膨胀阀以及具备该膨胀阀的制冷循环装置的制作方法

本发明涉及一种膨胀阀以及具备该膨胀阀的制冷循环装置，并且涉及一种具有阀针和节流孔的膨胀阀和具备这样的膨胀阀的制冷循环装置。

背景技术：

作为制冷循环装置，有如下空调装置，其具备依次连接有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的制冷剂回路。

制冷循环装置(空调装置)的膨胀阀具有如下功能，即，将在冷凝器中冷凝了的高压的液体制冷剂减压至在蒸发器中容易蒸发的状态，并且调整制冷剂的流量。膨胀阀具备节流孔和阀针，阀针插通于节流孔。通过改变阀针相对于节流孔的位置，来调整制冷剂的压力和流量。

已知在制冷剂流过节流孔与阀针的间隙时产生声音(制冷剂声音)。例如，在室内空调中，作为制冷剂声音，产生频率约为5～10khz左右的声音。以往，为了抑制该制冷剂声音采取了各种对策(例如专利文献1和专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07-91778号公报

专利文献2：日本特开2000-346495号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

如上所述，在制冷循环装置中，在运转时产生由流向膨胀阀的制冷剂引起的制冷剂声音，而采取了各种对策。本发明是作为该制冷剂声音的对策的一环而完成的，目的之一在于提供一种制冷剂声音得到抑制的膨胀阀，另一目的在于提供一种具备这样的膨胀阀的制冷循环装置。

用于解决问题的手段

本发明的一个膨胀阀具有阀主体和阀针。阀主体包括阀室以及与阀室连通的节流孔。阀针插通于节流孔，在最低的第一位置与最高的第二位置之间往复动作。当阀针在第一位置和第二位置之间往复动作时，在与节流孔的内周面相向的阀针的部分形成有贯通阀针的部分的贯通孔。

本发明的另一膨胀阀具备阀主体和阀针。阀主体包括阀室以及与阀室连通的节流孔。阀针插通于节流孔，在最低的第一位置与最高的第二位置之间往复动作。当阀针在第一位置与第二位置之间进行往复动作时，在与节流孔的内周面相向的阀针的外周面部以及与阀针的外周面相向的节流孔的内周面部的至少一方的周面部，沿着周面部形成有槽。

本发明的制冷循环装置具备上述膨胀阀。

发明效果

根据本发明的一个膨胀阀，通过抑制阀针的自激振动而能够降低制冷剂声音。

根据本发明的另一膨胀阀，通过抑制阀针的自激振动而能够降低制冷剂声音。

根据本发明的制冷循环装置，能够降低在膨胀阀中流动的制冷剂的制冷剂声音。

附图说明

图1是表示具备实施方式1的膨胀阀的制冷循环装置的制冷回路的图。

图2是该实施方式中制冷循环装置所使用的膨胀阀的包括一部分侧面的局部剖视图。

图3是该实施方式中用于说明膨胀阀的动作的包括一部分侧面的第一局部剖视图。

图4是该实施方式中用于说明膨胀阀的动作的包括一部分侧面的第二局部剖视图。

图5是该实施方式中表示膨胀阀中的阀针的构造的局部放大立体图。

图6是该实施方式中用于说明膨胀阀的节流部中的制冷剂的流动的局部放大立体图。

图7是该实施方式中用于说明膨胀阀中的阀针的振动的局部俯视图。

图8是该实施方式中用于说明膨胀阀的作用效果的包括一部分侧面的局部放大剖视图。

图9是该实施方式中表示第一变形例的膨胀阀的阀针的局部放大立体图。

图10是该实施方式中从轴向观察图9所示的阀针的俯视图。

图11是该实施方式中表示第二变形例的膨胀阀的阀针的局部放大立体图。

图12是表示实施方式2的膨胀阀中的阀针的构造的局部放大立体图。

图13是该实施方式中用于说明膨胀阀的作用效果的包括一部分侧面的局部放大剖视图。

图14是该实施方式中表示第一变形例的膨胀阀的阀针的局部放大立体图。

图15是该实施方式中表示第二变形例的膨胀阀的阀针的局部放大立体图。

图16是表示实施方式3的膨胀阀中的节流孔的构造的包括一部分截面的局部放大立体图。

图17是该实施方式中用于说明膨胀阀的作用效果的包括一部分截面的局部放大立体图。

图18是该实施方式中表示变形例的膨胀阀的节流孔的包括一部分截面的局部放大立体图。

具体实施方式

实施方式1

对实施方式1的膨胀阀和具备该膨胀阀的制冷循环装置进行说明。首先，对作为制冷循环装置的空调装置进行说明。

如图1所示，在空调装置2(制冷循环装置1)中，形成有制冷剂回路，该制冷剂回路依次连接有压缩机4、冷凝器6、膨胀阀10以及蒸发器8。被压缩机4压缩后的制冷剂成为高温高压的气体制冷剂而从压缩机4排出。排出的高温高压的气体制冷剂向冷凝器6输送。在冷凝器6中，在流入的制冷剂与送入冷凝器6内的空气之间进行热交换。通过热交换，高温高压的气体制冷剂冷凝，成为高压的液体制冷剂(单相)。

从冷凝器6送出的高压的液体制冷剂通过膨胀阀10成为低压的气体制冷剂和液体制冷剂的二相状态的制冷剂。二相状态的制冷剂流入蒸发器8。在蒸发器8中，在流入的二相状态的制冷剂与送入蒸发器8内的空气之间进行热交换。通过热交换，液体制冷剂蒸发，成为低压的气体制冷剂(单相)。

从蒸发器8送出的低压的气体制冷剂流入压缩机4，被压缩而成为高温高压的气体制冷剂。高温高压的气体制冷剂再次从压缩机4排出并向冷凝器6输送。以下，重复该循环。

接着，对空调装置2所使用的膨胀阀10进行说明。膨胀阀10具有如下功能，即，将在冷凝器6中冷凝后的高压的液体制冷剂减压到在蒸发器8中容易蒸发的状态，并且调整制冷剂的流量。

如图2所示，膨胀阀10具有阀主体12。在阀主体12设置有阀室14。在阀主体12形成有分别与阀室14连通的连通孔26和节流孔22。在阀主体12连接有第一配管30和第二配管32。第一配管30与连通孔26连通。第二配管32与节流孔22连通。

在节流孔22中插通有阀针16。节流部11由节流孔22和阀针16构成。通过使阀针16沿轴向往复动作(参照箭头)来改变节流部11的间隙的尺寸。图3表示将节流部11全闭的状态。该状态是阀针16位于最下点(第一位置)的状态。在该状态下，阀针16与节流孔22的端部接触，节流部11的流路被关闭。

另一方面，图4表示将节流部11全开的状态。该状态是阀针16位于最上点(第二位置)的状态。在该状态下，阀针16与节流孔22的间隙最大。作为节流部11的流路，形成有最宽的流路。在膨胀阀10中，通过使阀针16在最下点与最上点之间滑动，改变节流部11的流路的宽度(流路面积)，从而调整制冷剂的压力和流量。

在实施方式1的膨胀阀10中，在最下点与最上点之间往复动作(滑动动作)的阀针16中，在与节流孔22的内周面相向的阀针16的部分(相向部分)形成有贯通孔。

首先，如图3所示，在节流部为全闭的状态下，阀针16中的位于位置pn1与位置pn2之间的部分与节流孔22的内周面相向。另一方面，如图4所示，在节流部为全开的状态下，阀针16中的位于位置pn3与位置pn4之间的部分与节流孔22的内周面相向。

于是，当阀针16在最下点与最上点之间往复动作时，阀针16中的位于位置pn3与位置pn2之间的部分(相向部分fn)始终与节流孔22的内周面相向。如图5所示，在膨胀阀10中，在其相向部分fn形成有贯通阀针16的贯通孔18。在此，作为一例，贯通孔18形成为通过阀针16的中心轴ac。

在上述的膨胀阀10中，通过在阀针16形成有贯通孔18，能够有助于降低制冷剂声音。对此进行说明。首先，对制冷剂声音进行说明。

制冷剂声音的发声源是膨胀阀的阀针。存在对该发声源施加振动的励振源。励振源包括自激振动和液柱共振。阀针具有固有振动频率，若其固有振动频率与励振源发生共振，则产生制冷剂声音。

自激振动是由膨胀阀的空隙引起的振动。如上所述，在膨胀阀10中，使阀针16在最下点与最上点之间滑动，改变节流部11的流路的宽度(流路面积)，从而调整制冷剂的压力和流量。因此，相对于进行往复动作的阀针而设置有空隙。

由于设置有空隙，因此有时阀针的中心轴相对于节流孔的中心轴倾斜。当阀针倾斜时，在阀针与节流孔之间的间隙产生在周向上相对较宽的部位和较窄的部位。在间隙宽的部位流动的制冷剂的速度比在间隙窄的部位流动的制冷剂的速度慢。因此，在阀针与节流孔之间的间隙流动的制冷剂的静压在周向上产生差异，其结果是阀针振动(自激振动)。

另一方面，液柱共振在流过膨胀阀的制冷剂为液体制冷剂的状态下产生。液柱共振根据由连接于膨胀阀的配管的配置决定的振动频率与膨胀阀的固有振动频率的关系而产生，所述振动频率由制冷剂的波长和液体制冷剂的音速求出。

液体制冷剂的振动频率在膨胀阀内不是一样的。因此，若液体制冷剂的振动频率成为接近固有振动频率的值，则引起共振，阀针振动。另外，在液体制冷剂的振动频率及固有振动频率的一方的振动频率成为另一方的振动频率的倍数频率这样的情况下也引起共振，阀针振动。

在实施方式1的膨胀阀10中，特别能够抑制作为励振源的自激振动及液柱共振中的自激振动。对此进一步详细说明。

如上所述，在阀针与节流孔之间的间隙产生在周向上相对较宽的部位和较窄的部位。在制冷剂流过间隙时，在间隙宽的部位与间隙窄的部位，间隙窄的部位与间隙宽的部位相比，容易受到粘性的影响。因此，如图6所示，在间隙窄的部位na流动的制冷剂的速度比在间隙宽的部位wa流动的制冷剂的速度低(参照箭头)。由此，由在间隙窄的部位na流动的制冷剂产生的静压比在间隙宽的部位wa流动的制冷剂的静压高。

因此，阀针16被从间隙窄的一侧向间隙宽的一侧施力。通过对阀针16施力，间隙窄的部位的间隙逐渐扩大，另一方面，间隙宽的部位的间隙逐渐变窄。由此，如图7所示，阀针16被朝向右侧施力，从图7的左图所示的状态经过中央图所示的状态，成为右图所示的状态。

当成为图7的右图所示的状态时，从间隙窄的一侧朝向间隙宽的一侧，与刚才相反地被朝向左方施力，从图7的右图所示的状态经过中央图所示的状态，成为左图所示的状态。以下，通过反复进行该动作，阀针自激振动。另外，在图7中，为了避免附图的繁杂，示出了一维的振动，但实际的振动为二维的振动。

在此，间隙宽的部位与间隙窄的部位在空间上相连。因此，如果间隙窄的部位的压力(静压)比间隙宽的部位的压力(静压)高，则压力应该从间隙窄的部位向间隙宽的部位释放。

但是，由于制冷剂通过阀针与节流孔之间的微小的间隙，因此制冷剂流动的速度快。因此，在压力从窄的部位向间隙宽的部位释放之前，制冷剂通过间隙，因此间隙窄的部位的压力(静压)与间隙宽的部位的压力(静压)被保持。即，反复进行阀针的动作。

在这样的状况下，如果发生液柱共振，则存在使自激振动放大的情况。并且，若自激振动的振动频率接近膨胀阀的固有振动频率的值，则引起共振，产生制冷剂声音。例如，在室内空调中，产生频率约为5～10khz左右的制冷剂声音。

如图5所示，在实施方式1的膨胀阀10中，当阀针16在最下点与最上点之间往复动作时，在与节流孔22的内周面始终相向的阀针16的部分(相向部分fn)形成有贯通阀针16的贯通孔18。贯通孔18以与在节流部11中流动的制冷剂的流动大致正交的方式形成。

由此，如图8所示，不会受到制冷剂的流动的影响，能够从静压高的间隙窄的部位向静压低的间隙宽的部位释放压力(静压)。其结果是，能够抑制作为励振源的自激振动和液柱共振中的自激振动，降低制冷剂声音。

制冷循环装置在世界各国在各种环境下使用。根据该环境选择膨胀阀的规格(固有振动频率)等成为成本增大的主要原因。例如，在低外部空气制冷运转中，有时在膨胀阀的入口侧和出口侧双方都为液体制冷剂。在该情况下，不仅需要考虑膨胀阀的入口侧，还需要考虑出口侧的液柱共振。另外，由于在节流部中流动的制冷剂的空穴现象，容易进一步产生制冷剂声音。

在实施方式1的膨胀阀10中，仅在阀针16形成贯通孔18，能够在膨胀阀10的内部抑制制冷剂声音，由此，能够提供抑制了成本的制冷循环装置。另外，通过抑制制冷剂声音，能够提供舒适的环境。另外，在实际的空调装置(制冷循环装置)中，在制热运转和制冷运转中，在膨胀阀中流动的制冷剂的方向相互成为相反方向，但对于任意方向的流动都能够降低制冷剂声音。

此外，作为膨胀阀的阀针，有应用了多孔质体的阀针(例如专利文献2)。多孔质体形成有多个小孔。因此，有时小孔的一部分具有与贯通孔相同的功能。多孔质体具有规定的规格(平均孔径、空隙率或孔间距等)来制造。

但是，在应用了多孔质体的阀针中，不是在特定的位置形成有特定的孔，而是细孔在阀针中随机地形成。因此，即使阀针相对于节流孔的位置相同，在细孔中流动的制冷剂的量也会产生偏差。即，在各个膨胀阀中制冷剂的流量产生差异。

另外，在多孔质体中，沿纵向(阀针的轴向)延伸的细孔与在横向(与阀针的轴向正交的方向)上贯通的细孔相连。因此，要沿横向流动的制冷剂的流动被要沿纵向流动的制冷剂阻碍，静压难以释放。

另一方面，在实施方式1的膨胀阀10的阀针16形成的贯通孔18的目的在于释放压力(静压)，目的与积极地使制冷剂流动的流路不同。因此，作为贯通孔18，不需要像多孔质体那样扩大开口面积。因此，在阀针16形成有贯通孔18的实施方式1的膨胀阀10中，与应用了多孔质体的膨胀阀相比，能够可靠地抑制制冷剂声音。

(第一变形例)

在第一变形例的膨胀阀中，在阀针形成有多个贯通孔。如图9及图10所示，在阀针16中，在与节流孔22(参照图3及图4)的内周面相向的相向部分fn形成有贯通阀针16的贯通孔18a和贯通孔18b。

贯通孔18a和贯通孔18b形成在阀针16的中心轴ac方向位置(高度方向位置)不同的位置。即，在此，贯通孔18a(高度h2)形成在比贯通孔18b(高度h3)低的位置。另外，贯通孔18a和贯通孔18b的周向位置不同，以俯视大致正交的方式形成。另外，贯通孔18a和贯通孔18b均以通过中心轴ac的方式形成。

通过使贯通孔18a的高度h2与贯通孔18b的高度h3不同，从而即使在阀针16相对于节流孔的位置变化的情况下，也能够将间隙窄的部位的压力高效地释放到间隙宽的部位。另外，通过贯通孔18a的周向位置与贯通孔18b的周向位置不同，从而能够可靠地抑制成为二维振动的阀针的自激振动。

(第二变形例)

在上述的膨胀阀中，例举了以平行于与阀针的中心轴ac大致正交的平面地形成有贯通孔的情况。作为形成于阀针16的贯通孔18，不限于这样的配置，例如也可以如图11所示，贯通孔18形成为以与该平面交叉的方式倾斜。即，贯通孔18也可以形成为将高度h4和高度h5连接。通过这样的贯通孔18，也能够将间隙窄的部位的压力释放到间隙宽的部位。由此，能够降低制冷剂声音。

实施方式2

在实施方式1中，对在阀针形成有贯通孔的膨胀阀进行了说明。在此，对在阀针形成有槽的膨胀阀进行说明。

如图12所示，在阀针16中，在与节流孔22(参照图3以及图4)的内周面相向的相向部分fn，沿着阀针16的外周面形成有环状的槽20。槽20与贯通孔18同样，不是将制冷剂从阀室14积极地送出的通路，而是作为用于释放制冷剂的静压的通路而形成的。另外，对于除此以外的结构，由于与图2所示的膨胀阀相同，因此对相同部件标注相同的附图标记，除了必要的情况以外不重复其说明。

在上述的膨胀阀10中，在制冷剂流过阀针16与节流孔22的间隙时，在槽20中，不易受到该流动的影响。由此，如图13所示，能够使压力(静压)沿着环状的槽从静压高的间隙窄的部位向静压低的间隙宽的部位释放(参照箭头)。其结果是，自激振动被抑制，能够降低制冷剂声音。另外，槽可以通过对阀针实施切削加工而形成。由此，能够将制造成本的上升抑制到最小限度。

(第一变形例)

在第一变形例的膨胀阀中，在阀针形成有多个槽。如图14所示，在阀针16中，在与节流孔22(参照图3及图4)的内周面相向的阀针16的相向部分fn，沿着外周面形成有环状的槽20a和槽20b。槽20a和槽20b形成在阀针16的中心轴ac方向位置(高度方向位置)不同的位置。即，在此，槽20a形成在比槽20b高的位置。

通过使槽20a的高度(位置)与槽20b的高度(位置)不同，从而即使在阀针16相对于节流孔的位置变化的情况下，也能够将间隙窄的部位的压力高效地释放到间隙宽的部位。另外，通过槽20a、20b沿阀针的外周面形成为环状，从而能够可靠地抑制成为二维振动的阀针的自激振动。

(第二变形例)

在上述的膨胀阀中，例举了以平行于与阀针的中心轴ac大致正交的平面地形成有槽的情况。作为形成于阀针16的外周面的槽20，不限于这样的配置，例如也可以如图15所示，槽20以相对于该平面倾斜的方式形成。通过这样的槽20，也能够将间隙窄的部位的压力释放到间隙宽的部位。由此，能够降低制冷剂声音。

实施方式3

在实施方式2中，对在阀针形成有槽的膨胀阀进行了说明。在此，对在节流孔形成有槽的膨胀阀进行说明。

如在实施方式1中说明的那样，膨胀阀的阀针相对于节流孔在最下点和最上点之间往复动作(滑动动作)。首先，如图3所示，在节流部为全闭的状态下，节流孔22中的位于位置po1与位置po2之间的部分与阀针16相向。另一方面，如图4所示，在节流部为全开的状态下，节流孔22中的位于位置po1与位置po3之间的部分与阀针16相向。

于是，当阀针16在最下点与最上点之间往复动作时，节流孔22中的位于位置po1与位置po3之间的部分(相向部分fo)始终与阀针16的外周面相向。如图16所示，在膨胀阀10中，在节流孔22中的该相向部分fo沿着内周面形成有环状的槽24。

槽24与贯通孔18同样，不是作为将制冷剂从阀室14积极地送出的通路，而是作为用于释放制冷剂的静压的通路而形成的。另外，对于除此以外的结构，由于与图2所示的膨胀阀相同，因此对相同部件标注相同的附图标记，除了必要的情况以外不重复其说明。

在上述的膨胀阀10中，在制冷剂流过阀针16与节流孔22的间隙时，在槽24中，不易受到该流动的影响。由此，如图17所示，能够使压力(静压)沿着环状的槽24从静压高的间隙窄的部位向静压低的间隙宽的部位释放(参照箭头)。其结果是，自激振动被抑制，能够降低制冷剂声音。

(变形例)

在第一变形例的膨胀阀中，在节流孔形成有多个槽。如图18所示，在节流孔22中，在与阀针16(参照图3以及图4)相向的节流孔22的相向部分fo，沿着内周面形成有环状的槽24a和槽24b。槽24a和槽24b形成在节流孔22的轴向(高度方向位置)不同的位置。即，在此，槽24a形成在比槽24b高的位置。另外，槽24a、24b与贯通孔18同样，不是作为将制冷剂从阀室14积极地送出的通路，而是作为用于释放制冷剂的静压的通路形成的。

通过使槽24a的高度(位置)与槽24b的高度(位置)不同，从而即使在阀针16相对于节流孔的位置变化的情况下，也能够将间隙窄的部位的压力高效地释放到间隙宽的部位。另外，通过槽24a、24b沿着节流孔22的内周面形成为环状，从而能够可靠地抑制成为二维振动的阀针的自激振动。

另外，作为形成于节流孔的内周面的槽，也可以以相对于与节流孔的轴(或阀针的中心轴ac)大致正交的平面倾斜的方式形成(未图示)。

另外，虽然例举了以遍及节流孔22的内周面的整周而形成的环状的槽，但作为槽，例如也可以沿着内周面的半周等周面的一部分形成。

另外，对于在各实施方式中说明的膨胀阀的阀针的结构(贯通孔和槽)以及节流孔的结构(槽)，可以根据需要进行各种组合。

本次公开的实施方式是例示，并不限定于此。本发明并不是上述说明的范围，而是由权利要求书来表示，意在包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

工业实用性

本发明可有效地用于利用阀针和节流孔构成节流部的膨胀阀。

附图标记说明

1制冷循环装置；2空调装置；4压缩机；6冷凝器；8蒸发器；10膨胀阀；11节流部；12阀主体；14阀室；16阀针；18、18a、18b贯通孔；20、20a、20b槽；22节流孔；24、24a、24b槽；26连通孔；30第一配管；32第二配管；pn1、pn2、po1、po2位置；wa宽的部位；na窄的部位；fn、fo相向部分；ac中心轴。