KR20140076507A - 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

복수의 밸브부를 직렬로 구비한 제어 밸브에 있어서의 밸브체의 작동 안정성과, 밸브체의 축선 방향으로 흐르는 작동유체의 유량 확보를 동시에 실현한다.
팽창 밸브(1)는, 일측면에 개구되는 장착 구멍(32)의 안쪽에 밸브 구멍(18)이 형성된 보디(2)와, 보디(2) 사이에 냉매를 유통시키기 위한 유통로를 형성 가능하고, 밸브 구멍(18)과 동축 형태의 가이드 구멍(23)이 형성되고, 그 가이드 구멍(23)의 밸브 구멍(18)과는 반대측에 밸브 구멍(22)이 동축 형태로 형성된 가이드 부재(36)와, 밸브 구멍(18)과 가이드 부재(36) 사이에 배치되고, 밸브 구멍(18)에 접리하여 제1의 밸브부를 개폐하는 밸브체(38)와, 가이드 구멍(23)에 슬라이딩 가능하게 삽통되는 축부(46)를 구비하고, 일단측에서 밸브체(38)에 연결되고, 타단측에서 밸브 구멍(22)에 접리하여 제2의 밸브부를 개폐하는 밸브체(44)와, 밸브 구멍(18)의 개구 단부에 마련된 밸브 시트(34)에 밸브체(38)가 착좌했을 때에, 밸브체(38)의 자율적인 조심 동작을 허용하는 자율 조심 기구를 구비한다.

Description

제어 밸브{CONTROL VALVE}

본 발명은 제어 밸브에 관한 것으로, 특히 제어 밸브에서 밸브부의 지지 구조에 관한 것이다.

자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에는 일반적으로, 순환하는 냉매를 압축하는 컴프레서(compressor), 압축된 냉매를 응축하는 콘덴서(condenser), 응축된 냉매를 기액으로 분리하는 리시버(receiver), 분리된 액냉매를 수축 팽창시켜서 안개 형태로 하여 송출하는 팽창 밸브, 그 안개 형태의 냉매를 증발시켜서 그 증발 잠열을 이용해서 차량 실내의 공기를 냉각하는 증발기(evaporator)가 마련되어 있다. 팽창 밸브로서는, 증발기에서 도출된 냉매가 적적한 과열도를 갖도록, 예컨대 증발기 출구의 냉매의 온도 및 압력을 감지해서 밸브부를 개폐하고, 증발기로 송출하는 냉매의 유량을 제어하는 온도식 팽창 밸브가 사용된다.

이러한 냉동 사이클에서는, 냉매가 증발기 내의 배관을 통과하는 과정에서 압력 손실이 발생하기 때문에, 그 배관이 길 수록 그 운전 효율이 낮아지게 된다. 여기서, 배관이 짧은 2개의 박형의 증발기를 병렬로 배치하고, 각각에 의해 열교환을 실행시키는 구성이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 구성에 의해, 냉매가 각 증발기를 통과할 때의 압력 손실을 저감할 수 있고, 냉동 사이클의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

일본 공개특허공보 2010-38455호 공보

이러한 냉동 사이클에 적용되는 팽창 밸브로서, 그 인용문헌에는, 2개의 증발기에 각각 대응하는 2개의 밸브부를 병렬로 마련하고, 그 2개의 밸브부에 의해 냉매를 독립으로 단열 팽창시키는 것이 개시되어 있다. 이 팽창 밸브는 2개의 밸브부를 연동 제어하는 복합 밸브로서 구성되고, 2개의 증발기의 하류측에서 합류한 냉매의 온도 및 압력을 감지하여 그들의 밸브부를 개폐한다.

그런데, 이와 같이 2개의 밸브부를 연동시키는 복합 밸브를 구성하는 경우, 그 2개의 밸브부를 직렬로 배치하여 동일 축선상에서 연동시키는 형태로 하는 것이 구성도 간이하고, 스페이스 절약도 실현할 수 있다. 그러나, 이와 같은 구성을 실현하는 경우, 그 2개의 밸브부를 구성하는 2개의 밸브체의 조립이 쉽지 않다. 즉, 보디에 마련된 유체 통로에 있어서의 각 밸브체의 작동 안정성을 확보하면서, 밸브체의 길이 방향에 따른 냉매의 유량을 확보해야 한다. 이 점에 대해서는 팽창 밸브에 한하지 않고, 예컨대 직렬로 2개의 역지 밸브 등, 2개의 밸브부에 의해 작동유체의 흐름을 제어하는 다른 복합 밸브에 대해서도 동일하다.

본 발명은 이러한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 복수의 밸브부를 직렬로 구비한 제어 밸브에 있어서의 밸브체의 작동 안정성과, 밸브체의 축선 방향으로 흐르는 작동유체의 유량 확보를 동시에 실현하는 것에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 제어 밸브는, 일측면에 개구되는 장착 구멍이 유체 통로의 일부를 형성하고, 그 장착 구멍의 안쪽에 제1 밸브 구멍이 형성된 보디와, 장착 구멍의 개구부로부터 보디에 삽입되어 고정되고, 보디 사이에 작동유체를 유통시키기 위한 유통로를 형성 가능한 형상을 가지면서, 제1 밸브 구멍과 거의 동축 형태의 가이드 구멍이 형성되고, 그 가이드 구멍의 제1 밸브 구멍과는 반대측에 제2 밸브 구멍이 동축 형태로 형성된 가이드 부재와, 제1 밸브 구멍과 가이드 부재 사이에 배치되고, 제1 밸브 구멍에 접리하여 제1의 밸브부를 개폐하는 제1 밸브체와, 가이드 구멍에 슬라이딩 가능하게 삽통(揷通)되는 축부를 구비하고, 일단측에서 제1 밸브체에 연결되고, 타단측에서 제2 밸브 구멍에 접리하여 제2의 밸브부를 개폐하는 제2 밸브체와, 제1 밸브체와 제2 밸브체를 축선 방향으로 변위 가능하게 지지하는 지지 기구와, 제1 밸브 구멍의 개구 단부에 마련된 제1 밸브 시트에 제1 밸브체가 착좌했을 때, 제1 밸브체의 자율적인 조심(調心) 동작을 허용하는 자율 조심 기구를 구비한다.

이 태양에 의하면, 보디와 각 밸브체 사이에 가이드 부재를 개재시키는 것에 의해, 그 가이드 부재의 형상을 이용해서 밸브체의 주위에 충분한 크기의 유통로를 형성하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 유체 통로에 흘려 보내야 하는 작동유체의 유량을 확보할 수 있다. 또, 유량 확보를 위한 형상을 가이드 부재에 부여함으로써, 가동부가 되는 각 밸브체를 비교적 단순한 형상으로 할 수 있고, 그 작동을 보다 안정시킬 수 있다. 또한, 보디에 고정된 가이드 부재에 제2 밸브체가 슬라이딩 가능하게 지지됨으로써, 제2 밸브체의 이른바 축의 요동을 방지 또는 억제할 수 있고, 그 결과, 제2 밸브체의 거동에 의해 제1 밸브체의 축의 요동을 유발시키는 것도 없어진다. 이에 의해, 제1 밸브체의 자율적인 조심도 용이하게 되는 메리트도 얻어진다.

본 발명에 의하면, 복수의 밸브부를 직렬로 구비한 제어 밸브에 있어서의 밸브체의 작동 안정성과 밸브체의 축선 방향으로 흐르는 작동유체의 유량 확보를 동시에 실현할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 팽창 밸브의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 밸브부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4는 변형예에 따른 밸브부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 5는 다른 변형예에 따른 밸브부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 편의상, 도시의 상태를 기준으로 각 구조의 위치 관계를 표현할 수 있다.

본 실시형태는, 본 발명의 복합 밸브를 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 적용되는 온도식 팽창 밸브(이하 "팽창 밸브"로 약칭 함)로서 구체화한 것이다. 이 냉동 사이클은, 컴프레서, 콘덴서, 리시버, 팽창 밸브, 증발기가 마련되어 있다. 증발기로서, 리시버와 컴프레서 사이에 제1의 증발기와 제2의 증발기가 병렬로 배치되고, 각각에 의해 열교환이 실행된다. 2개의 증발기에 의해 냉각 능력을 유지하면서, 각 증발기를 박형으로 구성함으로써 냉매가 통과할 때의 압력 손실을 억제하고, 냉동 사이클의 운전 효율을 향상시키고 있다. 이와 같이 2개의 증발기를 병렬로 마련하는 것에 따라, 팽창 밸브는 제1의 증발기에 대응하는 제1의 밸브부와, 제2의 증발기에 대응하는 제2의 밸브부를 구비한다.

도 1은, 실시형태에 따른 팽창 밸브의 종단면도이다. 도 2는, 도 1의 A-A선 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 팽창 밸브(1)는, 알루미늄 합금으로 이루어지는 소재를 압출 성형하여 얻은 부재에 소정의 절삭 가공을 하여 형성된 보디(2)를 구비한다. 이 보디(2)는 각주 형상을 이루고, 그 내부에는 냉매의 수축 팽창을 실행하는 2개의 밸브부가 마련되어 있다. 보디(2)의 길이 방향의 단부에는, 감온부로서 기능하는 파워 엘리먼트(3) 및 이것을 외부에서 덮는 커버(4)가 마련되어 있다. 보디(2)는, 그 압출 성형에 의해 하부가 폭이 좁게 형성되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 보디(2)의 측부에는 리시버측("외부 열교환기"로서의 콘덴서측)에서부터 고온·고압의 액냉매를 도입하는 입구 포트(6), 제1의 밸브부에 의해 수축 팽창된 저온·저압의 냉매를 제1의 증발기를 향해 도출하는 제1 도출 포트(7), 제2의 밸브부에 의해 수축 팽창된 저온·저압의 냉매를 제2의 증발기를 향해 도출하는 제2 도출 포트(8), 제1의 증발기 및 제2의 증발기에 의해 증발되어, 그들의 하류측에서 합류한 냉매를 도입하는 도입 포트(9), 팽창 밸브(1)를 통과한 냉매를 컴프레서측으로 도출하는 출구 포트(10)가 마련되어 있다.

즉, 도 1에 나타내는 바와 같이, 보디(2)의 제1 측면의 하부에는 입구 포트(6)가 개구되고, 상부에는 출구 포트(10)가 개구되어 있다. 입구 포트(6)와 출구 포트(10) 사이에는 나사 구멍(12)이 마련되어 있다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 보디(2)의 제2 측면의 중앙부에는 제1 도출 포트(7)가 개구되고, 하부에는 제2 도출 포트(8)가 개구되고, 상부에는 도입 포트(9)가 개구되어 있다. 또, 제1 도출 포트(7)와 도입 포트(9) 사이에는, 한 쌍의 장착 구멍(13)(도 1 참조)이 옆으로 나란히 뚫려 있다. 제1 도출 포트(7)와 제2 도출 포트(8) 사이에도 하나의 장착 구멍(13)(도 1 참조)이 뚫려 있다.

보디(2)에는, 입구 포트(6)에 연통하는 제1 통로(14), 제1 도출 포트(7)에 연통하는 제2 통로(16) 및 이들을 연결하는 밸브 구멍(18)("제1 밸브 구멍"에 해당)에 의해 제1 냉매 통로가 형성되어 있다. 즉, 제1 냉매 통로는, 그 중간부에 마련된 제1의 밸브부를 경계로 직각으로 구부러져 있고, 입구 포트(6)에서 도입된 냉매를 그 제1의 밸브부에 의해 수축 팽창시켜서 안개 형태로 하여, 제1 도출 포트(7)에서 제1의 증발기를 향해 도출한다.

보디(2)에는 또, 제1 통로(14), 제2 도출 포트(8)에 연통하는 제 3 통로(20) 및 이들을 연결하는 밸브 구멍(22)("제2 밸브 구멍"에 해당)에 의해 제2 냉매 통로가 형성되어 있다. 즉, 제2 냉매 통로는 그 중간부에 마련된 제2의 밸브부를 경계로 직각으로 구부러져 있고, 입구 포트(6)에서 도입된 냉매를 그 제2의 밸브부에 의해 수축 팽창시켜서 안개 형태로 하여, 제2 도출 포트(8)에서 제2의 증발기를 향해 도출한다.

한편, 도입 포트(9)에 연통하는 제4 통로(24)와 출구 포트(10)에 연통하는 제5 통로(26)에 의해 제3 냉매 통로("저압 통로"에 해당)가 구성되어 있다. 즉, 제 3 냉매 통로는, 제4 통로(24)와 제5 통로(26)의 접속부에서 직각으로 구부러져 있고, 도입 포트(9)로부터 냉매를 도입해서 출구 포트(10)로부터 컴프레서를 향해 도출한다.

즉, 제1 통로의 중간부에 밸브 구멍(18)이 마련되고, 제2 냉매 통로의 중간부에 밸브 구멍(22)이 마련되어 있다. 밸브 구멍(18)과 밸브 구멍(22) 사이에는 밸브실(28)("제1 밸브실"에 해당)이 마련되어 있다. 밸브 구멍(22)의 밸브실(28)과는 반대측에는, 밸브실(30)("제2 밸브실"에 해당)이 마련되어 있다. 밸브실(28)은, 제1 냉매 통로와 제2 냉매 통로의 분기점으로 되어 있다. 밸브실(28) 및 밸브실(30)은, 보디(2)의 하단면("일측면"에 해당)에 개구되고, 밸브 구멍(18)의 바로 아래까지 뚫린 장착 구멍(32)의 내방에 마련되어 있다. 제1의 밸브부 및 제2의 밸브부를 구성하는 각 기구 및 그 주변 기구는, 장착 구멍(32)의 개구부로부터 삽입되어, 보디(2) 내에 조립된다.

밸브 구멍(18)의 상류측 개구 단부에 의해 밸브 시트(34)("제1 밸브 시트"에 해당)가 형성되어 있다. 밸브실(28)에는, 가이드 부재(36)와 밸브체(38)("제1 밸브체"에 해당)가 동심 형태로 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 가이드 부재(36)와 밸브체(38)를 모두 금속제(스테인리스제)로 했지만, 가이드 부재(36)에 대해서는 수지제로 해도 좋다. 가이드 부재(36)는 단차를 갖는 원통 형상을 이루고, 장착 구멍(32)의 안쪽에 압입되어 있다. 밸브체(38)는 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, 그 하반부가 가이드 부재(36)의 상부에 내부로 삽입되어 있다. 밸브체(38)는, 밸브 시트(34)에 접리하는 것에 의해 제1의 밸브부의 개도를 조정한다. 즉, 밸브체(38)와 밸브 시트(34)에 의해 제1의 밸브부가 구성된다.

가이드 부재(36)는, 하부의 대경부(40)가 장착 구멍(32)의 중간 위치에 압입되어 있다. 이 대경부(40)에 의해 밸브실(28)과 밸브실(30)이 구획되어 있다. 가이드 부재(36)에는 축선 방향의 관통 구멍이 마련되어 있고, 그 관통 구멍의 상반부가 가이드 구멍(23)을 구성하고, 하부가 밸브 구멍(22)을 구성하고 있다. 밸브 구멍(22)은, 가이드 구멍(23)보다도 약간 확경되어 있지만, 절삭 가공(천공 가공)에 의해 가이드 구멍(23)과 일체로 성형되기 때문에 동축도가 높다. 가이드 구멍(23)과 밸브 구멍(22) 사이에는, 가이드 부재(36)의 내외를 연통하는 연통 구멍(25)이 형성되어 있다.

밸브 구멍(22)의 하류측 개구 단부에 의해 밸브 시트(42)("제2 밸브 시트"에 해당)가 형성되어 있다. 밸브실(30)에는, 스테인리스제의 밸브체(44)("제2 밸브체"에 해당)가 배치되어 있다. 밸브체(44)는 밸브 시트(42)에 접리하는 것에 의해 제2의 밸브부의 개도를 조정한다. 즉, 밸브체(44)와 밸브 시트(42)에 의해 제2의 밸브부가 구성된다.

밸브체(44)는, 그 상단부에서 축선 방향으로 연장되는 축부(46)를 구비한다. 축부(46)는, 밸브 구멍(22) 및 가이드 구멍(23)을 관통하여, 가이드 구멍(23)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 축부(46)의 선단면은, 밸브체(38)의 저부에 맞닿는다. 이에 의해, 밸브체(38)와 밸브체(44)가 연결되어, 축선 방향으로 일체로 동작 가능하게 되어 있다. 또한, 각 밸브부 및 그 주변 구성의 구체적인 사항은 후술한다.

장착 구멍(32)의 하단부를 밀봉하도록 조절 나사(48)가 나사 결합되어 있다. 밸브체(44)는 지지 부재(50)에 의해 하방에서 지지되어 있고, 그 지지 부재(50)와 조절 나사(48) 사이에는, 밸브체(44)를 밸브 폐쇄 방향으로 부세(付勢)하는 스프링(52)("부세 부재"로서 기능)이 마련되어 있다. 조절 나사(48)의 보디(2)로의 진입량을 조정함으로써, 스프링(52)의 하중을 조정할 수 있다. 조절 나사(48)와 보디(2) 사이에는, 냉매의 누설을 방지하기 위한 0링(54)이 마련되어 있다.

한편, 보디(2)의 상단부에는, 제3 냉매 통로에 직교하도록 내외를 연통시키는 연통 구멍(60)이 형성되어 있고, 그 연통 구멍(60)을 밀봉하도록 파워 엘리먼트(3)가 나사 결합되어 있다. 파워 엘리먼트(3)는, 상부 하우징(62)과 하부 하우징(64) 사이에 금속 박판으로 이루어지는 다이어프램(66)을 끼도록 마련하고, 그 하부 하우징(64)측에 디스크(68)를 배치하여 구성되어 있다. 상부 하우징(62)과 다이어프램(66)에 의해 둘러싸이는 밀폐 공간에는 감온용의 가스가 봉입되어 있다. 파워 엘리먼트(3)와 보디(2) 사이에는, 냉매의 누설을 방지하기 위한 0링(70)이 마련되어 있다. 제3 냉매 통로를 통과하는 냉매의 압력 및 온도는, 연통 구멍(60)과 디스크(68)에 마련된 구멍부 또는 슬릿을 통해 다이어프램(66)의 하면에 전달된다.

보디(2)의 중앙부에는, 제1 냉매 통로와 제3 냉매 통로를 연결하는 단차를 갖는 구멍(72)이 마련되어 있고, 이 단차를 갖는 구멍(72)의 소경부에는 긴 막대 모양의 작동 로드(74)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다. 작동 로드(74)는, 디스크(68)와 밸브체(38) 사이에 마련되어 있다. 작동 로드(74), 밸브체(38), 밸브체(44) 및 스프링(52)은, 동일 축선상에 배치된다. 이에 의해, 다이어프램(66)의 변위에 의한 구동력이, 디스크(68) 및 작동 로드(74)를 통해 밸브체(38) 나아가서는 밸브체(44)로 전달되고, 제1의 밸브부 및 제2의 밸브부를 개폐시키도록 되어 있다. 단차를 갖는 구멍(72)의 대경부에는, 작동 로드(74)에 외부로 삽입되도록 밀봉용의 0링(76)이 배치되어, 제1 냉매 통로와 제3 냉매 통로 사이의 냉매의 누설이 방지되어 있다.

작동 로드(74)의 상반부는, 제2 냉매 통로를 가로지르도록 배치된 원통 형상의 홀더(78)에 내부로 삽입되어 있다. 홀더(78)는, 그 하단부가 단차를 갖는 구멍(72)의 대경부에 압입되어 있고, 그 하부 단면에 의해 0링(76)의 이동을 규제하고 있다. 작동 로드(74)의 상단부는, 디스크(68)의 하면에 마련된 오목부에 삽통되면서 맞닿으며, 작동 로드(74)의 하단부는 밸브 구멍(18)에 삽통되면서 밸브체(38)에 맞닿는다. 홀더(78)와 작동 로드(74)의 사이에는, 작동 로드(74)에 소정의 횡하중을 부여하는 스프링(80)이 마련되어 있다. 이 횡하중에 의해, 냉매 압력의 변동에 의한 작동 로드(74)의 진동이 억제된다.

도 3은, 밸브부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다. (A)는 도 1의 B부 확대도이고, (B)는 가이드 부재의 사시도이다.

가이드 부재(36)는, 금속재를 절삭 가공하여 얻어진다. 가이드 부재(36)는, 단차를 갖는 원통 형상의 본체(82)를 구비하고, 그 본체(82)의 하부가 대경부(40)로 되어 있다. 가이드 부재(36)는 대경부(40)가 장착 구멍(32)에 압입되는 것에 의해 보디(2)에 고정되어 있다. 대경부(40)가 밸브실(28)과 밸브실(30)을 구획하고 있다. 그리고 본체(82)의 상반부의 외경을 대경부(40)보다 충분히 작게 함으로써, 밸브실(28)에 있어서의 장착 구멍(32)과 가이드 부재(36) 사이에 비교적 큰 유로 면적이 확보되어 있다. 즉, 제1 통로(14)에서 밸브실(28)로 도입되고, 밸브 구멍(18) 또는 밸브 구멍(22)을 통해 도출되는 냉매의 유량을 충분히 확보할 수 있는 구성으로 되어 있다.

본체(82)를 축선에 따라 관통하는 관통 구멍의 상부가 가이드 구멍(23)을 형성하고, 하부가 밸브 구멍(22)을 형성하고 있다. 밸브 구멍(22)과 가이드 구멍(23)의 접속부에 연통 구멍(25)이 위치하고 있다. 밸브 구멍(22)의 내경은, 가이드 구멍(23)의 내경보다 크게 되어 있다. 밸브체(44)의 축부(46)는, 밸브 구멍(22) 및 가이드 구멍(23)을 관통하지만, 가이드 구멍(23)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 축부(46)와 밸브 구멍(22) 사이에는, 냉매를 관통시키기 위해 충분한 크기의 간극이 형성되어 있다.

본체(82)의 상부에는, 원형홈 형상의 삽통 구멍(83)("삽통부"로서 기능)이 형성되고, 밸브체(38)의 하반부가 내부로 삽입되어 있다. 밸브체(38)는, 상측에 바닥을 갖는 원통 형상을 이룬다. 밸브체(38)의 상단부는 상방을 향해 소경화되는 테이퍼 형상으로 되어 있고, 그 테이퍼면에 의해 밸브 시트(34)에 착탈한다. 밸브체(38)가 밸브 시트(34)에 착좌했을 때 자율적으로 조심 할 수 있도록 밸브체(38)와 삽통 구멍(83)의 반경 방향의 클리어런스의 크기가 설정되어 있다. 즉, 그 자율적인 조심이 가능해지도록 밸브체(38)의 외경이 삽통 구멍(83)의 내경보다 소정량 작게 형성되어 있다. 즉, 가이드 부재(36)는, 밸브체(38)를 지지한다기 보다, 밸브체(38)의 반경 방향의 변위를 규제하는 규제 부재로서 기능한다.

밸브체(38)는, 하방으로 개구된 소정 깊이의 수용 구멍(86)을 구비하고, 그 하단 개구부로부터 축부(46)의 상단부를 삽통하고 있다. 밸브체(44)는 축부(46)의 연설부를 향해 상방으로 소경화되는 테이퍼 형상으로 되어 있고, 그 테이퍼면에 의해 밸브 시트(42)에 착탈한다. 본 실시형태에서는, 밸브체(44)의 테이퍼면의 각도(축선에 대한 각도)가, 밸브체(38)의 테이퍼면의 각도(축선에 대한 각도)보다 작게 되어 있다. 축부(46)는, 밸브체(4)에서 상방으로 연장되어 돌출하여, 그 선단면이 밸브체(38)의 저부에 맞닿는 형태로 연결된다. 밸브체(44)가 밸브 시트(42)에 착좌했을 때, 자율적으로 조심 가능해지도록, 축부(46)와 밸브체(38)의 반경 방향의 클리어런스의 크기가 설정되어 있다. 즉, 그 자율적인 조심이 가능해지도록, 수용 구멍(86)의 내경이 축부(46)의 외경보다 소정량 크게 형성되어 있다. 즉, 축부(46)는, 밸브체(38)의 반경 방향의 변위를 규제하는 규제 부재로서 기능한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 가이드 부재(36)의 삽통 구멍(83)과 밸브체(38) 사이에 상기 규제 범위의 클리어런스를 마련하면서, 밸브체(44)의 축부(46)와 밸브체(38) 사이에 상기 규제 범위의 클리어런스를 마련하는 구성이, "자율 조심 기구"를 구성한다.

이와 같은 구성에 의해, 밸브체(38)가 밸브 시트(34)에 착좌하여 제1의 밸브부를 밸브 폐쇄하는 상태와, 밸브체(44)가 밸브 시트(42)에 착좌하여 제2의 밸브부를 밸브 폐쇄하는 상태를 동시에 실현하는 동시 착좌를 가능하게 하고 있다. 또, 가이드 부재(36)에 밸브 구멍(22)과 가이드 구멍(23)을 일체로 성형 함으로써 밸브 구멍(22)과 가이드 구멍(23)의 동축도를 높이는 한편, 밸브체(44)와 축부(46)를 일체로 성형함으로써 밸브체(44)와 축부(46)의 동축도를 높이고 있다. 그리고 그 축부(46)가 가이드 부재(36)에 슬라이딩 가능해지도록 양자의 클리어런스를 작게 함으로써 밸브체(44)의 이른바 축의 요동이 방지 또는 억제되어 있다. 그 결과, 밸브체(44)의 거동에 의해 밸브체(38)의 축의 요동을 유발하는 바와 같은 문제도 없어지고, 밸브체(38)의 착좌시의 자율적인 조심을 용이하게 하고 있다. 또한, 밸브체(38)와 축부(46)의 안정된 연결 상태가 유지되도록, 밸브체(38)에 대한 축부(46)의 삽입 깊이가, 밸브체(38)의 중심 위치보다 깊어지도록 설정되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 밸브체(38)의 상하의 지점(支點)간 거리가 짧아지고, 밸브체(38)에 모멘트가 작용하기 어려워져, 그 거동을 안정화시킬 수 있다.

또, 밸브체(38)의 하부의 내경이 확경되어 있고, 그 확경부(88)와 축부(46) 사이에 소경의 코일 스프링(90)("탄성체"로서 기능)이 마련되어 있다. 코일 스프링(90)은, 그 축선 방향의 일단측에 대경부(92), 타단측에 소경부(94)를 구비하는 단차를 갖는 형상을 이루고, 확경부(88)에 삽통되면서 축부(46)를 삽통한다. 코일 스프링(90)은, 대경부(92)의 외주면에 의해 밸브체(38)의 내주면에 맞닿고, 소경부(94)의 내주면에 의해 축부(46)의 외주면에 맞닿지만, 그 대경부(92)가 반경 방향 내향으로 변형하고, 소경부(94)가 반경 방향 외향으로 변형함으로써 반경 방향의 탄성 반력을 생성한다. 코일 스프링(90)은, 그 탄성 반력에 의해 밸브체(38)와 축부(46)를 연결한다.

즉, 밸브부 및 그 주변 기구의 조립시에는, 장착 구멍(32)에 대해 안쪽에서부터 밸브체(38), 가이드 부재(36), 밸브체(44), 지지 부재(50), 스프링(52)을 삽입하여 조립하게 된다. 본 실시형태에서는 먼저, 밸브체(38)가 밸브 시트(34)에 착좌했을 때의 장착 구멍(32)으로의 삽입 깊이를 확인하기 위해, 보디(2)에 파워 엘리먼트(3)가 장착되지 않은 상태에서, 밸브체(38)를 장착 구멍(32)에 삽입하여 밸브 시트(34)에 당접시켜, 그때의 작동 로드(74)의 보디(2)로부터의 돌출 높이를 확인해 놓는다.

이어서, 밸브체(38)를 일단 꺼내어 가이드 부재(36)의 삽통 구멍(83)에 장착하고, 그 상태에서 가이드 부재(36)를 장착 구멍(32)에 삽입하고, 그 정규의 압입 위치보다 조금 전방까지 임시 압입한다. 이때, 밸브체(38)는 삽통 구멍(83)에 지지되기 때문에, 장착 구멍(32)으로부터 탈락하지 않는다. 이 상태에서 밸브체(44)를 삽입하고, 그 축부(46)를 밸브체(38)에 삽입한다. 이때, 밸브체(38)는 축부(46)의 선단면에 맞닿은 상태로 지지된다. 그리고 이 상태에서 밸브체(44)를 밸브 시트(42)에 당접시키면서, 가이드 부재(36)를 더 압입하여, 작동 로드(74)가 상술한 돌출 높이로 되었을 때, 즉, 밸브체(38)가 밸브 시트(34)에 착좌했을 때 가이드 부재(36)의 위치를 고정한다. 이에 의해, 밸브체(38)와 밸브체(44)의 동시 착좌를 실현할 수 있다.

이어서, 지지 부재(50)와 스프링(52)과 조절 나사(48)를 조립한 조립체를 장착 구멍(32)에 삽입한다. 그 동안, 밸브체(44)가 밸브체(38)에 매달려 유지되기 때문에, 밸브체(44)가 장착 구멍(32)으로부터 탈락하지 않았다. 즉, 코일 스프링(90)에 의해 밸브체(38)와 축부(46)를 연결하는 기구가 "탈락 방지 기구"로서 기능한다. 이와 같이, 탈락 방지 기구에 의해 밸브체(44)의 탈락이 방지되기 때문에, 그 후에 코일 스프링(90)을 신중하게 삽입할 수 있어, 그 조립성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 밸브체(44)와 지지 부재(50)를 별체로 하여 서로 당접시키고 있기 때문에, 가령 스프링(52)의 거동에 의해 지지 부재(50)에 횡하중이 생겨도, 밸브체(44)로의 영향이 적게 되어 있다. 특히, 지지 부재(50)의 상면이 평탄하게 형성되어 있는 것에 대해, 밸브체(44)의 지지 부재(50)와의 당접면이 R형상으로 되어 있기 때문에, 축부(46)와 지지 부재(50)의 당접 상태가 거의 점접촉 상태로 되어, 그러한 횡하중의 영향을 받기 어렵게 되어 있다. 이와 같은 구성은, 상술한 밸브체(38)에 대해 축부(46)의 삽입 깊이를 크게 하는 구성과 함께, 밸브체(44)의 거동을 안정화시킨다.

이상과 같이 구성된 팽창 밸브(1)는, 제1의 증발기 및 제2의 증발기로부터 되돌아온 냉매의 압력 및 온도를 파워 엘리먼트(3)가 감지하여 그 다이어프램(66)이 변위한다. 이 다이어프램(66)의 변위가 구동력이 되어, 디스크(68) 및 작동 로드(74)를 통해 밸브체(38) 및 밸브체(44)에 전달되어 제1의 밸브부 및 제2의 밸브부를 개폐시킨다. 또한, 리시버에서 공급된 액냉매는, 입구 포트(6)로부터 도입되어, 한쪽에서 제1의 밸브부를 통과하는 것에 의해 수축 팽창되어, 저온·저압의 안개 형태의 냉매가 되어 제1의 증발기로 공급된다. 또, 다른 한쪽에서 제2의 밸브부를 통과하는 것에 의해 수축 팽창되어, 저온·저압의 안개 형태의 냉매가 되어 제2의 증발기로 공급된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 그 특정의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 각종 변형이 가능한 것은 물론이다.

[변형예 1]

도 4는, 변형예에 따른 밸브부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다. 상기 실시형태에서는, 가이드 부재(36)의 상단부에 삽통 구멍(83)을 마련하고, 밸브체(38)의 반경 방향의 변위를 규제하는 규제 부재로서 기능시키는 예를 제시했다. 본 변형예에서는 가이드 부재(236)에 그와 같은 삽통 구멍을 마련하지 않고, 밸브체(44)의 축부(46)만을 규제 부재로서 기능시키도록 한다. 이와 같은 구성에 의해서도, 밸브체(38)의 반경 방향의 변위를 규제할 수 있으면서 밸브체(38)의 자율적인 조심을 실현할 수 있다.

[변형예 2]

도 5는, 다른 변형예에 따른 밸브부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다. 본 변형예의 가이드 부재(336)는, 삽통 구멍(83)의 내외를 연통하는 연통 구멍(325)을 마련하고 있다. 이 연통 구멍(325)에 의해, 삽통 구멍(83)에서 밸브체(38)에 작용하는 배압을 방출할 수 있어, 밸브체(38)의 작동을 보다 원활하게 할 수 있다.

상기 실시형태 및 변형예에서는, 가이드 부재(36, 236, 336)에 대해 대경부를 본체에 일체로 구성하는 예를 제시했지만, 가이드 구멍(23)이 마련되는 부재와, 밸브 구멍(22)이 마련되는 부재로 분할해도 좋다. 즉, 가이드 구멍(23)이 마련되어 밸브체(44)의 축부(46)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지 부재와, 밸브 구멍(22)이 마련되어 축부(46)를 관통시키면서 밸브체(44)를 착탈시켜서 서브 밸브를 개폐시키는 밸브 시트 형성 부재를 별체로 구성해도 좋다. 그 경우, 밸브 구멍(22)과 가이드 구멍(23)이 동축이 되도록 각 부재를 장착 구멍(32)에 장착한다. 지지 부재에는, 장착 구멍(32)에 고정되는 부분(다리부 등)을 마련하면 좋다.

또한, 상기 실시형태 및 변형예에서는, 본 발명의 복합 밸브를 팽창 밸브로서 구성하는 예를 제시했지만, 예컨대 직렬로 2개의 역지 밸브 등, 2개의 밸브부를 구비하는 다른 복합 밸브로서 구성해도 좋다. 또, 복합 밸브를 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 적용한 예를 제시했지만, 작동 유체의 흐름을 제어하기 위해 2개의 밸브부를 구비하는 다른 장치에 적용해도 좋은 것은 물론이다.

1: 팽창 밸브
2: 보디
3: 파워 엘리먼트
14: 제1 통로
16: 제2 통로
18: 밸브 구멍
20: 제3 통로
22: 밸브 구멍
23: 가이드 구멍
24: 제4 통로
25: 연통 구멍
26: 제5 통로
32: 장착 구멍
34: 밸브 시트
36: 가이드 부재
38: 밸브체
42: 밸브 시트
44: 밸브체
46: 축부
74: 작동 로드
83: 삽통 구멍
86: 수용 구멍
90: 코일 스프링
236: 가이드 부재
325: 연통 구멍
336: 가이드 부재

Claims (6)

1. 일측면에 개구되는 장착 구멍이 유체 통로의 일부를 형성하고, 그 장착 구멍의 안쪽에 제1 밸브 구멍이 형성된 보디와,
   상기 장착 구멍의 개구부로부터 상기 보디에 삽입되어 고정되고, 상기 보디 사이에 작동유체를 유통시키기 위한 유통로를 형성 가능한 형상을 가지면서, 상기 제1 밸브 구멍과 동축 형태의 가이드 구멍이 형성되고, 그 가이드 구멍의 상기 제1 밸브 구멍과는 반대측에 제2 밸브 구멍이 동축 형태로 형성된 가이드 부재와,
   상기 제1 밸브 구멍과 상기 가이드 부재 사이에 배치되고, 상기 제1 밸브 구멍에 접리하여 제1의 밸브부를 개폐하는 제1 밸브체와,
   상기 가이드 구멍에 슬라이딩 가능하게 삽통되는 축부를 구비하고, 일단측에서 상기 제1 밸브체에 연결되고, 타단측에서 상기 제2 밸브 구멍에 접리하여 제2의 밸브부를 개폐하는 제2 밸브체와,
   상기 제1 밸브체와 상기 제2 밸브체를 축선 방향으로 변위 가능하게 지지하는 지지 기구와,
   상기 제1 밸브 구멍의 개구 단부에 마련된 제1 밸브 시트에 상기 제1 밸브체가 착좌했을 때에, 상기 제1 밸브체의 자율적인 조심 동작을 허용하는 자율 조심 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 밸브체의 축부 및 상기 가이드 부재 중의 적어도 한쪽에, 상기 제1 밸브체를 내부로 삽입 또는 외부로 삽입하는 것에 의해 상기 제1 밸브체의 반경 방향으로의 변위를 규제하는 삽통부가 마련되고,
   상기 자율 조심 기구는, 상기 제1 밸브 구멍의 개구 단부에 마련된 제1 밸브 시트에 상기 제1 밸브체가 착좌했을 때, 상기 제1 밸브체가 자율적으로 조심 가능해지도록, 상기 제1 밸브체와 상기 삽통부의 반경 방향의 클리어런스의 크기가 설정됨으로써 실현되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 가이드 부재는,
   상기 제2 밸브 구멍과는 반대측의 단부에, 상기 제1 밸브체의 일부를 상대 변위 가능하게 삽통하는 상기 삽통부를 구비하고,
   상기 제1 밸브체를 삽통했을 때의 배압을 방출하기 위해 내외를 연통하는 연통 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 제1 밸브체는, 상기 제2 밸브체측에 개구되어 상기 축부를 수용하는 수용 구멍을 구비하고,
   상기 축부의 선단부가, 상기 삽통부로서 상기 수용 구멍에 삽통되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가이드 부재는, 금속재를 절삭 가공하여 얻어지고,
   상기 가이드 구멍과 상기 제2 밸브 구멍이 일체로 성형되는 것에 의해, 동축 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   냉동 사이클에 마련되어, 외부 열교환기를 거쳐 유입한 냉매를 내부의 각 밸브부를 통과시키는 것에 의해 수축 팽창시켜서 제1의 증발기 및 제2의 증발기로 공급하고, 각 증발기에서 되돌아온 냉매의 압력과 온도를 감지하여 각 밸브부의 개도를 제어하면서, 그 냉매를 컴프레서를 향해 도출하는 팽창 밸브로서 구성되고,
   상기 외부 열교환기로부터의 냉매를, 상기 제1 밸브 구멍과 상기 가이드 부재 사이에 형성된 제1 밸브실로 도입하기 위한 제1 통로와,
   상기 제1 밸브실과 상기 제1 밸브 구멍을 통해 접속되고, 상기 제1의 밸브부를 거친 냉매를 상기 제1의 증발기로 도출하기 위한 제2 통로와,
   상기 가이드 부재의 상기 제1 밸브실과는 반대측에 형성된 제2 밸브실과 접속되고, 상기 제2의 밸브부를 거친 냉매를 상기 제2의 증발기로 도출하기 위한 제3 통로와,
   상기 제1의 증발기 및 상기 제2의 증발기에서 되돌아오는 냉매를 도입하기 위한 제4 통로와,
   상기 제4 통로와 접속되어 저압 통로를 형성하고, 상기 컴프레서를 향해 냉매를 도출하기 위한 제5 통로와,
   상기 지지 기구의 구성 요소로서, 상기 제1 밸브체에 상기 제2 밸브체와는 반대측에서 작동 로드를 통해 밸브 개방 방향의 구동력을 전달하는 구동부로서 상기 보디에 마련되고, 상기 저압 통로를 흐르는 냉매의 온도와 압력을 감지하여 동작하고, 상기 저압 통로를 횡단하는 상기 작동 로드를 통해 상기 제1 밸브체로 작동 연결되고, 상기 제1의 밸브부 및 상기 제2의 밸브부의 개도를 조정하는 파워 엘리먼트와,
   상기 지지 기구의 구성 요소로서, 상기 제2 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세(付勢)하는 부세 부재를 구비하고,
   상기 작동 로드와 상기 축부 사이에 상기 제1 밸브체를 유지하도록 상기 작동 로드, 상기 제1 밸브체, 상기 제2 밸브체 및 상기 부세 부재가 동일 축선상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.

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