CN2171047Y - 电冰箱用微功耗二位三通电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种电冰箱用微功耗二位三通电磁阀，用于分别 控制双门电冰箱冷藏室与冷冻室温度。它在阀管中 设一永磁阀芯体，阀芯体孔内设弹簧；封嘴软块，挡 环；在阀管两头，各设磁轭，通气管，阀嘴，垫环；励磁 线圈和骨架，则装在一端磁轭上，由专用脉冲电源控 制线圈电流通断。它藉强永恒磁体阀芯与电磁场瞬 间作用，实现瞬间供电启动；运行期间断电自锁，失电 自动复位的优异功能，其节电率达99.99％以上，无 噪声运行，可适应各种制冷剂可靠工作，寿命超过 100万次，是同类产品优异之作。

Description

一种电冰箱用微功耗二位三通电磁阀，属低压电气机械技术领域；其作用是通过其内阀芯的相对移动，开启或封闭相应出气通道，从而达到分别控制双门电冰箱的冷冻室与冷藏室温度之目的。

在本实用新型未作出之前，家用电冰箱上的二位三通电磁阀普遍存在以下不足：

1.能耗大，在稳态下约需4－5^W。

2.受市电电压影响大，电压过高，非但功耗增大，且线圈温升高，甚至烧毁、过低，不能可靠吸合，工作失常。

3.线圈圈数多，体积大，磁轭要选用优质材料，成本高。

4.电磁噪音大，阀芯冲击声励害。

5.存在剩磁效应，阀门往往关闭不严，制冷剂泄漏厉害，温控不理想。

6.寿命短，一般只能在30万次左右。

本实用新型旨在克服上述缺欠，通过优化设计，选择新颖材料。增设一专用脉冲控制线路，提供一种可节电99.99％以上，无声运行，可频繁操作，寿命超过现行产品三倍以上的优质，高效二位三通电磁阀。

为实现上述目标，本实用新型采用如图1至图3所示的一系列措施：

图1及其剖视图图1a是实用新型机械结构示意图。

图中，构件［1］，［9］，［8］，是三根通气管，其中［1］是进气管，一般与电冰箱中的干燥过滤器相连，制冷剂气体由此进入阀体；［9］是第一根出气管，假设其与电冰箱的冷藏室蒸发器相连；［8］是第二根出气管，假设其与电冰箱的冷冻室蒸发器相连；构件［2］，［17］是磁轭，通气管［1］，［9］及［8］，分别贯穿它们；［2］，［17］的材质可选用廉价的低碳钢而无需其它优质导磁体；在它们的内端面，先装置阀咀［3］，［7］，再装置垫环［12］，［16］；［3］，［7］的材质可选用耐磨、耐冲击，耐腐蚀的非导磁体，如铜合金或不锈钢，而［12］，［16］可用耐腐蚀的各种塑料、橡胶，石棉板或铜合金，不锈钢等非导磁体制作。在本电磁阀的中空部，则装设一阀芯体［6］，其材质选用具有极高磁能积的稀土元素永磁体如钕铁硼，这是本实用新型的关键所在。在［6］的内园孔中；选设置一用不锈钢制作的弹簧［5］，再在弹簧［5］的两端设置用氟橡胶等材料制作的封咀软块［13］，［15］，［13］的外端，则由用低碳钢等导磁体制作的挡环［4］限位，这样，封咀软块［13］，［15］只能朝中间位移，但要克服［5］的弹力；挡环［4］及［6］另一端面的中间园孔直径应大于阀咀［3］，［7］的外径，以允许阀咀自由伸缩，使封咀软块［13］，［15］能可靠开启或封闭它们。在阀芯体［6］的一个侧面上，开设一条槽，以使其两端制冷剂气体贯通，另一侧面正中部位开一个小孔，使制冷剂气体进入其中心孔内，这样能消除封咀软块［13］，［15］里外两端面的压力差，阀芯体［6］两端面与垫环［12］、［16］内端面之间的距离应大于封咀软块［13］，［15］与阀咀［3］，［7］尖咀间的距离，以保证封咀软块［13］，［15］能可靠封住阀咀［3］，［7］，且减小阀芯体［6］撞击垫环［12］，［16］的力；阀芯体［6］的永磁极性设置如图所示。上述结构件，都封装在由非导磁体如不锈钢制作的封套［14］内，所有结构件的固定都可用化学冷焊或其它特殊方法，以保证整体密封性。在磁轭［2］端，则设置带骨架［11］的励磁线圈［10］；骨架［11］选用高绝缘强度，耐潮的材质，为某些塑料、胶木等；励磁线圈［10］的线径和圈数，按常规电磁阀的安全电流值的10～20倍选取，其接线方向必须与阀芯体［6］的极性相对应，图2则是本实用新型的专用控制电路框图。图中，［K_t］是电冰箱内温控开关，［A］是整流器，交流电源经［K_t］，［A］输出上“＋”，下“－”的脉动电压。电容器［B］并联在［A］的输出端，既可平滑脉功直流输出，又可在失电时，起瞬时交流接地作用。元件［C］是一隔逆二极管，其作用是在起动瞬间，提供正向充电途径，在运行、复位期间，反向偏置，呈高阻抗阻断状态。与［C］并联的是一电阻［D］与日光灯启辉器［G］组成的支路。［G］的两端如出现足够高的电压，则启辉发光，且形成短路，不启辉时，则为断路。该支路的中点，与光敏采样支路［E］的一端相接，［E］与［G］必须严密封装在一起，以保证［G］发出的光能被［E］正确接收，［E］的另一端则与放电开关［M］的控制极相接，［M］可以是双极型晶体管，MOS管，也可是可控硅，［M］控制极与地之间，还并接一阻容元件［F］，以保证［M］的正确偏置及可靠性。［M］的阳极与［C］的负极之间还串接一限流电阻［H］，［H］的值必须满足H＞2 $\sqrt{\mathrm{L/C}}$ ，以防止放电过程中产生振荡。式中，L为电感线圈［10］与磁轭［2］共同形成的电感量，C即为充放电电容器［N］的电容量。［M］与［H］形成的放电支路与［10］，［N］组成的主支路并联，这里电容器［N］是本控制电路的最关键元件，其耐压值电容量，漏电性能必须严格保证。

图3是图2的一具实施例，图1同时也是一具实施例，现结合图1、图3对本实用新型的工作原理作进一步概述：

设该二位三通电磁阀阀芯体［6］的初始位置在阀嘴［3］端，即［8］出气管气流畅通，电冰箱冷冰室的蒸发器不断有制冷剂气体供应，而［9］出气管被封咀软块［13］堵塞，即电冰箱的冷藏室蒸发器无制冷剂气体循环，图3中的温控开关［K_t］处于断开位置；若电冰箱冷冻室温度降到期望值，则温控开关［K_t］闭合，交流电源经此开关施加于桥式整流堆［A］的输入端上，［A］的输出端随之有上“＋”下“－”的脉动直流电压输出。此直流电压经隔逆二极管［D₅］，突然施加于［10］、［C₃］串联主支路上，由于电容器［C₃］上电压不能突变，而电感线圈［10］对直流而言，相当于短路，故励磁线圈［10］获得全部直流电压，电流很大，与构件［2］一起生极强的电磁场。由设计保证，此电磁场与邻近的阀芯体［6］左端面极性同为N极，则根据同性相斥原理，阀芯体［6］克服磁轭［2］对其固有吸力，而移向磁轭［17］，于是，阀咀［3］与封块［13］脱开，有制冷剂流向通气管［9］，而阀咀［7］被封咀软块［15］封闭，制冷剂气体无法进入。之后，电容器［C₃］充电到额定值，暂态过程结束，励磁线圈［10］无直流流通，电容器［C₃］成了隔直流元件，强大的电磁斥力消失。但此时，阀芯体［6］的S极离磁轭［17］比其N极离磁轭［2］近得多。阀芯体［6］的右端固有吸比左端大得多，故它能可靠地处于右端部，实现无电“自锁”。

当电冰箱冷冻室温度升高到一定值后，温控开关［K_t］断开，或外界突然停电，则整流器［A］无脉动直流输出，成为断开状态。但对交流而言，由于电容器［C₁］的存在，就相当于并接了一个数值一定的阻抗，不是绝对悬空，因而，隔逆二极管［D₂］二端就存在反向高压，此电压高于日光灯启辉器［ST］的启辉值，［ST］启辉发光，其光被封装在一起的光敏二极管［D₃］接收，［D₃］呈低阻导通状态，这样，通过电阻［R₂］，［R₃］分压，可控硅［T］的控制极得到足够的正向偏置而迅速导通，于是电容器［C₃］的电荷通过［10］，［R₄］，［T］极快地放掉。励磁线圈［10］在此放电过程中，获得极大的反向电流，与磁轭［2］一起，产生极强的瞬间强电磁场。该电磁场极性与阀芯体［6］左端的极性N相反，异性相吸。其吸力远大于［6］与磁轭［17］的固有吸力，故阀芯体［6］迅即移向磁轭［2］边，这样阀嘴［7］就又与封块［15］脱开，制冷剂进入［7］，而阀嘴［3］又被封嘴软块［13］堵死，气流进不到［3］中去，完成失电自动复位过程。复位后，由于阀芯体［6］N端与磁轭［2］的距离比其右端面S极与磁轭［17］的距离近得多，左边的固有吸力大于右边，故状态也是稳定的，在这里要注意限流电阻［R₄］，［C₃］，励磁线圈［10］与磁轭［2］形成的电感L的选值应满足R₄＞2 $\sqrt{\mathrm{L/C}}{}_3$ ，否则，会产生振荡，造成电磁阀工作不正常。

由此清楚地看出，整个吸合，运行、断开过程，只有在吸合瞬间，消耗电能，断开功能藉电容器［C₃］放电自动完成，稳态运行期间，靠永磁“自锁”，控制线路本身绝不消耗电能，因此，是一种名付其实的微功耗运行的高效优质电磁阀。

92年7月，按上述实施例，根据“FNF    0.8    3／2家用电冰箱电磁阀”技术标准，试制了10只样品，且按装在电冰箱上进行实地运行，确证有如下突出的优点：

1.功耗微乎其微，据实测只有同类型阀的0.01％，这对家电产品而言，是非常诱人的；

2.励磁线圈采用直流供电，可节省大量的无功功率，改善供电电网的功率因素；

3.由于依籍强电磁场与强永恒磁场的共同作用，动作极其有力、快速、动作时间达到毫秒级水平，故适宜频繁操作；

4.供电电压范围宽，在150V～240V之间能安全可靠地工作，工作过程中，线圈温升几乎为0，在任何情况下都绝不会烧线圈；

5.稳态运行期间，无电磁噪声，阀芯体在吸合，断开时，冲击声极小；

6.电磁阀最大开阀压差［MOPD］大于2.0MPm，能适应各种制冷剂及各种工况工作；

7.结构简单、紧凑，技术、工艺、材质要求低，制造，使用，维护方便；外界电源接线与常规的完全兼容；

8.寿命比现行的增加三倍多，连续动作可达到100万次以上。

Claims (4)

1、一种电冰箱用的微功耗二位三通电磁阀，其特征在于：

1.1机械装置含有阀套[14]，阀套[14]的两端分别含有磁轭[10]，[17]，阀嘴[3]、[7]，垫块[12]、[16]及通气管[1]、[9]、[8]；带骨架[11]的励磁线圈[10]，则安置在磁轭[2]上，在阀套[14]内中部，安置有阀芯体[6]，在[6]的内孔中，装有弹簧[5]；在[5]的两端，装有封嘴软块[13]，[15]，[13]外侧则用挡环[4]限位，阀芯体[6]的外柱面，开设一通气凹槽，其内孔与外柱面的中部位置开设一通气小孔，

1.2其励磁线圈[10]连入一个脉冲控制电路，该电路由：

1.21励磁线圈[10]串接一充放电电容器[N]，由此形成的主支路，一端接地，一端与：

1.22放电开关串联支路[H]、[M]并接，由此形成的主回路正端与：

1.23隔逆二极管[C]的负端相接；在[C]的两端并接由电阻[D]与日光灯启辉器[G]组成的串联支路，[D]与[G]的接点则与：

1.24光敏感应支路[E]的一端相接，[E]的另一端则与放电开关[M]控制极相接；[M]控制极与地之间还并接一阻容元件[F]，由此形成的电路，则通过[C]的正极及公共地分别与：

1.25整流器[A]的“+”，“-”两端相接，[A]的输出端还并接着电容器[B]；在[A]的输入端，则串有温度开关[Kt]，由此组成励磁线圈[10]的完整供电电路.

2、根据权利要求1所述的电冰箱用微功耗二位三通电磁阀，其特征在于：阀芯体［6］的材料为具有高磁能积的稀土元素永磁体，如钕铁硼等，其永磁极性安置应与励磁线圈［10］的接线方向对应。

3、根据权利要求1，2所述的电冰箱用微功耗二位三通电磁阀，其特征在于：放电开关可选用双极型晶体管，MOS管，可控硅；采样线路由日光灯启辉器［G］及电阻［D］、光敏元件［E］组成。

4、根据权利要求1所述的电冰箱用微功耗二位三通电磁阀，其封嘴软块［13］、［15］是用氟橡胶  材料制作。

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