KR102096387B1 - 전자 팽창 밸브 - Google Patents

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Abstract

전자 팽창 밸브는 밸브 시트(11) 및 밸브 시트(11)에 삽입되는 밸브 코어 시트(12)를 포함하는 밸브 시트 부품(10), 밸브 코어 시트(12)의 코어 캐비티를 따라 축 방향으로 이동하여 밸브 포트(11a)를 개폐하여 전자 팽창 밸브의 두개의 포트를 스위치 온 또는 오프 할 수 있는 밸브 로드 부품(20)을 포함한다. 밸브 로드 부품(20)은 밸브 포트(11a)와 연통하는 축 관통 구멍(20a) 및 밸브 포트(11a)에 접착되어 실링할 수 있는 실링 표면(20b)을 구비한다. 밸브 로드 부품(20)은 밸브 로드(21) 및 밸브 로드의 하단부에 고정적으로 배치되는 밸브 코어(22)를 포함한다. 밸브 로드(21)는 원통형 몸체고, 작은 직경의 실린더 몸체(211) 및 밸브 포트에 근접한 큰 직경의 실린더 몸체(212)를 구비한다. 큰 직경의 실린더 몸체(212) 및 밸브 코어 시트(12) 사이에는 제 1 갭(h1)이 제공되고, 밸브 코어(22) 및 밸브 포트(11a) 사이에는 제 2 갭(h2) 제공된다. 전자 팽창 밸브는 밸브 포트 기밀성과 밸브 개방 능력을 모두 가질 수 있다.

Description

전자 팽창 밸브
본 출원은 유체 제어 구성 요소의 기술 분야, 특히 전자 팽창 밸브에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 8월 11일자로 중국 국가 지적 재산권국에 제출 된 "전자 팽창 밸브(ELECTRONIC EXPANSION VALVE)"라는 제목의 중국 특허 출원 제 201510490496.X호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
냉동 시스템을 구성하기 위한 중요한 구성 요소인 전자 팽창 밸브는 대형 냉동 장치, 대형 냉장 장치, 슈퍼마켓 냉동 장치 등에 널리 사용된다. 전자 팽창 밸브의 작동 과정은 일반적으로 다음과 같다. 모터의 통전(energizing) 또는 비-통전(de- energizing)에 의해 밸브 스템의 개도(opening degree)가 조정되어 냉매의 유량이 조절된다.
일반적인 전자 팽창 밸브는 밸브 시트와 밸브 스템을 포함한다. 일반적으로 밸브 시트에는 밸브 포트 및 두 개의 연결 포트들이 제공된다. 두 개의 연결 포트들은 밸브 포트를 통해 연통될 수 있다. 밸브 스템은 밸브 포트를 실링하기 위해 밸브 시트의 밸브 포트에서 단부 표면에 대해 끼워 질 수 있는 실링 표면을 구비한다. 밸브 스템은 밸브 시트의 밸브 캐비티에 위치한다. 모터에 의해 구동됨에 따라, 밸브 스템은 밸브 캐비티를 따라 축 방향으로 이동 가능하여 밸브 포트를 개방 또는 폐쇄하여 2 개의 연결 포트를 연통 시키거나 차단시킬 수 있다.
일반적으로, 밸브 포트와 연통되는 연결 포트는 밸브 스템의 실링 표면에 상측 축 방향 작용 힘(axially upward acting force)을 발생시킬 수 있다. 타이트하지 않은 실링으로 인한 밸브 포트에서의 누설을 피하기 위해, 밸브 스템은 축 관통 구멍이 제공되어 밸브 스템의 상단부와 하단부가 동일한 압력 구역에 있도록 하여 하측 축 방향 작용 힘(axially downward acting force)을 밸브 스템의 상단부에 형성하고, 밸브 스템에 의해 수용되는 힘들의 균형을 잡아줌으로써 기밀성을 보장한다. 그러나, 밸브 스템의 상단부는 밸브 스템의 하단부보다 큰 압력 수용 영역을 갖는다. 그 결과, 밸브 스템은 전자 팽창 밸브의 밸브 개방 성능에 악영향을 미치는 하측 축 방향 작용 힘(axially downward acting force)을 받는다.
이러한 관점에서, 밸브 포트의 기밀성뿐만 아니라 밸브 개방 능력을 보장하는 전자 팽창 밸브의 구조를 개선하는 것은 통상의 기술자들에게 다루어지는 기술적인 문제이다.
본 발명의 목적은 밸브 포트 기밀성 및 밸브 개방 능력 모두를 보장할 수 있는 전자 팽창 밸브를 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본원 발명에 따르면, 전자 팽창 밸브가 제공되고, 전자 팽창 밸브는, 밸브 시트 및 상기 밸브 시트에 삽입되는 밸브 코어 시트를 포함하는 밸브 시트 부품; 상기 전자 팽창 밸브의 2개의 접속 포트들을 연통 또는 차단하기 위해 상기 밸브 코어 시트의 코어 캐비티를 따라 축 방향으로 이동하여 밸브 포트를 개폐하는 밸브 스템 부품을 포함하고, 상기 밸브 스템 부품은 상기 밸브 포트와 연통하는 축 관통 구멍 및 상기 밸브 포트에 대해 끼워 맞춰지도록 구성되어 상기 밸브 포트를 실링하는 실링 표면을 포함하고, 구체적으로, 상기 밸브 스템 부품은 밸브 스템 및 상기 밸브 스템의 하단부에 고정된 밸브 코어를 포함하고, 상기 밸브 스템은 원통형 몸체이고, 작은 직경의 세그먼트 실린더 및 상기 밸브 포트에 근접한 큰 직경의 세그먼트 실린더를 포함하고, 상기 큰 직경의 세그먼트 실린더 및 밸브 코어 시트 사이에 제 1 갭이 제공되고, 상기 밸브 코어 및 밸브 포트 사이에 제 2 갭이 제공된다.
본원의 전자 팽창 밸브에 있어서, 제 1 갭은 큰 직경의 세그먼트 실린더 및 밸브 코어 시트 사이에 제공되어, 제 1 스로틀 통로를 형성한다. 제 2 스로틀 통로를 형성하기 위해 밸브 코어와 밸브 포트 사이에 제 2 갭이 제공된다. 이와 같이, 작은 개구를 갖는 밸브 포트가 개방 될 때, 제 1 스로틀 통로 및 제 2 스로틀 통로의 스로틀 효과로 인해, 냉매 입구 압력과 냉매 출구 압력 사이의 압력을 갖는 중간 압력 구역이 밸브 포트에 형성될 수 있다. 중간 압력 구역의 형성은 밸브 스템 부품에 가해지는 공기 압력을 적절하게 균일화하여, 밸브 개방 능력(valve-opening capability)을 향상시키면서 기밀성(tightness)을 향상시킨다.
제 1 갭의 크기 및 제 2 갭의 크기는 각각 미리 설정된 범위 내에 있고, 냉매 입구 압력과 냉매 출구 압력 사이의 압력을 갖는 중간 압력 구역이 밸브 개방 초기에 제 1 갭 및 제 2 갭 사이에 밸브 포트에 형성된다.
제 1 갭의 크기는 0.1 mm 내지 0.5 mm이다.
제 2 갭의 크기는 0.1 mm 내지 0.8 mm이다.
큰 직경의 세그먼트 실린더는 상기 밸브 코어의 축 방향 치수보다 작은 축 방향 치수를 갖는다.
2 개의 연결 포트들 및 밸브 포트는 모두 밸브 시트에 구비되고, 밸브 시트의 내부 캐비티는 밸브 포트에 의해 상부 캐비티 및 하부 캐비티로 분할되고; 밸브 코어 시트는 상부 캐비티 내로 삽입되어 상부 캐비티를 제 1 상부 캐비티 및 제 1 상부 캐비티를 둘러싸는 제 2 상부 캐비티로 분할하고, 밸브 코어 시트의 측벽은 제 1 상부 캐비티가 제 2 상부 캐비티와 연통하는 유동 개구를 구비하고; 및 제 2 상부 캐비티 및 하부 캐비티는 각각 2개의 연결 포트들과 연통한다.
유동 개구는 축 방향으로 아래쪽으로 테이퍼된 원주 방향 치수를 갖는다.
유동 개구의 하부는 V-자 형상이다.
밸브 스템 부품은 실링 링을 더 포함하고, 실링 링은 밸브 스템 및 밸브 코어 사이에 압입(press-fit)되고, 실링 링의 하단부 표면은 실링 표면을 형성한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 구조를 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 밸브 시트 부품의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 2의 밸브 코어 시트의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 1의 밸브 스템 부품의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 1의 부분 A의 부분 확대도이다.
도 6은 도 1의 위치-제한 슬리브를 갖는 밸브 스템 부품의 조립을 나타내는 개략도이다
도 7은 조립된 상태의 도 6의 부품을 나타내는 개략적인 구조도이다.
도 8은 도 1의 부분 B의 부분 확대도이다.
도 9는 도 1의 기어 시스템과 밸브 스템 부품의 협동을 나타내는 개략도이다.
도 10은 도 9의 기어 시스템의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 11은 도 9의 밸브 스템 부품의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 12는 도 1의 밸브 스템 부품의 힘을 나타내는 개략도이다.
본원의 목적은 밸브 포트의 기밀성 및 밸브 개방 능력을 보장 할 수 있는 전자 팽창 밸브를 제공하는 것이다.
통상의 기술자가 본 출원의 해법을 더 잘 이해할 수 있도록 하기 위해, 본 출원은 이하의 도면 및 실시 예와 관련하여 보다 상세하게 설명된다. 본 명세서에서 언급 된 상부 및 하부와 같은 위치 용어는 모두 도 1 내지 도 12의 부품이 도면 상에 위치되고, 부품 간의 상대적인 위치에 기초한 배치에 기초하여 정의되며, 이는 단지 기술적인 명확성 및 편의상의 목적을 위한 것이다. 본 명세서에서 사용 된 위치 용어가 본 출원에 의해 청구되는 범위를 제한하지 않아야 함을 이해해야 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브의 구조를 도시하는 개략도이고, 도 2는 도 1의 밸브 시트 부품의 구조를 도시하는 개략도이다.
전자 팽창 밸브는 밸브 시트 부품(10, valve seat component) 및 밸브 스템 부품(20, valve stem component)를 포함한다.
이 실시 예에서, 밸브 시트 부품(10)은 밸브 시트(11, valve seat) 및 밸브 코어 시트(12, valve core seat)를 포함한다. 밸브 시트(11)는 밸브 포트(11a, valve port), 제 1 연결 포트(first connection port) 및 제 2 연결 포트(second connection port)를 구비한다.
제 1 연결 포트 및 제 2 연결 포트에 각각 연결된 제 1 연결 포트 파이프(13, first connection port pipe) 및 제 2 연결 포트 파이프(14)가 도 1 및 도 2에 도시되어있다.
밸브 시트(11)의 내부 캐비티(inner cavity)는 밸브 포트(11a)에 의해 상부 캐비티(upper cavity)와 하부 캐비티(11d, lower cavity)로 분할된다. 밸브 코어 시트(12)는 상부 캐비티에 플러그(plug) 식으로 장착되고, 상부 캐비티를 제 1 상부 캐비티(11b)와 제 1 상부 캐비티(11b)를 둘러싸는 제 2 상부 캐비티(11c)로 분할한다. 명백하게, 밸브 코어 시트(12)의 코어 캐비티(core cavity)는 단지 제 1 상부 캐비티(11b)이다. 밸브 코어 시트(12)의 측벽(side wall)에는 제 1 상부 캐비티(11b)가 제 2 상부 캐비티(11c)와 연통하는 유동 개구(12a, flow opening)가 제공된다.
제 1 연결 포트는 제 2 상부 캐비티(11c)와 연통하고, 제 2 연결 포트는 하부 캐비티(11d)와 연통한다.
밸브 스템 부품(20)은 밸브 코어 시트(12)의 코어 캐비티와 협동하고, 밸브 포트(11a)를 개폐하도록 축 방향으로 이동 가능하여서(axially movable) 제 1 연결 포트 및 제 2 연결 포트를 연통 시키거나 차단시킨다.
밸브 스템 부품(20)은 밸브 포트(11a)와 연통하는 축 관통 구멍(20a, axial through hole)과 밸브 포트(11a)를 실링(sealing)하도록 밸브 포트(11a)에 끼워 맞춰지는 실링 표면(20b, sealing surface)을 갖는다.
실링 표면(20b)의 구조는 밸브 포트(11a)의 구조와 결합되고, 실링 표면(20b)은 실링을 달성 할 수 있는 한, 평면 또는 경사를 이룰 수 있음을 이해하여야 한다. 도 2에서, 밸브 포트(11a)는 항상 제 2 연결 포트와 연통되어 있고, 즉 제 2 연결 포트가 밸브 스템 부품(20)의 축 관통 구멍(20a)과 연통되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 제 2 연결 포트 파이프(14) 내의 냉매는 밸브 스템 부품(20)의 축 관통 구멍(20a)을 통해 밸브 스템 부품(20)의 상부 캐비티 내로 진입하게 된다.
실링을 보장하기 위해, 밸브 스템 부품(20)의 상부 캐비티가 밸브 스템 부품(20) 및 밸브 코어 시트(12)의 측벽 사이의 갭(gap)을 통해 제 1 연결 포트와 연통하지 않도록, 밸브 코어 시트(12)의 내벽은 밸브 스템 부품(20)에 대해 실리될 필요가 있다. 그렇게 함으로써, 밸브 포트(11a)가 개방 된 이후에만 제 1 연결 포트가 제 2 연결 포트와 연통 될 수 있는 것을 보장한다.
도 3을 참조하면, 도 2의 밸브 코어 시트의 구조의 개략도가 도시된다. 제 1 연결 포트는 밸브 코어 시트(12)의 유동 개구(12a)와 연통된다. 구체적으로, 유동 개구(12a)는 밸브 코어 시트(12)의 축 방향으로 하측으로 테이퍼된 원주 방향 치수(circumferential dimension tapering downward)를 갖는다. 이와 같이, 밸브 스템 부품(20)가 밸브 포트(11a)로부터 축 방향으로 이동 될 때, 제 1 연결 포트는 유동 개구(12a)를 통해 밸브 포트(11a)와 연통 될 수 있고, 밸브 스템 부품(20)가 서서히 상측으로 이동함에 따라서, 냉매가 흐를 수 있는 유동 개구(12a)의 면적이 서서히 커져서, 밸브 스템 부품(20)의 축 방향 이동에 의해 냉매의 유량이 조절되는 기능이 달성된다.
특정 실시 예에서, 유동 개구(12a)는 V자 형상을 갖는다. 물론, 실제 설정에서, 유동 개구(12a)의 형상은 상기한 형상에 제한되지 않으며, 구체적으로 요구되는 유량 곡선에 따라 구체적으로 설계 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 1의 밸브 스템 부품의 구조가 도시된다. 밸브 스템 부품(20)은 밸브 스템(21)과, 밸브 스템(21)의 하단부에 고정 된 밸브 코어(22)를 포함한다. 밸브 스템(21)은 작은 직경의 세그먼트 실린더(211, small-diameter segment cylinder) 및 밸브 포트(11a)에 근접한 큰 직경의 세그먼트 실린더(212, large-diameter segment cylinder)를 포함하는 원통형 몸체다. 작은 직경의 세그먼트 실린더(211)는 밸브 코어 시트(12)에 대해 실링 된 상태로 유지된다.
본 실시 예에서, 큰 직경의 세그먼트 실린더(212) 및 밸브 코어(22) 사이에 실링 링(23, sealing ring)을 더 압입(press-fitted)되고, 실링 링(23)의 하단부 표면은 밸브 시트(11)의, 밸브 포트(11a)에서 단부 표면에 끼워 맞춰짐으로써 밸브 포트를 실링 한다. 밸브 코어(22)는 조립 후에 하부 캐비티(11d) 내로 삽입되는 것으로 이해 될 수 있다.
실제 사용시, 실링 링(23)은 제공되지 않을 수 있고, 큰 직경의 세그먼트 실린더(212)의 하단 표면은 밸브 시트(11)의, 밸브 포트(11a)에서, 단부 표면을 실링 하는 실링 표면(20b)을 형성한다.
도 5를 참조하면, 도 1의 부분A의 확대도가 도시된다.
큰 직경의 세그먼트 실린더(212)와 밸브 코어 시트(12) 사이에는 제 1 갭(h1, first gap)이 형성되어 제 1 스로틀 통로(first throttle passage)를 형성한다. 제 2 갭(h2)은 밸브 코어(22)와 밸브 포트(11a) 사이에 제공되어 제 2 스로틀 통로를 형성한다.
이와 같이, 밸브가 열리기 시작하여 밸브 포트(11a)가 조금 열릴 때, 냉매 입구 압력(refrigerant inlet pressure, 고압 구역의 압력)과 냉매 출구 압력(refrigerant outlet pressure, 저압 구역의 압력) 사이의 압력을 가지는 중간 압력 구역(medium pressure zone)이 제 1 스로틀 통로 및 제 2 스로틀 통로의 영향으로 밸브 포트(11a)에 형성될 수 있다. 중간 압력 구역의 형성은 밸브 스템 부품(20)이 받는 공기 압력을 적절히 균등하게 하여, 기밀성을 보장하면서 밸브 개방 능력을 향상시킨다. 명백하게, 스로틀 통로들의 스로틀링 효과(throttling effects)는 제 1 갭(h1)과 제 2 갭(h2)의 크기와 연관되고, 중간 압력 구역의 압력의 크기는 제 1 갭(h1)과 제 2 갭(h2)의 크기와 연관된다. 특히, 이 실시 예에서, 밸브 스템 부품(20)에 의해 받는 힘은 도 12를 참조로 이해될 수 있다. 도 12는 도 1의 밸브 스템 부품에 의해 받는 힘을 도시하는 개략도이다. 도 12의 밸브 스템 부품은 간략하고 개략적으로 도시된다.
도 12에 도시 된 바와 같이, 가장 좌측의 점선은 밸브 코어 시트(12)의 내벽을 나타내고, 제 1 갭(h1)은 밸브 스템 부품(20)의 큰 직경의 세그먼트 실린더(212) 및 밸브 코어 시트(12) 사이에 제공되고, 제 2 갭(h2)은 밸브 코어(22) 및 밸브 포트(11a) 사이에 제공되고; 압력이 P1 인 제 1 연결 포트로부터 냉매가 유입되고, 제 2 연결 포트에서의 압력은 P3이 된다.
제 1 연결 포트가 제 2 상부 캐비티(11c)와 연통되어 있기 때문에 제 2 상부 캐비티(11c)의 압력은 P1이다. 밸브 스템(21)의 큰 직경의 세그먼트 실린더(212) 및 작은 직경의 세그먼트 실린더(211)의 조인트에서 밸브 스템(21)의 단차 표면(step surface)은 제 1 연결 포트에서 냉매로부터의 작용 힘을 받고, 유효 압력 수용 영역(effective pressure receiving area)은 S1이다.
제 2 연결 포트가 하부 캐비티(11d)와 연통하고 있기 때문에, 하부 캐비티(11d) 내의 압력은 P3이고, 즉 밸브 코어(22)의 바닥 부분은 압력(P3)을 받고, 밸브 코어(22)의 바닥 부분이 제 2 연결 포트에서 냉매로부터 작용 힘을 받는 유효 압력 수용 영역은 S3이다. 또한, 밸브 스템 부품(20)은 축 관통 구멍(20a)을 구비하기 때문에, 밸브 스템 부품(20)의 상단 부분도 압력(P3)을 받고, 이에 대응하는 받는 유효 압력 수용 영역은 S4이다. 명백하게, 유효 압력 수용 영역(S4)은 밸브 코어(22)의 바닥 부분에서의 유효 압력 수용 영역(S3)보다 크다.
전술 한 바와 같이, 밸브 스템 부품(20)이 축 방향으로 상향 이동되고 밸브 포트가 약간 개방 될 때, 압력(P2)을 갖는 중간 압력 구역이 제 1 스로틀 통로와 제 2 스로틀 통로 사이에 형성된다. 큰 직경의 세그먼트 실린더(212)가 밸브 코어(22)와 협동하는 큰 직경의 세그먼트 실린더(212)의 단부 표면(즉, 밸브 포트(11a)를 실링하기 위한 실링 표면을 형성하는 단부 표면)은 중간 압력 구역으로부터 작용 힘을 받고, 그에 상응하는 유효 압력 수용 영역은 S2이다. 명백하게, 유효 압력 수용 영역(S2)은 전술한 제 1 연결 포트에서 냉매로부터 압력을 수용하기 위한 유효 압력 수용 영역(S1)보다 크다.
전술 한 바와 같이, 밸브 스템 부품(20)은 힘(F = P1S1-P2S2 + P3S4-P3S3)을 받는다.
도 12에서 S1 + S4 = S2 + S3인 것을 확인할 수 있고, 이는 위의 방정식으로부터 파생 될 수 있다. 밸브 스템 부품(20)은 힘(F = (P1-P3)S1- (P2-P3)S2)를 받고, S1 <S2이다.
P1> P2> P3이기 때문에, P1-P3> P2-P3이다.
따라서, P2의 크기를 제어함으로써, 밸브 스템 부품(20)이 받는 힘(F)은 0에 가깝게 되고, 따라서 밸브 개방 저항(valve opening resistance)은 감소되고, 이 경우 밸브 스템 부품(20)은 더 이상 상측 축 방향 작용 힘(axially upward acting force)을 받지 않으며 기밀성이 더욱 보장 될 수 있다. 종래 기술과 비교하여, 본 실시 예에 따른 전자 팽창 밸브는 제 1 스로틀 통로 및 제 2 스로틀 통로를 추가로 구비하여, 밸브 포트(11a)가 조금 개방 된 경우, 밸브 포트(11a)에 중간 압력 구역이 형성된다. 중간 압력 구역의 압력을 제어함으로써, 밸브 스템 부품(20)에 의해 가해지는 힘들이 균형을 이룸으로써, 밸브 개방 저항이 감소되고 밸브 개방 능력이 향상 될 수 있다.
냉매가 상기한 방향과 역방향으로 흐르는 경우, 밸브 스템 부품(20)의 힘 분석(force analysis)은 전술 한 힘 분석과 유사하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
중간 압력 구역에서의 압력의 크기는 제 1 스로틀 통로 및 제 2 스로틀 통로의 크기와 관련된다.일 실시 예에서, 큰 직경의 세그먼트 실린더(212) 및 밸브 코어 시트(12) 사이의 제 1 갭(h1)은 0.1mm 내지 0.5mm의 범위 내에 있을 수 있다.
일 실시 예에서, 밸브 코어(22) 및 밸브 포트(11a) 사이의 제 2 갭(h2)은 0.1mm 내지 0.8mm의 범위 내에 있을 수 있다.
적용에 있어서, 제 1 갭(h1) 및 제 2 갭(h2)은 실질적인 요구에 따라 설정 될 수 있다. 제 1 갭(h1)과 제 2 갭(h2)은 밸브 작동 중에 막힘 현상(jamming phenomenon)의 발생을 피하기 위해, 너무 작을 수는 없다. 또한, 제 1 갭(h1)과 제 2 갭(h2)은 스로틀링 기능을 상실하는 것을 피하기 위해 너무 커질 수 없다. 다른 해결책에서, 큰 직경의 세그먼트 실린더(212)는 밸브 코어(22)의 축 방향의 크기보다 작은 축 방향의 크기를 갖는다.
중간 압력 구역의 압력(P2)은 갭의 크기뿐만 아니라 형성된 스로틀링 통로들의 길이에 연관된다. 제 1 갭(h1)이 일정한 경우, 제 1 스로틀 통로의 길이(즉, 큰 직경의 세그먼트 실린더(212)의 축 방향 크기)가 감소함에 따라, 고압 구역의 압력(P1) 및 중간 압력 구역의 압력(P2) 사이의 압력 구배(pressure gradient)가 작아져서(즉 P1 및 P2 사이의 압력 차이가 작아짐), 밸브 스템 부품(20)의 밸브 개방을 방해하는 축 방향 공기 압력(axial air pressure)을 더 감소시킬 수 있고, 이에 따라, 밸브 개방 성능을 향상시키는 것을 용이하게 한다.
전술 한 각각의 실시 예에 있어서, 밸브 코어 시트(12)의 내벽 및 밸브 스템 부품(20)의 외벽 중 하나에 실링 와셔(32, sealing washer)가 제공되는 장착 홈(mounting groove)이 구비 될 수 있다. 실링 와셔(32)는 밸브 스템 부품(20) 및 밸브 코어 시트(12) 사이의 우수한 기밀성을 허용한다. 도 2 내지 도 3 및 도 6 내지 도 8과 관련하여, 밸브 코어 시트(12)의 코어 캐비티는 모터 (50)를 마주보는 환형 단차 표면(12b, annular step surface)을 형성하는 단차진 구멍(stepped hole)의 형태 인 것으로 이해될 수 있다.
전자 팽창 밸브는 또한 밸브 코어 시트(12)의 단차진 구멍에 삽입되는 위치-제한 슬리브(31, position-limiting sleeve)를 포함한다. 위치-제한 슬리브(31)의 상단부 부분은 밸브 코어 시트(12)의 상단부 표면에 배치 된 환형의 방사형 보스(annular radial boss)를 구비한다. 이 경우, 밸브 코어 시트(12)의 내벽, 위치-제한 슬리브(31)의 밸브 포트(11a)를 마주하는 단부 표면 및 밸브 코어 시트(12)의 환형 단차 표면(12b)은 장착 홈을 형성하고, 실링 와셔(32)는 장착 홈 내에 배치 될 수 있다.
이러한 구조는 실링 와셔(32)의 장착을 용이하게 한다. 밸브 스템 부품(20)은 먼저 밸브 코어 시트(12)에 끼워 질 수 있고, 실링 와셔(32) 및 위치-제한 슬리브(31)는 밸브 코어 시트(12)에 연속적으로 장착된다. 도 6에 도시 된 바와 같이, 선택적으로, 실링 와셔(32) 및 위치-제한 슬리브(31)가 밸브 스템 부품(20)에 장착되어 일체형 몸체(integral body)를 형성 한 후, 일체형 몸체가 밸브 코어 시트(12)에 장착된다.
물론, 밸브 스템 부품(20)에 장착 홈이 제공 될 수도 있지만, 밸브 스템 부품(20)의 강도 및 설계 요구 사항들의 관점에서, 장착 홈은 밸브 코어 시트(12)에 제공되는 것이 바람직하다.
또한, 실링 와셔(32) 및 환형 단차 표면(12b) 사이에 리테이닝 링(33, retaining ring)이 추가로 제공 될 수 있다. 리테이닝 링(33)은 밸브 스템 부품(20)의 축 방향 운동 중에 실링 와셔(32)가 장착 홈으로부터 미끄러지는 것을 방지 할 수 있도록 제공된다.
또한, 장착 홈에는 환형의 슬라이딩 보조 쉬트(34, annular sliding-assist sheet)가 추가로 제공되고, 슬라이딩 보조 쉬트(34)는 밸브 스템 부품(20)의 외벽과 접촉한다. 실링 와셔(32)는 슬라이딩 보조 쉬트(34) 및 밸브 코어 시트(12)의 내벽 사이에 위치한다. 제 1 연결 포트 및 제 2 연결 포트 사이에 압력의 차이가 존재하면, 실링 와셔(32)는 압력에 의해 변형되도록 압착된다. 슬라이딩 보조 쉬트(34)는 실링 와셔(32)의 압착 힘을 붙잡고, 밸브 스템 부품(20)의 외벽과 밀착 할 수 있어 밸브 몸체가 새지 않도록 보장할 수 있다. 또한, 슬라이딩 보조 쉬트(34)는 밸브 스템 부품(20)의 축 방향 이동에서 마찰 저항을 감소시키기 위해, 제공될 수도 있다.
위치-제한 슬리브(31)와 밸브 코어 시트(12)의 협동에 의해 장착 홈이 형성되는 경우, 조립된 위치-제한 슬리브(31) 및 밸브 코어 시트(12)는 서로 상대적으로 고정 될 필요가 있고, 용접 및 나사 연결과 같은 방식으로 고정 될 수 있다.
이 실시 예에서, 밸브 스템 부품(20)을 축 방향으로 이동시키는 구동을 위한 구성 요소는, 기어 시스템(40, gear system)이며, 도 9 내지 도 11에 관련하여 이해될 것이다. 기어 시스템(40)은 기어(41) 및 스크류 로드(42, screw rod)를 포함한다. 전자 팽창 밸브의 모터(50)는 기어 시스템(40)의 기어(41)를 회전 구동한다. 스크류 로드(42)는 기어(41)가 회전함에 따라 회전한다. 스크류 로드(42)는 밸브 스템 부품(20)과 나사식으로 연결된다. 밸브 스템 부품(20)이 원주 방향으로 위치 된 후에, 스크류 로드(42)의 회전은 밸브 스템 부품(20)의 축 방향 이동으로 변환 될 수 있다.
밸브 스템 부품(20)를 원주 방향으로 배치하기 위해, 기어 시스템(40)은 밸브 스템 부품(20)이 원주 방향으로 회전하는 것을 제한하기 위한 다수의 위치-제한 레버들(43, position-limiting levers)을 더 포함한다. 밸브 스템 부품(20)의 상단부에는 스냅(24, snap)이 제공된다. 스냅(24)의 보스(241, boss)는 두 개의 위치-제한 레버들(43) 사이에 끼워져 있으며, 다수의 위치-제한 레버들(43)의 위치가 고정되어 있어 스냅(24)이 회전 할 수 없으므로, 밸브 스템 부품(20)의 원주 방향 회전이 제한되고, 이는 밸브 스템 부품(20)이 축 방향으로만 움직일 수 있게 한다.
이에 따라, 기어 시스템(40)의 위치-제한 레버들(43)은 상기 위치-제한 슬리브(31)를 밸브 코어 시트(12)의 상단부 표면에 대해 단단히 가압하여 위치-제한 슬리브(31) 및 밸브 코어 시트(12)의 고정을 실현할 수 있고, 이는 간단하고 신뢰성이 있으며, 위치-제한 슬리브(31) 및 실링 와셔(32)와 같은 부재의 교체를 보다 편리하게 만든다.
본 발명에 따른 전자 팽창 밸브가 상세하게 전술되었다. 특정 실시 예들은 본 발명의 원리 및 실시 예를 설명하기 위해 본원에 적용되며, 상기 실시 예에 대한 설명은 단지 본 발명의 방법 및 핵심 개념의 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자들에게 있어서, 본원의 원리로부터 벗어나지 않고 본원에 다양한 개선 및 수정이 이루어질 수 있으며, 이러한 개선 및 수정은 본 발명의 청구 범위 내에 역시 포함된다는 것을 이해하여야 한다.
밸브 시트 부품 10 밸브 시트 11
밸브 포트 11a 제 1 상부 캐비티 11b
제 2 상부 캐비티 11c 하부 캐비티 11c
밸브 코어 시트 12 유동 개구 12a
환형 단차 표면 12b 제 1 연결 포트 파이프 13
제 2 연결 포트 파이프 14
밸브 스템 부품 20 축 관통 구멍 20a
실링 표면 20b 밸브 스템 21
작은 직경의 세그먼트 실린더 211
큰 직경의 세그먼트 실린더 212a
밸브 코어 22 실링 링 23
스냅 24 보스 241
위치-제한 슬리브 31 실링 와셔 32
리테이닝 링 33 슬라이딩 보조 쉬트 34
기어 시스템 40 기어 41
스크류 로드 42 위치-제한 레버 43
모터 50

Claims (9)

  1. 전자 팽창 밸브에 있어서,
    밸브 시트(11) 및 상기 밸브 시트(11)에 삽입되는 밸브 코어 시트(12)를 포함하는 밸브 시트 부품(10);
    상기 전자 팽창 밸브의 2개의 접속 포트들을 연통 또는 차단하기 위해 상기 밸브 코어 시트(12)의 코어 캐비티를 따라 축 방향으로 이동하여 밸브 포트(11a)를 개폐하는 밸브 스템 부품(20)을 포함하고,
    상기 밸브 스템 부품(20)은 상기 밸브 포트(11a)와 연통하는 축 관통 구멍(20a) 및 상기 밸브 포트(11a)에 대해 끼워 맞춰지도록 구성되어 상기 밸브 포트(11a)를 실링하는 실링 표면(20b)을 포함하고,
    상기 밸브 스템 부품(20)은 밸브 스템(21) 및 상기 밸브 스템(21)의 하단부에 고정된 밸브 코어(22)를 포함하고, 상기 밸브 스템(21)은 원통형 몸체이고, 작은 직경의 세그먼트 실린더(211) 및 상기 밸브 포트(11a)에 근접한 큰 직경의 세그먼트 실린더(212)를 포함하고, 상기 밸브 스템(21)이 상기 밸브 포트(11a)에 근접한 경우에, 상기 큰 직경의 세그먼트 실린더(212) 및 밸브 코어 시트(12) 사이에서 밸브 코어 시트의 코어 캐비티의 방사상의 방향을 따라 제 1 갭이 제공되고, 상기 밸브 코어(22) 및 밸브 포트(11a) 사이에서 밸브 코어 시트의 코어 캐비티의 방사상의 방향을 따라 제 2 갭이 제공되고,
    상기 제 1 갭의 크기 및 상기 제 2 갭의 크기는 미리 설정된 범위 내에 있고, 밸브의 개방 초기에 상기 제 1 갭 및 제 2 갭 사이에 상기 밸브 포트(11a)에서 냉매 출구 압력 및 냉매 입구 압력 사이의 압력을 갖는 중간 압력 구역의 형성을 허용하며,
    상기 제 1 갭의 크기는 0.1 mm 내지 0.5 mm이며,
    상기 제 2 갭의 크기는 0.1 mm 내지 0.8 mm인, 전자 팽창 밸브.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 큰 직경의 세그먼트 실린더(212)는 상기 밸브 코어(22)의 축 방향 치수보다 작은 축 방향 치수를 갖는 전자 팽창 밸브.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 2 개의 연결 포트들 및 밸브 포트(11a)는 모두 상기 밸브 시트(11)에 구비되고, 상기 밸브 시트(11)의 내부 캐비티는 상기 밸브 포트(11a)에 의해 상부 캐비티 및 하부 캐비티(11d)로 분할되고;
    상기 밸브 코어 시트(12)는 상기 상부 캐비티 내로 삽입되어 상기 상부 캐비티를 제 1 상부 캐비티(11b) 및 상기 제 1 상부 캐비티(11b)를 둘러싸는 제 2 상부 캐비티(11c)로 분할하고, 상기 밸브 코어 시트(12)의 측벽은 상기 제 1 상부 캐비티(11b)가 상기 제 2 상부 캐비티(11c)와 연통하는 유동 개구(12a)를 구비하고; 및
    상기 제 2 상부 캐비티(11c) 및 상기 하부 캐비티(11d)는 각각 상기 2개의 연결 포트들과 연통하는 전자 팽창 밸브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유동 개구(12a)는,
    상기 밸브 코어 시트(12)의 축 방향으로 하측으로 테이퍼된 원주 방향 치수를 갖는 전자 팽창 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유동 개구(12a)의 하부는 V-자 형상인 전자 팽창 밸브.
  9. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 밸브 스템 부품(20)은, 실링 링(23)을 더 포함하고, 상기 실링 링(23)은 상기 밸브 스템(21) 및 상기 밸브 코어(22) 사이에 압입되고, 상기 실링 링(23)의 하단부 표면은 상기 실링 표면(20b)을 형성하는 전자 팽창 밸브.
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