CN1155790C - 膨胀阀及制冷系统 - Google Patents

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Abstract

一种制冷系统，将压缩机、用于将经压缩机压缩成高温高压的气态冷却介质进行凝缩的冷凝器、将冷凝后的冷却介质进行气液分离并除去冷却介质中的水分和尘埃的贮液槽、使来自于贮液槽的冷却介质膨胀的膨胀阀、以及将来自于膨胀阀的冷却介质与空气进行热交换的蒸发器通过配管连接而构成；冷却介质是非氯系卤化烃，膨胀阀包括在设于阀本体上的高压冷却介质的入口通路和低压冷却介质的出口通路之间具有阀口的阀部和控制该阀部开度的、感测来自于蒸发器的温度的驱动部，在阀口的阀座部上紧固有比阀本体硬度高的金属节流孔元件。

Description

膨胀阀及制冷系统
技术领域
本发明涉及用于车辆用空调装置和冷藏柜等的膨胀阀及制冷系统。
背景技术
图6所示为汽车用空调装置的冷气循环系统，该制冷循环系统50是由以下部分组成：通过联轴器被图中未画出的活动引擎驱动的压缩机51；用于将被压缩机51压缩后的高温高压的冷却介质气体进行冷却凝缩的冷凝器52；将在冷凝器52中冷凝后的冷却介质进行气液分离并除去冷却介质中的水分及杂质的贮液槽53；使经过贮液槽53后的冷却介质膨胀的膨胀阀54；将放入汽车室内的空气进入冷却的空气与冷却介质热交换用的蒸发器55。并用配管将以上各部分连接起来。
如我们所知的昭和51-86852号专利公报上记述的那样，使用在该冷却介质循环系统中的内部均压式膨胀阀54，具有被设在阀本体上部的隔膜上下划分成的加压室和均压室，该均压室与本体内部空间由均压通道连通。
对于这种空调等制冷装置，可使用R11(CCI2F)、R12(CCI2F2)等氟里昂系列的冷却介质。但是，用含氯的卤素置换碳氢化合物中的全部氢原子后的这类氟里昂，会破坏平流层的臭氧层，所以，在全世界都是被限制使用的。因此，为防止臭氧层的破坏，作为替代氟里昂的冷却介质系列，开发了含氢卤化碳氢化合物冷却介质系列，例如，R22(CHCIF2)、R123(CF3CHCI2)、R111b(CCI2FCH3)、R131a(CF3CH2F)、R152a(COOF2CH3)等。其中还有，特别是非氯系列卤化烃，例如R134a(CF3CH2F)、R152a(CHF2CH3)等受到重视。
但是，这类非氯系列卤化烃与过去的氟里昂系列的冷却介质相比，其润滑性较差，有时需在冷却介质中掺入金属粉等物质。
构成制冷系统的部件中，膨胀阀其阀体相对孔板因为阀门的开合是活动的，所以冷却介质中的金属粉等微粒容易造成孔板与阀座的接触面的磨损和被称做磨蚀的腐蚀作用。
发明内容
本发明就是提供一种能去除上述缺点有膨胀阀和制冷循环系统。
另外，如日本专利5-346276号公报所记述的那样，在由黄铜做成的阀本体的节流孔元件内，设有不锈钢制的导向构件，并使其可自由滑动，引导操作阀体的动作棒。
本发明的膨胀阀，在阀口与阀芯接触的阀座部，将圆筒形的节流孔元件固定在上面。该节流孔元件是用比阀本体的材料硬度更高的金属材料制成的。
利用阀芯前端部与阀口的阀座部的离合进行阀门的开闭。因为阀座部是由高硬度材料制成的，所以，可防止磨蚀等腐蚀现象。
附图说明
图1是本发明的内部均压式膨胀阀的整体纵断面图；
图2是本发明的第1实施形式中的节流孔元件安装部分的放大断面图；
图3是本发明的第1实施形式中的节流孔元件的局部断面图；
图4是本发明的第2实施形式中的节流孔元件的局部断面图；
图5是本发明的第3实施形式中的节流孔元件的局部断面图；
图6是制冷系统的结构图；
图7是本发明的其它实施形式的膨胀阀的断面图；
图8是图7中主要部分的放大图；
图9是本发明的另一实施形式的膨胀阀的断面图；
图10是图9的主要部分放大图；
图11是本发明的又一实施形式的膨胀阀的断面图；
图12是图11的主要部分放大图；以及
图13是本发明的其它实施形式中节流孔元件的说明图。
具体实施方式
以下，根据图对本发明的实施例加以具体说明。
图1所示的内部均压式膨胀阀是由以下两部分组成：将高压液态冷却介质进行减压用的阀部A；控制该阀部A的阀开度的、作为驱动部分的动力元件B。
该动力元件B包括下面两个部分：由上盖部分1和下支座2(隔膜支座)构成的动力元件外壳体3；夹入上盖1和下支座2之间并焊接在其外周缘上的隔膜4。在上述动力元件外壳体3内，由隔膜4上下地分为加压室5和均压室6，上述加压室5通过导管7与热敏筒8的内部连通。
该热敏筒8安装在蒸发器(图中未示出)的出口处，以感测蒸发器出口处的冷却介质温度，动力元件空间内(加压室5)的压力随该温度而变化，上述压力在其增加时，隔膜4向下移动，该压力即成为阀芯9下移的力量，使阀门打开。
上述阀部A具有以下结构：高压冷却介质入口11和低压冷却介质出口12；以及连通该出入口11、12的阀口30；将具有阀室13的黄铜质的阀本体10作为外壳的、设在该阀本体10内的、与均压室6和阀室13连通的均压通路14。
上述阀本体10是与下面的各部件组装在一起的：与该阀本体10的下端开口处的内螺纹连接的调节件15；与上述隔膜4一起移动、并限制该隔膜向下移动的定位构件16；将隔膜4的位移向下传递的动作棒17(该动作棒在图1中只画出1根，实际上，在阀芯座活动体18的圆周方向上，以所定间隔配置了3根，这些动作棒17插在阀本体10的3个纵向孔内，并可上下移动)；与设在节流孔30开口处的与阀座离合配合的阀芯9(图中所示的是被支承在阀芯座活动体18上的针阀)，对该阀芯9向上施加力(阀座19的方向)的偏置弹簧20；用于调节该弹簧20的偏压力的调节构件12。
另外，上述调节构件21是一角螺母。例如六角螺母，使其能插嵌到调节部件15的内角孔里，并与调节螺栓22以螺纹配合，通过转动该调节螺栓使其能上下移动。上述调节螺栓22设有多边形的转动操作部22a，它突出在调节构件15的下端部外，在上述调节部件15内用O型环23密封，并使调节螺栓22插嵌在里面，以可自由转动。
并且，在上述调节部件15的下端螺口上，以螺纹连接内装密封衬垫24的保护帽25，使其可以拆卸，除去该保护帽25，就可拧动调节螺栓22。
具有以上结构的膨胀阀，在本发明中，是将节流孔元件100紧固在节流孔30处的。
图2所示为节流孔元件100紧固在节流孔30内的状态。节流孔元件100是用比阀本体10的材料硬度更高的金属材料制成。具体地说，当阀本体10是用黄铜制成的时候，节流孔元件100是用不锈钢制做的。阀芯9也是用不锈钢等材料制成的。
图3所示是采用压入方法将节流孔元件100紧固在阀本体10上的实施例。
节流孔元件100是圆筒状的构件，其径向外周106的直径较阀本体10上的安装孔的内径略大。
如上所述，阀本体10是用例如黄铜制成的，而节流孔元件100是用不锈钢制做的。因此，将硬度较高的节流孔元件100压在硬度较低的阀本体10上后，可以确切达到紧固的目的。在节流孔元件100的压入方向前端部形成锥形的突出部102，可更牢固地达到紧固的目的。
因为与阀芯相接的阀口(阀座)104是不锈钢制成的，所以不会受到磨蚀等腐蚀。
图4所示为本发明的另一实施例。
本实施例的节流孔元件110，在其外周形成螺纹611。这样，可利用该螺纹116与阀本体10侧的螺纹连接，将节流孔元件110紧固在阀本体10上。将节流孔元件110的前端部设计为锥形的突出部112，可使紧固更容易。为使这种螺纹连接容易实现，将节流孔元件110的外周形成一六角螺母118。
在本实施例中，节流孔元件110也是采用不锈钢材料制成，所以阀口114不会受到磨蚀等损伤。
图5所示为本发明的又一实施例。
本实施例的节流孔元件120，其外周部上设有螺纹，同时在其内周上形成与六角板手对应的六角孔128。将六角板手插入节流孔元件120的六角孔128，利用设在阀本体10上的螺纹，可将节流孔元件拧合。节流孔元件120的前端部分设为锥形突出部122，可使紧固更容易进行。
本节流孔元件120也是采用不锈钢材料制成的、所以阀口124不会受到磨蚀那样的损伤。
图7所示为本发明的膨胀阀的另一实施例的断面图，图8为图7中主要部分放大图。
在膨胀阀200阀本体210上设入口220和出口222，并在入口220侧设阀室223，在阀室223内设置节流孔元件260。
液态冷却介质从入口220进入，通过节流孔元件260膨胀后的冷却介质从出口222进入图中未画出(以下同样)的蒸发器内。从蒸发器出来的冷却介质再导入设于阀本体210上的通路230。将热敏式的阀杆240露出在通路230内，并将阀杆240的上端部与隔膜242相连。
阀杆240的下端通过节流孔元件260的孔，并设阀芯244。阀芯244为球形，由支持构件250支持着。
支持构件250通过弹簧254被支持在帽252上。帽252是拧在螺纹256上的，通过调节其拧入量，可调节弹簧254的弹力。帽252的六角孔253是用于插入调节板手的。
节流孔元件260利用其外周部形成的螺纹266拧在阀本体210上。节流孔元件260设有阀座262，并形成中空的六角孔264。将板手插入该六角孔264，转动节流孔元件260与阀本体拧合。节流孔元件260上形成的突出部280进入阀本体210内，使紧固更加完善。
阀本体210用黄铜制成，节流孔元件260用不锈钢制成，这样，可提高节流孔部分的耐腐蚀性。
图9所示为本发明的膨胀阀的又一实施例的断面图、图10为图9的主要部分放大图。
在膨胀阀300的阀本体310上设有入口320和出口322，在入口320侧设阀室323。在阀室323内设置节流孔元件360。
液态冷却介质从入口320进入，通过节流孔元件360膨胀后的冷却介质从出口322进入蒸发器。在蒸发器内安设热敏筒(图中未示出)，通过毛细管346向隔膜342的上部提供气压。而蒸发器出口冷却介质的压力则通过管子348供给隔膜342的下部。与隔膜342相连的阀杆340的下端，穿过节流孔元件360的节流孔，并在其端部设置阀芯344。阀芯344为球形，被支持构件350支持着。
支持构件350通过弹簧354被支持在帽352上。帽352是拧在螺纹356上的，通过调节其拧入量，可调节弹簧354的弹力。帽352的六角孔353是用于插入调节板手的。
节流孔元件360利用其外周部形成的螺纹366拧在阀本体310上，节流孔元件360设有阀座362，并形成中空的六角孔364。将板手插入该六角孔364，拧动节流孔元件360，使其与阀本体310螺纹结合。节流孔元件360上形成的突出部370进入阀本体310内，使紧固更加完善。
阀本体310用黄铜制成，节流孔元件360用不锈钢制成，这样，可提高节流孔部分的耐腐蚀性。
图11所示为本发明的膨胀阀的又一实施例的断面图，图12为图11的主要部分放大图。
在膨胀阀400的阀本体410上设有入口420和出口422，在入口420侧设阀室423。在阀室423内设置节流孔元件460。
液态冷却介质从入口420进入，通过节流孔元件460膨胀后的冷却介质，从出口422进入蒸发器。在蒸发器内安设热敏筒(图中未示出)，通过毛细管446向隔膜442的上部提供气压，隔膜442通过动作棒444使阀芯支持体450动作。
设在支持构件450上的阀杆450带动球形阀芯454进行阀的开合。
支持构件450通过弹簧472被支持在帽470上。帽470是拧在螺纹474上的，通过调节其拧入量，可调节弹簧472的弹力。帽470的六角孔476用于插入调节板手。
节流孔元件460利用其外周部形成的螺纹466拧在阀本体410上，节流孔元件460设有阀座462，并形成中空的六角孔464。将板手插入该六角孔464，拧动节流孔元件460，使其与阀本体410螺纹结合。节流孔元件460上形成的突出部468进入阀本体410内，使紧固更加完善。
阀本体410用黄铜制成，节流孔元件460用不锈钢制成，这样，可提高节流孔部分的耐腐蚀性。
图13所示为用于本发明的节流孔元件的另一实施例。
在节流孔元件500的中间设计一圆形节流孔502，并在外周部形成螺纹504，在节流孔元件500的端面上设圆弧状凹槽506，该凹槽506用于将节流孔元件拧入阀本体时插入工具。另外，与工具的结合部除圆弧状凹部外，也可选择其他形状。
在以上实施例的说明中，将不锈钢作为高硬度的金属材料，但是，在本发明中，并不限于此，当然也可采用铝青铜、镍青铜、斯特莱特耐热耐磨硬质合金6、斯特莱特耐热耐磨硬质合金6R、以及高强度黄铜系列合金(例如，日本伸铜株式会社的名为ヒ-ロ-青铜的一类产品布氏硬度为HB91)等维氏硬度在150～500间的金属材料。并且，在本发明中，对于阀本体的阀口部，通过镀层或表面处理，也可提高阀口的硬度。
将以上所述的膨胀阀装入制冷系统内，即使为使用替代弗里昂系的冷却介质的制冷系统，也可以获得使用寿命长的制冷系统。
另外，本发明中，用电动膨胀阀做膨胀阀时，对于氢系卤化烃的冷却介质，也可采用耐腐蚀性高的金属材料。
本发明如以上所述那样，制冷系统中所用的膨胀阀本体，为防止冷却介质的腐蚀，采用黄铜等材料，而阀口为防止发生腐蚀，采用硬度高的材料，具体地说，对阀口进行表面处理等可以增加硬度。并且，采用硬度高的材料制成节流孔元件可以提高耐用性。
使用这种膨胀阀，可以构成耐用性高的，并使用替代氟里昂做制冷剂的制冷系统。
附图标记说明
A：阀部；              20：偏置弹簧；
B：动力元件部；        21：调节件；
3：动力元件外壳体；    22：调节螺栓；
4：隔膜；              25：保护帽；
5：加压室；            50：制冷系统；
6：均压室；            51：压缩机；
7：导管；              52：冷凝器；
8：热敏筒；            53：贮液槽；
9：阀芯；              54：膨胀阀；
10：阀本体；           55：蒸发器：
11：高压冷却介质入口； 100：节流孔元件；
12：低压冷却介质出口； 104、110、114、120、124：阀口；
13：阀室；
14：均压通路；
15：调节部件；
16：隔膜定位构件；
17：动作棒；
18：阀芯座活动体；
19：阀座；

Claims (14)

1.一种制冷系统，其特征在于，将压缩机、用于将经压缩机压缩成高温高压的气态冷却介质进行凝缩的冷凝器、将冷凝后的冷却介质进行气液分离并除去冷却介质中的水分和尘埃的贮液槽、使来自于贮液槽的冷却介质膨胀的膨胀阀、以及将来自于膨胀阀的冷却介质与空气进行热交换的蒸发器通过配管连接而构成；
冷却介质是非氯系卤化烃，膨胀阀包括：在设于阀本体上的高压冷却介质的入口通路和低压冷却介质的出口通路之间具有阀口的阀部和控制该阀部开度的、感测来自于蒸发器的温度的驱动部；以及
在上述阀口的阀座部上紧固有比上述阀本体硬度高的金属节流孔元件。
2.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，上述节流孔元件由维氏硬度为150～500的金属材料制成。
3.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，上述节流孔元件是圆筒形节流孔元件。
4.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，上述节流孔元件通过压入方式相对于阀本体紧固。
5.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，上述节流孔元件通过螺纹机构相对于阀本体紧固。
6.如权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，在上述节流孔元件的内径部上形成有与六角扳手配合的六角孔。
7.一种膨胀阀，其特征在于，其包括：在设于阀本体上的高压冷却介质的入口通路和低压冷却介质的出口通路之间具有阀口的阀部和控制该阀部开度的、感测来自于蒸发器的温度的驱动部；以及
在上述阀口的阀座部上紧固有比上述阀本体硬度高的金属节流孔元件，上述冷却介质是非氯系卤化烃。
8.如权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于：所述阀本体是黄铜制的，而所述节流孔元件是不锈钢制的。
9.如权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于：所述节流孔元件的金属材料从不锈钢、铝青铜、镍青铜、斯特莱特耐热耐磨硬质合金及高强度黄铜系列合金中选择。
10.如权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于：所述节流孔元件通过压入紧固在所述阀本体上。
11.如权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于：所述节流孔元件通过螺纹连接紧固在所述阀本体上。
12.如权利要求11所述的膨胀阀，其特征在于：在所述节流孔元件的中心形成有与六角板手配合的六角孔。
13.如权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于，上述节流孔元件由维氏硬度为150～500的金属材料制成。
14.如权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于，上述节流孔元件是圆筒形节流孔元件。
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