CN114440501B - 温度式阀装置及冷却装置以及冷冻循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供温度式阀装置及冷却装置以及冷冻循环系统，在具有驱动促动器的温度式阀装置中，容易在密闭室配置吸附材料并削减组装作业的工时，并且使对温度变化的感温响应适当而使阀开度的控制稳定。做成具有根据密闭室(23)与均压室(22)的压力差来使阀芯(3)位移的驱动促动器(2)的温度式阀装置(10)。通过驱动促动器(2)来控制阀开度。在驱动促动器(2)的密闭室(23)封入加料气体(4)，并且设置吸附加料气体(4)的吸附量根据温度而变化的吸附材料(52)。由下盖(2B)的平板部(2B1)感测感温对象的温度。由分隔部件(51)覆盖吸附材料(52)的整体，吸附材料(52)设为经由分隔部件(51)而与平板部(2B1)接触。

Description

温度式阀装置及冷却装置以及冷冻循环系统

技术领域

本发明涉及具有根据密闭室与均压室的压力差来使阀芯位移的驱动促动器，并通过上述驱动促动器来控制阀开度的温度式阀装置及冷却装置以及冷冻循环系统。

背景技术

以往，作为温度式阀装置，例如有日本特开昭61－140763号公报(专利文献1)所公开的温度式膨胀阀。该温度式膨胀阀具备：划分上侧膜片室(密闭室)和下侧膜片室(均压室)的膜片(驱动促动器)；以及经由毛细管而与上侧膜片室连通的感温筒，在上侧膜片室、毛细管以及感温筒的内部封入有气体，并且在感温筒的内部设有吸附气体的活性碳(吸附材料)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61－140763号公报

发明内容

发明所要解決的课题

在上述专利文献1的温度式膨胀阀中，在感温筒与毛细管的连接部分设有金属丝网，以防止活性碳(吸附材料)进入到毛细管内，但由于活性碳与感温筒的内壁直接接触，因此有相对于温度变化的感温响应变得过快的可能性。因此，在以往的温度式膨胀阀中，因阀的工作变得很快，所以容易发生跳动，存在阀开度的控制容易变得不稳定之类的问题。

本发明的课题是，在具有根据密闭室与均压室的压力差来使阀芯位移的驱动促动器、并通过上述驱动促动器来控制阀开度的温度式阀装置中，容易在密闭室(也包括感温筒内)配置吸附材料，削减组装作业的工时，并且使相对于温度变化的感温响应适当而使阀开度的控制稳定。

用于解决课题的方案

本发明的温度式阀装置具有根据密闭室与均压室的压力差而使阀芯位移的驱动促动器，并通过上述驱动促动器来控制阀开度，上述温度式阀装置的特征在于，在与外部气体划分且包含上述密闭室的密闭空间内封入有封入介质，并且设有吸附上述封入介质的吸附量根据温度而变化的吸附材料，由划分该密闭空间的划分壁的一部分构成感测感温对象的温度的感温部，上述吸附材料由使上述封入介质通过且不使上述吸附材料通过的分隔部件覆盖整体，并且设为经由该分隔部件而与上述密闭空间的上述感温部的内壁热接触。

此时，优选温度式阀装置的特征在于，上述分隔部件构成为包含无纺布。

另外，优选温度式阀装置的特征在于，在上述分隔部件以及上述吸附材料的一部分设有远离上述划分壁的避让部。

另外，优选温度式阀装置的特征在于，具备入口端口、阀端口、出口端口，上述出口端口侧的压力导入到上述均压室。

本发明的冷却装置包括：制冷剂送出机构，其送出制冷剂并使制冷剂沿系统配管循环；第一换热器，其使上述制冷剂散热；流量控制阀，其控制上述制冷剂的流量；以及第二换热器，其对冷却对象进行冷却，上述冷却装置的特征在于，将上述温度式阀装置用作上述流量控制阀。

本发明的冷冻循环系统包括：制冷剂送出机构，其送出制冷剂并使制冷剂沿系统配管循环；第一换热器，其使上述制冷剂散热；温度式膨胀阀，其控制上述制冷剂的流量；以及第二换热器，其对冷却对象进行冷却，上述冷冻循环系统的特征在于，将上述温度式阀装置用作上述温度式膨胀阀。

发明的效果

根据本发明的温度式阀装置及冷却装置以及冷冻循环系统，吸附材料由分隔部件覆盖，由此，容易在密闭室(也包括感温筒内)配置吸附材料，能够削减组装作业的工时。另外，通过吸附材料经由分隔部件而与感温部热接触，从而相对于温度变化的感温响应不会过快，能够使阀开度的控制稳定。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的温度式阀装置的纵剖视图。

图2是说明第一实施方式的温度式阀装置的主要部分放大纵剖视图以及作用的图。

图3是本发明的第二实施方式的温度式阀装置的纵剖视图。

图4是第二实施方式的温度式阀装置中的吸附材料内包体的平面剖视图。

图5是表示第二实施方式的温度式阀装置中的加料气体的密封构造的变形例1以及变形例2的图。

图6是表示第二实施方式的温度式阀装置中的加料气体的密封构造的变形例3的图。

图7是表示第二实施方式的温度式阀装置中的加料气体的密封构造的变形例4的图。

图8是表示使用了本发明的第一实施方式以及第二实施方式的温度式阀装置的冷却装置的主要部分的图。

图9是本发明的第三实施方式的温度式阀装置的纵剖视图。

图10是表示使用了本发明的第三实施方式的温度式阀装置的冷冻循环系统的主要部分的图。

图中：

1—阀壳，1R—阀室，10a—一次侧接头，10b—二次侧接头，11—第一端口，12—第二端口，13—阀端口，2—驱动促动器，2A—上盖，2B—下盖，2B1—平板部，21—膜片，22—均压室，23—密闭室，24—挡块，L—轴线，3—阀芯，4—加料气体，5—吸附材料内包体，51—分隔部件，52—吸附材料，10—温度式阀装置，2′—驱动促动器，2B′—下盖，23′—密闭室，26—凹部，5′—吸附材料内包体，51′—分隔部件，53′—避让部，5″—吸附材料内包体，53″—避让部，10′—温度式阀装置，2B1′—平板部，100—泵，200—散热器，300—冷却器，6—驱动促动器，6A—上盖，6B—下盖，61—膜片，63—第一密闭室，7—毛细管，8—感温筒，81—第二密闭室，9—吸附材料内包体，91—分隔部件，92—吸附材料，20—温度式阀装置，400—压缩机，500—冷凝器，600—蒸发器。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的温度式阀装置及冷却装置以及冷冻循环系统的实施方式进行说明。图1是第一实施方式的温度式阀装置的纵剖视图，图2是说明第一实施方式的温度式阀装置的主要部分放大纵剖视图以及作用的图。以下的说明中的“上下”的概念与图1至图3以及图9的附图中的上下对应，单点划线示出的轴线L是后述的阀端口13的中心线，并且与阀芯3的移动方向对应。另外，制冷剂沿箭头的方向流动。

如图1所示，温度式阀装置10具有金属制的阀壳1，在阀壳1形成有阀室1R、与一次侧接头10a连接的第一端口11、以及与二次侧接头10b连接的第二端口12。第一端口11与阀室1R连通，在阀室1R与第二端口12之间形成有阀端口13。另外，在阀壳1形成有用于即使阀端口13关闭也将阀室1R与第二端口12连通的放泄流路14、以及将第二端口12与后述的均压室22连通的均压路15。并且，在阀壳1，在阀端口13的轴线L上形成从第二端口向均压室22侧开口的导向孔16，该导向孔16呈以轴线L为中心的圆筒状的形状。

在阀室1R、阀端口13、第二端口12以及导向孔16内配设有阀芯3。阀芯3具有：配设在阀室1R内的凸缘部31；配设在阀端口12内的圆锥状的针状部32；以及相对于导向孔16的内周面具有间隙地插嵌的工作轴33。由此，阀芯3沿轴线L方向移动自如地收纳在导向孔16内，通过轴线L方向的移动，针状部32调整阀端口13的开度。另外，在阀壳1的上部，螺纹结合有由金属部件构成的调整螺纹件17，在该调整螺纹件17与阀芯3的凸缘部31之间配设有调整弹簧18。

在阀壳1的下部构成的驱动促动器2由薄型圆盤状的上盖2A和下盖2B构成壳体。并且，在上盖2A与下盖2B之间具备膜片21，在上盖2A的内侧，膜片21的上部空间成为均压室22，在下盖2B的内侧，膜片21的下部空间成为密闭室23。在均压室22内，以与膜片21抵接的方式配设有挡块24，阀芯3的工作轴33与该挡块24连接。在密闭室23内封入有加料气体4(用白圆表示引出线的前端)，并且配设有吸附材料内包体5。

加料气体4是经由设于下盖2B的导入管25而填充在密闭室23内，且在该填充后封闭导入管25的端部来封入的气体。另外，加料气体4构成以二氧化碳为主成分气体，并在该气体中混入作为泄漏检测气体的氦的组合气体即“封入介质”。吸附材料内包体5是在无纺布等袋状的分隔部件51内包入粒状的活性碳等吸附材料52的构件。即，吸附材料52的整体由分隔部件51覆盖。并且，吸附材料52相对于加料气体4仅对二氧化碳示出吸附、解吸特性。由此，加料气体4具有如下温度－压力特性：若进行冷却则吸附量增加而上述密闭室23内的压力减少，若进行加热则吸附量减少而上述密闭室23内的压力增加。即，根据温度，上述吸附材料52吸附上述加料气体4的吸附量变化。

在此，在该第一实施方式中，密闭室23构成与外部气体划分的“密闭空间”，下盖2B成为划分该密闭室23(密闭空间)的“划分壁”。另外，该下盖2B的平板部2B1构成与感温对象A(参照图2)接触来感测该感温对象A的温度的“感温部”。另外，如图2所示，分隔部件51以使加料气体4(封入介质)通过、但不使吸附材料52通过的方式发挥作用，防止吸附材料52进入到密闭室23内的下盖2B与膜片21之间，阻碍膜片21的位移。并且，吸附材料52设为经由分隔部件51而与作为感温部的下盖2B的平板部2B1的内壁2B1a接触。由此，吸附材料52与感温部热接触。

根据以上的结构，导入到一次侧接头10a的制冷剂从第一端口11向阀室1R流入，从阀室1R经由放泄流路14、第二端口12以及均压路15导入到均压室22。另外，第二端口12的制冷剂从二次侧接头10b流出。由此，即使在阀端口13全闭的状态下，也能够获得预定的制冷剂流量。

另一方面，若密闭室23内的加料气体4的压力根据驱动促动器2的下盖2B中的平板部2B1(感温部)的感测温度而上升或者下降，则膜片21位移。并且，伴随该膜片21的位移，阀芯3的工作轴33(以及挡块24)沿轴线L方向移动，阀端口13与阀芯3的针状部32的间隙即阀开度变化。与该阀开度相应地，从一次侧接头10a流向二次侧接头10b的制冷剂的流量得到控制。此外，通过对调整螺纹件17的螺纹旋入量进行调整，从而调整阀芯3的工作轴33以及挡块24按压膜片21的力，能够根据密闭室23内的加料气体的压力来调整阀端口13开始打开的压力。压力调整后，利用焊接等将调整螺纹件17的上端的外周部与阀壳1的上部内周面的调整螺纹件17的配合部在整周进行紧固且气密地密封。

图3是第二实施方式的温度式阀装置的纵剖视图，图4是第二实施方式的温度式阀装置中的吸附材料内包体的平面剖视图，在以下的各实施方式中，对于与第一实施方式相同的部件、相同的要素标注相同符号并省略详细的说明。在该第二实施方式的温度式阀装置10′中，与第一实施方式不同的方面是驱动促动器2′的结构。驱动促动器2′由与第一实施方式相同的上盖2A、和与第一实施方式形状不同的下盖2B′构成壳体。并且，在上盖2A与下盖2B′之间具备膜片21，上盖2A的内侧为均压室22，在下盖2B′的内侧，膜片21的下部空间成为密闭室23′。在密闭室23′内封入有加料气体4，并且配设有与第一实施方式形状不同的吸附材料内包体5′。

在下盖2B′的中央具有从外部观察时凹陷的凹部26，在该凹部26的内侧端部形成有从外部与密闭室23′内连通的开口26a。另外，在吸附材料内包体5′的中央具有从外部观察时凹陷的避让部53′，以将下盖2B′的凹部26配置在该避让部53′内的方式将吸附材料内包体5′配设在密闭室23′内。并且，经由下盖2B′的开口26a向密闭室23′内封入加料气体4，通过焊接等紧固球状的栓体27，由此实现密封。吸附材料内包体5′是在无纺布等袋状的分隔部件51′内包入粒状的活性碳等吸附材料52的构件。即，吸附材料52的整体由分隔部件51′覆盖。此外，加料气体4和吸附材料52的作用效果与第一实施方式相同。另外，该第二实施方式的温度式阀装置10′的动作也与第一实施方式相同。

该第二实施方式与第一实施方式相同，密闭室23′构成与外部气体划分的“密闭空间”，下盖2B′成为划分该密闭室23′(密闭空间)的“划分壁”。另外，该下盖2B′的凹部26的周围的平板部2B1′为“感温部”，构成与感温对象A接触来感测该感温对象A的温度的“感温部”。另外，分隔部件51′以使加料气体4(封入介质)通过、但不使吸附材料52通过的方式发挥作用。并且，吸附材料52设为经由分隔部件51′而与作为感温部的下盖2B′的平板部2B1′的内壁2B1a′接触。由此，吸附材料52与感温部热接触。

在此，在图4中，假想线(双点划线)表示栓体27和下盖2B′的一部分(凹部26)，对于后述的变形例的图6和图7也同样。在该实施方式2中，栓体27在下盖2B′的凹部26内位于比作为“感温部”的平板部2B1′更靠里侧，在使平板部2B1′与感温对象A接触时，栓体27不会与感温对象A干涉。在该例中，栓体27为球状，但例如也可以是具有圆锥部的切削部件等。另外，由于作为划分壁的下盖2B′的凹部26与吸附材料内包体5′的避让部53′远离地配置，因此吸附材料内包体5′的分隔部件51′不会受到栓体27焊接时热的影响。因此，能够防止分隔部件51′因焊接时的热而破损，导致吸附材料52向密闭室23′内流出。

图5是表示第二实施方式中的加料气体4相对于驱动促动器2′的密封构造的变形例1以及2的图。此外，在该变形例1以及2中，对于与图3对应的要素标注与图3相同的符号。图5的(A)的变形例1是在下盖2B′的凹部26中在开口26a的周围形成翻边部26a1，并使栓体27与该翻边部26a1抵接的例子。图5的(B)的变形例2是使下盖2B′的凹部26′为锥形状，并在该锥形状的内部使栓体27与开口26a′抵接的例子。

图6以及图7是表示第二实施方式中的加料气体4的密封构造的变形例3以及4的图。图6的变形例3是在下盖2B′的底部的外周设置凹部26″，并使栓体27与该凹部26″的开口26a″抵接的例子。该情况下，作为划分壁的下盖2B′的凹部26″与吸附材料内包体5′的避让部53′也远离地配置，因此吸附材料内包体5′的分隔部件51′不会受到栓体27焊接时热的影响。图7的变形例4是使下盖2B′的侧部的一部分为平坦且为D形切割的形状，并使栓体27与该平坦部分抵接的例子。并且，与该下盖2B′的形状一致地，吸附材料内包体5″也形成为D形切割的形状。由此，在吸附材料内包体5″形成有平坦的避让部53″。此外，在密封构造的变形例3中也可以使用图7的D形切割的形状的吸附材料内包体5″，只要吸附材料内包体5″的避让部53″从栓体27的抵接(焊接)部远离，则吸附材料内包体5″的避让部53″的形状可以是任意的。

图8是表示使用了第一实施方式以及第二实施方式的温度式阀装置10、10′的冷却装置的主要部分的图。图8中的冷却装置与利用后述的图10的气化热来冷却的一般的冷冻循环系统不同，是利用泵使冷却的制冷剂液体循环而使对象物冷却的系统。

在图8中，符号10、10′是第一以及第二实施方式的温度式阀装置，符号100是作为“制冷剂送出机构”的泵，符号200是作为“第一换热器”的散热器，符号300是作为“第二换热器”的冷却器(例如冷板)，它们通过由配管连接成环状而构成冷却装置。如上所述，温度式阀装置10、10′具有膜片式的驱动促动器2、2′。温度式阀装置10、10′的一次侧接头10a与冷却器300的出口侧配管连接，温度式阀装置10的二次侧接头10b与散热器200的入口侧配管连接。并且，冷却器300配置为与作为冷却对象的感温对象A(电动汽车、混合动力车搭载的马达逆变器等发热部件、大型计算机系统、服务器等的CPU等)接触。

散热器200使制冷剂(冷水、氟系惰性液体等)的热释放，被该散热冷却的制冷剂通过泵100而流向冷却器300。从冷却器300流出的制冷剂向温度式阀装置10、10′流入。并且，在温度式阀装置10、10′中，根据由驱动促动器2、2′感测出的冷却器300的温度来控制制冷剂的流量，并使该制冷剂流向散热器200。由此，感温对象A(热源)经由冷却器300而被冷却。

图9是第三实施方式的温度式阀装置20的纵剖视图，该温度式阀装置20构成温度式膨胀阀。在该第三实施方式的温度式阀装置20中，与第一实施方式不同的方面是驱动促动器6的结构。驱动促动器6由上盖6A和下盖6B构成壳体。并且，在上盖6A与下盖6B之间具备膜片61，在下盖6B的内侧，膜片61的下部空间成为与第一实施方式相同的均压室22，在上盖6A的内侧，膜片61的上部空间成为密闭室63。另外，与第一实施方式相同，挡块24以与膜片21抵接的方式配设在均压室22内，阀芯3的工作轴33与该挡块24连接。

驱动促动器6的第一密闭室63通过毛细管7而与筒状的感温筒8连接。感温筒8的内部成为第二密闭室81，在该密闭室81内封入有加料气体4，并且配设有吸附材料内包体9。加料气体4是经由设于感温筒的端部的导入管82填充到第二密闭室81内，并在该填充后封闭导入管82的端部而封入的气体。由此，加料气体4填充到感温筒8的第二密闭室81、毛细管7的内部、以及驱动促动器6的第一密闭室63。配设在感温筒8的内部的吸附材料内包体9是在无纺布等袋状的分隔部件91内包入活性碳等吸附材料92的构件。即，吸附材料92的整体由分隔部件51′覆盖。此外，加料气体4和吸附材料92的作用效果与第一实施方式相同。

在此，在该第三实施方式中，驱动促动器6的第一密闭室63、毛细管7的内部、以及感温筒8的第二密闭室81构成与外部气体划分的“密闭空间”，上盖6A、毛细管7以及感温筒8的外壁成为划分上述密闭空间的“划分壁”。另外，该感温筒8的外壁构成与作为感温对象的后述的蒸发器出口配管(参照图10)接触来感测该蒸发器出口配管的温度的“感温部”。另外，分隔部件91与第一实施方式相同，以使加料气体4(封入介质)通过、但不使吸附材料92通过的方式发挥作用，防止吸附材料92进入到毛细管7内而堵塞毛细管7的内径。并且，吸附材料92设为经由分隔部件91而与作为感温部的感温筒8的侧壁的内周面接触。由此，吸附材料92与感温部热接触。

根据以上的结构，若密闭室81、毛细管7的内部以及驱动促动器6的密闭室63的加料气体4的压力根据感温筒8的外壁的感测温度而上升或者下降，则膜片61位移。并且，伴随该膜片61的位移，阀芯3的工作轴33(以及挡块24)沿轴线L方向移动，阀端口13与阀芯3的针状部32的间隙即阀开度变化。与该阀开度相应地，从一次侧接头10a流向二次侧接头10b的制冷剂的流量得到控制。

在图10中，符号20是第三实施方式的温度式阀装置，符号400是作为“制冷剂送出机构”的压缩机，符号500是作为“第一换热器”的冷凝器，符号600是作为“第二换热器”的蒸发器，它们通过由配管连接成环状而构成冷冻循环系统。温度式阀装置20的一次侧接头10a与冷凝器500的出口侧配管连接，温度式阀装置20的二次侧接头与蒸发器600的入口侧配管连接。并且，蒸发器600配置在作为冷却对象的空调、冷蔵用的室内环境气体中等，在该蒸发器600的出口侧配管安装有感温筒8。

压缩机400对流动在冷冻循环系统中的制冷剂进行压缩，压缩后的制冷剂由冷凝器500冷凝液化，并向温度式阀装置20流入。温度式阀装置20是膨胀阀，使流入的制冷剂减压(膨胀)并向蒸发器600流入。蒸发器600使制冷剂蒸发气化，气相制冷剂经由未图示的储液器等而向压缩机400循环。并且，蒸发器600通过使制冷剂蒸发气化，来从发热体、空气等吸收热。由此，发热体或者空气等被冷却。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，对其它实施方式也进行了详细叙述，但具体的结构并不限于这些实施方式，不脱离本发明的主旨的范围的设计的变更等也包含在本发明中。

例如，除了无纺布以外，分隔部件51也可以使用SUS、树脂等网眼，也可以将它们组合来使用。然而，与网眼的情况比较，无纺布具有柔软性，因此容易获得自由的形态。因此，吸附材料内包体优选构成为包含无纺布来作为分隔部件。另外，除了粒状的活性碳以外，吸附材料52也可以使用成形体的活性碳、粒状或者成形体的陶瓷等。另外，在本实施方式中，使吸附材料内包体5(5′、5″)与感温部直接接触地进行热接触，但在通过系统的控制来使相对于温度变化的感温响应更加迟缓的情况下，优选在感温部与吸附材料内包体5(5′、5″)之间放入金属板、树脂片等，经由其它部件而间接接触地热接触。

Claims (5)

1.一种温度式阀装置，其具有根据密闭室与均压室的压力差而使阀芯位移的驱动促动器，并通过上述驱动促动器来控制阀开度，

上述温度式阀装置的特征在于，

在与外部气体划分且包含上述密闭室的密闭空间内封入有封入介质，并且设有吸附上述封入介质的吸附量根据温度而变化的吸附材料，由划分该密闭空间的划分壁的一部分构成感测感温对象的温度的感温部，

上述吸附材料由使上述封入介质通过且不使上述吸附材料通过的分隔部件覆盖整体，并且设为经由该分隔部件而与上述密闭空间的上述感温部的内壁热接触，

上述温度式阀装置具备入口端口、阀端口、出口端口，

在与上述阀端口开口的面不同的面设置有将上述出口端口与上述均压室连通的均压路。

2.根据权利要求1所述的温度式阀装置，其特征在于，

上述分隔部件构成为包含无纺布。

3.根据权利要求1或2所述的温度式阀装置，其特征在于，

在上述分隔部件以及上述吸附材料的一部分设有远离上述划分壁的避让部。

4.一种冷却装置，其包括：制冷剂送出机构，其送出制冷剂并使制冷剂沿系统配管循环；第一换热器，其使上述制冷剂散热；流量控制阀，其控制上述制冷剂的流量；以及第二换热器，其对冷却对象进行冷却，

上述冷却装置的特征在于，

将权利要求1～3任一项中所述的温度式阀装置用作上述流量控制阀。

5.一种冷冻循环系统，其包括：制冷剂送出机构，其送出制冷剂并使制冷剂沿系统配管循环；第一换热器，其使上述制冷剂散热；温度式膨胀阀，其控制上述制冷剂的流量；以及第二换热器，其对冷却对象进行冷却，

上述冷冻循环系统的特征在于，

将权利要求1～3任一项中所述的温度式阀装置用作上述温度式膨胀阀。