KR101552071B1 - 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

<과제>
방진 스프링에 의한 슬라이딩 저항이 원하는 대로 얻어지는 제어 밸브를 제공한다.
<해결 수단>
팽창 밸브(1)의 보디에는, 샤프트(33)를 동축 형태로 삽통하는 방진 스프링(50)이 마련된다. 방진 스프링(50)은, 대경부(46)의 내벽에 지지되는 통 형상의 본체(102); 본체(102)의 측벽에 일체로 형성되고, 본체(102)에 캔틸레버 형태로 지지되는 스프링부(104); 및 스프링부(104)의 샤프트(33)와의 대향면에 돌출된 팽출부(106)를 포함하고, 샤프트(33)에 팽출부(106)가 당접하는 것에 의해 스프링부(104)가 휘고, 그 탄성 반력에 의해 샤프트(33)에 슬라이딩력을 부여할 수 있다. 본체(102)는, 금속판을 프레스 가공에 의해 펀칭하여 얻어진 판 형상체를, 그 길이 방향을 따라 굽힘 가공하는 것에 의해 통 형상체로 형성되고, 통 형상체의 축선 방향의 적어도 한쪽의 단부에 반경 방향 외측으로 돌출되는 에지부(120)를 구비하도록 성형되어 있다.

Description

제어 밸브{CONTROL VALVE}

본 발명은 제어 밸브에 관한 것으로서, 특히 제어 밸브의 작동부의 방진에 바람직한 방진 스프링의 구조에 관한 것이다.

자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에는 일반적으로, 순환하는 냉매를 압축하는 압축기, 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 응축된 냉매를 기액으로 분리하는 리시버, 분리된 액냉매를 교축 팽창시켜 안개 상태로 하여 송출하는 팽창 밸브, 그 안개 상태의 냉매를 증발시켜 그 증발 잠열에 의해 차량 실내의 공기를 냉각하는 증발기가 마련되어 있다. 팽창 밸브로서는, 증발기로부터 도출된 냉매가 소정의 과열도를 갖도록, 증발기의 출구측의 냉매의 온도 및 압력을 감지하여 밸브부를 개폐하고, 증발기로 송출하는 냉매의 유량을 제어하는 온도식 팽창 밸브가 사용된다.

팽창 밸브의 보디에는, 리시버에서 증발기로 향하는 냉매를 통과시키는 제1의 통로와, 증발기로부터 되돌아온 냉매를 통과시켜 압축기로 도출하는 제2의 통로가 형성된다. 제1의 통로의 중간부에는 밸브 구멍이 형성되고, 그 밸브 구멍에 탈착하여 밸브부를 개폐하는 밸브체가 배치되어 있다. 밸브체는, 밸브 구멍에 접리하여, 증발기로 향하는 냉매의 유량을 조정한다. 또한 제2의 통로를 흐르는 냉매의 온도 및 압력을 감지하여 밸브부의 개도를 제어하는 파워 엘리먼트가 마련된다. 파워 엘리먼트의 구동력은, 긴 막대 형상의 샤프트를 통해 밸브체에 전달된다. 샤프트의 일단측은, 제2의 통로를 횡단하여 파워 엘리먼트에 접속된다. 샤프트의 타단측은, 제1의 통로와 제2의 통로의 격벽에 형성된 삽통 구멍 및 밸브 구멍을 관통하여 밸브체에 접속된다.

이와 같은 팽창 밸브에 있어서는, 예컨대 고온 냉매가 도입되는 밸브부의 상류측에서 압력 변동이 발생하는 경우가 있고, 그것을 방치하면 밸브체가 진동하여 소음을 발생시키는 경우가 있다. 여기서, 격벽에 삽통 구멍과 동축 형태의 장착 구멍을 형성하여 통 형상의 방진 스프링을 배치하고, 샤프트를 반경 방향 내측으로 밀어붙여 슬라이딩 저항을 부여하고, 밸브체가 그 압력 변동에 민감하게 반응하지 않도록 하는 것도 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

일본 특허공개공보 2013-242129호 공보

그런데, 이와 같은 팽창 밸브에 있어서는, 샤프트의 슬라이딩 저항이 밸브체의 작동 특성에 영향을 주기 때문에, 그 슬라이딩 저항이 방진 스프링에 의해 원하는 대로 얻어질 필요가 있다. 그러나 방진 스프링을 일반적인 프레스 가공을 거쳐 성형한 경우, 그 제조 프로세스에 있어서의 재료 변형이 요인이 되어 방진 스프링의 고정 상태가 불안정해지고, 그것이 상술한 슬라이딩 저항에 영향을 미칠 가능성이 있음이, 발명자들의 검증에 의해 판명되었다.

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로서, 방진 스프링에 의한 슬라이딩 저항이 원하는 대로 얻어지는 제어 밸브를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 형태에 따른 제어 밸브는, 냉동 사이클에 마련되어 냉매의 흐름을 제어하는 제어 밸브이다. 이 제어 밸브는, 냉매를 도입하는 도입 포트와, 냉매를 도출하는 도출 포트, 및 도입 포트와 도출 포트를 연결하는 냉매 통로에 마련된 밸브 구멍을 구비하는 보디; 밸브 구멍에 접리하여 밸브부를 개폐하는 밸브체; 밸브체를 개폐시키기 위한 구동력을 발생하는 구동부; 보디에 마련된 삽통 구멍을 관통하도록 마련되고, 일단측이 구동부의 가동 부재에 접속되고, 타단측이 밸브체에 접속되며, 구동부에 의한 축선 방향의 구동력을 밸브체에 전달하는 샤프트; 및 보디에 삽통 구멍과 동축 형태로 형성된 장착 구멍에 수용되어, 샤프트를 동축 형태로 삽통하고, 샤프트를 반경 방향 내측으로 밀어붙여(press against) 슬라이딩 저항을 부여하는 방진 스프링을 포함한다.

방진 스프링은, 장착 구멍의 내벽에 지지되는 통 형상의 본체; 본체의 측벽에 일체로 형성되고, 본체에 캔틸레버 형태로 지지되는 스프링부; 및 스프링부의 샤프트와의 대향면에 돌출된 당접부를 포함하고, 샤프트에 당접부가 당접하는 것에 의해 스프링부가 휘고, 그 탄성 반력에 의해 샤프트에 슬라이딩력을 부여할 수 있다. 본체는, 금속판을 프레스 가공에 의해 펀칭하여 얻어진 판 형상체를, 그 길이 방향을 따라 굽힘 가공하는 것에 의해 통 형상체로 형성되고, 통 형상체의 축선 방향의 적어도 한쪽의 단부에 반경 방향 외측으로 돌출되고, 장착 구멍의 내벽에 고정되는(locking) 에지부를 구비하도록 성형되어 있다.

이 형태에 의하면, 방진 스프링의 성형 과정에서, 그 통 형상의 본체의 단부에 반경 방향 외측으로 돌출되는 에지부가 성형된다. 이 때문에, 해당 방진 스프링이 장착 구멍에 설치되면, 그 에지부가 장착 구멍의 벽면에 걸리는 형태로 방진 스프링이 안정적으로 고정된다. 그 결과, 방진 스프링에 의한 샤프트의 슬라이딩 저항이 원하는 대로 얻어지게 된다.

본 발명에 의하면, 방진 스프링에 의한 슬라이딩 저항이 원하는 대로 얻어지는 제어 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 팽창 밸브의 단면도이다.
도 2는 방진 스프링의 구조 및 그 장착 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 방진 스프링의 제조 방법의 주요부를 나타내는 도면이다.
도 4는 방진 스프링의 장착 구멍으로의 고정 구조를 나타내는 부분 확대도이다.
도 5는 방진 스프링의 고정 상태의 안정성을 검증하기 위한 실험 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 변형예에 따른 방진 스프링의 장착 구멍으로의 고정 구조를 나타내는 부분 확대도이다.
도 8은 변형예에 따른 방진 스프링의 구성을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 편의상, 도시한 상태를 기준으로 각 구조의 위치 관계를 표현하는 경우가 있다. 또한 이하의 실시형태 및 그 변형예에 대해, 거의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 적절히 생략하는 경우가 있다.

본 실시형태는, 본 발명의 팽창 밸브를 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 적용되는 온도식 팽창 밸브로서 구체화하고 있다. 이 냉동 사이클에는, 순환하는 냉매를 압축하는 압축기, 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 응축된 냉매를 기액으로 분리하는 리시버, 분리된 액냉매를 교축 팽창시켜 안개 상태로 하여 송출하는 팽창 밸브, 그 안개 상태의 냉매를 증발시켜 그 증발 잠열에 의해 차량 실내의 공기를 냉각하는 증발기가 마련되어 있지만, 팽창 밸브 이외의 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

도 1은 실시형태에 따른 팽창 밸브의 단면도이다.

팽창 밸브(1)는, 알루미늄 합금으로 이루어지는 소재를 압출 성형하여 얻은 부재에 소정의 절삭 가공을 하여 형성된 보디(2)를 구비한다. 이 보디(2)는 각주 형상을 이루고, 그 내부에는 냉매의 교축 팽창을 진행하는 밸브부가 마련되어 있다. 보디(2)의 길이 방향의 단부에는, 감온부로서 기능하는 파워 엘리먼트(3)가 마련되어 있다.

보디(2)의 측부에는, 리시버측(응축기측)으로부터 고온·고압의 액냉매를 도입하는 도입 포트(6), 팽창 밸브(1)에 의해 교축 팽창된 저온·저압의 냉매를 증발기를 향해 도출하는 도출 포트(7), 증발기에 의해 증발된 냉매를 도입하는 도입 포트(8), 팽창 밸브(1)를 통과한 냉매를 압축기측으로 도출하는 도출 포트(9)가 마련되어 있다. 도입 포트(6)와 도출 포트(9) 사이에는, 도시하지 않는 배관 장착용의 스터드 볼트를 심을 수 있게 하기 위한 나사 구멍(10)이 형성되어 있다. 각 포트에는, 배관의 조인트가 접속된다.

팽창 밸브(1)에 있어서는, 도입 포트(6), 도출 포트(7) 및 이들을 연결하는 냉매 통로에 의해 제1의 통로(13)가 구성되어 있다. 제1의 통로(13)는, 그 중간부에 밸브부가 마련되어 있고, 도입 포트(6)로부터 도입된 냉매를 그 밸브부에 의해 교축 팽창시켜 안개 상태로 하고, 도출 포트(7)에서 증발기를 향해 도출한다. 한편, 도입 포트(8), 도출 포트(9) 및 이들을 연결하는 냉매 통로에 의해 제2의 통로(14)("복귀 통로"에 해당)가 구성되어 있다. 제2의 통로(14)는, 스트레이트로 연장되어 있고, 도입 포트(8)로부터 냉매를 도입하여 도출 포트(9)에서 압축기를 향해 도출한다.

보디(2)에 있어서의 제1의 통로(13)의 중간부에는 밸브 구멍(16)이 마련되고, 그 밸브 구멍(16)의 도입 포트(6)측의 개구단 가장자리에 의해 밸브 시트(17)가 형성되어 있다. 밸브 시트(17)에 도입 포트(6)측으로부터 대향하도록 밸브체(18)가 배치되어 있다. 밸브체(18)는, 밸브 시트(17)에 탈착하여 밸브부를 개폐하는 공 모양의 볼 밸브체와, 볼 밸브체를 하방에서 지지하는 밸브체 받침을 접합하여 구성되어 있다.

보디(2)의 하단부에는, 제1의 통로(13)에 직교하도록 내외를 연통시키는 연통 구멍(19)이 형성되어 있고, 그 상반부에 의해 밸브체(18)를 수용하는 밸브실(40)이 형성되어 있다. 밸브실(40)은, 그 상단부에서 밸브 구멍(16)에 연통하고, 측부에서 작은 구멍(42)을 통해 도입 포트(6)에 연통하고 있으며, 제1의 통로(13)의 일부를 구성하고 있다. 작은 구멍(42)은, 제1의 통로(13)의 통로 단면이 국부적으로 협소화되어 형성되고, 밸브실(40)에 개구하고 있다.

연통 구멍(19)의 하반부에는, 그 연통 구멍(19)을 외부로부터 밀봉하도록 조정 나사(20)("조정 부재"에 해당)가 나사 결합되어 있다. 밸브체(18)(정확하게는 밸브체 받침)와 조정 나사(20) 사이에는, 밸브체(18)를 밸브 폐쇄 방향으로 밀어붙이는(press against) 스프링(23)이 마련되어 있다. 조정 나사(20)의 보디(2)로의 나사 조임량을 조정함으로써, 스프링(23)의 하중을 조정할 수 있다. 조정 나사(20)와 보디(2) 사이에는, 냉매의 누설을 방지하기 위한 O링(24)이 마련되어 있다.

한편, 보디(2)의 상단부에는, 제2의 통로(4)에 직교하도록 내외를 연통시키는 연통 구멍(25)이 형성되어 있고, 그 연통 구멍(25)을 밀봉하도록 파워 엘리먼트(3)("감온부"에 해당)가 나사 결합되어 있다. 파워 엘리먼트(3)는, 상부 하우징(26)과 하부 하우징(27) 사이에 금속 박판으로 이루어지는 다이어프램(28)을 끼우도록 마련하고, 그 하부 하우징(27)측에 디스크(29)를 배치하여 구성되어 있다. 상부 하우징(26)과 다이어프램(28)에 의해 둘러싸이는 밀폐 공간에는 감온용의 가스가 봉입되어 있다. 파워 엘리먼트(3)와 보디(2) 사이에는, 냉매의 누설을 방지하기 위한 O링(30)이 마련되어 있다. 제2의 통로(14)를 통과하는 냉매의 압력 및 온도는, 연통 구멍(25)과 디스크(29)에 마련된 홈부를 통해 다이어프램(28)의 하면에 전달된다.

보디(2)의 중앙부에는, 제1의 통로(13)와 제2의 통로(14)를 연결하는 단차를 갖는 구멍(34)("삽통 구멍"으로서 기능)이 마련되어 있고, 이 단차를 갖는 구멍(34)의 소경부(44)에는 긴 막대 형상의 샤프트(33)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다. 샤프트(33)는 금속제(예컨대 스테인레스제)의 로드이고, 디스크(29)와 밸브체(18) 사이에 마련되어 있다. 이에 의해, 다이어프램(28)의 변위에 의한 구동력이, 디스크(29) 및 샤프트(33)를 통해 밸브체(18)에 전달되어, 밸브부가 개폐된다.

샤프트(33)의 상반부는 제2의 통로(14)를 횡단하고, 하반부가 단차를 갖는 구멍(34)의 소경부(44)에 슬라이딩 가능하게 관통하고 있다. 단차를 갖는 구멍(34)의 대경부(46)("장착 구멍"으로서 기능)에는, 샤프트(33)에 축선 방향과 직각인 방향의 밀어붙이는 힘, 즉 횡하중(슬라이딩 하중)을 부여하기 위한 방진 스프링(50)이 수용되어 있다. 샤프트(33)가 그 방진 스프링(50)의 횡하중을 받는 것에 의해, 냉매 압력의 변동에 의한 샤프트(33)나 밸브체(18)의 진동이 억제된다.

이상과 같이 구성된 팽창 밸브(1)는, 증발기로부터 도입 포트(8)를 통해 되돌아온 냉매의 압력 및 온도를 파워 엘리먼트(3)가 감지하여 그 다이어프램(28)이 변위한다. 이 다이어프램(28)의 변위가 구동력이 되어, 디스크(29) 및 샤프트(33)를 통해 밸브체(18)에 전달되어 밸브부를 개폐시킨다. 한편, 리시버로부터 공급된 액냉매는, 도입 포트(6)로부터 도입되고, 밸브부를 통과하는 것에 의해 교축 팽창되어, 저온·저압의 안개 상태의 냉매가 된다. 그 냉매는 도출 포트(7)에서 증발기를 향해 도출된다.

다음으로, 방진 스프링의 구조 및 그 장착 구조에 대해 설명한다.

도 2는, 방진 스프링의 구조 및 그 장착 구조를 나타내는 도면이다. (A)는 방진 스프링(50)을 정면측에서 바라본 사시도이다. (B)는 방진 스프링(50)을 배면측에서 바라본 사시도이다. (C)는 방진 스프링(50)이 대경부(46)에 삽통되었을 때의 상태를 나타내는 평면도이다. (D)는 도 1의 A부 확대도이다.

도 2(A) 내지 (C)에 나타내는 바와 같이, 방진 스프링(50)은, 평탄한 측벽을 구비하는 단면이 삼각형인 통 형상의 본체(102)와, 그 3개의 측벽에 각각 일체로 형성된 스프링부(104)를 구비한다. 3개의 스프링부(104) 중 하나는, 본체(102)의 일단으로 연장된 부분으로 이루어진다. 나머지 2개의 스프링부(104)는 본체(102)의 측벽을 U자 형상으로 펑칭한 전여 부분에 의해 형성되어 있다. 각 스프링부(104)는, 그 기단부가 본체(102)에 캔틸레버 형태로 지지되고, 선단부가 거의 본체(102)의 측벽을 따르도록 둘레 방향으로 연장되어 있다. 스프링부(104)의 선단부에는, 본체(102)의 내측을 향해 돌출되는 반구 형상의 팽출부(106)("당접부"에 대응)가 마련되어 있다.

방진 스프링(50)은, 벨트 형태의 판재를 연장 방향을 따른 복수 개소에서 굽힘 가공하는 것에 의해 형성되기 때문에, 그 측벽에는 그 판재의 양단이 대향하는 끊어진 부분이 존재한다. 즉, 3개의 스프링부(104) 중 하나가 본체(102)의 일단부(108)가 되고, 凸형상을 구비한다. 본체(102)의 타단부(110)에는 거의 직사각 형상의 개구부(112)가 마련되고, 그 선단부가 본체(102)의 내방으로 굴곡되어 있다. 그 굴곡부를 입구로 하여 일단부(108)가 삽입되고, 그에 의해 본체(102)의 양단부가 폭방향으로 오버랩된다.

도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 타단부(110)의 선단의 일부가 개방되어 개구(114)로 되어 있다. 다만, 그 개구(114)의 폭은, 본체(102)의 일단부(108)인 스프링부(104)의 폭 이하로 되어 있기 때문에, 무부하 상태에 있어서는 양단부가 감합되면, 그 개구(114)는 실질적으로 폐쇄된다. 이와 같은 구성에 의해, 본체(102)의 양단부의 간극에 다른 부재가 끼이기 어렵게 되어 있다. 즉, 방진 스프링(50)이 그 유통 과정에 있어서 단품이 아닌 복수로 묶어 포장되는 것을 상정하여, 그와 같은 상황에 있어서도 복수의 방진 스프링(50)이 서로 얽히지 않도록 하여, 취급의 편의를 제공하는 것이다.

방진 스프링(50)은, 대경부(46)(삽통 구멍)에 삽입되기 전의 무부하 상태에 있어서는, 본체(102)의 양단부가 위치하는 모서리부가 약간 외방에 위치하는 비정삼각형이 된다. 방진 스프링(50)을 단차를 갖는 구멍(34)에 삽입할 때에는, 그 양단부를 근접시키도록 부하를 가해, 단면이 정삼각형에 가까운 형상으로 한 후에 삽입한다. 방진 스프링(50)은, 무부하 상태에서 탄성 변형한 상태로 단차를 갖는 구멍(34)에 삽입되기 때문에, 그 부하를 해제했을 때의 탄성 반력에 의해 대경부(46)에 고정된다(도 2(C) 참조).

그리고 특히, 방진 스프링(50)은, 본체(102)의 상단부와 하단부에 있어서의 삼각형의 정점에 대응하는 위치에, 반경 방향 외측으로 아주 약간 돌출되는 에지부(120)가 마련되어 있다. 이 에지부(120)가 대경부(46)의 내벽에 걸리는 것에 의해, 방진 스프링(50)이 축선 방향으로 고정되어(locking) 있다. 즉, 도 2(C) 및 (D)에 나타내는 바와 같이, 방진 스프링(50)은, 그 단면이 삼각형인 정점이 위치하는 축선 방향의 능선에 의해 대경부(46)의 내벽에 당접한다. 그 때, 본체(102)의 축선 방향 양단부에 형성된 에지부(120)가 대경부(46)의 내벽에 걸려, 방진 스프링(50)의 축선 방향으로의 변위가 방지되고 있다.

한편, 방진 스프링(50)이 대경부(46)에 삽입될 때에는, 3개의 스프링부(104)가 샤프트(33)를 향한 횡하중(반경 방향 내측으로의 하중)을 생성한다. 즉, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이, 방진 스프링(50)을 대경부(46)에 삽입한 상태에서 샤프트(33)가 삽입되면, 3개의 스프링부(104)가 측벽과 거의 동일면에 위치하는 상태까지 외방으로 휘고, 그 탄성 반력에 의해 샤프트(33)에 적당한 슬라이딩력이 부여된다. 또한, 이와 같이 샤프트(33)를 삽통함으로써, 스프링부(104)가 반경 방향 외측으로 휘게 되지만, 그 때에 스프링부(104)를 어느 정도 소성 변형시키면, 스프링부(104)의 샤프트(33)로의 가압력(팽출부(106)와 샤프트(33)의 슬라이딩력)을 안정시킬 수 있다. 즉, 스프링부(104)를 탄성 영역에서 사용해도 좋고, 소성 영역에서 사용해도 좋다.

또한, 도시한 바와 같이 방진 스프링(50)이 대경부(46)에 삽입되면, 샤프트(33)에 대해 3개의 팽출부(106)가 점접촉하게 된다. 이와 같은 구성에 의해, 샤프트(33)가 다소 기우는 경우가 있어도, 팽출부(106)와 샤프트(33)의 점접촉 상태가 항상 확보되어, 방진 스프링에 의한 원활한 지지 상태가 유지된다. 그리고 에지부(120)의 걸림에 의해 방진 스프링(50)이 정위치에 안정적으로 유지되기 때문에, 샤프트(33)에 작용하는 슬라이딩 저항을 목표로 하는 값으로 유지할 수 있다. 즉, 방진 스프링(50)이 대경부(46)에 대해 슬라이딩하지 않고, 샤프트(33)에 작용하는 슬라이딩 저항을 방진 스프링(50)과의 슬라이딩에 의한 것으로만 할 수 있다.

도 3은, 방진 스프링(50)의 제조 방법의 주요부를 나타내는 도면이다. (A)는 방진 스프링(50)의 굽힘 성형 전의 상태를 나타내는 판 형상체의 전개도이다. (B)는 (A)의 C-C 화살표 방향에서 바라본 단면도이고, (C)는 (B)의 D부 확대도이다. (D) 및 (E)는 에지부(120)의 성형 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 방진 스프링(50)의 성형 공정에 있어서는, 우선, 도시하지 않는 금속판을 프레스 가공에 의해 펀칭하여 판 형상체(122)를 얻는다. 이 금속판은, 탄성도가 높은 재료, 예컨대 스테인레스 등으로 이루어진다. 구체적으로는, 금속판에 소정의 금형을 사용한 프레스 가공을 하는 것에 의해, 양단의 요철 형상을 성형하여 1개의 스프링부(104)를 형성하는 한편, 측벽에 대응하는 부분에 2개의 스프링부(104)를 형성한다. 이 때, 프레스 가공에 의해 각 스프링부(104)에 팽출부(106)가 성형된다. 도시한 예에서는, 지면 앞쪽에서부터 안쪽을 향해 전단이 이루어져 있다.

이 때문에, 도 3(B) 및 (C)에 나타내는 바와 같이, 판 형상체(122)의 단부 가장자리의 단면에는 전단 방향 선단측에 버(burr)(BP)가 생기고, 전단 방향 후단측에 시어 드루프부(shear droop, DP)가 생긴다. 또한, 도 3(C)에는 도 3(B)의 D부 확대가 도시되어 있지만, E부(판 형상체(122)의 폭방향에 있어서의 D부와는 반대측의 단부 가장자리)에 대해서도 동일한 현상이 생긴다. 이 시어 드루프부(DP)가 반경 방향 외측에 위치하도록 통 형상체를 형성하면, 후술하는 바와 같이, 방진 스프링(50)이 대경부(46)에 대해 변위(슬라이딩)하기 쉬어진다.

여기서 본 실시형태에서는, 도 3(D)에 화살표로 나타내는 바와 같이, 시어 드루프부(DP)가 형성된 판 형상체(122)의 단부 가장자리에 프레스에 의한 압축 가공을 한다. 그에 의해, 도 3(E)에 나타내는 바와 같이, 판 형상체(122)의 한쪽면측(시어 드루프부(DP)가 형성되어 있던 측)으로 돌출되는 에지부(120)를 성형한다. 본 실시형태에서는, 판 형상체(122)에 있어서 시어 드루프부(DP)로 이어지는 2면에 소정 각도(예컨대 45도)를 이루도록 소정의 공구(W)의 가압면을 가압하여, 압축 응력을 부여한다. 그에 의해, 시어 드루프부(DP)에 위치해 있던 재료의 일부가, 공구(W)의 가압면을 따라 판 형상체(122)의 한쪽면측을 향해 흘러(점선 화살표 참조), 에지부(120)가 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는 에지부(120)의 성형에 앞서 버(BP)를 제거하고 있지만, 에지부(120)의 성형과 함께 버(BP)를 뭉게도록 프레스 가공을 진행해도 좋다. 버(BP)는 제거하지 않아도 좋다.

이와 같이 하여 에지부(120)를 성형한 후, 판 형상체(122)를 그 연장 방향을 따른 복수 개소(도 3(A)에 나타내는 a~d)에서 굽힘 가공하는 것에 의해, 단면이 삼각형인 통 형상체로 이루어지는 방진 스프링(50)을 얻는다(도 2(A) 참조). 즉, 판 형상체(122)에 대해 이른바 포밍 가공을 하여, 그 판 형상체(122)를 인접하는 스프링부(104) 사이에서 절곡하는 것에 의해 삼각형의 통 형상체로 성형한다.

다음으로, 본 실시형태의 의한 작용 효과에 대해 설명한다.

도 4는, 방진 스프링의 장착 구멍으로의 고정 구조를 나타내는 부분 확대도이다. 도 4(A)는 에지부를 구비하는 본 실시형태의 구조(도 2(D)의 B부 확대도)를 나타내고, 도 4(B)는 에지부를 구비하지 않는 비교예의 구조를 나타낸다. 이 비교예는, 도 3(C)에 나타낸 판 형상체(122)에 대해, 도 3(D)에 나타낸 바와 같은 압축 성형을 하지 않는 구성이다. 도 5는, 방진 스프링의 고정 상태의 안정성을 검증하기 위한 실험 방법을 나타낸다. 도 6은, 실험 결과를 나타낸다. 동 도면의 종축은 방진 스프링에 축선 방향의 하중을 부하했을 때에 그 방진 스프링이 슬라이딩을 개시하는 슬라이딩 하중의 크기를 나타내고, 횡축은 방진 스프링의 변위를 나타내고 있다. 도면 중의 검정색 라인이 본 실시형태의 결과를 나타내고, 회색 라인이 비교예의 실험 결과를 나타낸다.

도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 방진 스프링(50)은, 반경 방향 외측으로 돌출된 에지부(120)가 대경부(46)의 내벽에 박히듯이 걸린다. 이 때문에, 방진 스프링(50)이 샤프트(33)와의 사이의 마찰력에 의해 축선 방향으로 밀어붙여져도, 방진 스프링(50)은, 대경부(46)에 고정된 상태로 안정적으로 지지된다. 이에 대해, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 변형예의 방진 스프링(150)은, 시어 드루프부(DP)의 형성에 의해 대경부(46)에 걸리는 요소가 빠져있다. 이 때문에, 샤프트(33)와의 사이의 마찰력의 크기에 따라서는, 방진 스프링(150)이 축선 방향으로 변위할 가능성이 있다.

이를 검증하기 위해, 도 5에 나타내는 바와 같은 실험을 진행했다. 즉, 대경부(46)와 동일한 재질 및 동일한 치수의 장착 구멍(146)을 구비하는 하중 측정용 보디(148)를 준비하고, 그 장착 구멍(146)에 방진 스프링(50 또는 150)을 조립했다. 이어서, 통상의 사용 형태와 마찬가지로 그 방진 스프링에 샤프트(33)를 삽통하고, 샤프트(33)와 방진 스프링 사이에 슬라이딩 저항을 부여할 수 있는 상태로 했다. 이 상태에서 원주 형상의 지그(152)를 장착 구멍(146)의 하방에서 삽입하고, 방진 스프링 및 샤프트(33)를 동시에 가압했다. 그리고, 방진 스프링이 설치 위치에 고정된 상태(도면 중의 왼쪽)에서 일정 길이 변위할 때까지(도면 중의 오른쪽), 지그(152)에 부하되는 하중(방진 스프링의 슬라이딩 하중)의 변화를 측정했다(화살표 참조).

본 실험에서는, 본 실시형태 및 변형예의 각 구조에 대해, 각각 복수회의 측정이 진행되었다. 그 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 구조를 채용하는 경우, 변형예의 구조를 채용하는 경우보다 방진 스프링을 변위시키기 위한 하중이 상당히 커지는 것을 알 수 있었다. 도시한 바와 같이, 본 실시형태의 방진 스프링(50)이 슬라이딩을 개시하기 위한 하중은, 변형예의 방진 스프링(150)이 슬라이딩을 개시하기 위한 하중의 약 2배 정도로 되어 있다. 즉, 본 실시형태와 같이 에지부(120)를 마련함으로써, 방진 스프링(50)을 대경부에 대해 안정적으로 고정할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 동 도면에 있어서는 편의상, 슬라이딩 하중으로서 실측값이 아닌 상대값을 나타내고 있다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 방진 스프링(50)의 성형 과정에서, 그 통 형상의 본체(102)의 단부에 반경 방향 외측으로 돌출되는 에지부(120)가 성형된다. 이 때문에, 해당 방진 스프링(50)이 대경부(46)(장착 구멍)에 설치되면, 그 에지부(120)에 의한 국소적인 면압이 높아져, 해당 에지부(120)가 대경부(46)의 벽면에 걸리는 형태로 방진 스프링(50)이 안정적으로 고정된다. 그 결과, 방진 스프링(50)에 의한 샤프트(33)의 슬라이딩 저항이 원하는 대로 얻어지게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 특정의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

상기 실시형태에서는, 방진 스프링(50)에 에지부(120)를 성형하는 방법으로서, 프레스 성형을 채용하는 예는 나타냈다. 변형예에 있어서는, 기타의 방법을 채용해도 좋다. 도 7은, 변형예에 따른 방진 스프링의 장착 구멍으로의 고정 구조를 나타내는 부분 확대도이다. 도 7(A)는 제1변형예를 나타내고, 도 7(B)는 제2변형예를 나타낸다.

도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 제1변형예에 따른 방진 스프링(250)은, 도 3(A)에 나타낸 판 형상체(122)를 상기 실시형태와는 반대면측으로 굽힘 가공하는 것에 의해 에지부(220)가 얻어진다. 즉, 판 형상체(122)의 성형시에 생긴 시어 드루프부(DP)가 통 형상체의 내주측이 되도록 포밍 가공(굽힘 가공)하는 것에 의해, 에지부(220)가 얻어진다. 이 에지부(220)는, 버(BP)를 이용하는 것이다.

한편, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 제2변형예에 따른 방진 스프링(252)은, 도 3(A)에 나타낸 판 형상체(122)의 폭방향 단부를 시어 드루프부(DP)가 형성된 면측을 향해 굽힘 가공하는 것에 의해 에지부(222)가 마련된다. 즉, 판 형상체(122)의 폭방향 단부를 상술한 바와 같이 굽힌 후, 시어 드루프부(DP)가 통 형상체의 외주측이 되도록 포밍 가공(굽힘 가공)하는 것에 의해, 반경 방향 외측으로 돌출되는 에지부(222)가 얻어진다.

상기 실시형태에서는, 방진 스프링(50)을 단면이 삼각형이 되도록 구성했지만, 기타의 다각 형상 또는 원통 형상이 되도록 구성해도 좋다. 도 8은, 변형예에 따른 방진 스프링의 구성을 나타내는 사시도이다. 본 변형예에서는, 방진 스프링(350)의 본체(302)가 원통 형상을 이루고 있다. 그리고, 그 본체(302)의 폭방향 단부에 반경 방향 외측으로 돌출되는 에지부(302)가 둘레에 마련되어 있다. 이 에지부(320)의 성형에 대해서는, 상기 실시형태와 동일한 프레스 성형을 채용해도 좋고, 제1변형예와 같이 버(BP)를 이용해도 좋고, 제2변형예와 같이 단부의 굽힘 가공을 채용해도 좋다.

상기 실시형태에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 방진 스프링(50)의 상단부 및 하단부 모두에 에지부(120)를 형성하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 방진 스프링(50)의 상단부 및 하단부 중 한쪽에만 형성해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 방진 스프링(50)의 외주면에 에지부(120)를 형성하는 것에 의해 대경부(46)와의 고정을 유지하는 구성을 나타냈다. 변형예에 있어서는, 장착 구멍(대경부(46))의 내벽면의 소정 위치에 오목부(단차)를 마련하여, 방진 스프링(50)의 단부를 거는 구성으로 해도 좋다. 그 경우, 방진 스프링에 있어서의 시어 드루프부(DP)를 포함하는 부분이, 그 오목부에 걸리는 구성으로 해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 도 2(C)에 나타낸 바와 같이, 방진 스프링(50)을 대경부(46)에 삽입한 상태에서 샤프트(33)가 삽통되었을 때에, 3개의 스프링부(104)가 측벽과 거의 동일면에 위치하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 이와 같이 샤프트(33)가 삽입되었을 때에, 3개의 스프링부(104)가 측벽의 외방으로 휘는 구성으로 해도 좋다. 본체(102)가 다각형을 이루기 때문에, 본체(102)의 측벽과 대경부(46) 사이에 형성되는 간극을 이용하여 스프링부(104)를 휘게 할 수 있기 때문이다.

또한, 방진 스프링(50)의 무부하 상태에서 스프링부(104)가 본체(102)의 측벽을 따르는 구조로 해도 좋다. 그리고, 방진 스프링(50)이 대경부(46)에 삽입되고, 그 방진 스프링(50)에 샤프트(33)가 삽입되었을 때에, 스프링부(104)가 본체(102)의 외방으로 휘도록 해도 좋다. 또는, 이와 같이 샤프트(33)가 삽입되었을 때에, 3개의 스프링부(104)가 측벽의 내방에 위치하는 구성으로 해도 좋다. 다만, 이와 같이 샤프트(33)가 삽입되었을 때에, 스프링부(104)가 본체(102)의 측벽과 동일면이 되는 위치 또는 본체(102)의 측벽의 외방으로 휘도록 구성함으로써, 본체(102)를 콤팩트하게 구성할 수 있는 메리트가 있다.

상기 실시형태에서는, 팽출부(106)의 형상으로서 반구 형상인 것을 제시했지만, 예컨대 아치 형상으로 하는 등, 내측으로 돌출되어 샤프트(33)에 적당한 슬라이딩 하중을 부여할 수 있는 것이면, 적절히 선택할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 방진 스프링(50)의 본체(102)를 단면을 삼각형으로 하는 예를 나타냈지만, 단면을 사각 형상 및 기타의 다각 형상으로 해도 좋다.

상기 실시형태의 팽창 밸브는, 냉매로서 대체 프레온(HFC-134a) 등을 사용하는 냉동 사이클에 바람직하게 적용되지만, 본 발명의 팽창 밸브는, 이산화탄소와 같이 작동 압력이 높은 냉매를 사용하는 냉동 사이클에 적용할 수도 있다. 그 경우에는, 냉동 사이클에 응축기 대신에 가스 쿨러 등의 외부 열교환기가 배치된다. 그 때, 파워 엘리먼트(3)를 구성하는 다이어프램의 강도를 보완하기 위해, 예컨대 금속제의 접시 스프링 등을 겹쳐서 배치해도 좋다. 또는, 다이어프램으로 치환하여 접시 스프링 등을 배치해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 방진 스프링을 팽창 밸브에 적용하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 가변 용량 압축기에 설치되는 제어 밸브에 적용해도 좋다. 이 제어 밸브는, 흡입실로 도입되는 냉매를 압축하여 토출실에서 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 토출실에서 크랭크실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시킨다.

이 제어 밸브는, 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트와, 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통 포트, 및 토출실 연통 포트와 크랭크실 연통 포트를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍을 구비하는 보디; 밸브 구멍에 접리 가능하게 배치되어 밸브부를 개폐하는 밸브체; PWM 방식에 의한 통전 제어가 이루어지고, 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드; 솔레노이드에서 밸브체를 향해 연장되고, 솔레노이드력을 밸브체에 전달하기 위한 샤프트; 및 샤프트를 관통시키도록 삽통하고, 샤프트를 반경 방향 내측으로 밀어붙여 슬라이딩 저항을 부여하는 방진 스프링을 포함한다.

샤프트는, 보디에 마련된 삽통 구멍을 관통하도록 마련되고, 일단측이 솔레노이드의 플런저(가동 부재)에 접속되고, 타단측이 밸브체에 접속된다. 샤프트는, 솔레노이드에 의한 축선 방향의 구동력을 밸브체에 전달한다. 방진 스프링은, 보디에 삽통 구멍과 동축 형태로 형성된 장착 구멍에 수용되어, 샤프트를 동축 형태로 삽통하고, 샤프트를 반경 방향 내측으로 밀어붙여 슬라이딩 저항을 부여한다. 장착 구멍은, 솔레노이드의 코어에 마련되어도 좋다. 그 방진 스프링의 구조로서는, 상기 실시형태나 변형예의 구조를 채용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태나 변형예에 한정되지 않고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화 할 수 있다. 상기 실시형태나 변형예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합하는 것에 의해 다양한 발명을 형성해도 좋다. 또한, 상기 실시형태나 변형예에 개시되는 전체 구성 요소에서 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 팽창 밸브
2: 보디
3: 파워 엘리먼트
6: 도입 포트
7: 도출 포트
8: 도입 포트
9: 도출 포트
13: 제1의 통로
14: 제2의 통로
16: 밸브 구멍
18: 밸브체
33: 샤프트
34: 단차를 갖는 구멍
40: 밸브실
50, 250, 252, 350: 방진 스프링
46: 대경부
102: 본체
104: 스프링부
106: 팽출부
120: 에지부
122: 판 형상체
220, 222: 에지부
302: 본체
320: 에지부

Claims (6)

1. 냉동 사이클에 마련되어 냉매의 흐름을 제어하는 제어 밸브에 있어서,
   냉매를 도입하는 도입 포트와, 냉매를 도출하는 도출 포트 및, 상기 도입 포트와 상기 도출 포트를 연결하는 냉매 통로에 마련된 밸브 구멍을 구비하는 보디;
   상기 밸브 구멍에 접리하여 밸브부를 개폐하는 밸브체;
   상기 밸브체를 개폐시키기 위한 구동력을 발생하는 구동부;
   상기 보디에 마련된 삽통 구멍을 관통하도록 마련되고, 일단측이 상기 구동부의 가동 부재에 접속되고, 타단측이 상기 밸브체에 접속되며, 상기 구동부에 의한 축선 방향의 구동력을 상기 밸브체에 전달하는 샤프트; 및
   상기 보디에 상기 삽통 구멍과 동축 형태로 형성된 장착 구멍에 수용되어, 상기 샤프트를 동축 형태로 삽통하고, 상기 샤프트를 반경 방향 내측으로 밀어붙여 슬라이딩 저항을 부여하는 방진 스프링을 포함하고,
   상기 방진 스프링은,
   상기 장착 구멍의 내벽에 지지되는 통 형상의 본체;
   상기 본체의 측벽에 일체로 형성되고, 상기 본체에 캔틸레버 형태로 지지되는 스프링부; 및
   상기 스프링부의 상기 샤프트와의 대향면에 돌출된 당접부를 포함하고,
   상기 샤프트에 상기 당접부가 당접하는 것에 의해 상기 스프링부가 휘고, 그 탄성 반력에 의해 상기 샤프트에 슬라이딩력을 부여할 수 있고,
   상기 본체는,
   금속판을 프레스 가공에 의해 펀칭하여 얻어진 판 형상체를, 그 길이 방향을 따라 굽힘 가공하는 것에 의해 통 형상체로 형성되고,
   상기 통 형상체의 축선 방향의 적어도 한쪽의 단부에 반경 방향 외측으로 돌출되고, 상기 장착 구멍의 내벽에 고정되는 에지부를 구비하도록 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 에지부는, 상기 판 형상체의 성형시에 생긴 시어 드루프부를 프레스 성형하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
3. 제1항에 있어서,
   상기 에지부는, 상기 판 형상체의 성형시에 생긴 시어 드루프부가 상기 통 형상체의 내주측이 되도록 굽힘 가공하는 것에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 에지부는, 상기 판 형상체의 폭방향 단부를 한쪽면측을 향해 굽힘 가공하는 것에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 본체가 복수의 측벽을 구비하는 다각형 통 형상체로 이루어지고,
   상기 스프링부가 상기 복수의 측벽에 각각 형성되는 것에 의해, 상기 샤프트와 복수 개소에서 당접하도록 구성되고,
   상기 에지부가, 상기 통 형상체의 다각형의 정점에 대응하는 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉동 사이클에 있어서, 외부 열교환기를 거쳐 유입된 냉매를 내부의 밸브부를 통과시키는 것에 의해 교축 팽창시켜 증발기에 공급하고, 상기 증발기로부터 되돌아온 냉매의 압력과 온도를 감지하여 상기 밸브부의 개도를 제어하는 한편, 그 냉매를 압축기를 향해 도출하는 팽창 밸브로서 기능하고,
   상기 보디는, 상기 도입 포트로서 상기 외부 열교환기로부터의 냉매를 도입하는 제1도입 포트; 상기 도출 포트로서 냉매를 상기 증발기로 도출하는 제1도출 포트; 상기 냉매 통로로서 상기 제1도입 포트와 제1도출 포트를 연결하는 제1의 통로; 상기 제1의 통로의 중간부에 마련된 상기 밸브 구멍; 상기 증발기로부터 되돌아온 냉매를 도입하는 제2도입 포트; 냉매를 상기 압축기로 도출하는 제2도출 포트; 및 상기 제2도입 포트와 제2도출 포트를 연결하는 제2의 통로를 구비하고,
   상기 구동부로서, 상기 보디의 상기 제2의 통로에 대해 상기 제1의 통로와는 반대측에 마련되고, 상기 제2의 통로를 흐르는 냉매의 온도와 압력을 감지하여 동작하는 파워 엘리먼트가 마련되고,
   상기 샤프트는, 상기 제1의 통로와 상기 제2의 통로 사이의 격벽에 형성된 상기 삽통 구멍을 관통하도록 마련되고, 일단측이 상기 제2의 통로를 횡단하여 상기 파워 엘리먼트에 접속되고, 타단측이 상기 밸브체에 접속되며, 상기 파워 엘리먼트의 구동력을 상기 밸브체에 전달하고,
   상기 방진 스프링은, 상기 격벽에 상기 삽통 구멍과 동축 형태로 형성된 상기 장착 구멍에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.

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