KR101427137B1 - 전자식 팽창밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면은 양단이 각각 밸브 본체와 포펫밸브 로드에 고정되는 이중 벨로우즈를 통하여 밸브실 내의 고압의 유동 냉매가 외부로 유출되는 것을 보다 확실히 차단하는 전자식 팽창밸브를 제공하는 것에 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는, 스텝모터를 수용하는 캔과, 상기 캔의 하단에 결합되어 상기 스텝모터에 의해 구동되는 다단기어를 수용하는 케이스 본체;와, 상기 다단기어의 하단에 결합되어 직선 이동하는 포지셔너;와, 상기 포지셔너의 이동에 연동하여 냉매의 흐름을 제어하기 위하여 포펫밸브 로드를 가지는 포펫밸브;와, 상기 포펫 밸브를 내부에 수용하며 일측면이 냉매유입관에 연결되는 밸브 본체;와, 상기 케이스 본체와 다단 기어 및 밸브 본체를 일체로 결합시키기 위한 육각너트 조립체와, 그 상단이 상기 밸브 본체의 내주면에 납땜을 이용하여 고정되고 그 하단이 상기 포펫밸브 로드에 납땜을 이용하여 고정되는 이중 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자식 팽창밸브{Electronic expansion valve}

본 발명은 전자식 팽창밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양단이 각각 밸브 본체와 포펫밸브 로드에 고정되는 이중 벨로우즈를 통하여 밸브실 내의 고압의 유동 냉매가 외부로 유출되는 것을 보다 확실하게 차단하는 전자식 팽창밸브에 관한 것이다.

국내외 산업분야 및 생활하는 모든 측면에서 재실자들의 쾌적한 주위환경에 대한 욕구가 강해지고 있으며, 재실자들의 욕구를 만족시키기 위한 냉동공조기술의 발전은 꾸준히 이루어지고 있다.

상기 냉동공조기술에서의 친환경에너지 사용은 환경적인 측면에서 전세계가 지속적으로 권장하고 있으며, 국가간에도 도쿄의정서에 따른 청정개발제도(CDM), 배출권제도(ET)를 위해 CO₂ 발생량의 절감을 위해 노력하는데, 공조분야에서는 공조기의 냉매를 온난화지수가 낮은 신냉매로 대체하고 있다.

국내 에어컨 전문 제조업체들이 전세계 시장에서 1, 2위를 차지하고 있으나, 압축기 및 열교환기 등 고가의 부품을 제외한 다른 부속품들은 모두 수입에 의존하고 있으며, 국내 제조 전문 업체들은 세계시장에서 다투고 있는 만큼 세계 시장 소비자들의 품질보증 기준을 만족시켜야 하기 때문에 전자제어 팽창밸브의 기기검증시험을 통한 성능보증에 대한 신뢰도 확보를 위해서 검증된 해외 업체로부터 전량 수급을 받고 있는 실정이다.

팽창밸브의 경우 에어컨 시스템에 있어 꼭 필요한 부품으로 에어컨 회로 내에서 냉매가 실내기 혹은 실외기에서 열교환이 잘 이루어질 수 있도록 냉매의 상태를 액체에서 스프레이처럼 액적의 상태로 잘게 쪼개주는 역할을 하며, 기존의 팽창밸브로는 모세관과 자동온도조절팽창밸브가 주로 사용된다.

상기 모세관은 에어컨 시스템 용량이 소형으로 정격용량에 맞춰 그 용량에 따라 직경이 작은 동관의 길이를 0.8~1.5m 정도로 설치하여 팽창밸브의 효과를 얻을 수 있어 냉장고에는 많이 사용되나, 에어컨의 용량이 가변화 되면서 더 이상 모세관을 적용할 수 없으며, 상기 자동온도조절팽창밸브는 시스템에 주입된 냉매와 같은 냉매가 주입되어 오리피스를 조절하는 원리로 에어컨 시스템의 용량은 같더라도 냉매가 다를 경우 그에 맞는 팽창밸브을 사용해야 하는 번거로움 있다.

또한, 기존의 열교환기는 관 하나로만 이루어졌으나, 열교환기의 성능 향상과 인발가공의 기술 향상으로 열교환기에 삽입되는 관의 수가 증가하는 방향으로 연구가 이루어지고 있으므로, 이에 대한 기술적 수단이 요구되고 있는 실정이다.

한편, 종래의 전자식 팽창밸브의 내부에는 밸브실 내의 유동냉매가 모터에 침입하지 않도록 일단이 밸브 본체의 내주면과 납땜을 이용하여 접합된 탄성체로 형성되는 벨로우즈가 구비되는데, 이러한 벨로우즈는 냉동기에 사용되는 냉매의 종류에 따라서 내구성을 유지하는데 문제가 있었다.

또한, 종래의 전자식 팽창밸브에 이용되는 벨로우즈는 냉동기에 사용되는 냉매의 압력이 소정 압력 이상이 되면 냉매가 외부로 누출되는 문제가 있었다.

본 발명의 일 측면은 양단이 각각 밸브 본체와 포펫밸브 로드에 고정되는 이중 벨로우즈를 통하여 밸브실 내의 고압의 유동 냉매가 외부로 유출되는 것을 보다 확실히 차단하는 전자식 팽창밸브를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 측면은 이중 벨로우즈와 포펫밸브의 결합구조를 개선하여 포펫밸브의 로드가 벨로우즈와 접촉되어 벨로우즈에 가해지는 압력으로 손상되는 것을 방지하는 전자식 팽창밸브를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 스텝모터를 수용하는 캔과, 상기 캔의 하단에 결합되어 상기 스텝모터에 의해 구동되는 다단기어를 수용하는 케이스 본체;와, 상기 다단기어의 하단에 결합되어 직선 이동하는 포지셔너;와, 상기 포지셔너의 이동에 연동하여 냉매의 흐름을 제어하기 위하여 포펫밸브 로드를 가지는 포펫밸브;와, 상기 포펫 밸브를 내부에 수용하며 일측면이 냉매유입관에 연결되는 밸브 본체;와, 상기 케이스 본체와 다단 기어 및 밸브 본체를 일체로 결합시키기 위한 육각너트 조립체와, 그 상단이 상기 밸브 본체의 내주면에 납땜을 이용하여 고정되고 그 하단이 상기 포펫밸브 로드에 납땜을 이용하여 고정되는 이중 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이중 벨로우즈는, 이너 벨로우즈와, 상기 이너 벨로우즈의 외측에서 이너 벨로우즈에 겹쳐지도록 끼워 조립되는 아웃터 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이너 벨로우즈와 아웃터 벨로우즈는 서로 동일한 형상과 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 포펫밸브 로드는 상기 포지셔너에 인접한 지점에 돌출부가 형성되며, 상기 이중 벨로우즈의 타단은 상기 돌출부의 측면에서 소정 길이를 두고 밀착된 상태로 상기 돌출부의 하단에 납땜을 이용하여 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 캔은, 어느 일부가 다른 부분에 비해 얇은 막으로 되어 소정 압력 이상에서는 자동으로 냉매가 유출되도록 하는 박막부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브를 다른 측면에서 본다면, 스텝모터를 수용하는 캔과, 상기 캔의 하단에 결합되어 상기 스텝모터에 의해 구동되는 다단기어를 수용하는 케이스 본체;와, 상기 다단기어의 하단에 결합되어 직선 이동하는 포지셔너;와, 상기 포지셔너의 이동에 연동하여 냉매의 흐름을 제어하기 위하여 포펫밸브 로드를 가지는 포펫밸브;와, 상기 포펫 밸브를 내부에 수용하며 일측면이 냉매유입관에 연결되는 밸브 본체;와, 그 상단이 상기 밸브 본체의 내주면에 납땜을 이용하여 고정되고 그 하단이 상기 포펫밸브 로드에 납땜을 이용하여 고정되는 벨로우즈를 포함하며, 상기 벨로우즈는 이너 벨로우즈와, 상기 이너 벨로우즈의 외측에서 이너 벨로우즈에 겹쳐지도록 끼워 조립되되 상기 이너 벨로우즈와 동일한 형상 및 재질로 이루어진 아웃터 벨로우즈를 포함하며, 상기 포펫밸브 로드는 벨로우즈 하단부와 인접한 지점에 돌출부가 형성되되, 상기 벨로우즈의 하단은 상기 돌출부의 측면에서 소정 길이를 두고 밀착된 상태로 상기 돌출부의 하단에 납땜을 이용하여 고정되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 양단이 각각 밸브 본체와 포펫밸브 로드에 고정되는 이중 벨로우즈를 통하여 밸브실 내의 고압의 유동 냉매가 외부로 유출되는 것을 보다 확실히 차단하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 이중 벨로우즈와 포펫밸브의 결합구조를 개선하여 포펫밸브의 로드가 벨로우즈와 접촉되어 벨로우즈에 가해지는 압력으로 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이중 벨로우즈를 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이중 벨로우즈의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 캔을 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브(1)는 캔(10), 케이스 본체(20), 스텝모터(30), 다단기어(40), 포지셔너(50), 육각너트 조립체(60), 이중 벨로우즈(70), 포펫밸브(80), 냉매유입관(90), 밸브 본체(100), 냉매토출관(110)을 포함하여 구성된다.

캔(10)과 케이스 본체(20)의 사이에는 스텝모터(30)와 다단기어(40)가 내재되어 구동되는데, 캔(10)의 하단부는 케이스 본체(20)의 상부 외주면 외측으로 절곡된 다음 케이스 본체(20) 외주면을 감싸는 형태로 절곡됨으로써 고정된다.

또한 캔(10)과 케이스 본체(20)는 내부에서 동력을 제공하는 스텝모터(30)에 다단기어(40)가 연결되어 회전하며, 다단기어(40)의 중심에 포지셔너(50)가 결합되어 함께 회전한다.

포지셔너(50)는 케이스 본체(20)의 내측에 결합되는 포지셔너 홀더(51)와 나사 결합되며, 포지셔너(50)의 하면에는 반원형으로 돌출된 돌기부(미도시)가 구비될 수 있다.

포지셔너(50)는 포지셔너 홀더(51) 중심을 관통하여 형성되는데 포지셔너(50) 외측에 형성된 수나사가 포지셔너 홀더(51) 내측에 형성된 암나사에 결합되어 다단기어(40)에 의한 회전운동이 직선운동으로 변환된다.

또한, 케이스 본체(20) 하부에 결합되는 포지셔너 홀더(51) 내측홈(51a)이 있는 포지셔너 홀더(51)의 외주연 하단에는 육각너트 조립체(60)가 설치될 수 있다.

육각너트 조립체(60)는 육각너트(61)와, 육각너트(61)의 위치를 지지하기 위한 금속링(62)을 포함한다. 육각너트(61)는 금속링(62)에 지지되고, 육각너트(61)는 밸브 본체(100) 상부에 가공된 수나사와 체결될 수 있다.

따라서, 육각너트 조립체는(60)는 케이스 본체(20), 다단기어(40), 이중 벨로우즈(70), 밸브 본체(100)를 일체로 결합시킨다.

이중 벨로우즈(70)는 밸브실(120) 내의 유동냉매가 스텝모터(30)에 침입하지 않도록 일단이 밸브 본체(100)의 내주면과 납땜을 이용하여 접합되며, 복원력을 가진 탄성체로 형성되어 포지셔너(50)가 상부로 이동시 포펫밸브(80) 또한 상부로 이동되게 한다.

한편, 포지셔너(50) 일단에 돌출된 반원형의 돌기부(미도시)는 직선운동에 의해 포지셔너(50)가 하부로 내려오게 되면 이중 벨로우즈(70)를 누르게 되어 이중 벨로우즈(70)가 하부로 내려가게 된다.

그러면 이중 벨로우즈(70) 저면에 밀착된 포펫밸브(80)의 로드(81)가 하부로 움직이게 되고, 포펫밸브(80)의 로드(81)와 일체형으로 형성된 포펫밸브(80)의 헤드(82)와 밸브시트(130)와의 간격이 조정되면서 밸브실(120)을 통하는 냉매의 유량이 조절된다.

포펫밸브 로드(81)는 벨로우즈 하단부(70B)와 인접한 지점에 돌출부(83)가 형성되는데, 이러한 포펫밸브 로드(81)의 돌출부(83) 하단에 이중 벨로우즈(70)의 타단이 납땜을 이용하여 접합된다. 이러한 포펫밸브 로드(81)의 돌출부(83)는 포펫밸브 로드(81)의 강성을 확보할 수 있도록 할 뿐만 아니라 이중 벨로우즈(70)의 납땜이 보다 용이하게 작업될 수 있도록 한다.

또한, 포펫밸브 로드(81)의 돌출부(83) 측면은 이중 벨로우즈(70)의 타단이 결합되는 면적을 크게 할 수 있으므로 이중 벨로우즈(70)에 압력이 가해지더라도 이중 벨로우즈(70)가 포펫밸브 로드(81)의 돌출부(83)를 제외한 나머지 부분에 접촉되도록 하는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브(1)는 포펫밸브 로드(81)는 돌출부(83)를 통하여 이중 벨로우즈(70)에 가해지는 압력으로 포펫밸브 로드(81)가 손상되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.

밸브 본체(100)의 일측면에는 밸브실(120)로 통하는 냉매가 유입되는 냉매유입관(90)이 연결되어 있다. 그리고, 밸브 본체(100)의 하단에는 단턱(110a)이 형성된 냉매토출관(110)이 구비되어 있다.

다음, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이중 벨로우즈에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 이중 벨로우즈를 나타낸 정면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 벨로우즈의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이중 벨로우즈(70)는 이너 벨로우즈(71)와, 이너 벨로우즈(71)의 외측에서 이너 벨로우즈(71)에 겹쳐지도록 끼워 조립되는 아웃터 벨로우즈(72)를 포함하여 구성될 수 있다.

이너 벨로우즈(71)는 주름 구조로 되어 상하로 움직일 때 탄성 복원력에 의해 자동 복귀가 되도록 하는 역할을 함과 동시에 내부의 유동 냉매가 외부로 새어 나오지 않도록 한다.

아웃터 벨로우즈(72)는 이너 벨로우즈(71)의 동일하게 주름 구조로 되어 상하로 움직일 때 탄성 복원력에 의해 자동 복귀가 되도록 하는 역을 함과 동시에 내부의 유동 냉매가 외부로 새어 나오지 않도록 한다.

이러한 이너 벨로우즈(71)와 아웃터 벨로우즈(72)는 서로 주름 구조가 겹쳐지도록 끼워 조립되어 본 발명의 실시예에 따른 이중 벨로우즈(70)를 형성하게 될 수 있다.

여기서, 이너 벨로우즈(71)와 아웃터 벨로우즈(72)는 서로 동일한 형상과 재질로 이루어질 수 있는데, 이렇게 서로 동일한 형상과 재질로 이루어진 이너 벨로우즈와 아웃터 벨로우즈(72)를 겹쳐지도록 끼워 조립함으로써 이중 벨로우즈(70)의 강성과 탄성 복원력을 동시에 확보할 수 있도록 한다.

물론, 이너 벨로우즈(71)와 아웃터 벨로우즈(72)는 서로 동일한 형상과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있음은 물론인데, 이렇게 서로 다른 재질로 이루어진 이너 벨로우즈(71)와 아웃터 벨로우즈(72)를 겹쳐지도록 끼워 조립함으로써 이중 벨로우즈(70)의 강성과 탄성 복원력을 보완할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 이중 벨로우즈(70)는 밸브 본체(100)의 상단에 고정되도록 밸브 본체(100)의 내주면 상단에 납땜 처리되는 상단부(70A)와, 원형의 절개홈(미부호)을 통하여 포펫밸브 로드(81)에 끼워지되 포펫밸브 로드(81)의 돌출부에 밀착되어 납땜 처리되는 하단부(70B)를 구비할 수 있다.

다음, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 캔에 대하여 설명한다. 도 4는 도 1에 도시된 캔을 나타낸 평면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 캔(10)은 어느 일부가 다른 부분에 비해 얇은 막으로 되어 소정 압력 이상에서는 자동으로 냉매가 유출되도록 하는 박막부(11)를 구비한다.

이러한 박막부(11)는 캔(10)의 상면의 어느 일부를 절개하여 유체 투과성 멤브레인을 부착하는 형태로 캔에 구비될 수 있는데, 캔(10)의 박막부(11)를 통하여 소정 압력에서 자동으로 냉매가 유출되는 안전한 구조를 갖추게 된다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브(1)의 캔(10)은 부품 조립 과정 및 설치 과정에 발생될 수 있는 열에 취약한 납땜부(미도시)의 손상으로 냉매가 새어나와 캔(10)에 가득차게 되면 높은 압력 때문에 캔(10)이 순간적으로 빠른 속도로 이탈되어 발생할 수 있는 문제를 해결할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 양단이 각각 밸브 본체와 포펫밸브 로드에 고정되는 이중 벨로우즈를 통하여 밸브실 내의 고압의 유동 냉매가 외부로 유출되는 것을 보다 확실하게 차단하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

1...전자식 팽창밸브 10...캔
20...케이스 본체 30...스텝모터
40...다단기어 50...포지셔너
60...육각너트 조립체 70...이중 벨로우즈
71...이너 벨로우즈 72...아웃터 벨로우즈
80...포펫밸브 90...냉매유입관
100..밸브 본체 110...냉매토출관

Claims (6)

1. 스텝모터를 수용하는 캔과,
   상기 캔의 하단에 결합되어 상기 스텝모터에 의해 구동되는 다단기어를 수용하는 케이스 본체;와,
   상기 다단기어의 하단에 결합되어 직선 이동하는 포지셔너;와,
   상기 포지셔너의 이동에 연동하여 냉매의 흐름을 제어하기 위하여 포펫밸브 로드를 가지는 포펫밸브;와,
   상기 포펫 밸브를 내부에 수용하며 일측면이 냉매유입관에 연결되는 밸브 본체;와,
   상기 케이스 본체와 다단 기어 및 밸브 본체를 일체로 결합시키기 위한 육각너트 조립체와,
   그 상단이 상기 밸브 본체의 내주면에 납땜을 이용하여 고정되고 그 하단이 상기 포펫밸브 로드에 납땜을 이용하여 고정되는 이중 벨로우즈를 포함하되,
   상기 포펫밸브 로드는 상기 벨로우즈 하단부와 인접한 지점에 돌출부가 형성되고,
   상기 이중 벨로우즈의 하단은 상기 돌출부의 측면에서 소정 길이를 두고 밀착된 상태로 상기 돌출부의 하단에 납땜을 이용하여 고정되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이중 벨로우즈는
   이너 벨로우즈와,
   상기 이너 벨로우즈의 외측에서 이너 벨로우즈에 겹쳐지도록 끼워 조립되는 아웃터 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 이너 벨로우즈와 아웃터 벨로우즈는 서로 동일한 형상과 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 캔은,
   어느 일부가 다른 부분에 비해 얇은 막으로 되어 소정 압력 이상에서는 자동으로 냉매가 유출되도록 하는 박막부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
6. 스텝모터를 수용하는 캔과,
   상기 캔의 하단에 결합되어 상기 스텝모터에 의해 구동되는 다단기어를 수용하는 케이스 본체;와,
   상기 다단기어의 하단에 결합되어 직선 이동하는 포지셔너;와,
   상기 포지셔너의 이동에 연동하여 냉매의 흐름을 제어하기 위하여 포펫밸브 로드를 가지는 포펫밸브;와,
   상기 포펫 밸브를 내부에 수용하며 일측면이 냉매유입관에 연결되는 밸브 본체;와,
   그 상단이 상기 밸브 본체의 내주면에 납땜을 이용하여 고정되고 그 하단이 상기 포펫밸브 로드에 납땜을 이용하여 고정되는 벨로우즈를 포함하며,
   상기 벨로우즈는 이너 벨로우즈와, 상기 이너 벨로우즈의 외측에서 이너 벨로우즈에 겹쳐지도록 끼워 조립되되 상기 이너 벨로우즈와 동일한 형상 및 재질로 이루어진 아웃터 벨로우즈를 포함하며,
   상기 포펫밸브 로드는 상기 벨로우즈 하단과 인접한 위치에 돌출부가 형성되며,
   상기 벨로우즈의 타단은 상기 돌출부의 측면에서 소정 길이를 두고 밀착된 상태로 상기 돌출부의 하단에 납땜을 이용하여 고정되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.

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