CN109114237B - 电动阀以及冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动阀以及冷冻循环系统。在利用针阀开闭阀口来控制制冷剂的流量的电动阀中，降低在阀口的制冷剂的流动产生的噪音。在阀座部(1B)以剖面呈圆形状形成内径D1的第一口(11)、内径D2的第二口(12)、内径D3的第三口(13)、第一锥形部(14)以及第二锥形部(15)。第三口(13)的二次接头管(22)侧端部的内径D3与二次接头管(22)的内径D4的关系为D3＝D4。在使制冷剂从第一口(11)与针状部(5a)的间隙流向第二口(12)的第一流动时、和使制冷剂从二次接头管(22)流向第三口(13)的第二流动时，对制冷剂的流动进行整流而使流动稳定化。

Description

电动阀以及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及在空调机等中对制冷剂的流量进行控制的电动阀，尤其是涉及改良相对于针阀的阀口的形状的电动阀以及冷冻循环系统。

背景技术

以往，在冷冻循环系统中，由控制制冷剂的流量的电动阀产生的、伴随制冷剂通过的噪音经常成为问题。作为实施了这种噪音对策的电动阀，例如有在日本特开2013－234726号公报(专利文献1)以及日本特开2012－82896号公报(专利文献2)中公开的电动阀。

专利文献1以及专利文献2的电动阀具有：从阀壳的侧面侧与阀室连通的一次接头管；以及从阀壳的下部的端部经由阀口与阀室连通的二次接头管。并且，冷冻循环系统的例如制热运转时，制冷剂从一次接头管向阀室流入，并且制冷剂从阀室经由针阀与阀口的间隙而向二次接头管流出。另一方面，在制冷运转时，制冷剂从二次接头管经由针阀与阀口的间隙而向阀室流入，并且制冷剂从阀室向一次接头管流出。

并且，这些专利文献1以及专利文献2的电动阀通过对阀口的形状进行改良，从而降低制冷剂从阀室向二次接头管流出时的制冷剂通过音等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－234726号公报

专利文献2：日本特开2012－82896号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1以及专利文献2的电动阀中，都能得到降低制冷剂从阀室经由针阀与阀口的间隙向二次接头管流出的状态下的噪音的效果，但对于制冷剂从二次接头管经由针阀与阀口的间隙向阀室流入的、反方向的制冷剂通过音等未加考虑，还有改良的余地。例如在二次接头管与阀口的边界部分，由于直径不同，因而制冷剂从二次接头管流入时，产生缩流而产生流动损失，并且容易产生制冷剂通过音等。

本发明的课题是提供一种电动阀，其针对使制冷剂从一次接头管向阀室流入并使制冷剂从阀室经由针阀与阀口的间隙向二次接头管流出的状态、和使制冷剂从二次接头管经由针阀与阀口的间隙向阀室流入的状态这样的双方向的流动，降低制冷剂通过音等的噪音。

用于解决课题的方案

方案1的电动阀是经由利用针阀使开口面积增减的阀口而能够将一次接头管所连通的阀室与二次接头管连通的电动阀，在上述阀室与上述二次接头管之间具备具有上述阀口的阀座部，并且在上述阀口具备阀室侧的第一口、内径比第一口大的第二口、以及连接上述第一口和上述第二口的第一锥形部，上述电动阀的特征在于，在上述阀口具备：第三口，其与上述二次接头管连通；以及第二锥形部，其连接上述第二口和上述第三口，上述第一口的内径D1、上述第二口的内径D2、上述第三口的上述二次接头管侧端部的内径D3以及上述二次接头管的内径D4的关系为D1＜D2＜D3＝D4。

方案2的电动阀是根据方案1所述的电动阀，其特征在于，D2－D1≤D3－D2。

方案3的电动阀是根据方案1或2所述的电动阀，其特征在于，上述第三口是上述二次接头管的内径部的一部分。

方案4的冷冻循环系统是包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的冷冻循环系统，其特征在于，使用方案1～3任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。

发明的效果如下。

根据方案1～3的电动阀，从第一口与针阀的间隙流动的制冷剂向第二口流出时，不会在第二口内使压力急剧恢复，能够对流动进行整流而使制冷剂的流动稳定化，从而能够抑制气蚀的破裂。另外，从第二口向第二锥形部和第三口流动时，流速减速，因此能够降低流速音。并且，在从二次接头管流动制冷剂时，从二次接头管向第三口的制冷剂的流动被整流，因此也不会有缩流产生等引起的流动损失，能够使制冷剂的流动稳定化。因此能够降低噪音。

根据方案2的电动阀，成为D2－D1≤D3－D2，因此相对于第二口而从第二锥形部至第三口较大地扩大直径，从而流速的减速效果变高，能够进一步降低流速音。

根据方案3的电动阀，第三口由二次接头管的内径部的一部分构成，因此用于形成阀口的加工变得容易。

根据方案4的冷冻循环系统，能得到与方案1～3相同的效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的电动阀的纵向剖视图。

图2是本发明的第一实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图。

图3(A)至(B)是说明本发明的第一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是本发明的第二实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图。

图6是本发明的第三实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图。

图7是本发明的第四实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图。

图中：

1—阀壳，1A—阀室，1B—阀座部，11—第一口(阀口的一部分)，12—第二口(阀口的一部分)，13—第三口(阀口的一部分)，14—第一锥形部(阀口的一部分)，15—第二锥形部(阀口的一部分)，21—一次接头管，22—二次接头管，23—阀导向部件，3—支撑部件，3a—内螺纹部，3b—滑动孔，4—阀架，5—针阀，5a—针状部，5b—杆部，6—步进马达，61—磁性转子，62—转子轴，62a—外螺纹部，63—定子线圈，4—阀架，X—轴线，13′—第三口，22′—二次接头管，22″—二次接头管，15′—第二锥形部，13″—第三口，10—电动阀，20—室外换热器，30—室内换热器，40—流路切换阀，50—压缩机。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的电动阀的实施方式进行说明。图1是第一实施方式的电动阀的纵向剖视图，图2是第一实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图，图3是说明第一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。此外，以下的说明中的“上下”的概念与图1的附图中的上下对应。

首先，基于图4对实施方式的空调机进行说明。空调机具有作为膨胀阀的实施方式的电动阀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而如图示那样连接，构成热泵式的冷冻循环系统。该冷冻循环系统是应用本发明的电动阀的冷冻循环系统的一个例子，本发明的电动阀也能够应用于大型建筑物用的多联空气调和器等室内机侧的节流装置等其它系统。

冷冻循环系统的流路通过流路切换阀40而切换为制热模式以及制冷模式这两种流路，在制热模式中，如实线箭头所示，由压缩机50压缩的制冷剂从流路切换阀40向室内换热器30流入，从室内换热器30流出的制冷剂通过管路60向电动阀10流入。并且，制冷剂在该电动阀10膨胀，以室外换热器20、流路切换阀40、压缩机50的顺序循环。在制冷模式中，如虚线箭头所示，由压缩机50压缩的制冷剂从流路切换阀40向室外换热器20流入，从室外换热器20流出的制冷剂在电动阀10膨胀，流经管路60而向室内换热器30流入。流入到该室内换热器30的制冷剂经由流路切换阀40向压缩机50流入。此外，在该图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流向二次接头管22的结构，但也可以使配管的连接相反，在制热模式时，成为使制冷剂从二次接头管22流向一次接头管21的结构。

电动阀10作为控制制冷剂的流量的膨胀阀(节流装置)而工作，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，进行室内的制热。另外，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，进行室内的制冷。

接着，基于图1以及图2对第一实施方式的电动阀10进行说明。该电动阀10具有利用不锈钢、黄铜等金属部件的切削加工等形成的阀壳1，在阀壳1形成有阀室1A。另外，该电动阀10在阀室1A的下部具备阀座部1B(在该实施方式中为阀壳1的一部分)。另外，在阀座部1B形成有第一口11、第二口12、以及第三口13。另外，在第一口11与第二口12之间形成有第一锥形部14，在第二口12与第三口13之间形成有第二锥形部15。这些第一口11、第一锥形部14、第二口12、第二锥形部15以及第三口13构成“阀口”。并且，在阀壳1安装有从侧面侧与阀室1A连通的一次接头管21，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。并且，阀室1A与二次接头管22经由第一口11、第一锥形部14、第二口12、第二锥形部15以及第三口13而能够导通。

在阀壳1，利用压入以及铆接以从上部向阀室1A内插通的方式安装有阀导向部件23，在该阀导向部件23的中心形成有阀导向孔23a。另外，在阀壳1的上端部，以包围阀导向部件23的上端外周部的方式形成有边缘1a，在阀壳1，以嵌合于边缘1a的外周的方式组装有圆筒状的外壳24。该外壳24通过对边缘1a进行铆接并且对底部外周进行硬钎焊而紧固于阀壳1。并且，在外壳24的上端开口部经由固定金属零件31而安装有支撑部件3。

在支撑部件3的中心形成有与第一口11的轴线X同轴的内螺纹部3a、和形成有该螺纹孔并且直径比内螺纹部3a的螺纹孔的外周大的圆筒状的滑动孔3b。并且，在内螺纹部3a的螺纹孔与滑动孔3a中配设有后述的圆柱杆状的转子轴62。另外，在滑动孔3b，能够沿轴线X方向滑动地嵌合有阀架4，该阀架4将上部与转子轴62连结并且在下部保持针阀5。

阀架4在筒状的圆筒部41的下端紧固有凸起部42，并且在圆筒部41内具备弹簧支架43、压缩螺旋弹簧44、垫圈45以及衬垫46。针阀5利用不锈钢、黄铜等金属部件形成，具有下侧前端的大致椭圆体状的针状部5a、圆柱杆状的杆部5b、以及上端的凸缘部5c。并且，针阀5在阀架4的凸起部42的插通孔42a内插通，并且使凸缘部5c与凸起部42抵接从而安装于阀架4。另外，针阀5的杆部5b在阀导向部件23的阀导向孔23a内插通。

在阀架4，压缩螺旋弹簧44以施加预定的负载的状态安装于弹簧支架43与针阀5的凸缘部5c之间，阀架4将弹簧支架44抵接于衬垫46的下端部，并且在圆筒部41的上端部经由垫圈45按压衬垫46上端部。并且，转子轴62的凸缘部62b卡合于垫圈45与衬垫46之间，利用垫圈45进行防脱。由此，针阀5经由阀架4而与转子轴62连结，并且被杆部5b引导而能够沿轴线X方向移动。

在阀壳1的上端，通过焊接等气密地固定有密闭壳体25。在密闭壳体25内设有使外周部磁化为多极的磁性转子61、和紧固于磁性转子61的中心的上述转子轴62。转子轴62的上端部能够旋转地嵌合于设置在密闭壳体25的顶板部的圆筒状的导向件26内。另外，在转子轴62形成有外螺纹部62a，该外螺纹部62a与形成于支撑部件3的内螺纹部3a螺纹结合。在密闭壳体25的外周配设有定子线圈63，磁性转子61、转子轴62以及定子线圈63构成步进马达6。并且，通过对定子线圈63赋予脉冲信号，从而磁性转子61根据该脉冲数而旋转并且转子轴62旋转。此外，在导向件26的外周设有针对磁性转子61的旋转限位机构27。

根据以上的结构，实施方式的电动阀如以下那样进行动作。首先，在图1的阀开度控制状态下，通过步进马达6的驱动，磁性转子61以及转子轴62旋转，转子轴62利用转子轴62的外螺纹部62a与支撑部件3的内螺纹部3a的螺纹进给机构而沿轴线X方向移动。针阀5通过伴随该旋转的转子轴62沿轴线X方向移动而与阀架4一起沿轴线X方向移动。并且，针阀5利用针状部5a的部分增减第一口11的开口面积，控制从一次接头管21流向二次接头管22、或者从二次接头管22流向一次接头管21的制冷剂的流量。此外，将制冷剂从一次接头管21流向二次接头管22的情况称为“第一流动”、将制冷剂从二次接头管22流向一次接头管21的情况称为“第二流动”。

第一口11、第二口12以及第三口13呈以轴线X为中心的圆柱的侧面的形状，如图2所示，第一口11的内径D1是与针状部5a的外周一致的尺寸。另外，第二口12的内径D2是比第一口11的内径D1稍大的尺寸。第三口13的二次接头管22侧端部的内径D3是比第二口12的内径D2大的尺寸，而且是与二次接头管22的内径D4相同的尺寸。此外，在图2中，对各径D1～D4标注表示直径的“φ”。第一口11的长度L1是比内径D1小的尺寸，将第一锥形部14和第二口12合起来得到的长度L2成为比第一口11的长度L1大的尺寸。将第二锥形部15和第三口13合起来得到的长度L3成为比将第一锥形部14和第二口12合起来得到的长度L2大的尺寸。

第一锥形部14以及第二锥形部15呈以轴线X为中心的圆锥台的侧面的形状，第一锥形部14的内侧面从第一口11至第二口12呈内径扩大的形状，第二锥形部15的内侧面从第二口12至第三口13呈内径扩大的形状。并且，第一锥形部14的敞开角度即锥形角θ1成为比第二锥形部15的敞开角度即锥形角θ2大的敞开角度。此外，这些尺寸以及角度并不限定于图2中图示的尺寸以及角度。

如图3(A)所示，在第一流动时，通过了针状部5a与第一口11的间隙的制冷剂经由第一锥形部14、第二口12、第二锥形部15以及第三口13而流向二次接头管22。此时，针状部5a与第一口11的间隙是最狭窄的部位，流速在此变得最大，第一口11的长度L1尽可能变短，通过了该间隙的制冷剂的流动以顺着第一锥形部14立即沿第二口12的内壁的形式流动。第二口12的内径D2仅比第一口11的内径D1稍大，在从第一口11流向第二口12期间，不会使压力急剧恢复。另外，由于第二口12的长度较长，因此制冷剂的流动在第二口12被整流。因此，能够抑制气蚀的破裂，并且能够使制冷剂的流动稳定化。

通过了第二口12的制冷剂的流动一边顺着第二锥形部15使压力恢复即升高一边流向第三口13。由于该第三口13的二次接头管22侧端部的内径D3比第二口12的内径D2大，因此在顺着第二锥形部15流动期间流速被减速。即、一边在第二口12以某种程度被整流一边立即使流速减速，因此流速音降低。并且，通过第二锥形部15而减速的制冷剂的流动流向第三口13，但由于制冷剂的流动已经在第二口12被整流，因此制冷剂的流动难以在该第三口13内产生紊流，能够抑制气蚀的破裂。

这样，通过在第二口12以某种程度被整流、并经由第二锥形部15流向第三口13，从而能够在第二锥形部15确保整流化的状态下使流速减速。由此，降低第三口13的流动的紊流而能够抑制气蚀的破裂，而且在第二锥形部15使流速减速而能够降低流速音。

另一方面，如图3(B)所示，在第二流动时，从二次接头管22流入的制冷剂通过第三口13以顺着第二锥形部15沿第二口12的内壁的形式流动，并且，顺着第一锥形部14流向第一口11。并且，通过针状部5a与第一口11的间隙流向阀室。并且，由于二次接头管22的内径和第三口13的二次接头管22侧端部的内径为相同尺寸，因此制冷剂从二次接头管22以及第三口13无阻力地流向第二锥形部15。因此，制冷剂的流动被整流，从而也不会有缩流产生等引起的流动损失，能够使制冷剂的流动稳定化。

实施方式的电动阀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，流速音的降低效果也高，第一口11、第二口12、第三口13、第一锥形部14、第二锥形部15、以及二次接头管22的各部的尺寸以及角度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，流速音的降低效果也高的实施方式的各部的尺寸以及角度的条件。第一口11的内径D1是1mm≤D1≤4.5mm，第二口12的内径D2是1.15mm≤D2≤4.9mm，第三口13的内径D3和二次接头管22的内径D4是4.6mm≤D3＝D4≤6.35mm。

另外，第一锥形部14的锥形角θ1是60°≤θ1≤150°的范围，第二锥形部15的锥形角θ2是20°≤θ2≤90°的范围。

另外，第一口11的长度L1是0.1mm≤L1≤0.5mm，该L1越短则噪音越下降。第一锥形部14和第二口12的长度L2是0.6mm≤L2≤2.0mm，这些长度L1、L2的组合根据L1+L2为0.7mm≤L1+L2≤2.5mm的条件来设定。另外，第一口11的长度L1、第一锥形部14和第二口12的长度L2、以及第二锥形部15和第三口13的长度L3的总和L1+L2+L3是7mm≤L1+L2+L3≤12mm。

另外，第一锥形部14和第二口12的长度L2、与第一口11的长度L1之比L2/L1在1.2≤L2/L1≤8.5的范围，第二锥形部15和第三口13的长度L3、与第一锥形部14和第二口12的长度L2之比L3/L2在3≤L3/L2≤15的范围，第二口12的内径D2与第一口11的内径D1的尺寸比D2/D1在1.03≤D2/D1≤1.5的范围，第三口13的内径D3与第二口12的内径D2的尺寸比D3/D2在1.02≤D3/D2≤5.52的范围。

如上所述地示出了各尺寸以及角度的范围，但该范围内的值是满足D1＜D2＜D3＝D4的条件的组合的值。

图5是本发明的第二实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图。此外，在以下的各实施方式中，对于与第一实施方式相同的要素标注与图1至图4相同的符号并适当省略重复的说明。另外，以下的各实施方式的电动阀的整体结构与第一实施方式相同，用于图4的空调机的冷冻循环系统。

在图5的第二实施方式中，阀座部1B的阀口由第一口11、第二口12、第三口13′、第一锥形部14、以及第二锥形部15构成。另外，在阀壳1，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′。该二次接头管22′比第一实施方式的二次接头管22稍长，阀壳1侧的端部以包围第二锥形部15的周围的方式埋设于阀壳1。并且，二次接头管22′的内径部的一部分成为阀座部1B的第三口13′，该第三口13′连续到第二锥形部15。

即使在该第二实施方式中，各部位的尺寸以及角度也与第一实施方式(图2)相同。即、从第一口11连通到二次接头管22′的阀座部1B的阀口的形状与第一实施方式相同。因此，第一流动以及第二流动的任一情况下都得到与第一实施方式相同的作用效果。

图6是本发明的第三实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图。该第三实施方式中，阀座部1B的阀口与第一实施方式相同，由第一口11、第二口12、第三口13、第一锥形部14、以及第二锥形部15构成。另外，在阀壳1，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″。该二次接头管22″比第一实施方式的二次接头管22稍长，并且端部直径扩大，该直径扩大部分以包围第三口13的周围的方式埋设于阀壳1。并且，二次接头管22″的内径D4和第三口13的二次接头管22″侧端部的内径D3为相同尺寸。

即使在该第三实施方式中，阀口的各部位的尺寸以及角度也与第一实施方式(图2)相同。即、从第一口11连通到第三口13的阀口的形状与第一实施方式相同。另外，在第三口13与二次接头管22″的内径部之间稍微形成有槽，但在该槽的部分，制冷剂成为环状的漩涡，不会影响制冷剂的流动。因此，在第一流动以及第二流动的任一情况下，都得到与第一实施方式相同的作用效果。

图7是本发明的第四实施方式的电动阀的阀口附近的主要部分放大纵向剖视图。在该第四实施方式中，阀座部1B的阀口由第一口11、第二口12、第三口13″、第一锥形部14、以及第二锥形部15′构成。二次接头管22′与第二实施方式相同。第三口13″稍微呈锥形状，适当设定该第三口13″的敞开角度即锥形角θ3。另外，第二锥形部15′的敞开角度即锥形角θ2′设定为比第一实施方式的第二锥形部15的锥形角θ2稍小。并且，二次接头管22′的内径D4和第三口13″的二次接头管22′侧端部的内径D3为相同尺寸。

即使在该第四实施方式中，阀口的各部位的尺寸以及角度也与第一实施方式(图2)大致相同。即、从第一口11连通到第三口13″的阀口的形状与第一实施方式相同。另外，在第三口13″与二次接头管22′的内径部之间稍微带有角度，但为微小的角度，不影响制冷剂的流动。因此，第一流动以及第二流动的任一情况都得到与第一实施方式相同作用效果。

在以上的实施方式中，将形成阀口的阀座部1B作为阀壳1的一部分(以及二次接头管22′的一部分)，但也可以是在阀座部件等其它部件形成阀口的构件。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体的结构并不限于这些实施方式，不脱离本发明的主旨的范围的设计的变更等也包含在本发明中。

Claims (4)

1.一种电动阀，是经由利用针阀使开口面积增减的阀口而能够将一次接头管所连通的阀室与二次接头管连通的电动阀，在上述阀室与上述二次接头管之间具备具有上述阀口的阀座部，并且在上述阀口具备阀室侧的第一口、内径比第一口大的第二口、以及连接上述第一口和上述第二口的第一锥形部，上述电动阀的特征在于，

在上述阀座部具备上述第一口、上述第二口、上述第一锥形部、与上述二次接头管连通的第三口、以及连接上述第二口和上述第三口的第二锥形部，上述第一口、上述第二口各自呈以电动阀的轴线为中心的圆柱的侧面形状，上述第一口的轴线方向的长度比内径D1短，上述第一口的内径D1、上述第二口的内径D2、上述第三口的上述二次接头管侧端部的内径D3以及上述二次接头管的内径D4的关系为D1＜D2＜D3＝D4，

上述阀座部的上述第二口和上述第一锥形部的轴线方向的长度比上述阀座部的上述第一口的轴线方向的长度长，且比上述阀座部的上述第三口和上述第二锥形部的轴线方向的长度短。

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，

上述第三口是上述二次接头管的内径部的一部分。

4.一种冷冻循环系统，是包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的冷冻循环系统，其特征在于，

使用权利要求1～3任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。

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