CN109804210A - 节流装置以及冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

在节流装置(10)中，在低差压至高差压的较大的范围内，能够得到最佳的过热度，并且防止异物等的堵塞。在阀座部件(12)形成将一次室(11A)与二次室(11B)之间连通的阀口(121)。在沿阀口(121)的轴线(L)移动的针阀(14)设置直径朝向二次室(11B)侧逐渐缩小的圆锥状的针状部(143)、和直径比阀口(121)的内径小的圆柱状的圆柱部(142)。针阀(14)配置成从针状部(143)至圆柱部(142)在阀口(121)内进退。构成为阀开口面积随着一次室(11A)侧与二次室(11B)侧的差压的增加而变小。构成为即使差压增加，一次室(11A)和二次室(11B)也始终连通。

Description

节流装置以及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及设于空调机等的冷冻循环系统的冷凝器与蒸发器之间的节流装置以及冷冻循环系统。

背景技术

以往，作为使用毛细管等固定节流装置的冷冻循环系统，例如有日本特开2014－031915号公报(专利文献1)所公开的技术。在此使用的固定节流装置是开口面积充分小的细管，由此构成为使利用冷冻循环系统中的冷凝器冷凝的制冷剂减压膨胀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－031915号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在如专利文献1的冷冻循环系统那样使用了恒定速度的压缩机和固定节流装置的空调机中，节流装置的开口面积与冷冻循环系统的状态无关地为恒定，因此有在低负载时，过热度变大，系统效率下降之类的问题。

本发明的课题是提供一种在低差压至高差压的较大的范围内能够得到最佳的过热度的节流装置以及冷冻循环系统。

用于解决课题的方案

方案1的节流装置设置在冷冻循环系统的冷凝器与蒸发器之间，在与上述冷凝器连接的一次室和与上述蒸发器连接的二次室之间对制冷剂进行减压并向上述蒸发器送出，上述节流装置的特征在于，构成为：使将上述一次室和上述二次室之间连通的阀口与阀芯的间隙即阀开口面积随着上述一次室侧的制冷剂的压力与上述二次室侧的制冷剂的压力的差压的增加而变小，并且构成为：即使上述差压增加，上述一次室与上述二次室也始终连通。

方案2的节流装置根据方案1所述的节流装置，其特征在于，构成为：上述阀开口面积随着上述差压的增加而变小并成为预定的值，在上述差压进一步增加时，上述阀开口面积变大。

方案3的节流装置设置在冷冻循环系统的冷凝器与蒸发器之间，在与上述冷凝器连接的一次室和与上述蒸发器连接的二次室之间对制冷剂进行减压并向上述蒸发器送出，上述节流装置的特征在于，具备：阀座部件，其形成有将上述一次室和上述二次室之间连通的阀口；以及阀芯，其沿上述阀口的轴线移动，且使上述阀口与该阀芯的间隙即阀开口面积可变，上述阀芯具有：圆锥状的针状部，其直径朝向上述二次室侧逐渐缩小；以及圆柱状的圆柱部，其形成于上述针状部的上述一次室侧，并且直径比上述阀口的内径小，该阀芯配置为从上述针状部至上述圆柱部在上述阀口内进退。

方案4的节流装置根据方案3所述的节流装置，其特征在于，上述阀芯具有在导向部件的导向孔内被引导的滑动部，上述圆柱部插通于上述阀口内时的上述阀口与上述圆柱部的间隙被设定为比由上述滑动部和上述导向孔形成的间隙大。

方案5的冷冻循环系统的特征在于，具备对作为流体的制冷剂进行压缩的压缩机、冷凝器、蒸发器、以及连接于上述冷凝器与上述蒸发器之间的方案1至4任一项中所述的节流装置。

发明的效果

根据方案1至4的节流装置，构成为阀开口面积随着差压的增加而变小，并且构成为从差压成为预定的值的时刻起，即使差压进一步增加，一次室和二次室也始终连通，因此能够在低差压至高差压的较大的范围内得到最佳的过热度。因此，能够提供效率良好的冷冻循环系统。另外，由于即使差压增加，一次室和二次室也始终连通，即使由于冷冻循环系统的异常等而差压变大，通过节流装置的制冷剂量也不会成为零，不会使一次侧的压力进一步成为异常高压而导致压缩机停止。

根据方案4的节流装置，针阀与阀口不接触，也不会产生反复的动作引起的阀口的磨损，不会产生流量变化。

根据方案5的冷冻循环系统，能得到与方案1至4相同的效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的节流装置的纵剖视图。

图2是第一实施方式的节流装置的无差压时的放大剖视图。

图3是第一实施方式的节流装置的最大行程时的放大剖视图。

图4是表示第一实施方式的节流装置的差压－阀开口面积特性的一个例子的图。

图5是实施方式的冷冻循环系统的概略结构图。

图6是表示第一实施方式的针阀的变形例的图。

图7是表示变形例中的差压－阀开口面积特性的一个例子的图。

图8是本发明的第二实施方式的节流装置的纵剖视图。

图9是本发明的第三实施方式的节流装置的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的节流装置的实施方式进行说明。图1是第一实施方式的节流装置的纵剖视图，图2是第一实施方式的节流装置的无差压时的放大剖视图，图3是第一实施方式的节流装置的最大行程时的放大剖视图，图4是表示第一实施方式的节流装置的差压－阀开口面积特性的一个例子的图，图5是实施方式的冷冻循环系统的概略结构图。

首先，对图5的冷冻循环系统进行说明。此外，在图5中，对节流装置10的主要的构成要素仅标注符号。该冷冻循环系统具有压缩机100、冷凝器110、实施方式的节流装置10、以及蒸发器120。由压缩机100压缩的制冷剂被供给至冷凝器110，由该冷凝器110冷却的制冷剂被送到节流装置10。节流装置10如后文所述那样使制冷剂膨胀减压并送到蒸发器120。并且，室内通过该蒸发器120冷却，得到制冷的功能。由蒸发器120蒸发的制冷剂向压缩机100循环。此外，在图5中图示出了第一实施方式的节流装置10，但后述的变形例以及各实施方式的节流装置10也同样地构成冷冻循环系统。

如图1至图3所示，节流装置10具备由铜管等金属管构成的主体外壳11、阀座部件12、导向部件13、作为“阀芯”的针阀14、弹簧支架15、螺旋弹簧16、以及通过对金属材料进行冲压加工而形成的限位部17。此外，阀座部件12和导向部件13通过金属材料的切削等而形成为一体。

主体外壳11是以轴线L为中心的圆筒状的形状，构成与上述冷凝器110连接的一次室11A和与上述蒸发器120连接的二次室11B。阀座部件12是与主体外壳11的内表面一致的大致圆柱形状。在阀座部件12的外周面形成有铆接槽12a，通过在该铆接槽12a的位置铆接主体外壳11，从而阀座部件12(以及导向部件13)固定在主体外壳11内。

另外，在阀座部件12形成有以轴线L为中心的圆形的阀口121，并且形成有从阀口121向二次室11B侧开口的开放孔122。导向部件13从阀座部件12竖立设置在一次室11A内，在该导向部件13形成有以轴线L为中心的圆筒状的导向孔131、和将阀口121与一次室11A连通的横孔132。另外，导向部件13的弹簧支架15侧的端面成为针对该弹簧支架15的限位面133。

针阀14具有：插通于导向部件13的导向孔131内的圆柱状的滑动部141；直径比滑动部141小的圆柱状的圆柱部142；直径从圆柱部142朝向二次室11B侧逐渐缩小的圆锥状的针状部143；形成于滑动部141的与圆柱部142相反侧的固定部144；以及形成于固定部144的端部的圆锥台状的抵接部145。圆柱部142的外径比阀口121的内径小。

弹簧支架15具有：与针阀14嵌合的圆筒状的筒部151；以及形成于筒部151的外周的凸缘部152。通过使筒部151与针阀4嵌合，并且将固定部144旋入筒部151内，从而该弹簧支架15安装于针阀14，通过在固定部144的铆接槽144a的位置铆接筒部151，从而弹簧支架15固定于针阀14。螺旋弹簧16以压缩的状态配设在导向部件13与弹簧支架15的凸缘部152之间。由此，螺旋弹簧16对针阀14向其圆柱部142远离阀口121的方向施力。

限位部17呈有底圆筒状的形状。该限位部17嵌合于导向部件13的外周，通过铆接在导向部件13的铆接槽13a的位置而固定于导向部件13。限位部17的底面成为供针阀14的抵接部145抵接的限位面171。并且，针阀14的抵接部145抵接于该限位面171，限制无差压时、或者压力差比针阀14开始向闭阀方向移动的压力小的情况下的针阀14的轴线L方向的位置。

在图3所示的最大行程时，弹簧支架15与导向部件13的限位面133抵接，限制弹簧支架15以及针阀14的轴线L方向的最大行程时的位置。在该状态下，针阀14的圆柱部142插通于阀口121内，且形成有该阀口121与圆柱部142的间隙。构成为该阀口121与圆柱部142的间隙比由针阀14的滑动部141与导向部件13的导向孔131形成的间隙大。

根据以上的结构，来自冷凝器110的高压制冷剂流入一次室11A，一次室11A的制冷剂从导向部件13的横孔132通过阀口121与针状部143的间隙而向开放孔122流出，并向二次室11B流出。在图2的开阀状态下，针阀14的针状部143与阀口121的间隙对从一次室11A向二次室11B侧的制冷剂的流动进行节流，使制冷剂膨胀减压。

在此，一次室11A的制冷剂的压力和二次室11B侧的制冷剂的压力的差压引起的差压力与螺旋弹簧16的作用力平衡。即、差压力作用于抵抗螺旋弹簧16的作用力的方向。例如，若将差压力设为F、将阀口121中的受压面积设为A、将差压设为ΔP，则F＝A×ΔP。此外，受压面积A是在阀口121的内周缘与针阀14的周围的距离为最短的位置，在与轴线L正交的面切断针阀14时的剖面面积。并且，若一次室11A的压力从图2的状态变高而差压力增加，则针阀14向二次室11B侧移动。并且，若差压力进一步增加，则针状部143在阀口121内通过，针阀14的圆柱部142进入阀口121内，成为图3那样的最大行程时的状态。

即、在针状部143位于阀口121内时，针状部143的圆锥状的侧面与阀口121的内周面的间隙的面积(阀开口面积)根据差压而变化。另一方面，在圆柱部142位于阀口121内时，圆柱部142为圆柱状，该圆柱部142的侧面与阀口121的内周面的间隙的面积(阀开口面积)不根据差压变化。因此，该第一实施方式的节流装置的差压－阀开口面积特性成为图4那样。此外，如上所述，将针阀的各部与阀口的间隙的面积称为“阀开口面积”。

如上所述，节流装置10具备：阀座部件12，其形成有将一次室11A与二次室11B之间连通的阀口121；以及针阀14，其沿阀口121的轴线L移动，使作为与阀口121的间隙的阀开口面积可变。另外，针阀14具有：直径朝向二次室11B侧逐渐缩小的圆锥状的针状部143；以及形成于针状部143的一次室11A侧并且直径比阀口121的内径小的圆柱状的圆柱部142。并且，针阀14配置为从针状部143至圆柱部142在阀口121内进退。

这样，构成为阀开口面积(阀开度)随着差压的增加而变小，并且构成为从差压成为预定的值的时刻起，即使差压进一步增加，一次室和二次室也始终连通。由此，能够提供在低差压至高差压的较大的范围内，能够得到最佳的过热度，且效率良好的冷冻循环系统。另外，在针阀相对于阀座落座，切断一次侧(一次室侧)与二次侧(二次室侧)的构造的情况下，若因冷冻循环系统的异常等而系统内部的高压侧(比节流装置靠上流侧)与低压侧(比节流装置靠下流侧)的差压过度变大，则一次侧与二次侧之间被切断，冷冻循环系统的差压随之变大，因此存在压缩机的安全装置工作，而冷冻循环系统停止的担忧。但是，在本发明的情况下，由于构成为即使差压增加，一次侧与二次侧也始终连通，因此即使因冷冻循环系统的异常等而系统内部的高压侧与低压侧的差压过度变大，也能够使高压侧压力向低压侧释放，冷冻循环系统的差压不会进一步增加。因此，不会成为异常高压而导致压缩机停止。

并且，利用阀口121与直径比阀口121小的圆柱部142的间隙实现上述的一次室和二次室始终连通的结构。该间隙成为比由针阀14的滑动部141与导向部件13的导向孔131形成的间隙大的结构。因此，针阀14与阀口121不会接触，也不会产生反复的动作引起的阀口121的磨损，不会产生流量变化。

图6是表示第一实施方式的针阀14的变形例的图，图7是表示变形例中的差压－阀开口面积特性的一个例子的图。该变形例的针阀14′在上述滑动部141与上述针状部143之间具有圆柱部142′、锥形部144以及平直部145。圆柱部142′的直径与上述的第一实施方式的圆柱部142相同，但轴线L方向的长度极短。另外，锥形部144呈直径从圆柱部142′朝向一次室11A侧逐渐缩小的圆锥台状的形状。并且，平直部145呈直径比圆柱部142′小的圆柱形状。

在该变形例中，在针状部143位于阀口121内时，与图4相同，针状部143的圆锥状的侧面与阀口121的内周面的阀开口面积根据差压而变化。另外，在圆柱部142′位于阀口121内时，圆柱部142′的侧面与阀口121的内周面的阀开口面积也不根据差压变化。

但是，在该变形例中，由于圆柱部142′的长度较短，因此若差压增加，则锥形部144立即进入阀口121内。因此，如图7所示，锥形部144与阀口121的内周面的阀开口面积急剧变大。并且，在平直部145进入到阀口121内的状态下，平直部145与阀口121的内周面的阀开口面积成为恒定。

这样，在该变形例中，构成为，在达到恒定的差压前，阀开口面积减少，在成为超过控制范围的高差压时，阀开口面积变大。因此，能够在高差压时排出堆积在节流装置的阀口121与针状部143之间的异物，不会导致系统因高压切断而停止。

图8是第二实施方式的节流装置的纵剖视图。该第二实施方式的节流装置10具备由金属管构成的主体外壳21、金属制的阀座部件22、导向部件23、作为“阀芯”的针阀24、弹簧支架25、螺旋弹簧26、以及限位部件27。此外，阀座部件22和导向部件23通过金属材料的切削等而形成为一体。

主体外壳21是以轴线L为中心的圆筒状的形状，构成与冷凝器110连接的一次室21A和与上述蒸发器120连接的二次室21B。阀座部件22呈与主体外壳21的内表面一致的大致圆柱形状，在具有向其上方伸出的圆筒部22A。并且，通过在铆接槽22a的位置铆接主体外壳21，从而阀座部件22(以及导向部件23)固定在主体外壳21内。另外，在阀座部件22形成有以轴线L为中心的呈圆柱孔的阀口221、以及直径较大的导通室222。

导向部件23是圆柱状的形状，从阀座部件22竖立设置在一次室21A内。导向部件23具有以轴线L为中心的圆柱状的导向孔231，并且在与阀座部件22相邻的位置形成有导通阀口221和一次室21A的横孔232。并且，在导向部件23的下方具有圆筒部233。

针阀24具有：兼作插通于导向部23的导向孔231内的滑动部的圆柱状的圆柱部242；直径从圆柱部242朝向二次室21B侧逐渐缩小的圆锥状的针状部243；从针状部243向阀座部件22的导通室222内延伸设置的连结轴部244；以及形成于连结轴部244的端部的弹簧支架部245。圆柱部242的外径比阀口221的内径小。并且，通过圆柱部242沿导向孔231滑动，从而针阀24被导向为沿轴线L移动。另外，圆柱部242的下端与限位部件27抵接，限制下端位置。

弹簧支架25通过在铆接槽25a的位置铆接阀座部件22的圆筒部22A而固定在阀座部件22内。另外，弹簧支架25是在圆柱状部件的侧面形成D形切割面251的构件，二次室21B经由该D形切割面251与圆筒部22A的间隙而与阀座部件22的导通室222导通。螺旋弹簧26在圆筒部22A内以压缩的状态配设在针阀24的弹簧支架部245与弹簧支架25之间。

限位部件27是大致圆柱状的形状，通过在铆接槽27a的位置铆接导向部件23的圆筒部233而固定于导向部件23。

即使在该第二实施方式中，在针状部243位于阀口221内时，针状部243的圆锥状的侧面与阀口221的内周面的阀开口面积也根据差压而变化。另一方面，在圆柱部242位于阀口221内时，圆柱部242是圆柱状，该圆柱部242的侧面与阀口221的内周面的阀开口面积不根据差压而变化。因此，该第二实施方式的节流装置的差压－阀开口面积特性与第一实施方式(图4)相同。

图9是第三实施方式的节流装置的纵剖视图。该第三实施方式的节流装置10具备由金属管构成的主体外壳31、金属制的阀座部件32、导向部件33、作为“阀芯”的针阀34、弹簧支架35、螺旋弹簧36、限位部件37、以及叶片部件38。此外，阀座部件32和导向部件33通过金属材料的切削等而形成为一体。

主体外壳31是以轴线L为中心的圆筒状的形状，构成与冷凝器110连接的一次室31A和与上述蒸发器120连接的二次室31B。阀座部件32呈与主体外壳31的内表面匹配的大致圆柱形状，具有向其下方伸出的圆筒部32A。并且，通过在铆接槽32a的位置铆接主体外壳31，从而阀座部件32(以及导向部件33)固定于主体外壳31内。另外，在阀座部件32形成有以轴线L为中心的呈圆柱孔的阀口321、以及直径较大的导通室322。

导向部件33是圆筒状的形状，从阀座部件32竖立设置在二次室31B内。导向部件33具有以轴线L为中心的圆柱状的导向孔331，并且在与阀座部件32相邻的位置形成有导通导向孔331和外部(二次室31B)的开放孔332。并且，在导向部件33的上方，形成有导通导向孔331与外部(二次室31B)的开放孔333。

针阀34具有：插通于导向部33的导向孔331内的圆柱状的滑动部341；直径比滑动部341小的圆柱状的圆柱部342；直径从圆柱部342朝向二次室31B侧逐渐缩小的圆锥状的针状部343；连结针状部343和滑动部341的连结轴部344；以及形成于滑动部341的端部的凸起部345。圆柱部342的外径比阀口321的内径小。并且，通过滑动部341沿导向孔331滑动，从而引导针阀34沿轴线L移动。另外，圆柱部342的下端与限位部件37抵接，限制下端位置。

弹簧支架35通过在铆接槽35a的位置铆接导向部件33而固定于导向部件33内。螺旋弹簧36在导向孔331内经由叶片部件38而以压缩的状态配设在针阀34与弹簧支架35之间。

限位部件37是大致圆柱状的形状，通过在铆接槽37a的位置铆接阀座部件32的圆筒部32A而固定于阀座部件32。另外，限位部件37在圆柱状部件的侧面形成有D形切割面371，一次室31A经由该D形切割面371与圆筒部32A的间隙而与阀座部件32的导通室322导通。

叶片部件38通过在中央的嵌合孔填入针阀34的凸起部345，并且由螺旋弹簧36按压而固定于针阀34。并且，叶片部件38通过其弹性力而在与导向孔331的内表面之间赋予滑动阻力。

即使在该第三实施方式中，在针状部343位于阀口321内时，针状部343的圆锥状的侧面与阀口321的内周面的阀开口面积也根据差压而变化。另一方面，在圆柱部342位于阀口321内时，圆柱部342是圆柱状，该圆柱部342的侧面与阀口321的内周面的阀开口面积不根据差压而变化。因此，该第三实施方式的节流装置的差压－阀开口面积特性与第一实施方式(图4)相同。

在以上的变形例、第二实施方式以及第三实施方式中，也构成为阀开口面积(阀开度)随着差压的增加而变小，并且构成为从差压成为预定的值的时刻起，即使差压进一步增加，一次侧与二次侧也始终连通，因此与第一实施方式相同，能够提供在低差压至高差压的较大的范围内，能够得到最佳的过热度，且效率良好的冷冻循环系统。另外，能够防止异物等的堵塞，不会使通过节流装置的制冷剂量减少而一次侧的压力成为异常高压从而导致压缩机停止。

在以上的各实施方式以及变形例中，作为始终连通一次室和二次室的结构，采用了针阀未落座于阀座(阀口的周围)的构造，但也可以是在阀座(阀口的周围)形成使一次室和二次室始终连通的放泄槽，并使针阀落座于阀座的构造。另外，也可以是在阀座设置使一次室和二次室始终连通的小孔(放泄口)，并使针阀落座于阀座的构造。此外，在各实施方式以及变形例的情况下，尤其是利用圆柱部等在针阀的整周空出与阀口的间隙的构造，相比放泄槽、放泄口，异物等难以堵塞。另外，在针阀未落座且如变形例那样差压进一步增大而开口面积变大的结构中，除了上述的异物等难以堵塞的效果以外，在差压因系统的异常而变大时，开口面积变大，因此能够除去异物。

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。

符号的说明

11—主体外壳，11A—一次室，11B—二次室，12—阀座部件，121—阀口，13—导向部件，131—导向孔，14—针阀(阀芯)，141—滑动部，142—圆柱部，143—针状部，14′—针阀，142′—圆柱部，21—主体外壳，21A—一次室，21B—二次室，22—阀座部件，221—阀口，23—导向部件，231—导向孔，24—针阀(阀芯)，242—圆柱部，243—针状部，31—主体外壳，31A—一次室，31B—二次室，32—阀座部件，321—阀口，33—导向部件，331—导向孔，34—针阀(阀芯)，341—滑动部，342—圆柱部，343—针状部，10—节流装置，100—压缩机，110—冷凝器，120—蒸发器，L—轴线。

Claims (5)

1.一种节流装置，其设置在冷冻循环系统的冷凝器与蒸发器之间，在与上述冷凝器连接的一次室和与上述蒸发器连接的二次室之间对制冷剂进行减压并向上述蒸发器送出，

上述节流装置的特征在于，

构成为：使将上述一次室和上述二次室之间连通的阀口与阀芯的间隙即阀开口面积随着上述一次室侧的制冷剂的压力与上述二次室侧的制冷剂的压力的差压的增加而变小，并且构成为：即使上述差压增加，上述一次室与上述二次室也始终连通。

2.根据权利要求1所述的节流装置，其特征在于，

构成为：上述阀开口面积随着上述差压的增加而变小并成为预定的值，在上述差压进一步增加时，上述阀开口面积变大。

3.一种节流装置，其设置在冷冻循环系统的冷凝器与蒸发器之间，在与上述冷凝器连接的一次室和与上述蒸发器连接的二次室之间对制冷剂进行减压并向上述蒸发器送出，

上述节流装置的特征在于，具备：

阀座部件，其形成有将上述一次室和上述二次室之间连通的阀口；以及

阀芯，其沿上述阀口的轴线移动，且使上述阀口与该阀芯的间隙即阀开口面积可变，

上述阀芯具有：圆锥状的针状部，其直径朝向上述二次室侧逐渐缩小；以及圆柱状的圆柱部，其形成于上述针状部的上述一次室侧，并且直径比上述阀口的内径小，

该阀芯配置为从上述针状部至上述圆柱部在上述阀口内进退。

4.根据权利要求3所述的节流装置，其特征在于，

上述阀芯具有在导向部件的导向孔内被引导的滑动部，

上述圆柱部插通于上述阀口内时的上述阀口与上述圆柱部的间隙被设定为比由上述滑动部和上述导向孔形成的间隙大。

5.一种冷冻循环系统，其特征在于，

具备对作为流体的制冷剂进行压缩的压缩机、冷凝器、蒸发器、以及连接于上述冷凝器与上述蒸发器之间的权利要求1～4任一项中所述的节流装置。