CN114251469B - 电动阀及冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动阀及冷冻循环系统。在电动阀中，改良沿着阀端口的轴线方向对阀部件的保持阀芯的阀架进行导向的筒状的导向部，即使导向部相对于阀主体错芯设置，也能够将导向部内的阀部件的倾斜矫正为使阀芯容易落座的状态，防止阀芯与阀端口的干渉。阀部件(3)设置接近或远离阀端口(13a)的阀芯(32)、连接驱动部(4)的转子轴(41)和阀芯的阀架(31)以及将转子轴和阀架具有径向的游隙地连接的摇头部。在阀室(1R)内的阀端口的附近设置将阀架沿轴线(X)方向导向的筒状的导向部(22)。导向部的内周面和阀架的外周面隔着阀端口侧的第一间隙和驱动部侧的第二间隙设置。第一间隙的间隙尺寸A与第二间隙的间隙尺寸B的关系设定为A＜B。

Description

电动阀及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及一种用于冷冻循环系统等的电动阀及冷冻循环系统。

背景技术

目前，作为设于空调机的冷冻循环的电动阀，例如具有日本特开2018-123879号公报(专利文献1)公开的电动阀。该电动阀是具备具有阀端口的阀主体、变更阀端口的开度的阀部件、以及对该阀部件进行进退驱动的驱动部的电动阀。另外，阀部件具有接近或离开阀端口的阀芯和连接驱动部的驱动轴与上述阀芯的阀架，在阀主体固定有支撑部件，该支撑部件具有与驱动轴的外螺纹部螺纹结合的内螺纹部和对上述阀架进行导向的导向孔。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-123879号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述现有的电动阀中，对阀架进行导向的支撑部件的导向孔设于从阀端口分离的位置，阀架仅其全长中的一半左右的长度被导向，因此存在设于阀架的阀芯相对于阀端口偏心或倾斜的可能性。尤其是，如果通过阀端口的流体的压力差或动压作用于阀芯，则阀部件容易发生倾斜或振动，有可能成为阀芯及阀端口的摩耗或损伤的原因。

因此，考虑将支撑部件的导向孔向阀端口侧延长，但在支撑部件相对于阀主体错芯固定的情况下，阀部件也相对于阀端口偏心，因此，有可能阀部件的阀芯和阀端口干渉，阀芯被限制。

本发明的课题在于，在具备具有阀端口的阀主体、变更阀端口的开度的阀部件以及对该阀部件进行进退驱动的驱动部的电动阀中，改良沿着阀端口的轴线方向对阀部件的保持阀芯的阀架进行导向的筒状的导向部，即使导向部相对于阀主体错芯设置，也可以矫正导向部内的阀部件的倾斜，防止阀芯与阀端口的干渉。

用于解决课题的方案

本发明的电动阀具备具有阀室及阀端口的阀主体、变更上述阀端口的开度的阀部件以及具有将上述阀部件沿上述阀端口的轴线方向进退驱动的驱动轴的驱动部，上述电动阀的特征在于，上述阀部件具有接近或离开上述阀端口的阀芯、连接上述驱动部的上述驱动轴和上述阀芯的阀架以及将上述驱动轴或阀芯和上述阀架具有径向的游隙地连接的摇头部，在上述阀室内的上述阀端口的附近设有沿上述轴线方向对上述阀架进行导向的筒状的导向部，上述导向部的内周面和上述阀架的外周面隔着上述阀端口侧的第一间隙和上述驱动部侧的第二间隙设置，上述第一间隙的间隙尺寸A与上述第二间隙的间隙尺寸B的关系设定为A＜B。

此时，优选的是，上述摇头部以连接上述驱动轴和上述阀架的方式设置，上述摇头部处的上述驱动轴与上述阀架的径向的游隙尺寸C、上述第一间隙的间隙尺寸A以及上述第二间隙的间隙尺寸B的关系设定为A＜B＜C。

另外，优选的是，通过上述第一间隙对上述阀架进行导向的上述轴线方向的导向长度L1与上述阀架的外径尺寸L2的关系设定为L1/L2＞1。

另外，优选的是，上述阀部件位于上述阀端口的全开位置时，上述阀架的前端部从上述导向部突出。

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，该冷冻循环系统的特征在于将上述电动阀用作上述膨胀阀。

发明效果

根据本发明的电动阀及冷冻循环系统，由于驱动部侧的第二间隙尺寸B比阀端口侧的第一间隙尺寸A大，即使导向部相对于阀主体错芯设置，也能够通过驱动部侧的第二间隙在导向部内将阀部件的倾斜矫正为使阀芯容易落座的状态，能够防止阀芯与阀端口的干渉。

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闭阀状态的主要部分放大剖视图。

图3是第一实施方式的电动阀的开阀状态的主要部分放大剖视图。

图4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。

图5是第二实施方式的电动阀的闭阀状态的主要部分放大剖视图。

图6是第二实施方式的电动阀的开阀状态的主要部分放大剖视图。

图7是本发明的第三实施方式的电动阀的闭阀状态的纵剖视图。

图8是第三实施方式的电动阀的闭阀状态的主要部分放大剖视图。

图9是第三实施方式的电动阀的开阀状态的主要部分放大剖视图。

图10是表示本发明的实施方式的冷冻循环系统的图。

图中：

1—阀主体，1R—阀室，11—第一接头管，12—第二接头管，13—阀座部件，13a—阀端口，2—支撑部件，2A—导向孔，2B—导向孔，22—导向部，3—阀部件，31—阀架，32—阀芯，4—驱动部，41—转子轴(驱动轴)，X—轴线，2′—支撑部件，2A′—导向孔，22′—导向部，3′—阀部件，31′—阀架，3″—阀部件，31″—阀架，10—电动阀，200—室外热交换器，300—室内热交换器，400—流路切换阀，500—压缩机。

具体实施方式

接着，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闭阀状态的纵剖视图，图2是第一实施方式的电动阀的闭阀状态的主要部分放大剖视图，图3是第一实施方式的电动阀的开阀状态的主要部分放大剖视图。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。本实施方式的电动阀10具备阀主体1、支撑部件2、阀部件3以及驱动部4。

阀主体1是进行了切削加工的SUS、黄酮等金属制的部件，且在内部形成有圆筒状的阀室1R。另外，在阀主体1的外周单侧连接有与阀室1R导通的第一接头管11，并且在从下端向下方延伸的筒状部连接有第二接头管12。另外，在第二接头管12的阀室1R侧嵌合有阀座部件13。阀座部件13的内侧是以轴线X为中心在阀室1R开口的圆筒形状的阀端口13a，第二接头管12经由阀端口13a与阀室1R导通。

在阀主体1，以从上部插通至阀室1R内的方式安装有支撑部件2。支撑部件2具有：嵌合于阀主体1的内周面内的基部21；从基部21起位于下方的大致圆筒状的导向部22；从基部21起位于上方的大致圆筒状的保持部23；在保持部23的上部延伸设置的圆柱状的支撑部24；以及设于基部21的外周的环状的凸缘部25。基部21、导向部22、保持部23以及支撑部24构成为树脂制的一体件。另外，凸缘部25例如是黄铜、不锈钢等的金属板，该凸缘部25通过嵌入成形与树脂制的基部21一起设为一体。然后，支撑部件2通过将基部21插入阀主体1而组装，经由凸缘部25通过焊接固定于阀主体1的上端部。

在支撑部件2的支撑部24的中心形成有与阀端口13a的轴线X同轴的内螺纹部24a及其螺纹孔。另外，在支撑部件2中，在基部21、导向部22以及保持部23的内侧形成有与轴线X同轴的大致圆筒形状的下侧的导向孔2A和上侧的导向孔2B。而且，阀部件3配设于导向孔2A、2B内。

如图2及图3所示，阀部件3构成为具备由圆筒状的部件构成的阀架31、阀芯32、圆环状的垫圈(止推垫圈)33、弹簧座34以及螺旋弹簧35。

阀架31为圆筒状，且在下端部固定有阀芯32。阀芯32由不锈钢或黄铜等金属部件形成，且具有下侧前端的针部32a、在该针部32a的上端固定于阀架31的基部32b、以及在基部32b的上部嵌合于螺旋弹簧35内的凸台部32c。另外，阀架31具有通过将上端部向内侧弯曲而具有插通孔31a的圆环状的顶棚部31b。另一方面，后述的转子轴41在比外螺纹部41a靠下端侧的端部具有凸台部411，并且在该凸台部411一体地形成有凸缘部412。而且，阀部件3的垫圈33的插通孔33a嵌入转子轴41的凸台部411，将转子轴41从上方嵌入阀架31的插通孔31a，从而垫圈33在阀架31的顶棚部31b与转子轴41的凸缘部412之间配设于凸台部411的外周。而且，弹簧座34设置成在轴线X方向上可以移动，螺旋弹簧35以压缩的状态配设于该弹簧座34与阀芯32之间。

在阀主体1的上端通过焊接等气密地固定有密闭壳体14，在密闭壳体14的内外构成有驱动部4。驱动部4由以轴线X为中心的作为“驱动轴”的转子轴41、将外周部磁化成多极的磁铁转子42、设置于密闭壳体14的外周的定子线圈43、以及其它未图示的部件构成。转子轴41固定于磁铁转子42的中心，在该转子轴41的支撑部件2侧形成有外螺纹部41a。该外螺纹部41a螺纹结合于支撑部件2的内螺纹部24a。而且，通过对定子线圈43赋予脉冲信号，根据该脉冲数，磁铁转子42旋转，且转子轴41旋转。此外，在密闭壳体14内的上部设有与磁铁转子42的突起联动并限制磁铁转子42的旋转的旋转限位机构15。

通过以上的结构，当驱动部4驱动时，磁铁转子42及转子轴41旋转，通过转子轴41的外螺纹部41a与支撑部件2的内螺纹部24a的螺纹进给机构，转子轴41在轴线X方向上移动。通过伴随该旋转的转子轴41的轴线X方向移动，阀芯32与阀架31一同在轴线X方向上移动。于是，使阀芯32的针部32a在插通于阀端口13a内的状态下在轴线X方向上进退，使阀端口13a的开口面积增减。由此，从第一接头管11向第二接头管12、或者从第二接头管12向第一接头管11流动的流体(制冷剂)的流量被控制。

如图2所示，在阀部件3与转子轴41的连接部分，在垫圈33与凸台部411之间形成有间隙“C”。由此，阀部件3(其上端部)相对于转子轴41在轴线X的半径方向上具有游隙地连接。即，该垫圈33和凸台部411构成将转子轴41和阀架31具有径向的游隙地连接的摇头部。

另外，支撑部件2的形成于导向部22的上侧的导向孔2B的内径比下侧的导向孔2A的内径大。由此，阀部件3的阀架部31由下侧的导向孔2A沿轴线X方向导向(引导)。即，在阀端口13a的附近设有将阀架31在下侧的导向孔2A沿轴线X方向导向的筒状的导向部22。在此，对上述“阀端口的附近”进行说明。该阀端口13a是指阀座部件13的上表面，将在从该阀座部件13的上表面向轴线X方向的驱动部侧方向相距阀架31的外径尺寸“L2”以下具有导向部22的前端(下端)的情况称为“阀端口的附近”。另外，导向部22的内周面和阀架31的外周面隔着阀端口13a侧的第一间隙(导向孔2A侧的间隙)和驱动部4侧的第二间隙(导向孔2B侧的间隙)设置。而且，下侧的导向孔2A处的第一间隙的间隙尺寸“A”与上侧的导向孔2B处的第二间隙的间隙尺寸“B”的关系设定为A＜B。

这样，驱动部4侧的第二间隙尺寸“B”比阀端口13a侧的第一间隙尺寸“A”大，因此，即使导向部22相对于阀主体1错芯设置，也能够通过驱动部4侧的第二间隙在导向部22内将阀部件3的倾斜矫正为使阀芯32容易落座的状态，能够防止阀芯32与阀端口13a的干渉。另外，通过阀端口13a侧的第一间隙尺寸“A”设定得较小，能够在接近阀端口13a的位置对阀芯32进行导向，限制径向的移动，即使在流体的压力差、动压作用于阀芯32的情况下，也能够抑制阀芯32的倾斜、振动。

此外，构成上述摇头部的垫圈33与凸台部411的径向的游隙尺寸“C”和上述第一间隙尺寸“A”及第二间隙尺寸“B”设定为A＜B＜C。由此，摇头部不会对阀架31的倾斜产生作用。另外，通过第一间隙“A”对阀架31进行导向的轴线X方向的导向长度“L1”与阀架31的外径尺寸“L2”的关系设定为L1/L2＞1。由此，能够通过导向部22可靠地沿轴线X方向对阀架31进行导向。

特别是，在闭阀时，若设定为L1/L2＞1，则有效。(在闭阀时，阀架31的下端从导向部22突出，因此有时导向长度“L1”比全开时短，因此即使在闭阀的导向长度短时，也优选设定为L1/L2＞1。例如，后述的第二实施方式时等)另外，通过第一间隙“A”对阀架31进行导向的轴线X方向的导向长度“L1”与阀架31的外径尺寸“L2”的关系优选设定为2＞L1/L2＞1。即，L1为比L2长且不足L2的2倍的长度。由此，由于L1比L2长，因此，能够通过导向部22可靠地沿轴线X方向对阀架31进行导向，并且由于L1为不足L2的2倍的长度，因此即使导向部22相对于阀主体1错芯设置，阀部件3也难以被限制，能够防止阀芯32与阀端口13a的干渉。

另外，如图3所示，构成为，阀部件3位于阀端口13a的全开位置时，阀架31侧的前端部(阀芯32的基部32b)从导向部22突出。由此，在流体从第二接头管12侧流入时，不会在导向部22的前端产生漩涡，能够降低动压的影响。在假设构成为在位于全开位置时，阀架31侧的前端部(阀芯32的基部32b)从导向部22未突出，而是进入比导向部22的下端靠上侧，产生贮留空间的情况下，流体从第二接头管12侧流入时，由于导向部22的前端内侧的贮留空间而滞留，因此产生漩涡，阀芯容易由于动压而倾斜。

图4是第二实施方式的电动阀的纵剖视图，图5是第二实施方式的电动阀的闭阀状态的主要部分放大剖视图，图6是第二实施方式的电动阀的开阀状态的主要部分放大剖视图。在以下的各实施方式中，对同样的部件、同样的要素标记相同的符号并省略详细的说明。在该第二实施方式中，与第一实施方式不同的点为构成驱动部4侧的第二间隙尺寸“B”的结构。

该第二实施方式中的支撑部件2′具有基部21′、从基部21′起位于下方的大致圆筒状的导向部22′、从基部21′起位于上方的大致圆筒状的保持部23′以及与第一实施方式相同的支撑部24及凸缘部25。在基部21′、导向部22′以及保持部23′的内侧形成有与轴线X同轴的恒定内径的圆筒形状的导向孔2A′。而且，在导向孔2A′内配设有阀部件3′。

如图5及图6所示，阀部件3′构成为具备由大致圆筒状的部件构成的阀架31′和第一实施方式相同的阀芯32、圆环状的垫圈33、弹簧座34以及螺旋弹簧35。阀架31′由阀端口13a侧的下侧的圆筒部31A′和驱动部4侧的上侧的圆筒部31B′构成。而且，下侧的圆筒部31A′的外径是能够在导向孔2A′内滑动的大小，上侧的圆筒部31B′的外径比下侧的圆筒部31A′的外径小。由此，导向部22′的导向孔2A′(内周面)和阀架31′的外周面隔着阀端口13a侧的第一间隙(圆筒部31A′侧的间隙)和驱动部4侧的第二间隙(圆筒部31B′侧的间隙)设置。

下侧的圆筒部31A′处的第一间隙的间隙尺寸“A”与上侧的圆筒部31B′处的第二间隙的间隙尺寸“B”的关系设定为A＜B。该A＜B的关系的作用效果与第一实施方式相同，但根据该第二实施方式，导向孔2A′笔直，因此能够避免支撑部件2′的树脂成形时的底切。

图7是第三实施方式的电动阀的纵剖视图，图8是第三实施方式的电动阀的闭阀状态的主要部分放大剖视图，图9是第三实施方式的电动阀的开阀状态的主要部分放大剖视图。在该第三实施方式中，与第一实施方式不同的点在于转子轴41′和阀部件3″形成为一体。另外，不同点还在于，在阀部件3″中，阀架31″和阀芯32″在阀端口13a侧通过摇头部连接。

如图8及图9所示，阀部件3″具有一体形成于转子轴41′的下端的阀架31″，在该阀架31″的下端部安装有阀芯32″。阀芯32″由不锈钢或黄铜等金属部件形成，且具有下侧前端的针部32a″、在该针部32a″的上端延伸的杆部32b″、以及连结于该杆部32b″的凸缘部32c″。另外，在阀架31″的下端固定有具有插通孔36a″的固定配件36″，并且在阀架31″内配设有具有插通孔33a″的垫圈33″、弹簧座34″以及螺旋弹簧35″。而且，阀芯32″的杆部32b″嵌入垫圈33″的插通孔33a″和固定配件36″的插通孔36a″内。而且，在固定配件36″的插通孔36a″与阀芯32″的杆部32b″之间形成有间隙，阀芯32″相对于阀架31″在轴线X的半径方向上具有游隙地连接。即，该阀芯32″通过“摇头部”相对于阀架31″具有径向的游隙地连接。

在该第三实施方式中，阀架31″与转子轴41′形成为一体，但在转子轴41′的外螺纹部41a与支撑部件2的内螺纹部24a之间，在径向上具有某程度的晃动，因此，阀部件3″通过导向部22的导向孔2A(内周面)被导向。在此，驱动部4侧的第二间隙尺寸“B”比阀端口13a侧的第一间隙尺寸“A”大，因此，即使导向部22相对于阀主体1错芯设置，也能够通过驱动部4侧的第二间隙在导向部22内将阀部件3″的倾斜矫正为使阀芯32″容易落座的状态，能够防止阀芯32″与阀端口13a的干渉。

图10是表示实施方式的冷冻循环系统的图。在图中，符号10是构成膨胀阀的本发明的实施方式的电动阀，200是搭载于室外单元的室外热交换器，300是搭载于室内单元的室内热交换器，400是构成四通阀的流路切换阀，500是压缩机。电动阀10、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，蓄能器、压力传感器、温度传感器等省略了图示。

冷冻循环的流路通过流路切换阀400在制冷运转时的流路和制热运转时的流路这两条通路切换。在制冷运转时，如图中实线的箭头所示地，通过压缩机500进行了压缩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作为冷凝器发挥功能，从室外热交换器200流出的液态制冷剂经由电动阀10流入室内热交换器300，该室内热交换器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地，通过压缩机500进行了压缩的制冷剂从流路切换阀400起按照室内热交换器300、电动阀10、室外热交换器200、流路切换阀400、压缩机500的顺序循环，室内热交换器300作为冷凝器发挥功能，室外热交换器200作为蒸发器发挥功能。电动阀10对制冷运转时从室外热交换器200流入的液制冷剂、以及制热运转时从室内热交换器300流入的液制冷剂分别进行减压膨胀，还控制该制冷剂的流量。

此外，在以上的第一实施方式至第三实施方式的说明中，如图1至图9所示地，支撑部件2、2′的基部21、21′采用了具有径向的间隙地嵌合于阀主体1的内周面内的结构，但并不限定于此，支撑部件2、2′的基部21、21′也可以采用不具有径向的间隙地压入阀主体1的内周面内的结构。在压入的情况下，由于压入部分(基部)的形状、部件差异、压入差异等，也考虑导向部22、22′相对于阀主体1错芯设置，能够得到与上述相同的效果。

以上对本发明的实施方式参照附图详细地进行了说明，但具体的结构不限定于这些实施方式，即使存在不脱离本发明的主旨的范围的设计的变更，也包含于本发明。

Claims (4)

1.一种电动阀，其具备具有阀室及阀端口的阀主体、变更上述阀端口的开度的阀部件以及具有将上述阀部件沿上述阀端口的轴线方向进退驱动的驱动轴的驱动部，上述电动阀的特征在于，

上述阀部件具有接近或离开上述阀端口的阀芯、连接上述驱动部的上述驱动轴和上述阀芯的阀架以及将上述驱动轴或阀芯和上述阀架具有径向的游隙地连接的摇头部，

在上述阀室内的上述阀端口的附近设有沿上述轴线方向对上述阀架进行导向的筒状的导向部，上述导向部的内周面和上述阀架的外周面隔着上述阀端口侧的第一间隙和上述驱动部侧的第二间隙设置，上述第一间隙的间隙尺寸A与上述第二间隙的间隙尺寸B的关系设定为A＜B，

上述摇头部以连接上述驱动轴和上述阀架的方式设置，

上述摇头部处的上述驱动轴与上述阀架的径向的游隙尺寸C、上述第一间隙的间隙尺寸A以及上述第二间隙的间隙尺寸B的关系设定为A＜B＜C。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

通过上述第一间隙对上述阀架进行导向的上述轴线方向的导向长度L1与上述阀架的外径尺寸L2的关系设定为L1/L2＞1。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述阀部件位于上述阀端口的全开位置时，上述阀架的前端部从上述导向部突出。

4.一种冷冻循环系统，其包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，该冷冻循环系统的特征在于，

将权利要求1～3中任一项所述的电动阀用作上述膨胀阀。