CN105650318A - 膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在加工轴插通孔时产生了毛刺，也能稳定地维持轴的滑动性能的膨胀阀。一个方案的膨胀阀包括：金属制的阀体(2)，具有被设在冷媒通路上的阀孔(16)、和被设在冷媒通路的阀孔(16)的上游侧的阀室(40)；阀芯(18)，被设在阀室(40)，接触/分离于阀孔(16)地开闭阀部；驱动部，产生用于使阀芯(18)开闭的驱动力；轴(33)，被以贯通与阀孔(16)同轴状地设置的插通孔(34)的方式设于阀体(2)，其一端侧连接于驱动部，另一端侧穿过阀孔(16)连接于阀芯(18)，将驱动部产生的轴线方向的驱动力传递至阀芯(18)。插通孔(34)被通过切削加工形成于阀体(2)，包括支承轴(33)的支承部(60)，和朝阀孔(16)的下游侧开口、比支承部更大径的扩径部(62)。

Description

膨胀阀

技术领域

本发明涉及膨胀阀，尤其涉及适用于制冷循环的膨胀阀。

背景技术

在汽车用空调装置的制冷循环中一般设有对循环的冷媒进行压缩的压缩机、使压缩后的冷媒冷凝的冷凝器、使冷凝后的液态冷媒节流膨胀而成为雾状后送出的膨胀阀、以及使该雾状的冷媒蒸发而利用蒸发潜热冷却车室内的空气的蒸发器。作为膨胀阀，例如采用感测蒸发器出口侧的冷媒的温度及压力地使阀部开闭、控制向蒸发器送出的冷媒的流量的温度式膨胀阀，以使得从蒸发器导出的冷媒具有预定的过热度。

在这样的膨胀阀的阀体中，形成有使从冷凝器流向蒸发器的冷媒通过的第1通路、和使从蒸发器返回来的冷媒通过而向压缩机导出的第2通路。第1通路内形成有阀孔，并以与该阀孔相对的方式配设有阀芯。阀芯接触/分离于阀孔，调整流向蒸发器的冷媒的流量。另外，在阀体的一端设有感测流过第2通路的冷媒的温度及压力地进行工作的动力元件。动力元件的驱动力被介由长条状的轴传递至阀芯。轴贯通过将第1通路和第2通路隔离开的隔壁上所设的插通孔，被该插通孔可滑动地支承。轴的一端侧连接于动力元件，另一端侧穿过阀孔连接于阀芯(例如参照专利文献1)。

[在先技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2013-242129号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

然而，在这样的膨胀阀中，第1通路、第2通路、阀孔、插通孔等是通过对阀体利用开孔工具施以切削加工而得到的。关于其中的插通孔，因切削加工而在开口端产生的毛刺有可能使轴的滑动性能下降。即，轴的滑动有可能会切削掉开口端的毛刺，该毛刺的小片被啮入轴与插通孔之间。由此，轴的滑动阻抗会过大，有时可能会使轴的动作卡住。特别是在第1通路与第2通路之间存在压差、该压差沿插通孔的延伸方向作用时，会产生使毛刺的小片引入该插通孔内部的作用，容易发生上述问题。

本发明是鉴于这样的问题而研发的，其目的之一在于提供一种即使在轴插通孔的加工时产生了毛刺，也能稳定地维持轴的滑动性能的膨胀阀。

〔用于解决课题的手段〕

本发明的一个方案是一种膨胀阀，被设置在制冷循环中，使经热交换器流入的冷媒随着通过阀部而节流膨胀后，向蒸发器供给。该膨胀阀包括：金属制的阀体，具有导入冷媒的导入口、导出冷媒的导出口、被设在连接导入口和导出口的冷媒通路上的阀孔、以及被设在冷媒通路中的阀孔的上游侧的阀室；阀芯，被设在阀室，接触/分离于阀孔地开闭阀部；驱动部，产生用于使阀芯开闭的驱动力；以及轴，被以贯通与阀孔同轴状地形成的插通孔的方式设于阀体，其一端侧连接于驱动部，另一端侧穿过阀孔连接于阀芯，将驱动部产生的轴线方向的驱动力传递至阀芯。

插通孔被通过切削加工形成于阀体，包括支承轴的支承部，和朝阀孔的下游侧开口的、比支承部更大径的扩径部。

根据该方案，插通孔的开口端及其附近被扩径了，故即使在插通孔成形时其开口端产生了毛刺，在使轴插通时该毛刺进行干渉的可能性也较低。因此，能防止或抑制毛刺被引入轴和插通孔的间隙的情况。其结果，能稳定地维持轴的滑动性能。

〔发明效果〕

通过本发明，能够提供一种即使在轴插通孔的加工时产生了毛刺，也能稳定地维持轴的滑动性能的膨胀阀。

附图说明

图1是实施方式的膨胀阀的剖视图。

图2是表示轴、插通孔及其周边构造的图。

图3是表示插通孔的加工方法的主要部分的图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的实施方式。在以下的说明中，为说明方便，有时会以图示的状态为基准来表达各构造的位置关系。另外，针对以下实施方式及其变形例，有时对几乎相同的构成要素标注相同的标号，并适当省略其说明。

本实施方式将本发明的膨胀阀具体化为适用于汽车用空调装置的制冷循环的温度式膨胀阀。在该制冷循环中，设有对循环的冷媒进行压缩的压缩机、使压缩后的冷媒冷凝的冷凝器、使冷凝后的冷媒气液分离的储液器、使分离出的液态冷媒节流膨胀成雾状并送出的膨胀阀、以及使该雾状的冷媒蒸发而利用其蒸发潜热冷却车室内的空气的蒸发器。在此为方便说明，省略膨胀阀以外的部件的详细说明。

图1是实施方式的膨胀阀的剖视图。

膨胀阀1具有阀体2，该阀体2是对将铝合金构成的素材挤出成形而得到的部件施以预定的切削加工而形成的。该阀体2呈棱柱状，其内部设有进行冷媒的节流膨胀的阀部。在阀体2的长度方向的端部设有作为“驱动部”发挥功能的动力元件3。

在阀体2的侧部，设有从储液器侧(冷凝器侧)导入高温、高压的液态冷媒的导入口6，将在膨胀阀1中节流膨胀后的低温、低压的冷媒朝蒸发器导出的导出口7，导入在蒸发器中蒸发后的冷媒的导入口8，以及将通过膨胀阀1后的冷媒向压缩机侧导出的导出口9。在导入口6和导出口9之间形成有螺孔10，该螺孔10用于植设未图示的安装配管用的双头螺栓。在各端口上连接配管的接头。

在膨胀阀1中，由导入口6、导出口7及连接它们的冷媒通路构成第1通路13。在第1通路13的中间部设有阀部。从导入口6导入的冷媒在该阀部节流膨胀而成为雾状，并从导出口7朝蒸发器导出。另一方面，由导入口8、导出口9及连接它们的冷媒通路构成第2通路14。第2通路14沿直线延伸，其中间部与动力元件3的内部连通。从导入口8导入的冷媒的一部分被提供给动力元件3感温。通过第2通路14后的冷媒被从导出口9向压缩机导出。

在第1通路13的中间部设有阀孔16，由该阀孔16的导入口6侧的开口端边缘形成了阀座17。以从导入口6侧面对阀座17的方式配置有阀芯18。阀芯18是使落座/分离于阀座17来开闭阀部的球状的阀球41和从下方支承该阀球41的阀芯架43接合构成的。

在阀体2的下端部形成有连通内外的连通孔19，由其上半部形成收容阀芯18的阀室40。阀室40连通于阀孔16，是与阀孔16同轴状地形成的。阀室40还在侧部介由上游侧通路37连通于导入口6。上游侧通路37包括朝阀室40开口的小孔42。小孔42是第1通路13的通路截面局部缩小而形成的。

阀孔16介由下游侧通路39连通于导出口7。即，上游侧通路37、阀室40、阀孔16及下游侧通路39构成第1通路13。上游侧通路37和下游侧通路39相互平行，分别向相对于阀孔16的轴线成直角的方向延伸。需要说明的是，在变形例中，也可以设定导入口6或导出口7的位置，使得上游侧通路37与下游侧通路39彼此的投影成直角(成为相互扭转的位置)。

在连通孔19的下半部，以从外部密封该连通孔19的方式螺固有调整螺钉20。在阀芯18(准确地说是阀芯架43)与调整螺钉20之间，夹装有对阀芯18朝闭阀方向赋予势能的弹簧23。通过调整调整螺钉20向阀体2的螺入量，能够调整弹簧23的荷重。在调整螺钉20与阀体2之间，夹装有用于防止冷媒泄漏的O环24。

另一方面，在阀体2的上端部设有凹部50，并在凹部50的底部设有使内外连通的开口部52。动力元件3的下部被螺固于凹部50，动力元件3被以密封开口部52的方式组装于阀体2。由凹部50与动力元件3之间的空间形成感温室54。

动力元件3是在上壳体26与下壳体27之间夹装隔膜28、并在该下壳体27侧配置盘29而构成的。上壳体26是将不锈钢材料压力成形成盖状而得到的。下壳体27是将不锈钢材料压力成形成阶梯圆筒状而得到的。盘29例如由铝或铝合金构成，热传导率比两壳体大。隔膜28在本实施方式中是由金属薄板构成的，但也可以由聚酰亚胺薄膜等薄膜状的树脂材料构成。

动力元件3是通过使上壳体26与下壳体27彼此的开口部相对齐，并在其外边缘部夹住隔膜28的外边缘部地组装，然后沿两壳体的接合部施以外周熔接，而形成为容器状的。动力元件3的内部被隔膜28划分为密闭空间S1和开放空间S2，在该密闭空间S1内封入感温用的气体。开放空间S2介由开口部52与第2通路14连通。在动力元件3与阀体2之间夹装有用于防止冷媒泄漏的O环30。从第2通路14通过的冷媒的压力及温度通过开口部52和盘29上所设的槽部53而传递到隔膜28的下面。另外，关于冷媒的温度，主要介由热传导率较大的盘29传递至隔膜28。

在阀体2的中央部，贯通第1通路13与第2通路14间的隔壁35地设有插通孔34。该插通孔34为具有小径部44和大径部46的阶梯孔，在小径部44可滑动地插通长条状的轴33。轴33是金属制(例如不锈钢制)的杆，被夹装在盘29与阀芯18之间。由此，隔膜28的变位所引起的驱动力被介由盘29及轴33向阀芯18传递，阀部被开闭。

轴33的上半部横穿第2通路14，下半部被插通孔34的小径部44可滑动地支承。在大径部46(作为“安装孔”发挥功能)收容有用于对轴33赋予与轴线方向成直角方向的势能力、即横向荷重(滑动荷重)的防振弹簧48。轴33受到该防振弹簧48的横向荷重，由此，因冷媒压力的变动导致的轴33或阀芯18的振动被抑制。需要说明的是，关于防振弹簧48的具体构造，例如可采用日本特开2013-242129号公报中所记载的构成，故省略其详细说明。

在本实施方式中，在插通孔34与轴33之间并没有设置O环等密封部件，但因轴33与小径部44的间隙足够小，故能抑制从第1通路13向第2通路14的冷媒泄漏。即，实现了所谓的间隙密封。但是，该间隙密封并非切实地阻断冷媒的流动的结构，故特别在第1通路13与第2通路14之间存在压差时，将容许冷媒的泄漏。

在以上这样构成的膨胀阀1中，动力元件3感测到从蒸发器介由导入口8返回来的冷媒的压力和温度，隔膜28发生变位。该隔膜28的变位成为驱动力，被介由盘29及轴33传递至阀芯18，使阀部开闭。另一方面，从储液器供给的液态冷媒被从导入口6导入，并随着通过阀部而节流膨胀，成为低温、低压的雾状的冷媒。该冷媒被从导出口7向蒸发器导出。

接下来说明轴33及插通孔34的主要部分的构成及效果。

图2是表示轴33、插通孔34及其周边的构造的图。(A)是图1的A部放大图。(B)是图1的B部放大图。

如图2的(A)所示，插通孔34的小径部44具有支承轴33的支承部60、和朝下游侧通路39开口的扩径部62。扩径部62的直径被设定为比支承部60的直径略大、且在阀孔16的直径以下。并且，在支承部60与扩径部62的分界部施以倒角加工(C倒角)，形成了锥状的分界面61。扩径部62的开口端63没有进行倒角，成为边沿状。需要说明的是，在本实施方式中，是将倒角加工的锥角设定为相对于插通孔34的轴线呈45度的，但也可以采用这以外的锥角。此外，在本实施方式中是通过C倒角来进行该倒角加工的，但也可以采用R倒角。

通过这样的构成，缩小支承部60与轴33间的间隙CL1来确保间隙密封功能，同时使扩径部62与轴33间的间隙CL2比间隙CL1大。由此，即使因插通孔34的成形而在扩径部62的开口端63产生了毛刺，该毛刺也难以与轴33干渉，毛刺难以啮入插通孔34与轴33之间。

另一方面，也如图2的(B)所示，轴33具有在下游侧通路39处缩径的阶差部64，在该阶差部64形成与阀孔16相对的锥状的相对面66。阶差部64的前端侧、即小径部68贯通阀孔16后连接于阀芯18。阀球41与轴33的前端抵接。

通过以上这样的构成，如图中粗线箭头所示，在开阀时从上游侧导入的液态冷媒通过阀孔16与小径部68的间隙(节流孔通路)而成为雾状的气液二相冷媒，被向下游侧通路39导出。此时，冷媒的至少一部分沿小径部68流动，但到达相对面66时行进路线被改变。即，该冷媒较难流向插通孔34。

图3是表示插通孔34的加工方法的主要部分的图。(A)及(B)是表示该加工过程的图。在成形插通孔34前，先通过利用未图示的钻头(开孔工具)的切削加工在阀体2形成上游侧通路37、下游侧通路39、连通孔19(阀室40)、第2通路14。

然后，如图3的(A)所示那样从阀体2的上方利用钻头70(开孔工具)施以开孔加工，开出大径部46的下孔。为在大径部46与小径部44的分界处形成锥面45(参照图1)而在钻头70的前端中央部采用尖头形状。

然后，如图3的(B)所示那样，从阀体2的下方利用钻头72(开孔工具)施以开孔加工，成形出插通孔34整体。钻头72的切削刃具有用于形成扩径部62的阶部74。此时，在阶部74也具有用于成形上述的分界面61的切削功能，故在支承部60的下端开口部不会残存毛刺。另一方面，在扩径部62的开口端63有时会产生毛刺。但通过形成上述的间隙CL2(参照图2的(A))，该毛刺不会干涉到轴33。

如以上所说明的那样，通过本实施方式，插通孔34的开口端及其附近被扩径了，故即使在成形该插通孔34时产生了毛刺，使轴33插通时该毛刺干渉的可能性也较低。因此，能防止或抑制毛刺被引入轴33与插通孔34的间隙的情况。

特别在本实施方式中采用间隙密封，故有可能在第1通路13与第2通路14之间发生因压差导致的冷媒的泄漏。关于此点，由于插通孔34的开口端被形成为边沿状，故至少能抑制冷媒向插通孔34的流入。因此，即使毛刺的一部分缺损而成为小片，也能防止或抑制该小片被引入轴33与插通孔34的间隙的情况。进而，通过对轴33设置阶差部64，介由阀孔16的冷媒的流动方向被沿锥状的相对面66改变。由此，经过阀孔16后的喷流就避开了产生毛刺的位置。即，能规避或抑制该喷流将毛刺推入轴33与插通孔34的间隙这样的事态。通过以上作用，能稳定地维持轴33的滑动性能。

另外，在本实施方式中，通过如图2的(A)所示那样采用对下游侧通路39的壁面掘入扩径部62的方案，还具有能较容易地确保锥面(分界面61)的精度这样的优点。即，也可以考虑与此不同地在下游侧通路39的壁面开口出支承部60，并将其开口端倒角成锥状(C倒角等)的方案。此时，需要以该开口端为基准进行与锥面高度相一致的倒角加工，设计时需要考虑到下游侧通路39及切削工具的尺寸公差。因此，特别在如图示那样锥面较小时，该加工是极为困难的。关于这一点，在本实施方式中通过采用对下游侧通路39的壁面掘入扩径部62的方案，即使不严密地考虑其尺寸公差也能确保锥面的精度。换言之，即使切削工具的加工精度不那么高，也能可靠地除去支承部60的开口端的毛刺。

此外，在本实施方式中，如图3的(B)所示，采用通过一体刃物(钻头72)加工支承部60、扩径部62及阀孔16的构成，由此能使阀孔16与支承部60的同轴度较高。这样能提高连接于轴33的阀芯18和阀孔16的同轴度，容易将冷媒的流量特性维持为设计值。

以上说明了本发明的优选实施方式，但本发明当然不限定于特定的实施方式，在本发明技术思想的范围内可以有各种变形。

在上述实施方式中，图3中表示了插通孔34的制造方法的一例。在变形例中，也可以采用与此不同的制造方法。例如，也可以先进行图3的(B)所示的从下方的开孔加工，然后再施以图3的(A)所示的从上方的开孔加工。另外，也可以将图3的(B)所示的工序分成两阶段。即，可以在利用第1工具穿设支承部60后，利用第2工具穿设开口端63。在上述实施方式中，表示了利用一个工具同时成形扩径部62和阀孔16的例子，但也可以利用不同的工具分阶段地成形。

另外，也可以在小径部44省略成为相对低压的那一侧的锥面45的成形。这是因为，当在第1通路13与第2通路14之间产生压差时，在蒸发器处受到压力损失的第2通路14会成为比第1通路13低的压力，因此，认为毛刺被从低压侧的开口端向小径部44(即朝间隙密封部)引入的可能性较低。

在上述实施方式中，如图2的(A)所示那样对支承部60和扩径部62的分界部施以了倒角，但在变形例中也可以省略此加工。即，可以以与插通孔34的轴线成直角的方式形成分界面61。但是，如上述实施方式那样施以倒角的话，便于防止支承部60的开口端因轴33的滑动而变形的情况，能更加稳定地维持轴33的滑动性能。

在上述实施方式中，表示了将上述轴33及插通孔34的构造适用于温度式膨胀阀的例子。在变形例中，也可以对以电机等为驱动部的电动膨胀阀适用同样的构成。此时，由于不需要感温功能，故在该电动膨胀阀中可以省略第2通路14。

上述实施方式的膨胀阀优选适用于采用替代制冷剂(HFC-134a)等作为冷媒的制冷循环，但本发明的膨胀阀也能适用于采用二氧化碳那样的工作压力高的冷媒的制冷循环。此时，在制冷循环中取代冷凝器而配置气体冷却器等外部热交换器。此时，为补强构成动力元件3的隔膜的强度，例如可以重叠配置金属制的碟形弹簧等。

在上述实施方式中，表示了将上述膨胀阀构成为使经外部热交换器流入的冷媒节流膨胀后向蒸发器(室内蒸发器)供给的器件的例子。在变形例中，也可以将上述膨胀阀适用于热泵式的车辆用冷暖气装置，设置在内部热交换器的下游侧。即，可以将上述膨胀阀构成为使经内部热交换器流入的冷媒节流膨胀后向外部热交换器(室外蒸发器)供给的器件。

需要说明的是，本发明并不限定于上述实施方式或变形例，在不脱离本发明技术思想的范围内可以使构成要素变形并具体化。也可以通过将上述实施方式或变形例所公开的多个构成要素适当组合来形成各种发明。此外，也可以从上述实施方式或变形例所示的全部构成要素中删除几个构成要素。

〔标号说明〕

1膨胀阀、2阀体、3动力元件、6导入口、7导出口、8导入口、9导出口、13第1通路、14第2通路、16阀孔、18阀芯、33轴、34插通孔、35隔壁、37上游侧通路、39下游侧通路、40阀室、60支承部、62扩径部、64阶差部、66相对面、CL1间隙、CL2间隙。

Claims (7)

1.一种膨胀阀，被设置在制冷循环中，使经热交换器流入的冷媒随着通过阀部而节流膨胀后，向蒸发器供给，该膨胀阀的特征在于，包括：

金属制的阀体，具有导入冷媒的导入口、导出冷媒的导出口、被设在连接所述导入口和所述导出口的冷媒通路上的阀孔、以及被设在所述冷媒通路中的所述阀孔的上游侧的阀室，

阀芯，被设在所述阀室，接触/分离于所述阀孔地开闭所述阀部，

驱动部，产生用于使所述阀芯开闭的驱动力，以及

轴，被以贯通与所述阀孔同轴状地形成的插通孔的方式设于所述阀体，其一端侧连接于所述驱动部，另一端侧穿过所述阀孔连接于所述阀芯，将所述驱动部产生的轴线方向的驱动力传递至所述阀芯；

所述插通孔被通过切削加工形成于所述阀体，包括：

支承所述轴的支承部，和

朝所述阀孔的下游侧开口的、比所述支承部更大径的扩径部。

2.如权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，

在所述支承部与所述扩径部的分界部被施以倒角加工。

3.如权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，

所述阀室被与所述阀孔同轴状地形成；

所述冷媒通路包括：

向相对于所述阀孔的轴线成直角的方向延伸、连接所述导入口和所述阀室的上游侧通路，和

向相对于所述阀孔的轴线成直角的方向延伸、连接所述阀孔和所述导出口的下游侧通路。

4.如权利要求3所述的膨胀阀，其特征在于，

所述阀孔具有与所述插通孔的扩径同等以上的直径；

所述扩径部是使开孔工具的切削刃以从所述阀室侧贯通所述阀孔的方式插入而成形的；

所述倒角加工是与所述扩径部的成形同时进行的。

5.如权利要求3所述的膨胀阀，其特征在于，

所述轴具有在所述下游侧通路处缩径的阶差部；

在所述阶差部形成有与所述阀孔相对的相对面。

6.如权利要求4所述的膨胀阀，其特征在于，

所述轴具有在所述下游侧通路处缩径的阶差部；

在所述阶差部形成有与所述阀孔相对的相对面。

7.如权利要求1至6的任一项所述的膨胀阀，其特征在于，

作为感测从所述蒸发器返回来的冷媒的压力和温度地控制所述阀部的开度、并将该冷媒向压缩机导出的温度式膨胀阀来发挥功能；

所述阀体具有作为所述导入口导入来自所述热交换器的冷媒的第1导入口、作为所述导出口将冷媒向所述蒸发器导出的第1导出口、作为所述冷媒通路连接所述第1导入口和第1导出口的第1通路、导入从所述蒸发器返回来的冷媒的第2导入口、将冷媒向所述压缩机导出的第2导出口、以及连接所述第2导入口和第2导出口的第2通路；

作为所述驱动部，设有动力元件，该动力元件被设在相对于所述阀体的所述第2通路、与所述第1通路相反的一侧，感测流过所述第2通路的冷媒的温度和压力地进行动作；

所述轴被以贯穿所述第1通路和所述第2通路间的隔壁上所形成的所述插通孔的方式而设，其一端侧横穿所述第2通路地连接于所述动力元件，另一端侧连接于所述阀芯，将所述动力元件的驱动力传递至所述阀芯。