CN1308606C - 流量控制装置 - Google Patents

Abstract

一种流量控制装置(1)，在将流体通路分隔开的底壁(4)上形成有开口部(5)。阀体(6)通过具有驱动源、即步进电动机(30)和由减速轮组构成的传递机构(7)的阀驱动装置(3)，一边在底壁(4)上滑动一边回转移动，对开口部(5)的开度进行调节。在底壁(4)上形成有顶部呈圆弧状的凸条部(45)，阀体(6)相对该凸条部(45)的顶部进行滑动。在本发明中，所述开口部具有向着位于所述阀体的关闭方向的关闭侧开口缘而使开口宽度变狭窄的平面形状，由此，通过采用新的阀机构及阀驱动机构，不会发生杂音，而可在大流量范围的小流量区域高精度控制流量。

Description

流量控制装置

技术领域

本发明涉及各种流体的流量控制用的流量控制装置，特别是涉及流量控制装置的阀机构。

背景技术

控制LP气体、城市燃气、冰箱和空调机内的制冷剂、或液体的流量的流量控制装置中使用的阀机构，通常采用的方式是用电磁铁来驱动阀体。

然而，电磁铁因是反复进行接通·断开的阀开闭控制，故在高精度的流量控制时需要进行频繁的接通·断开动作，结果是存在着发生杂音的问题。又，作为电磁铁本身所固有的问题，有时会发生振动，若处于这种状态，则不可能进行高精度的控制。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的课题在于，通过采用新的阀机构及阀驱动机构，提供在大流量的范围内可实现高精度控制的流量控制装置。

为了解决上述课题，本发明的流量控制装置，在壳体内具有将流体通路分隔开的隔壁、对该隔壁上形成的开口部的开度进行调节的阀体、以及驱动该阀体的阀驱动装置，其特点在于，所述阀驱动装置包括：作为驱动源的电动机；以及将所述电动机的输出传递给所述阀体、使该阀体在规定的角度范围内回转移动的传递机构，所述阀体，一边相对所述隔壁滑动一边回转移动，对所述开口部的开度进行调节；所述开口部具有向着位于所述阀体的关闭方向的关闭侧开口缘而使开口宽度变狭窄的平面形状。

本发明中，因将电动机用作了使阀体相对开口部进行相对移动的阀驱动装置的驱动源，故与电磁铁的接通·断开控制的结构不同，不会引起杂音和振动的发生。又由于阀体一边在形成有开口部的隔壁上进行滑动，一边以覆盖开口部的方式调节开度，因此，与阀体进入开口部内进行开度调节的方式不同，阀体的形状不会改变，只须变更开口部的形状即可改变流量调节形态。而采用使开口部具有向着位于所述阀体的关闭方向的关闭侧开口缘而使开口宽度变狭窄的平面形状，可用简单的结构对小流量区域的流量进行高精度控制。

本发明中，最好是所述阀体和所述隔壁通过凸条部进行连接，该凸条部的形状是相对于所述阀体和所述隔壁中的一方侧，顶部是剖面圆弧形状。采用这种结构，由于阀体和隔壁形成了以顶部与凸条部的线接触状态，因此可减小阀体在隔壁上滑动时的摩擦阻力。

本发明中，最好是具有向所述隔壁推压所述阀体的推压装置。采用这种结构，由于阀体与隔壁处于密贴状态，因此不会发生流体的泄漏，从而可高精度控制流量。

本发明中，所述隔壁，最好是具有向着在所述开口部位于所述阀体关闭方向的关闭侧开口缘、使在该隔壁的厚度方向与所述阀体间的间隙变狭窄的倾斜面。采用这种结构，可用简单的结构对小流量区域的流量进行高精度控制。

本发明中，最好是配置有所述传递机构的传递机构配置空间与所述流体通路被分隔开。采用这种结构，流体通路内的润滑脂和金属粉等异物不会沾附于传递机构，即使在传递机构中使用了齿轮等的场合，传递机构也能圆滑地进行动作。

本发明中，最好是在所述壳体内，所述传递机构配置空间与所述流体通路通过所述阀体的移动空间而连通，所述阀体具有调节所述开口部的开度的板状阀部和从该板状阀部立起状的遮蔽板部，该遮蔽板部，通过与由所述隔壁一起围住所述移动空间的周围壁接触或近接，对所述传递机构配置空间与所述流体通路的连通进行遮断。采用这种结构，无论阀体处于什么位置，可始终将驱动机构配置空间与流体通路分隔开，并且还可使阀驱动机构向阀体的驱动传递变得容易。

本发明中，最好是所述阀体相对所述隔壁被配置于上游侧，同时在所述壳体中，形成有朝与所述开口部不同的方向开口的流体入口，所述阀体具有开闭器板部，在向关闭方向驱动该阀体时，该开闭器板部出现在与所述流体入口相对的位置上。采用这种结构，在小流量区域时，由于开闭器板部对从流体入口向开口部流入的流体施加阻力，因此可提高流量的精度，反之，在大流量区域时，随着阀体的移动，开闭器板部相对于流体入口从相对的位置退避，故开闭器板部不会成为阻力。

综上所述，本发明的流量控制装置中，因将电动机用作了使阀体相对开口部进行相对移动的阀驱动装置的驱动源，故与电磁铁的接通·断开控制的结构不同，不会引起杂音和振动的发生。又由于阀体一边在形成有开口部的隔壁上进行滑动，一边以覆盖开口部的方式调节开度，因此，与阀体进入开口部内进行开度调节的方式不同，阀体的形状不会改变，只须变更开口部的形状即可改变流量调节形态。

附图说明

图1(A)、(B)、(C)是应用本发明的流量控制装置的俯视图、主视图和仰视图。

图2是配置在应用本发明的流量控制装置的壳体内的齿轮组等的展开图。

图3(A)和(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置的壳体内的阀体的打开状态的俯视图和D-D’剖视图。

图4(A)和(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置的壳体内的阀体的关闭状态的俯视图和E-E’剖视图。

图5(A)、(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置中的阀体位于开口部的前端部分状态的剖视图和俯视图。

图6(A)、(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置中的阀体离开开口部的前端部分而位于打开方向上状态的剖视图和俯视图。

图7是表示本形态形态的流量控制装置中的阀体位置与流量关系的图表。

图8是表示应用本发明的另一流量控制装置的壳体内的阀体打开状态的俯视图。

具体实施方式

下面参照附图说明应用本发明的流量控制装置。

[整体结构]

图1(A)、(B)、(C)分别是应用本发明的流量控制装置的俯视图、主视图和仰视图。图2是配置在应用本发明的流量控制装置的壳体内的齿轮组等的展开图。图3(A)和(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置的壳体内的阀体的打开状态的俯视图和D-D’剖视图。图4(A)和(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置的壳体内的阀体的关闭状态的俯视图和E-E’剖视图。

在图1(A)、(B)、(C)和图2中，应用本发明的流量控制装置1是用于对LP气体、城市燃气、冰箱和空调机内的制冷剂等的流量进行控制的装置。

在流量控制装置1中，由杯状的下壳体21a、将该下壳体21a的开口部堵住的上壳体21b、覆盖在该上壳体21b上面的盖材22、以及由密封材料(未图示)密闭的壳体2所形成。配置有步进电动机30的转子31等的圆筒部24从盖材22向上方凸出，在圆筒部24的外侧配置有步进电动机30的定子33。壳体2的侧面部设有开口的流体入口26，而在底部设有开口的流体出口27。

如图2、图3和图4所示，壳体2的内部，由下壳体21a的底壁4(隔壁)分割成位于流体入口26的上游侧11和位于圆筒状的流体出口27的下游侧12，在底壁4上形成有连接上游侧11与下游侧12的开口部5。

开口部5整体是以一定宽度沿圆周方向呈圆弧状延伸的平面形状，通过配置于上游侧11的阀体6可对底壁4的开度进行调节。阀体6通过在底壁4上的滑动而对其开度进行调节，直至能将开口部5盖住。另外，阀体6如图3和图4所示，用箭头A表示的方向是关闭方向，箭头B是打开方向。

[开口部的结构]

本形态中，在底壁4上，围着开口部5形成有凸条部45，该凸条部45的顶部是剖面圆弧状。由此，阀体6和底壁4通过凸条部45的剖面圆弧状的顶部成为了线接触的状态。

开口部5具有在阀体6关闭方向侧的前端部51(关闭侧开口缘)处形成了开口宽度变狭的头部细小的形状的平面形状。又，底壁4在前端部51的开口缘附近具有向着前端部51而使在底壁4厚度方向上与阀体6间的间隙变狭窄的倾斜面51a。

在下壳体21a中，从底壁4立起状地设有半径方向延伸的分隔壁40，分隔壁40将阀体6分割为朝箭头A和箭头B所示的方向回转移动的阀体移动空间60和配置有后述的传递机构的传递机构配置空间70。又，在与分隔壁40的反向侧上，从流体入口26通向开口部5的流体通路50通过阀体移动空间60与传递机构配置空间70连通，但如后所述，在该部分上，通过与阀体6本体和底壁4一起将阀体移动空间60围住的周围壁进行接触，可将传递机构配置空间70与流体通路50的连通遮断。

[阀驱动装置的结构]

阀驱动装置3包括：可双向回转的步进电动机30；由齿轮组构成的传递机构7；以及随着步进电动机30的回转、通过传递机构7使阀体6移动的移动体8。步进电动机30通过底壁4的支承部可对回转的输出轴35进行支持。传递机构7包括：具有与固接于输出轴35的小齿轮啮合的外齿的第1轮71、以及在该第1轮71的侧方位置具有与固接于第1轮71的回转轴的小齿轮啮合的外齿的第2轮72。

移动体8在底壁4上，沿着下壳体21a的内周壁被配置在圆周方向上形成的导槽44上。移动体8在其内周侧面，具有与固接于第2轮72的回转轴的小齿轮啮合的内齿，并在其端部80构成有阀体6。这样，阀体6如箭头A和箭头B的方向所示，通过朝步进电动机30的与输出轴35交叉的方向驱动，在步进电动机30的输出轴35的周围画出圆弧状的轨迹。

在这种结构的阀驱动装置3中，将传递机构7和构成步进电动机30的构件的一部分配置在传递机构配置空间70内。

[阀体的结构]

阀体6具有：在底壁4的凸条部45的顶部上进行滑动的板状阀部61、以及从板状阀部61向上方立起状的遮蔽板部62。板状阀部61比开口部5大，以一定宽度沿圆周方向圆弧状地延伸。

遮蔽板部62从除了板状阀部61的关闭方向A边缘之外的三方的边缘，呈俯视コ字状地立起着，包括：从板状阀部61的外周缘立起状的外周侧遮蔽部62a；从板状阀部61的内周缘立起状地、与外周侧遮蔽部62a相对的内周侧遮蔽部62b；以及在板状阀部61的打开方向B一侧的边缘立起状地、将外周侧遮蔽部62a的打开方向B侧的端部与内周侧遮蔽部62a的打开方向B侧的端部连接的后方板部62c。

内周侧遮蔽部62b与分隔壁40的位于半径方向中心侧的圆弧状部分401始终保持着面接触状态。外周侧遮蔽部62a与在下壳体21a中稍许向内侧鼓出的凸起210始终保持着面接触状态。又，外周侧遮蔽部62a、内周侧遮蔽部62b和后方板部62c的上端部与上壳体21b的下面近接。这样，通过阀体6的遮蔽板部62相对于与底壁4一起将阀体移动空间60周围围住的壳体2的内壁进行接触或近接，在阀体移动空间60中，可将传递机构配置空间70与从流体入口26通向流体出口27的流体通路50的连通遮断。

此时，在下壳体21a中，设置有朝与开口部5正交的方向开口的流体入口26。因此，本形态中，在朝关闭方向A驱动阀体6时，可将出现在与流体入口26相对位置处的外周侧遮蔽部62a作为开闭器板部来利用。即，在后述的小流量区域时，开闭器板部、即外周侧遮蔽部62a对从流体入口26流向开口部5的流体施加阻力，故可提高流量的精度。反之，在大流量区域时，随着阀体6的移动，由于作为开闭器板部的外周侧遮蔽部62a从与流体入口26相对的位置退避，故外周侧遮蔽部62a不会成为阻力。

又，阀体6被板簧63推压在底壁4上。板簧63横架在阀体6的外周侧遮蔽部62a的上端部与内周侧遮蔽部62b的上端部之间。板簧63的宽度方向上的大致中央部分向上方鼓起，上壳体21b下面形成的凸起22a与该鼓起部分抵接。这样，本形态中，利用板簧63和凸起22a构成了将阀体6向底壁4推压的推压装置。

[动作]

下面参照图3～图7说明上述结构的流量控制装置1的流量控制动作。

图5(A)、(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置中的阀体6位于开口部5的前端部分51状态的剖视图和俯视图。图6(A)、(B)分别是表示应用本发明的流量控制装置中的阀体6离开开口部5的前端部分51而位于打开方向上状态的剖视图和俯视图。图7是表示本形态的流量控制装置中的阀体位置与流量关系的图表。

本形态的流量控制装置1中，在图4(A)、(B)所示的关闭状态下，阀体6处于最关闭方向A的位置。该状态下，开口部5被板状阀部61完全闭塞。这种状态与图7中的关闭状态L0相当。若是气体时，虽然可设定成在关闭状态下也允许气体稍有流动，但也可将流量设定为零。

在此状态下，若步进电动机30的输出轴35稍许朝逆时针CCW的方向回转，则第1轮71稍许朝顺时针CW的方向回转，第2轮72稍许朝逆时针CCW的方向回转。结果是移动体8也稍许朝逆时针CCW的方向回转，阀体6如箭头B所示，稍许朝打开方向回转移动。结果是如图5所示，开口部5的前端部51打开。此时，由于前端部51的开口宽度是头部细小的狭小形状，并在开口缘附近形成有倾斜面51a，因此如箭头G所示，按照阀体6和前端部51的俯视的开口面积以及由阀体6与倾斜面51a的间隙所规定的开度，流体从上游侧11向下游侧12流动。又，在此状态下，在从流体入口26连通至流体出口27的流体通路50中，因阀体6的外周侧遮蔽部62a(开闭器板部)成为阻力，故从流体入口26流向开口部5的流体的流量被节流。

在此状态下，若步进电动机30的输出轴35再朝逆时针CCW的方向继续回转，则第1轮71朝顺时针CW的方向继续回转，第2轮72朝逆时针CCW的方向继续回转。结果是移动体8也朝逆时针CCW的方向继续回转，阀体6如箭头B所示，朝打开方向继续驱动。结果是如图6所示，因阀体6朝离开前端部51的方向移动，故如箭头G所示，与开口部5的开口面积相对应的流体从上游侧11向下游侧12流动。在此状态下，由于阀体6的外周侧遮蔽部62a退避至打开方向B，故减小了从流体入口26连通至流体出口27的流体通路50中的阻力。

其后，与开口部5的开口面积相对应的流体从上游侧11向下游侧12流动，直至阀体6将开口部5全打开的图3的状态为止。阀体6全打开的状态与图7中的全打开状态L1相当。在此状态下，阀体6的外周侧遮蔽部62a完全从流体入口26连通至流体出口27的流体通路50退避。

反之，在图3所示的打开状态下，若步进电动机30的输出轴35朝顺时针CW的方向回转，则第1轮71朝逆时针CCW的方向回转，第2轮72朝顺时针CW的方向回转。结果是移动体8朝顺时针CW的方向回转，阀体6朝与上述的顺序相反的方向(关闭方向/箭头A所示的方向)驱动。

[本形态的效果]

如上所述，本形态的流量控制装置1中，因将电动机用作了使阀体6相对开口部5进行移动的阀驱动装置3的驱动源，故与电磁铁的接通·断开控制的结构不同，不会引起杂音和振动的发生。

又由于阀体6一边在形成有开口部5的隔壁4上进行滑动，一边覆盖开口部5地进行开度调节。因此，与阀体6进入开口部5来调节开度的方式不同，阀体6的形状不会改变，只须变更开口部5的形状即可改变流量调节形态。

在底壁4上形成有分隔壁40，该分隔壁40将阀体6移动的阀体移动空间60与配置有阀驱动装置3的传递机构配置空间70分隔开，并在阀体6上形成有遮蔽板部62，该遮蔽板部62将阀体移动空间60中的传递机构配置空间70与流体通路50分隔开。由于可将阀驱动装置3中的传递机构7与流体通路50遮断，因此，流体通路内或流体中含有的润滑脂和金属粉等异物不会沾附于构成传递机构7的齿轮上。

又，在小流量区域时，由于阀体6的外周侧遮蔽部62a对从流体入口26向开口部5流入的流体施加了阻力，因此可提高流量的精度，反之，在大流量区域时，随着阀体6的移动，外周侧遮蔽部62a相对于流体入口26从相对的位置退避，故外周侧遮蔽部62a不会成为阻力。

又，由于阀体6被板簧63推压在底壁4上，故在阀体6沿底壁4移动时能可靠地进行开口部5的开度调节以及开口部5的封闭。

另一方面，在底壁4上形成有与阀体6表面抵接的凸条部45，凸条部45的顶端呈圆弧状。这样，因阀体6以与凸条部45的顶端线接触的方式进行移动，故可减小摩擦阻力。

又，开口部5是在阀体6的关闭方向上、前端部51开口宽度变狭的形状，并在前端部51的关闭侧开口缘形成有倾斜面51a，故可用简单的结构对小流量区域的流量进行高精度控制。

[其它实施形态]

在上述形态中，阀体6的遮蔽板部62是一种从除了板状阀部61的关闭方向A边缘之外的三方的边缘呈俯视コ字状地立起的形状，形成有外周侧遮蔽部62a、内周侧遮蔽部62b和后方板部62c，但也可如图8所示，采用从除了板状阀部61的打开方向B边缘之外的三方的边缘呈俯视コ字状地立起的形状，形成有外周侧遮蔽部62a、内周侧遮蔽部62b和前方板部62d，在阀体移动空间60中，将传递机构配置空间70与从流体入26通向流体出口27的流体通路50的连通隔绝。

又，上述形态是将凸条部45形成在底壁4的一方，但也可形成在阀体6的一方。

并且，上述形态是将步进电动机30用作了驱动源，但也可使用DC电动机和AC电动机，在采用这种电动机时，不采用步级控制，而是只需要时间控制、或者一边识别位置一边进行时间控制即可。又，作为流量的控制对象的流体，不限定于气体，也可是液体。

Claims (7)

1.一种流量控制装置，在壳体内具有将流体通路分隔开的隔壁、对该隔壁上形成的开口部的开度进行调节的阀体、以及驱动该阀体的阀驱动装置，其特征在于，

所述阀驱动装置包括：作为驱动源的电动机；以及将所述电动机的输出传递给所述阀体、使该阀体在规定的角度范围内回转移动的传递机构，

所述阀体，一边相对所述隔壁滑动一边回转移动，对所述开口部的开度进行调节，

其特征在于，所述开口部具有向着位于所述阀体的关闭方向的关闭侧开口缘而使开口宽度变狭窄的平面形状。

2.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述阀体和所述隔壁通过凸条部进行连接，该凸条部形成在所述阀体和所述隔壁中的一方侧，顶部截面为圆弧状。

3.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，具有向所述隔壁推压所述阀体的推压装置。

4.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述隔壁具有倾斜面，该倾斜面向着在所述开口部位于所述阀体关闭方向的关闭侧开口缘而使在该隔壁的厚度方向与所述阀体间的间隙变狭窄。

5.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，配置有所述传递机构的传递机构配置空间和所述流体通路，在所述壳体内被分隔开。

6.如权利要求5所述的流量控制装置，其特征在于，在所述壳体内，所述传递机构配置空间与所述流体通路通过所述阀体的移动空间而连通，

所述阀体具有调节所述开口部开度的板状阀部和从该板状阀部立起的遮蔽板部，该遮蔽板部通过与和所述隔壁一起围住所述移动空间周围的周围壁接触或近接，而对所述传递机构配置空间与所述流体通路的连通进行遮断。

7.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述阀体相对所述隔壁被配置于上游侧，并在所述壳体上，形成有朝与所述开口部不同的方向开口的流体入口，

所述阀体具有开闭器板部，在向关闭方向驱动该阀体时，该开闭器板部出现在与所述流体入口相对的位置上。

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