CN111854240B - 冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷冻循环系统，其能够以简单的结构适当地控制蒸发器所需的制冷剂的量。通过作为发热体利用压缩机(11)，能以简单的结构加热驱动元件(6)。即，不需要为了加热驱动元件(6)而复杂地布置配管，冷冻循环系统(100A)整体难以复杂化。另外，通过加热驱动元件(6)，抑制操作室(66)内的温度比感温筒(7)的温度低，能抑制操作室(66)内的制冷剂的冷凝。由此，根据感温筒(7)中的温度变化使隔膜(63)适当地变形而驱动阀体(5)，根据蒸发器(13)的出口侧温度调节阀口(431)的开度，能适当地控制蒸发器(13)所需的制冷剂的量。

Description

冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及具备压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的冷冻循环系统。

背景技术

一直以来，作为设于冷冻装置(冷冻循环系统)的膨胀阀，提出了具备隔膜操作室(驱动元件的操作室)、感温筒的方案(例如参照专利文献1)。在专利文献1所记载的膨胀阀中，在隔膜操作室中封入混合气体(封入气体)，并且在蒸发器的出口侧设置感温筒，通过毛细管连接感温筒和隔膜操作室。由此，隔膜操作室的内压根据蒸发器的出口侧温度变化，调节膨胀阀的阀口的开度。

现有技术文献

专利文献1：日本实开昭63-162270号公报

如专利文献1所记载那样，在操作室封入了封入气体的气体封入方式的温度膨胀阀中，若操作室的温度比感温筒的温度低，则存在封入气体在操作室内冷凝的情况，存在无法相对于感温筒的温度变化正常地调节阀口的开度的可能性。因此，在专利文献1所记载的冷冻装置中，设置有两个膨胀阀，通过使朝向一方的膨胀阀延伸的配管沿着另一方的膨胀阀，对另一方的膨胀阀的操作室进行保温。

但是，若如专利文献1所记载那样设置配管，则配管的配置形状复杂。另外，无法对一方的膨胀阀的操作室进行保温。另外，在仅设置一个膨胀阀的情况下，不存在沿着的配管。因此，期望以简单的结构加热驱动元件的操作室，从而抑制操作室内的封入气体的冷凝并根据感温筒的温度适当调节膨胀阀的阀口的开度(即，在冷冻循环系统中适当控制蒸发器所需要的制冷剂的量)的方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能以简单的结构适当地控制蒸发器所需的制冷剂的量的冷冻循环系统。

本发明的冷冻循环系统具备压缩制冷剂的压缩机、使压缩了的制冷剂冷凝的冷凝器、使冷凝了的制冷剂膨胀并减压的膨胀阀以及使减压了的制冷剂蒸发的蒸发器，上述膨胀阀是气体封入方式的温度膨胀阀，具有接受来自上述冷凝器的制冷剂的一次端口、具有供从该一次端口流入的制冷剂通过的阀口的阀主体、移动自如地设于该阀主体且改变上述阀口的开度的阀体、具有隔膜以及操作室并驱动上述阀体的驱动元件、与上述操作室连通并封入了封入气体的感温筒以及将通过了上述阀口的制冷剂向上述蒸发器送出的二次端口，根据上述感温筒感知的上述蒸发器的出口侧温度改变上述阀口的开度，还具备通过该冷冻循环系统中的发热体的热量加热上述驱动元件的加热机构。

根据以上那样的本发明，能通过利用冷冻循环系统中的发热体以简单的结构加热驱动元件。即，与使比较高温的制冷剂通过的配管沿着驱动元件的结构相比，能使配管的配置形状简单化，冷冻循环系统整体难以复杂化。另外，通过加热驱动元件，抑制操作室内的温度比感温筒的温度低，能够使制冷剂在操作室内难以冷凝。由此，能根据感温筒中的温度变化使隔膜适当地变形而驱动阀体，根据蒸发器的出口侧温度调节阀口的开度，能适当地控制蒸发器所需的制冷剂的量。

此时，在本发明的冷冻循环系统中，上述膨胀阀具有收纳上述阀主体且形成有上述一次端口以及上述二次端口的外壳，上述驱动元件收纳于上述外壳，上述加热机构优选通过上述外壳加热上述驱动元件。根据这种结构，即使是驱动元件具有难以直接加热的尺寸、形状的情况，由于外壳比较大型而容易加热、增大导热面积，因此能够容易地加热驱动元件。

另外，在本发明的冷冻循环系统中，优选上述发热体以相对于上述外壳直接或间接接触的方式配置。根据这种结构，能从发热体相对于外壳有效地传递热量，能容易地加热驱动元件。

另外，在本发明的冷冻循环系统中，上述发热体以从上述外壳离开的方式配置，上述加热机构具有以流体从上述发热体向上述外壳流动的方式导热的流体导热机构。根据这种结构，能够抑制过度地加热外壳。另外，即使在冷冻循环系统中在发热体的配置上存在制约的情况，也能从发热体向外壳传递热量。

另外，在本发明的冷冻循环系统中，上述膨胀阀具有将上述阀主体、上述阀体、上述驱动元件以及上述感温筒作为一体阀组件的多个阀组件，上述外壳具有上述一次端口以及每个上述阀组件上的上述二次端口，并且通过收纳上述多个阀组件的上述阀主体、上述阀体以及上述驱动元件，该外壳以及该阀组件构成膨胀阀单元。根据这种结构，通过利用发热体加热一个外壳，能容易地加热多个阀组件中的驱动元件。另外，外壳可以具有一个一次端口和多个二次端口，也可以具有多个一次端口和多个二次端口，一次端口的数量和二次端口的数量既可以相同也可以不同。

本发明的效果如下。

根据本发明的冷冻循环系统，通过利用冷冻循环系统中的发热体加热驱动元件，能够以简单的结构适当地控制蒸发器所需的制冷剂的量。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的冷冻循环系统的系统图。

图2是表示设于上述冷冻循环系统的膨胀阀的剖视图。

图3是表示本发明的变形例一的冷冻循环系统的系统图。

图4是表示本发明的变形例二的冷冻循环系统的系统图。

图5是表示本发明的变形例三的冷冻循环系统的系统图。

图6是表示本发明的变形例四的冷冻循环系统的系统图。

图中：100A～100E—冷冻循环系统，10—膨胀阀，11—压缩机(发热体)，12—冷凝器(发热体)，13—蒸发器，2—外壳，221—一次端口，213—二次端口，3A、3B—阀组件，4—阀主体，5—阀体，6—驱动元件，63—隔膜，66—操作室，7—感温筒，300、400—流体导热机构。

具体实施方式

在本发明的实施方式中，参照附图进行说明。如图1所示，本实施方式的冷冻循环系统100A具备使制冷剂膨胀并减压的膨胀阀10、压缩制冷剂的压缩机11、使制冷剂冷凝的冷凝器12以及使制冷剂蒸发的蒸发器13。该冷冻循环系统100A例如用于冰箱、冰柜、空调机等。另外，在本实施方式中，将钳垂方向作为Z方向，将沿水平面且相互正交的两方向作为X方向以及Y方向。

如图2所示，膨胀阀10是具有一个外壳2、两个阀组件3A、3B的气体封入式的温度膨胀阀。外壳2不同部件地具有外壳主体21、入口连接器22。而且，设置于膨胀阀的阀组件的数量以及后述的二次端口的数量只要是与蒸发器13的数量对应的数量即可，也可以是3个以上。

外壳主体21的整体由金属部件构成且具有向Z方向下方侧开口的入口开口部211、向Z方向上方侧开口的两个收纳部212、向Y方向开口的两个二次端口213。入口开口部211与两个收纳部212的全部连通。两个收纳部212具有Z方向下方的小径部212A和上方的大径部212B，在大径部212B上，与对应于各收纳部212的二次端口213连通。

入口连接器22的整体由金属部件构成且形成有连接于冷凝器12的出口侧的一次端口221。入口连接器22安装于外壳主体21的入口开口部211。由此，形成从一次端口221通过各收纳部212到达二次端口213的流路。而且，在外壳主体21与入口连接器22之间设置有O环23，保持外壳2内部的气密性。

阀组件3A、3B都具有相同的结构，以下关于阀组件3A进行说明。阀组件3A由阀主体4、阀体5、驱动元件6、感温筒7构成。

阀主体4由树脂部件构成，被收纳于阀主体21的收纳部212中。阀主体4中的被收纳于小径部212A的下侧部分41形成为将Z方向作为轴向的圆筒状，在侧面具有开口部411且在下端开口设置调节螺钉51，收纳调节弹簧52以及阀体5。

阀主体4中的被收纳于大径部212B的上侧部分42具有在后述的阀座部43的上方沿Z方向延伸的筒状的导向部422、以大致正交于导向部422的方式延伸的制冷剂通过部423、形成于上面的槽状的弹簧收纳部424。通过后述的下盖62嵌入形成于阀主体4，作为下盖62的一部分的阀座部43配置于下侧部分41的内侧空间的上方。弹簧收纳部424与制冷剂通过部423通过均压孔连通。而且，弹簧收纳部424与制冷剂通过部423可以通过导向部422与后述的连结棒8之间的微小的间隙连通，在该情况下可以不形成均压孔。即，只要为将适当量的制冷剂导入弹簧收纳部424的结构即可。

在导向部422的内侧配置连结棒8，连结棒8以沿Z方向移动的方式被引导。连结棒8的下端部以具有可通过阀口431的外径的方式为尖端细的形状。

阀体5形成为下面开口的有底筒状，通过形成于上端的针部53相对于后述的阀座部43接近或离开而调节阀口431的开度。调节弹簧52相对于阀体5设置于下方并施加向上方的作用力，通过调节螺钉51能调节该作用力。另外，在阀体5的上面部形成贯通孔54，上面部的两侧空间(筒的内侧空间以及其上方空间)连通。通过阀体5的筒部被下侧部分41的上部引导，阀体5相对于阀主体4在Z方向上移动自如。

连结棒8的前端总是与阀体5的针部53的前端抵接。如后述，通过连结棒8在Z方向上被驱动元件6驱动，阀体5从动于连结棒8而在Z方向上移动。由此，调节相对于阀口431的针部53的位置。

在阀主体4与外壳主体21之间，在与下侧部分41的上端部对应的位置、与上侧部分42的上端部对应的位置上分别设置O环44、45。由此，保持收纳部212相对于外部空间的气密性。另外，小径部212A内的空间与大径部212B内的空间在阀口431以外不连通。

在膨胀阀10中，一次端口221从冷凝器12中接受制冷剂，该制冷剂在被导入了收纳部212之后按顺序通过阀主体4的下侧部分41的开口部411以及调节螺钉51的贯通孔511、阀体5的贯通孔54、阀口431以及制冷剂通过部423，从二次端口213向蒸发器13送出。而且，在本实施方式中，通过下侧部分41的开口部411以及调节螺钉51的贯通孔511双方向下侧部分41内导入制冷剂，但也可以为只形成开口部411与贯通孔511中的任一方并仅通过一方向下侧部分41内导入制冷剂的结构。

驱动元件6具有上盖61、下盖62、隔膜63，通过阻挡金属件64以及连结棒8驱动阀体5。通过俯视圆状的隔膜63的外缘部被上盖61与下盖62夹入并焊接，在隔膜63与上盖61之间形成操作室66。

下盖62通过冲压加工而形成，具有沿Z方向延伸的带孔筒部、构成阀座部43的带孔有底部，在阀主体4上嵌入成形该筒部以及有底部。阻挡金属件64设置于隔膜63的下面且通过铆接等连接连结棒8的上端部。即，隔膜63的变形通过阻挡金属件64传递到连结棒8。

另外，在阀主体4上配置螺旋弹簧65，螺旋弹簧65被收纳于阀主体4的弹簧收纳部424中，其上端部与阻挡金属件64抵接。即，螺旋弹簧65通过阻挡金属件64对隔膜63施加向上方的作用力。

若操作室66的内压上升或降低，则隔膜63以操作室66膨胀或收缩的方式变形。伴随隔膜63的变形，连结棒8向Z方向移动。具体的说，例如，在操作室66的内压降低了的情况下，对隔膜63从上侧施加的向下方向的力(内压相当负荷)下降，若低于对隔膜63从下侧施加的向上方向的力(二次压力相当负荷、螺旋弹簧65的负荷、调节弹簧52的负荷的总和)，则隔膜63以操作室66收缩的方式变形。由此，连结棒8向Z方向上侧移动，阀开度变小。

在外壳主体21上安装有防脱部件67，通过上盖61的外缘部的上面被防脱部件67卡定，驱动元件6以及阀主体4不会从收纳部212中脱落。而且，优选防脱部件67通过由如弹性材料构成而具有弹性，从而在Z方向上施加如向外壳主体21上按压驱动元件6的力，由此使驱动元件6与外壳主体21密合而不会产生间隙。

感温筒7配置于蒸发器13的出口附近。感温筒7的内部空间与操作室66的内部空间通过毛细管9连通且封入封入气体。而且，封入气体既可以是与在冷冻循环系统100A中循环的装置制冷剂相同的气体，也可以是具有与装置制冷剂相同或类似的温度压力特性的气体，也可以混合惰性气体。

感温筒7内的封入气体根据蒸发器13的出口侧温度被加热或冷却，感温筒7的内压变化。伴随此，通过毛细管9操作室66的内压也变化，如上述，隔膜63变形。

外壳2具有1个一次端口221以及位于每个阀组件3A、3B的二次端口213(总计具有2个二次端口213)且收纳2个阀组件3A、3B的阀主体4、阀体5以及驱动元件6。由此，外壳2以及阀组件3A、3B构成膨胀阀单元。而且，在本实施方式中，外壳2为具有1个一次端口221的结构，但外壳也可以具有多个一次端口。例如，既可以是相对于2个一次端口分别设置2个阀组件以及2个二次端口(总计4个的阀组件以及总计4个二次端口)的结构，也可以为对4个一次端口分别设置1个阀组件以及1个二次端口(总计4个阀组件以及总计4个二次端口)的结构。此时，外壳只要具有与设置于冷冻循环系统的蒸发器的数量相应的数量(例如相同数量)的二次端口即可。

在冷冻循环系统100A中，以压缩机11直接与外壳2的外壳主体21接触的方式配置。压缩机11作为发热体起作用，通过包括该加热体的加热机构加热驱动元件6。另外，压缩机11可以直接与入口连接器22接触。另外，可以是在压缩机11与外壳2之间夹入例如金属制的导热部件(压缩机11相对于外壳2间接地接触)的配置。

即，从压缩机11传递到外壳主体21的热量传递到驱动元件6的上盖61、下盖62以及隔膜63，加热操作室66内的封入气体。由此，由于通过阀口431而膨胀且温度下降了的制冷剂即使被导入弹簧收纳部424，操作室66内的封入气体的温度也难以下降。另外，与配置于蒸发器13的出口附近的感温筒7内的封入气体的温度相比，容易较高地保持操作室66内的封入气体的温度。

在此，关于膨胀阀10的详细的动作进行说明。首先，在蒸发器13的出口侧温度下降了的情况下，感温筒7内的封入气体的温度降低，感温筒7的内压降低。由此，以操作室66的内压也降低、操作室66收缩的方式隔膜63向上方变形。伴随隔膜63的变形，连结棒8向上方移动，阀体5也再次向上方移动。即，阀体5的针部53接近阀座部43，阀口431的开度变小，通过的制冷剂的流量减少。如此，在蒸发器13的出口侧温度下降了的情况下，通过膨胀阀10的制冷剂的流量减少，由膨胀阀10产生的冷却作用降低。

另一方面，在蒸发器13的出口侧温度上升了的情况下，感温筒7内的封入气体的温度上升，感温筒7的内压上升。由此，以操作室66的内压也上升、操作室66膨胀的方式隔膜63向下方变形。伴随隔膜63的变形，连结棒8向下方移动，阀体5也再次向下方移动。即，阀体5的针部53从阀座部43远离，阀口431的开度变大，通过的制冷剂的流量增加。如此，在蒸发器13的出口侧温度上升了的情况下，通过膨胀阀10的制冷剂的流量增加，由膨胀阀10产生的冷却作用上升。

根据以上的本实施方式，通过将压缩机11用作发热体，能以简单的结构加热驱动元件6。即，不需要为了加热驱动元件6而复杂地配置配管，冷冻循环系统100A整体难以复杂化。另外，通过加热驱动元件6，能抑制操作室66内的温度比感温筒7的温度低，能抑制操作室66内的制冷剂的冷凝。由此，根据感温筒7中的温度变化使隔膜63适当地变形而驱动阀体5，根据蒸发器13的出口侧温度调节阀口431的开度，能适当地控制蒸发器13所需的制冷剂的量。

另外，通过利用作为发热体的压缩机11借助于外壳2加热驱动元件6，即使是驱动元件6具有难以直接加热的尺寸、形状的情况下，外壳2也比较大型而容易加热、增大导热面积，因此能容易地加热操作室66。

另外，通过使作为发热体的压缩机11相对于外壳2直接接触，能有效地从压缩机11相对于外壳2有效地传递热量，能容易地加热操作室66。

另外，在本发明的冷冻循环系统中，通过一个外壳2以及两个阀组件3A、3B构成膨胀阀单元，利用作为发热体的压缩机11加热一个外壳2，从而能够容易地加热两个阀组件3A、3B中的驱动元件6。

另外，本发明并未限定于上述实施方式，包括能够实现本目的的其他结构等，以下所示的变形等也包含于本发明。例如，在上述实施方式中，将压缩机11利用为发热体，但作为变形例一的冷冻循环系统100B，如图3所示，可以将冷凝器12用作发热体并直接与外壳2接触。此时，冷凝器12可以与外壳2中的外壳主体21和入口连接器22的任一个直接接触，也可以为在冷凝器12与外壳2之间夹入例如金属制的导热部件(冷凝器12相对于外壳2间接地接触)的结构。

另外，在上述实施方式中，为使发热体与外壳2直接接触的结构，但也可以为发热体2从外壳2离开地配置并通过从发热体向外壳送入流体而导热的结构。

例如，作为变形例二的冷冻循环系统100C，如图4所示，可以设置具备流体能通过的配管部件的流体导热机构300。该配管部件与冷凝器12接触且与外壳2接触。流体导热机构300利用泵等在配管部件中从冷凝器12向外壳2流过例如水、制冷剂等流体，从而将在冷凝器12中产生的热量传递到外壳2。在变形例二中，冷凝器12和流体导热机构300构成加热机构。

另外，作为变形例三的冷冻循环系统100D，如图5所示，可以设置由风扇等送风机构构成的流体导热机构400。流体导热机构400设置于压缩机11与外壳2之间，通过从压缩机11向外壳2送风，将在压缩机11中产生的热量传递到外壳2。在变形例三中，压缩机11和流体导热机构400构成加热机构。

另外，在设置具有送风机构的流体导热机构的情况下，只要流体从发热体向外壳流动即可，未限定送风机构的配置。即，可以如变形例三那样在发热体与外壳之间配置送风机构，也可以相对于发热体以及外壳在送风方向上游侧配置送风机构，也可以相对于发热体以及外壳在送风方向下游侧配置送风机构。另外，可以以覆盖送风机构、发热体、外壳的方式设置通道等送风引导部件。

另外，在上述实施方式以及上述变形例三中，作为发热体利用压缩机11，在上述变形例一、二中，作为发热体利用冷凝器12，但发热体只要包含于冷冻循环中即可，未限于构成冷冻循环系统自身的装置、部件。即，作为变形例四的冷冻循环系统100E，如图6所示，作为发热体利用冷却对象物200，可以直接与外壳2接触。另外，变形例四的冷冻循环系统100E通过使蒸发器13与冷却对象物200直接接触，对冷却对象物200进行冷却。另外，蒸发器13可以与冷却对象物200直接接触，也可以为在蒸发器13与冷却对象物200之间夹入例如金属制的导热部件(蒸发器13相对于冷却对象物200间接地接触)的结构。作为冷却对象物200，作为一例列举搭载于服务器的CPU等发热部件。此时，冷却对象物200可以与外壳2中的外壳主体21与入口连接器22中的任一个直接接触，也可以为在冷却对象物200与外壳2之间夹入例如金属制的导热部件，冷却对象物200与外壳2间接地接触的结构。另外，作为发热体也可以利用压缩机11、冷凝器12与冷却对象物200中的至少一个。作为发热体也可以组合两个以上而利用。

另外，在上述实施方式中，为一个外壳2以及两个阀组件3A、3B构成膨胀阀单元的结构，但只要是一个外壳2与任意数量的阀组件构成膨胀阀单元即可。另外，也可以相对于一个外壳设置一个阀组件。即，只要设置与蒸发器13的数量相应的适当的数量的阀组件即可。

另外，在上述实施方式中，借助于外壳2加热驱动元件6，但可以通过使发热体直接与驱动元件接触的结构等(即不借助外壳)直接加热驱动元件。根据这种结构，能有效地从发热体相对于驱动元件传递热量。

以上，关于本发明的实施方式参照附图详细地进行了叙述，但具体的结构并未限于这些实施方式，即使具有不脱离本发明的主旨的范围的设计的改变等也包含于本发明。

Claims (5)

1.一种冷冻循环系统，具备压缩制冷剂的压缩机、使压缩了的制冷剂冷凝的冷凝器、使冷凝了的制冷剂膨胀并减压的膨胀阀以及使减压了的制冷剂蒸发的蒸发器，该冷冻循环系统的特征在于，

上述膨胀阀是气体封入方式的温度膨胀阀，具有：接受来自上述冷凝器的制冷剂的一次端口；具有供从该一次端口流入的制冷剂通过的阀口的阀主体；移动自如地设于该阀主体且改变上述阀口的开度的阀体；具有隔膜以及操作室且驱动上述阀体的驱动元件；与上述操作室连通并封入了封入气体的感温筒；以及将通过了上述阀口的制冷剂向上述蒸发器送出的二次端口，该膨胀阀根据上述感温筒感知的上述蒸发器的出口侧温度改变上述阀口的开度，

该冷冻循环系统还具备通过该冷冻循环系统中的发热体的热量加热上述驱动元件的加热机构，

上述膨胀阀具有收纳上述阀主体且形成有上述一次端口以及上述二次端口的外壳，

上述加热机构通过上述外壳加热上述驱动元件。

2.根据权利要求1所述的冷冻循环系统，其特征在于，

上述膨胀阀的上述驱动元件收纳于上述外壳。

3.根据权利要求2所述的冷冻循环系统，其特征在于，

上述发热体以相对于上述外壳直接或间接接触的方式配置。

4.根据权利要求2所述的冷冻循环系统，其特征在于，

上述发热体以从上述外壳离开的方式配置，

上述加热机构具有以流体从上述发热体向上述外壳流动的方式导热的流体导热机构。

5.根据权利要求2～4任一项所述的冷冻循环系统，其特征在于，

上述膨胀阀具有将上述阀主体、上述阀体、上述驱动元件以及上述感温筒作为一组的阀组件的多个阀组件，

通过上述外壳具有上述一次端口以及每个上述阀组件上的上述二次端口且收纳上述多个阀组件的上述阀主体、上述阀体以及上述驱动元件，该外壳以及该阀组件构成膨胀阀单元。

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