二级式电动阀以及冷冻循环系统的制作方法

1.本发明涉及一种二级式电动阀以及冷冻循环系统。


背景技术：

2.以往，作为设置于空调机等冷冻循环系统的二级式电动阀，已知有：具备主阀芯和副阀芯，在形成于主阀芯的副阀口与副阀芯的间隙的节流部进行使制冷剂等流体通过的小流量控制，为了抑制通过节流部时的流体通过音，在副阀口的下游侧设置消音部件，尤其在小流量控制区域中得到消音效果(例如，参照专利文献1等)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：中国专利申请公开第一06870750号说明书


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.然而，在如专利文献1所公开的现有的二级式电动阀中，存在如下担忧：由于消音部件设置在节流部的正下方，所以当通过节流部时压力减少而在内部产生了气泡的流体以流速较快的状态与消音部件碰撞，速度迅速降低，压力急剧恢复，从而在细分化之前大量的气泡破裂而产生大破裂音，无法实现所期待程度的流体通过音的抑制。
8.本发明的目的在于提供一种尤其在小流量控制区域中的能够得到消音效果的二级式电动阀以及冷冻循环系统。
9.用于解决课题的手段
10.本发明的二级式电动阀具备：阀主体；主阀口，其形成于所述阀主体内的主阀室中的主阀座；主阀芯，其以能够在轴线方向傻女移动的方式支撑于所述阀主体，能够对所述主阀口进行开闭；以及副阀芯，其与副阀座接近或远离，所述副阀座形成于副阀口的周缘，所述副阀口设置于所述主阀芯内的副阀室内，其特征在于，由所述主阀芯的所述副阀口与所述副阀芯的针部之间的间隙构成使流体通过的节流部，在所述副阀口的下游侧设置有扩径空间和消音部件，所述扩径空间比所述副阀口在该副阀口的径向上扩径，所述消音部件在比所述扩径空间靠下游侧使流体通过，所述副阀口沿所述轴线方向的长度l1与从所述副阀口的出口到所述消音部件为止的所述扩径空间沿所述轴线方向的长度l3满足l1＞l3的关系。
11.根据这样的本发明，使通过节流部的流体的流速在扩径空间降低后，使流体流入消音部件，因此能够在压力恢复而使内部的大量气泡破裂之前，利用消音部件使气泡细分化。尤其在小流量控制区域中能够消音效果，能够实现流体通过音的抑制。
12.此时，优选所述副阀口沿所述轴线方向的长度l1与所述消音部件沿所述轴线方向的长度l4满足l1＜l4的关系。
13.另外，优选所述副阀芯的所述针部具有流量控制部，所述流量控制部插入所述副
阀口，并且直径朝向所述副阀口的出口侧逐渐变小，所述副阀口沿所述轴线方向的长度l1与所述针部的所述流量控制部沿所述轴线方向的长度l2满足l1＜l2的关系。
14.本发明的冷冻循环系统的特征在于具备上述电动阀。
15.根据这样的本发明，如上述电动阀那样，尤其在小流量控制区域中能够得到消音效果，能够实现流体通过音的抑制，因此能够做成静音化的冷冻循环系统。
16.发明的效果
17.根据本发明的电动阀以及冷冻循环系统，尤其在小流量控制区域中能够得到消音效果。
附图说明
18.图1是表示本发明的一实施方式的二级式电动阀的纵剖视图。
19.图2是放大表示所述二级式电动阀的主要部分的纵剖视图，是用于说明详细结构的说明图。
20.图3是放大表示所述二级式电动阀的主要部分的纵剖视图，是用于说明作用效果的说明图。
21.图4是表示本发明的冷冻循环系统的一例的图。
22.图中：
23.10—二级式电动阀，1—阀主体，1c—主阀室，13—主阀座，14—主阀口，l—轴线，2—主阀芯，23—副阀室，2c—副阀座，24—副阀口，3—副阀芯，32—针部，33—节流部，5—扩径空间，6—消音部件，32a—流量控制部，90—冷冻循环系统。
具体实施方式
24.基于图1对本发明的一实施方式的二级式电动阀进行说明。本实施方式的电动阀10是二级式电动阀，并且具备：阀主体1；形成于阀主体1内的主阀口14；能够对主阀口14进行开闭的主阀芯2；主阀芯2内的副阀口24；与形成于副阀口24的周缘的副阀座2c接近或远离的副阀芯3；以及作为驱动部的步进马达4。另外，以下的说明中的“上下”的概念与图1的附图中的上下对应。
25.阀主体1具有筒状的阀外壳部件1a和固定于阀外壳部件1a的上端开口部的支撑部件1b。阀外壳部件1a在其内部形成有圆筒状的主阀室1c，在阀外壳部件1a上安装有从侧面侧与主阀室1c连通而使制冷剂等流体流入的一次接头管11，还安装有从底面侧与主阀室1c连通而使流体流出的二次接头管12。支撑部件1b是树脂成形品，通过金属制的固定部15焊接固定于阀外壳部件1a。
26.就主阀口14而言，在阀外壳部件1a中，从设置在主阀室1c与二次接头管12连通的位置的主阀座13向二次接头管12侧形成为截面圆形状。
27.主阀芯2是开闭主阀口14的部位，具有相对于主阀座13落座或离座的主阀部21的阀芯主部2a、限位部2b、副阀座2c。阀芯主部2a具有：以轴线l方向为轴向的圆筒部22；形成于该圆筒部22的内部且供流体流通的副阀室23；以及沿着轴线l方向贯通副阀座2c的副阀口24。圆筒部22在其周面部形成有多个连通孔25，在其内周面形成有沿着轴线l方向的插通孔26。副阀室23通过连通孔25与主阀室1c连通。限位部2b形成为圆环状并固定于阀芯主部
2a的上端部，在其内部插通有转子轴46，限制设置于该转子轴46的下端的副阀芯3的上升位置。副阀座2c设置在副阀室23的二次接头管12侧。另外，阀芯主部2a从其上端部到下方侧形成有台阶形状，在该台阶形状与支撑部件1b的顶面之间配设有主阀弹簧27。主阀芯2由该主阀弹簧27向主阀座13方向(关闭方向)施力。
28.副阀口24在主阀芯2内从副阀座2c向二次接头管12侧形成为截面圆形状。并且，在圆筒部22的内侧，在副阀口24的下游侧设置有：与该副阀口24相比在径向上扩径的圆柱状的扩径空间5；以及在扩径空间5的下游侧使流体通过的圆柱状的消音部件6。在此，消音部件6由多孔质材料或金属网等形成为圆板状。另外，在形成于主阀部21的下端部的台阶部21a嵌入有环状的保持部21c，保持有消音部件6的下端部外周。
29.副阀芯3是对形成于主阀芯2的副阀口24的开度进行变更的部位。该副阀芯3包括：圆筒状的副阀基部3a；从副阀基部3a向下方突出的副阀部3b；设置于副阀基部3a的上侧的轴向垫圈3c；以及设置于副阀基部3a的内部的副阀弹簧(未图示)。副阀基部3a插通于主阀芯2的插通孔26，以沿轴线l方向的上下方向进退自如且绕轴线l旋转自如的方式被支撑。副阀部3b具有杆部31和杆部31下端部的针部32。针部32构成利用与副阀口24之间的间隙使流体通过的节流部33。并且，如图2所示，针部32具有插入到副阀口24并且直径朝向副阀口24的出口侧逐渐变小的流量控制部32a。轴向垫圈3c能够与副阀基部3a的上表面以及限位部2b的下表面抵接，其抵接面彼此的摩擦力变得极小。另外，在副阀基部3a的上部设置有插通孔而插通有转子轴46，在形成于转子轴46的下端部的凸缘部(未图示)与接合于副阀基部3a的底部的副阀部3b的上端部之间配设有副阀弹簧。通过该副阀弹簧，副阀芯3相对于转子轴46(磁性转子44)向副阀座2c方向(接近方向)施力。另外，副阀基部3a也可以与转子轴46以及副阀部3b一体地形成，在该情况下，副阀基部3a形成为实心状，副阀弹簧也可以省略。
30.步进马达4为使副阀芯3在轴线l方向上进退且使主阀芯2也经由该副阀芯3而在轴线l方向上进退的部位。该步进马达4具备：通过磁性转子44的旋转而使副阀芯3进退的螺纹进给机构42；以及限制磁性转子44的旋转的限位机构43。步进马达4具备：磁性转子44，其外周部被磁化为多极；定子线圈45，其配设于壳体18的外周；以及转子轴46，其固定于磁性转子44。转子轴46经由固定部件46a固定于磁性转子44，并且沿着轴线l方向延伸，其上端部插入于限位机构43的引导件47。在转子轴46的中间部一体形成有外螺纹部46b，该外螺纹部46b与支撑部件1b的内螺纹部17螺纹连接，由此构成螺纹进给机构42。若磁性转子44旋转，则转子轴46的外螺纹部46b被内螺纹部17引导，由此磁性转子44及转子轴46在轴线l方向上进退移动，伴随于此，副阀芯3也沿着轴线l上升或下降。
31.限位机构43具备：从壳体18内的顶部垂下的圆筒状的引导件47；固定于引导件47的外周的螺旋状的引导线体48；以及被引导线体48引导而能够旋转且上下移动的可动滑块49。在可动滑块49设置有向径向外侧突出的爪部49a，在磁性转子44设置有向上方延伸并与爪部49a抵接的延长部44a。若磁性转子44旋转，则延长部44a按压爪部49a，由此可动滑块49沿着引导线体48而旋转且上下移动。在引导线体48形成有规定磁性转子44的最上端位置的上端限位件48a和规定磁性转子44的最下端位置的下端限位件48b。通过使可动滑块49与这些上端限位件48a及下端限位件48b抵接，可动滑块49的旋转停止，由此，磁性转子44的旋转被限制，副阀芯3的上升或下降也停止。
32.在本实施方式中，如图2所示，副阀口24沿轴线l方向的长度l1与从副阀口24的出
口到消音部件6的上表面为止的扩径空间5沿轴线l方向的长度l3满足l1＞l3的关系。另外，副阀口24沿轴线l方向的长度l1与消音部件6沿轴线l方向的长度l4满足l1＜l4的关系。并且，副阀口24沿轴线l方向的长度l1与针部32的流量控制部32a沿轴线l方向的长度l2满足l1＜l2的关系。在此，针部32的流量控制部32a沿轴线l方向的长度l2是指在主阀芯2落座于主阀座13而主阀口14关闭的状态下，在副阀芯3下降而最接近副阀座2c时的位置(副阀芯3的最下端)，从副阀座13的上端面到副阀芯3的针部32的下端的距离。
33.如以上那样构成的二级式电动阀10进行如下动作。首先，二级式电动阀10的主阀芯2的主阀部21落座于主阀座13，主阀口14处于关闭的闭阀状态。并且，二级式电动阀10在副阀芯3位于最靠近副阀口24的位置时，副阀芯3不落座于副阀座2c，而是由副阀芯3的针部32的外周面与副阀口24的内周面之间的间隙形成流路。因此，从一次接头管11流入主阀室1c的流体通过阀芯主部2a的连通孔25，流入副阀室23。流入到副阀室23的流体通过副阀芯3的针部32的外周面与副阀口24之间的间隙而向主阀部21的下方流动，并从主阀口14向二次接头管12流出。即，即使阀开度(阀升程)为零(副阀部3b为最下端的位置)，也会产生微小的流量。
34.接着，驱动步进马达4使磁性转子44旋转而使副阀芯3上升，由此副阀芯3的副阀部3b的针部32在副阀口24的内部上升，副阀部3b的针部32与副阀口24的间隙的流路扩大，流量逐渐增加。此时，由于主阀芯2的主阀部21保持落座于主阀座13的状态，因此流量的增加微小。这样，在关闭主阀芯2的状态下变更副阀芯3的开度的控制区域是小流量控制区域。接着，当使副阀芯3进一步上升时，轴向垫圈3c与限位部2b抵接，主阀芯2被副阀芯3拉起，主阀部21从主阀座13离座。这样使主阀芯2离座来变更主阀口14的开度的控制区域是大流量控制区域，该大流量控制区域中的流量的变化大，在主阀芯2离主阀口14最远的全开状态下，流量成为最大。
35.根据以上的本实施方式，如图3所示，副阀口24沿轴线l方向的长度l1与从副阀口24的出口到消音部件6的上表面为止的扩径空间5沿轴线l方向的长度l3满足l1＞l3的关系，通过节流部33的流体的流速在扩径空间5中降低后使流体流入消音部件6，因此能够在压力恢复而内部的大量气泡破裂前通过消音部件6使气泡细分化。尤其在小流量控制区域中能够得到消音效果，能够实现流体通过音的抑制。
36.在本实施方式中，副阀口24沿轴线l方向的长度l1与消音部件6沿轴线l方向的长度l4满足l1＜l4的关系。由于是这样的结构，因此与节流部33中的流体的流速的上升相比，由消音部件6实现的流体内的气泡的细分化能力更高，因此能够进一步实现流体通过音的抑制。
37.在本实施方式中，副阀口24沿轴线l方向的长度l1与针部32的流量控制部32a沿轴线l方向的长度l2满足l1＜l2的关系。由于是这样的结构，节流部33的长度比针部32的流量控制部32a的长度越短，越能够抑制流体的流速的上升，因此能够进一步实现流体通过音的抑制。
38.接着，基于图4对本发明的冷冻循环系统进行说明。图4是表示本发明的冷冻循环系统的一例的图。
39.该图4所示的冷冻循环系统90例如用于家庭用空调等空调机。上述实施方式的二级式电动阀10设置在空调机的第一室内侧热交换器91(作为除湿时冷却器工作)与第二室
内侧热交换器92(作为除湿时加热器工作)之间。二级式电动阀10与压缩机95、四通阀96、室外侧热交换器94及电子膨胀阀93一起构成热泵式制冷循环。第一室内侧热交换器91、第二室内侧热交换器92以及二级式电动阀10设置于室内，压缩机95、四通阀96、室外侧热交换器94以及电子膨胀阀93设置于室外，构成制冷制热装置。
40.作为除湿阀的二级式电动阀10在除湿时以外的制冷时或制热时，通过主阀芯2将主阀口14设为全开状态，将第一室内侧热交换器91和第二室内侧热交换器92作为一个室内侧热交换器。而且，该一体的室内侧热交换器和室外侧热交换器94择一地作为“蒸发器”及“冷凝器”发挥功能。即，电子膨胀阀93设置在蒸发器与冷凝器之间。
41.根据该冷冻循环系统90，由于在流体的路径上设有上述的一实施方式的二级式电动阀10，因此尤其在小流量控制区域中能够得到消音效果，能够实现流体通过音的抑制，因此能够成为静音化的冷冻循环系统。
42.以上，参照附图，基于一个实施方式对用于实施本发明的方式进行了详细叙述，但具体的结构不限于该一个实施方式，在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。
43.例如，在上述本发明的一个例子中，将二级式电动阀10用于通常的空调，但并不限定于此，也可以用于大厦用的多联空调、冷冻机等。