本公开涉及电动阀，尤其涉及流路构造。
背景技术：
汽车用空调装置一般是在制冷循环中配置压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器等而构成。膨胀装置使被由冷凝器冷凝后的液体冷媒接流膨胀而成为雾状的气液混合冷媒，并向蒸发器送出。作为膨胀装置，采用在驱动部使用电机来实现阀开度的精密控制的电动膨胀阀。这样的电动膨胀阀具有使支承于轴的前端的阀芯接触/脱离于设于主体的阀座的机构。提出了在该接触/脱离时，采用螺纹进给机构将转子的旋转运动转换为轴的平移运动的技术。
在这样的电动膨胀阀中，设有固定于主体并将转子与外气隔离的壳体。在形成于该壳体的内侧且内含转子及螺纹进给机构的内部空间中，导入冷媒。以往，混入有异物的冷媒流入壳体的内部空间，从而产生妨碍螺纹进给机构的驱动的问题。并且，为了解决该问题，已知使向内部空间的流路变窄来除去冷媒中包含的异物的技术(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-127504号公报
技术实现要素：
[发明要解决的课题]
但是，能够通过与内部空间相连的狭窄流路的较小的异物有时进入到螺纹进给机构的螺纹部。在电动膨胀阀中，这种微小的异物咬入螺纹部，有可能阻碍阀芯的驱动。这样的问题，不限于电动膨胀阀，各种电动阀都同样可能产生。
本发明鉴于以上课题而完成，其目的在于防止或抑制因混入流体的异物而阻碍电动阀的驱动的情况。
[用于解决技术课题的技术方案]
本发明的一个方案是电动阀。该电动阀包括：主体，其设有从上游侧导入流体的入口端口、向下游侧导出流体的出口端口、以及使入口端口与出口端口连通的通路；阀芯，其开闭设于通路的阀部；转子，其用于将阀芯向阀部的开闭方向驱动；轴，其与转子同轴状地连接，并能够与阀芯一体位移；壳体，其是固定于主体且内含转子的筒状构件，划分流体的压力作用的内部空间与不作用的外部空间；电机，其包含转子和同轴状地外插于壳体的定子；以及螺纹进给机构，其位于壳体的内侧，将转子的旋转运动转换为平移运动。在螺纹进给机构中的外螺纹部的螺纹牙与内螺纹部的螺纹牙之间形成有第1间隙。第1间隙的最小值大于连通内部空间与通路的空隙的最大值。
根据本方案，被导入内部空间的异物的大小比空隙小。并且，通过使第1间隙比空隙大，防止或抑制因被导入第1间隙的异物而造成的螺纹部的咬入。因此，能够防止或抑制在电动阀中阀芯的驱动受到阻碍的情况。
[发明效果]
根据本发明，能够防止或抑制因混入流体的异物而阻碍电动阀的驱动的情况。
附图说明
图1是表示电动阀单元的构造的剖视图。
图2是表示电动阀的开阀状态的剖视图。
图3是将图1中的a部放大的剖视图。
图4是将图1中的b部放大的剖视图。
图5是将图1中的c部放大的剖视图。
图6是将图1中的x部放大的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，在以下说明中为了方便，有时以图示的状态为基准表达各构造的位置关系。另外，对于以下实施方式及其变形例，对大致相同的构成要素标注相同的附图标记，并适当省略其说明。
[实施方式]
图1是表示实施方式的电动阀单元u的构造的剖视图。电动阀单元u包含电动阀1和配管主体2。电动阀1应用于未图示的汽车用空调装置的制冷循环。该制冷循环设有对循环的冷媒进行压缩的压缩机、使压缩后的冷媒冷凝的冷凝器、使冷凝后的冷媒节流膨胀而呈雾状地送出的膨胀阀、使雾状的冷媒蒸发并通过其蒸发潜热冷却车厢内的空气的蒸发器等。电动阀1作为该制冷循环的膨胀阀发挥功能。
电动阀1被组装于阀主体200的电机单元300而构成。阀主体200具有收纳阀部202的主体220。主体220作为“阀体(valvebody)”发挥功能。主体220将圆筒状的第1主体240和圆筒状的第2主体260同轴状地组装而构成。
在配管主体2的上半部配设有第1主体240。在第1主体240的下半部配设有第2主体260。第2主体260位于配管主体2的内侧。在第2主体260内部收纳有阀部202。在第1主体240的上部中央立设有引导构件242(引导部)。引导构件242是由金属材料构成的切削加工品，在引导构件242的轴线方向中央部的外周面上形成有外螺纹部244。引导构件242的下端部形成为大径，该大径部245同轴状地固定于第1主体240的上部中央。在第1主体240的内侧插通有从电机单元300的转子320延伸的轴246。轴246的下端部兼用作构成阀部202的阀芯204。引导构件242通过其内周面可滑动地沿轴线方向支承轴246，另一方面通过其外周面可旋转滑动地支承转子320的旋转轴326(被引导部)。
在配管主体2的一侧部设有导入端口222，在另一侧部设有导出端口224。导入端口222导入流体，导出端口224导出流体。导入端口222和导出端口224通过形成于第2主体260内的内部通路而连通。
在第2主体260的侧部设有入口端口262，在底部设有出口端口264。入口端口262与导入端口222连通，出口端口264与导出端口224连通。入口端口262和出口端口264经由阀室266而连通。在第2主体260的内侧设有阀孔208，由其上端开口端缘形成阀座210。通过阀芯204与阀座210接触/分离，调整阀部202的开度。
在阀室266的内部，在轴246的下部嵌装有e形环212。在e形环212的上方设有弹簧支承件214。在引导构件242的下方也设有弹簧支承件248，在2个弹簧支承件214、248之间与阀芯204同轴状地插入有对阀芯204向阀部202的闭阀方向施力的弹簧216。在本实施方式中，轴246的下端部也兼作阀芯204，所以弹簧216也对轴246向闭阀方向施力。
接着，说明电机单元300的构造。
电机单元300构成为包含转子320和定子340的三相步进电机。电机单元300具有有底圆筒状的壳体302，在该壳体302的内侧配置转子320、在外侧配置定子340而构成。
定子340包含层叠芯342和绕线架344。层叠芯342由板状的芯沿轴线方向层叠而构成。在绕线架344上卷绕有线圈346。线圈346和卷绕有该线圈346的绕线架344统称为“线圈单元345”。线圈单元345组装于层叠芯342。
定子340通过模制成形而与外壳400一体地设置。在外壳400的上端开口部锁扣嵌合有盖部440。在被外壳400与盖部440包围的空间s中配设有印刷布线基板420。线圈346与印刷布线基板420连接。在外壳400上设有端子罩部402，保护用于将来自外部电源的电力向印刷布线基板420供给的端子422。
转子320具备圆筒状的转子芯322和沿转子芯322的外周设置的磁体324。转子芯322组装于旋转轴326。磁体324在其圆周方向上被磁化为多极。
旋转轴326是由金属材料构成的切削加工品。旋转轴326将金属材料一体成形为有底圆筒状而得到。旋转轴326使其开口端朝下地外插于引导构件242。在旋转轴326的内周面上形成有内螺纹部328，与引导构件242的外螺纹部244啮合。通过由这些螺纹部形成的螺纹进给机构，转子320的旋转运动被转换为向轴线方向的平移运动。将螺纹进给机构的内螺纹部328与外螺纹部244的啮合部位称为“螺合部”。
如上所述，弹簧216对阀芯204及轴246向闭阀方向施力。在开阀时，通过该弹簧216对轴246的闭阀方向的作用力，外螺纹部244的螺纹牙的上表面与内螺纹部328的螺纹牙的下表面抵接。因此，能够抑制在外螺纹部244与内螺纹部328之间产生的推力方向的晃动。
轴246的上部缩径，该缩径部贯通旋转轴326的底部。在缩径部的前端固定有环状的止动件330。另一方面，在缩径部的基端与旋转轴326的底部之间，夹装有对轴246向下方(闭阀方向)施力的背簧332。通过这样的构成，在阀部202开阀时，以止动件330卡止于旋转轴326的底部的方式，轴246与转子320一体位移。另一方面，在阀部202闭阀时，通过阀芯204从阀座210受到的反作用力，背簧332被压缩。通过这时的背簧332的弹性反作用力能够将阀芯204按压于阀座210，提高阀芯204的落座性能(闭阀性能)。
在第2主体260与配管主体2之间、第1主体240与配管主体2之间，分别夹装有环状的密封构件206、201。通过该构成，防止流体经由配管主体2与第2主体260之间的空隙及第1主体240与配管主体2之间的空隙泄漏。另外，在第1主体240与外壳400之间，夹装有环状的密封构件203。通过该构成，防止外气(水分等)经由第1主体240与外壳400之间的空隙侵入。
第1主体240的底部及大径部245划分阀主体200的内部与电机单元300的内部。在由壳体302的内表面、第1主体240的底部及大径部245形成的内部空间r中，经由后述的流路导入流体的压力。
图2是表示电动阀1的全开状态的剖视图。
电动阀1具有限制旋转轴326的平移运动的止动机构。止动机构由旋转轴326的开口端部的局部、设于引导构件242的外周面的第1突部250、第2突部252及止动构件500构成。
旋转轴326在下部具有内径扩大的扩径部334。扩径部334从内螺纹部328的正下方延伸至旋转轴326的下端。旋转轴326的开口端部向转子320的下方突出，沿其外周面设有环状的凹部336。在凹部336嵌合有止动构件500。
在引导构件242的外周面上，在外螺纹部244的稍下方突出设置有第1突部250。在第1突部250的更下方，突出设置有第2突部252。第1突部250以从引导构件242的外周面向半径方向外侧突出的方式设置。第1突部250的高度设定为比第2突部252的高度低。在第1实施方式中，第2突部252形成大径部245的上端部。第1突部250和第2突部252一体成形于引导构件242。第1突部250规定旋转轴326的平移运动中的上止点，第2突部252规定下止点。
当螺纹进给机构通过电机单元300的驱动而动作，旋转轴326开始向上方运动时，轴246与转子320一体位移。通过该位移，阀芯204从阀座210脱离。由此，流入导入端口222、入口端口262、阀室266的流体依次通过出口端口264、导出端口224而流出。
如图1所示，在闭阀状态下旋转轴326的开口端部的局部与大径部245的上端部(图2中的第2突部252)抵接。另一方面，如图2所示，在全开状态下止动构件500的局部与第1突部250抵接。通过这2个抵接方式来限制向旋转轴326的下方(闭阀方向)及上方(开阀方向)的平移运动。
图3是图1中的a部放大图。
如与图1相关联地说明的那样，引导构件242可滑动地支承轴246。因此，在引导构件242与轴246之间存在空隙cl1。以连通引导构件242的内外的方式设有均压孔243。均压孔243以在引导构件242的径向上开口的方式设置，向内部空间r导入流体的压力。流体被从阀室266经由空隙cl1、均压孔243向内部空间r导入。
图4是图1中的b部放大图。
为使螺纹进给机构正常发挥功能，需要在外螺纹部244与内螺纹部328之间设置被称为“齿隙”的间隙。在外螺纹部244与内螺纹部328的螺纹牙间形成有间隙cl2(第1间隙)。流体流入引导构件242与旋转轴326之间或间隙cl2。此外，如图4所示，在闭阀时，间隙cl2形成于内螺纹部328的螺纹牙的下表面与外螺纹部244的螺纹牙的上表面之间。在开阀时，间隙cl2形成于外螺纹部244的螺纹牙的下表面与内螺纹部328的螺纹牙的上表面之间。即，外螺纹部244的螺纹牙的一侧面与内螺纹部328的螺纹牙的一侧面抵接。并且，在外螺纹部244的螺纹牙与内螺纹部328的螺纹牙之间，在与彼此的抵接面相反侧的面之间形成有间隙cl2。
图5是图1中的c部放大图。
如与图1相关联地说明的那样，转子320在壳体302的内侧向轴线方向移动。为使得能进行该移动，在磁体324的外周面与壳体302的内周面之间形成有间隙cl3(第2间隙)。被导入内部空间r的流体流入间隙cl3。
图6是图1中的x部放大图。在图6中，箭头表示流体流动的方向。
流体从阀室266通过空隙cl1、均压孔243而被导入内部空间r。在内部空间r中，流体也流入间隙cl2、cl3。在本实施方式中，将间隙cl2设定为大于空隙cl1且小于间隙cl3。即，将间隙cl3设定为大于空隙cl1。
实际上，轴246及旋转轴326能够相对于引导构件242偏心。在本实施方式中，在轴246及旋转轴326偏心的情况下，也设定为间隙cl2始终大于空隙cl1且小于间隙cl3的方式。即，将间隙cl3设定为始终大于空隙cl1。
更详细地说，轴246及旋转轴326能够向引导构件242偏靠。在本实施方式中，将间隙cl2的最小值设定为大于空隙cl1的最大值、且小于间隙cl3的最小值。即，将间隙cl3的最小值设定为大于空隙cl1的最大值。这里所说的空隙cl1的最大值是指轴246靠向引导构件242的径向一侧时的相反侧的空隙cl1的大小。另外，间隙cl2的最小值是指旋转轴326靠向引导构件242的径向一侧时的靠近侧的间隙cl2的大小。另外，间隙cl3的最小值是指旋转轴326靠向引导构件242的径向一侧时的靠近侧的间隙cl3的大小。
只要间隙cl2的最小值大于空隙cl1的最大值，则不论轴246及旋转轴326的相对于引导构件242的偏心方式是何种方式(包含未发生偏心的情况)，间隙cl2始终大于空隙cl1。同样地，只要间隙cl3的最小值大于空隙cl1的最大值，则间隙cl3始终大于空隙cl1。
从空隙cl1导入内部空间r的流体不包含大于空隙cl1的最大值的异物(污染物)。另外，即使小于间隙cl2的异物夹入间隙cl2，使外螺纹部244与内螺纹部328锁定的可能性也较少。通过将间隙cl2的最小值设定为大于空隙cl1的最大值，能够降低异物夹入间隙cl2而螺纹进给机构不发挥功能的可能性。
另外，在本实施方式中，将间隙cl3的最小值设定为大于空隙cl1的最大值。与间隙cl2同样，小于间隙cl3的异物在间隙cl3中使转子320与壳体302锁定的可能性较少。通过将间隙cl3的最小值设定为大于空隙cl1的最大值，能够降低异物夹入间隙cl3而对转子320的动作造成障碍的可能性。
如与图4相关联地说明的那样，为使螺纹进给机构正常地发挥功能，需要设置齿隙。但是，该齿隙在电动阀1的开闭切换时产生晃动，有可能导致电动阀1的精度降低。
这一点，在本实施方式的电动阀1中，以大于空隙cl1的最大值的方式设定间隙cl2的最小值(参照图6)，如与图1相关联地说明的那样，电动阀1中设有弹簧216。该弹簧216对轴246向闭阀方向施力。通过该作用力，能够抑制产生于外螺纹部244与内螺纹部328之间的晃动。因此，能够防止或抑制电动阀1的精度降低。
此外，关于间隙cl3的最小值，虽然设定为大于空隙cl1的最大值，但优选尽可能小。即，定子340与转子320的距离越小，定子340对转子320赋予的扭矩越大。该扭矩越大，转子320被赋予的推力越大。为使转子320向轴线方向的运动高效地进行，优选使定子340与转子320的距离尽可能小。
如上述说明，根据本实施方式，将间隙cl2的最小值设定为大于空隙cl1的最大值。通过该结构，在导入间隙cl2的流体中，仅混入小于空隙cl1的最大值的异物。因此，能够降低异物夹入间隙cl2而阻碍螺纹进给机构的功能的可能性
根据本实施方式，将间隙cl3的最大值设定为大于空隙cl1的最小值。由此，能够降低异物夹入间隙cl3而对转子320的动作造成障碍的可能性。
以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于该特定的实施方式，当然能够在本发明的技术思想的范围内进行各种变形。
在上述实施方式中，说明了阀芯接触/脱离于阀座、在闭阀状态下阀部完全关闭的电动阀。在变形例中，也可以是如所谓滑阀那样阀芯插拔于阀孔，在闭阀状态下允许流体的微小泄漏的电动阀。
在上述实施方式中，将上述电动阀构成为电动膨胀阀，但也可以构成为不具有膨胀功能的开闭阀、流量控制阀。
在上述实施方式中，说明了在可滑动地支承轴的引导构件上设置外螺纹部、在转子的旋转轴上设置内螺纹部的方式。在变形例中也可以相反地在引导构件上设置内螺纹部、在转子的旋转轴上设置外螺纹部。即，也可以由立设于主体、可滑动地支承轴并在内周面设有内螺纹部的引导部，和构成转子的旋转轴、在外周面设有与内螺纹部螺合的外螺纹部并以内插于引导部的方式被支承的被引导部构成螺纹进给机构。也可以由与主体一体的引导部、和与转子的旋转轴及轴一体的被引导部构成螺纹进给机构，使这些引导部及被引导部中的一者插通于另一者。也可以在其一者设置外螺纹部，在另一者设置内螺纹部。无论哪种方式，螺纹进给机构都位于内部空间。
在上述实施方式中，作为从阀室向内部空间导入流体的流路，说明了空隙cl1和均压孔243。在变形例中，在轴的滑动部位之外也可以设有从阀室向内部空间导入流体的空隙。在这种情况下，将间隙cl2的大小设定为大于任何空隙。
在上述实施方式中，说明了间隙cl2的最小值小于间隙cl3的最小值的方式。在变形例中，间隙cl2的最小值也可以为与间隙cl3的最小值相同程度的大小。另外，间隙cl2的最小值也可以设为大于间隙cl3的最小值。在任意的情况下，只要间隙cl2的最小值大于空隙cl1的最大值，就能够降低阻碍螺纹进给机构的功能的可能性。另外，只要间隙cl3的最小值大于空隙cl1的最大值，就能够降低对转子的动作造成障碍的可能性。
在上述实施方式中，采用了在轴与引导构件之间设置与轴同轴状的弹簧，弹簧以使外螺纹部的螺纹牙的上表面与内螺纹部的螺纹牙的下表面抵接的方式对轴施力的方案。关于弹簧，只要产生使外螺纹部的螺纹牙的下表面与内螺纹部的螺纹牙的上表面抵接的方向的作用力即可。即，弹簧只要产生使外螺纹部的螺纹牙的一侧面与内螺纹部的螺纹牙的一侧面抵接的方向的作用力即可。另外，其配设为止也可以任意。例如，也可以设于壳体的底部中的内周面与旋转轴的上端面之间。
在上述实施方式中说明了阀芯与轴一体成形的方式。在变形例中不限于此，阀芯与轴也可以是不同构件、能够一体位移。在这种情况下，阀芯与轴也可以在结构上是一体。或者，也可以是，阀芯与轴能够一体位移，且能够相对位移。例如，也可以如日本特开2016-205584号公报所述的电动阀那样，在开阀时阀芯与轴能够一体位移，在闭阀动作时能够相对位移。
在上述实施方式中，将第1主体240和第2主体260作为电动阀的主体(阀体)，将电机单元300固定于第1主体240和第2主体260而作为“电动阀”进行了例示。在变形例中，也可以将配管主体2、第1主体240及第2主体260作为电动阀的主体，将电机单元300固定于这3个主体的构成作为电动阀。
此外，本发明并不限定于上述实施方式、变形例，在不脱离主旨的范围内能够对构成要素进行变形而具体化。也可以通过将上述实施方式、变形例所公开多个构成要素适当组合而形成各种发明。另外，也可以从上述实施方式、变形例所示的全部构成要素中删除几个构成要素。
[附图标记说明]
1电动阀，2配管主体，200阀主体，202阀部，203密封构件，204阀芯，206密封构件，208阀孔，210阀座，212e形环，214弹簧支承件，216弹簧，220主体，222导入端口，224导出端口，240第1主体，242引导构件，243均压孔，244外螺纹部，245大径部，246轴，248弹簧支承件，250第1突部，252第2突部，260第2主体，262入口端口，264出口端口，266阀室，300电机单元，302壳体，320转子，322转子芯，324磁体，326旋转轴，328内螺纹部，330止动件，332背簧，334扩径部，336凹部，340定子，342层叠芯，344绕线架，345线圈单元，346线圈，400外壳，402端子罩部，420印刷布线基板，422端子，440盖体，500止动构件，cl1空隙，cl2间隙，cl3间隙，r内部空间，s空间，u电动阀单元。
1.一种电动阀，其特征在于，包括：
主体，其设有从上游侧导入流体的入口端口、向下游侧导出流体的出口端口、以及使所述入口端口与所述出口端口连通的通路，
阀芯，其开闭设于所述通路的阀部，
转子，其用于将所述阀芯向所述阀部的开闭方向驱动，
轴，其与所述转子同轴状地连接，并能够与所述阀芯一体位移，
壳体，其是固定于所述主体且内含所述转子的筒状构件，划分流体的压力作用的内部空间与不作用的外部空间，
电机，其包含所述转子和同轴状地外插于所述壳体的定子，以及
螺纹进给机构，其位于所述壳体的内侧，将所述转子的旋转运动转换为平移运动；
在所述螺纹进给机构中的外螺纹部的螺纹牙与内螺纹部的螺纹牙之间形成有第1间隙，
所述第1间隙的最小值大于连通所述内部空间与所述通路的空隙的最大值。
2.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
所述螺纹进给机构具有：
引导部，其立设于所述主体，可滑动地支承所述轴，并在外周面上设有所述外螺纹部，以及
被引导部，其构成所述转子的旋转轴，在内周面上设有与所述外螺纹部螺合的所述内螺纹部，并以外插于所述引导部的方式被支承。
3.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，
还具有弹簧，其向使所述外螺纹部的螺纹牙的一侧面与所述内螺纹部的螺纹牙的一侧面抵接的方向施力。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的电动阀，其特征在于，
在所述转子的外周面与所述壳体的内周面之间设有第2间隙，所述第2间隙的最小值大于所述空隙的最大值。
技术总结