JP2020518774A - 電子膨張弁及それを具備する冷凍システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍分野に関わり、具体的には、電子膨張弁及それを具備する冷凍システムに関わる。
コイル部分には、永久磁石式ステッピングモータと、三段階減速の歯車減速機と、モータの回転運動をスクリュの垂直運動に変換するネジペア構成とが含まれている。
弁ボデー部分は、弁座1と、弁棒8と、弁ニードル2と、弁棒8と弁ニードル2との間に配置されるストッパ部材3と、弁ニードル2を昇降させるように制御する波形管7などの核心部材を含むように構成されている。
弁座1には、第1弁口4が設けられ、弁ニードル2は、第1弁口4に当接される閉鎖位置及び第1弁口4を開放させるための開放位置を有する。
弁ニードル2と弁棒8とがストッパ部材3を介して接触する場合に、両者が同期に運動し、弁ニードル2が閉鎖位置にある場合に、弁棒8が弁ニードル2に対して上下に運動する。
弁ニードル2には、第1弁口4に連通する第2弁口5及びオーバフロー通路9が設けられている。
以下は、電子膨張弁のいくつかの作動状態を紹介し、弁ニードル2が開放位置にある場合に、電子膨張弁は、全開という状態にある。
弁ニードル2が、閉鎖位置にあり、弁棒8が、第2弁口5に当接される場合に、流体が、ただオーバフロー通路9を介して弁ニードル2に入ってまたは弁ニードル2から流出するから、電子膨張弁は、固定の小流量の状態(流量が、オーバフロー通路9のサイズによって決定される)にある。
小流量の調節をする必要が有る場合、弁棒8が、波形管7の作用で上に移動し、弁棒8の移動の行程を調節することで、流量の大きさを変更し、これによって、小流量の調節を実現する。
弁棒8が、所定の位置に移動すると、弁棒8に設けられるストッパ部材3が、弁ニードル2に接触し、弁ニードル2を第1弁口4から離れた方向に移動させ、大流量の調節を実現する。
前記構成は、大流量と小流量の2段式の調節を実現するが、該構成に基づき、さらに設計してもよい。
前記電子膨張弁において、第1弁口部が設けられる弁座を含む弁ボデー部と、一端が、弁棒に固定接続され、他端には、凹溝部が開設される弁ニードル部とを備え、
前記凹溝部内には、前記凹溝部内で前記凹溝部の内壁に沿って上下の変位を行う前記シール材が設けられ、前記シール材の底端には、第1弁ニードルが形成され、前記第1弁ニードルと前記第1弁口部との間は、大流量の調節部が形成され、
前記シール材には、第2弁口部が設けられ、前記弁ニードル部には、第2弁ニードルが設けられ、前記第2弁ニードルと前記第2弁口部とは、小流量の調節部を形成することを特徴とする。
また、本発明によれば、第2弁口部は、弁ニードル部に対して上下に移動するシール材に形成され、第2弁口部の配置加工も相対的に簡単になる。
以下は、図面を参照し、実施例を結合し、本発明を詳しく説明する。
弁ボデー部2は、第1弁口部23aが設けられる弁座23を含み、本実施例において、第1弁口部23aが、弁座23に直接的に加工成型され、その代わりの加工方式としては、第1弁口部23aが、単独に加工されてから弁座23に組立固定されてもよく、同様に、本発明の目的を実現することができる。
駆動コイル1が、通電し、動力を提供し、弁棒20を上下に移動させ、この弁棒20が、弁ニードル部22に固定接続され、弁ニードル部22が、弁棒20の移動に連れて移動する。
波形管部材21は、一定の弾性を有し、電子膨張弁の上下のキャビティを封止して離隔し、即ち、弁ボデー内に位置する流体が、波形管部材21を貫通して、駆動コイル1が位置する密閉空間に達することはできない。
本実施例において、シール材25を凹溝部22aの内部に拘束するために、シール材25には、段階面が下向きである段階部25dが設けられ、これに対応するように、凹溝部22aの内壁の第1弁口部23aに近接する方向の端部には、環状装着部22a1が設けられ、この環状装着部22a1内には、外径サイズが環状装着部22a1の内径サイズにマッチし、内径サイズがシール材25の段階部25dにマッチするストッパ部26が設けられている。
具体的には、ストッパ部26は、密閉または開口を有する環状、或いは、二つの半弧などであってもよく、ストッパ部26がシール材25の段階部25dの下向きの段階面に上下で当接されることで、シール材25が凹溝部22a内から脱出しないように制限する。
図2を基準として、シール材25の上端部には、第2弁口部25bが設けられ、シール材25が上に移動して極限位置に達する場合、第2弁ニードル22bと第2弁口部25bとの間は、シールペアを構成することで、第2弁口部25bが閉鎖状態にある。
シール材25の底端には、第1弁ニードル25aが形成され、シール材25が下に移動して極限位置に達する場合、第1弁ニードル25aと第1弁口部23aとの間は、シールペアを構成しすることで、第1弁口部23aが閉鎖状態にある。
第1消音部材28は、金属によって焼結成型され、または、当分野の公知の他の製造技術によって形成されてもよく、流れている流体に対して騒音除去という作用を果たす。
このように、流体が第2弁口部25bに流入してから、必ず、第1消音部材28を経てノイズ低減及び消音を行うことで、電子膨張弁の静音性能を向上させる。
同時に、流路22cが、第2弁口部25bの流入端になり、シール材25に開設された通路25cが、第2弁口部25bの流出端とする。
さらに、凹溝部22aの内部には、第2消音部材27が設けられ、本実施例において、第2消音部材27が略円環状を呈して、流路22cの対応する位置には配置されることで、流体が流路22cから流入する場合に、第2消音部27を経てノイズ低減及び消音を行ってから、凹溝部22aの空間内に入らなければならない。
シール材25の段階部25dが、ストッパ部26に当接され、弁ニードル部22及びシール材25が、駆動力の作用で、第1弁口部23aに接触し封止するように形成されるまでに、第1弁口部23aの開度を下に調節し、該過程は、電子膨張弁の大流量の調節過程であり、即ち、第1弁ニードル25aと第1弁口部23aとが、大流量の調節部を形成する。
弁ニードル部22とシール材25の底部室2aとの圧力が下回って、図4に示すように、対応する受圧面積が、SD3(D3が、第1弁口部23aの内径である)である。
弁ニードル部22とシール材25の上部室22dとの圧力が、保持され、対応する受圧面積が、SD1-SD2(D1が、凹溝部22aの内径であり、D2が、シール材の内部通路25cの内径である)である。
この場合、シール材25が圧力差の合力[(SD1-SD2)・F1-(SD1-SD3)・F2-(SD3-SD2)・F3]の作用で、閉鎖されるままに保持される((SD1-SD2)・F1は、上部室22dの圧力から形成された下向きの力であり、(SD1-SD3)・F2は、弁ボデー内室2bの圧力から形成された上向きの力であり、(SD3-SD2)・F3は、底部室2aの圧力から形成された上向きの力であり、F1は、上部室の単位面積当たりにかかる圧力であり、F2は、弁ボデー内室2bの単位面積当たりにかかる圧力であり、F3は、底部室2aの単位面積当たりにかかる圧力である)。
この場合、弁ニードル部22とシール材25との間には、相対的な変位が発生されるから、弁ニードル部22が相変わらず駆動力の作用で続いて下に移動し、弁ニードル部22に配置される第2弁ニードル22bとシール材25に配置される第2弁口部25bとの間には、相対的な変位の変化が発生されることで、第2弁口部25bに対する流量調節を実現し、該過程は、電子膨張弁の小流量の精密な調節過程であり、即ち、第2弁ニードル22bと第2弁口部25bとが、小流量の調節部を形成する。
この場合、シール材25が、圧差合力[(SD1-SD4)・F1-(SD1-SD3)・F2]の作用を受ける((SD1-SD4)・F1が、上部室22dの圧力であり、(SD1-SD3)・F2が、弁ボデー内室2bの圧力であり、F1が、上部室の単位面積当たりにかかる圧力であり、F2が、弁ボデー内室2bの単位面積当たりにかかる圧力であり、D1、D3、D4の意味は、同上)。
弁ニードル部22が、駆動力の作用で、下向きに閉鎖されるままに保持され、弁ボデーが全閉するように形成される。
該過程において、流体が、弁ニードル部22の内部で、第2消音部材27及び第1消音部材28を経て、消音及びノイズ低減を行って、流体騒音を低減させる。
弁ニードル部22は、同時に第1弁ニードル22bと案内部を具備するため、シール材25に対する優れた案内を実現し、シール材には、スキューが発生されることを防止し、内部構成を簡単化することができる。
このように、本実施例も、流量の2段式の調節を実現する。
また、本実施例によれば、第2弁口部25bが、弁ニードル部22に対して上下に移動し得るシール材25に形成され、第2弁口部25bの配置加工も、相対的に簡単になる。
本第2実施例を便利に記載するために、以下は、第1実施例との相違点のみを説明し、構成と作用とがいずれも同様な部材に対して、贅言していない。
このように、第1弁口部23a及び第2弁口部25bが、いずれも閉鎖状態にある場合にも、流体が相変わらず流体流路22cから流入して、第2消音部材27によって消音及びノイズ低減されてから、第1小流路22e及び第2小流路22fを介してシール材25の通路25cに入って、そして、第1消音部材28を介してさらに消音及びノイズ低減されてから、第1弁口部23aから流出する。
このように、電子膨張弁が完全に閉鎖される状態にある場合に、相変わらず小さい流量を保持するように保証する。
第3実施例において、第1実施例との相違点は、第2弁ニードル22bには、第1小流路22e及び第2小流路22fが設けられ、凹溝部22aの内部には、一端が第2消音部材27に当接され、他端がシール材25の上面に当接されるバネ29が設けられることにある。
バネ29には、スキューが発生されないように保持するために、図7に示すように、シール材25の上面には、バネ29を支持するための凹溝が開設されてもよい。
シール材25の段階部25dが、ストッパ部26に当接され、弁ニードル部22及びシール材が、駆動力の作用で、第1弁口部23aに接触し封止が形成されるまでに、第1弁口部23aの開度を下に調節し、該過程は、電子膨張弁の大流量の調節過程であり、即ち、第1弁ニードル25aと第1弁口部23aとが、大流量の調節部を形成する。
弁ニードル部22と封止部25の上部室22d(対応する面積は、SD1-SD2である)、及び、弁ボデー内室2b(対応する面積は、SD1-SD3である)の圧力が下回って、シール材25がバネ29の弾力作用で、上向きの圧差合力[(SD1-SD2)・F1-(SD1-SD3)・F2-SD2・F3]を相殺して、下向きに閉鎖されるままに保持される。
D1は、凹溝部22aの内径であり、D2は、シール材の内部通路25cの内径であり、F1は、上部室22dの圧力から形成された下向きの力であり、F2は、弁ボデー内室2bの圧力から形成された上向きの力であり、F3は、底部室2aの圧力から形成された上向きの力である。
この場合、弁ニードル部22とシール材25との間には、相対的な変位が発生されるから、弁ニードル部22が相変わらず駆動力の作用で、続いて、下に移動し、弁ニードル部22に配置される第2弁ニードル22bとシール材25に配置される第2弁口部25bとの間には、相対的な変位の変化が発生されることで、第2弁口部25bに対する流量調節を実現し、該過程は、電子膨張弁の小流量の精密な調節過程であり、即ち、第2弁ニードル22bと第2弁口部25bとが小流量の調節部を形成する。
この場合、シール材25がバネ29の弾力で、上向きの圧差合力[(SD1-SD4)・F1-(SD1-SD3)・F2-(SD3-SD4)・F3]の作用を相殺し、下向きに閉鎖されるままに保持され、弁ボデーが、全閉するように形成される。
D4は、通路25cの大径段の内径である。
該過程において、流体が、第1消音部材28及び第2消音部材27を経て、消音及びノイズ低減を行って、流体騒音を低減させる。
弁棒500の下端部には、弁ニードル部600が接続され、弁ニードル部600の底部には、シール材25が接続され、第4実施例の弁ニードル部600には、第1実施例、第2実施例、第3実施例における弁ニードル部22のいずれかの構成が採用されてもよく、シール材25には、第1実施例、第2実施例、第3実施例におけるシール材25のいずれかの構成が採用されてもよい。
弁ニードル部600及びシール材25の運動過程について、以上の第1実施例及び第3実施例に対する記載を参照すればよく、ここで逐一贅言していない。
本発明の明細書において、部材名称に出現される「第1」、「第2」などの文字について、これらの部材の間には、構成面または機能面の前後順序が存在することを意味していなく、ただ異なる部材を便利に区別するために導入される。
電子膨張弁は、前記電子膨張弁である。
前記電子膨張弁は、流量の調節が正確であるという利点を有するから、それを具備する冷凍システムも該利点を有する。
本発明の精神と原則でなされた任意の補正、等価の差し替え、改良などは、いずれも、本発明の保護範囲に該当すべきである。
Claims (12)
- 電子膨張弁であって、
第1弁口部(23a)が設けられる弁座(23)を含む弁ボデー部(2)と、一端が弁棒(20)に固定接続され、他端には凹溝部(22a)が設けられる弁ニードル部(22)とを備え、
前記凹溝部(22a)内には、前記凹溝部(22a)内で前記凹溝部(22a)の内壁に沿って上下の変位を行うシール材(25)が設けられ、
前記シール材(25)の底端には、第1弁ニードル(25a)が形成され、
前記第1弁ニードル(25a)と前記第1弁口部(23a)との間は、大流量の調節部が形成され、
前記シール材(25)には、第2弁口部(25b)が設けられ、
前記弁ニードル部(22)には、第2弁ニードル(22b)が設けられ、
前記第2弁ニードル(22b)と前記第2弁口部(25b)とが、小流量の調節部を形成していることを特徴とする電子膨張弁。 - 前記第2弁ニードル(22b)が突出するように前記凹溝部(22a)内に配置され、
前記第2弁ニードル(22b)と前記凹溝部(22a)とが一体成型され、または、前記第2弁ニードル(22b)が溶接または締まり嵌めという方式で前記凹溝部(22a)に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の電子膨張弁。 - 前記シール材(25)には、段階面が下向きの段階部(25d)が設けられ、
前記凹溝部(22a)には、内径サイズが前記段階部(25d)の外径サイズにマッチするストッパ部(26)が固定接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電子膨張弁。 - 前記凹溝部(22a)の内壁における前記第1弁口部(23a)に近接する方向の端部には、環状装着部(22a1)が設けられ、
前記ストッパ部(26)が、前記環状装着部(22a1)内に置かれて前記弁ニードル部(22)の底端をリベット接合することで固定されていることを特徴とする請求項3に記載の電子膨張弁。 - 前記ストッパ部(26)が、前記凹溝部(22a)に溶接を介して固定されていることを特徴とする請求項3に記載の電子膨張弁。
- 前記シール材(25)には、中心軸線に沿って通路(25c)が開設され、
前記通路(25c)の内部には、多孔質材料から形成された第1消音部材(28)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電子膨張弁。 - 前記弁ニードル部(22)の外周壁には、前記凹溝部(22a)と前記弁ニードル部(22)の外部とを連通する流路(22c)が開設され、
前記凹溝部(22a)の内部には、第2消音部材(27)が設けられ、
前記第2消音部材(27)と前記流路(22c)とが対応するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電子膨張弁。 - 前記第2弁ニードル(22b)には、互いに連通する第1小流路(22e)及び第2小流路(22f)が設けられ、
前記第1小流路(22e)が、前記流路(22c)に連通していることを特徴とする請求項7に記載の電子膨張弁。 - 前記凹溝部(22a)の内部には、一端が前記第2消音部材(27)に当接され、他端が前記シール材(25)に当接されるバネ(29)が設けられていることを特徴とする請求項8に記載の電子膨張弁。
- ナット(3)を介して前記弁ボデー部(2)に固定接続される駆動コイル(1)を含み、
前記電子膨張弁は、前記電子膨張弁の上下のキャビティを封止して離隔する波形管部材(21)を含むことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかの一項に記載の電子膨張弁。 - 前記弁ボデー部(2)の内部には、磁気ロータ部材(400)と、前記磁気ロータ部材(400)に固定接続される弁棒(500)とが含まれ、
前記弁棒(500)には、弁ニードル部(600)が固定接続され、
前記弁ニードル部(600)の底部には、シール材(25)が接続されていることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかの一項に記載の電子膨張弁。 - 冷凍システムであって、
請求項1〜請求項11のいずれかの一項に記載の電子膨張弁を含むことを特徴とする冷凍システム。
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