JP7049461B2

JP7049461B2 - 電動弁及びその製造方法

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Publication number: JP7049461B2
Application number: JP2020534619A
Authority: JP
Inventors: ▲銘▼ ▲呂▼; 建成支; ▲達▼▲邁▼ ▲楊▼
Original assignee: 浙江三花制冷集団有限公司
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2038-05-17
Also published as: KR102313777B1; KR20200086718A; JP2021507193A; WO2019148693A1; US11313485B2; US20210172543A1; CN111527336A; CN111527336B

Description

本発明は流体制御という技術分野に関わり、具体的には電動弁及びその製造方法に関わる。

いくつかの空調、特に多連式などの業務用空調システムにおいて複数の室内機に連通するための一つの室外機を必要とするから、各々の室内機の冷媒回路にはいずれも、冷媒の切断または流量の大きさの調節のための電動弁が装着されなければならない。電動弁の動作性能を向上させることは、当業者にとって努力する方向である。

本発明は、弁体部材が受けた差圧を低減させ、弁の動作性能を向上させる電動弁を提供することを目的とする。

本発明に開示された電動弁は、
第１流体ポートが含まれる弁本体を有する弁ボディ部材と、
前記弁ボディ部材に固定接続されており、第２流体ポートが含まれる弁座体を有する弁座部材と、
前記電動弁の弁室に設けられており、螺合するスクリュロッドとナットとを有する伝動部材と、
前記弁室に設けられており、上筒体と、弁体本体と、前記上筒体及び前記弁体本体と固定接続される接続部材とを有する弁体部材と、を備え、
前記電動弁において、
前記上筒体は第１キャビティを含み、前記上筒体の上端部が上ストッパ部を含み、前記弁体本体が略円管状を呈して、前記弁体本体は環状薄肉部を含み、前記弁体本体が第２キャビティを含み、前記接続部材の上端部が前記第１キャビティに向かっており、前記接続部材の下端部が前記第２キャビティに向かっており、前記ナットが前記第１キャビティに設けられる径方向凸出部を含み、前記径方向凸出部が前記上ストッパ部と係合することで、前記ナットによって前記弁体部材を軸方向に沿って移動させ、前記接続部材が前記第１キャビティと前記第２キャビティに連通する第１軸方向通孔を含み、前記接続部材の上端部が下ストッパ部を含み、前記環状薄肉部が前記弁座部材の封止部に当接されることができ、前記ナットの下端部が前記下ストッパ部と係合することができ、これによって、前記ナットの下向きの移動を制限する。

本発明はさらに前記機能を有する電動弁の製造方法を開示し、以下のステップを有し、
Ｓ１：上筒体を提供し、金属材料を引っ張りまたはプレスすることで一体成形される方法で中空の前記上筒体を加工し、前記上筒体の上端が前記上ストッパ部を含み、
Ｓ２：ナット、上筒体及び接続部材を組み立て、前記径方向凸出部を前記上ストッパ部によって前記第１キャビティに位置制限させ、前記上筒体の下端部を前記接続部材にかしめ圧着して固定しまたは溶接固定し、
Ｓ３：弁体本体と封止ユニットを提供し、前記弁体本体が小径段と前記小径段の下方に設けられる環状薄肉部とを含み、前記小径段が略円管状を呈して、前記環状薄肉部の内径と外径が前記小径段の内径と外径より大きく、前記封止ユニットを前記小径段の外周部に外挿して、前記小径段の上端部を前記接続部材に溶接固定し、
Ｓ４：前記ガイドスリーブを提供し、前記ガイドスリーブを前記弁本体に溶接固定し、第２組立ユニットを形成し、
Ｓ５：前記ナットを前記スクリュロッドに螺合し、前記ガイドスリーブの下端部を前記封止ユニットにかしめ圧着して固定しまたは溶接固定し、
Ｓ６：封止部付きの弁座芯と、金属材料から加工された弁座体を提供し、前記弁座体の上端面部には、前記弁座芯を装着するための、段階面が上向きである上位置決め段階部が加工され、弁座芯を前記上位置決め段階部に装着するとともに、前記弁座体の上端にかしめ圧着して固定し、
Ｓ７：前記弁本体を前記弁座体に溶接固定する。

本発明により提供される電動弁において、弁体部材は軸方向で貫通する上筒体と、略管状を呈する弁体本体と、上筒体と弁体本体とを接続する接続部材とを含み、接続部材が第１キャビティと第２キャビティに連通する第１軸方向通孔を含み、弁体本体が環状薄肉部を含み、弁体部材が受けた差圧を低減させ、弁の内部圧力のバランスに寄与し、弁の動作性能を向上させる。

本発明により提供される第１種の電動弁の全開状態での構成模式図である。図１に示される電動弁における弁ボディ部材の構成模式図である。図１に示される電動弁の伝動部材の構成模式図である。図１に示される電動弁のナットキットの立体図である。図１における弁座部材の構成模式図である。図１における弁体部材の構成模式図である。図１のＩ_１における局所拡大図である。図１のＩ_２における変形例の構成模式図である。図６ＣのＩ_３における局所拡大模式図である。図１における電動弁のガイドスリーブの構成模式図である。図１における弁体部材の変形例の構成模式図である。

当業者がよりよく本発明の方案を理解するために、以下は図面と具体的な実施形態を結合して本発明をさらに詳しく説明する。
本出願は２０１８年０１月３１日にて中国特許庁に提出され、出願番号が２０１８１００９９３６７.１であり、発明名称が「電動弁及びその製造方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が援用されることで本出願に結合される。

ここで説明しようとするのは、本明細書に関わる上と下などの方位用語は、部品が明細書の図面に示される位置にある際に定義され、ただ技術案を明らか且つ便利に表現するために用いられる。理解できるように、本明細書が採用した方位用語は本出願の請求項の保護範囲を限定していない。

本明細書に記載の「軸方向」は、紙面に沿う、上から下へまたは下から上への方向を指し、即ちロータの軸方向に相当し、本明細書に記載の「径方向」は、軸方向に垂直な方向を指す。本明細書に記載「弁口を開放させまたは閉じる」ことは、弁口にある流体を、軸方向接続管と径方向接続管との間に流通させまたは流通させていないことを指す。本明細書における「一体」は、二つまたは二つ以上の部品を組み合わせまたは固定することで形成されることではなく、一つの部品から加工され形成されることを指す。本明細書中に記載の「薄肉」は、肉厚が０.３ｍｍ～２.０ｍｍの間にあることを指し、即ち、肉厚をＭとして定義すると、０.３ｍｍ≦Ｍ≦２.０ｍｍになる。

図１は本発明により提供される第１種の電動弁の全開状態での構成模式図であり、図２は図１に示される電動弁における弁ボディ部材の構成模式図であり、図３は図１に示される電動弁の伝動部材の構成模式図であり、図４は図１に示される電動弁のナットキットの立体図であり、図５は図１における弁座部材の構成模式図であり、図６Ａは図１における弁体部材の構成模式図であり、図６Ｂは図１のＩ_１におけるの局所拡大図であり、図６Ｃは図１のＩ_２におけるの変形例の構成模式図であり、図６Ｄは図６ＣのＩ_３におけるの局所拡大模式図であり、図７は図１における電動弁のガイドスリーブの構成模式図である。

図１～図２に示すように、本技術案の電動弁は弁体部材１０と、弁座部材２０と、伝動部材３０と、弁ボディ部材４０と、ナットキット５０と、弁体ガイド部材６０とコイル部材７０とを有する。

具体的には、弁ボディ部材４０は溶接を介して固定接続される弁本体４１と弁カバー４２とを含む。コイル部材７０が弁カバー４２の外周に外挿され、ホルダ４４を介して弁ボディ部材４０に固定接続される。

弁本体４１は略筒状の構成であり、具体的な加工過程で、加圧成形/プレス/圧延または押圧成形などの方法で製造され、加工プロセスが簡単で、且つ生産効率が高い。該弁本体４１は略三段式であり、具体的には上筒部４１ａと、中筒部４１ｂと下筒部４１ｃとを含む。上筒部４１ａの外縁の直径が最小であり、中筒部４１ｂの外縁の直径が上筒部４１ａの外縁の直径より大きく、下筒部４１ｃの外縁の直径が相対的に最大であり、このような配置は、内部での機能部材の装着及び外部での部品の溶接装着をより便利にして、構成がよりコンパクトになる。径方向接続管４３が弁本体４１の下筒部４１ｃに溶接固定される。弁カバー４２が弁本体４１の中筒部４１ｂの外壁に溶接固定され、弁カバー４２が弁カバー内室４２１を含み、弁本体４１の上筒部４１ａが弁カバー内室４２１に入り込む。理解できるように、弁カバー４２は溶接ジョイントを介して間接的に弁本体４１に固定されてもよい。以下の他の部材の溶接手段に対して、間接的な固定方法を採用してもよく、ここで贅言していない。また理解できるように、組立要求を満たす前提で、弁本体４１に対して、中筒部４１ｂと下筒部４１ｃとの外縁の直径が一致する構成を採用してもよく、つまり、弁本体４１が略二段式の構成であることに相当する。

図１及び図３に示すように、伝動部材３０が弁室に設けられ、磁気ロータ３４と、スクリュロッド３１とナット３２とを含む。弁カバー４２に対して、スクリュロッド３１は軸方向で相対的な変位が生じていない。磁気ロータ３４が弁カバー内室４２１に設けられ、接続シート３５を介してスクリュロッド３１に固定接続され、スクリュロッド３１の下端部が弁本体に入り込み、ナット３２とネジ係合する。大流量の電動弁において、スクリュロッド３１とナット３２との間に対して、非セルフロック螺合という方式を採用して、その利点は、係止などのリスクを避けることにある。

スクリュロッド３１と弁ボディ部材４０とは軸方向で相対的な変位が生じていなく、磁気ロータ３４がスクリュロッド３１に固定接続されるため、磁気ロータ３４、スクリュロッド３１、弁ボディ部材４０、コイル部材７０の間は軸方向で相対的な変位が生じていなく、作動過程で、コイル部材７０の駆動力が弁体部材１０の軸方向の移動に連れて変化することがなく、同じ大きさの弁口に対して、より小さいサイズのモータを採用することができ、製品の小型化に寄与する。

ナット３２は弁体部材１０を軸方向に沿って上下に移動させることができる。ナット３２は弁体部材１０を支持することで、弁体部材１０を軸方向に上に移動させる径方向凸出部３２１を含み、磁気ロータ３４、スクリュロッド３１、弁ボディ部材４０、コイル部材７０の間は軸方向で位置が相対的な変位が生じていないから、磁気ロータ３４がコイル部材７０の駆動力の作用で回転すると、スクリュロッド３１が磁気ロータ３４とともに周方向に回転し、スクリュロッド３１の周方向の回転がナット３２の軸方向の移動に変換され、これによって、ナット３２が弁体部材１０を軸方向に沿って移動させ、電動弁を開放させまたは閉じる。

ナット３２はスクリュロッド３１の回転を軸方向の移動に変換することで、弁体部材１０を軸方向に移動させることを確保するために、図１及び図５に示すように、弁本体４１とナット３２との間には、ナット３２と係合するナットキット５０が設けられることで、ナット３２の周方向の回転を制限し、ナットキット５０が弁本体４１の内壁に溶接固定される。ナット３２の、ナットキット５０と係合する部位の外周壁は、横断面が非円形である柱状構成である。ナットキット５０は、ナット３２と係合することでナット３２の回転を制限するナット制限部５１と、弁体部材１０の上向きの移動ストロークを制限する弁体制限部５２とを含み、ナット３２は弁体部材１０を軸方向に沿って上に移動させ、弁体制限部５２に当接させた後、続いて上に移動させることができない。本技術案の具体的な設計において、ナットキット５０は金属板材、例えば鋼材をプレスしカールすることで製造され、筒形部５５と、前記筒形部５５の下端部が外部に折り曲げられることで形成された平板部５６とを含み、筒形部５５の内壁が少なくとも一つの軸方向平面段５８を含む。平面段５８とナット３２の外縁部との係合によって、ナット３２の周方向の回転を制限する。本技術案において、筒形部５５の内壁の横断面が略四角形の構成であり、四角形の四つの辺の間が円弧遷移であり、つまり、本具体的な技術案において、四つの平面段５８を配置することで、ナット３２の周方向の回転を制限する。本具体的な実施例において、ナットキット５０の平板部５６が弁本体４１の中筒部の内縁に溶接されることで、全体の構成が簡単になる。ナットキット５０は、それぞれ筒形部５５と平板部５６を加工し、両者を溶接固定するという方式で形成されてもよい。平板部５６は弁体制限部として、弁体部材１０の軸方向に沿って上向きの運動の最大のストロークを制限する。つまり、簡単な構成のナットキット５０を介して、ナット３２の周方向の回転の防止、及び弁体部材１０に対する軸方向の位置制限という二重機能を実現する。

図１に示すように、弁座部材２０は弁本体４１の下開口部に溶接固定され、弁室４１６が形成され、弁座体２１と、弁座芯２２と弁口シース２４とを含み、弁座体２１が軸方向で貫通し、その上端が弁口２００を含み、下端が第２流体ポート２０１を含む。弁座体２１の外壁には、段階面が弁本体４１の下筒部４１ｃに向かう外段階部２１３が設けられ、弁本体４１の下筒部４１ｃが外段階部２１３の段階面に当接され、溶接を介して固定される。

弁座体２１の中心は第３軸方向通孔２１６を含み、その内壁には内底面が上向きである上段階部２１７が設けられ、弁座芯２２が上段階部２１７に設けられ、弁座芯２２が非金属の軟性材料、例えば、プラスチック材料から製造されてもよく、金属から製造される(本実施例において鋼板である)弁体部材１０との間の封止性能を保証する。弁座芯２２が中通孔付きの略「凸」字形を呈して、弁座芯２２の横断面が円環状を呈して、弁座芯２２が円環状の基部２２１と前記基部２２１の上端面に対して上に延伸する円環状の突出部とを含み、突出部の外径が基部の外径より小さく、突出部の上端面が封止部２２２を形成する。封止部２２２と基部２２１とが段階部を形成し、段階部には弁口押圧片２５が設けられ、弁座体２１を加工する際に、弁座体２１の上端部には凸起部２１４が加工される(図１に示される凸起部２１４はかしめ圧着される前の状態である)。製品を組み合わせる時に、凸起部２１４をかしめ圧着することで、弁口押圧片２５を弁座芯２２の段階部に当接させ、弁座芯２２の装着と位置決めを実現する。弁口シース２４が弁座芯２２の内側に設けられ、弁口押圧片２５とともに、弁座芯２２の装着と位置決めをさらに保証する。

図１に示すように、本技術案において、弁座体２１がその径方向に沿って突出する径方向凸出部２１５を含み、弁口シース２４が環状薄肉筒部材であり、第３軸方向通孔２１６内に嵌められ、弁口シース２４の外壁が弁座体２１の内壁と弁座芯２２の内壁に当接され、弁座体２１の内壁に溶接固定される。弁口シース２４の下端が径方向凸出部２１５に当接され、位置決めされた後、弁口シース２４が弁座体２１に溶接固定され、弁座体２１の内壁にはさらに内底面が下向きである下段階部２１２が設けられる。軸方向接続管２３が下段階部２１２に当接され位置決めされ、弁座体２１に溶接固定される。弁口シース２４を軸方向に沿って弁座芯２２の封止部２２２より高くして、弁体部材１０の環状薄肉部１１２が弁座芯２２の封止部２２２から離れて弁口２００を開放させる瞬間に、その弁口シース２４における封止部２２２より高くした部分が、高圧流体の瞬間衝撃を阻止し、開弁過程を安定にする。

弁口シース２４の、上段階部２１７の段階面に対応する位置には、径方向のバランス通路２４１として、弁口シース２４の内室に連通するバランス孔が設けられる。このような配置の目的は以下の通りである。即ち、電動弁の作動過程で、弁座芯２２の底部と弁座体２１の上段階部２１１の段階面との間には一部の媒体が入るとともに残存し、電動弁の開弁/閉弁の時、圧力が瞬間に変化することで、媒体が瞬間に気化するなどの異常の変動を発生させ、弁座芯２２を弁座体２１から離脱させ、製品の失効を招致する恐れがある。しかし、バランス孔２４１の開設によって、弁座芯２２の底部の媒体が軸方向接続管２３の内室に連通するように保持し、前記状況の発生を避けることができる。

本技術案における弁座部材は、各々部品の装着係合がコンパクトで、互いの位置精度を保証し得て、工程が簡単であり、製品の確実性が強い。

弁室４１６には、弁座部材２０と接触しまた分離できる弁体部材１０が設けられ、弁体部材１０と弁座部材２０との当接または分離を制御することで、弁口２００を開放させまたは閉じる。

図１及び図６Ａに示すように、弁体部材１０は上筒体１２と、略円筒状の弁体本体１１と、上筒体１２と弁体本体１１を接続する接続部材１４とを含む。具体的には、上筒体１２が一体構成であり、金属材料を引っ張りまたはプレスすることで成形される。加工プロセスを簡単化するために、さらに金属材料を一体として引っ張りまたはプレスすることで成形されてもよい。例えば、溶接鋼管をプレスしまたは鋼板を引っ張り成形されることで一体加工され形成される。加工プロセスが簡単で、コストを節約する。上筒体１２が第１キャビティ２を含み、上筒体１２の上端部が上ストッパ部を含み、上ストッパ部の内縁に第２軸方向通孔１５が形成され、ナット３２が第２軸方向通孔１５を貫通するように配置され、ナット３２の径方向凸出部３２１が第１キャビティ２に設けられ、上ストッパ部と係合することで、ナット３２が弁体部材を軸方向に沿って移動させ、第２軸方向通孔１５が第１キャビティ２に連通する。より具体的には、図６Ａに示すように、上筒体１２が直筒状の本体部１２２と、本体部１２２の上端から径方向に沿って延伸する横方向曲げ部１２１とを含み、横方向曲げ部１２１の下端面部を上ストッパ部とする。横方向曲げ部１２１の内壁に前記第２軸方向通孔１５が形成される。無論、本明細書に開示された内容によれば理解できるように、上ストッパ部の形成方式はここに限定されず、例えば、上筒体１２の本体部１２２に上ストッパ部材を溶接することで、上ストッパ部を形成してもよい。

弁体本体１１は略管状を呈して、第２キャビティ３を有する一体構成であり、金属材料を引っ張りまたはプレスすることで成形される。加工プロセスを簡単化するために、さらに金属材料を一体として引っ張りまたはプレスすることで成形されてもよい。例えば、溶接鋼管をプレスしまたは鋼板を引っ張り成形されることで一体加工され形成される。加工プロセスが簡単で、コストを節約する。弁体本体１１は、弁座芯２２の封止部２２２と当接しまたは分離できる環状薄肉部１１２を含む。環状薄肉部１１２が封止部２２２と分離する場合に、第１流体ポート４０１、弁口２００が第２流体ポート２０１に連通する。環状薄肉部１１２が封止部２２２と当接する場合に、第１流体ポート４０１が第２流体ポート２０１に連通していない。環状薄肉部１１２の配置は、弁体部材１０が受けた差圧を低減させ、弁の内部圧力のバランスに寄与し、弁の動作性能を向上させる。

図６Ａに示すように、上筒体１２の外径が弁体本体１１の外径より大きく、即ち、上筒体１２が弁体本体１１より太い。接続部材１４はほぼ上が太く、下が細いという略円筒状の構成を呈して、接続部材の上端部が第１キャビティ２に向かっており、接続部材の上端部が下ストッパ部１４３を含む。環状薄肉部１１２が封止部２２２と当接する場合に、ナット３２の下端部が下ストッパ部と係合し、ナット３２が続いて下向きに移動することを制限する。接続部材の下端部が第２キャビティ３に向かっており、接続部材１４が第１軸方向通孔４を有し、接続部材１４の横断面が円環形を呈する。第１軸方向通孔４が第１キャビティ２と第２キャビティ３を連通させる。接続部材１４が金属の切削加工によって形成され、上段１４６と、中段１４７と下段１４８とを含み、上段１４６の外径が中段１４７の外径より大きく、中段１４７の外径が下段１４８の外径より大きい。接続部材１４の外壁で、上段１４６と中段１４７とが、段階面が下向きである第３位置決め段階部１４１を形成し、中段１４７と下段１４８とが、段階面が下向きである第４位置決め段階部１４２を形成する。上筒体１２の内壁には、段階面が下向きである内段階部１２５が設けられ、上筒体１２の本体部１２２の下端には下押付部１２４が設けられ、接続部材１４の上端が内段階部１２５に当接された後、下押付部１２４を第３位置決め段階部１４１にかしめ圧着し、または第３位置決め段階部１４１に溶接することで、上筒体１２と接続部材１４との固定接続を完成する。弁体本体１１の上端が下段１４８の外周部に外挿され、接続部材１４の第４位置決め段階部１４２に当接された後、下段１４８に溶接固定される。

接続部材の構成及び上筒体１２と弁体本体１１との間の接続方式について、図８に示される変形設計を採用してもよい。図８は図１における弁体部材の変形例の構成模式図である。以下は図８に示される弁体部材と図１に示される弁体部材との相違点を詳しく説明する。図面に示すように、接続部材１４’も略呈円筒状の構成を呈して、接続部材１４’の横断面が円環形を呈して、接続部材１４’は第１軸方向通孔４’と、上段１４６’と、下段１４８’とを含み、上段１４６’の外径が下段１４８’の外径より大きい。上段１４６’と下段１４８’とが段階面が下向きである第５位置決め段階部１４５を形成する。上筒体１２の下端には下押付部１２４’が設けられ、接続部材１４’の上端が内段階部１２５に当接された後、下押付部１２４’を第５位置決め段階部１４５にかしめ圧着し、または第５位置決め段階部１４５に溶接することで、上筒体１２と接続部材１４’との接続を完成する。弁体本体１１の上端が下段１４８’の外周部に外挿され、接続部材１４’の第５位置決め段階部１４５に当接された後、溶接を介して固定される。

前記構成設計から分かるように、弁体部材１０はさらにバランス流路を含み、該バランス流路が弁体本体１１の下開口部と、第２キャビティ３と、接続部材１４の第１軸方向通孔４と、第１キャビティ２と、上筒体１２の第２軸方向通孔１５とを含む。バランス流路の配置は、弁体部材１０の上下圧力のバランス、及び弁体部材１０が受けた圧力差の低減に寄与する。

図１に示すように、弁体部材１０の、ナット３２とともに軸方向に移動する過程で径方向のずれが生じていないように保証するために、弁室４１６内において、弁体部材１０の外周部には弁体部材１０をガイドする弁体ガイド部材６０が設けられ、弁体ガイド部材６０が弁本体４１の下筒部４１ｃに溶接固定されるガイドスリーブ６１を含む。電動弁は全閉状態にある場合に、封止ユニットは電動弁の径方向接続管４３と弁口２００との間が連通していないように保証する。

具体的に配置する場合に、図１及び図７に示すように、ガイドスリーブ６１は円筒状の構成であり、上筒体１２の外壁と隙間嵌めることでガイドするガイド段６１２と、ガイド段６１２の下方に位置する装着段６１３とを有する。具体的には、ガイド段６１２の内壁がガイド面として、上筒体１２と隙間嵌め、弁体部材１０をガイドする。装着段６１３が封止ユニットの装着のために用いられる。封止ユニットが上位置制限部材６７と、下位置制限部材６４と封止部材とを含む。具体的には、ガイド段６１２と装着段６１３との間は、段階面が下向きである第１位置決め段階部６１１を形成し、装着段６１３の内壁は段階面が下向きである第２位置決め段階部６１５を含む。上位置制限部材６７が弁体本体１１の外周に外挿され、第１位置決め段階部６１１の下方に設けられ、上位置制限部材６７の上端部が第１位置決め段階部６１１に当接され、下位置制限部材６４が弁体本体１１の外周に外挿され、下位置制限部材６４の上端部が第２位置決め段階部６１５に当接されるとともに、ガイドスリーブ６１の下端部６１４にかしめ圧着され、係合されまたは溶接固定される。封止ユニットが軸方向で上位置制限部材６７と下位置制限部材６４を介して位置制限され、上位置制限部材６７と下位置制限部材６４とが具体的には金属ガスケットであってもよい。且つ、封止部材が周方向に弾性的に弁体本体１１の小径段１１１の外壁とガイドスリーブ６１の装着段６１３の内壁との間に当接される。封止部材は耐摩耗性材料から製造される封止件６２と、ゴム材料から製造される弾性部材６３とを含み、封止件６２は具体的に封止リングであり、弾性部材６３は具体的にスライドシートである。

封止性能をさらに保証するために、弁体本体１１は上が細く、下が太いという円筒の構成を呈するように設計されており、小径段１１１と小径段１１１の下方に設けられる前記環状薄肉部１１２とを含み、環状薄肉部１１２の下端部が前記係合部１００を形成する。弁体本体１１の小径段１１１の外径をＤ１として定義し、係合部１００は図６Ｂに示される円弧構成である場合に、弁体本体１１の外壁の、水平方向での投影が円弧の底端１０２が位置する環状線とほぼ重なる。円弧の底端１０２が位置する環状線の直径をＤ２として定義すると、Ｄ１はＤ２と等しくまたはほぼ等しい。小径段１１１の外壁が下に延びると、円弧の底端１０２が位置する環状線とほぼ重なることに相当し、係合部１００が受けた流体の圧力差がなるべく小さくなり、開弁の際及び閉弁の際の動作がより順調になり、容易に実現される。

代用案として、図６Ｃ及び図６Ｄに示すように、係合部１００は図６Ｃ及び６Ｄに示され、弁口２００の方向に向かって直径が漸減する(即ち上が大きく、下が小さい)円錐台式の構成である場合に、小径段１１１の外壁の、環状封止平面１０２’での投影を封止リングＸ、その直径をＤ３、環状封止平面１０２’の外環状線ｙの直径をＤ４、内環状線Ｚの直径をＤ５として定義すると、Ｄ３がＤ４－Ｄ５後の２分の１と等しくまたはほぼ等しく、即ち、Ｄ３＝(Ｄ４－Ｄ５)／２であり、或いはＤ３≒(Ｄ４－Ｄ５)／２である。即ち、小径段１１１の外壁の、水平方向での投影が環状封止平面１０２’の中心環状線とほぼ重なることに相当する。

さらに、弁体本体１１の環状薄肉部１１２の外径と小径段１１１の外径との差が０.５ｍｍ以下であり、このような配置は、環状薄肉部１１２の小径段１１１から突出する環状面積をなるべく小さくして、外側の差圧が小さくなり、弁の動作性能を向上させる。該電動弁は双方向の流通を実現し、流体が径方向接続管４３から流入し、軸方向接続管２３から流出してもよく、軸方向接続管２３から流入し、径方向接続管４３から流出してもよい。

以下は、流体が径方向接続管４３から流入し、軸方向接続管２３から流出することを例として説明する。磁気ロータ３４はコイル部材７０の駆動で、時計回りに回転してもよく、反時計回りに回転してもよく、これによって、ナット３２を軸方向に沿って上下に移動させる。磁気ロータ３４が時計回りに回転する場合に、弁体部材１０が弁口２００に向かって移動し、磁気ロータ３４が反時計回りに回転する場合に、弁体部材１０が弁口２００から離れて移動するように配置される。電動弁は図１に示される全開状態にある場合に、弁体部材１０が弁体制限部５２によって制限され、続いて軸方向に沿って上に移動することができず、コイル部材７０に通電することで、磁気ロータ３４を時計回りに回転させ、磁気ロータ３４の周方向の回転がスクリュロッド３１を介してナット３２の軸方向の移動に変換され、ナット３２が弁体部材１０を下に移動させ、ナット３２の下延伸部３２２の下端が接続部材１４の下ストッパ部に当接され、係合部１００が弁口２００を閉じて、即ち、電動弁は閉弁状態になる。電動弁の動作過程で、電動弁の電気を遮断した後、磁気ロータのトルクがスクリュロッド３１を介してナット３２と弁体部材１０に伝達され、弁体部材１０の位置を保持するように弁を閉じる。ただし、電動弁の実際の作動では、振動などの原因で、スクリュロッド３１とナット３２との伝動のネジスリップを招致し、スクリュロッド３１からナット３２と弁体部材１０に伝達されるロック力が失効になり、弁を効果的に閉じることができず、漏れ問題に繋げる。

該問題を避けるために、ナット３２はさらに第１キャビティ２内に設けられる下延伸部３２２を含み、下延伸部３２２が円筒状を呈して、収容室３２３を含み、収容室３２３には弾性部品が設けられ、弾性部品の一端が下ストッパ部に当接され、他端がナット３２に当接され、本実施例において、弾性部品は具体的には圧縮スプリング３３である。スプリングの弾力は、この場合に、弁の閉じを保証し得る。

弁内の流体を濾過するために、接続部材１４の第１軸方向通孔４の孔壁が第６位置決め段階部１４９を含み、弁体部材１０がさらに第６位置決め段階部１４９に装着される濾過部材１３を含む。濾過部材１３がフィルタ１３１とフィルタ１３１を装着するための支持環１３２とを含む。圧縮スプリング３３がフィルタ１３１の外周に外挿される。支持環１３２の一端が圧縮スプリング３３に当接され、他端が第６位置決め段階部に当接される。

開弁を必要とすると、コイル部材７０に通電することで、磁気ロータ３４を反時計回りに回転させ、ナット３２の径方向凸出部３２１が弁体本体１１の上ストッパ部に当接され、これによって、弁体部材１０の横方向曲げ部１２１がナットキット５０の弁体制限部５２に当接され、図１に示される弁の全開状態になるまでに、ナット３２が弁体部材１０を軸方向に沿って上に移動させる。

以下は前記電動弁の製造方法を説明し、以下のステップを有し、
Ｓ１：上筒体１２を提供し、
Ｓ２：ナット３２、上筒体１２及び接続部材１４を組み立て、径方向凸出部３２１を上ストッパ部によって第１キャビティ２に位置制限させ、上筒体１２の下端部を接続部材１４にかしめ圧着して固定し、または溶接固定し、
Ｓ３：弁体本体１１と封止ユニットを提供し、封止ユニットを小径段１１１の外周部に外挿し、小径段の上端部を接続部材に溶接固定し、
Ｓ４：ガイドスリーブを提供し、ガイドスリーブを弁本体に溶接固定し、第２組立ユニットを形成し、
Ｓ５：ナットをスクリュロッドに螺合し、ガイドスリーブの下端部を封止ユニットにかしめ圧着して固定しまたは溶接固定し、
Ｓ６：弁座芯と弁座体を提供し、弁座芯を上位置決め段階部に装着し、弁座体の上端にかしめ圧着して固定し、
Ｓ７：弁本体４１を弁座体２１に溶接固定する。

説明しようとするのは、前記Ｓ１～Ｓ７のステップの符号は、各々ステップの間の必然の順序を示していなく、ただ説明を便利にする。

ステップＳ１において、上筒体の下端部の内壁には、段階面が下向きである第３位置決め段階部が加工され、ステップＳ２はさらに以下のステップを有し、即ち、プラスチック材料の射出成形によってナットを加工し、ナットが径方向凸出部の下方に設けられる下延伸部を含み、ステップＳ２において、接続部材が円環状の上段と、円環状の中段と円環状の下段とを含み、上段の外径が中段の外径より大きく、中段の外径が下段の外径より大きく、上段の上端面が第３位置決め段階部に当接され、上筒体の下端部が上段の下端面にかしめ圧着されて固定され、または溶接固定され、ステップＳ３において、弁体本体が下段の外壁に外挿され、弁体本体の上端が中段の下端面に当接され、下段の外壁に溶接固定される。

本技術案の電動弁において、弁体部材に対して段階的な設計を行って、弁体部材は上筒体と、弁体本体と接続部材とを含むと、上筒体と弁体本体に対して、必要に応じて引張またはプレスによって成形されてもよく、接続部材に対して、金属旋削という加工方式で加工されてもよく、加工プロセスが柔軟で、且つ、接続部材には直接的にナットと係合する下ストッパ部が設けられることで、部品を余計に増えて下ストッパ部を形成する必要がなくなり、上筒体が第１キャビティを含み、弁体本体が第２キャビティを含み、接続部材が第１キャビティと第２キャビティを連通させる第１軸方向通孔を含み、且つ、弁体本体は弁座芯の封止部と当接しまたは分離する環状薄肉部を含み、弁体部材が受けた差圧を低減させ、弁の内部圧力のバランスに寄与し、弁の動作性能を向上させる。

以上は本発明により提供された電動弁及びその製造方法を詳しく紹介する。本明細書において、具体的な例を利用して本発明の原理及び実施形態を記載し、以上の実施例に対する説明は、ただ本発明の方法及びその核心思想に対する理解のために用いられる。指摘すべきは、当業者にとって、本発明の原理から離脱しない前提で、本発明に対して若干の改良及び修飾を行ってもよく、これらの改良及び修飾も本発明の請求項の保護範囲に該当している。

Claims

電動弁であって、
第１流体ポートが含まれる弁本体を有する弁ボディ部材と、
前記弁ボディ部材に固定接続されており、第２流体ポートが含まれる弁座体を有する弁座部材と、
前記電動弁の弁室に設けられており、螺合するスクリュロッドとナットとを有する伝動部材と、
前記弁室に設けられており、上筒体と、弁体本体と、前記上筒体及び前記弁体本体と固定接続される接続部材とを有する弁体部材と、を備え、
前記電動弁において、
前記上筒体は第１キャビティを含み、前記上筒体の上端部が上ストッパ部を含み、前記弁体本体が円管状を呈して、前記弁体本体は環状薄肉部を含み、前記弁体本体が第２キャビティを含み、前記接続部材の上端部が前記第１キャビティに向かっており、前記接続部材の下端部が前記第２キャビティに向かっており、前記ナットが前記第１キャビティに設けられる径方向凸出部を含み、前記径方向凸出部が前記上ストッパ部と係合することで、前記ナットによって前記弁体部材を軸方向に沿って移動させ、前記接続部材が前記第１キャビティと前記第２キャビティに連通する第１軸方向通孔を含み、前記接続部材の上端部が下ストッパ部を含み、前記環状薄肉部が前記弁座部材の封止部に当接されることができ、前記ナットの下端部が前記下ストッパ部と係合することができ、これによって、前記ナットの下向きの移動を制限することを特徴とする電動弁。
さらに、円管状を呈するガイドスリーブを含む弁体ガイド部材を有し、前記ガイドスリーブが前記弁ボディ部材に固定接続され、前記上筒体の外壁が前記ガイドスリーブの内壁と隙間嵌め、前記上筒体の外径が前記弁体本体の外径より大きく、前記ガイドスリーブが前記上筒体と隙間嵌めるガイド段を含み、前記ガイドスリーブがさらに装着段を含み、前記装着段の内径が前記ガイド段の内径より小さく、封止ユニットが前記装着段の内壁と前記弁体本体の外壁との間に設けられ、前記封止ユニットが前記弁体本体の外周部に外挿される封止部材を含み、前記封止部材が前記装着段の内壁と前記弁体本体の外壁との間に弾性当接されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記封止ユニットはさらに前記封止部材の上方に設けられる上位置制限部材と、前記封止部材の下方に設けられる下位置制限部材とを含み、前記上位置制限部材と前記下位置制限部材とが前記弁体本体の外周部に外挿され、前記ガイド段と前記装着段とは段階面が下向きである第１位置決め段階部を形成し、前記装着段の内壁にはさらに段階面が下向きである第２位置決め段階部を含み、前記上位置制限部材の上端部が前記第１位置決め段階部に当接され、前記下位置制限部材の上端部が前記第２位置決め段階部に当接され、前記下位置制限部材が前記ガイドスリーブの下端部にかしめ圧着されて係合され、または溶接固定されることを特徴とする請求項２に記載の電動弁。
前記上筒体は一体構成であり、前記上筒体は金属材料を引っ張りまたはプレスすることで一体成形され、前記上筒体は本体部と、前記本体部の上端から径方向に沿って延伸する横方向曲げ部とを含み、前記横方向曲げ部の下端面部を前記上ストッパ部とし、前記横方向曲げ部が第２軸方向通孔を含み、前記ナットが前記第２軸方向通孔を貫通するように配置され、前記本体部の下端部が前記接続部材に溶接固定され、またはかしめ圧着されて係合されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。
前記接続部材の横断面が環状であり、前記接続部材は外径が漸減する上段と、中段と下段とを含み、前記接続部材の外壁に、前記上段と前記中段とは段階面が下向きである第３位置決め段階部を形成し、前記中段と前記下段とは段階面が下向きである第４段階部を形成し、前記上筒体の下端部が第３位置決め段階部にかしめ圧着されて係合され、または溶接固定され、前記弁体本体の上端部が前記下段の外周に外挿され、前記弁体本体の上端部が前記第４段階部に当接され、前記下段に溶接固定されることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
前記接続部材の横断面が環状であり、前記接続部材は外径が漸減する上段と下段とを含み、前記接続部材の外壁に、前記上段と前記下段とは段階面が下向きである第５位置決め段階部を形成し、前記上筒体の下端部が前記第５位置決め段階部にかしめ圧着されて係合され、または溶接固定され、前記弁体本体が前記下段の外周に外挿され、前記弁体本体の上端部が前記第５位置決め段階部に当接され、溶接固定されることを特徴とする請求項４に記載の電動弁。
前記ナットはさらに前記第１キャビティに設けられる下延伸部を含み、前記下延伸部が円管状を呈して、収容室を含み、前記収容室には圧縮スプリングが設けられ、前記圧縮スプリングの一端が前記ナットに当接され、他端が前記下ストッパ部に当接されることを特徴とする請求項１～６のいずれかの１項に記載の電動弁。
前記弁座部材は前記弁ボディ部材に固定接続される弁座体を含み、前記弁座体が第３軸方向通孔を含み、前記弁座体の上端面部は段階面が上向きである上段階部を含み、前記上段階部には弁座芯が固定され、前記弁座芯がプラスチック材質であり、前記弁座芯の上端面部が前記封止部として形成され、前記環状薄肉部が係合部を含み、前記係合部が円弧構成であり、前記円弧構成の底端が前記封止部と当接しまたは分離できることを特徴とする請求項１～６のいずれかの１項に記載の電動弁。
前記弁体本体は小径段と、前記小径段の下方に設けられる前記環状薄肉部とを含み、封止ユニットが前記小径段の外周部に外挿され、前記環状薄肉部の外径と内径がそれぞれ前記小径段の外径と内径より大きく、前記小径段の外壁の、水平方向での投影が前記円弧構成の底端が位置する環状線と重なることを特徴とする請求項８に記載の電動弁。
前記環状薄肉部の外径と前記小径段の外径との差は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の電動弁。
前記弁座体が前記弁ボディ部材に固定接続され、第３軸方向通孔を含み、前記弁座体の上端面部は段階面が上向きである上段階部を含み、前記上段階部には弁座芯が固定され、前記弁座芯がプラスチック材質であり、前記弁座芯の上端面部が前記封止部として形成され、前記環状薄肉部が係合部を含み、前記係合部は上が大きく、下が小さい円錐台構成であり、前記円錐台構成の下端面が環状封止平面として形成され、前記環状封止平面が前記封止部と当接しまたは分離できることを特徴とする請求項１～６のいずれかの１項に記載の電動弁。
前記弁体本体は小径段と、前記小径段の下方に設けられる前記環状薄肉部とを含み、封止ユニットが前記小径段の外周部に外挿され、前記環状薄肉部の外径と内径がそれぞれ前記小径段の外径と内径より大きく、前記小径段の外壁の、水平方向での投影が前記環状封止平面の中心環状線と重なることを特徴とする請求項１１に記載の電動弁。
前記環状薄肉部の外径と前記小径段の外径との差は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の電動弁。
前記弁座体が前記弁ボディ部材に固定接続され、第３軸方向通孔を含み、前記弁座体の上端面部は段階面が上向きである上段階部を含み、前記上段階部には弁座芯が固定され、前記弁座芯がプラスチック材質であり、前記弁座芯が円環状の基部と、前記基部の上端部から上に延伸する円環状の突出部とを含み、前記突出部の外径が前記基部の外径より小さく、前記突出部の上端面部が前記封止部として形成され、弁口シースが前記第３軸方向通孔に設けられ、前記弁口シースの外壁が前記弁座芯の内壁に当接され、前記弁座体の内壁に溶接固定され、前記弁口シースが軸方向に沿って前記封止部より高くしたことを特徴とする請求項１～６のいずれかの１項に記載の電動弁。
前記第１軸方向通孔の孔壁は第６位置決め段階部を含み、前記第６位置決め段階部には濾過部材が装着され、前記濾過部材が支持環とフィルタとを含み、弾性部品が前記フィルタの外周に外挿され、前記支持環の一端が前記弾性部品に当接され、他端が前記第６位置決め段階部に当接されることを特徴とする請求項１～６のいずれかの１項に記載の電動弁。
請求項１に記載の電動弁の製造方法であって、以下のステップを有し、
Ｓ１：上筒体を提供し、金属材料を引っ張りまたはプレスすることで一体成形される方法で中空の前記上筒体を加工し、前記上筒体の上端が前記上ストッパ部を含み、
Ｓ２：ナット、上筒体及び接続部材を組み立て、前記径方向凸出部を前記上ストッパ部によって前記第１キャビティに位置制限させ、前記上筒体の下端部を前記接続部材にかしめ圧着して固定しまたは溶接固定し、
Ｓ３：弁体本体と封止ユニットを提供し、前記弁体本体が小径段と前記小径段の下方に設けられる環状薄肉部とを含み、前記小径段が円管状を呈して、前記環状薄肉部の内径と外径が前記小径段の内径と外径より大きく、前記封止ユニットを前記小径段の外周部に外挿して、前記小径段の上端部を前記接続部材に溶接固定し、
Ｓ４：ガイドスリーブを提供し、前記ガイドスリーブを前記弁本体に溶接固定し、第２組立ユニットを形成し、
Ｓ５：前記ナットを前記スクリュロッドに螺合し、前記ガイドスリーブの下端部を前記封止ユニットにかしめ圧着して固定しまたは溶接固定し、
Ｓ６：封止部付きの弁座芯と、金属材料から加工された弁座体を提供し、前記弁座体の上端面部には、前記弁座芯を装着するための、段階面が上向きである上位置決め段階部が加工され、弁座芯を前記上位置決め段階部に装着するとともに、前記弁座体の上端にかしめ圧着して固定し、
Ｓ７：前記弁本体を前記弁座体に溶接固定することを特徴とする電動弁の製造方法。
前記ステップＳ２はさらに以下のステップを有し、即ち、プラスチック材料の射出成形によって前記ナットを加工することで、前記ナットが前記径方向凸出部の下方に設けられる下延伸部を含み、前記下延伸部には収容室が加工され、弾性部品を前記収容室に装着し、前記弾性部品の一端を前記ナットに当接させ、他端を前記接続部材の下ストッパ部に当接させることを特徴とする請求項１６に記載の電動弁の製造方法。
前記ステップＳ１において、前記上筒体の下端部の内壁には、段階面が下向きである内段階部が加工され、前記ステップＳ２において、前記接続部材が円環状の上段と、円環状の中段と円環状の下段とを含み、前記上段の外径が前記中段の外径より大きく、前記中段の外径が前記下段の外径より大きく、前記上段の上端面が前記内段階部に当接され、前記上筒体の下端部が前記上段の下端面にかしめ圧着されて固定されまたは溶接固定され、前記ステップＳ３において、前記弁体本体が前記下段の外壁に外挿され、前記弁体本体の上端が前記中段の下端面に当接され、前記下段の外壁に溶接固定されることを特徴とする請求項１６に記載の電動弁の製造方法。