专利名称：膨胀阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膨胀阀，更具体地涉及一种恒温膨胀阀，该恒温膨胀阀根据在汽车空调机的制冷循环中的蒸发器的出口处的温度和压力，来控制待供应给蒸发器的制冷剂的流速。
背景技术：
从关于全球变暖的环境问题的角度来看，已经提出使用二氧化碳代替CFC替代物(HFC-134a)来作为用于汽车空调机的制冷循环中的制冷剂。在利用二氧化碳作为制冷剂的制冷循环系统中，为了提高效率，通常使用内部换热器(例如见日本特开2001-108308号公报)。
内部换热器被构造成这样，即，在流经从气体冷却器(其冷却被压缩机压缩的高温高压制冷剂)延伸至膨胀阀的路径的制冷剂与流经从收集器延伸至压缩机的路径的制冷剂之间进行换热。通过该构造，从收集器抽出的气相制冷剂通过流经内部换热器的高压侧上的路径的制冷剂而过热，然后被输送至压缩机。这使得压缩机可以吸入干制冷剂，因此有效地运行。
相比之下，同样在使用HFC-134a作为制冷剂的制冷循环中，试图采用结合有内部换热器的系统。预期这种系统的效率也得到提高。
然而，在使用HFC-134a作为制冷剂的制冷循环中，通常使用恒温膨胀阀作为膨胀阀。恒温膨胀阀控制蒸发器出口处的制冷剂，使其具有预定的过热程度。结果，在设有内部换热器(使得在流经从冷凝器延伸至膨胀阀的路径的制冷剂与流经从蒸发器延伸至压缩机的路径的制冷剂之间进行换热)的制冷循环中，在蒸发器的出口处已经过热的制冷剂被内部换热器进一步过热，然后输送至压缩机，从而出现被压缩机压缩的制冷剂的温度变得太高以致由于高温而使压缩机中的润滑油变质的问题，尤其是当制冷循环在制冷负荷较高的状态下运行时更是如此。
发明内容
本发明考虑以上问题做出，并且其目的在于提供一种膨胀阀，该膨胀阀能够防止被压缩机压缩的制冷剂的温度在使用内部换热器的制冷循环上的制冷负荷较高时变得太高。
为了解决上述问题，根据本发明，提供了一种恒温膨胀阀，该恒温膨胀阀被构造成通过使温度感测部感测从蒸发器流出的制冷剂的温度和压力来控制输送至蒸发器的制冷剂的流速，该恒温膨胀阀包括旁路通道，该旁路通道形成在高压制冷剂入口或低压制冷剂出口与制冷剂通道之间，用于使高压液体制冷剂或低压气液混合制冷剂流动至所述温度感测部的下游侧，其中高压制冷剂供应至所述高压制冷剂入口，低压制冷剂从所述低压制冷剂出口输送至所述蒸发器，所述制冷剂通道使从所述蒸发器流出的所述制冷剂通过。
在结合以示例形式示出本发明的优选实施例的附图时，从以下说明将清楚本发明的以上和其它目的、特征和优点。
图1是应用根据本发明的膨胀阀的制冷循环的系统图。
图2是根据第一实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
图3是根据第二实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
图4是根据第三实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
图5是根据第四实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
图6是根据第五实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
图7是根据第六实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
图8是根据第七实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
具体实施例方式
下文将基于应用于使用HFC-134a作为制冷剂并且包括内部换热器的制冷循环的示例来详细描述本发明的实施例。
图1是表示应用根据本发明的膨胀阀的制冷循环的系统图。
该制冷循环包括压缩制冷剂的压缩机1、冷凝经压缩的制冷剂的冷凝器2、使冷却的制冷剂节流并膨胀的膨胀阀3、以及使膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器4。另外，该制冷循环包括在从冷凝器2流至膨胀阀3的制冷剂与从蒸发器4经由膨胀阀3流至压缩机1的制冷剂之间进行换热的内部换热器5。
膨胀阀3是所谓的恒温膨胀阀，该恒温膨胀阀具有用于感测从蒸发器4流出的制冷剂的温度和压力的温度感测部，并且被构造成用于根据由温度感测部感测的制冷剂的温度和压力来控制输送至蒸发器4的制冷剂的流速。根据本发明的膨胀阀3在内部包括用于使从内部换热器5输送的高压液体制冷剂流至温度感测部的下游侧的旁路通道3a(由实线箭头表示)，或者用于使输送至蒸发器4的低压气液混合制冷剂流至温度感测部的下游的旁路通道3b(由虚线箭头表示)。下面将描述膨胀阀3的结构的细节。
图2是根据第一实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。
根据第一实施例的膨胀阀10具有主体11，该主体11的侧面形成有高压制冷剂入口12，高温高压液体制冷剂从内部换热器5输送至该高压制冷剂入口12中；低压制冷剂出口13，经膨胀阀10节流和膨胀的低温低压液体从该低压制冷剂出口13输送至蒸发器4；制冷剂通道入口14，该制冷剂通道入口14用于接收来自蒸发器4的经蒸发的制冷剂；以及制冷剂通道出口15，该制冷剂通道出口15用于将已经经过膨胀阀10的制冷剂输送至内部换热器5。
阀座16与主体11一体形成于在高压制冷剂入口12与低压制冷剂出口13之间连通的通道中，并在阀座16的上游侧上布置球形阀元件17。在容纳阀元件17的空间中设置用于接收阀元件17的阀元件接收件18和压缩螺旋弹簧19，该压缩螺旋弹簧19经由阀元件接收件18沿着阀元件17安置在阀座16上的方向推动阀元件17。如图1所示，压缩螺旋弹簧19的下端由装配在调节螺钉21内的弹簧接收件20接收，调节螺钉21拧入主体11的下端。调节螺钉21具有通过调节其本身拧入主体11中的量而调节压缩螺旋弹簧19的负荷的功能。
另外，膨胀阀10具有设置在主体11的上端中的温度感测部。温度感测部包括上壳体22、下壳体23、以分开由所述壳体封闭的空间的方式布置的隔膜24以及布置在隔膜24下方的盘25。
在盘25下方布置有轴26，用于将隔膜24的移位传递到阀元件17。轴26的上部由保持件28保持，保持件28布置成跨越在制冷剂通道入口14和制冷剂通道出口15之间连通的制冷剂通道27而延伸。在保持件28中布置有向轴26的上端施加横向负荷的压缩螺旋弹簧29，从而抑制由高压制冷剂的压力波动而引起的轴26沿其纵向的振动。
主体11形成有旁路通道30，输送至主体11中的高压制冷剂通过该旁路通道30绕过膨胀阀10。旁路通道30形成在高压制冷剂入口12与制冷剂通道27之间，并且具有插入它的中部内的压差控制阀，其中高压液体制冷剂输送至高压制冷剂入口12中。压差控制阀包括阀座31；阀元件32，该阀元件32按照与阀座31相对的关系以可朝向和远离阀座31运动的方式设置在该阀座31的下游侧上；压缩螺旋弹簧33，该压缩螺旋弹簧33沿阀关闭方向推动阀元件32；以及弹簧接收件34，该弹簧接收件34压配合在旁路通道30中，用于接收压缩螺旋弹簧33。杆形阀元件32具有多个连通槽，这些连通槽形成在该阀元件32的外周中，使得这些连通槽沿纵向延伸，并且当压差控制阀打开时，高压液体制冷剂流经连通槽。
如上所述构成的膨胀阀10感测从蒸发器4返回制冷剂通道入口14的制冷剂的压力和温度。当该制冷剂的温度较高或者其压力较低时，隔膜24向下移位，如图2所示，并且该移位经由轴26传递至阀元件17，从而使阀元件17沿阀打开方向运动，而当该制冷剂的温度较低或者其压力较高时，导致阀元件17沿阀关闭方向运动，从而控制膨胀阀10的打开程度以控制待输送至蒸发器4的制冷剂的流速。膨胀阀10通过感测蒸发器4的出口中的制冷剂温度，控制待输送至蒸发器4的制冷剂的流速，从而控制从蒸发器4流入制冷剂通道入口14的制冷剂，使该制冷剂具有预定的过热程度。
另一方面，从蒸发器4输送至制冷剂通道入口14中的液体制冷剂与经由旁路通道30经过制冷剂通道27的过热制冷剂混合。根据高压制冷剂入口12中的压力与制冷剂通道27中的压力之间的压差来控制液体制冷剂的旁路量。当制冷剂负荷较低时，压缩机1中的排出压力与吸入压力之间的压差较低，因此高压制冷剂入12中的压力与制冷剂通道27中的压力之间的压差也较低，从而关闭插入在旁路通道30中的压差控制阀。在这种情况下，阻止液体制冷剂直接流入温度感测部的下游侧中。这是因为当制冷剂负荷较低时，被压缩机1压缩的制冷剂的温度不是很高。
当制冷剂负荷较高时，压缩机1中的排出压力与吸入压力之间的压差增加，并且高压制冷剂入口12中的压力与制冷剂通道27中的压力之间的压差也增加，从而在压差控制阀两端的压差变为等于或高于预定值(例如1.3MPa)时，压差控制阀抵抗压缩螺旋弹簧33的推动力而打开，以使液体制冷剂流入温度感测部的下游侧并与过热状态下的液体制冷剂混合。这降低了过热状态下的制冷剂的温度从而使混合物变为湿制冷剂。内部换热器5使该制冷剂与来自冷凝器2的温度降低的制冷剂换热，从而使该制冷剂被蒸发并过热，并且使过热的制冷剂被吸入压缩机1。因此，防止了吸入压缩机1的制冷剂的温度变得太高，这防止了被压缩机1压缩的制冷剂的温度变得太高。这防止了压缩机1中的与制冷剂一起经过制冷循环流通的润滑油的热变质。
图3是根据第二实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。在图3中，与图2所示的构成元件相同的构成元件由相同的附图标记表示，并且省略了对其的详细描述。
与根据第一实施例的膨胀阀10(其中在旁路通道30中插入压差控制阀)所不同的是，根据第二实施例的膨胀阀40的特征在于，旁路通道30设有敞开程度非常小的孔35。根据如上所述构成的膨胀阀40，液体制冷剂总是流经旁路通道30。因此，虽然在制冷剂负荷较低时输送至内部换热器5的制冷剂的温度可能太低，但是与根据第一实施例的膨胀阀10相比，可以降低成本。
图4是根据第三实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。在图4中，与图2所示的构成元件相同的构成元件由相同的附图标记表示，并且省略了对其的详细描述。
与根据第一实施例的膨胀阀10(其中旁路通道30形成在高压制冷剂入口12与制冷剂通道27之间)所不同的是，根据第三实施例的膨胀阀50的特征在于，旁路通道30穿过主体11形成在低压制冷剂出口13与制冷剂通道27之间。
在膨胀阀50中，虽然压差控制阀插入在旁路通道30中，但是压缩螺旋弹簧33的弹簧负荷设置成使得压差控制阀在其两端的压差不低于例如0.03MPa的预定值时打开。通过该构造，当制冷剂负荷较低时，流经蒸发器4的制冷剂的流速较低，因此蒸发器4的入口中的压力与其出口中的压力之间的压差也较低，而且该压差近似等于在插入旁路通道30中的压差控制阀两端的压差，从而使压差控制阀关闭。结果，当高压液体制冷剂流经阀元件17与阀座16之间的间隙时，在低压制冷剂出口13处膨胀的所有气液混合制冷剂均被输送至蒸发器4，并且被阻止直接流入温度感测部的下游侧中。
当制冷剂负荷较高时，流经蒸发器4的制冷剂的流速较高，因此蒸发器4的入口中的压力与其出口中的压力之间的压差变得较高，即，在压差控制阀两端的压差增加。当该压差变为等于或高于预定值时，压差控制阀抵抗压缩螺旋弹簧33的推动力而打开，以使液体制冷剂流入温度感测部的下游侧并与过热状态下的制冷剂混合。因此，防止吸入压缩机1中的制冷剂的温度变得太高，这也防止了被压缩机1压缩的制冷剂的温度变得太高。这还防止了压缩机1中的润滑油的热变质。
图5是根据第四实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。在图5中，与图3所示的构成元件相同的构成元件由相同的附图标记表示，并且省略了对其的详细描述。
与根据第二实施例的膨胀阀40类似，根据第四实施例的膨胀阀60在旁路通道30中形成有孔35。根据如上所述构造的膨胀阀60，气液混合制冷剂总是可以流经旁路通道30。如上所述，气液混合制冷剂与流经制冷剂通道的制冷剂混合，从而降低输送至内部换热器5的制冷剂的温度，这防止了被压缩机1压缩的制冷剂的温度变得太高。
图6是根据第五实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。在图6中，与图2所示的构成元件相同的构成元件由相同的附图标记表示，并且省略了对其的详细描述。
在根据第五实施例的膨胀阀70中，旁路通道30由穿过主体11形成的通孔形成，使得布置在温度感测部与阀元件17之间的轴26插入穿过该通孔。在旁路通道30中，压差控制阀的阀元件32可轴向运动地布置成用于轴26的引导件，并且压缩螺旋弹簧33布置在阀元件32与保持件28之间，用于沿着将阀元件32安置在由旁路通道30中的台阶部形成的阀座31上的方向推动阀元件32。
在与根据第三实施例的图4的膨胀阀50相比时，膨胀阀70与膨胀阀50的区别仅仅在于旁路通道30的位置，并且该膨胀阀70具有布置在旁路通道30中的压差控制阀，该压差控制阀在其两端的压差变为等于或高于预定值时打开。因此，膨胀阀70以完全相同的方式操作。
另外，虽然在制冷剂通道27的与温度感测部相对的位置处布置开口，制冷剂通过该开口从旁路通道30供应至制冷剂通道27，但是已经从旁路通道30穿过压差控制阀供应至制冷剂通道27的低温气液混合制冷剂被来自蒸发器4的制冷剂立即朝着制冷剂通道出口15运走，从而气液混合制冷剂与从蒸发器4返回的制冷剂在温度感测部的下游侧被混合，而其温度未被温度感测部感测到。
图7是根据第六实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。在图7中，与图3所示的构成元件相同的构成元件由相同的附图标记表示，并且省略了对其的详细描述。
在根据第六实施例的膨胀阀80中，旁路通道30由穿过主体11形成的通孔形成，使得布置在温度感测部与阀元件17之间的轴26插入穿过该通孔，并且在它的中间部分中形成有孔35。膨胀阀80在通过利用蒸发器4的入口中的压力与其出口中的压力之间的压力差而使湿制冷剂总是与从蒸发器4输送的过热制冷剂混合的结构方面与根据第四实施例的图5的膨胀阀60基本相同，因此膨胀阀80以与膨胀阀60相同的方式操作。
图8是根据第七实施例的膨胀阀的结构的中央纵向剖视图。在图8中，与图4所示的构成元件相同的构成元件由相同的附图标记表示，并且省略了对其的详细描述。
根据第七实施例的膨胀阀90应用于一制冷循环，该制冷循环采用双层管36作为在朝向压缩机1和冷凝器2的侧上的管。双层管36通过同轴地布置外管36a和内管36b而形成，并且因为流经外管36a的制冷剂和流经内管36b的制冷剂被内管36b隔开，所以双层管36具有内部换热器5的功能。
膨胀阀90具有布置在阀元件17敞开的一侧上的高压制冷剂入口12，以及布置在阀元件7的下游侧上的压缩螺旋弹簧19和弹簧接收件20，高温高压液体制冷剂从冷凝器2输送至高压制冷剂入口12。旁路通道30形成在布置阀元件17的低温低压腔室与制冷剂通道27之间，从蒸发器4返回的制冷剂经过制冷剂通道27。在旁路通道30的通向制冷剂通道27的开口端处布置有阀元件32，阀元件32以可沿打开和关闭旁路通道30的方向运动的方式保持在轴26上。阀元件32被压缩螺旋弹簧33沿着使阀元件32安置在阀座31上的方向推动，从而形成压差控制阀。
从双层管36的外管36a输送至高压制冷剂入口12中的高温高压液体制冷剂在经过阀元件17与阀座16之间的间隙时被节流并膨胀成低温低压制冷剂，并且从低压制冷剂出口13输送至蒸发器4。从蒸发器4返回的制冷剂由制冷剂通道入口14接收，并且经过制冷剂通道27而从制冷剂通道出口15输送至双层管36的内管36b。这时，温度感测部感测经过制冷剂通道27的制冷剂的温度和压力，从而控制待输送至蒸发器4的制冷剂的流速。
另外，布置在旁路通道30中的压差控制阀感测低压制冷剂出口13中的制冷剂的压力与制冷剂通道27中的制冷剂的压力之间的压差，从而控制从低压制冷剂出口13流到制冷剂通道27的制冷剂的流速。虽然在制冷剂通道27的与温度感测部相对的位置处形成开口，制冷剂通过该开口从旁路通道30供应至制冷剂通道27，但是已经从旁路通道30经过压差控制阀供应至制冷剂通道27的低温气液混合制冷剂被由蒸发器4蒸发的制冷剂朝着制冷剂通道出口15运走，从而气液混合制冷剂的温度未被温度感测部感测。
虽然在上述实施例中，已经描述了应用于具有内部换热器并且使用HFC-134a作为制冷剂的制冷循环的示例，但本发明也可应用于使用全球变暖系数较小并且物理性质相似的其它制冷剂的制冷循环。
根据本发明的膨胀阀被构造成使得湿制冷剂经过旁路通道而流动至温度传感部的下游侧。因此，当本发明应用于采用内部换热器的制冷循环时，可以降低待经由换热器而输送至压缩机的制冷剂的温度。这使得可以防止被压缩机压缩的制冷剂的温度在高制冷负荷情况下变得太高，从而防止压缩机中的润滑油的热变质。
以上仅当成对本发明原理的说明。另外，因为本领域技术人员容易进行许多修改和变更，所以不希望将本发明限定于所示和所述的确切结构和应用，因此所有的适当修改及等同物可认为是落在所附权利要求及其等同物中的本发明的范围内。
权利要求
1.一种恒温膨胀阀，该恒温膨胀阀被构造成通过使温度感测部感测从蒸发器流出的制冷剂的温度和压力来控制待输送至蒸发器的制冷剂的流速，该恒温膨胀阀包括旁路通道，该旁路通道形成在高压制冷剂入口或低压制冷剂出口与制冷剂通道之间，用于使高压液体制冷剂或低压气液混合制冷剂流动至所述温度感测部的下游侧，其中高压制冷剂供应至所述高压制冷剂入口，低压制冷剂从所述低压制冷剂出口输送至所述蒸发器，所述制冷剂通道使从所述蒸发器流出的所述制冷剂通过。
2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路通道是穿过主体形成在所述高压制冷剂入口与所述制冷剂通道之间的孔。
3.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路通道在穿过主体形成在所述高压制冷剂入口与所述制冷剂通道之间的通道中具有压差控制阀，该压差控制阀在其两端的压差变得不低于预定值时打开。
4.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路通道是穿过主体形成在所述低压制冷剂出口与所述制冷剂通道之间的孔。
5.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路通道在穿过主体形成在所述低压制冷剂出口与所述制冷剂通道之间的通道中具有压差控制阀，该压差控制阀在其两端的压差变得不低于预定值时打开。
6.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路通道是穿过主体形成的通孔，使得一轴插入穿过该通孔，所述轴布置在所述温度感测部与阀元件之间，该阀元件控制输送至所述蒸发器的制冷剂的流速。
7.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路通道在通孔中具有压差控制阀，该压差控制阀在其两端的压差变得不低于预定值时打开，所述通孔穿过主体形成，使得一轴插入穿过该通孔，所述轴布置在所述温度感测部与阀元件之间，该阀元件控制输送至所述蒸发器的制冷剂的流速。
8.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，该膨胀阀应用于设有内部换热器的制冷循环，所述换热器在从冷凝器流出的制冷剂与吸入压缩机的制冷剂之间进行换热。
全文摘要
本发明提供了一种膨胀阀。该膨胀阀能够防止被压缩机压缩的制冷剂的温度在使用内部换热器的制冷循环上的制冷负荷较高时变得太高。一种恒温膨胀阀应用于设有内部换热器的制冷循环，所述换热器在从冷凝器流至膨胀阀的高温制冷剂与从蒸发器经由膨胀阀流至压缩机的低温制冷剂之间进行换热。该膨胀阀包括旁路通道，用于使高压制冷剂入口或低压制冷剂出口中的制冷剂流至温度感测部的下游侧，使得湿制冷剂与过热程度受膨胀阀控制的制冷剂混合。这降低了在制冷负荷较高时被吸入压缩机中的制冷剂的温度，从而防止被压缩机压缩的制冷剂的温度变得太高。
文档编号F25B41/06GK101033805SQ20071008602
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者広田久寿 申请人:株式会社Tgk