CN111734883B - 温度式膨胀阀及具备该温度式膨胀阀的冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度式膨胀阀，在从阀芯的开始打开至变成全开为止的期间内，能够可靠地抑制阀芯的振动。副室(20AU)形成于阀主体(20)的中间部(20B)中的阀口(20Va)的正下方且比连通路(20CP2)的开口端的位置靠上方的位置，并且形成为以中心位置(C1)为中心的近似圆形，该中心位置(C1)相对于主室(20AL)的中心位置(Co)朝向连通路(20CP2)的开口端偏心预定距离(δ)。

Description

温度式膨胀阀及具备该温度式膨胀阀的冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及温度式膨胀阀及具备该温度式膨胀阀的冷冻循环系统。

背景技术

在冷冻循环系统中，使用了根据从蒸发器的出口排出的制冷剂的温度变化来控制制冷剂的通过量的温度式膨胀阀。在这样的温度式膨胀阀中，例如如专利文献1所示，在主体的阀室内具备对在与阀室连通的阀口通过的制冷剂的流量进行调整的阀。该阀室经由阀口而与连通至入口的管路连通，并且与连通至出口的管路连通。对于这样的阀而言，根据膜片的位移，经由压板及连结棒向远离阀口的方向按压阀，并且由调整弹簧向接近阀口的方向对阀进行施力，其中，膜片将形成于经由毛细管而与感温筒内连通的主体的上部的上方压力室及下方压力室分隔。该连结棒的上端面抵接于压板，并且连结棒的下端面抵接于阀的缘部。在这种结构中，封入在感温筒内的气体膨胀，上方压力室内的压力变高，并且膜片下降，由此压板及连结棒下降，在该情况下，上述的阀克服调整弹簧的作用力而远离阀口，从而所通过的制冷剂的流量增大。另一方面，封入在感温筒内的气体收缩，上方压力室内的压力下降，并且膜片上升，由此压板及连结棒上升，在该情况下，上述的阀因调整弹簧的作用力向阀口接近，从而所通过的制冷剂的流量减少。

如上所述，在阀由调整弹簧支撑的温度式膨胀阀中，因流体压力的变动等，有时阀振动而产生令人不快的声音。在这样的情况下，例如如专利文献2所示，为了抑制令人不快的声音的产生，提出了利用上弹簧座及锁定螺母将与形成阀室的内周面滑动接触的阀颤动防止叶片固定于阀芯的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-184982号公报

专利文献2：日本实公昭48-9685号

发明内容

发明所要解决的课题

在上述的冷冻循环系统中，例如在专利文献1所示的温度式膨胀阀中，因基于往复动压缩机的脉动而产生的配管内的制冷剂的压力变动、起因于通过阀口后的制冷剂的急剧膨胀而产生的乱流，阀芯反复碰到阀口的周缘，有时成为产生异响(振动音)的原因。在这样的情况下，也考虑专利文献2所示的在阀芯进一步安装阀颤动防止叶片的技术。然而，在从阀芯的开始打开至变成全开为止的期间内，利用阀颤动防止叶片，有时无法可靠地抑制阀芯的振动。

考虑以上的问题点，本发明的目的在于提供一种温度式膨胀阀及具备该温度式膨胀阀的冷冻循环系统，在温度式膨胀阀及具备该温度式膨胀阀的冷冻循环系统中，在从阀芯的开始打开至变成全开为止的期间内，能够可靠地抑制阀芯的振动。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的温度式膨胀阀的特征在于，具备：阀主体，其配设于将制冷剂供给至蒸发器的配管，并具有引导该制冷剂的流路；阀芯机构部，其包括阀芯、施力构件以及防振用叶片，其中，阀芯能够相对于形成于流路的阀座的阀口接近或分离地配置于阀主体的阀芯收纳部，施力构件对阀芯向接近阀座的阀口的方向进行施力，防振用叶片附属设置于阀芯并具有多个抵接片，并且，阀芯机构部控制阀口的开口面积；以及阀芯机构驱动单元，其配设于阀主体，根据工作压力室内的压力而经由与膜片连动的工作用传动轴使阀芯机构部驱动，其中，工作压力室由膜片及外部轮廓部件形成，并且被供给配置于蒸发器的出口周边部的感温部内的压力，阀主体的阀芯收纳部包括主室和副室，其中，主室形成在与阀口的中心轴线共用的轴线上并具有引导防振用叶片的抵接片的内周面，副室是在阀口的正下方的位置处与主室连通的副室，形成于比与流路的出口连通的开口端的位置靠上方，并且以副室的中心轴线的位置接近与流路的出口连通的开口端的方式形成于相对于主室的轴线的位置偏心的中心轴线的位置的周围。

优选具有圆形的横截面的副室的内径设定为比具有圆形的横截面的主室的内径小。优选副室形成于主室的上方。优选副室在形成与阀口相邻的上部的部分具有朝向下方向扩大的锥形部。

本发明的冷冻循环系统的特征在于，具备蒸发器、压缩机以及冷凝器，上述温度式膨胀阀设于配管，该配管配设在冷凝器的出口与蒸发器的入口之间。

发明的效果

根据本发明的温度式膨胀阀及具备该温度式膨胀阀的冷冻循环系统，副室在阀口的正下方的位置处与主室连通，形成于比与流路的出口连通的开口端的位置靠上方的位置，并且以副室的中心轴线的位置接近与流路的出口连通的开口端的方式形成于相对于主室的轴线的位置偏心的中心轴线的位置的周围，由此制冷剂向副室流入，并且朝向与流路的出口连通的开口端流动的制冷剂的流量比与开口端相反一侧的流量多，从而作用于阀芯的出口端侧的流体所产生的力比与开口端相反一侧的力大，因此向与开口端相反一侧的方向对阀芯及防振用叶片进行施力，工作用传动轴的外周与其导向件内周之间的摩擦力以及防振用叶片与阀主体的主室内周之间的摩擦力增大，其结果，在从阀芯的开始打开至变成全开为止的期间内，能够可靠地抑制阀芯的振动。

附图说明

图1是将本发明的温度式膨胀阀的一例中的主要部分局部地放大来示出的局部剖视图。

图2的(A)是示出从图1中的箭头IIA所示的方向观察到的副室及主室的位置关系的向视图，(B)是用于说明副室的流路面积的图。

图3是示出本发明的温度式膨胀阀的一例的结构的剖视图。

图4是用于说明图1所示的例子中的副室的中心位置与主室的中心位置的位置关系的图。

图5是用于说明图3所示的例子中的动作的剖视图。

图6是简要地示出应用本发明的温度式膨胀阀的一例的冷冻循环系统的结构的图。

图7是示出图3所示的例子所使用的阀主体的另一例的主要部分的局部剖视图。

图8是示出从图7中的箭头VIII所示的方向观察到的副室及主室的位置关系的向视图。

图中：

10—温度式膨胀阀，12—阀芯机构驱动单元，12D—膜片，12F—压板，14—毛细管，16—感温筒，18A—工作用传动轴，20—阀主体，20A—阀芯收纳室，20AU、20′AU—副室，20AL、20′AL—主室，22—阀芯，26—螺旋弹簧，32—防振用叶片。

具体实施方式

图3示出本发明的温度式膨胀阀的一例的结构。

例如如图6所示，温度式膨胀阀10配置在冷冻循环系统的配管中的冷凝器4的出口与蒸发器6的入口之间。温度式膨胀阀10在下述的阀主体20(参照图3)的入口端口20P1处与一次侧配管Du2连接，并在使制冷剂流出的阀主体20的出口端口20P2处与二次侧配管Du3连接。一次侧配管Du2连接冷凝器4的出口和温度式膨胀阀10的阀主体20的入口端口20P1，二次侧配管Du3连接蒸发器6的入口和温度式膨胀阀10的阀主体20的出口端口20P2。在蒸发器6的出口与冷凝器4的入口之间，经由配管Du4及Du1连接有压缩机2。配管Du4的一端与压缩机2的吸入口连接。连接至压缩机2的喷出口的配管Du1的一端与冷凝器4的入口连接。压缩机2由省略图示的控制部驱动控制。由此，冷冻循环系统中的制冷剂例如沿图6所示的箭头循环。

图3中，温度式膨胀阀10构成为包括与一次侧配管Du2及二次侧配管Du3连接的阀主体20、和安装于阀主体20的头部20H并使阀主体20内的阀芯机构驱动的阀芯机构驱动单元12作为主要要素。

阀主体20例如由黄铜等金属材料制成，由以下部件构成：头部20H，其用于固定下述的阀芯机构驱动单元12；下部20L，其收纳调整螺纹件28等；以及中间部20B，其形成收纳阀芯等的阀芯收纳室20A，该阀芯收纳室20A由副室(上层部)20AU和主室(下层部)20AL构成。

在中间部20B中的外部轮廓部的内部，以与阀主体20的中心轴线Lo正交的方式形成有与入口端口20P1连通的连通路20CP1、和与出口端口20P2连通的连通路20CP2。连通路20CP1的一端向形成阀芯收纳室20A的副室20AU的一部分的阀座20V的阀口20Va开口。连通路20CP2的一端向阀芯收纳室20A的主室20AL内开口并面向阀芯22。

如图1中局部地放大所示，副室20AU形成于中间部20B中的阀口20Va的正下方且比连通路20CP2的开口端的位置靠上方的位置。并且，如图2所示，副室20AU形成为以中心位置C1为中心的近似圆形，其中，中心位置C1相对于下述的主室20AL的中心位置Co朝向连通路20CP2的开口端偏心预定距离(偏心量)δ。例如根据下式(1)来设定偏心量δ(mm)。其中，D1是主室20AL的内径。

偏心量δ＝(0.075～0.15)×D1 (1)

并且，例如根据下式(2)来设定主室20AL的内径D1和副室20AU的内径D2。

D2/D1＝0.7～0.85 (2)

在上述的例子中，副室20AU形成为以中心位置C1为中心的近似圆形，其中，中心位置C1相对于主室20AL的中心位置Co朝向连通路20CP2的开口端偏心预定距离(偏心量)δ，但并不限定于这种例子，例如，副室20AU的中心位置C1也可以相对于主室20AL的中心位置Co设定于图4所示的离连通路20CP2较近的半圆部分(斜线部分)的区域CA内的任一方向的位置。此外，通过使中心位置C1向离连通路20CP2较近的方向错开，来使对下述的阀芯22作用的作用力变得更强。

如图1中局部地放大所示，在阀芯收纳室20A的主室20AL及副室20AU，能够移动地配设有具有圆锥状的细头部22PA的阀芯22。

阀芯22例如由不锈钢等金属材料制成，由以下部件形成：细头部22PA，其前端插入在阀口20Va内；伸出部22F，其与三根工作用传动轴(连结棒)18A的下端抵接并从细头部22PA的下摆部向外侧伸出；以及卡合端部22PB，其与伸出部22F相连并形成在与细头部22PA的中心轴线共用的中心轴线上。前端具有圆弧的卡合端部22PB插入在弹簧座24的凹部内并与形成凹部的弯曲面部卡合。卡合端部22PB的前端的圆弧的半径设定为比弹簧座24的弯曲面部的曲率半径小。

经由弹簧座24并利用作为施力构件的螺旋弹簧26的作用力，向接近阀口20Va的方向对阀芯22进行施力。在弹簧座24安装有防振用叶片32。锯齿状的防振用叶片32例如具有与专利文献2所示的叶片相同的结构。详细而言，防振用叶片32具有：环状部，其具有供弹簧座24的凸部插入的孔；以及八片抵接片，其具有弹性，形成于环状部的周缘并与主室20AL的内周面滑动接触。

螺旋弹簧26配置在弹簧座24与调整螺纹件28的凹陷的底部之间。螺旋弹簧26的一端抵接于上述的防振用叶片32的环状部，螺旋弹簧26的另一端支撑于调整螺纹件28的凹陷的底部。调整螺纹件28的外螺纹部被拧入形成于下部20L的内周部的内螺纹部。在调整螺纹件28的外螺纹部的前端部，设有例如由碟形弹簧、板簧以及衬垫构成的密封单元。并且，下部20L的比调整螺纹件28靠下方部分的开口端由能够装卸的帽30封堵。再者，在下部20L的内周部的调整螺纹件28与帽30的上端之间的槽内固定有止动环，当拆下帽30来调整调整螺纹件28时，止动环作为调整螺纹件28的限位器发挥功能，起到防止调整螺纹件28脱落的作用。

如图3所示，在阀主体20的头部20H安装有阀芯机构驱动单元12。阀芯机构驱动单元12构成为包括：上盖12U，其经由毛细管14而与感温筒16内连通；下盖12L，其具有固定于头部20H的圆筒状的基部，并与上盖12U配合地形成内部空间；金属制的膜片12D，其配设在由上盖12U和下盖12L形成的内部空间内；以及三根工作用传动轴(连结棒)18A，其经由压板12F被施力至膜片12D的面向下盖12L的表面。

感温筒16抵接于与上述的蒸发器6的出口连接的配管Du4的外周部，并支撑于配管Du4。

上盖12U例如由金属材料通过冲压加工来成形，由在中央部具有突起部的圆板部、和形成于圆板部的周缘并与下盖12L的周缘的接合部接合的接合部构成。在突起部的预定位置，连接有与下述的工作压力室12A内连通的毛细管14的一端。

将上盖12U与下盖12L之间的内部空间分隔的膜片12D的周缘由上盖12U的接合部和下盖12L的接合部夹持并焊接。由此，工作压力室12A由膜片18和上盖12U的内周部围起来形成。并且，由阀芯机构驱动单元12中的上盖12U及下盖12L形成外部轮廓部。

各工作用传动轴18A经由设于膜片12D的中央部并具有均匀的厚度的压板12F而连动，该各工作用传动轴18A分别配置为其中心轴线大致垂直于膜片12D的受压面。在压板12F的中央的孔内插入有形成在头部20H的中心轴线上的轴部20T。各工作用传动轴18A的一端以预定的压力抵接于压板12F的表面。

在阀口20Va的周围以120°间隔在三处，各工作用传动轴18A分别能够升降移动地插入在形成于阀主体20的头部20H的贯通孔20a内。贯通孔20a的一端分别向由配设压板12F的下盖12L的内周部形成的小空间开口，贯通孔20a的另一端分别向阀芯收纳室20A的副室20AU开口。

相互具有同一直径的工作用传动轴18A具有同一全长。如图1中局部放大所示，向阀芯收纳室20A的主室20AL内突出的工作用传动轴18A的下端部分别抵接于上述的阀芯22的伸出部22F。

在这种结构中，在向阀主体20的入口端口20P1及连通路20CP1供给制冷剂的情况下，当阀芯22的细头部22PA处于接近阀口20Va的状态时，例如在从阀芯22的开始打开至变成全开为止的期间内，制冷剂首先通过形成在阀芯22的细头部22PA的外周部与阀口20Va的内周面之间的节流部向阀芯收纳室20A的副室20AU流入。此时，如图5所示，副室20AU的中心位置C1比与阀口20Va同心的主室20AL的中心Co朝向出口侧的连通路20CP2的开口端偏心，从而相对于副室20AU的阀芯22靠连通路20CP2的开口端侧的流路的面积S1(图2的(B)所示的斜线部分)比靠与开口端相反一侧的流路的面积S2(图2的(B)中粗实线所围起的部分)大，通过阀口20Va后的制冷剂更多地向上述的连通路20CP2的开口端侧的流路流动。

由此，对于因流体(制冷剂)的流动对阀芯22的细头部22PA作用的力而言，出口侧的开口端侧的力(图5中作用于细头部22PA的左侧部分的力)比与开口端相反一侧的力(图5中作用于细头部22PA的右侧部分的力)大，图5中，向箭头F所示的方向对阀芯22进行施力，并且各工作用传动轴18A的外周面向箭头F′所示的方向以预定的压力朝向贯通孔20a的内周面被推压。由此，各工作用传动轴18A的滑动阻力增大。并且，防振用叶片32的抵接片伴随阀芯22及弹簧座24向图5中箭头F″所示的方向以预定的压力被推压至阀芯收纳室20A的主室20AL的内周面。因此，提高防振用叶片32的抵接片的防振效果。

图7示出温度式膨胀阀10所使用的阀主体的另一例的主要部分。

此外，图7中，对与图1所示的例子中的构成要素相同的构成要素标注同一符号来示出，并省略其重复说明。

阀主体20′例如由黄铜等金属材料制成，由以下部件构成：头部(未图示)，其用于固定阀芯机构驱动单元12；下部(未图示)，其收纳调整螺纹件28等；以及中间部20′B，其形成阀芯收纳室20′A，该阀芯收纳室20′A由收纳阀芯等的副室20′AU和主室20′AL构成。

在中间部20′B中的外部轮廓部的内部，以与阀主体20′的中心轴线Lo正交的方式形成有与入口端口连通的连通路20′CP1、和与出口端口连通的连通路20′CP2。连通路20′CP1的一端向形成阀芯收纳室20′A的副室20′AU的一部分的阀座20′V的阀口20′Va开口。连通路20′CP2的一端向阀芯收纳室20′A的主室20′AL内开口并面向阀芯42。

副室20′AU形成于中间部20′B中的阀口20′Va的正下方且比连通路20′CP2的开口端的位置靠上方的位置。并且，如图8所示，副室20′AU形成为以中心位置C1为中心的近似圆形，其中，中心位置C1相对于主室20′AL的中心位置Co朝向连通路20′CP2的开口端偏心预定距离(偏心量)δ。在副室20′AU的形成与阀口20′Va相邻的上部的部分，形成有朝向下方向扩大即朝向与主室20′AL之间的边界部分扩大的锥形部20′AW。锥形部20′AW以预定的锥角α与阀主体20′的中心轴线Lo交叉。锥角α例如设定为45°以上且60°以下的锥角。此时，从与锥形部20′AW的上端交叉的副室20′AU中的相邻于阀口20′Va的上表面至与主室20′AL之间的边界部分为止的尺寸HA例如设定为从上述的副室20′AU中的相邻于阀口20′Va的上表面至保持于预定位置的阀芯42的伸出部42F为止的距离HB的1/2。

阀芯42例如由不锈钢等金属材料制成，由以下部件构成：细头部42PA，其前端插入在阀口20′Va内；伸出部42F，其与三根工作用传动轴(连结棒)18A的下端抵接并从细头部42PA的下摆部向外侧伸出；以及卡合端部42PB，其与伸出部42F相连并形成在与细头部42PA的中心轴线共用的中心轴线上。前端具有圆弧的卡合端部42PB插入在弹簧座24的凹部内并与形成凹部的弯曲面部卡合。卡合端部42PB的前端的圆弧的半径设定为比弹簧座24的弯曲面部的曲率半径小。此外，细头部42PA不具有图1所示的阀芯22的肩部22PAS之类的肩部。三根工作用传动轴(连结棒)18A的下端面抵接于伸出部42F。

在这种结构中，也提高防振用叶片32的抵接片的防振效果，并且利用锥形部20′AW，使来自阀口20′Va的流动变得顺利，从而进一步抑制振动。

因此，在上述的例子中，以流体的力相对于阀口20Va、20′Va的轴心向单侧对阀芯22、42进行施力。由此，经由阀芯22、42和弹簧座24而连动的防振用叶片32的抵接片与内周面的滑动阻力、以及工作用传动轴(连结棒)18A的外周面与贯通孔20a的内周面的摩擦力变大，从而抑制工作用传动轴(连结棒)18A及阀芯22、42的振动。作为其结果，能够减小噪声。

Claims (5)

1.一种温度式膨胀阀，其特征在于，具备：

阀主体，其配设于将制冷剂供给至蒸发器的配管，并具有引导该制冷剂的流路；

阀芯机构部，其包括阀芯、施力构件以及防振用叶片，其中，上述阀芯能够相对于形成于上述流路的阀座的阀口接近或分离地配设于上述阀主体的阀芯收纳部，上述施力构件对该阀芯向接近阀座的阀口的方向进行施力，上述防振用叶片附属设置于该阀芯并具有多个抵接片，并且，上述阀芯机构部控制上述阀口的开口面积；以及

阀芯机构驱动单元，其配设于上述阀主体，根据工作压力室内的压力而经由与膜片连动的工作用传动轴使上述阀芯机构部驱动，其中，上述工作压力室由膜片及外部轮廓部件形成，并且被供给配置于上述蒸发器的出口周边部的感温部内的压力，

上述阀主体的阀芯收纳部包括主室和副室，其中，上述主室形成在与上述阀口的中心轴线共用的轴线上并具有引导上述防振用叶片的抵接片的内周面，上述副室是在上述阀口的正下方的位置处与该主室连通的副室，形成于比与上述流路的出口连通的开口端的位置靠上方，并且以该副室的中心轴线的位置接近于上述流路的出口连通的开口端的方式形成于相对于上述主室的上述轴线的位置偏心的该副室的中心轴线的位置的周围。

2.根据权利要求1所述的温度式膨胀阀，其特征在于，

具有圆形的横截面的上述副室的内径设定为比具有圆形的横截面的上述主室的内径小。

3.根据权利要求1所述的温度式膨胀阀，其特征在于，

上述副室形成于上述主室的上方。

4.根据权利要求1所述的温度式膨胀阀，其特征在于，

上述副室在形成与上述阀口相邻的上部的部分具有朝向下方向扩大的锥形部。

5.一种冷冻循环系统，其特征在于，

具备蒸发器、压缩机以及冷凝器，

权利要求1至4中任一项所述的温度式膨胀阀设于配管，该配管配置在上述冷凝器的出口与上述蒸发器的入口之间。

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