CN109813013A - 膨胀阀及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膨胀阀及空调系统，所述膨胀阀包括阀体，所述阀体具有介质入口、介质出口以及位于所述介质入口和所述介质出口之间的节流通道，所述节流通道中设置有控制所述节流通道开度的阀芯，其中阀芯的一侧设置有用于顶在所述阀芯上的弹簧，阀芯的另一侧设置有用于将感温部件根据感测的温度所对应产生的压力传递至阀芯从而驱动阀芯的驱动部件，其中，所述膨胀阀还包括用于调节所述弹簧对阀芯所施加的弹力的调节组件，调节组件包括电磁线圈及能够在电磁线圈的磁力作用下移动从而朝向阀芯的方向推动弹簧的推杆。本发明提供的膨胀阀及空调系统，可以主动调节膨胀阀的流量，实现空调系统在各种不同的工况达到效率最佳，而且该膨胀阀成本低。

Description

膨胀阀及空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种膨胀阀及空调系统。

背景技术

膨胀阀是一种应用于空调系统上、用来对空调系统内的制冷剂进行节流和膨胀的一种装置，膨胀阀可以将高温高压液态制冷剂转化为低温低压的汽液混合制冷剂。

目前，车辆上的空调系统中，膨胀阀通常通过感温包检测蒸发器出口的温度和压力，并通过蒸发器出口压力传递至感应膜片，感应膜片将压力传递至阀芯，从而通过该压力与阀芯另一侧的弹簧的弹力来共同决定阀芯的位置从而控制阀的流量，故膨胀阀可以根据蒸发器出口的温度和压力自动调节流量，保证蒸发器出口恒定的过热度。

但由于车辆实际的行驶工况多种多样，而在空调不同负荷下，蒸发器出口过热度直接影响空调效率的大小，故需要对应不同过热度进行控制，而传统的膨胀阀只能满足单一工况的效率最佳(通过作用于阀芯的弹簧的弹力得到，只有一个静止过热度)，同时传统膨胀阀在双蒸及带电池散热的系统中的无法进行限流，而只能通过通断进行调节，导致系统波动大，故其无法在各种不同构架的系统、不同的运行工况达到满意效果。

为提升空调系统性能，降低能耗，目前各大空调零部件厂家均在开发电子膨胀阀，但现有电子膨胀阀都是配合温度压力传感器(以下简称PT传感器)应用，导致成本增加，目前国内主要供应商其提供的电子膨胀阀通过自带的控制模块，根据空调控制器输入控制步进电机调整针阀行程，从而控制阀口开度调节流量，通过主动控制流量，可达到多工况下系统运行的最优化，但是电子膨胀阀的控制及步进电机的应用并且匹配PT传感器应用，导致成本过高，尽管存在一定的性能优势，但是各大主机厂应用有限，目前100％的主机厂均应用于新能源车型的电池散热中，主要作用为截止和调节流量。同时该膨胀阀在应用过程中由于其结构与传统膨胀阀差异很大，需要调整蒸发器和管路尺寸，并且由于其颠覆传统膨胀阀的设计，无法与传统生产线共线生产，导致成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种膨胀阀，可在多种工况下对应不同的过热度进行调整，使得空调系统性能得到优化。而且该膨胀阀结构简单，成本较低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种膨胀阀，所述膨胀阀包括阀体，所述阀体具有介质入口、介质出口以及位于所述介质入口和所述介质出口之间的节流通道，所述节流通道中设置有控制所述节流通道开度的阀芯，其中所述阀芯的一侧设置有用于顶在所述阀芯上的弹簧，所述阀芯的另一侧设置有用于将感温部件根据感测的温度所对应产生的压力传递至所述阀芯从而驱动所述阀芯的驱动部件，

其中，所述膨胀阀还包括用于调节所述弹簧对所述阀芯所施加的弹力的调节组件，所述调节组件包括电磁线圈及能够在所述电磁线圈的磁力作用下移动从而朝向所述阀芯的方向推动所述弹簧的推杆。

进一步的，所述调节组件包括壳体，所述电磁线圈位于所述壳体内且所述电磁线圈缠绕形成有开孔，所述推杆的一端伸入所述开孔中并能够在所述电磁线圈的磁力作用下沿所述开孔的轴向移动。

进一步的，所述开孔的底部设置有定位座，所述定位座上设置有用于对所述推杆的移动进行导向的导向杆，所述推杆设置有轴向延伸的用于所述导向杆插入的导向孔。

进一步的，所述定位座和所述推杆之间设置有缓冲弹簧。

进一步的，所述缓冲弹簧套在所述导向杆上，且所述推杆的朝向所述定位座的一端设置有弹簧容纳孔，所述缓冲弹簧位于所述弹簧容纳孔中。

进一步的，所述阀体的靠近所述弹簧的一端设置有与所述弹簧连通的安装孔，所述调节组件的所述壳体具有所述推杆的一端伸入所述安装孔中并固定。

进一步的，所述壳体与所述安装孔的壁之间设置有密封圈。

进一步的，所述壳体通过卡簧卡在所述安装孔的壁上。

进一步的，所述壳体上形成有控制盒，所述控制盒用于容纳控制所述电磁线圈电流大小的控制单元。

本发明提供的膨胀阀，可以根据空调系统运行的工况，通过对电磁线圈施加电流产生电磁力推动推杆，并通过推杆推动弹簧来调整弹簧对阀芯的弹力，由此实现主动调整膨胀阀的流量，使得膨胀阀可以对应不同的过热度进行控制，实现空调系统在各不同的工况下运行效率最佳。另外，本发明提供的膨胀阀，可以在传统的膨胀阀的基础上改进，能够节省成本。

根据本发明的另一方面，还提供一种空调系统，所述空调系统包括蒸发器、冷凝器及如上所述的膨胀阀，所述膨胀阀的所述介质入口与所述冷凝器的出口连接，所述膨胀阀的所述介质出口与所述蒸发器的进口连接；

所述空调系统还包括检测单元以及根据所述检测单元所检测的信息控制所述膨胀阀的所述电磁线圈电流大小的控制单元。

所述空调系统相对于现有技术与上述的膨胀阀所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的一个实施方式中膨胀阀的剖切结构示意图；

图2为膨胀阀的调节组件的结构示意图；

图3为膨胀阀的调节组件处于分解状态的结构示意图；

图4为膨胀阀连接在空调系统中的示意图。

附图标记说明：

1-阀体；11-介质入口；12-介质出口；13-流入口；14-流出口；15-安装孔；2-阀芯；3-阀杆；4-弹簧；5-调节组件；51-推杆；511-导向孔；512-弹簧容纳孔；52-壳体；53-电磁线圈；54-定位座；55-导向杆；56-缓冲弹簧；57-密封圈；58-控制盒；6-压力膜片；7-卡簧；10-膨胀阀；20-蒸发器；30-冷凝器；40-压缩机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本发明提供一种膨胀阀，如图1所示，该膨胀阀包括阀体1，阀体1具有介质入口11、介质出口12以及位于介质入口11和介质出口12之间的节流通道，所述节流通道中设置有控制该节流通道的开度的阀芯2，其中阀芯2的一侧设置有用于顶在阀芯2上的弹簧4，阀芯2的另一侧设置有用于将感温部件根据感测到的温度所对应产生的压力传递至所述阀芯2从而驱动阀芯2的驱动部件。其中，感温部件可以为填充有介质的感温包(图中未显示)，而该驱动部件通常包括与感温包连接的压力膜片6以及与阀芯2连接的阀杆3(如图1中的显示)，感温包内的介质根据温度传递温度下饱和状态的压力给压力膜片6，压力膜片6再将压力传递至阀芯2所连接的阀杆3上，从而通过阀杆3来驱动阀芯2移动由此主动调整阀的流量，该部分内容属于现有的常用技术，在此不再详细赘述。另外，其它的能够根据温度对应产生的压力并将压力传递至驱动部件的感温部件以及其它的能够将所产生的压力传递至阀芯2的驱动部件也可，即只要使得阀芯2根据温度和压力进行自动调整的感温和驱动部件即可。

本发明提供的膨胀阀还包括用于调节弹簧4对阀芯2所施加的弹力的调节组件5，调节组件5包括电磁线圈53及能够在电磁线圈53的磁力作用下移动从而朝向阀芯2的方向推动弹簧4的推杆51。

本发明提供的膨胀阀，可以根据空调系统运行的工况，通过对电磁线圈53施加电流来产生电磁力来推动推杆51，从而通过推杆51推动弹簧4来调整弹簧4对阀芯2的弹力，可以主动调整阀芯2的位置，实现主动调整膨胀阀的流量，使得阀可以在不同的工况下对应不同的过热度进行控制，实现空调系统在各不同的工况下运行效率最佳。

本发明提供的膨胀阀可以在传统的膨胀阀的基础上进行改进，即在现有的通过压力膜片与弹簧来平衡阀芯2的位置从而控制流量的膨胀阀的基础上增加调节组件5，通过调节组件5控制膨胀阀使得空调系统可以在多种工况下运行效率达到最佳。相比现有技术中配合PT传感器并通过控制步进电机控制阀口开度的膨胀阀，本发明的膨胀阀可以取消PT传感器及步进电机的应用，降低电子膨胀阀的应用成本，而且本发明提供的膨胀阀采用传统的感温包来采集温度并传递压力的方式，控制更加灵敏，而且由于无需增加PT的采集和控制策略，空调面板的价格也会相应降低。

此外，由于本发明提供的膨胀阀可以在传统的膨胀阀的基础上改进，该膨胀阀与传统膨胀阀的生产方式一致，无需对生产线进行调整，并可以共线生产，因此节省了生产成本。并且，该膨胀阀的安装方式也可以与传统的膨胀阀的安装方式一致，无需对产品结构进行任何变更。

下面结合附图并根据具体实施方式对本发明提供的膨胀阀进行详细描述。

如图2和图3所示，该膨胀阀中的调节组件5包括壳体52，电磁线圈53位于壳体52内且电磁线圈53缠绕形成有开孔531，推杆51的一端伸入所述开孔531中并能够在电磁线圈53的磁力作用下沿开孔531的轴向移动。

优选地，开孔531的底部设置有定位座54，定位座54上设置有用于对推杆51的移动进行导向的导向杆55，推杆51设置有轴向延伸的用于导向杆55插入的导向孔511。当然，也可不设置导向杆55进行导向，而仅设置开孔531与推杆51很好地配合以通过开孔531自身对推杆51的移动进行导向或者设置其它的导向结构。

为避免在电磁线圈53断电时推杆51缩回撞击定位座54，定位座54和推杆51之间设置有缓冲弹簧56，如图2。优选地，缓冲弹簧56套在导向杆55上，且推杆51的朝向定位座54的一端设置有弹簧容纳孔512，缓冲弹簧56位于弹簧容纳孔512中。

在电磁线圈53通电时，推杆51在电磁线圈53的磁力作用下沿导向杆55移动向开孔531的外侧伸出，而在断电时，推杆51缩回，由于缓冲弹簧56的作用，可以避免推杆51缩回时撞击定位座54。

为使得调节组件5能够整体安装于阀体1中，如图1所示，阀体1的靠近弹簧4的一端设置有与弹簧4连通的安装孔15，调节组件5的壳体52具有推杆51的一端伸入安装孔15中并固定。

具体的，可以在传统的膨胀阀的阀体1靠近弹簧4的一端设置加长部分，该加长部分设置安装孔15，调节组件5可以安装于该安装孔15中，在调节组件5安装于安装孔15中时，推杆51可以伸缩对弹簧4施加推力。

优选地，如图1所示，调节组件5的壳体52可以通过卡簧7卡在安装孔15的壁上，也可以通过其它的例如紧配合的方式固定。

另外，还可以在调节组件5的壳体52与安装孔15的壁之间设置有密封圈57，可以对调节组件5与安装孔15之间进行密封。

另外，调节组件5的壳体52上还可形成有控制盒58，该控制盒58用于容纳控制单元，该控制单元可以控制电磁线圈53电流大小。

下面具体描述下通过调节组件5对该膨胀阀的流量进行调整的具体过程。

电磁线圈53在不通电状态：调节组件5的推杆51处在开孔531中所能达到的最底位置，即处于行程的极限位置，此时该推杆51仍会对弹簧4产生一定的推力，但对弹簧4的推力为最小，故弹簧4作用在阀芯2上的力为最小，膨胀阀的节流通道开度最大，此时为最大静止过热度状态，相对流量而言，流量为最大状态；

电磁线圈53在通电状态：1、电流增加时：电流缓慢增加会导致产生的电磁力增加，推杆51在电磁力作用下向外移动伸出开孔531，推杆51推动弹簧4，弹簧4作用于阀芯2，阀芯2向关闭膨胀阀的方向移动，导致开度变小，流量降低，当电流增加为最大时，膨胀阀设定值为最小静止过热度状态；2、电流降低：随着电流减少导致推杆51向开孔531的内侧移动，推杆51对弹簧4的推力降低，弹簧4作用于阀芯2的力降低，阀芯2向打开膨胀阀方向移动，导致开度增大，流量增加，当电流降低至最低直至零后，恢复最大静止过热度状态。

具体应用在空调系统中，膨胀阀可以通过感温包采集蒸发器出口的温度和压力，感温包压力以及蒸发器出口压力产生合力，通过压力膜片6传递至阀芯2的阀杆3，继而作用在阀芯2上，同时阀芯2受到弹簧4的弹力影响，与阀杆3的力产生平衡，而通过调节组件5的控制，弹簧4可以对阀芯2产生不同的弹簧弹力，导致阀芯2的位置变化，从而达到通过电流调整控制不同流量，达到不同过热度控制的目的，通过控制单元输入主动控制流量，调整蒸发器出口过热度，达到系统性能的提升。

电磁线圈53的电流大小，可以通过车辆标定确定，在车辆标定过程中，通过空调系统的控制单元(可以设置在调节组件5上的控制盒58内)根据检测单元(如各种传感器)检测到各种信号进行综合计算和判断，从而输出不同的电流，控制膨胀阀的流量，实现空调系统性能的最优化。

根据本发明的另一方面，还提供一种空调系统，如图4所示，该空调系统包括蒸发器20、冷凝器30以及如上所述的膨胀阀10，该膨胀阀10的介质入口11与冷凝器30的出口连接，膨胀阀10的介质出口12与蒸发器20的进口连接；这样，从冷凝器30出来的高温高压液态制冷剂通过膨胀阀10转换为低温低压的气液混合制冷剂，然后低温低压的气液混合制冷剂进入蒸发器20。另外，该膨胀阀10上还设置有流入口13和流出口14，蒸发器20出口可以连接到流入口13，从流出口14流出的介质进入到压缩机40。

该空调系统还包括检测单元以及根据检测单元所检测到的信息(例如车内温度及外界环境温度等)控制膨胀阀10的电磁线圈53电流大小的控制单元，该控制单元可以设置在如上所述的调节组件5的壳体的控制盒58内。

本发明提供的空调系统，可以通过调节组件5主动控制膨胀阀10的流量，对不同的过热度进行控制，可以使得空调系统在各种不同的工况达到效率最优化。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膨胀阀，其特征在于，所述膨胀阀包括阀体(1)，所述阀体(1)具有介质入口(11)、介质出口(12)以及位于所述介质入口(11)和所述介质出口(12)之间的节流通道，所述节流通道中设置有控制所述节流通道开度的阀芯(2)，其中所述阀芯(2)的一侧设置有用于顶在所述阀芯(2)上的弹簧(4)，所述阀芯(2)的另一侧设置有用于将感温部件根据感测的温度所对应产生的压力传递至所述阀芯(2)从而驱动所述阀芯(2)的驱动部件，其特征在于，

所述膨胀阀还包括用于调节所述弹簧(4)对所述阀芯(2)所施加的弹力的调节组件(5)，所述调节组件(5)包括电磁线圈(53)及能够在所述电磁线圈(53)的磁力作用下移动从而朝向所述阀芯(2)的方向推动所述弹簧(4)的推杆(51)。

2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述调节组件(5)包括壳体(52)，所述电磁线圈(53)位于所述壳体(52)内且所述电磁线圈(53)缠绕形成有开孔(531)，所述推杆(51)的一端伸入所述开孔(531)中并能够在所述电磁线圈(53)的磁力作用下沿所述开孔(531)的轴向移动。

3.根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，所述开孔(531)的底部设置有定位座(54)，所述定位座(54)上设置有用于对所述推杆(51)的移动进行导向的导向杆(55)，所述推杆(51)设置有轴向延伸的用于所述导向杆(55)插入的导向孔(511)。

4.根据权利要求3所述的膨胀阀，其特征在于，所述定位座(54)和所述推杆(51)之间设置有缓冲弹簧(56)。

5.根据权利要求4所述的膨胀阀，其特征在于，所述缓冲弹簧(56)套在所述导向杆(55)上，且所述推杆(51)的朝向所述定位座(54)的一端设置有弹簧容纳孔(512)，所述缓冲弹簧(56)位于所述弹簧容纳孔(512)中。

6.根据权利要求2-5中任意一项所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀体(1)的靠近所述弹簧(4)的一端设置有与所述弹簧(4)连通的安装孔(15)，所述调节组件(5)的所述壳体(52)具有所述推杆(51)的一端伸入所述安装孔(15)中并固定。

7.根据权利要求6所述的膨胀阀，其特征在于，所述壳体(52)与所述安装孔(15)的壁之间设置有密封圈(57)。

8.根据权利要求6所述的膨胀阀，其特征在于，所述壳体(52)通过卡簧(7)卡在所述安装孔(15)的壁上。

9.根据权利要求6所述的膨胀阀，其特征在于，所述壳体(52)上形成有控制盒(58)，所述控制盒(58)用于容纳控制所述电磁线圈(53)电流大小的控制单元。

10.一种空调系统，所述空调系统包括蒸发器(20)、冷凝器(30)及根据权利要求1-9中任意一项所述的膨胀阀(10)，所述膨胀阀(10)的所述介质入口(11)与所述冷凝器(30)的出口连接，所述膨胀阀(10)的所述介质出口(12)与所述蒸发器(20)的进口连接；

所述空调系统还包括检测单元以及根据所述检测单元所检测的信息控制所述膨胀阀(10)的所述电磁线圈(53)电流大小的控制单元。