KR100418209B1

KR100418209B1 - 팽창밸브및냉장시스템

Info

Publication number: KR100418209B1
Application number: KR1019960017704A
Authority: KR
Inventors: 후지모또 미쓰야; 와따나베 가즈히꼬
Original assignee: 가부시기가이샤 후지고오키
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2004-06-04
Also published as: US5897099A; EP0775877A2; CN1151503A; CN1105895C; KR970028261A; JPH09145202A; EP0775877B1; JP3502710B2; EP0775877A3; DE69608395D1; DE69608395T2

Abstract

냉동 사이클 시스템에 짜넣어진 팽창밸브의 밸브 시트부에 발생하는 수분의 동결을 방지하는 것을 목적으로 한다.

팽창밸브는 밸브본체(10)에 설치된 오리피스(30)와 밸브체(9)를 구비하며, 밸브체(9)는 가동체(18)과 일체로 부착된다. 다이어프램(4)의 변이는, 부재(16)를 통해 작동봉(17)에 전달되고, 작동봉(17)은 가동체(18)를 작동시켜 밸브체(9)와 오리피스(30) 사이의 유로의 개도를 제어한다. 오리퍼스(30)에 고착된 시트 너트부재(100)는 큰 지름 구멍(108)과 작은 지름 구멍(110)이 연통하는 구조를 취하며, 큰 지름 구멍(108)에 충전된 고온의 고압냉매로 작은 지름 구멍 출구의 시트부를 가열하여, 냉동을 방지한다.

Description

팽창밸브 및 냉장 시스템{EXPANSION VALVE AND REFRIGERATING SYSTEM}

본 발명은 차량용 공조 장치, 냉장 쇼케이스 등에 이용되는 팽창밸브에 관한 것이다.

제 5 도는, 공기 조화의 냉동 사이클의 구성을 나타내는 것으로, 냉매 사이클(50)은 모타 등에 의하여 구동되는 콤프레셔(51)와, 콤프레셔(51)에 의하여 고온 고압된 가스 냉매를 냉각하여 응축하기 위한 콘덴서(52)와, 콘덴서(52)로 응축된 냉매의 기액분리와 냉매 중의 수분이나 분진 제거를 행하는 액체탱크(53)와, 이 액체탱크(53)의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(54)와, 실내로 뿜어내어진 공기를 냉각하기 위하여 이 공기와 냉매를 열 교환하는 에바포레이타(55)를 배관으로 연결하여 구성하고 있다.

이 냉매 사이클에 사용되는 종래의 팽창밸브(54)의 일례를 전체적으로 나타낸 종단면도를 제 6 도에 나타내고, 그 밸브실 부분을 확대하여 제 7 도에 나타낸다.

제 6 도에 있어서 팽창밸브는, 고압의 액냉매를 감압하기 위한 밸브부 A와, 이 밸브부 A의 밸브 개도를 제어하기 위한 파워 요소부 B로 이루어진다.

이 파워 요소부 B는, 상개부(1)와 하지지부(2) (다이어프램 받침)로 구성된 파워 요소 외곽체(3)와, 상개부(1)와 하지지부(2)의 외주 테두리에 파지하여 용접한 다이어프램(4)을 포함하며, 이 다이어프램(4)에 의하여 상하로 구획된 가압실(5)과 균등실(6)이 상기 요소 외곽체(3)내에 설치되어, 상기 가압실(5)은 도관(7)을 통하여 감온통(8)의 내부와 연통하고 있다.

이 감온통(8)은 증발기(도시하지 않음)의 출구 부분에 취부되어, 증발기 출구 근방의 냉매 온도를 감지하며, 이 온도를 압력으로 변환하고, 파워 요소 공간(가압실(5))의 압력이 된다. 상기 압력은, 그것이 증가할 때 다이어프램(4)을 아래쪽으로 눌러, 밸브체(9)의 밸브 열림방향의 힘이 된다.

상기 밸브부 A는 고압 냉매의 입구(11)와 저압 냉매의 출구(12) 및 이 입출구(11,12)가 연통하는 밸브실(13)을 갖는 황동제의 밸브본체(10)를 외곽으로 하며, 이 외곽으로서의 밸브본체(10)에 균압실(6)과 밸브실(13)을 연통하는 균압통로(14)를 설치하고 있다.

상기 밸브본체(10)는, 그 하단개구 암나사부에 나사 부착되는 히칭부재(15)를 포함하며, 상기 다이어프램(4)과 공동하여 그 다이어프램의 아래쪽으로의 변이를 규제하는 변이 규제 부재(16)와, 다이어프램(4)의 변이를 아래쪽으로 전달하는작동봉(17) (이 작동봉은 제 1 도에서 한개만을 나타내고 있지만, 실제로는 밸브 받침 가동체(18)의 원주방향으로 소정의 간격을 두고 3개 배열되며, 이 각 작동봉(17)이 밸브본체(10)의 3개의 세로 구멍으로 상하동 할 수 있도록 삽입되어 있다)과, 밸브 시트(19)에 접리하는 밸브체(9) (도면에서는 밸브 받침 가동체(18)에 유지된 니들 밸브를 나타내고 있다)와, 이 밸브체(9)를 윗방향(밸브 시트(19)의 방향)으로 힘을 가하는 바이어스 스프링(20)과, 이 스프링(20)의 바이어스 힘을 조정하기 위한 조절부재(21)가 조립되어 있다.

그리고, 상기 조절부재(21)는 히칭부재(15)의 내부 각 구멍에 미끄럼 끼움되는 각 너트, 예를 들면, 육각 너트이며, 조절나사(22)에 그 조절나사의 회전 조작으로 상하동할 수 있도록 나사 삽입되어 있다. 상기 조절나사(22)는 히칭부재(15)의 하단부에서 돌출된 각형의 회전 조작부(22a)를 가지며, 상기 히칭부재(15)내에 O 링(23)에서 봉인하여 회전 가능하게 삽입 유지되고 있다.

또한, 상기 히칭부재(15)의 하단 나사구에는 실(seal) 파킹(24)을 내장한 보호 캡(25)이 착탈되도록 나사 결합되어 그 보호 캡(25)을 벗기고 조절나사(22)를 회전 조작할 수 있도록 되어 있다.

제 4 도는, 제 7 도의 오리피스부의 구조를 나타내는 것으로, 밸브본체(10)에 형성된 오리피스(150)의 단부에는 밸브 시트(19)가 형성되며, 이 밸브 시트(19)에 대하여 당접, 이간하는 밸브체(9)가 유로(160)를 형성한다.

그렇지만, 오리피스(150)의 내벽(152)의 내경 치수 D1 이 작고, 비교적 긴 경우에, 냉매가 화살표 F 방향으로 흐르는 팽창밸브에 있어서는, 오리피스(150)내의 냉매는, 밸브체(9)와의 사이의 유로(160)에서 급격히 팽창한다.

이 때, 예를 들면 오리피스(150)내의 냉매 온도는 실온 이상인 +40℃ 인 것이 팽창 후에는 -20℃ 정도로 냉각된다.

이 때에 냉매 속에 포함된 수분은 동결하며, 얼음 방울이 되어 밸브체(9)와 밸브 시트(19)의 주위에 부착하고, 유로(160)를 봉쇄해 버리는 문제점이 발생한다.

본 발명은 이 문제점을 해결하는 팽창밸브를 제공하는 것이다.

관련 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 오리피스의 밸브시트부에 고압 냉매의 유입측으로부터 순서로 오리피스보다 큰 지름인 큰 지름구멍부와 이것보다 작은 구멍으로 큰 지름 구멍부에 연통하는 작은 지름 구멍부를 형성한 것이다.

그리고 본 발명의 팽창밸브는, 상기 큰 지름 구멍부와 작은 지름 구멍부를 시트 너트부재에 의하여 형성한 것이다. 즉 본체에 당접하는 시트부와, 시트부에 연속하는 작은 지름 구멍부와 작은 지름 구멍부에 연통하는 큰 지름 구멍부를 가지며, 오리피스부에 나사 결합되는 시트 너트부재를 갖춘 것이다.

이와 같이 구성된 팽창밸브는, 큰 지름 구멍부에 의해 고압 냉매의 고온 영역이 크게 만들어지게 되며, 시트부 전체의 냉각을 완화할 수 있고 수분의 냉동을 방지할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 의거하여 설명한다.

제 1 도에 나타낸 팽창밸브는, 밸브 시트부를 제외하고 제 6 도의 팽창밸브와 동일한 구성을 가지며, 동일 또는 균등 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도면에 있어서, 고압의 액냉매를 감압하기 위한 밸부부 A와, 이 밸브부 A의 밸브개도를 제어하기 위한 구동부인 파워 요소부 B로 이루어진다.

이 파워 요소부 B는, 상개부(1)와 하지지부(2) (다이어프램 받침)로 구성되는 파워 요소 외곽체(3)와, 상개부(1)와 하지지부(2)의 외주 둘레에 끼워 용접한 다이어프램(4)을 포함하며, 이 다이어프램(4)에 의하여 상하로 구획된 가압실(5)과 균압실(6)이 상기 요소 외곽체(3)내에 설치되며 상기 가압실(5)은 도관(7)을 통하여 감온통(8)의 내부와 연통하고 있다.

이 감온통(8)은 증발기(도시하지 않음)의 출구 부분에 취부되어져, 증발기 출구 근방의 냉매 온도를 감지하고 이 온도를 압력으로 변환하여 파워 요소 공간(가압실(5))의 압력이 된다. 상기 압력은, 그것이 증가할 때 다이어프램(4)을 아래쪽으로 눌러, 밸브(9)의 밸브 열림 방향의 힘이 된다.

상기 밸부부 A는 고압 냉매의 입구(11)와 저압 냉매의 출구(12) 및 이 입출구(11,12)를 연통하는 오리피스(30) 및 밸브실(13)을 갖는 황동제의 밸브본체(10)를 외곽의 밸브본체(10)에, 균압실(6)과 밸브실(13)을 연통하는 균압통로(14)를 설치하고 있다.

상기 밸브본체(10)는 그 하단 개구 암나사부에 나사 고정된 히칭부재(15)를 포함하며, 상기 다이어프램(4)과 공동하여 그 다이어프램의 아래쪽으로의 변위를 규제하는 변위 규제부재(16)와, 다이어프램(4)의 아래쪽으로 전달하는 작동봉(17) (이 작동봉은 제 1 도에 있어서 하나만을 나타내고 있지만, 실제로는 밸브 받침 가동체(18)의 원주방향으로 소정의 간격을 두고 3개 배치되며, 이 각 작동봉은 17이 밸브본체(10)의 3개의 세로 구멍으로 상하동할 수 있도록 삽입되어 있다)과, 오리피스(30)의 개구부에 형성된 밸브 시트에 접리하는 밸브체(9) (도면에서는 밸브 받침 가동체(18)에 유지된 니들 밸브를 나타낸다)와 이 밸브체(9)를 윗방향(밸브 시트부 방향)으로 힘을 가하는 바이어스 스프링(20)과 이 스프링(20)의 바이어스힘을 조정하기 위한 조절부재(21)가 조립되어 있다.

또한 상기 조절부재(21)는 히칭부재(15)의 내부 각구멍에 미끄럼 끼움되는 각너트, 예를 들면 육각 너트이며, 조절나사(22)에 그 조절나사의 회전조작으로 상하로 움직일 수 있도록 나사가 삽입되어 있다. 상기 조절나사(22)는 히칭부재(15)의 하단부보다 돌출한 각형의 회전조작부(22a)를 가지며 상기 히칭부재(15)내에 O링(23)실해서 회전이 가능하도록 삽입 보존되어 있다. 또한 상기 히칭부재(15)의 하단 나사 입구에는 실 패킹(24)을 내장한 보호 캡(25)을 착탈할 수 있도록 나사 삽입이 되어 이 보호 캡(25)을 떼어 내고 조절 나사(22)를 회전 조작할 수 있도록 되어 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 팽창밸브에 있어서, 본 발명에서는 오리피스(30)에 시트 너트부재(100)를 고착한 것이다.

제 2 도는 시트 너트부재(100)가 오리피스(30)내에 고착된 상태를 나타낸다. 시트 너트부재(100)는 밸브본체(10)의 재료에 비해서 경도가 높은 금속 재료로 만들어진다. 구체적으로는 밸브본체(10)가 황동으로 만들어질 경우에 시트 너트부재(100)는 스테인레스 스틸로 형성된다. 밸브체(9)도 스테인레스 스틸로 형성된다. 또한 제 1 도에서는 팽창밸브로서 내부 균압 팽창밸브를 도시했으나 본 발명은 이들뿐만 아니라 다른 팽창밸브에 적용할 수 있음은 물론이다.

제 3 도는 시트 너트부재(100)를 자세히 도시한 단면도이다.

시트 너트부재(100)는 외주부에 설치된 나사부(102)를 가지며 밸브본체(10)의 오리피스(30)의 단부에 설치된 나사부에 나사 삽입된다. 시트 너트부재(100)의 나사 결합을 위해 시트 너트부재(100)의 하단부에는 육각면(104)이 형성되어 스패너 등의 공구를 쓸 수 있다.

시트 너트부재(100)의 내측은 큰 지름 치수 D2 를 가지는 큰 지름 구멍부(108)가 형성된다. 이 큰 지름 구멍부의 밸브체측의 저면(114)에는 작은 지름 치수 D1을 가지는 작은 지름 구멍부(110)가 형성된다. 이 작은 지름 구멍부가 형성되는 밑 벽면의 두께 치수는 외주부에 형성되는 육각면의 치수보다 작게 형성되어 있다.

이 작은 지름 구멍부(110)의 밸브측의 출구에는 시트부(112)가 형성된다.

시트 너트부재(100)의 큰 지름 구멍부(108)에 고압 냉매가 충전됨에 의해 큰 지름 구멍부는 고온 영역이 된다. 이 냉매의 온도는 예를 들면 40℃ 로 높으며, 밑면(114), 작은 지름 구멍부(110)의 내벽면, 시트부(112) 등을 가열하게 된다.

따라서 시트부(112)와 밸브체(9)와의 사이를 통과해서 팽창한 냉매가 냉각되어 냉매 중의 수분이 동결되어도 고온의 냉매로 가열되는 시트부(112)등에는 부착되지 않으므로 유로의 폐쇄가 방지된다.

또한 제 3 도에 도시한 시트 너트부재에 있어서, 작은 지름 구멍부(110)의 지름 D1 은 오리피스(30)의 지름과 동일한 크기여도 좋은 것은 물론이다.

또한 제 3 도에 도시한 시트 너트 부재에서는 시트부(112)로서 디버 형상으로 형성했지만 본 발명은 이에 한하지 않으며 물론 엔진 형상이어도 상관없다.

본 발명은 이상과 같이 밸브본체에 형성된 고압 냉매의 입구 통로, 저압냉매의 출구 통로, 입구 통로와 출구 통로를 잇는 오리피스, 출구 통로측에 배설되는 밸브체를 구비한 팽창밸브에 있어서 밸브체에 당접하는 시트부에 고온의 영역이 존재하므로 상기 시트부가 가열되어 고압의 액냉매가 저압냉매의 출구 통로로 유출되어 팽창할 때 냉매중의 수분이 냉동하는 것을 방지할 수 있다.

제 1 도는 본 발명의 내부 균압식 팽창밸브를 전체적으로 나타낸 종단면도.

제 2 도는 본 발명의 시트 너트 부재의 취부 부분의 확대도로서 나타낸 요부 단면도.

제 3 도는 시트 너트 부재의 단면도.

제 4 도는 종래의 팽창밸브의 요부를 나타낸 단면도.

제 5 도는 냉동 사이클의 구성도.

제 6 도는 종래의 팽창밸브를 전체적으로 나타낸 종단면도.

제 7 도는 제 6 도의 요부 구성의 도시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

A : 밸브부 B : 파워 요소부

3 : 파워 요소 외곽체 4 : 다이어프램

5 : 가압실 6 : 균압실

7 : 도관 8 : 감온통

9 : 밸브체 10 : 밸브본체

11 : 고압 냉매의 입구 12 : 저압 냉매의 출구

13 : 밸브실 14 : 균압통로

15 : 히칭 부재 16 : 다이어프램 변위 규제 부재

17 : 작동봉 18 : 밸브 받침 가동체

19 : 밸브 시트 20 : 바이어스 스프링

21 : 조절 부재 22 : 조절 나사

25 : 보호 캡 30 : 오리피스

50 : 냉동 시스템 51 : 콤프레셔

52 : 콘덴서 53 : 액체 탱크

Claims

밸브본체에 형성된 고압냉매의 입구 통로와, 저압 냉매의 출구통로와, 밸브본체의 입구 통로와 출구 통로의 사이에 설치된 오리피스와, 출구 통로에 인접한 오리피스의 일단에 인접 배치되어 오리피스와의 상기 일단을 개폐하는 밸브체를 갖춘 팽창밸브로서,

상기 오리피스가 상기 일단에서 상기 밸브체와 접촉하는 밸브 시트부를 구비하고, 상기 밸브 시트부는 상기 오리피스보다 큰 지름의 큰 지름 구멍부와 이것보다 작은 지름으로 되어 있고 출구 통로에 근접한 상기 큰 지름 구멍부의 일단에 연통하는 작은 지름 구멍부를 형성한 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
밸브본체에 형성된 고압 냉매의 입구 통로와, 저압 냉매의 출구 통로와, 밸브본체의 입구 통로와 출구 통로의 사이에 설치된 오리피스와, 출구 통로에 인접한 오리피스의 일단에 인접 배치되어 상기 오리피스의 일단을 개폐하는 밸브체를 갖춘 팽창밸브로서,

상기 밸브체에 당접하는 시트부와, 시트부에 연통하는 작은 지름 구멍부와, 상기 작은 지름 구멍에 연통하는 큰 지름 구멍부를 가지며, 오리피스부의 일단에 나사 결합된 시트 너트부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
제 2 항에 있어서, 시트 너트부재는 그 외주부에 렌치에 의해 파지되는 육각면을 제공하는 파지부를 갖춘 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
제 2 항에 있어서, 시트 너트부재는 상기 작은 지름 구멍을 형성하는 바닥 벽을 구비하며, 상기 바닥 벽의 두께는 상기 파지부의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
제 2 항에 있어서, 시트 너트부재는 스텐레스재로 만들어진 것을 특징으로 하는 팽창밸브.