KR100961053B1

KR100961053B1 - 공조장치의 팽창밸브

Info

Publication number: KR100961053B1
Application number: KR1020030034628A
Authority: KR
Inventors: 이정재
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2010-06-01
Also published as: KR20040103599A

Abstract

본 발명은 공조장치의 팽창밸브에 관한 것으로, 팽창밸브가 공조장치 케이스의 외부에 설치되어도 바람의 영향을 받아 정상적으로 유로를 개폐할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 공조장치의 팽창밸브는, 냉매의 유출입을 위한 제1 및 제2유로(31a,31b)를 갖는 밸브 본체(31)와, 상기 밸브 본체의 일측에 결합되며 가스가 충진되는 공간부(32a)를 갖는 헤드(32)와, 상기 헤드의 내부에 설치되어 상기 가스의 압력에 의해 승강하는 다이어프램(33)과, 상기 다이어프램의 일측에 로드(34)를 매개로 하여 연결되는 볼(35)과, 상기 볼(35)의 하부에 설치되어 로드(34)를 탄력지지하는 탄성수단(36)을 포함하며, 상기 헤드에는 공조장치 케이스 내부의 공기가 상기 헤드를 통과할 수 있도록 안내하는 캡(38)이 더 설치된다.

팽창밸브, TXV, 다이어프램, 캡

Description

공조장치의 팽창밸브{THERMAL EXPANSION VALVE FOR AIR-CONDITIONER}

도 1은 일반적인 에어컨디셔너의 개략적인 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 공조장치의 팽창밸브의 구조를 보인 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 공조장치의 팽창밸브의 구성을 도시한 종단면도.

도 4는 본 발명에 따른 공조장치의 팽창밸브에 적용된 캡의 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

3 : 팽창밸브, 31 : 밸브 본체

31a, 31b : 유로, 32 : 헤드

33 : 다이어프램, 34 : 로드

35 : 볼, 36 : 탄성수단

38 : 캡, 38a : 헤드 결합부

38b : 공기유입구, 38c : 공기토출구

본 발명은 공조장치의 팽창밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팽창밸브가 공조장치 케이스의 외부에 설치되어도 정상적으로 개폐할 수 있도록 한 공조장치의 팽창밸브에 관한 것이다.

냉방장치는, 도 1에서 보이는 바와 같이, 압축기(1)에서 고온고압으로 압축된 냉매가 응축기(2), 팽창밸브(3) 및 증발기(4)를 순환하는 중에 증발기(4)를 통과하는 공기를 증발기(4) 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 온도를 낮추고, 이 저온의 공기를 차내에 공급함으로써 차내를 냉방하는 것이다. 냉매의 순환과정을 간략히 설명하면, 냉매는 압축기(1)에 의해 고온고압으로 압축되어 응축기(2)로 압송되어 응축기(2)를 통과하는 공기와 열교환하여 응축된다. 이후, 냉매는 팽창밸브(3)를 통해 팽창되어 증발기(4)에 유입되고, 증발기(4)를 통과하는 중에 증발기(4) 주위 공기와 열교환되어 주위 공기로부터 열을 빼앗아 자신은 증발한 후, 압축기(1)로 유입되고, 압축기(1)에서 다시 압축되어 순환하게 되는 것이다.

상술한 냉방장치의 팽창밸브(3)는, 고온고압의 액체 냉매를 저온저압로 감압함과 아울러 냉매의 유량제어 및 사이클의 압력 평형을 조절하는 작용을 하는 것으로, 모세관(capillary tube), 과열도 제어식 팽창밸브(Thermal Expansion Valve, TXV), 전자식 팽창밸브 등이 알려져 있다.

이하, 과열도 제어식 팽창밸브의 구조를 설명하기로 한다.

도 2에서 보이는 바와 같이, 팽창밸브(3)는, 냉매의 유출입을 위한 제1 및 제2유로(31a,31b)를 갖는 밸브 본체(31)와, 밸브 본체(31)의 일측(도면 기준 상측)에 결합되며 가스가 충진되는 공간부(32a)를 갖는 헤드(32)와, 헤드(32)의 내부에 설치되어 상기 가스의 압력에 의해 승강하는 다이어프램(33)과, 다이어프램(33)의 일측에 로드(34)를 매개로 하여 연결되는 볼(35)과, 상기 볼(35)의 하부에 설치되어 로드(34)를 탄성바이어스하는 탄성수단(36)을 포함하여 이루어질 수 있다.

볼(35)은 제2유로(31b)의 통로상에 위치하며, 탄성수단(36)의 탄성력과 가스의 팽창에 따른 다이어프램(33)의 상대적인 운동에 의해 상하로 이동하면서 제2유로(31b)를 많이 개방하거나 적게 개방함으로써 증발기(4)로 유입되는 냉매량을 조절한다. 여기서, 가스의 팽창은 도시되지 아니한 감열부에서의 온도 및 압력의 감지에 의해 이루어진다.

종래의 팽창밸브(3)는, 공조케이스의 내부 또는 외부에 설치될 수 있으며, 충진된 가스가 온도 및 압력의 변화에 따라 팽창되기 때문에 외부 온도로부터의 영향을 최소화하기 위하여 헤드(32)에 결합되는 캡(37)을 더 포함하기도 한다.

이러한 구조의 에어컨디셔너의 팽창밸브의 작용을 설명하면 다음과 같다.

제1유로(31a)를 통해 증발기를 통과한 냉매가 유입되며, 미도시된 감열부에서는 제1유로(31a)의 입구를 통해 유입된 냉매의 온도를 감지하고, 감지된 온도가 높을 경우에는 헤드(32)에 충진된 가스가 팽창하게 된다. 따라서, 가스가 충진된 공간부(32a)의 압력이 높아지게 되어 다이어프램(33)의 상면에 가해지는 압력이 로드(34)를 탄력 지지하는 탄성수단(36)의 탄성력을 극복하게 되면 다이어프램(33)은 아래로 내려가게 된다. 이에 따라, 다이어프램(33)에 연결된 볼(35)이 제2유로(31b)를 개방하게 된다. 즉, 가스가 충진되는 공간부(32a)의 압력이 클수록 다이어프램(33)의 상부에 작용하는 압력이 커지게 되어 제2유로(31b)를 흐를 수 있는 유체의 유량이 많아지게 된다.

반대로, 제1유로(31a)의 유입구를 통해 유입되는 냉매의 온도가 낮으면, 가스가 충진된 공간부(32a)의 압력이 낮아져 탄성수단(36)에 의한 탄성력이 다이어프램(33)의 상면에 작용하는 압력을 극복하게 되면, 다이어프램(33)은 탄성수단(36)의 탄성력에 의해 위로 올라감에 따라 그 일단에 연결된 볼(35)이 제2유로(31b)를 점차 폐쇄하게 된다. 즉, 제1유로(31a)에 유입되는 냉매의 온도에 따라 헤더(32)의 공간부(32a)에서 다이어프램(33)의 상면을 가압하는 압력과 탄성수단의 압력차에 의해 제2유로(31b)를 흐르는 유체의 유량이 조절된다.

이와 같은 구조의 종래 팽창밸브는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

팽창밸브(3)가 공조케이스의 외부에 설치되는 경우 캡의 유무와 상관없이 개폐작동수단인 다이어프램(33)의 작동을 위한 바람이 없기 때문에 팽창밸브를 통과하는 냉매의 막힘현상이 발생되어 팽창밸브(3)의 개폐정도가 달라지는 단점이 있다.

팽창밸브가 공조케이스 내부에 장착되는 경우 캡 주위에 소정 공기가 유동하게 되는 반면, 팽창밸브가 공조케이스 외부에 장착되는 경우 차폐된 공간 안에서 캡 주위에 공기 유동이 없게 된다. 이러한 설치 환경의 차이로 인해(캡과 공기와의 열교환 차이) 팽창밸브 개도에 편차가 발생되게 되므로 본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 팽창밸브가 공조케이스 외부에 장착되더라도 공조케이스 내부 공기를 일부 인출하여 팽창밸브 캡으로 유동하도록 한 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공조장치의 팽창밸브는, 냉매의 유출입을 위한 제1 및 제2유로를 갖는 밸브 본체와; 상기 밸브 본체 의 제2유로 상에 설치되며 상기 제2유로의 통로를 개폐하는 개폐수단과; 상기 밸브 본체의 내부에 그 일단이 상기 개폐수단에 연결되도록 설치되어 상기 제1유로를 흐르는 유체의 온도에 따라 작동하여 상기 개폐수단을 개폐 작동시키는 개폐작동수단을 포함하여 이루어지며, 상기 밸브 본체에는 공조장치 케이스의 내부 공기가 상기 밸브 본체를 통과할 수 있도록 안내하는 캡이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 캡은, 그 내부가 중공이면서 저면에는 상기 밸브 본체가 결합되는 결합부가 개구 형성되며, 양측에는 공조장치 케이스 내부의 공기가 순환하도록 안내하는 공기유입구와 공기토출구가 각각 구비될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다

도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 공조장치의 팽창밸브(3)는, 냉매의 유출입을 위한 제1 및 제2유로(31a,31b)를 갖는 밸브본체(31)와, 밸브 본체(31)의 일측(도면 기준 상측)에 결합되며 가스가 충진되는 공간부(32a)를 갖는 헤드(32)와, 헤드(32)의 내부에 설치되어 공간부(32a)의 압력에 의해 승강하는 다이어프램(33)과, 다이어프램(33)의 일측에 로드(34)를 매개로 하여 연결되는 개폐수단인 볼(35)과, 상기 볼(35)의 하부에 설치되어 로드(34)를 탄성바이어스하는 탄성수단(36)을 포함하여 이루어질 수 있다.

볼(35)은 제2유로(31b)의 통로 상에 위치하며, 탄성수단(36)의 탄성력과 가스의 팽창에 따른 다이어프램(33)의 상대적인 운동에 의해 상하로 이동하면서 제2유로(31b)를 많이 개방하거나 적게 개방함으로써 증발기로 유입되는 냉매량을 조절한다. 여기서, 가스의 팽창은 도시되지 아니한 감열부에서의 온도 및 압력의 감지에 의해 이루어진다.

본 발명에 따르면 팽창밸브가 공조장치 케이스의 내/외부 어디에 설치되어도 냉매가 원활하게 흐를 수 있도록 할 수 있는 것으로, 즉, 바람이 거의 없는 외부에 설치되어도 공조케이스 내부를 흐르는 바람의 영향을 받을 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. 예컨대, 팽창밸브(3)는 공조장치 케이스(미도시)의 외부에 배치되며, 팽창밸브(3)의 헤드(32)에는 공조장치 케이스 내부에 배치되어 공조장치 케이스 내부의 공기가 헤드(32)에 영향을 줄 수 있는 구조의 캡(38)이 씌워질 수 있다. 도 3과 도 4에서 보이는 바와 같이, 캡(38)은 그 내부가 중공이면서 저면(도면 기준)에는 헤드 결합부(38a)(도 3에 도시됨)가 개구되면서 양측에는 공기유입구(38b)와 공기토출구(38c)가 각각 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 팽창밸브의 설치구조는 캡(38)을 통해 공조장치 케이스 내부의 공기가 흐를 수 있는 모든 구조가 적용될 수 있으며, 예컨대, 캡(38)은 공조장치 케이스에 구멍형태로 이루어진 설치부에 설치되거나, 공조장치 케이스에 내부와 연통하도록 형성된 덕트에 공기유입구(38b)와 공기토출구(38c)가 연결 설치될 수도 있다.

본 발명에서는 개폐작동수단을 가스, 다이어프램(33)으로 한정하여 설명하였 지만, 이는 이것에 한정되지 않고, 제1유로(31a)를 흐르는 유체의 온도에 따라 자신이 신축되는 신축성부재를 채택할 수도 있다. 즉, 제1유로(31a)를 흐르는 유체의 온도에 따라 개폐수단을 작동시킬 수 있는 모든 것이 사용 가능한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공조장치의 팽창밸브의 작용을 설명하면 다음과 같다.

제1유로(31a)를 통해 증발기(4)를 통과한 냉매가 유입되며, 미도시된 감열부에서는 제1유로(31a)의 입구를 통해 유입된 냉매의 온도를 감지하며, 감지된 온도가 높을 경우에는 헤드(32)에 충진된 가스가 팽창하게 된다. 따라서, 가스가 충진되는 공간부(32a)의 압력이 높아지게 되고, 다이어프램(33)의 상면에 가해지는 압력이 로드(34)를 탄력 지지하는 탄성수단(36)의 탄성력을 극복할 때 다이어프램(33)은 아래로 이동하게 된다. 따라서, 다이어프램(33)에 연결된 볼(35)이 하강하면서 제2유로(31b)를 개방하게 된다.

반대로, 증발기(4)에서 토출되어 제1유로(31a)의 유입구를 통해 유입되는 냉매의 온도가 낮으면, 가스가 충진된 공간부(32a)의 압력이 낮아져 탄성수단(36)에 의한 탄성력이 다이어프램(33)의 상면에 작용하는 압력을 극복하게 된다. 따라서, 다이어프램(33)이 위로 올라감에 따라 볼(35)이 제2유로(31b)를 점차 폐쇄하게 된다. 즉, 제1유로(31a)에 유입되는 냉매의 온도에 따라 헤더(32)의 공간부(32a)에서 다이어프램(33)의 상면을 가압하는 압력과 탄성수단의 압력차에 의해 제2유로(31b)를 흐르는 유체의 유량이 조절된다.

이와 같이 냉매가 통과하는 과정 중에 공조장치 케이스 내부의 공기는 캡(38)의 공기유입구(38b)를 통해 유입되어 헤드(32)를 통과한 후 공기토출구(38c)를 통해 공조장치 케이스로 토출된다.

따라서, 팽창밸브(3)가 바람이 거의 없는 공조장치 케이스의 외부에 설치되어도 캡(38)을 통해 공조장치 케이스 내부의 바람이 팽창밸브(3)를 통과하기 때문에 팽창밸브 개도의 차이를 줄여 가스의 팽창/수축, 다이어프램(33)의 승강이 정상적으로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공조장치의 팽창밸브에 의하면, 팽창밸브가 바람이 거의 없는 공조장치 케이스의 외부에 설치되어도 캡을 통해 바람이 팽창밸브를 통과하여 냉매 유로를 정상적으로 개폐할 수 있으므로 제품의 신뢰성 및 내구성을 향상할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

냉매의 유출입을 위한 제1 및 제2유로를 갖는 밸브본체와;

상기 밸브본체의 제2유로 상에 설치되며 상기 제2유로의 통로를 개폐하는 개폐수단과;

상기 밸브본체의 내부에 그 일단이 상기 개폐수단에 연결되도록 설치되어 상기 제1유로를 흐르는 유체의 온도에 따라 작동하여 상기 개폐수단을 개폐 작동시키는 개폐작동수단을 포함하여 이루어지며,

상기 밸브본체에는 공조장치 케이스의 내부 공기가 상기 밸브본체를 통과할 수 있도록 그 내부가 중공이면서 저면에는 상기 밸브본체가 결합되는 결합부(38a)가 개구 형성되며 양측에는 공조장치 케이스 내부의 공기가 순환하도록 안내하는 공기유입구(38b)와 공기토출구(38c)가 각각 구비된 캡(38)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 공조장치의 팽창밸브.
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