CN104976376B - 流路切换阀用阀芯 - Google Patents

流路切换阀用阀芯 Download PDF

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Abstract

本发明改善内置于滑动式流路切换阀的阀芯的低压侧的流量(Cv值),其改进阀芯(10)的碗状凹部(10A)的形状。在将阀口直径设为D(mm),端口间间距设为P(mm),碗状凹部的凹部长度设为L(mm),碗状凹部的凹部宽度设为W(mm),碗状凹部的高度设为H(mm)时,满足8mm≤D≤12mm,1.3≤P/D≤1.7,1.00≤L/(P+D)≤1.06,1.05≤W/D≤1.15,并且为,0.99≤H/D≤1.39。更优选是,1.00≤H/D≤1.10,或者,1.11≤H/D≤1.21,或者,1.24≤H/D≤1.34。

Description

流路切换阀用阀芯
技术领域
本发明涉及内置在用于空调机等的冷冻循环的流路切换阀(四通切换阀等)中的阀芯。
背景技术
以往,作为设置于冷冻循环的流路切换阀存在滑动式的流路切换阀。该流路切换阀在与冷冻循环的高压侧配管连通的阀室内使阀芯的碗状凹部与阀座对置,移动阀芯,通过碗状凹部使阀座的低压口和一方的切换口连通,另一方的切换口经由阀室与高压侧配管连通,切换制冷剂的流动。
上述阀芯的碗状凹部是低压侧的流路,改进阀芯,而改善低压侧的流量。作为这种流路切换阀用阀芯,存在例如实开昭62-162469号公报(专利文献1)、特开2012-193855号公报(专利文献2)、专利第5175144号公报(专利文献3)以及中国实用新型公告第201963922号说明书(专利文献4)公开的阀芯。
图10是表示上述以往的流路切换阀用阀芯的图。专利文献1的阀芯,如图10(A)所示,阀芯(滑动阀)21的低压侧的流路21A为管状。专利文献2的阀芯,如图10(B)所示,在阀芯21的低压侧的流路21A内设置了整流板22。专利文献3的阀芯,如图10(C)所示,在设置于阀芯21的低压侧的流路21A内的辅助销23的两端设置凸边23a,辅助销23的销自身的直径较细。专利文献4的阀芯,如图10(D)所示,设置于阀芯21的低压侧的流路21A内的辅助销24的形状为剖面半圆形状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:实开昭62-162469号公报
专利文献2:特开2012-193855号公报
专利文献3:专利第5175144号公报
专利文献4:中国实用新型公告第201963922号说明书
发明内容
专利文献1的阀芯中,通过成型来制造阀芯的情况下,存在不易通过一体成型来形成为管状的问题。另外,如果设置其他的部件来成为管状,则存在部件增加且组装工时增加的问题。
专利文献2的阀芯中,通过成型来制造阀芯的情况下,存在不易通过一体成型来形成整流板这样的与专利文献1相同的问题。另外,如果整流板为其他部件,则存在部件增加且组装工时增加的问题。
专利文献3的阀芯中,按照每个阀芯的种类需要专用的辅助销,存在部件种类增加且组装工时增加的问题。此外,该专利文献3的技术是通过辅助销来提高阀芯的强度的技术,然而通过减小辅助销的销自身的直径而流量得到改善。
专利文献4的阀芯中,阀芯的辅助销的形状变得复杂,并且该辅助销的位置影响流量,所以需要以高精度进行位置管理。
本发明是为了消除如上述的问题点而完成的,其课题为,改进构成流路切换阀的阀芯的低压侧的流路的碗状凹部的形状,不会导致组装工时的增加或部件数增加带来的成本上升而改善低压侧的流量(Cv值)。
技术方案1的流路切换阀用阀芯,其在与冷冻循环的高压侧配管连通的阀室内具有碗状凹部,该碗状凹部与形成有低压口和2个切换口的阀座对置,上述流路切换阀用阀芯的特征在于,在将上述低压口和切换口的阀口直径设为D(mm),上述低压口和切换口的端口间间距设为P(mm),上述碗状凹部的上述移动方向的凹部长度设为L(mm),与上述碗状凹部的上述移动方向呈直角的方向的凹部宽度设为W(mm),上述碗状凹部的高度设为H(mm)时,满足
8mm≤D≤12mm…(1),
1.3≤P/D≤1.7…(2),
1.00≤L/(P+D)≤1.06…(3),
1.05≤W/D≤1.15…(4),
且0.99≤H/D≤1.39…(5)。
技术方案2的流路切换阀用阀芯在技术方案1记载的流路切换阀用阀芯中,
1.00≤H/D≤1.10…(5.1)
或者,
1.11≤H/D≤1.21…(5.2)
或者,
1.24≤H/D≤1.34…(5.3)。
根据技术方案1的流路切换阀用阀芯,在上述(1)至(4)的条件下,0.99≤H/D≤1.39,能够有效改善低压侧的流量(Cv值)。
根据技术方案2的流路切换阀用阀芯,上述(1)至(4)的条件下,1.00≤H/D≤1.10,或者,1.11≤H/D≤1.21,或者,1.24≤H/D≤1.34,能够更有效地改善低压侧的流量(Cv值)。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的流路切换阀的图。
图2是说明实施方式的验证中使用的基准流量模型的图。
图3是说明实施方式的阀芯的碗状凹部的下表面开口部的R(圆角)尺寸与凹部长度的关系的图。
图4是表示实施方式的阀芯的碗状凹部的凹部长度(L)的图。
图5是表示实施方式中的相对于凹部长度(L)的变化的Cv值的变化的图。
图6是表示实施方式的阀芯的碗状凹部的凹部宽度(W)的图。
图7是表示实施方式中的相对于凹部宽度(W)的变化的Cv值的变化的图。
图8是表示实施方式的阀芯的碗状凹部的凹部高度(H)的图。
图9是表示实施方式中的相对于凹部高度(H)的变化的Cv值的变化的图。
图10是表示以往的阀芯的一个例子的图。
图中:10—阀芯,10A—碗状凹部,15—阀座,15a—E端口,15b—S端口,15c—C端口,X—轴线。
具体实施方式
接下来,对本发明的实施方式进行说明。图1是表示实施方式的流路切换阀的图。实施方式的流路切换阀是四通切换阀,通过毛细管(配管)在该流路切换阀上连接有未图示的先导阀。流路切换阀的阀壳由圆筒形状的圆筒部11和其两端的盖部12a、12b构成,在其内部收纳有通过连结部件13相互连结的2个活塞14a、14b。由此,阀壳的内部被分为中央部的主阀室11A和两侧的2个副阀室11B、11C。
在主阀室11A内的中间部配设有阀座15,在阀座15上配设有沿阀壳的轴线X方向滑动的实施方式的阀芯10。在阀座15,沿阀壳的轴线X方向形成有排列成一条直线的作为“阀口”的E端口15a、S端口15b以及C端口15c,在这些E端口15a、S端口15b及C端口15c分别安装有E接头管16a、S接头管16b及C接头管16c。另外,在阀壳的中间部的与阀座15对置的位置上安装有D接头管16d。此外,E端口15a以及C端口15c是“切换口”,S端口15b是“低压口”。
阀芯10嵌入于连结部件13的中央,该阀芯10以在轴线X方向稍微具有缝隙的方式保持于连结部件13。而且,通过未图示的先导阀的切换动作,切换副阀室11B进行减压的状态和副阀室11C进行减压的状态。由此,阀芯10与活塞14a、14b及连结部件13连动地在阀座15上沿轴线X方向移动。
阀芯10是对合成树脂进行注塑成型而形成的,在内部具有大致半椭圆体形状的碗状凹部10A。此外,在该碗状凹部10A的开口部横插有加强销101。阀芯10在图1的左侧的端部位置,通过碗状凹部10A来连通S端口15b和E端口15a。此时,C端口15c经由主阀室11A与D接头管16d连通。由此,如图1用箭头所示,形成高压侧流路和低压侧流路。此外,图1的例中,表示了制冷运转的情况,但若阀芯10位于图1的右侧的端部位置则成为制热运转。
如上所述,冷冻循环运转中,主阀室11A内,因高压制冷剂而成为高压,阀芯10的碗状凹部10A内,因低压制冷剂而成为低压。本发明改善在该碗状凹部10A中流动的流体的流量(Cv值),接下来对实施方式的阀芯10的碗状凹部10A的形状进行说明。
首先,确认了碗状凹部10A中对流量的改善特别有效的尺寸是,图4所示的轴线X方向(阀芯10的移动方向)的碗状凹部10A的长度(以下,称为“凹部长度(L)”。)、图6所示的与轴线X正交的方向的碗状凹部10A的宽度(以下,称为“凹部宽度(W)”。)、图8所示的碗状凹部10A的高度(以后,称为“凹部高度(H)”。)这3个参数。另外,对于任一个参数,都相对于E端口15a、S端口15b及C端口15c的阀口直径(D)和作为E端口15a、S端口15b及C端口15c的轴线X方向的间距(各端口的中心轴线之间的距离)的端口间间距(P)(参照图4)存在最佳的比例(比),若低于或者高于该比例,改善效果都会降低。
以下,对各个参数,对改变阀口直径(D)或者阀口直径(D)与端口间间距(P)的比率时流量的变化(Cv值的变化)进行说明。此外,确认在阀口直径(D)为φ8mm~12mm的范围、端口间间距(P)与阀口直径(D)的比率(P/D)为1.3~1.7的范围内存在Cv值的改善效果。
这里,对凹部长度、凹部宽度以及凹部高度的验证结果进行说明,该验证中使用的Cv值改善的基准流量模型以及阀芯10的碗状凹部10A的下表面开口部的R(圆角)尺寸的取值如下。
[基准流量模型]
验证结果的Cv值是将图2所示的基准流量模型的Cv值的验证结果作为“Cv值=1”来计算的。如图2所示,基准流量模型中,作为阀口直径(D)、端口间间距(P)、凹部长度(L)、凹部宽度(W)、凹部高度(H)、碗状凹部的下表面开口部的R尺寸(R),取以下条件:
L=D+P
W=D
H=D
R=D/2。
[碗状凹部10A的下表面开口部的R尺寸]
如图3所示,使R尺寸=凹部宽度(W)/2,使凹部长度(L)和凹部宽度(W)变化的情况下,如下。使凹部长度(L)变化的情况下,凹部宽度(W)固定,所以R尺寸不变化而仅凹部长度(L)变化。使凹部宽度(W)变化的情况下,每当凹部宽度(W)变化时,R尺寸对应于凹部宽度(W)变化。
图4是表示凹部长度(L)的图,图5是表示相对于该凹部长度(L)的变化的Cv值(基准流量模型的Cv值比率=1)的变化的图。如图5所示,在凹部长度(L)小于端口间间距(P)+阀口直径(D)的情况下,阀芯10的一部分堵塞流路,所以Cv值呈下降的趋势。另外,凹部长度(L)过度地大于端口间间距(P)+阀口直径(D)的情况下,流体不能顺畅地流入阀口,所以Cv值呈下降的趋势。而且,确认了凹部长度(L)/[端口间间距(P)+阀口直径(D)]的比率(以下,称为“长度比率”。)为1.00~1.06时Cv值为最佳。
图6是表示凹部宽度(W)的图,图7是表示相对于该凹部宽度(W)的变化的Cv值(基准流量模型的Cv值比率=1)的变化的图。如图7所示,如果凹部宽度(W)相对于阀口直径(D)不是规定范围内的比率则流体不能顺畅地流入阀口,所以Cv值呈下降的趋势。而且,确认了凹部宽度(W)/阀口直径(D)的比率(以下,称为“宽度比率”。)为1.05~1.15时Cv值为最佳。
图8是表示凹部高度(H)的图,图9是表示相对于该凹部高度(H)的变化的Cv值(基准流量模型的Cv值比率=1)的变化的图。该图9表示,对于图5所示的长度比率为1.00~1.06的最佳值以及图7所示的宽度比率为1.05~1.15的最佳值,在其上限与下限的范围内,使凹部高度(H)变化的情况。此外,图9中,仅图示了对长度比率的最小值“1.00”和宽度比率的最小值“1.05”,长度比率的最大值“1.06”和宽度比率的最大值“1.15”进行验证的结果。
另外,图9所示的各曲线对应于如下条件。将峰值以“□”图示的曲线是阀口直径(D)=φ8mm且长度比率和宽度比率为最大值的情况。将峰值以“×”图示的曲线是阀口直径(D)=φ8mm且长度比率和宽度比率为最小值,或者阀口直径(D)=φ12mm且长度比率和宽度比率为最大值的情况。只将峰值以“◇”图示的曲线是阀口直径(D)=φ9mm且长度比率和宽度比率为最大值的情况。只将峰值以“◆”图示的曲线是阀口直径(D)=φ9mm且长度比率和宽度比率为最小值的情况。只将峰值以“○”图示的曲线是阀口直径(D)=φ11mm且长度比率和宽度比率为最大值的情况。只将峰值以“●”图示的曲线是阀口直径(D)=φ11mm且长度比率和宽度比率为最小值的情况。将峰值以“△”图示的曲线是阀口直径(D)=φ12mm且长度比率和宽度比率为最小值的情况。
此外,图9中,作为各阀口直径的长度比率和宽度比率的组合,图示了长度比率和宽度比率都是最大值,长度比率和宽度比率都是最小值的组合的情况。然而,对长度比率为最小值且宽度比率为最大值,长度比率为最大值且宽度比率为最小值的组合,或者,长度比率和宽度比率都是中间值的组合进行验证的结果,这些情况下,也收敛于图示的都是最大值的组合和都是最小值的组合中的“能够改善Cv值的范围内”。
如图9所示,作为整体的趋势,如果提高凹部高度(H),则Cv值呈定期反复增减并缓缓地增加的趋势。另外,确认了凹部高度(H)/阀口直径(D)的比率(以下,称为“高度比率”。)为0.99以上时Cv值比率始终超过“1”。确认了在图中以斜线表示的高度比率小于0.99的范围内,Cv值比率有小于“1”的情况。确认了在图中以斜线表示的高度比率超过1.39的范围内,Cv值的改善效果小。此外,在超过1.39的范围内,导致阀芯10材料的使用量的增加,流路切换阀的大型化,不是有效的方案。
这样,如果满足0.99≤H/D≤1.39的条件,Cv值的改善效果好。
并且,确认了在该高度比率为0.99~1.39的范围内、在高度比率为1.00~1.10的范围、高度比率为1.11~1.21的范围、及高度比率为1.24~1.34的范围分别出现Cv值的峰值,能够特别有效地改善Cv值。
这样,如果满足
1.00≤H/D≤1.10…(5.1)
或者,
1.11≤H/D≤1.21…(5.2)
或者,
1.24≤H/D≤1.34…(5.3)
的条件,Cv值的改善效果更好。
图9所示的高度比率的范围E1是阀口直径(D)=φ8~9mm且最佳高度比率为1.00~1.06的范围。高度比率的范围E2是阀口直径(D)=φ8~9mm且最佳高度比率为1.11~1.17的范围。高度比率的范围E3是阀口直径(D)=φ8~9mm且最佳高度比率为1.24~1.30的范围。高度比率的范围E4是阀口直径(D)=φ11~12mm且最佳高度比率为1.03~1.10的范围。高度比率的范围E5是阀口直径(D)=φ11~12mm且最佳高度比率为1.14~1.21的范围。高度比率的范围E6是阀口直径(D)=φ11~12mm且最佳高度比率为1.27~1.34的范围。
此外,如果考虑流路切换阀的主体尺寸和流量的平衡,则高度比率为1.24~1.34的范围为最佳的尺寸,然而在考虑到与其他部件匹配而不能采用的情况下,通过使高度比率为1.11~1.21的范围或者高度比率为1.00~1.10的范围而能够有效地改善Cv值。

Claims (2)

1.一种流路切换阀用阀芯,其在与冷冻循环的高压侧配管连通的阀室内具有碗状凹部,该碗状凹部与形成有低压口和2个切换口的阀座对置,
上述流路切换阀用阀芯的特征在于,
在将上述低压口和切换口的阀口直径设为D(mm),
上述低压口和切换口的端口间间距设为P(mm),
上述碗状凹部的移动方向的凹部长度设为L(mm),
与上述碗状凹部的上述移动方向呈直角的方向的凹部宽度设为W(mm),
上述碗状凹部的高度设为H(mm)时,满足
8mm≤D≤12mm…(1),
1.3≤P/D≤1.7…(2),
1.00≤L/(P+D)≤1.06…(3),
1.05≤W/D≤1.15…(4),
且0.99≤H/D≤1.39…(5)。
2.根据权利要求1所述的流路切换阀用阀芯,其特征在于,
1.00≤H/D≤1.10…(5.1)
或者,
1.11≤H/D≤1.21…(5.2)
或者,
1.24≤H/D≤1.34…(5.3)。
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