JP6921824B2 - 二段式電子膨張弁 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍機器分野に関し、特に、インバータエアコンに用いられる二段式電子膨張弁に関する。

電子膨張弁は主に、インバータエアコンシステムに用いられ、高パルス周波数電流によってモータを駆動して回転させて、直接に減速機を作動させ、またねじ結合（ｓｃｒｅｗ ｔｈｒｅａｄ ｐａｉｒ）、弁棒によって伝達して、バルブニードルを昇降させ、弁口の開口度を変更させて、冷媒回路システムが終始最高の状態を保持するように冷媒の流量を自動に調節する。

図１を参照すると、図１は既存技術における電子膨張弁の構造を示す図である。

図１に示すように、該電子膨張弁は主に流量を調節するための弁体部分と駆動に用いられるコイル部分からなる。ここで、コイル部分は、モータ１′と、減速機２′と、モータ１′の回転運動をネジ棒３′の垂直運動に変換するねじ結合構造５′と、ナット４′と、モータケース６′と、を含み、モータケース６′は減速機２′外のギヤボックス９′の外側にリベット接続される。弁体部分は、弁座１４′、弁棒１５′、バルブニードル１２′の昇降を制御するためのベローズ１１′等の核心部品を含む。その動作原理は、モータ１′のロータが回転して、減速機２′を回転させ、ねじ結合構造５′による伝達によって、ネジ棒３′が下方へ運動し、バルブニードル１２′が下方へ移動するように、力伝達部品ブッシュ１６′と弁棒１５′に当接する。この時、ベローズ１１′は絶えず伸長される状態である。逆パルスを印加すると、ネジ棒３′が上方へ運動し、バルブニードル１２′がベローズ１１′の戻し弾力とシステム圧力の作用で、絶えず上方へ運動して、弁口１３′の開口度を変更して、通過面積を変更させて、流量を制御し、システムを調節する目的を実現できる。

このような電子膨張弁の構造において、完全に閉じられた状態から初期の小流量の調節までの間において、即ち、バルブニードル１２′が弁口１３′に接触してから徐々に弁口１３′を離れる時、弁口１３′の開口度が小さいので、流量を明確に制限し、弁口部分を通過する流体の速度が大幅に高められ、特定の周波数の渦動による異常ノイズが発生されて、最終的にユーザの快適性に影響を与えることになる。また、該構造の電子膨張弁によると、弁口１３′が大きいので、小流量での調節範囲が狭く、さらに高精度の調節に不利である。

従って、初期での小流量調節範囲内の異常ノイズを低減しつつ、小流量調節幅及び精度を向上させることのできる電子膨張弁を設計することは、当業者が解決すべき課題になった。

本発明が解決しようとする課題は、小流量調節範囲内で異常ノイズを低減しつつ小流量調節での調節精度を向上させることのできるインバータエアコン用二段式電子膨張弁を提供することであって、そのため、本発明は以下の技術案を提供する。

モータと、前記モータの出力端に接続された減速機と、を含み、弁棒外にベローズがカバーされ、前記ベローズは前記弁棒の往復運動によって伸長または収縮され、また、前記弁棒に連れて第１弁口の開閉を行い、前記弁棒の下端部と前記弁芯の内部に設置された第２弁口からなる小流量調節機構が内部に設けられた弁芯をさらに含み、
前記弁芯は、筒状であって、その両端にそれぞれ第１キャビティと第２キャビティが設置され、前記第２弁口が前記第１キャビティと第２キャビティとの間で開口され、前記弁芯に流通孔が形成されていて、前記流通孔によって前記第１キャビティと前記弁芯の外部空間とが連通される二段式電子膨張弁を提供する。

前記第１キャビティと第２キャビティとの間に、ノーマルオープン装置が設置されて、前記第１キャビティと前記第２キャビティとの間で終始一定の流量を保持し、前記第１キャビティ内に、前記ノーマルオープン装置をカバーする第１消音部材がさらに設けられる。

前記第１消音部材は、環状であって、前記ノーマルオープン装置の端面に設けられる。

前記ノーマルオープン装置は、前記弁芯の内部に設けられたノーマルオープン孔である。

前記第１キャビティ内に第２消音部材が設けられて、前記流通孔から流入される流体が第２消音部材によって消音されてから第２弁口から排出される。

前記第２キャビティ内に第３消音部材が設けられる。

前記弁芯の底部は、圧着変形する形態で、前記第３消音部材を前記第２キャビティ内に固定する。

本発明で提供する二段式電子膨張弁によると、小流量調節段階において、弁芯の下端部と第１弁口とが終始接触状態であって、大部分の流体が流通孔から流入して、第２消音部材によって消音されてから、第２弁口を通過する。他の一部の流体は弁棒と障害部との間の隙間から第１キャビティに流入した後、一緒に第３消音部材によって再び消音され、流体が消音部材を通過する時、多層メッシュの作用で充分に分散されて、悲鳴のような渦動を除去し、ノイズを低減する。同時に、小流量調節が主に、弁芯の内部に設けられた第２弁口によって調節を行うので、同パルス数の条件で、流量調節範囲がさらに広く、精度がさらに高い。

本願の一部を構成する図面は本発明を一層理解させるためのものであって、本発明に示す実施例及びその説明は本発明を解釈するもので、本発明を限定するものではない。
既存技術における電子膨張弁の構造を示す図である。 本発明で提供する二段式電子膨張弁の具体的な実施形態の構造を示す図である。 本発明の具体的な実施形態の一部の構造を示す断面図である。 本発明の具体的な実施形態の座金の構造を示す図である。

１′：モータ；２′：減速機；３′：ネジ棒；４′：ナット；５′：ねじ結合構造；６′：モータケース；９′：ギヤボックス；１１′：ベローズ；１２′：バルブニードル；１３′：弁口；１４′：弁座；１５′：弁棒、１６′：ブッシュ；１：モータ；２：減速機；３：ネジ棒；４：ナット；５：ねじ結合構造；６：モータケース；９：ギヤボックス；１１：ベローズ；１２：弁芯；１２１：大径区間；１２１１：流通部；１２２：小径区間；１２２１：流通孔；１２３：第１キャビティ；１２３１：第１消音部材；１２４：第２キャビティ；１２５：第２弁口；１２６：障害部；１２７：座金；１２７１：当接部；１２７２：開口部；１２８：第２消音部材；１２９：第３消音部材；１３０：ノーマルオープン孔；１３：第１弁口；１４：弁座；１５：弁棒；１５１：環状溝；１５２：下端部。

当業者が本発明の技術案をさらに理解するように、以下、図面と具体的な実施例を結合して本発明をさらに詳しく説明する。

図２は本発明で提供する二段式電子膨張弁の具体的な実施形態の構造を示す図で、図３は本発明の具体的な実施形態の弁芯の構造を示す図である。

図２に示すように，本発明で提供する二段式電子膨張弁は主に、流量を調節するための弁体部分と駆動するためのコイル部分からなる。ここで、コイル部分は、モータ１と、モータ１の出力端に接続された減速機２と、ねじ結合構造５とを含み、減速機２の下端にねじ結合構造５を介してネジ棒３が接続され、ねじ結合構造５はモータ１の回転運動をネジ棒３の往復運動に変換させる。ネジ棒３とギヤボックス９との間にナット４が接続され、減速機２外にギヤボックス９がカバーされ、モータ１のモータケース６がギヤボックス９の外側にリベット接続される。

弁体部分は、弁座１４と、弁棒１５と、を含み、弁棒１５外にベローズ１１がカバーされる。ベローズ１１は弁棒１５の往復運動に連れて伸長または収縮し、弁芯１２と弁棒１５とが相互運動可能に接続されたので、弁棒１５の昇降によって弁芯１２の昇降を実現することができ、これにより、弁座１４に設けられた第１弁口１３を開閉させることができる。

本発明に記載の「相互運動可能に接続される」とは、弁芯と弁棒が作動中に相対運動することはできるが離脱することはできないことを指す。

弁芯１２の外観は大体筒状に形成され、大径区間１２１と小径区間１２２とを有する。ここで、大径区間１２１に近い一端に第１キャビティ１２３が形成され、小径区間１２２に近い一端に第２キャビティ１２４が形成され、第１キャビティ１２３と第２キャビティ１２４との間に第２弁口１２５が開口される。ここで、第１キャビティが前記第２キャビティの上方に位置する。弁芯の内壁に環状フランジが設けられ、環状フランジの内孔によって第２弁口を形成し、ノーマルオープン装置が環状フランジ上に設けられる。

大径区間１２１の外周壁に流通部１２１１が設けられていて、本実施形態において、図３に示すように、該流通部１２１１は流体が通過するように、大径区間１２１の外周壁から加工された幾つかの平面である。なお、当業者は本発明の構想下、流通部１２１１の形状を、溝形成、孔開け等の方式で設計することができ、大径区間１２１の上端と下端との間で流体が通過できればよい。

弁棒１５の下端部１５２は第１キャビティ１２３の中まで伸長し、第２弁口１２５と協同し、第２弁口１２５との接触又は離間によって、第２弁口１２５の開閉を実現し、流量を調節する。弁棒１５と弁芯１２が接続するように、第１キャビティ１２３中にさらに障害部１２６が設置され、障害部１２６は大径区間１２１の内壁に固定して接続される。両方を溶接、圧着または他の方式で固定することができる。

弁棒１５の端部に近い箇所に環状溝１５１が形成され、環状溝１５１中に位置決め部材が設けられる。位置決め部材によって、弁棒１５と障害部１２６とが相対運動可能な接続状態を維持できる。本実施形態において、位置決め部材は具体的に座金１２７である。具体的に、座金１２７は環状溝１５１中に締め付けられ、弁棒１５が障害部１２６の制限から離脱できない。具体的に組み立てる場合、弁棒１５を障害部１２６中に挿入してから、座金１２７を環状溝１５１中に配置し、その後、障害部１２６を弁芯の大径区間１２１に固定し、障害部１２６と座金１２７とによって弁棒１５が上方へ移動する最大位置を制限する。

図４は本発明の具体的な実施形態の座金の構造を示す図である。座金１２７は大体「Ｃ」字状で、弁棒１５の環状溝１５１に挿入するための開口部１２７２を有する。座金１２７の内部に三つの当接部１２７１が設けられていて、組み立てた後、環状溝１５１の円周壁に密着され、隣接する当接部１２７１間に欠け部が形成されている。ここで、図４は具体的な実施形態であって、当業者は該技術示唆下、他の変形を得られる。例えば、欠け部を無くして、当接部１２７１を一体に接続しても、本発明の目的を実現できる。そして、環状溝１５１の締め付けや固定も座金による形態に限定されず、例えば環状溝１５１に貫通孔を形成して、位置決めピンを用いる方式によっても、弁棒１５と障害部１２６との間で制限しつつ接続されることができる。以上の位置決め方式も本発明の保護範囲に含まれる。

弁芯１２の小径区間１２２の外周壁に流通孔１２２１が形成され、流通孔１２２１の数は一つまたは複数であることができる。流通孔１２２１は、第１キャビティ１２３と弁芯１２の外部空間とを連通し、流体が流通孔１２２１から第１キャビティ１２３に流入することができる。流通孔１２２１と第２弁口１２５との間の第１キャビティ１２３に第２消音部材１２８が設けられて、流通孔１２２１から流入された流体が第２消音部材１２８によって消音されてから、第２弁口１２５から排出される。図３に示すように、第２消音部材１２８を第１キャビティ１２３に充填される環状に設計することができる。

小径区間１２２の下端部に第２キャビティ１２４が設けられ、第２キャビティ１２４に第３消音部材１２９が設けられる。操作者が組み立てる時、圧着する方式で小径区間１２２の下端部を変形させて、第３消音部材１２９を第２キャビティ１２４中に固定することができる。

上記第２消音部材１２８と第３消音部材１２９を、多孔質のスクリーンまたはワイヤ巻線、粉末焼結等の方式で構成されることができる。第３消音部材が積層された多層の消音ブロックを含むことが好ましい。本発明において、消音部材の材質または形状を特に限定しない。

二段式電子膨張弁が除湿機能を具備するように、通常、弁芯１２が第１弁口１３を閉めた後も一定の流量を確保する必要がある。上記目的を実現するため、本実施形態において、第１キャビティ１２３と第２キャビティ１２４との間にノーマルオープン装置が設けられる。本実施形態において、ノーマルオープン装置はノーマルオープン孔１３０であって、これにより、二段式電子膨張弁の二つの接続管間で終始一部の流量が流れている。尚、第１弁口１３を閉めた時にも一定の流量を確保するために上記ノーマルオープン孔１３０を設置することに限定されず、これに基づいて様々な技術手段の入れ替えが可能である。例えば、小径区間１２２に傾斜孔を形成して、直接に第２キャビティ１２４を弁芯１２の外部に連通されるか、または溝を形成する方式で、第１弁口１３の内周壁に幾つかの流通溝を形成しても、弁体を閉めた時に一定の流量を確保することができる。本発明の構想での複数の入れ替え手段の使用も本発明の保護範囲に含まれることは当業者が理解できることである。

これにより、弁棒１５の下端部１５２と弁芯１２中の第２弁口１２５との間に小流量調節機構が形成される。

弁棒１５と障害部１２６との間が締まりばめではなく、一定の隙間が存在するので、二段式電子膨張弁は作動中に、依然として一部の流体が弁棒１５と障害部１２６との間の隙間から第１キャビティ１２３に流れる。この時、当該部分の流体は直接にノーマルオープン孔１３０中に流入するので、依然として一定のノイズが存在する。

本実施形態において、第１キャビティ１２３内において、ノーマルオープン孔１３０の端面に第１消音部材１２３１が設けられ、第１消音部材１２３１は環状の構造で、多孔質の部材からなる。尚、第１消音部材１２３１は環状に限定されず、ノーマルオープン孔１３０をカバーすることのできるものであればよい。ノーマルオープン装置が他の構造である時、該ノーマルオープン装置の入口または内部に第１消音部材を設置すればその機能を実現できる。

これにより、流体が弁棒１５と障害部１２６との間の隙間から流入され、第２消音部材１２８による濾過消音が行われていない場合であっても、第１消音部材１２３１が存在し、流体が必ず第１消音部材１２３１を通過してノーマルオープン孔１３０に流入するので、さらに消音する目的を実現できる。

弁棒１５が上から下へ移動する時、ベローズ１１が伸長状態であって、弁芯１２は差圧力の作用で、障害部１２６の下端面が終始座金１２７の上端面に貼り付けられる。弁芯１２が下方に最大位置まで移動して第１弁口１３に接触した後、弁棒１５が継続して下方に移動し、この時、座金１２７は弁棒１５に連れて一緒に下方に移動し、障害部１２６との貼り付け状態から離脱し、最終的に弁棒１５の下端部１５２が第２弁口１２５に接触して密封され、この時、二段式電子膨張弁は閉められた状態である。

開く時には、モータ１に電源を入れ、ベローズ１１が収縮し、弁棒１５を下から上へ移動させ、弁芯１２が差圧力の作用を受けて、弁芯１２の下端面が依然として第１弁口１３との接触を保持する。弁棒１５が継続して上方に移動し、最終的に座金１２７の上端面が障害部１２６の下端面に接触する。弁棒１５が継続して上方へ移動する過程において、障害部１２６も上方へ移動させ、この時、弁芯全体が上方へ移動し始める。モータ１を全開パルスまで開くと、二段式電子膨張弁全体が全開状態になる。

以上の過程において、座金１２７の上端面が障害部１２６の下端面に接触する前の調節距離において、流量は主に弁棒１５の下端部１５２と弁芯上の第２弁口１２５との間の開口度によって制御され、即ち小流量調節区間である。弁口が減少されるので、同パルス数条件で、流量の調節範囲がさらに広くなる。弁棒１５によって弁芯１２全体が上方に移動する時、流量は主に弁芯１２と第１弁口１３との間の開口度によって制御され、即ち大流量調節区間である。

上述のように、小流量調節区間において、弁芯１２の下端部と第１弁口１３との間が終始接触状態である。この時、大部分の流体が流通孔１２２１から流入され、第２消音部材１２８によって消音されてから第２弁口１２５を通過する。他の一部の流体は、弁棒１５と障害部１２６との間の隙間から第１キャビティ１２３に流入されてから、一緒に第３消音部材１２９によって再び消音され、流体が消音部材を通過する時に多層メッシュの作用によって充分に分散されて、悲鳴のような渦動をなくし、ノイズを低下する。

即ち、本発明で提供する二段式電子膨張弁によると、流体がメッシュ状の消音部材を通過し、内部の渦動や泡が大幅に除去、分散されて、既存の電子膨張弁が初期の小流量調節時に出現する異常ノイズ問題を解決することができる。同時に、小流量調節が主に、弁芯１２の内部に第２弁口１２５を形成することで調節を行っているので、同パルス数条件で、流量の調節範囲がさらに広く、精度がさらに高い。

尚、本発明に記載の上、下、左、右等の方位用語は、明細書用図面に示す構造に基づくものであって、本発明の保護範囲を限定するものではない。

以上、本発明で提供するインバータエアコン用電子膨張弁を詳しく説明した。本願において具体的な例で本発明の原理及び実施形態を説明したが、以上の実施例の説明は本発明の方法及び核心思想を理解させるためのものである。当業者は本発明の原理を離脱せずに、本発明に幾つかの改善や修正が可能であって、このような改善や修正は本発明の保護範囲に含まれる。

Claims (9)

1. モータと、前記モータの出力端に接続された減速機と、を含み、弁棒外にベローズがカバーされ、前記ベローズは前記弁棒の往復運動によって伸長または収縮される二段式電子膨張弁であって、
   前記弁棒に連れて第１弁口の開閉を行い、前記弁棒の下端部と弁芯の内部に設置された第２弁口からなる小流量調節機構が内部に設けられた弁芯をさらに含み、
   前記弁芯は筒状であって、その両端にそれぞれ第１キャビティと第２キャビティが設置され、前記第２弁口が前記第１キャビティと第２キャビティとの間で開口され、前記弁芯に流通孔が形成されていて、前記流通孔によって前記第１キャビティと前記弁芯の外部空間とが連通され、
   前記第１キャビティと第２キャビティとの間にノーマルオープン装置が設置されて、前記第１キャビティと前記第２キャビティとの間で終始一定の流量を保持し、前記第１キャビティ内に前記ノーマルオープン装置をカバーする第１消音部材がさらに設けられ、
   前記第１キャビティ内に第２消音部材が設けられて、前記第１消音部材が第２消音部材と前記第２弁口との間に位置することを特徴とする二段式電子膨張弁。
2. 前記第１消音部材は、環状であって、前記ノーマルオープン装置の端面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の二段式電子膨張弁。
3. 前記ノーマルオープン装置が、前記弁芯の内部に設けられたノーマルオープン孔であることを特徴とする請求項１に記載の二段式電子膨張弁。
4. 前記第２キャビティ内に第３消音部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の二段式電子膨張弁。
5. 前記弁芯の底部が圧着変形する形態で、前記第３消音部材を前記第２キャビティ内に固定することを特徴とする請求項４に記載の二段式電子膨張弁。
6. 前記第１キャビティ内に障害部がさらに設けられ、前記弁棒の端部に近い箇所に環状溝が形成され、前記環状溝中に位置決め部材が配置され、前記位置決め部材によって前記弁棒と前記障害部との間で相対運動可能な接続状態を保持することを特徴とする請求項１に記載の二段式電子膨張弁。
7. 前記第１キャビティが前記第２キャビティの上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の二段式電子膨張弁。
8. 前記弁芯の内壁に環状のフランジが設けられ、前記環状のフランジの内孔によって前記第２弁口を形成し、前記ノーマルオープン装置が前記環状のフランジに設けられることを特徴とする請求項１に記載の二段式電子膨張弁。
9. 前記第３消音部材が積層設置された多層の消音ブロックを含むことを特徴とする請求項５に記載の二段式電子膨張弁。

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