JP6212213B2 - 電子膨張弁 - Google Patents

Description

本発明はエアコン分野に関し、特に、電子膨張弁に関する。

冷凍システムにおける大切な構成要素である絞り部材としては、キャピラリチューブ、温度膨張弁、電子膨張弁が通常なものである。電子膨張弁は絞り部材として、素早くて正確な応答、高精度等の利点があるため、空調機器冷凍システムにますます広く応用されていく。従来の電子膨張弁の構造では、冷媒の流入管と流出管とが９０°をなして形成されるため、一般、エアコンの室外ユニット又は室内ユニットにしか取付けられることができない。マルチエアコンシステムの場合、電子膨張弁は、ほとんど冷凍システムにおける室内機の内部に取付けられるか、室内機付近にある専用の取付箱に配置されるものであり、電子膨張弁を室内機に内蔵すると、高騒音が出て、大きな空間を占め、実装効率が低くなり、また、電子膨張弁を室内機の外にある取付箱に配置すると、見栄えが劣り、取付け・メンテナンスコストが高くなるという問題がある。また、従来の電子膨張弁において、冷媒の出口方向と入口方向とが通常９０°をなし、流動抵抗及び摩擦抵抗によるロスが大きい。

本発明は、従来の電子膨張弁において液体の摩擦抵抗によるロスが大きいとの課題を解決できる電子膨張弁を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、内部には第１チャンバが形成され、両端には、中心軸線に沿って同軸に設けられた液体入口と液体出口とが対向して設けられている弁体と、第１チャンバ内に設けられ、内部にはコイルが設けられている第２チャンバと、第２チャンバ内を貫通し、入口端が液体入口に連通されるとともに、入口端と同軸に設けられた出口端が液体出口に連通される第３チャンバと、第３チャンバ内に中心軸線に沿って移動可能に設けられているバルブコアと、第３チャンバのチャンバ壁に設けられ、第１チャンバと液体入口とを連通する第１の液体通路孔と、を備える電子膨張弁が提供される。

さらに、バルブコアには、中心軸線と平行に延在する第２の液体通路孔が設けられている。

さらに、第３チャンバのチャンバ壁には、バルブコアがスライドするスライドレール溝が設けられている。

さらに、スライドレール溝の内壁には貯油孔が設けられている。

さらに、第３チャンバの内壁には、バルブコアに当接する戻しバネが設けられている。

さらに、第２チャンバの第１端には封止用エンドカバープレートが設けられている。

さらに、第３チャンバの出口端にはシールリングが設けられている。

さらに、第３チャンバ内に、戻しバネを位置決めするための位置決め用スナップリングが設けられている。

さらに、液体入口と液体出口のいずれにもフィルタが設けられている。

さらに、電子膨張弁は、コイルに通電する電流の大きさと時間を制御するコントローラをさらに備える。

本発明によれば、内部には第１チャンバが形成され、両端には、中心軸線に沿って同軸に設けられた液体入口と液体出口とが対向して設けられている弁体と、第１チャンバのチャンバ壁の外側に嵌め込まれた（ｓｌｅｅｖｅ）コイルと、第１チャンバ内に設けられ、入口端が液体入口に連通されるとともに、入口端と同軸に設けられた出口端が液体出口に連通される第２チャンバと、第２チャンバ内に中心軸線に沿って移動可能に設けられているバルブコアと、第２チャンバのチャンバ壁に設けられ、第１チャンバと液体入口とを連通する第１の液体通路孔と、を備える電子膨張弁がさらに提供される。

さらに、バルブコアには、中心軸線と平行に延在する第２の液体通路孔が設けられている。

さらに、電子膨張弁は、相対的に回動するステータとロータとをさらに備え、ステータが第２チャンバの外に設けられ、バルブコアが、ロータとともにステータに対して回動するようにロータに接続される。

さらに、ロータが永久磁石体のロータである。

さらに、ステータがロータと螺合する。

さらに、コイルが開放型コイルである。

さらに、コイルに絶縁層が設けられている。

さらに、電子膨張弁は、エンドカバープレートをさらに備え、バルブコアがエンドカバープレートによりロータに接続される。

さらに、電子膨張弁は、コイルに通電する電流の大きさと時間を制御するコントローラをさらに備える。

さらに、液体入口と液体出口のいずれにもフィルタが設けられている。

本発明は以下の有利な効果を有する。即ち、弁体内における液体の移動方向と弁体における液体の出入り方向とを一直線上にすることで、液体の流動抵抗力及び摩擦抵抗によるロスを効果的に減少することができるとともに、騒音問題を解決することができ、取り付けが簡単になり、コストを節約し、エネルギー効率を向上させることもできる。

本発明は、以上で説明したもののほかにも、更なる目的、特徴及び利点を持っており、以下、図面を参照しつつ本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の一部を構成する図面は本発明をさらに理解させるためのものであり、本発明の概念的な実施例及びその説明は本発明を解釈するもので、本発明を不当に限定するものではない。図面において、
本発明の一実施例による電子膨張弁の非作動時における弁ニードルの常時閉状態を示す図である。 本発明の一実施例による電子膨張弁の一部を示す断面図である。 本発明の一実施例による電子膨張弁を示す断面図である。 本発明の一実施例による電子膨張弁におけるバルブコアと摺動位置決め構造とのフィットを示す断面図である。 本発明の一実施例による電子膨張弁における液体の流れ方向を示す図である。 本発明の実施例による電子膨張弁の非作動時における弁ニードルの常時閉状態を示す図である。 本発明の実施例による電子膨張弁のコイルを示す図である。 本発明の実施例による電子膨張弁における液体の流れ方向を示す図である。

以下、図面を結合して本発明の実施例を詳しく説明するが、本発明は、請求項に特定され、カバーされた複数の形態で実施されることができる。

図１乃至図５を参照して、本発明による電子膨張弁は、内部には第１チャンバが形成され、両端には、中心軸線に沿って同軸に設けられた液体入口１１と液体出口１２とが対向して設けられている弁体１０と、第１チャンバ内に設けられ、内部にはコイル２０が設けられた第２チャンバと、第２チャンバ内を貫通し、入口端が液体入口１１に連通されるとともに、入口端と同軸に設けられた出口端が液体出口１２に連通される第３チャンバと、第３チャンバ内に中心軸線に沿って移動可能に設けられているバルブコア３１と、第３チャンバのチャンバ壁に設けられ、第１チャンバと液体入口１１とを連通する第１の液体通路孔３３と、を備える。第１の液体通路孔３３は、第３チャンバにおいて、バルブコア３１と第３チャンバの入口端とが貼合封止される箇所に設けられており、第１チャンバは第１の液体通路孔３３を介して液体入口１１に連通される。第３チャンバは液体流動路となり、第１チャンバとは、均一の第１の液体通路孔３３（４〜６個）を介して連通される。弁体１０は一体成形されたものであってもよいし、溶接接続によって成形されたものであってもよい。電子膨張弁は、エアコンの室内機と室外機の接続管内に取り付けられることができる。液体の流動方向とバルブコア３１の移動方向及び入口管・出口管とが直線状であり、片方向で流動したり双方向で流動したり、より安定してより均一に流動するようになり、弁体内における液体の移動方向と弁体における液体の出入り方向とを直線的に保持することで、液体の流動抵抗力及び摩擦抵抗によるロスを効果的に減少することができるとともに、騒音の問題を解決することができ、取り付けが簡単になり、コストを節約し、エネルギー効率を向上させる。

図４を参照して、第３チャンバはバルブコア３１が移動するチャンバであり、第３チャンバの内壁には、摺動位置決め構造（例えばガイドレール溝、スライド溝、アリ溝等）及び貯油孔３２１（又は貯油溝）が対称に設けられており、摺動位置決め構造によりバルブコア３１を位置決め、その移動を案内することができ、バルブコア３１が安定して径方向に回転せずに移動することが保証される。第３チャンバには、スライドレール溝３２が設けられ、バルブコア３１がスライドレール溝３２に沿って摺動する。スライドレール溝３２の内壁に貯油孔３２１が設けられている。スライドレール溝３２及び貯油孔３２１がバルブコア３１に合うと、潤滑油を保存できるように隙間空間が介在することになり、バルブコア３１の良好な潤滑状態をつねに図る。

図１と図２を参照して、第３チャンバ内には、バルブコア３１に当接する戻しバネ３６が設けられている。また、第３チャンバ内にシールリングの取付溝が設けられている。具体的には、第３チャンバの出口端に、シールリング３４が取り付けられるシールリングの取付溝が設けられている。さらに、第３チャンバ内に、戻しバネ３６を位置決めするための位置決め用スナップリング３５が設けられている。

図２を参照して、第３チャンバの入口端を封止するバルブコア３１には、中心軸線と平行に延在する第２の液体通路孔３１１が設けられている。第２の液体通路孔３１１はバルブコア３１と第３チャンバの入口端とが貼合封止される箇所に設けられており、バルブコア３１の移動方向と第２の液体通路孔３１１を通る液体の流れ方向とは同一直線上である。

バルブコア３１は、磁性材料で形成され、その錐面における第２の液体通路孔３１１が液体入口１１とバルブコアのキャビティとを連通する。こうすると、バルブコア３１を開いた時、液体が第２の液体通路孔３１１を通って弁体１０の内部に入り、バルブコア３１の両端における圧力のバランスをいち早く取り、バルブコア３１の移動抵抗力及びバルブコア３１への液体の衝撃を減少することにより、バルブコア３１をより安定して移動させることができるという利点１と、直線的流動に恵まれて、僅かなエネルギ損失及び低騒音を図る液体流通路とすることができるという利点２を有する。

図１と図２を参照して、第２チャンバはコイル取付領域であり、第１端にエンドカバープレート２３が設けられている。具体的には、第２チャンバをエンドカバーにより封止するとともに、エンドカバーにコイルと室外電源とを接続する封止配線装置を設けることにより、電源をコイルへ正常に給電することが保証される。

図１と図５を参照して、電子膨張弁は、コイル２０に通電する電流の大きさと時間を制御するコントローラをさらに備える。バルブコアは、駆動方式として電磁的に駆動される。その作動過程としては、電子膨張弁が作動しない間に、コイル２０の電源が切れ、バルブコアは戻しバネによって閉鎖状態になる。システムが電子膨張弁による流量調節を必要とする時に、コイルに電流を流し、コイルによる電磁力と磁石からなるバルブコア３１とが交互作用するようになり、電磁力Ｆ１がバルブコアの移動の克服すべき抵抗力の総和Ｆ２（戻しバネ３６による弾性力及び摩擦力）を超える場合、バルブコア３１が開度を大きくするように移動し始める。逆に、電磁力Ｆ１がバルブコアの移動の克服すべき抵抗力の総和Ｆ２未満である場合、バルブコアが開度を小さくするように移動し始め、こうして流量調節が完成される。バルブコア３１の移動行程は、コイルに加えるパルス電流の大きさやパルス数により正確に制御される。

図１と図５を参照して、液体入口１１と液体出口１２のいずれにもフィルタが設けられている。その入口管と出口管にそれぞれ液体を濾過するフィルタ装置が付いていることが好ましい。さらに、入口管と出口管には、銅管と接続される構造、例えば「ベルマウス」、「管用ナット」が付いている。ただし、銅管と直接溶接接続されてもよい。

図３、図６乃至図８を参照して、本発明による電子膨張弁は、内部には第１チャンバが形成され、両端には、中心軸線に沿って同軸に設けられた液体入口１１と液体出口１２とが対向して設けられている弁体１０と、第１チャンバのチャンバ壁の外側に付けられているコイル２０と、第１チャンバ内に設けられ、入口端が液体入口１１に連通されるとともに、入口端と同軸に設けられた出口端が液体出口１２に連通される第２チャンバと、第２チャンバ内に中心軸線に沿って移動可能に設けられたバルブコア３１と、第２チャンバのチャンバ壁に設けられ、第１チャンバと液体入口１１とを連通する第１の液体通路孔３３と、を備える。

本発明に係る電子膨張弁は、スルー型電子膨張弁である。スルー型構造では、空調冷凍システムにおける室内機と室外機の接続管内に直接取り付けられることができ、バルブコア３１の移動方向と冷媒の出入り方向とが同一直線上であり、片方向で流動したり双方向で流動したり、より安定してより均一に流動するようになる。その入口管と出口管には、銅管と接続される構造、例えば「ベルマウス」、管用ナット、管継手が付いている。ただし、銅管と直接溶接接続されてもよい。例えば、電子膨張弁の一端に管継手が設けられる一方、他端に「ベルマウス」が設けられるような構造などである。電子膨張弁はエアコンの室内機と室外機の接続管内に取り付けられることができる。弁体内における液体の移動方向と弁体における液体の出入り方向とを一直線上にすることで、液体の流動抵抗力及び摩擦抵抗によるロスを効果的に減少することができるとともに、騒音問題を解決することができ、取り付けが簡単になり、コストを節約し、エネルギー効率を向上させることもできる。

図３、図６乃至図８を参照して、バルブコア３１には、中心軸線と平行に延在する第２の液体通路孔３１１が設けられている。バルブコア３１は第２の液体通路孔３１１とバルブコア３１のキャビティを備えることを主な特徴とする。バルブコア３１の錐面における第２の液体通路孔３１１は冷媒の入口管とバルブコア３１のキャビティとを連通する。こうすると、バルブコア３１を開いた時、冷媒が第２の液体通路孔３１１を通ってバルブコア３１の内部に入り、バルブコア３１の両端における圧力のバランスをいち早く取り、バルブコア３１の移動抵抗力及びバルブコア３１への冷媒の衝撃を減少することにより、バルブコア３１をより安定して移動させることができるという利点１と、直線的流動に恵まれて、僅かなエネルギ損失及び低騒音を図る冷媒流通路とすることができるという利点２を有する。第２の液体通路孔３１１は２〜４個あり、対称に配置されることが好ましい。

図６を参照して、電子膨張弁は、コイル２０に通電する電流の大きさと時間を制御するコントローラをさらに備える。また、電子膨張弁は、相対的に回動するステータ２１とロータ２２をさらに備え、ステータ２１が第２チャンバの外に設けられ、バルブコア３１は、ロータ２２に接続され、ロータ２２とともにステータ２１に対して回動する。ロータ２２が永久磁石体のロータである。ステータ２１がロータ２２と螺合される。電子膨張弁はエンドカバープレート２３をさらに備え、バルブコア３１がエンドカバープレート２３によりロータ２２と接続される。図１は電子膨張弁の非作動時におけるバルブコア３１の常時閉状態を示す図であり、バルブコア３１は、駆動方式として電動的に駆動される。その作業過程としては、電子膨張弁が作動しない間に、コイル２０の電源が切れ、バルブコア３１はねじ山のロック作用によって閉鎖状態になる。システムが電子膨張弁による流量調節を必要とする時に、コイル２０に電流を流し、回路のパルス電圧を、一定の論理関係に従ってコイル２０に作用するように制御し、永久磁石からなるロータ２２は、電磁トルクによって正方向又は逆方向に回転運動し、ねじ山の伝達によって、バルブコア３１が弁口の開度を変えるように前進したり後退したりして液体の流量を調節する。

図７を参照して、電子膨張弁のコイルは開放型であっても密閉型であってもよい。コイル２０は開放型であることが好ましい。コイル２０に絶縁層が設けられている。開放型コイルは、リードインタフェース２４と、絶縁層２５と、固定構造２６とを有する。開放的な構造では、電子膨張弁の使用中にコイルを簡便に取り替えることができる。絶縁層としては、ゴム又はプラスチックであることが好ましい。コイルを取り替える必要がある場合、ゴム又はプラスチックの弾性変形によってコイルを伸ばして電子膨張弁のハウジングに被せて、そして、コイルインタフェースに合わせてコイルを固定構造２６により締め付ける。

図６と図８を参照して、液体入口１１と液体出口１２のいずれにもフィルタが設けられている。具体的には、その入口管と出口管にそれぞれ冷媒を濾過するフィルタ装置が付いている。また、フィルタ装置は電子膨張弁と接続される管路内に設けられてもよい。

図６と図８を参照して、ねじ山が付いたステータ２１は弁体１０に固定される。バルブコア３１はエンドカバープレート２３により永久磁石体のロータ２２のアセンブリと固定接続される。永久磁石体のロータ２２のアセンブリ及びねじ山が付いたステータ２１は、ねじ山の伝達でバルブコア３１を移動させる。

以上で説明したように、本発明の上述した実施例により、以下のような技術的効果が達成される。即ち、弁体内における液体の移動方向と弁体における液体の出入り方向とを一直線上にすることで、液体の流動抵抗力及び摩擦抵抗によるロスを効果的に減少することができるとともに、騒音問題を解決することができ、取り付けが簡単になり、コストを節約し、エネルギー効率を向上させることもできる。

以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定することは意図していない。当業者であれば、本発明に様々な変更や変形が可能である。本発明の思想や原則内の如何なる修正、均等の置き換え、改良なども、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

１０…弁体、１１…液体入口、１２…液体出口、２０…コイル、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…エンドカバープレート、２４…リードインタフェース、２５…絶縁層、２６…固定構造、３１…バルブコア、３１１…第２の液体通路孔、３２…スライドレール溝、３２１…貯油孔、３３…第１の液体通路孔、３４…シールリング、３５…位置決め用スナップリング、３６…戻しバネ。

Claims (19)

1. 内部には第１チャンバが形成され、両端には、中心軸線に沿って同軸に設けられた液体入口（１１）と液体出口（１２）とが対向して設けられている弁体（１０）と、
   前記第１チャンバ内に設けられ、内部にはコイル（２０）が設けられた第２チャンバと、
   前記第２チャンバ内を貫通し、入口端が前記液体入口（１１）に連通されるとともに、前記入口端と同軸に設けられた出口端が前記液体出口（１２）と距離を隔てて設けられ、液体が前記出口端を通って前記液体出口（１２）に流れる第３チャンバと、
   前記第３チャンバ内に前記中心軸線に沿って移動可能に設けられているバルブコア（３１）と、
   前記第３チャンバのチャンバ壁に設けられ、前記第１チャンバと前記液体入口（１１）とを連通する第１の液体通路孔（３３）と、
   を備えることを特徴とする電子膨張弁。
2. 前記バルブコア（３１）には、前記中心軸線と平行に延在する第２の液体通路孔（３１１）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。
3. 前記第３チャンバのチャンバ壁には、前記バルブコア（３１）がスライドするスライドレール溝（３２）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。
4. 前記スライドレール溝（３２）の内壁には貯油孔（３２１）が設けら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. 前記第３チャンバの内壁には、前記バルブコア（３１）に当接する戻しバネ（３６）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。
6. 前記第２チャンバの第１端にはエンドカバープレート（２３）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。
7. 前記第３チャンバ内に、前記戻しバネ（３６）を位置決めするための位置決め用スナップリング（３５）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電子膨張弁。
8. 前記液体入口（１１）と前記液体出口（１２）のいずれにもフィルタ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。
9. 前記コイル（２０）に通電する電流の大きさと時間を制御するコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子膨張弁。
10. 内部には第１チャンバが形成され、両端には、中心軸線に沿って同軸に設けられた液体入口（１１）と液体出口（１２）とが対向して設けられている弁体（１０）と、
    前記第１チャンバのチャンバ壁の外側に嵌め込まれたコイル（２０）と、
    前記第１チャンバ内に設けられ、入口端が前記液体入口（１１）に連通されるとともに、前記入口端と同軸に設けられた出口端が前記液体出口（１２）と距離を隔てて設けられ、液体が前記出口端を通って前記液体出口（１２）に流れる第２チャンバと、
    前記第２チャンバ内に前記中心軸線に沿って移動可能に設けられているバルブコア（３１）と、
    前記第２チャンバのチャンバ壁に設けられ、前記第１チャンバと前記液体入口（１１）とを連通する第１の液体通路孔（３３）と、
    を備えることを特徴とする電子膨張弁。
11. 前記バルブコア（３１）には、前記中心軸線と平行に延在する第２の液体通路孔（３１１）が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の電子膨張弁。
12. 相対的に回動するステータ（２１）とロータ（２２）とをさらに備え、
    前記ステータ（２１）が前記第２チャンバの外に設けられ、前記バルブコア（３１）が、前記ロータ（２２）とともに前記ステータ（２１）に対して回動するように前記ロータ（２２）に接続されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電子膨張弁。
13. 前記ロータ（２２）が永久磁石体のロータであることを特徴とする請求項１２に記載の電子膨張弁。
14. 前記ステータ（２１）が前記ロータ（２２）と螺合することを特徴とする請求項１２に記載の電子膨張弁。
15. 前記コイル（２０）が開放型コイルであることを特徴とする請求項１０に記載の電子膨張弁。
16. 前記コイル（２０）に絶縁層（２５）が設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の電子膨張弁。
17. エンドカバープレート（２３）をさらに備え、
    前記バルブコア（３１）がエンドカバープレート（２３）により前記ロータ（２２）に接続されることを特徴とする請求項１２に記載の電子膨張弁。
18. 前記コイル（２０）に通電する電流の大きさと時間を制御するコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の電子膨張弁。
19. 前記液体入口（１１）と前記液体出口（１２）のいずれにもフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の電子膨張弁。

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