CN101358656B - 针阀及具有此针阀的制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够抑制用于制冷循环装置等时产生的噪音的针阀及具有此针阀的制冷循环装置。针阀(1)具有阀箱(10)和阀体(30)。阀箱(10)内形成阀室(11)，并且，从其阀座(22)向阀室(11内设置阀口(12)。阀体(30)与阀口(12)接离，改变开度。阀体(30)的流量调整部(33)形成为锥状。在通过阀体(30)的轴心的剖面中，若设流量调整部(33)构成的角度为θ、阀口(12)的内径为D、阀口(12)轴心方向的全长为L，则角度θ大于0度且在40度以下时，L/D在3.0以上6.5以下。

Description

针阀及具有此针阀的制冷循环装置

技术领域

本发明涉及制冷循环装置等使用的、内侧有冷媒等流体通过的针阀以及具有此针阀的制冷循环装置。

背景技术

制冷循环装置等使流体循环的各种装置中，使用了各种针阀(例如参照专利文献1)。专利文献1所示的针阀具有：内侧形成冷媒等流体通过的流路的阀箱，与阀箱的阀座自由接离的针状阀体，使上述阀体与上述阀座接离的驱动部。

在上述专利文献1所示的针阀中，对驱动部的定子线圈等施加电流，通过旋转该驱动部的转子，使阀体与设置在阀座上的阀口接离，改变开度，以适当改变上述流体的流量。

[专利文献1]特开2006-97947号公报

在上述专利文献1所示的针阀中，形成在阀箱内的流路中流动的流体流，在阀口靠近阀箱的端部内缘分离，从该内缘产生气穴，产生的气穴通过阀口内部，被导入该针阀的下游，然后大多在排出阀箱后消减。以往的针阀中，由于气穴在排出针阀后消减，所以消减时的噪音传到针阀下游，导致制冷循环装置自身发生的噪音有变大的趋势。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够抑制用于制冷循环装置等时产生的噪音的针阀及具有此针阀的制冷循环装置。

为了实现上述目的，本发明第一方面的针阀，具有阀箱和阀体，上述阀箱具有容纳由输入口供给的流体的阀室和将上述流体导向输出口并且在长度方向形成一定内径的阀口，上述阀体与上述阀口自由接离且形成为越靠近该阀口越尖的针状、并且通过与上述阀口接离来改变开度，具其特征在于，

上述阀口比上述输入口的内面更向上述阀室内侧突出，并且，

在通过上述阀体轴心的剖面中，若设该阀体顶端部构成的角度为θ、上述阀口的内径为D、上述阀口轴心方向的全长为L，则

上述角度θ大于0度且在40度以下时，L/D在3.0以上6.5以下，并且，

上述角度θ大于40度且在80度以下时，L/D在1.5以上4.5以下。

本发明第二方面的针阀的特征在于，在第一方面的针阀中，上述阀口形成为圆筒状，且从上述阀室的内面向该阀室内侧突出。

本发明第三方面的针阀的特征在于，在第二方面的针阀中，上述阀口的外周面沿着使该阀口随着从上述阀室的内面朝向该阀室内侧逐渐变细的方向形成。

本发明第四方面的针阀的特征在于，在第三方面的针阀中，上述阀口的外周面形成为单叶双曲面。

本发明第五方面的制冷循环装置的特征在于，冷媒回路中具有第一方面至第四方面中的任一个针阀。

本发明第一方面的针阀，使阀口比输入口的内面更向阀室内侧突出，阀口内径D与阀口全长L的关系为：阀体顶端部构成的角度θ大于0度且在40度以下时，L/D为3.0以上6.5以下，并且，角度θ大于40度小于80度时，L/D为1.5以上4.5以下。即，以使在阀口的靠近阀室的端部内缘产生的气穴能够在该阀口内消减的程度，使阀口从阀室的内面向该阀室内侧突出，使阀口的全长L相对于阀口内径D足够长。

所以，阀室内产生的气穴在阀口内几乎全部消减，能够防止在阀口外消减。因此能够防止气穴消减时的噪音传到针阀下游，用于制冷循环装置等时，能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。

本发明第二方面的针阀，阀口形成为圆筒状，从阀室的内面向该阀室内侧突出，所以通过输入口导入阀室内的流体，冲击阀室的内面后，通过阀口导向输出口。因此，流入阀口内的流体的流速降低，能够防止该阀口内产生气穴。因此，自然能够防止气穴在阀口外消减，从而能够切实地抑制噪声。

本发明第三方面的针阀，阀口外周面沿着使该阀口随着朝向阀室内侧逐渐变细的方向倾斜。所以，通过输入口进入阀室内、冲击阀室的内面的流体，沿着阀口外周面流动，被迅速导入阀室内侧，然后导入该阀口内。因此，能够防止阀口内流体流动的紊乱，更加能够抑制噪音。

本发明第四方面的针阀，阀口外周面形成为单叶双曲面，即随着朝向阀室内侧阀口逐渐变细的流畅曲面，所以冲击阀室的内面的流体，沿着阀口外周面流动，被迅速导入阀室内侧，顺利导入该阀口内。因此，能够防止阀口内流体流动的紊乱，更加能够抑制噪音。

本发明第五方面的制冷循环装置，具有上述针阀，所以能够防止气穴在针阀下游消减，从而能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪声。

附图说明

图1是本发明一实施方式的针阀的剖面图。

图2是将图1所示的针阀的主要部分扩大后显示的剖面图。

图3是表示图2所示的针阀的主要部分作用的剖面图。

图4是图2所示的针阀的变形例的主要部分的剖面图。

图5是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。

图6是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。

图7是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。

图8是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。

图9是具有图1所示的针阀的制冷循环装置的冷媒回路图。

图10是表示改变L/D时的噪音等级变化的测量结果的图表。

图11是表示改变L/D时的噪音等级变化的其他测量结果的图表。

符号说明

1针阀

10  阀箱

11  阀室

12  阀口

14  输入口

16  输出口

30  阀体

θ  角度

L   全长

D  内径

具体实施方式

下面参照图1至图3说明本发明一实施方式的针阀。

图1所示的针阀1，是作为例如用于制冷循环装置、改变作为流体的冷媒的流量的、被称为安全阀来使用的。

针阀1，如图1所示，具有杯状的金属制或合成树脂制的阀箱10。阀箱10具有：阀室11，从与阀室11的后述阀体30相对的阀座22直立设置的圆筒状阀口12，与横接头13连接并与阀室11直接连通的输入口14，与下接头15连接并经由阀口12与阀室11连通的输出口16。

即，在阀箱10的内侧，经过输入口14、阀室11、阀口12、输出口16，形成上述冷媒流动的流路，当然，阀室11内容纳由输入口14供给的流体。阀口12将上述阀室11内的流体导向输出口16。图示例中，在针阀1中，液体的流体从输入口14流到输出口16，输入口14及横接头13的内面，与阀室11的内面大致设置在同一面上。另外，阀箱10的图1中的上端部内，安装了圆筒状的阀导向部件34。

阀口12，形成为从阀座22、即阀室11的内面向阀箱10的内侧直立设置、并且从该阀座22向阀箱10的外侧直立设置的圆筒状。即，阀口12比输入口14的内面更向阀室11内侧、即输入口14及横接头13的轴心突出。阀口12的内径D在其长度方向的全长上形成为一定，其内侧流动作为流体的冷媒。

阀箱10的图1中的上部，同轴地安装了圆筒状盖部件28，在此盖部件28的图1中的上部，由安装板17固定了固定支持部件(内螺纹部件)18。固定支持部件18上形成导孔19。导孔19与阀口12在同心的位置上，在导孔19中，以能够在轴心方向(上下方向)、即阀开闭方向上滑动的方式嵌入了圆筒状的阀支架20。由此，阀支架20能够在固定支持部件18内、在轴心方向上移动。

阀支架20，图1中的下端内周安装了环状的下侧法兰部件21，其图1中的上端内周，一体形成了环状的上侧法兰片23。下侧法兰部件21的图1中的上表面，形成圆环台阶状的向上的制动器面部25。并且，阀支架20上形成有均压孔110。

安装在阀支架20上的下侧法兰部件21上，以能够在轴心方向上移动的方式安装了金属制或合成树脂制的阀体30。阀体30形成为圆柱状的针状，与形成在下侧法兰部件21内侧的开口26松配合，即，以具有规定的径向间隙的状态穿过，使得能够相对于阀支架20在径向移动，并且通过从图1中的上端部设置为凸状的环台阶部(肩部)32的下底面与下侧法兰部件21的上面卡合，能够旋转地被阀支架20悬挂支持。

阀体30通过阀导向部件34内，可沿其轴心自由移动地被该阀导向部件34支持。阀体30，在图1中的下侧且与阀座22即阀口12相对的顶端部形成圆锥形的流量调整部33，流量调整部33，比下侧法兰部件21内侧的开口26更向阀口12突出。由此，阀体30在轴心方向自由移动，与阀口12自由接离地设置，其流量调整部33形成为越接近阀口12越尖。

阀体30，根据流量调整部33相对阀口12的进入度(轴心方向位置)，进行冷媒的定量的流量控制，流量调整部33抵接到阀口12周围的阀座22时，成为阀口12关闭(闭塞)的全闭状态。

阀支架20上，作为后述的步进电机70转子轴的外螺纹轴73的下端部74，以松配合的状态，贯穿阀支架20的上侧法兰片23内侧的开口27。此松配合状态是指，阀支架20与外螺纹轴73可以相对地在径向移动。

外螺纹轴73的下端部74、即外螺纹轴73与阀体30之间，设置了护圈部件35。护圈部件35形成为圆柱状，当然容纳在阀支架20内，其图1中的上端，兼弹簧护圈的凸状悬挂卡合部75在其全周上一体形成为凸状。悬挂卡合部75，是在图1中的上面侧涂覆氟树脂等高滑性塑料而形成，或夹着高滑性塑料构成的垫圈29、31，与阀支架20的上侧法兰片23可旋转地卡合。由该卡合，阀支架20被外螺纹轴73可旋转地悬挂支持。

护圈部件35上设置的悬挂卡合部75与阀体30的环状台阶部(肩部)32之间，以被给予规定预压的状态安装了内侧通过护圈部件35的压缩盘簧36。

外螺纹轴73的外周面形成外螺纹部37。外螺纹部37与形成在固定支持部件18上的内螺纹部(内螺纹孔)38螺合。由该螺合，外螺纹轴73，伴随着旋转在轴心方向、即阀开闭方向上移动。由该外螺纹部37与内螺纹部38的螺合，构成进给螺旋机构，进给螺旋机构将外螺纹轴73的旋转运动转换为阀开闭方向的直线运动。

盖部件28的图1中的上部上，步进电机70的筒状转子机盒71由焊接等气密地固定。转子机盒71内，可旋转地设置了将外周面部72A多极磁化后的转子72。转子72上固定连接了兼转子轴的外螺纹轴73的图1中的中央部。

转子机盒71外侧，插入安装了定子线圈单元77。定子线圈单元77，具体未图示，用于步进电机时，是内部具有磁极齿、绕组部、电布线部的公知的气密模制结构。

转子机盒71内具有：由转子机盒71顶部悬挂固定的导向支持筒78，安装在导向支持筒78外周部的螺旋导向线体79，形成在导向支持筒78上端部的固定制动器部80，与螺旋导向线体79螺合的可动制动器部件81，与可动制动器部件81卡合后使之旋转的转子72的突起部82，由此，构成开阀或闭阀的制动器。另外，导向支持筒78，内侧通过外螺纹轴73的图1中的上端部76，自由旋转地支持该外螺纹轴73。

在步进电机70中，由转子72旋转驱动外螺纹轴73，伴随旋转的外螺纹轴73在轴心方向的移动，使阀支架20和阀体30在阀开闭方向直线移动。由此，阀体30的流量调整部33相对阀口12的轴心方向位置(阀开闭方向的直线移动位置)变化，与其轴心方向位置对应，阀口12的有效开口面积增减，进行冷媒的定量的流量控制。这样，阀体30通过与阀口12接离，改变冷媒流量即针阀1的开度。

由阀体30向阀开闭方向的图1中的下方的下降移动，阀口12的有效开口面积逐渐降低，与之对应，流过阀口12的流体流量也逐渐降低。阀体30在阀开闭方向下降移动规定量时，阀体30的流量调整部33与阀座22抵接，由此阀口12变成关闭的全闭状态。

本实施方式的针阀1中，如图2所示，在通过阀体30的轴心的剖面中，若设该阀体30的流量调整部33即顶端部外周面之间构成的角度为θ、阀口12的内径为D、阀口12轴心方向的全长为L，则角度大于0度且在40度以下时，L/D为3.0以上6.5以下。图示例中，角度θ约为35度，L/D约为3.0。

上述结构的针阀1，设置在图9所示的制冷循环装置的冷媒回路中，作为该制冷循环装置的安全阀作用。

该制冷循环装置，如图9所示，具有压缩机101、冷凝器(室外换热器)102、作为安全阀使用的上述针阀1、蒸发器(室内换热器)104、环形连接上述部件的冷媒通路105～108。

该制冷循环装置用于空调装置(制冷)和冷冻/冷藏箱等。并且，使用上述针阀1的制冷循环装置，不限于图9所示的基本制冷循环装置，通过加入四通阀后能够调换冷媒电路中冷媒流动方向的制冷/制热用空调装置，室内机内串联了2个换热器、这2个换热器间有追加的安全阀的制冷/制热/除湿的空调装置等，即所有的制冷循环装置中都可以使用。另外，使用了针阀1的制冷循环装置还可以用于，1个室外机并列连接了多个室内机、各室内机具有安全阀的制冷/制热空调机等。

根据本实施方式，阀口12比输入口14的内面更向阀室11内侧突出，阀口12的内径D与阀口12的全长L的关系为，阀体30的顶端部构成的角度θ大于0度且在40度以下时，L/D为3.0以上6.5以下。即，以使阀口12靠近阀室11的端部内缘产生的气穴能够在该阀口12内消减的程度，阀口12从阀室11的内面向该阀室11内侧突出，相对阀口12的内径D，阀口12的全长L足够长。

所以，阀室11内产生的气穴，在阀口12内几乎消减完，能够防止在阀口12外即针阀1下游侧消减。因此，能够防止气穴消减时的噪音传到针阀1的下游，用于制冷循环装置等时，能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。

另外，阀口12形成为圆筒状，从阀室11的内面向该阀室11的内侧突出，所以通过输入口14导入阀室11内的流体，如图3中的箭头所示，冲击到阀室11的内面后，通过阀口12导入输出口16。因此，流入阀口12内的流体的流速降低，能够防止该阀口12内产生气穴。因此，自然能够防止气穴在阀口12外消减，从而能够切实地抑制噪音。

并且，具有上述针阀1，所以能够防止气穴在针阀1下游消减，能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。

上述实施方式中，角度θ大于0度且在40度以下时，L/D为3.0以上6.5以下。但是，本发明中，如图8所示，上述角度θ大于45度且小于60度时，L/D可以是1.5以上4.5以下。并且图8所示的例中，角度θ约为50度，L/D约为2.5。图8中，与上述实施方式相同的部分使用相同符号，省略说明。这时也与上述实施方式一样，以使阀口12靠近阀室11的端部内缘产生的气穴能够在该阀口12内消减的程度，阀口12从阀室11的内面向该阀室11内侧突出，相对于阀口12的内径D，阀口12的全长L足够长。

所以，阀室11内产生的气穴，在阀口12内几乎消减完，能够防止在阀口12外即针阀1下游侧消减。因此，能够防止气穴消减时的噪音传到针阀1的下游，用于制冷循环装置等时，能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。

另外，本发明中，如图4所示，设置有阀口12的阀座22可以与阀箱10分开形成。图4中，与上述实施方式相同的部分用相同的符号表示，省略说明。

本发明中，如图5所示，阀口12可以不形成为圆筒状。图5中，与上述实施方式相同的部分使用相同的符号，省略说明。如图5所示的情况为，横接头13的内面与输入口14的内面大致为同一面，设置比该输入口14的内面更向阀室11内侧即输入口14及横接头13的轴心突出的台阶90，在该台阶90设置内径D在长度方向上一定的圆孔，构成阀口12。总之，本发明中，只要阀口12从阀室11的内面向阀室11内侧突出，且比输入口14的内面更向阀室11内侧突出即可。

图4及图5所示的情况，与上述实施方式一样，阀室11内产生的气穴，在阀口12内几乎消减完，能够防止在阀口12外即针阀1下游侧消减。因此，能够防止气穴消减时的噪音传到针阀1的下游，用于制冷循环装置等时，能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。

图5所示的情况中，通过形成上述台阶90来构成阀口12，所以能够减少制造耗费的功夫，能够实现低成本化。

本发明中，如图6及图7所示，可以使阀口12的外周面沿着使阀口12从靠近输出口16的根部即阀室11的内面朝向阀室11内侧即输入口14的轴心逐渐变细的方向形成。图6及图7中，与上述实施方式相同的部分使用相同符号，省略说明。

0图6所示的情况中，阀口12的外周面，在包含该阀口12轴心的剖面中，为直线状且相对阀体30轴心倾斜。

图7所示的情况中，阀口12的外周面，在包含该阀口12轴心的剖面中，阀口12长度方向的中央部形成为凹字的顺畅曲线。即，阀口12的外周面形成为所谓二次曲面的单叶双曲面。

上述情况中，阀口12的外周面沿着使该阀口12随着朝向阀口11内侧逐渐变细的方向倾斜，所以通过输入口14流入阀室11内、沿着图6及图7中的箭头、冲击阀室11的内面的液体，沿着阀口12外周面流动，快速导入阀室11内侧，然后导入该阀口12内。因此流体沿着阀口12外周面流动，所以能够防止阀口12内流体流动的紊乱，更加能够抑制噪音。

图7所示的情况中，阀口12的外周面形成为单叶双曲面，即随着朝向阀室11内侧、阀口12逐渐变细的顺畅曲面，所以冲击阀室11的内面的液体，沿着阀口12的外周面流动，快速导入阀室11内侧后，顺利导入该阀口12内。因此，能够防止阀口12内的流体的流动紊乱，更加能够抑制噪音。

接着，本发明的发明者们制造了L/D不同的多个针阀1，确认了本发明的效果。结果如图10及图11所示。图10表示，使用角度θ为20度、30度、40度的阀体30、对于L/D不同的针阀1使用上述阀体30、并使冷媒流动时的噪声强度的测量结果。图10中的实线表示使用角度θ为20度的阀体30的情况，图10中的虚线表示使用角度θ为30度的阀体30的情况，图10中的点划线表示使用角度θ为40度的阀体30的情况。

图11表示使用角度θ为45度、60度、80度的阀体30、对L/D不同的针阀1使用上述阀体30、并使冷媒流动时的噪声强度的测量结果。图11中的实线表示使用角度θ为45度的阀体30的情况，图11中的虚线表示使用角度θ为60度的阀体30的情况，图11中的点划线表示使用角度θ为80度的阀体30的情况。

图10及图11中的横轴表示L/D，图10及图11中的纵轴表示在距离安装了针阀1的单元30cm的位置测量的噪音等级(dB)。该噪音等级(dB)表示声音引起的空气压力的变动幅度，该噪音等级(dB)在约44dB以下时，表示几乎不会对人产生不适的等级的噪音。

根据图10可知，在上述角度θ大于0度且在40度以下时，通过使L/D在3.0以上6.5以下，能够使噪音等级在43.5dB以下，明显能够抑制噪音。

根据图11，在上述角度θ大于40度且在80度以下时，通过使L/D在1.5以上4.5以下，能够使噪音等级在44.0dB以下，从而能够抑制噪音。

上述实施方式只是表示本发明的具有代表性的方式，本发明并不限定于实施方式。即，只要在不脱离本发明的思想的范围内，可以有各种变形。例如，上述实施方式中，表示作为构成制冷循环装置的安全阀的针阀1。

但是，本发明的针阀1，可以用于构成制冷循环装置以外的装置的各种用途。总之，本发明的针阀1可以控制各种流体的流量。另外，本发明的针阀1，只要角度θ、内径D和全长L满足上述关系，可以适当改变各部分的尺寸。

Claims (5)

1.一种针阀，具有阀箱和阀体，上述阀箱具有容纳由输入口供给的流体的阀室和将上述流体导向输出口并且在长度方向形成一定内径的阀口，上述阀体与上述阀口自由接离且形成为越靠近该阀口越尖的针状、并且通过与上述阀口接离来改变开度，其特征在于，

上述阀口比上述输入口的内面更向上述阀室内侧突出，并且，

在通过上述阀体轴心的剖面中，若设该阀体顶端部构成的角度为θ、上述阀口的内径为D、上述阀口轴心方向的全长为L，则

上述角度θ大于0度且在40度以下时，L/D在3.0以上6.5以下，并且，

上述角度θ大于40度且在80度以下时，L/D在1.5以上4.5以下。

2.根据权利要求1所述的针阀，其特征在于，上述阀口形成为圆筒状，且从上述阀室的内面向该阀室内侧突出。

3.根据权利要求2所述的针阀，其特征在于，上述阀口的外周面沿着使该阀口随着从上述阀室的内面朝向该阀室内侧逐渐变细的方向形成。

4.根据权利要求3所述的针阀，其特征在于，上述阀口的外周面形成为单叶双曲面。

5.一种制冷循环装置，其特征在于，冷媒回路中具有权利要求1至4中任一项所述的针阀。

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