专利名称：流量控制阀及制冷循环的制作方法
技术领域：
本发明涉及流量控制阀，尤其涉及一种即使在不需要进行流量控制时也要求使少量的 制冷剂朝一个方向流动的、例如装入空调机等的制冷循环中使用的、作为制冷剂能较好地 使用二氧化碳(气体)的流量控制阀及使用了该流量控制阀的制冷循环。
背景技术：
图5表示装入空调机等中使用的流量控制阀的现有例。图示的流量控制阀10'包括阔轴25，该阀轴具有下部大直径部25a和上部小直径部25b，阀芯24—体地设置在所述下部 大直径部25a的下端部上；阀本体20，该阀本体具有阀室21，该阀室21设有与所述阀芯24 接触或分离的阀座22且通过该阀座22上形成的阀口22a导入制冷剂；罐40，其下端部与该 阀本体20密封接合；转子30，该转子30配置成与该罐40的内周隔开规定的间隙a;定子50， 该定子为了驱动该转子30旋转而外套在所述罐40上；以及驱动机构，该驱动机构配置在所 述转子30与所述阀芯24之间，利用所述转子30的旋转使所述阀芯24与所述阀座22接触或分 离，通过改变阀芯24相对于所述阀座22的提升量来控制制冷剂的通过流量。所述定子50包括轭铁51、绕线筒52、定子线圈53、 53及树脂模制罩子56等，步进电动 机包括所述转子30和定子50等。所述驱动机构由螺纹进给机构构成，该螺纹进给机构包括固定螺纹部(外螺纹部)28 和移动螺纹部(内螺纹部)38，其中固定螺纹部28形成在其下端部26a压入固定在阀本体 20中的且内插有滑动自如的阀轴25 (的下部大直径部25a)的筒状的导向轴套26的外周， 而移动螺纹部38则形成在配置在所述阀轴25及导向轴套26外周的下方开口的筒状的阀轴 支架32的内周，且与所述固定螺纹部28旋合。另外，所述导向轴套26的上部小直径部26b内插在阔轴支架32的上部，且阀轴25的上 部小直径部25b穿过阀轴支架32的顶部32a的中央。推压螺母(7 '7 ) -于'爿卜)33压入固 定在阀轴25的上部小直径部25b的上端部上。另外，所述阀轴25始终被压縮螺旋弹簧34朝下方(关阀方向)施力，该压縮螺旋弹簧 34外插在该阀轴25的上部小直径部25b上且压縮安装在阀轴支架32的顶部32a与阀轴25的下部大直径部25a上端的台阶顶端面之间。在阈轴支架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与转子30通过支撑环36结合，且阀轴支架32的上部突部铆接固定在支撑环 36上，由此，转子30、支撑环36及阀轴支架32连接成一体。在导向轴套26上固接有下阻挡体(固定阻挡件)27，该下阻挡体27构成当所述转子30 旋转下降至规定的关阀位置时，用于阻止进一步旋转下降的旋转下降阻挡机构的一方，而 在阀轴支架32上固接有构成所述阻挡机构的另一方的上阻挡体(移动阻挡件)37。配备有所述压縮螺旋弹簧34是为了在阀芯24进入阀座22的关阀状态下得到规定的密 封压力以及为了缓和阀芯24与阀座22冲击接触时的冲击。对于如此构成的流量控制阀10'，以第一形态对定子线圈53、 53供给通电励磁脉冲， 使转子30及阀轴支架32相对于固定在阀本体20上的导向轴套26朝一个方向旋转，通过导向 轴套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朝 下方移动，阀芯24被推压在阀座22上而关闭阀口22a。在阀口22a刚被关闭时，上阻挡体37还未与下阻挡体27碰接，在阀芯24关闭阀口22a的 状态下转子30及阀轴支架32进一步旋转下降。此时，因为阀轴25 (阀芯24)不再下降，而 阀轴支架32下降，因而压縮螺旋弹簧34被压縮规定量，其结果，阀芯24被用力地推压在阀 座22上，且通过阀轴支架32的旋转下降，上阻挡体37与下阻挡体27碰接，此后即使对定子 线圈53、 53继续供给脉冲也可强制停止阀轴支架32的旋转下降。另一方面，若对定子线圈53、 53以第二形态供给通电励磁脉冲，则转子30及阀轴支架 32相对于固定在阀本体20上的导向轴套26朝与上述相反的方向旋转，通过导向轴套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，这次阀轴支架32朝上方移动。 此时，在阀轴支架32的旋转上升开始时刻(脉冲供给开始时刻)，压縮螺旋弹簧34如上所 述处于被压縮了规定量的状态，因此在压縮螺旋弹簧34伸长上述规定量之前所述阀芯24保 持不离开阀座22的关阀状态(提升量=0)。当压縮螺旋弹簧34伸长了上述规定量后，若进 一步使阀轴支架32旋转上升，则所述阀芯24离开阀座22而使阀口22a打开，制冷剂从阀口 22a通过。此时，可通过转子30的旋转量来调节阀口22a的有效开口面积即制冷剂的通过流 量，而转子30的旋转量由供给脉冲数来控制，因此能高精度地控制制冷剂通过流量(详细 情况可参照以下专利文献l等)。专利文献l:日本特开2001 — 50415号公报上述现有的流量控制阀10'中存在以下必须解决的问题。艮P，上述构成中，在转子30处于最下降位置(规定的关阀位置)也就是其旋转也己被 停止的状态(上阻挡体37与下阻挡体27抵接卡住的状态)下，无法使制冷剂流动，但如上 所述，有时也存在即使在不需要进行流量控制时也要求使少量的制冷剂朝一个方向流动的 情况。例如作为制冷剂使用二氧化碳(气体)的供热水系统的制冷循环等中，如日本特开 平10—274352号公报所述，在阀芯上设有槽口或在阀座上设有槽口。另外，阀芯24在关阀时(在阀座22内落座时)通过压縮螺旋弹簧34的施力被用力地推 压在阀座22上而处于静止状态，因而若在该状态下旋转转子30及阀轴支架32，随着阀轴支 架32的旋转，对所述压縮螺旋弹簧34也会施加旋转力。因此，在转子30及阀轴支架32上升， 阀轴支架32与推压螺母33接触而欲开阀的瞬间，阀轴支架32与推压螺母33之间、固定螺纹 部28与移动螺纹部38之间以及压縮螺旋弹簧34与承接其上端而成为弹簧座的垫圈39之间 产生较大的摩擦阻力。因此，只要减小该摩擦阻力即减小阀芯24离开阀座22时(开阀时) 在阀芯24与阀轴支架32之间产生的摩擦阻力，就可减小阀开闭动作中必需的驱动力。换言 之，若能减小所述摩擦阻力就可使用输出转矩小的步进电动机即小型、廉价的步进电动机。而且，现有的流量控制阀10'中，从关阀状态至开阀状态(至可控制流量的时刻)花 费时间，响应性差。详细而言，从纵轴为流量、横轴为旋转量(供给脉冲数)的图6中的 假想线(双点划线)可见，在关阀状态时即阀轴支架32的旋转上升开始时刻(=脉冲供给 开始时刻流量及旋转量都为零)，压縮螺旋弹簧34如上所述已被压縮了规定量，因此在 压縮螺旋弹簧34伸长上述规定量而其施力减小之前、邻旋转量(供给脉冲数)达到Pa之前 所述阔芯24保持不离开阀座22的关阀状态(提升量=0)，当旋转量(供给脉冲数)达到Pa 以上才开始开阀，可控制流量。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，该流量控制阀即 使在不需要进行流量控制时也能使少量的制冷剂朝一个方向流动，能将阀开闭动作所需的 驱动力抑制在较小，能使包括步进电动机在内的流量控制阀整体小型化，还可提高响应性 等而快速地进行流量控制。为了实现所述目的，本发明的流量控制阀，基本上包括阀轴，其下端部设有阀芯； 阀本体，其具有阀室，该阀室设有与所述阀芯接触或分离的阀座，且通过所述阓座上形成 的阀口导入流体；罐，其下端部与该阀本体密封接合；转子，其配置成与该罐的内周隔开 规定的间隙；定子，其为了驱动该转子旋转而外套在所述罐上；以及驱动机构，其配置在所述转子与所述阀芯之间，利用所述转子的旋转使所述阀芯与所述阀座接触或分离。本发明的特征在于，配置有对所述阀轴朝将所述阀芯推压在所述阀座上的方向施力的 压縮螺旋弹簧，该压縮螺旋弹簧形成为允许所述阀芯利用所述阀口两侧的流体入口侧与所 述阀室侧之间的压力差来克服所述压縮螺旋弹簧的施力而从所述阀座提升，还具有用于阻 止该提升量变为规定量以上的预提升用阻挡手段。所述驱动机构最好由螺纹进给机构构成，该螺纹进给机构包括固定螺纹部和移动螺纹 部，其中所述固定螺纹部形成在其下端部固定在所述阀本体上的且内插有滑动自如的所述 阀轴的筒状导向轴套的外周，而所述移动螺纹部则形成在下方开口的筒状阀轴支架的内 周，该阀轴支架与所述转子连接成一体并配置在所述阀轴及导向轴套外周。所述阀轴最好从上面起依次具有穿过所述阀轴支架顶部形成的插通孔的上部小直径 部、比该上部小直径部直径大的上部大直径部、以及比该上部大直径部直径大的下部大直 径部，所述压縮螺旋弹簧外插在所述上部大直径部上，且夹装在所述阀轴支架的顶部与所 述下部大直径部的上端台阶顶端面之间。较佳的形态是在所述压縮螺旋弹簧的上端与所述阀轴支架顶部之间夹设有弹簧承接垫圈。另一较佳的形态是在所述阀芯落座在所述阀座内的关阀状态下，所述顶部或所述弹簧 承接垫圈与所述压縮螺旋弹簧的上端之间形成规定的间隙，所述顶部的插通孔周缘部或所 述弹簧承接垫圈和所述上部大直径部的上端台阶顶端面构成所述预提升用阻挡手段。与上述不同的又一较佳形态是所述阀轴包括上部轴体，其与所述转子连接成可一体 旋转；以及有底圆筒状的阀芯支架，其具有与该上部轴体的下端部连接固定的顶部、底部， 所述阀芯具有向所述阀座落座的阀部；与该阀部相连的胴体部；以及上部小直径部，其 直径比所述胴体部小且穿过所述阀芯支架的底部上形成的插通孔，在所述阀芯支架内设有 朝将所述阀芯推压在所述阀座上的方向施力的所述压縮螺旋弹簧。此时，所述驱动机构最好由螺纹进给机构构成，该螺纹进给机构包括固定螺纹部和移 动螺纹部，其中所述固定螺纹部形成在其下端部固定在所述阀本体上的且内插有滑动自如 的所述阀轴的筒状导向轴套的内周，而所述移动螺纹部则形成在所述阀轴的上部轴体的外 周。较佳的形态中，在所述阀芯落座在所述阀座内的关阀状态下，所述阀芯支架的底部与 所述阀芯胴体部的上端之间形成规定的间隙，所述底部的插通孔周缘部和所述胴体部的上 端台阶顶端面构成所述预提升用阻挡手段。另一较佳的形态中，所述驱动机构设有旋转下降阻挡手段，当所述转子旋转下降至规 定的关阀位置时，用于阻止进一步旋转下降。本发明的流量控制阀中，即使转子处于最下降位置(规定的关阀位置)、且利用旋转 下降阻挡手段使其旋转下降也停止的状态下，因阀口两侧的流体入口侧与阀室侧之间的压 力差，阀芯可克服压縮螺旋弹簧的施力而从阀座提升(预提升)，且具有在该预提升时， 可阻止阀芯的提升量大于等于规定量的预提升用阻挡手段，因此，即使转子处于最下降位 置(规定的关阀位置)时也可流动少量的制冷剂，并且若从所述预提升状态使转子旋转， 则阀芯的提升量随该转子及阀轴支架的旋转上升而增大，因而可控制通过阀口的制冷剂流量o因此，本发明的流量控制阀可用于即使在不进行流量控制时也需要使少量的制冷剂朝 一个方向流动的、例如作为制冷剂使用二氧化碳(气体)的供热水系统的制冷循环等中。 另外，由于能始终使制冷剂流动着，因而也具有可防止配管系统异常地变为高压等的优点。另外，即使在没有进行流量控制时阀芯也离开阀座，因而在为了进行流量控制而旋转 转子及阀轴支架时，此时的摩擦阻力仅为由螺纹进给机构(固定螺纹部和移动螺纹部之间) 产生的摩擦阻力，与以往的情况相比摩擦阻力能有极大的减小。因此，可将阀开闭动作所 需的驱动力抑制在较小，实现包括步进电动机在内的流量控制阀整体小型化。此外，即使在没有进行流量控制时阀芯也离开阀座，因而在上述状态下若进行脉冲供 给使转子及阔轴支架旋转，则阀芯的提升量立即发生变化(不用像现有例那样需等待压縮螺旋弹簧34伸长至规定量)，因而能很快地控制流量，与现有例相比能极大地提高响应性。 另外，通过对预提升量进行调节，就可容易地将关阀时的制冷剂流量设定为所需的值， 且也可使关阀时的制冷剂流量比现有情况大。另外，通过改变压縮螺旋弹簧的施力就可自 由地设定预提升时的压力差。
图l是表示本发明的流量控制阀的第一实施形态的纵向剖视图。图2是用于说明图1所示的流量控制阀的动作的主要部分放大剖视图。图3是表示本发明的流量控制阀的第二实施形态的纵向剖视图。图4是用于说明图3所示的流量控制阀的动作的主要部分放大剖视图。图5是表示现有的流量控制阔的一个例子的纵向剖视图。图6是用于说明本发明的流量控制阀和现有的流量控制阔的流量控制特性的曲线图。
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l是表示本发明的流量控制阀的第一实施形态的纵向剖视图。在图1中，与上述图5 所示的现有例的流量控制阀10'的各部分对应的部分标上相同的符号。图1所示的流量控制阀10是装入空调机等的制冷循环中的流量控制阀。该制冷循环由 配管将压縮机IOI、使被压縮机101压縮后的制冷剂冷凝的冷凝器102、对被该冷凝器102冷 凝后的制冷剂的通过流量进行控制的流量控制阀IO、使经该流量控制阀10进行了流量控制 后的制冷剂进行蒸发的蒸发器103连接而成。也可根据需要连接储气筒和其他设备。流量控制阀10具有阀轴25和阀本体20，其中，阀轴25从上面起依次具有上部小直径部 25c、比该上部小直径部25c直径大的上部大直径部25b、比该上部大直径部25b直径大的下 部大直径部25a，阀芯24与该下部大直径部25a的下端部设置成一体，而阀本体20具有阀室 21，该阀室21设有与所述阀芯24接触或分离的阀座22且通过该阀座22上形成的阀口22a而 导入制冷剂，在所述阀口22a的下方连接固定有成为制冷剂导入口的导管(配管)62，在 所述阀室21的一侧连接固定有成为制冷剂导出口的导管(配管)61。因此，在本实施形态 的流量控制阀10中，制冷剂的流动如图l的假想线箭头所示，与图5所示的现有例的情况相 反，从导管62 (制冷剂导入口) ^阀口22a—阀室21—导管61 (制冷剂导出口)，通过改变 阀芯24相对于所述阀座22的提升量来控制制冷剂的通过流量。阀口22a的口径大于现有例 的口径，能应对制冷剂通过流量的增大(大容量化)。在所述阀本体20的凸缘状构件23 (形成的台阶部)上利用对接焊密封接合有具有碟状 顶部40a的下方开口的圆筒状罐40的下端部。在所述罐40的内周隔开规定的间隙oc配置转子30，为了驱动该转子30旋转而在所述罐 40的圆筒状部分40a的外周外套有由轭铁51、绕线筒52、定子线圈53、 53及树脂模制罩子 56等构成的定子50。在此，由所述转子30和定子50构成步进电动机。在所述转子30与阀轴25之间设有驱动机构，用于利用转子30的旋转使所述阀芯24与所 述阔座22接触或分离。该驱动机构由螺纹进给机构构成，该螺纹进给机构包括固定螺纹部 28和移动螺纹部38，其中所述固定螺纹部28形成在其下端部26a压入固定在阀本体20上的 且内插有滑动自如的阀轴25的筒状的导向轴套26的中间部外周，而所述移动螺纹部38则形 成在配置在所述阀轴25及导向轴套26外周的下方开口的筒状阀轴支架32的下部内周，且与 所述固定螺纹部28旋合。另外，所述导向轴套26的上部小直径部26b内插在阀轴支架32的上部，且阀轴25的上 部小直径部25c穿过阀轴支架32的顶部32a中央形成的插通孔32c。推压螺母33压入固定在 该上部小直径部25c的上部上。在导向轴套26的下部大直径部26a的侧面形成有用于实现阀 室21与罐40内均压的均压孔32a。在阀轴支架32的顶部32a上设有由螺旋弹簧构成的复位弹簧35。在导向轴套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的顶部40a抵接， 起到使固定螺纹部28与移动螺纹部38恢复旋合的作用。阀轴支架32与转子30通过支撑环36结合，且阀轴支架32的上部突部铆接固定在支撑环 36上，由此，转子30、支撑环36及阀轴支架32连接成一体。在导向轴套26上固接有构成旋转下降阻挡机构的一方的下阻挡体(固定阻挡件)27， 而在阀轴支架32上固接有构成阻挡机构的另一方的上阻挡体(移动阻挡件)37。在本实施形态中，配备有对所述阀轴25朝将阀芯24推压在阀座22上的方向施力的压縮 螺旋弹簧34，还具有预提升用阻挡手段，因所述阀口22a两侧的流体入口侧(导管62侧) 与所述阀室21侧之间的压力差，所述阀芯24克服所述压縮螺旋弹簧34的施力而从所述阀座 22提升(预提升)，该预提升用阻挡手段用于在该预提升时阻止提升量变为规定量以上。详细而言，所述压縮螺旋弹簧34外插在阀轴25的上部大直径部25b上，并压縮安装在 弹簧承接垫僵39与所述阀轴25的下部大直径部25a的上端台阶顶端面之间，而该弹簧承接 垫圈39配置在所述阀轴支架32的顶部32a的下侧，如图2 (A)所示，在阀芯24落座在阀座 22内的关阀状态下，所述弹簧承接垫圈39 (的下表面)与所述阀轴25的上部大直径部25b 的上端台阶顶端面25d之间形成规定的间隙Aa，并在阀轴支架32的顶部32a上表面与所述推 压螺母33的下端面之间形成间隙Ab。在此，所述弹簧承接垫圈39 (的内周端缘部)和所述阀轴25的上部大直径部25b的上 端台阶顶端面25d构成所述预提升用阻挡手段。以上述构成为基础，从如图2 (A)所示的关阀状态(转子30处于最下降位置，通过构 成旋转下降阻挡手段的下阻挡体27和上阻挡体37，转子30的旋转下降也被停止的状态)， 向导管62 (制冷剂导入口)流入制冷剂，则如图2 (B)所示，所述阀口22a两侧的流体入 口侧(导管62侧)与所述阀室21侧之间产生压力差，所述阀芯24在该压力差的作用下克服 所述压縮螺旋弹簧34的施力而从所述阔座22提升(预提升)，且所述阀轴25的上部大直径 部25b的上端台阶顶端面25d与所述弹簧承接垫圈39 (的内周端缘部)碰接而卡住。因此， 在该预提升时，可阻止阀芯24的提升量大于等于所述间隙Aa，尽管如此，因阀芯24已离开阀座22而开阀，故少量的制冷剂如此流动导管62 (制冷剂导入口) 4阀口22a—阀室21— 导管61 (制冷剂导出口)。此时，在阀轴支架32的顶部32a上表面与所述推压螺母33的下端 面之间形成间隙Aa+Ab。从图2 (B)所示的预提升状态向定子线圈53、 53以规定的形态供给通电励磁脉冲，则 转子30及阀轴支架32相对于固定在阀本体20上的导向轴套26朝一个方向旋转，如图2 (C) 所示，阀轴支架32利用导向轴套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 纹进给而旋转上升，阀轴25及阀芯24也随之被提起，提升量增大。此时，阀芯的提升量(= 阀口22a的有效开口面积^制冷剂的通过流量)与转子30的旋转量即供给脉冲数对应，因 而可高精度地控制制冷剂通过流量。这样，本实施形态的流量控制阀10中，即使转子30处于最下降位置(规定的关阀位置)、 且其旋转下降也被停止的状态下，因阀口22a两侧的制冷剂入口 (导管62)侧与阀室21侧 之间的压力差，阀芯24也可克服压縮螺旋弹簧34的施力而从阀座22提升(预提升)，且在 该预提升时，可阻止阀芯的提升量大于等于规定量，因此，即使转子30处于最下降位置(规 定的关阀位置)时也可流动图6中用Qa表示的少量的制冷剂，并且若从所述预提升状态使 转子30旋转，则阀芯24的提升量随该转子30及阀轴支架32的旋转上升而增大，因而可控制 通过阀口22a的制冷剂流量。因此，本实施形态的流量控制阀10可用于即使在不进行流量控制时也需要使少量的制 冷剂朝一个方向流动的、例如作为制冷剂使用二氧化碳(气体)的供热水系统的制冷循环 等中。另外，由于能始终使制冷剂流动着，因而也具有防止配管系统异常地变为高压等的 优点。另外，即使在没有进行流量控制时阀芯24也离开阀座22，因而在为了流量控制而旋转 转子30及阀轴支架32时，此时的摩擦阻力仅为由螺纹进给机构(固定螺纹部28和移动螺纹 部38之间)产生的摩擦阻力，与以往的情况相比摩擦阻力能有极大的减小。因此，可将阀 开闭动作所需的驱动力抑制在较小，实现包括步进电动机在内的流量控制阀整体小型化。此外，即使在没有进行流量控制时阀芯24也离开阀座22，因而在上述状态下若进行脉 冲供给使转子30及阀轴支架32旋转，则如图6中实线所示，转子30在旋转开始后立即使阀 芯24的提升量发生变化(不用像现有例那样需等待压縮螺旋弹簧34伸长规定量即等待旋转 量(供给脉冲数)成为Pa为止)，因而能很快地控制流量，与现有例相比能极大地提高响 应性。图3是表示本发明的流量控制阀的第二实施形态的纵向剖视图。在图3所示的第二实施形态的流量控制阀ll中，与上述图1所示的第一实施形态的流量控制阀10的各部对应的部 分标上相同的符号，省略对其的重复说明，以下对与第一实施形态的不同点作重点说明。在本实施形态的流量控制阀ll中，阀轴70具有上部轴体71和阀芯支架72，其中，上部 轴体71通过螺母构件33'与转子30及阀轴支架32连接成可一体旋转，而阀芯支架72呈有底 圆筒状，并具有与该上部轴体71的下端部连接固定的顶部72a及底部76，阀芯24卡住在该 阀芯支架72的底部76上。详细而言，如图4 (A)所示，所述阀芯24从下面起依次具有在所述阀座22落座的带 台阶的圆锥台状的阀部24a;与该阔部24a相连的短圆柱状的胴体部24b;上部小直径部24c， 其直径比所述胴体部24b小且穿过所述阀芯支架72的底部76上形成的插通孔76a;上方突出 部24d，其直径比该上部小直径部24c小并压入固定有由圆筒状部75a及凸缘状弹簧承接部 75b构成的弹簧承接螺母构件75。另外，在所述阀芯支架72内的顶部72a侧设有弹簧承接球体73，在该弹簧承接球体73 与所述弹簧承接螺母构件75的凸缘状弹簧承接部75b之间压縮安装有朝将所述阀芯24推压 在阀座22方向进行施力的压縮螺旋弹簧74。另外，利用转子30的旋转使阀芯24与阀座22接触或分离的驱动机构由螺纹进给机构构 成，该螺纹进给机构包括固定螺纹部68和移动螺纹部78，其中所述固定螺纹部68形成在其 下端部固定在阀本体20上的且内插有滑动自如的所述阀芯支架72的筒状导向轴套26的上 部内周，而所述移动螺纹部78则形成在所述阀轴70的上部轴体71的外周。在此，如图4 (A)所示，在阀芯24落座在阀座22内的关阀状态下，所述阀芯支架72的 底部76与阀芯24的胴体部24b的上端台阶顶端面24e之间形成规定的间隙Ac，并在所述阀芯 支架72的底部76上表面与所述弹簧承接螺母构件75的下端面之间形成间隙Ad，由所述底部 76的插通孔76a的周缘部和所述胴体部24b的上端台阶顶端面24e构成所述预提升用阻挡手 段。以上述构成为基础，从如图4 (A)所示的关阀状态(转子30处于最下降位置，通过构 成旋转下降阻挡手段的下阻挡体27和上阻挡体37，转子30的旋转下降也被停止的状态)， 向导管62 (制冷剂导入口)流入制冷剂，则如图4 (B)所示，所述阀口22a两侧的制冷剂 入口侧(导管62侧)与所述阀室21侧之间产生压力差，所述阀芯24在该压力差的作用下克 服所述压縮螺旋弹簧74的施力而从所述阀座22提升(预提升)，且所述阀芯24的胴体部24b 的上端台阶顶端面24e与所述底部76的插通孔76a的周缘部碰接而卡住。因此，在该预提升 时，可阻止阀芯24的提升量大于等于所述间隙Ac，尽管如此，因阀芯24已离开阀座22而开阀，故少量的制冷剂如此流动导管62 (制冷剂导入口) 4阀口22a—阀室21—导管61 (制 冷剂导出口)。此时，在底部76的上表面与所述弹簧承接螺母构件75的下端面之间形成间 隙Ac+Ad。从图4 (B)所示的预提升状态，向定子线圈53、 53以规定的形态供给通电励磁脉冲， 则转子30、阀轴支架32及阀轴70相对于固定在阀本体20上的导向轴套26朝一个方向旋转， 如图4 (C)所示，阀轴70利用导向轴套26的固定螺纹部68与阀轴70的上部轴体71上形成的 移动螺纹部38之间的螺纹进给而旋转上升，阀芯24也随之被提起，提升量增大。此时，阀 芯的提升量(=阀口223的有效开口面积=制冷剂的通过流量)与转子30的旋转量即供给 脉冲数对应，因而可高精度地控制制冷剂通过流量。这样，本实施形态的流量控制阀ll中，与第一实施形态相同，即使转子30处于最下降 位置(规定的关阀位置)、且其旋转下降也被停止的状态下，因阀口22a两侧的制冷剂入口 (导管62)侧与阀室21侧之间的压力差，阀芯24也可克服压縮螺旋弹簧34的施力而从阀座 22提升(预提升)，且在该预提升时，可阻止阀芯的提升量大于等于规定量，因此，即使 转子30处于最下降位置(规定的关阀位置)时也可流动少量的制冷剂，并且若从所述预提 升状态使转子30旋转，则阀芯24的提升量随该转子30、阀轴支架32及阀轴70的旋转上升而 增大，因而可控制通过阀口22a的制冷剂流量。因此，本实施形态的流量控制阀ll可用于即使在不进行流量控制时也需要使少量的制 冷剂朝一个方向流动的、例如作为制冷剂使用二氧化碳(气体)的供热水系统的制冷循环 等中。另外，由于能始终使制冷剂流动着，因而也具有防止配管系统异常地变为高压等的 优点。另外，即使在没有进行流量控制时阀芯24也离开阀座22，因而在为了进行流量控制而 旋转转子30、阀轴支架32及阀轴70时，此时的摩擦阻力仅为由螺纹进给机构(固定螺纹部 68和移动螺纹部78之间)产生的摩擦阻力，与以往的情况相比摩擦阻力能有极大的减小。 因此，可将阀开闭动作所需的驱动力抑制在较小，实现包括步进电动机在内的流量控制阀 整体小型化。此外，即使在没有进行流量控制时阀芯24也离开阀座22，因而在上述状态下若进行脉 冲供给使转子30、阀轴支架32及阀轴70旋转，则如图6中实线所示，转子30在旋转开始后 立即使阀芯24的提升量发生变化(不用像现有例那样需等待压縮螺旋弹簧34伸长规定量即 等待旋转量(供给脉冲数)成为Pa为止)，因而能很快地控制流量，与现有例相比能极大 地提高响应性。
权利要求
1.一种流量控制阀，包括阀轴，其下端部设有阀芯；阀本体，其具有阀室，该阀室设有与所述阀芯接触或分离的阀座且通过所述阀座上形成的阀口导入流体；罐，其下端部与该阀本体密封接合；转子，其配置成与该罐的内周隔开规定的间隙；定子，其为了驱动该转子旋转而外套在所述罐上；以及驱动机构，其配置在所述转子与所述阀芯之间，利用所述转子的旋转使所述阀芯与所述阀座接触或分离，其特征在于，配置有对所述阀轴朝将所述阀芯推压在所述阀座上的方向施力的压缩螺旋弹簧，而且该压缩螺旋弹簧形成为允许所述阀芯利用所述阀口两侧的流体入口侧与所述阀室侧之间的压力差来克服所述压缩螺旋弹簧的施力而从所述阀座提升，还具有用于阻止该提升量变为规定量以上的预提升用阻挡手段。
2. 如权利要求l所述的流量控制阀，其特征在于，所述驱动机构由螺纹进给机构构成， 该螺纹进给机构包括固定螺纹部和移动螺纹部，其中所述固定螺纹部形成在其下端部固定 在所述阀本体上的且内插有滑动自如的所述闽轴的筒状导向轴套的外周，而所述移动螺纹 部则形成在下方开口的筒状阀轴支架的内周，该阀轴支架与所述转子连接成一体并配置在 所述阀轴及导向轴套的外周。
3. 如权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，所述阀轴从上面起依次具有穿过所 述阀轴支架顶部形成的插通孔的上部小直径部、比该上部小直径部直径大的上部大直径 部、以及比该上部大直径部直径大的下部大直径部，所述压縮螺旋弹簧外套在所述上部大 直径部上，且夹装在所述阔轴支架的顶部与所述下部大直径部的上端台阶顶端面之间。
4. 如权利要求3所述的流量控制阀，其特征在于，在所述压縮螺旋弹簧的上端与所述 阀轴支架顶部之间夹设有弹簧承接垫圈。
5. 如权利要求3或4所述的流量控制阀，其特征在于，在所述阀芯落座在所述阀座内 的关阀状态下，所述顶部或所述弹簧承接垫圈与所述上部大直径部的上端台阶顶端面之间 形成规定的间隙，所述顶部的插通孔周缘部或所述弹簧承接垫圈和所述上部大直径部的上 端台阶顶端面构成所述预提升用阻挡手段。
6. 如权利要求l所述的流量控制阀，其特征在于，所述阀轴包括上部轴体，其与所 述转子连接成可一体旋转；以及有底圆筒状的阀芯支架，其具有与该上部轴体的下端部连 接固定的顶部、底部，所述阀芯具有向所述阀座落座的阀部；与该阀部相连的胴体部； 以及上部小直径部，其直径比所述胴体部小且穿过所述阀芯支架的底部上形成的插通孔， 在所述阀芯支架内设有朝将所述阀芯推压在所述阀座上的方向施力的所述压縮螺旋弹簧。
7. 如权利要求6所述的流量控制阀，其特征在于，所述驱动机构由螺纹进给机构构成， 该螺纹进给机构包括固定螺纹部和移动螺纹部，所述固定螺纹部形成在其下端部固定在所 述阀本体上的且内插有滑动自如的所述阀轴的筒状导向轴套的内周，而所述移动螺纹部则 形成在所述阀轴的上部轴体的外周。
8. 如权利要求6或7所述的流量控制阀，其特征在于，在所述阀芯落座在所述阀座内 的关阀状态下，所述阀芯支架的底部与所述阀芯的胴体部上端之间形成规定的间隙，所述 底部的插通孔周缘部和所述胴体部的上端台阶顶端面构成所述预提升用阻挡手段。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，所述驱动机构设有旋 转下降阻挡手段，当所述转子旋转下降至规定的关阀位置时，用于阻止进一步旋转下降。
10. —种制冷循环，由配管将压縮机、使被压縮机压縮后的制冷剂冷凝的冷凝器、对 被该冷凝器冷凝后的制冷剂的通过流量进行控制的流量控制阀、使经该流量控制阀进行了 流量控制后的制冷剂进行蒸发的蒸发器连接而成，其特征在于，所述流量控制阀由权利要求1至权利要求9中任一项所述的流量控制阀构成，且将配管 与所述流量控制阀连接成所述流量控制阀的阀室侧为低压侧，所述制冷剂入口侧为高压 侧。
全文摘要
本发明能提供一种流量控制阀，该流量控制阀即使在不需要进行流量控制时也能使少量的制冷剂朝一个方向流动，能将阀开闭动作所需的驱动力抑制在较小，能使包括步进电动机在内的流量控制阀整体小型化，还可提高响应性等而快速地进行流量控制。本发明的流量控制阀，包括阀轴(25)；阀本体(20)；罐(40)；转子(30)；定子(50)；以及驱动机构(28，38)，其配备有对所述阀轴(25)施力的压缩螺旋弹簧(34)，该压缩螺旋弹簧(34)形成为允许所述阀芯(24)利用所述阀口(22)两侧的流体入口(62)侧与所述阀室(21)侧之间的压力差来克服所述压缩螺旋弹簧(34)的施力而从所述阀座(22)提升，还具有用于阻止该提升量变为规定量以上的预提升用阻挡手段(25d，39)。
文档编号F16K1/00GK101220866SQ20071019390
公开日2008年7月16日 申请日期2007年11月23日 优先权日2006年11月24日
发明者外园英树 申请人:株式会社不二工机