电动阀的制作方法

1.本发明涉及一种电动阀。


背景技术：

2.在制冷循环中作为流量控制阀而使用的电动阀具有使由电动机驱动旋转的阀轴的外螺纹部与设置于阀主体的内螺纹孔螺合而成的螺纹机构，通过该螺纹机构将旋转运动转换为轴线方向运动，由此使阀轴在轴线方向上位移，从而对流量进行控制。在这样的电动阀中，要求抑制制冷剂的通过声。
3.例如在专利文献1中，公开了一种电动阀，该电动阀将第一制冷剂循环方式时从阀室到阀端口侧形成的通路a设为圆锥形状，将第二制冷剂循环方式时从通路b顶端到阀端口侧形成的通路b设为圆锥形状，由此能够降低因涡流引起的流体流动声。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2008-128603号公报
7.发明所要解决的技术问题
8.特别是近年来，汽车的电动化被推进，在电动化的车辆中，空调装置等的动作声容易传递至车室内的乘员，因此静音化的要求更加严格。因此，在电动阀中也要求进一步改善静音化。
9.在制冷循环中，制冷剂一般以气液二相流状态从配管流入电动阀的阀主体。根据本发明的发明人等的研究结果，判明了存在这样的情况：当通过节流孔的制冷剂处于气相状态时，与处于液相状态时相比，通过节流孔的声音变化而可能将其识别为噪声。


技术实现要素：

10.因此，本发明的目的在于提供一种能够进一步降低噪声的电动阀。
11.用于解决技术问题的技术手段
12.为了解决上述技术问题，本发明的电动阀具有：
13.阀主体，该阀主体能够与配管连结，并具备阀室；
14.阀座部件，该阀座部件安装于所述阀主体，并具备阀座；
15.阀芯，该阀芯配置于所述阀室内，并能够落座于所述阀座；以及
16.阀保持架，该阀保持架配置于所述阀室内，并保持所述阀芯，
17.所述阀座部件具有圆筒部，该圆筒部向所述阀室内突出，并在该圆筒部的内侧形成有与所述阀座连通的整流孔，
18.所述阀芯具有：被所述阀保持架保持的保持轴部、能够落座于所述阀座的圆锥部以及配置于所述保持轴部与所述圆锥部之间的整流轴部，
19.所述整流孔的内径小于靠近所述整流孔一侧的所述阀保持架的端部外径，
20.至少在闭阀时，所述整流轴部位于所述整流孔内，
21.在所述整流轴部的所述圆锥部侧的端部位于所述整流孔内时，从该电动阀的轴线方向观察，所述整流轴部与所述整流孔的间隙的截面积大于所述阀芯与所述阀座的间隙的截面积。
22.发明的效果
23.根据本发明，能够提供一种能够进一步降低噪声的电动阀。
附图说明
24.图1是表示本发明的第一实施方式的电动阀的纵剖视图。
25.图2是放大表示本实施方式的阀座部件周边的纵剖视图，表示闭阀状态。
26.图3是放大表示本实施方式的阀座部件周边的纵剖视图，表示针阀位于闭阀状态与开阀状态之间的中间位置的状态。
27.图4是放大表示本实施方式的阀座部件周边的纵剖视图，表示阀的全开状态。
28.图5是表示本发明的第二实施方式的电动阀的纵剖视图。
29.图6是放大表示本实施方式的阀座部件周边的纵剖视图，表示闭阀状态。
30.图7是放大表示本实施方式的阀座部件周边的纵剖视图，表示针阀位于闭阀状态与开阀状态之间的中间位置的状态。
31.图8是放大表示本实施方式的阀座部件周边的纵剖视图，表示阀的全开状态。
32.符号说明
33.1 电动阀
34.10 阀主体
35.11、11a 阀座部件
36.11k 阀座
37.15 导向杆
38.21 阀轴
39.23 阀保持架
40.24 螺旋弹簧
41.25 针阀
42.26 弹簧承受部件
43.27 环状部件
44.29 阀室
45.30 转子
46.35 闭阀方向用可动止动件
47.36 开阀方向用可动止动件
48.55 闭阀方向用固定止动件
49.56 开阀方向用固定止动件
具体实施方式
50.以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
51.[第一实施方式]
[0052]
图1是表示本发明的第一实施方式的电动阀1的纵剖视图。这里，将电动阀1中的转子侧称为上方，将针阀侧称为下方。另外，“节流孔”是指开阀时的针阀与阀座的间隙，由间隙成为最小的位置的针阀的外径与阀座的内径形成的环状面的面积是“节流孔截面积”。
[0053]
(流量控制阀的结构)
[0054]
电动阀1具备：上端开口的有底圆筒状的阀主体10、下端部通过焊接等而密封接合于阀主体10的上端面的有顶圆筒状的外壳45、固定于阀主体10的内侧的导向杆15、配设于导向杆15的内侧的阀轴21以及以能够与阀轴21一体地转动的方式连结固定于该阀轴21的转子30。为了驱动转子30旋转而在转子30的周围配设有外嵌于外壳45的外周的定子，但在此省略了图示。通过转子30和定子构成了步进电机。将电动阀1的轴线(与转子的旋转轴线一致的线)设为l。
[0055]
阀主体10由中空圆筒部10a与底壁部10b连续设置而成。阀主体10能够通过将sus制的板材冲压成形而形成，但也可以通过将sus材料进行压造而形成。
[0056]
在底壁部10b中，在其中央形成有圆形的开口10d，在开口10d通过钎焊等而固定有阀座部件11。
[0057]
图2～4是放大表示阀座部件11周边的纵剖视图。
[0058]
大致圆筒状的阀座部件11由上部圆筒部11a、直径比上部圆筒部11a大的中部圆筒部11b以及直径比中部圆筒部11b大的下部圆筒部11c连续设置而成。
[0059]
另外，阀座部件11具备开口孔11g，该开口孔11g通过将具有恒定的内径的圆筒状的上部开口部(也称作整流孔)11d、直径比上部开口部11d大的中部开口部11e以及随着从中部开口部11e的下端朝向下方而锥状地扩径的下部开口部11f同轴地排列而成。因此，阀座部件11具有圆筒部，该圆筒部向阀室29内突出，并在内侧形成有与阀座11k连通的整流孔。此外，如图5～8以符号11ad表示的那样，上部开口部11d也可以是随着朝向上方而扩径的锥形状。
[0060]
在构成节流孔部的中部开口部11e的上端内周形成有阀座11k。上部圆筒部11a与上部开口部11d之间的壁厚比阀主体10的壁厚厚，优选为1.2倍以上的壁厚。因此，能够提高上部圆筒部11a的刚性，抑制制冷剂通过时的振动，从而实现降低噪声。
[0061]
中部圆筒部11b嵌合于阀主体10的开口10d，上部圆筒部11a向阀主体10的内部突出，下部圆筒部11c配设于阀主体10的外部。在下部圆筒部11c的下端面与轴线l同轴地形成有环状凹部11h。进入到环状凹部11h内的第一配管t1的端部通过钎焊等而连接。
[0062]
在阀主体10的中空圆筒部10a形成有入口开口10e，在入口开口10e插嵌有第二配管t2的端部，并通过钎焊等而连接。将入口开口10e的轴线设为o。
[0063]
在图1中，在外壳45的下端抵接于阀主体10的上端的状态下，在外壳45的下端内周嵌合有凸缘状圆盘18，并通过焊接将它们接合。由此，阀主体10与外壳45以密闭的状态被一体化。
[0064]
凸缘状圆盘18具备多个贯通孔(用虚线图示)，制冷剂能够经由该贯通孔在阀主体10侧与外壳45侧之间移动。
[0065]
配设于转子30的内侧的树脂制的导向杆15由实心圆筒状的主体15a与中空圆筒部15b连续设置而成。主体15a沿着轴线l具有内螺纹孔15c。另外，在导向杆15的上方设置有闭阀方向用可动止动件35。
[0066]
在中空圆筒部15b的中间部外周配设有与阀主体10的上端焊接的凸缘状圆盘18，导向杆15经由该凸缘状圆盘18而相对于阀主体10固定。在中空圆筒部15b形成有均压孔15d。
[0067]
另外，为了设定转子30和阀轴21的控制用原点位置，在导向杆15的主体15a的上表面向上突出设置有截面矩形状的闭阀方向用固定止动件55，另外，在导向杆15的主体15a的下表面向下突出设置有截面矩形状的开阀方向用固定止动件56。这里，转子30和阀轴21的控制用原点位置是指，闭阀方向用可动止动件35与闭阀方向用固定止动件55抵接而卡定，从而转子30和阀轴21到达最下降位置时的位置。
[0068]
金属制的阀轴21通过将外嵌有安装于转子30的环状的连结体32的端部21a、与内螺纹孔15c螺合的外螺纹部21b、形成于下端附近的凸缘状部21c以及下端连结部21d同轴地连续设置而成。
[0069]
固定于阀轴21的闭阀方向用可动止动件35配设于外螺纹部21b的上端付近，并与转子30的上壁下表面卡定。在闭阀方向用可动止动件35的下表面形成有截面矩形状的止动件部35a。
[0070]
另外，在阀轴21的外螺纹部21b的下端附近，以与凸缘状部21c的上表面抵接的方式螺入有开阀方向用可动止动件36。在开阀方向用可动止动件36的上表面形成有截面矩形状的止动件部36a。这里，通过在开阀方向用可动止动件36的内周形成内螺纹，并与外螺纹部21b螺合，从而进行开阀方向用可动止动件36与阀轴21的固定。
[0071]
在阀轴21的下方，阀保持架23以能够滑动的方式嵌合而配设于中空圆筒部15b的内侧。阀保持架23具有将中空圆筒部23a与上壁23b连续设置的有顶圆筒形状。在上壁23b的中央形成有带台阶的开口23c，中空圆筒部23a具有连通孔23d。阀保持架23的中空圆筒部23a的开放的下端在闭阀状态下与第二配管t2相比配设于下方，并被铆接固定的环状部件27封闭。
[0072]
在阀轴21的凸缘状部21c抵接于带台阶的开口23c的台阶部的状态下，下端连结部21d贯通带台阶的开口23c，通过将该下端连结部21d以扩径的方式铆接加工，从而将阀轴21与阀保持架23固定连结。在阀主体10与阀保持架23之间划定出阀室29。
[0073]
如图2～4所示，针阀(也称作阀芯)25以穿过环状部件27而从阀保持架23的下端突出的方式配置。针阀25通过将圆柱状的轴部(也称作保持轴部)25a、具有恒定的外径的阀圆筒部(也称作整流轴部)25b以及随着朝向下方而缩径的第一圆锥部25c和第二圆锥部25d连续设置而成。第一圆锥部25c的锥角(与轴线l交叉的角度)大于第二圆锥部25d的锥角。第一圆锥部25c落座于阀座11k。
[0074]
参照图3，在将阀座部件11的上部开口部11d的内径设为φa，将中部开口部11e的内径设为φa，将针阀25的阀圆筒部25b的外径设为φb，将第二圆锥部25d的外径设为φb时，优选在至少从针阀25的闭阀点到全开的40％为止的范围内，满足以下的公式。其中，“开阀点”是指，使针阀25从下限处与止动件抵接的位置起上升，从而供规定的流量的制冷剂流动的位置，“全开”是指针阀25的上限止动件位置。此外，全开的40％相当于例如“空调的制冷
·
制热运转时的稳定运转(室温接近设定温度起的调整阶段)时的最大阀开度。
[0075]
1＜{(φa
2-φb2)
·
π/4}/{(φa
2-φb2)
·
π/4}＜100
ꢀꢀꢀ
(1)
[0076]
其中，(φa
2-φb2)
·
π/4是阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙的截面积s1，(φa2-φb2)
·
π/4是节流孔截面积s2。
[0077]
另外，阀座部件11的上部开口部11d的内径优选小于阀保持架23的外径，进一步优选小于中空圆筒部23a的内径。阀座部件11的上部开口部11d的轴线方向长度短于阀圆筒部25b的轴线方向长度。
[0078]
环状部件31通过压入等而嵌合于针阀25的轴部25a的外周。环状部件31的外径大于环状部件27的内径，因此，阻止了针阀25从阀保持架23脱落。在环状部件31与环状部件27之间配设有垫圈28，从而减轻环状部件31与环状部件27相对旋转时的摩擦。
[0079]
在图1中，在阀保持架23的上壁23b与针阀25之间配设有圆筒状的弹簧承受部件26，该弹簧承受部件26具有下端凸缘部26a。而且，在上壁23b与下端凸缘部26a之间配设有螺旋弹簧24，螺旋弹簧24相对于阀保持架23向下方对弹簧承受部件26施力。
[0080]
第一圆锥部25c落座于阀座部件11的阀座11k，在受到朝向上方的反作用力时，被针阀25向上施力的弹簧承受部件26与阀保持架23的上壁23b的下表面(或下端连结部21d)抵接，由此，针阀25相对于阀轴2在轴线方向上卡定。
[0081]
在针阀25从阀座11k离开的状态(开阀状态)下，上述的阀轴21、阀保持架23、针阀25以及螺旋弹簧24实质上一体地相对于导向杆15一边旋转一边进行升降。
[0082]
(流量控制阀的动作)
[0083]
对电动阀1的动作进行具体说明。
[0084]
这里，设为制冷剂(流体)从第二配管t2进入阀室29内。
[0085]
通过从外部的控制装置向未图示的定子进行脉冲供电，转子30和阀轴21被驱动而向一方向旋转，通过由内螺纹孔15c和外螺纹部21b构成的螺纹进给机构，阀轴21和闭阀方向用可动止动件35一边旋转一边下降，如图2所示，针阀25落座于阀座11k而封闭节流孔。由此，切断了从阀室29朝向第一配管t1侧的制冷剂的流动。
[0086]
在该时刻，可动止动件35还没有与固定止动件55抵接，转子30和阀轴21的旋转下降没有停止，持续脉冲供电直到螺旋弹簧24被压缩规定量。由此，针阀25以落座于阀座11k的状态制止了旋转，另一方面，转子30、阀轴21、阀保持架23等进一步旋转而下降。
[0087]
此时，由于阀轴21和阀保持架23相对于落座的针阀25下降，因此螺旋弹簧24被压缩缩短，由此，吸收了阀轴21和阀保持架23的下降力。之后，在螺旋弹簧24的压缩量成为规定量时，可动止动件35与固定止动件55抵接而卡定，转子30和阀轴21到达最下降位置，即使继续对定子脉冲供电，转子30和阀轴21的下降也被强制地停止。
[0088]
像这样，即使在针阀25落座于阀座11k而封闭节流孔之后，直到到达可动止动件35与固定止动件55抵接而卡定的控制用原点位置为止，也继续转子30、阀轴21以及阀保持架23的旋转下降，由此，螺旋弹簧24被压缩。因此，针阀25被螺旋弹簧24的作用力强力地按压于阀座11k，能够可靠地防止制冷剂泄漏等。
[0089]
另一方面，当从上述控制用原点位置对定子进行相反极性的脉冲供电时，转子30和阀轴21被驱动向闭阀时相反的方向旋转，通过由内螺纹孔15c和外螺纹部21b构成的螺纹进给机构，从而转子30、阀轴21、阀保持架23以及开阀方向用可动止动件36一边旋转一边上升。
[0090]
与此相伴，对针阀25的按压力变弱，螺旋弹簧24伸展，如图3所示，当针阀25从阀座11k离开时，节流孔被开放。由此，从第二配管t2进入到阀室29内的制冷剂通过第一圆锥部
25c与阀座11k之间的间隙，并通过中部开口部11e和下部开口部11f而向第一配管t1流动。
[0091]
这里，参照图2，在针阀25刚从阀座11k离开后的状态下，阀圆筒部25b保持与阀座部件11的上部开口部11d在轴线方向上重合的位置。因此，阀室29的制冷剂通过阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙，之后通过在第一圆锥部25c与上部开口部11d之间划定的较大的空间sp而流向节流孔。空间sp的轴线正交方向的截面积大于阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙的截面积，空间sp作为提高进入节流孔的制冷剂的整流效果的缓冲空间发挥功能。即，在作为整流轴部的阀圆筒部25b的圆锥部侧的端部位于作为整流孔的上部开口部11d内时，从电动阀1的轴线方向看，阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙的截面积大于针阀25与阀座11k的间隙的截面积。
[0092]
假设在阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙形成地较大的情况下，制冷剂在该间隙没有充分地被整流就通过上部开口部11d内而进入节流孔，因此，由于气相状态的制冷剂或液相状态的制冷剂通过，通过节流孔时的声音不一致，可能被识别为噪声。该噪声尤其容易在针阀25刚从阀座11k离开后产生。
[0093]
与此相对，根据本实施方式，制冷剂在通过阀圆筒部25b与上部开口部11d的狭小的间隙的期间被整流，接近遍及整周地均匀化的二相状态。因此，能够降低通过节流孔时的声音。
[0094]
另外，假设在上部开口部11d的直径大于阀保持架23的情况下，从第二配管t2进入到阀室29内的制冷剂在接触阀保持架23的外周面之后，沿着该外周面朝向下方，而直接进入阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙，由此其整流效果可能变弱。
[0095]
与此相对，根据本实施方式，上部开口部11d的直径小于阀保持架23的下端外径，因此从第二配管t2进入到阀室29内的制冷剂在沿着阀保持架23的外周面朝向下方时，首先与阀座部件11的上端面接触，由此势头减弱，从而在因沿着整周环绕而实现某种程度的均匀化之后，进入阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙。因此，能够进一步提高其整流效果。
[0096]
而且，根据本实施方式，在闭阀状态的剖视图(图3)中，阀保持架23的下端外周面(被锥状地铆接的面)的延长线在进入上部开口部11d之前被阀座部件11的上端面遮挡。因此，即使在制冷剂沿着该锥状面向下方流动的情况下，也会因与阀座部件11的上端面接触而减弱势头，能够进一步提高上述的整流效果。
[0097]
除此之外，根据本实施方式，在阀座部件11与针阀25之间成立有上述公式(1)的关系，因此，阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙的截面积s1总是大于节流孔截面积s2，由此，与针阀25的提升量无关地，能够正确地实现制冷剂的流量控制。
[0098]
根据本实施方式，根据对定子的脉冲供电来决定针阀25的提升量，因此能够进行制冷剂的流量控制。进而，通过持续脉冲供电，如图4所示，阀圆筒部25b从上部开口部11d脱离，最终针阀25成为全开状态。进而，在持续脉冲供电的情况下，可动止动件36与开阀方向用固定止动件56抵接而卡定，由此，转子30、阀轴21以及阀保持架23的旋转和上升被强制地停止。
[0099]
[第二实施方式]
[0100]
图5是第二实施方式的电动阀1a的纵剖视图。阀座部件11a以外的电动阀结构与第一实施方式相同，因此省略重复说明。
[0101]
图6～8是放大表示阀座部件11a周边的纵剖视图。本实施方式的阀座部件11a相对
于第一实施方式，主要是上部开口部11ad的形状不同。对与第一实施方式共同的结构标注相同的符号并省略重复说明。
[0102]
阀座部件11a的上部开口部11ad的内周面是随着朝向上方而扩径的锥形状(锥面)。在本实施方式中，阀圆筒部25b与上部开口部11ad的间隙的截面积s1随着针阀25的提升量而变化，但不论何种提升量，都满足上述公式(1)的关系。此外，也可以将阀圆筒部25b的外周面设为随着朝向下方而缩径的锥形状(锥面)。通过将作为整流孔的上部开口部11ad的内周面和作为整流轴部的阀圆筒部25b的外周面都设为锥形状，能够延长低流量时的阀圆筒部25b与上部开口部11d的间隙的流路，能够提高降低噪声的效果。