专利名称：针阀及具有此针阀的制冷循环装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制冷循环装置等使用的、内侧有冷媒等流体通过的针阀以及具 有此针阀的制冷循环装置。
背景技术：
制冷循环装置等使流体循环的各种装置中，使用了各种针阀(例如
参照专利文献1)。专利文献1所示的针阀具有内侧形成冷媒等流体 通过的流路的阀箱，与阀箱的阀座自由接离的针状阀体，使上述阀体与 上述阀座接离的驱动部。
在上述专利文献l所示的针阀中，对驱动部的定子线圈等施加电流， 通过旋转该驱动部的转子，使阀体与设置在阀座上的阀口接离，改变开 度，以适当改变上述流体的流量。特开2006-97947号公报
在上述专利文献1所示的针阀中，形成在阀箱内的流路中流动的流 体流，在阀口靠近阀箱的端部内缘分离，从该内缘产生气穴，产生的气 穴通过阀口内部，被导入该针阀的下游，然后大多在排出阀箱后消减。 以往的针阀中，由于气穴在排出针阀后消减，所以消减时的噪音传到针 阀下游，导致制冷循环装置自身发生的噪音有变大的趋势。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能够抑制用于制冷循环装置等时产生 的噪音的针阀及具有此针阀的制冷循环装置。
为了实现上述目的，本发明第一方面的针阀，具有阀箱和阀体，上述阀 箱具有容纳由输入口供给的流体的阀室和将上述流体导向输出口并且在长度 方向形成一定内径的阀口 ，上述阀体与上述阀口自由接离且形成为越靠近该阀 口越尖的针状、并且通过与上述阀口接离来改变开度，具其特征在于，
上述阀口比上述iir入口的内面更向上述阀室内侧突出，并且，
在通过上述阀体轴心的剖面中，若设该阀体顶端部构成的角度为e、上述
阀口的内径为D、上述阀口轴心方向的全长为L,贝ij
上述角度6大于0度且在40度以下时，L/D在3.0以上6.5以下，并且， 上述角度6大于40度且在80度以下时，L/D在1.5以上4.5以下。 本发明第二方面的针阀的特征在于，在第一方面的针阀中，上述阀口形成
为圆筒状，且从上述阀室的内面向该阀室内侧突出。
本发明第三方面的针阀的特征在于，在第二方面的针阀中，上述阀口的外
周面沿着使该阀口随着从上述阀室的内面朝向该阀室内侧逐渐变细的方向形成。
本发明第四方面的针阀的特征在于，在第三方面的针阀中，上述阀口的外 周面形成为单叶双曲面。
本发明第五方面的制冷循环装置的特征在于，冷:煤回路中具有第一方面至 第四方面中的任 一 个针阀。
本发明第一方面的针阀，使阀口比输入口的内面更向阀室内侧突出，阀口 内径D与阀口全长L的关系为阀体顶端部构成的角度6大于0度且在40 度以下时，L/D为3.0以上6.5以下，并且，角度6大于40度小于80度时， L/D为1.5以上4.5以下。即，以使在阀口的靠近阀室的端部内缘产生的气穴 能够在该阀口内消减的程度，使阀口从阀室的内面向该阀室内侧突出，使阀 口的全长L相对于阀口内径D足够长。
所以，阀室内产生的气穴在阀口内几乎全部消减，能够防止在阀口外消减。 因此能够防止气穴消减时的噪音传到针阀下游，用于制冷循环装置等时，能 够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。
本发明第二方面的针阀，阀口形成为圆筒状，从阀室的内面向该阀室内侧
突出，所以通过输入口导入阀室内的流体，冲击阀室的内面后，通过阀口导 向输出口。因此，流入阀口内的流体的流速降低，能够防止该阀口内产生气 穴。因此，自然能够防止气穴在阀口外消减，从而能够切实地抑制噪声。
本发明第三方面的针阀，阀口外周面沿着使该阀口随着朝向阀室内侧逐渐 变细的方向倾斜。所以，通过输入口进入阀室内、冲击阀室的内面的流体， 沿着阀口外周面流动，被迅速导入阀室内侧，然后导入该阀口内。因此，能
够防止阀口内流体流动的紊乱，更加能够抑制噪音。
本发明第四方面的针阀，阀口外周面形成为单叶双曲面，即随着朝向阀室 内侧阀口逐渐变细的流畅曲面，所以冲击阀室的内面的流体，沿着阀口外周 面流动，被迅速导入阀室内侧，顺利导入该阀口内。因此，能够防止阀口内 流体流动的紊乱，更加能够抑制噪音。
本发明第五方面的制冷循环装置，具有上述针阀，所以能够防止气穴在针 阀下游消减，从而能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪声。
图l是本发明一实施方式的针阀的剖面图。
图2是将图1所示的针阀的主要部分扩大后显示的剖面图。
图3是表示图2所示的针阀的主要部分作用的剖面图。
图4是图2所示的针阀的变形例的主要部分的剖面图。
图5是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。
图6是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。
图7是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。
图8是图2所示的针阀的其他变形例的主要部分的剖面图。
图9是具有图1所示的针阀的制冷循环装置的冷媒回路图。
图10是表示改变L/D时的噪音等级变化的测量结果的图表。
图11是表示改变L/D时的噪音等级变化的其他测量结果的图表。
符号说明
1针阀
10阀箱
11阀室
12阀口
14输入口
16输出口
30阀体
e角度
L全长D内径
具体实施例方式
下面参照图1至图3说明本发明一实施方式的针阀。
图l所示的针阀l,是作为例如用于制冷循环装置、改变作为流体的冷媒 的流量的、被称为安全阀来使用的。
针阀1,如图1所示，具有杯状的金属制或合成树脂制的阀箱10。岡箱 IO具有阀室11， >(人与阀室11的后述阀体30相对的阀座22直立设置的圓 筒状阀口 12,与横接头13连接并与阀室11直接连通的输入口 14,与下接头 15连接并经由阀口 12与阀室11连通的输出口 16。
即，在阀箱IO的内侧，经过输入口 14、阀室11、阀口 12、输出口 16, 形成上述冷々某流动的流路，当然，岡室11内容纳由输入口 14供给的流体。 阀口 12将上述阀室11内的流体导向输出口 16。图示例中，在针阀1中，液 体的流体从输入口 14流到输出口 16，输入口 14及横接头13的内面，与阀室 11的内面大致设置在同一面上。另外，阀箱IO的图1中的上端部内，安装了 圆筒状的阀导向部件34。
阀口 12,形成为从阀座22、即阀室11的内面向阀箱IO的内侧直立设置、 并且从该阀座22向阀箱IO的外侧直立设置的圆筒状。即，阀口12比输入口 14的内面更向阀室11内侧、即输入口 14及对黄接头13的轴心突出。阀口 12 的内径D在其长度方向的全长上形成为一定，其内侧流动作为流体的冷媒。
阀箱10的图1中的上部，同轴地安装了圆筒状盖部件28,在此盖部件28 的图l中的上部，由安装板17固定了固定支持部件(内螺紋部件)18。固定 支持部件18上形成导孔19。导孔19与阀口 12在同心的位置上，在导孔19 中，以能够在轴心方向(上下方向)、即阀开闭方向上滑动的方式嵌入了圓 筒状的阀支架20。由此，阀支架20能够在固定支持部件18内、在轴心方向 上移动。
阀支架20,图1中的下端内周安装了环状的下侧法兰部件21，其图1中 的上端内周， 一体形成了环状的上侧法兰片23。下侧法兰部件21的图1中的 上表面，形成圆环台阶状的向上的制动器面部25。并且，阀支架20上形成有
均压孔110。
安装在阀支架20上的下侧法兰部件21上，以能够在轴心方向上移动的方 式安装了金属制或合成树脂制的阀体30。阀体30形成为圆柱状的针状，与形 成在下侧法兰部件21内侧的开口 26松配合，即，以具有规定的径向间隙的 状态穿过，使得能够相对于阀支架20在径向移动，并且通过从图l中的上端 部设置为凸状的环台阶部(肩部)32的下底面与下侧法兰部件21的上面卡合， 能够旋转地被阀支架20悬挂支持。
阀体30通过阀导向部件34内，可沿其轴心自由移动地被该阀导向部件 34支持。阀体30，在图1中的下侧且与阀座22即阀口 12相对的顶端部形成 圆锥形的流量调整部33，流量调整部33，比下侧法兰部件21内侧的开口 26 更向阀口12突出。由此，阀体30在轴心方向自由移动，与阀口12自由接离 地设置，其流量调整部33形成为越接近阀口 12越尖。
阀体30，根据流量调整部33相对阀口 12的进入度(轴心方向位置)， 进行冷媒的定量的流量控制，流量调整部33抵接到阀口 12周围的阀座22时， 成为阀口 12关闭(闭塞)的全闭状态。
阀支架20上，作为后述的步进电机70转子轴的外螺紋轴73的下端部74, 以松配合的状态，贯穿阀支架20的上侧法兰片23内侧的开口 27。此松配合 状态是指，阀支架20与外螺紋轴73可以相对地在径向移动。
外螺紋轴73的下端部74、即外螺紋轴73与阀体30之间，设置了护圈部 件35。护圈部件35形成为圆柱状，当然容纳在阀支架20内，其图1中的上 端，兼弹簧护圈的凸状悬挂卡合部75在其全周上一体形成为凸状。悬挂卡合 部75，是在图1中的上面侧涂覆氟树脂等高滑性塑料而形成，或夹着高滑性 塑料构成的垫圏29、 31，与阀支架20的上侧法兰片23可旋转地卡合。由该 卡合，阀支架20被外螺紋轴73可旋转地悬挂支持。
护圈部件35上设置的悬挂卡合部75与阀体30的环状台阶部(肩部)32 之间，以被给予规定预压的状态安装了内侧通过护圈部件35的压缩盘簧36。 外螺紋轴73的外周面形成外螺紋部37。外螺紋部37与形成在固定支持 部件18上的内螺紋部(内螺紋孔)38螺合。由该螺合，外螺紋轴73,伴随 着旋转在轴心方向、即阀开闭方向上移动。由该外螺紋部37与内螺紋部38的螺合，构成进给螺旋机构，进给螺旋机构将外螺紋轴73的旋转运动转换为 阀开闭方向的直线运动。
盖部件28的图1中的上部上，步进电机70的筒状转子机盒71由焊接等 气密地固定。转子机盒71内，可旋转地设置了将外周面部72A多极磁化后的 转子72。转子72上固定连接了兼转子轴的外螺紋轴73的图1中的中央部。
转子机盒71外侧，插入安装了定子线圈单元77。定子线圏单元77，具体 未图示，用于步进电机时，是内部具有磁极齿、绕组部、电布线部的公知的 气密模制结构。
转子机盒71内具有由转子机盒71顶部悬挂固定的导向支持筒78，安 装在导向支持筒78外周部的螺旋导向线体79,形成在导向支持筒78上端部 的固定制动器部80,与螺旋导向线体79螺合的可动制动器部件81，与可动 制动器部件81卡合后使之旋转的转子72的突起部82,由此，构成开阀或闭 阀的制动器。另外，导向支持筒78，内侧通过外螺紋轴73的图1中的上端部 76，自由旋转地支持该外螺紋轴73。
在步进电机70中，由转子72旋转驱动外螺紋轴73，伴随旋转的外螺紋 轴73在轴心方向的移动，使阀支架20和阀体30在阀开闭方向直线移动。由 此，阀体30的流量调整部33相对阀口 12的轴心方向位置(阀开闭方向的直 线移动位置)变化，与其轴心方向位置对应，阀口 12的有效开口面积增减， 进行冷媒的定量的流量控制。这样，阀体30通过与阀口 12接离，改变冷媒 流量即针阀1的开度。
由阀体30向阀开闭方向的图1中的下方的下降移动，阀口 12的有效开口 面积逐渐降低，与之对应，流过阀口 12的流体流量也逐渐降低。阀体30在 阀开闭方向下降移动规定量时，阀体30的流量调整部33与阀座22抵接，由 此阀口 12变成关闭的全闭状态。
本实施方式的针阀1中，如图2所示，在通过阀体30的轴心的剖面中， 若设该阀体30的流量调整部33即顶端部外周面之间构成的角度为6 、阀口 12的内径为D、阀口 12轴心方向的全长为L，则角度大于O度且在40度以 下时，L/D为3.0以上6.5以下。图示例中，角度6约为35度，L/D约为3.0。
上述结构的针阀l，设置在图9所示的制冷循环装置的冷媒回路中，作为该制冷循环装置的安全阀作用。
该制冷循环装置，如图9所示，具有压缩机IOI、冷凝器(室外换热器) 102、作为安全阀使用的上述针阀1、蒸发器(室内换热器)104、环形连接上 述部件的冷々某通路105~108。
该制冷循环装置用于空调装置(制冷)和冷冻/冷藏箱等。并且，使用上 述针阀1的制冷循环装置，不限于图9所示的基本制冷循环装置，通过加入 四通阀后能够调换冷媒电路中冷媒流动方向的制冷/制热用空调装置，室内机 内串联了 2个换热器、这2个换热器间有追加的安全阀的制冷/制热/除湿的空 调装置等，即所有的制冷循环装置中都可以使用。另外，使用了针阀1的制 冷循环装置还可以用于，1个室外机并列连接了多个室内机、各室内机具有安 全阀的制冷/制热空调机等。
根据本实施方式，阀口 12比输入口 14的内面更向阀室11内侧突出，阀 口 12的内径D与阀口 12的全长L的关系为，阀体30的顶端部构成的角度6 大于0度且在40度以下时，L/D为3.0以上6.5以下。即，以使阀口 12靠近 阀室11的端部内缘产生的气穴能够在该阀口 12内消减的程度，阀口 12从阀 室11的内面向该阀室11内侧突出，相对阀口 12的内径D,阀口 12的全长L 足够长。
所以，阀室11内产生的气穴，在阀口 12内几乎消减完，能够防止在阀口 12外即针阀1下游侧消减。因此，能够防止气穴消减时的噪音传到针阀1的 下游，用于制冷循环装置等时，能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。
另外，阀口 12形成为圆筒状，从阀室11的内面向该阀室11的内侧突出， 所以通过输入口 14导入阀室11内的流体，如图3中的箭头所示，冲击到阀 室11的内面后，通过阀口 12导入输出口 16。因此，流入阀口 12内的流体的 流速降低，能够防止该阀口 12内产生气穴。因此，自然能够防止气穴在阀口 12外消减，从而能够切实地抑制噪音。
并且，具有上述针阀1,所以能够防止气穴在针阀1下游消减，能够抑制 该制冷循环装置自身产生的噪音。
上述实施方式中，角度6大于0度且在40度以下时，L/D为3.0以上6.5 以下。但是，本发明中，如图8所示，上述角度e大于45度且小于60度时，
L/D可以是1.5以上4.5以下。并且图8所示的例中，角度e约为50度，L/D 约为2.5。图8中，与上述实施方式相同的部分使用相同符号，省略说明。这 时也与上述实施方式一样，以使阀口 12靠近阀室11的端部内缘产生的气穴 能够在该阀口 12内消减的程度，阀口 12从阀室11的内面向该阀室11内侧 突出，相对于阀口 12的内径D,阀口 12的全长L足够长。
所以，阀室ll内产生的气穴，在阀口 12内几乎消减完，能够防止在阀口 12外即针阀1下游侧消减。因此，能够防止气穴消减时的噪音传到针阀1的 下游，用于制冷循环装置等时，能够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。
另外，本发明中，如图4所示，设置有阀口 12的阀座22可以与阀箱10 分开形成。图4中，与上述实施方式相同的部分用相同的符号表示，省略说 明。
本发明中，如图5所示，阀口 12可以不形成为圆筒状。图5中，与上述 实施方式相同的部分使用相同的符号，省略说明。如图5所示的情况为，横 接头13的内面与输入口 14的内面大致为同一面，设置比该输入口 M的内面 更向阀室11内侧即输入口 14及横接头13的轴心突出的台阶90，在该台阶 90设置内径D在长度方向上一定的圆孔，构成阀口 12。总之，本发明中，只 要阀口 12从阀室11的内面向阀室11内侧突出，且比输入口 14的内面更向 阀室11内侧突出即可。
图4及图5所示的情况，与上述实施方式一样，阀室11内产生的气穴， 在阀口12内几乎消减完，能够防止在阀口 12外即针阀1下游侧消减。因此， 能够防止气穴消减时的噪音传到针阀1的下游，用于制冷循环装置等时，能 够抑制该制冷循环装置自身产生的噪音。
图5所示的情况中，通过形成上述台阶90来构成阀口 12，所以能够减少 制造耗费的功夫，能够实现低成本化。
本发明中，如图6及图7所示，可以使阀口 12的外周面沿着使阀口 12从 靠近输出口 16的冲艮部即阀室11的内面朝向阀室11内侧即输入口 14的轴心 逐渐变细的方向形成。图6及图7中，与上述实施方式相同的部分使用相同 符号，省略说明。
图6所示的情况中，阀口12的外周面，在包含该阀口 12轴心的剖面中，
为直线状且相对阀体30轴心倾斜。
图7所示的情况中，阀口 12的外周面，在包含该阀口 12轴心的剖面中， 阀口 12长度方向的中央部形成为凹字的顺畅曲线。即，阀口 12的外周面形 成为所谓二次曲面的单叶双曲面。
上述情况中，阀口 12的外周面沿着使该阀口 12随着朝向阀口 U内侧逐 渐变细的方向倾斜，所以通过输入口 14流入阀室11内、沿着图6及图7中 的箭头、冲击阀室11的内面的液体，沿着阀口 12外周面流动，快速导入阀 室ll内侧，然后导入该阀口 12内。因此流体沿着阀口 12外周面流动，所以 能够防止阀口 12内流体流动的紊乱，更加能够抑制噪音。
图7所示的情况中，阀口 12的外周面形成为单叶双曲面，即随着朝向阀 室11内侧、阀口 12逐渐变细的顺畅曲面，所以沖击阀室11的内面的液体， 沿着阀口 12的外周面流动，快速导入阀室11内侧后，顺利导入该阀口 12内。 因此，能够防止阀口 12内的流体的流动紊乱，更加能够抑制噪音。
接着，本发明的发明者们制造了 L/D不同的多个针阀1,确认了本发明的 效果。结果如图10及图11所示。图10表示，使用角度6为20度、30度、 40度的阀体30、对于L/D不同的针阀1使用上述阀体30、并使冷媒流动时的 噪声强度的测量结果。图10中的实线表示使用角度e为20度的阀体30的情 况，图10中的虚线表示使用角度6为30度的阀体30的情况，图10中的点 划线表示使用角度6为40度的阀体30的情况。
图11表示使用角度6为45度、60度、80度的阀体30、对L/D不同的针 阀l使用上述阀体30、并使冷媒流动时的噪声强度的测量结果。图11中的实
线表示使用角度e为45度的阀体3o的情况，图ii中的虛线表示使用角度e 为60度的阀体30的情况，图11中的点划线表示使用角度e为^度的阀体
30的情况。
图IO及图11中的横轴表示L/D，图IO及图11中的纵轴表示在距离安装 了针阀1的单元30cm的位置测量的噪音等级(dB)。该噪音等级(dB)表 示声音引起的空气压力的变动幅度，该噪音等级(dB)在约44dB以下时，表 示几乎不会对人产生不适的等级的噪音。
根据图IO可知，在上述角度6大于0度且在40度以下时，通过使L/D在3.0以上6.5以下，能够使噪音等级在43.5dB以下，明显能够抑制噪音。
根据图11,在上述角度6大于40度且在80度以下时，通过使L/D在1.5 以上4.5以下，能够使噪音等级在44.0dB以下，从而能够抑制噪音。
上述实施方式只是表示本发明的具有代表性的方式，本发明并不限定于实 施方式。即，只要在不脱离本发明的思想的范围内，可以有各种变形。例如， 上述实施方式中，表示作为构成制冷循环装置的安全阀的针阀1。
但是，本发明的针阀l,可以用于构成制冷循环装置以外的装置的各种用 途。总之，本发明的针阀1可以控制各种流体的流量。另外，本发明的针阀1， 只要角度6、内径D和全长L满足上述关系，可以适当改变各部分的尺寸。
权利要求
1.一种针阀，具有阀箱和阀体，上述阀箱具有容纳由输入口供给的流体的阀室和将上述流体导向输出口并且在长度方向形成一定内径的阀口，上述阀体与上述阀口自由接离且形成为越靠近该阀口越尖的针状、并且通过与上述阀口接离来改变开度，具其特征在于，上述阀口比上述输入口的内面更向上述阀室内侧突出，并且，在通过上述阀体轴心的剖面中，若设该阀体顶端部构成的角度为θ、上述阀口的内径为D、上述阀口轴心方向的全长为L，则上述角度θ大于0度且在40度以下时，L/D在3.0以上6.5以下，并且，上述角度θ大于40度且在80度以下时，L/D在1.5以上4.5以下。
2. 根据权利要求1所述的针阀，其特征在于，上述阀口形成为圆筒状， 且从上述阀室的内面向该阀室内侧突出。
3. 根据权利要求2所述的针阀，其特征在于，上述阀口的外周面沿着使 该阀口随着从上述阀室的内面朝向该阀室内侧逐渐变细的方向形成。
4. 根据权利要求3所述的针阀，其特征在于，上述阀口的外周面形成为 单叶双曲面。
5. —种制冷循环装置，其特征在于，冷媒回路中具有权利要求1至4中 任一项所述的针阀。
全文摘要
本发明提供能够抑制用于制冷循环装置等时产生的噪音的针阀及具有此针阀的制冷循环装置。针阀(1)具有阀箱(10)和阀体(30)。阀箱(10)内形成阀室(11)，并且，从其阀座(22)向阀室(11内设置阀口(12)。阀体(30)与阀口(12)接离，改变开度。阀体(30)的流量调整部(33)形成为锥状。在通过阀体(30)的轴心的剖面中，若设流量调整部(33)构成的角度为θ、阀口(12)的内径为D、阀口(12)轴心方向的全长为L，则角度θ大于0度且在40度以下时，L/D在3.0以上6.5以下。
文档编号F16K1/32GK101358656SQ200810131319
公开日2009年2月4日 申请日期2008年8月1日 优先权日2007年8月2日
发明者中川大树, 中野诚一, 古牧久司, 平川尚, 本藤壮英, 金子裕 申请人:株式会社鹭宫制作所