KR100758366B1

KR100758366B1 - 사방 변환 밸브

Info

Publication number: KR100758366B1
Application number: KR1020010006418A
Authority: KR
Inventors: 사사다에이이치; 아오키데쓰야
Original assignee: 가부시기가이샤 후지고오키
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2007-09-14
Also published as: EP1124082A1; DE60124966D1; US6505647B2; CN1244760C; DE60124966T2; US20010013369A1; KR20010082103A; CN1308197A; EP1124082B1

Abstract

냉매 유로의 변환 동작의 용이성 및 민첩성의 향상을 꾀함과 동시에, 변환 밸브의 신뢰성 향상을 꾀하고, 또한 변환 밸브의 구성의 간소화가 가능하며 제품 코스트의 저감을 달성할 수 있는 사방 변환 밸브를 제공한다.

스테이터와 로터로 구성되는 모터부와, 케이스와 그 케이스 내의 밸브실에 배치된 주밸브와 밸브시트로 이루어지는 본체부를 구비한 사방 변환 밸브로서, 상기 밸브시트는 압축기 흡입 압력측과 토출 압력측에 각각 연통하는 흡입 압력 도통공과 토출 압력 도통공과 실내 및 실외의 각 열교환기에 각각 연통하는 두 개의 도통공을 구비하고, 상기 주밸브는 상기 흡입 압력 도통공과 상기 두 개의 도통공에 선택적으로 연통하는 연통부와, 그 연통부와 상기 밸브실을 연통하는 균압공을 구비하고, 상기 로터를 구성하는 로터 슬리브는 상기 균압공을 개폐하여 압력의 이동을 꾀하는 부밸브와, 상기 주밸브의 위치를 이동시키는 작동 핀을 구비하고, 상기 모터부의 상기 모터의 회전에 의하여, 상기 부밸브를 상기 주밸브 상에서 회동시킴과 동시에 상기 작동 핀을 사이에 두고 상기 주밸브를 상기 밸브시트 상에 미끄러지게 하여 이루어진다.

Description

사방 변환 밸브{FOUR WAY TYPE SWITCHING VALVE}

도 1은 본 발명의 첫 번째 실시 형태에 있어서의 사방 변환 밸브의 외관 사시도.

도 2는 도 1의 사방 변환 밸브의 분해 사시도.

도 3은 도 1의 사방 변환 밸브의 종단면도.

도 4a는 도 3의 사방 변환 밸브의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도, 도 4b는 도 3의 사방 변환 밸브의 B-B 화살표 방향에서 본 단면도.

도 5a 내지 도 5d는 도 1의 사방 변환 밸브의 동작을 나타내는 평면도.

도 6a 내지 도 6d는 도 1의 사방 변환 밸브의 동작 종단면도.

도 7은 본 발명 외의 실시 형태에서의 사방 변환 밸브의 종단면도.

도 8은 냉난방 운전시의 싸이클 구성도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 모터부 20 스테이터

30 케이스 41 로터 슬리브

42 지지축 43 지지축

44 탄성부재 (상면측 누름 용수철) 46 탄성부재 (하면측 누름 용수철)

50 본체부 61 부밸브(배출 밸브)

64 작동 핀 71 주밸브

73 밸브실 74 연통부

77 균압공(均壓孔) 78a 스톱퍼 당접부

79ａ 스톱퍼 당접부 80 밸브시트

82 흡입 압력 도통공(導通孔) 83 토출 압력 도통공

85 도통공 86 주밸브 스톱퍼

100 사방 변환 밸브

본 발명은, 사방 변환 밸브에 관한 것으로, 특히, 주밸브에 토출 압력의 배출 밸브를 부밸브로서 구비한 사방 변환 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 룸 에어컨디셔너 등에 사용되는 공기 조화기는, 계절에 따라 냉방 운전 또는 난방 운전을 할 수 있고, 상기 냉매의 흐름 방향의 변환은 변환 밸브에 의하여 이루어진다.

도 8은, 상기 변환 밸브를 사용한 공기 조화기의 냉난방 사이클의 일례를 나타낸 것이다. 그 사이클에는, 압축기(C), 변환 밸브(SV), 열교환기(E), 전자 리니어 제어 밸브(T)가 접속되고, 냉방 운전시의 냉매는, 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 압축기(C), 변환 밸브(SV), 실외 열교환기(E1), 전자 리니어 제어밸브(T), 실내 열교환기(E2)의 순으로 흘러, 변환밸브(SV)를 거쳐, 다시 압축기(C)로 되돌아 와 순환된다. 한편, 난방 운전시의 냉매는, 일점 쇄선 화살표로 나타내는 바와 같이, 압축기(C), 변환 밸브(SV), 실내 열교환기(E2), 전자 리니어 제어 밸브(T), 실외 열교환기(E1)의 순으로 흘러서 변환 밸브(SV)를 거쳐 다시 압축기(C)로 되돌아와 순환된다.

상기 변환 밸브의 일례로서, 사방 변환 밸브 기술이 제안되어 있다 (예를 들면, 일본실용신안등록 제2523031호 공보 참조). 그 제안 기술은 밸브 본체의 상부에 설치된 전자석과, 그 밸브 본체의 하단에 부착된 밸브시트와, 상기 밸브 본체 내에 회동 가능하게 설치된 밸브체로 이루어지고, 상기 밸브시트는, 압축기의 토출 압력을 도입하는 토출 압력 도통공 및 흡입 압력을 도입하는 흡입 압력 도통공 그리고 열교환기에 연통되는 실외 열교환기용 도통공 및 실내 열교환기용 도통공을 각각 소요 각도 간격으로 설치하고, 상기 밸브체는 플라스틱 마그네트로 형성되고, 상기 토출 압력 도통공과 상기 두 개의 도통공 중 어느 하나와 교호적으로 연통시킬 수 있는 가이드공이 천설됨과 동시에, 상기 흡입 압력 도통공과 상기 두 개의 도통공 중 어느 하나와 교호적으로 연통될 수 있는 연결구가 형성되며, 상기 토출 압력 도통공에는 선단을 상기 가이드공의 단부에 돌출시킨 도입관이 설치되고, 그 도입관의 돌출부를 상기 가이드공의 단부에 당접시켜 상기 밸브체의 회동을 제한하는 스톱퍼로 한 것이다.

또 상기한 바와 같은 사방 변환 밸브의 또 다른 일례로서는, 토출 압력 도통공 및 흡입 압력 도통공과 실외 교환기용 도통공 및 실내 열교환기용 도통공을 밸브시트에 설치하고, 그 도통공을 변환시키는 미끄러짐이 자유로운 주밸브와, 상기 주밸브에 의하여 상기 도통공 전체를 덮고 밸브체 내를 구획한 밸브실과, 상기 흡입 압력 도통공을 자기력에 의하여 개폐하는 보조 밸브와, 그 보조밸브와 상기 주밸브를 연결하는 스프링을 설치하고, 상기 토출 압력 도통공의 지름이 상기 흡입 압력 도통공의 지름보다 작은 사방 변환 밸브 기술이 제안되어 있다. (예를 들면 일본 특공평 1-32389호 공보 참조)

그런데, 상기 종래 기술 중, 실용신안 등록 제2523031호 공보에 기재된 사방 변환 밸브 기술은 상기 밸브 본체 내에 있어서 상기 토출 압력 도통공, 상기 흡입 압력 도통공 및 상기 도통공에 있어서 상호 간의 냉매 유로의 변환을 상기 주밸브의 내측과 외측에서 실시하나, 상기 주밸브의 내측에서는 저압의 상기 흡입 압력이 발생하고, 상기 주밸브의 외측에서는 고압의 상기 토출 압력이 발생하고 있으므로, 그 주밸브를 사이에 두고 압력차가 있어 변환 동작이 둔해지는 경향이 있고, 상기 사방 변환 밸브는 냉매 유로의 변환 동작의 용이성·민첩성에 대하여는 특별히 고려하고 있지 않다.

또 상기 종래의 기술 중에, 특공평1-32389호 공보에 기재된 사방 변환 밸브 기술은, 상기 밸브 본체의 압력차를 없앤 다음, 상기 주밸브에 의하여 냉매 통로의 변환 동작이 행하여지는 것이지만, 탄성부재의 신축에 의하여 주밸브의 회동을 행하고, 냉매 유로의 변환 동작의 민첩성 및 사방 변환 밸브의 신뢰성에 관해서는 각별한 배려를 하고 있지 않다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로, 냉매 유로의 변환 동작 용이성 및 민첩성의 향상을 꾀하는 동시에, 변환 밸브의 신뢰성 향상을 꾀하고, 변환 밸브 구성의 간소화가 가능하고 제품 코스트의 저감을 달성할 수 있는 사방 변환 밸브를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관계되는 사방 변환 밸브는, 기본적으로 스테이터와 로터로 이루어지는 모터부와, 케이스와 그 케이스 내의 밸브실에 배치된 주밸브과 밸브시트로 이루어지는 본체부를 구비하고, 상기 밸브시트는, 압축기의 흡입 압력측과 토출 압력측에 각각 연통하는 흡입 압력 도입공과 토출 압력 도통공, 실내 및 실외의 각 열교환기에 각각 연통하는 두 개의 도통공을 구비하고, 상기 주밸브는 상기 흡입 압력 도통공과 상기 두 개의 도통공에 선택적으로 연통하는 연통부와, 그 연통부와 상기 밸브실을 연통하는 균압공을 구비함과 동시에 상기 로터를 구성하는 로터 슬리브는 상기 균압공을 개폐하여 압력의 이동을 꾀하는 부밸브와, 상기 주밸브의 위치를 이동시키는 작동 핀을 구비하고, 상기 모터부의 상기 로터의 회전에 의하여 상기 부밸브를 상기 주밸브 상에서 회동시킴과 동시에, 상기 작동 핀을 매개하여 상기 주밸브를 상기 밸브시트 상에 미끄러지게 하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 사방 변환 밸브는, 상기 주밸브 내외의 압력 이동을 하게 하는 부밸브가 상기 주밸브 상에 구비되고, 로터의 회전에 의하여 상기 부밸브가 주밸브 상을 회동하여 균압공의 개폐를 행하며, 연통부와 밸브실과의 압력 이동을 꾀하며, 또한, 상기 주밸브가 밸브실의 밸브시트 위를 미끄러지기 때문에, 가동 부품 수를 줄일 수 있고, 변환 밸브의 구성의 간소화 및 변환 밸브의 신뢰성의 향상을 꾀할 수 있는 동시에, 상기 주밸브에 의한 냉매 유로의 변환 동작을 용이하고 신속하게 할 수 있다.

또 본 발명의 사방 변환 밸브의 구체적인 태양은, 상기 부밸브가 배출밸브이고 상기 로터와 상기 주밸브와의 사이에 위치하며, 상기 로터 슬리브에 고정됨과 동시에, 상기 주밸브 상에 미끄러질 수 있도록 재치되어 있으며, 또는 상기 로터 슬리브가, 그 상하부에 상기 주밸브의 회동 중심과 동심의 지지축을 구비하고, 상기 작동 핀이 상기 로터 슬리브에 고정되어, 그 로터와 일체로 회전하며 상기 주밸브를 회동하게 하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 사방 변환 밸브의 다른 구체적 태양은, 상기 로터 슬리브 상하부의 지지축에는 탄성부재를 구비할 수 있고, 그 탄성부재에 의하여 상기 부밸브와 상기 주밸브가 상기 밸브시트 방향으로 탄력 지지되어 있으며, 상기 밸브시트가 상기 주밸브의 회동 범위를 규제하는 주밸브 스톱퍼를 구비하고, 상기 주밸브가 상기 주밸브 스톱퍼에 당접하는 스톱퍼 당접부를 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 주밸브에 의하여 냉매 유로의 변환 위치를 확실히 규제할 수 있는 동시에, 상기 스톱퍼 당접부와 상기 주밸브를 동일한 재질로 하면 상기 주밸브의 제조 코스트의 저렴화를 꾀할 수 있다.

또 본 발명에 의한 사방 변환밸브의 또 다른 구체적 태양은, 상기 주밸브 스톱퍼 및 상기 스톱퍼 당접부는, 어느 한쪽이 자석으로 구성되고 다른 쪽이 자성체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있고, 상기 주밸브 스톱퍼 또는 상기 스톱퍼 당접부는 스스로의 자력에 의하여 상기 냉매 유로의 변환 위치를 보다 확실하게 유지할 수 있으며, 사방 변환 밸브의 내진동성을 더 한층 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명 사방 변환 밸브의 구체적 태양은, 상기 주밸브, 부밸브 및 밸브시트의 적어도 어느 한 쪽이 윤활성 알루마이트 처리되어 있는 것을 특징으로 하고 있고, 상기 주밸브 또는 상기 부밸브의 미끄러짐에 있어서 윤활성의 향상을 꾀할 수 있다. 그 결과, 미끄러짐 마찰이 저하되고, 안정된 동작을 실현할 수 있다.

이하, 도면에 의하여 본 발명 사방 변환 밸브의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1 내지 도 4는, 본 발명 사방 변환 밸브의 일실시 형태를 나타내는 것으로, 도 1은 그 외관을 나타내는 사시도, 도 2는 그 분해 사시도, 도 3은 그 종단면도, 도 4는 도 3의 각 단면도이다.

도시한 실시 형태의 사방 변환 밸브(100)는, 스텝핑 모터를 구비한 모터부(10)와, 주밸브(70)를 구비한 본체부(50)로 이루어지고, 본 실시형태의 사방 변환 밸브(100)는, 주밸브(70)가 상기 스텝핑 모터의 통전에 동반하여 밸브시트(80) 위를 회동하고, 냉매 유로의 변환이 이루어진다.

상기 모터부(10)는, 스테이터(20)와 로터(40)로 구성되고, 상기 스테이터(20)는 상하로 저장된 스테이터 코일(21) 및 요크(22)를 구비하고, 스테이터 코일(21)에는 리드선이 다발로 지어진 케이블(23) 및 스테이터(20)의 외주에 마련된 커넥터(24)가 접속되어 있다.

상기 스테이터(20)의 상면에는, 소정 크기의 설치대(25)가 돌출 설치되어 있고, 이 설치대(25)에는, 판금제의 압압 계지구(26)가 비스(27)에 고정되며, 그 압압 계지구(26)에 돌출 설치된 비교적 얇은 구관(球冠)상의 계지 볼록부(26a)가 후술하는 케이스(30)의 세경(細徑) 원통부(31)의 외주 측면으로 소정 각도 간격(90도)으로 설치된 4개의 계합 요부(32) 중 어느 한 쪽에 계합되고, 상기 세경 원통부(31)에 대한 스테이터(20)의 회전방지 및 누락방지가 계획되어 있다. 더욱이, 상기 계합 요부(32)는 상기 계지 볼록부(26a)와 동일 평면상에 있어서 감합된 비교적 얕은 구관상의 오목부이다.

상기 로터(40)는, 로터 슬리브(41)와 그 로터 슬리브(41)의 상면의 중심에 삽입 설치된 상면측 지지축(42)과 로터 슬리브(41)의 하면 중심에 삽입 설치된 하면측 지지축(43)으로 이루어지고, 상기 로터 슬리브(41)의 외주에는 자석(48)이 구비되어 있다.

상기 상면측 지지축(42)의 상단은, 상기 세경 원통부(31)의 구상 내면의 정점에 맞대어져 점접촉되고 있으며, 또한 상기 상면측 지지축(42)에는, 그 상면측 지지축(42)에 일체의 용수철 받침(45) 등을 사이에 두고 로터 슬리브(41) 및 후술하는 배출밸브가 되는 부밸브(61)를 주밸브(70) 방향으로 탄력 지지하는 탄성부재인 상면측 누름 용수철(44)이 구비되어 있다. 한편, 상기 하면측 지지축(43)에는 상기 주밸브(70)를 밸브시트(80) 방향으로 탄력지지(상기 로터 슬리브(41)를 상방향으로 탄력지지)하는 탄성부재인 하면측 누름 용수철(46)이 용수철 받침(47) 등을 사이에 두고 구비되어 있다. 또한, 상기 상면측 누름 용수철(44)의 탄력 지지력은 상기 하면측 누름 용수철(46)의 탄력 지지력보다 크게 되어 있어, 상기 부밸브(61)는 상기 주밸브(70)의 방향으로 탄력 지지되며, 상기 주밸브(70)는 상기 밸브 시트(80) 방향으로 탄력 지지되고 있다.

상기 본체부(50)는, 캔으로 된 케이스(30), 주밸브(70), 밸브시트(80), 도관군(導管群)(90)으로 구성된다. 본 실시 형태의 케이스(30)는, 정부(頂部)가 구형을 이루는 세경 원통부(31)와, 그 세경 원통부(31)의 하단에 일체로 접합된 태경(太徑) 원통부(33)와, 그 태경 원통부(33)의 하단에서 외방향으로 연장된 플랜지부(35)로 이루어지고, 세경 원통부(31)에는, 상기 스테이터(20)가 외측에 끼워맞춤되고, 상기 로터(40)가 내측에 삽입된다. 또 태경 원통부(33)에는, 하부에 플랜지부(89)를 가지는 밸브시트(80)가 내측에 삽입되고, 플랜지부(35)와 플랜지부(89)를 볼트(69)에 의하여 체결함으로써 케이스(30)와 밸브시트(80)를 일체로 고정한다. 또 상기 주밸브(70)는, 상기 케이스(30)의 태경 원통부(33) 내에 수용되고, 밸브 시트(80)의 상면에 미끄러질 수 있도록 재치되어 있다. 또한 상기 태경 원통부(33)의 내측 부분이 밸브실(73)로서 형성된다.

상기 주밸브(70)의 상면에는, 부밸브(61)와 대략 원주(圓柱)상의 작동 핀(64)이 있고, 상기 부밸브(61)는, 주밸브(70)의 균압공(77)을 개폐하여 상기 주밸브(70)의 연통부(74)와 상기 케이스(30)내의 밸브실(73)과의 사이의 연통 및 폐쇄를 실시하여 압력의 이동을 꾀한다. 상기 작동 핀(64)은 상기 로터(40)와 일체로 회전하고, 주밸브(70)를 미끄러지게 하여 이동시킨다. 또한 상기 부밸브(61) 및 상기 작동핀(64)은 상기 로터(40)의 하면측 지지축(43)의 축심을 통하는 직선으로부터 적당히 떨어진 위치에 각각 압입 고정되고, 케이블(23) 및 커넥터(24)를 통하여 스테이터 코일(21)을 통전 여자시킴으로써 로터(40)를 매개로 하여 주밸브(70)가 상기 작동 핀(64)에 의하여 밸브 시트(80) 위를 회동하여, 후술하는 냉매 흐름의 변환이 꾀하여지는 동시에, 로터(40)에 의해서 상기 부밸브(61)가 주밸브(70) 위를 회동하여 상기 균압공(77)을 개폐한다.

상기 주밸브(70)는, 상기 하면측 지지축(43)에 계합되는 중앙부분(72)과, 그 중앙부분(72)의 외방향으로 연신하는 외주 부분(75)으로 이루어지는 대략 부채 형상을 이루고, 상기 중앙부분(72)에는, 상기 하면측 지지축(43)에 계합되는 계합공(71)이 형성되어 있다.

상기 대략 부채 형상의 주밸브(70)의 양 바깥쪽에는, 상기 작동 핀(64)에 당접되는 핀 당접부(78A,79A)가 대칭적으로 마련되는 동시에, 상기 밸브 시트(80)에 마련된 주밸브 스톱퍼(86)에 당접되는 스톱퍼 당접부(78a,79a)가 상기 핀 당접부(78A,79A)의 하단부에 각각 마련되어 있다. 상기 스톱퍼 당접부(78a,79a)는, 주밸브(70)가 상기 작동 핀(64)에 의하여 상기 스텝핑 모터의 단위 펄스당 회전 각도에 따라 회동되고, 상기 주밸브 스톱퍼(86)에 당접하여 그 움직임이 규제되어야 하는 최적의 제어곡선 또는 제어직선 등의 제어 형상으로 형성되어 있다.

또 본 실시 형태의 주밸브(70) 및 밸브시트(80)는, 상기 구성 외에 상기 스톱퍼 당접부(78a,79a)를 예를 들면 페라이트 자석 등의 자석으로 구성하고, 상기 주밸브 스톱퍼(86)를 예를 들면 철 등의 자성체로 구성할 수 있으며, 이 경우 그 스톱퍼 당접부(78a,79a)와 상기 주밸브 스톱퍼(86)와의 당접 상태는 자력으로 유지된다. 이것에 의하여 주밸브(70)에 의한 유로의 변환 위치가 자력으로 보다 확실하게 유지되고, 사방 변환 밸브(100)의 내진동성을 한층 향상시킬 수 있다. 물론, 상기 자력의 강도는 모터부(10)의 회동력보다 적당히 작게 설정되는 것이 좋다.

또한, 이 경우의 상기 스톱퍼 당접부(78a,79a)는, 주밸브(70)의 상기 중앙부분(72) 및 상기 외주 부분(75)이 수지로 이루어지는 경우에는, 인서트 성형으로 성형되고, 또는, 상기 중앙부분(72) 및 상기 외주 부분(75)이 예를 들면 알루미늄 등의 금속으로 될 경우에는, 접착제로 접착하여도 된다. 더욱이, 상기 스톱퍼 당접부(78a,79a)가 자성체이므로 상기 주밸브 스톱퍼(86)가 자석이어도 무방하다.

한편, 상기 대략 부채 형상의 주밸브(70) 내측은, 밸브시트(80)의 흡입 압력 도통공 및 상기 실외 열교환기용 도통공(84) 또는 실내 열교환기용 도통공(85) 중 어느 일방을 연통하는 연통부(74)와, 그 연통부(74)와 상기 밸브실(73)을 연통하는 균압공(77)을 구비하고 있다.

상기 부밸브(61)는, 로터 압입부(62)와 균압공 폐색부(63)로 구성되어 있고, 상기 로터 압입부(62)가 로터(40)의 하면측에 압입 고정되고, 상기 균압공 폐색부(63)가 주밸브(70)의 상면과 접하며, 밸브실(73)내의 냉매압력과 연통실(74) 내의 냉매압력의 양 압력을 그 상하면에 받고 있다.

상기 밸브 시트(80)의 상면은 평면상을 이루고, 그 상면이 상기 주밸브(70)의 하단면과 접하는 동시에, 그 하단의 플랜지부(89)의 볼트 구멍(87)과 상기 케이스(30)의 플랜지부(35)의 볼트 구멍(34)에 볼트(69)를 삽입하여 체결되며, 도 4a와 도 4b에 나타내는 바와 같이, 그 중앙부에는, 상기 하면측 지지축(43)이 압입 고정되는 압입공(81)을 가지고, 상기 하면측 지지축(43)의 중심으로부터 반경 방향으로 떨어진 소정위치에, 압축기의 흡입 압력을 도입하는 토출 압력 도통공(83), 실내 및 실외의 열교환기에 연통되는 실외 열교환기용 도통공(84) 및 실내 열교환기용 도통공(85)이 천공 설치되어 있음과 동시에 상기 주밸브(70)의 회동위치를 규제하는 대략 원주상의 주밸브 스톱퍼(86)가 고정되어 있다. 또한 상기 케이스(30)와 상기 밸브시트(80)는 O 링(88)을 사이에 두고 감합 고정되어, 상기 밸브실(73)내를 밀폐상태로 하고 있다.

상기 흡입 압력 도통공(82) 및 상기 토출 압력 도통공(83)은 도４에 나타내는 바와 같이, 상기 하면측 지지축(43)을 중심으로 그 대칭 위치에 설치되고 있는 동시에, 상기 실외 열교환기용 도통공(84) 및 상기 실내 열교환기용 도통공(85)은 상기 하면측 지지축(43)을 중심으로 그 대칭 위치에서 상기 흡입 압력 도통공(82)과 상기 토출 압력 도통공(83)으로부터 소정 각도 위치를 달리하여 각각 설치되어 있다. 또한, 주밸브 스톱퍼(86)는, 상기 흡입 압력 도통공(82)과 상기 토출 압력 도통공(83)을 연결하는 직선상에 있고, 상기 하면측 지지축(43)과 상기 토출압력 도통공(83)과의 사이의 적절한 위치에 한 개가 설치되어 있다.

상기 도관군(90)은, 상기 흡입 압력공(82)에 접속되는 흡입 압력 도통관(92)과, 상기 토출 압력 도통공(83)에 접속되는 토출압력 도통관(93)과, 상기 실외 열교환기용 도통공(84)에 접속되는 실외 열교환기용 도통관(94)과, 상기 실내 열교환기용 도통공(85)에 접속되는 실내 열교환기용 도통관(95)의 네 개로 이루어지고, 상기 밸브시트(80)의 하단측에 각각 접속 고정된다.

또한, 본 실시 형태의 주밸브(70), 부 밸브(61) 및 밸브시트(80)는, 이들의 적어도 일방을 윤활성 알루마이트 처리에 의하여 구성할 수도 있다. 상기 윤활성 알루마이트 처리는, 예를 들면,「가시마코트」(상품명: 주식회사 미야키)가 사용되고, 다음과 같은 처리가 이루어진다. 즉, 주밸브(70)를 알루미늄제로 하고, 이 알루미늄에 양극 산화 처리를 하여 생성된 경질 알루미나층에, 이황화몰리브덴을 전해 석출함으로써 이루어진다. 이 윤활성 알루마이트 처리에 의하여 주밸브(70)의 윤활성을 향상시킬 수 있다.

또한, 주밸브(70)뿐만 아니라, 부 밸브(61)의 균압공 폐색부(63) 그리고 밸브시트(80)를 알루미늄제로 하고, 이들에 상기 윤활성 알루마이트 처리를 실시함으로써, 부밸브(61)와 주밸브(70)의 사이, 주밸브(70)와 밸브시트(80) 사이의 윤활성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

더욱이, 윤활성 알루마이트 처리에 관해서는, 상기「가시마코트」이외에,「유니마이트」(상품명: 우에다 알루마이트 공업 주식회사) 또는「터프마이트」(상품명: 우에다 알루마이트 공업 주식회사)를 마찬가지로 주밸브, 부 밸브 및 밸브시트의 적어도 어느 하나 사용할 수 있다.

이러한 윤활성 알루마이트 처리에 의하여 부밸브와 주밸브 사이 및 주밸브와 밸브시트 사이의 각각의 미끄러짐 마찰을 저하시켜, 동작이 안정되게 된다. 또한, 윤활성이 향상됨으로써 사방 변환 밸브의 동작이 저토크로 가능하게 되고, 따라서 상기 모터부의 소형화를 달성할 수 있다.

다음으로, 상기 사방 변환 밸브(100)의 작동에 대해서 설명한다.

도 5a 내지 도 5d 및 도 6a 내지 도 6d는, 사방 변환 밸브(100)의 동작을 설명하기 위한 내부 구조에 기초한 동작 설명도이고, 도 5a 내지 도 5d의 각각이 도 6a 내지 도 6d의 각각과 같은 작동 상태를 나타내고 있다.

도 5a와 도 6a는 냉방 운전시의 세트 상태를 나타내며, 흡입 압력 도통관(92)과 실내 열교환기용 도통관(95)이 주밸브(70)의 연통부(74)를 거쳐 연통하고, 토출 압력 도통관(93)과 실외 열교환기용 도통관(94)이 주밸브(70)의 바깥쪽, 즉 밸브실(73)에 연통하고 있다. 이 상태에서는, 밸브실(73)내의 압력과 연통부(74) 내의 압력과의 사이에 큰 압력차가 있고, 주밸브(70)는 이 압력차에 의하여 밸브시트(80)에 눌려져 있어 용이하게 이동하지 않는다. 따라서, 본 실시 형태의 사방 변환 밸브(100)는, 이 상태로부터 냉매 유로의 변환을 행하는 경우에, 배출 밸브인 부밸브(61)를 사용함으로써 밸브실(73)과 연통부(74)의 각 압력의 균형을 꾀하고, 주밸브(70)를 누르는 힘을 제거한 후에 주밸브(70)의 회동 동작을 하도록 하고 있다.

우선, 도 5a의 상태에 있어서, 스텝핑 모터에 대한 펄스 입력에 의하여 로터(40)를 매개로 회동하는 작동 핀(64) 및 부밸브(61)가 도 5b와 도 6b의 시침 방향으로 회동함으로써, 부밸브(61)의 균압공 폐색부(63)에 의하여 폐색되어 있던 주밸브(70)의 균압공(77)이 해방되고, 밸브실(73)의 냉매가 균압공(77)을 통하여 연통부(74) 내에 도입되어 밸브실(73) 내의 압력과 연통부(74) 내의 압력의 균형을 꾀한다.

도 5b와 도 6b의 상태와 같이, 밸브실(73)과 연통부(74)와의 압력 균형을 꾀한 후, 주밸브(70)의 핀 당접부(79A)에 당접한 상기 작동 핀(64)에, 상기 주밸브(70)를 밀어 밸브시트(80) 상에서 시침 방향으로 회동시키면서 미끄러지게 하고, 스톱퍼 당접부(79a)가 주밸브 스톱퍼(86)로부터 멀어져, 다른 스톱퍼 당접부(78a)가 상기 주밸브 스톱퍼(86)와 접할 때까지 회동하게 한다 (도 5c와 도 6c). 이 동작에 의하여 주밸브(70)에 의한 흡입 압력 도통관(92)과 실내 열교환기용 도통관(95)과의 연통이, 그 흡입 압력 도통관(92)과 실외 열교환기용 도통관(94)과의 연통으로 절환되고, 동시에, 밸브실(73)을 사이에 둔 토출압력 도통관(93)과 실외 열교환기용 도통관(94)과의 연통이, 그 토출 압력 도통관(93)과 실내 열교환기용 도통관(95)과의 연통으로 절환된다. 또한, 상기 스톱퍼 당접부(78a) 및 상기 주밸브 스톱퍼(86)가 그 자신의 자력에 의하여 그 당접상태가 유지되는 경우에는, 주밸브(70)는 그 위치에 의하여 확실하게 유지된다.

도 5c와 도 6c의 상태와 같이, 흡입 압력 도통관(92)과 실외 열교환기용 도통관(94)이 연통부(74)내에서 연통 후, 스텝핑 모터를 반대 방향으로 회동 작동시킴으로써, 상기 작동 핀(64) 및 부밸브(61)가, 도 ５d와 도 6d의 반시침 방향으로, 부밸브(61)의 균압공 폐색부(63)에 의하여 주밸브(70)의 균압공(77)이 폐색될 때까지 회동된다. 이 동작에 의하여 난방 운전시의 세트 상태, 즉, 흡입 압력 도통관(92)과 실외 열교환기용 도통관(94)이 주밸브(70)의 연통부(74) 내를 거쳐 연통하고, 토출 압력 도통관(93)과 실내 열교환기용 도통관(95)이 밸브실(73) 내를 거쳐 연통하게 된다.

또한, 도 5d와 도 6d의 상태부터 도 5a와 도 6ａ의 냉방 운전시의 세트 상태로 바꾸는 경우에는, 예를 들면, 상기 부밸브(61)의 균압공 폐색부(63)에 의한 상기 균압공(77) 폐색을 풀고, 상기 작동 핀(64)이 핀 당접부(78A)에 당접하며, 스톱퍼 당접부(79a)가 주밸브 스톱퍼(86)와 접할 때까지 주밸브(70)를 회동시키게 된다.

이상과 같이, 본 발명의 상기 실시 형태는, 상기 구성에 의하여 다음과 같은 기능을 제공한다.

즉, 상기 실시 형태의 사방 변환 밸브(100)는, 상기 모터부(10)의 입력 펄스에 의하여 상기 부밸브(61)가 상기 주밸브(70) 상을 회동하게 한 후, 상기 주밸브(70)가 상기 밸브 시트(80) 상을 회동하기 때문에, 밸브실(73)과 연통부(74)와의 압력의 균형을 꾀한 후에 냉매의 흐름을 변환할 수 있기 때문에, 탄성부재를 사용하여 주밸브를 회동하게 하는 경우에 비하여 냉매 유로의 변환 동작을 용이하고 신속하게 할 수 있고, 사방 변환 밸브(100)의 신뢰성 향상을 꾀할 수 있다.

또 상기 부밸브(61)는, 상기 로터(40)와 상기 주밸브(70)와의 사이에 위치하고, 상기 주밸브(70)상에 재치되며, 상기 상면측 누름 용수철(44)에 의하여 상기 주밸브(70) 방향으로 탄력 지지하는 동시에, 상기 로터(40)와 일체로 회전하고, 상기 연통부(74)와 상기 밸브 실(73)과의 압력 차를 없애는 배출밸브로서 기능하므로, 냉매 유로의 변환 동작을 신속하게 할 수 있고, 또한, 가동 부품 개수를 줄여 사방 변환 밸브(100)의 제품 코스트의 저감을 꾀할 수 있다.

또한, 상기 스톱퍼 당접부(78a,79a) 및 주밸브 스톱퍼(86)가, 그 자신의 자력에 의하여 그 당접 상태가 유지되는 경우에는, 상기 밸브시트(80)에 대한 상기 주밸브(70)의 변환 위치를 진동에 대하여도 확실하게 유지할 수 있고, 사방 변환 밸브(100)에 대한 신뢰성을 한층 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명 일실시 형태에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되지 아니하고, 또한 공기 조화기에 한정되지 아니하며 유로의 변환을 행하는 모든 기기에 이용할 수 있다.

도 7은, 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.

전체를 부호(200)로 나타내는 사방 변환 밸브는, 먼저 설명한 사방 변환 밸브와 같은 구성을 가지기 때문에, 동일부분에 대하여 동일 부호를 첨부하고 설명은 생략한다.

이 사방 변환밸브(200)에 있어서는, 로터(40)를 지지하는 지지축(140)은, 한 개의 샤프트로 구성된다. 지지축(140)은 밸브시트(80)의 압입공(81)에 압입되어 고정되고, 지지축(140)과 로터 슬리브(41)의 사이에는, 로터 슬리브(41)의 상부 및 하부의 2개소에 베어링(148)이 개재되어 있다.

지지축(140)의 밸브시트(80) 측과 반대측의 단부에는, 스냅 링(141)이 장착되고, 누름 용수철(142)이 설치된다. 누름 용수철(142)은, 스프링 수용 링(143)을 사이에 두고 로터(140)를 밸브시트(80)측을 향하여 탄력 지지한다.

지지축(140)의 로터 슬리브(41)와 주밸브(70)의 사이에도, 스냅 링(145)이 설치되고, 누름 용수철(146)이 장비된다. 누름 용수철(146)은, 스프링 수용 링(147)을 사이에 두고 밸브시트(80)를 향하여 주밸브(70)를 탄력 지지한다.

이 사방 변환밸브(200)에 있어서는, 부품 개수가 더욱 줄어 지지축이 2개인 경우에 축을 맞출 필요가 없고, 구조도 간소화된다. 또한, 로터의 회전 정밀도도 향상된다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 사방 변환 밸브는, 주밸브의 상면에 부밸브를 설치하고, 그 부밸브에 의하여 밸브실과 주밸브의 연통부와의 압력의 균형을 꾀한 후에 주밸브의 위치 변환 동작을 하므로, 냉매 유로의 변환 동작 용이성 및 민첩성의 향상을 꾀할 수 있는 동시에, 변환 밸브의 제품 코스트의 저감을 꾀할 수 있다.

Claims

스테이터와 로터로 구성되는 모터부와, 케이스와 상기 케이스 내의 밸브실에 배치된 주밸브와 밸브시트로 이루어지는 본체부를 구비한 사방 변환 밸브에 있어서,

상기 밸브시트는, 압축기의 흡입 압력측과 토출 압력측으로 각각 연통하는 흡입 압력 도통공과 토출 압력 도통공과, 실내 및 실외의 각 열교환기에 각각 연통하는 두 개의 도통공을 구비하고,

상기 주밸브는 상기 흡입 압력 도통공을 상기 두 개의 도통공 중 하나에 선택적으로 연통하는 연통부와, 상기 연통부와 상기 밸브실을 연통하는 균압공을 구비하고 있고,

상기 로터는, 상기 주밸브와 미끄럼 접촉하고 있고 상기 균압공을 개폐하는 부밸브와, 상기 밸브실 내에 배설되어 있고 상기 주밸브의 위치를 이동시키는 작동핀을 가지는 로터 슬리브를 구비하고, 상기 부밸브를 개방함으로써 상기 연통부와 상기 밸브실 사이를 균압시키고, 상기 부밸브를 닫음으로써 상기 연통부와 상기 밸브실 사이에 압력 차이를 발생시키며,

상기 부밸브가 상기 균압공을 닫은 상태이고 상기 주밸브가 하나의 상기 도통공과 연통된 상태로부터, 상기 로터가 상기 부밸브와 상기 작동핀을 동시에 회전시킬 때에 상기 부밸브가 회전하여 상기 균압공으로부터 떨어져서 상기 균압공을 여는 데 대하여 상기 작동핀은 회전하여도 상기 주밸브에 접촉하지 않고, 또한, 상기 부밸브가 이동하여 상기 균압공을 개방된 상태로 한 후에, 상기 작동핀이 계속 회전하여 상기 주밸브에 접촉하여 상기 주밸브를 이동시킴으로써 상기 주밸브가 다른 하나의 상기 도통공과의 연통상태로 변환되고, 상기 주밸브의 상기 연통상태의 변환 후에, 상기 로터가 역회전하여 상기 부밸브가 상기 균압공을 닫은 상태로 하는 동시에 상기 작동핀을 상기 주밸브와의 접촉으로부터 이탈시키는 것을 특징으로 하는 사방 변환밸브.
제 1항에 있어서,

상기 부밸브는 배출밸브이고, 상기 로터와 상기 주밸브와의 사이에 위치하며, 상기 로터 슬리브에 고정됨과 동시에, 상기 주밸브 위로 미끄러질 수 있도록 재치되어 있는 것을 특징으로 하는 사방 변환 밸브.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 로터 슬리브는, 그 상하부에 상기 주밸브의 회동 중심과 동심의 지지축을 구비하고, 상기 작동 핀은, 상기 로터 슬리브에 고정되어 그 로터와 일체로 회전하며, 상기 주밸브를 회동하게 하는 것을 특징으로 하는 사방 변환 밸브.
제 3항에 있어서,

상기 로터 슬리브 상하부의 지지축에는 탄성부재가 구비되어 있고, 그 탄성부재에 의하여 상기 부밸브와 상기 주밸브는, 상기 밸브시트 방향으로 탄력 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 사방 변환 밸브.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 밸브시트는, 상기 주밸브의 회동 범위를 규제하는 주밸브 스톱퍼를 구비하고, 상기 주밸브는, 상기 주밸브 스톱퍼에 맞닿는 스톱퍼 당접부를 가지는 것을 특징으로 하는 사방 변환 밸브.
제 5항에 있어서,

상기 주밸브 스톱퍼 및 상기 스톱퍼 당접부는, 어느 일방이 자석으로 구성되고, 타방이 자성체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사방 변환밸브.
제 1항에 있어서,

상기 주밸브, 밸브시트 및 부밸브는, 적어도 어느 한 쪽이 윤활성 알루마이트 처리로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사방 변환밸브.