电动阀的制作方法

本发明涉及一种电动阀，尤其涉及一种在例如热泵式制冷制热系统等中使用的电动阀。

背景技术：

图4表示这种电动阀的以往例。图示以往例的电动阀1’具备：阀主体5，该阀主体5的内部划分有阀室7并且在侧部和底部形成有第一开口11a和第二开口12a；阀座部件8，该阀座部件8固定于阀主体5的第二开口12a，且具有带有向阀室7开口的阀口9的阀座8a；阀芯20，该阀芯20可升降地配置在阀室7；以及步进电动机50，该步进电动机50作为升降驱动部，使阀芯20相对于阀座8a进行升降。

具体而言，所述以往例的电动阀1’具备：阀主体5，该阀主体5具有钣金制的带有底部的筒状基体6；壳体58，该壳体58固定于阀主体5；支承部件19，该支承部件19在由阀主体5以及壳体58划分出的内部空间中固定于阀主体5；阀芯20，该阀芯20由支承部件19支承并可升降地配置于所述内部空间；步进电动机(升降驱动部)50，该步进电动机50安装于阀主体5的上方以使阀芯20升降。

阀主体5的筒状基体6在其内部划分形成有阀室7，并且在其侧部形成有向阀室7开口的横向的第一开口11a，在其底部形成有向阀室7开口的纵向的第二开口12a。在形成于阀主体5的筒状基体6的底部的第二开口12a，固定有带台阶的阀座部件8，该阀座部件8具有阀座8a，阀座8a带有向阀室7开口的纵向的阀口9。在形成于筒状基体6的侧部的第一开口11a，横向安装有作为导管接头的横管部件11，在比形成于阀座部件8的底部8c侧的阀口9径更大的连接口12b，纵向安装有作为与阀座部件8的阀口9连通的导管接头的下管部件12。

所述阀座部件8的底部8c嵌合在第二开口12a从而固定于筒状基体6的底部，在形成于所述阀座部件8的底部8c侧的所述连接口12b嵌插安装有下管部件12。并且，在阀座部件8的上端部形成有与阀座8a连接的倾斜面8b，阀座部件8和横管部件11以该倾斜面8b的上端部8d位于比安装在第一开口11a的横管部件11的中央的稍下方的方式配置。

在阀主体5的筒状基体6的上方开口部，安装有向上方缩径的带有台阶的筒状基座13。在筒状基座13的上端部，通过焊接等方式而接合有具有顶部的圆筒状的壳体58的下端部。另外，支承部件19具有带有隔壁14c的筒状保持部件14及带有内螺纹15i的轴承部件15，所述筒状保持部件14利用压入等方式而固定在筒状基座13的内侧，在筒状的轴承部件15的内周面下方设有内螺纹15i，轴承部件15利用铆接等方式而固定在筒状保持部件14的上部。另外，在轴承部件15的下表面的中心侧形成有突出设置部15a，该突出设置部15a也设有内螺纹15i。另外，在筒状保持部件14的隔壁14c与轴承部件15之间划分有弹簧室14a，在该弹簧室14a内收纳有对阀芯20向开阀方向进行施力的开阀弹簧25。

阀芯20由筒状体构成，该筒状体的中心部形成有沿着该阀芯20的升降方向(上下方向)的均压通路32，该阀芯20的上部滑动自如地内嵌在所述筒状保持部件14中的与隔壁14c相比位于下侧的阀芯导向孔14b，该阀芯20的下部从所述筒状保持部件14(的阀芯导向孔14b)向所述阀座部件8(的阀口9)突出。阀芯20从上方开始具有内径恒定的上侧圆筒部20b以及内径朝向阀座部件8的阀口9而连续地扩大的裙部20c，上侧圆筒部20b的内周面与裙部20c的内周面连续地连接。上侧圆筒部20b的中心孔是嵌合固定推力传递部件23的小径下部23c的嵌合孔20d，裙部20c的下端部是与阀座部件8的阀座8a接触分离而对阀口9进行开闭的大致圆锥台状的阀芯部20a。

另一方面，步进电动机50具有定子55和转子57，定子55由轭铁51、绕线架52、线圈53和树脂模制罩盖54等构成，转子57配置在壳体58的内部且相对于该壳体58配置成旋转自如，转子57的上部内侧固定有转子支承部件56。定子55外嵌固定于壳体58。并且，在转子57的内周侧设置有奇异行星齿轮减速机构40，该奇异行星齿轮减速机构40由太阳齿轮41、固定环形齿轮47、行星齿轮42、行星齿轮架44、有底环形的输出齿轮45以及输出轴46等构成，太阳齿轮41一体地形成于转子支承部件56，固定环形齿轮47固定在筒状体43的上端而筒状体43固定在筒状保持部件14的上部，行星齿轮42配置在太阳齿轮41与固定环形齿轮47之间并分别与太阳齿轮41和固定环形齿轮47啮合，行星齿轮架44将行星齿轮42支承成旋转自如，输出齿轮45从外侧与行星齿轮42啮合，输出轴46的上部利用压入等方式固定在形成于输出齿轮45的底部的孔内。在此，固定环形齿轮47的齿数设定成不同于输出齿轮45的齿数。

在输出轴46上部的中心部形成有孔，在该孔插通有支承轴49的下部，支承轴49插通太阳齿轮41(转子支承部件56)和行星齿轮架44的中心部。该支承轴49的上部插通于在支承部件48的中心部形成的孔，而支承部件48具有与壳体58的内径大致相同的外径，且在转子支承部件56的上侧与壳体58内接地配置。转子57自身通过支承部件48等而在壳体58内部不会上下移动，与外嵌固定在壳体58上的定子55的位置关系始终被维持恒定。

减速机构40的输出轴46的下部旋转自如地嵌插在构成支承部件19的筒状的轴承部件15的上部，支承部件19对该输出轴46等进行支承，在输出轴46的下部，形成有以通过该输出轴46的中心的方式向横向延伸的狭槽状的嵌合部46a。在旋转升降轴17的上端突出设置有板状部17c，在旋转升降轴17设有外螺纹17a，该外螺纹17a与设在轴承部件15的内周面下方的内螺纹15i螺合，板状部17c滑动自如地嵌合在狭槽状的嵌合部46a。当输出轴46随着转子57的旋转而旋转时，输出轴46的旋转就被传递到旋转升降轴17，旋转升降轴17利用轴承部件15的内螺纹15i和旋转升降轴17的外螺纹17a的螺纹进给而一边进行旋转一边进行升降。

在旋转升降轴17的下方，配置有带台阶的筒状的推力传递部件23，该旋转升降轴17的朝向下方的推力通过滚珠18和滚珠支座16而被传递到该推力传递部件23。另外，在旋转升降轴17与推力传递部件23之间夹装滚珠18，由此，即使例如旋转升降轴17一边旋转一边下降，也只从旋转升降轴17向推力传递部件23传递朝向下方的推力，不会传递旋转力。

推力传递部件23从上方开始包括：在内周嵌入有所述滚珠支座16的大径上部23a、滑动自如地插通在形成于所述筒状保持部件14的隔壁14c的孔的中间体部23b以及直径比该中间体部23b小的小径下部23c，在推力传递部件23的内部，形成有构成形成在阀芯20内的均压通路32的上部的纵向贯通孔32d以及向后述的背压室30开口的多个横孔32e。另外，贯通孔32d的上端开口由滚珠支座16封住。

推力传递部件23的小径下部23c如上所述，利用压入等方式嵌合固定在阀芯20的上侧圆筒部20b的嵌合孔20d，阀芯20和推力传递部件23一体地进行升降。另外，在阀芯20的上端面与推力传递部件23的中间体部23b的下端台阶部之间，在压入小径下部23c时夹入固定按压部件24，在该按压部件24、形成于阀芯20的上端部的环状槽和阀芯导向孔14b之间安装有o形圈等密封部件38。

并且，在筒状保持部件14的隔壁14c上侧的弹簧室14a，配置有由压缩螺旋弹簧构成的开阀弹簧25，该开阀弹簧25呈其下端与隔壁14c抵接的状态，并且为了借助推力传递部件23将该开阀弹簧25的作用力(提起力)传递到阀芯20，配装有上下具有凸缘状的钩挂部28a、28b的提起弹簧承受体28。提起弹簧承受体28的上侧的钩挂部28a放置在开阀弹簧25的上部，下侧的钩挂部28b钩挂在推力传递部件23的大径上部23a的下端台阶部上。并且，在筒状保持部件14，形成有将所述弹簧室14a和壳体58内部连通的连通孔14d。

因此，当向一个方向驱动电动机50的转子57旋转时，转子57的旋转就经由减速机构40的输出轴46而减速传递到旋转升降轴17，旋转升降轴17利用由轴承部件15的内螺纹15i和旋转升降轴17的外螺纹17a构成的螺纹进给而一边旋转一边例如下降，推力传递部件23以及阀芯20利用旋转升降轴17的推力克服开阀弹簧25的作用力而被下推，最终，阀芯20的由裙部20c的下端部构成的阀芯部20a落坐在阀座8a上而将阀口9闭合。与此相对，当向另一个方向驱动电动机50的转子57旋转时，转子57的旋转经由减速机构40的输出轴46而减速传递到旋转升降轴17，旋转升降轴17利用由所述内螺纹15i和外螺纹17a构成的螺纹进给而一边旋转一边例如上升，伴随于此，推力传递部件23及阀芯20通过开阀弹簧25的施力而被提起，阀芯部20a离开阀座8a而将阀口9打开(图4所示的状态)。

并且，在所述阀芯20的上方，在按压部件24与筒状保持部件14的隔壁14c之间划分形成有背压室30。在阀芯20内，形成有均压通路32，以使该阀芯20的下端部与所述背压室30连通，该均压通路32从下方开始具有：下端向阀口9开口的由裙部20c的内周面构成的粗通路部32b以及由上侧圆筒部20b的内周面构成的细通路部32c(嵌合孔20d)，该细通路部32c经由推力传递部件23的贯通孔32d以及横孔32e而与背压室30连通。在此，背压室30的室径与阀口9的口径设定成大致相同，以在闭阀状态下使作用于阀芯20的下推力(向闭阀方向作用的力)和作用于阀芯20的上推力(向开阀方向作用的力)平衡(消除差压)。

并且，在所述以往例的电动阀1’中，当使电动机50的转子57向另一个方向旋转而将阀口9打开时，流体(制冷剂)向第一流动方向(从与第一开口11a连接的横管部件11向与第二开口12a的阀座部件8连接的下管部件12流动的流动方向)和与第一流动方向反向的第二流动方向这两个方向流动，但在由气体构成的制冷剂(气体制冷剂)向第一流动方向流动的情况下，通过设置于阀芯20的裙部20c(内径沿着升降方向变化的部分)，能够减少电动阀1’产生的异常声响(参照下述专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-094372号公报

发明所要解决的课题

然而，在所述图4所示的以往例的电动阀1’中，从施工的简便以及成本等的观点来看，与阀主体5的侧部连接的横管部件11的管径(内径以及外经)和与阀座部件8的底部8c连接的下管部件12的管径(内径以及外径)同径。并且，为了确保流量，阀口9的口径与横管部件11的内径以及下管部件12的内径大致同径(φa)。并且，在此，阀主体5的筒状基体6的内径φc被设定为阀口9的口径φa的大约2倍，但在近年，有更小型化、低成本化而不使该电动阀1’的容量降低的期望。

但是，通过本发明者们确认，在例如维持该电动阀的容量，即维持横管部件以及下管部件的内径和阀口的口径的情况下，当使阀主体(的筒状基体)小型化(例如，减小筒状基体的管径)时，阀室内的流速变快，流量损失变大，因此产生流量降低的现象。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述课题而制成的，其目的在于提供一种电动阀，能够进一步实现小型化、低成本化，并能抑制流量降低。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明所涉及的电动阀的特征在于，具备：阀主体，在该阀主体的内部划分有由圆筒状空腔构成的阀室，并且在该阀主体的侧部形成有第一开口，在该阀主体的底部形成有第二开口；阀座部件，该阀座部件设置于所述阀主体的所述第二开口，并且具有阀座，该阀座带有向所述阀室开口的阀口；横管部件，该横管部件以与所述阀室连通的方式与所述第一开口连接；下管部件，该下管部件以与所述阀口连通的方式与所述阀座部件连接；阀芯，该阀芯可升降地配置于所述阀室；以及升降驱动部，该升降驱动部使该阀芯相对于所述阀座进行升降，所述横管部件中的向所述阀室开口的部分是比所述横管部件中的其他部分内径大的扩管部。

在优选的方式中，所述阀口的口径与所述下管部件的内径以及所述横管部件中的所述其他部分的内径为同径。

在进一步优选的方式中，所述横管部件的所述扩管部的内径为所述阀口的口径的1.1倍以上。

在更进一步优选的方式中，所述横管部件的所述扩管部的长度为所述阀室的内径的1/2以上。

在其他优选的方式中，所述阀主体由沿着轴线方向同径的筒状基体构成，该筒状基体的下端部与所述阀座部件的外周部分接合。

根据本发明，第一开口以与阀室连通的方式形成于阀主体的侧部，与该第一开口连接的横管部件中的向所述阀室开口的部分比其他部分内径大，因此，即使在使阀主体小型化的情况下，在流体向第一流动方向、第二流动方向(尤其是第一流动方向)流动时，使阀室内的流速变缓，流量损失变小，因此，能够抑制流量降低。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的电动阀的一实施方式的纵剖面图。

图2是图1的u-u箭头部分剖面图。

图3是表示图1所示的电动阀的流量相对于横管部件的扩管部内径的变化的曲线图。

图4是表示以往结构的电动阀的纵剖面图。

符号说明

1电动阀

5阀主体

6筒状基体

7阀室

8阀座部件

8a阀座

8a小径上部

8b大径下部

8c底部

9阀口

11横管部件

11a第一开口

11a横管部件的一般部

11b横管部件的扩管部

12下管部件

12a第二开口

13筒状基座

14筒状保持部件

15轴承部件

15i内螺纹

17旋转升降轴

17a外螺纹

19支承部件

20阀芯

23推力传递部件

40奇异行星齿轮式减速机构

50步进电动机(升降驱动部)

55定子

57转子

58壳体

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明所涉及的电动阀的实施方式进行说明。

图1是表示本发明所涉及的电动阀的一实施方式的纵剖面图，图2是图1的u-u箭头部分剖面图。另外，在图2中，省略阀芯来表示。

图示实施方式的电动阀1是这样的双向流通型电动阀：在例如热泵式制冷制热系统等中作为膨胀阀而被使用，流体(制冷剂)向双方向(第一流动方向和与其相反的第二流动方向)流动，并且在至少一个方向上与大流量流动流路对应。

本实施方式的电动阀1与图4所示的以往例的电动阀1’相同，具备阀主体5、壳体58、支承部件19、阀芯20以及步进电动机(升降驱动部)50，阀主体5具有钣金制的筒状基体6，壳体58固定于阀主体5，支承部件19在由阀主体5以及壳体58划分出的内部空间中固定于阀主体5，阀芯20由支承部件19支承并可升降地配置于所述内部空间，步进电动机50安装于阀主体5的上方以使阀芯20升降。

在此，在本实施方式的电动阀1中，固定于阀主体5的壳体58、支承部件19(带有隔壁14c的筒状保持部件14以及带有内螺纹15i的轴承部件15)、可升降地配置于阀主体5的阀室7内的阀芯20、用于使阀芯20相对于阀座部件8的阀座8a升降的步进电动机50(包含奇异行星齿轮式减速机构40)、夹装于阀芯20和步进电机50之间的旋转升降轴17以及推力传递部件23等的结构(除了例如支承部件19的筒状保持部件14的下端部分稍短以外)与图4所示的以往例的电动阀1’大致相同。因此，在具有与图4所示的以往例的电动阀1’相同的功能的部分，标注相同的符号并省略其详细的说明，在以下，对作为与所述以往例的电动阀1’的不同点的本发明的特征部分，即阀主体5(的筒状基体6)以及与该阀主体5连接的横管部件11等的结构进行详细说明。

在本实施方式的电动阀1中，构成阀主体5的筒状基体6由沿着轴线(中心线)o方向同径的圆筒体构成(即，与所述以往例的电动阀1’不同，筒状基体6不具有底部)，在筒状基体6的内部划分形成有由圆筒状空腔构成的阀室7，并且在筒状基体6的侧部形成有向阀室7开口的横向的第一开口11a。在阀主体5的筒状基体6的下端开口(第二开口12a)，固定有带台阶的圆筒状的阀座部件8，该阀座部件8具有带有向阀室7开口的纵向的阀口9的阀座8a。在形成于筒状基体6的侧部的第一开口11a，通过钎焊等而横向安装有作为与阀室7连通的导管接头的横管部件11，在比形成于阀座部件8的底部8c侧的阀口9径更大的连接口12b，通过钎焊等而纵向安装有作为与阀座部件8的阀口9连通的导管接头的下管部件12。

更具体而言，所述阀座部件8是例如sus等的金属制成，具有设置有所述阀座8a以及阀口9的小径上部8a和设置有所述连接口12b的大径下部8b，在大径下部8b的外周部分(所设置有的凸缘状部)通过对接焊等接合有由圆筒体构成的所述筒状基体6的下端部(第二开口12a)，在形成于该大径下部8b的所述连接口12b嵌插安装有下管部件12。并且，在阀座部件8的小径上部8a的上端部形成有与阀座8a连接的倾斜面8b，阀座部件8和横管部件11以该倾斜面8b的上端部8d位于比安装在第一开口11a的横管部件11的中央的稍下方的方式配置。

在图4所示的以往例的电动阀1’中，筒状基体6的内径φc大约为阀口9的口径φa的2倍，而在本例的电动阀1中，所述筒状基体6的内径φc大约为阀口9的口径φa的1.7倍，由此，能够实现阀主体5(的筒状基体6)的小型化、轻量化。并且，该筒状基体6是由沿着轴线(中心线)o方向的直径相同的圆筒体构成，因此也能够抑制阀主体5(的筒状基体6)的加工(制造)成本。

另外，配合该筒状基体6的形状改变，安装于阀主体5的筒状基体6的上方开口部的(例如sus等的金属制成的)筒状基座13的外经也比所述以往例的电动阀1’的小，由此，也能够实现小型化、轻量化。

并且，在图4所示的以往例的电动阀1’中，形成于阀主体5(的筒状基体6)的侧部的第一开口11a的口径与形成于阀座部件8的底部8c侧的连接口12b的口径相同，而在本例的电动阀1中，第一开口11a的口径比连接口12b的口径大，并且横管部件11的一端(与第一开口11a连接并向阀室7开口的一侧的端部)(的规定长度的部分)通过扩管加工等而被扩管(扩管部11b)。另外，在本例中，从施工的简便以及成本等的观点来看，横管部件11中的所述扩管部11b以外的部分(一般部11a)的管径(内径以及外经)与下管部件12的管径(内径以及外径)同径，并且为了确保流量，阀口9的口径与横管部件11的一般部11a的内径以及下管部件12的内径大致同径(φa)。在图示例中，所述横管部件11中的扩管部11b的内径φb大约为一般部11a的内径φa的1.3倍。

在这样的结构的本实施方式的电动阀1中，当向一个方向驱动电动机50的转子57旋转时，转子57的旋转经由减速机构40的输出轴46而减速传递到旋转升降轴17，旋转升降轴17利用由轴承部件15的内螺纹15i与旋转升降轴17的外螺纹17a构成的螺纹进给而一边旋转一边例如下降，推力传递部件23以及阀芯20利用旋转升降轴17的推力来克服开阀弹簧25的作用力而被下推，最终，阀芯20的由裙部20c的下端部构成的阀芯部20a落座于阀座8a而将阀口9闭合。与此相对，当向另一个方向驱动电动机50的转子57旋转时，转子57的旋转通过减速机构40的输出轴46而减速传递到旋转升降轴17，旋转升降轴17利用由所述内螺纹15i与外螺纹17a构成的螺纹进给而一边旋转一边例如上升，伴随于此，推力传递部件23以及阀芯20通过开阀弹簧25的作用力而被提起，阀芯部20a离开阀座8a而将阀口9打开(图1所示状态)。

并且，当向另一个方向驱动电动机50的转子57旋转而将阀口9打开时，流体(制冷剂)向第一流动方向(从与第一开口11a连接的横管部件11向与第二开口12a的阀座部件8连接的下管部件12流动的流动方向)和与第一流动方向反向的第二流动方向这两个方向流动，但在本实施方式的电动阀1中，如上所述，第一开口11a以与阀室7连通的方式形成于阀主体5的侧部，与该第一开口11a连接的横管部件11中的向所述阀室7开口的部分是比其他的部分(一般部11a)内径大的扩管部11b(换言之，向阀室7开口的部分(扩管部11b)的内径φb比其他的部分(一般部11a)的内径φa大)，因此即使在使阀主体5小型化的情况下，在流体向第一流动方向、第二流动方向(尤其是第一流动方向)流动时，阀室7内的流速变缓，流量损失变小，因此，能够抑制流量降低。

尤其是在横管部件11中的扩管部11b的内径φb为阀口9的口径φa的1.1倍以上的情况下，通过本发明者们而确认，即使在使阀主体5小型化(具体而言，使阀主体5的筒状基体6的管径变小)的情况下，在流体向第一流动方向、第二流动方向流动时，也能够得到与所述以往例的电动阀1’同等的流量(详情后述)。

并且，除上述以外，在横管部件11中的扩管部11b的长度(横管部件11的中心线方向上的长度)l为阀室7的内径(＝筒状基体6的内径φc)的1/2以上的情况下，即，在扩管部11b的长度l为从连接有横管部件11的第一开口11a到配置于阀主体5的筒状基体6的同一轴线(中心线)o上的阀座部件8(的阀口9)或下管部件12的轴线(中心线)o为止的(在横向上的)距离以上的情况下，被认为能够更可靠地降低阀室7内的流速，因此能够更有效地抑制流量降低。

[对流量相对于横管部件的扩管部内径的变化进行验证的结果]

本发明者们为了确认由上述阀主体5(的筒状基体6)以及与该阀主体5连结的横管部件11的形状改变而产生的效果，一边对横管部件11的一般部11a和下管部件12之间施加规定的压力差，一边通过对在相对于阀口的口径(＝横管部件的一般部的内径)而改变扩管部的内径时的流量变化进行数值分析来验证。

图3是表示图1所示的电动阀的流量相对于横管部件的扩管部内径的变化的曲线图。在图中，横轴表示扩管部的内径相对于阀口的口径(＝横管部件的一般部的内径)的比率(＝φb/φa)，纵轴表示将阀主体5小型化(具体而言，使筒状基体6的内径φc大约为阀口9的口径φa的1.7倍)后的电动阀的流量作为基准(1.0)时的流量的上升比例，●(黑圆)表示第一流动方向(横→下)上的流量的上升比例的变化，△表示第二流动方向(下→横)上的流量的上升比例的变化。另外，在图3中同时表示有所述图4所示的以往例的电动阀1’的第一流动方向(横→下)上的流量(■：在横管部件内径/阀口径＝1.0时流量上升比例＝1.07)和第二流动方向(下→横)上的流量(□：在横管部件内径/阀口径＝1.0时流量上升比例＝1.01)

由图3的曲线图可知：随着横管部件的扩管部的内径比阀口的口径(＝横管部件的一般部的内径)大，电动阀的流量增加。尤其可知：流量的上升比例在第一流动方向(横→下)上比在第二流动方向(下→横)上大。

并且可知：在横管部件的扩管部的内径为阀口的口径(＝横管部件的一般部的内径)的1.1倍以上的情况下，在第一流动方向以及第二流动方向这两个方向上能够得到所述图4所示的以往例的电动阀1’以上的流量。

另外，扩管部的内径相对于阀口的口径(＝横管部件的一般部的内径)的比率(＝φb/φa)为1.1～1.5时的流量系数(cv)为5.2～5.7。

由以上的验证结果可以确定：横管部件的扩管部的内径越是比阀口的口径(＝横管部件的一般部的内径)大，电动阀的流量越是有增加的倾向，尤其是，若横管部件的扩管部的内径为阀口的口径(＝横管部件的一般部的内径)的1.1倍以上，则能够得到所述图4所示的以往例的电动阀1’以上的流量。

另外，在前述的说明中，本实施方式的电动阀，在例如热泵式制冷制热系统等中作为膨胀阀而使用，并且作为流体向两个方向流动的双向流通型电动阀，但显而易见，本发明的电动阀也可以应用于除了热泵式制冷制热系统以外的其他系统，并且，也可以应用于流体仅向一个方向流动的电动阀。