KR20060119549A - Thermo expansion valve equipped with bypass channel - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 공기조화장치의 시스템 구성을 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram showing a system configuration of an air conditioner.
도 2는 종래의 팽창밸브를 나타내는 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a conventional expansion valve.
도 3은 도 2의 단면도.3 is a cross-sectional view of FIG.
도 4는 본 발명에 따른 팽창밸브를 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing an expansion valve according to the present invention.
**** 도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명 ******** Explanation of symbols on the main parts of the drawing ****
30a: 밸브실 50: 교축유로30a: valve chamber 50: throttle flow path
80: 바이패스 유로 90: 개폐구80: bypass euro 90: opening and closing
91: 구동로드 300: 구동수단91: drive rod 300: drive means
100a: 제1유입유로 100b: 제1유출유로100a:
100c: 제2유입유로 100d: 제2유출유로100c:
1: 일본국 공개특허 제1995-151422호.1: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1995-151422.
2: 일본국 공개특허 제1998-073345호.2: Japanese Patent Laid-Open No. 1998-073345.
본 발명은 바이패스 유로가 형성된 팽창밸브에 관한 것이다.The present invention relates to an expansion valve having a bypass flow path.
보다 상세하게는, 본 발명은 차량의 공기조화 시스템에 구비되는 팽창밸브에 바이패스 유로를 형성하여 액상과 기상이 혼합된 혼합 냉매의 초기 유동이 상기 바이패스 유로를 통해 유동하도록 함으로써 혼합 냉매의 초기 유동에 의한 소음 발생을 방지할 수 있도록 한 팽창밸브에 관한 것이다.More specifically, the present invention forms a bypass flow path in the expansion valve provided in the vehicle air conditioning system so that the initial flow of the mixed refrigerant mixed with the liquid phase and the gas phase flows through the bypass flow path. An expansion valve to prevent the generation of noise caused by the flow.
도 1은 공기조화장치의 시스템 구성을 나타내는 구성도로, 이 공기조화장치 시스템 내의 냉매는 열역학적 증기 압축 및 팽창사이클에 따라 크게 4단계의 순환 사이클 운동을 반복한다. 이 순환 사이클은 구체적으로, 압축기(compressor)에 의한 냉매의 압축, 응축기(condenser)에 의한 냉매의 응축, 팽창밸브(TXV, Thermo eXpansion Valve)를 통한 냉매의 팽창, 및 증발기(Evaporator)를 통한 냉매의 증발로써 이루어진다. 각 단계에서, 냉매는 각각 고온 고압 기체, 상온 고압 액체, 저온 저압 액체, 및 저온 저압 기체상으로 상변화하여 존재한다.1 is a configuration diagram showing a system configuration of an air conditioner, and the refrigerant in the air conditioner system repeats a circulating cycle of four stages largely according to a thermodynamic vapor compression and expansion cycle. This circulation cycle specifically includes the compression of the refrigerant by a compressor, the condensation of the refrigerant by a condenser, the expansion of the refrigerant through an expansion valve (TXV), and the refrigerant through an evaporator. By evaporation of In each stage, the refrigerant is phase-changed into a high temperature high pressure gas, a room temperature high pressure liquid, a low temperature low pressure liquid, and a low temperature low pressure gas phase, respectively.
압축단계에서는, 압축기의 단열 압축에 의해 기상의 냉매가 압축되면서 이 냉매의 온도와 압력이 증가하게 된다. 고온, 고압의 기체는 응축온도가 높아 상온인 주변 공기에 의해 쉽게 액화될 수 있으며, 수냉식에 의하면 상온의 물로도 액화가 가능하다. 따라서 냉동사이클에 있어서 냉매는 쉽게 응축될 수 있는 물질이 이용되는 것이 바람직한데, 이러한 냉매는 여럿이 이미 주지되었으며 널리 이용되고 있다.In the compression step, as the refrigerant in the gas phase is compressed by adiabatic compression of the compressor, the temperature and pressure of the refrigerant are increased. High-temperature, high-pressure gas can be easily liquefied by ambient air at room temperature due to the high condensation temperature. Therefore, in the refrigerating cycle, it is preferable to use a material that can be easily condensed. The refrigerant is well known and widely used.
한편, 응축단계에서 응축된 냉매는 상온 고압의 액체로 상변화되어 팽창밸브 로 유입된다.On the other hand, the refrigerant condensed in the condensation step is changed into a liquid at room temperature and high pressure flows into the expansion valve.
팽창밸브로 유입된 냉매는 팽창밸브에서 비가역적 등엔탈피변화를 거치는데, 액상인 상온 고압의 냉매가 좁은 교축유로(50)를 지나면서 오리피스(orifice) 효과에 의해 압력이 급강하하게 된다. 또한, 주울-톰슨 원리에 의하면 수소를 제외한 상온의 기체는 역점온도(逆點溫度) 이하에서 오리피스를 통과할 때 냉각되므로, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매는 일부가 기화되어 그 기화열이 냉매 전체의 온도를 영하로 끌어내리게 된다.The refrigerant introduced into the expansion valve undergoes an irreversible isotropic change in the expansion valve, and the pressure drops rapidly due to an orifice effect while the liquid refrigerant at room temperature and high pressure passes through the
차량용 공기조화 시스템에 있어서 냉동사이클의 궁극적인 목적은 차내를 냉방하기 위한 것으로, 이를 위하여 최종적인 증발단계에서는 냉매가 증발기를 통과하면서 주위 공기의 열을 흡열하고 기화함으로써 찬 공기를 형성하여 차내의 온도를 낮춘다.The ultimate purpose of the refrigeration cycle in the vehicle air conditioning system is to cool the inside of the vehicle. For this purpose, in the final evaporation step, the refrigerant passes through the evaporator to form cold air by absorbing and vaporizing the heat of the surrounding air to form cold air. Lowers.
이렇게 열교환된 냉매는 다시 증발기로 유입되고 압축되어 폐 계(closed system)를 이루는 상기 냉동사이클을 순환하게 된다.The heat exchanged refrigerant is then introduced into the evaporator and compressed to circulate the refrigeration cycle forming a closed system.
이러한 냉동 사이클에 있어서, 종래의 팽창밸브는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같은 기술구성으로 이루어져 있다. 즉, 일반적으로 종래의 팽창밸브는 연결봉(10)에 의해 다이아프램(diaphragm)(20)과 볼밸브(30)가 연결되어 있고, 다이아프램(20)의 상압실(21)과 하압실(22)의 압력차에 의해 연결봉(10)이 승, 하강한다. 이 연결봉(10)의 구동에 의해 볼밸브(30)가 개폐됨으로써 냉매의 유량이 결정된다. 응축기로부터 제1유입유로(100a)를 통해 유입되는 냉매는 상기 볼밸브(30)가 개방되면서 교축유로(50)를 통해 팽창하여 제1유출유로(100b)를 통해 증발기로 유출된 다. 여기서, 미설명 도면부호 31은 밸브받침대, 32는 스프링, 40은 캐피럴리 튜브(capillary tube)이다.In this refrigeration cycle, the conventional expansion valve is made of a technical configuration as shown in Figs. That is, in the conventional expansion valve, the
그러나 냉방시스템의 구동이 중지되고 일정 시간이 경과되면 제1유입유로(100a) 부근에는 액상과 기상이 혼합된 냉매가 존재하게 되는데, 이때 종래의 팽창밸브가 갖는 문제점은 냉방시스템이 재구동되면 상기 냉매가 좁은 교축유로(50)를 통과하면서 불쾌한 소음을 발생한다는 것이다.However, when the driving of the cooling system is stopped and a predetermined time has elapsed, there is a refrigerant mixed with a liquid phase and a gaseous phase in the vicinity of the
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로서, 예컨대 일본국 공개특허 제1998-73345호는 연결봉의 외주 부근에 미세 유로를 형성하였다.As a prior art for solving this problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1998-73345 has formed a fine flow path near the outer circumference of the connecting rod.
그러나 상기 공개특허 제1998-73345호의 팽창밸브는 별도의 전자밸브를 채택하고 있다. 또한, 팽창밸브 내에서 냉매의 급격한 유동을 억제함으로써 소음 발생을 방지하고 있으므로, 이를 위하여 많은 내부 구성을 채택하고 있으며 그 구성들의 결합 관계도 매우 복잡하다.However, the expansion valve of the Patent Publication No. 1998-73345 adopts a separate solenoid valve. In addition, since the occurrence of noise is prevented by suppressing the rapid flow of the refrigerant in the expansion valve, many internal configurations are adopted for this purpose, and the coupling relationship between the components is very complicated.
본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 종래의 기술이 갖는 문제점 감안하고 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공기조화 시스템의 팽창밸브에 있어서, 보다 간단한 구성을 통하여 냉매 유동에 의한 소음 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있는 팽창밸브를 구현하고자 함이다.The present invention has been made in view of the problems with the prior art in the technical field to which the present invention belongs, and an object of the present invention in the expansion valve of the air conditioning system, the noise due to the refrigerant flow through a simpler configuration It is to implement an expansion valve that can prevent the occurrence more effectively.
본 발명의 목적은 위 목적에 한정되지는 아니하며, 언급되지 아니한 본 발명의 다른 목적들은 아래의 내용과 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above object, and other objects of the present invention which are not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description and the accompanying drawings. will be.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 응축기로부터 응축된 냉매를 받아들이는 제1유입유로(100a)와, 냉매를 수용하여 팽창시키고 교축유로(50)를 개폐하는 밸브체(30,31)가 마련된 밸브실(30a)과, 상기 밸브실(30a)로부터 유출되는 팽창된 냉매를 증발기로 내보내는 제1유출유로(100b)가 구비된 차량 공조장치 냉방시스템용 팽창밸브에 있어서, 상기 밸브실(30a)과 제1유출유로(100b) 사이에 개재되고 상기 밸브실(30a) 및 제1유출유로(100b)와 공간적으로 소통되는 바이패스 유로(80); 및 상기 바이패스 유로(80)를 개폐하는 개폐구(90); 를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a valve having a first inflow passage (100a) for receiving the refrigerant condensed from the condenser and a valve body (30, 31) for accommodating and expanding the refrigerant and opening and closing the throttle passage (50). An expansion valve for a vehicle air conditioner cooling system having a
한정적으로, 본 발명은 상기 개폐구(90)는 냉방시스템이 구동되지 않는 동안 바이패스유로(80)를 개방하고, 냉방시스템이 구동된 후 소정 시간 동안만 바이패스유로(80)를 개방하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the opening and
상기 개폐구(90)는 바람직하게는 냉방시스템이 구동된 후 상기 바이패스유로(80)를 5초 내지 10초 동안 개방한다.The opening and
본 발명은 상기 냉방 시스템의 초기 구동시 상기 개폐구(90)가 상기 바이패스 유로(80)를 수 초 동안 개방한 후 폐쇄하도록 상기 개폐구(90)를 제어하는 제어유닛;을 포함하여 이루어질 수 있다.The present invention may include a control unit for controlling the opening and closing
본 발명의 구체적인 실시예는 아래의 설명과 도면에 포함되어 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 요지를 벗어나거나 종래기술에 준하는 내용은 그 설명을 생략하고, 본 발명이 갖는 특징만을 중점적으로 살핀다.Specific embodiments of the present invention are included in the following description and the drawings, it will be described a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the contents that deviate from the gist of the present invention or conform to the prior art will not be described and focus only on the features of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 팽창밸브를 나타내는 측단면도로, 도시된 바와 같이 본 발명은 팽창밸브에 바이패스 유로(80)와 이 바이패스 유로(80)를 개폐하는 개폐구(90)를 형성한 것에 특징이 있다. 본 발명을 보다 명확하게 개시하기 위하여, 도 4에서 바이패스 유로(80)는 음영 처리되었다.4 is a side cross-sectional view showing an expansion valve according to the present invention. As shown in the present invention, a
상기 바이패스 유로(80)는 밸브실(valve chamber)(30a)과 제1유출유로(100b) 사이에 개재되어 있으며, 응축기로부터 제1유입유로(100a)를 통해 유입된 냉매를 제1유출유로(100b)로 바이패스하기 위하여 냉매의 유동 채널로써 마련되는 것이다. 바람직하게는, 상기 바이패스 유로(80)의 단면적은 교축유로(50)의 단면적 보다 크게 형성되어야 한다.The
상기 밸브실(30a) 내부에는 연결봉(10)으로써 다이아프램(20)과 연결되어 승, 하강하는 밸브체(30,31)가 구비되어 있다.The
상기 밸브체는 상기 연결봉(10)에 접촉하는 볼밸브(30)와, 상기 볼밸브(30)를 지지하기 위한 밸브받침대(31)로 이루어지며, 상기 볼밸브(30)를 상기 연결봉(10)에 항시 접촉시키기 위하여 스프링(32)에 의해 밸브받침대(31)가 지지되고 있다. 또한, 다이아프램(20)의 상, 하부에는 상기 다이아프램(20)에 의해 구분되는 상압실(21) 및 하압실(22)이 각각 분할 형성되어 있으며, 상기 상압실(21)은 캐피럴리 튜브(capillary tube)(40)의 일단이 결합되어 상기 상압실(21)과 캐피럴리 튜브(40)가 연통되고 있다.The valve body is composed of a
미설명 도면부호 100c는 증발기에서 열교환된 냉매를 받아들이는 제2유입유 로이고, 100d는 증발기에서 열교환된 냉매를 압축기로 전달하는 제2유출유로이다.
한편, 본 발명은 상기 바이패스 유로(80)를 개폐하기 위하여 개폐구(90)가 마련된다. 상기 개폐구(90)는 바이패스 유로(80)에 삽입되어 상기 바이패스 유로(80)를 차폐할 수 있도록 구성되며, 구동수단(300)으로부터 구동력을 제공받아 상기 바이패스 유로(80)를 개폐한다.On the other hand, in the present invention, the opening and closing
상기 구동수단(300)으로는 예컨대 솔레노이드가 이용되거나 또는 액츄에이터가 이용될 수 있다. 상기 구동수단(300)은 구동로드(91)에 의해 개폐구(90)와 연결되어 있다. 또한, 이러한 구동수단(300)과 전원부(미도시) 및 제어유닛(미도시)이 전기적으로 호연결되어, 상기 제어유닛의 제어 신호에 따라 구동수단(300)이 선택적으로 구동되도록 구성할 수 있다.As the driving means 300, for example, a solenoid may be used or an actuator may be used. The driving means 300 is connected to the opening and closing
이하 본 발명의 작동관계를 살펴봄으로써 본 발명이 보다 명확하게 개시될 것이다.Hereinafter, the present invention will be described more clearly by looking at the operational relationship of the present invention.
냉방 시스템이 구동되지 아니할 경우에는 냉매의 유동이 없고, 밸브받침대(31)가 스프링(32)에 의해 승강하고 볼밸브(30)가 교축유로(50)를 폐쇄하고 있다. 또한, 구동수단(300)의 구동은 없고, 바이패스 유로(80)는 구동로드(91) 및 개폐구(90)의 자중에 의해 하강하여 개방된 상태이다. 또한, 제1유입유로(100a) 부근에는 직전의 냉방 시스템이 구동되었을 때의 냉매가 액상 및 기상의 혼합으로써 존재하고 있다.When the cooling system is not driven, there is no refrigerant flow, the
종래의 팽창밸브에 의하면 냉방 시스템의 최초 구동시 상기 냉매가 교축유로(50)를 통과하면서 소음을 발생하였으나, 아래와 같은 이유로 본 발명은 상기 소음 발생을 방지할 수 있다.According to the conventional expansion valve, the refrigerant generated noise while passing through the
최초 냉방 시스템 구동시 바이패스 유로(80)는 개방된 상태인데, 상기 바이패스 유로(80)의 내단면적이 교축유로(50)의 단면적에 비하여 크기 때문에 제1유입유로(100a)에 존재하는 냉매는 대부분이 바이패스 유로(80)를 통해 유동하고 제1유출유로(100b)를 통해 증발기로 선유입된다. 따라서 상기 혼합 상태의 냉매가 좁은 교축유로(50)를 지나지 아니하므로, 팽창변에서 발생하는 소음은 없다.While the
냉방 시스템 구동 후에는 전원부가 구동되는데, 바람직하게는 이 전원부의 구동 시간 간격을 설정함으로써 냉방 시스템이 구동된 후 소정 시간 후에 구동수단(300)이 구동되도록 한다. 이 타임 릴레이(time relay)되는 시간은 5 내지 10초 정도면 충분하다.After the cooling system is driven, the power supply unit is driven. Preferably, the driving
따라서 냉방 시스템 구동 후 대략 5초 내지 10초 동안 제1유입유로(100a)의 냉매가 바이패스 유로(80)를 통해 증발기로 유동함으로써 소음 발생이 없고, 이 후 설정된 시간이 소요된 후 제어유닛으로부터 구동신호를 입력받은 전원부 및 구동수단(300)이 구동하여 구동로드(91)가 승강한다. 이 구동로드(91)의 승강에 의해 개폐구(90)가 바이패스 유로(80) 내부로 삽입되어 바이패스 유로(80)가 폐쇄된다.Therefore, after the cooling system is driven, the refrigerant of the
냉방시스템의 구동이 종료되면 구동수단(300)의 가동이 중지되고 개폐구(90)가 하강하여 바이패스 유로(80)를 개방한다.When the driving of the cooling system is finished, the operation of the driving means 300 is stopped and the opening and closing
교축유로(50)의 개폐는 스프링(32) 및 다이아프램(20)에 의한 볼밸브(30)의 승, 하강으로써 구현되는데, 이 메커니즘은 주지된 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.Opening and closing of the
이상으로 본 발명에 따른 팽창밸브에 관하여 설시하였으나, 이는 적어도 하나 이상의 실시예로써 제시되는 것이므로 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 한정되지는 아니한다. 제시된 실시예는 본 발명이 완전하게 개시될 수 있고 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 위 실시예에 한정되는 것이 아니라 아래의 특허청구범위에 의해 정의되는 것이므로 아래의 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범주에 귀속되는 것이다.As described above with respect to the expansion valve according to the present invention, which is presented as at least one or more embodiments by which the spirit and the construction and operation of the present invention is not limited. The embodiments presented are provided to completely disclose the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention may be fully disclosed, and the present invention is limited to the above embodiments. Rather, it is defined by the claims below, and may be embodied in various different forms within the scope of the following claims, which also belong to the scope of the present invention.
이상으로 설명한 본 발명에 따른 팽창밸브는 액상과 기상의 혼합으로 존재하는 냉매가 팽창변을 통과할 시 발생하는 소음을 원천적으로 제거할 수 있다.The expansion valve according to the present invention described above can remove the noise generated when the refrigerant present in the mixture of the liquid phase and the gas phase when passing through the expansion valve.
또한, 이러한 효과를 얻기 위하여 채택되는 기술구성이 종래에 비하여 비교적 간단하고 단순 명료하므로 비용 측면에 있어서 부담이 발생하지 아니한다.In addition, since the technical configuration adopted to obtain such an effect is relatively simple and simple and clear compared to the prior art, the burden in terms of cost does not occur.
Claims (3)
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Cited By (1)
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CN108698469A (en) * | 2016-07-11 | 2018-10-23 | 翰昂汽车零部件有限公司 | vehicular heat pump system |
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2005
- 2005-05-20 KR KR1020050042665A patent/KR20060119549A/en not_active Application Discontinuation
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