專利名稱:帶有熱質量動力元件的制冷膨脹閥的制作方法
技術領域：
本實用新型總體上涉及用于空調系統的熱力膨脹閥，尤其涉及一種用于車輛空調系統的熱力膨脹閥。
背景技術：
在通常的車輛空調系統中，制冷劑由壓縮機單元壓縮，該壓縮機單元由機動車發動機來驅動。處于高溫高壓的經壓縮的制冷劑進入冷凝器，在冷凝器中熱量從經壓縮的制冷劑中排散出去。制冷劑隨后經過接收器/干燥器流向膨脹閥。當制冷劑流經閥孔口時，膨脹閥對制冷劑進行節流，這使得制冷劑進入蒸發器時從液相變為飽和的液體/蒸氣混合物。在蒸發器中，從周圍環境中吸收熱量以便置換制冷劑的蒸發潛熱，因此冷卻環境空氣。來自蒸發器的低壓制冷劑返回到壓縮機的吸入側從而開始新的循環。
流經膨脹閥的高壓制冷劑必須依據制冷劑流在蒸發器與壓縮機的吸入側之間的過熱程度來調節，以便使得空調系統的性能最大化。過熱度定義為低壓制冷劑流的實際溫度與制冷劑流的蒸發溫度之間的溫度差。一種用于遙控感測制冷劑流的過熱度的裝置是感溫包。該感溫包定位成與攜帶低壓制冷劑的管道接觸。載壓裝置從感溫包延伸到膨脹閥中的閥元件，以便調節蒸發器與冷凝器之間的制冷劑流。
另外，最近的用于感測制冷劑流過熱度的裝置是塊式(“無感溫包的”)熱力膨脹閥(thermaostatic expansion valve)。無感溫包的的熱力膨脹閥通常包括動力元件，其包括安裝在半球形頭部與閥體上的支承杯之間的薄膜。“填充物”位于由半球形頭部和薄膜的一個(上)表面限定的頭部腔內。支承杯和薄膜的另一(下)表面與膨脹閥閥體一起限定薄膜腔。承壓墊定位成抵靠薄膜的下表面，并且向下延伸穿過薄膜腔且穿過閥體中的開口從而進入來自蒸發器出口的制冷劑流動路徑。閥桿與承壓墊連接，并且進一步向下延伸穿過閥體中的孔從而延伸到閥元件，該閥元件調節在閥體中的第一端口中的孔(通向冷凝器)與在閥體中的第二端口(通向蒸發器)之間的閥孔口。
用于熱力膨脹閥的通常閥元件包括位于球保持器或球座中的球，其由彈簧偏壓以抵靠冷凝器端口與蒸發器端口之間的閥孔口。另外已知的是，直接支承該球以抵靠彈簧的端部簧圈，并且使用錐形元件以便代替球。在任何情況下，閥桿與球接合并且依據薄膜的運動從而促使該球離開閥孔口。彈簧由壓蓋或彈簧座保持就位，壓蓋或彈簧座可旋入到通向閥體出口的通道中。壓蓋的軸向位置可(例如通過將壓蓋旋入或旋出閥體來)調節，這可調節在閥球上的彈簧力，并且由此調節流經該閥的流動。球保持器和壓蓋通常由黃銅制成，并且由彈簧彼此分開。
為了控制制冷劑流，在動力元件中的薄膜感測離開蒸發器的制冷劑狀況并且通過打開或關閉該閥孔口來補償流向蒸發器的流率。在某一無感溫包的閥中，承壓墊是導熱的，并且由于來自蒸發器出口的制冷劑在承壓墊附近流過，借助傳導使得熱能從該承壓墊傳遞給在頭部腔中位于薄膜之上的制冷劑填充物。薄膜的圍繞承壓墊的一部分通常還暴露于且直接與來自蒸發器出口的制冷劑接觸。來自蒸發器出口的制冷劑壓力與閥元件上的調節彈簧的力一起抵靠在薄膜上，這趨向于使得閥關閉，通常來填充物的壓力趨向于打開閥。在薄膜兩側上的力的平衡與薄膜的彈性常數一起確定了薄膜的撓曲并且由此確定了在冷凝器與蒸發器之間的膨脹閥孔口的開度。該薄膜適當地撓曲以便薄膜這些力之間的平衡。
在薄膜之上位于頭部腔中的填充物的壓力由填充物中的氣體的壓力/溫度關系來控制。承壓墊的溫度最好與流經該閥的制冷劑的溫度相同，并且連同與薄膜直接接觸的制冷劑一起，填充物的溫度大致隨離開蒸發器的制冷劑的溫度而變化。Fukuda的美國專利6223994、Proctor的美國專利3691783、Treder的美國專利3537645、以及Orth的美國專利3450345示出了且描述了如上所述的無感溫包的膨脹閥的示例。
US-A-2221062披露了一種膨脹閥，其具有銅的動力桿。JP-08-210734和JP-08-210734的摘要披露了一種具有黃銅承壓墊的膨脹閥。
無感溫包的膨脹閥的設計者必須解決的一個問題在于該閥對于外界狀況的靈敏度。例如，在車輛發動機艙中，膨脹閥往往受到明顯的瞬間熱的影響，這不利地影響到閥的操作特性并且由此影響到系統的性能。這被認為是部分地由于圍繞閥的周圍環境提供的熱能借助傳導經由動力元件傳遞給頭部腔中的填充物而造成的。來自車輛發動機的熱能在發動機工作過程中可能增加，這可導致頭部腔內的溫度和壓力增大，即使承壓墊具有衰減作用且制冷劑與薄膜直接接觸的情況下也如此。在這種情況下，閥的打開超過了所希望的情況，這使得過多的制冷劑流經閥，并且由此使得液體制冷劑流向壓縮機。液體制冷劑流向壓縮機對于正常的壓縮機的功能具有有害影響，并且還影響壓縮機的性能并由此影響空調系統的總體性能。
已經作出許多嘗試以便使得填充物與制冷劑緊密地熱耦合，以便實際上利用制冷劑作為吸熱器。一種已知的技術是利用高導熱的承壓墊，例如由鋁制成的承壓墊，以便使得閥不易受到外界狀況的影響，并且更接近地隨制冷劑的溫度改變而變化。
然而，在該技術方案中，閥可以對于制冷劑的溫度改變過度靈敏。鋁的承壓墊例如幾乎瞬時地在制冷劑與填充物之間實現熱能傳遞。這也是有害的，這是因為閥總是在獵振(hunting)。即，在低壓制冷劑流中的瞬間過熱與膨脹閥中的補償調節之間具有滯后時間。該閥趨向于沿兩個方向過度補償。應當理解，這還不利地影響空調系統的性能。
已經認為這種靈敏度和獵振的問題的其中一個主要原因在于，常規構思是由鋁形成承壓墊。盡管鋁是便宜的易加工材料；但是其不具有足夠的熱質量(thermal mass)以便吸收制冷劑中的瞬時熱并且防止(或至少減少)閥的獵振。
試圖在帶有鋁承壓墊的閥中解決獵振問題的已知技術是已知的。已知技術是在承壓墊的銷周圍設置隔熱件例如塑料套筒以便傳熱率。這可改進閥的“獵振”，但是這增加了制造的復雜性。
因此，申請人認為在實現對于閥中的制冷劑蒸氣的溫度的適當靈敏度與閥的平穩工作之間還存在折衷，以便在制冷系統中保持制冷劑流的適當控制。因此申請人認為在工業界中存在著這樣的一種需求，即提供一種可克服以上問題的簡單的熱力膨脹閥，即提供一種對于外界溫度瞬變特別是由發動機艙內的發動機熱量導致的溫度波動而言靈敏度降低的閥，該閥對于來自蒸發器的制冷劑的溫度變化的響應更合適。
實用新型內容
本實用新型提供了一種新的獨特的熱力膨脹閥，其對于外界溫度瞬變特別是由發動機艙內的發動機熱量導致的溫度波動具有降低的靈敏度，并且對于來自蒸發器的制冷劑的溫度變化具有更合適的響應。
依據本實用新型，該熱力膨脹閥包括由這樣的材料制成的承壓墊，該材料足夠導熱以便防止該閥對于外界狀況過度靈敏；而且還具有足夠的熱質量以便降低閥的獵振。該承壓墊包括實心的柱形主體、在一個端部處的變大頭部、從另一端部軸向向下延伸的細長銷，它們優選為整體成一體地形成，并且由銅、銅合金、其它材料制成，該材料可以是組合物、復合物、混合物及其組合，其導熱率至少大約為800BTU-in/hr-ft2-(115W/m-K)，優選為1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)，更優選為2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)，并且密度至少大約為0.31b/in3(8g/cm3)。有利的是，本實用新型的承壓墊的制造簡單并且成本合理。
因此本實用新型提供了一種新的獨特的熱力膨脹閥，其克服了現有技術的裝置的許多缺點。該閥降低了閥對外界溫度瞬變的靈敏度，并且對于來自蒸發器的制冷劑的溫度變化可作出適當的響應。
參照對優選實施例的下列描述并結合附圖，本領域的普通技術人員可以更好地理解本實用新型及其另外的特征。
圖1是依據本實用新型的原理來構造的膨脹閥的側視截面圖；圖2是膨脹閥的動力元件的側視截面圖；圖3是膨脹閥的承壓墊的側視截面圖；圖4是包括依據本實用新型形成的熱質量動力元件的代表性的熱力膨脹閥與現有技術的動力元件相比的流率與時間的關系的圖表；和圖5是包括依據本實用新型形成的熱質量動力元件的代表性的熱力膨脹閥與現有技術的動力元件相比的歸一化的流率與時間的關系的圖表。
具體實施方式
參照附圖，首先參照圖1，在空調系統中的制冷劑從壓縮機10流向冷凝器12，并且從冷凝器流向接收器/干燥器14或直接流向熱力膨脹閥的入口端口15，其總體上由附圖標記16表示。該膨脹閥包括主體17，其具有由附圖標記18表示的控制感測部分和由附圖標記19表示的節流部分。總體上由附圖標記20表示的球式閥組件設置在節流部分的腔21中并且控制流經節流通道22的流動，該節流通道限定在入口端口15(冷凝器出口)與出口端口23(蒸發器入口)之間。閥組件20包括彈簧24，其偏壓支承球閥26的保持器或杯25以抵靠閥座27從而對經過該通道22的制冷劑流進行節流。彈簧24支承在彈簧座32內，彈簧座與主體17螺紋連接，并且借助O形環密封件33密封到其上。閥組件20可通過將彈簧座32旋入或旋出主體17來進行調節。
球閥由推壓銷或桿36來促動，推壓銷或桿軸向延伸穿過與內孔37呈緊密滑動關系的殼體。O形環彈性密封件38在孔37內圍繞桿36并且流體密封，并且借助環39保持就位。桿36又與承壓墊40連接(參見圖2和3)，承壓墊與薄膜42連接。來自節流部分中的閥出口端口23的制冷劑流流入蒸發器46并隨后流入主體的控制感測部分的入口端口48。隨后該流動流經使得入口端口48與出口端口52在流體上互連的返回通道50，并且隨后經過(未示出的)蒸發器出口控制閥返回，或直接流入壓縮機10。
上述的膨脹閥優選為由適當材料例如金屬(鋁合金)制成的塊式閥。閥體具有矩形構形，通常在主體17的兩個(相對)側表面上具有節流部分19的入口端口15和出口端口23，且定位成接近主體17的一個端部；同時控制感測部分18的入口端口48和出口端口52位于分別與出口端口23和入口端口15相同的側表面上，但是定位成接近主體17的另一個端部。另外，安裝孔54設置在主體中以便將該閥安裝在系統的適當固定裝置上。應當注意，在控制感測部分18中的返回通道50通常橫向延伸穿過主體17，或換言之，當膨脹閥16以圖1所示的垂直定向來使用時，返回通道50大致水平延伸穿過該閥。
總體上由附圖標記55表示的動力元件設置成與主體17的一個(上)端面成一體，優選為安裝在一個(上)端面上。如圖2所示，動力元件55包括環形薄膜42，其安裝在環形半球形頭部或上殼體部分62與環形支承杯或下殼體部分64之間。薄膜42優選為由導熱材料制成，例如金屬(如不銹鋼)，并且借助焊接或釬焊從而圍繞其外周密封到半球形頭部62和支承杯64上。頭部腔70限定在半球形頭部62與薄膜42的一個(上)表面之間。頭部腔70經由(未示出的)孔口或毛細管填充有對溫度敏感的填充物，并且隨后由插塞72或其它適當裝置來密封。
在薄膜的另一側面上，支承杯64具有環形套圈73，其借助螺紋旋入軸向控制通道74中(參見圖1)，該軸向控制通道形成在閥體17的上端中以便將動力元件安裝到閥體上。軸向控制通道74在其內端處在流體上通向在控制感測部分中在入口端口48和出口端口52之間延伸的橫向通道50。O形環密封件75圍繞支承杯64的外部并且使得其流體密封到主體17上。薄膜42的另一(下)表面和支承杯64限定一薄膜腔76(參見圖3)。薄膜腔76與軸向控制通道74中流體連通。
依據本實用新型，為了對于流經閥的制冷劑流的溫度的適當靈敏度，并且降低閥對于獵振的敏感性，承壓墊40優選為大致完全地由相對致密且導熱率高的材料制成，例如銅、銅合金、或另一材料，該材料還可以是組合物、復合物、混合物、或其它組合，其具有的導熱率至少大約為800BTU-in/hr-ft2-(115W/m-K)，并且優選為至少大約1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)，更優選為至少大約2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)，并且密度至少大約為0.31b/in3(8g/cm3)。通過由這種材料形成該承壓墊以便用于熱力膨脹閥時，已經發現可獲得特別有利的特性。這些特性包括i)良好的導熱率，足以使得閥中的制冷劑的溫度與填充物的溫度緊密耦合，以便實現閥對于制冷劑的良好的靈敏度；以及ii)足夠的熱質量，以便使得動力元件對于獵振不太敏感，但是當承壓墊由例如鋁或常規的黃銅或青銅的材料制成時，該材料或是具有高導熱率但不太致密，或是較致密但是導熱率不高。例如銅或尤其是銅合金的材料容易進行加工并且成本合理。
如圖2所示，承壓墊40具有實心柱形主體77、在主體77的一個(上)端部處的環形的變大的圓形頭部78、細長的柱形銷或桿79，其從主體77的另一端部軸向(向下)延伸離開。主體77、頭部78、和銷79優選為整體地加工、鑄造、沖壓、模制、或以其它方式制成(單個部件)，但可形成為單獨的部件，例如通過釬焊、焊接、粘接劑粘合、熱熔接或溶劑熔接粘合、或以機械方式進行粘合或以其它方式連接在一起。承壓墊40的主體77優選為設置在薄膜腔76中。頭部78的上表面80與薄膜42的下表面進行表面與表面的接合接觸，并且由此直接且緊密地與薄膜熱耦合。頭部78的相對于薄膜42的徑向尺可改變，并且優選的是薄膜的圍繞基部78的外周的至少一部分也可直接暴露于薄膜腔76中的的流體流動。
銷79從主體77向下突伸以穿過軸向控制通道74和返回通道50。銷79包括端部盲孔81，其從銷的遠端向內形成以便接收閥組件20的桿36(圖1)，銷(和承壓墊)在操作上與閥連接。桿36可以以任何常規的方式例如通過壓配合或螺紋連接從而固定地保持在孔81中。
另外，優選的是，整個承壓墊由良好導熱率的材料形成，并且可整體地構造成，或者由獨立的部件組裝成，而且還較致密，以便在總體上不易受到溫度梯度的影響。即，由于如此制成的承壓墊具有較高的熱質量，因此這種材料提供了閥的平穩操作。
除了例如黃銅或青銅的銅和銅合金之外，其它的適當材料包括其它金屬和合金，例如鋁和不銹鋼以及非金屬例如陶瓷，在此可廣泛地使用的材料包括氮化物、碳化物、和硼化物，除了氧化物之外，碳及其同素異形體例如石墨和鉆石，以及塑料和其它聚合材料，其可以是熱塑性或熱固性的。兩種或多種這些材料的組合，例如兩種或多種不同的銅或銅合金，或者兩種或多種不同的其它金屬或合金、陶瓷、碳及其同素異形體、或塑料、或聚合材料也是適合的，以及這些材料中的一種或多種與不同于這些材料中的一種或多種的組合，例如一種或多種金屬和一種或多種非金屬也被認為在本實用新型的涉及的范圍內。這些組合可以是混合物、合金、組合物、共聚物、或復合物。
在承壓墊是整體結構的情況下，承壓墊大致完全地由上述材料形成，或是大致均質地制成，或是作為層壓物或例如在芯上設置的涂層的其它結構。在承壓墊由獨立部件組裝形成的情況下，這些部件均由相同或不同材料形成。
在單種材料或多種材料組合的情況下，材料本身可如此選擇、配制、或組合，即總體上展示出至少大約為800BTU-in/hr-ft2-(115W/m-K)，并且優選為至少大約1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)，更優選為至少大約2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)的導熱率，并且密度至少大約為0.31b/in3(8g/cm3)。在這方面，如此形成的承壓墊本身相似地展示出至少大約為800BTU-in/hr-ft2-(115W/m-K)，并且優選為至少大約1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)，更優選為至少大約2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)的導熱率，并且密度至少大約為0.31b/in3(8g/cm3)。在組裝的情況下，每一單獨部件的材料可如此選擇、配制、或組合，即總體上均展示出至少大約為800BTU-in/hr-ft2-(115W/m-K)，并且優選為至少大約1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)，更優選為至少大約2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)的導熱率，并且密度至少大約為0.31b/in3(8g/cm3)。以其它方式，該材料可如此選擇、配制、或組合，即，使得承壓墊組件本身展示出至少大約為800BTU-in/hr-ft2-(115W/m-K)，并且優選為至少大約1200BTU-in/hrft2-(170W/m-K)，更優選為至少大約2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)的導熱率，并且密度至少大約為0.31b/in3(8g/cm3)。由于經濟和便于制造的原因，銅或包括銅的合金或其它材料被認為是優選的。
從蒸發器出口進入入口端口48的制冷劑的一部分通常從經過通道50的流動路徑分叉開并且流經通道74以便進入薄膜腔76。在腔76中的制冷劑與主體77和頭部78的下表面以及薄膜42的圍繞頭部78的外周的下表面直接接觸。該制冷劑隨后離開腔76和通道74，并且與經過通道50的流動再聚合，以便經過出口端口52進入壓縮機入口。來自蒸發器出口的制冷劑壓力經由端口48且抵靠頭部78的下表面和薄膜42，并且連同在閥元件上的調節彈簧24的力，趨向于迫使球閥抵靠閥座27；同時來自腔70中的填充物的壓力趨向于使得閥打開，該壓力受經由承壓墊40和薄膜42的暴露部分的傳熱的影響。薄膜兩側的力的平衡連同薄膜的彈性常數一起確定薄膜的撓曲，并且由此確定冷凝器與蒸發器之間的膨脹閥孔口的開度。
另外，依據本實用新型的方面制成的銅、銅合金、或其它材料的承壓墊具有良好的導熱率，以便使得在頭部腔70中的填充物與制冷劑緊密地熱耦合，由此使得其隨該制冷劑而不是隨周圍環境溫度而變化。這種承壓墊的熱質量使得制冷劑中的溫度瞬變衰減或以其它方式使其穩定，并且實際上對于填充物的溫度改變的傳遞施加時間滯后或其它的延遲。總體而言，在頭部腔中的填充物不易受到外界溫度的影響，并且更接近地且平滑地隨離開蒸發器的制冷劑的溫度而變化。
以下給出了實施本實用新型的代表性的示例，其中所有的百分比和比例是按重量來計算的，除非明確指明的除外，并且這些示例不應理解為限制本實用新型。
示例示例1具有大致如圖2-3所示構造的承壓墊的熱質量動力元件由鋁(Type 6061)、易切削黃銅(Type C360000)、和銅碲(Type C14500)構造成。除了承壓墊的結構的材料之外，這些動力元件大致相同。這些用于承壓墊結構的材料的特性在表1中給出。
表1
銅材料的密度和導熱率落在本實用新型的范圍內。因此，該包括銅的承壓墊的動力元件被認為本實用新型的代表示例。
這些動力元件安裝在如此構造的熱力膨脹閥內。該閥又安裝在典型的車輛制冷系統(R-134a制冷劑)中，設置在隔熱的外殼內以便使得熱源處于該系統之外。該系統進行工作，直到實現穩態流動，由此在圍繞該閥的外殼內周圍溫度升高到大約250(120℃)。當周圍溫度使得動力元件的溫度升高時，所獲得的較高的壓力使得閥更大地打開并且使得更多的制冷劑流入蒸發器。增加的制冷劑流最終冷卻該元件并降低壓力，從而導致隨時間的循環響應。
對于不同的承壓墊的所測量的響應在圖4中由圖表示出，圖4是流率與時間的關系的比較圖表。為了簡明，對于黃銅、鋁、和銅的承壓墊的單獨曲線在圖4中分別由110、112、114表示。
如圖4所示，對于具有高密度和高導熱率的銅114而言，循環的幅度較小。相反，鋁112具有高導熱率但密度低，因此其對于變化的反應快，這使得其非常容易受到周圍靈敏度的影響。黃銅110具有的導熱率小于鋁，因此其相應較慢，但是其密度高，因此這樣的組合與鋁非常相似。
對于銅的承壓墊，在不違反理論的情況下，認為高導熱率使得從周圍傳遞的熱量傳導離開流經該閥的制冷劑。該承壓墊的高密度即高熱質量防止動力元件出現外部或內部的即在系統內引起的溫度的快速變化。然而，高的導熱率使得閥對系統需求適當地作出響應，而且不會對系統的改變過度地靈敏。
示例2代表性的商用閥的性能與具有本實用新型的銅承壓墊的閥的性能進行比較。該閥大致如示例1所述地進行檢測，但是通過減去所觀察到的平均流率從而對于R-134a制冷劑的流率進行歸一化，以便使得可直接比較響應。這些響應在作為歸一化流率與時間的圖表的圖5中以圖表表示。該閥的檢測如表2所示，并且曲線在圖5中示出。
表2
1密度0.321 1b/in3(8.9g/cm3)；導熱率604BTU-in/hr-ft2-(87W/m-K)
參照圖5，中空銷的閥(120)表現最穩定。在這方面，可以構思到在動力元件中的制冷劑移動到其最冷點，即處于制冷劑流動中的銷的底部。這使得閥保持基于制冷劑流的溫度的控制而不是基于周圍環境的控制。然而，中空銷的結構較復雜并且制造昂貴。
鋁#1的閥(126)表現出偏離平均初始流動設定點(在流率軸線上的“0”)的最大偏離。這種結構的承壓墊是幾乎沒有熱質量且導熱率高的較小的鋁部分。
黃銅#1的閥(122)的銅的承壓墊的體積大于鋁#1的閥的承壓墊，但是小于黃銅熱質量承壓墊的閥(黃銅#2)(128)。
鋁#2的閥(130)、銅的閥(132)、黃銅#2的閥(124)具有體積大于其它閥的承壓墊的熱質量承壓墊。鋁由于其導熱率高因此響應快。磷青銅的承壓墊吸收熱量但是不能將熱量較好地傳遞給制冷劑流，因此導致與其它熱質量閥相比更大的偏離。
黃銅的承壓墊具有勉強較高的導熱率，因此其可比磷青銅的承壓墊更好地傳熱，但是不比鋁和銅的承壓墊好。依據本實用新型，銅的承壓墊具有最高的導熱率，并且因此其可最佳地將熱量從周圍環境傳遞給制冷劑流并且由此最佳地控制該流動。銅的承壓墊的較高的密度意味著盡管其傳導熱量，但是較大的熱質量使得在熱方面更穩定，并且由此不出現如同鋁的承壓墊一樣的幾乎瞬時地對溫度變化的響應，因此可獲得更穩定的工作。總之，銅的承壓墊作為本實用新型的代表性示例，其性能相當于中空銷結構，但是其制造便宜且容易制造。
因此，如上所述本實用新型提供了一種新的獨特的熱力膨脹閥，其使得該閥對外界溫度瞬變的影響最小化，即，其可耐受周圍溫度的變化，并且對于制冷劑的溫度變化具有更合適的響應，即，降低“獵振”或其它的振蕩效應并且以其它方式使得工作穩定。本實用新型的膨脹閥在不需要復雜硬件的情況下以簡單且低成本的方式在不需要困難的或費時的制造或組裝步驟的情況下實現了這些技術效果。
盡管示出了且描述了本實用新型的優選實施例，但是對于本領域的普通技術人員而言明顯的是，在不脫離由后附權利要求
限定的本實用新型的范圍的情況下，可進行各種修改和變型。
權利要求
1.一種熱力膨脹閥(16)，其包括閥體(17)，其具有與冷凝器出口端口(15)和蒸發器入口端口(23)流體連接的節流通道(22)以及與蒸發器出口端口(46)和壓縮機入口端口(52)流體連接的返回通道(50)，該閥體(17)還包括與該返回通道(50)流體連接的控制通道(74)；安裝到該閥體(17)上的動力元件(55)，該動力元件包括支承薄膜(42)的薄膜殼體(62、64)，一個殼體部分(62)與該薄膜(42)的一個表面一起限定用于容納流體填充物的頭部腔(70)，以及另一殼體部分(64)與該薄膜(42)的另一表面一起與該閥體(17)配合且限定薄膜腔(76)，該控制通道(74)使得該薄膜腔(76)與返回通道(50)流體連接；在位于該節流通道(22)與該返回通道(50)之間延伸的閥孔(37)中的閥組件(20)，該閥組件(20)具有設置在該節流通道(22)中可從防止流體流經該節流通道(22)的第一位置移動到允許流體流經該節流通道(22)的第二位置的閥元件(26)；和承壓墊(40)，其設置成至少部分地位于該返回通道(50)內，該承壓墊(40)包括i)主體(77)，ii)變大頭部(78)，該變大頭部在該承壓墊主體(77)的一個端部處設置成抵靠薄膜(42)并且可與其結合從而一起移動，和iii)與承壓墊主體(77)的另一端部成一體且從其延伸離開的銷(79)，并且該銷在操作上與該閥元件(26)連接，該熱力膨脹閥(16)的特征在于，該承壓墊(40)的導熱率至少大約為1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)，并且密度至少大約為0.3lb/in3(8g/cm3)。
2.如權利要求
1所述的閥(16)，其特征在于，該承壓墊(40)的銷(79)、承壓墊主體(77)、和頭部(78)是成一體的。
3.如權利要求
2所述的閥(16)，其特征在于，該承壓墊主體(77)是實心的柱體。
4.如權利要求
1所述的閥(16)，其特征在于，該承壓墊(40)的導熱率至少大約為2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)。
5.如權利要求
1所述的閥(16)，其特征在于，所述銷(77)、承壓墊主體(79)、和頭部(78)中的一個或多個大致完全地由導熱率至少大約為1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)并且密度至少大約為0.3lb/in3(8g/cm3)的材料制成。
6.如權利要求
5所述的閥(16)，其特征在于，所述材料包括一種或多種金屬、一種或多種金屬合金、一種或多種陶瓷、碳、一種或多種碳的同素異形體、一種或多種聚合材料、或它們的組合物。
7.如權利要求
5所述的閥(16)，其特征在于，該材料包括銅。
8.如權利要求
2所述的閥(16)，其特征在于，該承壓墊(40)大致完全地由導熱率至少大約為2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)并且密度至少大約為0.3lb/in3(8g/cm3)的材料制成。
9.如權利要求
2所述的閥(16)，其特征在于，該承壓墊(40)大致完全地由導熱率至少大約為1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)并且密度至少大約為0.3lb/in3(8g/cm3)的材料制成。
10.如權利要求
9所述的閥(16)，其特征在于，所述材料包括一種或多種金屬、一種或多種金屬合金、一種或多種陶瓷、碳、一種或多種碳的同素異形體、一種或多種聚合材料、或它們的組合物。
11.如權利要求
9所述的閥(16)，其特征在于，該材料包括銅。
12.一種熱力膨脹閥(16)，該熱力膨脹閥包括閥體(17)，其具有一對側表面以及上和下端面，該閥體(17)包括在一個側表面上與冷凝器出口端口(15)和在另一側表面上與蒸發器入口端口(23)流體連接的節流通道(22)以及在一個側表面上與蒸發器出口端口(46)和在另一側表面上與壓縮機入口端口(52)流體連接的返回通道(50)，該閥體(17)還包括與該返回通道(50)流體連接的控制通道(74)；安裝到該閥體(17)的該一個端面上的動力元件(55)，該動力元件(55)包括由外部半球形頭部(62)和內部支承杯(64)來支承的薄膜(42)，該半球形頭部(62)與該薄膜(42)的一個外表面限定用于容納流體填充物的填充物腔(70)，并且該支承杯(64)與該薄膜(42)的一個內表面與該閥體(17)配合以便包圍薄膜腔(76)，該控制通道(74)使得該薄膜腔(76)與返回通道(50)流體連接；具有閥桿(36)的閥組件(20)，該閥桿設置在位于該節流通道(22)與該返回通道(50)之間延伸的閥孔(37)中，該閥組件(20)在閥桿(36)的一個端部處包括閥元件(26)，其在該節流通道(22)中可從防止流體流經該節流通道(22)的第一位置移動到允許流體流經該節流通道(22)的第二位置；和成一體的承壓墊(40)，其在閥桿的另一端部處與薄膜(42)的內表面導熱接觸并且與流經該返回通道(50)的流體熱接觸，該承壓墊(40)包括i)設置在薄膜腔(76)內的實心柱形主體(77)，ii)變大頭部(78)，該變大頭部在該承壓墊主體(77)的一個端部處設置成與該薄膜(42)表面對表面地接觸，和iii)與承壓墊主體(77)的另一端部成一體且從其延伸離開以便進入該返回通道(50)的柱形銷(79)，并且該柱形銷在操作上與該閥組件(26)連接，該熱力膨脹閥(16)的特征在于，該承壓墊(40)的導熱率至少大約為1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)，并且密度至少大約為0.3lb/in3(8g/cm3)。
13.如權利要求
12所述的閥(16)，其特征在于，該承壓墊(40)的導熱率至少大約為2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)。
14.如權利要求
12所述的閥(16)，其特征在于，所述承壓墊(40)大致完全地由導熱率至少大約為2000BTU-in/hr-ft2-(280W/m-K)并且密度至少大約為0.3lb/in3(8g/cm3)的材料制成。
15.如權利要求
12所述的閥(16)，其特征在于，所述承壓墊(40)大致完全地由導熱率至少大約為1200BTU-in/hr-ft2-(170W/m-K)并且密度至少大約為0.3lb/in3(8g/cm3)的材料制成。
16.如權利要求
12所述的閥(16)，其特征在于，所述材料包括一種或多種金屬、一種或多種金屬合金、一種或多種陶瓷、碳、一種或多種碳的同素異形體、一種或多種聚合材料、或它們的組合物。
17.如權利要求
12所述的閥(16)，其特征在于，該材料包括銅。
專利摘要
一種用于車輛空調系統的熱力膨脹閥，其包括殼體和由殼體支承的動力元件。該動力元件包括薄膜和抵靠薄膜的承壓墊。該承壓墊由銅、銅合金、其它材料制成一體，該材料可以是組合物、復合物、混合物及其組合，其導熱率至少大約為800BTU－in／hr－ft
文檔編號F25B41/06GKCN2826315SQ200390100003
公開日2006年10月11日 申請日期2003年10月17日
發明者E·A·迪亞內蒂, R·J·農格瑟, D·R·賴斯, G·A·尼爾帕斯, C·哈拉莫托 申請人:帕克-漢尼芬公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan