CN102072602A

CN102072602A - 热泵型空调热力膨胀阀及其感温包的充注方法

Info

Publication number: CN102072602A
Application number: CN2010106203336A
Authority: CN
Inventors: 陈亮; 张胜昌
Original assignee: Zhejiang Dunan Artificial Environment Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dunan Artificial Environment Co Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明提供了一种热泵型空调热力膨胀阀及其感温包的充注方法。根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀包括阀体；阀针座；第一接管；第二接管；膜片；感温包，与膜片上方的膜片上腔相连通；还包括：阀孔部，其上设置有阀孔，阀针上的阀头与阀孔形成最小流通截面；短管节流段，短管节流段为设置在阀孔部的上端的环形通道，短管节流段的第一端与阀孔相连通，其第二端与第二接管的第一端相连通；其中，感温包内部充注有制冷剂气体，包括R125和R32。根据本发明的感温包的充注方法，感温包的充注采用混合交叉充注方式，交叉是指采用与制冷系统工质不同的制冷剂进行充注，混合是指感温包内充注两种或两种以上的组分。

Description

热泵型空调热力膨胀阀及其感温包的充注方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，更具体地，涉及一种热泵型空调热力膨胀阀及其感温包的充注方法。

背景技术

在空调领域，一般空调器包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流元件。从蒸发器出来的制冷剂的低温低压蒸气被吸入压缩机内，压缩成高压高温的过热蒸气，然后进入冷凝器。由于高压高温过热制冷剂气的温度高于其环境介质的温度，且其压力使气态制冷剂能在常温下冷凝成液体状态，因而排至冷凝器时，经冷却、冷凝成高压常温的液态制冷剂。高压常温的制冷剂液通过节流元件时，因节流而降压，在压力降低的同时，液态制冷剂因沸腾蒸发吸热使其本身的温度也相应下降，从而变成了低压低温的两相制冷剂。把这种低压低温的制冷剂引入蒸发器吸热蒸发，即可使空调环境的温度下降而达到制冷的目的。从蒸发器出来的低压低温气态制冷剂重新进入压缩机，从而完成一个制冷循环，然后重复上述过程。热力膨胀阀是一种通过调节蒸发器供液量来控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度的节流元件。热泵型空调中，通常需要使用两个热力膨胀阀和两个单向阀的组合才能实现制冷制热循环的不同流量调节要求，相应需要配置的阀件和管件都较多，使得空调系统的管路较复杂，并且装机成本较大。

发明内容

本发明旨在提供一种成本低且能实现双向流量调节的热泵型空调热力膨胀阀及其感温包的充注方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种热泵型空调热力膨胀阀，包括阀体，阀体具有中空的内腔；阀针座，设置在阀体的内腔内，其上设置有阀针；第一接管，与阀体的内腔相连通；第二接管，与阀体的内腔相连通；膜片，设置在阀体的上端；感温包，与膜片上方的膜片上腔相连通；还包括：阀孔部，其上设置有阀孔，阀针上的阀头与阀孔形成最小流通截面；短管节流段，短管节流段为设置在阀孔部的上端的环形通道，短管节流段的第一端与阀孔相连通，其第二端与第二接管的第一端相连通；其中，感温包内部充注有制冷剂气体，包括R125和R32。

进一步地，短管节流段由设置在阀体的内腔内的圆柱形通道以及穿过圆柱形通道的阀针共同形成。

进一步地，阀针座上设置阀针安装孔，阀针安装孔位于阀针座的中部，阀针座上还设置有导流孔。

进一步地，导流孔为均匀设置在阀针安装孔周围的下述之一的孔：圆形孔；扇形孔；鱼形孔；腰形孔；其中，鱼形孔的外边缘轮廓由相交的两段圆弧构成，腰形孔的外边缘轮廓线包括两段同轴的圆弧以及分别连接两段同轴的圆弧的端点的弧线。

进一步地，阀孔部为设置在阀体的内腔内的阀孔座。

进一步地，冷媒气体R125和R32的质量百分比分别为88％和12％。

根据本发明的另一个方面，提供了一种热泵型空调热力膨胀阀的感温包的充注方法，热泵型空调热力膨胀阀为前述的热泵型空调热力膨胀阀，热泵型空调热力膨胀阀的感温包的充注采用混合交叉充注方式，交叉是指采用与制冷系统工质不同的制冷剂进行充注，混合是指感温包内充注两种或两种以上的组分。

采用本发明的热泵型空调热力膨胀阀，包括阀孔部和短管节流段。阀孔部上设置有阀孔，阀针上的阀头与阀孔形成最小流通截面；短管节流段为设置在阀孔部的上端的环形通道。在制冷工况下正向运行时，高压冷媒流过阀头与阀孔构成的最小流通截面后完成节流降压；当反向制热运行时，高压冷媒首先经过短管节流段作为初级的节流降压工作段，此后流道的流通截面逐渐减小，直到冷媒流过阀头与阀孔构成的最小流通截面完成两级节流降压过程。通过设计双向运行的不同节流环节，使得制冷剂经正、反向节流后可以分别满足制冷、制热的冷媒流量及蒸发温度要求。本发明简化了热泵型空调中的管路，在空调性能达到要求的前提下有效降低了成本。另外，采用本发明的热泵型空调热力膨胀阀的感温包充注方法，使得热泵型空调热力膨胀阀在制冷运行和制热运行时均能达到较高的过热度控制精度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀的结构示意图；

图2是图1的根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀的结构示意图的局部放大图；

图3是根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀的阀针座的第一实施例的结构示意图；

图4是根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀的阀针座的第二实施例的结构示意图；

图5是根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀的阀针座的第三实施例的结构示意图；以及

图6是根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀的阀针座的第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1和图2所示的根据本发明的热泵型空调热力膨胀阀，包括阀体(10)，所述阀体(10)具有中空的内腔；阀针座(70)，设置在所述阀体(10)的内腔内，其上设置有阀针(20)；第一接管(40)，与所述阀体(10)的内腔相连通；第二接管(50)，与所述阀体(10)的内腔相连通；膜片(91)，设置在所述阀体(10)的上端；感温包(80)，与所述膜片(91)上方的膜片上腔(90)相连通；还包括：阀孔部(30)，其上设置有阀孔，所述阀针(20)上的阀头(21)与所述阀孔形成最小流通截面；短管节流段(60)，所述短管节流段(60)为设置在所述阀孔部(30)的上端的环形通道，所述短管节流段(60)的第一端与所述阀孔相连通，其第二端与所述第二接管(50)的第一端相连通；其中，所述感温包(80)内部充注有制冷剂气体，包括R125和R32。本发明对阀体10内部的关键部件进行了设计，使得制冷剂流量和蒸发温度可以满足制冷、制热运行工况的要求，因此热泵型空调只需使用单个热泵型空调热力膨胀阀即可运行。另外，热泵型空调热力膨胀阀的结构简单，省去了传统空调器中的多余阀件及配管，在空调性能达到要求的前提下有效降低了成本。

如图1所示，在制冷工况下正向运行时，冷媒的流动方向为图1所示的Sc方向。冷媒通过由第一接管40流入热力膨胀阀，冷媒在阀体10内部由下向上流动，先通过阀针座70，随后冷媒流过阀头21与阀孔部30构成的最小流通截面后完成节流降压，此后流道内部流通截面积逐级扩大，最终冷媒通过第二接管50流出热力膨胀阀。

在制热工况下反向运行时，冷媒的流动方向为图1所示的S_h方向。冷媒由第二接管50流入热力膨胀阀，冷媒在阀体10的内部由上向下流动。冷媒首先经过短管节流段60，如图2所示，短管节流段60为一段狭长的轴向环形流道，作为初级的节流降压工作段，由于该段是环形流道，相比于一般的节流短管，增加了中轴部位的传动杆造成的局部阻力作用，因此节流降压效果增强。此后流道的流通截面逐渐减小，直到冷媒流过阀头21与阀孔30构成的最小流通截面，即喉部后完成两级节流降压过程，最终流出第一接管40，流出的冷媒压力低于相同工况下正向运行时出口的冷媒压力。

感温包80作为热泵型空调热力膨胀阀的感温控制元件，其内部介质的压力能够随着蒸发器过热度的改变而改变，并作用于热力膨胀阀膜片91的上表面，从而通过控制阀头21的位置而控制阀孔的开度。感温包80的内部通过混合交叉充注的方式充注有冷媒气体，交叉是指采用与制冷系统工质不同的制冷剂进行充注，混合是指感温包内充注两种或两种以上的组分。在本实施例中，冷媒气体为R125和R32，其质量百分比分别为88％和12％，这一充注配方可以使制冷制热工况下的过热度控制达到较高的精度，在-25至10℃的工况范围内可以将过热度控制偏差控制在1℃以内。作为优选，冷媒气体R125和R32的质量百分比分别为88％和12％。

优选地，短管节流段60由设置在阀体部10的内腔内的圆柱形通道以及穿过圆柱形通道的阀针20共同形成。

如图2所示，短管节流段60为一段环形通道，此环形通道是由阀体10的内腔内的圆柱形通道的内侧壁以及阀针20的外侧壁围成的。此环形通道作为制热工况下的初级节流降压工作段，由于阀针20的外侧壁的阻力作用，节流降压效果增强。另外，短管节流段60的形成结构简单，容易加工。

如图3至图6所示，阀针座70上设置阀针安装孔72，阀针安装孔72位于阀针座70的中部，阀针座上还设置有导流孔71。优选地，导流孔71为均匀设置在阀针安装孔72周围的下述之一的孔：圆形孔；扇形孔；鱼形孔；腰形孔；其中，鱼形孔的外边缘轮廓由相交的两段圆弧构成，腰形孔的外边缘轮廓线包括两段同轴的圆弧以及分别连接两段同轴的圆弧的端点的弧线。

阀针安装孔72设置在阀针座70的中部，阀针20安装在阀针安装孔72内。在阀针座70上开设导流孔71，使大部分冷媒由流通面积较大的导流孔71流过，从而大大地减小了冷媒流经阀针座72的阻力，特别是制热工况下的反向流动阻力。导流孔71均匀设置在阀针安装孔72的周围，并可以选用各种形状：如图3所示的阀针座的第一实施例中的腰形孔，腰形孔的边缘由两段同轴圆弧以及连接这两段圆弧的弧线构成；还可以选用如图4所示的阀针座的第二实施例中的鱼形孔，四个鱼形孔可以对称的分布在阀针座70上；还可以选用如图5所示的阀针座的第三实施例中的扇形孔或者如图6所示的阀针座的第四实施例中的圆形孔。各种孔洞之间的阀针座70的部分形成连接筋，以保证阀针座70本身的强度。

如图1所示，阀孔部30为设置在阀体10的内腔内的阀孔座。

在本实施例中，阀孔部30为设置在阀体10内部的单独的部件，即为设置有阀孔的阀孔座。当阀孔部30为独立部件时，可以先加工阀孔部30，再将阀孔部30安装在阀体10内。单独加工时，阀孔部30可以达到很高的加工精度。另外，阀孔部30也可以为与阀头21配合的热泵型空调热力膨胀阀的阀体10的一部分，即阀孔部30与阀体10为一个整体，此种结构，无需单独制作阀孔部30，成本较低。

本发明还提供了一种热泵型空调热力膨胀阀的感温包充注方法，热泵型空调热力膨胀阀为前述的热泵型空调热力膨胀阀，热泵型空调热力膨胀阀的感温包的充注采用混合交叉充注方式，交叉是指采用与制冷系统工质不同的制冷剂进行充注，混合是指感温包内充注两种或两种以上的组分。

以R410A热泵型空调热力膨胀阀的感温包充注为例，在R410A热泵型空调热力膨胀阀的感温包内充注质量百分比分别为88％和12％的冷媒气体R125和R32是经过大量理论研究及实验得出的。首先对所有常用的制冷剂一一进行计算、筛选；筛选计算条件为：①常用过热度范围：4至10℃，②在蒸发温度-25至10℃的范围内，④4至10℃的过热度下的最大过热偏差小于1℃。分别计算不同蒸发温度下的过热度，比较过热度之间的偏差。若所有工况下的过热度偏差小于1℃，则将该制冷剂作为感温包的充注工质。通过以上方法的大量研究及计算并结合实验验证，发现R410A热泵型空调热力膨胀阀的感温包内充注质量百分比分别为88％和12％的冷媒气体R125和R32时，过热度偏差最小，效果最佳。

本发明的热泵型空调热力膨胀阀及其感温包的充注方法，优选的在R410A型热泵型空调中使用，也可以在R410A单冷型空调以及其他类型的空调中使用。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的热泵型空调热力膨胀阀及其感温包的充注方法，通过设计双向运行的不同节流环节，使得制冷剂经正、反向节流后可以分别满足制冷、制热的冷媒流量及蒸发温度要求。本发明省去了多余阀件和配管，在空调性能达到要求的前提下有效降低了成本。设计了适用于制冷制热运行工况的感温包充注方法，热泵型空调热力膨胀阀在制冷制热运行时均能达到较高的过热度控制精度。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种热泵型空调热力膨胀阀，包括：

阀体(10)，所述阀体(10)具有中空的内腔；

阀针座(70)，设置在所述阀体(10)的内腔内，其上设置有阀针(20)；

第一接管(40)，与所述阀体(10)的内腔相连通；

第二接管(50)，与所述阀体(10)的内腔相连通；

膜片(91)，设置在所述阀体(10)的上端；

感温包(80)，与所述膜片(91)上方的膜片上腔(90)相连通；

其特征在于，还包括：

阀孔部(30)，其上设置有阀孔，所述阀针(20)上的阀头(21)与所述阀孔形成最小流通截面；

短管节流段(60)，所述短管节流段(60)为设置在所述阀孔部(30)的上端的环形通道，所述短管节流段(60)的第一端与所述阀孔相连通，其第二端与所述第二接管(50)的第一端相连通；

其中，所述感温包(80)内部充注有制冷剂气体，包括R125和R32。

2.根据权利要求1所述的热泵型空调热力膨胀阀，其特征在于，所述短管节流段(60)由设置在所述阀体(10)的内腔内的圆柱形通道以及穿过所述圆柱形通道的阀针(20)共同形成。

3.根据权利要求2所述的热泵型空调热力膨胀阀，其特征在于，所述阀针座(70)上设置阀针安装孔(72)，所述阀针安装孔(72)位于所述阀针座(70)的中部，所述阀针座上还设置有导流孔(71)。

4.根据权利要求3所述的热泵型空调热力膨胀阀，其特征在于，所述导流孔(71)为均匀设置在所述阀针安装孔(72)周围的下述之一的孔：

圆形孔；扇形孔；鱼形孔；腰形孔；

其中，所述鱼形孔的外边缘轮廓由相交的两段圆弧构成，所述腰形孔的外边缘轮廓线包括两段同轴的圆弧以及分别连接所述两段同轴的圆弧的端点的弧线。

5.根据权利要求2所述的热泵型空调热力膨胀阀，其特征在于，所述阀孔部(30)为设置在所述阀体(10)的内腔内的阀孔座。

6.根据权利要求1所述的热泵型空调热力膨胀阀，其特征在于，所述冷媒气体R125和R32的质量百分比分别为88％和12％。

7.一种热泵型空调热力膨胀阀的感温包的充注方法，其特征在于，所述热泵型空调热力膨胀阀为权利要求1和6中任一项所述的热泵型空调热力膨胀阀，所述热泵型空调热力膨胀阀的感温包的充注采用混合交叉充注方式，所述交叉是指采用与制冷系统工质不同的制冷剂进行充注，所述混合是指感温包内充注两种或两种以上的组分。