CN108779869B - 电动阀以及冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供工作性良好的电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。电动阀利用外螺纹部件与内螺纹部件的螺纹结合将转子的旋转运动变换成直线运动，基于该直线运动并通过阀芯引导部件的引导使被收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，并且消除开阀状态下的多个内部空间的压力差所产生的力，该方式的电动阀具备使上述阀芯落座的阀座和连通上述内部空间彼此的多个连通流路，位于离上述阀座较远的位置的上述连通流路的有效截面积形成为不小于位于离上述阀座较近的位置的上述连通流路的有效截面积。

Description

电动阀以及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及在冷冻循环等中使用的电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

背景技术

一直以来，公知在大型的组合式空调、冷冻机中使用的流量控制阀(例如参照专利文献1)。在该流量控制阀中，从将作为流量控制用而使用的多个电动阀集中成一个等控制设备合理化等背景看，期望在大口径且产生了高压力差时也能够发挥良好的工作性的性能，但对于较大口径的流量控制而言，与因磁铁的扭矩而产生的螺纹件的推力相比，因压力差而产生的对阀芯的负荷较大，从而为了使阀芯工作，需要较大的驱动力。

因此，为了提高这样的阀芯的工作性，采用了以下说明的构造。例如，在图3所示的流量控制阀101中，在与筒状保持部件114的内周面滑动接触的阀芯120装配密封部件137来在阀室107的上方侧划分背压室301、302、303，并且利用导通路201、202、203、204来将各背压室间连通。因此，若阀芯120打开，则上升的阀口119内的压力经由导通路201、202被导入背压室301内。接下来，背压室301内的压力经由导通路203被导入背压室302内，而且，背压室302内的压力经由导通路204被导入背压室303内。这样，通过利用各背压室内的压力(背压)，来消除闭阀状态下作用于阀芯120的下压力(向闭阀方向作用的力)和上推力(向开阀方向作用的力)之间的压力差所产生的力，从而减小对阀芯120的负荷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-130271号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述的流量控制阀中，由于各背压室内的压力均等时的均压速度因导通路的截面积而不同，所以在开阀状态下有流量控制阀内的压力分布产生偏差的担忧。在压力分布产生了偏差的情况下，对工作螺纹件134施加压力差，从而有产生工作螺纹件134难以旋转等工作不良的可能性。

本发明的目的在于提供工作性良好的电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

用于解决课题的方案

用于实现上述目的的本发明的电动阀是利用外螺纹部件与内螺纹部件的螺纹结合将转子的旋转运动变换成直线运动，基于该直线运动并通过阀芯引导部件的引导使被收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，并且通过利用从阀口内导入的多个内部空间的压力来消除闭阀状态下作用于阀芯的下压力与上推力之差所产生的力的方式的电动阀，该电动阀的特征在于，具备：

阀座，其形成有上述阀口并供上述阀芯落座；

转子收纳室，其收纳上述转子；以及

多个连通流路，其经由上述多个内部空间而从上述阀口连通至上述转子收纳室，

形成为，位于离上述阀座较远的位置的上述连通流路的有效截面积不小于位于离上述阀座较近的位置的上述连通流路的有效截面积。

由此，能够抑制电动阀内的压力分布产生偏差，并且能够防止工作螺纹件因压力差而难以旋转的情况等，从而能够提高电动阀的工作性。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

形成为，越是位于离上述阀座远的位置的上述连通流路则有效截面积越大。

由此，能够更加可靠地抑制电动阀内的压力分布产生偏差，从而能够提供工作性良好的电动阀。因此，以较小的驱动力和低电力就能够使电动阀工作。

并且，本发明的电动阀的特征在于，具备：

阀轴支架，其抑制阀轴的倾斜；以及

阀导向件，其在与上述阀座相反的一侧插入有上述阀轴，并且在上述阀座侧装配有上述阀芯，

上述连通流路包括形成于上述阀轴支架的通路、形成于上述阀轴支架与上述阀导向件之间的缝隙的通路、形成于上述阀芯内的通路中的至少两个通路。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

形成于上述阀芯内的通路包括在上述阀芯内沿纵向形成的通路和以横穿上述沿纵向形成的通路的方式沿横向形成的通路。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述连通流路的有效截面积按照在上述阀芯内沿纵向形成的通路、在上述阀芯内沿横向形成的通路、形成于上述阀轴支架与上述阀导向件之间的缝隙的通路、形成于上述阀轴支架的通路的顺序变大。

并且，本发明的冷冻循环系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器等，其特征在于，

使用上述的电动阀作为上述膨胀阀。

发明的效果如下。

根据本发明的发明，能够提供工作性良好的电动阀以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

附图说明

图1是实施方式的电动阀的剖视图。

图2是其它实施方式的电动阀的剖视图。

图3是日本特开2013-130271号公报所公开的现有的流量控制阀的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的电动阀进行说明。图1是示出实施方式的电动阀2的剖视图。此外，在本说明书中，在图1的状态下规定了“上”或“下”。即，转子4位于比阀芯17更靠上方。并且，在本说明书中，阀座部件30A配置于电动阀2的最下方。而且，阀芯17位于配置于下方的阀座部件30A的附近，阀轴支架6位于比阀芯17离阀座部件30A更远的位置。

在该电动阀2中，在由非磁性体制成且呈筒状的杯形状的外壳60的开口侧的下方，利用焊接等一体地连接有阀主体30。

此处，阀主体30是通过不锈钢钢板的冲压加工而制作成的冲压成型品，在内部具有阀室11。并且，在阀主体30，固定装配有与阀室11直接连通的不锈钢制或铜制的第一管接头12。另外，在阀主体30的下方内侧组装有阀座部件30A，该阀座部件30A形成有截面呈圆形的阀口16。在阀座部件30A，固定装配有经由阀口16而与阀室11连通的不锈钢制或铜制的第二管接头15。

在外壳60的内周收纳有能够旋转的转子4，在转子4的轴芯部分，经由衬套部件33而配置有阀轴41。利用衬套部件33而结合了的该阀轴41和转子4边旋转边一体地沿上下方向移动。此外，在该阀轴41的中间部附近的外周面形成有外螺纹41a。在本实施方式中，阀轴41作为外螺纹部件发挥功能。

在外壳60的外周配置有由未图示的轭部、线轴、以及线圈等构成的定子，并由转子4和定子构成了步进马达。

在外壳60的顶板面固定有导向支撑体52。导向支撑体52具有圆筒部53、和形成于圆筒部53的上端侧的伞状部54，通过对整体进行冲压加工来一体成型。伞状部54成型为与外壳60的顶部内侧大致相同的形状。

在导向支撑体52的圆筒部53内嵌合有兼作阀轴41的导向件的筒部件65。筒部件65由放入有基于金属或合成树脂的润滑材料的材料、或者被实施表面处理后的部件构成，将阀轴41保持为能够旋转。

在阀轴41的比衬套部件33更靠下方的位置，以无法相对于阀主体30相对旋转的方式固定有阀轴支架6，该阀轴支架6如在下文中说明那样在与阀轴41之间构成螺纹结合A，并且具有抑制阀轴41的倾斜的功能。

阀轴支架6由上部侧的筒状小径部6a、下部侧的筒状大径部6b、被收纳在阀主体30的内周部侧的嵌合部6c、以及环状的凸缘部6f构成。而且，阀轴支架6的凸缘部6f利用焊接等固定于阀芯引导部件72的凸缘部72c的上表面。并且，在阀轴支架6的内部形成有收纳后述的阀导向件18的收纳室6h。

另外，在阀轴支架6，从筒状小径部6a的上部开口部6g朝向下方至规定深度形成有内螺纹6d。而且，由形成于阀轴41的外周的外螺纹41a和形成于阀轴支架6的筒状小径部6a的内周的内螺纹6d构成了螺纹结合A。因此，在本实施方式中，阀轴支架6作为内螺纹部件发挥功能。

在阀轴支架6的筒状大径部6b的侧面，作为均压路而贯穿设置有连通流路51，该连通流路51将筒状大径部6b内的阀轴支架室83与转子收纳室67(第二背压室)之间连通。这样，通过在阀轴支架6贯穿设置连通流路51，来使阀轴支架室83内的压力P3与转子收纳室67内的压力P4均等，从而能够顺畅地进行阀轴支架6的移动动作。此外，根据连通流路51的有效截面积S4来控制阀轴支架室83与转子收纳室67之间的均压速度。

并且，在阀轴41的下方，以能够相对于阀轴支架6的收纳室6h滑动的方式配置有筒状的阀导向件18。此处，在阀导向件18与阀轴支架6的筒状大径部6b的内周面之间的缝隙，作为均压路而形成有大致圆筒状的连通流路88，该连通流路88将背压室28与阀轴支架室83之间连通。背压室28内的压力P2与阀轴支架室83内的压力P3因该连通流路88而均等。此外，连通流路51的有效截面积S4形成为大于连通流路88的圆环状截面的有效截面积S3(以下省略为连通流路88的有效截面积S3。)(S4＞S3)。

并且，阀导向件18的顶板部21侧通过冲压成型而大致呈直角地折弯，并在顶板部21形成有贯通孔18a。另外，在阀轴41的下方形成有凸边部41b。

此处，阀轴41以能够相对于阀导向件18旋转且能够沿径向位移的方式以松弛配合的状态插入于阀导向件18的贯通孔18a，并且凸边部41b以能够相对于阀导向件18旋转且能够沿径向位移的方式配置在阀导向件18内。并且，阀轴41插通在贯通孔18a内，凸边部41b的上表面配置为与阀导向件18的顶板部21对置。此外，凸边部41b的直径大于阀导向件18的贯通孔18a的直径，由此进行阀轴41的防脱。

阀轴41与阀导向件18能够相互沿径向移动，由此关于阀轴支架6以及阀轴41的配置位置，并不要求高度的同心安装精度，就能得到相对于阀导向件18以及阀芯17的同心度。

在阀导向件18的顶板部21与阀轴41的凸边部41b之间设置有在中央部形成有贯通孔的垫圈70。垫圈70优选是高滑性表面的金属制垫圈、氟树脂等高滑性树脂垫圈、或者涂层有高滑性树脂的金属制垫圈等。

另外，在阀导向件18内收纳有压缩了的阀簧27和弹簧座35。而且，阀导向件18的下端利用焊接等固定于阀芯17的基部侧外周面。

并且，在阀主体30的内侧配置有对阀芯17的沿轴向的移动进行引导的阀芯引导部件72，并且在阀芯17与阀芯引导部件72之间夹装有密封部件48。

此处，在阀芯17内，作为均压路而从阀芯17的下端侧朝向上端侧地形成有纵向的连通流路17b，另外，作为均压路而以横穿该连通流路17b的方式形成有横向的连通流路17c。由该连通流路17b和连通流路17c将阀芯17下部的空间与背压室28之间连通，从而阀芯17下部的空间内(阀口16内)的压力P1与背压室28内的压力P2均等。此外，闭阀状态下的阀口16的压力是与第二管接头15相同压力的低压，但即使在开阀状态下，阀口16的靠第二管接头15侧的压力也与第二管接头15内的压力大致相等。

并且，连通流路88的有效截面积S3形成为大于连通流路17c的有效截面积S2，而且连通流路17c的有效截面积S2形成为大于连通流路17b的有效截面积S1(S3＞S2＞S1)。即，对于电动阀2而言，将多个连通流路中位于最下方的连通流路17b的有效截面积S1设为最小截面积，并设计为有效截面积按照S1＜S2＜S3＜S4的顺序变大，以便越靠上方(离阀座部件30A越远的位置)存在的连通流路的有效截面积越大。此处，隔着连通流路17b而设有两个连通流路17c，但在本实施方式中，连通流路17c的有效截面积S2是将两个连通流路17c的有效截面积S2合计(求和)而得的截面积。

此外，以使连通流路17c的截面积的合计亦即有效截面积S2大于连通流路17b的有效截面积S1的方式设计连通流路17c的个数即可，也可以是一个，并且也可以是三个以上。

阀芯引导部件72是内部贯通的筒体，具有位于最上位的凸缘部72c、其下方的大径部72a、以及其下方的小径部72b，并通过冲压成形来形成。并且，阀芯引导部件72的大径部72a的外周面侧的直径形成为比阀主体30的内周面侧的直径稍大。即，通过像这样设定尺寸，在将阀芯引导部件72组合于阀主体30的情况下，能够使阀芯引导部件72的大径部72a紧密地卡定于阀主体30的内周面。

密封部件48是在截面呈L字状的环状衬垫48a之间夹持环状的加强板48b而形成的环状部件。此外，在密封部件48中，优选在配置于上方的环状衬垫48a的上侧、以及配置于下方的环状衬垫48a的下侧分别配置板簧，该板簧总是向外侧对环状衬垫48a进行施力。

以上，对本发明的电动阀2的结构进行了说明，以下对电动阀2的动作进行说明。电动阀2对步进马达赋予驱动脉冲信号，由此转子4根据脉冲数而旋转，与此相伴随地阀轴41旋转，并且因阀轴41的外螺纹41a和固定配置的阀轴支架6的内螺纹6d所构成的螺纹结合A，阀轴41旋转的同时沿轴向移动。

因弹簧座35、凸边部41b、垫圈70、顶板部21、阀簧27的抵接而传递至阀导向件18，阀导向件18以及阀芯17进行下降移动，由此进行阀轴41的下降移动(闭阀方向移动)。

也因弹簧座35、凸边部41b、垫圈70、顶板部21的抵接而传递至阀导向件18，阀导向件18以及阀芯17进行上升移动，由此进行阀轴41的上升移动(开阀方向移动)。

在从闭阀状态移至开阀状态的情况下，电动阀2内的压力随着阀芯17的开度变大而上升。在电动阀2内的压力上升的过程中，首先，随着开度变大而上升的阀口16的压力经由连通流路17b、连通流路17c被引导至背压室28。因此，在紧接开阀之后，容易向背压室28导入阀芯17下端的中间压力(后述)，从而容易使在闭阀状态时为低压的背压室28内的压力P2变高。此外，阀口16内的压力P1在闭阀状态下是与第二管接头15相同压力的低压，但若成为开阀状态，则因流入第一管接头12内的高压的流体而成为高压与低压的中间程度的压力。

接下来，流过背压室28后的流体经由连通流路88被引导至阀轴支架室83，另外阀轴支架室83内的流体经由连通流路51被引导至转子收纳室67。由此，经由连通流路17b、17c、88、51，背压室28内的压力P2、阀轴支架室83内的压力P3、转子收纳室67内的压力P4逐渐变得均等。

此外，对于背压室28内的压力P2、阀轴支架室83内的压力P3、以及转子收纳室67内的压力P4均等时的均压速度而言，通过使越靠电动阀2内的上方存在的连通流路的有效截面积越大(S1＜S2＜S3＜S4)，随着趋向背压室28内的上方，能够减小降低的程度。

由此，对在开阀状态下电动阀2内的压力分布产生偏差的情况进行抑制。因此，能够消除对外螺纹41a施加压力差而难以旋转等工作不良。

根据该实施方式的发明，越靠电动阀2内的上方存在的连通流路的有效截面积形成为越大(S1＜S2＜S3＜S4)，对在开阀状态下电动阀2内的压力分布产生偏差的情况进行抑制，由此能够提高电动阀的工作性。因此，以较小的驱动力和低电力就能够使电动阀工作。

此外，在上述的实施方式中，以越靠电动阀2内的上方存在的连通流路的有效截面积形成为越大的情况为例进行了说明(S1＜S2＜S3＜S4)，但其中也可以存在有效截面积同等的多个连通流路(S1≤S2≤S3≤S4)。即，位于上方的均压路的有效截面积也可以形成为不小于位于下方的均压路的有效截面积。

并且，上述的实施方式的连通流路具有作为均压路的功能即可，并不限定于上述的位置、个数。同样，若通过连通流路而连通的内部空间也是经由连通流路而变得均等的空间，则并不一定限定于背压室28、阀轴支架室83、转子收纳室67。

并且，在上述的实施方式中，以第一管接头12内的流体流入第二管接头15为前提，但也可以与此相反地，第二管接头15内的流体流入第一管接头12。在该情况下，紧接开阀之后，容易将阀芯17下端的高压导入背压室28，从而容易维持在闭阀状态时为高压的背压室28内的压力。这样，即使在设为第二管接头15内的流体流入第一管接头12的情况下，越靠电动阀2内的上方存在的连通流路的有效截面积形成为越大(S1＜S2＜S3＜S4)，对在开阀状态下电动阀2内的压力分布产生偏差的情况进行抑制，由此能够提高电动阀的工作性。

并且，在上述的实施方式中，以使用在截面呈L字状的环状衬垫48a之间夹持环状的加强板48b而形成的环状部件作为密封部件48的情况为例进行了说明，但密封部件48的结构不一定限定于此。例如，也可以如图2所示，作为密封部件48而采用组合有O型圈48d和由PTFE等高滑性树脂材料构成的截面呈C字状的环状衬垫48f而成的复合密封件。

此外，上述的实施方式的电动阀例如在由压缩机、冷凝器、膨胀阀、以及蒸发器等构成的冷冻循环系统中，作为设于冷凝器与蒸发器之间的膨胀阀来使用。

符号的说明

2—电动阀，6—阀轴支架，6d—内螺纹，16—阀口，17—阀芯，17b—连通流路，17c—连通流路，18—阀导向件，28—背压室，30—阀主体，41—阀轴，41a—外螺纹，48—密封部件，51—连通流路，72—阀芯引导部件，83—阀轴支架室，88—连通流路，P1—阀口16内的压力，P2—背压室28内的压力，P3—阀轴支架室83内的压力，P4—转子收纳室67内的压力，S1—连通流路17b的有效截面积，S2—连通流路17c的有效截面积，S3—连通流路88的有效截面积，S4—连通流路51的有效截面积。

Claims (6)

1.一种电动阀，是利用外螺纹部件与内螺纹部件的螺纹结合将转子的旋转运动变换成直线运动，基于该直线运动并通过阀芯引导部件的引导使被收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，并且通过利用从阀口内导入的多个内部空间的压力来消除闭阀状态下作用于阀芯的下压力与上推力之差所产生的力的方式的电动阀，该电动阀的特征在于，具备：

阀座，其形成有上述阀口并供上述阀芯落座；

转子收纳室，其收纳上述转子；以及

多个连通流路，其经由上述多个内部空间而从上述阀口连通至上述转子收纳室，

形成为，位于离上述阀座较远的位置的上述连通流路的有效截面积不小于位于离上述阀座较近的位置的上述连通流路的有效截面积。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

形成为，越是位于离上述阀座远的位置的上述连通流路则有效截面积越大。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

该电动阀具备：

阀轴支架，其抑制阀轴的倾斜；以及

阀导向件，其在与上述阀座相反的一侧插入有上述阀轴，在上述阀座侧装配有上述阀芯，

上述连通流路包括形成于上述阀轴支架的通路、形成于上述阀轴支架与上述阀导向件之间的缝隙的通路、形成于上述阀芯内的通路中的至少两个通路。

4.根据权利要求3所述的电动阀，其特征在于，

形成于上述阀芯内的通路包括在上述阀芯内沿纵向形成的通路和以横穿上述沿纵向形成的通路的方式沿横向形成的通路。

5.根据权利要求4所述的电动阀，其特征在于，

上述连通流路的有效截面积按照在上述阀芯内沿纵向形成的通路、在上述阀芯内沿横向形成的通路、形成于上述阀轴支架与上述阀导向件之间的缝隙的通路、形成于上述阀轴支架的通路的顺序变大。

6.一种冷冻循环系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，其特征在于，

使用权利要求1～5任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。

Images