KR100683209B1 - 자동차용 에어컨의 팽창밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 에어컨의 팽창밸브에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 팽창밸브의 유입구에 형성된 노즐외에 추가로 형성되는 보조노즐과; 상기 보조노즐을 개폐하도록 모터에 의해 구동되는 개폐판과; 상기 모터를 제어하는 제어부와; 상기 제어부에 냉매의 압력을 측정하여 전송하는 압력센서를 포함하는 구조를 통해, 종래 노즐 외에 추가로 보조노즐이 형성되고, 이러한 보조노즐은 팽창밸브의 압력이 기준 이상으로 상승할 때 개방되도록 함으로써, 압축기의 지속적인 구동을 가능케 하는 특징이 있다.

팽창밸브, 에어컨, 과냉매, 압축기, 자동차

Description

자동차용 에어컨의 팽창밸브{EXPANSION VALVE FOR AIR CONDITIONER OF VEHICLE}

도 1은 종래 에어컨 시스템의 팽창밸브를 나타내는 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 에어컨 시스템의 팽창밸브를 나타내는 측단면도.

도 3은 도 2의 보조노즐 개폐구조에 대한 일실시예.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21 : 보조노즐 22 : 개폐판

23 : 모터 24 : 제어부

25 : 압력센서

본 발명은 기존의 팽창밸브에 형성되는 노즐 외에 추가로 보조노즐이 형성되고, 이러한 보조노즐은 압력센서를 통해 팽창밸브의 압력이 기준 압력 이상이 될 경우, 모터가 구동하여 개폐판이 상기 보조노즐을 개방함으로써, 냉매의 압력을 저하시켜주어 지속적인 에어컨 구동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 팽창밸브에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 에어컨 시스템은 증기 압축 냉동 사이클로서, 크게 증발기, 압축기, 응축기, 팽창 밸브의 4가지 주요 부품으로 구성된다.

이러한 에어컨 시스템을 간략히 살펴보면, 상기 증발기내에서 흡열 작용에 의해 증발된 냉매 가스는 압축기로 보내지고, 압축기에서는 외부로부터 열을 받아 고온 고압의 기체 상태로 압축되어 응축기로 보내진다.

그리고, 고온 고압의 냉매 가스는 응축기에서 공기로 강제 냉각되면 상변화가 일어나서 고압의 액체 냉매로 되어 저장용기에 보내진다.

이때, 팽창 밸브는 저장용기내의 고압의 냉매를 증발하기 쉽도록 교축시키면서 압력 강하를 시켜서 냉매를 분무상태로 하는 것인데, 이러한 분무상태의 냉매는 다시 증발기로 보내져서 흡열 작용에 의해 냉동 효과를 얻게된다.

도 1은 종래 에어컨 시스템의 팽창밸브를 나타내는 측단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 팽창밸브(10)는 실린더 형상으로, 외측에는 응축기를 통과한 고압의 냉매를 유입하도록 하부 일측에 형성된 유입구(11)와, 상기 유입구(11)로부터 유입되는 고압의 냉매를 증발기로 유입되도록 하는 증발기 유입구(12)와, 상기 증발기 유입구(12)내에서의 흡열작용에 의해 증발된 냉매가스를 압축기로 유출하도록 상부를 관통하여 형성된 증발기 유출구(13)와, 상부에 형성되고 수직 하방으로 팽창밸브의 중심을 관통하는 다이어프램(14)과, 상기 유입구(11)와 증발기 유입구(12)를 연통하는 노즐(15)을 선택적으로 개폐하여 증발기 유출구(13)로의 유출 압력을 제어하도록 하부에 형성된 탄성 제어부(16)를 포함한다.

상기한 팽창밸브(10)는 중온 고압의 액상 냉매를 팽창밸브(10)의 작은 노즐(15)을 통해 증발기 직전에서 분사시켜 급팽창시켜 주는데, 이로 인해 냉매는 팽창 도중 단열변화가 일어나 주위의 열을 흡수한다.

이때, 증발기로부터 나오는 냉매의 온도가 올라가면, 다이어프램(14) 상부의 압력이 증가되어 하방으로 힘이 작용하게 되는데, 이러한 힘이 탄성제어부(16)의 스프링 압력보다 높으면, 노즐(15)의 개구부가 증가되어 증발기로 흐르는 냉매를 증가시켜 항상 최적의 냉매가 흐르게 된다.

그러나, 엔진 공회전시등 응축기의 효율이 떨어지는 환경에서, 다이어프램 상부의 압력에 의해 노즐의 개구되는 부분이 최대가 되더라도, 기본적으로 노즐 사이즈로 인해 냉매 유량이 제한되어 고압의 냉매 압력이 계속 상승하는 문제점이 있다.

이러한 노즐 사이즈는 에어컨 시스템 용량에 의해 결정되며, 임의로 크기를 조절하는 것이 불가능한데, 왜냐하면 에어컨 용량에 비해 노즐의 사이즈를 크게 할 경우 상시 과냉매가 유동되어 에어컨 성능이 떨어지고, 저압상태에서 계속 과냉매가 흐를 경우 액냉매 압축에 의해 압축기의 수명 단축을 유발하게 된다.

따라서, 상기 팽창밸브에 압력 스위치를 설치하여 에어컨 시스템내 압력이 고압으로 전환될 경우 에어컨의 압축기 작동을 정지시켜 시스템을 보호하게 된다.

하지만, 이러한 시스템 보호에 의해 냉매 압력이 규정된 압력 이하로 내려갈 때까지 에어컨 가동이 중지되는 관계로, 실내 온도가 급격히 올라가 승객이 불편해지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 에어컨 시스템의 압력이 고압으로 상승하더라도 압축기의 작동이 정지되지 않고 계속 작동하도록 하여, 냉기가 지속적으로 자동차 내부로 토출될 수 있도록 함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 팽창밸브의 유입구에 형성된 노즐외에 추가로 형성되는 보조노즐과; 상기 보조노즐을 개폐하도록 모터에 의해 구동되는 개폐판과; 상기 모터를 제어하는 제어부와; 상기 제어부에 냉매의 압력을 측정하여 전송하는 압력센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 팽창밸브를 제공한다.

상기한 팽창밸브는 종래 노즐 외에 추가로 보조노즐이 형성되고, 이러한 보조노즐은 팽창밸브의 압력이 기준 이상으로 상승할 때 개방되도록 함으로써, 압축기의 지속적인 구동을 가능케 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시된 것이며, 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 또는 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 에어컨 시스템의 팽창밸브를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 도 2의 보조노즐 개폐구조에 대한 일실시예이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 밸브본체(20)는 유입구(11), 증발기 유입구(12), 증발기 유출구(13), 다이어프램(14), 노즐(15), 탄성제어부(16) 등 은 종래의 구성과 동일하며, 종래에 구비되지 않던 보조노즐(21) 및 이러한 보조노즐(21)을 개폐하기 위한 구성이 추가되는 것으로서, 종래와 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 도 3과 같이 종래의 팽창밸브에 새로이 보조노즐(21)이 부가되는 것으로서, 상기 보조노즐(21)은 유입구(11)와 증발기 유입구(12)를 연통하도록 형성된다.

그리고, 상기 보조노즐(21)을 개폐하기 위해 개폐판(22)이 형성되고, 상기 개폐판(22)을 구동시키는 모터(23)가 구비되며, 이러한 모터(23)는 제어부(24)에 의해 제어된다.

상기 개폐판(22), 모터(23)는 보조노즐(21)의 일측에 형성된 장착부(27)에 구비되고, 상기 모터(23)가 작동하여 개폐판(22)이 구동되어 보조노즐(21)을 개폐하도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 장착부(27)에는 제어부(24)도 구비될 수 있다.

한편, 냉매의 압력을 측정하여 제어부(24)에 전송하는 압력센서(25)가 구비되는데, 상기 제어부(24)는 압력센서(25)의 측정값을 통해 기준값 이상의 압력이 측정되면 모터(23)를 구동시키게 된다.

이때, 상기 압력센서(25)는 에어컨 시스템에서 냉매가 순환하는 유로 중에서 냉매의 압력 측정이 가장 용이한 곳에 설치하도록 하는 것이 바람직한데, 일예로 압축기에 설치되어 압축기의 냉매 압력을 측정하거나, 유입구(11)에 설치되어 응축기를 통해 유입되는 냉매의 압력을 정확하게 측정할 수 있다.

도 3은 상기 개폐판(22)이 회전하면서 보조노즐(21)을 개폐하는 방식에 대한 일예로써, 상기 개폐판(22)은 원판 형상을 가지며, 그 중심축에는 모터(23)가 연계된다.

그리고, 상기 개폐판(22)에는 보조노즐(21)를 개방시키기 위한 개방홀(26)이 구비된다.

즉, 상기 개폐판(22)은 모터(23)의 구동에 의해 회전하면서, 상기 개방홀(26)이 보조노즐(21)에 위치할 때 보조노즐(21)이 개방된 상태이고, 상기 개방홀(26)이 보조노즐(21)에 위치하지 않을 때 보조노즐(21)이 폐쇄된 상태이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 자동차용 에어컨의 팽창밸브에 대한 작용 및 효과는 다음과 같다.

엔진의 공회전시 등 응축기의 효율이 저하되는 조건에서 다이어프램(14) 상부의 압력에 의해 작동하는 탄성제어부(16)가 하강하여 노즐(15)이 개방되더라도, 상기 노즐(15)은 에어컨 용량에 의해 결정되며, 과냉매로 인한 에어컨 성능저하우려로 인해 임의로 노즐의 크기를 크게 할 수 없으므로, 상기 노즐(15)이 허용하는 최대압력 이상에서는 냉매의 유량이 제한되어 팽창밸브의 압력이 계속 상승한다.

이때, 압력센서(25)는 냉매의 압력을 제어부(24)에 전송하는데, 상기 밸브본체(20)의 압력이 기준 이상 상승하면 제어부(24)는 모터(23)를 구동시킨다.

그리하면 상기 모터(23)를 축으로 하여 회전하는 개폐판(22)의 개방홀(26)이 보조노즐(21)에 위치하게 되고, 결과적으로 냉매는 노즐(15) 및 보조노즐(26)을 통해 이동하게 됨으로써, 냉매의 유동량이 증가하게 되어 그에 따른 압력은 저하된다.

이후 상기 압력센서(25)를 통해 상기 밸브본체(20)의 압력이 기준 압력 이하로 떨어지면, 제어부(24)는 모터(23)를 구동시켜, 개방홀(26)이 보조노즐(21) 선상에 위치하지 않도록 함으로써, 보조노즐(21)을 폐쇄시킨다.

그리하면, 과냉매로 인한 에어컨 성능 저하를 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 팽창밸브에 냉매 유동을 위한 노즐 외에 보조노즐을 추가로 형성시키고, 상기 보조노즐이 팽창밸브의 냉매압이 증가됨에 따라 개방되도록 하여, 고압 냉매에 따른 에어컨 작동의 중단을 방지하게 된다.

이로 인해, 지속적인 에어컨 구동이 가능하여 종래 에어컨의 작동 정지로 인한 실내 온도 상승을 방지하는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 압력센서를 통해 기준압력 이상으로 팽창밸브의 압력이 상승하면 보조노즐을 개방하고, 기준압력 이하로 팽창밸브의 압력이 하강하면 보조노즐을 폐쇄함으로써, 팽창밸브의 안정성을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 응축기와 연계되어 냉매가 이동되는 유입구(11) 및 증발기와 연계되어 냉매가 이동되는 증발기 유입구(12)가 구비되는 밸브본체(20);

   상기 유입구(11)와 상기 증발기 유입구(12)를 연통시키는 노즐(15)을 개폐하는 탄성제어부(16);

   상기 노즐(15) 외에 상기 유입구(11)와 상기 증발기 유입구(12)를 연통시키는 보조노즐(21);

   상기 보조노즐(21)을 개폐하도록 모터(23)에 의해 구동되는 개폐판(22);

   상기 냉매가 순환되는 유로에 구비되어 냉매의 압력을 측정하는 압력센서(25); 및

   상기 압력센서(25)를 통해 냉매의 압력을 전송받아 상기 모터(23)를 구동시키는 제어부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 팽창밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 개폐판(22)은 중심축에 모터(23)가 연계되어 회전하고, 상기 보조노즐(21)을 개방시키기 위한 개방홀(26)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 팽창밸브.
3. 제 1항에 있어서, 상기 압력센서(25)는 유입구(11)에 위치하여 냉매의 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 팽창밸브.
4. 제 1항에 있어서, 상기 압력센서(25)는 압축기에 위치하여 냉매의 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 팽창밸브.

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