CN115751781A - 热力膨胀阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热力膨胀阀，通过电热体辅助工作，在启动控制过程中，电热体先不工作，热力膨胀阀在初始的小开度下，可以避免压缩机启动时系统产生过大的流量冲击压缩机；空调系统尽快建立高低压端的压力差，进入正常制冷或制热工作。然后，给电热体通电工作预定时间，使动力头内感应介质迅速膨胀，迅速增加阀芯开度，压缩机也同步工作，使空调系统高负荷工作，快速制冷或制热。相比电子膨胀阀，本发明通过在动力头上增加电热体，辅助空调系统迅速进入高负荷工作状态，可以改善用户体验。

Description

热力膨胀阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷空调领域，特别涉及一种热力膨胀阀及其控制方法。

背景技术

在空调装置的制冷循环中，一般设有压缩机、冷凝器、贮液器、膨胀阀及蒸发器。热力膨胀阀是空调和制冷设备普遍采用的节流部件，它可以对来自冷凝器的液态制冷剂进行节流和降压，并根据蒸发器出口的温度来调节从冷凝器送入蒸发器的制冷剂的流量，以适应制冷负荷不断变化的需要。

现有的车用热力膨胀阀，如中国申请201720981908.4，其通过动力头感测蒸发器出口侧的冷媒的温度和压力而开闭阀孔，并控制向蒸发器输送的冷媒流量，以使得蒸发器导出的冷媒具有预定的过热度。在膨胀阀的阀体中，形成有用于使从贮液器向蒸发器导入冷媒的第一通道，和从蒸发器向压缩机导出冷媒的第二通道。第一通道的中间部设置有阀孔，用以调整阀孔开度的阀芯。阀体的顶部设置有感测流过第二通道的冷媒的温度和压力来调节阀孔开度的动力头，动力头的驱动力由推杆传递给阀芯。

然而，在空调启动阶段，空调系统建立高低压端的压力差后，进入正常制冷、制热循环，但此时第二通道的冷媒流量很小，单位时间内冷媒传递给动力头的热量很少，单位时间内动力头中感应介质膨胀量不大，因此推杆移动量很小，阀芯打开缓慢，空调系统不能快速制冷或制热。

发明内容

本发明的目的是提供一种热力膨胀阀，能够快速增加阀芯开度，使空调系统快速制冷或制热，改善用户体验。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种热力膨胀阀，包括阀体、推杆、阀芯以及安装于阀体顶部的动力头组件，动力头组件包括固定一起的上盖及下盖，上盖及下盖之间固定可根据来自蒸发器制冷剂温度、压力变化的膜片，热力膨胀阀还包括电热体，电热体固定于上盖。

进一步，所述电热体焊接或胶接固定于上盖外表面。

进一步，所述电热体为PTC电热片或者电热丝类电热管。

进一步，所述上盖包括有平直部，电热体一个平面贴合该平直部。

进一步，所述热力膨胀阀还包括环形的横截面为几字形导热板，电热体固定在导热板几字形顶部内或外，几字形导热板两边底贴合上盖表面。

进一步，电热体与上盖保持预定距离。

进一步，几字形导热板覆盖上盖表面一半面积以上。

进一步，热力膨胀阀还包括弹簧座、弹簧、调节螺母，弹簧座抵接阀芯，弹簧一端抵接弹簧座，另一端抵接调节螺母，调节螺母固定于阀体底部，推杆位于阀体内部，推杆一端与动力头连接，另一端与阀芯抵接，阀芯也与弹簧座抵接；在阀体的侧面，设有从贮液器侧导入的高温高压的液态冷媒第一接口，和经过膨胀阀节流降压后的低温低压的冷媒向蒸发器导出的第二接口；在阀体的侧面，设有在蒸发器中蒸发后将冷媒导入的第三接口，和向压缩机侧导出冷媒的第四接口。

作为本发明的另一个方面，提供了一种热力膨胀阀控制方法，在启动控制过程中，电热体先不工作，空调系统进入正常制冷或制热工作后，给电热体通电工作预定时间t1。

另外，也可以根据工作空间的实际温度和目标温度差值，在空调系统工作过程中，给电热体适当通电工作预定时间t2。除霜时，给电热体适当通电工作预定时间t3，保持阀芯打开到最大开度并维持预定时长。

本发明的热力膨胀阀通过电热体辅助工作，在启动控制过程中，电热体先不工作，热力膨胀阀在初始的小开度下，可以避免压缩机启动时系统产生过大的流量冲击压缩机；空调系统尽快建立高低压端的压力差，进入正常制冷或制热工作。然后，给电热体通电工作预定时间，使动力头内感应介质迅速膨胀，迅速增加阀芯开度，压缩机也同步工作，使空调系统高负荷工作，快速制冷或制热。相比电子膨胀阀，普通热力膨胀阀响应速度慢，本发明通过在动力头上增加电热体，辅助空调系统迅速进入高负荷工作状态，可以改善用户体验。

附图说明

图1示出了本发明第一实施例的热力膨胀阀剖视结构示意图；

图2示出了本发明第二实施例的热力膨胀阀立体结构示意图；

图3示出了本发明第二实施例的热力膨胀阀局部结构示意图；

图4示出了本发明第三实施例的热力膨胀阀立体结构示意图；

图5示出了本发明第三实施例的热力膨胀阀局部结构示意图。

图中附图标记：阀体1、螺钉孔102、第一接口11、第二接口12、第三接口13、第四接口14、推杆2、阀芯3、电热片4、动力头5、上盖51、511、下盖52、平直部521、膜片53、推块54、封头55、调节机构6、弹簧座61、弹簧62、调节螺母63、铝导热板7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。需要理解的是，下述的“上”、“下”、“左”、“右”、“纵向”、“横向”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅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/元件必须具有特定的方位或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。

根据本发明的第一实施例，图1示出了热力膨胀阀的剖面示意图。热力膨胀阀包括阀体1、推杆2、阀芯3、动力头5、电热片4以及调节机构6，调节机构包括弹簧座61、弹簧62、调节螺母63。

为了便于描述，这里把图示中的阀体1处于上方的端部称为顶部，处于下方的端部称为底部；将阀体1的长度方向称为纵向，将与纸面平行并垂直于阀体1的长度方向的方向称为横向。

动力头5固定于阀体1顶部，弹簧座抵接阀芯，弹簧一端抵接弹簧座，另一端抵接调节螺母，调节螺母固定于阀体1底部，推杆2位于阀体1内部，推杆2一端与动力头5连接，另一端与阀芯3抵接，阀芯3也与弹簧座抵接。

阀体1采用金属型材例如铝型材制成，其形状大致为长方体。在阀体1的侧面，设有从贮液器侧导入的高温高压的液态冷媒第一接口11，和经过膨胀阀节流降压后的低温低压的冷媒向蒸发器导出的第二接口12；此外，在阀体1的侧面，设有在蒸发器中蒸发后将冷媒导入的第三接口13，和向压缩机侧导出冷媒的第四接口14。第一接口11和第二接口12均为大致呈圆柱形的横向延伸的通孔，分别设置在阀体1下部的相对两侧；贯穿阀体1且在第一接口11和第四接口14之间还设有一螺钉孔102，螺钉孔102用以与管路压块进行固定，从而实现与所述进口管路的稳定、可靠连接。在阀体1中，由第一接口11、第二接口12和连接他们的冷媒通道构成第一通道，在其中间设有阀芯，使得从第一接口11导入的冷媒在该阀部节流膨胀成雾状，并经由第二接口12流向蒸发器。此外，由第三接口13、第四接口14和连接他们的冷媒通道构成的第二通道(相当于回流通道)，第二通道是大致为圆柱形的通孔，横向的贯通在阀体1上部，将从第三接口13导入的冷媒从第四接口14导出到压缩机。

动力头5包括上盖51、下盖52、膜片53、推块54和封头55，膜片53位于上盖51和下盖52之间，且上盖51与下盖52焊接固定。动力头5内部由膜片53隔成上部压力工作室和下部压力工作室，所述上部压力工作室56内填充有感应介质，上部压力工作室通过顶部封头55密封。推块54位于膜片53下方，膜片53的变位所产生的驱动力经由推块54和推杆2传递到阀芯3，来控制阀部的开闭。该阀体1的顶部还形成有中空圆柱形的安装孔，下盖52包括有平直部和折弯部，平直部521与阀体1密封设置，折弯部与阀体螺纹连接。上盖51包括有大致平直部，电热片一个平面贴合该平直部，钎焊连接，当然也可以用胶粘结即可。

本实施例中，电热片仅作辅助工作，加热温度较低，一般不超过100℃，因此可以用PTC电热片。电热片采用通用的成熟的产品，比如PTC陶瓷加热器，通过PTC发热元件表面安装的电极板和绝缘层以及导热蓄热板等多层传热结构，把PTC元件发出的热量传递到上盖，上盖将热量传递到内部的感应介质。PTC热敏电阻是具有正温度系数的电阻器，热敏电阻的阻会随着温度的升高而增加。利用PTC电热片的恒温特性，可以控制恒定的精确的发热量，保证感应介质膨胀量。为了降低环境对电热片传递的发热量的影响，可以用石棉等绝热材料包覆电热片和上盖，使热量几乎完全传递给感应介质。

根据本发明的第二实施例，参考图2、3所示，图2示出热力膨胀阀的立体示意图，图3为图2的局部放大图。相比第一实施例，主要差异在于增加了几字形的铝导热板7进行导热，其它参考第一实施例。为了降低贴合面局部高温风险，采用环形的横截面为几字形的铝导热板7进行导热，电热片通过铆接或焊接固定在导热板几字形顶部外，或在内部(无示意图)，电热片与上盖保持预定距离，几字形两边底贴合该上盖表面，增加导热面积，避免电热片直接接触上盖。上盖一般为不锈钢，热导率低于铝材，几字形铝导热板7覆盖上盖表面一半面积以上，最好能覆盖整个上盖表面，增加导热能力，尽量均匀传热。

根据本发明的第三实施例，参考图4、5所示，图4示出热力膨胀阀的立体示意图，图5为图4的局部放大图。第三实施例中电热体采用环形电热管，其它参考第二实施例。环形电热管采用通用的电热管方案，电热管的外套管是铝管，电阻丝穿过铝管，空隙内填充有MgO粉，通过高压将铝加热管压制或拉伸成横截面矩形形状，电极引出后接导线。电热管通过铆接或焊接固定在导热板几字形顶部内，也可以在外(无示意图)，电热管与上盖保持预定距离，两边底贴合该上盖表面，增加导热面积，避免电热管直接接触上盖。上盖51包括有平直部511，导热板几字形两边底贴合该平直部，钎焊连接。

以上实施例中热力膨胀阀工作时，控制方法如下：在启动控制过程中，电热体(电热片和电热管)先不工作，热力膨胀阀在初始的小开度下，可以避免压缩机启动时系统产生过大的流量，冲击压缩机；空调系统尽快建立高低压端的压力差，进入正常制冷或制热工作。进入正常制冷或制热工作后，给电热体通电工作预定时间t1，一般10～40s即可，使动力头内感应介质迅速膨胀，迅速增加阀芯开度，压缩机也同步工作，使空调系统高负荷工作，快速制冷或制热，改善用户体验，达到使用电子膨胀阀的感觉体验。相比电子膨胀阀，普通热力膨胀阀响应速度慢，本发明通过在动力头上增加电热体，辅助空调系统迅速进入高负荷工作状态，可以改善用户体验。如果采用变频压缩机，配合该热力膨胀阀更加节能。

同样的，也可以根据工作空间的实际温度和目标温度差值，在空调系统工作过程中，在给电热体适当通电工作预定时间t2，辅助空调系统迅速进入高负荷工作状态，改善用户体验。通电工作预定时间需要通过试验确定后提前设定。

另外，在除霜时，在给电热体适当通电工作预定时间t3，保持阀芯打开到最大开度并维持预定时长，辅助空调系统迅速进入高负荷工作状态，尽快除霜。一般t3>t1，除霜需要维持最大开度的时间比较长，开机不需要维持在最大开度，以防出现液击。

电热体(电热片和电热管)的成本比较低，在普通热力膨胀阀动力头上增加电热体，控制策略简单可靠，相对于电子膨胀阀价格仍然具有竞争优势。

以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.热力膨胀阀，包括阀体、推杆、阀芯以及安装于阀体顶部的动力头组件，动力头组件包括固定一起的上盖及下盖，上盖及下盖之间固定可根据来自蒸发器制冷剂温度、压力变化的膜片，其特征在于：热力膨胀阀还包括电热体，电热体固定于上盖。

2.根据权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于：所述电热体焊接或胶接固定于上盖外表面。

3.根据权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于：所述电热体为PTC电热片或者电热丝类电热管。

4.根据权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于：所述上盖包括平直部，电热体一个平面贴合该平直部。

5.根据权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于：所述热力膨胀阀还包括环形的横截面为几字形导热板，电热体固定在导热板几字形顶部内或外，导热板几字形两边底贴合上盖表面。

6.根据权利要求5所述的热力膨胀阀，其特征在于：电热体与上盖保持预定距离。

7.根据权利要求5或6所述的热力膨胀阀，其特征在于：几字形导热板覆盖上盖表面一半面积以上。

8.热力膨胀阀控制方法，其特征在于：在启动控制过程中，电热体先不工作，空调系统进入正常制冷或制热工作后，给电热体通电工作预定时间t1。

9.根据权利要求8所述热力膨胀阀控制方法，其特征在于：根据工作空间的实际温度和目标温度差值，在空调系统工作过程中，给电热体通电工作预定时间t2。

10.根据权利要求8或9所述热力膨胀阀控制方法，其特征在于：除霜时给电热体适当通电工作预定时间t3，保持阀芯打开到最大开度并维持预定时长。

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