KR101936853B1 - 멀티웨이밸브 장치 - Google Patents

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KR101936853B1
KR101936853B1 KR1020180055903A KR20180055903A KR101936853B1 KR 101936853 B1 KR101936853 B1 KR 101936853B1 KR 1020180055903 A KR1020180055903 A KR 1020180055903A KR 20180055903 A KR20180055903 A KR 20180055903A KR 101936853 B1 KR101936853 B1 KR 101936853B1
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KR1020180055903A
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조재균
우명진
이대민
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지엠비코리아(주)
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Abstract

본 발명에서는 복수의 유통경로 중 하나 이상의 특정 유통경로에 유체가 통과되도록 하거나 또는 차단되도록 하는 유량 제어 밸브를 구성함에 있어서, 워터펌프와 밸브의 작동을 위한 구동부가 밸브하우징에 일체화되어 밸브 구조의 전체 사이즈가 축소되고, 내부 구조가 단순화됨에 따라 작동 안정성이 향상되는 멀티웨이밸브 장치가 소개된다.

Description

멀티웨이밸브 장치 {MULTIWAY VALVE APPARATUS}
본 발명은 복수의 유체 유통경로를 선택적으로 전환하는 멀티웨이밸브 장치에 관한 것이다.
전기자동차는 자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다. 전기자동차는 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 공해문제의 심각화, 화석 연료의 고갈 등의 문제가 제기되면서 그 개발이 다시 가속화되고 있다.
일반적으로 모터로 구동하는 전기자동차에서는 인버터와 직류전력을 교류전력으로 변환하기 위한 LDC 및 충전기등이 구비되고, 이들의 발열특성으로 인해 적정한 온도를 항상 유지할 수 있는 냉각계가 필수적으로 요구된다.
이를 위해 냉각계에는 냉각수 순환을 위한 워터펌프가 구비되고, 워터펌프에서 토출된 냉각수는 모터와 이에 관련된 전장기기들을 경유한 후 히트소스를 거쳐 순환됨으로써 발열특성을 갖는 각종 전장기기들이 과온으로부터 보호된다.
이에 따라, 최근에는 냉각수 흐름을 제어하기 위한 밸브구조가 개발되고 있는데, 냉각수를 필요로 하는 기계 부품을 선택적으로 순환시키기 위해서는 그 구조가 복잡해지고, 전체 사이즈가 커져 레이아웃상 설치 공간이 커지는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2010-0102939 A (2010.09.27)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 유통경로 중 특정 유통경로에 유체가 통과되도록 하거나 또는 차단되도록 하는 유량 제어 밸브를 구성함에 있어서, 밸브 구조가 단순화되고 사이즈가 축소되는 멀티웨이밸브 장치을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티웨이밸브 장치는 측면부에는 냉각매체가 유통되는 복수의 유통포트들이 이격되어 형성되고, 내부에는 볼이 회전될 수 있도록 마련되어 유통포트들의 냉각매체 유통이 단속되는 바디; 바디의 일단부에 형성되어 바디 일측으로 결합되는 회전기구를 커버링하며, 볼과 결합되는 회전기구의 회전축이 관통된 구동부브라켓; 및 바디의 타단부에 형성되어 바디를 기준으로 구동부브라켓과 마주하고, 바디 타측으로 결합되는 펌프의 임펠러를 커버링하며, 임펠러측으로 관통된 펌프측포트가 형성되고, 펌프측포트는 볼의 회전에 따라 복수의 유통포트들과 선택적으로 연통되는 펌프커버;가 포함되고, 구동부브라켓 또는 펌프커버는 바디와 일체화 되도록 성형된 것을 특징으로 한다.
구동부브라켓에는 볼의 외경보다 직경이 큰 관통홀이 형성되어 관통홀을 통해 볼이 바디의 내부로 삽입된 후 구동부브라켓에 회전기구가 장착된 것을 특징으로 한다.
회전기구의 회전축이 구동부브라켓의 관통홀을 통과하여 볼에 결합되고, 관통홀에는 회전축의 둘레를 감싸도록 형성되며 회전축에 밀착되는 실링부재 및 관통홀에 체결되고 실링부재가 고정되는 체결부재로 구성된 실링부가 마련된 것을 특징으로 한다.
볼에는 중공이 형성되고, 중공의 둘레를 따라 유통포트와 연통되는 개구부 및 유통포트를 차단하는 폐쇄부가 형성되며, 볼의 중공은 항상 펌프측포트와 연통된 것을 특징으로 한다.
볼의 개구부는 폐쇄부보다 폭이 더 넓고, 개구부에는 다수의 지지리브가 이격된 상태로 형성되어 개구부가 다수의 홀로 분할된 것을 특징으로 한다.
개구부를 구성하는 다수의 홀은 폐쇄부와 마주하는 개통홀 및 개통홀과 폐쇄부의 사이에 위치된 개구홀로 구성된 것을 특징으로 한다.
볼은 개통홀의 폭이 개구홀의 폭보다 크거나 동일하게 형성된 것을 특징으로 한다.
지지리브는 개구부에서 볼의 외주면보다 외측으로 더 돌출되지 않도록 개구부 내에 위치된 것을 특징으로 한다.
폐쇄부의 내측면에는 일측에서 타측으로 폭이 점차 작아짐에 따라 경사를 가지는 가이드부가 형성된 것을 특징으로 한다.
펌프커버에는 볼의 중공과 연통되도록 관통된 관통포트가 형성되고, 볼에는 관통포트를 향해 연장되어 관통포트에 연통되도록 연결되는 유통부가 형성된 것을 특징으로 한다.
펌프커버의 관통포트는 볼이 위치되는 바디의 내부를 향해 돌출되게 형성되고, 볼의 유통부는 돌출된 관통포트의 외주면을 감싸도록 외측으로 절곡되게 형성된 것을 특징으로 한다.
볼의 유통부는 관통포트에 삽입되도록 직선상으로 연장되게 형성되고, 펌프커버의 관통포트에는 중심을 향해 돌출된 지지단부가 형성되어 볼의 유통부가 지지단부에 안착되는 것을 특징으로 한다.
구동부브라켓에는 볼의 외경보다 직경이 큰 관통홀이 형성되고, 관통포트의 주변부가 타측으로 함몰되되 함몰된 주변부의 직경이 관통홀의 직경보다 크거나 동일하게 형성된 것을 특징으로 한다.
유통포트에는 바디 내부로 삽입되어 볼의 외측면에 밀착되는 밀봉파이프가 구비된 것을 특징으로 한다.
밀봉파이프는, 유통프트에 삽입되어 결합되고, 유통포트측으로 냉각매체가 유통되도록 내부가 관통되게 형성되며, 외주면에는 유통포트 사이의 틈을 실링하는 오링이 구비된 파이프부; 및 파이프부의 내부에 마련되고, 볼의 외측면에 밀착되는 기밀부재;로 구성된 것을 특징으로 한다.
기밀부재는, 볼의 외측면에 밀착되는 접촉부재; 파이프부의 내부에 마련되고, 접촉부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재; 접촉부재와 탄성부재 사이에 개재되며, 탄성부재의 탄성력을 전달받아 접촉부재를 볼측으로 가압하는 지지부재; 및 지지부재의 둘레를 감싸도록 형성되고, 파이프부와 지지부재 사이를 기밀하는 밀봉부재;로 구성된 것을 특징으로 한다.
접촉부재는 일단부가 볼의 외측면에 밀착되도록 곡률을 가지고, 타단부에 지지부재가 삽입되는 삽입홈이 형성되며, 지지부재는, 접촉부재의 삽입홈에 삽입되고 둘레가 밀봉부재에 감싸지는 안착부 및 안착부에서 둘레방향으로 돌출되어 밀봉부재를 접촉부재 사이에 고정시키는 고정부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
지지부재의 고정부는 파이프부와 이격되어, 파이프부에 유통되는 냉각매체가 밀봉부재측으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
밀봉부재는 탄성 변형 가능하게 구성되고, 단부가 복수 가지로 갈라지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
밀봉부재는 복수 가지로 갈라진 단부가 볼의 반대방향을 향하도록 배치된 것을 특징으로 한다.
구동부브라켓에는 회전기구를 덮도록 형성된 구동부커버가 결합되는 것을 특징으로 한다.
펌프커버에는 펌프의 임펠러를 포함하는 펌프 하우징이 결합된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 멀티웨이밸브 장치는 복수의 유통경로 중 하나 이상의 특정 유통경로에 유체가 통과되도록 하거나 또는 차단되도록 하는 유량 제어 밸브를 구성함에 있어서, 워터펌프와 밸브의 작동을 위한 구동부가 밸브하우징에 일체화되어 밸브 구조의 전체 사이즈가 축소되고, 내부 구조가 단순화됨에 따라 작동 안정성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티웨이밸브 장치를 나타낸 도면.
도 2 내지 11은 도 1에 도시된 멀티웨이밸브 장치을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 멀티웨이밸브 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티웨이밸브 장치를 나타낸 도면이고, 도 2 내지 11은 도 1에 도시된 멀티웨이밸브 장치을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 멀티웨이밸브 장치는 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 측면부에는 냉각매체가 유통되는 복수의 유통포트(110)들이 이격되어 형성되고, 내부에는 볼(200)이 회전될 수 있도록 마련되어 유통포트(110)들의 냉각매체 유통이 단속되는 바디(100); 바디(100)의 일단부에 형성되어 바디(100) 일측으로 결합되는 회전기구(310)를 커버링하며, 볼(200)과 결합되는 회전기구(310)의 회전축(320)이 관통된 구동부브라켓(300); 및 바디(100)의 타단부에 형성되어 바디(100)를 기준으로 구동부브라켓과(300) 마주하고, 바디(100) 타측으로 결합되는 펌프의 임펠러(410)를 커버링하며, 임펠러(410)측으로 관통된 펌프측포트(420)가 형성되고, 펌프측포트(420)는 볼(200)의 회전에 따라 복수의 유통포트(110)들과 선택적으로 연통되는 펌프커버(400);가 포함된다.
여기서, 구동부브라켓(300) 또는 펌프커버(400)는 바디(100)와 일체로 성형될 수 있으며, 바디(100)를 중심으로 양단부에 구동부브라켓(300)과 펌프커버(400)가 일체로 성형됨이 바람직하다.
즉, 바디(100)를 중심으로, 바디(100)의 일측에 볼에 회전력을 전달하는 회전기구(310)가 장착되고, 바디(100)의 타측에 펌프의 임펠러(410)가 장착됨으로써, 펌프와 회전기구를 설치하기 위한 별도의 공간확보가 불필요함에 따라 레이아웃을 축소할 수 있다. 또한, 바디(100)의 일측에 회전기구(310)가 장착되고, 회전기구(310)의 회전축(320)이 볼(200)에 연결됨에 따라 볼(200)의 회전 위치가 제어되며, 회전기구(310)에 의해 회전된 볼(200)의 회전 위치에 따라 냉각매체가 복수의 유통포트(110)들 중 어느 하나에 선택적으로 순환되도록 할 수 있다.
이에 따라, 구동부브라켓(300)에는 회전기구(310)를 덮도록 형성된 구동부커버(300a)가 결합될 수 있다. 즉, 바디(100)의 일단부에 형성된 구동부브라켓(300)에는 회전축(320)을 통해 볼(200)에 연결된 회전기구(310)가 안착되는 것으로, 구동부브라켓(300)에 회전기구(310)를 덮도록 형성된 구동부커버(300a)가 결합됨으로써, 구동부브라켓(300)에 안착된 회전기구(310)가 외부로 노출되지 않고 보호될 수 있다. 이러한 구동부브라켓(300)과 구동부커버(300a)는 볼팅 체결을 통해 결합될 수 있으며, 구동부브라켓(300)과 구동부커버(300a) 사이에는 기밀 유지를 위한 실링재가 도포될 수 있다.
또한, 펌프커버(400)에는 펌프의 임펠러(410)를 포함하는 펌프 하우징(400a)이 결합될 수 있다. 즉, 바디(100)의 타단부에 형성된 펌프커버(400)는 펌프의 임펠러(410)가 안착된 펌프 하우징(400a)의 커버인 것으로, 펌프 하우징(400a)이 펌프커버(400)에 장착됨으로써 펌프의 임펠러(410)를 포함한 펌프장치가 바디(100)에 일체로 구성될 수 있다. 이러한 펌프커버(400)에는 펌프 하우징(400a)이 볼팅 체결을 통해 결합될 수 있으며, 펌프커버(400)와 펌프 하우징(400a) 사이에는 실링재가 도포될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 바디(100)에 볼(200)의 회전 동작을 위한 회전기구(310)와 냉각매체의 순환을 위한 펌프가 일체로 구성됨으로써 전체 레이아웃이 축소되고, 구조가 단순화된다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 유통부(240)에는 볼(200)의 외경보다 직경이 큰 관통홀(330)이 형성되어 관통홀(330)을 통해 볼(200)이 바디(100)의 내부로 삽입된 후 구동부브라켓(300)에 회전기구(310)가 장착될 수 있다.
이처럼, 구동부브라켓(300)에는 바디(100)의 내부와 연통되는 관통홀(330)이 형성되며, 관통홀(330)의 직경이 볼(200)의 외경보다 크게 형성됨으로써 볼(200)이 관통홀(330)을 통해 외부에서 바디(100)의 내부로 삽입될 수 있다. 이로 인해, 바디(100)와 볼(200)을 각기 성형 후 볼(200)을 바디(100)의 관통홀(330)을 통해 바디(100) 내부로 삽입하는 간단한 공정으로 바디(100) 내부에 볼(200)의 설치를 수행할 수 있다. 이렇게, 바디(100) 내부에 볼(200)이 삽입된 후 유통부(240)에 회전기구(310)를 장착하고, 회전기구(310)의 회전축(320)이 관통홀(330)을 통과하여 볼(200)에 결합됨으로써 회전기구(310)의 작동 여부에 따라 볼(200)이 회전 동작될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 관통홀(330)에는 회전축(320)의 둘레를 감싸도록 형성되며 회전축(320)에 밀착되는 실링부재(342) 및 관통홀(330)에 체결되고 실링부재(342)가 고정되는 체결부재(344)로 구성된 실링부(340)가 마련될 수 있다.
본 발명에서 바디(100)의 일단부에는 회전기구(310)의 회전축(320)이 관통됨에 따라 회전축(320)과 바디(100) 사이에 냉각매체가 누설될 수 있는 틈이 발생될 수 있다. 여기서, 회전축(320)의 경우 기밀을 유지함과 동시에 볼(200)과 함께 회전 동작되어야 하는바, 유통부(240)의 관통홀(330)에는 실링부재(342)와 체결부재(344)로 구성된 실링부(340)를 마련함으로써, 체결부재(344)에 실링부재(342)가 고정된 상태에서 회전축(320)의 둘레가 실링부재(342)에 감싸짐에 따라 기밀성능이 확보되고 회전 동작될 수 있다.
이를 위한, 실링부재(342)는 기밀성능의 확보를 위해 탄성적으로 변형 가능하게 구성될 수 있고, "U" 형상으로 굴곡되게 형성되어 탄성 복원됨에 의해 회전축(320)과 체결부재(344) 사이에 밀착될 수 있다.
또한, 체결부재(344)의 경우 실링부재(342)가 안착되도록 함몰된 홈이 형성될 수 있다. 이러한 체결부재(344)의 외주면에는 기밀유지를 위한 오링이 끼워져 체결부재(344)와 바디(100) 사이가 기밀되도록 할 수 있다.
한편, 5 내지 6에 도시된 바와 같이, 볼(200)에는 중공이 형성되고, 중공의 둘레를 따라 유통포트(110)와 연통되는 개구부(210) 및 유통포트(110)를 차단하는 폐쇄부(220)가 형성되며, 볼(200)의 중공은 항상 펌프측포트(420)와 연통될 수 있다.
이로 인해, 볼(200)의 회전 위치에 따라 개구부(210)가 복수의 유통포트(110)들 중 특정 유통포트(110)에 대응되게 위치될 경우 유통포트(110)와 펌프측포트(420)가 연통되어 냉각매체가 순환될 수 있고, 폐쇄부(220)가 유통포트(110)에 대응되게 위치될 경우 해당 유통포트(110)에 유통되는 냉각매체는 펌프측포트(420)로 순환되지 않는다.
여기서, 볼(200)의 경우 일단부에 회전축(320)이 결합되어 회전기구(310)의 회전동력을 전달받아 회전 동작될 수 있고, 타단부가 펌프커버(400)에 연통되게 연결됨으로써, 유통포트(110)와 펌프측포트(420) 간의 냉각매체가 순환되도록 이루어진다. 이처럼, 볼(200)은 중공이 항상 펌프측포트(420)와 연통되게 연결되고, 복수의 유통포트(110)중 특정 유통포트(110)와 냉각매체가 순환됨으로써, 특정 열교환기에 선택적으로 냉각매체가 순환되도록 할 수 있다.
여기서, 도 5 내지 6에서 볼 수 있듯이, 볼(200)의 개구부(210)는 폐쇄부(220)보다 폭이 더 넓고, 개구부(210)에는 다수의 지지리브(230)가 이격된 상태로 형성되어 개구부(210)가 다수의 홀로 분할될 수 있다.
본 발명에서 복수의 유통포트(110)들은 볼(200)의 회전 위치에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는데, 펌프의 임펠러(410)가 동작되어 냉각매체가 순환되는 상태에서 복수의 유통포트(110)들이 모두 폐쇄되면 임펠러(410)에 과압이 작용되어 임펠러(410)의 손상이 발생될 수 있다. 따라서, 볼(200)에 의해 복수의 유통포트(110)들이 개폐되되 볼(200)이 회전되는 중을 포함하여 유통포트(110)들이 모두 폐쇄되지 않도록 개구부(210)가 폐쇄부(220)보다 폭이 더 넓게 형성되도록 한다.
이와 더불어, 볼(200)의 개구부(210)가 폐쇄부(220)보다 폭이 더 넓게 형성될 경우 개구부(210)가 형성된 부분은 빈공간으로 구성되는바, 다수의 지지리브(230)가 개구부(210)에 이격되도록 형성되어 개구부(210)가 형성된 부분의 강성이 보강되도록 한다.
이로 인해, 볼(200)은 개구부(210)가 폐쇄부(220)의 폭보다 넓게 형성될 수 있고, 다수의 지지리브(230)가 개구부(210)에 의한 빈공간 내의 강성을 확보함으로써, 볼(200)의 전체 내구성이 향상된다.
한편, 도 6에서 볼 수 있듯이, 개구부(210)를 구성하는 다수의 홀은 폐쇄부(220)와 마주하는 개통홀(211) 및 개통홀(211)과 폐쇄부(220)의 사이에 위치된 개구홀(212)로 구성될 수 있다.
여기서, 개구부(210)를 구성하는 개통홀(211)은 유통포트(110)와 펌프측포트(420)의 순환경로를 제공하는 것으로, 볼(200)이 회전되어 개통홀(211)이 특정 유통포트(110)에 대응되게 위치된 경우 특정 유통포트(110)와 펌프측포트(420)에는 냉각매체가 순환되고, 다른 유통포트(110)에는 폐쇄부(220)가 위치됨에 따라 냉각매체의 순환이 차단된다.
특히, 개통홀(211)과 폐쇄부(220) 사이에는 개구홀(212)이 형성되며, 개구홀(212)의 경우 볼(200)이 회전되는 중 복수의 유통포트(110)들이 모두 폐쇄되는 것을 방지하도록 구성된다. 이와 더불어, 개구부(210)는 개통홀(211)과 개구홀(212)이 교차되는 방향으로 형성됨에 따라, 개통홀(211)과 개구홀(212)을 성형시 개통홀(211)을 성형 후 교차되는 방향으로 개구홀(212)을 성형함으로써, 지지리브(230)가 자연스럽게 형성되도록 할 수 있다.
이러한 볼(200)의 개통홀(211)은 폭이 개구홀(212)의 폭보다 크거나 동일하게 형성되어 개통홀(211)을 통해 냉각매체가 순환되도록 할 수 있으며, 개통홀(211)의 폭이 유통포트(110)의 내경에 따라 폭의 길이가 설정되는바, 개통홀(211)의 폭을 확보함이 더 중요시되도록 한다. 또한, 개통홀(211)의 경우 그 직경이 유통포트(110)의 직경보다 동일하거나 크게 형성되어 냉각매체의 순환이 원활히 이루어지도록 한다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 지지리브(230)는 개구부(210)에서 볼(200)의 외주면보다 외측으로 더 돌출되지 않도록 개구부(210) 내에 위치됨으로써, 바디(100)의 내부에서 볼(200)이 회전되더라도 지지리브(230)가 바디(100)에 간섭되지 않음에 따라 볼(200)의 원활한 회전 동작이 수행될 수 있다. 또한, 지지리브(230)가 개구부(210) 내에 위치됨에 따라 볼(200)에 하중이 작용되더라도, 지지리브(230)가 볼(200)을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 폐쇄부(220)의 내측면에는 일측에서 타측으로 폭이 점차 작아짐에 따라 경사를 가지는 가이드부(221)가 형성될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드부(221)를 통해, 냉각매체가 볼(200)의 개통홀(211) 또는 펌프커버(400)의 펌프측포트(420)로 유입되는 경우, 냉각매체가 가이드부(221)의 경사진 부분을 타고 펌프커버(400)의 펌프측포트(420) 또는 개통홀(211) 측으로 원활히 흐르도록 할 수 있다.
이러한 가이드부(221)의 경우 오목한 곡률을 가지도록 형성하여 냉각매체가 개통홀(211)을 통해 유입시 폐쇄부(220)의 내측면에 형성된 가이드부(221)의 경사진 부분을 타고 경로가 전환됨으로써, 냉각매체의 흐름이 원활히 유통되어 냉각매체의 유동시 발생되는 저항을 저감할 수 있다.
한편, 펌프커버(400)에는 볼(200)의 중공과 연통되도록 관통된 관통포트(430)가 형성되고, 볼(200)에는 관통포트(430)를 향해 연장되어 관통포트(430)에 연통되도록 연결되는 유통부(240)가 형성될 수 있다.
여기서, 관통포트(430)는 바디(100)와 펌프커버(400) 간의 냉각매체가 순환되도록 유통경로를 제공하고, 볼(200)에는 관통포트(430)에 연결되는 유통부(240)가 형성됨으로써, 펌프의 임펠러(410) 동작에 의해 냉각매체의 순환시 냉각매체가 볼(200)에 의해 선택된 특정 유통포트(110)와 펌프커버(400)의 펌프측포트(420)를 통과하여 순환될 수 있다.
특히, 볼(200)의 유통부(240)는 관통포트(430)와 연통되게 연결됨과 더불어 관통포트(430)에 상대 회전 가능하도로 연결됨으로써 볼(200)은 바디(100)에 대해 자체적인 베어링 역할을 수행할 수 있다.
이에 따른 볼(200)의 유통부(240)와 관통포트(430)의 연결을 다양한 실시예에 대해서 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이 펌프커버(400)의 관통포트(430)는 볼(200)이 위치되는 바디(100)의 내부를 향해 돌출되게 형성되고, 볼(200)의 유통부(240)는 돌출된 관통포트(430)의 외주면을 감싸도록 외측으로 절곡되게 형성될 수 있다.
이는, 제1실시예로서, 관통포트(430)가 바디(100)의 내부를 향해 돌출되게 형성되고, 볼(200)의 유통부(240)가 관통포트(430)를 감싸도록 형성됨으로써 유통부(240)가 관통포트(430)를 감싼 상태에서 상대 회전될 수 있다. 이와 더불어, 볼(200)의 유통부(240)는 절곡되게 형성되어 관통포트(430)에 안착되고, 유통부(240)가 관통포트(430)를 감싸 회전 가능하게 연결됨으로써, 유통부(240)가 관통포트(430)에 안착되어 볼(200)의 위치가 고정되고 하중이 지지되면서 볼(200)이 축회전될 수 있다.
이와 같이, 볼(200)은 바디(100) 내부에서 삽입된 상태에서 유통부(240)를 통해 관통포트(430)에 베어링 구조로 연결됨에 따라 안정적인 회전 동작이 수행될 수 있고, 유통부(240)가 관통포트(430)에 상시 연결되어 있기 때문에 특정 유통포트(110)와 펌프측포트(420)가 상시 연통될 수 있다.
한편, 제2실시예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 볼(200)의 유통부(240)는 관통포트(430)에 삽입되도록 직선상으로 연장되게 형성되고, 펌프커버(400)의 관통포트(430)에는 중심을 향해 돌출된 지지단부(432)가 형성되어 볼(200)의 유통부(240)가 지지단부(432)에 안착될 수 있다.
이렇게, 볼(200)의 유통부(240)는 직선상으로 연장되어 관통포트(430)에 삽입됨으로써, 볼(200)은 관통포트(430)에 연결된 상태에서 회전 동작이 수행될 수 있다. 이와 더불어, 관통포트(430)에는 유통부(240)가 안착되는 지지단부(432)가 형성됨으로써, 유통부(240)가 지지단부(432)에 안착되어 볼(200)의 위치가 고정되고 하중이 지지되면서 볼(200)이 축회전될 수 있다.
이와 같이, 볼(200)은 바디(100) 내부에서 유통부(240)를 통해 관통포트(430)에 베어링 구조로 연결됨에 따라 안정적인 회전 동작이 수행될 수 있고, 유통부(240)가 관통포트(430)에 상시 연결되어 있기 때문에 특정 유통포트(110)와 펌프측포트(420)가 상시 연통될 수 있다. 또한, 바디(100) 내부의 냉각매체가 유통부(240)와 관통포트(430)의 틈새로 빠져나올 수 있음에 따라, 펌프커버(400)에 마련된 펌프의 임펠러(410) 동작시 발생되는 압력차에 의해 바디(100) 내부의 냉각매체가 유통부(240)와 관통포트(430)의 틈새로 빠져나와 냉각매체의 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 구동부브라켓(300)에는 볼(200)의 외경보다 직경이 큰 관통홀(330)이 형성되고, 관통포트(430)의 주변부가 타측으로 함몰되되 함몰된 주변부의 직경이 관통홀(330)의 직경보다 크거나 동일하게 형성될 수 있다.
여기서, 구동부브라켓(300)에 형성되는 관통홀(330)은 볼(200)이 바디(100) 내부로 삽입되도록 볼(200)의 외경보다 직경이 크게 형성된다. 이렇게, 구동부브라켓(300)의 관통홀(330)을 통해 펌프커버(400)에 형성된 관통포트(430)를 성형할 수 있으며, 그에 따라 관통포트(430)의 주변부가 타측으로 함몰될 수 있다. 이때, 관통포트(430)의 주변부 직경이 관통홀(330)의 직경과 동일하게 형성됨으로써 관통홀(330)을 성형함과 동시에 관통포트(430)의 성형이 동시에 진행 가능함에 따라 제작공정을 단순화할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 11에 도시된 바와 같이, 유통포트(110)에는 바디(100) 내부로 삽입되어 볼(200)의 외측면에 밀착되는 밀봉파이프(120)가 구비될 수 있다. 이는, 유통포트(110)를 통해 순환되는 냉각매체의 유통경로를 제공하는 것으로서, 밀봉파이프(120)가 볼(200)의 외측면에 밀착됨에 따라 기밀성능이 확보된다.
상세하게, 밀봉파이프(120)는, 유통프트(110)에 삽입되어 결합되고, 유통포트(110)측으로 냉각매체가 유통되도록 내부가 관통되게 형성되며, 외주면에는 유통포트(110) 사이의 틈을 실링하는 오링(131)이 구비된 파이프부(130); 및 파이프부(130)의 내부에 마련되고, 볼(200)의 외측면에 밀착되는 기밀부재(140);로 구성될 수 있다.
이처럼, 밀봉파이프(120)는 파이프부(130)와 기밀부재(140)로 구성되며, 파이프부(130)의 경우 냉각을 필요로 하는 장비에서 연장되어 유통포트(110)에 삽입되어 연결되고, 내부가 관통되게 형성되어 냉각매체가 볼(200)측으로 유통되도록 한다. 이러한 밀봉파이프(120)에는 기밀부재(140)가 마련되며, 기밀부재(140)는 볼(200)의 외측면에 밀착되어 볼(200)의 개통홀(211)을 통해 순환되는 냉각매체가 바디(100) 내부공간로 누설되는 것이 최소화되도록 한다.
상세하게, 기밀부재(140)는, 볼(200)의 외측면에 밀착되는 접촉부재(141); 파이프부(130)의 내부에 마련되고, 접촉부재(141)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(142); 접촉부재(141)와 탄성부재(142) 사이에 개재되며, 탄성부재(142)의 탄성력을 전달받아 접촉부재(141)를 볼(200)측으로 가압하는 지지부재(143); 및 지지부재(143)의 둘레를 감싸도록 형성되고, 파이프부(130)와 지지부재(143) 사이를 기밀하는 밀봉부재(144);로 구성될 수 있다.
여기서, 접촉부재(141)의 경우 저마찰특성을 가지는 소재로 이루어져 볼(200)의 외측면에 밀착된 상태에서, 볼(200)의 회전시 볼(200)과 접촉부재(141) 사이에 발생되는 마찰력이 저감되어 동력 손실이 최소화되도록 할 수 있다. 여기서, 접촉부재(141)는 탄성부재(142)의 탄성력을 전달받는 지지부재(143)에 의해 볼(200)측으로 가압됨에 따라 접촉부재(141)와 볼(200) 사이의 기밀성능이 확보될 수 있다. 이러한 지지부재(143)에는 둘레에 밀봉부재(144)가 마련되어 파이프부(130)와 지지부재(143) 사이가 기밀됨에 따라 바디(100) 내부로 냉각매체가 누설되지 않도록 할 수 있다.
상술한 접촉부재(141)는 일단부가 볼(200)의 외측면에 밀착되도록 곡률을 가짐에 따라 접촉부재(141)가 볼(200)의 형상에 맞추어 완전히 밀착되게 할 수 있다. 또한, 접촉부재(141)의 타단부에는 지지부재(143)가 삽입되는 삽입홈(141a)이 형성되며, 지지부재(143)에는 접촉부재(141)의 삽입홈(141a)에 삽입되고 둘레가 밀봉부재(144)에 감싸지는 안착부(143a)가 형성됨으로써, 접촉부재(141)의 삽입홈(141a)에 지지부재(143)의 안착부(143a)가 삽입되어 상호 걸림구조로 강건한 결합 구조를 유지할 수 있다.
여기서, 지지부재(143)의 안착부(143a)에는 둘레방향으로 돌출되어 밀봉부재(144)를 접촉부재(141) 사이에 고정시키는 고정부(143b)가 형성됨으로써, 안착부(143a)에 감싸진 밀봉부재(144)는 고정부(143b)와 접촉부재(141) 사이에 고정됨에 따라 밀봉부재(144)의 위치가 고정되게 할 수 있다.
한편, 밀봉부재(144)는 탄성 변형 가능하게 구성되고, 단부가 복수 가지로 갈라지도록 형성됨으로써, 밀봉부재(144)의 복수개의 가지는 탄성적으로 형태가 복원됨에 따라 기밀 성능이 유지될 수 있다.
특히, 밀봉부재(144)는 복수 가지로 갈라진 단부가 볼(200)의 반대방향을 향하도록 배치되고, 지지부재(143)의 고정부(143b)는 파이프부(130)와 이격되어, 파이프부(130)에 유통되는 냉각매체가 밀봉부재(144)측으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 이로 인해, 파이프부(130)를 순환하는 냉각매체의 유동압이 고정부(143b)와 파이프부(130) 사이의 이격된 틈에 작용되어, 밀봉부재(144)의 갈라진 단부가 유동압에 의해 벌어짐에 따라 파이프부(130)와 기밀부재(140)에 밀착되어 파이프부(130)와 기밀부재(140) 사이의 틈새를 제거하여 기밀되게 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 멀티웨이밸브 장치는 복수의 유통경로 중 특정 유통경로에 유체가 통과되도록 하거나 또는 차단되도록 한다. 특히, 워터펌프와 밸브의 작동을 위한 구동부가 밸브하우징에 일체화되어 밸브 구조의 전체 사이즈가 축소되고, 내부 구조가 단순화됨에 따라 작동 안정성이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:바디 110:유통포트
120:밀봉파이프 130:파이프부
140:기밀부재 141:접촉부재
142:탄성부재 143:지지부재
144:밀봉부재 200:볼
210:개구부 211:개통홀
212:개구홀 220:폐쇄부
221:가이드부 230:지지리브
240:유통부 300:구동부브라켓
310:회전기구 320:회전축
330:관통홀 340:실링부
342:실링부재 344:체결부재
400:펌프커버 410:임펠러
420:펌프측포트 430:관통포트

Claims (22)

  1. 측면부에는 냉각매체가 유통되는 복수의 유통포트들이 이격되어 형성되고, 내부에는 볼이 회전될 수 있도록 마련되어 유통포트들의 냉각매체 유통이 단속되는 바디;
    바디의 일단부에 형성되어 바디 일측으로 결합되는 회전기구를 커버링하며, 볼과 결합되는 회전기구의 회전축이 관통된 구동부브라켓; 및
    바디의 타단부에 형성되어 바디를 기준으로 구동부브라켓과 마주하고, 바디 타측으로 결합되는 펌프의 임펠러를 커버링하며, 임펠러측으로 관통된 펌프측포트가 형성되고, 펌프측포트는 볼의 회전에 따라 복수의 유통포트들과 선택적으로 연통되는 펌프커버;가 포함되고,
    구동부브라켓 또는 펌프커버는 바디와 일체화 되도록 성형된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    구동부브라켓에는 볼의 외경보다 직경이 큰 관통홀이 형성되어 관통홀을 통해 볼이 바디의 내부로 삽입된 후 구동부브라켓에 회전기구가 장착된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    회전기구의 회전축이 구동부브라켓의 관통홀을 통과하여 볼에 결합되고,
    관통홀에는 회전축의 둘레를 감싸도록 형성되며 회전축에 밀착되는 실링부재 및 관통홀에 체결되고 실링부재가 고정되는 체결부재로 구성된 실링부가 마련된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    볼에는 중공이 형성되고, 중공의 둘레를 따라 유통포트와 연통되는 개구부 및 유통포트를 차단하는 폐쇄부가 형성되며, 볼의 중공은 항상 펌프측포트와 연통된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    볼의 개구부는 폐쇄부보다 폭이 더 넓고, 개구부에는 다수의 지지리브가 이격된 상태로 형성되어 개구부가 다수의 홀로 분할된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    개구부를 구성하는 다수의 홀은 폐쇄부와 마주하는 개통홀 및 개통홀과 폐쇄부의 사이에 위치된 개구홀로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    볼은 개통홀의 폭이 개구홀의 폭보다 크거나 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    지지리브는 개구부에서 볼의 외주면보다 외측으로 더 돌출되지 않도록 개구부 내에 위치된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    폐쇄부의 내측면에는 일측에서 타측으로 폭이 점차 작아짐에 따라 경사를 가지는 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    펌프커버에는 볼의 중공과 연통되도록 관통된 관통포트가 형성되고,
    볼에는 관통포트를 향해 연장되어 관통포트에 연통되도록 연결되는 유통부가 형성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    펌프커버의 관통포트는 볼이 위치되는 바디의 내부를 향해 돌출되게 형성되고,
    볼의 유통부는 돌출된 관통포트의 외주면을 감싸도록 외측으로 절곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    볼의 유통부는 관통포트에 삽입되도록 직선상으로 연장되게 형성되고,
    펌프커버의 관통포트에는 중심을 향해 돌출된 지지단부가 형성되어 볼의 유통부가 지지단부에 안착되는 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    구동부브라켓에는 볼의 외경보다 직경이 큰 관통홀이 형성되고, 관통포트의 주변부가 타측으로 함몰되되 함몰된 주변부의 직경이 관통홀의 직경보다 크거나 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    유통포트에는 바디 내부로 삽입되어 볼의 외측면에 밀착되는 밀봉파이프가 구비된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    밀봉파이프는, 유통프트에 삽입되어 결합되고, 유통포트측으로 냉각매체가 유통되도록 내부가 관통되게 형성되며, 외주면에는 유통포트 사이의 틈을 실링하는 오링이 구비된 파이프부; 및
    파이프부의 내부에 마련되고, 볼의 외측면에 밀착되는 기밀부재;로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    기밀부재는, 볼의 외측면에 밀착되는 접촉부재;
    파이프부의 내부에 마련되고, 접촉부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재;
    접촉부재와 탄성부재 사이에 개재되며, 탄성부재의 탄성력을 전달받아 접촉부재를 볼측으로 가압하는 지지부재; 및
    지지부재의 둘레를 감싸도록 형성되고, 파이프부와 지지부재 사이를 기밀하는 밀봉부재;로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    접촉부재는 일단부가 볼의 외측면에 밀착되도록 곡률을 가지고, 타단부에 지지부재가 삽입되는 삽입홈이 형성되며,
    지지부재는, 접촉부재의 삽입홈에 삽입되고 둘레가 밀봉부재에 감싸지는 안착부 및 안착부에서 둘레방향으로 돌출되어 밀봉부재를 접촉부재 사이에 고정시키는 고정부로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    지지부재의 고정부는 파이프부와 이격되어, 파이프부에 유통되는 냉각매체가 밀봉부재측으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  19. 청구항 15에 있어서,
    밀봉부재는 탄성 변형 가능하게 구성되고, 단부가 복수 가지로 갈라지도록 형성된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    밀봉부재는 복수 가지로 갈라진 단부가 볼의 반대방향을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  21. 청구항 1에 있어서,
    구동부브라켓에는 회전기구를 덮도록 형성된 구동부커버가 결합되는 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
  22. 청구항 1에 있어서,
    펌프커버에는 펌프의 임펠러를 포함하는 펌프 하우징이 결합된 것을 특징으로 하는 멀티웨이밸브 장치.
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