CN115638258A

CN115638258A - 电动阀

Info

Publication number: CN115638258A
Application number: CN202210727686.9A
Authority: CN
Inventors: 中岛昌树; 原圣一
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-01-24
Also published as: JP7410580B2; JP2023014586A; JP2024015519A

Abstract

提供一种能够以简单的结构实现小型化，并且能够极力抑制压力损失等的电动阀。电动阀具有电机、具备凸缘部并由所述电机驱动旋转的被驱动部以及具备流体的流入路和排出路并收容所述被驱动部的壳体，所述凸缘部具有贯通开口和遮蔽壁，根据所述被驱动部的旋转位置，所述贯通开口或所述遮蔽壁被配置于所述流入路与所述排出路之间。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及一种电动阀。

背景技术

以往，例如电动阀被作为位于流体的配管系统的中途而进行流体的流路的开闭、流量控制的设备而使用。在这样的电动阀中，为了准确地进行流量控制，通过安装于阀主体的步进电机等驱动源驱动阀芯。

在专利文献1中，公开了一种电动阀，该电动阀通过由步进电机驱动阀芯而使阀芯离开阀座，由此，容许第一端口与第二端口之间的制冷剂等流体的流动，另外，通过使阀芯落座于阀座，阻止第一端口与第二端口之间的流体的流动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-173877号公报

发明要解决的技术问题

在专利文献1的电动阀中，为了将步进电机的旋转运动变化为阀芯的直线运动而使用转换机构，该转换机构使用了螺纹。因此，除了结构复杂之外，由于螺纹的滑动阻力比较大，因此，需要增大步进电机的容量，导致电动阀的大型化、成本增加。

另外，在专利文献1的电动阀中，由于与阀芯连结的阀轴沿着阀座的中心轴线延伸，因此，为了避免与阀轴的干涉，需要将第一端口与第二端口中的一方配置在相对于阀座的轴线交叉的方向上。因此，第一端口与第二端口之间的流体的流动被强制改变方向，因此而产生压力损失等问题。另外，在专利文献1的电动阀中，在其结构上很难实现双向的流动。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够以简单的结构实现小型化并且能够极力抑制压力损失等的电动阀。

用于解决技术问题的技术手段

本发明涉及的电动阀具有：

电机；

被驱动部，该被驱动部具备凸缘部，并且通过所述电机驱动该被驱动部旋转；以及

壳体，该壳体具备流体的流入路和排出路，并且该壳体收容所述被驱动部，

所述凸缘部具有贯通开口和遮蔽壁，根据所述被驱动部的旋转位置，所述贯通开口或所述遮蔽壁被配置于所述流入路与所述排出路之间。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够以简单的结构实现小型化并且能够极力抑制压力损失等的电动阀。

附图说明

图1是从电机部侧观察本实施方式的电动阀的立体图。

图2是从齿轮部侧观察本实施方式的电动阀的立体图，但去除了齿轮壳体的一部分来表示。

图3是以通过齿轮的轴线的面来切断齿轮部而表示的剖视图，省略了电机部的一部分。

图4是本实施方式的第二齿轮部的立体图。

图5是变形例的第二齿轮部的立体图。

符号说明

1 电动阀

2 电机部

3 齿轮部

31 壳体基部

315 第一流路

316 第一环状部

32 齿轮壳体

328 第二流路

329 第二环状部

33 第一齿轮部

331 第一轴

332 驱动齿轮

34、44 第二齿轮部

341、441 第二轴

343、443 从动齿轮

342、442 凸缘部

34A～34F 圆形肋

34A1 开口

34B1 遮蔽壁

34C2 第一圆形开口

34D2 第二圆形开口

34E2 第三圆形开口

34F2 第四圆形开口

GC 齿轮室

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明涉及的电动阀的实施方式。本实施方式的电动阀1例如与制冷循环的配管连结，能够用于控制制冷剂的流动。

(电动阀的结构)

图1是从电机部侧观察本实施方式的电动阀1的立体图。图2是从齿轮部3侧观察本实施方式的电动阀1的立体图，但去除了齿轮壳体的一部分来表示。图3是以通过驱动齿轮和从动齿轮的轴线的面来切断齿轮部而表示的剖视图，省略了电机部2的一部分。

电动阀1具有电机部2和齿轮部3。电机部2具有金属板制的电机基部21和有底圆筒状的树脂制的罩22，该罩22与电机基部21连结。在通过电机基部21和罩22形成的内部空间收容有未图示的步进电机。

罩22的外周的一部分向径向外方延伸而与中空的箱23连结，在箱23内配置有基板，该基板与贯通箱23的端子引脚24连接。步进电机经由基板和端子引脚24从外部的控制装置接受供电。

齿轮部3具有：壳体基部31，该壳体基部31经由螺丝SC(图1)与电机基部21连结；齿轮壳体32，该齿轮壳体32与壳体基部31连结；以及第一齿轮部33和第二齿轮部34，该第一齿轮部33和第二齿轮部34配置于在壳体基部31与齿轮壳体32之间形成的齿轮室GC内。由壳体基部31和齿轮壳体32构成壳体。

在壳体基部31配置有：贯通厚度方向的轴孔311、形成于朝向齿轮室GC的面的第一凹部312以及形成于与朝向齿轮室GC的面为相反侧的面的第一配管连接部313。第一凹部312的第一底面314形成为球状。在与未图示的配管连接的第一配管连接部313的内侧，形成有截面圆形状的第一流路315。第一流路315的内径与后述的圆形肋34A～34F的内径相等。在壳体基部31的朝向齿轮室GC的面，以在第一流路315的周围突出的方式形成有第一环状部316。

齿轮壳体32具有与壳体基部31平行地延伸的板状部321和从板状部321的外周朝向壳体基部31延伸的筒状部322。通过将筒状部322的端部抵靠并固定于壳体基部31，从而在其内部形成密闭的齿轮室GC。

在板状部321的朝向齿轮壳体32的齿轮室GC的面，与轴孔311相对地形成有第二凹部323，另外，与第一凹部312相对地形成有第三凹部324。第二凹部323的第二底面325以及第三凹部324的第三底面326分别形成为球状。

在板状部321的与朝向齿轮室GC的面为相反侧的面，与第一配管连接部313相对地形成有第二配管连接部327。在与未图示的配管连接的第二配管连接部327的内侧，形成有截面圆形状的第二流路328。第二流路328的内径与后述的圆形肋34A～34F的内径相等。在板状部321的朝向齿轮室GC的面，以在第二流路328的周围突出的方式形成有第二环状部329。第二环状部329与第一环状部316隔开间隔地相对。

第一齿轮部33是第一轴331和驱动齿轮332连续设置而成，该第一轴331与步进电机的输出轴为一体，该驱动齿轮332在第一轴331的周围与第一轴331同轴地形成。第一轴331的顶端333与板状部321的第二凹部323的第二底面325对应而具有球面形状。第一轴331相对于轴孔311和第二凹部323以能够相对旋转的方式嵌合，第二底面325成为第一轴331的轴承部。

作为被驱动部的第二齿轮部34是圆筒状的第二轴341、圆盘状的凸缘部342以及从动齿轮343连续设置而成，该凸缘部342在第二轴341的周围与第二轴341同轴地形成，该从动齿轮343形成于凸缘部342的外周。从动齿轮343与驱动齿轮332啮合。

第二轴341的一端344与壳体基部31的第一凹部312的第一底面314对应而具有球面形状，该第二轴341的另一端345与板状部321的第三凹部324的第三底面326对应而具有球面形状。第二轴341相对于第一凹部312和第三凹部324以能够相对旋转的方式嵌合，第一底面314或第三底面326成为第二轴341的轴承部。

图4是第二齿轮部34的立体图。在图中，在凸缘部342的两侧面，小径肋3421和大径肋3422(仅图示一方)在相同高度(与凸缘部342的面的距离)相对于第二轴341形成为同心圆状。

在凸缘部342的两侧面，在小径肋3421和大径肋3422之间的夹着凸缘部342相对的位置，六个圆形肋34A～34F(仅图示一方)沿周向等间隔地形成。六个圆形肋34A～34F彼此同径，并且具有与小径肋3421和大径肋3422相同的高度(与凸缘部342的面的距离)。圆形肋34A～34F的一部分与小径肋3421和大径肋3422融合。

圆形肋34A～34F的内侧具有不同的形状。具体而言，在圆形肋34A的内侧形成有开口34A1。开口34A1的内径与圆形肋34A的内径相等。

与圆形肋34A相邻的圆形肋34B的内侧被遮蔽壁34B1遮蔽。

在与圆形肋34B相邻的圆形肋34C的内侧，形成有壁34C1和贯通壁34C1的五个第一圆形开口34C2。第一圆形开口34C2的总截面积比开口34A1的截面积小。

在与圆形肋34C相邻的圆形肋34D的内侧，形成有壁34D1和贯通壁34D1的十三个第二圆形开口34D2。第二圆形开口34D2的内径比第一圆形开口34C2的内径小。

在与圆形肋34D相邻的圆形肋34E的内侧，形成有壁34E1和贯通壁34E1的第三圆形开口34E2。第三圆形开口34E2的内径比第二圆形开口34D2的内径小，并且第三圆形开口34E2的数量比第二圆形开口34D2的数量多。

在与圆形肋34E相邻的圆形肋34F的内侧，形成有壁34F1和贯通壁34F1的第四圆形开口34F2。第四圆形开口34F2的内径比第三圆形开口34E2的内径小，并且第四圆形开口34F2的数量比第三圆形开口34E2的数量多。优选第一圆形开口34C2～第四圆形开口34F2的总截面积彼此不同。开口34A1以及第一圆形开口34C2～第四圆形开口34F2构成贯通开口。

在将电动阀1组装后的状态下，根据第二齿轮部34的旋转位置，形成于凸缘部342的两侧的圆形肋34A～34F与第一环状部316和第二环状部329相对。第一环状部316和第二环状部329的间隙比相对的圆形肋34A～34F的轴线方向端部之间的距离稍大。

(电动阀的动作)

这里，电机部2的步进电机内置检测输出轴即第一齿轮部33的旋转角度的编码器，并且能够基于来自编码器的信号对第一齿轮部33的旋转角度以闭环进行控制，但也可以通过开环控制来控制步进电机。

通过从未图示的控制装置经由端子引脚24对电机部2的步进电机发送控制信号，由此，第二齿轮部34经由与第一齿轮部33的驱动齿轮332啮合的从动齿轮343而转动。

另外，考虑到第一齿轮部33与第二齿轮部34的传动比，控制装置预先存储圆形肋34A～34F中的任意一个能够移动到与第一环状部316和第二环状部329相对的角度位置的、第一齿轮部33的角度位置。圆形肋34A、34C～34F与第一环状部316和第二环状部329相对的位置是开阀位置，圆形肋34B与第一环状部316和第二环状部329相对的位置是闭阀位置。

将第一流路(这里是流入路)315侧作为制冷剂的流入侧(高压侧)，将第二流路(这里是流出路)328侧作为制冷剂的流出侧(低压侧)。在想要切断在第一流路315与第二流路328之间的制冷剂的流动的情况下，控制装置驱动步进电机，使第二齿轮部34转动到圆形肋34B与第一环状部316和第二环状部329相对的位置。

由于圆形肋34B的内侧被遮蔽壁34B1关闭，因此，能够切断从第一流路315朝向第二流路328的制冷剂的流动。

此时，第二齿轮部34由于高压侧与低压侧的压力差而沿轴线方向位移，低压侧的圆形肋34B在整周上与第二环状部329抵接。由此，在圆形肋34B与第二环状部329之间确立密封性，不会产生制冷剂的泄露。

另一方面，由于在高压侧的圆形肋34B与第一环状部316之间产生间隙，制冷剂通过该间隙向齿轮室GC内流出。该制冷剂能够用于第一齿轮部33和第二齿轮部34、第一轴331、第二轴341的润滑。即使齿轮室GC内被制冷剂充满，由于低压侧的圆形肋34B与第二环状部329在整周上抵接，该制冷剂不向第二流路328流出。

对此，在希望制冷剂在第一流路315与第二流路328之间以最大流量流动的情况下，控制装置驱动步进电机，使第二齿轮部34转动到圆形肋34A与第一环状部316和第二环状部329相对的位置。

由此，形成于圆形肋34A的内侧的、截面积为最大的开口34A1相对于第一流路315和第二流路328以不产生台阶的方式连接，因此，能够确保从第一流路315朝向第二流路328的最大流量的制冷剂的流动。另外，从第一流路315朝向第二流路328的制冷剂不停滞地直接通过开口34A1，因此，能够抑制压力损失，并且能够抑制异常声音的产生。

另外，在希望制冷剂在第一流路315与第二流路328之间以比最大流量少的流量流动的情况下，控制装置驱动步进电机，使第二齿轮部34转动到圆形肋34C～34F中的任意一个与第一环状部316和第二环状部329相对的位置。

在圆形肋34C～34F的内侧，分别形成有不同的截面积的开口34C2～34F2，因此，能够根据所选择的开口34C2～34F2来限制从第一流路315朝向第二流路328的最大流量的制冷剂的流动。

能够根据制冷循环中的模式选择适于确保所需的流量的制冷剂的圆形肋34C～34F。另外，圆形肋34C～34F的制冷剂的整流效果是彼此不同的。因此，在使圆形肋34C～34F中的任意一个与第一环状部316和第二环状部329相对时有异常声音产生的情况下，也能够转动第二齿轮部34，以使另外的圆形肋与第一环状部316和第二环状部329相对。

根据本实施方式，也能够将第二流路328侧作为制冷剂的流入侧(高压侧)，将第一流路315侧作为制冷剂的流出侧(低压侧)。在该情况下，在闭阀位置，低压侧的圆形肋34B在整周上与第一环状部316抵接。由此，即使不设置衬垫等，在圆形肋34B与第一环状部316之间也不产生制冷剂的泄露，因此，能够实现减少零件数量。

更进一步地，根据本实施方式，不设置将旋转运动转换为直线运动的转换机构，仅通过旋转第二齿轮部34就能够对第一流路315与第二流路328之间的制冷剂的通过与切断进行控制，因此，能够实现部件数量少、具有简单且低矮的结构的低成本的电动阀。

另外，由于可以减少驱动转矩，因此，能够降低步进电机的容量，由此，也能够实现节能。

(变形例)

图5是变形例涉及的第二齿轮部44的立体图，用虚线或单点划线表示与第二流路的相对位置。第二齿轮部44能够代替上述实施方式的电动阀1中的第二齿轮部34使用。对于第二齿轮部34以外的结构，由于与上述实施方式相同，因此省略重复说明。

作为被驱动部的第二齿轮部44是圆筒状的第二轴441、圆盘状的凸缘部442以及从动齿轮443连续设置而成，该凸缘部442在第二轴441的周围与第二轴441同轴地形成，该从动齿轮443形成于凸缘部442的外周。从动齿轮443与驱动齿轮332啮合。

贯通凸缘部442的长孔(贯通开口)44A形成为绕着第二轴441在大约300度的角度的范围圆弧状地延伸。长孔44A的一端是与第二流路328的内径相等的半圆形，宽度在周向上随着从一端远离而变窄。

随着第二齿轮部44的转动，长孔44A相对于第二流路328相对位移。当长孔44A位移到虚线所示的与第二流路328的相对位置时，第二环状部329(参照图3)的整周与凸缘部(这里是遮蔽壁)442抵接，由此，切断朝向第二流路328的制冷剂的流动。

另一方面，当长孔44A位移到单点划线所示的与第二流路328的相对位置时，由于第二流路328的一部分被凸缘部442遮挡而流路截面积减少，与此相应地，朝向第二流路328的制冷剂的流动被限制。

另外，本发明不限定于上述的实施方式。在本发明的范围内，能够进行上述的实施方式的任意的构成要素的变形。另外，在上述的实施方式中，能够追加或省略任意的构成要素。

Claims

1.一种电动阀，其特征在于，具有：

电机；

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

在所述电机的输出轴形成有驱动齿轮，所述被驱动部具有从动齿轮和轴，该从动齿轮形成于所述凸缘部的外周并与所述驱动齿轮啮合，该轴支承所述凸缘部。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

所述凸缘部具有多个所述贯通开口，多个所述贯通开口具备彼此不同的截面积。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电动阀，其特征在于，

在所述凸缘部中，在所述贯通开口和所述遮蔽壁的周围分别形成有圆形肋，

在所述壳体中，在所述流入路和所述排出路的周围形成有环状部，该环状部能够根据所述被驱动部的旋转位置而在整周上与所述圆形肋抵接。

5.根据权利要求4所述的电动阀，其特征在于，

所述圆形肋在所述凸缘部的两侧面以相对的方式成对地形成，所述环状部夹着所述凸缘部以相对的方式形成为一对。

6.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

所述贯通开口是宽度沿着所述凸缘部的周向而变化的长孔。