KR20060019716A

KR20060019716A - 밀폐형 전자식 팽창밸브

Info

Publication number: KR20060019716A
Application number: KR1020040068337A
Authority: KR
Inventors: 박영선; 김선태; 강신일
Original assignee: 자화전자 주식회사
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-06
Also published as: KR100619245B1

Abstract

본 발명은 회전자에 삽입된 가이드라이너를 캡을 통해 요크와 연결시켜 동반 회전되게 하고, 부시에 외삽되되 가이드라이너의 가이드홈을 따라 승강하는 슬라이더링을 가이드홈에 연결된 스토퍼에 의해 구속하여 보다 신뢰성 있는 냉매유량을 조절할 수 있는 밀폐형 전자식 팽창밸브에 관한 것으로, 이를 위해 중앙에 관통 형성된 오리피스 및 상기 오리피스와 상통되게 냉매 유입구와 냉매 유출구가 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 상부에 고정되어 상기 오리피스를 개폐하는 개폐부와, 상기 개폐부를 작동하기 위해 상기 개폐부의 외측에 배치는 구동부와, 상기 구동부와 개폐부의 사이에 마련되어 상기 개폐부의 상승과 하강을 제어하는 회전제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 회전제어부는 상대적으로 작은 힘 만으로 스토퍼의 역할을 수행할 수 있도록 스토퍼가 형성된 가이드라이너를 구동부의 회전자에 내삽시켜, 회전자와 동반 회전하는 가이드라이너의 회전으로 승강하는 슬라이더링의 상승과 하강이 정밀하게 제어할 수 있는 특징이 있다. 그러므로 요크에 내삽된 니들 또한 제어할 수 있어 오리피스에 대한 니들의 변위를 보다 정밀하게 제어하여 신뢰성 있는 냉매유량을 조절할 수 있다.

스토퍼, 팽창밸브, 영구자석, 슬라이더링, 요크, 가이드라이너, 니들, 냉매

Description

밀폐형 전자식 팽창밸브{electronic expansion valve for sealtype}

도 1은 본 발명의 밀폐형 전자식 팽창밸브 단면을 도시한 구성도;

도 2a는 도 1에서 발췌된 가이드라이너를 도시한 사시도,

도 2b는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도,

도 3은 도 1에서 발췌된 슬라이드링을 도시한 사시도,

도 4는 도 1에서 발췌된 요크를 도시한 사시도,

도 5는 도 1에서 발췌된 부시를 도시한 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 밀폐형 전자식 팽창밸브의 분해사시도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 밸브몸체 11: 오리피스

12: 냉매유입구 13: 냉매유출구

20: 부시 21: 안내구

21a: 절개면 30: 요크

31: 니들 31a: 고정자

31b: 코일 40: 회전자

41: 가이드라이너 41a: 가이드홈

41b: 스토퍼홈 41c: 스토퍼

42: 캡 50: 슬라이더링

51: 이송스크류 60: 하부케이스

61: 상부케이스 70: 탄성스프링

100: 팽창밸브

본 발명은 오리피스에 대한 니들의 변위를 보다 정밀하게 제어하여 신뢰성 있는 냉매유량을 조절할 수 있는 팽창밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중앙에 관통 형성된 오리피스 및 상기 오리피스와 상통되게 냉매 유입구와 냉매 유출구가 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 상부에 고정되어 상기 오리피스를 개폐하는 개폐부와, 상기 개폐부를 작동하기 위해 상기 개폐부의 외측에 배치는 구동부 및 상기 구동부와 개폐부의 사이에 마련되어 상기 개폐부의 상승과 하강을 제어하는 회전제어부로 구성되는 밀폐형 전자식 팽창밸브에 관한 것이다.

일반적으로 전자식 팽창밸브는 고효율 열펌프, 에어콘 및 냉동냉장유닛에 적용되는 것으로, 모터를 구동하여 오리피스(Orifice)의 개도를 조정함으로써 냉매 토출량을 조절할 수 있는 기기이다.

이러한 팽창밸브는 내장된 스탭핑모터(구동부)의 회전에 의해 니들이 승강되어 오리피스의 냉매 유/출입구를 개폐하게 구성되는데, 이 때 가장 중요한 것이 스탭핑모터(구동부)의 회전을 적절하게 제어하여 냉매의 토출량을 조절하는 것이다.

종래의 팽창밸브는 스탭핑모터의 회전을 적절하게 제어하기 위해, 스탭핑모터(구동부)에 별도로 회전원판 연결하고 회전원판을 회전을 제어하기 위한 가이드링을 구비한 구조로 이루어져 있다.

이 때 상기 가이드링 상에는 승강되는 슬라이더링이 구비되어 있으며, 승강되는 상기 슬라이더링의 상사점과 하사점을 제어하기 위해 가이드링의 양측으로 상부스토퍼 및 하부스토퍼가 형성되어 구성된다.

아울러 회전원판에는 단일의 회전핀이 수직하방으로 연결되어 있어 회전원판이 회전함에 따라 슬라이더링이 동반 회전될 수 있도록 구성되어 있다. 이 때 상기 슬라이더링은 회전하는 회전핀의 회전력을 전달받을 수 있도록 일측이 돌출되어 구성되어 있다.

즉, 스탭핑모터(구동부)의 회전에 따라 회전력을 전달받아 상기 슬라이더링이 일정거리 만큼 승강되다가 가이드링의 상부 또는 하부스토퍼에 걸쳐져 더 이상 회전을 못하도록 구속하여 오리피스에 삽입된 니들을 승강을 제어하는 것이다.

그러나 이와 같은 구조의 종래의 팽창밸브는 스탭핑모터(구동부)를 수용하는 별도의 공간이 필요하기 때문에 팽창밸브의 소형화가 어렵다는 문제점이 있었다.

아울러 팽창밸브 중심에 대한 회전핀의 거리가 가까워서 슬라이더링에 가해지는 힘이 커지기 때문에 이에 따른 형상 변형에 따른 니들의 변위 오차가 발생되는 문제점이 발생되었다. 이로 인해 냉매 토출량의 조절에 매우 큰 어려움이 따랐다.

즉, 팽창밸브의 슬라이더링과, 가이드링은 단순히 철사를 구부려서 제조되기 때문에 큰 힘을 받으면 변형이 되는 문제점이 발생되어 내구성이 저하되는 단점이 있었다. 이에 따라 정밀제어가 요구되는 팽창밸브에 매우 큰 장애 요소라 할 수 있었다.

따라서, 각 부품의 간소화에 따른 내구성 향상과 기기의 소형화된 전자식 팽창밸브가 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 오리피스에 대한 니들의 변위를 보다 정밀하게 제어하여 신뢰성 있는 냉매유량을 조절할 수 있는 구조의 밀폐형 전자식 팽창밸브를 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제 2목적은, 구동부와, 회전제어부와, 계폐부를 혼제 구성되기 때문에 기기의 소형화가 가능하고 내구성이 향상된 구조의 밀폐형 전자식 팽창밸브를 제공하는 것이다.

아울러 본 발명의 제 3목적은, 회전자의 회전을 구속하는 슬라이더링에 대해 상대적으로 작은 힘으로 스토퍼의 역할을 수행할 수 있는 가이드라이너를 구비한 구조의 밀폐형 전자식 팽창밸브를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 중앙에 관통 형성된 오리피스(11)와, 상기 오리피스(11)와 상통되게 냉매 유입구(12)와 냉매 유출구(13)가 형성된 밸브몸체(10);

상기 밸브몸체(10)의 상부에 고정되어 상기 오리피스(11)를 개폐하는 개폐부;

상기 개폐부를 작동하기 위해 상기 개폐부의 외측에 배치는 구동부; 및

상기 구동부와 개폐부의 사이에 마련되어 상기 개폐부의 상승과 하강을 제어하는 회전제어부를 포함하여 이루어지며,

상기 개폐부는,

상기 밸브몸체(10)의 상부에 고정되고, 상향으로 연장된 안내구(21)가 형성된 부시(20)와, 상기 부시(20)의 안내구(21)로 나사 결합되어 회전에 의해 승강되는 요크(30)와, 상기 밸브몸체(10)의 냉매 입/출구(12,13)를 개폐할 수 있도록 상기 요크(30)와 동반 승강하게 요크(30)에 내삽된 니들(31)로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전자식 팽창밸브에 의해 달성된다.

상기에서 구동부는,

원통형상의 마그네틱으로 구성된 회전자(40)와, 니들(31)의 상부에 코일(31b)이 권선된 고정자(31a)와, 상기 회전자(40)와 요크(30)가 동반 회전될 수 있도록 상기 회전자(40)의 상부 내주연 및 요크(30)의 상부 외주연에 결합되는 캡(42)으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기에서 회전제어부는,

상기 회전자(40)에 내삽되고, 내주연을 따라 나선으로 파여진 가이드홈(41a)이 형성된 원통형상의 가이드라이너(41)와, 상기 부시(20)에 외삽되되, 상기 가이드라이너(41)의 회전 방향에 따라 가이드홈(41a)으로 가이드되어 승강될 수 있도록 외주연에 이송스크류(51)가 형성된 슬라이더링(50)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기에서 가이드라이너(41)는,

슬라이더링(50)의 승강거리를 제한하도록 양단부에 형성된 스토퍼홈(41b) 및 상기 각 스토퍼홈(41b)에 끼움결합되는 스토퍼(41c)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서 부시(20)의 안내구(21)는,

외삽된 슬라이더링(50)의 회전을 방지하기 위해 외주연의 양측으로 절개면(21a)이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 밀폐형 전자식 팽창밸브에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 밀폐형 전자식 팽창밸브 단면을 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 가이드라이너를 도시한 사시도이고, 도 2a는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1에서 발췌된 슬라이드링을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 1에서 발췌된 요크를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 1에서 발췌된 부시를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 밀폐형 전자식 팽창밸브의 분해사시도이다.

도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 오리피스(11)에 대한 니들(31)의 변위를 보다 정밀하게 제어하여 신뢰성 있는 냉매유량을 조절할 수 있으며, 또한 구동부와, 회전제어부와, 계폐부를 혼제 구성되기 때문에 기기의 소형화가 가능하고 내구성이 향상된 구조이며, 또한 회전자(40)의 회전을 구속하는 슬라이더링(50)에 대해 상대적으로 작은 힘으로 스토퍼(41c)의 역할을 수행할 수 있는 가이드라이너(41)를 구비한 구조의 밀폐형 전자식 팽창밸브(100)에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 밀폐형 전자식 팽창밸브(100)는 크게 5부분으로 구성되는데, 이는 하부케이스(60)가 마련된 밸브몸체(10)와, 상기 밸브몸체(10)의 상부에 고정되어 오리피스(11)의 개도를 개폐하는 개폐부와, 상기 개폐부를 작동하기 위해 상기 개폐부를 포함하게 외측에 배치는 구동부와, 상기 구동부와 개폐부의 사이에 마련되어 상기 개폐부의 상사점과 하사점을 제어하는 회전제어부 및 상기 각 유닛을 수용하도록 상기 하부케이스(60)에 결합되는 "돔" 형상의 상부케이스(61)로 구성된다.

상기 밸브몸체(10)는 중앙에 관통 형성된 오리피스(11)와, 상기 오리피스(11)와 상통되게 냉매 유입구(12) 및 냉매 유출구(13)가 형성되어 이루어져 있다. 이 때 밸브몸체(10)의 상부로는 상부케이스(61)를 결합하기 위한 하부케이스(60)가 결합되어 구성된다.

상기 개폐부는 상기 밸브몸체(10)의 상부에 고정되고, 상향으로 연장된 안내구(21)가 형성된 부시(20)와, 상기 부시(20)의 안내구(21)로 나사 결합되어 회전에 의해 승강되는 요크(30)와, 상기 밸브몸체(10)의 냉매 입/출구(12,13)를 개폐할 수 있도록 상기 요크(30)와 동반 승강하게 요크(30)에 내삽된 니들(31)로 구성된다.

여기서 부시(20)는 상기 밸브몸체(10)의 상부에 결합되며, 상기 요크(30)를 결합시키기 위한 안내구(21)가 소정길이로 상향 연장되어 구성된다. 이 때 안내구(21)의 내부로는 요크(30)와 나사결합될 수 있도록 암나사산이 형성되어 구성된다. 이러한 구성은 요크(30)의 회전방향에 따라 고정된 부시(20)의 안내구(21) 중심으로 승강될 수 있게 하기 위함이다.

아울러 요크(30)는 내부로 밸브몸체(10)의 오리피스(11)까지 연장된 니들(31)이 내삽되는데, 이러한 상기 니들(31)은 밸브몸체(10)의 냉매 입/출구(12,13)까지 연장되어 구성된다. 상기에서 니들(31)은 요크(30)와 동반 승강하여 밸브몸체(10)의 냉매 입/출구(12,13)를 개폐할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 구동부는 원통형상의 마그네틱으로 구성된 회전자(40)와, 니들(31)의 상부에 코일(31b)이 권선된 고정자(31a)와, 상기 회전자(40)와 요크(30)가 동반 회전될 수 있도록 상기 회전자(40) 상부 및 요크(30)의 상부에 결합되는 캡(42)으로 구성된다. 여기서 요크(30)의 동반 회전은 상부에 형성된 절개면(21a)에 의해 동반 회전이 가능하다.

상기 회전제어부는, 회전자(40)와 동반 회전될 수 있도록 상기 회전자(40)에 내삽되고, 내주연을 따라 나선으로 파여진 가이드홈(41a)이 형성된 원통형상의 가 이드라이너(41)와, 상기 가이드라이너(41)의 회전에 따라 나선의 가이드홈(41a)으로 가이드되어 승강되는 슬라이더링(50)으로 구성된다.

여기서 슬라이더링(50)은 부시(20)에 외삽되되, 상기 가이드라이너(41)의 회전 방향에 따라 가이드홈(41a)으로 가이드되어 승강될 수 있도록 외주연에 이송스크류(51)가 형성되어 구성된다.

아울러 상기 부시(20)의 안내구(21)는 일면으로는 상기 요크(30)의 상부와 마찮가지로 절개면(21a)이 형성되어 있어 외삽된 슬라이더링(50)의 회전을 구속할 수 있다. 때문에 상기 슬라이더링(50)은 가이드라이너(41)가 회전하면 부시(20)의 안내구(21)를 따라 승강될 수 있는 구조가 마련된다.

그리고 가이드라이너(41)는 슬라이더링(50)의 승강거리가 제한되도록 양단부에 형성된 스토퍼홈(41b) 및 상기 각 스토퍼홈(41b)에 끼움결합되는 스토퍼(41c)를 더 포함하여 구성된다. 이러한 구조는 가이드라이너(41)가 회전하여 슬라이더링(50)이 승강하면 슬라이더링(50)의 이송스크류(51)가 스토퍼(41c)에 의해서 멈춰져 이로 인해 회전자(40), 가이드라이너(41) 및 요크(30)의 회전을 구속하기 위함이다.

앞서 설명한 바와 같이, 요크(30)는 회전과 승강이 동시에 이루어지지만, 슬라이더링(50)은 회전은 구속되고 승강만 된다. 이 때 상기 요크(30)는 나사산 피치 만큼 이동되지만, 상기 슬라이더링(50)은 가이드라이너(41)의 가이드홈(41a) 피치 만큼 이동되어, 상기 요크(30)의 이동거리는 상대적으로 매우 짧고 정밀하다.

그러므로 상기 니들(31)은 요크(30)와 동반 이동되기 때문에 오리피스(11)의 각 유/출입구(12,13)에 대한 정밀한 제어가 가능한 것이다.

이와 같이 본 발명은 회전자(40)와 스토퍼(41c)가 매우 근접 설치되기 때문에 이에 따른 모멘트 암(슬라이더링의 이송스크류)이 길어지는 효과가 있으므로 회전력에 비해 작은 힘으로도 회전을 제한할 수 있어 제품의 내구성이 향상될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 밀폐형 전자식 팽창밸브의 작동에 관하여 설명하기로 한다.

니들(31)이 하강하여 오리피스(11)가 폐쇄한 상태이면, 슬라이더링(50)은 가이드라이너(41)의 하부에 위치하게 된다.

이 상태에서 전원이 공급되면 회전자(40)에 회전에 의해 가이드라이너(41), 캡(42) 및 요크(30)는 동반 회전하게 된다. 이 때 상기 요크(30)는 부시(20)의 안내구(21)에 나사결합되어 있기 때문에 회전수에 따른 피치거리 만큼 상승하게 된다. 또한 상기 요크(30)에 내삽된 니들(31)도 동반 상승하여 오리피스(11)로부터 점차 상승된다.

이와 동시에 상기 슬라이더링(50)은 회전자(40)와 동반 회전하는 가이드라이너(41)의 회전에 의해 상승하다가 최고점에 이르러서 가이드라이너(41)의 상부에 위치한 스토퍼(41c)에 이송스크류(51)가 걸려 회전자(40)의 회전이 구속됨으로 더 이상 요크(30) 및 니들(31)의 상승을 막아준다.

반대로 회전자(40)가 역방향으로 회전하여 요크(30)가 하강하면, 슬라이더링(50)은 부시(20)의 안내구(21)를 따라 하강하게 되다가 최하점에 이르러서 가이드라이너(41)의 하부에 위치한 스토퍼(41c)에 이송스크류(51)거 걸려 더 이상 요크(30) 및 니들(31)의 하강을 막아준다.

이 때 상기 요크(30)에 내장되고 니들(31)에 외삽된 탄성스프링(70)에 의해 압축력이 부여되어 보다 확실하게 오리피스(11)가 폐쇄된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브(100)에 따르면, 슬라이더링(50)의 승강을 위해 이송스크류(51)를 구비한 것 이외에, 서로 다른 높이차를 갖는 "암" 형성 구조도 가능하다.

회전자(40)가 가이드라이너(41)의 기능을 더불어 할 수 있도록 회전자(40)의 내주연으로 가이드홈(41a) 형성하는 구조도 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 밀폐형 전자식 팽창밸브에 따르면, 회전자의 회전을 구속하는 슬라이더링에 대해 상대적으로 작은 힘으로 스토퍼의 역할을 수행할 수 있는 가이드라이너를 구비하여 오리피스에 대한 니들의 변위를 보다 정밀하게 제어할 수 있으므로 신뢰성 있는 냉매유량 조절할 수 있는 특징이 있다. 이는 회전자와 스토퍼가 매우 근접설치되기 때문에 이에 따른 모멘트 암이 길어지는 효과가 있으므로 가능하다.

또한 구동부와, 회전제어부와, 계폐부를 혼제 구성되기 때문에 기기의 소형 화가 가능하고 내구성이 향상되는 장점이 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims

중앙에 관통 형성된 오리피스(11)와, 상기 오리피스(11)와 상통되게 냉매 유입구(12)와 냉매 유출구(13)가 형성된 밸브몸체(10);

상기 밸브몸체(10)의 상부에 고정되어 상기 오리피스(11)를 개폐하는 개폐부;

상기 개폐부를 작동하기 위해 상기 개폐부의 외측에 배치는 구동부; 및

상기 구동부와 개폐부의 사이에 마련되어 상기 개폐부의 상승과 하강을 제어하는 회전제어부를 포함하여 이루어지며,

상기 개폐부는,

상기 밸브몸체(10)의 상부에 고정되고, 상향으로 연장된 안내구(21)가 형성된 부시(20)와, 상기 부시(20)의 안내구(21)로 나사 결합되어 회전에 의해 승강되는 요크(30)와, 상기 밸브몸체(10)의 냉매 입/출구(12,13)를 개폐할 수 있도록 상기 요크(30)와 동반 승강하게 요크(30)에 내삽된 니들(31)로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전자식 팽창밸브.
제 1항에 있어서,

상기 구동부는,

원통형상의 마그네틱으로 구성된 회전자(40)와,

니들(31)의 상부에 코일(31b)이 권선된 고정자(31a)와,

상기 회전자(40)와 요크(30)가 동반 회전될 수 있도록 상기 회전자(40)의 상부 내주연 및 요크(30)의 상부 외주연에 결합되는 캡(42)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전자식 팽창밸브.
제 1항에 있어서,

상기 회전제어부는,

상기 회전자(40)에 내삽되고, 내주연을 따라 나선으로 파여진 가이드홈(41a)이 형성된 원통형상의 가이드라이너(41)와,

상기 부시(20)에 외삽되되, 상기 가이드라이너(41)의 회전 방향에 따라 가이드홈(41a)으로 가이드되어 승강될 수 있도록 외주연에 이송스크류(51)가 형성된 슬라이더링(50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전자식 팽창밸브.
제 3항에 있어서,

상기 가이드라이너(41)는 슬라이더링(50)의 승강거리를 제한하도록 양단부에 형성된 스토퍼홈(41b) 및 상기 각 스토퍼홈(41b)에 끼움결합되는 스토퍼(41c)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전자식 팽창밸브.
제 1항에 있어서,

상기 부시(20)의 안내구(21)는 외삽된 슬라이더링(50)의 회전을 방지하기 위해 외주연의 양측으로 절개면(21a)이 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 전자식 팽 창밸브.