[发明专利]改进的膨胀阀

说明书

一种两级比例控制阀被配置为用于流体系统中，两级比例控制阀包括阀体，阀体具有穿过其形成的纵向延伸的阀体孔。第一级微阀安装在阀体孔内，并且第二级滑阀组件安装在微阀下游的阀体孔内。第二级滑阀组件包括套筒和可滑动地安装在套筒内的滑阀。

技术领域

本发明总体涉及用于控制流体流动的阀。特别地，本发明涉及用于在诸如加热、通风、空调和制冷(HVAC-R)系统的流体系统中使用的两级比例控制阀的改进结构。

背景技术

一种已知的两级比例控制阀是膨胀阀，例如，模块化硅膨胀阀(MSEV)。MSEV是电子控制的常闭的单流向阀。MSEV可以用于常规HVAC-R应用中的制冷剂质量流量控制。

MSEV的第一级是微阀，其用作先导(pilot)阀以控制第二级滑阀。当微阀接收到脉冲宽度调制(PWM)信号时，微阀调节以改变跨第二级滑阀的压力差。滑阀将移动以平衡压力差，有效地改变MSEV的孔口打开以控制制冷剂的流动。

然而，存在与已知的MSEV相关联的不期望的制造过程。例如，只有在流体入口和流体出口连接器管和毛细管已经被钎焊到阀体之后才能实现确保MSEV的阀体中所需的滑阀孔直径所需的最终加工步骤。需要该顺序是因为加工到阀体中的孔可能由于钎焊操作中使用的热而变形多达约30μm。在MSEV阀体中的典型的加工的滑阀孔具有大约+/﹣5μm的直径公差，并且如果在滑阀孔已经被加工之后执行钎焊操作，则钎焊操作可能导致加工的滑阀孔超出公差。因此，诸如流体入口和流体出口连接管和毛细管的部件通常在最终加工步骤之前钎焊到阀体。因为诸如流体入口和流体出口连接管和毛细管的部件在最终加工步骤之前钎焊到阀体，所以用于组装MSEV的固定装置和工具可能是复杂且昂贵的，并且制造时间可能不期望地长。

MEMS(微机电系统)是一类物理尺寸小、具有尺寸在微米范围内(即约10μm或更小)的特征的系统。这些系统具有电气和机械部件。术语“微加工”通常理解为意指MEMS装置的三维结构和移动部件的生产。MEMS最初使用修改的集成电路(计算机芯片)制造技术(如化学蚀刻)和材料(如硅半导体材料)来微加工这些非常小的机械装置。今天，存在更多的微加工技术和材料可用。

在本申请中使用的术语“微加工装置”是指具有一些尺寸为约10μm或更小的特征的装置，因此通过定义至少部分地通过微加工形成。更具体地，本申请中使用的术语“微阀”是指具有尺寸为约10μm或更小的特征的阀，并且因此通过定义至少部分地通过微加工形成。本申请中使用的术语“微阀装置”是指包括微阀并且可以包括其他部件的微加工装置。应当注意，如果除了微阀之外的部件被包括在微阀装置中，这些其它部件可以是微加工部件或标准尺寸(较大)的部件。类似地，微加工装置可以包括微加工部件和标准尺寸(较大)的部件。

已经提出了各种微阀装置用于控制流体回路内的流体流动。典型的微阀装置包括由主体可移动地支撑以在关闭位置和完全打开位置之间移动的可移位构件或阀部件。当置于关闭位置时，阀部件基本上阻塞或关闭第一流体端口，否则第一流体端口与第二流体端口流体连通，从而基本上防止流体在流体端口之间流动。因此，已知的微阀允许一些流体通过关闭的阀端口泄漏，因此基本上防止，但不完全防止流体流动通过其中。当阀部件从关闭位置移动到完全打开位置时，增加地允许流体在流体端口之间流动。

美国专利6,523,560、6,540,203和6,845,962描述了由多层材料制成的微阀，其公开内容通过引用并入本文。多层被微加工并且结合在一起以形成微阀体和包含在其中的各种微阀部件，包括包含微阀的可移动部分的中间机械层。可移动部件通过从中间机械层去除材料(通过已知的微加工装置制造技术，例如、但不限于，深反应离子蚀刻)来形成，以产生通过弹簧类构件保持附接到部件的其余部分的可移动阀元件。通常，材料通过产生穿过材料的槽的图案来去除以实现期望的形状。然后，可移动阀元件将能够在一个或多个方向上移动大致等于槽宽度的量。