CN106917913A - 电动阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动阀。在由针阀开闭阀口来控制制冷剂的流量的电动阀中，降低阀口处的制冷剂的流动所产生的噪声。在阀壳(1)形成截面圆形状且内径D1的第一端口(11)、内径D2的第二端口(12)、内径D3的第三端口(13)、第一锥形部(14)以及第二锥形部(15)。当流动的制冷剂从第一端口(11)与针阀(5a)的缝隙流出第二端口(12)时，在第二端口(12)内不使压力急剧地恢复，对流动进行整流来使流动稳定。由此抑制空泡的破裂。在从第二端口(12)向第二锥形部(15)和第三端口(15)流动时，对流速进行减速从而减少流速音。

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，尤其涉及改进了阀口相对于针阀的形状的电动阀。

背景技术

以往，在冷冻循环中，从控制制冷剂的流量的电动阀产生的、伴随流体通过而产生的噪声有时常常会成为问题。作为实施这样的噪声对策的电动阀，例如有日本专利5696093号公报(专利文献1)所公开的电动阀。

专利文献1的电动阀中，阀口由第一端口和第二端口构成，且在第一端口与第二端口之间设有锥形部。另外，使第二端口的内径比第一端口的内径稍大，并且使第二端口的长度比第一端口的长度充分长。

而且，专利文献1的方案中，如图5所示，通过针阀a与第一端口b的缝隙后的制冷剂通过锥形部c和第二端口d而向二次接头管侧流动。此时，通过针阀a与第一端口b的缝隙后的制冷剂的流动以仿效锥形部c的形状而沿着第二端口d的内壁的形态流动。第二端口d的内径仅比第一端口b的内径稍大，从而在从第一端口b流动至第二端口d的期间，不会使压力急剧地恢复。并且，由于第二端口d的长度充分长，所以制冷剂的流动在第二端口d处被整流。因此，能够抑制空泡的破裂，并且能够使制冷剂的流动稳定化，从而能够减少噪声。

现有技术文献

专利文献1：日本专利5696093号公报

专利文献1的发明中，也得到减少噪声的效果，但在特定的制冷剂状态下有产生噪声的可能性。例如，专利文献1的方案中，能够在第二端口处对流体的流动进行整流，但该第二端口的内径比第一端口的内径稍大，并且其长度比第一端口充分长。因此，流体被整流，但有该第二端口内的流速不减速、因流速音(起因于流速较高的声音)而产生噪声的情况。尤其是，在高负荷时阀口的前后的差压较高，从而该流速音成为噪声较大的重要因素。

发明内容

本发明的课题在于提供通过改进阀口来减少噪声的电动阀。

方案1的电动阀是使一次接头管所连通的阀室与二次接头经由用针阀开闭的阀口而能够连通的电动阀，其在上述阀口具备阀室侧的第一端口、内径比第一端口的内径大的第二端口、以及将上述第一端口与上述第二端口连起来的第一锥形部，上述电动阀的特征在于，在上述阀口具备位于上述二次接头管侧的第三端口、以及将上述第二端口与上述第三端口连起来的第二锥形部，上述第一端口的内径D1、上述第二端口的内径D2以及上述第三端口的内径D3的关系为D1＜D2＜D3。

方案2的电动阀根据方案1所述的电动阀，其特征在于，

D2－D1≤D3－D2。

方案3的电动阀根据方案1或者2所述的电动阀，其特征在于，

在将上述第一锥形部的锥角设为θ1、将上述第二锥形部的锥角设为θ2、将上述第一端口的长度设为L1、将上述第一锥形部和第二端口的长度设为L2、并将上述第二锥形部和上述第三端口的长度设为L3时，成为如下关系：

1mm≤D1≤4.5mm，

60°≤θ1≤150°，

20°≤θ2≤90°，

0.1mm≤L1≤0.5mm，

1≤L2/L1≤39，

0.57≤L3/L2≤38，

1.03≤D2/D1≤1.5，

1.02≤D3/D2≤5.52。

发明的效果如下。

根据方案1至3的电动阀，当流动的制冷剂从第一端口与针阀的缝隙流出到第二端口时，在第二端口内不使压力急剧地恢复，能够对流动进行整流来使制冷剂的流动稳定，从而能够抑制空泡的破裂。另外，当从第二端口向第二锥形部和第三端口流动时，流速减速从而能够减少流速音。因此，能够减少噪声。

根据方案2的电动阀，由于成为D2－D1≤D3－D2，所以相对于第二端口，从第二锥形部至第三端口较大地扩径，从而流速的减速效果变高，能够进一步减少流速音。

根据方案3的电动阀，通过满足各部分的尺寸以及角度的条件，从而即使在阀口前后的压力差较高的情况下，也能够有效果地减少噪声。

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。

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是表示使用了本发明的实施方式的电动阀的空调机的一个例子的图。

图5是说明以往的电动阀的阀口的作用的图。

图中：

1—阀壳，1A—阀室，11—第一端口，12—第二端口，13—第三端口，14—第一锥形部，15—第二锥形部，21—一次接头管，22—二次接头管，3—支撑部件，4—阀支架，5—阀芯，5a—针阀，6—步进电机，X—轴线。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的电动阀的实施方式进行说明。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是表示使用了实施方式的电动阀的空调机的一个例子的图。

首先，基于图4对实施方式的空调机进行说明。空调机具有实施方式的电动阀10、搭载于室外单元100的室外换热器20、搭载于室内单元200的室内换热器30、流路切换阀40、以及压缩机50，这些各要素分别通过导管如图示那样地连接，从而构成热泵式的冷冻循环。该冷冻循环是应用本发明的电动阀的冷冻循环的一个例子，本发明的电动阀也能够应用于高楼用的多联式空调等的室内机侧的节流装置等其它的系统。

冷冻循环的流路由流路切换阀40切换为制热模式以及制冷模式这两种流路，在制热模式中如实线的箭头所示，由压缩机50压缩后的制冷剂从流路切换阀40流入室内换热器30，且从室内换热器30流出的制冷剂通过管路60而流入电动阀10。而且，制冷剂在该电动阀10处膨胀，而依次向室外换热器20、流路切换阀40、压缩机50循环。在制冷模式中，如虚线的箭头所示，由压缩机50压缩后的制冷剂从流路切换阀40流入室外换热器20，且从室外换热器20流出的制冷剂在电动阀10处膨胀，在管路60内流动从而流入室内换热器30。流入该室内换热器30的制冷剂经由流路切换阀40而流入压缩机50。此外，该图4所示的例子中，在制热模式时，成为使制冷剂从电动阀10的一次接头管21向二次接头管22流动的结构，但也可以使配管的连接相反，在制热模式时，作为使制冷剂从二次接头管22向一次接头管21流动的结构。

电动阀10作为对制冷剂的流量进行控制的节流装置起作用，在制热模式中，室外换热器20作为蒸发器发挥功能，室内换热器30作为冷凝器发挥功能，从而执行室内的制热。并且，在制冷模式中，室外换热器20作为冷凝器发挥功能，室内换热器30作为蒸发器发挥功能，从而执行室内的供冷。

接下来，基于图1以及图2对实施方式的电动阀10进行说明。该电动阀10具有阀壳1，在阀壳1形成有圆筒缸筒状的阀室1A。并且，在阀壳1形成有第一端口11、第二端口12以及第三端口13。并且，在第一端口11与第二端口12之间形成有第一锥形部14，在第二端口12与第三端口13之间形成有第二锥形部15。另外，在阀壳1安装有从侧面侧连通至阀室1A的一次接头管2，并且在阀室1A的轴线X方向的单侧端部安装有二次接头管22。而且，经由第一端口11、第一锥形部14、第二端口12、第二锥形部15以及第三端口13，阀室1A与二次接头管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形成有在轴线X方向上较长的导向孔3a，圆筒状的阀支架4能够沿轴线X方向滑动地嵌合于该导向孔3a。阀支架4与阀室1A同轴安装，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。并且，在阀支架4内，能够沿轴线X方向移动地设有弹簧座41，在弹簧座41与阀芯5之间，以给予了规定的负载的状态安装有压缩螺旋弹簧42。

在阀壳1的上端，通过焊接等气密地固定有步进电机6的壳体61。在壳体61内，能够旋转地设有外周部被磁化为多极的磁性转子62，并在该磁性转子62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的顶壁部垂下的圆筒状的导向件64内。并且，在壳体61的外周配设有定子线圈65，通过对该定子线圈65给予脉冲信号，来使磁性转子62与该脉冲数对应地旋转。而且，因该磁性转子62的旋转，与磁性转子62一体的转子轴63旋转。此外，在导向件64的外周设有相对于磁性转子62的止转机构66。

阀支架4的上端部卡合于步进电机6的转子轴63的下端部，阀支架4通过转子轴63而以能够旋转地悬垂的状态被支撑。并且，在转子轴63形成有外螺纹部63a，该外螺纹部63a与形成于支撑部件3的内螺纹部3b螺纹结合。

根据以上的结构，伴随磁性转子62的旋转而转子轴63沿轴线X方向移动。因伴随该旋转的转子轴63的轴线X方向移动而阀芯5与阀支架4一起沿轴线X方向移动。而且，阀芯5在针阀5a的部分处增减第一端口11的开口面积，来对从一次接头管21向二次接头管22流动的流体的流量进行控制。

第一端口11、第二端口12以及第三端口13形成为以轴线X为中心的圆柱的侧面的形状，如图2所示，第一端口11的内径D1是与针阀5a的外周配合的尺寸。并且，第二端口12的内径D2是比第一端口11的内径D1稍大的尺寸。第三端口13的内径D3是比第二端口12的内径D21大的尺寸，并且是比二次接头管22的内径D4小的尺寸。此外，图2中对各径D1～D4标注表示直径的“φ”。第一端口11的长度L1是比内径D1小的尺寸，第一锥形部14和第二端口12加起来的长度L2是比第一端口11的长度L1大的尺寸。第二锥形部15和第三端口13加起来的长度L3是比第一锥形部14和第二端口12加起来的长度L2大的尺寸。

第一锥形部14以及第二锥形部15形成为以轴线X为中心的圆锥台的侧面的形状，第一锥形部14的内侧面是内径从第一端口11至第二端口12扩大的形状，第二锥形部15的内侧面是内径从第二端口12至第三端口13扩大的形状。而且，适当地设定作为第一锥形部14的张角的锥角θ1、作为第二锥形部15的张角的锥角θ2。此外，这些尺寸以及角度并不限定于图2中图示的例子，将在下文中说明这些尺寸以及角度的条件。

如图3所示，通过针阀5a与第一端口11的缝隙后的制冷剂通过第一锥形部14、第二端口12、第二锥形部15以及第三端口13而向二次接头管22流动。此时，针阀5a与第一端口11的缝隙是最窄的部位，此处流速变得最大，但第一端口11的长度L1尽量短，通过该缝隙后的制冷剂的流动以仿效第一锥形部14的形状而立即沿着第二端口12的内壁的形态流动。第二端口12的内径D2仅比第一端口11的内径D1稍大，从而在从第一端口11流动至第二端口12的期间，不会使压力急剧地恢复。并且，由于第二端口12的长度较长，所以制冷剂的流动在第二端口12处被整流。因此，能够抑制空泡的破裂，并且能够使制冷剂的流动稳定。

通过第二端口12后的制冷剂的流动仿效第二锥形部15的形状而一边恢复即提高压力一边向第三端口13流动。由于该第三端口13的内径D3比第二端口12的内径D2大，所以在仿照第二锥形部15的形状流动的期间对流速进行减速。即，由于一边在第二端口12处以某程度进行整流，一边立即对流速进行减速，所以流速音减少。另外，通过第二锥形部15而减速了的制冷剂的流动向第三端口13流动，但由于制冷剂的流动已在第二端口12处被整流，所以在该第三端口13内，制冷剂的流动难以变成乱流，从而能够抑制空泡的破裂。

这样，通过在第二端口12处以某程度进行整流，并经由第二锥形部15向第三端口13流动，从而能够以在第二锥形部15处保持整流的状态对流速进行减速。由此，能够减少第三端口13处的乱流来抑制空泡的破裂，并且能够在第二锥形部15处对流速进行减速来减少流速音。即，第二端口12的长度比专利文献1中的第二端口的长度短，相应地能够实现流速音的减少。

实施方式中的电动阀10在一次接头管21与二次接头管22的压力差较高的情况下流速音的减少效果较高，第一端口11、第二端口12、第三端口13、第一锥形部14、第二锥形部15、以及二次接头22的各部分的尺寸以及角度被设定为满足以下的条件。

以下，表示在一次接头管21与二次接头管22的压力差较高的情况下流速音的减少效果较高的实施方式的各部分的尺寸以及角度的条件。第一端口11的内径D1为1mm≤D1≤4.5mm，

第二端口12的内径D2为1.15mm≤D2≤4.9mm，

第三端口13的内径D3为4.6mm≤D3≤6.35mm，

二次接头22的内径D4为6.35mm≤D4。

并且，第一锥形部14的锥角θ1为60°≤θ1≤150°的范围，

第二锥形部15的锥角θ2为20°≤θ2≤90°的范围。

并且，第一端口11的长度L1为0.1mm≤L1≤0.5mm，该L1越短则噪声越低。

第一锥形部14和第二端口12的长度L2为0.5mm≤L2≤3.9mm，

上述长度L1、L2的组合，L1+L2根据1mm≤L1+L2≤4mm这一条件被设定。

并且，第一端口11的长度L1、第一锥形部14和第二端口12的长度L2、以及第二锥形部15和第三端口13的长度L3的总和L1+L2+L3为6mm≤L1+L2+L3≤23mm。

并且，第一锥形部14和第二端口12的长度L2、与第一端口11的长度L1的比L2/L1为1≤L2/L1≤39的范围，

第二锥形部15和第三端口13的长度L3、与第一锥形部14和第二端口12的长度L2的比L3/L2为0.57≤L3/L2≤38的范围，

第二端口12的内径D2与第一端口11的内径D1的尺寸比D2/D1为1.03≤D2/D1≤1.5的范围，

第三端口13的内径D3与第二端口12的内径D2的尺寸比D3/D2为1.02≤D3/D2≤5.52的范围。

接下来，对实施方式的电动阀的各尺寸比和噪声减少的实测例进行说明。该实测例中，在一次接头管21内的压力是2.8～3.4(MPa)、二次接头管22内的压力是1.2～1.8(MPa)的运转条件下，对在实施方式的电动阀中测定出的噪声、与在专利文献1的电动阀(其条件)中测定出的噪声进行了对比。即，是表示在当高负荷时容易产生流速音的条件下噪声减少的效果尤其显著的实测例。在以下的表1至表6中表示该实测例。在表1至表6中，以“○○○”表示与专利文献1的电动阀中的噪声相比降低了2dB以上声压的情况，以“○○”表示与专利文献1的电动阀中的噪声相比降低了1～2dB声压的情况。并且，以“○”表示声压的降低为1dB以下的情况。此外，使用A特性来评价声压。

表1表示L2/L1与θ1的关系。

【表1】

(L2/L1)与θ1的关系

表2表示L2/L1与D2/D1的关系。

【表2】

(L2/L1)与(D2/D1)的关系

表3表示L2/L1与θ2的关系。

【表3】

(L2/L1)与θ2的关系

表4表示L2/L1与D3/D2的关系。

【表4】

(L2/L1)与(D3/D2)的关系

表5表示D3/D2与θ2的关系。

【表5】

(D3/D2)与θ2的关系

表6表示D3/D2与L3/L2的关系。

【表6】(D3/D2)与(L3/L2)的关系

从上述表可知，通过设置第三端口以及第二锥形部，与以往相比更加实现了噪声的减少。并且，即使在一次接头管21与二次接头管22的压力差较高的情况下，只要在“○○”以及“○○○”的范围内，就能够减少1dB以上噪声，从而能够得到更加显著的效果。

以上，参照附图对本发明的实施方式详细地进行了说明，但具体的结构并不限定于这些实施方式，不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等也包括在本发明内。

Claims (3)

1.一种电动阀，是使一次接头管所连通的阀室与二次接头经由用针阀开闭的阀口而能够连通的电动阀，在上述阀口具备阀室侧的第一端口、内径比第一端口的内径大的第二端口、以及将上述第一端口与上述第二端口连起来的第一锥形部，上述电动阀的特征在于，

在上述阀口具备位于上述二次接头管侧的第三端口、以及将上述第二端口与上述第三端口连起来的第二锥形部，上述第一端口的内径D1、上述第二端口的内径D2以及上述第三端口的内径D3的关系为D1＜D2＜D3。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

D2－D1≤D3－D2。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

在将上述第一锥形部的锥角设为θ1、将上述第二锥形部的锥角设为θ2、将上述第一端口的长度设为L1、将上述第一锥形部和第二端口的长度设为L2、并将上述第二锥形部和上述第三端口的长度设为L3时，成为如下关系：

1mm≤D1≤4.5mm，

60°≤θ1≤150°，

20°≤θ2≤90°，

0.1mm≤L1≤0.5mm，

1≤L2/L1≤39，

0.57≤L3/L2≤38，

1.03≤D2/D1≤1.5，

1.02≤D3/D2≤5.52。