JP2008505293A - 冷凍システム用流量制御弁 - Google Patents

Abstract

流量制御弁は、接続ポート（２０）によって相互接続された流体入口セクション（１８）および流体出口セクション（１６）を区画する弁本体を含む。弁ユニット（４０）は、弁本体内に配設され、アクチュエータ（４２）に動作可能に接続され、それによって、接続ポートを開放および閉鎖するように移動する。弁ユニットは、弁体（９０）の前端部と後端部を互いに連通させ、弁体に作用する流体圧力を静的に、また、動的に均衡させるのを補助する傾向がある圧力均衡通路を含む。

Description

本発明は、冷媒の流量を制御するための、特に、冷凍システムにおいて使用するための流量制御弁に関する。

冷凍システムは、通常、圧縮機、凝縮器、蒸発器を含み、さらに蒸発器への冷媒の流量を調量し、液体冷媒を液体と蒸気の混合物に変換する流量制御弁を含む。流量制御弁は、蒸発器の上流に配置され、高圧でサブクール状態の液体冷媒を、液体と蒸気の低圧で低温の混合物に変換する膨張弁として機能する。同様に、流量制御弁は、蒸発器の下流（すなわち、蒸発器と圧縮機との間）に配置されることがあり、その場合、蒸発器内の蒸発圧力を調節する吸込み弁として機能する。

流量制御弁は、通常、弁座によって境界付けられた接続ポートによって相互接続された流体入口通路と流体出口通路を備える。弁体は、電気ソレノイドや、ステッピング・モータなどのアクチュエータによって、弁座の方に、または、弁座から離れるように移動するように構成される。

こうした流量制御弁が、冷凍システムで使用されるとき、弁体の前後に圧力差が存在し、その圧力差はアクチュエータが力を生成して克服しなければならない。力が大きければ大きいほど、アクチュエータが強力でなければならない。一般に、アクチュエータのコストは、強度が増すにつれて上がるため、アクチュエータのコストを低減するために、アクチュエータが克服すべき力を低く維持することが望ましい。力を低減させる一方法は、米国特許第３，７００，２０９号に開示されている。しかし、開示されている弁は、製造中にかなりの精度を必要とする。

こうした流量制御弁を使用する別の態様は、流量制御弁が、冷凍システム内の吸込み弁として使用されるときに起こる。その理由は、低圧損失の状況下では、接続ポートのサイズが、接続ポートを通って十分な流量を可能にするように十分大きくなければならないからである。サイズが比較的大きいために、弁がわずかだけ開放されるときに、接続ポートを通して正確に調量された流量を維持することが難しい。たとえば、冷媒要求が高い期間中に、吸込み弁は、わずかだけ（たとえば、最大開放の２．５〜３．５％で）開放されるべきである。こうした状況下では、弁の開放量のわずかの不正確さが、比較的大きな流体流量の変化を生じる可能性がある。アクチュエータが、制限された数の位置だけに弁体を配置することができるステッピング・モータである場合、正確な流量を達成することは、さらに一層難しくなる。圧縮機が、内燃機関によって駆動される場合、流量が、低すぎるか、または、さらには打ち切られることよって、内燃機関が閉塞する場合がある。

冷凍システムが、製造業者から顧客へ出荷されるときに、異なる問題に遭遇する場合がある。膨張弁または吸込み弁と別の弁との間に位置する冷媒ラインの一部分に冷媒が存在する場合があるためである。システムが、十分に高い温度にさらされる場合、冷媒圧力は、弁の一方または配管が破壊する程度まで増加する可能性がある。

したがって、製造するのに容易な方法で弁体の良好な均衡を達成することが本発明の目的である。

本発明の別の目的は、正確に調量された低流量を実現することができる流量制御弁を提供することである。

さらに別の目的は、ステッピング・モータによって作動される流量制御弁を提供することである。

さらに別の目的は、冷凍システムにおいて、膨張弁か、吸込み弁のいずれかとして機能することができる流量制御弁を提供することである。

さらなる目的は、たとえば、出荷時または保管時に、システムが遭遇する高温によって生成される高圧を緩和することができる流量制御弁を提供することである。

本発明の目的の少なくともいくつかは、弁本体と弁機構を備える流量制御弁によって達成される。弁本体は、流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入口セクションと出口セクションを相互接続する接続ポートとを有する。弁機構は、アクチュエータ、弁体、ブリード開閉部を備える。弁体は、アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、ポート開放方向かポート閉鎖方向に選択的に移動して、接続ポートがそれぞれ開放され、閉鎖される。弁体は、流体入口セクションを流体出口セクションと連通するために、弁体を貫通して延びるブリード通路を含む。ブリード開閉部は、アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、弁体がポート閉鎖位置にある状態で、ブリード通路を開放するように、弁体に対して移動可能である。

好ましくは、ブリード開閉部が弁体に取り付けられ、アクチュエータからのポート開放動きとポート閉鎖動きを弁体へ伝達するように構成される。ブリード開閉部は、弁体にポート開放動きを伝達する前に、ポート開放動きの初期段階によって開放されるように構成される。

弁機構は、好ましくはさらに、弁体のポート閉鎖端部の圧力と対向端部の圧力を等しくするための、弁機構を貫通して延びる均衡通路を備える。ブリード通路と均衡通路は、弁体のポート閉鎖端部内に形成されたスリットを含む共通通路セクションを含む。

本発明の別の態様は、弁本体と弁機構とを備える流量制御弁に関する。弁本体は、流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入口セクションと出口セクションを相互接続する接続ポートとを有する。弁機構は、アクチュエータと弁ユニットとを備え、弁ユニットは、アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、接続ポートの中心を通って延びる長手方向軸に沿って移動し、かつ、ポート・シーリング面を含む。弁ユニットは、前方ポート閉鎖位置と後方ポート開放位置との間の軸に沿って移動可能である。弁ユニットは、圧力均衡通路によって相互接続された前端部と後端部を含む。圧力均衡通路の前部分は、弁ユニットの前端面に形成され、軸から弁ユニットの周辺まで、長手方向軸を横切る方向に、前端面にわたって延びるスリットを備える。スリットは、前端面から、前端面の最前方部からポート・シーリング面までの少なくとも中間の場所まで、長手方向軸に沿って延びる。

本発明のさらに別の態様は、流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入り口セクションと出口セクションを相互接続する接続ポートとを有する弁本体を備える流量制御弁を含む。弁機構は、弁本体に接続され、アクチュエータと弁ユニットを備え、弁ユニットは、アクチュエータに接続され、それによって、ポート開放方向とポート閉鎖方向に選択的に移動して、接続ポートがそれぞれ開放され、閉鎖される。弁ユニットは、弁体を含み、弁体は、流体入口セクションを流体出口セクションと連通するために、弁体を貫通して延びるブリード通路を含み、ブリード開閉部は、アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、弁体がポート閉鎖位置にある状態で、ブリード通路を開放するように、弁体に対して移動可能である。ブリード開閉部は、ブリード通路を閉鎖するように構成されたシール面を含み、エラストマー材料がシール面上に配設され、かつ、通常のシステム動作圧力より高い圧力に応答して、ブリード通路を開放するのに十分な柔軟性がある。

本発明の別の態様は、流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入り口セクションと出口セクションを相互接続する接続ポートとを有する弁本体を備える流量制御弁に関する。接続ポートは弁座を含む。弁機構は、弁本体に接続され、アクチュエータと弁ユニットを備え、弁ユニットはアクチュエータに接続され、それによって、ポート開放方向とポート閉鎖方向に選択的に移動し、弁体のシーリング面が、弁座に当たるように、また、弁座から離れるように移動して、接続ポートがそれぞれ閉鎖され、開放される。ブリード通路は、シーリング面が、弁座に当たって着座するときに、流体入口セクションと流体出口セクションを相互接続するように構成されて、入口セクションから出口セクションへのブリード流体の流れが可能になる。ブリード開閉部は、ブリード通路を開放し、閉鎖するように設けられる。ブリード開閉部は、アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、閾位置を通り過ぎて開放され、ブリード開閉部は、ブリード通路を通るブリード流体の流れを制限しない。

本発明の目的および利点は、添付図面と共に本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。図面において、同じ数字は、同じ要素を示す。

図１には、弁本体１２、および、弁本体を流れる流体流量を制御するため、弁本体１２に接続された弁機構１４を含む流量制御弁１０が示される。流量制御弁１０は、排他的にではないが、理想的には、冷凍システムにおいて使用するのに適しており、冷凍システムにおいて、流量制御弁１０は、蒸発器に対する液体冷媒の送出を制御するために、蒸発器の上流に配設される膨張弁か、あるいは蒸発器の蒸発圧力を制御するために、蒸発器の下流に配設される吸込み弁のいずれかとして採用される。

この点に関して、弁本体は、流れ入口セクションまたは流れ出口セクションの役を果たす、一対の流体流れセクション１６、１８を形成している。たとえば、流量制御弁１０が膨張弁として機能するとき、流れセクション１６は流れ入口セクションを構成し、流れセクション１８は流れ出口セクションを構成する。逆に、流量制御弁１０が、吸込み弁として採用された場合、流れセクション１８は流れ入口セクションを構成し、流れセクション１６は流れ出口セクションを構成する。流れセクション１６、１８は、中心線ＣＬに沿って整列し、流れセクション１６、１８のそれぞれは、各コンジット１６ａ、１８ａに取り付けられる。

図２を参照すると、弁本体１２は、流れセクション１６、１８を互いに連通させる接続ポート２０を含むことがわかるであろう。接続ポート２０は、弁座２２によって境界付けられる。弁本体１２はまた、のぞきガラス開口２４と弁空間２６を形成する。

弁機構１４は、弁ユニット４０とその弁ユニットを変位させる作動機構４２を備える。

作動機構４２は、外側にねじを切ったガイド・シャンク４６と内側にねじを切ったヘッド４８を含むシーリング・スリーブ４４を介して弁本体１２に固定される。シャンク４６は、弁本体１２の弁空間２６内で、ねじ込み式に固定されて、ガイド・シャンク４６の円筒ガイド面５２によって境界付けられるチャンバ５０を形成する。円筒ガイド面は、接続ポートの中心を通過し、中心線ＣＬに関して斜角αを形成する長手方向軸Ｌを決める。

ヘッド４８には、作動機構のモータ・ハウジング６２の下方部分６０が、ねじ込み式に取り付けられる。ハウジングの上方部分６４は、下方ハウジング部分６０にねじ込み式に接続され、上方部分６４と下方部分６０と共に、アクチュエータがその中に取り付けられる区域が形成される。アクチュエータは、好ましくは、電気ステッピング・モータ７０を備える。ステッピング・モータ７０は、ピニオン・ギア７４のギア歯と噛み合うギア歯を有する出力軸７２を含む。ピニオン・ギア７４は、外側にねじを切ったドライブ・スピンドル７８の上方端部が、その中に固定されるスピンドル・ギア７６と噛み合う歯を含む。接続ポート２０に向かって、前方ポート閉鎖方向に、または、接続ポート２０から離れるように後方ポート開放方向に弁ユニット４０を選択的に摺動させるために、ドライブ・スピンドル７８は、弁ユニット４０に接続され、チャンバ５０の長手方向軸Ｌに一致する回転軸を中心としてステッピング・モータ７０によって回転可能である。

弁ユニット４０は、着脱自在に一緒に取り付けられた前部９２、後部９４、中間部９６からなるピストンに似た弁体９０を含む（図３を参照されたい）。中間部は、中間部を貫通して軸方向に延びる貫通穴を含み、貫通穴は、第１、第２、第３部分９６ａ、９６ｂ、９６ｃを含む。第１穴部分９６ａは、内側にねじを切ってあり、前部９２の外側にねじを切った部分９２ａを受け取る。第３穴部分９６ｃは、内側にねじを切ってあり、後部９４の外側にねじを切った部分９４ａを受け取る。第２穴部分９６ｂを囲む、後方に面するレッジ９６ｄが形成されるように、第２穴部分９６ｂは、第３穴部分９６ｃより断面積が小さい。

前部９２と中間部９６との間には、シーリング・ディスク９８とＯリング・シール１００が挟まれている（図２を参照されたい）。シーリング・ディスクの前方に面する面９９は、密閉するように弁座２２に係合するシーリング面を構成する。

後部９４と中間部９６との間には、環状シーリング要素１０２と環状偏倚Ｏ−リング１０４が配設されるシール空間が形成される。Ｏ−リング１０４は、ガイド・シャンク４６のガイド面５２に当たって半径方向外側にシーリング要素を偏倚させる。

前部９２の前端部、または、いわゆる、円錐部分には、中心凹部１０９が形成され、さらに前部９２にわたって直径方向に、すなわち、図２、図５を見てわかるように、長手方向軸を横切る方向に延びるスリット１１０が形成される。スリットは、シーリング・ディスク９８のシーリング面に達しないで終わる距離の間、軸Ｌの方向に延びている。スリット１１０は、前部を貫通して軸方向に延び、中間部９６を通って延びる貫通穴９６ａ〜９６ｃと連通する拡大部分１１２ａを含む中央ボア１１２と連通する。好ましくは、スリット１１０は、軸に沿って、弁体の前端部から、弁体の最前方部からシーリング面９９までの、少なくとも中間の場所まで延びる。

凹部１０９は、弁体９０の前部９２を回転させることができるように、アレン・レンチ(Allen wrench)などの回転ツールを受け取るように整形されている。

先に指摘したように、弁組立品が、吸込み弁として採用されるとき（すなわち、流体流れセクション１８、１６が、それぞれ、入口流れセクションと出口流れセクションを構成するとき）に冷却負荷が高い期間の間、弁体は、入口セクション１８から出口セクション１６への冷媒の少量の流れを可能にすること以外は、接続ポート２０を閉じるべきである。本発明によれば、これは、入口セクション１８から出口セクション１６へ弁体を貫通して延びる少なくとも１つの閉鎖可能なブリード通路を設けることによって、正確に制御可能な方法で達成される。２つのブリード通路が示され、それぞれが、ブリード・チャネル１２０を含み、ブリード・チャネル１２０の一端（出口端）１２０ａは、入口流れセクション１６と連通する中間部９６の側面内で開き、ブリード・チャネル１２０の対向端１２０ｂ（入口端）は、中間部９６の後方に面するレッジ９６ｂ内で開く。そのため、各ブリード通路は、各ブリード・チャネル１２０、中間部の第３穴部分９６ｃ、中間部の第２穴部分９６ｂ、前部９２のボア１１２、１１２ａ、前部９２のスリット１１０によって順次形成されている。

弁ユニット４０はさらに、ブリード通路を選択的に開放し、また、閉鎖するブリード開閉部を含む。ブリード開閉部は、好ましくは、軸Ｌに沿って弁体９０に対して制限された軸方向移動を行うための、弁体９０内に取り付けられた中空ブリード・ピストン１３０の形態である。ブリード・ピストン１３０は、中間部の第３穴部分９６ｃ内に取り付けられ、中間部９６のレッジ９６ｄと後部９４の前端部９４ｂとの間に軸方向に配設された前ヘッド１３２を含む。ヘッド１３２は、前方に面するシール面１３３を含む。レッジ９６ｄと前端部９４ｂとの間の距離は、前ヘッド１３２の長さより長く、ブリード・ピストン１３０が、レッジ９６ｄと第３部の前端部９４ｂによってそれぞれ区画された前隣接部と後隣接部との間で、弁体９０に対して軸方向に往復動きをすることが可能になる。

コイル圧縮ばね１４０がブリード・ピストン１３０の前に取り付けられる。ばね１４０の前端部は、弁体９０の段状部９２ｂに支持され、ばねの後端部は、ブリード・ピストン１３０のヘッド１３２内に形成された凹部１４２内に配設される。そのため、ばねは、後で説明される理由のために、ブリード・ピストンを、軸方向で後方に、レッジ９６ｄから離れて偏倚させるように、弁体９０とブリード・ピストン１３０との間で働く。

ブリード・ピストンは、さらに、外側にねじを切った作動機構のドライブ・スピンドル７８を受け取る内側にねじを切った穴１３５を有する後シャンク１３４を含む。後シャンク１３４は、モータ・ハウジングの下方部分６０内に取り付けられたブッシング１４６内に摺動可能に取り付けられる（図２を参照されたい）。ドライブ・スピンドル７８を、一方向に、すなわち、ポート閉鎖方向に回転させることによって、ブリード・ピストン１３０が軸方向に前方に変位し、それによって、ばね１４０によって、ブリード・ピストンから弁体９０へ、軸方向の前方の力が伝達されて、弁体９０が前方に接続ポート２０に向かって変位する。シーリング・ディスク９８が、弁座２２に接触すると、ポート閉鎖方向におけるドライブ・スピンドル７８の連続回転によって、ブリード・ピストン１３０は、ブリード・ピストン・ヘッド１３２の前部シール面１３３が、ブリード通路を閉じるように、レッジ９６ｄに隣接するまで、弁体９０に対して前方に移動する。そのため、流れセクション１６、１８間において、流体が全く通過することができない。

たとえば、弁機構が、吸込み弁として機能しているときに、負荷状態が高い間、わずかであるが、控え目な量の流体流が望まれる場合、ブリード・ピストン１３０のヘッドが後隣接部９４ｂに接触するまで、ポート開放方向に、すなわち、弁体９０に対して軸方向で後方にブリード・ピストンを変位させる方向に、ドライブ・スピンドルを回転させるように、アクチュエータを作動させる。それによって、ブリード通路が開放され、わずかであるが、控え目な流体流が、弁組立品を通過することが可能になる。この状態で、ばね１４０は、ブリード・ピストンのヘッドを後隣接部９４ａにしっかり押し付けて、ブリード・ピストンが、スピンドル７８のねじ山とブリード・ピストン１３０のねじ山との間に存在する軸方向の「遊び」によって普通なら許容される「チャタリングすること」が防止されるように機能する。ばね機能を果たすために、任意の適した弾性要素を使用することができることが理解されるであろう。

ブリード・ピストンは、ステッピング・モータの所定数の増分「ステップ」に応答して完全に開放された状態まで移動する。ブリード・ピストンが開放されるにつれて、ブリード・ピストン１３０のシール面１３３は、レッジ９６ｄから持ち上がり、それによって、穴部分９６ｃが、ブリード通路の、徐々に拡大する架橋セクション１４６を形成し（図４）、架橋セクション１４６は、ブリード通路の上流れセクションと下流れセクションを相互に接続する。すなわち、ブリード通路の部分９６ｃは、ブリード・チャネル１２０の入口端部１２０ｂに接続される。

ブリード開閉部の開放動きの初期段階の間、架橋セクション１４４は、ブリード流に制限を課すほどに十分に小さいことが理解されるであろう。すなわち、ブリード通路を通る流量は、ブリード開閉部にとって決まる。しかし、ブリード開閉部が、閾位置を通過すると、架橋セクッション１４６は、十分に大きく、その結果、架橋セクッション１４６は、ブリード流に制限を全く課さず、それによって、ブリード流の流量は、ブリード通路自体の構成によって決まる。したがって、閾位置を通り過ぎてブリード開閉部を移動するのに十分な数のステップでステッピング・モータを作動させることによって、ブリード通路の設計によって決まった、正確に調量されたブリード流が得られることが保証される。

ポートを開放することが望ましい場合、ポート開放方向におけるドライブ・スピンドル７８のさらなる回転によって、ブリード・ピストンが、後方に移動し、後隣接部９４ｂを押し付けて、弁体９０を後方に引っ張り、シーリング・ディスク９８が弁座２２から分離される。

接続ポートを完全に閉鎖するために、ドライブ・スピンドルは、ポート閉鎖方向に回転させられ、それによって、ブリード・スピンドル１３０は、前方に移動し、レッジ９６ｄに接触して、ブリード通路が閉鎖され、その後、ドライブ・スピンドルが回転し続けるため、シーリング・ディスク９８が弁座２２に接触するまで、前方に弁体９０を押し出す。

弁体が、ポート閉鎖状態にあるとき、ステッピング・モータと弁ユニット４０との間のねじ駆動に作用する力を最小にするために、弁体の前端部に対して作用する力と後端部に対して作用する力が、できる限り均衡させることが望ましいことが理解されるであろう。均衡は、弁ユニットの前端部に作用する流体圧を弁ユニットの後端部に伝達することによって、また、弁ユニットの前端部の面積と弁ユニットの後端部の面積をほぼ等しい大きさにすることによって達成することができる。

本発明では、弁ユニットの前端部と後端部との間の圧力伝達は、前端部を後端部と連通させる均衡通路の存在によって達成される。その均衡通路は、スリット１１０、ボア１１２、１１２ａ、第２穴部分９６ｂ、ブリード弁の後シャンク１３４の中央ボア１３５、後シャンク１３４内に形成された横方向穴１５０によって形成される。横方向穴は、弁体９０の背後のチャンバ５０内に開く。そのため、均衡通路の一部分は、ブリード通路と共通である。さらに、弁体が、ポート開放位置に移動するにつれて、スリットの各横方向側面１５６（図３を参照されたい）が、徐々に減少する流体圧、すなわち、圧力勾配の領域と連通するようになり、その圧力勾配の平均値が、均衡通路を介して弁体の後端部に伝達される。そのため、弁体の後端部に対して作用する圧力が減少する。それは、弁体の前端部に対して流体によって加えられる後方の力の減少を少なくとも部分的に補償するのに役立つ。これは、弁体が開放および閉鎖するときに、弁体の動的均衡を生じる傾向がある。動的均衡に向かうその傾向は、米国特許第３，７００，２０９号に開示される弁において起こることと同様であり、その弁は、弁が移動するときに、圧力勾配を均衡通路に伝達するための、弁の前部に一連の横方向穴を有する。しかし、スリット１１０は、作成するのが、一連の穴より容易であり、米国特許第３，７００，２０９号で指定される製造精度を必要としない。

スリット１１０は、完全に弁体の直径にわたって延びているのが示される。あるいは、スリットは、直径の半分だけにわたって、すなわち、中心軸から弁体の外側周辺まで延びるか、または、互いに直径方向に整列しない一連のスリットとしてもよい。

図６〜８には、弁ユニット４０内でスリット１１０に直角に形成された、付加的なスリット１１０ａが存在することを除いて、弁ユニット４０と同じ弁ユニット４０’が示される。スリットの任意の適したパターンを、弁体内に形成することができることが理解されるであろう。弁の任意選択の特徴は、ブリード・ピストン１３０の前端部上に環状ワッシャ様部材１６０を設けることを含む（図３を参照されたい）。ワッシャ様部材１６０は、ネオプレンなどの、容易に可撓性のエラストマー材料で形成される。ＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート）で形成することができる、こうした部材１６０が、ブリード・ピストン１３０に設けられると、ポート閉鎖位置にあるときにブリード・ピストンに加わる圧力が、非常に高い圧力下で部材１６０の撓みを妨げるほど大きくはないように、モータ７０の動作を調節するコントローラが設定される。この特徴の重要性は、たとえば、弁機構１０が、冷媒が充填されたまま、出荷されるか、または、保管されている冷凍システムにおいて、膨張弁または吸込み弁として構成される場合に実現される。そのシステムが高温にさらされなければならない場合、弁機構１０とシステム内の別の弁との間でトラップされた冷媒は、膨張し、システムに損傷を与える可能性がある非常に高い圧力を生成するであろう。しかし、ブリード・ピストン１３０が、可撓性部材１６０を備える場合、その部材は、非常に加圧された流体によって撓んで、圧力増加を、ブリード通路を通して緩和することが可能になる。部材１６０は、通常動作中に遭遇する流体圧力によって開放可能であるほどには可撓性がないであろう。

本発明による弁機構は、小さいが、控え目な流量が、必要な場合に弁を通して起こることを可能にすることが理解されるであろう。同様に、保管されるか、または、出荷される冷凍システム内での圧力増加を緩和することができる。さらに、ある程度の動的均衡を示す弁体を、簡素化した方法で設けることができる。

本発明は、本発明の好ましい実施形態に関連して述べたが、添付特許請求の範囲に規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、具体的に述べていない、追加、変更、置換、および削除を行ってもよいことが、当業者には理解されるであろう。

本発明による、流量制御弁を通して描かれた長手方向断面図である。 弁体が閉鎖状態にあり、かつ、ブリード通路が開放状態にある、図１の部分拡大図である。 流量制御弁の弁ユニットを通る長手方向分解断面図である。 図の左側でブリード通路が閉鎖した状態で示され、図の右側で開放された状態で示される、弁ユニットを通る長手方向断面図である。 弁ユニットの前端部を見せるために、部分的にはがした、流量制御弁機構の正面斜視図である。 変更された弁ユニットを通した側面図である。 図６の弁ユニットの正面図である。 図６の弁ユニットの斜視図である。

Claims (26)

1. 流量制御弁であって、
   流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入り口セクションと出口セクションを相互接続する接続ポートとを有する弁本体と、
   弁機構とを備え、前記弁機構は、
   アクチュエータと、
   弁ユニットとを備え、前記弁ユニットは、前記アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、前記接続ポートの中心を通って延びる長手方向軸に沿って移動し、かつ、ポート・シーリング面を含み、前記弁ユニットは、前方ポート閉鎖位置と後方ポート開放位置との間の軸に沿って移動可能であり、前記弁ユニットは、圧力均衡通路によって相互接続された前端部と後端部を含み、前記圧力均衡通路の前部分は、前記弁ユニットの前端面に形成され、前記軸から前記弁ユニットの周辺まで、前記長手方向軸を横切る方向に、前記前端面にわたって延びる少なくとも１つのスリットを備え、前記スリットは、前記前端面から、前記前端面の最前方部から前記ポート・シーリング面までの少なくとも中間の場所まで、前記長手方向軸に沿って延びる流量制御弁。
2. 前記スリットは、前記弁ユニットの前記前端面にわたって完全に直径方向に延びる請求項１に記載の流量制御弁。
3. 流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入り口セクションと出口セクションを相互接続する接続ポートとを有する弁本体と、
   アクチュエータと、前記アクチュエータに接続され、それによって、ポート開放方向とポート閉鎖方向に選択的に移動して、前記接続ポートがそれぞれ解放され、閉鎖される弁ユニットとを備える、前記弁本体に接続された弁機構と
   を備え、前記弁ユニットは、
   前記流体入口セクションを前記流体出口セクションと連通するために、前記弁体を貫通して延びるブリード通路を含む弁体と、
   前記アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、前記弁体がポート閉鎖位置にある状態で、前記ブリード通路を開放するように、前記弁体に対して移動可能であるブリード開閉部とを含む、
   流量制御弁。
4. 前記ブリード開閉部は、前記弁体に取り付けられ、前記アクチュエータからのポート開放動きとポート閉鎖動きを前記弁体へ伝達するように構成される請求項３に記載の流量制御弁。
5. 前記ブリード開閉部は、前記弁体に前記ポート開放動きを伝達する前に、前記ポート開放動きの初期段階によって開放されるように構成される請求項４に記載の流量制御弁。
6. 前記弁体は、前記接続ポートを通して延びる長手方向軸に沿って移動可能な弁ピストンを備え、前記ブリード開閉部は、前記弁ピストンに対して制限された距離について、前記軸に沿って移動可能なブリード・ピストンを備える請求項５に記載の流量制御弁。
7. 前記アクチュエータは、電気ステッピング・モータと、それによって駆動されるねじ込み式スピンドルを備え、前記スピンドルは、前記ブリード・ピストンに直接に接続され、前記ブリード・ピストンは、前記弁ピストンの軸方向に離間した隣接部の間で前記軸に沿って移動可能である請求項６に記載の流量制御弁。
8. 前記弁ユニット機構は、前記ブリード通路が開放状態にあるときに、前記隣接部の一方に対して前記ブリード開閉部を押し付けるように構成される弾性要素をさらに含む請求項７に記載の流量制御弁。
9. 前記弾性要素は、前記長手方向軸と一致する中心軸を有するコイルばねを備え、前記コイルばねは、それぞれ、前記弁ピストンおよび前記ブリード開閉部に支持される対向する端部を含む請求項８に記載の流量制御弁。
10. 前記流体入口セクションと出口セクションは、共通中心線に沿って整列し、前記弁体は、前記接続ポートの中心を通過する長手方向軸に沿って移動するように構成され、前記軸は、前記中心線に対して斜めに向き、
    前記弁体のポート閉鎖端部は、前記長手方向軸に沿う前記弁体の移動中に、前記入り口セクションと出口セクションの一方の方に向き、前記弁ユニットは、前記ポート閉鎖端部および、前記弁体の対向端において圧力を均衡させるための、前記弁ユニットを貫通して延びる均衡通路をさらに備える請求項３に記載の流量制御弁。
11. 前記ポート閉鎖端部がその方に面する、前記入り口セクションと出口セクションの前記一方は、前記出口セクションである請求項１０に記載の流量制御弁。
12. 前記均衡通路の一部分は、前記ブリード通路の一部分に一致する請求項１１に記載の流量制御弁。
13. 前記弁ユニットは、前記弁体の前記ポート閉鎖端部の圧力と対向端部の圧力を等しくさせるための、前記弁ユニットを貫通して延びる均衡通路をさらに備える請求項３に記載の流量制御弁。
14. 前記弁体は、前記ポートの弁座に接触するためのシーリング面を含み、前記均衡通路の一部分は、前記弁体の前記ポート閉鎖端部と交差し、前記ポート閉鎖端部に形成され、前記軸から前記弁体の外側周辺まで、前記長手方向軸を横切る方向に、前記ポート閉鎖端部にわたって延びる少なくとも１つのスリットを備え、前記スリットは、前記弁体の前記ポート閉鎖端部から、前記弁体の最前方部から前記シーリング面までの少なくとも中間の場所まで、軸方向に延びる請求項３に記載の流量制御弁。
15. 前記スリットは、前記弁体の前記ポート閉鎖端部にわたって完全に直径方向に延びる請求項１４に記載の流量制御弁。
16. 前記ブリード開閉部は、前記アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、閾位置を通り過ぎて開放され、前記ブリード開閉部は、前記ブリード通路を通るブリード流体の流れを制限しない請求項３に記載の流量制御弁。
17. 冷凍システムにおいて使用するための流量制御弁であって、
    流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入り口セクションと出口セクションを相互接続し、弁座によって区画される接続ポートとを有する弁本体と、
    ポート開放動きとポート閉鎖動きを生成する作動機構と、
    前記作動機構に動作可能に接続され、前記弁本体によって形成されるピストン空間内に摺動可能に配設される弁ユニットとを備え、前記弁ユニットは、
    前記弁ユニットが、前記作動機構によって、前記弁座に向かって前方向に閉鎖状態になるまで移動すると前記弁座に接触するように構成されたポート・シーリング面を含む弁ピストンであって、前記弁ピストンの前方向端は、前記流体入り口セクションと出口セクションの一方に連通し、前記弁ピストンは、前記弁ユニットが、前記作動機構によって後方向に開放状態になるまで移動すると前記弁座から分離されるようにさらに構成される、前記弁ピストンと、
    前記弁ユニットを貫通して延び、前記弁ピストンの前記前方端に隣接して位置する第１端部、および、前記ポート・シーリング面の後方に位置する第２端部を含むブリード通路であって、前記ブリード通路の前記第１端部は、前記一方の流体セクションに連通し、前記第２端部は、前記他方の流体セクションに連通する、前記ブリード通路と、
    前記弁ピストン上に取り付けられ、前記作動機構に動作可能に接続されたブリード・ピストンであって、前記作動機構の前記ポート開放およびポート閉鎖動きは、前記ブリード・ピストンによって前記弁ピストンに伝達され、前記ブリード・ピストンは、前記ポート開放動きを前記弁ピストンに伝達する前に、前記ポート開放動きの初期段階中に前記弁ピストンに対して開放状態まで移動するように構成される、前記ブリード・ピストンと
    を備える流量制御弁。
18. 前記弁ピストンと前記ブリード・ピストンは、共通長手方向軸に沿って移動し、前記ブリード・ピストンは、前記弁ピストンによって形成された、軸方向に離間した前隣接部と後隣接部の間で、前記弁ピストンに対して軸方向に移動し、それぞれ、前記前および後隣接部に接触することによって、前方向と後方向に前記弁ピストンを移動するように構成される請求項１７に記載の流量制御弁。
19. 前記ブリード通路が開放状態にあるときに前記後隣接部に当たって前記ブリード・ピストンに当たって偏倚させるための、前記弁ピストンと前記ブリード・ピストンとの間で働く弾性要素をさらに含む請求項１８に記載の流量制御弁。
20. 前記弁ユニットは、前記弁ピストンの前記前方端部から後方端部へ流体圧を伝達するための、前記ブリード通路を連通する均衡通路をさらに含む請求項１８に記載の流量制御弁。
21. 前記作動機構は、電気ステッピング・モータと、それによって駆動され、前記ブリード・ピストンに接続されるねじ込み式スピンドルを備える請求項１８に記載の流量制御弁。
22. 前記弁ピストンは、前部、後部、中間部を備え、前記前部と前記後部は、前記中間部に取り外し可能に接続され、前記前隣接部と前記後隣接部は、それぞれ、前記前部と前記後部上に配設される請求項１８に記載の流量制御弁。
23. 前記ブリード通路の前記第１端部は前記前部内に配設され、前記ブリード通路の前記第２端部は前記中間部内に配設され、前記ブリード・ピストンの前端部は、前記弁ピストン内に形成されたチャンバ内で移動可能であり、前記チャンバは前記ブリード通路の一部を形成する請求項２２に記載の流量制御弁。
24. 前記ブリード・ピストンは、前記作動機構に動作可能に接続され、それによって、閾位置を通り過ぎて開放され、前記ブリード・ピストンは、前記ブリード通路を通るブリード流体の流れを制限しない請求項１７に記載の流量制御弁。
25. 流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入り口セクションと出口セクションを相互接続する接続ポートとを有する弁本体と、
    前記弁本体に接続され、アクチュエータと、前記アクチュエータに接続された弁ユニットとを備え、それによって、ポート開放方向とポート閉鎖方向に選択的に移動して、前記接続ポートがそれぞれ解放され、閉鎖される弁機構とを備え、前記弁ユニットは、
    前記流体入口セクションを前記流体出口セクションと連通するために、前記弁体を貫通して延びるブリード通路を含む弁体と、
    前記アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、前記弁体がポート閉鎖位置にある状態で、前記ブリード通路を開放するように、前記弁体に対して移動可能であり、前記ブリード通路を閉鎖するように構成されたシール面を含むブリード開閉部材であって、エラストマー材料は、前記シール面上に配設され、かつ、通常のシステム動作圧力より高い圧力に応答して、前記ブリード通路を開放するのに十分な柔軟性がある前記ブリード開閉部材と
    を含む流量制御弁。
26. 流体入口セクションと、流体出口セクションと、それらの入り口セクションと出口セクションを相互接続し、弁座を含む接続ポートとを有する弁本体と、
    前記弁本体に接続され、アクチュエータと弁ユニットを備え、前記弁ユニットは、前記アクチュエータに接続され、それによって、ポート開放方向とポート閉鎖方向に選択的に移動し、前記弁体のシーリング面が、前記弁座に当たるように、また、前記弁座から離れるように移動して、前記接続ポートがそれぞれ閉鎖および開放される弁機構と、
    前記シーリング面が、前記弁座に当たって着座するときに、前記流体入口セクションと前記流体出口セクションを相互接続するように構成されて、前記入口セクションから前記出口セクションへのブリード流体の流れが可能になるブリード通路と、
    前記ブリード通路を開放し、閉鎖するためのものであり、前記アクチュエータに動作可能に接続され、それによって、閾位置を通り過ぎて開放され、前記ブリード通路を通るブリード流体の流れを制限しないブリード開閉部と
    を含む流量制御弁。

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