KR20010029357A - 팽창밸브의 누설 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팽창밸브의 누설 방지구조에 관한 것으로서, 구조가 단순하고 조립이 용이하며, 압력변동현상도 방지할 수 있는 팽창밸브의 누설 방지구조의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 팽창밸브는, 상단부의 저압냉매유로(11), 고압유입부(14), 팽창배출부(15) 및 오리피스(16)를 가진 하단부의 고압냉매유로(13) 및 중간부의 안내공(21)을 가진 밸브블록(1)과; 다이어프램(33)이 내장되어 밸브블록 상부에 설치되는 감온실(3)과; 상기 다이어프램의 변위에 따라 안내공을 통하여 승강하는 압력전달로드(4)와; 그리고, 상기 압력조절로드의 승강에 따라 오리피스의 개도를 조절하는 볼밸브장치(5)를 가지는 팽창밸브에 설치되어 상기 안내공을 통한 냉매의 누설을 방지하는 팽창밸브의 누설 방지구조에 있어서, 상기 안내공의 내주면에 암나사부(23)가 형성되고, 상기 압력조절로드의 둘레로 오링(6)이 설치되어 안내공에 배치되며, 상기 오링을 위에서 압착하도록 외주면에 수나사부(71)를 가진 탭핑 와셔(7)가 안내공에 체결되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

팽창밸브의 누설 방지구조{STRUCTURE OF PREVENTING EXPANSION VALVE FROM LEAKING}

본 발명은 팽창밸브의 누설 방지구조에 관한 것으로서, 특히 증발기의 출구와 접속되는 저압냉매유로와 증발기의 입구와 접속되는 고압냉매유로에 걸쳐 배치되어 고압냉매유로의 다이어프램의 변위에 따라 상하이동함으로써 고압냉매유로의 개도를 조절하는 압력전달로드를 지지함과 아울러 그 상하이동을 안내하는 안내블록에 형성된 안내공의 누설을 방지하기 위한 팽창밸브의 누설 방지구조에 관한 것이다.

팽창밸브는 증발기 입구에 부착되어 리시버 드라이어로부터의 고온고압냉매를 교축작용에 의하여 노상(露狀)의 저압상태로 바꾸어 증발기로 유입시킴으로써 증발효율을 높이는 작용을 하게 된다. 그리고, 자동차 에어콘의 열부하는 외기온도, 습도, 승차인원, 압축기의 회전수 등에 의해 변화하기 때문에 이 변화에 대응한 각 기기의 능력이 최대한 발휘되도록 사이클 내를 순환하는 냉매량을 조절할 필요가 있다. 팽창밸브는 이 냉매유량을 조절하는 기능도 한다.

한편, 냉매량이 일정한 상태에서 열부하가 클 경우 냉매가 증발기 출구에 도달하면 완전히 증발해 버리고 더욱 열을 흡수하기 때문에 냉매가스의 온도는 증발온도보다 높은 과열상태에 도달한다. 과열도가 작을 경우에는 문제가 없으나 크게 되면 압축기의 토출온도가 상승하여 압축기의 실린더가 가열되고, 반대로 열부하가 적을 경우에는 증발기 출구에서도 냉매의 증발이 완전히 이루어지지 않고 냉매가 액상을 포함한 상태로 압축기로 흡입되어 액압축이 유발되므로 압축기의 밸브유니트가 손상된다. 팽창밸브는 이와 같은 열부하 변동이 있어도 적정한 냉매량을 증발기로 공급하고 과열도를 일정한 상태로 유지시키는 작용도 또한 하게 된다.

팽창밸브는 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력전달로드를 통하여 고압냉매유로의 개도를 조절하는 내부균압식과 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 개도를 조절하는 외부균압식의 두 종류로 크게 나눌 수 있다.

주로 사용되고 있는 외부균압식 팽창밸브의 대표적인 것으로 후지코키사(FUJIKOKI사)의 팽창밸브와, 일본 특개평 제9-273833호에 개시된 (주)티지케이(T.G.K)의 팽창밸브를 들 수 있다. 이들 팽창밸브는 다른 구성요소들은 대동소이하지만 누설 방지구조에 있어서는 조금 차이가 있다.

예컨대 도 4 및 도 5에 도시된 팽창밸브의 경우에는, 저압냉매유로(101,201)와 고압냉매유로(102,202)를 차단하는 안내블록(103,203)에 압력전달로드(204,204)를 저압냉매유로(101,201)로부터 고압냉매유로(102,202)로 안내하도록 형성된 안내공(105,205)을 단차를 두어 압력전달로드(104,204)의 외주면과 일치시켜 저압냉매유로(101,201)와 고압냉매유로(102,202)를 차단함으로써 냉매의 누설을 방지하는 구조를 가지고 있다. 그러나 이 팽창밸브에 있어서는 압력전달로드(104,204)의 직경이 크기 때문에 압력변동(FLUCTUATION)현상이 발생할 뿐만 아니라 이로 인하여 냉매유동 노이즈가 심하게 발생하는 문제점이 있다.

한편, 도 6에 도시된 팽창밸브의 경우에는, 압력전달로드(301)의 상하이동을 안내하는 안내블록(302)의 안내공(303)의 하단에 오링(304)이 설치되고, 상기 오링(304) 위에 플랫 와셔(305)가 설치되며, 상기 플랫 와셔(305)의 상부에 플랫 와셔(305)를 오링(304)쪽으로 밀착시키기 위한 스프링(306)이 설치되며, 상기 안내공(303)의 상단부에 스프링(306)의 상단을 고정하기 위한 스냅 링(306)이 설치된 누설 방지구조를 가지고 있다. 이 팽창밸브에 있어서는 안내공(303)의 내경에 비하여 압력전달로드(301)의 직경이 작기 때문에 압력변동현상은 줄어들지만 누설 방지구조의 조립성이 나쁠 뿐만 아니라 구성요소가 많아 생산성 저하 및 가격 상승을 초래한다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 구조가 단순하고 조립이 용이하며 압력변동현상도 방지할 수 있는 팽창밸브의 누설 방지구조의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 누설 방지구조가 채용된 팽창밸브를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 누설 방지구조를 구성하는 탭핑 와셔를 나타내는 단면도이다.

도 3은 도 2의 탭핑 와셔의 평면도이다.

도 4는 종래 팽창밸브의 예를 나타내는 단면도이다.

도 5는 종래 팽창밸브의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 6은 종래 팽창밸브의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 밸브블록, 2 : 안내블록,

3 : 감온실, 4 : 압력전달로드,

5 : 볼밸브장치, 6 : 오링,

7 : 탭핑 와셔, 11 : 저압냉매유로,

13 : 고압냉매유로, 14 : 고압유입부,

15 : 팽창배출부, 16 : 오리피스,

21 : 안내공, 23 : 암나사부,

33 : 다이어프램, 71 : 수나사부,

73 : 다각형 소켓 드라이브 구멍

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상단부에 저압냉매유로가 형성되고, 하단부에는 고압유입부, 팽창배출부 및 이들을 연통시키는 오리피스를 가진 고압냉매유로가 형성되며, 중간부에 상광하협(上廣下狹)의 안내공을 가진 안내블록이 형성된 밸브블록과; 상기 밸브블록의 상부에 설치되고 다이어프램이 내장된 감온실과; 상기 다이어프램의 저면으로부터 저압냉매유로, 안내공 및 오리피스까지 연장설치되어 다이어프램의 팽창변위에 따라 상하이동하는 압력전달로드와; 그리고, 상기 압력전달로드의 하부에 설치되어 압력전달로드의 상하이동에 따라 오리피스의 개도를 조절하기 위한 볼밸브장치를 가지는 팽창밸브에 설치되어 상기 안내공을 통한 냉매의 누설을 방지하는 팽창밸브의 누설 방지구조에 있어서, 상기 안내공의 대경부 내주면에 암나사부가 형성되고, 상기 압력전달로드의 둘레로 오링이 설치되어 대경부의 하단에 배치되며, 상기 압력전달로드의 둘레로 외주면에 수나사부를 가진 탭핑 와셔가 설치되어 상기 오링을 위에서 압착하도록 안내공의 대경부에 체결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 탭핑 와셔를 대경부에 용이하게 체결할 수 있도록 내주면에 사각, 육각 등의 다각형 소켓 드라이브 구멍이 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 팽창밸브의 누설 방지구조에 따르면, 오링을 안내공의 대경부에 삽입한 다음 렌치를 소켓 드라이브 구멍에 삽입하여 탭핑 와셔를 대경부에 체결함으로써 오링과 탭핑 와셔를 밀착시키고, 다음에 탭핑 와셔, 오링 및 안내공의 소경부를 관통하여 압력전달로드를 설치하면 오링이 압력전달로드 및 대경부에 밀착됨으로써 저압냉매유로와 고압냉매유로 사이의 안내공을 통한 누설이 확실하게 방지될 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 참조부호 1은 밸브블록으로서, 상단부에는 횡방향으로 증발기(미도시)의 출구와 접속되는 저압냉매유로(11)가 횡방향으로 형성되어 있고, 증발기로부터 냉매는 화살표 A방향으로 저압냉매유로(11)로 배출된다. 저압냉매유로(11)의 상부 중앙에는 밸브블록(1)의 상부로 통하는 관통공(19)이 형성되어 있다. 그리고, 밸브블록(1)의 하단부에는 증발기의 입구와 접속되는 고압냉매유로(13)가 횡방향으로 형성되어 있다. 고압냉매유로(13)는 밸브블록(1)의 우측으로부터 좌측으로 형성된 고압유입부(14)와, 상기 고압유입부(14)의 상부 위치에서 밸브블록(1)의 좌측으로부터 우측으로 형성되어 증발기와 접속되는 팽창배출부(15)와, 그리고 상기 고압유입부(14)와 팽창배출부(15) 사이의 격벽에 이들을 연통시키기 위하여 형성된 오리피스(16)로 이루어진다. 따라서, 리시버드라이어(미도시)로부터 화살표 B방향으로 고온고압의 냉매가 고압유입부(14)로 유입되면 오리피스(16)를 통하여 팽창배출부(15)로 냉매가 배출될 때 단열팽창됨으로써 노상(露狀)의 저압상태로 바뀌고 이 상태로 화살표 C방향으로 증발기로 유입됨으로써 증발기 내에서 냉매가 쉽게 증발되어 잠열을 빼앗게 된다.

상기한 바와 같은 고압냉매유로(13)에서의 냉매흐름에 있어서 냉매량을 적절하게 조절하기 위하여, 감온실(3), 압력전달로드(4) 및 볼밸브장치(5)가 차례로 설치된다.

감온실(3)은 개구된 하부가 밸브블록(1)의 상부에 형성된 관통공(19)과 대응하여 고정되는 하우징(31)과, 상기 하우징(31)의 내부 중앙에 횡방향으로 설치되는 다이어프램(33)을 가진다. 그리고, 감온실(3)의 상면 중앙에는 다이어프램(33)에 의하여 구획되는 상부 가스실(35)에 가스를 주입하여 봉입할 수 있도록 가스봉입 플러그(37)가 설치되어 있고, 다이어프램(33)의 저면에는 패드(39)가 설치되어 있다. 가스실(35)에는 냉매와 동일 또는 성질이 비슷한 포화증기상태의 가스가 봉입된다.

상기 감온실(3)에 설치된 패드(39)의 저면 중앙에 압력전달로드(4)의 상단이 결합되어 하우징(31)의 하부 개구부, 밸브블록(1)의 상부 관통공(19), 저압냉매유로(11), 밸브블록(1)의 중간부 및 고압냉매유로(13)를 거쳐 오리피스(16)까지 연장설치됨으로써 다이어프램(33)의 팽창변위에 따라 압력전달로드(4)가 상하이동하도록 되어 있다.

압력전달로드(4)가 상하이동할 수 있도록 이를 안내지지하기 위하여 밸브블록(1) 중간부는 안내블록(2)으로 이루어지고, 이 안내블록(2)에는 밸브블록(1)의 상부 관통공(19) 및 오리피스(16)의 중심축선상과 일치하는 중심축선을 가진 안내공(21)이 형성된다. 안내공(21)은 상광하협 형태를 가진 것으로서, 그 상단부는 대경부로 형성되고, 그 하단부는 소경부로 이루어져 있다. 압력전달로드(4)가 안내공(21)을 상하이동가능하게 관통하기 위하여 압력전달로드(4)는 안내공(21)의 소경부보다 약간 작은 직경을 가지고 있으므로 고압냉매유로(13)의 냉매가 안내공(21)을 통하여 저압냉매유로(11)로 누설될 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 고압냉매유로(13)로부터 안내공(21)을 통하여 저압냉매유로(11)로 냉매가 누설되는 것을 조립이 간단하고 구성이 간단한 구조에 의하여 해결하고 있다. 즉, 안내공(21) 상부를 구성하는 대경부의 내주면에는 암나사부(23)가 형성되고, 압력전달로드(4)의 둘레로 오링(6)이 설치되어 대경부의 하단에 배치된다. 오링(6)이 설치된 것만으로는 기밀성이 약해 오링(6)과 대경부와의 사이의 틈에 의하여 냉매가 누설될 우려가 있으므로 본 발명에서는 오링(6)을 위에서 아래로 눌러 오링(6)이 대경부의 내주면과 압력전달로드(4)의 외주면에 완전히 밀착되도록 하기 위하여 대경부에 체결되는 탭핑 와셔(7)가 제공된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 탭핑 와셔(7)는 외주면에 안내공(21)의 대경부에 형성된 암나사부(23)와 나합되는 수나사부(71)가 형성된 것으로서, 대경부에 대한 탭핑 와셔(7)의 체결량에 따라 오링(6)이 탭핑 와셔(7)에 밀착되어 아래로 눌리게 되어 안내공(21)의 누설이 방지될 수 있다. 탭핑 와셔(7)의 하단부 중앙에는 압력전달로드(4)가 상하이동가능하게 삽입될 수 있는 삽입공(75)이 형성되어 있고, 삽입공(75)의 상부는 삽입공(75)보다 직경이 큰 구멍으로 되어 있다. 이 직경이 큰 구멍은 체결공구를 이용하여 탭핑 와셔(7)를 안내공(21)의 대경부에 쉽게 체결하기 위하여 사각형, 육각형 등의 다각형 소켓 드라이브 구멍(73)으로 형성되는 것이 바람직하며, 여기서는 예로서 육각형 소켓 드라이브 구멍이 예시되어 있다. 따라서, 대경부에 오링(6)을 끼운 다음 렌치 등을 탭핑 와셔(7)의 소켓 드라이브 구멍(73)에 삽입하여 탭핑 와셔(7)를 대경부에 체결한 후 압력전달로드(4)를 안내공(21)에 삽입함으로써 압력전달로드(4)를 간단하게 설치할 수 있다.

한편, 압력전달로드(4)의 하부쪽 고압냉매유로(13)의 고압유입부(14)에는 상단에 스프링(53)에 의하여 볼(51)이 지지된 볼밸브장치(5)가 설치되어 있다. 따라서, 볼(51)은 압력전달로드(4)의 하단과 접촉함으로써 압력전달로드(4)의 상하이동에 따라 오리피스(16)의 개도를 조절하는 기능을 하게 된다. 볼(51)의 안정된 지지를 위하여 스프링(53)의 상단에는 상면에 홈이 형성된 패드(55)가 설치되고 이 패드(55)의 상면 홈에 볼(51)이 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 스프링(53)의 하단은 밸브블록(1)의 하단중앙을 관통하여 체결된 압력조절볼트(57)에 의하여 지지되어 있다.

다음에 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 누설 방지구조가 채용된 팽창밸브의 작용에 대하여 설명한다.

리시버 드라이어로부터 고압냉매유로(13)의 고압유입부(14)로 냉매가 유입되면 압력전달로드(4)의 상하이동에 따른 볼밸브장치(5)의 볼(51)의 승강에 따라 오리피스(16)의 개도가 조절되어 팽창배출부(15)를 거쳐 증발기로 유입되는 냉매의 유량이 조절된다. 이와 같은 냉매의 유량조절은 결과적으로 압력전달로드(4)의 상하이동에 의한 볼밸브장치(5)의 연동에 의하여 조절되며, 압력전달로드(4)의 상하이동은 감온실(3)에 설치된 다이어프램(33)의 팽창변위에 의하여 결정된다. 즉, 증발기로부터 저압냉매유로(11)로 흐르는 냉매의 온도가 내려가면 다이어프램(33)의 온도가 내려가 가스실(35) 내부의 포화증기가스가 다이어프램(33)의 내표면에서 응결됨으로써 가스실(35)의 압력강하에 따라 다이어프램(33)이 위로 변위하고, 이에 따라 압력전달로드(4)가 상승하여 오리피스(16)의 개도가 작아지므로 증발기로의 냉매유량이 감소한다. 역으로 저압냉매유로(11)를 흐르는 냉매의 온도가 올라가면 가스실(35)의 압력이 상승하고, 이에 따라 다이어프램(33)이 아래로 팽창함으로써 압력전달로드(4)가 하강하여 오리피스(16)의 개도가 커지므로 증발기로의 냉매유량이 증가한다.

이와 같은 압력전달로드(4)의 승강과정에서 본 발명에서는 탭핑 와셔(7)의 체결에 의하여 오링(6)이 안내공(21)의 대경부와 압력전달로드(4) 사이의 틈을 완전히 차단하고 있으므로 고압냉매유로(13)로부터 저압냉매유로(11)로 냉매가 누설되는 일이 발생하지 않는다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 팽창밸브의 누설 방지구조에 있어서는, 오링(6) 및 탭핑 와셔(7)에 의한 간단한 조립구조에 의하여 안내공(21)에서의 냉매의 누설을 방지할 수 있으므로 조립생산성이 향상되고, 구성요소가 종래에 비하여 줄어들어 원가도 줄일 수 있다. 또한, 탭핑 와셔(7)를 체결함으로써 오링(6)의 밀착성을 향상시켜 누설을 방지하도록 한 구조에 있어서는 대경부의 깊이를 얕게 하여도 되므로 안내공(21)에서의 빈 공간이 제거되어 냉매유동노이즈의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 압력변동을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 상단부에 저압냉매유로가 형성되고, 하단부에는 고압유입부, 팽창배출부 및 이들을 연통시키는 오리피스를 가진 고압냉매유로가 형성되며, 중간부에 상광하협의 안내공을 가진 안내블록이 형성된 밸브블록과; 상기 밸브블록의 상부에 설치되고 다이어프램이 내장된 감온실과; 상기 다이어프램의 저면으로부터 저압냉매유로, 안내공 및 오리피스까지 연장설치되어 다이어프램의 팽창변위에 따라 상하이동하는 압력전달로드와; 그리고, 상기 압력전달로드의 하부에 설치되어 압력전달로드의 상하이동에 따라 오리피스의 개도를 조절하기 위한 볼밸브장치를 가지는 팽창밸브에 설치되어 상기 안내공을 통한 냉매의 누설을 방지하는 팽창밸브의 누설 방지구조에 있어서,

   상기 안내공의 대경부 내주면에 암나사부가 형성되고,

   상기 압력전달로드의 둘레로 오링이 설치되어 대경부의 하단에 배치되며,

   상기 압력전달로드의 둘레로 외주면에 수나사부를 가진 탭핑 와셔가 설치되어 상기 오링을 위에서 압착하도록 안내공의 대경부에 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 팽창밸브의 누설 방지구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 탭핑 와셔의 내주면에는 이를 대경부에 체결하기 위한 다각형 소켓 드라이브 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 팽창밸브의 누설 방지구조.