CN113932022A - 电动阀以及冷冻循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电动阀以及冷冻循环系统。在电动阀的阀架部(2)中，使垫圈(21)始终可靠地抵接于转子轴(1)的凸缘部(12)，确保稳定的工作性。在转子轴(1)中，在凸台部(11)与凸缘部(12)之间的凹角部形成作为“后退部”的圆环状的水平V槽(13)。将凸台部(11)插通于垫圈(21)的插通孔(21a)，将垫圈(21)配置在导向管(22)的顶面部(22b)与凸缘部(12)之间。由此，相对于转子轴(1)连结阀架部(2)。“后退部”也可以形成于垫圈(21)的插通孔(21a)的下侧开口部的凸角部。

Description

电动阀以及冷冻循环系统
本申请为分案申请；其母案的申请号为“2019105221253”，发明名称为“电动阀以及冷冻循环系统”。
技术领域
本发明涉及冷冻循环等所使用的电动阀以及冷冻循环系统。
背景技术
以往，作为这种电动阀，具有利用与马达部的工作轴连结的阀部件来开闭阀口的电动阀。这样的电动阀例如在日本特开2017－161052号公报(专利文献1)中公开。另外，该专利文献1的电动阀为了连结保持阀部件的阀架部(阀导向件)和工作轴(阀轴)而在阀架部内设置工作轴的凸缘部，并使垫圈介于阀架部的端部与凸缘部之间。此外，该垫圈是为了工作轴转动因而使该工作轴与阀架部相互自由转动而设置的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－161052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15所示，在阀架部的导向管92内设置形成于作为工作轴的转子轴8的端部的凸台部81的凸缘部82，并配置成使垫圈91在导向管92的上端的顶面部92a与凸缘部82之间啮合。然而，在转子轴8的加工时的加工精度上，有时会在转子轴8的凸台部81与凸缘部82的凹角产生圆弧部8R。这种情况下，在转子轴8与导向管92(阀架部)之间产生了横向偏移时，垫圈91跃上圆弧部8R，导向管92(以及阀芯)相对于转子轴8倾斜，由此存在工作性恶化的担忧。
本发明的课题是在具备保持阀部件并与工作轴的凸缘部连结的阀架部的电动阀中，使阀架部的垫圈始终可靠地抵接于工作轴的凸缘部，确保稳定的工作性。
用于解决课题的方案
方案1的电动阀是通过与马达部的工作轴连动的阀部件来开闭阀口的电动阀，在上述工作轴的端部的外周形成有凸缘部，并且具备保持上述阀部件并与上述工作轴的上述凸缘部连结的阀架部，上述电动阀的特征在于，上述阀架部构成为，在形成于圆筒状的导向管的端部上的环状的顶面部与上述凸缘部之间配设垫圈，该垫圈具有供上述工作轴插嵌的插通孔，在凹角部和凸角部的至少一方设有从另一方后退的后退部，该凹角部是上述工作轴中的插嵌于上述插通孔的侧面与上述凸缘部的相对于上述垫圈的抵接面所成的凹角部，该凸角部是上述垫圈中的上述插通孔的内周面与相对于上述凸缘部的抵接面部所成的凸角部。
方案2的电动阀根据方案1所示的电动阀，其特征在于，上述后退部由设于上述工作轴中的上述凹角部的凹部构成。
方案3的电动阀根据方案1所述的电动阀，其特征在于，上述后退部由设于上述垫圈中的上述凸角部的凹部构成。
方案4的电动阀根据方案3所述的电动阀，其特征在于，上述凹部为台阶部或者倒角部或者圆弧面部。
方案5的电动阀根据方案4所述的电动阀，其特征在于，上述凹部的高度比上述工作轴中的上述凹角部的圆弧部的半径大。
方案6的电动阀根据方案5所述的电动阀，其特征在于，上述凹部形成于上述垫圈的两面。
方案7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，使用方案1至6任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。
发明的效果
根据方案1至6的电动阀，在工作轴中的凹角部和垫圈中的凸角部的至少一方设有后退部，因此该凹角部与凸角部不干涉。因此，即使在工作轴与阀架部之间产生了横向偏移，阀架部以及阀部件也不会相对于工作轴倾斜，能够使阀架部的垫圈始终可靠地抵接于工作轴的凸缘部，从而能够确保稳定的工作性。
根据方案7的冷冻循环系统，可得到与方案1至6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主要部分放大图。
图3是图2的用点划线的圆示出的部分的局部放大图。
图4是说明第一实施方式中的转子轴的凹角部和垫圈的凸角部的主要部分放大剖视图。
图5是表示第一实施方式中的“后退部”的变形例1的图。
图6是表示第一实施方式中的“后退部”的变形例2的图。
图7是表示第一实施方式中的“后退部”的变形例3的图。
图8是本发明的第二实施方式的电动阀的主要部分放大图。
图9是图8的用点划线的圆示出的部分的局部放大图。
图10(A)至(B)是表示第二实施方式中的“后退部”的变形例4的图。
图11(A)至(B)是表示第二实施方式中的“后退部”的变形例5的图。
图12(A)至(B)是表示第二实施方式中的“后退部”的变形例6的图。
图13(A)至(C)是表示实施方式中的垫圈的变形例的图。
图14是表示实施方式的冷冻循环系统的图。
图15是说明以往的电动阀中的问题点的图。
图中：
1—转子轴(工作轴)，1Q—圆弧部，11—凸台部，12—凸缘部，12a—上部抵接面，13—水平V槽(后退部)，14—垂直V槽(后退部)，15—水平方槽(后退部)，16—垂直方槽(后退部)，2—阀架部，21—垫圈，21a—插通孔，21b—下部抵接面，21c—台阶部(后退部)，21d—倒角部(后退部)，21e—圆弧面部(后退部)，22—导向管，22a—插通孔，22b—顶面部，3—针阀(阀部件)，10—步进马达(马达部)，10a—磁性转子，10b—定子线圈，20—阀壳，20R—阀室，30—密闭壳体，40—支撑部件，40a—内螺纹部，40b—导向孔，1a—外螺纹部，50—第一接头管，60—第二接头管，70—阀座部件，70a—阀口，A—凹角部，B—凸角部，100—电动阀，200—室外换热器，300—室内换热器，400—流路切换阀，500—压缩机。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的电动阀以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主要部分放大图，图3是图2的用点划线的圆示出的部分的局部放大图，图4是说明第一实施方式中的转子轴的凹角部和垫圈的凸角部的主要部分放大剖视图。此外，以下的说明中的“上下”的概念与图1的附图中的上下对应。
该电动阀100具备转子轴1、阀架部2、作为“阀部件”的针阀3、作为“马达部”的步进马达10、阀壳20、由非磁性体构成的密闭壳体30、以及支撑部件40。阀壳20和密闭壳体30气密地紧固，步进马达10构成于密闭壳体30的内外。步进马达10由能够旋转地配设在密闭壳体30的内部的磁性转子10a、在密闭壳体30的外周与磁性转子10a对置配置的定子线圈10b、以及其它未图示的磁轭、外装部件等构成。转子轴1经由衬套安装于磁性转子10a的中心，在该转子轴1的支撑部件40侧的外周形成有外螺纹部1a。并且，在该转子轴1的下端安装有后述的阀架部2。此外，在密闭壳体30内的上部设有旋转限位机构30a，该旋转限位机构30a与磁性转子10a的突起连动来限制磁性转子10a的旋转。
阀壳20由不锈钢等形成为大致圆筒形状，在其内侧具有阀室20R。在阀壳20的外周单侧连接有与阀室20R导通的第一接头管50，并且在从下端向下方延伸的筒状部连接有第二接头管60。另外，在第二接头管60的阀室20R侧嵌合有阀座部件70。阀座部件70的内侧成为阀口70a，第二接头管60经由阀口70a而与阀室20R导通。
支撑部件40例如为合成树脂制并形成为大致圆柱形状，其外周经由通过镶嵌成形而一体地设置的不锈钢制的凸缘部41利用焊接等固定于阀壳20的上端部。在支撑部件40的中心形成有与转子轴1的轴线X同轴的内螺纹部40a及其螺纹孔，并且形成有直径比内螺纹部40a的螺纹孔大的圆筒状的导向孔40b。并且，在支撑部件40以及阀室20R内设有阀架部2和针阀3，阀架部2安装于转子轴1的下端。
阀架部2具备：具有插通孔21a的圆环状的垫圈(推力垫圈)21、由圆筒状的部件构成的导向管22、弹簧座23、以及螺旋弹簧24。导向管22通过使上端部向内侧弯曲，从而具备具有插通孔22a的圆环状的顶面部22b。另一方面，转子轴1在比外螺纹部1a靠下端侧的端部具有凸台部11，并且在该凸台部11一体地形成有凸缘部12。并且，以嵌入插通孔21a的方式在凸台部11安装有垫圈21。另外，通过转子轴1嵌入于插通孔22a，从而在导向管22内收纳垫圈21、凸台部11以及凸缘部12。由此，垫圈21配设在导向管22的顶面部22b与凸缘部12之间。并且，在导向管22内，能够沿轴线X方向移动地设有弹簧座23，在收纳有该弹簧座23和螺旋弹簧24的状态下，在该导向管22的下端部紧固有针阀3。
如上所述，具有针阀3的阀架部2嵌合在支撑部件40的导向孔40b内并且配设为能够沿轴线X方向滑动。另外，转子轴1的外螺纹部1a与支撑部件40的内螺纹部40a螺纹结合，在支撑部件40的导向孔40b内，阀架部2的上端部卡合保持于转子轴1的下端部，阀架部2以及针阀3以利用转子轴1能够旋转地悬挂的状态被支撑。
根据以上的结构，通过步进马达10的驱动，磁性转子10a以及转子轴1旋转，利用转子轴1的外螺纹部1a与支撑部件40的内螺纹40a的螺纹进给机构，转子轴1沿轴线X方向移动。并且，针阀3沿轴线X方向移动而相对于阀座部件70接近或离开。由此，开闭阀口70a，对从第一接头管50流向第二接头管60、或者从第二接头管60流向第一接头管50的制冷剂的流量进行控制。
图4表示相对于转子轴1组装垫圈21的中途的状态。如图示那样，在转子轴1中，凸缘部12的上部抵接面12a与凸台部11的外周面的延长面交叉，该凸台部11的外周面与上部抵接面12a成为直角而形成凹角部A(由点划线包围的部分)。另外，在垫圈21，插通孔21a的内周面与下部抵接面21b成为直角而形成凸角部B(由点划线包围的部分)。此外，对于该凹角部A以及凸角部B，在后述的变形例以及第二实施方式中也相同，变形例以及第二实施方式的说明也援用图4。
在该第一实施方式中，在转子轴1的凸台部11与凸缘部12之间，形成有直径比凸台部11的外径缩小的作为“后退部”的圆环状的水平V槽13。此外，在图3中仅示出了单侧的截面形状，但水平V槽13为形成于绕轴线X整周的圆环状的构造。即，该水平V槽13在转子轴1的凹角部A以从垫圈21侧的凸角部B向中心侧后退的方式设置。由此，如图3所示，在将垫圈21组装于转子轴1的状态下，垫圈21的下部抵接面21b可靠地抵接于凸缘部12的上部抵接面12a。
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13，能够使垫圈21侧的下部抵接面21b不与凹角部A干涉地可靠地抵接于凸缘部12的上部抵接面12a。即使在转子轴1与阀架部2之间产生了横向偏移，阀架部2(以及针阀3)也不会相对于转子轴1倾斜，能够使阀架部2的垫圈21始终可靠地抵接于转子轴1的凸缘部12，从而能够确保稳定的工作性。
图5至图7是表示第一实施方式中的“后退部”的变形例1至3的图。在以下的各变形例以及第二实施方式中，对于与第一实施方式相同的要素标注与图1至图4相同的符号并适当省略重复的说明。此外，在图中仅示出了单侧的截面形状，但以下的垂直V槽14、水平方槽15、垂直方槽16为形成于绕上述轴线X整周的圆环状的构造。
图5的变形例1是以使转子轴1的凸台部11的外周面沿轴向延长的方式形成作为“后退部”的圆环状的垂直V槽14的例子。即，该垂直V槽14在转子轴1的凹角部A(参照图4)以从垫圈21侧的凸角部B(参照图4)向轴向后退的方式设置。
图6的变形例2是以使转子轴1的凸缘部12的上部抵接面12a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15的例子。即，该水平方槽15在转子轴1的凹角部A(参照图4)以从垫圈21侧的凸角部B(参照图4)向中心侧后退的方式设置。
图7的变形例3是以使转子轴1的凸台部11的外周面沿轴向延长的方式形成作为“后退部”的圆环状的垂直方槽16的例子。即，该垂直方槽16在转子轴1的凹角部A(参照图4)以从垫圈21侧的凸角部B(参照图4)沿轴向后退的方式设置。
即使在以上的变形例1至3中，利用垂直V槽14、水平方槽15、垂直方槽16，也能够使垫圈21侧的下部抵接面21b可靠地抵接于凸缘部12的上部抵接12a，因此能够高精度地保持阀架2(以及针阀3)相对于转子轴1的位置，能够得到稳定的工作性。
图8是第二实施方式的电动阀的主要部分放大图，图9是图8的用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，在垫圈21的插通孔21a的下方开口部的周围形成作为“后退部”的圆环状的台阶部21c。即，台阶部21c由分别与插通孔21a的内周面和下部抵接面21b成直角的面构成，该台阶部21c在垫圈21的凸角部B(参照图4)以从转子轴1侧的凹角部A(参照图4)向外侧后退的方式设置。由此，如图9所示，即使在转子轴1的凹角部A形成有圆弧部1Q，也能够使垫圈21侧的下部抵接面21b可靠地抵接于凸缘部12的上部抵接面12a。此外，台阶部21c的高度H1与圆弧部1Q的半径R1成为H1＞R1。因此，能够高精度地保持阀架2(以及针阀3)相对于转子轴1的位置，能够得到稳定的工作性。
图10(A)至图12(B)是表示第二实施方式中的“后退部”的变形例4至6的图，各图的(A)图是与图8的点划线的圆对应的部分的局部放大图，(B)图是垫圈21的整体剖视图。
图10(A)至(B)的变形例4是在垫圈21的插通孔21a的下方开口部的周围形成作为“后退部”的圆环状的倒角部21d的例子。即，倒角部21d是分别与插通孔21a的内周面和下部抵接面21b交叉的面，该倒角部21d在垫圈21的凸角部B(参照图4)以从转子轴1侧的凹角部A(参照图4)向外侧后退的方式设置。此外，倒角部21d的高度H2与圆弧部1Q的半径R1成为H2＞R1。
图11(A)至(B)的变形例5是在垫圈21的插通孔21a的下方开口部的周围形成作为“后退部”的圆环状的圆弧面部21e的例子，该圆弧面部21e在垫圈21的凸角部B(参照图4)以从转子轴1侧的凹角部A(参照图4)向外侧后退的方式设置。此外，圆弧面部21e的半径R2即高度与圆弧部1Q的半径R1成为R2＞R1。
即使在以上的变形例4以及5中，利用倒角部21d以及圆弧面部21e，也能够使垫圈21侧的下部抵接面21b可靠地抵接于凸缘部12的上部抵接12a，能够高精度地保持阀架2(以及针阀3)相对于转子轴1的位置，能够得到稳定的工作性。
图12(A)至(B)的变形例6是在推力垫圈21的插通孔21a的上下双方的开口部的周围形成与第二实施方式相同的圆环状的台阶部21c的例子，下侧的台阶部21c的作用效果与第二实施方式相同。该变形例6的情况下，在将垫圈21组装于转子轴1时，不必考虑垫圈21的表面背面，组装作业变得容易。此外，这样，在垫圈21的两面设置“后退部”的结构同样也能够应用于变形例1至5。
此外，上述的第一实施方式以及第二实施方式的各垫圈21的形状也可以是从上方观察各附图的垫圈部分的作为俯视图表示的图13(A)那样的圆环状(环状)的垫圈21、在图13(B)那样的圆环状的一部分具有切口21d的C形状的垫圈21、在图13(C)那样的圆环状的一部分具有切口21d的U形状的垫圈21。通过做成C形状、U形状的垫圈21而能够从横向组装于工作轴，具有组装性优异的效果。另外，该C形状、U形状的垫圈21也与圆环状(环状)的垫圈21相同地具有供工作轴插嵌的目的的插通孔21a。
图14是表示实施方式的冷冻循环系统的图。在图中，符号100是构成膨胀阀的本发明的各实施方式的电动阀，符号200是搭载于室外单元的室外换热器，符号300是搭载于室内单元的室内换热器，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、室外换热器200、室内换热器300、流路切换阀400、以及压缩机500分别由导管如图示那样连接，构成热泵式的冷冻循环。此外，储能器、压力传感器、温度传感器等省略了图示。
冷冻循环的流路利用流路切换阀400切换为制冷运转时的流路和制热运转时的流路这两条流路。在制冷运转时，如图中实线的箭头所示，由压缩机500压缩的制冷剂从流路切换阀400向室外换热器200流入，该室外换热器200作为冷凝器发挥功能，从室外换热器200流出的液态制冷剂经由电动阀100向室内换热器300流入，该室内换热器300作为蒸发器发挥功能。
另一方面，在制热运转时，如图中虚线的箭头所示，由压缩机500压缩的制冷剂从流路切换阀400依次向室内换热器300、电动阀100、室外换热器200、流路切换阀400、以及压缩机500循环，室内换热器300作为冷凝器发挥功能，室外换热器200作为蒸发器发挥功能。电动阀100使制冷运转时从室外换热器200流入的液态制冷剂、或者制热运转时从室内换热器300流入的液态制冷剂分别减压膨胀，并且对该制冷剂的流量进行控制。
此外，第一实施方式的后退部(图1～4)以及后退部的变形例1(图5)为水平、垂直方向的V槽，但也可以是圆弧状的槽。另外，第一实施方式的后退部的变形例2、3(图6、7)为水平、垂直方向的方槽，但也可以是在方槽的处于里面的凹角部的角部带有圆弧的方槽。另外，第二实施方式的后退部(图9)以及后退部的变形例6(图12(A)至(B))的台阶部21c在图中的角为直角，但也可以是在台阶的凹角部和凸角部的角部带有圆弧的台阶部。另外，第二实施方式的后退部的变形例4(图10(A)至(B))的倒角部21d在图中的倒角开始部和结束部为角，但也可以是使角为圆弧的带有圆弧的倒角部。
此外，上述说明中，“转子轴1在比外螺纹部1a靠下端侧的端部具有凸台部11，并且在该凸台部11一体地形成有凸缘部12。”，但该凸缘部不限定于与转子轴一体形成，也可以与转子轴(工作轴)分体形成。因此，也可以通过在工作轴的端部的外周紧固分体的部件(凸缘部件)来形成凸缘部。
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 (12)

1.一种电动阀，是通过与马达部的工作轴连动的阀部件来开闭阀口的电动阀，在上述工作轴的端部的外周形成有凸缘部，并且具备保持上述阀部件并与上述工作轴的上述凸缘部连结的阀架部，
上述电动阀的特征在于，
上述阀架部构成为，在形成于圆筒状的导向管的端部上的环状的顶面部与上述凸缘部之间配设垫圈，该垫圈具有供上述工作轴插嵌的插通孔，
构成为，在上述垫圈的外径与上述阀架部的内径之间、以及上述垫圈的内径与上述工作轴的与垫圈插通孔对置的外周面之间均具有间隙，
上述凸缘部的上部抵接面一边与上述垫圈的下部抵接面抵接一边滑动，上述工作轴的上述外周面一边与上述垫圈的上述插通孔抵接一边滑动，
在凹角部和凸角部的至少一方设有从另一方后退的后退部，该凹角部是上述工作轴中的插嵌于上述插通孔的上述外周面与上述凸缘部的相对于上述垫圈的抵接面所成的凹角部，该凸角部是上述垫圈中的上述插通孔的内周面与相对于上述凸缘部的抵接面部所成的凸角部。
2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
上述凸缘部的上部抵接面、上述垫圈的下部抵接面、上述工作轴的上述外周面及上述垫圈的上述插通孔是滑动面，上述后退部位于上述滑动面的延长上。
3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
就上述垫圈的滑动面积而言，上述垫圈的与上述凸缘部接触的滑动面积比上述垫圈的与上述顶面部接触的滑动面积小。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电动阀，其特征在于，
上述垫圈的形状是圆环状。
5.根据权利要求1～3任一项所述的电动阀，其特征在于，
上述垫圈的形状是C形状。
6.根据权利要求1～3任一项所述的电动阀，其特征在于，
上述垫圈的形状是U形状。
7.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
上述后退部由设于上述工作轴中的上述凹角部的凹部构成。
8.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
上述后退部由设于上述垫圈中的上述凸角部的凹部构成。
9.根据权利要求8所述的电动阀，其特征在于，
上述凹部是台阶部或者倒角部或者圆弧面部。
10.根据权利要求9所述的电动阀，其特征在于，
上述凹部的高度比上述工作轴中的上述凹角部的圆弧部的半径大。
11.根据权利要求10所述的电动阀，其特征在于，
上述凹部形成于上述垫圈的两面。
12.一种冷冻循环系统，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1～11任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。
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