CN102679640B - 膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膨胀阀。该膨胀阀构造成使得轴、第一阀、第二阀、压缩螺旋弹簧以及调整螺钉被同轴地布置在位于动力元件的正下方的主体内，并且所述第一阀和所述第二阀以联动的方式控制流量。所述第二阀的第二阀座压配合到所述主体中，并且所述第二阀座在所述主体中的压配合量被调节成使得当所述第一阀处于第一阀元件坐于第一阀座上的关闭状态时，所述第二阀处于第二阀元件坐于所述第二阀座上的关闭状态。

Description

膨胀阀

技术领域

本文所讨论的实施方式涉及膨胀阀。

背景技术

在汽车空调系统中，通过在压缩制冷剂的压缩机、冷凝制冷剂的冷凝器、分离气液混合制冷剂的接收器、使制冷剂绝热膨胀的膨胀阀以及蒸发制冷剂的蒸发器之间将管道设置成回路来形成制冷循环。使制冷剂膨胀的膨胀阀通常例如由热力膨胀阀实现，该热力膨胀阀构造成根据位于蒸发器的出口处的制冷剂的温度和压力来控制待供应至该蒸发器的制冷剂的流量。

执行制冷剂和车厢中的空气之间的热交换的蒸发器被安装在车厢中，因此蒸发器需要是紧凑的。为此，通常已经使用这样的蒸发器，该蒸发器通过以层叠方式设置两个沿空气通过方向均具有减小的厚度的热交换器形成，并且该蒸发器允许制冷剂顺次流过这些热交换器。

在上述蒸发器中，热交换器的供制冷剂流过的相应通道由于每个热交换器的减小的厚度因而是窄的，而且，通道的总长由于热交换器的通道的串联而变得更长。为此，在具有上述布置的蒸发器中，供制冷剂流过的通道中产生的压力损失增大，这降低了制冷循环的效率。

为了解决该问题，已经提出了一种蒸发器，该蒸发器构造成使得两个热交换器被独立地设置，并且制冷剂被并行地供给到热交换器(例如见日本特开专利公报No.2010-38455(图5和图6)和国际公布小册子No.WO2010/131918(图3))。根据该蒸发器，当制冷剂流过热交换器时产生的压力损失被减小，并且当考虑整个制冷循环时引起的净损失被减小，由此可以提高冷却能力。

用于上述这种蒸发器中的膨胀阀也已在日本特开专利公报No.2010-38455和国际公布小册子No.WO2010/131918中被提出。该膨胀阀包括两个阀，这两个阀均能够彼此独立地使制冷剂绝热膨胀，并且该膨胀阀构造成根据在流出热交换器之后结合的制冷剂的温度和压力以联动方式控制所述两个阀，在蒸发器的出口处检测制冷剂的温度和压力。

然而，所公开的膨胀阀的两种构造都是理论构造，并且未被具体示出。假如当汽车空调系统停止时通过膨胀阀发生制冷剂泄漏，则这产生相当大的制冷剂流动噪声，因为该噪声由乘客感知为听觉上不快的噪声，因此必需关闭膨胀阀。具有两个阀的膨胀阀也具有相同的问题，并且在该情况下，重要的是同时关闭两个阀。

发明内容

已经鉴于以上方面形成了本发明，并且本发明的目的在于提供一种可以同时关闭两个联动阀的膨胀阀。

根据本发明的一方面，提供有一种膨胀阀，该膨胀阀包括：第一阀，该第一阀具有第一阀元件和第一阀座；第二阀，该第二阀具有第二阀元件和第二阀座；以及动力元件(power element)，该动力元件构造成以联动方式控制所述第一阀元件和所述第二阀元件的提升，其中，所述第二阀的所述第二阀座是可动阀座，该可动阀座能沿朝向或远离所述第二阀元件的方向调节。

附图说明

图1示出了应用根据实施方式的膨胀阀的制冷循环；

图2是根据第一实施方式的膨胀阀的中央纵剖视图；

图3是以与图2的平面成直角观看的根据第一实施方式的膨胀阀的中央纵剖视图；以及

图4是根据第二实施方式的膨胀阀的中央纵剖视图。

具体实施方式

将参照附图在下文说明本发明的实施方式，其中在全部附图中相同的附图标记表示相同的元件。

图1示出了应用根据本实施方式的膨胀阀的制冷循环。

汽车空调系统的制冷循环包括压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3以及蒸发器4，这些部件通过在它们之间将管道设置成回路而连接。压缩机1压缩在制冷循环中循环的制冷剂并且将压缩后的制冷剂输送到冷凝器2。冷凝器2构造成使得借助冷却风扇5使外部空气穿过冷凝器2，并且通过执行与外部空气的热交换来冷凝由压缩机1压缩的高温、高压制冷剂。在冷凝器2的出口处设置暂时存储冷凝后的制冷剂的接收器(未示出)，并且通过在接收器中执行的气/液分离获得的液体制冷剂被供给到膨胀阀3。

膨胀阀3是热力膨胀阀，其包括第一阀3a和第二阀3b，并且使液体制冷剂绝热膨胀。蒸发器4包括第一热交换器4a和第二热交换器4b，该第一热交换器4a和第二热交换器4b以层叠的方式设置在风扇6的下游侧的送风通道内。绝热膨胀的蒸汽制冷剂被从膨胀阀3的第一阀3a供给到设置在朝向风扇6一侧的第一热交换器4a，并且绝热膨胀的蒸汽制冷剂被从第二阀3b供给到设置在空气出口侧的第二热交换器4b。制冷剂通过与由风扇6吹送的空气热交换而被蒸发。流出第一热交换器4a的制冷剂和流出第二热交换器4b的制冷剂被结合，并且结合后的制冷剂穿过膨胀阀3返回到压缩机1。当从蒸发器4返回的制冷剂穿过膨胀阀3时，膨胀阀3监控制冷剂的温度和压力，即，监控蒸发器的出口处的制冷剂的过热度，并且根据该过热度控制从第一阀3a和第二阀3b供给的制冷剂的流量。

在蒸发器4中，设置在朝向风扇6一侧的第一热交换器4a执行与较高温空气的热交换，并且设置在空气出口侧的第二热交换器4b执行与由第一热交换器4a冷却的空气的热交换。因此，从第一阀3a供给到第一热交换器4a的制冷剂的流量被设定为高于从第二阀3b供给到第二热交换器4b的制冷剂的流量，并且在本实施方式中，第一阀3a和第二阀3b之间的流量比设定为2∶1。

图2是根据第一实施方式的膨胀阀的中央纵剖视图，并且图3是以与图2的平面成直角观看的根据第一实施方式的膨胀阀的中央纵剖视图。

根据第一实施方式的膨胀阀包括长方体的主体11，该主体11具有形成在其一个侧面(如图3中所观看的右侧面)的如图3中所观看的下部中的高压进口12。高压液体制冷剂被供给到高压进口12。主体11具有第一低压出口13，该第一低压出口13形成在与形成有高压进口12的一个侧面相邻的侧面(如图2中所观看的左侧面)的中部中。第一低压出口13连接到设置在朝向风扇6一侧的第一热交换器4a。此外，主体11具有第二低压出口14，该第二低压出口14形成在比形成有第一低压出口13的中部更低的部分中，如图2中所观看的。第二低压出口14连接到设置在空气出口侧的第二热交换器4b。而且，主体11具有返回制冷剂进口15，该返回制冷剂进口15形成在比形成有第一低压出口13的中部更上的部分中，如图2中所观看的。此外，主体11具有返回制冷剂出口16，该返回制冷剂出口16形成在形成有高压进口12的一个侧面的上部中，如图3中所观看的。

感测从蒸发器4返回的制冷剂的过热度的动力元件17被拧进主体11的上端面中。轴18、第一阀3a、第二阀3b、压缩螺旋弹簧19以及调整螺钉20同轴布置在动力元件17正下方的主体11内。轴18、第一阀3a和第二阀3b分离地设置成使得它们彼此独立地操作，并且构造成即使在它们设置成使轴线的中心略微移位时也能够沿轴向平滑地操作。

第一阀3a包括第一阀元件21和形成在主体11中的第一阀座11，并且第一阀座22形成有与第一低压出口13连通的第一阀孔23。第二阀3b包括第二阀元件24和压配合到主体11中的第二阀座25，并且第二阀座25形成有第二阀孔26，该第二阀孔26具有比第一阀孔23的口径小的口径。

第一阀3a的第一阀元件21以能够向第一阀座22移动和远离第一阀座22移动的方式设置在与高压进口12连通的阀室27中。为此，第一阀元件21与位于朝向第一阀座22和第二阀3b的相应两侧的两个导向件28一体地形成，导向件28沿着阀室27的内壁滑动。

导向件28均形成有多个连通通道29以用于朝向第一阀座22并朝向第二阀3b引导被引入阀室27中的液体制冷剂。连通通道29可以是以等距间隔同心布置的方式贯通每个导向件28形成的三个弧形开口。位于朝向第一阀座22和第二阀3b的相应两侧的导向件28具有不同的轴向长度，使得当液体制冷剂流过连通通道29时，由于制冷剂的粘性，消除了朝向第一阀座22和第二阀3b拉动第一阀元件21所用的相应力。在本实施方式中，从第一阀3a供给的制冷剂的流量与从第二阀3b供给的制冷剂的流量之间的分配比设定为2∶1，因此朝向第一阀座22的导向件28的轴向长度与朝向第二阀3b的导向件28的轴向长度之比设定为1∶2。

此外，第一阀3a具有这样的结构，在该结构中，第一阀元件21设置在第一阀座22的上游侧，由此高压液体制冷剂沿阀关闭方向作用于第一阀元件21上。通过该结构，第一阀3a具有这样的高压依存特性，即，尽管当第一阀3a全开时，第一侧的液体制冷剂的压力与第二侧的蒸汽制冷剂的压力之间存在比例关系，但是当阀开度变得比预定开度小时，随着第一侧的压力的增大，第二侧的压力减小。

第二阀3b设置在形成于主体11内的空间中，该空间在阀室27和第二低压出口14之间连通并且与阀室27同轴形成。第二阀座25通过压配合固定到主体11，并且第二阀元件24以能移到第二阀座25并远离第二阀座25移动的方式设置。第二阀元件24上一体地形成有轴向延伸部30，使得该轴向延伸部30穿过第二阀座25的第二阀孔26朝向第一阀3a延伸。轴向延伸部30的端面借助压缩螺旋弹簧29的推动力而恒定地接触第一阀元件21。

此外，第二阀3b具有这样的结构，在该结构中，第二阀元件24设置在第二阀座25的下游侧，并且高温液体制冷剂沿阀打开方向作用于第二阀元件24上。因此，本膨胀阀构造成具有这样的高压依存特性，即，根据第一阀孔23的口径和第二阀孔26的口径之间的平衡而沿阀关闭方向操作膨胀阀。

压缩螺旋弹簧19由被拧进主体11中的调整螺钉20接收。压缩螺旋弹簧19的负载通过调节调整螺钉20的拧进量来调节。该调节与待由膨胀阀控制的过热度的设定对应。调整螺钉20被拧进主体11中的部分由O形环31气密密封。

动力元件17被拧进形成于主体11的上表面中的装配孔中，如图2和图3中所观看的。用于装配动力元件17的装配孔与形成在返回制冷剂进口15和返回制冷剂出口16之间的制冷剂返回通道32连通，并且使流过制冷剂返回通道32的制冷剂能够被引入动力元件17中。

动力元件17通过将隔膜33夹在上壳体34和下壳体35之间而形成，并且一起焊接这些壳体的外周。由隔膜33和上壳体34封闭的气密空间填充有具有类似于制冷剂的特征的气体，并且形成感温室。下壳体35设置有盘36，该盘36将隔膜33的位移传递给第一阀3a和第二阀3b。盘36被装配在由保持器37保持的轴18的上端，并且使得在下壳体35内由轴18定位该盘的中心。

保持器37具有设置在动力元件17的装配孔中的上部，并且将压缩螺旋弹簧38容纳在其上部中，从而向轴18施加横向负载，如图3所示。轴18通过施加有横向负载而被限制轴向运动，因此即使当被引入高压进口12的液体制冷剂的压力发生波动时，也能防止第一阀元件21沿轴向振动而产生不想要的噪声。此外，保持器37贯穿制冷剂通道32垂下，并且保持器38的下端保持围绕轴18设置在第一低压出口13和制冷剂返回通道32之间的O形环39。O形环39阻止制冷剂从第一低压出口13泄漏到制冷剂返回通道32中，而不朝向蒸发器4的第一热交换器4a流动。

动力元件17覆盖有罩40，并且因此与周围绝热从而不受设置有膨胀阀的环境的温度的影响。此外，具有环形形状的节流通道构件41被装配在第一低压出口13中。节流通道构件41具有穿过其中央部形成的通孔，该通孔具有预定开口面积，并且该节流通道构件41节流从第一低压出口13流出的制冷剂的流量，从而防止产生气泡并且降低当制冷剂穿过膨胀阀时产生的噪声。

根据如上构造的膨胀阀，在中止或使压缩机1的最小容量操作期间，制冷剂返回通道32中的压力高，并且在已经感测到高压的动力元件17中，隔膜33被朝向感温室移位。结果，因为第一阀元件21和第二阀元件24由压缩螺旋弹簧19沿阀关闭方向推动，所以第一阀3a和第二阀3b处于关闭状态。

当压缩机1开始压缩制冷剂时，制冷剂返回通道32中的压力减小，由此动力元件17的隔膜33被朝向第一阀3a和第二阀3b移位，并且高压制冷剂被引入高压进口12中。不久，第一阀3a和第二阀3b由动力元件17打开，由此被冷凝器2冷凝的液体制冷剂被引入高压进口12中。被引入阀室27中的液体制冷剂由第一阀3a绝热膨胀而形成低温、低压蒸汽制冷剂，并且被从第一低压出口13输送到蒸发器4的第一热交换器4a。此外，阀室27中的液体制冷剂由第二阀3b绝热膨胀而形成低温、低压蒸汽制冷剂，并且被从第二低压出口14输送到蒸发器4的第二热交换器4b。

在蒸发器4中，被引入第一热交换器4a中的蒸汽制冷剂和被引入第二热交换器4b中的蒸汽制冷剂通过与由风扇6吹送的空气热交换而被蒸发，然后被结合在一起而返回到返回制冷剂进口15。已穿过蒸发器4的空气被除湿并冷却，然后在被调节到适当温度之后被吹出到车厢中。

被引入返回制冷剂进口15中的制冷剂流过制冷剂返回通道32，然后被从返回制冷剂出口16返回到压缩机1。当从蒸发器4返回的制冷剂流过制冷剂返回通道32时，制冷剂的过热度由动力元件17感测，并且根据过热度来控制第一阀3a和第二阀3b的阀升程。这控制了流过第一阀3a的制冷剂的流量和流过第二阀3b的制冷剂的流量，由此制冷剂被以预定分配比供给到蒸发器4的第一热交换器4a和第二热交换器4b。因此根据在蒸发器4的出口处检测到的制冷剂的过热度来反馈控制第一阀3a和第二阀3b，因此本膨胀阀控制待输送到蒸发器4的蒸汽制冷剂的流量，使得位于蒸发器的出口处的制冷剂维持由压缩螺旋弹簧19设定的过热度。

图4是根据第二实施方式的膨胀阀的中央纵剖视图。与图2中所示的那些构成元件相同或等同的图4中所示的构成元件由相同的附图标记表示，并且省略其详细说明。

根据第二实施方式的膨胀阀包括轴18、第一阀3a、压缩螺旋弹簧19以及调整螺钉20，上述这些部件同轴地布置在位于动力元件17的正下方的主体11内。第二阀3b布置成使得阀被沿与轴18的轴向正交的方向提升，并且被拧进制冷剂通道42的内壁中，该制冷剂通道42以从第二低压出口14横穿轴18延伸的方式形成。轴18在其中间部分上形成有锥形面43，该锥形面具有截头圆锥形状，并且第二阀3b与锥形面43恒定接触。围绕轴18装配的O形环39防止被引入高压进口12中的高压制冷剂穿过轴18和主体11之间的间隙泄漏到制冷剂返回通道32中。

第一阀3a包括球形的第一阀元件21，并且第一阀元件21由压缩螺旋弹簧19沿阀关闭方向推动，该压缩螺旋弹簧19设置在调整螺钉20和接收第一阀元件21的阀元件支撑部44之间。通过该布置，第一阀元件21与轴18的穿过第一阀座22的第一阀孔23延伸的前端接触。因为第一阀元件21是球形的，所以优选地是将第一阀元件21点焊接到轴18的前端，从而改善组装特性。容纳第一阀元件21的阀室27与第一低压出口13连通，并且节流通道构件41被装配在在阀室27和第一低压出口13之间连通的通道的中间部中。

此外，第一阀3a具有这样的结构，在该结构中，第一阀元件21设置在第一阀座22的下游侧并且由高压液体制冷剂沿阀打开方向操作，而密封轴18的O形环39接收穿过轴18和主体11之间的间隙的高压制冷剂，从而沿阀关闭方向操作轴18。因此，膨胀阀构造成具有这样的高压依存特性，即，根据第一阀孔23的口径和O形环39的密封直径之间的平衡来沿阀关闭方向操作膨胀阀。

第二阀3b包括：拧进部25a，第二阀座25借助该拧进部25a拧进制冷剂通道42的内壁中；和阀杆支撑部25b，该阀杆支撑部25b支撑第二阀元件24的阀杆24a，且该阀杆支撑部25b具有与第二阀孔26连通的凹槽，该凹槽形成在将阀杆24a支撑在其内的支撑孔中。弹簧接收器50被装配在阀杆24a上，并且在弹簧接收器50以及第二阀座25的拧进部25a之间设置压缩螺旋弹簧45，用于沿阀关闭方向推动第二阀元件24，并且使阀杆24a的前端与轴18的锥形面43恒定地接触。通过该布置，第二阀座25形成能沿朝向或远离第二阀元件24的方向调节的可动阀座，该第二阀元件24具有和锥形面43接触的阀杆24a。这使得通过调节第二阀座25的拧进量可以使关闭第一阀3a所用的定时与关闭第二阀3b所用的定时匹配。第二阀3b的下游侧与第二低压出口14连通，并且节流通道构件46被装配于在第二阀3b和第二低压出口14之间连通的通道的中间部分中。类似于第一阀3a的节流通道构件41，节流通道构件46节流从第二低压出口14流出的制冷剂的流量，从而防止产生气泡，并降低当制冷剂穿过膨胀阀时产生的噪声。

根据如上构成的膨胀阀，当第一阀3a处于关闭状态时，轴18在以下位置静止，在该位置，坐于第二阀座25上的第二阀元件24的阀杆24a正好和锥形面43接触。

当动力元件17被沿提升第一阀3a的第一阀元件21的方向驱动时，轴18的锥形面43被朝向第一阀3a移动。结果，第一阀元件21的提升方向被锥形面43转换成与其正交的方向，这导致第二阀元件24被以和第一阀元件21的提升联动的方式提升。因此，本膨胀阀的操作与根据第一实施方式的膨胀阀的上述操作相同，因此省略操作的详细说明。

而且在根据第二实施方式的本膨胀阀中，类似于根据第一实施方式的膨胀阀，待被供给到蒸发器4的蒸汽制冷剂的流量被控制成使得位于蒸发器的出口处的制冷剂维持由压缩螺旋弹簧19设定的过热度。此外，以联动方式操作的第一阀3a和第二阀3b被同时关闭，并且制冷剂在阀关闭期间不泄漏，因此可以完全防止由制冷剂的泄漏而产生制冷剂的流动噪声。

如上构造的膨胀阀能够同时关闭以联动方式操作的第一阀和第二阀，因此在阀关闭期间不发生制冷剂的泄漏，这在防止由制冷剂的泄漏造成的噪声方面是确实有利的。

本文列举的所有实施例和条件性用语都旨在为了教导目的以帮助读者理解发明和由发明人贡献的概念以促进现有技术的发展，并且应被视为不限于这种特别列举的实施例和条件，并且说明书中的这样的实施例的组织也不涉及显示本发明的优势和劣势。虽然已经详细地描述了本发明的实施方式，但是应该理解，在没有脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种改变、替代和变更。

Claims (10)

1.一种膨胀阀，该膨胀阀包括：第一阀，该第一阀具有第一阀元件和第一阀座；第二阀，该第二阀具有第二阀元件和第二阀座；以及动力元件，该动力元件构造成以联动方式控制所述第一阀元件和所述第二阀元件的提升，

其中，所述第二阀的所述第二阀座是能沿朝向或远离所述第二阀元件的方向调节的可动阀座，所述第二阀座被调节成使得所述第一阀和所述第二阀被同时关闭。

2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其中，所述动力元件、所述第一阀、所述第二阀、以及朝向所述动力元件推动所述第一阀元件和所述第二阀元件的弹簧被同轴地布置，

用于引入高压液体制冷剂的高压进口与所述第一阀和所述第二阀之间的流动通道连通，

用于输送低压蒸汽制冷剂的第一低压出口与所述第一阀的下游侧连通，

用于输送低压蒸汽制冷剂的第二低压出口与所述第二阀的下游侧连通，

所述第二阀座被压配合到形成有所述第一阀座的主体中，并且

所述第二阀座的压配合量被调节成使得所述第一阀和所述第二阀被同时关闭。

3.根据权利要求2所述的膨胀阀，其中，所述第一阀元件被以可轴向移动的方式设置在供引入高压液体制冷剂的阀室中，使得用于传递所述动力元件的驱动力的轴的前端穿过所述第一阀座的第一阀孔而与所述第一阀元件接触，并且使得所述第二阀元件的轴向延伸部穿过所述第二阀座的第二阀孔而与所述第一阀元件接触。

4.根据权利要求3所述的膨胀阀，其中，沿着所述阀室的内壁滑动的导向件一体形成在所述第一阀元件的朝向所述第一阀座和所述第二阀座的相应部分上，并且贯通所述导向件形成有用于将液体制冷剂引入所述第一阀孔和所述第二阀孔中的相应的连通通道。

5.根据权利要求4所述的膨胀阀，其中，所述第一阀元件构造成使得朝向所述第一阀座的导向件的轴向长度和朝向所述第二阀座的导向件的轴向长度之比等于所述第二阀的流量和所述第一阀的流量之比。

6.根据权利要求1所述的膨胀阀，其中，设置有这样的高压依存特性，即：根据高压液体制冷剂沿阀关闭方向作用的所述第一阀的口径和高压液体制冷剂沿阀打开方向作用的所述第二阀的口径之间的平衡，沿所述阀关闭方向操作所述膨胀阀。

7.根据权利要求1所述的膨胀阀，其中，将所述动力元件的驱动力传递到所述第一阀的轴、所述第一阀以及第一弹簧被同轴布置，所述第一弹簧朝向所述轴推动所述第一阀元件，

所述第二阀沿与所述轴的轴向正交的方向设置，

所述第二阀元件的阀杆借助第二弹簧的推动力与具有截头圆锥形状并且形成在所述轴的中间部分上的锥形面接触，从而使所述第二阀元件的提升与所述第一阀元件的提升联动，

用于引入高压液体制冷剂的高压进口与所述第一阀和所述第二阀之间的流动通道连通，

用于输送低压蒸汽制冷剂的第一低压出口与所述第一阀的下游侧连通，

用于输送低压蒸汽制冷剂的第二低压出口与所述第二阀的下游侧连通，

所述第二阀座被拧进形成有所述第一阀座的主体中，并且

所述第二阀座的拧进量被调节成使得所述第一阀和所述第二阀被同时关闭。

8.根据权利要求7所述的膨胀阀，其中，所述第一阀元件与所述轴的穿过所述第一阀座的第一阀孔延伸的前端接触或者被焊接到该前端。

9.根据权利要求7所述的膨胀阀，其中，在所述轴的由所述主体支撑的位置处围绕所述轴设置有O形环，并且所述膨胀阀设置有这样的高压依存特性，即：根据高压液体制冷剂沿阀打开方向作用的所述第一阀的口径和高压液体制冷剂沿阀关闭方向作用于所述轴的所述O形环的密封直径之间的平衡，沿阀关闭方向操作所述膨胀阀。

10.根据权利要求1所述的膨胀阀，该膨胀阀还包括节流通道构件，该节流通道构件设置在所述第一阀和所述第二阀中的至少一个的下游侧，用于防止在已通过所述第一阀和所述第二阀的制冷剂中产生气泡。