CN103097836A - 膨胀阀 - Google Patents

Abstract

一种膨胀阀，形成于阀座（12）的节流孔（60）具有：节流孔入口部（61），该节流孔入口部（61）的孔径最小；节流孔中间部（62），该节流孔中间部（62）以从节流孔入口部（61）朝制冷剂的流出方向形成第一锥角度的方式使孔径扩大；以及节流孔出口部（63），该节流孔出口部（63）以从节流孔中间部（62）朝制冷剂的流出方向形成比第一锥角度小的第二锥角度的方式使孔径扩大或使孔径不变化。

Description

膨胀阀

技术领域

本发明涉及膨胀阀，特别地，涉及设于制冷装置的制冷剂回路并进行液体制冷剂的减压的膨胀阀。

背景技术

目前，有一种如专利文献1（日本专利特开2009－228689号公报）所示的膨胀阀。该膨胀阀是设于制冷装置的制冷剂回路并进行液体制冷剂的减压的膨胀阀，如图5所示，其主要具有阀主体10、阀芯20及驱动机构30。阀主体10是形成有朝阀室11内开口的阀座12的构件。在阀主体10上形成有供制冷剂从阀室11的侧方流入的制冷剂入口13和使制冷剂流出至阀室11的下方的制冷剂出口14。制冷剂流入管40与制冷剂入口13连接，制冷剂流出管50与制冷剂出口14连接。阀芯20是利用驱动机构30相对于阀座12进退的构件。驱动机构30由电动机、螺线管等构成。利用这种结构，一边对流过制冷剂流入管40与制冷剂流出管50之间的液体制冷剂进行减压，一边调节流量。

发明内容

在上述现有膨胀阀中，如图6所示，在阀座12上形成有节流孔80。该节流孔80仅由朝制冷剂的流出方向（即沿着阀芯20的进退方向轴线X的向下方向）形成相同孔径（孔径D0）的部分81构成。这种膨胀阀可能在制冷剂入口13处于液体单体、且制冷剂出口14也处于液体单相而使制冷剂流过的条件下被使用，在这种使用条件下产生的噪声成为问题。

本发明的技术问题在于能抑制设于制冷装置的制冷剂回路并进行液体制冷剂的减压的膨胀阀在制冷剂入口处于液体单体、且制冷剂出口也处于液体单相而使制冷剂流过的条件下被使用时所产生的噪声。

第一技术方案的膨胀阀是具有形成有朝阀室内开口的阀座的阀主体和相对于阀座进退的阀芯、且设于制冷装置的制冷剂回路并进行液体制冷剂的减压的膨胀阀。此外，该膨胀阀的特征是，形成于阀座的节流孔具有：节流孔入口部，该节流孔入口部的孔径最小；节流孔中间部，该节流孔中间部以从节流孔入口部朝制冷剂的流出方向形成第一锥角度的方式使孔径扩大；以及节流孔出口部，该节流孔出口部以从节流孔中间部朝制冷剂的流出方向形成比第一锥角度小的第二锥角度的方式使孔径扩大或使孔径不变化。

本申请发明人在膨胀阀在制冷剂入口处于液体单相且制冷剂出口也处于液体单相而使制冷剂流过的条件下被使用的情况下，发现制冷剂流过节流孔时因气蚀而产生的声音和制冷剂流过节流孔后的制冷剂流出管中的共鸣声成为噪声的原因。即，在现有膨胀阀中，制冷剂流过节流孔时，在制冷剂从流路截面较大的阀室刚流入流路截面较小的节流孔之后，就产生制冷剂流动的剥离。此外，因该剥离而产生局部的压力下降，在产生该局部的压力下降的部分产生气蚀。这种气蚀成为噪声的一个原因。另外，若在流过节流孔时产生制冷剂流动的剥离，则制冷剂会成为伴随着压力变动的喷流，并经由制冷剂出口而流入制冷剂流出管。此外，因该压力变动传递至制冷剂流出管而产生制冷剂流出管中的共鸣声。这种共鸣声成为噪声的一个原因。

因此，本申请发明人对于这种噪声在对节流孔的形状进行改进的方面进行了专心研究。此外，本申请发明人发现，若使节流孔具有：节流孔入口部，该节流孔入口部的孔径最小；节流孔中间部，该节流孔中间部以从节流孔入口部朝制冷剂的流出方向形成第一锥角度的方式使孔径扩大；以及节流孔出口部，该节流孔出口部以从节流孔中间部朝制冷剂的流出方向形成比第一锥角度小的第二锥角度的方式使孔径扩大或使孔径不变化，则能抑制上述噪声。

根据上述节流孔的形状，从阀室流入节流孔的制冷剂首先与现有技术相同地在刚流入节流孔的节流孔入口部之后，产生流动的剥离，并因该剥离而产生局部的压力下降。然而，此处，由于形成有孔径从节流孔入口部朝制冷剂的流出方向扩大的节流孔中间部，因此可实现刚流入节流孔入口部之后的制冷剂的压力回复。可利用这种压力回复来抑制气蚀的产生，其结果是，能抑制制冷剂流过节流孔时因气蚀而产生的声音。此处，若只是利用节流孔中间部来实现制冷剂的压力回复，则依然会产生制冷剂流动的剥离，制冷剂可能会形成为伴随着压力变动的喷流并经由制冷剂出口而流入制冷剂流出管。然而，此处，由于形成有以从节流孔中间部朝制冷剂的流出方向形成比第一锥角度小的第二锥角度的方式使孔径扩大或孔径不变化的节流孔出口部，因此能实现剥离后的制冷剂的再附着。能利用这种制冷剂的再附着来抑制伴随着压力变动的喷流的产生，其结果是，能抑制制冷剂流出管中的共鸣声。

如上所述，在该膨胀阀中，通过采用具有上述节流孔入口部、节流孔中间部及节流孔出口部的节流孔的形状，能抑制膨胀阀在制冷剂入口处于液体单相、且制冷剂出口也处于液体单相而使制冷剂流过的条件下被使用时所产生的噪声。

第二技术方案的膨胀阀在第一技术方案的膨胀阀的基础上，其特征是，将节流孔中间部的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度设为节流孔入口部的最小孔径的1倍以上。

在该膨胀阀中，将节流孔中间部的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度设为节流孔入口部的最小孔径的一倍以上，因此，不仅节流孔出口部，也能实现制冷剂在节流孔中间部的再附着，藉此，能提高对制冷剂流出管中的共鸣声进行抑制的效果。

第三技术方案的膨胀阀在第一技术方案或第二技术方案的膨胀阀的基础上，其特征是，将第一锥角度设为10度以上且60度以下。

在该膨胀阀中，将第一锥角度设为10度以上，因此，能可靠地获得刚流入节流孔入口部之后的制冷剂的压力回复的效果。而且，由于将第一锥角度设为60度以下，因此也能实现制冷剂在节流孔中间部的再附着。即，在该膨胀阀中，通过将第一锥角度设在上述角度范围中，能实现压力回复和制冷剂的再附着这两个作用。

第四技术方案的膨胀阀在第一技术方案至第三技术方案中任一技术方案的膨胀阀的基础上，其特征是，将节流孔出口部相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的第二倾斜角设为比节流孔中间部相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的第一倾斜角大且处于90度以下。

在该膨胀阀中，将节流孔出口部相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的第二倾斜角设为90度以下，因此，能防止孔径朝制冷剂的流出方向缩小。藉此，能防止制冷剂的流动在节流孔出口部缩流，从而能提高对节流孔出口部中的压力变动进行抑制的效果。

第五技术方案的膨胀阀在第一技术方案至第四技术方案中任一技术方案的膨胀阀的基础上，其特征是，将节流孔出口部的朝向制冷剂的流出方向的第二流出方向长度设为节流孔中间部的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度以下。

在该膨胀阀中，将节流孔出口部的朝向制冷剂的流出方向的第二流出方向长度设为节流孔中间部的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度以下，因此，能抑制节流孔出口部过度变长，从而能防止节流孔出口部处的压力损失增大。

附图说明

图1是本发明一实施方式的膨胀阀的概略剖视图。

图2是表示本发明一实施方式的膨胀阀的阀座的剖视图。

图3是表示因形成于阀座的节流孔的形状不同而产生的气蚀数与噪声值之间的关系的图。

图4是表示比较例的膨胀阀的阀座的剖视图。

图5是现有例的膨胀阀的概略剖视图。

图6是表示现有例的膨胀阀的阀座的剖视图。

具体实施方式

以下，根据附图，对本发明的膨胀阀的实施方式进行说明。另外，本发明的膨胀阀的实施方式的具体结构并不限于下述实施方式，能在不脱离发明要点的范围中进行变更。

（1）结构

图1是本发明一实施方式的膨胀阀1的概略剖视图。图2是表示本发明一实施方式的膨胀阀的阀座的剖视图。在图1、图2中，对与表示现有例的图5、图6相同的部分（即节流孔80以外的部分）标注相同的符号。

膨胀阀1与现有例（图5、图6）相同，是设于制冷装置的制冷剂回路并进行液体制冷剂的减压的膨胀阀，其主要具有阀主体10、阀芯20及驱动机构30。阀主体10是形成有朝阀室11内开口的阀座12的构件。在阀主体10上形成有供制冷剂从阀室11的侧方流入的制冷剂入口13和使制冷剂流出至阀室11的下方的制冷剂出口14。制冷剂流入管40与制冷剂入口13连接，制冷剂流出管50与制冷剂出口14连接。阀芯20是利用驱动机构30相对于阀座12进退的构件。驱动机构30由电动机、螺线管等构成。利用这种结构，一边对流过制冷剂流入管40与制冷剂流出管50之间的液体制冷剂进行减压，一边调节流量。另外，膨胀阀1可能在制冷剂入口13处于液体单相、且制冷剂出口14也处于液体单相而使制冷剂流过的条件下被使用。

在阀座12上，与现有例（图6）相同地在阀座12上形成有节流孔60。该节流孔60具有节流孔入口部61、节流孔中间部62、节流孔出口部63。

节流孔入口部61面向阀室11，是孔径最小的部分。此处，节流孔入口部61是朝制冷剂的流出方向（即沿着阀芯20的进退方向轴线X的向下方向）形成相同孔径（最小孔径D0）的筒状部分。此处，当将节流孔入口部61的制冷剂的流出方向的长度设为入口部长度L0时，入口部长度L0与最小孔径D0相比非常小，此处，是最小孔径D0的0.3倍以下的长度。另外，通过使阀芯20与节流孔入口部60抵接，可切断制冷剂入口13与制冷剂出口14之间的制冷剂流动，通过使阀芯20远离节流孔入口部60，可产生制冷剂入口13与制冷剂出口14之间的制冷剂流动。

节流孔中间部62是以从节流孔入口部61朝制冷剂的流出方向形成第一锥角度α的方式使孔径扩大的筒状的部分。此处，当将节流孔中间部62的朝向制冷剂的流出方向的长度设为第一流出方向长度L1时，第一流出方向长度L1是最小孔径D0的1倍以上的长度。另外，第一锥角度α是10度以上且60度以下的角度。另外，将节流孔中间部62相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的倾斜角（此处是形成锐角一侧的角度）设为第一倾斜角θ。

节流孔出口部63是以从节流孔中间部62朝制冷剂的流出方向形成比第一锥角度α小的第二锥角度β的方式使孔径扩大或使孔径不变化的筒状的部分。此处，当将节流孔出口部63的朝向制冷剂的流出方向的长度设为第二流出方向长度L2时，第二流出方向长度L2是第一流出方向长度L1以下的长度。另外，第二流出方向长度L2是最小孔径D0的0.3倍以上的长度。另外，当将节流孔出口部63相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的倾斜角（此处是形成锐角一侧的角度）设为第二倾斜角ζ时，第二倾斜角ζ比第一倾斜角θ大且为90度以下。

（2）动作及特征

当使上述膨胀阀11工作时，从阀室11流入节流孔60的制冷剂与现有例相同，首先在刚流入节流孔60的节流孔入口部61之后，产生流动的剥离，并因该剥离而产生局部的压力下降。然而，此处，由于形成有孔径从节流孔入口部61朝制冷剂的流出方向扩大的节流孔中间部62，因此可实现刚流入节流孔入口部61之后的制冷剂的压力回复。可利用这种压力回复来抑制气蚀的产生，其结果是，能抑制制冷剂流过节流孔60时因气蚀而产生的声音。此处，若只是利用节流孔中间部62来实现制冷剂的压力回复，则依然会产生制冷剂流动的剥离，制冷剂可能会形成为伴随着压力变动的喷流并经由制冷剂出口14而流入制冷剂流出管50。然而，此处，由于形成有以从节流孔中间部62朝制冷剂的流出方向形成比第一锥角度α小的第二锥角度β的方式使孔径扩大或使孔径不变化的节流孔出口部63，因此能实现剥离后的制冷剂的再附着。能利用这种制冷剂的再附着来抑制伴随着压力变动的喷流的产生，其结果是，能抑制制冷剂流出管14中的共鸣声。

如上所述，在该膨胀阀1中，通过采用具有上述节流孔入口部61、节流孔中间部62及节流孔出口部63的节流孔60的形状，能抑制膨胀阀1在制冷剂入口13处于液体单相、且制冷剂出口14也处于液体单相而使制冷剂流过的条件下被使用时所产生的噪声。

另外，在该膨胀阀1中，将节流孔中间部62的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度L1设为节流孔入口部61的最小孔径D0的1倍以上，因此，不仅节流孔出口部63，也能实现制冷剂在节流孔中间部62的再附着，藉此，能提高对制冷剂流出管14中的共鸣声进行抑制的效果。另外，将节流孔出口部63的朝向制冷剂的流出方向的第二流出方向长度L2设为节流孔入口部61的最小孔径D0的0.3倍以上，因此，能可靠地获得对制冷剂流出管14中的共鸣声进行抑制的效果。

另外，在该膨胀阀1中，将第一锥角度α设为10度以上，因此，能可靠地获得在刚流入节流孔入口部61之后的制冷剂的压力回复的效果。而且，由于将第一锥角度α设为60度以下，因此也能实现制冷剂在节流孔中间部62的再附着。即，在该膨胀阀1中，通过将第一锥角度α设在上述角度范围中，能实现压力回复和制冷剂的再附着这两个作用。

另外，在该膨胀阀1中，将节流孔出口部63相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的第二倾斜角β设为90度以下，因此，能防止孔径朝制冷剂的流出方向缩小。藉此，能防止制冷剂的流动在节流孔出口部63处缩流，从而能提高对节流孔出口部63中的压力变动进行抑制的效果。另外，为了一边防止制冷剂的流动在节流孔出口部63处缩流一边实现制冷剂的再附着，作为节流孔出口部63，采用通过将第二倾斜角β设为90度不使孔径变化的构件是较为理想的。

此外，在该膨胀阀1中，将节流孔出口部63的朝向制冷剂的流出方向的第二流出方向长度L2设为节流孔出口部62的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度L1以下，因此，能抑制节流孔出口部63过度变长，从而能防止节流孔出口部63处的压力损失增大。

（3）实验例

接着，在图3中，与比较例（图4）及现有例（图6）一起示出了上述节流孔60的实验例。此处，图3是表示因形成于阀座12的节流孔的形状不同而产生的气蚀数与噪声值之间的关系的图。图4是表示比较例的膨胀阀的阀座12的剖视图。

首先，对与本发明一实施方式的节流孔60的实施例（图2）相关的实验进行说明。此处，如下所述，对节流孔60的尺寸和测定条件进行了设定。首先，采用了最小孔径D0＝1.6mm、入口部长度L0＝0.5mm、第一锥角度α＝20度（第一倾斜角θ＝80度）、第一流出方向长度L1＝3.8mm、第二锥角度β＝0度（第二倾斜角ζ＝90度）、第二流出方向长度L2＝0.7mm。此外，通过使用R410A作为制冷剂，将制冷剂入口13与制冷剂出口14之间的减压幅度设为0.8MPa，将制冷剂流量设为75～85kg/h，并使制冷剂温度在5℃～25℃之间变化，从而使气蚀数σ（制冷剂出口14基准）在约－0.1～约0.9之间变化，并对0.3m距离处的膨胀阀1单独的噪声值（因气蚀而产生的噪声值）进行了测定（参照图3中的实施例的值）。另外，与上述不同的是，也在连接了制冷剂流出管50的状态下对共鸣声进行了测定。

根据上述实验，在节流孔60的实施例（图2）中，可知在制冷剂入口13处于液体单相、且制冷剂出口14也处于液体单相而使制冷剂流过的条件（即气蚀数σ为0以上的条件）下，因气蚀而产生的噪声值被抑制到55dBA以下。另外，节流孔60的实施例中，不产生制冷剂流出管50中的共鸣声，因共鸣声而产生的噪声处于能忽略的水平。

与此相对，在采用最小孔径D0＝1.6mm、并将节流孔81在制冷剂的流出方向上的长度设为5.0mm的现有例（图6）的节流孔80中，在与上述实施例相同的测定条件下，因气蚀而产生的噪声值最大增大至65dBA，与上述节流孔60的实施例相比，因气蚀而产生的噪声值最大增大了10dBA左右（参照图3中的现有例的值）。另外，在现有例的节流孔80中，与节流孔60的实施例相同，不产生制冷剂流出管50中的共鸣，因共鸣声而产生的噪声处于能忽略的水平。

另外，在从节流孔60的实施例中省略节流孔出口部63、采用节流孔中间部72的第一锥角度α＝150度、并采用节流孔中间部72的第一流出方向长度L1＝1.0mm的现有例（图4）的节流孔70中，在与上述实施例相同的测定条件下，因气蚀而产生的噪声值处于与上述节流孔60的实施例相同的水平（参照图3中的比较例的值）。然而，在比较例的节流孔70中，与节流孔60的实施例和现有例的节流孔80不同，产生制冷剂流出管50中的共鸣，因共鸣声而产生的噪声处于非常大的水平。

由此，由实施例（图2）和比较例（图4）可知，通过形成孔径从节流孔入口部61、71朝制冷剂的流出方向扩大的节流孔中间部62、72，能抑制因气蚀而产生的噪声值，但是，由比较例的节流孔70（图4）可知，当过度增大第一锥角度α或过度缩短第一流出方向长度L1时，容易产生制冷剂流出管50中的共鸣。另外，如实施例（图2）那样，通过形成以从节流孔中间部61朝制冷剂的流出方向形成比第一锥角度α小的第二锥角度β的方式使孔径扩大或使孔径不变化的节流孔出口部63，能将因共鸣声而产生的噪声抑制至可忽略的水平。相反地，由比较例（图4）可知，即便形成有节流孔中间部72，若不形成节流孔出口部，则也会产生制冷剂流出管50中的共鸣，因共鸣声而产生的噪声达到非常大的水平。

如上所述，当采用节流孔60的实施例那样的具有节流孔入口部61、节流孔中间部62及节流孔出口部63的形状时，能有效地抑制膨胀阀1在制冷剂入口13处于液体单相、且制冷剂出口14也处于液体单相而使制冷剂流过的条件下被使用时所产生的因气蚀和共鸣而产生的这两种噪声。

工业上的可利用性

本发明能广泛地适用在设于制冷装置的制冷剂回路并进行液体制冷剂的减压的膨胀阀中。

(符号说明)

1   膨胀阀

10  阀主体

11  阀室

12  阀座

13  制冷剂入口

14  制冷剂出口

20  阀芯

60  节流孔

61  节流孔入口部

62  节流孔中间部

63  节流孔出口部

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009－228689号公报

Claims (5)

1.一种膨胀阀（1），具有：形成有朝阀室（11）内开口的阀座（12）的阀主体（10）；以及相对于阀座进退的阀芯（20），所述膨胀阀（1）设于制冷装置的制冷剂回路，并进行液体制冷剂的减压，其特征在于，

形成于所述阀座的节流孔（60）具有：

节流孔入口部（61），该节流孔入口部（61）的孔径最小；

节流孔中间部（62），该节流孔中间部（62）以从所述节流孔入口部朝制冷剂的流出方向形成第一锥角度的方式使孔径扩大；以及

节流孔出口部（63），该节流孔出口部（63）以从所述节流孔中间部朝制冷剂的流出方向形成比所述第一锥角度小的第二锥角度的方式使孔径扩大或使孔径不变化。

2.如权利要求1所述的膨胀阀（1），其特征在于，

将所述节流孔中间部（62）的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度设为所述节流孔入口部（61）的最小孔径的1倍以上。

3.如权利要求1或2所述的膨胀阀（1），其特征在于，

将所述第一锥角度设为10度以上且60度以下。

4.如权利要求1至3中任一项所述的膨胀阀（1），其特征在于，

将所述节流孔出口部（63）相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的第二倾斜角设为比所述节流孔中间部（62）相对于与制冷剂的流出方向正交的面所成的第一倾斜角大且处于90度以下。

5.如权利要求1至4中任一项所述的膨胀阀（1），其特征在于，

将所述节流孔出口部（63）的朝向制冷剂的流出方向的第二流出方向长度设为所述节流孔中间部（62）的朝向制冷剂的流出方向的第一流出方向长度以下。

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