CN106257116B - 电动阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动阀，不需对现有电动阀做大的变动，以简单的结构能够解决转动方向变化时发生的滞后现象。在上动冲程和下动冲程的两冲程中，以将构成螺旋进给机构(27)的阀轴(20)相对于阀主体(10)而向一个方向或其他方向转动的方向始终施加力的形式，来设定螺旋进给机构(27)的外螺纹部(22a)和内螺纹部(13a)的摩擦角、导程角及安装在阀轴(20)和阀主体(10)之间的压缩线圈弹簧(26)的施加力。

Description

电动阀
技术领域
本发明涉及一种电动阀，例如在冷暖房***等之中控制流体(制冷剂)流量的电动阀。
背景技术
将该种电动阀的现有例子表示在图2。图示现有例子的电动阀1’基本上由以下内容构成：阀主体10，该阀主体10具有阀室14和在其内部形成的阀座15；附带天顶部的圆筒形状的罐子30，该罐子30通过底板31与阀主体10固定；步进电动机63，该步进电动机63由装备于罐子30外部的定子40和装备于罐子30内部的转子50构成；将转子50的转动数减速的行星齿轮减速机构60；与所述阀座15接近或离开而控制流体通过量的阀体21；以及，螺丝驱动部件22，该螺丝驱动部件22将行星齿轮减速机构60的输出齿轮57的转动运动通过螺旋进给机构27变换为直线运动而驱动阀体21。
在阀主体10形成有与阀室14连通的阀口16，并在该阀口16侧连接有管道11，并且，在阀主体10，以与形成在阀室14侧面的开口相连通的形式连接有管道12。另外，在阀主体10的阀室14的上部，嵌插有中心部下半部形成有内螺纹部13a的螺丝轴承部件13，该螺丝轴承部件13通过紧箍而固定在阀主体10(紧箍部17)。
嵌在罐子30外周部的定子40由磁轭41、线圈架42、线圈43和树脂模具44等构成，转动自如地支持在罐子30内部的(上下不能动的)转子50以由磁性材料制成的圆筒形状的转子部件51和由树脂材料制成的太阳轮部件52一体连接而构成。在太阳轮部件52的中心部***有轴62，该轴62的上部被设置在罐子30顶部内侧的支持部件61支持。
太阳轮部件52的太阳轮53，与转动自如地支持在轴56的多个行星轮55相啮合，该轴56设在载置于输出齿轮57底面上的支架54。行星轮55的上半部分与环状的齿圈(内齿固定齿轮)58相啮合，该齿圈58通过紧箍而安装在筒状部件18的上部，该筒状部件18固定在阀主体10的上部，行星轮55的下半部分与环状的输出齿轮57的内齿齿轮57a相啮合。齿圈58的齿数形成为与输出齿轮57的内齿齿轮57a的齿数稍微不同的齿数，以此，太阳轮53的转动数通过大的减速比被减速并传递到输出齿轮57(将这样的齿轮结构称为所谓的奇异行星齿轮减速机构60)。
输出齿轮57与螺丝轴承部件13的上表面滑动接触，在该输出齿轮57的底部中央压入有附带阶梯的圆筒形状的输出轴59的上部，输出轴59的下部转动自如地***在嵌插孔13b内，该嵌插孔13b形成在螺丝轴承部件13的中心部上半部。另外，在输出轴59的上部嵌入有轴62的下部。
在螺丝轴承部件13的内螺纹部13a，螺旋接合有构成阀轴20的螺丝驱动部件(也称为螺丝刀)22的外螺纹部22a，该螺丝驱动部件22通过由外螺纹部22a和内螺纹部13a构成的螺旋进给机构27，将输出齿轮57(也就是转子50)的转动运动变换为轴线O方向(升降方向)上的直线运动。在此，输出轴57在轴线O方向的一定位置上下不动而转动，将设在螺丝驱动部件22上端部的平螺丝刀形状的板状部22b***到设在输出轴59下端部的狭缝状的嵌合槽59b内，将输出齿轮57的转动运动传递到螺丝驱动部件22侧，该输出轴59与输出齿轮57连接。通过设在螺丝驱动部件22的板状部22b在输出轴59的嵌合槽59b内沿轴线O方向滑动，若输出齿轮57(转子50)转动，则该输出齿轮57在其转动轴方向尽管不移动，但是螺丝驱动部件22通过所述螺旋进给机构27沿轴线O方向直线运动。螺丝驱动部件22的直线运动，通过由球23和球承受座24构成的球状接头25传递到轴状的阀体21，阀体21被固定在阀主体10内部的附带阶梯的圆筒形状的弹簧壳体19所引导而沿轴线O方向移动。另外，在弹簧壳体19和阀体21之间压缩安装有压缩线圈弹簧26，该压缩线圈弹簧26将阀体21始终向开阀方向施加力。
通过上述构成，阀体21和阀座15之间的流路面积(阀开度)变化，能够控制通过阀口16的制冷剂的流量。
但是，为了容许该螺丝驱动部件进行圆滑的直线运动，在上述螺丝驱动部件的板状部和输出轴的嵌合槽的卡合部分，有必要存在一定程度的间隙。转子(与输出齿轮连接的输出轴)向双方向转动并通过螺丝驱动部件来控制阀体的轴线方向的位置，但是，由于上述间隙的存在，如图3所示，在输出轴的转动和螺丝驱动部件的转动之间，转动方向变化时必然地发生滞后现象(hysteresis)。
作为处理此问题的现有技术，有专利文献1和2提案。
在专利文献1所记载的现有技术中，从轴方向(升降方向)看时，嵌合槽的侧面和板状部的侧面互相重合的重合宽度，比螺丝轴承部件的内螺纹部的内径大。
另外，在专利文献2所记载的现有技术中，在行星齿轮减速机构内将输出齿轮形成为升降自如的方式，将输出轴和螺丝驱动部件一体成型并将输出齿轮和螺丝驱动部件一体形成。
专利文献1：日本特开2015-014306号公报
专利文献2：日本特开2012-197849号公报
发明内容
但是，在专利文献1所记载的现有技术中，由于是通过输出轴的嵌合槽和螺丝驱动部件的板状部的卡合(啮合)，而将输出齿轮(转子)的转动运动传递到螺丝驱动部件侧的构成，所以上述的滞后现象不能充分地解决。
另外，在专利文献2所记载的现有技术中，由于为了确保输出齿轮在行星齿轮减速机构内下降时的齿轮强度，有整体高度增加的可能性，并且由于有追加限制转子的轴方向位置的盘形弹簧等的必要，所以结构有变复杂的可能性。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种电动阀，不需对现有电动阀做大的变动，以简单的结构能够解决转动方向变化时发生的滞后现象。
为解决上述问题，本发明所涉及的电动阀，其特征在于，具备：阀主体，该阀主体具有阀室和阀座；阀轴，该阀轴具有相对于所述阀座而升降的阀体；电动机，该电动机由相对于所述阀主体以不能升降的形式而转动的转子和用于使该转子转动的定子构成；减速机构，该减速机构介于所述转子和所述阀轴之间；螺旋进给机构，该螺旋进给机构为了伴随所述转子的转动而使所述阀轴相对于所述阀主体升降，而设在所述阀轴和所述阀主体之间；滑动机构，该滑动机构为了容许所述阀轴相对于所述阀主体的升降移动而设在所述阀轴和所述减速机构之间；以及，施力部件，该施力部件安装在所述阀轴和所述阀主体之间，该电动阀是形成为具有上动冲程和下动冲程的电动阀，该上动冲程是通过使所述转子向一个方向转动，所述阀轴通过所述螺旋进给机构而相对于所述阀主体一边转动一边上升的冲程，该下动冲程是通过使所述转子向其他方向转动，所述阀轴通过所述螺旋进给机构而相对于所述阀主体一边转动一边下降的冲程，在所述上动冲程和所述下动冲程，以将所述阀轴相对于所述阀主体而向一个方向或其他方向转动的方向始终施加力的形式，来设定所述螺旋进给机构的螺丝部的摩擦角、导程角和所述施力部件的施加力。
在优选的具体实施方式中，在所述滑动机构具备有伴随所述转子的转动而使所述阀轴转动的卡合机构。
在更优选的具体实施方式中，所述卡合机构由板状部和嵌合槽构成，该板状部设于所述阀轴，该嵌合槽设于所述减速机构的输出轴并以能够升降的形式嵌插有所述板状部。
根据本发明的电动阀，在上动冲程和下动冲程的两冲程中，以将构成螺旋进给机构的阀轴相对于阀主体而向一个方向或其他方向转动的方向始终施加力的形式，来设定所述螺旋进给机构的螺丝部的摩擦角、导程角及安装在阀轴和阀主体之间的施力部件的施加力，例如能够将存在于嵌合槽和板状部的卡合部分的间隙始终靠紧。所以，例如在转动方向变化时(也就是，上动冲程和下动冲程相互切换时)不受其间隙的影响，输出齿轮(转子)的转动运动立刻能够传递到螺丝驱动部件22侧，所以能够可靠地解决转动方向变化时发生的流量特性的滞后现象。
附图说明
图1是说明本发明所涉及的电动阀的一实施方式的卡合机构状态变化的主要部分放大立体图。
图2表示现有电动阀的纵剖面图。
图3是说明图2的现有电动阀的卡合机构状态变化的主要部分放大立体图。
标号说明
1’：电动阀；10：阀主体；13：螺丝轴承部件；13a：内螺纹；14：阀室；15：阀座；16：阀口；18：圆筒部件；19：弹簧壳体；20：阀轴；21：阀体；22：螺丝驱动部件；22a：外螺纹部；22b：板状部；26：压缩线圈弹簧(施力部件)；27：螺旋进给机构；30：罐子；31：底板；40：定子；50：转子；57：输出齿轮；59：输出轴；59b：嵌合槽；60：奇异行星齿轮减速机构；61：支持部件；62：轴；63：步进电动机。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的电动阀的具体实施方式进行说明。在图中，为了更容易的理解本发明或为了制图上的方便，有将部件之间形成的间隙或部件之间的相隔距离进行夸张描绘的情况。
另外，对于以下所示的本实施方式的电动阀，与上述图2、图3所表示的现有例子的电动阀1’的各部分对应的部分赋予同样的标号并省略详细说明，以下对不同之处进行重点说明。
图1是说明本发明所涉及的电动阀的一实施方式的卡合机构状态变化的主要部分放大立体图。
本实施方式的电动阀，因为其基本结构与图2所示的现有例子的电动阀1’一样，所以省略图示，但是主要具备：阀主体10，该阀主体10具有阀室14和阀座15；阀轴20，该阀轴20具有配置在阀室14内且相对于阀座15升降的阀体21、和通过球状接头25与所述阀体21连接的螺丝驱动部件22；步进电动机63，该步进电动机63由相对于阀主体10以不能升降(上下不能动)的形式而转动的转子50和用于使该转子50转动的定子40构成；行星齿轮减速机构60，该行星齿轮减速机构60介于转子50和阀轴20之间；螺旋进给机构27，该螺旋进给机构27为了伴随转子50的转动而使阀轴20相对于阀主体10一边转动一边升降，设于阀轴20和阀主体10之间；滑动机构，该滑动机构为了容许阀轴20相对于阀主体10的升降移动而设于阀轴20和行星齿轮减速机构60之间；以及，压缩线圈弹簧26，该压缩线圈弹簧26安装在阀轴20和阀主体10之间。
所述螺旋进给机构27如上所述，由形成在螺丝轴承部件13内周的内螺纹部13a和形成在螺丝驱动部件22外周的外螺纹部22a构成，该螺丝轴承部件13固定在阀主体10的阀室14的上部。
另外，转子50(输出轴59)转动时，通过突出设置在螺丝驱动部件22的板状部22b在输出轴59的嵌合槽59b内沿轴线O方向(升降方向)滑动，螺丝驱动部件22成为相对于阀主体10等沿升降方向直线运动，以此构成容许伴随转子50的转动而阀轴20相对于阀主体10的升降移动的所述滑动机构。此外，作为该滑动机构，例如也可以采用专利文献2所表示那样的、在该行星齿轮减速机构60内使行星齿轮减速机构60的输出齿轮57等相对于行星轮55等沿升降方向移动的机构。另外，在现有例子中，虽然在与输出齿轮57连接的输出轴59设置嵌合槽59b，在螺丝驱动部件22设置板状部22b，与此相反，也可以在输出轴59设置板状部，在螺丝驱动部件22设置嵌合槽。
在如此构成的电动阀中，具有上动冲程和下动冲程，该上动冲程是下述内容的冲程：通过使转子50向一个方向(例如逆时针方向)转动，通过行星齿轮减速机构60的输出轴59，转子50的转动被减速并传递到阀轴20，阀轴20(的螺丝驱动部件22)通过所述螺旋进给机构27而相对于阀主体10(的螺丝轴承部件13)一边转动一边上升，阀体21从阀座15离开；该下动冲程是下述内容的冲程：通过使转子50向其他方向(例如顺时针方向)转动，通过行星齿轮减速机构60的输出轴59，转子50的转动被减速并传递到阀轴20，阀轴20(的螺丝驱动部件22)通过所述螺旋进给机构27而相对于阀主体10(的螺丝轴承部件13)一边转动一边下降，阀体21接近阀座15(例如，最终落座)。
在此，在本实施方式的电动阀中，如图1所示，在上述的上动冲程和下动冲程的两冲程之中，以将构成螺旋进给机构27的阀轴20相对于阀主体10向一个方向(例如逆时针方向)转动的方向而始终施加力的形式，来设定螺旋进给机构27的外螺纹部22a和内螺纹部13a的摩擦角、导程角(换而言之，外螺纹部22a和内螺纹部13a的接触面的摩擦系数、螺纹间距)、以及安装在阀轴20和阀主体10之间的压缩线圈弹簧26的施加力。图示例中，通过压缩线圈弹簧26的施加力，阀轴20相对于阀主体10而向开阀方向(压缩线圈弹簧26的施加力的作用方向)始终被施加力，螺丝驱动部件22的板状部22b在开阀方向(例如逆时针方向)上被始终按压到输出轴59的嵌合槽59b的内面，并成为抵接(卡合或啮合)的形式。
所以，在上动冲程(从闭阀到开阀)中，若转子50转动，则输出轴59向被阀轴20的螺丝驱动部件22赋予施加力的方向相同的方向转动，通过被阀轴20赋予的施加力，阀轴20的螺丝驱动部件22在该螺丝驱动部件22的板状部22b与输出轴59的嵌合槽59b内面抵接的状态下，以追随输出轴59的转动的形式而一边转动一边上升。
另一方面，在下动冲程(从开阀到闭阀)中，若转子50转动，则输出轴59向被阀轴20的螺丝驱动部件22赋予施加力的方向相反的方向转动，但是，胜过阀轴20所赋予的施加力的转动力从输出轴59传递到螺丝驱动部件22的板状部22b，所以，阀轴20的螺丝驱动部件22抗拒阀轴20所赋予的施加力而转动。此时，通过被阀轴20赋予的施加力(与转动方向相反方向的力)，阀轴20的螺丝驱动部件22在该螺丝驱动部件22的板状部22b与输出轴59的嵌合槽59b内面抵接的状态下，一边与输出轴59的转动一体地转动一边下降。
像这样，在本实施方式的电动阀中，在上动冲程和下动冲程的两冲程中，能够将存在于输出轴59的嵌合槽59b和阀轴20的螺丝驱动部件22的板状部22b的卡合部分的间隙始终靠紧，该输出轴59构成所述滑动机构的卡合机构。所以，在转动方向变化时(也就是，上动冲程和下动冲程相互切换时)不受其间隙的影响，输出齿轮57(转子50)的转动运动立刻能够传递到螺丝驱动部件22侧，所以能够可靠地解决转动方向变化时发生的流量特性的滞后现象。
另外，本发明如图示例子那样，除提升式或活塞式的阀***于最下降位置时，该阀体落座于阀座而流体的流动被遮断的类型之外，也可以采用于各种各样类型的电动阀，这也不用多说。例如，也可以是在阀***于最上升位置时，该阀体落座于设在阀口背面侧的阀座而流体的流动被遮断的闭阀类型的电动阀(该情况下，在阀轴和阀主体之间安装有将阀体向闭阀方向施加力的压缩线圈弹簧)。另外，也可以是阀体一边落座于阀座，一边通过设在阀体的连通孔或设在阀座的泄放槽等来确保预定量的流通流量的电动阀，也可以是阀***于最下降位置(若是通常则为全关闭状态)时，在阀体和阀座之间形成预定大小的间隙来确保预定量的流通流量的无闭阀类型的电动阀。

Claims (3)

1.一种电动阀，其特征在于，具备：阀主体，该阀主体具有阀室和阀座；阀轴，该阀轴具有相对于所述阀座而升降的阀体；电动机，该电动机由相对于所述阀主体以不能升降的形式而转动的转子和用于使该转子转动的定子构成；减速机构，该减速机构介于所述转子和所述阀轴之间；螺旋进给机构，该螺旋进给机构为了伴随所述转子的转动而使所述阀轴相对于所述阀主体升降，而设在所述阀轴和所述阀主体之间；滑动机构，该滑动机构为了容许所述阀轴相对于所述阀主体的升降移动而设在所述阀轴和所述减速机构之间；以及，施力部件，该施力部件安装在所述阀轴和所述阀主体之间，
该电动阀是形成为具有上动冲程和下动冲程的电动阀，该上动冲程是通过使所述转子向一个方向转动，所述阀轴通过所述螺旋进给机构而相对于所述阀主体一边转动一边上升的冲程，该下动冲程是通过使所述转子向其他方向转动，所述阀轴通过所述螺旋进给机构而相对于所述阀主体一边转动一边下降的冲程，
在所述上动冲程和所述下动冲程，以将所述阀轴相对于所述阀主体而向一个方向或其他方向转动的方向始终施加力的形式，来设定所述螺旋进给机构的螺丝部的摩擦角、导程角和所述施力部件的施加力。
2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
在所述滑动机构具备有伴随所述转子的转动而使所述阀轴转动的卡合机构。
3.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，
所述卡合机构由板状部和嵌合槽构成，该板状部设于所述阀轴，该嵌合槽设于所述减速机构的输出轴并以能够升降的形式嵌插有所述板状部。
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