KR100196729B1

KR100196729B1 - 온도식 팽창 밸브

Info

Publication number: KR100196729B1
Application number: KR1019960028176A
Authority: KR
Inventors: 사토루 오카다
Original assignee: 오가와 마사히사; 태평양공업주식회사
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1999-06-15
Also published as: US5961038A; KR970007193A

Abstract

본 발명의 온도식 팽창 밸브는 밸브 본체와, 증발기로 보내지는 냉매의 유량을 조정하기 위한 조정 기구와, 증발기에서 압축기를 향해 보내지는 냉매의 온도에 의해 조정 기구를 제어하는 제어 기구를 구비한다. 밸브 본체는 냉매를 도입하기 위한 제1통로와, 도입된 냉매를 증발기로 보내기 위한 제2통로와, 증발기에서 압축기를 향해 보내지는 냉매를 통과시키기 위한 제3통로를 구비한다. 조정기구는 제1통로와 제2통로를 연결하는 오리피스와 오리피스의 개방량을 조정하기 위한 밸브 부재를 구비한다. 제어 기구는 가스를 봉입한 감열실과 감열실내의 압력에 의해 변위하는 다이어프램을 구비한다. 밸브 본체는 제3통로와 연결되고, 다이어프램을 사이에 두고 감열실과 마주하는 압력실을 구비하며 샤프트형 전달부재가 축선 방향을 따라 이동 가능하게 지지된다. 전달 부재는 제3통로 및 압력실내의 냉매 온도를 다이어프램을 거쳐 감열실내의 가스에 전달하고, 다이어프램의 변위를 밸브 부재에 전달하도록 제3통로 및 압력실내에 설치된다. 밸브 본체는 합성수지로 형성된다. 금속 부재는 제1통로와 제2통로 사이에 위치하도록 밸브 본체에 장착되어 있다. 금속 부재는 오리피스 및 밸브 부재가 접하는 밸브 시트를 가진다.

Description

온도식 팽창 밸브

본 발명은 공조 장치의 냉동 사이클 안에 포함되는 온도식 팽창 밸브에 관한 것으로, 특히 증발기에서 압축기로 보내지는 냉매의 온도에 따라 증발기로 보내는 냉매의 유량을 조정하는 온도식 팽창 밸브에 관한 것이다.

제4도는 종래의 온도식 팽창 밸브(4)가 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클 안에 포함된 상태를 나타낸 종단면도이다. 공조 장치는 압축기(1), 응축기(2), 리시버(3), 팽창 밸브(4) 및 증발기(5)를 구비하고 있다.

압축기(1)는 전자크러치(도시하지 않음)를 통해 자동차 엔진에 동작 가능하게 연결되고 엔진의 회전력을 받아 구동한다. 압축기(1)는 증발기(5)에서 내보내진 기체 상태의 냉매를 압축한다. 응축기(2)는 압축기(1)에서 압축된 고온, 고압의 기체 상태의 냉매를 자동차 실외 공기와의 열교환에 의해 응축시켜 액상(液狀) 냉매로 만든다. 리시버(3)는 응축기(2)에서 냉각된 액상 냉매를 일시 저장한다. 리시버(3)는 냉매 속에 포함된 수분이나 먼지를 제거하기 위한 건조기(도시하지 않음)를 내장하고 있다. 팽창 밸브(4)는 리시버(3)에서 보내진 액상 냉매를 팽창시켜서 저온, 저압의 무상(霧狀) 냉매로 만든다. 증발기(5)는 팽창밸브(4)에서 보내진 무상 냉매를 자동차 실내로 보내는 공기와의 열교환에 의해 기화시켜 기체 상태의 냉매로 만든다.

종래의 팽창 밸브(4)는 제4도에서와 같이 직육면체를 이루는 금속제 밸브 본체(6)를 가지고 있다. 밸브 본체(6)는 리시버(3)를 거쳐 응축기(2)의 출구와 연결되는 제1유로(7)와, 증발기(5)의 입구와 연결되는 제2유로(8)와, 증발기(5)의 출구와 압축기(1)의 입구를 연결하는 제3유로(9)를 구비하고 있다. 조리개 기구(13)는 제1유로(7)의 안쪽에 설치되어 있다.

조리개 기구(13)는 오리피스(25), 밸브 부재(27) 및 코일 스프링(29)을 구비하고 있다. 오리피스(25)는 제1유로(7)와 제2유로(8)를 연결하며 밸브 본체(6)에 형성되어 있다. 오리피스(25)는 제1유로(7)내에서 입구가 열려 있고, 그 입구 주위에는 밸브 시트(26)가 형성되어 있다. 밸브 부재(27)는 코일 스프링(29)에 의해 밸브 시트(26)쪽으로 편향력을 받는다. 밸브 부재(27)가 밸브 시트(26)에 접촉하게 되면 오리피스(25)는 폐쇄되고, 밸브 시트(26)에서 떨어지게 되면 오리피스(25)는 개방된다.

제어 기구(14) 밸브 본체(6)의 상부에 장착되어 있다. 제어 기구(14)는 윗 뚜껑(16)과 밑 뚜껑(18), 그리고 양 뚜껑(16)(18) 사이에 위치하는 스테인레스제 박판으로 이루어진 다이어프램(diaphragm)(17)을 가지고 있다. 원통 형태의 커플링 튜브(18a)는 밑 뚜껑(18)과 일체로 형성되고, 그 외주면에는 수나사(18b)가 형성되어 있다. 압력실(11)은 제3유로(9)와 연결되어 밸브 본체(6)의 상부에 형성된다. 압력실(11)은 밸브 본체(6)의 상면에서 열려 있고, 그 재주면에는 암나사가 형성되어 있다. 커프링 튜브(18a)의 수나사(18b)를 압력실(11)의 암나사에 체결하는 것에 의해, 제어 기구(14)가 밸브 본체(6)의 상부에 장착된다. 접착제는 나사가 풀어지는 것을 방지하기 위해 체결된 곳에 도포된다.

감열실(10)은 포화 상태에 있는 가스(이하, 간단히 포화 가스라 함)를 봉입(封入)하기 위한 것으로 윗 뚜껑(16)과 다이어프램(17) 사이에 형성된다. 파이프(33)는 윗 뚜껑(16)에 납땜 설치되고, 이 파이프(33)를 통해 감열실(10)내에 포화 가스가 충전된다. 포화 가스 충전 후, 파이프(33)의 선단부를 납작하게 해서 감열실(10)을 잠시 기밀(氣密) 상태가 되게 한다. 그런 다음, 파이프(33)의 선단을 납땜 등의 방법으로 차단함으로써 감열실(10)의 기밀을 유지한다.

지지홀(32)은 밸브 본체(6)의 중심 부분에 형성되고, 제3유로(9)내에서 개방 되어 있다. 감온봉(21)은 그 상단에 접시 모양의 부재(22)를 일체적으로 가지고 있다. 접시 모양의 부재(22)는 밑 뚜껑(18)의 커플링 튜브(18a) 내주면에 수직 방향으로 접동 가능하게 지지되고, 그 상면은 다이어프램(17)에 밀착해 있다. 감은봉(21)은 압력실(11)내에서부터 제3유로(9)를 관통하여 아래쪽으로 연장되어 있고, 그 하단 부분이 지지홀(32)에 수직 방향으로 접동 가능하게 지지되어 있다. 작동봉(24)은 밸브 본체(6)에 수직 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 상기 작동봉의 상단은 감은봉(21)의 하단면에 접하고, 그 하단은 오리피스(25)를 통해 밸브 부재(27)에 접한다.

응축기(2)에서 리시버(3)를 거쳐 제1유로(7)내에 도입된 액상 냉매를 오리피스(25)를 통과하면서 팽창하여 저온 저압의 무상(霧狀) 냉매가 된다. 이 무상 냉매가 제2유로(8)내에 도입되고 증발기(5)로 보내진다. 무상 냉매는 증발기(5)에서 기화되어 기체 상태의 냉매가 되고, 이 기체 상태의 냉매가 팽창 밸브(4)의 제3유로(9)를 통해 압축기(1)에 도입된다.

제3유로(9)를 통과하는 기체 상태의 냉매는 압력실(11)내로 흘러들어간다. 제3유로(9) 및 압력실(11)내에 있는 기체 상태 냉매의 온도는 감온봉(21), 접시 모양의 부재(22) 및 다이어프램(17)을 통해 감열실(10)내에 있는 포화 가스에 전달된다. 따라서 감열실(10)내의 포화 가스는 제3유로(9)를 흐르는 기체 상태 냉매의 온도에 의해 팽창 또는 수축하고, 그에 따라 감열실(10)내의 압력이 변화한다. 이 감열실(10)내의 압력 변화에 의해 다이어프램(17)이 위 또는 아래로 변위하고, 그 변위가 감온봉(21) 및 작동봉(24)을 통해 밸브 부재(27)에 전달된다. 따라서 증발기(5)에서 압축기(1)를 향해 내보내지는 기체 상태 냉매의 온도에 따라 밸브 부재(27)에 의한 오리피스(25)의 개방량이 제어되고, 증발기(5)로 도입되는 무상 냉매의 유량이 조정된다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래의 팽창 밸브(4)는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

(1) 종래의 팽창 밸브(4)의 밸브 본체(6)는 금속제 재료로 형성되기 때문에 열전도율이 높다. 따라서, 팽창 밸브(4) 주위의 온도가 밸브 본체(6)를 통해 압력실(11)내에 있는 기체 상태의 냉매에 전달되기 쉽다. 통상적으로 팽창 밸브는 자동차의 엔진룸내에 배치되는데, 엔진룸내의 온도는 엔진의 발열 등의 영향을 받아 고온이 된다. 따라서 압력실(11)내에 있는 냉매의 온도가 감온봉(21) 등을 통해 감열실(10)내의 포화 가스에 전달될 때 그 감열실(10)내에 있는 포화 가스의 온도가 제3유로(44)를 흐르는 냉매의 온도보다 높아진다. 그 결과 밸브 부재(27)에 의한 오리피스(25)의 개방량이 정확하게 제어되지 못하고 증발기(5)에 도입되는 냉매의 유량이 정확히 조정되지 못한다. 또, 밸브 부재(27)가 빈번하게 개방 또는 폐쇄 동작 됨으로써 증발기(5)에서 자동차 실내로 보내지는 공기의 온도가 단시간 동안 빈번하게 변동하는 현상도 발생한다.

(2) 제1유로(7)내에 도입된 고온, 고압의 액상 냉매는 오리피스(25)를 통과하면서 저온 저압의 무상 냉매가 되어 제2유로(8)내에 도입된다. 그러나 금속제 밸브 본체(6)는 열전도율이 높기 때문에 제1유로(7)내의 고온 액상 냉매와 제2유로(8)내의 저온 무상 냉매 사이의 열 전도를 충분히 차단하지 못한다. 그 결과, 열에너지의 손실이 생겨 공조 장치의 냉방 효율이 저하된다.

(3) 금속제 밸브 본체(6)는 중량이 무겁다. 팽창 밸브(4)는 제1∼3유로(7∼9)에 접속되는 배관에 의해 지지되는 경우가 많은데, 팽창 밸브(4)가 무거우면 진동으로 인해 배관에 큰 부하가 더해져서 배관이 손상될 가능성이 높아진다. 또, 밸브 본체(6)를 금속으로 형성하면 가공에 드는 비용이 상승한다.

밸브 본체(6)를 합성 수지로 형성하면 상기(1)∼(3)의 문제는 해결할 수 있다. 그러나 합성 수지는 금속보다 저강도이기 때문에 밸브 부재(27)가 합성 수지제 밸브 시트(26)에 접촉하는 동작이 반복되면 밸브 시트(26)가 손상될 가능성이 있다. 밸브 본체(6)를 금속으로 형성한 경우에는 오리피스(25) 입구 주위에 밸브 부재(27)와 같은 크기의 스틸볼을 압착시켜서 밸브 시트(26)을 형성하는 것이 보통이다. 이와 같이 밸브 시트(26)를 형성한 경우에는 밸브 부재(27)가 밸브 시트(26)에 접촉했을 때에 양자간에 간격이 생기지 않는다. 그러나 밸브 본체(6)를 합성수지로 형성한 경우에는 밸브 시트(26)를 상기와 같은 방법으로 형성할 수 없기 때문에 밸브 부재(27)가 밸브 시트(26)에 접촉했을 때 양자간에 간격이 생겨 냉매를 확실하게 차단할 수 없다.

(4) 제어 기구(14)는 밑 뚜껑(18)의 커플링 튜브(18a)에 형성된 수나사(18b)를 압력실(11)의 내주면에 형성된 암나사에 체결함으로써 밸브 본체(6)에 부착된다. 밑 뚜껑(18)은 프레스 가공에 의해 저렴한 비용으로 형성할 수 있지만 커플링 튜브(18a)의 수나사(18b)는 절삭 가공으로 형성해야 하고 그 절삭 가공에는 많은 비용이 든다. 또 커플링 튜브(18a)의 수나사(18b)가 풀어지는 것을 방지하기 위해서는 접착제를 사용해야 하므로 제어 기구(14)를 장착하는 작업이 번거로워진다.

(5) 감온봉(21)의 하단 부분은 밸브 본체(6)에 형성된 지지홀(32)에 의해 지지되어 있지만, 감온봉(21)의 상단 부분은 밸브 본체(6) 체결된 밑 뚜껑(18)의 커플링 튜브(18a) 내주면에 의해 지지되어 있다. 다시 말하면, 감온봉(21)의 하단 부분이 밸브 본체(6)에 직접 지지되어 있는데 대해 감온봉(21)의 상단 부분은 밸브 본체(6)에 커플링 튜브(18a)를 통해 간접적으로 지지되어 있다. 그런데 밸브 본체(6)에 직접 형성된 지지홀(32)과 밸브 본체(6)에 체결된 커플링 튜브(18a)를 동심축상에 정확하게 위치시키기가 어렵기 때문에 감온봉(21)의 움직임이 원활하지 못해 밸브 부재(27)의 동작에 지장을 준다.

감온봉(21)은 예를 들어 원기둥 형태의 금속제 재료를 절삭 가공해서 형성한다. 그런데 감온봉(21)은 그 상단에 접시 모양의 부재(22)을 일체적으로 가지고 있어 외경(外經)이 부분적으로 크게 다르다. 이로 인해 감온봉(21)의 외경이 작은 부분의 절삭 가공시 재료의 절삭량이 너무 많아 재료의 많은 부분이 못쓰게 된다.

(6) 제어 기구(14)의 감열실(10)내에 포화 가스를 충전할 때 사용되는 파이프(33)는 윗 뚜껑(16) 위에 크게 돌출 설치되어 있다. 이로 인해 팽창 밸브(4)를 냉동 사이클 안에 넣어 때 파이프(33)가 엔진룸내의 부품에 부딪혀 변형되고, 최악의 경우에는 파이프(33)가 파손되어 감열실(10)내의 포화 가스가 누설된다. 이것을 방지하기 위해서는 엔진룸내에 팽창 밸브(4)를 배치하기 위한 넓은 공간을 확보할 필요가 있다.

감열실(10)내에 포화 가스를 봉입(封入)할 때에는, 먼저 윗 뚜껑(16)에 납땜된 파이프(33)를 세정한 후에 포화 가스를 충전하고, 그 후 파이프(33)의 선단 부분을 납작하게 한 다음 납땜 작업을 한다. 이와 같은 봉입 작업은 자동화가 어렵고, 제조 비용이 많이 든다.

본 발명의 목적은 주위 온도의 영향을 받지 않고 밸브 부재에 의한 오리피스의 개방량을 정확하게 제어할 수 있는 경량의 팽창 밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 밸브 시트가 손상되지 않고, 밸브 부재가 밸브 시트와 접촉했을 때 양자간에 간격이 생기지 않는 팽창 밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 밸브 부재의 동작을 제어하기 위한 제어 기구를 밸브 본체에 용이하고 확실하게 설치할 수 있는 팽창 밸브를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 감은봉의 움직임이 원활한 팽창 밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 포화 가스를 감열실내에 용이하고 확실하게 봉입할 수 있는 콤팩트한 팽창 밸브를 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 일실시예인 팽창 밸브가 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클안에 포함된 상태를 나타낸 종단면도이다.

제2도는 제1도의 2-2선에 따른 부분 확대 단면도이다.

제3a도는 본 실시예의 팽창 밸브를 사용했을 때, 응축기 출구에서의 압력, 증발기 입구에서의 압력, 증발기 출구에서의 압력 및 증발기에서 자동차 실내로 보내지는 공기의 온도 변화 상태를 각각 나타낸 그래프이다.

제3b도는 종래의 팽창 밸브를 사용했을 때, 응축기 출구에서의 압력, 증발기 입구에서의 압력, 증발기 출구에서의 압력 및 증발기에서 자동차 실내로 보내지는 공기의 온도 변화 상태를 각각 나타낸 그래프이다.

제4도는 종래의 팽창 밸브가 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클 안에 포함된 상태를 나타낸 종단면도이다.

본 발명의 온도식 팽창 밸브는 밸브 본체와, 증발기로 보내지는 냉매의 유량을 조정하기 위한 조정 기구와, 증발기에서 압축기를 향해 보내지는 냉매의 온도에 의해 조정 기구를 제어하는 제어 기구를 구비한다.

밸브 본체는 냉매를 도입하기 위한 제1통로와, 도입된 냉매를 증발기로 보내기 위한 제2통로와, 증발기에서 압축기를 향해 보내지는 냉매를 통과시키기 위한 제3통로를 구비한다. 조정 기구는 제1통로와 제2통로를 연결하는 오리피스와 오리피스의 개방량을 조정하기 위한 밸브 부재를 구비한다. 제어 기구는 가스를 봉입한 감열실과 감열실내의 압력에 의해 변위하는 다이어프램을 구비한다. 밸브 본체는 제3통로와 연결되고, 다이어프램을 사이에 두고 감열실과 마주하는 압력실을 구비하며 샤프트형 전달부재가 축선 방향을 따라 이동 가능하게 지지된다. 전달 부재는 제3통로 및 압력실내의 냉매 온도를 다이어프램을 거쳐 감열실내의 가스에 전달하고, 다이어프램의 변위를 밸브 부재에 전달하도록 제3통로 및 압력실내에 설치된다. 밸브 본체는 합성수지로 형성된다. 금속 부재는 제1통로와 제2통로 사이에 위치하도록 밸브 본체에 장착되어 있다. 금속 부재는 오리피스 및 밸브 부재가 접하는 밸브 시트를 가진다.

이하, 본 발명을 구체화한 팽창 밸브의 일실시예를 도면을 참조해서 설명하면 다음과 같다. 단, 실시예에서 종래의 기술과 같은 구성의 부재에 대해서는 동일 번호 사용하고, 상세한 설명을 생략한다.

제1도는 본 실시예 온도식 팽창 밸브(40)가 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클 안에 포함된 상태를 나타낸 종단면도이다. 이 팽창 밸브(40)는 합성 수지제 밸브 본체(41)와 조정 기구로서의 조리개 기구(46)와 제어기구(54)를 구비하고 있다. 밸브 본체(41)를 형성하는 합성수지로는 폴리페닐렌 설파이드 수지가 바람직하다. 이 폴리페닐렌 설파이드 수지는 고강도이고 내열 성능이 뛰어나며 냉매및 그 냉매 속에 포함된 윤활유로 인해 질이 떨어지지 않고, 또 열에 의한 크기의 변화가 적다.

밸브 본체(41)는 리시버(3)를 거쳐 응축기(2)의 출구와 연결되는 제1유로(42)와, 증발기(5)의 입구와 연결되는 제2유로(43)과, 증발기(5)의 출구와 압축기(1)의 입구를 연결시키는 제3유로(44)를 구비하고 있다. 제1유로(42)의 안쪽에는 밸브실(45)을 형성하고, 조리개 기구(46)를 이 밸브실(45)내에 설치한다.

조리개 기구(46)는 오리피스(47a)를 가진 금속 부재(47), 밸브 부재(48) 및 코일 스프링(49)을 포함한다. 금속 부재(47)는 예를 들어 알루미늄으로 이루어지고, 제1유로(42)와 제2유로(43) 사이에 위치하도록 밸브 본체(6)에 고정된다. 오리피스(47a)는 제1유로(42)와 제2유로(43)를 연결시키기 위해 금속 부재(47)에 수직방향으로 연장되어 형성된다. 오리피스(47a)는 밸브실(45)내에서 입구가 개방되어 있고, 그 입구의 주위에는 밸브 시트(50)가 형성되어 있다.

뚜껑의 역할을 겸한 조정 나사(51)는 밸브 본체(41)의 하단 부분에 체결되어 있다. 코일 스프링(49)은 밸브실(45)내에서 조정 나사(51)의 상면에 부착되어 있다. 밸브 부재(48)는 지지체(52)를 통해 코일 스프링(49)의 상단에 부착되어 있고, 코일 스프링(49)에 의해 밸브 시트(50)를 향해 편향력을 받는다. 밸브 부재(48)는 밸브 시트(50)에 접함으로써 오리피스(47a)를 폐쇄하고, 밸브 시트(50)에 대한 밸브 부재(48)의 위치에 의해 결정된다. 시일 링(seal ring)(53)은 밸브실(45)냉매가 흘러나오는 것을 방지하기 위해 조정 나사(51)의 외주면에 부착되어있다.

제어 기구(54)는 밸브 본체(41)의 상부에 장착되어 있다. 제어 기구(54)는 제1커버인 윗 뚜껑(55)과. 제2커버인 밑 뚜껑(56)과 양 뚜껑(55)(56) 사이에 위치한 스텐레스제 박판으로 이루어진 다이어프램(57)을 가지고 있다. 윗 뚜껑(55)및 밑 뚜껑(56)은 사이에 다이어프램(57)을 위치시킨 상태에서 그들의 외주 부분을 용접하는 것에 의해 일체적으로 고정된다. 플랜지(41a)는 밸브 본체(41)의 상단 외주 부분에 형성되어 있다. 압력실(58)은 밸브 본체(41)의 상부에 형성되고, 밸브 본체(41)의 상면에 위치한 상태에서 제어 기구(54)의 밑 뚜껑(56)이 패킹(59)을 통해 밸브 본체(41)의 상면에 위치한 상태에서 제어 기구(54) 및 플랜지(41a)의 외주 부분을 원통 형태의 고정판(60)으로 외측에서 둘러싼다. 이 상태에서 고정판(60)은 제어 기구(54) 및 플랜지(41a)의 외주 부분을 지지하기 위해서 그 상부 및 하부를 코킹(caulking)한다. 그 결과, 제어 기구(54)가 밸브 본체(41)의 상부에 장착된다.

이 실시예에서는 원통 형태의 고정판(60)으로 코킹되고 있지만, 제1도에서 점선으로 나타낸 것과 같이 돔 모양으로 프레스 가공된 고정판(60)을 사용해서 윗 뚜껑(55)을 위쪽에서 둘러싸도 된다.

감열실(61)은 윗 뚜껑(55)과 다이어프램(57) 사이에 형성되어 있다. 포화 상태에 있는 HFC-134a 등의 가스(이하, 포화 가스라 함)는 윗 뚜껑(55) 중앙부에 형성된 홀(55a)을 통해 감열실(61)내로 충전된다. 스틸볼(62)은 스풋 용접에 의해 홀(55a)에 고정되어 있다. 홀(55a)이 스틸볼(62)에 의해 폐쇄됨으로써 감열실(61)의 기밀(氣密)이 유지되게 된다. 감열실(61)내에 포화 가스 봉입하는 방법에 대해 설명하면, 포화 가스로 채워진 챔버(chamber)내에 제어 기구(54)를 배치한 상태에서 스틸볼(62)을 스폿 용접으로 홀(55a)에 고정시킴으로써 포화 가스가 감열실(61)내에 봉입된다.

제1지지홀(63)은 압력실(58)과 제3유로(44) 사이에서 밸브 본체(41)내에 형성되고, 수직 방향으로 연장되어 있다. 제2지지홀(64)은 밸브 본체(41)의 중심 부분에 수직 방향으로 연장되어 형성되고, 제3유로(44)에서 개방되어 있다. 제1및 제2지지홀(63)(64)은 오리피스(47a)와 동심축상에 배치되어 있다. 전달 부재인 감온봉(65)은 샤프트(66)와 상기 샤프트(66) 상단에 고정된 접시 모양의 부재(67)로 구성되어 있다. 감온봉(65)은 압력실(58)내에서 제3유로(44)를 통과하여 아래쪽으로 연장되어 있고, 샤프트(66)의 중간 부분 및 하단 부분이 각각 제1지지홀(63) 및 제2지지홀(64)에 수직방향으로 접동 가능하게 삽입되어 지지되고 있다. 접시 모양 부재(67)의 상면은 다이어프램(57)에 밀착해 있다.

제1도 및 제2도에서와 같이, 복수의 홈(63a)은 압력실(58)과 제3유로(44)를 연결시키기 위해 제1지지홀(63)의 내주면에 형성되어 있다.

제1도에서와 같이, 지지홀(68)은 제2지지홀(64)의 하단과 제2유로(43) 사이에서 밸브 본체(41)에 수직 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 지지홀(68)은 오리피스(47a)와 동심축상에 배치되어 있다. 작동봉(69)은 지지홀(28)에 수직 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 작동봉(69)의 상단은 감온봉(65)의 하단면에 접하고, 작동봉(69)의 하단은 오리피스(47a)를 통해 밸브 부재(48)에 접한다. 시일 링(70)은 제2유로(43)와 제3유로(44) 사이를 차단하기 위해 감온봉(65)의 샤프트(66) 하단 부분 외주에 장착되어 있다.

다음으로, 본 실시예의 작용에 대해 설명한다.

압착기(1)에서 압축된 고온 고압의 기체 상태의 냉매는 응축기(2)에서 응축되어 액상 냉매가 된 후, 리시버(3)를 거쳐 팽창 밸브(40)의 제1유료(42)내에 도입된다. 제1유로(42)내의 액상 냉매는 오리피스(47a)를 통과하면서 팽창해 저온 저압의 무상(霧狀) 냉매가 된다. 이 무상 냉매가 제2유로(43)내에 도입되고 증발기(5)로 보내진다. 무상 냉매는 증발기(5)에서 기화되어 기체 상태의 냉매가 되고, 이 기체 상태의 냉매가 팽창 밸브(40)의 제3유로(44)를 통해 압축기(1)에 도입된다.

제3유로(44)를 통과하는 기체 상태의 냉매는 제1지지홀(63)의 홈(63a)을 거쳐 압력실(58)내로 흘러 들어간다. 코일 스프링(49)은 밸브 부재(48) 및 작동봉(69)을 통해 감온봉(65)을 항상 위쪽으로 편향시키고 있다. 따라서 밸브 시트(50)에 대한 밸브 부재(48)의 위치는 코일 스프링(49)의 편향력 및 압력실(58)내의 압력에 의해 감온봉(65)을 위로 미는 힘과 감열실(61)내의 압력에 의해 감온봉(65)을 아래로 미는 힘이 평형을 이루는 위치에 유지된다.

제3유로(44) 및 압력실(58)내에 있는 기체 상태 냉매의 온도는 감온봉(65) 및 다이어프램(57)을 통해 감열실(61)내의 포화 가스에 전달된다. 따라서 감열실(61)내의 포화 가스는 제3유로(44)를 흐르는 기체 상태 냉매의 온도에 따라 팽창 또는 수축하고, 이에 따라 감열실(61)내의 압력이 변화한다. 이 감열실(61)내의 압력 변화에 의해 다이어프램(57)이 위 또는 아래로 변위하고, 그 변위가 감온봉(65) 및 작동봉(69)를 통해 밸브 부재(48)에 전달된다. 따라서 증발기(5)에서 압축기(1) 쪽으로 보내지는 기체 상태 냉매의 온도에 따라 밸브 부재(48)에 의한 오리피스(47a)의 개방량이 제어되고, 증발기(5)에 도입되는 무상 냉매의 유량이 조정된다. 이렇게 해서 팽창 밸브(40)는 증발기(5) 출구에서의 기체 상태 냉매의 과열도가 항상 일정해 지도록 과열 제어를 수행한다.

본 실시예에서는 팽창 밸브(40)의 밸브 본체(41)가 폴리페닐렌 설파이드 수지로 형성되어 있어 밸브 본체(41)의 열전도율이 알루미늄 등의 금속제 재료로 형성된 종래의 밸브 본체에 비해 약 150분의 1이 된다. 그러므로 팽창 밸브(40) 주위의 높은 온도가 압력실(58)내에 있는 기체 상태 냉매에 전달되기가 어려워 압력실(58)내의 냉매 온도는 제3유로(44)를 흐르는 냉매의 온도과 거의 같아지게 된다. 따라서 압력실(58)내에 있는 냉매의 온도가 감온봉(65) 등을 통해 감열실(61)내에 있는 포화 가스에 전달되었을 때 그 감열실(61)내의 포화 가스의 온도는 제3유로(44)를 흐르는 냉매의 온도와 거의 같아지게 된다. 즉, 제3유로(44)를 흐르는 냉매의 온도가 감열실(61)내의 포화 가스에 정확하게 전달된다. 그 결과, 밸브 부재(48)에 의한 오리피스(47a)의 개방량이 정확하게 제어되고, 증발기(5)에 도입되는 냉매의 유량이 정확하게 조정된다.

제3a도는 본 실시예의 팽창 밸브(40)를 주위 온도(T1)가 약 75도인 환경하에서 사용했을 때의, 응축기(2) 출구에서의 압력(P1), 증발기(5) 입구에서의 압력(P2), 증발기(5) 출구에서의 압력(P3) 및 증발기(5)에서 자동차 실내로 보내지는 공기의 온도(T2) 변화 상태를 각각 나타낸 그래프이다. 제3b도는, 종래의 팽창 밸브(4)를 주위 온도(T1)가 약75도인 환경하에서 사용했을 때의, 응축기(2) 출구에서의 압력(P1), 증발기(5) 입구에서의 압력(P2). 증발기 출구에서의 압력(P3) 및 증발기(5)에서 자동차 실내로 보내지는 공기의 온도(T2) 변화 상태를 각각 나타낸 그래프이다.

제3b도에서와 같이, 종래의 팽창 밸브(40)를 약 75도라도 하는 고온의 환경하에서 사용한 경우에는 응축기(2) 출구에서의 압력(P1), 증발기(5) 입구에서의 압력(P2), 및 증발기(5)에서 자동차 실내로 보내지는 공기의 온도(T2)가 빈번하게 변동한다. 이것은 감열실(10)내의 포화 가스가 제3유로(9)를 흐르는 냉매의 온도보다 높아지기 때문에, 밸브 부재(27)가 빈번하게 개방 또는 폐쇄 동작되는 것을 나타낸다. 이에 대해 제3a도에서와 같이, 본 실시예의 팽창 밸브(40)를 사용한 경우에는 주위 온도(T1)가 약 75도로 하는 고온의 환경하에서도 각 압력(P1∼P3) 및 자동차 실내로 보내지는 공기의 온도(T2)가 안정되어 있다.

또, 밸브 본체(41)가 열전도율이 낮은 합성수지로 형성되어 있기 때문에 제1유로(42)내의 고온 액상 냉매와 제2유로(43)내의 저온 무상 냉매 사이의 열의 전도가 억제된다.

그 결과, 열 에너지의 유실을 억제할 수 있어 공조 장치의 냉방 효율이 향상된다.

그리고, 밸브 본체(41)가 합성 수지로 형성되으로써 본 실시예의 팽창 밸브(40)의 중량은 밸브 본체가 알루미늄 등의 금속제 재료로 형성된 종래의 팽창 밸브(4)에 비래 약 2분의 1이 된다. 따라서 제 1∼제3유로(42∼44)에 접속되는 배관이 진동에 의해 손상되거나 하지 않는다. 그리고 합성 수지제인 밸브 본체(41)는 가공에 드는 비용이 저렴하다.

밸브 본체(41)는 합성수지제이지만 오리피스(47a) 및 밸브 시트(50)는 합성 수지보다 고강도인 금속 부재(47)로 형성되고, 그 금속 부재(47)가 밸브 본체(41)에 고정되어 있다.

따라서 밸브 부재(48)가 밸브 시트(50)에 접하는 동작이 반복되어도 밸브 시트(50)가 손상되지 않는다. 또, 오리피스(47a) 입구 주위에 밸브 부재(48)와 동일한 크기의 스틸볼을 압착시켜서 밸브 시트(50)를 형성할 수 있다. 이로 인해 밸브 부재(48)가 밸브 시트(50)에 접촉했을 때 양자간에 간격이 생기지 않아 냉매를 확실하게 차단할 수 있다.

제어 기구(54)는 고정판(60)을 코킹(caulking)에 의해 밸브 본체(41)에 부착한다. 그러므로 종래와는 달리 나사 가공을 수행할 필요가 없어지고, 또 나사가 풀어지는 것을 방지하기 위해 접착제를 사용할 필요도 없으며, 제어 기구(54)를 밸브 본체(41)에 쉽고 확실하게 설치할 수 있다.

감온봉(65) 밸브 본체(41)에 형성된 제1및 제2지지홀(63)(64)에 지지되어 있다. 다시 말하면, 감온봉(65)은 그 중간 부분과 하단 부분 2곳에서 밸브 본체(41)에 직접 지지되어 있어 제1지지홀(63)과 제2지지홀(64)을 서로 동심축상에 위치하도록 벨브 본체(41)에 형성하는 것이 용이하다. 따라서 감온봉(65)의 움직임 및 그 움직임에 따른 밸브 부재(48)의 동작이 원활해진다.

감온봉(65)은 샤프트(66)의 상단에 접시 모양의 부재(67)를 고정시켜 구성된다. 예를 들어 원주 형태의 금속제 재료를 잘삭 가공해서 샤프트(66)를 형성하고, 그리고 금속제 재료를 프레스 가공해서 접시 모양의 부재(67)을 형성한 다음, 양 부품(66)(67)을 코킹 등의 수단에 위해 고정하면 재료를 낭비하는 일 없이 감온봉(65)을 쉽게 형성 할 수 있다. 샤프트(66)와 접시 모양의 부재(67)는 서로 다른 금속제 재료로 형성해도 된다. 이와 같이 하면 감온봉(65)에 의한 열의 전도 상태를 빈틈 없이 조정할 수 있게 된다. 이 경우, 샤프트(66)를 스텐레스로 형성하고 접시 모양의 부재(67)를 알루미늄 또는 황동으로 형성하는 것이 바람직하다.

포화 가스가 윗 뚜껑(55)에 형성된 홀(55a)을 통해 감열실(61)내에 충전된 후, 스틸볼(62)이 스폿 용접으로 홀(55a)에 고정되어, 홀(55a)이 스틸볼(62)로 차단됨으로써 포화 가스가 감열실(61)에 확실하게 봉입된다. 따라서 윗 뚜껑(55) 위로 부품이 돌출하는 일 없이 팽창 밸브(40)가 전체적으로 콤팩트해진다. 따라서 팽창 밸브(40)를 좁은 공간에 배치하는 것이 가능해진다. 홀(55a)을 막기 위한 스틸볼(62)은 홀(55a)에 대해 고정되는 방향이 한정되어 있지 않으므로 홀(55a)에 대한 스틸볼(62)의 고정 작업은 자동화하기 쉽다. 따라서 포화 가스의 봉입 작업이 용이해진다.

또, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위내에서 각부의 구성을 임의로 변경하여 구체화할 수 있다.

본 실시예에서의 팽창 밸브(40)의 밸브 본체(41)가 폴리페닐렌 설파이드 수지로 형성되어 있는 밸브 본체(41)의 열전도율이 알루미늄 등의 금속제 재료로 형성된 종래의 밸브 본체에 비해 약 150분의 1이 된다. 그러므로 팽창 밸브(40) 주위의 높은 온도가 압력실(58)내에 있는 기체 상태 냉매에 전달되기가 어렵고, 압력실(58)내의 냉매 온도는 제3유로(44)를 흐르는 냉매의 온도와 거의 같아지게 된다. 따라서 압력실(58)내에 있는 냉매의 온도가 감온봉(65) 등을 통해 감열실(61)내에 있는 포화 가스에 전달되었을 때 그 감열실(61)내의 포화 가스의 온도는 제3유로(44)를 흐르는 냉매의 온도와 거의 같아지게 된다. 즉, 제3유로(44)를 흐르는 냉매의 온도가 감열실(61)내의 포화 가스에 정확하게 전달된다. 그 결과, 밸브 부재(48)에 의한 오리피스(47a)의 개방량이 정확하게 제어되고, 증발기(5)에 도입되는 냉매의 유량이 정확하게 조정된다.

Claims

밸브 본체(41)와, 증발기(5)로 보내지는 냉매의 유량을 조정하기 위한 조정 기구(46)와, 상기 증발기(5)에서 압축기(1)를 향해 보내지는 냉매의 온도에 의해 상기 조정 기구(46)를 제어하는 제어 기구(54)를 구비하고, 상기 밸브 본체(41)는 냉매를 도입하기 위한 제1통로(42)와 도입된 냉매를 상기 증발기(5)로 보내기 위한 제2통로(43)와, 상기 증발기(5)에서 상기 압축기(1)를 향해 보내지는 냉매를 통과시키기 위한 제3통로(44)를 구비하고, 상기 조정 기구(46)는 상기 제1통로(42)와 상기 제2통로(43)를 연결하는 오리피스(47a)와 상기 오리피스(47a)의 개방량을 조정하기 위한 밸브 부재(48)를 구비하고, 상기 제어 기구(54)는 가스를 봉입한 감열실(61)과 상기 감열실(61)내의 압력에 의해 변위하는 다이어프램(57)을 구비하고, 상기 밸브 본체(41)는 상기 제3통로(44)와 연결되고, 상기 다이어프램(57)을 사이에 두고 상기 감열실(61)과 마주하는 압력실(58)을 구비하고, 상기 밸브 본체(41)에는 샤프트형 전달부재(65)가 상기 축선 방향을 따라 이동 가능하게 지지되고, 상기 전달 부재(65)는 상기 제3통로(44) 및 상기 압력실(58)내의 냉매 온도를 상기 다이어프램(57)을 거쳐 상기 감열실(61)내의 가스에 전달하고, 상기 다이어프램(57)의 변위를 상기 밸브 부재(48)에 전달하도록 상기 제3통로(44) 및 상기 압력실(58)내에 설치되는 팽창 밸브에 있어서, 상기 밸브 본체(41)가 합성수지로 형성되고, 상기 제1통로(42)와 상기 제2통로(43)사이에 위치하도록 상기 밸브 본체(41)에 장착된 금속 부재(47)와, 상기 금속 부재(47)가 상기 오리피스(47a) 및 상기 밸브 부재(48)가 접하는 밸브 시트(50)를 구비한 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 본체(41)가 플랜지(41a)를 가지는 것과, 상기 제어 기구(54)를 상기 밸브 본체(41)에 고정하기 위한 고정판(60)과 상기 고정판(60)이 상기 제어 기구(54)와 상기 플랜지(41a)를 끼우도록 코킹된 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제2항에 있어서, 상기 제어 기구(54)는 상기 다이어프램(57)과의 사이에 상기 감열실(61)을 형성하기 위한 제1커버(55)와, 상기 제1커버(55)와의 사이에 상기 다이어프램(57)의 외주 부분을 지지하는 제2커버(56)를 구비하고, 상기 고정판(60)은 상기 양커버(55, 56) 및 상기 플랜지(41a)의 외주 부분을 지지하도록 코킹된 것을 특징으로 하는 온도식 팽창밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 본체(41)는 상기 전달 부재(65)를 상기 축선 방향을 따라 이동 가능하게 지지하기 위한 제1지지홀(63)과 제2지지홀(64)을 구비한 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제4항에 있어서, 상기 제1지지홀(63) 및 상기 제2지지홀(64)은 상기 제3통로(44)를 사이에 두고 서로 동일 축선상에 배치된 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제1항에 있어서, 상기 제어 기구(54)가 상기 다이어프램(57)과의 사이에 감열실(61)을 형성하기 위한 상기 커버(55)와, 상기 커버(55)는 상기 감열실(61)내에 가스를 충전시키기 위한 홀(55a)을 갖고, 가스를 상기 감열실(61)내에 봉입하기 위해 상기 홀(55a)을 봉쇄하는 스티볼(62)과, 상기 스틸볼(62)이 용접에 의해 상기 커버(55)에 고정된 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제6항에 있어서, 상기 스틸볼(62)은 스폿 용접에 의해 커버(55)에 고정된 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 본체(41)를 형성하는 합성수지는 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제1항에 있어서, 상기 전달 부재(65)는 상기 밸브 본체(41)에 축선 방향으로 이동 가능하게 지지된 샤프트(66)와, 상기 다이어프램(57)에 접촉하도록 상시 샤프트(66)의 단부에 고정된 접시 모양 부재(67)로 구성한 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.
제9항에 있어서, 상기 샤프트(66) 및 접시 모양 부재(67)는 서로 다른 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 온도식 팽창 밸브.