CN105889597A

CN105889597A - 电动阀

Info

Publication number: CN105889597A
Application number: CN201610084187.7A
Authority: CN
Inventors: 吉田龙也; 矢泽将志; 猪野康利
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2016-02-06
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-06
Also published as: JP2016151310A; JP6555895B2; CN105889597B

Abstract

本发明提供一种能够有效降低由于正方向流动状态下的气蚀导致的噪音和在逆向流动状态下的气液二相流导致的噪音的电动阀。阀口节流孔(22)包括：由从阀座(29)的阀座部(29a)朝向下游侧连接的圆筒面构成的最窄部(22b)；与阀座(29)的下游侧端面(29b)连接的圆锥面部(22c)；以及设于最窄部(22b)与圆锥面部(22c)之间且与最窄部(22b)所成的角度为90度以下的气泡细化部。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及作为流量控制阀等安装于空调、冷冻机等的冷冻循环而使用的电动阀，尤其是涉及能够降低气液二相流的噪音的电动阀。

背景技术

图5表示这种电动阀的现有例。在图示的电动阀1’中，具有：带台阶的倒圆锥状的阀芯24，该带台阶的倒圆锥状的阀芯24设于由上部小径部25a、中间大径部25b、下部中径部25c构成的阀轴25的下端部；以及阀主体20，该阀主体20连结成为流体(制冷剂)出入口的流体导入管(接头)61以及流体导出管(接头)62，并且具有形成有利用所述阀芯24开闭的阀口节流孔22的阀座29及阀室21，通过限制阀芯24相对于所述阀座29的提升量，来调节制冷剂等流体的通过流量。通过使具有顶部40a的下方开口的圆筒状的壳体40的下端部与所述阀主体20的凸缘状部件23(形成的台阶部)对接焊接而密封接合。

在所述壳体40的内周隔开规定的间隙a配置有转子30，为了旋转驱动该转子30，在所述壳体40的圆筒状部分的外周外嵌有由磁轭51、线圈架52、定子线圈53以及树脂模罩56等构成的定子50，利用所述转子30和定子50构成步进马达。

并且，在转子30与阀轴25之间，设置有利用转子30的旋转而使所述阀芯24与所述阀座29接触分离或者接近分离的驱动机构。该驱动机构由具有固定螺纹部(外螺纹部)28和移动螺纹部(内螺纹部)38的螺纹进给机构构成，固定螺纹部(外螺纹部)28形成于筒状的导衬26的外周，导衬26的下端部26a压入固定于阀主体20，并且滑动自如地内插有阀轴25(的中间大径部25b)，移动螺纹部(内螺纹部)38形成于配置在所述阀轴25以及导衬26的外周的下方开口的筒状的阀轴架32的内周，与所述固定螺纹部28螺合固定。

所述阀轴架32和转子30经由支承环36结合，并且，在该支承环36上铆接固定有阀轴架32的上部突部，由此，转子30、支承环36以及阀轴架32一体连结。

在所述导衬26上固定有构成止动机构的一方的下止动体(固定止动器)27，在阀轴架32上固定有构成止动机构的另一方的上止动体(移动止动器)37。

另外，所述导衬26的上部小径部26b内插于阀轴架32的上部，并且在形成于阀轴架32的顶部32a中央的插通孔32b内插通固定有阀轴25的上部小径部25a。在阀轴25的上部小径部25a的上端部(从插通孔32b突出的部分)上固定(压入固定)有衬套螺母33。在上止动体37与下止动体27不抵接，且阀芯24不与阀座29抵接时，利用后述压缩螺旋弹簧34的弹力，阀轴架32的顶部32a向衬套螺母33的底面按压。

并且，所述阀轴25外插于该阀轴25的上部小径部25a，并且，利用在阀轴架32的顶部32a和阀轴25的中间大径部255的上端阶地面之间压缩安装的阀封闭兼用缓冲的压缩螺旋弹簧34而始终向下方(闭阀方向)施力。在该情况下，所述压缩螺旋弹簧34的上端部经由垫圈等弹簧承接部件39卡定于所述阀轴架32的顶部32a下表面。此外，在阀轴架32的顶部32a上配置有由螺旋弹簧构成的恢复弹簧35。设置该恢复弹簧35用于利用驱动机构使转子30上升而解除移动螺纹部(内螺纹部)38与固定螺纹部(外螺纹部)28的螺合后，通过使转子30下降，进而使移动螺纹部38螺合于固定螺纹部28。

在如上所述结构的电动阀1’中，通过对定子线圈53进行通电(脉冲供给)控制，相对于固定于阀主体20的导衬26，使转子30和阀轴架32一体旋转紧固，利用导衬26的固定螺纹部28和阀轴架32的移动螺纹部38的螺纹进给，从而使阀轴25(阀芯24)升降，使阀口节流孔22开闭。因此，在该电动阀1’中，利用转子30的旋转量，能够调节阀芯24的提升量(阀开度)，即流体的通过流量，由于转子30的旋转量由供给脉冲数控制，因此能够高精度地调节流体通过流量。

接着，参照图6说明上述以往的电动阀1’的阀座29周围的具体结构，形成于所述阀座29的阀口节流孔22从阀室21侧(上游侧)向下游侧依次由倒圆锥面部22a、圆筒面部(最窄部)22b以及圆锥面部22c构成，所述倒圆锥状的阀芯24与该阀口节流孔22的圆筒面部22b的上游端(阀座部29a)接触分离或者靠近远离。

在上述以往的电动阀1’中，流体(制冷剂)从流体导入管61向阀室21流入，进而经由利用阀芯24开闭的阀口节流孔22流向流体导出管62时(正方向的流动状态)，通过利用圆锥面部22c构成阀口节流孔22的下游部分，使通过该阀口节流孔22的流体的速度下降，随之，由于流体压力上升，因此难以产生气蚀，其结果是噪音减少(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-19406号公报

发明要解决的技术课题

此外，如上所述的电动阀通常在上述正方向的流动状态和反方向的流动状态的双方向下使用，反方向的流动状态为流体从流体导出管经由阀口节流孔流入阀室，进而经由形成于阀主体的阀室侧部的流入口而向流体导入管流动，在所述反方向的流动状态，特别是在气液二相流的反方向的流动状态下，依然会有产生刺耳的噪音的问题。

发明内容

本发明鉴于上述课题而作出，其目的在于，提供一种能够有效降低正方向的流动状态下的气蚀导致的噪音和在反方向的流动状态下的气液二相流导致的噪音的电动阀。

用于解决技术课题的手段

本发明立足于对阀口节流孔的形状等进行各种变更以及反复进行数值分析和实验所得到的见解以及基于此的考察。

即，本发明的电动阀基本具有：在下端部设置有阀芯的阀轴；阀主体，该阀主体具有阀座，该阀座形成有具有与所述阀芯接触分离或者靠近远离的阀座部的阀口节流孔，并且所述阀主体形成有导入导出流体的阀室；与该阀主体接合的壳体；配置于该壳体的内侧的转子；用于旋转驱动该转子并配置于所述壳体的外侧的定子；以及利用所述转子的旋转而使所述阀芯相对于所述阀座部升降的升降驱动机构，使流体在从所述阀室向所述阀口节流孔的正方向和从所述阀口节流孔向所述阀室的反方向流动，该电动阀的特征在于，所述阀口节流孔包括：由从所述阀座部朝向下游侧连接的圆筒面构成的最窄部；与所述阀座的下游侧端面连接的圆锥面部；以及设于所述最窄部与所述圆锥面部之间，且与所述最窄部所成的角度为90度以下的气泡细化部。

在一种优选的方式中，所述气泡细化部至少具有与所述最窄部所成的角度为90度的环状平坦面部。

在其他优选的方式中，所述气泡细化部至少具有：与所述最窄部所成的角度比90度小的倒圆锥面部和设于该倒圆锥面部的外侧且与所述最窄部所成的角度为90度的环状平坦面部。

在其他优选的方式中，在所述圆锥面部的下游端周围设置有由所述阀座的下游侧端面构成的其他环状平坦面。

发明效果

根据本发明的电动阀，由于阀口节流孔包括：由从所述阀座部朝向下游侧连接的圆筒面构成的最窄部；与所述阀座的下游侧端面连接的圆锥面部；以及设于所述最窄部与所述圆锥面部之间，且与所述最窄部所成的角度为90度以下的气泡细化部，从而在正方向流动状态下，利用与阀座的下游侧端面连接的圆锥面部，从而与上述以往的电动阀同样地，难以产生气蚀，其结果是，降低噪音，并且在反方向的流动状态下，包含在流体(制冷剂)中的气泡与环状平坦面部碰撞而被破坏或者被细化，因此能够有效降低气液二相流导致的噪音。

另外，由于所述气泡细化部至少具有与所述最窄部所成的角度为90度的环状平坦面部，从而在反方向流动状态下，流体(制冷剂)中所包含的气泡容易进一步被破坏或者被细化，因此能够更有效地降低气液二相流导致的噪音。

另外，由于所述气泡细化部至少具有：与所述最窄部所成的角度比90度小的倒圆锥面部和设于该倒圆锥面部的外侧且与所述最窄部所成的角度为90度的环状平坦面部，从而在反方向的流动状态下，流体(制冷剂)中所包含的气泡由于倒圆锥面部而难以侵入最窄部，并且该气泡容易与倒圆锥面部和设于其外侧的环状平坦面部碰撞而被破坏或被细化，因此能够更有效降低气液二相流导致的噪音。

附图说明

图1是表示本发明的电动阀的第1实施方式的纵剖视图。

图2是图1所示电动阀的阀主体部分的主要部分放大剖视图。

图3是表示本发明的电动阀的第2实施方式的纵剖视图。

图4是图3所示的电动阀的阀主体部分的主要部分放大剖视图。

图5是表示以往的电动阀的ー例的纵剖视图。

图6是图5所示电动阀的主要部分放大剖视图。

符号说明

1 电动阀

20 阀主体

21 阀室

22 阀口节流孔

22a 倒圆锥面部

22b 最窄部

22c 圆锥面部

22d 环状平坦面部(气泡细化部)

23 凸缘状部件

24 阀芯

25 阀轴

29 阀座

29a 阀座部

30 转子

40 壳体

50 定子

61 流体导入管

62 流体导出管

63 流入口

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的电动阀的实施方式。此外，在各图中，关于形成于部件间的间隙、部件间的分离距离等，为了容易理解发明，另外为了便于作图，有时会夸张描绘。另外，在本说明书中，表示上下左右等位置、方向的表述是以图1以及图3的方向箭头表示为基准，并不是指实际使用状态下的位置、方向。

另外，关于以下所示的第1以及第2实施方式的电动阀1、1A，在前述图5、图6所示的现有例的电动阀1’的各部分所对应的部分标注相同的附图标记并省略具体说明，以下重点说明不同点。

另外，在本说明书中，将连结于阀主体的阀室的侧方的流体导入管侧作为上游侧，将连结于阀室的下方的流体导出管侧作为下游侧，将从流体导入管经由形成于阀主体的阀室的侧部的流入口、阀室以及形成于阀座的纵向的阀口节流孔而朝向流体导出管的方向作为“正方向”，将从流体导出管经由阀口节流孔、阀室以及流入口而朝向流体导入管的方向作为“反方向”。

[第1实施方式]

图1是表示本发明的电动阀的第1实施方式的纵剖视图，图2是其主要部分(阀座周围)的放大剖视图。

在本第1实施方式的电动阀1中，形成于所述阀座29的阀口节流孔22从阀室21侧(上游侧)朝向下游侧依次由倒圆锥面部22a、圆筒面部(最窄部)22b、环状平坦面部(气泡细化部)22d以及圆锥面部22c构成，并使带台阶的倒圆锥状的阀芯24与该阀口节流孔22的最窄部22b的上游端(阀座部29a)接触分离或者靠近远离。此外，设于阀轴25的下端部的带台阶的倒圆锥状的阀芯24从上侧由倒圆锥面状的上部阀芯部24a、中间插通部24b、下部前端部24c构成，各部分的倾斜角按照中间插通部24b、上部阀芯部24a、下部前端部24c的顺序增大，其上部阀芯部24a的下端附近与最窄部22b的上游端接触分离或者靠近远离。此外，在本说明书中，倾斜角是从横向观察上部阀芯部24a、中间插通部24b、下部前端部24c等各部分时，其侧边彼此所成的角。

详细而言，构成所述阀口节流孔22的倒圆锥面部22a设定为其倾斜角比所述阀芯24的上部阀芯部24a的倾斜角稍大。另外，所述最窄部22b由从所述阀座部29a(换言之，所述倒圆锥面部22a的下游端)朝向下游侧(下方)与该阀座部29a连接且与所述阀轴25同心配置的圆筒面构成。另外，所述环状平坦面部22d从其最窄部22b的下游端(下端)向横向(与最窄部22b垂直的方向)延伸规定宽度(即，与所述最窄部22b成90度的角度)，所述圆锥面部22c以随着从所述环状平坦面部22d的外端向下方延伸而倾斜状扩径的方式延伸到所述阀座29的下游侧端面29b。

阀口节流孔22的圆锥面部22c的下游端(下端)开口的口径φc设定为比流体导出管62的前端部内径φb小，在圆锥面部22c的下游端开口周围具有由阀座29的下游侧端面29b构成的其他环状平坦面部29c。

另外，在该例中，在阀芯24的上部阀芯部24a与最窄部22b的上游端抵接或最靠近的状态下，下部前端部24c的下端到达阀座29的下游侧端面29b附近，并且，设定阀芯24(的中间插通部24b与下部前端部24c)以及阀座29(的最窄部22b与圆锥面部22c)的上下方向的高度，以使中间插通部24b的下端位于最窄部22b的下端或者比环状平坦面部22d更靠下方的位置。

另外，在此，所述流体导入管61的前端部内径,形成于阀主体20的阀室21的侧部并使流体导入管61的前端面与其外侧面抵接的圆形的流入口63的口径以及阀室21的内径设定为相同(φa)(参照图1)。

这样，在本实施方式的电动阀1中，通过使阀口节流孔22由具有最窄部22b、圆锥面部22c、环状平坦面部22d的气泡细化部构成，其中，最窄部22b为从阀座部29a朝向下游侧与该阀座部29a连接的圆筒面，圆锥面部22c与阀座29的下游侧端面29b连接，环状平坦面部22d设于所述最窄部22b与所述圆锥面部22c之间，且与所述最窄部22b所成角θd为90度，从而在正方向的流动状态下，利用与阀座29的下游侧端面29b连接的圆锥面部22c及其内侧的环状平坦面部22d，与上述以往的电动阀同样地，难以产生气蚀，其结果是，降低噪音，并且在反方向的流动状态下，包含在流体(制冷剂)中的气泡与环状平坦面部22d碰撞而被破坏或者被细化，因此能够有效降低气液二相流导致的噪音。

另外，在圆锥面部22c的下游端周围设置有由阀座29的下游侧端面29b构成的其他环状平坦面部29c，从而还能够确保通过焊接等连结固定于该圆锥面部22c的下游端周围的流体导出管62(的前端部)的连结强度。

[第2实施方式]

图3是表示本发明的电动阀的第2实施方式的纵剖视图，图4是其主要部分(阀座周围)的放大剖视图。

在本第2实施方式的电动阀1A中，形成于所述阀座29A的阀口节流孔22A从阀室21A侧(上游侧)朝向下游侧依次由倒圆锥面部22aA、圆筒面部(最窄部)22bA、倒圆锥面部22eA、环状平坦面部22dA以及圆锥面部22cA构成，带台阶的倒圆锥状的阀芯24A与该阀口节流孔22A的最窄部22bA的上游端(阀座部29aA)接触分离或者靠近远离。并且，所述倒圆锥面部22eA和环状平坦面部22dA构成气泡细化部。

此外，考虑到制造误差，在最窄部22bA与倒圆锥面部22eA之间具有规定宽度的环状平坦面部22fA。

另外，在此，与所述最窄部22bA所成的角θeA为比90度小的所述倒圆锥面部22eA的倾斜角设定为比阀室21A侧(上游侧)的倒圆锥面部22aA的倾斜角大，并且与下游侧的圆锥面部22cA的倾斜角相同。另外，与上述第1实施方式的电动阀1相比，最窄部22bA的从上游端到下游端的长度(上下方向的高度)设定为长出倒圆锥面部22eA的上下方向的高度量，并且倒圆锥面部22eA的外侧的环状平坦面部22dA的宽度设定为稍小。

此外，在本第2实施方式中，与上述第1实施方式同样地，在阀芯24A的上部阀芯部24aA与最窄部22bA的上游端抵接或最靠近的状态下，下部前端部24cA的下端到达阀座29A的下游侧端面29bA附近，并且，设定阀芯24A(的中间插通部24bA与下部前端部24cA)以及阀座29A(的最窄部22bA、倒圆锥面部22eA、圆锥面部22cA)的上下方向的高度，以使中间插通部24bA的下端位于比最窄部22bA的下端更靠近下方的位置。

这样，在本实施方式的电动阀1A中，阀口节流孔22A由：最窄部22bA；圆锥面部22cA；设于所述最窄部22bA与所述圆锥面部22cA之间，与所述最窄部22bA所成角θeA比90度小的倒圆锥面部22eA；以及设于该倒圆锥面部22eA的外侧，由与所述最窄部22bA所成角θeA为90度的环状平坦面部22dA构成的气泡细化部构成。即，相对于上述第1实施方式的电动阀1，在最窄部22bA与环状平坦面部22dA之间设置有与最窄部22bA所成的角θeA比90度小的倒圆锥面部22eA。由此，在反方向的流动状态下，流体(制冷剂)中所含有的气泡由于倒圆锥面部22eA而难以侵入最窄部22bA，并且由于气泡容易和该倒圆锥面部22eA与设于该外侧的环状平坦面部22dA碰撞而容易被破坏或被细化，因此能够更有效降低气液二相流导致的噪音。

此外，自不必说，本发明能够用于各种类型的电动阀。作为其一例，例如有，在阀芯位于最下降位置时，阀芯与阀座部抵接(落座)而切断流体的流动的闭阀型的电动阀，或者一边使阀芯与阀座部抵接(落座)，一边经由设于阀芯的连通孔、设于阀座部的排放槽等来确保规定量的通过流量的类型的电动阀(均为阀芯与阀座部接触分离的电动阀)，在阀芯位于最下降位置(通常为全闭状态)时，在阀芯与阀座部之间形成有规定大小的间隙来确保规定量的通过流量的非闭阀型的电动阀(阀芯与阀座部靠近远离的电动阀)等。

Claims

1.一种电动阀，具有：在下端部设置有阀芯的阀轴；阀主体，该阀主体具有阀座，该阀座形成有具有与所述阀芯接触分离或者靠近远离的阀座部的阀口节流孔，并且所述阀主体形成有导入导出流体的阀室；与该阀主体接合的壳体；配置于该壳体的内侧的转子；用于旋转驱动该转子并配置于所述壳体的外侧的定子；以及利用所述转子的旋转而使所述阀芯相对于所述阀座部升降的升降驱动机构，使流体在从所述阀室向所述阀口节流孔的正方向和从所述阀口节流孔向所述阀室的反方向流动，该电动阀的特征在于，

所述阀口节流孔包括：由从所述阀座部朝向下游侧连接的圆筒面构成的最窄部；与所述阀座的下游侧端面连接的圆锥面部；以及设于所述最窄部与所述圆锥面部之间，且与所述最窄部所成的角度为90度以下的气泡细化部。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

所述气泡细化部至少具有与所述最窄部所成的角度为90度的环状平坦面部。

3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

所述气泡细化部至少具有：与所述最窄部所成的角度比90度小的倒圆锥面部和设于该倒圆锥面部的外侧且与所述最窄部所成的角度为90度的环状平坦面部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动阀，其特征在于，

在所述圆锥面部的下游端周围设置有由所述阀座的下游侧端面构成的其他环状平坦面。