电动阀的制作方法

1.本发明涉及作为流量控制阀等组装于空调机、制冷机等制冷循环而使用的电动阀。


背景技术：

2.作为这种电动阀，公知具有如下部件的结构：阀轴，该阀轴设置有阀芯；阀主体，该阀主体设置有阀口孔并且形成有供流体导入导出的阀室，该阀口孔具有与阀芯接触分离或者接近离开的阀座部；电机，该电机具有与阀轴连结的转子和用于使该转子旋转的定子；螺纹进给机构，该螺纹进给机构由设置于阀主体侧的固定螺纹部和设置于阀轴侧的可动螺纹部构成，用于根据转子的旋转驱动而使阀轴的阀芯相对于阀主体的阀座部升降；以及下部止动机构，该下部止动机构用于限制阀轴的旋转向下移动(参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2017
‑
180525号公报
6.发明要解决的技术问题
7.然而，在以往构造中，在闭阀时，阀口孔、由阀主体的贯通孔构成的主体导向件、固定于阀主体且在外周形成有固定螺纹部的导向衬套这三个部位分别与阀轴干涉，因此开阀时的滑动阻力增加，成为动作性降低的原因。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于，提供改善了开阀时的动作性的电动阀。
9.用于解决技术问题的技术手段
10.为了解决上述的课题，本发明的电动阀具备：阀轴，该阀轴设置有阀芯；阀主体，该阀主体设置有阀口孔并且形成有供流体导入导出的阀室，该阀口孔具有与所述阀芯接触分离或者接近远离的阀座部；电机，该电机具有与所述阀轴连结的转子和用于使该转子旋转的定子；螺纹进给机构，该螺纹进给机构具有设置于所述阀主体侧的导向衬套的固定螺纹部和设置于所述阀轴侧的可动螺纹部，用于根据转子的旋转驱动而使所述阀轴的所述阀芯相对于所述阀主体的所述阀座部升降；以及下部止动机构，该下部止动机构用于限制所述阀轴的旋转向下移动，所述阀芯至少在闭阀时被所述阀口孔导向，在闭阀时和开阀动作中所述阀芯被所述阀口孔导向的期间，所述阀轴不被设置于所述阀主体的主体导向部导向，当在开阀动作中所述阀口孔对所述阀芯的导向解除时，所述阀轴被所述主体导向部导向。
11.在该电动阀中，在闭阀时和开阀动作中阀芯被阀口孔导向的期间，阀轴不被主体导向部，因此抑制阀轴与主体导向部的干涉。因此，与阀轴在闭阀时和开阀动作中始终被主体导向部导向的情况相比，开阀时的滑动阻力变少，动作性良好。
12.另外，也可以是，所述固定螺纹部设置于在所述阀主体固定的导向衬套的外周部，在所述阀轴设置有在开阀时能够被所述主体导向部和所述导向衬套导向的大径一般部，在
所述阀轴中的闭阀时位于所述主体导向部的部位形成有直径比所述大径一般部小的缩颈部，以抑制该主体导向部与所述阀轴的干涉。
13.而且，也可以是，当将所述阀芯与所述阀口孔之间的间隙设为a，将所述主体导向部的位置处的该主体导向部与所述阀轴之间的半径差设为b，将所述导向衬套的位置处的该导向衬套与所述阀轴之间的半径差设为c时，在闭阀时满足a＜c＜b的关系，在全开阀时满足b≤c＜a的关系。
14.另外，也可以是，在所述阀轴设置有不被所述主体导向部导向的小径一般部，并且设置有大径部，当在开阀动作中所述阀口孔对所述阀芯的导向解除时，该大径部被所述主体导向部导向。
15.发明的效果
16.根据本发明，能够提供改善了开阀时的动作性的电动阀。
附图说明
17.图1是表示本实施方式的电动阀的整体结构的剖视图。
18.图2是表示本实施方式的电动阀闭阀时的状态的主要部分放大剖视图。
19.图3的(a)是表示本实施方式的电动阀的将阀芯插入到阀口孔中的闭阀时的状态的放大剖视图。图3的(b)是表示本实施方式的电动阀在开阀时缩颈部位于主体导向部的状态的放大剖视图。
20.图4是表示本实施方式的电动阀开阀时的状态的主要部分放大剖视图。
21.图5的(a)是表示本实施方式的电动阀的使阀芯从阀口孔脱离的开阀时的状态的放大剖视图。图5的(b)是表示本实施方式的电动阀在开阀时大径一般部被主体导向部导向的状态的放大剖视图。
22.图6的(a)是表示变形例1的电动阀闭阀时的状态的放大剖视图。图6的(b)是表示变形例1的电动阀开阀时的状态的放大剖视图。
23.图7的(a)是表示变形例2的电动阀闭阀时的状态的放大剖视图。图7的(b)是表示变形例2的电动阀开阀时的状态的放大剖视图。
24.图8的(a)是表示变形例3的电动阀闭阀时的状态的放大剖视图。图8的(b)是表示变形例3的电动阀开阀时的状态的放大剖视图。
25.符号说明
26.1电动阀
27.10阀轴
28.14阀芯
29.15大径一般部
30.15a锥面部
31.15b锥面部
32.16缩颈部
33.20导向衬套
34.23固定螺纹部
35.28螺纹进给机构
36.29下部止动机构
37.33可动螺纹部
38.35小径一般部
39.40阀主体
40.40a阀室
41.43主体导向部
42.46阀口孔
43.46a阀座部
44.50电机
45.51转子
46.52定子
47.65大径部
48.a阀芯与阀口孔之间的间隙
49.b缩颈部与主体导向部之间的半径差
50.c大径一般部与主体导向部之间的半径差
具体实施方式
51.以下，基于附图对用于实施本发明的方式进行说明。此外，在各图中，为了容易理解发明、并且实现作图上的方便，有时对形成于部件间的间隙、部件间的间隔距离等进行夸张描绘。另外，在本说明书中，表示上下、左右等位置、方向的描述是以图1的方向箭头表示为基准，并不是指实际的使用状态下的位置、方向。在各附图中使用同一符号表示的结构要素是指同一结构要素。此外，在以下说明的实施方式中重复的说明和符号有时省略。
52.在图1中，本实施方式的电动阀1主要具备：阀轴10、导向衬套20、阀轴保持架30、阀主体40、壳体55、由转子51和定子52构成的步进电机50、压缩螺旋弹簧(施力部件)60、防脱卡止部件70、螺纹进给机构28以及下部止动机构29。
53.阀轴10从上侧起具有上部小径部11、中间大径部12以及下部小径部13，在该下部小径部13的下端部一体地形成有阀芯14，该阀芯用于控制流经阀口孔46的流体(制冷剂)的通过流量。
54.如图1、图2、图3的(a)所示，阀芯14从上侧(阀室40a侧)起具有：圆筒部(阀芯侧圆筒部)14s、由倒圆锥台面构成的上侧锥面部14t、以及由控制角(相对于与阀芯14的中心轴线o平行的线的交叉角)比上侧锥面部14t大的倒圆锥台面构成的下侧锥面部14u。圆筒部14s由直径比阀轴10的下部小径部13稍微小的圆筒面构成。该圆筒面的外径在升降方向上恒定。
55.另外，在阀芯14中的圆筒部14s的上侧，与该圆筒部14s连接地设置有环状平坦面(水平面)(阀芯侧抵接部)14f。该环状平坦面14f由形成在阀轴10的下部小径部13与阀芯14(的圆筒部14s)之间的台阶面构成。另外，环状平坦面14f为与升降方向垂直的面，在该电动阀1的组装时的阀芯14的原点位置(最下降位置)处，在该阀芯14从最下降位置下降时，环状平坦面14f成为与阀主体40抵接的基准面，详细地说环状平坦面14f成为与在阀主体40的底部壁45的上表面形成的作为阀主体侧抵接部的环状平坦面45f抵接的基准面。
56.导向衬套20设置于阀主体40侧，具有圆筒部21和延伸配置部22。圆筒部21供阀轴10的中间大径部12以能够沿轴线o方向相对移动(滑动)和能够绕轴线o相对旋转的状态内插。延伸配置部22从圆筒部21的上端部向上方延伸，内径比该圆筒部21大，供阀轴10的中间大径部12的上端侧和上部小径部11的下端侧内插。
57.在导向衬套20的圆筒部21的外周形成有构成螺纹进给机构28的一方的固定螺纹部(外螺纹部)23。螺纹进给机构28是根据转子51的旋转驱动使阀轴10的阀芯14相对于阀主体40的阀座部46a升降的机构。另外，圆筒部21的下部、具体而言为比固定螺纹部23靠下侧的部分为大径，成为与阀主体40的嵌合孔44嵌合的嵌合部27。下部止动件25与嵌合部27的上表面27a隔开规定的间隙h而螺纹安装固定于固定螺纹部23中的阀轴保持架30的下侧。构成下部止动机构29的一方的固定止动体24一体地突出设置于下部止动件25的外周。下部止动机构29限制阀轴保持架30、即与阀轴保持架30连结的阀轴10的旋转向下移动。此外，像后面详述的那样，在本实施方式中，嵌合部27的上表面27a成为限制下部止动件25的向下移动(换言之，规定下部止动件25的向下移动极限位置或最向下移动位置)的止动部。
58.阀轴保持架30具有供导向衬套20内插的圆筒部31、以及顶部32。顶部32贯通设置有供阀轴10的上部小径部11的上端部插通的插通孔32a。在阀轴保持架30的圆筒部31的内周形成有可动螺纹部(内螺纹部)33，该可动螺纹部33与导向衬套20的固定螺纹部23螺合而构成螺纹进给机构28。构成下部止动机构29的另一方的可动止动体34一体地突出设置于阀轴保持架30的圆筒部31的外周下端。
59.另外，在阀轴10的上部小径部11与中间大径部12之间形成的台阶面与阀轴保持架30的顶部32的下表面之间压缩安装有压缩螺旋弹簧(施力部件)60。压缩螺旋弹簧60是以外插于阀轴10的上部小径部11的方式向阀轴10和阀轴保持架30在升降方向(轴线o方向)上分离的方向对阀轴10和阀轴保持架30施力、换言之始终向下方(闭阀方向)对阀轴10(阀芯14)施力的部件。
60.阀主体40由例如黄铜、sus等金属制圆筒体构成。该阀主体40具有阀室40a，该阀室在内部供流体导入导出，第一导管41a通过钎焊等而与设置于该阀室40a的侧部的朝向横向的第一开口41连结固定。在阀室40a的顶部形成有主体导向部43和嵌合孔44，该主体导向部供阀轴10(的中间大径部12)以能够在轴线o方向上相对移动(滑动)以及能够绕轴线o相对旋转的状态插通，导向衬套20的下部(嵌合部27)嵌合(在本实施方式中压入)于该嵌合孔44而被安装固定。主体导向部43为例如贯通孔。第二导管42a通过钎焊等而与设置于阀室40a的下部的朝向纵向的第二开口42连结固定。另外，在设置于阀室40a与第二开口42之间的底部壁45例如形成有大致圆锥台状的阀口孔46，该阀口孔46具有与阀芯14接触分离或者接近远离的阀座部46a。在阀座部46a设置有圆筒部(阀座侧圆筒部)46s(参照图2)。圆筒部46s的内径在升降方向上恒定。
61.圆筒部46s的内径被设计为比阀芯14的圆筒部14s稍大，并且比阀轴10的下部小径部13小。
62.另外，阀主体40的底部壁45的上表面中的阀口孔46(阀座部46a)周围为环状平坦面(水平面)(阀主体侧抵接部)45f，该环状平坦面45f成为在该电动阀1的组装时的阀芯14的原点位置(最下降位置)处以平面与阀芯14侧的环状平坦面14f抵接的抵接面(基准面)(详细情况后述)。
63.另一方面，凸缘状板47通过钎焊等而固定于阀主体40的上端部。带顶的圆筒状的壳体55的下端部通过对接焊接而与设置于凸缘状板47的外周的台阶部密封接合。
64.在壳体55的内侧且导向衬套20和阀轴保持架30的外侧旋转自如地配置有转子51，在壳体55的外侧配置有由磁轭52a、绕线架52b、定子线圈52c以及树脂模制罩52d等构成的定子52，以驱动转子51旋转。定子线圈52c连接有多个引线端子52e，在这些引线端子52e经由基板52f而连接有多个引线52g，通过对定子线圈52c的通电励磁而使配置在壳体55内的转子51绕轴线o旋转。
65.配置在壳体55内的转子51卡合支承于阀轴保持架30，该阀轴保持架30与转子51一同一体地旋转。
66.详细地说，转子51采用由内筒51a、外筒51b以及连接部51c构成的二重管结构，该连接部51c在绕轴线o的规定的角度位置将内筒51a和外筒51b连接，在内筒51a的内周例如形成有绕轴线o按照120度的角度间隔沿轴线o方向(上下方向)延伸的纵槽51d。
67.另一方面，在阀轴保持架30的外周的上半部分例如突出地设置有绕轴线o按照120度的角度间隔沿上下方向延伸的突条30a。在该突条30a的下部两侧形成有支承转子51的朝上的卡止面(未图示)。
68.转子51的内筒51a的纵槽51d与阀轴保持架30的突条30a卡合并且转子51的内筒51a的下表面与阀轴保持架30的卡止面抵接，由此转子51以相对于阀轴保持架30位置对准的状态被支承固定。由此，阀轴保持架30一边在壳体55内支承转子51一边与该转子51一同旋转。
69.为了防止阀轴保持架30与转子51在升降方向上的相对移动、换言之为了将转子51相对于阀轴保持架30向下方按压，并且将阀轴10和阀轴保持架30连结起来而在转子51和阀轴保持架30的上侧设置有防脱卡止部件70。
70.防脱卡止部件70的上部通过压入、焊接等而外嵌固定于阀轴10的上部小径部11的上端部。在防脱卡止部件70的下部设置有凸缘状的转子按压件72。即，转子51被夹持在通过压缩螺旋弹簧60的施力而被向上方施力的阀轴保持架30与转子按压件72之间。此外，从阀轴保持架30的上端到卡止面为止的上下方向的高度与转子51的内筒51a的上下方向的高度相同，阀轴保持架30的顶部32的上表面与转子按压件72的下表面(平坦面)抵接。
71.另外，在固定于阀轴10的上端部的防脱卡止部件70外装有将阀轴保持架30向导向衬套20侧施力的由螺旋弹簧构成的复位弹簧75，以使得即使在动作时阀轴保持架30相对于导向衬套20过度地向上方移动而导致导向衬套20的固定螺纹部23与阀轴保持架30的可动螺纹部33的螺合解除也使该螺合恢复。
72.而且，在该电动阀1中，例如为了防止阀芯14对阀座部46a的咬入并且确保低流量域的控制性，在阀芯14位于闭阀时的最下降位置(原点位置)时，使得在阀芯14与阀座部46a之间形成规定的大小的间隙。在本例中，在阀芯14的圆筒部14s与阀主体40的底部壁45的圆筒部46s之间、以及在与圆筒部14s连接的环状平坦面14f和与圆筒部46s连接的环状平坦面45f之间形成有规定的大小的间隙。
73.(阀轴的详细情况)
74.在图3的(a)、(b)中，阀芯14至少在闭阀时被阀口孔46导向。在闭阀动作中在阀芯14被阀口孔46导向的期间，阀轴10不被设置于阀主体40的主体导向部43导向，当在开阀动
作中阀口孔46对阀芯14的导向解除，则阀轴10被主体导向部43导向。具体而言，在阀轴10设置有在开阀时能够被主体导向部43导向的大径一般部15。在阀轴10中的在闭阀时位于主体导向部43的部位形成有缩颈部16。为了抑制主体导向部43与阀轴10的干涉，缩颈部16的直径设为比大径一般部15小。
75.在阀轴10中，大径一般部15设置在缩颈部16与下部小径部13之间。在阀轴10的轴向上的大径一般部15的两端设置有锥面部15a、15b。锥面部15a设置在缩颈部16侧，锥面部15b设置在下部小径部13侧。作为一例，中间大径部12(图2)的外径与大径一般部15的外径相等。即，缩颈部16是通过切削加工等而将从中间大径部12到大径一般部15的恒定外径的一般部的一部分小径化而成的部分。
76.阀轴10的中间大径部12在开阀时和闭阀时被导向衬套20导向。阀轴10的大径一般部15在开阀时例如被主体导向部43和导向衬套20导向。因此，主体导向部43的内径设为比导向衬套20的内径稍小的尺寸。
77.在图3中，将阀芯14与阀口孔46之间的间隙设为a，将在主体导向部43的位置处的该主体导向部43与阀轴10的半径差设为b，将在导向衬套20的位置处的该导向衬套20与阀轴10之间的半径差设为c。这样，阀轴10和阀主体40也可以构成为在闭阀时满足a＜c＜b的关系。另外，如图5所示，阀轴10和阀主体40也可以构成为在全开阀时满足b≤c＜a的关系。此外，在图5中，间隙a的测定方向不限于阀口孔46的径向，而是在阀芯14与阀口孔46之间的最短距离的方向上进行测定。由于阀芯14位于偏离阀口孔46的轴线的位置，因此在下端位置的间隙a是圆筒部14s、46s的半径差。
78.另外，在图3中，将阀口孔46的圆筒部46s与阀芯14的圆筒部14s重叠的长度设为a，将闭阀时的大径一般部15的上端(除了锥面部15a以外的部分)与主体导向部43的下端之间的轴向距离设为b，将从阀芯14的上侧锥面部14t的下端到阀口孔46的圆筒部46s的上端的长度设为c。这样，阀轴10和阀主体40也可以构成为在闭阀时满足a≤b＜c的关系。与大径一般部15的上部相连的锥面部15a的长度是任意的，但优选为b＝a，b的最大值小于c。此外，作为一例，为a＝0.1～0.3mm、c＝2.0mm。阀轴10的大径一般部15的直径约为3mm。
79.在图3中，将锥面部15a相对于中心轴线o的角度即锥面角度设为30度左右，但也可以进一步减小该角度而使锥面部15a向缩颈部16侧延长。在该情况下，能够抑制阀芯14的上侧锥面部14t与阀口孔46侧抵接。
80.(作用)
81.在该结构的电动阀1中，当转子51通过对定子52的定子线圈52c的通电励磁而旋转，阀轴保持架30和阀轴10与该转子51一体地旋转。此时，通过由导向衬套20的固定螺纹部23和阀轴保持架30的可动螺纹部33构成的螺纹进给机构28，阀轴10伴随着阀芯14而升降。由此，对阀芯14与阀座部46a之间的间隙(提升量、阀开度)进行增减而调整制冷剂等流体的通过流量。另外，阀轴保持架30的可动止动体34与固定于导向衬套20的下部止动件25的固定止动体24抵接，即使在阀芯14位于最下降位置时，也在阀芯14与阀座部46a之间形成间隙(闭阀时要求提升量)，因此确保规定量的通过流量(参照图3的(a))。
82.在闭阀时，阀轴10的阀芯14被阀口孔46导向，中间大径部12被导向衬套20导向(图3的(a))。然而，在阀轴10设置有缩颈部16，该缩颈部16与主体导向部43分离，因此阀轴10不被主体导向部43导向(图3的(b))。具体而言，在闭阀时和开阀动作中阀芯14被阀口孔46导
向的期间，阀轴10不被主体导向部43导向，因此抑制阀轴10与主体导向部43的干涉。因此，与阀轴10在闭阀时和开阀动作中始终被主体导向部43导向的情况相比，使电动阀1开阀时的滑动阻力变少，动作性良好。特别是，在闭阀时，以满足图3的(a)、(b)中的a＜c＜b的关系的方式构成阀轴10，由此使电动阀1开阀时的动作性良好。
83.当在图3所示的闭阀时，阀轴10和阀主体40构成为满足a≤b＜c的关系的情况下，通过开阀动作而使阀轴10上升，与长度a的部分消失同时地、或者在长度a的部分消失之后，大径一般部15到达主体导向部43，被该主体导向部43导向。长度a的部分消失意味着阀口孔46对阀芯14的导向解除。这里，由于是b＜c，因此在大径一般部15到达主体导向部43之前，阀芯14不会从阀口孔46脱离。因此，相对于流经阀口孔46的流体，能够稳定地支承阀轴10。在图4、图5中，在开阀时(全开时)，大径一般部15也到达导向衬套20，被主体导向部43和导向衬套20导向。
84.此外，本实施方式不限于上述结构，也可以是下述的变形例这样的结构。
85.[变形例1]
[0086]
在图6中，在变形例1的电动阀1中，在阀轴10设置有在闭阀时不被主体导向部43导向的小径一般部35。在主体导向部43的内径与导向衬套20的内径同等的情况下，小径一般部35不被主体导向部43和导向衬套20中的任一个导向。另外，在阀轴10设置有大径部65，当在开阀动作中阀口孔46对阀芯14的导向解除则该大径部被主体导向部43导向。
[0087]
小径一般部35也可以通过对具有大径部65的外径的轴部件的一部分进行切削加工等而形成。另外，大径部65也可以构成为使套筒等其他部件与小径一般部35嵌合而成。大径部65的结构与大径一般部15的结构相同。
[0088]
在该结构中，在闭阀时，阀轴10被阀口孔46导向(图6的(a))。当在开阀动作中阀口孔46对阀芯14的导向解除，则大径部65例如被主体导向部43和导向衬套20导向(图6的(b))。
[0089]
此外，大径部65也可以仅被主体导向部43导向，而不被导向衬套20导向。另外，也可以采用如下的结构，使导向衬套20的内径比主体导向部43的内径小，小径一般部35被导向衬套20导向。
[0090]
[变形例2]
[0091]
在图7中，在变形例2的电动阀1中，与图2等所示的结构相比，阀轴10的轴向上的缩颈部16的长度和主体导向部43的长度形成得较短，在阀主体40中的主体导向部43的下侧形成有大径孔部53。大径孔部53的直径形成为比主体导向部43的内径大。在闭阀时，大径一般部15的上部构成为进入大径孔部53。
[0092]
在该结构中，与图2等所示的结构相比，缩颈部16的长度形成得较短，因此阀轴10的刚性较高，很难产生由流经阀室40a的流体引起的阀轴10的振动。
[0093]
[变形例3]
[0094]
在图8中，在变形例3的电动阀1中，与变形例2相同的主体导向部43由与阀主体40分体的导向部件54构成。导向部件54在阀主体40的嵌合孔44中，嵌入于导向衬套20的嵌合部27的下侧。与变形例2同样，大径孔部53设置于阀主体40。
[0095]
通过在与阀主体40分体的导向部件54形成主体导向部43，从而与针对阀主体40直接加工主体导向部43相比，能够使制造容易化。
[0096]
[其他实施方式]
[0097]
以上，对本发明的实施方式的一例进行了说明，但本发明的实施方式不限于上述内容，除了上述内容以外，在不脱离其主旨的范围内当然可以进行各种变形来实施。
[0098]
在上述实施方式中，即使在阀芯14位于最下降位置时，也在阀芯14与阀座部46a之间也形成间隙(闭阀时要求提升量)，但并不限于此，也可以采用阀芯14与阀座部46a紧密贴合且在其间不形成间隙的结构。