KR20020047669A - 자동차용 냉방장치의 팽창밸브 - Google Patents

자동차용 냉방장치의 팽창밸브 Download PDF

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KR20020047669A
KR20020047669A KR1020000076202A KR20000076202A KR20020047669A KR 20020047669 A KR20020047669 A KR 20020047669A KR 1020000076202 A KR1020000076202 A KR 1020000076202A KR 20000076202 A KR20000076202 A KR 20000076202A KR 20020047669 A KR20020047669 A KR 20020047669A
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이계안
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Abstract

본 발명은 자동차용 냉방장치의 팽창밸브에 관한 것으로서, 종래의 밀봉된 형태의 항압통 대신 금속 다이어프램의 중앙에 형성된 장착부의 상면에 소정의 개폐수단이 장착되어 필요시 항압통 내부에 채워진 따뜻한 팽창가스가 금속 다이어프램을 통과하도록 하고, 금속 다이어프램의 하측에 배치되는 핀을 튜브형으로 하여 금속 다이어프램을 통과한 팽창가스가 핀의 내부로 흐를 수 있도록 함으로써, 냉매에 포함된 수분이 오리피스부에 포집되어 얼게될 시 핀과 볼이 이에 고착되는 것을 방지할 수 있는 자동차용 냉방장치의 팽창밸브를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 냉방장치의 팽창밸브{Expansion valve of air conditioner system for automobile}
본 발명은 자동차용 냉방장치의 팽창밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 밀봉된 형태의 항압통 대신 금속 다이어프램의 중앙에 형성된 장착부의 상면에 소정의 개폐수단이 장착되어 필요시 항압통 내부에 채워진 따뜻한 팽창가스가 금속 다이어프램을 통과하도록 하고, 금속 다이어프램의 하측에 배치되는 핀을 튜브형으로 하여 금속 다이어프램을 통과한 팽창가스가 핀의 내부로 흐를 수 있도록 한 자동차용 냉방장치의 팽창밸브에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 냉방장치는 냉동사이클의 원리를 이용하여 차가운 바람을 차 실내로 보내 실내 온도를 대기 온도보다 낮게 냉방하는 장치를 말한다.
첨부한 도 1은 일반적인 자동차용 냉방장치를 보여주고 있다.
자동차용 냉방장치는 크게 팽창밸브(10), 증발기(20), 압축기(30),응축기(40)의 4가지 주요 부품으로 구성된다.
상기 팽창밸브(10)는 고압의 액체 냉매를 받아들여 증발되기 쉽도록 교축함으로써 냉매를 저압의 습증기상태로 증발기(20)에 보내고, 증발기(20) 안으로 유입되는 냉매량을 조절하여 압축기(30) 안으로 유입되는 냉매량과 냉매압을 적절한 수준으로 제어하게 된다.
상기 증발기(20)는 저온ㆍ저압의 냉매를 증발시켜 차 실내로 냉풍을 보내주기 위한 열교환기이다.
상기 압축기(30)는 크랭크 축의 벨트구동에 의해 작동되고, 증발기(20)로부터 나온 냉매를 고압으로 압축하여 송출하는 일을 한다.
상기 응축기(40)는 압축기(30)에서 송출되어 온 냉매를 물 또는 공기에 의해 냉각, 응축시킨다.
상기 응축기(40)에서 나온 중온의 냉매는 다시 상기 팽창밸브(10)를 통과하면서 급격히 팽창하여 저온ㆍ저압인 습증기상태로 변하고, 상기 팽창밸브(10)를 통과한 냉매는 블로어에서 송출되는 공기에 의해 증발기 코어의 내부를 통과하면서 저온ㆍ저압인 기체상태로 기화하게 된다.
상기 냉매가 기화되면서 증발기 코어의 표면을 지나는 공기의 열을 빼앗게 되고, 이로써 냉각된 공기가 차량의 실내로 유입되어 냉방이 이루어지는 것이다.
첨부한 도 5는 종래의 팽창밸브를 나타내는 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 내부에 냉매유로가 형성된 원기둥형상의 밸브 본체(100)는 고압의 냉매가 응축기(40)로부터 유입되도록 하부 일측에 형성된 유입구(102)와, 상기 유입구(102)로부터 유입되는 고압의 냉매가 저압의 상태로 증발기(20)에 유입되도록 상기 유입구(102)와 인접하는 상부 타측에 형성된 증발기 유입구(104)와, 증발기(20)로부터의 냉매가 압축기(30)로 보내지도록 상부를 관통하여 형성된 증발기 유출구(106)와, 항압통 본체(112)를 장착하기 위해 상부에 형성된 항압통 장착부(109)와, 상기 유입구(102)와 상기 증발기 유입구(104) 사이를 연통하는 오리피스부(108)와, 상기 오리피스부(108)를 선택적으로 개폐하여 상기 증발기 유출구(106)의 유출압력을 제어하도록 하부에 형성된 압력제어부(107)로 구성된다.
상기 항압통 장착부(109)에는 금속 다이어프램(114)에 의해 소정의 설정압력으로 봉입된 항압통(110)을 포함하는 항압통 본체(112)가 나사 체결방식으로 장착된다.
상기 항압통 본체(112)의 내부에는 증발기 유출구(106)를 통과하는 냉매의 온도에 반응하여 상기 냉매의 온도가 상승될 시 팽창되는 팽창가스가 채워져 있다.
상기 금속 다이어프램(114)은 항압통(110) 내부의 압력과 증발기 유출구(106)를 통과하는 냉매의 압력차로 상하향 동작한다.
또한, 상단이 금속 다이어프램(114)과 접합되고 금속 다이어프램(114)의 동작에 따라 상하 이동을 하는 핀(120)이 밸브 본체(100)의 중심에서 길이방향으로 내장되며, 상기 핀(120)의 상측에 형성된 핀 가이드(122)는 항압통 본체(112) 내를 슬라이딩하고, 핀(120)의 하단부는 오리피스부(108)를 슬라이딩하게 된다.
상기 핀(120)이 관통되는 부위에는 증발기 유출구(106)와 증발기유입구(104)부를 구분하고 기밀을 유지하기 위한 시일(124)이 부착되고, 상기 핀(120)의 하단에는 오리피스부(108)에 인접하여 오리피스부(108)를 개폐하는 볼(125)이 일체로 형성되며, 상기 볼(125)은 코일 스프링(127)과 코일 스프링(127) 상측에 고정된 볼 베이스(36)에 의해 탄성지지되고, 코일 스프링(127)의 하측에는 조이거나 푸는 간단한 조작만으로 코일 스프링(127)의 장력을 조절하는 스프링 장력 조절나사(128)가 설치되어 증발기 유출구(106)의 압력을 제어한다.
이하, 종래 팽창밸브의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
도 5에서, 증발기 유출구(106)의 압력과 항압통(110) 내부의 압력차에 따라 상기 금속 다이어프램(114)이 핀(120)을 하방향으로 밀게되면 핀(120)에 부착된 볼(125)이 하방향으로 쳐지면서 오리피스부(108)가 열리게 되고, 냉매가 증발기(20)로 흘러갈 수 있는 유로를 열게된다.
종래의 팽창밸브(10) 내 증발기 유출구(106)의 압력은 오리피스부(108)를 통과하는 냉매유량과 상기 스프링 장력 조절나사(128)에 의해 제어되며, 제어된 증발기 유출구(106)의 압력은 오리피스부(108)를 통과하는 냉매유량을 다시 조절하게 된다.
첨부한 도 6는 종래의 팽창밸브에서 오리피스부가 막힌 상태를 나타내는 도면이다.
이에 도시한 바와 같이, 종래의 팽창밸브(10)는 냉매가 오리피스부(108)를 통과할 때 냉매에 포함되어 있는 수분이 오리피스부(108)에 모아져 냉매의 흐름을 방해하게 된다.
더욱이 상기 수분이 얼게 되면 오리피스부(108)를 막게 되고 더 많은 수분이 모아져 다시 얼게 되므로 결국 핀(120)과 볼(125)이 오리피스부(108)에 고착되고 핀(120)의 상하 이동까지 방해하게 된다.
냉매가 팽창밸브(10)의 오리피스부(108)를 통과하지 못하게 되면 증발기(20)를 거쳐 압축기(30)로 흡입되도록 되어 있는 기체상태의 냉매량이 현저히 적어지고, 적당량의 냉매를 공급받지 못한 압축기(30)의 내부에는 진공에 가까운 압력이 형성되는 등 문제가 발생되므로 이에 대한 대처방안이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 종래의 밀봉된 형태의 항압통 대신 금속 다이어프램의 중앙에 형성된 장착부의 상면에 소정의 개폐수단이 장착되어 필요시 항압통 내부에 채워진 따뜻한 팽창가스가 금속 다이어프램을 통과하도록 하고, 금속 다이어프램의 하측에 배치되는 핀을 튜브형으로 하여 금속 다이어프램을 통과한 팽창가스가 핀의 내부로 흐를 수 있도록 한 자동차용 냉방장치의 팽창밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 자동차용 냉방장치의 개략도
도 2는 본 발명의 팽창밸브를 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 팽창밸브에서 개폐수단을 나타내는 단면도
도 4는 도 3의 'A-A' 단면도로서, 개폐수단의 작동상태를 나타내는 도면
도 5는 종래의 팽창밸브를 나타내는 단면도
도 6는 종래의 팽창밸브에서 오리피스부가 막힌 상태를 나타내는 도면
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 팽창밸브20 : 증발기
30 : 압축기40 : 응축기
100 : 밸브 본체102 :유입구
104 : 증발기 유입구106 : 증발기 유출구
108 : 오리피스부110 : 항압통
112 : 항압통 본체114 : 금속 다이어프램
118 : 가스통과홀120 : 핀
124 : 시일(seal)125 : 볼
130 : 개폐수단132 : 가압판
133 : 시일134 : 나선형상부
135 : 고무부재136 : 회전판
137 : 회전판 홀138 : 고정 환형 부재
139 : 볼 베어링
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 자동차용 냉방장치의 팽창밸브는 내부에 냉매유로가 형성된 밸브 몸체(100)와, 금속 다이어프램(114)에 의해 소정의 설정압력이 형성된항압통(110)을 포함하는 항압통 본체(112)와, 상기 밸브 몸체(100) 내 냉매유로를 개폐하기 위한 냉매유로 개폐수단으로 구성되는 자동차용 냉방장치의 팽창밸브에 있어서,
상기 금속 다이어프램(114)의 중앙에 형성된 장착부(116)의 상측에 소정의 개폐수단(130)이 장착되고, 상기 장착부(116) 저면에 팽창가스가 통과될 수 있는 가스통과홀(118)이 구비되며, 상기 개폐수단(130)이 상기 가스통과홀(118)을 선택적으로 개폐하여 상기 항압통(110) 내부에 채워진 팽창가스가 상기 금속 다이어프램(114)을 통과할 수 있도록 되어 있고, 상기 금속 다이어프램(114)의 하측에 고정되는 핀(120)은 내부에 상기 가스통과홀(118)을 통과한 팽창가스가 볼(125)이 형성되어 있는 하단부까지 흐를 수 있는 튜브형인 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 개폐수단(130)은 상기 항압통(110) 내에서 팽창가스의 초과압력 발생시 상면이 팽창가스의 압력을 받아 상하 이동하고 하측에 나선형상부(134)를 갖는 가압판(132)과, 상기 가압판(132)의 상하 이동에 의해 회전하도록 결합되고 상기 가스통과홀(118)과 일치시 팽창가스의 유로가 되는 홀(137)이 구비되며 상기 장착부(116)에 시일링(sealing) 고정되는 고정 환형 부재(138)와의 사이에 볼 베어링(139)이 개재되어 상기 장착부(116)에서 회전이 원활하도록 구성되는 회전판(136)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 나선형상부(134) 하단에는 고무부재(135)가 부착된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명의 팽창밸브를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 팽창밸브에서 개폐수단을 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 3의 'A-A' 단면도로서, 개폐수단의 작동상태를 나타내는 도면이다.
미설명 부호 133은 시일을 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 팽창밸브에 있어서 종래기술과 동일한 구성부의 설명은 종래기술에서 설명되었으므로 생략하기로 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 팽창밸브에서는 종래의 밀봉된 형태의 항압통 대신, 금속 다이어프램(114)의 중앙에 형성된 장착부(116)의 상측에 소정의 개폐수단(130)이 장착되어 필요시 항압통(110) 내부에 채워지는 팽창가스가 금속 다이어프램(114)을 통과하도록 되어 있다.
상기 장착부(116)의 저면에는 팽창가스가 통과될 수 있도록 도 4에 도시한 바와 같은 가늘고 긴 곡선형의 가스통과홀(118)이 형성되고, 상기 개폐수단(130)이 이를 선택적으로 개폐하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 팽창밸브(10)에서 금속 다이어프램(114)의 하측에 배치되는 핀(120)은 그 내부에 상기 가스통과홀(118)을 통과한 팽창가스가 볼(125)이 형성되어 있는 하단부까지 흐를 수 있도록 튜브형으로 되어 있고, 상단 입구가 상기 가스통과홀(118)을 내측으로 포함하고 있으며, 장착부(116)의 하측에 고정되어 금속 다이어프램(114)과 함께 연동된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 개폐수단(130)은 상기 항압통(110) 내에서 팽창가스의 초과압력 발생시 상면이 팽창가스의 압력을 받아 상하 이동하고 하측에나선형상부(134)를 갖는 가압판(132)과, 상기 가압판(132)의 상하 이동에 의해 회전하도록 결합되고 상기 가스통과홀(118)과 일치시 팽창가스의 유로가 되는 홀(137)이 구비되며 상기 장착부(116)에 시일링 고정되는 고정 환형 부재(138)와의 사이에 볼 베어링(139)이 개재되어 상기 장착부(116)에서 회전이 원활하도록 구성되는 회전판(136)으로 구성된다.
또한, 상기 나선형상부(134) 하단에는 고무부재(135)가 부착된다.
이하, 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 팽창밸브(10)는 정상 작동시 증발기 유출구(106)의 압력과 항압통(110) 내부의 압력차에 따라 상기 금속 다이어프램(114)이 핀(120)을 하향으로 밀고, 상기 핀(120)에 부착된 볼(125)이 하향으로 쳐지면서 오리피스부(108)가 열려 냉매가 증발기(20)로 흘러갈 수 있는 유로가 형성된다.
팽창밸브(10) 내 증발기 유출구(106)의 압력은 오리피스부(108)를 통과하는 냉매유량과 상기 스프링 장력 조절나사(128)에 의해 제어되며, 제어된 증발기 유출구(106)의 압력은 오리피스부(108)를 통과하는 냉매유량을 다시 조절하게 된다.
그러나, 상기 오리피스부(108)에 핀(120)과 볼(125)이 고착되고 핀(120)의 상하 이동이 방해되면 냉매가 상기 오리피스부(108)를 통과하지 못하게 되고, 냉매가 흐르지 않는 상태에서 차 실내의 온도가 높아져 증발기 유출구(106)를 통과하는 냉매의 온도도 상승된다.
이때, 금속 다이어프램(114)은 이에 고정된 핀(120)이 상하향으로 구속된 상태이므로 증발기 유출구(106) 내의 압력이 낮아져도 동작할 수 없는 상태이고 항압통(110) 내부의 팽창가스는 온도가 상승된 냉매에 의해 압력과 온도가 상승되어 팽창되므로 팽창가스가 가압판(132)을 누르게 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 팽창압에 의해 가압판(132)이 하향 이동되면 회전판(136)은 회전되고, 회전판(136)의 홀(137)과 장착부(116)의 가스통과홀(118)이 일치되어 팽창가스 유로가 열리게 되며, 따라서 항압통(110) 내부의 팽창가스가 핀(120) 내부로 흐르게 된다.
상기 팽창가스는 핀(120) 내부에서 하향으로 흘러 핀(120)이 고착된 부위의 언 상태의 수분을 녹이게 된다.
이때, 상기 가압판(132)에 형성된 나선형상부(134)의 하단에 부착된 고무부재(135)가 상기 금속 다이어프램(114)을 하향으로 밀게 된다
또한, 증발기 유출구(106)의 내부 압력은 저압상태이므로 항압통(110) 내부와의 압력차에 의해 금속 다이어프램(114)이 상기 핀(120)을 하향으로 밀게 되어 핀(120)의 고착이 더욱 쉽게 해소될 수 있다.
이후, 금속 다이어프램(114)이 정상 작동, 즉 하향으로 쳐지게 되면 통과하는 냉매의 온도는 낮아지게 된다.
따라서, 팽창가스는 금속 다이어프램(114)의 하향 이동과 냉매의 온도강하로 다시 항압통(110) 내부로 복귀하게 된다.
이후, 오리피스부(108)를 통과하는 냉매의 유량이 증가되므로 증발기 유출구(106)의 내부 압력은 상승되므로 금속 다이어프램(114)은 다시 상향으로 동작하면서 가압판(132)의 고무부재(135)를 상향으로 밀게 되고, 가압판(132)이 다시회전되어 핀(120) 내부로의 팽창가스 유로를 닫게 된다.
결국, 팽창밸브(10)는 다시 정상 작동하게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 냉방장치의 팽창밸브에 의하면 금속 다이어프램의 중앙에 형성된 장착부의 상면에 소정의 개폐수단이 장착되어 필요시 항압통 내부에 채워진 따뜻한 팽창가스가 금속 다이어프램을 통과하도록 하고, 금속 다이어프램의 하측에 배치되는 핀을 튜브형으로 하여 금속 다이어프램을 통과한 팽창가스가 핀의 내부로 흐를 수 있도록 함으로써, 냉매에 포함된 수분이 오리피스부에 포집되어 얼게될 시 핀과 볼이 이에 고착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 냉매유로가 형성된 밸브 몸체(100)와, 금속 다이어프램(114)에 의해 소정의 설정압력이 형성된 항압통(110)을 포함하는 항압통 본체(112)와, 상기 밸브 몸체(100) 내 냉매유로를 개폐하기 위한 냉매유로 개폐수단으로 구성되는 자동차용 냉방장치의 팽창밸브에 있어서,
    상기 금속 다이어프램(114)의 중앙에 형성된 장착부(116)의 상측에 소정의 개폐수단(130)이 장착되고, 상기 장착부(116) 저면에 팽창가스가 통과될 수 있는 가스통과홀(118)이 구비되며, 상기 개폐수단(130)이 상기 가스통과홀(118)을 선택적으로 개폐하여 상기 항압통(110) 내부에 채워진 팽창가스가 상기 금속 다이어프램(114)을 통과할 수 있도록 되어 있고, 상기 금속 다이어프램(114)의 하측에 고정되는 핀(120)은 내부에 상기 가스통과홀(118)을 통과한 팽창가스가 볼(125)이 형성되어 있는 하단부까지 흐를 수 있는 튜브형인 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방장치의 팽창밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 개폐수단(130)은 상기 항압통(110) 내에서 팽창가스의 초과압력 발생시 상면이 팽창가스의 압력을 받아 상하 이동하고 하측에 나선형상부(134)를 갖는 가압판(132)과, 상기 가압판(132)의 상하 이동에 의해 회전하도록 결합되고 상기 가스통과홀(118)과 일치시 팽창가스의 유로가 되는 홀(137)이 구비되며 상기 장착부(116)에 시일링(sealing) 고정되는 고정 환형 부재(138)와의 사이에 볼 베어링(139)이 개재되어 상기 장착부(116)에서 회전이 원활하도록 구성되는 회전판(136)으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방장치의 팽창밸브.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 나선형상부(134) 하단에는 고무부재(135)가 부착된 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방장치의 팽창밸브.
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