JP6505151B2 - Flow control valve - Google Patents
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Description
本発明は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において冷媒流量を調整するのに好適な流量調整弁に関する。 The present invention relates to a flow control valve suitable for adjusting the flow rate of refrigerant, for example, in a heat pump type cooling and heating system.
この種の流量調整弁の一例として、弁室及び弁座付き弁口(オリフィス)が設けられた弁本体と、弁座からのリフト量に応じて弁口を流れる流体の流量を変化させる弁体とを備え、弁体が、例えば特許文献1〜3等に所載の如くの、雄ねじが設けられた弁軸、雌ねじが設けられた軸受部材、及びステッピングモータ等で構成されるねじ送り式昇降駆動機構により、弁座に接離又は近接離間するように昇降せしめられる電動弁が知られている。
As an example of this kind of flow rate adjustment valve, a valve body provided with a valve chamber and a valve seat (orifice) and a valve body for changing the flow rate of fluid flowing through the valve mouth according to the lift amount from the valve seat A screw feed type elevation drive including a valve shaft provided with an external thread, a bearing member provided with an internal thread, and a stepping motor as described in, for example,
ところで、上記した如くの構成の流量調整弁を、例えばヒートポンプ式冷暖房システムに組み込んだ場合、前記弁口が所定開度まで開かれ、弁室に流れ込んだ冷媒が、弁室から弁体と弁口との間に形成される隙間を介して流出する際、連続的な騒音(流体通過音)が発生しやすいという問題があった。 By the way, when the flow control valve having the above-mentioned configuration is incorporated into, for example, a heat pump type air conditioning system, the valve port is opened to a predetermined opening degree, and the refrigerant flowing into the valve chamber flows from the valve chamber to the valve body and the valve opening. When it flows out through the crevice formed between these, there existed a problem that continuous noise (fluid passage sound) was easy to generate.
より詳しくは、弁口に流れ込む流体(冷媒)が気体と液体の混合状態(気液二相流)、つまり、弁室を介して弁口に向かう流体中に気泡が混じっていると、その気泡が弁口を通過する際、その流入側と流出側に急激な圧力変動を発生させ、その圧力変動によって大きな騒音が発生する。特に、小開度領域(弁開度(弁体のリフト量)が小さい領域)においては、一般に、前記弁口における流体の流路(弁体と弁口との間の隙間)が非常に狭いので、流体中の気泡の影響が大きくなり、前述の大きな騒音(流体通過音)が更に発生しやすくなる。 More specifically, the fluid (refrigerant) flowing into the valve port is in a mixed state of gas and liquid (gas-liquid two-phase flow), that is, when bubbles are mixed in the fluid toward the valve port through the valve chamber, the bubbles When the valve passes through the valve port, rapid pressure fluctuation is generated on the inflow side and the outflow side, and the pressure fluctuation generates a large noise. In particular, in a small opening area (an area where the valve opening degree (lift amount of valve body) is small), generally, the flow path of the fluid at the valve port (gap between the valve body and the valve port) is very narrow. Therefore, the influence of air bubbles in the fluid is increased, and the above-mentioned loud noise (fluid passing noise) is more likely to be generated.
このような問題に対し、特許文献4に所載の従来技術では、弁室内に、流体中の気泡を細分化する部材(消音部材)を介装することが提案されている。 In order to solve such a problem, in the prior art described in Patent Document 4, it is proposed to interpose a member (muffler member) for dividing air bubbles in the fluid into the valve chamber.
ところで、大開度領域(弁開度が大きい領域)においては、前記弁口における流体の流路(弁体と弁口との間の隙間)が広くなるので、前述のような大きな騒音(流体通過音)は発生しにくくなる一方、弁口を通過する流量を十分に確保する必要性が高くなる。 By the way, in the large opening area (area where the valve opening degree is large), the flow path of the fluid in the valve port (the gap between the valve body and the valve port) becomes wide, so the above-mentioned large noise (fluid passage) Sound is less likely to be generated, but it becomes more necessary to secure a sufficient flow rate through the valve port.
特許文献4に所載の従来技術においては、流体中の気泡が、前記消音部材に設けられた貫通孔ないし網状部を通過する際に分解されて細分化され、その細分化された状態で、弁体と弁口との間の隙間に流入するので、弁口を通過する際、その流入側と流出側に急激な圧力変動は発生せず、前述の騒音を低減できる。しかし、前記消音部材は、弁室における流入口側と流出口側を常時仕切るように弁本体に固定されているので、弁口を通過する流量を確保する必要がある大開度領域において、弁口へ向かう流体の流れを阻害し、圧力損失(圧損)が大きくなり、適正な冷媒流量が得られ難いという問題があった。 In the prior art described in Patent Document 4, the air bubbles in the fluid are broken down and subdivided when passing through the through holes or the reticulated portion provided in the sound deadening member, and in the state of being subdivided, Since it flows into the gap between the valve body and the valve port, when passing through the valve port, rapid pressure fluctuation is not generated on the inflow side and the outflow side, and the above-mentioned noise can be reduced. However, since the muffling member is fixed to the valve main body so as to always divide the inlet side and the outlet side in the valve chamber, the valve opening in the large opening area where it is necessary to secure the flow rate passing through the valve opening There is a problem that the flow of the fluid toward the end is impeded, the pressure loss (pressure loss) becomes large, and it is difficult to obtain an appropriate refrigerant flow rate.
また、この種の流量調整弁では、近年、小開度領域(低流量域)での制御性の向上が求められているが、上記の問題を解消しつつ小開度領域での制御性を確保しようとすると、体格の大型化、構成の複雑化、高コスト化等を招くおそれがあった。 In addition, in this type of flow control valve, although the improvement of controllability in the small opening area (low flow area) is required in recent years, the controllability in the small opening area is solved while solving the above problems. If it is going to ensure, there existed a possibility that the enlargement of a physique, complication of a structure, cost increase, etc. might be caused.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、流体(冷媒)通過時における騒音を効果的に低減できるとともに、簡単な構成で大開度領域における圧力損失の低減と小開度領域における制御性の向上も図ることのできる流量調整弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to reduce noise during passage of fluid (refrigerant) effectively and to reduce pressure loss in a large opening area with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a flow control valve capable of improving controllability in a small opening region.
前記目的を達成すべく、本発明に係る流量調整弁は、基本的には、弁室及び大流量用弁口が設けられた弁本体と、前記弁室内に昇降自在に配在された第1弁体と、該第1弁体を昇降させるための昇降駆動部と、リフト量に応じて前記大流量用弁口を流れる流体の流量を変化させるべく、前記第1弁体の下端部外周を包囲するように該第1弁体に摺動自在に外挿され、該第1弁体の昇降動作に連動して駆動される第2弁体と、を備え、前記第1弁体に設けられた上側連通路と、前記第2弁体により前記第1弁体の下端部周りに画成された連通空間と、前記第2弁体に設けられた下側連通路とを介して前記弁室と前記大流量用弁口とを連通する小流量通路が形成され、前記第1弁体は、リフト量に応じて前記小流量通路における前記上側連通路と前記連通空間との間に設けられた小流量用弁口を流れる流体の流量を変化させるようになっており、前記昇降駆動部による前記第1弁体のリフト量が所定量以下のときは、前記第2弁体により前記大流量用弁口が閉じられ、前記第1弁体の前記小流量用弁口に対するリフト量に応じて流量が制御される小流量制御状態をとり、前記昇降駆動部による前記第1弁体のリフト量が前記所定量を超えると、前記第1弁体の上昇に伴って前記第2弁体が上昇せしめられて前記第2弁体が前記大流量用弁口を開く大流量制御状態をとるように構成され、前記小流量制御状態において前記第2弁体に作用する閉弁方向の力が開弁方向の力以上になるように、前記大流量用弁口の開口面積と前記第2弁体の昇降方向における受圧面積とが設定されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the flow control valve according to the present invention basically comprises: a valve main body provided with a valve chamber and a large flow rate valve port; The outer periphery of the lower end portion of the first valve body is changed to change the flow rate of the fluid flowing through the large flow rate valve port according to the valve body, the elevating drive unit for moving the first valve body up and down, and the lift amount. A second valve body slidably inserted onto the first valve body so as to surround the second valve body and driven in conjunction with the elevating operation of the first valve body; The valve chamber via an upper communication passage, a communication space defined around the lower end of the first valve body by the second valve body, and a lower communication passage provided in the second valve body And a small flow passage communicating the high flow rate valve port with the upper communication passage in the small flow passage according to the lift amount. The flow rate of the fluid flowing through the small flow rate valve port provided between the communication space and the communication space is changed, and when the lift amount of the first valve body by the elevation drive unit is equal to or less than a predetermined amount, The small flow control state in which the large flow rate valve port is closed by the second valve body and the flow rate is controlled in accordance with the lift amount of the first valve body with respect to the small flow rate valve port; When the lift amount of the first valve body due to the first valve body exceeds the predetermined amount, the second valve body is raised with the rise of the first valve body, and the second valve body receives the large flow rate valve port. The large flow rate control valve is configured to be in the large flow rate control state to be opened, and the force in the valve closing direction acting on the second valve body in the small flow rate control state is greater than the force in the valve opening direction. The opening area and the pressure receiving area in the vertical direction of the second valve body are set. It is characterized.
好ましい態様では、前記大流量用弁口の開口面積と前記第2弁体の昇降方向における受圧面積とが同一に設定される。 In a preferred aspect, the opening area of the large flow rate valve port and the pressure receiving area in the vertical direction of the second valve body are set to be the same.
更に好ましい態様では、前記大流量用弁口の開口面積、前記第1弁体の背面側に画成された背圧室の昇降方向における受圧面積、及び前記第2弁体の昇降方向における受圧面積が同一に設定されるとともに、前記大流量用弁口と前記背圧室とを連通する均圧通路が設けられる。 In a further preferred aspect, the opening area of the large flow rate valve port, the pressure receiving area in the vertical direction of the back pressure chamber defined on the back side of the first valve body, and the pressure receiving area in the vertical direction of the second valve body Are set identically, and a pressure equalizing passage connecting the large flow rate valve port and the back pressure chamber is provided.
更に好ましい態様では、前記均圧通路は、前記弁本体における前記弁室の外側の一部もしくは全周を含んで構成される。 In a further preferred aspect, the pressure equalizing passage is configured to include a part or the entire circumference of the valve chamber on the valve body.
更に好ましい態様では、前記均圧通路は、前記弁室を画成する基体部材と、該基体部材の外側に配在された外筒との間に形成される隙間を含んで構成される。 In a further preferred aspect, the pressure equalizing passage includes a gap formed between a base member defining the valve chamber and an outer cylinder disposed outside the base member.
別の好ましい態様では、前記小流量通路における前記小流量用弁口より前記弁室側及び前記大流量用弁口側の少なくとも一方に、前記小流量通路を流れる流体中の気泡を細分化する消音部材が配在される。 In another preferable aspect, the muffling in which air bubbles in the fluid flowing through the small flow passage are subdivided in at least one of the small flow passage from the small flow valve opening in the small flow passage and the large flow valve opening side The members are distributed.
前記消音部材は、好ましくは、前記小流量通路における前記上側連通路及び前記下側連通路に配在される。 The muffling member is preferably disposed in the upper communication passage and the lower communication passage in the small flow passage.
他の好ましい態様では、前記第2弁体は、該第2弁体と前記第1弁体との間に介装された付勢部材によって前記大流量用弁口の閉弁方向に付勢されるとともに、前記第1弁体のリフト量が前記所定量を超えると、前記第1弁体に設けられた鍔状係止部により引き上げられるようにされる。 In another preferred aspect, the second valve body is biased in the valve closing direction of the large flow rate valve port by a biasing member interposed between the second valve body and the first valve body. Rutotomoni, the lift amount of the first valve body is more than the predetermined amount, is adapted to be raised pull the flanged engaging part provided in the first valve body.
別の好ましい態様では、前記第2弁体は、前記第1弁体の下端部に摺動自在に外挿された筒状の連動部材と、該連動部材の下端開口に連結され、前記大流量用弁口を開閉する弁体部材とで構成される。 In another preferable aspect, the second valve body is connected to a cylindrical interlocking member slidably inserted at the lower end portion of the first valve body, and the lower end opening of the interlocking member, and the large flow rate It is comprised by the valve body member which opens and closes a valve port.
更に好ましい態様では、前記第1弁体の下端部と前記連動部材との間に、前記連通空間と前記弁室との間を封止するシール部材が介装される。 In a further preferred aspect, a seal member for sealing between the communication space and the valve chamber is interposed between the lower end portion of the first valve body and the interlocking member.
更に好ましい態様では、前記第1弁体の前記上側連通路における縦穴、及び/又は、前記第2弁体の前記弁体部材に設けられた前記下側連通路における縦穴に前記小流量通路を流れる流体中の気泡を細分化する消音部材が内装される。 In a further preferred aspect, the small flow rate passage flows in the vertical hole in the upper communication passage of the first valve body and / or the vertical hole in the lower communication passage provided in the valve body member of the second valve body. A muffling member is installed to fragment air bubbles in the fluid.
更に好ましい態様では、前記第1弁体の前記上側連通路における縦穴に前記小流量用弁口が設けられる。 In a further preferred aspect, the small flow rate valve port is provided in a vertical hole in the upper communication passage of the first valve body.
本発明に係る流量調整弁では、第1弁体に設けられた上側連通路と、第2弁体により第1弁体の下端部周りに画成された連通空間と、第2弁体に設けられた下側連通路とを介して弁室と大流量用弁口とを連通する小流量通路が形成され、流体中の気泡が、当該小流量通路を通過する際に細分化されるので、流体(冷媒)通過時、特に、小開度(小流量制御)領域での流体(冷媒)通過時における騒音を効果的に低減できるとともに、大開度(大流量制御)領域における圧力損失が抑えられ、適正な冷媒流量を得ることができる。 In the flow rate adjustment valve according to the present invention, the flow path is provided in the upper communication passage provided in the first valve body, the communication space defined around the lower end of the first valve body by the second valve body, and the second valve body A small flow passage communicating the valve chamber with the large flow rate valve port is formed via the lower communication passage, and air bubbles in the fluid are subdivided when passing through the small flow passage, Noise can be effectively reduced when fluid (refrigerant) passes, particularly when fluid (refrigerant) passes in the small opening (small flow control) region, and pressure loss in the large opening (large flow control) region is suppressed. And an appropriate refrigerant flow rate can be obtained.
また、例えば大流量用弁口の開口面積と第2弁体の昇降方向における受圧面積とが同一に設定され、閉弁状態ないし小流量制御状態において第2弁体の移動方向(昇降方向)に作用する力がバランス(差圧がキャンセル)されるので、流量制御時、特に、大流量用弁口から弁室に向かう方向に流体が流れるときの流量制御時の小開度領域(低流量域)における制御性を向上させることができる。 Also, for example, the opening area of the large flow rate valve port and the pressure receiving area in the elevating direction of the second valve body are set to be the same, and in the valve closing state or the small flow rate control state Since the acting force is balanced (differential pressure is canceled), the small opening area (low flow area) at the time of flow control, particularly when the fluid flows in the direction from the large flow rate valve port to the valve chamber Can be improved.
また、大流量用弁口の開口面積、第1弁体の背圧室の昇降方向における受圧面積、及び第2弁体の昇降方向における受圧面積が同一に設定されるとともに、大流量用弁口と背圧室とを連通する均圧通路が設けられ、閉弁状態ないし小流量制御状態において第2弁体の移動方向(昇降方向)に作用する力がバランス(差圧がキャンセル)されることに加えて、小流量制御状態において第1弁体の移動方向に作用する力や大流量制御状態において第1弁体及び第2弁体の移動方向に作用する力をバランス(差圧をキャンセル)させられるので、前記の如くに小開度領域(低流量域)における制御性を向上できることに加えて、流量制御時に弁体(小流量制御状態における第1弁体、大流量制御状態における第1弁体及び第2弁体)に作用する荷重を可及的に小さくして、弁体の駆動トルクを低減でき、もって、更なる小型化、省電力化等を図ることができる。 Further, the opening area of the large flow rate valve port, the pressure receiving area in the vertical direction of the back pressure chamber of the first valve body, and the pressure receiving area in the vertical direction of the second valve body are set to be the same. Pressure equalizing passage that communicates with the back pressure chamber, and the force acting in the moving direction (raising and lowering direction) of the second valve body in the closed state or small flow rate control state is balanced (cancel the differential pressure) In addition to the above, the force acting in the moving direction of the first valve body in the small flow rate control state and the force acting in the moving direction of the first valve body and the second valve body in the large flow rate control state are balanced (cancel the differential pressure) Therefore, in addition to the controllability in the small opening area (low flow area) being improved as described above, the valve body (the first valve body in the small flow control state, the first in the large flow control state) Load acting on the valve body and the second valve body And as small as possible, it is possible to reduce the driving torque of the valve body, has been, further size reduction can reduce power consumption and the like.
また、前記小流量通路における上側連通路と連通空間との間に設けられた小流量用弁口より弁室側及び大流量用弁口側に、当該小流量通路を流れる流体中の気泡を細分化する消音部材が配在されているので、流体(冷媒)通過時における騒音を確実に低減することができる。 Further, the bubbles in the fluid flowing through the small flow passage are subdivided from the small flow valve port provided between the upper communication passage and the communication space in the small flow passage toward the valve chamber side and the large flow valve opening side. Since the muffling members are disposed, noise at the time of fluid (refrigerant) passage can be reliably reduced.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る流量調整弁の一実施形態を示す全体断面図、図2は、図1のU−U矢視断面図である。 FIG. 1 is an overall cross-sectional view showing an embodiment of a flow rate adjustment valve according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line U-U in FIG.
なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際の使用状態での位置、方向を指すとは限らない。 In the present specification, descriptions representing positions, directions such as top, bottom, left, right, front, back, etc. are provided for convenience according to the drawings in order to avoid complicated explanation, and the positions, directions in the actual use state Does not necessarily mean
また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。 Further, in each drawing, the gap formed between the members, the separation distance between the members, and the like are large in comparison with the dimensions of the respective constituent members in order to facilitate understanding of the invention and for convenience in drawing. Or it may be drawn small.
<流量調整弁1の構成>
図示実施形態の流量調整弁1は、例えばヒートポンプ式冷暖房システム等において冷媒流量を調整するために使用される電動弁であり、前述した従来の流量調整弁と同様に、流体(冷媒)が導入導出される弁室14及び該弁室14に開口する弁座15付きの弁口(大流量用弁口)16を有する弁本体10と、段付きの筒状基台13を介して弁本体10に固着された有底円筒状のキャン30と、キャン30に外嵌されるステータ40及びキャン30の内周に回転自在に配在されるロータ50からなるステッピングモータ(昇降駆動部)63と、ロータ50の回転数を減速する不思議遊星歯車減速機構60と、前記弁座15に接離して流体の通過量を制御する(言い換えれば、弁座15からのリフト量に応じて弁口16を流れる流体の流量を変化させる)副弁体(第2弁体)31が設けられた二段弁体32と、不思議遊星歯車減速機構60の出力ギヤ57の回転運動を直線運動に変換して前記二段弁体32を駆動する(昇降させる)ねじ送り機構27と、から構成される。
<Configuration of
The
弁本体10は、有底円筒状の基体部材9と、基体部材9の外側に配在された、例えば板金製の外筒8とを有し、基体部材9の内部に円筒状空所からなる弁室14が画成されている。基体部材9における弁室14の一側部には、管継手11aが(ろう付け等により)接続されるとともに、弁室14に開口する入出口17を持つ横向きの側部開口11が設けられ、その底部に、管継手12aが(ろう付け等により)接続されるとともに、弁室14に開口する円筒面からなる弁口(オリフィス)16を持つ縦向きの底部開口12が設けられている。また、弁室14の上部(言い換えれば、基体部材9の円筒部9aの上部開口)には、後述する支持部材19の筒状保持部材19aの下部が嵌挿され、かしめにより弁本体10(の筒状基台13)に固定されている(かしめ部13a)。
The
外筒8は、基体部材9の円筒部9aより若干大径に形成されている。前記基体部材9の底部9bの下半部は若干大径とされており、その大径部分の外周に設けられた鍔状部9cに、外筒8の下端部が突き合わせ溶接等により接合されることで、当該外筒8は、基体部材9の外周に若干の隙間をあけて固定配置されている。
The
また、本例では、基体部材9の側部(図示例では、側部開口11とは反対側の側部であって、円筒部9a及び底部9bの上半部に相当する部分)にDカット面9dが形成されるとともに、その底部9bの上半部に、Dカット面9dと弁口16とを繋ぐ横孔からなる下通路7bが形成されている。
Further, in this example, D-cut is made on the side of the base member 9 (in the illustrated example, the side opposite to the
外筒8の上端部(上方開口部)には、段付きの筒状基台13(の外周段差部)が溶接等により接合され、その筒状基台13の上端部に、有蓋円筒状のキャン30の下端部が突き合わせ溶接等により密封接合されている。
A stepped cylindrical base 13 (the outer peripheral step portion thereof) is joined to the upper end (upper opening) of the
弁本体10及びキャン30によって画成された内部空間には、当該内部空間に昇降可能に配置された二段弁体32(の主弁体(第1弁体)29)等を支持する支持部材19が、弁本体10に固定されて配置されている。この支持部材19は、隔壁19c付き筒状保持部材19a及び雌ねじ部19i付き軸受部材19hを有し、筒状基台13の内側に、前記筒状保持部材19a(の中央部)が圧入・かしめ等により固定され、基体部材9(の円筒部9a)の上部開口に、前記筒状保持部材19aの下部(より詳しくは、外径が若干小さくされた下端縮径部)が(間にシール部材としてのOリング19bを介装した状態で)嵌挿されている。筒状保持部材19aの上部には、内周面下方に雌ねじ部19iが螺設された段付き筒状の軸受部材19hがかしめ等により固定されている。筒状保持部材19aの隔壁19cと軸受部材19hとの間にばね室19dが画成され、該ばね室19dに二段弁体32(の主弁体29)を常時開弁方向(上方向)に付勢する圧縮コイルばねからなる開弁ばね26が収納(縮装)されている。
A support member for supporting a two-stage valve body 32 (a main valve body (first valve body) 29) and the like disposed in the internal space so as to be able to move up and down in the internal space defined by the
キャン30の外周に装着されたステータ40は、ヨーク41、ボビン42、コイル43、樹脂モールドカバー44等からなり、キャン30の内部に(上下動せずに)回転自在に支持されるロータ50は、磁性材料で作製された円筒状のロータ部材51と樹脂材料で作製された太陽ギヤ部材52とが一体に連結されて構成されている。太陽ギヤ部材52の中心部にはシャフト62が挿入され、そのシャフト62の上部は、キャン30の頂部内側に配置された支持部材61により支持されている。
The
太陽ギヤ部材52の太陽ギヤ53は、出力ギヤ57の底面上に載置されたキャリア54に設けられたシャフト56に回転自在に支持される複数の遊星ギヤ55に噛み合う。遊星ギヤ55の上半分は、前記筒状保持部材19aの上部に固定された円筒部材18の上端にかしめにより取り付けられた環状のリングギヤ(内歯固定ギヤ)58に噛み合い、遊星ギヤ55の下半分は、環状の出力ギヤ57の内歯ギヤ57aに噛み合っている。リングギヤ58の歯数と出力ギヤ57の内歯ギヤ57aの歯数とはわずかに異なる歯数とされ、これにより、太陽ギヤ53の回転数が大きな減速比で減速されて出力ギヤ57に伝達される(このような歯車構成を、いわゆる不思議遊星歯車減速機構60という)。
The
出力ギヤ57は、前記筒状の軸受部材19hの上面に摺動接触しており、その出力ギヤ57の底部中央には段付き円筒状の出力軸59の上部が圧入され、出力軸59の下部が軸受部材19hの中心部上半部に形成された嵌挿穴19gに回転自在に挿入されている。また、出力軸59の上部には、シャフト62の下部が嵌め込まれている。
The
前記軸受部材19h(の内周)に設けられた雌ねじ部19iには、ねじ駆動部材(ドライバともいう)22(の外周)に設けられた雄ねじ部22iが螺合されており、そのねじ駆動部材22は、出力ギヤ57(すなわち、ロータ50)の回転運動を雄ねじ部22iと雌ねじ部19iとからなるねじ送り機構27により軸線O方向(昇降方向)の直線運動に変換する。ここで、出力ギヤ57は軸線O方向の一定位置で上下動せずに回転運動しており、出力ギヤ57に連結された出力軸59の下部に設けたスリット状の嵌合溝59aにねじ駆動部材22の上端部に設けた平ドライバ形状の板状部22aを挿入して出力ギヤ57の回転運動をねじ駆動部材22側に伝達する。ねじ駆動部材22に設けた板状部22aが出力軸59の嵌合溝59a内で軸線O方向に摺動することにより、出力ギヤ57(ロータ50)が回転すれば該出力ギヤ57はその回転軸方向に移動しないにも関わらず、ねじ駆動部材22は前記ねじ送り機構27で軸線O方向に直線運動する。ねじ駆動部材22の直線運動は、ボール23と推力伝達軸28の上部中央に設けられた段付き嵌合穴に嵌め込まれたボール受座24とからなるボール状継手25を介して段付き軸状の推力伝達軸28に伝達される。
An
推力伝達軸28は、上方から、中央に前記段付き嵌合穴が形成された大径上部28a、前記筒状保持部材19aの隔壁19cに形成された挿通孔に摺動自在に内挿される中間胴部28b、該中間胴部28bより小径の小径下部28cから構成され、小径下部28cに、筒状体からなる主弁体29の上部(の中心穴29vからなる嵌合穴29d)が圧入等により外嵌固定されており、主弁体29と推力伝達軸28は一体となって昇降される。推力伝達軸28(の小径下部28c)に連結された主弁体29は、弁本体10の内部に固定された筒状保持部材19aの下部に摺動自在に内挿されており、当該筒状保持部材19aにより案内されて軸線O方向に移動する。すなわち、筒状保持部材19aの下部内周(隔壁19cより下側の内周部分)は、主弁体29を軸線O方向(昇降方向)にガイドする弁体ガイド穴19fとされている。
The
なお、主弁体29の上端面と推力伝達軸28の中間胴部28bの下端段差部との間には、小径下部28cの圧入時において押さえ部材29fが挟み込まれて固定され、この押さえ部材29fと主弁体29の上端部に形成された環状溝と弁体ガイド穴19fとの間に、シール部材としてのOリング29hが装着されるとともに、該Oリング29hの外側に、弁体ガイド穴19fに対する主弁体29の摺動抵抗を低減すべく、テフロン(登録商標)等からなるリング状のパッキン(キャップシールともいう)29iが装着されている。
A
また、筒状保持部材19aの隔壁19cよりも上側のばね室19dに配在された開弁ばね26は、その下端を隔壁19cに当接させた状態で配置されるとともに、この開弁ばね26の付勢力(引き上げ力)を推力伝達軸28を介して主弁体29に伝達すべく、上下に鍔状の引っ掛け部20a、20bを有する引き上げばね受け体20が配在されている。引き上げばね受け体20の上側の引っ掛け部20aは開弁ばね26の上部に載置され、下側の引っ掛け部20bは推力伝達軸28の大径上部28aの下端段差部に掛止される。
Further, the
また、筒状保持部材19aには、前記ばね室19dとキャン30の内部を連通する連通穴19eが形成されるとともに、筒状保持部材19aにおける基体部材9(の上端部)の上側かつかしめ部13aの下側の部分に、前記弁体ガイド穴19f(詳細には、弁体ガイド穴19fにおける主弁体29より上側の空間である背圧室21、言い換えれば、主弁体29と筒状保持部材19aの隔壁19cとの間に画成される空間)と筒状保持部材19aの外側を連通する横孔からなる上通路7aが形成されている。
Further, the
前述の弁本体10の基体部材9の底部9bに設けられた下通路7bと、基体部材9(のDカット面9d)及び筒状保持部材19a(の外周面)と外筒8(の内壁面)の間に形成される隙間からなる縦通路6と、筒状保持部材19aに設けられた上通路7aとによって、弁口16と主弁体29の上側(弁室14に対して背面側)に画成される背圧室21とを常時連通する均圧通路5が構成されることになる(後で詳述)。
The
前述のように、基体部材9(の円筒部9a)の上部開口に筒状保持部材19aの下部(下端縮径部)が内嵌され、その筒状保持部材19aの下部開口(弁体ガイド穴19f)に主弁体29が内挿されることで、基体部材9の内部における筒状保持部材19aの下方に前記弁室14が画成される。推力伝達軸28に連結された主弁体29の下部は、前記筒状保持部材19aの弁体ガイド穴19fから前記弁室14に向けて突出して当該弁室14内に昇降自在に配在されるとともに、主弁体29の下端部外周を包囲するように該主弁体29に概略凹状の副弁体(第2弁体)31が摺動自在に外挿されている。
As described above, the lower portion (lower end reduced diameter portion) of the cylindrical holding
詳しくは、図1とともに図3A〜3Cを参照すればよく分かるように、前記した筒状体からなる主弁体29の中心穴(縦穴)29vの上半部は、前記推力伝達軸28の小径下部28cが嵌合固定される嵌合穴29dとされるとともに、その中心穴29vの中腹部(言い換えれば、嵌合穴29dの直下)から横向きに複数個の比較的小径の横穴29uが形成されている。また、中心穴29vの下端部内周は若干縮径されており、その下端縮径部29aの内周面(円筒面)は、後述する副弁体31(の上端部に形成される上部弁体部37f)が接離して開閉される弁座29b付きの弁口(小流量用弁口)29cとされている。前述のように、主弁体29の中心穴29vの上半部(上部開口)は、推力伝達軸28の小径下部28cによって閉塞されており、前記中心穴29vの下半部(推力伝達軸28の小径下部28cが嵌合固定された嵌合穴29dより下側の部分)と前記横穴29uとで、主弁体29と副弁体31との間に画成された空間(言い換えれば、副弁体31によって主弁体29の下端部周りに画成された空間)からなる連通空間34と弁室14とに連通する連通路(上側連通路)33aが形成される。
In detail, as can be understood well with reference to FIGS. 3A to 3C together with FIG. 1, the upper half of the central hole (longitudinal hole) 29v of the
また、主弁体29の下端外周は、下側に向けて若干延設されるとともに、その主弁体29の下端外周(の延設部)には、後述する副弁体31の連動部材36(の内周に形成された内鍔状係止部36g)に係合する鍔状係止部29gが(外側に向けて)突設されている。
Further, the lower end outer periphery of the
一方、主弁体29の下端部外周に配在される副弁体31は、主弁体29の下端部に摺動自在に外挿された円筒状の連動部材36と、連動部材36の下端開口に連結された段付きの弁体部材37とで構成され、副弁体31(の連動部材36と弁体部材37)によって主弁体29の下端部周りに画成された空間が、連通空間34とされている。
On the other hand, the
連動部材36の内周には段差が形成されており、その内周段差部(の下向きの面)が、主弁体29の下端部に設けられた鍔状係止部29gと係合する内鍔状係止部36gとされている。主弁体29の下端部と副弁体31の連動部材36(の内鍔状係止部36gより上側部分)との間(具体的には、その連動部材36の内周に形成された環状溝)には、連通空間34と弁室14との間(主弁体29と副弁体31の連動部材36との摺動面隙間)を気密的に封止するシール部材としてのOリング38が装着されている。連動部材36の下端部は、弁体部材37(の下部大径部37a)の外周部に設けられた鍔状部37cに溶接、圧入、かしめ等により固着されている。
A step is formed on the inner periphery of the interlocking
連動部材36に連結された弁体部材37は、基本的に、弁口(大流量用弁口)16より大径の下部大径部37aと、前記主弁体29の下端外周の延設部より若干小径かつ中心穴29vより若干大径の上部小径部37bとで構成されている。
The
弁体部材37(の下部大径部37a)の下端面は、弁本体10の弁座15に(上側から)接離して弁口16を開閉する逆円錐台面からなる下部弁体部(大流量用弁体部)37dとされている。また、当該弁体部材37には、下部大径部37aの下端面中央から上部小径部37bの上端面付近まで縦向き(軸線O方向)に比較的大径の段付きの中心穴(縦穴)37vが形成されるとともに、その中心穴37vの上部(上部小径部37bの中腹部)から横向きに複数個の比較的小径の横穴37uが形成されている。前記中心穴37vと前記横穴37uとで、弁口16と連通空間34を常時連通する連通路(下側連通路)33bが形成される。
The lower end face of (the lower
また、弁体部材37(の上部小径部37b)の上端面には、略円錐台状の突面が形成されており、その突面(特に、その突面の側面部分)が、主弁体29の下端部(下端縮径部29a)に形成された弁座29bに(下側から)接離して弁口(小流量用弁口)29cを開閉する上部弁体部(小流量用弁体部)37fとされている。
Further, a substantially truncated cone-shaped projecting surface is formed on the upper end surface of (the upper
すなわち、本例では、前述の副弁体31(の弁体部材37)に設けられた連通路(下側連通路)33bと、主弁体29と副弁体31との間に形成された連通空間34と、主弁体29に設けられた連通路(上側連通路)33aとによって、弁口16と弁室14とを連通する小流量通路35が形成されるとともに、連通空間34と連通路(上側連通路)33aとの間に、弁本体10の弁口(大流量用弁口)16より小径の円筒面からなり、副弁体31(の弁体部材37の上部小径部37b)の上端面に形成された上部弁体部37fによって開閉される弁座29b付きの弁口(小流量用弁口)29cが形成される。そして、弁座29bからの副弁体31の上部弁体部37fのリフト量(つまり、上下方向の離隔量)に応じて小流量通路35における弁口29cを流れる流体の流量(通過量)が変化されるようになっている(後で詳述)。
That is, in this example, is formed between the communication path (the lower communication passage) 33b provided in the
ここで、主弁体29に設けられた鍔状係止部29gと副弁体31(の連動部材36)に設けられた内鍔状係止部36gとは、副弁体31の上部弁体部37fによって弁口29cが閉じられたとき(言い換えれば、副弁体31の上部弁体部37fが弁座29bに着座したとき)に、軸線O方向(上下方向)で所定寸法の隙間Laを持つように設定されている(後で詳述)。
Here, the hook-shaped
また、二段弁体32を構成する主弁体29と副弁体31との間、より具体的には、主弁体29の底面における中心穴29v周り(言い換えれば、下端縮径部29a周り)に形成された円環状凹面からなる上側ばね受け29eと弁体部材37の下部大径部37aの上面における上部小径部37b周りに形成された円環状窪み面からなる下側ばね受け37eとの間には、副弁体31を常時閉弁方向(下方)に付勢する圧縮コイルばねからなる閉弁ばね(付勢部材)39が縮装されている。
Further, between the
上記構成に加えて、本実施形態では、流体中(小流量通路を流れる流体中)の気泡を確実に細分化すべく、前記主弁体29の連通路(上側連通路)33aに、略円柱状の金属メッシュ等からなる消音部材(弁室14側消音部材)71が設けられるとともに、前記副弁体31の弁体部材37の連通路(下側連通路)33bにも、略円柱状の金属メッシュ等からなる消音部材(弁口16側消音部材)72が設けられている。
In addition to the above configuration, in the present embodiment, in order to reliably fragment air bubbles in the fluid (in the fluid flowing through the small flow rate passage), the communication passage (upper communication passage) 33a of the
詳しくは、消音部材71は、前記連通路33aにおける中心穴(縦穴)29v、より詳しくは、嵌合穴29dに嵌合された推力伝達軸28の小径下部28cの下端部と下端縮径部29aとの間に内装されて支持固定されている。また、消音部材72は、前記連通路33bにおける中心穴(縦穴)37vに内装されるとともに、その中心穴37vの下端の段差部に複数個(例えば4個)の通し穴73aを持つ押さえ板(支持部材)73がかしめ等により固定されることによって、当該中心穴37v内に支持固定されている。
More specifically, the
なお、ここでは、消音部材71、72として、複数の小孔を有する金属メッシュ(網状部材)を円柱状に成形したもの、板状の金属メッシュを積層して円柱状としたもの、あるいは、板状の金属メッシュを巻回して円柱状としたものを採用しているが、流体中の気泡を細分化できれば、例えば、当該消音部材71、72を樹脂製としても良いし、当該消音部材71、72自体を円柱状の多孔体で形成しても良い。また、各消音部材71、72の固定方法等についても、図示例に限定されないことは勿論である。
Here, as the
また、本実施形態では、閉弁状態において二段弁体32の副弁体31等に作用する押し下げ力(閉弁方向に働く力)と押し上げ力(開弁方向に働く力)とをバランス(差圧をキャンセル)させるべく、前述の弁本体10(の弁室14の外側)に設けられた均圧通路5(下通路7b、縦通路6、上通路7a)を介して弁口16と主弁体29の上側の背圧室21とが常時連通せしめられるとともに、弁口16の口径φD2と、主弁体29に外装された副弁体31の受圧径(弁室14内の流体から圧力を受ける径)φD1と、主弁体29の上側の背圧室21の室径(すなわち、弁体ガイド穴19fの内径)φD3とが略同一に設定されている(後で詳述)。
Moreover, in the present embodiment, in the valve closed state, the balance between the push-down force (force acting in the valve-closing direction) and the push-up force (force acting in the valve-opening direction) In order to cancel the differential pressure, the
かかる構成の流量調整弁1では、流体(冷媒)は、双方向(側部開口11から底部開口12に向かう方向(横→下)と、底部開口12から側部開口11に向かう方向(下→横)との双方向)に流されるようになっており、前記弁本体10の上方に取り付けられたステッピングモータ63のロータ50の回転量を制御して二段弁体32(の主弁体29)のリフト量Lを変化させることにより、流体(冷媒)の通過流量を調整するようになっている。
In the flow
<流量調整弁1の動作>
上記構成とされた流量調整弁1の動作を図3A〜3C等を参照しながら説明する。
<Operation of
The operation of the flow
なお、流量調整弁1の動作自体は流体(冷媒)の流れ方向で基本的に同じであるので、以下では、小開度領域(低流量域)での制御性に対して差圧の影響が大きくなる下→横流れの場合を代表して説明する。
In addition, since the operation itself of the
図3Aに示される如くの全閉状態(二段弁体32のリフト量Lが0の状態)において、副弁体31(の弁体部材37)の上部弁体部37fが主弁体29の弁座29bに圧接(着座)されて弁口29cが閉じられるとともに、副弁体31(の弁体部材37)の下部弁体部37dが弁本体10の弁座15に圧接(着座)されて弁口16が閉じられている。このとき、主弁体29の鍔状係止部29g(の上面)と副弁体31(の連動部材36)の内鍔状係止部36g(の下面)とは、軸線O方向(上下方向)で所定寸法の隙間Laだけ離れて位置せしめられている。
In the fully closed state (the lift amount L of the second
ここで、側部開口11側の流体(冷媒)の圧力をP1、底部開口12側の流体(冷媒)の圧力をP2、閉弁ばね39のばね力(付勢力)をFとし、副弁体31の受圧径φD1に対応する(昇降方向における)受圧面積をA1、弁口16の口径φD2に対応する開口面積をA2、背圧室21の室径φD3に対応する(昇降方向における)受圧面積をA3、弁口29cの口径φDsに対応する開口面積をAsとすると、この全閉状態で副弁体31に作用する開弁方向及び閉弁方向の力はそれぞれ、以下となる。
[数1]
開弁方向の力 = P2×A2
閉弁方向の力 = F+P1×As+P1×(A2−A1)+P2×(A1−As)
Here, the pressure of the
[Equation 1]
Force in the valve opening direction = P2 × A2
Force in the valve closing direction = F + P1 x As + P1 x (A2-A1) + P2 x (A1-As)
副弁体31により弁口29cが閉じられるためには、副弁体31に作用する閉弁方向の力が開弁方向の力以上であればよいが、本実施形態では、前述のように、弁口16の口径φD2と副弁体31の受圧径φD1とが略等しくされ、弁口16の開口面積A2と副弁体31の(昇降方向における)受圧面積A1とが略同一に設定されているので、この閉弁状態において、副弁体31に作用する押し上げ力(開弁方向の力)と押し下げ力(閉弁方向の力)とがバランス(差圧がキャンセル)されている。ここで、P2がP1よりも大きいときは、開口面積Asの面積に応じて開弁方向の力が大きくなると考えられるが、このような開口面積Asの影響によるアンバランスは閉弁ばね39のばね力Fの値を調整してバランスさせることができる。そのため、以下の小流量制御状態において主弁体29を上昇させたときにも、副弁体31は流体圧(弁口16から弁室14に向かう方向に流れる流体の圧力)によって押し上げられることはない。
In order to close the
なお、後述するが、受圧面積A1及び開口面積A2は略同一としない設定であっても、副弁体31に作用する閉弁方向の力がその開弁方向の力と同等以上であれば、副弁体31が流体圧によって押し上げられることを防止できる。
Although described later, even if the pressure receiving area A1 and the opening area A2 are set not to be substantially the same, if the force in the valve closing direction acting on the
前記全閉状態において、二段弁体32の主弁体29を上昇させると、図3Bに示される如くに、前記所定寸法の隙間(リフト量)Laまでは(小流量制御状態)、副弁体31(の弁体部材37)の下部弁体部37bが閉弁ばね39(の付勢力)により弁本体10の弁座15に圧接(着座)されたままで、主弁体29の下端部が副弁体31の連動部材36内を摺動するようにして主弁体29が移動(上昇)せしめられ、副弁体31(の弁体部材37)の上部弁体部37fが主弁体29の弁座29bから離れて弁口29cが開口せしめられる。底部開口12(の弁口16)から流れ込んだ流体は、副弁体31の弁体部材37の連通路(下側連通路)33b(中心穴37v、横穴37u)(特に、その連通路33bの中心穴37vに固定された押さえ板73の通し穴73a)→連通空間34→副弁体31の上部弁体部37fと主弁体29の弁座29bとの間の隙間→主弁体29の連通路(上側連通路)33a(中心穴29v、横穴29u)を介して、弁室14に流れ込む。当該弁室14に流れ込む流体(つまり、側部開口11へ流れ出る流体)の流量は、主弁体29の上昇に伴って次第に大きくなる。このとき、底部開口12から流れ込んだ流体は、(副弁体31の弁体部材37の連通路33bの中心穴37vを通る際に)消音部材72を通過するとともに、(主弁体29の連通路33aの中心穴29vを通る際に)消音部材71を通過し、弁口29cより上流側(弁口16側)及び下流側(弁室14側)に配置された2つの消音部材72、71によって流体中の気泡が分解されて細分化された状態で、弁室14(側部開口11)を通過することになる。そのため、小流量制御領域(騒音が発生しやすい領域)において、流体(冷媒)通過時の騒音が確実に低減される。
When the
また、本実施形態では、前述のように、背圧室21の室径φD3と副弁体31の受圧径φD1とが略等しくされ、主弁体29の背圧室21の(昇降方向における)受圧面積A3と副弁体31の(昇降方向における)受圧面積A1とが略同一に設定されるとともに、均圧通路5(下通路7b、縦通路6、上通路7a)によって弁口16側(より詳細には、弁口16と連通する連通空間34側)と背圧室21側とが常時連通せしめられて均圧されているので、この小流量制御状態において、主弁体29に作用する押し下げ力(閉弁方向に働く力)と押し上げ力(開弁方向に働く力)とがバランス(差圧がキャンセル)されることになる。
Further, in the present embodiment, as described above, the chamber diameter φD3 of the
なお、前記リフト量Laは、流体(冷媒)通過時における騒音(流体通過音)が発生しやすい流量に対応する主弁体29のリフト量Lであり、実験等に基づき予め決めることができる。
The lift amount La is a lift amount L of the
主弁体29を前記リフト量Laまで上昇させた後、さらに上昇させる(つまり、リフト量Lが前記リフト量Laを超える)と、図3Cに示される如くに、主弁体29の鍔状係止部29gが副弁体31(の連動部材36)の内鍔状係止部36gと係合し、副弁体31は、主弁体29とともに(一体に)移動(上昇)せしめられ、副弁体31(の弁体部材37)の下部弁体部37bが弁本体10の弁座15から離れ、副弁体31(の弁体部材37)の下部弁体部37bと弁本体10の弁座15との間に(軸線O方向の)幅Lb(=L−La)の隙間(円環状の流路)が形成される(大流量制御状態)。底部開口12(の弁口16)に流れ込んだ流体は、副弁体31(の弁体部材37)の下部弁体部37bと弁本体10の弁座15との隙間を介して、弁室14に流れ込み、主弁体29(及び副弁体31)の上昇に伴って、当該弁室14に流れ込む流体の流量が次第に大きくなる。このとき、底部開口12(の弁口16)から流れ込んだ流体(の大部分)は、副弁体31(の弁体部材37)の下部弁体部37bと弁本体10の弁座15との間に形成された隙間(流路)を通過して、弁室14(側部開口11)に直接流れ込むことになる。そのため、主弁体29のリフト量Lが比較的大きい大流量制御領域(騒音が発生しにくい領域であって、流量を確保したい領域)において、圧力損失(圧損)が小さくなる。
After raising the
また、本実施形態では、前述のように、弁口16の口径φD2と背圧室21の室径φD3とが略等しくされ、弁口16の開口面積A2と主弁体29の背圧室21の(昇降方向における)受圧面積A3とが略同一に設定されるとともに、均圧通路5(下通路7b、縦通路6、上通路7a)によって弁口16側と背圧室21側とが常時連通せしめられて均圧されているので、この大流量制御状態において、二段弁体32(一体となって移動する主弁体29及び副弁体31)に作用する押し下げ力(閉弁方向の力)と押し上げ力(開弁方向の力)とがバランス(差圧がキャンセル)されることになる。
Further, in the present embodiment, as described above, the bore diameter φD2 of the
なお、図3Cに示される如くの全開状態から二段弁体32(の主弁体29)を下降させ、弁室14に流れ込む流体の流量が次第に減少する場合にも、上記と同様の作用効果が得られることは言うまでも無い。
In the case where the two-stage valve body 32 (the
<流量調整弁1の効果>
このように、本実施形態の流量調整弁1では、主弁体29に設けられた連通路(上側連通路)33aと、副弁体31により主弁体29の下端部周りに画成された連通空間34と、副弁体31に設けられた連通路(下側連通路)33bとを介して弁室14と弁口16とを連通する小流量通路35が形成され、流体中の気泡が、当該小流量通路35を通過する際に細分化されるので、流体(冷媒)通過時、特に、小開度(小流量制御)領域での流体(冷媒)通過時における騒音を効果的に低減できるとともに、大開度(大流量制御)領域における圧力損失が抑えられ、適正な冷媒流量を得ることができる。
<Effect of flow
Thus, in the
また、前記小流量通路35における連通路(上側連通路)33aと連通空間34との間に設けられた弁口29cより弁室14側及び弁口16側に、当該小流量通路35を流れる流体中の気泡を細分化する消音部材71、72が配在されているので、流体(冷媒)通過時における騒音を確実に低減することができる。
Further, the fluid flowing in the
また、弁口16の口径φD2と副弁体31の受圧径φD1とが等しくされ、弁口16の開口面積A2と副弁体31の昇降方向における(つまり、昇降方向(軸線O方向)で視たときの)受圧面積A1とが同一に設定され、閉弁状態ないし小流量制御状態において副弁体31の移動方向(昇降方向)に作用する力がバランス(差圧がキャンセル)されるので、流量制御時、特に、弁口16から弁室14に向かう方向に流体が流れるときの流量制御時の小開度領域(低流量域)における制御性を向上させることができる。
Further, the bore diameter φD2 of the
さらに、弁口16の口径φD2、背圧室21の室径φD3、及び副弁体31の受圧径φD1が等しくされ、弁口16の開口面積A2、主弁体29の背圧室21の昇降方向における受圧面積A3、及び副弁体31の昇降方向における受圧面積A1が同一に設定されるとともに、弁口16と背圧室21とを連通する均圧通路5が設けられ、閉弁状態ないし小流量制御状態において副弁体31の移動方向(昇降方向)に作用する力がバランス(差圧がキャンセル)されることに加えて、小流量制御状態において主弁体29の移動方向に作用する力や大流量制御状態において二段弁体32(一体となって移動する主弁体29及び副弁体31)の移動方向に作用する力をバランス(差圧をキャンセル)させられるので、前記の如くに小開度領域(低流量域)における制御性を向上できることに加えて、流量制御時に弁体(小流量制御状態における主弁体29、大流量制御状態における二段弁体32)に作用する荷重を可及的に小さくして、弁体の駆動トルクを低減でき、もって、更なる小型化、省電力化等を図ることができる。
Further, the bore diameter D2 of the
<流量調整弁1の変形形態(その1)>
なお、上記実施形態では、弁本体10を構成する基体部材9の外周(の一部)にDカット面9dを形成して、基体部材9と外筒8との間に均圧通路5(の縦通路6)を形成したが、例えば図4及び図5に示される流量調整弁1Aの如くに、基体部材9の外周全体を薄肉化して、基体部材9の外周(の全部)と外筒8との間に比較的大きな隙間(円筒状の隙間)からなる均圧通路5(の縦通路6)を形成しても良い。
<Modified Embodiment of Flow Adjustment Valve 1 (Part 1)>
In the above embodiment, the
<流量調整弁1の変形形態(その2)>
また、上記実施形態(流量調整弁1、1A)では、弁本体10における弁室14の外側に、弁口16と主弁体29の上側の背圧室21とを常時連通する均圧通路5(下通路7b、縦通路6、上通路7a)を形成したが、例えば、図6に示される流量調整弁1Bの如くに、均圧通路を省略しても良い。なお、図6において、上記実施形態と同様の機能及び作用を有する構成には、同様の符号が付されている(詳細構造については、上記特許文献2も併せて参照)。
<Modified Embodiment of Flow Adjustment Valve 1 (Part 2)>
Further, in the above embodiment (flow
かかる構成の流量調整弁1Bでは、上記実施形態の流量調整弁1と比べて、流量制御時に弁体(小流量制御状態における主弁体29、大流量制御状態における二段弁体32)に作用する荷重は大きくなる可能性があるものの、閉弁状態ないし小流量制御状態において副弁体31の移動方向(昇降方向)に作用する力はバランス(差圧がキャンセル)されるので、低コストで、小開度領域(低流量域)における制御性を確保することができる。
In the flow rate adjusting valve 1B having such a configuration, the valve body (the
<流量調整弁1の変形形態(その3)>
また、上記実施形態(流量調整弁1、1A、1B)では、ロータ50の回転数を減速する不思議遊星歯車減速機構60を利用しているが、例えば、図7に示される流量調整弁1Cの如くに、不思議遊星歯車減速機構を省略し、推力伝達軸28の外周にベローズ28Cを取り付け、推力伝達軸28の下部に連結された主弁体29の外周(弁室14を画成する弁本体10の内壁面との摺動面)に、弁室14と前記ベローズ28Cが配置されたベローズ室21Cとを連通する連通路(図7に示す例では、上下方向(軸線O方向)に延びる縦溝からなる連通路)29Cを形成しても良い。なお、図7において、上記実施形態と同様の機能及び作用を有する構成には、同様の符号が付されている(詳細構造については、上記特許文献3も併せて参照)。かかる構成の流量調整弁1Cでも、前述の図6に示される実施形態の流量調整弁1Bと略同様の作用効果が得られることは詳述するまでも無い。
<Modified Embodiment of Flow Adjustment Valve 1 (Part 3)>
Further, in the above embodiment (flow
上述の各実施形態では、弁口16の開口面積A2と副弁体31の(昇降方向における)受圧面積A1とが略同一に設定されることで、副弁体31に作用する押し上げ力(開弁方向の力)と押し下げ力(閉弁方向の力)とをバランス(差圧をキャンセル)させているが、副弁体31に作用する閉弁方向の力がその開弁方向の力と同等以上になるように、前述のA1、A2、As、Fの各値を設定すれば、少なくとも、小流量制御状態において主弁体29を上昇させたときに副弁体31が流体圧(弁口16から弁室14に向かう方向に流れる流体の圧力)によって押し上げられないようにできる。これにより、小開度領域(低流量域)における制御性を確保できるとともに、流体(冷媒)通過時における騒音を低減できる。
In each of the above-described embodiments, the opening area A2 of the
なお、副弁体31に作用する閉弁方向の力がその開弁方向の力と同等以上になるようにするには、まず、必要流量を確保するためにA2及びAsを設定し、さらに副弁体31に作用する閉弁方向の力が開弁方向の力以上になるように、A1及びFの値を設定すればよい。
In order to ensure that the force in the valve closing direction acting on the
また、本発明は、上述の実施形態で説明したような、ステータとロータとを有するステッピングモータ等を用いて弁軸を昇降(移動)させてリフト量(弁開度)を任意に細かく調整する電動式の流量調整弁の他、例えばソレノイド等を用いた電磁式の流量調整(切換)弁にも採用し得ることは勿論である。 Further, according to the present invention, the valve shaft is vertically moved (moved) using a stepping motor or the like having a stator and a rotor as described in the above embodiment, and the lift amount (valve opening degree) is arbitrarily finely adjusted. It goes without saying that the present invention can also be applied to an electromagnetic flow control (switching) valve using, for example, a solenoid or the like other than the electric flow control valve.
1 流量調整弁
5 均圧通路
6 縦通路
7a 上通路
7b 下通路
8 外筒
9 基体部材
9a 円筒部
9b 底部
9d Dカット面
10 弁本体
14 弁室
15 弁座
16 弁口(大流量用弁口)
17 入出口
21 背圧室
29 主弁体(第1弁体)
29b 弁座
29c 弁口(小流量用弁口)
29d 嵌合穴
29g 鍔状係止部
29u 横穴
29v 中心穴(縦穴)
30 キャン
31 副弁体(第2弁体)
32 二段弁体
33a 連通路(上側連通路)
33b 連通路(下側連通路)
34 連通空間
35 小流量通路
36 連動部材
36g 内鍔状係止部
37 弁体部材
37a 下部大径部
37b 上部小径部
37d 下部弁体部
37f 上部弁体部
37u 横穴
37v 中心穴(縦穴)
38 Oリング(シール部材)
39 閉弁ばね(付勢部材)
40 ステータ
50 ロータ
60 不思議遊星歯車減速機構
63 ステッピングモータ(昇降駆動部)
71 消音部材(弁室側消音部材)
72 消音部材(弁口側消音部材)
A1 副弁体の昇降方向における受圧面積
A2 大流量用弁口の開口面積
A3 背圧室の昇降方向における受圧面積
As 小流量用弁口の開口面積
φD1 副弁体の受圧径
φD2 大流量用弁口の口径
φD3 背圧室の室径
φDs 小流量用弁口の口径
17 inlet /
29d
30 can 31 sub valve body (second valve body)
32 two-
33b Communication passage (lower communication passage)
34 communicating
38 O-ring (seal member)
39 Valve closing spring (biasing member)
40
71 Muffler (valve chamber muffler)
72 Muffler (Valve on the valve side)
A1 Pressure receiving area A2 in the vertical direction of sub valve body Opening area A2 of the large flow valve port Pressure area As in the vertical direction of the back pressure chamber As small opening area of the small flow port φD1 Pressure receiving diameter of the sub valve body D2 large flow valve Port diameter φD3 Back pressure chamber diameter φDs Small flow port diameter
Claims (12)
前記第1弁体に設けられた上側連通路と、前記第2弁体により前記第1弁体の下端部周りに画成された連通空間と、前記第2弁体に設けられた下側連通路とを介して前記弁室と前記大流量用弁口とを連通する小流量通路が形成され、前記第1弁体は、リフト量に応じて前記小流量通路における前記上側連通路と前記連通空間との間に設けられた小流量用弁口を流れる流体の流量を変化させるようになっており、
前記昇降駆動部による前記第1弁体のリフト量が所定量以下のときは、前記第2弁体により前記大流量用弁口が閉じられ、前記第1弁体の前記小流量用弁口に対するリフト量に応じて流量が制御される小流量制御状態をとり、前記昇降駆動部による前記第1弁体のリフト量が前記所定量を超えると、前記第1弁体の上昇に伴って前記第2弁体が上昇せしめられて前記第2弁体が前記大流量用弁口を開く大流量制御状態をとるように構成され、
前記小流量制御状態において前記第2弁体に作用する閉弁方向の力が開弁方向の力以上になるように、前記大流量用弁口の開口面積と前記第2弁体の昇降方向における受圧面積とが設定されていることを特徴とする流量調整弁。 A valve body provided with a valve chamber and a large flow rate valve port, a first valve body disposed so as to be movable up and down in the valve chamber, a lift drive unit for moving the first valve body up and down, and a lift amount And the second valve body is slidably inserted over the first valve body so as to surround the outer periphery of the lower end portion of the first valve body in order to change the flow rate of the fluid flowing through the large flow rate valve port according to the And a second valve body driven in conjunction with the lifting and lowering operation of the valve body,
An upper communication passage provided in the first valve body, a communication space defined around the lower end of the first valve body by the second valve body, and a lower link provided in the second valve body A small flow passage communicating the valve chamber with the large flow valve port through the passage is formed, and the first valve body communicates with the upper communication passage in the small flow passage according to the lift amount. It is designed to change the flow rate of fluid flowing through the small flow rate valve port provided between the space and
When the lift amount of the first valve body by the elevation drive unit is equal to or less than a predetermined amount, the large flow rate valve port is closed by the second valve body, and the small flow rate valve port of the first valve body is closed. The small flow rate control state in which the flow rate is controlled according to the lift amount is taken, and when the lift amount of the first valve body by the elevation drive exceeds the predetermined amount, the first valve body is lifted. The second valve body is configured to be in a large flow control state in which the second valve body is opened to open the large flow rate valve port.
The opening area of the large flow rate valve port and the elevation direction of the second valve body so that the force in the valve closing direction acting on the second valve body in the small flow rate control state is greater than the force in the valve opening direction. A flow control valve characterized in that a pressure receiving area is set.
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