KR101972041B1 - 냉매 유로 절환용 사방 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매 유로 절환용 사방 밸브에 관한 것으로서, 특히, 냉매가 충진되는 냉매 충진실이 구비된 제1하우징과, 상기 제1하우징에 결합되고, 회전 구동부가 배치되는 구동부 공간이 구비된 제2하우징과, 상기 구동부 공간의 상기 회전 구동부로부터 전달되는 구동력에 의한 구동 토크를 증대시켜 상기 냉매 충진실로 전달하는 감속부와, 상기 냉매 충진실에 회전 지지축을 중심으로 회전 가능하게 배치되되, 상기 회전 지지축을 중심으로 일측으로 편심된 모양을 가지며, 상기 감속부로부터 전달되는 구동 토크를 초동 구동토크로 하여 회전되는 밸브 패드부를 포함하여 밸브 패드부의 초동 구동 토크를 증대시키고, 실링 기능을 높여 제품의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.

Description

냉매 유로 절환용 사방 밸브{Four way valve for change flow direction of Coolant}
본 발명은 냉매 유로 절환용 사방 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 밸브 패드부의 초동 구동 토크를 증대시켜 절환력을 향상시키고, 실링 기능을 높여 제품의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 냉매 유로 절환용 사방 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 냉매의 상변화를 이용하여 냉방 또는 난방을 하는 냉난방 장치의 경우에는, 실내에 실내 열교환기가 구비된 실내기가 배치되고 실외에 실외 열교환기가 구비된 실외기가 배치된다.
냉방 시에는 압축기로부터 토출된 냉매가 실외기의 실외 열교환기로 공급되어 실내기의 실내 열교환기로 하여금 증발기의 기능을 하도록 하여 실내를 냉방시키고, 난방 시에는 압축기로부터 토출된 냉매가 실내기의 실내 열교환기로 공급되어 즉시 고온 및 고압의 냉매를 응축시키는 응축기의 기능을 하도록 하여 실내를 난방시킨다.
여기서, 실질적으로, 압축기로부터 토출된 고온 및 고압의 냉매를 실내 열교환기로 유동시킬 것인지 아니면 실외 열교환기로 유동시킬 것인지는 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 절환 작동에 의하여 결정된다.
일반적으로 냉매 유로 절환용 사방 밸브는, 냉매가 충진되는 냉매 충진실이 구비된 밸브 바디 본체를 포함한다. 밸브 바디 본체는 압축기, 제1열교환기 및 어큐뮬레이터와 연결되어 냉매를 순환시키도록 구성된다.
여기서, 밸브 바디 본체의 내부에는, 압축기로부터 토출된 고온 및 고압의 냉매를 제1열교환기 및 제2열교환기 중 어느 하나로 절환시키는 절환체가 구비될 수 있다. 절환체는, 밸브 바디 본체의 내부에서 무빙되면서 상술한 냉매가 절환되도록 소정의 절환 유로를 가진다.
그러나, 종래 기술에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 일예는, 밸브 바디 본체의 내부에 충진된 냉매에 의해 받게 되는 밸브 외부 압력 및 절환체 본연의 외형 및 중량에 따른 관성 모멘트 등에 의하여, 절환체를 회동시키기 위하여 구비된 구동 모터의 초기 구동 토크를 증대시켜야 하는 문제점이 있다.
또한, 전기력으로 구동되는 구동 모터를 밸브 바디 본체의 외부에 구비하는 경우에는 냉매의 유출과 관련된 실링 문제가 발생될 여지가 없지만, 이 경우에는 구동력을 전달하기 위한 구성체가 복잡해질 수 있고,구동 모터를 밸브 바디 본체의 내부에 구비하는 경우에는 냉매와의 관계에서 실링이 완전해야 하는 부담감이 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 밸브 패드부의 초동 구동 토크를 증대시켜 절환력을 향상시키고, 냉매의 유출을 방지함으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 냉매 유로 절환용 사방 밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 구동 모터를 디시 모터(DC Motor)로 구비함으로써 실링 또는 홀아이씨 센서의 개수를 줄임으로써 원가를 절감할 수 있는 냉매 유로 절환용 사방 밸브를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예는, 냉매가 충진되는 냉매 충진실이 구비된 제1하우징과, 상기 제1하우징에 결합되고, 회전 구동부가 배치되는 구동부 공간이 구비된 제2하우징과, 상기 구동부 공간의 상기 회전 구동부로부터 전달되는 구동력에 의한 구동 토크를 증대시켜 상기 냉매 충진실로 전달하는 감속부와, 상기 냉매 충진실에 회전 지지축을 중심으로 회전 가능하게 배치되되, 상기 회전 지지축을 중심으로 일측으로 편심된 모양을 가지며, 상기 감속부로부터 전달되는 구동 토크를 초동 구동토크로 하여 회전되는 밸브 패드부를 포함한다.
여기서, 상기 제1하우징의 일측면에는, 압축기 토출배관과 연통되는 압축기 배관홀과, 제1열교환기 냉매배관과 연통되는 제1열교환기 배관홀과, 제2열교환기 냉매 배관과 연통되는 제2열교환기 배관홀 및 어큐뮬레이터 연결배관과 연통되는 어큐뮬레이터 배관홀이 형성되고, 상기 제1하우징의 일측면 내측에 접하도록 배치되되, 상기 제1하우징의 일측면에 형성된 홀 중 상기 어큐뮬레이터 배관홀을 제외한 나머지 홀에 각각 연통되는 적어도 3개의 입토출 홀이 형성된 밸브 플레이트를 더 포함하며, 상기 밸브 패드부는, 상기 밸브 플레이트의 일면에 접하도록 회전하는 동작으로 상기 3개의 입토출 홀 중 하나의 입토출 홀은 상시 점한 상태에서 상기 3개의 입토출 홀 중 나머지 2개의 입토출 홀을 선택적으로 점하도록 편심된 모양으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1하우징과 상기 제2하우징 사이에 상기 냉매 충진실 및 상기 구동부 공간으로 구획되도록 배치된 마운팅 플레이트를 더 포함하고, 상기 감속부는, 상기 구동부 공간 내의 구동력을 상기 마운팅 플레이트를 관통하여 상기 냉매 충진실로 전달한다.
또한, 상기 감속부는, 상기 구동부 공간에 배치되어 상기 회전 구동부로부터 구동력을 입력받아 회전되는 입력 기어부와, 상기 냉매 충진실에 배치되어 상기 입력 기어부에 의하여 변경된 기어비의 회전속도로 상기 밸브 패드부를 회전시키는 출력 기어부와, 상기 마운팅 플레이트에 형성된 기어 관통홀을 관통하도록 배치되되, 상기 입력 기어부와 상기 출력 기어부에 동시에 치합되도록 배치된 전달 기어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기어 관통홀과 상기 전달 기어부 사이에 쿼드링(Quad-ring)이 개재될 수 있다.
또한, 상기 입력 기어부에는, 하방으로 돌출된 스토퍼단이 형성되고, 상기 마운팅 플레이트에는, 상기 스토퍼단이 상기 입력 기어부의 회전방향 일측 및 타측에서 간섭되는 동작으로 상기 입력 기어부의 회전을 제한하는 스토퍼 슬롯이 형성될 수 있다.
또한, 상기 구동부 공간에 배치되어 상기 회전 구동부 및 상기 입력 기어부를 보호하는 미들 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 미들 하우징에는, 상기 회전 구동부가 안착되는 모터 안착부와, 상기 입력 기어부의 회전축이 되는 각 수직축이 관통하여 배치되는 안착홀 및 상기 입력 기어부가 안착되는 안착부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 입력 기어부에는, 상기 밸브 패드부의 회전 시 원점을 감지하기 위한 한 쌍의 마그네트가 이격되게 구비되고, 상기 미들 하우징에는, 상기 한 쌍의 마그네트와의 상호 작용에 의해 소정의 신호를 발생시키는 홀 아이씨 센서가 단수개 구비될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 마그네트는, 상기 입력 기어부의 회전 중심으로부터 동일한 반경 내에 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 회전 구동부로부터 발생한 구동력을 밸브 패드부로 전달함에 있어서, 그 사이에 배치된 감속부를 통하여 소정의 기어비가 변경되도록 감속 전달하므로 밸브 패드부가 냉매 차압에 의한 마찰력을 극복할 수 있는 정도의 높은 초동 구동 토크를 생성하여 회전할 수 있도록 하는 효과를 가진다.
둘째, 밸브 패드부가 회전축에 대하여 어느 일측으로 편심된 모양으로 형성되는 바, 밸브 플레이트에 대한 마찰 면적을 감소시켜 회전 구동부로부터 요구되는 구동 토크 부하를 감소시킬 수 있는 효과를 가진다.
셋째, 밸브 패드부가 접하면서 회전되는 밸브 플레이트를 비원형으로 형성할 수 있으므로 전체적인 제품의 중량을 감소시킬 수 있는 효과를 가진다.
넷째, 구동부 공간과 냉매 충진실 사이에 구획하도록 구비된 마운팅 플레이트를 관통하여 회전되는 전달 기어부에 쿼드 링을 적용함으로써 안정적으로 냉매의 실링 기능을 확보하는 한편, 전달 기어부의 회전 저항을 줄여 제품의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 냉방 및 난방 작동 시의 냉매의 흐름을 나타낸 냉매 흐름도이고,
도 2는 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브가 구비된 차량의 HVAC 모듈을 나타낸 개략도이며,
도 3은 도 2의 구성 중 사방 밸브와 각종 냉매배관 연결 모습을 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 내부 구조를 나타낸 투영 사시도이며,
도 5는 도 4의 분해 사시도이고,
도 6은 도 4의 구성 중 구동부 공간 측 구성요소를 분해한 분해 사시도이며,
도 7은 도 4의 구성 중 냉매 충진실 측 구성요소를 분해한 분해 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일실시예의 구성 중 밸브 패드부의 회전 제한 구성을 나타낸 분해 사시도이며,
도 9a 및 도 9b는 도 4의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면도이고,
도 10a 및 도 10b는 밸브 패드부의 작동 관계를 나타낸 사시도 및 저면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 냉방 및 난방 작동 시의 냉매의 흐름을 나타낸 냉매 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브가 구비된 차량의 HVAC 모듈을 나타낸 개략도이며, 도 3은 도 2의 구성 중 사방 밸브와 각종 냉매배관 연결 모습을 나타낸 사시도이다.
본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 실시예는, 도 1 내지 도 3에 참조된 바와 같이, 냉동 사이클을 구현하는 냉매의 유로를 변경시키도록 각종 냉매배관(3,13,43,53)이 하우징부(110)에 직접적으로 연결된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브를 이용한 차량 내 냉방 시 또는 난방 시의 냉매 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 냉방 시에는, 도 1의 (a)에 참조된 바와 같이, 압축기(1)로부터 고온 및 고압의 냉매가 토출되면 사방 밸브(100)에 의하여 차량의 실외에 구비된 제1열교환기(20)로 공급되어 응축된다. 그리고, 제1열교환기(20)에 의하여 응축된 냉매는 팽창밸브(30)에 의하여 팽창된 후 HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning) 하우징(60) 내에 구비된 제2열교환기(40)로 공급되어 증발된다. HVAC 하우징(60) 내로 유입된 실내 공기와 열교환하여 실내를 냉방시킨 다음, 다시 사방 밸브(100)로 유입되어 어큐뮬레이터(50)로 회수된 후 압축기(1)로 유입되도록 순환하게 된다.
다음으로, 난방 시에는, 도 1의 (b)에 참조된 바와 같이, 압축기(1)로부터 고온 및 고압의 냉매가 토출되면 사방 밸브(100)에 의하여 HVAC 하우징(60) 내에 구비된 제2열교환기(40)로 직접 공급되어 응축된다. 이때, 제2열교환기(40)에 의하여 HVAC 하우징(60) 내로 유입된 실내 공기와 열교환하여 실내가 난방 공조된다. 그리고, 제2열교환기(40)에 의하여 응축된 냉매는 팽창밸브(30)에 의하여 팽창된 후 실외에 구비된 제1열교환기(20)로 공급되어 증발된 다음 다시 사방 밸브(100)를 거쳐 어큐뮬레이터(50)로 회수된 후 압축기(1)로 유입되도록 순환하게 된다.
이하에서는, 압축기(1)와 사방 밸브(100)를 연결하는 냉매배관을 '압축기 토출배관(3)'이라 칭하고, 제1열교환기(20)와 사방 밸브(100)를 연결하는 냉매배관을 '제1열교환기 냉매배관(13)'이라 칭하며, 제2열교환기(40)와 사방 밸브(100)를 연결하는 냉매배관을 '제2열교환기 냉매배관(43)'이라 칭하고, 어큐뮬레이터(50)와 사방 밸브(100)를 연결하는 냉매배관을 '어큐뮬레이터 연결배관(53)'이라 칭하기로 한다.
압축기(1)로부터 토출된 고온 및 고압의 냉매는 사방 밸브(100)의 내부로 공급된 후, 후술하는 밸브 패드부(도 5의 도면부호 390 참조)의 선택 작동에 의하여 제1열교환기 냉매배관(13) 및 제2열교환기 냉매배관(43) 중 어느 하나로 냉매가 토출되어 공급된다. 제1열교환기(20) 또는 제2열교환기(40)로 공급된 냉매는 냉매의 소정의 기능을 완료한 후 다시 사방 밸브(100)의 내부로 회수된 후 어큐뮬레이터 연결배관(53)을 통해 어큐뮬레이터(50)로 공급되게 된다.
보다 상세하게는, 차량에는, 차량 내부를 냉방 또는 난방 시키기 위하여 HVAC 모듈(Heating, Ventilating and Air Conditioning Module)(10)이 구비된다. HVAC 모듈(10)은, 제2열교환기(40), PTC 히터(62) 및 송풍팬(61)이 내부에 구비된 HVAC 하우징(60)과, 압축기(1), 제1열교환기(20), 팽창밸브(30) 및 어큐뮬레이터(50)를 포함할 수 있다. 여기서, 팽창밸브(30)는 HVAC 하우징(60)의 내부에 구비될 수 있음은 물론 외부에 구비되는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 내부 구조를 나타낸 투영도이고, 도 5는 도 4의 분해 사시도이며, 도 6은 도 4의 구성 중 구동부 공간 측 구성요소를 분해한 분해 사시도이고, 도 7은 도 4의 구성 중 냉매 충진실 측 구성요소를 분해한 분해 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예의 구성 중 밸브 패드부의 회전 제한 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 9a 및 도 9b는 도 4의 A-A선 및 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명에 다른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예는, 도 4 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 냉매가 충진되는 냉매 충진실이 구비된 하우징부(110)와, 하우징부(110)의 일측에 배치되고, 적어도 3개의 입토출 홀(361,362,363)이 형성된 밸브 플레이트(360)와, 냉매 충진실에 배치되고, 밸브 플레이트(360)의 면 중 일면에 접하도록 일방향 또는 타방향으로 회전하면서 냉매의 변경 유로를 형성하는 밸브 패드부(390)를 포함한다.
여기서, 하우징부(110)는, 일측이 개구되고 내부에 상술한 냉매 충진실이 구비되는 제1하우징(111)과, 제1하우징(111)의 개구된 일측에 접하도록 결합되어 후술하는 구동부 공간을 내부에 구비하는 제2하우징(113)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 하우징부(110)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 제1하우징(111) 및 제2하우징(113)에 의하여 형성된 내부가 대략 속이 빈 원통형 구조로 형성될 수 있고, 상술한 냉매 충진실은 원통형 구조로 이루어진 하우징부(110) 중 제1하우징(111)에 의하여 형성되는 내부 공간으로 한정 설명할 수 있다.
여기서, 하우징부(110) 중 제1하우징(111)의 폐쇄된 타측면에는, 상술한 압축기 토출배관(3), 제1열교환기 냉매배관(13), 제2열교환기 냉매배관(43) 및 어큐뮬레이터 연결배관(53)이 각각 연결되는 압축기 배관홀(101), 제1열교환기 배관홀(102), 제2열교환기 배관홀(103) 및 어큐뮬레이터 배관홀(104)이 구비된다.
압축기 배관홀(101), 제1열교환기 배관홀(102), 제2열교환기 배관홀(103) 및 어큐뮬레이터 배관홀(104)은 냉매 충진실과 연통되게 구비될 수 있다.
한편, 밸브 플레이트(360)는, 제1하우징(111)의 내측면에 밀착되게 배치되고, 3개의 입토출 홀(361,362,363)이 형성된다.
보다 상세하게는, 밸브 패드부(390)는, 밸브 플레이트(360)에 형성된 3개의 입토출 홀(361,362,363) 중 어느 하나의 입토출 홀(이하, '제1홀(361)'이라 함)은 상시 점한다. 이 상태에서, 밸브 패드부(390)가 일측 또는 타측으로 회전 시 3개의 입토출 홀 중 제1홀(361)을 제외한 나머지 둘 중 어느 하나(이하, 나머지 2개의 입토출 홀(362,363) 모두를 통칭하여 '제2홀(362,363)'이라 함)를 선택적으로 점하여 점유된 입토출 홀들을 연통시키는 동작으로 상술한 변경 유로를 형성하는 역할을 한다.
여기서, 밸브 플레이트(360)에 형성된 제1홀(361)은 압축기 토출배관(3)과 관계되는 것으로서, '고압 냉매 유입홀(361)'로 정의할 수 있다. 또한, 밸브 플레이트(360)에 형성된 제2홀(362,363) 중 어느 하나(362)는 제1열교환기 냉매배관(13)과 관계되는 것으로서, '제1열교환기 연결홀(362)'로 정의할 수 있다. 아울러, 밸브 플레이트(360)에 형성된 제2홀(362,363) 중 나머지 하나(363)는 제2열교환기 냉매배관(43)과 관계되는 것으로서, '제2열교환기 연결홀(363)'로 정의할 수 있다.
이때, 밸브 플레이트(360)는, 고압 냉매 유입홀(361)은 제1하우징(111)에 형성된 압축기 배관홀(101)에 매칭되고, 제1열교환기 연결홀(362)은 제1하우징(111)에 형성된 제1열교환기 배관홀(102)에 매칭되며, 제2열교환기 연결홀(363)은 제1하우징(111)에 형성된 제2열교환기 배관홀(103)에 매칭되게 제1하우징(111)의 폐쇄된 타측면에 밀착되게 배치될 수 있다. 즉, 밸브 플레이트(360)는, 제1하우징(111)의 어큐뮬레이터 배관홀(104)을 제외한 나머지 배관홀(101,102,103)에 각각의 입토출 홀(361,362,363)이 매칭되게 배치되어 제1하우징(111)의 내측면 일부를 이루게 된다.
한편, 밸브 패드부(390)는, 밸브 플레이트(360)의 일면을 향하여 개구된 2개의 연통홀(391,392)이 형성되고, 2개의 연통홀(391,392)은 상호 연통되어 일측 연통홀(391과 392로 지시되는 연통홀 중 어느 하나)로 유입된 냉매는 타측 연통홀(391과 392로 지시되는 연통홀 중 나머지 하나)로 토출되거나 타측 연통홀로 유입된 냉매는 일측 연통홀로 토출될 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
이와 같은 밸브 패드부(390)는, 밸브 플레이트(360)의 일면에 상술한 2개의 연통홀(391,392)이 밀착되어 회전되도록 구비됨이 바람직하다. 이는, 압축기(1)로부터 토출된 고온 및 고압의 냉매가 상술한 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)을 거치지 않고, 곧바로 냉매 충진실로 누출되는 것을 방지하기 위함이다.
밸브 패드부(390)의 밸브 플레이트(360)에 대한 밀착력이 향상되도록 후술하는 스프링 부재(600)가 더 구비될 수 있다.
아울러, 밸브 패드부(390)가 밀착되는 밸브 플레이트(360)의 일면은 밸브 패드부(390)가 마찰에 의하여 마모되는 것이 최소화되도록 마찰이 작은 연마 재질로 형성됨이 바람직하다.
아울러 밸브 플레이트(360)는, 제1하우징(111)의 폐쇄된 타측면 전부를 덮도록 형성되어 있는 것이 아니라, 상술한 어큐뮬레이터 배관홀(104)이 제외되도록 형성된 바, 제품의 중량을 감소시킬 수 있는 이점을 제공한다.
밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)은, 밸브 패드부(390)가 일측으로 회전하거나 타측으로 회전할 때 고압 냉매 유입홀(361)인 제1홀(361)을 상시 점하되, 일측으로 회전할 때 제2홀(362,363) 중 제1열교환기 연결홀(362)을 제1홀(361)과 함께 동시에 점하고, 타측으로 회전할 때 제2홀(362,363) 중 제2열교환기 연결홀(363)을 제1홀(361)과 함께 동시에 점하게 된다.
여기서, 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)이 제1홀(361) 및 제2홀(362,363) 중 제1열교환기 연결홀(362)을 동시에 점할 경우, 압축기(1)로부터 토출되는 고온 및 고압의 냉매는 제1연결구(141)를 통하여 냉매 충진실과는 차폐된 상태에서 밸브 패드부(390) 내로 유입된 후 제1열교환기 연결홀(362) 및 제2연결구(142)를 통하여 제1열교환기(20)로 냉매가 공급되도록 냉매의 유로를 절환시킨다.
또한, 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)이 제1홀(361) 및 제2홀(362,363) 중 제2열교환기 연결홀(363)을 동시에 점할 경우, 압축기(1)로부터 토출되는 고온 및 고압의 냉매는 제1연결구(141)를 통하여 냉매 충진실과는 차폐된 상태에서 밸브 패드부(390) 내로 유입된 후 제2열교환기 연결홀(363) 및 제3연결구를 통하여 제2열교환기(40)로 냉매가 공급되도록 냉매의 유로를 절환시킨다.
한편, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예는, 도 4 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 밸브 패드부(390)를 회전시키도록 구동력을 발생시켜 전달하는 회전 구동부(200)와, 회전 구동부(200)와 밸브 패드부(390) 사이에 배치되어, 회전 구동부(200)로부터 전달되는 구동 토크를 증대시키는 감속부(300)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 회전 구동부(200)는, 전원이 입력되면 로터(미도시)가 회전되는 모터일 수 있다. 특히, 회전 구동부(200)는 다양한 종류의 모터 중 일정 전압에 따라 소정의 회전 토크를 발생시킬 수 있는 디시(DC) 모터로 구비될 수 있다.
한편, 감속부(300)는, 회전 구동부(200)로부터 구동력을 입력받아 기어비를 변경시켜 출력시키는 복수의 기어(311,313,315)를 포함하는 기어 트레인으로 이루어질 수 있다.
복수개의 기어 트레인은, 마운팅 플레이트(500)에 설치된다.
여기서, 마운팅 플레이트(500)는, 도 4 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 냉매 충진실과 회전 구동부(200)가 구비된 공간(이하, '구동부 공간'이라 함)을 구획하도록 배치되고, 복수의 기어(311,315,313)의 각 회전축이 회전 지지 가능하게 설치될 수 있다.
즉, 마운팅 플레이트(500)는, 상술한 바와 같이, 냉매 충진실과 구동부 공간을 구획하는 역할을 함과 동시에, 구동부 공간에 해당되는 마운팅 플레이트(500)의 일면은 상술한 회전 구동부(200) 및 기어 트레인을 이루는 복수의 기어(311,313,315)가 설치될 수 있는 설치부를 제공함과 동시에, 냉매 충진실에 해당되는 마운팅 플레이트(500)의 타면은 후술하는 전달 기어부(370) 및 회전 지지축(386)이 회전 설치될 수 있는 설치부를 제공하는 역할을 한다.
보다 상세하게는, 도 9a 및 도 9b에 참조된 바와 같이, 마운팅 플레이트(500)는, 제1하우징(111)의 상부를 덮도록 안착 결합되는 동작으로 냉매 충진실 및 구동부 공간을 구획할 수 있다.
마운팅 플레이트(500)의 상면 테두리 부위는 대략 제1하우징(111)의 외경보다 더 크도록 수평 방향으로 돌출된 제1결합 플랜지(530)가 형성된다. 또한, 도 4에 참조된 바와 같이, 제2하우징(113)의 하단 외측 테두리에는 제1결합 플랜지(530)와 동일한 외경을 가지는 제2결합 플랜지(114)가 형성된다.
아울러, 제2하우징(113)의 외주면에는 상단에서 제2결합 플랜지(114)의 상면까지 상하 수직되게 형성되되, 제2하우징(113)의 외주면에서 내측으로 함몰되게 볼트 결합홈(115)이 복수개 이격되게 형성된다.
복수개의 볼트 결합홈(115)의 내측에 해당하는 제2결합 플랜지(114)에는 후술하는 결합 볼트(117)가 상하로 관통되게 볼트 결합홀(116)이 형성되고, 마운팅 플레이트(500)에도 볼트 결합홀(116)에 대응하는 위치에 볼트 관통홀(540)이 형성되며, 제1하우징(111)의 상단에도 결합 볼트(117)의 하단이 체결되는 볼트 체결홀(111a)이 형성될 수 있다.
여기서, 제1하우징(111)과 제2하우징(113) 및 마운팅 플레이트(500)는, 제2하우징(113)의 볼트 결합홀(116)과 마운팅 플레이트(500)의 볼트 관통홀(540) 및 제1하우징(111)의 볼트 체결홀(111a)을 순차적으로 관통하는 결합 볼트(117)에 의하여 견고하게 결합될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예는, 도 4에 참조된 바와 같이, 구동부 공간에 배치되어 회전 구동부(200) 및 입력 기어부(310)를 보호하는 미들 하우징(330)을 더 포함할 수 있다.
미들 하우징(330)에는, 회전 구동부(200)가 안착되는 모터 안착부(331)와, 입력 기어부(310)의 회전축이 되는 각 수직축이 관통하여 배치되는 안착홀(333) 및 기어 안착부(335)가 형성될 수 있다.
한편, 복수개의 기어 트레인은, 도 4 및 도 5에 참조된 바와 같이, 마운팅 플레이트(500)를 기준으로 구획된 구동부 공간에 배치되어 회전 구동부(200)로부터 구동력을 입력받는 입력 기어부(310)와, 도 4 및 도 6에 참조된 바와 같이, 마운팅 플레이트(500)를 기준으로 냉매 충진실에 배치되어 변경된 기어비의 회전속도로 밸브 패드부(390)를 회전시키는 출력 기어부(380)와, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 마운팅 플레이트(500)를 관통하도록 배치되어 구동부 공간에 배치된 입력 기어부(310)와 치합됨과 동시에 냉매 충진실에 배치된 출력 기어부(380)와 치합되는 전달 기어부(370)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 회전 구동부(200)는, 구동부 공간에 해당되는 도면상 마운팅 플레이트(500)의 상측에 수평방향으로 배치된 로터의 회전축(미도시)의 선단에 구비된 웜 기어부(201)를 포함할 수 있다. 즉, 로터의 회전축은 수평축을 가지는 것으로 이해하면 족하다.
여기서, 입력 기어부(310) 중 어느 하나는 웜 기어부(201)의 웜기어와 치합되어 회전 구동부(200)의 구동력을 일정한 기어비로 변경시켜 전달하는 역할을 한다.
입력 기어부(310)는, 도 4 및 도 5에 참조된 바와 같이, 복수의 기어(311,313,315) 조합으로 이루어질 수 있다. 즉, 상술한 웜 기어부(201)의 기어치와 직접 치합되어 제1변경 기어비로 변경시킴과 아울러, 수직 회전축을 중심으로 수평방향 일측 또는 타측으로 회전하는 제1입력 기어(311)와, 제1입력 기어(311)와 치합되어 제2변경 기어비로 변경시켜 구동력을 전달하는 제2입력 기어(313)와, 제2입력 기어(313)와 치합되어 제3변경 기어비로 변경시켜 구동력을 상술한 전달 기어부(370)로 전달하는 제3입력 기어(315)를 포함할 수 있다.
회전 구동부(200)의 웜 기어부()로부터 입력된 구동력은, 상술한 바와 같이, 제1입력 기어(311), 제2입력 기어(313) 및 제3입력 기어(315)와 순차적으로 맞물려 회전되면서 3차에 걸쳐 변경된 기어비만큼 증폭시켜 밸브 패드부(390)의 구동 토크를 증대시킬 수 있다.
제1입력 기어 및 제2입력 기어(311,313)는, 각각 상대적으로 직경이 큰 메인 기어(311a,313a)와, 메인 기어(311a,313a)의 상부 또는 하부에 상대적으로 직경이 작은 서브 기어(311b,313b)가 각각 구비된 2단 기어로 구비되어 밸브 패드부(390)가 갖추어야 할 구동 토크가 형성되도록 적정한 기어비 변경이 가능하게 설계될 수 있다.
여기서, 제1입력 기어(311)는, 상술한 바와 같이, 수평축을 가지는 로터의 회전축을 통해 수평 전달되는 구동력을 수직방향으로 전달하는 기능을 수행한다. 한편, 제1입력 기어(311)의 메인 기어(311a)는 웜 기어부(201)의 나선형상의 웜 기어와 치합되어 직교되는 방향으로 구동력을 전달하여야 하는 바, 헬리컬 기어로 구비됨이 바람직하다. 제1입력 기어(311)의 서브 기어(311b)는 일반의 피니언 기어로 구비될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, 제1입력 기어(311) 및 제2입력 기어(313)는 모두 도면상 수직되게 배치된 수직축을 가지는 바, 제2입력 기어(313)의 메인 기어(313a)는 제1입력 기어(311)의 서브 기어(311b)에 치합되는 피니언 기어로 구비되고, 제2입력 기어(313)의 서브 기어(313b) 또한 그 메인 기어(313a)에 비하여 직경만이 작게 형성될 뿐 피니언 기어로 구비될 수 있다.
한편, 제3입력 기어(315)는, 제1입력 기어(311) 및 제2입력 기어(313)와는 달리 메인 기어 및 서브 기어로 구분되지 아니하고, 상술한 전달 기어부(370)의 상단부가 삽입되어 전달 기어부(370) 자체로 하여금 회전축 역할을 하도록 구비된다. 제3입력 기어(315) 또한 제2입력 기어(313)의 서브 기어(313b)와 치합되는 피니언 기어로 구비될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
즉, 본 발명의 바람직한 일실시예에서, 회전 구동부(200)로부터 발생된 구동력은, 순차적으로 제1입력 기어(311)의 메인 기어(311a) - 제1입력 기어(311)의 서브 기어(311b) - 제2입력 기어(313)의 메인 기어(313a) - 제2입력 기어(313)의 서브 기어(313b) - 제3입력 기어(315) - 전달 기어부(370)를 통하여 구동부 공간에서 냉매 충진실 측으로 전달된다.
여기서, 제3입력 기어(315)의 중심부는 상하로 관통하도록 구비되고, 전달 기어부(370)의 상단부가 관통 체결되어, 제3입력 기어(315)의 회전 시 전달 기어부(370)도 연동하여 회전된다.
전달 기어부(370)의 냉매 충진실 측 외주면에는, 도 7에 참조된 바와 같이, 피니언 기어(371)가 형성되고, 전달 기어부(370)의 피니언 기어(371)는 외경과 상이한 피니언 기어로 이루어진 출력 기어부(380)를 회전시킨다.
출력 기어부(380)는, 도 7 및 도 9b에 참조된 바와 같이, 상술한 피니언 기어가 외주면에 형성된 출력기어 본체(381)와, 출력기어 본체(381)의 하부로 연장되어 밸브 패드부(390)의 상부에 삽입되어 체결되는 복수의 체결 리브(384)가 구비될 수 있다.
즉, 출력 기어부(380)와 밸브 패드부(390)는, 입력 기어부(310)로부터 출력 기어부(380)가 구동력을 전달받으면 밸브 패드부(390)와 상호 연동되도록 접속되게 구비될 수 있다.
이를 위해, 밸브 패드부(390)는, 도 4 및 도 6에 참조된 바와 같이, 출력 기어부(380)와 접속되는 결합부(394)와, 출력 기어부(380)와 연동하여 회전될 때, 상술한 밸브 플레이트(360)의 제1홀(361)과 제2홀(362,363)을 연통시켜 냉매의 유동 방향을 절환하는 절환부(393)를 포함할 수 있다.
여기서, 결합부(394)에는, 일단이 마운팅 플레이트(500)의 하부면에 고정되고 타단이 제1하우징(111)의 폐쇄된 타측면 내부에 고정되는 회전 지지축(386)이 관통하는 축 관통홀(396)과, 축 관통홀(396)의 주변에 환상으로 홈 가공된 복수의 결합홈(395)이 구비될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예에서, 회전 지지축(386)이 밸브 패드부(390)의 회전 중심 전부를 관통하도록 구비되되 오로지 밸브 패드부(390)의 회전 구동에는 관여하지 않고 지지하는 기능만을 수행하도록 구비됨으로써, 회전 구동부(200)로부터 발생된 구동력이 출력 기어부(380)라는 매개 기어를 통해 직접 밸브 패드부(390)에 전달됨으로써 밸브 패드부(390)로 하여금 충분히 높은 초동 구동토크가 생성되도록 전달할 수 있는 이점을 가진다.
복수의 결합홈(395)는, 도면에 도시되지 않았으나, 완전한 환형을 이루는 것이 아니라, 4개의 결합홈(395)이 원주방향으로 90도 간격으로 이격되게 배치되어 대략 환형을 이루는 것과 같이 배치될 수 있다.
아울러, 출력 기어부(380)의 하부면에 형성된 복수의 체결 리브(384)는, 밸브 패드부(390)의 결합부(394)에 구비된 복수의 결합홈(395)에 각각 삽입되어 체결된다. 이를 위해, 복수의 결합홈(395)은 도면상 상부로 개구되게 형성되고, 복수의 체결 리브(384)가 상부로 개구된 복수의 결합홈(395)의 상측에서 하측으로 삽입되어 결합되는 것이다.
복수의 체결 리브(384)가 복수의 결합홈(395)에 완전히 삽입 결합되면, 전달 기어부(370)와의 치합에 의하여 출력 기어부(380)가 회전될 때, 밸브 패드부(390) 또한 회전 지지축(386)을 중심으로 연동하여 회전될 수 있다.
여기서, 출력 기어부(380)의 중앙에는 회전 지지축(386)이 관통하는 지지축 관통홀(385)이 형성되고, 회전 지지축(386)은, 앞서 설명한 바와 같이, 밸브 패드부(390)의 축 관통홀(396)과 출력 기어부(380)의 지지축 관통홀(385)을 동시에 관통하여, 밸브 패드부(390) 및 출력 기어부(380)의 회전 동작을 동시에 지지하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예에서, 회전 구동부(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 디시(DC) 모터로 구비된다. 디시 모터는, 직류전원을 사용함으로써 높은 구동 토크를 발생시키는 장점이 있기는 하지만, 모터의 잔여 구동력에 의하여 정확한 위치에서의 변경 제어가 쉽지 않은 단점이 있다.
본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예는, 회전 구동부(200)를 디시 모터로 채용하되, 디시 모터의 회전 제어가 용이하도록 다음과 같은 2가지의 기술 요소가 마련된다.
첫째로, 도 6에 참조된 바와 같이, 제3입력 기어(315)에는, 밸브 패드부(390)의 회전 시 원점을 감지하기 위한 한 쌍의 마그네트(317)가 이격되게 구비되고, 한 쌍의 마그네트(317)와의 상호 작용에 의해 소정의 신호를 발생시키는 홀 아이씨(Hall IC) 센서(331)가 미들 하우징(330)에 구비된 PCB(331a)에 단수개 구비될 수 있다.
한 쌍의 마그네트(317)는, 미들 하우징(330)의 하면에 근접되게 위치된 제3입력 기어(315)의 상부에 이격되게 배치되되, 회전 중심으로부터 동일한 반경 내에 위치되도록 설정함이 바람직하다.
여기서, 어느 하나의 마그네트(317a)의 배치 위치는, 회전 구동부(200)의 잔여 회전력에 의한 회전 구간을 고려하되, 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)이 밸브 플레이트(360)에 형성된 제1홀(361)인 고압 냉매 유입홀(361)과 제2홀(362,363) 중 제1열교환기 연결홀(362)을 안정적으로 점하는 위치로 설정될 수 있다.
또한, 다른 하나의 마그네트(317b)의 배치 위치는, 마찬가지로 회전 구동부(200)의 잔여 회전력에 의한 회전 구간을 고려하되, 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)이 밸브 플레이트(360)에 형성된 제1홀(361)인 고압 냉매 유입홀(361)과 제2홀(362,363) 중 제2열교환기 연결홀(363)을 안정적으로 점하는 위치로 설정될 수 있다.
둘째로, 제3입력 기어(315)는, 도 8에 참조된 바와 같이, 제2입력 기어(313)의 서브 기어(313b)와 치합되는 부분 기어치(315a)가 외주면 일부에 형성되고, 나머지 외주면 일부에서 하방으로 돌출된 스토퍼단(315b)가 형성될 수 있다.
스토퍼단(315b)은, 제3입력 기어(315)의 부분 기어치(315a)가 제2입력 기어(313)의 서브 기어(313b)와 치합되는 동작으로 일측 또는 타측으로 회동되는데, 회동방향 일측과 회동방향 타측에서 마운팅 플레이트(500)의 상면에 간섭되어 밸브 패드부(390)의 회전을 제한하는 기능을 수행한다.
마운팅 플레이트(500)의 상면에는, 도 8에 참조된 바와 같이, 제3입력 기어(315)의 스토퍼단(315b)의 하단이 삽입되어, 제3입력 기어(315)가 일측 방향 또는 타측 방향으로 회전될 때 이를 안내함과 동시에 회전방향 일측에서 스토퍼단(315b)이 간섭되고 회전방향 타측에서 스토퍼단(315b)이 간섭되도록 슬롯 형상으로 구비된 스토퍼 슬롯(510)이 구비될 수 있다.
실질적으로, 스토퍼단(315b)은 제3입력 기어(315)에 형성된 것으로서, 제3입력 기어(315)의 회전을 제한하는 기능을 수행하나, 결과적으로는, 밸브 패드부(390)의 회전을 제한하는 기능을 수행하는 것과 동일한 의미를 가진다.
제3입력 기어(315)는 제2입력 기어(313)로부터 전달되는 회전력을 소정의 기어비 변경을 통해 밸브 패드부(390)로 전달하는 역할을 하는데, 이 때, 제3입력 기어(315)의 스토퍼단(315b)의 일측 회전 제한 위치는 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)이 밸브 플레이트(360)에 형성된 제1홀(361)인 고압 냉매 유입홀(361)과 제2홀(362,363) 중 제1열교환기 연결홀(362)을 안정적으로 점하는 위치로 설정될 수 있다. 또한, 제3입력 기어(315)의 스토퍼단(315b)의 타측 회전 제한 위치는 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)이 밸브 플레이트(360)에 형성된 제1홀(361)인 고압 냉매 유입홀(361)과 제2홀(362,363) 중 제2열교환기 연결홀(363)을 안정적으로 점하는 위치로 설정될 수 있다.
여기서, 스토퍼단(315b) 및 스토퍼 슬롯(510) 중 적어도 어느 하나는, 상호간 마찰 소음이 방지되도록 고무재질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 스토퍼단(315b) 및 스토퍼 슬롯(510)의 상호 접촉면에 미도시의 소음방지 패드가 접착 구비되는 것도 가능하다.
즉, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예는, 한 쌍의 마그네트(317) 및 단수개의 홀 아이씨 센서(331)를 통해 전자적으로 안정적인 제어가 가능하도록 함과 아울러, 스토퍼단(315b) 및 스토퍼 슬롯(510)을 통해 물리적으로 안정적으로 제어가 가능하도록 하여, 제품 구동의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에 참조된 바와 같이, 하우징부(110)는, 마운팅 플레이트(500)에 의하여 내부 공간이 하부의 냉매 충진실과 상부의 구동부 공간으로 구획되는 것은 이미 설명한 바 있다.
여기서, 실질적으로, 하우징부(110)의 냉매 충진실에 수용된 냉매가 외부 또는 구동부 공간으로 누출되는 부위는, 마운팅 플레이트(500)와 제1하우징(111) 사이의 공간 및 전달 기어부(370)가 관통하도록 마운팅 플레이트(500)에 형성된 기어 관통홀(520) 및 전달 기어부(370)의 외주면 사이로 한정될 수 있다.
냉매 충진실에 수용되어 있는 냉매가 하우징부(110)의 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예에서는, 마운팅 플레이트(500) 및 제1하우징(111) 사이에 배치된 제1오링(216)을 더 포함할 수 있다.
제1오링(216)은, 도 5 및 도 7에 참조된 바와 같이, 회전 구동부(200)의 회전 구동과 전혀 관계없이 양자 모두 고정되어 있는 제1하우징(111)과 마운팅 플레이트(500) 사이에 구비되는 바, 마모에 의한 손상 우려가 적다.
한편, 냉매 충진실에 수용되어 있는 냉매가 구동부 공간으로 누출되는 것을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예에서는, 마운팅 플레이트(500)의 기어 관통홀(520)과 전달 기어부(370) 사이에 제2오링(217)이 개재될 수 있다. 보다 상세하게는, 제2오링(217)은 전달 기어부(370)의 외주에 개재된 채로 기어 관통홀(520) 내주면과 밀착되게 결합된다.
여기서, 제2오링(217)은, 도 7에 참조된 바와 같이, 실질적으로 회전 구동부(200)의 회전 구동에 연동하여 회전되는 전달 기어부(370)와 고정된 상태의 기어 관통홀(520)에 개재되는 구성인 바, 마찰계수가 비교적 낮고 압착율이 적어 마모가 덜 되는 쿼드링(Quad-Ring)으로 구비될 수 있다.
쿼드링은, 제1오링과 같은 일반 오링에 비하여 밀폐력이 뛰어나고, 회전운동 또는 왕복운동을 하는 구성의 실링 기능을 향상시킬 수 있으며, 내구성이 우수한 장점을 가진다.
한편, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예는, 도 4 및 도 6에 참조된 바와 같이, 하우징부(110) 중 특히 제1하우징(111)의 폐쇄된 저면을 관통하도록 형성된 적어도 하나의 입토출홀(104)(이하, '제1홀(361)' 및 '제2홀(362,363)'과 구분하기 위하여 '제3홀(104)'이라 칭함)을 더 포함할 수 있다.
제3홀(104)은, 도 4 및 도 6에 참조된 바와 같이, 밸브 플레이트(360)가 원형이 아닌 편심된 모양으로 형성된 경우, 곧바로 냉매 충진실에 충진되어 있는 냉매가 토출되도록 구비될 수 있다.
아울러, 제3홀(104)의 외측에 해당하는 제1하우징(111)의 외측면에는 어큐뮬레이터 연결배관(53)이 연결된다. 따라서, 제3홀(104)은, 어큐뮬레이터 연결배관(53)과 연통되되, 제1열교환기 연결홀(362) 및 제2열교환기 연결홀(363) 중 밸브 패드부(390)의 2개의 연통홀(391,392)에 의해 점유되지 않은 연결홀로부터 토출된 저압의 냉매가 어큐뮬레이터(50)로 공급되기 위한 통로인 점에서, '저압 냉매 토출홀(104)'로 정의할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 밸브 패드부의 작동 관계를 나타낸 사시도 및 저면도이다.
본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예에 따른 냉매 유로 절환 모습을 첨부된 도면을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
HVAC 하우징(60)의 외측에 구비된 열교환기를 제1열교환기(20)라 칭하고, HVAC 하우징(60) 내측에 구비된 열교환기를 제2열교환기(40)라 칭하기로 한다.
먼저, 차량을 냉방 모드로 차량용 공조기를 작동시키면, 도 1의 (a) 및 도 9a에 참조된 바와 같이, 압축기(1)가 작동되면서 고온 및 고압의 냉매를 하우징부(110)로 토출시킨다. 이때, 밸브 패드부(390)는, 고압 냉매 유입홀(361) 및 제1열교환기 연결홀(362)을 점하도록 구동되고, 압축기(1)로부터 토출된 고압의 냉매가 고압 냉매 유입홀(361)을 통하여 밸브 패드부(390)의 내부로 유입된 후 제1열교환기 연결홀(362)을 통하여 제1열교환기(20)로 토출되어 응축된 후, 제2열교환기(40)에서 증발한 다음 제2열교환기 연결홀(363)을 통하여 냉매 충진실로 다시 유입된 다음 저압 냉매 토출홀(104)을 통하여 어큐뮬레이터(50)로 회수된다.
반대로, 차량을 난방 모드로 차량용 공조기를 작동시키면, 도 1의 (b) 및 도 9b에 참조된 바와 같이, 압축기(1)가 작동되면서 고온 및 고압의 냉매를 하우징부(110)로 토출시킨다. 이때, 밸브 패드부(390)는, 고압 냉매 유입홀(361) 및 제2열교환기 연결홀(363)을 점하도록 구동되고, 압축기(1)로부터 토출된 고압의 냉매가 고압 냉매 유입홀(361)을 통하여 밸브 패드부(390)의 내부로 유입된 후 제2열교환기 연결홀(363)을 통하여 제2열교환기(40)로 토출되어 응축된 후, 제2열교환기(40)에서 증발한 다음 제1열교환기 연결홀(362)을 통하여 냉매 충진실로 다시 유입된 다음 저압 냉매 토출홀(104)을 통하여 어큐뮬레이터(50)로 회수된다.
본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예에 따르면, 고온 및 고압의 냉매가 하우징부(110) 내측으로 토출될 때에도, 밸브 패드부(390)는, 회전 구동부(200)로부터 구동력이 감속부(300)에 의하여 소정의 감속비로 감속됨으로써 밸브 패드부(390)의 회전시 발생되는 마찰력을 충분히 극복할 수 있는 보다 높은 구동 토크가 발생되도록 회전되기 때문에 제품의 성능을 증대시킬 수 있는 이점을 가진다.
이상, 본 발명에 따른 냉매 유로 절환용 사방 밸브의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
1: 압축기 20: 제1열교환기
30: 팽창밸브 40: 제2열교환기
50: 어큐뮬레이터 60: HVAC 하우징
100: 사방 밸브 110: 하우징부
117: 접촉단부 200: 회전 구동부
300: 감속부 310: 입력 기어부
360: 밸브 플레이트 361,362,363: 제1홀 및 제2홀
370: 전달 기어부 380: 출력 기어부
390: 밸브 패드부 391: 제1연통홀
392: 제2연통홀 393: 절환부
394: 결합부 500: 마운팅 플레이트

Claims (10)

  1. 냉매가 충진되는 냉매 충진실이 구비된 제1하우징과;
    상기 제1하우징에 결합되고, 회전 구동부가 배치되는 구동부 공간이 구비된 제2하우징과;
    상기 제1하우징과 상기 제2하우징 사이에 상기 냉매 충진실 및 상기 구동부 공간으로 구획되도록 배치된 마운팅 플레이트와;
    상기 구동부 공간의 상기 회전 구동부로부터 전달되는 구동력에 의한 구동 토크를 증대시켜 상기 마운팅 플레이트를 관통하여 상기 냉매 충진실로 전달하는 감속부와;
    상기 냉매 충진실에 회전 지지축을 중심으로 회전 가능하게 배치되되, 상기 회전 지지축을 중심으로 일측으로 편심된 모양을 가지며, 상기 감속부로부터 전달되는 구동 토크를 초동 구동 토크로 하여 회전되는 밸브 패드부를 포함하고,
    상기 감속부는,
    상기 구동부 공간에 배치되어 상기 회전 구동부로부터 구동력을 입력받아 회전되는 입력 기어부와;
    상기 냉매 충진실에 배치되어 상기 입력 기어부에 의하여 변경된 기어비의 회전속도로 상기 밸브 패드부를 회전시키는 출력 기어부와;
    상기 마운팅 플레이트에 형성된 기어 관통홀을 관통하도록 배치되되, 상기 입력 기어부와 상기 출력 기어부에 동시에 치합되도록 배치된 전달 기어부를 포함하고,
    상기 구동부 공간에 배치되어 상기 회전 구동부 및 상기 입력 기어부를 보호하는 미들 하우징을 포함하고,
    상기 입력 기어부에는, 상기 밸브 패드부의 회전 시 원점을 감지하기 위한 한 쌍의 마그네트가 이격되게 구비되고,
    상기 미들 하우징에는, 상기 한 쌍의 마그네트와의 상호 작용에 의해 소정의 신호를 발생시키는 홀 아이씨 센서가 단수개 구비된 냉매 유로 절환용 사방 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1하우징의 일측면에는, 압축기 토출배관과 연통되는 압축기 배관홀과, 제1열교환기 냉매배관과 연통되는 제1열교환기 배관홀과, 제2열교환기 냉매 배관과 연통되는 제2열교환기 배관홀 및 어큐뮬레이터 연결배관과 연통되는 어큐뮬레이터 배관홀이 형성되고,
    상기 제1하우징의 일측면 내측에 접하도록 배치되되, 상기 제1하우징의 일측면에 형성된 홀 중 상기 어큐뮬레이터 배관홀을 제외한 나머지 홀에 각각 연통되는 적어도 3개의 입토출 홀이 형성된 밸브 플레이트를 더 포함하며,
    상기 밸브 패드부는, 상기 밸브 플레이트의 일면에 접하도록 회전하는 동작으로 상기 3개의 입토출 홀 중 하나의 입토출 홀은 상시 점한 상태에서 상기 3개의 입토출 홀 중 나머지 2개의 입토출 홀을 선택적으로 점하도록 편심된 모양으로 형성된 냉매 유로 절환용 사방 밸브.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기어 관통홀과 상기 전달 기어부 사이에 쿼드링(Quad-ring)이 개재된 냉매 유로 절환용 사방 밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력 기어부에는, 하방으로 돌출된 스토퍼단이 형성되고,
    상기 마운팅 플레이트에는, 상기 스토퍼단이 상기 입력 기어부의 회전방향 일측 및 타측에서 간섭되는 동작으로 상기 입력 기어부의 회전을 제한하는 스토퍼 슬롯이 형성된 냉매 유로 절환용 사방 밸브.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 미들 하우징에는,
    상기 회전 구동부가 안착되는 모터 안착부와, 상기 입력 기어부의 회전축이 되는 각 수직축이 관통하여 배치되는 안착홀 및 상기 입력 기어부가 안착되는 안착부가 형성된 냉매 유로 절환용 사방 밸브.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 마그네트는, 상기 입력 기어부의 회전 중심으로부터 동일한 반경 내에 위치되는 냉매 유로 절환용 사방 밸브.
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