KR100882518B1 - 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브는 저가이면서도 양방향 냉매유량 흐름 제어가 가능하고, 비교적 넓은 범위의 용량 제어가 가능하여 가변용량 압축기를 채용한 차량용 공기조화기의 냉매 팽창용으로 매유 유리하게 사용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 길이 방향으로 양단이 관통된 주냉매통로와, 상기 주냉매통로와 수직방향으로 형성된 다수개 형성된 바이패스 냉매통로를 갖는 숏튜브 몸체와; 일단부에 증발기측 파이프가 결합됨과 아울러 타단부에 응축기측 파이프가 결합되고, 상기 쇼튜브 몸체가 내부에서 냉매의 압력에 따라 탄력적으로 일정 길이 슬라이드 가능하게 왕복 이동되도록 설치되는 양단 관통 형상의 제1 결합부재와; 상기 응축기측 파이프에서 상기 제1 결합부재에 나사 결합되어 상기 응축기측 파이프와 제1 결합부재를 고정시키는 제2 결합부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

숏튜브, 파이프, 냉매통로, 팽창밸브

Description

공기조화기용 용량 가변 팽창밸브{A THERMOSTATIC EXPANSION VALVE FOR VARIABLE CAPACITY IN USED AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브의 분해 사시도.

도 2는 도 1의 결합 사시도.

도 3은 도 1의 결합 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브의 분해 사시도.

도 5는 도 4의 결합 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 숏튜브 몸체

10a : 주냉매통로

10b : 바이패스 냉매통로

20 : 제1 결합부재

30 : 제2 결합부재

본 발명은 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저가이면서도 양방향 냉매유량 흐름 제어가 가능하고, 비교적 넓은 범위의 용량 제어가 가능하여 가변용량 압축기를 채용한 차량용 공기조화기의 냉매 팽창용으로 매유 유리하게 사용할 수 있도록 한 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브에 관한 것이다.

차량용 공기조화기는 차량 실내의 온도 및 습도를 조절하기 위한 장치로서, 난방용의 히터와, 냉각용 에어 컨디셔너를 포함한다.

히터는 차량 엔진 냉각용 냉각수를 히터 코어내로 유동시키고 그 냉각수의 열을 송풍기의 작용으로 방열시킴으로써 차량 실내의 온도를 상승시킨다.

한편, 에어 컨디셔너는 냉매를 콘덴서, 팽창 밸브, 증발기 및 압축기등을 통해 유동시킴으로써 냉매의 증발 잠열을 이용하여 실내 공기로부터 열을 흡수하게 된다.

상기 차량에 사용되는 에어 컨디셔너의 경우 압축기가 엔진 회전속도에 비례하여 변화하기 때문에 압축기 회전속도(RPM)의 변화폭이 상당히 크다.

그러므로 전 RPM에 따라 최적의 에어컨 성능을 내기 위해서는 고정식 팽창밸브를 사용하는 것은 바람지하지 않다.

따라서, 전 RPM 영역에 관계없이 증발기가 적당한 과열도를 갖게하기 위해 즉, 최적의 증발기 성능을 얻을 수 있도록 하기 위해 과열도 제어방식의 팽창밸브(Thermostatic Expansion Valve;TXV이라도 함)를 사용한다.

이러한 과열도 제어방식 팽창밸브(TXV)의 특징은 RPM이 작은 범위에서 고정식 타입에 비해 냉매 유량을 작게 흐르게 하여 적당한 과열도를 유지시키고, RPM이 큰 영역에서는 고정식 타입에 비해 냉매유량을 크게하여 적당한 과열도가 계속 유지되게 한다.

그러나, 이러한 과열도 제어방식 팽창밸브(TXV)는 단가가 비싼 단점이 있다.

따라서, 최근에 고정식 팽창밸브를 변경하여 TXV를 대체해보려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 상황을 감안하여 저가이면서도 양방향 냉매유량 흐름 제어가 가능하고, 비교적 넓은 범위의 용량 제어가 가능하여 가변용량 압축기를 채용한 차량용 공기조화기의 냉매 팽창용으로 매유 유리하게 사용할 수 있도록 한 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브는 길이 방향으로 양단이 관통된 주냉매통로와, 상기 주냉매통로와 수직방향으로 형성된 다수개 형성된 바이패스 냉매통로를 갖는 숏튜브 몸체와; 일단부에 증발기측 파이프가 결합됨과 아울러 타단부에 응축기측 파이프가 결합되고, 상기 쇼튜브 몸체가 내부에서 냉매의 압력에 따라 탄력적으로 일정 길이 슬라이드 가능하게 왕복 이동되도록 설치되는 양단 관통 형상의 제1 결합부재와; 상기 응축기측 파이프에서 상기 제1 결합부재에 나사 결합되어 상기 응축기측 파이프와 제1 결합 부재를 고정시키는 제2 결합부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이며, 도 3은 도 1의 결합 단면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브의 분해 사시도이며, 도 5는 도 4의 결합 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 팽창밸브(100)는 숏튜브 몸체(10)와, 제1 결합부재(20)와, 제2 결합부재(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 숏튜브 몸체(10)는 길이 방향으로 양단이 관통된 주냉매통로(10a)와, 이 주냉매통로(10a)와 수직 방향으로 다수개 형성된 바이패스 냉매통로(10b)를 구비하고 있다.

상기 숏튜브 몸체(10)는 바람직하게 바이패스 냉매통로(10b)가 형성된 삽입부(11)와, 이 삽입부(11)의 단부에 단이지게 형성된 단턱부(12)로 구성된다.

여기서, 상기 주냉매통로(10a)는 상기 삽입부(11)와 단턱부(12)를 관통하도록 형성된다.

상기 제1 결합부재(20)는 양단이 관통된 형상으로, 그 일단부에 증발기측 파이프(40)가 결합됨과 아울러 타단부에 응축기측 파이프(50)가 결합된다.

상기 제1 결합부재(20)의 내부에는 숏튜브 몸체(10)가 냉매의 압력에 따라 탄력적으로 일정 길이 슬라이드 가능하게 왕복 이동되도록 설치된다.

이의 구조를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 제1 결합부재(20)의 내주면에 숏튜브 몸체(10)를 구성하는 삽입부(11)가 기밀하게 슬라이드 이동되도록 슬라이드공(21a)을 형성하기 위한 단턱부(21)가 돌출 형성된다.

그리고, 상기 응축기측 파이프(50)는 상기 제1 결합부재(20)의 내부로 소정 깊이 인입되게 결합되어 상기 숏튜브 몸체(10)의 단턱부(21)를 지지하게 된다.

그리고, 상기 숏튜브 몸체(10)의 단턱부(21)와 제1 결합부재(20)의 단턱부(21) 사이에는 스프링부재(60)가 탄력 지지 가능하게 개재된다.

여기서, 스프링부재(60)는 외력이 작용하는 경우에 압축되었다가 외력이 제거되는 경우에는 원상태로 복귀하는 스프링이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 팽창밸브의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기에서 고온고압으로 압축된 냉매가 응축기에 응축된 후, 응측기측 파이프(50)로 안내되어 소정의 압력을 가진 상태로 숏튜브 몸체(10)를 구성하는 단턱부(12)의 전면에 충돌한 후, 냉매는 숏튜브 몸체(10)의 주냉매통로(10a)를 통과하면서 단열팽창되어 증발기측 파이프(40)로 공급된 후 증발기로 흘러들어 가게된다.

그러나, 상기와 같은 냉매의 유동 과정에서 엔진의 RPM 또는 차속에 따른 압축기에 부하가 가해져 냉매의 용량이 가변되는 경우에 상기 숏튜브 몸체(10)가 가변적으로 이동한다.

이를 좀더 상세하게 설명하면, 먼저, 차속이 40㎞/h인 경우에 압축기는 소정의 압축일을 행하게 되며, 이 압축력은 숏튜브 몸체(10)에 전달되어 스프링부재(60)가 압축된다.

상기와 같이 스프링부재(60)가 소정치 압축되면 숏튜브 몸체(10)를 구성하는 삽입부(12)는 제1 결합부재(20)의 내부에 구비된 단턱부(21)에 의해 형성된 슬라이드공(21a)의 안내를 받아 증발기측 파이프(40)로 이동하게 된다.

이렇게 되면, 숏튜브 몸체(10)를 구성하는 삽입부(11)에 형성된 바이패스 냉매통로(10b)중 일부가 개방되며, 결국에는 이 바이패스 냉매통로(10b)를 경유하여 증발기측 파이프(40)로 유동할 수 있다.

한편, 차량이 100㎞/h의 고속 주행을 하게되면, 압축기의 압축력은 더욱 높아지게 되고, 증발기측 압력의 감소와 응축기측 압력의 상승으로 결국 차압(응축압력-증발압력)이 상승하게 된다.

따라서, 상기 스프링부재(60)의 압축 정도는 더욱 많아지게 되어, 결국에는 상기 바이패스 냉매통로(10b)가 모두 개방되어 차실내의 냉방에 필요한 충분한 냉매가 유동할 수 있게 된다.

반대로, 차량이 정지할 경우에는 압축기의 압축력은 현저하게 떨어지게 되어 상기 스프링부재(60)는 원상태로 복귀되어 상기 바이패스 냉매통로(10b)는 폐쇄된다.

여기서, 상기 바이패스 냉매통로(10b)는 필요에 따라 다수개를 형성할 수 있으며, 차량의 속도에 따라 바이패스 냉매통로(10b)가 개방된 개수를 변경하여 설계 할 수 있음은 물론이다.

한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로 전술한 실시예에서처럼, 제1 결합부재(20)와 제2 결합부재(30)를 분리형 타입으로 구성하지 않고 일체형 튜브(91)으로 구성한 것이다.

이 튜브(91)의 양단에는 도시하지는 않았지만 응측기측 파이프와 증발기측 파이프가 연결된다.

도 4 및 도 5에 도시된 실시예는 상기 숏튜브 몸체(10)를 고정하는 구조를 달리한 것이다.

좀더 상세하게는 전술한 제1 결합부재(20)의 내주면에 슬라이드공(21a)을 형성하기 위한 단턱부(21)를 형성하지 않고, 제1 결합부재(90)의 내주면을 따라 일정 거리 이격되게 환형으로된 한쌍의 스토퍼(91a)(91b)가 돌출 형성된다.

여기서, 상기 제1 결합부재(91)와 제1 결합부재(20)의 부재번호를 서로 달리 하였으나, 양단에 증발기측 파이프와 응축기측 파이프가 연결 설치되는 것은 동일하다.

따라서, 이하부터는 후술하는 제1 결합부재의 부재번호를 91을 사용하기로 한다.

상기 제1 결합부재(91)의 내부중 스토퍼(91b)에는 슬라이드공(90a)을 갖는 고리 형상의 고정판(90)이 지지되고, 이 고정판(90)의 슬라이드공(90a)에는 숏튜브 몸체(10)의 삽입부(11)가 슬라이드 가능하게 지지된다.

여기서, 상기 숏튜브 몸체(10)의 단턱부(12)와 고정판(90) 사이에 해당되는 삽입부(11)의 외주에는 스프링부재(60)가 개재되며, 이로인해 숏튜브 몸체(10)의 단턱부(12)는 상기 제1 결합부재(91)의 내면에 코킹 과정에 의해 형성된 스토퍼(91a)(91b)에 탄력 지지된다.

여기서, 상기 스토퍼(91a)(91b)는 제1 결합부재(91)의 내부에 숏튜브 몸체(10)에 스프링부재(60) 및 고정판(90)이 구비된 어셈블리를 슬라이드 삽입하여 조립한 후에, 이 어셈블리가 이탈되지 않고 고정되어 있도록 외부에 코킹 처리하여 형성되는 것이다.

이하, 전술한 도 4 및 도 5에 대한 작용 설명은 본 발명의 일실시예에서 상세하게 설명하였기에 생략하기로 한다.

따라서, 본 발명은 저가이면서도, 도 4 및 도 5의 경우에 양방향 냉매유량 흐름 제어가 가능하고, 비교적 넓은 범위의 용량 제어가 가능하여 가변용량 압축기를 채용한 차량용 공기조화기의 냉매 팽창용으로 매유 유리하게 사용할 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브에 따르면, 숏튜브 몸체가 직선형 오리피스홀을 가지기 때문에 냉매의 양방향 흐름 제어가 가능하다.

따라서 힛펌프 구성시 종래와 같은 별도의 첵밸브를 사용할 필요없이 숏튜브 하나만으로 구성이 가능하므로, 구조적인 단순화 및 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 숏튜브 몸체의 전체 사이즈가 기존에 비해 현저하게 작기 때문에 액냉매 튜브에 간단하게 내장시킬 수 있는 등 별도의 설치 공간을 차 지하지 않는 장점이 있으며, 또한 쉽게 교체할 수 있는 등 작업 공수가 감소하는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 공기조화장치에 일반적으로 사용되는 기존의 과열도 제어식 팽창밸브에 비해 성능이 크게 떨어지지 않으면서도 저가로 구성할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 길이 방향으로 양단이 관통된 주냉매통로(10a)와, 상기 주냉매통로(10a)와 수직방향으로 형성된 다수개 형성된 바이패스 냉매통로(10b)를 갖는 숏튜브 몸체(10)와;

   일단부에 증발기측 파이프(40)가 결합됨과 아울러 타단부에 응축기측 파이프(50)가 결합되고, 상기 숏튜브 몸체(10)가 내부에서 냉매의 압력에 따라 탄력적으로 일정 길이 슬라이드 가능하게 왕복 이동되도록 설치되는 양단 관통 형상의 제1 결합부재(20)(91)와;

   상기 응축기측 파이프(50)에서 상기 제1 결합부재(20)에 나사 결합되어 상기 응축기측 파이프(50)와 제1 결합부재(20)를 고정시키는 제2 결합부재(30)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 결합부재(20)의 내주면에 슬라이드공(21a)을 형성하기 위한 단턱부(21)가 돌출 형성되고,

   상기 숏튜브 몸체(10)는 상기 슬라이드공(21a)에 삽입되는 삽입부(11)와, 상기 삽입부(11)의 단부에 단이지게 형성된 단턱부(12)를 구비하며,

   상기 응축기측 파이프(50)는 상기 제1 결합부재(20)의 내부로 소정 깊이 인입되게 결합되어 상기 단턱부(12)를 지지하며,

   상기 단턱부(21)(12) 사이에는 스프링부재(60)가 탄력 지지가능하게 개재되어 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 결합부재(91)의 내주면을 따라 환형으로된 한쌍의 스토퍼(91a)(91b)가 일정 거리 이격되게 형성되고,

   상기 제1 결합부재(91)의 내부중 상기 스토퍼(91b)에 슬라이드공(90a)을 갖는 고정판(90)이 지지되며,

   상기 숏튜브 몸체(10)는 상기 슬라이드공(21a)에 삽입되는 삽입부(11)와, 상기 삽입부(11)의 단부에 단이지게 형성된 단턱부(12)를 구비하며,

   상기 단턱부(12)와 고정판(90) 사이에 해당되는 상기 삽입부(11)의 외주에 스프링부재(60)가 탄력 지지가능하게 개재되어 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 용량 가변 팽창밸브.

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