CN1971111A - 电动切换阀及冷冻冷藏冰箱用制冷循环 - Google Patents

Abstract

一种电动切换阀，它在滑块上开设一贯通孔，该贯通孔的一个端口与所述阀腔连通，其另一个端口为月牙形并位于滑块面向所述平坦密封面的密封面上，由此通过滑块在所述平坦密封面上的转动而改变月牙形槽与两个导出口的位置以实现两个导出口开闭状态的变换。该电动切换阀结构简单、可降低制造成本以及能够更合理地分配冷媒，应用于冷冻冷藏冰箱的冷冻循环中用以向冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器合理地分配冷媒具有明显的优势。

Description

电动切换阀及冷冻冷藏冰箱用制冷循环

技术领域

本发明涉及通过步进电机回转驱动滑块来分配冷媒的电动切换阀，该电动切换阀应用于冷冻冷藏冰箱的冷冻循环中用以向冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器合理地分配冷媒具有明显的优势。

背景技术

特开2002-122366号日本公开特许公报[专利文献1]公开了一种电动切换阀，它是在阀座上设置一个入口流路和两个位于相离位置上的出口流路，被回转驱动的滑块在阀座的对面上，形成由开放区和非开放区构成的流路开闭形状部，从而在滑块转动时，通过所述流路开闭形状部与两个出口通路的位置变化可以把入口流路的冷媒分配给两个出口流路。

特开2002-295694号日本公开特许公报[专利文献2]公开了一种电动阀，它是在回转动作的滑块的上下平坦面上设置镜面对称的彼此贯通的圆弧状槽，通过滑块的回转动作，从正反任意流动方向控制出口从全闭到全开的流量。

特开2002-39661号日本公开特许公报[专利文献3]公开了一种电动阀，它通过回转动作移动滑块位置，切换冷媒流路。

专利文献1的电动切换阀中，滑块上的流路开闭形状部通过肋状隔壁部分成开放领域和非开放领域，由于非开放领域呈口袋形状，所以滑块端面结构必须要有肋状隔壁部，这种滑块端面具有突起部且分领域的结构和形状比较复杂，可能造成高成本。而且，在非开放领域内，冷媒从2个出口流路流出的同时，两个出口流路的流出量是不可调节的，难以达到理想的使用要求。进一步的，基于流路开闭形状部的结构，其中任一个出口流路在导通与关闭两个状态之间转换时都是快速，即滑块的一个小角度转动就可以实现导通与关闭两个状态之间的转换，因此，若想通过使滑块转动一个小角度而令任一个出口流路工作于半导通状态都是困难的，难以控制的。

在专利文献2中，由于滑块上下平坦面上分别设置有圆弧状槽，从正反任意方向控制流量，因此，回转动作的滑块滑动的阀座面必须分别对向圆弧状槽设置，电动阀结构变得复杂。另外，上述圆弧状槽有贯通孔，及以贯通孔为起点的槽的截面积逐渐减小而形成一个终点，这种结构仅对一个冷媒出口通路控制，完全没有考虑所述圆弧状槽切换两个出口通路冷媒的流出。

在专利文献3中，C字状的突起部沿着滑块下面的圆周部而设置，在没有此突起部的地方设置了扇形的接触部，在滑块下面形成突起部和接触部的突部，所以滑块结构比较复杂。

且，关于使用以前的电动切换阀的冷冻冷藏冰箱的冷冻循环，已经公开了通过电动切换阀的滑块回转动作将冷媒经两个导出口向冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器进行分配的技术方案，但是基于前述电动切换阀的两个出口流路难以工作于半导通状态、以及同时向外流出冷媒时两个出口流路的流出量不可调节的顽症，就使得冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器只能在满载工作(即最大的冷媒流量下工作)和停止工作(即无冷媒流经蒸发器)两种状态之间选择，而没有介于两个工作状态之间的中间状态，在实际使用中，这种中间的工作状态对节能、冷冻和冷藏效率以及蒸发器的使用寿命是有积极作用的。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有用于分配冷媒的电动阀结构复杂、制造成本高、对冷媒的分配不够合理等缺点，提供一种结构简单化、可降低制造成本以及能够更合理地分配冷媒的电动切换阀。为此，采用以下技术方案：

一种电动切换阀，它包括：

外壳，该外壳内部构成阀腔；

一个与所述阀腔相通的导入口以及设置在面向所述阀腔的一个平坦密封面上的两个导出口；

由装在外壳外的定子和装在上述阀腔内的转子构成的步进电机；

由上述步进电机的转子驱动而通过其密封面在所述平坦密封面上转动以改变两个导出口开闭状态的滑块；

其特征在于：所述滑块上开设一贯通孔，该贯通孔的一个端口与所述阀腔连通，其另一个端口为月牙形并位于滑块面向所述平坦密封面的密封面上，由此通过滑块在所述平坦密封面上的转动而改变月牙形槽与两个导出口的位置以实现两个导出口开闭状态的变换。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明的电动切换阀还包括以下附加技术特征：

所述月牙形槽的大小设定为在滑块转动的行程内能够与两导出口同时连通，或者在滑块转动的行程内能够与一个导出口完全错位而与另一个导出口连通，或者在滑块转动的行程内能够同时与两个导出口完全错位，或者上述三者之间的相互结合。以便使两个导出口能够同时工作于现有的几种组合状态以及下文述及的中间状态。

所述整个贯通孔的截面呈月牙状。所述贯通孔的截面自滑块密封面的一端向另一端递增。以便于加工并可正确地控制流出量。

根据以上结构，由于滑块上设置有月牙形槽，滑块结构简单，有利于实现低成本；且通过滑块在所述平坦密封面上的转动而改变月牙形槽与两个导出口的位置以实现两个导出口开闭状态的变换，尤其是基于月牙形槽的形状，使得可以通过改变与该月牙形槽连通(对应的)的导出口相对该月牙形槽的位置来改变该导出口的冷媒流量，使流量趋于合理，而且，同样基于月牙形槽在滑块转动的方向上具有缓慢渐变的特性，从而可以使滑块具有足够大的转动角度来实现对该特定的导出口的冷媒流量的改变；显然的，当月牙形槽的大小设定为在滑块转动的行程内能够与两导出口同时连通，即可实现对两个导出口的冷媒流量的改变。

本发明其次要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有冷冻冷藏冰箱用冷冻循环工作状态不足的缺陷，提供一种在电动切换阀的两个出口流路同时向外流出冷媒时仍然可以使冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器工作于满载工作与停止工作两种状态之间的中间状态，以对节能、冷冻和冷藏效率以及蒸发器的使用寿命起积极作用。为此，采用以下技术方案：

一种含有前述限定的电动切换阀的冷冻冷藏冰箱用制冷循环，其特征在于，从压缩机吐出口送出并流经冷凝器的冷媒由所述的电动切换阀分配给冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器，再回到上述压缩机吸入侧实现循环。

由于该冷冻冷藏冰箱用冷冻循环使用了本发明前述的电动切换阀给冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器分配冷媒，从而使得冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器可以工作于在满载工作与停止工作两种状态之间的中间状态，对冰箱的节能、冷冻和冷藏效率以及蒸发器的使用寿命是有积极作用的。

附图说明

图1为本发明的电动切换阀的纵截面图；

图2(A)为图1所示电动切换阀的阀体的纵截面结构示意图；

图2(B)为图2(A)的R向平面图；

图3(A)为图1所示电动切换阀的滑块的纵截面结构示意图；

图3(B)为图3(A)的K向平面(滑动面)图；

图4(A)～4(D)为向图1所示电动切换阀的定子线圈施加0、18、36、54个脉冲时滑块在阀体的(平坦密封面)上转动的四个位置示意图；

图5为本发明使用了图1所示电动切换阀的冷冻冷藏冰箱冷冻循环图。

图中：1-步进电机，1A-入口管，1C-出口管，10-电动切换阀，11-外罩，12-线圈，13-磁转子，131-磁转子下端部，2-阀体，2A-入口孔，2B-第二导出口，2C-第一导出口，21-止位销，22-阀腔，23-阀体上面，24-座面(平坦密封面)，25-焊接台阶，3-阀轴，31-阀轴上端，32-阀轴下端，33-上轴受部，34-下凹部，35-上凹部，36-耐磨性非金属材料，37-下轴受部，38-弹簧，4-滑块，41-滑块的贯通孔，411-滑块上面，412-滑块下面，413-月牙形槽，S1、S2-月牙形槽端部，42-轴孔，43-切口部(刻槽)，e-销安装孔；C0-压缩机，D-吐出侧，S-吸入侧，C1-从吐出侧D流入冷媒的冷凝器，Re-冷藏室蒸发器，P1、P2-毛细管；Fe-冷冻室蒸发器，P冷媒接管。

具体实施方式

图1中，电动切换阀10主要包括步进电机1、阀体2、滑块4及阀轴3。外罩11由非磁性金属如不锈钢制成，呈底倒置筒状，在其外侧配置有线圈12，在其内侧通过外罩11及呈近似H字形状磁性材料如铁氧体制成的磁转子13固定在阀轴3上来支撑，磁转子13与线圈12(定子)构成步进电机1，上述磁转子13可以随阀轴3一起转动，此转动范围限定在一定角度如360°以内，此限制是磁转子13的下端部131接到设置在阀体2的阀座面上面圆周边附近上的止位销21上进行的。销21上包有可以减小上述接触的接触音的材料如HNBR材料。

阀轴3的上端31和下端32由轴受部支撑。上述轴受部33是由设置在外罩11底部的凹部上的具有润滑功能的耐磨性非金属材料36如PTFE构成的，上端31通过凹部35来支撑。下部轴受部37由阀体2中心部的凹部34上的材料36构成，阀轴3的下端32被支撑在凹部34内。

外罩11的下端开口部111与阀体2焊接如等离子焊接固定而成，外罩11和阀体2形成阀腔55空间，形成冷媒流路。

与外罩11的下端开口部111一体化设置的阀体2如图2所示，它的纵截面呈圆盘状由如金属1Cr18Ni9Ti制成。阀体2的上面23中心处形成有构成下部轴受部37的凹部34，阀体2上下有一定的宽H如8mm及直径D如17.5mm。阀座上面23的上开设有作为入口孔和导出口的孔2A及2C，入口管1A及出口管1C分别从入口孔2A及导出口2C下侧进行焊接(如银钎焊焊)接形成流体通路。入口管1A及出口管1C出口分别与上述入口孔2A及导出口2C连通。25为与外罩11的下端进行焊接的台阶，上述阀孔2A及2C设置在如图2(B)阀体2的平面图所示的位置，即与入口管1A连通的入口孔2A设置在阀体直径方向，与2C保持一定距离。在离导出口2C一定距离的圆周方向上穿设有作为第2导出口的导出口2B，位于构成下部轴受部37的凹部34周围。因此，第1导出口2C和第2导出口2B相互保持一定距离，从入口孔2A径向远离，设置在圆周方向上。第2导出口2B上，第2出口管1B的连通跟第1出口管1C连通一样。另外，孔e上设置销21，用于定位。阀轴3设置沿着外罩11的中心线的上下方向上，其两端由上部轴受部33和下部轴受部37支撑，在阀轴3的下端装有可在阀体2的座面24上转动滑动的滑块。

滑块4如图3(A)纵截面图所示，呈圆盘形，由树脂如PPS构成。

图中，上下贯通的贯通槽41为圆盘形并从上面411穿到下面412上，42为圆盘形上下贯通的轴孔，阀轴3的下端部可嵌合进去，用来固定滑块4。43为在滑块4侧面形成的刻槽，该刻槽43与转子13下端延长部131在阀腔22内结合，连接滑块4和磁转子13，通过磁转子13的转动，设定滑块4的回转位置。

滑块4与转子13之间装有弹簧38，弹簧38在阀腔22内被装在滑块4与转子13之间，把滑块4压在阀体2的座面24(平坦密封面)上。滑块4在阀体2的座面24上滑动来驱动回转，在滑块下面412滑动面(密封面)上的贯通孔41在图3(B)平面图所示的上面411上，沿着滑块4的轴孔42圆周边缘构成月牙形槽413。

贯通滑块4呈月牙形的槽413从如最大槽宽为0.3～0.7mm部分L向圆周的2个方向直径逐渐减小，最小的直径设定为2个端部S1及S2。

这种结构的滑块4中，通过施加给线圈12脉冲励磁，驱动磁转子13，阀轴3也同时转动，滑块4在阀腔22内转动，其下面412在阀体2的座面24上滑动，月牙形槽413在第一导出口2C及第二导出口2B上移动，槽413的大小可以同时与第一导出口2C及第二导出口2B重叠，从而来控制阀腔22内入口孔2A流入的冷媒的各导出口的流通。

即，随着磁转子13的回转，如图4(A)所示滑块4在阀体2的座面24上进行滑动，月牙形槽413与第一导出口2C及第二导出口2B重叠，此位置时，施加给电动切换阀10的脉冲为零，相当于启动状态，月牙形槽413位于两导出口2C、2B全开的位置。

图4中2A为流入口，省略了销21的安装孔e，由于槽413设定了其最大宽度为0.3-0.7mm，导出口2C及2B的直径如1.2mm，则随着槽413宽度的变化，导出口2C及2B的流通面积出现变化，通过流入口2A流入阀腔22、再经过导出口2C及2B流出的冷媒流量就得到了控制。

在阀块4的阀体2阀座面24上滑动时，阀块4上的槽413沿圆周边缘的形状长度设定为可重叠跨越第1出口2C及第2导出口2B。另，上述槽413沿圆周边缘的长度可设定在第一出口2C及第二导出口2B两边的位置，端部S1和S2互相离开对置或者在一边对置。此槽413的长度在任意导出口，一边的端部如端部S1对着第2导出口2B，由于槽413可设定为与第一导出口2C重叠的长度，构成上述槽413的贯通孔41具有自由度，在滑块上形成。

因此，通过上述槽413可以容易地控制两导出口的流出冷媒的流量。

由于上述槽413的长度可适当地设定，控制上述流出量时，可以正确地移动上述驱动位置，改变各导出口的流出量。

滑块4在回转作动时，由于上述弹簧38的作用，压到阀体2的阀座面24，紧密地移动，防止移动时的冷媒在阀座面24的泄漏，从而正确地控制导出口2C及2B的流出。上述月牙形槽413形成部分以外，滑块4的下面412为平坦部，滑块4在阀座面上的滑动可以顺畅地进行，并保持接触面之间具有适度的压力，根据滑块4的移动的位置设定可以针对上述第一导出口2C及第二导出口2B实现。

上述月牙形槽413的其他位置设定如图4(B)-图4(D)所示。

图4(B)-图4(D)表示在向步进电机施加脉冲时，根据此脉冲数滑块的滑动产生的月牙形槽413的移动的设定位置图。图4(B)-图4(D)中，与图4(A)同一符号表示同一部分。

电动切换阀10在启动初始状态时，施加的脉冲数为0，如图4(A)的位置；增加脉冲数，电动切换阀10通过回转作动，滑块4在阀体2的上面23的阀座面24上滑动，按箭头r方向可以移动至图4(B)所示脉冲0-18过程结束的(第1段的流量调整)位置：0-12脉冲阶段，月牙形槽413移动，第二导出口2B的流出量减少，12-18的脉冲数阶段，月牙形槽413的端部S1离开第二导出口2B的位置，第二导出口2B流量调整为0，第二导出口2B处于全闭状态；而第一导出口2C的流出量显示的是不变化的位置设定状态。

其次，图5(C)所示为脉冲数为18-36(第2段的流量调整)过程结束的状态：月牙形槽413处于脉冲数18-30阶段，维持第2导出口2B全闭状态，维持第一导出口2C的具有流出量；脉冲数30-36阶段中，月牙形状槽413使第一导出口2C的流出量发生减小，直至为零，月牙形状槽413的端部S1离开第一导出口2C，第一导出口2C处于全闭状态；而第二导出口2B维持全闭状态。

图5(D)所示为脉冲数为36-54(第2段的流量调整)过程结束的状态：脉冲数为42-52的过程中，月牙形槽根据施加的脉冲数调整第2导出口2B的流量，使其发生变化，月牙形状槽413的端部S1对着第1出口2C离开，第1导出口2C维持全闭状态。

逆方向施加脉冲时，上述滑块4的滑动与箭头方向r相反方向滑动，上述月牙形槽413的移动与箭头r相反，上述图4(B)-图4(D)的位置设定为相反方向。

上述发明的实施方式中的电动切换阀10可用于冷冻冷藏冰箱用冷冻循环。

图5为冷冻冷藏冰箱冷冻循环图。C0为压缩机，D为吐出侧，S为吸入侧，C1为从吐出侧D流入冷媒的冷凝器，冷凝器C1的冷媒供给电动切换阀10，通过入口孔流入阀腔22。Re为冷藏室蒸发器，由电动切换阀10导出口流出，经过的毛细管P1提供冷媒。Fe为冷冻室蒸发器，由电动切换阀10的导出口流出经过毛细管P2提供冷媒的同时，蒸发器Re的冷媒也被提供。蒸发器Fe的冷媒回到压缩机C0吸入侧S，P为冷媒接管。

冷冻循环中，电动切换阀10的第2导出口2B处于打开状态时，压缩机C0吐出侧D的冷媒经过毛细管P1提供给蒸发器Re，通过蒸发器Fe回到压缩机C0吸入侧S。

电动切换阀10的第1导出口2C处于打开状态时，压缩机C0吐出侧D的冷媒经过毛细管P2提供给蒸发器Fe，回到压缩机C0吸入侧S。

在冷媒循环之上，压缩机C0启动时，脉冲数为0的电动切换阀10启动状态时，上述图4(A)所示，两导出口2C及2B流出的冷媒给供给蒸发器Fe及Re，发挥高质量的冷却效果。

冷藏室温度快接近设置温度状态，按第一段控制中的滑块4的设定位置，调节导出口2B流量，以达到最佳制冷效果，直到冷藏室达到设置温度，到时冷冻室快达到设置温度，转换到按第二段控制中的滑块4的设定位置，调节器导出口2C的流量，直至冷冻时达到设置温度，出口2B、2C控制在全闭状态，压缩机C0停机，将冷凝器内C的制冷剂截流贮存在冷凝器C内；

压缩机C0停机状态：冷藏室和冷冻室均要求制冷时，启动压缩机C0，实施第一段控制中的滑块4的位置设定；

压缩机C0停机状态：冷冻室单独要求制冷时，启动压缩机C0，实施第一段控制中的滑块4的位置设定；

压缩机C0停机状态：冷藏室单独要求制冷时，启动压缩机C0，实施第一段控制中的滑块4的位置设定；

上述图5中的冷冻循环中，由于可选择冷藏室或者冷冻室的制冷，变化冷媒流量，可提供一种制冷效果较好的冷冻冷藏冰箱用的冷冻循环。

Claims (8)

1、一种电动切换阀，它包括：

外壳，该外壳内部构成阀腔；

一个与所述阀腔相通的导入口以及设置在面向所述阀腔的一个平坦密封面上的两个导出口；

由装在外壳外的定子和装在上述阀腔内的转子构成的步进电机；

由上述步进电机的转子驱动而通过其密封面在所述平坦密封面上转动以改变两个导出口开闭状态的滑块；

其特征在于：所述滑块上开设一贯通孔，该贯通孔的一个端口与所述阀腔连通，其另一个端口为月牙形并位于滑块面向所述平坦密封面的密封面上，由此通过滑块在所述平坦密封面上的转动而改变月牙形槽与两个导出口的位置以实现两个导出口开闭状态的变换。

2、根据权利要求1所述的电动切换阀，其特征在于所述月牙形槽的大小设定为在滑块转动的行程内能够与两导出口同时连通。

3、根据权利要求1或2所述的电动切换阀，其特征在于所述月牙形槽的大小设定为在滑块转动的行程内能够与一个导出口完全错位而与另一个导出口连通。

4、根据权利要求3所述的电动切换阀，其特征在于所述月牙形槽的大小设定为在滑块转动的行程内能够同时与两个导出口完全错位。

5、根据权利要求1或2所述的电动切换阀，其特征在于所述月牙形槽的大小设定为在滑块转动的行程内能够同时与两个导出口完全错位。

6、根据权利要求1所述的电动切换阀，其特征在于所述整个贯通孔的截面呈月牙状。

7、根据权利要求6所述的电动切换阀，其特征在于所述贯通孔的截面自滑块密封面的一端向另一端递增。

8、一种含有1～7任一项权利要求限定的电动切换阀的冷冻冷藏冰箱用制冷循环，其特征在于，从压缩机吐出口送出并流经冷凝器的冷媒由所述的电动切换阀分配给冷冻室蒸发器和冷藏室蒸发器，再回到上述压缩机吸入侧实现循环。

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