控制阀 【技术领域】
本发明涉及一种控制阀，其能够将转子轴的旋转变换为阀体相对于阀座的直动动作且可变更阀开度。
背景技术
图4所示的现有的控制阀为了收容转子轴4，主要具有转子壳体2和阀座基体3。转子壳体2为板金的成形品，即形成两端开放的圆筒状，其一端开口焊接盖体2F而闭塞。另一方，阀座基体3为金属块的切削加工品，由主体部3H和内筒部3A构成。另外，在转子壳体2内收容有内筒部3A的状态下，转子壳体2的前端部钎焊于主体部3H上。
在内筒部3A内压入有螺母3N，转子轴4的螺纹部与该螺母3N螺合。在主体部3H的内筒部3A的内部空间的延长线上贯通形成有轴插通孔3B，从轴插通孔3B的中间部向侧方分路有侧部流路3C。而且，在侧部流路3C及轴插通孔3B的开放端钎焊有流路用管R1、R2。另外，在轴插通孔3B的靠开放端的位置形成有阀座3Z，设置于转子轴4的前端的阀体7与阀座3Z对置。
在转子轴4上固定有转子侧励磁部6，且将其收容于转子壳体2内。另外，在转子壳体2的外侧固定有定子侧励磁部8，借助该定子侧励磁部8所具有的电磁线圈8A的励磁，旋转驱动转子轴4，使阀体7相对于阀座3Z直动，从而变更阀开度(例如，参照专利文献1)
专利文献1：日本特开2005-233868号公报(第1图)
但是，在上述构成的控制阀中，当对流路用管R1、R2进行钎焊时，控制阀的内部空间和流路用管R1、R2内的空间成为连通的状态。而且，在现有的控制阀上，用于不使流体泄露的气密密封部位于转子壳体2的一端开口和盖体2F的焊接部、和流路用管R1、R2钎焊的两个部位的钎焊部、转子壳体2和阀座基体3的钎焊部的合计四个部位。这些气密密封部由于因焊接或钎焊作用的不平衡而可能发生气密不足，所以为了提高气密性，谋求气密密封部少的控制阀的开发。
另外，上述现有的控制阀也存在如下问题，由于转子壳体2和阀座基体3通过钎焊固定，所以在这些转子壳体2和阀座基体3之间不能提高定心的精度。具体地说，在钎焊时，钎料在700～800℃下熔融，不仅转子壳体2及阀座基体3，而且用于将它们定心的夹具也成为高温。而且，当使用可严密地定心的夹具时，由于转子壳体2及阀座基体3和夹具的热膨胀的差，可能产生无法拆卸夹具以及转子壳体2或阀座基体3破损的情况。其结果是，不能使用可严密地定心的夹具，在转子壳体2和阀座基体3之间不能提高定心的精度。因此，当设定转子壳体2和转子侧励磁部6之间的嵌合间隙较小时，会发生因转子侧励磁部6和转子壳体2之间的中心偏差造成的滑接异响，经常发生NG品。与之相对，为了防止滑接异响的发生，目前的控制阀设置了较大的转子侧励磁部6和转子壳体2之间的嵌合间隙。为此，转子侧励磁部6和定子侧励磁部8之间的磁力降低，将电力变换为转子侧励磁部6的旋转时的能量效率变得恶化。
【发明内容】
本发明是鉴于上述情况而开发的，提供一种控制阀，其第一目的在于，与目前相比，气密密封部的数量少；其第二目的在于，与目前相比，能够高效地将电力变换为转子侧励磁部的旋转。
为了实现所述目的，本发明第一方面提供一种控制阀10，其在转子收容部31内可旋转地收容固定于转子轴13的转子侧励磁部12，同时在从转子收容部31的一端延伸设置的阀体收容部32收容转子轴13的前端部所具有的阀体22，将转子轴13地中间部与固定于转子收容部31的一端部内侧的螺母44螺合，借助在转子收容部31的外侧产生的磁力旋转驱动转子侧励磁部12，从而使阀体22直动，以可变更阀体收容部32所具有的阀孔42A的开度，其特征在于，设置台阶套筒30，其将作为转子收容部31的大径筒部31和作为阀体收容部32的小径筒部32一体成形而成，在小径筒部32的靠前端开口32X的位置设置具有阀孔42A的阀座42，并且在小径筒部32中比阀座42靠大径筒部31的位置设置侧部开口32B，设定小径筒部32的前端开口32X和侧部开口32B为气密状态地连结流路用管P1、P2的气密密封部，设定大径筒部31的前端开口为用盖体18闭塞的气密密封部。
本发明第二方面提供一种控制阀10，其可将转子轴13的旋转变换成阀体22D相对于阀座42的直动动作，从而变更阀开度，其特征在于，该控制阀10具备：台阶套筒30，其具备以在同轴上排列的状态一体形成的彼此直径不同的大径筒部31和小径筒部32，且这些大径筒部31和小径筒部32之间通过台阶壁33来连接；内套筒40，其形成直径小于大径筒部31且短的筒状，具有从一端向侧方鼓出的突缘壁40B，并配置在大径筒部31的内侧同轴上，且将突缘壁40B凸焊于台阶套筒30的台阶壁33；螺母44，其被压入内套筒40的内侧；侧部开口32B，其形成于小径筒部32的侧面，且气密状态地连结流路用管P1；前端开口32X，其配置于小径筒部32的前端，且气密状态地连结有流路用管P2；阀座42，其被压入小径筒部32中侧部开口32B和前端开口32X之间，且贯通成形有阀孔42A；盖体18，其闭塞大径筒部31中离开小径筒部32的一侧的端部开口且将其以气密状态焊接；转子轴13，其一端侧收容于内套筒40及小径筒部32的内侧，另一端侧在大径筒部31内从内套筒40的端部突出；阳螺纹部14C，其设于转子轴13上，并与螺母44螺合；阀体22D，其设于转子轴13的一端部，并随着阳螺纹部14C和螺母44的螺合深度的变化，相对于阀座42进行直动；转子侧励磁部12，其可旋转地收容于大径筒部31内，固定于转子轴13中从内套筒40的前端突出来的部分，并与阳螺纹部14C一体旋转；定子侧励磁部11，其嵌合固定于大径筒部31的外侧，具有用于产生驱动转子侧磁场12旋转的磁力的电磁线圈11A。
本发明第三方面在第二方面的基础上，提供控制阀10，其特征在于，具备阀孔42A的形状不同的多个种类的阀座42，可任意选择阀座42将其压入在小径筒部32中。
本发明第四方面在第二方面或第三方面的基础上，提供控制阀10，其特征在于，具备轴承套筒43，其被压入小径筒部32的内侧，将转子轴13定心于台阶套筒30的中心轴支承该转子轴13使其可旋转且可直动。
本发明第五方面在第二～第四方面的基础上，提供控制阀10，其特征在于，形成压入部42C，其被压入小径筒部32内，且阀座42中离开侧部开口32B的一侧的端部的外径大于侧部开口32B侧的端部的外径，在阀座42中侧部开口32B侧的端部的外表面和小径筒部32的内表面之间设置有可接收溶化了的钎料的间隙C1。
本发明第六方面在第五方面的基础上，提供控制阀10，其特征在于，使大径筒部31侧的内径比小径筒部32中让阀座42压入的被压入部32A大，从而可游嵌阀座42。
[第一方面的发明]
在第一方面的控制阀10中，通过设置台阶套筒30，该台阶套筒30将作为转子收容部31的大径筒部31和作为阀体收容部32的小径筒部32一体成形而成，由此，与分别具有相当于这些大径筒部31和小径筒部32的部件并进行钎焊的目前的控制阀相比，能够减少气密密封部的数量。具体地说，在第一方面的控制阀10中，由于设小径筒部32的前端开口32X和侧部开口32B为气密状态地连结流路用管P1、P2的气密密封部，设大径筒部31的前端开口为用盖体18闭塞的气密密封部，所以在控制阀10整体中气密密封部为三个，与具有四个气密密封部的目前的控制阀相比，能够减少气密密封部的数量。由此，实现气密性的提高。
[第二方面的发明]
根据第二方面的构成，由于收容有转子侧励磁部12的大径筒部31和具有阀座42的小径筒部32一体成形，所以与分别具有相当于这些大径筒部31和小径筒部32的部件并进行钎焊的目前的控制阀相比，能够减少气密密封部的数量。由此，实现气密性的提高。
[第三方面的发明]
根据第三方面的构成，由于具有阀孔42A的形状不同的多个种类的阀座42，可任意选择阀座42并将其压入小径筒部32，所以在阀孔42A的形状不同的多个控制阀10之间，能够实现除了阀座42以外的部件的通用化。
[第四方面的发明]
根据第四方面的构成，由于大径筒部31和小径筒部32一体成形，所以在这些大径筒部31及小径筒部32之间不会产生组装误差而引起的中心偏差。另外，能够在小径筒部32和内套筒40上嵌合通用的夹具90的状态下进行凸焊。在此，在凸焊时，由于焊接对象部分被局部加热，所以不会如钎焊时那样连夹具90都成为高温。由此，能够使用可严密地定心的夹具90，能够防止内套筒40和大径筒部31及小径筒部32之间的中心偏差。而且，由于通过压入到小径筒部32的内侧的轴承轴套43使转子轴13定心于台阶套筒30的中心，所以可以抑制与转子轴13一起旋转的转子侧励磁部12和大径筒部31之间的中心偏差。由此，与目前相比，能够减小大径筒部31和转子励磁部12之间的结合间隙，且与目前相比，能够高效地将电力变换为转子侧励磁部12的旋转。
[第五方面的发明]
在第五方面中，在用于将流路用管P1固定在侧部开口32B的开口缘的钎料从侧部32B流入到小径筒部32内的情况下，该钎料流入阀座42的外表面和小径筒部32的内表面之间的间隙C1，从而能够防止钎料闭塞阀孔42A。
[第六方面的发明]
根据第六方面的构成，由于使大径筒部31侧的内径比小径筒部32中让阀座42压入的被压入部32A大，从而使阀座42能够游嵌，所以能够容易将阀座42从大径筒部31侧插入到小径筒部32的被压入部32A。由此，将包含阀座42、螺母44、转子轴13的多个部件全部从台阶套筒30的大径套筒31侧插入组装时的组装作业变得容易。
【附图说明】
图1是本发明的一实施方式的控制阀的侧剖面图；
图2是将控制阀的局部放大的侧剖面图；
图3是在台阶套筒固定内套筒时的侧剖面图；
图4是现有的控制阀的侧剖面图。
附图符号说明
10控制阀
11定子侧励磁部
11A电磁线圈
12转子侧励磁部
13转子轴
14C阳螺纹部
17卡止环
18盖体
22D 阀体
30台阶套筒
31大径筒部(转子收容部)
32小径筒部(阀体收容部)
32A被压入部
32B侧部开口
32X前端开口
33台阶壁
40内套筒
40B凸缘壁
42阀座
42A阀孔
42C压入部
43轴承套筒
44螺母
90夹具
C1间隙
P1、P2流路用管
【具体实施方式】
以下，参照附图1～3对本发明的一实施方式进行说明。图1表示本实施方式的控制阀10的整体。也可以相对重力方向以任意的姿势使用该控制阀10，但为了便于说明，以下将图1中的上下方向设为控制阀10及其各构成部件的上下方向。
控制阀10在本发明的台阶套筒30的外侧固定定子侧励磁部11，另一方面，在台阶套筒30的内侧可旋转地收容转子侧筒形励磁部。而且，以定子侧励磁部11和转子侧励磁部12为主要部件构成步进电动机。
定子侧励磁部11形成圆环状，沿周方向排列设有多个电磁线圈11A。另外，从定子侧励磁部11的侧面突出有连接器部11B。
转子侧励磁部12为形成上端有底的圆筒形的永久磁铁，例如在将周方向多个等分的位置分别具有磁极。在转子侧励磁部12的上端壁12A的中心贯通有转子轴13。转子轴13由驱动轴14和针状件22构成。驱动轴14在轴方向的中间位置具有锷部14A，该锷部14A固定在上端壁12A的中心部。在驱动轴14中锷部14A的上侧部分固定有螺旋导向件16。螺旋导向件16在驱动轴14的上端部将线材卷绕成螺旋状，成为使该线材的上端部从侧方贯通至驱动轴14的上端部的结构。
在螺旋导向件16卡合有卡止环17。卡止环17形成为收容于螺旋导向件16中在轴方向上相邻的线材彼此的间隙的一部分的环状，且在侧方鼓出设有卡止臂17A。另外，从闭塞台阶套筒30的上端开口的后述的盖体18上与驱动轴14平行地垂下有卡止轴19。而且，在卡止臂17A抵接于该卡止轴19的状态下，当转子侧励磁部12旋转时，卡止环17相对于螺旋导向件16进行相对旋转且上下活动，并在移动到螺旋导向件16的上端部或下端部时，变得无法转动。由此，限制了转子侧励磁部12的旋转量。
在驱动轴14中锷部14A的下侧，上下排列设有圆柱状的滑动轴部14B和阳螺纹部14C。另外，在驱动轴14的中心部穿孔有连结孔14D，该连结孔14D在驱动轴14的下端面开放。而且，如图2所示，在连结孔14D的里部收容有滚珠20，紧挨该滚珠20收容有压缩螺旋弹簧21，在其下方还收容有针状件22的上端部。
针状件22形成截面呈圆形且沿上下方向延伸，在其上端部形成有凸缘状卡止壁22F。而且，在凸缘状卡止壁22F插入到连结孔14D的状态下，在连结孔14D的下端部压入有止脱环23，针状件22的上端部被止脱于连结孔14D。另外，所述压缩螺旋弹簧21的下端部按压在凸缘状卡止壁22F的上表面，压缩螺旋弹簧21的上端部按压在滚珠20上。
针状件22的下端部成为本发明的阀体22D。阀体22D从下端侧的前端向上方依次具有第一锥形部22A、第二锥形部22B、第三锥形部22C。另外，第一锥形部22A形成三角锥状，有关各锥形部的中心轴和锥形面的角度，第一锥形部22A最大，第三锥形部22C第二大，第二锥形部22B最小。
还有，台阶套筒30为板金的成形品，上下排列设有彼此直径不同的大径筒部31和小径筒部32。这些大径筒部31和小径筒部32配置在同轴上，这些大径筒部31及小径筒部32的端部彼此之间通过圆板状的台阶壁33来连接。
小径筒部32的下端部成为与小径筒部32的整体相比直径稍小的被压入部32A。另外，小径筒部32的下端面开放，成为本发明的前端开口32X。还有，在小径筒部32的轴方向的中间位置，形成有向侧方开放的侧部开口32B。
另外，为了由板金成形台阶套筒30，例如通过模具将圆形平板状的板金(例如，不锈钢)挤压成形为碗形，使用不同的多种类的模具，将该碗形的成形品逐步挤压成形为台阶套筒30的形状。然后，在最后冲切小径筒部32的端部来成形前端开口32X，同时从侧方冲切小径筒部32的中间来成形侧部开口32B。
在台阶套筒30中的台阶壁33的内表面固定有内套筒40。内套筒40为板金的成形品，且整体呈圆筒状形成，并且从其一端向侧方鼓出有凸缘壁40B。另外，如图3所示，在将内套筒40固定于台阶套筒30时，在台阶套筒30的小径筒部32嵌合夹具90，使该夹具90成为从台阶壁33向上方突出的状态。然后，将内套筒40从凸缘壁40B侧插入大径筒部31内，将内套筒40嵌合在上述夹具90的外侧，由此使内套筒40在与大径筒部31的内侧同轴上定心，进而形成在台阶壁33的下表面紧靠圆环状的基体板41的状态，对凸缘壁40B、台阶壁33和基体板41进行凸焊接(电阻焊接)。由此，在定心于台阶套筒30的状态下，来固定内套筒40。在图3中，符号91、92为凸焊用电极，一方的电极91游嵌在大径筒部31和内套筒40之间，形成定位于凸缘壁40B的圆筒状，另一方的电极92成为能够在其与电极91之间夹住凸缘壁40B、台阶壁33及基体板41的圆环状。
如上所述，为了在台阶套筒30中固定内套筒40，图2所示的阀座42、轴承套筒43及螺母44依次从大径筒部31侧插入组装于内套筒40或小径筒部32内。
阀座42被压入小径筒部32的被压入部32A。在阀座42的中心贯通形成有阀孔42A，该阀孔42A的上端侧开口缘朝向上方扩张为锥形状。另外，阀座42的下端部成为与上端部相比外径大的压入部42C。而且，阀座42从大径筒部31侧朝向内套筒40、小径筒部32插入。此时，阀座42直到抵接于小径筒部32的被压入部32A之前为游嵌状态，因此，能够顺利地插入。然后，在阀座42压入于被压入部32A的状态下，阀座42的下端部位于小径筒部32的最下端的稍微上方，并且阀座42的上端部配置在与侧部开口32B的下端部同一位置或稍微下方位置。另外，在阀座42中侧部开口32B侧的端部的外表面与小径筒部32的内表面之间形成有间隙C1。
轴承套筒43被压入于小径筒部32中侧部开口32B的上方侧。轴承套筒43形成下端部逐渐变细的筒形状。另外，轴承套筒43的上表面位于台阶壁33的上表面的稍微下方。
螺母44被压入内套筒40的内侧。螺母44的上端部成为轴承部44B。在这一方面，螺母44也相当于本发明的“轴承套筒”。另外，螺母44中轴承部44B的下侧部分成为内径比轴承部44B小的阳螺纹部44A。
如上所述，转子侧励磁部12和转子轴13为一体的部件从大径筒部31侧插入到台阶套筒30。然后，转子轴13的阳螺纹部14C与螺母44的阳螺纹部44A螺合，驱动轴14的滑动轴部14B可旋转且可直动地轴支承于螺母44的轴承部44B，另外，构成转子轴13的针状件22的中间部分可旋转且可直动地轴支承于轴承套筒43。然后，保持为转子侧励磁部12的外周面和台阶套筒30的大径筒部31的内周面之间形成有间隙C2的状态。
如图1所示，如果将转子轴13等组装到台阶套筒30内的话，则台阶套筒30的上表面开口由盖体18密闭。盖体18由与台阶套筒30相同的材料(例如，不锈钢)构成，相对于台阶套筒30进行等离子焊接，由此，以气密状态密封台阶套筒30的上表面开口。然后，在台阶套筒30的外侧嵌合定子侧励磁部11，且将基体板41固定在定子侧励磁部11，从而完成控制阀10。
控制阀10例如安装在空气调节器的流路的中途。具体地说，在将流路用管P2插入到小径筒部32的前端开口32X内的状态下进行钎焊，以气密状态密封前端开口32X。另外，在侧部开口32B的开口缘，在扩张成凸缘状的状态下钎焊流路用管P1的前端，以气密状态密封侧部开口32B。在此，在钎焊流路用管P1时，即使该钎料从侧部开口32B流入小径筒部32内，该钎料也流入阀座42的外表面和小径筒部32的内表面之间的间隙C 1，因此，阀孔42不会被钎料堵塞。另外，控制阀10的连接器部11B与空气调节器的控制电路连接。而且，由控制电路接受电力，使电磁线圈11A励磁，与转子侧励磁部12一起旋转驱动转子轴13，从而使针状件22直动。由此，变更阀孔42A的开度，变更在流路用管P1和流路用P2之间流动的流体(制冷剂)的流量。
另外，根据本实施方式的控制阀10，如上所述，由于一体成形收容有转子侧励磁部12的大径筒部31和具有阀座42的小径筒部32，所以与分别具有相当于这些大径筒部31和小径筒部32的部件并进行钎焊的目前的控制阀相比，能够减少气密密封部的数量。具体地说，在本实施方式的控制阀10中，设小径筒部32的前端开口32X和侧部开口32B为气密状态地连结流路用管P1、P2的气密密封部，设大径筒部31的前端开口为基于盖体18的焊接的气密密封部，因此，气密密封部在控制部10整体上为三个部位，与在四个部位具有气密密封部的目前的控制阀相比，能够减少气密密封部的数量。由此，实现气密性的提高。
另外，由于大径筒部31和小径筒部32一体成形，所以在这些大径筒部31及小径筒部32之间不会产生因组装误差而导致的中心偏差。另外，如上所示，在嵌合有与小径筒部32和内套筒40通用的夹具90的状态下，内套筒40凸焊于台阶套筒30上。此处，在凸焊中，由于对焊接对象部分进行局部加热，所以不会使夹具90如钎焊时那样变成高温。由此，能够使用可严密地定心的夹具90，能够防止内套筒40和大径筒部31及小径筒部32之间的中心偏差。而且，由于通过固定于小径筒部32的内侧的轴承套筒43、和固定于内套筒40的内侧的螺母44的轴承部44B，使转子轴13定心于台阶套筒30的中心，所以可以抑制与转子轴13一体旋转的转子侧励磁部12和大径筒部31之间的中心偏差。由此，能够减小大径筒部31的内周面和转子侧励磁部12之间的间隙C2(参照图2)，与目前相比，能够高效地将电力变换为转子侧励磁部12的旋转。
而且，根据本实施方式的控制阀10，事先准备阀孔42A的形状不同的多个种类的阀座42，可以任意地选择阀座42并将其压入小径筒部32中，由此，能够在阀孔42A的形状不同的多个控制阀10之间，实现除了阀座42以外的部件的通用化。
本发明不限于上述实施方式，除上述之外，在不脱离宗旨的范围内也可以实施各种变更。