CN109983268A - 电动阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供能将转子的旋转可靠地传递至外螺纹从而良好地发挥功能的电动阀。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，并基于该直线运动使收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，在该电动阀中，具备与上述转子相比线膨胀系数较低且形成有供上述外螺纹部件贯通并固定的贯通孔的衬套部件，上述转子一体地形成有旋转的大致圆筒形状的磁铁部和支撑上述磁铁部的大致圆盘形状的支撑部，而且在上述支撑部的轴心部分固定上述衬套部件，在上述支撑部设置台阶来形成缓和应力的缓冲部。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及在冷冻循环等中使用的电动阀。

背景技术

现今，公知一种在柜式空调器、室内空调器、冷冻机等中使用的电动阀(例如参照专利文献)。在该电动阀100中，如图7所示，若步进马达驱动而转子103旋转，则因内螺纹131a与外螺纹121a的螺纹进给作用，阀芯114沿中心轴L方向移动。由此，进行开闭阀口121的调整，来控制从管接头111流入并从管接头112流出的制冷剂的流量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-156447号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述的电动阀100中，外螺纹121a与一体成形于转子103的衬套部件133焊接固定，从而转子103的旋转与外螺纹121a的旋转同步。因此，若衬套部件133从转子103脱落、或者包围衬套部件133的转子103破裂，则转子103的旋转无法传递至外螺纹121a，从而有电动阀100无法发挥功能的担忧。

此处，衬套部件133从转子103脱落、或者转子103破裂基于如下理由。即，在用于空气调节的冷冻循环中，电动阀100暴露在﹣30℃左右的低温至80℃左右的高温的制冷剂中，但衬套部件133与转子103的材质不同，线膨胀系数不同。

因而，如图8的(a)所示，在制冷剂的温度从﹣30℃左右的低温上升至80℃左右的高温的情况下，与线膨胀系数较低的衬套部件133相比，线膨胀系数较高的转子103较大地膨胀，从而成为如图8的(b)所示地在衬套部件133与转子103之间产生缝隙138的原因。

并且，如图9的(a)所示，在制冷剂的温度从80℃左右的高温降低至﹣30℃左右的低温的情况下，与线膨胀系数较低的衬套部件133相比，线膨胀系数较高的转子103较大地收缩。在该情况下，如图9的(b)所示，转子103的收缩被衬套部件133妨碍，从而转子103失去应力的释放场所而失去自身的材料强度，从而成为在转子103产生裂缝139的原因。

若这样的宽度较宽的温度带中的制冷剂的从低温至高温、从高温至低温的变化重复而作用于电动阀100，则如上所述，转子103因缝隙138、裂缝139而毁坏，转子103的旋转无法准确地传递至外螺纹121a，从而产生电动阀100无法发挥功能的问题。

本发明的目的在于提供一种能够将转子的旋转可靠地传递至外螺纹从而良好地发挥功能的电动阀。

用于解决课题的方案

本发明的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，并基于该直线运动使收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，上述电动阀的特征在于，

具备衬套部件，该衬套部件的线膨胀系数比上述转子的线膨胀系数低，而且形成有供上述外螺纹部件贯通并固定的贯通孔，

上述转子一体地形成有旋转的大致圆筒形状的磁铁部和支撑上述磁铁部的大致圆盘形状的支撑部，而且在上述支撑部的轴心部分固定上述衬套部件，

在上述支撑部设置台阶来形成缓和应力的缓冲部。

这样，在转子与衬套部件的线膨胀系数不同的情况下，通过在转子的支撑部设置台阶来形成缓和应力的缓冲部，能够使伴随温度变化而在支撑部产生的应力分散，从而能够防止缝隙的产生、裂缝的产生。因而，可提供一种能够将转子的旋转准确地传递至外螺纹从而良好地发挥功能的电动阀。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述缓冲部并非使上述支撑部形成为均匀的壁厚，而是在轴向上突出。

由此，获得与上述相同的效果，另外有利于转子成形时的脱模。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述缓冲部在上述支撑部处向与上述阀芯相反的一侧突出。

这样，与使缓冲部向下方突出的情况相比，在使缓冲部向上方突出的情况下，形成于支撑部的下方的空间能够有富余，从而容易收纳阀轴支架等构件。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述缓冲部的从内周至外周的宽度(L2)比从固定上述衬套部件的上述支撑部的内周面至上述磁铁部的外周的宽度(L1)小。

由此，能够将相对于转子宽度的缓冲部的宽度设定为能够分散应力的确切的宽度。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述缓冲部的高度(H2)为将上述缓冲部和上述支撑部相加后的高度(H1)的3/4以下。

由此，能够防止因支撑部的高度过低(过薄)而针对应力的强度不足从而在支撑部形成裂缝的情况。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述缓冲部的从内周至外周的宽度(L2)为上述衬套部件的从内周至外周的宽度(L3)以下。

由此，能够将相对于衬套部件的宽度的缓冲部的宽度设定为能够分散应力的确切的宽度。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述缓冲部的从内周至外周的宽度(L2)比上述缓冲部的高度(H2)小。

这样，通过使缓冲部的轴向截面形成为纵长形状，能够容易利用缓冲部来进行应力分散。

发明的效果如下。

根据本发明的发明，可提供一种能够将转子的旋转可靠地传递至外螺纹从而良好地发挥功能的电动阀。

附图说明

图1是实施方式的电动阀的剖视图。

图2是实施方式的电动阀的主要部分放大剖视图。

图3是示出实施方式的电动阀中的应力的分散的图。

图4是示出实施方式的电动阀的主要部分的变形例的图。

图5是示出实施方式的电动阀的主要部分的变形例的图。

图6是示出实施方式的电动阀的主要部分的变形例的图。

图7是现有的电动阀的剖视图。

图8是说明在现有的电动阀中制冷剂的温度上升而转子膨胀的情况下的状况的图。

图9是说明在现有的电动阀中制冷剂的温度降低而转子收缩的状况的图。

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，本说明书中，“上”或者“下”是在图1的状态下规定的。即，转子4位于比阀芯17靠上方的位置。

该电动阀2中，在非磁性体制成且形成为筒状的杯形状的外壳60的开口侧的下方，通过焊接等一体地连接有阀主体30。

此处，阀主体30由不锈钢等金属构成，并在内部具有阀室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、铜制的第一管接头12。另外，在阀主体30的下方内侧，组装有形成有剖视呈圆形的阀口16a的阀座部件16。在阀座部件16，固定装配有经由阀口16a而与阀室11连通的不锈钢制、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，并在转子4的轴心部分，经由衬套部件33配置有阀轴41。通过衬套部件33结合的该阀轴41与转子4一边旋转一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。本实施方式中，阀轴41作为外螺纹部件发挥功能。并且，转子4具备旋转的磁铁部4a、固定衬套部件33且支撑磁铁部4a的支撑部4b、以及在轴向上突出的缓冲部4c。在下文中对转子4、衬套部件33的结构进行详细说明。

此外，在成形转子4时，首先，在金属模具中的预定位置配置衬套部件33，之后向金属模具内的空间流入树脂。流入至空间的树脂在与衬套部件33的外周接触的状态下固化，从而在转子4固定衬套部件33。接下来，通过使阀轴41在贯通孔33a贯通并进行焊接，来在衬套部件33固定阀轴41。

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和定子构成步进马达。

在外壳60的顶面固定有导向件支撑体52。导向件支撑体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形。伞状部54成形为与外壳60的顶部内侧大致相同的形状。

在导向件支撑体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由金属或者放入有基于合成树脂的润滑材料的原材料又或者实施表面处理后的构件构成，并能够旋转地保持阀轴41。

在阀轴41的比衬套部件33靠下方的位置，相对于阀主体30无法相对旋转地固定有阀轴支架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、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通过焊接等固定于阀主体30的上端。并且，在阀轴支架6的内部形成有收纳下述的阀导向件18的收纳室6h。

并且，从该阀轴支架6的筒状小径部6a的上部开口部6g朝向下方直至预定深度为止形成有内螺纹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构成螺纹结合A。

另外，在阀轴支架6的筒状大径部6b的侧面贯穿设有均压孔51，通过该均压孔51，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。通过这样设置均压孔51，来连通外壳60的收纳转子4的空间与阀轴支架6内的空间，由此能够顺利地进行阀轴支架6的移动动作。

并且，在阀轴41的下方，相对于阀轴支架6的收纳室6h能够滑动地配置有筒状的阀导向件18。该阀导向件18的顶部21侧通过冲压成形而大致呈直角地折弯。而且，在该顶部21形成有贯通孔18a。并且，在阀轴41的下方还形成有凸边部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动贯穿的状态插入在阀导向件18的贯通孔18a内，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的顶部21对置。此外，凸边部41b的直径比阀导向件18的贯通孔18a的内径大，由此实现阀轴41的防脱。

阀轴41和阀导向件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，不需要较高的同心安装精度，就能够获得与阀导向件18以及阀芯17的同心性。

在阀导向件18的顶部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。

接下来，对实施方式的电动阀2的主要部分进行说明。图2是将作为实施方式的电动阀2的主要部分的转子4与衬套部件33的结合部分放大的剖视图。如图2所示，衬套部件33由不锈钢等金属构成，在中央形成有供阀轴41(此处未图示。)贯通的贯通孔33a。并且，转子4具备磁铁部4a、支撑部4b、以及缓冲部4c，由聚苯硫醚(PPS)等树脂形成。形成衬套部件33、转子4的部件不限定于上述的部件，但在该电动阀2中，衬套部件33的线膨胀系数设定为比转子4的线膨胀系数低。

磁铁部4a具有沿轴向延伸的大致圆筒形状，利用定子的电磁力来旋转。支撑部4b大致具有圆盘形状，在内周侧固定衬套部件33，并且在外周侧支撑磁铁部4a。缓冲部4c是在支撑部4b的内周侧向上方、即阀芯17的相反侧突出的台阶的部分(图2的阴影部分)。

这样，在衬套部件33的线膨胀系数比转子4的线膨胀系数低的状态下，通过在转子4的支撑部4b的内周侧加工台阶来设置缓冲部4c，在支撑部4b膨胀或者收缩的情况下能够使应力分散。

具体地，在制冷剂的温度上升的情况下，如图3的(a)左侧所示，在现有的衬套部件133的高度与转子103的支撑部的高度均匀的壁厚的构造中，膨胀时的应力在图的上下方向上均等地施加，成为在衬套部件133与转子103之间产生缝隙138(参照图8的(b))的原因。与此相对，如图3的(a)右侧所示，在转子4的支撑部4b的内周侧设有缓冲部4c的本发明的构造中，能够以使膨胀时的应力在图的上下方向上不同的方式使应力分散。由此，能够防止在衬套部件33与转子4之间形成缝隙，从而能够补偿衬套部件33与转子4的线膨胀系数不同的情况下的缺陷。

同样，在制冷剂的温度降低的情况下，如图3的(b)左侧所示，在现有的衬套部件133的高度与转子103的支撑部的高度均匀的壁厚的构造中，膨胀时的应力在图的上下方向上均等地施加，成为在转子103产生裂缝139(参照图9的(b))的原因。与此相对，如图3的(b)右侧所示，于在转子4的支撑部4b的内周侧设有缓冲部4c的本发明的构造中，能够以使膨胀时的应力在图的上下方向上不同的方式使应力分散。由此，能够防止转子4失去应力的释放场所而失去自身的材料强度从而在转子4产生裂缝的情况。

并且，与使缓冲部4c向下方突出的情况相比，在使缓冲部4c向上方突出的情况下，形成于支撑部4b的下方的空间能够有富余，从而容易收纳阀轴支架6等构件。

另外，在该实施方式的电动阀2中，如图2所示，缓冲部4c的从内周至外周的宽度(L2)构成为比从固定衬套部件33的面的支撑部4b的内周面至磁铁部4a的外周为止的转子宽度(L1)小(L2＜L1)。并且，缓冲部4c的高度(H2)构成为在将缓冲部4c和支撑部4b相加后的高度(H1)的3/4以下(H2≤(3/4)×H1)。由此，能够更准确地防止因支撑部4b的高度过低(过薄)而针对应力的强度不足从而在支撑部4b形成裂缝的情况等。此外，图2中，符号H3是支撑部4b的高度。

并且，缓冲部4c的从内周至外周的宽度(L2)构成为在衬套部件33的从内周至外周的宽度(L3)以下(L2≤L3)。由此，能够将相对于衬套部件33的宽度的缓冲部4c的宽度设定为能够分散应力的确切的宽度。并且，缓冲部4c的从内周至外周的宽度(L2)构成为比缓冲部4c的高度(H2)小(L2＜H2)。这样，通过使缓冲部4c的轴向截面形成为纵长的形状，能够容易利用缓冲部4c来进行应力分散。

根据该实施方式的发明，在衬套部件33的线膨胀系数比转子4的线膨胀系数低的情况下，在转子4的支撑部4b的内周侧加工台阶来形成缓和应力的缓冲部4c，通过在支撑部4b膨胀或者收缩的情况下使应力分散，能够防止在衬套部件33与转子4之间产生缝隙、在转子4产生裂缝的情况。因而，能够将转子4的旋转可靠地传递至阀轴41，从而能够提供良好地发挥功能的电动阀2。

此处，在上述的实施方式中，以缓冲部4c在支撑部4b的内周侧向上侧突出的情况为例进行了说明，但缓冲部4c可以如图4的(a)所示地向支撑部4b的下侧突出，也可以如图4的(b)所示地在支撑部4b的内周侧向上下突出。在这样使缓冲部4c的位置变化的情况下，也能够防止在衬套部件33与转子4之间产生缝隙、在转子4产生裂缝的情况。此外，在图4之后的变形例中，举出磁铁部4a不向支撑部4b的上方突出的例子进行说明。

并且，也可以在支撑部4b的内周侧在轴高方向上的中央设置缓冲部4c。在该情况下，例如，如图5的(a)所示，在衬套部件33的高度方向中央，设置在与轴向垂直的方向上从转子4的外周朝向轴心部而不贯通至衬套部件33的孔4d。由此，在从孔4d的底部4d1至衬套部件33的外周之间疑似地形成缓冲部4c。孔4d在轴向的相同高度至少设置一个以上，并且从轴心部呈放射状地形成。

并且，在缓冲部4c在支撑部4b的内周侧设于轴高方向上的中央的情况下，如图5的(b)所示，也可以设置绕衬套部件33的高度方向中央部一圈的槽4e来代替孔4d。在该情况下，也通过使槽4e的宽度比支撑部4b的宽度小，来在槽4e与衬套部件33之间形成缓冲部4c。

并且，在上述的实施方式中，也可以如图6的(a)所示，绕衬套部件33设置多个从支撑部4b的上方朝下方而不贯通的孔4f。在该情况下，在孔4f所存在的部分，在孔4f的外周与衬套部件33的外周之间形成圆环板状的缓冲部4c。

并且，也可以如图6的(b)所示地设置从支撑部4b的上方朝下方而不贯通且绕衬套部件33一圈的圆周槽4g来代替孔4f。在该情况下，也在圆周槽4g的外周与衬套部件33的外周之间形成缓冲部4c。

符号的说明

2—电动阀，4—转子，4a—磁铁部，4b—支撑部，4c—缓冲部，33—衬套部件，33a—贯通孔，41—阀轴，41a—外螺纹。

Claims (7)

1.一种电动阀，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，并基于该直线运动使收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，上述电动阀的特征在于，

具备衬套部件，该衬套部件的线膨胀系数比上述转子的线膨胀系数低，而且形成有供上述外螺纹部件贯通并固定的贯通孔，

上述转子一体地形成有旋转的大致圆筒形状的磁铁部和支撑上述磁铁部的大致圆盘形状的支撑部，而且在上述支撑部的轴心部分固定上述衬套部件，

在上述支撑部设置台阶来形成缓和应力的缓冲部。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

上述缓冲部并非使上述支撑部形成为均匀的壁厚，而是在轴向上突出。

3.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，

上述缓冲部在上述支撑部处向与上述阀芯相反的一侧突出。

4.根据权利要求2或3所述的电动阀，其特征在于，

上述缓冲部的从内周至外周的宽度(L2)比从固定上述衬套部件的上述支撑部的内周面至上述磁铁部的外周的宽度(L1)小。

5.根据权利要求4所述的电动阀，其特征在于，

上述缓冲部的高度(H2)为将上述缓冲部和上述支撑部相加后的高度(H1)的3/4以下。

6.根据权利要求1～5任一项中所述的电动阀，其特征在于，

上述缓冲部的从内周至外周的宽度(L2)为上述衬套部件的从内周至外周的宽度(L3)以下。

7.根据权利要求1～6任一项中所述的电动阀，其特征在于，

上述缓冲部的从内周至外周的宽度(L2)比上述缓冲部的高度(H2)小。