KR100219898B1 - 전환밸브, 유체압축기 및 히트 펌프식 냉동 사이클 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 유로를 전환하는 전환밸브와, 이 전환밸브를 케이스체내에 수용하는 유체압축기와, 이 유체압축기를 구비한 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에 관한 것으로서, 전환밸브(12)는 복수의 유체유로가 접속되는 밸브 보디(13), 2개의 유체유로를 서로 유동 가능하게 전환하는 가스 통로(32)를 구비한 슬라이더(25), 가스 통로와 슬라이더 외부를 연이어 통하는 밸런스 포트(33), 이 밸런스 포트를 개폐 자유로운 파일럿 밸브(43), 이 파일럿 밸브와 슬라이더를 한쪽 방향으로만 일체적으로 이동시키는 전송 기구(50), 슬라이더를 구동하는 정역회전 가능한 구동부(전동기부(3))를 구비하며, 파일럿 밸브에서 밸런스 포트를 개방하고, 슬라이더 내외의 압력차를 해소한 후 슬라이더를 이동하여 유체유로를 전환하는 것을 특징으로 한다.

Description

전환밸브, 유체압축기 및 히트 펌프식 냉동 사이클 장치

본 발명은 유체의 유로를 전환하는 전환밸브와, 이 전환밸브를 케이스체내에 수용하는 유체압축기와, 이 유체압축기를 구비한 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.

냉방운전과 난방운전이 용이하게 전환되는 히트 펌프식 냉동 사이클 장치를 구비한 공기조화기에 있어서, 상기 운전의 전환은 유체인 냉매 가스의 유통방향을 바꾸는 것에 의해 가능하게 하고 있다.

상기 냉매가스의 유로의 변경은 냉동 사이클 장치에 구비한 4방향 밸브에 의해 실시되고 있다. 이 4방향 밸브는 1개의 도입부와, 직렬적으로 나란하게 된 3개의 도출부를 구비하고 있으며, 이 도출부 가운데 2개는 밸브체에 의해 항상 폐쇄된다.

상기 밸브체는 전자코일에 의해 구동되며, 밸브광주리 내를 이동하게 되어있으며, 전자코일에 대한 신호에 따라 이동하고, 개방대상으로 하는 도출부를 바꾼다. 즉 도입부에서 밸브광주리 내로 유도된 냉매 가스는 밸브체의 위치에 따라서 다른 도출부에서 도출되고, 유로의 전환이 실시된다.

이와 같이 하여 유로의 전환이 신속하게 실시되는 4방향 밸브이지만, 이하와 같은 문제점이 있다.

1) 냉동 사이클 장치를 구성하는 배관접속이 복잡하기 때문에 큰 배관 스페이스가 필요하게 되며, 공기조화기 자체의 소형화가 저해되고 있다.

2) 4방향 밸브로서 구조가 복잡하기 때문에 내부 리크를 무시할 수 없으며, 성능저하나 고장유인, 가격상승의 원인이 되고 있다.

3) 밸브체를 구동하는 코일에 항상 통전하는 구조가 되므로, 전력소비가 커진다.

그래서 이 문제점을 제거하는 것을 목적으로, 냉동 사이클 장치를 구성하는 유체압축기의 케이스 내부에 4방향 밸브를 수용하고, 이 밸브를 전자구동에 의한 액츄에이터로 전환하는 방식의 것이 제안되고 있다.

그런데 이 유체압축기의 경우는 액츄에이터를 케이스체 내에 수용하며, 또한 그 전원단자도 필요하게 되는 등 압축기의 대형화를 피할 수 없으므로, 가격에 악영향을 끼치고 있다.

또한, 4방향 밸브를 전환할 때에 강제적인 가스 밸런스 수단을 가지지 않기 때문에 시스템 정지후, 가스 밸런스를 기다려 밸브에 걸리는 힘이 떨어지고 나서 밸브의 개폐동작을 실시해야 한다.

상기 가스 밸런스를 이루려면 보통 수 분정도가 걸리고, 예를 들면 난방 모드에서 서리제거모드로 전환된 경우 등 서리제거시간이 길게 걸리게 되므로, 결과적으로 난방능력의 저하를 초래하고 쾌적성이 없어진다.

본 발명은 상기 사정에 착안하여 실시된 것이고, 그 제 1 목적으로 하는 바는 유체유로를 전환하는 데 구조의 간소화를 도모하여 내부 리크의 저감을 실시하며, 신뢰성의 향상을 얻는 전환밸브를 제공하려고 하는 것이다.

제 2 목적으로 하는 바는 상기 전환밸브를 유체압축기 내에 수용하여 유체유로의 전환을 이룬다. 또한, 전환밸브를 구동하기 위한 별도의 토크발생수단을 필요로 하지 않고, 부품비의 저감과 압축성능의 향상을 얻는 유체압축기를 제공하고자 하는 것이다.

제 3 목적으로 하는 바는 상기 유체압축기를 구비하고, 냉난방운전의 전환이나 난방운전에서 서리제거운전의 전환을 한다. 전환시간의 단축을 꾀하고, 쾌적공조를 유지하며, 또한 냉동 사이클 장치로서 배관접속을 간소화하여 배관스페이스의 저감을 이루는 히트 펌프식 냉동 사이클 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 만족하기 위해서 제 1 발명의 전환밸브는 청구항 제1항으로서, 복수의 유체유로가 접속되는 밸브 보디와, 이 밸브 보디에 접속되는 복수의 유체유로 가운데 2 개의 유체유로를 서로 유통가능하게 전환하는 가스통로를 구비한 슬라이더와, 이 슬라이더에 설치되고 상기 가스통로와 슬라이더 외부를 연통하는 밸런스 포트와, 이 밸런스 포트를 개폐 자유로운 파일럿 밸브와, 이 파일럿 밸브와 상기 슬라이더를 한 방향으로만 일체적으로 이동시키는 전송 기구와, 상기 슬라이더를 구동하는 정역회전 가능한 구동부를 구비하고, 상기 구동부와 전송 기구에 의해 파일럿 밸브를 구동하여 밸런스 포트를 개방하고, 슬라이더 내외의 압력차를 해소한 후에 슬라이더를 이동시켜 상기 유체유로를 전환하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 만족하기 위해서 제 2 발명의 유체압축기는 청구항 제2항으로서, 청구항 제1항에 기재한 상기 전환밸브를 케이스체 내에 수용한 것을 특징으로 한다.

청구항 제3항으로서 청구항 제2항의 상기 전동기부는 전환밸브의 구동부를 겸용한 것을 특징으로 한다.

청구항 제4항으로서 청구항 제3항에 기재한 상기 자기적 결합수단은 전동기부를 구성하는 로터에 설치되는 제 1 마그네트와, 전환밸브에 설치되는 제 2 마그네트로 이루어지고, 서로 비접촉상태에서 토크 전달가능한 것을 특징으로 한다.

청구항 제5항으로서 청구항 제1항에 기재한 상기 전송 기구는 상기 구동부가 슬라이더를 역회전 구동했을 때 드라이버와 슬라이더에 설치된 노치부와의 걸어맞춤을 해제하여 슬라이더와 파일럿 밸브의 상대위치를 이동시키고, 상기 밸런스 포트를 개방하여 압력차를 해소하는 것을 특징으로 한다.

청구항 제6항으로서, 청구항 제2항에 기재한 상기 전환밸브는 상기 전동기부를 정지하는 제 1 스텝, 전동기부를 역회전시키는 제 2 스텝, 전동기부를 정회전하는 제 3 스텝을 순차 실행하고, 밸런스 포트를 개방하여 슬라이더 내외의 압력차를 해소한 후에 유체유로의 전환을 실시하는 제어수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

청구항 제7항으로서, 청구항 제2항에 기재한 상기 케이스체는 그 내부가 상기 슬라이더의 외측에 위치하고, 또한 고압유체의 압력공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 제8항으로서, 청구항 제2항에 기재한 상기 구동부는 전동기부의 회전수가 소정값에 달하면 단락상태가 되는 클러치 수단을 통하여 상기 슬라이더에 구동력을 전달하는 것을 특징로 한다.

상기 목적으로 만족하기 위해서 제 3 발명의 히트 펌프식 냉동 사이클 장치는 청구항 제9항으로서 유체를 압축하는 유체압축기와, 압축전의 저압유체 및 압축후의 고압유체의 유로를 전환하는 전환밸브와, 이 전환밸브에 접속된 실내열교환기 및 실외열교환기와, 이 실내열교환기와 실외열교환기 사이에 조리개장치를 구비한 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에 있어서,

상기 전환밸브는 복수의 유체유로가 접속되는 밸브 보디와, 이 밸브 보디에 접속되는 복수의 유체유로 가운데 2개의 유체유로를 서로 유통가능하게 전환하는 가스 통로를 구비한 슬라이더와, 이 슬라이더에 설치되며, 상기 가스 통로와 슬라이더 외부를 연통하는 밸런스 포트와, 이 밸런스 포트를 개폐 자유로운 파일럿 밸브와, 이 파일럿 밸브와 상기 슬라이더를 한 방향으로만 일체적으로 이동시키는 전송 기구와, 상기 슬라이더를 구동하는 정역회전가능한 구동부를 구비하며,

상기 구동부와 전송 기구에 의해 파일럿 밸브를 구동하여 밸런스 포트를 개방하고, 슬라이더 내외의 압력차를 해소한 후에 슬라이더를 이동시켜 상기 유체유로를 전환하는 것을 특징으로 한다.

청구항 제10항으로서, 청구항 제9항에 기재한 상기 전환밸브는 그 전환 동작이 모니터 수단에 의해 모니터되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 과제를 해결하는 수단을 구비하는 것에 의해 청구항 제1항의 발명에 의하면 구동부의 정역회전에 의한 토크 전달에서 유체유로의 전환을 이루고, 별도의 토크 발생수단을 필요로 하지 않는다.

청구항 제2항 내지 청구항 제8항의 발명에 의하면 상기 전환밸브를 유체압축기내에 수용하여 전동기부의 구동에 기초하여 유로의 전환을 이룬다. 전환 밸브의 구성을 보다 상세하게 나타내고, 저토크에서 밸브의 전환을 가능하게 한다.

청구항 제9항 내지 청구항 제10항의 발명에 의하면 상기 유체압축기를 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에 구비하고, 유체압축기에 있어서 냉매 가스의 압축을 이루며, 또한 유로의 전환을 실시한다. 특히, 난방운전에서 서리제거운전의 전환을 신속하고도 확실하게 실시할 수 있게 된다.

제1도는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 유체압축기의 일부를 생략한 종단면도.

제2도는 상기 실시예의 전환밸브의 일부를 생략한 종단면도.

제3(a)도는 상기 실시예의 전환밸브를 구성하는 밸브 보디의 종단면도.

제3(b)도는 밸브 보디의 저면도.

제4(a)도는 상기 실시예의 전환밸브를 구성하는 슬라이더의 평면도.

제4(b)도는 슬라이더의 종단면도.

제4(c)도는 슬라이더의 저면도.

제4(d)도는 슬라이더에 설치되는 노치부를 전개하고, 또한 종단면한 도면.

제5(a)도는 상기 실시예의 전환밸브를 구성하는 슬리브의 저면도.

제5(b)도는 슬리브의 일부를 절개한 측면도.

제6(a)도는 상기 실시예의 전환밸브를 구성하는 파일럿 밸브의 종단면도.

제6(b)도는 파일럿 밸브의 저면도.

제7(a)도 내지 제7(d)도는 상기 실시예의 전환밸브의 전환동작을 순서대로 설명하는 도면.

제8도는 상기 실시예의 냉방운전 모드에 있어서의 냉동 사이클 장치의 구성도.

제9도는 상기 실시예의 난방운전 모드에 있어서의 냉동 사이클 장치의 구성도.

제10도는 다른 실시예의 전환밸브의 종단면도.

제11도는 또 다른 실시예의 유체압축기의 일부를 생략한 종단면도.

제12도는 또 다른 실시예의 유체압축기의 일부를 생략한 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 케이스체(밀폐 케이스) 3 : 구동부(전동기부)

4 : 로터 5 : 스테이터

5a : 코일 단부 6 : 인버터 장치

7 : 제어수단(제어부) 12 : 전환밸브

13 : 밸브 보디 15, 16, 17 : 유체유로(S구멍, E구멍, C구멍)

24 : 스토퍼 25 : 슬라이더

27 : 제 2 마그네트(상부 마그네트 조립부)

32 : 가스 통로 33 :밸런스 포트

36, 37 : (제 1, 제 2)노치부 43 : 파일럿 밸브

44 : 탄성부재(코일 스프링) 49 : 드라이버

50 : 전송 기구 52 : 제 1 마그네트(하부 마그네트 조립부)

54 : 자기적 결합수단(마그네트 커플링)

54B : 클러치 수단 55 : 실내열교환기 온도센서

56 : 실외열교환기 온도센서 57 : 제 1 압력센서

58 : 제 3 압력센서 A : 유체압축기

M : 모니터 수단

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.

제1도에 유체압축기(A) 및 어큐물레이터(B)를 나타낸다.

유체압축기(A)에 있어서 도면중 '1'은 케이스체인 밀폐 케이스이고, 이 밀폐케이스(1)는 윗면이 개구하는 주 케이스(1a)와, 이 주 케이스의 윗면 개구부를 닫는 상부 케이스(1b)로 구성된다.

상기 밀폐 케이스(1)내부에 회전축(2)이 수직방향을 향하여 회전 자유롭게 지지되고, 이 회전축 상부에 전동기부(3)가 하부에는 도시하지 않는 압축기구부가 각각 설치된다.

상기 전동기부(3)는 회전축(2)에 끼워 부착되는 로터(4)와, 이 로터의 외주면에 협소한 간격을 두고 있으며, 상기 주 케이스(1a)에 끼워 부착되는 스테이터(5)로 구성된다.

그리고, 전동기부(3)는 인버터 장치(6)에 전기적으로 접속되어 있고, 또한 인버터 장치는 제어부(7)로 부터의 제어신호에 기초하여 압축기구의 능력을 가변하는 회전수 제어 및 정역회전의 제어가 실시되게 되어 있다.

상기 압축기구부는 통상의 레시프로식이나 로터리식이라고 불리는 압축기구부여도 좋고, 또한 이른바 스크롤식이라고 불리는 압축기구부여도 좋으며, 여기서는 그 종류에 관계없다.

어느 것이라도 상기 압축기구부에는 2개의 실린더가 구비되어 있고, 각각의 실린더의 흡입부가 유체압축기(A)와 나란히 설치되는 어큐물레이터(B)에서 연장되는 흡입관(8a, 8b)을 통하여 직접 연이어 통한다.

압축기구부의 토출부는 밀폐 케이스(1)내에 대해서 개구하고 있고, 상기 어큐물레이터(B)에서 압축기구부에 흡입된 저압의 냉매 가스를 압축하여 고압 가스화하고, 밀폐 케이스(1)내에 토출하는 케이스내 고압형이다.

또한, 상기 어큐물레이터(A)의 상부에 접속되는 연통관(9)은 유체압축기(A)의 상부에서 연장되는 후술하는 S형 파이프(11)와 접속된다.

상기 밀폐 케이스(1)내부에는 후술하는 전환밸브(12)가 수용된다. 이 전환밸브(12)는 전동기부(3)의 상단면과 상부 케이스(1b)와의 사이의 공간부에 배치되어 있다.

상기 전환밸브(12)는 제2도에 확대하여 나타낸 바와 같이 상기 상부 케이스(1b)에 설치되는 부착용 구멍(1b1)에 부착되고, 그 윗면이 밀폐 케이스 외부로 노출되는 밸브 보디(13)와, 밀폐 케이스(1)내부인 밸브 보디의 하면부에 부착되는 밸브 전환 조립부(14)로 구성된다.

상기 밸브 보디(13)는 제3도 에도 나타낸 바와 같이 상하 양면부(13a, 13b)를 따라 관통하는 S구멍(15)과 E구멍(16) 및 C구멍(17)이 설치된다.

또한, 하면부(13b)에서 상면 중도부까지 2개의 나사구멍(18, 19)이설치되어 있다. 한쪽의 나사구멍(18)은 E구멍(16)과 C구멍(17)과의 중간에 위치한다. 다른 나사 구멍(19)은 S구멍(15)보다도 둘레면측에 위치한다. 그리고, 특히 하면부(13b)는 매우 평탄한 면으로 되어 있다. 또한, 나사구멍(19)의 양측에 있는 구멍(19a)은 후술하는 스토퍼(24)의 위치결정용 구멍이다.

다시한번 제1도 및 제2도에서 나타낸 바와 같이 상기 S구멍(15)에는 앞서 설명한 S파이프(11)가 접속되고, E구멍(16)과 C구멍(17)에는 각각 E파이프(20) 및 C파이트(21) (한쪽만 표시)가 접속된다.

그리고 제8도 및 제9도에 나타낸 바와 같이 상기 S파이프(11)는 유체압축기(A)와 나란히 설치된 상기 어큐물레이터(B)에 상기 연통관(9)을 통하여 접속되고, 상기 E파이프(20)는 실내열교화기(E)에 접속되고, 또한 상기 C파이프(21)는 실외열교환기(C)에 접속된다.

또한, 상기 실내열교환기(E)와 상기 실외열교화기(C)를 연통하는 배관(P)의 중도부에는 조리개 장치(K)가 설치되고, 이것으로 히트 펌프식 냉동 사이클 장치가 구성된다.

다시한번 제2도에 나타낸 바와 같이 한쪽의 상기 나사구멍(18)에는 샤프트(22)가 나사고정된다.

이 샤프트(22)는 밸브 보디 하면부(13b)에서 아래쪽으로 돌출되어 있고, 상기 밸브 전환 조립부(14)의 구성부품이 부착된다. 다른쪽 나사구멍(19)에는 부착 나사(23)가 나사식으로 삽입되고, 밸브 전환 조립부(14)를 구성하는 스토퍼(24)가 부착된다. 이 스토퍼(24)는 부착 나사(23)에 의해 밸브 보디 하면부(13b)에 나사식 부착되는 부착 자리 (24a)와, 이 부착 자리에서 아래쪽으로 설치되며, 그 하단부는 수평방향으로 절곡되어 거의 L자형상으로 형성되는 스토퍼(24b)로 이루어진다.

상기 밸브 전환 조립부(14)는 상기 샤프트(22) 및 스토퍼(24)와 상기 샤프트(22)에 걸어 맞춰지는 슬라이더(25), 슬리브(26) 및 상부 마그네트 조립부(27)로 구성된다.

상기 슬라이더(25)는 예를 들면 플라스틱 몰드로 형성되어 있고, 그 상면부(25a)는 상기 밸브 보디(13)의 평탄하게 된 하면부(13b)에 접촉되어 있다. 상기 샤프트(22)에 대해서는 회전 자유롭게 지지되어 있고, 회전구동되면 밸브 보디(13)에 대해서 슬라이딩 상태로 회전하게 된다.

제4도에도 나타낸 바와 같이 슬라이더(25)의 축심위치에는 그 상면부(25a)에서 하면부(25b)에 걸쳐 관통하는 부착 구멍(28)이 설치되어 있다. 특히 하면부(25b)측의 부착구멍(28) 주위는 이 부착구멍보다도 직경이 큰 오목부(29)로 이루어져 있다.

또한, 축심위치에서 소정거리만큼 떨어진 위치이고, 또한 축심을 통하여 서로 90。 위치에는 제 1 토출구멍(30)과 제 2 토출구멍(31)이 설치된다. 각 토출구멍(30, 31)은 슬라이더(25)를 관통하고, 상하면부(25a, 25b)에 개구하고 있다.

상면부(25a)에서 하면부측 중도부까지 단면이 반원상의 가스 통로(32)가 설치되어 있다. 이 가스 통로(32)는 평면에서 볼 때 원호상으로 형성되어 있고, 그 거의 중앙부에 하면부(25b)에 개구하는 밸런스 포트(33)가 설치된다.

또한, 상기 부착구멍(28)에 상기 샤프트(22)가 완만하게 삽입되어 있고, 슬라이더(25) 둘레 방향으로 회전이 자유롭다. 슬라이더(25)의 위치에 따라 상기 가스 통로(32) 는 밸브 보디(13)에 설치되는 S구멍(15)과 E구멍(16)에 동시에 대향하는 위치와, C구멍(17)과 S구멍(15)에 동시에 대향하는 위치를 선택할 수 있게 되어있다.

따라서 상기 어느 상태에서도 적어도 S구멍(15)이 가스 통로(32)에 대향하고 있고, 또한 S구멍(15)에 접속되는 S파이프(11)는 유체압축기(A)에서 연장되어 어큐물레이터(B)와 연통하고 있기 때문에 가스 통로(32) 및 밸런스 포트(33)내는 항상 저압으로 되어 있다.

또한 가스 통로(32)가 S구멍(15)과 E구멍(16)에 대향했을 때 제 1 토출구멍(30)이 C구멍(17)에 연통한다. 가스 통로(32)가 C구멍 (17)과 S구멍(15)에 대향했을 때 제 2 토출구멍(31)이 E구멍(16)에 연통하게 되어 있다.

또한, 슬라이더 상면부(25a)에 있어서의 제 1, 제 2 토출구멍(30, 31) 상호 간의 직사각형상의 자리면(34)과 부착구멍(28) 및 가스 통로(32)를 둘러싸는 자리면(35)은 슬라이더 상면부(25a)의 상기 밸브 보디 하면부(13b)에 대한 접촉면적을 보다 작게 하며, 또한 자리면(34, 35)이 부착구멍(28)을 끼우며 2개부분으로 나누어 배치되어 있기 때문에 슬라이더(25)가 기울어지는 것을 방지하기 위한 것이다.

슬라이더 하면부(25b)에는 제 1 노치부(36)와 제 2 노치부(37)가 설치된다.

이 노치부(36, 37)는 슬라이더(25)의 둘레 단부를 따라 설치되며, 평면으로 볼 때 원호상을 이룬다.

각 노치부(36, 37)를 따르는 단면은 상기 제4도의 (D)에 전개하여 나타낸 바와 같이 일단측에서 타단부에 걸쳐 서서히 깊이가 더하는 경사부(a)와 경사부 (a)의 타단 가장 깊은 부분에 있어서 형성된다. 동일깊이의 평탄부(b)로 이루어진다.

상기 슬리브(26)는 제5도에 나타낸 바와 같이 부착용 구멍(38)과 이 부착용 구멍보다도 큰 직경의 스프링 지지용 구멍(39)이 매설되어 있다. 이 둘레부분에는 하부측에 돌출하는 원주형상의 제 1 돌출부(40)가 일체로 설치되며, 또 이 제1 돌출부(40)의 둘레부에는 직경방향으로 돌출하는 제 2 돌출부(41)가 일체로 설치된다.

상기 부착구멍(38)의 축심을 중심으로 하여 90。 위치에 반원형상의 돌기(42)가 설치된다. 이 돌기(42)는 후술하는 파일럿 밸브(43)의 제 1 돌기부(46), 제 2 돌기부(47)와 형상이 일치하고, 서로 겹치도록 설치된다.

다시한번 제2도에 나타낸 바와 같이 부착용 구멍(38)에 샤프트(22)가 완만하게 삽입되고, 슬리브(26)는 회전 자유롭게 지지된다. 샤프트(22) 주면과 스프링 지지구멍(39)과의 사이에 형성되는 공간부에 탄성부재로서의 코일 스프링(44)이 수용되어 있다.

이 코일 스프링(44)은 슬리브(26)상면부에서 돌출하고 있고, 상기 슬라이더 하면부(25b)에 설치되는 오목부(29)에 맞닿고, 슬라이더를 탄성적으로 지지하고 있다.

상기 슬라이더(25)는 밀어올려지며 밸브 보디(13)에 대해서 일정한 마찰력이 발생된 상태에서 서로 슬라이딩하게 된다.

또한, 슬리브(26)의 제 2 돌출부(41)는 슬리브의 회전위치에 의해서는 상기 밸브 보디(13)에 부착되는 상기 스토퍼(24)의 스토퍼부(24b)에 충돌정지되어 충돌 정지방향으로의 회전이 저지되게 되어 있다.

상기 파일럿 밸브(43)는 제6도에 나타낸 바와 같이 대부분이 판두께가 매우 얇은(약 0.3㎜) 판체이고, 판두께 방향으로 탄성을 갖는 소재로 이루어진다. 이 축심에는 4개의 평탄한 면을 갖는 부착구멍(45)이 설치되어 있다.

축심을 통하여 90。 위치에 반원형상보다 큰 원형상의 제 1 돌기부(46)와, 제 2 돌기부(47)가 설치되어 있다. 이제 1, 제 2 돌기부(46, 47)의 중간부에는 그 선단부에 가운데가 빈 보스부(48)를 구비한 드라이버(49)가 일체로 돌출되게 설치된다.

다시한번 제2도에 나타낸 바와 같이 파일럿 밸브(43)는 그 부착구멍(45)이 상기 슬리브(26)의 일단에 끼워 부착된다. 스리브(26)에 대한 파일럿 밸브(43)의 위치맞춤은 부착구멍(45)이 슬리브(26)에 끼워 맞춰짐으로써 결정되어 버리고, 앞서 설명한 바와 같이 슬리브(26)의 각 돌기(42)에 파일럿 밸브(43)의 제 1, 제 2 돌기부(46, 47)가 바르게 대항하는 위치에 맞추어진다.

조립된 상태에서 파일럿 밸브(43)는 슬라이더 하면부(25b)에 기밀하게 접한다. 따라서 파일럿 밸브(43)의 위치에 의해서는 상기 제 1, 제 2 돌기부(46, 47)의 어느 한쪽은 슬라이더 하면부(25b)에 개구하는 상기 밸런스 포트(33)를 개폐하도록 되어 있다.

그리고, 제 1 돌기부(46)가 밸런스 포트(33)를 닫았을 때, 드라이버(49)의 보스부(48)가 제 1 노치부(36)의 평탄부(b)에 위치하고, 제 2 돌기부(47)가 밸런스 포트(33)를 닫았을 때, 상기 보스부(48)가 제 2 노치부(37)의 평탄부(b)에 위치하도록 설정되어 있다.

예를 들면 보스부(48)가 각각의 노치부(36, 37)의 평탄부(b)에 위치한 상태에서 경사부(a)와는 반대측의 둘레방향(제4도의 (C)에 있어서의 시계회전방향)으로 파일럿 밸브(43)가 회동하려고 하면 각 노치부의 형상에서 슬라이더(25)는 동일방향으로 회동하도록 힘이 가해지게 된다.

즉, 슬라이더(25)의 제 1, 제 2 노치부(36, 37)와, 파일럿 밸브(43)의 드라이버(49)에서 슬라이더(25)를 회동하도록 힘을 가하는 전송 기구(50)가 구성된다.

상기 상부 마그네트 조립부(27)는 샤프트(22)의 최하부에 평활재료로 이루어지는 칼라(51a)를 통하여 회전 자유롭게 끼워맞추어져 있고, 샤프트(22)의 최하단부에 부착되는 스톱링(51b)에 의해 탈락이 저지된다.

이 상부 마그네트 조립부(27)의 상면부에는 돌기부(51c)가 일체로 설치된다. 이 돌기부(51c)는 상부마그네트 조립부(14)의 회전위치에 의해서는 상기 슬리브(26)의 제 2 돌기부(40)에 맞닿도록 설정되어 있다.

한편, 제1도 에만 나타낸 바와 같이 상기 전동기부(3)에서 돌출하는 회전축(2)의 상단부에 하부 마그네트조립부(52)가 부착된다.

또한 설명하면 이 하부 마그네트 조립부(52)는 마그네트 홀더(53)를 통하여 전동기부(3)를 구성하는 로터(4)상부에 고정된다. 고정방법은 마그네트 홀더(53)의 중심부가 로터(4)의 회전축(2)에 회전정지로 하여 형성된 돌기에 삽입된다.

하부 마그네트 조립부(52)는 상부 마그네트 조립부(27)와 협소한 간격을 두고 있으며, 서로 자기영향하에 있다. 즉 전동기부(3)의 회전구동에 따라 하부 마그네트조립부(52)가 회전하면 동일방향으로 상부 마그네트 조립부(27)도 회전하게 되어 있다.

이와 같은 상부 마그네트 조립부(27)를 제 2 마그네트로 하고, 하부 마그네트 조립부(52)를 제 1 마그네트로 했다. 자기적 결합수단인 마그네트 커플링(54)이 구성된다.

이 마그네트 커플링(54)은 전동기부(3)를 구성하는 스테이터(5)의 코일단부(5a)의 내부둘레 직경보다도 작고, 또한 코일단부가 내측에 들어가 설치되어 있다.

다음에 유체압축기(A)와,이압축기에 수용되는 전환밸브(12)의 작용 및 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에 대해서 설명한다.

유체압축기(A)에 있어서의 전동기부(3)를 가동하고, 압축기부에서 냉매가스의 압축작용을 실시한다. 예를 들면 회전축(2)이 정회전(아래서에 보아서 시계 회전방향)하면, 마그네트 커를링(54)의 구성에서 하부 마그네트 조립부(52)에 대해서 상부 마그네트 조립부(27)가 비접촉상태로 토크 전달되며, 회전축(2)과 하부 마그네트 조립부(52)의 회전에 동기하여 회전한다.

상기 마그네트 조립부(27)가 정회전하여 이 돌기부(51c)가 슬리브(26)의 제 1 돌출부(40) 주면에 맞닿으면 슬리브는 동기하여 정회전하게 된다. 1회전한 곳에서 제 2 돌기부(41)측면이 스토퍼(24)의 스토퍼(24b)에 충돌정지되어 슬리브의 회전이 저지된다.

제7(a)도에 나타낸 바와 같이, 이때 상기 슬리브(26)와 일체의 파일럿 밸브(43)는 드라이버(49) 선단부의 보스부(48)가 슬라이더(25)에 설치되는 제 1 노치부(36)의 평탄부(b)에 걸어맞춘다.

그리고 또한 이 위치는 후술하는 바와 같이 파일럿 밸브(43)의 제 2 돌기부(47)에 의해 슬라이더 하면부(25b)에 설치되는 밸런스 포트(33)가 닫힌다. 이와 같은 슬라이더(25)의 위치를 예를 들면 포지션(L)이라고 부른다.

한편, 이 포지션(L)에 있어서 슬라이더 상면부(25a)에서는 가스 통로(32)가 밸브 보디(13)에 설치되는 S구멍(15)과, E구멍(16)과의 양쪽에 연통상태에 있으며, 또한 C구멍(17)은 슬라이더의 제 2 토출구멍(31)에 연통한다. 슬라이더(25)가 L포지션을 유지하고 있는 동안에 상부 마그네트 조립부(27)는 드라이버(49) 선단부가 스토퍼부(24b)에 충돌정지되기 때문에 회전하지 않지만, 하부마그네트 조립부(52)는 자유롭게 회전한다. 즉, 압축기구부는 어큐물레이터(B)에서 저압의 냉매가스를 흡입하여 압축하고, 고압가스로 바꾸어 밀폐케이스(1)내에 토출한다.

밀폐 케이스(1)내에 충만하는 고압가스는 슬라이더(25)의 제 2 토출구멍(31)과 밸브 보디(13)의 C구멍(17)에서 제8도에 나타낸 바와 같이 C타입(21)을 통하여 실외열교환기(C)에 토출된다.

고압가스 냉매는 실외교환기(C)에서 응축되고, 액냉매화하여 조리개 장치(K)에 유도되고, 감압팽창하고 나서 실내열교환기(E)에 유도된다. 이 실내열교화기(E)에서 여기에 송풍되는 피공조실 공기와 열교환을 이루며 증발한다. 열교환공기는 증발잠열을 빼앗겨 저온제습화한 상태에서 피공조실로 토출된다. 즉 포지션(L)에 있어서 피공조실에 대한 냉방작용이 실시된다.

상기 실내열교환기(E)에서 증발한 냉매는 E파이프(20)를 통하여 유체압축기(A)에 유도된다. 그런데 이 E파이프(20)가 접속되는 E구멍(16)은 슬라이더(25)의 가스 통로(32)에 의해 S구멍(15)과 연이어 통해 있고, 증발냉매는 E파이프(20)에서 가스통로(23)를 통하여 S구멍(15)과 S파이프(11)로 유도된다.

즉, 저압의 증발냉매는 일단, 유체압축기(A)에 유도되지만, 그 직후에 유체압축기에서 나와 상기 어큐물레이터(B)에 도입된다. 여기서 기체와 액체가 분리되어 상기한 바와 같이 유체압축기(A)의 압축기구부로 다시 유도된다.

또한, 상기 도면에 나타내는 '55'는 실내열교환기 온도센서이고, ′56 ′은 실외열교환기 온도센서, '57'은 제 1 압력센서, '58'은 제 2 압력센서이다. 이 센서(55∼58)는 모두 제1도에 나타내는 상기 제어부(7)와 전기적으로 접속되어 있으며, 검지신호를 보내는 모니터 수단(M)을 구성한다.

냉방운전에서 난방운전으로의 전환에는 최종적으로 제7도의 (D)에 나타내는, 예를 들면 포지션(H)이라 불리는 상태로 슬라이더(25)를 전환한다. 이 전환수순은 이하에 서술하는 바와 같다.

도시하지 않는 리모콘 등의 조작부에서 제어부(7)에 운전전환의 지령신호가 들어가면, 제어부(7)에서는 제 1 스텝으로서 유체압축기(A)의 전동기부(3)의 운전을 일단 정지하는 제어를 실시한다.

그 직후에 제 2 스텝으로서 제어부(7)는 전동기부(3)를 역회전구동을 하도록 제어한다.

전동기부(3)에 설치되는 하부 마그네트 조립부(52)가 역회전하면 자기적 결합을 이루는 상부 마그네트 조립부(27)는 동일방향(반시계회전방향)으로 회전구동된다.

상부 마그네트 조립부(27)과 동일방향으로 1회전한 지점에서 이 돌기부(51c)가 슬리브(26)의 제 1 돌출부(40)에 지금까지와는 반대측의 측면에 맞닿고, 슬리브를 동일방향으로 회동하도록 힘을 가한다.

상기 슬리브(26)와 일체의 파일럿 밸브(43)도 동일방향으로 회전하고, 드라이버(49)의 보스부(48)가 제 1 노치부(36)의 평탄부(b)에서 경사부(a)로 이동하고, 또 여기에서 나온다. 따라서 이 동안에 슬라이더(25)의 위치는 이전과 변경없이 유지된다.

파일럿 밸브(43)의 이동에 따라 제 2 돌기부(47)는 슬라이더(25)의 밸런스포트(33)에서 떨어지고, 이 포트는 열린다. 따라서 밀폐 케이스(1)내에 충만하는 고압가스의 일부는 열린 밸런스 포트(33)로 유도되며, 또한 이포트에 연통하는 가스 통로(32)에 흐른다.

이것에 의해 슬라이더(25)에 대한 압력차가 해소되게 되며, 슬라이더를 밸브보디(13)측에 누르고 있던 힘이 제거된다. 즉, 슬라이더(25) 상면부(25a)와 밸브 보디 하면부(13b) 사이의 마찰력은 해방되고, 매우 작은 토크에서도 회전할 수 있는 준비가 갖추어진다.

또한, 슬리브(26)와 함께 파일럿 밸브(43)의 회동이 계속되고, 드라이버 보스부(48)는 제 1 노치부(36)에서 떨어져, 제 2 노치부(37)의 평탄부(b)로 들어가고 나서 이경사부(a)에 이르는 위치에서 정지한다.

제7도의 (b)에 나타낸 바와 같이 슬리브(26)는 1회전한 지점에서 제 2 돌출부(41)의 지금까지와는 반대측의 측면이 스토퍼(24)에 충돌정지되고, 이 회전이 정지된다.

이상의 가스 밸런스 공정은 전동기부(3)에 통전하여 토크를 걸어놓은 상태를 유지해도 좋고, 또한 통전을 끊어도 기능상은 아무런 문제도 없다.

다음에 제어부(7)는 제 3 스텝으로서 전동기부(3)를 정회전방향으로 구동제어를 이룬다.

따라서 상부 마그네트 조립부(27)의 돌기부(51c)가 슬리브(26)의 제 1 돌출부(40)에서 떨어져 1 회전하고, 다시한번 제 1 돌기부의 반대측의 측면에 맞닿아 동일방향으로 슬리브를 회동시킨다.

제7도의 (C)에 나타낸 바와 같이 슬리브(26)와 일체의 파일럿 밸브(43)도 동일방향으로 회동하고, 드라이버 보스부(48)는 제 2 노치부(37)의 경사부(a)에서 이동하여 평탄부(b)에 걸어맞춘다.

노치부(37)의 형상에서 슬라이더(25)는 파일럿 밸브(43)의 이동에 따라 동일 방향으로 회전한다. 즉, 전송 기구(50)가 작동한다. 이 상태에서는 제 1 돌기부(46)가 상기 밸런스 포트(33)를 닫고 있으며, 가스 통로(32)로의 고압가스의 유통이 차단된다.

상부 마그네트 조립부(27)와 함께 슬리브(26), 파일럿 밸브(43) 및 슬라이더(25)는 일제히 동일방향으로 회동한다. 1회전한 지점에서 슬리브(26)의 제 2 돌출부(41)가 스토퍼(24)에 충돌정지된다.

제7의 (d)에 나타낸 바와 같이 슬리브(26)의 회전정지와 함께 파일럿 밸브(43)가 동일위치에서 회전정지한다. 물론 상부 마그네트(27) 및 슬라이더(25)도 정지한다. 이 상태를 예를 들면 포지션(H)이라고 한다.

이 포지션(H)에 있어서 슬라이더 상면부(25a)에서는 가스 통로(32)가 밸브보디(13)에 설치되는 S구멍(15)과 C구멍(17)과의 양쪽에 연통되고, E구멍(16)에는 슬라이더(25)의 제 1 토출구멍(30)에 연통된다.

또한 밸런스 포트(33)는 제 1 돌기부(46)에 의한 닫는 상태가 계속되고 있으므로, 따라서 가스 밸런스는 이루어지지 않는다.

슬라이더(25), 슬리브(26) 및 상부 마그네트 조립부(27) 등이 H포지션을 유지하고 있는 동안 하부 마그네트 조립부(52)는 회전하지 않지만, 상부 마그네트 조립부(27)는 자유롭게 회전한다.

즉, 제9도에 나타낸 바와 같이 압축기구부는 어큐물레이터(B)에서 저압의 냉매 가스를 흡입하여 압축하고, 고압가스로 바꾸어 밀폐 케이스(1)내에 토출한다.

밀폐 케이스(1)내에 충만하는 고압가스는 슬라이더(25)의 제 1 토출구멍(30)과 밸브 보디(13)의 E구멍(16)에서 E파이프(20)로 토출되고, 실내열교환기(E)에 유도된다.

이 실내열교환기(E)에서 응축되며, 응축열을 열교환공기로 방출한다. 열교환공기는 온도상승하여 피공조실로 토출된다. 즉, 포지션(H)에 있어서 피공조실에 대한 난방작용이 실시된다.

또한, 실내열교환기(E)에서 액화한 냉매는 조리개 장치(K)에 유도되고, 여기서 감압팽창하고 나서 실외열교환기(C)에 유도되어 증발한다. 그리고 C파이프(21)를 통하여 유체압축기(A)에 유도된다.

이 C 파이프(21)가 접속되는 C구멍(17)은 슬라이더(25)의 가스 통로(32)에 의해 S구멍(15)과 연이어 통해 있으며, 증발냉매는 C파이프(21)에서 가스통로(32)를 통하여 S구멍(15)과 S 파이프(11)에 유도된다.

즉, 증발냉매는 일단 유체압축기(A)에 유도되고, 또 유체압축기에서 나와 상기 어큐물레이터(B)에 도입된다. 여기서 기체와 액체로 분리되며, 상기한 바와 같이 유체압축기(A)의 압축기구부에 다시한번 유도된다.

다음에 난방운전모드에서 냉방운전모드로 전환하려는 제7도의 (D)상태에서 제7도의 (B)- 제7도의 (C) - 제7도의 (A)의 상기한 수순을 반복하면 좋다. 이것에 의해 슬라이더(25)는 포지션(H)에서 포지션(L)으로 되돌아가게 된다.

이와 같이 하여 슬라이더(25)의 제 1, 제 2 노치부(36, 37)와, 여기에 설치되는 밸런스 포트(33)를 개폐하는 파일럿 밸브(43)의 제 1, 제 2 돌기부(46, 47)가 쌍이 되어 번갈아서 교체된다.

실제로 난방운전모드에서 냉방운전모드로 전환하는 것은 난방시즌에 있어서 실외열교환기(C)의 서리제거를 이루는 경우를 대상으로 하고 있다. 상당히 빈번한 전환이 실시되지만, 본 발명의 전환밸브(12)를 사용하는 것에 의해 가벼운 전환 토크로 신속하고도 리크가 없으며 확실한 전환이 가능하게 된다.

즉, 유체압축기(A)의 밀폐 케이스(1) 내압이 고압이 되는, 예를 들면 로터리식 압축기의 경우는 운전중은 계속하여 고압상태를 유지하고, 또한 정지후는 어느 정도의 시간은 잔류압력이 남는다.

운전중, 상기 전환밸브(12)의 슬라이더(25)에 대해서 수 10㎏의 최대압력이 걸리고, 슬라이더는 슬라이드면에 부착된다. 이 부착력 때문에 운전중은 슬라이더(25)의 밀봉면으로부터의 가스 리크가 거의 없으며, 이 위치가 확보된다.

그런데 운전정지직후의 잔류압력이 큰 것에 의해 전동기부(3)의 토크에서 슬라이더(25)를 회동할 수 없다. 특히 상기한 마그네트 커플링(54)의 구성에서는 상하부 마그네트 조립부(27, 52)가 서로 미끄러져 버린다.

그래서 본 발명에서는 전송 기구(50)를 구성하는 파일럿 밸브(43)와 도치부(36, 37)를 구비하고, 슬라이더(25)의 전환동작을 실시하기 전에 슬라이더에 구비한 밸런스 포트(33)를 개방하고, 강제적으로 가스 밸런스를 취하도록 했다. 이것에 의해 예를 들면 난방운전 모드에서 서리제거운전모드로의 전환이 매우 단시간에 확실하게 실시된다.

또한,가스 밸런스를 조급하게 실시하는 수단으로서, 상기 조리개 장치(K)로서 전자자동팽창밸브를 채용하고, 전환시에 전부 개방하면 좋다. 또는 이 전자팽창밸브와 상기 전송 기구(50)를 작동시키는 것도 가능하다.

상기 파일럿 밸브(43)는 판두께 방향으로 가요성을 갖기 때문에 밸런스 포트(33)에 대한 밀봉성이 좋으며, 또한 평활한 소재로 이루어지기 때문에 슬라이더(25)에 대해서 부드럽게 슬라이딩하고, 여기에 설치되는 제 1 , 제 2 노치부(36, 37)에 확실하게 걸어맞춰져 슬라이더(25)를 한방향으로만 회동하도록 힘을 가한다.

상기 슬리브(26)에 지지한 코일스프링(44)에서 슬라이더(25)의 상부면(25a)과 밸브 보디(13)의 하부면(13b)과의 사이에 소정의 마찰력(예압)을 가했기 때문에 파일럿 밸브(43)가 슬라이더 하면부(25b)을 슬라이딩할 때 가령 마찰이 생겨도 슬라이더의 위치가 확보된다.

상기 마그네트 조립부(27)가 회동하면 여기에 구비되는 돌기부(51c)가 슬리브(26)의 제 1 돌출부(40)에 맞닿고, 슬리브를 동일방향을 회동하게 한다. 1회전한 지점에서 이번에는 슬리브(26)의 제 2 돌출부(41)가 밸브 보디(13)에서 연장되어 나오는 스토퍼(24)에 충돌정지되며, 슬리브의 회전이 저지된다.

이와 같이 상부 마그네트 조립부(27)은 및 슬리브(26)는 정역방향으로 최대 2 회전하여 1 회전의 이른바 유격을 구비한 아이들 수단 구성으로 이루어져 있다.

즉, 운전 정지후의 잔류압력에 의해 응축기구부의 피스톤이 움직히고, 회전축(2)과 일체의 로터(4)과 최대 1 회전하는 일이 있지만, 상기 전환밸브(12)에서는 1회전의 유격을 가지고 있기 때문에 가령 밸브전환의 지령이 없음에도 불구하고 로터가 1회전해도 오동작의 발생이 없다.

또한, 전동기부(3)를 역회전하고, 또 가스 밸런스를 없애며, 마그네트 커플링(54)에서의 발생토크에 의해 슬라이더(25)의 전환을 가능하게 하는 필요시간은 가스 밸런스의 속도와 마그네트 커플링의 발생토크에 의해 결정된다.

또한 가스 밸런스의 속도는 슬라이더(25)에 설치되는 밸런스 포트(33)의 단면적에 비례하기 때문에 전환가능시간을 보다 짧게 하려면 밸런스 포트의 직경을 크게 하는 것으로 유리하게 된다.

단, 밸런스 포트(33)의 직경을 필요이상으로 크게 하면 압력에 의해 하중을 받고 있는 파일럿 밸브(43)를 회전시키기 위한 토크가 커지며, 그 때문에 마그네트 커플링(54)의 파워를 증가할 필요가 생기며, 배치 스페이스의 문제와 러닝 코스트면에서 불리하게 된다.

예를 들면, 가스 언밸런스량이 0.5㎏/㎤에서 슬라이더(25)를 회전시키는 1HP의 공기조화기의 경우 실험결과에 의하면 밸런스 포트(33) 직경은 1∼4㎜가 최적값이었다. 이 때의 전환가능시간은 약 5∼10초의 범위로 매우 신속하다.

당연히 운전모드나 조건에 의해서도 전환가능시간은 변동한다. 따라서 전환 시간은 운전모드에 따라 미리 설정하고, 역회전부터 정회전까지의 시간을 결정하면 좋다.

다른 방법으로서 냉동 사이클 장치에 사용되고 있는 상기 실내, 실외열교환기 온도센서(55, 56)나, 제 1, 제 2 압력센서(57, 58)의 모니터 수단(M)에 의해서도 비교적 간단하게 결정할 수 있으며 또 확실하다.

예를 들면 실내열교환기(E)의 온도를 검지하는 온도센서(55)와, 실외열교환기(C)의 온도를 검지하는 온도센서(56)와의 검지온도신호로부터 미리 고압측 압력(pd)과, 저압측 압력 (pc)을 나누어 전환시간을 추정한다.

또는 압축기(A)의 정지 또는 역회전 후, 실내열교환기 온도센서(55)와 실외열교환기 온도센서(56)의 온도차가 어느 일정범위에 오면 가스 밸런스가 소정의 범위에 들어갔다고 판단한다.

또는 제 1, 제 2 압력센서(57, 58)의 검지신호에서 고압측 압력과 저압측 압력과의 압력차를 직접 연산하는 것에 의해 더욱 용이한 판단이 가능하게 된다.

또한, 상기 슬라이더(25)의 위치가 어느 포지션에 있는지를 시스템이 미리 판별하고 있지 않으면 다음의 운전모드를 결정할 수 없다.

이것은 전회의 운전모드가 무엇이었는지를 제어부(7)의 기억회로에 기억하는 것으로 문제가 없다.

그런데 이하와 같이 슬라이더(25)를 전환했다고 해도 오동작으로 전환할 수 없게 되는 일도 있을 수 있다. 즉 가스 밸런스가 충분하게 작아지지 않는 경우나 슬라이더(25)의 일시적인 걸림 현상에서 전동기부(3)에 전환동작을 이루어도 완전한 전환이 없는 경우이다.

이와 같은 오동작을 판별하기 위해서 상기 온도, 압력 센서(55∼56)등으로 이루어지는 모니터 수단(M)을 설치하고, 운전상황을 모니터하는 것에 의해 용이하게 판단이 가능하다.

예를 들면 냉방운전모드에서는 실외열교환기(응축기)(C)의 온도가 실내열교환(증발기)(E)의 온도보다도 높지 않으면 안되는데 실제의 운전모드가 난방운전 모드인 경우이다.

이 때에도 각 온도센서(55, 56)의 모니터를 이루고 있으며, 밸브전환이 오동작하고 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고 가스 밸런스 압력이 충분하게 되기 까지 시간을 길게 잡고, 또 한번 슬라이더(25)의 전환동작을 하는 것으로 밸브의 전환이 완전하게 되며, 정상적인 운전모드로 전환할 수 있다.

통상 시스템을 운전한 후 정지시키고, 3분이상 결과하면 충분하게 가스 밸런스하는 것이 확인되고 있으며, 시스템이 비교적 긴 운전정지중(5분 이상)으로 편(遍)전환동작이 실시된 경우는 밸브전환의 실패는 없다고 판단할 수 있다.

따라서 전동기부(3)를 역회전에서 일단 정지직후에 정회전해도 밸브전환이 가능하게 된다.

상기 슬라이더(25)의 포지션이 소정의 위치보다도 약간 어긋나 운전되고 있을 우려가 있는 경우에는 시스템의 정지중에 통전하여 밸브의 전환동작을 실시하고, 슬라이더의 위치를 초기화하면 좋다.

즉, 예를 들면 2회의 동작을 이루는 것으로 L포지션에서 H포지션으로, 또 L포지션과 처음의 포지션에 초기화가 가능하게 된다.

상기 로터(4)의 회전속도를 너무 빠르게 하여 지나가면 슬리브(26)가 스토퍼(24)에 맞히는 충격이 크고, 이상음 발생이나 밸브장치의 고장을 초래하게 되기 때문에 밸브 전환조작시는 로터(4)의 회전속도를 작게 하는 것이 이득이다.

본 발명에서는 유체압축기(A)의 전동기부(3)를 인버터 장치(6)에서 능력가변 제어하도록 했기 때문에 유리하다.

상기 마그네트 커플링(54)을 전동기부(3)의 상부에서, 또한 스테이터(5)내부 직경부에 위치하여 부착했기 때문에 이른바 오일 세퍼레이터와 동일한 작용효과가 얻어져 상태가 좋다.

전동기부(3)를 장시간 사용하지 않은 채 방치하면 전환밸브(12)에 있어서의 윤활유가 결핍되고, 실제 전환시에 큰 토크가 필요하게 된다. 이와 같은 우려가 있는 경우에는 밸브전환직전에 압축기구부를 단시간 예비운전하여 전환밸브(12)를 윤활유로 적시면좋다.

전환밸브(12)의 전환동작에 있어서 캠의 기능을 하는 제 1, 제 2 노치부(36, 37) 및 밸런스 포트(33)를 슬라이더(25)에 일체로 배치했기 때문에 부품갯수를 삭감할 수 있고, 일체로 성형할 수 있는 이점이 있다.

공기조화기의 리모콘에 대한 조작에 의한 냉방운전모드와 난방운전모드의 전환 지령에 대해서 전환밸브(12)의 전환동작을 연동하도록 설정해 두면 사용자의 희망대로 운전모드를 확실하게 얻을 수 있다.

상기 유체압축기는 앞서 설명한 바와 같이 공기조화기의 냉동 사이클 장치로 사용할 뿐만 아니라 냉동장치에도 적용할 수 있고, 증발기의 서리제거시에 본 발명은 매우 유효하다.

또한, 상기 실시예에서는 밸런스 포트(33)를 슬라이더(25)에 구비하고, 모드전환시에 냉동 사이클 장치의 고압과 저압을 강제적으로 밸런스시켰지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.

예를 들면 밸브 보디(13)에 밸런스 회로를 설치하는 한펀, 상기 샤프트(22)에 노치부를 설치하고, 샤프트를 회전시켜 밸런스 회로와 노치부를 연통시켜 밸런스를 취하는 수단도 유효하다.

또한, 상기 슬라이더(25)의 전한을 이루는 데 전동기부 로터(4)를 역회전하여 밸런스 포트(33)를 연 후, 정회전하여 슬라이더의 포지션을 바꾸도록 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 로터(4)를 역회전하여 파일럿 밸브(43)만을 조작하고, 그 후 슬라이더(25)를 소정의 취치로 이동시켜도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는 밀폐 케이스(1)내가 고압이 되는 유체압축기(A)를 적용하여 설명했지만, 반대로 밀폐 케이스내가 저압이 되는 형태의 압축기에 있어서도 사용할 수 있다.

이와 같은 경우에는 제10도에 나타내는 바와 같은 전환밸브(12A)가 된다.

즉 밀폐 케이스(1)에 직접 부착하는 밸브 보디(13A)를 제외하고, 이 하면측의 슬라이더(25), 파일럿 밸브(43)를 일체적으로 구비한 슬리브(26) 및 상부 마그네트 조립부(27)는 앞서 설명한 것과 동일하다.

상기 밸브 보디(13A)는, 여기서는 도시하지 않는 E구멍과 C구멍이 각각 앞서 설명한 위치에 설치되고 있고, E파이프(20)과 C파이프(21)가 접속되는 것은 변함이 없다. 상기 S구멍(15A)은 도시한 바와 같이 밸브 보디(13A)측면에서 직접적으로 밀폐케이스(1)내로 개구시킨다.

따라서 밀폐키이스(1)에 접속되는 것은 E파이프(20)와 C파이프(21)의 2개만으로 이루어지고, 앞서 제1도에서 설명한 압축기보다도 외관이 심플화한다.

상기 밸브 보디(13A)의 하면부 둘레단부를 따라 챔버(60)가 부착되어 있다.

따라서 이 챔버(60)는 슬라이더(25)와 슬리브(26)와, 파일러 밸브(43) 및 상부 마그네트 조립부(27)의 돌기부(52)가 설치되는 둘레면을 둘러싼다. 특히 상부 마그네트 조립부(27)에 대해서 밀봉재(61)를 통하여 부착되어 있고, 챔버(60)내부의 밀봉이 확보되고 있다.

상기 챔버(60)의 둘레면에는 도시하지 않는 압축기구부의 토출부와 연통하는 고압가스 도입관(62)이 접속되어 있다. 도시하지 않는 압축기구부의 흡입부는 밀폐 케이스내에 개구하고 있다. 이 구성에서는 어큐물레이터는 불필요하게 할 수 있다.

이와 같은 전환밸브(12A)를 구비한 유체압축기에서는 저압가스가 밀폐 케이스(1)내에 충만한다. 즉 밀폐 케이스(1)내가 저압화한다.

압축기구부에서 압축된 고압가스는 고압가스 도입관(62)에 유도되고, 챔버(60)내에 일단 충만한다. 그리고 앞서 설명한 전환작용에 따라서 C파이프(21) 또는 E파이프(20)에서 도출되게 된다.

또한, 상기 실시예에서는 전동기부(3)가 상부에 배치된 유체압축기에서 이 전동기부의 상부 공간에 전환밸브(12)를 배치했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 전동기부가 하부에 있는 압축기의 경우라도 적용할 수 있다.

즉, 전환밸브(12)도 밀폐 케이스(1)의 하부측에 배치된다. 이 경우 밀폐 케이스(1) 내부 바닥부에 형성되는 윤활유의 저장부에 전환밸브(12)가 침지되게 되지만, 전환기능상 아무런 지장도 주지 않는다. 도리어 윤활유에 의해 슬라이더(25)의 가스 밀봉성이 향상하고, 또한 전환동작이 한층 원활하게 된다.

단, 회전축(2)에 부착되는 하부 마그네트 조립부(52)는 항상 회전하는 지점에서 이 회전저항의 감소를 도모하는 의미로, 윤활유중에 침지하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시예에서는 마그네트 커플링(54)을 전동기부(3)의 로터(4)에 부착했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 요컨데 로터(4)와 동기하여 회전하는 회전체이면 좋다.

예를 들면 제11도에 나타낸 바와 같이 회전축(2A)을 수평방향으로 향한, 이른바 가로배치형의 압축기의 경우는 로터리식 압축기구부(70)의 단부에 마그네트 커플링(54A)을 부착해도 좋다.

또한, 설명하면 실린더실(71)을 구성하는 부베어링(72)은 또한 회전축(2A)단부를 회전 자유롭게 지지한다. 이 회전축(2A)의 단부를 부베어링(72)에서 돌출시키고, 여기에 제 1 마그네트인 구동측 마그네트 조립부(52)가 설치된다.

제 2 마그네트인 종동측 마그네트 조립부(27) 다른 전환밸브(12) 구성은 앞서 설명한 것과 완전히 동일해서 동일한 작용효과가 얻어진다.

또한, 상기 실시예에서는 마그네트 커플링(54)을 2개의 마그네트를 대향시켜 구성했지만, 한쪽만을 마그네트로 하고, 다른쪽을 비착자의 자성체의 마그네트로 구성해도 동일한 작용효과가 얻어진다.

즉, 제 1 마그네트와 제 2 마그네트의 양쪽을 착자한 것을 사용하면, 전환밸브(12)의 전환종료후에 한쪽 마그네트가 정지하고, 다른쪽 마그네트가 회전한 경우 서로 마그네트의 자계가 정기적으로 동상이 되므로 흡인, 반발을 반복하여 난조현상을 일으키고, 이상진동이 발생할 우려가 있다.

그래서 상기한 실시예에서는 착자된 마그네트의 자계를 받고, 비착자의 마그네트의 자계와는 소정의 위상차로 자화되면서 흡인작용에 의해 토크 전달이 실시되도록 했다. 또한 한쪽 마그네트를 정지한 경우라도 서로 마그네트의 자계가 동상이 되는 일이 없기 때문에 난조현상이 발생하지 않으며 진동의 발생이 없다.

또한, 마그네트 커플링의 대용으로서 제12도에 나타내는 바와 같은 슬라이더를 마찰력으로 직접 구동하는 클러치 수단(54B)을 채용해도 좋다.

즉 전동기부(3)의 정지중은 클러치 수단(54B)을 구성하는 제 1 클러치(73)와 제 2 클러치(74)가 연결되고 있으며 연결 상태에 있다.

전동기부(3)가 구동되고, 로터(4)의 회전수가 일정수 이상이 되면, 제 1 클러치(73)는 가버너 장치(방추형상의 것을 회전하여 원심력을 작용시키고, 클러치 판을 떨어뜨림)(75)의 작용에 의해 제 2 클러치(74)에서 떨어지고, 단락상태로 바꾼다.

로터(4)의 회전속도는 회전수까지는 충분하게 늦기 때문에 제 1, 제 2 클러치(73, 74)는 맞물려 있기 때문에 로터(4)의 정회전과 역회전과의 조합으로 상기 실시예와 동일한 밸브전환이 실시된다. 정회전하면 각 클러치 (73, 74)는 단락이 되고, 전환밸브(12B)의 기능에 악영향을 끼치는 일이 없으며 손상도 없다.

여기서도 전동기부(3)를 상기 인버터 장치(6)에서 제어하는 경우는 회전속도를 자유롭게 제어가능하며 유효하게 된다.

또한,상기 실시예에서는 슬라이더(25)를 밸런스 포트(33)와, 캠으로서의 제1, 제 2 노치부(36, 37)를 설치하고, 파일럿 밸브(43)에 캠구동장치로서의 드라이버(49)를 구비하여 구성의 간소화를 도모했지만, 이것은 각각 별도로 배치하는것도 가능하다.

즉 예를 들면, 앞서 제10도에서 설명한 챔버(60)에 파일럿 밸브와 밸런스 포트를 구비하고, 챔버내의 고압 가스를 밀폐 케이스(1)내의 저압분위기에 방출해도 좋다.

또는 압축기구부에 밸런서 수단을 구비하고, 압축기의 운전정지에 따라 압축기구부를 통하여 밸런스시켜도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는 전환밸브(12)로서 유체압축기(A)로의 응용을 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 예를 들면 공조 시스템으로 다용되고 있는 전자자동팽창밸브인 펄스 모터 밸브에도 적용할 수 있다.

이 밸브는 스테핑 모터를 갖는 것이 특징이고, 정역회전이 가능하기 때문에 파일럿 장치에 의한 가스 밸런스 기능을 구비하면 그대로 약한 토크로 전환이 가능하다.

본 발명에서는 4방향 밸브로의 응용예를 나타내고, 다단의 밸브장치로서 유효한 것을 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 3방향 밸브나 이른바 언로더 기능으로의 적용도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 청구항 1항의 발명의 전환밸브는 별도의 토크 발생수단을 필요로 하지 않고, 유체유로의 전환을 확실하게 실시할 수 있으며, 내부 리크의 저감을 이룬다. 부품비의 저감과, 신뢰성의 향상을 얻을 수 있는 효과를 나타낸다.

청구항 2항 내지 청구항 8항의 발명의 유체압축기에서는 상기 전환밸브를 유체압축기 내에 수용하여 전동기부의 구동에 기초하여 유로의 전환을 이룬다. 따라서 특히 압축기를 대형화는 일이 없으며, 저토크로 밸브의 전환을 가능하게 하고, 부품비의 저감과 압축성능의 향상을 얻을 수 있는 효과를 나타낸다.

청구항 9항 내지 청구항10 항의 발명의 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에서는 상기 유체압축기를 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에 구비하고, 유체압축기에 있어서 냉매 가스의 압축을 이루며, 또한 유로의 전환을 신속하게 실시한다. 전환 시간의 단축을 도모하고, 쾌적공조를 유지하며, 또한 시스템으로서 배관접속을 간소화하고, 배관 스페이스의 저감을 이루는 등의 효과를 나타낸다.

Claims (10)

1. 복수의 유체유로가 접속되는 밸브 보디; 이 밸브 보디에 접속되는 복수의 유체유로 가운데 2개의 유체유로를 서로 유통 가능하게 전환하는 가스통로를 구비한 슬라이더;이 슬라이더에 설치되고, 상기 가스통로와 슬라이더 외부를 연통하는 밸런스포트;이 밸런스 포트를 개폐 자유로운 파일럿 밸브;이 파일럿 밸브와 상기 슬라이더를 한 방향으로만 일체적으로 이동시키는 전송 기구; 및 상기 슬라이더를 구동하는 정역회전 가능한 구동부를 구비하며,상기 구동부와 전송 기구에 의해 파일럿 밸브를 구동하여 밸런스 포트를 개방하고, 슬라이더 내외의 압력차를 해소한 후에 슬라이더를 이동시켜 상기 유체유로를 전환하는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
2. 케이스체 내에 압축기구부 및 전동기부를 구비한 유체압축기에 있어서, 제1항에 기재한 상기 전환밸브를 상기 케이스체내에 수용한 것을 특징으로 하는 유체압축기.
3. 제2항에 있어서, 상기 전동기부는 상기 전환밸브의 구동부를 겸용하고, 이 구동부는 상기 전동기부와 함께 자기적 결합수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유체압축기.
4. 제3항에 있어서,상기 자기적 결합수단은 전동기부를 구성하는 로터에 설치되는 제 1 마그네트와, 전환밸브에 설치되는 제 2 마그네트로 이루어지고, 서로 비접촉상태로 토크 전달가능한 것을 특징으로 하는 유체압축기.
5. 제1항에 있어서, 상기 전송 기구는 상기 구동부가 슬라이더를 역회전 구동했을 때 드라이버와 슬라이더에 설치된 노치부와의 걸어맞춤을 해제하여 슬라이더와 파일럿 밸브의 상대위치를 이동시키고, 상기밸런스 포트를 개방하여 압력차를 해소하는 것을 특징으로 하는 유체압축기.
6. 제2항에 있어서, 상기 전환밸브는 상기 전동기부를 정지하는 제 1 스텝, 전동기부를 역회전시키는 제 2 스텝, 전동기부를 정회전하는 제 3 스텝을 순차 실행하고 밸런스 포트를 개방하여 슬라이더 내외의 압력차를 해소한 후에 유체유로의 전환을 실시하는 제어수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 유체압축기.
7. 제2항에 있어서, 상기 케이스체는 그 내부가 상기 슬라이더의 외측에 위치하고, 또한 고압유체의 압력공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체압축기.
8. 제2항에 있어서, 상기 구동부는 전동기부의 회전수가 소정값에 달하면 단락상태가 되는 클러치 수단을 통하여 상기 슬라이더에 구동력을 전달하는 특징으로 하는 유체압축기.
9. 유체를 압축하는 유체압축기와, 압축전의 저압유체 및 압축후의 고압유체의 유로를 전환하는 전환밸브와, 이 전환밸브에 접속된 실내열교환기 및 실외열교환기와, 이 실내열교화기와 실외열교환기 사이에 조리개장치를 구비한 히트 펌프식 냉동 사이클 장치에있어서, 상기전환밸브는 복수의 유체유로가 접속되는 밸브 보디와, 이 밸브 보디에 접속되는 복수의 유체유로의 가운데 2개의 유체유로를 서로 유통가능하게 전환하는 가스 통로를 구비한 슬라이더와, 이 슬라이더에 설치되며, 상기 가스 통로와 슬라이더 외부를 연통하는 밸런스 포트와, 이 밸런스 포트를 개페 자유로운 파일럿 밸브와, 이 파일럿 밸브와 상기 슬라이더를 한 방향으로만 일체적으로 이동시키는 전송 기구와, 상기슬라이더를 구동하는 정역회전가능한 구동부를 구비하며, 상기 구동부와 전송 기구에 의해 파일럿 밸브를 구동하여 밸런스 포트를 개방하고, 슬라이더 내외의 압력차를 해소한 후에 슬라이더를 이동시켜 상기 유체유로를 전환하는 것을 특징으로 하는 펌프식 냉동 사이클 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 전환밸브는 그 전환동작이 모니터 수단에 의해 모니터되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉동 사이클 장치.

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