專利名稱：膜片式流體控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)流體的流量或壓力的具有閥芯驅(qū)動用膜片的膜片式流體控 制閥，特別是涉及適合作為用于車輛空調(diào)等冷凍循環(huán)的膨脹閥的膜片式流體控制閥
背景技術(shù)：
作為用于冷凍循環(huán)的膨脹閥，如下述專利文獻1所示已知一種膜片式流體控制 閥，其具有用于調(diào)節(jié)流體(制冷劑)的流量或壓力的閥芯；設(shè)有流入口及流出口并且在它 們之間形成通過上述閥芯而進行開閉的閥口(孔口(orifice))的閥體；將上述閥芯向上述 閥口開閉方向進行驅(qū)動的膜片裝置。在該膜片式流體控制閥中，上述膜片裝置通常具有膜片；為夾持該膜片的外周 部而封固并且在其上表面?zhèn)葎澐殖雒荛]空間即膜片上表面?zhèn)葔毫κ?也稱為感溫室、膜片 室等)的膜片保持部件，在上述膜片的下表面連結(jié)工作棒以便將上述膜片的動作(位移) 傳達給上述閥芯。例如將毛細管的一端插入上述壓力室(感溫室)中，并在該毛細管的另一端安裝 感溫筒，通過該感溫筒來感知例如蒸發(fā)器出口側(cè)的制冷劑溫度。需要說明的是，在感溫室、 毛細管及感溫筒內(nèi)通常以規(guī)定的壓力封入規(guī)定的氣體(例如二氧化碳等)。另外，上述膜片在由上述膜片保持部件所封固的外周部和大直徑圓板狀部抵接的 內(nèi)周部之間形成山形波狀部，該山形波狀部俯視呈同心圓環(huán)狀，在其截面上看具有N個[N 為正整數(shù)(1、2、3......)]上凸或下凸的凸起部。在這種結(jié)構(gòu)的膜片式流體控制閥中，膜片(相對于其外周部的內(nèi)周部)通常根據(jù) 上述壓力室(感溫室)的壓力(以下稱為膜片上表面?zhèn)葔毫?與作用于膜片的下表面的壓 力(以下稱為膜片下表面?zhèn)葔毫?之壓差而上下位移(撓曲)，該位移通過工作棒傳達給閥 芯，閥芯向閥口開閉方向(上下方向)移動以調(diào)節(jié)閥開度(=提升量=閥口的有效開口面 積)，由此來控制從流入口流向流出口的流體(制冷劑)的壓力(流量)。專利文獻專利文獻1特開2007-240041號公報

發(fā)明內(nèi)容
在如上所述的現(xiàn)有膜片式流體控制閥中存在下述應當解決的問題。S卩，在膜片的上表面?zhèn)葔毫εc下表面?zhèn)葔毫χ畨翰钚〉膮^(qū)域(超低溫區(qū))，提升量 的變化相對于壓差的變化很小，因此，制冷劑的流量并不怎么變化，而存在難以確保所需的 流量以及進行穩(wěn)定的流量控制之類的問題。另外，如果為了削減零件材料費等而縮小膜片徑，則同樣存在提升量的變化變小， 穩(wěn)定的流量控制變得困難之類的問題。需要說明的是，為了使提升量相對于壓差的變化較大地變化，考慮減薄膜片的板 厚、增大膜片徑等對策，但如果減薄膜片的板厚，則存在強度不足而變得易破損，耐久性下降之類的問題，進而，還存在膜片變得過度易彎曲而導致流量控制的穩(wěn)定性下降的可能。另 外，如果增大膜片徑，則成本提高。本發(fā)明就是鑒于這種問題而完成的，其目的是提供一種膜片式流體控制閥，該控 制閥即使在膜片的上表面?zhèn)葔毫εc下表面?zhèn)葔毫χ畨翰钚〉膮^(qū)域也能使提升量相對于壓 差的變化較大地變化，而無需減薄膜片的板厚，因此，能夠確保所需的流量，同時能夠進行 穩(wěn)定的流量控制。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的膜片式流體控制閥的基本特征在于，具有驅(qū)動 閥芯的膜片，該膜片在其外周部和內(nèi)周部之間形成山形波狀部，該山形波狀部俯視呈同心
圓環(huán)狀，在其截面上看具有[N個+ (0. 25 0. 75)個](N為正整數(shù)(1、2、3......))上凸或
下凸的凸起部。更具體而言，其特征在于，具有用于調(diào)節(jié)流體的流量或壓力的閥芯；設(shè)有流入口 及流出口并且在它們之間設(shè)有通過上述閥芯而進行開閉的閥口的閥體；將上述閥芯向上述 閥口開閉方向進行驅(qū)動的膜片裝置，該膜片裝置具有膜片；封固該膜片的外周部并且在 其上表面?zhèn)葎澐殖鰤毫κ业哪て３植考?，所述膜片在其外周部和?nèi)周部之間形成山形波 狀部，該山形波狀部俯視呈同心圓環(huán)狀，在其截面上看具有[N個+ (0. 25 0. 75)個](N為 正整數(shù)(1、2、3......))上凸或下凸的凸起部。更優(yōu)選構(gòu)成為作為被用于冷凍循環(huán)的膨脹閥而發(fā)揮功能。在優(yōu)選的實施方式中，在上述膜片的山形波狀部形成2個以上上述凸起部，并且 這些凸起部的高度實質(zhì)上相同。在其他優(yōu)選實施方式中，以上述膜片的外周部或內(nèi)周部的上表面或下表面為基準 面，若設(shè)該基準面與頂點的高低差為1，則上述基準面和上述山形波狀部的內(nèi)周側(cè)端部或外 周側(cè)端部的高低差為0.25 1。作為上述膜片優(yōu)選使用板厚為0. 05 0. 15mm的不銹鋼薄鋼板。上述膜片的山形波狀部優(yōu)選其外徑為18 35mm、其內(nèi)徑為10 22mm。在其他優(yōu)選的實施方式中，以上述膜片的外周部或內(nèi)周部的上表面或下表面為基 準面，從該基準面至頂點的高低差和從上述基準面至上述山形波狀部的內(nèi)周側(cè)端部或外周 側(cè)端部的高低差都被設(shè)定在0. 10 0. 50mm的范圍內(nèi)。在更優(yōu)選的實施方式中，上述山形波狀部的凸起部數(shù)為[N+0. 5]個。進一步優(yōu)選的實施方式中，以上述膜片的外周部的上表面或下表面為基準面，從 該基準面至頂點的高低差和從上述基準面至上述山形波狀部的內(nèi)周側(cè)端部的高低差被設(shè) 定得相同。另一方面，本發(fā)明的流體控制閥用膜片的特征在于，在外周部和內(nèi)周部之間形成 山形波狀部，該山形波狀部俯視呈同心圓環(huán)狀，在其截面上看具有[N個+(0. 25 0. 75) 個](N為正整數(shù)(1、2、3......))上凸或下凸的凸起部。本發(fā)明所涉及的膜片式流體控制閥，由于在膜片的外周部和內(nèi)周部之間的山形波 狀部形成[N個+小數(shù)部分(0. 25 0. 75)個]凸起部，而以往為N個(無小數(shù)部分)凸起 部，所以即使在膜片的上表面?zhèn)葔毫εc下表面?zhèn)葔毫χ畨翰钚〉膮^(qū)域，也能夠使提升量相 對于壓差的變化較大地變化，其結(jié)果就能夠確保所需的流量，同時能夠進行穩(wěn)定的流量控 制。另外，由于能夠縮小膜片徑而達到與以往相同的提升量，所以能夠削減材料費。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的膜片式流體控制閥之實施例的縱剖面圖。
圖2(A)是圖1所示的膜片裝置部分的放大圖。(B)是現(xiàn)有例的膜片裝置部分的放大圖。
圖3(A)是圖1所示的膜片的放大圖。(B)是現(xiàn)有例的膜片的放大圖。
圖4是用于說明本發(fā)明所涉及的膜片(凸起部數(shù)N+0. 5)和現(xiàn)有的膜片(凸起部數(shù)N)之特性的曲線圖。
圖5是用于與現(xiàn)有例進行比較來說明本發(fā)明所帶來的作用效果的曲線圖。
圖6是表示本發(fā)明所涉及的膜片式流體控制閥之其他實施例的縱剖面圖。
1、2膜片式流體控制閥(膨脹閥)
10閥體
12膜片下表面?zhèn)葔毫κ?br> 20閥芯_孔組合體
24孔口(閥口)
25閥芯
30膜片裝置
33膜片上表面?zhèn)葔毫κ?br> 35膜片
35b山形波狀部
37工作棒
41流入口
42流出口
具體實施例方式以下，一邊參見附圖一邊說明本發(fā)明的膜片式流體控制閥之實施方式。圖1是本發(fā)明所涉及的膜片式流體控制閥一實施例的縱剖面圖。圖示的膜片式流體控制閥1在冷凍循環(huán)中被用作膨脹閥，具有閥體10、安裝在該 閥體10上部的膜片裝置30。閥體10隔著隔壁11在上部形成彈簧室兼膜片下表面?zhèn)葔毫κ?2，并且在隔壁11 下側(cè)形成流出口 41及插著后述的閥芯-孔組合體20的貫通孔13。另外，在閥體10上設(shè)置相對中心軸線0以約60度斜下傾斜的筒狀螺紋螺合部15， 在該螺紋螺合部15的內(nèi)周側(cè)螺合擰著調(diào)節(jié)螺釘16 (后述)，并其外周螺合螺母17。上述膜片裝置30具有膜片35 (后面詳述)；為夾持該膜片35的外周部而封固并 且在其上表面?zhèn)葎澐殖雒荛]空間即膜片上表面?zhèn)葔毫κ?3 (感溫室)的膜片保持部件32。例如將毛細管34的一端插入上述壓力室33 (感溫室)，雖然沒有圖示還在該毛細 管34的另一端安裝感溫筒，通過該感溫筒來感知例如蒸發(fā)器出口側(cè)的制冷劑溫度。需要說 明的是，在壓力室33、毛細管34及感溫筒內(nèi)以規(guī)定的壓力封入規(guī)定的氣體(例如二氧化碳
寸J o
另外，為了將上述膜片35的動作(位移)傳達至閥芯25 (后述)，在膜片35的下 表面?zhèn)韧ㄟ^大直徑圓板狀部件38而連結(jié)工作棒37，該工作棒37自由滑動地嵌插于被設(shè)立 在閥體10的隔壁11上的筒狀導向部19。大直徑圓板狀部件38與膜片35的下表面內(nèi)周部 (中央部)抵接。需要說明的是，該大直徑圓板狀部件38的外周部就成為彈簧支架，同時與 閥體10的上端面抵接而起到限制膜片35向下方(開閥方向)過度位移的制動器的作用。在上述筒狀導向部19的外周彈簧支架部件39自由滑動地外插，并在該彈簧支架 部件39和上述大直徑圓板狀部件38之間壓縮安裝使上述膜片35向上方加載的壓縮螺旋 彈簧40。上述彈簧支架部件39的外周部形成與上述調(diào)節(jié)螺釘16的前端面16a抵接的傾斜 面39a，通過改變調(diào)節(jié)螺釘16相對于螺紋螺合部15的旋入量來調(diào)節(jié)壓縮螺旋彈簧40的設(shè) 置載荷。另一方面，上述閥芯-孔組合體20對于體積不同的多種膨脹閥可以共用，具有插 入到上述貫通孔13的筒體21，在該筒體21上端部固定著形成了孔口 24的閥座部件23，并 且在該閥座部材23的下側(cè)固定閥芯導向部件26，該閥芯導向部件26形成有閥芯導向孔及 作為流路的多個開口，具有開閉上述孔口 24的圓錐面部的閥芯25自由滑動地嵌插于該閥 芯導向部件26。在筒體21中閥芯25的下側(cè)固定著中央具有流路的下側(cè)彈簧支架部件28，在該下 側(cè)彈簧支架部件28和閥芯25的下部圓錐面部之間壓縮安裝閉閥彈簧27，該閉閥彈簧27由 使閥芯25始終向關(guān)閉方向進行加載的壓縮螺旋彈簧構(gòu)成。另外，在筒體21的下部固定著形成有濾網(wǎng)(strainer)43及流入口 41的緊固件 44。需要說明的是，在具備該控制閥(膨脹閥)1的冷凍循環(huán)中，來自冷凝器的制冷劑 從流入口 41進入后通過濾網(wǎng)43，并通過閥芯25和孔口 24之間(被壓縮)，然后從流出口 42流向蒸發(fā)器，在閥芯25和孔口 24經(jīng)過壓縮的制冷劑的壓力作用于彈簧室兼膜片下表面 側(cè)壓力室12?；谶@種結(jié)構(gòu)，膜片35根據(jù)膜片上表面?zhèn)葔毫?上述壓力室33(感溫室)的壓力) 與作用于膜片35的下表面的膜片下表面?zhèn)葔毫?膜片下表面?zhèn)葔毫κ?2的壓力)之壓差 而上下位移(撓曲)，該位移通過工作棒37傳遞給閥芯25，閥芯25在孔口開閉方向(上下 方向)上移動以調(diào)節(jié)閥開度(=提升量=閥口的有效開口面積)，由此來控制從流入口 41 流向流出口 42的制冷劑的流量。并且，在本實施例中，除了上述結(jié)構(gòu)以外，如參見圖2(A)、圖3(A)可知那樣，上述 膜片35還在通過上述膜片保持部件32所固定的外周部35a和上述大直徑圓板狀部38抵 接的內(nèi)周部35c之間形成山形波狀部35b，該山形波狀部35b俯視呈同心圓環(huán)狀，在其截面 上看具有1個半(1.5個)向下凸的凸起部。更詳細而言，上述膜片35是使用板厚0. 10mm的不銹鋼薄鋼板(ASL350等)制作 成圓板狀，其外徑6 a(Pa-Pa)為38. 9mm，上述山形波狀部35b的外徑ctb(Pb-Pb)及內(nèi)徑 (內(nèi)周部35c的外徑) e (Pc-Pc)分別是28. 5mm、16. 0mm, 1個凸起部分的凸起頂點Pc的直 徑小c為24. 4mm, 1個凸起部的端點Pd的直徑小d為19. 8mm,山形波狀部35b的頂點及底 部的半徑R為4. 0mm,以及將上述膜片35的外周部35a的下表面作為基準面S，從該基準面S至頂點(Pc)的高低差H和從上述基準面S至上述山形波狀部35b的內(nèi)周側(cè)端部(Pe)的 高低差均為0. 30mm。相對于此，以往的膜片35其一例如圖2(B)、圖3⑶所示，在山形波狀部35b僅形 成1個(無小數(shù)部分)凸起部，從上述基準面S至頂點(Pc)的高低差H與圖3(A)所示的 本發(fā)明產(chǎn)品同為0. 30mm，但是從上述基準面S至上述山形波狀部35b的內(nèi)周側(cè)端部(Pe)的 高低差為0mm(無)。此處為了驗證本發(fā)明帶來的作用效果，準備如下面的(a) (h)所示山形波狀部 35b的凸起部數(shù)不同的膜片作為本發(fā)明產(chǎn)品及現(xiàn)有產(chǎn)品，并測量對應于膜片下表面?zhèn)葔毫?的提升量(圖4)，和對應于膜片上表面?zhèn)葔毫εc膜片下表面?zhèn)葔毫χ畨翰畹奶嵘?圖 5)。(a)凸起部數(shù)1. 5 (上述實施例)、(b)凸起部數(shù)2. 5、(c)凸起部數(shù)3. 5、(d)凸起 部數(shù)2. 25、(e)凸起部數(shù)2. 75、(f)凸起部數(shù)1. 0 (上述現(xiàn)有例)、(g)凸起部數(shù)2. 0、(h)凸 起部數(shù)3. 0上述(a) (h)的各膜片其板厚、材質(zhì)、外徑6a、山形波狀部35b的外徑6b及內(nèi) 徑小e、從基準面S至頂點的高低差H等被設(shè)定得相同(山形波狀部35b的頂點及底部的半 徑R不同)，并基于相同的環(huán)境、條件來測量提升量。圖4表示對應于膜片下表面?zhèn)葔毫?kPaG 以大氣壓為基準)的提升量，虛線表示 N為正整數(shù)(1、2、3)、凸起部數(shù)為[N+0.5]的膜片(本發(fā)明產(chǎn)品)的提升量，實線表示凸起 部數(shù)為[N (無小數(shù)部分)]的膜片(現(xiàn)有產(chǎn)品)的提升量。圖5表示關(guān)于上述(a) (h)的各膜片，對應于膜片上表面?zhèn)葔毫εc膜片下表面 側(cè)壓力之壓差(kPa)的提升量。由圖4、圖5可知，凸起部數(shù)為[N+0.5]的膜片(本發(fā)明產(chǎn)品)與凸起部數(shù)為[N(無 小數(shù)部分)]的膜片(現(xiàn)有產(chǎn)品)相比，在壓差(膜片下表面?zhèn)葔毫?的大致全部區(qū)域，提 升量變大，特別是在壓差小的區(qū)域(超低溫區(qū))，相對于壓差的變化，提升量的變化與現(xiàn)有 產(chǎn)品相比相當大。因此，即使在膜片35的上表面?zhèn)葔毫εc下表面?zhèn)葔毫χ畨翰钚〉膮^(qū)域，也能夠使 提升量相對于壓差的變化較大地變化，其結(jié)果就能夠確保所需的流量，同時能夠進行穩(wěn)定 的流量控制。另外，由于能夠縮小膜片徑而達到與以往相同的提升量，所以能夠削減材料費。另外，不僅在凸起部數(shù)為[N+0.5]，而且即使在(d)的凸起部數(shù)2. 25及(e)的凸 起部數(shù)2. 75的情況下，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比在大致全部區(qū)域提升量變大，特別是在壓差小的區(qū) 域(超低溫區(qū))，相對于壓差的變化，提升量的變化在某種程度較大，所以即便凸起部數(shù)為 [N+(0. 25 0. 75)]，雖然與凸起部數(shù)為[N+0. 5]相比提升量低但也能夠獲得與其相應的效^ o圖6表示本發(fā)明所涉及的膜片式流體控制閥之其他實施例。本實施例表示將本發(fā) 明應用于箱形控制閥(膨脹閥)的情形，在對應于上述實施例的各部的部分及同一功能部 分上附加相同的標記。在本實施例中也是使用上述凸起部數(shù)1. 5的膜片作為膜片裝置30 的膜片35。膜片裝置30的壓力室33用蓋子39密封。另外，在箱形閥體10’的上部形成流 路53，該流路53由來自蒸發(fā)器的制冷劑的流入口以及朝向壓縮機吸入側(cè)的流出口構(gòu)成，流
7過此處的制冷劑被導入膜片下表面?zhèn)葔毫κ?2。 在這種結(jié)構(gòu)的箱形膨脹閥2中也是在膜片35的山形波狀部35b設(shè)置1個半凸起 部，所以就獲得與上述實施例基本相同的作用效果。
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權(quán)利要求
一種膜片式流體控制閥，所述膜片式流體控制閥具有驅(qū)動閥芯的膜片，其特征在于，所述膜片在其外周部和內(nèi)周部之間形成山形波狀部，所述山形波狀部俯視呈同心圓環(huán)狀，在其截面上看具有[N個+(0.25～0.75)個]上凸或下凸的凸起部，其中N為正整數(shù)(1、2、3......)。
2.一種膜片式流體控制閥，所述膜片式流體控制閥具有用于調(diào)節(jié)流體的流量或壓力 的閥芯；設(shè)置流入口及流出口并且在它們之間設(shè)置通過所述閥芯而進行開閉的閥口的閥 體；將所述閥芯向所述閥口開閉方向進行驅(qū)動的膜片裝置，其特征在于，所述膜片裝置具有膜片；封固所述膜片的外周部并且在其上表面?zhèn)葎?分出壓力室的膜片保持部件，所述膜片在其外周部和內(nèi)周部之間形成山形波狀部，所述山形波狀部俯視呈同心圓環(huán) 狀，在其截面上看具有[N個+(0. 25 0. 75)個]上凸或下凸的凸起部，其中N為正整數(shù) (1、2、3......)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，所述膜片式流體控制閥 構(gòu)成為作為被用于冷凍循環(huán)的膨脹閥而發(fā)揮功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，在所述膜片的 山形波狀部形成2個以上所述凸起部，這些凸起部的高度實質(zhì)上相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，以所述膜片的 外周部或內(nèi)周部的上表面或下表面為基準面，若將所述基準面和頂點的高低差設(shè)為1，則所 述基準面和所述山形波狀部的內(nèi)周側(cè)端部或外周側(cè)端部的高低差為0. 25 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，作為所述膜片 使用板厚為0. 05 0. 15mm的不銹鋼薄鋼板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，所述膜片的山 形波狀部的外徑為18 35mm，內(nèi)徑為10 22mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，以所述膜片的 外周部或內(nèi)周部的上表面或下表面為基準面，從所述基準面至頂點的高低差和從所述基準 面至所述山形波狀部的內(nèi)周側(cè)端部或外周側(cè)端部的高低差均被設(shè)定在0. 10 0. 50mm的范 圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，所述山形波狀 部的凸起部數(shù)為[N+0. 5]個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項所述的膜片式流體控制閥，其特征在于，以所述膜片 的外周部的上表面或下表面為基準面，從所述基準面至頂點的高低差和從所述基準面至所 述山形波狀部的內(nèi)周側(cè)端部的高低差被設(shè)定得相同。
11.一種流體控制閥用膜片，其特征在于，在外周部和內(nèi)周部之間形成山形波狀部，所 述山形波狀部俯視呈同心圓環(huán)狀，在其截面上看具有[N個+(0. 25 0. 75)個]上凸或下 凸的凸起部，其中，N為正整數(shù)(1、2、3......)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膜片式流體控制閥，即使在膜片的上表面?zhèn)葔毫εc下表面?zhèn)葔毫χ畨翰钚〉膮^(qū)域也能夠使提升量相對于壓差的變化較大地變化，而不必減薄膜片的板厚，因此，就能夠確保所需的流量，同時能夠進行穩(wěn)定的流量控制。所述膜片式流體控制閥具有驅(qū)動閥芯(25)的膜片(35)，該膜片(35)在其外周部(35a)和內(nèi)周部(35c)之間形成山形波狀部(35b)，所述山形波狀部(35b)俯視呈同心圓環(huán)狀，在其截面上看具有[N個+(0.25～0.75)個]上凸或下凸的凸起部，其中N為正整數(shù)(1、2、3......)。
文檔編號F16K7/12GK101929561SQ20101021178
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者森田真文, 茂木隆 申請人:株式會社不二工機