CN101059173A - 阀心 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够比以往更降低气体的泄漏量的阀心。本发明的阀心(20)通过橡胶制密封构件(31)和金属玻璃制密封构件(32)所组成的双层密封来密闭插通孔(21A)及阀主体(10)的心装配孔(11)。而且，构成金属玻璃制密封构件(32)的“金属玻璃”与普通的金属材料相比弹性极高，因此，与发挥金属密封功能的情况相比能够以较小的力使金属玻璃制密封构件(32)与对方部位密接而进行密封。而且，“金属玻璃”如氧化物玻璃那样是非晶质的，因此气体不易透过，由此，与现有的只由橡胶密封构成的阀心或组合橡胶密封和金属密封而成的阀心相比，能够降低气体的泄漏量。

Description

阀心

技术领域

本发明涉及安装在心保持构件所具备的心装配孔内、封闭闭该心装配孔的阀心。

背景技术

一直以来，作为该种阀心，公知的是如下的阀心：在将筒形的心主体贯通的可动轴的前端部具备橡胶制密封构件，该橡胶制密封构件与心主体的前端部密接，封闭心装配孔(例如，参照特封闭2004-68954号公报的段落[0034]～[0036]、第6图)。

但是，例如，在如空调的流路那样接受高压的气压的部分采用所述阀心时，虽然是极其微少的量，但是有时在阀心封闭的状态下气体透过橡胶制密封构件而向外部漏出。相对于此，考虑了具备橡胶制密封构件和金属密封部这两方的结构，但是只在气压和阀心所具备的弹簧的弹力的作用下，无法使构成金属密封部的金属构件彼此相互啮入，从而会引起金属密封部不发挥功能的状况。因此，无法可靠地降低气体的泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够比以往更加降低气体的泄漏量的阀心。

本发明的阀心具备橡胶制密封构件和金属玻璃制密封构件所形成的双层密封结构。在此，构成金属玻璃制密封构件的“金属玻璃”与普通的金属材料相比弹性极高，因此与发挥金属密封功能的情况相比能够以较小的力使金属玻璃制密封构件与对方部位(可动轴或心主体的前端部)密接而进行密封。而且，“金属玻璃”如氧化物玻璃那样是非晶质的，因此气体不易透过。由此，本发明的阀心与现有的只由橡胶密封构成的阀心或组合橡胶密封和金属密封而成的阀心相比，能够降低气体的泄漏量。

另外，若用含有钒、铌、钽之外的VB族元素、和锆、铪之外的IVB族元素的钛合金构成金属玻璃制密封构件，则与采用了其他金属玻璃的情况相比能够得到比较高的弹性变形率，从而能够提高金属玻璃制密封构件的密接度。

进而，通过在可动轴上设置嵌合固定有金属玻璃制密封构件的金属玻璃固定部和在与金属玻璃制密封构件之间夹持有橡胶制密封构件的轴端部凸缘，能够使金属玻璃制密封构件兼有保持橡胶制密封构件的作用，能够削减部件数目。

另外，通过设置形成在轴端部凸缘及金属玻璃制密封构件上，且啮入橡胶制密封构件而限制橡胶制密封构件的扩径变形的卡止突起，能够防止橡胶制密封构件的脱离。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的阀心的侧剖视图；

图2是阀心开放的状态的侧剖视图；

图3是阀心封闭的过程的侧剖视图；

图4是阀心封闭的状态的侧剖视图；

图5是第二实施方式的阀心的侧剖视图；

图6是第三实施方式的阀心的侧剖视图；

图7是第四实施方式的阀心的侧剖视图；

图8是第五实施方式的阀心的侧剖视图；

图9是第六实施方式的阀心的侧剖视图；

图10是第七实施方式的阀心的侧剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，基于图1～图4说明本发明的第一实施方式。图1的符号10是与本发明的“心保持构件”相当的阀主体，例如呈喷嘴形状，在轴心部具备心装配孔11。另外，在心装配孔11的途中部分配备有阴螺纹部12，在该阴螺纹部12的里侧(图1的下侧)配备有内径逐渐缩小的锥部13。

还有，本发明的“心保持构件”并不是如阀主体10所述限定为喷嘴形状，只要具备心装配孔11，例如也可以是构成容器外壳的壁构件。

本发明的阀心20具备筒形的心主体21，该心主体21的轴心部所具备的插通孔21A内插通有可动轴30。心主体21作为整体，从基端部朝向前端部(从图1的上侧端部朝向下侧端部)逐渐变细。在心主体21的基端部具备阳螺纹部22A。从心主体21中轴向的中间部朝向侧方，伸出有定位凸缘23A。另外，在心主体21中定位凸缘23A的前端侧形成有槽部23B，该槽部23B的前端侧呈均匀的外径并延伸。

阀心20插入心装配孔11内，阳螺纹部22A与阴螺纹部12螺合。而且，在该螺合的推进力的作用下定位凸缘23A与心装配孔11的锥部13的途中抵接而被定位，并且装配在槽部23B中的圆筒密封构件25与锥部13密接，闭塞心装配孔11和心主体21的周面间的间隙。

还有，心主体21在基端附近位置分割为第一和第二构成部22、23，这些第一及第二构成部22、23可相互旋转地连结。由此，能够只使心主体21中第一构成部22旋转，将阳螺纹部22A与阴螺纹部12螺合，在不使第二构成部23所具备的圆筒密封构件25及定位凸缘23A旋转的情况下将其压紧到锥部13上。另外，在第一构成部22的端面跨过插通孔21A的开口而形成有桥部22B，在形成于该桥部22B上的贯通孔22C中插通有可动轴30。

在心主体21的内部收容有压缩螺旋弹簧26。压缩螺旋弹簧26通过将弹簧线材卷绕成圆锥状而形成，在心主体21的中心部插通在可动轴30上。而且，压缩螺旋弹簧26的小径侧端部与在可动轴30的基端附近位置形成的弹簧卡止突部30B卡止，另一方面，压缩螺旋弹簧26的大径侧端部与从心主体21的前端部向内侧突出的开口突壁23C卡止。而且，压缩螺旋弹簧26在这些弹簧卡止突部30B和开口突壁23C之间成为支撑状态，将可动轴30朝向其基端侧施力。

在开口突壁23C上，在压缩螺旋弹簧26的卡止部分的相反侧，形成有将心主体21的内径朝向前端开口逐渐扩大的心主体侧锥部23E。另外，开口突壁23C的轴向的中间部分成为均匀内径的圆筒部23Y，心主体侧锥部23E的小径侧端部和圆筒部23Y的边界部分成为本发明的边界角部23D。

如图2所示，在可动轴30上从前端侧依次形成有轴端部凸缘30F、橡胶环嵌合部30E、金属玻璃固定部30C，按照它们的顺序直径阶段式地朝向基端部变细。另外，金属玻璃固定部30C和橡胶环嵌合部30E之间成为阶梯形状，金属玻璃固定部30C的基端侧缩径成锥状。而且，在橡胶环嵌合部30E上嵌合有本发明的橡胶制密封构件31，并且在金属玻璃固定部30C上嵌合有本发明的金属玻璃制密封构件32。

橡胶制密封构件31呈内周面和外周面是同心圆且两端面平行的圆环形状。而且，橡胶制密封构件31压入橡胶环嵌合部30E。

金属玻璃制密封构件32作为整体呈圆筒状。另外，在金属玻璃制密封构件32中从橡胶制密封构件31离开的一侧的一端部形成有外径均匀的突入端部32A，从金属玻璃制密封构件32的一端附近位置横跨另一端部形成有将外径逐渐扩大的密封构件侧锥部32B。另外，金属玻璃制密封构件32的中心孔32C的内径比金属玻璃固定部30C的外径小，在该中心孔32C的一端侧的开口缘形成有嵌合导向面32D。

另外，构成金属玻璃制密封构件32的金属玻璃是含有钒、铌、钽之外的VB族元素、锆、铪之外的IVB族元素、和氧或氮的钛合金。更具体地，例如由注册商标名“橡胶金属”(注册编号：第4458751号、商标权人：株式会社丰田中央研究所)的金属玻璃构成了金属玻璃制密封构件32。另外，该橡胶金属的弹性变形率是2.5[％]以上，与通常构成金属密封件的例如金属(例如黄铜)的弹性变形率例如为0.3～0.4[％]的情况相比，也具有足够高的弹性变形率。

还有，所谓“弹性变形率”是指用“弹性模量”除材料的“耐力”而得到的值。即，[弹性变形率]＝[耐力]/[弹性模量]。另外，在此所谓[耐力]是指对试验片施加规定应变量(例如通常为0.2％)时的应力。

金属玻璃制密封构件32如下所述组装在可动轴30上。即，以未在可动轴30上形成弹簧卡止突部30B等的状态，将可动轴30插入金属玻璃制密封构件32的中心孔32C中。在其途中，金属玻璃制密封构件32的嵌合导向面32D与可动轴30的金属玻璃固定部30C的一端部的锥面Q滑动接触，金属玻璃制密封构件32扩径变形。而且，压入金属玻璃制密封构件32直至金属玻璃制密封构件32的一端面与金属玻璃固定部30C和橡胶环嵌合部30E之间的阶梯面抵接。由此，金属玻璃制密封构件32定位在可动轴30上，并且形成为嵌合固定在金属玻璃固定部30C上的状态。而且，在可动轴30的基端附近位置形成所述弹簧卡止突部30B，并且在可动轴30的基端部形成头部30A(参照图1)。如上所述，金属玻璃制密封构件32组装在可动轴30上。

金属玻璃制密封构件32的一端面从橡胶制密封构件31的一端面的内缘部横跨外缘附近的位置而抵接。由此，橡胶制密封构件31被金属玻璃制密封构件32和轴端部凸缘30F在轴向上夹持。在此，在轴端部凸缘30F及金属玻璃制密封构件32的相互的对置面上形成有卡止突起30T、32T，这些卡止突起30T、32T啮入橡胶制密封构件31而防止可动轴30的脱离。另外，橡胶制密封构件31中金属玻璃制密封构件32侧的外缘角部比金属玻璃制密封构件32更向侧方突出。而且，如图4所示，橡胶制密封构件31的外缘角部与心主体21的心主体侧锥部23E抵接，并且金属玻璃制密封构件32与主体侧锥部32B的边界角部23D抵接，封闭心主体21的插通孔21A。

本实施方式的阀心20的结构如上所述。接着，说明阀心20的作用效果。阀主体10例如安装在空调的制冷剂流路所具备的制冷剂装填(charge)部(未图示)。于是，制冷剂流路内的制冷剂压力施加在阀心20的前端侧，在该制冷剂压力和压缩螺旋弹簧26的施加力的作用下，如图4所示，阀心20成为封闭状态。

在此，若在阀主体10上连接未图示的制冷剂供给泵，则在来自该泵的制冷剂的压力的作用下可动轴30被向前端侧按压，如图2所示，橡胶制密封构件31及金属玻璃制密封构件32从心主体21的前端部离开。由此，心主体21的插通孔21A开通，制冷剂被装填到制冷剂流路内。

若停止制冷剂的装填，则在制冷剂压力和压缩螺旋弹簧26的施加力的作用下可动轴30向基端侧移动。于是，如图3所示，首先，橡胶制密封构件31与心主体21的心主体侧锥部23E抵接。然后，随着橡胶制密封构件31被压入心主体侧锥部23E的小径侧，橡胶制密封构件31的变形量增加，橡胶制密封构件31与心主体侧锥部23E密接。由此，成为在可动轴30的前端部和心主体21的前端开口之间施加了基于橡胶制密封构件31的“橡胶密封”的状态。

若成为施加了该橡胶密封的状态，则心主体21的边界角部23D与金属玻璃制密封构件32的密封构件侧锥部32B抵接。在此，金属玻璃制密封构件32由金属玻璃构成而能够容易地变形，因此能够在制冷剂压力和压缩螺旋弹簧26的弹力的作用下使边界角部23D和密封构件侧锥部32B密接(取决于气压的大小，能够将边界角部23D啮入金属玻璃制密封构件32的密封构件侧锥部32B)。由此，成为在可动轴30的前端部和心主体21的前端开口之间施加了基于金属玻璃制密封构件32的“金属玻璃密封”的状态。

于是，本实施方式的阀心20能够通过橡胶制密封构件31和金属玻璃制密封构件32所组成的双层密封来密闭插通孔21A及阀主体10的心装配孔11。而且，构成金属玻璃制密封构件32的“金属玻璃”与构成金属密封件的普通的金属材料相比弹性极其高，因此，能够以较小的力使金属玻璃制密封构件32与对方部位密接而进行密封。而且，“金属玻璃”如氧化物玻璃那样是非晶质的，因此气体不易透过，由此，与现有的仅有橡胶密封的结构或组合橡胶密封和金属密封的结构相比，能够降低气体的泄漏量。而且，金属玻璃制密封构件32兼有保持橡胶制密封构件31的作用，因此，还能够削减部件数目。另外，由于轴端部凸缘30F及金属玻璃制密封构件32所具备的卡止突起30T、32T啮入橡胶制密封构件31，因此，例如即使橡胶制密封构件31因高压而附着在心主体侧锥部23E上，在开放阀心20时，也能够防止橡胶制密封构件31从可动轴30的脱离，能够从所附着的对方部位剥离橡胶制密封构件31。

[第二实施方式]

本实施方式的阀心20如图5所示，只是金属玻璃制密封构件32和心主体21的抵接部分的结构与第一实施方式不同。以下，对与所述第一实施方式相同的结构，标注与第一实施方式相同的符号，省略重复的说明，只说明与第一实施方式不同的结构。

本实施方式的金属玻璃制密封构件33在轴向的中间部具备朝向可动轴30的基端侧的第一平坦面33A，从该第一平坦面33A上突出有环状突起33B。还有，这些第一平坦面33A及环状突起33B横跨金属玻璃制密封构件32的整周而连续形成。

相对于此，在心主体21的开口突壁23C上，通过将心主体侧锥部23E和圆筒部23Y之间形成为阶梯状，而形成有朝向心主体21的前端开口侧的第二平坦面23F。该第二平坦面23F横跨心主体21的内面整周而连续形成，在心主体21的轴向与第一平坦面33A对置。

根据本实施方式的结构，若阀心20封闭，则金属玻璃制密封构件33的环状突起33B与心主体21的第二平坦面23F抵接，该环状突起33B的前端被稍微压溃而与第二平坦面23F密接。由此，形成为在可动轴30的前端部和心主体21的前端开口之间施加了基于金属玻璃制密封构件33的金属玻璃密封的状态。

[第三实施方式]

本实施方式如图6所示，取代所述第二实施方式的金属玻璃制密封构件33所具备的环状突起33B，而形成为从心主体21的第二平坦面23F突出形成有环状突起23G的结构。通过该结构也能够起到与第二实施方式相同的作用效果。

[第四实施方式]

本实施方式如图7所示，在可动轴30的圆筒构件固定部30C1上嵌合固定地具备呈与所述第二实施方式的金属玻璃制密封构件33相同的形状且由与金属玻璃不同的普通金属(例如不锈钢)构成的筒形构件38。而且，在筒形构件38和轴端部凸缘30F之间夹持有橡胶制密封构件31。在该筒形构件38上具备朝向可动轴30的基端侧的平坦面38A(相当于本发明的“第二平坦面”)。而且，在该平坦面38A上形成有环状突起38B。另外，在心主体21的开口突壁23C上形成有朝向心主体21的前端侧的平坦面23X，与该平坦面23X重叠地安装有圆环状的金属玻璃制密封构件34。根据该结构，若阀心20成为闭状态，则从圆筒构件38的平坦面38A突出的环状突起38B啮入金属玻璃制密封构件34，从而实施基于该金属玻璃制密封构件34的金属玻璃密封。

[第五实施方式]

如图8所示，在本实施方式的阀心20的可动轴30上从其前端侧依次形成有轴端部凸缘30F、金属玻璃固定部30I、橡胶密封承受部30H、橡胶环嵌合部30E、圆筒构件固定部30C1。在圆筒构件固定部30C1上嵌合固定有由普通金属构成的筒形构件37，在橡胶密封承受部30H和筒形构件37之间夹持有橡胶制密封构件31。而且，若阀心20成为封闭状态，则橡胶制密封构件31的外缘部与心主体21的圆筒内面23H密接。另外，在金属玻璃固定部30I上嵌合固定有圆环状的金属玻璃制密封构件35，该金属玻璃制密封构件35的一端面与轴端部凸缘30F抵接。而且，金属玻璃制密封构件35的另一端面在轴向上与心主体21的前端面23I对置。另外，从心主体21的前端面23I突出形成有环状突起23J。这样的结构也能够实施基于金属玻璃制密封构件35的金属玻璃密封。

[第六实施方式]

如图9所示，本实施方式是所述第四实施方式的变形例，在圆筒构件固定部30C1上嵌合固定地具备不锈钢制的筒形构件37，在该筒形构件37上组装有圆板状的金属玻璃制密封构件36。而且，金属玻璃制密封构件36从筒形构件37向侧方伸出，若阀心20成为封闭状态，则金属玻璃制密封构件36的外缘部与心主体21的心主体侧锥部23E抵接。在该状态下，金属玻璃制密封构件36整体成为向可动轴30的前端侧挠曲的状态，金属玻璃制密封构件36的外缘部整周与心主体侧锥部23E密接，从而实施金属玻璃密封。

[第七实施方式]

如图10所示，本实施方式是第二实施方式的变形例，金属玻璃制密封构件33所具备的第一平坦面33A与心主体21的前端面23I对置而构成，从第一平坦面33A突出的环状突起33B与心主体21的前端面23I密接，从而实施金属玻璃密封。

本实施方式的橡胶制密封构件31呈外周面带有圆角的形状。另外，在阀主体10的心装配孔11中形成有朝向阀心20的基端侧逐渐缩径的锥部14。而且，若阀心20封闭，则橡胶制密封构件31与锥部14密接而实施橡胶密封。

[实施例]

制作2个在所述第一实施方式中说明了结构的阀心20来作为实施品1。另外，制作2个在第一实施方式中说明了结构的阀心20中排除了金属玻璃制密封构件32后的阀心来作为比较品1。

接着，在密闭的容器的壁部形成心装配孔，将实施品1安装在其中，通过作为该实施品1的阀心向容器内装填一定量的气体。准备2个这样的实施品容器，并且准备2个取代实施品1而组装有比较品1的比较品容器。

将这4个容器收容在保温室中，并将保温室的温度设定为规定温度，由此将各容器内的压力保持为1[MPa]并放置1周时间，计测了该期间的气体从各容器的泄漏量。与此相同，将各容器内的压力保持为6.4[MPa]、10[MPa]、15[MPa]并放置1周时间，计测了该期间的气体从各容器的泄漏量。然后，求出2个实施品1的气体泄漏量的平均值和2个比较品1的气体泄漏量的平均值，并将它们汇总在以下的表1中。

[表1]

压力[MPa]		1	6.4	10	15
						气体的泄漏量[g/week]	比较品1	0.009	0.036	0.087	0.210
实施品1	0.003	0.025	0.018	0.007

从所述表1的结果明确可知，实施品1与比较品1相比能够充分降低气体的泄漏量。另外，气体的压力在15[MPa]时，实施品1的气体的泄漏量与比较品1相比能够抑制到其1/30。

[其他实施方式]

本发明并不限定为所述实施方式，例如以下说明的实施方式也包含在本发明的技术范围内，进而，也可以在下述以外不脱离中心意思的范围内进行各种变更而实施。

(1)在所述实施方式中，构成金属玻璃制密封构件32的金属玻璃是钛合金，但是例如也可以是镁合金、锆合金、镧合金等。

(2)所述实施方式的阀心20将压缩螺旋弹簧26收容在心主体21内，但是也可以在桥部22B和可动轴30的头部30A之间支撑式地配备插通在可动轴30上的压缩螺旋弹簧。

(3)所述实施方式的阀心20用于装填空调的制冷剂，但是也可以将阀心20用于轮胎阀。

Claims (6)

1.一种阀心(20)，其安装在心保持构件(10)所具备的心装配孔(11)内，对该心装配孔(11)进行开闭，其特征在于，具备：

筒形的心主体(21)，其固定在所述心装配孔(11)的内部；

可动轴(30)，其贯通所述心主体(21)并直动；

橡胶制密封构件(31)，其设置在所述可动轴(30)的前端部，且与所述心主体(21)的前端部或所述心装配孔(11)的内周面密接而封闭所述心装配孔(11)；

金属玻璃制密封构件(32～36)，其设置在所述可动轴(30)或所述心主体(21)中任意之一的前端部，且与另一前端部密接而封闭所述心装配孔(11)。

2.如权利要求1所述的阀心(20)，其特征在于，

构成所述金属玻璃制密封构件(32～36)的金属玻璃是含有钒、铌、钽之外的VB族元素、和锆、铪之外的IVB族元素的钛合金。

3.如权利要求1或2所述的阀心(20)，其特征在于，具备：

金属玻璃固定部(30C)，其形成在所述可动轴(30)上，且嵌合固定有所述金属玻璃制密封构件(32、33)；

轴端部凸缘(30F)，其形成在所述可动轴(30)上，且在与所述金属玻璃制密封构件(32、33)之间夹持有所述橡胶制密封构件(31)。

4.如权利要求3所述的阀心(20)，其特征在于，

具备卡止突起(30T、32T)，其形成在所述轴端部凸缘(30F)及所述金属玻璃制密封构件(32、33)上，且啮入所述橡胶制密封构件(31)而限制所述橡胶制密封构件(31)的扩径变形。

5.如权利要求3或4所述的阀心(20)，其特征在于，具备：

心主体侧锥部(23E)，其形成在所述心主体(21)的前端部，朝向所述心主体(21)的前端开口扩开且能够密接所述橡胶制密封构件(31)；

密封构件侧锥部(32B)，其形成在所述金属玻璃制密封构件(32、33)上，朝向所述心主体(21)的里侧缩径，且能够与所述心主体侧锥部(23E)的小径侧的边界角部(23D)抵接。

6.如权利要求1至4中任一项所述的阀心(20)，其特征在于，具备：

第一平坦面(33A)，其形成在所述金属玻璃制密封构件(33)上且朝向所述可动轴(30)的轴向；

第二平坦面(23F)，其形成在所述可动轴(30)或所述心主体(21)的前端部，且在所述可动轴(30)的轴向上与所述第一平坦面(33A)对置；

环状突起(23G、33B)，其从所述第一或第二平坦面(33A、23F)中任一平坦面突出而能够与另一平坦面密接。

Images