KR101222507B1 - 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브체가 오리피스를 폐쇄하게 되는 조건일 때, 강제적으로 밸브체를 구동시켜 오리피스를 개방하여 냉매가 유동되도록 함으로써, 공조시스템내에서 냉매에 혼합된 오일이 압축기로 원활하게 순환되도록 하여 압축기를 보호할 수 있는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브를 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기측에서 후방 증발기측으로 공급되는 냉매가 통과하는 제1 유로와, 상기 후방 증발기측에서 상기 압축기측으로 복귀되는 냉매가 통과하는 제2 유로와, 상기 제1 유로의 도중에 형성되어 상기 후방 증발기측으로 전달되는 고압 냉매가 통과하는 오리피스를 가지는 밸브 본체와; 상기 오리피스를 통과하는 냉매량을 조절하는 밸브체와; 상기 밸브 본체의 상측에 설치됨과 아울러 내부에 작동 공간을 갖는 헤드부와; 상기 헤드부의 작동 공간부를 상하로 분리하여 그 상측 공간부에 상기 제2 유로를 통과하는 냉매의 온도에 따라 팽창 및 수축하는 유체가 충전되도록 설치되는 다이어프램과; 양단이 상기 다이어프램과 상기 밸브체에 연결 설치되고, 상기 제2 유로를 통과하는 냉매의 열을 전달받아 상기 다이어프램을 통해 상기 유체로 전달하며, 상기 유체의 팽창 및 수축에 따른 상기 다이어프램의 변위에 의해 상하 이동하여 상기 밸브체를 구동하는 로드를 포함하는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브에 있어서, 상기 로드에 접촉하는 냉매의 온도에 따라 상기 밸브체가 오리피스를 폐쇄하는 조건일 때 상기 유체가 팽창되도록 열을 가하여 상기 밸브체에 의해 상기 오리피스가 개방 되도록, 상기 헤드부의 외면에는 전원 공급에 따라 작동되는 히터가 설치된 것을 특징으로 한다.

팽창밸브, 히터, 피티씨

Description

차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브{A Rear thermal expansion valve of Dual Type Air Conditioning Systemfor a Car}

도 1은 일반적인 차량용 듀얼타입 공조장치를 도시한 도면.

도 2는 종래 기술에 의한 후방 팽창밸브의 구성을 도시한 단면도.

도 3은 종래 기술에 의한 후방 팽창밸브 적용시 후방측 냉매 유량의 흐름량 및 후방 토출부로 토출되는 냉기의 온도를 측정하여 도시한 그래프.

도 4는 본 발명에 의한 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브의 구성을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명에 적용되는 차량용 듀얼타입 공조장치의 구성을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 의한 후방 팽창밸브 적용시 후방측 냉매 유량의 흐름량 및 후방 토출부로 토출되는 냉기의 온도를 측정하여 도시한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 압축기

31 : 밸브 본체

32 : 제1 유로

32d : 오리피스

33 : 제2 유로

34 : 헤드부

34a : 유체

34c : 다이어프램

35 : 로드

38 : 히터

37 : 밸브체

39 : 유량계

40a : 후방 증발기

본 발명은 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브체가 오리피스를 폐쇄하게 되는 조건일 때, 강제적으로 밸브체를 구동시켜 오리피스를 개방하여 냉매가 유동되도록 함으로써, 공조시스템내에서 냉매에 혼합된 오일이 압축기로 원활하게 순환되도록 하여 압축기를 보호할 수 있는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 공조장치는 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 냉매를 압축하여 응축기로 보내고, 이 응축기에서 냉각팬의 강제 송풍에 의하여 냉매를 응축시킨 다음, 이 냉매를 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 차 례로 거치도록 하여 다시 압축기로 복귀시키는 과정에서, 공조케이스의 입구단에 설치되는 블로어 유니트(Blower Unit)에 의해 송풍되는 공기와 증발기를 거치는 냉매를 열교환시켜, 냉기 상태가 된 송풍공기를 자동차 실내로 토출시킴으로써, 자동차 실내로 냉방하는 냉방장치와; 엔진의 냉각수를 히터 코어(Heater Core)를 거쳐 엔진으로 복귀시키는 과정에서, 블로어 유니트의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 히터 코어를 거치는 냉각수를 열교환시켜, 온기 상태가 된 송풍공기를 자동차 실내로 토출시킴으로써, 자동차 실내를 난방하는 난방장치를 포함한다.

이러한 공조장치에 있어서, 차량 실내 공간이 좁은 소형 승용차의 경우에는 차량 전방측인 엔진룸에 1개의 증발기만을 구비하는, 소위 싱글타입(Single Type) 공조장치를 적용하고 있으나, 일부 고급 승용차나 레저용 차량 등의 경우에는, 차량 실내의 후방까지 충분한 공조 환경을 제공하기 위하여, 엔진룸에 증발기가 구비된 전석 공조장치와, 차량의 후방측에 증발기가 구비된 후석 공조장치로 구성된 듀얼타입 공조장치를 적용하고 있다.

이러한 전석 공조장치와 후석 공조장치를 구비하는 듀얼타입 공조장치에 있어서, 상기 전방 증발기와 후방 증발기는 동시 또는 각각 작동될 수 있고, 상기 전방 증발기와 후방 증발기는 1개의 압축기와 응축기를 통해 냉매가 순환되는 냉동 사이클을 형성한다.

도 1은 일반적인 듀얼타입 공조장치를 도시한 것으로, 차량의 전ㆍ후석에 각 각의 공조장치를 설치한 듀얼형의 공조장치를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 듀얼형 공조장치는 차량의 전방에 설치된 압축기(10) 및 응축기(20)와, 차량의 전ㆍ후방에 각각 설치된 전ㆍ후방 팽창밸브(30)(30a)와, 전ㆍ후방 증발기(40)(40a)와, 전ㆍ후석 송풍 유니트(50)(50a)와, 상기 전ㆍ후방 증발기(40)(40a)에 각각 연결되고 냉각된 공기를 실내로 토출하는 토출구(61)(62)를 구비한 전ㆍ후방 토출부(60)(60a)와, 제어기 및 상기 구성들을 서로 연결하는 냉매 배관(70)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 차량용 듀얼타입 공조장치는, 운전석에 있는 A/C 스위치를 온(On) 시킨 상태에서 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시킬 수 있고, 후석 송풍 유니트(50a)까지 모두 가동시킬 수 있다.

이때, 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 경우에는 전방 토출부(60)로는 냉각 공기가 토출되나, 후방 토출부(60a)로는 냉각 공기가 토출되지 않게 된다.

상기와 같이, 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 경우에는 후방 증발기(40a)로 주변 공기가 강제 송풍되지 않기 때문에 후방 증발기(40a)에서 주변 공기와의 열교환이 발생되지 않게 된다.

이로 인하여, 후방 팽창밸브(30a)로는 냉매가 유동되지 못하는 상태가 되어, 응축기(20)로부터 배출된 냉매중 일부는 후방 팽창밸브(30a) 전단 까지 구간에 해당되는 냉매 배관(70b) 전체에 걸쳐 정체되어 있게 된다. 즉, 냉매에는 압축기의 작동에 필요한 오일(Oil)이 함께 혼합되어 있는데, 이 오일이 상기 냉매 배관(70b) 에 정체되어 있게 되어 오일 부족 현상으로 인하여 압축기(10)의 작동에 이상이 발생하게 되는 문제점이 있게 된다.

상기와 같은 관계로 인하여 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 경우, 후방 증발기(40a)에 연결된 냉매배관(70a)을 통해 전방에 설치된 압축기(10)로 오일과 함께 냉매가 순환되도록 할 필요가 있다.

즉, 후방 팽창밸브(30a)를 전자식 타입으로 교체하여 설치하는 경우도 있으나 제품 가격이 고가인 관계로 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유로(32)인 유입구측(32a)와 유출구(32b)측을 항상 연통시키는 0.3mm~0.4mm 정도의 직경을 갖는 블리드 홀(Bleed Hole)(32c)을 형성한 비교적 저가인 온도 감응식 후방 팽창밸브(30a)를 많이 채택하여 사용하고 있는 추세이다.

여기서, 도 2에 도시된 후방 팽창밸브(30a)의 구조를 간단히 설명하면, 작동 유체인 냉매의 유입과 유출이 동일 방향이 되도록 유입구(32a)(33a)와 유출구(32b)(32b)를 가지는 제1 유로(32) 및 제2 유로(33)가 일정 거리 이격되어 형성된 본체(31)와, 상기 본체(31)의 상측에 설치됨과 아울러 내부에 유체가 충전되도록 감온실(34a)을 가지며 상기 유체의 팽창과 수축에 따라 상하 방향으로 변위되는 다이어프램(34b)과 플레이트(34c)가 설치된 헤드부(34)와, 상기 플레이트(34c) 하축에 구비되어 끝단부가 상기 제2 유로(33)를 통과하여 제1 유로(32)까지 연장되도 록 설치되어 상기 다이어프램(34b) 및 플레이트(34c)의 변위량에 따라 축방향으로 왕복운동하는 로드(35)와, 상기 로드(35)측으로 탄성력이 작용하도록 상기 제1 유로(32)상에 설치되는 탄성부재(36)와, 상기 로드(35)의 단부와 탄성부재(36) 사이에 구비되어 상기 제1 유로(32)의 단면적으로 조절하는 볼(37)로 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 후방 팽창밸브(30a)가 적용된 차량용 듀얼타입 공조장치에서 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 싱글 모드시 응축기(20)로부터 배출된 미량의 오일이 함께 혼합된 냉매가 상기 후방 팽창밸브(30a)의 제1 유로(32)측에 형성된 블리드 홀(Bleed Hole)(32c)을 통과하여 후방 증발기(40a)를 경유한 후, 후방 팽창밸브(30a)의 제2 유로(33)를 지나 다시 압축기(10)로 복귀되도록 하여, 압축기(10)의 작동에 필요한 오일의 부족 현상이 발생되지 않도록 하는 것이다.

한편, 후방 증발기(40a)의 내부를 통과하는 냉매는 그 전에 상기 블리드 홀(32c)을 통과하면서 후방 팽창밸브(30a)의 교축 작용에 의해 저온 저압 상태의 기상 냉매로 변화되어, 후방 증발기(40a)의 주변 공기와 열교환되어 후방 토출부(60a)를 통해 냉각 공기를 토출할 수 있는 조건이 형성되는 것이다.

이에, 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 싱글 모드시라도 필요에 따라서 차량의 후석에 탑승자가 탑승한 경우에는 후방 송풍 유니트(50a)의 송풍 단수를 1단이 되도록 설정하여 후석에서도 냉기가 후방 토출부(60a)로 토출되도록 하고 있으나, 유량계(미도시) 및 온도센서(미 도시)를 이용하여 측정하여 본 결과를 도 3에 도시하였다.

즉, 지시선 "A"에서와 같이, 후방측 냉매 유량이 특정 시점인 후석 공조장치가 오프된 시점부터 급격하게 감소한 후 미량이 유동되는 것으로 측정되었으며, 지시선 "B"에서와 같이, 후방 토출부(60a)로 토출되는 냉기의 온도는 점차적으로 증가하는 것으로 측정되었다. 심한 경우에는 후방 팽창밸브(30a)의 블리드 홀(32c)이 미세 직경으로 형성되어 있기 때문에 전석 팽창밸브(30)로 유입되는 냉매 유동 압력과 후석 팽창밸브(30a)로 유입되는 냉매 유동 압력간의 차이가 발생되어 도 1에 도시된 바와 같이, 응축기(20)를 통과한 냉매 전부가 전석 팽창밸브(30)로 유입되는 폐단이 발생되며, 그 결과, 후방 증발기(40a)로는 냉매가 통과하지 못하기 때문에 후방 송풍 유니트(50a)의 송풍 단수가 1단으로 설정된 상태로 작동되더라도 송풍 공기와 후방 증발기(40a) 주변 공기와 열교환되지 않아 후방 토출부(60a)로 토출되는 공기의 온도는 점차적으로 상승하게 되는 문제점도 있었다.

그리고, 전술한 종래 기술은 차량 주정차인 아이들 상태 또는 차량 주행 상태에서 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 싱글 모드가 소정의 시간 간격을 두고 반복적으로 실시되는 경우, 후석 팽창밸브(30a)의 블리드 홀(32c)로 냉매가 통과할 때 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 밸브체가 오리피스를 폐쇄하게 되는 조건일 때, 강제적으로 밸브체를 구동시켜 오리피스를 개 방하여 냉매가 유동되도록 함으로써, 공조시스템내에서 냉매에 혼합된 오일이 압축기로 원활하게 순환될 수 있도록 한 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브 및 이 팽창밸브의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기측에서 후방 증발기측으로 공급되는 냉매가 통과하는 제1 유로와, 상기 후방 증발기측에서 상기 압축기측으로 복귀되는 냉매가 통과하는 제2 유로와, 상기 제1 유로의 도중에 형성되어 상기 후방 증발기측으로 전달되는 고압 냉매가 통과하는 오리피스를 가지는 밸브 본체와; 상기 오리피스를 통과하는 냉매량을 조절하는 밸브체와; 상기 밸브 본체의 상측에 설치됨과 아울러 내부에 작동 공간을 갖는 헤드부와; 상기 헤드부의 작동 공간부를 상하로 분리하여 그 상측 공간부에 상기 제2 유로를 통과하는 냉매의 온도에 따라 팽창 및 수축하는 유체가 충전되도록 설치되는 다이어프램과; 양단이 상기 다이어프램과 상기 밸브체에 연결 설치되고, 상기 제2 유로를 통과하는 냉매의 열을 전달받아 상기 다이어프램을 통해 상기 유체로 전달하며, 상기 유체의 팽창 및 수축에 따른 상기 다이어프램의 변위에 의해 상하 이동하여 상기 밸브체를 구동하는 로드를 포함하는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브에 있어서, 상기 로드에 접촉하는 냉매의 온도에 따라 상기 밸브체가 오리피스를 폐쇄하는 조건일 때 상기 유체가 팽창되도록 열을 가하여 상기 밸브체에 의해 상기 오리피스가 개방되도록, 상기 헤드부의 외면에는 전원 공급에 따라 작동되는 히터가 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브의 구성을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 차량용 듀얼타입 공조장치의 구성을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 의한 후방 팽창밸브 적용시 후방측 냉매 유량의 흐름량 및 후방 토출부로 토출되는 냉기의 온도를 측정하여 도시한 그래프이다. 여기서, 본 발명에 의한 듀얼타입 공조장치를 도 5에 도시하였는 바, 기본적으로 도 1에 도시된 듀얼타입 공조장치와 동일한 구성을 가지지만, 차이점으로는 응축기(20)에서 배출된 냉매가 후방 팽창밸브(30a)로 분기되는 냉매배관(70b)상에 냉매의 유량을 감지하는 유량계(39)가 설치된 것이다. 상기 유량계(39)는 냉매가 분기 시작되는 냉매배관(70b)상에 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 적용되는 후방 팽창밸브(30a)는 압축기(10)측에서 후방 증발기(40a)측으로 공급되는 냉매가 통과하는 제1 유로(32)와, 상기 후방 증발기(40a)측에서 상기 압축기(10)측으로 복귀되는 냉매가 통과하는 제2 유로(33)와, 상기 제1 유로(31)의 도중에 형성되어 상기 후방 증발기(40a)측으로 전달되는 고압 냉매가 통과하는 오리피스(32d)를 가지는 밸브 본체(31)와; 상기 오리피스(32d)를 통과하는 냉매량을 조절하는 밸브체(37)와; 상기 밸브 본체(10)의 상측에 설치됨과 아울러 내부에 작동 공간부(S)를 갖는 헤드부(34)와; 상기 헤드부(34)의 작동 공간부(S)를 상하로 분리하여 그 상측 공간부(S2)에 상기 제2 유로(33)를 통과하는 냉매의 온도에 따라 팽창 및 수축하는 유체(34a)가 충전되도록 설치되는 다이어프 램(34c)과; 양단이 상기 다이어프램(34c)과 상기 밸브체(37)에 연결 설치되고, 상기 제2 유로(33)를 통과하는 냉매의 열을 전달받아 상기 다이어프램(34c)을 통해 상기 유체(34a)의 팽창 및 수축에 따른 상기 다이어프램(34c)의 변위에 의해 상하 이동하여 상기 밸브체(37)를 구동하는 로드(35)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 미설명 부호 33a는 제2 유로(33)에 형성되는 유입구이고, 33b는 제2 유로(33)에 형성되는 유출구이다.

그리고, 미설명 부호 32a는 제1 유로(32)에 형성되는 유입구이고, 32b는 제1 유로(32)에 형성되는 유출구이다.

그리고, 36은 제1 유로(32)상에 설치되어 상기 밸브체(37)가 상기 오리피스(32d)를 폐쇄하도록 상기 밸브체(37)를 탄력적으로 지지하는 탄성수단으로, 탄성스프링을 사용하였으며, 상기 탄성수단(36)은 본 발명의 후방 팽창밸브(30a)의 보조적인 수단으로 사용되는 것이다.

본 발명은 상기와 같이 구성된 후방 팽창밸브(30a)의 구성에서, 상기 로드(35)에 접촉하는 냉매의 온도에 따라 상기 밸브체(37)가 오리피스(32d)를 폐쇄하는 조건일 때, 상기 유체(34a)가 팽창되도록 열을 가하여 상기 밸브체(37)에 의해 상기 오리피스(32d)가 개방되도록, 상기 헤드부(34)의 외면에는 전원을 공급함에 따라 작동되는 히터(38)가 설치된 것이다.

상기 히터(38)로는 전원공급에 의해 자체적으로 발열되는 피티씨 히터인 것으로, 이 히터(38)의 구성은 통상적인 구성이어서, 상세한 구성 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 히터(38)는 상기 헤드부(34)의 외면에 설치되는 면적을 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 유체(34a)내에 수장되도록 상기 헤드부(34)의 공간내에 설치할 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 히터(38)가 헤드부(34)의 외면에 설치하는 경우는, 상기 헤드부(34)의 재질을 열전도성이 우수한 재질을 사용한다.

그리고, 상기 로드(35)에 접촉하는 냉매의 온도에 따라 상기 밸브체(37)가 오리피스(32d)를 폐쇄하는 조건으로는 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트(50a)의 가동을 정지시킨 경우와, 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트(50a)의 송풍 단수를 1단이 되도록 한 경우이지만, 본 발명은 반드시 상기 두가지 경우에 한정되지 않고, 듀얼타입 공조장치에서 냉방 모드가 가동되고 있는 경우에서 상기 두가지 경우 이외에도 오작동으로 인하여 후방 팽창밸브(30a)의 상기 밸브체(37)가 오리피스(32d)를 폐쇄하는 조건일 때도 상기 히터(38)에 전원을 공급할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 본 발명의 구성으로 인해, 냉매와 함께 혼합된 오일을 순환시켜, 압축기(10)의 작동에 필요한 오일의 부족 현상을 방지하여, 압축기를 보호할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 전석 송풍 유니트(50)를 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트(50a)를 그 송풍 단수가 2단 이상이 되도록 가동시키는 제1 타입과, 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키는 않는 제2 타입과, 전석 송풍 유니트(50)를 가동시킴과 아울러 후석 송 풍 유니트(50a)를 그 송풍 단수가 1단이 되도록 가동시키는 제3 타입을 구분하여 설명하기로 한다.

<제1 타입>

본 발명에 의한 제1 타입은 위에 언급하였지만, 전석 송풍 유니트(50)를 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트(50a)를 그 송풍 단수가 2단 이상이 되도록 가동시키는 모드로서, 좀더 상세하게는 먼저, 운전석에 있는 A/C 스위치(미도시)를 온(On) 시킨 상태에서 전석 송풍 유니트(50)을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 그 송풍 단수가 2단 이상이 되게 가동시키면, 압축기(10)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 응축기(20)를 경유하여 일부는 전방 팽창밸브(30)로 유입되고, 나머지는 분기되어 냉매배관(70b)을 따라 후방 팽창밸브(30a) 전단까지 도달하게 된다.

여기서, 후방 팽창밸브(30a)의 초기 상태는 밸브체(37)가 오리피스(37d)를 폐쇄하고 있는 상태이다.

이때, 후석 송풍 유니트(50a)가 2단 이상의 송풍 단수로 가동되고 있는 상태이기 때문에, 후방 증발기(40a)내의 냉매는 송풍되는 주변의 공기와 열교환이 원활하게 이루어지게 되어 냉매의 온도가 상승됨과 아울러 상기 압축기(10)의 흡입력에 의해 후방 증발기(40a)내의 온도가 상승된 냉매는 제2 유로(33)를 통과하게 된다.

따라서, 제2 유로(33)를 통과하는 후방 증발기(40a)내의 온도가 상승된 냉매의 열은 로드(35)에 전달된다. 이렇게 되면, 냉매의 열은 로드(35)을 통해 다이어프램(34c)으로 전달되어 유체(34a)를 팽창시키게 되며, 이후, 팽창된 유체(34a)에 의해 다이어프램(34c)이 하방향으로 변위된다. 그 결과, 로드(35)는 하향 이동하게 되며, 이후, 밸브체(37)를 밀게 되어 오리피스(32d)의 개방 면적이 증가하게 되는 것이다.

상기와 같이, 오리피스(32d)의 개방 면적이 증가하게 되면, 압축기(10)측에서 토출된 냉매는 응축기(20)를 거쳐 제1 유로(32)를 통과하여 후방 증발기(40a)내로 유동된다.

이후, 상기 후방 증발기(40a)에서 배출된 냉매는 후석 송풍 유니트(50a)에서 송풍되는 공기와 열교환되어 그 온도가 하강된 상태로 제2 유로(33)를 통과하게 된다.

따라서, 제2 유로(33)를 통과하는 후방 증발기(40a)내의 온도가 하강된 냉매의 열은 로드(35)에 전달된다. 이렇게 되면, 냉매의 열은 로드(35)를 통해 다어프램(34c)으로 전달되어 팽창된 유체(34a)를 수축시키게 되며, 이후, 팽창된 유체(34a)에 의해 다이어프램(34c)이 상방향으로 변위된다. 그 결과, 로드(35)는 상향 이동하게 되며, 이후, 밸브체(37)를 당기게 되어 오리피스(32d)의 개방 면적을 축소시키게 된다.

상기와 같이, 오리피스(32d)의 개방 면적이 축소되면, 압축기(10)측에서 토출된 냉매는 응축기(20)를 거쳐 제1 유로(32)를 통과하여 후방 증발기(40a)내로 유동된다.

상기와 같은 과정을 반복하면서 제2 유로(33)를 통과하는 냉매의 온도에 따라 후방 팽창밸브(40a)를 구성하는 밸브체(37)에 의해 오리피스(32d)의 개방 면적 이 달라지게 되어, 제1 유로(32)를 통과하는 냉매의 유량이 조절되게 되는 것이다.

한편, 상기 후방 증발기(40a)내의 냉매와 후석 송풍 유니트(50a)에서 송풍되는 공기와 열교환되어 후방 토출부(60a)로 냉기가 토출될 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 제1 타입에서는 압축기(10)에서 토출된 냉매가 다시 복귀되는 과정에서 오일 부족 현상이 발생하지 않게 된다.

한편, 상기와 같이, 운전석에 있는 A/C 스위치(미도시)를 온(On) 시킨 상태에서 전석 송풍 유니트(50)을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 그 송풍 단수가 2단 이상이 되게 가동시키는 제1 타입을 진행하던 중 후석에 탑승자가 탑승하지 않은 경우에 전방 토출부(60)에서 토출되는 냉기가 후석측에서는 필요없기 때문에 굳이 제1 타입을 진행할 필요가 없게 되며, 상기 제1 타입을 진행하던 도중이 아닌 최초부터 후석에 탑승자가 탑승하지 않은 경우에는 전방 토출부(60)에서 토출되는 냉기가 후석측에서는 필요없기 때문에 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 싱글 모드인 제2 타입을 진행하게 된다.

<제2 타입>

이하, 제2 타입에 대하여 설명하기로 한다.

제2 타입은 운전석에 있는 A/C 스위치(미도시)를 온(On) 시킨 상태에서 전석 송풍 유니트(50)을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 경우로서, 압축기(10)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 응축기(20)를 경유하여 일부는 전방 팽창밸브(30)로 유입되고, 나머지는 분기되어 냉매배관(70b)을 따라 후방 팽창밸브(30a) 전단까지 도달하게 된다.

이때, 후석 송풍 유니트(50a)가 가동되고 있지 않은 상태이기 때문에, 후방 증발기(40a)내의 냉매는 송풍되는 주변의 공기와 열교환이 전혀 이루어지지 않게 되며, 그 결과, 후방 증발기(40a)내의 냉매의 온도가 낮아진 상태로 후방 팽창밸브(30a)의 제2 유로(33)를 통과하게 된다.

그 결과, 온도가 낮아진 냉매는 제2 유로(33)를 통과하면서 로드(35)에 열을 전달하게 된다. 이렇게 되면, 냉매의 열은 로드(35)를 통해 다이어프램(34c)으로 전달되어 유체(34a)를 수축시키게 되며, 이후, 수축된 유체(34a)에 의해 다이어프램(34c)이 상방향으로 변위된다. 그 결과, 로드(35)는 상향 이동하게 되며, 이후, 밸브체(37)를 올리게 되어 오리피스(32d)의 개방 면적이 점차적으로 줄어들어 제로가 되는 것이다.

상기와 같이, 오리피스(32d)가 폐쇄됨에 따라 제1 유로(32)로는 냉매가 유동되지 않게 되어 압축기(10)에서 압축되어 배출되는 냉매가 응축기(20)를 경유하여 분기된 후, 흐르지 못하고 후방 팽창밸브(30a)의 전단까지 정체되어 있게 된다.

상기와 같이 냉매가 후방 팽창밸브(30a)의 전단까지 정체되어 있게 되면, 냉매와 함께 혼합된 오일도 정체 구간에 남아있게 되어, 압축기(10)의 작동에 필요한 오일이 그 만큼 부족하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉매배관(70b)상에 설치된 유량계(39)에서 감지된 냉매 유량이 제로에 가깝게 흐르는 것으로 판단되면, 히 터(38)에 전원을 공급하게 된다.

이후, 전원이 공급된 히터(38)에서는 자체적으로 열이 발생하게 되며, 이 열은 헤드부(34)를 통해 열전달되어 최종적으로 유체(34a)에 전달된다. 그 결과, 유체(34a)는 팽창하게 되어 다이어프램(34c)을 하강 변위시키게 되며, 이 다이어프램(34c)의 하강 변위에 따라 로드(35)도 함께 하강하게 되어 오리피스(32d)의 유로 면적이 증가하도록 탄성수단(36)의 탄성력을 이기면서 밸브체(37)를 밀게 되는 것이다.

이렇게 되면, 오리피스(32d)의 유로 면적이 증가하여, 응축기(20)에서 배출되는 냉매는 제1 유로(32)를 통해 후방 증발기(40a)를 지나 다시 압축기(10)로 복귀되기 때문에 압축기(10)의 작동에 필요한 오일 부족 현상이 발생되지 않게 된다.

한편, 전술한 제2 타입은 차량 주행시 또는 아이들 상태인 주정차시에 해당되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 제2 타입의 작용에 따르면 아래와 같은 잇점도 기대할 수 있다.

즉, 유량계(39)를 이용하여 측정하여 결과를 도 6에 도시하였다.

즉, 지시선 "C"에서와 같이, 후방측 냉매 유량이 특정 시점인 후방 송풍 유니트(50a)가 오프된 시점부터 급격하게 감소한 후, 히터(38)가 작동된 후부터는 냉매의 유량이 증가되는 것으로 측정되었다.

이제까지는 본 발명에 의한 제2 타입의 작용을 설명하였다.

이하부터는 본 발명의 제3 타입에 대한 작용을 설명하기로 한다.

<제3 타입>

한편, 본 발명에 의한 제3 타입은, A/C 스위치(미도시)를 온(On) 시킨 상태에서 전석 송풍 유니트(50)만을 가동시키고, 후석 송풍 유니트(50a)를 가동시키지 않는 싱글 모드인 제2 타입을 진행하던중이거나 전술한 제1 타입을 진행하던중 후석 송풍 유니트(50a)를 그 송풍 단수가 1단이 되는 상태로 가동시키는 경우인 것이다.

즉, 압축기(10)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 응축기(20)를 경유하여 일부는 전방 팽창밸브(30)로 유입되고, 나머지는 분기되어 냉매배관(70b)을 따라 후방 팽창밸브(30a) 전단까지 도달하게 된다.

이때, 후석 송풍 유니트(50a)의 송풍 단수가 1단이 되는 상태로 가동되고 있기 때문에, 후방 증발기(40a)내의 냉매는 송풍되는 주변의 공기와 열교환이 약간 이루어지게 되며, 그 결과, 후방 증발기(40a)내의 냉매의 온도가 상기 제2 타입에서보다 약간 높아진 상태로 후방 팽창밸브(30a)의 제2 유로(33)를 통과하게 된다.

그 결과, 상기 제2 타입에서보다 온도가 약간 높아진 냉매는 제2 유로(33)를 통과하면서 로드(35)에 열을 전달하게 된다. 이렇게 되면, 냉매의 열은 로드(35)를 통해 다이어프램(34c)으로 전달되어 유체(34a)를 수축시키게 되며, 이후, 수축된 유체(34a)에 의해 다이어프램(34c)이 상방향으로 변위된다. 그 결과, 로드(35)은 상향 이동하게 되며, 이후, 밸브체(37)를 올리게 되어 유량계(39)에 의해 측정된 결과 냉매 유량이 대략 5kg/h 정도로 흐르는 상태가 되게 오리피스(32d)의 개방 면 적이 점차적으로 줄어들어 거의 제로에 가깝게 된다.

상기와 같이, 오리피스(32d)의 유로 면적이 거의 제로에 가깝게 됨에 따라 제1 유로(32)로는 냉매가 미세하게 나마 흐르게 되어, 압축기(10)에서 압축되어 배출되는 냉매가 응축기(20)를 경유하여 분기된 후, 흐르지 못하고 후방 팽창밸브(30a)를 통과하게 된다.

상기와 같이 냉매가 후방 팽창밸브(30a)를 미약하나마 통과하더라도 냉매와 함께 혼합된 오일의 복귀량이 압축기(10)의 작동에 필요한 양만큼 신속하게 보충되지 않게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 냉매배관(70b)상에 설치된 유량계(39)에서 감지된 냉매 유량이 5kg/h 이하가 되면, 히터(38)에 전원을 공급하게 된다.

이후, 전원이 공급된 히터(38)에서는 자체적으로 열이 발생하게 되며, 이 열은 헤드부(34)를 통해 열전달되어 최종적으로 유체(34a)에 전달된다. 그 결과, 유체(34a)는 팽창하게 되어 다이어프램(34c)을 하강 변위시키게 되며, 이 다이어프램(34c)의 하강 변위에 따라 로드(35)도 함께 하강하게 되어 오리피스(32d)의 유로 면적이 증가하도록 탄성수단(36)의 탄성력을 이기면서 밸브체(37)를 밀게 되는 것이다.

이렇게 되면, 오리피스(32d)의 유로 면적이 증가하여, 응축기(20)에서 배출되는 냉매는 제1 유로(32)를 통해 후방 증발기(40a)를 지나 다시 압축기(10)로 복 귀되기 때문에 압축기(10)의 작동에 필요한 오일 부족 현상이 발생되지 않게 된다.

한편, 전술한 제2 타입은 차량 주행시 또는 아이들 상태인 주정차시에 해당되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 제3 타입의 작용에 따르면 아래와 같은 잇점도 기대할 수 있다.

즉, 유량계(39) 및 후방 토출 냉매 온도감지센서(미도시)를 이용하여 측정하여 결과를 도 6에 도시하였다.

그 결과, 도 6에 도시된 측정 그래프에서 알 수 있듯이, 즉, 지시선 "C"에서와 같이, 후방측 냉매 유량이 특정 시점인 후방 송풍 유니트(50a)의 송풍 단수가 1단이 되게 가동된 시점부터 급격하게 감소한 후, 히터(38)가 작동된 후부터는 냉매의 유량이 증가되는 것으로 측정되었으며, 지시선 "D"에서와 같이, 후방 토출부(60a)로 토출되는 냉기의 온도는 점차적으로 감소하는 것으로 측정되었다.

한편, 본 발명의 제3 타입은 차량 주행시 또는 아이들 상태인 주정차시에 해당되는 것인 바, 이 중에서도 전술한 제1 타입을 진행던중 제3 타입을 진행하게 되는 경우가 아이들 상태인 경우에는 다시 차량이 주행 상태가 되기 전까지 유량계(39)에서 검출된 냉매 유량이 대략 20kg/h가 되면 상기 히터(38)로의 전원 공급을 차단하여, 전방토출부(60)의 냉기 감소 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 밸브체가 오리피스를 폐쇄하는 조건인 전석 송풍 유니트만을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트의 가동을 정지시킨 경우와, 전석 송풍 유니트만을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트의 송풍 단수를 1단이 되도록 한 경우에서, 상기 오리피스(32d)를 유동하는 냉매 유량에 따라 상기 유체를 팽창시키도록, 히터(38)에 전원을 공급하여 히터(38)에서 발생된 열이 상기 유체로 전달되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 오리피스(32d)를 유동하는 냉매 유량은, 상기 유량계(39)에서 감지하는 것으로, 감지된 냉매 유량이 5kg/h 이하인 경우에는 상기 히터(38)로의 전원을 공급하게 되고, 냉매 유량이 20kg/h가 되면 히터(38)로의 전원 공급을 차단하게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 후방 팽창밸브(30a)에 따르면, 종래에서처럼, 압축기의 작동에 필요한 오일 부족 현상을 방지하기 위해 블리드 홀을 별도로 가동하지 않아도 되지만, 필요에 따라 블리드 홀(32c)을 생략하지 않아도 무방하다. 그 이유는 블리드 홀이 생략하지 않더라도 냉매가 흐르지 않은 경우에 히터에 의해 오리피스의 유로 면적을 강제적으로 증가시킬 수 있기 때문에 냉매의 대부분은 블리드 홀로 통과하지 않고 오리피스를 통과하는 관계로 소음이 발생되지 않게 되는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 밸브체가 오리피스를 폐쇄하게 되는 조건일 때, 강제적으로 밸브체를 구동시켜 오리피스를 개방하여 냉매가 유동되도록 함으로써, 공조시스템내에서 냉매에 혼합된 오일이 압축기로 원활하게 순환될 수 있도록 하고, 종래 블리드 홀의 유무에 관계없이 소음이 발생되지 않도록 하며, 후방 토출부로 토출되는 냉기의 온도가 낮아지도록 하여 쾌적한 공조 환경을 조성할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 압축기측에서 후방 증발기측으로 공급되는 냉매가 통과하는 제1 유로와, 상기 후방 증발기측에서 상기 압축기측으로 복귀되는 냉매가 통과하는 제2 유로와, 상기 제1 유로의 도중에 형성되어 상기 후방 증발기측으로 전달되는 고압 냉매가 통과하는 오리피스를 가지는 밸브 본체와; 상기 오리피스를 통과하는 냉매량을 조절하는 밸브체와; 상기 밸브 본체의 상측에 설치됨과 아울러 내부에 작동 공간을 갖는 헤드부와; 상기 헤드부의 작동 공간부를 상하로 분리하여 그 상측 공간부에 상기 제2 유로를 통과하는 냉매의 온도에 따라 팽창 및 수축하는 유체가 충전되도록 설치되는 다이어프램과; 양단이 상기 다이어프램과 상기 밸브체에 연결 설치되고, 상기 제2 유로를 통과하는 냉매의 열을 전달받아 상기 다이어프램을 통해 상기 유체로 전달하며, 상기 유체의 팽창 및 수축에 따른 상기 다이어프램의 변위에 의해 상하 이동하여 상기 밸브체를 구동하는 로드를 포함하는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브에 있어서,

   상기 로드에 접촉하는 냉매의 온도에 따라 상기 밸브체가 오리피스를 폐쇄하는 조건일 때 상기 유체가 팽창되도록 열을 가하여 상기 밸브체에 의해 상기 오리피스가 개방되도록, 상기 헤드부의 외면에는 전원 공급에 따라 작동되는 히터가 설치되며,

   상기 밸브체가 오리피스를 폐쇄하는 조건은, 전석 송풍 유니트만을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트의 송풍 단수를 1단이 되도록 한 경우인 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터는 피티씨 히터인 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브체가 오리피스를 폐쇄하는 조건은, 전석 송풍 유니트만을 가동시킴과 아울러 후석 송풍 유니트의 가동을 정지시킨 경우인 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제3항 에 있어서,

   상기 오리피스를 유동하는 냉매 유동량에 따라 상기 유체를 팽창시키도록 열을 가하는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼타입 공조장치의 후방 팽창밸브.

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