CN114060581A - 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。在进行小流量控制区域的流量控制和利用主阀芯使主阀端口处于全开状态使流体流向主阀端口的大流量区域的控制的二级式电动阀中，在大流量区域控制时，使流体相对于主阀芯和主阀端口的流动稳定抑制电动阀本身的噪音、振动的产生。具备设于主阀室(1R)内并开闭主阀端口(13a)的主阀芯(3)。具备沿形成于主阀芯的副阀端口(3a)的轴线L方向移动控制副阀端口的开度的副阀芯(4)。副阀芯具备沿轴线L方向插通于副阀端口的针阀(42)。在主阀芯设置将主阀室与副阀室(3R)连通的连通孔(3b)。在主阀芯全开时，连通孔中至少位于入口端口(11a)侧的连通孔处于不与入口端口直接对置的位置。

Description

电动阀以及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及冷冻循环系统等所使用的电动阀以及冷冻循环系统。

背景技术

以往，作为设于空调机的冷冻循环的电动阀，有在小流量控制区域和大流量区域进行流量控制的电动阀。这种电动阀有搭载于室内机的用途(例如除湿阀)，例如在日本特开2017－211034号公报(专利文献1)中公开。

该专利文献1的电动阀具备主阀芯(阀芯32)和副阀芯(阀轴20)，进行使制冷剂从副阀芯的连通路(29w)经由副阀芯内部而向主阀芯的副阀口(阀口36)通过的小流量控制。另外，在主阀芯全开时，流体(制冷剂)的大部分流向作为主阀芯与主阀座的间隙的主阀口(阀口16)，但流体的一部分从副阀芯的连通路(29w)流向主阀芯的副阀口(专利文献1的段落[0050])。

另外，作为这种电动阀，例如考虑图7所示的电动阀。该电动阀是具备以下部件的电动阀，即，具备：在阀主体a的主阀室aR内开闭主阀端口b的主阀芯c；以及在形成于主阀芯c的副阀室cR内控制副阀端口d的开度的副阀芯e。并且，是具有小流量控制区域和大流量区域的二级式电动阀，该小流量控制区域是利用主阀芯c使主阀端口b处于全闭并利用副阀芯e控制副阀端口d的开度来对流体进行节流的区域，该大流量区域是利用主阀芯c使主阀端口b处于全开并使从第一接头管f的入口端口g流入的流体流向主阀端口b的区域。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2017－211034号公报

在专利文献1的电动阀中，在主阀芯全开时(大流量区域)，流体的一部分从副阀芯的连通路(29w)流向主阀芯的副阀口，因此使阀室内的流速、压力产生紊乱而流体的流动变得不稳定，有成为噪音、振动的原因的可能性。另外，在图7所示的电动阀中，在主阀芯c的全开状态(大流量区域)下，流体主要从主阀室aR通过主阀芯c与主阀端口b之间，从设于主阀芯c的连通孔h通过主阀芯c的内部的副阀室cR，还产生通过副阀芯e与副阀端口d之间的流动。因此，由于通过该副阀端口d而节流的流动，流向主阀端口b的流体的速度、压力的举动不会稳定，存在产生主阀芯c的振动、制冷剂通过音的担忧。

发明内容

本发明的课题是，利用主阀芯使主阀端口处于全闭状态并通过形成于该主阀芯的副阀端口与副阀芯之间的节流部来进行制冷剂的小流量控制区域的流量控制，并且利用主阀芯使主阀端口处于全开状态来进行使流体流向主阀端口的大流量区域的控制的二级式电动阀中，在大流量区域的控制时，使流体相对于主阀芯和主阀端口的流动稳定来抑制电动阀本身的噪音、振动的产生。

本发明的电动阀具备：主阀芯，其设于阀主体的主阀室内并开闭向该主阀室开口的主阀端口；以及副阀芯，其在形成于上述主阀芯的副阀室内沿形成于该主阀芯的副阀端口的轴线方向移动来控制该副阀端口的开度，上述电动阀是具有小流量控制区域和大流量区域的二级式电动阀，该小流量控制区域是利用上述主阀芯将上述主阀端口关闭并利用上述副阀芯控制上述副阀端口的开度来对流体进行节流的区域，该大流量区域是利用上述主阀芯使上述主阀端口全开，使在上述主阀芯的侧部从向上述主阀室开口的入口端口流入的流体流向上述主阀端口的区域，上述电动阀的特征在于，在上述主阀芯设有从上述主阀室连通到上述副阀室的连通孔，就上述连通孔而言，在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔设于不与上述入口端口的开口直接对置的位置。

此时，优选电动阀的特征在于，在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔位于对上述主阀芯进行导向的导向部件的下部导向部内。

另外，优选电动阀的特征在于，在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔位于从上述入口端口的上述开口的前方偏移的位置。

另外，优选电动阀的特征在于，在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔的中心轴线与上述入口端口的中心轴线在投影到与上述主阀端口的轴线L垂直的平面上时交叉。

本发明的冷冻循环系统包括压缩机、室内换热器、室外换热器、设于上述室内换热器与上述室外换热器之间的电子膨胀阀、以及设于上述室内换热器的除湿阀，上述冷冻循环系统的特征在于，使用上述电动阀作为上述除湿阀。

本发明的效果如下。

根据本发明的电动阀以及冷冻循环系统，在主阀芯全开时，从入口端口向主阀室流入的流体不会对连通孔直接喷射，因此能够降低流体从连通孔向副阀室的流入。因此，能够使流体相对于主阀芯和主阀端口的流动稳定，能够抑制电动阀自身的噪音、振动的产生。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的电动阀的小流量控制区域状态的纵剖视图。

图2是第一实施方式的电动阀的大流量区域状态的纵剖视图。

图3(A)是本发明的第二实施方式的电动阀的大流量区域状态的主要部分放大纵剖视图，图3(B)是投影到与主阀端口的轴线L垂直的平面上的主要部分放大横剖视图。

图4是本发明的第三实施方式的电动阀的大流量区域状态的主要部分放大纵剖视图。

图5是将本发明的第四实施方式的电动阀的大流量区域状态的连通孔和入口端口投影到与主阀端口的轴线L垂直的平面上的主要部分放大横剖视图。

图6是表示本发明的实施方式的冷冻循环系统的图。

图7是说明二级式电动阀的一例及其课题的图。

图中：1—阀壳，1R—主阀室，11—第一接头管，11a—入口端口，12—第二接头管，13—主阀座，13a—主阀端口，L—轴线，2、2′、2″—导向部件，2A—导向孔，22—上部导向部，25—下部导向部，23—支架部，23a—内螺纹部，3—主阀芯，31—主阀部，32—保持部，3a—副阀端口，3b—连通孔，3A—副阀室，4—副阀芯，41—导向用凸起部，42—针阀，5—驱动部，5A—步进马达，5B—螺纹进给机构，5C—限位机构，51—转子轴，51a—外螺纹部，52—磁性转子，53—定子线圈，91—第一室内侧换热器，92—第二室内侧换热器，93—电子膨胀阀，94—室外侧换热器，95—压缩机，96—四通阀，100—电动阀。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的电动阀以及冷冻循环系统的实施方式进行说明。图1是第一实施方式的电动阀的小流量控制区域状态的纵剖视图，图2是第一实施方式的电动阀的大流量区域状态的纵剖视图。此外，以下的说明中的“上下”的概念与图1以及图2的附图中的上下对应。该电动阀100具备阀壳1、导向部件2、主阀芯3、副阀芯4、以及驱动部5。

阀壳1例如由黄铜、不锈钢等形成为大致圆筒形状，在其内侧具有主阀室1R。在阀壳1的外周单侧连接有与主阀室1R导通的第一接头管11，并且在从下端向下方延伸的筒状部连接有第二接头管12。另外，在阀壳1的第二接头管12的主阀室1R侧形成有主阀座13，该主阀座13的内侧成为主阀端口13a。主阀端口13a是以轴线L为中心的圆柱形状的透孔(贯通的孔)，第二接头管12经由主阀端口13a而与主阀室1R导通。并且，第一接头管11的主阀室1R侧的内侧端部成为入口端口11a。

在阀壳1的上端的开口部安装有导向部件2。导向部件2具有：压入到阀壳1的内周面内的压入部21；从压入部21位于上方的大致圆柱状的上部导向部22；向上部导向部22的上部延伸设置的支架部23；设于压入部21的外周的环状的凸缘部24；以及从压入部21位于下方的大致圆柱状的下部导向部25。压入部21、上部导向部22、下部导向部25、支架部23构成为树脂制的一体品。另外，凸缘部24例如是黄铜、不锈钢等的金属板，该凸缘部24通过镶嵌成形而与树脂制的压入部21一起设为一体。

导向部件2通过压入部21组装于阀壳1，经由凸缘部24并通过焊接而固定于阀壳1的上端部。另外，在导向部件2中，在压入部21以及上部导向部22、下部导向部25的内侧形成有与轴线L同轴的圆筒形状的导向孔2A，并且在支架部23的中心形成有与导向孔2A同轴的内螺纹部23a及其螺纹孔。并且，在导向孔2A内配设有主阀芯3。

主阀芯3由相对于主阀座13落座以及离座的主阀部31、和保持副阀芯4的保持部32构成。在主阀部31的内侧形成有圆柱状的膨胀孔3A，并且在保持部32的内侧形成有圆柱状的副阀室3R，该副阀室3R的内周面成为副阀导向孔3B。并且，在主阀部31与保持部32之间形成有圆柱状的副阀端口3a，该圆柱状的副阀端口3a以轴线L为中心从副阀室3R向膨胀孔3A侧开口。

另外，在主阀芯3的保持部32的侧面，形成有在与轴线L交叉的方向上从主阀室1R连通到副阀室3R的连通路3b。在该实施方式中，在绕轴线L旋转对称的位置以放射状形成有多条(例如四条)连通路3b。并且，四条连通路3b形成于在轴线L方向上不与作为第一接头管11的开口的入口端口11a直接对置的位置。此外，在此例示出了将连通路3b设为四条的结构，但只要是不与入口端口11a直接对置的位置则也可以是任意条。

主阀芯3在保持部32的上端部具有止动器34，并且在止动器34与导向部件2的导向孔2A的上端部之间具有主阀弹簧35，主阀芯3通过该主阀弹簧35而向主阀座13的方向(闭方向)被施力。副阀芯4与该转子轴51一体地形成于转子轴51的下端部，该副阀芯4由导向用凸起部41和针阀42构成。另外，副阀芯4的针阀42是其前端沿轴线L方向插通到副阀端口3a的构件，通过在针阀42与副阀端口3a的间隙流动小流量的制冷剂来进行小流量控制。此外，在导向用凸起部41的上端配设有由润滑性树脂构成的圆环状的垫圈43，导向用凸起部41能够滑动地插通在副阀导向孔3B内。

在阀壳1的上端，通过焊接等气密地固定有外壳14，在该外壳14的内外构成驱动部5。驱动部5具备步进马达5A、通过步进马达5A的旋转来使副阀芯4进退的螺纹进给机构5B、以及限制步进马达5A的旋转的限位机构5C。

步进马达5A包括转子轴51、能够旋转地配设在外壳14的内部的磁性转子52、与磁性转子52对置配置在外壳14的外周的定子线圈53；以及未图示的轭部、外装部件等。转子轴51经由套筒安装于磁性转子52的中心，在该转子轴51的导向部件2侧的外周形成有外螺纹部51a。该外螺纹部51a与导向部件2的内螺纹部24a螺合，由此，导向部件2将转子轴51支撑于轴线L上。并且，导向部件2的内螺纹部24a与转子轴51的外螺纹部51a构成螺纹进给机构5B。此外，在外壳14的内侧顶板部设有保持旋转限位机构5C的圆筒部14a，在该圆筒部14a内配设有对转子轴51的上端进行导向的导向部件54。

根据以上的结构，若驱动步进马达5A，则磁性转子52以及转子轴51旋转，通过转子轴51的外螺纹部51a与导向部件2的内螺纹部24a的螺纹进给机构5B，转子轴51与磁性转子52一起沿轴线L方向移动。并且，副阀芯4沿轴线L方向进退移动，针阀42相对于副阀端口3a接近或者离开。另外，在针阀42上升时，垫圈43与主阀芯3的止动器34卡合，主阀芯3与副阀芯4一起移动，从主阀座13离座。此外，在磁性转子52形成有突起部52a，伴随磁性转子52的旋转，突起部52a使旋转限位机构5C工作，限制转子轴51(以及磁性转子52)的最下端位置以及最上端位置。

在图1的小流量控制区域状态下，在主阀芯3落座于主阀座13的状态下，主阀端口13a成为闭阀，通过副阀芯4的针阀42来控制副阀端口3a的开度，进行小流量的控制。此时，连通路3b位于比导向部件2的下部导向部25的下端靠下方，主阀室1R内的制冷剂通过连通路3b流向副阀室3R。

在图2的大流量区域状态下，制冷剂主要从主阀室1R通过主阀芯3的主阀部31与主阀端口13a之间，但在该主阀芯3全开状态下，连通路3b从入口端口11a被下部导向部25遮蔽。由此，从入口端口11a向主阀室1R流入的流体不会对连通孔3b直接喷射，因此能够降低流体从连通孔3b向副阀室3R的流入。因此，能够使流体相对于主阀芯3与主阀端口13a的流动稳定，抑制主阀芯3的振动，从而能够抑制该电动阀100的噪音、振动的产生。

图3是本发明的第二实施方式的电动阀的大流量区域状态的图，图3(A)是主要部分放大纵剖视图，图3(B)是将图3(A)的连通孔和入口端口投影到与主阀端口的轴线L垂直的平面上的主要部分放大横剖视图。与第一实施方式的不同点在于，相对于与入口端口11a相反侧的导向部件2′的下部导向件25的长度变短，入口端口11a侧的下部导向件25在预定的宽度内变长，虽然未图示，但以主阀芯3在上下方向移动也不旋转的方式设有旋转限位器。旋转限位器例如在导向部件2′的内周形成有轴线方向纵长凸状的键部，该旋转限位器也可以通过与形成于主阀芯3的外周的纵长凹槽嵌合来防止主阀芯3的旋转。在最初组装阀时，如图3(A)以及图3(B)所示，在大流量区域状态，只要以入口端口11a侧的连通孔3b由入口端口11a侧的下部导向部遮蔽的方式设定主阀芯3的旋转限位器的位置即可。由此，在第二实施方式中，也与第一实施方式相同地，在大流量区域状态，入口端口11a侧的连通孔3b由下部导向件25遮蔽。因此，从入口端口11a向主阀室1R流入的流体不会对连通孔3b直接喷射，因此能够降低流体从连通孔3b向副阀室3R的流入。因此，能够使流体相对于主阀芯3和主阀端口13a的流动稳定，抑制主阀芯3的振动，从而能够抑制该电动阀100的噪音、振动的产生。

此外，在图3中，如图3(B)所示，入口端口11a侧的连通孔3b的轴线与入口端口11a的轴线处于相同方向(平行)，但并不限于此，入口端口11a侧的连通孔3b只要进入入口端口11a侧的下部导向件25的预定宽度内就被遮蔽，因此也可以将入口端口11a侧的连通孔3b的轴线设为与入口端口的轴线成预定的角度(未图示)。

图4是本发明的第三实施方式的大流量区域状态的主要部分放大剖视图，与第一实施方式的不同点在于：在导向部件2″的压入部21″的下方没有导向部；如图4所示，在大流量区域状态下，连通路3b向在轴线L方向上不与作为第一接头管11的开口的入口端口11a直接对置的位置、即在轴线L方向上比入口端口11a更向上方离开的位置移动。由此，在该第三实施方式中，在大流量区域状态下，制冷剂也主要从主阀室1R通过主阀芯3的主阀部31与主阀端口13a之间，但在该主阀芯3全开状态下，从入口端口11a向主阀室1R流入的流体不会对连通孔3b直接喷射，因此能够降低流体从连通孔3b向副阀室3R的流入。因此，能够使流体相对于主阀芯3和主阀端口13a的流动稳定，抑制主阀芯3的振动，从而能够抑制该电动阀100的噪音、振动的产生。

此外，在图4中，使连通孔3b的轴线与入口端口11a的轴线处于相同方向，但也可以处于不同的方向。

图5是将本发明的第四实施方式的大流量区域状态的连通路3b和入口端口11a投影到与轴线L垂直的平面上的主要部分放大横剖视图，与第三实施方式的不同点在于，入口端口11a侧的连通孔3b在轴线L方向上位于入口端口11a的开口的内径的范围内；连通孔3b的轴线的方向与入口端口11a的轴线的方向不是相同方向(平行)，而是如图5那样交叉；并且，虽然未图示，但以主阀芯3在上下方向上移动也不旋转的方式设有旋转限位器。旋转限位器与第二实施方式相同，即使主阀芯3沿L轴方向移动，连通孔3b的轴线与入口端口11a的轴线所成的角度也不会改变。由此，连通孔3b即使在轴线L方向上位于入口端口11a的开口的内径的范围内，也如图5所示，从入口端口11a向主阀室1R流入的流体不会对连通孔3b直接喷射，因此能够降低流体从连通孔3b向副阀室3R的流入。因此，能够使流体相对于主阀芯3和主阀端口13a的流动稳定，抑制主阀芯3的振动，从而能够抑制该电动阀100的噪音、振动的产生。

在第四实施方式中，图5的入口端口11a侧的连通孔3b的中心轴线与入口端口11a的中心轴线所成的角度α优选为45°以上且90°以下。

图6是表示本发明的实施方式的冷冻循环系统的图，基于该图对实施方式的冷冻循环系统进行说明。冷冻循环系统例如用于家庭用空调器等空调机。上述实施方式的电动阀100设置在空调机的第一室内侧换热器91(除湿时作为冷却器工作)与第二室内侧换热器92(除湿时作为加热器工作)之间，与压缩机95、四通阀96、室外侧换热器94以及电子膨胀阀93一起构成热泵式冷冻循环。第一室内侧换热器91和第二室内侧换热器92以及电动阀100设置在室内，压缩机95、四通阀96、室外侧换热器94以及电子膨胀阀93设置在室外并构成制冷制热装置。

作为除湿阀的实施方式的电动阀100在除湿时以外的制热冷时或者制热时使主阀芯处于全开状态，第一室内换热器91和第二室内换热器92成为一个室内换热器。并且，该一体的室内换热器和室外换热器94作为“蒸发器”以及“冷凝器”而择一地发挥功能。即，作为电子膨胀阀的电动阀93设置在蒸发器与冷凝器之间。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，包括能够实现本发明的目的的其它结构等，以下所示的变形等也包含在本发明中。例如，在上述实施方式中，例示了家庭用空调器等空调机所使用的电动阀100，但本发明的电动阀并不限于家庭用空调器，也可以是业务用空调器，不限于空调机，也能够应用于各种冷冻机等。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，对其它实施方式也进行了详细叙述，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 (5)

1.一种电动阀，具备：主阀芯，其设于阀主体的主阀室内并开闭向该主阀室开口的主阀端口；以及副阀芯，其在形成于上述主阀芯的副阀室内沿形成于该主阀芯的副阀端口的轴线方向移动来控制该副阀端口的开度，

上述电动阀是具有小流量控制区域和大流量区域的二级式电动阀，该小流量控制区域是利用上述主阀芯将上述主阀端口关闭并利用上述副阀芯控制上述副阀端口的开度来对流体进行节流的区域，该大流量区域是利用上述主阀芯使上述主阀端口全开，使在上述主阀芯的侧部从向上述主阀室开口的入口端口流入的流体流向上述主阀端口的区域，

上述电动阀的特征在于，

在上述主阀芯上设有从上述主阀室连通到上述副阀室的连通孔，

就上述连通孔而言，在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔设于不与上述入口端口的开口直接对置的位置。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔位于对上述主阀芯进行导向的导向部件的下部导向部内。

3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔位于从上述入口端口的上述开口的前方偏移的位置。

4.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

在上述主阀芯全开时，上述连通孔中至少位于上述入口端口侧的连通孔的中心轴线与上述入口端口的中心轴线在投影到与上述主阀端口的轴线L垂直的平面上时交叉。

5.一种冷冻循环系统，包括压缩机、室内换热器、室外换热器、设于上述室内换热器与上述室外换热器之间的电子膨胀阀以及设于上述室内换热器的除湿阀，上述冷冻循环系统的特征在于，

使用权利要求1～4中任一项所述的电动阀作为上述除湿阀。

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