KR100549775B1

KR100549775B1 - 베인스풀형 방향변환밸브와 이를 이용한 냉동사이클용사방제어밸브

Info

Publication number: KR100549775B1
Application number: KR1020030010377A
Authority: KR
Inventors: 이윤분
Original assignee: 주식회사 아셀텍
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2006-02-15
Also published as: KR20030071495A

Abstract

공압 또는 유압회로에서 작동기의 운동방향을 바꾸는데 사용되는 새로운 베인스풀형의 방향변환밸브가 개시된다. 개시된 방향변환밸브는 스풀축에 밸브부와 베인부가 일체로 형성되어 있는 베인스풀을 구비하며, 이에 대응한 축지지부와 밸브실 및 베인실로 이뤄진 챔버와, 그 챔버 내 밸브실로 통하는 메인포트들과 베인실 양측으로 관통하는 2개의 베인포트를 가진다. 이는 파일럿작동식으로서 파일럿 유체의 압력으로 베인스풀을 회전요동시켜서 주회로의 유체흐름을 변환하도록 된 것으로, 기존의 로터리스풀형과 슬라이드스풀형의 장단점이 보완된 구조적 특징에 의해 누설개소가 적고 가공이 용이하여 양산가능하며, 소형화에 유리하며, 공압용과 유압용으로 혼용가능하다.

방향변환밸브, 베인스풀, 밸브실, 베인실

Description

베인스풀형 방향변환밸브와 이를 이용한 냉동사이클용 사방제어밸브{Vaned spool style directional control valve and four-way reversible valve applicable to refrigeration cycle system using the same}

도 1은 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 파일럿작동식으로 구성한 실시예의 외관을 보인 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 변환밸브의 분해 사시도.

도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 변환밸브의 종단면도와 횡단면도.

도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 변환밸브에 구비되는 베인스풀의 종단면도와 횡단면도.

도 7a 및 7b는 도 1에 도시된 변환밸브의 작동상태를 보인 횡단면도.

도 8은 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 전자파일럿작동식으로 구성한 실시예의 외관을 보인 사시도.

도 9는 도 8에 도시된 변환밸브의 분해 사시도.

도 10 및 도 11은 도 8에 도시된 변환밸브의 종단면도와 횡단면도.

도 12는 도 8에 도시된 변환밸브에 구비되는 베인스풀의 횡단면도.

도 13은 도 8에 도시된 변환밸브의 저면도.

도 14는 도 8에 도시된 변환밸브에 구비되는 밸브시이트블록의 사시도.

도 15a 및 15b는 도 8에 도시된 변환밸브의 파일럿변환동작을 보인 부분 단면도.

도 16 및 도 17은 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 듀얼전자파일럿작동식으로 구성한 실시예의 내부구조를 보인 횡단면도와 종단면도.

도 18은 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 이용한 냉동사이클용 사방제어밸브의 외관을 보인 사시도.

도 19는 도 18에 도시된 사방제어밸브의 분해 사시도.

도 20은 도 18에 도시된 사방제어밸브의 내부구조를 보인 종단면도.

도 21a 및 21b는 도 18에 도시된 사방제어밸브의 파일럿변환동작을 보인 부분 단면도.

도 22a 및 22b는 도 18에 도시된 사방제어밸브의 밸브동작을 보인 횡단면도.

본 발명은 베인스풀형 방향변환밸브와 이를 이용한 냉동사이클용 사방제어밸브에 관한 것으로, 특히 베인이 일체로 붙어 있는 스풀을 구비하여 내부 또는 외부파일럿 방식으로 작동되며, 그 스풀 작동을 위한 파일럿밸브가 밸브본체와 한 몸체로 구성되는 간단한 구조의 전자파일럿변환밸브 등으로 응용할 수 있는 새로운 형식의 방향변환밸브와 그 응용에 관한 것이다.

공압 또는 유압회로에서 에어실린더나 유압모터와 같은 작동기의 운동방향을 바꾸거나 정지시키는 등의 기능을 하는 밸브를 방향변환밸브 또는 간단히 변환밸브라 한다. 방향변환밸브에는 스풀 형식에 따라 스풀이 축을 중심으로 회전요동하게 되는 로터리스풀형과 축방향으로 왕복이동하게 되는 슬라이드스풀형이 있으며, 스풀 작동방식에 따라 레버나 핸들 등으로 직접 스풀을 조작하는 수동식, 캠 등에 스풀을 연동시키는 기계조작식, 솔레노이드에 의한 전자적 추력을 이용하는 전자식, 압축공기나 압유를 사용하는 파일럿작동식, 그리고 전자식과 파일럿작동식을 결합한 전자파일럿작동식이 있다.

이중에서 전자식은 원격제어나 자동운전 및 비상정지 등 제어가 용이하지만, 솔레노이드의 추력으로 스풀을 직접 이동시키므로 대유량 변환에는 큰 힘을 내는 솔레노이드가 필요하다. 반면 파일럿작동식은 적은 유량의 유체압력으로 주회로의 대유량의 유체 흐름을 변환할 수 있다. 따라서 전자식과 파일럿작동식을 결합한 전자파일럿작동식은 제어가 용이함은 물론 작은 솔레노이드로도 대유량의 유체 변환이 가능하여 가장 많이 사용되는 방향변환밸브중 하나이다. 이러한 전자파일럿작동식의 파일럿 방식은 유체를 주회로와는 별도의 회로에서 취하는 외부파일럿 방식과 주회로에서 취하는 내부파일럿 방식이 있는데, 내부파일럿 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 전자파일럿작동식은 미국특허 4,150,695 4,245,671 6,192,937 6,325,102 등에 잘 나타나 있다. 이들에 따르면, 종래의 전자파일럿변환밸브는 별개의 전자식 변환밸브와 파일럿작동식 변환밸브의 조합으로 이뤄져 있다. 즉, 전자식 변환밸브를 파일럿밸브로서 사용하고 파일럿작동식 변환밸브를 메인밸브로서 사용한 것이다. 또한 메인밸브는 주로 슬라이드스풀형이다.

한편, 미국특허 4,469,134 4,492,252 등에는 전자파일럿변환밸브의 일종으로서 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기 등의 냉동사이클 시스템에 사용되는 사방제어밸브가 개시되어 있다. 이는 일반 공압이나 유압회로에 쓰이는 것과 그 원리와 구조는 대체로 같으나, 고온고압 2상냉매의 환경을 고려하여 견고한 금속재질의 케이싱을 사용하고 그 케이싱에 냉매관을 용접으로 붙여 회로와 연결토록 한 점이 다르다.

잘 알려진 바와 같이 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 사이클(cycle)로 이행되는 열에 대한 운반 메커니즘을 가지며, 그 응축과 증발시의 열교환을 통해 냉방에 필요한 냉풍이나 난방에 필요한 온풍을 발생시킨다. 냉방운전 또는 난방운전의 선택은 상기 응축 및 증발과정에서 각각 사용되는 열교환기(응축기와 증발기)의 위치를 맞바꿔주면 된다. 그러나 그 응축기와 증발기의 위치를 바꾸는 것은 현실적으로 불가능하므로, 방향제어밸브의 하나인 사방제어밸브를 사용하여 그 응축기와 증발기에 대한 냉매의 흐름을 변환하는 것이다.

방향변환밸브의 형식중 전술한 로터리스풀형은 일반적으로 스풀 원주상에 압력의 균형이 잡히지 않기 때문에 높은 압력에서 측압이 커져 그 조작이 용이하지 않으며, 따라서 이것은 일반적으로 고압용에는 적합하지 않다. 또한 변환속도도 느리고 수동식에 적합한 구조로서 그 응용에 한계가 있다.

반면, 슬라이드스풀형은 로터리스풀형에 비하여 압력의 균형이 잘 잡히고 스 풀에 가해지는 측압의 영향이 적기 때문에 변환이 용이하고 빠르며 사용압력도 높은 장점을 가진다. 그러나 슬라이드스풀의 구조상 밸브요소가 많고 그 밸브요소들과 몸체와의 틈이 문제점으로서 유체의 누설에 영향을 미치므로 정밀한 가공을 요한다. 이와같은 정밀한 가공을 요하는 이유로 슬라이드스풀형의 밸브 몸체는 통상 알루미늄 다이캐스팅 후 후가공하는 복잡한 공정으로 제조되고 있어, 그 제작이 매우 까다롭고, 가격 또한 비싸다.

종래에 많이 사용되고 있는 전자파일럿변환밸브는 대체로 슬라이드스풀형이며, 별개의 파일럿밸브를 메인밸브를 볼트로 체결하여 연결하는 형태로 조립하는 구조로 되어 있다. 따라서 밸브간 누설을 막기 위한 시일요소와 파일럿밸브에 의한 유체 압력을 메인스풀에 전달하기 위한 피스톤 헤드와 같은 밸브요소 등이 추가되므로 그만큼 누설개소가 많아져 고장발생이 잦고, 가격상승요인도 커져 저가보급이 어려웠다.

또한 종래의 슬라이드스풀형 전자파일럿변환밸브는 솔레노이드가 스풀의 축방향으로 연결되는 구조로서 밸브 전체길이가 길어져 공간을 많이 차지하게 된다. 이러한 문제는 듀얼솔레노이드 방식에서는 더욱 두드러진다.

한편, 전자파일럿변환밸브의 일종인 사방제어밸브는 파일럿밸브를 내부파일럿 방식으로 메인밸브와 연결하기 위해 구조적으로 직접 결합되지 못하고 별도의 모세관을 추가로 용접하여야 한다. 즉, 용접개소가 많아 제작이 매우 번거럽고, 용접불량에 의한 불량이 많이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

본 발명의 목적은 지금까지 알려진 로터리스풀형이나 슬라이드스풀형과는 다 른 새로운 형식으로서, 각각의 장단점이 보완된 베인스풀형 방향변환밸브를 제공하며, 아울러 그 베인스풀형 방향변환밸브를 이용하여 스풀 작동을 위한 파일럿밸브가 메인밸브와 한 몸체로 구성되어 구조가 간단하고 누설개소와 불량요인이 적고 저가격 보급화에 유리한 전자파일럿변환밸브 및 냉동사이클용 사방제어밸브를 제공하고자 한 것이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브는, 스풀축과 이 스풀축 일측에 연장된 밸브부 및 그 타측에 연장된 베인부를 가지는 베인스풀을 구비하고, 그 베인스풀의 스풀축을 회전가능하게 지지하는 축지지부와 이 축지지부 일측에 확장되어 상기 베인스풀의 밸브부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 밸브실과 상기 축지지부 타측에 확장되어 상기 베인스풀의 베인부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 베인실로 이루어진 챔버가 형성되어 있고, 이 챔버의 밸브실을 경유하여 유체를 유통시키기 위한 복수의 메인포트와 상기 챔버의 베인실 양측으로 각각 파일럿 유체를 출입시키기 위한 2개의 베인포트를 가지는 밸브본체를 구비하여, 상기 베인스풀이 상기 베인포트를 출입하는 파일럿 유체의 압력에 의해 회전요동하도록 파일럿작동식으로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기와 같은 베인스풀형 방향변환밸브는, 전술한 밸브본체의 메인포트중 하나로부터 공급되는 유체의 일부를 취하여 상기 베인포트에 대해 그 유체의 흐름을 변환하는 전자식파일럿밸브를 한 개 또는 두 개 포함하는 전자파일럿작동식으로 구성될 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 냉동사이클용 사방제어밸브는, 스풀축과 이 스풀축 일측에 연장된 밸브부 및 그 타측에 연장된 베인부를 가지는 베인스풀, 이 베인스풀의 스풀축을 회전가능하게 지지하는 축지지부와 이 축지지부 일측에 확장되어 상기 베인스풀의 밸브부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 밸브실과 상기 축지지부 타측에 확장되어 상기 베인스풀의 베인부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 베인실로 이루어진 챔버와 이 챔버의 밸브실을 경유하여 냉매를 유통시키기 위한 복수의 메인포트 및 상기 챔버의 베인실 양측으로 각각 파일럿 냉매를 출입시키기 위한 2개의 베인포트를 가지는 밸브본체, 이 밸브본체를 고착상태로 수납하여 그 주위를 밀폐하도록 되고 상기 메인포트와 통하는 냉매관이 접속되어 있는 밸브케이싱, 상기 복수의 메인포트중 하나로부터 공급되는 냉매의 일부를 취하여 상기 베인포트에 대해 그 냉매의 흐름을 변환하는 파일럿밸브수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 편의상 도면에는 서로 동일 또는 대응되는 부분에 대해 같은 참조번호를 사용하였다.

도 1에서 도 7a 및 7b은 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 공압용 2위치 4포트 파일럿작동식으로 구성한 실시예를 보인 것이다. 외관을 보인 도 1을 참조하면, 밸브본체(1)는 본체블록(2)과 이의 상면에 볼트요소로 체결되는 본체덮개(3)로 이루어져 있다. 4개의 메인포트중 공급포트 P와 배기포트 R은 본체덮개(3)에, 부하포트 A 및 B는 본체블록(2) 전면에 형성되어 있다. 그리고 스풀 작동을 위 해 파일럿으로 작용시킬 유체를 출입시키기 위한 베인포트(36a,36b)가 본체덮개(3)에 형성되어 있다. 상기한 배기포트 R을 제외한 공급포트 P와 부하포트 A 및 B 그리고 베인포트(36a,36b)에는 공압회로와의 연결을 위한 호오스용 피팅(6,7a,7b,8a,8b)이 나사식으로 체결된다. 도면에 배기포트 R는 개방되어 있지만, 통상 도시하지 않은 소음기를 결합시켜서 사용한다. 이 배기포트 R은 유압용의 경우에 드레인포트와 같은 것이다. 본 실시예는 실질적으로 드레인과 연결할 수 있게 소음기 대신 피팅을 설치함으로써 유압용으로도 사용될 수 있을 것이다.

도 2의 분해도를 참조하면, 밸브본체(1)의 본체블록(2)에 챔버(30)가 형성되어 있는데, 거기에 베인스풀(10)을 수납시킨 후 본체덮개(3)를 덮어 볼트로 체결함으로써 조립되는 것이다.

베인스풀(10)은 도 5 및 도 6에 보여진 바와 같이, 스풀축(17)과 이 스풀축(17)의 일측에 연장된 부채 모양의 밸브부(18) 및 그 반대측에 연장된 평판 모양의 베인부(19)로 이루어지고, 스풀축(17) 상단면에서 밸브부(18) 선단면으로 이어지고 각 면에 개구된 그루우브(20)를 가짐으로써 별도의 유로를 제공하도록 설계된 것이다. 이 베인스풀(10)의 스풀축(17) 상단부와 하단부 부근, 밸브부(18) 표면 및 베인부(19)의 테두리는 각각 고무피막(22,23,24)으로 피복되됨으로써, 밸브본체의 챔버(30)내 각부와의 기밀을 유지하면서 원할한 미끄럼마찰이 가능하도록 배려된 것이다.

본체블록(2)의 챔버(30)는 상기와 같은 베인스풀(10)의 각부에 대응하여, 도 4에 보여진 바와 같이, 축지지부(31)와 이 축지지부 일측에 확장된 밸브실(32) 및 그 반대편에 확장된 베인실(33)로 이루어져 있다. 여기서 밸브실(32)과 베인실(33)의 외곽측 벽면은 축지지부(31)의 중심을 동심원으로 하는 원주면으로 형성된 것이다. 축지지부(31)에 끼워진 봉 모양의 시일부재(34a,34b)는 스풀축(17)에 축선방향으로 접하여 기밀을 유지함으로써 밸브실(32)과 베인실(33)을 각각 밀폐된 공간으로 구분시킨다. 밸브실(32)은 베인스풀의 밸브부(18)를 180°보다 작은 범위, 바람직하게는 90°이내의 범위에서 지정된 2위치로 회전이동시킬 수 있게 형성되었다. 이 밸브실(32)의 외곽측 벽면에는 동일 높이에서 원주방향으로 간격을 두고 부하포트 A 및 B가 관통되어 있다. 본체덮개(3)측의 공급포트 P는 그 밸브실(32)로 직접 통하며, 배기포트 R은 전술한 베인스풀의 스풀축(17) 상단면의 그루우브(20) 개구부와 통하는 위치에 관통되어 있다(도 3 참조). 베인실(33)은 전술한 베인스풀의 베인부(19)를 밸브실(32)의 지정된 위치에 대응한 각도 범위로 이동시키기 위해 파일럿 유체의 압력을 작용시키기 위한 것으로, 그 각도 범위의 양 끝에 대향한 위치에 고정베인(35a,35b)을 가지고 있다. 전술한 본체덮개(3)를 관통한 2개의 베인포트(36a,36b)는 그 베인실(33)의 양쪽으로 각각 통하여 베인부(19)를 사이에 두고 양측에서 각각 유체를 출입시킬 수 있다.

본체덮개(3)에는 전술한 본체블록의 챔버(30) 개구부에 대응하여 그 주위를 밀폐하기 위한 시일(45)이 개재되며, 전술한 메인포트중 공급포트 P를 본체블록의 챔버 내 밸브실(32)로 통하도록 연결하는 공급구멍(46)과, 베인스풀의 스풀축(17) 상단부를 지지하면서 거기에 개구된 그루우부(20)를 메인포트중 배기포트 R과 통하도록 연결하는 배기구멍(47)이 형성되어 있다.

상기와 같이 실시된 방향변환밸브는 파일럿 작동식으로서 그 작동상태를 도 7a 및 7b에 나타내었다. 파일럿으로 작용시킬 유체는 통상 주회로 또는 별도의 회로부터 취해질 수 있으며, 그 유체를 상기한 베인포트(36a,36b)중 어느 일측을 통해 베인실(33)로 공급하고 동시에 타측으로 배기상태로 둠으로써 베인스풀(10)을 작동(회전요동)시킬 수 있다. 즉, 일측 베인포트(36a)를 통해 밸브본체 내 챔버의 베인실(33) 일측으로 파일럿 유체가 공급되고, 타측의 베인포트(36b)가 배기 또는 회수가능한 상태로 되면, 그 일측으로 유입되는 파일럿 유체의 압력이 작용하여 도 7a에 나타낸 바와 같이 스풀의 베인부(19)가 일측의 고정베인(35a)을 떠나 반대편의 고정베인(35b)에 닿아 저지될 때까지 반시계방향으로 회전이동하게 된다. 이때 그 반대측에 잔류하던 유체는 그쪽의 베인포트(36b)를 통해 외부로 배기 또는 회수되어진다. 이같이 베인스풀(10)이 반시계방향으로 회전되는데 따라서 밸브부(18)가 반시계방향의 종단지점에 놓이게 되면, 챔버내 밸브실(32) 벽면을 관통한 2개의 부하포트중 일측 부하포트 A는 개방되어 공급포트 P와 통하게 되고, 타측 부하포트 B는 베인스풀의 밸브부(18)에 의해 밸브실(32) 내의 공간과는 차단되면서 거기에 형성된 그루우브(20)를 통해 배기포트 R과 연결되어진다. 반대로, 상기 일측 베인포트(36a)가 개방되고 동시에 타측의 베인포트(36b)로 파일럿 유체가 공급되어지면, 도 7b와 같이 베인스풀이 시계방향으로 회전되어 그 밸브부(18)에 의해 부하포트 A는 스풀의 그루우브(20)를 통해 배기포트 R과 연결되어지고, 부하포트 B는 공급포트 P와 통하게 된다. 한편, 상기 두 개의 베인포트(36a,36b)가 똑같이 폐쇄 또는 개방되면 베인실(33) 내 베인스풀의 베인부(19)를 사이에 둔 양측의 공간에 작용하 는 파일럿 유체의 압력이 대등하여 베인스풀(10)은 요동치 아니하고, 따라서 현재의 상태로 유지되는 것이다.

이 실시예에 있어서, 메인포트의 수나 위치는 사용용도에 따라 적절히 변경가능하며, 베인스풀(10)의 그루우브(20)도 꼭 필요한 것은 아니다. 예를 들면, 배기포트 R을 밀봉한 상태에서 공급포트 P와 부하포트 A 및 B만의 3포오트밸브로 활용가능함은 물론이다. 이것은 이 실시예뿐만 아니라 이후의 실시예에서도 마찬가지이다.

도 8에서 도 15a 및 15b는 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 전자파일럿작동식으로 실시한 것이다. 이 실시예의 특징은 일반 공압용이나 유압용과 달리 파일럿밸브가 밸브본체와 한 몸체로 구성된다는 점이다. 즉, 외관이 도시된 도 8을 참조하면, 밸브본체(1)는 본체블록(2)과 이 본체블록 상면측의 본체덮개(3) 및 본체블록 하면측의 파일럿밸브브래킷(4)으로 이루어져 있다. 4개의 메인포트중 공급포트 P와 배기포트 R은 본체덮개(3)에, 부하포트 A 및 B는 본체블록(2) 전면에 형성되어 있다. 파일럿밸브브래킷(4)에는 파일럿밸브 조작을 위한 것으로 전기신호로 구동되는 솔레노이드기구(5) 일체가 결합된다. 상기한 배기포트 R을 제외한 공급포트 P와 부하포트 A 및 B에는 공압회로를 연결하기 피팅(6,7a,7b)이 결합된다. 이 실시예 또한 앞의 실시예에서 설명된 바와 같이 유압용으로도 사용가능함은 물론이다.

이 실시예에 따른 방향변환밸브는, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본체블록(2)과 본체덮개(3) 및 파일럿덮개(4)로 이루어진 밸브본체(1), 베인스풀(10), 파일럿 밸브컵(11)과 밸브시이트블록(12), 그리고 파일럿밸브컵 작동을 위한 솔레노이드 기구인 코일(13) 스템(14) 플런저(15) 및 스프링(16)으로 구성된다.

베인스풀(10)은 그 기본 구성이 앞의 실시예와 같으며, 본 실시예를 위해 도 12에 나타낸 바와 같이 스풀축(17) 하단면을 관통하여 그루우브(20)와 통하는 파일럿배기 안내구멍(21)를 더 가진다.

본체블록(2)은 그 기본 구성이 앞의 실시예와 같으며, 본 실시예를 위해, 전술한 베인포트(36a,36b)가 본체블록(2)의 베인실 바닥을 관통하고 있고, 도 11에 나타난 바와 같이, 챔버(30)의 밸브실(32) 바닥을 관통하는 파일럿공급구멍(37), 축지지부(31) 바닥 중심부를 관통하여 상기 베이스풀(10)에 형성한 파일럿배기 안내구멍(21)과 연결되는 파일럿배기구멍(38)을 더 가지고 있다.

본체블록(2)은 또한 도 13에 보여진 바와 같이 그 저면상에 마련된 파일럿밸브실(40)을 가지고 있다. 파일럿밸브실(40)은 본체블록 저면에 돌출한 리브(41)에 둘러싸여 있으며, 전술한 파일럿밸브컵(11)을 수용하기 위한 밸브수용부(42)와 전술한 밸브시이트블록(12)을 수납하는 블록수납부(43)로 구분된다. 이 파일럿밸브실(40)의 블록수납부(43)에는 전술한 2개의 베인포트(36a,36b)와 파일럿공급구멍(37) 및 파일럿배기구멍(38)이 관통되어 있다.

파일럿밸브실(40)의 블록수납부(43)에 수납되는 밸브시이트블록(12)은 파일럿밸브컵(11)의 밸브시이트(valve seat) 제공을 위한 것으로, 도 14에 보여진 바와 같이 일측면에 평탄한 밸브시이트면(44)을 가지며, 거기에 부하포트 a와 b 및 배기포트 r로 구분되는 3개의 파일럿포트가 형성되어 있다. 파일럿포트중 부하포트 a와 b는 각기 양 측면으로 개구되어 전술한 베인포트(36a,36b)와 각각 연결되고, 배기포트 r은 전술한 파일럿배기구멍(38)과 연결되어 전술한 베인스풀(10)의 파일럿배기 안내구멍(21)으로 통하며, 최종적으로 그 베인스풀(10)의 그루우브(20)를 경유하여 메인포트의 배기포트 R과 연결되는 것이다.

파일럿밸브브래킷(4)은 전술한 본체블록 저면상의 파일럿밸브실(40)을 형성하는 리브(41) 형상에 대응하여 그 주위를 기밀하게 가두도록 본체블록(2)에 체결되는 것으로, 전술한 파일럿공급구멍(37)을 통해 들어오는 유체가 밸브수용부(42)로 원할히 유통될 수 있도록 그 주위에 여유 공간부를 만드는 리세스(48)와 솔레노이드기구의 스템(14)을 관통하여 체결할 수 있는 나사구멍(49)을 가지고 있다.

파일럿밸브컵(11)은 전술한 바와 같이 3개의 파일럿포트중 인접한 2개를 포위하여 연결해주기 위한 컵홀(50)을 가진다. 이 파일럿밸브컵(11)을 이동시키기 위한 솔레노이드기구의 플런저(15)는 파일럿밸브컵(11)을 안정적으로 끼워서 지지하는 컵지지홈(51)을 가지고 있으며, 스템(14) 내에 스프링(16)과 함께 삽입되어진다. 스템(14)은 그 선단의 나사부(52)에 의해 파일럿밸브브래킷(4)의 나사구멍(49)에 체결되어진다. 수지로 몰딩된 코일(13)은 스템(14) 주위에 삽입되어 너트(53)로 체결된다. 솔레노이드기구의 플런저(15)는 코일(13)의 여자시 발생하는 전자적 추력에 의해 스프링(16)을 억누르면서 아래로 당겨지고 그 여자전류가 차단되면 억눌린 스프링(16)의 탄력에 의해 복귀하게 되어, 파일럿밸브컵(11)을 전술한 밸브시이트블록(12)의 시이트면(44)을 접촉한 상태로 파일럿포트들에 대해 이동시킨다. 이때 파일럿밸브컵(11)은 3개의 파일럿포트중 상측 또는 하측에 인접한 2개를 그 컵 홀(50)에 가두어 연결해주고 나머지 하나를 개방시키게 된다. 개방된 파일럿포트로는 전술한 파일럿공급구멍(37)를 통해 들어오는 유체가 공급되어진다.

상기와 같이 실시된 변환밸브는 전술한 솔레노이드 코일의 여자전류를 단속함으로써 작동된다. 그 코일의 여자전류가 차단되어 있으면, 도 15a에 나타난 바와 같이 파일럿밸브컵(11)이 상승되어 밸브시이트블록(12)에 형성된 3개의 파일럿포트중 상측에 위치한 2개, 즉 최상단의 부하포트 a와 가운데의 배기포트 r이 그 파일럿밸브컵(11)의 컵홀(50)에 가두어져 서로 연결되어지고, 나머지 최하단의 부하포트 b는 전술한 파일럿밸브실(40)에 노출되어진다. 그러면 그 노출된 부하포트 b로 파일럿용으로 취하여진 유체가 공급되어 그와 연결된 베인포트(36b)를 통해 밸브본체의 챔버(30) 내 베인실(33)의 한쪽으로 유입되고, 베인실(33) 내 그 반대편에 잔류하던 유체는 그쪽 베인포트(36a)와 이에 연결되어진 부하포트 a 및 배기포트 r을 경유하여 외부로 배기되어진다. 이러한 상태는 상기 여자전류가 차단되어 있는 동안 지속된다. 이와같은 상태에서, 베인스풀의 밸브부(18)는 앞에서 설명한 도 7a의 경우와 같이 작동하게 된다.

솔레노이드 코일의 여자전류가 인가되면, 도 15b와 같이 파일럿밸브컵(11)이 하강되어 밸브시이트블록(12)에 형성된 3개의 파일럿포트중 하측에 위치한 2개, 즉 최하단의 부하포트 b와 가운데의 배기포트 r이 그 하강된 파일럿밸브컵(11)의 컵홀(50)에 가두어져 서로 연결되어지고, 나머지 최상단의 부하포트 a는 전술한 파일럿밸브실(40)에 노출되어 거기로 유체가 공급되어진다. 공급되는 유체는 일측의 베인포트(36a)를 통해 본체블록의 챔버 내 베인실(33) 일측으로 유입되고, 반대측 에 잔류하던 유체는 베인포트(36b)와 부하포트 b 및 배기포트 r을 경유하여 외부로 배기되어진다. 이와같은 상태에서, 베인스풀의 밸브부(18)는 앞에서 설명한 도 7b의 경우와 같이 작동된다.

이와같은 작동은 솔레노이드 코일의 여자전류를 단속하는데 따라 단속 주기로 반복된다. 따라서 도시하지 않은 외부의 작동기와 연결되는 메인포트중 A와 B에 대한 유체의 흐름을 전환하여 그 작동기의 운동방향을 바꿔줄 수 있는 것이다. 한편, 정전이나 비상정지에 의해 솔레노이드의 여자전류가 차단되면 베인스풀은 항상 노멀상태, 즉 도 15a 및 고 7a와 같은 상태로 가 있게 된다. 따라서 이 실시예는 작동기가 어떤 작업공정을 수행하되, 정지나 비상정지후 지정된 위치에서 지정된 작업부터 수행하게 할 필요가 있는 경우에 적합한 것이다.

도 16 및 도 17은 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 듀얼전자파일럿작동식으로 실시한 것이다. 이 실시예의 특징은 앞에 실시된 것과 달리 두개의 솔레노이드를 구비하여, 정전이나 비상정지에도 불구하고, 그 정지시점에 중단된 작업을 연이어 수행하게 된 것이다.

이 실시예에 따른 방향변환밸브의 본체블록(2)에는 두 개의 파일럿밸브실(40a,40b)이 형성되고, 그 두 개의 파일럿밸브실(40a,40b)에 하나씩 설치되는 2개의 파일럿밸브컵(11a,11b)과 각 파일럿밸브컵 이동을 위한 2개의 솔레노이드(5a,5b) 기구 일체를 구비한다.

파일럿밸브실(40a,40b)에는 파일럿밸브컵(11a,11b)의 밸브시이트를 제공하는 시이트면(44a,44b)이 일체로 형성되어 있다. 거기에 전술한 본체블록의 챔버(30) 내 베인실(33)의 베인포트(36a,36b)가 각각 관통되고, 그와 인접하여 형성된 배기포트 r_a과 r_b를 가진다. 추가된 배기포트 r_a과 r_b는 각기 본체블록(2')의 상면측으로 향하다가 그 상면측에서 측면으로 이어져 곧바로 외부로 배기는 구조로 되어 있다. 파일럿밸브실(40a,40b)의 각 일측에는 거기에 본체블록의 챔버(30) 내 밸브실(32) 양측 단부에 각각 약간 중첩시킴으로써 자연히 형성되는 파일럿공급구멍(37a,37b)이 있다.

상기 솔레노이드(5a,5b)는 도시하지 않은 제어회로에 의해 교호로 작동되는데, 도 17은 일측 솔레노이드(5a)의 신호가 차단되고, 타측 솔레노이드(5b)의 신호가 인가된 상태를 보인 것이다. 신호가 차단되어진 솔레노이드(5a)측의 파일럿밸브실(40a)에서는 파일럿밸브컵(11a)이 상승하여 그 배기포트 r_a가 차단되어 베인포트(36a)로 유체가 공급될 수 있는 상태로 되고, 신호가 인가되어진 솔레노이드기구(5b)측의 파일럿밸브실(40b)에서는 파일럿밸브컵(11b)이 하강하여 베인포트(36b)가 배기포트 r_b와 연결되어 배기될 수 있는 상태로 된다. 따라서 베인실(33)에 놓인 베인스풀의 베인부(19)가 일측에서 타측으로 이동하게 되고 이에 따라 밸브부(18)의 위치가 변환되는 것이다. 솔레노이드의 신호가 맞바뀌면, 일측 파일럿밸브컵(11a)은 하강되고 타측 파일럿밸브컵(11b)은 상승되어 그 변환동작이 반대로 전환된다. 어느 시점에서 정전이나 비상정지에 의해 신호가 모두 차단되면, 양측 파일럿밸브컵(11a,11b)은 모두 상승하게 되어 양측의 배기포트 r_a과 r_b 모두 차단되고, 베인포트(36a,36b)는 모두 개방된 상태가 된다. 그러면 양측 파일럿밸브 실(40a,40b)에 작용하는 유체의 압력이 서로 대응하게 되며, 따라서 메인밸브실의 베인실(33) 내 베인스풀의 베인부(19)를 사이에 두고 갈라진 양측 공간의 압력도 대등하게 된다. 즉, 그 베인부(19)는 어느 위치에서든 현 위치에서 움직이지 않고 고정되어진다. 이와같이, 정전이나 비상정지에도 불구하고, 작동기의 현재의 동작상태를 유지함으로써 운전이 재개될 때 어떤 작업이 멈춘 시점부터 그 작업을 연속하여 수행할 수 있게 해 주는 것이다.

다음, 도 18 내지 도 22a 및 22b는 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 이용한 냉동사이클용 사방제어밸브에 대한 실시예로서, 밸브형식은 앞의 두 번째 실시예와 같은 전자파일럿작동식과 같은 것이다. 다만, 이것은 고온고압 2상으로 존재하게 되는 냉매에 대한 사용환경을 고려한 것으로, 도 18에 보인 바와 같이 원통형의 견고한 밸브케이싱(130)을 구비한다. 밸브케이싱(130)에는 그 상면의 공급포트 P와 원주면상의 2개의 부하포트 A 및 B 그리고 저면 중심의 드레인포트 R에 대응하여 공기조화기 각부, 즉 압축기와 열교환기의 각 냉매 배관과 접속하기 위한 냉매접속관(131,32,33,34)이 각각 용접되고 가지런히 벤딩되어 있다. 밸브케이싱(130) 상면에 설치된 부호 70는 솔레노이드이다. 이 솔레노이드(170)는 전기신호로 여자되어 밸브를 변환하도록 작동되는데, 그 전기신호는 예를 들면 공기조화기의 냉방운전 선택시에는 인가되지 않다가 난방운전 선택시에만 인가되는 것이다.

도 19의 분해도를 참조하면, 밸브케이싱(130)은, 예컨대 황동 등의 금속을 컵 모양으로 가공한 것으로서, 그 상단의 걸림턱(135)에 원판 모양의 캡(136)을 씌 우고 그 가장자리를 용접함으로써 밀폐되게 하였다. 이 밸브케이싱(130)과 캡(136)은 분해조립이 가능하도록 별도의 시일링과 함께 상호 나사식으로 체결되는 구조로도 가능할 것이다.

밸브케이싱(130) 내에 고정적으로 장착되는 밸브본체(140)는 예를 들면 내열성 엔지니어링 수지 등으로 사출한 성형물로 제공될 수 있다. 이는 원통형 몸통부(141)와 이 몸통부(141) 상측의 플랜지부(142) 및 이 플랜지부(142) 상측의 블록지지부(143)로 이루어진다. 몸통부(141)는 전술한 밸브케이싱(130)의 내주면보다 조금 작게 하여, 그 조립을 위한 삽입이 용이하도록 하였고, 플랜지부(142)는 밸브케이싱(130)의 내주면에 꼭 끼이는 직경으로 하여 밸브케이싱(130) 내주면에 단차지게 형성한 걸림턱(137)에 안착되어 고정될 수 있게 하였다. 플랜지부(142)와 블록지지부(143) 일측의 절결부(144)는 전술한 공급포트 P에 대응하여 캡(136)에 접속된 냉매접속관(131)의 단부(131a)를 안쪽으로 관통시켜 수용하기 위한 것이다.

상기한 밸브본체(140)는 몸통부(141) 내부에 형성된 밸브실(150a)과 이 밸브실(150a) 반대측을 확장하여 된 베인실(150b)로 이뤄지는 챔버(150)를 가진다. 밸브실(150a)은 그 위쪽 플랜지부(142)의 절결부(144)를 관통하는 공급측 메인포트연결구(151)를 통해 전술한 공급포트 P측의 냉매접속관(131)과 연통되며, 또한, 몸통부(141) 벽면을 관통하는 부하측 메인포트연결구(152,153)를 통해 전술한 부하포트 A 및 B측의 냉매접속관(132,33)과도 각각 연통된다. 베인실(150b)은 충분한 공간을 확보하기 위해 그 몸통부(141) 벽면과 바닥면이 절제되어 거기에 노출되는 밸브케이싱(130)의 내주측 벽면 및 바닥면 그리고 그 개구된 부분 양단의 고정베인(157,158)으로 포위된다. 이 베인실(150b)에는 고정베인(157,158)측 벽면을 따라 플랜지부(142) 위로 각각 형성된 2개의 베인포트(154,155)가 관통되어 있다. 한편, 베인실(150b)의 드레인구멍(156)는 플랜지부(142) 중심을 관통하여 후술하는 베인스풀(160)의 그루우브(164)와 연결되도록 하였다.

이와같은 밸브본체(140)의 몸통부(141)에는 그 안쪽 밸브실(150a)과 베인실(150b) 사이 부분이 직경방향으로 절결되어 있고, 그 절결된 부분에 시일블록(seal blocks; 145,146)이 삽입되어 있다. 시일블록(145,146)은 각 안쪽 단부로 후술하는 베인스풀(160)의 스풀축(161)과의 사이에 기밀을 유지하고 또 그 바깥쪽 단부로는 전술한 밸브케이싱(130)의 내주면과의 사이에 기밀을 유지함으로써 밸브실(150a)과 베인실(150b)을 각기 밀폐된 공간으로 구분시키는 것이다. 또한 몸통부(141) 외주면상의 부하포트연결구(152,153) 주위에 반매립상태로 설치된 시일환(147,148)은 밸브케이싱(130) 내주면을 관통한 부하포트 A 및 B 주위에 밀착하여 기밀을 유지한다. 이들 시일블록(145,146)과 시일환(147,148)은 기계적 특성이 우수하고 기밀성이 높은 재질로서 예를 들면 테플론(1teflon)계 수지를 사용한다.

베인스풀(160)은 원통형의 스풀축(161)과 이 스풀축(161) 일측에 연장되어 전술한 밸브실(150a)에 수용되는 밸브부(162) 그리고 그 반대편으로 연장되어 전술한 베인실(152)에 수용되는 베인부(163)로 이루어지고, 그 스풀부(162) 선단면에서 스풀축(161) 하단면으로 이어지고 각면에 개구된 그루우브(164)를 가진다. 이 그루우브(164)는 밸브부(162) 끝에서 전술한 밸브본체(140)의 부하측 메인포트연결구(152,153)중 하나를 통해 부하포트 A 또는 B와 연통되고, 스풀축(161) 하단에서 전술한 밸브케이싱(130) 바닥의 드레인포트 R과 직접 연통된다. 또한 이 베인스풀(160)의 스풀축(161) 상단에는 전술한 밸브본체(140)의 드레인구멍(156)을 그 그루우브(164)에 연결하기 위한 드레인연결구(165)가 관통되어 있다.

이와같은 베인스풀(160)의 스풀축(161) 상단과 하단에는 전술한 밸브본체(140)의 플랜지부(142)를 관통하는 드레인구멍(165) 주위와 밸브케이싱(130) 바닥의 드레인포트 R 주위를 밀폐하기 위한 테프론계 수지제의 시일링(166,167)이 결합되고, 밸브부(162)의 단부에는 밸브실(150a)측 내주벽면과의 기밀을 유지하도록, 그리고 베인부(163)의 둘레에는 베인실(150b)측 천장과 밸브케이싱(130)의 내주측 벽면 및 그 바닥면과의 기밀을 유지하도록 테프론계 수지제의 시일테(168,169)가 각각 결합되어 있다.

다음, 파일럿밸브수단으로서, 밸브본체(140)의 플랜지부(142) 상의 블록지지부(143)에 둘러싸인 파일럿밸브실(149)이 마련되어 있고, 전술한 솔레노이드(170), 스템(171), 플런저(172), 파일럿밸브컵(175) 및 밸브시이트블록(180)이 구비되어 있다. 솔레노이드(170)는 스템(171) 주위에 끼워져 나사(177)로 고정된다. 스템(171)은 그 단부가 캡(136)을 관통하는 모양으로 그 캡(136)상에 세워져 용접으로 고착된다. 플런저(172)는 스템(171) 내부에 스프링(174)과 함께 삽입되어 스프링오프셋 방식으로 상시 노멀위치로 돌출되어 있다가 솔레노이드(170) 여자시에 그 전자적 추력에 의해 변환위치로 당겨진다. 파일럿밸브컵(175)은 오목한 컵홀(176)를 가지고 있으며 플런저(172) 단부에 형성한 컵지지홈(173)에 안착되고 밸브시이트블록(180)의 시이트면(181)을 밀착한 상태로 미끄러지도록 그 플런저(172)에 의해 이동된다.

전술한 밸브본체(140)의 블록지지부(143) 안쪽의 파일럿밸브실(149)에 장착되는 밸브시이트블록(180)은 예컨대, 황동 등의 금속을 가공하여 된 것으로, 평탄한 시이트면(181)에 상하방향으로, 즉 플런저(172)의 이동방향으로 간격을 두고 개구된 3개의 파일럿포트(182,183,184)를 가지고 있다. 3개의 파일럿포트(182,183,184)중 인접하는 2개의 간격은 전술한 파일럿밸브컵(175)의 홈(176) 직경보다 작고 그 상측에서 하측까지의 거리는 크다. 즉, 파일럿밸브컵(175)이 노멀위치에 있을 때는 그 하측에 인접한 2개의 파일럿포트(183,184)가 파일럿밸브컵(175)의 홈(176)에 가두어져 서로 연결되고 최상측의 파일럿포트(182)는 노출되며(도 21a 참조), 변환위치에서는 그 상측에 인접한 2개의 파일럿포트(182,184)가 파일럿밸브컵(175)의 홈(177)에 가두어져 서로 연결되고 최하측의 파일럿포트(183)는 노출되는 것이다. 이 밸브시이트블록(180)의 파일럿포트(182,183,184)중 상하 양측에 위치한 2개의 파일럿포트(182,183)는 전술한 밸브본체(140)에 형성되어 있는 2개의 베인포트(154,155)와 각각 연통되고, 가운데의 파일럿포트(184)는 전술한 드레인구멍(156)과 연통된다.

한편, 도 4에서 미설명된 부호 138은 밸브케이싱(130)에 밸브본체(140)를 조립할 때 그 조립위치를 안내하기 위한 요홈이다.

상기와 같이 실시된 사방제어밸브의 동작을 설명하면, 도 20에서, 공급포트 P측의 냉매접속관(131)을 통해 공급되는 유체(냉매)는 대부분 공급측 포트연결구(151)를 통해 밸브실(150a)로 유입되는 한편, 그 일부가 밸브케이싱(130) 내주면 사이에 마련된 틈새를 따라 밸브본체(140)의 플랜지부(142) 위쪽 공간으로 유입되어 그 공간에 노출된 밸브시이트블록(180)의 2개의 파일럿포트(182,83)중 하나를 통해 베인실(150b)의 어느 일측으로 유입되어진다.

전술한 솔레노이드(170)가 여자되지 않은 상태에서는 그 플런저(172)가 스프링(174)에 의해 아래로 돌출해 있고, 이때 파일럿밸브컵(175)은 밸브시이트블록(180)의 시이트면(181)상의 노멀위치에 놓이게 된다. 파일럿밸브컵(175)이 노멀위치에 놓이면, 도 21a에 보여진 바와 같이, 밸브시이트블록(180)의 3개의 파일럿포트(182,83,84)중 하측 2개의 파일럿포트(183,84)는 파일럿밸브컵(175)의 컵홀(176)에 가두어져 서로 연통되고, 최상측 파일럿포트(182)는 노출된다. 따라서 전술한 공급포트 P로부터 공급되는 유체의 일부가 그 노출된 최상측 파일럿포트(182)와 이에 연결된 일측 베인포트(154)를 통해 전술한 베인실(150b)로 이동하게 된다.

이와같이 일측 베인포트(154)를 통해 베인실(150b)로 입력되는 유체는 베인스풀(160)의 베인부(163)를 일측 고정베인(157) 위치에서 타측 고정베인(158)쪽으로 가압하는 압력으로 작용하게 되며, 이에 따라 베인스풀(160) 전체는 시계방향으로 회전된다.

베인스풀(160)이 시계방향으로 회전되면, 도 22a에 나타난 바와 같이, 2개의 부하포트 A 및 B중에서 일측 부하포트 A가 밸브실(150a)을 통해 공급포트 P와 연통 되는 한편, 타측 부하포트 B는 베인스풀(160)의 그루우브(164)를 통해 드레인포트 R과 연결된다. 즉, 주지한 바와 같은 공기조화기의 냉방운전이 이행될 수 있는 상태로 되는 것이다.

베인스풀(160)이 시계방향으로 회전되는 과정에서 베인실(150b) 내 베인부(163)의 시계방향측에 잔류하던 유체는 거기에 형성되어 있는 타측 베인포트(155)를 통해 빠져나가게 되는데, 도 21a에 보여진 바와 같이, 그 베인포트(155)에 연결된 파일럿포트(183)와 파일럿밸브컵(175)의 컵홀(176) 및 파일럿포트(184)를 경유하고, 이어 도 20에 나타난 바와 같이, 밸브본체(140)의 드레인구멍(156)과 베인스풀(160)의 드레인연결구(165)를 차례로 경유하여 베인스풀(160)의 그루우브(164)측으로 인도되며, 그 그루우브(164)와 연결된 드레인포트 R을 통해 드레인된다.

다음, 전술한 솔레노이드(170)를 여자시키면, 플런저(172)는 그 솔레노이드(170)의 여자에 따른 전자적 추력에 의해 위로 당겨지며, 이때는 도 21b에 보여진 바와 같이 파일럿밸브컵(175)이 밸브시이트블록(180)의 시이트면(181)상의 변환위치에 놓이게 된다. 이렇게 파일럿밸브컵(175)이 변환위치에 놓이면, 밸브시이트블록(180)에 형성되어 있는 3개의 파일럿포트(182,183,184)중 상측 2개의 파일럿포트(182,184)가 파일럿밸브컵(175)의 컵홀(176)에 의해 상호 연통되고, 최하측 파일럿포트(183)가 노출된다. 따라서 전술한 공급포트 P로부터 공급되는 유체의 일부가 그 노출된 최하측 파일럿포트(183)로 유입되어 그와 연결되어 있는 베인포트(155)를 통해 전술한 베인실(150b) 타측으로 유체가 입력된다.

이와같이 타측 베인포트(155)를 통해 베인실(150b)로 입력되는 유체는 베인스풀(160)의 베인부(163)를 타측 고정베인(158) 위치에서 일측 고정베인(157)쪽으로 가압하는 압력으로 작용하게 되며, 이에 따라 베인스풀(160) 전체가 반시계방향으로 회전된다.

베인스풀(160)이 반시계방향으로 회전되면, 도 22b에 나타난 바와 같이, 2개의 부하포트 A 및 B중에서 타측 부하포트 B가 밸브실(150a)를 통해 공급포트 P와 연통되는 한편, 일측 부하포트 A는 베인스풀(160)의 그루우브(164)를 통해 드레인포트 R과 연결되어, 주지한 바와 같은 공기조화기의 난방운전이 이행될 수 있는 상태로 되는 것이다.

베인스풀(160)이 반시계방향으로 회전되는 과정에서 베인실(150b) 내 베인부(163)의 반시계방향측에 잔류하던 유체는 거기에 형성되어 있는 일측 베인포트(154)를 통해 빠져나가게 되는데, 도 21a에 보여진 바와 같이, 그 베인포트(154)에 연결된 파일럿포트(182)와 파일럿밸브컵(175)의 컵홀(176) 및 파일럿포트(184)를 경유하게 되고, 이어 도 20에 나타난 바와 같이, 밸브본체(140)의 드레인구멍(156)과 베인스풀(160)의 드레인연결구(165)를 차례로 경유하여 베인스풀(160)의 그루우브(164)측으로 인도되며, 그 그루우브(164)와 연결된 드레인포트 R을 통해 드레인된다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 발명은 방향변환밸브의 새로운 형식이라 할 수 있는 베인스풀형과 그 응용에 관하여 제안하였다. 제안된 베인스풀 형은 기존의 로터리스풀형과 슬라이드스풀형의 장단점이 보완된 구조적 특징에 의해, 메인포트를 베인스풀의 밸브부 하나로 전환하므로, 누설개소가 적다. 즉, 가공 정도가 그리 높지 않아도 되며, 따라서 합성수지의 사출성형으로 가능하여 양산과 저가보급에 유리한 것이다. 베인스풀형은 또한 파일럿작동식으로 변환이 빠르고 대유량에도 적합하며, 특히 내부파일럿방식의 전자변환밸브와 같은 파일럿밸브를 밸브본체와 한 몸체로 구성할 수 있어 소형화에도 아주 유리하다. 이 밖에도 공압용과 유압용으로 혼용할 수 있어, 응용성이 매우 좋다. 그리고 셋째, 내부파일럿 방식으로서 파일럿밸브를 밸브본체와 한 몸체로 구성할 수 있어 소형화에 아주 유리하다.

한편, 본 발명에 따른 베인스풀형 방향변환밸브를 이용하는 냉동사이클용 사방제어밸브에서는 내부파일럿 방식의 파일럿밸브를 밸브본체와 한 케이싱내에 일체화하므로, 밸브케이싱에는 메인포트에 해당되는 접속용 관체만 용접하면 된다. 따라서 용접개소를 최소할 수 있어 제작이 훨씬 쉬워짐은 물론, 그 제작 또는 사용과정에서 용접불량에 따른 고장발생률도 대폭 줄일 수 있는 것이다.

Claims

스풀축과 이 스풀축 일측에 연장된 밸브부 및 그 타측에 연장된 베인부를 가지는 베인스풀,

상기 스풀축을 회전가능하게 지지하는 축지지부와 이 축지지부 일측에 확장되어 상기 베인스풀의 밸브부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 밸 브실과 상기 축지지부 타측에 확장되어 상기 베인스풀의 베인부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 베인실로 이루어진 챔버, 이 챔버의 밸브실을 경유하여 유체를 유통시키기 위한 복수의 메인포트, 상기 챔버의 베인실 양측으로 각각 파일럿 유체를 출입시키기 위한 2개의 베인포트를 가지는 밸브본체가 구비되어, 상기 베인스풀이 상기 베인포트를 출입하는 파일럿 유체의 압력에 의해 회전요동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브본체가 상기 챔버를 가지며 그 챔버가 상면에 개구되어 있는 본체블록과, 이 본체블록을 덮어 상기 챔버를 밀폐하는 본체덮개로 이루어진 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 베인스풀이 상기 스풀축과 밸브부를 관통하는 그루우브를 가지고 있으며, 상기 복수의 메인프트로서 상기 챔버 내 밸브실로 유체를 공급하기 위한 공급포트와 그 밸브실로 공급된 유체를 외부의 부하에 순환시키기 위한 2개의 부하포트와 이 2개의 부하포트중 하나로부터 부하를 순환한 유체를 배기하기 위한 배기포트가 구비되고, 상기 베인스풀의 밸브부 위치에 따라 상기 2개의 부하포트중 하나가 그 베인스풀의 그루우브를 통해 상기 배기포트와 연결되어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 1 또는 3에 있어서, 상기 베인스풀이 상기 챔버 내 각부에 대해 기밀 을 유지하기 위해 부분적으로 피복된 피막을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
스풀축과 이 스풀축 일측에 연장된 밸브부 및 그 타측에 연장된 베인부를 가지는 베인스풀,

상기 스풀축을 회전가능하게 지지하는 축지지부와 이 축지지부 일측에 확장되어 상기 베인스풀의 밸브부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 밸브실과 상기 축지지부 타측에 확장되어 상기 베인스풀의 베인부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 베인실로 이루어진 챔버, 이 챔버의 밸브실을 경유하여 유체를 유통시키기 위한 복수의 메인포트, 상기 챔버의 베인실 양측으로 각각 파일럿 유체를 출입시키기 위한 2개의 베인포트를 가지는 밸브본체,

상기 복수의 메인포트중 하나로부터 공급되는 유체의 일부를 취하여 상기 베인포트에 대해 그 유체의 흐름을 변환하는 파일럿밸브수단이 구비된 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 5에 있어서, 상기 밸브본체가 상기 챔버를 가지며 그 챔버가 상면에 개구되어 있는 본체블록과, 이 본체블록 상면을 덮어 상기 챔버를 밀폐하는 본체덮개와, 그 본체블록 저면에 결합되어 상기 파일럿밸브수단을 지지하는 파일럿브래킷으로 이루어진 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 5에 있어서, 상기 베인스풀이 상기 스풀축과 밸브부를 관통하는 그루우브를 가지고 있으며, 상기 복수의 메인프트로서 상기 챔버 내 밸브실로 유체를 공급하기 위한 공급포트와 그 밸브실로 공급된 유체를 외부의 부하에 순환시키기 위한 2개의 부하포트와 이 2개의 부하포트중 하나로부터 부하를 순환한 유체를 배기하기 위한 배기포트가 구비되고, 상기 베인스풀의 밸브부 위치에 따라 상기 2개의 부하포트중 하나가 그 베인스풀의 그루우브를 통해 상기 배기포트와 연결되어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 5 또는 7에 있어서, 상기 베인스풀이 상기 챔버 내 각부에 대해 기밀을 유지하기 위해 부분적으로 피복된 피막을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 5에 있어서, 상기 파일럿밸브수단으로서, 상기 밸브본체에 상기 챔버 내 밸브실과 통하게 형성되어 그로부터 유체가 공급되고 상기 2개의 베인포트가 관통되어 있으며 외부로 배기하기 위한 구멍이 형성되어 있는 파일럿밸브실과, 이 파일럿밸브실에 수납되어 상기 구멍에 2개의 베인포트중 하나를 선택하여 연결하는 두 위치로 이동가능한 파일럿밸브컵과, 이 파일럿밸브컵을 왕복이동시키기 위해 전기신호로 작동되는 솔레노이드기구를 포함하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 9에 있어서, 상기 밸브본체의 파일럿밸브실에 장착되어 상기 파일럿 밸브컵 이동을 위한 평면상의 밸브시이트면을 제공하고 그 밸브시이트면상에 개구되고 상기 2개의 베인포트 및 상기 구멍과 각각 연결되는 3개의 파일럿포트가 구비된 밸브시이트블록을 포함하는 베인스풀형 방향변환밸브.
청구항 5에 있어서, 파일럿밸브수단으로서, 상기 밸브본체의 두곳에 상기 챔버 내 밸브실과 통하게 형성되어 각각 그로부터 유체가 공급되고 상기 2개의 베인포트중 하나와 관통되어 있으며 외부로 배기하기 위한 구멍이 형성되어 있는 2개의 파일럿밸브실과, 이 2개의 파일럿밸브실에 각각 수납되어 상기 구멍을 차단하거나 그 구멍에 각 베인포트를 연결하는 두 위치로 이동가능한 2개의 파일럿밸브컵과, 이 2개의 파일럿밸브컵을 교호로 왕복이동시키기 위해 각각 전기신호로 작동되는 2개의 솔레노이드기구를 포함하는 베인스풀형 방향변환밸브.
스풀축과 이 스풀축 일측에 연장된 밸브부 및 그 타측에 연장된 베인부를 가지는 베인스풀,

상기 스풀축을 회전가능하게 지지하는 축지지부와 이 축지지부 일측에 확장되어 상기 베인스풀의 밸브부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 밸브실과 상기 축지지부 타측에 확장되어 상기 베인스풀의 베인부를 기밀한 상태로 회전이동시킬 수 있게 수납하는 베인실로 이루어진 챔버, 이 챔버의 밸브실을 경유하여 냉매를 유통시키기 위한 복수의 메인포트연결구, 상기 챔버의 베인실 양측으로 각각 파일럿 냉매를 출입시키기 위한 2개의 베인포트를 가지는 밸브본체,

상기 밸브본체를 고착상태로 수납하여 그 주위를 밀폐하도록 되고 상기 메인포트연결구와 각각 연통하는 복수의 메인포트를 가지며 그 메인포트에 대응한 냉매 배관 접속을 위한 냉매접속관이 달려되어 있는 밸브케이싱,

상기 복수의 메인포트중 하나로부터 공급되는 냉매의 일부를 취하여 상기 베인포트에 대해 그 냉매의 흐름을 변환하는 파일럿밸브수단이 구비된 것을 특징으로 하는 사방제어밸브.
청구항 12에 있어서, 상기 밸브케이싱이 그 상단이 개방된 컵 모양으로 되고, 그 상단을 씌워 밀봉하기 위한 캡을 포함하는 사방제어밸브.
청구항 12에 있어서, 상기 밸브본체가 원통형 몸통부와 이 몸통부 상측의 플랜지부로 이루어지고, 상기 챔버 전체가 그 원통형 몸통부 하면으로 개방되고 또한 그 챔버 내 상기 베인실의 외곽측 벽면이 개방된 채로 각각 밸브케이싱의 바닥과 내주면으로 포위되어 있는 것을 특징으로 하는 사방제어밸브.
청구항 12에 있어서, 상기 베인스풀의 각부와 상기 밸브본체의 챔버 내 각부와의 사이에 기밀성을 높이기 위한 시일링수단을 포함하는 사방제어밸브.
청구항 12에 있어서, 상기 파일럿밸브수단으로서, 상기 밸브본체에 상기 챔버 내 밸브실과 통하게 형성되어 그로부터 냉매가 공급되고 상기 2개의 베인포트가 관통되어 있으며 외부로 드레인하기 위한 구멍이 형성되어 있는 파일럿밸브실과, 이 파일럿밸브실에 수납되어 상기 구멍에 2개의 베인포트중 하나를 선택하여 연결하는 두 위치로 이동가능한 파일럿밸브컵과, 이 파일럿밸브컵을 왕복이동시키기 위해 전기신호로 작동되는 솔레노이드기구를 포함하는 사방제어밸브.
청구항 16에 있어서, 상기 밸브본체의 파일럿밸브실에 장착되어 상기 파일럿밸브컵 이동을 위한 평면상의 밸브시이트면을 제공하고 그 밸브시이트면상에 개구되고 상기 2개의 베인포트 및 상기 구멍과 각각 연결되는 3개의 파일럿포트가 구비된 밸브시이트블록을 포함하는 사방제어밸브.