CN1142400C - 温度膨胀阀 - Google Patents

Abstract

为防止装于汽车空调器等中的温度膨胀阀的振荡现象，由蒸发器返回的制冷剂在通过通道(63)时与感温-压力传递件(100)接触并传递温度的同时、将制冷剂压力传递至动力元件部(80)侧。管状的感温-压力传递件根据动力元件部(80)的膜片(82)的位置对阀体(120)施力以限制高压制冷剂的流量。在感温-压力传递件(100)内***树脂制的管子(140)并在管子内填充热平衡材料(40)。

Description

温度膨胀阀

本发明涉及冷冻循环中使用的温度膨胀阀。

以往，在冷冻循环中使用图2所示的温度膨胀阀，其目的是控制供给蒸发器的制冷剂流量以及使制冷剂减压。

如图2所示，在棱柱状的阀本体510中相互独立地形成有构成节流孔516的第1制冷剂通道514和第2制冷剂通道519。第1制冷剂通道514的一端与蒸发器515的入口连通，蒸发器515的出口经第2制冷剂通道519、压缩机511、冷凝器512、储槽513与第1制冷剂通道514的另一端连接。在与第1制冷剂通道514连通的阀室524中设有作为对与节流孔516开合的球形阀体518施力的偏置弹簧的施力装置517。另外，通过柱塞525对阀室524加以密封，并通过支持部526对阀体518施力。在阀本体510中固定有与第2制冷剂通道519邻接并具有膜片522的动力元件520。以膜片522隔开的动力元件520的上方的室520a形成气密并封入有与温度对应的工作流体。

从动力元件520的上方的室520a延伸的小管521在用于从上方的室520a的脱气和向上方的室520a的与所述温度对应的工作流体注入后将端部密封。在动力元件520的下方的室520b中配置有在阀本体510中由阀体518贯通第2制冷剂通道519并延伸的、作为感温-压力传递件的阀体驱动件523的延伸端并与膜片522接触。阀体驱动件523由热容量大的材料制成，它使从蒸发器515的出口处流过第2制冷剂通道519的制冷剂蒸气的温度传递到动力元件520的上方的室520a中的与温度对应的工作流体中，并产生与该温度对应的工作气体。下方的室520b系在阀本体510中经阀体驱动件523周围的间隙与第2制冷剂通道519连通。

因此，动力元件520的膜片522系根据上方的室520a中的温度对应工作流体的工作气体压力与下方的室520b中的蒸发器515的出口处的制冷剂压力的差、并在用于阀体518的施力装置517的施加力的影响下，通过阀体驱动件523来调整阀体518对于节流孔516的阀开放度(即液体状制冷剂向蒸发器入口的流入量)。

在这种以往的温度膨胀阀中，动力元件520系露出于外部环境中，上方的室520a中的温度对应工作流体不仅受到由阀体驱动件523传递的蒸发器出口的制冷剂的温度的影响，还受到外部环境特别是机房温度的影响。另外，对蒸发器出口处的制冷剂的温度反应过于敏感而容易产生使阀体518频繁往复的所谓振荡(hunting)现象。作为这种振荡的原因有蒸发器的结构、冷冻循环的配管方法、温度膨胀阀的使用方法及与热负荷的平衡等。

以往采用热平衡材料作为防止上述振荡现象的手段。图3为采用热平衡材料的温度膨胀阀的剖面图，它与图2的以往的温度膨胀阀的膜片和作为感温-压力传递件的阀体驱动件的结构有很大不同，其他结构则基本相同。在图3中，温度膨胀阀具有棱柱状的阀本体50，在阀本体50中设有：将由储槽513经冷凝器512流入的液相的制冷剂导入第1通道62中的导入口52，将由第1通道62的制冷剂送出至蒸发器515的出口58，由蒸发器返回的气相的制冷剂通过的第2通道63的入口60，以及将制冷剂送出至压缩机511侧的出口64。

导入液相制冷剂的导入口52与设于阀本体50的中心轴线上的阀室54连通，并通过螺帽状的柱塞将阀室54密封。阀室54通过节流孔78与送出至蒸发器515的出口58连通。在贯通节流孔78的小直径的轴114的前端设置有球形的阀体120，并由支持件122对阀体120加以支持，支持件122通过偏置弹簧124将阀体120朝向节流孔78施力。通过改变在阀体120与节流孔78之间形成的间隔对制冷剂的流路面积加以调节。液相的制冷剂在通过节流孔78时膨胀，并经第1通道62从出口58送出至蒸发器侧。由蒸发器返回的气相制冷剂由入口60导入，通过第2通道63从出口64送出至压缩机侧。

阀本体50沿从上端部的轴线上形成有第1孔70，并利用螺纹部等将动力元件部80安装在第1孔中。动力元件部80包括构成感温部的外壳81和91，以及在被夹入这些外壳的同时通过与其焊接加以固定的膜片82，通过全周焊接将感温-压力传递件100的上端部与膜片支持件82’一起安装在膜片82的中央部的圆孔中。另外，膜片支持件82’被支持在外壳81中。

将与通道62内流动的制冷剂相同或性质相似的气液二相的制冷剂作为与温度对应的工作流体封入外壳81和91内，并在封入后用小管21封口。另外，也可采用被焊接在外壳91中的栓体来代替小管21。在外壳81和91内形成通过膜片82隔开的上部室83和下部室85。

感温-压力传递件100系由第2通道63中露出的中空管状材料构成，其内部放置有热平衡材料40。感温-压力传递件100的顶部与上部室83连通，并由上部室83和感温-压力传递件100的中空部84构成压力空间83a。管状的感温-压力传递件100贯通沿阀本体50的轴线形成的第2孔72，并***第3孔74中。在第2孔72与感温-压力传递件100之间形成间隙，并通过该间隙将通道63内的制冷剂导入膜片的下部室85中。

将感温-压力传递件100相对于第3孔74滑动自如地***，并将其前端部与轴114连接。将轴114滑动自如地***形成于阀本体50的第4孔76中，并将其前端部与阀体120连接。

在这种结构中，作为具有时间常数延迟材料功能的热平衡材料起如下的作用。即，作为热平衡材料40，在采用例如粒状活性炭的场合，由于与温度对应的工作流体与热平衡材料40的组合在作为吸附平衡型的相当的温度范围中能将压力以温度的一次式近似，而且其一次式的系数能通过作为热平衡材料40封入的粒状活性炭的数量来自由设定，故温度膨胀阀的使用者能自由设定温度膨胀阀的特性。

因此，为设定吸附平衡型的压力-温度的平衡状态，在由蒸发器515的出口的制冷剂蒸气的温度上升及下降时任一情况下均需花费较长的时间，即时间常数变大，使能抑制由作为上述振荡现象的原因的外部干扰的影响所引起的温度膨胀阀的过敏动作的空调器的性能稳定、并使空调器的工作效率提高。

而且，作为热平衡材料，例如采用铝-二氧化硅烧结体的情况下，与温度对应的工作流体与热平衡材料40的组合为气液平衡型。在这种情况下，从蒸发器515的出口来的制冷剂蒸气的温度上升时，进入热平衡材料40的多个微孔中的动力元件20的一方的室20a中的、与温度对应的工作流体从液相至气相的变化(气化)迟缓，即时间常数变大；而不妨碍在上述温度下降时上部室83及热平衡材料40以外空间的工作气体急剧地在这些壁面上从气相变化至液相(液化)，即时间常数变小。也就是说，在前者的场合只是使流入蒸发器入口的制冷剂的流量慢慢增大，而在后者的场合则使流入蒸发器入口的制冷剂的流量急剧降低。

这里，温度下降并将阀快速节流，则向蒸发器的制冷剂供给量减少，其结果是，即使温度上升，由于阀并不快速打开，故向蒸发器的制冷剂供给量并不急剧增大。

这样，能防止在冷冻循环中产生振荡。

采用上述蒸气的热平衡材料的温度膨胀阀因其有效抑制振荡的特性而被广泛使用。

上述振荡现象根据各冷冻循环的工作特性而不同，特别是当由蒸发器送出的低压制冷剂中产生细小的温度变化时在制冷剂中产生的小的脉动原原本本地传递到阀体的开闭动作，会有使阀的动作不稳定、即使采用热平衡材料也不能抑制振荡现象的情况出现。

因此，本发明的目的在于提供一种温度膨胀阀，它照样不加改变地采用以往的温度膨胀阀且维持以往的动作，同时，即使在由蒸发器送出的低压制冷剂中产生细小的温度变化时也能防止振荡现象，并能通过稳定的动作来控制送至蒸发器的高压制冷剂的数量。

为实现上述目的，本发明的温度膨胀阀系在其内部具有由从蒸发器通向压缩机的制冷剂通道、且在所述通道内具有温度感知功能的内部装有形成中空部的感温-压力传递件，其特点是，该感温-压力传递件的中空部的前端被固定在构成对它进行驱动的动力元件部的膜片的中央开口部，使由上述膜片形成的动力元件部内的上部压力室和上述中空部连通并形成封入有工作流体的密封空间，同时，在容置于上述中空部的热平衡材料与上述中空部的内壁之间具有时间常数延迟材料。

本发明的温度膨胀阀包括：具有应减压的液相制冷剂制冷剂通道及从蒸发器通向冷凝器的气相制冷剂的通道的阀本体，装有阀本体的动力元件部，对流过设于液相制冷剂制冷剂通道的节流孔的制冷剂流量进行调整的阀体，构成动力元件部的膜片，与膜片连接的感温-压力传递件，以及连接上述感温-压力传递件与阀体的轴，并通过上述动力元件部的感温作用驱动上述阀体，其特点是，上述感温-压力传递件为中空的管状，该中空部的前端通过安装在上述膜片的中央部的圆孔中的上述中空部和上述动力元件的膜片的上部空间形成密闭空间，同时，在容置于上述感温-压力传递件的中空部的热平衡材料与上述中空部的内壁之间具有时间常数延迟材料。

具有上述结构的本发明的温度膨胀阀由于在感温-压力传递件的中空部的内壁与容置在该中空部中的热平衡材料之间设有时间常数延迟材料，从感温-压力传递件至热平衡材料的温度传递迟缓，与仅用热平衡材料相比能进一步增大时间常数。其结果是使感温-压力传递件温度上升时从与温度对应的工作流体的液相至气相的相变化产生进一步的时间延迟，而在感温-压力传递件温度降低时则不妨碍上述工作流体从气相至液相的急剧变化；温度膨胀阀向开阀方向动作时需要进一步的时间，相反在向闭阀方向动作时，由于是快速的，故能在实施时更有效地防止温度膨胀阀的振荡现象。

另外，本发明由于能在仅采用时间常数延迟材料而不改变以往的温度膨胀阀的情况下抑制振荡现象，故能降低装配成本。

附图简单说明：

图1为表示本发明的实施形态的剖面图。

图2为表示以往装置的剖面图。

图3为表示以往装置的剖面图。

以下参照附图说明本发明的温度膨胀阀的一实施形态。

图1为表示本发明的温度膨胀阀的一实施形态的纵剖面图。在本实施形态中，由于与以往的温度膨胀阀相比仅感温-压力传递件的结构不同，而对与以往的温度膨胀阀相同功能的部分则采用相同标号，并省略说明。

图1中，140为由树脂材料或不锈钢等制成的时间常数延迟材料，图中所示为由聚缩醛等树脂制的管子，它设置于热平衡材料40与感温-压力传递件100的中空部的内壁之间。因此，在感温-压力传递件100的中空部具有热平衡材料40和树脂制的管子140。在本实施形态中虽然是将树脂制的管子140设置到填充在中空部84中的热平衡材料40的整个存在范围，但也可根据振荡现象的程度将设置树脂制管子的范围作为热平衡材料40的一部分范围。

而且，在本实施形态中将粒状活性炭作为热平衡材料40填充，如上所述对填充该粒状活性炭的感温-压力传递件100和膜片82进行焊接，并作成动力元件部80和感温-压力传递件100的一体空间83a。在形成该空间83a的盖91中安装有与温度对应的工作流体封入用的小管(封入毛细管)21，由该小管21的一端(图中为封口状态)脱气，并在该脱气后封入工作流体，并将该小管21的一端封口。另外，也可采用与以往同样的栓体封入以代替小管21。

这种结构的上述空间83a内的压力为露出感温一压力传递件100的第2通道63的制冷剂气体的函数，在相当大的温度范围中，压力可用温度的一次式近似。

并且，从蒸发器的出口处来的制冷剂在上述温度上升时及下降时的任一场合均可由于树脂制管子140的存在、并由于向热平衡材料的热传递延迟而使时间常数增大，从而进一步抑制因外部干扰影响引起温度膨胀阀的振荡动作。

另外，在采用热平衡材料例如铝-二氧化硅烧结体的情况下，从蒸发器的出口处来的制冷剂上述温度上升时(加热度上升时)，由于存在树脂材料而使向热平衡材料的热传递延迟，进入热平衡材料40的多个微孔中的动力元件部80的上部室83中的、与温度对应工作流体的由液相至气相的变化(气化)延迟，而上述温度下降时(加热度下降时)，则并不妨碍上部室83及热平衡材料40以外空间的工作气体在这些壁面上急剧地从气相变化为液相。即，在前者的场合与仅有热平衡材料的场合相比只是使流入蒸发器入口的制冷剂的流量进一步慢慢增大，而在后者的场合则可使流入蒸发器入口的制冷剂的流量急剧降低。

毋庸置疑，在如上所述的本发明的实施形态中，能通过适当选择时间常数延迟材料的材质和厚度来选择时间常数。

由以上的说明可知，本发明的温度膨胀阀由于在感温-压力传递件的中空部采用热平衡材料而抑制振荡现象的结构，能增大时间常数，并能更有效地抑制振荡现象。

另外，本发明的温度膨胀阀由于对以往的温度膨胀阀并不作大幅度的改变，故易于装配，且能在降低制造成本的情况下提高可靠性。

Claims (3)

1.一种温度膨胀阀，所述温度膨胀阀系在其内部具有从蒸发器通向压缩机的制冷剂通道、且在所述通道内具有温度感知功能的内部装有形成中空部的感温-压力传递件，其特征在于，

所述感温-压力传递件的中空部的前端被固定在构成对它进行驱动的动力元件部的膜片的中央开口部，使由所述膜片形成的动力元件部内的上部压力室和所述中空部连通并形成封入有工作流体的密封空间；

同时，在收纳于所述中空部的热平衡材料与所述中空部的内壁之间具有时间常数延迟材料制管状部件。

2.如权利要求1所述的温度膨胀阀，其特征在于，所述感温-压力传递件为中空的管状，通过将所述中空部的前端安装在所述膜片中央部的圆孔中，由所述中空部和所述动力元件的膜片上部空间形成密闭空间。

3.如权利要求1或2所述的温度膨胀阀，其特征在于，所述时间常数延迟材料管状部件被设置在所述中空部的所述热平衡材料的收纳范围中。

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