CN108071839A - 电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供能减少流量特性的滞后的电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。通过使行星齿轮(612)的第一抵接部(631)以及第二抵接部(641)同时抵接于太阳齿轮(611)或者齿圈(613)，在切换为开阀动作或闭阀动作后难以产生死区，从而能够减少流量特性的滞后。并且，在组装时、动作时等，第一齿轮部(63)和第二齿轮部(64)能够根据需要而以抵抗弹簧部件(65)的作用力的方式相对转动即可，从而能够确保组装性并且能够使齿轮正常动作。

Description

电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

背景技术

现今，作为组合式空调机、室内空调机等空气调和机的冷冻循环系统所使用的电动阀，提出一种在步进电机等驱动构件与阀部件之间设有行星齿轮机构等齿轮减速机构的电动阀。在这样的电动阀中，通过设置减速机构，能够精密地控制阀部件的移动，从而能够提高流体的流量的分辨率。

为使这样的齿轮减速机构正常地动作，需要在用于传递驱动力的各部分设置规定的间隙(齿隙)。然而，在切换齿轮的旋转方向时，产生与间隙对应的死区，从而流量特性(驱动构件的位移与流量的关系)产生滞后。因由各部分的间隙引起的死区层叠，从而传递驱动力的部分越多，在作为装置整体来观察的情况下滞后越大。

因此，提出了如下电动阀：以减少流量特性的滞后为目的，相对于具有用于将旋转运动变换为升降移动的外螺纹部的驱动器，一体地连结行星齿轮机构的输出齿轮，使输出齿轮同驱动器一起升降移动(例如参照专利文献1)。在专利文献1所记载的电动阀中，通过使输出齿轮本身升降，来省略输出齿轮与驱动器之间的接头(即，从输出齿轮向驱动器传递旋转力、同时允许驱动器相对于输出齿轮的升降移动的连接机构)，从而减少需要间隙的部分，进而减少流量特性的滞后。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2016-106205号公报

然而，在专利文献1所记载的结构中，也需要在其它部分设置间隙，从而期望流量特性的滞后的进一步减少。尤其是，因齿轮间的间隙引起的对流量特性的滞后带来的影响较大，并且难以消除该间隙。

发明内容

本发明的目的在于提供能够减少流量特性的滞后的电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

本发明的电动阀具备阀部件、驱动构件、以及齿轮减速机构，上述驱动构件用于使该阀部件开闭移动，上述齿轮减速机构设于上述阀部件与上述驱动构件之间，上述电动阀的特征在于，上述一对齿轮中的一方具有：为了进行开阀动作而与另一方抵接的第一抵接部、和为了进行闭阀动作而与上述另一方抵接的第二抵接部，在上述一方齿轮设有施力构件，该施力构件以上述第一抵接部以及上述第二抵接部同时与上述另一方齿轮抵接的方式进行施力。

根据这样的本发明，通过利用施力构件让用于进行开阀动作的第一抵接部、和用于进行闭阀动作的第二抵接部同时与另一个齿轮抵接，在切换为开阀动作或闭阀动作后难以产生死区，从而能够减少流量特性的滞后。并且，在组装时、动作时等，根据需要抵抗作用力而使施力构件变形即可，从而能够确保组装性，并且能够使齿轮正常动作。此外，具有施力构件的一方齿轮可以是向另一方齿轮传递驱动力(驱动构件侧)的齿轮，也可以是从另一方齿轮被传递驱动力(阀部件侧)的齿轮。

此时，在本发明的电动阀中，优选为，上述齿轮减速机构是行星齿轮机构，上述一方齿轮是行星齿轮。根据这样的结构，通过在作为一方齿轮的行星齿轮设置上述那样的施力构件，在将太阳齿轮作为另一方齿轮来传递驱动力的情况、以及将齿圈作为另一方齿轮来传递驱动力的任意情况下，都难以产生死区。因此，与将太阳齿轮或者齿圈作为一方齿轮来设置施力构件的结构相比，能够以简单的结构来减少流量特性的滞后。

在本发明的电动阀中，优选为，上述一方齿轮具备：具有上述第一抵接部的第一齿轮部；和与该第一齿轮部配置在同轴上并且具有上述第二抵接部的第二齿轮部，上述施力构件以第一齿轮部与第二齿轮部向相互偏离的方向相对转动的方式进行施力。根据这样的结构，在进行开阀动作时，能够利用具有第一抵接部的第一齿轮部来传递驱动力，并在进行闭阀动作时，能够利用具有第二抵接部的第二齿轮部来传递驱动力。通过分别独立地构成具有第一抵接部的第一齿轮部和具有第二抵接部的第二齿轮部，能够容易地设置横贯第一齿轮部和第二齿轮部的施力构件。

在本发明的电动阀中，也可以为，上述一方齿轮由在齿的两侧分别形成有上述第一抵接部以及上述第二抵接部的一个齿轮部构成，在上述一方齿轮的齿且在上述第一抵接部与上述第二抵接部之间形成有切口部，该齿以上述第一抵接部与上述第二抵接部靠近的方式因外力而变形，从而利用自身的弹性来作为上述施力构件发挥功能。根据这样的结构，一方齿轮由一个齿轮部构成，从而与将第一抵接部和第二抵接部分别设于两个齿轮部的结构相比，能够减少部件件数。

本发明的冷冻循环系统是包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、以及蒸发器的冷冻循环系统，其特征在于，使用上述任一项所述的电动阀作为上述膨胀阀。根据这样的本发明，通过使用上述那样的电动阀，能够减少流量特性的滞后。

发明的效果如下。

根据本发明的电动阀，通过利用施力部件让用于进行开阀动作的第一抵接部和用于进行闭阀动作的第二抵接部同时抵接于另一方齿轮，能够减少流量特性的滞后。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的电动阀的剖视图。

图2是示意性地示出上述电动阀的行星齿轮机构的剖视图。

图3是示出上述行星齿轮机构的行星齿轮的俯视图。

图4是放大地示出上述行星齿轮的主要部分的俯视图。

图5是示出使用上述电动阀的冷冻循环系统的简要结构图。

图6是示出本发明的变形例的电动阀的齿轮的俯视图。

图中：

1—电动阀，3—阀部件，61—行星齿轮机构(齿轮减速机构)，611—太阳齿轮(另一个齿轮)，612—行星齿轮(一个齿轮)，613—齿圈(另一个齿轮)，63—第一齿轮部，631—第一抵接部，64—第二齿轮部，641—第二抵接部，65—弹簧部件(施力构件)，7—步进电机(驱动构件)，91—第一抵接部，92—第二抵接部，93—切口部(施力构件)。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的各实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的电动阀1是用于组合式空调机、室内空调机等空气调和机的冷冻循环系统的部件，具备阀壳2、阀部件3、阀导向部件4、支撑单元5、减速单元6、以及用于使阀部件3开闭移动的作为驱动构件的步进电机7。在本实施方式中，将阀部件3的动作方向作为Z方向，并将与Z方向大致正交的两个方向分别作为X方向以及Y方向。

阀壳2形成为沿Z方向延伸的圆筒状，在其内侧的阀室2A内收纳阀部件3以及阀导向部件4。并且，在阀壳2，且在侧面安装与阀室2A连通且沿X方向延伸的接头管21，并且在下端部安装阀座部件22。在阀座部件22的中央形成有圆形的阀口22A，并在阀座部件22的阀口22A的开口周围形成有研钵状的落座面22B。并且，在阀座部件22，安装与阀口22A连通且沿Z方向延伸的接头管23。

阀部件3形成为沿Z方向延伸的圆柱状，前端的落座部31相对于落座面22B落座以及离座。在阀部件3形成有向下方侧开口且沿Z方向延伸的纵向均压路3A、以及与纵向均压路3A连通且沿X方向延伸而贯通侧面的横向均压路3B。即，阀口22A和后述的背压室4A通过均压路3A、3B而连通。通过将阀部件3的侧面的上侧部分形成为直径比下侧部分的直径小来形成台阶部32，台阶部32的上表面成为后述的压缩螺旋弹簧52的弹簧座部。在阀部件3的上端连接有阀支架8。阀支架8形成为圆筒状且在其下端部供阀部件3来插入，并且其上端如在下文中说明那样与轴部件66连接。

阀导向部件4形成为沿Z方向延伸的筒状，并在内侧插通阀部件3，由此沿Z方向对阀部件3进行导向。阀导向部件4的下端部以形成为小径的方式向内侧折回，并在该折回部分的上方设有O型圈41、以及设于O型圈41的内周侧且与阀部件3滑动连接的氟树脂制的密封部件42。由密封部件42划分出阀室2A和阀导向部件4的内侧的背压室4A。

支撑单元5具有支撑部件51和压缩螺旋弹簧52。支撑部件51形成为筒状，其下侧部分插入于阀导向部件4的内侧，并且在其内侧收纳阀部件3、阀支架8以及压缩螺旋弹簧52。并且，在支撑部件51的Z方向中央部分固定凸缘金属零件53，凸缘金属零件53以在与阀壳2的上端之间夹入阀导向部件4的上端的方式固定于阀导向部件4。

在支撑部件51的内周面，通过使下方侧扩径来形成台阶部511，该台阶部511的下表面成为弹簧座部。压缩螺旋弹簧52配置于支撑部件51的台阶部511的下表面与阀部件3的台阶部的上表面之间，抑制阀部件3的松动。

支撑部件51的上端部分相比中央部分缩径，并且在内侧形成有内螺纹部512，后述的轴部件66与该内螺纹部512螺纹结合。并且，在支撑部件51的侧面形成有均压路513，从而作为内侧的空间的背压室4A与后述的减速单元空间6A连通。

减速单元6具有行星齿轮机构(齿轮减速机构)61、对行星齿轮机构61进行收纳的壳体62、以及与行星齿轮机构61的后述的输出轴部615连接的轴部件66。

亦如图2所示，行星齿轮机构61具有太阳齿轮611、两个行星齿轮612、齿圈613、行星齿轮架614、以及输出轴部615。此外，图2中省略了齿圈613的齿，双点划线相当于齿的前端部分，点划线相当于中央部，其外侧的实线相当于齿的基端部分。太阳齿轮611与步进电机7的后述的转子轴71连接，齿圈613设为无法转动，并且行星齿轮612由行星齿轮架614轴支承，行星齿轮架614设为旋转自如。即，太阳齿轮611伴随转子轴71的旋转而旋转，行星齿轮612在太阳齿轮611的周围公转，行星齿轮架614通过行星齿轮612的公转而旋转，从而与行星齿轮架614连接的输出轴部615旋转。

行星齿轮机构61构成为具有适当的减速比即可，即各齿轮具有与减速比对应的齿数即可。并且，在本实施方式中，行星齿轮机构设为具有两个行星齿轮，但行星齿轮机构也可以具有三个以上的行星齿轮。

此处，基于图3、图4对行星齿轮612进行详细说明。行星齿轮612具有第一齿轮部63、第二齿轮部64、以及圆弧状的弹簧部件65。第一齿轮部63与第二齿轮部64配置在同轴上，弹簧部件65的一端651固定于第一齿轮部63，另一端652固定于第二齿轮部64。

在本实施方式中，行星齿轮612顺时针自转，且在太阳齿轮611的周围逆时针公转，以此来进行开阀动作。在将行星齿轮612和太阳齿轮611作为一对齿轮的情况下，当行星齿轮612顺时针自转以此来进行开阀动作时，太阳齿轮611抵接于第一齿轮部63的第一抵接部631来传递驱动力，且当行星齿轮612逆时针自转以此来进行闭阀动作时，太阳齿轮611抵接于第二齿轮部64的第二抵接部641来传递驱动力。并且，在将行星齿轮612和齿圈613作为一对齿轮的情况下，当行星齿轮612顺时针自转以此来进行开阀动作时，第二抵接部641抵接于齿圈613来传递驱动力(第二抵接部641作为第一抵接部发挥功能)，且当行星齿轮612逆时针自转以此来进行闭阀动作时，第一抵接部631抵接于齿圈613来传递驱动力(第一抵接部631作为第二抵接部发挥功能)。

图4中，用实线示出行星齿轮612未组装于行星齿轮机构61(未与太阳齿轮611、齿圈613啮合)的状态下的第二齿轮部64，用点划线示出行星齿轮612组装于行星齿轮机构61且与太阳齿轮611以及齿圈613啮合的状态下的第二齿轮部64。弹簧部件65的另一端652定位在形成于第一齿轮部63的狭缝63A内。在行星齿轮612未组装于行星齿轮机构61的状态下，弹簧部件65可以成为自然状态，也可以在从自然状态稍微变形的状态下另一端652卡定于狭缝63A的内表面。

在行星齿轮612未组装于行星齿轮机构61的情况下，第一齿轮部63与第二齿轮部64不完全重合，在旋转方向上偏离地配置，且偏离最大。通过使行星齿轮612与太阳齿轮611以及齿圈613啮合，来以使弹簧部件65闭合的方式使弹簧部件65弹性变形，从而第一齿轮部63与第二齿轮部64的偏离变小。对这样变形的弹簧部件65产生欲将其打开的方向上的作用力。第一抵接部631以及第二抵接部641配置于太阳齿轮611或者齿圈613的相邻的两个齿的之间的谷部，并因弹簧部件65的作用力而在谷部处欲相互分离，从而分别被推压至对象侧的相邻的两个齿。这样，第一抵接部631以及第二抵接部641同时抵接于太阳齿轮611或者齿圈613。

弹簧部件65以第一齿轮部63和第二齿轮部64如上述那样向相互偏离的方向相对转动的方式进行施力，使第一抵接部631以及第二抵接部641同时与太阳齿轮611或者齿圈613抵接，从而作为施力构件发挥功能。并且，弹簧部件65具有在行星齿轮612自转以及公转或者其自转方向以及公转方向反转时能够适当地变形那样的弹簧常量。

壳体62形成为筒状，在其上侧部分收纳行星齿轮机构61，并且在其下侧部分收纳支撑部件51的上侧部分以及轴部件66。在壳体62的内侧形成有减速单元空间6A。

轴部件66形成为沿Z方向延伸的圆柱状，其上端与行星齿轮机构61的输出轴部615连接，外周面被支撑部件51支撑，且下端部与阀支架8连接。

轴部件66和输出轴部615允许沿Z方向的相对移动，同时连接为传递以Z方向作为轴向的旋转运动。例如，轴部件66和输出轴部615中的一方具有板状的突起部并且另一方具有狭缝状的槽部，并且突起部是被插入于槽部的结构即可。即，突起部向槽部的插入深度变化来允许沿Z方向的相对移动，并且突起部抵接于槽部的内表面来传递旋转。

在轴部件66的外周面形成有外螺纹部661，该外螺纹部661与支撑部件51的内螺纹部512螺纹结合。由此，在轴部件66旋转了的情况下，该旋转运动变换为沿Z方向的直线运动。在本实施方式中，设为在所驱动的轴部件66形成有外螺纹部661、并在固定了的支撑部件51形成有内螺纹部512的结构，但也可以在所驱动的部件形成内螺纹部，并且在固定的部件形成外螺纹部。

轴部件66的下端部与阀支架8的上端部卡合。即，轴部件66的下端部的凸缘部632与阀支架8的上端的保持部81一起夹入垫圈82，并且阀支架8能够旋转地卡合于轴部件66的下端部。由此，阀支架8以及阀部件3由轴部件66以能够旋转地悬垂的状态支撑。

步进电机7由转子轴71、壳体72、磁性转子73、以及定子线圈74构成。在壳体72内能够旋转地设有外周部被磁化为多极的磁性转子73，并在该磁性转子73固定有转子轴71。并且，在壳体72的外周配设有定子线圈74，通过向步进电机7的定子线圈74赋予脉冲信号，来使磁性转子73与该脉冲数对应地旋转。

根据以上的结构，通过步进电机7进行驱动，由此磁性转子73以及转子轴71旋转，该旋转通过行星齿轮机构61而减速，并且输出轴部615旋转。输出轴部615的旋转传递至轴部件66，从而轴部件66利用由轴部件66的外螺纹部661和支撑部件51的内螺纹部512构成的螺纹进给机构而沿Z方向移动。由此，阀部件3沿Z方向移动并且被阀导向部件4导向，从而相对于落座面22B落座或者离座，进而开闭阀口22A。而且，根据阀部件3的在Z方向上的位置(升降量)来控制阀口22A的开度，从而对流过阀口22A的流体的流量进行控制。

对于电动阀1而言，在后述的冷冻循环系统中，主要接头管21与室外换热器侧连接，接头管23与室内换热器侧连接。而且，电动阀1用于流体(制冷剂)从接头管21流入并从接头管23流出的第一流动(图1的实线箭头的流动)、和流体从接头管23流入并从接头管21流出的第二流动(图1的虚线箭头的流动)这两个流路的流动的控制。与接头管23连通的阀口22A的压力经由阀部件3的均压路3A、3B向背压室4A导入，该压力进一步经由均压路513向减速单元空间6A导入。

在上述的第一流动时，阀口22A侧的低压经由均压路3A、3B向背压室4A导入。另一方面，在第二流动时，阀口22A侧的高压经由均压路3A、3B向背压室4A导入。因此，从阀口22A和背压室4A的两侧相对于阀部件3作用相同的压力。由此，因流体的高压与低压的差压而产生的力相对于阀部件3在Z方向上抵消，从而保持压力平衡。

上述的电动阀1作为膨胀阀而用于图5所示的冷冻循环系统。图5中，符号200是搭载于室外单元的室外换热器，300是搭载于室内单元的室内换热器，400是构成四通阀的流路切换阀，500是压缩机。电动阀1、室外换热器200、室内换热器300、流路切换阀400、以及压缩机500分别通过导管而如图示那样连接，从而构成热泵式冷冻循环。此外，省略了存储器、压力传感器、温度传感器等的图示。

根据这样的本实施方式，具有以下的效果。即，通过使行星齿轮612的第一抵接部631以及第二抵接部641同时与太阳齿轮611或者齿圈613抵接，在切换为开阀动作或闭阀动作后难以产生死区，从而能够减少流量特性的滞后。并且，在组装时、动作时等，第一齿轮部63和第二齿轮部64能够根据需要而以抵抗弹簧部件65的作用力的方式相对转动即可，从而能够确保组装性，并且能够使齿轮正常动作。

并且，在行星齿轮612设置弹簧部件65，第一抵接部631以及第二抵接部641抵接于太阳齿轮611或者齿圈613，由此当在与太阳齿轮611之间传递驱动力的情况、以及当在与齿圈613之间传递驱动力的任意情况下，都难以产生死区。因此，与在太阳齿轮或者齿圈设置弹簧部件等施力构件相比，能够以简单的结构来减少流量特性的滞后。

并且，通过分别独立地构成具有第一抵接部631的第一齿轮部63和具有第二抵接部641的第二齿轮部64，能够容易地设置横贯第一齿轮部63和第二齿轮部64的弹簧部件65。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，包括能够实现本发明的目的的其它结构等，本发明也包括以下所示的变形等。

例如，在上述实施方式中，设为第一齿轮部63具有第一抵接部631且第二齿轮部64具有第二抵接部641、即用于进行开阀动作的第一抵接部和用于进行闭阀动作的第二抵接部设于不同的齿轮部，但也可以是一个齿轮部具有第一抵接部和第二抵接部的结构。

例如也可以如图6所示，齿轮9由一个齿轮部90构成，并且在齿轮部90的各齿的一侧形成第一抵接部91并且在另一侧形成第二抵接部92。此外，齿轮9设为顺时针自转以此来进行开阀动作，并逆时针自转以此来进行闭阀动作。并且，在齿轮部90的各齿的第一抵接部91与第二抵接部92之间，形成有前端侧切掉而成的切口部93。齿轮部90的齿因外力而以使第一抵接部91与第二抵接部92靠近的方式变形，从而利用自身的弹性来作为上述施力构件发挥功能。即，各齿以前端变细的方式弹性变形而与对象侧的齿轮啮合，由此第一抵接部91以及第二抵接部92同时抵接于对象侧的齿轮。齿轮9由一个齿轮部90构成，从而与将第一抵接部和第二抵接部分别设于两个齿轮部的结构相比，能够减少部件件数。

并且，在上述实施方式中，设为在行星齿轮设置同时抵接于对象侧的齿轮的第一抵接部以及第二抵接部，但也可以通过在太阳齿轮、齿圈设置相同的机构来减少流量特性的滞后。并且，设于电动阀的齿轮减速机构并不限定于行星齿轮机构，是至少在一对齿轮之间传递驱动力的结构即可。

除此之外，用于实施本发明的最优的结构、方法等在以上的记载中公开，但本发明并不限定于此。即，对于本发明而言，主要特别图示且说明了确定的实施方式，但在不脱离本发明的技术思想以及目的的范围的情况下，本领域技术人员能够对于以上所说明的实施方式在形状、材质、数量、其它详细的结构中施加各种变形。因此，限定了上述所公开的形状、材质等的记载是为了容易理解本发明而示例出的记载，并不对本发明进行限定，从而去掉上述的限定形状、材质等的一部分、或者全部限定后的以部件的名称进行的记载包含在本发明内。

Claims (5)

1.一种电动阀，具备阀部件、驱动构件以及齿轮减速机构，上述驱动构件用于使该阀部件开闭移动，上述齿轮减速机构设于上述阀部件与上述驱动构件之间，

上述电动阀的特征在于，

上述齿轮减速机构具备传递驱动力的至少一对齿轮，

上述一对齿轮中的一方具有：为了进行开阀动作而与另一方抵接的第一抵接部、和为了进行闭阀动作而与上述另一方抵接的第二抵接部，

在上述一方齿轮设有施力构件，该施力构件以上述第一抵接部以及上述第二抵接部同时与上述另一方齿轮抵接的方式进行施力。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

上述齿轮减速机构是行星齿轮机构，

上述一方齿轮是行星齿轮。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述一方齿轮具备：具有上述第一抵接部的第一齿轮部；以及与该第一齿轮部配置在同轴上并且具有上述第二抵接部的第二齿轮部，

上述施力构件以第一齿轮部和第二齿轮部向相互偏离的方向相对转动的方式进行施力。

4.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述一方齿轮由在齿的两侧分别形成有上述第一抵接部以及上述第二抵接部的一个齿轮部构成，

在上述一方齿轮的齿且在上述第一抵接部与上述第二抵接部之间形成有切口部，该齿以上述第一抵接部与上述第二抵接部靠近的方式因外力而变形，从而利用自身的弹性来作为上述施力构件发挥功能。

5.一种冷冻循环系统，是包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的冷冻循环系统，其特征在于，

使用权利要求1～4任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。