KR20190009053A

KR20190009053A - 전자식 팽창밸브

Info

Publication number: KR20190009053A
Application number: KR1020170090731A
Authority: KR
Inventors: 홍사준
Original assignee: 홍사준
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-01-28
Also published as: KR102036899B1

Abstract

본 발명은 동력을 발생시키는 동력발생부재, 제어신호를 발생시키는 제어부, 동력발생부재와 제어부에 접속되는 커넥터부, 동력발생부재로부터 발생되는 동력을 전달하기 위한 기어열, 기어열 중의 마지막 기어에 결합되는 개폐부재, 내부에 구멍이 형성되어 상기 개폐부재의 단부를 수용하는 중공원통형 통로형성부재, 냉매의 유입구와 유출구가 형성되며, 각종 구성들을 수용하기 위한 하우징부재를 포함하며, 개폐부재가 통로형성부재의 내부에서 상하 방향으로 가동되면서 통로형성부재의 개방 정도를 조절하도록 구성된 것이다.
본 발명에 의해, 전자식 팽창밸브를 전체적으로 컴팩트하면서도 경량 구성할 수 있다.
또한, 냉매의 현재 상태를 보다 정확히 반영하여 유동을 제어할 수 있으며, 팽창밸브를 결합하고자 하는 단자와의 결합 구조가 컴팩트하게 구성될 수 있다.

Description

전자식 팽창밸브{ELECTRIC EXPANSION VALVE}

본 발명은 전자식 팽창밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉동 사이클에서 증발기로 유출입되는 냉매의 유량 조절에 이용되며, 전체적으로 컴팩트하면서도 경량화된 구성을 갖고, 냉매의 현재 상태를 보다 정확히 반영하여 유동을 제어할 수 있으면서도, 팽창밸브를 결합하고자 하는 단자와의 결합 구조가 컴팩트하게 구성되는 전자식 팽창밸브에 관한 발명이다.

일반적으로 냉동사이클은 냉매를 매개체로 하여 압축 → 응축 → 팽창 → 증발의 4과정이 연속적으로 수행되며, 이를 적용하는 제품으로는 냉장고, 공기조화기 등이 있다.

냉동사이클의 팽창수단은 응축기에서 응축된 냉매를 단열적으로 팽창하여 냉매의 온도와 압력을 떨어뜨리며, 부하에 알맞는 냉매량을 증발기로 보내주는 역할을 하는 것으로서 주로 모세관이 사용되어 왔다.

그러나, 인버터 방식의 냉동사이클에서 팽창수단으로 모세관을 사용하는 경우에는 압축기 회전수 변화에 따른 냉매유량 변화가 적절하게 이루어지지 않아 효율이 떨어진다.

즉, 압축기의 회전수가 높아지는 경우, 압축기 측에서는 냉매를 많이 보내는데 모세관에서는 상대적으로 적은 양이 통과함으로써, 냉동사이클 내를 지나는 냉매량이 적어 압축기 회전수를 높여서 최적으로 셋팅한 경우보다 능력이 감소된다.

반대로 최저 주파수로 운전하는 경우, 압축기에서는 냉매를 적게 보내지만 모세관에서는 상대적으로 많이 통과하게 됨으로써, 증발기에 냉매가 과다하게 채워져 냉동사이클의 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 인버터 방식의 냉동사이클에서 모세관과는 달리 부하에 따라 밸브의 개도를 조정함으로써 감압된 냉매 토출량을 능동적으로 조절할 수 있는 '전자팽창밸브'가 고안되었는데, 도 1은 종래 전자식 팽창밸브의 내부구조를 개략적으로 보인 단면도이다.

종래 냉동사이클용 전자식 팽창밸브는 도 1에 도시한 바와 같이, 원통상의 밀폐된 케이싱(1a)에 마련된 구동부(1), 케이싱(1a)의 하부에 설치되며 냉매관이 연통 결합되는 밸브본체(2), 선단부가 밸브본체(2) 내를 상하로 미끄럼운동하여 밸브본체(2)의 개구면적을 조정하는 니들(3)을 구비한다.

밸브본체(2)는 상단이 케이싱(1a)의 저부에 삽입 결합되며 축방향으로 슬라이딩홀(2a)이 마련된다.

밸브본체(2)의 측면에는 응축기(미도시) 측과 연결된 냉매관(A)이 결합되는 유입구(2b)가 형성되며, 이의 저부에는 증발기(미도시) 측과 연결된 냉매관(B)이 결합되는 유출구(2c)가 형성된다.

또한, 슬라이딩홀(2a)과 축방향으로 연계된 유출구(2c)의 상부에는 오리피스(2d)가 마련된다.

구동부(1)는 케이싱(1a) 외부에 설치되며 전원공급 시 전기장을 형성하도록 코일이 권선된 고정자(1b), 케이싱(1a) 내부에 마련되며 고정자(1b)와 상호작용하여 정역 회전하는 회전자(1c)를 포함한다.

회전자(1c)는 외측부에 마그네트(1e)가 설치된 회전자몸체(1d), 회전자몸체(1d)의 중심부에 마련되며 하부가 개방되고 내주면에 암나사가 가공된 원통상의 암나사관(1f)을 구비하는데, 이것은 정역 회전함과 동시에 케이싱(1a) 내부에서 니들(3)과 함께 축방향으로 승하강한다.

이를 위해 암나사관(1f)은 밸브본체(2)의 상부에 고정된 원통상의 수나사관(1g)과 치결합된다.

수나사관(1g)의 상단부는 암나사관(1f)에 수용되는데, 회전자(1c)의 정역 회전시 암나사가 이물림되면서 암나사관(1f)이 승하강하도록 외주면에 수나사가 형성된다.

그리고 니들(3)은 이러한 수나사관(1g) 내부에서 스프링(3a)을 통해 하측방향으로 지지된다.

즉, 니들(3)의 상단부는 스프링(3a)의 탄성력에 의해 암나사관(1f)의 상부에서 이탈되지 않도록 스톱퍼링(3b)을 통해 결합되며, 이의 하단부는 수나사관(1g)과 밸브본체(2)의 슬라이딩홀(2a)을 관통하여 오리피스(2d)를 개폐하도록 연장된다.

한편, 회전자(1c)의 승하강 변위를 제어하기 위해 케이싱(1a) 상부에 스톱퍼장치(4)가 마련된다.

스톱퍼장치(4)는 회전자(1c)의 회전중심과 대응하는 케이싱(1a)의 상부에서 하측으로 설치된 스톱퍼축(4a), 스톱퍼축(4a)의 외주면에 고정 설치되며 일정한 피치를 갖는 코일스프링 형상으로 이루어진 가이드링(4b), 가이드링(4b)을 따라 회전하면서 상하로 위치가 가변되며 회전반경 방향으로 돌출부(4d)가 마련된 슬라이더(4c), 회전자몸체(1d)의 상측으로 돌출 연장된 익동핀(4e)을 구비한다.

이때, 돌출부(4d)의 단부는 회전자(1c)와 함께 회전운동하는 익동핀(4e)에 걸림으로써 슬라이더(4c)가 동시에 회전운동하게 된다.

또한, 가이드링(4b)의 상단부와 하단부에는 돌출부(4d)가 걸려 회전자(1c)의 상사점과 하사점이 제어되도록 절곡 형성된 스톱퍼부(4f,4g)가 구성된다.

이와 같이 구성된 냉동사이클용 전자팽창밸브의 고정자(1b)에 전원이 공급되면 고정자(1b)와 회전자(1c)의 상호작용에 의하여 회전력이 발생되고, 전원이 공급되는 시간동안 회전자(1c)와 함께 암나사관(1f)이 회전운동한다.

이때, 암나사관(1f)이 수나사관(1g)과 이물림되면서 정방향으로 회전하게 되면, 회전자몸체(1d)는 니들(3)과 함께 회전하면서 상측으로 올라가고, 니들(3)의 하단부가 오리피스(2d)에서 점차 이격된다.

이에 따라 오리피스(2d)의 개구면적이 커지게 되고, 유입구(2b)를 통해 유입되는 냉매가 유출구(2c)를 통해 토출된다.

반대로, 회전자(1c)와 함께 암나사관(1f)이 역방향으로 회전하면, 회전자몸체(1d)와 함께 니들(3)이 하측으로 내려오게 됨으로써 오리피스(2d)의 개구면적이 줄어들게 된다.

결국, 압축기의 회전수가 높아지면 오리피스(2d)의 개구면적을 크게 하고, 압축기의 회전수가 낮아지면 오리피스(2d) 개구면적을 작게하여 냉매 토출량을 능동적으로 조절함으로써, 냉동사이클의 효율이 향상된다.

그러나 이러한 종래 전자팽창밸브의 구동부(1)는 전원공급 시 고정자(1b)와 상호작용하여 마그네트(1e)가 외주에 장착된 회전자(1c)가 회전운동하도록 구성되는데, 케이싱(1a) 외측에 코일이 권선된 고정자(1b)가 장착되고 케이싱(1a) 내측에 회전가능하게 회전자(1c)가 설치되어 있다.

이로 인해 고정자(1b)의 코일과 마그네트(1e)와의 틈새(air gap)가 케이싱(1a) 두께만큼 더 크게 형성되기 때문에, 니들(3)을 작동시키기 위해 요구되는 토오크를 정확하게 발생시키기 위해서 사이즈가 큰 마그네트(1e)가 사용된다.

따라서 밀도가 높은 에너지를 얻기 위해 큰 마그네트(1e)를 사용하여 전체적인 제품 사이즈가 크게 이루어지거나, 고가의 제품인 희토류계(Rare Earth) 마그네트를 사용함으로써 제조원가가 상승되는 단점이 있다.

또한, 니들(3)과 함께 암나사관(1f)이 밸브본체(2)에 고정된 수나사관(1g)과 이물림되면서 승하강하는데, 수나사관(1g)에 수나사산을 가공할 때에 어느각도에서 시작되느냐에 따라 암나사관(1f)의 상하 높이에 차이가 발생된다.

즉, 암나사관(1f)이 360도 회전하게 되면 1피치(pitch)가 움직이며, 이때 니들(3)의 수직상 행정거리는 대체로 0.5mm정도이다.

미세유량을 조절하고자 하는 경우 0.5mm의 행정거리는 매우 큰 유량 차이를 나타낼 수 있기 때문에 니들(3)의 정확한 시작점이 요구되며, 시작점이 정확하지 않을 경우 냉매 토출량 조절이 제대로 이루어지지 않는다.

또한, 종래 전자식 팽창밸브에서는 전력을 공급하기 위한 케이블과 커넥터가 상기 케이싱에 연결된 상태로 외부 전원에 접속되도록 구성되는데, 이것은 전체 팽창밸브의 구성을 복잡하게 하고, 상기 케이블과 커넥터를 깔끔히 정리하기 위한 별도의 구성을 요하게 된다.

또한, 종래 전자식 팽창밸브에서는 냉매의 온도와 압력을 감지하기 위한 구성과 상기 오리피스의 개구 면적을 조절하기 위한 구성이 별도로 구성되므로, 전체 구성이 복잡해지는 단점이 있다.

또한, 종래 팽창밸브 내에 포함되는 마그네트와 코일 등은 전체 팽창밸브의 무게를 증대시키는 요인이 되며, 각 구성의 생산이 용이하게 자동화되지 못하는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전체적으로 컴팩트하면서도 경량화 구성이 가능한 전자식 팽창밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 냉매의 현재 상태를 보다 정확히 반영하여 유동을 제어할 수 있도록 구성되는 전자식 팽창밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 팽창밸브를 결합하고자 하는 단자와의 결합 구조가 컴팩트하게 구성되는 전자식 팽창밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브는 동력을 발생시키는 동력발생부재와, 제어신호를 발생시키는 제어부와, 상기 동력발생부재와 제어부에 접속되는 커넥터부와, 상기 동력발생부재로부터 발생되는 동력을 전달하기 위한 기어열과, 상기 기어열 중의 마지막 기어에 결합되는 개폐부재와, 내부에 구멍이 형성되어 상기 개폐부재의 단부를 수용하는 중공원통형 통로형성부재와, 냉매의 유입구와 유출구가 형성되며, 각종 구성들을 수용하기 위한 하우징부재를 포함하며, 상기 개폐부재는 상기 통로형성부재의 내부에서 상하 방향으로 가동되면서 상기 통로형성부재의 개방 정도를 조절하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 제어부는 피시비 기판의 형태로 구성되며, 상기 피시비 기판의 하부에 온도감지센서가 설치되되, 상기 온도감지센서는 냉매의 유동통로로 돌출되도록 구성된다.

여기서, 상기 피시비 기판의 하부에 압력감지센서가 설치되되, 상기 압력감지센서는 냉매의 유동통로로 돌출되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 기어열은 복수 개의 피니언 기어들로 구성될 수 있다.

또한, 상기 개폐부재는 상기 통로형성부재의 내부 개구에 접촉하기 위한 니들부재와, 상기 니들부재의 상부에 결합되는 피니언기어고정부재를 포함하며, 상기 피니언기어고정부재의 외면에는 나사산이 형성되며, 상기 피니언기어고정부재의 외부에는 상기 나사산과 상응하는 나사산이 내면에 형성된 승강안내부재가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 니들부재에는 스프링이 결합된 상태로 상기 통로형성부재의 내부에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 커넥터부를 수용하기 위한 커넥터하우징이 설치되되, 상기 커넥터하우징은 상기 하우징부재의 측부로 돌출되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 니들부재에는 패킹부재가 결합된 상태로 상기 통로형성부재의 내부에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 하우징부재는 합성수지재로 형성된다.

그리고, 상기 기어열에 포함되는 기어들 역시 합성수지재로 형성된다.

본 발명에 의해, 전자식 팽창밸브를 전체적으로 컴팩트하면서도 경량 구성할 수 있다.

또한, 냉매의 현재 상태를 보다 정확히 반영하여 유동을 제어할 수 있다.

또한, 팽창밸브를 결합하고자 하는 단자와의 결합 구조가 컴팩트하게 구성될 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 냉동 사이클용 전자팽창밸브이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 사시도이다.
도 3은 도 1의 하측 관점의 사시도이다.
도 4는 도 1의 내부 투영도이다.
도 5는 도 1의 하우징부재의 분해도이다.
도 6은 도 5의 밸브 작동 요소에 관한 사시도이다.
도 7은 상기 팽창밸브 내부 구성들의 사시도이다.
도 8은 개폐부재 부분의 사시도이다.
도 9는 상기 팽창밸브의 분해사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 주로 냉동 사이클의 증발기와 응축기를 연결하는 냉매라인에 설치되며, 증발기 측으로 공급되는 냉매의 유량을 증발기 측에서 제공되는 냉매의 상태에 따라 효율적으로 조절하도록 구성된 것을 상정한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 증발기와 냉매탱크를 연결하고, 응축기와 모세관을 연결하는 각각의 냉매라인이 하우징부재에 각각 연결되는 것을 상정하여 설명한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 밸브 조절을 위한 동력을 발생시키는 동력발생부재(10), 제어 신호를 발생시키는 제어부(20), 그리고 동력발생부재(10)와 제어부(20)에 접속되는 커넥터부(30)를 포함한다.

이러한 동력발생부재(10)는 후술되는 하우징부재(70)의 좌측에 배치되며, 제어부(20)는 동력발생부재(10)의 하측에서 하우징부재(70)의 좌측 중앙부에 위치한다.

커넥터부(30)는 상기 동력발생부재(10)와 제어부(20)에 전기적으로 접속된 상태로 인접하게 배치된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는, 동력발생부재(10), 제어부(20), 커넥터부(30), 그리고 밸브 구동을 위한 각종 요소들이 플라스틱 성형에 의해 형성되는 하우징부재(70)에 컴팩트하게 함께 배치된다.

후술되는 바와 같이, 상기 하우징부재(70)에는 냉매 유로의 개도 조절을 위해 동력발생부재(10)에 연결되는 구성 요소들과 온도와 압력을 측정하여 신호를 생성하기 위한 제어부(20), 그리고 신호 라인의 연결을 위한 커넥터부(30)가 배치된다.

여기서, 상기 하우징부재(70)는 사출 성형 방식에 의해 합성수지재로 형성된다.

그리고, 상기 기어열에 포함되는 기어들 역시 사출 성형 방식에 의해 합성수지재로 형성된다.

또한, 상기 중공원통형 통로형성부재(60)와 니들부재(52) 등도 사출 성형 방식에 의해 합성수지재로 형성된다.

그리하여, 본 발명에 따른 팽창밸브에 포함되는 거의 모든 구성들이 사출 성형에 의해 합성수지재로 형성될 수 있으므로, 팽창밸브 하우징 또는 본체를 알루미늄 합금과 같은 금속재를 가공하여 형성되는 경우에 비해, 전체 밸브가 가볍게 구성되면서도 정밀한 가공이 요구되지 않고, 대량 생산에 보다 적합하다.

상기 동력발생부재(10)는 회전 구동력을 제공할 수 있도록 마련되는 전동 스테핑 모터로 마련될 수 있으며, 상기 동력발생부재(10)는 모터드라이버에 의해 구동이 컨트롤된다.

상기 스테핑 모터의 원점 위치는 예를 들어, 상기 니들부재(52)가 최하단으로 하강된 위치가 될 수 있다.

제어부(20)는 피시비 기판의 형태로 구성되어 하우징 부재(70)에 나사 등의 결합수단에 의해 위치 고정된다.

상기 제어부(20)는 커넥터부(30)를 통해 냉동기 또는 에어컨과 같은 장치의 시스템 제어부(미도시)에 연결된다.

상기 시스템 제어부는 제어부(20)로부터 냉매의 온도와 압력 정보를 수집하여, 증발기의 냉매 상태에 대응하여 동력발생부재(10)를 제어하기 위한 제어 신호를 제공한다.

도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는, 제어부(20)인 피시비 기판의 하부에 설치되는 온도감지센서(22)와 압력감지센서(24)를 포함한다.

온도감지센서(22)는 하우징 부재(70)의 좌측 냉매 유로로 돌출되도록 구성되어, 증발기로부터 유출되는 냉매의 온도를 직접 측정하도록 배치된다.

압력감지센서(24)는 피시비 기판의 하부에 설치되며, 하우징 부재(70)의 좌측 냉매 유로로 돌출되도록 배치되어, 증발기로부터 유출되는 냉매의 압력을 측정하도록 배치된다.

상기와 같은 온도감지센서(22)와 압력감지센서(24)에 의해 증발기로부터 유출되는 냉매의 온도와 압력이 측정되어 제어부(20)로 전달되며, 상기 커넥터부(30)를 통해 장치의 시스템 제어부로 전달된다.

시스템 제어부는 온도감지센서(22)와 압력감지센서(24)에서 측정된 냉매의 온도와 압력을 기초로 냉동 사이클의 증발기로 유입되는 냉매 유량을 계산하여 이를 기초로 상기 동력발생부재(10)를 제어하기 위한 신호를 생성한다.

그리고, 상기 제어부는 상기 커넥터부(30)를 통해 상기 동력발생부재(10)를 제어하기 위한 제어 신호를 전송한다.

동력발생부재(10)는 제어신호를 수신하도록 연결된 모터드라이버에 의해 제어됨으로써, 증발기 측에 냉매를 공급하기 위한 냉매 유로의 유로 개도(이하에서는, 유로의 개폐 정도를 칭함)를 조절하게 된다.

이처럼 동력발생부재(10)의 구동에 의해 냉매 라인에 연결되는 냉매 유로의 개도가 조절됨으로써 증발기 측에 공급되는 냉매의 유량이 조절될 수 있다.

밸브 요소에 의한 유로 개도는 하우징부재(70)의 우측의 냉매 유로에서 조절된다. 즉 냉매의 유량을 조절하기 위한 밸브 요소가 증발기로 냉매를 공급하는 냉매라인과 연결되는 하우징부재(70)의 냉매 유로에 배치된다. 이에 대해서는 상세하게 후술토록 하겠다.

본 발명에 따른 전자식 팽창밸브는 밸브요소에 의한 냉매 유로의 개도를 조절하기 위한 구동 요소들과 밸브 요소들을 포함할 수 있다.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브는, 동력발생부재(10)로부터 발생되는 동력을 전달하기 위한 기어열(40), 기어열 중의 마지막 기어(48)에 결합되는 개폐부재(50)(52, 54), 그리고 내부에 구멍이 형성되어 개폐부재(50)의 단부를 수용하는 중공원통형 통로형성부재(60)를 포함한다.

기어열(40)은 상기의 마지막 기어(48)를 포함하는데, 복수 개의 축과 이에 대응하여 결합된 기어들(42, 44, 45, 46, 47, 48)로 구성될 수 있다.

기어열(40)은 동력발생부재(10)에서 제공되는 회전력의 토크를 적절히 조절하여 개폐부재(50)로 전달하게 된다.

상기 기어들(42, 44, 45, 46, 47, 48)은 하우징 부재(70) 내부 공간의 상부에 각각의 회전 축들이 적절히 이격되어 배치되며, 복수 개의 회전축들은 하우징 부재(70)에 위치 고정된다.

도 9 를 참조하면, 개폐부재(50)는 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부에서 상하 방향으로 가동되면서 중공원통형 통로형성부재(60)의 개방 정도를 조절하도록 구성된 것이다.

이러한 개폐부재(50)는 중공원통형 통로형성부재(60)의 밸브 개도 조절을 위한 내부 개구(60-1)에 접촉하기 위한 니들부재(52)와, 니들부재(52)의 상부에 결합되는 피니언기어고정부재(54)를 포함한다.

니들부재(52)는 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부에서 내부 개구(60-1)에 대해 승강 가능하게 배치되어 내부 개구(60-1)의 개도를 조절하는 것이다.

이러한 니들부재(52)는 실질적으로 피니언기어고정부재(54)에 의해 중공원통형 통로형성부재(60)에서 상하로 이동된다.

니들부재(52)는 중공원통형 통로형성부재(60)의 냉매가 통과하는 내부 개구(60-1)에 대해 이동되어 개폐하거나 개도를 조절함으로써 중공원통형 통로형성부재(60)을 통과하는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.

도 7과 내지 도 9를 참조하면, 니들부재(52)는 니들부재(52)의 하부에 있는 뾰족한 니들 스트로크(52-1)가 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부 개구(60-1)에 삽입되어 내부 개구(60-1)의 개도를 조절하는 것이다.

이러한 니들부재(52)는 상기의 제어부(20)에 접속되는 압력센서와 온도센서에 의해 수집되는 증발기의 냉매 압력과 온도에 따라, 동력발생부재(10)에 의해 상기 기어들이 회전됨으로써 상기 내부 개구(60-1)의 개도를 조절하도록 상하 이동이 제어된다.

피니언기어고정부재(54)는 기어열(40)의 마지막 기어(48)의 축에 연결되어 마지막 기어(48)와 함께 회전되는 것이다.

이러한 피니언기어고정부재(54)는 니들부재(52)의 상하 직선 구동을 제공할 수 있는 웜 기어 형상으로서, 피니언기어고정부재(54)의 외면에는 나사산(54-1)이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 피니언기어고정부재(54)에 대응하여 니들부재(52)의 상하 직선 구동을 위한 랙이 마련된다.

랙은 실질적으로 피니언기어고정부재(54)의 나사산(54-1)과 상응하는 나사산(55-1)이 내주면을 따라 형성된 승강안내부재(55)로 형성될 수 있다.

이러한 승강안내부재(55)는 니들부재(52)에 연결되어 중공원통형 통로형성부재(60) 상부에서 상하 이동 가능하게 배치된다.

상기에서 피니언기어고정부재(54)의 나사산(54-1)과 승강안내부재(55)의 나사산(55-1)은 마지막 피니언 기어(48)의 회전에 의해 상대 직선 이동되도록 나사 결합된다.

웜기어와 랙기어와 같은 이동 원리에 의해 피니언기어고정부재(54)가 회전됨으로써 승강안내부재(55)가 상하로 이동되며, 승강안내부재(55)에 의해 니들부재(52)가 상하로 이동된다.

승강안내부재(55)는 하우징 부재(70) 내에서의 상하 이동 시에 회전이 규제되도록 가이드 날개(55-2)가 마련된다.

가이드 날개(55-2)는 좌우 한 쌍으로 배치되며, 하우징 부재(70)에는 가이드 날개(55-2)에 상응하도록 상하 방향을 따른 날개 슬라이드 홈(70-1)이 마련될 수 있다.

한편 도 8과 도 9를 참조하면, 상기의 니들부재(52)는 스프링(57)에 의해 지지된다.

스프링(57)은 니들부재(52)를 지지하도록 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부에 배치된다.

이러한 스프링(57)은 중공원통형 통로형성부재(60)와 연결되는 하우징 부재(70)의 한쪽 유출구(74) 측에서 보이도록 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부에 배치된다.

스프링(57)은 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부 개구(60-1)를 차단하기 위한 니들부재(52)의 하방 이동에서 니들부재(52)를 탄력적으로 지지하며, 니들부재(52)의 상방 이동에서 탄력적으로 니들부재(52)를 지지할 수 있다.

스프링(57)은 니들부재(52)의 상하 이동에서 니들부재(52)에 결합된 상태에서 니들부재(52)를 탄력적으로 지지함으로써 내부 개구를 통과하는 냉매의 충격에 의한 니들부재(52)의 흔들림을 지지할 수 있다.

니들부재(52)는 밸브 개폐 동작에서 발생되는 충격이 스프링(57)에 의해 완충될 수 있으며, 내부 개구(60-1) 개폐 동작에 따른 소음과 진동이 줄어들게 된다.

니들부재(52)에는 한 쌍의 패킹부재(59)가 위치 고정된다.

이에 따라 니들부재(52)는 한 쌍의 패킹부재(59)가 결합된 상태로 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부에 배치될 수 있다.

한 쌍의 패킹부재(59)는 니들부재(52)와 중공원통형 통로형성부재(60) 내벽 간 미세 틈새를 차단한다.

이에 따라 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부 개구를 통과하는 냉매가 중공원통형 통로형성부재(60)의 상부를 통해 하우징부재 내부로 유동되는 현상이 차단된다.

도 2 내지 도 5와 도 9를 참조하면, 상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 냉매의 유입구(72, 76)와 유출구(74, 78)가 마련되며 각종 구성들을 수용하기 위한 하우징부재(70)를 포함한다.

하우징부재(70)는 냉매의 유입구(72, 76)와 이에 대응하여 연결되는 유출구(74, 78)가 양쪽에 각각 형성된 냉매통과 하우징(71), 냉매통과 하우징(71)의 상부에 결합되며 밸브 개도 조절을 위한 요소들이 배치되는 밸브 하우징(75), 그리고 하우징 커버(77)를 포함한다.

냉매통과 하우징(71)은 우측에 승강안내부재(55)가 배치되는 내부 통로(70-2)가 형성된 것이다.

내부 통로(70-2)는 한쪽 유입구(72)에 연결되며, 중공원통형 통로형성부재(60)가 밀착 배치된다.

이에 따라 한쪽 유입구(72)로 유입되는 냉매는 중공원통형 통로형성부재(60)로 유입되며, 한쪽 유출구(74)로 유출될 수 있다.

냉매는 한쪽 유입구(72)와 한쪽 유출구(74)를 연결하는 중공원통형 통로형성부재(60)의 내부 냉매 유로를 통과하면서 니들부재(52)의 상하 스트로크에 의해 그 유량이 조절된다.

냉매통과 하우징(71)의 좌측 상부에는 온도감지센서(22)와 압력감지센서(24)가 위치 고정되어 있으며, 그 하부에는 다른 한쪽 유입구(76)와 유출구(78)가 위치한다.

냉매통과 하우징(71)의 좌측 상부에는 온도감지센서(22)와 압력감지센서(24)의 센싱을 위한 센싱 개구(71-1)가 마련된다.

센싱 개구(71-1)에는 제어부(20) 측으로 밀착되어 냉매의 유입을 차단하는 개구 패킹(71-2)이 위치한다.

냉매는 다른 한쪽 유입구(76)와 유출구(78)를 통과하면서 온도감지센서(22)와 압력감지센서(24)에 의해 각각 온도와 압력이 계측되며, 제어부(20)는 이러한 측정값을 수집하여 시스템 제어부에 전달할 수 있다.

일예로, 냉매통과 하우징(71)의 우측에 있는 한쪽 유입구(72)는 증발기 측으로 냉매를 공급하기 위한 냉매가 저장된 응축기 측에 연결되며, 한쪽 유출구(74)는 증발기에 연결되는 모세관 측에 연결될 수 있다.

냉매통과 하우징(71)의 좌측에 있는 다른 한쪽 유입구(76)는 증발기에 연결되며, 다른 한쪽 유출구(78)는 응축기와 연결되는 냉매탱크 측에 연결될 수 있다.

밸브 하우징(75)은 좌측에 동력발생부재(10)가 수용되며, 상부에 상기의 기어열(40)이 수용되며, 상기의 날개 슬라이드 홈(70-1)이 우측에 마련되며, 피니언기어고정부재(54)와 승강안내부재(55)가 우측에 수용되는 것이다.

밸브 하우징(75)의 좌측에는 커넥터부(30)를 수용하기 위한 커넥터하우징(90)이 마련된다.

이러한 커넥터하우징(90)은 밸브 하우징(75)의 측부로 돌출되도록 배치되며, 내부에 동력발생부재(10)와 제어부(20)에 각각 연결되는 커넥터단자(32, 34)가 배치되는 것이다.

도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 커넥터단자(32, 34)들 중 위의 네 단자들(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)은 스텝 모터 구동 신호 인가 단자들이며, 30-6 단자는 5 V 전력 인가를 위한 단자이고, 30-7 단자는 압력감지센서 신호 전달 단자이며, 30-8 단자는 온도감지센서 신호 전달 단자이고, 30-9 단자는 접지단자이다.

상기 하우징부재(70)에는 장치고정부재(96)가 마련된다. 장치고정부재(96)는 냉매통과 하우징(71)의 전면 중앙부와 저면 중앙부에 각각 세레이션 구조로 위치 고정된다.

이러한 장치고정부재(96)에는 장치의 위치 고정을 위한 체결부재가 체결될 수 있다.

상기의 냉매통과 하우징(71)과 밸브 하우징(75)은 냉매통과 하우징(71)에 위치 고정되는 체결고정부재(97)와 밸브 하우징(75)을 통과하는 하우징 체결부재(98)에 의해 결합된다.

하우징 체결부재(98)는 밸브 하우징(75) 상에서 냉매통과 하우징(71)에 세레이션 구조로 위치 고정된 체결고정부재(97)에 나사 결합된다.

하우징 커버(77)는 밸브 하우징(75)의 상부에 커버체결부재(99)에 의해 결합된다.

이러한 하우징 커버(77)는 동력발생부재(10)와 기어열(40)을 커버하도록 밸브 하우징(75)에 결합되는 것이다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 동력발생부재 20: 제어부
22: 온도감지센서 24: 압력감지센서
30: 커넥터부 40: 기어열
42, 44, 45, 46, 47, 48: 피니언 기어들
48: 마지막 기어
50: 개폐부재 52: 니들부재
52-1: 니들 스트로크 54: 피니언기어고정부재
54-1: 나사산 55: 승강안내부재
55-1: 나사산 55-2: 가이드 날개
57: 스프링 59: 패킹부재
60: 중공원통형 통로형성부재 60-1: 내부 개구
70: 하우징부재 70-1: 날개 슬라이드 홈
70-2: 내부 통로 71: 냉매통과 하우징
71-1: 센싱 개구 71-2: 개구 패킹
72, 76: 유입구 74, 78: 유출구
75: 밸브 하우징 77: 하우징 커버
90: 커넥터 하우징 96: 장치고정부재
97: 체결고정부재 98: 하우징 체결부재
99: 커버체결부재

Claims

동력을 발생시키는 동력발생부재와;
제어신호를 발생시키는 제어부와;
상기 동력발생부재와 제어부에 접속되는 커넥터부와;
상기 동력발생부재로부터 발생되는 동력을 전달하기 위한 기어열과;
상기 기어열 중의 마지막 기어에 결합되는 개폐부재와;
내부에 구멍이 형성되어 상기 개폐부재의 단부를 수용하는 중공원통형 통로형성부재와;
냉매의 유입구와 유출구가 형성되며, 각종 구성들을 수용하기 위한 하우징부재를 포함하며,
상기 개폐부재는 상기 통로형성부재의 내부에서 상하 방향으로 가동되면서 상기 통로형성부재의 개방 정도를 조절하도록 구성되는 전자식 팽창밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 피시비 기판의 형태로 구성되며, 상기 피시비 기판의 하부에 온도감지센서가 설치되되, 상기 온도감지센서는 냉매의 유동통로로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 피시비 기판의 하부에 압력감지센서가 설치되되, 상기 압력감지센서는 냉매의 유동통로로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 기어열은 복수 개의 랙과 피니언 기어들로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 개폐부재는 상기 통로형성부재의 내부 개구에 접촉하기 위한 니들부재와, 상기 니들부재의 상부에 결합되는 피니언기어고정부재를 포함하며,
상기 피니언기어고정부재의 외면에는 나사산이 형성되며,
상기 피니언기어고정부재의 외부에는 상기 나사산과 상응하는 나사산이 내면에 형성된 승강안내부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 5 항에 있어서,
상기 니들부재에는 스프링이 결합된 상태로 상기 통로형성부재의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 커넥터부를 수용하기 위한 커넥터하우징이 설치되되,
상기 커넥터하우징은 상기 하우징부재의 측부로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 6 항에 있어서,
상기 니들부재에는 패킹부재가 결합된 상태로 상기 통로형성부재의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징부재는 합성수지재로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 기어열에 포함되는 기어들은 합성수지재로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.