CN114484068A - 电动阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动阀，通过形成于主阀芯的副阀口与副阀芯之间的端口节流部进行制冷剂的小流量控制域的流量控制，在该电动阀中将在副阀室内的制冷剂的状态稳定化，降低端口节流部的制冷剂通过音的升压，抑制电动阀的噪音、振动的发生。在副阀芯(4)设置插通到副阀室(3R)内的导向用凸起部(41)。由副阀室(3R)的内周与导向用凸起(41)的外周的余隙形成节流通路(S1)。流入到主阀室(1R)内的制冷剂从连通路(3b)穿过节流通路(S1)流到副阀室(3R)。主阀室(1R)内的制冷剂即使是在气相的制冷剂混入有液相的制冷剂的状态的制冷剂，也能够将制冷剂通过穿过节流通路(S1)而稳定化。然后，从副阀室(3R)通过端口节流部(P)。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及用于冷冻循环系统等的电动阀。

背景技术

以往，作为设于空调机的冷冻循环的电动阀，具有在小流量控制域和大流量域进行流量控制的电动阀。这样的电动阀例如公开于日本特开2020－106086号公报(专利文献1)。

图9是该现有的电动阀的主要部分放大剖视图。在该现有的电动阀中，具备主阀芯a和副阀芯b，使制冷剂从副阀芯b的连通路b3向主阀芯a的副阀室a1流入，通过作为副阀芯b的针阀b2与副阀口a2的间隙的端口节流部P对制冷剂进行节流，进行小流量控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020－106086号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1的电动阀中，在向连通路b3流入的制冷剂在气相中混入有液相的情况等、制冷剂的状态不稳定的情况下，制冷剂保持不稳定的状态流入端口节流部P。因此，存在端口节流部P的制冷剂通过音增大的问题。

本发明的课题在于，在通过主阀芯将主阀口设为全闭状态且通过形成于该主阀芯的副阀口与副阀芯之间的端口节流部进行制冷剂的在小流量控制域的流量控制的电动阀中，将副阀室内的制冷剂的状态稳定化，降低端口节流部的制冷剂通过音的声压，抑制电动阀的噪音、振动的发生。

用于解决课题的方案

本发明的电动阀，具备设于阀主体的主阀室内并对在该主阀室开口的主阀口进行开闭的主阀芯和在形成于上述主阀芯的副阀室内沿形成于该主阀芯的副阀口的轴线方向移动而控制该副阀口的开度的副阀芯，形成有从上述主阀室连通于上述副阀室的连通路，且具有小流量控制域，该小流量控制域是通过上述主阀芯将上述主阀口闭合，将经由上述连通路向上述副阀室流入的流体在上述副阀芯的针阀与上述副阀口的间隙的端口节流部节流而形成的，该电动阀的特征在于，在从上述连通路到上述端口节流部之间具备将在上述副阀室内的流体的状态稳定化的稳定化构造。

此时，优选电动阀的特征在于，由节流通路构成上述稳定化构造，该节流通路由上述副阀室的内周与内插于该阀室的上述副阀芯的外周的余隙构成。

另外，优选电动阀的特征在于，上述副阀芯具备插通上述副阀室内的导向用凸起部，由上述副阀室的内周与上述导向用凸起部的外周的余隙构成上述节流通路。

另外，优选电动阀的特征在于，上述副阀芯具备插通上述副阀室内的凸缘部和在上述连通路开口的扩大空间，由节流通路与上述扩大空间构成上述稳定化构造，该节流通路由上述副阀室的内周与上述凸缘部的外周的余隙构成。

另外，优选电动阀的特征在于，在上述凸缘部形成有从上述扩大空间到上述端口节流部侧沿上述轴线方向贯通的通孔。

另外，优选电动阀的特征在于，上述连通路的开口面积[A]、上述节流通路的开口面积[B]以及上述端口节流部的开口面积[C]的关系为A＞B＞C。

另外，优选电动阀的特征在于，上述连通路的开口面积[A]、上述节流通路的开口面积[B]、上述端口节流部的开口面积[C]以及上述通孔的开口面积[D]的关系为A＞B+D＞C。

另外，优选电动阀的特征在于，在上述主阀芯形成有上述连通路，从上述端口节流部到上述连通路的高度比上述副阀室的半径大。

发明的效果

根据本发明的电动阀，即使是在气相的制冷剂混入有液相的制冷剂的状态的制冷剂，也使副阀室内的制冷剂的状态稳定化，使从副阀室通过端口节流部(副阀口)前的制冷剂的状态稳定化。从而，作为针阀与副阀口的间隙的端口节流部的制冷剂通过音的声压降低，能够抑制电动阀的在噪音、振动的发生。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的电动阀的小流量控制域状态的纵剖视图。

图2是第一实施方式的电动阀的小流量控制域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大流量域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小流量控制域状态的主要部分放大剖视图。

图5是第二实施方式的电动阀的大流量域状态的主要部分放大剖视图。

图6是本发明的第三实施方式的电动阀的小流量控制域状态的主要部分放大剖视图。

图7是本发明的第四实施方式的电动阀的小流量控制域状态的主要部分放大剖视图。

图8是本发明的第五实施方式的电动阀的小流量控制域状态的主要部分放大剖视图。

图9是现有的电动阀的主要部分放大剖视图。

图中：1—阀壳，1R—主阀室，11—第一接头管，12—第二接头管，13—主阀座，13a—主阀口，L—轴线，2—导向部件，2A—导向孔，22—导向部，23—架部，23a—内螺纹部，3—主阀芯，31—主阀部，32—保持部，3a—副阀口，3b—连通路，3B—副阀导向孔，3R—副阀室，4—副阀芯，41—导向用凸起部，42—针阀，5—驱动部，5A—步进马达，5B—螺纹进给机构，5C—限位机构，51—转子轴，51a—外螺纹部，52—磁性转子，53—定子线圈，4′—副阀芯，41′—导向用凸起部，43′—凸缘部，4a′—扩大空间，4″—副阀芯，41″—导向用凸起部，44″—扩大空间，3c—扩大空间，100—电动阀。

具体实施方式

接下来，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小流量控制域状态的纵剖视图，图2是该电动阀的小流量控制域状态(副阀下端位置)的主要部分放大剖视图，图3是该电动阀的大流量域状态(副阀上端位置)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。该电动阀100具备阀壳1、导向部件2、主阀芯3、副阀芯4以及驱动部5。

阀壳1例如由黄铜、不锈钢等形成为大致圆筒形状，在其内侧具有主阀室1R。在阀壳1的外周一侧连接有与主阀室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，在阀壳1的第二接头管12的主阀室1R侧形成有主阀座13，该主阀座13的内侧为主阀口13。主阀口13a是以轴线L为中心的圆柱形状的孔，第二接头管12经由主阀口13a与主阀室1R导通。此外，在本实施方式中，主阀座13与阀壳1形成为一体，但可以采用将具有主阀口的阀座部件设为与阀壳分体，将阀座部件组装于阀壳的方式。

在阀壳1的上端的开口部安装有导向部件2。导向部件2具有：嵌合于阀壳1的内周面内的嵌合部21；位于嵌合部21的上方的大致圆柱状的导向部22；延伸设置于导向部22的上部的架部23；以及设于嵌合部21且由从嵌合部21的外周突出的金属板构成的环状的固定金属附件24。嵌合部21、上部导向部22以及架部23构成为树脂制的一体品，固定金属附件24通过嵌入成形与树脂制的嵌合部21一起设置成一体。此外，也可以将导向部件2的嵌合部21相对于阀壳1压入。

导向部件2通过嵌合部21组装于阀壳1，经由固定金属附件24通过焊接固定于阀壳1的上端部。另外，在导向部件2中，在嵌合部21和导向部22的内侧形成有与轴线L同轴的圆筒形状的导向孔2A，并且在架部23的中心形成有与导向孔2A同轴的内螺纹部23a及其螺纹孔。而且，在导向孔2A内配设有主阀芯3。

主阀芯3由相对于主阀座13落座及离座的主阀部31和作为主阀芯3的侧壁且保持副阀芯4的保持部32构成。在主阀部31的内侧形成有圆柱状的开口3A，并且在保持部32的内侧形成有圆柱状的副阀室3R，该副阀室3R的内周面成为副阀导向孔3B。而且，在主阀部31与保持部32之间形成有以轴线L为中心从副阀室3R向开口3A侧开口的圆柱状的副阀口3a。

在主阀芯3的保持部32的侧面，在与轴线L交叉的方向上形成有从主阀室1R向副阀室3R连通的连通路3b。在该实施方式中，在绕轴线L旋转对称的位置以放射状形成有多个(例如，四个)连通路3b。另外，主阀芯3在保持部32的上端部具有止动器34，并且在止动器34与导向部件2的导向孔2A的上端部之间具有主阀弹簧35，通过该主阀弹簧35，主阀芯3向主阀座13的方向(关闭方向)被施力。此外，在主阀部31的开口3A的内侧配设有消声部件36。此外，不限于在旋转对称的位置以放射状形成有多个连通路3b的方式，也可以将连通路3b的数量设为一个、或者不等间隔地形成有多个连通路3b。

副阀芯4设于转子轴51的下端部。另外，副阀芯4与转子轴形成为一体。该副阀芯4由导向用凸起部41和针阀42构成。另外，副阀芯4的针阀42的前端相对于副阀口3a沿轴线L方向插通，通过小流量的制冷剂在作为针阀42与副阀口3a的间隙的端口节流部P流通，进行小流量控制。在导向用凸起部41的上端配设有由润滑性树脂构成的圆环状的垫圈43，导向用凸起部41插通到副阀导向孔3B内。并且，该导向用凸起部41的外周面与副阀导向孔3B的内周面的余隙构成了作为“稳定化构造”的节流通路S1。此外，也可以将副阀芯4和转子轴51分别分体地形成，并将它们组装。

在阀壳1的上端通过焊接等气密地固定有壳体14，在该壳体14的内外构成有驱动部5。驱动部5具备步进马达5A、通过步进马达5A的旋转使副阀芯4进退的螺纹进给机构5B、以及限制步进马达5A的旋转的限位机构5C。

步进马达5A由转子轴51、可旋转地配设于壳体14的内部的磁性转子52、在壳体14的外周相对于磁性转子52对置配置的定子线圈53、以及未图示的磁轭、外装部件等构成。转子轴51经由衬套安装于磁性转子52的中心，在该转子轴51的导向部件2侧的外周形成有外螺纹部51a。该外螺纹部51a与导向部件2的内螺纹部23a螺纹结合，由此导向部件2在轴线L上支撑有转子轴51。而且，导向部件2的内螺纹部23a和转子轴51的外螺纹部51a构成了螺纹进给机构5B。此外，在壳体14的内侧顶棚部设有保持旋转限位机构5C的圆筒部14a，在该圆筒部14a内配设有对转子轴51的上端进行导向的导向部件54。

通过以上的结构，当步进马达5A驱动时，磁性转子52及转子轴51旋转，通过外螺纹部51a与内螺纹部23a的螺纹进给机构5B，转子轴51与磁性转子52一起沿轴线L方向移动。并且，副阀芯4沿轴线L方向进退移动，副阀芯4的针阀42相对于副阀口3a接近或远离。另外，在副阀芯4上升时，垫圈43卡合于主阀芯3的止动器34(副阀上端位置)，主阀芯3与副阀芯4一起移动，主阀芯3的主阀部31从主阀座13离开。由此，主阀口13a成为全开，为大流量域状态(此外，在主阀芯3从主阀座13离开后，成为主阀口13a全开的大流量域状态，即与后述的图3相同的状态)。此外，在磁性转子52形成有突起部52a，随着磁性转子52的旋转，突起部52a使旋转限位机构5C工作，转子轴51(及磁性转子52)的最下端位置及最上端位置被限制。

在图1的小流量控制域状态下，主阀芯3为落座于主阀座13的状态，主阀口13a为闭阀，通过副阀芯4的针阀42控制副阀口3a的开度(端口节流部P的开口面积)，进行小流量的控制。此时，从第一接头管11流入到主阀室1R内的制冷剂从连通路3b穿过节流通路S1流入副阀室3R。这样，制冷剂经由节流通路S1流入副阀室3R，因此，即使假设主阀室1R内的制冷剂是在气相的制冷剂混入有液相的制冷剂的状态的制冷剂，该制冷剂通过穿过节流通路S1而稳定化，从副阀室3R通过端口节流部P前的制冷剂的状态稳定化。从而，在端口节流部P的制冷剂通过音的升压降低，能够抑制该电动阀100的噪音、振动的发生。

在此，在图9所示的现有的电动阀中，从副阀口a2的上缘位置到连通路b3的底部的高度[H1]小，因此从连通路b3到端口节流部P的制冷剂流动的距离短。与之相对，在本实施方式中，如图2所示，从副阀口3a的上缘位置到连通路3b的底部的高度[H3]比上述现有的电动阀的上述高度[H1]充分高，即该高度[H3]比副阀室3a的内径(导向孔3B的内径)的半径大。这样，从副阀口3a的上缘位置到连通路3b的底部的高度[H3]充分长，因此制冷剂的稳定化的效果提高。此外，图2示出了电动阀100的小流量控制域状态下的副阀芯4的下端位置，在该状态下，从副阀口3a到节流通路S1的下端的高度[H2]比从副阀口3a的上缘位置到连通路3b的底部的高度[H3]低。另外，在图3所示的大流量域状态下，副阀芯4的上端位置处的从副阀口3a的上缘位置到节流通路S1的下端的高度[H4]也比从副阀口3a的上缘位置到连通路3b的底部的高度[H3]低。由此，能够始终确保节流通路S1。

另外，连通路3b的开口面积[A]、节流通路S1的开口面积[B]以及端口节流部P的开口面积[C]的关系为A＞B＞C。由此，制冷剂状态的稳定化效果提高。此外，在设有多个连通路3b的方式的情况下，采用多个连通路3b的开口面积的合计。另外，在本实施方式中，端口节流部P的开口面积为针阀42未插通于副阀口3a的副阀口3a的内径处的开口面积C，且设定为具有上述的关系，但是，也可以设定为，在针阀42插通于副阀口3a内的状态下，将副阀口3a与针阀42之间的间隙的开口面积设为C，且具有上述的关系。

图4是本发明的第二实施方式的电动阀的小流量控制域状态的主要部分放大剖视图，图5是第二实施方式的电动阀的大流量域状态的主要部分放大剖视图。此外，在以下的第二至第五实施方式中，图示的主要部分以外的其它部分与第一实施方式的图1相同。另外，在以下的各实施方式中，对与第一实施方式相同的部件、同样的要素标注相同的符号，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在于副阀芯4′的结构。

该第二实施方式中的副阀芯4′具备插通到副阀室3R内的与第一实施方式相同的导向用凸起部41′和形成于从该导向用凸起部41′向副阀口3a侧分离的位置的凸缘部43′。进一步地，具备作为导向用凸起部41′与凸缘部43′之间的空间的扩大空间4a′。凸缘部43′为圆盘状，由其外周面与副阀导向孔3B的内周面的余隙形成了节流通路S2。另外，扩大空间4a′在连通路3b开口。而且，该节流通路S2和扩大空间4a′构成了“稳定化构造”。并且，从第一接头管11流入到主阀室1R内的制冷剂从连通路3b向扩大空间4a′流出，进一步穿过节流通路S2流入到副阀室3R。这样，制冷剂经由扩大空间4a′和节流通路S2流入到副阀室3R，因此即使在因主阀室1R内的制冷剂中的气相与液相的比率的变动而液相的比率增加的情况下，制冷剂中的气相和液相在扩大空间内4a′内被均匀化，因此从副阀室3R通过端口节流部S(副阀口)前的制冷剂的状态进一步稳定化。从而，在端口节流部P处的制冷剂通过音的声压降低，能够抑制该电动阀100的噪音、振动的发生。另外，流出到扩大空间4a′的流体的流速被降低，因此也能够抑制因碰撞壁面时发生的气泡的破灭引起的噪音、振动的发生。此外，在图5所示的大流量域状态下，副阀芯4′的上端位置处的从副阀口3a的上缘位置到节流通路S2的下端的高度也比从副阀口3a的上缘位置到连通路3b的底部的高度低。由此，能够始终确保节流通路S2。

另外，连通路3b的开口面积[A]、节流通路S2的开口面积[B]、以及端口节流部P的开口面积[C]的关系为A＞B＞C。由此，制冷剂状态的稳定化效果提高。此外，关于开口面积A和开口面积C的设定，能够与第一实施方式的情况同样地设。

图6是第三实施方式的电动阀的小流量控制域状态的主要部分放大剖视图。在该第三实施方式中，在连通路3b的副阀室3R侧形成有扩大空间3c。在该第三实施方式中，也与第二实施方式相同，制冷剂从连通路3b流出到扩大空间3c，进一步地穿过节流通路S1流到副阀室3R，因此即使在因主阀室1R内的制冷剂中的气相与液相的比率的变动而液相的比率增加的情况下，制冷剂中的气相和液相也在扩大空间内3c内被均匀化，因此从副阀室3R通过端口节流部P(副阀口)前的制冷剂的状态进一步稳定化。从而，在端口节流部P处的制冷剂通过音的声压降低，能够抑制该电动阀100的噪音、振动的发生。另外，流出到扩大空间3c的流体的流速降低，因此也能够抑制碰撞壁面时发生的气泡的破灭引起的噪音、振动的发生。

图7是第四实施方式的电动阀的小流量控制域状态的主要部分放大剖视图。在该第四实施方式中，在副阀芯4″的导向用凸起部41″的与连通路3面对面的部分设有扩大空间44″。该扩大空间44″由从导向用凸起部41″的外周面朝向轴线L贯穿设置的孔形成。该孔的内径为比连通路3b的内径充分大的内径。即，该扩大空间44″并非全周设置。在该第四实施方式中，也与第二实施方式同样地，制冷剂从连通路3b流出到扩大空间44″，再穿过节流通路S1流到副阀室3R，因此即使在因主阀室1R内的制冷剂中的气相与液相的比率的变动而液相的比率增加的情况下，制冷剂中的气相和液相也在扩大空间内44″内被均匀化，因此从副阀室3R通过端口节流部P(副阀口)前的制冷剂的状态进一步稳定化。从而，在端口节流部P处的制冷剂通过音的声压降低，能够抑制该电动阀100的噪音、振动的发生。另外，流出到扩大空间44″的流体的流速降低，因此也能够抑制碰撞壁面时发生的气泡的破灭引起的噪音、振动的发生。

图8是第五实施方式的电动阀的小流量控制域状态的主要部分放大剖视图。在该第五实施方式中，在与第二实施方式同样的副阀芯4′的凸缘部43′形成有从扩大空间4a到端口节流部P侧沿轴线L方向贯通的通孔45′。而且，在该第五实施方式中，制冷剂从连通路3b向扩大空间4a流出。而且，制冷剂穿过节流通路S2和通孔45′流到副阀室3R。因此，即使在因主阀室1R内的制冷剂中的气相与液相的比率的变动而液相的比率增加的情况下，制冷剂中的气相和液相也在扩大空间内4a内被均匀化，因此从副阀室3R通过端口节流部P前的制冷剂的状态进一步稳定化。从而，端口节流部P处的制冷剂通过音的声压降低，能够抑制该电动阀100的噪音、振动的发生。另外，流出到扩大空间4a的流体的流速降低，因此也能够抑制碰撞壁面时发生的气泡的破灭引起的噪音、振动的发生。

另外，连通路3b的开口面积[A]、节流通路S2的开口面积[B]、端口节流部的开口面积[C]、以及通孔45′的开口面积[D]的关系为A＞B+D＞C。由此，制冷剂状态的稳定化效果提高。此外，关于开口面积A和开口面积C的设定，能够与第一实施方式的情况同样地设定。

此外，在第三实施方式、第四实施方式、第五实施方式中省略了各自的大流量域状态的图示，但在大流量域状态下也能够始终确保节流通路的点与第一实施方式、第二实施方式同样。

另外，在本发明的实施方式中，在主阀芯设有连通路，但也能够在主阀芯不设置连通路，而是例如在导向用凸起部设置D切口，由主阀芯的内周面(副阀导向孔3B)和D切口形成连通路。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，关于其它的实施方式也进行了详细叙述，但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 (8)

1.一种电动阀，具备设于阀主体的主阀室内并对在该主阀室开口的主阀口进行开闭的主阀芯和在形成于上述主阀芯的副阀室内沿形成于该主阀芯的副阀口的轴线方向移动而控制该副阀口的开度的副阀芯，形成有从上述主阀室连通于上述副阀室的连通路，且具有小流量控制域，该小流量控制域是通过上述主阀芯将上述主阀口闭合，将经由上述连通路向上述副阀室流入的流体在上述副阀芯的针阀与上述副阀口的间隙的端口节流部节流而形成的，

该电动阀的特征在于，

在从上述连通路到上述端口节流部之间具备将在上述副阀室内的流体的状态稳定化的稳定化构造。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

由节流通路构成上述稳定化构造，该节流通路由上述副阀室的内周与内插于该阀室的上述副阀芯的外周的余隙构成。

3.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，

上述副阀芯具备插通上述副阀室内的导向用凸起部，

由上述副阀室的内周与上述导向用凸起部的外周的余隙构成上述节流通路。

4.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

上述副阀芯具备插通上述副阀室内的凸缘部和在上述连通路开口的扩大空间，

由节流通路与上述扩大空间构成上述稳定化构造，该节流通路由上述副阀室的内周与上述凸缘部的外周的余隙构成。

5.根据权利要求4所述的电动阀，其特征在于，

在上述凸缘部形成有从上述扩大空间到上述端口节流部侧沿上述轴线方向贯通的通孔。

6.根据权利要求2～4中任一项所述的电动阀，其特征在于，

上述连通路的开口面积[A]、上述节流通路的开口面积[B]以及上述端口节流部的开口面积[C]的关系为A＞B＞C。

7.根据权利要求5所述的电动阀，其特征在于，

上述连通路的开口面积[A]、上述节流通路的开口面积[B]、上述端口节流部的开口面积[C]以及上述通孔的开口面积[D]的关系为A＞B+D＞C。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的电动阀，其特征在于，

在上述主阀芯形成有上述连通路，

从上述端口节流部到上述连通路的高度比上述副阀室的半径大。

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