CN112984134B - 电动阀及冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动阀及冷冻循环系统，在电动阀(100)中提高磁性转子(2)与转子轴(1)的固定位置的位置精度。在转子轴形成第一轴部(11)和比第一轴部直径大的第二轴部(12)，在其边界部设置从转子轴的轴线侧向大径方向延伸的台阶面部(13)。在磁性转子的固定部件(23)设置供转子轴的第一轴部插通的插通孔(23a)，使从该插通孔(23a)的内周面向大径方向延伸的抵接面部(23b)抵接于转子轴的台阶面部(13)。在转子轴的第一轴部和台阶面部(13)形成的阴角部设置从磁性转子(B)的插通孔(23a)的内周面和抵接面部(23b)形成的阳角部后退的水平V槽(14)作为后退部。使磁性转子侧的抵接面部(23b)可靠地抵接于转子轴的台阶面部(13)。

Description

电动阀及冷冻循环系统

本发明是申请号为201711443787.9、发明名称为"电动阀及冷冻循环系统"、申请日为2017年12月27日的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于冷冻循环等的电动阀及冷冻循环系统。

背景技术

以前，作为这种电动阀，利用步进马达的磁性转子的旋转，经由螺纹进给机构使工作轴平移，通过连结于该工作轴的阀部件对阀口进行开闭。这样的电动阀例如公开在日本特开2016－89870号公报(专利文献1)中。

该专利文献1的电动阀作为固定磁性转子和阀轴的构造，使阀轴插通并固定于设于磁性转子的轴芯部分的衬套部件(固定部件)。此时，使衬套部件的插通孔的开口端部抵接于形成于阀轴的台阶部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－89870号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述的专利文献1的技术中，如图9所示，在磁性转子a的轴芯部分设有衬套部件b(固定部件)，且经由该衬套部件b贯通并固定有阀轴c。另外，衬套部件b固定于阀轴c的台阶部c1。但是，例如，如图10所示，由于加工阀轴c时的加工精度，存在会在阀轴c的台阶部c1的阴角产生R部X的情况。若具有R部X，则存在以下可能性：衬套部件b与台阶部c1的抵接位置产生偏差，磁性转子a相对于阀轴c倾斜地固定，或以在阀轴c的轴向上产生有错位的状态固定。此外，若磁性转子相对于阀轴倾斜，则收纳磁性转子的密闭壳体(外壳)和磁性转子接触，耐久性、操作性产生问题。

本发明的课题在于，在马达部使磁性转子及转子轴旋转，且通过伴随着转子轴的旋转的阀部件的进退移动而使阀口开闭的电动阀中，提高磁性转子与转子轴的固定位置的位置精度。

用于解决课题的方案

方案1为一种电动阀，其马达部使磁性转子以及转子轴旋转，并且通过伴随着上述转子轴的旋转的阀部件的进退移动而使阀口开闭，上述电动阀的特征在于，上述转子轴形成为具有：第一轴部；第二轴部，其直径比上述第一轴部大；以及台阶面部，其在上述第一轴部与上述第二轴部的边界部从上述转子轴的轴线侧向大径方向延伸，上述磁性转子形成为具有：插通孔，其供上述转子轴的上述第一轴部插通；以及抵接面部，其从上述插通孔的内周面向大径方向延伸且能够与上述台阶面部抵接，在上述转子轴的上述第一轴部与上述台阶面部所成的阴角部和上述磁性转子的上述插通孔的内周面与上述抵接面部所成的阳角部的至少一方设有从另一方后退的后退部，上述磁性转子的上述抵接面部抵接于上述转子轴的上述台阶面部，而将该磁性转子和转子轴固定。

方案2根据方案1记载的电动阀，其特征在于，在上述转子轴的上述阴角部，由相比上述第一轴部的外表面朝径向内侧凹陷的凹部或者相比上述台阶面部沿上述转子轴的轴向朝上述第二轴部侧凹陷的凹部构成上述后退部。

方案3根据方案1记载的电动阀，其特征在于，在上述磁性转子的上述阳角部，由与上述插通孔的内周面及上述抵接面部分别交叉的倒角部构成上述后退部。

方案4根据方案1至3中任一项记载的电动阀，其特征在于，上述磁性转子具有：具有磁性的磁铁主体；以及与上述磁铁主体一体成形的固定部件，在上述固定部件设有上述插通孔及上述抵接面部。

方案5为一种冷冻循环系统，包含压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，上述冷冻循环系统的特征在于，使用方案1至4中任一项记载的电动阀作为上述膨胀阀。

发明效果

根据方案1至4的电动阀，在转子轴的第一轴部与台阶面部形成的阴角部以及磁性转子的插通孔的内周面与抵接面部形成的阳角部的至少一方设置从另一方后退的后退部，因此该阴角部和阳角部不干涉。因此，转子轴的台阶面部和磁性转子的抵接面部可靠地抵接，磁性转子与转子轴的固定位置的位置精度提高。

根据方案5的冷冻循环系统，能够得到与方案1至4相同的效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的电动阀的纵剖视图。

图2是第一实施方式的电动阀的磁性转子及转子轴的主要部分放大剖视图。

图3是图2的局部放大图。

图4是说明第一实施方式的转子轴的阴角部和磁性转子的阳角部的主要部分放大剖视图。

图5是表示第一实施方式的转子轴侧的凹部的变形例1、变形例2以及变形例3的主要部分放大剖视图。

图6是第二实施方式的电动阀的磁性转子及转子轴的主要部分放大剖视图。

图7是图6的局部放大图。

图8是表示实施方式的冷冻循环系统的图。

图9是现有的电动阀的主要部分放大图。

图10是说明现有的电动阀的问题点的一例的图。

图中：

1—转子轴，1a—外螺纹部，11—第一轴部，12—第二轴部，13—台阶面部，14—水平V槽(后退部)，15—垂直V槽(后退部)，16—水平方槽(后退部)，17—垂直方槽(后退部)，A—阴角部，2—磁性转子，21—磁铁部(磁铁主体)，22—圆盘部(磁铁主体)，22a—凸起部，23—固定部件，23a—插通孔，23b—抵接面部，23c—倒角部(后退部)，B—阳角部，3—定子线圈，10—步进马达(马达部)，40—阀壳，41—第一接头管，42—第二接头管，43—阀座圈，43a—阀口，50—阀机构部，51—支撑部件，52—阀架，53—针阀(阀部件)，51a—内螺纹部，100—电动阀(膨胀阀)，200—室外热交换器，300—室内热交换器，400—流路切换阀，500—压缩机，L—轴线。

具体实施方式

接下来，参照附图，对本发明的电动阀及冷冻循环系统的实施方式进行说明。图1是第一实施方式的电动阀的纵剖视图，图2是第一实施方式的电动阀的磁性转子及转子轴的主要部分放大剖视图，图3是在图2的点划线的圆表示的部分的局部放大图。此外，以下的说明中的“上下”的概念对应于图1的图面中的上下。

该电动阀100具备作为“马达部”的步进马达10、阀壳40、阀机构部50以及由非磁性体构成的密闭壳体60。

密闭壳体60形成为上端部堵塞的大致圆筒形状，通过焊接等气密地固定于阀壳40的上端。步进马达10包括转子轴1、能够旋转地配设于密闭壳体60的内部的磁性转子2、在密闭壳体60的外周相对于磁性转子2对置配置的定子线圈3、以及未图示的磁轭、外部配设部件等。转子轴1安装于磁性转子2的中心，该转子轴1向阀机构部50侧延伸设置。

阀壳40由不锈钢等形成为大致圆筒形状，在其内侧具有阀室40R。在阀壳40的外周一侧连接有与阀室40R导通的第一接头管41，并且在从下端向下方延伸的筒状部连接有第二接头管42。另外，在第二接头管42的阀室40R侧嵌合有阀座圈43。阀座圈43的内侧成为阀口43a，第二接头管42经由阀口43a与阀室40R导通。此外，第一接头管41、第二接头管42以及阀座圈43通过钎焊等相对于阀壳40固定。

阀机构部50具有支撑部件51、阀架52以及作为“阀部件”的针阀53。支撑部件51例如为合成树脂制且形成为大致圆柱形状，且经由在其外周通过嵌入成形而一体设置的不锈钢制的突缘部511，而通过焊接等固定于阀壳40的上端部。在支撑部件51的中心形成有与转子轴1的轴线L同轴的内螺纹部51a及其螺纹孔，并且形成有比内螺纹部51a的螺纹孔直径大的圆筒状的导向孔51b。

阀架52是圆筒状的部件，且嵌合于导向孔51b内，配设为能够在轴线L方向上滑动。而且，在阀架52的下端部固定有针阀53。在阀架52内能够在轴线L方向上移动地设有弹簧座52a，在弹簧座52a与针阀53之间，以被赋予了预定的载荷的状态安装有压缩盘簧52b。

在转子轴1的支撑部件51侧的外周形成有外螺纹部1a，该外螺纹部1a螺纹结合于支撑部件51的内螺纹部51a。而且，在支撑部件51的导向孔51b内，阀架52的上端部卡合于转子轴1的下端部，阀架52以及针阀53被转子轴1支撑为能够旋转地悬挂的状态。

在密闭壳体60内的上部嵌合有导向保持筒61，在该导向保持筒61的中央的圆筒部61a内嵌入有导向件62。导向件62在中央具有导向孔62a，在该导向孔62a内转动自如地嵌入有转子轴1的上端部。在圆筒部61a的外周装配有螺旋导向线体63，并且设有与螺旋导向线体63螺纹结合的可动限位部件64。

根据以上的结构，通过步进马达10的驱动，磁性转子2及转子轴1旋转，通过转子轴1的外螺纹部1a与支撑部件51的内螺纹部51a的螺纹进给机构，转子轴1在轴线L方向上移动。然后，阀部件53在轴线L方向上移动，而相对于阀座圈43近接或远离。由此，开闭阀口43a，控制从第一接头管41流向第二接头管42或者从第二接头管42流向第一接头管41的制冷剂的流量。

另外，在磁性转子2形成有突起部24，随着磁性转子2的旋转，突起部24推转可动限位部件64，从而可动限位部件64通过与螺旋导向线体63的螺纹结合而一边回转一边上下移动。于是，可动限位部件64通过抵接于螺旋导向线体63的下端限位件63a，从而得到转子轴1的最下端位置的旋转限位作用。另外，可动限位部件64通过抵接于导向保持筒61的上端限位件61b，从而得到转子轴1的最上端位置的旋转限位作用。

这样，电动阀100是步进马达10(马达部)使磁性转子2及转子轴1旋转，并且通过伴随着转子轴1的旋转的阀部件53的进退移动而使阀口43a开闭的电动阀。

转子轴1通过加工不锈钢制的杆部件而形成，且具有位于比支撑部件51靠上方的第一轴部11和直径比该第一轴部11大的第二轴部12。此外，在第二轴部12的插通支撑部件51的部分形成有上述外螺纹部1a。另外，由于第一轴部11与第二轴部12的直径差异，在第一轴部11与第二轴部12的边界部具有从转子轴1的轴线L侧向第二轴部12的外径方向延伸而成为相对于转子轴1的轴线L呈直角的面的台阶面部13。

磁性转子2具有将外周部磁化成多极的圆筒状的磁铁部21、在磁铁部21的内部的轴线L方向的大致中央部延伸的圆盘部22、设于圆盘部22的中央的凸起部22a内的实现轮毂的功能的固定部件23、以及突起部24。磁铁部21、圆盘部22以及突起部24作为由PPS等构成的一体成形部件而构成“磁铁主体”，该磁铁部21是以PPS等为母材加入磁性粉而成形的。另外，固定部件23是不锈钢等的金属制，该固定部件23与磁铁部21以及圆盘部22(其凸起部22a)一同通过嵌入成形而一体成形。

作为磁性转子2的一部分的固定部件23呈上端部具有圆筒部的大致圆柱状的形状，在其中央具有供转子轴1的第一轴部11插通的圆柱状的插通孔23a。另外，固定部件23的支撑部件51侧的面成为与插通孔23a的内周面相比从轴线L向外侧(大径方向)延伸的面，该面成为能够与转子轴1的台阶面部13抵接的抵接面部23b。

图4示出了相对于转子轴1组装磁性转子2的中途的状态。如图所示，在转子轴1中，以使台阶面部13与第一轴部11的外周面的延长面交叉的方式，该第一轴部11的外周面和台阶面部13成为直角，形成阴角部A(用点划线围住的部分)。另外，在磁性转子2中，插通孔23a的内周面和抵接面部23b成为直角，形成阳角部B(用点划线围住的部分)。此外，对于该阴角部A及阳角部B，在后述的变形例及第二实施方式中也同样，在变形例及第二实施方式的说明中，还引用图4。

在该第一实施方式中，转子轴1的第一轴部11的直径随着朝向台阶面部13侧而缩径，使该台阶面部13向中心侧延伸，形成作为“后退部”的圆环状的水平V槽14。此外，图3中仅示出了一侧的截面形状，但是水平V槽14成为绕轴线L的整周形成的圆环状的构造。即，该水平V槽14设置为，在转子轴1的阴角部A从磁性转子2侧的阳角部B向中心侧后退。由此，如图3所示，在将磁性转子2组装于转子轴1的状态下，磁性转子2的抵接面部23b抵接于转子轴1的台阶面部13。此外，磁性转子2和转子轴1在固定部件23部分通过焊接等而固定。

如上所述，通过转子轴1的作为“后退部”的圆环状的水平V槽14，能够使磁性转子2侧的抵接面部23b不与阴角部A干涉而可靠地抵接于转子轴1的台阶面部13，因此磁性转子2与转子轴1的固定位置的位置精度提高。

图5是表示第一实施方式的“后退部”的变形例1至3的图。在以下的各变形例及第二实施方式中，对与第一实施方式相同的单元标记与图1至图4相同的符号，并适当省略重复的说明。此外，在图中示出了一侧的剖面形状，但是以下的垂直V槽15、水平方槽16、垂直方槽17均成为绕上述轴线L整周形成的圆环状的构造。

图5(A)的变形例1以使转子轴1的第一轴部11在轴向上延长的方式形成作为“后退部”的圆环状的垂直V槽15。即，该垂直V槽15设置为，在转子轴1的阴角部A(参照图4)从磁性转子2侧的阳角部B(参照图4)在轴向上后退。

图5(B)的变形例2以使转子轴1的台阶面部13向中心侧延长的方式形成作为“后退部”的圆环状的水平方槽16。即，该水平方槽16设置为，在转子轴1的阴角部A(参照图4)从磁性转子2侧的阳角部B(参照图4)向中心侧后退。

图5(C)的变形例3以使转子轴1的第一轴部11在轴向上延长的方式形成作为“后退部”的圆环状的垂直方槽17。即，该垂直方槽17设置为，在转子轴1的阴角部A(参照图4)从磁性转子2侧的阳角部B(参照图4)在轴向上后退。

以上的变形例1至3中，也能够通过垂直V槽15、水平方槽16、垂直方槽17来使磁性转子2侧的抵接面部23b可靠地抵接于转子轴1的台阶面部13，因此磁性转子2与转子轴1的固定位置的位置精度提高。

图6是第二实施方式的电动阀的磁性转子2及转子轴1的主要部分放大剖视图，图7是在图6的点划线的圆表示的部分的局部放大图。在该第二实施方式中，在固定部件23的插通孔23a的下方开口部的周围形成有作为“后退部”的圆环状的倒角部23c。即，倒角部23c是与插通孔23a的内周面和抵接面部23b分别交叉的面，该倒角部23c设置为，在磁性转子2(固定部件23)的阳角部B(参照图4)从转子轴1侧的阴角部A(参照图4)向外侧后退。由此，如图7所示，即使在转子轴1的阴角部A形成R部X，也能够使磁性转子2侧的抵接面部23b可靠地抵接于转子轴1的台阶面部13，磁性转子2与转子轴1的固定位置的位置精度提高。

图8是表示实施方式的冷冻循环系统的图。图中，符号100是构成膨胀阀的本发明的实施方式的电动阀，符号200是搭载于室外单元的室外热交换器，符号300是搭载于室内单元的室内热交换器，符号400是构成四通阀的流路切换阀，符号500是压缩机。电动阀100、室外热交换器200、室内热交换器300、流路切换阀400以及压缩机500分别通过导管如图示那样连接，构成热泵式的冷冻循环。此外，储液器、压力传感器、温度传感器等省略了图示。

冷冻循环的流路通过流路切换阀400切换成制冷运转时的流路和制热运转时的流路这两条。制冷运转时，如图中实线箭头所示地，被压缩机500压缩了的制冷剂从流路切换阀400流入室外热交换器200，该室外热交换器200发挥冷凝器的功能，从室外热交换器200流出的液制冷剂经由电动阀100流入室内热交换器300，该室内热交换器300发挥蒸发器的功能。

另一方面，在制热运转时，如图中虚线箭头所示地，被压缩机500压缩了的制冷剂以从流路切换阀400至室内热交换器300、电动阀100、室外热交换器200、流路切换阀400、以及压缩机500的顺序循环，室内热交换器300发挥冷凝器的功能，室外热交换器200发挥蒸发器的功能。电动阀100将制冷运转时从室外热交换器200流入的液制冷剂、或者制热运转时从室内热交换器300流入的液制冷剂分别减压膨胀，进一步地控制该制冷剂的流量。

以上的例中，转子轴1的台阶面部13和磁性转子2的抵接面部23b成为相对于轴线L呈直角的面，但是也可以为相对于轴线L呈大致直角的面。另外，不限于直角、大致直角的面，也可以为从轴线L侧向外方向(大径方向)延伸的具有倾斜的面。

在以上的实施方式中对磁性转子2构成为相对于使磁铁部21和圆盘部22成为一体的“磁铁主体”嵌入成形固定部件23的情况进行了说明，但是也可以没有该固定部件23。即，也可以是磁性转子由一个部件构成，对实现其轮毂的功能的部位与转子轴的安装构造应用本发明。

另外，对磁性转子2和转子轴1通过焊接等互相固定的例进行了说明，但是该固定方法例如也可以是粘接材料等其它方法。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但是具体的结构不限于这些实施方式，不脱离本发明的主旨的范围的设计的变更等也属于本发明。

Claims (3)

1.一种电动阀，其马达部使磁性转子以及转子轴旋转，并且通过伴随着上述转子轴的旋转的阀部件的进退移动而使阀口开闭，

上述电动阀的特征在于，

上述转子轴形成为具有：第一轴部；第二轴部，其直径比上述第一轴部大；外螺纹部，其形成于上述第二轴部；以及台阶面部，其在上述第一轴部与上述第二轴部的边界部从上述转子轴的轴线侧向大径方向延伸，

上述磁性转子形成为具有：插通孔，其供上述转子轴的上述第一轴部插通；以及抵接面部，其从上述插通孔的内周面向大径方向延伸且能够与上述台阶面部抵接，

在上述转子轴的上述第一轴部与上述台阶面部所成的阴角部设有相比上述台阶面部沿上述转子轴的轴向朝上述第二轴部侧凹陷并且上述转子轴的径向的凹陷宽度随着朝向上述第二轴部侧而减少的V字状的凹部，且该凹部是以上述第一轴部在上述转子轴的轴向上延长的方式形成的绕上述转子轴的轴线的整周的圆环状的垂直V槽，或者设有相比上述台阶面部沿上述轴向朝上述第二轴部侧以上述转子轴的径向的预定宽度凹陷的凹部，且该凹部是以上述第一轴部在上述转子轴的轴向上延长的方式形成的绕上述转子轴的轴线的整周的圆环状的垂直方槽，

上述磁性转子的上述抵接面部抵接于上述转子轴的上述台阶面部，将上述磁性转子和上述转子轴固定。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

上述磁性转子具有：具有磁性的磁铁主体；以及与上述磁铁主体一体成形的固定部件，在上述固定部件设有上述插通孔及上述抵接面部。

3.一种冷冻循环系统，包含压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，

上述冷冻循环系统的特征在于，

使用权利要求1或2所述的电动阀作为上述膨胀阀。

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