KR100347352B1 - 팽창밸브및냉동시스템 - Google Patents

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가부시기가이샤 후지고오키
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Abstract

냉동 사이클 시스템 내에 설치되는 팽창밸브의 밸브구에 발생하는 부식의 방지를 도모한다.
팽창밸브는 밸브본체(10)에 설치되는 오리피스(30)와 밸브체(9)를 보유하며, 밸브체(9)는 가동체(18)와 일체로 부착된다. 다이어프램(4)의 이동은, 부재(16)를 통해 작동봉(17)에 전달되며, 작동봉(17)은 가동체(18)를 작동시켜서 밸브체(9)와 오리피스(30)의 사이의 유로의 열림도를 제어한다. 오리피스(30)에 고착되는 오리피스 부재(100)는, 밸브본체(10)에 비하여 경도 높은 재료로 만들어지며, 냉매에 의하여 밸브구에 발생하는 부식 등의 손상을 방지한다.

Description

팽창 밸브 및 냉동 시스템
본 발명은 차량용 공조장치(空調裝置), 냉장 쇼케이스등에 사용되는 팽창 밸브 및 냉동 시스템에 관한 것이다.
제 6 도는 자동차용 공기조화장치의 냉방 사이클을 표시하는 것으로, 냉방 사이클(50)은 클러치를 통해서 도시 안된 주행용 엔진에 의하여 구동되는 콤프레서(51)와, 콤프레서(51)에 의하여 고온고압으로 된 가스 냉매를 냉각하여 응축(凝縮)하기 위한 콘덴서(52)와, 콘덴서(52)를 응축된 냉매의 기액분리와 냉매중의 수분이나 먼지의 제거를 행하는 액체 탱크(53)와, 이 액체 탱크(53)로부터의 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(54)와, 자동차의 실내로 불려 나오는 공기를 냉각하기 위하여 이 공기와 냉매를 열교환하는 증발기(55)를 배관에 의하여 연결하여 구성하고 있다.
이 냉매 사이클에 사용되는 내부 균압식 팽창 밸브(54)는, 밸브 본체의 상부에 설치된 다이어프램에 의하여 상하로 구획되는 가압실과 균압실을 보유하며, 그 균압실과 본체 내부공간을 균압통로로 연통시킨 일본국 특개소 제 51-86852 호 공보에 개시된 것이 알려져 있다.
이런 종류의 에어콘 등의 냉동 등에 사용되는 냉매로서, R11(CCI3F), Rl2(CCI2F2)등의 프레온(Freon)계 냉매가 사용되어 왔다. 그러나, 탄화수소의 모든 수소와 염소를 함유하는 할로겐으로 바꿔놓은 형태의 이들 프레온은, 성층권의 오존층을 파괴하기 때문에, 세계적으로 규제의 대상이 되고 있다. 그래서, 오존층을 파괴할 염려가 없는 대체 프레온계 냉매로서 예를 들면, R22(CHCIF2), R123 (CF3CCCI2), R11b(CCI2FCH3), R131a(CF3CH2F), R152a(COOF2CH3) 등의 함수소계 할로겐화 탄화수소 냉매가 개발되고 있다. 그 증에서도 특히, 비염소계 할로겐화 탄화수소, 예컨대 R134a(CF3CH2F), R152a(CHF2CH3) 등이 유력시되고 있다.
그렇지만, 이 비염소계 할로겐화 탄화수소는, 종래의 프레온계 냉매에 비하여 윤활성이 뒤떨어지며 냉매중에 금속분 등이 혼입되는 경우가 있다.
냉동 사이클을 구성하는 부재중, 팽창 밸브는, 밸브체가 오리피스에 대하여 개폐하므로, 냉매중에 포함되는 금속분 등의 미립자에 의하여 오리피스의 밸브 시트가 편마모(偏摩耗)나 부식을 당하기 쉽다.
본 발명은 상술한 불충분함을 해소하는 팽창밸브 및 냉동 사이클을 제공하는 것이다.
또한, 놋쇠로 된 밸브본체의 오리피스부내에 SUS 제의 가이드 부재를 미끄러져 움직이기 가능하게 설치하여, 밸브체를 조작하는 작동봉을 유도하는 것은, 일본국 특개평 5-346276 호 공보에 개시되어 있다.
본 발명의 팽창밸브는, 밸브구의 밸브체와 접촉하는 밸브시트부에 밸브본체에 비하여 경도가 높은 금속부재에 의하여 형성되는 원통상의 오리피스부재를 고착하여 이루어지는 것이다.
밸브구의 밸브시트부에는 밸브체의 선단부가 이접(離接)하여 밸브를 개폐한다. 밸브시트부를 강도가 높은 재료로 구성하므로, 부식을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시례를 도면에 따라 구체적으로 설명한다.
제 1 도에 표시하는 내부균압식 팽창밸브는, 고압의 액냉매를 감압하기 위한 밸브부(A)와, 이 밸브부(A)의 밸브 열림도를 제어하기 위한 구동부인 파워 요소부(B)로서 이루어진다.
이 파워 요소부(B)는, 위 뚜껑부(1)와, 아래 지지부(2) (다이어프램 받이)로서 구성되는 파워 요소 외곽체(3)와, 위 뚜껑부(1)와 아래 지지부(2)의 바깥둘레에 끼운 상태로 지지하여 용접한 다이어프램(4)을 포함하고, 이 다이어프램(4)에 의하여 상하로 구획된 가압실(5)와 균압실(6)이 상기 요소 외곽체(3)내에 설치되며, 상기 가압실(5)은 도관(7)을 통해 감온통(8)의 내부와 연통하고 있다.
이 감온통(8)은 증발기(도시안됨)의 출구부분에 장치되며, 증발기 출구 근방의 냉매온도를 감지하고, 이 온도를 압력으로 전환하여, 파워 요소 공간(가압실(5))의 압력으로 한다. 상기 압력은, 그것이 증가할 때, 다이어프램(4)을 아래쪽으로 눌러, 밸브체(9)의 여는 밸브방향의 힘이 된다.
상기 밸브부(A)는 고압냉매의 입구(11)와 저압냉매의 출구(12) 및 이 입출구(11,12)를 연통하는 밸브구(30) 및 밸브실(13)을 보유한 황동제의 밸브본체(10)를 외곽으로서의 밸브본체(10)에 균압실(6)과 밸브실(13)을 연통하는 균압통로(14)를 설치하고 있다.
상기 밸브본체(10)는, 그 하단개구 암나사부에 나사식 붙이기 되는 히칭부재(15)를 포함하고, 상기 다이어프램(4)과 공동(共動)하여 그 다이어프램의아래쪽으로의 변위를 규제하는 변위규제부재(16)와, 다이어프램(4)의 변위를 아래쪽으로 전달하는 작동봉(17) (이 작동봉은 제 1 도에 있어서 한개만을 표시하고 있으나, 실제에는 밸브받이 가동체(18)의 원둘레방향으로, 소정의 간격을 두고 세 개 배치되며, 이 각 작동봉(17)이 밸브본체(10)의 세 개의 세로구멍에 상하로 움직일 수 있도록 끼우고 통하게 되어 있다)과, 오리피스(30)의 개구부에 형성되는 밸브시트에 이접하는 밸브체(9)(도면에는 밸브받이 가동체(18)에 유지된 니들밸브를 표시하고 있다)와 이 밸브체(9)를 위쪽(밸브시트(19)의 방향)으로 힘을 늘리는 바이어스 용수철(20)과, 이 용수철(20)의 바이어스 힘을 조정하기 위한 조절부재(21)가 장착되어 있다.
또한, 상기 조절부재(21)는 히칭부재(15)의 내부각 구멍에 접어 끼우게 되는 각 너트, 예를 들면 육각 너트로서, 조절나사(22)에 그 조절나사의 회전조작으로 상하로 움직이도록 나사식 끼우기로 되어 있다. 상기 조절나사(22)는 히칭부재(15)의 하단부로부터 돌출하는 각형의 회전조작부(22a)를 보유하며, 상기 히칭부재(15)내에 오-링(O-ring)(23)으로 봉인하여 회전 가능하게 끼워넣어져 유지되고 있다.
또, 상기 히칭부재(15)의 하단 나선구에는 밀봉패킹(24)을 내장한 보호캡(cap)(25)이 착탈할 수 있도록 나사맞춤되며, 이 보호캡(25)을 빼고 조절나사(22)를 회전 조작하는 것이 가능하도록 되어 있다.
이상과 같은 구성을 보유하는 팽창밸브에 있어서, 본 발명에 있어서는, 오리피스(30)에 오리피스 부재(100)를 고착한 것이다.
제 2 도는 오리피스 부재(100)가 오리피스(30)내에 고착된 상태를 표시한다.오리피스 부재(100)는, 밸브본체(10)의 재료에 비하여 강도가 높은 금속재료로 만들어진다. 구체적으로는, 밸브본체(10)가 황동으로 만들어질 경우에, 오리피스 부재(100)는 스레인리스 강으로 형성된다. 밸브체(9)도 스테인리스 강 등으로 형성된다.
제 3 도는 오리피스 부재(100)를 밸브본체(10)에 고착하는 수단으로서 압입을 이용하는 실시례를 표시한다.
오리피스 부재(100)는, 원통상의 것으로서, 그 외경부(106)의 직경치수는, 밸브본체(10)에 형성하는 부착 구멍의 내경치수보다 크게 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 밸브본체(10)는, 예를 들면 황동으로 만들어지며, 오리피스 부재(100)는 스테인리스 강으로 만들어진다. 따라서, 강도가 높은 오리피스 부재(100)를 강도가 낮은 밸브본체(10)에 대하여 압입함으로써, 확실하게 고착할 수 있다. 오리피스 부재(100)의 압입방향의 선단부에 테이퍼상의 돌출부(102)를 형성함으로써, 고착을 보다 확실히 달성할 수 있다.
밸브체가 맞닿는 밸브구(밸브시트)(104)는 스테인리스 강이므로, 부식을 입는 일은 없다.
제 4 도는 본 발명의 또 다른 실시예를 표시한다.
본 실시례의 오리피스 부재(100)는 바깥둘레부에 나사부(116)가 형성되어 있다. 그리고, 이 나사부(116)를 이용하여 밸브본체(10)쪽에 형성한 나사부에 나사맞춤함으로써, 오리피스 부재(110)는 밸브본체(10)에 고착된다. 오리피스 부재(110)의 선단부에 테이퍼상의 돌출부(112)를 설치하고, 고착을 확실하게 한다. 이 나사맞춤을 용이하게 실행하기 위하여, 오리피스 부재(110)의 바깥둘레부에 육각의 너트면(118)을 형성하고 있다.
본 실시례에 있어서도, 오리피스 부재(110)는 스테인리스 강으로 형성되어 있으므로, 밸브구(114)는 부식에 의한 손상을 받는 일은 없다.
제 5 도는 본 발명의 또 다른 실시례를 표시한다.
본 실시례의 오리피스 부재(120)는, 바깥 둘레부에 나사부(126)를 보유함과 아울러, 안 둘레부에 육각렌치가 걸어 맞추는 육각구멍(128)을 보유한다. 오리피스 부재(120)의 육각구멍(128)에 육각렌치를 삽입하고, 본체(10)에 설치한 나사부를 이용하여 오리피스 부재(120)를 나사 맞춤한다. 오리피스 부재(120)의 선단부에 테이퍼상의 돌출부(122)를 설치하므로서, 고착을 확실하게 한다.
본 오리피스 부재(120)에 있어서도, 스레인리스 강으로 만들어지므로, 밸브구(124)는 부식에 의한 손상을 받지 않는다.
제 7 도는 본 발명의 팽창밸브의 다른 실시례를 표시하는 단면도이고, 제 8 도는 제 7 도의 요부의 확대도이다.
팽창밸브(200)는, 밸브본체(210)의 입구포트(220)과 출구포트(222)를 보유하고, 입구포트(220)쪽에 밸브실(223)이 설치된다. 밸브실(223)에는 오리피스 부재(260)가 장치된다.
입구포트(220)에는 액냉매가 공급되고, 오리피스 부재(260)를 통과하여 팽창한 냉매는, 출구포트(222)로부터 도시안된 (이하의 도면에 있어서도 같음) 증발기로 보내진다. 증발기를 나온 냉매는 밸브본체(210)에 설치된 통로(230)로 도입된다. 통로(230)내에는 감온식의 스템(240)이 노출되고 스템(240)의 상단부는 다이어프램(242)에 연결되어 있다.
스템(240)의 하단부는 오리피스 부재(260)의 오리피스를 통과하여 밸브체(244)가 장치된다. 밸브체(244)는 구상(球狀)의 것으로, 지지부재(250)에 의하여 지지된다.
지지부재(250)는 스프링(254)을 통해 캡(252)에 지지된다. 캡(252)은 나사부(256)에 나사맞춤하고, 캡(252)의 비틀어넣는 양을 조절함으로써, 스프링(254)의 힘을 조절한다. 캡(252)의 육각구멍(253)에는 조정용의 렌치가 삽입된다.
오리피스 부재(260)는, 외주부에 형성되는 나사부(266)에 의하여 밸브본체(210)에 나사맞춤된다. 오리피스 부재(260)는, 밸브시트(262)를 보유하며, 속이 빈 육각구멍(264)이 형성된다. 이 육각구멍(264)에 렌치를 삽입하고, 오리피스 부재(260)를 나사맞춤한다. 오리피스 부재(260)에 형성된 돌출부(280)는, 밸브본체(210)에 파고들어, 고착을 완전하게 한다.
밸브본체(210)를 황동으로 만들고, 오리피스 부재(260)를 스테인리스등으로 제조함으로써 오리피스부의 부식에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
제 9 도는 본 발명의 팽창밸브의 다른 실시례를 표시하는 단면도이고, 제 10 도는 제 9 도의 요부의 확대도이다.
팽창밸브(300)는, 밸브본체(310)에 입구포트(320)와 출구포트(322)를 보유하고, 입구포트(320)쪽에 밸브실(323)이 설치된다. 밸브실(323)에는 오리피스부재(360)가 부착된다.
입구포트(320)에는 액냉매가 공급되고, 오리피스 부재(350)를 통과하여 팽창한 냉매는, 출구포트(322)로부터 증발기로 보내진다. 증발기에는 소위 감온통(도시안됨)이 장치되며, 캐필러리(capillery)(346)를 통해 다이어프램(342)의 상부에 가스압을 공급한다. 증발기의 출구의 냉매 가스압은, 파이프(348)를 통해 다이어프램(342)의 하부에 공급된다. 다이어프램(342)에 연결되는 스템(340)의 하단부는 오리피스 부재(360)의 오리피스를 통과하고, 밸브체(344)가 장치된다. 밸브체(344)는 구상의 것으로 지지부재(350)에 의하여 지지된다.
지지부재(350)는 스프링(354)을 통해 캡(352)에 지지된다. 캡(352)은 나사부(356)에 나사맞춤하고, 캡(352)의 비틀어 박는 양을 조절하는 것으로, 스프링(354)의 힘을 조절한다. 캡(352)의 육각구멍(353)에는 조정용 렌치가 삽입된다.
오리피스 부재(360)는, 외주부에 형성되는 나사부(366)에 의하여 밸브본체(310)에 나사 맞춤된다. 오리피스 부재(360)는, 밸브시트를 보유하며, 속이 빈 육각구멍(364)이 형성된다. 이 육각구멍(364)에 렌치를 삽입하고, 오리피스 부재(360)를 나사맞춤한다. 오리피스 부재(360)에 형성한 돌출부(370)는, 밸브본체(310)에 파고 들어, 고착을 완전하게 한다.
밸브본체(310)를 황동으로 만들고, 오리피스 부재(360)를 스테인리스등으로 제조함으로써, 오리피스부의 부식에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
제 11 도는 본 발명의 팽창밸브의 다른 실시례를 표시하는 단면도이고, 제 12 도는 제 11 도의 요부의 확대도이다.
팽창밸브(400)는, 밸브본체(410)에 입구포트(420)와 출구포트(422)를 보유하며, 입구포트(420)쪽에 밸브실(423)이 설치된다. 밸브실(423)에는 오리피스 부재(460)가 부착되어 있다.
입구포트(420)에는 액냉매가 공급되며, 오리피스 부재(460)를 통과하여 팽창한 냉매는, 출구포트(422)로부터 증발기로 보내진다. 증발기에는 소위 감온통(도시안됨)이 장치되고, 캐필러리(446)를 통해 다이어프램(442)의 상부에 가스압을 공급한다. 다이어프램(442)은 작동봉(444)을 통해 밸브지지부재(450)를 작동시킨다.
지지부재(450)에 장치한 스템(452)은 구상의 밸브체(454)를 개폐한다.
지지부재(450)는 스프링(472)을 통해 캡(470)에 지지된다. 캡(470)은 나사부(474)에 나사맞춤하고, 캡(470)의 비틀어넣는 양을 조절하는 것으로 스프링(472)의 힘을 조절한다. 캡(470)의 육각구멍(476)에는 조정용 렌치가 삽입된다.
오리피스 부재(460)는, 외주부에 형성되는 나사부(466)에 의하여 밸브본체(410)에 나사맞춤된다. 오리피스 부재(460)는 밸브시트(462)를 보유하며 속이 빈 육각구멍(464)이 형성된다. 이 육각구멍(464)에 렌치를 삽입하고, 오리피스 부재(460)를 나사 맞춤한다. 오리피스 부재(460)에 형성된 돌출부(468)는 밸브본체(410)에 파고들어, 고착을 완전하게 한다.
밸브본체(410)를 황동으로 만들고, 오리피스 부재(460)를 스테인리스 등으로 제조함으로써 오리피스부의 부식에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
제 13 도는 본 발명에 사용하는 오리피스 부재의 다른 실시례를 표시한다.
오리피스 부재(500)는 중앙에 둥근구멍의 오리피스 구멍(502)을 보유하고 외주부에는 나사부(504)가 형성된다. 오리피스 부재(500)의 끝면에는 원호(圓弧)상의 요부(506)가 설치되어 있으며, 이 요부(506)에 공구를 삽입하고, 오리피스 부재를 밸브본체에 나사맞춤할 때에 사용한다.
또한, 공구의 걸어맞춤부는 원호상의 요부외에 여러가지 형상을 선택할 수 있다.
이상의 실시례의 설명에서는, 강도높은 금속부재로서 스테인리스 강에 관하여 언급하였으나, 본 발명은, 이것에 한정하지 않고 알루미늄 청동, 니켈 청동, 스텔라이트 6, 스텔라이트 6B 및 고력(高力) 황동계 합금(예컨대, 일본 신동(伸銅)주식회사의 상품명 히로 브론즈 종류인 HB91)등의 비커스(vickers) 경도(硬度) 150-500 의 금속재료를 사용할 수 있음은 물론이다. 또, 본 발명에서는, 밸브본체의 밸브구에 대하여 도금이나 표면처리를 실시함으로써, 밸브구의 경도를 향상시키는 것도 가능하다.
그리고, 이상에 설명한 팽창밸브를 시스템 내에 설치함으로써, 소위 대체 프레온(freon)계의 냉매를 사용하는 냉동시스템에 있어서도, 내구성이 높은 냉동 시스템을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 팽창밸브로서 소위 전동팽창밸브에 있어서, 그 밸브구에 수소계 할로겐화 탄화수소로 된 냉매에 대하여 내부식성이 높은 금속재료를 사용해도 좋은 것은 물론이다.
본 발명은 이상과 같이, 냉동시스템에 사용되는 팽창밸브본체가 냉매의 관계로 황동 등의 재료로 만들어짐으로써, 밸브구에 부식에 의한 부패가 발생하는 것의 대책으로서, 밸브구를 경도가 높은 재료로 형성하여 부식의 발생을 방지하는 것이다. 구체적으로는 밸브구 그 자체를 표면처리등에 의하여 경도를 증가시킬 수 있다. 또, 경도가 높은 재료에 의하여, 오리피스 부재를 구성함으로써 내구성이 향상하는 것이다.
이 팽창밸브를 사용하면, 내구성이 높은 대체 프레온을 사용하는 냉동시스템을 구성할 수 있다.
제 1 도는 본 발명의 내부 균압식(均壓式) 팽창 밸브를 전체적으로 표시한 종단면도.
제 2 도는 본 발명의 제 1 의 실시형태에 관한 오리피스 부재의 부착부분의 확대도로서 표시한 요부단면도.
제 3 도는 본 발명의 제 1 의 실시형태에 관한 오리피스 부재의 일부를 표시하는 단면도.
제 4 도는 본 발명의 제 2 의 실시형태에 관한 오리피스 부재의 일부를 표시하는 단면도.
제 5 도는 본 발명의 제 3 의 실시형태에 관한 오리피스 부재의 일부를 표시하는 단면도.
제 6 도는 냉동 시스템의 구성도.
제 7 도는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 팽창 밸브의 단면도.
제 8 도는 제 7 도의 요부의 확대도.
제 9 도는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 팽창 밸브의 단면도.
제 10 도는 제 9 도의 요부의 확대도.
제 11 도는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 팽창 밸브의 단면도.
제 12 도는 제 11 도의 요부의 확대도.
제 13 도는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 오리피스 부재의 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
A: 밸브부 B: 파워 요소부
3: 파워 요소부 외곽체 4: 다이어프램
5: 가압실 6: 균압실
7: 도관 8: 감온통(感溫筒)
9: 밸브체 10: 밸브본체
11: 고압냉매의 입구 12: 저압냉매의 출구
13: 밸브실 14: 균압통로
15: 히칭 부재 16: 다이어프램 변위 규제 부재
17: 작동봉 18: 밸브 받이 가동체
19: 밸브 시트 20: 바이어스(bias) 스프링
21: 조절부재 22: 조절나사
25: 보호 캡 30: 오리피스
50: 냉동 시스템 51: 콤프레서
52: 콘덴서 53: 액체 탱크
54: 팽창 밸브 55: 증발기
100,119,120: 오리피스 부재 104,114,124: 밸브구(口)

Claims (9)

  1. 고압냉매의 입구통로와, 저압냉매의 출구통로와, 입구통로 및 출구통로를 연통하는 밸브구를 보유하는 밸브본체와, 밸브구를 개폐하는 밸브체와, 밸브체를 작동봉을 통해 구동하는 다이어프램을 보유하는 구동부를 구비한 팽창밸브에 있어서,
    상기 밸브구를 밸브본체에 비하여 경도가 높은 금속부재로 형성하는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속부재가 비커스 경도 150-500의 금속재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속부재가 원통상의 오리피스 부재로 형성되어 상기 밸브구에 고착되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 오리피스 부재는 압입에 의하여 고착되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 오리피스 부재는 나사 수단에 의하여 고착되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 오리피스 부재의 내경부에 육각 렌치에 걸어 맞추는 육각구멍을 형성하여 되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 금속재료는, 스테인리스 강, 알루미늄 청동, 니켈 청동, 스텔라이트, 고력 황동계 합금중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 오리피스 부재는 밸브본체에 파고 들어가는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 오리피스 부재는 밸브본체에 파고 들어가는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
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