專利名稱:電動切換閥及冷凍冷藏冰箱用制冷循環的制作方法
技術領域:
本發明涉及通過步進電機回轉驅動滑塊來分配冷媒的電動切換閥,該電動切換閥應用于冷凍冷藏冰箱的冷凍循環中用以向冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器合理地分配冷媒具有明顯的優勢。
背景技術:
特開2002-122366號日本公開特許公報[專利文獻1]公開了一種電動切換閥,它是在閥座上設置一個入口流路和兩個位于相離位置上的出口流路,被回轉驅動的滑塊在閥座的對面上,形成由開放區和非開放區構成的流路開閉形狀部,從而在滑塊轉動時,通過所述流路開閉形狀部與兩個出口通路的位置變化可以把入口流路的冷媒分配給兩個出口流路。
特開2002-295694號日本公開特許公報[專利文獻2]公開了一種電動閥,它是在回轉動作的滑塊的上下平坦面上設置鏡面對稱的彼此貫通的圓弧狀槽,通過滑塊的回轉動作,從正反任意流動方向控制出口從全閉到全開的流量。
特開2002-39661號日本公開特許公報[專利文獻3]公開了一種電動閥,它通過回轉動作移動滑塊位置,切換冷媒流路。
專利文獻1的電動切換閥中,滑塊上的流路開閉形狀部通過肋狀隔壁部分成開放領域和非開放領域,由于非開放領域呈口袋形狀,所以滑塊端面結構必須要有肋狀隔壁部,這種滑塊端面具有突起部且分領域的結構和形狀比較復雜,可能造成高成本。而且,在非開放領域內,冷媒從2個出口流路流出的同時,兩個出口流路的流出量是不可調節的,難以達到理想的使用要求。進一步的,基于流路開閉形狀部的結構,其中任一個出口流路在導通與關閉兩個狀態之間轉換時都是快速,即滑塊的一個小角度轉動就可以實現導通與關閉兩個狀態之間的轉換,因此,若想通過使滑塊轉動一個小角度而令任一個出口流路工作于半導通狀態都是困難的,難以控制的。
在專利文獻2中,由于滑塊上下平坦面上分別設置有圓弧狀槽,從正反任意方向控制流量,因此,回轉動作的滑塊滑動的閥座面必須分別對向圓弧狀槽設置,電動閥結構變得復雜。另外,上述圓弧狀槽有貫通孔,及以貫通孔為起點的槽的截面積逐漸減小而形成一個終點,這種結構僅對一個冷媒出口通路控制,完全沒有考慮所述圓弧狀槽切換兩個出口通路冷媒的流出。
在專利文獻3中,C字狀的突起部沿著滑塊下面的圓周部而設置,在沒有此突起部的地方設置了扇形的接觸部,在滑塊下面形成突起部和接觸部的突部,所以滑塊結構比較復雜。
且,關于使用以前的電動切換閥的冷凍冷藏冰箱的冷凍循環,已經公開了通過電動切換閥的滑塊回轉動作將冷媒經兩個導出口向冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器進行分配的技術方案,但是基于前述電動切換閥的兩個出口流路難以工作于半導通狀態、以及同時向外流出冷媒時兩個出口流路的流出量不可調節的頑癥,就使得冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器只能在滿載工作(即最大的冷媒流量下工作)和停止工作(即無冷媒流經蒸發器)兩種狀態之間選擇,而沒有介于兩個工作狀態之間的中間狀態,在實際使用中,這種中間的工作狀態對節能、冷凍和冷藏效率以及蒸發器的使用壽命是有積極作用的。
發明內容
本發明首先要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現有用于分配冷媒的電動閥結構復雜、制造成本高、對冷媒的分配不夠合理等缺點,提供一種結構簡單化、可降低制造成本以及能夠更合理地分配冷媒的電動切換閥。為此,采用以下技術方案一種電動切換閥,它包括外殼,該外殼內部構成閥腔;一個與所述閥腔相通的導入口以及設置在面向所述閥腔的一個平坦密封面上的兩個導出口;由裝在外殼外的定子和裝在上述閥腔內的轉子構成的步進電機;
由上述步進電機的轉子驅動而通過其密封面在所述平坦密封面上轉動以改變兩個導出口開閉狀態的滑塊;其特征在于所述滑塊上開設一貫通孔,該貫通孔的一個端口與所述閥腔連通,其另一個端口為月牙形并位于滑塊面向所述平坦密封面的密封面上,由此通過滑塊在所述平坦密封面上的轉動而改變月牙形槽與兩個導出口的位置以實現兩個導出口開閉狀態的變換。
作為對上述技術方案的進一步完善和補充,本發明的電動切換閥還包括以下附加技術特征所述月牙形槽的大小設定為在滑塊轉動的行程內能夠與兩導出口同時連通,或者在滑塊轉動的行程內能夠與一個導出口完全錯位而與另一個導出口連通,或者在滑塊轉動的行程內能夠同時與兩個導出口完全錯位,或者上述三者之間的相互結合。以便使兩個導出口能夠同時工作于現有的幾種組合狀態以及下文述及的中間狀態。
所述整個貫通孔的截面呈月牙狀。所述貫通孔的截面自滑塊密封面的一端向另一端遞增。以便于加工并可正確地控制流出量。
根據以上結構,由于滑塊上設置有月牙形槽,滑塊結構簡單,有利于實現低成本;且通過滑塊在所述平坦密封面上的轉動而改變月牙形槽與兩個導出口的位置以實現兩個導出口開閉狀態的變換,尤其是基于月牙形槽的形狀,使得可以通過改變與該月牙形槽連通(對應的)的導出口相對該月牙形槽的位置來改變該導出口的冷媒流量,使流量趨于合理,而且,同樣基于月牙形槽在滑塊轉動的方向上具有緩慢漸變的特性,從而可以使滑塊具有足夠大的轉動角度來實現對該特定的導出口的冷媒流量的改變;顯然的,當月牙形槽的大小設定為在滑塊轉動的行程內能夠與兩導出口同時連通,即可實現對兩個導出口的冷媒流量的改變。
本發明其次要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現有冷凍冷藏冰箱用冷凍循環工作狀態不足的缺陷,提供一種在電動切換閥的兩個出口流路同時向外流出冷媒時仍然可以使冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器工作于滿載工作與停止工作兩種狀態之間的中間狀態,以對節能、冷凍和冷藏效率以及蒸發器的使用壽命起積極作用。為此,采用以下技術方案
一種含有前述限定的電動切換閥的冷凍冷藏冰箱用制冷循環,其特征在于,從壓縮機吐出口送出并流經冷凝器的冷媒由所述的電動切換閥分配給冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器,再回到上述壓縮機吸入側實現循環。
由于該冷凍冷藏冰箱用冷凍循環使用了本發明前述的電動切換閥給冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器分配冷媒,從而使得冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器可以工作于在滿載工作與停止工作兩種狀態之間的中間狀態,對冰箱的節能、冷凍和冷藏效率以及蒸發器的使用壽命是有積極作用的。
圖1為本發明的電動切換閥的縱截面圖;圖2(A)為圖1所示電動切換閥的閥體的縱截面結構示意圖;圖2(B)為圖2(A)的R向平面圖;圖3(A)為圖1所示電動切換閥的滑塊的縱截面結構示意圖;圖3(B)為圖3(A)的K向平面(滑動面)圖;圖4(A)~4(D)為向圖1所示電動切換閥的定子線圈施加0、18、36、54個脈沖時滑塊在閥體的(平坦密封面)上轉動的四個位置示意圖;圖5為本發明使用了圖1所示電動切換閥的冷凍冷藏冰箱冷凍循環圖。
圖中1-步進電機,1A-入口管,1C-出口管,10-電動切換閥,11-外罩,12-線圈,13-磁轉子,131-磁轉子下端部,2-閥體,2A-入口孔,2B-第二導出口,2C-第一導出口,21-止位銷,22-閥腔,23-閥體上面,24-座面(平坦密封面),25-焊接臺階,3-閥軸,31-閥軸上端,32-閥軸下端,33-上軸受部,34-下凹部,35-上凹部,36-耐磨性非金屬材料,37-下軸受部,38-彈簧,4-滑塊,41-滑塊的貫通孔,411-滑塊上面,412-滑塊下面,413-月牙形槽,S1、S2-月牙形槽端部,42-軸孔,43-切口部(刻槽),e-銷安裝孔;C0-壓縮機,D-吐出側,S-吸入側,C1-從吐出側D流入冷媒的冷凝器,Re-冷藏室蒸發器,P1、P2-毛細管;Fe-冷凍室蒸發器,P冷媒接管。
具體實施例方式
圖1中,電動切換閥10主要包括步進電機1、閥體2、滑塊4及閥軸3。外罩11由非磁性金屬如不銹鋼制成,呈底倒置筒狀,在其外側配置有線圈12,在其內側通過外罩11及呈近似H字形狀磁性材料如鐵氧體制成的磁轉子13固定在閥軸3上來支撐,磁轉子13與線圈12(定子)構成步進電機1,上述磁轉子13可以隨閥軸3一起轉動,此轉動范圍限定在一定角度如360°以內,此限制是磁轉子13的下端部131接到設置在閥體2的閥座面上面圓周邊附近上的止位銷21上進行的。銷21上包有可以減小上述接觸的接觸音的材料如HNBR材料。
閥軸3的上端31和下端32由軸受部支撐。上述軸受部33是由設置在外罩11底部的凹部上的具有潤滑功能的耐磨性非金屬材料36如PTFE構成的,上端31通過凹部35來支撐。下部軸受部37由閥體2中心部的凹部34上的材料36構成,閥軸3的下端32被支撐在凹部34內。
外罩11的下端開口部111與閥體2焊接如等離子焊接固定而成,外罩11和閥體2形成閥腔55空間,形成冷媒流路。
與外罩11的下端開口部111一體化設置的閥體2如圖2所示,它的縱截面呈圓盤狀由如金屬1Cr18Ni9Ti制成。閥體2的上面23中心處形成有構成下部軸受部37的凹部34,閥體2上下有一定的寬H如8mm及直徑D如17.5mm。閥座上面23的上開設有作為入口孔和導出口的孔2A及2C,入口管1A及出口管1C分別從入口孔2A及導出口2C下側進行焊接(如銀釬焊焊)接形成流體通路。入口管1A及出口管1C出口分別與上述入口孔2A及導出口2C連通。25為與外罩11的下端進行焊接的臺階,上述閥孔2A及2C設置在如圖2(B)閥體2的平面圖所示的位置,即與入口管1A連通的入口孔2A設置在閥體直徑方向,與2C保持一定距離。在離導出口2C一定距離的圓周方向上穿設有作為第2導出口的導出口2B,位于構成下部軸受部37的凹部34周圍。因此,第1導出口2C和第2導出口2B相互保持一定距離,從入口孔2A徑向遠離,設置在圓周方向上。第2導出口2B上,第2出口管1B的連通跟第1出口管1C連通一樣。另外,孔e上設置銷21,用于定位。閥軸3設置沿著外罩11的中心線的上下方向上,其兩端由上部軸受部33和下部軸受部37支撐,在閥軸3的下端裝有可在閥體2的座面24上轉動滑動的滑塊。
滑塊4如圖3(A)縱截面圖所示,呈圓盤形,由樹脂如PPS構成。
圖中,上下貫通的貫通槽41為圓盤形并從上面411穿到下面412上,42為圓盤形上下貫通的軸孔,閥軸3的下端部可嵌合進去,用來固定滑塊4。43為在滑塊4側面形成的刻槽,該刻槽43與轉子13下端延長部131在閥腔22內結合,連接滑塊4和磁轉子13,通過磁轉子13的轉動,設定滑塊4的回轉位置。
滑塊4與轉子13之間裝有彈簧38,彈簧38在閥腔22內被裝在滑塊4與轉子13之間,把滑塊4壓在閥體2的座面24(平坦密封面)上。滑塊4在閥體2的座面24上滑動來驅動回轉,在滑塊下面412滑動面(密封面)上的貫通孔41在圖3(B)平面圖所示的上面411上,沿著滑塊4的軸孔42圓周邊緣構成月牙形槽413。
貫通滑塊4呈月牙形的槽413從如最大槽寬為0.3~0.7mm部分L向圓周的2個方向直徑逐漸減小,最小的直徑設定為2個端部S1及S2。
這種結構的滑塊4中,通過施加給線圈12脈沖勵磁,驅動磁轉子13,閥軸3也同時轉動,滑塊4在閥腔22內轉動,其下面412在閥體2的座面24上滑動,月牙形槽413在第一導出口2C及第二導出口2B上移動,槽413的大小可以同時與第一導出口2C及第二導出口2B重疊,從而來控制閥腔22內入口孔2A流入的冷媒的各導出口的流通。
即,隨著磁轉子13的回轉,如圖4(A)所示滑塊4在閥體2的座面24上進行滑動,月牙形槽413與第一導出口2C及第二導出口2B重疊,此位置時,施加給電動切換閥10的脈沖為零,相當于啟動狀態,月牙形槽413位于兩導出口2C、2B全開的位置。
圖4中2A為流入口,省略了銷21的安裝孔e,由于槽413設定了其最大寬度為0.3-0.7mm,導出口2C及2B的直徑如1.2mm,則隨著槽413寬度的變化,導出口2C及2B的流通面積出現變化,通過流入口2A流入閥腔22、再經過導出口2C及2B流出的冷媒流量就得到了控制。
在閥塊4的閥體2閥座面24上滑動時,閥塊4上的槽413沿圓周邊緣的形狀長度設定為可重疊跨越第1出口2C及第2導出口2B。另,上述槽413沿圓周邊緣的長度可設定在第一出口2C及第二導出口2B兩邊的位置,端部S1和S2互相離開對置或者在一邊對置。此槽413的長度在任意導出口,一邊的端部如端部S1對著第2導出口2B,由于槽413可設定為與第一導出口2C重疊的長度,構成上述槽413的貫通孔41具有自由度,在滑塊上形成。
因此,通過上述槽413可以容易地控制兩導出口的流出冷媒的流量。
由于上述槽413的長度可適當地設定,控制上述流出量時,可以正確地移動上述驅動位置,改變各導出口的流出量。
滑塊4在回轉作動時,由于上述彈簧38的作用,壓到閥體2的閥座面24,緊密地移動,防止移動時的冷媒在閥座面24的泄漏,從而正確地控制導出口2C及2B的流出。上述月牙形槽413形成部分以外,滑塊4的下面412為平坦部,滑塊4在閥座面上的滑動可以順暢地進行,并保持接觸面之間具有適度的壓力,根據滑塊4的移動的位置設定可以針對上述第一導出口2C及第二導出口2B實現。
上述月牙形槽413的其他位置設定如圖4(B)-圖4(D)所示。
圖4(B)-圖4(D)表示在向步進電機施加脈沖時,根據此脈沖數滑塊的滑動產生的月牙形槽413的移動的設定位置圖。圖4(B)-圖4(D)中,與圖4(A)同一符號表示同一部分。
電動切換閥10在啟動初始狀態時,施加的脈沖數為0,如圖4(A)的位置;增加脈沖數,電動切換閥10通過回轉作動,滑塊4在閥體2的上面23的閥座面24上滑動,按箭頭r方向可以移動至圖4(B)所示脈沖0-18過程結束的(第1段的流量調整)位置0-12脈沖階段,月牙形槽413移動,第二導出口2B的流出量減少,12-18的脈沖數階段,月牙形槽413的端部S1離開第二導出口2B的位置,第二導出口2B流量調整為0,第二導出口2B處于全閉狀態;而第一導出口2C的流出量顯示的是不變化的位置設定狀態。
其次,圖5(C)所示為脈沖數為18-36(第2段的流量調整)過程結束的狀態月牙形槽413處于脈沖數18-30階段,維持第2導出口2B全閉狀態,維持第一導出口2C的具有流出量;脈沖數30-36階段中,月牙形狀槽413使第一導出口2C的流出量發生減小,直至為零,月牙形狀槽413的端部S1離開第一導出口2C,第一導出口2C處于全閉狀態;而第二導出口2B維持全閉狀態。
圖5(D)所示為脈沖數為36-54(第2段的流量調整)過程結束的狀態脈沖數為42-52的過程中,月牙形槽根據施加的脈沖數調整第2導出口2B的流量,使其發生變化,月牙形狀槽413的端部S1對著第1出口2C離開,第1導出口2C維持全閉狀態。
逆方向施加脈沖時,上述滑塊4的滑動與箭頭方向r相反方向滑動,上述月牙形槽413的移動與箭頭r相反,上述圖4(B)-圖4(D)的位置設定為相反方向。
上述發明的實施方式中的電動切換閥10可用于冷凍冷藏冰箱用冷凍循環。
圖5為冷凍冷藏冰箱冷凍循環圖。C0為壓縮機,D為吐出側,S為吸入側,C1為從吐出側D流入冷媒的冷凝器,冷凝器C1的冷媒供給電動切換閥10,通過入口孔流入閥腔22。Re為冷藏室蒸發器,由電動切換閥10導出口流出,經過的毛細管P1提供冷媒。Fe為冷凍室蒸發器,由電動切換閥10的導出口流出經過毛細管P2提供冷媒的同時,蒸發器Re的冷媒也被提供。蒸發器Fe的冷媒回到壓縮機C0吸入側S,P為冷媒接管。
冷凍循環中,電動切換閥10的第2導出口2B處于打開狀態時,壓縮機C0吐出側D的冷媒經過毛細管P1提供給蒸發器Re,通過蒸發器Fe回到壓縮機C0吸入側S。
電動切換閥10的第1導出口2C處于打開狀態時,壓縮機C0吐出側D的冷媒經過毛細管P2提供給蒸發器Fe,回到壓縮機C0吸入側S。
在冷媒循環之上,壓縮機C0啟動時,脈沖數為0的電動切換閥10啟動狀態時,上述圖4(A)所示,兩導出口2C及2B流出的冷媒給供給蒸發器Fe及Re,發揮高質量的冷卻效果。
冷藏室溫度快接近設置溫度狀態,按第一段控制中的滑塊4的設定位置,調節導出口2B流量,以達到最佳制冷效果,直到冷藏室達到設置溫度,到時冷凍室快達到設置溫度,轉換到按第二段控制中的滑塊4的設定位置,調節器導出口2C的流量,直至冷凍時達到設置溫度,出口2B、2C控制在全閉狀態,壓縮機C0停機,將冷凝器內C的制冷劑截流貯存在冷凝器C內;壓縮機C0停機狀態冷藏室和冷凍室均要求制冷時,啟動壓縮機C0,實施第一段控制中的滑塊4的位置設定;壓縮機C0停機狀態冷凍室單獨要求制冷時,啟動壓縮機C0,實施第一段控制中的滑塊4的位置設定;壓縮機C0停機狀態冷藏室單獨要求制冷時,啟動壓縮機C0,實施第一段控制中的滑塊4的位置設定;上述圖5中的冷凍循環中,由于可選擇冷藏室或者冷凍室的制冷,變化冷媒流量,可提供一種制冷效果較好的冷凍冷藏冰箱用的冷凍循環。
權利要求
1.一種電動切換閥,它包括外殼,該外殼內部構成閥腔;一個與所述閥腔相通的導入口以及設置在面向所述閥腔的一個平坦密封面上的兩個導出口;由裝在外殼外的定子和裝在上述閥腔內的轉子構成的步進電機;由上述步進電機的轉子驅動而通過其密封面在所述平坦密封面上轉動以改變兩個導出口開閉狀態的滑塊;其特征在于所述滑塊上開設一貫通孔,該貫通孔的一個端口與所述閥腔連通,其另一個端口為月牙形并位于滑塊面向所述平坦密封面的密封面上,由此通過滑塊在所述平坦密封面上的轉動而改變月牙形槽與兩個導出口的位置以實現兩個導出口開閉狀態的變換。
2.根據權利要求1所述的電動切換閥,其特征在于所述月牙形槽的大小設定為在滑塊轉動的行程內能夠與兩導出口同時連通。
3.根據權利要求1或2所述的電動切換閥,其特征在于所述月牙形槽的大小設定為在滑塊轉動的行程內能夠與一個導出口完全錯位而與另一個導出口連通。
4.根據權利要求3所述的電動切換閥,其特征在于所述月牙形槽的大小設定為在滑塊轉動的行程內能夠同時與兩個導出口完全錯位。
5.根據權利要求1或2所述的電動切換閥,其特征在于所述月牙形槽的大小設定為在滑塊轉動的行程內能夠同時與兩個導出口完全錯位。
6.根據權利要求1所述的電動切換閥,其特征在于所述整個貫通孔的截面呈月牙狀。
7.根據權利要求6所述的電動切換閥,其特征在于所述貫通孔的截面自滑塊密封面的一端向另一端遞增。
8.一種含有1~7任一項權利要求限定的電動切換閥的冷凍冷藏冰箱用制冷循環,其特征在于,從壓縮機吐出口送出并流經冷凝器的冷媒由所述的電動切換閥分配給冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器,再回到上述壓縮機吸入側實現循環。
全文摘要
一種電動切換閥,它在滑塊上開設一貫通孔,該貫通孔的一個端口與所述閥腔連通,其另一個端口為月牙形并位于滑塊面向所述平坦密封面的密封面上,由此通過滑塊在所述平坦密封面上的轉動而改變月牙形槽與兩個導出口的位置以實現兩個導出口開閉狀態的變換。該電動切換閥結構簡單、可降低制造成本以及能夠更合理地分配冷媒,應用于冷凍冷藏冰箱的冷凍循環中用以向冷凍室蒸發器和冷藏室蒸發器合理地分配冷媒具有明顯的優勢。
文檔編號F16K31/04GK1971111SQ20051006172
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月25日 優先權日2005年11月25日
發明者陳斌, 張勝昌 申請人:浙江三花制冷集團有限公司