KR100465554B1 - 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치 - Google Patents

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윤상혁
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Abstract

본 발명은 냉매와 같은 유체의 흐름을 개폐하는 다방 밸브식 밸브 개폐 장치에 관한 것으로, 크기의 증가를 최소화하면서 3 내지 5방 밸브로 구현할 수 있는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치를 제공한다.
즉, 본 발명은 피니온과 제 1 및 제 2 밸브 기어 사이에 각기 제 1 및 제 2 아이들 기어를 개재하고, 다양한 기어비를 획득하기 위해서 제 1 아이들 기어와 제 1 밸브 기어로 결치 기어를 사용함으로써, 3방 내지 5방 밸브로 구현할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 밸브 개폐 장치를 이용하여 4개의 유출관과 각기 연결된 4대의 냉각실의 온도를 제어할 수 있다.
그리고 피니온에서 돌출된 구동축과 유입관이 베이스의 중심 부분에 함께 설치될 수 있도록 홀더를 구동축과 유입관 사이의 개재한 후, 홀더에 유입관으로 유입되는 유체를 방사선상으로 분사할 수 있는 분사구를 형성함으로써, 유입관으로 유입된 유체의 치우침에 따른 불량을 해소할 수 있다.
또한 홀더의 분사구는 홀더의 중심으로 베이스에 양쪽에 형성된 유출구들을 향하고 있기 때문에, 유입관으로 유입된 유체를 유출구를 통하여 유출관쪽으로 효과적으로 배출시킬 수 있다.

Description

다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치{Device for opening and closing electronic valve for controlling multi room}
본 발명은 밸브 개폐 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동기 냉매와 같은 유체의 유로를 개폐 제어하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치에 관한 것이다.
냉장고, 김치 냉장고와 같은 냉동기는 콤프레셔를 통하여 냉매를 순환시켜 각 부분을 냉동시키는데 있는데, 이때 콤프레셔의 냉매의 유로를 개폐 제어하는 밸브 개폐 장치가 사용된다.
일반적인 밸브 개폐 장치는 솔레노이드 방식 또는 스테핑 모터 방식으로 밸브의 개폐를 제어하게 되는데, 솔레노이식 방식은 소비 전력과 소음에 문제점이 있기 때문에 현재는 주로 스테핑 모터 방식이 주류를 이루고 있다.
스테핑 모터 방식의 종래의 밸브 개폐 장치는, 공개특허공보 제2003-66611호, 공개특허공보 제2003-16176호, 공개특허공보 제2003-68405호 등에 개시되어 있다. 전술된 밸브 개폐 장치는 3방(유입:1, 유출:2) 밸브 개폐모드를 갖는다. 따라서 밸브 개폐 장치는 스테핑 모터의 구동에 따라서 4모드 형태로 밸브를 개폐한다.
예컨대 스테핑 모터 방식의 종래의 밸브 개폐 장치(100)는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 금속판을 프레스 성형한 베이스(10) 상에 구성되어 봉합 케이스(70)로 봉합되고, 봉합 케이스(70) 내의 로터(32)를 봉합 케이스(70)의 외측에 밀착시켜 주설한 스테이터(31)에 도시하지 않은 컴퓨터로 구동신호를 입력하여 로터(32)의 소정각도에서의 회전/정지를 제어한다.
로터(32)는 베이스(10)의 중심 부분을 관통하여 축지된 구동축(22)을 포함하며, 베이스(10)의 상부면에 근접한 구동축(22) 부분에 피니온(35)이 설치되어 있다.
베이스(10)의 중심 부분에서 양쪽에 각기 하나씩 베이스(10)를 관통하여 유출구(14, 16)가 형성되어 있으며, 유출구(14, 16)는 각기 유출관(92)과 연결되어 있다. 그리고 베이스(10)의 중심 부분에서 가장자리 근접한 상단쪽에 유입구(12)가 형성되어 있으며, 유입구(12)는 유입관(91)과 연결되어 있다.
이때 도 10에서 구동축(33)을 중심으로 우측에 위치하는 유출구를 제 1 유출구(14)라 하고, 좌측에 위치하는 유출구를 제 2 유출구(16)라 한다.
피니온(35)의 양쪽에 밸브 기어(61, 62)가 맞물리며, 밸브 기어(61, 62)의 아래에 고정되어 밸브 기어(61, 62)와 함께 회전하면서 유출구(14, 16)를 개폐하는 밸브 패드(21, 22)가 설치되어 있다. 물론 밸브 패드(21, 22)는 유출구(14, 16)가 형성된 베이스(10)의 상부면에 밀착되어 있다. 밸브 패드(21, 22)는 회전하면서 유출구(14, 16)를 개폐할 수 있도록 일측이 돌출되어 있다. 이때 제 1 유출구(14) 개폐에 관여하는 밸브 기어와 밸브 패드를 제 1 밸브 기어(61) 및 제 1 밸브 패드(21)라 하고, 제 2 유출구 개폐에 관여하는 밸브 기어와 밸브 패드를 제 2 밸브 기어(62) 및 제 2 밸브 패드(22)라 한다.
따라서 스테핑 모터(34)의 구동에 따른 피니온(35)의 회전에 따라서 양쪽의 밸브 기어(61, 62)가 동일한 방향으로 회전하면서 연속적으로 회전하게 되고, 그에 따른 밸브 기어(61, 62)에 각기 연결된 밸브 패드(21, 22) 또한 회전하면서 유출구(14, 16)는 표 1에 도시된 바와 같이 4모드 형태로 개폐한다. 표 1에서 "??" 밸브 열림을 나타내고, "X"는 밸브 닫힘을 나타낸다.
제 1 유출구 제 2 유출구
도 10의 (a) ?? O
도 10의 (b) X O
도 10의 (c) X X
도 10의 (d) O X
그런데 종래의 밸브 개폐 장치(100)는 피니온(35)에 직접 제 1 및 제 2 밸브기어(61, 62)에 연결되어 제 1 및 제 2 밸브 기어(61, 62)가 연속적으로 회전하면서 제 1 및 제 2 유출구(14, 16)을 개폐하기 때문에, 3방 밸브 이상 예컨대, 4방 또는 5방 밸브로 구현하기에는 적합한 구조가 아니다. 즉, 제 1 및 제 2 밸브 기어(61, 62)를 피니온(35)에 직접 연결하여 4방 또는 5방 밸브로 구현할 경우, 밸브 기어의 크기가 상당히 커져 전체적인 밸브 개폐 장치 매우 커지게 된다.
그리고 원판 형태의 베이스(10)에서 베이스(10)의 중심 부분에 대해서 유입관(91)이 편향되어 있기 때문에, 냉매와 같은 유체의 치우침이 발생되어 제 1 및 제 2 유출구(14, 16)으로 냉매가 효과적으로 유출되지 못하는 문제도 발생되고 있다.
물론 유입관(91)을 베이스(10)의 중심 부분에 설치하면 이와 같은 문제는 해결할 수 있겠지만, 베이스(10)의 중심 부분에는 스테핑 모터의 구동축(33)이 삽입되어 축지된 구조를 갖기 때문에, 베이스(10)의 중심 부분에 유입관(91)을 설치할 수가 없었다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 3방 내지 5방 밸브로 구현할 수 있는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 베이스의 중심 부분에 유입관을 설치할 수 있도록 하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 베이스를 확대하여 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 1의 제 1 밸브 패드를 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 1의 제 2 밸브 패드를 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 1의 제 1 아이들 기어를 보여주는 정면도이다.
도 7은 도 1의 제 1 밸브 기어를 보여주는 사시도이다.
도 8a 내지 도 8p는 도 1의 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치의 작동 상태를 나타내는 평면도이다.
도 9는 종래기술에 따른 밸브 개폐 장치를 보여주는 부분 단면도이다.
도 10은 도 9의 밸브 기어의 회전에 따른 밸브 패드가 유출구를 개폐되는 상태를 보여주는 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명*
110 : 베이스 112 : 유입구
113 : 끼움 구멍 114, 116 : 유출구
115, 117 : 밸브실 121, 122 : 밸브 패드
123, 124 : 요철부 130 : 밸브 구동부
131 : 스테이터 132 : 로터
133 : 구동축 134 : 스테핑 모터
135 : 피니온 140 : 회전 전달부
151, 152 : 아이들 기어 153, 154, 163, 164 : 회전축
161, 162 : 밸브 기어 170 : 봉합 케이스
171 : 봉합 공간 180 : 홀더
181 : 삽입구 182 : 분출구
183 : 판스프링 191 : 유입관
192, 193 : 유출관 200 : 밸브 개폐 장치
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피니온과 밸브 기어 사이에 아이들기어를 개재하여 3방 내지 5방 밸브로 구현할 수 있는 기어비를 획득할 수 있고, 피니온에서 돌출된 구동축과 유입관이 베이스의 중심 부분에 설치될 수 있도록 구동축과 유입관의 양단이 설치될 수 있는 홀더를 구비한 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치를 제공한다.
즉, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태에 따른 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치는, 유체를 유입시키는 유입관과 연결되는 유입구가 중심 부분에 형성되고, 상기 유입관을 통하여 유입된 유체를 유출시키는 유출관과 연결되는 다수개의 유출구가 상기 유입구를 중심으로 양쪽에 방사선상에 형성된 베이스와; 양쪽의 상기 유출구가 형성된 부분에 각기 밀착되어 상기 유출구를 개폐하는 밸브 패드와; 상기 밸브 패드를 구동시키는 밸브 구동부와; 상기 밸브 구동부으로부터 상기 밸브 패드에 회전력을 전달하는 회전 전달부와; 상기 베이스의 상부에 설치되어 상기 베이스에 형성된 밸브 패드, 밸브 구동부 및 회전 전달부를 봉합하는 봉합 공간이 형성된 봉합 케이스;를 포함하며,
상기 베이스 중심의 유입구로 유입된 유체는 방사선상에 설치된 열린 상기 유출구로 균일하게 유출되는 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 밸브 구동부는, 봉합 케이스에 내설되며 베이스의 유입관을 향하여 구동축이 뻗어 있는 로터와, 로터가 설치된 봉합 케이스의 외주면에 설치된 스테이터를 포함하는 스테핑 모터와, 구동축에 삽입 설치된 피니온을 포함한다.
본 발명에 따른 밸브 개폐 장치는, 유입구에 끼워지며 상부에 구동축의 끝단부가 삽입되어 축지되며, 하부에 유입관이 소정의 깊이로 삽입되는 삽입구가 형성되어 있고, 삽입구와 연결되어 양쪽의 유출구를 향하여 분사구가 형성된 홀더를 포함한다.
본 발명에 따른 회전 전달부는, 피니온에 연결되는 한 쌍의 아이들 기어와, 아이들 기어에 각기 연결되며 밸드 패드와 각기 회전축으로 연결되는 밸브 기어와, 밸브 기어와 밸브 패드에 개재되는 압축 스프링을 포함한다.
본 발명에 따른 밸브 개폐 장치에 있어서 유출구는 유입구를 중심으로 양쪽에 각기 두 개씩 밸브 패드 아래에 설치된다.
본 발명에 따른 밸브 패드는 유출구를 개폐할 수 있도록 가장자리 둘레에 다수개의 요철부가 형성되어 있다.
본 발명에 따른 밸브 기어는 상단에 불연속적으로 결치가 형성되고, 하단은 완치가 형성된 결치 기어이다.
본 발명에 따른 아이들 기어 중 하나는 결치 기어이며, 결치인 아이들 기어는 상단은 피니온에 연결될 수 있는 완치가 형성되고, 밸브 기어와 맞물리는 하단에 불연속적으로 결치가 형성되어 있다. 이때 아이들 기어의 결치는 밸브 기어의 결치와 접촉하는 상단 결치와, 밸브 기어의 완치에 근접할 수 있도록 상단 결치의 외경보다는 작게 형성된 하단 결치를 포함한다.
본 발명에 따른 결치인 아이들 기어에 의해 구동되는 밸브 패드는 원을 16등분 했을 때를 가정하면, 반시계 방향으로 4등분은 철부로 형성되고, 다음 4등분은 요부로 형성되고, 나머지 8등분은 철부와 요부가 각기 2등분식 순차적으로 형성될수 있다.
그리고 완치인 아이들 기어에 의해 구동되는 밸브 패드는 원을 16등분 했을 때를 가정하면, 반시계 방향으로 철부부터 시작해서 철부와 요부가 각기 2등분식 8등분이 형성되고, 나머지 8등분은 요부와 철부가 각기 1등분식 순차적으로 형성될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치(200)의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 부분 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 베이스(110)를 확대하여 보여주는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치(200)는 피니온(135)과 밸브 기어(161, 162) 사이에 아이들 기어(151, 152)를 개재하여 유체의 흐름을 최대 16모드로 조절할 수 있는 5방(유입:1, 유출:4) 밸브로 구현되는 밸브 개폐 장치이다. 그리고 밸브 개폐 장치(200)로 유체로 제공하는 유입관(191)이 베이스(110)의 중심 부분에 설치되어 유체의 편향을 해소할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐 장치(200)는 베이스(110), 밸브 패드(121, 122), 밸브 구동부(130), 회전 전달부(140) 그리고 봉합 케이스(170)를 포함한다. 베이스(110)는 유체를 유입시키는 유입관(191)과 연결되는 유입구(112)가 중심 부분에 형성되고, 유입관(191)을 통하여 유입된 유체를 유출시키는 유출관(192, 193)과 연결되는 다수개의 유출구(114, 116)가 유입구(112)를 중심으로 양쪽에 방사선상에 형성되어 있다. 밸브 패드(121, 122)는 양쪽의 유출구(114, 116)가 형성된 부분에 각기 밀착되어 유출구(114, 116)를 개폐한다. 밸브 구동부(130)는 밸브 패드(121, 122)를 구동시킨다. 회전 전달부(140)는 밸브 구동부(130)로부터 밸브 패드(121, 122)에 회전력을 전달한다. 그리고 봉합 케이스(170)는 베이스(110)의 상부에 설치되어 베이스(110)에 설치된 밸브 패드(121, 122), 밸브 구동부(130) 및 회전 전달부(140)를 봉합하는 봉합 공간(171)이 형성되어 있다. 이때 베이스(110) 중심의 유입구(112)로 유입된 유체는 편향됨이 없이 방사선상에 설치된 열린 유출구(114, 116)로 균일하게 유출된다.
본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐 장치(200)에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하면, 베이스(110)는 중심 부분에 홀더(180)가 삽입 설치될 수 있는 끼움 구멍(113)이 형성되어 있다. 끼움 구멍(113)을 중심으로 양쪽에 밸브 패드(121, 122)가 설치되는 밸브실(115, 117)이 오목하게 형성되어 있다. 한편 일측의 밸브실(115)을 제 1 밸브실이라 하고, 타측의 밸브실(117)을 제 2 밸브실이라 한다.
이때 홀더(180)는 상부에 밸브 구동부(130)의 구동축(133)의 끝단부가 삽입되어 축지되며, 하부에 유입관(191)이 소정의 깊이로 삽입되는 삽입구(181)가 형성되어 있고, 삽입구(181)와 연결되어 양쪽의 유출구(114, 116)를 향하여 유체를 분사하는 분사구(182)가 형성되어 있다. 즉, 삽입구(181)와 분사구(182)는 영문자 "T"자 형태로 구현되며, 삽입구(181)는 구동축(133)과 동일 축 상에 형성되어 있다.
여기서 삽입구(181)와 분사구(182)가 유체의 유입구(112)를 형성하며, 분사구(182)는 밸브실(115, 117)을 향하여 유체를 분사한다.
그리고 밸브실(115, 117)은 홀더의 분사구(182)를 통하여 분사된 유체가 유출구(114, 116)를 통하여 효과적으로 빠져나갈 수 있도록 베이스(110)의 상부면에서 안쪽으로 움푹 들어간 포켓 형태로 형성되며, 밸브실(115, 117)에는 각기 두 개의 유출구(114, 116)가 바닥면을 관통하여 형성되어 있다. 이때 유출구(114, 116)는 끼움 구멍(113)의 중심과 밸브실(115, 117)의 중심을 연결하는 가상의 제 1 선상에서 밸브실(115, 117)의 중심을 연결하며 제 1 선에 수직한 제 2 선 상의 양쪽에 형성하는 것이 바람직하다. 물론 밸브실(115, 117)의 바닥면을 통하여 삽입된 유출관(192, 193)이 유출구(114, 116)에 각기 연결된다.
그 외 제 1 및 제 2 밸브실(115, 117)의 중심 부분에 밸브 기어(161, 162)의 회전축(163, 164)이 각기 축지되는 홈(115a, 117a)이 형성되어 있다. 그리고 베이스의 밸브실 사이의 영역에 아이들 기어(151, 152)의 회전축(153, 154)이 축지되는 홈(115b, 117b)이 형성되어 있다.
밸브 패드(121, 122)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 원판 형태로서, 16 모드로 유출구(114, 116)를 개폐할 수 있도록 가장자리 둘레에 다수개의 요철부(123, 124)가 형성되어 있다. 밸브 패드(121, 122)는 제 1 밸브실(115)에 설치되는 제 1 밸브 패드(121)와, 제 2 밸브실(117)에 설치되는 제 2 밸브 패드(122)를 포함한다.
제 1 밸브 패드(121)는 원을 16등분 했을 때를 가정하면, 요철부(123)는 반시계 방향으로 4등분은 철부(123a)로 형성되고, 다음 4등분은 요부(123b)로 형성되고, 나머지 8등분은 철부(123c)와 요부(123d)가 각기 2등분식 순차적으로 형성된 구조를 갖는다. 제 1 밸브 패드(121)는 불연속적으로 회전하여 4 모드 형태에서 각 모드가 4회씩 제 1 유출구(114)를 순차적으로 개폐시킨다.
제 2 밸브 패드(122)는 원을 16등분 했을 때을 가정하면, 요철부(124)는 반시계 방향으로 철부(124a)부터 시작해서 철부(124a)와 요부(124b)가 각기 2등분식 8등분이 형성되고, 나머지 8등분은 철부(124c)와 요부(124d)가 각기 1등분식 순차적으로 형성된 구조를 갖는다. 제 2 밸브 패드(122)는 22.5도씩 회전함에 따라서 4 모드 형태로 4회 제 2 유출구(116)를 순차적으로 개폐시킨다.
따라서 제 1 밸브 패드(121) 및 제 2 밸브 패드(122)는 제 1 및 제 2 유출구(114, 116)를 16모드로 순차적으로 개폐시키게 되며, 상세한 것은 후술하도록 하겠다.
밸브 구동부(130)는 베이스(110)를 향하여 구동축(133)이 뻗어 있는 스테핑 모터(134)와, 구동축(133)에 삽입 설치된 피니온(135)을 포함한다. 스테핑 모터(134)는 봉합 케이스(170)에 내설되며 베이스(110)에 설치된 홀더(180)를 향하여 구동축(133)이 뻗어 있는 로터(132)와, 로터(132)가 설치된 봉합 케이스(170)의 외주면에 설치된 스테이터(131)를 포함한다. 그리고 전술된 바와 같이 구동축(133)의 끝단은 홀더(180)의 상부에 삽입되어 축지되어 있다. 한편 스테핑 모터(134)의 구조는 본 발명의 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술로서 상세한 구조에 대한 설명은 생략한다.
회전 전달부(140)는 피니온(135)에 연결되는 한 쌍의 아이들 기어(151, 152)와, 아이들 기어(151, 152)에 각기 연결되며 밸브 패드(121, 122)와 각기 회전축(163, 164)으로 연결되는 밸브 기어(161, 162)와, 밸브 패드(121, 122)와 밸브 기어(161, 162) 사이에 개재되는 압축 스프링(169)을 포함한다.
이때 아이들 기어(151, 152)와 밸브 기어(161, 162)의 회전축(153, 154, 163, 164)의 상단은 판스프링(183)에 소정의 탄성력으로 압축되어 축지된다. 아울러 밸브 패드(121, 122)와 밸브 기어(161, 162) 사이에 압축 스프링(183)이 개재되어 밸브 패드(121, 122)를 밸브실(115, 117)의 바닥면에 밀착시킨다. 따라서 아이들 기어(151, 152)는 회전축(153, 154)의 상단이 판스프링(183)에 탄성적으로 축지되고, 하단이 베이스(110)의 홈(115b, 117b)에 축지된다. 밸브 기어(161, 162)는 회전축(163, 164)의 상단이 판스프링(183)에 탄성적으로 축지되고, 하단이 밸브실(115, 117) 중심의 홈(115a, 117a)에 축지된다. 물론 구동축(133)을 포함한 피니온(135)이 소정의 간격을 두고 삽입될 수 있도록, 판스프링(183)의 중심 부분에 관통 구멍(184)이 형성되어 있다.
밸브 기어(161, 162)는 제 1 밸브 패드(121)를 구동시키는 제 1 밸브 기어(161)와, 제 2 밸브 패드(122)를 구동시키는 제 2 밸브 기어(162)를 포함한다. 아이들 기어(151, 152)는 제 1 밸브 기어(161)와 피니온(135)과 연결된 제 1 아이들 기어(151)와, 제 2 밸브 기어(162)와 피니온(135)에 연결된 제 2 아이들 기어(152)를 포함한다.
이때 회전 전달부(140)는 제 1 밸브 패드(121) 및 제 2 밸브 패드(122)를 16모드로 개폐할 수 있도록, 밸브 기어(161, 162)와 제 1 아이들 기어(151)를 결치 기어로 사용하는 것이 바람직하다.
이때 밸브 기어(161, 162) 및 제 1 아이들 기어(151)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 균일하게 기어날이 형성된 완치(155, 165) 부분과 결치(156, 166)의 2단 구조되어 있다. 제 1 밸브 기어(161)와 제 1 아이들 기어(151)는 결치(156, 166) 부분이 서로 마주볼 수 있도록 제 1 아이들 기어(151)에 대해서 제 1 밸브 기어(161)는 조금은 아래에 설치된다. 그리고 제 2 제 아이들 기어(152)에 대해서 제 2 밸브 기어(162) 또한 조금은 아래에 설치된다.
특히 제 1 아이들 기어의 결치(156) 부분은 아래로 단차지게 2단 구조로 되어 있다. 즉, 제 1 아이들 기어(151) 상단의 완치(155) 부분은 피니온(133)에 맞물려 일정한 속도로 회전하게 된다. 제 1 아이들 기어(151) 결치의 상단부(157; 이하 '상단 결치'라 한다)는 하단부(158; 이하 '하단 결치'라 한다)에 비해서 외경이 좀 더 크게 형성되어, 제 1 밸브 기어의 결치(166)와 제 1 아이들 기어(151)의 결치(156)가 서로 만나게 될 때 상단 결치(157)가 제 1 밸브 기어의 결치(166)에 접촉하여 제 1 밸브 기어(161)가 임의로 회전하는 것을 방지한다. 즉 일반적으로 제 1 밸브 기어의 결치와 제 1 아이들 기어의 결치가 서로 만나게 되면, 제 1 아이들 기어와 제 1 밸브 사이에 공간이 존재하여 제 1 밸브 기어가 임의로 회전할 수 있기 때문에, 상단 결치(157)를 형성함으로써 이와 같은 문제점을 해소할 수 있다. 제 1 아이들 기어의 하단 결치(158)는 상단 결치(157)보다는 외경이 작게 형성되기 때문에, 제 1 밸브 기어의 완치(165)와 간섭하지 않는다.
따라서 제 1 아이들 기어의 결치(156) 부분에서는 제 1 밸브 기어(161)는 회전하지 않으며, 제 1 아이들 기어(151)의 치형상이 있는 부분(159)에서는 제 1 밸브 기어(161)와 맞물려 그 부분만 회전하게 된다.
그리고 제 2 아이들 기어(152)는 제 1 아이들 기어(151)와 동일한 크기 및 치간격을 갖는 완치 기어로서, 제 2 밸브 기어(162)는 제 2 아이들 기어(152)와 맞물려 연속적으로 회전하게 된다. 한편 본 발명의 실시예에서는 제 2 밸브 기어(162)로서 제 1 밸브 기어(161)와 동일한 밸브 기어를 사용하여도 무방하기 때문에, 제 1 밸브 기어(161)와 동일한 밸브 기어를 사용하였지만, 제 1 밸브 기어(161)와 동일한 크기 및 치 간격을 갖는 완치의 밸브 기어를 사용할 수도 있다.
따라서 제 1 밸브 기어(161)는 제 1 아이들 기어의 결치(156)가 있는 부분에서 정지하게 되고, 제 2 밸브 기어(162)는 연속적으로 회전하면서 제 1 및 제 2 밸브 패드(121, 122)의 개폐를 조절함으로써 16모드로 구동시킬 수 있다.
그리고 봉합 케이스(170)는 스테핑 모터(134)의 로터(132)가 내설되는 제 1 케이스(172)와, 제 1 케이스(172)와 연결되어 베이스(110) 상단의 가장자리 둘레에 밀착되는 제 2 케이스(173)를 포함한다. 이때 스테핑 모터의 로터(132)보다 베이스(110)의 직경이 더 크기 때문에, 원통형의 제 1 케이스(172)에 대해서 제 2 케이스(173)는 외경이 넓게 형성되어 있다. 제 1 케이스(172) 외측의 제 2 케이스(173) 내측의 바닥면 쪽에 판 스프링(183)이 내재되어 아이들 기어(151, 152) 및 밸브 기어(161, 162)의 회전축(153, 154, 163, 164)을 탄성적으로 축지한다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐 장치(200)는 유입관(191)을 통하여 베이스(110)로 들어온 유체는 밸브 구동부(130) 및 회전 전달부(140)의 연동된 운동에 따른 밸브 패드(120)의 연속적 또는 불연속적 회전 운동으로 제 1 및 제 2 유출구(114, 116)의 개폐를 통하여 제 1 및 제 2 유출관(192, 193)으로 유체가 흘러가는 것을 16 모드로 조절할 수 있다. 물론 이와 같은 16 모드로의 제어는 도시되지는 않았지만 제어기에서 밸브 구동부(130)의 스테핑 모터(134)로 제공되는 구동 신호에 따른 회전 각도 조절에 의해 이루어진다.
구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐 장치(200)가 5방 밸브 16모드로 작동되는 상태가 도 8a 내지 도 8p에 개시되어 있다. 한편 도 8a 내지 도 8p는 각각 순서대로 제 1 내지 제 16 모드를 나타낸다. 스테핑 모터의 구동에 따른 피니온(135)의 회전에 따라서 양쪽의 제 1 및 제 2 아이들 기어(151, 152)가 동일한 방향으로 연속적으로 회전하면서 제 1 밸브 기어(161)는 결치에 따라서 불연속적으로 회전하고, 제 2 밸브 기어(162)는 연속적으로 회전하게 된다.
아울러 제 1 및 제 2 밸브 기어(161, 162)의 회전에 따라서 제 1 및 제 2 밸브 패드(121, 122) 또한 회전하면서 제 1 및 제 2 유출구(114, 116)는 표 2에 도시된 바와 같이 16 모드 형태로 개폐된다. 표 2에서 "O" 밸브 열림을 나타내고, "X"는 밸브 닫힘을 나타낸다.
여기서 스테핑 모터의 구동축(133)을 평면 좌표계의 원점으로 가정했을 때, 제 1 유출구(114)는 제 1 및 제 2 사분면에 각각 하나씩 형성되고, 제 2 유출구(116)는 제 3 및 제 4 사분면에 각각 하나씩 형태되어 있기 때문에, 제 1 사분면부터 반시계 방향으로 유출구(114, 116)를 "A, B, C, D"로 표시하였다. 이때 "A, B"는 제 1 유출구(114)가 되고, "C, D"는 제 2 유출구(116)가 된다. 제 1 및 제 2 밸브 패드(121, 122)는 반시계 방향으로 회전하면서 16 모드로 "A, B, C, D"의 유출구(114, 116)를 개폐한다.
여기서 제 1 밸브 패드(121)의 불연속적인 회전에 대해서 설명하면, 제 1 아이들 기어(151)의 결치와 제 1 밸브 기어(161)의 결치가 서로 만나게 되면 제 1 밸브 패드(121)는 정지 상태를 유지하고, 제 1 아이들 기어(151)의 기어날과 제 1 밸브 기어(161)의 기어날 만나게 되면 제 1 밸브 기어(161)는 회전하여 제 1 밸브 패드(121)를 회전시켜 제 1 유출구(114; A,B)를 불연속적으로 개폐시킨다.
그리고 완치의 제 2 아이들 기어(152)가 제 2 밸브 기어(162)에 항상 맞물려 있기 때문에, 제 2 밸브 기어(162)는 연속적으로 회전하면서 제 2 밸브 패드(122)를 연속적으로 회전시켜 제 2 유출구(116; C,D)를 연속적으로 개폐시킨다.
제 1 유출구 제 2 유출구
A B C D
도 8a O O O O
도 8b O O O X
도 8c O O X O
도 8d O O X X
도 8e O X O O
도 8f O X O X
도 8g O X X O
도 8h O X X X
도 8i X O O O
도 8j X O X O
도 8k X O O X
도 8l X O X X
도 8m X X O O
도 8n X X X O
도 8o X X O X
도 8p X X X X
표 1를 참조하여 제 1 내지 제 16 모드가 진행되는 동안 제 1 밸브 패드(121) 및 제 2 밸브 패드(122)의 회전 및 개폐 상태를 설명하면 다음과 같다. 이때 제 1 유출구(A,B) 및 제 2 유출구(C,D)의 개방 상태는 (*,*)로 표시하며, "*:O 또는 X"로 표시한다.
제 1 내지 제 4 모드
도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 제 1 밸브 패드(121)는 정지 상태를 유지하며 제 1 유출구(A,B)는 개방된다(O,O).
제 2 밸브 패드(122)는 22.5도씩 연속적으로 회전하면서 제 2 유출구(C,D)는 4 모드 형태 즉, (O,O),(O,X),(X,O),(X,X) 순서로 개폐된다.
제 5 내지 제 8 모드
도 8e 내지 도 8h에 도시된 바와 같이, 제 1 밸브 패드(121)의 회전에 관계 없이 제 1 유출구(A, B)의 개폐 형태는 (O,X) 상태를 유지한다. 즉 제 3 모드에서 제 4 모드로 넘어갈 때 제 1 밸브 패드(121)는 22.5도 회전하여 제 1 유출구(A, B)는 (O,O)상태에서 (O,X) 상태로 개폐 상태가 변하게 되며 제 5 내지 제 8 모드가 진행동안 제 1 유출구(A, B)는 (O,X) 상태를 유지한다. 이때 제 5 모드에서 제 6 모드로 넘어갈 때 다시 제 1 밸브 패드(121)는 22.5도 회전하며, 제 6 모드에서 제 8 모드로 넘어갈 때는 정지 상태를 유지한다.
제 2 밸브 패드(122)는 제 1 내지 제 4 모드와 동일하게 22.5도씩 연속적으로 회전하면서 제 2 유출구(C,D)는 4 모드 형태 즉, (O,O),(O,X),(X,O),(X,X) 순서로 개폐된다.
제 9 내지 제 12 모드
도 8i 내지 도 8l에 도시된 바와 같이, 제 1 밸브 패드(121)의 회전에 관계 없이 제 1 유출구(A, B)의 개폐 형태는 (X,O) 상태를 유지한다. 즉 제 8 모드에서 제 9 모드로 넘어갈 때 제 1 밸브 패드(121)는 22.5도 회전하여 제 1 유출구(A, B)는 (O,X) 상태에서 (X,O) 상태로 개폐 상태가 변하게 되며 제 9 내지 제 12 모드가 진행동안 제 1 유출구(A,B)는 (X,O) 상태를 유지한다. 이때 제 9 모드에서 제 10 모드로 넘어갈 때 다시 제 1 밸브 패드(121)는 22.5도 회전하며, 제 10 모드에서 제 12 모드로 넘어갈 때는 정지 상태를 유지한다.
제 2 밸브 패드(122)는 제 1 내지 제 4 모드와 동일하게 22.5도씩 연속적으로 회전하면서 제 2 유출구(C,D)는 4 모드 형태 즉, (O,O),(X,O),(O,X),(X,X) 순서로 개폐된다.
제 13 내지 제 16 모드
도 8m 내지 도 8p에 도시된 바와 같이, 제 1 밸브 패드(121)의 회전에 관계 없이 제 1 유출구(A,B)의 개폐 형태는 (X,X) 상태를 유지한다. 즉 제 12 모드에서 제 13 모드로 넘어갈 때 제 1 밸브 패드(121)는 22.5도 회전하여 제 1 유출구(A,B)는 (X,O) 상태에서 (X,X) 상태로 개폐 상태가 변하게 되며 제 13 내지 제 16 모드가 진행동안 제 1 유출구(A,B)는 (X,X) 상태를 유지한다. 이때 제 13 모드에서 제 14 모드로 넘어갈 때 다시 제 1 밸브 패드(121)는 22.5도 회전하며, 제 14 모드에서 제 16 모드로 넘어갈 때는 정지 상태를 유지한다.
제 2 밸브 패드(122)는 제 1 내지 제 4 모드와 동일하게 22.5도씩 연속적으로 회전하면서 제 2 유출구(C,D)는 4 모드 형태 즉, (O,O),(X,O),(O,X),(X,X) 순서로 개폐된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐 장치(200)가 5방 밸브 16모드로 1회 동작할 때, 제 1 밸브 패드(121)는 125도 회전하고, 제 2 밸브 패드(122)는 337.5도 회전한다.
한편 제 16 모드는 제 1 및 제 2 유출구(A,B,C,D)가 닫히는 경우 냉방기의 각 방들로의 냉매 공급이 중단되는 경우로서, 실질적으로 밸브 개폐 장치가 구동할 때 제 16 모드는 콤프레셔에 내압이 걸릴 수 있기 때문에, 제 16 모드는 사용하지 않을 수도 있다.
그리고 본 발명의 실시예에서는 5방 밸브로 구현되는 예를 개시하였지만, 3방 및 4방 밸브로 구현할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 피니온과 밸브 기어 사이에 아이들 기어를개재하고, 다양한 기어비를 획득하기 위해서 제 1 아이들 기어와 제 1 밸브 기어로 결치 기어를 사용함으로써, 3방 내지 5방 밸브로 구현할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 밸브 개폐 장치를 이용하여 4개의 유출관과 각기 연결된 4대의 냉각실의 온도를 제어할 수 있다.
그리고 피니온에서 돌출된 구동축과 유입관이 베이스의 중심 부분에 함께 설치될 수 있도록 홀더를 구동축과 유입관 사이의 개재한 후, 홀더에 유입관으로 유입되는 유체를 방사선상으로 분사할 수 있는 분사구를 형성함으로써, 유입관으로 유입된 유체의 치우침에 따른 불량을 해소할 수 있다.
또한 홀더의 분사구는 홀더의 중심으로 베이스에 양쪽에 형성된 유출구들을 향하고 있기 때문에, 유입관으로 유입된 유체를 유출구를 통하여 유출관쪽으로 효과적으로 배출시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 유체를 유입시키는 유입관과 연결되는 유입구가 중심 부분에 형성되고, 상기 유입관을 통하여 유입된 유체를 유출시키는 유출관과 연결되는 다수개의 유출구가 상기 유입구를 중심으로 양쪽에 방사선상에 형성된 베이스와;
    양쪽의 상기 유출구가 형성된 부분에 각기 밀착되어 상기 유출구를 개폐하는 밸브 패드와;
    상기 밸브 패드를 구동시키는 밸브 구동부와;
    상기 밸브 구동부으로부터 상기 밸브 패드에 회전력을 전달하는 회전 전달부와;
    상기 베이스의 상부에 설치되어 상기 베이스에 형성된 밸브 패드, 밸브 구동부 및 회전 전달부를 봉합하는 봉합 공간이 형성된 봉합 케이스;를 포함하며,
    상기 베이스 중심의 유입구로 유입된 유체는 방사선상에 설치된 열린 상기 유출구로 균일하게 유출되는 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 구동부는,
    상기 봉합 케이스에 내설되며 상기 베이스의 유입관을 향하여 구동축이 뻗어 있는 로터와, 상기 로터가 설치된 봉합 케이스의 외주면에 설치된 스테이터를 포함하는 스테핑 모터와;
    상기 구동축에 삽입 설치된 피니온;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 유입구에 끼워지며 상부에 구동축의 끝단부가 삽입되어 축지되며, 하부에 상기 유입관이 소정의 깊이로 삽입되는 삽입구가 형성되어 있고, 상기 삽입구와 연결되어 양쪽의 상기 유출구를 향하여 분사구가 형성된 홀더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 회전 전달부는,
    상기 피니온에 연결되는 한 쌍의 아이들 기어와;
    상기 아이들 기어에 각기 연결되며, 상기 밸드 패드와 각기 회전축으로 연결되는 밸브 기어와;
    상기 밸브 기어와 밸브 패드에 개재되는 압축 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 유입구를 중심으로 양쪽에 각기 두 개의 유출구가 상기 밸브 패드 아래에 형성된 것을 특징으로 하는 밸브 개폐 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 밸브 패드는 상기 유출구를 개폐할 수 있도록 가장자리 둘레에 다수개의 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식밸브 개폐 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 밸브 기어는 상단에 불연속적으로 결치가 형성되고, 하단은 완치가 형성된 결치 기어인 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 아이들 기어 중 하나는 결치 기어이며,
    결치인 상기 아이들 기어는 상단은 피니온에 연결될 수 있는 완치가 형성되고, 상기 밸브 기어와 맞물리는 하단에 불연속적으로 결치가 형성된 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 아이들 기어의 결치는 상기 밸브 기어의 결치와 접촉하는 상단 결치와, 상기 밸브 기어의 완치에 근접할 수 있도록 상기 상단 결치의 외경보다는 작게 형성된 하단 결치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  10. 제 7항에 있어서, 결치인 상기 아이들 기어에 의해 구동되는 상기 밸브 패드는 원을 16등분 했을 때를 가정하면, 반시계 방향으로 4등분은 철부로 형성되고, 다음 4등분은 요부로 형성되고, 나머지 8등분은 철부와 요부가 각기 2등분식 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
  11. 제 7항에 있어서, 완치인 상기 아이들 기어에 의해 구동되는 상기 밸브 패드는 원을 16등분 했을 때를 가정하면, 반시계 방향으로 철부부터 시작해서 철부와 요부가 각기 2등분식 8등분이 형성되고, 나머지 8등분은 요부와 철부가 각기 1등분식 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 다방 제어를 위한 전자식 밸브 개폐 장치.
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