JP7421643B2 - 電子膨張弁及びこの電子膨張弁を用いる空調システム - Google Patents

Description

関連出願
[001] 本出願は、２０１９年１２月３１日に出願された、出願番号が２０１９２２５０１９７８．７であり、発明の名称が「電子膨張弁及びこの電子膨張弁を用いる空調システム」である中国特許出願の優先権を主張しており、その全ての内容は参照によって本出願に組み込まれる。

[002] 本出願は冷却設備の技術分野に関し、特に、電子膨張弁及びこの電子膨張弁を用いる空調システムに関する。

[003] 電子膨張弁は、ガイドスリーブ及びナットスリーブ内におけるバルブステムアセンブリの移動により弁体に設けられた弁口を開ける又は閉じることで流量の調節及び絞って減圧するという目的を実現し、冷却設備の技術分野で広く適用されている。従来の電子膨張弁は、そのスピンドルアセンブリが弁体に対して移動可能であることにより電子膨張弁の開閉を実現しているが、電子膨張弁は複数回の開閉後、封止部材とガイドスリーブとの間でグリースが損失し又は不純物が現れ、スピンドルアセンブリの移動摩擦抵抗が大きくなり、深刻な場合、ひいてはスピンドルアセンブリがスタックしてしまい、電子膨張弁が故障するリスクを増大させ、電子膨張弁の運転安定性並びに使用寿命を低減させる。

[004] 本出願の様々な実施例によれば、弁体、スピンドルアセンブリ及びガイドスリーブを含み、ガイドスリーブは、弁体内に取り付けられてスピンドルアセンブリの移動をガイドするために用いられ、スピンドルアセンブリはガイドスリーブに接続され、且つスピンドルアセンブリはスピンドル並びにスピンドル内に取り付けられたスクリュを含み、スピンドルの外側壁には封止リングを収容するための封止溝が設けられており、ガイドスリーブとスピンドルとの間には貯油溝が設けられている電子膨張弁を提供する。

[005] 貯油溝中のグリースを均一に広がり易くするために、一実施形態において、貯油溝はスピンドルの外側壁に設けられ、且つ貯油溝は環状を呈しスピンドルの周縁方向に延びている。このように設けると、スピンドルの移動過程において貯油溝中のグリースが移動に伴ってスピンドルの外側壁とガイドスリーブの内側壁との間に均一に広がることができ、且つスピンドルの外側壁とガイドスリーブの内側壁との間の余分なグリースも貯油溝内に収容されることができるため、貯油溝中のグリース分布をより均一にすることができる。

[006] スピンドルとガイドスリーブとの潤滑性能を更に向上させるために、一実施形態において、貯油溝の数量は２つとされ、且つ２つの貯油溝はスピンドルの軸線方向に間隔をおいて配列されている。このように設けると、１つの貯油溝中に貯蔵すべきグリースを２つの貯油溝中に分配することができ、これにより各貯油溝の溝口が小さく設けられるようにしてスピンドルとガイドスリーブとの相対的な移動を妨げないようにする。貯油溝の数量は実際の需要に応じて３つ以上設けてもよく、本出願では貯油溝の設置数量が制限されないことを理解できる。

[007] スピンドルとガイドスリーブとの封止性能を増大させるために、一実施形態において、封止溝は２つの貯油溝の間に設けられている。このように設けると、スピンドルとガイドスリーブとの間で良好な封止性を実現することができ、更に２つの貯油溝がそれぞれ封止溝の両端に設けられて、貯油溝中のグリースが均一且つ広範に広がることに有利であり、スピンドルアセンブリの移動過程におけるスタック現象を十分に防止することができる。

[008] 一実施形態において、貯油溝はガイドスリーブの内側壁に設けられ、且つ貯油溝は環状を呈しガイドスリーブの周縁方向に延びている。このように設けると、貯油溝とガイドスリーブとが共に相対静止状態になり、この貯油溝中のグリースがスピンドルの移動に伴ってバランスをとるようになり、スピンドルとガイドスリーブとの環形隙間内の余分なグリースがガイドスリーブにより貯油溝内に押し込まれ、貯油溝内の余分なグリースがスピンドルとガイドスリーブとの間の環形隙間内に滑り込むことで、潤滑を増大させる作用を奏する。

[009] 貯油溝の加工を容易にするために、一実施形態において、貯油溝の横断面は矩形状である。

[010] 貯油溝内に多くのグリースを貯蔵させるために、一実施形態において、貯油溝の横断面は楔状であり、且つ貯油溝の開口のサイズは貯油溝の底部のサイズよりも小さい。

[011] 一実施形態において、電子膨張弁は媒体インレットパイプ及び媒体アウトレットパイプを更に含み、弁体は媒体インレットパイプ及び媒体アウトレットパイプに接続され、媒体流体は、媒体インレットパイプを通って電子膨張弁の内部に入り込み、更に媒体アウトレットパイプを通って電子膨張弁から流れ出る。

[012] 一実施形態において、弁体内にはガイドスリーブを収納するための取り付けチャンバが設けられており、ガイドスリーブと取り付けチャンバとは締まり嵌めされている。

[013] 本出願は空調システムを更に提供し、空調システムは電子膨張弁を含み、電子膨張弁は上述のいずれか１つに記載の電子膨張弁である。

[014] 従来の技術と比較して、本出願の有益な効果は以下の通りである。この電子膨張弁のスピンドルアセンブリが弁体に対して相対的に移動する過程において、スピンドルとガイドスリーブとの間で、貯油溝中のグリースがスピンドルの移動に伴ってスピンドルの外側面とガイドスリーブの内側面との間に均一且つ広範に広がることができることで、スピンドルが長期間移動したときのグリース損失を補償し、スピンドルとガイドスリーブとの潤滑性を増大させ、更にはこの電子膨張弁の運転安定性並びに使用寿命を向上させることができる。

[015] 更に、スピンドルがガイドスリーブに対して移動する過程において、部品が摩耗して更には微小な不純物が生じる可能性もあるが、この微小な不純物がスピンドルとガイドスリーブ線との間で押し動かされて貯油溝内に収容され、更にはスピンドルの移動のスタックのリスクを低減させることができる。

[016] ここで開示されたこれらの発明の実施例及び／又は例示をよりよく記述及び説明するために、１つ又は複数の図面を参照してもよい。図面を記述するための追加の細部又は例示は、開示された発明、ここに記述されている実施例及び／又は例示並びにここで理解されるこれらの発明の最適モードのうちのいずれか一方に対する範囲を制限するものと見なすべきではない。

[017] 本出願の一実施形態における電子膨張弁の一部の構造が省略された斜視模式図である。 [018] 図１に示された電子膨張弁の半断面模式図である。 [019] 図１に示された電子膨張弁の一部の構造が省略された断面模式図である。 [020] 図３に示された電子膨張弁におけるＡ部分の拡大構造模式図である。 [021] 別の実施形態における図４の構造模式図である。 [022] 別の実施形態における図４の構造模式図である。 [023] 図１に示された電子膨張弁のスピンドルの構造模式図である。

[024] 主要素子の符号の説明
１００ 電子膨張弁、１０１ 媒体インレットパイプ、１０２ 媒体アウトレットパイプ、１０３ 軸線、１０ 弁体、１１ 弁口、１２ 弁チャンバ、１３ 取り付けチャンバ、１４ ガイドスリーブ、１４１ 貯油溝、１５ 封止リング、１６ 固定盤、１６１ 取り付け孔、２０ スピンドルアセンブリ、２１ スピンドル、２１１ 貯油溝、２１２ 封止溝、３０ スクリュアセンブリ、３１ スクリュ、３２ ナットスリーブ、４０ スリーブ、５０ ロータアセンブリ、５１ ロータ。

[025] 以下、本出願の実施例における図面を参照して本出願の実施例における技術態様を明瞭且つ完全に記述するが、記述される実施例は本出願の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。本出願における実施例に基づき、当業者が創造的な労働をせずに得られた全て他の実施例はいずれも本出願の保護範囲に属するものとする。

[026] 留意すべきこととして、アセンブリが別のアセンブリに「装着される」とされる場合、別のアセンブリに直接装着されてもよく、又は、介在するアセンブリが存在してもよい。１つのアセンブリが別のアセンブリに「設けられる」と見なされる場合、別のアセンブリに直接設けられてもよく、又は、介在するアセンブリが共存する可能性がある。１つのアセンブリが別のアセンブリに「固定される」と見なされる場合、別のアセンブリに直接固定されてもよく、又は、介在するアセンブリが共存する可能性がある。

[027] 本文で使用される全ての技術的及び科学的用語は、別途の定義がない限り当業者によって通常理解されているものと同じ意味である。本文において、本出願の明細書で使用される用語は単に具体的な実施例を記述するためのものであり、本出願を制限することを意図していない。本文で使用される用語「又は／及び」は、羅列された１つ又は複数の関連する項目の任意及び全ての組み合わせを含む。

[028] 図１から図３を参照すると、図１は本出願の一実施形態において電子膨張弁の一部の構造が省略された斜視模式図であり、図２は図１に示された電子膨張弁１００の半断面模式図であり、図３は図１に示された電子膨張弁１００の一部の構造が省略された断面模式図であり、この電子膨張弁１００は流体媒体の流量及び圧力を調節するために用いられる。

[029] 本実施形態において、電子膨張弁１００は空調システムに適用され、電子膨張弁１００を流れる流体媒体は空調システムで冷熱の交換を行なうための冷媒である。このとき、電子膨張弁１００は空調システムのエバポレータの入口に取り付けられ、電子膨張弁１００は空調システムの高圧側と低圧側との境界素子として、液体貯蔵乾燥器等のデバイスからの高圧の液状冷媒を絞って減圧することで、エバポレータに入り込んだ液状冷媒の用量を調節及び制御し、液状冷媒の用量が外部の冷却負荷の要求に応じることができるようにする。

[030] 他の実施形態において、電子膨張弁１００は空調システム以外の他のタイプの冷却設備に適用されてもよく、電子膨張弁１００を流れるものは冷媒以外の他の流体媒体であってもよく、電子膨張弁１００がこのような流体媒体に対して絞って減圧することを実現できればよいことは理解できる。

[031] 電子膨張弁１００は、弁体１０、スピンドルアセンブリ２０、スクリュアセンブリ３０、スリーブ４０、ロータアセンブリ５０並びにステータアセンブリ（図示せず）を含み、スピンドルアセンブリ２０、スクリュアセンブリ３０並びにスリーブ４０は、弁体１０に取り付けられ、スクリュアセンブリ３０の一端はスピンドルアセンブリ２０に接続され、他端はロータアセンブリ５０に接続され、ロータアセンブリ５０とステータアセンブリとは、いずれもスリーブ４０に設けられている。弁体１０は、スピンドルアセンブリ２０、スクリュアセンブリ３０及びスリーブ４０を搭載するために用いられ、スピンドルアセンブリ２０は電子膨張弁１００の開閉を制御するために用いられ、スクリュアセンブリ３０はスピンドルアセンブリ２０を移動させるために用いられ、スリーブ４０は、外部環境をスピンドルアセンブリ２０、スクリュアセンブリ３０及びロータアセンブリ５０から離隔させることで、スピンドルアセンブリ２０、スクリュアセンブリ３０及びロータアセンブリ５０を保護するために用いられ、ロータアセンブリ５０はスクリュアセンブリ３０を移動させるために用いられ、ステータアセンブリはロータアセンブリ５０を駆動して移動させるために用いられる。

[032] ステータアセンブリは、通電されて磁場を生じさせ、磁場力の作用によりロータアセンブリ５０を駆動して回転させ、ロータアセンブリ５０はスクリュアセンブリ３０を移動させ、スピンドルアセンブリ２０は、スクリュアセンブリ３０によって電子膨張弁１００の開閉を制御することで電子膨張弁１００による流体媒体の流量調節及び圧力調節の過程を完了する。

[033] 弁体１０は媒体インレットパイプ１０１及び媒体アウトレットパイプ１０２に接続され、媒体流体は媒体インレットパイプ１０１を通って電子膨張弁１００の内部に入り込み、更に媒体アウトレットパイプ１０２を通って電子膨張弁１００から流れ出る。弁体１０には、自体の軸線１０３に沿って順に弁口１１、弁チャンバ１２及び取り付けチャンバ１３が設けられている。

弁口１１と媒体アウトレットパイプ１０２とは互いに連通されており、弁口１１は、スピンドルアセンブリ２０が延び入るようにすることで電子膨張弁１００内の流体媒体が弁口１１を通って外へ排出されることを遮断する。

[035] 弁チャンバ１２はスピンドルアセンブリ２０の部分を収納するために用いられ、流体媒体は弁チャンバ１２を通って弁口１１内に流れ込む。弁体１０の内部にはスピンドルアセンブリ２０の移動をガイドするためのガイドスリーブ１４が更に設けられており、このガイドスリーブ１４は取り付けチャンバ１３内に固定されている。

[036] スピンドルアセンブリ２０は、ガイドスリーブ１４内に取り付けられたスピンドル２１、並びにスピンドル２１内に取り付けられたスクリュ３１を含んでいる。スクリュ３１は軸線を有し、スクリュ３１の軸線と弁体１０の軸線１０３とは重なって設けられている。スピンドル２１の一端はスクリュアセンブリ３０に接続され、他端は弁口１１に嵌合されている。スクリュ３１は、スクリュアセンブリ３０を移動させて弁口１１の開閉を制御することで、電子膨張弁１００の開閉を実現する。

[037] 図４から図７を併せて参照すると、図４は図３に示された電子膨張弁１００におけるＡ部分の拡大構造模式図であり、図５は別の実施形態における図４の構造模式図であり、図６は別の実施形態における図４の構造模式図であり、図７は図１に示された電子膨張弁１００のスピンドル２１の構造模式図である。

[038] 本実施形態において、ガイドスリーブ１４とスピンドル２１との間には貯油溝１４１又は貯油溝２１１が設けられている。スピンドルアセンブリ２０が弁体１０に対して相対的に移動する過程において、スピンドル２１とガイドスリーブ１４との間で、貯油溝１４１又は貯油溝２１１中のグリースがスピンドル２１の移動に伴ってスピンドル２１の外側面とガイドスリーブ１４の内側面との間に均一且つ広範に広がることができることで、スピンドル２１が長期間移動したときのグリース損失を補償し、スピンドル２１とガイドスリーブ１４との潤滑性を増大させ、更にはこの電子膨張弁１００の運転安定性並びに使用寿命を向上させることができる。

[039] 更に、スピンドル２１がガイドスリーブ１４に対して移動する過程において、部品が摩耗して更には微小な不純物が生じる可能性もあるが、この微小な不純物がスピンドル２１とガイドスリーブ１４線との間で押し動かされて貯油溝１４１又は貯油溝２１１内に収容され、更にはスピンドル２１の移動のスタックのリスクを低減させることができる。

[040] 詳細については、図４を参照すると、貯油溝１４１はガイドスリーブ１４の内側壁に設けられ、且つ貯油溝１４１は環状を呈しガイドスリーブ１４の周縁方向に延びている。貯油溝１４１とガイドスリーブ１４とが共に相対静止状態になり、この貯油溝１４１中のグリースがスピンドル２１の移動に伴ってバランスをとるようになり、スピンドル２１とガイドスリーブ１４との環形隙間内の余分なグリースがガイドスリーブ１４により貯油溝１４１内に押し込まれ、貯油溝１４１内の余分なグリースがスピンドル２１とガイドスリーブ１４との間の環形隙間内に滑り込むことで、潤滑を増大させる作用を奏する。

[041] 詳細については、図５から図７を参照すると、貯油溝２１１はスピンドル２１の外側壁に設けられ、且つ貯油溝２１１は環状を呈しスピンドル２１の周縁方向に延びている。スピンドル２１の移動過程において、貯油溝２１１中のグリースが移動に伴ってスピンドル２１の外側壁とガイドスリーブ１４の内側壁との間に均一に広がることができ、且つスピンドル２１の外側壁とガイドスリーブ１４の内側壁との間の余分なグリースも貯油溝２１１内に収容されることができるため、貯油溝２１１中のグリース分布をより均一にすることができる。

[042] 本実施形態において、貯油溝２１１の数量は２つとされ、且つ２つの貯油溝２１１はスピンドル２１の軸線方向に間隔をおいて配列されている。１つの貯油溝２１１中に貯蔵すべきグリースを２つの貯油溝２１１中に分配することができることで、各貯油溝２１１の溝口が小さく設けられるようにして、スピンドル２１とガイドスリーブ１４との相対的な移動を妨げないようにする。貯油溝２１１の数量は実際の需要に応じて３つ以上設けてもよく、本出願では貯油溝２１１の設置数量が制限されないことを理解できる。

[043] 更には、スピンドル２１の外側壁には封止リング１５を収容するための封止溝２１２が更に設けられており、封止溝２１２は２つの貯油溝２１１の間に設けられている。スピンドル２１とガイドスリーブ１４とは良好な封止性を実現することができ、更に２つの貯油溝２１１がそれぞれ封止溝２１２の両端に設けられて貯油溝２１１中のグリースが均一且つ広範に広がることに有利であり、スピンドルアセンブリ２０の移動過程におけるスタック現象を十分に防止することができる。

[044] 更には、この貯油溝１４１又は貯油溝２１１の横断面は矩形状又は楔状であってもよく、ここで、矩形状の溝は加工を容易にすることができ、楔状の溝は多くのグリースを溝内に貯蔵することができ、本出願の技術効果に影響を与えない前提で、この貯油溝１４１又は貯油溝２１１の横断面は他の規則又は不規則な形状であってもよいことを理解できる。

[045] 本実施形態において、弁体１０とスリーブ４０との接続安定性を更に向上させるために、弁体１０とスリーブ４０とは溶接の方式により互いに固定接続されている。他の実施形態において、弁体１０とスリーブ４０とは、カシメ、螺合連結、接着等他の接続方式を採用して固定接続を実現してもよいことを理解できる。

[046] 本実施形態において、弁体１０はステンレス材質で加工して製造され、弁体１０は略円柱形状を呈している。他の実施形態において、弁体１０は他の材料を採用して加工して製造されてもよいことを理解でき、ここでは一々列挙せず、弁体１０は円柱以外の他の形状を採用してもよい。

[047] 本実施形態において、ガイドスリーブ１４は、取り付けチャンバ１３内に取り付けられ、取り付けチャンバ１３とは締まり嵌めされている。ここで、締まり嵌めとは、取り付けチャンバ１３の内径のサイズから嵌合されたガイドスリーブ１４のサイズを減算したのが負の値であることを意味する。ガイドスリーブ１４は、スピンドルアセンブリ２０が弁体１０の軸線１０３の方向に移動することをガイドするために用いられる。

[048] 本実施形態において、炉内の溶接プロセスを考慮して、ガイドスリーブ１４はステンレス材質で加工して製造される。ガイドスリーブ１４は略円柱形状を呈している。ガイドスリーブ１４には、自体の軸線に沿ってガイドスリーブ１４を貫通するガイド孔（図示せず）が設けられており、スピンドルアセンブリ２０は、ガイド孔（図示せず）内に取り付けられてガイド孔（図示せず）のガイド下で移動している。

[049] ステータアセンブリは、コイル等の部材を含み、通電後に磁場を生じさせ、この磁場力の作用下でロータ５１を回転させることでスクリュ３１の回転に対する駆動を実現するために用いられる。

[050] 本実施形態において、弁体１０には固定盤１６が更に設けられており、固定盤１６はステータアセンブリを搭載及び固定するために用いられ、固定盤１６には複数の取り付け孔１６１が更に設けられており、取り付け孔１６１はステータアセンブリを固定盤１６に固定装着させるために用いられる。

[051] 本実施形態において、電子膨張弁１００は電動式の電子膨張弁であり、ロータ５１はステッピングモータにおける永久磁石で作製されたモータロータであり、ステータアセンブリはステッピングモータにおけるモータステータであり、ステッピングモータは、制御回路が提供したロジックデジタル信号を受けた後、信号をモータステータの各相のコイルに伝達し、永久磁石で作製されたモータロータが、磁気モーメントの作用を受けて回転移動を生じさせることでステータアセンブリがロータアセンブリを駆動して回転させる移動過程を実現する。

[052] 以下、電子膨張弁１００の動作原理を述べる。

[053] ステータアセンブリは通電後に磁場を生じさせ、磁性材料で作製されたロータ５１は磁場の駆動下で回転し、ロータ５１とスクリュ３１とは固定接続されて、ロータ５１の回転がスクリュ３１を回転させて、スクリュ３１とナットスリーブ３２との間にナット・スクリュ嵌合が形成され、ナットスリーブ３２は、弁体１０に固定して設けられているため、ナットスリーブ３２に対するスクリュ３１の回転がスクリュ３１をナットスリーブ３２に対して伸縮移動させることでステータアセンブリがロータアセンブリ５０を駆動して移動させ、ロータアセンブリ５０が更にスクリュアセンブリ３０を駆動して移動させる動作過程を実現する。

[054] 本出願は、上述の電子膨張弁１００を用いる空調システム（図示せず）を更に提供し、この空調システムは、上述の電子膨張弁１００を用いているのでシステム全体の信頼性及び安定性が向上し、より広い適用可能性を有する。

[055] 本出願で提供される電子膨張弁１００は、ガイドスリーブ１４がスピンドル２１に対して長期間移動したときのグリース損失を補償し、スピンドル２１とガイドスリーブ１４との潤滑性を増大させ、更にはこの電子膨張弁１００の運転安定性並びに使用寿命を向上させることができ、本出願で提供される上述の電子膨張弁１００を用いる空調システムは、比較的高い信頼性及び安定性を有する。

[056] 以上の実施形態は単に本出願を説明するためのものにすぎず、本出願を限定するものとして用いられるのではなく、本出願の実質的な趣旨の範囲内であれば、以上の実施形態に対してなされた適当な変更及び変化はいずれも本出願で保護を請求する範囲内に収めることを当業者は認識すべきである。

Claims (8)

1. 弁体、スピンドルアセンブリ及びガイドスリーブを含み、前記ガイドスリーブは前記弁体内に取り付けられて前記スピンドルアセンブリの移動をガイドするために用いられ、前記スピンドルアセンブリは前記ガイドスリーブに接続され、且つ前記スピンドルアセンブリはスピンドル及び前記スピンドル内に取り付けられたスクリュを含み、前記スピンドルの外側壁には封止リングを収容するための封止溝が設けられており、前記ガイドスリーブと前記スピンドルとの間には貯油溝が設けられており、前記貯油溝の横断面は楔状であり、且つ前記貯油溝の開口のサイズは前記貯油溝の底部のサイズよりも小さい、電子膨張弁。
2. 前記貯油溝は前記スピンドルの外側壁に設けられ、且つ前記貯油溝は環状を呈し前記スピンドルの周縁方向に延びている、請求項１に記載の電子膨張弁。
3. 前記貯油溝の数量は２つであり、且つ２つの前記貯油溝は前記スピンドルの軸線方向に間隔をおいて配列されている、請求項２に記載の電子膨張弁。
4. 前記封止溝は２つの前記貯油溝の間に設けられている、請求項３に記載の電子膨張弁。
5. 前記貯油溝は前記ガイドスリーブの内側壁に設けられ、且つ前記貯油溝は環状を呈し前記ガイドスリーブの周縁方向に延びている、請求項１に記載の電子膨張弁。
6. 媒体インレットパイプ及び媒体アウトレットパイプを更に含み、弁体は、媒体インレットパイプ及び媒体アウトレットパイプに接続され、媒体流体は、媒体インレットパイプを通って電子膨張弁の内部に入り込んでから、媒体アウトレットパイプを通って電子膨張弁から流れ出る、請求項１に記載の電子膨張弁。
7. 前記弁体内には、前記ガイドスリーブを収納するための取り付けチャンバが設けられており、前記ガイドスリーブ及び前記取り付けチャンバは、締まり嵌めとなる、請求項１に記載の電子膨張弁。
8. 電子膨張弁を含む空調システムであって、前記電子膨張弁は請求項１から７のいずれか一項に記載の電子膨張弁である、空調システム。

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