CN113574303A - 膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有简单的结构并且能够减少噪声的改进的膨胀阀。膨胀阀(10)具有：阀主体(2)，该阀主体具备阀室(VS)和阀座(20)；阀芯(3)，通过该阀芯落座于所述阀座而阻止流体的通过，通过该阀芯从所述阀座离开而允许所述流体的通过；螺旋弹簧(41)，该螺旋弹簧对所述阀芯朝向所述阀座施力；以及工作棒(5)，该工作棒克服由所述螺旋弹簧施加的作用力而将所述阀芯向使所述阀芯从所述阀座离开的方向按压，所述阀室(VS)具有与所述阀座相连的筒状的内壁(24)，所述阀芯(3)具有落座于所述阀座的抵接部(31)以及与所述内壁相对的筒状的主体部(32)，所述主体部具备能够相对于所述内壁滑动的相连面(32b)以及在与所述内壁之间具有间隙的平面(32a)。

Description

膨胀阀

技术领域

本发明涉及一种膨胀阀。

背景技术

以往，在搭载于汽车的空调装置等中使用的制冷循环***中，为了省略设置空间、配管，使用根据温度来调整制冷剂的通过量的感温式的膨胀阀。

在一般的膨胀阀中，配设在阀室内的球状的阀芯与在阀室开口的阀座相对配置。阀芯由配置在阀室内的阀芯支撑件支承，通过在安装于阀主体的弹簧承接部件与阀芯支撑件之间设置的螺旋弹簧而对阀芯向阀座方向施力。而且，阀芯被由动力元件驱动的工作棒推压，从阀座离开而能够使制冷剂通过。穿过阀座与阀芯之间的节流流路的制冷剂从出口端口被送至蒸发器侧。

然而，在制冷循环***的起动最初，通过阀座与阀芯之间的节流流路的制冷剂的液体密度较低，流动阻力越小则制冷剂的流速越大。因此在起动最初，阀部中的摩擦音容易变大，作为其对策，需要制冷剂的流量限制。另一方面，在从制冷循环的起动时起经过了时间的稳定期中，与制冷循环的起动时相比，液体密度变高，因此摩擦音变小。因此，在稳定期中不需要过度的流量限制，反而存在希望确保充分的制冷剂流量这样的相反的要求。

与此相对，在专利文献1中公开一种膨胀阀，规定了朝向阀室的制冷剂入口以及阀芯支撑件与阀室的间隙，以使得平衡良好地兼得制冷循环***的起动时的制冷剂的摩擦音的降低和通过节流流路的制冷剂的必要流量的确保。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5369259号公报

发明要解决的技术问题

另一方面，在膨胀阀中，也会产生制冷剂的摩擦音以外的噪声。例如在专利文献1所公开的膨胀阀中，制冷剂内的气泡在未破裂的状态下到达阀座，在制冷剂通过该阀座时气泡一齐破裂而有时作为噪声被掌握。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种具有简单的结构并且能够减少噪声的改进的膨胀阀。

用于解决技术问题的技术手段

为了实现上述目的，本发明的膨胀阀具有：阀主体，该阀主体具备阀室和阀座；阀芯，通过该阀芯落座于所述阀座而限制流体的通过，通过该阀芯从所述阀座离开而允许所述流体的通过；螺旋弹簧，该螺旋弹簧对所述阀芯朝向所述阀座施力；以及工作棒，该工作棒克服由所述螺旋弹簧施加的作用力而将所述阀芯向使所述阀芯从所述阀座离开的方向按压，所述阀室具有与所述阀座相连的筒状的内壁，所述阀芯具有落座于所述阀座的抵接部以及与所述内壁相对的筒状的主体部，在与所述阀芯的轴线正交的方向上取得截面时，使所述内壁的内周的形状与所述主体部的外周的形状不同，从而在所述内壁与所述主体部之间形成供所述流体通过的空间，所述内壁的内周与所述主体部的外周能够局部滑动地接触。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种具有简单的结构并且能够减少噪声的改进的膨胀阀。

附图说明

图1是示意性地表示将第一实施方式的膨胀阀应用于制冷剂循环***的例子的概略截面图。

图2是俯视观察图1的A-A线处的截面的图。

图3是本实施方式的阀芯的立体图。

图4是放大表示第二实施方式的膨胀阀的阀芯附近的截面图。

图5是俯视观察图4的B-B线处的截面的图。

图6是本实施方式的阀芯的立体图。

图7是放大表示第三实施方式的膨胀阀的阀芯附近的截面图。

图8是俯视观察图7的C-C线处的截面的图。

图9是本实施方式的阀芯的立体图。

图10是变形例的主体部的截面图。

具体实施方式

(定义)

在本说明书中，将从阀芯3朝向工作棒5的方向定义为“上方向”，将从工作棒5朝向阀芯3的方向定义为“下方向”。因此，在本说明书中，无论膨胀阀10的姿势如何，将从阀芯3朝向工作棒5的方向称为“上方向”。

在本说明书中，“多边筒形状”是指具有利用四面以上的平面包围轴线周围的外周的筒形状。但是，在具有将该平面彼此相连的相连面时，假设该相连面不包含于平面。另外，“截面中的内周的形状与外周的形状不同”是指该内周的形状与该外周的形状既不相同也不相似。

(第一实施方式)

参照图1，对第一实施方式的膨胀阀10的概况进行说明。图1是示意性地表示将本实施方式的膨胀阀10应用于制冷剂循环***100的例子的概略截面图。在本实施方式中，膨胀阀10与压缩机101、冷凝器102、蒸发器104连接，由此构成制冷剂循环***100。

膨胀阀10具备：具备圆筒状的阀室VS的阀主体2、阀芯3、施力装置4、工作棒5、以及环状弹簧6。

阀主体2除了具备阀室VS之外，还具备第一流路21和第二流路22。第一流路21例如为供给侧流路，经由供给侧流路向阀室VS供给制冷剂(也称为流体)。第二流路22例如为排出侧流路，阀室VS内的流体经由节流孔部27和第二流路22而排出到膨胀阀外。第一流路21与阀室VS之间由直径比第一流路21小的连接路21a连接。

阀室VS具备阀座20以及与阀座20相连且直径比阀座20大的圆筒状的内壁24，阀座20是具有圆筒形状的节流孔部27的下缘内周。

图2是俯视观察图1的A-A线处的截面的图，表示与阀芯3的轴线正交的方向的截面。图3是阀芯3的立体图。在图3中，阀芯3是将圆锥状的抵接部31、六边筒状的主体部32、圆板状的凸缘部33、圆筒状的端部34连接设置而成的。

抵接部31的锥面31b与阀座20抵接。另外，抵接部31的上表面31a为与轴线L正交的平面。主体部32的外周由六个平面32a和在相邻的平面32a彼此之间形成的相连面32b形成。相连面32b可以为平面也可以为曲面，但优选其周长为平面32a的周长的1/4以下。另外，主体部32的轴线方向长度优选为阀室VS的内壁24的直径(或者主体部32的对角线最大长度)的等倍以上。

阀芯3配置在阀室VS内。在图2的截面中，阀室VS的内壁24的内周形状与主体部32的外周形状不同，另外，根据阀室VS与阀芯3的偏心，阀室VS的内壁24与相连面32b中的任意相连面抵接并滑动。另一方面，不论阀室VS与阀芯3的偏心如何，阀室VS的内壁24与平面32a不抵接。因此，制冷剂通过内壁24与平面32a之间的空间。

在图1中，在阀芯3落座于阀主体2的环状的阀座20时，第一流路21与第二流路22成为非连通状态。另一方面，在阀芯3从阀座20离开时，第一流路21与第二流路22成为连通状态。但是，也存在这样的情况，在阀芯3落座于阀座20时，使限制的量的制冷剂通过。

***通于阀主体2的工作棒插通孔28、并且具有间隙地***通于节流孔部27的工作棒5的下端以在与轴线L交叉的方向上能够相对位移的方式与阀芯3的上表面31a接触。另外，工作棒5能够克服由施力装置4施加的作用力而将阀芯3向开阀方向按压。在工作棒5向下方向移动时，阀芯3从阀座20离开，膨胀阀10成为开状态。

接下来，对驱动工作棒5的动力元件8进行说明。在图1中，动力元件8安装于在阀主体2的顶部设置的凹部2a。凹部2a经由连通路2b与供来自蒸发器104的制冷剂通过的阀主体2内的返回流路23连通。工作棒5在连通路2b内通过。在凹部2a的内周形成有内螺纹。

动力元件8具有栓81、上盖部件82、隔膜83、止动部件84、以及承接部件86。

上盖部件82具有中央的圆锥部82a和从圆锥部82a的下端向外周扩展的环状的凸缘部82b。在圆锥部82a的顶部形成有开口82c，能够通过栓81进行密封。

隔膜83由形成了多个同心圆的凹凸形状的较薄的板材构成，具有与凸缘部82b的外径大致相同的外径。

止动部件84在下端中央具有嵌合孔84a。

承接部件86具有：具有与上盖部件82的凸缘部82b的外径大致相同的外径的凸缘部86a、具有与轴线L大致正交的环状的支承面86b的台阶部86c、以及中空圆筒部86d。在中空圆筒部86d的外周形成有外螺纹。

对动力元件8的组装顺序进行说明。以成为图1所示的位置关系的方式，配置上盖部件82、隔膜83、止动部件84和承接部件86。

而且，在使上盖部件82的凸缘部82b、隔膜83与承接部件86的凸缘部86a各自的外周部重叠的状态下，通过例如TIG焊接、激光焊接、等离子焊接等对该外周部进行周焊接而成为一体。

接着，在从形成于上盖部件82的开口82c向由上盖部件82和隔膜83包围的空间(压力工作室PO)内封入工作气体之后，利用栓81将开口82c密封，进而使用凸焊等将栓81固定于上盖部件82。

此时，通过封入到压力工作室PO的工作气体，隔膜83以向承接部件86侧突出的形式承受压力，因此与配置在由隔膜83和承接部件86包围的空间(压力检测室PD)中的止动部件84的上表面抵接而被支承。

在动力元件8的组装时，在使工作棒5的上端与止动部件84的嵌合孔84a嵌合的状态下，使承接部件86的中空圆筒部86d的外螺纹和与返回流路23连通的阀主体2的凹部2a的内螺纹螺合而将动力元件8固定于阀主体2。

此时，在动力元件8与阀主体2之间夹有密封件PK，防止在将动力元件8安装于阀主体2时制冷剂从凹部2a泄漏。在该状态下，动力元件8的压力检测室PD与返回流路23连通。

环状弹簧6为抑制工作棒5的振动的防振部件。该环状弹簧6配置于与阀主体2的工作棒插通孔28相邻的环状部26，通过向内周侧突出的爪部，对工作棒5的外周面施加规定的弹力。

施力装置4具有将圆形的线材卷绕成螺旋状的螺旋弹簧41、以及弹簧承接部件43。弹簧承接部件43具有将阀主体2的阀室VS的开口密封的功能和支承螺旋弹簧41的下端的功能。在弹簧承接部件43与阀室VS的内壁之间配置有O型圈44，防止制冷剂泄漏。

通过使螺旋弹簧41的上端与阀芯3的凸缘部33的下表面抵接，另外，使阀芯3的端部34与螺旋弹簧41的上端内侧嵌合而保持图3所示的阀芯3。

(膨胀阀的动作)

参照图1，对膨胀阀10的动作例进行说明。在压缩机101中加压后的制冷剂在冷凝器102中液化，被送至膨胀阀10。另外，在膨胀阀10中绝热膨胀后的制冷剂被送出到蒸发器104，在蒸发器104中该制冷剂与在蒸发器的周围流动的空气进行热交换。从蒸发器104返回的制冷剂穿过膨胀阀10(更具体而言，为返回流路23)向压缩机101侧返回。

从冷凝器102向膨胀阀10供给高压制冷剂。更具体而言，来自冷凝器102的高压制冷剂经由第一流路21向阀室VS供给。

在阀芯3的抵接部31落座于阀座20时(换言之，在膨胀阀10为闭状态时)，阀室VS的上游侧的第一流路21与阀室VS的下游侧的第二流路22处于非连通状态。另一方面，在阀芯3的抵接部31从阀座20离开时(换言之，在膨胀阀10为开状态时)，供给到阀室VS的制冷剂穿过节流孔部27和第二流路22向蒸发器104送出。

根据本实施方式，在阀芯3的抵接部31从阀座20离开时，阀室VS内的包含气泡的制冷剂在遍及阀芯3的主体部32的轴线长度地通过主体部32的平面32a与内壁24之间的比较窄的间隙的期间，气泡逐渐破裂。因此，在制冷剂通过阀座20时气泡不会一齐破裂，能够降低气泡破裂时的能量而减少通过音。另外，通过使制冷剂沿着遍及主体部32的轴线长度的平面32a流动而得到制冷剂的整流效果。

通过与动力元件8连接的工作棒5来进行膨胀阀10的闭状态与开状态之间的切换。此时，与内壁24滑动接触的主体部32的相连面32b具有与主体部32的轴线长度对应的较长的跨距，因此能够抑制在阀芯3的抵接部31从阀座20离开时产生的倾斜。因此，与上表面31a能够与工作棒5相对位移相配合地，能够确保阀芯3的顺畅的动作。

在图1中，在动力元件8的内部设置有由隔膜83分隔的压力工作室PO和压力检测室PD。因此，若压力工作室PO内的工作气体被液化，则工作棒5向上方向移动，若液化的工作气体被气化，则工作棒5向下方向移动。这样，进行膨胀阀10的开阀状态与闭阀状态之间的切换。

而且，动力元件8的压力检测室PD与返回流路23连通。因此，在返回流路23中流动的制冷剂的压力经由止动部件84和隔膜83传递到压力工作室PO内的工作气体。由此，压力工作室PO内的工作气体的体积发生变化，驱动工作棒5。换言之，在图1所记载的膨胀阀10中，根据从蒸发器104返回到膨胀阀10的制冷剂的压力，自动地调整从膨胀阀10朝向蒸发器104供给的制冷剂的量。

(第二实施方式)

接下来，对第二实施方式的膨胀阀进行说明。图4是放大表示膨胀阀10A的阀芯附近的截面图。图5是俯视观察图4的B-B线处的截面的图。图6是阀芯3A的立体图。

在图6中，阀芯3A是将圆锥状的抵接部31A、六边筒状的主体部32A、圆筒状的端部34A连接设置而成的。

抵接部31A的锥面31Ab与阀座20抵接。另外，抵接部31A的上表面31Aa为与轴线L正交的平面。主体部32A的外周由六个平面32Aa和在相邻的平面32Aa彼此之间形成的相连面32Ab形成。相连面32Ab可以为平面也可以为曲面。主体部32A的长度优选为阀室VS的内壁24A的直径(或者主体部32A的对角线最大长度)的等倍以上。相连面32Ab构成滑动接触部，平面32Aa构成流路部。

阀室VS的内壁24A比螺旋弹簧41的外径大。除此以外的结构与上述的实施方式相同，因此标注相同的符号而省略重复说明。

根据本实施方式，在阀芯3A的抵接部31A从阀座20离开时，在阀室VS内的包含气泡的制冷剂遍及阀芯3A的主体部32A的轴线长度地通过主体部32A的平面32Aa与内壁24A之间的比较窄的间隙的期间，气泡逐渐破裂。因此，在制冷剂通过阀座20时气泡不会一齐破裂，能够降低气泡破裂时的能量而减少通过音。另外，通过使制冷剂沿着遍及主体部32A的轴线长度的平面32Aa流动而得到制冷剂的整流效果。

在阀开闭时，与内壁24A抵接的主体部32A的相连面32Ab具有与主体部32A的轴线长度对应的较长的跨距，因此能够抑制在阀芯3A的抵接部31A从阀座20离开时产生的倾斜。因此，与上表面31Aa能够与工作棒5相对位移相配合地，能够确保阀芯3A的顺畅的动作。

尤其是，相连面32Ab与内壁24A的抵接位置比较远离轴线L，因此能够有效地抑制阀芯3A的倾斜。

(第三实施方式)

接下来，对第三实施方式的膨胀阀进行说明。图7是放大表示膨胀阀10B的阀芯附近的截面图。图8是俯视观察图7的C-C线处的截面的图。图9是阀芯3B的立体图。

在图9中，阀芯3B是将圆锥状的抵接部31B、圆筒状的主体部32B、圆板状的凸缘部33B、圆筒状的端部34B连接设置而成的。

抵接部31B的锥面31Bb与阀座20抵接。另外，抵接部31B的上表面31Ba为与轴线L正交的平面。主体部32B的长度优选为阀室VS的内壁24B的对角线最大长度(或者主体部32B的直径)的等倍以上。

如图8所示，阀室VS的内壁24B为由六个平面24Bb形成的六边筒形状。阀芯3B的主体部32B的外周在图8所示的六个切点CP中的任意切点处与平面24Bb接触。因此，主体部32B的外周面上的切点CP构成滑动接触部，另外，相邻的切点CP彼此之间的外周面构成流路部。除此以外的结构与上述的实施方式相同，因此标注相同的符号而省略重复说明。

根据本实施方式，在阀芯3B的抵接部31B从阀座20离开时，阀室VS内的包含气泡的制冷剂遍及阀芯3B的主体部32B的轴线长度地通过主体部32B的外周面与内壁24B之间的比较窄的间隙的期间，气泡逐渐破裂。因此，在制冷剂通过阀座20时气泡不会一齐破裂，能够降低气泡破裂时的能量而减少通过音。另外，通过使制冷剂遍及沿着主体部32B的轴线长度的平面24Bb流动而得到制冷剂的整流效果。

在阀开闭时，与主体部32B抵接的平面24Bb具有在阀芯3B的轴线方向上较长的跨距，因此能够抑制在阀芯3B的抵接部31B从阀座20离开时产生的倾斜。因此，与上表面31Ba能够与工作棒5相对位移相配合地，能够确保阀芯3B的顺畅的动作。

(变形例)

图10是表示变形例的阀芯与阀室的内壁的截面的与图2相同的图。在本变形例中，相对于阀主体2D中的阀室的内壁24D为圆筒面，阀芯的主体部32D具有非圆形截面。具体而言，主体部32D由部分圆筒形状面32Da和平面32Db形成。平面32Db的宽度比部分圆筒形状面32Da的直径短。主体部32D的截面形状在主体部32D的全长范围内相同。部分圆筒形状面32Da构成滑动接触部，平面32Db构成流路部。除此以外的结构与上述的实施方式相同，因此标注相同的符号而省略重复说明。

根据本变形例，在阀芯从阀座离开时，在阀室内的包含气泡的制冷剂遍及阀芯的主体部32D的轴线长度地通过主体部32D的平面32Db与内壁24D之间的比较窄的间隙的期间，气泡逐渐破裂。因此，在制冷剂通过阀座时气泡不会一齐破裂，能够降低气泡破裂时的能量而减少通过音。另外，通过使制冷剂沿着遍及主体部32D的轴线长度的平面32Db流动而得到制冷剂的整流效果。

此外，本发明不限于上述的实施方式。在本发明的范围内，能够进行上述的实施方式的任意的结构要素的变形。另外，在上述的实施方式中能够追加或者省略任意的结构要素。例如，流路部并不限于平面，可以是凸曲面或者凹曲面。

符号说明

10、10A、10B膨胀阀

2、2A、2B、2D阀主体

3、3A、3B阀芯

4施力装置

5工作棒

6环状弹簧

8动力元件

20阀座

21第一流路

22第二流路

23返回流路

26环状部

27节流孔部

41螺旋弹簧

42阀芯支撑件

43弹簧承接部件

100制冷剂循环***

101压缩机

102冷凝器

104蒸发器

VS阀室。

Claims (5)

1.一种膨胀阀，其特征在于，具有：

阀主体，该阀主体具备阀室和阀座；

阀芯，通过该阀芯落座于所述阀座而限制流体的通过，通过该阀芯从所述阀座离开而允许所述流体的通过；

螺旋弹簧，该螺旋弹簧对所述阀芯朝向所述阀座施力；以及

工作棒，该工作棒克服由所述螺旋弹簧施加的作用力而将所述阀芯向使所述阀芯从所述阀座离开的方向按压，

所述阀室具有与所述阀座相连的筒状的内壁，

所述阀芯具有落座于所述阀座的抵接部以及与所述内壁相对的筒状的主体部，

在与所述阀芯的轴线正交的方向上取得截面时，使所述内壁的内周的形状与所述主体部的外周的形状不同，从而在所述内壁与所述主体部之间形成供所述流体通过的空间，所述内壁的内周与所述主体部的外周能够局部滑动地接触。

2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，

所述内壁具有圆筒形状，所述主体部具有多边筒形状。

3.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，

所述内壁具有多边筒形状，所述主体部具有圆筒形状。

4.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，

所述内壁具有圆筒形状，所述主体部具有非圆形状截面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的膨胀阀，其特征在于，

所述工作棒与所述阀芯能够相对位移地抵接。

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