KR19990053433A - 유량 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량 조절 밸브에 관한 것으로, 양측에 유입구 및 배출구가 형성된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상면에 소정의 공간부가 형성되도록 고정되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트의 상면에 고정되는 솔레노이드와, 상기 베이스 플레이트의 상면 내측에 설치되어 솔레노이드에 의해 연동되면서 베이스 플레이트의 배출구를 선택적으로 개폐시키는 작동부재를 포함하여 구성한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 유량 조절 성능을 보다 향상시키고, 내구성을 보다 향상시키며, 구성을 보다 단순화하여 생산 원가를 절감시키고, 조립 공수를 현저하게 줄여 생산성 향상에 기여한다.

Description

유량 조절 밸브

본 발명은 냉동 사이클에 적용되는 유량 조절 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유량 조절 성능을 보다 향상시키고, 내구성을 보다 향상시키며, 구성을 보다 단순화하여 생산 원가를 절감시키고, 조립 공수를 현저하게 줄여 생산성 향상에 기여할 수 있게 한 유량 조절 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 냉동 사이클은 기본적으로 증발기(evaporator), 압축기(compressor), 응축기(condenser) 및 팽창 밸브(expansion valve) 등으로 구성되어 냉매의 증발, 압축, 응축 및 팽창 작용을 거치면서 주변의 온도를 낮추는 기능을 수행한다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 증발기 내부의 액화 냉매는 증발함으로써 기화하게 되는 바, 이 때 냉매액은 냉각관 주위에 있는 공기로부터 증발에 필요한 증발잠열을 빼앗아 그 자신이 계속 증발해 간다. 열을 빼앗긴 공기는 냉각되어 온도가 내려가고, 그 공기는 자연 대류 또는 송풍팬에 의해 고내의 내부를 저온으로 유지한다. 상기 증발기 내부에는 팽창 밸브로부터 공급된 냉매액과 증발한 냉매 증기가 공존하고 있으며, 액체에서 증기로의 변화가 진행되고, 이 상태 변화를 하는 동안은 증발 압력과 증발 온도 사이에 일정한 관계가 성립한다.

상기한 증발기에서 기화한 냉매 증기는 압축기에 흡입된다. 이 작용은 증발기 내부의 냉매 압력을 낮게 유지함으로써 낮은 온도의 상태 하에서도 액냉매가 왕성하게 증발을 계속할 수 있도록 하기 위함이다. 그리고, 압축기에 흡입된 냉매 증기는 실린더 내부에서 피스톤에 의해 압축되고, 압력이 높아짐으로써 상온의 냉각수나 냉각 공기로 냉각시켜도 용이하게 액화될 수 있는 상태가 된다.

이 후, 압축기를 나온 압축 가스는 응축기에 의해 냉각되어 응축 액화시키게 된다. 이와 같은 응축 작용의 경우도 증발의 경우와 마찬가지로 냉매가 증기와 액이 공존하고 있는 상태이며, 기체에서 액체로 변하는 동안, 응축 압력과 응축 온도 사이에 일정한 관계가 성립한다.

상기 응축기 의해 액화된 냉매를 증발기에 보내기 전에 미리 증발하기 쉬운 상태까지 압력을 낮추는 작용을 팽창이라고 하며, 그 팽창 작용을 하는 팽창 밸브는 감압 작용을 하는 동시에 냉매액의 유량 제어를 수행한다. 즉, 증발기 내부에서 증발하는 냉매량은 소정의 증발 온도(증발 압력)하에서 고내에서 제거하여야 할 열량에 따라 결정하게 되는데, 이것을 정확하게 파악하여 과부족이 없도록 필요한 냉매량을 증발기에 공급하고 제어하는 것은 매우 중요한 사항이다.

다시 정리하면, 팽창 밸브는 고온 고압의 액냉매를 교축 작용에 의하여 저온 저압의 상태로 단열 팽창시키고, 동시에 증발기의 부하에 따라 적정한 냉매 공급량을 유지하도록 하는 유량 조절 밸브의 역할을 하는 것이다.

상기 팽창 밸브는 조작 방식 및 구조에 따라서 여러 가지 형태의 것이 알려지고 있으며, 최근 들어, 구동력이 크고, 미세 구동이 가능하며, 제조 비용을 절감시킨 열공압 방식 유량 조절 밸브가 알려지고 있는 바, 그 전형적인 실시 형태를 첨부 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 소정의 형상을 갖는 캡(cap)(1)과, 양측에 팽창액 주입구(2)가 형성된 세라믹 재질의 발열체 밑판(3)과, 중간부에 Ta-Al 발열전극(4)이 구비되어 발열체 밑판(3)의 상면에 부착 고정되는 Al 전극(5)과, 상기 Al 전극(5)의 상면 외주연부에 스페이서(spacer)(6)를 개재하여 고정되는 예를 들어, Cu 재질로 형성된 격판(7)과, 상기 Al 전극(5)의 상면과 스페이서(6)의 하면 사이 및 스페이서(6)의 상면과 격판(7)의 하면 사이에 각각 개재되어 접착 강도를 향상시키는 접착층('필러;filler'라고도 함)(8)(9)과, 상기 Al 전극(5)과 격판(7)의 사이에 형성된 공간에 충진되는 열팽창액(10)과, 상기 발열체 밑판(3)의 하면에 고정되어 팽창액 주입구(2)를 폐쇄시키는 봉합용 밑판(11)으로 구성되어 있다.

도면중 미설명 부호 12는 전원선을 보인 것이다.

상기 캡(1)은 내부에 액냉매가 통과하는 소정의 공간부(1a)가 형성되어 있고, 상부의 양측에 액냉매의 유입을 위한 유입구(1b) 및 배출을 위한 배출구(1c)가 공간부(1a)가 통하도록 형성되어 있다.

상기와 같은 열공압 방식 유량 조절 밸브를 구성함에 있어서는, 먼저 발열체 밑판(3)의 상면에 Ta-Al 발열전극(4)이 구비된 Al 전극(5)을 고정하고, 그 Al 전극(5)의 상면에 하부 접합층(8), 스페이서(6), 상부 접합층(9) 및 격판(7)을 순차적으로 접합 고정하여, Al 전극(5)과 스페이서(6), 그리고 격판(7)의 내부에 소정의 공간이 형성되도록 한다.

이 후, 상기 발열체 밑판(3)의 하측으로부터 팽창액 주입구(2)를 통해 열팽창액(10)을 주입하고, 상기 발열체 밑판(3)의 하면에 봉합용 밑판(11)을 부착 고정하여 팽창액 주입구(2)를 밀봉시킨 다음, 그 봉합용 밑판(11)을 캡(1)의 저면에 부착 고정하고, Al 전극(5)의 전원선(12)을 캡(1)의 외부로 인출시킨다.

이 때, 상기 격판(7)의 중심부가 캡(1)에 형성된 배출구(1c)의 직하부에 위치하도록 한다.

상기와 같은 종래의 기술에 의한 유량 조절 밸브에 있어서는, 캡(1)의 유입구(1b)를 통해 액냉매 유입되어, 그 내부에 형성된 공간부(1a)를 통과한 후, 배출구(1c)를 통해 증발기 측으로 배출되는 바, 액냉매의 유량을 조절 필요가 있을 경우에는 캡(1)의 외부로 인출된 전원선(12)을 통해 Al 전극(5)으로 전원을 인가하면, 상기 Al 전극(5)의 Ta-Al 발열전극(4)이 열을 발산하게 되며, 따라서 Al 전극(5)과, 스페이서(6) 및 격판(7)의 내측에 형성된 소정의 공간에 충진되어 있는 열팽창액(10)이 팽창하게 되며, 그 열팽창액(10)의 열팽창 작용에 의해 도 2에 도시한 바와 같이, 격판(7)의 중간부가 캡(1)의 배출구(1c)를 향하여 부풀어오르게 되고, 이에 따라 배출구(1c)로 배출되는 액냉매의 양을 규제하여 유체의 전체적인 양을 조절하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 열공압 방식 유량 조절 밸브에 있어서는, Ta-Al 발열전극(4)에 열을 가하여 열팽창액(10)을 팽창시켜 유량을 조절하는 방법으로써, 열팽창액(10)의 사용에 따른 여러 가지 개선의 점이 있는 것이었다.

즉, 열팽창액(10)의 누설을 완벽하게 방지하기 위한 실링(sealing)이 용이하지 못하며, 상기 열팽창액(10)의 반복되는 팽창 및 수축에 따른 격판(7)의 내구성이 양호하지 못하여, 유량 조절 밸브의 동작에 따른 신뢰도를 저하시키고, 전체적인 수명 단축 요인으로 작용하는 단점이 있었다.

또한, 전체적으로 구조가 복잡하여 생산 원가가 상승될 뿐만 아니러, 조립 공수의 증가로 생산성을 저하시키는 등의 여러 문제점이 있었다.

본 발명의 주 목적은 열팽창액 및 격판 등의 사용을 배제하여, 성능을 보다 향상시키고, 내구성을 보다 향상시킬 수 있도록 한 유량 조절 밸브를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구성을 보다 단순화하여 생산 원가를 절감시킬 수 있도록 한 유량 조절 밸브를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립 공수를 현저하게 줄여 생산성 향상에 기여할 수 있도록 한 유량 조절 밸브를 제공하려는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 유량 조절 밸브의 구성 및 작용을 보인 것으로,

도 1은 열팽창액이 팽창하지 않은 상태를 보인 단면도.

도 2는 열팽창액이 팽창하여 격판이 부풀어오른 상태를 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 구성을 보인 단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 주요부 구성 및 작용을 설명하기 위한 것으로,

도 4는 솔레노이드가 작동하지 않은 상태를 보인 확대 단면도.

도 5는 솔레노이드가 작동하여 플런저가 하강된 상태를 보인 확대 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브를 구성하는 작동부재의 다른 실시례를 보인 부분 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 ; 베이스 플레이트 21a ; 유입구

21b ; 배출구 22 ; 공간부

23 ; 커버 플레이트 24 ; 솔레노이드

24a ; 솔레노이드 몸체 24b ; 코일

24c ; 플런저 25 ; 작동부재

26 ; 지지부재 27 ; 돌출편

31 ; 영구자석

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 양측에 유입구 및 배출구가 형성된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상면에 소정의 공간부가 형성되도록 고정되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트의 상면에 고정되는 솔레노이드와, 상기 베이스 플레이트의 상면 내측에 설치되어 솔레노이드에 의해 연동되면서 베이스 플레이트의 배출구를 선택적으로 개폐시키는 작동부재를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브가 제공된다.

바람직하게, 상기 솔레노이드는 커버 플레이트의 상면에 고정되는 솔레노이드 몸체와, 상기 솔레노이드 몸체의 외주면에 권회되는 코일과, 상기 솔레노이드 몸체의 내부에 승하강 가능하도록 결합되고 커버 플레이트에 형성된 승강공을 통해 공간부의 내부로 수납되는 플런저를 포함하여 구성한다.

바람직하게, 상기 작동부재는 베이스 플레이트의 상면에 고정된 지지부재에 외팔보 형태로 고정하며, 그 작동부재의 외측단부 하면에 베이스 플레이트의 배출구와 대향되는 돌출편을 구비한다.

바람직하게, 상기 작동부재는 선단부가 자중에 의하여 하강되지 않고 항시 상방향으로 힘을 받도록 탄성체로 형성한다.

바람직하게, 상기 작동부재의 선단부 상면에 플런저와 대향되는 영구자석을 부착한다.

바람직하게, 상기 베이스 플레이트에 커버 플레이트를 수개의 고정볼트로 고정하고, 상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트의 사이에 기밀을 유지하기 위한 오 링을 개재한다.

바람직하게, 상기 커버 플레이트에 솔레노이드 몸체를 수개의 고정볼트로 고정하고, 상기 커버 플레이트와 솔레노이드 몸체의 사이에 기밀을 유지하기 위한 오 링을 개재한다.

이하, 본 발명에 의한 유량 조절 밸브를 첨부 도면에 도시한 실시례에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 구성을 보인 단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 주요부 구성 및 작용을 설명하기 위한 확대 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 유량 조절 밸브는, 양측에 유입구(21a) 및 배출구(21b)가 형성된 소정의 두께를 갖는 베이스 플레이트(21)와, 상기 베이스 플레이트(21)의 상면에 소정의 공간부(22)가 형성되도록 고정되는 커버 플레이트(23)와, 상기 커버 플레이트(23)의 상면에 고정되는 솔레노이드(24)와, 상기 베이스 플레이트(21)의 상면 내측에 설치되어 솔레노이드(24)에 의해 연동되면서 베이스 플레이트(21)의 배출구(21b)를 선택적으로 개폐시키는 작동부재(25)를 포함하여 구성한 것이다.

상기 솔레노이드(24)는 커버 플레이트(23)의 상면에 고정되는 솔레노이드 몸체(24a)와, 상기 솔레노이드 몸체(24a)의 외주면에 권회되는 코일(24b)과, 상기 솔레노이드 몸체(24a)의 내부에 승하강 가능하도록 결합되고 커버 플레이트(23)에 형성된 승강공(23a)을 통해 공간부(22)의 내부로 수납되는 플런저(plunger)(24c)를 포함하고 있다.

상기 솔레노이드(24)의 코일(24b)에 전원이 인가되지 않은 상태에서는 솔레노이드 몸체(24a)의 내부로 플런저(24c)가 삽입되며, 코일(24b)에 전원이 인가되면, 통상적인 전자기적인 작용에 의해 솔레노이드 몸체(24a)로부터 플런저(24c)가 소정의 길이만큼 돌출하도록 되어 있다.

상기 작동부재(25)는 베이스 플레이트(21)의 상면에 고정된 별도의 지지부재(26)에 의하여 외팔보(cantilever)의 형태로 고정되어 있으며, 그 작동부재(25)의 외측단부 하면에는 베이스 플레이트(21)의 배출구(21b)와 대향되는 돌출편(27)이 고정되어 있다.

상기 돌출편(27)은 작동부재(25)에 일체로 형성하거나, 또는 별도로 제작하여 작동부재(25)에 부착 고정할 수 있다.

상기 작동부재(25)는 선단부가 자중에 의하여 하강되지 않고 항시 상방향으로 힘을 받도록 판스프링 등의 탄성체로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 본 발명의 유량 조절 밸브는 액냉매의 누설을 방지하도록 실링구조를 포함하고 있다.

즉, 커버 플레이트(23)의 하면에 소정의 깊이로 수납홈(23b)이 형성되어 있고, 그 내부에 오 링(O ring)(28)이 개재되어 있으며, 상기 솔레노이드 몸체(24a)의 하면에 소정의 깊이로 수납홈(24d)이 형성되어 있고, 그 내부에 역시 오 링(29)이 개재되어 있다.

한편, 상기 베이스 플레이트(21)에 커버 플레이트(23)를 고정함에 있어서는, 수개의 고정 볼트(30)를 이용하여, 베이스 플레이트(21)에 커버 플레이트(23)를 고정하도록 한다. 그러나, 베이스 플레이트(21)에 커버 플레이트(23)를 고정하는 고정수단은 본 발명의 실시례에 한정하는 것은 아니며 그 외에 다른 고정수단을 적용하여도 무방하다.

또한, 커버 플레이트(23)에 솔레노이드(24)의 솔레노이드 몸체(24a)를 고정함에 있어서도, 수개의 고정 볼트(31)를 이용하여 고정하도록 하며, 다른 고정수단을 적용할 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4는 베이스 플레이트(21)의 유입구(21a)를 막지 않은 상태를 도시한 것으로, 이 때에는 솔레노이드(24)의 코일(24b)에 전류가 흐르지 않으며, 솔레노이드 몸체(24a)의 내부에 플런저(24c)가 삽입된 상태를 유지한다.

따라서, 베이스 플레이트(21)의 유입구(21a)를 통해 액냉매가 유입되어, 그 내부에 형성된 공간부(22)를 통과한 후, 배출구(21b)를 통해 증발기 측으로 배출되는 것이다.

한편, 액냉매의 유량을 조절할 필요가 있을 경우에는 솔레노이드(24)에 전원을 공급하여 코일(24b)에 전류를 흘리면, 도 5에 도시한 바와 같이, 플런저(24c)가 도시한 화살표의 방향으로 하강하여 그 플런저(24c)의 하단부에 탄력적으로 지지된 작동부재(25)를 하강시키며, 이에 따라 상기 작동부재(25)의 선단부 하면에 구비된 돌출편(27)이 베이스 플레이트(21)의 배출구(21b)에 근접하여 액냉매의 흐름을 저지함으로써 유량을 적당히 조절하게 된다.

도 6은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브를 구성하는 작동부재(25)의 다른 실시례를 보인 것으로, 상기 작동부재(25)의 선단부 상면에 플런저(24c)와 대향되는 영구자석(31)을 부착하여, 그 영구자석(31)이 항시 플런저(24c)에 부착되도록 함으로써 작동부재(25)의 동작을 보다 정확하게 하도록 한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 유량 조절 밸브는, 양측에 유입구 및 배출구가 형성된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상면에 소정의 공간부가 형성되도록 고정되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트의 상면에 고정되는 솔레노이드와, 상기 베이스 플레이트의 상면 내측에 설치되어 솔레노이드에 의해 연동되면서 베이스 플레이트의 배출구를 선택적으로 개폐시키는 작동부재를 포함함으로써 열팽창액 및 격판 등의 사용을 배제하여, 성능을 보다 향상시키고, 내구성을 보다 향상시키며, 또한 구성을 보다 단순화하여 생산 원가를 절감시킬 뿐만 아니라, 조립 공수를 현저하게 줄여 생산성 향상에 기여하는 등의 효과가 있다.

Claims (9)

1. 양측에 유입구 및 배출구가 형성된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상면에 소정의 공간부가 형성되도록 고정되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트의 상면에 고정되는 솔레노이드와, 상기 베이스 플레이트의 상면 내측에 설치되어 솔레노이드에 의해 연동되면서 베이스 플레이트의 배출구를 선택적으로 개폐시키는 작동부재를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드는 커버 플레이트의 상면에 고정되는 솔레노이드 몸체와, 상기 솔레노이드 몸체의 외주면에 권회되는 코일과, 상기 솔레노이드 몸체의 내부에 승하강 가능하도록 결합되고 커버 플레이트에 형성된 승강공을 통해 공간부의 내부로 수납되는 플런저를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 작동부재는 베이스 플레이트의 상면에 고정된 지지부재에 외팔보 형태로 고정되며, 그 작동부재의 외측단부 하면에 베이스 플레이트의 배출구와 대향되는 돌출편이 구비된 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 작동부재는 선단부가 자중에 의하여 하강되지 않고 항시 상방향으로 힘을 받도록 탄성체로 형성된 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 작동부재의 선단부 상면에 플런저와 대향되는 영구자석이 부착된 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트에 커버 플레이트가 수개의 고정볼트로 고정된 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 커버 플레이트의 하면에 소정의 깊이로 수납홈이 형성되고, 그 내부에 오 링이 개재된 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 커버 플레이트에 솔레노이드 몸체가 수개의 고정볼트로 고정된 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 솔레노이드 몸체의 하면에 소정의 깊이로 수납홈이 형성되고, 그 내부에 오 링이 개재된 것을 특징으로 하는 유량 조절 밸브.