節流裝置以及冷凍循環的製作方法

2023-12-01 06:34:56 1

本發明涉及設於冷凍循環的冷凝器與蒸發器之間且對由上述冷凝器冷凝後的製冷劑進行減壓並向上述蒸發器送出的節流裝置、以及使用了該節流裝置的冷凍循環。

背景技術：

現今，作為這種節流裝置，例如在日本特開2008－138812號公報(專利文獻1)中公開。該現有的節流裝置的閥開度根據冷凝器側(一次側)的製冷劑的壓力與蒸發器側(二次側)的製冷劑的壓力的差壓而變化。而且，現有的節流裝置設有過濾器(粗濾器)來將從一次側流入的製冷劑中的異物除去。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008－138812號公報

技術實現要素：

發明所要解決的課題

一般地，在冷凍循環的系統內安裝80目～100目左右的過濾器(粗濾器)，0.15～0.2mm左右的大小的異物通過過濾器，同製冷劑一起流動。因此，在對針閥進行導向的導向面與該針閥的間隙為0.02～0.1mm的情況下，異物無法在該間隙流動。因此，異物堵塞在導向面與針閥之間的滑動部，從而有時導致針閥鎖定。

本發明的課題在於，在設於冷凍循環的冷凝器與蒸發器之間且對由上述冷凝器冷凝後的製冷劑進行減壓並向上述蒸發器送出的節流裝置中，防止針閥因磨損等導致在系統內產生的異物而鎖定。

用於解決課題的方案

方案1的節流裝置是一種節流裝置，其設於冷凍循環的冷凝器與蒸發器之間，對由上述冷凝器冷凝的製冷劑進行減壓並向上述蒸發器送出，其特徵在於，具備：主體外殼，其構成與上述冷凝器連接的一次室、和與上述蒸發器連接的二次室；閥座部件，其形成有閥口，且在上述主體外殼內配設在上述一次室與上述二次室之間；閥芯，其通過沿上述閥口的軸線移動來使上述閥口的開度可變；導向面，其是與上述閥口的軸線平行的導向面，相對於上述閥座部件而配置於上述二次室側；以及彈簧部件，其向上述閥口側對上述閥芯進行施力，繞上述軸線設有多個作為上述閥芯的側面與上述導向面的點接觸或者線接觸的部分的滑動接觸部，並且以相鄰的該滑動接觸部之間的上述閥芯的側面與上述導向面的間隔比上述滑動接觸部處的上述閥芯的側面與上述導向面的間隔更大的方式設有供上述製冷劑流動的導入路。此外，方案以及說明書中「點接觸、線接觸」的「點、線」是指接觸部分是有限的面積、有限的寬度且其面積以及寬度微小，實際上是包括點或者線的概念。

方案2的節流裝置在方案1所記載的節流裝置的基礎上，其特徵在於，上述導向面是圓筒形狀的圓筒狀導向面。

方案3的節流裝置在方案2所記載的節流裝置的基礎上，其特徵在於，具備圓筒狀的導向部件，該導向部件與上述閥口同軸地配置於上述主體外殼內的上述二次室側，並且供上述閥芯插通，在該導向部件的內側形成有上述圓筒狀導向面。

方案4的節流裝置在方案3所記載的節流裝置的基礎上，其特徵在於，在上述導向部件形成有從上述閥芯的背後的背壓室向上述二次室側釋放製冷劑的釋放孔，上述導入路的與上述軸線正交的面的截面的合計面積比上述釋放孔的面積小。

方案5的節流裝置在方案2所記載的節流裝置的基礎上，其特徵在於，將上述主體外殼的內周面作為上述圓筒狀導向面。

方案6的冷凍循環的特徵在於，在冷凝器與蒸發器之間設有方案1至5任一項中所記載的節流裝置。

發明的效果如下。

根據方案1、2、5、6的發明，由於繞軸線在多個滑動接觸部處，閥芯的側面與導向面點接觸、或者線接觸來對閥芯進行導向，並且設有將相鄰的滑動接觸部之間的閥芯的側面與導向面的間隔擴大了的導入路，所以混入製冷劑的異物被該導入路引導而流動，因此能夠防止閥芯的鎖定。

根據方案3的發明，除方案1的效果之外，還能夠將導向部件與主體外殼的縫隙作為供製冷劑流動的流路。

根據方案4的發明，除方案3的效果之外，還獲得以下的效果。通過使導入路的截面的合計面積比從閥芯的背後的背壓室向二次室側釋放製冷劑的釋放孔的面積小，能夠相對於從導入路流入背壓室的製冷劑的流量，增多從釋放孔排出的製冷劑的流量，從而能夠降低背壓室的壓力而增大作用於閥芯的差壓。因此，能夠增大閥芯的提升量(節流裝置的最大開度)，即便異物被夾在閥芯與閥口之間，若以使節流裝置的開度最大的方式進行冷凍循環的控制，則能夠利用從一次室向二次室流出的製冷劑的流動來將異物向二次室側除去，從而能夠防止成為異物堵塞不變的狀態。

附圖說明

圖1是本發明的第一實施方式的節流裝置的縱剖視圖、底部剖視圖以及剖視圖。

圖2是本發明的實施方式的冷凍循環的簡要結構圖。

圖3是示出本發明的實施方式中的針閥的插通部的變形例的圖。

圖4是本發明的第二實施方式的節流裝置的縱剖視圖。

具體實施方式

接下來，參照附圖對本發明的節流裝置的實施方式進行說明。圖1是第一實施方式的節流裝置的縱剖視圖(圖1(a))，圖2是實施方式的冷凍循環的簡要結構圖。此外，圖1(b)是圖1(a)的a－a向視圖，圖1(c)是圖1(a)的b－b剖視圖。

首先，對圖2的冷凍循環進行說明。該冷凍循環例如構成空調機，具有壓縮機100、冷凝器110、實施方式的節流裝置10、粗濾器20、以及蒸發器120。向冷凝器110供給由壓縮機100壓縮後的製冷劑，並經由粗濾器20向節流裝置10輸送由該冷凝器110冷凝後的製冷劑。粗濾器20將流過冷凍循環的製冷劑所含有的異物除去，例如是80目～100目左右的過濾器。節流裝置10如在下文中說明那樣使製冷劑膨脹來使之減壓並向蒸發器120輸送。而且，在將冷凍循環作為空調機來構成的情況下，利用該蒸發器120來對室內進行冷卻，從而獲得製冷的功能。由蒸發器120蒸發後的製冷劑向壓縮機100循環。

如圖1所示，節流裝置10具備由金屬管構成的主體外殼1、金屬制的閥座部件2、導向部件3、作為「閥芯」的針閥4、彈簧座5、作為「彈簧部件」的螺旋彈簧6、以及限位部件7。此外，閥座部件2和導向部件3通過金屬材料的切削等而形成為一體。

主體外殼1是以軸線l為中心的圓筒狀的形狀，構成經由上述粗濾器20而與冷凝器110連接的一次室11、和與上述蒸發器120連接的二次室12。閥座部件2一體地構成與主體外殼1的內表面匹配的大致圓柱形狀的閥座部2a、和從閥座部2a向下方伸出的圓筒部2b。在閥座部2a的外周面的整周(繞軸線l的整周)形成有鉚接槽2a1，通過在該鉚接槽2a1的位置處鉚接主體外殼1，來將閥座部件2(以及導向部件3)固定於主體外殼1內。由此，將閥座部件2配設於一次室11與二次室12之間。並且，在閥座部件2形成有呈以軸線l為中心的圓柱孔的閥口21，並且形成有從該閥口21導通至圓筒部2b內的直徑較大的導通室22。

導向部件3呈圓筒狀的形狀且從閥座部件2豎立設置在二次室12內，該導向部件3與主體外殼1的縫隙成為主體側流路13。導向部件3具有以軸線l為中心的圓柱狀的導向孔31，並且，在與閥座部件2相鄰的位置形成有將導向孔31與外部(二次室12)導通的釋放孔32。另外，在導向部件3的上方形成有將導向孔31與外部(二次室12)導通的釋放孔33。而且，導向孔31的內周面成為圓筒狀導向面31a。該圓筒狀導向面31a與軸線l平行。

針閥4具有使前端部41a的端面大致平坦而成的圓錐狀的針狀部41、被插通在導向部件3的導向孔31內的插通部42、以及形成於插通部42的端部的凸起部43。如圖1(c)所示，插通部42的與軸線l正交的面的截面形狀大致呈六稜柱的形狀，該插通部42的六稜柱的相鄰的側面彼此之間的寬度的狹窄的面成為導向部42a。而且，通過使導向部42a沿導向孔31的圓筒狀導向面31a滑動，來進行導向使針閥4沿軸線l移動。即，導向部42a通過與軸線l平行的線而與圓筒狀導向面31a線接觸，該導向部42a與圓筒狀導向面31a的線接觸的部分成為滑動接觸部s。並且，該滑動接觸部s繞軸線l設有多個(該例子中為六個)。

並且，由插通部42的六稜柱的側面和導向孔31的圓筒狀導向面31a圍起的縫隙成為從閥口21側的空間通向針閥4的背後的背壓室44的導入路45。即設有導入路45，該導入路45構成為相鄰的滑動接觸部s之間的插通部42的側面與圓筒狀導向面31a的間隔比滑動接觸部s處的插通部42的側面(針閥4的側面)與圓筒狀導向面31a的間隔更大。此外，在凸起部43，埋設有使翼片與導向孔31的圓筒狀導向面31a滑動接觸的葉片43a。

彈簧座5是大致圓柱狀的形狀，在其外周面的整周(繞軸線l的整周)形成有鉚接槽5a。而且，通過在該鉚接槽5a的位置處鉚接導向部件3，來將彈簧座5固定於導向部件3內。螺旋彈簧6在導向孔31內經由葉片43a而以壓縮的狀態配設在針閥4與彈簧座5之間。

限位部件7是大致圓柱狀的形狀，如圖1(b)所示，在該限位部件7且在圓柱狀部件的側面形成有d切割面71，一次室11經由該d切割面71與圓筒部2b的間隙而與閥座部件2的導通室22導通。此外，該限位部件7的d切割面71與圓筒部2b間隙的大小設定為足夠的大小，以便從一次室11流入的製冷劑的流動不會產生壓力損失。並且，在限位部件7的除d切割面71以外的外周面(繞軸線l)形成有鉚接槽7a。而且，通過在該鉚接槽7a的位置處鉚接閥座部件2的圓筒部2b，來將限位部件7固定於閥座部件4。此外，限位部件7也可以由粗濾器構成，作為具備粗濾器的節流裝置。

圖1的狀態下，針閥4的針狀部41的前端部41a從閥口21向一次室11側突出。該針狀部41的前端部41a的端面抵接於限位部件7。此外，因限位部件7相對於閥座部2a的在軸線l方向上的位置設定，即使在針狀部41的前端部41a的端面抵接於限位部件7的狀態，也可以在該針狀部41與閥口21之間形成縫隙、即「節流孔」。

根據以上的結構，若來自冷凝器110的高壓製冷劑向一次室11流入，則一次室11的製冷劑從限位部件7與圓筒部2a的縫隙流過閥口21與針狀部41的縫隙(節流孔)而嚮導向孔31內流出。流出該導向孔31後的製冷劑分流，一側的流動的製冷劑從導向部件3的釋放孔32向主體側流路13流動，另一側的流動的製冷劑流過導入路45而向背壓室44流入。主體側流路13的製冷劑保持原樣地向二次室12流入，但背壓室44的製冷劑經由導向部件3的上方的釋放孔33而向二次室12流出。

由於由針閥4和圓筒狀導向面31a圍起的導入路45的截面積較大，所以能夠增多製冷劑的流量。因此，混入製冷劑的異物被引導而向該導入路45流動。即，導入路45處的間隙設定為比上述冷凍循環的粗濾器20處的間隙(張開)大。因此，能夠使異物被夾在針閥4的側面的導向部42a與導向部件3的圓筒狀導向面31a之間(間隙)的可能性極小。因此，針閥4不會因異物而鎖定。

如上所述，實施方式中，在具有多個導向部42a的針閥4中，利用該導向部42a和圓筒狀導向面31a而繞軸線l設有多個滑動接觸部s。而且，在該滑動接觸部s處，導向部42a與圓筒狀導向面31a線接觸。並且，相鄰的滑動接觸部s之間的插通部42的側面與圓筒狀導向面31a的間隔成為比滑動接觸部s處的插通部42的側面(閥針閥4的側面)與圓筒狀導向面31a的間隔更大的導入路45。而且，設於針閥4的側面(插通部42的側面)的導入路45的與軸線l正交的面的截面的合計面積比釋放孔33的面積小。因此，導入路45的合計面積比釋放孔33的面積小，流過閥口21的製冷劑被針狀部41的側面節流，從而能夠使從釋放孔33排出的製冷劑的流量比向背壓室44流入的製冷劑的流量更多。因此，能夠降低背壓室44的壓力，從而能夠增加作用於針閥4的差壓，進而能夠增大針閥4的提升量(節流裝置10的最大開度)。因此，即便在針狀部41與閥口21之間夾有異物，若增加壓縮機100的轉速等，以使節流裝置10的開度最大的方式進行冷凍循環的控制，則能夠利用從一次室11向二次室12流出的製冷劑的流動來將被夾在針狀部41與閥口21之間的異物向二次室側除去。由此，能夠防止成為異物堵塞在針狀部41與閥口21之間不變的狀態。

此外，能夠利用葉片43a與圓筒狀導向面31a的滑動阻力來防止針閥4的跳動(針閥4的軸線l方向上的振動)。即，若閥開始打開，則一次側的壓力急劇地減少。因此，針閥4向閉閥方向位移，但若針閥4向閉閥方向位移，則此次作用於針閥4的一次壓增加，針閥4再次向開閥方向位移。該反覆是跳動，但利用葉片43a所產生的滑動阻力能夠抑制針閥4追隨差壓的變動而變動，從而能夠防止上述跳動。此外，當閥開度較大時，導向孔31內的製冷劑的流量也較大，從而該製冷劑的製冷劑壓力在使葉片43a遠離圓筒狀導向面31a的方向上作用，因此上述滑動阻力也變小，能夠減小差壓－開度特性的遲滯。

圖3是示出針閥4的插通部42的變形例的圖，與圖1的b－b剖視圖(圖1的(c))對應。此外，對與圖1對應的要素標註與圖1相同的符號。圖3(a)的針閥4的插通部46是呈四稜柱的形狀的例子，四稜柱的角成為沿圓筒導向面31a滑動的導向部46a。而且，導向部46a通過與軸線l平行的線而與圓筒狀導向面31a線接觸，該導向部46a與圓筒狀導向面31a的線接觸的部分成為滑動接觸部s。並且，該滑動接觸部s繞軸線l設有多個(該例子中為四個)。並且，相鄰的滑動接觸部s之間的插通部46的側面與圓筒狀導向面31a的間隔成為比滑動接觸部s處的插通部46的側面(閥針閥4的側面)與圓筒狀導向面31a的間隔更大的導入路45。而且，該例子中，與圖1的六稜柱的情況相比，導入路45的截面積更大。由此，流經導入路45的製冷劑的流量進一步變多，從而能夠進一步減小異物被夾在導向部46a與圓筒狀導向面31a之間的可能性。

圖3(b)的針閥4的插通部47在側面形成有三個圓弧凸條部，該圓弧凸條部的突端成為沿圓筒導向面31a滑動的導向部47a。該例子中，導向部47a也通過與軸線l平行的線而與圓筒狀導向面31a線接觸，該導向部47a與圓筒狀導向面31a的線接觸的部分成為滑動接觸部s。並且，該滑動接觸部s繞軸線l設有多個(該例子中為三個)。並且，相鄰的滑動接觸部s之間的插通部47的側面與圓筒狀導向面31a的間隔成為比滑動接觸部s處的插通部47的側面(閥針閥4的側面)與圓筒狀導向面31a的間隔更大的導入路45。該例子中，也能夠利用流經導入路45的製冷劑的流量而進一步減少異物被夾在導向部47a與圓筒狀導向面31a之間的可能性。

圖4是第二實施方式的節流裝置的縱剖視圖，對與第一實施方式相同的要素標註與圖1至圖3相同的符號，並適當地省略重複的說明。並且，第二實施方式的節流裝置10也設於圖2的冷凍循環，與第一實施方式相同。

該第二實施方式的節流裝置10利用主體外殼1對針閥4進行導向來代替第一實施方式1的導向部件3。如圖4所示，該第二實施方式的節流裝置10具備由金屬管構成的主體外殼1、金屬制的閥座部件2、作為「閥芯」的針閥4、調整螺紋件81、作為「彈簧部件」的螺旋彈簧6、以及限位部件82。

主體外殼1是以軸線l為中心的圓筒狀的形狀，構成經由上述粗濾器20而與冷凝器110連接的一次室11、和與上述蒸發器120連接的二次室12。而且，主體外殼1的內周面成為圓筒狀導向面1a。該圓筒狀導向面1a與軸線l平行。

閥座部件2呈與主體外殼1的內表面匹配的大致圓柱形狀的形狀。在閥座部件2的外周面的整周(繞軸線l的整周)形成有鉚接槽2a1，通過在該鉚接槽2a1的位置處鉚接主體外殼1，來將閥座部件2固定於主體外殼1內。由此，閥座部件2配設於一次室11與二次室12之間。

並且，在閥座部件2形成有呈以軸線l為中心的圓柱孔的閥口21，並且形成有與閥座部件2同軸且從閥口21向一次室11側開口的螺紋孔23。在螺紋孔23的內周形成有內螺紋件部23a。限位部件82呈圓柱狀的形狀，且在其外周形成有外螺紋件部82a。並且，在限位部件82繞軸l形成有三個導通孔82b。而且，限位部件82通過將其外周的外螺紋件部82a螺紋結合於閥座部件2的螺紋孔23的內螺紋件部23a，來安裝於閥座部件2。

在主體外殼1的內部上方，配設有內側具有內螺紋件部83a的內螺紋件部件83。在內螺紋件部件83的外周面的整周(繞軸線l的整周)形成有鉚接槽2a1，通過在該鉚接槽2a1的位置處鉚接主體外殼1，來將內螺紋件部件83固定於主體外殼1內。在調整螺紋件81的外周形成有外螺紋件部81a，並且在二次室12側的端部形成有供平頭螺絲刀嵌合的狹縫81b。並且，在調整螺紋件81且在其中心貫通形成有貫通孔81c。螺旋彈簧6在主體外殼1內經由葉片43a而以壓縮的狀態配設在針閥4與調整螺紋件81之間。而且，調整螺紋件81通過其外周的外螺紋件部81a螺紋結合於內螺紋件部件83的內螺紋件部83a，來安裝於內螺紋件部件83。由此，螺旋彈簧6向一次室11側對針閥4進行施力，對該針閥4施加的作用力通過調整螺紋件81相對於內螺紋件部件83的螺入量來調整。

該第二實施方式的針閥4具有與第一實施方式相同的圓錐狀的針狀部41、插通於主體外殼1的圓筒狀導向面1a內的插通部48、以及形成於插通部48的端部的凸起部43。該插通部48與上述的圖3(a)的插通部相同地呈四稜柱的形狀，該插通部48的四稜柱的相鄰的側面彼此之間的寬度狹小的面成為導向部48a。

而且，通過使導向部48a沿主體外殼1的圓筒狀導向面1a滑動，來進行導向使針閥4沿軸線l移動。即，導向部48a與圓筒狀導向面1a線接觸，該線接觸的部分成為「滑動接觸部」。並且，由插通部48的四稜柱的側面和圓筒狀導向面1a圍起的空間成為從閥口21側的空間通向背壓室44的導入路45。該第二實施方式中也相同，由於導入路45的截面積較大，所以流過導入路45的製冷劑的流量進一步變多，從而能夠進一步減小異物被夾在導向部48a與圓筒狀導向面1a之間的可能性。

此外，該第二實施方式中，針狀部41的前端部41a的位置(閥芯的一次室側端部的位置)由限位部件82來定位。流過該節流孔的製冷劑的流量、即釋放流量通過限位部件82相對於閥座部件2的螺入量來調整。這樣，由於能夠通過旋入量來進行調整，所以能夠極高精度地調整釋放流量。在進行了限位部件82的位置調整之後，限位部件82例如利用粘合、硬釺焊、鉚接等而固定於閥座部件2。

以上的實施方式中，對針閥側的導向部與圓筒狀導向面在滑動接觸部s處在與軸線l平行的方向上線接觸的情況進行了說明，但本發明也能夠應用於在軸線l方向上分割出的區域內點接觸那樣的情況。

以上，參照附圖對本發明的實施方式進行了詳細說明，但具體的結構並不限定於這些實施方式，本發明也包括不脫離本發明的主旨的範圍內的設計變更等。對引導針閥的導向面呈圓筒狀的例子進行了說明，但例如導向面也可以是與軸線平行的稜柱形狀，在其內側插通針狀部的圓柱狀的插通部，並利用稜柱形狀的導向面對該插通部的外周進行導向。

符號的說明

1—主體外殼，11—一次室，12—二次室，2—閥座部件，3—導向部件，31a—圓筒狀導向面，33—釋放孔，4—針閥(閥芯)，41—針狀部，42—插通部，42a—導向部，44—背壓室，45—導入路，46—插通部，46a—導向部，47—插通部，47a—導向部，48—插通部，48a—導向部，6—螺旋彈簧(彈簧部件)，7—限位部件，s—滑動接觸部。