KR101772698B1 - 다방향 전환 밸브 - Google Patents

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KR101772698B1
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타케시 칸노오
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가부시기가이샤 후지고오키
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Abstract

[과제]
컴팩트화를 도모할 수 있음과 함께, 레이아웃 자유도의 향상, 조립 가공 비용의 저감 등도 도모할 수 있는 다방향 전환 밸브를 제공한다.
[구성]
복수 개의 유체 입출 포트(12, 13)가 형성된 밸브 시트부(25)를 갖는 밸브 하우징(20)과, 상기 밸브 시트부(25)에 접촉하면서 회동시켜지는 밸브체(30)와, 그 밸브체(30)를 회전 구동하는 액추에이터(15)를 구비하고, 상기 밸브 하우징(20)에 유체 도입 보트(11) 및/또는 유체 도출 포트(14)가 형성됨과 함께, 상기 밸브체(30) 내에, 상기 유체 도입 포트(11) 또는 유체 도출 포트(14)와 상기 복수 개의 유체 입출 포트(12, 13)를 선택적으로 연통시키기 위한 통로(35)가 형성되고, 상기 액추에이터(15)에 의해 상기 밸브체(30)를 회동시켜서, 상기 유체 도입 포트(11) 또는 유체 도출 포트(14)와 상기 복수 개의 입출 포트(12, 13)의 어느 하나를 상기 밸브체 내 통로(35)를 통하여 선택적으로 연통시킴에 의해 유로의 전환을 행하도록 되고, 상기 밸브체(30)의 회전축선(0')은, 상기 액추에이터(15)의 출력축(45)의 회전축선(O)으로부터 측방으로 소정의 거리(Ea)만큼 편심시켜져 있다.

Description

다방향 전환 밸브{MULTI DIRECTION CHANGEOVER VALVE}
본 발명은, 냉동 사이클(히트 펌프) 등에 사용되는 3방향 전환 밸브나 4방향 전환 밸브 등의 다방향 전환 밸브에 관한 것으로, 특히, 유로의 전환을 모터 등의 액추에이터로 밸브를 회동시킴에 의해 행하는 로터리식의 다방향 전환 밸브에 관한 것이다.
이런 종류의 다방향 전환 밸브로서, 본원의 출원인은, 앞서, 도 4에 도시되는 바와 같은 다방향 전환 밸브를 제안하고 있다(특허 문헌 1, 2 등을 참조). 이하, 도시한 다방향 전환 밸브를 간단히 설명한다. 또한, 도 4에서는, 제 1 유체 입출 포트(12) 및 제 2 유체 입출 포트(13)는, 이해를 돕기 위해 중심축(O) 좌우에 그려져 있지만, 실제로는 도 5에 도시하는 레이아웃으로 마련되어 있다.
도시한 예의 다방향 전환 밸브(10')는, 고압 유체 도입 포트(11), 제 1 유체 입출 포트(12), 제 2 유체 입출 포트(13), 및 저압 유체 도출 포트(14)를 갖는, 히트 펌프 장치에 사용되는 로터리식의 4방향 전환 밸브이고, 유체로서 냉매가 사용되는 것으로, 캔(18)의 내주측에 배치(配在)된 로터(16)와 캔(18)의 외주에 외감(外嵌) 고정된 스테이터(17)로 이루어지는 유로 전환용 액추에이터로서의 스테핑 모터(15)와, 그 스테핑 모터(15)에 의해 회동시켜지는 밸브체(50)와, 이 밸브체(50)를 회동 가능하게 지지한 밸브 하우징(60)을 구비하고 있다.
또한, 상기 모터(15) 내에는, 유성치차식 감속 기구(40)가 부설되고, 모터(15)의 출력축(유성치차식 감속 기구(40)의 출력축(45))의 회전이 상기 밸브체(50)에 직접 전달되도록 되어 있다.
밸브 하우징(60)은, 3개의 볼트(93)에 의해 기밀(氣密)적으로 체결된 상측 상자 형상체(箱狀體)(상측 분할체)(60A)와 하측 덮개 형상체(蓋狀體)(하측 분할체)(60B)로 이루어지고, 이들 상측 상자 형상체(60A)와 하측 덮개 형상체(60B)로 원통 형상의 밸브실(61)이 구획되어 있다.
상측 상자 형상체(60A)는, 개략 볼록 형상의 상측 기체부(基體部)(60a)와 그 상측 기체부(60a)의 하면 외주부로부터 하측으로 돌출하는 주로 밸브실(61)의 주벽부를 구획하는 원통 형상 벽부(60b)로 이루어지고, 상측 기체부(60a)의 좌우에는, 가로구멍(橫穴)과 세로구멍(縱穴)으로 이루어지는 단면 역(逆)L형상의 제 1 유체 입출 포트(12)와 제 2 유체 입출 포트(13)가 마련되고, 또한, 원통 형상 벽부(60b)의 상부의 앞면 측에는, 상기 밸브실(61)에 이어지는 저온 유체 도출 포트(14)가 마련되어 있다.
한편, 하측 덮개 형상체(60B)는, 상기 원통 형상 벽부(60b)의 하단부가 외감되는 단이 있는 두꺼운 판 형상이 되고, 그 중앙(회전축선(O) 상)에는, 그것을 관통하여 상기 밸브실(61)에 개구하는 고압 유체 도입 포트(11)가 마련되어 있다. 또한, 경량화 등을 도모하기 위해, 밸브 하우징(60)(상측 상자 형상체(60A)와 하측 덮개 형상체(60B))의 재료로는 알루미늄이 사용되고 있다.
상기 밸브실(61)의 천장부에는, 제 1 유체 입출 포트(12)와 제 2 유체 입출 포트(13)의 하단 개구부가 형성된, 밸브 시트부재(65)가 배설(나사 고정)되어 있다.
상기 밸브체(50)는, 위로부터 차례로, 모터(15) 내의 유성치차식 감속 기구(40)의 출력축(45)에 일체 회전 가능하게 연결된 소경축부(51), 상측 상자 형상체(60A)에 형성된 중앙 구멍(67) 및 밸브 시트부재(65)의 중앙에 형성된 개구(69)에 삽통시켜진 중앙축부(52), 및 고압 유체 도입 포트(11) 내에 삽입된 대경 원통축부(53)를 갖는 스테인리스(SUS)제의 밸브축 부재(50A)와, 그 밸브축 부재(50A)의, 상기 밸브실(61) 내에 위치하는 중앙축부(52)의 하단부로부터 대경 원통축부(53)의 중앙 후육부(53a) 상단에 이르는 단이 있는 부분에 외감 고정된 축외(軸外) 부재(54)로 이루어지고, 밸브실(61) 내에 위치하는 부분(중앙축부(52)의 하부, 대경 원통축부(53) 및 축외 부재(54))가 역L형상 내지 크랭크형상의 전환 밸브체부(50B)가 되어 있다.
상기 밸브축 부재(50A)의 중앙축부(52)와 대경 원통축부(53)의 하단부는, 각각 슬리브 형상의 축받이 부재(81, 82)에 의해 활주 화전 자유롭게 지지되어 있다. 또한, 대경 원통축부(53)에서의 중앙 후육부(53a)의 하부 원추면부와 고압 유체 도입 포트(11)의 내주면과의 사이에는, 테플론(등록상표)제의 립 실(83)이 개장(介裝)되어 있다.
상기 전환 밸브체부(50B) 내에는, 그것과 유사한 역L형상 내지 크랭크 형상의 밸브체 내 통로(55)가 마련되어 있다.
이 밸브체 내 통로(55)의 출구측 단부에는, 밸브 시트부재(65)에 기밀적으로 압접하도록, 실재로서의 O링(74)과 각형(角形) 링(75)이 장착되어 있다. O링(74)은, 밸브체 내 통로(55)를 흐르는 고압 유체에 의해 반경 방향 바깥쪽으로 가압되어 단면이 원형으로부터 타원형상으로 변화하는데, 이 O링(74)의 형상 변화를 이용하여 각형 링(75)의 일단면을 밸브 시트부재(65)로 꽉 눌러서 실(seal) 효과를 얻는 구성으로 되어 있다.
또한, 상기 하측 덮개 형상체(60B)의 상면 중앙부에 돌설된 원통 형상 돌벽부(60d)의 외주에는, 상기 밸브체 내 통로(55)의 출구측 단부(각형 링(75))를 밸브 시트부재(65)로 꽉 누르기 위해, 상기 밸브체(50)를 상향으로 가세하는 코일 스프링(92)이 수축 장착되어 있다. 또한, 유체의 원하지 않는 누출이 생기지 않도록 하기 위해, 각 부재의 대(對) 접면(接面) 사이 등의 요소, 예를 들면, 상측 상자 형상체(60A)의 원통 형상 벽부(60b)의 하부 내주면과 하측 덮개 형상체(60B)의 상부 외주면과의 사이에는, O링(95) 등의 실(seal)재가 장착되어 있다.
이러한 구성을 갖는 다방향 전환 밸브(4방향 전환 밸브)(10')에서는, 밸브체(50)가 모터(15)에 의해 회동시켜져서, 밸브체 내 통로(55)의 출구측 단부(각형 링(75))가 밸브 시트부재(65)의 제 1 유체 입출 포트(12)(의 하단)의 직하(直下) 위치에 도달하면(도 5(B)에 도시되는 상태), 고압 유체 도입 포트(11)와 제 1 유체 입출 포트(12)가 밸브체 내 통로(55)를 통하여 연통하고, 고온 고압의 유체는, 밸브체 내 통로(55)를 통하여 제 1 유체 입출 포트(12)에 흐르고, 한편, 제 2 유체 입출 포트(13)로부터의 저온 저압의 유체는, 밸브실(61)을 통하여 저온 유체 도출 포트(14)에 흐른다.
상기와는 역으로, 밸브체 내 통로(55)의 출구측 단부(각형 링(75))가 밸브 시트부재(65)의 제 2 유체 입출 포트(13)(의 하단)의 직하 위치로 회동시켜지면(도 5(A)에 도시되는 상태), 고압 유체 도입 포트(11)와 제 2 유체 입출 포트(13)가 밸브체 내 통로(55)를 통하여 연통하고, 고온 고압의 유체는, 밸브체 내 통로(55)를 통하여 제 2 유체 입출 포트(13)에 흐르고, 한편, 제 1 유체 입출 포트(12)로부터의 저온 저압의 유체는, 밸브실(61)을 통하여 저온 유체 도출 포트(14)에 흐른다.
이와 같이 도시한 예의 다방향 전환 밸브(10')는, 밸브체(50)를 회동시킴에 의해, 밸브체 내 통로(55) 및 밸브실(61)을 통하여 제 1 유체 입출 포트(12) 및 제 2 유체 입출 포트(13)의 어느 하나와 고압 유체 도입 포트(11) 및 저온 유체 도출 포트(14)의 어느 하나를 선택적으로 연통시킴에 의해, 유로의 전환을 행하도록 되어 있다.
[특허 문헌]
특허 문헌 1 : 일본 특원2010-010309호
특허 문헌 2 : 일본 특원2009-203926호
도 4에 도시된 로터리식 4방향 전환 밸브는, 고압 유체 도입 포트(11)가 밸브의 회전축선 상에 배치됨과 함께, 그 밸브체를 구동하는 액추에이터도 그 회전축선 상에 배치되어 있다. 또한, 제 1 유체 입출 포트(12), 제 2 유체 입출 포트(13) 및 저압 유체 도출 포트(14)는, 당해 다방향 전환 밸브의 밸브 하우징으로부터, 상기 밸브체의 회전축과 수직한 방향으로 연재되어 있다.
그러나, 당해 다방향 전환 밸브가 배치된 냉동 사이클의 구체적인 배관 레이아웃에 따라서는, 예를 들면 상기 제 1 유체 입출 포트(12), 제 2 유체 입출 포트(13) 및 저압 유체 도출 보트(14)를, 고압 유체 도입 포트(11)와는 반대의 방향으로(즉 예를 들면 상기 각 포트(12, 13 및 14)를 액추에이터가 배치된 측에 마련하고, 그 중심축을 포트(11)와 평행하게 되도록) 연재시키고 싶은 경우가 생긴다.
이와 같이 액추에이터에 인접하여 포트를 형성하려고 하면, 도 4로부터 분명한 바와 같이, 밸브 하우징(60)을 대경화하여 구성하여야 하여, 당해 다방향 전환 밸브의 대형화가 우려된다.
또한, 상기한 바와 같은 로터리식 4방향 전환 밸브(10')에서는, 모터(15)의 출력축(유성치차식 감속 기구(40)의 출력축(45))의 회전이 직접 밸브체(50)에 전달되도록 되어 있고, 모터(15)의 출력축(45)의 회전축선과 밸브체(50)의 회전축선이 일치(함께 회전축선 0)하고 있고, 또한, 이 회전축선(O) 상에 유체 도입 포트(11)가 위치하고 있다. 그 때문에, 유로 전환을 위해서는, 밸브 시트부(65)(의 지름)를 크게 취할 것(전환 밸브체부(50B)의 회전 반경의 2배 가까이)이 요구되고, 또한, 밸브실 61(밸브 시트부재(65))에서의 유체 입출 포트(12, 13)가 위치(개구)하고 있는 측과는 반대측에 필요 없는 스페이스(도 5에 있어 S로 나타나 있는 부분)가 생겨, 전환 밸브(10')가 비교적 큰 것으로 되어 버리는 문제가 있다.
또한, 상기 구조에서는, 액추에이터의 회전축선(O) 상에 유체 도입 포트(11)를 배치(配在)시키지 않을 수가 없어서, 각 포트(11, 12, 13, 14) 등의 레이아웃 자유도가 낮다는 문제도 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 컴팩트화를 도모할 수 있음과 함께, 레이아웃 자유도의 향상, 조립 가공 비용의 저감 등도 도모할 수 있는 다방향 전환 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본발명에 관한 다방향 전환 밸브의 하나는, 기본적으로는, 밸브실, 및 그 밸브실에 이어지는 적어도 3개의 포트가 마련된 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 포트 중의 하나와 나머지 복수 개의 포트 중의 어느 하나를 선택적으로 연통시키기 위해, 상기 밸브실 내에 회동 자유롭게 배치된 밸브체와, 그 밸브체를 회동시키기 위한 액추에이터를 구비하고, 상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 밸브 하우징에 마련되는 상기 나머지 복수 개의 포트와는 반대 측의 상기 밸브 하우징에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또 다른 하나는, 복수 개의 유체 입출 포트가 형성된 밸브 시트부를 가지고 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 밸브 시트부에 접촉하면서 회동시켜지는 밸브체와, 그 밸브체를 회전 구동하는 액추에이터를 구비하고, 상기 밸브 하우징에 유체 도입 포트 및/또는 유체 도출 포트가 형성됨과 함께, 상기 밸브체 내에, 상기 유체 도입 포트 또는 유체 도출 포트와 상기 복수 개의 유체 입출 보트를 선택적으로 연통시키기 위한 통로부가 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 상기 밸브체를 회동시켜서, 상기 유체 도입 포트 또는 유체 도출 포트와 상기 복수 개의 입출 포트의 어느 하나를 상기 밸브체 내 통로부를 통하여 선택적으로 연통시킴에 의해 유로의 전환을 행하도록 되며, 상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 밸브 하우징에 마련되는 상기 복수 개의 유체 입출 포트와는 반대측의 상기 밸브 하우징에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또 다른 하나는, 유체 도입 포트가 한쪽의 측에 마련됨과 함께, 복수의 유체 포트가 형성된 밸브 시트부가 다른 쪽의 측에 마련된 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 밸브 시트부에 접촉하면서 회동시켜지는 밸브체와, 그 밸브체를 회전 구동하는 액추에이터을 구비하고, 상기 밸브체 내에, 상기 유체 도입 포트와 상기 복수의 유체 포트를 선택적으로 연통시키기 위한 통로부가 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 상기 밸브체를 회동시켜서, 상기 유체 도입 포트와 상기 복수의 유체 포트의 어느 하나를 상기 밸브체 내 통로부를 통하여 선택적으로 연통시킴에 의해 유로의 전환을 행하도록 되며, 상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 유체 도입 포트가 마련되는 상기 밸브 하우징의 한쪽 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
보다 구체적인 양태로서는, 유체 도입 포트가 한쪽의 측에 마련됨과 함께, 유체 도출 포트 및 2개의 유체 입출 포트가 형성된 밸브 시트부가 다른 쪽의 측에 마련된 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 밸브 시트부에 접촉하면서 회동시켜지는 밸브체와, 그 밸브체를 회전 구동하는 액추에이터를 구비하고, 상기 밸브체 내에, 상기 유체 도입 포트와 상기 2개의 유체 입출 포트를 선택적으로 연통시키기 위한 통로부가 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 상기 밸브체를 회동시켜서, 상기 유체 도입 포트와 상기 2개의 유체 입출 포트의 어느 하나를 상기 밸브체 내 통로부를 통하여 선택적으로 연통시킴에 의해 유로의 전환을 행하도록 되며, 상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 유체 도입 포트가 마련되는 상기 밸브 하우징의 한쪽 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직한 양태에서는, 상기 액추에이터는, 상기 밸브 하우징의 상기 유체 도입 포트가 마련된 측에 부착된다.
또한 바람직한 양태에서는, 상기 유체 도입 포트로서, 고압 유체 도입 포트가 마련된다.
또한 바람직한 양태에서는, 상기 액추에이터의 회전 구동력은 치차열(齒車列)을 통하여 상기 밸브체에 전달되도록 된다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 치차열은, 상기 밸브실 내에 마련된다.
상기 치차열의 최종단은, 바람직하게는, 상기 밸브체의 외주에 마련된 평치차가 된다.
본 발명에 관한 다방향 전환 밸브에서는, 밸브의 회전축선이, 액추에이터의 출력축의 회전축선(O)으로부터 측방으로 소정의 거리만큼 편심시켜지기 때문에, 필요 없는 스페이스가 없어지고, 당해 다방향 전환 밸브의 컴팩트화를 도모할 수 있음과 함께, 레이아웃 자유도의 향상, 조립 가공 비용의 저감 등도 도모할 수 있다.
또한 바람직한 양태에서는, 밸브의 회전축 상에 형성되는 유체 도입 포트를 액추에이터에 인접하여 부착하고, 압축기로부터 토출되는 고압 냉매의 도입 포트로 하면, 그 도입 보트는 다른 포트와 비교하여 세경(細徑)이어서, 당해 다방향 전환 밸브를 더욱 소형으로 구성할 수가 있다.
또한 바람직한 양태에서는, 액추에이터의 회전 구동력은, 치차열을 통하여 밸브에 전달되도록 되어 있기 때문에, 기어 비를 적절하게 설정함에 의해, 액추에이터의 토오크나 회전 속도를 조정할 수 있다.
또한, 치차열이 밸브실 내에 마련되어 있기 때문에, 구동력 전달 기구를 밸브실 외에 새롭게 마련하는 경우에 비교하여, 그 수용 구조를 간이한 구성으로 실현할 수 있다.
또한, 밸브의 외주에 평치차를 부착하고, 또는 형성하도록 하면, 당해 구동력 전달 기구의 구성을 더욱 간략화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 다방향 전환 밸브의 한 실시 형태를 도시하는 종단면도.
도 2는 도 1에 도시되는 다방향 전환 밸브의 평면도.
도 3은 도 1의 Y-Y 화살선에 따른 단면도.
도 4는 앞서 제안되어 있는 다방향 전환 밸브의 한 예를 도시하는 종단면도.
도 5는 도 4의 X-X 화살선에 따른 단면도.
이하, 본 발명의 다방향 전환 밸브의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명에 관한 다방향 전환 밸브의 한 실시 형태를 도시하는 종단면도, 도 2는, 도 1에 도시되는 다방향 전환 밸브의 평면도, 도 3은, 도 1의 Y-Y 화살선에 따른 단면도이다. 각 도면에 있어서, 전술한 도 4, 도 5에 도시되는 다방향 전환 밸브(10')의 각 부분에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 간략하게 한다.
도시한 예의 다방향 전환 밸브(10)도, 도 4, 도 5에 도시되는 것과 마찬가지로, 고압 유체 도입 포트(11), 제 1 유체 입출 포트(12), 제 2 유체 입출 포트(13), 및 저압 유체 도출 포트(14)를 갖는, 히트 펌프 장치에 사용되는 로터리식의 4방향 전환 밸브이고, 유체로서 냉매가 사용되는 것으로, 유로 전환용 액추에이터로서의 스테핑 모터(15)와 그 스테핑 모터(15)에 의해 회동시켜지는 밸브체(30)와, 이 밸브체(30)를 회동 가능하게 지지하는 밸브 하우징(20)을 구비하고 있다. 밸브체(30)의 회전축선(O') 및 모터(15)의 출력축(45)의 회전축선(O)은, 함께 밸브 하우징(20)의 중심축(도 3의 부호 20C로 나타나는 원형의 중심을 통과한 지면(紙面)과 수직한 선)으로부터 편심한 위치에 배치되어 있고, 또한 밸브체(30)의 회전축선(O') 은, 상기 모터(15)의 출력축(45)의 회전축선(O)으로부터 측방으로 소정의 거리(Ea)만큼 편심시켜져 있다. 또한, 상기 모터(15) 내에는, 유성치차식 감속 기구(40)가 부설되고, 모터(15)의 출력축(45)(유성치차식 감속 기구(40)의 출력축)의 회전이 평치차열(41, 42, 43)(후술)를 통하여 상기 밸브체(30)에 전달되도록 되어 있다. 이 치차열에 의해, 유성치차식 감속 기구(40)의 출력축의 회전이 더욱 감속되어 상기 밸브체(30)에 전달된다.
밸브 하우징(20)은, 상부체(20A)와 바닥 덮개 형상체(底蓋狀體)(하부체)(20B)와 이들을 연결하기 위해 그 단부(端部)가 용접 접합된 원통 형상체(20C)로 이루어지고, 이들 상부체(20A), 덮개 형상체(20B), 및 원통 형상체(20C)로 원통 형상의 밸브실(21)이 구획되어 있다.
상부체(20A)의 일측(도 1의 우측)에는, 세로구멍(26)이 마련되고, 이 세로구멍(26)에 장착된 슬리브 형상의 축받이 부재(27)에 의해, 상기 출력축(45)에 일체 회전 가능하게 연결된 제 1 평치차(41)의 축부(41a)가 회전 자유롭게 지지되어 있다. 제 1 평치차(41)는, 상부체(20A)에 장착 고정된 스프링 핀(49)에 의해 지지되 제 2 평치차(42)에 치합(齒合)하고, 제 2 평치차(43)는, 밸브체(30)의 외주에 마련되 제 3 평치차(43)에 치합하고 있다.
또한, 밸브 하우징(20)의 바닥 덮개 형상체(20B)의 일측 상면은, 밸브 시트부(25)로 되어 있고, 여기에는, 제 1 유체 입출 포트(12), 제 2 유체 입출 포트(13), 및 저압 유체 도출 보트(14)가 90도 간격으로 마련되어 있다. 한편, 상부체(20A)의 타측(도 1의 좌측)에는, 고압 유체 도입 포트(11)가 마련되어 있다. 각 포트(11, 12, 13, 14)에는, 도관(조인트)(81, 82, 83, 84)이 연결되어 있다.
상기 상부체(20A)에서의 고압 유체 도입 포트(11)의 하측에는, 바닥이 있는 원통 형상의 축받이 부재(37)의 상단부(37a)가 압입·코킹 등에 의해 고정되어 있고, 이 결과, 그 축받이 부재(37)는, 밸브 하우징(20)에 편측 지지로 지지되어 있다. 이 원통 형상 축받이 부재(37)는, 그 상단부(37a)를 제외한 상반분을 조금 넘는 부분이 대경의 축받이부(37b)가 되고, 이 축받이부(37b) 하단부터 저부(37d)에 걸쳐서는 소경부(37c)가 되어 있고, 저부(37d)에는 하향으로 돌출하는 스프링 가이드(37e)가 마련되고, 그 요소(要所)에는 투과구멍이 형성되어 있다.
한편, 상기 밸브체(30)는, 하향 볼록부(32)를 갖는 바닥이 있는 원통축부(31)와, 그 원통축부(31)의 하반분(밸브실(21) 내에 위치하는 부분)에 외감 고정된 축외 부재(34)로 이루어져 있고, 측면으로 보아 외형이 L형상 내지 크랭크 형상을 나타내고, 내부에 그 외형과 개략 유사한 상기 밸브체 내 통로(35)가 마련되어 있다. 이 밸브체(30)는, 상기 원통 형상 축받이 부재(37)를 통하여 밸브 하우징(20)에 편측 지지로 지지되어 있다. 구체적으로는, 밸브체(30)의 원통축부(31)의 상반부는, 상부체(20A)에 마련된 상기 축받이 부재(37)의 외주에 회전 자유롭게 외삽(外揷)되어 있고, 또한 원통축부(31)의 하향 볼록부(32)는, 원통 형상 축받이 부재(37)의 스프링 가이드(37e)의 외주에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 상기 바닥 덮개 형상체(20B)에는 오목부(22)가 마련됨과 함께, 그 오목부(22) 내에 밸브체(30)의 하단부에 마련된 하향 볼록부(32)가 배치되고, 상기 오목부(22)의 내주면과 상기 하향 볼록부(32)의 외주면과의 사이에 소정의 간극(a)이 형성되어 있다. 또한 축외 부재(34)의 저면과 밸브 시트부(25)와의 사이에도 간극(β)이 형성되어 있다. 이 간극(a 및 β)은, 원통 형상체(20C)를 상부체(20A) 및 바닥 덮개 형상체(20B)에 용접을 행할 때에 밸브 하우징(20)에 왜곡이 생겨도, 하향 볼록부(32) 및 오목부(22), 또는 축외 부재(34)의 하면 및 밸브 시트부(25)가 접촉하지 않을 정도로 설정되어 있다.
상기 밸브체 내 통로(35)는, 원통 형상 축받이 부재(37)의 내부(35a), 축받이 부재(37)에 형성된 개구(35b), 상기 소경부(37c)와 밸브체(30)의 원통축부(31)와의 사이에 형성된 간극(35c), 원통축부(31)에 형성된 개구(35d) 및 축외 부재(31)에 형성된 개구(35e)로 이루어져 있다.
상기 밸브체(30)에서의 편측 지지로 지지되지 않은 측의 단부, 즉, 밸브체 내 통로(35)의 출구측 단부에는, 밸브체 내 통로(35)로부터 밸브실(21) 내로의 유체 누출을 막기 위해, 밸브 시트부(25)에 기밀적으로 압접하도록, 실재로서 O링(74)과 각형 링(75)이 장착되어 있다. O링(74)은, 밸브체 내 통로(35)를 흐르는 고압 유체에 의해 반경 방향 바깥쪽으로 가압되어 단면이 원형으로부터 타원 형상으로 변화하는데, 이 O링(74)의 형상 변화를 이용하여 각형 링(75)의 일단면을 밸브 시트부(25)로 꽉 눌러서 실 효과를 얻는 구성으로 되어 있다.
또한, 상기 밸브체 내 통로(35)의 출구측 단부(각형 링(75))를 밸브 시트부(25)로 꽉 누르기 위해, 원통 형상 축받이 부재(37)의 저부(37d)와 밸브체(30)의 하향 볼록부(32)의 저부(스프링 가이드(37e) 내) 사이에는, 상기 밸브체(30)를 하향으로 가세하는 코일 스프링(92)이 수축 장착되어 있다.
이러한 구성을 갖는 다방향 전환 밸브(4방향 전환 밸브)(10)에서는, 모터(15)의 회전 구동력이 유성치차식 감속 기구(40) 제 1 평치차(41), 제 2 평치차(42), 제 3 평치차(43)로 이루어지는 치차열을 통하여 밸브체(30)에 전달되고, 이에 의해 밸브체(30)가 회동시켜져서, 밸브체 내 통로(35)의 출구측 단부(각형 링(75))가 밸브 시트부(25)의 제 1 유체 입출 포트(12)의 바로위 위치에 도달하면(도 3), 고압 유체 도입 포트(11)와 제 1 유체 입출 포트(12)가 밸브체 내 통로(35)를 통하여 연통하여, 고온 고압의 유체는, 밸브체 내 통로(35)를 통하여 제 1 유체 입출 포트(12)에 흐르고, 한편, 제 2 유체 입출 포트(13)로부터의 저온 저압의 유체는, 밸브실(21)을 통하여 저온 유체 도출 포트(14)에 흐른다.
상기와는 역으로, 밸브체 내 통로(35)의 출구측 단부(각형 링(75))가 밸브 시트부(25)의 제 2 유체 입출 포트(13)의 바로 위 위치로 회동시켜지면, 고압 유체 도입 포트(11)와 제 2 유체 입출 포트(13)가 밸브체 내 통로(35)를 통하여 연통하여, 고온 고압의 유체는, 밸브체 내 통로(35)를 통하여 제 2 유체 입출 포트(13)에 흐르고, 한편, 제 1 유체 입출 포트(12)로부터의 저온 저압의 유체는, 밸브실(21)을 통하여 저온 유체 도출 포트(14)로 흐른다.
이와 같이 본 예의 다방향 전환 밸브(10)는, 밸브체(30)를 회동시킴에 의해, 밸브체 내 통로(35) 및 밸브실(21)을 통하여 제 1 유체 입출 포트(12) 및 제 2 유체 입출 포트(13)의 어느 하나와 고압 유체 도입 포트(11) 및 저온 유체 도출 포트(14)의 어느 하나를 선택적으로 연통시킴에 의해, 유로의 전환을 행하도록 되어 있다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 다방향 전환 밸브(10)에서는, 상부체(20A)에 편측 지지로 지지된 원통 형상 축받이 부재(37)에 밸브체(30)가 외삽되어, 그 밸브체(30)는 그 원통 형상 축받이 부재(37)를 통하여 밸브 하우징(20)에 편측 지지로 지지되어 있기 때문에, 밸브 하우징(20)의 조립시에 용접에 의한 상부체(20A)와 바닥 덮개 형상체(20B)의 사이에 왜곡(당해 다방향 전환 밸브(10)의 중심축에 대한 축심의 어긋남)이 생겨도, 밸브체(30)의 전환 동작에 지장을 초래하는 일이 없도록 할 수 있다.
또한, 밸브체(30)를 편측 지지로 지지 구조로 하였기 때문에, 밸브 하우징(20)을 구성하는 상부체(20A)와 하부체(20B)의 쌍방에 밸브의 축받이을 마련할 필요가 없고, 밸브 하우징(20)의 조립에 의한 2개의 축받이의 동축도(同軸度)를 고려하지 않아도 좋다. 이 때문에 그 축받이를 당해 밸브 하우징(20)의 중심축 위치에 마련할 필요가 없고, 그 중심축 위치에서 떨어진 위치(편심한 위치)에 밸브체(30)를 배치할 수가 있어서, 당해 다방향 전환 밸브에 마련되어야 할 유로의 레이아웃의 자유도가 늘어난다. 또한 이에 의해 당해 다방향 전환 밸브를 소형화할 수 있음과 함께, 조립 가공 비용의 저감 등도 도모할 수 있다.
또한, 밸브를 구동하는 액추에이터도, 밸브 하우징의 중심축 위치에서 떨어진 위치(편심한 위치)에 배치하였기 때문에, 당해 다방향 전환 밸브에 마련되어야 할 유로의 레이아웃의 자유도가 더욱 늘어나고, 당해 다방향 전환 밸브를 소형화할 수 있음과 함께, 조립 가공 비용의 저감 등도 도모할 수 있다.
또한, 유체 도입 포트(11)가 마련된 밸브체(30)의 회전축선(0')은, 모터(15)의 출력축(45)의 회전축선(O)으로부터 측방으로 소정의 거리(Ea)만큼 편심시켜져 있기 때문에, 도 4, 도 5에 도시되는 다방향 전환 밸브(10')와 같이, 밸브 시트부(25)(의 지름)를 밸브체(30)의 회전 반경의 2배 가까이나 취할 필요가 없어진다. 그 때문에, 컴팩트화를 도모할 수 있음과 함께, 레이아웃 자유도의 향상, 조립 가공 비용의 저감 등도 도모할 수 있다.
그런데, 전술한 설명에서는, 도 1에 도시되는 바와 같이 바닥 덮개 형상체(20B)에 오목부(22)가 마련되고, 그 오목부(22) 내에 밸브체(30)의 하단부(하향 볼록부(32))가 배치된 것으로 하였다. 이와 같은 구성에 의해 당해 다방향 전환 밸브의 높이 방향의 치수를 단축할 수 있다. 그러나, 바닥 덮개 형상체(20B)에 오목부(22)을 마련하는 일 없고, 즉 하향 볼록부(32)의 저면과 축외 부재(34)의 저면을 거의 동일면으로 하여 당해 다방향 전환 밸브를 구성하여도 좋음은 당연하다.
또한, 전술한 설명에서는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 원통 형상 축받이 부재(37)가 밸브 하우징(20)에 편측 지지로 지지되고, 밸브체(30)가 상기 원통 형상 축받이 부재(37)에 그 양단을 지지시키는 것으로 하였다. 이와 같은 구성에 의해, 원통 형상 축받이 부재(37)에 대한 밸브체(30)의 지지가 견고하게 행하여진다. 그러나, 이와 같은 구성으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 원통 형상 축받이 부재(37)의 스프링 가이드(37e)와 밸브체(30)의 하향 볼록부(32) 내벽과의 활주 접촉 구조를 채용하지 않고, 밸브체(30)를 원통 형상 축받이 부재(37)에 대해 상부체(20A)측만의 지지로 하는 편측 지지의 지지 구조로 하는 것도 가능하다. 또한, 원통 형상 축받이 부재(37)를 배치하는 일 없이, 밸브체(30)(원통축부(31))의 상측 부분을 상부체(20A)에 마련된 축받이에 삽입하고, 그 밸브체(30)를 직접 밸브 하우징(20)으로 편측 지지로 지지하는 것도 가능하다.
또한, 평치차열(외치(外齒) 치차)(41, 42, 43)에 의해, 유성치차식 감속 기구(40)의 출력축의 회전이 더욱 감속되어 상기 밸브체(30)에 전달되는 것으로 하여 설명하였지만, 그 감속 비는 당해 다방향 전환 밸브의 용도에 응하여 적절히 설정할 수 있고, 또한 유성치차식 감속 기구(40)의 출력축의 회전을 감속시키는 일 없이 그대로 밸브체(30)에 전달하는(상기 출력축의 회전수와 밸브체(30)의 회전수를 같게 하는) 것도 가능하다. 또한, 유성치차식 감속 기구(40)를 이용하지 않고, 스테핑 모터(15)의 회전축(로터(16)의 회전축)에 직접 상기 치차열의 일단(치차(41))을 연결하도록 하여도 좋음은 말할 필요도 없다.
또한, 전술한 설명에서는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 밸브 하우징(20)은, 상부체(20A)와 바닥 덮개 형상체(20B)와 원통 형상체(20C)를 이용하고, 이들을 용접하여 구성하는 것으로 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 상부체(20A) 또는 바닥 덮개 형상체(20B)에 상기 원통 형상체(20C)를 일체적으로 구성(예를 들면 일체 성형)하고, 그 원통 형상체의 단부를 바닥 덮개 형상체(20B) 또는 상부체(20A)에 용접하도록 하여도 좋고, 또한 밸브 하우징의 구성은 이것 이외의 어떤 것이라도 좋다.
또한, 본 발명은, 밸브를 밸브 하우징에 대해 편측 지지로 지지시키는 구성뿐만 아니라, 양측지지로 지지하는 것이라도 적용 가능함은 말할 필요도 없다. 마찬가지로, 밸브 하우징은 반드시 용접에 의해 구성될 필요는 없고, 실재와 나사 등의 체결 수단을 이용하여 연결하여도 좋다.
또한, 도 1 내지 도 3으로부터 분명한 바와 같이, 당해 다방향 전환 밸브의 액추에이터(스테핑 모터(15))는, 밸브체(30)의 요동 범위 내에 배치되어 있지만, 본 발명은 이것만으로 한정되는 것이 아니고, 당해 다방향 전환 밸브의 레이아웃을 고려하여, 상기 요동 범위를 벗어난 어떠한 위치에 배치되어도 좋다.
또한, 저압 유체 도출 포트(14)는 밸브 하우징(20)의 측면에 마련되어도 좋다. 또한, 유체 입출 포트는 2개 마련되는 것으로 하였지만, 이것을 3개 이상으로 하여, 상기 밸브체(30)의 회동에 의해 고압 유체 도입 포트를 각각의 입출 포트에 선택적으로 도통시키는 구성을 취하는 것도 가능하다.
10 : 다방향 전환 밸브(4방향 전환 밸브)
11 : 고압 유체 도입 포트
12 : 제 1 유체 입출 포트
13 : 제 2 유체 입출 포트
14 : 저압 유체 도출 포트
15: 모터(액추에이터)
20 : 밸브 하우징
20A : 상부체
20B : 바닥 덮개 형상체
20c : 원통 형상체
30 : 밸브체
35 : 밸브체 내 통로
37 : 원통 형상 축받이 부재
40 : 유성치차식 감속 기구
41, 42, 43 : 평치차(외치 치차)

Claims (9)

  1. 밸브실 및 그 밸브실에 이어지는 적어도 3개의 포트가 마련되어 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 포트 중의 하나와 나머지 복수 개의 포트 중의 어느 하나를 선택적으로 연통시키기 위해, 상기 밸브실 내에 회동 자유롭게 배치된 밸브체와, 그 밸브체를 회동시키기 위한 액추에이터를 구비한 다방향 전환 밸브로서,
    상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 밸브 하우징에 마련되는 상기 나머지 복수 개의 포트와는 반대 측의 상기 밸브 하우징에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  2. 복수 개의 유체 입출 포트가 형성된 밸브 시트부를 가지고 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 밸브 시트부에 접촉하면서 회동시켜지는 밸브체와, 그 밸브체를 회전 구동하는 액추에이터를 구비하고, 상기 밸브 하우징에 유체 도입 포트 및 유체 도출 포트가 형성됨과 함께, 상기 밸브체 내에, 상기 유체 도입 포트 또는 유체 도출 포트와 상기 복수 개의 유체 입출 보트를 선택적으로 연통시키기 위한 통로부가 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 상기 밸브체를 회동시켜서, 상기 유체 도입 포트 또는 유체 도출 포트와 상기 복수 개의 입출 포트의 어느 하나를 상기 밸브체 내 통로부를 통하여 선택적으로 연통시킴에 의해 유로의 전환을 행하도록 된 다방향 전환 밸브로서,
    상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 밸브 하우징에 마련되는 상기 복수 개의 유체 입출 포트와는 반대측의 상기 밸브 하우징에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  3. 유체 도입 포트가 한쪽의 측에 마련됨과 함께, 복수의 유체 포트가 형성된 밸브 시트부가 다른 쪽의 측에 마련된 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 밸브 시트부에 접촉하면서 회동시켜지는 밸브체와, 그 밸브체를 회전 구동하는 액추에이터을 구비하고, 상기 밸브체 내에, 상기 유체 도입 포트와 상기 복수의 유체 포트를 선택적으로 연통시키기 위한 통로부가 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 상기 밸브체를 회동시켜서, 상기 유체 도입 포트와 상기 복수의 유체 포트의 어느 하나를 상기 밸브체 내 통로부를 통하여 선택적으로 연통시킴에 의해 유로의 전환을 행하도록 된 다방향 전환 밸브로서,
    상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 유체 도입 포트가 마련되는 상기 밸브 하우징의 한쪽 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  4. 유체 도입 포트가 한쪽의 측에 마련됨과 함께, 유체 도출 포트 및 2개의 유체 입출 포트가 형성된 밸브 시트부가 다른 쪽의 측에 마련된 외주가 원형인 밸브 하우징과, 상기 밸브 시트부에 접촉하면서 회동시켜지는 밸브체와, 그 밸브체를 회전 구동하는 액추에이터를 구비하고, 상기 밸브체 내에, 상기 유체 도입 포트와 상기 2개의 유체 입출 포트를 선택적으로 연통시키기 위한 통로부가 형성되고, 상기 액추에이터에 의해 상기 밸브체를 회동시켜서, 상기 유체 도입 포트와 상기 2개의 유체 입출 포트의 어느 하나를 상기 밸브체 내 통로부를 통하여 선택적으로 연통시킴에 의해 유로의 전환을 행하도록 된 다방향 전환 밸브로서,
    상기 밸브체의 회전축선과, 상기 액추에이터의 출력축의 회전축선은, 모두 상기 밸브 하우징의 중심축선을 끼고 반대 측의 편심된 위치에 배치되며, 상기 액추에이터는 상기 유체 도입 포트가 마련되는 상기 밸브 하우징의 한쪽 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 밸브 하우징의 상기 유체 도입 포트가 마련된 측에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유체 도입 포트로서, 고압 유체 도입 포트가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 회전 구동력은 치차열을 통하여 상기 밸브체에 전달되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 치차열은, 상기 밸브실 내에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 치차열의 최종단은, 상기 밸브체의 외주에 마련된 평치차인 것을 특징으로 하는 다방향 전환 밸브.
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