KR100398124B1

KR100398124B1 - 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브

Info

Publication number: KR100398124B1
Application number: KR10-2000-0063280A
Authority: KR
Inventors: 박원포
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2003-09-19
Also published as: KR20020032230A

Abstract

본 발명은 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브에 관한 것으로서, 로드부재(40)의 단부에는 피스톤 역할을 하는 핀어셈블리(60)가 형성되어지되, 상기 핀어셈블리(60)는 로드부재(40)의 관통부위에 체결되는 캡어셈블리(51)를 가지면서 팽창 밸브(500)의 압력 제어부(20)에 형성되어 있는 탱크-실린더(50)에 밀착되는 밀착부(64)와 밀착되지 않는 중공부(65)로 구성되는 동시에 그 아래쪽에 냉매의 온도에 따라 팽창 및 수축이 가능하면서 탱크-실린더(50)에 고정되고 내부에는 가스가 채워진 주름형태의 가스-챔버(62)를 갖고 있으며, 상기 탱크-실린더(50)의 밀착부(64)와의 밀착부분에는 냉매가 충분히 기화되면서 빠져나갈 수 있도록 하는 작은 크기의 여러 홀(55)이 천공되어 상기 핀어셈블리(60)의 상하운동에 따라 홀(55)을 통해 냉매가 증발기측으로 보내질 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브{Expansion valve of airconditioner system for automobile}

본 발명은 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브에 관한 것으로서, 로드부재의 단부에는 피스톤 역할을 하는 핀어셈블리가 형성되어지되, 상기 핀어셈블리는 로드부재의 관통부위에 체결되는 캡어셈블리를 가지면서 팽창 밸브의 압력 제어부에 형성되어 있는 탱크-실린더에 밀착되는 밀착부와 밀착되지 않는 중공부로 구성되는 동시에 그 아래쪽에 냉매의 온도에 따라 팽창 및 수축이 가능하면서 탱크-실린더에 고정되고 내부에는 가스가 채워진 주름형태의 가스-챔버를 갖고 있으며, 상기 탱크-실린더의 밀착부와의 밀착부분에는 냉매가 충분히 기화되면서 빠져나갈 수 있도록 하는 작은 크기의 여러 홀이 천공되어 상기 핀어셈블리의 상하운동에 따라 홀을 통해 냉매가 증발기측으로 보내질 수 있도록 되어 있어서, 팽창 밸브로 유입되는 온도를 배제한 기존의 팽창 밸브보다 향상된 구조 적용으로 에어컨 냉방 성능을 향상시킬 수 있는 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 에어컨 시스템은 증기 압축 냉동 사이클로서, 크게 증발기, 압축기, 응축기, 팽창 밸브의 4가지 주요 부품으로 구성된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 증발기(100)내에서 흡열 작용에 의해 증발된 냉매 가스는 압축기(200)로 보내지고, 압축기(200)에서는 외부로부터 일을 받아 고온 고압의 기체 상태로 압축되어 응축기(300)로 보내진다.

고온 고압의 냉매 가스는 응축기(300)에서 공기로 강제 냉각되면 상변화가 일어나서 고압의 액체 냉매로 되어 저장용기(400)에 보내진다.

팽창 밸브(500)는 저장용기(400)내의 고압의 냉매를 증발하기 쉽도록 교축시키면서 압력 강하를 시켜서 냉매를 분무상태로 하는 것이다.

이러한 분무상태의 냉매는 다시 증발기(100)로 보내져서 흡열 작용에 의해 냉동 효과를 얻게된다.

종래의 이러한 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브(500)는 실린더 형상으로, 그 본체(10)가 저장용기(400)내의 고압의 냉매를 유입하도록 하부 일측에 형성된 유입구(11)와, 상기 유입구(11)로 부터의 고압의 냉매를 증발기(100)로 유입되도록 상기 유입구(11)에 인접하는 상부 타측에 형성된 증발기 유입구(12)와, 증발기(100)내에서의 흡열 작용에 의해 증발된 냉매 가스를 압축기(200)로 유출하도록 상부를 관통하여 형성된 증발기 유출구(13)와, 상부에 형성된 다이어프램 장착부(30)와, 상기 유입구(11)와 상기 증발기 유입구(12)사이를 연통하는 오리피스부(14)와, 상기 오리피스부(14)를 선택적으로 개폐하여 증발기 유출구(13)로의 유출 압력을 제어하도록 하부에 형성된 압력제어부(20)로 구성된다.

다이어프램(31)은 본체(10)의 다이어프램 장착부(30)에 장착되어 그 상부에 소정의 설정 압력이 봉입된다.

또한, 본체(10)의 중심에서 길이 방향으로는 로드부재(40)가 내장 되어 증발기 유출구(13)의 유출 압력에 따라 상단에 부착된 가이더(41)가 다이어프램(31)내를 활주자재하게 움직이고, 로드(43)의 하단부가 유입구(11)와 증발기 유입구(12)사이의 오리피스부(14)를 활주자재하게 움직인다.

로드부재(40)의 중간에는 O-링(42a)이 부착된다.

본체(10)의 압력 제어부(20)에는 오리피스부(14)에 인접하여 볼(21)이 장착되고, 이 볼(21)을 코일 스프링(22)이 탄성 지지하고, 상기 코일 스프링(22)의 탄성을 조절하는 조절 너트(23)가 설치되어 증발기 유출구(13)의 압력을 제어한다.

종래의 팽창 밸브의 경우 냉매의 개폐 수단이 볼(21)로 구성이 되어 냉매량에 따라 상기 볼(21)이 진동하여 노이즈 발생의 원인이 되며, 개방시 로드부재(40)의 행정 거리에 따라 볼(21)에 의한 냉매의 개방량이 정확히 산출되지 않아 개, 폐됨에 따른 냉매량의 급격한 변화로 증발기(100) 온도의 급격한 변화 현상 즉, 헌팅(hunting)현상을 유발하고, 상기 증발기(100) 외부의 압력에 따라다이어프램(31)의 상부에 봉입된 냉매의 압력과 비교되어 로드부재(40)를 움직이나 냉매의 압력이 양산 과정에서 변할 수 있어서 공차 관리에 많은 비용과 시간이 소모되는데 이러한 문제가 심화될 때 액체 냉매가 압축기(200) 내부로 유입되어 상기 압축기(200)의 내구성에 심각한 영향을 주며, 증발기(100) 출구 압력 저하시 팽창 밸브(500)의 개도가 커짐에 따라 냉매량이 많아지게 되어 냉매가 충분히 기화하지 못하고 액체 상태로 증발기(100)에 유입됨으로서, 상기 증발기(100) 내부에서의 열전달에 불리한 영향을 미쳐 냉각 성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브는 온도의 영향을 크게 받는 것이지만, 상술한 종래의 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브는 그 작동 원리상 증발기(100)의 성능을 결정하는 증발기 유입구(12)의 온도의 영향을 무시하고, 증발기 유출구(13)의 출구 압력만을 제어하므로, 온도에는 전혀 반응을 하지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 로드부재의 단부에 형성된 피스톤 역할을 하는 핀어셈블리는 기존의 팽창 밸브의 압력 제어부에 형성된 탱크-실린더와 밀착되어 있는 밀착부와 밀착되어 있지 않은 중공부로 장착되어 있는바, 상기 밀착부에는 상기 탱크-실린더의 외주면에 냉매가 충분히 기화될 수 있도록 작은 크기의 여러 홀이 천공되어 있어서, 상기 핀어셈블리가 상, 하 운동을 할 때, 상기 홀을 통해 미세한 냉매량을 일정하게 조절할 수 있는 구조적용으로 노이즈, 헌팅 현상, 액체 냉매 압축기 유입 현상 등을 방지하고, 충분히 기화된 냉매를 증발기에 공급하며, 유입구의 온도를 고려해서 팽창 밸브를 좀더 정확하게 작동하도록 하는 에어컨 냉방 성능을 향상시키는데 그 안출의 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브를 나타내기 위해 도시한 단면도

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브에서 핀어셈블리의 작동 전 상태를 보여주는 일부 단면 결합 사시도도 3은 본 발명에 따른 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브에서 핀어셈블리의 작동 후 상태를 보여주는 일부 단면 결합 사시도

도 4는 종래 기술과 본 기술의 냉매량 변화 추이를 비교하여 나타내기 위해 도시한 그래프

도 5는 종래 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브를 나타내기 위해 도시한 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 본체 11 : 유입구

12 : 증발기 유입구 13 : 증발기 유출구

14 : 오리피스부 20 : 압력 제어부

21 : 볼 22 : 코일 스프링

23 : 조절 너트 24 : 베이스

30 : 다이어프램 장착부 31 : 다이어프램

32 : 항압통 40 : 로드부재

41 : 가이더 42a, 42b : O-링

43 : 로드 50 : 탱크-실린더

51 : 캡어셈블리 52 : 러버

53 : 실링 장치 54 : 돌기

55 : 홀 60 : 핀어셈블리

61 : 가스 62 : 가스-챔버

63 : 가스 봉입구 64 : 밀착부

65 : 중공부 100 : 증발기

200 : 압축기 300 : 응축기

400 : 저장용기 500 : 팽창 밸브

이하, 본 발명의 특징을 설명하면 다음과 같다.

로드부재(40)의 단부에 형성된 피스톤 역할을 하는 핀어셈블리(60)는 기존의 팽창 밸브(500)의 압력 제어부(20)에 형성된 탱크-실린더(50)의 내주면에 밀착되게 한 밀착부(64)와, 일부의 외주부를 제거하여 움푹 들어가게 함으로써 밀착되지 않게 한 중공부(65)로 이루어져 있으며, 상기 밀착부(64)가 밀착되어 있는 탱크-실린더(50)의 밀착부분에는 냉매가 충분히 기화되면서 빠져나갈 수 있도록 작은 크기의 여러 홀(55)이 천공되어 있어서, 상기 핀어셈블리(60)가 상, 하 운동을 할 때, 상기 홀(55)을 통해 냉매량이 조절되면서 빠져나갈 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탱크-실린더(50)에 천공된 홀(53)의 갯수 및 크기를 조절하여 냉매량을 일정하게 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 핀어셈블리의 가스-챔버의 가스가 냉매의 온도를 감지함으로써, 증발기 유출구(13)의 출구 압력뿐만 아니라, 유입구(11)의 온도까지 고려하므로 적정 냉매를 토출시켜 갑작스런 개도로 인한 냉매량의 과다 공급을 방지하고, 선형적으로 냉매량의 공급이 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 핀어셈블리(60)의 가스-챔버(62)는 팽창 밸브(500)로 유입되는 냉매의 온도를 감지하여 온도에 따라 수축, 팽창이 가능하도록 주름으로 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 본체(10)의 하부에는 돌기(54)를 설치하여 상기 탱크-실린더(50)의 외측면에 장착된 O-링(42b)과 접촉면을 확대함으로써, 냉매가 임의로 토출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

캡어셈블리(51)는 양측면 일정부분을 나사산으로 처리하여 탱크-실린더(50)의 나사산과 결합되게 하고, 내부는 러버(52)와 실링 장치(53)의 이중 방어벽을 형성하여 냉매의 토출을 방지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브를 나타내기 위해 도시한 단면도이다.

자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브의 본체(10)에는 증발기(100)에서 압축기(200)로 유출되는 저온 저압의 냉매를 통과시키기 위한 증발기 유출구(13)와, 증발기(100)에서 유입되는 고온 고압의 냉매를 통과시켜 단열 팽창시키기 위한 유입구(11) 및 증발기 유입구(12)가 형성되어 있다.

상기 증발기 유출구(13)는 입구측의 단부가 증발기(100)의 출구에 연결되고, 출구측이 압축기(200)의 입구에 연결되어 있다.

상기 유입구(11)는 입구측 단부가 저장용기의 출구에 연결되고, 상기 증발기유입구(12)가 상기 증발기(100)의 입구에 연결되어 있다.

상기 증발기 유출구(13)와 유입구(11) 및 증발기 유입구(12)는 상호 평행하게 형성되어 있고, 이것에 수직하게 로드부재(40)가 장착되어 있다.

상기 로드부재(40)의 단부에 형성된 핀어셈블리(60)는 팽창 밸브(500)의 압력 제어부(20)에 형성된 탱크-실린더(50)와 밀착되어 있는 밀착부(64)와 밀착되어 있지 않은 중공부(65)로 구성되고, 상기 핀어셈블리(60)의 하단부에 있는 가스-챔버(62)는 팽창 밸브(500)로 유입되는 냉매의 온도를 감지하여 온도에 따라 수축, 팽창이 가능하도록 주름으로 처리되며, 하부의 가스 봉입구(63)로 가스(61)를 봉입한 후에 가스 봉입구(63)를 막음 처리한다.

상기 핀어셈블리(60)의 밀착부(64)가 밀착되는 탱크-실린더(50)의 밀착부분에는 냉매가 충분히 기화되면서 빠져나갈 수 있도록 하는 작은 크기의 여러 홀(55)이 천공되어 있다.

상기 로드부재(40)와 연결된 핀어셈블리(60)는 축방향으로 피스톤 역할을 하게 되며, 핀어셈블리(60)의 상단에서 윗쪽으로 연장되는 로드부재(40)는 항압통(32)에 도달하여 중간 부분이 상기 증발기 유출구(13)를 수직으로 관통하게 되고, 핀어셈블리(60)의 아래쪽에 있는 가스-챔버(62)의 하단부는 상기 탱크-실린더(50)의 하단부에 고정되어 있다.

본체(10)의 하부에는 돌기(54)를 설치하여 상기 탱크-실린더(50)의 외측면에 장착된 O-링(42b)과 접촉면을 확대함으로써, 탱크-실린더(50)와 압력 제어부(20)의 내주면 사이로 냉매가 임의로 토출되는 것을 방지한다.

캡어셈블리(51)는 양측면 일정부분을 나사산으로 처리하여 탱크-실린더(50)의 나사산과 결합되게 하고, 상기 캡어셈블리(51)의 내부는 러버(52)와 실링 장치(53)의 이중 방어벽을 형성하여 냉매의 토출을 방지한다.

따라서, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 로드부재(40)가 하방으로 이동하면 핀어셈블리(60)가 수축하는데, 이때 중공부(65)의 구간으로 올라와 차있는 냉매는 화살표 방향과 같이 천공된 여러 홀(55)을 통해 탱크-실린더(50) 내에서 빠져나가 압력 제어부(20)를 통하여 증발기 유입구(12)를 거쳐 증발기(100)로 보내진다.

이러한 팽창 밸브(500)는 증발기(100) 유출구의 냉매의 온도가 상기 로드부재(40)에 의해 항압통(32)에 전달되면, 상기 항압통(32) 내부에 일정량으로 봉입된 냉매 가스가 팽창 또는 수축하면서 발생되는 힘이 상기 다이어프램(31)을 상, 하 방향으로 변위시킴으로써, 상기 로드부재(40)를 상승 또는 하강시켜 증발기(100)로 유입되는 냉매량을 조절하게 된다.

즉, 증발기 유출구(13)의 온도가 과열된 경우 상기 로드부재(40)를 통해 항압통(32)으로 전달되어 밀폐된 상기 항압통(32)의 냉매 가스 온도가 높아져 팽창하게 되고, 이 팽창력에 의해 로드부재(40)를 하방으로 하강시킨다.

또한, 증발기 유출구(13)의 냉매 압력이 상기 다이어프램(31)에 작용함으로써, 상기 로드부재(40)를 상승시키는 힘을 발생시킨다.

따라서, 상기 항압통(32)의 팽창력과 증발기 유출구(13)의 냉매 압력차의 힘만큼 로드부재(40)에 작용시킴으로써, 냉매량을 조절하게 된다.

한편, 핀어셈블리(60)의 가스-챔버(62)에는 냉매의 온도를 감지하는 가스(61)가 밀봉되어 있고, 이때의 가스(61)가 온도에 따라 팽창 또는 수축을 함으로써, 로드부재(40)를 포함하는 핀어셈블리(60) 전체를 상승 또는 하강시켜 증발기(100)로 유입되는 냉매량을 조절하게 된다.

즉, 증발기 유출구(13)의 냉매 온도가 높아지면 증발기 유입구(12)쪽의 냉매유입이 적다는 것을 의미하는데 냉매 온도가 상승하여 압축기(200)로 이동하므로 결국엔 응축기(300)를 거쳐서 유입구(11)에 도달한 냉매도 평균보다 높은 상태이다.

이때, 항압통(32)의 팽창으로 핀어셈블리(60)를 누르는 힘도 강해지지만 유입구(11)의 냉매 온도의 상승으로 인해 가스(61)도 팽창하므로, 이때의 가스(61)의 팽창력에 의해 핀어셈블리(60)를 위로 밀어올리는 힘도 증가한다.

따라서, 갑작스런 유입으로 인한 냉매량의 과다 공급을 방지하고, 선형적으로 냉매량 공급이 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명은 로드부재(40)의 단부에 형성된 피스톤 역할을 하는 핀어셈블리(60)는 팽창 밸브(500)의 압력 제어부(20)에 형성된 탱크-실린더(50)와 밀착되어 있는 밀착부(64)와 밀착되어 있지 않은 중공부(65)로 이루어져 있으며, 상기 밀착부(64)가 밀착되는 탱크-실린더(50)의 밀착부분에는 냉매가 충분히 기화되면서 빠져나갈 수 있도록 하는 작은 크기의 여러 홀(55)이 천공되어 있어서, 상기 핀어셈블리(60)가 상, 하 운동을 할 때, 상기 홀(55)을 통해 미세한 냉매량을 일정하게 조절하도록 하여 노이즈, 헌팅 현상, 액체 냉매 압축기 유입 현상 등을 방지하고, 충분히 기화된 냉매를 증발기(100)에 공급함으로써, 에어컨 냉방 성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 가스-챔버(62)의 가스(61)가 냉매의 온도를 감지함으로써, 증발기 유출구(13)의 출구 압력뿐만 아니라, 온도를 고려하므로 팽창 밸브(500)를 좀더 정확하게 작동하도록 하는 효과가 있다.

Claims

로드부재(40)의 단부에는 피스톤 역할을 하는 핀어셈블리(60)가 형성되어지되, 상기 핀어셈블리(60)는 로드부재(40)의 관통부위에 체결되는 캡어셈블리(51)를 가지면서 팽창 밸브(500)의 압력 제어부(20)에 형성되어 있는 탱크-실린더(50)에 밀착되는 밀착부(64)와 밀착되지 않는 중공부(65)로 구성되는 동시에 그 아래쪽에 냉매의 온도에 따라 팽창 및 수축이 가능하면서 탱크-실린더(50)에 고정되고 내부에는 가스가 채워진 주름형태의 가스-챔버(62)를 갖고 있으며, 상기 탱크-실린더(50)의 밀착부(64)와의 밀착부분에는 냉매가 충분히 기화되면서 빠져나갈 수 있도록 하는 작은 크기의 여러 홀(55)이 천공되어 상기 핀어셈블리(60)의 상하운동에 따라 홀(55)을 통해 냉매가 증발기측으로 보내질 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 탱크-실린더(50)에 천공된 홀(53)의 갯수 및 크기를 조절하여 냉매량을 일정하게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 핀어셈블리(60)는 증발기 유출구(13)의 출구 압력 뿐만 아니라 가스-챔버(62)를 이용한 냉매의 온도감지에 의해 상하운동을 하여 갑작스런 개도로 인한 냉매량의 과다 공급을 방지할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 캡어셈블리(51)는 양측면 일정부분을 나사산으로 처리하여 탱크-실린더(50)의 나사산과 결합되게 하고, 내부는 러버(52)와 실링 장치(53)의 이중 방어벽을 형성하여 냉매의 토출을 방지하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨 시스템의 팽창 밸브.