CN101311588A - 针阀及具有该针阀的冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以抑制噪音的针阀及具有该针阀的冷冻循环装置。针阀(1)具备阀体(10)和阀心(30)。在阀体(10)中设有形成了阀口(12)的阀座(22)。阀心(30)通过与阀座(22)接触分离而改变开度。阀心(30)的流量调整部(33)被尖细地形成。阀口(12)具备入口密封部(12a)、通道部(12b)和出口部(12c)。入口密封部(12a)和通道部(12b)随着远离阀座(22)的表面(22a)而慢慢地缩小。在经过阀心(30)的轴心的剖面中，如果将流量调整部(33)的外周面之间的夹角设为α，将通道部(12b)的内表面之间的夹角设为β，则β≤α≤β+10度。

Description

针阀及具有该针阀的冷冻循环装置

技术领域

本发明涉及用于冷冻循环装置等中而在内侧流过制冷剂等流体的针阀及具有该针阀的冷冻循环装置。

背景技术

在冷冻循环装置等使流体循环的各种装置中，为了适当地改变作为流体的制冷剂的流量，使用各种针阀200(图8中表示剖面的一部分，例如参照专利文献1)。专利文献1中公开的图8所例示的针阀200具备：在内侧形成了流过制冷剂等流体的阀体201、与阀体201的阀口202自由接触分离地设置的针状的阀心203、使上述阀心203与上述阀口202接触分离的驱动部。

上述阀口202将上述阀体201贯穿，并且具备：入口密封部202a，其在该阀体201的阀座的与上述阀心203相对的表面开口，并且以随着远离上述表面直径慢慢缩小的形态形成；通道部202b，其与上述入口密封部202a相连，并且在全长范围内将内径制成一定值；出口部202c，其与上述通道部202b相连，并且以随着远离上述表面而直径慢慢扩大的形态形成。阀心203被制成随着靠近阀口202而慢慢地变尖细。

上述的专利文献1中所示的针阀200通过对驱动部的定子的线圈等施加电流，来使该驱动部的转子旋转，从而使阀心203与阀口202接触分离，改变开度，从而适当地改变上述的流体的流量。而且，在将阀口202关闭时，使阀心203与入口密封部202a密接，在改变流体的流量时，适当地改变阀心203与通道部202b的间隔。

专利文献1：日本特开2007-32979号公报

上述的专利文献1中所示的针阀200，由于阀心203被尖细地形成，并且将通道部202b的内径在全长范围内制成一定值，因此在经过最小缩颈部后，形成随着向出口部202c延伸，通道部202b的内表面与阀心203的外周面的夹角变大的形状，在通道部202b的内表面产生分离流。由此，由于通道部202b内的流动会因缩流而使流路变窄，流速加快，因此在阀口202即通道部202b内流动的制冷剂压力随着流向出口部202c而急剧地降低。

由此，在通道部202b内制冷剂的压力降至饱和蒸气压以下，从而在该通道部202b内在制冷剂中产生气泡。此后，在经过阀口202之后，气泡消灭，该气泡消灭时的冲击力就会产生噪音。

发明内容

所以，本发明的目的特别是在于，提供可以抑制噪音的针阀及具有该针阀的冷冻循环装置。

为了实现上述目的，技术方案1所述的本发明的针阀是具备阀座和阀心的针阀，上述阀座在内侧设有流过流体的阀口，上述阀心被设为与上述阀座自由接触分离，而且被制成随着接近该阀座而变尖细的针状，并且通过与上述阀座接触分离而改变开度，其特征是，上述阀口具备：入口密封部，其在上述阀座的靠近上述阀心的表面开口，随着远离上述表面而慢慢地缩小；通道部，其与上述入口密封部相连，并且随着远离上述表面而慢慢地缩小。

技术方案2所述的本发明的针阀在技术方案1所述的针阀中具有如下的特征，即，在经过上述阀心的轴心的剖面中，如果将该阀心的尖端部的外周面之间的夹角设为α，将上述阀口的上述通道部的内表面之间的夹角设为β，则β≤α≤β+10度。

技术方案3所述的本发明的冷冻循环装置的特征是，在制冷剂回路中具有技术方案1或技术方案2所述的针阀。

技术方案1所述的本发明的针阀，由于阀口的通道部随着远离阀座的靠近阀心的表面而慢慢地缩小，因此通道部的内表面与阀心的间隔不会急剧地变化。由此就可以防止流体的压力在通道部内急剧地降低，防止流体的压力在通道部内降至饱和蒸气压以下，从而可以防止在通道部内的流体中产生气泡。所以，可以抑制通道部内的流体中产生的气泡的大小或数目，可以抑制因气泡消灭之时的冲击力而产生的噪音。

技术方案2所述的本发明的针阀，由于阀心的外周面之间的夹角在通道部的内表面之间的夹角以上，并且这些角度差在10度以下，因此阀心的外周面与通道部的内面几乎平行。由此，通道部的内表面与阀心的间隔就不会急剧地变化，可以防止流体的压力在通道部内急剧地降低，防止流体的压力在通道部内降至饱和蒸气压以下，从而可以防止在通道部内的流体中产生气泡。所以，当然就不会有气泡消灭的情况，可以可靠地抑制因气泡消灭之时的冲击力而产生的噪音。

技术方案3所述的本发明的冷冻循环装置由于具备上述的针阀，因此可以防止在流体中产生气泡，可以防止因气泡消灭之时的冲击力而产生噪音。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的针阀的剖面图。

图2是将图1所示的针阀的要部放大表示的剖面图。

图3是表示图2所示的针阀的阀口内的制冷剂中的气泡的产生状态的剖面图。

图4是图2所示的针阀的变形例的要部的剖面图。

图5是具备了图1所示的针阀的冷冻循环装置的制冷剂回路图。

图6是表示将图1所示的针阀的角度α、β变更后的噪音程度的说明图。

图7是表示本发明品与比较例的制冷剂的压力变化的说明图。

图8是表示以往的针阀的要部的剖面图。

符号说明如下：

1-针阀，12-阀口，12a-入口密封部，12b-通道部，22-阀座，22a-表面，30-阀心，33-流量调整部(尖端部)，α-阀心的外表面之间的夹角，β-通道部的内表面之间的夹角，K-气泡。

具体实施方式

下面，参照图1至图3、图5对本发明的一个实施方式的针阀进行说明。

图1所示的针阀1例如用于冷冻循环装置中，被用作改变作为流体的制冷剂的流量的所谓膨胀阀。

针阀1如图1所示，具有杯状的金属制或合成树脂制的阀体10。阀体10具有：阀室11；圆孔形状的阀口12，该阀口12是在与阀室11的后述的阀心30相对的阀座上形成的开口；入口通道14，其连接横向接头13而与阀室11直接连通；出口通道16，其连接下接头15而经由阀口12与阀室11连通。即，阀体10在其内侧，在入口通道14、阀室11、阀口12和出口通道16之间形成流过上述的制冷剂的流路。另外，在阀体10的图1中的上端部内，安装有圆筒状的阀导向构件34。

阀口12是将阀体10贯穿的截面为圆形的孔，如图2所示，具备在阀座22的阀室11内的靠近阀心30的表面22a上开口的入口密封部12a、与该入口密封部12a相连的通道部12b、与该通道部12b相连而在阀体10的外表面开口的出口部12c。

入口密封部12a随着远离上述表面22a，即随着靠近阀体10的外表面而慢慢地缩小。通道部12b随着远离上述表面22a，即随着靠近阀体10的外表面而慢慢地缩小。像这样，入口密封部12a与通道部12b就被制成随着靠近阀体10的外表面而慢慢地变小。而且，入口密封部12a的内表面在含有阀心30的轴心的剖面上与该轴心的夹角被制成大于通道部12b的内表面在含有阀心30的轴心的剖面上与该轴心的夹角。出口部12c随着远离表面22a，即随着靠近阀体10的外表面而慢慢地扩大。阀口12在其内侧流过作为流体的制冷剂。

在阀体10的图1中的上部，同轴地安装有圆筒状的盖构件28，在该盖构件28的图1中的上部，利用安装板17固定有固定支承构件(内螺纹构件)18。在固定支承构件18上形成有导向孔19。导向孔19处于与阀口12同心的位置，在导向孔19中，可以沿轴心方向(上下方向)也就是阀开闭方向滑动地嵌合有圆筒状的阀夹具20。这样，阀夹具20就可以在阀体10内沿轴心方向移动。

阀夹具20在图1中的下端的内周安装有圆环状的下侧唇构件21，在其图1中的上端的内周一体形成有圆环状的上侧唇片23。下侧唇构件21的图1中的上表面形成被制成圆环阶梯状的向上的挡块面部25。而且，在阀夹具20上，形成有均压孔105。

在安装于阀夹具20的下侧唇构件21上，可以沿轴心方向移动地安装有金属制或合成树脂制的阀心30。阀心30被制成圆柱状的针状，在间隙嵌合，也就是，具有相对于阀夹具20能够沿径向移动的规定径向间隙的状态下，插穿于形成在下侧唇构件21的内侧的开口26，此外，通过将从图1中的上端部突出设置的环状阶梯部(肩部)32的下底面卡合在下侧唇构件21的上表面，而可以旋转地由阀夹具20悬挂支承。

另外，阀心30被插穿在导向构件34内，可以沿其轴心自由移动地由该阀导向构件34支承。阀心30的位于图1中的下侧并且与阀座22相面对的尖端部成为呈圆锥形的流量调整部33，流量调整部33从下侧唇构件21的内侧的开口26向阀口12突出。像这样，阀心30因可以在轴心方向上自由移动，而被设置成可以与阀座22自由接触分离，其流量调整部33被制成随着靠近阀座22而变得尖细。

阀心30根据流量调整部33相对于阀口12的进入度(轴心方向位置)，即适当地改变与通道部12b的内表面的间隔，而进行制冷剂的定量的流量控制，通过将流量调整部33抵接就位于阀口12的入口密封部12a上，而形成将阀口12关闭(闭塞)的全闭状态。

在阀夹具20中，形成后述的步进电机70的转子轴的外螺纹轴73的下端部74，以间隙嵌合状态贯穿阀夹具20的上侧唇片23的内侧的开口27。该所谓间隙嵌合状态是指阀夹具20与外螺纹轴73可以沿径向相对地移动。

在外螺纹轴73的下端部74，也就是外螺纹轴73与阀心30之间，配置有保持架构件35。保持架构件35被制成圆柱状，当然其被收容于阀夹具20内，在其图1中的上端，在其全周范围内突出且一体形成兼作弹簧保持架的凸缘状的悬挂卡合部75。悬挂卡合部75在图1中的上面侧涂覆了氟树脂等高润滑性塑料，或者夹隔着由高润滑性塑料制成的垫圈29、31可以旋转地卡合在阀夹具20的上侧唇片23上。利用该卡合，阀夹具20就由外螺纹轴73可以旋转地悬挂支承。

在设于保持架构件35上的悬挂卡合部75与阀心30的环状阶梯部(肩部)32之间，以被赋予了规定的预加载荷的状态安装有在内侧插穿了保持架构件35的压缩螺旋弹簧36。

在外螺纹轴73的外周面，形成有外螺纹部37。外螺纹部37与形成于固定支承构件18上的内螺纹部(内螺纹孔)38螺纹卡合。利用该螺纹卡合，外螺纹轴73伴随着旋转而沿轴心方向，也就是沿阀开闭方向移动。利用该外螺纹部37与内螺纹部38的螺纹卡合构成进给丝杠机构，进给丝杠机构将外螺纹轴73的旋转运动变换为阀开闭方向的直线运动。

在盖构件28的图1中的上部，利用焊接等气密性地固定有步进电机70的罐状的转子壳71。在转子壳71内，可旋转地设有将外周面部72A多极起磁的轭铁72。在轭铁72上固定连结有兼作轭铁轴的外螺纹轴73的图1中的中央部。

在转子壳71的外侧，插入安装有定子线圈组件77。定子线圈组件77虽然并未图示详情，然而作为步进电机用的组件，是在内部具有磁极齿、绕线部、电气配线部的公知的气密模压结构的组件。

在转子壳71内，有从转子壳71的顶板部下垂固定的导向支承筒78、安装于导向支承筒78的外周部的螺旋导向线体79、形成于导向支承筒78的上端部的固定挡块部80、与螺旋导向线体79螺合的可动挡块构件81、与可动挡块构件81卡合而将其弹回的轭铁72的突起部82，由它们构成开阀或者闭阀的挡块。另外，导向支承筒78在内侧插穿外螺纹轴73的图1中的上端部76，将该外螺纹轴73自由旋转地支承。

步进电机70利用作为转子的轭铁72旋转驱动外螺纹轴73，并通过外螺纹轴73随着旋转而沿轴心方向的移动，使阀心30与阀夹具20一起沿阀开闭方向直线移动。这样，阀心30的流量调整部33相对于阀口12的轴心方向位置(阀开闭方向的直线移动位置)即发生改变，阀口12的有效开口面积与该轴心方向位置对应地增减，从而进行制冷剂的定量的流量控制。像这样，通过阀心30与设有阀口12的阀座22接触分离，来改变制冷剂的流量，即改变针阀1的开度。

因阀心30的朝向阀开闭方向的图1中下方的下降移动，阀口12的有效开口面积慢慢减少，与之相应地流过阀口12的流体的流量慢慢减少。当阀心30沿阀开闭方向下降移动规定量时，阀心30的流量调整部33就会抵接就位于阀口12的入口密封部12a上，从而形成将阀口12闭塞的全闭状态。

另外，本实施方式的针阀1中，如图2所示，在穿过阀心30的轴心的剖面中，如果将该阀心30的流量调整部33即尖端部的外周面之间的夹角设为α度，将阀口12的通道部12b的内表面之间的夹角设为β，则形成β≤α≤β+10度...式1。

上述的构成的针阀1被设于图5所示的冷冻循环装置的制冷剂回路中，作为该冷冻循环装置的膨胀阀发挥作用。

该冷冻循环装置如图5所示，具有压缩机101、冷凝器(室外热交换器)102、作为膨胀阀使用的上述的针阀1、蒸发器(室内热交换器)104、将它们环形连接的制冷剂通路105～108。

该冷冻循环装置被用于空气调节装置(冷气设备)或冷冻、冷藏库等中。而且，应用上述的该针阀1的冷冻循环装置并不限于如图5所示的基本的冷冻循环装置，也可以应用于：通过四通阀的装入可使制冷剂回路中的制冷剂流动方向反向的冷气设备、暖气设备用的空气调节装置；或者在室内机上串联两个热交换器并具有在该两个热交换器之间追加的膨胀阀的冷暖气设备、可以除湿的空气调节装置等所有的冷冻循环装置中。另外，应用针阀1的冷冻循环装置也可以应用于在一个室外机上并联多个室内机并在各个室内机中具有膨胀阀的可以制冷、制暖的空气调节器等中。

根据本实施方式，由于阀口12的通道部12b随着远离阀座22的靠近阀心30的表面22a而慢慢地缩小，因此通道部12b的内表面与阀心30的间隔不会在阀心30的长度方向上急剧地变化。由此，可以防止作为流体的制冷剂的压力在通道部12b内急剧地降低，防止作为流体的制冷剂的压力在通道部12b内降至饱和蒸气压以下，从而可以防止在通道部12b内的作为流体的制冷剂中产生气泡。所以，如图3所示，可以抑制在通道部12b内的制冷剂中产生的气泡K的大小或数目，当然就可以抑制因气泡K消灭之时的冲击力而产生的噪音。

由于阀心30的外周面之间的夹角(α)在通道部12b的内表面之间的角度(β)以上，并且这些角度的差(α-β)在10度以下，因此阀心30的外周面与通道部12b的内面几乎平行。由此，可以可靠地防止通道部12b的内表面与阀心30的间隔在阀心30的长度方向上急剧地变化，可以防止制冷剂的压力在通道部12b内急剧地降低，防止制冷剂的压力在通道部12b内降至饱和蒸气压以下，从而可以可靠地防止在通道部12b内的制冷剂中产生气泡。所以，就可以抑制因气泡消灭之时的冲击力产生的噪音。

图5所示的冷冻循环装置由于具备上述的针阀1，因此可以防止在制冷剂中产生气泡，可以抑制因气泡消灭之时的冲击力而产生的噪音。

上述的实施方式中，出口部12c随着靠近阀体10的外表面而慢慢地扩大。但是，本发明中，也可以如图4所示，将出口部12c制成随着靠近阀体10的外表面其内径保持一定。该情况下，由于通道部12b也是随着靠近外表面而慢慢地缩小，因此可以抑制制冷剂中的气泡，可以抑制噪音。另外，本发明中，也可以在阀口12中不设置出口部12c。

此外，本发明的发明人们制成了上述的角度差(α-β)不同的针阀，从而确认了本发明的效果。将结果表示于图6中。

图6表示测定了在上述的角度差(α-β)不同的针阀中流过制冷剂时的噪音程度的结果，图中纵轴表示噪音程度，图中横轴表示上述的角度差(α-β)。图6中，在针阀1内流过温度为10℃的制冷剂，以使阀体10内的制冷剂的压力达到3.0MPa，出口通道16内的制冷剂的压力达到1.5MPa。

根据图6显而易见，当将上述的角度差(α-β)设为从0度到10度以下时，则与角度的差(α-β)为12度时相比，可以将噪音程度抑制约7dB以上。即，显而易见，通过将上述的角度差(α-β)设为从0度到10度以下，就可以实现针阀1的低噪音化。

另外，本发明的发明人们测定了本发明品与比较例的针阀1内的制冷剂的压力。将结果表示于图7中。图7(b)表示在上述的实施方式所示的针阀1中，在阀口12中未设置出口部12c的本发明品(图7(a)中以实线表示)，图7(c)表示具备了背景技术的部分中说明的以往的阀口12的比较例(图7(a)中以双点划线表示)。其中，图7(b)中，对于与上述的实施方式相同的部分使用相同符号，省略说明，图7(c)中，对于与图8所示的以往的针阀200相同的部分使用相同的符号，省略说明。此外，对如下各位置的制冷剂的压力进行了测定，即：与阀座22相比处于阀体10的内侧的位置A、阀口12内的阀座22的表面上的位置B、阀口12内的通道部12b的中央部的位置C、阀口12内的阀体10的外表面上的位置D、在阀体10外并且在出口通道16内的位置E。

另外，图7(a)中的纵轴表示制冷剂的压力，横轴表示上述的各位置A、B、C、D、E。另外，图7(a)中以稠密的平行斜线示出的区域表示制冷剂的压力降至饱和蒸气压以下的区域。根据图7，显而易见，本发明品与比较例相比，制冷剂的压力降至饱和蒸气压以下的情况更少，很明显可以抑制在制冷剂中产生的气泡。

而且，上述的实施方式只不过是表示本发明的代表性的方式，本发明并不限定于实施方式。即，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变形而实施。例如，在上述的实施方式中，表示有形成构成冷冻循环装置的膨胀阀的针阀1。

但是，本发明的针阀1也可以用于构成冷冻循环装置以外装置的各种用途中。简而言之，本发明的针阀1也可以控制各种流体的流量。另外，本发明的针阀1只要阀口12的通道部12b随着向阀体10的外侧延伸而慢慢地缩小，则当然也可以将各部的尺寸适当地变更。另外，本发明中，只要阀口12的通道部12b随着向阀体10的外侧延伸而慢慢地缩小，则角度α和角度β也可以不满足上述的式1的关系。

Claims (3)

1.一种针阀，是具备阀座和阀心的针阀，上述阀座在内侧设有流过流体的阀口，上述阀心被设为与上述阀座自由接触分离，而且被制成随着接近该阀座而变尖细的针状，并且通过与上述阀座接触分离而改变开度，其特征是，

上述阀口具备：入口密封部，其在上述阀座的靠近上述阀心的表面开口，随着远离上述表面而慢慢地缩小；通道部，其与上述入口密封部相连，并且随着远离上述表面而慢慢地缩小。

2.根据权利要求1所述的针阀，其特征是，在经过上述阀心的轴心的剖面中，如果将该阀心的尖端部的外周面之间的夹角设为α，将上述阀口的上述通道部的内表面之间的夹角设为β，则β≤α≤β+10度。

3.一种冷冻循环装置，其特征是，在制冷剂回路中具有权利要求1或2所述的针阀。

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