CN106468372B - 控制阀 - Google Patents

控制阀 Download PDF

Info

Publication number
CN106468372B
CN106468372B CN201610669418.0A CN201610669418A CN106468372B CN 106468372 B CN106468372 B CN 106468372B CN 201610669418 A CN201610669418 A CN 201610669418A CN 106468372 B CN106468372 B CN 106468372B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diaphragm
valve
height
peak
flat part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610669418.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106468372A (zh
Inventor
佐竹良辅
金子毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corporate Society Tgk
Original Assignee
Corporate Society Tgk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corporate Society Tgk filed Critical Corporate Society Tgk
Publication of CN106468372A publication Critical patent/CN106468372A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106468372B publication Critical patent/CN106468372B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • F25B41/33Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant
    • F25B41/335Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant via diaphragms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/001Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass valves or valve housings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/14Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with ball-shaped valve member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • F16K31/1266Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like one side of the diaphragm being acted upon by the circulating fluid
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/04Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0633Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane characterised by the properties of the membrane
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/068Expansion valves combined with a sensor
    • F25B2341/0683Expansion valves combined with a sensor the sensor is disposed in the suction line and influenced by the temperature or the pressure of the suction gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19Pressures
    • F25B2700/191Pressures near an expansion valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19Pressures
    • F25B2700/193Pressures of the compressor
    • F25B2700/1933Suction pressures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2115Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21151Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Abstract

在具备隔膜作为压力感测部件的控制阀中,谋求既确保阀开度较大,又提高隔膜的耐久性。一个方案的控制阀包括同轴地抵接于隔膜(28)的盘(29)、将隔膜(28)的变位所引起的轴线方向的驱动力传递至阀芯的轴。隔膜(28)在包含盘(29)所抵接的抵接面的平坦部(64)与外周部(66)之间具有褶皱部(62)。褶皱部(62)如下这样形成:从外周部(66)朝着平坦部(64)实质上设有N+0.5个(N为自然数)以外周部(66)的单侧面为基准面(70)突出的峰。采用如下这样构成的隔膜(28):关于无负荷状态下的以基准面(70)为基准的高度,处于外周部(66)与平坦部(64)之间的褶皱部(62)的峰(72)的高度比平坦部(64)的高度要小。

Description

控制阀
技术领域
本发明涉及控制阀,尤其涉及具有隔膜作为压力感测部件的控制阀。
背景技术
如在制冷循环中所设置的膨胀阀等那样以隔膜为压力感测部件进行工作的控制阀,正被广泛使用。例如,上述膨胀阀是将内置阀部的阀体和动力元件组装而构成的。并且,设置隔膜使得将动力元件的壳体内划分成密闭空间和开放空间。密闭空间中被封入感测压力用的气体,开放空间与阀体内部相连通。隔膜感测密闭空间与开放空间的压差而沿轴线方向变位。该隔膜所产生的压力感测驱动力被介由盘和轴传递至阀芯,调整阀部的开度。
然而,这样的控制阀有时会因其设置对象装置而被要求小型化。另一方面,有时即便小型化了,但仍希望维持阀开度的大小以确保工作流体的流量。此外,还有时不论控制阀的大小如何,都希望针对作用于隔膜的压差变化而增大阀开度的变化(阀芯从阀座的抬起量的变化)。
针对这样的需求,例如提案出了研究隔膜的褶皱部的波状及其高度来满足所述需求的技术(例如参照专利文献1)。具体来说,使形成褶皱部的波状的峰的数量成为例如一峰半等,进行设定使其具有零数(端数)。在此基础上,使以隔膜的外周部为基准的峰的高度与隔膜跟盘的抵接面的高度相一致。通过这样的构成,与峰的数量没有零数的以往结构相比,能加大隔膜的行程,进而加大阀芯的抬起量。
[在先技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2011-7355号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
然而,经过本发明人们的验证,发现上述提案结构在阀开度的确保和隔膜的耐久性方面尚有改善的余地。
本发明的目的之一在于,在具备隔膜作为压力感测部件的控制阀中,既确保阀开度较大,又谋求隔膜的耐久性的提高。
〔用于解决课题的手段〕
本发明的一个方案是控制阀。该控制阀包括:阀体,具有导入流体的导入口、导出流体的导出口、被设于连接导入口和导出口的流体通路的阀孔、以及被隔壁与流体通路相隔离的压力室;阀芯,被配置于流体通路,能接触/分离于阀孔来调整阀部的开度;动力元件,具有被设置使得在与阀体间形成压力室的壳体,以及外周部被壳体支承、将壳体内划分成与压力室隔离的密闭空间和向压力室开放的开放空间的隔膜;盘,被配置于开放空间,同轴地抵接于隔膜;以及轴,贯穿隔壁而被可沿轴线方向滑动地支承,一端侧介由盘连接于隔膜,另一端侧连接于阀芯,将隔膜的变位所引起的轴线方向的驱动力传递至阀芯。
隔膜在包含盘所抵接的抵接面的平坦部与外周部之间具有俯视看为同心圆环状、截面看为波状的褶皱部。褶皱部如下这样形成:从外周部起朝着平坦部实质上设有N+0.5个(N为自然数)峰,所述峰是以外周部的压力室侧的面为基准面向压力室侧突出的峰。隔膜被如下这样构成并组装于壳体:关于无负荷状态下以基准面为基准的朝压力室侧突出的高度,处于外周部和平坦部之间的所述褶皱部的峰的高度比所述平坦部的高度小。
根据该方案,形成褶皱部的峰数被设定得有零数,而且处于隔膜的外周部与平坦部之间的峰的高度被设定得比其平坦部的高度小。由此,能确保隔膜的行程较大,且能抑制在其行程时作用于隔膜的最大应力。其结果,能确保阀芯的抬起量较大,且能谋求隔膜的耐久性的提高。
本发明的另一方案是一种具备内置阀部的阀体、和将隔膜作为压力感测部件而产生阀部的驱动力的动力元件的控制阀的制造方法。该制造方法包括:成形出隔膜的工序;以使得隔膜能以其外周部为支点沿轴线方向变位的方式支承隔膜,来组装动力元件的工序;以及将动力元件组装于阀体的工序。
成形隔膜的工序包括在隔膜不承受轴线方向的压差的无负荷状态下、在隔膜的靠近中央的平坦部与外周部之间形成俯视看为同心圆环状、截面看为波状的褶皱部的工序。关于形成褶皱部的工序,从外周部起向着平坦部实质上设置N+0.5个以外周部的单侧面为基准面向单侧突出的峰,其中N为自然数,关于以基准面为基准的朝向所述单侧的高度,处于外周部和平坦部之间的褶皱部的峰的高度被设定得比平坦部的高度小。
根据该方案,隔膜被形成为褶皱部的峰数有零数的方式,并且处于该隔膜的外周部和平坦部之间的峰的高度被形成得比该平坦部的高度小。由此,能提供既能确保阀开度较大,又能谋求隔膜的耐久性提高的控制阀。
〔发明效果〕
根据本发明,在具备隔膜作为压力感测部件的控制阀中,能既确保阀开度较大,又谋求隔膜的耐久性提高。
附图说明
图1是实施方式的膨胀阀的剖视图。
图2是表示隔膜的构造的图。
图3是表示开阀性能的分析结果的图。
图4是表示用于评价隔膜的耐久性的分析结果的图。
图5是表示褶皱部的峰的高度比例与隔膜的耐久性和开阀特性的关系的图。
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,为方便起见,有时以图示的状态为基准表达各构造的位置关系。另外,针对以下的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控制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。该制冷循环中设有将循环的冷媒压缩的压缩机、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并利用其蒸发潜热使车室内的空气冷却的蒸发器。这里为了说明方便,对膨胀阀以外的部分省略其详细说明。
图1是实施方式的膨胀阀的剖视图。
膨胀阀1具有对将铝合金制成的素材挤出成形而得到的部件施以预定的切削加工而得到的阀体2。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中被节流膨胀了的低温低压的冷媒向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与导出口9之间,形成有用于可植设未图示的配管安装用的双头螺栓的螺孔10。各端口连接配管的连接件。
在膨胀阀1中,由导入口6、导出口7以及连接它们的冷媒通路(流体通路)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,从导出口7向蒸发器导出。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直线状延伸,其中间部与动力元件3的内部相连通。从导入口8导入的冷媒的一部分被供给动力元件3感测温度。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阀座17。以从导入口6侧与阀座17相对的方式配置有阀芯18。阀芯18是将接触/分离于阀座17来开闭阀部的球状的球阀芯41、和从下方支承该球阀芯41的阀芯架43接合而构成的。
在阀体2的下端部形成有使内外连通的连通孔19,并由其上半部形成了收容阀芯18的阀室40。阀室40连通于阀孔16,与阀孔16同轴地形成。阀室40还在侧部介由上游侧通路37而连通于导入口6。上游侧通路37包含朝阀室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构成了第1通路13。上游侧通路37和下游侧通路39彼此平行,并分别向相对于阀孔16的轴线成直角的方向延伸。在此需要说明的是,在变形例中,也可以以上游侧通路37与下游侧通路39彼此的投影成直角的方式(彼此处于拧转的位置)设定导入口6或导出口7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向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,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,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之间的空间形成了感温室54(作为“压力室”发挥功能)。
动力元件3具有以在与阀体2之间形成感温室54的方式而设的壳体25,和沿轴线方向划分该壳体25内部空间的隔膜28。壳体25是将上壳体26和下壳体27沿轴线方向组装而构成的。隔膜28作为“压力感测部件”发挥功能。
即,动力元件3是在上壳体26与下壳体27之间以夹着的方式夹装隔膜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有盖状而得到的。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例如由铝或铝合金制成,热传导率比两壳体都大。隔膜28在本实施方式中由金属薄板制成。
动力元件3是通过使上壳体26与下壳体27彼此的开口部相配合、并在其外边缘部夹着隔膜28的外边缘部的方式进行组装,然后沿两壳体的接合部施以外周熔接,而被形成为容器状的。动力元件3的内部被隔膜28划分成密闭空间S1和开放空间S2,密闭空间S1与感温室54相隔离,其中封入了感测温度用的气体。开放空间S2向感温室54开放,并介由开口部52与第2通路14连通。
盘29被配置于开放空间S2,与隔膜28同轴地抵接。关于隔膜28及其周边的构成,将在后面详细叙述。
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通过的冷媒的一部分介由开口部52导入感温室54,通过盘29所设的槽部53而导向隔膜28的下面。由此,该冷媒的温度和压力传递至隔膜28。此外,该冷媒的温度通过介由热传导率大的盘29的热传导也被传递至隔膜28。
在阀体2的中央部以贯穿用于第1通路13和第2通路14间的隔壁35的方式设有插通孔34。该插通孔34是具有小径部44和大径部46的阶梯孔,小径部44中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和阀芯18之间。由此,隔膜28的变位所产生的轴线方向的驱动力介由盘29和轴33而传递至阀芯18,阀部被开闭。另外,随着盘29被卡定于下壳体27,其向下方的变位被限制。由此,防止隔膜28向开阀方向的过度变位。
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。大径部46(作为“安装孔”发挥功能)中收容有用于对轴33赋予与轴线方向成直角的方向的赋予势能力、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,从而因冷媒压力的变动所导致的轴33或阀芯18的振动被抑制。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。
以上这样构成的膨胀阀1大致如下这样制造。首先,分别单独制造阀体2、动力元件3、轴33、防振弹簧48、阀芯18、以及调整螺钉20。阀体2是对通过挤出加工所得到的块状的基体部件利用钻头施以切削加工(开孔加工)而得到的。作为该开孔加工的二次加工,在凹部50成形出用于使动力元件3螺合的螺孔,并在连通孔19中成形出用于使调整螺钉20螺合的螺孔。
在动力元件3的制作中,如上述那样通过压力成形分别得到上壳体26和下壳体27。另一方面,对薄膜圆板状的不锈钢板进行压力成形,得到具有后述的褶皱部的隔膜28。然后将盘29载置于下壳体27,并在由上壳体26和下壳体27夹持隔膜28的状态下使两壳体熔接。由此,隔膜28被能以其外周部为支点沿轴线方向变位地支承,按此方式组装动力元件3。
然后,依次向阀体2组装阀芯18、调整螺钉20、防振弹簧48、轴33及动力元件3,由此得到膨胀阀1。关于隔膜28的构成及其成形的详细情况,将在后文叙述。
在如上那样构成的膨胀阀1中,动力元件3感测从蒸发器介由导入口8返回来的冷媒的压力及温度,隔膜28发生变位。即,隔膜28根据伴随于蒸发器出口侧冷媒温度的变化的、密闭空间S1的压力与开放空间S2的压力的压差,沿轴线方向变位。该隔膜28的变位成为驱动力,介由盘29和轴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,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。
接下来详细说明隔膜28的构成及其效果。
在本实施方式中,通过对隔膜28的褶皱部的形状进行改良,实现了开阀性能的提高和隔膜28的耐久性提高。图2是表示隔膜的单体构造的图。图2的(A)是表示隔膜28被组装为动力元件3前的单品状态、即隔膜28的无负荷状态的剖视图。在此为说明方便起见,用双点划线表示了盘29的位置关系。图2的(B)是图2的(A)的A部放大图。
如图2的(A)所示,隔膜28具有薄膜圆板状的本体60。在俯视图中有所省略的是,在本体60设有俯视看为同心圆环状、截面看为波状的褶皱部62(参照中心线L)。在本体60的靠中央部,设有平坦部64,该平坦部64具有盘29进行抵接的抵接面。并且,在该平坦部64与外周部66之间形成有褶皱部62。平坦部64与外周部66是平行的,但并不在同一平面上,而是处于在轴线方向上略微错开的位置关系。在本体60的中心,设有向与盘29相反侧突出的胀出部68。该胀出部68是为在向动力元件3组装隔膜28时容易识别其上面和下面而设的。在变形例中,也可以省略胀出部68。
也如图2的(B)所示那样,褶皱部62是通过沿半径方向连设以外周部66的下面(感温室54侧的面)为基准面70向下侧突出的峰而形成的。在图示的例子中,从外周部66向平坦部64设有峰72、74,峰74为半峰(0.5峰)。即,形成了一峰半的波状,但也可以是例如二峰半,实质上只要对波状进行设定,使得形成N+0.5个(N为自然数)峰即可(图示例子中N=1)。同专利文献1的构成一样,可以使N为3以下的自然数。
并且,隔膜28被如下这样构成:关于无负荷状态下的以基准面70为基准的向下侧突出的高度,处于外周部66与平坦部64之间的褶皱部62的峰72的高度H2比平坦部64的高度H1要小(H2<H1)。在此需要说明的是,图示例子中的峰74由于其顶点被包含于平坦部64,故并不为“处于外周部66与平坦部64之间的峰”的概念所包含。即,在本实施方式中,褶皱部62的波状由一峰半构成,故一峰量的高度H2比平坦部64的高度H1要小,当褶皱部62的波状由两峰半构成时,两峰量的高度分别比平坦部64的高度H1小。
为确认以上那样的隔膜28的构造所带来的效果,进行了基于CAE(Computer AidedEngineering:计算机辅助工程)的数值分析。该分析是基于褶皱部62的形状而进行的开阀性能和隔膜28的耐久性的评价。关于“开阀性能”,是基于阀芯18的抬起量相对于隔膜28的上面侧压力与下面侧压力的压差变化的变化而进行评价的。如上述那样,在密闭空间S1中封入了感温用的气体,隔膜28的上面侧压力成为其气体压力。在此,设定上面侧压力,使得当隔膜28的下面侧压力为大气压时,其上面侧压力所引起的开阀方向的荷重胜过弹簧23所带来的闭阀方向的荷重,盘29被卡定于下壳体27。并且,相对于下面侧压力的上升所伴随的压差变化,抬起量变化越大,评价为开阀特性越优秀。以下说明其分析结果。
图3是表示开阀性能的分析结果的图。该分析是通过有限要素分析计算阀芯的抬起量相对于作用在隔膜上的压差变化的变化而得出的。该图的横轴以计示压力表示隔膜28的下面侧压力(MPaG),纵轴表示阀芯18距阀座17的抬起量(mm)。在该分析中,计算了使其上面侧压力恒定、使下面侧压力在0~0.4(MPaG)间变化时的抬起量(mm)。并且,针对处于隔膜28的外周部与平坦部间的峰的高度,设定了多种情况来进行这样的运算。即,在图2的(B)所示的隔膜28的构成的情况下,使以基准面70为基准的、峰72的高度H2相对于平坦部64的高度H1的比例(高度比例)变化,针对各种变化分别进行了运算。
图3中针对该高度比例不同的8种隔膜示出了分析结果。关于图中的粗线,点线对应于0%的高度比例、虚线对应于12%的高度比例、双点划线对应于29%的高度比例、单点划线对应于41%的高度比例、实线对应于59%的高度比例。此外,关于图中的细线,单点划线对应于71%的高度比例、双点划线对应于88%的高度比例、虚线对应于100%的高度比例。高度比例0%对应于作为褶皱部62仅形成了半峰(0.5峰)的情况。高度比例100%表示峰72的高度H2与平坦部64的高度H1相等的情况(H2=H1),对应于专利文献1的构成。
因为通常的阀开度控制区域(也称“常用区域”)其抬起量为0~0.3(mm),故将该范围的倾向评价为开阀特性。根据本分析结果可知,高度比例越小,越能加大相对于作用在隔膜28上的压差变化的、阀芯18的抬起量变化。即,可知通过使峰72的高度H2比平坦部64的高度H1小,能提高开阀特性。可知尤其是在隔膜28的下面侧压力较高的状态下、即隔膜28的上面侧压力与下面侧压力的压差较小的区域(低温域),开阀特性显著提高。
图4是表示用于评价隔膜的耐久性的分析结果的图。该分析是通过有限要素分析来计算使预定的反复荷重作用于隔膜时在其表面产生的应力的结果。具体来说,使隔膜的上面侧压力恒定、使下面侧压力在0~0.4(MPaG)间反复变化而给予变动荷重,由此计算隔膜表面的应力。需要说明的是,前提在于,即使使下面侧压力为最大的0.4(MPaG),隔膜28也不会在比其支点更靠内侧处接触到上壳体26(参照图4的(A)的支点P)。
图4的(A)表示使反复荷重作用时作用于隔膜的应力分布。该图的横轴表示隔膜28上距中心的距离,纵轴表示应力振幅(MPa)。为说明方便起见,在图中上段是使隔膜28和其周边构造的位置关系与距中心的距离相对应地表示的(参照双点划线)。图4的(B)是表示在图4的(A)中应力振幅最大的位置附近的B部放大图。在该图中为方便起见,用细虚线表示了上述高度比例对应于100%的结果,用粗实线表示了对应于59%的结果。
如图4的(A)所示,不论哪种高度比例,都在被上壳体26和下壳体27夹持的隔膜28的支点P附近产生最大应力。展示出不论哪种高度比例,应力相对于距中心的距离的分布都近似的倾向。但如图4的(B)所示,在支点P附近的部分,高度比例为59%时与为100%时相比,应力振幅被抑制。另一方面,也存在在与支点P附近不同的部分其应力振幅的大小关系反转的位置。由此可推断,通过减小高度比例,局部较高的应力会沿半径方向分散,最大应力被降低。关于其它高度比例,将与图5相关联地进行说明。
图5是表示褶皱部的峰的高度比例与隔膜的耐久性及开阀特性的关系的图。该图的横轴表示高度比例(%)。图中的实线表示最大应力的应力振幅(MPa),虚线表示常用区域内的开阀特性。前者是针对图3所示的各高度比例绘制出图4所示的支点P附近的应力振幅的结果。后者是针对图3所示的常用区域,以相对于下面侧压力变化的抬起量变化为开阀特性绘制出的结果。在此为了简化,针对各高度比例,将用直线连接常用区域的端点后的倾斜度所表示的平均变化量作为开阀特性。
由该图可知,高度比例越小越能得到良好的开阀特性。另一方面可知,在高度比例为60%附近最能抑制最大应力的应力振幅。由此可知,在特别关注开阀特性时,优选使褶皱部62的峰72的高度H2尽可能地比平坦部64的高度H1小(H2<H1)。另一方面,可知在特别关注隔膜28的耐久性时,优选使高度比例在25%以上、不足100%。并且,可知通过使高度比例在25%以上、60%以下,能既良好地维持隔膜28的耐久性,又得到良好的开阀特性。
如以上说明的那样,根据本实施方式,除进行设定使得形成褶皱部62的峰数有零数外,还将处于隔膜28的外周部66与平坦部64之间的峰的高度设定得比其平坦部64的高度小。由此,能较大地确保隔膜28的行程,并能抑制作用于隔膜28的最大应力。其结果,能既较大地确保阀芯18的抬起量,又谋求隔膜28的耐久性提高。
以上说明了本发明的优选实施方式,但本发明并不限定于特定的实施方式,当然可以在本发明的技术思想的范围内进行各种变形。
上述实施方式的膨胀阀优选适用于使用替代制冷剂(HFC-134a)等作为冷媒的制冷循环,但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。
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供给蒸发器(室内蒸发器)的部件的例子。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,可以设置在内部热交换器的下游侧。即,也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而供给外部热交换器(室外蒸发器)的部件。
在上述实施方式中,例示了膨胀阀的一个方案,但也可以构成为例如专利文献1的图1所示那样的膨胀阀、即对动力元件的密闭空间连接毛细管的一端的方案的膨胀阀。毛细管的另一端连接感测蒸发器出口侧的冷媒温度的感温筒。
在上述实施方式中,作为控制阀,例示了膨胀阀,但只要是具备隔膜作为压力感测部件的控制阀,就能适用上述构造的隔膜。此时,该控制阀可以以冷媒以外的流体作为工作流体。
此外,本发明并不限定于上述实施方式和变形例,在不脱离发明思想的范围内可以使构成要素变形而具体化。也可以通过适当组合上述实施方式和变形例所公开的多个构成要素来形成各种发明。此外,也可以从上述实施方式和变形例所示的所有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、17阀座、18阀芯、25壳体、28隔膜、29盘、33轴、34插通孔、35隔壁、54感温室、62褶皱部、64平坦部、66外周部、70基准面、72峰、74峰、S1密闭空间、S2开放空间。

Claims (5)

1.一种控制阀,其特征在于,包括:
阀体,具有导入流体的导入口、导出流体的导出口、被设于连接所述导入口和所述导出口的流体通路的阀孔、以及被隔壁与所述流体通路隔离的压力室,
阀芯,被配置于所述流体通路,能接触/分离于所述阀孔来调整阀部的开度,
动力元件,具有被设置使得在与所述阀体间形成所述压力室的壳体,以及外周部被所述壳体支承、将所述壳体内划分成与所述压力室隔离的密闭空间和向所述压力室开放的开放空间的隔膜,
盘,被配置于所述开放空间,同轴地抵接于所述隔膜,以及
轴,贯穿所述隔壁而被可沿轴线方向滑动地支承,一端侧介由所述盘连接于所述隔膜,另一端侧连接于所述阀芯,将所述隔膜的变位所引起的轴线方向的驱动力传递至所述阀芯;
其中,所述隔膜在包含所述盘抵接的抵接面的平坦部与所述外周部之间具有俯视看为同心圆环状、截面看为波状的褶皱部;
所述褶皱部如下这样形成:从所述外周部起朝着所述平坦部实质上设有N+0.5个峰,所述峰是以所述外周部的所述压力室侧的面为基准面向所述压力室侧突出的峰,其中N为自然数;
所述隔膜被如下这样构成并组装于所述壳体:关于无负荷状态下以所述基准面为基准的朝所述压力室侧突出的高度,处于所述外周部和所述平坦部之间的所述褶皱部的峰的高度比所述平坦部的高度小。
2.如权利要求1所记载的控制阀,其特征在于,
处于所述外周部和所述平坦部之间的所述褶皱部的峰的高度在所述平坦部的高度的25%以上、不足100%。
3.如权利要求2所记载的控制阀,其特征在于,
处于所述外周部和所述平坦部之间的所述褶皱部的峰的高度在所述平坦部的高度的25%以上、60%以下。
4.如权利要求1至3的任一项所记载的控制阀,其特征在于,
该控制阀被设于制冷循环,作为膨胀阀发挥功能,使经热交换器流入的冷媒随着通过所述阀部而节流膨胀后供给蒸发器。
5.如权利要求4所记载的控制阀,其特征在于,
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、作为所述流体通路连接所述第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、将冷媒向压缩机导出的第2导出口、以及在所述第2导入口和第2导出口之间包含所述压力室的第2通路;
所述隔壁将所述第1通路和所述第2通路隔离;
相对于所述阀体的所述第2通路,所述动力元件被设在所述第1通路的相反侧,所述动力元件感测流过所述第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隔壁上形成的插通孔的方式而设。
CN201610669418.0A 2015-08-19 2016-08-15 控制阀 Expired - Fee Related CN106468372B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-162020 2015-08-19
JP2015162020A JP6569061B2 (ja) 2015-08-19 2015-08-19 制御弁

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106468372A CN106468372A (zh) 2017-03-01
CN106468372B true CN106468372B (zh) 2019-10-15

Family

ID=56799272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610669418.0A Expired - Fee Related CN106468372B (zh) 2015-08-19 2016-08-15 控制阀

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10310522B2 (zh)
EP (1) EP3133325B1 (zh)
JP (1) JP6569061B2 (zh)
KR (1) KR20170022867A (zh)
CN (1) CN106468372B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11326816B2 (en) * 2017-04-13 2022-05-10 Zhejiang Sanhua Automotive Components Co., Ltd. Thermal expansion valve
FR3067385B1 (fr) * 2017-06-13 2021-05-21 Exoes Machine de detente et procedes d'utilisation d'une telle machine
JP7182283B2 (ja) * 2019-11-25 2022-12-02 株式会社不二工機 パワーエレメント及びこれを用いた膨張弁
JP2021085548A (ja) * 2019-11-25 2021-06-03 株式会社不二工機 パワーエレメント及びこれを用いた膨張弁

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US769050A (en) * 1904-04-15 1904-08-30 William Boekel Pressure-regulator for fluids.
JP2004205085A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Tgk Co Ltd 膨張弁
CN201269327Y (zh) * 2008-08-21 2009-07-08 上海欧特莱阀门机械有限公司 一种改进的排气阀膜片
CN101929561A (zh) * 2009-06-23 2010-12-29 株式会社不二工机 膜片式流体控制阀

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US807813A (en) * 1905-07-06 1905-12-19 Homer W Fiske Automatic gas-regulator.
US1237981A (en) * 1915-05-01 1917-08-21 Willis C Webster Balance-valve.
US2472149A (en) * 1946-02-18 1949-06-07 Detroit Lubricator Co Thermostatic expansion valve
US3388864A (en) * 1966-09-23 1968-06-18 Thomas E. Noakes Cartridge type expansion valve
JPS631156Y2 (zh) * 1981-06-13 1988-01-12
JPS59132059U (ja) * 1983-02-22 1984-09-04 カルソニックカンセイ株式会社 膨張弁
JPH0613944B2 (ja) * 1984-10-11 1994-02-23 松下冷機株式会社 ダイアフラムを備えた弁装置
US6062484A (en) * 1998-05-20 2000-05-16 Eaton Corporation Modular thermal expansion valve and cartridge therefor
JP4234308B2 (ja) * 2000-07-10 2009-03-04 株式会社不二工機 温度膨張弁
JP4057378B2 (ja) * 2002-07-17 2008-03-05 株式会社不二工機 膨張弁
JP4067936B2 (ja) * 2002-10-29 2008-03-26 株式会社不二工機 電磁弁一体型膨張弁
JP2005164208A (ja) * 2003-12-05 2005-06-23 Fuji Koki Corp 膨張弁
JP2007183082A (ja) * 2005-03-04 2007-07-19 Tgk Co Ltd 膨張弁
JP2007240041A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Tgk Co Ltd 膨張弁
JP2008039262A (ja) 2006-08-03 2008-02-21 Tgk Co Ltd 膨張弁
US8267329B2 (en) * 2007-01-26 2012-09-18 Fujikoki Corporation Expansion valve with noise reduction means
US8104397B2 (en) * 2008-09-30 2012-01-31 M&Fc Holding, Llc Gas metering diaphragm
US8978412B2 (en) * 2009-12-04 2015-03-17 Halla Visteon Climate Control Corporation Air conditioner for vehicles
JP5730630B2 (ja) * 2011-03-22 2015-06-10 株式会社不二工機 膨張弁
JP5743744B2 (ja) 2011-06-24 2015-07-01 株式会社不二工機 ダイアフラム式流体制御弁
JP5974326B2 (ja) 2012-04-25 2016-08-23 株式会社テージーケー 膨張弁および防振ばね

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US769050A (en) * 1904-04-15 1904-08-30 William Boekel Pressure-regulator for fluids.
JP2004205085A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Tgk Co Ltd 膨張弁
CN201269327Y (zh) * 2008-08-21 2009-07-08 上海欧特莱阀门机械有限公司 一种改进的排气阀膜片
CN101929561A (zh) * 2009-06-23 2010-12-29 株式会社不二工机 膜片式流体控制阀

Also Published As

Publication number Publication date
EP3133325B1 (en) 2018-08-01
CN106468372A (zh) 2017-03-01
EP3133325A1 (en) 2017-02-22
US20170052548A1 (en) 2017-02-23
US10310522B2 (en) 2019-06-04
JP6569061B2 (ja) 2019-09-04
KR20170022867A (ko) 2017-03-02
JP2017040426A (ja) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106468372B (zh) 控制阀
CN105485980B (zh) 控制阀
CN102384611B (zh) 膨胀阀
US10190807B2 (en) Expansion valve
JP7026979B2 (ja) 膨張弁
CN105650318B (zh) 膨胀阀
CN100529600C (zh) 跨临界二氧化碳汽车空调系统机械调节式膨胀阀
CN106247704A (zh) 膨胀阀
US10816246B2 (en) Expansion valve using shape memory alloy spring and air conditioner system for vehicle using the same
CN202580183U (zh) 压力调整阀
JP2006266568A (ja) 膨張弁
CN108692065B (zh) 滑动式切换阀以及冷冻循环系统
CN2893686Y (zh) 一种汽车空调试验装置
CN206037510U (zh) 热力膨胀阀
CN105864478B (zh) 膨胀阀及其配管安装构造
CN205718104U (zh) 热力膨胀阀及具有该热力膨胀阀的制冷系统
JP2015190690A (ja) 車両用冷却装置、及び、これに使用される膨張弁
JP6254980B2 (ja) スライド式切換弁及び冷凍サイクルシステム
JP6811479B2 (ja) 膨張弁
JP2003090648A (ja) 膨張弁
CN208041176U (zh) 高效节流的汽车空调热力膨胀阀
CN104728463A (zh) 球阀具有等百分比流通特性的阀芯球体
CN204904709U (zh) 一种不同节流机构性能对比实验台
JP3914014B2 (ja) 膨張弁
JP3920056B2 (ja) 膨張弁

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191015