CN103423462A

CN103423462A - 电动阀

Info

Publication number: CN103423462A
Application number: CN2013101487848A
Authority: CN
Inventors: 原田贵雄; 佐藤雅也; 伊东雅晴; 成川文太
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: US9121522B2; CN103423462B; JP2013241958A; JP6194157B2; US20130306176A1

Abstract

本发明提供一种电动阀，其中，可动阀座体（70）配置在阀室（21）和下部室（22）之间，该可动阀座体（70）形成有用于形成从第一出入口（11）流向第二出入口（12）的小流量用流路的主阀口（23）。该可动阀座体（70）的下部滑动自如地嵌插于下部室（22），可动阀座体（70）还作为将从第二出入口（12）流向第一出入口（11）的大流量用流路开通、切断用的浮动型的逆止阀芯发挥作用。上述电动阀不会导致阀主体的大型化、内部构造的复杂化、加工组装成本增大等问题，在小流量流通时能够高精度地控制流量，在大流量流通时能够使流体尽量不产生压力损失地进行流动。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及一种组装在热泵式制冷制热系统等中而被使用的电动阀，尤其涉及一种在正向流动时（小流量流通时）能够高精度地控制流量、在逆向流动时（大流量流通时）能够尽量地降低压力损失的电动阀。

背景技术

图6表示热泵式制冷制热系统的一例。该制冷制热系统100除了具有压缩机101、流路切换器102、室外热交换器（冷凝器）103及室内热交换器（蒸发器）104之外，还具有两个用于提高节能效率等的膨胀阀，该膨胀阀通常具有一个即可（分配器等省略图示）。即，室外热交换器103的附近配置有第一膨胀阀105，室内热交换器104的附近配置有第二膨胀阀106。膨胀阀105、106可以使用感温式（机械式）的膨胀阀。此外，为了尽量地降低压力损失，与该第一及第二膨胀阀105、106并联地设置有第一及第二逆止阀108、109。

在该制冷制热系统100中，制冷时，由压缩机101压缩的制冷剂气体如图中的实线箭头所示，从例如由四通阀等构成的流路切换器102导入到室外热交换器103，在这里与外部空气进行热交换而冷凝，该冷凝了的制冷剂通过第一逆止阀108（使第一膨胀阀105旁通）流入第二膨胀阀106，在这里进行隔热膨胀后流入室内热交换器104，通过室内热交换器104与室内空气进行热交换而蒸发，对室内进行制冷。

与其相对地，制热时，由压缩机101压缩的制冷剂气体如图中的虚线箭头所示，从流路切换器102导入到室内热交换器104，在这里与室内空气进行热交换而冷凝，对室内进行制热，然后通过第二逆止阀109（使第二膨胀阀106旁通）流入第一膨胀阀105，在这里进行减压后借助分配器导入到室外热交换器103，在这里蒸发并返回压缩机101。

这样，制冷制热系统100中，将逆止阀108、109并联地组装在膨胀阀105、106上，并且构成为：在正向流动时（制冷时），使制冷剂不通过第一膨胀阀105而通过第一逆止阀108地导入到第二膨胀阀106，通过该第二膨胀阀106调整流量，在逆向流动时（制热时），使制冷剂不通过第二膨胀阀106而通过第二逆止阀109地导入到第一膨胀阀105，通过该第一膨胀阀105调整流量，由此，尽量地降低压力损失。

但是，近年来，在如上所述的制冷制热系统100中，为了进一步提高节能效率等，研究了代替上述感温式（机械式）膨胀阀105、106而采用可任意控制升程量即阀口的有效开口面积的电子控制式电动阀。

下面，参照图7说明电子控制式电动阀的一例子。图中示例的电动阀10’包括：阀杆25，其具有下部大径部25a和上部小径部25b，在所述下部大径部25a的下端部一体设置有阀芯24；阀主体15，其设置有阀座23A且该阀座23A形成有所述阀芯24所接触分离的阀口23，并且该阀主体15具有与由导管（接头）构成的连接第一出入口11及第二出入口12连接的阀室21；壳体40，其下端部借助环状连接件44通过焊接密封接合在该阀主体15上；转子30，其隔着规定间隙α配置在该壳体40的内周；定子50A，其用于旋转驱动该转子30且外嵌于所述壳体40；螺纹进给机构，其配置在所述转子30和所述阀芯24之间，利用所述转子30的旋转使所述阀芯24与所述阀口23接触分离，通过改变阀芯24相对于所述阀口23的升程量，由此可控制制冷剂的通过流量。

所述定子50A由轭铁51、绕线架52、定子线圈53、53、以及树脂模制罩56等构成，所述转子30及定子50A等构成步进电机50，该步进电机50及螺纹进给机构（后述）等构成用于调整所述阀芯24相对于所述阀口23的升程量的升降驱动机构。

所述转子30一体地结合有支撑环36，并且，该支撑环36上铆接固定有筒状的阀杆支架32的上部突部，所述阀杆支架32配置于所述阀杆25及导向衬套26的外周且下方开口，由此，转子30、支撑环36以及阀杆支架32一体连接。

所述螺纹进给机构包括：固定螺纹部（外螺纹部）28，其形成于滑动自如地内插有阀杆25（的下部大径部25a）的筒状的导向衬套26的外周，且导向衬套26的下端部26a压入固定在阀主体15中；以及移动螺纹部（内螺纹部）38，其形成于所述阀杆支架32的内周且与所述固定螺纹部28旋合。

此外，所述导向衬套26的上部小径部26b内插于阀杆支架32的上部，并且，阀杆支架32的顶部32a的中央（所形成的通孔）插通有阀杆25的上部小径部25b。阀杆25的上部小径部25b的上端部压入固定有推入螺母33。

此外，所述阀杆25通过闭阀弹簧34被始终向下方（闭阀方向）施力，该闭阀弹簧34由外嵌于该阀杆25的上部小径部25b且压缩安装于阀杆支架32的顶部32a和阀杆25的下部大径部25a的上端阶梯面之间的压缩螺旋弹簧构成。在阀杆支架32的顶部32a上的推入螺母33的外周设置有由螺旋弹簧构成的复原弹簧35。

所述导向衬套26固定有下挡体（固定挡块）27，该下挡体27构成当所述转子30旋转下降到规定的闭阀位置时阻止进一步的旋转下降用的旋转下降挡块机构的一方，阀杆支架32上固定有构成所述挡块机构的另一方的上挡体（移动挡块）37。

此外，所述闭阀弹簧34是为了在阀芯24落座于阀口23的闭阀状态下得到所需的密封压力（防漏）以及为了缓和阀芯24碰接到阀口23时的冲击而配备的。

这种构造的电动阀10’中，通过以第一方式对定子线圈53、53供给通电励磁脉冲，由此，转子30及阀杆支架32相对于固定在阀主体15上的导向衬套26向一个方向旋转，通过导向衬套26的固定螺纹部28与阀杆支架32的移动螺纹部38的螺纹进给，由此使例如阀杆支架32向下方移动，将阀芯24向阀口23（阀座23A）按压，阀口23被关闭（全闭状态）。

在阀口23被关闭的时刻，上挡体37尚未与下挡体27碰接，在阀芯24关闭阀口23的状态下定子30及阀杆支架32进一步旋转下降。这种情况下，阀杆25（阀芯24）不下降，然而，由于阀杆支架32下降，所以闭阀弹簧34被压缩规定量，其结果是，阀芯24强有力地按压在阀口23上，并且，通过阀杆支架32的旋转下降使上挡体37与下挡体27碰接，然后，即使继续进行对于定子线圈53、53的脉冲供给，阀杆支架32的旋转下降也会被强制停止。

另一方面，用第二方式对定子线圈53、53供给通电励磁脉冲时，定子30及阀杆支架32相对于固定在阀主体15上的导向衬套26向与上述相反的方向旋转，通过导向衬套26的固定螺纹部28与阀杆支架32的移动螺纹部38的螺纹进给，这次使阀杆支架32向上方移动。这种情况下，在阀杆支架32开始旋转上升的时刻（脉冲供给开始时刻），闭阀弹簧34如上述那样被压缩规定量，因此，在闭阀弹簧34伸长所述规定量之前，所述阀芯24不会从阀口23离开而一直呈闭阀状态（升程量=0）。此外，闭阀弹簧34伸长所述规定量之后，阀杆支架32进一步旋转上升时，所述阀芯24从阀口23离开而使阀口23打开，制冷剂通过阀口23。这种情况下，通过转子30的旋转量能够任意地细微调整阀芯24的升程量、换句话说能够任意地细微调整阀口23的有效开口面积，转子30的旋转量由供给脉冲数控制，因此，能够高精度地控制制冷剂流量（具体参见对比文件1、2）。

但是，即使在所述制冷制热系统100中采用如上所述的电动阀10’，也存在如下所述的应当改善的问题。即，在所述制冷制热系统100中，在正向流动时（制冷时），使制冷剂不通过第一膨胀阀105而通过第一逆止阀108地导入到第二膨胀阀106，通过该第二膨胀阀106调整流量，在逆向流动时（制热时），使制冷剂不通过第二膨胀阀106而通过第二逆止阀109地导入到第一膨胀阀105，通过该第一膨胀阀105调整流量，在这种关系方面，将逆止阀108、109并联地组装在膨胀阀105、106上是不可欠缺的，然而，正因为在制冷回路上组装两个逆止阀，所以接头等部件的数量会相应地增加，且配管连接作业也要花费多余的工夫和时间。

因此，对比文件2提出了一种兼具上述的膨胀阀和逆止阀两个功能的电动阀，即，当制冷剂向一个方向流动时（正向流动时=小流量流通时），为了进行流量控制而将升程量（有效开口面积）细微地控制在规定值以下的特定范围中，当制冷剂向另一个方向流动时（逆向流动时=大流量流通时），为了尽量地降低压力损失而将升程量（有效开口面积）做成最大。

但是，在相关提案的电动阀中，为了降低大流量流通时的压力损失而增大阀口的口径时，产生在小流量流通时不能高精度地进行流量控制的问题。

另一方面，为了兼顾大流量流通时的压力损失的降低以及小流量流通时的流量控制精度的提高，如专利文献3所记载，还公开了一种双向流通型的电动阀，该电动阀包括：阀主体，其设置有第一出入口、阀室、下部室以及第二出入口；可动阀座体，其配置在所述阀室内，形成有形成从所述第一出入口流向第二出入口的小流量用流路用的主阀口，且还作为将从所述第二出入口流向第一出入口的大流量用流路开通、切断用的浮动型逆止阀芯发挥作用；阀杆，其具有针型的阀芯部，该阀芯部用于调整通过所述主阀口的流量，且配置在所述阀室内；以及电机，其用于使该阀杆升降，该电动阀构成为，在小流量流通时，为了高精度地进行流量控制，通过所述可动阀座体关闭所述大流量用流路，使流体只从所述阀芯部和主阀口之间流动，当大流量流通时，为了尽量地降低压力损失，使所述可动阀座体（逆止阀芯）上浮而打开所述大流量用流路。

专利文献1：日本特开2001-50415号公报

专利文献2：日本特开2009-14056号公报

专利文献3：日本特开2009-287913号公报

但是，上述专利文献3所记载的电动阀中，因为构成为小流量流通时只通过针型的阀芯部进行流量控制，大流量流通时可动阀座体（逆止阀芯）自动打开大流量用流路，所以，能够兼顾小流量流通时的流量控制精度的提高以及大流量流通时的压力损失的降低，但是，因为可动阀座体（逆止阀芯）配置于配设有阀杆的阀室，可动阀座体将阀室的内周壁面作为滑动导向面地进行升降，所以可动阀座体有可能变得较大且阀室中需要有供可动阀座体升降的比较大的空间，其结果是，容易导致阀主体的大型化、内部构造的复杂化、加工组装成本的增大等，费用效果比成为课题。

此外，该电动阀中，还需要在可动阀座体的侧面设置连通孔，且该连通孔的大小为在小流量流通时不会对利用针的流量特性产生影响的程度。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种电动阀，该电动阀不会导致阀主体的大型化、内部构造的复杂化、加工组装成本增大等问题，小流量流通时能够高精度地控制流量，大流量流通时能够使流体尽量不产生压力损失地进行流动，且费用效果比优良。此外，所提供的电动阀构造简单，能够快速稳定地变更流通方向，动作状态稳定且能够提高可靠性。

为了达到上述目的，本发明的电动阀基本上包括：阀主体，其设置有第一出入口、该第一出入口所开口的阀室、与该阀室连通的下部室以及与所述下部室连通的第二出入口；可动阀座体，其配置在所述阀室和下部室之间，形成有用于形成从所述第一出入口流向第二出入口的小流量用流路的主阀口；阀杆，其具有针型的阀芯部，该阀芯部用于调整通过所述主阀口的流量，且配置在所述阀室内；以及电机，其用于使该阀杆升降，所述可动阀座体的下部滑动自如地嵌插于所述下部室，该可动阀座体还作为将从所述第二出入口流向第一出入口的大流量用流路开通、切断用的浮动型的逆止阀芯发挥作用。

优选地，所述可动阀座体包括：阀座板部，其为了开通、切断所述大流量用流路而使其外周部与所述下部室的所述阀室侧的开口端缘部接触分离；以及嵌插部，其从该阀座板部竖直向下且滑动自如地嵌插于所述下部室，所述阀座板部形成有所述主阀口，且所述嵌插部形成有用于形成所述大流量用流路的通孔、缺口、槽等连通通路。

优选地，所述大流量用流路构成为包括：所述下部室；形成于所述可动阀座体的嵌插部的通孔、缺口、槽等连通通路；以及所述阀室。

发明效果：

在本发明的电动阀中，还作为浮动型的逆止阀芯发挥作用的可动阀座体，在关闭大流量用流路时，其大半（嵌插部）滑动自如地嵌插于下部室，在打开大流量用流路时，其向阀室侧上浮，因此，与以往那种可动阀座体整体配置在阀室21的情况相比，能够将构造简单化，而且，能够缩小可动阀座体而不会降低最大流通量，且阀室中不需要供可动阀座体升降的较大的空间。

因此，能够有效地实现阀主体的小型化、部件成本、加工组装成本的降低等。

附图说明

图1是表示本发明的电动阀的一实施例的主要部分的非流通时（全闭时）的状态的局部剖切截面图。

图2是表示本发明的电动阀的一实施例的主要部分的正向流动时（小流量用流通时）的状态的局部剖切截面图。

图3是表示本发明的电动阀的一实施例的主要部分的逆向流动时（大流量用流通时）的状态的局部剖切截面图。

图4表示图1至图3所示的电动阀所使用的可动阀座体的一例，图4（A）为立体图，图4（B）为俯视图，图4（C）为侧视图，图4（D）为仰视图。

图5表示图1至图3所示的电动阀所使用的可动阀座体的又一例，图5（A）为立体图，图5（B）为俯视图，图5（C）为侧视图，图5（D）为仰视图。

图6是表示以往的热泵式制冷制热系统的一例的构造图。

图7是表示以往的电动阀的一例的纵截面图。

附图符号说明：

10…电动阀；11…第一出入口；12…第二出入口；15…阀主体；21…阀室；22…下部室；22a…开口端缘部；23…主阀口；24…阀芯部；25…阀杆；50…电机；70…可动阀座体；72…阀座板部；73…逆止阀芯部；75…嵌插部；76…通孔（连通通路）；77…缺口（连通通路）。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的电动阀的实施方式进行说明。

图1、图2、图3是表示本发明的电动阀的一实施例的主要部分的局部剖切截面图。图1表示非流通时（全闭时），图2表示正向流动时（小流量流通时），图3表示逆向流动时（大流量流通时）。此外，在本实施例中，将流体（制冷剂）的流动方向为从第一出入口11向第二出入口12（图2）的情况称为正向流动，将流体（制冷剂）的流动方向为从第二出入口12向第一出入口11（图3）的情况称为逆向流动。

此外，图示实施例的电动阀10的步进电机50、阀杆25等基本构造与上述的图7所示的以往例的电动阀10’大致相同，所以，这里对于与图7所示的以往例的电动阀10’的各部分对应的部分标注相同的符号并省略重复说明，下面重点对主要部分（特征部分）进行说明。

本实施例的阀主体15以正向流动方向看时依次设置有第一出入口11、该第一出入口11所开口的阀室21、与该阀室21连通的圆筒状的下部室22、以及与下部室22连通的第二出入口12。

更具体地说，阀主体15的上部覆盖嵌合有盖状部件18并通过焊接接合，该盖状部件18压入固定有导向衬套26的下部大径部26a且具有上面开口孔42。盖状部件的下部设置有可滑动自如地嵌合阀杆25的导向孔19。

在阀室21和下部室22之间配置有可动阀座体70。可动阀座体70形成有用于形成从第一出入口11流向第二出入口12的小流量用流路的主阀口23。

此外，可动阀座体70的下部滑动自如地嵌插于所述下部室22，该可动阀座体70还作为用于开通、切断从所述第二出入口12流向第一出入口11的大流量用流路的浮动型的逆止阀芯发挥作用。

更具体地说，参照图1至图3、以及图4可知，可动阀座体70包括阀座板部72以及与该阀座板部72相连的圆筒状的嵌插部75。阀座板部72为了开通、切断大流量用流路而使形成在其外周部下面侧的由逆圆锥面部构成的逆止阀芯部73与下部室22的阀室21侧的开口端缘部22a（其相当于逆止阀口的阀座）接触分离。嵌插部75从阀座板部72的逆止阀芯部73的下端附近竖直向下且滑动自如地嵌插于下部室22。

可动阀座体70的阀座板部72中央形成有通过设置于阀杆25的下端部的针型的阀芯部24开闭的主阀口23，并且在可动阀座体70的嵌插部75的上部以等角度（90度）间隔形成有用于形成大流量用流路的四个圆形的通孔76。

这里，在本实施例中，大流量用流路由所述下部室22、形成于可动阀座体70的嵌插部75的四个通孔76以及阀室21构成。

这种构造的本实施例的电动阀10，在如图2所示的小流量流通时（正向流动时），由于阀室21的压力比下部室22的压力大，所以，可动阀座体70的逆止阀芯部73被按压在下部室22的阀室21侧的开口端缘部22a（逆止阀口）上，从而关闭大流量用流路，从第一出入口11导入到阀室21的制冷剂（流体）通过形成于主阀口23和阀芯部24之间的间隙经下部室22向第二出入口12流出。

另一方面，在如图3所示的大流量流通时（逆向流动时），阀杆25例如上升到最大升程位置。这种情况下，由于阀室21的压力比下部室22的压力小，所以，可动阀座体70被流体（制冷剂）的压力推起直至与盖状部件18的下端抵接。由此，可动阀座体70的逆止阀芯部73从下部室22的阀室21侧的开口端缘部22a（逆止阀口）离开，并且四个通孔76向阀室21内移动而开口，来自第二出入口12的制冷剂（流体）通过构成大流量用流路的下部室22、形成于可动阀座体70的嵌插部75的四个通孔76、阀室21向第一出入口11流动。

这样本实施例的电动阀10在小流量流通时能够高精度地控制流量，在大流量时能够使流体尽量不产生压力损失地进行流动，能够快速稳定地变更流通方向，动作状态稳定且能够提高可靠性。

此外，还作为浮动型的逆止阀芯发挥作用的可动阀座体70在关闭大流量用流路时，其大半（嵌插部75）滑动自如地嵌插于下部室22，在打开大流量用流路时可动阀座体70向阀室21侧上浮，因此，与以往那种可动阀座体整体配置在阀室21的情况相比，能够将构造简单化，而且，能够缩小可动阀座体而不会降低最大流通量，且阀室中不需要供可动阀座体升降的较大的空间。

另外，可动阀座体70可以用不锈钢、黄铜等金属的材料制作。此外，可动阀座体70还可以用塑料、铝等气质金属、陶瓷、以及橡胶等中的一个或多个（例如，用硬质塑料等形成可动阀座体，在其表面覆盖具有弹性的橡胶等）制作成轻质型。

以上，对本发明的实施例进行了详细说明，但是，本发明不受上述实施例的限定，在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神的范围内可以进行各种设计变更。

例如，在上述实施例中，在可动阀座体70的嵌插部75的上部以等角度（90度）间隔形成有用于形成大流量用流路的四个圆形的通孔76，然而，如图5所示，也可以代替上述通孔76而在嵌插部75形成下侧开口的半赛道形的缺口77。通孔76、缺口77的数量、形状可以适当变更。此外，还可以替代通孔76、缺口77而形成纵槽等。即，嵌插部75只要设置有在可动阀座体70上升时将下部室22和阀室21连通的连通通路即可，该连通通路的形状不限于通孔76、缺口77、纵槽等，而且其数量是几个都可以。

此外，本发明的电动阀不只适用于热泵式制冷制热系统，还能够适用于其他系统，这是不言而喻的。

Claims

1.一种电动阀，其特征在于，包括：阀主体，该阀主体设置有第一出入口、该第一出入口所开口的阀室、与该阀室连通的下部室以及与所述下部室连通的第二出入口；可动阀座体，该可动阀座体配置在所述阀室和下部室之间，形成有用于形成从所述第一出入口流向第二出入口的小流量用流路的主阀口；阀杆，该阀杆具有针型的阀芯部，该阀芯部用于调整通过所述主阀口的流量，且配置在所述阀室内；以及电机，该电机用于使该阀杆升降，

所述可动阀座体的下部滑动自如地嵌插于所述下部室，该可动阀座体还作为将从所述第二出入口流向第一出入口的大流量用流路开通、切断用的浮动型的逆止阀芯发挥作用。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述可动阀座体包括：阀座板部，该阀座板部为了开通、切断所述大流量用流路而使该阀座板部的外周部与所述下部室的所述阀室侧的开口端缘部接触分离；以及嵌插部，该嵌插部从该阀座板部竖直向下且滑动自如地嵌插于所述下部室，所述阀座板部形成有所述主阀口，且所述嵌插部形成有用于形成所述大流量用流路的通孔、缺口、槽等连通通路。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，所述大流量用流路构成为包括：所述下部室；形成于所述可动阀座体的嵌插部的通孔、缺口、槽等连通通路；以及所述阀室。