CN102762935B - 膨胀阀 - Google Patents

Abstract

一种膨胀阀，形成于阀主体(20)上端的有底的动力元件收容室(24)的上端开口由利用电子束焊接等方式固定在阀主体上端上的闭合部件(50)封闭成气密状态。动力元件(40)被夹入设于闭合部件下表面的凸部(53)与动力元件收容室的底壁(27)之间进行固定。不必对动力元件和阀主体进行螺纹加工，不必在动力元件周围设置密封部件，因此，可减少零件个数和产品成本。在第2通路(31)中流动的低压制冷剂通过阀主体的贯通孔(47)而导入动力元件收容室。动力元件周围充满制冷剂而难以受到外部气温的影响，制冷剂流量控制的精度提高。另外，由于动力元件收容室设在第2通路的上方，故能减少第2通路中流动的低压制冷剂的压力损失。

Description

膨胀阀

技术领域

本发明涉及一种装在制冷循环中并根据制冷剂的温度而对节流孔中流动的制冷剂的流量进行控制的膨胀阀。

背景技术

在搭载在汽车上的空调装置等的制冷循环中，使用这样一种感温机构内藏式温度膨胀阀：使来自冷凝器(condenser)的高压的液态制冷剂通过节流孔从而变为低压并送到蒸发器(evaporator)，并且通过从蒸发器返回到压缩机的低压气态制冷剂，根据该气态制冷剂的温度和压力控制节流孔的开度，由此对制冷剂的通过量进行调节(参照专利文献1)。

上述专利文献1所公开的膨胀阀如图8所示，具有：阀主体101，该阀主体101具有从冷凝器向蒸发器的制冷剂所通过的第1通路102、设在该第1通路102的上方且从蒸发器向压缩机的制冷剂所通过的第2通路103以及设在第1通路102的中途的节流孔104；阀芯105，该阀芯105与形成于节流孔104下端的阀座104a接触、分离而对节流孔104进行开闭；作动杆106，该作动杆106可自由滑动地支承在阀主体101上；以及动力元件107，该动力元件107设在第2通路103上方借助作动杆106而对阀芯105进行驱动，该膨胀阀根据负荷的程度对制冷循环中进行循环的制冷剂流量进行控制。

对于动力元件107在阀主体101上的安装，利用形成在动力元件上的外螺纹107a与形成在阀主体101上的内螺纹101a的旋和而进行。在该情况下，外螺纹和内螺纹的螺纹加工是必须的，这种螺纹加工是造成膨胀阀的制造成本上升的主要原因。另外，为了防止气态制冷剂从动力元件107与阀主体101之间漏向外部，阀主体101与动力元件107之间用分体零件的密封部件108进行密封，该密封部件108是零件个数增加和制造成本上升的主要原因。

然而，在以往的一般膨胀阀中，由于动力元件设置成向阀主体的外部露出，因此，驱动作动杆的充填有膜片驱动介质的压力室容易受到外部气温的影响，有对于从蒸发器出来的制冷剂的温度变化的响应性下降的问题。

图9表示解决这种问题的膨胀阀的一例子的纵剖面图。在图9所示的膨胀阀中，对于与图8所示的膨胀阀的结构要素相同的结构要素，标上相同的符号，省略再次的说明。在图9所示的膨胀阀中，动力元件107固定在设置成向第2通路103内突出的突端部109上，在设于第2通路103顶部的凹处110配设有动力元件107。通过做成这种结构，封入于动力元件107内部的膜片驱动介质难以受到外部气温的影响，因此，膜片驱动介质能够真实地感知在第2通路103中流动的制冷剂的温度，能进行正确的制冷剂流量控制(专利文献2)。

但是，在该膨胀阀中，由于动力元件107固定在设置成向第2通路103内突出的突端部109上，该突端部109及动力元件107的下侧的一部分对第2通路103中流动的制冷剂来说成为阻力，因此导致该制冷剂的压力损失。

专利文献1：日本特开2008－180476号公报

专利文献2：日本实愿昭62－85873号公报(实开昭63－196058号)的微型薄膜

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做成的，第1目的在于提供一种膨胀阀，该膨胀阀不需要将动力元件固定在阀主体上用的螺纹加工、以及对动力元件的周围进行密封的密封部件，能够降低制造成本。

另外，本发明的第2目的在于提供一种膨胀阀，该膨胀阀能够通过使动力元件难以受到外部气温的影响从而提高制冷剂流量控制的精度，并且能够减少蒸发器至压缩机的低压制冷剂的压力损失。

为了实现上述第1目的，本发明第1技术方案的膨胀阀具有：阀主体，该阀主体具有从冷凝器至蒸发器的制冷剂所通过的第1通路、设在该第1通路的上方且从蒸发器至压缩机的制冷剂所通过的第2通路、以及设在所述第1通路的中途的节流孔；阀芯，该阀芯对所述节流孔进行开闭；作动杆，该作动杆可自由滑动地支承于所述阀主体；以及动力元件，该动力元件通过该作动杆而对所述阀芯进行驱动，该膨胀阀中，设有：在所述阀主体的上端开口的有底的动力元件收容室；以及闭合部件，该闭合部件固定在所述阀主体的上端，通过该固定，所述动力元件被该闭合部件按压固定在所述动力元件收容室的底壁上，并将所述动力元件收容室的开口密闭成气密状态。

在本发明的第1技术方案的膨胀阀中，优选地，利用焊接或熔接将闭合部件固定在阀主体上以提高气密性。并且，在阀主体和闭合部件是铝或者其合金等金属制品的情况下，能利用电子束焊接或激光焊接将闭合部件固定在阀主体上。

另外，在本发明的第1技术方案的膨胀阀中，在阀主体和闭合部件是合成树脂制品的情况下，能利用超声波焊接将闭合部件固定在阀主体上。

另外，为了实现上述第2目的，本发明第2技术方案的膨胀阀具有：阀主体，该阀主体具有从冷凝器至蒸发器的制冷剂所通过的第1通路、设在该第1通路的上方且从蒸发器至压缩机的制冷剂所通过的第2通路、以及设在所述第1通路的中途的节流孔；阀芯，该阀芯对所述节流孔进行开闭；作动杆，该作动杆可自由滑动地支承于所述阀主体；以及动力元件，该动力元件通过该作动杆而对所述阀芯进行驱动，该膨胀阀中，在所述第2通路的上方设有收容所述动力元件的有底的动力元件收容室，并且该动力元件收容室与所述第2通路连通。

在该情况下，当由利用焊接或熔接方式固定在所述阀主体上的闭合部件密闭所述动力元件收容室的上表面时，则不必在所述闭合部件与所述阀主体之间设置密封部件，因而较为优选。在该情况下，当利用电子束焊接或激光焊接方式将所述闭合部件固定在所述阀主体上时，则因为可将焊接部做得宽度狭窄，所以可减小动力元件收容室的周壁的厚度，故可将膨胀阀小型化，是较佳的。

另外，所述闭合部件将所述动力元件夹入与所述动力元件收容室的底壁之间来进行固定时，则不需要将所述动力元件固定在所述阀主体上的螺纹部等的固定构造，因而是较佳的。在该情况下，例如可构成为，在将所述闭合部件固定在所述阀主体上的状态下，所述闭合部件与所述动力元件之间、以及所述动力元件与所述底壁之间分别形成有间隙，所述第2通路中流动的低压制冷剂通过所述各间隙而流通到所述动力元件的周围。

发明效果：

本发明第1技术方案的膨胀阀，作为将动力元件固定在阀主体上的构造，不使用外螺纹和内螺纹的螺纹紧固，因此，能避免由形成螺纹所引起的制造成本的上升。另外，由于将闭合部件气密性固定在阀主体上，因此，即使不使用密封部件也能将动力元件的周围密封成制冷剂不泄漏，可省略密封部件减少零件个数，并可避免制造成本的上升。

本发明第2技术方案的膨胀阀，动力元件的周围用从第2通路导入的低压制冷剂填满，由此，动力元件难以受到外部气温的影响，可高精度地控制通过节流孔的制冷剂流量。另外，动力元件收容室设成向上方离开第2通路的状态，由此，第2通路中流动的低压制冷剂的流动不会受动力元件的阻碍，因此相比于以往的膨胀阀来说可减少低压制冷剂的压力损失。

附图说明

图1是表示本发明的膨胀阀一实施例的纵剖面图。

图2是将图1所示的膨胀阀的一部分予以放大表示的剖面图。

图3是将图1所示的动力元件收容室的底壁一部分予以放大表示的立体图。

图4是将图1所示的膨胀阀的动力元件予以放大表示的立体图。

图5是表示本发明的膨胀阀的另一实施例的纵剖面图。

图6是将图5所示的膨胀阀的一部分予以放大表示的剖面图。

图7是表示本发明的膨胀阀的又一实施例的纵剖面图。

图8是表示以往的膨胀阀的一例子的剖面图。

图9是表示以往的膨胀阀的另一例子的纵剖面图。

具体实施方式

下面，根据附图，来说明本发明的膨胀阀的实施例。图1所示的膨胀阀1用在汽车等空调装置的制冷循环中，在由铝等构成的方柱状的阀主体20的内部，上下相互离开地形成有：第1通路30，该第1通路30为从冷凝器的制冷剂出口经储存器向蒸发器的制冷剂入口的制冷剂所通过的高压侧通路；以及第2通路31，该第2通路31是从蒸发器的制冷剂出口向冷凝器的制冷剂入口的制冷剂所通过的通路。

在第1通路30的中途形成有阀室32、以及用于使制冷剂隔热膨胀的节流孔33。在阀室32内配置有与形成于节流孔33入口侧的阀座接触、分离而对节流孔33进行开闭的球状阀芯34，该阀芯34由支承部件35支承。支承部件35通过如压缩螺旋弹簧那样的施力单元36的施力而向接近阀座的方向进行施力，该施力单元36配置在与旋和于阀室32下端的塞子37之间。塞子37与阀主体20之间夹装有O型圈37a之类的密封部件。

此外，在阀主体20上形成有将第1通路30和第2通路31之间的间隔壁21予以纵向断开的贯通孔22，在该贯通孔22内可自由滑动地插通有由不锈钢等构成的作动杆38。该作动杆38的下端部与阀芯34抵接，作动杆38的上端部与后述的成为感温驱动部的动力元件40连接。

动力元件40具有：由具有可能性的不锈钢等金属制的薄板构成的膜片41；对该膜片的周边部进行夹持的上盖42及下盖43；封入于形成在膜片41与上盖42之间的上部压力室44内的膜片驱动介质；以及对将膜片驱动介质注入上部压力室44的开口部予以闭合的栓46。形成在膜片41与下盖43之间的下部压力室45通过相对于节流孔33的中心线形成为同心的贯通孔47而与第2通路31连通。来自蒸发器的制冷剂蒸气在第2通路31中流动，该制冷剂的压力通过贯通孔47而作用于下部压力室45。在下部压力室45内设有与膜片41的下表面抵接的挡块部48，该挡块部48在下部压力室45内可上下滑动地支承在下盖43上，且与作动杆38的上端部连接。

蒸发器的出口侧制冷剂温度直接或通过挡块部48而传递给上部压力室44。上部压力室44中的膜片驱动介质的压力与所传递的温度相对应地变化，其作用于膜片41上表面。膜片41通过作用于其上表面的膜片驱动介质的压力与作用于膜片41下表面的制冷剂压力之差而上下变位，其中心部的向上下的变位通过作动杆38而传递给阀芯34，使阀芯34接近或离开节流孔33的阀座。其结果，制冷剂流量得到控制。例如，当蒸发器的热负荷增加时，蒸发器的出口温度就变高，受到该热量的上部压力室44的压力变高，作动杆38与其对应地被向下方驱动而下推阀芯34，因此节流孔33的开度变大。由此，供给给蒸发器的制冷剂的供给量变多，蒸发器的温度下降。相反，当蒸发器的热负荷减少时，节流孔33的开度变小，供给给蒸发器的制冷剂的供给量减少。

贯通孔22的上端为大径，在该部分设有：为了确保第1通路30与第2通路31之间的气密性而对作动杆38的周围予以密封的O型圈之类的密封部件(未图示)；以及对作动杆38从其周围予以稳定支承的防振用的弹簧部件23。

在阀主体20的上端设有动力元件收容室24。该动力元件收容室24形成为在阀主体20上端开口的有底状，并由固定在阀主体20的周壁26的上端的闭合部件50密闭。闭合部件50利用焊接或熔接方式固定在周壁26的上端而不需要对与阀主体20之间进行密封的密封部件。

闭合部件50的下表面形成为与动力元件40的上盖42的表面大致相适应的形状，在闭合部件50的下表面的周缘部沿周向隔开间隔地设有多个凸部53。当在动力收容室24内收容动力元件40、将闭合部件50的周缘部固定在周壁26上时，闭合部件50的凸部53就与上盖42抵接，动力元件40被推压固定在动力收容室24的底壁27上。这些凸部53成为闭合部件50的对于动力元件40的多个局部的抵接部。

闭合部件50的对于阀主体20的固定方法例如可是线状的热源、即能加深熔透度的电子束焊接。利用电子束焊接，阀主体20及闭合部件50就被加热到融点以上而被熔融焊接。在本实施例的情况下，电子束焊接如此进行：对闭合部件50的与阀主体20的周壁26对应的周缘部52从其上方向下方向照射电子束B，一边维持该照射状态一边使阀主体20和闭合部件50旋转从而使照射位置相对移动，将闭合部件50的周缘部52连续地焊接在周壁26的上表面26a上。

当使用电子束焊接时，由于可在宽度狭窄的区域进行焊接，因此能够减小周壁26的厚度。由此，可将阀主体20中设有动力元件收容室24的部分的横向宽度做小，故可将阀主体20的侧面在整个高度上做成笔直的面，能够消除对制冷循环中膨胀阀周围的配管的安装的妨碍，并能够获得膨胀阀的小型化。

利用上述的在周向上的连续的焊接，闭合部件50就被可靠而气密性地固定在阀主体20上，可防止动力元件40所暴出的制冷剂的泄漏。在以往那样用螺纹紧固方式将动力元件40固定在阀主体20的情况下，必须对动力元件40及阀主体20两方进行螺纹加工，但在本发明中，不需要那样的螺纹加工。另外，由于闭合部件50与阀主体20之间被密封，因此，也不需要O型圈之类的密封部件。于是，可降低制造成本。

图2是将图1所示的膨胀阀的一部分予以放大表示的剖面图。图3是将图1所示的动力元件收容室24的底壁27的一部分予以放大表示的立体图，图4是将图1所示的膨胀阀的动力元件40予以放大表示的立体图。

如图3所示，底壁27上设有在中央的贯通孔47周围形成为放射状且与贯通孔47连通的多个凹部61。并且，在相邻的凹部61间形成有支承部62，动力元件40的下盖43由这些多个局部的支承部62承受动力收容室24的底壁27上并予以支承。相邻的支承部62、62间凹部61的端面63为倾斜面，并在与下盖43之间形成有间隙64(参照图4)，通过该间隙64连通贯通孔47和动力元件收容室24。因此，第2通路31中流动的制冷剂如图2的箭头所示，通过凹部61而导入动力元件收容室24。

在图2所示的实施例中，在动力元件收容室24的底壁27上设有多个凹部61，但也可取而代之，在将动力元件40的下盖43形成得足够厚的情况下，在下盖43中，在面对底壁27的一侧设置与凹部61同样的凹部。另外，除了形成于底壁27的多个凹部61以外，也可在下盖43的面对底壁27的一侧设置同样的凹部。此外，通过将沿周向形成为波形的部件夹装在底壁27与下盖43之间，从而也可具有与凹部61同样的效果。

如图4所示，在设在闭合部件50(用双点划线表示)的下表面的凸部53与动力元件40的上盖42的上表面周缘部抵接的状态下，凸部53间形成有间隙54，从凹部61流入动力元件收容室24内的低压制冷剂通过该间隙54而流入闭合部件50与动力元件40之间的空间。上盖42及下盖43，其除了与凸部53及支承部62抵接的部位以外其余成为与低压制冷剂接触的部位，因此，上部压力室44内的膜片驱动介质难以受到外部气温的影响。

另外，也可取代形成在闭合部件50上的多个凸部53，而通过在闭合部件50或上盖42上设置凹部，从而在闭合部件50与上盖42之间形成流通制冷剂的间隙。此外，也可通过将沿周向形成为波形的部件夹装在上盖42与闭合部件50之间，从而在闭合部件50与上盖42之间就形成流通制冷剂的间隙。

如上所述，由于动力元件40的周围被充满从第2通路31导入动力元件收容室24的低压制冷剂，动力元件40难以受到外部气温的影响，因此能高精度地控制通过节流孔33的制冷剂流量。另外，动力元件收容室24设成向上方离开第2通路31的状态，动力元件40不伸出到第2通路31内并能将第2通路31内面做成大致平坦，因此，不会妨碍第2通路31中流动的低压制冷剂的流动，故能减小低压制冷剂的压力损失。

图5是表示本发明的膨胀阀另一实施例的纵剖面图，图6是将图5所示的膨胀阀的一部分予以放大表示的剖面图。在本实施例中，对于与图1所示的实施例的要素及部位同等的部位，用与图1中所用的相同的符号，并省略重复说明。

在该膨胀阀中，形成为：闭合部件50嵌合在形成于阀主体20的上表面的圆筒状周壁26的内侧。在闭合部件50与周壁26嵌合的状态下，从图6所示的L1或L2的方向在整个全周上照射激光，闭合部件50就被焊接固定在周壁26上。形成于闭合部件50的下表面的环状的凸部53与动力元件40的上盖42抵接，由此，动力元件40被按压固定在动力元件收容室24的底壁27上。在凸部53的下表面沿周向隔开间隔地设有多个凹部，且在与上盖42之间形成有间隙54。

另外，在该膨胀阀中，动力元件40的下盖43形成为宽度小的截面为楔形的环状，其内周部沿径向隔开间隔地与挡块部48的外周部相对。在下盖43的下表面沿周向隔开间隔地设有多个凹部，且在与动力元件收容室24的底壁27之间形成有间隙43a。并且，挡块部48被收容在形成于阀主体20的凹部28内。挡块部48包括大径部和形成在其下表面上的小径部，在大径部的下表面沿周向隔开间隔地设有多个凹部，且在与凹部28的底面之间形成有多个间隙48a。第2通路31中流动的低压制冷剂通过贯通孔47、间隙48a而流入动力元件收容室24，并通过间隙43a及54而流通到动力元件40的周围。

在图1所示的实施例中，挡块部48的向下方的定位由动力元件40的下盖43进行，而在本实施例中，该定位由形成于阀主体20的凹部28的底面进行，因此，相比于图1的实施例来说能减小膨胀阀的高度。另外，由于在阀主体20与挡块部48之间未夹入下盖43，因此，下盖43的厚度不稳定不会影响到膜片41的位置。因此，膜片41的位置仅取决于阀主体20的切削加工和挡块部48的加工精度，故能减少性能的不稳定。

图7是将阀主体及闭合不均做成树脂制的实施例。对于与图1所示的实施例的要素及部位同等的部位，用与图1中所用的相同的符号，省略重复说明。在图7所示的膨胀阀55中，闭合部件50在阀主体20上的固定例如可用超声波焊接进行。

在该膨胀阀55中，阀主体20的圆筒状的周壁56的上端构成为同心状的阶梯结构，为使闭合部件50与该阶梯结构嵌合，周缘部57构成为阶梯结构。在闭合部件50下表面的周缘部上沿周向隔开间隔地设有多个凸部58，当在动力元件收容室24内收容动力元件40、将闭合部件50的周缘部固定在周壁56上时，闭合部件50的凸部58与上盖42抵接，动力元件40被推压固定在动力元件收容室24的底壁27上。超声波焊接如此进行：通过从闭合部件50的周缘部57的上方沿周向连续地作用超声波S，从而在闭合部件50与周壁56的阶梯结构的嵌合部中使树脂连续熔融。

利用上述的在周向上的连续的熔接，闭合部件50被可靠而气密性地固定在阀主体20上，能防止动力元件40所暴出的制冷剂的泄漏。在本实施例中也不需要动力元件40及阀主体20的螺纹加工，也不需要闭合部件50与阀主体20之间的密封部件，因此能降低制造成本。

另外，在上述的各实施例中，作为将闭合部件固定在阀主体上的技术方案，对使用了电子束焊接、超声波焊接和激光焊接的情况作了说明，但也可取而代之，通过TIG焊接等、根据应当焊接的材料(不仅相同种类的金属互相之间也包括不同种类的金属互相之间)来使用各种的公知技术。

以上，根据附图详细说明了本发明的具体的实施例，但本发明并不限定于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内，可对上述实施例作各种变更。

Claims (9)

1.一种膨胀阀，具有：阀主体，该阀主体具有从冷凝器至蒸发器的制冷剂所通过的第1通路、设在该第1通路的上方且从蒸发器至压缩机的制冷剂所通过的第2通路、以及设在所述第1通路的中途的节流孔；阀芯，该阀芯对所述节流孔进行开闭；作动杆，该作动杆可自由滑动地支承于所述阀主体；以及动力元件，该动力元件通过该作动杆而对所述阀芯进行驱动，该膨胀阀的特征在于，

设有：在所述阀主体的上端开口的有底的动力元件收容室；以及闭合部件，该闭合部件固定在所述阀主体的上端，通过该固定，所述动力元件被该闭合部件按压固定在所述动力元件收容室的底壁上，并将所述动力元件收容室的开口密闭成气密状态。

2.如权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述闭合部件利用焊接或熔接固定在所述阀主体上。

3.如权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀主体和所述闭合部件是金属制品，所述闭合部件利用电子束焊接或激光焊接固定在所述阀主体上。

4.如权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀主体和所述闭合部件是合成树脂制品，所述闭合部件利用超声波熔接固定在所述阀主体上。

5.一种膨胀阀，具有：阀主体，该阀主体具有从冷凝器至蒸发器的制冷剂所通过的第1通路、设在该第1通路的上方且从蒸发器至压缩机的制冷剂所通过的第2通路、以及设在所述第1通路的中途的节流孔；阀芯，该阀芯对所述节流孔进行开闭；作动杆，该作动杆可自由滑动地支承于所述阀主体；以及动力元件，该动力元件通过该作动杆而对所述阀芯进行驱动，该膨胀阀的特征在于，

在所述第2通路的上方设有收容所述动力元件的有底的动力元件收容室，并且该动力元件收容室与所述第2通路连通。

6.如权利要求5所述的膨胀阀，其特征在于，通过利用焊接或熔接固定在所述阀主体上的闭合部件来密闭所述动力元件收容室的上表面。

7.如权利要求6所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀主体和所述闭合部件是金属制品，所述闭合部件利用电子束焊接或激光焊接固定在所述阀主体上。

8.如权利要求5或6所述的膨胀阀，其特征在于，所述闭合部件将所述动力元件夹入与所述动力元件收容室的底壁之间进行固定。

9.如权利要求8所述的膨胀阀，其特征在于，在将所述闭合部件固定在所述阀主体上的状态下，所述闭合部件与所述动力元件之间以及所述动力元件与所述底壁之间分别形成有间隙，所述第2通路中流动的低压制冷剂通过所述各间隙流通到所述动力元件的周围。