流量控制阀的制作方法

流量控制阀的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种流量控制阀，能够抑制在使处于闭阀状态的阀部件以从阀座部离开的方式在轴心方向移动时在该阀部件的轴心方向施加的力的平衡发生变化。利用均压路（36）连通背压室（25）和第二开口（12）的压力平衡式的电动阀（1）具有阀部件驱动部（40），该阀部件驱动部（40）使阀部件（30）在连结阀部件（30）与落座面（17）的最短距离的直线成为通过阀体锥形面（33）的上端部位（33a）的状态的范围内移动。
【专利说明】流量控制阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷循环等所使用的流量控制阀，详细地说涉及压力平衡式的流量控制阀。
【背景技术】[0002]以往，作为这种压力平衡式的流量控制阀，例如有在日本特开2000 — 320711号公报(专利文献I)及日本特开昭63 - 243581号公报(专利文献2)中所公开的阀。图14表示作为以往的压力平衡式的流量控制阀的一例的电动膨胀阀的纵剖视图。
[0003]图14所示的电动膨胀阀(图中用符号800表示)具备阀主体801、阀部件804、弹簧 805、阀棒806、密封件807、以及电动促动器809。
[0004]阀主体801形成为大致圆筒形。在阀主体801的侧壁801a设有与第一流体通路 Al连通的第一开口 811，在底壁801b设有与第二流体通路A2连通的第二开口 812。在第二开口 812的周围设有阀座部813。另外，在阀主体801的上部安装有上盖816，在上盖816 竖立有外螺纹筒817。阀棒806的上端贯通外螺纹筒817。
[0005]阀部件804形成为圆筒状，能够以活塞状移动的方式容纳在阀主体801内。阀部件804将阀主体801的内部空间区划为阀室814和背压室815。阀室814与第一开口 811 连通。阀部件804的下端与阀座部813对置。另外，在阀部件804设有连通第二开口 812 和背压室815的均压路841。阀部件804总是被弹簧805向阀座部813按压。阀棒806的下端以限位器806a能够卡定的方式贯入阀部件804的上部，当该阀棒806向上方提升时， 限位器806a与阀部件804卡定，阀部件804也一起被提升。环状的密封件7以阻止流体的泄漏而且不妨碍相互滑动的方式设置在阀主体801与阀部件804之间。
[0006]电动促动器809安装在阀主体801的上部，具有转子892、定子线圈893和屏蔽管 894。转子892设置在屏蔽管894的内侧。转子892旋转自如地与外螺纹筒817螺纹连接， 而且旋转自如地与阀棒806的上端部863结合。定子线圈893安装在屏蔽管894的外侧。
[0007]转子892通过旋转而在外螺纹筒817的轴心方向(图中、上下方向)移动。并且，转子892的移动通过弹簧895无游动地传到阀棒806，阀棒806与转子892的旋转量成比例地进退。也就是，通过电动促动器809的驱动，阀棒806及阀部件804上下运动，阀部件804 相对于第二开口 812的周围的阀座部813离座/落座。
[0008]在该电动膨胀阀800中，第二开口 812和背压室815通过均压路841而连通。因此，取得作用于阀部件804的背压室815侧的上端面804b的流体压力、和作用于阀部件804 的第二开口 812侧的下端面804a的流体压力的压力平衡，可减轻使阀部件804上下运动时的电动促动器809的驱动力。
[0009]具体地说，若将阀部件804的上端面804b的面积设为S1、将下端面804a的面积设为S2、将第二开口 812的流体压力设为P2、将向上的力设为正，则闭阀时的压力平衡、即相对于阀部件804施加在其轴心方向(图中上下方向)的力F由以下的(i)式表示，
[0010]F = P2 (S2 — SI) ? ? ?⑴[0011]也就是，通过使阀部件804的上端面804b的面积SI与下端面804a的面积S2相 同(包含大致相同)，能够抵消或减少闭阀时在轴心方向施加的力。[0012]另外，在上述的电动膨胀阀800中，由于阀部件804为圆柱状，因此仅考虑了上端 面804b的面积SI及下端面804a的面积S2，但是对于例如图15所示那样的、阀部件为圆柱 状以外的形状情况也能够同样地考虑。[0013]在图15所示的流量控制阀(图中用符号900表示冲，901为大致圆筒状的阀主体， 904为大致圆柱状的阀部件，911为第一开口，912为第二开口，913为阀座部，915为背压室， 941为均压路。另外，Dl?D6表示阀部件904的各部分的直径，以下的SI?S6表示对阀 部件904从其轴心方向(图中上下方向)观察时的与Dl?D6分别对应的部分的面积。[0014]若将第一开口 911中的流体压力设为P1、将第二开口 912中的流体压力设为P2， 则对阀部件904以Pl在图中向上施加的力Fl及向下施加的力F2、以及以P2在图中向上施 加的力F3及向下施加的力F4由以下的(ii)式?(V)式表示。[0015]Fl = Pl ((SI — S3) + (S6 — S2))...(ii)[0016]F2 = Pl ((S5 — S3) + (S6 — S5))...(iii)[0017]F3 = P2 (S2 —S4)...(iv)[0018]F4 = P2 (SI —S4)...(v)[0019]并且，在将向上的力设为正时，则对阀部件904在其轴心方向(图中上下方向)施加 的力F’表示为[0020]F，= (Fl - F2) + (F3 — F4)[0021]= Pl (SI — S2) — P2 (SI — S2)[0022]= (Pl — P2) (SI — S2)...(vi)[0023]也就是，与上述相同，对于阀部件904中在闭阀时承受第二开口的流体压力的部 分，通过使背压室915侧的部分的俯视时的面积SI与第二开口 912侧(阀座部913侧)的部 分的俯视时的面积S2相同(包含大致相同)，能够抵消或减少闭阀时在阀部件904的轴心方 向施加的力。[0024]现有技术文献[0025]专利文献[0026]专利文献1:日本特开2000 - 320711号公报[0027]专利文献2:日本特开昭63 - 243581号公报
【发明内容】
[0028]发明所要解决的课题[0029]然而，这种压力平衡式的流量控制阀900如图16 (a)所示构成为，对于阀部件904 的在闭阀时承受第二开口 912的流体压力P2的部分，通过使背压室915侧的部分的俯视时 的面积SI与第二开口 912侧的部分的俯视时的面积S2相同，抵消或减少闭阀时在阀部件 904的轴心方向施加的力，但如图16 (b)所示，在开阀时第一开口 911与第二开口 912连 通的情况下，若阀部件904和阀座部913处于比较接近的位置，则连接阀部件904与阀座部 913的最短距离的线成为第一开口 911的流体压力Pl与第二开口的流体压力P2的边界线 K，若使阀部件904以从阀座部913逐渐离开的方式在轴心方向移动，则承受流体压力P2的第二开口侧的部分的俯视时的面积从S2减小到S2’，因此，在阀部件904的轴心方向施加的 力的平衡被破坏，存在阀部件904的移动需要大的力的问题。
[0030]于是，本发明的目的在于提供一种能够抑制在使处于闭阀状态的阀部件以从阀座 部离开的方式在轴心方向移动时施加在该阀部件的轴心方向的力的平衡发生变化的流量 控制阀。
[0031]用于解决课题的方法
[0032]为了实现上述目的，方案I所述的发明是一种流量控制阀，其特征在于，具有:阀 壳，其形成有第一开口及第二开口 ；阀座部，其为环状，其与上述第二开口连通地设置在上 述阀壳内且具有研钵形状的落座面；缸筒部，其轴心配置在通过上述阀座部的轴心的轴线 上，且以一方端部与该阀座部隔开间隔地对置的方式设置在上述阀壳内；阀部件，其以相 对于上述阀座部的落座面进行离座及落座，且能够活塞状地移动的方式容纳在上述缸筒部 内；均压路，其以连通该缸筒部内的另一方端部一侧的背压室与上述第二开口的方式设置 于上述阀壳或上述阀部件，上述背压室由上述缸筒部内的空间被上述阀部件划分而形成； 以及阀部件移动单元，使上述阀部件在连结上述阀部件与上述落座面的最短距离的直线成 为通过上述阀部件的与上述落座面相接触的部位的状态的范围内移动。
[0033]方案2所述的发明在方案I所述的发明中，其特征在于，在上述阀部件的上述阀座 部一侧的端部设有锥形面，上述阀部件的锥形面相对于上述轴线的角度比上述落座面相对 于上述轴线的角度大。
[0034]方案3所述的发明在方案I或2所述的发明中，其特征在于，上述落座面具有相对 于上述轴线的角度不同的多个研钵状的环状面部分。
[0035]本发明的效果如下。
[0036]根据本发明，在利用均压路连通背压室和第二开口的压力平衡式的流量控制阀 中，具有使阀部件在连结阀部件与落座面的最短距离的直线成为通过该阀部件的与上述落 座面相接触的部位的状态的范围内移动的阀部件移动单元，因此在使阀部件在这样的范围 内移动的情况下，阀部件的与落座面相接触的部位总是与落座面最接近，因此，在该部位与 落座面之间产生第一开口侧的流体压力与第二开口侧的流体压力的边界。由此，即便使阀 部件移动，第二开口的流体压力也总是施加在阀部件的比该部位更靠内侧的部分，阀部件 的施加有第二开口的流体压力的第二开口侧的部分的俯视时的面积不会发生变化，在使处 于闭阀状态的阀部件以从阀座部离开的方式在轴线方向移动时能够抑制在该阀部件的轴 线方向施加的力的平衡发生变化。
[0037]根据方案2所述的发明，在阀部件的阀座部侧的端部设有锥形面，阀部件的锥形 面相对于通过阀座部的轴心的轴线的角度比落座面相对于该轴线的角度大，因此能够使阀 部件的锥形面的与阀座部侧相反侧的端部成为阀部件的与落座面相接触的部位，能够可靠 地维持压力平衡。
[0038]根据方案3所述的发明，落座面具有相对于轴线的角度不同的多个研钵状的环状 面部分，因此通过调整各环状面部分的相对于轴线的角度，能够容易地设定阀部件的移动 距离、即相对于开阀程度的流量(流量特性)。
【专利附图】

【附图说明】[0039]图1是本发明的流量控制阀的第一实施方式的电动阀的纵剖视图。[0040]图2是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处 于落座位置(闭阀状态)的图。[0041]图3是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处 于从阀座部离座的位置(阀半开状态)的图。[0042]图4是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处 于从图3的状态进一步从阀座部离开的位置(阀半开状态)的图。[0043]图5是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处 于开阀上限位置(开阀上限状态)的图。[0044]图6是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处 于超过了开阀上限位置的位置的图。[0045]图7是示意性地表示本发明的流量控制阀的第二实施方式的电动阀的阀部件及 阀座部的放大剖视图，是阀部件处于落座位置(闭阀状态)的图。[0046]图8是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是 阀部件处于从阀座部离座的位置(阀半开状态)的图。[0047]图9是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是 阀部件处于从图8的状态进一步从阀座部离开的位置(阀半开状态)的图。[0048]图10是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图， 是阀部件处于开阀上限位置(开阀上限状态)的图。[0049]图11是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图， 是阀部件处于超过了开阀上限位置的位置的图。[0050]图12是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀座部的变形例的结构的放大剖 视图。[0051]图13是示意性地表示阀座部的环状面部分的相对于轴线的角度和流量的关系的 曲线图。[0052]图14是现有的流量控制阀的纵剖视图。[0053]图15是示意性地表示现有的其他流量控制阀的放大剖视图。[0054]图16是示意性地表示图15的流量控制阀的放大剖视图，Ca)是表示闭阀状态的 图，(b)是表示开阀状态的图。[0055]图中:[0056]I一电动阀(流量控制阀)，10一阀主体(阀壳)，11一第一开口，12—第二开口，16— 阀座部，17、17A—落座面，171—第一环状面部分(环状面部分)，172—第二环状面部分(环 状面部分)，17a—上端部，20—阀导向件(缸筒部)，25—背压室，30—阀部件，31—阀体， 33—阀体锥形面(锥形面)，33a—上端部位(阀部件的与落座面相接触的部位)，36—均压 路，40—阀部件驱动部(阀部件移动单元)，50—阀架，60—马达，70—旋转限位机构，P—轴 线，Rl—从轴线至阀体锥形面的上端部位的距离，R2—从轴线至落座面的上端部的距离， α —落座面相对于轴线的角度，α I—第一环状面部分相对于轴线的角度，α 2—第二环状 面部分相对于轴线的角度，β —阀体锥形面相对于轴线的角度，X —阀部件的轴线P方向的 移动距离。【具体实施方式】
[0057](本发明的第一实施方式)
[0058]以下参照图1?图6对作为本发明的流量控制阀的第一实施方式的电动阀进行说 明。
[0059]图1是本发明的流量控制阀的第一实施方式的电动阀的纵剖视图。此外，在以下 说明中的“上下”的概念与各图中的上下对应，表示各部件的相对的位置关系，不表示绝对 的位置关系。
[0060]该实施方式的电动阀(各图中用符号I表TjO具有作为阀壳的阀主体10、阀座部
16、作为缸筒部的阀导向件20、阀部件30、均压路36、以及作为阀部件移动单元的阀部件驱 动部40。
[0061]阀主体10形成为大致圆筒形状，在其内侧形成有阀室10A。阀主体10在其周壁 IOa上形成有圆形的第一开口 11，在其下端的底壁IOb上形成有圆形的第二开口 12。在第 一开口 11固定安装有一次侧接头管Al，该一次侧接头管Al与阀室IOA内的一次侧口 13连 通。另外，在第二开口 12固定安装有二次侧接头管A2，该二次侧接头管A2与后述的阀座部 16内的二次侧口 14连通。
[0062]阀座部16形成为圆形环状，在阀主体10内设为与第二开口 12连通。阀座部16 具有内径从上方朝向下方逐渐变小的单一研钵形状的落座面17、和与落座面17的下端连 接的阀座部内周面18。该落座面17在后述的阀部件30在阀座部16落座时抵接该阀部件 30。另外，阀座部内周面18形成为与二次侧接头管A2的内径大致相同的直径，并划定二次 侧口 14。
[0063]阀导向件20具有阀导向件主体部21和阀导向件盖部22。阀导向件主体部21形 成为两端部开口的大致圆筒形状。阀导向件主体部21配置成其下端部21a与阀座部16隔 开间隔而相对，并固定安装在阀主体10内。阀导向件盖部22以封闭阀导向件主体部21的 上端部21b的方式利用固定金属零件23固定安装于该阀导向件主体部21。在阀导向件盖 部22设有以在上下方向贯通该阀导向件盖部22的方式形成的内螺纹部22a。
[0064]阀部件30整体形成为大致圆柱形状，以能够在上下方向上滑动移动的方式配设 在阀导向件20内。也就是，阀部件30以能够活塞状移动的方式容纳在阀导向件20内。阀 部件30通过容纳在阀导向件20内而区划阀导向件20内的空间，并在阀导向件20内的上 端部21b侧形成背压室25。
[0065]阀部件30具有阀体31、连结金属零件34和密封部37。
[0066]阀体31形成为下端部31a开口而且上端部31b由上壁32封闭的大致圆筒形状。 阀体31配置成其外周面31c能够滑动地与阀导向件主体部21的内周面21c相接触。在阀 体31的下端部31a设有随着朝向下方而直径逐渐变小的前端尖细的阀体锥形面33。
[0067]连结金属零件34形成为外径比阀体31小的大致圆筒形状。连结金属零件34的 下端部34a开口而且在上端部34b设有弹簧支架部35。在连结金属零件34的周壁34c的 靠上端部34b的部位，形成有连通连结金属零件34的内外的贯通孔34d，在该贯通孔34d的 下方的部位设有凸缘部34e。
[0068]连结金属零件34以其下端部34a贯通该上壁32的方式固定安装于阀体31的上壁32。由此，阀体31的内侧空间、连结金属零件34的内侧空间及贯通孔34d相互连通而构 成均压路36。通过该均压路36，阀体31的下方的空间与背压室25连通。[0069]密封部37形成为圆形环状，构成为其外边缘能够以气密状与阀导向件主体部21 的内周面21c相接触。密封部37与蝶形弹簧支架38及蝶形弹簧39 —起被夹持在连结金 属零件34的凸缘部34e与阀体31的上表面31d之间。[0070]第二开口 12、阀座部16、阀导向件20及阀部件30以各自的轴心位于轴线P上的方式配置。[0071]阀部件驱动部40具有阀部件架50和马达60。[0072]阀部件架50具有架部51、线圈状的压缩弹簧53和弹簧支架部54。架部51形成 为下端部51a开口而且上端部51b被上壁52封闭的大致圆筒形状。在架部51容纳有压缩 弹簧53，并且，弹簧支架部54以支承该压缩弹簧53的上端部的方式能够在上下方向移动地 容纳在架部51内。另外，在架部51的下端部51a，以支承压缩弹簧53的下端部的方式固 定安装有阀部件30的连结金属零件34的弹簧支架部35。由此，弹簧支架部54被压缩弹 簧53按压到架部51的上壁52。关于架部51的上壁52，后述的马达60的转子轴64的下 方的前端64a以相对于该架部51能够旋转的方式贯通，在架部51内，该前端64a与弹簧支 架部54相接触。[0073]马达60由步进马达构成，具有马达壳体61、磁性转子63、定子线圈66和旋转限位 机构70。[0074]马达壳体61形成为下端部61a开口而且上端部61b由上壁62封闭的大致圆筒形 状。马达壳体61的下端部61a固定安装在阀导向件主体部21的上端部21b。[0075]磁性转子63以同轴方式容纳在马达壳体61内。磁性转子63具有转子轴64、和固 定安装在转子轴64上的磁铁部65。转子轴64配置成其轴心位于轴线P上。在转子轴64 的外周面的一部分上设有外螺纹部64b，与阀导向件盖部22的内螺纹部22a螺纹结合。这 样，磁性转子63与阀导向件20 (具体地为阀导向件盖部22)螺纹结合，因此通过旋转而在 轴线P方向(即、上下方向)上移动。[0076]定子线圈66固定安装在马达壳体61的外周面。该定子线圈66通过被给与脉冲 信号，而根据该脉冲信号所包含的脉冲数使磁性转子63旋转。[0077]旋转限位机构70设置在马达壳体61的上壁52的内面侧。旋转限位机构70具有 螺旋导向线体71、和利用安装在磁性转子63的磁铁部65上的杆65a而在螺旋导向线体71 的各螺旋间撞回的可动限位器部件72。旋转限位机构70在磁性转子63移动到规定的上限 位置(即、阀部件30的开阀上限位置)时，可动限位器部件72碰撞在马达壳体61上所设的 限位器(未图示)。由此，磁性转子63的旋转、即超过上限位置的移动被限制。[0078]其次，参照图2?图6，对上述的本实施方式的电动阀I的动作(作用)进行说明。[0079]图2是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处 于落座位置(闭阀状态)的图。图3是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大 剖视图，是阀部件处于从阀座部离座的位置(阀半开状态)的图。图4是示意性地表示图1 的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处于从图3的状态进一步从阀座部离 开的位置(阀半开状态)的图。图5是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大 剖视图，是阀部件处于开阀上限位置(开阀上限状态)的图。图6是示意性地表示图1的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处于超过开阀上限位置的位置的图。
[0080]电动阀I如上所述，在阀座部16设有落座面17，在阀体31上设有阀体锥形面33。 另外，如图2所示，落座面17相对于轴线P的角度设定为a，阀体锥形面33相对于轴线P 的角度设定为比角度ct大的0 (其中a < 0 <90度)。
[0081]另外，阀体31的外径设定为D1，落座面17的上端部17a的直径设定为比外径Dl 大的D2。由此，在阀体31处于在阀座部16上落座的落座位置(闭阀状态)时，阀体锥形面 33的上端部位33a与落座面17相接触，关闭二次侧口 14。即、上端部位33a成为与阀部件 30的落座面17相接触的部位。
[0082]这样，在阀体31处于落座位置时，上端部位33a与落座面17相接触，因此在闭阀状态下，二次侧口 14的流体压力(第二压力P2)施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分。
[0083]接着，在阀体31从落座位置离开并在轴线P方向逐渐移动时，如图3所示，阀体31 一边保持上端部位33a成为与落座面17最接近的部位的状态一边移动。换言之，一边保持连结阀部件30与落座面17的最短距离的直线通过阀部件30的上端部位33a的状态一边移动。因此，在该状态下，在上端部位33a与落座面17之间，产生第一开口 11侧的流体压力(第一压力Pl)与第二开口 12侧的流体压力(第二压力P2)的边界线k。也就是，即使在该阀半开状态下，二次侧口 14的第二压力P2也施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。阀部件30在处于这种阀半开状态的位置时，若使垂线从阀体锥形面33的上端部位33a向落座面17下垂，则垂足位于落座面17上。该垂线成为上述边界线k。
[0084]若将阀部件30的从落座位置至阀半开状态的位置的移动距离设为X，则阀体锥形面33的上端部位33a与落座面17的距离y由以下(I)式表示，
[0085]y = xsin a ? ? ? ( I)
[0086]随着阀部件30的距 离落座位置的移动距离X变大，阀体锥形面33的上端部位33a 与落座面17的距离y变大。
[0087]并且，阀体31进一步从落座位置离开并在轴线P方向移动，如图4所示，即使在使垂线从阀体锥形面33的上端部位33a向落座面17垂下时垂足位于该上端部17a，在阀体 31，上端部位33a也成为与落座面17最接近的部位。也就是，该垂线成为第一压力Pl与第二压力P2的边界线k，在该状态下，二次侧口 14的第二压力P2也施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。该垂线还是落座面17的上端部17a的法线。
[0088]然后，阀体31进一步从落座位置尚开并在轴线P方向移动，如图5所不,与上述相反，即便使垂线从落座面17的上端部17a向阀体锥形面33垂下时的垂足在位于该上端部位33a的开阀上限位置，在阀体31中，上端部位33a也在与落座面17最接近的部位。也就是，该垂线成为第一压力Pl与第二压力P2的边界线K，在该开阀上限状态下，二次侧口 14 的第二压力P2也施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。该垂线还是阀体锥形面33的上端部位33a的法线。
[0089]然后，假设阀体31从上述开阀上限位置进一步从落座位置离开并在轴线P方向移动，则如图6所示，比阀体锥形面33的上端部位33a更靠下方的阀体锥形面33上的部位33b成为阀体31的与落座面17最接近的部位，连结上述部位33b与落座面17的上端部17a的线成为第一压力Pl与第二压力P2的边界线K’。因此，在该状态下，二次侧口 14的第二压力P2施加在阀体31的、比直径小于上端部位33a的部位33b更靠内侧的部分，一次侧口 13的第一压力Pl施加在比该部位33b更靠外侧的部分，在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡发生变化。
[0090]这样，在本实施方式的电动阀I中，在二次侧口 14的第二压力P2施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分的范围内，通过使阀部件30 (具体地为阀体31)移动，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡，并能够抑制该平衡发生变化。换言之，在电动阀I中，使阀部件30在连结阀部件30与落座面17的最短距离的直线通过阀部件30的上端部位33a的范围内移动。
[0091]在电动阀I中，构成为，以图5所示的阀部件30的位置为开阀上限位置，利用旋转限位机构70限制阀部件30的移动，以免阀部件30超过该开阀上限位置而从阀座部16离开。除此以外，也可以做成如下结构等，即、通过对给与马达60的定子线圈66的脉冲信号的脉冲数进行计数来控制，以免阀部件30超过开阀上限位置。
[0092]如图5所示，若将阀体31的外径设为D1、将落座面17的上端部17a的直径设为D2、将轴线P与落座面17所成的角度设为α、将轴线P与阀体锥形面33所成的角度设为β，则阀部件30的从落座位置至开阀上限位置的移动距离L用以下的(2)式表示。
[0093]L = hi + h2
[0094]= [{(D2 - Dl) / 2} Xtan (90 — α )]
[0095]+ [{(D2 — Dl) / 2} Xtan^ ]...(2)
[0096]在此，若将外径Dl的半径(即、从轴线P至阀体锥形面33的上端部位33a的距离)设为RU将直径D2的半径(即、从轴线P至落座面17的上端部17a的距离)设为R2，则
[0097]L = (R2 — Rl) / tan α + (R2 — Rl) tan β
[0098]= (R2 — Rl) (I / tan α + tan β )..*(3)。
[0099]并且，阀部件30的移动距离X为从O至L的范围，因此
[0100]0^x^(R2 — Rl) (I / tan α + tan β )...(A)
[0101]如果移动距离X在满足上述(A)式的范围，则成为使阀部件30在连结阀部件30与落座面17的最短距离的直线通过阀部件30的与落座面17接触的上端部位33a的范围内移动的状态，能够维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。
[0102]上述的实施方式的电动阀I具有:形成有第一开口 11及第二开口 12的阀主体10 ；与第二开口 12连通地设置在阀主体10内且具有研钵形状的落座面17的环状的阀座部16 ；轴心配置在通过阀座部16的轴心的轴线P上，且以下端部21a隔开间隔地与该阀座部16对置的方式设置在阀主体10内的阀导向件20 ;以相对于阀座部16的落座面17进行离座及落座，且能够以活塞状移动的方式容纳在阀导向件20内的阀部件30 ;以阀导向件20内的空间连通划分形成于阀部件30的该阀导向件20内的上端部21b侧的背压室25与第二开口 12的方式，设置于阀部件30的均压路36 ;以及使阀部件30在连结阀部件30与落座面17的最短距离的直线成为通过阀部件30的阀体锥形面33的上端部位33a的状态的范围内移动的阀部件驱动部40。
[0103]另外，电动阀I在阀部件30的阀座部16 —侧的端部设有阀体锥形面33，阀体锥形面33相对于轴线P的角度P比落座面17相对于轴线P的角度a大。
[0104]如上所述，根据本实施方式，在利用均压路36连通背压室25与第二开口 12的压 力平衡式的电动阀I中，具有阀部件驱动部40，该阀部件驱动部40使阀部件30在连结阀部 件30与落座面17的最短距离的直线通过阀部件30的阀体锥形面33的上端部位33a的范 围内移动，因此在使阀部件30在这样的范围内移动的情况下，阀部件30的阀体锥形面33 的上端部位33a总是与落座面17最接近，因此，在该上端部位33a与落座面17之间产生第 一开口 11侧的流体压力(第一压力Pl)与第二开口 12侧的流体压力(第二压力P2)的边 界。由此，即便使阀部件30移动，第二开口 12的第二压力P2也总是施加在阀部件30的比 该上端部位33a更靠内侧的部分，因此阀部件30的施加第二开口 12的第二压力P2的第二 开口 12侧的部分的俯视时的面积不发生变化，能够抑制在使处于闭阀状态的阀部件30以 从阀座部16离开的方式在轴线P方向移动时在该阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡 发生变化。
[0105]另外，在阀部件30的阀座部16 —侧的端部(阀体31的下端部31a)设有阀体锥形 面33，阀体锥形面33相对于通过阀座部16的轴心的轴线P的角度P比落座面17相对于 该轴线P的角度a大，因此，在阀部件30的前端(下端部31a)处于阀座部16的内侧时，由 阀体锥形面33和落座面17形成流路，能够进行流体的整流。另外，能够使阀部件30的阀 体锥形面33的上端部位33a成为阀部件30的与落座面17相接触的部位。
[0106](本发明的第二实施方式)
[0107]以下，参照图7?图12对作为本发明的流量控制阀的第二实施方式的电动阀进行 说明。
[0108]图7是示意性地表示本发明的流量控制阀的第二实施方式的电动阀的阀部件及 阀座部的放大剖视图，是阀部件处于落座位置(闭阀状态)的图。图8是示意性地表示第 二实施方式的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处于从阀座部离座的位置 (阀半开状态)的图。图9是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀部件及阀座部的放大 剖视图，是阀部件处于从图8的状态进一步从阀座部离开的位置(阀半开状态)的图。图10 是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀部件及阀座部的放大剖视图，是阀部件处于开 阀上限位置(开阀上限状态)的图。图11是示意性地表示第二实施方式的电动阀的阀部件 及阀座部的放大剖视图，是阀部件处于超过开阀上限位置的位置的图。图12是示意性地表 示第二实施方式的电动阀的阀座部的变形例的结构的放大剖视图。
[0109]第二实施方式的电动阀IA代替在上述的第一实施方式的电动阀I中阀座部16为 单一的研钵形状的落座面17而具有如下落座面17A，该落座面17A设有角度相对于轴线P 相互不同的多个研钵形状的环状面部分，除此以外与第一实施方式的电动阀I相同，因此 对于相同的部分附注相同符号并省略说明。
[0110]在阀座部16的落座面17A设有角度相对于轴线P相互的不同的两个研钵形状的 第一环状面部分171及第二环状面部分172。第一环状面部分171和第二环状面部分172 以相互连接的方式沿轴线P方向并排配置。在本实施方式中，设有两个环状面部分，但三个 以上的多个环状面部分沿轴线P方向并排配设也可以。
[0111]其次，参照图7?图12对上述的本实施方式的电动阀IA的动作(作用)进行说明。
[0112]电动阀IA在阀座部16设有具备第一环状面部分171及第二环状面部分172的落座面17A，在阀体31设有阀体锥形面33。另外，如图7所示，偏靠阀座部内周面18的第一环状面部分171相对于轴线P的角度设定为a 1，远离阀座部内周面18的第二环状面部分172相对于轴线P的角度设定为比角度a I大的a 2。另外，角度a I及角度a 2均设定为比阀体锥形面相对于轴线P的角度P小(其中a I < a 2 < P < 90度)。
[0113]另外，阀体31的外径设定为D1，第一环状面部分171与第二环状面部分172的边界部分17b的直径设定为比外径Dl大的D2，落座面17A的上端部17a的直径设定为比外径D2大的D3。由此，在阀体31处于在阀座部16落座的落座位置(闭阀状态)时，阀体锥形面33的上端部位33a与落座面17A的第一环状面部分171相接触，关闭二次侧口 14。S卩、上端部位33a成为阀部件30的与落座面17A相接触的部位。
[0114]这样，在阀体31处于落座位置时，上端部位33a与落座面17A相接触，因此在闭阀状态下，二次侧口 14的流体压力(第二压力P2)施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分。
[0115]接着，在阀体31从落座位置离开并在轴线P方向逐渐移动时，如图8所示，阀体31一边保持上端部位33a成为与落座面17A (具体地为第一环状面部分171或第二环状面部分172)最接近的部位的状态一边移动。换言之，一边保持连结阀部件30与落座面17A的最短距离的直线通过阀部件30的上端部位33a的状态一边移动。因此，在该状态下，在上端部位33a与落座面17A之间产生第一开口 11侧的流体压力(第一压力Pl)与第二开口 12侧的流体压力(第二压力P2)的边界线k。也就是，在该阀半开状态下，二次侧口 14的第二压力P2也施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。在阀部件30处于成为这种阀半开状态的位置时，若使垂线从阀体锥形面33的上端部位33a向落座面17A垂下，则垂足位于落座面17A(该情况下，包含第二环状面部分172在轴线P侧延伸的假想面)上。该垂线成为上述边界线k。在图8中，表示阀体31移动到该垂足在第一环状面部分171与第二环状面部分172的边界部分17b (S卩、第一环状面部分171的上端部)上的位置的状态。
[0116]并且，阀体31进一步从落座位置离开并在轴线P方向移动，如图9所示，使垂线从阀体锥形面33的上端部位33a向落座面17A垂下时，垂足位于其上端部17a(即、第二环状面部分172的上端部)，在阀体31中，上端部位33a也成为与落座面17A最接近的部位。也就是，该垂线成为第一压力Pl与第二压力P2的边界线K，在该状态下，二次侧口 14的第二压力P2也施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。该垂线还是落座面17A的上端部17a的法线。
[0117]然后，阀体31进一步从落座位置离开并在轴线P方向移动，如图10所示，与上述相反，即便使垂线从落座面17A的上端部17a向阀体锥形面33垂下时的垂足在位于该上端部位33a的开阀上限位置，在阀体31中，上端部位33a也成为与落座面17A最接近的部位。也就是，该垂线成为第一压力Pl与第二压力P2的边界线K，即使在该开阀上限状态下，二次侧口 14的第二压力P2也施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。该垂线还是阀体锥形面33的上端部位33a的法线。
[0118]然后，假设阀体31从上述开阀上限位置进一步从落座位置离开并在轴线P方向移动，则如图11所示，比阀体锥形面33的上端部位33a更靠下方的阀体锥形面33上的部位33b成为阀体31的与落座面17A最接近的部位，连结上述部位33b与落座面17A的上端部17a的线成为第一压力Pl与第二压力P2的边界线K’。因此，在该状态下，二次侧口 14的第二压力P2施加在阀体31的、比直径小于上端部位33a的部位33b更靠内侧的部分，一次侧口 13的第一压力Pl施加在比该部位33b更靠外侧的部分，在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡发生变化。
[0119]这样，在本实施方式的电动阀IA中，通过使阀部件30 (具体地为阀体31)在二次侧口 14的第二压力P2施加在阀体31的比上端部位33a更靠内侧的部分的范围内移动，维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡，能够抑制该平衡发生变化。换言之，在电动阀IA中，使阀部件30在连结阀部件30与落座面17A的最短距离的直线通过阀部件30的上端部位33a的范围内移动。
[0120]在电动阀IA中，构成为，以图10所示的阀部件30的位置为开阀上限位置，与上述的第一实施方式同样地，利用旋转限位机构70限制阀部件30的移动，以免阀部件30超过该开阀上限位置而离开阀座部16。
[0121]如图10所示，若将阀体31的外径设为D1、将落座面17A的边界部分17b的直径设为D2、将落座面17A的上端部的直径设为D3、将轴线P与第一环状面部分171所成的角度设为a 1、将轴线P与第二环状面部分172所成的角度设为a 2、将轴线P与阀体锥形面33所成的角度设为P，则阀部件的从落座位置至开阀上限位置的移动距离由以下的(4)式表示。
[0122]L = hi 十 h2 = (hiI 十 hl2 — hl3)十 h2
[0123]= [{(D3 — Dl) / 2} Xtan (90 — a 2)]
[0124]+ [{(D2 — Dl) / 2} Xtan (90 — a I)]
[0125]— [{(D2 — Dl) / 2} Xtan (90 — a 2)]
[0126]+[{(D3 —Dl) / 2} X tan ^ ] ? ?.(5)
[0127]在此，若将外径Dl的半径(即、从轴线P至阀体锥形面33的上端部位33a的距离)设为RU将直径D2的半径(即、从轴线P至落座面17A的边界部分17b的距离)设为R2、将直径D3的半径(即、从轴线P至落座面17A的上端部17a的距离)设为R3，则
[0128]L = (R3 — Rl) / tan a 2
[0129]+ (R2 — Rl) / tana I
[0130]— (R2 — Rl) / tan a 2[0131 ]十(R3 — Rl) tan 3
[0132]= (R3 — Rl) (I / tan a 2 + tan 3 )
[0133]+ (R2 — Rl) (I / tan ct I — I / tan a 2)} ? ? *(6)。
[0134]并且，由于阀部件30的移动距离X在从0至L的范围，因此
[0135]0 = x = ( R3 — Rl) (I / tan a 2 + tan 3 )
[0136]+ (R2 — Rl) (I / tan a 1-1 / tana 2)} ? ? ? (B)
[0137]如果移动距离x在满足上述(B)式的范围，则通过使阀部件30在连结阀部件30与落座面17A的最短距离的直线通过阀部件30的上端部位33a的范围内移动，能够维持在阀部件30的轴线P方向施加的力的平衡。
[0138]在上述的第二实施方式的电动阀IA中，相对于轴线P的第二环状面部分的角度a 2设定得比第一环状面部分171的角度a I大，但也可以反过来，如图12所示的电动阀IB那样,将角度a 2设定得比角度a I小。
[0139]图13使用曲线图示意性地表示阀座部的环状面部分的相对于轴线的角度与流量的关系。
[0140]在上述的第一实施方式的电动阀I中，如图13中用点线表示的那样，针对从闭阀位置至开阀位置的阀部件30的移动距离，流量以依赖于落座面17的角度a (a = al)的一定比例增加。另一方面，在第二实施方式的电动阀IA及电动阀IB中，如图13中用实线表示的那样，从闭阀位置至中途，流量以依赖于第一环状面部分171的角度a I的一定比例增加，从中途至开阀上限位置，流量以依赖于第二环状面部分172的角度a 2的一定比例增加。由此，能够任意地变更流量相对于阀部件30的移动距离的变化、即、流量特性。
[0141]如上所述，根据本实施方式，除了上述的第一实施方式的电动阀I的效果以外，由于落座面17A具有相对于轴线P的角度不同的多个研钵形状的第一环状面部分171及第二环状面部分172，因此通过调整这些第一环状面部分171及第二环状面部分172的相对于轴线P的角度a 1、a 2，能够容易地设定阀部件30的移动距离、即相对于开阀程度的流量(流量特性)。在本实施方式中设有两个环状面部分，但通过设置三个以上的多个环状面部分，也能够容易地设定更加细微的流量特性。
[0142]在上述的各实施方式中，在阀部件30(具体地为阀体31)的下端部31a设有阀体锥形面33，但也可以是不设置这种阀体锥形面33，而是阀体31的外周面与该阀体31的下端面正交地连接的结构。或者，阀体锥形面33也可以是通过倒角而形成的微小的锥形面等。
[0143]另外，在各实施方式中，阀座部16、阀导向件20及阀部件30分别形成为圆形环状、圆筒形状及圆柱形状，但并不限定于此，关于阀座部16、阀导向件20及阀部件30，只要是从轴线P方向观察的俯视时的形状为相似关系，则即使圆形以外、多角形形状等也可以，只要不违背本发明的目的，则阀座部16、阀导向件20及阀部件30的形状为任意形状。
[0144]另外，在各实施方式中，是通过步进马达来驱动阀部件的电动阀，但并不限定于此，既可以是利用手动来驱动阀部件的流量控制阀等，也可以是利用电磁线圈和柱塞来驱动阀部件的电磁阀式。
[0145]另外，在各实施方式中，连通二次侧口 14和背压室25的均压路36设置在阀部件30上，但也可以代替阀部件30而设置在阀主体10。
[0146]另外，在各实施方式中，将一次侧接头管Al作为入口侧、将二次侧接头管A2作为出口侧，但并不限于此，也可以将入口侧与出口侧反过来。
[0147]此外，上述的实施方式只不过是表示了本发明的代表性的方式，本发明并不限定于实施方式。即、在不脱离本发明的要点的范围能够进行各种变形并实施。
【权利要求】
1.一种流量控制阀，其特征在于，具有:阀壳，其形成有第一开口及第二开口；阀座部，其为环状，其与上述第二开口连通地设置在上述阀壳内且具有研钵形状的落 座面；缸筒部，其轴心配置在通过上述阀座部的轴心的轴线上，且以一方端部与该阀座部隔 开间隔地对置的方式设置在上述阀壳内；阀部件，其以相对于上述阀座部的落座面进行离座及落座，且能够活塞状地移动的方 式各纳在上述缸筒部内；均压路，其以连通该缸筒部内的另一方端部一侧的背压室与上述第二开口的方式设置 于上述阀壳或上述阀部件，上述背压室由上述缸筒部内的空间被上述阀部件划分而形成； 以及阀部件移动单元，使上述阀部件在连结上述阀部件与上述落座面的最短距离的直线成 为通过上述阀部件的与上述落座面相接触的部位的状态的范围内移动。
2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，在上述阀部件的上述阀座部一侧的端部设有锥形面，上述阀部件的锥形面相对于上述轴线的角度比上述落座面相对于上述轴线的角度大。
3.根据权利要求1或2所述的流量控制阀，其特征在于，上述落座面具有相对于上述轴线的角度不同的多个研钵状的环状面部分。
【文档编号】F16K31/04GK103574131SQ201310340845
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2012年8月8日
【发明者】日下直树, 石黑元康 申请人:株式会社鹭宫制作所