CN108343776B

CN108343776B - 电动阀以及冷冻循环系统

Info

Publication number: CN108343776B
Application number: CN201810000796.9A
Authority: CN
Inventors: 石黑元康; 中川大树
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2018-01-02
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2038-01-02
Also published as: JP6832172B2; JP2018119613A; CN108343776A

Abstract

本发明提供能维持较高的工作性和耐久性且抑制工作音、接触音的电动阀以及使用该电动阀的冷冻循环系统。电动阀利用外螺纹部件与内螺纹部件的螺纹结合将收纳在壳体的内周的转子的旋转运动变换成直线运动，并基于该直线运动使收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，该电动阀具备：包括上述转子、上述外螺纹部件以及上述阀芯且伴随上述转子的旋转进行驱动的旋转驱动部；包括上述内螺纹部件且不会伴随上述转子的旋转进行驱动的固定驱动部；以及配置于上述旋转驱动部和上述固定驱动部的任一方且与上述旋转驱动部或者上述固定驱动部接触的接触部。

Description

电动阀以及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及电动阀、以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

背景技术

现今，公知有组合式空调机、室内空调机、冷冻机等所使用的电动阀(例如参照专利文献1)。在该电动阀100中，如图6所示，若步进电机驱动而转子103旋转，则利用内螺纹131a与外螺纹121a的螺纹进给作用使阀芯114沿中心轴L方向移动。由此，进行开闭阀口121的调整，对从管接头111流入并从管接头112流出的制冷剂的流量进行控制。

现有技术文献

专利文献1：日本专利2015-45411号公报

然而，在上述的电动阀100中，外螺纹121a、内螺纹131a的顶径、底径、有效直径等螺纹尺寸有因使用环境的温度变化而产生尺寸变化的担忧。因此，为了确保电动阀100的工作性，考虑尺寸变化，需要如图7所示地在外螺纹121a与内螺纹131a之间设置间隙150(螺纹间缝隙)。

然而，若增大螺纹间缝隙150，则在电动阀100工作时阀轴141(内螺纹部件)向上下左右方向移动，从而有容易因工作时的振动而产生工作音(以下称作工作音。)的问题。

作为容易产生该工作音的问题的解决方案，考虑利用弹簧等对阀轴141施加轴向的负荷来抑制振动的方法。但是，在该情况下，在电动阀100工作时对螺纹赋予轴向的负荷、因在形成于阀芯114与阀口121之间的间隙穿过的流体的压力差而产生的负荷，从而产生电动阀100的耐久性受损的担忧。

并且，在上述的电动阀100中，由于线圈的定子与转子103之间的间隔越窄，使转子103旋转的转矩越大，从而期望线圈的定子与转子103之间的间隔较窄。但是，在因螺纹间的缝隙等的影响而转子103的旋转轴产生了偏芯的情况下，有壳体160的内周与转子103接触而产生接触音的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供能够维持较高的工作性和耐久性且能够抑制工作音、接触音的电动阀、以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

本发明的电动阀是一种利用外螺纹部件与内螺纹部件之间的螺纹结合将收纳在壳体的内周的转子的旋转运动变换成直线运动、并基于该直线运动使收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动的电动阀，其特征在于，具备：

旋转驱动部，其包括上述转子、上述外螺纹部件以及上述阀芯，且伴随上述转子的旋转进行驱动；

固定驱动部，其包括上述内螺纹部件，且不会伴随上述转子的旋转进行驱动；以及

接触部，其配置于上述旋转驱动部和上述固定驱动部的任一方，且与上述旋转驱动部或者上述固定驱动部接触。

这样，通过在旋转驱动部与固定驱动部之间夹设接触部，来对因外螺纹、内螺纹间的缝隙而产生的振动进行吸收，从而能够防止在转子旋转时外螺纹部件向上下左右方向移动而产生工作音的情况，也能够防止在转子旋转时壳体的内周与转子接触而产生接触音的情况。并且，也不会对外螺纹、内螺纹间施加轴向的压力，从而电动阀的耐久性也不会受损。因此，可提供能够维持较高的工作性和耐久性且能够抑制工作音、接触音的电动阀。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述接触部是配置于上述转子的内周且在上述转子旋转时与上述内螺纹部件的外周接触的滑动部件。

在该情况下，在转子旋转时，滑动部件在内螺纹部件的外周滑动，由此转子的旋转轴也不会产生偏芯，从而能够防止壳体的内周与转子接触而产生接触音的情况。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述接触部是配置于上述内螺纹部件的外周且在上述转子旋转时与上述转子的内周接触的滑动部件。

在该情况下，在转子旋转时，滑动部件在转子的内周滑动，由此转子的旋转轴也不会产生偏芯，从而能够防止壳体的内周与转子接触而产生接触音的情况。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

在上述外螺纹部件具备与上述内螺纹部件进行缓冲的缓冲部，

上述接触部是设于上述缓冲部的外周且在上述转子旋转时与上述内螺纹部件的内周接触的滑动部分。

这样，通过在缓冲部的外周设置滑动部分，并在转子旋转时使滑动部分在内螺纹部件的内周滑动，能够抑制外螺纹部件(旋转驱动部)晃动，从而能够防止外螺纹部件向上下左右方向移动而产生工作音的情况、壳体的内周与转子接触而产生接触音的情况。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述接触部是配置于上述转子的内周且在上述转子旋转时与上述内螺纹部件的外周接触的弹性部件。

这样，通过在转子的内周配置弹性部件，来利用弹性部件的弹力对因外螺纹、内螺纹间的缝隙而产生的转子旋转时的振动进行吸收，从而能够防止外螺纹部件向上下左右方向移动而产生工作音的情况、壳体的内周与转子接触而产生接触音的情况。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述旋转驱动部包括将上述外螺纹部件的直线运动传递至上述阀芯的筒状的阀导向件，

上述接触部是配置于上述内螺纹部件的外周且在上述转子旋转时与上述阀导向件的外周接触的弹性部件。

这样，通过在阀轴支架的下方配置弹性部件，来利用弹性部件的弹力对因外螺纹、内螺纹间的缝隙而产生的转子的旋转时的振动进行吸收，从而能够防止外螺纹部件向上下左右方向移动而产生工作音的情况、壳体的内周与转子接触而产生接触音的情况。

并且，本发明的电动阀的特征在于，

上述内螺纹部件由树脂形成。

由此，能够提高螺纹的耐久性。

并且，本发明的冷冻循环系统是包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器等的冷冻循环系统，其特征在于，使用上述的电动阀作为上述膨胀阀。

发明的效果如下。

根据本发明，可提供能够维持较高的工作性和耐久性且能够抑制工作音、接触音的电动阀、以及使用了该电动阀的冷冻循环系统。

附图说明

图1是第一实施方式的电动阀的剖视图。

图2是对安装于第一实施方式的电动阀的滑动部件进行说明的剖视图。

图3是第二实施方式的电动阀的剖视图。

图4是第三实施方式的电动阀的剖视图。

图5是第四实施方式的电动阀的剖视图。

图6是现有的电动阀的剖视图。

图7是示出现有的电动阀的螺纹间缝隙的剖视图。

图中：

2、102、104、106—电动阀，4—转子，6—阀轴支架，6c—嵌合部，6d—内螺纹，16a—阀口，17—阀芯，18—阀导向件，22—间隙，33—衬套部件，41—阀轴，41a—外螺纹，41b—凸边部，41j—缓冲部，60—壳体，91—滑动部件(接触部)，93—滑动部分(接触部)，95—弹性部件(接触部)，95a—弹簧部分，97—弹性部件(接触部)，97a—弹簧部分，X—旋转驱动部，Y—固定驱动部。

具体实施方式

以下，参照附图对第一实施方式的电动阀进行说明。图1是示出第一实施方式的电动阀2的剖视图。此外，在本说明书中，“上”或者“下”是在图1的状态下规定的。即，转子4位于比阀芯17更靠上方。

在该电动阀2中，在利用非磁性体的金属来形成筒状的杯形状的壳体60的开口侧的下方，通过焊接等一体地连接有阀主体30。

此处，阀主体30由不锈钢等金属构成，并在内部具有阀室11。并且，在阀主体30，固定装配有与阀室11直接连通的不锈钢制或铜制的第一管接头12。另外，在阀主体30的下方内侧组装有阀座部件16，该阀座部件16形成有截面呈圆形的阀口16a。在阀座部件16固定装配有经由阀口16a而与阀室11连通的不锈钢制或铜制的第二管接头15。

在壳体60的内周收纳有能够旋转的转子4，并在转子4的轴芯部分经由衬套部件33而配置有阀轴41。此外，转子4由含有磁性粉的聚苯硫醚(PPS)等树脂材料、铁氧体磁铁等具有磁性的材料形成。衬套部件33和阀轴41均由不锈钢等金属形成，通过衬套部件33结合的阀轴41和转子4边旋转边一体地向上下方向移动。

在本实施方式的电动阀2中，包括转子4、衬套部件33、阀轴41、阀芯17、后述的阀导向件18等在内的以朝右上的斜线画阴影线的部分构成伴随转子4的旋转而驱动的旋转驱动部X。此外，在该阀轴41的中间部附近的外周面形成有外螺纹41a。在本实施方式中，阀轴41作为外螺纹部件发挥功能。

在壳体60的外周配置有未图示的由轭部、线轴、以及线圈等构成的定子，并且由转子4和定子构成步进马达。

在阀轴41的比衬套部件33更靠下方的位置，以无法相对于阀主体30相对旋转的方式固定有阀轴支架6，该阀轴支架6如在下文中说明那样在与阀轴41之间构成螺纹结合A且具有抑制阀轴41的倾斜的功能。

阀轴支架6是构成不会伴随转子4的旋转而驱动的固定驱动部Y的部件。阀轴支架6例如由聚苯硫醚(PPS)等树脂材料形成，为了减少摩擦系数而含有添加剂。作为添加材料，使用聚四氟乙烯(PTFE)等氟类树脂、碳纤维等。

该阀轴支架6由上部侧的第一筒状部6a、下部侧的第二筒状部6b、收纳于阀主体30的内周部侧的嵌合部6c、以及环状的凸缘部6f构成。而且，阀轴支架6的凸缘部6f通过焊接等固定于阀主体30的上端。并且，在阀轴支架6的内部形成有对后述的阀导向件18进行收纳的收纳室6h。

并且，该阀轴支架6的第一筒状部6a的从上部开口部6g起朝向下方直至预定深度为止形成有内螺纹6d。因此，在本实施方式中，阀轴支架6作为内螺纹部件发挥功能。而且，利用形成于阀轴41的外周的外螺纹41a、和形成于阀轴支架6的第一筒状部6a的内周的内螺纹6d来构成螺纹结合A。

另外，在阀轴支架6的第二筒状部6b的侧面贯穿设有均压孔51，利用该均压孔51来将第二筒状部6b内的阀轴支架室83与转子收纳室67(第二背压室)之间连通。通过像这样设置均压孔51，来将壳体60的收纳转子4的空间与阀轴支架6内的空间连通，从而能够顺畅地进行阀轴支架6的移动动作。

并且，在阀轴41的下方，以能够相对于阀轴支架6的收纳室6h滑动的方式配置有筒状的阀导向件18。该阀导向件18的顶棚部21侧通过冲压成形而大致呈直角地折弯。而且，在该顶棚部21形成有贯通孔18a。并且，在阀轴41的下方还形成有凸边部41b。

此处，阀轴41以能够相对于阀导向件18旋转且能够沿径向位移的方式以松弛配合的状态插入于阀导向件18的贯通孔18a，凸边部41b以能够相对于阀导向件18旋转且能够沿径向位移的方式配置在阀导向件18内。并且，阀轴41在贯通孔18a插通，凸边部41b的上表面配置为与阀导向件18的顶棚部21对置。此外，凸边部41b的直径比阀导向件18的贯通孔18a的直径大，由此进行阀轴41的防脱。

阀轴41和阀导向件18能够相互沿径向移动，由此关于阀轴支架6以及阀轴41的配置位置，并不需求很高的同芯安装精度，就能够得到与阀导向件18以及阀芯17的同芯性。

在阀导向件18的顶棚部21与阀轴41的凸边部41b之间设置有在中央部形成有贯通孔的垫圈70。垫圈70优选是高滑性表面的金属制垫圈、氟树脂等高滑性树脂垫圈或者高滑性树脂涂层的金属制垫圈、含有高滑性树脂的各种树脂垫圈等。

另外，在阀导向件18内收纳有压缩的阀弹簧27和弹簧座35。

接下来，对第一实施方式中的电动阀2的主要部分进行说明。如图1所示，在构成旋转驱动部X的一部分的转子4的内周的下方安装有滑动部件91(接触部)。该滑动部件91在转子4旋转时与构成固定驱动部Y的阀轴支架6(内螺纹部件)的第二筒状部6b的外周接触。并且，滑动部件91与阀轴支架6相同，例如由聚苯硫醚(PPS)等树脂材料形成，为了减少摩擦系数而含有添加剂。作为添加材料，使用聚四氟乙烯(PTFE)等氟类树脂、碳纤维等。并且，与阀轴支架6接触的一侧的面以成为低摩擦的方式构成。

此外，滑动部件91可以如图2的(a)所示地是绕转子4的内周一圈的环状部件，但也可以由多个部件构成。例如，也可以如图2的(b)所示地在转子4的内周安装有一对圆弧状的滑动部件91。并且，也可以如图2的(c)所示地在转子4的内周分别设置多个滑动部件91。

根据该第一实施方式中的电动阀2，利用滑动部件91对因外螺纹41a、内螺纹6d间的缝隙而产生的转子4的旋转时的振动进行吸收，从而能够防止阀轴41向上下左右方向移动而产生工作音的情况。

并且，在转子4旋转时，滑动部件91在阀轴支架6的外周滑动，由此转子4的旋转轴也不会产生偏芯，从而也能够防止壳体60的内周与转子4接触而产生接触音的情况。另外，由于也不对外螺纹41a、内螺纹6d间施加轴向的压力，所以电动阀2的耐久性也不会受损。

因此，可提供能够维持较高的工作性和耐久性且能够抑制工作音、接触音的电动阀2。

此外，在第一实施方式的电动阀2中，滑动部件91也可以安装于阀轴支架6(内螺纹部件)的第二筒状部6b的外周。在该情况下，在转子4旋转时，滑动部件91在转子4的内周滑动，能够得到与将滑动部件91安装于转子4的情况相同的效果。

接下来，对于第二实施方式的电动阀，适当地省略与第一实施方式重复的部分的说明进行说明。此外，在第二实施方式的说明中，对与第一实施方式的电动阀2的结构相同的结构使用与在第一实施方式的说明中使用的符号相同的符号进行说明。

图3是示出第二实施方式的电动阀102的图。如图3所示，在阀轴41的外螺纹41a与凸边部41b之间具备缓冲部41j，该缓冲部41j与形成有外螺纹41a的部分相比直径较大，且在与阀轴支架6(内螺纹部件)之间进行缓冲。该缓冲部41j与阀轴41相同地由不锈钢等金属形成，在缓冲部41j的外周设有在转子4旋转时与阀轴支架6(内螺纹部件)的第二筒状部6b接触的滑动部分93(接触部)。此外，也可以以使滑动部分93的外周面成为低摩擦的方式实施表面处理。

根据该第二实施方式中的电动阀2，在设于阀轴41的缓冲部41j的外周设有滑动部分93，在转子4旋转时使滑动部分93在构成固定驱动部Y的阀轴支架6的内周面滑动，能够抑制旋转驱动部X晃动，从而能够抑制阀轴41向上下左右方向移动而产生工作音的情况、壳体60的内周与转子4接触而产生接触音的情况。

并且，由于能够使滑动部分93在如上述那样的由减少了摩擦系数的树脂材料构成的阀轴支架6的内周面滑动，所以不会使电动阀102的工作性降低。

接下来，对于第三实施方式的电动阀，适当地省略与第一实施方式重复的部分的说明进行说明。此外，在第三实施方式的说明中，对与第一实施方式的电动阀2的结构相同的结构使用与在第一实施方式的说明中使用的符号相同的符号进行说明。

图4是示出第三实施方式的电动阀104的图。如图4所示，在构成旋转驱动部X的一部分的转子4的内周的下方安装有剖视时大致呈U字形状的弹性部件95(接触部)，该弹性部件95沿转子4的内周朝下方延伸，并向阀轴支架6侧弯曲而向上方立起。

该弹性部件95例如由不锈钢等金属形成，利用弹性能够沿转子4的径向伸缩的弹簧部分95a在转子4旋转时与构成固定驱动部Y的阀轴支架6(内螺纹部件)的第二筒状部6b接触。

此外，在电动阀104中，由弹性部件95施加于阀轴支架6的负荷构成为比因在形成于阀芯17与阀口16a之间的间隙22穿过的流体的压力差而产生的负荷小。

根据该第三实施方式中的电动阀104，通过在转子4的内周配置弹性部件95，来利用弹性部件95的弹力对因外螺纹41a、内螺纹6d间的缝隙而产生的转子4旋转时的振动进行吸收，从而能够防止阀轴41向上下左右方向移动而产生工作音的情况、壳体60的内周与转子4接触而产生接触音的情况。

接下来，对于第四实施方式的电动阀，适当地省略与第三实施方式重复的部分的说明进行说明。此外，在第四实施方式的说明中，对与第三实施方式的电动阀2的结构相同的结构使用与在第三实施方式的说明中使用的符号相同的符号进行说明。

图5是示出第四实施方式的电动阀106的图。如图5所示，在构成固定驱动部Y的阀轴支架6的嵌合部6c的外周安装有剖视时大致呈L字形状的弹性部件97(接触部)，该弹性部件97沿嵌合部6c的外周朝下方延伸，并向弹簧座35侧弯曲而向上方立起。

该弹性部件97例如由不锈钢等金属形成，利用弹性能够沿电动阀106的径向伸缩的弹簧部分97a在转子4旋转时与构成旋转驱动部X的一部分的阀导向件18接触。

此外，在电动阀106中，由弹性部件97施加于阀轴支架6的负荷构成为比因在形成于阀芯17与阀口16a之间的间隙22穿过的流体的压力差而产生的负荷小。

根据该第四实施方式中的电动阀106，通过在阀轴支架6的下方配置弹性部件97，来利用弹性部件97的弹力对因外螺纹41a、内螺纹6d间的缝隙而产生的转子4旋转时的振动进行吸收，从而能够防止阀轴41向上下左右方向移动而产生工作音的情况、壳体60的内周与转子4接触而产生接触音的情况。

此外，在上述的第一实施方式中，以滑动部件91安装于转子4的内周的情况为例进行了说明，但滑动部件91也可以与转子4一体地成形在转子4的内周下方。同样，滑动部件91也可以与阀轴支架2一体地成形在阀轴支架2的外周下方。

并且，在上述的第一实施方式中，以滑动部件91由添加有摩擦系数较低那样的添加剂的树脂材料形成的情况为例进行了说明，但也可以不含有这样的添加剂，而实施表面处理以便摩擦系数变低。在该情况下，滑动部件91的材质并不限定于树脂材料，也可以使用金属。

并且，在上述的第二实施方式中，以由金属形成的滑动部分93实施表面处理以便摩擦系数变低的情况为例进行了说明，但也可以不通过表面处理使之摩擦系数变低。例如，也可以由添加有添加剂的树脂材料来形成滑动部分93，从而滑动部分93的外周面的摩擦系数较低。

并且，在上述的第三、第四实施方式中，弹性部件95、97可以如图2的(a)所示地是绕转子4的内周一圈的环状的部件，但也可以由多个部件构成。例如，也可以如图2的(b)所示地在转子4的内周安装有一对圆弧状的弹性部件95、97。并且，也可以如图2的(c)所示地在转子4的内周分别设置多个弹性部件95、97。

并且，如上所述，阀轴支架6(内螺纹部件)由含有添加剂的聚苯硫醚(PPS)等的树脂形成以便摩擦系数变低，从而摩擦系数较低而耐久性优异。另一方面，对于一般通过注射成形来成形的树脂制的部件而言，当考虑注射成形所产生的缩痕、翘起等尺寸变形、线膨胀、膨润等树脂成形特有的尺寸变化时，难以进行精密的成形的情况较多。

因此，在采用了树脂制的阀轴支架6的情况下，有在外螺纹41a与内螺纹6d的啮合中产生的间隙变大的趋势。若该间隙变大，则在转子4旋转时，阀轴支架6向上下左右方向移动而产生工作音，或者容易因壳体60的内周与转子4接触而产生接触音。

然而，如在上述的各实施方式中说明那样，通过在旋转驱动部与固定驱动部之间夹设接触部，来对因外螺纹41a、内螺纹6d间的缝隙而产生的振动进行吸收。因此，即使在采用了树脂制的阀轴支架6的情况下，也能够可靠地防止在转子4旋转时产生工作音、接触音。

并且，上述的各实施方式的电动阀例如在由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器等构成的冷冻循环系统中，作为设于冷凝器与蒸发器之间的膨胀阀来使用。

Claims

1.一种电动阀，利用外螺纹部件与内螺纹部件之间的螺纹结合将收纳在壳体的内周的转子的旋转运动变换成直线运动，并基于该直线运动使收纳在阀主体内的阀芯沿轴向移动，

上述电动阀的特征在于，具备：

接触部，其配置于上述旋转驱动部和上述固定驱动部的任一方，且在所述阀芯的沿轴向移动范围的整个区域内，与上述旋转驱动部或者上述固定驱动部的另一方接触。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

7.根据权利要求1～5任一项中所述的电动阀，其特征在于，

上述内螺纹部件由树脂形成。

8.一种冷冻循环系统，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1～7任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。