CN1260537C

CN1260537C - 膨胀阀

Info

Publication number: CN1260537C
Application number: CNB031459021A
Authority: CN
Inventors: 仙道功; 汤浅智宏
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: DE60321274D1; JP4118740B2; CN1470822A; KR20040007290A; JP2004093106A; EP1380801A3; EP1380801B1; US20040007015A1; EP1380801A2

Abstract

本发明的目的是提供一种阀件，其抑制在空调启动时产生的噪音并实现驱动力的节约。设定阀件的行程，以使致冷剂以1.0至1.4倍于与所设定的吨位相对应的流量的流量流动。这限制在启动过程中所述的阀在完全打开状态下的阀门升程，从而提供致冷剂的流量只等于与所设定的吨位相对应的流量的1.0至1.4倍。这样防止了致冷剂的不必要且过多的流动，从而可以减小致冷剂在启动过程中的流动噪音。另外，由于减小了致冷剂过多的流量，因此可以实现驱动力的节约。

Description

膨胀阀

技术领域

本发明涉及一种膨胀阀，且尤其涉及一种在汽车空调系统的制冷循环中使用的恒温膨胀阀，其允许高温高压液态致冷剂膨胀为低温低压致冷剂，以向蒸发器提供该致冷剂，且同时控制致冷剂的流量以使所述蒸发器的出口处的致冷剂处于预定的过热程度。

背景技术

在汽车的空调系统中，形成制冷循环，其中被压缩机压缩的高温高压气态致冷剂在冷凝器中冷凝，且膨胀阀允许冷凝后的液态致冷剂进行绝热膨胀以变为低温低压的致冷剂，其在蒸发器中蒸发，然后返回所述的压缩机。被供应有低温致冷剂的蒸发器交换热与车厢中的空气，从而进行冷却。

恒温膨胀阀公知为膨胀阀的一种，其检测蒸发器出口处的致冷剂的压力和温度，并控制供应给所述蒸发器的致冷剂的流量，以使所述的致冷剂处于预定的过热程度(见日本未审查专利公开No.2002-310539(第0034至0041段，图6))。

图7是表示常规的膨胀阀的结构示例的纵向剖视图。

膨胀阀101包括具有侧部分的阀主体102，所述的这些侧部分形成有用于导入致冷剂的致冷剂管道连接孔103，用于传送致冷剂的致冷剂管道连接孔104，和用于插入从蒸发器至压缩机的管路中的致冷剂管道连接孔105，106。

在所述的致冷剂管道连接孔103与致冷剂管道连接孔104之间的液道中，阀座107与阀主体102一体形成，且设置一球形阀件(valve element)108使其上游侧与所述的阀座107相对，且当致冷剂流经所述的阀座107与阀件108之间的间隙时进行绝热膨胀。另外，所述的阀件108通过阀件接收部件(valve element receiver)109受螺旋压缩弹簧110压迫，所述的阀件接收部件用于在所述的阀件108安装在所述的阀座107上的方向中接收所述的阀件108。所述的螺旋压缩弹簧110由弹簧接收部件111和调整螺钉112接收。

在所述的阀主体102的上端设置执行元件113。所述的执行元件113包括上壳体114，下壳体115，膜片116和中心盘117。由所述上壳体114和膜片116围绕形成的感温室中充满着致冷剂，并被金属球118密封。

轴119的上端与所述中心盘117邻接。所述的轴119插入通过在阀主体102中形成的通孔120，且其下端与所述的阀件108邻接。

通孔120的上端扩展变大，且O形密封环120设置在台阶处以密封轴119与通孔120之间的间隙。

另外，轴119的上端由保持器(holder)122夹持，所述的保持器具有向下延伸经过在致冷剂管道连接孔105，106之间连通的液道的中空的圆柱形部分。保持器122的下端安装在通孔120的扩展部分并保持O形密封环121。

螺旋弹簧123设置在保持器122的上端用于抑制轴119的轴向振动。保持器122的顶面用作限定膨胀阀101的最大阀门升程的止挡。

在如上构成的膨胀阀101中，在空调启动之前，所述的中心盘117与保持器122的顶面邻接，且所述的膨胀阀101完全打开。因此，当启动空调时，膨胀阀101从其完全打开的状态开始其操作。

另外，所述的汽车空调系统根据其所应用的车辆的不同具有所需要的不同制冷能力，且膨胀阀所要求的能力也不同。膨胀阀的能力以吨位(tonnage)表示。从根据所述的车辆来设定吨位这一点出发，流经所述膨胀阀的致冷剂的流量是确定的，因此设计所述的膨胀阀以保证至少与所设定的吨位相对应的流量。这样，将所述的最大阀门升程的值无条件地设置成充分地大于与所设定的吨位相对应的值，用于所述膨胀阀可能设计的任何吨位。

但是，常规的膨胀阀在空调启动时是完全打开的，且此时的阀门升程大于提供所需要流量的阀门升程，使得大量的致冷剂流动。这样当所述的致冷剂流过所述的阀时会增加流体噪音，且更坏的情况是，由于所述的膨胀阀过分打开，使得致冷剂以过大的流量流动，导致驱动力增加。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，且本发明的目的之一是提供一种膨胀阀，其抑制在启动过程中产生的噪音并节约驱动力。

为解决上述问题，本发明提供一种膨胀阀，其包括执行元件，该执行元件检测蒸发器出口处的致冷剂的压力和温度并控制阀部分的阀门升程，从而控制供应给所述蒸发器的致冷剂的流量，其特征在于，设置所述阀门升程的最大值以使所述的流量等于所设置的吨位的流量的1.0至1.4倍，该设定的吨位为所能通过的最大流量的能力；其中，所述的执行元件使得中心盘与朝向所述的阀部分的壳体的内壁邻接，从而限定所述阀部分的最大阀门升程，其中所述的中心盘用于将检测致冷剂的压力和温度的膜片的位移通过轴传递给阀部分的阀件，且其中，所述的阀部分包括：阀座；阀件，其以使其上游侧与所述的阀座相对的方式设置；和弹簧，用于在朝向所述的阀件的所在位置的阀关闭的方向中推动所述的阀件。

本发明的上述及其他目标，特点和优点通过下面结合以示例表示本发明的优选实施例的附图的说明将会变得更加清楚。

附图说明

图1是表示根据本发明的膨胀阀的结构的示例的纵向剖视图；

图2是表示阀门行程与制冷吨(refrigeration ton)之间的关系的图表；

图3是表示制冷能力的增大系数与在启动过程中产生的噪音之间的关系的图表；

图4是表示膨胀阀启动之后立刻产生的噪音的变化的图表；

图5(A)和5(B)是说明公差差量(tolerance dispersion)的图表，其中图5(A)表示常规的膨胀阀的情况；图5(B)表示根据本发明的膨胀阀的情况；

图6是表示根据本发明的膨胀阀的结构的另一示例的纵向剖视图；

图7是表示常规的膨胀阀的结构的一个示例的纵向剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细说明本发明的具体实施例。

图1是表示根据本发明的膨胀阀的结构的一个示例的纵向剖视图。

根据本发明的膨胀阀1具有带有侧部分的阀主体2，所述的这些侧部分形成有：致冷剂管道连接孔3，其与高压致冷剂管路连接以通过该管路从接收部件/干燥器来接收高温高压的致冷剂；致冷剂管道连接孔4，其与低压致冷剂管路连接以向蒸发器提供由所述的膨胀阀1膨胀和减小压力的低温低压致冷剂；与来自蒸发器出口的致冷剂管路连接的致冷剂管道连接孔5；和与通往压缩机的致冷剂管路连接的致冷剂管道连接孔6。

还有，在所述的致冷剂管道连接孔3与致冷剂管道连接孔4之间连通的液道中，阀座7与所述的阀主体2一体形成，和球形阀件8以其上游侧与阀座7相对的方式设置。由于这种结构，所述的阀座7与阀件8之间的间隙形成可变节流孔用于减小高压致冷剂的流量，且所述的高压液态致冷剂流经所述的可变节流孔时发生绝热膨胀。所述的阀座7为楔形，其楔形的程度等于或大于所述阀件8的轴向运动(行程)的大小。更具体地说，切割与所述的阀件8相对的一部分阀孔(valve hole)的边缘以形成楔形孔，且该楔形孔的轴向长度(高度)等于或大于阀件8的行程的长度。这样，该楔形孔的最小直径部分确定所述阀件8的所在位置(seatingposition)，且即使所述的阀件8从该处移动到最远的位置以使阀门完全打开，所述阀件8的一部分也处于在该楔形孔内，从而防止阀件8在阀门完全打开时移动到所述楔形孔的外部。

另外，在位于所述致冷剂管道连接孔3的侧边上的液道中，设置有用于接收所述阀件8的阀件接收部件9，和螺旋压缩弹簧10，其用于在把所述的阀件8安装在所述阀座7上的方向中通过所述的阀件接收部件9推动所述的阀件8。所述的螺旋压缩弹簧10由弹簧接收部件11和调整螺钉12接收，所述的调整螺钉12拧入阀主体中用于调整所述螺旋压缩弹簧10的载荷。

在阀主体2的上端设置有执行元件13，其包括：由厚金属(thickmetal)制成的上壳体14和下壳体15；由具有挠性的薄金属板制成的膜片16，其设置所述的膜片将由所述的壳体形成的空间分隔开；和设置在所述膜片16下方的中心盘17。由所述的上壳体14和膜片16围绕而成的空间形成感温室，其中充满两种或两种以上的致冷气体和惰性气体，且通过电阻焊接法由金属球18密封。所述的中心盘17具有直径增大的下部，且该部分在径向方向中向外突出，且其下面形成为平面。与所述中心盘17的突出部分的下面相对的下壳体15的内壁表面也形成为具有平面。该内壁表面的平面部分用作限制所述的中心盘17的向下运动的止挡，从而限定所述膨胀阀1的最大阀门升程。

在所述中心盘17的下方设置轴19用于将所述膜片16的位移传送给所述的阀件8。所述的轴19插入穿过在所述阀主体2中形成的通孔20。

所述通孔20的上部扩展变大，且O形密封环21设置在其台阶部分。所述的O形密封环21密封轴19与通孔20之间的间隙，从而防止致冷剂泄漏到所述致冷剂管道连接孔5和6之间的液道中。

另外，轴19的上端由保持器22夹持，所述保持器22具有向下延伸通过在所述致冷剂管道连接孔5，6之间连通的液道的中空的圆柱形部分。所述保持器22的下端安装在所述通孔20的扩展部分中，且下端表面限制所述O形密封环21朝所述通孔20的上开口端方向的运动。

在所述保持器22的上端设置螺旋弹簧23用于在径向方向推动所述的轴19。这种利用螺旋弹簧23对轴19施加横向载荷的结构防止轴19的轴向运动对所述致冷剂管道连接孔3中的高压致冷剂的压力变化敏感而作出反应。即，所述的螺旋弹簧23形成振动抑制机构，用于抑制由于轴19在轴向方向中的振动而引起的不适当的振动噪音的产生。

另外，所述保持器22的顶部具有一在该处通过的通路，其连通在所述的致冷剂管道连接孔5，6之间连通的液道与所述膜片16下方空间，且同时除了与轴19邻接的中心部分之外，所述中心盘17的下面形成有以在径向方向中延伸的方式设置的多个通风槽，从而允许从所述的蒸发器返回的致冷剂进入膜片16下方的室。

在如上构成的膨胀阀1中，在启动空调之前，执行元件13检测远远高于所述空调的操作过程中的温度的温度，所以执行元件13的感温室中的压力升高使得膜片16向下移动，如图1所示，从而所述的中心盘17与所述的下壳体15的止挡邻接。膜片16的这个位移通过轴19传递给阀件8，从而使所述的膨胀阀1完全打开。因此，当启动空调时，膨胀阀1从完全打开的状态开始其操作，且因此所述的膨胀阀1以最大流量向蒸发器供应致冷剂。

当从蒸发器返回的致冷剂的温度下降时，所述执行元件13的感温室中的温度下降，因此所述感温室中的制冷气体在所述膜片16的内表面上凝结。这样使得感温室中的压力降低，使膜片16向上移动，因此所述的轴19受所述螺旋压缩弹簧10的推动作用向上移动。因此，所述的阀件8朝阀座7移动，从而减小了高压液态致冷剂的通道区域，以减小传送到蒸发器中的致冷剂的流量。这样根据冷却载荷设置膨胀阀的阀门升程为某一值。

图2是表示阀门行程与制冷吨之间的关系的图表。

膨胀阀1的能力根据系统所需的致冷能力来确定，且一般有1.0吨型、1.5吨型和2.0吨型的膨胀阀。在所有这些类型的膨胀阀中，阀件8的阀门升程控制在与相关的制冷吨相对应的行程范围之内。就常规的膨胀阀而言，利用某一足够大的行程值A，例如0.8mm，设定在启动过程中的最大阀门升程，其与膨胀阀的类型无关。但是，在根据本发明的膨胀阀1中，利用这样一个行程来设定所述的最大阀门升程，该行程将使致冷剂以1.0至1.4倍于与所指定的吨数相对应的流量的流量流动。例如，当为1.0吨型的膨胀阀时，所述的最大行程设置为一个值，该值在允许致冷剂以满足1吨能力的流量流动的行程位置B与允许致冷剂以1.4倍于上述流量的流量流动的最大阀门升程的位置B’之间的范围内。

图3是表示制冷能力的比率系数和启动时产生的噪音之间的关系的图表，和图4是表示在膨胀阀启动的操作之后立刻产生的噪音的变化图表。

图3表示在膨胀阀1的启动过程中产生的噪音随制冷能力的比率系数中的改变作何种变化。根据图3，当制冷能力处于1.4倍附近或超出该值时噪音陡然增加。这样构成的膨胀阀使得在膨胀阀处于完全打开所状态下，所述的致冷能力最大只能以1.4倍的系数增大，从而可能抑制在启动过程中的噪音的产生。

另外，如图4所示，由于限制所述的致冷能力最大为1.4比率系数，因此在启动之后立刻产生的噪音比现有技术小的多。随着时间消逝，制冷循环变得稳定，膨胀阀1进入控制区域，从而使噪音变得与现有技术的大小相等。

图5(A)和5(B)是说明公差差量的图表，且图5(A)表示常规的膨胀阀的情况，而图5(B)表示根据本发明的膨胀阀的情况。

根据本发明的膨胀阀要求所述轴的最大行程小于常规的膨胀阀的最大行程。例如，就1.0吨型的膨胀阀而言，所述轴的最大行程从0.8mm的常规值减小为0.3mm的值。因此，确定行程的元件的大小的公差差量对阀有极大的影响，且因此要求该差量很小。根据本发明的膨胀阀通过将所述中心盘17的止挡从保持器22上改变到所述执行元件13的下壳体15上，从而解决上述问题。

更具体地说，在常规膨胀阀中，如图5(A)所示，从中心盘117与保持器122的顶面接触的位置到所示的假设当阀完全关闭时的位置为轴119的行程S。另外，P表示当阀完全关闭时，轴119从阀主体102的顶面突出的量。还有，A表示从接收保持器122的阀主体102的台阶部分至阀主体102的顶面的高度，B表示从位于台阶部分上的保持器122的底面至当阀完全打开时与中心盘117接触的保持器122的表面的高度，和C此表示从与轴119相邻接的中心盘117的表面至当阀完全打开时与保持器122接触的中心盘117的表面的高度。

利用接收阀主体102的保持器122的台阶部分为基准，建立表达式(A+P)+C＝B+S，因此，行程S可以表达为S＝A+P+C-B。更具体地说，确定行程S的参数有4个。

另一方面，如图5(B)所示，在根据本发明的膨胀阀1中，从中心盘17与下壳体15的内表面邻接的位置至图示的假设当阀完全打开时的位置为轴19的行程S。现在，如果以其上安装有执行元件13的阀主体2的顶面作为基准面，且下壳体15的厚度由t表示，则轴19从该基准而突出的量P表示为P＝t+S，因此行程S可以表示为S＝P-T。因此，确定行程S的参数变为2个，这表示差量影响因素的数量减半。这样使得公差差量小于常规的膨胀阀。

尤其是，当保持器22，122由树脂制成时，由于树脂受热膨胀，常规的膨胀阀承受由制冷剂温度引起的参数B的差量，这样使得行程S的值为温度的函数。相反，在当前的膨胀阀中，确定行程S的参数不包含参数B，从而可能进一步减小公差差量。

图6是表示膨胀阀的结构的另一示例的纵向剖视图。应注意在图6中，与图1中所示相同的构成元件的标号也相同，因此这里不再说明。

根据该实施例的膨胀阀1a与其中中心盘17由下壳体15的竖直部分的内壁表面来引导的图1所示的膨胀阀1不同，在本实施例中其由轴19的保持器22引导。

更具体地说，中心盘17具有向下突出的下中心部分，且该突出部分插入在保持器22的顶部形成的孔中，因此该中心盘由保持器22引导成沿轴19的轴线可以向前和向后移动。这样利用保持器22使得中心盘17定位在与轴19相同的轴线上，因此当中心盘17通过膜片16的位移向前和向后移动时，中心盘17能平滑移动而不会被下壳体15挡住，从而提供稳定的流量特性。

所述的中心盘17如此构成，使得与轴19邻接的突出部分的表面和其与下壳体15的止挡邻接的表面都形成为平面，且在与止挡邻接的表面上以径向延伸的方式形成多个通风槽，从而即使当阀处于最大阀门升程，其中中心盘17与下壳体15相接触的状态时，也允许从蒸发器返回的致冷剂通过所述的通风槽进入膜片16下方的腔室。

另外，根据当前实施例的膨胀阀1a这样构成，使得调整螺钉12a也起到弹簧接收部件的作用，从而减少构成部件的数量。

如上所述，根据本发明的膨胀阀这样构成，使得最大阀门升程提供的致冷剂的流量为与设定的吨位相对应的流量的1.0至1.4倍。这样当在启动过程中阀完全打开时，限制了致冷剂的流量，从而能减小当致冷剂通过阀时产生的噪音，并防止不必要的过多量的致冷剂流动，从而防止驱动力的浪费。

另外，通过阀部分侧壳体的内壁来限制执行元件的中心盘朝阀部分方向的行程。这样减少用于确定所述行程的参数的数量，从而使得影响阀行程的公差差量的因素的数量比现有技术的少。

另外，阀座为楔形，且楔形部分在轴向方向的长度等于或大于阀件的行程的长度。这样即使当推动所述阀件的螺旋弹簧处于倾斜状态时，也可以防止所述的阀件移动到楔形孔的外部。

上面的描述只是对本发明的原理的示例性说明。另外，由于对本领域技术人员而言能容易地作出不同形式的修改和变换，因此不应将本发明限制为所示和所述的确切结构和应用，且因此，任何适当的修改及其相等物都应认为在后附的权利要求及其同等物限定的本发明的范围内。

Claims

1、一种膨胀阀，其包括有执行元件，该执行元件检测蒸发器出口处的致冷剂的压力和温度并控制一阀部分的阀门升程，从而控制供应给蒸发器的致冷剂的流量；

其特征在于，设定所述的阀门升程的最大值使得所述的流量等于与设定的吨位相对应的流量的1.0至1.4倍，该设定的吨位为所能通过的最大流量的能力；其中，

所述的执行元件使得中心盘与朝向所述的阀部分的壳体的内壁邻接，从而限定所述阀部分的最大阀门升程，其中所述的中心盘用于将检测致冷剂的压力和温度的膜片的位移通过轴传递给阀部分的阀件，且其中，

所述的阀部分包括：阀座；阀件，其以使其上游侧与所述的阀座相对的方式设置；和弹簧，用于在朝向所述的阀件的所在位置的阀关闭的方向中推动所述的阀件。

2、如权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述中心盘设置在所述膜片与轴之间，且其中通过将所述轴的一端插入并夹持在与所述阀部分相对的一侧上的保持器，在所述膜片的位移方向中引导所述的中心盘。

3、如权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀件的形状为球形，且其中所述的阀座为楔形，使得楔形的程度等于或大于所述阀件的轴向运动的量。