CN115013575A - 压力调整阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备调整弹簧及压敏部件的压力调整阀，该压力调整阀通过抑制调整弹簧所产生的侧向力，能够减少滑动阻力，降低滞后。一种压力调整阀(100a)，具备：阀主体(5)，其具有阀座(18)；阀针(30)，其具有能够相对于阀座(18)接触分离的阀部(32)；压敏单元(40)，其沿轴线方向挠曲，具有对阀部(32)施力的压敏部件(41)；调整弹簧单元(50)，其具有对阀部(32)向闭阀方向施力的调整弹簧(53)；以及连接机构(70)，其在压敏单元(40)与调整弹簧单元(50)之间形成具有向心作用的凹凸卡合，调整弹簧(53)是波形弹簧。该波形弹簧抑制侧向力，因此能够减少滑动阻力，降低滞后。

Description

压力调整阀

技术领域

本发明涉及一种具备调整弹簧以及压敏部件的压力调整阀。

背景技术

在压力调整阀中进行了：通过具备调整弹簧以及压敏部件，从而根据压力变动控制阀开度。

例如，图6中，作为调整弹簧以及压敏部件，分别示出了采用螺旋弹簧以及压敏波纹管的压力调整阀(以下，称为“现有的压力调整阀”)。在该现有的压力调整阀300中，在阀壳310连接有流入管301及流出管302，且在将上述部件之间连通的阀室311内设有能够相对于阀座318接触分离的球阀330。并且，现有的压力调整阀300具备向闭阀的方向对球阀330施力的压敏单元340和调整弹簧单元350、以及向开阀的方向对球阀330施力的整流元件单元390(参照专利文献1)。此处，压敏单元340由压敏用波纹管341、波纹管下盖342、波纹管上盖343以及连结棒345构成。并且，调整弹簧单元350由弹簧支架部件351、调整螺纹部件352、以及夹持在弹簧支架部件351与调整螺纹部件352之间的调整弹簧353构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-229481号公报

发明内容

发明所要解决的课题

首先，压敏单元340以及调整弹簧单元350彼此经由连结棒345卡合。该连结棒345的一端部及另一端部分别经由由弹性部件构成的第一引导叶片346及第二引导叶片355，而与能够沿半径方向移动的波纹管下盖342及弹簧支架部件351嵌合。并且，连结棒345的中央部插通在设于波纹管上盖343的插通孔343a内，但在连结棒345与插通孔343a之间设定有微小的间隙。经由该微小的间隙，向压敏用波纹管341的内部空间导入大气压，另一方面，向压敏用波纹管341的外部空间导入二次侧压力P2。再有，整流元件单元390经由整流元件391将螺旋弹簧392的作用力传递到球阀330。

此处，现有的压力调整阀300采用螺旋弹簧作为调整弹簧353。该螺旋弹簧在压缩时，所卷绕的线材所具有的倾斜角不是全部均匀地变化，因此螺旋弹簧的中心轴产生倾斜，产生很多不沿中心轴线C的作用力(侧向力)。

因此，即使在现有的压力调整阀300中高精度地组装了螺旋弹簧，在压缩时，螺旋弹簧所产生的侧向力也会被传递到连结棒345，导致连结棒345以相对于中心轴线C倾斜的状态相对于插通孔343a滑动。由此，产生连结棒345与插通孔343a的滑动阻力增加的问题(以下，称为“现有的问题点(滑动阻力的增加)”)，滞后变大。

本发明的目的在于提供一种具备调整弹簧以及压敏部件的压力调整阀，该压力调整阀通过抑制调整弹簧所产生的侧向力，从而能够减少滑动阻力，降低滞后。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，压力调整阀具备：阀主体，其具有阀座；阀针，其具有能够相对于上述阀座接触分离的阀部；压敏单元，其沿轴线方向挠曲，具有对上述阀部施力的压敏部件；调整弹簧单元，其具有经由上述压敏部件对上述阀部向闭阀方向施力的调整弹簧；以及连接机构，其在上述压敏单元与上述调整弹簧单元之间形成具有向心作用的凹凸卡合，上述调整弹簧是波形弹簧。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，上述调整弹簧单元还具备具有凸状部的弹簧支架部件和具有凹状部的调整螺纹部件，上述波形弹簧的上述阀针侧以及上述调整弹簧单元侧分别由上述凸状部以及上述凹状部支撑，上述弹簧支架部件能够经由上述连接机构而相对于上述压敏单元相对地转动。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，在上述波形弹簧的上述阀针侧与上述弹簧支架部件之间产生的静摩擦力设定为比在上述弹簧支架部件与上述连接机构之间产生的静摩擦力大。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，在上述波形弹簧的两端部分别设有平坦的环形状的座部。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，以上述波形弹簧从上述阀部的闭阀状态到阀全开状态具有线性特性的方式，避开弹簧常数拐点地设定上述波形弹簧的使用范围。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，上述波形弹簧收纳于与控制流体分离的上述阀主体的弹簧壳体。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，使用二氧化碳作为控制流体。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，上述压敏单元还具备具有沿轴线方向连通的圆筒形状的滑动部的上述调整弹簧单元侧的盖，上述连接机构具备在从轴线方向观察时具有圆形状的侧部的连接部件，上述连接部件的上述侧部相对于上述滑动部进行点接触。

并且，上述压力调整阀也可以构成为，上述压敏单元还具备：连结棒，该连结棒的上述调整弹簧单元侧的端部以能够插通到上述滑动部的方式配置；以及由压敏用波纹管构成的上述压敏部件，该压敏用波纹管的上述阀针侧的端部与上述连结棒连接，并且该压敏用波纹管的上述调整弹簧单元侧的端部以不能相对于上述阀主体相对位移的方式被固定，上述连接机构还包括设于上述调整弹簧单元的上述阀针侧的端部的轴心部的卡合部，上述卡合部以及上述连接部件具有向上述调整弹簧单元侧凹入的形状以及突出的形状，形成凹凸卡合。

发明的效果如下。

根据本发明，能够提供一种具备调整弹簧以及压敏部件的压力调整阀，该压力调整阀通过抑制调整弹簧所产生的侧向力，能够减少滑动阻力，降低滞后。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的压力调整阀的闭阀状态的剖视图，(a)示出压力调整阀的整体图，(b)示出(a)的由虚线Ib包围的区域的放大图。

图2是示出图1的波形弹簧的外观的立体图。

图3是示出图2的波形弹簧的非线性特性的载荷-挠曲线图。

图4是第一实施方式的变形例的压力调整阀的上部连接机构的局部放大图。

图5是示出第二实施方式的压力调整阀的闭阀状态的剖视图。

图6是示出现有技术中的具备调整弹簧以及压敏部件的压力调整阀的闭阀状态的剖视图。

符号说明

100a、100b、200—压力调整阀，5、205—阀主体，10、210—阀壳，11、211—入口端口，12、212—出口端口，15—阀室，16—波纹管收纳室，18—阀座，20—弹簧壳体，30—阀针(阀芯)，40、240—压敏单元，41—压敏用波纹管(压敏部件)，43、143—波纹管上盖(调整弹簧单元侧的盖)，43a—插通孔，43c—滑动部，45、245—连结棒，50—调整弹簧单元，51—弹簧支架部件，51a—凸台部(凸状部)，51b—凸边部(凸状部)，52—调整螺纹部件，52a—环状壁部(凹状部)，52b—上表面部(凹状部)，53—调整弹簧(波形弹簧)，53c—峰部，53d—下端部，53s—分离部，53sd—下侧座部，53st—阶梯部，53su—上侧座部，53u—上端部，53t—接触部，53v—谷部，60—下部连接机构，63—球，70、170、270—上部连接机构(连接机构)，71、271—下侧卡合部，72—上侧卡合部，73b、173b—连接部件，241—压敏用膜片(压敏部件)，242—膜片下盖，243—膜片上盖(调整弹簧单元侧的盖)，244—压板，C—中心轴线，L1、L2—最大阀提升量。

具体实施方式

参照图1至图5，对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本发明并不限定于本实施方式的方式。

〈关于术语〉

在本说明书的记载中，“上”及“下”示出“调整弹簧单元侧”及“阀针侧”。在本说明书以及权利要求书的记载中，“一端”及“另一端”示出“阀针侧”及“调整弹簧单元侧”。在本说明书以及权利要求书的记载中，“压敏用波纹管的有效受压面积”示出作为基于波纹形状的最小内径(压敏用波纹管的向中心轴侧突出的波纹形状中的“谷”部的内径)以及最大内径(压敏用波纹管的向远离中心轴侧的中心轴的方向突出的波纹形状的“峰”部的内径)的平均内径而计算出的近似值的受压面积。在本说明书以及权利要求书的记载中，“能够引导”示出包括“能够滑动”的情况。在本说明书以及权利要求书的记载中，“凹凸卡合”示出在轴线方向上凹入的形状以及突出的形状分别卡合的情况。

(第一实施方式)

〈关于压力调整阀的结构〉

使用图1，对本发明的第一实施方式的压力调整阀100a进行说明。压力调整阀100a主要由阀主体5、阀针(阀芯)30、压敏单元40、调整弹簧单元50构成。以下，在压力调整阀100a的各个结构中加入下部连接机构60及上部连接机构(连接机构)70并依次进行说明。此外，在压力调整阀100a中，以按照阀针30、压敏单元40、调整弹簧单元50的顺序从一端侧向另一端侧间接地卡合的状态组装于阀主体5。此处，本实施方式的压力调整阀100a采用波形弹簧作为调整弹簧53，但对此在下文中进行详细说明。在该波形弹簧中，在周向上形成多个的接触部53t(参照图2)沿弹簧中心轴方向呈交错状地配置。因而，在本实施方式的压力调整阀100a中，在波形弹簧压缩时，多个接触部53t始终成为支点，沿中心轴线C可靠地传递作用力，抑制侧向力，因此能够消除现有的问题点(滑动阻力的增加)，降低滞后。

阀主体5由与流入管1及流出管2连接的阀壳10、以及通过铆接等与该阀壳10的另一端部结合的弹簧壳体20构成。该阀主体5由黄铜、铁、铝、不锈钢等金属或聚苯硫醚(PPS)等树脂材料等适当的材质构成。

阀壳10是中空圆筒状的部件，具有沿中心轴线C贯通的贯通孔，在该贯通孔，以相互连通的方式设有与流入管1连接的入口端口11、阀针引导孔13、阀针收纳室14、阀室15以及波纹管收纳室16。该阀针引导孔13设定为内径比阀针收纳室14的内径小，在阀针引导孔13与阀针收纳室14的连接部设有环状的台阶部17。并且，阀室15设定为内径比阀针收纳室14的内径大，在阀室15与阀针收纳室14的连接部设有环状的阀座18。

并且，阀壳10还具有沿半径方向从阀室15贯通的贯通孔，在该贯通孔设有与流出管2连接的出口端口12。由此，在闭阀状态下，构成为，能够经由出口端口12向阀室15及波纹管收纳室16导入二次侧压力P2。

弹簧壳体20是具有沿中心轴线C贯通的贯通孔的中空圆筒状的部件，并设有弹簧收纳室21。并且，在弹簧壳体20的另一端部的内周侧设有内螺纹部22，其与设于调整螺纹部件52的外周侧的外螺纹部52c以能够沿轴向移动的方式螺纹结合。经由该螺纹结合部，始终向弹簧收纳室21导入大气。

接下来，对阀针30进行说明。阀针30具备向轴向的一端侧延伸的圆筒形状的导向部31、设于另一端侧的大致圆锥台形状的阀部32、以及设于导向部31与阀部32之间的环状的弹簧支撑部33。并且，阀针30具有在导向部31沿中心轴线C延伸且在半径方向上贯通导向部31的另一端侧的内部流路34。该阀针30由不锈钢等金属构成。

阀针30的导向部31以能够在阀壳10的阀针引导孔13内沿轴向进行引导的方式配置。此处，在导向部31的外径与阀针引导孔13的内径之间形成的间隙设定为较小，进行严格的公差管理。并且，阀针30由夹持在阀针30的弹簧支撑部33与阀壳10的台阶部17之间的阀弹簧6始终向开阀方向施力。这样，阀针30以在轴向上稳定的状态被导向，在从中心轴线C方向观察时，阀针30与阀座18的中心位置始终一致，因此能够改善流量不稳定以及阀泄漏性。

关于阀针30的在轴向上的移动，利用一次侧压力P1与二次侧压力P2的压力差、对阀部32的另一端部作用的压敏用波纹管41及调整弹簧53的作用力、对弹簧支撑部33作用的阀弹簧6的作用力等产生，对此在下文中进行详细说明。利用上述外力，阀部32相对于阀座18能够接触分离地移动，从而决定阀开度。此处，通过使连结棒45的阶差部45c与波纹管上盖43抵接，来规定阀针30的从闭阀状态到成为最大阀提升状态的阀全开状态的最大阀提升量L1。此外，在本实施方式的压力调整阀100a中，与成为最大阀提升状态的阀全开状态不同，在连结棒45的阶差部45c与波纹管上盖43抵接之前，存在成为流动预定的流量的开阀量的状态的阀全开状态。

接下来，对压敏单元40进行说明。压敏单元40由压敏用波纹管(压敏部件)41、波纹管上盖(调整弹簧单元侧的盖)43、以及具有沿中心轴线C延伸的一端部及另一端部的连结棒45构成。该压敏用波纹管41的沿中心轴线C延伸的一端部及另一端部与连结棒45的一端部以及波纹管上盖43分别连接，并且向闭阀方向对阀部32施力。压敏单元40由不锈钢等金属构成，收纳在阀壳10的波纹管收纳室16内。

压敏用波纹管41与连结棒45的一端部以及波纹管上盖43分别连接，从而经由阀室15以及波纹管收纳室16始终向压敏用波纹管41的外部空间导入二次侧压力P2。另一方面，经由形成于连结棒45的小径部45b与波纹管上盖43的插通孔43a之间的间隙以及形成于连接部件73b与波纹管上盖43的滑动部43c之间的间隙，始终向压敏用波纹管41的内部空间导入大气。并且，在该压敏用波纹管41中，以波纹形状的峰部的外径以及谷部的内径与阀壳10及连结棒45始终分别成为非接触的状态的方式设定各部分的尺寸关系。

连结棒45具备向轴向的一端侧延伸的大致圆柱形状的大径部45a以及从大径部45a向轴向的另一端侧延伸的大致圆柱形状的小径部45b。在大径部45a的一端部形成有向径向突出且连接压敏用波纹管41的一端部的凸缘部45d。并且，在大径部45a与小径部45b之间形成有环状的阶差部45c。

波纹管上盖43具备：插通孔43a，其沿中心轴线C在同心上延伸，且用于插通连结棒45的小径部45b；波纹管上盖接合部43b，其连接压敏用波纹管41的另一端部；以及圆筒形状的滑动部43c，其沿中心轴线C在同心上延伸，内径设定为比插通孔43a的内径大，并且用于插通连结棒45的小径部45b，用于连接部件73b滑动。此处，压敏单元40经由焊接部w相对于阀主体5以不能相对位移的方式被固定。该焊接部w示出将波纹管上盖43以及阀壳10的另一端部彼此相互焊接的区域。通过调整该焊接部w的轴向的位置，能够吸收压敏单元40的长度的个体差异、组装于阀主体5的组装误差等。

在本实施方式中，压敏单元40的一端侧成为将压敏用波纹管41与连结棒45的凸缘部45d连接的结构，但不限定于此。例如，也可以构成为，采用具有有盖形状的下端部的压敏用波纹管41或者将凸缘部45d从连结棒45的一端部分离的形态的波纹管下盖，从连结棒45省略凸缘部45d，并且在该有盖形状的下端部或波纹管下盖连接连结棒45的一端部。此外，通过使连结棒45的一端部为能够相对于有盖形状的下端部或波纹管下盖在半径方向上移动的连接形态，从而能够吸收连结棒45相对于中心轴线C的倾斜、压敏用波纹管41的非对称性等。

在本实施方式中，压敏单元40的另一端侧成为将压敏用波纹管41与波纹管上盖43连接的结构，但不限定于此。例如，也可以构成为，采用具有凸缘形状的上端部的压敏用波纹管41，省略波纹管上盖43，并且将压敏用波纹管41的上端部的外缘以不能相对位移的方式固定于作为阀主体5的阀壳10的内壁，将阀壳10用作波纹管上盖43。这样，在将压敏用波纹管41的上端部固定于阀壳10的内壁的情况下，波纹管上盖43的插通孔43a以及滑动部43c形成于阀壳10的内壁。

在本实施方式的压力调整阀100a中，在阀针30以及压敏单元40的轴向对置面之间配置有下部连接机构60。

该下部连接机构60由形成于阀针30以及压敏单元40的轴向对置面的一对凹入部61、62、以及在该一对凹入部61、62之间以形成凹凸卡合的方式被夹持的球63构成。该一对凹入部61、62形成于阀部32的上端面以及大径部45a的下端面的轴心部，由圆锥形状的下侧凹入部61以及上侧凹入部62构成。该圆锥形状具有与中心轴线C形成为同心圆的底面和位于中心轴线C上的顶点。并且，球63由不锈钢等金属构成。

由此，阀针30以在阀壳10的阀针引导孔13内能够沿中心轴线C引导的方式配置，因此下侧凹入部61的中心位置始终位于中心轴线C上。并且，由于经由下侧凹入部61以及球63对上侧凹入部62作用向心作用，因此上侧凹入部62的中心位置自立地配置在中心轴线C上。由此，能够抑制由压敏用波纹管41的非对称性等引起的不沿中心轴线C的作用力向阀针30传递，能够减少阀针30的滑动阻力。此外，在本实施方式中，下侧凹入部61、上侧凹入部62分别具有圆锥形状，但不限定于此，例如也可以具有球面形状。

〈关于调整弹簧单元〉

调整弹簧单元50由弹簧支架部件51、调整螺纹部件52、夹持在弹簧支架部件51及调整螺纹部件52之间且向闭阀方向对阀部32施力的调整弹簧53构成。弹簧支架部件51以及调整螺纹部件52由黄铜、铁、铝、不锈钢等金属、聚苯硫醚(PPS)等树脂材料等适当的材质构成，收纳在弹簧壳体20的弹簧收纳室21内。通过使设于该调整螺纹部件52的外周侧的外螺纹部52c与设于弹簧壳体20的另一端部的内周侧的内螺纹部22螺纹结合，且使调整螺纹部件52在轴向上移动，从而能够对调整弹簧53的作用力进行调整，进而对阀针30开阀的压力(设定值)进行调整。

〈关于波形弹簧〉

本实施方式的压力调整阀100a采用多重卷绕型波形弹簧(以下称为“波形弹簧”)作为调整弹簧53。如图2所示，由波形弹簧构成的调整弹簧53通过使截面形状呈矩形的线材以预定的间距呈正弦波形状地折曲，在沿着弹簧中心轴的方向上形成峰部53c及谷部53v，并且将该线材呈螺旋状地卷绕在上端部53u与下端部53d之间，从而整体形成为圆筒形状。该波形弹簧由SUS304等不锈钢构成，使在弹簧中心轴方向上对置的峰部53c及谷部53v相互接触及分离的接触部53t及分离部53s在卷绕方向上交替地形成，并且沿弹簧中心轴方向呈交错状地配置。

因而，本实施方式的压力调整阀100a在波形弹簧压缩时，多个接触部53t始终成为支点，沿中心轴线C可靠地传递作用力，抑制侧向力，因此能够消除现有的问题点(滑动阻力的增加)，降低滞后。并且，在波形弹簧压缩时，接触部53t成为支点，另一方面，分离部53s在弹簧中心轴方向上挠曲，由此能够以小线径来提高弹簧常数。因此，本实施方式的压力调整阀100a与现有的压力调整阀300相比，调整弹簧53实现轻量化及低背化，从而能够使压力调整阀100a变得小型。

此处，由于波形弹簧具有接触部53t，所以因控制流体、油、异物等附着于该接触部53t，接触部53t的滑动阻力增减，其结果，有波形弹簧的弹簧特性变化的担忧。因此，本实施方式的压力调整阀100a的波形弹簧与控制流体等分离，并且收纳于阀主体5的弹簧壳体20，因而能够不使弹簧特性变化地使用波形弹簧。

在波形弹簧的上端部53u及下端部53d，卷绕有一周以上的未形成正弦波形状的平坦的线材作为上侧座部53su以及下侧座部53sd。

因而，在本实施方式中，在波形弹簧的上端部53u及下端部53d(两端部)形成有环形状的上侧座部53su及下侧座部5sd(座部)，因此能够将波形弹簧的作用力经由上侧座部53su及下侧座部53sd沿周向均匀地向调整螺纹部件52以及弹簧支架部件51传递。

〈关于波形弹簧的载荷-挠曲线图〉

在波形弹簧中，因压缩，接触部53t始终成为支点，在分离部53s产生挠曲，从而接触部53t中的峰部53c与谷部53v的接触状态从线接触状态变化为面接触状态。因而，该波形弹簧的载荷-挠曲线图具有非线性特性。

此处，图3中，作为例子，示出具有包含两个弹簧常数拐点的非线性特性的波形弹簧的载荷-挠曲特性。在该载荷-挠曲特性中，多个线性特性经由弹簧常数拐点(对应于图3中的挠曲为约50％以及约80％的点)而组合。

在本实施方式的压力调整阀100a中，以波形弹簧在从阀部32的闭阀状态到流动预定的流量的阀全开状态具有线性特性的方式，避开弹簧常数拐点地设定波形弹簧的使用范围，从而能够进行顺畅的控制。具体而言，如图3所示，以在避开弹簧常数拐点的使用范围(1)以及使用范围(2)内包含与阀针30的从闭阀状态到阀全开状态的阀提升量对应的挠曲的方式，设定组装时的波形弹簧的设置长度。

并且，在本实施方式的压力调整阀100a中，利用一种波形弹簧使之与各种控制流体对应，例如在使用二氧化碳作为控制流体的情况下，由于使用压力变高，所以能够设定为柔性较小的使用范围(2)，并且在使用HFC、HFO等制冷剂作为控制流体的情况下，由于使用压力变低，所以能够设定为柔性较大的使用范围(1)。

此外，在使用二氧化碳作为控制流体的情况下，调整弹簧53所要求的设计载荷变高，因此在采用螺旋弹簧作为调整弹簧53的情况下，有更明显地产生侧向力的影响的担忧。与此相对，本实施方式中的压力调整阀100a采用波形弹簧作为调整弹簧53，因此即使使用二氧化碳作为控制流体，多个接触部53t也始终成为支点，能够沿中心轴线C可靠地传递作用力，从而能够更有效地抑制侧向力。因而，本实施方式中的压力调整阀100a即使在从低压到高压的较大的使用压力范围内，也能够降低滞后，因此能够提高通用性。

此处，本实施方式中的压力调整阀100a的调整弹簧53采用波形弹簧来代替现有的压力调整阀300的螺旋弹簧。此处，与螺旋弹簧相比，波形弹簧的圈数变得极多。因而，在现有的压力调整阀300所具有的、压缩时的螺旋弹簧的扩径及转动所引起的问题有在本实施方式的压力调整阀100a的波形弹簧中更明显地产生的担忧。因此，在本实施方式的压力调整阀100a中，通过对波形弹簧的支撑机构进行研究，来抑制压缩时的扩径及转动所引起的问题。

首先，对现有的压力调整阀300中的螺旋弹簧的支撑机构进行说明，并对压缩时的螺旋弹簧的扩径及转动所引起的问题进行叙述。

〈关于现有的压力调整阀中的螺旋弹簧的支撑机构〉

如图6所示，在现有的压力调整阀300的螺旋弹簧的支撑机构中，使弹簧支架部件351的凸台部以及调整螺纹部件352的凸台部各自的外径比由螺旋弹簧构成的调整弹簧353的内径小，通过使弹簧支架部件351以及调整螺纹部件352各自的凸台部***到调整弹簧353的下端侧及上端侧来进行支撑。此处，调整弹簧353的下端侧经由弹簧支架部件351由能够转动的连结棒345支撑，但由于调整弹簧353所产生的侧向力，连结棒345产生了倾斜。由此，连结棒345与插通孔343a的滑动阻力增加，与连结棒345连接的弹簧支架部件351成为转动困难的状态。

此处，调整弹簧353因压缩，虽然微小，但线圈直径随着挠曲增加而扩大，相对于下端侧及上端侧的凸台部的间隙增加，因此有如下担忧：由于容易在径向上偏离，所以变得容易倾斜，并且下端部及上端部以中心轴线C为中心转动，从而调整弹簧353相对于弹簧支架部件351以及调整螺纹部件352滑动。再有，若从弹簧中心轴方向观察调整弹簧353，则作为卷绕起始部或卷绕结束部的阶梯部(未图示)形成在调整弹簧353的下端部及上端部与和该下端部及上端部重叠的线材之间。因而，在现有的压力调整阀300中，调整弹簧353的下端部及上端部相对于弹簧支架部件351以及调整螺纹部件352被压缩，一边摩擦阶梯部一边转动，因此无法进行顺畅的转动动作，有成为使调整弹簧353产生振动的问题(以下，称为“弹簧的问题点(由转动引起的振动)”)的担忧。

此处，假设作为本实施方式中的压力调整阀100a，直接采用现有的压力调整阀300中的螺旋弹簧的支撑机构，而仅采用波形弹簧来代替螺旋弹簧。在该情况下，与螺旋弹簧相比，波形弹簧的圈数极多，因此压缩时的波形弹簧的下端部53d及上端部53u的转动范围变大，更明显地产生弹簧的问题点(由转动引起的振动)，有难以进行精度更高的流量调整的担忧。

〈关于波形弹簧的支撑机构〉

因此，在本实施方式的压力调整阀100a中，采用与现有的压力调整阀300完全不同的波形弹簧的支撑机构。如图1所示，该波形弹簧的支撑机构由弹簧支架部件51、调整螺纹部件52、以及配置在连结棒45与弹簧支架部件51之间的上部连接机构70构成。

弹簧支架部件51具备向中心轴线C方向的另一端侧延伸的凸台部(凸状部)51a、以及设于一端侧且用于波形弹簧的下侧座部53sd(参照图2)落座的凸边部(凸状部)51b。并且，调整螺纹部件52具备向中心轴线C方向的一端侧延伸的环状壁部(凹状部)52a、以及设于另一端侧且用于波形弹簧的上侧座部53su(参照图2)落座的上表面部(凹状部)52b。此处，在本实施方式的波形弹簧的支撑机构中，通过使弹簧支架部件51的凸台部51a的外径比波形弹簧的内径稍小，并使凸台部51a***到波形弹簧的下端侧，从而在径向上具有波形弹簧能够滑动的间隙，在轴线方向上使波形弹簧支撑于凸边部51b。并且，通过使调整螺纹部件52的环状壁部52a的内径比波形弹簧的外径稍大，并使波形弹簧的上端侧***到环状壁部52a，从而在径向上具有间隙，在轴线方向上使波形弹簧支撑于上表面部52b。

上部连接机构70包括：一对卡合部71、72，其形成于连结棒45以及弹簧支架部件51的轴向对置面；以及连接部件73b，其具有球形状，在该一对卡合部71、72之间以形成凹凸卡合的方式被夹持。该一对卡合部71、72形成于小径部45b的上端面以及弹簧支架部件51的下端面中的轴心部，由圆锥形状的下侧卡合部71及上侧卡合部72构成。该圆锥形状具有与中心轴线C呈同心圆地形成的底面和位于中心轴线C上的顶点。并且，连接部件73b由不锈钢等金属构成。

此处，在从中心轴线C方向观察时，连接部件73b中的圆形状的侧部的半径设定为比滑动部43c的半径稍小，因此在连接部件73b的侧部与滑动部43c之间形成有极窄的间隙。因而，连接部件73b的侧部与滑动部43c始终成为点接触状态，半径方向上的移动受到限制，因此连接部件73b的中心位置始终配置于中心轴线C上附近。并且，由于经由半径方向上的移动受到了限制的连接部件73b分别对下侧卡合部71及上侧卡合部72作用向心作用，所以下侧卡合部71及上侧卡合部72的中心位置自立地配置于中心轴线C上附近。再有，连结棒45的小径部45b设定为相对于插通孔43a以非接触状态沿中心轴线C插通。这样，上部连接机构70能够抑制连结棒45相对于中心轴线C倾斜，并且减少与滑动部43c的滑动阻力，从而能够降低滞后。

〈关于波形弹簧的支撑机构在压缩时的动作〉

如图2所示，与螺旋弹簧相同，波形弹簧的上端侧及下端侧在与上端部53u及下端部53d面对面的上侧座部53su及下侧座部53sd形成有阶梯部53st。

首先，如图1所示，在波形弹簧的上端侧，波形弹簧的上侧座部53su落座于调整螺纹部件52的上表面部52b，并且波形弹簧的外周面以与调整螺纹部件52的环状壁部52a的内周面之间具有间隙的方式被支撑。因而，若波形弹簧在压缩时扩径，则波形弹簧与调整螺纹部件52的间隙变窄，从而波形弹簧在径向上难以偏离。由此，波形弹簧的上端侧的阶梯部53st相对于调整螺纹部件52的上表面部52b一边摩擦一边转动，即使波形弹簧产生了振动，波形弹簧的外周面也能够与调整螺纹部件52的环状壁部52a的内周面接触，因此能够有效地使波形弹簧所产生的振动衰减。

接着，在波形弹簧的下端侧，波形弹簧的下侧座部53sd落座于弹簧支架部件51的凸边部51b，并且波形弹簧的内周面以与弹簧支架部件51的凸台部51a的外周面之间具有间隙的方式被支撑。此处，在波形弹簧的下侧座部53sd与弹簧支架部件51的凸边部51b之间(面接触)产生的静摩擦力设定为比在弹簧支架部件51与连接部件(连接机构)73b之间(环状的线接触)产生的静摩擦力大。再有，在压敏单元40与调整弹簧单元50之间形成有能够转动的凹凸卡合。因而，若波形弹簧被压缩，则波形弹簧的下侧座部53sd因较大的静摩擦力，不会相对于弹簧支架部件51的凸边部51b摩擦，而是一体地转动。由此，弹簧支架部件51能够经由上部连接机构70相对于压敏单元40相对地转动。

因此，本实施方式的压力调整阀100a具有波形弹簧的支撑机构，因而在压缩时，波形弹簧的上端侧的外周面能够与调整螺纹部件52的环状壁部52a的内周面接触，因而能够有效地使波形弹簧所产生的振动衰减。并且，在压缩时，波形弹簧的下端侧不相对于弹簧支架部件51相对移动，因而能够利用阶梯部53st来抑制波形弹簧产生振动。由此，本实施方式的压力调整阀100a能够消除现有的压力调整阀300所具有的弹簧的问题点(由转动引起的振动)，从而能够进行更高精度的流量调整。

〈关于压力调整阀的动作〉

对压力调整阀100a的动作进行说明。此处，将使用压力调整阀100a的对象作为制冷剂回路进行说明，但不限定于此。在压力调整阀100a中，入口端口11与高压(一次侧压力P1)侧的流入管1连接，出口端口12与低压(二次侧压力P2)侧的流出管2连接。

(一次侧压力P1比设定值低的情况)

在一次侧压力P1比设定值低的情况下(例如，压缩机的吐出压力降低的状态等)，如图1所示，阀部32落座于阀座18，成为闭阀状态。此时，二次侧压力P2经由阀室15导入作为波纹管收纳室16的压敏用波纹管41的外部空间。

首先，作为在阀部32开阀的方向上作用的压力，在压敏用波纹管41产生二次侧压力P2×有效受压面积S1(参照图1的(b))。此处，压敏用波纹管41的有效受压面积S1是指基于波纹形状的最小内径及最大内径的平均内径计算出的受压面积。

接着，作为在阀部32开阀的方向上作用的压力，在阀针30产生一次侧压力P1×受压面积S2(参照图1的(b))，另一方面，作为在阀部32闭阀的方向上作用的压力，在阀针30产生二次侧压力P2×受压面积S2(参照图1的(b))。再有，作为在阀部32闭阀的方向上作用的力，对阀针30加载基于压敏用波纹管41的作用力F1以及调整弹簧53的作用力F2。除此之外，作为在阀部32开阀的方向上作用的力，对阀针30加载阀弹簧6的作用力。该阀弹簧6的作用力是抵消阀针30的自重的程度的作用力，因而不导入下述的(式1)。

因此，对压力调整阀100a的阀针30作用的外力的平衡能够如下表示。

P2×S1+P1×S2＝P2×S2+F1+F2(式1)

此处，P1：一次侧压力[N/mm²]

P2：二次侧压力[N/mm²]

S1：压敏用波纹管41的有效受压面积[mm²]

S2：被阀座18包围的阀部32的受压面积[mm²]

F1：压敏用波纹管41的作用力[N]

F2：调整弹簧53的作用力[N]

(式1)能够整理为P2×S1+P1×S2－P2×S2＝F1+F2。此处，压敏用波纹管41的有效受压面积S1设定为与被阀座18包围的阀部32的受压面积S2一致。

因此，在(式1)中，由二次侧压力P2作用于阀针30的外力全部被抵消，上式能够进一步整理为P1×S2＝F1+F2。在本实施方式的压力调整阀100a中，由于容易进行压敏用波纹管41的有效受压面积S1的调整，所以设定为该有效受压面积S1与被阀座18包围的阀部32的受压面积S2一致，能够抵消二次侧压力P2的影响。由此，压力调整阀100a通过使调整螺纹部件52在轴向上移动，适当地设定调整弹簧53的作用力F2，从而能够根据一次侧压力的变动来可变地控制开度。此外，不限定于作为基于波纹形状的最小内径及最大内径的平均内径计算出的近似值的受压面积(有效受压面积)，也能够使用通过实验得到的实际的受压面积来设定压力调整阀100a的各部分的尺寸。

(一次侧压力P1比设定值高的情况)

在一次侧压力P1比设定值((F1+F2)/S2)高的情况下(例如，压缩机的吐出压力上升的状态等)，虽然未图示，但阀部32与阀座18分离，成为开阀状态。此时，随着一次侧压力P1的上升，阀开度变大。此处，本实施方式的压力调整阀100a使用压敏用波纹管41作为压敏部件，由此能够得到较大的阀提升量。

本实施方式的压力调整阀100a采用波形弹簧作为调整弹簧53，从而能够抑制侧向力，消除现有的问题点(滑动阻力的增加)，降低滞后。并且，在本实施方式的压力调整阀100a中，作为波形弹簧的支撑机构，利用凸状落座部51a、51b以及凹状落座部52a、52b来分别支撑波形弹簧的一端侧及另一端侧，并且在压敏单元40与调整弹簧单元50之间形成具有向心作用且能够转动的凹凸卡合，从而能够消除弹簧所具有的问题点(由转动引起的振动)，能够进行更高精度的流量调整。

(第一实施方式的变形例)

使用图4对本发明的第一实施方式的变形例的压力调整阀100b进行说明。在第一实施方式的变形例的压力调整阀100b中，将上部连接机构70中的具有球形状的连接部件73b与连结棒45的另一端侧形成为一体，并且将滑动部43c及插通孔43a的内径设定为相同，这一点与第一实施方式的压力调整阀100a不同，但其它的基本结构与第一实施方式相同。此处，对同一部件标注同一符号，并省略重复的说明。

第一实施方式的变形例的上部连接机构(连接机构)170由弹簧支架部件51的上侧卡合部72和一体地形成于连结棒145的另一端部的连接部件173b构成。该圆锥形状的上侧卡合部72和球面形状的连接部件173b在中心轴线C方向上对置，形成凹凸卡合。并且，第一实施方式的变形例的波纹管上盖(调整弹簧单元侧的盖)143具备沿中心轴线C在同心上延伸且用于连接部件173b滑动的圆筒形状的滑动部143c。

此处，在从中心轴线C方向观察时，连接部件173b中的圆形状的侧部的半径设定为比滑动部143c的半径稍小，因而在连接部件173b的侧部与滑动部143c之间形成有极窄的间隙。由此，连接部件173b的侧部与滑动部143c始终成为线接触状态，但通过使用波形弹簧来抑制侧向力，因此连结棒145的小径部145b的中心位置始终配置于中心轴线C上附近。因而，上部连接机构170能够抑制连结棒145相对于中心轴线C倾斜，并且减少与滑动部43c的滑动阻力，降低滞后。

这样，在第一实施方式的变形例的压力调整阀100b中，通过将第一实施方式中的连接部件73b与连结棒45的另一端侧一体化，并且将滑动部43c及插通孔43a的内径设定为相同，除了得到与第一实施方式相同的效果(降低滞后、由转动引起的振动等)之外，还能够减轻对组装作业、部件管理的负担。

(第二实施方式)

使用图5对本发明的第二实施方式的压力调整阀200进行说明。在第二实施方式的压力调整阀200中，主要是采用压敏用膜片241作为压敏部件来代替压敏用波纹管41，并且使控制流体的流动方向相反，这一点与第一实施方式的压力调整阀100a不同，但其它的基本结构与第一实施方式大致相同。此处，对同一部件标注同一符号，并省略重复的说明。

依次说明第二实施方式的压力调整阀200主要与第一实施方式的压力调整阀100a不同的压敏单元240、阀主体205以及上部连接机构(连接机构)270。

首先，压敏单元240由不锈钢等金属构成，由压敏用膜片(压敏部件)241、膜片下盖242、膜片上盖(调整弹簧单元侧的盖)243、设于压敏用膜片241的上表面的压板244、以及沿中心轴线C延伸的具有一端部及另一端部的连结棒245构成。此处，在膜片下盖242与膜片上盖243之间夹持有压敏用膜片241的状态，膜片下盖242、压敏用膜片241、膜片上盖243经由焊接部w一体地固定。

在膜片下盖242的开口部固定阀壳210的另一端部，从而利用压敏用膜片241的下表面来划定压敏室242a，另一方面，在膜片上盖243固定弹簧壳体20的一端部，始终导入大气。再有，膜片上盖243具备沿中心轴线C在同心上延伸的圆筒形状的滑动部243c和限位部243s。通过该限位部243s与压板244抵接，来规定阀针30的从闭阀状态到成为最大阀提升状态的阀全开状态的最大阀提升量L2。

连结棒245由夹持在阀壳210与固定于连结棒245的另一端部附近的挡圈207之间的辅助弹簧208始终向开阀方向施力，连结棒245的具有平面形状的另一端部抵接于压敏用膜片241的下表面。该辅助弹簧208的作用力设定为，连结棒245能够始终以抵接状态追随压敏用膜片241的程度。

接下来，阀主体205由与流入管201及流出管202连接的阀壳210和经由压敏单元240与该阀壳210的另一端部结合的弹簧壳体20构成。

阀壳210是中空圆筒状的部件，设有在半径方向上从阀室15贯通且与流入管201连接的入口端口211、沿中心轴线C贯通且与流出管202连接的出口端口212、以及形成于在半径方向上与中心轴线C偏置后的位置的均压孔213。利用该均压孔213，在闭阀状态下，经由入口端口211向压敏单元240的压敏室242a导入一次侧压力P1。

再有，上部连接机构270由如下部件构成：一对卡合部271、72，其形成于压板244以及弹簧支架部件51的轴向对置面；以及连接部件73b，其具有球形状，在该一对卡合部271、72之间以形成凹凸卡合的方式被夹持。该一对卡合部271、72形成于压板244的上端面以及弹簧支架部件51的下端面中的轴心部，由圆锥形状的下侧卡合部271及上侧卡合部72构成。该圆锥形状具有与中心轴线C呈同心圆地形成的底面和位于中心轴线C上的顶点。

此处，在从中心轴线C方向观察时，连接部件73b中的圆形状的侧部的半径设定为比滑动部243c的半径稍小，因而在连接部件73b的侧部与滑动部243c之间形成有极窄的间隙。由此，连接部件73b的侧部与滑动部243c始终成为点接触状态，半径方向上的移动受到限制，因此连接部件73b的中心位置始终配置于中心轴线C上附近。并且，由于经由半径方向上的移动受到了限制的连接部件73b分别对下侧卡合部271及上侧卡合部72作用向心作用，所以下侧卡合部271及上侧卡合部72的中心位置自立地配置于中心轴线C上附近。由此，上部连接机构270能够减少与滑动部243c的滑动阻力，降低滞后。此外，压敏用膜片241的上下方向的可动范围(最大阀提升量L2)例如为0.2mm左右，因此能够利用由膜片上盖243的厚度构成的滑动部243c进行导向。

这样，在第二实施方式的压力调整阀200中，采用压敏用膜片241作为压敏部件来代替压敏用波纹管41，并且使控制流体的流动方向相反，由此除了得到与第一实施方式相同的效果(降低滞后、由转动引起的振动等)之外，通过使压敏部件、控制流体的流动方向等符合使用用途，能够提高通用性。

〈其它方式〉

本实施方式的压力调整阀100a、100b、200不仅能够应用于示例的制冷剂回路，当然也能够应用于所有的流体装置以及流体回路。并且，本发明不限定于上述的各方式、各实施方式、其中叙述的变形例，在不脱离本发明的技术思想的范围内，能够进行适当的变更、变形。

Claims (9)

1.一种压力调整阀，其特征在于，具备：

阀主体，其具有阀座；

阀针，其具有能够相对于上述阀座接触分离的阀部；

压敏单元，其沿轴线方向挠曲，具有对上述阀部施力的压敏部件；

调整弹簧单元，其具有经由上述压敏部件对上述阀部向闭阀方向施力的调整弹簧；以及

连接机构，其在上述压敏单元与上述调整弹簧单元之间形成具有向心作用的凹凸卡合，

上述调整弹簧是波形弹簧。

2.根据权利要求1所述的压力调整阀，其特征在于，

上述调整弹簧单元还具备具有凸状部的弹簧支架部件和具有凹状部的调整螺纹部件，

上述波形弹簧的上述阀针侧以及上述调整弹簧单元侧分别由上述凸状部以及上述凹状部支撑，

上述弹簧支架部件能够经由上述连接机构而相对于上述压敏单元相对地转动。

3.根据权利要求1所述的压力调整阀，其特征在于，

在上述波形弹簧的上述阀针侧与上述弹簧支架部件之间产生的静摩擦力设定为比在上述弹簧支架部件与上述连接机构之间产生的静摩擦力大。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压力调整阀，其特征在于，

在上述波形弹簧的两端部分别设有平坦的环形状的座部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的压力调整阀，其特征在于，

以上述波形弹簧从上述阀部的闭阀状态到阀全开状态具有线性特性的方式，避开弹簧常数拐点地设定上述波形弹簧的使用范围。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的压力调整阀，其特征在于，

上述波形弹簧收纳于与控制流体分离的上述阀主体的弹簧壳体。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的压力调整阀，其特征在于，

使用二氧化碳作为控制流体。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的压力调整阀，其特征在于，

上述压敏单元还具备具有沿轴线方向连通的圆筒形状的滑动部的上述调整弹簧单元侧的盖，

上述连接机构具备在从轴线方向观察时具有圆形状的侧部的连接部件，

上述连接部件的上述侧部相对于上述滑动部进行点接触。

9.根据权利要求8所述的压力调整阀，其特征在于，

上述压敏单元还具备：连结棒，该连结棒的上述调整弹簧单元侧的端部以能够插通到上述滑动部的方式配置；以及由压敏用波纹管构成的上述压敏部件，该压敏用波纹管的上述阀针侧的端部与上述连结棒连接，并且该压敏用波纹管的上述调整弹簧单元侧的端部以不能相对于上述阀主体相对位移的方式被固定，

上述连接机构还包括设于上述调整弹簧单元的上述阀针侧的端部的轴心部的卡合部，

上述卡合部以及上述连接部件具有向上述调整弹簧单元侧凹入的形状以及突出的形状，形成凹凸卡合。

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