，副阀芯31(的阀芯部件37)的上部阀芯部37f压接(落座)于主阀芯29的阀座29b而关闭阀口29c，并且，副阀芯31(的阀芯部件37)的下部阀芯部37d压接(落座)于阀主体10的阀座15而关闭阀口16。此时，主阀芯29的凸缘状卡定部29g(的上表面)和副阀芯31(的连动部件36)的内凸缘部卡定部36g(的下表面)位于在轴线O方向(上下方向)上离开规定尺寸的间隙La的位置。

在此，将侧部开口11侧的流体(制冷剂)的压力设为P1，将底部开口12侧的流体(制冷剂)的压力设为P2，将闭阀弹簧39的弹簧力(作用力)设为F，将与副阀芯31的受压径ΦD1对应的(升降方向上的)受压面积设为A1，将与阀口16的口径ΦD2对应的开口面积设为A2，将与背压室21的室径ΦD3对应的(升降方向上的)受压面积设为A3，将与阀口29c的口径ΦDs对应的开口面积设为As，此时，在该全闭状态下作用于副阀芯31的开阀方向和闭阀方向的力分别如下所示。

[数学式1]

开阀方向的力＝P2×A2

闭阀方向的力＝F+P1×As+P1×(A2–A1)+P2×(A1–As)

为了由副阀芯31关闭阀口29c，作用于副阀芯31的闭阀方向的力为闭阀方向的力以上即可，但是，在本实施方式中，如上所述，阀口16的口径ΦD2和副阀芯31的受压径ΦD1设为大致相等，阀口16的开口面积A2和副阀芯31的(升降方向上的)受压面积A1设定为大致相同，因此，在该闭阀状态下，作用于副阀芯31的上压力(开阀方向的力)和下压力(闭阀方向的力)被平衡(差压被抵消)。在此，考虑到在P2大于P1时，开阀方向的力根据开口面积As的面积而增大，但是能够通过调整闭阀弹簧39的弹簧力F的值而使由这样的开口面积As影响产生的不平衡变得平衡。因此，在以下的小流量控制状态下使主阀芯29上升时，副阀芯31也不因流体压(向从阀口16朝向阀室14的方向流动的流体的压力)而被上压。

此外，虽然之后进行叙述，但是即使受压面积A1和开口面积A2不设定为大致相同，只要作用于副阀芯31的闭阀方向的力与其开阀方向的力等同或大于其开阀方向的力，则也能够防止副阀芯31因流体压而被上压。

在所述全闭状态下，在使二级阀芯32的主阀芯29上升时，如图3B所示，直到所述规定尺寸的间隙(上升量)La(小流量控制状态)，保持副阀芯31(的阀芯部件37)的下部阀芯部37b通过闭阀弹簧39(的作用力)压接(落座)于阀主体10的阀座15的状态，主阀芯29的下端部在副阀芯31的连动部件36内滑动，主阀芯29移动(上升)，副阀芯31(的阀芯部件37)的上部阀芯部37f从主阀芯29的阀座29b离开而阀口29c开口。从底部开口12流入的流体，经由副阀芯31的阀芯部件37的连通路(下侧连通路)33b(中心孔37v、横孔37u)(特别是，固定于该连通路33b的中心孔37v的压板73的通孔73a)→连通空间34→副阀芯31的上部阀芯部37f与主阀芯29的阀座29b之间的间隙→主阀芯29的连通路(上侧连通路)33a(中心孔29v、横孔29u)，流入至阀室14。流入至该阀室14的流体(即，向侧部开口11流出的流体)的流量伴随着主阀芯29的上升而逐渐变大。此时，从底部开口12流入的流体，(在通过副阀芯31的阀芯部件37的连通路33b的中心孔37v时)通过消音部件72，并且，(在通过主阀芯29的连通路33a的中心孔29v时)通过消音部件71，在通过配置于阀口29c的上游侧(阀口16侧)以及下游侧(阀室14侧)的两个消音部件72、71而分解细化流体中的气泡的状态下，从底部开口12流入的流体通过阀室14(侧部开口11)。因此，在小流量控制区域(容易产生噪音的区域)，流体(制冷剂)通过时的噪音被可靠地降低。

另外，在本实施方式中，如上所述，背压室21的室径ΦD3和副阀芯31的受压径ΦD1设为大致相等，主阀芯29的背压室21的(升降方向上的)受压面积A3和副阀芯31的(升降方向上的)受压面积A1设定为大致相同，并且阀口16侧(更详细而言，与阀口16连通的连通空间34侧)和背压室21侧通过均压通路5(下通路7b、纵通路6、上通路7a)始终连通而均压，因此，在该小流量控制状态下，作用于主阀芯29的下压力(向闭阀方向施加的力)被平衡(差压被抵消)。

此外，所述上升量La是与容易产生流体(制冷剂)通过时的噪音(流体通过音)的流量对应的主阀芯29的上升量L，能够基于实验等预先决定。

在使主阀芯29上升至所述上升量La之后，进一步使主阀芯29上升(即，上升量L超过所述上升量La)时，如图3C所示，主阀芯29的凸缘状卡定部29g与副阀芯31(的连动部件36)的内凸缘状卡定部36g卡合，副阀芯31克服闭阀弹簧39的作用力而与主阀芯29一起(一体地)移动(上升)，副阀芯31(的阀芯部件37)的下部阀芯部37d从阀主体10的阀座15离开，在副阀芯31(的阀芯部件37)的下部阀芯部37d与阀主体10的阀座15之间形成有(轴线O方向的)宽度Lb(＝L–La)的间隙(圆环状的流路)(大流量控制状态)。从底部开口12(的阀口16)流入的流体，经由副阀芯31(的阀芯部件37)的下部阀芯部37d与阀主体10的阀座15之间的间隙，流入至阀室14，伴随着主阀芯29(及副阀芯31)的上升，流入至该阀室14的流体的流量逐渐变大。此时，从底部开口12(的阀口16)流入的流体(的大部分)通过形成于副阀芯31(的阀芯部件37)的下部阀芯部37d与阀主体10的阀座15之间的间隙(流路)，直接流入至阀室14(侧部开口11)。因此，在主阀芯29的上升量L比较大的大流量控制区域(难以产生噪音的区域，想要确保流量的区域)，压力损失(压损)减小。

另外，在本实施方式中，如上所述，阀口16的口径ΦD2和背压室21的室径ΦD3设为大致相等，阀口16的开口面积A2和主阀芯29的背压室21的(升降方向上的)受压面积A3设定为大致相同，并且阀口16侧和背压室21侧通过均压通路5(下通路7b、纵通路6、上通路7a)始终连通而均压，因此，在该大流量控制状态下，作用于二级阀芯32(成为一体而移动的主阀芯29和副阀芯31)的下压力(闭阀方向的力)和上压力(开阀方向的力)被平衡(差压被抵消)。

此外，在使二级阀芯32(的主阀芯29)从如图3C所示的全开状态下降，流入至阀室14的流体的流量逐渐减小的情况下，当然也能够获得与上述相同的作用效果。

(流量调节阀1的效果)

这样一来，在本实施方式的流量调节阀1中，形成有经由设于主阀芯29的连通路(上侧连通路)33a、通过副阀芯31在主阀芯29的下端部附近划分出的连通空间34以及设于副阀芯31的连通路(下侧连通路)33b将阀室14和阀口16连通的小流量通路35，流体中的气泡在通过该小流量通路35时被细化，因此，能够有效地降低流体(制冷剂)通过时的噪音，特别是，能够有效地降低在小开度(小流量控制)区域下的流体(制冷剂)通过时的噪音，并且，能够抑制大开度(大流量控制)区域的压力损失减小，而获得适当的制冷剂流量。

另外，在所述小流量通路35的设于连通路(上侧连通路)33a与连通空间34之间的阀口29c的阀室14侧和阀口16侧，配置有对流经该小流量通路35的流体中的气泡进行细化的消音部件71、72，因此能够可靠地降低流体(制冷剂)通过时的噪音。

另外，阀口16的口径ΦD2和副阀芯31的受压径ΦD1设为相等，阀口16的开口面积A2和副阀芯31的升降方向上的(即，在升降方向(轴线O方向)观察时的)受压面积A1设定为相同，在闭阀状态乃至小流量控制状态下，作用于副阀芯31的移动方向(升降方向)的力被平衡(差压被抵消)，因此，能够使流量控制时的小开度区域(低流量区域)的控制性提高，特别是，能够使流体向从阀口16朝向阀室14的方向流动时的流量控制时的小开度区域(低流量区域)的控制性提高。

此外，阀口16的口径ΦD2、背压室21的室径ΦD3以及副阀芯31的受压径ΦD1设为相等，阀口16的开口面积A2、主阀芯29的背压室21的升降方向上的受压面积A3以及副阀芯的升降方向上的受压面积A1设定为相同，并且，设有将阀口16与背压室21连通的均压通路5，在闭阀状态乃至小流量控制状态下，作用于副阀芯31的移动方向(升降方向)的力被平衡(差压被抵消)，在此基础上，使在小流量控制状态下作用于主阀芯29的移动方向的力、在大流量控制状态下作用于二级阀芯32(成为一体而移动的主阀芯29和副阀芯31)的移动方向的力平衡(使差压抵消)，因此，在如上所述地能够提高小开度区域(低流量区域)的控制性的基础上，尽可能地减小在流量控制时作用于阀芯(小流量控制状态下的主阀芯29、大流量控制状态下的二级阀芯32)的负荷，而能够降低阀芯的驱动力矩，因此能够实现进一步的小型化、省电力化等。

(流量调节阀1的变形方式(其一))

此外，在上述实施方式中，在构成阀主体10的基体部件9的外周(的一部分)形成D切削面9d，在基体部件9与外筒8之间形成均压通路5(的纵通路6)，但是，例如图4和图5所示的流量调节阀1A，使基体部件9的外周整体薄壁化，也可以在基体部件9的外周(的全周)与外筒8之间形成由比较大的间隙(圆筒状的间隙)构成的均压通路5(的纵通路6)。

(流量调节阀1的变形方式(其二))

另外，在上述实施方式(流量调节阀1、1A)中，在阀主体10的阀室14的外侧形成将阀口16和主阀芯29的上侧的背压室21始终连通的均压通路5(下通路7b、纵通路6、上通路7a)，但是，例如，如图6所示的流量调节阀1B，也可以省略均压通路。此外，在图6中，对于具有与上述实施方式相同的功能和作用的结构标注相同的符号(对于详细构造，也参照上述专利文献2)。

在这样的结构的流量调节阀1B中，与上述实施方式的流量调节阀1相比，虽然存在在流量控制时作用于阀芯(小流量控制状态下的主阀芯29、大流量控制状态下的二级阀芯32)的负荷增大的可能性，但是，在闭阀状态乃至小流量控制状态下，作用于副阀芯31的移动方向(升降方向)的力被平衡(差压被抵消)，因此，能够以低成本确保小开度区域(低流量区域)的控制性。

(流量调节阀1的变形方式(其三))

另外，在上述实施方式(流量调节阀1、1A、1B)中，利用降低转子50的转速的奇异行星齿轮减速机构60，但是，例如，如图7所示的流量调节阀1C，也可以省略奇异行星齿轮减速机构，将波纹管28C安装于推力传递轴28的外周，在与推力传递轴28连结的主阀芯29的外周(与划分阀室14的阀主体10的内壁面的滑动面)形成连通路(在图7所示的例子中，由沿上下方向(轴线O方向)延伸的纵槽构成的连通路)29C，该连通路29C将阀室14和配置有所述波纹管28C的波纹管室21C连通。此外，在图7中，对于具有与上述实施方式相同的功能和作用的结构标注有相同的符号(对于详细构造，也参照上述专利文献3)。即使是在这样的结构的流量调节阀1C，无需详细叙述，也能够获得与上述的图6所示的实施方式的流量调节阀1B大致相同的作用效果。

在上述的实施方式中，阀口16的开口面积A2和副阀芯31的(升降方向上的)受压面积A1设定为大致相同，从而使作用于副阀芯31的上压力(开阀方向的力)和下压力(闭阀方向的力)平衡(使差压抵消)，但是，若以作用于副阀芯31的闭阀方向的力与该开阀方向的力等同或大于该开阀方向的力的方式设定上述的A1、A2、As、F的各值，则至少在小流量控制状态下，在使主阀芯29上升时，能够使副阀芯31不会因流体压(流体向从阀口16朝向阀室14的方向流动的压力)而被上压。因此，能够确保小开度区域(低流量区域)的控制性，并且能够降低流体(制冷剂)通过时的噪音。

此外，为了使作用于副阀芯31的闭阀方向的力与其开阀方向的力等同或大于其开阀方向的力，首先，设定A2和As以确保需要流量，进而以作用于副阀芯31的闭阀方向的力在开阀方向的力以上的方式设定A1和F即可。

另外，本发明是在上述的实施方式已说明的那样的电动式的流量调节阀，采用具有定子和转子的步进电动机等使阀轴升降(移动)而任意细致地调节上升量(阀开度)，此外，当然，也能够采用使用了例如电磁铁等的电磁式的流量调节(切换)阀。

Claims (12)

1.一种流量调节阀，其特征在于，具备：

阀主体，该阀主体设有阀室以及大流量用阀口；第一阀芯，该第一阀芯升降自如地配置于所述阀室内；升降驱动部，该升降驱动部用于使所述第一阀芯升降；以及第二阀芯，为了使流经所述大流量用阀口的流体的流量随着该第二阀芯的上升量的变化而变化，该第二阀芯以包围所述第一阀芯的下端部外周的方式滑动自如地外插于所述第一阀芯，且与所述第一阀芯的升降动作连动地被驱动，

所述流量调节阀形成有经由上侧连通路、连通空间以及下侧连通路将所述阀室和所述大流量用阀口连通的小流量通路，其中，所述上侧连通路设于所述第一阀芯，所述连通空间是通过所述第二阀芯在所述第一阀芯的下端部附近划分出的空间，所述下侧连通路设于所述第二阀芯，所述第一阀芯使流经所述小流量通路中的小流量用阀口的流体的流量随着该第一阀芯的上升量的变化而变化，所述小流量用阀口设于所述上侧连通路与所述连通空间之间，

所述流量调节阀构成为，在所述升降驱动部使所述第一阀芯的上升量处于规定量以下时，成为所述大流量用阀口由所述第二阀芯关闭并且根据所述第一阀芯相对于所述小流量用阀口的上升量来控制流量的小流量控制状态，在所述升降驱动部使所述第一阀芯的上升量超过所述规定量时，成为所述第二阀芯伴随着所述第一阀芯的上升而上升并且所述第二阀芯将所述大流量用阀口打开的大流量控制状态，

设定所述大流量用阀口的开口面积和所述第二阀芯的升降方向上的受压面积，以使得在所述小流量控制状态下作用于所述第二阀芯的闭阀方向的力等于或大于开阀方向的力。

2.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，

所述大流量用阀口的开口面积和所述第二阀芯的升降方向上的受压面积设定为相同。

3.根据权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，

所述大流量用阀口的开口面积、在所述第一阀芯的背压侧划分出的背压室的升降方向上的受压面积以及所述第二阀芯的升降方向上的受压面积设定为相同，并且设有将所述大流量用阀口与所述背压室连通的均压通路。

4.根据权利要求3所述的流量调节阀，其特征在于，

所述均压通路构成为包含所述阀主体中的所述阀室的外侧的一部分或者全周。

5.根据权利要求4所述的流量调节阀，其特征在于，

所述均压通路构成为包含形成于基体部件和外筒之间的间隙，其中，所述基体部件划分出所述阀室，所述外筒配置于所述基体部件的外侧。

6.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述小流量通路中的比所述小流量用阀口靠近所述阀室的一侧和比所述小流量用阀口靠近所述大流量用阀口的一侧中的至少一侧，配置有对流经所述小流量通路的流体中的气泡进行细化的消音部件。

7.根据权利要求6所述的流量调节阀，其特征在于，

所述消音部件配置于所述小流量通路中的所述上侧连通路和所述下侧连通路。

8.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，

所述第二阀芯通过配置于所述第二阀芯和所述第一阀芯之间的施力部件而被向所述大流量用阀口的闭阀方向施力，并且，在所述第一阀芯的上升量超过所述规定量时，所述第二阀芯通过设于所述第一阀芯的凸缘状卡定部克服所述施力部件的作用力而被提起。

9.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，

所述第二阀芯由筒状的连动部件和阀芯部件构成，其中，所述连动部件滑动自如地外插于所述第一阀芯的下端部，所述阀芯部件与所述连动部件的下端开口连结，且对所述大流量用阀口进行开闭。

10.根据权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述第一阀芯的下端部与所述连动部件之间配置有密封部件，该密封部件对所述连通空间与所述阀室之间进行密封。

11.根据权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述第一阀芯的所述上侧连通路的纵孔以及/或者设于所述第二阀芯的所述阀芯部件的所述下侧连通路的纵孔内装有消音部件，该消音部件对流经所述小流量通路的流体中的气泡进行细化。

12.根据权利要求11所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述第一阀芯的所述上侧连通路的纵孔设有所述小流量用阀口。

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