膨胀阀及用于该膨胀阀的动力元件的制作方法

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1.本发明涉及一种膨胀阀及用于该膨胀阀的动力元件。

背景技术：

2.以往，在用于汽车所搭载的空调装置等的制冷循环中，使用了根据制冷剂的通过量来调整温度的感温式的膨胀阀。
3.在例如专利文献1所示的膨胀阀中，具有导入有高压的制冷剂的入口端口和与入口端口连通的阀室，并且在阀主体的顶部装备有被称作动力元件的阀部件的驱动机构。配设于阀室内的球状的阀芯与向阀室开口的阀座相对，并被由动力元件驱动的工作棒操作，从而对阀座之间的节流通路的开度进行控制。
4.动力元件由形成压力工作室的上盖部件、承受压力而弹性变形的薄板的膜片以及固定于阀主体的承接部件构成。另外，在由上盖部件和膜片形成的压力工作室封入有工作气体。而且，在膜片与承接部件之间的下部空间配设有止动部件。
5.在这样的动力元件中，从阀主体流入下部空间的制冷剂在与压力工作室的工作气体之间进行热传递，当压力工作室的内压由此而相对地升高时，膜片变形以使压力工作室膨胀，由此，止动部件被推动而按压工作棒，从而使阀芯从阀座离开。另一方面，当压力工作室的内压相对地降低时，膜片的变形回复，工作棒的按压力消失，因此阀芯落座于阀座。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2017-198373号公报
9.发明所要解决的技术问题
10.但是，以抑制汽车的燃料消耗为目的而希望车身的轻量化，作为车载部件的膨胀阀也被要求小型化、轻量化。但是，当配合于阀主体的小型化而使动力元件小型化时，从阀主体流入动力元件的下部空间的制冷剂的流动发生变化，可能导致控制性恶化。
11.因此，提出了通过不使动力元件小型化而使阀主体小型化，从而能够抑制控制性的恶化，并且实现膨胀阀的小型化。但是，根据本技术的发明人等研究的结果，发现在不使动力元件小型化而使阀主体小型化的情况下，动力元件与阀主体的密封性恶化。

技术实现要素：

12.因此，本发明的目的在于，提供一种能抑制控制性的恶化并实现膨胀阀的小型化，同时能够维持密封性的膨胀阀及用于该膨胀阀的动力元件。
13.用于解决技术问题的技术手段
14.为了达成上述目的，本发明的膨胀阀具备：阀主体、安装于所述阀主体的动力元件以及设置于所述阀主体与所述动力元件之间的密封件。
15.所述动力元件包含上盖部件、承接部件以及膜片，该膜片夹在所述上盖部件与所述承接部件之间，
16.所述承接部件通过冲压加工而形成，并具有圆筒部和环状凸缘部，该环状凸缘部与所述圆筒部邻接，并在所述圆筒部的外周方向上延伸设置，
17.所述承接部件的圆筒部固定于所述阀主体，所述密封件设置在形成于所述圆筒部、所述环状凸缘部以及所述阀主体之间的密封空间，
18.所述圆筒部中的与所述环状凸缘部邻接的部位被实施切削加工，该部位构成所述密封空间的一部分。
19.发明的效果
20.根据本发明，能够提供一种膨胀阀及用于该膨胀阀的动力元件，能够抑制控制性的恶化并实现膨胀阀的小型化，同时能够维持密封性。
附图说明
21.图1是示意性地表示将本实施方式中的膨胀阀应用于制冷剂循环系统的例子的概略剖视图。
22.图2是放大表示图1的膨胀阀中的动力元件附近的剖视图。
23.图3是单独表示本实施方式的动力元件的剖视图。
24.图4是放大表示第二实施方式的膨胀阀的动力元件附近的剖视图。
25.图5是单独表示本实施方式的动力元件的剖视图。
26.符号说明
[0027]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：膨胀阀
[0028]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：阀主体
[0029]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：阀芯
[0030]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：施力装置
[0031]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：工作棒
[0032]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：环状弹簧
[0033]
8、8a
ꢀꢀꢀ
：动力元件
[0034]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：阀座
[0035]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：第一流路
[0036]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：第二流路
[0037]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：返回流路
[0038]
27
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：阀通孔
[0039]
41
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：螺旋弹簧
[0040]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：阀芯支承件
[0041]
43
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：弹簧支架部件
[0042]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
：制冷剂循环系统
[0043]
101
ꢀꢀꢀꢀꢀ
：压缩机
[0044]
102
ꢀꢀꢀꢀꢀ
：冷凝器
[0045]
104
ꢀꢀꢀꢀꢀ
：蒸发器
[0046]
vs
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
：阀室
具体实施方式
[0047]
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0048]
(方向的定义)
[0049]
在本说明书中，将从阀芯3朝向工作棒5的方向定义为“上方向”，将从工作棒5朝向阀芯3的方向定义为“下方向”。因此，在本说明书中，与膨胀阀1的姿势无关地，将从阀芯3朝向工作棒5的方向称作“上方向”。
[0050]
(第一实施方式)
[0051]
参照图1、2，对本实施方式中的膨胀阀1的概要进行说明。图1是示意性地表示将本实施方式中的膨胀阀1应用于制冷剂循环系统100的例子的概略剖视图。图2是放大表示图1的膨胀阀中的动力元件附近的剖视图。图3是单独表示本实施方式的动力元件的剖视图。
[0052]
在本实施方式中，膨胀阀1与压缩机101、冷凝器102以及蒸发器104流体连接。将膨胀阀1的轴线设为l。
[0053]
在图1中，膨胀阀1具备：具备阀室vs的阀主体2、阀芯3、施力装置4、工作棒5以及动力元件8。
[0054]
阀主体2除了阀室vs之外，还具备第一流路21、第二流路22、中间室221以及返回流路23。第一流路21是供给侧流路，制冷剂(也称作流体)经由供给侧流路而供给至阀室vs。第二流路22是排出侧流路(也称作出口侧流路)，阀室vs内的流体经由阀通孔27、中间室221以及排出侧流路而向膨胀阀外排出。
[0055]
第一流路21与阀室vs之间通过直径比第一流路21小的连接路21a连通。阀室vs与中间室221之间经由阀座20和阀通孔27而连通。
[0056]
形成于中间室221的上方的工作棒插通孔28具有引导工作棒5的功能，形成于工作棒插通孔28的上方的环状凹部29具有收容环状弹簧6的功能。环状弹簧6使多个弹与工作棒5的外周抵接，从而施加规定的作用力。
[0057]
阀芯3配置于阀室vs内。在阀芯3落座于阀主体2的阀座20时，阀通孔27的制冷剂的流动被限制。将该状态称作非连通状态。但是，即使在阀芯3落座于阀座20的情况下，也使被限制的量的制冷剂流动。另一方面，在阀芯3从阀座20离开时，通过阀通孔27的制冷剂的流动增大。将该状态称作连通状态。
[0058]
工作棒5隔开规定的间隙而插通于阀通孔27。工作棒5的下端与阀芯3的上表面接触。工作棒5的上端嵌合于后述的止动部件84的嵌合孔84c。
[0059]
工作棒5能够克服施力装置4的作用力而向开阀方向按压阀芯3。在工作棒5向下方向移动时，阀芯3从阀座20离开，从而膨胀阀1成为开状态。
[0060]
施力装置4具有：将截面圆形的线材螺旋状地缠绕的螺旋弹簧41、阀芯支承件42以及弹簧支架部件43。
[0061]
阀芯支承件42安装于螺旋弹簧41的上端，在其上表面熔接有球状的阀芯3，两者成为一体。
[0062]
支承螺旋弹簧41的下端的弹簧支架部件43能够螺合于阀主体2，并具有将阀室vs密封的功能和调整螺旋弹簧41的作用力的功能。
[0063]
接着，对动力元件8进行说明。如图2所示，动力元件8具有：栓81、上盖部件82、膜片83、承接部件86以及止动部件84。
[0064]
在大致圆锥形状的上盖部件82的顶部形成有开口82a，并能够通过栓81封闭。
[0065]
膜片83由形成多个同心圆的凹凸形状的较薄的金属(例如sus)制的板材构成，并具有与上盖部件82和承接部件86的外径大致相同的外径。
[0066]
承接部件86具有：具有与上盖部件82的外径大致相同的外径的第一环状凸缘部86a、与第一环状凸缘部86a的内周连续设置的第一圆筒部86b、与第一圆筒部86b的下端连续设置并朝向径向内侧的第二环状凸缘部86c以及与第二环状凸缘部86c的内周连续设置的第二圆筒部86d。在第二圆筒部86d的下端侧外周形成有外螺纹部86e。
[0067]
这里，对承接部件86的制造方法进行说明。首先，通过对金属制的板材进行冲压成形而形成第一环状凸缘部86a、第一圆筒部86b、第二环状凸缘部86c以及第二圆筒部86d。在冲压形成后，在沿彼此正交的方向上延伸的第二环状凸缘部86c与第二圆筒部86d的分界部产生如图3中虚线所示那样截面圆弧状(随着朝向上方而扩径的锥形状)的过渡部tf，但这可能导致密封件的密封性降低。
[0068]
更具体地进行说明，首先，为了抑制阀芯3的控制性的恶化，需要确保第二圆筒部86d的内径较大，因此，采取不使动力元件8小型化的方针。在该情况下，当为了实现膨胀阀1整体的小型化而使阀主体2小型化时，阀主体2的上端面的面积变小。当将产生了过渡部tf的动力元件8安装于这样的阀主体2时，形成于承接部件86与阀主体2的密封凹部2c之间(第二圆筒部86d、第二环状凸缘部86c与阀主体2之间)的密封空间sp(图2)的容积被过渡部tf限制。因此，收容于密封空间sp内的环状的密封件(也称作垫片)sl的充填率会超过100％，密封件sl可能会伸出。当为了阻止该情况而采用截面较小的密封件sl时，可能导致密封件sl的密封性降低，或密封件sl的耐久性也降低。
[0069]
因此，在本实施方式中，在冲压成形后，对与第二环状凸缘部86c邻接的第二圆筒部86d实施机械加工，从而去除过渡部tf。更具体而言，通过夹具把持承接部件86，一边使其绕轴线l旋转，一边将切削工具从径向沿着第二环状凸缘部86c接近，在密封凹部2c的径向内侧，对过渡部tf进行切削加工而形成与轴线l平行的圆筒面，并且扩张第二环状凸缘部86c的平坦的下表面。并且，不从夹具分离，而通过对第二圆筒部86d的外周进行切削加工等而形成外螺纹部86e。此外，在切削加工后，切削工具的刀面的细微的r形状也可能转刻至第二环状凸缘部86c与第二圆筒部86d的分界部，但该r形状与由冲压加工形成的过渡部tf相比非常小，因此几乎不会限制密封空间sp的容积。
[0070]
根据本实施方式，在第二圆筒部86d中，第二环状凸缘部86c与外螺纹部86e之间(与第二环状凸缘部86c邻接的部位)成为被切削加工的圆筒面，并构成密封空间sp的一部分，因此，能够确保形成于承接部件86与阀主体2的密封凹部2c之间的密封空间sp较大。因此，能够采用截面(这里，是矩形截面)较大的密封件sl，能够提高密封件的密封性、耐久性。
[0071]
止动部件84具有：与膜片83相对的圆盘部84a、与圆盘部84a的下方连续设置的圆筒状的主体84b以及形成于主体84b的下表面中央的袋孔状的嵌合孔84c。圆盘部84a的下表面外周被第二环状凸缘部86c的上表面支承。
[0072]
对动力元件8的组装顺序进行说明。一边将止动部件84配置于膜片83与承接部件86之间，一边使上盖部件82、膜片83以及承接部件86各自的外周部重合，并对该外周部通过例如tig熔接、激光熔接、等离子熔接等而进行周熔接，从而一体化。
[0073]
接着，从形成于上盖部件82的开口82a向由上盖部件82和膜片83包围的空间(称作
压力工作室po)内封入工作气体之后，用栓81将开口82a封闭，进而使用凸焊等将栓81固定于上盖部件82。
[0074]
此时，由于被封入压力工作室po的工作气体，膜片83以向承接部件86侧鼓出的方式承受压力，因此，与配置于由膜片83和承接部件86包围的下部空间ls的止动部件84的上表面抵接而被支承。
[0075]
在将如以上那样装配化的动力元件8组装于阀主体2时，使设置于承接部件86的第二圆筒部86d的下端外周的外螺纹部86e与形成于与阀主体2的返回流路23连通的凹部2a的内周的内螺纹2b螺合。当将外螺纹部86e拧入内螺纹2b时，承接部件86的下端与阀主体2的上端面抵接。由此，能够将动力元件8固定于阀主体2。
[0076]
此时，介入安装在动力元件8与阀主体2之间的密封空间sp的密封件sl防止了将动力元件8安装于阀主体2时的来自凹部2a的制冷剂的泄漏。在该状态下，动力元件8的下部空间ls与返回流路23连通，即，成为相同的内压。
[0077]
(膨胀阀的动作)
[0078]
参照图1，对膨胀阀1的动作例进行说明。在压缩机101被加压后的制冷剂在冷凝器102被液化，并被送至膨胀阀1。另外，在膨胀阀1中隔热膨胀后的制冷剂被向蒸发器104送出，并在蒸发器104中与在蒸发器的周围流动的空气进行热交换。从蒸发器104返回的制冷剂通过膨胀阀1(更具体而言，返回流路23)而返回压缩机101侧。此时，由于通过蒸发器104，因此第二流路22内的流体压变得大于返回流路23的流体压。
[0079]
从冷凝器102向膨胀阀1供给高压制冷剂。更具体而言，来自冷凝器102的高压制冷剂经由第一流路21向阀室vs供给。
[0080]
在阀芯3落座于阀座20时(非连通状态时)，从阀室vs通过阀通孔27、中间室221及第二流路22而向蒸发器104送出的制冷剂的流量被限制。另一方面，在阀芯3从阀座20离开时(连通状态时)，从阀室vs通过阀通孔27、中间室221及第二流路22而向蒸发器104送出的制冷剂的流量增大。膨胀阀1的闭状态和开状态之间的切换由经由止动部件84与动力元件8连接的工作棒5来进行。
[0081]
在图1中，在动力元件8的内部设置有由膜片83划分的压力工作室po和下部空间ls。因此，当压力工作室po内的工作气体被液化时，膜片83和止动部件84上升，由此，工作棒5根据螺旋弹簧41的作用力而向上方向移动。另一方面，当液化后的工作气体被气化时，膜片83和止动部件84被向下方按压，由此，工作棒5向下方向移动。这样，进行膨胀阀1的开状态和闭状态之间的切换。
[0082]
而且，动力元件8的下部空间ls与返回流路23连通。因此，压力工作室po内的工作气体的体积根据在返回流路23流动的制冷剂的温度、压力而变化，从而工作棒5被驱动。换言之，在图1所记载的膨胀阀1中，根据从蒸发器104返回膨胀阀1的制冷剂的温度、压力而自动地调整从膨胀阀1向蒸发器104供给的制冷剂的量。
[0083]
根据本实施方式，由于不将动力元件8小型化，因此不需要变更承接部件86的内径，从返回流路23流入下部空间ls的制冷剂的流动也不变化，因此能够抑制阀芯3的控制性的恶化。此外，控制性的恶化是指，实际的值大幅超过目标值、实际的值相对于目标值上下浮动。
[0084]
(第二实施方式)
[0085]
图4是放大表示第二实施方式的膨胀阀的动力元件附近的剖视图。图5是单独表示本实施方式的动力元件8a的剖视图。本实施方式相对于上述的实施方式，仅动力元件8a的承接部件86a的形状不同。除此以外的结构与上述的实施方式相同，因此标注相同的符号并省略重复的说明。
[0086]
对承接部件86a的制造方法进行说明。与上述的实施方式相同地，通过对金属制的板材进行冲压成形而形成第一环状凸缘部86aa、第一圆筒部86ab、第二环状凸缘部86ac以及第二圆筒部86ad。
[0087]
而且，在冲压成形后，对在彼此正交的方向上延伸的第二环状凸缘部86ac与第二圆筒部86ad的分界部实施切削加工，从而形成缩径部86af。缩径部86af的外径小于外螺纹部86ae的螺纹外径。
[0088]
根据本实施方式，通过在第二环状凸缘部86ac与外螺纹部86ae之间形成缩径部86af，能够进一步确保形成于承接部件86a与阀主体2的密封凹部2c之间的密封空间sp较大。因此，能够采用截面更大的密封件sl，能够提高密封件的密封性、耐久性。
[0089]
此外，本发明不限于上述的实施方式。在本发明的范围内，能够进行上述的实施方式的任意的结构要素的变形。另外，也能够在上述的实施方式中追加或省略任意的结构要素。

技术特征：

1.一种膨胀阀，具备：阀主体、安装于所述阀主体的动力元件以及设置于所述阀主体与所述动力元件之间的密封件，该膨胀阀的特征在于，所述动力元件包含上盖部件、承接部件以及膜片，该膜片夹在所述上盖部件与所述承接部件之间，所述承接部件通过冲压加工而形成，并具有圆筒部和环状凸缘部，该环状凸缘部与所述圆筒部邻接，并在所述圆筒部的外周方向上延伸设置，所述承接部件的圆筒部固定于所述阀主体，所述密封件设置在形成于所述圆筒部、所述环状凸缘部以及所述阀主体之间的密封空间，所述圆筒部中的与所述环状凸缘部邻接的部位被实施切削加工，该部位构成所述密封空间的一部分。2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，与所述动力元件的轴线平行地对所述圆筒部实施切削加工。3.根据权利要求1或2所述的膨胀阀，其特征在于，所述圆筒部具备外螺纹部，以形成外径小于所述外螺纹部的缩径部的方式对所述圆筒部实施切削加工。4.根据权利要求1～3中任一项所述的膨胀阀，其特征在于，在所述阀主体形成有密封凹部，该密封凹部与所述环状凸缘部相对，所述密封凹部的径向内侧中的所述圆筒部被实施切削加工。5.根据权利要求1～4中任一项所述的膨胀阀，其特征在于，所述圆筒部与所述环状凸缘部通过冲压成形而折弯。6.一种动力元件，用于膨胀阀，该膨胀阀具备：阀主体、安装于所述阀主体的动力元件以及设置于所述阀主体与所述动力元件之间的密封件，该动力元件的特征在于，该动力元件包含上盖部件、承接部件以及膜片，该膜片夹在所述上盖部件与所述承接部件之间，所述承接部件通过冲压加工而形成，并具有圆筒部和环状凸缘部，该环状凸缘部与所述圆筒部邻接，并在所述圆筒部的外周方向上延伸设置，所述承接部件的圆筒部固定于所述阀主体，所述密封件设置在形成于所述圆筒部、所述环状凸缘部以及所述阀主体之间的密封空间，所述圆筒部中的与所述环状凸缘部邻接的部位被实施切削加工，该部位构成所述密封空间的一部分。

技术总结

本发明提供一种膨胀阀及用于该膨胀阀的动力元件，能够抑制控制性的恶化并实现膨胀阀的小型化，同时能够维持密封性。具备阀主体、安装于所述阀主体的动力元件以及设置于所述阀主体与所述动力元件之间的密封件的膨胀阀中，所述动力元件包含上盖部件、承接部件及夹在所述上盖部件与所述承接部件之间的膜片，所述承接部件通过冲压加工而形成，并具有圆筒部和与所述圆筒部邻接并在所述圆筒部的外周方向上延伸设置的环状凸缘部，所述承接部件的圆筒部固定于所述阀主体，所述密封件设置在形成于所述圆筒部、所述环状凸缘部及所述阀主体之间的密封空间，所述圆筒部中的与所述环状凸缘部邻接的部位被实施切削加工，该部位构成所述密封空间的一部分。空间的一部分。空间的一部分。