CN113217639B - 电动阀以及冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供能降低由流体的流动引起的噪音的电动阀及冷冻循环系统。阀端口(14)构成为具有：具有以轴线(L)为中心的圆周面的作为阀口的第一端口(14a)；直径比第一端口的直径大的扩径空间(151)；以及直径比扩径空间的直径小的缩径空间(152)。第一端口(14a)的直径为D1且轴线(L)方向的长度为L0，扩径空间(151)的直径为D2且上述轴线方向的长度为L2，缩径空间(151)的直径为D3且轴线(L)方向的长度为L3。在阀芯(2)落座于阀座部(13)的落座部(131)的状态下，从针状部(21)的落座面部(21a)所抵接的阀座部(13)的落座部(131)至针状部(21)的前端为止的长度L1具有L1/D1≥1的关系，扩径空间(151)的直径D2与长度L2具有L2/D2≥1的关系。

Description

电动阀以及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及在冷冻循环系统等中使用的电动阀以及冷冻循环系统。

背景技术

近年来，例如在空调机中，风扇、压缩机等的静音化不断发展，进而，还开发了使作为在空调机的冷冻循环的配管内流动的流体的制冷剂的噪音降低、尤其使用于膨胀阀的电动阀中的噪音降低的技术，以供实施(例如参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/230159号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本申请的发明人在研究中了解到，尤其在微开状态时，由电动阀中的流体的流动引起的噪音除了依赖于与阀口连续的阀端口的形状之外，还依赖于从阀口进入的阀芯的针状部的长度，并且发现，通过与从阀口进入的阀芯的针状部的长度的特征相匹配地设计与阀口连续的阀端口的形状，有可能实现噪音的降低。

此外，在以专利文献1所公开的发明为代表的现有技术中，还未发现通过与从阀口进入的阀芯的针状部的长度的特征相匹配地设计与阀口连续的阀端口的形状来降低噪音这样的技术思想。

因此，本发明的目的在于提供电动阀以及冷冻循环系统，其通过与从阀口进入的阀芯的针状部的长度的特征相匹配地设计与阀口连续的阀端口的形状，能够降低由流体的流动引起的噪音。

用于解决课题的方案

本发明的电动阀具备构成阀室及阀座部的阀主体、在上述阀座部开口并沿阀芯所移动的轴线方向延伸的阀端口、具有相对于上述阀座部接触分离来变更上述阀端口的开度的针状部的上述阀芯、以及使上述阀芯沿上述轴线方向驱动的驱动部，上述电动阀的特征在于，上述阀端口构成为具有：阀口，其具有以上述轴线为中心的圆周面；扩径空间，其与上述阀口在相对于该阀口而与上述阀室相反的一侧连续，且直径比上述阀口的直径大；以及缩径空间，其与上述扩径空间在相对于该扩径空间而与上述阀口相反的一侧连续，且直径比上述扩径空间的直径小，就上述阀口而言，直径为D1且上述轴线方向的长度为L0，就上述扩径空间而言，直径为D2且上述轴线方向的长度为L2，就上述缩径空间而言，直径为D3且上述轴线方向的长度为L3，在上述阀芯落座于上述阀座部的状态下，从上述阀座部的落座部至上述针状部的前端为止的长度L1具有L1/D1≥1的关系，上述扩径空间的直径D2与长度L2具有L2/D2≥1的关系。

根据这样的本发明，针状部在落座的状态下从阀座部的落座部至针状部的前端为止的长度L1具有L1/D1≥1的关系，在该针状部的情况下，在使该针状部微小地离座而成为微开状态时，从阀口与针状部之间的间隙流入的流体大多产生沿针状部那样的偏向的流动，但由于扩径空间的直径D2与长度L2具有L2/D2≥1的关系，所以刚通过阀口与针状部之间的间隙后不久的最紊乱的流体的流速容易减速，因此流体进行整流，并且在扩径空间内被整流后的流体在缩径空间内成为沿缩径空间的内周面的流动，进一步进行整流，进而能够进一步降低由流体的流动引起的噪音。

此时，优选上述扩径空间的上述轴线方向的长度L2满足L1－L0≤L2≤8D1的关系。并且，优选上述缩径空间的上述轴线方向的长度L3满足0.3L2≤L3≤6.5L2的关系。

并且，优选上述扩径空间的直径D2满足1.1D1≤D2≤1.4D1的关系。再者，优选上述缩径空间的直径D3满足D3≤D1的关系。另外，优选上述阀口的上述轴线方向的长度L0比上述阀口的直径D1小。

本发明的冷冻循环系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，其特征在于，使用上述任一电动阀作为上述膨胀阀。

根据这样的本发明，如上所述，本发明的电动阀能够降低由作为流体的制冷剂的流动引起的噪音，从而能够成为在运转时进一步变得静音的冷冻系统。

发明的效果如下。

根据本发明的电动阀以及冷冻循环系统，能够降低由阀端口处的流体的流动引起的噪音。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的电动阀的纵剖视图。

图2是放大地示出上述电动阀的主要部分的纵剖视图。

图3是用于将上述电动阀设为微开状态来说明制冷剂的流动的说明图。

图4是放大地示出本发明的第二实施方式的电动阀的主要部分的纵剖视图。

图5是放大地示出本发明的第三实施方式的电动阀的主要部分的纵剖视图。

图6是示出本发明的冷冻循环系统的一例的图。

图中：

10A、10B、10C—电动阀，1—阀主体，1A—阀壳部件，1B—阀导向部件，1C—阀室，2—阀芯，21—针状部，21a—落座面部，3—步进马达(驱动部)，13—阀座部，131—落座部，13a—阀座面，14—阀端口，14a—第一端口(阀口)，14b—第一锥形部，14c—第二端口，14d—第三端口，14e—第二锥形部，151—扩径空间，151A—第二扩径空间，152—缩径空间，100—膨胀阀，200—室外换热器(冷凝器、蒸发器)，300—室内换热器(冷凝器、蒸发器)，400—流路切换阀，500—压缩机。

具体实施方式

基于图1～图3来说明本发明的第一实施方式的电动阀。如图1所示，本实施方式的电动阀10A具备阀主体1、阀芯2、作为驱动部的步进马达3以及阀端口14。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。

阀主体1具有筒状的阀壳部件1A、固定于阀壳部件1A的内部的阀导向部件1B、固定于阀壳1A的上部的圆筒状的壳体4、以及固定于壳体4的上端开口部的支撑部件5。

阀壳部件1A在其内部形成有大致圆筒状的阀室1C，并安装有从侧面侧与阀室1C连通的第一接头管11。并且，在阀壳部件1A且在阀座部13的中央部形成有圆柱状的作为阀口的第一端口14a(参照图2)。再者，以包围下述的阀导向部件1B的方式在阀壳部件1A的上端部形成有轮缘1b。另外，在阀壳部件1A的底面侧安装有具有环状的凸缘部15a的大致圆筒状的整流部件15。而且，与阀室1C连通的第二接头管12抵接于整流部件15的凸缘部15a，并且通过硬钎焊而安装于阀壳部件1A的底部。在作为流体的制冷剂从第一接头管11流入的情况下，制冷剂经由阀室1C从第二接头管12流出。此外，通过使阀壳部件1A的第一端口14a与整流部件15的圆筒状的内周面连续来形成阀端口14，在下文中说明该阀端口14的详细内容。

阀导向部件1B以从阀壳部件1A的上部向阀室1C内插通的方式被压入安装，在该阀导向部件1B，以轴线L为中心地形成有阀导向孔16。壳体4以与阀壳部件1A的轮缘1b的外周嵌合的方式组装，通过对轮缘1b进行铆接并且对底部外周进行硬钎焊来固定于阀壳部件1A。

支撑部件5经由固定金属零件41而焊接固定于壳体4的上端开口部。在该支撑部件5的中心设有与阀端口14等的轴线L同轴地形成的内螺纹部5a、和形成于内螺纹部5a的下侧的没有螺纹槽的轴承部5b，并在下方形成有直径比内螺纹部5a及轴承部5b的外周大的圆筒状的导向孔5c。另外，在支撑部件5的上部外周形成有螺旋状的导向槽5d。

阀芯2具有在下侧前端设有针状部21的杆轴22和保持杆轴22的上端部的阀架6。

杆轴22以能够沿轴线L方向滑动的方式插入在阀导向部件1B的阀导向孔16内。并且，在杆轴22的上端部形成有凸缘部23。此外，设于杆轴22的针状部21与在阀芯2移动到最下方的全闭状态时落座于阀座部13的针状部21的落座面部21a相连，并且呈以随着朝向其前端侧而缩径的方式多级倒角后的具有等百分比特性的形状。并且，如在下文中所说明，在本实施方式中，在针状部21落座的状态下，从位于阀座部13的阀座面13a的针状部21的落座面部21a所抵接的阀座部13的落座部131至该针状部21的前端为止的长度L1与第一端口14a的直径D1具有L1/D1≈1.8的关系。

阀架6在筒状的圆筒部61的下端固定有凸起部62，并且在圆筒部61内具备弹簧座63、压缩螺旋弹簧64以及垫圈65。而且，阀架6在凸起部62的插通孔62a内插通杆轴22的上端部，并且使凸缘部23抵接于凸起部62来保持杆轴22的上端部。另外，阀架6插通在支撑部件5的导向孔5c内，并被支撑为能够沿轴线L方向滑动。

作为驱动部的步进马达3具有壳部7、设于壳部7内的磁性转子31、转子轴32、未图示的定子线圈以及步进马达3的旋转限位机构。

壳部7通过焊接等气密地固定于壳体4的上端，收纳有支撑部件5及下述的磁性转子31。磁性转子31的外周部被磁化为多极，并在其中心固定有转子轴32。转子轴32的下端部贯通阀架6的圆筒部61的上端部，抵接于弹簧座63的上表面，并且防脱用的凸缘部32c经由垫圈65保持在圆筒部61内。并且，转子轴32在中间部形成有缩径部32b，在其上侧表面形成有外螺纹部32a。该外螺纹部32a与支撑部件5的内螺纹部5a螺纹结合，由上述外螺纹部32a及内螺纹部5a构成驱动部的螺纹进给机构，驱动阀芯2使之沿轴线L方向进退。定子线圈配设于壳部7的外周，通过向该定子线圈输入脉冲信号，磁性转子31根据该脉冲数而旋转，并且转子轴32旋转。

步进电动机3的旋转限位机构具有线圈状的从动滑块8，该从动滑块8具有向半径方向外侧突出的爪部81，并且该从动滑块8构成为螺纹结合在支撑部件5的导向槽5d内。若磁性转子31旋转，则磁性转子31的内侧的突出部与爪部81抵接，从动滑块8追随磁性转子31的旋转而旋转，并且被导向槽5d引导而上下移动，当从动滑块8的端部抵接于导向槽5d的最下部或最上部时，强制地停止磁性转子31的旋转。

如图2所示，阀端口14构成为具有：作为阀口的第一端口14a，其具有以轴线L为中心的圆周面；扩径空间151，其与第一端口14a的下游侧连续，并具有直径比第一端口14a的直径大的圆周面；以及缩径空间152，其与扩径空间151的下游侧连续，并具有直径比扩径空间151的直径小的圆周面。

作为阀口的第一端口14a的直径为D1且轴线L方向的长度为L0，扩径空间151的直径为D2且轴线L方向的长度为L2，缩径空间152的直径为D3且轴线方向的长度为L3。而且，在本实施方式中，在阀芯2落座于阀座部13的落座部131的状态下，从阀座部13的落座部131至针状部21的前端为止的长度L1具有L1/D1≈1.8的关系，满足L1/D1≥1的关系，扩径空间151的直径D2与长度L2具有L2/D2≈4的关系，满足L2/D2≥1的关系。

此处，作为阀口的第一端口14a以轴线L为中心地形成于阀座13。由于需要在扩径空间151内立即使制冷剂的流速减速，所以第一端口14a的长度L0优选比其直径D1小。因此，在本实施方式中，第一阀端口14a的轴线L方向的长度L0约为0.25D1。

扩径空间151由以轴线L为中心地设于阀座13的第一锥形部14b和与阀座部13及整流部件15连续地设置的第二端口14c形成。并且，在本实施方式中，扩径空间151的轴线L方向的长度L2约为5D1。此外，长度L2优选满足L1－L0≤L2≤8D1的关系。即，长度L2至少是在阀芯2落座于落座部131的状态下针状部21的前端位于扩径空间151内的长度即可，优选为阀口的直径D1的8倍以下。缩径空间152由设于整流部件15的第三端口14d和第二锥形部14e形成。而且，在本实施方式中，缩径空间152的轴线L方向的长度L3约为0.5L2。此外，长度L3优选满足0.3L2≤L3≤6.5L2的关系。

并且，在本实施方式中，扩径空间151的直径D2约为1.3D1。此外，直径D2优选满足1.1D1≤D2≤1.4D1的关系。在本实施方式中，缩径空间152的直径D3与D1相同。此外，直径D3优选满足D3≤D1的关系。

根据以上的本实施方式，针状部21在落座的状态下从针状部21的落座面部21a所抵接的阀座部13的落座部131至针状部21的前端为止的长度L1具有L1/D1≥1的关系，在该针状部21的情况下，如图3所示，在使针状部21微小地离座而处于微开状态时，如实线箭头所示，从第一端口14a与针状部21之间的间隙流入的制冷剂大多产生沿针状部21那样的偏向的流动，但由于扩径空间151的直径D2与长度L2具有L2/D2≥1的关系，所以刚通过针状部21与第一端口14a之间的间隙后不久的最紊乱的制冷剂的流速容易减速，因此制冷剂被整流化，并且在扩径空间151被整流后的制冷剂在缩径空间152内成为沿缩径空间152的内周面的流动，进一步被整流化，进而能够进一步降低噪音。

在本实施方式中，各数值处于优选的数值范围内，从而能够充分地起到上述的效果。例如，在缩径空间152的长度L3不在上述数值范围以内并小于0.3L2的情况下，有时会产生噪音，但根据本实施方式，能够降低该担忧。

接下来，基于图4来说明本发明的第二实施方式的电动阀10B。与第一实施方式的电动阀10A相同，本实施方式的电动阀10B具备阀主体1、阀芯2、作为驱动部的步进马达3以及阀端口14。在电动阀10B中，阀端口14的一部分结构与电动阀10A不同。以下，详细地说明不同点。

在本实施方式的电动阀10B中，通过阀端口14以轴线L为中心地形成有扩径空间151、与扩径空间151的下游侧连续且直径比扩径空间151的直径稍小的第二扩径空间151A、以及与第二扩径空间151A的下游侧连续且直径比第二扩径空间151A的直径小的缩径空间152。即，阀端口14的内径以扩径空间151、第二扩径空间151A以及缩径空间152这三个阶段变化，这一点与电动阀10A不同。

在以上的电动阀10B的阀端口14中，扩径空间151的直径D2与扩径空间151和第二扩径空间151A的合计长度L2的关系为L2/D2≈2.6，满足L2/D2≥1的关系。并且，第二扩径空间151A的直径D2a与扩径空间151和第二扩径空间151A的合计长度L2的关系为L2/D2a≈2.8，也满足L2/D2≥1的关系。另外，缩径空间152的长度L3约为0.6L2，满足0.3L2≤L3≤6.5L2的关系。这样，在本实施方式的电动阀10B中，也满足与第一实施方式的电动阀10A大致相同的条件，从而能够起到与第一实施方式相同的作用效果。

接下来，基于图5来说明本发明的第三实施方式的电动阀10C。与第一实施方式的电动阀10A相同，本实施方式的电动阀10C具备阀主体1、阀芯2、作为驱动部的步进马达3以及阀端口14。在电动阀10C中，阀端口14的一部分结构与第一实施方式的电动阀10A不同。以下，详细地说明不同点。

在本实施方式的电动阀10C中，缩径空间152的轴线L方向的长度L3设定为比由阀端口14形成的扩径空间151的轴线L方向的长度L2长，这与第一实施方式的电动阀10A相反。

在本实施方式、即该电动阀10C的阀端口14中，扩径空间151的直径D2与其长度L2的关系为L2/D2≈1.5，满足L2/D2≥1的关系，并且，缩径空间152的长度L3约为0.5L2，满足0.3L2≤L3≤6.5L2的关系。这样，在本实施方式的电动阀10C中，也满足与第一实施方式的电动阀10A大致相同的条件，从而能够起到与第一实施方式相同的作用效果。

接下来，基于图6来说明本发明的冷冻循环系统。图6是示出本发明的冷冻循环系统的一例的图。图6中，符号100是使用了上述各实施方式的电动阀10A～10C的膨胀阀，200是搭载于室外单元的室外换热器，300是搭载于室内单元的室内换热器，400是构成四通阀的流路切换阀，500是压缩机。电动阀100、室外换热器200、室内换热器300、流路切换阀400以及压缩机500分别通过导管如图示那样连接，构成热泵式的冷冻循环。此外，省略了存储器、压力传感器、温度传感器等的图示。

冷冻循环的流路由流路切换阀400切换为制冷运转时的流路与制热运转时的流路这两种流路。在制冷运转时，如图6中实线箭头所示，由压缩机500压缩后的制冷剂从流路切换阀400向室外换热器200流入，该室外换热器200作为冷凝器发挥功能，从室外换热器200流出的液体制冷剂经由膨胀阀100向室内换热器300流入，该室内换热器300作为蒸发器发挥功能。

另一方面，在制热运转时，如图6中虚线箭头所示，由压缩机500压缩后的制冷剂从流路切换阀400起按照室内换热器300、膨胀阀100、室外换热器200、流路切换阀400以及压缩机500的顺序循环，室内换热器300作为冷凝器发挥功能，室外换热器200作为蒸发器发挥功能。膨胀阀100对在制冷运转时从室外换热器200流入的液体制冷剂或者在制热运转时从室内换热器300流入的液体制冷剂分别进行减压膨胀，进而控制该制冷剂的流量。此外，图6中，以使在制冷运转时液体制冷剂从室外换热器200向膨胀阀100的第一接头管101流入、在制热运转时来自室内换热器300的液体制冷剂向膨胀阀100的第二接头管102流入的方式在冷冻循环中设置膨胀阀100，但不限定于此，也可以以使在制冷运转时来自室外换热器200的液体制冷剂向膨胀阀100的第二接头管102流入、在制热运转时来自室内换热器300的液体制冷剂向膨胀阀100的第一接头管101流入的方式在冷冻循环中设置膨胀阀100。

根据以上的本发明的冷冻循环系统，如上所述，本实施方式的电动阀10A、10B、10C能够降低由作为流体的制冷剂的流动引起的噪音，从而能够成为在运转时进一步变得静音的冷冻系统。

以上，参照附图，基于第一～第三实施方式详细地说明了用于实施本发明的方式，但具体的结构不限定于上述实施方式，不脱离本发明的主旨的程度的设计变更也包含在本发明中。

例如，在上述的第一～第三实施方式中，将阀芯2的针状部21的形状设为以随着朝向下侧前端而缩径的方式多级倒角后的具有等百分比特性的形状，但并不限定于此，也可以将针状部21设为随着朝向前端而缩径的曲面、圆锥等形状来实施。

并且，在上述的第一～第三实施方式中，使用整流部件15来形成阀端口14，但并不限定于此，也可以将整流部件15的部分与阀主体1一体成型地形成阀端口14来实施。

另外，在上述的第一～第三实施方式中，使用电动阀10A、10B、10C作为冷冻循环系统的膨胀阀，但并不限定于此，例如，也能够应用于高楼用的多联空调器等的室内机侧的节流装置等其它系统。

Claims (7)

1.一种电动阀，具备构成阀室及阀座部的阀主体、在上述阀座部开口并沿阀芯所移动的轴线方向延伸的阀端口、具有相对于上述阀座部接触分离来变更上述阀端口的开度的针状部的上述阀芯、以及使上述阀芯沿上述轴线方向驱动的驱动部，

上述电动阀的特征在于，

上述阀端口构成为具有：

阀口，其具有以上述轴线为中心的圆周面；

扩径空间，其与上述阀口在相对于该阀口而与上述阀室相反的一侧连续，且直径比上述阀口的直径大；以及

缩径空间，其与上述扩径空间在相对于该扩径空间而与上述阀口相反的一侧连续，且直径比上述扩径空间的直径小，

就上述阀口而言，直径为D1且上述轴线方向的长度为L0，

就上述扩径空间而言，直径为D2且上述轴线方向的长度为L2，

就上述缩径空间而言，直径为D3且上述轴线方向的长度为L3，

在上述阀芯落座于上述阀座部的状态下，从上述阀座部的落座部至上述针状部的前端为止的长度L1具有L1/D1≥1的关系，

上述扩径空间的直径D2与长度L2具有L2/D2≥1的关系。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

上述扩径空间的上述轴线方向的长度L2满足L1－L0≤L2≤8D1的关系。

3.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述缩径空间的上述轴线方向的长度L3满足0.3L2≤L3≤6.5L2的关系。

4.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述扩径空间的直径D2满足1.1D1≤D2≤1.4D1的关系。

5.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述缩径空间的直径D3满足D3≤D1的关系。

6.根据权利要求1或2所述的电动阀，其特征在于，

上述阀口的上述轴线方向的长度L0比该阀口的直径D1小。

7.一种冷冻循环系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，其特征在于，

使用权利要求1至6任一项中所述的电动阀作为上述膨胀阀。

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