CN110220008B - 电动阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动阀，其以简单的结构得到较大的驱动力，并且提高阀芯与阀座的密封性。在转子轴(31)的下端安装多个(三个)阀芯(41)组装而成的阀芯组件(4)。驱动步进马达(3)并经由利用转子轴(31)的外螺纹部(31a)和支撑部件(2)的内螺纹部(2a)构成的螺纹进给机构而使阀芯组件(4)在阀壳(1)的阀室(1R)内上下移动。使阀芯(41)的阀芯密封面(41a)相对于阀室(1R)的侧部的多个(三个)阀座(12)的阀座密封面(12a)滑动来开闭阀口(121)。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及流体的流路的切换等对流体的流动进行控制的电动阀。

背景技术

以往，在空调机、冷东机等冷冻回路中切换制冷剂配管的流路的切换阀有各种各样的构造。例如，有日本特开2002－195694号公报(专利文献1)以及日本特开2010－84939号公报(专利文献2)所公开的构造。这些切换阀是通过使主阀相对于形成有阀口的阀座旋转来切换流路的旋转式的切换阀。并且，这样的切换阀通常在阀壳内主阀的外侧为高压、内侧为低压，利用该差压使主阀压接于阀座而保持流路。因此，即使使制冷剂的流动停止，在流路切换时也需要用于使主阀旋转的较大的转矩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－195694号公报

专利文献2：日本特开2010－84939号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1的结构为了得到用于使主阀旋转的转矩而需要比较大型的电动马达，针对于此，专利文献2的结构具备行星齿轮机构等减速机构，因此能够实现电动马达的小型化，但存在需要行星齿轮机构等复杂的减速机构，并且尺寸会变大相当于该减速机构的量的问题。

本发明的课题是提供一种电动阀，其以简单的结构得到较大的驱动力，并且提高阀芯与阀座的密封性。

用于解决课题的方案

方案1的电动阀具备：阀壳，其具有筒状的阀室；阀座，其具有向上述阀室开口的阀口并且在与上述阀室的轴线平行的平面内具有阀座密封面；阀芯，其配设于上述阀室内并具有与上述阀座密封面对置的阀芯密封面；以及支撑部件，其在轴线上支撑马达部的转子轴，上述阀芯保持于上述转子轴，通过上述马达部的驱动，经由上述转子轴和上述支撑部件的螺纹进给机构而使上述阀芯沿上述轴线方向移动，来开闭上述阀口，上述电动阀的特征在于，具备板簧，该板簧从上述轴线侧向上述阀座的方向对上述阀芯施力。

方案2的电动阀根据方案1所述的电动阀，其特征在于，在上述阀壳具备多个上述阀座，并且具备与各上述阀座对应的多个上述阀芯，上述多个阀芯和上述板簧作为阀芯组件配置于上述转子轴。

方案3的电动阀根据方案2所述的电动阀，其特征在于，上述多个阀芯绕上述轴线配置，并且上述板簧以被上述多个阀芯包围的方式配置于该多个阀芯的内侧。

方案4的电动阀根据方案2或3所述的电动阀，其特征在于，

上述板簧构成为，分别向上述阀座的方向对上述多个阀芯独立地施力。

发明的效果

根据方案1至5的电动阀，通过马达部的驱动，经由螺纹进给机构而使阀芯沿轴线L方向移动，并且阀芯通过板簧以及流体压力相对于具有阀口的阀座被施力，因此能够以简单的构造使阀芯移动，并且能够使阀芯的阀芯密封面可靠地抵接于阀座的阀座密封面，从而能够提高密封性。

根据方案2的电动阀，通过阀芯组件而具备多个阀芯，因此例如在阀壳具备多个出口接头管，能够利用一个螺纹进给机构使多个阀芯相对于与该多个出口接头管对应的多个的阀座移动。

根据方案3的电动阀，能够利用一个板簧对多个阀芯施力。

根据方案4的电动阀，板簧分别向阀座的方向对多个阀芯独立地施力，因此能够可靠地发挥各阀芯相对于阀座的密封作用。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的电动阀的闭阀状态的纵剖视图。

图2是第一实施方式的电动阀的开阀状态的纵剖视图。

图3是表示图1的A－A箭头剖视图以及密封面的关系的图。

图4是表示图2的A－A箭头剖视图以及密封面的关系的图。

图5是第一实施方式的电动阀中的阀芯组件的分解立体图以及组装立体图。

图6是表示第一实施方式的阀芯的变形例的图。

图7是第二实施方式的电动阀的闭阀状态的纵剖视图。

图中：

1—阀壳，1R—阀室，L—轴线，10—入口接头管，10a—入口端口，11—出口接头管，12—阀座，12a—阀座密封面，121—阀口，2—支撑部件，2a—内螺纹部，21—支架部，22—固定金属零件，3—步进马达(马达部)，31—转子轴，31a—外螺纹部，311—凸缘部，312—垫圈，32—磁性转子，33—定子线圈，4—阀芯组件，41—阀芯，41a—阀芯密封面，41b—开口部，41c—弹簧容纳部，41d—卡合槽，411—凸起部，412—滑动轴，41A—节流槽，42—板簧，42a—弹簧片，43—捆扎环，5—密闭壳体6—压缩螺旋弹簧，11′—出口接头管，12′—阀座，12a′—阀座密封面，121′—阀口，4′—阀芯组件，41′—阀芯，41a′—阀芯密封面，100—电动阀，200—室外换热器，310—第一室内换热器，320—第二室内换热器，400—四通阀，500—压缩机，600—膨胀阀。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的电动阀的实施方式进行说明。图1是第一实施方式的电动阀的闭阀状态的纵剖视图，图2是该电动阀的开阀状态的纵剖视图，图3是表示图1的A－A箭头剖视图以及密封面的关系的图，图4是表示图2的A－A箭头剖视图以及密封面的关系的图。此外，以下的说明中的“上下”的概念与图1以及图2的附图中的上下对应。另外，“右旋转(顺时针)”以及“左旋转(逆时针)”的表现表示从上方观察电动阀的状态下的旋转方向。

该电动阀具备阀壳1、支撑部件2、作为“马达部”的步进马达3、具有“阀芯”的阀芯组件4、以及密闭壳体5。

阀壳1例如由黄铜、不锈钢等金属形成为大致圆筒形状，在其内侧具有以轴线L为中心轴的圆柱形状的阀室1R。在阀壳1的下端连接有与阀室1R导通的入口接头管10，该入口接头管10的阀室1R侧的内侧端部成为与轴线L同轴的入口端口10a。另外，在阀壳1的侧部连接有三个出口接头管11，在各出口接头管11的阀室1R侧端部嵌合有向该阀室1R开口的例如不锈钢等金属制的阀座12。各阀座12的内侧成为以与轴线L正交的轴为中心的阀口121。并且，各出口接头管11分别经由阀口121而能够与阀室1R导通。另外，阀座12的阀室1R侧的端面成为位于与包围阀口121的外周的轴线L平行的面内的阀座密封面12a，阀芯组件4中的阀芯41的阀芯密封面41a与该阀座密封面12a滑动接触。此外，入口接头管10以及出口接头管11通过硬钎焊等固定安装于阀壳1。另外，作为阀芯41的材质，优选为添加了用于提高滑动性的添加剂的PPS(聚苯硫醚)树脂、PTFE(聚四氟乙烯)树脂等高滑性树脂。

支撑部件2具有：竖立设置于步进马达3侧的中央的树脂制的支架部21；以及与支架部21的一部分一体成形的固定金属零件22。固定金属零件22通过不锈钢制的金属板的冲压加工而形成，下端部通过焊接固定于外壳1的上端部。

在支撑部件2的中心形成有与阀室1R的轴线L同轴的内螺纹部2a及其螺纹孔，并且形成有直径比内螺纹部2a的螺纹孔大的圆筒形状的插通孔2b。另外，在支撑部件2的支架部21的外周形成有由螺旋状的突条构成的导向外螺纹21a。另外，在导向外螺纹21a的下侧一端(固定金属零件22侧一端)形成有比该导向外螺纹21a向半径方向突出的下端限位部211，在上端部的外周缘形成有向半径方向突出的上端限位部212。并且，该导向外螺纹21a、下端限位部211以及上端限位部212与支撑部件2的支架部21形成为一体。另外，在支架部21的外周螺纹结合有线圈状的可动滑块23。可动滑块23使具有弹性的钢材等金属丝弯曲而形成，并具有向半径方向外侧突出的爪部23a。此外，内螺纹部2a和导向外螺纹21a右螺纹，导向外螺纹21a的螺距设定为比内螺纹部2a的螺距大。

步进马达3包括：例如不锈钢等金属制的转子轴31；能够旋转地配设在密闭壳体5的内部的磁性转子32；在密闭壳体5的外周与磁性转子32对置配置的定子线圈33；以及未图示的磁轭、外装部件等构成。通过对套筒321的部位进行焊接，从而转子轴31安装于磁性转子32的中心。另外，在转子轴31的一部分外周形成有外螺纹部31a。并且，该外螺纹部31a与支撑部件2的内螺纹部2a螺纹结合。由此，支撑部件2将转子轴31以及磁性转子32支撑于轴线L上。

阀组件4配设于阀室1R内，并且具备与三个阀座12对应的三个阀芯41、板簧42、以及捆扎环43。并且，如后文所述，该阀芯组件4由在轴线L上一体地形成于转子轴31的阀室1R侧的凸缘部311的部分保持。另外，在阀芯组件4的捆扎环43与支撑部件2的底部之间，以施加预定的载荷的状态配设有压缩螺旋弹簧6，捆扎环43起到弹簧座的作用，通过压缩螺旋弹簧6始终对转子轴31向入口接头管10侧施力。作为捆扎环43的材质，与上述的阀芯41相同，优选为添加了用于提高滑动性的添加剂的PPS(聚苯硫醚)树脂、PTFE(聚四氟乙烯)树脂等、高滑性树脂。

密闭壳体5形成为封闭上端部的大致圆筒形状，经由盖部件51并通过焊接而气密地固定于阀壳1的上端。此外，在密闭壳体5内的外周下部形成有凹陷52，该凹陷52用于对内装步进马达3的定子线圈33的未图示的定子单元进行定位固定。

根据以上的结构，通过步进马达3的驱动，从而磁性转子32以及转子轴31旋转，通过转子轴31的外螺纹部31a和支撑部件2的内螺纹部2a的螺纹进给机构，从而转子轴31和阀芯组件4沿轴线L方向移动。即、阀芯组件4与磁性转子32的旋转方向相应地在轴线L上向上下移动。由此，开闭阀芯组件4的阀芯41所对置的阀座12的阀口121，对使从入口接头管10流入的流体向出口接头管11流出的开阀状态、和阻断向出口接头管11的流出的闭阀状态进行切换控制。另外，能够根据阀芯41相对于阀口121在轴线L方向的位置(提升量)来控制流动于阀口121的流体的流量。另外，为了切换阀口121的打开状态，阀芯密封面41a或者开度变大后的滑动轴412与阀座密封面12a相互以平面彼此抵接。因此，与磁性转子32的旋转无关，阀芯41不旋转。由此，防止阀芯组件4的旋转，使其仅沿轴线L方向移动，从而使阀口121的开度可变。并且，通过使其以这样的平面彼此抵接，从而必要的部位的密封性变高，能够实现高精度的流量控制。

此外，在磁性转子32的内周面的一部分形成有与轴线L平行的突条32a，该突条32a在磁性转子32旋转时与可动滑块23的爪部23a抵接，使可动滑块23以向相同方向随转的方式旋转。由此，可动滑块23跟随导向外螺纹21a移动，如图1所示，在阀口121成为全闭状态的阀芯组件4的位置，可动滑块23的爪部23a与下端限位部211抵接，转动停止。另外，若磁性转子32以及转子轴31左旋转而上升，则如图2所示，可动滑块23最终与上端限位部212抵接，转动停止。

图5(A)是阀芯组件4的分解立体图，图5(B)是阀芯组件4的组装立体图。在阀芯组件4，三个阀芯41分别为相同形状，各阀芯41组装在绕轴线L分离120°的位置。阀芯41在转子轴31侧的上部具有凸起部411，在成为入口接头管10侧的下部具有一对平行的滑动轴412。并且，在阀芯41，凸起部411与滑动轴412之间的阀座12侧的面成为平面状的阀芯密封面41a。

另外，一对滑动轴412之间成为与阀口121的直径匹配的开口部41b。并且，在阀芯41的阀芯密封面41a的里侧(轴线L侧)形成有配置板簧42的弹簧片42a的弹簧容纳部41c，并且在凸起部411的里侧形成有卡合槽41d。板簧42由弹性板构成，在绕轴线L分离120°的位置具备与各阀芯41对应的三枚弹簧片42a。并且，该弹簧片42a按压阀芯41的阀芯密封面41a的里侧即弹簧容纳部41c的内壁。另外，在转子轴31的凸缘部311上配设有垫圈312，该垫圈312例如由添加了用于提高滑动性的添加剂的PPS(聚苯硫醚)树脂、PTFE(聚四氟乙烯)树脂等高滑性树脂构成。

根据以上的结构，各阀芯41在弹簧容纳部41c内配置板簧42，并且使卡合槽41d从外周与凸缘部311和垫圈312卡合来组装。另外，捆扎环43嵌入各阀芯41的凸起部411，该捆扎环43成为通过上述压缩螺旋弹簧6而与凸起部411的根部411a抵接的状态。即、通过压缩螺旋弹簧6的作用力，阀芯41经由捆扎环43向入口接头管10侧被施力，在由卡合槽41d的内侧顶部和转子轴31的凸缘部311夹住垫圈312的状态下，各阀芯41组装于转子轴31。此外，垫圈312由降低阀芯41以及凸缘部311之间的摩擦的部件形成，降低转子轴31的旋转力传递至阀芯组件4。

在此，如图3以及图4所示，在三个阀芯41彼此之间具有间隙，各阀芯41配置为相互不干涉的位置。另外，在各阀芯41的凸起部411嵌入有捆扎环32，该捆扎环32相对于阀芯41沿轴线L方向传递力，但在相对于轴线L的内径方向上不限制阀芯41的位置。因此，板簧42通过各弹簧片42a独立地向阀座12侧对各阀芯41施力。另外，由于从入口接头管10流入的流体的压力作用于各阀芯41的内侧，因此该流体的压力也与上述板簧42共同地向阀座12侧对阀芯41施力。

如上所述，阀芯组件4安装于转子轴31的下端，由此，阀芯41保持于转子轴31。并且，阀芯41通过作为“马达部”的步进马达3的驱动，经由螺纹进给机构而沿轴线L方向移动，从而能够开闭阀口121来对流动于阀口121的流体的流动进行控制。并且，阀芯41通过板簧42(弹簧片42a)的作用力和流体的压力而向阀座12侧被施力，能够使阀芯41的阀芯密封面41a可靠地抵接于阀座12的阀座密封面12a，从而能够提高密封性。

另外，阀芯41在开阀状态下也使一对滑动轴412在阀座12的阀座密封面12a上滑动接触，因此即使在提升量较大时，也能够防止阀芯41的旋转。并且，在转变为闭阀状态时，滑动轴412也位于阀座密封面12a上，因此能够使阀芯41的阀芯密封面41a在阀座密封面12a上顺畅地移动。

图6是表示第一实施方式的阀芯41的变形例的图，在该变形例以及后述的第二实施方式中，与第一实施方式相同要素起到相同的作用效果，对于变形例以及第二实施方式的附图中的相同的部件标注与图1至图5相同的符号并适当省略重复的说明。该变形例的阀芯41在阀芯密封面41a形成有通往开口部41b的楔状的节流槽41A。在第一实施方式中，也通过控制阀芯41相对于阀座密封面12a(以及阀口121)的位置，能够以节流的方式控制向阀口121流动的流体的流量，但在该变形例中，能够利用节流槽41A以节流的方式进一步控制流量。

图7是本发明的第二实施方式的电动阀的闭阀状态的纵剖视图。该第二实施方式中，与第一实施方式的不同之处是阀芯组件4′中的一个阀芯41′和出口接头管11′。在该第二实施方式中，除了与第一实施方式相同的三个出口接头管11以外，还具备与一个出口接头管11平行地配置的出口接头11′。并且，阀芯组件4′中的一个阀芯41′与上述的平行的出口接头管11和出口接头管11′对应地设置。该阀芯41′在下部具有与出口接头管11′以及阀座12′对应且与第一实施方式相同的阀芯密封面41a、开口部41b、以及一对滑动轴412。另外，在阀芯密封面41a与凸起部411之间具有与出口接头管11对应的阀芯密封面41a′。该第二实施方式中的阀芯密封面41a′构成为在与阀座12的阀座密封面12a之间形成间隙。

并且，在该第二实施方式中，在阀芯组件4′位于与第一实施方式的图1中的阀芯组件4相同的位置(图6的状态)时，阀芯4′的阀芯密封面41a使阀座12′的阀口121′成为闭阀状态，并且阀芯密封面41a′使阀座12的阀口121成为稍微开阀状态。另一方面，在阀芯组件4′位于与第一实施方式的图2的阀芯组件4相同的位置时，阀芯41′的阀芯密封面41a从阀座12′的阀座密封面12a′离开，阀口121′成为开阀状态。另外，此时，阀芯41′的阀芯密封面41a与上侧的阀座12的阀座密封面12a抵接而成为闭阀状态。另外，能够根据阀芯组件4′的轴线L方向的位置(提升量)，来控制流动于阀口121、121′的流体的流量，从而能够进行相对于出口接头管11、11′的不同的流量的控制。

以上的各实施方式(以及变形例)的电动阀如以下那样作为控制制冷剂的流动的构件来利用。例如，为了使由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等构成的冷冻循环系统中的蒸发器有效地发挥作用，能够控制制冷剂向独立地设于蒸发器内的多个制冷剂流路(通路)的分配。该情况下，在节流装置与蒸发器之间设置实施方式的电动阀来作为控制制冷剂的分配的分流器(可变分流器)。即、将实施方式的电动阀的上述入口接头管10连接于节流装置，将上述三个出口接头管11分别连接于蒸发器的各制冷剂流路，由此能够根据运转状况来控制制冷剂向蒸发器的各制冷剂流路的供给以及停止、或者进行制冷剂的流量的控制等。另外，在第二实施方式的电动阀中，通过将流体向三个出口接头管11的流动、流量控制为各自不同，从而能够在多个独立的每个流路控制制冷剂。例如，仅向蒸发器的独立的多个制冷剂流路中特定的一个流路流动制冷剂，能够控制此时的制冷剂的流量。由此，能够根据与多个独立的制冷剂流路对应的蒸发器的部位进行最佳控制。另外，在进行多个冷藏壳体(陈列柜)的控制的情况等，也能够将各实施方式(以及变形例)的电动阀连接于多个蒸发器。该情况下，在节流装置与位于其下游侧的多个蒸发器之间设置实施方式的电动阀。即、将实施方式的电动阀的上述入口接头管10连接于节流装置，将上述三个出口接头管11分别连接于各蒸发器，控制制冷剂的供给以及停止、或者控制制冷剂的流量，从而能够根据运转状况来控制三个蒸发器的能力。

另外，在第一实施方式中，分别使用了具有相同形状的开口部41b的阀芯41，但并不限于此，也可以通过使开口部41b的形状不同等，来使相对于各阀口121的各个阀芯41的形状不同，从而使与阀芯组件4的提升量相应的流体向出口接头配管11的流动、流量不同。由此，能够以各种各样的模式控制制冷剂。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体的结构并不限定于这些实施方式，不脱离本发明的主旨的范围的设计的变更等也包含在本发明中。

Claims (3)

1.一种电动阀，具备：阀壳，其具有筒状的阀室；阀座，其具有向上述阀室开口的阀口并且在与上述阀室的轴线平行的平面内具有阀座密封面；阀芯，其配设于上述阀室内并具有与上述阀座密封面对置的阀芯密封面；以及支撑部件，其在轴线上支撑马达部的转子轴，

上述阀芯保持于上述转子轴，通过上述马达部的驱动，经由上述转子轴和上述支撑部件的螺纹进给机构而使上述阀芯沿上述轴线方向移动，来开闭上述阀口，

上述电动阀的特征在于，

具备板簧，该板簧从上述轴线侧向上述阀座的方向对上述阀芯施力，

在上述阀壳具备多个上述阀座，并且具备与各上述阀座对应的多个上述阀芯，上述多个阀芯和上述板簧在上述转子轴上作为阀芯组件而构成，

上述阀芯在下部具有平行的一对滑动轴，该一对滑动轴之间成为与上述阀口的直径匹配的开口部，并且上述阀芯在开阀状态下也使上述一对滑动轴在阀座的阀座密封面上滑动接触。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

上述多个阀芯绕上述轴线配置，并且上述板簧以被上述多个阀芯包围的方式配置于该多个阀芯的内侧。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述板簧构成为，分别向上述阀座的方向对上述多个阀芯独立地施力。

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