KR101921523B1 - 전자 팽창 밸브 - Google Patents

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KR101921523B1
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쯔지앙 산화 인텔리전트 컨트롤스 씨오., 엘티디.
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Abstract

전자 팽창 밸브는 전자기 코일, 밸브 포트(17, 22, 32, 42)를 구비하는 밸브 몸통(1), 및 상기 밸브 포트(17, 22, 32, 42)와 협력하여 전자 팽창 밸브의 유동을 조정하는 밸브 니들(18, 21, 31)을 포함할 수 있다.
밸브 니들(18, 21, 31)은 메인 섹션(211, 311) 및 메인 섹션(211, 311)에 인접하여 위치한 제1 간섭 부분(first tampered portion)(212, 312)을 포함할 수 있다.
밸브 포트(17, 22, 32, 42)는 동일한 직경의 직선 섹션 부분(222, 321, 421), 및 전자기 코일이 0펄스를 발휘하는 경우에 직선 섹션 부분(222, 321, 421)과 밸브 니들(18, 21, 31)은 접촉하지 않을 수 있으며, 직선 섹션 부분(222, 321, 421)의 상단에 위치한 평면과 밸브 니들(18, 21, 31) 사이의 교차점은 제1 간섭 부분(212, 312)에 위치할 수 있다.
전자 팽창 밸브는 흐름을 낮은 펄스 단계에서 정확하게 조정할 수 있으며, 0 펄스의 위치는 밸브 니들(18, 21, 31)과 밸브 포트(17, 22, 32, 42)의 상대 위치를 조정하여 집적 산출할 수 있고, 유량계를 이용하여 0 펄스의 일관성을 충분히 향상시키고 제조 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.
전자 팽창 밸브의 플로우 커브에서 불변 흐름 값에 대한 간격은 존재하지 않으며, 작은 펄스 영역을 완전히 이용하여 흐름 조정을 수행할 수 있으며, 전자 팽창 밸브의 조정 범위는 확장될 수 있다.

Description

전자 팽창 밸브{ELECTRONIC EXPANSION VALVE}
본 출원은 흐름 제어(flow control) 장치구성에 대한 기술 분야에 대한 것으로, 특히 전자 팽창 밸브에 관한 것이다.
종래의 냉각 및 가열 기술분야에 따르면 전자 팽창 밸브는 냉각 및 가열 장치의 냉매 흐름 제어 장치 구성일 수 있으며, 일반적으로 코일장치의 전원을 on-off하는 작업 공정을 가지고 있으며, 밸브 니들은 냉매의 흐름을 정확하게 조절하기 위하여 밸브 포트의 열림 정도를 조정할 수 있다.
일부 시스템에 따르면 전자 팽창 밸브는 완벽하게 닫혀서 효과를 상실한 상태이거나 제어 시스템이 고장난 상태에서 압축기의 작동이 유지되는 경우에, 냉각 회로는 일부가 진공상태가 되거나 더 나아가 압축기 및 심지어 냉각 시스템 전체에 손상을 줄 수 있다.
따라서 완전히 닫혀있고 흐르도록 허용된 전자 팽창 밸브는 서서히 완전히 닫혀있고 흐르도록 허용되지 않은 전자 팽창 밸브로 교체되어 사용되고 있다.
여기서 "완전히 닫혀있고 흐름이 허용된"의 의미는 전자 팽창 밸브가 완전히 닫혀있는 상태일 때 냉각 시스템 회로가 진공이 됨으로써 발행할 수 있는 압축기의 지속적인 동작에 의한 문제를 효과적으로 회피하기 위하여 전자 팽창 밸브의 밸프 포트가 전자 팽창 밸브의 밸브 니들에 의하여 닫혀질 때, 소정의 흐름은 여전히 통과할 수 있는 것을 의미한다.
종래 기술에서는 완전히 닫혀있고 흐름이 허용된 전자 팽창 밸브는 일반적으로 두 가지 타입의 구조, 즉 그루빙 타입(grooving type), 갭 타입(gap type)이 적용될 수 있으며, 이러한 두 가지 타입의 구조는 도면을 통해 각기 설명된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1은 종래기술의 그루빙 타입 전자 팽창 밸브의 밸브 개방 과정에서 밸브 포트와 협력하는 밸브 니들의 구조를 나타내는 개략도이며, 도 2는 그루빙 타입 전자팽창 밸브에 대응되는 플로우 커브(flow curve)이다.
소위 그루빙 타입 그루브는 그루브가 밸브 포트의 밀봉을 불완전하게 하는 전자 팽창 밸브의 밸브 포트 부분을 절단하는 것을 의미할 수 있다.
따라서 전자 팽창 밸브가 완전하게 닫힌 상태에 있을 때 밸브 니들과 밸브 포트 사이의 부분은 그루브의 존재 때문에 완벽하게 밀봉되지 아니하게 되며, 그루브를 통해 소량의 유체가 여전히 흐르게 되므로, 전자 팽창 밸브가 완전히 닫힌 상태에서도 여전히 어떠한 흐름이 존재한다는 목적을 실현할 수 있다.
밸브 니들(18)은 밀봉 원추형 표면(181) 및 조정 원추형 표면(182)을 포함할 수 있다.
밀봉 원추형 표면(181)은 밀봉 또는 부분적으로 밀봉을 구현하는 밸브 포트(17)와 접촉하도록 구성될 수 있다(도 1에서는 그루브 타입 전자 팽창 밸브 및 밸브 포트 부분은 특정 흐름을 보장하는 그루브를 포함하며, 따라서 밸브 니들(18)은 완벽하게 밀봉되지 아니하게 됨).
자동 잠김(self-locking)을 회피하기 위하여, 밀봉 원추형 표면(181)의 테이퍼 각은 일반적으로 45도보다 더 크게 설정될 수 있다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 제로 펄스 흐름 밸브(zero pulse flow valve)를 얻거나 설정하기 위하여 0부터 X1의 범위 내의 펄스는 일반적으로 밸브 포트(17)에 완전히 접촉하는 밸브 니들(18)을 만드는데 사용될 수 있다.
밸브 니들(18)은 밸브 포트가 완전히 닫혀진 상태에서, 밀봉 원추형 표면(181)이 밸브 포트(17)과 접촉될 수 있으며, 접촉부분에 밀봉 원추형 표면(181)이 위치할 수 있다.
접촉 부분이 위치하는 밸브 포트 평면 P1은 상기 밸브 니들(18)의 밀봉 원추형 표면(181)과 밸브 니들(18)의 조정 원추형 표면(182)사이의 경계에 위치한 밸브 니들 표면 P2보다 더 높이 위치할 수 있다(도 1의 enlarged portion I를 참조하면).
따라서, 도 2를 참조하면 0~X1 펄스 섹션의 흐름 값(flow value)은 제로 펄스 흐름 값(zero pulse flow value)일 수 있으며, 제로 펄스 흐름 값은 그루브의 깊이에 따라 영향을 받을 수 있다.
그러나 그루브의 실제 가공 공정에서 재료의 경도 및 가공 공정의 차이에 따라 그루브의 깊이는 완전히 동일하게 확보될 수 없을 수도 있으며, 따라서 제로 펄스 흐름 값 또한 완벽하게 제어되지 못할 수도 있다.
게다가 0~X1 펄스 섹션의 폭은 디버깅의 영향을 받을 수 있으며, 디버깅 공정의 에러로 인하여 X1이 일정 범위 내에서 변동되게 만들 수 있고, 상기 에러는 일반적으로 40 펄스에 도달할 수 있으며, 따라서 전자 팽창 밸브의 조정 정확성에 악영향을 미칠 수 있다.
밀봉 원추형 표면(181)의 테이퍼 각과 조정 원추형 표면(182)의 테이퍼 각이 다르기 때문에 흐름 변화율(flow change rates)이 다를 수 있다.
도 1에서의 X2에 대응하는 변곡점(inflection point)이 밸브 포트를 통과하기 전의 밸브의 개방 프로세스 동안에, 도 1(b)를 참조하면 밀봉 원추형 표면(181)과 밸브 포트(17) 사이에 있는 접촉 부분에 위치한 밸브 포트 평면 P1은 밀봉 원추형 표면(181)과 조정 원추형 표면 사이의 경계에 위치한 밸브 니들 평면 P2와 일치한다.
도 1 (c)에 도시된 바와 같이 밸브 니들(18)은 X3 펄스에서 밸브 포트 및 밸브 니들의 위치에 따라 더 상향 이동될 수 있다.
마지막으로 밸브 포트는 도 1(d)에서 도시된 바와 같이 완전히 개방된 상태가 될 수 있다.
플로우 커브의 X3 및 X4의 변곡점은 실제 조건에 따라 설정될 수 있다.
도 2의 플로우 커브를 참조하면 X1으로부터 X2에 이르는 범위의 펄스 섹션에 대응하는 플로우 변화율은 전자 팽창 밸브에 의하여 요구되는 펄스 변화율보다 명백하게 크므로, 이러한 펄스 섹션은 실제 적용을 위해 사용될 수 없다.
X2는 X1와 관련되어 있기 때문에 X2의 값은 미정이다.
따라서 이러한 구조의 전자 팽창 밸브의 제로 펄스 흐름 값은 밸브 개방 펄스(valve opening pulse)의 차이로 인하여 정확하게 제어될 수 없으며, 상기 흐름은 플로우 커브의 전면 끝 단인 0~X2의 작은 개방도 섹션(small opening degree section)에 대응되고, 따라서 전체 밸브(whole valve)의 흐름 조정 정확도는 낮은 펄스 섹션에서 낮을 수 있다.
게다가, 이런 구조를 가지는 전자 팽창 밸브가 완전히 닫혀진 경우에, 밀봉 원추형 표면(181)은 밸브 포트와 접촉할 수 있으므로, 전자 팽창 밸브가 완전히 열리고 닫힐 때 밸브 니들과 밸프 포트가 마모되는 현상이 발생할 수 있다.
도 3, 4를 참조하면, 도 3은 갭 타입(gap type) 전자 팽창 밸브의 밸브 개방 프로세스 동안에 밸브 니들이 밸브 포트와 협력하는 것에 대한 개략도가 도시되어 있으며, 도 4는 갭 타입 전자 팽창 밸브에 대응되는 플로우 커브가 도시되어 있다.
여기서 "갭 타입(gap type)"은 전자 팽창 밸브의 밸브 니들은 동일한 직경 섹션을 가지고, 상기 동일한 직경 섹션의 직경은 밸브 포트의 직경보다 작은 것을 의미할 수 있으며, 밸브 포트와 밸브 니들이 협력할 때 전자 팽창 밸브가 완전히 닫혀있을 때도 어떠한 흐름이 존재한다는 목적을 실현하는 소정의 갭(gap)이 존재할 수 있다.
밸브 니들(19)는 동일 직경 섹션(191) 및 조정 섹션(192)을 포함할 수 있고, 상기 동일 직경 섹션(191)은 실린더 형상을 가질 수 있으며, 동일 직경 섹션(191) 과 조정 섹션(192)사이에 위치한 연결 위치를 밸브 니들 평면 P3로 정의할 수 있다.
밸브 포트(17)는 상기 그루브 형 전자 팽창 밸브의 밸브 포트와 동일한 구조를 갖고, 상기 밸브 포트 (17)의 직경은 동일한 직경 섹션(191)보다 크게 설정될 수 있다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이 전자 팽창 밸브가 완전히 닫힌 상태인 경우에 밸브 니들 평면 P3는 밸브 포트 상단에 위치한 밸브 포트 평면 P4보다 더 낮은 곳에 위치할 수 있다.
동일 직경 섹션(191) 과 밸브 포트(17) 사이에 특정 갭은 위치할 수 있고, 제로 펄스 흐름값은 갭의 크기를 조절함으로써 확보될 수 있다.
따라서 이러한 구조를 가지는 상기 밸브 니들 및 밸브 포트의 제작 정밀도에 대한 요구는 매우 높다.
도 4를 참조하면 밸브 니들 및 밸브 포트사이의 위치관계는 도 3(b)에 개시된 바와 같이 x1 펄스에 대응될 수 있다.
밸브 니들 평면 P3는 밸브 포트 P4와 일치할 수 있다.
상기 0~X1 펄스 섹션의 폭은 X1을 범위 내에서 변동하게 하는 디버깅 공정 동안 제조 정밀도, 디버깅, 에러에 영향을 받을 수 있으며, 이러한 이유로 X1은 완벽하게 제어될 수 없다.
실제 사용시 0~X1 펄스에 대응하는 흐름 값을 유지하여 변하지 않게 하며, X1의 값은 미정일 수 있으므로, 0~X1 섹션 펄스는 사용되지 않을 수 있고 가능한 펄스 섹션은 감소하게 될 수 있다.
도 3(c) 및 도 3(d)는 X2 펄스와 X3 펄스에 대응되는 밸브 포트에 따라 예상되는 밸브 니들의 위치를 보여주며, 상기 플로우 커브의 X2 및 X3 사이에 변곡점이있을 수 있는지 여부는 실제 상황에 따라 결정될 수 있다.
종래의 기술에 따르면 완전히 닫혀있고 흐르도록 허용된 전자 팽창 밸브는 그루빙 타입 또는 갭 타입 모두 제로 펄스 흐름을 쉽고 정확하게 제어할 수 없다.
그리고 불변 흐름 값을 가지는 펄스 섹션(완전히 사용할 수 없는 펄스 섹션)은 플로우 커브에서 존재하고, 이것은 전자 팽창 밸브의 제어 정밀도에 확실하게 악영향을 미칠 수 있다.
따라서 이러한 기술적인 문제를 신속하게 해결하기 위하여 정확한 제로 펄스 흐름의 제어가 가능하고 불변 흐름 값을 가지는 섹션을 포함하는 플로우 커브에 따르며, 작은 개방도 섹션을 사용하는 전자 팽창 밸브의 개발 필요성이 대두되어 왔다.
게다가 전자 팽창 밸브 내부 흐름 채널(flow channels)의 설계 영향 하에서 유체가 밸브 포트를 통과할때 노이즈가 발생할 수 있다.
그래서 전자 팽창 밸브의 흐름 채널은 특별히 중간 등급 타입과 고급 등급 타입의 기계로 설계될 수 있다.
도 15를 참조하면 종래 기술의 통상적인 전자 팽창 밸브의 구조에 대한 개략도가 도시되어 있다.
전자 팽창 밸브는 밸브 시트(16)을 포함할 수 있다.
제1 연결 파이프(14) 및 제2 연결 파이프(15)는 각각 개별적으로 밸브 시트(16)에 고정되어 연결될 수 있으며, 유체는 제1 연결 파이프(14)로 유입되며, 밸브 시트(16)에 나열된 밸브 포트(17')을 따라 흐르고, 제2 연결 파이프(15)로부터 배출될 수 있다(유체는 제1 연결 파이프(14)로부터 제2 연결파이프로 유입될 수 있다.).
하우징(6)은 고정 밸브 시트(16)의 상단에 연결되고, 상기 하우징(6)은 커버(1)에 의하여 밀봉되고, 밀봉된 챔버(sealed chamber)는 밸브 시트(16)위에 형성될 수 있다.
자석 로터(magnet rotor)(8) 및 상기 자석 로터(8)에 고정되어 연결된 리드 스크류(lead screw)(7)는 하우징(6)의 내부에 위치할 수 있다.
밸브 니들(18)은 리드 스크류(7)의 아래에 정렬될 수 있다.
리드 스크류(7)는 스크루 쓰레드(screw thread)에 의하여 밸브 시트(16)에 고정된 너트(nut)(9)와 협력할 수 있으며, 너트(9)를 기준으로 이동할 수 있다.
전자기 코일(도면에 도시되어 있지 않음)은 하우징의 외측 단에 슬리브(sleeve)되어 있으며, 마그네틱 코일은 통전된 이후에 펄스를 생성하고 자석 로터(8)를 회전하도록 구동시켜 리드 스크류(7)를 회전하도록 구동시킬 수 있다.
스크류 스레드 피트(screw thread fit) 때문에, 리드 스크류(7)의 회전 운동은 상하운동으로 변환되고, 밸브 포트(17')로부터 멀리 또는 가까이 상하로 이동하는 리드 스크류(7)와 연결된 밸브 니들(18)을 구동함으로써 밸브 포트(17')의 개방도를 변경하고 흐름을 조절하는 목적을 실현할 수 있다.
밸브 니들(18)의 상하운동의 시작 위치 및 종료 위치를 제어하기 위하여 정지 기구(stopping mechanism)가 더 포함될 수 잇다.
상기 정지 기구는 리드 스크류에 고정된 스토핑 로드(stopping rod)(4) 및 밀봉 커버(1)에 고정된 정지부(2)를 더 포함할 수 있다.
헬리컬 스프링 가이드 레일(helical spring guide rail)(3)은 상기 정지부(2)에 고정되며, 슬라이드 링(sliding ring)(5)은 상기 헬리컬 스프링 가이드 레일(3)에 나선형으로 미끄러지도록 위치할 수 있으며, 상기 슬라이딩 링(5)은 스토핑 로드(4)의 반대로 접하는 목적을 실현할 수 있다.
도 16을 참조하면 플레어 개구(171')를 포함하는 밸브 포트(17')의 하단부가 도시되어 있다.
유체가 제1 연결 파이프(14)로부터 밸브 포트(17')을 통하여 흐르고 제2 연결 파이프(15)에 도달하는 과정에서 플레어 개구(171')는 일정 수준의 노이즈를 감소시킬 수 있으며, 밸브 포트(17')의 내측 직경은 제1 연결 파이프(14)의 내측 직경에 비해 작기 때문에, 유체가 밸브 포트(17')을 통하여 흐를 때 플로우 영역(flow area)은 여전히 급격하게 변동될 수 있다.
따라서 유체는 밸브 포트(17') 주위에 거품을 생성하기 쉬우며, 상기 거품은 밸브 포트(17')를 통과하며 지나칠 때 압착되어 부서질 수 있고 이로 인하여 노이즈가 발생할 수 있다.
따라서, 상기 종래 기술에 기초하여, 소음을 줄일 수 있는 전자 팽창 밸브의 설계는 당업자에 의해 긴급하게 해결되어야 할 기술적인 문제이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제로 펄스 플로우가 쉽고 정확하지 못하게 제어되고 작은 개방도 섹션 펄스가 완전하게 사용되지 못하는 종래 기술을 벗어나 이러한 문제를 해결할 수 있는 전자 팽창 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명은 2014년 3월 19일자로 출원된 중국 특허 출원 번호 제201410101289.6호인 "ELECTRONIC EXPANSION VALVE"라는 제목을 가진 특허 및 2014년 3월 19일자로 중국 국가 특허청에 제출된 중국 특허 출원번호 No.201410101878.4인 "ELECTRONIC EXPANSION VALVE"라는 제목을 가진 특허에 대하여 우선권을 주장한다.
종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 전자 팽창 밸브는, 펄스에 따라 동작되는 전자 팽창 밸브에 상기 펄스를 인가하는 전자기 코일; 밸브 포트를 구비하는 밸브 몸통; 및 상기 밸브 포트와 협력하여 전자 팽창 밸브의 유동을 조정하는 밸브 니들을 포함하며, 상기 밸브 니들은 메인 몸통 섹션 및 상기 메인 몸통 섹션에 인접하여 위치한 제1 원추형 표면 부분을 더 포함하고, 상기 밸브 포트는 동일한 직경의 직선 섹션 부분을 포함하며, 상기 전자기 코일이 제로 펄스를 인가하면 상기 직선 섹션 부분은 밸브 니들 및 제2 평면의 교차표면과 접촉하지 않고, 상기 밸브 니들은 상기 제1 원추형 표면 부분에 위치하며, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝은 상기 제2 평면에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 전자 팽창 밸브는 정밀 로우 펄스 단계에서 흐름을 조정할 수있다.
조립시에 유량계를 사용하고 밸브 니들 및 밸브 포트의 상대 위치를 조정함으로써 제로 펄스 위치를 직접적으로 얻을 수 있다.
유량계의 실험 정확도에 거의 의존되는 제로 펄스에서의 플로우 정밀도(flow accuracy)는 밸브 니들 및 밸브 포트의 제작 정밀도에 영향을 받지 않을 수 있으며, 플로우 정밀도는 제로 펄스 흐름의 일관성을 향상시키고 제조단가를 상당히 감소시킬 수 있다.
전자 팽창 밸브의 플로우 커브 중 불변 흐름 값을 가지는 섹션이 없고 따라서 작은 펄스 영역(small pulse area)을 충분히 사용함으로써 흐름의 조정을 수행할 수 있고, 전자 팽창 밸브의 조정 범위는 확대될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분의 양단에 각각 배치된 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제2 밸브 포트 원추형 표면을 더 포함하고, 상기 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장하고 내측 직경이 점차 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 직선 섹션 부분의 사이의 경계 라인은, 상기 제2 평면에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제1 원추형 표면 부분의 최대 직경은 상기 직선 섹션 부분의 내측 직경보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전자 팽창 밸브는, 펄스에 따라 동작되는 전자 팽창 밸브에 상기 펄스를 인가하는 전자기 코일, 밸브 포트를 구비하는 밸브 몸통, 및 상기 밸브 포트와 협력하여 전자 팽창 밸브의 유동을 조정하는 밸브 니들을 포함하며, 상기 밸브 니들은 메인 몸통 섹션, 서로 인접하여 순차적으로 배치된 제1 밸브 니들 원추형 표면 및 제2 밸브 니들 원추형 표면을 포함하고, 상기 제1 밸브 니들 원추형 표면은 제2 밸브 니들 원추형 표면의 테이퍼 각보다 더 큰 테이퍼 각을 가지고, 상기 밸브 포트는 동일한 직경을 갖는 직선 섹션 부분을 포함하고, 상기 전자기 코일이 제로 펄스를 인가하면, 상기 직선 섹션 부분은 밸브 니들 및 제2 평면의 교차표면과 접촉하지 않고, 상기 밸브 니들은 상기 제2 밸브 니들 원추형 표면 부분에 위치하며, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝은 상기 제2 평면에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분의 양단에 각각 배치된 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제2 밸브 포트 원추형 표면을 포함하고, 상기 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장하며 내측 직경이 점차 증가하고, 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 직선 섹션 부분의 사이의 경계 라인은, 상기 제2 평면에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제2 밸브 포트 원추형 표면의 최대 직경은 상기 직선 섹션 부분의 내측 직경보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분 및 원추형 표면 부분, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝에 위치하는 평면의 교차표면을 포함하고. 상기 밸브 니들은 제2 밸브 니들 원추형 표면에 위치하며, 제2 밸브 니들 원추형 표면의 최대 직경은 밸브 포트의 직선 섹션 포션의 내측 직경보다 더 클 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분 및 원추형 표면 부분, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝에 위치하는 평면의 교차표면을 포함하고, 상기 밸브 니들은 제1 밸브 니들 원추형 표면에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 밸프 포트는 순차적으로 배치된 제1 밸브 포트 원추형 표면, 직선 섹션 부분 및 제2 밸브 포트 원추형 표면을 포함하고, 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 높이는 d1이고, 상기 직선 섹션 부분의 높이는 d2인 경우, 제1 밸브 포트 원추형 표면의 높이와 상기 직선 섹션 부분의 높이는 2≤d1/d2≤10의 관계를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제2 밸브 포트 원추형 표면의 높이는 d3이고 상기 직선 섹션 부분의 높이는 d2인 경우, 제2 밸브 포트 원추형 표면의 높이와 상기 직선 섹션 부분의 높이는 2≤d3/d2≤10의 관계를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제2 밸브 포트 원추형 표면이 상기 직선 섹션 부분의 양단에 각각 위치하고, 상기 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장하며 내측 직경이 점차 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 50°±20°의 범위 내의 각도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 50°에서 70°사이의 각도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제2 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 36°±20°의 범위 내의 각도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 밸브 니들은 제1 원추형 표면 및 제2 원추형 표면을 포함하고, 상기 밸브 포트의 제1 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 α1고, 밸브 니들의 제1 원추형 표면의 테이퍼 각은 β1인 경우, 상기 제1 원추형 표면은 상기 밸브 포트의 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면과 결합하며, α1-β1=20°±10의 관계를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 밸브 시트는 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하고, 상기 제1 챔버는 제1 밸브 포트 원추형 표면에 인접하여 위치하고, 상기 제1 챔버의 내측 직경은 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 최대 내측 직경과 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제1 챔버의 내측 직경은 제2 챔버의 내측 직경과 동일하고, 상기 제1 챔버의 단면적은 S1, 상기 직선 섹션 부분의 단면적은 S2인 경우에, 제1 챔버의 단면적과 직선 섹션 부분의 단면적은 2≤S1/S2≤5의 관계를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 적어도 250 펄스에 의하여 밸브로부터 밸브 니들이 멀어지는 동안에 고리모양의 단면적을 가지는 플로우 채널이 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제1 원추형 표면 사이에 형성될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 그루빙 타입 전자 팽창 밸브의 개폐 과정에서 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 그루빙 타입 전자 팽창 밸브에 대응되는 플로우 커브를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 기술의 갭(gap) 타입 전자 팽창 밸브의 개폐 과정에서 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합 구조를 나타내는 개략도이다.
도 4는 갭 타입 전자 팽창 밸브에 대응되는 플로우 커브를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브가 제로 펄스일 때 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브가 열린 상태일 때 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브에 대응하는 플로우 커브를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 15는 종래 기술에서의 전자 팽창 밸브의 전형적인 구조를 나타낸 개략도이다.
도 16은 도 15에서 도시된 전자 팽창 밸브 중에서 밸브 포트 부분을 부분적으로 확대한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 포트 부분을 부분적으로 확대한 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 닫힌 상태의 전자 팽창 밸브의 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합 구조를 나타낸 개략도이다.
도 20은 본 발명에 따른 열린 상태의 전자 팽창 밸브의 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합 구조를 나타낸 개략도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브 및 그 세부 실시 예에 대하여 설명한다.
[제1 실시 예]
도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 수조에 대한 개략도가 나타나 있으며, 도 6은 제1 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들의 구조에 대한 개략도가 나타나 있다.
도 5를 참조하면 전자 팽창 밸브는 밸브 몸통(1) 및 코일(도면에 도시되어 있지 않음)을 포함할 수 있다.
밸브 몸통(1)은 밸브 시트(11) 및 밸브 시트(11)와 연결되어 냉매의 흐름을 위해 사용되는 제1 연결 파이프(12) 및 제2 연결파이프(13)를 포함할 수 있다.
하우징(14)은 밸브 시트(11)의 상단에 고정되어 연결될 수 있다.
하우징(14)의 내부에는 코일의 신호에 반응하여 회전이 가능한 자석 로터(magnet rotor)(15), 상기 자석 로터(15)에 고정되어 연결된 리드 스크류(lead screw)(16) 및 리드 스크류와 협력하여 리드 스크류의 회전동작을 상하운동으로 변환하는 너트(17)를 포함할 수 있다.
리드 스크류(16)는 밸브 니들(21)과 연결되고, 상기 밸브 니들(21)은 상하 운동시에 밸브 시트(11)에 배열되는 밸브 포트(22)와 협력함으로써 전자 팽창 밸브의 개폐를 실현할 수 있다.
밸브 니들의 상하운동의 상사점(top dead center) 및 하사점(bottom dead center)의 배열을 위하여 정지 장치는 움직임이 제한될 수 있다.
도 5에 도시된 내용은 작동원리의 설명을 용이하게 하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브를 나타난 것에 불과하다.
상기 작원 원리에 기초하여 다양한 변경 및 구조의 개선이 가능하다.
본 발명의 핵심은 전자 팽창 밸브의 밸브 포트 및 밸브 니들의 결합구조에 대한 것이며 상기 작동원리에 기초한 어떠한 전자 팽창 밸브의 구조도 본 발명의 범위에 포함된다.
따라서 본 발명에서 기술한 전자 팽창 밸브의 구조의 설명으로만 본 출원의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다
밸브 니들의 구조는 도 6과 관련하여 설명될 수 있다.
밸브 니들(21)은 리드 스크류(16)에 연결된 메인 몸통 섹션(211), 상기 메인 몸통 섹션(211)에 연결된 제1 밸브 니들 원추형 표면(212), 및 제1 밸브 니들 원추형 표면(212)에 연결된 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)을 순서대로 배열되어 있는 형태로 포함할 수 있다.
제1 밸브 니들 원추형 표면(212)은 밸브 포트는 밸브 폐쇄 상태(valve closing state) 및 제로 펄스 흐름을 결정하기 위해 제1 밸브 니들 원추형 표면(212) 및 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)과 협력하여 밸브 포트의 흐름을 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제1 밸브 니들 원추형 표면(212) 및 제2 밸브 원추형 표면(213)은 모두원추형 표면 구조를 가질 수 있으며, 상기 제1 밸브 니들 원추형 표면(212)은 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)의 테이퍼 각도보다 큰 테이퍼 각도를 가질 수 있다.
따라서, 경계선(boundary line)은 상기 제1 밸브 니들 원추형 표면 (212) 및 제2 밸브 니들 원추형 표면의 사이에 형성될 수 있으며, 경계선이 위치한 평면은 제1 평면 N1으로 정의될 수 있다.
도 9를 참조하면 제3 밸브 니들 원추형 표면(214)은 플로우 커브의 X1 및 X2 사이의 변곡정을 제어하기 위하여 밸브 니들의 아래쪽에 위치할 수 있다.
도 7을 참조하면 전자 팽창 밸브가 제로 펄스일 때 밸브 니들(21) 및 밸브 포트(22)의 결합구조에 대한 개략도가 도시되어 있다.
밸브 포트(22)는 일반적으로 관 형상(tubular shape)이며, 제1 밸브 포트 원추형 표면(221), 직선 섹션 부분(222) 및 제2 밸브 포트 원추형 표면(223)이 순차적으로 배치되어 포함될 수 있다.
직선 섹션 부분(222)은 일반적으로 실린더 형상(cylindrical shape)이며, 제1 밸브 포트 원추형 표면(221) 및 제2 밸브 포트 원추형 표면(223)은 모두 상기 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 내측 직경이 점차 증가하여 내측 원추형 표면 형태(inner conical surface shape)를 형성할 수 있다.
마찬가지로 경계선도 제1 밸브 포트 원추형 표면(221) 및 직선 섹션 부분(222) 사이의 경계에 형성될 수 있으며, 설명의 용이성을 위하여 경계는 N2로 정의된 제2 평면에 위치하는 것으로 할 수 있다.
제로 펄스일 때 제1 평면 N1은 제2 평면 N2보다 더 높이 위치할 수 있다.
밸브 니들(21)을 위하여 밸브 니들(21)과 제2 평면의 교차 표면은 밸브 니들(21)의 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)에 위치할 수 있다.
이러한 경우에, 제1 밸브 니들 원추형 표면(212)는 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)과 접촉하지 않으며, 제1 평면 N1의 밸브 니들(21)의 섹션 직경 D1은 제2 평면 N2의 밸브 포트(22)의 섹션 내측 직경 D2보다 더 넓을 수 있다.
제2 밸브 니들 원추형 표면(213)은 직선 섹션 부분(222)과 협력할 수 있으며, 흐름은 밸브 니들(21)의 선회(turning)에 의하여 조정될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 니들 밸브(21)의 상향 이동으로 상기 밸브 니들 (21)의 위치에 도달할 수 있다.
도 9는 상기 구조에 따라 형성된 플로우 곡선을 도시하고 있다.
플로우 커브에서 제로 펄스인 경우에 흐름은 0보다 크고, 플로우 커브는 밸브 니들이 완전히 개방되었을 때의 위치까지 소정의 기울기로 상승할 수 있다.
따라서 흐름은 전자 팽창 밸브가 낮은 펄스 단계일때 정확하게 조정될 수 있다.
전자 팽창 밸브가 조립되어 질 때, 제로 펄스 위치는 유량계를 사용하여 밸브 포트와 밸브 니들의 사이에 위치하도록 상대적인 위치를 조정함으로써 얻을 수 있다.
유량계는 전자 팽창 밸브의 연결 파이프와 일차적으로 연결되어 있으며, 밸브 니들의 선회는 제어될 수 있으며, 디버깅된 제로 펄스일 때 밸브 포트와 밸브 니들의 사이에 상대적으로 위치할 수 있고 흐름을 위하여 전자 팽창 밸브는 소정의 초기 흐름을 가질 수 있다.
유량계는 전자 팽창 밸브의 연결 파이프와 일차적으로 연결되어 있으며, 밸브 니들의 선회는 제어될 수 있으며, 디버깅된 제로 펄스일 때 밸브 포트와 밸브 니들의 사이에 상대적으로 위치할 수 있고 흐름을 위하여 전자 팽창 밸브는 소정의 초기 흐름을 가질 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 전자 팽창 밸브에 의하면 제로 펄스일 때의 흐름 정밀도는 거의 유량계의 시험 정밀도에 의존될 수 있으며 밸브 포트 및 밸브 니들의 제조 정밀도에 영향을 받지 않을 수 있으며 제로 펄스 흐름도(consistency of the zero pulse flow)는 상당히 향상될 수 있다.
제1 평면 N1(제2 밸브 니들 원추형 표면의 최대 직경)에 존재하는 밸브 니들(21)의 섹션 직경 D1이 제2 평면 N2(밸브 포트의 직선 섹션 부분의 내측 직경)에 존재하는 밸브 포트(22)의 섹션 직경 D2보다 클 수 있다.
이론적으로 D1은 D2에 무한대로 근접하게 설계될 수 있다.
즉, 제로 펄스에서 밸브 포트와 밸브 니들 사이의 갭(gap)은 무한히 감소할 수 있으며, 제로 펄스는 무한히 작은 값으로 설정될 수 있고, 이것은 특정 냉각 시스템에 특히 더 적합할 수 있으며, 그래서 전자 팽창 밸브의 사용범위가 확대될 수 있다.
제로 펄스 흐름의 일관성을 항샹시키기 위하여 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)의 각도는 15도보다 작게 설정될 수 있다.
만약 각도가 너무 트면 제로 펄스 흐름의 일관성 없음이 향상될 수 있다.
도 7을 참조하면 밸브 몸통이 완전히 닫혀있을 때 밸브 포트(22)는 제1 평면 N1의 아래에 위치할 수 있다.
밸브 몸통이 개방되는 과정 동안에, 밸브 포트는 밸브 니들(21)의 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)과 협력하여 흐름을 조정할 수 있으며, 제1 밸브 니들 원추형 표면(212)에 영향을 받지 않을 수 있다.
그래서 상기 전자 팽창 장치의 작은 개방도 영역의 흐름(small opening degree area flow)은 제어가 가능하며, 작은 개방도 영역은 시스템에서 사용될 수 있다.
본 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브는 플로우 커브가 흐름 값이 일정하게 되는 구간을 포함하지 않을 수 있다.
그래서 흐름은 작은 펄스 섹션의 전제가 사용됨으로써 조정될 수 있으며, 조정된 전자 팽창 밸브의 범위를 확장할 수 있다.
밸브 니들이 완전히 닫혀진 조건에서, 밸브 니들은 밸브 포트와 접촉되지 않을 수 있으며, 따라서 밸브 니들과 밸브 포트의 마모를 회피할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시 예는 도 10 내지 14를 참조하며 설명하도록 한다.
다른 실시 예 및 제1 실시 예의 사이의 형태에 대한 차이점을 용이하게 설명하기 위하여 동일한 구조 및 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조번호로 표시된다.
[제2 실시 예]
도 10을 참조하면 제2 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 포트 및 밸브 니들의 결합 구조가 나타나 있다.
본 실시 예에서는, 밸브 포트(22)는 순차적으로 배치되는 제1 밸브 포트 원추형 표면 (221), 직선 섹션 부분 (222) 및 제2 밸브 포트 원추형 표면 (223)을 포함하는 제 1 실시 예와 동일한 구조를 가질 수 있다.
직선 섹션 부분(222)은 대체로 원통형 형상을 가지며, 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면(221) 및 제2 밸브 포트 원추형 표면(223)은 모두 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장하고 내측 직경이 점차 증가되어 내측 원추형 표면의 형상을 형성할 수 있다.
경계선은 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)과 직선 섹션 부분(222) 사이의 경계에 형성될 수 있으며, 제2 평면으로 정의된 평면에 경계선은 위치할 수 있다.
밸브 니들(31)은 메인 몸통 부분(311) 및 메인 몸통 부분(311)과 연결된 제1 원추형 표면 부분(312)을 포함할 수 있으며, 제1 원추형 표면 부분(312)의 최대 직경은 직선 섹션 부분(222) 의 내측 직경보다 더 클 수 있다.
제로 펄스의 위치일 때, 제2 평면 N2와 밸브 니들(31)의 교차표면은 제1 원추형 표면 부분(312)에 위치할 수 있다.
본 발명의 제2실시 예에서 제로 펄스 위치를 조절하는 방법은 제1 실시 예 에서와 동일하다.
[제3 실시 예]
도 11은 제3 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합구조에 대한 개략도가 도시되어 있다.
본 실시 예에 따르면 밸브 니들(21)은 제1 실시 예와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 리드 스크류와 연결된 메인 몸통 섹션(211), 메인 몸통 섹션(211)과 연결된 제1 밸브 니들 원추형 표면(212) 및 제1 밸브 니들 원추형 표면(212)과 연결된 제2 밸브 니들 원추형 표면(212)을 포함할 수 있다.
제3 밸브 니들 원추형 표면(214)는 흐름 조정의 요구에 따라 배열될 수 있다.
밸브 포트(32)는 일반적으로 할로우 원통형의 형상을 가진 직선 섹션 부분을 포함할 수 있고 비원추형 표면부분이 배열될 수 있으며, 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)의 최대 직경은 직선 섹션 부분(321)의 내측 직경보다 더 클 수 있다.
밸브 포트(32)의 상단은 제2 평면 N2로 정의될 수 있으며, 밸브 니들(21)과 제2 평면 N2의 교차평면은 밸브 니들(21)의 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)에 위치할 수 있다.
본 실시 예에 의하면 제로 펄스위치에서 조정하는 방법에 대한 것은 제1 실시 예와 동일하며 더 자세하게 기술하지 아니한다.
[제4 실시 예]
도 12는 제4 실시 예에 따르면 전자 팽창 밸브의 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
본 실시 예에 따르면 밸브 니들은 제1 실시 예와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 리드 스크류와 연결된 메인 몸통 섹션(211), 메인 몸통 섹션(211)과 연결된 제1 밸브 니들 원추형 표면(212) 및 제1 밸브 니들 원추형 표면(212)과 연결된 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)을 포함할 수 있다.
밸브 포트(32)는 일반적으로 할로우 원통형의 형상을 가진 직선 섹션 부분을 포함할 수 있고 비원추형 표면부분(422)이 배열될 수 있다.
제2 밸브 니들 원추형 표면(213)의 최대 직경은 직선 섹션 부분(321)의 내측 직경보다 더 클 수 있다.
밸브 포트(32)의 상단은 제2 평면 N2로 정의될 수 있으며, 밸브 니들(21)과 제2 평면 N2의 교차평면은 밸브 니들(21)의 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)에 위치할 수 있다.
직선 섹션 부분(421)의 상단은 제2 평면 N2로 정의될 수 제2 평면 N2와 밸브 니들(21)의 교차표면은 밸브 니들(21)의 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)에 위치할 수 있다.
[제5 실시 예]
도 13은 제5 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
본 실시 예에 따르면 밸브 포트(32)는 제3 실시 예와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 직선 섹션 부분(321)은 일반적으로 할로우 원통형의 형상을 가질 수 있으며, 비원추형 표면부분(422)을 포함할 수 있고, 본 실시 예에서는 밸브 포트의 상단을 제2 평면 N2라고 정의하였다.
밸브 니들(31)은 제2 실시 예와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 메인 몸통 부분(311) 및 메인 몸통 부분(311)과 연결된 제1 원추형 표면 부분(312)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 원추형 표면 부분(312)의 최대 직경은 직선 섹션 부분(321)의 내측 직경보다 클 수 있다.
제로 펄스 위치일 때 제2평면 N2와 밸브 니들(31)의 교차 평면은 제1 원추형 표면 부분(312)에 위치할 수 있다.
제2평면 N2와 밸브 니들(21)의 교차 평면은 밸브 니들(21)의 제2 밸브 니들 원추형 표면 부분(213)에 위치할 수 있다.
[제6 실시 예]
도 14는 제6 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 니들과 밸브 포트의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
본 실시 예는 제4 실시 예와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 밸브 포트(42)는 직선 섹션 부분(421)은 일반적으로 할로우 원통형의 형상을 가지며, 원추형 표면 부분은 직선 섹션 부분(421)에 인접하게 배열될 수 있으며, 본 실시 예에서는 직선 섹션 부분(421)의 상단을 제2 평면 N2로 정의할 수 있다.
본 실시 예는 제2 실시 예와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 밸브 니들(31)은 메인 몸통 부분(311), 메인 몸통 부분(311)과 연결된 제1 원추형 표면 부분(312)를 포함할 수 있으며, 제1 원추형 표면 부분(312)의 최대직경은 직선 섹션 부분(421)의 내측 직경보다 더 클 수 있다.
제2 평면 N2와 밸브 니들(21)의 교차 평면은 밸브 니들(21)의 제2 밸브 니들 원추형 표면(213)에 위치할 수 있다.
상기 실시 예에 대한 설명을 보충하면 밸브 니들의 바닥 끝단(bottom end)은 원뿔형 형태를 가지며, 도 9에 도시된 펄스 커브의 X1 펄스와 X2 펄스 사이에 변곡점(inflection point)이 존재하지 여부를 제어할 수 있는 끝단 부분을 포함할 수 있다.
그러나 이는 낮은 펄스 위상에서 플로우를 조정함에 있어 작은 영향만을 미칠 수 있으므로 상기 실시 예에서는 상세하게 설명하지 않도록한다.
도 17은 본 발명에 따른 전자 팽창 밸브의 밸브 포트의 일 부분을 부분적으로 확대한 도면이다.
본 발명은 종래의 기술에 따른 밸브 니들 및 밸브 포트의 결합구조를 향상하는 것에 대한 내용이다.
전자 팽창 밸브의 다른 구성요소인 자석 로터, 리드 스크류, 너트, 정지장치 등은 종래의 구조를 채용하거나 동일한 기능을 실현시킬 수 있는 구조가 사용될 수 있다.
따라서 상기 다른 구성요소들은 본 발명에 기술된 것에 한정되지 아니하고 당업자가 사용할수 있는 전자 팽창 밸브의 모든 유형의 구조에 기술적 솔루션으로 적용될 수 있는 것이라면 제한없이 해석될 수 있다.
본 발명의 기술 방안에 대한 설명을 용이하게 하기 위해, 종래 기술의 구성 요소와 동일한 구성을 갖는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 사용한다.
도 17을 참조하면 밸브 시트(16)는 밸브 포트(17)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따르면 밸브 포트(17)는 밸브 시트(16)를 직접 가공하여 형성할 수도 있다.
밸브 포트(17)은 제1 밸브 포트 원추형 표면(221), 직선 섹션 부분(222) 및 제2 밸브 포트 원추형 표면(223)을 포함할 수 있다.
제1 밸브 포트 원추형 표면(221) 및 제2 밸브 포트 원추형 표면(223)은 각각 직선 섹션 부분(222)의 양 끝단에 각각 배치될 수 있으며, 직석 섹션 부분(222)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.
연장방향에서 특정 테이퍼일 때 원추형 표면의 내측 직경은 점차 증가할 수 있다.
제 1 밸브 포트 원추형 표면(221)의 테이퍼 각 α1은 50 ° ± 20 °의 범위로 설정될 수 있다.
테이퍼 각도가 너무 작은 경우, 제품의 큰 흐름이 저하 될 수있다.
테이퍼 각도가 너무 큰 경우, 본원발명의 소음 저감 효과가 현저하지 않게될 수 있다.
완전히 닫히고 흐름이 허용되지 않은 전자 팽창 밸브(전차 팽창을 위하여 밸브 포트와 접촉한 밸브 니들은 닫힌 상태이고 어떤 유체도 유출되지 않음)의 경우, 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)의 테이퍼 각은 50° ~ 70°사이로 제한될 수 있다.
이것은 너무 작은 테이퍼 각은 밸브 니들과 밸브 포트 사이에 자동 잠금 현상(self-locking phenomenon)을 유발하여 전자 팽창 밸브의 동작성능에 불리한 영양을 미칠 수 있기 때문이다.
제 2 밸브 포트 원추형 표면(223)의 테이퍼 각 α2은 36 ° ± 20 °의 범위로 설정될 수 있다.
만약 테이퍼 각이 너무 크면, 소음 감소 효과도 나빠질 수 있다.
만약 테이퍼 각이 너무 작으면, 제 2 밸브 포트 원추형 표면 (223)의 최대 직경이 연결 파이프 내측 직경보다 더 작거나 더 클수 있고, 따라서 냉각 소음을 유발할 수 있다.
도 20을 참조하면, 밸브 니들(18)은 제1 원추형 표면(181), 제2 원추형 표면(182) 및 밸브 니들(18)의 하단부에 배치된 제3 원추형 표면(183)을 포함할 수 있다.
제1 원추형 표면(181)는 밸브 포트의 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)과 협력할 수 있으며, 제1 원추형 표면(181)의 원추형 각 β1은 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)의 원추형 각 α1보다 20°±10° 정도 작을 수 있으며, α1-β1=20°±10°의 관계를 가질 수 있다.
만약 테이퍼 각의 차이가 너무 작은 경우에는, 최대 흐름이 제한될 수 있을 뿐만아니라 제1 원추형 표면(181) 및 제1 밸브 포트 원추형 표면(221) 사이의 마찰력 또한 증가할 수 있다.
만약 테이퍼 각의 차이가 너무 큰 경우에는, 소음 감쇄 효과에 악영향을 미칠뿐만 아니라 제1 원추형 표면(181) 및 제1 밸브 포트 원추형 표면(221) 사이의 마찰이 악화될 수 있다.
제3 원추형 표면(183)은 흐름 특성의 요구에 따라 배치되거나 제공되지 않을 수 있다.
또한, 완전히 닫히고 흐름이 없는 전자 팽창 밸브는 β1 각의 범위가 40° ~ 60°가 될 수 있다.
만약 각이 감소되면 밸브 니들과 밸브 포트 사이에 자동 잠금 현상이 발생할 수 있으며, 전자 팽창 밸브의 작동 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
유체에 의한 노이즈를 감소하기 위하여 밸브 시트(16)은 제1 챔버 F1 및 제2 챔버 F2를 포함할 수 있다.
제1 챔버 F1는 일반적으로 할로우 및 실린더 형상을 가질 수 있으며 내측 직경이 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)의 최대 직경과 동일할 수 있으며, 제1 챔버 F1에 의해 형성된 원추형 챔버 및 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)은 원할하게 이동되어 질 수 있으며 상기 두 챔버 사이에 유체가 흐를 때 발생된 노이즈는 감소할 수 있다.
또한, 제2 챔버 F2는 밸브 시트16의 측면에 배치될 수 있으며 제1 연결 파이프(14)의 중심축(center axis)과 일치하는 축을 가질 수 있다.
제1 연결 파이프(14)를 통해 전자 팽창 밸브에 유체를 유입하는 경우에, 제2 챔버 F2를 통해 흐르는 유체는 밸브 시트(16)의 내측 챔버(inner chamber)에 유입된 다음에 밸브 포트(17)를 통해 제2 연결 파이프(15)로 흐를 수 있다.
본 실시 예에 따르면 제1 챔버 F1의 내측 직경 D1은 제2 챔버 F2의 내측 직경 D2과 거의 동일할 수 있으며, 제1 챔버 F1의 단면적(cross sectional area) S1 및 밸브 포트의 직선 섹션 부분(22)의 단면적 S2는 2≤S1/S2≤5의 관계를 가질 수 있다.
제1 밸브 포트 원추형 표면(221)의 높이 d1은 제2 밸브 포트 원추형 표면(223)의 높이 d3와 동일하고, 상기 d1 또는 높이 d3와 높이와 직선 섹션 부분(222)의 높이 d2의 비율은 2≤d1/d2≤10, or 2≤d3/d2≤10의 관계를 가질 수 있다.
만약 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)의 높이가 너무 작은 경우에, 노이즈 감쇄 효과(noise reduction effect)가 명백하지 아니하고, 만약 높이가 증가하는 경우에는 제조비용은 급격하게 증가하는 반면에 노이즈 감쇄 효과는 선형적으로 향상되지는 아니할 수 있다.
도 19 및 20을 참조하면 본 실시 예에 따르면 밸브 포트를 떠나 완전히 열린 상태에 도달하는 밸브 니들의 공정이 도시되어 있으며, 플로우 채널(flow channels)은 젭 원추형 표면(181)과 밸브 포트의 제1 밸브 포트 원추형 표면(221) 사이에 고리형 단면(annular cross section)이 형성될 수 있으며, 고리형 플로우 채널의 영역은 밸브 포트로부터 밸브 시트의 내측 챔버로 점차 증가될 수 있다.
따라서 제1 밸브 포트 원추형 표면(221)은 플로우 영역을 밸브 포트로부터 밸브 시트의 내측 챔버로 천천히 변경할 수 있으며, 유체가 밸브 포트를 통하여 지나는 경우에 플로우 영역은 급격하게 변경되지 않으며, 따라서 최대한 거품이 발생하는 것을 방지할 수 있으며 소음을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 펄스에 따라 동작되는 전자 팽창 밸브에 상기 펄스를 인가하는 전자기 코일;
    밸브 포트를 구비하는 밸브 몸통; 및
    상기 밸브 포트와 협력하여 전자 팽창 밸브의 유동을 조정하는 밸브 니들을 포함하며,
    상기 밸브 니들은 메인 몸통 섹션 및 상기 메인 몸통 섹션에 인접하여 위치한 제1 원추형 표면 부분을 더 포함하고, 상기 밸브 포트는 동일한 직경의 직선 섹션 부분을 포함하며,
    상기 전자기 코일이 제로 펄스를 인가하면 상기 직선 섹션 부분은 밸브 니들 및 제2 평면의 교차표면과 접촉하지 않고, 상기 밸브 니들은 상기 제1 원추형 표면 부분에 위치하며, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝은 상기 제2 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분의 양단에 각각 배치된 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제2 밸브 포트 원추형 표면을 더 포함하고, 상기 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장하고 내측 직경이 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 직선 섹션 부분의 사이의 경계 라인은, 상기 제2 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  4. 제 1 또는 3 항에 있어서,
    상기 제1 원추형 표면 부분의 최대 직경은 상기 직선 섹션 부분의 내측 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  5. 펄스에 따라 동작되는 전자 팽창 밸브에 상기 펄스를 인가하는 전자기 코일;
    밸브 포트를 구비하는 밸브 몸통; 및
    상기 밸브 포트와 협력하여 전자 팽창 밸브의 유동을 조정하는 밸브 니들을 포함하며,
    상기 밸브 니들은 메인 몸통 섹션, 서로 인접하여 순차적으로 배치된 제1 밸브 니들 원추형 표면 및 제2 밸브 니들 원추형 표면을 포함하고;
    상기 제1 밸브 니들 원추형 표면은 제2 밸브 니들 원추형 표면의 테이퍼 각보다 더 큰 테이퍼 각을 가지고;
    상기 밸브 포트는 동일한 직경을 갖는 직선 섹션 부분을 포함하고,
    상기 전자기 코일이 제로 펄스를 인가하면, 상기 직선 섹션 부분은 밸브 니들 및 제2 평면의 교차표면과 접촉하지 않고, 상기 밸브 니들은 상기 제2 밸브 니들 원추형 표면 부분에 위치하며, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝은 상기 제2 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분의 양단에 각각 배치된 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제2 밸브 포트 원추형 표면을 포함하고, 상기 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장하며 내측 직경이 점차 증가하고;
    상기 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 직선 섹션 부분의 사이의 경계 라인은, 상기 제2 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  7. 제 5 또는 6 항에 있어서,
    상기 제2 밸브 포트 원추형 표면의 최대 직경은 상기 직선 섹션 부분의 내측 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분 및 원추형 표면 부분, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝에 위치하는 평면의 교차표면을 포함하고. 상기 밸브 니들은 제2 밸브 니들 원추형 표면에 위치하며, 제2 밸브 니들 원추형 표면의 최대 직경은 밸브 포트의 직선 섹션 포션의 내측 직경보다 더 큰것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 포트는 상기 직선 섹션 부분 및 원추형 표면 부분, 상기 직선 섹션 부분의 윗단 끝에 위치하는 평면의 교차표면을 포함하고, 상기 밸브 니들은 제1 밸브 니들 원추형 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 포트는 순차적으로 배치된 제1 밸브 포트 원추형 표면, 직선 섹션 부분 및 제2 밸브 포트 원추형 표면을 포함하고,
    상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 높이는 d1이고 상기 직선 섹션 부분의 높이는 d2인 경우,제1 밸브 포트 원추형 표면의 높이와 상기 직선 섹션 부분의 높이는 2≤d1/d2≤10의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 밸브 포트 원추형 표면의 높이는 d3이고 상기 직선 섹션 부분의 높이는 d2인 경우, 제2 밸브 포트 원추형 표면의 높이와 상기 직선 섹션 부분의 높이는 2≤d3/d2≤10의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제2 밸브 포트 원추형 표면이 상기 직선 섹션 부분의 양단에 각각 위치하고, 상기 직선 섹션 부분의 축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 연장하며 내측 직경이 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 50°±20°의 범위 내의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 50°에서 70°사이의 범위 내의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 36°±20°의 범위 내의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 밸브 니들은 제1 원추형 표면 및 제2 원추형 표면을 포함하고 ,
    상기 밸브 포트의 제1 밸브 포트 원추형 표면의 테이퍼 각은 α1고, 밸브 니들의 제1 원추형 표면의 테이퍼 각은 β1인 경우,
    상기 제1 원추형 표면은 상기 밸브 포트의 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면과 결합하며, α1-β1=20°±10의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  17. 제 10 항에 있어서,
    밸브 시트는 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하고, 상기 제1 챔버는 제1 밸브 포트 원추형 표면에 인접하여 위치하고, 상기 제1 챔버의 내측 직경은 상기 제1 밸브 포트 원추형 표면의 최대 내측 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 챔버의 내측 직경은 제2 챔버의 내측 직경과 동일하고,
    상기 제1 챔버의 단면적은 S1, 상기 직선 섹션 부분의 단면적은 S2인 경우에,
    제1 챔버의 단면적과 직선 섹션 부분의 단면적은 2≤S1/S2≤5의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
  19. 제 16 항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 250 펄스에 의하여 밸브로부터 밸브 니들이 멀어지는 동안에 고리모양의 단면적을 가지는 플로우 채널이 제1 밸브 포트 원추형 표면 및 제1 원추형 표면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 팽창 밸브.
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