[發明專利]二氧化碳汽車空調系統膨脹閥

無效

• 申請號: 201010179769.6
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101846201A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 申俊嶺;周奕;周春宇;游典;陳江平;趙宇;施駿業
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: F16K17/04
• 分類號: F16K17/04;F16K17/164;F16K31/70
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 夏洪

技術領域

本發明涉及制冷系統中的節流元件，具體說是一種二氧化碳汽車空調系統膨脹閥，

背景技術

跨臨界二氧化碳汽車空調系統在熱泵性能方面具有獨特的優越性，它的排氣溫度高、氣體冷卻器的換熱性能好，可以解決汽車冬天不能向車廂提供足夠熱量的缺陷。同時二氧化碳無毒且不可燃，因此跨臨界二氧化碳汽車空調已被認為是最有希望的下一代汽車空調。

目前，跨臨界二氧化碳汽車空調還處于發展過程中，其中有一種節流裝置，即機械調節式膨脹閥，用來調節氣體冷卻器內的高壓側氣體壓力。在二氧化碳汽車空調系統中，當高壓側壓力升高的一定值后，其對制冷量幾乎沒有影響，而此時壓縮機功率卻在增加，故COP會降低；而當高壓側壓力降低至小于某一壓力值后，制冷量將明顯減小，而此時壓縮機功率基本維持不變，甚至會有所增大，導致COP顯著下降。因此，二氧化碳跨臨界循環系統中的高壓側壓力存在一個最優壓力值，在系統的調節過程中，節流裝置應具有調節高壓側壓力的能力。目前，在二氧化碳車用空調領域應用較多的是外控式變排量壓縮機和電子膨脹閥的組合方式，它表現出的調節性能非常優越，主要表現在高壓側壓力與蒸發器供液量調節精度高、調節范圍寬、系統響應速度快等，但由于電子膨脹閥需要步進電機驅動，故使得生產成本相對于其它節流元件高，這極大限制了它的市場應用前景。因此，設計一種調節性能好，并且成本低廉的節流裝置成為促進跨臨界二氧化碳汽車空調系統進一步發展的關鍵。

公開號為CN1737472A，公開日為2006年2月22日，名稱為：跨臨界二氧化碳制冷系統節流短管的專利申請，提出了一種可調節流量的節流短管，其核心是：采用一種機械式的帶有內部旁通功能的節流短管作為節流元件，其流量可以根據節流短管進口高壓的變化實現自動調節。該裝置內部設置了一個主節流短管和一個輔助節流短管，主節流短管始終處于打開狀態，流量的變化靠輔助節流短管調節，通過調節流量大小來控制氣體冷卻器內的壓力。該技術方案中的節流短管對于變化的氣體冷卻器出口溫度必須用調節螺栓改變彈簧的預緊力，以此來調節出最優壓力，不具有變溫自動調節的功能，因此在實際應用中系統運行工況受到很大限制。

到目前為止，還沒有出現適用于跨臨界二氧化碳制冷系統的，采用新型感溫控制元件，能針對不同的氣體冷卻器出口溫度自動調節出系統最優壓力的，不需要另外引入驅動控制方式的可調節式節流裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種二氧化碳汽車空調系統膨脹閥，能夠隨氣體冷卻器出口溫度的變化自動調節系統的最優壓力。

本發明所述二氧化碳汽車空調系統膨脹閥，包括閥體、開設于閥體上的進氣口和出氣口，在閥體內開設有型腔，型腔的下端與出氣口連通，型腔的上端旋接有調節螺塞將型腔上端密封，型腔內設置有隔板，將型腔分隔成進氣腔和活塞腔，進氣腔位于隔板與調節螺塞之間；在活塞腔內設置有活塞桿，其上端位于隔板中與隔板滑動配合，下端位于出氣口處，可將出氣口的上端口封閉，活塞桿上固定有活塞，活塞位于活塞腔內與活塞腔滑動配合，進氣口位于活塞下方，與活塞腔連通；閥體內開設有進氣通道將進氣口與進氣腔連通，進氣腔內安裝有記憶彈簧，記憶彈簧是由形狀記憶合金制成的壓縮彈簧，其位于活塞桿與調節螺塞之間。

所述的記憶彈簧是采用形狀記憶合金制成，其在運行工況范圍內均處于壓縮狀態。形狀記憶合金是一種具有記憶特性的特殊合金材料，在不同溫度下記憶彈簧會自動伸縮為所記憶的形狀，同時，這種材料還具有超彈性，它的應變量可高達20％，卸載應力后，能完全恢復到原來的形狀。本發明中所選用的記憶彈簧是依據二氧化碳制冷系統的壓力——溫度特性進行設計的，具體的是依據二氧化碳制冷系統氣體冷卻器出口的最優壓力——溫度特性，對記憶彈簧的形變——溫度特性進行設計，使其安裝在膨脹閥內，在一定溫度和長度下由壓縮形變產生的作用力能使二氧化碳汽車空調系統高壓側達到最優壓力。由于記憶彈簧對溫度的高精度形狀記憶特性，以及快速的形狀恢復性能，將其用作本發明的膨脹閥感溫控制元件將大大提高調節精度。出氣口上端口與活塞桿下端構成的最小流通截面--喉部起到節流作用。