CN105370902A - 控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制阀，即使在阀芯的与阀座相对的面被压缩地安装的情况下也能够抑制阀芯的与阀座相对的面产生流体泄漏的原因的变形，并且能够实现阀芯的长寿命化。在阀芯(42)的大径部(42A)的与保持用环部件(44)相对的表面，以与环状的槽(42G)邻接的方式沿外周缘形成有环状的凸起部(42S)，槽(42G)的距离环状的凸起部(42S)的前端的最大深度Dp被设定为比阀芯(42)的挤压量ΔS大。

Description

控制阀

技术领域

本发明涉及具有活塞部件的控制阀。

背景技术

作为用于空调装置等的控制阀的先导式电磁阀例如如专利文献1所示那样，包括如下部件作为主要要素而构成：能够滑动地配设于柱塞管内的柱塞；由与柱塞的卡定部连结的阀主体支承的橡胶制的环状的主阀芯；形成于阀部的主体中的流出口的开口端周缘且选择性地与上述的主阀芯抵接的主阀座；为了使主阀芯相对于主阀座开闭而配置于柱塞管的外周部的周围、且对上述的柱塞以及与柱塞相对的固定件进行励磁的线圈。

环状的主阀芯配置于阀主体的下端部的环状的凹部内且经由垫圈固定。阀主体的下端部的内周部经由垫圈而被铆接加工，由此该垫圈被按压于主阀芯的内周附近的与主阀座相对的面。由此，主阀芯的内周附近被压缩规定量。

在这种结构中，在未对线圈进行励磁的情况下，通过压下柱塞以及阀主体，由此主阀芯抵接于主阀座从而流出口成为关闭状态。另一方面，在对线圈进行励磁的情况下，主阀芯与主阀座分离从而流出口成为打开状态。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2001-263527号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上述的专利文献1所示的橡胶制的主阀芯那样，阀主体的下端部的内周部经由垫圈而被铆接加工，由此在主阀芯配置于阀主体的下端部的环状的凹部内的情况下，需要通过铆接加工，在主阀芯的内周附近的与主阀座相对的面遍及整周地以规定的铆接量均衡地对该垫圈进行按压。

然而，在这样的情况下，通过铆接加工，作用于主阀芯的内周附近的与主阀座相对的面的压力分布不均匀，有其表面成为被向一个方向拉动的状态的担忧。其结果，成为主阀座的流体泄漏等的原因。并且，在主阀芯由橡胶制成的情况下，当主阀芯与主阀座的接触和分离在比较长的期间重复时、或者当主阀芯是在比较长的期间与主阀座接触的状态时，也有主阀芯产生皲裂的担忧。

考虑以上的问题点，本发明的目的在于提供具有活塞部件的控制阀，即使在以压缩阀芯的与阀座相对的面的方式安装的情况下，能够抑制阀芯的与阀座相对的面产生成为流体泄漏的原因的变形，并且能够实现阀芯的长寿命化。

为了实现上述的目的，本发明的控制阀的特征在于，具备：阀主体部，其具有与第一通路连接的入口端口和与第二通路连接的出口端口，并具备与该入口端口以及该出口端口连通且以能够移动的方式容纳开闭控制该出口端口的活塞单元的容纳部；以及活塞单元驱动机构，其使活塞单元进行开闭控制出口端口的动作，活塞单元包括：密封部件，其具有选择性地与形成于出口端口的周缘的阀座抵接的抵接部；以及活塞部件，其保持密封部件，密封部件在从阀座与抵接部的接触位置离开的位置，且在共用圆周上具有至少一个凸起部，活塞部件压缩密封部件的凸起部而保持密封部件。

密封部件也可以由树脂材料形成为环状，通过外周缘的凸起部被压缩，从而保持于活塞部件，并且密封部件也可以由树脂材料形成为环状，通过内周缘的凸起部被压缩，从而保持于活塞部件。另外，以与密封部件的凸起部邻接的方式形成的槽的深度被设定为比密封部件的压缩量大。密封部件也可以经由保持用环部件被压缩而保持于活塞部件。

发明的效果如下。

根据本发明的控制阀，活塞单元包括具有选择性地与形成于出口端口的周缘的阀座抵接的抵接部的密封部件、以及保持密封部件的活塞部件，密封部件在从阀座与抵接部的接触位置离开的位置，且在共用圆周上具有至少一个凸起部，通过活塞部件压缩并保持密封部件的凸起部，从而抵接部的表面不会被拉动，从而即使在阀芯的与阀座相对的面被压缩地安装的情况下，也能够抑制在阀芯的与阀座相对的面产生流体泄漏的原因的变形，并且能够实现阀芯的长寿命化。

附图说明

图1(A)以及图1(B)分别分解表示本发明的控制阀的一个例子所使用的活塞单元的一个例子的分解立体图。

图2是表示本发明的控制阀的一个例子的结构和配管用管的剖视图。

图3是表示图1(A)以及图1(B)所示的活塞单元的外观的立体图。

图4是局部地放大表示图2所示的例子中的主要部分的剖视图。

图5(A)是用于进行铆接加工前的阀芯以及保持用环的说明的局部剖视图，图5(B)是放大表示图2中的VB部的局部剖视图。

图6是局部地放大表示阀芯的其它一个例子和活塞部件的局部剖视图。

图7是局部地放大表示阀芯的其它另外一个例子和活塞部件的局部剖视图。

图中：

10—阀主体部，28—柱塞，36、46、56—活塞部件，42、52、62—阀芯，42S、42′Si—凸起部，42G、52G、62G—槽，44、54—保持用环部件。

具体实施方式

图2中简要地表示本发明的控制阀的一个例子的结构和配管用管。

图2中，控制阀例如是常闭型的电磁阀，配置于空调设备内的制冷剂回路中的配管。电磁阀包括如下部件作为主要要素而构成：封闭柱塞管26的一端的吸引件24；具有球阀34且能够移动地配设于柱塞管26内的柱塞28；在内侧具有由柱塞28的球阀34开闭的排出通路36b的活塞单元；与柱塞管26的一端结合的阀主体部10；以及配设于柱塞管26的外周部且选择性地对柱塞28进行励磁的电磁线圈单元。

电磁线圈单元以如下部件作为主要要素而构成：配设于柱塞管26的外周部的线圈部20；以及覆盖线圈部20且容纳于内侧的外壳16。线圈部20经由导线22而与省略图示的驱动控制部电连接。通过经由外壳16的安装孔将小螺钉18拧入吸引件24的内螺纹孔，来将外壳16固定于吸引件24。在吸引件24由线圈部20励磁的情况下，后述的柱塞28因磁力而被引向吸引件24。

如图2所示，柱塞28以能够移动的方式配设在柱塞管26内的吸引件24的端部与后述的活塞部件36之间。柱塞28在内部具有连通路28a。在与吸引件24的端部相对的连通路28a的一端的扩大部，承接地容纳有螺旋弹簧30的一端。螺旋弹簧30向与吸引件24分离的方向、即向活塞单元侧对柱塞28进行施力。在连通路28a的另一端的放大部，承接地容纳有螺旋弹簧38的一端。螺旋弹簧38朝向球盖28A的开口端对球阀34进行施力。保持球阀34的球盖28A与柱塞28的端部接合。球盖28A的开口端形成为与连通路28a的另一端相对。球盖28A的开口端的直径被设定为比球阀34的直径小。并且，球盖28A具有与开口端的中心轴线大致正交的多个细孔。由此，连通路28a的另一端经由多个细孔而与球盖28A的外周部和后述的活塞部件36的孔36A的内周部之间的间隙连通。

阀主体部10由金属材料、例如黄铜、不锈钢、铝合金等制成，在内侧具有容纳活塞单元和球盖28A的活塞单元容纳部10A。在活塞单元容纳部10A，形成有在与柱塞28的中心轴线大致正交的轴线上连接作为第一通路的高压侧配管用管12的一端的入口端口10PI、和在与柱塞28的中心轴线共用的轴线上连接作为第二通路的低压侧配管用管14的一端的出口端口10PE。

在活塞单元容纳部10A的内周部的出口端口10PE的开口端部，如图4中放大表示那样，形成有环状的阀座10V。作为后述的密封部件的阀芯42选择性地抵接在阀座10V的圆弧状的前端。在与阀座10V相连的周围，形成有平坦的限位部10S。

并且，如图2所示，在阀主体部10的结合有柱塞管26的一端的结合端部的内侧，以与柱塞管26的一端邻接的方式设有挡圈32。由此，活塞部件36的一端与挡圈32抵接，由此限制与阀座10V分离后的活塞部件36的位置。在活塞部件36的外周部与阀主体部10的内周部的台阶部之间，配置有向与阀座10V分离的方向对活塞部件36进行施力的螺旋弹簧40。

因此，后述的活塞单元的驱动机构包括电磁线圈单元、吸引件24、具备球阀34的柱塞28、以及螺旋弹簧40而构成。

如图1(A)中放大表示那样，活塞单元包括如下部件而构成：能够移动地配设于上述的阀主体部10的活塞单元容纳部10A内的活塞部件36；保持于活塞部件36的第一凹部36C的作为密封部件的阀芯42；以及卡定于阀芯42且在活塞部件36的第一凹部36C保持阀芯42的保持用环部件44。

活塞部件36由金属材料、例如黄铜、不锈钢、铝合金制成圆筒状，如图2所示，在内部具有供球盖28A以及球阀34插入的孔36A。在孔36A的底部，开口有排出通路36b的一个端部。排出通路36b在球阀34为打开状态时，向出口端口10PE排出孔36A内的高压侧的流体。在排出通路36b的一个开口端部的周缘，形成有承接球阀34的阀座。此外，图2表示球阀34的关闭状态。

排出通路36b的另一个端部朝向出口端口10PE开口。排出通路36b形成为配置在与上述的柱塞28的中心轴线共用的轴线上。并且，在排出通路36b的另一个端部的周缘，如图1(A)中放大表示那样，形成有对阀芯42进行定位的环状的突起部36B。并且，在突起部36B的周围，形成有供阀芯42插入的环状的第一凹部36C。此时，第一凹部36C的内周部的最大直径以具有规定的间隙的方式被设定为比阀芯42的最大直径稍大。

另外，在第一凹部36C的周缘，形成有具有比第一凹部36C的内周部的最大直径大的直径的环状的第二凹部36D。在第二凹部36D，插入有后述的保持用环部件44。第二凹部36D的沿着活塞部件36的中心轴线的深度被设定为保持用环部件44的厚度以上。

保持用环部件44由形成为活塞部件36的前端尖细部的铆接部36E卡定而保持于第二凹部36D。铆接部36E遍及整周形成。此外，在后述的阀芯42以及保持用环部件44依次安装于第一凹部36C、第二凹部36D后，如图5(B)中局部放大表示那样，铆接部36E形成为通过冲压加工而具有规定的铆接量。此时，铆接部36E的一部分被按压于后述的保持用环部件44的外周缘。

由此，经由保持用环部件44而对阀芯42整体均匀地作用压力。

如图4所示，铆接部36E的前端的绕活塞部件36的中心轴线的直径被设定为比限位部10S的最大直径大。由此，活塞单元在使出口端口10PE成为关闭状态的情况下，没有铆接部36E的前端与阀主体部10的限位部10S的下降部干涉的担忧。此外，铆接部36E不限定于这种例子，例如也可以在沿圆周方向分离的多个位置分别独立地形成。

保持用环部件44由金属材料、例如黄铜、不锈钢、铝合金或者陶瓷制成环状。此外，保持用环部件44的材质不限定于这种例子，例如，是具有当由形成为活塞部件36的前端尖细部的铆接部36E卡定时不会破损的强度并且相对于工作流体具有耐腐蚀性的材质即可。

如图3中放大表示那样，保持用环部件44在中央部具有供阀芯42的小径部42B插入的贯通孔44a。并且，保持用环部件44在厚度方向的两端面分别具有环状面。

此外，保持用环部件44不限定于这种例子，例如也可以构成为：沿径向横跨环状面的槽沿各环状面的圆周方向以90°的间隔在四个位置相对地形成。在这样的情况下，在阀芯42的外周部与第一凹部36C的内周部之间的间隙存在的工作流体或气体在该槽与第二凹部36D的内周部之间通过而释放。其结果，避免所谓液封。

作为密封部件的阀芯42由树脂材料、例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)之类的工程塑料、或者硬度比较高且耐老化性优异的橡胶材料等而如图1(A)中放大表示那样制成环状。阀芯42在中央具有供上述的活塞部件36的突起部36B插入的圆形的贯通孔42a。阀芯42由抵接于形成第一凹部36C的内周面的大径部42A、和与大径部42A一体形成且抵接于上述的阀座10V的前端部的小径部42B构成。

在大径部42A的与保持用环部件44相对的表面，如图5(A)、图5(B)中局部地放大表示那样，以与环状的槽42G邻接的方式沿外周缘形成有环状的凸起部42S。在铆接部36E的加工前，从大径部42A的一个端面至凸起部42S的前端的厚度T(参照图1(A))被设定为比第一凹部36C的最小深度大的规定的值。在铆接部36E的加工前，由于环状的凸起部42S超过形成第二凹部36D的平坦面而突出，所以在形成第二凹部36D的平坦面与重叠于阀芯42的保持用环部件44之间形成有规定的间隙CL。与该间隙CL对应的环状的凸起部42S的突出长度成为铆接部36E的加工中的凸起部42S的挤压量ΔS。

如图4所示，槽42G的位置被设定为当小径部42B抵接于阀座10V的前端部时、从阀座10V的前端部的接触点离开规定距离ΔDa的位置。

槽42G的距离环状的凸起部42S的前端的最大深度Dp被设定为比上述的挤压量ΔS大(Dp＞ΔS)。槽42G的底部的剖面形状具有圆弧以便缓和应力集中。如图5(B)所示，槽42G的宽度W被设定为：当环状的凸起部42S由保持用环部件44向箭头所示的方向压缩时，在保持用环部件44的内周部与小径部42B的外周部之间形成有规定的间隙。

铆接部36E在通过冲压加工而具有规定的铆接量地形成的情况下，当通过冲压加工而环状的凸起部42S被保持用环部件44按压、或者压缩时，由于在阀芯42形成槽42G，所以避免小径部42B的表面被偏向地拉动，从而小径部42B的表面的应力分布变得均匀。并且，由于在阀芯42形成槽42G，所以即使是由热等引起的阀芯42的内部应力而产生的变形，也由大径部42A吸收，从而抑制对小径部42B的表面产生的负面影响。

小径部42B具有选择性地抵接于上述的阀座10V的前端部来密封出口端口10PE的开口端的抵接部。

此外，在上述的一个例子中，环状的凸起部42S在整个圆周上连续地形成，但不限定于这种例子，例如，如图1(B)中放大表示那样，多个凸起部42′Si(i＝1～n，n是正的整数)也可以具有规定的间隔地在共用的圆周上分散。

图1(B)中，对于与图1(A)中的构成要素相同的构成要素标注相同的符号来表示，并省略其重复说明。

作为密封部件的阀芯42′由树脂材料、例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)之类的工程塑料、或者硬度比较高且耐老化性优异的橡胶材料等制成环状。阀芯42′在中央具有供上述的活塞部件36的突起部36B插入的圆形的贯通孔42′a。阀芯42′由抵接于形成第一凹部36C的内周面的大径部42′A、与大径部42′A一体形成且抵接于上述的阀座10V的前端部的小径部42′B构成。

在大径部42′A的与保持用环部件44相对的表面，在共用的圆周上以具有规定的间隔的方式沿外周缘形成有多个凸起部42′Si。在铆接部36E的加工前，从大径部42′A的一个端面至凸起部42′Si的前端的厚度被设定为比第一凹部36C的最小深度大的规定的值。在铆接部36E的加工前，由于环状的凸起部42′Si超过形成第二凹部36D的平坦面而突出，所以在形成第二凹部36D的平坦面与重叠于阀芯42′的保持用环部件44之间形成有规定的间隙。与该间隙对应的环状的凸起部42′Si的突出长度成为铆接部36E的加工中的凸起部42′Si的挤压量。

小径部42′B具有选择性地抵接于上述的阀座10V的前端部来密封出口端口10PE的开口端的抵接部。

在这种结构中，在未由线圈部20对吸引件24、柱塞28进行励磁的情况下，如图2所示，阀芯42抵接于阀座10V，由此对来自高压侧配管用管12的流体进行遮挡。另一方面，在由线圈部20对吸引件24、柱塞28进行励磁的情况下，柱塞28与活塞部件36分离，由此球阀34使排出通路36b成为打开状态，从而活塞单元容纳部10A内的高压的流体向出口端口10PE排出。由此，活塞单元容纳部10A内的压力降低，从而活塞部件36的阀芯42因螺旋弹簧40的作用力而与阀座10V分离。此时，向活塞单元容纳部10A内供给工作流体。因此，来自高压侧配管用管12的工作流体沿图2的箭头F所示的方向朝低压侧配管用管14供给。然后，在未对吸引件24、柱塞28进行励磁的情况下，柱塞28的球阀34因螺旋弹簧30的作用力而抵接于排出通路36b的开口端，由此阀芯42抵接于阀座10V，从而对来自高压侧配管用管12的工作流体进行遮挡。

另外，作为密封部件的阀芯42不限定于上述的一个例子，例如也可以如图6中局部放大表示那样，阀芯52的凸起部52S形成于贯通孔52a的周缘，并且阀芯52由保持用环部件54保持。

图6中，在活塞部件46的排出通路46b的另一个端部的周缘，形成有对阀芯52进行定位的环状的突起部46B。并且，在突起部46B的周围，形成有供阀芯52插入的环状的凹部46C。此时，凹部46C的内周部的最大直径以具有规定的间隙的方式被设定为比阀芯52的最大直径稍大。

在突起部46B的前端部卡定有保持用环部件54。通过以扩口加工来扩张突起部46B的前端的缘，由此卡定了保持用环部件54。

阀主体部60在内侧具有活塞单元容纳部。在活塞单元容纳部，在与柱塞28的中心轴线共用的轴线上，形成有与上述的低压侧配管用管14的一端连接的出口端口60PE。在活塞单元容纳部的内周部的靠出口端口60PE的开口端部，形成有环状的阀座60V。

阀芯52由树脂材料、例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)之类的工程塑料、或者硬度比较高且耐老化性优异的橡胶材料等制成环状。阀芯52在中央具有供上述的活塞部件46的突起部46B插入的圆形的贯通孔52a。阀芯52的内周部以及外周部的一部分与形成凹部46C的内周面抵接。

在阀芯52的与保持用环部件54相对的表面，以与环状的槽52G邻接的方式沿内周缘形成有环状的凸起部52S。在上述的扩口加工前，从阀芯52的一个端面至凸起部52S的前端的厚度被设定为比凹部46C的最小深度大的规定的值。在扩口加工前，由于环状的凸起部52S突出，所以在重叠于阀芯52的保持用环部件54与阀芯52的他的部分之间形成有规定的间隙。与该间隙对应的环状的凸起部52S的突出长度成为扩口加工中的凸起部52S的挤压量。

槽52G的位置被设定为当阀芯52的抵接部52B抵接于阀座60V的前端部时、从阀座60V的前端部的接触点离开规定距离ΔDb的位置。

槽52G的距离环状的凸起部52S的前端的最大深度被设定为比上述的挤压量大。槽52G的底部的剖面形状具有圆弧以便缓和应力集中。

在以扩口加工经由保持用环部件54扩张突起部46B的情况下，当环状的凸起部52S被保持用环部件54压缩时，由于在阀芯52形成有槽52G，所以避免抵接部52B的表面被偏向地拉动，从而抵接部52B的表面的应力分布变得均匀。

并且，作为密封部件的阀芯62，例如也可以如图7中局部放大表示那样，在外周缘形成阀芯62的凸起部62S，并且阀芯62不使用保持用环部件地保持于活塞部件56。

图7中，在活塞部件56的排出通路56b的另一个端部的周缘，形成有对阀芯62进行定位的环状的突起部56B。并且，在突起部56B的周围，形成有供阀芯62插入的环状的凹部56C。此时，凹部56C的内周部的最大直径以具有规定的间隙的方式被设定为比阀芯62的最大直径稍大。

阀主体部70在内侧具有活塞单元容纳部。在活塞单元容纳部，在与柱塞56的中心轴线共用的轴线上，形成有与上述的低压侧配管用管14的一端连接的出口端口70PE。在活塞单元容纳部的内周部的靠出口端口70PE的开口端部，形成有环状的阀座70V。

阀芯62由树脂材料、例如聚醚醚酮(PEEK)之类的工程塑料、聚四氟乙烯(PTFE)、或者硬度比较高且耐老化性优异的橡胶材料等制成环状。阀芯62在中央具有供上述的活塞部件56的突起部56B插入的圆形的贯通孔62a。阀芯62的内周部以及外周部的一部分与形成凹部56C的内周面抵接。

在阀芯62的比与阀座70V相对的表面靠近外周缘的表面，以与环状的槽62G邻接的方式沿外周缘形成有环状的凸起部62S。在活塞部件56的铆接部56E的铆接加工前，从阀芯62的一个端面至凸起部62S的前端的厚度被设定为能够以阀芯62配置于凹部56C内的状态进行铆接加工的规定的值。环状的凸起部62S的突出长度成为铆接加工中的凸起部62S的挤压量。

槽62G的位置被设定为当阀芯62的抵接部62B抵接于阀座70V的前端部时、从阀座70V的前端部的接触点离开规定距离ΔDc的位置。

槽62G的距离环状的凸起部62S的前端的最大深度被设定为比上述的挤压量大。槽62G的底部的剖面形状具有圆弧以便缓和应力集中。

当通过铆接部56E的铆接加工、而环状的凸起部62S被铆接部56E压缩时，由于在阀芯62形成槽62G，所以避免抵接部62B的表面被偏向地拉动，从而抵接部62B的表面的应力分布变得均匀。

此外，在上述的本发明的控制阀的一个例子中，通过扩口加工或者铆接加工而在活塞部件固定有保持用环部件，但不限定于这种例子，例如也可以构成为：具有内螺纹部的保持用环部件通过与形成于活塞部件的外周部的外螺纹部嵌合，来固定于活塞部件。

并且，在上述的本发明的控制阀的一个例子中，具备柱塞以及活塞部件的电磁阀中的阀芯固定于圆筒状的活塞部件的端部，但不限定于这种例子，例如，如本申请人之前的申请(日本特愿2013-189421号)的说明书以及附图(图8)中所示那样的、具备柱塞亦即活塞部件、阀芯以及保持用环部件44的电磁阀中，也可以构成为：阀芯被保持用环固定于活塞部件的端部的凹部内。

Claims (5)

1.一种控制阀，其特征在于，具备：

阀主体部，其具有与第一通路连接的入口端口和与第二通路连接的出口端口，并具备与该入口端口以及该出口端口连通且以能够移动的方式容纳开闭控制该出口端口的活塞单元的容纳部；以及

活塞单元驱动机构，其使上述活塞单元进行开闭控制上述出口端口的动作，

上述活塞单元包括：密封部件，其具有选择性地与形成于上述出口端口的周缘的阀座抵接的抵接部；以及活塞部件，其保持该密封部件，

该密封部件在从上述阀座与该接部的接触位置离开的位置，且在共用圆周上具有至少一个凸起部，

该活塞部件压缩该密封部件的凸起部而保持该密封部件。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，

上述密封部件由树脂材料形成为环状，通过外周缘的凸起部被压缩，从而保持于上述活塞部件。

3.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，

上述密封部件由树脂材料形成为环状，通过内周缘的凸起部被压缩，从而保持于上述活塞部件。

4.根据权利要求2或3所述的控制阀，其特征在于，

以与上述密封部件的凸起部邻接的方式形成的槽的深度被设定为比该密封部件的压缩量大。

5.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，

上述密封部件经由保持用环部件被压缩而保持于上述活塞部件。