CN113508088A - 阀装置 - Google Patents
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Abstract
用于制冷循环的阀装置具备主体(100)、阀室(10)内的阀芯(13、15)以及用于使阀芯(13、15)移动的阀部件(X1),阀部件(X1)具有:基部,该基部形成有供制冷剂流通的制冷剂室、与制冷剂室连通的第一制冷剂孔以及与制冷剂室连通的第二制冷剂孔;驱动部,该驱动部当自身的温度发生变化时进行位移;放大部,该放大部对驱动部的由温度的变化引起的位移进行放大;以及可动部,该可动部被传递由放大部放大后的位移而移动,从而对经由制冷剂室的第一制冷剂孔与第二制冷剂孔之间的制冷剂的流量进行调整,第一制冷剂孔和第二制冷剂孔中的一方与阀装置的外部的流路连通,另一方与阀室(10)连通。
Description
相关申请的相互参照
本申请基于在2019年2月28日申请的日本专利申请号2019-35230号,将其记载内容通过参照编入于此。
技术领域
本发明涉及一种用于制冷循环的阀装置。
背景技术
以往,作为用于制冷循环的阀装置,已知有为了使某个阀芯移动而使用与该阀芯不同的阀部件的情况。例如,在专利文献1中记载了一种利用由螺线管驱动的阀部件使某个阀芯移动的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-97761号公报
但是,根据本申请的发明人的研究,在专利文献1所记载那样的阀装置中,螺线管的体型通常较大,从而导致阀装置的体型变大。
发明内容
本发明鉴于上述问题,其目的在于,在用于制冷循环的、为了使某个阀芯移动而使用与该阀芯不同的阀部件的阀装置中,容易使体型比以往减小。
根据本发明的一个观点,用于制冷循环的阀装置具备:主体,该主体形成有第一端口、第二端口以及使从所述第一端口流向所述第二端口的制冷剂流通的阀室;阀芯,该阀芯通过在所述阀室内位移来切换通过所述阀室的所述第一端口与所述第二端口之间的连通、切断;以及阀部件,该阀部件通过对外部连通路与所述阀室之间的制冷剂的流量进行调整来改变用于使所述阀芯移动的压力,所述外部连通路与所述制冷循环中的该阀装置的外部的制冷剂流路连通,所述阀部件具有:基部,该基部形成有供制冷剂流通的制冷剂室、与所述制冷剂室连通的第一制冷剂孔以及与所述制冷剂室连通的第二制冷剂孔;驱动部,该驱动部当自身的温度发生变化时进行位移;放大部,该放大部对所述驱动部的由温度的变化引起的位移进行放大;以及可动部,该可动部被传递由所述放大部放大后的位移而在所述制冷剂室内移动,从而对经由所述制冷剂室的所述第一制冷剂孔与所述第二制冷剂孔之间的制冷剂的流量进行调整,在所述驱动部由于温度的变化而进行了位移时,所述驱动部在施力位置对所述放大部施力,从而所述放大部以铰链为支点进行位移,并且所述放大部在所述放大部与所述可动部的连接位置对所述可动部施力,从所述铰链到所述连接位置为止的距离比从所述铰链到所述施力位置为止的距离长,所述第一制冷剂孔和所述第二制冷剂孔中的一方与所述外部连通路连通,另一方与所述阀室连通。
这样构成的阀部件的放大部作为杠杆而发挥功能,因此,驱动部的与温度变化对应的位移量被杠杆放大后传递到可动部。这样,利用杠杆来放大由热膨胀引起的位移量,这有助于与不利用这样的杠杆的电磁阀相比的小型化。
此外,附加于各构成要素等的带括号的参照符号表示该构成要素等与后述的实施方式中所记载的具体的构成要素等的对应关系的一例。
附图说明
图1A是表示第一实施方式中的三通阀的功能的基本概念的图。
图1B是表示三通阀的功能的基本概念的图。
图2是三通阀的主视图。
图3是三通阀的右侧视图。
图4是三通阀的仰视图。
图5是图2的V-V剖视图,表示非通电时的状态。
图6是图2的VI-VI剖视图,表示非通电时的状态。
图7是图2的VII-VII剖视图,表示非通电时的状态。
图8是阀组件及其周边的放大剖视图。
图9是微型阀的分解图。
图10是微型阀的主视图。
图11是图10的XI-XI剖视图,表示非通电时的状态。
图12是图10的XII-XII剖视图,表示非通电时的状态。
图13是图10的XI-XI剖视图,表示通电时的状态。
图14是图10的XII-XII剖视图,表示通电时的状态。
图15是图2的V-V剖视图,表示通电时的状态。
图16是图2的VI-VI剖视图,表示通电时的状态。
图17是图2的VII-VII剖视图,表示通电时的状态。
图18A是表示非运转状态的图。
图18B是表示非运转状态的图。
图19A是表示第一状态的图。
图19B是表示第一状态的图。
图20A是表示第二状态的图。
图20B是表示第二状态的图。
图21是包括第二实施方式中的膨胀阀的主要部分截面的制冷循环图。
图22是膨胀阀的纵剖视图,表示与图1不同的截面位置。
图23是膨胀阀的横剖视图。
图24是包括第三实施方式中的四通阀的制冷剂回路的结构图,表示阀芯向左进行了偏移的状态。
图25是阀组件及其周边的放大剖视图。
图26是微型阀的分解图。
图27是微型阀的主视图。
图28是图27的XXVIII-XXVIII剖视图,表示非通电时的状态。
图29是图27的XXIX-XXIX剖视图,表示非通电时的状态。
图30是图27的XXVIII-XXVIII剖视图,表示最大电力通电时的状态。
图31是图27的XXIX-XXIX剖视图,表示最大电力通电时的状态。
图32是包括四通阀的制冷剂回路的结构图,表示阀芯向右进行了偏移的状态。
图33是第四实施方式中的压缩机和四通阀的剖视图。
图34是第五实施方式中的微型阀的剖视图。
图35是图34的XXXV部放大图。
图36是第六实施方式中的微型阀的剖视图。
图37是图36的XXXVII部放大图。
具体实施方式
(第一实施方式)
[整体结构]
以下,对第一实施方式进行说明。作为本实施方式所涉及的阀装置的三通阀P0配设于室外热交换器与膨胀阀之间,为了进行制冷、制热的切换而切换制冷循环的制冷剂的流动方向。该三通阀P0具有三个流体出入口。制冷循环也可以是在车辆用空调装置中使用的制冷循环。如图1A、图1B所示,三个流体出入口是第一端口1、第二端口2以及第三端口3。
如图1A所示,在不向三通阀P0通电的状态下,低压制冷剂作用于第二端口2,高压制冷剂从第一端口1流动至第三端口3。另外,如图1B所示,在对三通阀P0通电的状态下,高压制冷剂作用于第三端口3,低压制冷剂从第一端口1流动至第二端口2。这样,通过切换对三通阀P0的非通电或通电来切换制冷剂的流动的方向。
如图2、图3所示,三通阀P0具有铝合金制等金属制的块体100和安装于块体100的阀组件X0。在块体100的正面形成有第二端口2及螺纹孔9,另外,在其左上部安装有止回阀盖22。而且,如图3所示,在块体100的右侧面形成有第一端口1及螺纹孔9。另外,如图4所示,在块体100的底面形成有第三端口3及螺纹孔9。
[块体100]
接着,对形成于块体100的内部的阀部A及止回阀部C进行说明。图5是图2的V-V剖视图,表示块体100的水平截面。图6是图2的VI-VI剖视图,图7是图2的VII-VII剖视图。图5、图6、图7均表示不向三通阀P0通电的状态。
在上述块体100的右侧面形成有第一端口1,在正面形成有第二端口2以及在下表面形成有第三端口3,另外,如图5所示,在第一端口1连续地形成有第一端口管路1a。另外,如图7所示,在第二端口2连续地形成有第二端口管路2a。另外,如图6所示,在第三端口3连续地形成有第三端口管路3a。
[阀部A]
如图5所示,在第一端口管路1a的端部配置有阀部A。如图7所示,阀部A具备阀室10、阀座11、阀盖12、阀芯13、弹簧承接凹部14、弹簧16以及球阀15。
阀室10包括形成于块体100内的圆柱状的空间和包围该空间的块体100的内表面。阀座11形成于阀室10的底部。阀盖12在阀室10的上方的大径部与块体100螺合。阀芯13是在阀室10内能够上下滑动地配置的活塞状的部件。弹簧承接凹部14是形成在阀芯13的上部的凹陷。弹簧16配置在位于阀盖12与阀芯13之间的阀背压室17内。球阀15是与阀芯13的下表面铆接结合的球形状的部件。并且,在阀室10的侧部连结有第一端口管路1a。
由阀芯13和球阀15构成的部件是通过在阀室10内位移而切换通过阀室10的第一端口1与第二端口2之间的连通、切断来调整制冷剂的流量的阀芯。
[阀组件X0的结构]
在此,使用图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14对阀组件X0的结构进行说明。
如图7、图8所示,阀组件X0具有微型阀X1、阀壳体X2、密封部件X3、两个O型圈X4及X5、两根电气配线X6、X7。
微型阀X1是板形状的阀部件,主要由半导体芯片构成。微型阀X1可以具有除半导体芯片以外的部件,也可以不具有除半导体芯片以外的部件。因此,能够将微型阀X1构成为小型。微型阀X1的厚度方向的长度例如为2mm,与厚度方向正交的长度方向的长度例如为10mm,与长度方向和厚度方向均正交的短边方向的长度例如为5mm,但并不限定于此。通过切换向微型阀X1的通电、非通电来切换开闭。具体而言,微型阀X1是在通电时开阀、在非通电时闭阀的常闭阀。向三通阀P0的通电、非通电意味着向该微型阀X1的通电、非通电。微型阀X1作为先导阀发挥功能。
电气配线X6、X7从微型阀X1的位于表面和背面的两个板面中的、与阀壳体X2相反的一侧的面延伸,并通过密封部件X3、阀壳体X2内而与位于阀组件X0的外部的电源连接。由此,通过电气配线X6、X7从电源向微型阀X1供给电力。
阀壳体X2是收容微型阀X1的树脂制的壳体。阀壳体X2以聚苯硫醚为主要成分通过树脂成形而形成。阀壳体X2是在一侧具有底壁、另一侧开放的箱体。阀壳体X2的底壁以微型阀X1与块体100不直接接触的方式夹在块体100与微型阀X1之间。并且,该底壁的一侧的面与块体100接触而被固定,另一侧的面与微型阀X1的两个板面中的一方接触而被固定。通过构成为这样,阀壳体X2能够吸收微型阀X1与块体100的线膨胀系数的差异。这是因为,阀壳体X2的线膨胀系数为微型阀X1的线膨胀系数与块体100的线膨胀系数之间的值。
另外,阀壳体X2的底壁具有与微型阀X1相对的板形状的基座部X20和从该基座部X20向远离微型阀X1的方向突出的柱形状的第一突出部X21、第二突出部X22。
第一突出部X21、第二突出部X22嵌入形成于块体100的凹陷。在第一突出部X21形成有从微型阀X1侧端贯通到第三连通孔8侧端为止的第一连通孔XV1。在制冷循环中从三通阀P0的外部与第三端口2直接连接的流路和第三连通孔8经由第三端口2始终连通。因此,第三连通孔8对应于外部连通路。在第二突出部X22形成有从微型阀X1侧端贯通到先导孔7侧端为止的第二连通孔XV2。
密封部件X3是密封阀壳体X2的开放的上述另一侧的环氧树脂制的部件。密封部件X3覆盖微型阀X1的位于表面和背面的两个板面中的与阀壳体X2的底壁侧相反的一侧的板面。另外,密封部件X3通过覆盖电气配线X6、X7来实现电气配线X6、X7的防水以及绝缘。密封部件X3通过树脂灌封等形成。
O型圈X4安装于第一突出部X21的外周,通过将块体100与第一突出部X21之间密封,从而抑制制冷剂向三通阀P0的外部的漏出。O型圈X5安装于第二突出部X22的外周,通过将块体100与第二突出部X22之间密封,从而抑制制冷剂向三通阀P0的外部的漏出。
在此,对微型阀X1的结构进一步进行说明。如图9、图10所示,微型阀X1是具备均为半导体的第一外层X11、中间层X12、第二外层X13的MEMS。MEMS是Micro ElectroMechanical Systems(微机电系统)的简称。第一外层X11、中间层X12、第二外层X13是各自具有相同外形的长方形的板形状的部件,并按照第一外层X11、中间层X12、第二外层X13的顺序层叠。即,中间层X12被第一外层X11和第二外层X13从两侧夹着。第一外层X11、中间层X12、第二外层X13中的第二外层X13配置在最靠近阀壳体X2的底壁的一侧。后述的第一外层X11、中间层X12、第二外层X13的构造通过化学蚀刻等半导体制造工艺形成。
第一外层X11是在表面具有非导电性的氧化膜的导电性的半导体部件。如图9所示,在第一外层X11形成有贯通到表面和背面的两个贯通孔X14、X15。电气配线X6、X7的微型阀X1侧端分别插入该贯通孔X14、X15。
第二外层X13是在表面具有非导电性的氧化膜的导电性的半导体部件。如图9、图11、图12所示,在第二外层X13形成有贯通到表面和背面的第一制冷剂孔X16、第二制冷剂孔X17。如图12所示,第一制冷剂孔X16与阀壳体X2的第一连通孔XV1连通,第二制冷剂孔X17与阀壳体X2的第二连通孔XV2连通。第一制冷剂孔X16、第二制冷剂孔X17各自的液压直径例如为0.1mm以上且3mm以下,但并不限定于此。
中间层X12是导电性的半导体部件,被第一外层X11和第二外层X13夹着。中间层X12与第一外层X11的氧化膜和第二外层X13的氧化膜接触,因此与第一外层X11和第二外层X13在电气上均不导通。如图11所示,中间层X12具有第一固定部X121、第二固定部X122、多根第一肋X123、多根第二肋X124、脊柱X125、臂X126、梁X127、可动部X128。
第一固定部X121是相对于第一外层X11、第二外层X13被固定的部件。第一固定部X121以将第二固定部X122、第一肋X123、第二肋X124、脊柱X125、臂X126、梁X127、可动部X128包围在相同的一个制冷剂室X19内的方式形成。制冷剂室X19是由第一固定部X121、第一外层X11、第二外层X13包围的室。第一固定部X121、第一外层X11、第二外层X13作为整体与基部对应。此外,电气配线X6、X7是用于使多个第一肋X123和多个第二肋X124的温度变化而使其移位的电气配线。
第一固定部X121相对于第一外层X11和第二外层X13的固定以如下这样的方式进行:抑制制冷剂从该制冷剂室X19通过第一制冷剂孔X16、第二制冷剂孔X17以外而从微型阀X1漏出的情况。
第二固定部X122相对于第一外层X11、第二外层X13被固定。第二固定部X122被第一固定部X121包围并且与第一固定部X121分离地配置。
多根第一肋X123、多根第二肋X124、脊柱X125、臂X126、梁X127、可动部X128未相对于第一外层X11、第二外层X13被固定,且能够相对于第一外层X11、第二外层X13位移。
脊柱X125具有在中间层X12的矩形形状的短边方向上延伸的细长的棒形状。脊柱X125的长度方向的一端与梁X127连接。
多根第一肋X123配置在脊柱X125的与脊柱X125的长度方向正交的方向上的一侧。而且,多根第一肋X123沿脊柱X125的长度方向排列。各第一肋X123具有细长的棒形状,并能够根据温度而伸缩。
各第一肋X123在其长度方向的一端与第一固定部X121连接,在另一端与脊柱X125连接。而且,各第一肋X123以从第一固定部X121侧越接近脊柱X125侧则越朝向脊柱X125的长度方向的梁X127侧偏移的方式相对于脊柱X125斜行。而且,多个第一肋X123相互平行地延伸。
多根第二肋X124配置在脊柱X125的与脊柱X125的长度方向正交的方向上的另一侧。而且,多根第二肋X124沿脊柱X125的长度方向排列。各第二肋X124具有细长的棒形状,并能够根据温度而伸缩。
各第二肋X124在其长度方向的一端与第二固定部X122连接,在另一端与脊柱X125连接。而且,各第二肋X124以从第二固定部X122侧越接近脊柱X125侧则越朝向脊柱X125的长度方向的梁X127侧偏移的方式相对于脊柱X125斜行。而且,多个第二肋X124相互平行地延伸。
多根第一肋X123、多根第二肋X124、脊柱X125作为整体与驱动部对应。
臂X126具有与脊柱X125不正交且平行地延伸的细长的棒形状。臂X126的长度方向的一端与梁X127连接,另一端与第一固定部X121连接。
梁X127具有在相对于脊柱X125和臂X126以大约90°交叉的方向上延伸的细长的棒形状。梁X127的一端与可动部X128连接。臂X126和梁X127作为整体与放大部对应。
臂X126与梁X127的连接位置XP1、脊柱X125与梁X127的连接位置XP2、梁X127与可动部X128的连接位置XP3沿着梁X127的长度方向依次排列。而且,当将第一固定部X121与臂X126的连接点作为铰链XP0时,在与中间层X12的板面平行的面内,从铰链XP0到连接位置XP3为止的直线距离比从铰链XP0到连接位置XP2为止的直线距离长。
可动部X128的外形具有在相对于梁X127的长度方向大致90°的方向上延伸的矩形形状。该可动部X128能够在制冷剂室X19内与梁X127一体地移动。而且,可动部X128通过这样移动,从而在处于某个位置时使第一制冷剂孔X16与第二制冷剂孔X17经由制冷剂室X19连通,另外,在处于其他位置时将第一制冷剂孔X16与第二制冷剂孔X17在制冷剂室X19内切断。可动部X128为包围中间层X12的贯通到表面和背面的贯通孔X120的框形状。因此,贯通孔X120也与可动部X128一体地移动。贯通孔X120是制冷剂室X19的一部分。
另外,在第一固定部X121中的与多个第一肋X123连接的部分的附近的第一施加点X129,连接有通过了图9所示的第一外层X11的贯通孔X14的电气配线X6的微型阀X1侧端。另外,在第二固定部X122的第二施加点X130连接有通过了图9所示的第一外层X11的贯通孔X15的电气配线X7的微型阀X1侧端。
[阀组件X0的工作]
在此,对阀组件X0的工作进行说明。在向微型阀X1通电时,从电气配线X6、X7向第一施加点X129、第二施加点X130施加电压。于是,电流在多个第一肋X123、多个第二肋X124中流动。多个第一肋X123、多个第二肋X124由于该电流而发热,它们的温度上升。其结果是,多个第一肋X123、多个第二肋X124分别在其长度方向上膨胀。
这样的与温度上升相伴的热膨胀的结果是,多个第一肋X123、多个第二肋X124对脊柱X125向连接位置XP2侧施力。被施力的脊柱X125在连接位置XP2推动梁X127。这样,连接位置XP2对应于施力位置。其结果是,由梁X127和臂X126构成的部件以铰链XP0为支点、以连接位置XP2为力点而一体地改变姿势。其结果是,与梁X127的与臂X126相反的一侧的端部连接的可动部X128也向其长度方向上的、脊柱X125推动梁X127的一侧移动。该移动的结果是,如图13、图14所示,可动部X128到达移动方向的顶端与第一固定部X121抵接的位置。以下,将可动部X128的该位置称为通电时位置。
这样,梁X127和臂X126作为杠杆而发挥功能,该杠杆以铰链XP0为支点,以连接位置XP2为力点,并以连接位置XP3为作用点。如上所述,在与中间层X12的板面平行的面内,从铰链XP0到连接位置XP3为止的直线距离比从铰链XP0到连接位置XP2为止的直线距离长。因此,作为作用点的连接位置XP3的移动量比作为力点的连接位置XP2的移动量大。因此,由热膨胀引起的位移量被杠杆放大而传递到可动部X128。
如图13、图14所示,在可动部X128处于通电时位置的情况下,贯通孔X120在与中间层X12的板面正交的方向上与第一制冷剂孔X16、第二制冷剂孔X17重叠。在该情况下,第一制冷剂孔X16与第二制冷剂孔X17经由作为制冷剂室X19的一部分的贯通孔X120连通。其结果是,制冷剂能够在第一连通孔XV1与第二连通孔XV2之间经由第一制冷剂孔X16、贯通孔X120、第二制冷剂孔X17进行流通。即,微型阀X1开阀。
此时,微型阀X1中的制冷剂的流路具有U形转弯构造。具体而言,制冷剂从微型阀X1的一侧的面流入微型阀X1内,通过微型阀X1内,然后从微型阀X1的同一侧的面向微型阀X1外流出。同样地,阀组件X0中的制冷剂的流路也具有U形转弯构造。具体而言,制冷剂从阀组件X0的一侧的面流入阀组件X0内,通过阀组件X0内,然后从阀组件X0的同一侧的面向阀组件X0外流出。此外,与中间层X12的板面正交的方向是第一外层X11、中间层X12、第二外层X13的层叠方向。
另外,在不向微型阀X1通电时,停止从电气配线X6、X7向第一施加点X129、第二施加点X130的电压施加。于是,电流不在多个第一肋X123、多个第二肋X124中流动,从而多个第一肋X123、多个第二肋X124的温度降低。其结果是,多个第一肋X123、多个第二肋X124分别在其长度方向上收缩。
这样的与温度降低相伴的热收缩的结果是,多个第一肋X123、多个第二肋X124对脊柱X125向与连接位置XP2相反的一侧施力。被施力的脊柱X125在连接位置XP2拉动梁X127。其结果是,由梁X127和臂X126构成的部件以铰链XP0为支点、以连接位置XP2为力点而一体地改变姿势。其结果是,与梁X127的与臂X126相反的一侧的端部连接的可动部X128也向其长度方向的、脊柱X125拉动梁X127的一侧移动。该移动的结果是,如图11、图12所示,可动部X128到达不与第一固定部X121抵接的位置。以下,将可动部X128的该位置称为非通电时位置。
如图11、图12所示,在可动部X128处于非通电时位置的情况下,贯通孔X120在与中间层X12的板面正交的方向上与第一制冷剂孔X16重叠,但在该方向上不与第二制冷剂孔X17重叠。第二制冷剂孔X17在与中间层X12的板面正交的方向上与可动部X128重叠。即,第二制冷剂孔X17被可动部X128堵塞。因此,在该情况下,第一制冷剂孔X16与第二制冷剂孔X17在制冷剂室X19内被切断。其结果是,在第一连通孔XV1与第二连通孔XV2之间经由第一制冷剂孔X16、第二制冷剂孔X17的制冷剂的流通被阻碍。即,微型阀X1闭阀。
这样构成的微型阀X1与电磁阀相比能够容易地小型化。其理由之一在于,微型阀X1如上述那样由半导体芯片形成。另外,如上所述,利用杠杆来放大由热膨胀引起的位移量也有助于与不利用这样的杠杆的电磁阀相比的小型化。
另外,由于利用了杠杆,因此能够与可动部X128的移动量相比抑制由热膨胀引起的位移量。因此,还能够降低用于驱动可动部X128的消耗电力。另外,能够消除电磁阀驱动时的冲击音,因此能够降低噪音。另外,由于多根第一肋X123、多根第二肋X124的位移因热而产生,因此噪声降低效果高。
如上所述,微型阀X1和阀组件X0都具有U形转弯的构造的制冷剂流路,因此能够减少块体100的挖入。即,能够抑制为了配置阀组件X0而形成于块体100的凹陷的深度。其理由如下。
例如,假设阀组件X0不具有U形转弯的构造的制冷剂流路,在阀组件X0的块体100侧的面具有制冷剂入口,且在阀组件X0的相反侧的面具有制冷剂出口。在该情况下,需要在阀组件X0的两面形成制冷剂流路。因此,若想要将阀组件X0的两面的制冷剂流路也都收容于块体100,则为了配置阀组件X0而必须形成于块体100的凹陷变深。另外,由于微型阀X1自身是小型的,因此能够进一步减少块体100的挖入。
另外,在微型阀X1的两面中的与形成有第一制冷剂孔X16、第二制冷剂孔X17的面相反的一侧的面配置有电气配线X6、X7的情况下,能够将电气配线X6、X7放置在更靠近大气气氛的一侧。因此,不需要用于降低制冷剂气氛对电气配线X6、X7的影响的气密部等密封构造。其结果是,能够实现三通阀P0的小型化。
另外,由于微型阀X1是轻量的,因此三通阀P0被轻量化。由于微型阀X1的消耗电力小,因此三通阀P0被节电化。
[止回阀部C]
如图5所示,止回阀部C在阀室10的左侧面侧水平地形成。止回阀部C具有贯穿设置于块体100并水平延伸的止回阀室20。在止回阀室20的底部(即,在图5中为上部,在图6中为左部)形成有止回阀座21。止回阀座21的中心孔与阀部A的阀室10通过第一连通孔5连通。
并且,如图5所示,在止回阀室20的内部以能够沿前后方向(即,在图5中为上下方向)滑动的方式配置有活塞状的止回阀芯23。在止回阀芯23的止回阀座21侧端部(即,图5的上端部,在图6中为左端部)铆接固定有球形状的球阀25。在止回阀芯23中的与球阀25侧相反的一侧形成有弹簧承接凹部24和止回阀盖22。在弹簧承接凹部24与止回阀盖22之间配置有弹簧26。该弹簧26向止回阀座21方向按压球阀25。此外,止回阀盖22在止回阀室20的开口部螺合而安装于块体100。在止回阀盖22与止回阀芯23之间形成有止回背压室27。另外,如图6所示,止回背压室27与第三端口管路3a通过第二连通孔6连通。
[作用]
如上所述,在块体100内立体地配置有阀部A、止回阀部C和阀组件X0。因此,在以下的作用的说明中,除了图15~图17以外,为了使对作用的理解变容易,利用为了简单而将上述各结构重新在平面上进行配置的图18A、图18B、图19A、图19B、图20A、图20B进行说明。此外,在图19A、图19B、图20A、图20B中,高压的制冷剂存在的区域用浓阴影表示,与其相比低压的制冷剂存在的区域用浅阴影表示。
图18A、图18B是三通阀P0的非运转状态的说明图。图19A、图19B是在其第一状态、即不向微型阀X1通电而使三通阀P0工作的状态下使高压制冷剂从第一端口1流动至第三端口3的情况的说明图。图20A、图20B是在其第二状态,即在向微型阀X1通电而使三通阀P0工作的状态下使低压制冷剂从第一端口1流动至第二端口2的情况的说明图。
(非运转状态)
如图11所示,在三通阀处于非运转状态下,不存在制冷剂的移动,阀部A由于弹簧16的弹力而成为关闭状态。止回阀部C也由于弹簧26的弹力而成为关闭状态。并且,微型阀X1未被通电,从而微型阀X1成为闭阀状态。
(非通电运转/从第一端口1到第三端口3)
接着,如图19A、图19B所示,为了使高压制冷剂从第一端口1流动至第三端口3,假设高压制冷剂从第一端口1起作用。此时,如图19B及图7所示,微阀X1未被通电而为闭阀状态。因此,第三连通孔8与先导孔7之间被切断,因此阀背压室17的制冷剂压力被保持。而且,阀室10对阀芯13和球阀15的制冷剂压力与阀背压室17的制冷剂压力大致相等。另外,如图19A所示,低压制冷剂从第二端口管路2a侧作用于球阀15,但是,对于阀芯13,来自阀背压室17侧的高压制冷剂压力的受压面积大。因此,再加上弹簧16的弹簧压力,球阀15成为关闭状态。
如图19A、图5、图6所示,通过了阀部A的高压制冷剂经由第一连通孔5从下侧(即,在图5中从上侧)作用于止回阀部C的球阀25。即,力对球阀25向打开方向进行作用。另外,止回背压室27内的制冷剂经由第二连通孔6流出到第三端口管路3a,因此,无法保持背压。因此,止回阀部C成为打开状态。其结果是,高压制冷剂从第一端口1流向第三端口3。此外,虽然此时低压制冷剂正在作用于第二端口2,但这不是必需的构成要件。
(通电运转/从第一端口1到第二端口2)
接着,对使高压制冷剂作用于第三端口3并使低压制冷剂从第一端口1向第二端口2流动的情况进行说明。在该情况下,微型阀X1被通电而成为开阀状态。如图20A所示,当低压制冷剂从第一端口1作用于阀部A时,阀室10内被低压制冷剂充满。此时,如图20B、图14的箭头所示,到达阀背压室17的低压制冷剂通过先导孔7、第二连通孔XV 2、第二制冷剂孔X17、贯通孔X120、第一制冷剂孔X16、第一连通孔XV 1、第三连通孔8而流出到第二端口管路2a。即,阀室10内的低压制冷剂通过第二端口管路2a从第二端口2流出。
与此同时,球阀15受到从第一端口管路1a流过来的制冷剂的动压,并且阀背压室17不是封闭空间,因此阀背压室17的压力比第二端口管路2a的压力低。因此,由于阀芯13的两侧的差压而产生的力胜过弹簧16的弹簧力,因此阀室10开阀。其结果是,阀室10内的低压制冷剂从阀座11通过第二端口管路2a从第二端口2流出。
并且,如图20A所示,阀室10内的低压制冷剂通过第一连通孔5到达球阀25的下表面,发挥使球阀25向上移动的作用。然而,从第三端口3流入的高压制冷剂充满止回阀部C的止回阀室20内。因此,对于止回阀芯23和球阀25的来自止回背压室27的(即,从上往下的)制冷剂压力比来自下方的制冷剂压力大,因此止回阀部C保持关闭状态。这样,从第一端口1流入的高压制冷剂向第二端口2流出。
如上所述,三通阀P0与专利文献1所记载的三通阀相比使用了阀组件X0而不是电磁阀。因此,与专利文献1所记载的三通阀相比实现了三通阀P0的小型化、静音化。
(第二实施方式)
以下,对第二实施方式进行说明。该图21的制冷循环用于在车辆的前座椅侧和后座椅侧分别具有能够独立控制的空调单元的车辆用空调装置。
图21的制冷循环具备压缩机Q10。在该压缩机Q10安装有对动力传递进行接通和断开的未图示的电磁离合器。当该电磁离合器为连接状态时,从未图示的车辆发动机传递来动力,从而压缩机Q10工作,对吸入制冷剂进行压缩,并排出作为高温高压的气体制冷剂。冷凝器Q11受到未图示的冷却风扇的空冷作用,对来自压缩机Q10的排出气体制冷剂进行冷却而使其冷凝,该冷凝后的液态制冷剂流入储液器Q12内。该储液器Q12对流入到其内部的冷凝制冷剂进行气液分离,并且仅使液态制冷剂流出。
在储液器Q12的下游侧相互并联地配设有第一膨胀阀Q13、第二膨胀阀Q14和第一蒸发器Q15、第二蒸发器Q16,该第一膨胀阀Q13、第二膨胀阀Q14使液态制冷剂减压膨胀为气液两相状态,该第一蒸发器Q15、第二蒸发器Q16使通过了该第一膨胀阀Q13、第二膨胀阀Q14的制冷剂蒸发。这里,第一膨胀阀Q13和第一蒸发器Q15设置于在车室内前部的仪表盘部配置的前部空调单元Q17内,用于车室内的前座椅侧的空气调节。第一膨胀阀Q13是如众所周知的那样阀开度被自动调节以将第一蒸发器Q15的出口制冷剂的过热度维持为规定值的温度式膨胀阀。第一膨胀阀Q13具有感温筒Q13a,该感温筒Q13a感测第一蒸发器Q15的出口制冷剂的温度而使内部的制冷剂压力变化。
另一方面,第二膨胀阀Q14和第二蒸发器Q16设置在后部空调单元Q18内,该后部空调单元Q18配置在车室内后部例如旅行车类型的汽车的顶棚部,该第二膨胀阀Q14和第二蒸发器Q16用于车室内的后座椅侧的空气调节。第二膨胀阀Q14是阀装置。此外,虽然未图示,但是在前部、后部空调单元Q17、Q18内内置有空调用的送风机等,这一点不言而喻。第一蒸发器Q15、第二蒸发器Q16的制冷剂出口侧汇合并连接于压缩机Q10的吸入侧。
该第二膨胀阀Q14构成为箱型膨胀阀,并一体地内置有供第二蒸发器Q16的出口制冷剂流动的低压制冷剂流路Q140和感测该低压制冷剂流路Q140的制冷剂温度的后述的感温机构。
在该箱型的第二膨胀阀Q14一体地组装有阀组件X0。阀组件X0的结构与第一实施方式相同。阀组件X0所包含的微型阀X1作为先导阀发挥功能。
第二膨胀阀Q14具有由铝等金属成形的棱柱状的阀主体Q141。阀主体Q141对应于主体。如图21所示,该阀主体Q141在其外周壁的靠下侧的位置具备制冷剂流入口Q141a和制冷剂流出口Q141b。制冷剂流入口Q141a供来自储液器Q12的高压侧液态制冷剂流入。制冷剂流出口Q141b使在后述的节流流路Q144a中减压膨胀后的低压制冷剂从阀主体Q141流出。制冷剂流出口Q141b与第二蒸发器Q16的制冷剂入口Q16a连接。制冷剂流入口Q141a和制冷剂流出口Q141b分别对应于第一端口、第二端口。
另外,在阀主体Q141的上部侧的部位,低压制冷剂流路Q140被设置为在阀主体Q141的轴直角方向上贯通,而且,在该低压制冷剂流路Q140的两端部开设有制冷剂流入口Q141c和制冷剂流出口Q141d。制冷剂流入口Q141c与第二蒸发器Q16的制冷剂出口Q16b连接,供在第二蒸发器Q16蒸发后的气体制冷剂流入。
该流入气体制冷剂进一步通过低压制冷剂流路Q140,并从制冷剂流出口Q141d向阀主体Q141外流出。制冷剂流出口Q141d与压缩机Q10的吸入侧连接。在阀主体Q141的中心部同轴地形成有带台阶的内孔Q142,该带台阶的内孔Q142贯通上述低压制冷剂流路Q140,并在阀主体Q141的中心部沿上下方向延伸。而且,在该带台阶的内孔Q142的下端部形成有阀座Q143。球形状的阀芯Q144以能够上下移动的方式配置为与该阀座Q143相对地配置。在该阀座Q143与球形状的阀芯Q144之间,如图22所示那样构成使来自制冷剂流入口Q141a的高压侧液态制冷剂减压膨胀的节流流路Q144a。
该阀芯Q144是通过在收容室Q51内位移而对通过收容室Q51的制冷剂流入口Q141a与制冷剂流出口Q141b之间的连通、切断进行切换来调整制冷剂的流量的阀芯。
在带台阶的内孔Q142的下侧部位以能够沿上下方向移动的方式嵌合有工作棒Q145。该工作棒Q145的下端部与球形状的阀芯Q144抵接而能够使球形状的阀芯Q144位移。另外,在该工作棒Q145的下侧部分形成有小径部Q145a。在该小径部Q145a与带台阶的内孔Q142的内周面之间形成有环状的制冷剂流路Q145b。
在阀主体Q141中,在与带台阶的内孔Q142正交的方向上形成有连通孔Q146。由此,环状的制冷剂流路Q145b与连通孔Q146的一端始终连通。另外,连通孔Q146的另一端与阀组件X0的第二连通孔XV2始终连通。
另外,如图21、图23所示,在阀主体Q141形成有制冷剂流路Q148。该制冷剂流路Q148的一侧的端部与制冷剂流出口Q141b始终连通。制冷剂流路Q148的另一侧的端部与阀组件X0的第一连通孔XV1始终连通。在制冷循环中从第二膨胀阀Q14的外部与制冷剂流出口Q141b直接连接的流路是第二蒸发器Q16的制冷剂入口Q16a与制冷剂流出口Q141b之间的流路。该流路和第三连通孔8经由第三端口2始终连通。因此,第三连通孔8对应于外部连通路。
接着,对用于使第二膨胀阀Q14的阀芯Q144工作的阀芯工作机构进行说明。构成阀芯工作机构的隔膜工作器Q30具备上下两个壳体部件Q31、Q32和作为压力应动部件的隔膜Q33。壳体部件Q31、Q32是由不锈钢系的金属构成的部件,夹持并固定同样地由不锈钢系的金属构成的圆板状的隔膜Q33的外周缘部。
在此,圆板状的隔膜Q33被组装成能够在图21的上下方向上弹性变形。通过隔膜Q33将壳体部件Q31、Q32的内部空间分隔为感温室(即第一压力室)Q34和均压室(即第二压力室)Q35。在上侧的感温室Q34内以规定压力通过毛细管Q36封入有与制冷循环循环制冷剂相同的制冷剂。此外,下侧的壳体部件Q32的环状开口部Q32a螺纹紧固固定于在阀主体Q141的带台阶的内孔Q142的上端部形成的大径开口端部Q142a。该螺纹紧固固定部构成为利用橡胶制的O型圈(即弹性密封材料)Q37维持气密。
感温棒Q40由铝等热传导良好的金属材料形成为圆柱状,并且,为了感测蒸发器出口制冷剂的温度,如图21、图22所示,贯通供来自蒸发器出口的气体制冷剂流动的低压制冷剂流路Q140而配设。感温棒Q40的上端部构成为大径部Q41。该大径部Q41配置在均压室Q35内,并与圆板状的隔膜Q33的单侧的面(即下侧面)抵接。因此,感温棒Q40的温度变化经由由金属制的薄板构成的隔膜Q33传递至感温室Q34内的制冷剂,感温室Q34内的制冷剂压力成为与在低压制冷剂流路Q140中流动的蒸发器出口制冷剂的温度对应的压力。
另外,感温棒Q40以能够沿轴向滑动的方式嵌合于阀主体Q141的带台阶的内孔Q142内。由此,感温棒Q40兼具将隔膜Q33的位移经由上述的工作棒Q145传递至阀芯Q144的位移传递部件的作用。因此,感温棒Q40的另一端部(即下端部)与工作棒Q145的一端部(即上端部)抵接。在此,在带台阶的内孔Q142的轴向上,在低压制冷剂流路Q140与均压室Q35之间的部位配设有橡胶制的O型圈(即弹性密封材料)Q42。通过该O型圈Q42而维持了低压制冷剂流路Q140与均压室Q35之间的气密。
另外,如图22所示,在感温棒Q40的下端部与带台阶的内孔Q142的中间台阶面Q142b之间形成有压力室Q43。另外,在阀主体Q141形成有连通孔Q44。连通孔Q44的一端与连通孔Q146始终连通,另一端与压力室Q43始终连通。
另外,在感温棒Q40开设有沿轴向贯通该感温棒Q40的中心部的连通孔Q45,而且,在感温棒Q40的下端部设有槽部Q46。因此,即使感温棒Q40的下端部与工作棒Q145的上端部抵接,压力室Q43也通过槽部Q46与连通孔Q45始终连通。
因此,阀组件X0的第二连通孔XV2与节流流路Q144a之间的制冷剂压力依次经由连通孔Q44、压力室Q43、槽部Q46、连通孔Q45而导入均压室Q35。连通孔Q44、压力室Q43、槽部Q46、连通孔Q45是压力导入流路。
在连通孔Q45连接有从感温棒Q40的中心部沿半径方向延伸的辅助连通孔Q45a,通过该辅助连通孔Q45a也向均压室Q35导入上述制冷剂压力。
另外,在带台阶的内孔Q142的轴向上,在低压制冷剂流路Q140与压力室Q43之间的部位配设有橡胶制的O型圈(即弹性密封材料)Q47。通过该O型圈Q47而维持了低压制冷剂流路Q140与压力室Q43之间的气密。接着,对用于对第二膨胀阀Q14的阀芯Q144施加规定的弹簧力的弹簧机构Q50进行说明。在阀主体Q141中,在带台阶的内孔Q142的下方侧形成有弹簧机构Q50的收容室Q51。该收容室Q51与如图21所示那样供高压液态制冷剂流入的制冷剂流入口Q141a连通。在收容室Q51内的上端部配置有通过焊接等方法与不锈钢制的阀芯Q144接合的金属制的支承板Q52。在收容室Q51内还收容有上述的阀芯144。因此,收容室Q51也是阀室。
螺旋弹簧Q53的一端与该支承板Q52抵接而被支承。螺旋弹簧Q53的另一端由金属制的塞子Q54支承。该塞子Q54起到闭塞收容室Q51的向外部的开口端的盖部件的作用,并且通过螺钉可装卸地固定于阀主体Q141。通过调整塞子Q54的螺纹固定位置,能够调整螺旋弹簧Q53的安装负荷从而调整作用于阀芯Q144的弹簧力。
通过第二膨胀阀Q14设定的蒸发器出口制冷剂的过热度能够通过上述弹簧力的调整来调整。另外,在塞子Q54的顶端侧的部位配设有橡胶制的O型圈(即弹性密封材料)Q55。通过该O型圈Q55而维持了收容室Q51与外部之间的气密。
接着,对基于上述结构的工作进行说明。当压缩机Q10从车辆的发动机经由电磁离合器传递动力而工作时,压缩机Q10吸入并压缩第一蒸发器Q15、第二蒸发器Q16的下游侧流路的制冷剂,然后将高温高压的气体制冷剂向冷凝器Q11排出。于是,在该冷凝器Q11中,气体制冷剂被冷却而冷凝。
该冷凝后的制冷剂接着流入储液器Q12内,制冷剂的气液被分离,液态制冷剂从储液器Q12流出,去往并联配置的第一膨胀阀Q13、第二膨胀阀Q14侧。在此,在乘员未搭乘于车辆的后座椅侧的情况下,不需要对后座椅侧进行空气调节。因此,将微型阀X1设为非通电状态以不使后部空调单元Q18工作。由此,微型阀X1封闭了制冷剂流路Q148。因此,第二蒸发器Q16的入口侧制冷剂流路被封闭,制冷剂不循环到第二蒸发器Q16。
另一方面,在前部空调单元Q17侧,来自储液器Q12的液态制冷剂在第一膨胀阀Q13减压、膨胀而成为低温低压的气液两相状态。该气液两相制冷剂在第一蒸发器Q15中从空调空气吸热而蒸发,因此空调空气被冷却而成为冷风,从而对车室内的前座椅侧进行空气调节。在此,第一膨胀阀Q13的开度如众所周知那样被自动调节为与感温筒Q13a所感测的蒸发器出口制冷剂温度对应的开度,从而将蒸发器出口制冷剂的过热度维持为规定值。
然而,在后部空调单元Q18所具备的第二膨胀阀Q14中,在微型阀X1闭阀时,制冷剂未循环到第二蒸发器Q16。因此,在第二膨胀阀Q14的阀主体Q141内形成的低压制冷剂流路Q140的制冷剂温度上升至室温程度的温度。因此,感温室Q34的温度也成为室温程度。
但是,根据本实施方式,依次通过由连通孔Q44、压力室Q43、槽部Q46、连通孔Q45、辅助连通孔Q45a构成的压力导入流路而向均压室Q35导入连通孔Q146的制冷剂压力。而且,在微型阀X1闭阀时,该连通孔Q146经由节流流路Q144a等与制冷循环的高压侧连通而成为高压侧压力。
因此,在微型阀X1闭阀时,循环高压侧压力作用于均压室Q35,且循环高压侧压力成为充分高于室温的制冷剂饱和压力的压力。因此,即使感温室Q34的温度上升至室温程度,均压室Q35的压力也充分高于感温室Q34的压力。其结果是,隔膜工作器Q30的隔膜Q33向图22的上方弹性变形。随之,阀芯Q144、工作棒Q145、以及感温棒Q40由于螺旋弹簧Q53的弹簧力而向图22的上方位移,阀芯Q144落座于阀座Q143,成为闭阀状态。
但是,阀芯Q144及阀座Q143均为金属制,因此,阀芯Q144不会成为严密的闭阀状态,收容室Q51的高压侧压力会通过阀芯Q144与阀座Q143之间的微小间隙向连通孔Q146侧泄漏。但是,该阀芯Q144与阀座Q143之间的微小间隙是极微细的间隙,因此在微型阀X1闭阀时,连通孔Q146几乎为密闭空间的状态。在该密闭空间内被液态制冷剂充满的情况下,液态制冷剂由于膨胀阀周围的气氛温度的上升而膨胀,从而密闭空间内的压力有可能异常上升。但是,使连通孔Q146与弹簧机构Q50的收容室Q51连通的微小孔Q500设置于阀主体Q141,因此能够将由液态制冷剂的膨胀引起的压力上升经由微小孔Q500向收容室Q51侧释放。微小孔Q500的阻力与节流流路Q144a相比极大。由此,能够可靠地防止连通孔Q146的异常压力上升。
接着,对为了在如上所述的第二膨胀阀Q14的阀芯Q144闭阀的状态下使后部空调单元Q18工作而对微型阀X1进行了通电的情况进行说明。在该情况下,微型阀X1开阀。此时,由于第二膨胀阀Q14的阀芯Q144闭阀,因此不会因微型阀X1的开阀而使大流量的制冷剂开始急剧地流动。
即,隔膜工作器Q30的均压室Q35内的压力在微型阀X1开阀后经过上述的压力导入流路而逐渐降低到低压侧压力。这是因为,压力导入流路的连通孔Q44经由连通孔Q146、微型阀X1而与低压侧的制冷剂流路Q148连通。反过来说,这是因为制冷剂流路Q148向压力导入流路施加压力。因此,第二膨胀阀Q14的阀芯Q144的开度也逐渐增加,其结果是,通过第二膨胀阀Q14的制冷剂流量也逐渐增加。因此,在微型阀X1开阀时,能够有效地抑制第二膨胀阀Q14的阀芯Q144前后的急剧的压力变动引起的噪音、大流量制冷剂的急剧流动引起的流动音的产生。
而且,当在微型阀X1开阀后经过规定时间时,隔膜工作器Q30的均压室Q35内的压力成为第二蒸发器Q16的入口侧的制冷剂压力(即,蒸发器入口侧的低压压力)。因此,之后,第二膨胀阀Q14的阀芯Q144位移到施加于均压室Q35内的蒸发器入口侧的低压压力和对应于感温室Q34内的蒸发器出口制冷剂温度的制冷剂压力的压差与螺旋弹簧Q53的弹簧力的平衡所对应的位置。
由此,第二膨胀阀Q14的阀芯Q144调整节流流路Q144a的开度来调整制冷剂流量,以使蒸发器出口制冷剂维持规定的过热度。即,第二膨胀阀Q14作为内部均压式的膨胀阀进行制冷剂流量的调整。
如上所述,第二膨胀阀Q14与日本特开平11-182983所记载的膨胀阀相比使用了阀组件X0而不是电磁阀。因此,与日本特开平11-182983所记载的膨胀阀相比,实现了第二膨胀阀Q14的小型化、静音化。
(第三实施方式)
接着,对第三实施方式进行说明。图24所示的制冷循环的制冷剂回路具备压缩机R1、四通阀R2、室外热交换器R3、膨胀阀R4、室内热交换器R5、配管R6、R7。该制冷剂回路既可以作为车辆用的空调装置的一部分而搭载于车辆,也可以作为车辆以外的空调装置的一部分而使用。
压缩机R1配置于配管R7的中途,对从上游侧流入的制冷剂进行压缩并向下游侧排出。室外热交换器R3是如下的热交换器:配置在配管R6的中途,使从配管R6流入的制冷剂与室外的空气进行热交换,并使进行了热交换的制冷剂流出到配管R6。这里,在该制冷剂回路搭载于车辆的情况下,室外相当于车室的外部。
膨胀阀R4在配管R6的中途配置于室外热交换器R3与室内热交换器R5之间,使制冷剂减压膨胀。室内热交换器R5是如下的热交换器:配置在配管R6的中途,使从配管R6流入的制冷剂与室内的空气进行热交换,并使进行了热交换的制冷剂流出至配管R6。这里,在该制冷剂回路搭载于车辆的情况下,室内相当于车室中。室外热交换器R3、膨胀阀R4、室内热交换器R5依次串联配置。
四通阀R2是如下的阀装置:与配管R6的两端以及配管R7的两端连接,并通过切换在制冷剂回路中流动的制冷剂的方向来进行制冷回路与制热回路的切换。四通阀R2也可以配置在车室内。
四通阀R2具有:缸R21、第一活塞R22、第二活塞R23、第一连结轴R24、第二连结轴R25、阀芯R26、第一高压导入流路R28、第二高压导入流路R29、第一低压导入流路R30、第一阀组件XA、第二阀组件XB。
首先,对第一阀组件XA、第二阀组件XB进行说明。第一阀组件XA的结构和第二阀组件XB的结构除了连接目的地以外均相同。
具体而言,第一阀组件XA、第二阀组件XB分别具有图24所示的结构。第一阀组件XA的结构和第二阀组件XB的结构除了连接目的地以外均相同。以下,作为既用作第一阀组件XA、也用作第二阀组件XB的阀组件,对阀组件Y0进行说明。
[阀组件Y0的结构]
这里,使用图25、图26、图27、图28、图29、图30对阀组件Y0的结构进行说明。
如图25所示,阀组件Y0具有微型阀Y1、阀壳体Y2、密封部件Y3、三个O型圈Y4、Y5a及Y5b、两根电气配线Y6、Y7以及转换板Y8。
微型阀Y1是板形状的阀部件,主要由半导体芯片构成。微型阀Y1具有或不具有除半导体芯片以外的部件均可。因此,能够将微型阀Y1构成为小型。微型阀Y1的厚度方向的长度例如为2mm,与厚度方向正交的长度方向的长度例如为10mm,与长度方向和厚度方向都正交的短边方向的长度例如为5mm,但并不限定于此。由于向微型阀Y1供给的供给电力变动,从而微型阀Y1的流路结构发生变化。微型阀Y1作为先导阀发挥功能。
电气配线Y6、Y7从微型阀Y1的位于表面和背面的两个板面中的、与阀壳体Y2相反的一侧的面延伸,并通过密封部件Y3、阀壳体Y2内而与位于阀组件Y0的外部的电源连接。由此,通过电气配线Y6、Y7从电源向微型阀Y1供给电力。
转换板Y8是配置在微型阀Y1与阀壳体Y2之间的板形状的部件。转换板Y8是玻璃基板。转换板Y8的位于表面和背面的两个板面的一侧利用粘接剂固定于微型阀Y1,另一侧利用粘接剂固定于阀壳体X2。在转换板Y8形成有用于将微型阀Y1的后述的三个制冷剂孔和阀壳体Y2的三个连通孔连接的流路Y81、Y82、Y83。这些流路Y81、Y82、Y83是用于对排成一列的上述三个制冷剂孔的间距与排成一列的上述三个连通孔的间距的差异进行吸收的部件。流路Y81、Y82、Y83从转换板Y8的位于表面和背面的两个板面中的一方贯通至另一方。
阀壳体X2是收容微型阀Y1和转换板Y8的树脂制的壳体。阀壳体Y2以聚苯硫醚为主要成分通过树脂成形而形成。阀壳体X2是在一侧具有底壁、另一侧开放的箱体。阀壳体Y2的底壁夹在缸R21与微型阀Y1之间以使得微型阀Y1和转换板Y8不与缸R21直接接触。并且,该底壁的一侧的面与缸R21接触而被固定,另一侧的面与转换板Y8接触而被固定。
通过如此构成,从而阀壳体Y2能够吸收微型阀Y1与缸R21的线膨胀系数的差异。这是因为,阀壳体Y2的线膨胀系数为微型阀Y1的线膨胀系数与缸R21的线膨胀系数之间的值。此外,转换板Y8的线膨胀系数为微型阀Y1的线膨胀系数与阀壳体Y2的线膨胀系数之间的值。
另外,阀壳体Y2的底壁具有与微型阀Y1相对的板形状的基座部Y20,以及从该基座部Y20向远离微型阀Y1的方向突出的柱形状的第一突出部Y21、第二突出部Y22、第三突出部Y23。
第一突出部Y21、第二突出部Y22、第三突出部Y23嵌入形成于缸R21上的凹陷部。在第一突出部Y21形成有从微型阀Y1侧端贯通到其相反侧端为止的第一连通孔YV1。在第二突出部Y22形成有从微型阀Y1侧端贯通到其相反侧端为止的第二连通孔YV2。在第三突出部Y23形成有从微型阀Y1侧端贯通到其相反侧端为止的第三连通孔YV3。第一连通孔YV1、第二连通孔YV2、第三连通孔YV3排成一列,第一连通孔YV1位于第二连通孔YV2与第三连通孔YV3之间。
第一连通孔YV1的微型阀Y1侧端与形成于转换板Y8的流路Y81的阀壳体Y2侧端连通。第二连通孔YV2的微型阀Y1侧端与形成于转换板Y8的流路Y82的阀壳体Y2侧端连通。第三连通孔YV3的微型阀Y1侧端与形成于转换板Y8的流路Y83的阀壳体Y2侧端连通。
密封部件Y3是将阀壳体Y2的开放的上述另一侧密封的环氧树脂制的部件。密封部件Y3覆盖位于微型阀Y1的表面和背面的两个板面中的与转换板Y8侧相反的一侧的板面的整体。另外,密封部件Y3覆盖位于转换板Y8的表面和背面的两个板面中的、与阀壳体Y2的底壁侧相反的一侧的板面的一部分。另外,密封部件Y3通过覆盖电气配线Y6、Y7来实现电气配线Y6、Y7的防水和绝缘。密封部件Y3通过树脂灌封等来形成。
O型圈Y4安装于第一突出部Y21的外周,通过将缸R21与第一突出部Y21之间密封,从而抑制制冷剂向四通阀R2的外部且制冷剂回路的外部的漏出。O型圈Y5a安装于第二突出部Y22的外周,通过将缸R21与第二突出部Y22之间密封,从而抑制制冷剂向四通阀R2的外部且制冷剂回路的外部的漏出。O型圈Y5b安装于第三突出部Y23的外周,通过将缸R21与第三突出部Y23之间密封,从而抑制制冷剂向四通阀R2的外部且制冷剂回路的外部的漏出。
在此,对微型阀Y1的结构进一步进行说明。如图26、图27所示,微型阀Y1是具备均为半导体的第一外层Y11、中间层Y12、第二外层Y13的MEMS。MEMS是Micro ElectroMechanical Systems(微机电系统)的简称。第一外层Y11、中间层Y12、第二外层Y13是各自具有相同外形的长方形的板形状的部件,按照第一外层Y11、中间层Y12、第二外层Y13的顺序层叠。即,中间层Y12被第一外层Y11和第二外层Y13从两侧夹着。第一外层Y11、中间层Y12、第二外层Y13中的第二外层Y13配置在最靠近阀壳体Y2的底壁的一侧。后述的第一外层Y11、中间层Y12、第二外层Y13的构造通过化学蚀刻等半导体制造工艺形成。
第一外层Y11是在表面具有非导电性的氧化膜的导电性的半导体部件。如图26所示,在第一外层Y11形成有贯通到表面和背面的两个贯通孔Y14、Y15。电气配线Y6、Y7的微型阀Y1侧端分别插入该贯通孔Y14、Y15。
第二外层Y13是在表面具有非导电性的氧化膜的导电性的半导体部件。如图26、图28、图29所示,在第二外层Y13形成有贯通到表面和背面的第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17、第三制冷剂孔Y18。
如图29所示,第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17、第三制冷剂孔Y18分别与转换板Y8的流路Y81、Y82、Y83连通。第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17、第三制冷剂孔Y18排列成一列。第一制冷剂孔Y16配置在第二制冷剂孔Y17与第三制冷剂孔Y18之间。第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17、第三制冷剂孔Y18各自的液压直径为0.1mm以上且3mm以下,但并不限定于此。
中间层Y12是导电性的半导体部件,被第一外层Y11和第二外层Y13夹着。中间层Y12与第一外层Y11的氧化膜和第二外层Y13的氧化膜接触,因此与第一外层Y11和第二外层Y13在电气上均不导通。如图28所示,中间层Y12具有第一固定部Y121、第二固定部Y122、多根第一肋Y123、多根第二肋Y124、脊柱Y125、臂Y126、梁Y127、可动部Y128。
第一固定部Y121是固定于第一外层Y11、第二外层Y13的部件。第一固定部Y121以将第二固定部Y122、第一肋Y123、第二肋Y124、脊柱Y125、臂Y126、梁Y127、可动部Y128包围在相同的一个制冷剂室Y19内的方式形成。制冷剂室Y19是由第一固定部Y121、第一外层Y11、第二外层Y13围成的室。第一固定部Y121、第一外层Y11、第二外层Y13作为整体与基部对应。此外,电气配线Y6、Y7是用于使多个第一肋Y123和多个第二肋Y124的温度变化而使其移位的电气配线。
第一固定部Y121相对于第一外层Y11和第二外层Y13的固定以如下这样的方式进行:抑制制冷剂从该制冷剂室Y19通过第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17、第三制冷剂孔Y18以外而从微型阀Y1漏出的情况。
第二固定部Y122固定于第一外层Y11、第二外层Y13。第二固定部Y122被第一固定部Y121包围,并且与第一固定部Y121分离地配置。
多根第一肋Y123、多根第二肋Y124、脊柱Y125、臂Y126、梁Y127、可动部Y128未相对于第一外层Y11、第二外层Y13被固定,能够相对于第一外层Y11、第二外层Y13位移。
脊柱Y125具有在中间层Y12的矩形形状的短边方向上延伸的细长的棒形状。脊柱Y125的长度方向的一端与梁Y127连接。
多根第一肋Y123配置在脊柱Y125的与脊柱Y125的长度方向正交的方向上的一侧。而且,多根第一肋Y123沿脊柱Y125的长度方向排列。各第一肋Y123具有细长的棒形状,能够根据温度而伸缩。
各第一肋Y123在其长度方向的一端与第一固定部Y121连接,在另一端与脊柱Y125连接。而且,各第一肋Y123以从第一固定部Y121侧越接近脊柱Y125侧则越朝向脊柱Y125的长度方向的梁Y127侧偏移的方式相对于脊柱Y125斜行。而且,多个第一肋Y123相互平行地延伸。
多根第二肋Y124配置在脊柱Y125的与脊柱Y125的长度方向正交的方向上的另一侧。而且,多根第二肋Y124沿脊柱Y125的长度方向排列。各第二肋Y124具有细长的棒形状,能够根据温度而伸缩。
各第二肋Y124在其长度方向的一端与第二固定部Y122连接,在另一端与脊柱Y125连接。而且,各第二肋Y124以从第二固定部Y122侧越接近脊柱Y125侧则越朝向脊柱Y125的长度方向的梁Y127侧偏移的方式相对于脊柱Y125斜行。而且,多个第二肋Y124相互平行地延伸。
多根第一肋Y123、多根第二肋Y124、脊柱Y125作为整体与驱动部对应。
臂Y126具有与脊柱Y125不正交且平行地延伸的细长的棒形状。臂Y126的长度方向的一端与梁Y127连接,另一端与第一固定部Y121连接。
梁Y127具有在相对于脊柱Y125和臂Y126以大约90°交叉的方向上延伸的细长的棒形状。梁Y127的一端与可动部Y128连接。臂Y126和梁Y127作为整体与放大部对应。
臂Y126与梁Y127的连接位置YP1、脊柱Y125与梁Y127的连接位置YP2、梁Y127与可动部Y128的连接位置YP3沿着梁Y127的长度方向依次排列。而且,若将第一固定部Y121与臂Y126的连接点设为铰链YP0,则从铰链YP0至连接位置YP3为止的直线距离比与中间层Y12的板面平行的面内的从铰链YP0至连接位置YP2为止的直线距离长。例如,将前者的直线距离除以后者的直线距离而得到的值可以为1/5以下,也可以为1/10以下。
可动部Y128的外形具有在相对于梁Y127的长度方向大致90°的方向上延伸的矩形形状。该可动部Y128能够在制冷剂室Y19内与梁Y127一体地移动。而且,可动部Y128成为将贯通到中间层Y12的表面和背面的贯通孔Y120包围的框形状。因此,贯通孔Y120也与可动部Y128一体地移动。贯通孔Y120是制冷剂室Y19的一部分。
可动部Y128通过如上述那样移动来变更第二制冷剂孔Y17相对于贯通孔Y120的开度和第三制冷剂孔Y18相对于贯通孔Y120的开度。第一制冷剂孔Y16始终与贯通孔Y120全开地连通。
另外,通过了图26所示的第一外层Y11的贯通孔Y14的电气配线Y6的微型阀Y1侧端与第一固定部Y121中的和多个第一肋Y123连接的部分附近的第一施加点Y129连接。另外,通过了图26所示的第一外层Y11的贯通孔Y15的电气配线Y7的微型阀Y1侧端与第二固定部Y122的第二施加点Y130连接。
[阀组件Y0的工作]
在此,对阀组件Y0的工作进行说明。当向微型阀Y1的通电开始时,从电气配线Y6、Y7向第一施加点Y129、第二施加点Y130之间施加电压。于是,电流在多个第一肋Y123、多个第二肋Y124中流动。多个第一肋Y123、多个第二肋Y124由于该电流而发热。其结果是,多个第一肋Y123、多个第二肋Y124分别在其长度方向上膨胀。
这样的热膨胀的结果是,多个第一肋Y123、多个第二肋Y124对脊柱Y125向连接位置YP2侧施力。被施力的脊柱Y125在连接位置YP2按压梁Y127。这样,连接位置YP2与施力位置对应。其结果是,由梁Y127和臂Y126构成的部件以铰链YP0为支点、以连接位置YP2为力点而一体地改变姿势。其结果是,与梁Y127的与臂Y126相反的一侧的端部连接的可动部Y128也向其长度方向的、脊柱Y125按压梁Y127的一侧移动。
另外,在向微型阀Y1的通电被停止了时,停止从电气配线Y6、Y7向第一施加点Y129、第二施加点Y130的电压施加。于是,电流不流过多个第一肋Y123、多个第二肋Y124,多个第一肋Y123、多个第二肋Y124的温度降低。其结果是,多个第一肋Y123、多个第二肋Y124分别在其长度方向上收缩。
这样的热收缩的结果是,多个第一肋Y123、多个第二肋Y124对脊柱Y125向与连接位置YP2相反的一侧施力。被施力的脊柱Y125在连接位置YP2拉伸梁Y127。其结果是,由梁Y127和臂Y126构成的部件以铰链YP0为支点、以连接位置YP2为力点而一体地改变姿势。其结果是,与梁Y127的与臂Y126相反的一侧的端部连接的可动部Y128也向其长度方向的、脊柱Y125拉伸梁Y127的一侧移动。该移动的结果是,可动部Y128停止在规定的非通电时位置。
在向这样的微型阀Y1通电时,从电气配线Y6、Y7经由第一施加点Y129、第二施加点Y130向微型阀Y1供给的电力越大,可动部Y128相对于非通电时位置的移动量也越大。这是因为,向微型阀Y1供给的电力越高,第一肋Y123、第二肋Y124的温度越高,膨胀程度越大。
例如在对从电气配线Y6、Y7向第一施加点Y129、第二施加点Y130施加的电压进行PWM控制的情况下,占空比越大,可动部Y128相对于非通电时位置的移动量也越大。
如图28、图29所示,在可动部Y128处于非通电时位置的情况下,贯通孔Y120在与中间层Y12的板面正交的方向上与第一制冷剂孔Y16、第三制冷剂孔Y18重叠,但在该方向上与第二制冷剂孔Y17不重叠。第二制冷剂孔Y17在与中间层Y12的板面正交的方向上与可动部Y128重叠。也就是说,此时,第一制冷剂孔Y16、第三制冷剂孔Y18相对于贯通孔Y120全开,第二制冷剂孔Y17相对于贯通孔Y120全闭。因此,在该情况下,第一制冷剂孔Y16经由可动部Y128与第三制冷剂孔Y18连通,第二制冷剂孔Y17与第一制冷剂孔Y16和第三制冷剂孔Y18均被切断。其结果是,制冷剂能够在第一连通孔YV1与第三连通孔YV3之间经由流路Y81、第一制冷剂孔Y16、贯通孔Y120、第三制冷剂孔Y18、流路Y83进行流通。
另外,如图30、图31所示,在由于向微型阀Y1的通电而可动部Y128处于离非通电时位置最远的位置的情况下,将此时的可动部Y128的位置称为最大通电时位置。在可动部Y128处于最大通电时位置的情况下,向微型阀Y1供给的电力为控制范围内的最大。例如,在可动部Y128处于最大通电时位置的情况下,在上述的PWM控制中占空比成为控制范围内的最大值(例如100%)。
在可动部Y128处于最大通电时位置的情况下,贯通孔Y120在与中间层Y12的板面正交的方向上与第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17重叠,但在该方向上与第三制冷剂孔Y18不重叠。第三制冷剂孔Y18在与中间层Y12的板面正交的方向上与可动部Y128重叠。也就是说,此时,第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17相对于贯通孔Y120全开,第三制冷剂孔Y18相对于贯通孔Y120全闭。因此,在该情况下,第一制冷剂孔Y16经由可动部Y128与第二制冷剂孔Y17连通,第三制冷剂孔Y18与第一制冷剂孔Y16和第二制冷剂孔Y17均被切断。其结果是,制冷剂能够在第一连通孔YV1与第二连通孔YV2之间经由流路Y81、第一制冷剂孔Y16、贯通孔Y120、第二制冷剂孔Y17、流路Y83进行流通。
另外,通过对向微型阀Y1供给的电力(例如通过PWM控制)进行调整,能够使可动部Y128停止在非通电时位置与最大通电时位置之间的任何一个中间位置。例如,要使可动部Y128停止在距最大通电时位置和非通电时位置均为等距离的位置(即中央位置),向微型阀Y1供给的电力只要是控制范围内的最大值的一半即可。例如,PWM控制的占空比为50%即可。
在可动部Y128停止于中间位置的情况下,第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17、第三制冷剂孔Y18均与贯通孔Y120连通。但是,第二制冷剂孔Y17和第三制冷剂孔Y18相对于贯通孔Y120不是全开状态,而是小于100%且大于0%的开度。可动部Y128在中间位置越接近最大通电位时位置,则第三制冷剂孔Y18相对于贯通孔Y120的开度越减少,第二制冷剂孔Y17的开度越增大。
对第二制冷剂孔Y17作用高压,对第三制冷剂孔Y18作用比该高压高的低压。此时,若可动部Y128处于中间位置,则从第一制冷剂孔Y16向微型阀Y1的外部作用比该低压高且比该高压低的中间压。中间压的值根据第二制冷剂孔Y17相对于可动部Y128的开度和第三制冷剂孔Y18相对于可动部Y128的开度而变动。
如上所述,梁Y127和臂Y126作为以铰链YP0为支点、以连接位置YP2为力点、以连接位置YP3为作用点的杠杆而发挥功能。如上所述,从铰链YP0到连接位置YP3为止的直线距离比与中间层Y12的板面平行的面内的从铰链YP0到连接位置YP2为止的直线距离长。因此,作为作用点的连接位置YP3的移动量比作为力点的连接位置YP2的移动量大。因此,由热膨胀引起的位移量被杠杆放大后传递到可动部Y128。
另外,微型阀Y1中的制冷剂的流路具有U形转弯构造。具体而言,制冷剂从微型阀Y1的一侧的面流入微型阀Y1内,通过微型阀Y1内后从微型阀Y1的同一侧的面流出到微型阀Y1外。同样地,阀组件Y0中的制冷剂的流路也具有U形转弯构造。具体而言,制冷剂从阀组件Y0的一侧的面流入阀组件Y0内,通过阀组件Y0内后从阀组件Y0的同一侧的面流出到阀组件Y0外。此外,与中间层Y12的板面正交的方向是第一外层Y11、中间层Y12、第二外层Y13的层叠方向。
这样构成的微型阀Y1与电磁阀相比能够容易地小型化。其理由之一在于,如上述那样,微型阀Y1由半导体芯片形成。另外,如上述那样,利用杠杆来放大由热膨胀引起的位移量,这也有助于与不利用这样的杠杆而利用电磁阀相比的小型化。另外,多根第一肋Y123、多根第二肋Y124的位移因热而产生,因此噪声降低效果高。
另外,由于利用了杠杆,因此能够与可动部Y128的移动量相比抑制由热膨胀引起的位移量,因此还能够减少用于驱动可动部Y128的消耗电力。另外,由于能够消除电磁阀驱动时的冲击音,因此能够降低噪音。
如上所述,微型阀Y1和阀组件Y0都具有U形转弯的构造的制冷剂流路,因此能够减少缸R21的挖入。即,能够抑制为了配置阀组件Y0而形成于缸R21的凹陷的深度。其理由如下。
例如,假设阀组件Y0不具有U形转弯的构造的制冷剂流路、在阀组件Y0的缸R21侧的面具有制冷剂入口、在阀组件Y0的相反侧的面具有制冷剂出口。在该情况下,需要在阀组件Y0的两面形成制冷剂流路。因此,若想要将直至阀组件Y0的两面的制冷剂流路都收容于缸R21,则为了配置阀组件Y0而必须形成于缸R21的凹陷变深。另外,由于微型阀Y1自身是小型的,因此能够进一步减少缸R21的挖入。
另外,在微型阀Y1的两面中的与形成有第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17的面相反的一侧的面配置有电气配线Y6、Y7的情况下,能够将电气配线Y6、Y7放置在更接近大气气氛的一侧。因此,不需要用于降低制冷剂气氛对电气配线Y6、Y7的影响的气密部等密封构造。其结果是,能够实现四通阀R2的小型化。
另外,由于微型阀Y1是轻量的,因此四通阀R2被轻量化。另外,由于微型阀Y1的消耗电力小,因此四通阀R2被节电化。
[四通阀R2的除阀组件以外的结构]
缸R21是在内部形成有阀室RV0的筒形状的壳体。对应于缸R21主体。在该阀室RV0内收容有第一活塞R22、第二活塞R23、第一连结轴R24、第二连结轴R25、阀芯R26。在该缸R21的长度方向(即,图24的左右方向)的一侧端部固定有第一阀组件XA,在另一侧端部固定有第二阀组件XB。
在缸R21的第一阀组件XA侧端部形成有三个流路RA1、RA2、RA3。流路RA1在一端与阀室RV0连通,并在另一端与第一阀组件XA的第一连通孔YV1连通。流路RA2在一端与第一高压导入流路R28连通,并在另一端与第一阀组件XA的第二连通孔YV2连通。流路RA3在一端与第一低压导入流路R30连通,并在另一端与第一阀组件XA的第三连通孔YV3连通。
在缸R21的第二阀组件XB侧端部形成有三个流路RB1、RB2、RB3。流路RB1在一端与阀室RV0连通,并在另一端与第二阀组件XB的第一连通孔YV1连通。流路RB2在一端与第二高压导入流路R29连通,并在另一端与第二阀组件XB的第二连通孔YV2连通。流路RB3在一端与第二低压导入流路R31连通,并在另一端与第二阀组件XB的第三连通孔YV3连通。
另外,在缸R21的一个侧面(即,图24的上侧的面)形成有一个开口RP1,在该开口RP1连接有配管R7中的压缩机R1的下游侧的端部。由此,配管R7中的压缩机R1的下游侧与阀室RV0经由该开口而连通。
另外,在缸R21的另一侧面(即,图24的下侧的面)形成有三个开口。这些三个开口沿缸R21的长度方向排成一列。在这些三个开口中的中央的开口RP2连接有配管R7中的压缩机R1的上游侧的端部。由此,配管R7中的压缩机R1的上游侧与阀室RV0经由该开口而连通。
这些三个开口中的位于最靠近第一阀组件XA的一侧的开口RP3与配管R6的室内热交换器R5侧端部连接。这些三个开口中的位于最靠近第二阀组件XB的一侧的开口RP4与配管R6的室外热交换器R3侧端部连接。由此,配管R6的两端与阀室RV0经由该两个开口而连通。
第一活塞R22是将阀室RV0分隔为第一压力室RV1和其他的可动的壁。通过该第一活塞R22,防止了在阀室RV0中第一压力室RV1与其他部分之间的制冷剂的泄漏。第一压力室RV1是阀室RV0中的位于最靠第一阀组件XA侧的部分,并与流路RA1的上述一端始终连通。
第二活塞R23是将阀室RV0分隔为第二压力室RV2和其他的可动的壁。通过该第二活塞R23,防止了在阀室RV0中第二压力室RV2与其他部分之间的制冷剂的泄漏。第二压力室RV2是阀室RV0中的位于最靠第二阀组件XB侧的部分,并与流路RB1的上述一端始终连通。
第一连结轴R24是沿缸R21的长度方向延伸的棒形状的可动部件。第一连结轴R24在该长度方向的第一阀组件XA侧端固定于第一压力室RV1,并在第二阀组件XB侧端固定于阀芯R26。第二连结轴R25是沿缸R21的长度方向延伸的棒形状的可动部件。第二连结轴R25在该长度方向的第二阀组件XB侧端固定于第二压力室RV2,并在第一阀组件XA侧端固定于阀芯R26。
阀芯R26是将阀室RV0分隔为第一连通室RV3和其他的可动的圆顶形状的壁。通过该阀芯R26,防止了在阀室RV0中第一连通室RV3与其他部分之间的制冷剂的泄漏。第一连通室RV3与配管R7中的压缩机R1的上游侧的端部始终连通。
阀芯R26是通过在阀室RV0内位移而对通过阀室RV0的第一端口与第二端口之间的连通、切断进行切换来调整制冷剂的流量的阀芯。开口RP1和开口RP3分别对应于第一端口、第二端口。另外,开口RP1和开口RP4分别对应于第一端口、第二端口。另外,开口RP3和开口RP2分别对应于第一端口、第二端口。另外,开口RP4和开口RP2分别对应于第一端口、第二端口。
阀室RV0中的除了第一压力室RV1、第二压力室RV2、第一连通室RV3以外的部分是第二连通室RV4。第二连通室RV4与配管R7中的压缩机R1的下游侧的端部始终连通。
第一活塞R22、第二活塞R23、第一连结轴R24、第二连结轴R25、阀芯R26在阀室RV0内沿缸R21的长度方向一体地移动。此时,第一活塞R22、第二活塞R23相对于阀室RV0的内壁滑动。
在阀芯R26如图24所示那样偏移至靠近第一阀组件XA的位置的情况下,配管R6的室内热交换器R5侧端与第一连通室RV3连通,并且配管R6的室外热交换器R3侧端与第二连通室RV4连通。因此,此时,配管R6的室内热交换器R5侧端与配管R7中的压缩机R1的上游侧端经由第一连通室RV3连通。而且,此时,配管R6的室外热交换器R3侧端与配管R7中的压缩机R1的下游侧端经由第二连通室RV4连通。
在阀芯R26如图32所示那样偏移至靠近第二阀组件XB的位置的情况下,配管R6的室外热交换器R3侧端与第一连通室RV3连通,并且配管R6的室内热交换器R5侧端与第二连通室RV4连通。因此,此时,配管R6的室外热交换器R3侧端与配管R7中的压缩机R1的上游侧端经由第一连通室RV3连通。而且,此时,配管R6的室内热交换器R5侧端与配管R7中的压缩机R1的下游侧端经由第二连通室RV4连通。
第一高压导入流路R28、第二高压导入流路R29、第一低压导入流路R30、第二低压导入流路R31是配置在缸R21的外部的配管。第一高压导入流路R28的一端与配管R7中的压缩机R1的下游侧连通,另一端与流路RA2连通。第二高压导入流路R29的一端与配管R7中的压缩机R1的下游侧连通,另一端与流路RB2连通。第一低压导入流路R30的一端与配管R7中的压缩机R1的上游侧连通,另一端与流路RA3连通。第二低压导入流路R31的一端与配管R7中的压缩机R1的上游侧连通,另一端与流路RB3连通。第一高压导入流路R28、第二高压导入流路R29、第一低压导入流路R30、第二低压导入流路R31分别与位于四通阀R2的外部的配管R7始终连通。因此,第一高压导入流路R28、第二高压导入流路R29、第一低压导入流路R30、第二低压导入流路R31分别对应于外部连通路。
[工作]
对如以上那样构成的制冷剂回路的工作进行说明。在以下的工作中,在第一阀组件XA、第二阀组件XB中,通过PWM控制从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1调整供给电力量。
首先,对制冷运转进行说明。在该情况下,不从第一阀组件XA的电气配线Y6、Y7向第一阀组件XA的微型阀Y1供给电力。即,PWM控制的占空比为0%。而且,从第二阀组件XB的电气配线Y6、Y7向第二阀组件XB的微型阀Y1供给控制范围内的最大电力。即,PWM控制的占空比为100%。
在该情况下,如图28、图29所示,在第一阀组件XA中,成为停止在非通电时位置的状态。因此,在第一阀组件XA中,第一制冷剂孔Y16与流路RA1连通,第二制冷剂孔Y17从流路RA2被切断,第三制冷剂孔Y18与流路RA3连通。于是,在第一阀组件XA中,配管R7中的压缩机R1的上游侧的低压经由第一低压导入流路R30、流路RA3、第三连通孔YV3内的制冷剂而如图29的箭头所示那样作用于第三制冷剂孔Y18。进一步地,该低压经由第三制冷剂孔Y18、贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RA1内的制冷剂而作用于第一压力室RV1。其结果是,第一压力室RV1的制冷剂的压力成为与配管R7中的压缩机R1的上游侧的低压制冷剂相同的压力。
另外,在该情况下,如图30、图31所示,在第二阀组件XB中,成为停止在最大通电时位置的状态。因此,在第二阀组件XB中,第一制冷剂孔Y16与流路RB1连通,第二制冷剂孔Y17与流路RB2连通,第三制冷剂孔Y18从流路RB3被切断。于是,如图31的箭头所示,在第二阀组件XB中,配管R7中的压缩机R1的下游侧的高压经由第二高压导入流路R29、流路RB2、第二连通孔YV2内的制冷剂而作用于第二制冷剂孔Y17。进一步地,该高压的制冷剂经由第二制冷剂孔Y17、贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RB1内的制冷剂而作用于第二压力室RV2。其结果是,第二压力室RV2的制冷剂的压力成为与配管R7中的压缩机R1的下游侧的高压制冷剂相同的压力。
因此,在该情况下,低压从缸R21的长度方向的第一阀组件XA侧作用于第一活塞R22,并且高于该低压的高压从该长度方向的第二阀组件XB侧作用于第二活塞R23。由于该压力差,如图24所示,第一活塞R22、第二活塞R23、第一连结轴R24、第二连结轴R25、阀芯R26一体地向缸R21的第一阀组件XA方向偏移。其结果是,如上所述,配管R6的室内热交换器R5侧端与配管R7中的压缩机R1的上游侧端经由第一连通室RV3连通。而且,此时,配管R6的室外热交换器R3侧端与配管R7中的压缩机R1的下游侧端经由第二连通室RV4连通。
在这样的流路结构中,在压缩机R1中被压缩后排出的高压的气相制冷剂依次通过配管R7、第二连通室RV4、配管R6而流入室外热交换器R3。流入到室外热交换器R3的制冷剂与室外的空气进行热交换而被冷却,并且冷凝。在室外热交换器R3中冷凝后的制冷剂在膨胀阀R4被减压之后流入室内热交换器R5。流入到室内热交换器R5的制冷剂通过与室内的空气进行热交换而从该空气夺取热并蒸发。在室内热交换器R5中蒸发后的低压的气相制冷剂依次通过配管R6、第一连通室RV3、配管R7而被吸入压缩机R1。通过这样的工作,室内的空气被冷却。即,实现了制冷运转。
此外,在该制冷运转中,也可以在第一阀组件XA中从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1供给电力。在该情况下,在第一阀组件XA中成为上述的停止在中间位置的状态。因此,在第一阀组件XA中,第一制冷剂孔Y16与流路RA1连通,第二制冷剂孔Y17与流路RA2连通,第三制冷剂孔Y18与流路RA3连通。
于是,在第一阀组件XA中,配管R7中的压缩机R1的下游侧的高压作用于第二制冷剂孔Y17,并且配管R7中的压缩机R1的上游侧的低压作用于第三制冷剂孔Y18。其结果是,作用于第二制冷剂孔Y17的高压与作用于第三制冷剂孔Y18的低压之间的中间压经由贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RA1内的制冷剂而作用于第一压力室RV1。因此,第一压力室RV1的制冷剂的压力成为该中间压。
将第二制冷剂孔Y17相对于贯通孔Y120的开度除以第三制冷剂孔Y18的开度而得到的值越大,则该中间压的大小越大。若第一压力室RV1中的该中间压低于第二压力室RV2中的压力,从而作为其结果阀芯R26位于图24所示的位置,则实现了上述的制冷运转。
另外,在该制冷运转中,在第二阀组件XB中从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1供给的电力也可以比控制范围内的最大电力小。在该情况下,在第二阀组件XB中成为停止在上述的中间位置的状态。因此,在第二阀组件XB中,第一制冷剂孔Y16与流路RB1连通,第二制冷剂孔Y17与流路RB2连通,第三制冷剂孔Y18与流路RB3连通。
于是,在第二阀组件XB中,配管R7中的压缩机R1的下游侧的高压作用于第二制冷剂孔Y17,并且配管R7中的压缩机R1的上游侧的低压作用于第三制冷剂孔Y18。其结果是,作用于第二制冷剂孔Y17的高压与作用于第三制冷剂孔Y18的低压之间的中间压经由贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RB1内的制冷剂而作用于第二压力室RV2。
因此,第二压力室RV2的制冷剂的压力成为该中间压。将第二制冷剂孔Y17相对于贯通孔Y120的开度除以第三制冷剂孔Y18的开度而得到的值越大,则该中间压的大小越大。若该第二压力室RV2中的中间压高于第一压力室RV1中的压力,从而作为其结果阀芯R26位于图24所示的位置,则实现了上述的制冷运转。
此外,在第一压力室RV1的压力为中间压、第二压力室RV2的压力也为中间压的情况下,若前者的中间压低于后者的中间压,从而作为其结果阀芯R26位于图24所示的位置,则实现了上述的制冷运转。
接着,对制热运转进行说明。在该情况下,从第一阀组件XA的电气配线Y6、Y7向第一阀组件XA的微型阀Y1供给控制范围内的最大电力。即,PWM控制的占空比为100%。而且,不从第二阀组件XB的电气配线Y6、Y7向第二阀组件XB的微型阀Y1供给电力。即,PWM控制的占空比为0%。
在该情况下,如图30、图31所示,在第一阀组件XA中,成为停止在最大通电时位置的状态。因此,在第一阀组件XA中,第一制冷剂孔Y16与流路RA1连通,第二制冷剂孔Y17与流路RA2连通,第三制冷剂孔Y18从流路RA3被切断。于是,如图31的箭头所示,在第一阀组件XA中,配管R7中的压缩机R1的下游侧的高压经由第一高压导入流路R28、流路RA2、第二连通孔YV2内的制冷剂而作用于第二制冷剂孔Y17。进一步地,该高压的制冷剂经由第二制冷剂孔Y17、贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RB1内的制冷剂而作用于第二压力室RV2。其结果是,第二压力室RV2内的制冷剂的压力成为与配管R7中的压缩机R1的下游侧的高压制冷剂相同的压力。
另外,在该情况下,如图28、图29所示,在第二阀组件XB中,成为停止在非通电时位置的状态。因此,在第二阀组件XB中,第一制冷剂孔Y16与流路RB1连通,第二制冷剂孔Y17从流路RB2被切断,第三制冷剂孔Y18与流路RB3连通。于是,在第二阀组件XB中,配管R7中的压缩机R1的上游侧的低压经由第二低压导入流路R31、流路RB3、第三连通孔YV3而作用于第三制冷剂孔Y18。进一步地,该低压经由第三制冷剂孔Y18、贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RB1内的制冷剂而作用于第一压力室RV1的制冷剂。其结果是,第一压力室RV1的压力成为与配管R7中的压缩机R1的上游侧的低压制冷剂相同的压力。
因此,在该情况下,高压从缸R21的长度方向的第一阀组件XA侧作用于第一活塞R22,并且低于该高压的低压从该长度方向的第二阀组件XB侧作用于第二活塞R23。由于该压力差,如图32所示,第一活塞R22、第二活塞R23、第一连结轴R24、第二连结轴R25、阀芯R26一体地向缸R21的第二阀组件XB方向偏移。其结果是,如上所述,配管R6的室外热交换器R3侧端与配管R7中的压缩机R1的上游侧端经由第一连通室RV3连通。而且,此时,配管R6的室内热交换器R5侧端与配管R7中的压缩机R1的下游侧端经由第二连通室RV4连通。
在这样的流路结构中,在压缩机R1中被压缩后排出的高压的气相制冷剂依次通过配管R7、第二连通室RV4、配管R6而流入室内热交换器R5。流入到室内热交换器R5的制冷剂通过与室内的空气进行热交换而加热室内的空气并冷凝。在室内热交换器R5中冷凝后的制冷剂在膨胀阀R4被减压之后流入室外热交换器R3。流入到室外热交换器R3的制冷剂通过与室外的空气进行热交换而从该空气夺取热并蒸发。在室外热交换器R3中蒸发后的低压的气相制冷剂依次通过配管R6、第一连通室RV3、配管R7而被吸入压缩机R1。通过这样的工作,室内的空气被加热。即,实现了制热运转。
此外,在该制热运转中,在第一阀组件XA中从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1供给的电力也可以比控制范围内的最大电力小。在该情况下,作用于第二制冷剂孔Y17的高压与作用于第三制冷剂孔Y18的低压之间的中间压经由贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RA1内的制冷剂而作用于第一压力室RV1。因此,第一压力室RV1的制冷剂的压力成为该中间压。若第一压力室RV1中的该中间压比第二压力室RV2中的压力高,从而作为其结果阀芯R26位于图32所示的位置,则实现了上述的制热运转。
另外,在该制热运转中,也可以在第二阀组件XB中从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1供给电力。在该情况下,作用于第二制冷剂孔Y17的高压与作用于第三制冷剂孔Y18的低压之间的中间压经由贯通孔Y120、第一制冷剂孔Y16、流路RB1内的制冷剂而作用于第二压力室RV2。因此,第二压力室RV2的制冷剂的压力成为该中间压。若第二压力室RV2中的该中间压比第一压力室RV1中的压力低,从而作为其结果阀芯R26位于图32所示的位置,则实现了上述的制热运转。
此外,在第一压力室RV1的压力为中间压、第二压力室RV2的压力也为中间压的情况下,若前者的中间压高于后者的中间压,从而作为其结果阀芯R26位于图32所示的位置,则实现了上述的制热运转。
如上所述,四通阀R2与日本特开平11-2876352所记载的四通阀相比使用了阀组件Y0而不是电磁阀。因此,与日本特开平11-2876352所记载的四通阀相比实现了四通阀R2的小型化、静音化。
(第四实施方式)
接着,对第四实施方式进行说明。本实施方式相对于第三实施方式的制冷剂回路变更为压缩机R1与四通阀R2构成为—体。因此,废除了第三实施方式的配管R7。除非在以下另行说明,否则本实施方式的四通阀R2、室外热交换器R3、膨胀阀R4、室内热交换器R5、配管R6具有与第三实施方式相同的结构。
如图33所示,压缩机R1具有金属材料制的外壳S11。在外壳S11内收容有用于压缩制冷剂的压缩机构S15和作为压缩机构S15的驱动源的电动机S16。
在靠近外壳S11的开口处固定有轴支承部件S17。在轴支承部件S17的中央部形成有插通孔S17h。并且,通过轴支承部件S17和外壳S11划分出收容电动机S16的电机室S12a。在外壳S11内收容有旋转轴S18。旋转轴S18的一端侧(即,外壳S11的开口侧)插通于轴支承部件S17的插通孔S17h,并且经由轴承SB1以能够旋转的方式支承于轴支承部件S17。旋转轴S18的另一端侧以能够旋转的方式支承于外壳S11。
电动机S16由转子S16a和定子16b构成,该转子S16a与旋转轴S18一体地旋转,该定子16b以包围转子S16a的方式固定于吸入外壳构成体S12的内周面。电动机S16通过从逆变器S25被供给电力而工作。
压缩机构S15由固定涡旋件S20和回旋涡旋件S21构成。固定涡旋件S20由圆板状的固定基板S20a和从固定基板S20a立起设置的固定涡旋壁S20b构成。回旋涡旋件S21由圆板状的回旋基板S21a和从回旋基板S21a朝向固定基板S20a立起设置的回旋涡旋壁S21b构成。
在旋转轴S18的一个端面中的相对于旋转轴S18的旋转轴线SL偏心的位置突出设置有偏心轴S18a。在偏心轴S18a外嵌固定有衬套S18b。回旋基板S21a经由轴承SB3以能够相对于衬套S18b相对旋转的方式支承于衬套S18b。
固定涡旋壁S20b与回旋涡旋壁S21b相互啮合。固定涡旋壁S20b的顶端面与回旋基板S21a接触,并且回旋涡旋壁S21b的顶端面与固定基板S20a接触。并且,通过固定基板S20a及固定涡旋壁S20b和回旋基板S21a及回旋涡旋壁S21b来划分出压缩室S22。
在回旋基板S21a与轴支承部件S17之间配设有阻止回旋涡旋件S21的时间点的未图示的自转阻止机构。在固定基板S20a的中央形成有排出口20e。在固定基板S20a以覆盖排出口S20e的方式安装有排出阀S20V。该排出口S20e与四通阀R2的第二连通室RV4连通。此外,本实施方式的四通阀R2的缸R21为第二连通室RV4的固定涡旋件S20侧开放的形状。
另外,在缸R21和固定涡旋件S20形成有吸入通路S12h。吸入通路S12h与压缩室S22的外周侧和四通阀R2的第一连通室RV3始终连通。另外,吸入通路S12h与第一压力室RV1、第二压力室RV2、第二连通室RV4中的任一个均不连通。
另外,在本实施方式中,四通阀R2的第一高压导入流路R28形成于缸R21内,在一端与第一阀组件XA的第二连通孔YV2连通,并经由未图示的流路而在另一端与排出口S20e连通。另外,第二高压导入流路R29形成于缸R21内,在一端与第二阀组件XB的第二连通孔YV2连通,并经由未图示的流路而在另一端与排出口S20e连通。因此,由压缩机R1压缩后的压缩机R1的下游的高压的制冷剂流入并作用于第一高压导入流路R28和第二高压导入流路R29。由于排出口S20e位于四通阀R2的外部,因此第一高压导入流路R28和第二高压导入流路R29都对应于外部连通孔。此外,上述未图示的流路形成于缸R21内和固定基板S20a内。
另外,第一低压导入流路R30形成于缸R21内,在一端与第一阀组件XA的第三连通孔YV3连通,并经由未图示的流路而在另一端与吸入通路S12h连通。另外,第二低压导入流路R31形成于缸R21内,在一端与第二阀组件XB的第三连通孔YV3连通,并经由未图示的流路而在另一端与吸入通路S12h连通。因此,由压缩机R1压缩之前的压缩机R1的上游处的低压的制冷剂流入并作用于第一低压导入流路R30和第二低压导入流路R31。由于吸入通路S12h与四通阀R2的外部的压缩机R1内连通,因此第一低压导入流路R30和第二低压导入流路R31都对应于外部连通孔。此外,上述未图示的流路形成于缸R21内。
接着,对本实施方式的作用进行说明。当从逆变器S25向电动机S16进行电力供给时,转子S16a旋转。于是,回旋涡旋件S21经由旋转轴S18进行公转运动。于是,在压缩机构S15中进行压缩动作和排出动作,从而制冷剂在外部制冷剂回路中循环。然后,从第一连通室RV3经由吸入通路S12h向压缩室S22的外周侧吸入低压的制冷剂。压缩室S22内的制冷剂通过回旋涡旋件S21的回旋而一边被压缩一边将排出阀S20V从排出口S20e推开,从而作为高压的制冷剂向第二连通室RV4排出。
制冷剂回路的制冷运转和制热运转中的向第一阀组件XA的微型阀Y1和第二阀组件XB的微型阀Y1通电的方法及阀芯R26的动作与第三实施方式相同。并且,在制冷运转和制热运转中的制冷剂的流动中,除了将配管R7中的压缩机R1的下游换读为排出口S20e,并将配管R7中的压缩机R1的上游换读为吸入通路S12h以外均与第三实施方式相同。因此,本实施方式能够实现与第三实施方式同等的效果。除此之外,第一阀组件XA、第二阀组件XB和压缩机R1构成为一体,由此能够使制冷循环小型化。
在本实施方式中,也能够发挥与第三实施方式同等的效果。另外,在本实施方式中,由于能够将压缩机R1和四通阀R2构成为一体,因此能够使制冷循环小型化。另外,由于能够废除配管R7,因此容易使制冷循环小型化。另外,四通阀R2的体型变小,配管也变得简单,因此本实施方式的制冷循环在如室内空调那样利用制冷剂配管切换制冷制热的模式的系统中是有用的。特别是在将本实施方式的制冷循环应用于如日本特愿2018-71871中那样的将制冷循环、送风风扇、加热器芯、空调壳体、内外气切换门、空气混合门配置于一个壳体内的小型的空调单元的情况下,小型化的效果较大。
(第五实施方式)
接下来,对第五实施方式进行说明。本实施方式变更为第一实施方式、第二实施方式的微型阀X1具有故障检测功能。具体而言,微型阀X1除了具备与第一实施方式、第二实施方式相同的结构以外,还如图34、图35所示那样具备故障检测部X50。
故障检测部X50包括形成于中间层X12的臂X126的电桥电路。电桥电路包括如图35那样连接的四个计量电阻。即,故障检测部X50是电阻根据相当于隔膜的臂X126的应变而变化的电桥电路。即,故障检测部X50是半导体压阻式的应变传感器。故障检测部X50也可以经由电绝缘膜而以与臂X126不导通的方式与臂X126连接。
在位于该电桥电路的对角的两个输入端子连接有配线X51、X52。并且,从配线X51、X52向该输入端子施加产生恒定电流用的电压。该配线X51、X52从经由电气配线X6、X7施加于微型阀X1的电压(即,微型阀驱动电压)分支并延伸至上述两个输入端子。
另外,在位于该电桥电路的另外的对角的两个输出端子连接有配线X53、X54。并且,从配线X53、X54输出与臂X126的应变量对应的电平的电压信号。如后所述,该电压信号被用作用于判别微型阀X1是否在正常地工作的信息。从配线X53、X54输出的电压信号被输入到位于微型阀X1的外部的控制装置X55。
该控制装置X55也可以是例如在车辆用空调装置中控制压缩机、送风机、空气混合门、内外气切换门等的工作的空调ECU。或者,该控制装置X55也可以是在车辆中显示车速、燃料剩余量、电池剩余量等的仪表ECU。
当控制装置X55经由配线X53、X54取得与臂X126的应变量对应的电压信号时,控制装置X55根据该电压信号来检测微型阀X1的故障的有无。作为检测对象的故障,例如有臂X126折断的故障、在可动部X128与第一外层X11或第二外层X13之间夹有微小的异物从而可动部X128不移动的故障等。
在梁X127和可动部X128根据多根第一肋X123和多根第二肋X124的伸缩而位移时,臂X126的应变量发生变化。因此,能够根据与臂X126的应变量对应的电压信号来推定可动部X128的位置。另一方面,如果微型阀X1正常,则从电气配线X6、X7向微型阀X1的通电量与可动部X128的位置之间也存在相关关系。该通电量是用于控制微型阀X1的控制量。
控制装置X55利用该情况来检测微型阀X1的故障的有无。即,控制装置X55根据来自配线X53、X54的电压信号并基于预先设定的第一映射来计算出可动部X128的位置。然后,基于预先设定的第二映射并根据可动部X128的位置来计算出在正常时为了实现该位置所需的从电气配线X6、X7向微型阀X1供给的供给电力。这些第一映射、第二映射存储在控制装置X55的非易失性存储器中。非易失性存储器是非瞬态的实体存储介质。
然后,控制装置X55将计算出的电力与实际从电气配线X6、X7向微型阀X1供给的电力进行比较。并且,若前者的电力与后者的电力之差的绝对值超过了允许值,则控制装置X55判定为微型阀X1发生了故障,若未超过允许值,则控制装置X55判定为微型阀X1正常。并且,控制装置X55在判定为微型阀X1发生了故障的情况下,进行规定的故障报告控制。
控制装置X55在该故障报告控制中使对车内的人进行报告的报告装置X56工作。例如,控制装置X55可以使警告灯点亮。另外,控制装置X55也可以使图像显示装置显示表示微型阀X1发生了故障的情况的图像。由此,车辆的乘员能够注意到微型阀X1的故障。
另外,控制装置X55也可以在该故障报告控制中在车辆内的存储装置中存储表示微型阀X1发生了故障的情况的信息。该存储装置是非瞬态的实体存储介质。由此,能够将微型阀X1的故障保留在记录中。
另外,控制装置X55在判定为微型阀X1发生了故障的情况下,进行通电停止控制。在通电停止控制中,控制装置X55停止从电气配线X6、X7向微型阀X1的通电。这样,通过在微型阀X1的故障时停止向微型阀X1的通电,能够提高微型阀X1的故障时的安全性。
如上所述,故障检测部X50输出用于判别微型阀X1是否在正常地工作的电压信号,由此控制部能够容易地判别微型阀X1的故障的有无。
另外,该电压信号是与臂X126的应变量对应的信号。因此,能够基于从电气配线X6、X7向微型阀X1的通电量与该电压信号的关系而容易地判别微型阀X1的故障的有无。
此外,在本实施方式中,基于构成电桥电路的电阻的变化来判定微型阀X1是否发生了故障。但是,作为其他方法,也可以基于静电电容的变化来判定微型阀X1是否发生了故障。在该情况下,代替电桥电路而在臂X126形成多个电极,该多个电极形成电容成分。臂X126的应变量与多个电极间的静电电容之间存在相关关系。因此,控制装置能够基于该多个电极间的静电电容的变化来判定微型阀X1是否发生了故障。
(第六实施方式)
接下来,对第六实施方式进行说明。本实施方式变更为第三实施方式、第四实施方式的第一阀组件XA、第二阀组件XB各自中的微型阀Y1具有故障检测功能。具体而言,微型阀Y1除了具备与第三实施方式、第四实施方式相同的结构以外,还如图36、图37所示那样具备故障检测部Y50。
故障检测部Y50包括形成于中间层Y12的臂Y126的电桥电路。电桥电路包括如图37那样连接的四个计量电阻。即,故障检测部Y50是电阻根据相当于隔膜的臂Y126的应变而变化的电桥电路。即,故障检测部Y50是半导体压阻式的应变传感器。故障检测部Y50也可以经由电绝缘膜以与臂Y126不导通的方式与臂Y126连接。
在位于该电桥电路的对角的两个输入端子连接有配线Y51、Y52。并且,从配线Y51、Y52向该输入端子施加恒定电流产生用的电压。该配线Y51、Y52从经由电气配线Y6、Y7施加于微型阀Y1的电压(即,微型阀驱动电压)分支而延伸至上述两个输入端子为止。
另外,在位于该电桥电路的另外的对角的两个输出端子连接有配线Y53、Y54。并且,从配线Y53、Y54输出与臂Y126的应变量对应的电压信号。如后所述,该电压信号被用作用于判别微型阀Y1是否在正常地工作的信息。从配线Y53、Y54输出的电压信号被输入到位于微型阀X1的外部的控制装置Y55。
该控制装置Y55也可以是例如在车辆用空调装置中控制压缩机、送风机、空气混合门、内外气切换门等的工作的空调ECU。或者,该控制装置Y55也可以是在车辆中显示车速、燃料剩余量、电池剩余量等的仪表ECU。
当控制装置Y55经由配线Y53、Y54取得与臂Y126的应变量对应的电压信号时,控制装置Y55根据该电压信号来检测微型阀Y1的故障的有无。作为检测对象的故障,例如有臂Y126折断的故障、在可动部Y128与第一外层Y11或第二外层Y13之间夹有微小的异物而可动部Y128不移动的故障等。
在梁Y127和可动部Y128根据多根第一肋Y123和多根第二肋Y124的伸缩而位移时,臂Y126的应变量发生变化。因此,能够根据与臂Y126的应变量对应的电压信号来推定可动部Y128的位置。另一方面,如果微型阀Y1正常,则从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1的通电量与可动部Y128的位置之间也存在相关关系。该通电量是用于控制微型阀Y1的控制量。
控制装置Y55利用该情况来检测微型阀Y1的故障的有无。即,控制装置Y55根据来自配线Y53、Y54的电压信号并基于预先设定的第一映射来计算出可动部Y128的位置。然后,基于预先设定的第二映射并根据可动部Y128的位置来计算出在正常时为了实现该位置所需的从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1供给的供给电力。这些第一映射、第二映射存储在控制装置Y55的非易失性存储器中。非易失性存储器是非瞬态的实体存储介质。
然后,控制装置Y55将计算出的电力与实际从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1供给的电力进行比较。并且,若前者的电力与后者的电力之差的绝对值超过了允许值,则控制装置Y55判定为微型阀Y1发生了故障,若未超过允许值,则控制装置Y55判定为微型阀Y1正常。并且,控制装置Y55在判定为微型阀Y1发生了故障的情况下,进行规定的故障报告控制。
控制装置Y55在该故障报告控制中使对车内的人进行报告的报告装置Y56工作。例如,控制装置Y55可以使警告灯点亮。另外,控制装置Y55也可以使图像显示装置显示表示微型阀Y1发生了故障的情况的图像。由此,车辆的乘员能够注意到微型阀Y1的故障。
另外,控制装置Y55也可以在该故障报告控制中在车辆内的存储装置中存储表示微型阀Y1发生了故障的情况的信息。该存储装置是非瞬态的实体存储介质。由此,能够将微型阀Y1的故障保留在记录中。
另外,控制装置Y55在判定为微型阀Y1发生了故障的情况下,进行通电停止控制。在通电停止控制中,控制装置Y55停止从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1通电。这样,通过在微型阀Y1的故障时停止向微型阀Y1通电,能够提高微型阀Y1的故障时的安全性。
如上所述,故障检测部Y50输出用于判别微型阀Y1是否在正常地工作的电压信号,由此控制部能够容易地判别微型阀Y1的故障的有无。
另外,该电压信号是与臂Y126的应变量对应的信号。因此,能够基于从电气配线Y6、Y7向微型阀Y1的通电量与该电压信号的关系而容易地辨别微型阀Y1的故障的有无。
此外,在本实施方式中,基于构成电桥电路的电阻的变化来判定微型阀Y1是否发生了故障。但是,作为其他方法,也可以基于静电电容的变化来判定微型阀Y1是否发生了故障。在该情况下,代替电桥电路而在臂Y126形成多个电极,该多个电极形成电容成分。臂Y126的变形量与多个电极间的静电电容之间存在相关关系。因此,控制装置Y55能够基于该多个电极间的静电电容的变化来判定微型阀Y1是否发生了故障。
(其他实施方式)
此外,本发明并不限定于上述的实施方式,能够适当变更。另外,上述各实施方式并不是相互无关的,除了明确不能组合的情况之外,能够适当组合。另外,在上述各实施方式中,构成实施方式的要素除了特别明示为必须的情况以及原理上明确认为是必须的情况等之外,并不一定是必须的。另外,在上述各实施方式中,在提及实施方式的构成要素的个数、数值、量、范围等数值的情况下,除了特别明示为必须的情况以及原理上明确地限定于特定的数的情况等之外,并不限定于该特定的数。另外,在上述实施方式中,在记载有从传感器取得车辆的外部环境信息(例如车外的湿度)的情况下,也能够废弃该传感器,从车辆的外部的服务器或云接收该外部环境信息。或者,也能够废弃该传感器,从车辆的外部的服务器或云取得与该外部环境信息相关联的关联信息,根据所取得的关联信息来推定该外部环境信息。特别是,在针对某个量例示了多个值的情况下,除了特别另外记载的情况以及原理上明显不可能的情况之外,也能够采用这些多个值之间的值。另外,在上述各实施方式中,在提及构成要素等的形状、位置关系等时,除了特别明示的情况以及原理上限定于特定的形状、位置关系等的情况等之外,并不限定于该形状、位置关系等。另外,本发明也允许相对于上述各实施方式的如下这样的变形例及等同范围的变形例。此外,以下的变形例能够分别独立地选择向上述实施方式的应用和不应用。即,能够将以下的变形例中的任意的组合应用于上述实施方式。
(变形例1)
在上述各实施方式中,多根第一肋X123、多根第二肋X124、多根第一肋Y123、多根第二肋Y124通过通电而发热,自身的温度因其发热而上升,从而膨胀。但是,这些部件也可以由当温度变化时长度变化的形状记忆材料构成。
(变形例2)
在第五实施方式中,在从电气配线X6、X7向微型阀X1的通电停止时,微型阀X1为闭阀状态。但是,也可以不一定构成为如此。例如在从电气配线X6、X7向微型阀X1的通电停止时,微型阀X1也可以为开阀状态。
(变形例3)
在第三实施方式、第四实施方式中,使用了两个阀组件,但也可以使用三个以上的阀组件。
(变形例4)
在第二实施方式中,也可以是,用于前座椅侧的空气调节的第一膨胀阀Q13具有与用于后座椅侧的空气调节的第二膨胀阀Q14相同的构造。
(变形例5)
微型阀X1的形状、尺寸不限于在上述实施方式中示出的形状、尺寸。微型阀X1只要具有能够进行极微小流量控制且不使存在于流路内的微小垃圾堵塞这样的液压直径的第一制冷剂孔X16、第二制冷剂孔X17即可。
(变形例6)
微型阀Y1的形状、尺寸不限于上述实施方式所示的形状、尺寸。微型阀Y1只要具有能够进行极微小流量控制且不使存在于流路内的微小垃圾堵塞这样的液压直径的第一制冷剂孔Y16、第二制冷剂孔Y17、第三制冷剂孔Y18即可。
(总结)
根据上述各实施方式的一部分或全部所示的第一观点,用于制冷循环的阀装置具备:主体,该主体形成有第一端口、第二端口以及使从所述第一端口流向所述第二端口的制冷剂流通的阀室;阀芯,该阀芯通过在所述阀室内位移来切换通过所述阀室的所述第一端口与所述第二端口之间的连通、切断;以及阀部件,该阀部件通过对外部连通路与所述阀室之间的制冷剂的流量进行调整来改变用于使所述阀芯移动的压力,所述外部连通路与所述制冷循环中的该阀装置的外部的制冷剂流路连通,所述阀部件具有:基部,该基部形成有供制冷剂流通的制冷剂室、与所述制冷剂室连通的第一制冷剂孔以及与所述制冷剂室连通的第二制冷剂孔;驱动部,该驱动部当自身的温度发生变化时进行位移;放大部,该放大部对所述驱动部的由温度的变化引起的位移进行放大;以及可动部,该可动部被传递由所述放大部放大后的位移而在所述制冷剂室内移动,从而对经由所述制冷剂室的所述第一制冷剂孔与所述第二制冷剂孔之间的制冷剂的流量进行调整,在所述驱动部由于温度的变化而进行了位移时,所述驱动部在施力位置对所述放大部施力,从而所述放大部以铰链为支点进行位移,并且所述放大部在所述放大部与所述可动部的连接位置对所述可动部施力,从所述铰链到所述连接位置为止的距离比从所述铰链到所述施力位置为止的距离长,所述第一制冷剂孔和所述第二制冷剂孔中的一方与所述外部连通路连通,另一方与所述阀室连通。
另外,根据第二观点,所述基部具有板形状的第一外层、板形状的第二外层以及被所述第一外层和所述第二外层夹着的固定部,在所述第一外层形成有使用于改变所述驱动部的温度的电气配线通过的孔,在所述第二外层形成有所述第一制冷剂孔和所述第二制冷剂孔。
这样,阀部件具有第一制冷剂孔和第二制冷剂孔形成于相同的第一外层的U形转弯构造,而且,在与该第一外层相反的一侧的第二外层形成有使电气配线通过的孔。因此,与位于第一制冷剂孔和第二制冷剂孔侧的制冷剂的流路等相比,能够将电气配线放置在更靠近大气气氛的一侧。因此,用于降低制冷剂气氛对电气配线的影响的气密部等密封构造的必要性降低。
另外,根据第三观点,所述阀部件是第一阀部件(Y1),所述外部连通路是第一外部连通路(R28、R30),该阀装置具备第二阀部件(X1、Y1),该第二阀部件通过对第二外部连通路(R29、R 31)与所述阀室之间的制冷剂的流量进行调整来改变用于使所述阀芯移动的压力,所述第二外部连通路与所述制冷循环中的该阀装置的外部的制冷剂流路连通,所述第二阀部件与所述第一阀部件相比另外具有:基部(Y11、Y121、Y13),该基部形成有供制冷剂流通的制冷剂室(Y19)、与所述制冷剂室连通的第一制冷剂孔(Y16)以及与所述制冷剂室连通的第二制冷剂孔(Y17);驱动部(Y123、Y124、Y125),该驱动部当自身的温度变化时进行位移;放大部(Y126、Y127),该放大部对所述驱动部的由温度的变化引起的位移进行放大;以及可动部(Y128),该可动部被传递由所述放大部放大后的位移而移动,从而对经由所述制冷剂室的所述第一制冷剂孔与所述第二制冷剂孔之间的制冷剂的流量进行调整,在所述第二阀部件的所述驱动部由于温度的变化而进行了位移时,所述第二阀部件的所述驱动部在所述第二阀部件的施力位置(YP2)对所述第二阀部件的所述放大部施力,从而所述第二阀部件的所述放大部以所述第二阀部件的铰链(YP0)为支点位移,并且所述第二阀部件的所述放大部在所述第二阀部件的所述放大部与所述第二阀部件的所述可动部的连接位置(YP3)对所述第二阀部件的所述可动部施力,从所述第二阀部件的所述铰链到所述第二阀部件的所述连接位置为止的距离比从所述第二阀部件的所述铰链到所述第二阀部件的所述施力位置为止的距离长,所述第二阀部件的所述第一制冷剂孔和所述第二阀部件的所述第二制冷剂孔中的一方与所述第二外部连通路连通,另一方与所述阀室连通。这样,第一阀部件和第二阀部件可以为了使相同的阀芯移动而发挥功能。
另外,根据第四观点,阀装置与构成所述制冷循环的压缩机构成为一体。这样,通过将阀装置和压缩机构成为一体,能够使制冷循环小型化。
另外,根据第五观点,所述阀部件具备故障检测部,该故障检测部输出用于判别该阀部件是在正常地工作还是发生了故障的信号。通过阀部件输出这样的信号,能够容易地判别阀部件的故障的有无。
另外,根据第六观点,所述信号是与所述放大部的应变量对应的信号。通过构成为这样,能够基于该信号与用于对阀部件进行控制的控制量之间的关系来判别阀装置的故障的有无。
另外,根据第七观点,所述驱动部通过通电而发热,所述故障检测部向在所述阀部件发生了故障的情况下停止对所述阀部件的通电的装置输出所述信号。这样,通过在阀部件的故障时停止通电,能够提高故障时的安全性。
另外,根据第八观点,在所述阀部件发生了故障的情况下,所述故障检测部向使报告装置工作的装置输出所述信号,所述报告装置对人进行报告。由此,人能够获知阀部件的故障。
另外,根据第九观点,所述阀部件由半导体芯片构成。因此,能够将阀部件构成为小型。
Claims (9)
1.一种阀装置,用于制冷循环,其特征在于,具备:
主体(100、Q141、R21),该主体形成有第一端口(1、Q141a、RP1)、第二端口(2、Q141b、RP3)以及使从所述第一端口流向所述第二端口的制冷剂流通的阀室(10、Q51、RV0);
阀芯(13、15、Q144、R26),该阀芯通过在所述阀室内位移来切换通过所述阀室的所述第一端口与所述第二端口之间的连通、切断;以及
阀部件(X1、Y1),该阀部件通过对外部连通路(8、Q148、R28、R29、R30、R31)与所述阀室之间的制冷剂的流量进行调整来改变用于使所述阀芯移动的压力,所述外部连通路与所述制冷循环中的该阀装置的外部的制冷剂流路连通,
所述阀部件具有:
基部(X11、X121、X13、Y11、Y121、Y13),该基部形成有供制冷剂流通的制冷剂室(X19、Y19)、与所述制冷剂室连通的第一制冷剂孔(X16、Y16)以及与所述制冷剂室连通的第二制冷剂孔(X17、Y17);
驱动部(X123、X124、X125、Y123、Y124、Y125),该驱动部当自身的温度发生变化时进行位移;
放大部(X126、X127、Y126、Y127),该放大部对所述驱动部的由温度的变化引起的位移进行放大;以及
可动部(X128、Y128),该可动部被传递由所述放大部放大后的位移而在所述制冷剂室内移动,从而对经由所述制冷剂室的所述第一制冷剂孔与所述第二制冷剂孔之间的制冷剂的流量进行调整,
在所述驱动部由于温度的变化而进行了位移时,所述驱动部在施力位置(XP2、YP2)对所述放大部施力,从而所述放大部以铰链(XP0、YP0)为支点进行位移,并且所述放大部在所述放大部与所述可动部的连接位置(XP3、YP3)对所述可动部施力,
从所述铰链到所述连接位置为止的距离比从所述铰链到所述施力位置为止的距离长,
所述第一制冷剂孔和所述第二制冷剂孔中的一方与所述外部连通路连通,另一方与所述阀室连通。
2.根据权利要求1所述的阀装置,其特征在于,
所述基部具有板形状的第一外层(X11、Y11)、板形状的第二外层(X13、Y13)以及被所述第一外层和所述第二外层夹着的固定部(X121、Y121),
在所述第一外层形成有使用于改变所述驱动部的温度的电气配线(X6、X7、Y6、Y7)通过的孔(X14、X15、Y14、Y15),
在所述第二外层形成有所述第一制冷剂孔和所述第二制冷剂孔。
3.根据权利要求1或2所述的阀装置,其特征在于,
所述阀部件是第一阀部件(Y1),
所述外部连通路是第一外部连通路(R28、R30),
该阀装置具备第二阀部件(X1、Y1),该第二阀部件通过对第二外部连通路(R29、R31)与所述阀室之间的制冷剂的流量进行调整来改变用于使所述阀芯移动的压力,所述第二外部连通路与所述制冷循环中的该阀装置的外部的制冷剂流路连通,
所述第二阀部件与所述第一阀部件相比另外具有:
基部(Y11、Y121、Y13),该基部形成有供制冷剂流通的制冷剂室(Y19)、与所述制冷剂室连通的第一制冷剂孔(Y16)以及与所述制冷剂室连通的第二制冷剂孔(Y17);
驱动部(Y123、Y124、Y125),该驱动部当自身的温度变化时进行位移;
放大部(Y126、Y127),该放大部对所述驱动部的由温度的变化引起的位移进行放大;以及
可动部(Y128),该可动部被传递由所述放大部放大后的位移而移动,从而对经由所述制冷剂室的所述第一制冷剂孔与所述第二制冷剂孔之间的制冷剂的流量进行调整,
在所述第二阀部件的所述驱动部由于温度的变化而进行了位移时,所述第二阀部件的所述驱动部在所述第二阀部件的施力位置(YP2)对所述第二阀部件的所述放大部施力,从而所述第二阀部件的所述放大部以所述第二阀部件的铰链(YP0)为支点位移,并且所述第二阀部件的所述放大部在所述第二阀部件的所述放大部与所述第二阀部件的所述可动部的连接位置(YP3)对所述第二阀部件的所述可动部施力,
从所述第二阀部件的所述铰链到所述第二阀部件的所述连接位置为止的距离比从所述第二阀部件的所述铰链到所述第二阀部件的所述施力位置为止的距离长,
所述第二阀部件的所述第一制冷剂孔和所述第二阀部件的所述第二制冷剂孔中的一方与所述第二外部连通路连通,另一方与所述阀室连通。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置,其特征在于,
所述阀装置与构成所述制冷循环的压缩机(R1)构成为一体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的阀装置,其特征在于,
所述阀部件具备故障检测部(X50、Y50),该故障检测部输出用于判别该阀部件是在正常地工作还是发生了故障的信号。
6.根据权利要求5所述的阀装置,其特征在于,
所述信号是与所述放大部的应变量对应的信号。
7.根据权利要求5或6所述的阀装置,其特征在于,
所述驱动部通过通电而发热,
所述故障检测部向在所述阀部件发生了故障的情况下停止对所述阀部件的通电的装置(X55、Y55)输出所述信号。
8.根据权利要求5或6所述的阀装置,其特征在于,
在所述阀部件发生了故障的情况下,所述故障检测部向使报告装置(X56、Y56)工作的装置(X55、Y55)输出所述信号,所述报告装置对人进行报告。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的阀装置,其特征在于,
所述阀部件由半导体芯片构成。
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