JP2021515153A - 電子膨張弁 - Google Patents

Abstract

弁室を形成するとともに弁口（１０１）を設けた弁ボディ（１０）と、ロータ（４１）と、軸受（８０）に固定接続されて雄ねじ部（４４ａ）を設けたスクリュロッド（４４）とを有するロータユニット（４０）と、弁ボディ（１０）に直接または間接的に固定接続されて軸受（８０）と係合する装着孔（５４）を設けた支持フレーム（５０）と、雄ねじ部（４４ａ）と係合する雌ねじ部（６０ａ）を有するナット（６１）を含むとともに雄ねじ部（４４ａ）と雌ねじ部（６０ａ）との螺合作用で軸方向に昇降運動することで弁口（１０１）に近接しまたは弁口（１０１）から離れるコアユニット（６０）とを備え、軸受（８０）を介してスクリュロッド（４４）及びロータ（４１）に対して軸方向の位置制限を行って、製品の作動状態の際、スクリュロッド（４４）とロータ（４１）とが常に回転を保持し、螺合作用でスクリュロッドの回転運動を直接的にコアユニットの軸方向での昇降運動に変換し、電子膨張弁は、小型化及び製造コストの低減という目的を実現できる。

Description

本出願は、２０１８年０３月２３日にて中国特許庁に提出され、出願番号が２０１８１０２４３０６５.７であり、発明名称が「電子膨張弁」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容は、援用されることで本出願に結合される。
本発明は、冷凍制御という技術分野に関わり、具体的に、冷媒流量を調節するための電子膨張弁に関わる。

図１は、台座１と、弁ボディ２とハウジングユニットとを有する従来の電子膨張弁製品である。
台座１は、弁ボディ２に固定接続されおり、弁口１１が開設され、ハウジングユニットは、固定接続される第１ハウジング３１と第２ハウジング３２とを含む。
そして、第１ハウジング３１には、駆動部が収容された第１内室が形成され、第２ハウジング３２には、伝動部品が収容された第２内室が形成されている。
さらに、駆動部は、ロータ４１を含み、駆動部の中央には、回転軸４２が貫通し、伝動部品は、減速歯車機構を有し、この減速歯車機構は、太陽歯車と、１段歯車と２段歯車とを含む多段歯車減速機構であり、２段歯車には、スクリュロッド４３が固定接続され、スクリュロッド４３と弁ニードル７とが螺合作用で弁ニードル７を弁口１１に近接させ、または、弁口１１から離れさせることで、弁口１１を流れた冷媒の流量を調節している。
以下は、この電子膨張弁の作動原理を説明する。
電子膨張弁は、パルス作用を介して駆動部に伝達し、ロータ４１が回転するように駆動され、回転軸４２がロータの回転に追従して運動することで太陽歯車を回転させるように駆動し、伝動部品の各段歯車による伝達作用で２段歯車がスクリュロッド４３を軸方向で回転させ、弁ニードル７がスクリュロッド４３とナットとの螺合作用で軸方向に昇降することで弁口１１に近接し、または、弁口１１から離れて、流量を調節している。
精度及び開弁の駆動力を向上させるために、この電子膨張弁には、減速歯車機構が装着され、これによって、製品全体のサイズが大きくなり、スクリュロッド４３を周方向のみで回転させるために、スクリュロッド４３と２段歯車とを固定接続し、さらに、この２段歯車の外周部には、軸受部品が固定装着され、この軸受部品の上部がスナップリングによってストッパされ、スクリュロッド４３の上下方向の位置での移動を阻止するように、下止め輪によってストッパされ、このような製品構成全体の取付部品が多くて、取付工程が複雑で、製造コストを余計に増加させる。

本発明の電子膨張弁は、製品構成全体が簡単で、スクリュロッドに対して軸方向で位置制限を行う。

本発明の電子膨張弁は、弁室を有するとともに弁口が設けられる弁ボディと、ロータと雄ねじ部が設けられるスクリュロッドとを有するロータユニットと、直接または間接的に弁ボディに固定接続され、装着孔が設けられた支持フレームと、スクリュロッドに固定接続され、装着孔と係合する軸受と、雄ねじ部と係合する雌ねじ部を有するナットを含むコアユニットであって、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合作用を介して、弁室で弁口に近接しまたは弁口から離れるコアユニットとを備えている。

本発明の電子膨張弁は、背景技術における減速歯車装置及び他の複雑な部品をなくして、軸受と支持フレームによるスクリュロッドに対する軸方向の位置制限という作用で、作動状態の際、スクリュロッドが軸方向の変位をしないで、常に周方向の回転を保持する。
製品全体の取付構成を簡単化し、製品の製造コストの低減に寄与する。

電子膨張弁の構成の模式図。 本発明の電子膨張弁における実施例の模式図。 本発明の電子膨張弁におけるコアユニット、位置制限部材、及び、ロータユニットの構成全体の拡大模式図。

本発明をよりよく理解するために、以下、本発明をさらに詳しく説明する。
明細書の実施例に対する説明は、全ての実施例に対する説明を含まなく、本発明の電子膨張弁の実施例の説明のみであり、他の実施例があれば、本発明の保護範囲に該当する。

図２を参照し、本発明の電子膨張弁は、弁ボディ１０を有し、弁ボディ１０は、略筒状構成を呈しており、弁室が形成され、コアユニット６０と係合する弁口１０１が開設されている。
弁ボディ１０の側壁には、プレスなどの加工方式で第１接続口が開設され、弁ボディ１０の下端部には、第２接続口が開設され、第１接続口には、第１接続管１００が溶接固定され、第２接続口には、第２接続管２００が溶接固定され、弁口１０１を介して第１接続管１００と第２接続管２００とを導通させ、冷媒が第１接続管１００から弁室に入った後、弁口１０１を経て第２接続管２００から流出し、または、第２接続管２００から弁室に入った後、弁口１０１を経て第１接続管１００から流出し、該電子膨張弁は、冷媒の双方向流通に対する調節機能を備えている。

弁ボディ１０の上端部位置には、接続座本体３１とガイド壁３２と突起部３３とを有する接続座３０が溶接固定されている。
ガイド壁３２には、ガイド孔３２１が形成され、そして、接続座本体３１が弁室に圧入された後に弁ボディ１０に溶接固定されて、接続座３０全体を弁ボディ１０に固定装着させている。
具体的には、接続座本体３１の外周壁が弁ボディ１０の内周壁に溶接固定され、ガイド壁３２が弁室に入り込み、コアユニット６０の少なくとも一部が、ガイド孔３２１を介して弁室に入り込むとともに、ガイド孔３２１に沿って軸方向に昇降運動する。
接続座本体３１には、図３に示すように、第１段階面３１１１を形成した第１段部３１１が設けられ、突起部３３には、ハウジング９０が溶接固定される第２段部３３１が設けられている。
接続座３０は、弁ボディ１０と一体の構成であってもよい。

ハウジング９０は、接続座３０とともにロータ室が形成され、このロータ室には、ロータ４１と、このロータ４１と一体に射出成形された固定台４２と、スクリュロッド４４とを含むロータユニット４０が収容されている。
さらに、固定台４２は、案内孔４２１１が形成される案内部４２１を有し、案内孔４２１１がスクリュロッド端部４４１に固定接続されている。
そして、ハウジング９０の外周部に外嵌されるコイルによる駆動励起作用で、ロータ４１を回転させるように駆動し、ロータ４１の回転が固定台４２を回転させることで、スクリュロッド４４を追従して回転させ、さらに、スクリュロッド４４には、軸受８０が固定接続される。

さらに、本発明の電子膨張弁は、上支持フレーム５１と下支持フレーム５２とを有して、この接続座３０に溶接固定される支持フレーム５０を備えている。
具体的には、下支持フレーム５２の外周壁が突起部３３の内周壁に溶接固定されることで、支持フレーム５０全体を接続座３０に固定装着させ、支持フレーム５０は、接続座３０を介して弁ボディ１０に固定接続されている。
接続座３０と弁ボディ１０とが一体構成である場合に、支持フレーム５０は、直接的に弁ボディ１０に溶接固定され、支持フレーム５０は、直接または間接的に弁ボディ１０に溶接固定される。
また、下支持フレーム５２の壁部には、係合溝５３が開設され、この係合溝５３がナット６１と係合することで、コアユニット６０の周方向での回転運動を防止するように、コアユニット６０の周方向の位置に対して位置制限を行っている。
さらに、支持フレーム５０には、装着孔５４が設けられ、上支持フレーム５１がスクリュロッド４４の方向に突出する第３段部５１２を有している。
軸受８０は、内輪部８０１と、外輪部８０２と、内輪部８０１と外輪部８０２との間に設けられる転動部材８０３とを有し、軸受８０全体が装着孔５１２に収容されるとともに第３段部５１２に支持され、装着孔５４が軸受８０に適応している。
さらに、軸受８０には、スクリュロッド４４が貫通するための軸受孔８１が設けられ、軸受８０の外輪部８０２が上支持フレーム５１の内壁５１１に溶接固定され、軸受８０の内輪部８０１がスクリュロッド４４に溶接固定されている。
具体的には、内輪部８０１の内壁がスクリュロッド４４の外周部に溶接固定され、電子膨張弁がコイルによる励起作用を受けると、スクリュロッド４４と固定台４２とロータ４１という三者は、固定接続される全体手段としてともに回転し、軸受８０の内輪部８０１とスクリュロッド４４とがともに周方向の回転をして、軸受８０の内輪部８０１とスクリュロッド４４とがともに軸受８０の外輪部８０２に対して回転運動をして、スクリュロッド４４は、軸受８０との係合作用で軸方向で下向きまたは上向きの変位をすることができず、電子膨張弁が作動している際、スクリュロッド４４が常に周方向の回転を保持し、ロータ４１とスクリュロッド４４とが同じように、軸受８０の作用で軸方向で上下の変位をすることができず、製品構成全体の軸方向でのサイズを小さくして、製品の小型化の実現を便利にしている。
そして、ロータ４１が常に周方向の回転位置に保持され、その中心軸と、ハウジング９０の外周部に装着されるコイル駆動部品の中心軸とが一致するため、ロータ４１の磁力作用を十分に発揮し、製品の必要な駆動力に対する要求を低減させ、コイル部品のサイズを大きくすることで駆動力を確保する必要がなくなり、背景技術の電子膨張弁に比べると、複雑な減速歯車装置及び波形管などの構成をなくして、製品構成全体が簡単で、軸受８０を介してスクリュロッド４４に対する軸方向での位置制限という作用を実現し、製品の製造コストを低減させる。

さらに、本発明の電子膨張弁は、ナット６１と弁ニードル６２とを有するコアユニット６０を備えている。
そして、ナット６１が、弁ニードル室６２１に圧入されるナット本体６１１と接続片６１２とを含み、ナット本体６１１と接続片６１２とがともに金属材質であってもよく、ともに金属材質である場合に、接続片６１２がナット本体６１１に溶接固定され、ナット本体６１１がプラスチック材質であり、接続片６１２が金属材質である場合に、この接続片６１２とナット本体６１１とが一体として射出成形され、
ここで、ナット６１または接続片６１２の具体的な材質を限定せず、ナット６１は、ナット本体６１１から外部に延伸し突出する係合部６１３を有し、ナット６１は、接続片６１２の下端面が弁ニードル６２の端面部に溶接固定されることで、全体が弁ニードル６２に固定接続され、ナット本体６１１には、スクリュロッド４４が貫通するためのナット装着孔６１４が開設され、ナット６１には、スクリュロッド４４の雄ねじ部４４ａとねじ接続するための雌ねじ部６０ａが設けられ、スクリュロッド４４とナット６１との螺合作用でスクリュロッド４４の回転運動をコアユニット６０の軸方向の昇降運動に変換し、係合部６１３が係合溝５３に係止され、支持フレーム５０の係止作用でコアユニット６０全体は、周方向の回転運動をすることができず、軸方向の昇降のみをしている。
弁ニードル６２全体は、中空且つ略等径の筒状構成を呈しており、弁ヘッド６２２と弁ニードル本体６２３とを有している。
そして、弁ヘッド６２２がコアユニット６０の軸方向での昇降運動によって弁口１０１に近接し、または、弁口１０１から離れることで、弁口１０１を流れた冷媒の流量を調節し、弁ニードル本体６２３の外壁とガイド壁３２との間が隙間嵌め、弁ニードル本体６２３が、ガイド孔３２１を介して弁室に入り込むとともに、ガイド壁３２に沿って軸方向に移動する。
接続座３０のガイド壁３２は、弁ニードル６２にガイド作用を提供することで、弁ニードル６２と弁口１０１の中心軸線とが同軸度を保持し、電子膨張弁の作動際の安定性及び確実性を向上させる。

本発明の電子膨張弁が作動する際、弁ニードル室６２１、弁室及びロータ室という三者の圧力をバランスにするために、さらに密閉部品７０が設けられている。
図１に示す閉弁状態の場合に、弁ヘッド６２２が弁口１０１に当接され、冷媒が第２接続管２００から弁ボディ１０の内部に入ると、コアユニット６０とスクリュロッド４４などの部品とが一定の冷媒圧力による衝撃を受けており、この密閉部品７０を配置していないと、高い圧力の冷媒が、直接的に弁口部１０１を潰して弁ヘッド６２２を弁口１０１から離脱させ、閉弁効果を果たしていなく、その同時にスクリュロッド４４に対しても同じように一定の衝撃力を有している。
具体的に、この密閉部品７０は、ワッシャーと、Ｏゴムリングと、押圧片とを有している。
そして、この密閉部品７０は、Ｏゴムリングと押圧片とを有してもよい。
そして、密閉部品７０は、第２段階面３１１１と下支持フレーム５２の下端部との間に位置し、ワッシャーまたはＯゴムリングが第２段階面３１１１と当接し係合し、押圧片が突起部３０の内部に圧入されることでＯゴムリングを固定する。

以下は、図面を結合し、本発明の電子膨張弁の作動原理を簡単に説明し、ロータユニット４０は、励起作用を介してロータ４１を回転させるように駆動し、固定台４２とロータ４１とが同時に回転し、スクリュロッド４４が追従し周方向の回転をし、スクリュロッド４４と軸受８０との間の係合作用でスクリュロッド４４とロータ４１とがいずれも軸方向の昇降運動をせずに周方向の回転のみをしており、スクリュロッド４４の雄ねじ部４４ａとナット６１の雌ねじ部６０ａとの螺合作用で、コアユニット６０は、軸方向の昇降運動をして、係合部６１３も係合溝５３に沿って軸方向の昇降運動をすることで、弁ヘッド６２２を弁口１０１に近接させ、または、弁口１０１から離れさせ、弁口１０１を流れた冷媒の流量を調節している。
弁ヘッド６２２と弁口１０１とが係合し当接する場合に、係合部６１３が相対的に係合溝５３の下方に近接し、弁ヘッド６２２が弁口１０１から離れる場合に、係合部６１３が相対的に係合溝５３の上方に近接し、弁ヘッド６２２から弁口１０１までの距離が最も遠い場合に、係合部６１３が下支持フレーム５２の頂壁面５２１に当接される。
本発明の電子膨張弁は、背景技術における歯車減速機構及び軸受などの他の複雑な部品構造をなくして、支持フレーム５０及び軸受８０のみを導入すれば、スクリュロッド４４の上下の移動位置に対する位置制限を実現し、製品全体の取付構成を簡単化している。
本発明の電子膨張弁が作動している際、ロータ４１とスクリュロッド４４とが変位していなく、常に周方向の回転運動を保持することで、製品の軸方向でのサイズを小さくして、製品構成全体の小型化の実現を便利にして、製造コストをさらに低減させ、また、ロータ４１の中心軸がコイル駆動部の中心軸に合わせたままにするから、ロータ４１の磁力作用を十分に発揮し、作動過程中の必要な駆動力をさらに低減させる。
スクリュロッド４４の下方にあるコアユニット６０は、支持フレーム５０の係合溝５３と係合部６１３との係止作用で周方向の回転をすることができず、スクリュロッド４４によって軸方向に昇降運動する。
そして、本発明の電子膨張弁は、コイルによる励起作用を受けると、雄ねじ部４４ａと雌ねじ部６０ａとの螺合作用でスクリュロッド４４の回転運動を直接的にコアユニット６０のガイド壁３２に沿う昇降運動に変換することで、弁口１０１を流れた冷媒の流量を調節している。
そして、本発明の電子膨張弁は、直動式の駆動方式であり、背景技術に比べると、複雑な減速歯車機構によって減速比を大きくすることで流量調節の精度及び弁の開閉を制御する必要がなく、小さい駆動力でも、開弁と閉弁を順調に実現するとともに、流量調節の精度を保持することができる。

本発明に関わる「第１、第２、第３」などの序数詞の記載、及び、「上、下、中、内、外」などの方位用語の記載は、本発明に記載の各部品の順序に対する限定として理解されていなく、ただ説明を便利にするために導入される。

本発明の電子膨張弁は、係合部と支持フレームによってスクリュロッド及びロータに対する位置制限という作用を実現し、電子膨張弁が作動している際、スクリュロッドとロータとが上下の遊動をしていなく、常に、周方向の回転を保持し、且つ、螺合作用でスクリュロッドの回転運動を直接的にコアユニットの軸方向での昇降運動に変換している。
この電子膨張弁は、減速歯車機構及び他の複雑な部品構造をなくして、構成全体が相対に簡単で、ロータとスクリュロッドとが変位し得なく、周方向の回転を保持するため、製品の軸方向でのサイズを小さくして、ハウジング外部の駆動コイル装置に対しても、小さい駆動力のサイズになるように縮小されることで、構成全体の小型化をさらに実現し、製品の製造コストを低減させる。

以上は、本発明の好適な実施形態のみであり、本発明の原理から逸脱していない前提で若干の改良及び修飾をしてもよく、これらの改良及び修飾も、本出願の保護範囲に該当する。

Claims (10)

1. 弁室を有するとともに弁口（１０１）を設けた弁ボディ（１０）と、
   ロータ（４１）と、雄ねじ部（４４ａ）を設けたスクリュロッド（４４）とを有するロータユニット（４０）と、
   前記弁ボディ（１０）に直接または間接的に固定接続されて装着孔（５４）を設けた支持フレーム（５０）と、
   前記スクリュロッド（４４）に固定接続されて前記装着孔（５４）と係合する軸受（８０）と、
   前記雄ねじ部（４４ａ）と係合する雌ねじ部（６０ａ）を有するナット（６１）を含み、前記雄ねじ部（４４ａ）と前記雌ねじ部（６０ａ）との螺合作用を介して前記弁室で軸方向に昇降運動することで前記弁口（１０１）に近接しまたは前記弁口（１０１）から離れるコアユニット（６０）とを備えていることを特徴とする電子膨張弁。
2. 前記弁ボディ（１０）に固定接続される接続座（３０）を有し、
   前記支持フレーム（５０）が、前記接続座（３０）に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。
3. 前記弁室に圧入される前記接続座（３０）が、第１段部（３１１）を有する接続座本体（３１）と第２段部（３３１）を有する突起部（３３）とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の電子膨張弁。
4. 前記第１段部（３１１）には、第１段階面（３１１１）が形成され、
   前記第１段階面（３１１１）と前記支持フレーム （５０）との間には、密閉部品（７０）が収容され、
   前記第２段部（３３１）が、ハウジング（９０）に固定接続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。
5. 前記接続座（３０）には、ガイド壁（３２）及びガイド孔（３２１）が設けられ、
   前記コアユニット（６０）が、弁ニードル（６２）を有し、
   前記ナット（６１）が、前記弁ニードル（６２）に固定接続され、前記ガイド孔（３２１）と前記弁ニードル（６２）とが係合し、
   前記弁ニードル（６２）が、前記ガイド壁（３２）に沿って軸方向に昇降運動することを特徴とする請求項４に記載の電子膨張弁。
6. 前記ナット（６１）が、前記支持フレーム（５０）に設けた係合溝（５３）と係合する係合部（６１３）を有していることを特徴とする請求項１に記載の電子膨張弁。
7. 前記支持フレーム（５０）が、第３段部（５１２）を設けた上支持フレーム（５１）と、前記係合溝（５３）を設けた下支持フレーム（５２）とを有し、
   前記係合部（６１３）が、前記下支持フレーム（５２）の頂壁面（５２１）に当接自在になっていることを特徴とする請求項６に記載の電子膨張弁。
8. 前記軸受（８０）が、前記装着孔（５４）に収容されるとともに前記第３段部（５１２）に支持され、
   前記スクリュロッド（４４）と係合する軸受孔（８１）が、前記軸受（８０）に設けられ、
   前記軸受（８０）が、内輪部（８０１）と、外輪部（８０２）と、前記内輪部（８０１）と前記外輪部（８０２）との間に設けられる転動部材（８０３）とを有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。
9. 前記内輪部（８０１）が、スクリュロッド（４４）に固定接続され、
   前記外輪部（８０２）が、前記支持フレーム（５０）に固定接続さ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。
10. 前記外輪部（８０２）が、上支持フレーム（５１）の内壁（５１１）に固定接続され、
    前記スクリュロッド（４４）が、前記内輪部（８０１）とともに前記外輪部（８０２）に対して回転自在になっていることを特徴とする請求項９に記載の電子膨張弁。
    

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