CN103388688A

CN103388688A - 电动阀

Info

Publication number: CN103388688A
Application number: CN2013101529997A
Authority: CN
Inventors: 中川大树
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2013-04-27
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-04-27
Also published as: CN103388688B; JP5696093B2; JP2013234726A

Abstract

本发明提供一种电动阀，用针阀开闭阀口而控制制冷剂的流量，将阀口处的制冷剂的流动稳定化，抑制二次接头管的振动等而降低噪声。在阀壳（1）上形成截面圆形的内径D1的第一阀口（11）和内径D2的第二阀口（12）。相对于二次接头管（22）的内径D3，设置成D1＜D2＜D3。将第二阀口的内径D2和第一阀口的内径的比D2/D1设置成1.05≤D2/D1≤1.85。将第二阀口的长度L2和第一阀口的长度L1的比L2/L1设置成20≤L2/L1≤45。形成有连接第一阀口和第二阀口的锥形部（13），锥形部的锥角α3设置成90°≤α3≤150°。在第二阀口不会使压力急剧地恢复。制冷剂的流动在第二阀口被整流化。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及在空调机等中控制制冷剂的流量的针阀型的电动阀，尤其涉及改进了相对于针阀的阀口的形状的电动阀。

背景技术

以往在制冷循环中，常常出现从控制制冷剂的流量的电动阀产生的、伴随流体通过的噪声的问题。作为实施了这种噪声对策的电动阀，例如有日本特开2012－47213号公报（专利文献1）及日本特开2010－19406号公报（专利文献2）所公开的电动阀。

专利文献1的电动阀由第一阀口和第二阀口构成阀口，并构成为第一阀口的内径D1和第二阀口的内径D2和二次接头管的内径D3的关系是D1＜D2＜D3。

专利文献2的电动阀设定阀口（阀口节流孔）的最窄部的内径和圆锥形状的阀口的角度。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2008－232290号公报

专利文献2：日本特开2010－19406号公报

专利文献1的发明与之前的结构相比得到了降低噪声的效果，但有可能在特定的制冷剂状态下产生噪声。例如，在专利文献1的发明中，如图9所示，具有第一口a和内径大于该第一口a的第二口b，在该第一口a和第二口b之间具有锥形部c，第二口b的内径大于第一口a的内径。在第一口a和针阀d的间隙制冷剂的流速大，但在第二口b内流速立即变小，流动的状态成为扩散流动。另外，压力急剧地恢复。因此，存在容易产生气蚀破裂的问题，有待改进。这一情况在专利文献2的发明中也是同样的。

发明内容

本发明是为了消除上述问题而做成的，以提供通过设置阀口的新条件而降低了噪声的电动阀为课题。

第一方案的电动阀在形成在阀壳上的阀室上连通一次接头管，在所述阀室上经由阀口能够连通二次接头管，通过使与所述阀口配设在同轴上的针阀沿着轴线方向移动而开闭所述阀口，从而控制从所述一次接头管流入并向所述二次接头管流出的流体的流量，其特征在于，所述阀口包括位于所述阀室侧的内径D1的第一阀口和位于所述二次接头管侧的内径D2的第二阀口，第一阀口的内径D1、第二阀口的内径D2和所述二次接头管的内径D3的关系是D1＜D2＜D3，并且，所述第二阀口的内径D2和所述第一阀口的内径的比D2/D1在1.05≤D2/D1≤1.85的范围。

第二方案的电动阀在第一方案所述的电动阀的基础上，其特征在于，所述第二阀口的长度L2和第一阀口的长度L1的比L2/L1在20≤L2/L1≤45的范围。

第三方案的电动阀在第一或第二方案所述的电动阀的基础上，其特征在于，形成有连接所述第一阀口和所述第二阀口的锥形部，该锥形部的锥角α3在90°≤α3≤150°的范围。

本发明具有如下有益效果。

根据第一方案的电动阀，第二阀口的内径D2和所述第一阀口的内径的比D2/D1在1.05≤D2/D1≤1.85的范围，第二阀口的内径较小，因此从第一阀口和针阀的间隙流过的制冷剂向第二阀口流出时，不会使压力急剧地恢复，因此能够抑制气蚀的破裂，并能够降低噪声。

根据第二方案的电动阀，第二阀口的长度L2和第一阀口的长度L1的比L2/L1在20≤L2/L1≤45的范围，第二阀口的长度比第一阀口的长度长得多，因此制冷剂的流动在第二阀口被整流化，能够将制冷剂的流动稳定化，进而能够降低噪声。

根据第三方案的电动阀，连接第一阀口和第二阀口的锥形部的锥角α3在90°≤α3≤150°的范围，从第一阀口和针阀的间隙流过的制冷剂仿照锥形部流向第二阀口，因此更不会使压力急剧地恢复，能够降低噪声。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电动阀的纵剖视图。

图2是本发明的实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵剖视图，其中，α3＝90°～150°，α2＝4°～50°，α1＝46°～100°，D1＝1mm～4.5mm，D2/D1＝1.05～1.85，L1＜0.5mm，L2/L1＝20～45。

图3是说明本发明的实施方式的电动阀的阀口的作用的图。

图4是表示采用了本发明的实施方式的电动阀的空调机的一例的图。

图5是关于本发明的实施方式的电动阀的D2与D1的尺寸比和噪声降低值的实测例。

图6是关于本发明的实施方式的电动阀的、使锥形部的锥角变化时的相对于D2与D1的尺寸比的噪声降低值的实测例。

图7是关于本发明的实施方式的电动阀的L2与L1的尺寸比和噪声降低值的实测例。

图8是将图6的实施例以锥角作为横轴来表示相对于D2与D1的尺寸比的噪声降低值的图。

图9是说明以往的电动阀的问题点的一例的图。

图中：

1－阀壳，1A－阀室，11－第一阀口，12－第二阀口，13－锥形部，21－一次接头管，22－二次接头管，3－支撑部件，3a－导孔，3b－内螺纹部，4－阀支架，41－弹簧支架，42－压缩螺旋弹簧，5a－针阀，5－阀芯，6－步进马达，61－壳体，62－磁转子，63－转子轴，63a－外螺纹部，64－导向件，65－定子线圈，66－旋转制动机构，X－轴线。

具体实施方式

接下来，参照附图说明本发明的电动阀的实施方式。图1是实施方式的电动阀的纵剖视图，图2是实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵剖视图，图3是说明实施方式的电动阀的阀口的作用的图，图4是表示采用了实施方式的电动阀的空调机的一例的图。

首先，根据图4说明实施方式的空调机。空调机具有实施方式的电动阀10、搭载在室外单元100的室外热交换器20、搭载在室内单元200的室内热交换器30、流路切换阀40、压缩机50，这些各个要素分别利用导管如图所示连接，构成热泵式的制冷循环。

制冷循环的流路利用流路切换阀40切换成制热模式及制冷模式这两种的流路，在制热模式中如实线的箭头所示，由压缩机50压缩的制冷剂从流路切换阀40流入到室内热交换器30，从室内热交换器30流出的制冷剂经过管路60流入到电动阀10。然后，在该电动阀10中制冷剂膨胀，并以室外热交换器20、流路切换阀40、压缩机50的顺序进行循环。在制冷模式中如虚线的箭头所示，由压缩机50压缩的制冷剂从流路切换阀40流入到室外热交换器20，从室外热交换器20流出的制冷剂被电动阀10膨胀，流过管路60后流入到室内热交换器30。流入到该室内热交换器30的制冷剂经由流路切换阀40流入到压缩机50。

电动阀10作为控制制冷剂的流量的节流装置起作用，在制热模式中，室外热交换器20作为蒸发器起作用，室内热交换器30作为冷凝器起作用，进行室内制热。另外，在制冷模式中，室外热交换器20作为冷凝器起作用，室内热交换器30作为蒸发器起作用，进行室内制冷。

在此，在制热模式中，管路60存在流入电动阀10的一次接头管21中的制冷剂变成液态的情况，液态制冷剂充满管路60内。因此，由于电动阀10的制冷剂通过等原因而产生振动，该振动经由管路60向室内单元200侧传递，在室内单元200产生噪声。于是，电动阀10通过如后所述改进阀口，从而降低在制热模式中在制冷剂从一次接头管21流入到电动阀10主体后从二次接头管22流出的状态下的制冷剂通过音等。

接下来，根据图1及图2说明实施方式的电动阀10。该电动阀10具有阀壳1，在阀壳1上形成有圆筒缸体状的阀室1A。另外，在阀壳1上形成有以轴线X为中心的截面形状为圆形的第一阀口11和第二阀口12。另外，在第一阀口11和第二阀口12之间形成有锥形部13。进而，在阀壳1上安装有从侧面侧连通到阀室1A的一次接头管21，并且在阀室1A的轴线X方向的一侧端部安装有二次接头管22。并且，经由第一阀口11和第二阀口12，阀室1A和二次接头管22能够导通。

在阀壳1的上部安装有支撑部件3。在支撑部件3上形成有沿着轴线X方向长的导孔3a，圆筒状的阀支架4能够沿着轴线X方向滑动地嵌合在该导孔3a内。阀支架4与阀室1A安装在同轴上，在该阀支架4的下端部固定有在端部具有针阀5a的阀芯5。另外，在阀支架4内设有弹簧支架41，该弹簧支架41能够沿着轴线X方向移动，在弹簧支架41和阀芯5之间以付与预定的载荷的状态安装有压缩螺旋弹簧42。

在阀壳1的上端，通过焊接等方式气密地固定有步进马达6的壳体61。在壳体61内能够旋转地设有磁转子62，该磁转子62将外周部进行多极磁化，在该磁转子62上固定有转子轴63。转子轴63的上端部能够旋转地嵌合在从壳体61的顶部垂下的圆筒状的导向件64内。另外，在壳体61的外周配设有定子线圈65，通过向该定子线圈65提供脉冲信号，磁转子62根据该脉冲数旋转。然后，与磁转子62一体的转子轴63因该磁转子62的旋转而旋转。再者，在导向件64的外周设有相对于磁转子62的旋转制动机构66。

阀支架4的上端部与步进马达6的转子轴63的下端部相配合，阀支架4以能够旋转地悬挂的状态由转子轴63支撑。另外，在转子轴63上形成有外螺纹部63a，该外螺纹部63a与形成在支撑部件3上的内螺纹部3b相螺纹配合。

根据以上的结构，转子轴63伴随磁转子62的旋转而沿着轴线X方向移动。通过伴随该旋转的转子轴63的轴线X方向的移动，阀芯5与阀支架4一起沿着轴线X方向移动。并且，阀芯5在针阀5a的部分增减第一阀口11的开口面积，控制从一次接头管21流向二次接头管22的流体的流量。

第一阀口11及第二阀口12是圆筒形状，如图2所示，第一阀口11的内径D1是与针阀5a的外周相吻合的尺寸。另外，第二阀口12的内径D2是稍微大于第一阀口11的内径D1的尺寸，并且是小于二次接头管22的内径D3的尺寸。第一阀口11的长度L1是小于内径D1的尺寸，第二阀口12的长度L2是比第一阀口11的长度L1大得多的尺寸。锥形部13的内侧面是从第一阀口11到第二阀口12内径扩大的圆台的形状，该锥形部13的作为开口角的锥角α3、针阀5a的角度α2、针阀5a和锥形部13所成的角度α1都适当设定。再者，关于这些尺寸、角度的条件都有图示，并且具体内容后述。

如图3所示，通过了针阀5a和第一阀口11的间隙的制冷剂经过第二阀口12流向二次接头管22。这时，通过了针阀5a和第一阀口11的间隙的制冷剂的流动仿照锥形部13以沿着第二阀口12的内壁的形式流动。第二阀口12的内径D2只比第一阀口11的内径D1大一点，在从第一阀口11流向第二阀口12的期间内不会使压力急剧地恢复。另外，由于第二阀口12的长度L2足够长，因此制冷剂的流动在第二阀口12被整流化。因而，能够抑制气蚀的破裂，并且能够使制冷剂的流动稳定化，能够抑制二次接头管22的振动而降低噪声。

实施方式的电动阀10适用于制冷剂的压力满足以下条件的制冷循环。一次接头管21内的压力为2.8～3.4（MPa：兆帕斯卡），二次接头管22内的压力为1.2～1.8（MPa）。并且，相对于该条件，第一阀口11、第二阀口12、锥形部13、二次接头管22的各部的尺寸设定为满足以下的条件，由此，能够得到所述的噪声降低的效果。

第一阀口11的内径D1是1mm≤D1≤4.5mm的范围，第二阀口12的内径D2和第一阀口11的内径D1的尺寸比D2/D1是1.05≤D2/D1≤1.85…（1）的范围。

另外，第一阀口11的长度L1是L1＜0.5mm的范围，第二阀口12的长度L2和第一阀口11的长度L1的比L2/L1是20≤L2/L1≤45…（2）的范围。

另外，锥形部13的锥角α3是90°≤α3≤150°…（3）的范围。

针阀5a的角度α2是4°≤α2≤50°的范围。

针阀5a和锥形部13所成的角度α1是46°≤α1≤100°的范围。

图5是关于实施方式的电动阀的D2与D1的尺寸比和噪声降低值的实测例，表示了相对于D2/D1=1的结构（第一阀口11和第二阀口12没有阶梯差的结构）的噪声降低值。运转条件是一次接头管21内的压力为2.8～3.4（MPa），二次接头管22内的压力为1.2～1.8（MPa）。制冷剂的流动是从一次接头管21向二次接头管22的方向。二次接头管22的内径D3=6.4mm。第一阀口11的长度L1是0.2mm＜L1＜0.5mm的范围内的L1=0.35mm，L2/L1=30。相对于第一阀口11的内径D1=1.9mm，设置成D2/D1=1、D2/D1=1.02、D2/D1=1.05、D2/D1=1.3、D2/D1=1.6、D2/D1=1.85、D2/D1=1.9、D2/D1=2，表示使D2变化时的噪声降低值。从该图可知，尤其是在满足条件公式（1）的范围（1.05≤D2/D1≤1.85）内噪声变低。

图6是关于实施方式的电动阀的使锥形部13的锥角α3变化时的、相对于D2和D1的尺寸比的噪声降低值的实测例，表示相对于α3=180°的结构（在第一阀口11和第二阀口12之间没有锥形部的结构）的噪声降低值。运转条件是一次接头管21内的压力为2.8～3.4（MPa），二次接头管22内的压力为1.2～1.8（MPa）。制冷剂的流动是从一次接头管21向二次接头管22的方向。二次接头管22的内径D3=6.4mm。第一阀口11的长度L1是0.2mm＜L1＜0.5mm的范围内的L1=0.35mm，L2/L1=30。关于各个角度α3=90°、α3=105°、α3=120°、α3=150°、α3=180°，相对于第一阀口11的内径D1=1.9mm，设置成D2/D1=1.02、D2/D1=1.05、D2/D1=1.3、D2/D1=1.85、D2/D1=1.9，表示使D2变化时的噪声降低值。从该图可知，与图5同样尤其是在满足条件公式（1）的范围（1.05≤D2/D1≤1.85）内噪声变低。

图7是关于实施方式的电动阀的L2与L1的尺寸比和噪声降低值的实测例，表示相对于D2/D1=1的结构的噪声降低值。运转条件是一次接头管21内的压力为2.8～3.4（MPa），二次接头管22内的压力为1.2～1.8（MPa）。制冷剂的流动是从一次接头管21向二次接头管22的方向。第一阀口11的内径D1=1.9mm，二次接头管22的内径D3=6.4mm。第一阀口11的长度L1是0.2mm＜L1＜0.5mm的范围内的L1=0.35mm，相对于此，设置成L2/L1=13、L2/L1=15、L2/L1=20、L2/L1=25、L2/L1=30、L2/L1=40、L2/L1=45、L2/L1=50、L2/L1=60，表示使L2变化时的噪声降低值。从该图可知，尤其是在满足条件公式（2）的范围（20≤L2/L1≤45）内噪声变低。

图8是将图6的实施例以锥角α3作为横轴来表示D2/D1=1.05、D2/D1=1.3、D2/D1=1.85的情况的噪声降低值。尤其是在满足条件公式（3）的范围（90°≤α3≤100°）内噪声变低。

在实施方式中，虽然说明了在阀壳上形成有第一阀口、第二阀口及锥形部的例子，但也可以如同专利文献1那样在阀壳上设置分体的阀座部件，并在该阀座部件上形成第一阀口、第二阀口及锥形部。

Claims

1.一种电动阀，在形成在阀壳上的阀室上连通一次接头管，在所述阀室上经由阀口能够连通二次接头管，通过使与所述阀口配设在同轴上的针阀沿着轴线方向移动而开闭所述阀口，从而控制从所述一次接头管流入后向所述二次接头管流出的流体的流量，其特征在于，

所述阀口包括位于所述阀室侧的内径D1的第一阀口和位于所述二次接头管侧的内径D2的第二阀口，

第一阀口的内径D1、第二阀口的内径D2和所述二次接头管的内径D3的关系是D1＜D2＜D3，并且，所述第二阀口的内径D2和所述第一阀口的内径的比D2/D1在1.05≤D2/D1≤1.85的范围。

2.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

所述第二阀口的长度L2和第一阀口的长度L1的比L2/L1在20≤L2/L1≤45的范围。

3.如权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

形成有连接所述第一阀口和所述第二阀口的锥形部，该锥形部的锥角α3在90°≤α3≤150°的范围。