KR100544717B1

KR100544717B1 - 냉동사이클용 전자팽창밸브

Info

Publication number: KR100544717B1
Application number: KR1019990039985A
Authority: KR
Inventors: 김완용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2006-01-24
Also published as: KR20000052328A

Abstract

본 발명은 냉동사이클용 전자팽창밸브에 관한 것으로, 그 목적은 제조원가를 절감함과 동시에 냉매 유량 조절을 신뢰성 있게 하는 것이다.

본 발명에 따른 냉동사이클용 전자팽창밸브에 의하면, 코일이 권선된 고정자(531b)와 마그네트(531e)가 장착되는 회전자(531c)가 모터하우징(531a)에 내장된 스텝핑모터(531)를 적용하여 고정자(531b)의 코일과 마그네트(531e)와의 틈새가 적게 이루어져 사이즈가 작은 마그네트 사용이 가능함으로써, 전체적인 제품 사이즈를 줄임과 동시에 제조원가를 절감할 수 있다. 또한, 설치홀(542)이 다수개 천공된 회전원판(541)과 나사결합되는 부시(528)를 통해 니들(525)의 초기위치를 용이하게 조절하여 개폐 시작점 위치를 정확하게 설정할 수 있기 때문에, 부품의 제작편차에서 발생할 수 있는 니들(525)의 상사점 및 하사점의 오차범위를 줄여 냉매 유량 조절을 보다 신뢰성 있게 할 수 있는 이점이 있다.

Description

냉동사이클용 전자팽창밸브{Electronic expantion valve for refrigerating cycle}

도 1은 냉동사이클에 적용되는 종래 전자팽창밸브를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 냉동사이클을 보인 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전자팽창밸브의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 밸브몸체 내부를 발췌하여 보인 분해사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 슬라이더링의 사시도이다.

도 6은 니들의 다른 실시예를 보인 개략도이다.

도 7과 도 8은 니들의 형상에 따른 유량특성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

50..전자팽창밸브 51..밸브몸체 52..개폐장치

521..안내통 525..니들 528..부시

53..구동장치 531..스텝핑모터 531d..구동축

532..단자부 533..덮개 54..스톱퍼장치

541..회전원판 542..설치홀 543..회전핀

544..가이드링 545..슬라이더링

본 발명은 냉동사이클용 전자팽창밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터를 구동하여 밸브의 개도를 조정함으로써 냉매 토출량을 조절할 수 있는 냉동사이클용 전자팽창밸브에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클은 냉매를 매개체로 하여 압축 → 응축 → 팽창 → 증발의 4과정이 연속적으로 수행되며, 이를 적용하는 제품으로는 냉장고, 공기조화기 등이 있다.

냉동사이클의 팽창수단은 응축기에서 응축된 냉매를 단열적으로 팽창하여 냉매의 온도와 압력을 떨어뜨리며 부하에 알맞는 냉매량을 증발기로 보내주는 역할을 하는 것으로 주로 모세관이 사용되어 왔다.

그러나 인버터 방식의 냉동사이클에서 팽창수단으로 모세관을 사용하는 경우에는 압축기 회전수 변화에 따른 냉매유량 변화가 적절하게 이루어지지 않아 효율이 떨어진다. 즉, 압축기의 회전수가 높아지는 경우, 압축기 측에서는 냉매를 많이 보내는데 모세관에서는 상대적으로 적은 양이 통과함으로써, 냉동사이클 내를 지나는 냉매량이 적어 압축기 회전수를 높여서 최적으로 셋팅한 경우보다 능력이 감소한다. 반대로 최저 주파수로 운전하는 경우, 압축기에서는 냉매를 적게 보내지만 모세관에서는 상대적으로 많이 통과하게 됨으로써, 증발기에 냉매가 과다하게 채워져 냉동사이클의 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 인버터 방식의 냉동사이클에서 모 세관과는 달리 부하에 따라 밸브의 개도를 조정함으로써 감압된 냉매 토출량을 능동적으로 조절할 수 있는 "전자팽창밸브"가 고안되었는데, 도 1은 종래 전자팽창밸브의 내부구조를 개략적으로 보인 단면도이다.

종래 냉동사이클용 전자팽창밸브는 도 1에 도시한 바와 같이, 원통상의 밀폐된 케이싱(1a)에 마련된 구동부(1), 케이싱(1a)의 하부에 설치되며 냉매관이 연통 결합되는 밸브본체(2), 선단부가 밸브본체(2) 내를 상하로 미끄럼운동하여 밸브본체(2)의 개구면적을 조정하는 니들(3)을 구비한다.

밸브본체(2)는 상단이 케이싱(1a)의 저부에 삽입 결합되며 축방향으로 슬라이딩홀(2a)이 마련된다. 밸브본체(2)의 측면에는 응축기(미도시) 측과 연결된 냉매관(A)이 결합되는 유입구(2b)가 형성되며, 이의 저부에는 증발기(미도시) 측과 연결된 냉매관(B)이 결합되는 유출구(2c)가 형성된다. 또한, 슬라이딩홀(2a)과 축방향으로 연계된 유출구(2c)의 상부에는 오리피스(2d)가 마련된다.

구동부(1)는 케이싱(1a) 외부에 설치되며 전원공급 시 전기장을 형성하도록 코일이 권선된 고정자(1b), 케이싱(1a) 내부에 마련되며 고정자(1b)와 상호작용하여 정역 회전하는 회전자(1c)를 포함한다. 회전자(1c)는 외측부에 마그네트(1e)가 설치된 회전자몸체(1d), 회전자몸체(1d)의 중심부에 마련되며 하부가 개방되고 내주면에 암나사가 가공된 원통상의 암나사관(1f)을 구비하는데, 이것은 정역 회전함과 동시에 케이싱(1a) 내부에서 니들(3)과 함께 축방향으로 승하강한다. 이를 위해 암나사관(1f)은 밸브본체(2)의 상부에 고정된 원통상의 수나사관(1g)과 이물림 결합된다. 수나사관(1g)의 상단부는 암나사관(1f)에 수용되는데, 회전자(1c)의 정 역 회전시 암나사가 이물림되면서 암나사관(1f)이 승하강하도록 외주면에 수나사가 형성된다.

그리고 니들(3)은 이러한 수나사관(1g) 내부에서 스프링(3a)을 통해 하측방향으로 지지된다. 즉, 니들(3)의 상단부는 스프링(3a)의 탄성력에 의해 암나사관(1f)의 상부에서 이탈되지 않도록 스톱퍼링(3b)을 통해 결합되며, 이의 하단부는 수나사관(1g)과 밸브본체(2)의 슬라이딩홀(2a)을 관통하여 오리피스(2d)를 개폐하도록 연장된다.

한편, 회전자(1c)의 승하강 변위를 제어하기 위해 케이싱(1a) 상부에 스톱퍼장치(4)가 마련된다. 스톱퍼장치(4)는 회전자(1c)의 회전중심과 대응하는 케이싱(1a)의 상부에서 하측으로 설치된 스톱퍼축(4a), 스톱퍼축(4a)의 외주면에 고정 설치되며 일정한 피치를 갖는 코일스프링 형상으로 이루어진 가이드링(4b), 가이드링(4b)을 따라 회전하면서 상하로 위치가 가변되며 회전반경 방향으로 돌출부(4d)가 마련된 슬라이더(4c), 회전자몸체(1d)의 상측으로 돌출 연장된 익동핀(4e)을 구비한다. 이 때, 돌출부(4d)의 단부는 회전자(1c)와 함께 회전운동하는 익동핀(4e)에 걸림으로써 슬라이더(4c)가 동시에 회전운동하게 된다. 또한, 가이드링(4b)의 상단부와 하단부에는 돌출부(4d)가 걸려 회전자(1c)의 상사점과 하사점이 제어되도록 절곡 형성된 스톱퍼부(4f,4g)가 구성된다.

이와 같이 구성된 냉동사이클용 전자팽창밸브의 고정자(1b)에 전원이 공급되면 고정자(1b)와 회전자(1c)의 상호작용에 의하여 회전력이 발생되고, 전원이 공급되는 시간동안 회전자(1c)와 함께 암나사관(1f)이 회전운동한다.

이 때, 암나사관(1f)이 수나사관(1g)과 이물림되면서 정방향으로 회전하게 되면, 회전자몸체(1d)는 니들(3)과 함께 회전하면서 상측으로 올라가고, 니들(3)의 하단부가 오리피스(2d)에서 점차 이격된다. 이에 따라 오리피스(2d)의 개구면적이 커지게 되고, 유입구(2b)를 통해 유입되는 많은 양의 냉매가 팽창되면서 유출구(2c)를 통해 토출된다. 반대로, 회전자(1c)와 함께 암나사관(1f)이 역방향으로 회전하면, 회전자몸체(1d)와 함께 니들(3)이 하측으로 내려오게 됨으로써 오리피스(2d)의 개구면적이 줄어들게 된다.

결국, 압축기의 회전수가 높아지면 오리피스(2d)의 개구면적을 크게 하고, 압축기의 회전수가 낮아지면 오리피스(2d) 개구면적을 작게하여 냉매 토출량을 능동적으로 조절함으로써, 냉동사이클의 효율이 향상된다.

그러나 이러한 종래 전자팽창밸브의 구동부(1)는 전원공급 시 고정자(1b)와 상호작용하여 마그네트(1e)가 외주에 장착된 회전자(1c)가 회전운동하도록 구성되는데, 케이싱(1a) 외측에 코일이 권선된 고정자(1b)가 장착되고 케이싱(1a) 내측에 회전가능하게 회전자(1c)가 설치되어 있다. 이로 인해 고정자(1b)의 코일과 마그네트(1e)와의 틈새(air gap)가 케이싱(1a) 두께만큼 더 크게 형성되기 때문에, 니들(3)을 작동시키기 위해 요구되는 토오크를 정확하게 발생시키기 위해서 사이즈가 큰 마그네트(1e)가 사용된다.

따라서 밀도가 높은 에너지를 얻기 위해 큰 마그네트(1e)를 사용하여 전체적인 제품 사이즈가 크게 이루어지거나, 고가의 제품인 희토류계(Rare Earth) 마그네트를 사용함으로써 제조원가가 상승되는 단점이 있다.

또한, 니들(3)과 함께 암나사관(1f)이 밸브본체(2)에 고정된 수나사관(1g)과 이물림되면서 승하강하는데, 수나사관(1g)에 수나사산을 가공할 때에 어느각도에서 시작되느냐에 따라 암나사관(1f)의 상하 높이에 차이가 발생된다. 즉, 암나사관(1f)이 360°회전하게 되면 1피치(pitch)가 움직이며, 이 때 니들(3)의 수직상 행정거리는 대체로 0.5mm정도이다. 미세유량을 조절하고자 하는 경우 0.5mm의 행정거리는 매우 큰 유량 차이를 나타낼 수 있기 때문에 니들(3)의 정확한 시작점이 요구되며, 시작점이 정확하지 않을 경우 냉매 토출량 조절이 제대로 이루어지지 않는다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주 목적은 고정자의 코일과 마그네트와의 틈새(air gap)가 적게 구성되는 스텝핑모터를 적용하여 사이즈가 작은 마그네트 사용을 가능하게 함으로써, 제품 사이즈를 줄임과 동시에 제조원가를 절감할 수 있는 냉동사이클용 전자팽창밸브를 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 부 목적은 니들의 초기 위치를 보다 용이하게 조절하여 개폐 시작점 위치를 정확하게 설정함으로써, 냉매 토출량 조절을 보다 신뢰성 있게 할 수 있는 냉동사이클용 전자팽창밸브를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매유입구와 냉매유출구가 형성되어 있으며 이들 사이에 오리피스가 마련된 밸브몸체, 밸브몸체 내에 승하강 가능하게 설치되며 오리피스를 개폐하도록 내부에 니들이 마련된 개폐장치, 밸브몸체 와 결합되며 내부에는 개폐장치를 구동하기 위한 구동축을 가진 모터가 장착된 구동장치, 개폐장치와 구동장치 사이에 배치되어 개폐장치의 상사점 및 하사점 위치를 제어하는 스톱퍼장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 냉동사이클은 도 2에 도시한 바와 같이, 전동기를 가동하여 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출하는 압축기(10), 압축기(10)에서 토출된 냉매로부터 열을 제거하는 응축기(20), 그리고 고압의 냉매를 증발 압력으로 저하시키는 전자팽창밸브(50), 감압된 냉매가 증발하는 증발기(30)를 구비하며, 이들은 냉매관을 통해 연결되어 폐회로로 이루어진다. 미설명부호 40은 증발기(30)와 응축기(20)에 각각 마련된 팬이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전자팽창밸브(50)는 냉매관이 연결되며 밑면에 오리피스(511)가 형성된 밸브몸체(51), 오리피스(511)를 개폐하도록 밸브몸체(51)에 승하강 가능하게 내장된 개폐장치(52), 개폐장치(52)의 작동을 제어하는 구동장치(53)와 스톱퍼장치(54)을 구비한다.

밸브몸체(51)는 상부가 개방된 원통형상으로 이루어져 있다. 밸브몸체(51)의 밑면 중심부에는 오리피스(511)와 냉매 유출구(512)가 마련되고, 이의 측면 하측부에는 외부로부터 냉매가 유입되도록 냉매 유입구(513)가 구성된다. 유입구(513)에는 응축기(20) 측과 연계된 냉매관(A)이 결합되며, 유출구(512)에는 증발기(30) 측과 연계되는 냉매관(B)이 결합된다. 또한, 밸브몸체(51) 밑면의 가 장자리부위에는 개폐장치(52)의 승하강을 안내하도록 상측방향으로 소정높이 돌출된 가이드핀(514)이 일정간격으로 이격되게 마련된다.

그리고 개폐장치(52)는 밸브몸체(51)에 승하강 가능하게 내장되어 오리피스(511)의 개구면적을 조정하는데, 밸브몸체(51)에 축방향으로 설치되며 하부가 개방된 통 형상의 안내통(521), 오리피스(511)를 직접적으로 개폐하도록 안내통(521)에 마련된 니들(525)을 구비한다.

안내통(521)은 구동장치(53)의 회전운동에 의해 밸브몸체(51) 내부에서 승하강운동하는데, 이를 위해 안내통(521) 상면의 중심부에는 구동장치(53)의 후술하는 구동축(531d)과 나사체결되도록 암나사(522)가 가공되고, 안내통(521)의 하단에는 반경방향으로 확장되며 가이드핀(514)이 헐겁게 끼워져 관통 결합되도록 핀결합공(524)이 천공된 외향플랜지(523)가 마련된다. 이에 따라 구동축(531d)의 정역회전 시 안내통(521)은 가이드핀(514)에 의해 회전운동이 구속되기 때문에 밸브몸체(51) 내에서 승하강운동하게 된다. 이 때, 안내통(521)의 승하강 운동이 자연스럽게 이루어지도록 외향플랜지(523)의 직경은 밸브몸체(51)의 내경보다 약간 작게 구성하는 것이 바람직하다.

니들(525)은 이러한 안내통(521)에 설치되는데, 상부에서 하측으로 갈수록 직경이 작게 단차부가 다단으로 이루어져 원추형상으로 마련된다. 또한, 니들(525)은 안내통(521) 내부에서 하측방향으로 탄성 지지된다. 이를 위해 안내통(521)의 내부에는 볼(526)을 개재하여 안내통(521)의 상단을 하측방향으로 지지하도록 원추형상의 지지스프링(527)이 마련되며, 개방된 안내통(521)의 하부에는 니들(525)이 이탈되지 않도록 중심부가 중공된 고리형상의 부시(528)가 설치된다. 따라서 니들(525)의 단차진 하단부는 부시(528)의 중공부(528a)를 통해 안내통(521) 하측으로 돌출되어 오리피스(511)에 닿는다. 이 때, 안내통(521)이 하사점에 도달하게 되면 니들(525)의 하단부가 오리피스(511)에 완전하게 안착되어 냉매의 누설량이 최소로 되어야 한다. 이러한 완전 안착을 위해 니들(525)의 하단부가 오리피스(511)에 최초로 닿는 시점보다 더 많은 압축이 요구되는데, 이것은 안내통(521)에 내장된 지지스프링(527)에 의해 이루어진다.

한편, 부시(528)는 니들(525)의 조립을 용이하게 함과 동시에 니들(525)의 개폐 시작점을 보다 정확하게 설정할 수 있도록 나사체결되는데, 이를 위해 부시(528)의 외주면과 안내통(521)의 개방된 하부에는 각각 수나사(528b)와 암나사(528c)가 가공되어 있다. 이에 따라 지지스프링(527)과 니들(525)을 안내통(521) 내부에 설치한 후 부시(528)를 나사체결하면(상세한 결합구조는 후술함), 부시(528)의 중공부(528a)를 통해 니들(525)의 하단부가 안내통(521) 하측으로 돌출되어 오리피스(511)와 닿는다.

구동장치(53)는 밸브몸체(51)의 상측에 설치되는 스텝핑모터(531), 외부전원을 인가받도록 단자부(532)가 설치되며 스텝핑모터(531)를 덮도록 밸브몸체(51)에 결합되는 덮개(533)를 구비하는데, 덮개(533)와 밸브몸체(51)는 에폭시 본드에 의해 접합된다.

스텝핑모터(531)는 회전자(531c)가 소정각도씩 단계적으로 회전운동하는데, 외형몸체를 이루는 모터하우징(531a)의 내부에 설치되며 단자부(532)와 전기적으로 접속된 코일이 권선되어 전기장을 형성하는 고정자(531b), 고정자(531b) 내부에 정역회전 가능하게 설치된 회전자(531c)를 포함한다.

회전자(531c)는 모터하우징(531a)의 상면과 하면의 중심부에서 베어링(531f)을 통해 회전가능하게 지지된 구동축(531d), 고정자(531b)의 내주면과 일정한 간극을 유지하도록 마련된 마그네트(531e)를 구비한다. 이 때, 마그네트(531e)는 구동축(531d)의 외주면에 설치되는데, 모터하우징(531a)에 고정자(531b)와 회전자(531c)가 내장된 스텝핑모터(531)를 적용하여 고정자(531b)와 회전자(531c)와의 틈새가 작게 형성됨으로써, 사이즈가 작은 것을 사용하여도 개폐장치(52)를 작동시키기 위해 요구되는 토오크를 정확하게 발생시킬 수 있다.

구동축(531d)은 하단부가 모터하우징(531a)의 하면을 관통하여 밸브몸체(51)의 상측 내부까지 연장된다. 구동축(531d)의 하단부에는 수나사(531g)가 가공되어 있는데, 이를 통해 구동축(531d)의 하단부를 안내통(521)에 형성된 암나사(522)에 나사체결하면, 구동축(531d)의 정역회전에 따라 안내통(521)이 승하강하게 된다.

한편, 스톱퍼장치(54)는 개폐장치(52)와 구동장치(53) 사이에 배치되어 안내통(521)의 상사점과 하사점의 위치 감지 및 구동축(531d)의 무리한 회전을 방지하는데, 이를 위해 구동축(531d)과 함께 회전운동하도록 밸브몸체(51)의 상부에 배치되는 회전원판(541)과 회전핀(543), 안내통(521)의 외측에 마련된 가이드링(544), 가이드링(544)을 따라 회전하면서 상하로 슬라이딩하는 슬라이더링(545)을 구비한다.

가이드링(544)은 일정한 피치를 갖도록 코일스프링 형상으로 마련되며, 상단 과 하단에는 각각 상부스톱퍼(544a)와 하부스톱퍼(544b)가 절곡되게 마련된다. 상부스톱퍼(544a)는 가이드링(544)의 상단에서 하측방향으로 절곡되게 구성되며, 하부스톱퍼(544b)는 안내통(521)의 외향플랜지(523)에 형성된 고정공(544c)에 끼워져 고정된다.

슬라이더링(545)은 이러한 가이드링(544)의 피치 사이에 끼워져 가이드링(544)의 상부스톱퍼(544a)와 하부스톱퍼(544b) 사이에서 슬라이딩하도록 고리형상으로 마련되며, 이의 단부에는 도 5에 도시한 바와 같이, 반경방향으로 돌출 연장된 돌출부(545a)가 형성된다.

그리고 원판상으로 이루어진 회전원판(541)은 밸브몸체(51)의 상측에 위치되며 구동축(531d)이 중심부를 관통 결합되어 일체로 회전운동하며, 가장자리부에는 6개의 설치홀(542)이 동일한 각도(θ)를 유지하도록 천공된다. 설치홀(542)은 이웃하는 것과 60도 간격으로 마련되며, 이들 중의 하나에는 회전핀(543)의 상단부가 끼워져 결합된다. 따라서 구동축(531d)의 회전시 회전원판(541) 및 회전핀(543)이 일체로 회전운동한다. 이 때, 회전핀(543)의 하단부에는 슬라이더링(545)의 돌출부(545a)가 걸리기 때문에 슬라이더링(545) 역시 가이드링(544)의 피치를 따라 회전하는데, 이것은 작동설명에서 상세히 설명한다.

이러한 전자팽창밸브(50)는 덮개(533)와 밸브몸체(51) 내부에 기구적인 개폐장치(52)와 구동장치(53) 등이 내장된 것이므로, 스텝핑모터(531)에 사용되는 코일 및 구조물의 재질은 내식성이 우수하며 저온 분위기에서도 잘 견디는 것으로 구성하는 것이 바람직하다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자팽창밸브의 작동 및 효과를 설명한다.

먼저, 오리피스(511)가 완전하게 폐쇄한 상태를 유지하도록 안내통(521)이 하사점에 위치되면, 슬라이더링(545) 역시 가이드링(544)의 하단부에 위치되며 돌출부(545a)가 회전핀(543)의 하단에 걸려진 상태로 유지된다.

이러한 상태에서 구동축(531d)이 정회전하도록 외부전류가 단자부(532)를 통해 스텝핑모터(531)에 공급되면, 주어진 신호만큼 고정자(531b)에 전기장이 발생되며 마그네트(531e)가 상호작용하여 구동축(531d)이 소정각도 회전 운동한다. 이 때, 구동축(531d)과 함께 회전원판(541) 및 회전핀(543)이 정방향으로 회전함과 동시에 구동축(531d)의 하단부에 나사체결된 안내통(521)이 상승한다. 가이드핀(514)에 의해 회전운동이 구속된 안내통(521)이 구동축(531d)과의 이물림위치가 바뀌면서 상승됨에 따라, 니들(525)의 하단부는 오리피스(511)로부터 점차 이격된다.

따라서 유입구(513)을 통해 유입된 응축냉매는 오리피스(511)와 유출구(512)를 통해 팽창하면서 감압되어 증발기(30)측으로 안내됨으로써, 구동축(531d)의 회전을 통해 오리피스(511)의 개도면적이 조절되어 궁극적으로 냉매 유량조절이 가능하게 된다. 한편, 회전원판(541)에 결합된 회전핀(543)이 회전함에 따라 슬라이더링(545) 역시 가이드링(544)의 피치를 따라 회전하면서 위치가 변화된다.

즉, 구동축(531d)이 정방향으로 회전하여 안내통(521)이 상승하면(냉매토출량을 증대시키는 경우), 슬라이더링(545)은 가이드링(544)의 피치를 따라 회전하면 서 상승하며 최후에는 돌출부(545a)가 가이드링(544)의 상측스톱퍼(544a)에 걸려 더 이상의 안내통(521) 상승운동이 이루어지지 않는다. 이 때가 안내통(521)의 상사점이 되며, 니들(525)의 하단부는 오리피스(511)로부터 완전하게 이격되어 개구면적이 최대로 된다.

반대로 구동축(531d)이 역방향으로 회전하여 안내통(521)이 하강하면(냉매토출량을 줄이는 경우), 슬라이더링(545)은 가이드링(544)을 따라 회전하면서 하강하며 최후에는 돌출부(545a)가 가이드링(544)의 하측스톱퍼(544b)에 걸려 더 이상의 안내통(521) 하강운동이 이루어지지 않는다. 이 때가 안내통(521)의 하사점이 되며, 지지스프링(527)을 통해 하측방향으로 탄성지지된 니들(525)의 하단부는 오리피스(511)를 폐쇄하도록 안착된다. 안내통(521)의 하사점 위치는 니들(525) 하단부가 오리피스(511)에 완전하게 안착된 상태에서 제어되는데, 안내통(521)에 내장된 지지스프링(527)에 의해 니들(525)이 하측방향으로 탄성지지되기 때문에 오리피스(511)에 최초로 닿는 시점보다 더 많은 압축력이 부여되어 안착된 상태에서는 냉매누설이 최소로 된다.

한편, 오리피스(511)의 개폐시작점을 정확하게 설정하기 위해 설치홀(542)이 천공된 회전원판(541)과 회전핀(543) 및 슬라이더링(545)이 마련되는데, 이것은 부품마다 제작편차로 인해 생길 수 있는 상사점 및 하사점의 오차범위를 6개의 설치홀(542)을 통해 줄일 수 있다. 즉, 종래 팽창밸브의 경우에는 편차조절을 위한 수단이 없기 때문에 나사의 1피치만큼의 제품오차가 발생할 수 있지만, 본 발명에서는 회전핀(543)이 결합되는 설치홀(542)이 회전원판(541)에 60도 간격으로 천공되 어 있기 때문에 조립편차를 60도 이내로 맞출 수 있다. 즉, 회전원판(541)에 회전핀(543)을 결합할 수 있는 설치홀(542)이 60도 간격으로 6개 마련되어 있어서, 조립편차가 최소로 발생되는 이웃하는 설치홀(542)에 회전핀(543)을 결합하면 조립편차를 1/6피치 이내로 줄일 수 있다.

그리고, 니들(525)의 이탈을 방지하는 부시(528)가 나사결합됨으로써, 니들(525) 조립이 용이하게 이루어짐과 동시에 니들(525)의 개폐시작점을 보다 정확하게 설정할 수 있다. 즉, 부시(528)를 약간 풀면 지지스프링(527)을 통해 탄성 지지된 니들(525) 하단부가 더욱 내려온 상태로 유지되고, 반대로 부시(528)를 조이면 니들(525)이 상측으로 올라간 상태로 유지됨으로써, 부시(528)의 조임 정도를 통해 니들(525)이 오리피스(511)에 최초로 닿는 시점을 용이하게 조정할 수 있다.

또한, 전자팽창밸브의 유량 시험 결과(공기압 5.0Kg/cm²적용 시) 오리피스(511)와 직접적으로 닿는 니들(525)의 하단부 형상에 따라 유량특성이 다르게 나타나는데, 이를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 오리피스(511)와 닿는 니들(525)의 하단부가 도 3내지 도 4에 도시한 것처럼 다단으로 단차진 단차부로 이루어진 경우에는 냉매 유량의 증감이 도 7에 도시한 바와 같이 단계적으로 일어난다. 그리고 도 6에 도시한 것처럼 오리피스(511)와 닿는 니들(525')의 하단부가 테이퍼면으로 구성된 경우에는 냉매 유량의 증감이 도 8에 도시한 바와 같이 선형적으로 일어난다. 따라서 이러한 유량 특성에 맞는 가스밸브, 유량제어밸브 등 필요한 장치에 따라 니들의 형상을 달 리하여 적용할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동사이클용 전자팽창밸브에 의하면, 코일이 권선된 고정자와 마그네트가 장착되는 회전자가 모터하우징에 내장된 스텝핑모터를 적용하여 코일과 마그네트와의 틈새가 적게 이루어져 사이즈가 작은 마그네트 사용이 가능함으로써, 전체적인 제품 사이즈를 줄임과 동시에 제조원가를 절감할 수 있다. 또한, 설치홀이 다수개 천공된 회전원판과 나사결합되는 부시를 통해 니들의 초기위치를 용이하게 조절하여 개폐 시작점 위치를 정확하게 설정할 수 있기 때문에, 부품의 제작편차에서 발생할 수 있는 니들의 상사점 및 하사점의 오차범위를 줄여 냉매 유량 조절을 보다 신뢰성 있게 할 수 있는 이점이 있다.

Claims

냉매유입구(513)와 냉매유출구(512)가 형성되어 있으며 이들 사이에 오리피스(511)가 마련된 밸브몸체(51),

상기 밸브몸체(51) 내에 승하강 가능하게 설치되며 상기 오리피스(511)를 개폐하도록 내부에 니들(525)이 마련된 개폐장치(52),

상기 밸브몸체(51)와 결합되며 내부에는 상기 개폐장치(52)를 구동하기 위한 구동축(531d)을 가진 모터(531)가 장착된 구동장치(53),

상기 개폐장치(52)와 상기 구동장치(53) 사이에 배치되어 상기 개폐장치(52)의 상사점 및 하사점 위치를 제어하는 스톱퍼장치(54)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클용 전자팽창밸브.
제 1항에 있어서,

상기 밸브몸체(51)의 밑면의 가장자리부에는 상측으로 돌출된 가이드핀(514)이 마련되며,

상기 개폐장치(52)는,

상단은 상기 구동축(531d)과 나사결합되어 상기 구동축(531d)의 회전에 따라 승하강하며, 하단에는 상기 니들(525)을 안내지지하는 부시(528)가 장착된 안내통(521),

상기 안내통(521) 내부에 설치되어 상기 니들(525)을 하측방향으로 탄성지지 하는 지지스프링(527),

상기 안내통(521) 저부에 마련되며 상기 가이드핀(514)이 헐겁게 결합되어 상기 안내통(521)의 회전운동은 구속하면서 승하강운동은 안내하도록 핀결합공(524)이 천공된 외향플랜지(523)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클용 전자팽창밸브.
제 2항에 있어서,

상기 부시(528)는 상기 니들(525)의 높낮이를 조절할 수 있도록 상기 안내통(521)의 개방부에 나사체결된 것을 특징으로 하는 냉동사이클용 전자팽창밸브.
제 2항에 있어서,

상기 구동장치(53)는,

코일이 권선된 고정자(531b)와 마그네트(531e)가 장착된 회전자(531c)가 내장된 모터하우징(531a), 상기 밸브몸체(51)와 결합되어 상기 모터하우징(531a)을 덮는 덮개(533), 상기 덮개(533)에 마련되며 상기 고정자(531b)와 전기 접속된 단자부(532)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클용 전자팽창밸브.
제 2항에 있어서,

상기 스톱퍼장치(54)는,

상기 구동축(531d)이 중심부를 관통하여 상기 밸브몸체(51) 상부에서 일체로 회전운동하는 회전원판(541),

상기 회전원판(541)에 형성된 설치홀(542)에 상단이 결합되어 하측방향으로 연장된 회전핀(543),

상기 안내통(521) 외주에 설치된 코일스프링 형상의 가이드링(544),

상기 가이드링(544)의 피치 사이에 설치되며 상기 회전핀(543)에 걸려 상기 가이드링(544)의 피치를 따라 승하강하도록 반경방향으로 연장되게 돌출부(545a)를 갖춘 슬라이더링(545),

상기 슬라이더링(545)의 상사점과 하사점을 제한하도록 상기 가이드링(544)의 상단부에 하단부에 각각 마련된 상부스톱퍼(544a)와 하부스톱퍼(544b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클용 전자팽창밸브.
제 5항에 있어서,

상기 설치홀(542)은 상기 슬라이더링(545)의 초기위치를 조절할 수 있도록 상기 회전원판(541)의 가장자리부위에 일정한 간격으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 냉동사이클용 전자팽창밸브.
제 5항에 있어서,

상기 가이드링(544)의 하부스톱퍼(544b)는 상기 외향플랜지(523)에 형성된 고정공(544c)에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 냉동사이클용 전자팽창밸브.