CN107654694B - 阀芯、换向阀、阀芯的制造方法以及冷冻循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阀芯、换向阀、阀芯的制造方法以及冷冻循环系统，在换向阀的作为树脂成形品的阀芯(5A)中，改良注射成型时的浇口位置，降低熔接痕的影响。确保阀芯的强度。防止浇口残痕(52A)对流体的影响。通过合成树脂的注射成型形成阀芯。在碗部(51)的周围形成外形为大致长方形的凸缘部(52)。将碗部的内侧的碗状凹部(51a)的开口形状做成以滑动方向为长径的形状。做成以长径方向的平直部(51a1)和两端的半圆部(51a2)为边缘的开口。将浇口残痕的位置形成于凸缘部的侧面并且包含横跨平直部(51a1)与半圆部(51a2)的边界的位置且包围半圆部(51a2)的范围内，将熔接痕形成于平直部(51a1)以外的位置。浇口残痕的位置适于凸缘部的侧面的长边的部分。
Description
技术领域
本发明涉及换向阀的阀芯、具备该阀芯的换向阀、制造该阀芯的阀芯制造方法以及冷冻循环系统。
背景技术
目前，作为用于冷冻循环系统等的换向阀，在圆筒状的阀壳的内部，在阀座上配置阀芯，并且将该阀芯与一对活塞连结，利用对活塞施加的流体的压力使阀芯滑动。并且，在例如日本专利第3295710号公报(专利文献1)及日本特开2009－41636号公报(专利文献2)中公开了在这种换向阀中使用合成树脂制的阀芯。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3295710号公报
专利文献2：日本特开2009－41636号公报
发明内容
发明所要解决的课题
上述的专利文献1中的阀芯通过在碗状的碗部一体成型金属板体，从而确保了阀芯的强度。但是，若这样设置金属板体，则存在阀芯的制造工序复杂的问题。另外，该专利文献1的阀芯在阀芯的注射成型时，在阀芯的碗部的顶部(上端)设置浇口。若这样地在碗部的顶部设置浇口，则在对成型模具注入树脂时，树脂流从顶部向碗部的周围扩展。因此，如图10(A)所示，会在碗部的内侧的凹部91的周围的凸缘部92的四个部位产生熔接痕。该种类的阀芯的碗部的内侧的凹部91是椭圆的形状。另外，由于高压与低压的压力差，对阀芯施加应力，例如，如图10(B)所示，其凹部91的长边方向的中央部分容易变形。因此，由于在上述凸缘部92的中央产生的熔接痕，存在阀芯的强度变弱的问题。
本发明的课题在于，在作为树脂成形品的阀芯中，改良注射成型时的浇口位置，确保阀芯的强度。
用于解决课题的方案
方案1的阀芯为换向阀用阀芯，该阀芯在筒状的阀壳内使碗状凹部与阀座的多个端口对置，并且在上述阀座上滑动从而通过上述碗状凹部连通上述多个端口，上述阀芯的特征在于，该阀芯为合成树脂制，且具备：碗部，其朝向上述阀座的端口开设上述碗状凹部；以及凸缘部，其外形在上述碗部的周围形成为大致长方形，上述碗状凹部具有以滑动方向为长径并以该长径方向的平直部及两端的半圆部为边缘的椭圆状的开口，在上述凸缘部的侧面并且在包含横跨上述碗状凹部的上述平直部与上述半圆部的边界的位置且包围上述半圆部的范围具有浇口残痕。
方案2的阀芯根据方案1记载的阀芯，其特征在于，上述浇口残痕形成于上述凸缘部的侧面的长边的部分。
方案3的阀芯根据方案1记载的阀芯，其特征在于，上述大致长方形的四个角为圆角。
方案4的换向阀具备：筒状的阀壳；阀芯，其滑动自如地设于该阀壳的内部；以及阀座，其在上述阀壳内在上述阀芯的滑动方向上并列地开设多个端口，该换向阀通过上述阀芯对上述多个端口进行连通，从而切换在与上述阀壳连接的配管中流动的流体的流路，上述换向阀的特征在于，作为上述阀芯，具备方案1至3中任一项记载的阀芯。
方案5的阀芯的制造方法制造方案1的阀芯，上述阀芯的制造方法的特征在于，使用成形模具，该成形模具具有与上述阀芯对应的空洞部和浇口，并且上述浇口设于上述空洞部的与上述阀芯的上述凸缘部的侧面并且与包含横跨上述碗状凹部的上述平直部与上述半圆部的边界的位置且包围上述半圆部的范围对应的位置，从上述浇口向上述空洞部内注入合成树脂，从而通过注射成型形成上述阀芯。
方案6的冷冻循环系统具备方案4记载的换向阀，上述冷冻循环系统的特征在于，与压缩机的排出侧连接的D接头、与该压缩机的吸入侧连接的S接头、与一方的热交换器连接的E接头、以及与另一方的热交换器连接的C接头分别与上述阀壳导通，通过上述阀芯，将E接头或C接头选择性地切换导通于上述S接头，并且将未与S接头导通的C接头或E接头经由上述阀壳内而与上述D接头导通。
发明效果
根据方案1至5的发明，阀芯的因树脂成形而引起的熔接痕具有产生于与浇口残痕正相反的一侧的部分的倾向，因此熔接痕不会产生于阀芯的碗状凹部的平直部或其中心，能够确保阀芯的耐压性。
另外，根据方案2的发明，浇口残痕处于阀芯的长边的部分，因此能够将该阀芯的端部的形状形成为所期望的形状。
根据方案6的发明，利用确保了耐压性的阀芯，能够得到可靠性高的冷冻循环系统。
附图说明
图1是本发明的实施方式的换向阀的纵剖视图。
图2(A)至图2(D)是本发明的实施方式的阀芯的四面视图。
图3是用于使本发明的实施方式的阀芯成形的成形模具的局部剖视图。
图4是说明本发明的实施方式的阀芯的作用的图。
图5(A)及图5(B)是表示本发明的实施方式的阀芯的其它例的图。
图6是说明本发明的实施方式的阀芯的浇口残痕的其它例及其作用的图。
图7是说明本发明的实施方式的阀芯的浇口残痕的又一个其它例及其作用的图。
图8是说明适于设置本发明的实施方式的浇口残痕的范围的图。
图9是表示本发明的实施方式的冷冻循环系统的图。
图10(A)及图10(B)是说明现有的阀芯的问题点的图。
图中：
1—阀壳，L—轴线，1a—圆筒部，1b—栓体，1A—主阀室，1B—动作室，11—D接头，12—S接头，13—E接头，14—C接头，2—阀座，21—阀座面，22—S端口，23—E端口，24—C端口，3—活塞，4—连结板，5—阀部件，5A—阀芯，5B—加固销，51—碗部，51a—碗状凹部，51a1—平直部，51a2—圆弧部，52—凸缘部，52a—滑接面，52A—浇口残痕，10—下模，10a—型芯，10b—模腔，20—上模，20a—模腔，20b—模腔，20c—浇口槽，30—空洞部，40—浇口，100—换向阀，110—压缩机，120—室内热交换器，130—室外热交换器，140—膨胀阀，200—先导阀。
具体实施方式
接下来，对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式的换向阀的剖视图。此外，以下的说明中的“上下”的概念与图1的图面中的上下对应。该实施方式的换向阀100是四通换向阀，如后述地，利用先导阀200进行切换。该换向阀100在阀壳1内具备阀座2、一对活塞3、3、连结板4、以及阀部件5。此外，如后述地，阀部件5具备应用了本发明的阀芯5A。
阀壳1呈筒状，由圆筒形状的圆筒部1a和两个栓体1b、1b构成。栓体1b、1b分别以堵塞圆筒部1a的端部的方式通过钎焊、焊接等安装于圆筒部1a，圆筒部1a及栓体1b、1b的中心轴成为阀壳1的轴线L。该轴线L是后述的阀部件5(阀芯5A)的滑动方向。在阀壳1的侧部的一个部位，通过翻边加工形成有连接筒1c，在该连接筒1c安装有D接头11。该D接头11通过焊接、钎焊等固定于圆筒部1a。由此，D接头11与阀壳1内导通。
阀座2以将阀座面21与阀壳1的轴线L平行的方式配设于阀壳1内的中间部。在该阀座2，以沿阀壳1的轴线L方向，以在一条直线上排列的方式，在其中心形成有S端口22，在S端口22的两侧分别形成有E端口23及C端口24。而且，在阀座2及阀壳1安装有与S端口22、E端口23、C端口24分别对应的S接头12、E接头13、C接头14。S接头12、E接头13以及C接头14通过使其端部贯通圆筒部1a的壁而与阀座2嵌合，通过焊接、钎焊等而固定于阀壳1及阀座2。由此，S接头12、E接头13、C接头14与阀壳1内导通。
一对活塞3、3相互对置配置，该一对活塞3、3能够边将垫片31、31按压至圆筒部1a的内周面，边往复移动。由此，阀壳1的内部被两个活塞3、3分隔成中央部的主阀室1A和主阀室1A的两侧的两个动作室1B、1B。
连结板4由金属板构成，该连结板4以配置于阀壳1的轴线L上的方式架设于活塞3、3之间。另外，在连结板4形成将阀部件5保持在连接板4的中央的保持孔41、和位于阀部件5的两侧的透孔42、43，阀部件5通过后述的碗部51嵌入保持孔41内而被保持于连结板4。并且，当活塞3、3移动时，阀部件5与连结板4联动，在阀座2的阀座面21上沿轴线L方向(滑动方向)滑动，并停止在预先设定好的左右的位置。
阀部件5如后述地在碗部51的内侧形成有碗状凹部51a。并且，阀部件5在图1的左侧的端部位置，利用碗状凹部51a导通S端口22和E端口23。此时，C端口24在主阀室1A内主要经由透孔43而与D接头11导通。另外，阀部件5在图1的右侧的端部位置，利用碗状凹部51a导通S端口22和C端口24。此时，E端口23在主阀室1A内主要经由透孔42而与D接头11导通。
D接头11与后述的压缩机110的排出侧连接，S端口22经由S接头12而与压缩机110的吸入侧连接。另外，E端口23经由E接头13而与后述的室内热交换器120连接，C端口24经由C接头14而与后述的室外热交换器130连接。于是，实施方式的换向阀与冷冻循环系统连接。
阀部件5由阀芯5A和不锈钢制的加固销5B构成，阀芯5A由合成树脂构成。图2是实施方式的阀芯5A的四面视图，图2(A)是俯视图，图2(B)是图2(A)的A－A剖视图，图2(C)是仰视图，图2(D)是图2(B)的B－B剖视图。阀芯5A是PPS(聚苯硫醚)树脂、PA(聚酰胺)树脂等合成树脂制的注射成型品。并且，阀芯5A形成为具有朝向上述阀座2以凹状开设有碗状凹部51a的碗部51；以及从该碗状凹部51a的开口缘向外侧延伸的凸缘部52。碗部51在俯视中形成为具有椭圆形状的圆顶状，该碗部51插入连结板4的保持孔41。在碗部51的内部形成有上述碗状凹部51a，并且在该碗状凹部51a的内表面，在与轴线L垂直的方向的两端两个部位形成有嵌合加固销5B的纵槽51b、51b。
凸缘部52在俯视视野中，外形形成为大致长方形，且具有与阀座2的阀座面21滑接的滑接面52a，在该滑接面52a的内侧开设有上述碗状凹部51a。该大致长方形的四个角也可以为圆角。该凸缘部52配置于阀座2与连结板4之间。并且，利用对阀部件5作用的高压与低压的压力差，滑接面52a紧贴阀座2的阀座面21，碗部51的碗状凹部51a相对于阀座2被封闭。另外，在凸缘部52的外周一个部位形成有浇口残痕52A。
如图2(C)所示，在滑接面52a开设的碗状凹部51a的开口形状成为具有轴线L方向(长度方向)的平直部51a1、和横跨轴线L的圆弧部51a2的椭圆形状。并且，上述浇口残痕52A在凸缘部52的侧面位于比平直部51a1靠圆弧部51a2侧，即沿与轴线L平行的方向，远离平直部51a1的端部。在该实施方式中，浇口残痕52A的位置是平直部51a1与圆弧部51a2的边界附近的位置。
图3是用于成形阀芯5A的成形模具的局部剖视图，该模具由下模10和上模20构成。在下模10形成有与碗状凹部51a对应的型芯10a、和与凸缘部52对应的模腔10b。在上模20形成有与碗部51对应的模腔20a、和与凸缘部52对应的模腔20b。并且，通过将下模10和上模20合在一起，从而形成被型芯10a、模腔10b、模腔20a及模腔20b围起来的空洞部30。
另外，在上模20的侧部形成有使与下模10的对合面(或者分型面)下陷而成的浇口槽20c。该浇口槽20c的位置位于比阀芯5A的碗状凹部51a的长边方向的平直部51a1靠圆弧部51a2侧(在轴线L方向上远离中心的位置)。并且，该浇口槽20c与下模10的对合面重叠，从而构成与空洞部30连通的浇口40。此外，图3仅图示了下模10和上模20的主要部分，在实际的模具中，例如还具备与上述浇口40连通的横浇道槽及直浇道槽等。
在阀芯5A成型时，经由浇口40向空洞部30注入熔融树脂，冷却后，将下模10和上模20分开，从型芯10a、模腔10b、模腔20a以及模腔20b取出树脂成型品。并且，切除与浇口40对应的浇口部的树脂部来进行适当整形。因此，通过注射成型形成阀芯5A。由此，在阀芯5A的凸缘部52的一个部位残留上述浇口残痕52A。如上所述，由下模10及上模20确定的浇口40以与阀芯5A的凸缘部52的侧部，且碗状凹部51a的成为比平直部51a1靠圆弧部51a2侧的位置对应的方式设置，由此浇口残痕52A残留于阀芯5A的凸缘部52的侧部且成为比平直部51a1靠圆弧部51a2侧的位置。
在此，除了浇口残痕52A以外，阀芯5A具有绕图2及图3所示的轴线V的二次对称(180度对称)的对称性。即，在用含有浇口40和轴线V的面将空洞部30分成两半时，分割成的空洞部30的两个空间的体积相同。因此，从浇口40注入到空洞部30的树脂具有以下倾向：一旦在型芯10a分流后进行流动，在空洞部30内，在以轴线V为中心的与浇口40正相反的一侧合流。例如，若将该树脂流作为阀芯5A中的概念性的流动而图示，则如图4的箭头所示。因此，在阀芯5A，在树脂流合流的部位，产生熔接痕，但是，该熔接痕具有产生于浇口残痕52A的以轴线V为中心的大致正相反侧的部分的倾向。因此，熔接痕不会产生于阀芯5A的碗状凹部51a的平直部52a1或其中心，能够确保阀芯5A(阀部件5)的耐压性。
另外，在该实施方式中，浇口残痕52A也不会残留于阀芯5A的凸缘部52的端部(短边部)，因此，例如，如图5所示，能够将阀芯5A的端部的形状形成所期望的形状。图5(A)的阀芯5A在凸缘部52的端部形成凹部521，从而在阀部件5的切换途中调整从D接头11经由碗状凹部51a而流向S端口22的中间流量，使切换时的换向阀的动作性良好，并且不会对冷冻循环系统的运转状态引起障碍。另外，图5(B)的阀芯5A在凸缘部52的端部形成锥形部522，从而降低流向端口的高压流体的压力损失。如上所述，将浇口残痕52A设于凸缘部52的长边的部分，因此能够防止对流量的影响。
在上述的实施方式中，做成为浇口残痕52A(浇口40)的位置为平直部51a1与圆弧部51a2的边界附近的情况，也可以，例如，如图6所示，将浇口残痕52A在凸缘部52的长边设于从平直部51a1进一步向外侧远离的位置。即，浇口残痕52A成为凸缘部52的长边的部分而且比平直部51a1的端部靠外侧的位置。
另外，在上述的实施方式中，将浇口残痕(或者浇口)的位置设于凸缘部52的长边的部分，能够做成上述图5的形态，但是本发明不限于此，为了消除因熔接痕而引起的强度上的问题，也可以例如将树脂成型时的浇口的位置设于凸缘部的短边方向的短边的部分。例如，如图7所示的阀芯5A那样，在浇口残痕52A形成于凸缘部52的短边方向的短边的部分的例的情况下，注射成型时的树脂流如图7的箭头所示。并且，该情况下，熔接痕产生于浇口残痕52A的相反侧的短边的部分。在该阀芯5A中，凸缘部52的短边的部分为对碗状凹部51a的圆弧部51a2的附近的阀芯的耐压性难以产生影响的部位，即使在此产生熔接痕，在耐压性的方面，不会产生问题。另外，在浇口残痕52A残留于该短边的部分的情况下，优选通过切削、研磨等去除浇口残痕52A。由此，能够降低对从阀壳1内流向端口的流体的影响。
图8是说明适合设置浇口残痕52A的范围的图。该适合的范围是图8中用粗线箭头表示的范围，上述各实施方式的浇口残痕52A设于用粗线箭头表示的范围内。即，浇口残痕52A设于包含横跨边界的位置且包围半圆部51a2的范围，上述边界是碗状凹部51a的平直部51a1与半圆部51a2的边界。此外，该“横跨边界的位置”是以从该边界向凸缘部52的长边的垂足为中心的与浇口残痕52A的宽度对应的位置。另外，“包围半圆部51a2的范围”是包含横跨边界的位置且凸缘部52的侧面中的短边及其两侧的长边的一部分的范围。此外，在成形模具中，只要将上述浇口40的位置设于与用上述粗线箭头表示的范围对应的位置即可。
图9是实施方式的冷冻循环系统的概要结构图。此外，在该图中，省略换向阀100的详细的符号。该冷冻循环系统用于房间空调器等空调机，具备对制冷剂进行压缩的压缩机110、在冷却模式时作为蒸发器发挥功能的室内热交换器120、在冷却模式时作为冷凝器发挥功能的室外热交换器130、在室内热交换器120与室外内热交换器130之间使制冷剂膨胀而减压的作为膨胀机构的膨胀阀140、上述实施方式的换向阀100、以及先导阀200，它们通过制冷剂配管而连结。此外，作为膨胀机构，不限于膨胀阀140，也可以是毛细管。
先导阀200通过导管201～204而与换向阀100连接。先导阀200例如为与换向阀100相同结构，利用电磁驱动器220移动主体210内的滑动阀，从而切换流路。并且，该先导阀200在主体210内，在与换向阀100的左侧的动作室1B连通的导管203和与右侧的动作室1B连通的导管204之间，对与S接头12连通的导管202的连接目标进行切换。另外，与此同时，对与D接头11连通的导管201的连接目标在导管204和导管203之间进行切换。
即，对于换向阀100的左右的动作室1B、1B，在两动作室1B、1B间切换将一方减压并且使另一方成为高压的状态。由此，活塞3、3、连结板4以及阀部件5移动，切换该阀部件5的位置，从而切换冷冻循环系统的流路。此外，被压缩机110压缩了的高压的制冷剂从D接头11流入主阀室1A内，在制冷运转的状态下，高压制冷剂从C接头14流入室外热交换器130。另外，在制热运转的状态下，高压制冷剂从E接头13流入室内热交换器120。
以上的实施方式的阀部件5具备加固销5B，但是也可以仅使用去除了该加固销5B的阀芯5A。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但是具体的结构不限于这些实施方式，不脱离本发明的宗旨的范围内的设计变更等也包含于本发明。
Claims (5)
1.一种阀芯，其为换向阀用阀芯，该阀芯在筒状的阀壳内使碗状凹部与阀座的多个端口对置，并且在上述阀座上滑动从而通过上述碗状凹部连通上述多个端口，
上述阀芯的特征在于，
该阀芯为合成树脂制，且具备：碗部，其朝向上述阀座的端口开设上述碗状凹部；以及凸缘部，其外形在上述碗部的周围形成为大致长方形，
上述碗状凹部具有以滑动方向为长径并以该长径的方向的平直部及两端的半圆部为边缘的椭圆状的开口，在上述凸缘部的侧面并且在包含横跨上述碗状凹部的上述平直部与上述半圆部的边界的位置且包围上述半圆部的范围中，在上述凸缘部侧面的长边的部分形成有浇口残痕。
2.根据权利要求1所述的阀芯，其特征在于，
上述大致长方形的四个角为圆角。
3.一种换向阀，其具备：筒状的阀壳；阀芯，其滑动自如地设于该阀壳的内部；以及阀座，其在上述阀壳内在上述阀芯的滑动方向上并列地开设多个端口，该换向阀通过上述阀芯对上述多个端口进行连通，从而切换在与上述阀壳连接的配管中流动的流体的流路，
上述换向阀的特征在于，
作为上述阀芯，具备权利要求1或2所述的阀芯。
4.一种阀芯的制造方法，用于制造权利要求1的阀芯，
上述阀芯的制造方法的特征在于，
使用成形模具，该成形模具具有与上述阀芯对应的空洞部和浇口，并且上述浇口设于上述空洞部的与上述阀芯的上述凸缘部的侧面并且与包含横跨上述碗状凹部的上述平直部与上述半圆部的边界的位置且包围上述半圆部的范围对应的位置，
从上述浇口向上述空洞部内注入合成树脂，从而通过注射成型形成上述阀芯。
5.一种冷冻循环系统，具备权利要求3所述的换向阀，
上述冷冻循环系统的特征在于，
与压缩机的排出侧连接的D接头、与该压缩机的吸入侧连接的S接头、与一方的热交换器连接的E接头、以及与另一方的热交换器连接的C接头分别与上述阀壳导通，通过上述阀芯，将E接头或C接头选择性地切换导通于上述S接头，并且将未与S接头导通的C接头或E接头经由上述阀壳内而与上述D接头导通。
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