CN101762122B - 一种电动流量分配器 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种制冷系统用的电动流量分配器，特别是一种空调系统用的电动流量分配器。现有技术中存在部件数量多，制造成本高，管路连接复杂，同时由于控制电路的数量及阀相应增多，其故障发生率也相应增多的缺陷。本发明通过在膨胀阀与热交换器或换热器之间设置一个电动流量分配器，使每个热交换器或热交换器的每组换热器的冷媒的流量可以实现智能分配，从而减少同样功能下的系统的零部件，使每个热交换器或每组换热器之间流量分配均匀，使每台热交换器或每组换热器充分发挥其换热作用，减少换热面积的浪费，从而提高整个系统的效率，同时系统制造简单，基本不用增加其它零部件，制造成本较低。

Description

一种电动流量分配器

技术领域

本发明属于一种制冷系统用的电动流量分配器，特别是一种空调系统用的电动流量分配器。 

背景技术

现有技术中的空调系统大都包括室内热交换器、室外热交换器、压缩机及节流装置等部件，在一些一拖多的空调系统中，为了提高热交换器的换热效率，内部冷媒的流量分配一直是一个技术难点；许多系统都采用电子膨胀阀对每个室内机进行单独控制并分配流量，如2006年11月29日申请的申请号为200610145015.2的发明专利申请公布说明书中所公开的方案，就采用对每个室内机都通过一控制调阀模块用于智能调节所述每个室内机的电子膨胀阀，从而实现一拖多空调冷媒流量的按需分配。又如于2002年10月23日申请并于2007年9月26日授权的申请号为02137580.1所公布的发明专利说明书所公开的方案，也是通过分别控制每个室内机的控制器实施单独控制到每个室内机的冷媒的流量，从而完成一拖多空调系统的流量分配，并自动调节电子膨胀阀的开启度和制冷剂流量，使每台室内机流量分配均匀，从而提高整个空调系统的效率。 

通过上述控制方式来控制到每个室内机的冷媒的流量，每个室内机的流量能实现单独控制，使用精度较高，但相对使用零部件较多，如2006年11月29日申请的申请号为200610145015.2的发明专利申请公布说明书中所公开的方案每个室内机均单独配置一个电子膨胀阀及一控制调阀模块。这样部件数量多，制造成本很高，管路连接复杂，同时由于控制电路的数量及阀相应增多，其故障发生率也可能相应增多。2007年9月26日授权的申请号为02137580.1所公布的发明专利说明书中也一样存在同样问题。 

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术存在的部件数 量多，制造成本高，管路连接复杂的问题，针对使用多个热交换器或一个热交换器的多组换热器的制冷系统包括空调系统，提供一种在多个热交换器或一个热交换器的多组换热器进行智能流量分配的电动流量分配器。 

为此，本发明采用以下技术方案： 

一种电动流量分配器，包括阀壳、输入接管、多个出口及与所述出口相连通的出口接管和一个驱动用的步进电机及步进电机所带动的传动机构，所述阀壳内形成有一个阀腔，输入接管与所述阀腔相连通，该电动流量分配器通过步进电机来带动阀腔内的传动机构转动来实现所述的多个出口之间流量的分配；所述步进电机包括所述阀壳外固定的线圈部件及阀壳内的与所述线圈部件磁极相对应的磁转子部件，工作时通过向所述线圈部件通电，所述线圈部件在多个相位之间不断通断转换，从而使阀壳内的磁转子部件不停转动，带动阀腔内的传动机构转动，控制所述多个出口与所述阀腔导通的时间比例，从而实现对所述的多个出口之间流量的分配。 

优选的，所述传动机构与所述磁转子部件固定在一起，所述磁转子部件转动时带动所述的传动机构一起转动。 

可选的，所述磁转子部件在工作时通过单方向连续转动来实现对所述的多个出口之间流量的分配。 

可选的，所述磁转子部件在工作时通过来回连续转动来实现对所述的多个出口之间流量的分配。 

可选的，所述电动流量分配器还包括有一个阀座，该阀座固定在所述阀腔内或部份固定在所述阀腔内，所述的多个出口至少有一个设置在所述阀座上。 

优选的，阀座在靠近阀腔内一侧上设置有至少一个平坦底面，所述的多个出口至少有一个设置在所述阀座的平坦底面上。 

优选的，所述的传动机构还带有一个滑阀，所述滑阀与所述阀座相配合，从而实现对所述的多个出口之间流量的分配。 

可选的，所述的出口为3个以上。 

本发明通过在膨胀阀与热交换器或换热器之间设置一个电动流量分配器，使每个热交换器或热交换器的每组换热器的冷媒的流量可以实现智能分配，从而减少同样功能下的系统的零部件，使每个热交换器或每组换热器之间流量分 配均匀，使每台热交换器或每组换热器充分发挥其换热作用，减少换热面积的浪费，从而提高整个系统的效率，同时系统制造简单，基本不用增加其它零部件，制造成本较低。 

附图说明

图1：本发明的电动流量分配器的第一种实施方式的结构示意图； 

图2：图1所示的电动流量分配器的阀座与滑阀部位的局部示意图； 

图3：本发明的电动流量分配器的第二种实施方式的阀座与滑阀部位的局部示意图； 

图4：本发明的电动流量分配器的第三种实施方式的结构示意图； 

图5：图4所示的电动流量分配器的阀座与滑阀部位的局部示意图； 

图6：本发明的电动流量分配器的另外一种实施方式的阀座与滑阀部位的局部示意图； 

图7：为本发明的电动流量分配器在一种家用空调系统中的使用的状态示意图； 

图8：本发明的电动流量分配器的第四种实施方式的结构示意图； 

图9：图8所示的电动流量分配器的阀座与滑阀部位的局部示意图； 

图10：本发明的电动流量分配器的第五种实施方式的结构示意图； 

图11：本发明的电动流量分配器的第六种实施方式的结构示意图； 

图12：本发明的电动流量分配器的第七种实施方式的结构示意图； 

图13：图12的电动流量分配器的A—A局部剖视示意图。 

具体实施方式

本发明的电动流量分配器可以适用于有多个热交换器或多组换热器的制冷系统的流量的分配，如家用空调或冷冻冷藏箱等，特别适合于家用空调中一拖多的空调及新型热交换器中为提高系统能效比而采用多组换热器组合进行换热的系统中使用。下面结合附图，具体说明本发明的实施方式： 

如图1所示，图1为本发明的电动流量分配器的第一种实施方式的结构示意图。图2为图1所示电动流量分配器阀座与滑阀部位的局部结构示意图。电 动流量分配器包括一个阀壳709，一个阀座705，该阀座705的上半部固定在所述阀壳709内，阀座705上设有一个进口702、三个出口704a、704b、704c，阀座705与阀壳709通过焊接密封固定从而共同形成一个阀腔710，阀腔710通过进口702与输入接管701相连通，阀座705在靠近阀腔710内的上半部设置有一个平坦底面705a，所述的三个出口704a、704b、704c设置在阀座705的平坦底面705a上。 

阀壳709外固定有作为步进电机定子部份的电磁线圈部件711，阀壳709内则设置有作为步进电机动子部份的磁转子部件707，为了保证作为步进电机定子部份的电磁线圈部件711与作为步进电机动子部份的磁转子部件707之间的相位，在线圈部件711与阀壳710有一个定位卡止装置进行固定。 

与磁转子部件707固定在一起的有传动部件708，传动部件708是通过磁转子注塑成型时一起固定成型的，传动部件708的下部设置固定有滑阀706，在电动流量分配器动作时，电动流量分配器的线圈部件711接收到系统控制部份发出的脉冲信号，在多个相位之间不断通断转换，从而带动阀壳内的磁转子部件707不停转动，磁转子部件再带动传动部件708，传动部件708带动滑阀706不断转动，从而控制阀座上的多个出口704a、704b、704c与阀腔710导通的时间比例，从而实现对所述的多个出口704a、704b、704c之间流量的分配。 

具体转动时，磁转子部件可以向一个方向连续转动如连续进行顺时针或逆时针的不定速的转动，具体地，每个出口704a、704b、704c的流量就取决于每个出口704a、704b、704c的通径及滑阀转动时通过这个出口时的速度，如果滑阀通过出口704a导通时的转动速度较慢，则相应地通过这个出口704a的导通的时间相应较长，通过这个出口704a的流量比例就相应较高；同样地，如果滑阀通过出口704a导通时的转动速度较快，则相应地通过这个出口704a的导通的时间相应较短，通过这个出口704a的流量比例就相应较低；其它几个出口的情况也是一样的，这里就不再复述。 

另外一种工作方式是这样的，磁转子部件707或传动机构708与阀座705之间设置有一个止动机构(图中未画出)，具体地，是在磁转子部件707或传动机构708上设置一个止动棒，相应地在阀座705上设置一与止动棒相对应地止 动块；具体转动时，磁转子部件707转到这个相应地位置时止动棒碰到止动块就不再转动，而是转为反方向转动，这样具体工作时磁转子部件707就是连续不断地进行往复转动，通过控制通过滑阀706导通每个出口704a、704b、704c的相应的时间比例，就能实现电动流量分配器对每个出口704a、704b、704c的流量的分配，同样地，每个出口704a、704b、704c的流量就取决于每个出口704a、704b、704c的通径及滑阀转动时通过这个出口时的速度，如果滑阀通过出口704a导通时的转动速度较慢，则相应地通过这个出口704a的导通的时间相应较长，通过这个出口704a的流量比例就相应较高；同样地，如果滑阀通过出口704a导通时的转动速度较快，则相应地通过这个出口704a的导通的时间相应较短，通过这个出口704a的流量比例就相应较低。同时在这种实施方式中，如果系统需要对某个出口的流量不再保持分配，比如，一台一拖多空调系统中其中某个室内机关闭不需要流量时，如图7所示的空调系统，该空调系统为一拖三的变频空调系统，所使用的压缩机为变频压缩机1，所使用的膨胀阀为电子膨胀阀3，共配置有三个室内热交换器：第一室内热交换器5a’、第二室内热交换器5b’、第三室内热交换器5c’，同样地在这三组室内热交换器的出口处均设置了温度传感器501’、502’、503’。如果这时5c’室内机关闭，不需要向其分配制冷剂，这样与室内热交换器5c’相连接的是电动流量分配器的出口接管703c及相应地出口704c也不需要有制冷剂流过，这时磁转子部件707只需要带动传动部件708及滑阀706在出口704a、704b导通的位置之间来回转动就可以了，这样可以实现其中某个出口关闭的功能。同时这种方式还有利于确定滑阀706与阀座705之间的位置关系，不会因为累计误差而导致分配的流量产生误差。 

另外一种实施方式是这样的，如图3所示，电动流量分配器中，在阀座上还加工有一条连通出口704a、704b、704c的凹部712a，这样，在滑阀将部份出口盖住时，仍能保证有一定的基本流量通过凹部712a流到这些被滑阀所盖住的出口，这样可以减小磁转子转动时的阻力，减小步进电机的驱动功率，同时也可以使流体分配时的波动减小，使被分配的制冷剂的流体的噪音减小；如图3所示，出口704a、704b虽然被滑阀706所盖住，但仍有一部份制冷剂会通过 凹部712a流到出口704a、704b。 

图4是本发明的第三种实施方式，该实施方式的阀座如图5所示。如图所示，阀座上设置有出口704a、704b、704c，同时在出口704c的旁边还加工有另一常通的出口713c，两个出口704c与出口713c同时与出口接管703c连通，这样在滑阀706在磁转子部件带动下不停转动时，出口704c的流量根据分配结果变化，而出口713c的流量则基本保持不变，这样出口接管的流量就是出口704c与出口713c的流量之和。这样设置的优点是，由于设置有常通的出口713c，相应地出口704c的流量就只要是系统中允许变化的流量就可以了，这样出口704c就可以加工得比较小，同样地，与其它出口704a、704b相连的出口接管也可以一样设置，如图5所示。这样相应地滑阀也可以比较小，这样转动的阻力就能减小，并且分配的流量的波动也会减小，从而更有利于系统的稳定性。该实施方式中其它工作原理与工作方式均与上面所描述的实施方式相同，这里就不再进行复述。 

作为对本发明的第三种实施方式的改进，图6为本发明的一种电动流量分配器的阀座与滑阀部位的结构示意图，该实施方式的动作原理与动作方式均与上面第三实施方式相同，只是该实施方式的出口为6个：704a、704b、704c、704d、704e、704f，相应地与出口所连接的出口接管也为6个，同时在每个出口旁边还设有一个常通出口：713’a、713’b、713’c、713’d、713’e、713’f，每个出口与一个常通出口同时与一出口接管相连通。 

图8是对上述实施方式的进一步改进，图9为图8中阀座与滑阀部位的结构示意图。如图所示，该实施方式中，阀座分为台阶状的两部份，其中阀座上部比下部要小，上部的平坦底面上加工有出口704a、704b、704c，同时地阀座的下部加工有常通出口713a、713b、713c，相应地，出口704c与常通出口713c一起与出口接管703c相连通。相应地，所述阀壳也设置为台阶状的两部份，这种实施方式中由于出口704a、704b、704c口径可以减小，这样阀座的上部、滑阀与磁转子部件均能减小，从而实现小型化，减少材料的使用量。其它工作原理与工作方式均与上面所描述的实施方式相同，这里就不再进行复述。 

另外，所述电动流量分配器的进口接管并不限于连接在所述电动流量分配 器的下方，如图10所示，进口接管可以连接在阀壳的周向侧面，也不局限于连接在所述阀座上，进口接管还可以直接连接在阀壳上，这样在出口相应较多时比较合适，能充分提高阀座的利用率，否则出口与进口设置在一起会带来一定的加工难度如焊接时的可靠性。 

另外所述电动流量分配器的出口并不限于设置在所述阀座上，如图11所示，图11为本发明的电动流量分配器的第六种实施方式的结构示意图，该实施方式与上述实施方式的区别在于：该实施方式中没有阀座，而是采用了一种阀组件，所述阀组件包括阀盖714与阀板717，阀板717与阀盖714结合在一起，阀板上设有多个出口，阀板的表面717a与滑阀相配合，阀板上的出口717b通过阀盖714与出口接管703c相连通，阀盖上还设有止动块715，同样地在磁转子部件707上设有止动棒716。阀板717可以采用如不锈钢材料冲压加工，这样有助于保证所述出口的一致性，同时采用阀组件代替原先的阀座还可以减少阀座材料的用量，这样制造成本出可以降低。 

同样地，该实施方式的出口数量可以是多个，如2个、3个、5个或6个甚至更多，其工作方式与原理是一样的。 

本发明还有一种实施方式如图12所示，该实施方式中，电动流量分配器包括一个阀壳809，与阀壳809焊接形成一个阀腔810的阀体805，所述出口均设置在阀体805径向部位，在本实施方式中如图13所示，共设置了三个出口804a、804b、804c，与出口804a、804b、804c连通的出口接管803a、803b、803c，阀壳外部固定有电磁线圈部件811，阀壳内设置有与电磁线圈部件811相对的磁转子部件807，电磁线圈部件811与磁转子部件807构成步进电机带动轴808转动，轴808在阀体805内的一部份的外径与阀体805的内径相适应，保留一定量的能自由转动的间隙如0.10～0.25mm，阀体805还设有一个进口802及与进口相连通的进口接管，阀体的内腔在进口部位还设有一用于流体导通的容纳槽805a，通过容纳槽805a阀腔810与进口802完全导通，同时在轴808的与出口相应的部位还设有一个开口部808a，开口部808a与阀腔810导通，这样，在轴808跟随步进电机转动时，通过开口部808a分别使出口与阀腔810完全导通，通过控制步进电机通过每个出口时的转动速度，从而控制多个出口804a、 804b、804c与阀腔810导通的时间比例，从而实现对所述的多个出口804a、804b、804c之间流量的分配。 

同时由于轴与阀体805内腔之间保留有一定的间隙，因此在轴将出口盖住时，仍然能有一定量的流体从这些出口通过，也就是保证了一个基本通流量。如果需要的基本通流量要大一些，可以使轴808与阀体805的间隙稍大一些。 

为了使轴808在转动时更加灵活，减少轴在转动过程中的磨损，从而保证电动流量分配器的使用寿命，可以在轴808与阀体805底部固定部位设置一个轴承812。 

该实施方式的优点是，采用这种结构后可以使电动流量分配器外形较小，高度较低，结构相对简单，同时出口的数量要增加很方便，并且由于步进电机只需要带动轴转动，而没有其它部件如滑阀的磨擦力，电机的功率也会比较小，很容易实现小型化。 

综上所述，本发明的电动流量分配器，可以实现多个管路之间流量智能分配的目的，这样可以使系统的制冷剂流量得到合理的分配，可以使热交换器或换热器的效率得到充分发挥，而避免原先多组热交换器之间流量不均衡造成浪费的问题，同时这种连接使用方式简便，连接管路少，制造安装使用成本也相对较低。 

以上所述仅是本发明的几种实施方式，而并不是对本发明的应用的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动流量分配器，包括阀壳、输入接管、多个出口及与所述出口相连通的出口接管和一个驱动用的步进电机及步进电机所带动的传动机构，所述阀壳内形成有一个阀腔，输入接管与所述阀腔相连通，该电动流量分配器通过步进电机来带动阀腔内的传动机构转动来实现所述的多个出口之间流量的分配；所述步进电机包括所述阀壳外固定的线圈部件及阀壳内的与所述线圈部件磁极相对应的磁转子部件，工作时通过向所述线圈部件通电，所述线圈部件在多个相位之间不断通断转换，从而使阀壳内的磁转子部件不停转动，带动阀腔内的传动机构转动，控制所述多个出口与所述阀腔导通的时间比例，从而实现对所述的多个出口之间流量的分配。

2.如权利要求1所述的电动流量分配器，其特征是所述传动机构与所述磁转子部件固定在一起，所述磁转子部件转动时带动所述的传动机构一起转动。

3.如权利要求2所述的电动流量分配器，其特征是所述磁转子部件在工作时通过单方向连续转动来实现对所述的多个出口之间流量的分配。

4.如权利要求2所述的电动流量分配器，其特征是所述磁转子部件在工作时通过来回连续转动来实现对所述的多个出口之间流量的分配。

5.如权利要求1所述的电动流量分配器，其特征是所述电动流量分配器还包括有一个阀座，所述阀座固定在所述阀腔内或部份固定在所述阀腔内，所述的多个出口至少有一个设置在所述阀座上。

6.如权利要求5所述的电动流量分配器，其特征是阀座在靠近阀腔内一侧上设置有至少一个平坦底面，所述的多个出口至少有一个设置在所述阀座的平坦底面上。

7.如权利要求5或6所述的电动流量分配器，其特征是所述的传动机构还带有一个滑阀，所述滑阀与所述阀座相配合，从而实现对所述的多个出口之间流量的分配。

8.如权利要求1～6任一项所述的电动流量分配器，其特征在于所述的出口为3个以上。

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