KR101027488B1 - 팽창밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압냉매의 압력변동에 대한 동작이 안정된 팽창밸브를 제공하는 것이다.

팽창밸브(5)에는, 밸브 본체(5a)에 액상 냉매가 유입되는 고압측 통로(5b)와 단열 팽창된 기액 2상 냉매가 유출되는 저압측 통로(5c)가 설치되고, 고압측 통로 (5b)와 저압측 통로(5c)는 오리피스(7)를 거쳐 연통되고, 다시 그 오리피스(7)를 통과하는 냉매량을 조정하는 밸브체(8)를 밸브실(8d)에 구비하고 있고, 밸브체(8)는 오리피스(7)에 형성된 밸브자리(7a)에 접촉 이탈하여 냉매량이 조정된다. 조정나사(8b)의 오목부(8f)의 바닥부인 스프링자리면(8f')에 경사판(10)을 설치하고, 또한 지지부재(8c)에 압축 코일 스프링(8a)의 걸어멈춤부(8c')를 설치하고, 이들 스프링자리면(8f')과 걸어멈춤부(8c')와의 사이에 압축 코일 스프링(8a)이 지지되어 있다. 밸브 개방시에는 스프링자리면(8f')에 설치되어 있는 경사판(10)에 의해 그 경사면(11)이 경사수단이 되어 압축 코일 스프링(8a)이 기울어져 밸브체(8)와 작동봉(9b)의 축의 중심이 어긋나는 편심상태가 생기고, 경사판(10)은 편심수단으로서 작용하여 밸브체(8)가 움직일 때에 밸브자리(7a)의 한 쪽으로 가압되어 밸브자리(7a)와의 사이에 마찰이 생겨 밸브체(8)의 진동이 억제된다.

Description

팽창밸브{EXPANSION VALVE}

도 1은 본 발명에 관한 팽창밸브의 일 실시형태를 나타내는 종단면도,

도 2는 도 1의 실시형태의 주요부를 나타내는 도면으로, 도 2(a)는 밸브 개방상태 및 도 2(b)는 밸브 폐쇄상태를 나타내는 도,

도 3은 본 발명에 관한 팽창밸브의 일 실시형태에 있어서의 조절나사의 변형예를 나타내는 도,

도 4는 본 발명에 관한 팽창밸브의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도,

도 5는 도 4의 다른 실시형태의 주요부를 나타내는 도면으로, 도 5(a),는 밸브 개방상태 및 도 5(b)는 밸브 폐쇄상태를 나타내는 도,

도 6(a)는 종래예의 팽창밸브의 구성을 나타내는 단면도,

도 6(b)는 종래예의 다른 예를 나타내는 도,

도 7은 도 6(a)의 종래예의 주요부를 나타내는 도면으로, 도 7(a)는 밸브 개방상태 및 도 7(b)는 밸브폐쇄상태를 나타내는 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 오리피스 7a : 밸브자리

8 : 밸브체 8a : 압축 코일 스프링

8b : 조절나사 8c : 지지부재

8c' : 걸어멈춤부 8c" : 플랜지부

8f : 스프링 바닥면 9b : 작동봉

10 : 경사판

본 발명은 냉동사이클을 구성하는 팽창밸브에 관한 것이다.

팽창밸브에는 각종 타입이 있으나, 증발기에 보내지는 고압냉매가 지나는 고압냉매통로의 도중을 가늘게 조절하여 형성된 오리피스에 대하여 상류측으로부터 대향하도록 밸브체를 설치하고, 증발기로부터 보내지는 저압냉매의 온도와 압력에 대응하여 밸브체를 개폐 동작시키도록 한 팽창밸브가 널리 사용되고 있다.

이 종류의 팽창밸브로서, 도 6(a)에 나타내는 자동차의 공기조화장치 등의 냉동사이클에 사용되는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 즉, 냉동사이클 (1)은, 엔진에 의하여 구동되는 냉매 압축기(2)와, 그 냉매 압축기(2)의 토출측에 접속되는 응축기(3)와, 응축기(3)에 접속되는 수액기(4)와, 수액기(4)로부터의 액상 냉매를 기액 2상 냉매에 단열 팽창시키는 팽창밸브(5)와, 팽창밸브(5)에 접속되는 증발기(6)로 구성되고, 상기 팽창밸브(5)는 냉동사이클(1) 내에 위치하고 있다.

팽창밸브(5)에는 밸브 본체(5a)에 액상 냉매가 유입되는 고압측 통로(5b)와 단열 팽창된 기액 2상 냉매가 유출되는 저압측 통로(5c)가 설치되고, 고압측 통로 (5b)와 저압측 통로(5c)는 오리피스(7)를 거쳐 연통되고, 다시 그 오리피스(7)를 통과하는 냉매량을 조정하는 밸브체(8)를 밸브실(8d)에 구비하고 있고, 밸브체(8)는 오리피스(7)에 형성된 밸브자리(7a)에 접촉 이탈하여 냉매량이 조정된다.

또, 팽창밸브(5)는 밸브 본체(5a)에 저압 냉매통로(5d)를 관통하여 형성되고, 저압 냉매통로(5d) 내에 그 통로(5d)의 냉매의 온도를 검지하여 감온부가 되는 플런저(9a)가 슬라이딩 가능하게 위치하고, 그 플런저(9a)는 밸브 본체(5a)의 상부에 고정된 감온 구동부(9)에 의해 구동된다. 상기 감온 구동부(9)는 그 내부가 다이어프램(9d)에 의해 구획되고, 상부 기밀실(9c)과 하부 기밀실(9c')이 형성되어 있다. 플런저(9a) 상단의 원반부(9e)는 다이어프램(9d)에 맞닿는다.

그리고 감온 구동부(9)는 스테인레스 등의 금속제의 박판의 다이어프램(9d)의 상하에 스테인레스 등의 금속제의 상 커버(9f) 및 하 커버(9g)를 용접하여 상부 기밀실(9c)과 하부 기밀실(9c')이 구성되고, 다이어프램(9d)과 상 커버(9f)와의 사이의 상부 기밀실(9c)에는 냉매관(9h)에 의해 소정 냉매가 봉입되어 냉매관(9h)은 밀봉된다. 또, 하 커버(9g)는 그 자리부가 밸브 본체(5a)에 나사 결합된다.

또한 종래의 팽창밸브로서 상기 냉매관 대신에 도 6(b)에 나타내는 바와 같이 스테인레스 등을 사용한 금속제의 마개체(9i)로 기설정된 냉매를 봉입하는 것이 있고, 마개체(9i)는 상 커버(9f)의 구멍에 용접에 의해 고정된다.

또한 밸브 본체(5a)의 하부에는 지지부재(8c)를 거쳐 밸브체(8)를 밸브 폐쇄방향으로 가압하는 압축 코일 스프링(8a)이 밸브실(8d) 내에 설치되어 있고, 밸브실(8d)은 밸브 본체(5a)와 나사 결합하는 조정나사(8b)에 의해 형성되어 Ｏ링(8e)에 의해 기밀이 유지된다. 또 플런저(9a)의 슬라이딩에 의해 밸브체(8)를 밸브 개 방방향으로 이동하는 작동봉(9b)이 플런저(9a)의 하단에 맞닿아 있다.

그리고 감온 구동부(9) 내의 플런저(9a)가 저압 냉매통로(5d) 내의 온도를 상기 상부 기밀실(9c)에 전달하고, 그 온도에 따라 상부 기밀실(9c)의 압력이 변화된다. 예를 들면 온도가 높은 경우는 상부 기밀실(9c)의 압력이 상승하여 상기 다이어프램(9d)이 플런저(9a)를 밀어 내리면 밸브체(8)는 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 밸브 개방방향으로 이동하여 밸브자리(7a)와 맞닿지 않아 오리피스(7)의 냉매통과량이 증가하여 증발기(6)의 온도가 낮아진다.

한편, 온도가 낮은 경우에는 상부 기밀실(9c)의 압력이 하강하여 상기 다이어프램(9d)에 의한 플런저(9a)를 밀어 내리는 힘이 약해지고, 밸브체(8)는 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 밸브 폐쇄방향으로 가압하는 압축 코일 스프링(8a)에 의해 밸브 폐쇄방향으로 이동하여 오리피스(7)의 냉매 통과량이 감소하여 증발기(6)의 온도가 올라간다. 또한 도 7(a) 및 도 7(b)는 각각 도 6(a)에 나타내는 종래예의 주요부를 나타내는 도면이다.

이와 같이 팽창밸브(5)는 저압 냉매통로(5d) 내의 온도변화에 따라 밸브체 (8)를 이동시켜 오리피스(7)의 개구면적을 변화시키고, 냉매 통과량을 조정하여 증발기(6)의 온도 조정을 도모하고 있다. 그리고 이 종류의 팽창밸브(5)에 있어서는 액상 냉매로부터 기액 2상 냉매에 단열 팽창시키는 오리피스(7)의 개구면적은, 밸브체(8)를 밸브 폐쇄방향으로 가압하는 스프링 하중 가변의 압축 코일 스프링(8a)의 스프링 하중을 조정나사(8b)로 조정함으로써 설정되어 있다.

상기 조정나사(8b)는 그 상면의 중앙부에 오목부(8f)가 형성되고, 그 하면의 중앙부에 압축 코일 스프링(8a)의 하중을 조정하기 위하여 조정나사(8b)를 상하로 진퇴시키는 공구를 삽입하는 삽입구멍(13)이 형성되어 있고, 상기 오목부(8f)의 바닥부는 압축 코일 스프링(8a)을 지지하는 지지부이고, 압축 코일 스프링(8a)의 한쪽 끝이 맞닿는 스프링자리면(8f')이 된다.

그런데, 팽창밸브에 보내지는 고압 냉매에는, 냉동사이클 내에 있어서 상류측에서 압력변동이 발생하는 경우가 있고, 그 압력변동은 고압 냉매액을 매체로 하여 팽창밸브에 전달된다.

그렇게 하면 상기한 바와 같은 종래의 팽창밸브에 있어서는 밸브체에 상류측의 냉매압력이 압력변동에 의해 전달되면 그것이 밸브체의 동작을 불안정하게 한다는 문제를 일으키는 경우가 있고, 그 경우에는 팽창밸브의 유량제어가 정확하게 행하여지지 않는, 또는 밸브체의 진동에 의해 소음이 발생한다는 불편을 일으키는 경우가 있었다.

따라서 종래의 대응수단으로서, 파워 엘리먼트와 밸브체와의 사이에 축선방향으로 진퇴 자유롭게 설치된 로드에 대하여, 스프링 등으로 옆쪽으로부터 가세력을 줌으로써 밸브체가 고압측 냉매의 압력변동에 민감하게 반응하지 않도록 하여 동작을 안정시키는 수단이 있다(예를 들면 특허문헌 2)

(특허문헌 1)

일본국 특개 2001-50617호 공보(제 2 페이지, 도 7)

(특허문헌 2)

일본국 특개평9-222268호 공보(제 2 페이지 내지 3페이지, 도 1)

그러나 상기한 바와 같은 종래의 팽창밸브는, 고압 냉매의 압력변동에 대한 동작의 안정을 도모한다는 목적은 달성할 수 있으나, 축선방향으로 진퇴하는 로드를 옆쪽으로부터 누르는 스프링을 안정된 상태로 배치하지 않으면 안되기 때문에, 구조나 조립작업이 복잡하게 되어 높은 비용을 요한다는 우려가 있었다.

그래서 본 발명은, 간이한 구성으로 종래의 팽창밸브의 구성을 대폭으로 변경하지 않고 고압 냉매의 압력변동에 대한 동작의 안정을 달성할 수 있는 팽창밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 팽창밸브는 냉매가 유입되는 고압측 통로와 냉매가 유출되는 저압측 통로를 연통하는 오리피스를 구비한 밸브 본체와, 상기 오리피스를 흐르는 냉매의 양을 조정하는 밸브체와, 그 밸브체에 맞닿아 밸브체를 밸브 개방방향으로 작동시키는 작동봉과, 그 작동봉을 구동하는 감온(感溫) 구동부재와, 상기 밸브체를 밸브 폐쇄방향으로 가압하는 가압부재와, 상기가압부재의 가압력을 조정하는 조정나사를 구비한 팽창밸브에 있어서, 상기 작동봉과 상기 밸브체와의 중심 어긋남을 일으키는 편심수단을 상기 밸브체와 상기 조정나사와의 사이에 설치한 것을 특징으로 한다.

또 상기 가압부재가 압축 코일 스프링이고, 상기 편심수단이 상기 압축 코일 스프링을 경사시키는 경사수단인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 경사수단이 상기 압축 코일 스프링을 지지하는 상기 조정나사의 지지부에 형성된 경사면인 것을 특징으로 한다.

다시 또, 상기 경사수단이 상기 압축 코일 스프링과 이것을 지지하는 상기 조정나사의 지지면과의 사이에 설치된 경사판인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 가압부재가 압축 코일 스프링이고, 상기 편심수단이 상기 밸브체와 상기 압축 코일 스프링과의 사이에 설치된 밸브체 지지부재에 구비되어 상기 밸브체를 경사시키는 지지수단인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 지지수단이 상기 압축 코일 스프링을 걸어 멈추는 걸어멈춤부인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 걸어멈춤부가 상기 밸브체 지지부재에 경사지게 설치된 플랜지부인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 조정나사가 수지제(樹脂製)인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의해 설명한다.

도 1은 본 발명의 팽창밸브의 일 실시형태를 나타내는 종단면도로서, 냉동사이클의 구성을 생략하여 나타내고 있으며, 도 6(a)에 나타내는 종래예의 팽창밸브와 기본적 구성 및 동작은 동일하여, 종래예와 동일 및 균등부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 1에 있어서는 도 6(a)에 나타내는 종래예와는 조정나사(8b)의 오목부(8f)의 바닥부인 스프링자리면(8f')에 경사판(10)을 설치하고 또한 지지부재 (8c)에 압축 코일 스프링(8a)의 걸어멈춤부(8c')를 설치하고, 이들 스프링자리면 (8f)'과 걸어멈춤부(8c')와의 사이에 압축 코일 스프링(8a)이 지지되어 있는 구성이 다르다. 또한 도 1에 있어서는 도 6(b)에 나타내는 마개체(9i)에 의해 냉매를 밀봉하는 경우를 나타내고 있다.

도 2(a) 및 도 2(b)는, 각각 도 1에 나타내는 예를 들면 금속제 또는 수지제의 경사판(10)이 스프링자리면(8f')에 설치되어 있는 구성을 나타내는 도 1의 실시형태의 주요부를 나타내는 도면이고, 도 2(a)는 밸브 개방시의 상태를 나타내고 있다.

그렇게 하여 경사판(10)은 그 상면이 경사[도 2(a) 및 도 2(b)에 있어서는 도면상 우측 상향의 경사]면(11)으로서 형성되고, 그 상면에 반대면인 하면은 평면으로서, 스프링자리면(8f')에 맞닿아 배치되어 있다.

이와 같은 구성에 의하여 밸브 개방시에는 스프링자리면(8f')에 설치되어 있는 경사판(10)에 의해 그 경사면(11)이 경사수단이 되어 압축 코일 스프링(8a)이 기울어져 밸브체(8)와 작동봉(9b)의 축의 중심이 어긋나는 편심상태가 생기고, 경사판(10)은 편심수단으로서 작용하여 밸브체(8)가 움직일 때에 밸브자리(7a)의 한 쪽[도 2(a)에서는 좌측]으로 가압되어 밸브자리(7a)와의 사이에 마찰이 생기고, 그 결과, 슬라이딩저항이 증가하게 되어 작동봉(9b)에 대한 구속력도 발생하여 밸브체 (8)의 진동이 억제된다. 그리고 밸브 폐쇄시에는 밸브체(8)가 밸브자리(7a)에 따라 움직여 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 밸브체(8)는 밸브자리(7a)에 고정되게 된다.

또, 본 발명에 있어서는 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 조정나사의 스프링자리면(8f')에 배치된 경사판(10) 대신에, 도 3에 나타내는 바와 같이 조정나사 (8b')의 스프링자리면 자체를 경사면(12)으로서 형성하여도 되는 것은 물론이고, 이 경우 조정나사(8b')를 수지성형에 의해 제작함으로써 경사진 스프링자리면을 용이하게 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 팽창밸브의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도로서, 냉동 사이클의 구성을 생략하여 나타내고 있고, 도 6(a)에 나타내는 종래예의 팽창밸브와 기본적 구성 및 동작은 동일하여, 종래예와 동일 및 균등부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 4에 있어서는 도 6(a)에 나타내는 종래예와는 지지부재(8c)에 압축 코일 스프링(8a)의 걸어멈춤부(8c')를 설치하고, 또한 이 걸어멈춤부(8c')에 편심수단을 구비시켜 걸어멈춤부(8c')와 스프링자리면(8f')과의 사이에 압축 코일 스프링(8a)이 지지되어 있는 구성이 다르다. 또한 도 4에 있어서는 도 6(b)에 나타내는 마개체(9i)에 의해 냉매를 밀봉하는 경우를 나타내고 있다.

도 5(a) 및 도 5(b)는, 도 4에 나타내는 팽창밸브의 다른 실시형태의 주요부를 나타내는 종단면도로서, 각각 도 2(a)에 나타내는 밸브 개방시의 상태 및 도 2(b)에 나타내는 밸브 폐쇄시의 상태에 대응하고 있고, 도 2(a) 및 도 2(b)에 있어서의 편심수단인 경사판을 지지부재(8c)의 걸어멈춤부(8c')로서 구성하고, 편심수단을 압축 코일 스프링(8a)의 한쪽 끝을 지지하는 플랜지부(8C")로 하고 있다. 즉, 도 5(a) 및 도 5(b)에 있어서 지지부재(8c)의 걸어멈춤부(8c')는 경사진 플랜지부(8c")로서 형성되어 있고, 압축 코일 스프링(8a)은 지지부재(8c)의 경사진 플랜지부(8c")와 조정나사(8b)의 평탄한 스프링자리면(8f')과의 사이에 지지되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 밸브 개방시에는 경사진 플랜지부(8c")에 의해 압축 코일 스프링(8a)이 기울어져 밸브체(8)와 작동봉(9b)의 중심이 어긋나는 편심상태가 발생하고, 플랜지부(8c")는 편심수단으로서 작용하여 밸브체(8)가 움직일 때에 밸브체(8)가 밸브자리(7a)의 한 쪽[도 4(a)에서는 좌측]으로 가압되어 밸브자리 (7a)와의 사이에 마찰이 생기고, 그 결과, 슬라이딩저항이 증가하게 되어 작동봉 (9b)에 대한 구속력도 발생하여 밸브체(8)의 진동이 억제된다. 그리고 밸브 폐쇄시에는 밸브체(8)가 밸브자리(7a)를 따라 움직여 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 밸브체(8)는 밸브자리(7a)에 고정되게 된다.

이상의 구성으로부터 이해되는 바와 같이 본 발명은 밸브체와 작동봉과의 중심 어긋남을 발생시키는 편심수단에 의해 팽창밸브의 밸브체의 진동을 억제하기 때문에 간이한 구성으로 또한 종래의 팽창밸브의 구성을 대폭으로 변경하지 않고, 따라서 유용성이 높은 팽창밸브를 실현할 수 있다.

Claims (8)

1. 냉매가 유입되는 고압측 통로와 냉매가 유출되는 저압측 통로를 연통하는 오리피스를 구비한 밸브 본체와,

   상기 오리피스를 흐르는 냉매의 양을 조절하는 밸브체와,

   상기 밸브체에 맞닿아 밸브체를 밸브 개방방향으로 작동시키는 작동봉과,

   상기 작동봉을 구동하는 감온 구동부재와,

   상기 밸브체를 밸브 폐쇄방향으로 가압하는 가압부재와,

   상기 가압부재의 가압력을 조정하는 조정나사를 구비한 팽창밸브에 있어서,

   상기 작동봉과 상기 밸브체와의 중심 어긋남을 일으키는 편심수단을 상기 밸브체와 상기 조정나사와의 사이에 설치하고,

   상기 가압부재가 압축 코일 스프링이고, 상기 편심수단이 상기 압축 코일 스프링을 경사시키는 경사수단이며,

   상기 경사수단이, 상기 압축 코일 스프링을 지지하는 상기 조정나사의 지지부에 형성된 경사면인 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
2. 냉매가 유입되는 고압측 통로와 냉매가 유출되는 저압측 통로를 연통하는 오리피스를 구비한 밸브 본체와,

   상기 오리피스를 흐르는 냉매의 양을 조절하는 밸브체와,

   상기 밸브체에 맞닿아 밸브체를 밸브 개방방향으로 작동시키는 작동봉과,

   상기 작동봉을 구동하는 감온 구동부재와,

   상기 밸브체를 밸브 폐쇄방향으로 가압하는 가압부재와,

   상기 가압부재의 가압력을 조정하는 조정나사를 구비한 팽창밸브에 있어서,

   상기 작동봉과 상기 밸브체와의 중심 어긋남을 일으키는 편심수단을 상기 밸브체와 상기 조정나사와의 사이에 설치하고,

   상기 가압부재가 압축 코일 스프링이고, 상기 편심수단이 상기 압축 코일 스프링을 경사시키는 경사수단이며,

   상기 경사수단이 상기 압축 코일 스프링과 이것을 지지하는 상기 조정나사의 지지면과의 사이에 설치된 경사판인 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 조정나사가 수지제인 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
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