KR102316461B1

KR102316461B1 - 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브

Info

Publication number: KR102316461B1
Application number: KR1020200057574A
Authority: KR
Inventors: 정병홍; 이근우; 서상진; 김수영; 천태일
Original assignee: 그린산업 주식회사
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2021-10-22

Abstract

본 발명은 전자식 팽창밸브를 구성하는 바디부와 구동부 간의 기밀 결합 구조를 확실하게 확보하면서도 향상된 제작성을 갖도록 하는 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 밸브실에 선형 이동가능하게 구비되는 포핏 밸브의 선형 이동으로 밸브실의 유량을 조절하도록 구성되는 밸브 본체부와, 상기 밸브 본체부의 상부에 구비되어 상기 포핏 밸브를 선형 구동시키도록 구성되는 밸브 구동부, 및 상기 밸브 본체부의 밸브실에 구비되고, 내측 하단부에 포핏 밸브의 로드부가 일체로 이동가능하게 결합되며, 복원력을 갖는 탄성체로 형성되는 벨로우즈를 포함하는 전자식 팽창밸브에서 상기 밸브 본체부와 밸브 구동부 간을 결합 고정시키기 위한 구조에 있어서, 상기 밸브 본체부의 상면에서 상기 밸브실의 직경보다 큰 직경을 갖는 통 형상으로 형성되어 내연 하단 전방에 환형의 단차면이 형성되는 상단 단차부; 상기 단차면에 안착되는 링 형태의 서포트 안착링; 상기 서포트 안착링과 상기 단차면 간에 구비되는 실링 부재; 및 상기 벨로우즈와 상단 단차부 및 상기 상단 단차부와 서포트 안착링 간을 결합 고정시키는 결합 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조가 제공된다.

Description

전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브 {AIR-TIGHT FIXING STRUCTURE OF POPPET VALVE FOR ELECTRONIC EXPANSION VALVE AND ELECTRONIC EXPANSION VALVE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자식 팽창밸브를 구성하는 바디부와 구동부 간의 기밀 결합 구조를 확실하게 확보하면서도 향상된 제작성을 갖도록 함으로써, 전자식 팽창밸브를 통과하는 유체의 기밀성을 안정적으로 유지시켜 제품 경쟁력을 증대시키고, 향상된 생산성과 경제성을 도모할 수 있는 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브에 관한 것이다.

본　발명은 중소벤처기업부가 지원하는 R&D 지원사업으로 수행된 연구결과이다(과제번호: GN-2019-401, 연구과제명: 과열도 제어가 가능한 Xev 차량용 배터리 냉각용 전자식 팽창밸브 개발 기술)

국내외 산업분야 및 생활하는 모든 측면에서 재실자들의 쾌적한 주위환경에 대한 욕구가 강해지고 있으며, 재실자들의 욕구를 만족시키기 위한 냉동공조기술의 발전은 꾸준히 이루어지고 있다.

이러한 냉동공조기술에서의 친환경에너지 사용은 환경적인 측면에서 전세계가 지속적으로 권장하고 있으며, 국가 간에도 도쿄의정서에 따른 청정개발제도(CDM), 배출권제도(ET)를 위해 CO2 발생량의 절감을 위해 노력하는데, 공조분야에서는 공조기의 냉매를 온난화지수가 낮은 신냉매로 대체하고 있다.

국내 에어컨 전문 제조업체들이 전세계 시장에서 1, 2위를 차지하고 있으나, 압축기 및 열교환기 등 고가의 부품을 제외한 다른 부속품들은 모두 수입에 의존하고 있으며, 국내 제조 전문 업체들은 세계시장에서 다투고 있는 만큼 세계 시장 소비자들의 품질보증 기준을 만족시켜야 하기 때문에 전자제어 팽창밸브의 기기검증시험을 통한 성능보증에 대한 신뢰도 확보를 위해서 검증된 해외 업체로부터 전량 수급을 받고 있는 실정이다.

팽창밸브의 경우 에어컨 시스템에 있어 꼭 필요한 부품으로 에어컨 회로 내에서 냉매가 실내기 혹은 실외기에서 열교환이 잘 이루어질 수 있도록 냉매의 상태를 액체에서 스프레이처럼 액적의 상태로 잘게 쪼개주는 역할을 하며, 기존의 팽창밸브로는 모세관과 자동온도조절팽창밸브가 주로 사용된다.

모세관은 에어컨 시스템 용량이 소형으로 정격용량에 맞춰 그 용량에 따라 직경이 작은 동관의 길이를 0.8~1.5m 정도로 설치하여 팽창밸브의 효과를 얻을 수 있어 냉장고에는 많이 사용되나, 에어컨의 용량이 가변화되면서 더 이상 모세관을 적용할 수 없으며, 상기 자동온도조절팽창밸브는 시스템에 주입된 냉매와 같은 냉매가 주입되어 오리피스를 조절하는 원리로 에어컨 시스템의 용량은 같더라도 냉매가 다를 경우 그에 맞는 팽창밸브를 사용해야 하는 번거로움 있다.

또한, 기존의 열교환기는 관 하나로만 이루어졌으나, 열교환기의 성능 향상과 인발가공의 기술 향상으로 열교환기에 삽입되는 관의 수가 증가하는 방향으로 연구가 이루어지고 있으므로, 이에 대한 기술적 수단이 요구되고 있는 실정이다.

또한, 팽창밸브의 적용 분야와 관련하여, 자동차는 실내를 냉, 난방하는 공조장치를 갖추고 있는데, 이러한 공조장치는 응축기에서 배출된 고압의 냉매를 증발기로 보내기 전, 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브를 구비한다.

팽창밸브의 일례로서, 감온식 팽창밸브는 응축기에서 증발기로 유동하는 고압냉매가 통과할 수 있는 고압냉매유로와, 증발기에서 압축기로 유동하는 저압냉매가 통과할 수 있는 저압냉매유로와, 고압냉매유로 상에 형성되는 교축유로와, 교축유로를 개폐하는 볼(Ball) 타입의 밸브체 및, 저압냉매유로를 통과하는 냉매의 온도에 따라 밸브체를 운동시키는 감온식 구동장치를 구비한다.

특히, 감온식 구동장치는 감온실에 봉입되는 가스와, 가스의 팽창 또는 수축에 따라 상, 하 변형운동하는 다이아프램(Diaphragm) 및, 다이아프램의 상, 하 변형운동에 따라 축방향 운동하면서 밸브체를 가압하는 푸시로드를 구비한다.

이러한 감온식 구동장치는 냉매의 과열도가 높아서, 즉, 증발기의 열부하가 커서 증발기에서 배출되는 저압냉매유로의 냉매온도가 높아지면, 밸브체를 하측방향으로 운동시켜 교축유로의 개도량을 증가시킨다. 따라서, 증발기의 냉매 도입량을 증가시켜 증발기의 높은 열부하에 대응할 수 있게 한다.

반대로, 냉매의 과열도가 낮아서, 즉, 증발기의 열부하가 작아서 증발기에서 배출되는 저압냉매유로의 냉매온도가 낮아지면, 밸브체를 상측방향으로 운동시켜 교축유로의 개도량을 감소시킨다. 따라서, 증발기의 냉매 도입량을 감소시켜 증발기의 낮은 열부하에 대응할 수 있게 한다.

그런데 이러한 종래의 감온식 팽창밸브는 최대 냉방성능을 고려하여 설계되며 고열부하에 적합하도록 최적화가 되어, 저부하에서의 제어는 한계를 갖으며, 필요없는 과다한 냉매를 보내어 압축기의 소비동력을 증대시켜 차량연비에 불리한 점이 있었다.

이러한 이유로 종래에는 전자식 팽창밸브를 제공하였는데, 상기 전자식 팽창밸브를 적용한 시스템은 전자식 팽창밸브의 구동부(모터와 니들)를 포함한다.

그러나 종래 전자식 팽창밸브의 경우 유체(유동냉매)가 흐르는 바디부와 그 바디부에서 유체를 단속하는 구동부 간의 결합 구조에서 재질적 특성 및/또는 제작 공정에서 기밀성이 확실하게 확보되지 못하는 한계가 있었다.

다시 말해서, 종래의 전자식 팽창밸브의 내부에는 밸브실 내의 유동냉매가 모터에 침입하지 않도록 일단이 밸브 본체의 내주면과 납땜을 이용하여 접합된 탄성체로 형성되는 벨로우즈가 구비되는데, 이러한 벨로우즈는 냉동기에 사용되는 냉매의 압력이 소정 압력 이상이 되면 냉매가 외부로 누출되는 문제가 있었으며, 냉동기에 사용되는 냉매의 종류에 따라서 내구성을 유지하는데 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-0945806(2010.03.05. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0946722(2010.04.01. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0946726(2010.03.12. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1374794(2014.03.17. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1268878(2013.05.29. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1673394(2016.11.22. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1485489(2015.01.22. 공고)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 전자식 팽창밸브를 구성하는 바디부와 구동부 간을 확실한 기밀 결합 구조로 구성하여 팽창밸브를 통과하는 유체의 기밀성을 안정적으로 유지시켜 제품 신뢰성 및 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있는 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전자식 팽창밸브의 기밀성을 확실하게 확보할 수 있으면서도, 제작성도 확보함으로써 생산성과 경제성을 향상시킬 수 있는 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 밸브실에 선형 이동가능하게 구비되는 포핏 밸브의 선형 이동으로 밸브실의 유량을 조절하도록 구성되는 밸브 본체부와, 상기 밸브 본체부의 상부에 구비되어 상기 포핏 밸브를 선형 구동시키도록 구성되는 밸브 구동부, 및 상기 밸브 본체부의 밸브실에 구비되고, 내측 하단부에 포핏 밸브의 로드부가 일체로 이동가능하게 결합되며, 복원력을 갖는 탄성체로 형성되는 벨로우즈를 포함하는 전자식 팽창밸브에서 상기 밸브 본체부와 밸브 구동부 간을 결합 고정시키기 위한 구조에 있어서, 상기 밸브 본체부의 상면에서 상기 밸브실의 직경보다 큰 직경을 갖는 통 형상으로 형성되어 내연 하단 전방에 환형의 단차면이 형성되는 상단 단차부; 상기 단차면에 안착되는 링 형태의 서포트 안착링; 상기 서포트 안착링과 상기 단차면 간에 구비되는 실링 부재; 및 상기 상단 단차부와 서포트 안착링 및 벨로우즈의 상단부를 결합 고정시키는 결합 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조가 제공된다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 서포트 안착링은 내경이 상기 밸브실의 직경보다 작고 외경은 상기 상단 단차부의 내면에 접하는 직경을 갖는 링 형태로 형성되며, 상기 실링 부재는 상기 서포트 안착링과 상기 단차면 사이에 구비되는 오링으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 서포트 안착링은 내경이 상기 벨로우즈의 상단 외면에 접하고, 외경은 상기 상단 단차부의 내면에 접하는 크기를 갖는 링 형태로 형성되며, 상기 실링 부재는 상기 서포트 안착링과 상기 단차면 사이에 구비되는 오링으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 서포트 안착링의 하면에는 그 하면에서 하방향으로 돌출되는 환형 돌부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 환형 돌부는 내경이 상기 밸브실의 직경과 동일한 직경을 갖고 형성되며, 상기 환형 돌부와 상기 상단 단차부 간에 형성되는 공간에 상기 실링 부재가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 결합 고정부는, 상기 서포트 안착링과 상기 벨로우즈가 접하는 부위를 용접으로 고정하여 이루어지는 제1 결합고정부; 및 상기 상단 단차부의 상단부를 상기 서포트 안착링 측으로 가압 절곡시켜 그 서포트 안착링의 외연 상단부를 커버하여 이루어지는 제2 결합고정부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 밸브실에 선형 이동가능하게 구비되는 포핏 밸브의 선형 이동으로 밸브실의 유량을 조절하도록 구성되는 밸브 본체부와, 상기 밸브 본체부의 상부에 구비되어 상기 포핏 밸브를 선형 구동시키도록 구성되는 밸브 구동부, 및 상기 밸브 본체부의 밸브실에 구비되고, 내측 하단부에 포핏 밸브의 로드부가 일체로 이동가능하게 결합되며, 복원력을 갖는 탄성체로 형성되는 벨로우즈를 포함하는 전자식 팽창밸브에서 상기 밸브 본체부와 밸브 구동부 간을 결합 고정시키기 위한 구조에 있어서, 상기 밸브 본체부의 상면에서 상기 밸브실의 직경보다 큰 직경을 갖는 통 형상으로 형성되어 내연 하단 전방에 환형의 단차면이 형성되는 상단 단차부; 상기 단차면에 안착되는 링 형태의 서포트 안착링; 및 상기 상단 단차부와 서포트 안착링 및 벨로우즈의 상단부를 결합 고정시키는 결합 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조가 제공된다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 서포트 안착링은 내경이 상기 밸브실의 직경보다 작고 외경은 상기 상단 단차부의 내면에 접하는 직경을 갖는 링 형태로 형성되며, 상기 서포트 안착링은 내경이 상기 밸브실의 직경보다 작고 외경은 상기 상단 단차부의 내면에 접하는 직경을 갖는 링 형태로 형성되거나, 내경이 상기 벨로우즈의 상단 외면에 접하고 외경은 상기 상단 단차부의 내면에 접하는 크기를 갖는 링 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 결합 고정부는, 상기 서포트 안착링과 상기 벨로우즈 간이 접하는 부위를 용접으로 고정하여 이루어지는 제1 결합고정부; 상기 상단 단차부의 상단부를 상기 서포트 안착링 측으로 가압 절곡시켜 그 서포트 안착링의 외연 상단부 일부를 커버하여 이루어지는 제2 결합고정부; 및 상기 단차면과 상기 서포트 안착링 간에 형성되어 이들 단차면과 서포트 안착링이 쐐기 결합되어 이루어지는 제3 결합고정부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 제3 결합고정부는, 상기 단차면이 상기 상단 단차부의 기단부(proximal end portion)에서 그 상단 단차부의 원위단부(proximal end portion)으로 갈수록 상향 경사진 쐐기형으로 형성되며, 상기 서포트 안착링의 하면 일부가 상기 쐐기형 단차면에 정합되는 쐐기형 돌기로 형성되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 차량용 전자식 팽창밸브에 있어서, 상기한 일 관점 및 다른 관점에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 포함하고, 상기 밸브 본체부에 조립되어 그 밸브 본체부를 통과하는 냉매 상태를 검출하도록 구성되는 센서 어셈블리, 및 상기 센서 어셈블리를 통해 상기 밸브 구동부를 제어하고, 제어 상황을 전달받아 외부로 전송하기 위한 컨트롤 박스를 포함하며, 상기 센서 어셈블리와 상기 컨트롤 박스 간은 하네스 연결 커넥터 방식으로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 팽창밸브가 제공된다.

본 발명에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 전자식 팽창밸브를 구성하는 바디부와 구동부 간을 확실한 기밀 결합 구조로 구성하고, 이에 따라 팽창밸브를 통과하는 유체의 기밀성을 안정적으로 유지시켜 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 전자식 팽창밸브의 기밀성을 확실하게 확보할 수 있으면서도, 제작성도 확보함으로써 향상된 생산성과 경제성을 도모할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브의 일부를 절개하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브에서 밸브 본체부(바디부)와 밸브 구동부(구동부) 간의 결합 구조를 나타내는 정단면도이다.
도 4는 도 3의 "A"부의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브에서 밸브 본체부(바디부)와 밸브 구동부(구동부) 간의 결합 구조를 나타내는 정단면도이다.
도 6은 도 5의 "B"부의 확대도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에" 또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브의 일부를 절개하여 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브에서 밸브 본체부(바디부)와 밸브 구동부(구동부) 간의 결합 구조를 나타내는 정단면도이며, 도 4는 도 3의 "A"부의 확대도이다.

본 발명에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조는, 제1 실시 예로서, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 밸브실(11)에 구비되는 포핏 밸브(poppet valve)(12)의 선형 이동으로 유체 유출입로(13, 14)의 개도를 조절하도록 구성되는 밸브 본체부(10)와, 상기 밸브 본체부(10)의 상부에 구비되어 상기 포핏 밸브(12)를 선형 구동시키도록 구성되는 밸브 구동부(20), 및 상기 밸브 본체부(10)의 밸브실(11)에 구비되고, 내측 하단부에 포핏 밸브(12)의 로드부(12a)가 일체로 이동가능하게 결합되며, 복원력을 갖는 탄성체로 형성되는 벨로우즈(bellows)(30)를 포함하는 전자식 팽창밸브에서 상기 밸브 본체부(10)와 밸브 구동부(20) 간을 기밀하게 결합 고정시키기 위한 구조에 있어서, 상기 밸브 본체부(10)의 상단부에서 외측으로 단차지게 확장되어 그 내연 하단 전방에 환형의 단차면(101)을 갖고 형성되는 상단 단차부(110); 상기 상단 단차부(110)의 내연 하단의 단차면(101)에 안착되는 링 형태의 서포트 안착링(support-mount ring)(120); 상기 서포트 안착링(120)과 상기 단차면(101) 간에 구비되는 실링 부재(sealing member)(130); 및 상기 상단 단차부(110)와 서포트 안착링(120) 및 벨로우즈(30)의 상단부를 결합 고정시키는 결합 고정부(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상단 단차부(110)는 상기 밸브 본체부(10)의 상단에서 밸브실(11)의 직경보다 큰 직경을 갖는 통 형상(원통 형상)으로 형성되며, 이에 따라 그 내연과 밸브실(11)의 상면 사이에 단차면(101)이 형성되게 된다.

계속해서, 상기 서포트 안착링(120)은 상기 상단 단차부(100)의 내연 하단 측의 단차면(101)에 안착되는 링 형태로 형성되는 것으로, 내경은 상기 밸브실(11)의 직경보다 작고 외경은 상기 상단 단차부(110)의 내연에 접하는 직경을 갖는 링 형태로 형성된다.

다시 말해서, 상기 서포트 안착링(120)은 내경은 상기 벨로우즈(30)의 상단 외면(외연)에 접하고, 외경은 상기 상단 단차부(110)의 내면(내연)에 접하는 크기를 갖고 형성된다.

여기에서, 상기 서포트 안착링(120)의 하면에는 그 하면에서 하방향으로 돌출되는 환형 돌부(121)가 형성된다. 상기 환형 돌부(121)는 내경이 상기 밸브실(11)의 직경과 동일한 직경을 갖고 형성된다.

이러한 환형 돌부(121)는 서포트 안착링(120)이 단차면(101)에 위치될 때, 벨로우즈(30) 측과 상단 단차부(110) 측을 구획하게 되며, 그 상기 환형 돌부(121)의 후방측(바깥측, 즉 밸브실에 반대되는 측)에 소정 크기의 공간이 형성되어 이 공간에는 아래에서 설명되는 실링 부재(130)가 구비되게 된다.

이때, 상기 환형 돌부(121)의 구비 위치에 상응하는 위치의 상기 단차면(101)에는 상기 환형 돌부(121)의 하단부 일부가 삽입되는 요홈(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 아래에서 자세히 설명될 결합 고정부(140)의 구성에 더하여, 상기 서포트 안착링(120)의 하면과 밸브 본체부(10) 간의 기밀성을 보다 확실하게 확보할 수 있게 된다.

계속해서, 상기 실링 부재(130)는 상기 서포트 안착링(120)과 상기 단차면(101) 간에 구비되어 그 서포트 안착링(120)과 단차면(101) 간을 실링하기 위한 것으로, 상기 실링 부재(130)는 실리콘 재질, 고무 재질 또는 금속재질의 오링으로 이루어진다.

여기에서, 상기 실링 부재(130)는 서포트 안착링(120)의 하면과 상기 단차면(101) 간에 구비되는 것으로 설명하고 있지만, 상기 서포트 안착링(120)의 외면(외연)과 상기 상단 단차부(110)의 내면(내연) 사이에 형성될 수도 있다.

또한, 상기 실링 부재(130)가 구비되는 위치의 서포트 안착링(120)과 단차면(101) 중 적어도 하나 또는 서포트 안착링(120)과 상단 단차부(110) 중 적어도 하나에는 실링 부재(130)가 수용 안착되는 안착홈이 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 결합 고정부(140)는 상기 상단 단차부(110)와 서포트 안착링(120) 및 벨로우즈(30)의 상단부를 결합 고정시키는 것으로, 상기 결합 고정부(140)는 상기 서포트 안착링(120)과 상기 벨로우즈(30) 간이 접하는 부위를 용접으로 고정하여 이루어지는 제1 결합고정부(141), 및 상기 상단 단차부(110)의 상단부를 상기 서포트 안착링(120) 측으로 가압(프레싱(pressing)) 절곡시켜 그 서포트 안착링(120)의 외연 상단부 일부를 커버하여 이루어지는 제2 결합고정부(142)를 포함한다.

상기 제1 결합고정부(141)는 경납땜으로 이루어진다. 상기 제1 결합고정부(141)는 생략될 수 있으나, 바람직하게 제1 결합고정부(141)는 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 결합부(142)는 절곡 고정되는 구성에 더하여, 그 상단 단차부(110)의 절곡된 상단부와 서포트 안착링(120) 간을 용접(경납땜)으로 더 고정시킬 수 있다.

이러한 결합 고정부(140)는 서포트 안착링(120)의 내연 측과 외연 측 모두에서 각각 벨로우즈(30)와 상단 단차부(110)에 견고하고 기밀하게 결합됨으로써 밸브실(11)로부터 밸브 구동부(20)로 유체(유동냉매)가 유입되는 것을 확실하게 방지하게 되며, 이에 더하여 서포트 안착링(130)의 하부에 구비되는 실링 부재(130) 및/또는 그 서포트 안착링(130)의 하면에 형성되는 기밀 구조를 통해 다중으로 기밀성을 확보함으로써 밸브 구동부(20)로의 유체 유입을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 갖는 전자식 팽창밸브에서 밸브 본체부(바디부)와 밸브 구동부(구동부) 간의 결합 구조를 나타내는 정단면도이며, 도 6은 도 5의 "B"부의 확대도이다. 아래 제2 실시 예에 대한 설명에 있어서 상기한 제1 실시 예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여한다.

제2 실시 예에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조는, 도 1과 도 2, 및 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 밸브실(11)에 구비되는 포핏 밸브(poppet valve)(12)의 선형 이동으로 유체 유출입로(13, 14)의 개도를 조절하도록 구성되는 밸브 본체부(10)와, 상기 밸브 본체부(10)의 상부에 구비되어 상기 포핏 밸브(12)를 선형 구동시키도록 구성되는 밸브 구동부(20), 및 상기 밸브 본체부(10)의 밸브실(11)에 구비되고, 내측 하단부에 포핏 밸브(12)의 로드부(12a)가 일체로 이동가능하게 결합되며, 복원력을 갖는 탄성체로 형성되는 벨로우즈(bellows)(30)를 포함하는 전자식 팽창밸브에서 상기 밸브 본체부(10)와 밸브 구동부(20) 간을 기밀하게 결합 고정시키기 위한 구조에 있어서, 상기 밸브 본체부(10)의 상단부에서 외측으로 단차지게 확장되어 그 내연 하단에 단차면(101)을 갖고 형성되는 상단 단차부(110); 상기 상단 단차부(100)의 내연 하단의 단차면(101)에 안착되는 링 형태의 서포트 안착링(support-mount ring)(120); 및 상기 상단 단차부(110)와 서포트 안착링(120) 및 벨로우즈(30)의 상단부를 결합 고정시키는 결합 고정부(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 단차면(101)에는 아래에서 설명될 결합 고정부(150)의 일 구성요소가 일체로 형성된다.

계속해서, 상기 서포트 안착링(120)은 상기 단차면(101)에 안착되는 링 형태로 형성되는 것으로, 내경은 상기 밸브실(11)의 직경보다 작고 외경은 상기 상단 단차부(110)의 내연에 접하는 직경을 갖는 링 형태로 형성된다.

여기에서, 상기 서포트 안착링(120)의 하면에는 아래에서 설명될 결합 고정부(150)의 일 구성요소가 일체로 형성된다.

다음으로, 상기 결합 고정부(150)는 상기 상단 단차부(110)와 서포트 안착링(120) 및 벨로우즈(30)의 상단부를 결합 고정시키는 것으로, 상기 결합 고정부(150)는 상기 서포트 안착링(120)과 상기 벨로우즈(30) 간이 접하는 부위를 용접으로 고정하여 이루어지는 제1 결합고정부(151)와, 상기 상단 단차부(110)의 상단부를 상기 서포트 안착링(120) 측으로 가압(프레싱(pressing))하여 절곡시켜 그 서포트 안착링(120)의 외연 상단부 일부를 커버하여 이루어지는 제2 결합고정부(152), 및 상기 단차면(101)과 상기 서포트 안착링(120) 간에 형성되어 이들 단차면(101)과 서포트 안착링(120)이 쐐기 결합되어 이루어지는 제3 결합고정부(153)를 포함한다.

상기 제1 결합고정부(151)는 경납땜으로 이루어진다. 이러한 제1 결합고정부(151)는 생략될 수 있으나, 포함되는 것이 바람직하다.

상기 제3 결합고정부(153)는 상기 단차면(101)이 일측단(기단부(proximal end portion))에서 타측단(원위단부(proximal end portion))으로 갈수록 상향 경사진 쐐기형으로 형성되고, 상기 서포트 안착링(120)의 하면 일부가 상기 쐐기형 단차면(101)에 정합되는 쐐기형 돌기로 형성되어 이루어진다.

이와 같은 결합 고정부(150)는, 제1 실시 예에 비하여 실링 부재가 생략되어 부품수를 절감하면서도, 서포트 안착링(120)의 내연 측과 외연 측 모두에서 각각 벨로우즈(30)와 상단 단차부(110)에 견고하고 기밀하게 결합됨으로써 밸브실(11)로부터 밸브 구동부(20)로 유체(유동냉매)가 유입되는 것을 확실하게 방지하게 되며, 이에 더하여 서포트 안착링(130)과 단차면(101) 간에 형성되는 쐐기형 결합구조를 통해 다중으로 기밀성을 확보함으로써 밸브 구동부(20)로의 유체 유입을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 포함하는 전자식 팽창밸브를 제공한다.

본 발명에 따른 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 포함하는 전자식 팽창밸브는, 크게 밸브 본체부(10); 밸브 구동부(20); 및 밸브 본체부(10)와 밸브 구동부(20) 간을 기밀하게 결합시키는 기밀 고정 구조;를 포함한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 포함하는 전자식 팽창밸브는, 밸브실(11)에 구비되는 포핏 밸브(poppet valve)(12)의 선형 이동으로 유체 유출입로(13, 14)의 개도를 조절하도록 구성되는 밸브 본체부(10); 상기 밸브 본체부(10)의 상부에 구비되어 상기 포핏 밸브(12)를 선형 구동시키도록 구성되는 밸브 구동부(20); 및 상기한 기밀 고정 구조를 포함한다.

먼저, 상기 밸브 구동부(20)의 구성부에 대하여 설명하면, 상기 밸브 구동부(20)는 케이스 본체(21), 스텝모터, 다단기어, 포지셔너, 육각너트 조립체(22)를 포함한다.

상기 케이스 본체(21)에는 스텝모터와 다단기어가 내재되어 구성된다. 구체적으로, 상기 케이스 본체(21)는 내부에서 동력을 제공하는 스텝모터에 다단기어가 연결되어 회전하며, 다단기어의 중심에 포지셔너가 결합되어 함께 회전한다.

상기 포지셔너는 케이스 본체의 내측에 결합되는 포지셔너 홀더와 나사 결합되며, 포지셔너의 하면에는 반원형으로 돌출된 돌기부가 구비될 수 있다.

상기 포지셔너는 포지셔너 홀더의 중심을 관통하여 형성되는데 포지셔너 외측에 형성된 수나사가 포지셔너 홀더의 내측에 형성된 암나사에 결합되어 다단기어에 의한 회전운동이 직선운동으로 변환된다.

또한, 상기 케이스 본체의 하부에 결합되는 포지셔너 홀더의 외주연 하단에는 육각너트 조립체(22)가 설치될 수 있다.

상기 육각너트 조립체(22)는 육각너트와, 육각너트의 위치를 지지하기 위한 금속링을 포함한다. 육각너트는 금속링에 지지되고, 육각너트는 밸브 본체부(10)의 상부에 가공된 수나사와 체결될 수 있다.

다음으로, 상기 밸브 본체부(10)는 벨로우즈(30), 포핏 밸브(12), 냉매유입관, 및 냉매토출관을 포함하여 구성된다.

상기 벨로우즈(30)는 밸브실(11) 내의 유동냉매가 밸브 구동부(20)의 스텝모터에 침입하지 않도록 일단이 밸브 본체부(10)의 내주면과 납땜을 이용하여 접합되며, 복원력을 가진 탄성체로 형성되어 밸브 구동부(20)를 구성하는 포지셔너가 상부로 이동시 포핏 밸브(12) 또한 상부로 이동되게 한다.

한편, 포지셔너(50) 일단에 돌출된 반원형의 돌기부(미도시)는 직선운동에 의해 포지셔너가 하부로 내려오게 되면 벨로우즈(30)를 누르게 되어 벨로우즈(30)가 하부로 내려가게 된다.

그러면 벨로우즈(30) 저면에 밀착된 포핏 밸브(12)의 로드(12a)가 하부로 움직이게 되고, 포핏 밸브(12)의 로드부(12a)와 일체형으로 형성된 포핏 밸브(12)의 헤드(15)와 밸브 통로(16)와의 간격이 조정되면서 밸브실(11)을 통하는 냉매의 유량이 조절된다.

또한, 상기 밸브 기밀 구조는 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브는 밸브 본체부(10)에 조립되어 그 밸브 본체부(10)를 통과하는 냉매 상태를 검출하도록 구성되는 센서 어셈블리(40), 및 상기 센서 어셈블리(40)를 통해 밸브 구동부(20)의 스텝모터에 제어인자를 보내 제어하고, 제어 상황을 전달받아 외부로 전송하기 위한 컨트롤 박스(50);를 더 포함할 수 있다.

상기 센서 어셈블리(40)와 컨트롤 박스(50) 및 밸브 구동부(20) 간의 전기/전자 케이블은 하네스 연결 커넥터 방식으로 연결되어 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조 및 이를 포함하는 전자식 팽창밸브에 의하면, 전자식 팽창밸브를 구성하는 바디부와 구동부 간을 확실한 기밀 결합 구조로 구성하여 전자식 팽창밸브를 통과하는 유체의 기밀성을 안정적으로 유지시켜 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있으며, 전자식 팽창밸브의 기밀성을 확실하게 확보할 수 있으면서도, 제작성도 확보함으로써 향상된 생산성과 경제성을 도모할 수 있는 이점이 있다.

상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 밸브 본체부
11: 밸브실
12: 포핏 밸브
12a: 로드부
13, 14: 유체 유출입로
15: 헤드
16: 밸브 통로
20: 밸브 구동부
21: 케이스 본체
22: 육각너트 조립체
30: 벨로우즈(bellows)
40: 센서 어셈블리
50: 컨트롤 박스
101: 단차면
110: 상단 단차부
120: 서포트 안착링
121: 환형 돌부
130: 실링 부재
140, 150: 결합 고정부
141, 151: 제1 결합고정부
142, 152: 제2 결합고정부
153: 제3 결합고정부

Claims

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밸브실에 선형 이동가능하게 구비되는 포핏 밸브의 선형 이동으로 밸브실의 유량을 조절하도록 구성되는 밸브 본체부와, 상기 밸브 본체부의 상부에 구비되어 상기 포핏 밸브를 선형 구동시키도록 구성되는 밸브 구동부, 및 상기 밸브 본체부의 밸브실에 구비되고, 내측 하단부에 포핏 밸브의 로드부가 일체로 이동가능하게 결합되며, 복원력을 갖는 탄성체로 형성되는 벨로우즈를 포함하는 전자식 팽창밸브에서 상기 밸브 본체부와 밸브 구동부 간을 결합 고정시키기 위한 구조에 있어서,
상기 밸브 본체부의 상면에서 상기 밸브실의 직경보다 큰 직경을 갖는 통 형상으로 형성되어 내연 하단 전방에 환형의 단차면이 형성되는 상단 단차부;
상기 단차면에 안착되는 링 형태의 서포트 안착링; 및
상기 상단 단차부와 서포트 안착링 및 벨로우즈의 상단부를 결합 고정시키는 결합 고정부;를 포함하고,
상기 서포트 안착링은 내경이 상기 밸브실의 직경보다 작고 외경은 상기 상단 단차부의 내면에 접하는 직경을 갖는 링 형태로 형성되거나, 내경이 상기 벨로우즈의 상단 외면에 접하고 외경은 상기 상단 단차부의 내면에 접하는 크기를 갖는 링 형태로 형성되고,
상기 결합 고정부는, 상기 서포트 안착링과 상기 벨로우즈 간이 접하는 부위를 용접으로 고정하여 이루어지는 제1 결합고정부와, 상기 상단 단차부의 상단부를 상기 서포트 안착링 측으로 가압 절곡시켜 그 서포트 안착링의 외연 상단부 일부를 커버하여 이루어지는 제2 결합고정부, 및 상기 단차면과 상기 서포트 안착링 간에 형성되어 이들 단차면과 서포트 안착링이 쐐기 결합되어 이루어지는 제3 결합고정부를 포함하고,
상기 제3 결합고정부는, 상기 단차면이 상기 상단 단차부의 기단부(proximal end portion)에서 그 상단 단차부의 원위단부(proximal end portion)으로 갈수록 상향 경사진 쐐기형으로 형성되며,
상기 서포트 안착링의 하면 일부가 상기 쐐기형 단차면에 정합되는 쐐기형 돌기로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는
전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조.
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차량용 전자식 팽창밸브에 있어서,
청구항 7에 따른 전자식 팽창밸브용 포핏 밸브의 기밀 고정 구조를 포함하고,
상기 밸브 본체부에 조립되어 그 밸브 본체부를 통과하는 냉매 상태를 검출하도록 구성되는 센서 어셈블리, 및 상기 센서 어셈블리를 통해 상기 밸브 구동부를 제어하고, 제어 상황을 전달받아 외부로 전송하기 위한 컨트롤 박스를 포함하며,
상기 센서 어셈블리와 상기 컨트롤 박스 간은 하네스 연결 커넥터 방식으로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는
차량용 전자식 팽창밸브.