KR100796012B1 - 냉매용 분배밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어콘 및 냉장고에 적용되는 냉매 분배용 밸브에 관한 것으로 다수개의 냉각기에 선택적으로 냉매를 공급할 수 있으며, 냉매의 차단 및 개방을 레버의 상하 작동에 의해 이루어지므로 밀폐면의 마찰에 의한 누설을 방지할 수 있는 냉매용 분배밸브이다.
레버, 피니언, 리프터, 냉매

Description

냉매용 분배밸브{Refrigerant switching valve}
도 1은 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브에 대한 외관 사시도이고,
도 2은 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브의 밸브부에 대한 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브에 대한 단면도 이고,
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브의 밸브부에대한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브의 밸브부에 대한 분해사시도이고,
도 7a 내지 도 7b는 도 6의 일부 상세도 이고,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브에 대한 작동을 설명한 설명도이고,
도 9는 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브에 대한 작동을 나타낸 특성도 이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명*
A; 회전자계 발생수단 B; 밸브부
100; 작동부 수납수단
200; 유로구성수단 300; 회동력 발생수단
400; 회동력전달수단 500; 작동부 지지수단
600; 밀폐수단 700; 리프트 수단
본 발명은 다수개의 냉각기에 냉매를 선택적으로 분배하는 냉매용 분배밸브에 관한 것으로, 다수개의 냉매출구를 전기적 제어신호에 의하여 선택적으로 개방 또는 폐쇄 시키는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 다수개의 냉각기를 갖는 냉각기기(김치냉장고, 시스템 에어콘등)는 1개의 냉매 압축기에서 발생한 고압의 냉매를 다수개의 냉각기로 냉매를 분배 하는데 냉매 분배밸브를 사용한다. 이에 적용되는 냉매 분배밸브는 다수개의 솔레노이드 밸브로 이루어져 냉매를 분배하는 솔레노이드 밸브 방식과, 회전자계 내에서 회동하는 분배판이 회동각도에 따라 다수개의 출구를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 스테핑모터방식으로 구별된다.
상기 솔레노이드방식은 고압냉매의 개방을 위해서 상대적으로 큰 자력을 필요로 하므로 솔레노이드의 크기가 커지며 이에 따른 소비전력이 증가되는 문제점이 있다. 또한 솔레노이드의 작동충격음이 상당히 큰 단점을 가지고 있다.
한편 상기 스테핑모터방식의 경우, 회동하는 분배판과 유체출구가 다수개로 형성된 밸브베이스와의 상대적 회전변위에 의해 선택적으로 유로가 개폐되고, 상기 분배판은 밸브베이스에 밀착되어 회동하므로 마찰에 이한 분배판의 마모가 발생된다. 이로 인해 분배판과 밸브베이스 사이의 누설이 증가하는 단점이 있다.
또한 1개의 분배판으로 2개의 유로를 순차적으로 개폐 시켜야 하므로 분배판의 회전에 많은 회전토크를 필요로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기위해 창출된 것으로 작동시에 소음이 극히 적고 소비전력이 낮으며 장시간 사용하여도 누설이 적은 냉매용 분배밸브를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브는 회전자계 발생수단과, 상기 회전자계 발생수단내에 삽설되어 냉매의 분배작용을 수행하는 밸브부로 이루어진다. 상기 밸브부는 회전자계 발생수단에 의해 회동하는 회동력발생수단이 구비되어 회동력을 원천적으로 제공한다. 상기 회동력 발생수단에세 발생된 회동력은 회동력구동수단에 의해 작동부로 전달된다. 상기 작동부는 리프터를 상하로 작동시켜 다수개의 밀폐수단을 선택적으로 개방 또는 폐쇄시키도록 한다.
이하 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브에 대한 구조 및 작동에 대한 설명을 준비된 도면을 들어 상세히 하도록 하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브의 외관을 나타낸 사시도로서 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브는 회전자계를 발생시키는 회전자계발생수단(A)과, 상기 회전자계발생수단(A)내에 삽설되는 밸브부(B)로 구성된다. 상기 회전자계발생수단(A)은 다수개의 원형코일이 축 방향으로 설치된 것으로서 다수개의 코일에 서로 다른 전류를 인가해 회전자계를 발생시킨다. 상기 밸브부(B)는 하부에 유로구성수단(200)이 구비되어 유로를 구성하며, 상기 유로구성수단(20)은 냉매의 입구(210)와 다수개의 출구(220a, 220b)가 축 방향으로 구비되어 있다.
이하 도 2 내지 도 5b를 들어 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브의 의 구조를 상세히 설명한다.
상기 밸브부(B)는 외관으로 상측에 작동부수납수단(100)과, 유로 구성수단(200)으로 이루진다. 상기 작동부수납수단(100)의 상부에는 회동력 발생수단(300)이 구비되어 상기 회전자계발생수단(A)으로부터 회전자계를 인가받아 회동력을 발생시킨다. 회동력전달수단(400)은 상기 회동력 발생수단(300)의 하부에 설치되어 상기 회동력 발생수단(300)에서 발생된 회동력을 전달한다. 리프트수단(700)은 상기 회동력전달수단(400)에서 전달받은 회동력을 수직 작동력으로 변환한다. 다수개의 밀폐수단(600)은 상기 리프트수단(700)으로부터 전달받은 수직 작동력에 의해 상하 작동하며 선택적으로 출구를 개폐한다. 유로구성수단(200)은 상기 밀폐수단(600)의 하부에 설치되며, 상기 밀폐수단(600)의해 선택된 유로로 냉매를 유출시키는 다수개의 출구(220) 및 유체입구(210)가 형성되어있다. 상기 회동력발생수단(300)과 상기 유로구성수단(200) 사이에는 작동부 지지수단(500)이 구비되어 상기 밀폐수단(600) 및 리프트수단(700)을 지지한다. 상기 회동력 발생수단(300)과 회동력전달수단(400)의 중심축선 상에는 샤프트(240)가 구비되어, 상기 회동력 발생수단(300)과 회동력전달수단(400)을 중심축선상에 지지한다.
이하 도 6 내지 도 7b에 도시된 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브의 분해 사시도를 들어 구조 및 작동 관계를 상세히 설명한다.
상기 회동력발생수단(300)은 원통형 자석(310)과 내부에 다수개로 형성된 리브(320)와 상기 리브(320)중앙에 통공(330)이 형성되어있다.
상기 회동력전달수단(400)은 상부에 다수개의 요홈(420)이 형성되어 상기 회동력발생수단(300) 하부에 형성된 리브(320)에 삽입되어 동력발생수단(300)과 등속으로 회동하며, 하부에 제1구동기어(450)가 형성되어있다.
상기 회동력전달수단(400)의 제1구동기어(450)에 치합(齒合)되어 구동되는 리프트수단(700)은 외주부에 기어부(710)와, 상기 기어부(710) 일측에 일정각도로 돌출하여 형성된 회전스토퍼(740)와, 중앙부에 일정원호를 따라 형성된 제1나선면(720a)과 제2나선면(720b)으로 이루어진다. 또한 상기 제1나선면(720a)과, 제2나선면(720b) 사이에 수평면(730)이 형성되어 상기 제1나선면(720a)과 제2나선면(720b)의 높은 쪽 모서리를 연결한다. 상기 제1나선면(720a)과 제2나선면(720b)은 상호 동일한 각도로서 서로 반대의 방향으로 경사진 구조를 가지며, 상호 대칭의 위치에 형성된다.
상기 기어부(710)의 중앙에는 중심통공이 형성되어있다.
상기 제1나선면(720a)과 제2나선면(720b), 수평면(730)은 대략 90도 각도로 형성되어 있다.
상기 밀폐수단(600)은 제1레버(600a)와 제2레버(600b)로 구성되며, 상기 제1레버(600a)와 제2레버(600b)는 상호 대칭의 형상을 갖고 상기 리프트수단(700)을 중심으로 대략 직각으로 벌려져 설치된다. 상기한바 대로, 상기 제1레버(600a)와 제2레버(600b)는 상호 대칭의 형상을 갖고 있으므로, 이하 도 6 및 도 7b를 들어 상기 제1레버(600a)의 구조와 기능을 상세히 설명하고, 제2레버(600b)의 구조와 작동에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
제1레버(600a)는 원통으로 형성된 스프링 안착홈(650a)과, 상기 스프링안착홈(650a)의 하부가 폐쇄되어 형성된 밀폐면(610a)과, 상기 밀폐면(610a)의 외주부로 원형의 연결홈(611a)과 다수개의 이동홈(612a)이 차례로 형성된다. 따라서 상기 연결홈(611a)과 다수개의 이동홈(612a)을 따라 냉매가 원활하게 이동될 수 있도록 하며, 밀폐 작동시에 넓은 면적으로 유로구성수단(200)의 상부면에 접촉하여 기울어지지 않도록 한다. 또한 상기 제1레버(600a)는 상기 스프링 안착홈(650a)의 일측부에 제1연장축(640a)과, 상기 제1연장축(640a)의 끝단에 제1돌기(630a)가 각각 형성되어있으며, 상기 스프링 안착홈(650a)의 타측 하단에는 회전축(620a)이 형성되어있다. 상기 제1레버(600a)의 제1돌기(630a)는 상기 리프트수단(700)의 제1,제2나선면(720a, 720b)상에 위치하여 상기 리프트수단(700)의 회동에 의해 제1,제2나선면(720a)(720b)을 따라 상하 작동한다.
도 6에서, 상기 유로 구성수단(200)은 상기 밀폐수단(600) 및 리프트수단(700)의 하부에 설치되며 냉매의 입구(210) 및 냉매출구(220a, 220b)가 형성되어있다. 따라서 상기 냉매 입구(210)로 유입된 냉매를 밀폐수단(600)에 의해 선택되어진 유로로 냉매를 유출시킨다.
도 6과 도 7을 들어 상기 작동부지지수단(500)에 대하여 설명 한다.
작동부지지수단(500)은 상기 회동력발생수단(300)과 상기 유로구성수단(200)의 사이에 설치되어 상기 밀폐수단(600) 및 리프트수단(700) 밀폐스프링(660)등을 지지한다.
또한 상기 작동부지지수단(500)은 원판형상의 구조로서 하면에 형성된 리프터축(550)과, 상기 리프터축(550)를 중심으로 직각으로 벌려진 위치에 형성된 제1지지홈(540a) 및 제2지지홈(540b)이 형성되어 제1회전축(620a) 및 제2회전축(620b)을 각각 지지한다.
또한 상기 리프터축(550)과 제1지지홈(540a) 사이에 형성된 제1가이드(520a)와, 상기 리프터축(550)과 제2지지홈(540b) 사이에 제2가이드(520b)가 각각 형성 되어 있다.
상기 제1가이드(520a)와 제1지지홈(540a) 사이에는 제1안내돌기(520a)가 상기 제2가이드(520b)와 제2지지홈(540b) 사이에는 제2안내돌기(520b)가 각각 형성 되어 상기 스프링안착홈(650a, 650b)에 수납되어 상하로 작동한다.
상기 제1안내돌기(520a)와 상기 스프링안착홈(650a)사이에는 밀폐수단(600)이 폐쇄상태로 복귀하도록 제1밀폐스프링(660a)이 설치된다.
도 8a 내지 도 8d에 도시된 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브의 작동설명도에
의거 본 발명에 대한 작동을 상세하게 설명하기로 한다.
도 8a 는 회동력전달수단(400)의 제1구동기어(450)가 반시계방향으로 회전한 상태로서 리프트수단(700)중 회전스토퍼(740)의 일측면이 상기 제1구동기어(450)에 구속되어 정지된 상태이다. 이때 상기 리프트수단(700)의 수평면(730)이 제1레버(600a)의 제1돌기(630a)를 들어 올린다, 따라서 상기 제1레버(600a)는 회전축(620a)을 중심으로 상측으로 회전이동 되므로, 이와 연동하는 제1밀폐면(610a)이 유로구성수단(200)에서 이격되면서 제1출구(220a)를 개방한다. 한편 제2레버(600b)는 제2돌기(630b)가 상기 리프트수단(700)의 제1,제2나선면(720a, 720b)으로부터 이격되어 있으므로 이와 연동하는 제2밀폐면(610b)이 유로구성수단(200)의 제2출구(220b)를 폐쇄한다.
도 8b 는 상기 도 8a 상태에서 회동력전달수단(400)의 제1구동기어(450)가 시계방향으로 회전한 상태로서 리프트수단(700)중 회전스토퍼(740) 일측면이 상기 제1구동기어(450)에서 일정각도 이격된 상태이다. 이때 상기 리프트수단(700)의 수평면(730)이 제1레버(600a)의 제1돌기(630a) 및 제2레버(600b)의 제2돌기(630b)를 들어 올린다, 따라서 상기 제1레버(600a)와 제2레버(600b)는 각각회전축(620a) 및 회전축(620b)을 중심으로 상측으로 회전이동 되므로, 이와 연동하는 제1밀폐면(610a)과 제2밀폐면(610b)이 유로구성수단(200)에서 이격되면서 제1출구(220a)와 제2출구(220b)를 동시에 개방한다.
도 8c 는 상기 도 8b 상태에서 회동력전달수단(400)의 제1구동기어(450)가 시계방향으로 더욱 회전한 상태이다. 이때 상기 제2레버(600b)의 제2돌기(630b)가 리프트수단(700)의 수평면(730)에 위치하여 제2출구(220a)의 개방상태를 유지한다. 한편 상기 제1레버(600a)의 제1돌기(630a)는 제1나선면(720a)으로부터 이격되므로 이와 연동하는 제2밀폐면(610b)이 유로구성수단(200)의 제2출구(220b)를 폐쇄한다.
도 8d 는 상기 도 8c 상태에서 회동력전달수단(400)의 제1구동기어(450)가 시계방향으로 더욱 회전한 상태로서 리프트수단(700)중 회전스토퍼(740)의 타측면이 상기 제1구동기어(450)에 구속되어 정지된 상태이다.
이때 상기 리프트수단(700)의 제1나선면(720a) 및 제2나선면(720b)가 상기 제1레버(600a)의 제1돌기(630a) 및 제2레버(600b)의 제2돌기(630b)에서 이격 된다. 따라서 상기 제1돌기(630a) 및 제2돌기(630b)와 연동하는 제1밀폐면(610a) 및 제2밀폐면(610b)이 각각 제1출구(220a)와 제2출구(20b)를 동시에 폐쇄한다.
상기한 바와 같이, 다수개의 냉각기에 선택적으로 냉매를 분배하는 냉매용 분배밸브는 회전자계를 발생시키는 회전자계발생수단(A)과, 상기 회전자계발생수단(A)에 의해 회동력을 발생하는 회동력발생수단(300)과, 상기 회동력구동수단(400)에서 발생한 회동력을 전달하는 회동력전달수단(400)과, 상기 회동력전달수단(400)에 의해 전달받은 회동력을 상하 직선운동으로 변환하는 리프트수단(700)과 상기 리프트수단(700)에 의해 선택적으로 상하 작동하며 출구(220a, 220b)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시키는 밀폐수단(600)과, 상기 밀폐수단(600)에 의해 선택되어진 유로로 냉매를 안내하는 유로구성수단(200)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 9는 본 발명에 따른 냉매용 분배밸브에 대한 작동을 나타낸 특성도로서, 상기 리프트수단(700)의 회전각도에 따른 제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E)과 제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)을 도시하였다.
상기 리프트수단(700)의 회전각도가 0도일 경우에는 제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E)은 최대이고 제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)은 0이며,
상기 리프트수단(700)의 회전각도가 90도일 경우에는 제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E)은 최대를 유지하고 제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)은 점차 증가하여 최대상태로 된다.
리프트수단(700)의 회전각도가 180도일 경우에는 제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E)은 점차 감소하여 0이 되고 제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)은 최대상태를 유지한다.
리프트수단(700)의 회전각도가 270도일 경우에는 제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E)은 0 상태를 유지하고 제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)은 점차 감소하여 0이 된다.
따라서 상기 리프트수단(700)의 회전각도에 따라,
제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E)만 통과시키는 단계와,
제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E) 및 제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)을 모두 통과시키는 단계와,
제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)만을 통과시키는 단계와,
제1출구(220a)를 통과하는 냉매의 유량(E) 및 제2출구(220b)를 통과하는 냉매의 유량(F)을 모두 폐쇄시키는 단계에 의하여 냉매분배용 밸브의 유로구성수단(600)과 유로구성수단(200) 사이의 마찰을 방지하고 리프트수단(700)에 가하여지는 회동토크를 줄여주도록 작동하여 냉매의 공급을 원활하게 하는 특징을 지닌다.
상기 밀폐수단(600)이 리프트수단(700)에 의해 선택적으로 상하 작동되어 유로구성수단(200)에 형성된 출구(220a, 220b)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하므로 상기 밀폐수단(600)과 유로구성수단(200)간의 마찰이 발생되지 않는다. 따라서 상기 밀폐수단(600)과 유로구성수단(200)간의 마모가 전혀 발생하지 않으므로 장기간 사용에 따른 누설이 발생하지 않는다. 또한 2개의 밀폐수단(600)이 상기 리프트수단(700)에 의해 별도로 작동하므로, 상기 리프트수단(700)에 인가되는 회동토크가 적어지는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 다수개의 냉각기에 선택적으로 냉매를 분배하는 밸브에 있어서;
    회전자계를 발생시키는 회전자계발생수단(A)과;
    상기 회전자계발생수단(A) 에 의해 회동력을 발생하는 회동력발생수단(300)과;
    상기 회동력구동수단(400)에서 발생한 회동력을 전달하는 회동력전달수단(400)과;
    상기 회동력전달수단(400)에 의해 전달받은 회동력을 상하 직선운동으로 변환하는 리프트수단(700)과 상기 리프트수단(700)에 의해 선택적으로 상하 작동하며 출구(220a, 220b)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시키는 밀폐수단(600)과;
    상기 밀폐수단(600)에 의해 선택되어진 유로로 냉매를 안내하는 유로구성수단(200)으로 이루어지되;
    상기 밀폐수단(600)은 상호 대칭 구조를 갖는 제1레버(600a) 및 제2레버(600b)로 구성되고;
    상기 제1레버(600a)는 일측부에 제1돌기(630a)와, 타측부에 회전축(620a)과, 상기 제1돌기(630a)와 회전축(620a)사이에 구비된 제1밀폐면(610a)으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉매용 분배밸브.
  2. 제 1항에 있어서;
    상기 리프트수단(700)은 외주부에 기어부(710)와, 상기 기어부(710) 일측에 일정각도로 돌출하여 형성된 회전스토퍼(740)와, 중앙부에 일정원호를 따라 형성된 제1나선면(720a) 및 제2나선면(720b)과, 상기 제1나선면(720a)과 제2나선면(720b) 사이에 형성된 수평면(730)으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉매용 분배밸브.
  3. 제 2항에 있어서;
    상기 제1나선면(720a)과 제2나선면(720b) 및 수평면(730)은 90도 각도를 가지고 형성된 것을 특징으로 하는 냉매용 분배밸브.
  4. 제 2항에 있어서;
    상기 제1나선면(720a)과 제2나선면(720b)은 수평면(730)에 대하여 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 냉매용 분배밸브.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서;
    제1밀폐면(610a)은 제1밀폐스프링(660a)에 의해 상기 유로구성수단(200)측으로 탄지되어 설치되는 것을 특징으로 하는 냉매용 분배밸브.
  8. 제 1항에 있어서;
    상기 리프트수단(700)의 회전각도에 따라,
    제1출구(220a)를 개방단계와,
    제1출구(220a) 및 제2출구(220b)를 모두 개방하는 단계와,
    제2출구(220b)를 개방하는 단계와,
    제1출구(220a) 및 제2출구(220b)를 모두 폐쇄시키는 단계를 순차적으로 갖는 것을 특징으로 하는 냉매용 분배밸브.
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