KR100272206B1 - 직각 열응답 팽창밸브 - Google Patents

Abstract

직각 열응답 팽창밸브는 압력응답 다이어프램에 접촉하는 확대된 헤드부와 일체로 형성된 밸브 액츄에이터 수단으로서의 푸시로드를 가지며, 이 로드는 밸브몸체에서 미끄럼 운동을 위해 안내된다.

푸시로드는 밸브를 개방하기 위해 밸브부재와 접촉하는 감소 직경단을 갖는다. 감소 직경은 로드와 몸체 사이에서 시일링에 의해 밀봉된다.

Description

직각 열응답 팽창밸브

제1도는 본 발명의 밸브의 단면도.

제2도는 선행기술 밸브의 단면도.

제3도는 역흐름 응용의 밸브의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

22 : 밸브몸체 30 : 유입통로

36 : 밸브 통로(valving passage) 40 : 가동 밸브부재

48 : 와셔 (washer) 50 : 푸시로드(push rod)

34 : 유출통로 58 : 다이어프램(diaphragm)

본 발명은 밸브를 통과하는 흐름을 제어하기 위한 열발생 유압신호에 응답하는 형태의 팽창밸브에 관한 것으로, 특히 냉동 또는 공기조화장치에서 응축기로부터 증발기로 냉매가 유동하는 것을 제어하는데 적합한 것이다. 특히 자동차용 공기조화장치에서, 특정 차량설비에서 시스템 도관에 설치를 용이하게 하기 위해 유출구와 유입구 사이에 직각 구성을 가진 밸브를 활용하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

냉매 유동을 제어하는 공지된 직각 팽창밸브 장치는 유압캡슐(capsule)을 이용하고, 이 캡슐은 그 내부에 압력응답 다이어프램(diaphragm)을 구비하고, 열 센서로부터 다이어프램의 일측에 유압신호를 전달하는 모세관이 밸브블록에 부착되어 있다.

다이어프램의 대향측에 패드(pad) 또는 판이 일치되어 대항하여 다수의 푸시로드를 접촉시키며, 이 무시로드는 다이어프램에 작용하는 압력의 합력에 응답하여 가동밸브 부재를 이동시켜서 밸브 유입구로부터 유출구로의 유동을 제어한다. 이러한 밸브의 공지된 구성이 제2도에 도시되어 있는 바, 밸브몸체(1)에는 통로(3)가 있는 유입구 맞춤장치(2)가 있으며, 이 통로는 밸브시이트(5)가 있는 밸빙 통로(4)와 연통하고, 이 밸브시이트에 볼(6) 형태의 밸브부재가 대항하여 배치되어서 맞춤부(2)에 통상적으로 직각으로 배치된 유출구 맞춤부(8)내의 유출통로(7)로의 유동을 제어한다.

밸브부재는 코일스프링(10)의 일단에 의해 첵크볼을 자리잡게 하는 방향으로 바이어스 되어 있는 리테이너(9)에 의해 밸브시이트(5)에 대해 보지(保持)되어 있으며, 이 코일스프링의 대항단은 부재(9)에 대한 스프링의 소정의 하중을 조정하기 위해 통로(7)내로 나사로 끼워진 링(11)에 의해 보지 되어 있다.

다수의 푸시로드 중 하나가 참조번호(12)로서 도시되어 있으며, 각각의 푸쉬 로드의 하단이 리테이너(9)에 접촉되어 통로(4) 주위에 배치된다. 각각의 푸시로드의 상단은 캡슐(15)의 주변 주위로 용접되어 밀봉된 압력응답 다이어프램(14)에 의해 이동하는 패드 또는 판(13)에 대해 레지스터(register)된다. 캡슐은 모세관(16)에 연결되어, 이를 통해 열발생 유압신호를 수신하고, 상기 신호가 푸쉬로드(12)의 운동을 제어하기 위해 다이어프램(14)의 상면에 가해짐에 따라 챔버(17)내의 압력을 변경시킨다. 점선으로 도시된 균압 통로(18)는 유출통로(7)로부터 다이어프램(14)의 하면까지 균압을 구성한다.

증발기를 지나며 비교적 높은 압력강하를 갖는 특정 냉동장치에서, 예를 들어 압력강하가 70psi(483 KPa)인 경우, 압력응답 다이어프램의 하측이 밸브블록내의 통로를 통해, 증발기의 유출구에 연결된 외부 모세관에 연결되는 외부균등 팽창밸브를 이용하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.

이것은 외부 균압 통로(19)와 연결되는 리라우팅(rerouting) 통로(18)에 의해 성취된다.

현재까지 제2도의 공지된 밸브는 패드(13), 다이어프램 및 밸브부재(6)와 리테이너(9) 같이 분리 피이스로 형성된 푸시로드(12)와, 황동 재료로 만들어진 몸체(1)로 조립되었다. 제2도의 밸브는 자동차용 공기조화장치에 요구되는 다량의 대량생산에서 제조비가 비교적 높다는 단점이 있다. 따라서, 구조를 개선하고 공지된 직각 냉매팽창밸브의 제조비를 감소시키는 수단 또는 방법을 찾는 것이 요구되었다.

본 발명의 목적은 유입구와 유출구 사이에 직각 구조를 가진 열응답 팽창밸브를 저렴한 비용으로 용이하게 제조하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 열발생 유압신호에 응답하여 냉매의 유동을 제어하기에 적합하고, 최소의 부품으로 구성되며, 조립이 간단한 직각 열 팽창 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명은 압력 캡슐내의 다이어프램의 일측에 작용하는 열발생 유압 신호에 응답하여 유입 압력으로부터 밀봉된 감소 직경부를 가진 푸시로드를 작동시켜서 밸빙 챔버의 밸브부재를 이동시키는 팽창밸브를 제공하는 것이다. 푸시로드에는 일체로 형성되어 확대된 헤드부가 일체가 되어 있고, 이 헤드부는 유압신호에 대향하는 다이어프램의 측에 대항하여 레지스터 된다.

밸브부재는 반구면이며, 설치편이를 위해 직각으로 배치된, 밸브유입구 및 유출구 사이의 밸빙 통로에 구성된 밸브 시이트에 대항하여 작동한다. 밸브 부재는 원추형으로 테이퍼된 코일스프링에 의해 폐쇄위치로 바이어스 되어 있고, 이 코일 스프링의 원단(remote end)은 밸브 유출구에 지탱된 와셔에 대항하여 일치되어 있다.

실시예에서, 밸브는 밸브 유출구를 유압신호에 대향하는 다이어프램의 측에 연결하는 통로에 의해 내부적으로 균압이 된다. 또 다른 실시예에서, 유압신호에 대향하는 다이어프램의 측은, 일반적으로 냉동증발기 유출구에 연결된 모세관을 통해 구성되는 유압신호에 연결하기 위해, 통로를 경유해 외부포트에 연결된다. 본 발명은 바람직하게는 내식성(耐蝕性) 밸브부재를 가진, 압출된 알루미늄 바(bar)로부터 형성되는 알루미늄 밸브몸체를 이용하며, 저렴한 제조비용과 용이한 조립을 제공한다.

제1도를 참조하면, 본 발명의 밸브 조립체가 (20)으로 표시되어 있으며, 이 조립체는 바람직하게는 알루미늄 재료로 만들어진, 압출 바로부터 밸브포트 배열의 직각형상으로 용이하게 절단되는 밸브몸체(22)를 갖는다.

몸체(22)는 바람직하게는 서로 직각으로 배치된 유입맞춤부(24)와 유출맞춤부(26)를 구비한다. 유입맞춤부(24)는 연결을 위해 (28)에서 바깥쪽이 나사로 되어 있고, 그 내부에 통로(34)가 형성되어 있다. 유출 맞춤부(26)는 (32)에서 바깥쪽이 나사로 되어 있고, 그 내부에 통로(34)가 형성되어 있다. 유입통로(30)는 교차 또는 밸빙통로(36)와 연통하고, 이 밸빙 통로는 밸브 시이트(38)와 교차하고 유출통로(34)와 연통한다.

가동밸브부재(40)는 폐쇄위치에서 밸브 시이트(38)와 접촉하는 반구(半球) 밸빙면(42)을 갖는다. 밸브부재(40)는 테이퍼된 코일스프링을 포함하는 바이어스 수단(46)의 일단에 대항하여 일치되는 방사상 외향으로 연장된 환상(環狀) 플랜지(flange)(44)를 갖는다. 바이어스 수단(46)의 대향단은 와셔(48)에 대항하여 레지스터 되어 보지되고, 이 와셔는 바람직하게는 몸체 금속에 스테이크(stake)되어 통로(34)내에 고정된다. 밸브부재(40)는 바람직하게는 내식성(耐蝕性) 강철로 제조된다.

푸시로드를 포함하여 구성된 밸브 액츄에이터 수단(50)은, 몸체내에 구비된 유도보어(bore)(52)내에 미끄러질 수 있게 수용된다. 상기 밸브 액츄에이터 수단, 즉 푸시로드(50)는 밸브부재의 반구면(42)과 접촉하도록 밸빙 통로(36)를 통해 연장된 감소직경의 핀(pin)부(54)를 갖는다. 밸브 액츄에이터 수단(50)의 상단은 압력응답 다이어프램(58)의 하부측에 대항하여 레지스터된 확대 직경의 플랜지(56)내에 배치된다. 플랜지(56), 푸시로드(50) 및 핀(54)은 바람직하게는 "원"피스("one" piece) 부재로 일체가 되어 형성된다. 다이어프램(58)은, 바람직하게는 주변을 따라 용접되어, 상· 하부 쉘(shell)(60, 62)을 포함하는 캡슐하우징에 고정된다.

하부 쉘(62)은 쉘(62)의 내부 주위에 궤도 스테이킹(staking)에 의해 형성된 환상 플랜지(64)에 의해 몸체(22)에 고정된다. 캡슐의 하부쉘(62)은 쉘(62)에 인접한 몸체에 형성된 홈(78)에 수용되는 적절한 시일링(sealring)(76)에 의해 블록(block)에 밀봉된다.

상부 쉘(60)에는 유압신호 모세관(66)이 부착되어 있고, 이 모세관은 쉘(60)에 의해 다이어프램 위에 형성된 챔버(chamber)(68)와 연통한다. 모세관(66)은 제어될 유체의 온도를 감지하는 유체충전 벌브(blub) 또는 모세관 코일에 연결하기에 알맞게 되어 있다. 냉동응용에서, 일반적으로 모세관 벌브(도시하지 않음)는 증발기 배출 라인에 부착되어 증발기로부터 배출되는 냉매의 온도를 감지한다.

제1도를 참조하면, 내부 균압통로(68)는, 다이어프램 하부측의 쉘(62)에 의해 형성된 챔버(70)와 연통하는 상단과 유출통로(34)와 연통하는 하단을 가진 블록(22)내에서 실선으로 도시되어 있다. 그러나 외부 균압은, 또 다른 실시예에서, 통로(68)와 연통하는 점선으로 도시된 통로(72)를 구비하고, 유출통로(34)에 대한 통로(68)의 연결을 배제함으로써 이루어질 수도 있음을 이해할 것이다. 통로(72)를 이용하는 실시예에서, 외부 모세관(도시하지 않음)이 이 증발기 유출구로부터 통로(68)까지 유압신호를 제공하기 위해 통로(72)에 연결된다. 이 기술은, 외부 균압을 가진 냉매 팽창밸브의 기술에서 잘 공지되어 있다.

밸브 액츄에이터 수단(50)의 감소직경부 또는 핀(54)은 탄성 시일링(74)에 의해 안내 보어(52)내에 밀봉된다.

제3도를 참조하면 본 발명은 또한 역흐름 응용에도 이용할 수 있다. 역흐름 구성을 달성하기 위해, 제1도의 밸브조립체는 다음과 같은 방식으로 수정될 수 있다. 탄성 시일링(제1도의 74)은 필요하지 않고, 연통통로(제1도의 68)가 챔버(70)(제1도의) 및 통로(30)(제1도)에 연결되도록 이동될 수 있다. 역흐름 구조에서 제1도의 통로(34)가 유입통로가 되고, 제1도의 통로(30)는 유출 통로가 된다

따라서 본 발명은 몸체내에서 미끄러질 수 있게 안내되는 로드를 이동시키는 압력응답 다이어프램에 의해 접촉된 확대 플랜지를 가지며, 그것의 단에 밸브부재를 접촉시키고, 고압 유입구로부터 유출구까지 유동을 제어하기 위해 시이트로부터 밸브부재를 이동시키는, 감소 직경부 또는 핀을 가진 푸시로드를 포함하는데, 일체로 형성된 액츄에이터 수단을 가진 직각 열응답 팽창밸브를 구성한다. 감소 직경부는 안내보어에 구비된 탄성 시일링에 의해 밸브몸체에 밀봉된다. 밸브부재는 밸브몸체에 적절히 고정된 와셔에 의해 밸브 몸체내에 보지된 스프링에 의해서 폐쇄위치에 바이어스 된다.

본 발명은 상기에서 나타낸 실시예에 따라서 설명하였으나, 본 발명의 변형 및 변경이 가능하며 다음의 청구범위에 의해서만 한정됨을 이해할 것이다.

Claims (8)

1. (가) 비교적 고압으로 유체원에 연결하기 적합한 유입구와, 사실상 감압으로 유체를 배출하는 유출구를 형성하는 몸체부재에 있어서, 상기 유입구 및 유출구는 서로 직각으로 배치되어, 밸브시이트를 가진 밸빙 통로에 연결된 몸체부재와 ; (나) 상기 밸브 시이트에 접촉하는 위치, 및 상기 밸브 시이트로부터 공간을 둔 위치 사이에서 상기 통로에 위치하여 이동하는 밸브부재와, (다) 상기 밸브 시이트쪽으로 상기 밸브 부재를 바이어스 시키는 수단과 ; (라) 상기 몸체에서 미끄럼 운동을 위해 안내되고 그것의 단이 상기 밸브부재와 접촉될 수 있도록 감소된 가로치수 부분을 가진 가늘고 긴 부재, 및 상기 밸브 부재로부터 거리를 두고서 몸체 부재 바깥쪽으로 연장된 확대 가로 치수의 헤드부를 포함하는, 밸브 액츄에이터 수단과 ; (마) 상기 가늘고 긴 부재의 상기 감소치수 부분과 상기 몸체부재 사이를 밀봉하는 수단과 ; (바) 상기 몸체부재에 부착된 유체충전 압력캡슐로서, 상기 밸브 액츄에이터 수단의 상기 헤드부와 접촉하며, 캡슐 벽을 형성하는 압력응답 다이어프램을 갖는 유체충전 압력 캡슐과; (사) 유압신호를 제공하기 위하여, 상기 캡슐내 특정 압력에 응답함으로써 상기 밸브 액츄에이터 수단을 이동시켜 상기 밸브 시이트로부터 상기 밸브 부재를 이동시키는 상기 압력응답 다이어프램의 일측과 연동하는 유압신호 도관과 ; (아) 상기 유출구내의 압력을, 상기 다이어프램상의 상기 일측에 대향하는 측과 연통하는 균압 통로를 형성하는 상기 몸체부재를 포함하는 열응답 팽창밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 수단은 상기 밸브부재에 대항하여, 레지스터된 일단과 상기 몸체부재의 국부적 변형에 의해 상기 유출구에 보지된 와셔에 대항하여 레지스터된 대향단을 가진 코일스프링을 포함하는 열응답 팽창밸브.
3. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 수단은 원추형으로 테이퍼된 코일스프링을 포함하는 열응답 팽창밸브.
4. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 수단은 상기 몸체 부재내에 스테이크 된 와셔에 의해 보지되는 코일스프링을 포함하는 열응답 팽창밸브.
5. 제1항에 있어서, 상기 밸브부재는 반구면을 포함하는 열응답 팽창밸브.
6. 제1항에 있어서, 상기 밸브부재는 상기 유입구에 대해 직각방향으로 이동하도록 안내되는 열응답 팽창밸브.
7. 제1항에 있어서, 상기 몸체부재는 압출 알루미늄으로 제조되고, 상기 밸브부재는 내식성 강철로 된 열응답 팽창밸브.
8. 제1항에 있어서, 상기 밸브 조립체는 상기 가늘고 긴 부재와 상기 몸체부재 사이를 밀봉하는 상기 수단을 제거함으로써 역흐름 응용에 사용할 수 있는 열응답 팽창밸브.