KR20240039314A - 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브 - Google Patents

차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브 Download PDF

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윤길상
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은, 플라스틱 냉매튜브와 레이저 융착에 의하여 결합되면서 금속재의 밸브 코어의 나사 체결을 위한 금속 암나사 인서트를 구비하여 암나사 손상으로 인한 냉매 누설을 방지하기 위한 것으로, 냉매 주입 통로가 형성되는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 냉매 주입 통로에 형성된 밸브 코어 결합용 암나사에 나사 결합되어 탄성핀이 가압되면 냉매가 상기 냉매 주입 통로를 통하여 주입되고 상기 탄성핀의 가압이 해제되면 상기 탄성핀이 원래의 위치로 복원되면서 상기 냉매 주입 통로를 통한 냉매 유출을 방지하는 밸브 코어를 포함하는 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브에 있어서 ; 상기 밸브 몸체는 : 축방향 내부를 따라 제1냉매통로가 형성되며 플라스틱 재질의 제1냉매튜브가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 결합되기 위한 제1냉매튜브 결합부와, 축방향 내부를 따라 제2냉매통로가 형성되며 플라스틱 재질의 제2냉매튜브가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 결합되기 위한 제2냉매튜브 결합부와, 상기 제1냉매튜브 결합부와 상기 제2냉매튜브 결합부 사이에 위치되며 상기 냉매 주입 통로가 상하 방향으로 연장되면서 형성되며 상기 냉매 주입 통로의 하단부와 연통되며 상기 제1냉매통로와 상기 제2냉매통로를 서로 연통시키는 연결용 냉매통로가 형성되는 밸브 코어 결합부를 포함하는 플라스틱 재질의 플라스틱 몸체부 ; 상기 밸브 코어가 나사 결합되기 위한 밸브 코어 결합용 암나사가 형성되며 상기 플라스틱 몸체부의 사출성형시 상기 냉매 주입 통로의 내주면에 동축으로 인서트되어 상기 플라스틱 몸체부와 일체화되는 금속 암나사 인서트 ; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브{REFRIGERANT CHARGING VAVLE FOR REFRIGERANT PIPING OF AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브에 관한 것으로, 구체적으로는 차량 에어컨 냉매배관에 냉매를 주입하기 위한 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 에어컨 작동을 위한 냉동사이클은 압축기，응축기，팽창밸브 및 증발기 등을 냉매가 순환하여 이루어진다.
이를 위하여, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등은 차량 에어컨 냉매배관을 구성하는 냉매튜브 등에 의하여 순차적으로 연결되어 하나의 냉매 순환회로를 형성한다.
종래의 차량 에어컨 냉매배관을 구성하는 냉매 주입 밸브(20)는 도 1 내지 도 3과 같이 밸브 몸체(21)와 밸브 코어(22) 등으로 이루어진다.
밸브 몸체(21)는 냉매 주입 통로(21a)가 형성되며, 냉매 주입 통로(21a)에는 밸브 코어(22)와의 나사 결합을 위한 암나사(21b)가 형성되어 있다.
밸브 코어(22)는 밸브 몸체(21)의 냉매 주입 통로(21a)에 형성된 암나사(21b)에 나사 결합되는 수나사가 형성되며 상기 수나사가 암나사(21b)에 나사 결합되면서 밸브 코어(22)가 밸브 몸체(21)에 고정되며, 밸브 코어(22)에는 오링(23)이 장착되어 밸브 코어(22)와 밸브 몸체(21) 사이의 기밀을 유지하게 된다.
밸브 코어(22)는 내부를 따라 냉매가 유동할 수 있는 통로가 형성되며, 이 통로는 통상적으로 탄성핀(22a)에 의하여 닫혀있는 상태이다.
냉매 주입을 위하여 탄성핀(22a)을 가압하면, 탄성핀(22a)의 이동에 의하여 밸브 코어(22) 내부를 통한 냉매 유동이 허용되어 냉매가 냉매 주입 통로(21a)를 통하여 주입될 수 있으며, 탄성핀(22a)의 가압이 해제되면 탄성핀(22a)이 원래의 위치로 복원되면서 밸브 코어(22) 내부를 통한 냉매 유동이 차단되어 결과적으로 냉매 주입 통로(21a)를 통한 냉매 유동(실제로는 냉매 유출)을 방지할 수 있다.
한편 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 밸브 몸체(21)와 밸브 코어(22)는 대부분 금속으로 제작된다.
이와 같은 냉매 주입 밸브(20)는 통상 차량 에어컨 냉매배관의 고압측 및 저압측에 각각 1개씩 설치되는 것이 일반적이다.
한편 차량의 경량화를 위하여 차량 에어컨 냉매배관의 냉매튜브를 플라스틱 소재로 제작하고, 냉매튜브 등의 냉매배관을 레이저 융착법으로 연결하기 위한 기술이 한창 개발중이다.
종래 기술의 일예로서 대한민국 공개특허 제10-2021-0125669호 "에어컨 배관 시스템" (2021.10.19. 공개) 등이 제시되어 있으며, 상기 종래 기술은 본 명세서에 일체화된 것으로 본다.
이와 같이 냉매튜브가 플라스틱으로 제작되는 경우, 종래의 금속 소재를 기반으로 한 냉매 주입 밸브를 냉매튜브와 결합하는 것이 곤란하다는 문제가 발생한다.
한편 냉매튜브와의 레이저 융착을 위하여 냉매 주입 밸브의 밸브 몸체를 플라스틱으로 제작할 경우 암나사 또한 플라스틱으로 제작되며, 암나사에 금속재의 밸브 코어(22)를 나사 체결하면, 규정 토크 이상으로 나사 체결하거나 혹은 재조립 횟수가 증가하면 밸브 몸체의 암나사가 쉽게 손상되어 냉매의 누설이 발생할 가능성이 높아지게 된다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0125669호 "에어컨 배관 시스템" (2021.10.19. 공개) 대한민국 등록특허 제10-2157694호 "차량용 냉매 주입 밸브 및 이를 포함한 열 교환기" (2020. 9.14. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플라스틱 냉매튜브와 레이저 융착에 의하여 결합되면서 금속재의 밸브 코어의 나사 체결을 위한 금속 암나사 인서트를 구비한 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브를 제공하여, 나사 손상으로 인한 냉매 누설을 방지하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 냉매 주입 통로가 형성되는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 냉매 주입 통로에 형성된 밸브 코어 결합용 암나사에 나사 결합되어 탄성핀이 가압되면 냉매가 상기 냉매 주입 통로를 통하여 주입되고 상기 탄성핀의 가압이 해제되면 상기 탄성핀이 원래의 위치로 복원되면서 상기 냉매 주입 통로를 통한 냉매 유출을 방지하는 밸브 코어를 포함하는 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브에 있어서 ; 상기 밸브 몸체는 : 축방향 내부를 따라 제1냉매통로가 형성되며 플라스틱 재질의 제1냉매튜브가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 결합되기 위한 제1냉매튜브 결합부와, 축방향 내부를 따라 제2냉매통로가 형성되며 플라스틱 재질의 제2냉매튜브가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 결합되기 위한 제2냉매튜브 결합부와, 상기 제1냉매튜브 결합부와 상기 제2냉매튜브 결합부 사이에 위치되며 상기 냉매 주입 통로가 상하 방향으로 연장되면서 형성되며 상기 냉매 주입 통로의 하단부와 연통되며 상기 제1냉매통로와 상기 제2냉매통로를 서로 연통시키는 연결용 냉매통로가 형성되는 밸브 코어 결합부를 포함하는 플라스틱 재질의 플라스틱 몸체부 ; 상기 밸브 코어가 나사 결합되기 위한 밸브 코어 결합용 암나사가 형성되며 상기 플라스틱 몸체부의 사출성형시 상기 냉매 주입 통로의 내주면에 동축으로 인서트되어 상기 플라스틱 몸체부와 일체화되는 금속 암나사 인서트 ; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 금속 암나사 인서트는 상기 플라스틱 몸체부의 사출성형에 의하여 외주면 전체와 상면 일부 및 하면 일부가 상기 플라스틱 몸체부에 매립되며, 상기 금속 암나사 인서트의 외주면 상하방향 중간부를 따라 링 형태로 이탈 방지용 홈이 형성되며, 상기 금속 암나사 인서트의 외주면 상부 또는 외주면 하부의 일부가 평면 형태로 면취되어 회전 방지용 평면이 형성되며, 상기 밸브 코어 결합용 암나사의 상부에는 상기 밸브 코어와의 밀착을 위한 상광하협의 밀착용 구멍이 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명은, 플라스틱 냉매튜브와 레이저 융착에 의하여 결합되면서 금속재의 밸브 코어의 나사 체결을 위한 금속 암나사 인서트를 구비하여 나사 손상으로 인한 냉매 누설을 방지할 수 있는 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 의한 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브의 사진,
도 2는 도 1의 내부 구조를 보이기 위하여 종단면 상태의 밸브 몸체가 밸브 코어와 결합한 상태의 사진,
도 3은 도 2의 밸브 코어의 사진,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브의 사시도,
도 5는 도 4를 단면도 상태의 밸브 몸체와 정면도 상태의 밸브 코어로 표현한 상태의 도면,
도 6은 도 5의 밸브 몸체의 단면도,
도 7은 도 6의 분리 단면도,
도 8은 도 7의 분리 사시도,
도 9는 도 5의 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브가 제1냉매튜브 및 제2냉매튜브와 결합한 상태의 예시 단면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브의 사시도이며, 도 5는 도 4를 단면도 상태의 밸브 몸체와 정면도 상태의 밸브 코어로 표현한 상태의 도면이며, 도 6은 도 5의 밸브 몸체의 단면도이며, 도 7은 도 6의 분리 단면도이며, 도 8은 도 7의 분리 사시도이며, 도 9는 도 5의 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브가 제1냉매튜브 및 제2냉매튜브와 결합한 상태의 예시 단면도이다.
본 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브(10)는, 밸브 몸체(100)와 밸브 코어(200)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예의 밸브 몸체(100)는, 플라스틱 재질의 플라스틱 몸체부(110)와, 금속 재질의 금속 암나사 인서트(120)로 이루어진다.
구체적으로는 먼저 금속 암나사 인서트(120)를 제작하고, 제작된 금속 암나사 인서트(120)를 금형에 인서트한 상태에서 플라스틱 몸체부(110)를 사출하여, 금속 암나사 인서트(120)와 플라스틱 몸체부(110)가 일체화된 구조의 밸브 몸체(100)가 제조된다.
플라스틱 몸체부(110)는, 제1냉매튜브 결합부(111)와, 제2냉매튜브 결합부(112)와, 밸브 코어 결합부(113)가 일체로 형성된 구조이다.
제1냉매튜브 결합부(111)는 축방향 내부를 따라 제1냉매통로(111a)가 형성된다.
제1냉매튜브 결합부(111)는 플라스틱 재질의 제1냉매튜브(1)가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 제1냉매튜브(1)와 결합되기 위한 부위이다.
제2냉매튜브 결합부(112)는 축방향 내부를 따라 제2냉매통로(112a)가 형성된다.
제2냉매튜브 결합부(112)는 플라스틱 재질의 제2냉매튜브(2)가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 제2냉매튜브(2)와 결합되기 위한 부위이다.
제1냉매튜브 결합부(111)와 제2냉매튜브 결합부(112) 사이에 밸브 코어 결합부(113)가 위치된다.
밸브 코어 결합부(113)에는 연결용 냉매통로(113a)와 냉매 주입 통로(113b)가 형성된다.
냉매 주입 통로(113b)는 냉매를 주입하기 위한 통로로서, 밸브 코어(200)가 장착되어 밸브 코어(200)에 의하여 개폐된다.
냉매 주입 통로(113b)는 상하 방향으로 연장되면서 형성된다.
연결용 냉매통로(113a)는 제1냉매통로(111a)와 제2냉매통로(112a)를 서로 연통시킨다.
연결용 냉매통로(113a)의 중간부는 냉매 주입 통로(113b)의 하단부와 연통된다.
다음으로 금속 암나사 인서트(120)를 설명한다.
금속 암나사 인서트(120)는 알루미늄 등의 금속 재질로 제작된 것으로 플라스틱 몸체부(110)와 비교하여 높은 강성을 가진다.
금속 암나사 인서트(120)의 중앙에는 밸브 코어(200)가 나사 결합되기 위한 밸브 코어 결합용 암나사(121)가 형성된다.
밸브 코어 결합용 암나사(121)의 상부에는 밸브 코어(200)와의 밀착을 위한 상광하협의 밀착용 구멍(121a)이 형성된다.
금속 암나사 인서트(120)의 외주면 상하방향 중간부를 따라 링 형태로 이탈 방지용 홈(122)이 형성된다.
아울러 금속 암나사 인서트(120)의 외주면 상부 또는 외주면 하부의 일부가 평면 형태로 면취되어 회전 방지용 평면(123)이 형성된다.
이와 같은 금속 암나사 인서트(120)는, 플라스틱 몸체부(110)의 사출성형시 냉매 주입 통로(113b)의 내주면에 동축으로 인서트되어 플라스틱 몸체부(110)와 일체화된다.
구체적으로는 플라스틱 몸체부(110)의 사출성형에 의하여 금속 암나사 인서트(120)의 외주면 전체와 상면 일부 및 하면 일부가 플라스틱 몸체부(110)에 매립된다.
따라서 금속 암나사 인서트(120)의 이탈 방지용 홈(122)은 플라스틱 몸체부(110)와 맞물리면서 플라스틱 몸체부(110)에서 금속 암나사 인서트(120)가 상하 방향으로 이탈되는 것을 방지한다.
또한 금속 암나사 인서트(120)의 회전 방지용 평면(123)은 플라스틱 몸체부(110)와 맞물리면서 밸브 코어(200)의 나사 체결시 플라스틱 몸체부(110)에 대하여 금속 암나사 인서트(120)가 회전되는 것을 방지한다.
본 실시예의 밸브 코어(200)는 종래 기술과 실질적으로 동일한 밸브 코어가 그대로 적용될 수 있으므로 밸브 코어(200)에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도면들에서는 밸브 코어(200)의 정면 외관도를 표시하였다.
본 실시예도 마찬가지로 밸브 코어(200)에 오링(210)이 장착되며, 오링(210)은 밸브 코어(200)와 밸브 몸체(100) 사이의 기밀을 유지하게 된다.
밸브 코어(200)는 금속 암나사 인서트(120)의 밀착용 구멍(121a)에 밀착될 때까지 밸브 코어 결합용 암나사(121)에 나사 체결된다.
상기와 같은 본 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브(10)의 작용을 설명한다.
차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브(10)는, 도 9와 같이, 제1냉매튜브 결합부(111) 및 제2냉매튜브 결합부(112)에 각각 제1냉매튜브(1) 및 제2냉매튜브(2)가 레이저 융착에 의하여 결합된다.
통상적으로 밸브 코어(200)의 내부 통로는 탄성핀에 의하여 닫혀 있는 상태이며, 따라서 밸브 몸체(100)의 냉매 주입 통로(113b)는 밸브 코어(200)에 의하여 닫힌 상태를 유지하게 된다.
냉매 주입을 위하여 탄성핀을 가압하면, 탄성핀의 이동하면서 밸브 코어(200) 내부를 통한 냉매 유동이 허용되어 냉매가 냉매 주입 통로(113b)를 통하여 주입될 수 있다.
냉매 주입이 완료되어 탄성핀의 가압이 해제되면 탄성핀이 원래의 위치로 복원되면서 밸브 코어(200) 내부를 통한 냉매 유동이 차단되어 결과적으로 냉매 주입 통로(113b)를 통한 냉매 유출을 방지할 수 있다.
한편, 본 냉매 주입 밸브(10)의 밸브 몸체(100)는, 플라스틱 몸체부(110)의 사출성형시 금속 암나사 인서트(120)가 인서트되어 플라스틱 몸체부(110)와 금속 암나사 인서트(120)가 일체화된다.
따라서 밸브 코어(200)를 금속 암나사 인서트(120)의 밸브 코어 결합용 암나사(121)에 나사 체결하는 경우에도, 밸브 코어 결합용 암나사(121)가 쉽게 손상되지 않아, 밸브 코어 결합용 암나사(121)의 손상으로 인한 냉매 누설을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 제1냉매튜브
2 : 제2냉매튜브
10 : 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브
100 : 밸브 몸체
110 : 플라스틱 몸체부
111 : 제1냉매튜브 결합부 111a : 제1냉매통로
112 : 제2냉매튜브 결합부 112a : 제2냉매통로
113 : 밸브 코어 결합부 113a : 연결용 냉매 통로
113b : 냉매 주입 통로
120 : 금속 암나사 인서트
121 : 밸브 코어 결합용 암나사 121a : 밀착용 구멍
122 : 이탈 방지용 홈 123 : 회전 방지용 평면
200 : 밸브 코어

Claims (2)

  1. 냉매 주입 통로가 형성되는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 냉매 주입 통로에 형성된 밸브 코어 결합용 암나사에 나사 결합되어 탄성핀이 가압되면 냉매가 상기 냉매 주입 통로를 통하여 주입되고 상기 탄성핀의 가압이 해제되면 상기 탄성핀이 원래의 위치로 복원되면서 상기 냉매 주입 통로를 통한 냉매 유출을 방지하는 밸브 코어를 포함하는 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브에 있어서 ;
    상기 밸브 몸체는 :
    축방향 내부를 따라 제1냉매통로가 형성되며 플라스틱 재질의 제1냉매튜브가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 결합되기 위한 제1냉매튜브 결합부와, 축방향 내부를 따라 제2냉매통로가 형성되며 플라스틱 재질의 제2냉매튜브가 내부에 삽입되어 레이저 융착에 의하여 결합되기 위한 제2냉매튜브 결합부와, 상기 제1냉매튜브 결합부와 상기 제2냉매튜브 결합부 사이에 위치되며 상기 냉매 주입 통로가 상하 방향으로 연장되면서 형성되며 상기 냉매 주입 통로의 하단부와 연통되며 상기 제1냉매통로와 상기 제2냉매통로를 서로 연통시키는 연결용 냉매통로가 형성되는 밸브 코어 결합부를 포함하는 플라스틱 재질의 플라스틱 몸체부 ;
    상기 밸브 코어가 나사 결합되기 위한 밸브 코어 결합용 암나사가 형성되며 상기 플라스틱 몸체부의 사출성형시 상기 냉매 주입 통로의 내주면에 동축으로 인서트되어 상기 플라스틱 몸체부와 일체화되는 금속 암나사 인서트 ;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 암나사 인서트는 상기 플라스틱 몸체부의 사출성형에 의하여 외주면 전체와 상면 일부 및 하면 일부가 상기 플라스틱 몸체부에 매립되며, 상기 금속 암나사 인서트의 외주면 상하방향 중간부를 따라 링 형태로 이탈 방지용 홈이 형성되며, 상기 금속 암나사 인서트의 외주면 상부 또는 외주면 하부의 일부가 평면 형태로 면취되어 회전 방지용 평면이 형성되며, 상기 밸브 코어 결합용 암나사의 상부에는 상기 밸브 코어와의 밀착을 위한 상광하협의 밀착용 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 냉매배관용 냉매 주입 밸브.
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