用于蒸汽压缩系统的阀的形状记忆合金致动器

摘要

本发明涉及一种用于制冷系统中的阀的致动器。本发明还涉及一种具有这种致动器的阀，并且涉及一种具有这种阀的制冷系统。该致动器包括一个细长的形状记忆合金(SMA)元件，该形状记忆合金元件沿着两个或更多个线状延伸部从相对于一个阀的阀元件的一个远侧末端延伸至一个近侧末端。该SMA元件在形成该阀的一部分时，可以从该远侧末端延伸至该近侧末端，连接到该SMA元件的一个壳体上，然而，与该壳体电绝缘。一个封装体可以在该SMA元件与其他元件或者该SMA元件的周围环境之间提供一个热阻、一个热导体和/或一个电阻。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于一个制冷系统的阀的致动器。本发明还涉及一 种用于蒸汽压缩系统的阀，如一种用于制冷系统或热泵系统的阀，并且 本发明还涉及这样一种蒸汽压缩系统，优选地涉及一种制冷系统。

背景技术

用于蒸汽压缩系统如制冷系统或热泵系统的阀以不同结构和在该制 冷系统中的不同用途而为人所知。通常，制冷系统的阀是热静态地或机 电地操作的，这取决于在该制冷系统内的用途。形状记忆合金(SMA) 材料也已用于操作阀。

WO 2010/142997披露了一种阀，该阀包括一个主体、一个通道、一 个密封构件、一个触发器、以及一个温度响应触发致动器。该温度响应 触发致动器包括多个点触发致动器部分，其中该多个点触发致动器部分 中的每一个的特征为一个对应的形状改变温度，并且被配置成使得对于 该多个点触发致动器部分中的每一个，当该点触发致动器部分的温度低 于该对应的形状改变温度时，该点触发致动器部分被安置在一个对应的 低温形状状态中，并且当该点触发致动器部分的温度处于或高于该对应 的形状改变温度时，该点触发致动器部分被安置在一个对应的高温形状 状态中。WO 2010/142997使用一个金属丝带，该金属丝带从远离该密封 构件的一个位置延伸进入该主体到达邻近该密封构件的一个位置，从而 使用来自该一个金属丝带的力以用于触发该密封构件，并且使用该阀主 体的一部分来向该触发致动器传导电流。

US 5,345,963披露了一种电控调制压力调节器，其中一个主阀调节 在一个入口与一个出口之间的流体流动，以响应于由一个伺服阀产生的 控制压力，该伺服阀响应于该出口压力和由一个调节器弹簧施加到承载 该伺服阀闭合器元件的一个隔膜上的力。该调节器弹簧的变形可以由一 个电致动器改变，该电致动器处于形状记忆合金的一个丝段的形式，电 流可以通过其中来改变其温度和长度。由致动器电控的一个可调节弹簧 保持器包括形状记忆合金材料的一个丝段。丝段的末端被相对于一个壳 体固定。该丝段经过在该丝段上的中间位置与弹簧保持器43之间延伸的 一个推杆组件的末端的上方，或者一个压缩弹簧被定位在一个隔膜的顶 侧上的一个第一弹簧保持器与一个第二弹簧保持器之间，该压缩弹簧的 位置可以借助于致动器被电改变，该致动器包括形状记忆合金材料调节 器压缩弹簧101的一个丝段。该丝段以一种方式操作一个阀元件，这样 使得该丝段本身与经过该压力调节器的流体流不接触。

US 2002/171055披露了一种用于流体流动的接通和断开控制的 SMA致动的小型自锁阀。一个阀闭合器包括一个提升阀，该提升阀用于 打开和关闭流体流动路径。该提升阀响应于一个致动器机构来操作，该 致动器机构具有被安排成通过电阻加热致动的SMA丝。致动致使这些 丝中的不同丝收缩并牵拉该提升阀朝向或远离一个阀座。包括一个锥形 弹簧的一个锁定机构在两个双稳态位置之间操作，这些双稳态位置在不 对这些致动器进一步施加功率的情况下保持该提升阀完全打开或者完全 关闭。第一致动器50由一对形状记忆合金丝组成。这两个丝在它们的上 端安装至一个支架，该支架附接至一个中间壳体的上端。这两个丝的下 端附接至一个驱动条，该驱动条附接至装配在一个枢轴周围的一个细长 的管状枢轴套筒的下端。两个SMA丝通过被加热通过它们的相变过渡 温度来致动，这样使得它们恢复其记忆形状。这引起它们的长度收缩， 这样使得它们完全一致地动作，以便在该枢轴套筒上施加一个向上的拉 力，从而导致该枢轴向上滑动。该枢轴继而将一个提升阀向上移动至该 阀打开位置。SMA丝操作一个枢轴，这样使得这些丝本身与通过该压力 调节器的该流体流不接触。

本发明的一个目的可以是提供一种利用形状记忆合金的致动器，并 且该致动器可以在用于蒸汽压缩系统的一个阀中起作用，即使在该阀体 中存在高压力差并且即使该形状记忆合金完全或部分通过该阀的部分， 在该部分处流体也正通过该阀，或者如果该阀的该致动器由具有不适合 于形状记忆合金的某种温度的环境完全或部分围绕。目的还可以是提供 一种阀，其中存在一种简单的方式来提供一个通常打开或通常关闭位置。 此外，本发明的一个目的可以是提供一种用于制冷系统或热泵系统的阀， 其中当制冷剂流动通过该阀时，形状记忆合金特性得以保持。

发明内容

通过一个致动器来获得这些目的中的一个或多个，其中该致动器包 括一个细长的形状记忆合金元件，所述形状记忆合金元件在形成该阀的 一部分时具有意在远离该阀的一个阀元件的一个末端，以及意在邻近该 阀元件的一个第二末端，并且其中该形状记忆合金元件沿着该形状记忆 合金元件的至少两个优选平行的延伸部从该远侧末端延伸至该近侧末 端，并且其中所述致动器包括构成用于该细长的形状记忆合金元件的一 个细长主体的一个封装体，并且其中该封装体将该形状记忆合金元件的 该至少两个延伸部封装，并且其中该封装体在该形状记忆合金元件的温 度与该封装体的环境和该形状记忆合金元件的该至少两个延伸部的温度 之间提供一个热阻。

该形状记忆合金元件沿着两个延伸部的延伸导致由该形状记忆合金 元件提供的一个增加的力。此外，两个延伸部还可提供具有一个更小尺 寸的形状记忆合金的延伸部的可能性，从而减少该致动器的能量消耗。

通过提供具有一定热阻的一个封装体，该形状记忆合金元件的热机 械特性可以得到维持或和/或可以被校准，而不依赖于或者至少仅仅最低 水平地依赖于制冷剂的或者该形状记忆合金元件的紧密邻近处的环境空 气的任何温度。该封装体的该热阻完全或部分阻挡来自周围环境的热量 或寒冷传递到该形状记忆合金元件。该封装体的该热阻可以可替代地或 者另外地允许热量从该形状记忆合金元件传递到这些周围环境。该封装 体还可以提供一个机械阻隔件。

在根据本发明的一个致动器的一个实施例中，该封装体从该远侧末 端延伸至该近侧末端，从而沿着从该远侧末端至该近侧末端的整个距离 将该形状记忆合金元件的线封装，并且其中该形状记忆合金元件的这些 线能够在该封装体内至少在该远侧末端与该近侧末端之间移位。

该形状记忆合金元件在该封装体内部移位确保了该形状记忆合金元 件的自由和无阻挡的移位，然而同时确保了由该形状记忆合金提供的热 特性和力在移位时尽可能小地受到环境温度的影响，例如经过该封装体 的制冷剂的温度或者围绕该封装体的冷藏库空气的温度。

可能地，该封装体构成一个覆盖物，该覆盖物具有以下结构中的一 个：多个管子或管或杆，各自具有一个细长内腔，用于容纳这些线中的 一个；或者一个管子或一个管或一个杆，具有多个细长内腔，用于在该 多个细长内腔的每一个中容纳这些线中的一个。

具有内腔的封装体确保在该形状记忆合金元件与该封装体之间的接 近关系，然而，仍然允许该形状记忆合金元件的这些线在这些空腔的内 部移位。

在根据本发明的一个致动器的另一个实施例中，该封装体从该远侧 末端延伸至该近侧末端，从而沿着从该远侧末端至该近侧末端的该整个 距离将该形状记忆合金元件的这些线封装，并且其中该封装体能够连同 该细长的形状记忆合金元件一起至少在该远侧末端与该近侧末端之间移 位。

该封装体连同该形状记忆合金元件一起移位提供了利用任何适于提 供一个热封装体的材料或结构预涂覆或预覆盖该形状记忆合金元件的可 能性，这取决于环境温度，并且取决于经过该形状记忆合金元件或者围 绕该形状记忆合金元件的任何气体或液体。

可能地，该封装体构成一个涂层，该涂层被设置在这些线中的每一 个的外表面上，所述涂层由一种材料制成，该材料具有一个弹性模量， 从而使得该封装体能够弹性地移位超过这些线中的每一个的可能的最大 移位。

由具有一个足够高的弹性模量的一种材料制成的封装体确保当该形 状记忆合金元件的这些线被移位时，设置在该形状记忆合金元件的这些 线上的该涂层将不会崩解。

根据根据本发明的该致动器的一个方面，该致动器包括一个细长的 形状记忆合金元件，所述形状记忆合金元件在形成该阀的一部分时具有 意在远离该阀的一个阀元件的一个末端，以及意在邻近该阀元件的一个 第二末端，并且其中该形状记忆合金元件从该远侧末端延伸至该近侧末 端，其中该形状记忆合金元件在该远侧末端连接到该形状记忆合金元件 的一个壳体上且与该壳体电绝缘，并且其中该形状记忆合金元件在该远 侧末端与该近侧末端之间延伸且与该壳体电绝缘。该形状记忆合金元件 与该壳体电绝缘导致该形状记忆合金元件的热机械特性不受该阀的其他 部分的任何电、热或机械特性的影响。该形状记忆合金元件主要根据该 元件本身的这些具体特性来操作。

根据根据本发明的该致动器的另一个方面，该形状记忆合金元件被 成形为多个直线，其中至少一个第一线和一个第二线优选地平行地从该 远侧末端延伸至该近侧末端，或者反之亦然。将该形状记忆合金元件成 形为线具有这样的优点：提供一种制造费用不昂贵的形状，以及一种具 有一个引导件并且在不同电流情况下容易校准的形状。

根据根据本发明的一个致动器的一个可能的实施例，该形状记忆合 金元件被制造成单件，其中一个中间区段连接该至少一个第一延伸部和 该至少一个第二延伸部，该形状记忆合金元件的所述中间区段在形成该 阀的一部分时连接至该阀元件。尽管包括至少两个独立的延伸部，将该 形状记忆合金元件制造成一件具有这样的优点：提供了一个元件，该元 件是一体化的，不具有内部机械连接，并且沿着该元件的整个延伸部具 有相同的结构和热机械特性。

根据本发明的一个阀包括一个阀主体，该阀主体具有用于制冷剂的 至少一个入口和至少一个出口，并且具有定位在该阀主体内部的一个阀 元件，并且具有根据上面提到的这些方面中的任何一个的一个致动器， 即，一种阀，其特征在于所述致动器在该阀主体的该至少一个入口与该 至少一个出口之间延伸，所述阀还包括一个封装体，该封装体用于该形 状记忆合金元件的该第一线和该第二线且朝向该第一线和该第二线的周 围。根据本发明的该阀具有与根据本发明的该致动器的可能的优点相同 的优点，用于操作和用于将提到的该阀元件移位，即在一种环境中放置 该阀和该阀的该致动器的可能性，该环境具有意在使该形状记忆合金元 件免于使用该封装体的温度。

根据本发明的一个优选的实施例，该阀具有一个致动器，该致动器 包括以单件制成的多个直线，其中该单件的至少一个第一区段从一个远 侧末端延伸至一个近侧末端，并且其中该单件的至少一个第二区段从该 近侧末端延伸至该远侧末端，并且其中，在该近侧末端处，该单件通过 线的该单件的一个中间区段附接到该阀元件上，并且沿着一个曲线延伸 嵌入在该阀元件中，这样使得该单件的一个第二线从该阀元件在一个方 向上延伸出去，该方向基本上与该第一线延伸到该阀元件中的一个方向 相反。一个线的一个中间区段，其中所述中间区段嵌入在该阀元件中， 在该致动器的该形状记忆合金元件与该阀的该阀元件之间提供一个可靠 且简单的连接，因此无需另外的机械粘结装置。

根据根据本发明的该阀的一个方面，该致动器具有一个延伸部，其 中至少50％的该延伸部、优选地至少60％的该延伸部、可能至少75％、 甚至可能在75％与100％之间的该形状记忆合金元件延伸在该阀主体外。 具有一大部分延伸在该阀主体外的该形状记忆合金确保至少仅有一小部 分能够暴露于流动通过该阀主体的制冷剂，从而避免冷却该形状记忆合 金元件，并且因此避免妨害该元件的热机械特性。

在一个可能的实施例中，该致动器具有一个延伸部，其中该形状记 忆合金元件的该延伸部的全部在该阀主体内部延伸，并且其中一个制冷 剂流能够经过该致动器的该延伸部。在该阀主体内部延伸的该致动器可 以具有这样的优点：该致动器不占据除了该阀主体之外的空间，从而使 该阀的大小最小化。

附图说明

下文中将参照附图来描述本发明，其中

图1是根据本发明的一个阀的一个第一可能实施例，

图2是根据本发明的一个阀的一个第二可能实施例，

图3是根据本发明的一个阀的一个第三可能实施例，并且

图4是根据本发明的一个阀的一个第四可能实施例。

具体实施方式

图1示出了一个阀的一个第一实施例，该阀包括一个阀主体1、一 个阀入口2、以及一个阀出口3。该阀还包括一个阀元件4和一个阀座元 件5以及一个致动器6，该致动器用于相对于阀座元件5操作阀元件4。

阀座元件5固定在阀主体1内部。阀座元件5具有一个阀座7、一 个阀座入口8、以及一个阀座出口9。通过将阀元件4相对于阀座7移位， 阀元件4能够允许或阻挡制冷剂流动通过阀1和阀座元件5。在相对于 阀座7所示的阀元件4的位置中，制冷剂通过该阀的流动被允许，并且 阀元件4是处于完全打开位置。阀元件4从阀座7且进一步沿着阀元件 4的延伸部扩张。一个扩张的阀元件减小了该制冷剂在经过该阀座后的 压力。该压力的减小降低了该制冷剂的再循环风险，并降低了在该制冷 剂中形成气泡的风险。气泡形成风险的降低减少了当该制冷剂经过该阀 时可能发生并且可能是令人烦扰的任何噪声。

致动器6包括一个由形状记忆合金材料制成的一个细长的形状记忆 合金元件10，所述元件控制阀元件4的位置。在详细说明的剩余部分中， 形状记忆合金元件将用SMA元件来表示，并且形状记忆合金材料将用 SMA材料来表示。由通常是一种金属的一种SMA材料制成的一个SMA 元件是“记住”原始形状的一个元件。该SMA元件的该原始形状是在 不遭受机械、热和/或电冲击的任何组合时的形状。该SMA材料可能是 一种镍钛合金。其他SMA包括铜-铝-镍合金、铜-锌-铝合金、以及铁- 锰-硅合金。

在图1中示出的实施例中，SMA元件10包括一个第一线11和平行 延伸的一个第二线12。第一线11和第二线12都是从一个远侧末端位置 P1延伸，并且延伸至一个近侧末端位置P2，所述远侧末端远离阀元件4， 所述近侧末端邻近阀元件4。阀元件4由一种材料制成，该材料使SMA 元件10与该阀的其他元件和部分电绝缘。

在图1中示出的实施例中，SMA元件10由一个单件构成，该单件 由第一线11、第二线12、以及在第一线11与第二线12之间的一个中间 线13组成。第一线11从远侧末端P1延伸至在阀元件4处的近侧末端 P2，在该近侧末端P2处该第一线进入阀元件4中。沿着SMA元件10 的在第一线11与第二线12之间的中间线13，SMA元件10被嵌入在阀 元件4中。SMA元件10的该延伸部将方向从SMA元件10进入阀元件 4的方向改变至SMA元件10离开阀元件12的方向。SMA元件10在一 个方向上离开阀元件4，该方向与其中SMA元件10进入阀元件4的SMA 元件10的该方向相反。在图1示出的实施例中，SMA元件10将方向改 变180度，这样使得第一线11与第二线12平行。可替代地，该第一线 和该第二线可以形成一个最多90度的相互角度以及在90度与0度之间 的任何其他相互角度，即，在90度与如图1所示的平行之间的任何相互 角度。

提供了一个封装体14，在该封装体中嵌入了SMA元件10的第一线 11和第二线12。尽管被嵌入在封装体14中，第一线11和第二线12能 够在封装体14内移位。能够在封装体14内移位的第一线11和第二线 12是通过使该封装体构成一个覆盖物来获得的，该覆盖物是具有多个细 长内腔(未示出)的一个管子或一个管或一个杆，用于在这些细长内腔 中容纳这些线11、12中的一个。可替代地，封装体14构成一个覆盖物， 该覆盖物是多个管子或管或杆，每个管子或管或杆具有一个细长内腔(未 示出)，用于容纳这些线11、12中的一个。

在一个可替代的实施例中，SMA元件10的第一线11和第二线12 在其中延伸的该封装体是一个涂层或一个覆盖物，该涂层或该覆盖物设 置在SMA元件10的第一线11和第二线12的外表面上。如果该封装体 是在第一线11和该第二线的外表面上的一个涂层或一个覆盖物，那么该 封装体能够连同第一线11和第二线12的移位一起移位。

如果该封装体是在第一线11和第二线12的外表面上的一个涂层或 一个覆盖物，那么该涂层或覆盖物由一种材料制成，该材料具有低于该 SMA材料的热导率的热导率。可能地，涂层可以由聚四氟乙烯(PFTE) 制成。

封装体14提供了以下特性中的至少一个：在该SMA元件与该封装 体的周围环境之间的一个热阻、在该SMA元件与该封装体的周围环境 之间的一个热导体、在该SMA元件与围绕该SMA元件的该阀的元件之 间的一个电阻、在该SMA元件的多个延伸部之间的一个电阻。

封装体14在其中延伸的一个管子15构成了用于封装体14的一个覆 盖物，并且还构成了在阀座元件5与SMA元件10的远侧末端P1之间 的一个刚性元件。管子15形成了阀主体1的一个一体化部件，但是因此 管子15不是阀主体1的一部分。该阀主体仅包括该阀封闭阀元件4和阀 座元件5的该部分。在图1示出的实施例中，阀主体1、阀出口3、以及 管子15是同一个元件。阀入口2是固定到阀主体1上的一个单独的元件。 在可替代的实施例中，参见图2和图3，阀入口2也与阀主体1整合在 一起。

止挡件16设置在SMA元件10的远侧末端P1，也是封装体14和管 子15的一个远侧末端处。止挡件16包括两个插脚17，这两个插脚17 构成用于SMA元件10的第一线11和第二线12的电连接器。用于向SMA 元件10提供电流的一个电流源(未示出)的一个插座(未示出)意在用 于与插脚17接合以用于向SMA元件10施加电流。止挡件16固定在管 子15的远侧末端P1上，并且构成用于封装体14的一个止挡件，并且 还构成插脚17的一个占位体。

一个弹性元件18，优选地是一个螺旋弹簧，被设置在管子15中， 处于封装体14与阀元件4之间。弹性元件18朝向阀座元件5压迫阀元 件4。在图1示出的实施例中，当阀元件4被朝向阀座元件5压迫时， 阀元件4是处于相对于阀座7的一个完全打开位置。当该阀将要不完全 打开时，来自弹性元件18的力是由电流被施加到SMA元件10上时来 自SMA元件10的一个反向力抵消的。

图1示出的实施例的阀座元件5固定在阀主体1上，其方式使得流 动通过该阀的制冷剂不与SMA元件10直接接触。因此，SMA元件10 将不会被该制冷剂直接冷却，并且保持该SMA元件的预期特性不受该 制冷剂的影响。该SMA元件的预期特性是当电流被施加到该SMA元件 上时加热该SMA元件，并且该SMA元件的加热导致该SMA元件改变 形状。该SMA元件的形状改变将是第一线11和第二线12的长度的一 个延伸。

图2示出了一个阀的一个第二实施例，该阀包括一个阀主体1、一 个阀入口2、以及一个阀出口3。该阀还包括一个阀元件4和一个阀座元 件5以及一个致动器6，该致动器用于相对于阀座元件5操作阀元件4。 图2所示的该阀通常可以被描述成用于一个制冷系统的一个在线阀，其 中该阀被嵌入在该制冷系统的管道中。结果是该阀构成该管道的一个一 体化部件，并且这样用于将制冷剂从该制冷剂系统的一个部分传递到该 制冷剂系统的除了由该阀构成的部分之外的另一个部分。

如图2所示的一个在线阀的优点通常如下：提供了一个双流阀 (bi-flow valve)，即，能够易于建立一种阀，其中制冷剂可以在两个方 向上流动，不仅仅从如图2所示的该入口至该出口，而且还相反地从如 图2所示的该出口至该入口。当提供根据本发明的该阀作为一个在线阀， 如图2所示的一个在线阀，结合一个所谓的平衡端口，即该阀元件和该 阀座被成形，这样使得在如图2所示的该入口与该出口之间的，或者反 之亦然，在如图2所示的该出口与该入口之间的压力差被平衡，可能能 够提供一个双流阀。

提供一个阀作为一个在线阀的另一个有利之处在于，沿着该阀被设 置在其中的该管道的延伸部所使用的材料被限制。在已知的制冷或空调 系统中，该管道的延伸可以沿着该延伸部增加，其中可以设置任何一个 或多个阀。通过提供一个在线阀，该阀可以被沿着已经存在的管道设置， 而无需另外的管道来容纳该阀。可替代地或者此外，特定的管道区段， 如T形管道区段可以通过提供一个在线阀而被省略。

阀座元件5固定在阀主体1内部。阀座元件5具有一个阀座7、一 个阀座入口8、以及一个阀座出口9。通过将阀元件4相对于阀座7移位， 阀元件4能够允许或阻挡制冷剂流动通过阀1和阀座元件5。在相对于 阀座7所示的阀元件4的位置中，制冷剂通过该阀的流动被阻挡，并且 阀元件4是处于一个完全关闭位置。

图2所示的实施例中的SMA元件10包括一个第一线11和平行延 伸的一个第二线12。第一线11和第二线12都是从一个远侧末端位置 P1延伸，并且延伸至一个近侧末端位置P2，所述远侧末端远离阀元件4， 所述近侧末端邻近阀元件4。阀元件4由一种材料制成，该材料使SMA 元件10与该阀的其他元件和部分电绝缘。

图1所示的实施例中的SMA元件10由一个单件构成，该单件由第 一线11、第二线12、以及在第一线11与第二线12之间的一个中间线 13组成。第一线11从远侧末端P1延伸至在阀元件4处的近侧末端P2， 在该近侧末端P2处该第一线进入阀元件4中。沿着SMA元件10的在 第一线11与第二线12之间的中间线14，SMA元件10被嵌入在阀元件 4中。SMA元件10的该延伸部将方向从SMA元件10进入阀元件4的 方向改变至SMA元件10离开该阀元件12的方向。SMA元件10在一 个方向上离开阀元件4，该方向与其中SMA元件10进入阀元件4的SMA 元件10的该方向相反。在图1示出的实施例中，SMA元件10将方向改 变180度，这样使得第一线11与第二线12平行。可替代地，该第一线 和该第二线可以形成一个最多90度的相互角度以及在90度与0度之间 的任何其他相互角度，即，在90度与如图2所示的平行之间的任何相互 角度。

提供了一个封装体14，SMA元件10的第一线11和第二线12在其 中延伸。在示出的实施例中，该封装体是一个细长主体，如一个管子或 一个管或一个杆，SMA元件10的第一线11和第二线12在其内部延伸。 如果该封装体是SMA元件10的第一线11和第二线12在其内部延伸的 一个细长主体，那么第一线11和第二线12能够在封装体14内移位。能 够在封装体14内移位的第一线11和第二线12是通过使该封装体构成一 个覆盖物来获得的，该覆盖物是具有一个细长内腔的一个管子或一个管 或一个杆，用于在该细长内腔中容纳第一线11和第二线12。可替代地， 封装体14构成一个覆盖物，该覆盖物是多个管子或管或杆，每个管子或 管或杆具有一个细长内腔(未示出)，用于容纳这些线11、12中的一个。

在一个可替代的实施例中，SMA元件10的第一线11和第二线12 在其中延伸的该封装体是一个涂层或一个覆盖物，该涂层或该覆盖物设 置在SMA元件10的第一线11和第二线12的外表面上。如果该封装体 是在第一线11和该第二线的外表面上的一个涂层或一个覆盖物，那么该 封装体能够连同第一线11和第二线12的移位一起移位。

如果该封装体是在第一线11和第二线12的外表面上的一个涂层或 一个覆盖物，那么该涂层或覆盖物由一种材料制成，该材料具有低于该 SMA材料的热导率的热导率。可能地，涂层可以由聚四氟乙烯(PFTE) 制成。

封装体14提供了以下特性中的至少一个：在该SMA元件与该封装 体的周围环境之间的一个热阻、在该SMA元件与该封装体的周围环境 之间的一个热导体、在该SMA元件与围绕该SMA元件的该阀的元件之 间的一个电阻、在该SMA元件的多个延伸部之间的一个电阻。

封装体14在其中延伸的一个管子15构成了用于封装体14的一个覆 盖物，并且还构成了在阀座元件5与SMA元件10的远侧末端P1之间 的一个刚性元件。管子15形成了阀主体1的一个一体化部件，但是因此 管子15不是阀主体1的一部分。该阀主体仅包括该阀封闭阀元件4和阀 座元件5的该部分。在图1示出的实施例中，阀主体1、阀入口2、阀出 口3、以及管子15是同一个元件。阀入口2是阀主体1的一个一体化元 件。

封装体14具有从封装体14的一个外表面延伸的间隔元件19。间隔 元件19构成用于维持该封装体与管子15的内表面有一定距离的元件。 该封装体被维持在管子15内，其方式使得从阀入口2流向阀出口3的制 冷剂能够流动经过封装体14。封装体14被这样设置在通过该阀的一个 制冷剂流中。

在图2示出的实施例中，提供了用于监测阀元件4相对于阀座7的 一个位置的一个测量件20。测量件20具有一个末端，该末端具有一个 磁铁21，通过一个外部电子或电气记录装置22来记录该磁铁21的位置。 测量件20具有固定至阀元件4的另一个末端。不论阀元件4何时被朝向 该完全关闭位置移位，如图2中所示，或者远离该完全关闭位置移位， 该另一个末端均连同阀元件4一起被移位。外部记录装置22能够传输磁 铁21的位置的一个信号，并且因此传输阀元件4相对于阀座7的位置的 一个信号。

止挡件16设置在SMA元件10的远侧末端P1，也是封装体14的一 个远侧末端处。止挡件16固定在封装体14的远侧末端P1上，并且构 成用于导线23的一个占位体。止挡件16包括两个导线23，该两个导线 23构成用于SMA元件10的第一线11和第二线12的电连接器。导线 23延伸至设置在一个插入件25中的一个密封件24。插入件25被插入到 封装体14的一个弯曲区段中并且被插入到管子15中。密封件25具有两 个插脚17，这两个插脚17构成在这些导线23与一个电路板26之间的 电连接器。电路板26包括用于控制供应至SMA元件10的电流的电子 元件。除其他参数之外，至SMA元件10的电流的供应取决于探头21 的位置，并且因此取决于阀元件4的位置。记录装置22还被连接到电路 板26上。一个电流源(未示出)的一个插座(未示出)意在用于与插脚 27接合。这些插脚27中的一些插脚意在用于向电路板26施加电流，并 且从电路板26进一步施加到SMA元件10上。这些插脚27中的其他插 脚意在用于将由记录装置22提供的探头21的位置的该信号传输至一个 显示装置(未示出)。

一个弹性元件18，优选地是一个螺旋弹簧，被设置在管子15中， 处于封装体14与阀元件4之间。弹性元件18朝向阀座元件5压迫阀元 件4。在图1示出的实施例中，当阀元件4被朝向阀座元件5压迫时， 阀元件4是处于相对于阀座7的一个完全关闭位置。

与完全关闭相比，当该阀将要打开时，来自弹性元件18的力是由电 流被施加到SMA元件10上时来自SMA元件10的一个反向力抵消的。

图2示出的实施例的封装体14固定在阀主体1上，其方式使得流动 通过该阀的制冷剂不与SMA元件10直接接触。因此，SMA元件10将 不会被该制冷剂直接冷却，并且保持该SMA元件的预期特性不受该制 冷剂的影响。该SMA元件的预期特性是当电流被施加到该SMA元件上 时加热该SMA元件，并且该SMA元件的加热导致该SMA元件改变形 状。该SMA元件的形状改变将是第一线11和第二线12的长度的一个 延伸。

图3示出了一个阀的一个第三实施例，该阀包括一个阀主体1、一 个阀入口2、以及一个阀出口3。该阀还包括一个阀元件4和一个致动器 6，该致动器用于相对于阀座元件5操作阀元件4。

阀主体1具有一个阀座7。在示出的实施例中，阀座7构成阀主体1 的一个一体化部件。阀元件4能够通过将阀元件4相对于阀座7移位来 允许或阻挡制冷剂流动通过阀1。在相对于阀座7所示的阀元件4的位 置中，制冷剂通过该阀的流动被阻挡，并且阀元件4是处于一个完全关 闭位置。阀1的出口3从阀座7并且进一步沿着出口3的延伸部扩张。 一个扩张的出口减小了该制冷剂在经过该阀座后的压力。该压力的减小 降低了该制冷剂的再循环风险，并降低了在该制冷剂中形成气泡的风险。 气泡形成风险的降低减少了当该制冷剂经过该阀时可能发生并且可能是 令人烦扰的任何噪声。

致动器6包括一个由SMA材料制成的一个细长的SMA元件10， 所述元件控制阀元件4的位置。在详细说明的剩余部分中，SMA元件将 用SMA元件来表示，并且SMA材料将用SMA材料来表示。由通常是 一种金属的一种SMA材料制成的一个SMA元件是“记住”原始形状的 一个元件。该SMA元件的该原始形状是在不遭受机械、热和/或电冲击 的任何组合时的形状。该SMA材料可能是一种镍钛合金。其他SMA包 括铜-铝-镍合金、铜-锌-铝合金、以及铁-锰-硅合金。

图3所示的实施例中的SMA元件10包括一个第一线11和平行延 伸的一个第二线12。第一线11和第二线12都是从一个远侧末端位置 P1延伸，并且延伸至一个近侧末端位置P2，所述远侧末端远离阀元件4， 所述近侧末端邻近阀元件4。阀元件4由一种材料制成，该材料使SMA 元件10与该阀的其他元件和部分电绝缘。

在图3中示出的实施例中，SMA元件10由一个单件构成，该单件 由第一线11、第二线12、以及在第一线11与第二线12之间的一个中间 线13组成。第一线11从远侧末端P1延伸至在阀元件4处的近侧末端 P2，在该近侧末端P2处该第一线进入阀元件4中。沿着SMA元件10 的在第一线11与第二线12之间的中间线14，SMA元件10被嵌入在阀 元件4中。SMA元件10的该延伸部将方向从SMA元件10进入阀元件 4的方向改变至SMA元件10离开阀元件12的方向。SMA元件10在一 个方向上离开阀元件4，该方向与其中SMA元件10进入阀元件4的SMA 元件10的该方向相反。在图3示出的实施例中，SMA元件10将方向改 变180度，这样使得第一线11与第二线12平行。可替代地，该第一线 和该第二线可以形成一个最多90度的相互角度以及在90度与0度之间 的任何其他相互角度，即，在90度与如图3所示的平行之间的任何相互 角度。

提供了构成一个细长主体的封装体14A和14B，其中对应地嵌入了 SMA元件10的第一线11和第二线12。尽管被嵌入在封装体14A和14B 中，第一线11和第二线12能够在封装体14A和14B内移位。能够在封 装体14A、14B内移位的第一线11和第二线12是通过使封装体14A和 14B构成封装体14来获得的，该封装体14构成一个覆盖物，该覆盖物 是多个管子或管或杆，每个管子或管或杆具有一个细长内腔(未示出)， 用于容纳这些线11、12中的一个。可替代地，该封装体构成一个覆盖物， 该覆盖物是一个管子或一个管或一个杆，其具有多个细长内腔(未示出)， 用于在这些细长内腔中容纳这些线11、12中的一个。

在一个可替代的实施例中，SMA元件10的第一线11和第二线12 在其中延伸的该封装体是一个涂层或一个覆盖物，该涂层或该覆盖物设 置在SMA元件10的第一线11和第二线12的外表面上。如果该封装体 是在第一线11和该第二线的外表面上的一个涂层或一个覆盖物，那么该 封装体能够连同第一线11和第二线12的移位一起移位。

如果该封装体是在第一线11和第二线12的外表面上的一个涂层或 一个覆盖物，那么该涂层或覆盖物由一种材料制成，该材料具有低于该 SMA材料的热导率的热导率。可能地，涂层可以由聚四氟乙烯(PFTE) 制成。

这些封装体14A和14B被提供，其中封装体14A和14B的一大部 分延伸在阀主体1外。在图1示出的实施例中，阀主体1、阀入口2、阀 出口3、以及阀座7是同一个元件。封装体14A和14B提供了以下特性 中的至少一个：在该SMA元件与该封装体的周围环境之间的一个热阻、 在该SMA元件与该封装体的周围环境之间的一个热导体、在该SMA元 件与围绕该SMA元件的该阀的元件之间的一个电阻、在该SMA元件的 多个延伸部之间的一个电阻。

止挡件16设置在阀主体1中。止挡件16包括两个封装体14A和14B 的一部分。该封装体的一个远侧末端P1包括用于SMA元件10的第一 线11和第二线12的电连接器。用于向SMA元件10提供电流的一个电 流源(未示出)的一个插座(未示出)意在用于与这些封装体14A和14B 的这些末端处的连接器接合，以用于向SMA元件10施加电流。

一个弹性元件18，优选地是一个螺旋弹簧，被设置在管子15中， 处于止挡件16与阀元件4之间。弹性元件18朝向阀座7压迫阀元件4。 在图3示出的实施例中，当阀元件4被朝向阀座7压迫时，阀元件4是 处于相对于阀座7的一个完全关闭位置。与完全关闭相比，当该阀将要 打开时，来自弹性元件18的力是由电流被施加到SMA元件10上时来 自SMA元件10的一个反向力抵消的。

图3示出的实施例的封装体14A和14B固定到止挡件16上，其方 式使得流动通过该阀的制冷剂仅与SMA元件10的一小部分直接接触。 因此，大部分SMA元件10将不会被该制冷剂直接冷却，并且保持该SMA 元件的预期特性不受该制冷剂的影响。该SMA元件的预期特性是当电 流被施加到该SMA元件上时加热该SMA元件，并且该SMA元件的加 热导致该SMA元件改变形状。该SMA元件的形状改变将是第一线11 和第二线12的长度的一个延伸。

在示出的实施例中，该阀主体是通过金属注射成型(MIM)制造的。 通过MIM制造该阀主体的有利之处对于不仅仅是图3示出的实施例， 而是总体来说对于示出的并且由权利要求的范围所涵盖的所有实施例来 说，具有不同的优点。MIM使得能够以其他材料而不是如通常所用的铜 来制造该阀主体，并且使得能够制造具有小尺寸的该阀主体。结合一个 SMA致动器，其本身具有与其他通常使用的致动器如步进电机相比较小 的尺寸，该阀的总体设计与由铜制造且具有通常使用的致动器的阀相比 可以是非常小的。以其他材料而不是铜来制造该阀体还导致该阀更好地 适合于或者完全地适合于不同的制冷剂，包括氨。

在图3示出的实施例中，该阀出口具有一个截头圆锥形，其中该截 头锥体在该阀出口的开始位置处。具有一个截头圆锥形的一个阀出口的 一个优点在于减小了来自该制冷剂流动的噪声。在这些图中示出的该阀 是一个膨胀阀，并且因此，流动通过该阀入口的制冷剂将主要是一种液 体制冷剂，而流动通过该阀出口的制冷剂可以是液体和气体的一种混合 物。流动通过该阀出口的制冷剂可能表现出从该阀出口至该阀座的制冷 剂的回流。在该阀中的回流可能导致由于在该回流过程中形成的气泡所 产生的噪声。通过将该阀出口成形为具有一个截头圆锥形，这种回流的 风险，以及因此产生噪声的风险被限制甚至被消除。与具有其他阀出口 形状且具有其他致动器的其他阀相比，其本身就是无噪声的该截头圆锥 形阀出口和该SMA致动器的组合导致当制冷剂流动通过该阀时并且当 该阀正在操作时(在该操作过程中，该SMA致动器打开和关闭该阀元 件)该阀的总体噪声水平被限制。

图4示出一个阀的一个第四实施例。图4所示的该第四实施例非常 类似于图1所示的该第一实施例。因此，该第四实施例的许多描述与该 第一实施例的描述相同。图4所示的该阀包括一个阀体1、一个阀入口2、 以及一个阀出口3。该阀还包括一个阀元件4和一个阀座元件5以及一 个致动器6，该致动器用于相对于阀座元件5操作阀元件4。

阀座元件5固定在阀主体1内部。阀座元件5具有一个阀座7、一 个阀座入口8、以及一个阀座出口9。通过将阀元件4相对于阀座7移位， 阀元件4能够允许或阻挡制冷剂流动通过阀1和阀座元件5。在相对于 阀座7所示的阀元件4的位置中，制冷剂通过该阀的流动被允许，并且 该阀元件4是处于一个完全打开位置。阀1的阀座元件5从阀座7并且 进一步沿着阀座元件5的延伸部扩张。一个扩张的阀座元件5减小了该 制冷剂在经过该阀座后的压力。该压力的减小降低了该制冷剂的再循环 风险，并降低了在该制冷剂中形成气泡的风险。气泡形成风险的降低减 少了当该制冷剂经过该阀时可能发生并且可能是令人烦扰的任何噪声。

致动器6包括一个由SMA材料制成的一个细长的SMA元件10， 所述元件控制阀元件4的位置。在详细说明的剩余部分中，SMA元件将 用SMA元件来表示，并且SMA材料将用SMA材料来表示。由通常是 一种金属的一种SMA材料制成的一个SMA元件是“记住”原始形状的 一个元件。该SMA元件的该原始形状是在不遭受机械、热和/或电冲击 的任何组合时的形状。该SMA材料可能是一种镍钛合金。其他形状记 忆合金包括铜-铝-镍合金、铜-锌-铝合金、以及铁-锰-硅合金。

在图4中示出的实施例中，SMA元件10包括一个第一线11和平行 延伸的一个第二线12。第一线11和第二线12都是从一个远侧末端位置 P1延伸，并且延伸至一个近侧末端位置P2，所述远侧末端远离阀元件4， 所述近侧末端邻近阀元件4。阀元件4由一种材料制成，该材料使SMA 元件10与该阀的其他元件和部分电绝缘。

在图4中示出的实施例中，SMA元件10由一个单件构成，该单件 由第一线11、第二线12、以及在第一线11与第二线12之间的一个中间 线13组成。第一线11从远侧末端P1延伸至在阀元件4处的近侧末端 P2，在该近侧末端P2处该第一线进入阀元件4中。沿着SMA元件10 的在第一线11与第二线12之间的中间线13，SMA元件10被嵌入在阀 元件4中。SMA元件10的该延伸部将方向从SMA元件10进入阀元件 4的方向改变至SMA元件10离开阀元件12的方向。SMA元件10在一 个方向上离开阀元件4，该方向与其中SMA元件10进入阀元件4的SMA 元件10的该方向相反。在图4示出的实施例中，SMA元件10将方向改 变180度，这样使得第一线11与第二线12平行。可替代地，该第一线 和该第二线可以形成一个最多90度的相互角度，以及在90度与0度之 间的任何其他相互角度，即，在90度与如图4所示的平行之间的任何相 互角度。

提供了构成一个细长主体的一个封装体14，SMA元件10的第一线 11和第二线12嵌入在其中。尽管被嵌入在封装体14中，第一线11和 第二线12能够在封装体14内移位。能够在封装体14内移位的第一线 11和第二线12是通过使该封装体构成一个覆盖物获得的，该覆盖物是 具有多个细长内腔(未示出)的一个管子或一个管或一个杆，用于在这 些细长内腔中容纳这些线11、12中的一个。可替代地，封装体14构成 一个覆盖物，该覆盖物是多个管子或管或杆，每个管子或管或杆具有一 个细长内腔(未示出)，用于容纳这些线11、12中的一个。

在一个可替代的实施例中，SMA元件10的第一线11和第二线12 在其中延伸的该封装体是一个涂层或一个覆盖物，该涂层或该覆盖物设 置在SMA元件10的第一线11和第二线12的外表面上。如果该封装体 是在第一线11和第二线12的外表面上的一个涂层或一个覆盖物，那么 该封装体能够连同第一线11和第二线12的移位一起移位。

如果该封装体是在第一线11和第二线12的外表面上的一个涂层或 一个覆盖物，那么该涂层或覆盖物由一种材料制成，该材料具有低于该 SMA材料的热导率的热导率。可能地，涂层可以由聚四氟乙烯(PFTE) 制成。

封装体14提供了以下特性中的至少一个：在该SMA元件与该封装 体的周围环境之间的一个热阻、在该SMA元件与该封装体的周围环境 之间的一个热导体、在该SMA元件与围绕该SMA元件的该阀的元件之 间的一个电阻、在该SMA元件的多个延伸部之间的一个电阻。

封装体14在其中延伸的一个管子15构成了用于封装体14的一个覆 盖物，并且还构成了在阀座元件5与SMA元件10的远侧末端P1之间 的一个刚性元件。管子15形成了阀主体1的一个一体化部件，但是因此 管子15不是阀主体1的一部分。该阀主体仅包括该阀封闭阀元件4和阀 座元件5的该部分。在图4示出的实施例中，阀主体1、阀出口3、以及 管子15是同一个元件。阀入口2是固定到阀主体1上的一个单独的元件。 在可替代的实施例中，参见图2和图3，阀入口2也与阀主体1整合在 一起。

止挡件16被设置在SMA元件10的远侧末端P1，也是封装体14 和管子15的一个远侧末端处。止挡件16包括两个插脚17，这两个插脚 17构成用于SMA元件10的第一线11和第二线12的电连接器。用于向 SMA元件10提供电流的一个电流源(未示出)的一个插座(未示出) 意在用于与插脚17接合，以用于向SMA元件10施加电流。止挡件16 固定在管子15的远侧末端P1上，并且构成用于封装体14的一个止挡 件，并且还构成用于插脚17的一个占位体。

一个弹性元件18，优选地是一个螺旋弹簧，被设置在管子15中， 处于封装体14与阀元件4之间。弹性元件18朝向阀座元件5压迫阀元 件4。在图4示出的实施例中，当阀元件4被朝向阀座元件5压迫时， 阀元件4是处于相对于阀座7的一个完全打开位置。当该阀将要不完全 打开时，来自弹性元件18的力是由电流被施加到SMA元件10上时来 自SMA元件10的一个反向力抵消的。

图4示出的实施例中的阀座元件5和阀元件4固定在阀主体1上， 其方式使得流动通过该阀的制冷剂不与SMA元件10直接接触。因此， SMA元件10将不会被该制冷剂直接冷却，并且保持该SMA元件的预 期特性不受该制冷剂的影响。该SMA元件的预期特性是当电流被施加 到该SMA元件上时加热该SMA元件，并且该SMA元件的加热导致该 SMA元件改变形状。该SMA元件的形状改变将是第一线11和第二线 12的长度的一个延伸。在图4示出的实施例中，提供了阀座元件5，这 样使得从阀入口2经过的制冷剂在经过阀座元件5之前经过阀元件4。 阀座入口8具有与阀元件4的大小和/或形状相配合的一个大小和/或形 状，其方式使得获得一个所谓的平衡端口，即，在阀入口2与阀出口3 之间的压力差不影响该阀的操作。因此，致动器6仅仅需要被设定尺寸， 这样使得由弹性元件18作用在阀元件4上的力需要被抵消以便打开该 阀。如参考图3所描述的，当没有电流施加到SMA元件10上时，弹性 元件18将阀元件4维持在一个完全关闭位置。

以下将描述单独产生或者组合产生的不同优点，并且这些优点与图 1、图2、图3、图4中示出的这些实施例中的至少一个相关，并且与如 所要求的根据本发明的该致动器和/或该阀相关。

可以构造根据本发明的该阀，这样使得获得一个密封式设计。图1 和图2示出的实施例不包括密封，如用于密封该阀的不同部分之间的表 面的垫圈或O形环。制冷剂从该阀泄漏或者环境空气进入该阀中的风险 因此被最小化。图3中示出的实施例可以包括密封，但是在移动元件之 间不包括密封。任何密封被磨损的风险被消除，并且环境空气的泄漏和 进入的风险因此被最小化。

在示出的实施例中，处于线形状的两个延伸部构成SMA元件的一 部分。因此，与只有一个线相比，沿着SMA元件的该延伸部所获得的 力得以加倍。如果提供多于两个的多个延伸部，那么由SMA元件获得 的力得到对应的多倍增加。除了增加该力或者增加该力之外，该阀元件 的一定移位所需的电流可以被减少。

用于操作该阀元件的SMA元件具有不同优点。当一个SMA元件在 其中电流被供应给该SMA元件的一个形状与在其中没有电流供应给该 SMA元件的另一个形状之间改变形状时，该SMA元件不会招致噪声。 在许多应用中，如其中存在有人类的制冷系统，如在办公室、商店、或 者住宅中，没有噪声是一个优点。

当电流被供应给一个SMA元件时，该SMA元件不会招致电磁干扰， 这在一些应用如在汽车应用中是一个优点。SMA元件具有与例如一个步 进电机相比较小的尺寸，并且因此，SMA元件非常适合于具有小尺寸的 阀。通过金属注射成型(MIM)制造的阀主体可以是非常小的，并且因 此SMA元件非常适合于通过MIM制造的阀主体。

在远侧位置与近侧位置之间具有至少两个延伸部的一个SMA元件 不需要使用该阀主体来向该SMA元件传导电流。因此，在能够传导电 流的方面对于该阀主体不需要特殊的要求。该阀主体可由除导电材料以 外的其他材料制成。同样，该致动器以及一个阀的一个致动器的任何电 动机械特性和参数仅仅取决于该SMA元件。

此外，在远侧位置与近侧位置之间具有至少两个延伸部的SMA元 件可以具有连至该远侧位置的两个末端。该SMA元件的该末端可以以 不同的方式连接至一个插座上，用于从一个电源向该SMA元件供应电 流。该SMA元件的这些末端可固定到该阀的一个玻璃密封件上，或者 该SMA元件的这些末端可以被焊接或支撑至该阀的一个插座上，或者 该SMA元件的这些末端可以被插入到设置在该阀主体中的插孔中。优 选地，将该SMA元件的这些末端连接至一个插座的这些不同的方式是 在该远侧位置处完成的。