专利名称：高压控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以应用于使用处于超临界状态的致冷剂(例如二氧化碳(CO2))的致冷循环中的高压控制阀(膨胀阀)。
背景技术：
通常，在CO2被用作致冷剂的情况下，致冷循环的理论效率低于传统使用的HFC 134a致冷剂的理论效率。
因此，如图1中所示，必须通过使用内部热交换器8在离开气体冷却器(散热器)2的致冷剂与进入压缩机1的致冷剂之间进行热交换来提高致冷循环的COP(性能系数)。当使用内部热交换器8时，进入压缩机的致冷剂被加热。因此，焓“i”增加，并且致冷剂被过热。
图8A为显示进入压缩机的致冷剂在内部热交换器8中被过热的情况下的COP的提高效果的曲线图。关于这一点，图式中的TS表示蒸发器4的致冷剂蒸发温度。蒸发器4中的致冷剂的温度越高，则COP的提高效果会提高的更多。在用于车辆用途的空调器的情况下，在空转操作时，压缩机1的旋转速度降低。因此，就用于车辆使用的空调而言，其冷却能力很低。当蒸发器4中的致冷剂蒸发温度升高时，内部热交换器8的COP的提高效果会增大。因此，通过使用内部热交换器8可以提供很大的优点。
图8B为显示用于相对于离开散热器2的致冷剂的温度控制COP被最大化的压力的压力控制的曲线图。如所述曲线图中所示，已知以下的特征。在进入压缩机1的致冷剂通过内部热交换器8被加热的情况下，蒸发器4中的致冷剂蒸发温度很高。离开散热器2的致冷剂的温度越高，则致冷剂被过热的情况下的控制压力会越低。在这种连接中，如图式中所示的SH表示过热。
提供上述特性的原因将如下做出说明。在图9中所示的莫里尔图(Mollier chart)中，显示CO2的物理性质，已经被压缩机1吸入的致冷剂理想地是遵循等熵曲线并被压缩成高温及高压的致冷剂。根据CO2致冷剂的物理性质，等熵曲线“s”的倾斜度在焓增加的莫里尔图的右侧减小。当在相同的压力下进行比较时，如与被吸入及被压缩的饱和气体致冷剂的情况相比，在将致冷剂压缩到相同压力的情况下焓“i”(＝压缩机的功率)的增加会大于过热的致冷剂被压缩时的增加。
因此，在使用CO2致冷剂的致冷循环中，已知的控制方法为致冷剂的压力被控制到相对于散热器2出口处的致冷剂温度使COP最大的高压。然而，在提供内部热交换器8的情况下，当用于驱动压缩机1的功率增加时，COP被增至最大的压力变得很低。当控制压力如上所述被减小时，可以提供的优点在于可以增强其它高压部件(例如压缩机1和散热器2)的耐用性。
在车辆空转操作时，不会产生气流。因此，至散热器2的气流减少。除此之外，由于从发动机舱流动的热空气的流动，吸入空气的温度升高，并且离开散热器2的致冷剂的温度增加。因此，在使用内部热交换器8的情况下，必须使用具有控制特性的高压控制阀3，其中控制压力相对于离开散热器的致冷剂的相同温度很低。
就用于控制处于超临界状态的CO2的压力的高压控制阀(膨胀阀)而言，JP-A-9-264622(专利文件1)和JP-A-2000-193347(专利文件2)的政府公报披露众所周知的高压控制阀。
在上述的专利文件1和2中，作为用于操作控制阀的位移部件的感温部分，高压控制阀被示出，其中，作为在致冷循环中循环的致冷剂的相同的CO2致冷剂被充入气密空间内。尤其，在专利文件1中，高压控制阀被示出，其中将CO2致冷剂充入气密空间内的充入密度为450kg/m3至950kg/m3。然而，专利文件1和2中所示的高压控制阀被应用于未使用内部热交换器8的致冷循环中。即，对于专利文件1和2中所示的高压控制阀而言要被应用于包括内部热交换器8的致冷循环中是困难的。
发明内容
考虑到现有技术的上述问题已提出本发明。本发明的一个目的是提供一种高压控制阀，其特征在于所述高压控制阀可以应用于具有内部热交换器的致冷循环中；可以提高循环的COP；可以使冷却变得容易；不必过度增强其中形成有充有CO2的气密空间(感温部分)的元件的机械强度，即，元件的机械强度可以与其它高压部件的机械强度相同；以及制造成本很低。
本发明的一种高压控制阀在具有内部热交换器的致冷循环中被布置在从内部热交换器到蒸发器形成的致冷剂通道中，在所述制冷循环中，使用其压力为超临界压力的致冷剂。所述高压控制阀根据离开散热器的致冷剂的温度来控制所述内部热交换器的出口侧的致冷剂压力。在所述高压控制阀中，致冷剂在所述阀体关闭的状态下被充入感温部分内，其中所述感温部分的内部压力根据所述散热器的出口侧的致冷剂温度而变化，所述致冷剂的充入密度为200至600kg/m3。由于前述原因，不必过度增强所述感温部分的机械强度，即，所述感温部分的机械强度可以与其它高压部件的机械强度相等。因此，可以减少制造成本。
在本发明的一种高压控制阀中，将致冷剂充入所述感温部分内的充入密度被限制为200至450kg/m3。因此，可以进一步减小控制压力。因此，将变得不必增加所述感温部分的机械强度。关于这一点，上述的致冷剂密度为在所述阀体关闭的状态下充入的密度。
在本发明的一种高压控制阀中，当高压升高到高于所述感温部分的内部压力预定值时，所述高压控制阀打开。这显示出当由除了充入所述感温部分内的致冷剂的内部压力之外的原因给出在阀关闭方向上推动阀的力时，可以减小将致冷剂充入所述感温部分内的充入密度。
在本发明的一种高压控制阀中，由弹性元件给出、或者由充入所述感温部分内的不可凝气体与致冷剂一起给出、或者由它们的组合给出对应于预定值的负载。所述不可凝气体的例子为氮气和氦气。
在本发明的一种高压控制阀中，所述弹性元件的力为螺旋弹簧的弹力、隔膜本身所产生的弹力、或者波纹管(bellows)所产生的弹力、或者其组合所产生的弹力。由于前述内容而可以进一步减小将致冷剂充入所述感温部分内的充入密度。
在本发明的一种高压控制阀中，当离开所述散热器的致冷剂的温度不小于50℃时，所述压缩机吸入的致冷剂被所述内部热交换器加热，使得过热可以为10℃或更大。由于前述内容，可以减小将致冷剂充入所述感温部分内的充入密度，并且还可以减小所述控制压力，而不会降低致冷循环的COP。
从结合附图如以下所阐述的本发明的优选实施例的说明可以更充分地理解本发明。
在图示中图1为用于说明包括内部热交换器的致冷循环的示意图，其中本发明的一实施例的高压控制阀被包括在所述致冷循环中；图2为显示本发明的第一实施例的高压控制阀的示意图；图3为显示本发明的第二实施例的高压控制阀的示意图；图4为显示本发明的第三实施例的高压控制阀的示意图；图5为显示本发明的第四实施例的高压控制阀的示意图；图6为显示本发明的第五实施例的高压控制阀的示意图；图7为显示本发明的第六实施例的高压控制阀的示意图；图8A为用于说明使用内部热交换器时的致冷循环的性能系数(COP)的提高效果的曲线图；图8B为显示当蒸发器中的致冷剂的温度为0℃时，相对于离开散热器的致冷剂的温度使COP最大的高压控制压力的曲线图；图8C为显示当蒸发器中的致冷剂的温度为20℃时，相对于离开散热器的致冷剂的温度使COP最大的高压控制压力的曲线图；图9为二氧化碳(CO2)的莫里尔图；以及图10为用于比较冷却时的控制特性的曲线图。
具体实施例方式
参看图式，以下将说明本发明的实施例的高压控制阀。图1是用于说明致冷循环(超临界致冷循环)的示意图，其中内部热交换器被包括在所述致冷循环中，并且二氧化碳(CO2)致冷剂在所述致冷循环中循环。本发明的实施例的高压控制阀优选地用于其内包括内部热交换器的致冷循环。图2是显示应用于图1中所示的致冷循环中的第一实施例的高压控制阀的截面图。在图1中，附图标记1为用于吸入及压缩致冷剂(CO2)的压缩机，附图标记2为用于冷却被压缩机1所压缩的致冷剂的气体冷却器(散热器)。散热器2所冷却的致冷剂进一步被内部热交换器8冷却并被传送到高压控制阀(膨胀阀)3。高压控制阀3根据散热器2出口侧的致冷剂温度控制内部热交换器8出口侧的致冷剂的压力。同时，高压控制阀3用作减小致冷剂的高压的减压装置。感温筒7被设置在散热器2出口侧的管子上。所述感温筒7通过毛细管(capillary tube)6连接到膨胀阀3。因此，膨胀阀3的阀打开程度根据充入感温筒7内的气体的内部压力的变化受到控制。在本发明中，充入感温筒7内的气体为与循环致冷剂相同的CO2。
附图标记4为用于使2-相致冷剂(气体和液体)蒸发的蒸发器，所述致冷剂的压力通过高压控制阀3已被减小。附图标记5为用于分离气相致冷剂和液相致冷剂的收集器。同时，收集器5暂时储存致冷循环中多余的致冷剂。从收集器5排出的气相致冷剂进入内部热交换器8。致冷剂被内部热交换器8加热并接着被吸入压缩机1内。如上所述，内部热交换器8被布置在致冷循环中，使得热量可以在从散热器2流动到高压控制阀3的致冷剂与从收集器5返回到压缩机1的致冷剂之间进行交换。因此，高压控制阀3被布置在从内部热交换器8到蒸发器4形成的致冷剂通道中。这些部件构成闭合回路，其中所述部件通过管子彼此相连且顺序为压缩机1→散热器2→内部热交换器8→高压控制阀3→蒸发器4→收集器5→内部热交换器8→压缩机1。CO2致冷剂在封闭回路中循环。
接下来参看图2，以下将说明用于第一实施例的致冷循环的高压控制阀3A。在高压控制阀3A的本体33中，一部分致冷剂通道被形成且通过阀口33a从内部热交换器8通向蒸发器4。本体33包括连接到内部热交换器8一侧的进口33b；连接到蒸发器4一侧的出口33c；用于布稍后所述的感温部分的第一开口33d；以及用于设置调节弹簧(螺旋弹簧)36的第二开口33e。阀体31被容纳在本体33中。所述阀体31打开及关闭阀口33a。由于前述内容，形成于本体33中并连接到内部热交换器8的出口侧的上游空间C1以及连接到蒸发器4的进口侧的下游空间C2互相连通或互不连通。
感温部分被连接到本体33的第一开口33d。所述感温部分包括隔膜32；盖体35；下侧支承构件34；连接到盖体35的毛细管6；以及连接到毛细管6的前端部的感温筒7。气密空间A形成于感温部分中。即，当隔膜32的周边被置于并固定到感温筒7和毛细管6连接至其的盖体35与下侧支承构件34之间时，构成感温部分。隔膜32为由不锈钢制成的薄膜构件。所述隔膜32根据外部与内部之间的压力差而变形并被位移。下侧支承构件34包括圆柱形部分34a；以及凸缘部34b。当形成于圆柱形部分34a的外圆周上的螺纹部被拧到本体33的第一开口33d时，感温部分连接到本体33上。与在所述循环中循环的致冷剂相同的致冷剂CO2被充入包括感温筒7和毛细管6的气密空间A中。关于这一点，感温筒7被配置在散热器2的出口管上。
就阀体31而言，从阀门部分31a经由下侧支承构件34的圆柱形部分34a向上延伸的一个端部31b被固定到隔膜32。圆柱形部分34a的内表面与阀体31的外圆周表面之间形成横截面为环形的间隙B。所述间隙B与连接到内部热交换器8出口侧的上游空间C1相连通。因此，内部热交换器8出口侧的致冷剂压力通过所述间隙B作用于隔膜32。关于这一点，气密空间A中的致冷剂主要受感温筒7所检测的散热器2出口侧的致冷剂温度影响。
调节螺母37被拧到阀体31的另一端部31c，所述端部经由阀口33a从阀门部分31a向下延伸。调节弹簧(螺旋弹簧)36被置于阀口33a的下表面的周边与调节螺母37之间，从而推动阀体31以使阀关闭。当调节螺母37旋转时，调节弹簧36的初始负载可以被任意调节。在这种情况下，当阀口33a关闭时，调节弹簧36的初始负载为调节弹簧36所产生的弹力。调节弹簧36、调节螺母37和其它部件被配置在连接到蒸发器4的进口侧的下游空间C2中。当罩盖38被连接到本体33的第二开口33e时，下游空间C2的下部被封闭。
在如上所述构成的第一实施例的高压控制阀3A中，阀体31的阀关闭力由气密空间A的内部压力和调节弹簧36所产生。阀体31的阀打开力由内部热交换器8出口侧的致冷剂压力所产生。当两个力恰好互相平衡时，高压控制阀3A可以打开或关闭。气密空间A中的内部压力主要通过其中设有感温筒7的散热器2的出口侧的致冷剂温度而变化。当阀口33a的程度通过散热器2出口侧的致冷剂温度而变化时，内部热交换器8出口侧的致冷剂压力受到控制。
接下来，将给出关于充入高压控制阀的气密空间A的CO2致冷剂的充入密度的说明，所述密度为本发明的特性。在本实施例中，内部热交换器被设置在致冷循环中。因此，在本实施例中，必须以与充入JP-A-9-264622和JP-A-2000-193347的政府公报中所述的控制阀的气密空间内的致冷剂充入密度相比较的低的充入密度来充入致冷剂。具体地，如图8C中所示，在使用具有较小的热交换能力的内部热交换器8及控制压力为15MPa的情况下，其中当散热器2的出口的致冷剂温度在所吸入的致冷剂的过热(压缩机所吸入的致冷剂通过内部热交换器而被过热)为10℃的情况下为60℃时，COP在所述控制压力下增至最大，必须使致冷剂充入密度保持在约600kg/m3。
如图8A中所示，就内部热交换器8而言，热交换能力越大，则COP提高得越多。另一方面，当压缩机1的所吸入的致冷剂的温度升高时，压缩机1处所排出的致冷剂的温度也会升高。因此，适当的是致冷剂被过热15至25℃。在这种情况下，为了使控制压力为14.2MPa，当离开散热器2的致冷剂的温度为60℃时使COP在所述控制压力下增至最大，必须使致冷剂充入密度保持在约570kg/m3。
从如稍后所述的保持高压控制阀3的耐压性质的观点来看，优选的是充入高压控制阀3的感温部分的气密空间A内的致冷剂充入密度较低。因此，当感温部分的内部压力通过使用用于在阀关闭方向上推动阀的推动弹簧(螺旋弹簧36)而减小2MPa时，即使当散热器2的出口的致冷剂温度为60℃时，致冷剂充入密度约为450kg/m3，也可以确保用于控制高压控制阀3的控制压力，其中COP在所述控制压力下增至最大。
在使用CO2致冷剂的致冷循环中，通过检测散热器2的出口的致冷剂温度或内部热交换器8的出口的致冷剂温度来控制高压。因此，当致冷循环被应用于用于车辆使用的空调中时，高压控制阀3必须配置在发动机舱内。因为发动机舱的温度高于外部空气温度，且已被散热器2冷却的致冷剂在制冷循环被停止(压缩机1停止时)无法流到高压控制阀3内，高压控制阀3可以被加热到高于外部空气温度的发动机舱内的温度。因此，高压控制阀3在某些情况下被加热到100℃至120℃。当预定密度的致冷剂被充入高温控制阀3内的感温部分中时，如果大气温度升高且所充入的致冷剂被加热，则感温部分中的内部压力会突然升高。
当散热器2的出口处的致冷剂温度被冷却到接近外部空气温度的温度时，发动机舱中的最大温度比离开散热器2的致冷剂的最大温度高30至60℃。对于上述原因，在停止操作时，感温部分中的内部压力会高于使用CO2致冷剂的致冷循环中的最大高压。因此，对于感温部分需要远高于其它高压部件的耐压性质。
从图9中所示的CO2致冷剂的莫里尔图可以看出，密度越高，则压力相对于温度会突然升高得更大。因此，为了减小感温部分中的内部压力的增加，必须减小致冷剂的充入密度。尤其当充入密度超过600kg/m3时，横过等密度线的等温线的倾斜度增加。因此，相对于温度的增加会出现内部压力的增加。
在高压部件的最大容许压力被设定成大约18MPa时，当感温部分中的压力的上限被设定成相同的数值时，不必使感温部分的机械强度被过度增加，即，感温部分的机械强度可以与其它高压部件的机械强度相同。因此，可以以低成本获得高压控制阀。
因此，在本实施例中，进入感温部分的气密空间内的CO2致冷剂的充入密度必须如下设定。
在最大的大气温度为80℃的情况下，CO2致冷剂的充入密度不大于约550kg/m3。
在最大的大气温度为100℃的情况下，CO2致冷剂的充入密度不大于约450kg/m3。
在最大的大气温度为120℃的情况下，CO2致冷剂的充入密度不大于约360kg/m3。
即使在温度低的位置被选定为发动机舱内的安装位置时，也可能会使温度升高到最大值100℃。因此，优选的是充入密度不大于450kg/m3。
在第一实施例中，调节弹簧(螺旋弹簧)36在打开阀的方向上施加负载。然而，可以使充入密度相对于目标控制压力减小对应于弹簧负载的量。因此，螺旋弹簧、隔膜或波纹管的弹力会更有效的应用于这种情况中。
当感温部分中的致冷剂的充入密度被减小时，相对于散热器2的出口温度的控制压力被减小。然而，当如前所述使用内部热交换器8时，使COP最大的控制压力也减小。因此，当使用内部热交换器8时，可以减小高压控制阀3的感温部分中的致冷剂的致冷剂密度而不会使COP降低。
关于这一点，如图9的莫里尔图中所示，当致冷剂的温度和压力接近临界点时，等温线的倾斜度会突然减小，并且焓的变化相对于压力的变化而增加。当散热器2的出口处的焓增加时，辐射量会减小且冷却性能下降。因此，优选的是，在控制压力被减小的致冷剂温度为临界温度附近的40℃的时间点处的高压为不小于9MPa(图9中的点P)。即使在还使用由螺旋弹簧36给出初始负载的方法时，除非感温部分在40℃的温度下的内部压力为7MPa或更大(2MPa相当于弹簧的负载)，否则冷却性能将显著下降。因此，优选的是在将致冷剂充入感温部分内时的致冷剂充入密度不小于200kg/m3。
在使用CO2致冷剂的致冷循环开始时，高压控制阀3被加热到发动机舱中的大气温度。因此，感温部分中的内部压力高于用于控制高压的标准控制压力。因此，阀处于关闭状态。因此，当少量致冷剂从设置在阀门部分附近的排出孔(bleeding hole)(图中未示)循环时，已被散热器2冷却的致冷剂流动到高压控制阀3，使得所述致冷剂可以用于冷却感温部分。当感温部分的温度降低且感温部分的内部压力减小到控制高压的控制范围内时，高压控制阀3打开并使致冷剂的流率增加。因此，可以获得最大的冷却性能。因此，为了加快冷却，重要的是使感温部分中的内部压力快速减小到标准控制压力范围内。为了使感温部分中的内部压力减小到标准控制压力范围内，有效的是通过使用内部热交换器8将控制压力设定成较低值，并且减小进入机械式高压控制阀3的感温部分内的致冷剂的充入密度。
图10为示意性地显示冷却时所获得效果的曲线图。在停止操作时，在高压控制阀3在发动机舱中被加热到大约80℃的条件下，致冷循环开始。此时，当感温部分的内部压力超过致冷循环的上限(在这种情况下为13MPa)时，高压控制阀3关闭。因此，已被散热器2冷却的少量致冷剂从靠近阀设置的排出孔流动并冷却感温部分。此时，高压通过可变化地改变压缩机1的容量而被控制，使得压力不会超过上限操作压力。
当感温部分的温度降低且内部压力变得低于操作压力的上限时，高压控制阀3打开，并且压缩机1的容量增至最大。因此，致冷剂的流动速率增加，并且可以展现出最大的冷却性能。在将致冷剂充入感温部分内的充入密度高的情况下，与将致冷剂充入感温部分内的充入密度低的情况相比，为了使感温部分的内部压力减小到低于操作压力的上限，必须将感温部分冷却到较低温度。因此，在开始时用于冷却感温部分所需的时间期间被延长，即，致冷剂的流率低的时间期间被延长。因此，耗费较长时间来降低从用于车辆使用的空调吹出的空气的鼓风温度。
充入感温部分内的致冷剂的充入密度为阀体关闭或者感温部分处于最大容量的状态的条件下的数值。
图3为显示第二实施例的高压控制阀3B的截面图。在第二实施例的高压控制阀3B中，本体33中形成第一通道D和第二通道E，其中所述第一通道为从散热器2到内部热交换器8形成的致冷剂通道的一部分，所述第二通道为从内部热交换器8通过阀口33a到蒸发器4形成的致冷剂通道的一部分。第一通道D和第二通道E各自独立形成。在第二实施例中，毛细管6和感温筒7被移除，并且用于充入CO2致冷剂的充入管35b被连接到盖体35。致冷剂被从充入管35b充入气密空间A内。在完成充入致冷剂之后，充入管35b关闭。进一步而言，在第二实施例中，用于将散热器2出口侧的致冷剂温度传递到感温部分中的气密空间A中的致冷剂的间隙B被设置在第一通道D一侧，而用于打开及关闭阀口33a的阀体31的阀门部分31a被设置在第二通道E一侧。
就阀体31而言，从阀门部分31a跨过第一通道D、通过下侧支承构件34的圆柱形部分34a向上延伸的一个端部31b被固定到隔膜32，横截面为环形的间隙B被设置在圆柱形部分34a的内表面与阀体31的外圆周表面之间。所述间隙B与连接到散热器2出口侧的第一通道D相连通。因此，在第二实施例中，散热器2出口侧的致冷剂流入间隙B内而非感温筒7，并且这个致冷剂的温度被传递到感温部分的气密空间A中的致冷剂。同时，散热器2出口侧的致冷剂的压力作用于隔膜32。
用于使内部热交换器8与蒸发器4相连通的阀口33a被配置在第二通道E中。因此，调节弹簧36和调节螺母37也被配置在第二通道E中，其中所述调节弹簧和调节螺母被配置在向下延伸过用于打开及关闭阀口33a且穿过阀口33a的阀体31的阀门部分31a的阀体31的另一端部31c。
CO2致冷剂以与第一实施例相同的方式以200至600kg/m3的充入密度充入感温部分的气密空间A内。优选的是CO2致冷剂以200至450kg/m3的充入密度充入。
第二实施例的其它详细结构与第一实施例的结构相同。因此，此处将省略说明。
图4为显示第三实施例的高压控制阀3C的截面图。第三实施例的高压控制阀3C涉及感温部分内置式高压控制阀3C，其中感温部分被配置在致冷剂通道内部。以下将说明高压控制阀3C。附图标记310为外壳，所述外壳形成从散热器2到内部热交换器8所形成的致冷剂通道的一部分(上游侧空间M)，并且还形成从内部热交换器8到蒸发器4所形成的致冷剂通道的一部分(下游侧空间N)。所述外壳310包括第一外壳311，连接到散热器2一侧的第一进口313、连接到内部热交换器8进口侧的第一出口314以及连接到内部热交换器8出口侧的第二进口315形成于所述第一外壳内；以及第二外壳312，与第二进口315连通的开口317和连接到蒸发器4一侧的第二出口316形成于所述第二外壳内。
附图标记321为连接部(隔板部)，所述连接部形成控制阀体320的一部分外壳，同时用于通过螺纹连接将控制阀体320固定到第二外壳312。所述连接部(隔板部)321与第二外壳312相接合，并且和稍后所述的控制阀体320的一部分一起将外壳310内的空间分成上游侧空间M和下游侧空间N。阀口322形成于连接部321中，从而使内部热交换器8一侧与蒸发器4一侧连通。所述阀口322由阀体323打开及关闭。
作为感温部分的气密空间A形成于上游侧空间M中。由不锈钢制成的薄膜隔膜325被置于所述气密空间A的中部，其中所述隔膜根据气密空间A的内部与外部之间的压力差而变形并被位移。所述薄膜隔膜325以使隔膜325的圆周边缘保持在隔膜的上侧支承构件324与隔膜的下侧支承构件326之间的方式形成，其中所述上侧支承构件被配置在隔膜325的厚度方向上的端部侧，所述下侧支承构件配置在隔膜325的厚度方向上的另一端部侧。
阀体323的一个端部侧被固定到隔膜325上，而另一端部侧被拧到穿过阀口322延伸的调节螺母328上。用于在阀关闭方向上推动阀体323的调节弹簧(螺旋弹簧)327被置于阀口322的下表面与调节螺母328之间。当调节螺母328转动时，调节弹簧327的初始负载可以任意调节。
CO2致冷剂以与前述实施例相同的方式经由连接到上侧支承构件324的充入管329充入第三实施例的高压控制阀3C的气密空间A内。充入CO2致冷剂的充入密度被设定在200至600kg/m3。优选的是充入CO2致冷剂的充入密度被设定在200至450kg/m3。
因此，高压控制阀3C通过位于上游侧空间M中的气密空间检测散热器2出口侧的致冷剂温度，并且通过平衡内部压力所产生的力与调节弹簧327的弹力的总和(阀关闭力)以及内部热交换器8出口侧的致冷剂压力所产生的力(阀打开力)来进行操作。
关于这一点，就高压控制阀3C中的致冷剂流动而言，形成两个流动。一个流动是通过上游侧空间M从散热器2流动到内部热交换器8，另一个流动是通过下游侧空间N(阀口322)从内部热交换器8流动到蒸发器4。
图5为显示第四实施例的高压控制阀3D的截面图。在所述第四实施例中，代替设置在图2中所示的第一实施例的高压控制阀3A中的调节弹簧36，例如，热膨胀系数低于CO2致冷剂的氮气(N2)或氦气(He)与CO2致冷剂一起被充入气密空间A内。即，第四实施例如下而构成。致冷剂和热膨胀系数低于致冷剂的气体互相混合的混合气体被充入感温部分的气密空间A内。在第一实施例的构造中，本体33的第二开口33e关闭，并且从第一实施例的构造中移除低于阀体31的阀门部分31a的延伸部、调节弹簧36和调节螺母37。其它构造点与第一实施例的高压控制阀3A相同。因此，在此将省略说明。
在第四实施例中，就关闭阀体31的阀关闭力而言，仅有内部压力起作用。所述压力由充入气密空间A内的混合气体所产生，其中散热器2出口侧的致冷剂温度被传输到所述气密空间。就阀打开力而言，内部热交换器9出口侧的致冷剂压力起作用。如上所述，在第四实施例中，热膨胀系数低于致冷剂的气体执行调节弹簧36的功能。在致冷剂为CO2且被混合的气体为N2的情况下，充入CO2的充入密度为200至600kg/m3。优选的是充入CO2的充入密度为200至450kg/m3。充入N2的充入密度为10至40kg/m3。然而，在这种情况下，充入CO2的充入密度可以被充入N2的充入密度而减小。
图6为显示第五实施例的高压控制阀3E的截面图。在所述第五实施例中，代替设置在图3中所示的第二实施例的高压控制阀3B中的调节弹簧36，热膨胀系数低于CO2致冷剂的氮气(N2)或氦气(He)与CO2致冷剂一起被充入气密空间A内。即，第五实施例如下而构成。CO2致冷剂和热膨胀系数低于CO2致冷剂的气体互相混合的混合气体被充入作为感温部分的气密空间A内。在第五实施例的构造中，本体33的第二开口33e关闭。进一步而言，从第二实施例的构造中移除低于阀体31的阀门部分31a的延伸部、调节弹簧36和调节螺母37。构造的其它点与第二实施例的高压控制阀3B相同。因此，在此将省略说明。充入气密空间A内的混合气体与第四实施例的混合气体相同。因此，在此将省略说明。
图7为显示第六实施例的高压控制阀3F的截面图。在所述第六实施例中，热膨胀系数低于CO2致冷剂的氮气(N2)或氦气(He)与CO2致冷剂一起被充入气密空间内，而非将调节弹簧327设置在图4中所示的第三实施例的内置式高压控制阀3C中。即，第六实施例如下而构成。其中CO2致冷剂和热膨胀系数低于CO2致冷剂的气体互相混合的混合气体被充入作为感温部分的气密空间A内。从第三实施例的构造中移除低于阀体323的阀口322的延伸部、调节弹簧327和调节螺母328。构造的其它点与第三实施例的高压控制阀3C相同。因此，在此将省略说明。充入气密空间A内的混合气体与第四实施例的混合气体相同。因此，在此将省略说明。
关于这一点，在上述的各实施例中，不仅可以使用调节弹簧(螺旋弹簧)，而且还可以使用隔膜或波纹管，以产生用于关闭阀体31、323的推力。
如上所述，本发明可以应用于任何类型的高压控制阀3A至3F中，包括图2中所示的第一实施例和图5中所示的第四实施例的感温筒型高压控制阀3A、3D，包括盒型高压控制阀3B、3E，其中感温部分如图3中所示的第二实施例和图6中所示的第五实施例中所示被设置在盒形本体部中，并且包括内置型高压控制阀3C、3F，其中感温部分如图4中所示的第三实施例和图7中所示的第六实施例中所示被设置在致冷剂通道中。重要的一点在于CO2致冷剂以200至600kg/m3的充入密度被充入作为感温部分的气密空间A内。优选地是CO2致冷剂以200至450kg/m3的充入密度充入气密空间A内。由于前述内容，在包括内部热交换器的CO2致冷剂的致冷循环中，在致冷循环应用于用于车辆使用的空调中的情况下，可以提高致冷循环的COP，并且可以增加冷却速度。
通过减小将CO2致冷剂充入感温部分的气密空间内的充入密度，不必仅仅过度增加感温部分的机械强度，即，感温部分的机械强度可以与其它高压部件的机械强度相同。因此，可以降低高压控制阀的制造成本。
尽管已通过参考为了说明而选择的特定实施例来说明本发明，然而在不偏离本发明的基本概念和范围的前提下可以做许多修改对于本领域普通技术人员应该是显而易见的。
权利要求
1.一种高压控制阀，所述高压控制阀在具有内部热交换器的致冷循环中被布置在从内部热交换器到蒸发器所形成的致冷剂通道中，在所述制冷循环中，使用压力为超临界压力的致冷剂，在所述内部热交换器中，热交换在散热器的出口处的致冷剂与被吸入压缩机内的致冷剂之间进行，所述高压控制阀通过根据所述散热器的所述出口处的致冷剂的温度调节阀口的打开程度来控制所述内部热交换器的出口侧的致冷剂压力，所述高压控制阀包括感温部分，所述感温部分的内部压力根据所述散热器的出口侧的致冷剂温度而变化；阀体，所述阀体用于调节与所述感温部分的内部压力的变化机械链接的所述阀口的打开程度；以及用于容纳所述阀体的本体，其中将致冷剂充入所述感温部分内的充入密度在所述阀体关闭的状态下为200至600kg/m3。
2.根据权利要求1所述的高压控制阀，其中充入致冷剂的充入密度在所述阀体关闭的状态下优选地为200至450kg/m3。
3.根据权利要求1所述的高压控制阀，其中当高压升高到高于所述感温部分的内部压力预定值时，所述高压控制阀打开。
4.根据权利要求3所述的高压控制阀，其中对应于所述预定值的负载由弹性元件提供、或者由与致冷剂一起充入所述感温部分内的不可凝气体提供、或者由其组合提供。
5.根据权利要求4所述的高压控制阀，其中所述弹性元件的力为螺旋弹簧的弹力、隔膜本身所产生的弹力、或者波纹管所产生的弹力、或者其组合所产生的弹力。
6.根据权利要求1所述的高压控制阀，其中当所述散热器的所述出口处的致冷剂的温度不小于50℃时，所述压缩机所吸入的致冷剂被所述内部热交换器加热，使得过热可以为10℃或更大。
全文摘要
一种高压控制阀，所述高压控制阀在具有内部热交换器8的CO
文档编号F25B41/06GK1967025SQ20061014479
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者太田宏巳, 梯伸治 申请人:株式会社电装