KR100378535B1

KR100378535B1 - 전환밸브,유체시스템내의흐름방향을전환하는방법및전환밸브작동방법

Info

Publication number: KR100378535B1
Application number: KR1019950030565A
Authority: KR
Inventors: 토마스더블유.파커
Original assignee: 란코 인코포레이티드 오브 델라웨어
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-16
Publication date: 2004-02-25
Also published as: IL115251A0; EP0702176A1; DE69524327T2; JP3307806B2; EP0702176B1; JP3307921B2; US5507315A; JP2002206653A; ES2164733T3; CN1130735A; US5911242A; DE69524327D1; JPH08193667A; KR960011226A; US5878781A

Abstract

본 발명은 고압포트, 저압포트, 챔버벽을 통하여 상기 챔버로 개방된 제 1및 제 2시스템포트를 갖는 상기 챔버가 규정된 하우징; 밸브부재가 상기 고압포트를 상기 제 2시스템포트로 연결시키는 동안 상기 밸브부재가 상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트로 연결시키는 제 1위치와,

상기 밸브부재가 상기 고압포트를 상기 제 1시스템포트로 연결시키는 동안 상기 밸브부재가 상기 저압포트를 상기 제 2시스템포트로 연결시키는 제 2위치 사이에서 상기 벽에 일반적으로 평행하게 변위 이동되고, 상기 밸브부재가 제 1위치 및 제 2위치에 있을 때 상기 고압포트와 저압포트사이의 연결을 차단시키는, 상기 하우징내에 배설된 밸브부재; 상기 고압포트와 저압포트 사이에서의 누출을 방지하기 위해 상기 제 1위치 또는 제 2위치에 상기 밸브부재가 견고하게 밀착되게 하는 총압력차에 의한 힘을 받는 상기 밸브부재; 타위치로의 상기 변위이동을 용이하게 하기 위해 상기 제 1위치 또는 제 2위치에서 상기 밸브부재를 분리시켜서 이동시키는 작용을 하는 총 압력차에 의한 힘의 방향을 역전시키는 액츄에이터를 포함하는 증기압축 냉동장치용 역류밸브이다.

Description

전환밸브, 유체시스템내의 흐름방향을 전환하는 방법 및 전환밸브 작동방법

본 발명은 전환밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압과 저압의 차이가 큰 유체시스템에 이용되는 흐름전환밸브에 관한 것이다.

유체시스템에서 유체의 흐름방향을 전환시키는 밸브는 널리 알려져 있고, 다양한 형태를 취하고 있다. 최고압과 최저압의 차이가 클 경우에는, 시스템 흐름 전환밸브의 운전조건이 매우 까다롭다. 이러한 조건에서는 사용되는 전환밸브의 형태와 종류가 제한된다. 그 일례로서 증기압축 냉동장치에 이용되는 냉매전환밸브를 들 수 있다.

냉매 흐름전환밸브는 열펌프와 같은 냉동시스템에 전형적으로 이용된다. 시스템내의 고냉매압은 저냉매압보다 400psi 이상 높다. 이러한 차압(differential pressure)이 전환밸브 구조체에 가해져서 큰 힘을 받는다. 상기 힘은 밸브작동에 저항하는 마찰력을 생성할 뿐만 아니라 밸브내의 고압측에서 저압측으로 냉매가 누출될 가능성을 높인다.

종래에는 밸브구성요소들의 밀봉상태를 확실하게 함으로써, 차압에 의한 누출을 감소시킨 전환밸브구조가 제안되었다. 마크스(Marks)의 1987년 12월 15일자 미합중국 특허 제4,712,582호에 상기 형태의 밸브구조가 개시되어 있다. 이 밸브구조에서는 밸브시트(valve seat)내의 또다른 한쌍의 포트와 상호작용하는 고압챔버 내의 밸브슬라이드부재를 이용해 냉매흐름방향을 조절한다. 이 슬라이드부재는 일방향 유체흐름위치에서 다른 유체흐름위치 즉, 흐름전환위치로 시트를 따라 움직인다. 고압시스템유체는 컴프레서 작동기간내내 시트에 대해 슬라이드부재를 가압한다. 밸브시팅력(valve seating force)은 고압측에서 저압측으로의 냉매누출을 최소화한다. 누출율의 저감은 시스템의 성능 및 효율을 개선한다.

시팅력은 밸브슬라이드 부재의 운동에 반대되는 큰 마찰력을 야기한다. 따라서, 종래의 장치에서는 오직 컴프레서의 작동이 중지되고, 시스템압력이 균일화된 후에만, 전환밸브가 작동된다. 컴프레서의 작동중에 흐름의 전환이 요구되는 시스템에서, 마찰력을 극복하고 전환밸브를 가동시키기 위해서는 강력한 액츄에이터(actuator)가 필요하다. 전환밸브 액츄에이터의 제어 및 제작은 전환밸브 어셈블리를 매우 복잡하게 할 뿐만 아니라 비용을 상승시키는 요인이 된다.

다수의 액츄에이터가 제안되었다. 예를 들면, 특허 제 4,712,582호의 액츄에이터는 슬라이드부재에 탑재되어 원통형 고압챔버의 각 대향 단부에서 대면하는 파일럿 밸브어셈블리와 가동피스톤(actuating piston)으로 구성된다. 파일럿 밸브어셈블리는 시스템의 냉매가 밸브챔버로 전달되는 것을 제어한다.

파일럿밸브어셈블리는 저전력 제어솔레노이드 및 상기 솔레로이드에 의해 작동되는 소형 4-방향 파일럿밸브로 구성된다. 솔레노이드가 정지될 때, 파일럿밸브는 고압냉매를 하나의 챔버단부로, 저압냉매를 다른 챔버단부로 동시에 공급하도록 조절된다. 슬라이드부재를 상기 어느 하나의 위치로 이동시키기에 충분한 냉매 차압력이 상기 피스톤에 가해진다.

통전된 솔레노이드는 파일럿밸브를 가동시켜 피스톤에 적용된 압력을 전환시킨다. 피스톤압력이 전환되면 슬라이드부재는 밸브시트의 다른 위치로 구동되고 냉매흐름은 전환된다.

이러한 액츄에이터는 비록 효율적이고 신뢰성이 높지만, 여러 단계의 제작공정을 요하는 수많은 부품으로 구성되어진다. 이러한 밸브구조는 자동화제작에 적합치 않다. 상대적으로 높은 작업량으로 인하여 전환밸브의 비용이 상승된다.

또, 상이한 크기의 시스템에는 상이한 크기의 밸브가 소요된다. 상대적으로 우수하게 단열된 공간을 냉각하는 냉동시스템은 상대적으로 작은 열교환기를 거쳐 저속으로 순환되는 소량의 냉매를 포함한다. 단열되지 않은 큰 공간을 냉각하는 대용량시스템은 큰 열교환기를 거쳐 고속으로 순환되는 많은 양의 냉매를 포함한다. 대용량시스템용의 상기한 종류와 전환밸브는 보다 소형시스템의 냉매속도를 조절할 수 있지만, 소형시스템에서는 큰 크기의 전환밸브를 적절하게 가동시키기에 충분한에너지를 생성할 수 있다고 기대하기 힘들다.

소용량시스템에 지나치게 큰 밸브가 제공될 경우, 만약 컴프레서가 정지된 상태에서 전환이 발생된다면, 상기 밸브는 흐름을 완전하게 전환시킬 수 없다. 상기 밸브를 그 행정의 중간정도로 가동시키는 것은 밸브부재가 시스템의 고압측 및 저압측 상호간을 연통하는 결과로 된다. 밸브부재에 의해 제공되는 큰 영역의 흐름 통로 밸브부재를 잔여행정으로 가동시킬 수 있는 고압냉매의 공급을 급격히 고갈, 전용시킨다. 따라서 컴프레서가 다시 동작된 후일지라도, 밸브부재는 부분적으로 가동된 상태에 있게 된다. 상기한 문제점 때문에 적절한 밸브가동 차압을 유지하고 시스템의 흐름을 조절할 수 있는 크기의 밸브가 불가결하게 된다.

최근의 냉동시스템 구성요소 또한 전환밸브에 불리한 조건을 야기한다. 종래의 컴프레서와 달리, 최근의 스크롤(Scroll)형 냉매 컴프레서는 컴프레서 내부로부터 시스템으로 액화냉매를 펌핑하는 용적형(positive displacement)컴프레서이다. 컴프레서가 작동된 후 상당한 시간동안, 스크롤 컴프레서는 액화냉매를 전환밸브를 겨쳐 시스템의 고압측으로 배출한다. 이는 때때로 전환밸브에 고장을 일으킨다.

밸브슬라이드부재가 양 교대 작동위치 사이에 있을 때, 챔버로부터의 고압냉매흐름은 상당히 제한된다. 만약 스크롤 컴프레서가 액화냉매를 전환밸브 챔버내로 펌핑하는 동안에 이러한 밸브상태가 존재하면, 밸브챔버내부에 매우 큰 압력스파이크(spike)가 발생된다. 압력스파이크는 전환밸브를 손상 또는 파괴시킨다.

전환밸브를 작동시키는 동안 마찰력을 감소시키기 위해, 스프링 바이어스드벤팅밸브(Spring biased venting valve)를 갖는 수동작동 전환밸브가 반 알렌(VanAllen)의 1958년 10월 7일자 미합중국 특허 제2,855,000호에 개시되어 있다. 전환 밸브부재를 걸쳐 발생하는 차압을 줄이기 위해, 벤팅밸브는 스프링 바이어스방향의 역방향으로 수동 개방된다. 전환밸브부재 운동에 저항하는 마찰력의 크기가 저감된다. 이 전환밸브부재는, 밸브부재를 떨리게 하고 자체운동에 반대되는 마찰력을 다소 저감시키는 급변하는 차압력을 받게 된다.

상기 전환밸브는 흐름방향을 전환시키기 위해 수동으로 작동된다. 전환밸브가 작동된 후 바이어스 스프링에 의해 벤팅밸브는 다시 폐쇄된다. 이러한 수동조작은 간단하고 저구동력의 기계적 액츄에이터에 의해 반복될 수 없기 때문에, 자동 흐름전환을 요구하는 상업적인 여건에 적합치 않다.

본 발명은 유체시스템에서 순환되는 유체의 흐름을 전환시키는 신규의 개량된 밸브 및 방법을 제공한다. 본 발명은 밸브부재가 밸브시트로부터 분리되게 하는 이동경로를 따라 교대의 흐름방향위치 사이에서 밸브부재가 이동함으로써, 밸브시트에 가해지는 시스템유체압력이 제거된 밸브부재를 제공한다. 이에 의해 밸브부재운동에 반대되는 마찰력을 피할 수 있고, 간단하고 저구동력의 밸브 액츄에이터를 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 신규의 전환밸브는 복잡하지 않은 구조로서, 용이하게 제작조립되는 소수의 부품으로 구성되고, 작동의 신뢰성 및 효율이 높다.

본 발명은 유체시스템 또는 유체회로에서 흐름방향을 전환시키는 신규의 개량된 방법을 제공하며, 상기 방법은: 적어도 저압포트와 제 1 및 제 2시스템포트를 밸브시트를 거처 밸브챔버내로 개방시킴으로써, 고압포트, 저압포트, 및 제 1 및 제 2시스템포트를 밸브챔버와 연통시키는 단계; 제 1위치 및 제 2위치사이에서 밸브시트에 대해 이동하도록 상기 챔버내에 밸브부재를 위치시키는 단계; 밸브부재에 차압력을 가함으로써, 상기 밸브부재를 가압하여 상기 밸브시트상의 제 1위치에서 상기 밸브시트에 안착시켜 밀봉 결합하는 단계; 밸브부재가 제 1위치에 안착되었을 때, 저압포트를 밸브부재를 거쳐 제 1시스템포트와 연통시키고, 고압포트를 제 2시스템포트와 연통시킴으로써, 시스템을 통과하는 시스템유체를 일 방향으로 향하게 하는 단계; 밸브부재를 바이어스시켜 제 1위치에서 제 2위치로 이동시키는 단계; 상기 밸브부재가 분리될 수 있도록 차압력을 제거하는 단계; 밸브부재를 상기 시트에서 분리되게 하는 이동경로를 따라 상기 제 1위치로부터 제 2위치로 상기 바이어싱력에 응답하여 밸브부재를 이동시키는 단계; 제 2위치에서 밸브시트상에 밸브부재를 재안착시키는 단계; 및 밸브부재가 제 2위치에서 안착되었을 때, 저압포트를 밸브부재를 거쳐 제 2시스템포트와 연통시키고, 고압포트를 제 1시스템포트와 연통시킴으로써, 시스템유체의 흐름방향을 전환시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차압이 제거되었을 때 효과를 발휘하는 가동장치에 의해 밸브부재는 바이어스되어 일 위치로부터 다른 위치로 이동된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 특징 및 장점들을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른, 유체시스템 또는 유체회로에서 흐름을 전환시키는 밸브(20)가 도면에 개시되어 있다. 개시된 밸브(20)는 열펌프와 같은 증기압축냉동시스템(S)에 설치되는 냉매흐름 전환밸브이다(제 1도). 시스템(S)은종래의 구조체로서 컴프레서(C), 내부열교환기(IX) 및 외부열교환기(OX), 상기 열 교환기 사이에 위치한 팽창기구(XD)를 포함한다. 제 1도 및 제 2도의 밸브(20)는 하우징어셈블리(22), 하우징내에 배설된 밸브부재(24), 하우징내에서 상기 밸브부재를 지지하는 밸브지지체(26), 시스템(S)을 거쳐 냉매흐름을 전환시키도록 하우징 내의 제 1위치 및 제 2위치사이에서 상기 밸브부재(24)를 이동시키는 액츄에이터(28)를 포함한다.

하우징어셈블리(22)는 밸브부재(24)를 포함하는 내부챔버(30)를 가지며 시스템(S)과 연통한다. 바람직하게는 하우징어셈블리(22)는 방사상의 돔형 엔드 캡(domed end cap; 34)과 포트형성 플레이트(port forming plate; 36)에 의해 각기 밀폐되는 양단을 갖는 원통형 압력용기(32)로 구성된다. 상기 플레이트(36)는 상기 용기(32)에 용접 또는 납땜되어져서 하우징어셈블리가 쉽게 내부고압을 견딜 수 있게 한다. 제 1도에서 냉매유관(40~43)은 플레이트(36)에 형성된 냉매포트(45∼48)에 밀봉 결합된다. 고온고압의 기화냉매를 하우징 어셈블리로 유도하기 위해 유관(40)은 컴프레서 배출라인 및 포트(45; 고압포트)에 밀봉결합된다. 상대적 저온, 저압냉매를 하우징어셈블리로부터 컴프레서에 유도하기 위해 유관(41)은 컴프레서 입구부 및 하우징포트(46; 저압포트)에 밀봉결합된다. 외부열 교환기와 하우징어셈블리(22)사이의 냉매흐름을 조절하기 위해, 유관(42)은 외부열교환기(OX) 및 시스템포트(47)에 밀봉결합된다. 내부열교환기와 하우징어셈블리(22)사이의 냉매흐름을 조절하기 위해 유관(43)은 내부열교환기(IX) 및 시스템포트(48)에 밀봉 결합된다. 유관은 시스템의 냉매흐름경로 및 포트플레이트(36)에 밀봉 접속시키기에 적합한 구리(Cu) 또는 유사재료를 사용하는 것이 바람직하다.

냉매가 시스템(S)을 통과하여 먼저 일 방향으로 흐르게 하고, 다음에 반대방향으로 흐르게 하도록, 밸브부재(24)는 2개의 위치사이에서 포트플레이트(36)에 대하여 상대이동한다. 밸브부재(24)는, 압력용기(32)내에 느슨하게 삽입되는 실질적으로 원통형인 밸브체(50)와; 링홈내에 안착되고 하우징벽에 결합되도록 밸브체(50)주위로 연장된 흐름억제링(52)을 포함한다. 흐름억제링(52)은 피스톤링과 같은 구조로서 챔버(30)를 링(52)의 각각의 대향 축방향측상에 챔버부(30a, 30b)로 분할시킨다.

밸브체(50)에는 포트플레이트(36)와 마주한 베이스부(56), 홈(54)이 형성되어 밀봉링(sealing ring; 52)을 지지하는 리모트 안내부(remote guide section; 58), 안내부와 베이스부 사이의 중심부(59)가 형성된다. 베이스부(56)에는 포트플레이트(36)에 의해 형성된 평면밸브시트(61)를 마주하는 평면밸브 시팅면(60)과 시팅면(60)에 천공된 냉매방향 유도채널(62, 64)이 형성되어 있다. 유도채널(flow channel; 62)은 가늘고 긴 돔형의 베이스부내의 오목부이며, 시팅면(60)에서 개방된다. 유도채널(62)은 항상 저압포트(46)에 일직선상으로 결합되어 있고 저압채널로 불리운다. 유도채널(64)은 항상 고압포트(45)와 일직선상에 있는 베이스부(56) 상의 곡선 오목부이다. 고압채널이라 불리우는 채널(64)은 베이스부 밀봉면(60)에서 베이스부 원주의 180° 정도가 챔버부(30a)쪽으로 개방되어 있다. 유도채널(62, 64)사이에서 연장되는 무공격벽(imperforate septum; 68)은 시팅면(60)의 일부를 구성한다. 격벽(68)은 흐름통로(64)로 연장되는 코형상(nose-like)의 돌출부(69)를형성한다.

도시된 밸브체(50)에서 시팅면(60)은 밸브부재 베이스부의 끝면에 결합된 평판형의 탄성가스켓(60a)에 의해 형성된다. 가스켓(60a)의 크기 및 형태는 베이스부의 끝면의 크기 및 형태와 유사하다. 시팅면(60)은 포트플레이트시트(61)와 같은 형태이며, 시팅면(60)과 시트(61)가 결합될 때, 가스켓재료가 탄성적으로 압축되어 시팅면(60)주위의 챔버부(30a)에 있는 고압냉매로부터 채널(62)에 있는 저압냉매를 시팅면이 효과적으로 밀봉한다.

밸브부재가 제 1위치에 있을 때 유도채널(64)은 포트(45, 48)와 일직선상으로 위치하여 컴프레서에서 배출된 고압냉매는 열교환기(IX)로 유도된다. 동시에 유도채널(62)은 시스템포트(47) 및 저압포트(46)와 일직선상으로 위치하여 채널(62)은 냉매를 열교환기(OX)로부터 컴프레서 입구부로 공급한다.

밸브부재는, 포트플레이트(36)로부터 축방향으로 이탈 변위하고 하우징 어셈블리의 길이방향축선(70)에 대해 90°회전한 후 다시 되돌아와서 포트플레이트(36)에 결합됨으로써 제 2위치로 이동한다. 밸브부재가 제 2위치에 있을 때, 유도채널(64)은 포트(45, 47)에 연결되고 유도채널(62)은 포트(46, 48)에 연결된다. 따라서 고압기화냉매는 컴프레서로부터 포트(45, 47)를 거쳐서 열교환기(OX)로 유도되고, 저압냉매는 열교환기(IX)로부터 포트(46, 48)를 거쳐 컴프레서로 복귀한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브체(50)에는 축선(70)상에서, 격벽(68)으로부터 포트플레이트(36)상의 폐쇄구멍으로 돌출된 이축(71; trunnion)(제 2도)이 형성된다. 이축(7)은 밸브부재회전시에 축중심에 위치하도록 밸브부재를 지지하고 밸브부재가 시트(51)로 이동하거나 시트로부터 이탈될 때 폐쇄구멍내에서 축방향으로 미끄러진다. 밸브체안내부(58)는 이축(71)으로부터 멀리 위치한 링(52)을 지지하여 밸브부재가 시트(51)를 향하여 또는 시트로부터 이탈하여 축방향으로 이동할 때 밸브부재가 축선(70)과 근접하게 정렬되어 남아 있도록 한다.

흐름억제링(52)의 대향 측면들상의 압력이 같아질 때까지 고압냉매가 링을 거쳐 포트(45~48)로부터 멀리 이격된 하우징어셈블리 챔버부(30b)로 점차적으로 누출될 수 있도록 흐름억제링은 제작된다. 바람직하게는 링은, 유체가 밸브부재를 통과하는 것을 방해하기는 하지만 완전히 차단하지는 않도록 중첩된 양단을 갖는 분출(spit) 플라스틱링이다. 링(52)은 하우징벽 및 밸브부재재료와 결합되었을 때 낮은 미끄럼 마찰계수를 갖는다. 링(52)은 하우징벽에 대한 밸브부재의 운동에 대해 여타의 재료와 같은 마찰력으로 방해하지 않는다.

챔버부(30a, 30b)의 압력이 같아졌을 때(밸브의 정상운전조건) 챔버(30b)의 압력은 필연적으로 컴프레서 배출압력수준과 같아진다. 유도채널(62)의 유효면적에 작용하는 압력은 컴프레서 입구수준과 같다. 따라서, 밸브부재(24)에 가해지는 순수 차압력에 의해, 밸브체 시팅면(60)은 시트(61)에 강력하게 밀봉결합된다.

응용예에 따라서는, 링(52)에 의해 제한된 유체흐름을 증가시키는 것이 바람직하다. 이는 챔버부(30a, 30b)사이에서 연장된 밸브체에 링(52)을 우회하는 보조적인 제한유체통로(도시되지 않음)를 제공함으로써 이루어진다. 유체통로에 의해 보다 빠른 균압화가 이루어져 밸브부재는 위치를 바꾸자마자 포트플레이트에 안착된다.

밸브지지체(valve carrier; 26)는 밸브부재를 하우징어셈블리 축선(70)과 정렬된 상태로 유지하면서, 밸브부재의 하우징 어셈블리(22)에 대한 축방향운동 및 회전운동을 지지한다. 도시된 지지체(26)는 축선(70)중심에 밸브부재(24)를 일치시키는 안내부재(72)와; 상기 안내부재(72)에 밸브부재를 결합시키는 스핀들부재(spindle member; 74)를 포함한다. 스핀들부재(74)는 밸브부재에 고정 되어져서 밸브부재와 함께 축방향으로 이동, 회전한다.

안내부재(72)는 밸브부재를 축선(70)에 적절하게 정렬된 관계로 유지하면서, 압력용기(32)내에서 밸브부재(24)와 함께 축방향으로 미끄럼운동을 한다. 도시된 안내부재(72)는 축선을 중심으로 하는 평면환형체(76), 상기 회전체의 원주상의 일정간격위치에서 축방향으로 돌출된 리브(78), 환형체(76)로부터 리브와 함께 연장되어져 환형체 원주로부터 리브를 내부반경방향으로 결합시키는 원통형 스커트부(skirt-like section; 80)를 포함한다.

안내부재가 하우징(22)내에서 축방향으로 운동할 때 리브(78)는 용기벽상에서 이동한다. 리브(78)는 자신의 반경방향의 협폭 바깥쪽 에지(edge)가 외주의 일정 간격위치에서 용기벽과 결합되도록 배치된다. 리브는 매우 얇기 때문에 용기벽과의 마찰력이 매우 낮다. 스커트부(80)는 리브를 보강하고 환형체(76)를 강화한다. 환형체(76)는 강화칼라(stiffening collar)에 둘러싸이고, 축선(70)상에서 스핀들을 수용하는 베어링 개구부(81)(제 2도)를 형성한다.

스핀들부재(74)는 통상의 축운동을 위해 밸브부재(24)를 안내부재(72)로 연결시키고, 밸브부재의 회전을 위해 액츄에이터(28)로부터 밸브부재(24)로 토크를 전달한다. 따라서 스핀들부재는 축선(70)주위를 회전하고 축방향으로 밸브부재와 함께 이동한다. 스핀들부재(74)는 일반적으로 컵형상이며, 안내부재(72)에 대향하는 환형베이스(82), 밸브체안내부(58)에 고정되고 반경방향으로 연장된 플랜지(83)에 의해 형성된 개방단부, 환형베이스(82)에서 안내부재의 베어링 개구부(81)를 거쳐 돌출된 이축(84)을 포함한다.

바람직하게는, 스핀들플랜지(83)는 밸브부재상에 결합되어져셔 일체로 운동한다. 스핀들플랜지는 일반적으로 원주방향 정렬용 노치부(83a)를 제외하고는 환형이다. 플랜지(83)는 밸브부재 안내부면(58a)내의 같은 형상의 오목부상에 안착되어 노치(83a)가 안내부면 오목부에 꼭 끼워진다. 이에 의해 스핀들부재와 밸브부재가 연결될 때 정확히 동일중심에 있게 된다.

이축(84)은 스핀들부재와 안내부재사이에서 상대회전운동을 허용케 하면서 공통 축방향운동을 보장하도록 스핀들부재와 안내부재(72, 74)를 래치시킨다. 이축(84)은 일정간격의 반원통형상으로 베이스(82)로부터 개구부(81)를 거쳐 돌출된 4개의 암(arm)으로 구성된다. 각각의 암은 래치면(85b)를 경계로 하는 원뿔대형 캠(85a)을 갖는 래치구조(85)를 형성한다. 캠(85a)은 돌출 이축암 단부로부터 진행하면서 벌어져서, 암이 개구부(81)로 삽입될 때 캠(85a)은 개구부측과 접촉하여 캠이 개구부(81)를 완전히 통과할 때까지 암을 탄성적으로 편향시킨다. 이러한 연결에서, 래치면(85b)은 안내부재베이스(76)에 의해 형성된 보유면과 대향 래치관계로 축선(70)으로부터 방사상으로 걸리게 되어, 개구부(81)를 즉시 둘러싸게 된다. 이축은 개구부(81)에 느슨하게 수용되어 이들이 상호 결합된 후에 스핀들부재와 안내부재사이의 상대회전운동이 용이하도록 한다.

액츄에이터(28)는 밸브부재를 제 1위치와 제 2위치사이에서 이동시킨다. 액츄에이터는 밸브부재(24)를 분리시켜서 제 1위치로부터 축방향으로 변위시키는 제어밸브(90)(제 3도 내지 제 6도 참조), 분리된 밸브부재를 제 2위치와 정렬하도록 회전시켜 이를 재안착시키는 액츄에이터 기구(92), 및 제어밸브(90)와 액츄에이터기구(92)를 조작하는 오퍼레이터(94)를 포함한다.

오퍼레이터(94)는 밸브부재가 분리되도록 제어밸브(90)를 작동시키고 밸브부재가 타위치로 이동되도록 액츄에이터기구(92)를 조절한다. 오퍼레이터는 저전력 솔레노이드(100)와 솔레노이드(100)에 결합되어 왕복운동되는 운전슬라이드(102)로 구성된다. 솔레노이드(100)는 도시되지 않은 스위치(기계식 또는 전기식)에 의해 단락되고, 결국 타이머, 온도센서 또는 냉동장치에서 냉매전환을 실현시키는 종래의 적절한 장치에 의해 제어된다.

솔레노이드(100)가 단락되었을 때, 밸브(20)는 작동되어 제 1위치에 있게 된다(제 3A도 내지 3C도 참고). 솔레노이드(100)에 에너지가 가해졌을 때, 밸브(20)는 작동되어 제 2위치에 있게 된다(제 6A도 내지 6C도 참고). 솔레노이드(100)는 하우징어셈블리(22)에 고정된 코일어셈블리(110)(제 1도), 코일어셈블리와 하우징 용기(32)벽을 통과하여 슬라이드(102)로 연장되는 플런저 어셈블리(111)를 포함한다.

코일어셈블리(110)는 관형 스풀(spool)에 감긴 단열전선코일, 코일을 내장하고 코일리드에 연결되는 전기적 터미날구조(110b)를 형성하는 플라스틱몰드체(110a), 코일을 부분적으로 둘러싸는 플럭스유도프레임(110c), 솔레노이드(110)를 지지하고 이를 하우징어셈블리에 밀봉 결합시킬 뿐만 아니라 플런저어셈블리와 함께 작동되는 폴(112; pole)을 포함한다. 폴(112)은 하우징벽 개구부에 밀봉 용접되어 하우징으로부터 축선(70)에 수직하여 돌출된 자기투과성의 관형 원통부재이다. 폴(112)은 코일 및 플라스틱몰드체(110a)로 부분적으로 돌출되고, 플런저안내부로 작용하는 폴구멍을 갖는다.

프레임(110c)은 일반적으로 다리(113)와 만곡부(114)를 갖는 U자형의 자기투과성 판재금속부재이다. 코일 및 플라스틱 몰드체(110a)는 상기 다리(113)내로 수용된다. 다리에는 코일 및 몰드체(110a)를 통하여 중앙원통형 개구부와 정렬되는 플런저 개구부가 정렬되어 형성된다. 플런저 어셈블리(111)는 코일, 몰드체, 프레임의 개구부를 관통하여 연장되고, 폴(112)에 밀봉 결합된다.

플런저 어셈블리(111)는 하우징어셈블리(22)로부터 먼 쪽에 위치하는 그 일단부(130a)에서 폐쇄되며 챔버(30)에 인접한 폴(112)에 밀봉 결합된 얇은 벽의 관형 하우징(130); 폴(112)과 폐쇄된 하우징단부(130a)사이의 하우징(130)내의 원통형플런저요소(134); 플런저요소의 운동을 슬라이드(102)에 전달하기 위한 폴구멍을 통과하여 연장되는 푸시로드(136)를 포함한다. 폴(112), 프레임(110c), 플런저요소(134)는 자기투과성으로서 자기회로를 형성하여 코일에 전기가 가해졌을 때 회로내의 자기플럭스는 플런저를 폴쪽으로 구동시키는 자기구동력을 발생시킨다. 하우징(130)은 비자성재료 즉, 구리 또는 비자성 스테인레스 스틸로 제작되고자기회로내에서의 플럭스 갭(Gap)을 최소화하도록 매우 얇게 제작된다. 개방된 하우징단부는 폴에 밀봉납땜된다.

코일과 플런저 어셈블리는 신속간단한 조립 및 분해를 위해 탈착가능하게 연결된다. 코일 및 플런저 어셈블리는 프레임다리(113)사이에 코일과 함께 폴 및 플런저 어셈블리상의 조립된 위치에서 프레임(110c)을 고정하면서, 폴(112)을 탄성적으로 죄는 클립요소(138)(제 1도)에 의해 결합된다. 폴에는 밸브하우징(22)에 인접한 프레임다리(113)의 내면에 인접하여 위치한 원주홈이 형성된다. 클립요소는 머리핀과 유사한 선형스프링이다. 프레임과 코일은 플런저 어셈블리에 조립되고 스프링클립은 프레임다리와 하우징(22)에 근접한 코일단부 사이에서 수동으로 삽입된다. 클립은 폴홈으로 끼워져서 폴을 탄성적으로 조이고, 프레임의 분리를 방지하고 어셈블리를 함께 고정한다.

플런저요소(134)는 부분적으로 동일한 평면판넬이 형성된 원주를 가지며, 각각의 판넬은 플런저요소의 길이방향으로 연장되고 하우징관(130)의 완만한 내면과 접촉하는 원통형의 곡선표면 조각사이에 개재된다. 플런저요소(134)가 원통형곡선표면조각에 의해 하우징(130)내에서 축방향으로 안내되는 동안, 개재판넬은 플런저요소의 운동에 의해 변위된 유체의 흐름통로를 제공한다.

푸시로드(136)는 밸브부재(24)를 작동시키기 위해 플런저요소운동을 슬라이드(102)로 전달한다. 푸시로드(136)와 폴구멍사이의 여유공간에 의해 유체가 하우징관(130)으로 출입가능하게 되어, 여유가 없었다면 갇히게 될 유체에 의한 플런저운동의 제한이 발생하지 않는다. 푸시로드(136)는 비자성재료의 직선 원형부재이다.

도시된 슬라이드(102)는 밸브부재에 대해 제 1위치 및 제 2위치사이를 이동하여, 밸브부재를 분리시키도록 제어밸브(90)를 작동시킨다. 슬라이드(102)가 위치를 변경할 때, 슬라이드는 액츄에이터가 밸브부재(24)를 제 1위치로부터 제 2위치로 회전시키도록 작용한다. 슬라이드(102)는 솔레노이드에 전기가 가해졌을 때 축선(70)을 가로지르는 미끄럼운동을 하는 푸시로드(36)에 결합된 구조체(140); 및 솔레노이드가 단락되었을 때 슬라이드구조체, 푸시로드, 및 플런저요소를 최초의 위치로 복귀시키기 위하여 푸시로드의 반대쪽으로 구조체(140)에 대하여 작용하는 압축스프링(142)을 포함한다.

슬라이드구조체(140)는 안내부재(72)내부에 위치되는 환형부재이고 축선(70)을 가로지르는 미끄럼운동을 하도록 밸브부재안내면과 스핀들플랜지(83)상에 안착된다. 밸브부재(24)에 대면하는 축방향 슬라이드구조체면에는 밸브부재안내편과 스핀들플랜지(83)쪽으로 돌출되어 활주가능하게 맞물리는 직경방향으로 위치한 피트(feet; 144)(제 1도)가 형성된다. 피트(144)는 축선(70)을 가로지르는 슬라이드 구조체의 미끄럼운동은 물론 밸브부재와 슬라이드구조체 사이에서의 회전운동에 대하여 비교적 낮은 마찰력을 제공한다. 피트(144)사이의 슬라이드구조체면 영역(146)은 평면이고 밸브부재 안내부로부터 오목 들어가 있다. 바깥 슬라이드구조체원주(148)는 하우징 어셈블리의 내벽으로부터 이격되며 축방향으로 안내부재 스커트에 인접한다.

압축스프링(142)은 푸시로드와 직경방향으로 이격된 위치에서 슬라이드 구조체(140)에 역으로 작용한다. 도시된 스프링(142)은 슬라이드구조체내의 대응 폐쇄 구멍(149)내에 배치된 나선형(helical) 압축스프링이다. 스프링(142)은 안내부재 리브(78a)에 의해 상기 위치내에서 압축 및 유지된다. 리브(78a)는 안내부재스커트(80)에서 홀(hole; 149)을 양분하는 반경방향으로 연장되는 협폭의 슬롯(150)으로 내부반경측으로 연장된다. 따라서 스프링(142)은 리브(78a)에 의해 홀(149)내에 구속되게 된다. 돌출된 리브단부는 스프링(142)을 압축시키면서 안내부재를 슬라이드구조체(140)에 용이하게 조립할 수 있게 하는 쐐기형태이다.

슬라이드(102)는 밸브부재(24)와 함께 축선(70)을 따라 이동하지만 밸브부재와의 하우징에 대한 회전운동으로부터는 배제된다. 도시된 슬라이드부재는 솔레노이드 푸시로드(136)에 의해 밸브부재와의 회전운동이 방지된다. 푸시로드는 폴구멍을 거쳐 밸브하우징 챔버영역(30b)과 협폭 슬라이드구조체 슬롯(152)으로 돌출된다. 슬라이드구조체슬롯(152)은 다소 활주가능하게 푸시로드(136)를 수용하며, 슬라이드 구조체내에서 축선(70)과 평행하게 연장된다.

제어밸브(90)는 솔레노이드가 단속될 때마다 챔버(30b)를 흡입압력 유도채널(62)로 연통시킨다. 제어밸브가 작동될 때, 챔버(30b)의 압력이 챔버(30a)의 압력(최초 컴프레서 배출압력 수준)이하로 급격히 감소된다. 챔버(30a, 30b)에 야기된 차압에 의해, 밸브부재는 즉시 분리되어 플레이트(36)로 부터 축방향으로 이동된다. 밸브부재(24)는 분리되면서 지지체(26)와 슬라이드(102)를 함께 이동시킨다. 상기 요소들은 모두 실질적으로 밸브하우징벽으로부터 분리되어 축방향으로의 운동이 방해받지 않는다. 밸브부재(24)는 안내부재(72) 및 슬라이드(102)에 대해 자유로이 회전가능하여 축선 주위로의 밸브부재의 회전에 대한 마찰저항은 극히 미미하다.

밸브부재가 분리된 후, 포트(45, 46)는 챔버(30a)와 링(52)에서 상호 연통되고, 제어밸브(90)는 챔버(30a, 30b)를 연통한다. 밸브부재를 가로지르는 차압은 실질적으로 감소되어 밸브부재(24)가 축에 대해 자유로이 회전되는 분리상태로 존재하는 경향이 있다.

도시된 전환밸브에서 제어밸브(90)는 슬라이드구조체(140)에 수용되는 제 1 및 제 2밸브요소(160, 162), 밸브부재통로(62)에서 밸브부재안내면(58a)을 거쳐 챔버(30b)로 연장되는 구멍통로(vent passage; 164)를 포함한다. 각각의 밸브요소(160, 162)는 각 슬라이드구조체 안내구멍(166)내에 수용되는 포핏(poppet)으로 도시되어 있다(제 3도 내지 제 6도 참조). 포핏(160)은 슬라이드구조체 중심축선(70)에 대해 각각 90° 이상 이격되어 위치한다. 밸브부재(24)가 제 1위치에 있을 때 포핏은 구멍통로(164)를 막는다(제 3도). 밸브부재가 제 2위치에 있을 때 포핏(162)은 구멍통로(164)를 막는다(제 6도). 포핏은, 항상 각 포핏의 끝에 밀접하게 정렬되거나 맞물려 있는 안내부재스커트(80)(제 3도 내지 제 6도에는 도시되지 않음, 제 1도 참조)에 의해 각각의 구멍(166)내에 구속된다.

슬라이드구조체(102)는 밸브안내부면(58a)을 따라 포핏(160)을 활주시켜 구멍통로(164)를 개방시키도록 제 3도의 위치에서 제 4도의 위치로 이동된다. 밸브구조체가 완전하게 90° 회전하여, 제 2위치(제 5도 A-C참조)로 축방향 정렬하게 되며, 슬라이드구조체(140)는 동시에 포핏(162)을 구멍통로(164)를 폐쇄시키는 위치로 이동시킨다. 개방된 구멍통로(164)는 챔버(30b)를 저압유도채널(62)로 연결시켜 챔버(30b)의 압력은 컴프레서 흡입 압력수준으로 즉시 감소된다. 이어서 밸브 구조체는 분리되어 축선(70)에 대해 90° 회전한다. 액츄에이터 기구는 밸브부재가 회전된 후 구멍통로를 폐쇄시키기 위해 포핏(162)을 이동시킴으로써 구멍통로(164)를 다시 닫도록 제어밸브(90)를 구동시킨다.

냉매흐름이 전환되야 할때, 밸브부재(24)는 제 1위치로 복귀한다(제 3도). 솔레노이드(100)는 제 5도의 위치에서 제 3도의 위치로 슬라이드(102)를 이동시킨다. 포핏(162)은 슬라이드와 함께 이동하여 구멍통로(164)를 개방시키는 한편, 포핏(160)은 밸브부재가 완전하게 회전했을 때 구멍통로(164)를 폐쇄하는 위치로 이동한다. 어떠한 포핏이 통로(164)와 맞물려져서 통로(164)를 밀봉하게 되면, 구멍 통로(164)는 차압에 의해 단단하게 밀착되어짐에 유의하여야 한다. 포핏은 밸브안내면(58a)에 대하여 낮은 미끄럼 마찰계수를 갖는 플라스틱재료로 제작된다. 통로(164)가 개방될 때 포핏에 가해지는 차압은 포핏운동을 심각하게 방해하지는 않는다.

액츄에이터기구(92)는 축선(70)에 대하여 제 1위치 및 제 2위치사이의 전후로(제 3도 및 제 6도 참조) 분리된 밸브부재(24)를 회전시키고 다시 밸브부재를 결합시킨다. 액츄에이터 기구(92)는 유압 응답식 구동피스톤 어셈블리(170)와 연관 캠 트랜스미션(172)을 포함한다.

구동피스톤 어셈블리(170)는 축선(70)을 따라 캠 트랜스미션 요소를 왕복 운동시킨다. 구동피스톤어셈블리(170)는 밸브부재(24)에 수용되는 구동피스톤(180),밸브부재(24)와 구동피스톤사이에서 작용하는 피스톤스프링(182), 피스톤스프링을 포함하는 피스톤챔버(186)를 형성하기 위해 밸브부재와 피스톤사이를 밀봉시키는 피스톤밀봉체(184)를 포함한다. 통로(188)(제 3도 내지 제 6도)는 항상 유도채널(62)을 피스톤챔버(186)에 연결한다. 밸브부재 시팅면(60)과 피스톤챔버(186)사이에 연장된 유체통로(189)에 의해 오직 밸브부재가 이탈되었을 때에만 챔버(30a)와 피스톤챔버(186)가 연결된다.

구동피스톤(180)은 밸브부재(24)에 대하여 축방향으로 왕복운동하도록 배치된다. 도시된 피스톤은 밸브부재면(58a)의 원통형 개구부(190)내에 설치된 일반적인 컵형상의 원통부재이다. 피스톤 스프링(182)은 피스톤내에서 개구부(190)로 돌출된 스프링 안내부(192)를 둘러싼 나선형 압축스프링이다.

밸브부재(24)가 제 1위치 또는 제 2위치에 있고 두 챔버(30a, 30b)는 컴프레서 배출압력 수준에 있을 때, 피스톤(180)은 개구부(190)로 충분하게 가압되어지고, 스프링(182)을 충분히 압축한다. 피스톤챔버(186)의 압력은 컴프레서 입구수준으로 유지되기 때문에 피스톤은 통로(188)을 거쳐 유체통로(62)로 가압된다. 피스톤(180)을 가로지르는 차압에 의해, 스프링힘과 스프링밀봉체(184)에 의해 야기되는 운동에 대한 마찰저항을 초과하는 힘이 발생한다.

피스톤밀봉체(184)는 피스톤에서의 누출을 방지하기 위해 밸브부재 개구부(190)의 원통벽에 밀봉 결합된다. 바람직하게는 밀봉체가 피스톤자체에 연속적으로 몰딩된 유연한 외주 립(lip)이다. O-링과 같은, 여타의 밀봉체도 사용될 수 있다. 피스톤스프링(182)은 밀봉체(184)에 의한 왕복운동에 대한 마찰저항을 극복하고, 피스톤이 차압력을 받지 않았을 때 피스톤을 가동시키기에 충분한 힘을 가한다.

밸브부재(24)가 분리되었을때, 챔버(30b)의 압력은 실질적으로 밸브부재 유도 채널(62)내의 압력과 같아져서 피스톤(180)은 차압력을 받지 않는다. 따라서 피스톤(180)에 작용하고 스프링(182)에 반대되는 압력이 제거된다. 이어서 피스톤 스프링(182)에 의해 피스톤이 밸브부재 개구부(190)에서 스핀들부재(74)쪽으로 가압된다. 저장된 스프링에너지에 의한 피스톤 운동에 의해 캠 트랜스미션(172)이 밸브부재를 회전하게 된다. 피스톤의 이러한 상태가 제 5도 A-C에 도시되어 있다.

하우징(22)에 대하여 밸브부재가 회전되도록 캠트랜스미션(172)이 슬라이드(102)와 밸브부재(24)사이에서 작용한다. 피스톤(180)은 텅(tongue)과 슬롯(slot)구조에 의해 효과적으로 스핀들부재에 고정되어 밸브부재에 대한 상대회전 운동이 제한된다. 스핀들부재에는 대응 피스톤슬롯에 맞물리는 텅(194)이 제공된다(제 1도). 또한 스핀들 부재에는 대응 피스톤 텅을 수용하는 슬롯(196)(제 1도)이 제공된다.

피스톤이 밸브부재(24)로부터 상승함에 따라 캠트랜스미션(172)은 밸브부재의 타위치에 정렬되도록 밸브부재를 회전시킨다. 캠트랜스미션(172)은 구동피스톤(180)의 반대측에 형성된 캠면 또는 캠경사면(ramp; 200,202), 슬라이드(102)상에 형성된 직경방향에서 대향된 위치에 있는 캠종동부(cam followers; 204, 206)를 포함한다. 캠경사면(200)과 종동부(204)는 축선(70)에 대하여 일방향으로 밸브부재(24)가 회전되도록 서로 결합될 수 있다. 캠경사면(202)과 종동부(206)는 축선에 대하여 반대방향으로 밸브부재가 회전되도록 서로 결합될 수 있다.

캠면(cam face; 200)은 피스톤(180)의 폐쇄단부로부터 피스톤의 타단의 피스톤 밀봉체(184)로부터 축방향으로 이격된 위치로 피스톤의 외면을 따라 연장되는 나선형 경사면이다. 피스톤이 행정에 따라 이동될 때, 경사면와 종동부(204)사이의 결합위치가 피스톤축선(70)에 대해 90° 원호로 회전되도록 캠경사면(200)는 제작된다.

캠면(202)은 피스톤(180)의 폐쇄단부로부터 피스톤의 타단의 피스톤밀봉체(184)로부터 축방향으로 이격된 위치로 피스톤의 외면을 따라 연장되는 나선형 경사면이다. 캠경사면(202)과 종동부(206)사이의 결합궤적은 피스톤이 행정을 완성할 때, 피스톤축선(70)에 대해 90° 원호로 회전된다. 캠경사면(200, 202)의 나선각도는 서로 같지만 그들의 비틀림방향은 반대이다. 따라서, 피스톤 밀봉체에 인접한 캠경사면의 단부에서 캠경사면은 상호 근접하고, 반대쪽에서는 돌출피스톤 단부에서 상호 인접한다.

각각의 캠경사면(200, 202)에 결합되도록, 각각의 캠종동부(204, 206)는 슬라이드구조체(140)의 내주면에서 내측반경방향으로 돌출연장된다. 캠종동부(204, 206)는 캠트랙과 결합되도록 스핀들부재측벽의 여유개구부(208)(제 1도)를 통과하여 연장된다. 여유개구부(208)는 커서 밸브부재 및 스핀들부재가 캠종동부에 방해받지 않고 교대위치 사이에서 회전할 수 있게 한다. 밸브(10)가 조립될 때 종동부는 스핀들부재베이스(82)의 슬롯(82a)을 통과한다.

밸브부재(24)가 제 1위치(제 3도)에 있고 시스템흐름이 전환되야 할 때, 솔레노이드에는 에너지가 가해져서 캠종동부(204)가 돌출피스톤단부(제 4도)에서 캠경사면(200)에 맞물리도록 슬라이드(102)를 이동시킨다. 동시에 슬라이드(102)는 경사면(202)과의 정렬상태에서 벗어나도록 종동부(206)를 이동시킨다. 또한 슬라이드(102)는 통로(164)가 개방되도록 포핏(160)을 이동시키고 밸브부재(24)는 분리된다(제 5도 참조).

밸브부재(24)가 분리될 때, 피스톤스프링(182)은 실린더(190)밖으로 피스톤(180)을 가압하고 밸브부재(24)는 회전하여 제 2위치로 정렬된다(제 6도). 피스톤(180)이 밸브부재 개구부(180)에서 나올 때, 캠경사면(200) 및 종동부(204)는 서로 결합되어 운동한다. 슬라이드(102)는 하우징 어셈블리(22)에 대해 회전하지 않도록 고정되고, 피스톤(180)은 밸브부재(24)에 대해 회전하지 않도록 고정된다. 따라서, 90° 각도의 접촉결합을 통해, 종동부(204)와 캠경사면(200)사이의 반작용력이 축선(70)주위로 밸브부재를 회전시킨다. 분리된 밸브부재는 제 2위치(제 6도)로 이동된다.

도시된 밸브(20)에서, 피스톤(180)은 캠경사면(200, 202)(도 1참고)로부터 외측반경방향으로 동일한 로브(lobe)형의 캠요소(210)를 가진다. 피스톤이 행정의 종점에 이를 무렵 경사면(200)와 종동부(204)가 맞물리면서 하나의 캠요소(210)는 종동부(206)와 상호 작용한다. 피스톤이 행정을 완료하여 밸브부재로부터 완전하게 연장될 때, 캠요소(210)는 관련 종동부(204, 206)를 안내하는 축방향으로 연장된 캠슬롯(211)을 각각 제공한다.

밸브부재(24)가 최초 분리되고 액츄에이터 기구가 최초로 밸브부재를 회전시킬 때, 통로(189)는 개방되며, 시스템으로부터 챔버부(30a)로 도입되는 고온고압의 기화냉매에 직접적으로 노출된다. 통로(189)는 고압가스의 일부를 피스톤챔버(186)로 도입시키며, 여기서 고압가스는 적어도 최초에는 유효하게 스프링(182)의 피스톤 가동력을 보충한다.

밸브부재가 회전을 완료하고 제 2위치로 정렬될 때, 액츄에이터(28)는 다음의 2개의 독립적 방식중의 하나 또는 둘 모두의 방식으로 밸브부재(24)를 재안착시킨다. 첫째, 액츄에이터 기구는 밸브부재를 시트(61)로 결합시키는 힘을 가한다. 둘째, 밸브부재가 회전을 종료할 때 제어밸브(90)는 밸브부재를 가로지르는 밸브시팅 차압이 재확립되도록 작동한다.

피스톤(180)이 밸브부재(24)에 대한 행정을 완료하였을 때, 액츄에이터 기구는 하우징 어셈블리(22)에 대한 축방향이동을 제한하면서 밸브부재를 시트(61)위로 가압한다. 결과적으로, 밸브부재(24)는 하우징어셈블리내에서 시트(61)상으로 축 방향으로 이동한다. 바람직하게는, 피스톤(180)은 하우징 엔드 캡(34)에 결합되고, 이축을 통과하여 돌출되는 막대형 연장부(215)를 포함한다. 밸브부재(24)는, 피스톤(180)이 행정의 종점에 도달하기 전에 또한 피스톤 연장부(215)가 엔드 캡과 결합되기 전에 자신의 회전을 완료한다. 피스톤의 행정이 계속됨에 따라, 연장부(215)는 엔드 캡에 결합되고 하우징어셈블리에 대한 피스톤부재의 후속 축방향운동을 제한한다. 압축스프링(182)은 피스톤과 밸브부재사이에서 계속적으로 반발되어져서 밸브시팅 반발력이 밸브부재를 시트(61)로 안착시키도록 밸브부재에 가해진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각 캠경사면(200, 202)의 표면은 로브형 캠(210)의 표면과 일체로 형성되어, 각 축방향연장 캠슬룻(211)의 일부를 형성한다. 각 캠슬롯(211)의 베이스는 피스톤밀봉체(184)에 인접위치한 축방향 정지면(217)에 의해 형성된다. 캠종동부(204, 206)는 축방향 정지면과 결합되어 밸브부재로부터의 피스톤의 추가운동을 방지한다. 축방향연장 캠슬롯(211)은 밸브 부재가 90° 회전한 후 캠종동부를 수용하고, 피스톤이 밸브부재에 대해 축방향으로 행정을 계속할 수 있게 한다. 축방향 연장캠슬롯(211)은 밸브부재에 대한 여하한 방향으로의 회전에 대해 피스톤을 구속하는바, 만약 그렇지 않으면 시트(61) 및 제어밸브(90)에 밸브부재를 일치시키지 못한다.

비록 액츄에이터기구에 의해 제공된 밸브시팅력은 최초에는 스프링(182)에 의해 생성된 시팅력으로 제한되지만, 결국 챔버(30b)의 압력이 생겨서 강력한 차압에 의한 시팅력으로 스프링의 힘을 보강한다.

액츄에이터 기구(92)는 밸브부재를 90° 회전시켜 구멍통로(164)가 포핏(162)에 의해 커버되고 밀봉폐쇄되는 위치로 이동되게 함으로써, 제어밸브(90)를 작동시킨다. 이에 의해 챔버(30b)와 저압유도채널(62)사이의 연결이 막힌다. 흐름억제링(52)을 통과하는 제한된 냉매흐름 때문에 챔버(30b)의 압력은 컴프레서 흡입압력 수준으로 증가한다. 밸브부재(24)에 가해지는 결과적인 차압에 의해 밸브부재가 제 2위치에 재안착된다(제 6도).

밸브부재(24)가 재안착될 때, 피스톤챔버(186)는 통로(188)를 거쳐 컴프레서흡입압으로 다시 연결된다. 피스톤(180)은, 스프링(182)에 의해 피스톤에 가해진 힘을 훨씬 능가하는 [챔버부(30a)의 고압과 피스톤챔버(186)의 저압사이의] 차압를 받는다. 따라서, 피스톤은 밸브부재 개구부(190)로 복귀되어, 스프링(182)을 충분히 압축시킨다. 피스톤(180)이 밸브부재 개구부내로 강제될 때, 캠면(200, 202) 및 각 종동부(204, 206)는 결합이 해체되고, 밸브부재를 가동시키도록 정렬되지 않기 때문에 밸브부재가 회전하지 않음에 유의해야 한다.

냉매흐름이 재차 전환되야 한다면, 솔레노이드(100)가 단락된다. 슬라이드(102)는 제 6도의 위치로부터 종동부(206)를 캠경사면(202)에 일치시키도록 이동된다. 포핏(162)는 구멍통로(164)로부터 이동하여 밸브부재를 분리시킨다. 피스톤(180)을 가로지르는 차압은 제거되고 피스톤(180)이 밸브부재 개구부(190)에서 나온다.

피스톤이 행정을 통하여 이동될 때, 캠경사면(202) 및 종동부(206)는 결합되어 상호연관되어 운동한다. 슬라이드(102)는 하우징 어셈블리(22)에 대한 회전이 방지되도록 고정되고 피스톤(180)은 밸브부재에 대한 회전이 방지되도록 고정된다. 따라서, 종동부(206)와 캠경사면(202)사이의 반작용력은 캠경사면(202)에 의해 형성된 완전한 90° 각으로 밸브부재를 축선(70)주위로 회전시킨다. 여전히 분리된 상태의 밸브부재(24)는 제 1위치(제 3도)로 이동하여 정렬된다.

피스톤(180)은 행정을 계속해서, 연장부(215)를 하우징어셈블리 엔드 캡에 결합시켜서, 피스톤 스프링(182)이 효과적으로 밸브부재를 가압하여 시트(61)에 결합되게 한다. 피스톤이 행정을 계속하면, 캠종동부(204, 206)는 각자의 축방향 캠슬롯(211)으로 이동한다. 캠슬롯(211)은 밸브부재가 시트로 이동될 때, 밸브부재의 회전방지를 보장한다.

분리된 밸브부재가 최초에 제 3도의 위치에 있을 때, 포핏(160)은 구멍통로(164)를 차단하여 챔버부(30b)는 더이상 유도채널(62)에 연통되지 않는다. 제한된 냉매흐름이 억제링(52)을 통과하면서, 챔버부(30b)압력이 컴프레서 입구 압력수준으로 증가된다. 챔버부(30b)의 증가압력은 밸브부재가 확고하게 시트(61)(제 3도)에 결합되도록 밸브부재에 가해지는 차압을 발생시킨다. 가해진 차압에 의해 스프링힘에 대해 역방향으로, 피스톤(180)은 밸브부재 개구부내로 강제 복귀된다.

본 발명에 따른 밸브(20)의 구조 및 작용은 밸브가 전환이동을 완료하지 못하는 심각한 위험없이 다양한 크기의 냉동장치 종류에 이를 이용할 수 있게 한다. 그 이유는 본 발명에 따른 밸브는 전환을 완성시키기 위해 냉동장치의 연속적인 차압의 존재에 의존하지 않기 때문이다. 컴프레서(C)가 막 정지된 때 비교적 소용량 장치(S)에서 전환이 요구된다고 가정하자. 솔레노이드(100)는 제어밸브(90)를 가동시켜 밸브부재(24)를 분리한다. 시스템의 고압측 및 저압측은 분리된 밸브부재를 거쳐 연통된다. 시스템(S)은 작기 때문에 냉매를 거의 포함하지 않고 열교환기도 작다. 따라서 시스템압력은 신속하게 균등해진다. 그럼에도 불구하고, 밸브부재(24)는 스프링(182)에 저장된 에너지에 의해 다른 위치로 정렬되도록 회전되고, 피스톤(180)이 행정을 완성할 때 스프링힘에 의해 재결합된다. 제 2도에 이러한 밸브상태가 도시되어 있다. 컴프레서가 다시 "on"상태로 되면, 냉매압력은 챔버(30a, 30b)에 점진적으로 형성되어 밸브부재를 강력하게 결합시키고 다음의 전환행정을 완성시킬 수 있는 힘이 스프링(182)에 저장되도록 다시 피스톤(180)을 압축시키는 차압을 생성한다.

게다가, 밸브부재(24)가 각 위치로 이동될 때 분리된 상태에 있기 때문에, 고강도의 내구성 있는 연마시트 및 밸브슬라이드면이 필요치 않다. 밸브(20)의 대부분의 구성요소는 몰딩된 플라스틱부품으로 제작될 수 있다. 기본적으로 하우징 어셈블리, 유관, 솔레노이드 및 스프링은 금속으로 제작된다. 이를 제외한 부품은 플라스틱제이다. 새로운 밸브를 제작하는데 소요되는 노동력 및 비용은 공지의 밸브보다 훨씬 줄어든다.

본 출원에서는 본 발명에 따른 하나의 실시예에 대해서만 상세히 개시하고 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 본 발명의 기술분야의 전문가에게는 다양한 변형예 및 응용예가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 정신 및 청구범위의 영역내에서 이루어지는 모든 응용예가 본 발명에 속한다.

제 1도는 개략적으로 도시된 냉동장치에 연결된 본 발명에 따른 전환밸브의 전개사시도,

제 2도는 시스템내의 흐름방향을 전환시키기 위해 밸브부재의 이동운동이 완료되었을 때 또는 컴프레서가 중지되어 시스템 압력이 균일화되었을 때의 제 1도에 도시된 밸브의 단면도,

제 2A도는 제 2도의 2A-2A선이 표시하는 평면에서 바라본 개략도,

제 3A도는 제 3B도의 3A-3A선이 표시하는 평면에서 바라본 개략 단면도,

제 3B도는 간단명료한 도시를 위해 일부 밸브구성요소가 생략된 채로, 일 작동상태에 있는 밸브가 개략적으로 도시된 제 2도와 유사한 단면도,

제 3C도는 제 3B도의 3C-3C선에 의해 표시되는 평면에서 본 개략단면도,

제 4A도는 제 4B도의 4A-4A선에 의해 표시되는 평면에서 본 개략단면도,

제 4B도는 간단명료한 도시를 위해 일부 밸브구성요소가 생략된 채로, 일 작동상태에 있는 밸브가 개략적으로 도시된 제 2도와 유사한 단면도,

제 4C도는 제 4B도의 4C-4C선에 의해 표시되는 평면에서 본 개략단면도,

제 5A도는 제 5B도의 5A-5A선에 의해 표시되는 평면에서 본 개략단면도,

제 5B도는 간단명료한 도시를 위해 일부 밸브구성요소가 생략된 채로, 일 작동상태에 있는 밸브가 개략적으로 도시된 제 2도와 유사한 단면도,

제 5C도는 제 5B도의 5C-5C선에 의해 표시되는 평면에서 본 개략단면도,

제 6A도는 제 6B도의 6A-6A선에 의해 표시되는 평면에서 본 개략단면도,

제 6B도는 간단명료한 도시를 위해 일부 밸브구성요소가 생략된 채로, 일 작동상태에 있는 밸브가 개략적으로 도시된 제 2도와 유사한 단면도,

제 6C도는 제 6B도의 6C-6C선에 의해 표시되는 평면에서 본 개략단면도,

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

S : 압축냉동시스템 C : 컴프레서

IX : 내부열교환기 OX : 외부열교환기

20 : 밸브 22 : 하우징어셈블리

24 : 밸브부재 26 : 밸브수용체

28 : 액츄에이터 30 : 내부챔버

36 : 포트형성 플레이트 40∼43 : 유관(flow tube)

45~48 : 냉매포트 52 : 흐름억제링

30a,b : 챔버 50 : 밸브체

52 : 밀봉링 58 : 밸브체 안내부

60 : 시팅면 61 : 시트

62∼64 : 냉매흐름채널 71 : 이축(trunnion)

72 : 안내부재 74 : 스핀들부재

76 : 평면 환형체 78 : 리브

80 : 스커트부 83 : 플랜지부

85a : 캠 85b : 래치면

90 : 제어밸브 100 : 솔레노이드

110 : 코일어셈블리 140 : 슬라이드 구조체

142 : 스프링 160, 162 : 밸브요소

170 : 피스톤 어셈블리 182 : 피스톤스프링

184 : 피스톤 밀봉체 200, 202 : 경사면

204, 206 : 캠종동부 215 : 피스톤연장부

Claims

증기압축 냉동시스템용 전환밸브에 있어서,

챔버벽을 통하여 상기 챔버내로 개방된 고압포트, 저압포트, 제 1 시스템포트 및 제 2시스템포트를 갖는 상기 챔버를 형성하는 하우징;

상기 고압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키면서 상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키는 제 1위치와, 상기 고압포트를 상기 제 1시스템포트오 연통시키면서 상기 저압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키는 제 2위치 사이에서, 상기 벽에 일반적으로 평행하게 변위 이동하도록 하우징내에 배치되는 밸브부재; 및

다른 위치로의 상기 변위이동을 용이하게 하기 위해 상기 제 1위치 또는 제 2위치로부터 상기 밸브부재를 분리(unseat)시켜 벗어나게 이동시키도록 상기 밸브 부재에 작용하는 순수 차압력(net differential pressure force)의 방향을 전환시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어지며,

상기 밸브부재는 제 1위치 및 제 2위치에 있을 때 상기 고압포트와 저압포트 사이의 연통(communication)을 차단하며,

상기 밸브부재는, 상기 고압포트와 저압포트 사이에서의 누출을 방지하기 위해 상기 제 1위치 또는 제 2위치에서 상기 밸브부재를 견고하게 안착시키는 순수 차압력을 받는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 1항에 있어서,

상기 액츄에이터는 상기 밸브부재가 일 위치에 안착되었을 때 폐쇄된 위치를 가지는 제어밸브를 포함하여 이루어지며,

상기 제어밸브는 상기 차압력의 전환 및 상기 밸브부재의 분리를 할 수 있도록 개방되는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 1항에 있어서,

상기 액츄에이터는, 상기 밸브부재가 분리되었을 때 상기 제 1위치 및 제 2 위치사이에서 상기 밸브부재를 이동시키는 밸브부재 액츄에이터 기구를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 3항에 있어서,

상기 액츄에이터 기구는 상기 밸브부재를 회전축선 주위로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 3항에 있어서,

상기 액츄에이터 기구는, 상기 밸브부재가 안착되었을 때는 로딩(loading)되어 있고 상기 밸브부재가 분리되었을 때는 언로딩(unloading)되어져서 상기 밸브부재를 이동시키도록 에너지를 공급하는 스프링수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
유체시스템내의 흐름방향을 전환하는 밸브에 있어서,

고압포트, 저압포트, 제 1 시스템포트 및 제 2시스템포트를 형성하는 하우징;

상기 하우징내에 밸브부재가 배치되며, 상기 밸브부재가 제 1위치에 안착되었을 때 상기 밸브부재는 상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키며, 상기 고압포트와 상기 저압포트사이에 누출을 차단하며, 상기 밸브부재를 상기 제 1 위치로 강하게 가압하는 차압에 의한 시팅력(seating force)을 받으며,

상기 밸브부재가 제 2위치에 안착되었을 때 상기 밸브부재는 상기 저압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키며, 상기 고압포트와 상기 저압포트사이에 누출을 차단하며, 상기 밸브부재를 상기 제 2위치로 강하게 가압하는 차압에 의한 시팅력을 받는 밸브부재; 및

상기 위치들사이에서 상기 밸브부재를 이동시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어지며,

상기 액츄에이터는 상기 제 1위치 및 제 2위치중 어느 하나의 위치에서 상기 밸브부재를 분리시키도록 상기 밸브부재상에 작용하는 차압력의 방향을 전환하도록 작동가능한 제어밸브와;

상기 밸브부재에 작용하여 상기 분리된 밸브부재를 이동시켜 상기 다른 위치로 정렬되도록 하는 액츄에이터 기구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 6항에 있어서,

상기 액츄에이터 기구는, 하우징에 대해 축선주위로 상기 밸브부재를 회전시키도록 작동하는 캠 트랜스미션(cam transmission)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 6항에 있어서,

상기 액츄에이터 기구는 상기 분리된 밸브부재를 이동시키는 유체압력에 반응하는 피스톤 어셈블리를 포함하여 이루어지며,

상기 피스톤 어셈블리는 인가되는 유체 차압의 변화에 응답하여 상기 하우징에 대해 왕복운동가능한 피스톤부재와; 한쪽 방향에서는 피스톤운동을 방해하고 대향방향에서는 피스톤운동을 행하는 스프링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 8항에 있어서,

상기 밸브부재가 이동된 후, 상기 스프링 및 상기 피스톤이 상호 작용하여 상기 밸브부재상에 시팅력을 인가하는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
냉동시스템에서의 흐름전환밸브에 있어서,

챔버를 형성하는 하우징;

상기 챔버내로 개방되고, 시스템냉매 컴프레서로부터 배출된 냉매를 상기 챔버와 연통시키는 고압포트와, 컴프레서의 입구를 상기 챔버와 연통시키는 저압포트와, 상기 챔버를 시스템의 열교환기들과 연통시키는 제 1시스템포트 및 제 2시스템포트를 포함하여 이루어지는 4개의 냉매포트;

상기 챔버내에 배치되고, 상기 저압포트와 상기 제 1시스템포트 및 제 2시스템포트 중 어느 하나와 교대로 연통시키는 흐름통로를 형성하는 밸브부재;

상기 저압포트와 상기 시스템포트들과 결합되고, 상기 흐름통로가 상기 저압포트와 상기 제 1시스템포트를 연통시키는 제 1위치에 상기 밸브부재가 위치할 때 상기 밸브부재를 밀봉결합하고, 상기 흐름통로가 상기 저압포트와 상기 제 2시스템 포트를 연통시키는 제 2위치에 상기 밸브부재가 위치할 때 상기 밸브부재를 밀봉결합하는 시트구조체; 및

상기 밸브부재와 상기 시트구조체를 분리시키는 이동경로를 따라 상기 제 1 위치와 제 2위치사이에서 상기 시트구조체에 대해 상기 밸브부재를 이동시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어지며,

상기 액츄에이터는, 상기 밸브부재가 상기 제 1위치 또는 제 2위치에 있을때, 상기 밸브부재와 상기 시트구조체를 가압하여 밀봉결합하도록 상기 밸브부재를 걸쳐 차압을 형성하고, 상기 밸브부재와 상기 시트구조체를 분리가능하도록 상기 차압을 제거하는 압력제어밸브을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
증기압축 냉동시스템용 전환밸브에 있어서,

일정 표면을 통해 챔버내로 개방된 고압포트, 저압포트, 제 1시스템포트 및 제 2시스템포트를 가지는 상기 챔버를 형성하는 하우징;

상기 고압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키면서 상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키는 제 1위치와, 상기 고압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키면서 상기 저압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키는 제 2위치 사이에서, 상기 표면에 일반적으로 평행하게 변위 이동하도록 하우징내에 배치되는 밸브부재; 및

상기 밸브부재를 분리시키고 상기 표면으로부터 이동시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어지며,

상기 밸브부재는 상기 표면에 대해 안착되며, 상기 제 1위치 및 제 2위치에 있을 때 상기 고압포트와 저압포트사이의 연통을 차단하며,

상기 밸브부재는, 상기 고압포트와 저압포트 사이에서의 누출을 방지하기 위해 상기 제 1위치 또는 제 2위치에서 상기 밸브부재를 견고하게 안착시키도록 작용하는 순수 차압력을 받으며,

상기 액츄에이터는, 분리된 밸브부재를 이동시켜 그 교대위치(alternative position)와 정렬시킨 후 상기 밸브를 재안착시키도록 상기 분리된 밸브부재에 작용하는 액츄에이터 기구를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
제 11항에 있어서,

상기 액츄에이터 기구는, 상기 밸브부재가 상기 순수 차압력을 받을 때 상기 밸브부재에 대해 제 1위치에 유지되고 상기 차압력이 제거된 경우 상기 밸브부재에 대해 제 2위치쪽으로 바이어스되는 액츄에이터부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
증기압축 냉동시스템용 전환밸브에 있어서,

챔버벽을 통해 상기 챔버내로 개방된 고압포트, 저압포트, 제 1시스템포트 및 제 2시스템포트를 가지는 상기 챔버를 형성하는 하우징;

상기 고압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키면서 상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키는 제 1위치와, 상기 고압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키면서 상기 저압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키는 제 2위치 사이에서, 상기 벽을 가로질러 연장하는 축선주위로 이동하도록 상기 하우징내에 지지된 밸브부재; 및

상기 밸브부재를 분리시키고 상기 벽으로부터 이동시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어지며,

상기 밸브부재는 상기 벽에 대해 안착되며, 상기 제 1위치 및 제 2위치에 있을 때 상기 고압포트와 저압포트사이의 연통을 차단하며,

상기 밸브부재는, 상기 고압포트와 저압포트 사이에서의 누출을 방지하기 위해 상기 제 1위치 또는 제 2위치에서 상기 밸브부재를 견고하게 안착시키도록 작용하는 순수 차압력을 받으며,

상기 액츄에이터는, 상기 제 1위치와 제 2위치사이에서 상기 축선주위로 상기 밸브부재를 왕복운동시키는 액츄에이터 기구를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
유체시스템내의 흐름방향을 전환하는 방법에 있어서,

포트들이 통과하여 개방되는 밸브시트를 거쳐 고압포트, 저압포트, 제 1시스템포트 및 제 2시스템포트를 밸브챔버와 연통시키는 단계;

제 1위치 및 제 2위치사이에서 밸브시트에 대해 이동하도록 상기 챔버내에 상기 밸브부재를 위치시키는 단계;

상기 밸브시트상의 제 1위치에서 상기 밸브부재를 상기 밸브시트에 안착시켜 밀봉 결합시키는 방향으로 상기 밸브부재에 차압력을 인가하는 단계;

상기 밸브부재가 제 1위치에 안착되었을 때, 상기 저압포트를 밸브부재 흐름 통로를 거쳐 상기 제 1시스템포트와 연통시키고, 상기 고압포트를 상기 챔버를 거쳐 상기 제 2시스템포트와 연통시킴으로써, 시스템을 통과하는 시스템유체를 일 방향으로 향하게 하는 단계;

상기 밸브부재를 제 1위치에서 제 2위치로 이동시키도록 상기 밸브부재를 바이어스하는 단계;

상기 밸브부재를 분리시킬 수 있도록 상기 차압력을 제거하는 단계;

상기 바이어싱력(biasing force)에 응답하여, 상기 밸브부재가 상기 시트로부터 분리되게 하는 이동경로를 따라 상기 제 1위치로부터 제 2위치로 상기 밸브부재를 이동시키는 단계;

상기 제 2위치에서 상기 밸브부재를 가압하여 상기 밸브시트와 결합하도록 하는 상기 차압력을 재형성시키는 단계; 및

상기 밸브부재가 상기 제 2위치에서 안착되었을 때, 상기 저압포트를 상기 밸브부재 흐름통로를 거쳐 제 2시스템포트와 연통시키고, 상기 고압포트와 상기 제 1시스템포트를 상기 챔버를 거쳐 연통시킴으로써, 시스템을 통과하는 유체의 흐름을 전환하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체시스템내의 흐름 방향을 전환하는 방법.
유체시스템내의 흐름방향을 전환하는 방법에 있어서,

포트들이 통과하여 개방되는 밸브시트를 거쳐 고압포트, 저압포트, 제 1시스템포트 및 제 2시스템포트를 밸브챔버와 연통시키는 단계;

상기 밸브시트에 대해 왕복이동하도록 상기 챔버내에 밸브부재를 위치시키고, 상기 밸브부재를 가압하여 상기 밸브시트에 안착시켜 밀봉결합하도록 상기 밸브부재에 제 1 차압력을 인가하는 단계;

시스템을 통과하는 시스템유체를 일 방향으로 향하게 하도록, 상기 밸브시트 상의 제 1위치에서 상기 왕복가능한 밸브부재를 안착시킴으로써 상기 저압포트를 상기 제 2시스템포트와 연통시키면서 상기 고압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키는 단계;

시스템을 통과하는 유체흐름을 전환하도록, 상기 밸브시트상의 제 2위치에서 상기 왕복가능한 밸브부재를 안착시킴으로써 상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키는 단계;

현재위치로부터 다른 위치로 이동하도록 상기 밸브부재를 바이어스시키는 단계;

상기 제 1 차압력을 제거하는 단계;

상기 밸브부재를 상기 밸브시트로부터 벗어나게 이동시키도록 상기 밸브부재에 제 2 차압력을 인가하는 단계;

상기 바이어싱력으로 상기 밸브부재를 상기 다른 위치쪽으로 이동시키는 단계; 및

상기 다른 위치에서 상기 밸브시트상에 상기 밸브부재를 안착시키고 상기 밸브부재를 바이어스하여 현재위치로부터 다른 위치로 이동시키도록, 상기 제 1 차압력을 재형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체시스템내의 흐름방향을 전환하는 방법.
고압포트를 제 1시스템포트 및 제 2시스템포트와 교대로 연통시키고, 저압포트를 제 2시스템포트 및 제 1시스템포트와 교대로 연통시키는 전환밸브의 작동방법에 있어서,

상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통되도록 제 1위치에 상기 밸브부재를 위치시키는 단계;

제 1밸브부재 압력영역을 저압포트와 연통시키고 대향하는 제 2 밸브부재 압력영역을 보다 고압측과 연통시킴으로써 상기 밸브부재를 걸쳐 제 1 차압을 형성하는 단계;

상기 제 1위치에서 시팅면에 대해 상기 밸브부재를 강제로 안착시켜, 상기 시팅면을 따른 상기 고압포트 및 상기 저압포트사이의 누출을 실질적으로 차단하는 단계;

상기 제 1 차압으로부터 얻어지는 밸브부재 가동에너지를 저장시키는 단계;

상기 밸브부재 시팅력에 기인한 저항을 최소화한 상태에서 상기 교대위치들 사이에서 상기 밸브부재이동이 가능하도록 상기 제 1 차압을 제거하는 단계;

상기 교대위치쪽으로 상기 밸브부재를 이동시킴으로써 저장된 가동에너지를 소비하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 16항에 있어서,

상기 제 1 차압으로부터 얻어진 밸브부재 가동에너지를 저장하는 단계는 가동스프링(actuating spring)을 로딩하는 것을 포함하여 이루어지며, 상기 교대위치 쪽으로 상기 밸브부재를 이동시킴으로써 저장된 가동에너지를 소비하는 단계는 상기 스프링을 언로딩하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 16항에 있어서,

상기 밸브부재를 이동시키는 단계는, 상기 시팅면을 가로질러 연장하는 축선 주위로 상기 밸브부재를 회전시키는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 18항에 있어서,

상기 시팅면으로부터 결합해제되도록 상기 밸브부재를 상기 축선의 연장방향으로 이동시키는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 16항에 있어서,

상기 교대위치에서 시팅면에 대해 상기 밸브부재를 강제 안착시키는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 16항에 있어서,

상기 밸브부재를 상기 시팅면으로부터 결합해제시키는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 21항에 있어서,

상기 밸브부재를 상기 시팅면으로부터 결합해제시키는 단계는, 상기 저압포트 및 대향하는 제 2밸브부재 압력영역을 연통시킴으로써 상기 밸브부재에 걸쳐 제2 차압을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 22항에 있어서,

상기 밸브부재에 걸쳐 상기 제 2 차압을 형성하는 것은, 상기 시팅면으로부터 상기 밸브부재를 결합해제시키도록 상기 밸브부재상에 작용하는 순수 차압력을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
저압포트를 제 2시스템포트와 연통시키면서 고압포트를 제 1시스템포트와 연통시키고, 저압포트를 제 1시스템포트와 연통시키면서 고압포트를 제 2시시스템포트와 교대로 연통시키는 전환밸브의 작동방법에 있어서,

상기 저압포트를 상기 제 1시스템포트와 연통시키도록 제 1위치에 상기 밸브부재를 위치시키는 단계;

제 1밸브부재 압력영역을 저압포트와 연통시키고 대향하는 제 2 밸브부재 압력영역을 보다 고압측과 연통시킴으로써 상기 밸브부재를 걸쳐 제 1 차압을 형성하는 단계;

상기 제 1위치에서 시팅면에 대해 상기 밸브부재를 강제로 안착시켜, 상기 시팅면을 따른 상기 고압포트 및 상기 저압포트사이의 연통을 실질적으로 차단하는 단계;

상기 제 1압력영역 및 제 2압력영역을 연통시켜 상기 차압을 실질적으로 변경하는 단계;

상기 밸브부재를 이동시켜 상기 시팅면으로부터 분리시키는 단계;

상기 밸브부재를 이동시켜 제 2위치에 병치시키는 단계; 및

상기 제 2위치에서 시팅면에 대해 상기 밸브부재를 안착시켜 상기 고압포트와 상기 저압포트사이의 연통을 실질적으로 차단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 24항에 있어서,

상기 밸브부재를 이동시키는 단계는, 상기 제 1위치와의 정렬상태로부터 벗어나 상기 제 2위치와 정렬되도록 상기 밸브부재를 회전시키는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 25항에 있어서,

상기 밸브부재를 이동시켜 상기 시팅면으로부터 분리시키는 단계는, 상기 밸브부재를 상기 회전축선의 연장방향으로 이동시키는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.
제 24항에 있어서,

상기 제 1 차압으로부터 얻어진 밸브부재 가동에너지를 저장하여 상기 밸브부재를 이동시키는데 상기 저장된 에너지를 사용하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전환밸브 작동방법.