KR100548977B1 - 액체 제어식 냉방 또는 난방장치용 자기 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 유입관(12) 및 하나 이상의 배출관(14)을 갖는 밸브 하우징(16) 및 전자기적으로 스위칭되는 밸브 부재(18)를 갖는 유체 제어 난방장치 또는 냉방장치용 자기 밸브(10)에 관한 것으로써, 상기 밸브 부재는 제 1 스위칭 위치에서 유입관(12)과 배출관(14)의 연결을 구성하며, 제 2 스위칭 위치에서 그 연결을 차단하며, 또한 아마추어(32)가 설치된 밸브 축(26)이 아마추어실(42)로 돌출하며, 상기 아마추어실에 상이한 압력 레벨을 갖는, 난방 또는 냉방장치의 배관에 연결됨으로써 유체가 최소한 간헐적으로 흐른다.

본 발명에 따른 아마추어실(42)은, 작동 공간을 통해 밸브 부재 방향의 면에서 배관에 연결되고 밸브 축(26)의 축 방향 연결관(48)을 통해 밸브 부재(18) 맞은 편 측면에서 배관과 연결된다.

Description

액체 제어식 냉방 또는 난방장치용 자기 밸브{Magnetic valve for a liquid-regulated heating and/or cooling installation}

본 발명은, 청구항1의 전제부에 따른 액체 제어식 냉방 또는 난방장치용 자기 밸브에 관한 것이다.

이러한 방식의 자기 밸브는 특히 차량의 냉방 또는 난방장치용 액체 제어식 열교환기에 사용된다. 이러한 밸브는 냉방 또는 난방장치 또는 차량 실내의 온도에 따라 클록 방식으로 제어될 수 있으며, 평균 시간 횡단면에 의해 실질적으로 유량이 결정된다. 유체 압력 또는 밸브 스프링에 의해 자기 밸브의 밸브 부재가 개방되며, 자기 밸브의 자기 코일이 여기되어, 밸브 축과 연결된 아마추어에 작용함으로써 폐쇄된다. 아마추어가 설치된 챔버는 밀봉되지 않고, 액체로 채워진다. 따라서 아마추어의 운동은 유압적으로 완충되어 급격한 폐쇄와, 이로 인한 유체 시스템 내의 압력 충격을 방지한다. 또한 밸브 부재가 비완충상태로 밸브 시트에 충돌할 때 발생되는 소음과 마모를 예방할 수 있다. 그러나, 예컨대 시스템을 충진할 때 아마추어실에 축적되는 기포, 특히 공기방울에 의해 이러한 완충작용이 현저히 저하된다. 또한 자기 밸브를 전환밸브로 사용할 수 있으며, 상기 전환 밸브는 제 1 스위칭 위치에서는 내연기관으로부터 냉매 흐름을 단락시키고 제 2 스위칭 위치에서 열교환기를 통해 안내한다.

DE 195 370 67 C1의 난방 열교환기의 순방향 흐름관 안에 설치된 자기 밸브에서는, 아마추어실로부터 기포를 제거하여 기포로 인해 발생하는 단점을 예방하기 위해, 순방향 흐름관과 역류관 사이의 압력강하를 이용하여, 유체가 자기 밸브의 아마추어실을 통과하도록 하는 것이 공지되어 있다. 이를 위해, 아마추어실과 역류관 사이에 공기 배출관을 설치하는 한편, 유체가 아마추어와 자기 밸브의 코일 사이의 환형 공간을 통해 유입관으로부터 공기 배출관으로 흐르게 하여 아마추어실에 기포가 축적되는 것을 방지한다.

DE-PS 34 16 465의 자기 밸브에서는 아마추어실이 아마추어 축 내의 축방향 통로를 통해, 아마추어실을 향하는 밸브 부재의 측면 위에 놓인 관 세그먼트에 연결된다. 밸브가 작동하는 동안 아마추어의 펌프작용에 의해 공기는 아마추어실 밖으로 밀려나가며 유체가 흡입되어야 한다. 공기의 압축성으로 인해 아마추어실과 관 세그먼트 사이에 충분한 유체 교환이 항상 발생하지는 않으며, 상황에 따라서는 아마추어실의 상부, 링 형상 부분에 공기가 밀폐된 상태로 유지될 수 있다.

삭제

밸브 부재는 밸브 축에서 축 방향으로 제한적으로 이동할 수 있도록 안내된다. 이 밸브 부재는 유체 압력에 의해 개방 위치에서 밸브 축의 정지부에 대해 이동된다. 자기 밸브의 자기 코일이 여기되면, 밸브 축에 고정된 아마추어가 당겨지고 밸브 축은 밸브 부재를 밸브 시트에 대해 가압한다. 밸브 부재가 비 완충상태로 밸브 시트에 충돌하면, 충돌 충격으로 인해 소음이 발생되며 마모가 증가된다.

삭제

본 발명에 따라, 밸브 부재를 향한 밸브 축의 측면에, 밸브 부재가 폐쇄될 때 밸브 축 속도를 지연시켜주는 수단이 설치된다. 이 수단은 탄성 소자 일 수 있으며 밸브 부재와 밸브 축 사이에 설치되며 아마추어와 밸브 축의 질량을 밸브 부재의 질량으로부터 분리시킨다. 이로써, 밸브 부재의 충돌 충격과 마모 및 폐쇄 소음이 현저히 감소된다.

탄성 소자로서 예컨대 나선형 스프링, 판 스프링, 접시 스프링, 고무 또는 플라스틱 등으로 이루어진 스프링과 같은 적합한 실시예의 스프링을 사용할 수 있다. 이러한 것들은 간단하고, 기능이 확실하며, 유지보수가 필요치 않다.
밸브 부재는 밸브 축에 대해 스프링 행정(travel)에 상응하게 축방향으로 제한적으로 이동될 수 있도록 안내된다. 탄성 소자에 의해 밸브 축 및 아마추어의 운동 에너지가 축적되고, 이어서 자기 밸브의 고유 완충 특성에 의해 감소된다.

폐쇄 위치에서 밸브 부재는 밸브 축에 의해 밸브 시트에 고정 가압됨으로써 폐쇄 기능이 보장되는 반면에, 개방 위치에서 밸브 부재는 밸브 스프링에 의해 밸브 시트로부터 들어올려진다. 물론, 탄성 소자는 밸브 부재가 폐쇄 위치에서 탄성 소자에 의해 밸브 시트에 대해 확실하게 가압될 수 있을 정도로 강하게 설계될 수 있다. 다른 변형예에 있어서는 밸브 부재가 유체 압력에 의해 개방 위치로 이동하고, 단지 자기 코일이 여기될 때만 밸브 시트에 대해 가압되도록 탄성 소자를 설계할 수도 있다. 또 다른 변형예에 있어서는 탄성 소자가 일단 밸브 부재의 소정의 행정 운동 이후에야 작용함으로써, 자기 코일이 여기되지 않을 때는, 유체 흐름에 의해 개방되지만, 자기 코일이 여기되면 탄성 소자에 의해 즉시 밸브 시트에 대해 가압된다.

밸브 축의 속도는 밸브 축 또는 밸브 부재에 결합된 완충 장치에 의해서도 감소될 수 있다. 이 장치는 밸브 부재가 밸브 시트에 놓인 후에 밸브 부재 또는 밸브 축이 진동하는 것을 막아줄 뿐 아니라 밸브가 운동하는 동안에 아마추어, 밸브 축 및 밸브 부재의 속도를 제동시킨다.

밸브 축의 지연을 위한 수단이 밸브 부재를 향한 측면에 설치되므로, 아마추어실의 완충 작용과 아마추어실을 통한 흐름이 필요 없게 된다. 아마추어실을 통해 냉매가 흐르지 않으면 마모 입자와 오염물이 아마추어실과 아마추어 및 전자석에 축적될 위험과, 자기 밸브의 자기적 및 기계적 특성이 저하될 위험을 배제할 수 있다.

완충 장치는 간단한 방식으로 밸브 축에 고정된 디스크로 형성되고, 이 디스크는 밸브 하우징의 유체 충진부에서 이동된다. 많은 경우 관류통로에 완충판을 설치하는 것으로 충분하지만 상기 완충판이 배출 통로에 대해 다이아프램 시일에 의해 밀봉된 별도의 완충실로 작은 유격을 가지고 안내되면 효과가 개선될 수 있다. 완충판이 이동하면 유체는 링형 공간을 통해 완충판의 한 면으로부터 다른 면으로 밀려진다. 완충 특성은 완충판 내의 추가 스로틀 개구에 의해 조정될 수 있다.

삭제

완충판의 질량으로 인해 자기 밸브의 이동질량이 너무 많이 증가되는 것을 막기 위해 판을 얇게 형성하고, 예컨대 경금속 또는 플라스틱과 같은 가벼운 재료를 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 재료는 자기 밸브의 자기 특성에 영향을 주지 않는다.

완충실에 항상 유체가 채워질 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 실시예에 따라 스로틀 지점을 통해 완충실과 배출 통로 사이에서 유체가 교환될 수 있다.

도면에는 본 발명의 실시예가 도시된다. 상세한 설명과 청구항에서 많은 특징이 연관되어 설명된다. 당업자는 상기 특징을 개별적으로 관찰하여 의미 있는 조합을 구성할 수도 있다.

도 1 은 압력이 없는 휴지 상태에서의 본 발명에 따른 자기 밸브의 횡 단면을 도시한 도면.

도 2 는 완충판을 가진 변형예를 도시한 도면.

자기 밸브(10)는 일반적으로 내연기관과 난방 열교환기 사이에 설치된다. 상기 밸브는 내연기관과 연결된 유입관(12), 난방 열교환기와 연결된 배출관(14)을 가진다. 관들(12, 14) 사이에 밸브 부재(18)가 설치되며, 밸브 부재는 밸브 콘(20)을 통해 밸브 시트(22)와 상호 작용하고, 제 1 스위칭 위치에서는 유입관(12)과 배출관(14) 사이의 연결을 형성하며, 제 2 스위칭 위치에서는 차단한다.

밸브 부재(18)는 가이드핀(58)에 의해 밸브 축(26)에서 축 방향으로 제한적으로 이동하도록 안내된다(도 1). 밸브 축(26)에 아마추어(32)가 고정되며, 상기 아마추어는 자기 코일(28)과 상호 작용하며 아마추어실(42)안에서 가이드 부시(40)에 의해 축 방향으로 이동하도록 안내된다. 자기 밸브(10)가 개방 위치에 있을 때, 밸브 스프링(24)의 힘이 작용하여 밸브 축(26)이 접촉하는 정지부(38)는 가이드 부시(40)와 아마추어실(42)을 단부측에서 폐쇄한다. 정지부는 완충력이 있는 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다.

유입관(12)의 유체 압력은 자기 코일(28)이 여기 상태가 아닌 경우, 밸브 부재(18)를 개방 위치로 이동시킨다. 자기 코일(28)이 여기되면, 복귀 소자(36)와 연결된 자심(30)은 밸브 스프링(24) 작용력 및 유입관(12) 내의 유체 압력에 대항해서 아마추어(32)를 끌어당기며, 밸브 부재(18)는 유입관(12)과 배출관(14) 사이의 연결을 차단한다. 아마추어(32)와 가이드 부시(40) 사이 및 밸브 축(26)과 자심(30) 사이에는 아마추어(32)와 밸브 축(26)이 자유롭게 이동할 수 있는 작동 공간이 존재한다.

나선형 스프링(56) 형태의 탄성 소자는 가이드핀(58)과 밸브 축(26)을 감싸며 밸브 부재의 소정 행정 운동 이후에야 밸브 축의 칼라(54)에 접촉하여 작용한다. 따라서, 자기 코일이 비 여기 상태에 있을 때, 밸브 부재(18)는 체크 밸브 역할을 한다. 스프링(56)은 질량 하중에 최적인 강성으로 설계될 수 있다. 자기 코일(28)이 여기된 경우, 밸브 부재(18)는 스프링(56)을 통해 또는 밸브 축(26)에 의해 직접 밸브 시트(22)에 대해 가압된다.

삭제

스프링(56)은 자기 코일의 비 여기상태에서도 칼라(54)에 지지될 수 있다. 이 경우 밸브 부재(18)는 압력밸브역할을 하므로, 밸브 부재(18)에 작용하는 유입관(12) 내의 유체 압력이 스프링(56)의 힘을 초과하면 즉시 개방된다.

상기 나선형 스프링(56) 대신에, 다른 종류의 스프링, 예컨대 판 스프링, 접시 스프링 또는 고무나 플라스틱의 탄성 소자를 사용할 수도 있다. 탄성 소자는 한편으로 밸브 부재(18)의 폐쇄 기능에 악영향을 미치지 않으며, 다른 한편으로는 밸브 부재(18)와 밸브 축(26) 사이의 충분한 분리를 허용하도록 설계되어야 한다.

자기 코일(28)은 조립판(52)을 통해 밸브 하우징(16)에 고정된 자기 컵(34)안에 있다. 밸브 시트링(46)을 갖는 밸브 시트 하우징(44)이 밸브 하우징(16) 내로 삽입된다. 밸브 시트 하우징(44)은 배출관(14)에 대한 연결관(48)을 갖는다. 밸브 시트 하우징(44)과 조립판(52) 사이에는 다이아프램 시일(50)이 설치되며, 이 시일은 밸브 축(26)을 밀봉 방식으로 감싸고, 밸브 시트 하우징(44)을 자기 컵(34)에 대해 밀봉한다(도 1).

삭제

도 2의 실시예에 있어서, 유체로 채워진 완충실(60) 안에서 움직이는 완충판(66)이 밸브 축(26)상에 고정 설치된다. 폐쇄 운동 동안 유체는 링형 공간(68)을 통해 밸브 부재(18)를 향하는 완충판(66)의 측면으로부터 맞은편 측면으로 이동하며, 밸브가 개방될 때는 그 반대 방향으로 이동한다. 완충 작용을 조정하기 위해 완충판(66) 내에 스로틀 개구(72)가 설치된다.

완충실(60)은 밸브 부재(18)쪽으로 벽(62)에 의해 제한되며, 이 벽은 밸브 축(26)에 대해 다이아프램 시일(64)을 갖는다. 완충실(60)이 항상 유체로 채워지도록 하기 위해 완충실(60)과 연결관(48) 사이에 스로틀 지점(70)을 설치한다.

도 1의 탄성 소자와 도 2의 완충 장치는 개별적으로, 또는 조합하여 적용될 수 있다.

Claims (12)

1. 하나 이상의 유입관(12) 및 하나 이상의 배출관(14)을 갖는 밸브 하우징(16), 및 전자기적으로 스위칭되는 밸브 부재(18)를 포함하며, 상기 밸브 부재가 제 1 스위칭 위치에서 상기 유입관(12)과 상기 배출관(14) 사이의 연결을 형성하고, 제 2 스위칭 위치에서는 상기 연결을 차단하며, 아마추어(32)가 고정된 밸브 축(26)과 연결되는 액체 제어식 난방 또는 냉방장치용 자기 밸브(10)에 있어서,

   상기 밸브 부재(18)를 향한 상기 밸브 축(26)의 측면에, 상기 밸브 부재(18)가 폐쇄될 때 밸브 축(26)의 속도를 지연시키기 위한 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 부재(18)와 상기 밸브 축(26) 사이에는 탄성 소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 부재(18)는 상기 밸브 축(26) 내의 가이드핀(58)에 의해 제한적으로 축 방향으로 이동될 수 있도록 안내되고, 상기 탄성 소자가 상기 가이드핀(58) 또는 밸브 축을 감싸는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 탄성 소자는 스프링(56)인 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 탄성 소자는 상기 밸브 부재(18)의 소정의 행정 운동 이후에야 작용하는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 밸브 축(26) 또는 상기 밸브 부재(18)에 완충 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 완충 장치는 상기 밸브 축(26) 또는 상기 밸브 부재(18)에 고정된 완충판(66)이며, 상기 완충판은 상기 밸브 하우징(16)에 대해 작은 유격을 갖는 상태로 안내되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 완충판(66)은 상기 밸브 하우징(16)의 별도 완충실(60) 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 완충실(60)은 다이아프램 시일(64)에 의해 상기 배출관(14)에 대해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 완충실(60)은 스로틀 지점(70)을 통해 상기 배출관(14)과 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 완충판(66)은 경금속 또는 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 완충실(60)은 스로틀 지점(70)을 통해 상기 배출관(14)과 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 밸브.

Images