KR102490401B1

KR102490401B1 - 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브

Info

Publication number: KR102490401B1
Application number: KR1020210067950A
Authority: KR
Inventors: 박장식; 홍태호; 모상남; 이찬얼; 김성환; 전승민; 최부용
Original assignee: 동일기계공업 주식회사; 동일테크윈 주식회사
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2023-01-25
Also published as: KR20220160167A

Abstract

본 발명은 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 관한 것으로서, 특히, 2개의 입력 포트로부터 2개의 출력 포트로 유로를 절환하는 기능과 유량을 미세하게 조절하여 냉매의 팽창을 제어하는 기능을 하나의 밸브에서 실시할 수 있는 소형의 밸브를 제공하기 위한 것으로서, 블록 형상으로 이루어져, 냉매가 유입되는 제1 입력 포트(111) 및 제2 입력 포트(112)와, 냉매가 배출되는 제1 출력 포트(121) 및 제2 출력 포트(122)와, 입력 포트(111, 112)들과 출력 포트(121, 122)들을 연통시키는 유로가 내부에 형성된 밸브바디(100)와; 밸브바디(100)의 유로 내에 마련되되, 내부에 공간부(210)가 형성되며 반경방향으로 유입구(220)가 관통 형성되어, 회전에 따라 유입구(220)의 위치를 변화시켜 밸브바디(100)의 제1 입력 포트(111) 또는 제2 입력 포트(112)와 공간부(210)를 선택적으로 연통시키는 입력 제어 밸브(200)와; 원판 형상으로 이루어져 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210) 내에 마련되되, 축방향으로 배출구(321)가 관통 형성된 회전 밸브부재(320)를 포함하여, 회전에 따라 배출구(321)의 위치를 변화시켜 공간부(210)와 밸브바디(100)의 제1 출력 포트(121) 또는 제2 출력 포트(122)를 선택적으로 연통시키는 출력 제어 밸브(300)를 포함하여, 생산 단가를 낮추면서도 공조기의 정밀 제어를 가능하게 하고, 생산성 및 제품 경쟁력을 극대화 시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브{Integrated valve for changing conduit and controlling flow rate}

본 발명은 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 관한 것으로서 특히, 2개의 입력 포트로부터 2개의 출력 포트로 유로를 절환하는 기능과 유량을 미세하게 조절하여 냉매의 팽창을 제어하는 기능을 하나의 밸브에서 실시할 수 있는 소형의 밸브를 제공하기 위한 것으로써, 차량용 특히 전기 차량용 공조기에 적용 가능한 히트펌프의 구성을 단순화 하여 생산 단가를 낮추면서도 공조기의 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 제품의 소형화 및 경량화에 기여하여 생산성 및 제품 경쟁력을 극대화 시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동 사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 그리고 증발기를 포함하여 구성되며, 냉매를 순환시킴으로써 냉장고의 냉장이나 냉동 혹은 냉방용 공조기의 냉방 등에 널리 사용되고 있다.

여기에서 냉동 사이클을 구성하는 팽창밸브는 응축기에서 응축 액화된 고온·고압의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 증발을 일으킬 수 있는 압력까지 감압해 주는 밸브로서, 증발기에서 충분한 열을 흡수할 수 있는 적정한 냉매의 유량을 조절 공급하는 역할을 하게 된다.

최근에는 이러한 냉동 사이클을 개선하여 냉매를 정방향은 물론 역방향으로 순환시키는 히트펌프 시스템을 구성함으로써, 다양한 장치의 열원으로도 사용하고 있는 실정이다.

이러한 히트펌프 시스템에 있어서는 냉매의 유로를 절환 제어하기 위하여 사방밸브를 필요로 한다.

게다가, 이 히트펌프 시스템에 일정 유량의 단순한 팽창밸브를 마련할 경우, 조건에 따라 냉매가 이 팽창밸브를 우회할 수 있도록 바이패스 유로를 형성하고, 이 바이패스 유로를 개폐 제어하기 위한 추가적인 밸브도 필요하게 된다.

그 결과, 히트펌프 시스템은, 사방밸브 및 팽창밸브는 물론, 이 팽창밸브의 바이패스 유로에 대한 개폐밸브도 구비되어야만 하기 때문에, 제조 단가의 상승을 초래할 뿐 아니라 냉매의 순환 관로가 복잡해지고 제어에 어려움이 발생한다는 문제점이 있었다.

특허문헌 1인 국내 공개특허공보 제2011-0043208호, 특허문헌 2인 국내 등록특허공보 제10-0835259호, 그리고 특허문헌 3인 국내 등록특허공보 제10-0441058호에는 한 개의 입력 포트로부터 두 개 이상의 출력 포트 중 어느 하나로 냉매를 절환시키면서 팽창시키는 기술이 개시되어 있다.

하지만, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시된 종래의 팽창밸브는 단순히 한 개의 입력 포트로부터 두 개 이상의 출력 포트 중 어느 하나를 연통시키는 것에 초점이 맞춰져 있을 뿐, 적절한 크기의 팽창 간극을 형성하여 냉매를 팽창시키는 팽창 상태와 냉매를 팽창시키지 않고 그대로 통과시키는 완전 개방 상태로 조절할 수는 없다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.

이뿐 아니라, 종래의 팽창밸브에 있어서는 그 구조가 복잡하여 제품의 가공성 및 생산성이 떨어질 뿐 아니라, 그 부피를 줄이는 데에 한계가 있어 소형화하기 어렵다는 기술상의 문제점도 가지고 있었다.

국내 공개특허공보 제2011-0043208호 국내 등록특허공보 제10-0835259호 국내 등록특허공보 제10-0441058호

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 차량용 특히 전기 차량용 공조기에 적용 가능한 히트펌프의 구성을 단순화 하여 생산 단가를 낮추면서도 공조기의 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 제품의 소형화 및 경량화에 기여하여 생산성 및 제품 경쟁력을 극대화 시킬 수 있도록 하는 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은, 블록 형상으로 이루어져, 냉매가 유입되는 제1 입력 포트 및 제2 입력 포트와, 냉매가 배출되는 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트와, 상기 입력 포트들과 상기 출력 포트들을 연통시키는 유로가 내부에 형성된 밸브바디와; 상기 밸브바디의 유로 내에 마련되되, 내부에 공간부가 형성되며 반경방향으로 유입구가 관통 형성되어, 회전에 따라 상기 유입구의 위치를 변화시켜 상기 밸브바디의 제1 입력 포트 또는 제2 입력 포트와 상기 공간부를 선택적으로 연통시키는 입력 제어 밸브와; 원판 형상으로 이루어져 상기 입력 제어 밸브의 공간부 내에 마련되되, 축방향으로 배출구가 관통 형성된 회전 밸브부재를 포함하여, 회전에 따라 상기 배출구의 위치를 변화시켜 상기 공간부와 상기 밸브바디의 제1 출력 포트 또는 제2 출력 포트를 선택적으로 연통시키는 출력 제어 밸브를 포함함으로써 달성된다.

이때, 상기 출력 제어 밸브는, 상기 밸브바디에 회전 불가하게 고정되며, 원주방향을 따라 연장된 통공이 형성되어 상기 공간부와 상기 출력 포트 사이에 위치하는 밸브 플레이트와; 중심이 잘린 부채꼴 형상의 배출구와, 상기 배출구와 연결되도록 외주 측에 위치하여 소정의 반경방향 폭을 가지고 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스가 형성되어, 상기 밸브 플레이트에 적층되도록 위치하여 상기 출력측 구동부재로부터 회전력을 전달 받아 회전하는 회전 밸브부재를 포함하는 것이 양호하다.

또한, 상기 팽창 리세스는, 하나의 배출구 양측에 각각 마련되는 것이 가능하다.

그리고, 상기 회전 밸브부재는 상기 밸브 플레이트에 밀착되도록 탄성체에 의해 탄력적으로 가압되는 것이 양호하다.

이에 추가적으로, 상기 입력 제어 밸브에 회전력을 전달하는 입력측 구동부재와; 상기 출력 제어 밸브에 회전력을 전달하는 출력측 구동부재를 더 포함하는 것이 바람직할 것이다.

이상과 같은 본 발명은 차량용 특히 전기 차량용 공조기에 적용 가능한 히트펌프의 구성을 단순화 하여 생산 단가를 낮추면서도 공조기의 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 제품의 소형화 및 경량화에 기여하여 생산성 및 제품 경쟁력을 극대화 시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브를 도시하는 정단면도,
도 2는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 밸브바디를 도시하는 정단면도,
도 3은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 입력 제어 밸브를 도시하는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 회전 밸브부재를 도시하는 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 밸브바디의 다른 예를 도시하는 정단면도,
도 6은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 회전 밸브부재에 대한 다른 배치예를 도시하는 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 밸브 플레이트를 도시하는 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 회전 밸브부재에 대한 다른 예를 도시하는 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도,
도 10은 도 9의 C-C선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 11은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트에서 냉매의 팽창이 이루어지고 제2 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도,
도 12는 도 11의 D-D선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 13은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트가 완전히 개방되고 제2 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도,
도 14는 도 13의 E-E선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 15는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도,
도 16은 도 15의 F-F선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 17은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제2 출력 포트에서 냉매의 팽창이 이루어지고 제1 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도,
도 18은 도 17의 G-G선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 19는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제2 출력 포트가 완전히 개방되고 제1 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도,
도 20은 도 19의 H-H선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 21은 도 9의 C-C선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 22는 도 11의 D-D선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 23은 도 13의 E-E선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 24는 도 15의 F-F선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 25는 도 17의 G-G선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 26은 도 19의 H-H선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도,
도 27은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브의 다른 예를 도시하는 정단면도,
도 28은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 입력 제어 밸브를 도시하는 사시도,
도 29는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브부재 및 밸브 플레이트를 도시하는 평면도.

도 1은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브를 도시하는 정단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 밸브바디를 도시하는 정단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 입력 제어 밸브를 도시하는 사시도이다.

그리고, 도 4는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 회전 밸브부재를 도시하는 평면도로서, 도 4의 (a)는 제2 회전 밸브부재를 나타내며, 도 4의 (b)는 제1 회전 밸브부재를 나타낸다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 밸브바디의 다른 예를 도시하는 정단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 회전 밸브부재에 대한 다른 배치예를 도시하는 평면도로서, 도 6의 (a)는 제2 회전 밸브부재를 나타내며, 도 6의 (b)는 제1 회전 밸브부재를 나타낸다.

그리고, 도 7은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 밸브 플레이트를 도시하는 평면도로서, 도 7의 (a)는 제2 밸브 플레이트를 나타내며, 도 7의 (b)는 제1 밸브 플레이트를 나타낸다.

도 8은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 출력 제어 밸브의 회전 밸브부재에 대한 다른 예를 도시하는 평면도로서, 도 8의 (a)는 제2 회전 밸브부재의 평면도이며, 도 8의 (b)는 제1 회전 밸브부재의 평면도이고, 도 8의 (c)는 도 8 (a)에 나타낸 A-A선의 단면도이며, 도 8의 (d)는 도 8 (b)에 나타낸 B-B선의 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 10은 도 9의 C-C선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

그리고, 도 11은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트에서 냉매의 팽창이 이루어지고 제2 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 12는 도 11의 D-D선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

또한, 도 13은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트가 완전히 개방되고 제2 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 14는 도 13의 E-E선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

게다가, 도 15는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 16은 도 15의 F-F선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

도 17은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제2 출력 포트에서 냉매의 팽창이 이루어지고 제1 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 18은 도 17의 G-G선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

도 19는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 제2 출력 포트가 완전히 개방되고 제1 출력 포트가 폐쇄된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 20은 도 19의 H-H선의 단면도로서, 제1 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

그리고, 도 21은 도 9의 C-C선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이며, 도 22는 도 11의 D-D선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이고, 도 23은 도 13의 E-E선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

또한, 도 24는 도 15의 F-F선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이며, 도 25는 도 17의 G-G선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이고, 도 26은 도 19의 H-H선의 단면도로서, 제2 입력 포트로 냉매가 유입되는 상태를 나타내는 정단면도이다.

마지막으로, 도 27은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브의 다른 예를 도시하는 정단면도이며, 도 28은 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 입력 제어 밸브를 도시하는 사시도이고, 도 29는 본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브부재 및 밸브 플레이트를 도시하는 평면도로서, 도 29의 (a)는 회전 밸브부재를 나타내며, 도 29의 (b)는 밸브 플레이트를 나타낸다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브는, 차량용 특히 전기 차량용 공조기에 적용 가능한 히트펌프의 구성을 단순화 하여 생산 단가를 낮추면서도 공조기의 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 제품의 소형화 및 경량화에 기여하여 생산성 및 제품 경쟁력을 극대화 시킬 수 있는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 블록 형상으로 이루어져, 냉매가 유입되는 제1 입력 포트(111) 및 제2 입력 포트(112)와, 냉매가 배출되는 제1 출력 포트(121) 및 제2 출력 포트(122)와, 상기 입력 포트(111, 112)들과 상기 출력 포트(121, 122)들을 연통시키는 유로가 내부에 형성된 밸브바디(100)와; 상기 밸브바디(100)의 유로 내에 마련되되, 내부에 공간부(210)가 형성되며 반경방향으로 유입구(220)가 관통 형성되어, 회전에 따라 상기 유입구(220)의 위치를 변화시켜 상기 밸브바디(100)의 제1 입력 포트(111) 또는 제2 입력 포트(112)와 상기 공간부(210)를 선택적으로 연통시키는 입력 제어 밸브(200)와; 원판 형상으로 이루어져 상기 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210) 내에 마련되되, 축방향으로 배출구(321)가 관통 형성된 회전 밸브부재(320)를 포함하여, 회전에 따라 상기 배출구(321)의 위치를 변화시켜 상기 공간부(210)와 상기 밸브바디(100)의 제1 출력 포트(121) 또는 제2 출력 포트(122)를 선택적으로 연통시키는 출력 제어 밸브(300)를 포함하는 것이 바람직할 것이다.

즉, 본 발명의 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브는 기본적으로 밸브바디(100), 입력 제어 밸브(200), 그리고 출력 제어 밸브(300)를 포함하고 있다.

이에 추가적으로 상기 입력 제어 밸브(200)에 회전력을 전달하기 위한 입력측 구동부재(400)와 상기 출력 제어 밸브(300)에 회전력을 전달하기 위한 출력측 구동부재(500)가 추가로 마련될 수 있을 것이다.

우선, 밸브바디(100)는 본 발명의 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브에 있어서 기본 골격을 이루는 구성으로, 블록 형상, 바람직하게는 대략 육면체의 블록 형상으로 이루어져 있다.

이때, 상기 밸브바디(100)의 외형에 제한은 없을 것이며, 육면체인 사각기둥을 포함하여, 다각기둥이나 원기둥 형상이어도 양호하다.

이러한 밸브바디(100)에는 냉매가 유입되는 입력 포트와 냉매가 배출되는 출력 포트가 형성되며, 입력 포트 및 출력 포트의 개수는 하나 또는 둘 이상 다수 형성될 수 있을 것이며, 그 개수에 제한은 없다.

다만, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 도 1 및 도 2와 같이 하나의 밸브바디(100)에 2개의 입력 포트와 2개의 출력 포트가 형성되어 있는 것을 예로 들어, 이하 설명하기로 한다.

이에 따라, 상기 밸브바디(100)에는 냉매가 유입되는 제1 입력 포트(111) 및 제2 입력 포트(112)와, 냉매가 배출되는 제1 출력 포트(121) 및 제2 출력 포트(122)가 마련된다.

그 결과, 상기 밸브바디(100)의 내부에는 상기 입력 포트(111, 112)들과 상기 출력 포트(121, 122)들을 연통시키는 유로가 형성되어, 이 유로를 통해 냉매가 상기 입력 포트(111, 112) 중 어느 하나로부터 유입되었다가, 상기 출력 포트(121, 122) 중 어느 하나로 배출될 수 있을 것이다.

이에 따라, 상기 제1 입력 포트(111)로 유입된 냉매가 상기 제1 출력 포트(121)로 배출되거나 상기 제2 출력 포트(122)로 배출될 수도 있고, 또는 상기 제2 입력 포트(112)로 유입된 냉매가 상기 제1 출력 포트(121)로 배출되거나 상기 제2 출력 포트(122)로 배출될 수도 있는 것이다.

이때, 상기 제1 입력 포트(111)와 상기 제2 입력 포트(112)는 도면상 동일 높이에 형성될 필요가 있을 것이며, 도면에는 상기 제1 입력 포트(111)의 출구와 상기 제2 입력 포트(112)의 출구가 서로 마주보도록, 즉 180도의 위상각 차이를 가지도록 형성된 것을 예시하였다.

하지만, 미도시 하였지만 경우에 따라, 상기 제1 입력 포트(111)의 출구와 상기 제2 입력 포트(112)의 출구가 위에서 보았을 때 직각, 즉 90도의 위상각 차이를 가지도록 형성될 수도 있으며, 3개 이상의 입력 포트가 마련될 경우 90도 이하의 위상각 차이를 가지도록 형성될 수도 있음이 자명할 것이다.

여기에서, 입력 포트의 입구란, 밸브바디(100)의 외측에 형성되는 개구를 지칭하며, 입력 포트의 출구란, 밸브바디(100)의 내측에 형성되는 개구를 지칭하는 것이다.

그리고, 출력 포트도 마찬가지로, 출력 포트의 입구란, 밸브바디(100)의 내측에 형성되는 개구를 지칭할 것이며, 출력 포트의 출구란, 밸브바디(100)의 외측에 형성되는 개구를 지칭할 것이다.

이에 따라, 도 1 및 도 2에는 상기 제1 출력 포트(121) 입구와 상기 제2 출력 포트(122)의 입구가 서로 마주보도록 형성되되, 상기 제1 출력 포트(121)와 상기 제2 출력 포트(122)가 상기 밸브바디(100)에 대각선상에 배치된 것을 예시하였다.

물론, 제1 출력 포트(121) 입구와 상기 제2 출력 포트(122)의 입구가 서로 나란하게 동일한 방향을 향하도록 형성되되, 위상각 차이를 가지도록 형성될 수도 있음이 자명할 것이다.

즉, 밸브바디(100)의 설치 환경에 따라, 각 포트의 개수는 물론 위치나 방향은 다양하게 변경될 수 있음이 자명하다.

여기에서, 상술한 밸브바디(100)는 하나의 몸체로 이루어질 수 있지만, 성형성이나 조립성 등을 고려하여 다수의 부분으로 분할 제작된 후 하나로 조립되어 구성될 수도 있을 것이다.

도 1 및 도 2에는 상기 밸브바디(100)가 하부 몸체(130), 상부 몸체(140), 그리고 중간 몸체(150)의 3부분으로 분할하여 제작된 후, 하나로 조립된 밸브바디(100)를 예시하였다.

도 1 및 도 2에 있어서는 하부 몸체(130)에 제1 출력 포트(121)가 형성되고, 상부 몸체(140)에 제2 출력 포트(122)가 형성되며, 중간 몸체(150)에 제1 입력 포트(111) 및 제2 입력 포트(112)가 형성되어 있다.

다음으로, 입력 제어 밸브(200)는 도 1 내지 도 3과 같이 상기 밸브바디(100)의 유로 내에 회전 가능하게 마련되는 구성으로, 내부에 공간부(210)가 형성되며 반경방향으로 유입구(220)가 관통 형성되어 있다.

이때, 상기 입력 제어 밸브(200)의 외주면과 상술한 밸브바디(100)의 중간 몸체(150) 사이는 기밀이 유지되기 때문에, 냉매는 오직 상기 유입구(220)를 통해서만 상기 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210) 내부로 유입될 수 있다.

이후, 상기 공간부(210) 내의 냉매는 상기 제1 출력 포트(121)의 입구나 상기 제2 출력 포트(122)의 입구를 향하여 상기 입력 제어 밸브(200)의 상방향 혹은 하방향으로 배출될 수 있을 것이다.

여기에서, 상기 입력 제어 밸브(200)의 하측면 중앙에는 회전력을 전달 받기 위한 샤프트(230)가 일체로 연장 형성될 수 있을 것이다.

이러한 경우, 상기 입력 제어 밸브(200)의 하측에는 상기 샤프트(230)와 연결하기 위한 바닥면이 형성될 수 있고, 이 바닥면을 관통하는 다수의 구멍(240)을 방사상에 마련하여 상기 공간부(210)로부터 하방향으로 냉매의 흐름이 차단되지 않도록 한다.

이에 따라, 상기 입력 제어 밸브(200)는 상기 샤프트(230)를 통해 회전력을 전달 받아 밸브바디(100)의 내부에서 회전할 수 있을 것이며, 이때, 상기 유입구(220)의 방향에 따라 제1 입력 포트(111) 또는 제2 입력 포트(112)로부터 냉매가 공간부(210) 내로 유입될 수 있는 것이다.

다음으로, 출력 제어 밸브(300)는 도 4와 같이 원판 형상으로 이루어져 상기 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210) 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 밸브부재(320)를 하나 이상 포함하며, 이 회전 밸브부재(320)에는 기본적으로 축방향으로 배출구(321)가 관통 형성되어 있다.

즉, 상기 회전 밸브부재(320)는 회전에 따라 상기 배출구(321)의 위치를 변화시켜 상기 공간부(210)와 상기 밸브바디(100)에 있어서 제1 출력 포트(121)의 입구를 연통시키거나, 또는 상기 공간부(210)와 제2 출력 포트(122)의 입구를 선택적으로 연통시키게 된다.

만약, 도 1 및 도 2와 같이 상술한 제1 출력 포트(121)의 입구와 제2 출력 포트(122)의 입구가 서로 마주보도록 배치되는 경우, 각각의 출력 포트(121, 122)의 입구를 개폐시키기 위하여 2개의 회전 밸브부재(320, 320')가 요구될 것이다.

하지만, 상술한 제1 출력 포트(121)의 입구와 제2 출력 포트(122)의 입구가 서로 나란하게 상측에 혹은 하측에 배치되는 경우, 각각의 출력 포트(121, 122)의 입구를 개폐시키기 위하여 오직 1개의 회전 밸브부재(320)만이 마련될 수도 있다.

1개의 회전 밸브부재(320)만이 마련되는 실시예에 대해서는 추후 설명하기로 하고, 우선, 도 4와 같이 상기 제1 출력 포트(121)의 입구를 개폐시키기 위한 제1 회전 밸브부재(320)와 상기 제2 출력 포트(122)의 입구를 개폐시키기 위한 제2 회전 밸브부재(320')가 각각 마련된 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

이러한 경우, 상기 제1 출력 포트(121)의 입구를 개폐시키기 위한 제1 회전 밸브부재(320)와 상기 제2 출력 포트(122)의 입구를 개폐시키기 위한 제2 회전 밸브부재(320')에는 각각 배출구(321, 321')가 형성된다.

이때, 배출구(321)는 제1 출력 포트(121)의 입구 위치와 제2 출력 포트(122)의 입구 위치에 따라 동일한 위치에 배출구(321, 321')가 상하 나란하게 형성될 수도 있고, 서로 180도의 위상각 차이를 두고 상하에 형성될 수도 있을 것이다.

예를 들어, 도 1 및 도 2와 같이 도면상 우측 하부에 제1 출력 포트(121)의 입구가 위치하고 좌측 상부에 제2 출력 포트(122)의 입구가 위치하는 경우에는, 도 4와 같이 상하 이격되어 위치하는 제1 회전 밸브부재(320)의 배출구(321)와 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321')가 상하 나란하게 형성될 필요가 있다.

하지만, 도 5와 같이 도면상 우측 하부에 제1 출력 포트(121)의 입구가 위치하고 우측 상부에 제2 출력 포트(122)의 입구가 위치하는 경우에는, 도 6과 같이 상하 이격되어 위치하는 제1 회전 밸브부재(320)의 배출구(321)와 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321')가 서로 180도의 위상각 차이를 두고 형성될 필요가 있는 것이다.

따라서, 상술한 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')의 회전에 따라 제1 출력 포트(121)의 입구와 제2 출력 포트(122)의 입구 중 어느 하나 만을 개방하도록 하는 것이다.

이때, 도 1 및 도 2와 같이 상기 제1 회전 밸브부재(320)는 구동축(700)의 하부에 고정되며, 상기 제2 회전 밸브부재(320')는 구동축(700)의 중간에 고정되어, 상기 구동축(700)의 회전 시 상기 제1 회전 밸브부재(320) 및 상기 제2 회전 밸브부재(320')가 일체로 회전하게 될 것이다.

이러한 구성에 따라, 상기 입력 제어 밸브(200)가 냉매의 유입을 제1 입력 포트(111)와 제2 입력 포트(112) 중 어느 하나로 선택하는 것이 가능해지고, 상기 출력 제어 밸브(300)가 냉매의 배출을 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어느 하나로 선택하는 것이 가능해진다.

상기와 같이 구성된 기본적인 구성에 있어서, 상기 입력 제어 밸브(200)에 회전력을 전달하는 입력측 구동부재(400)와; 상기 출력 제어 밸브(300)에 회전력을 전달하는 출력측 구동부재(500)가 더 포함될 수 있을 것이다.

상기 입력측 구동부재(400)는 상기 밸브바디(100)의 하측에 위치하여 상기 입력 제어 밸브(200)에 회전력을 전달하는 구성이다.

이러한 입력측 구동부재(400)는 예를 들어, 전기적 신호에 따라 구동하는 입구 제어 스텝모터(410)와, 상기 입구 제어 스텝모터(410)의 회전속도를 변속시켜 상기 입력 제어 밸브(200)의 샤프트(230)에 전달하는 다수의 변속기어(420)를 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따라, 상기 입구 제어 스텝모터(410)에 전기적 신호가 인가되면, 상기 입구 제어 스텝모터(410)가 구동하여 변속기어(420)를 통해 상기 입력 제어 밸브(200)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킬 수 있을 것이다.

이때, 입구 제어 스텝모터(410)의 빠른 회전속도를 상기 변속기어(420)가 저속으로 변속시켜 상기 입력 제어 밸브(200)의 샤프트(230)에 전달함으로써, 상기 입력 제어 밸브(200)의 회전을 정밀하게 제어하는 것이 좋다.

그 결과, 상기 입력측 구동부재(400)는 상기 입력 제어 밸브(200)의 회전을 제어함으로써, 상기 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210)로 유입되는 냉매를 제1 입력 포트(111)와 제2 입력 포트(112) 중 어느 하나로부터 선택할 수 있게 된다.

또한, 상기 출력측 구동부재(500)는 상기 밸브바디(100)의 상측에 위치하여 상기 출력 제어 밸브(300)에 회전력을 전달하는 구성이다.

이러한 출력측 구동부재(500) 또한 예를 들어, 전기적 신호에 따라 구동하는 출구 제어 스텝모터(510)와, 상기 스텝모터(410)의 회전속도를 변속시켜 상술한 구동축(700)에 전달하는 다수의 변속기어(520)를 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따라, 상기 출구 제어 스텝모터(510)에 전기적 신호가 인가되면, 상기 출구 제어 스텝모터(510)가 구동하여 변속기어(520) 및 구동축(700)을 통해 상기 출력 제어 밸브(300)의 회전 밸브부재(320)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킬 수 있을 것이다.

이때에도, 출구 제어 스텝모터(510)의 빠른 회전속도를 상기 변속기어(520)가 저속으로 변속시켜 상기 출력 제어 밸브(300)에 전달함으로써, 상기 출력 제어 밸브(300)에 있어서 회전 밸브부재(320)의 회전을 정밀하게 제어하는 것이 좋다.

그 결과, 상기 출력측 구동부재(500)는 상기 출력 제어 밸브(300)에 있어서 회전 밸브부재(320)의 회전을 제어함으로써, 상기 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210)로부터 배출되는 냉매를 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어느 하나로 선택할 수 있게 된다.

즉, 상술한 바와 같이, 상기 입력측 구동부재(400)는 전기적 신호에 따라 구동하는 입구 제어 스텝모터(410)를 포함하며; 상기 출력측 구동부재(500)는 전기적 신호에 따라 구동하는 출구 제어 스텝모터(510)를 포함하는 것이 가능하며, 이에 따라, 상기 입력 제어 밸브(200) 및 상기 출력 제어 밸브(300)를 개별적으로 제어하는 것이 가능해진다.

이러한 구성에 따라, 입력측 구동부재(400)에 의해 입력 제어 밸브(200)가 냉매의 유입을 제1 입력 포트(111)와 제2 입력 포트(112) 중 어느 하나로 선택하는 것이 가능해지고, 출력측 구동부재(500)에 의해 출력 제어 밸브(300)가 냉매의 배출을 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어느 하나로 선택하는 것이 가능해진다.

이에 추가적으로, 본 발명에 있어서 상기 출력 제어 밸브(300)는 도 4 및 도 7과 같이, 상기 밸브바디(100)에 회전 불가하게 고정되며, 원주방향을 따라 연장된 통공(311)이 형성되어 상기 공간부(210)와 상기 출력 포트(121, 122) 사이에 위치하는 밸브 플레이트(310)와; 중심이 잘린 부채꼴 형상의 배출구(321)와, 상기 배출구(321)와 연결되도록 외주 측에 위치하여 소정의 반경방향 폭을 가지고 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스(322)가 형성되어, 상기 밸브 플레이트(310)에 적층되도록 위치하여 상기 출력측 구동부재(500)로부터 회전력을 전달 받아 회전하는 회전 밸브부재(320)를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 지금까지는 회전 밸브부재(320)의 기본적인 개폐 동작으로 설명하였지만, 상기 회전 밸브부재(320)가 유로의 개폐를 보다 정확하게 실시할 수 있도록 회전 밸브부재(320)에 밸브 플레이트(310)가 적층될 필요가 있을 것이다.

하지만, 이러한 밸브 플레이트(310)가 별도로 마련되어도 좋지만, 필요에 따라 별도의 밸브 플레이트(310)를 마련하지 않고, 밸브 플레이트(310)를 상술한 밸브바디(100)에 일체로 형성하는 것도 가능한 것이다.

도 1 및 도 2에는 제1 출력 포트(121)의 입구 측에는 별도의 밸브 플레이트(310)가 밸브바디(100)의 상부 몸체(140)에 지지되도록 마련하였지만, 제2 출력 포트(122)의 입구 측에는 밸브 플레이트(310')가 별물로 마련되지 않고 밸브바디(100)에 일체로 성형된 예를 도시하였다.

하지만, 설명의 편의를 위하여 제1 출력 포트(121)의 입구 측에 제1 밸브 플레이트(310)가 마련되고, 제2 출력 포트(122)의 입구 측에 제2 밸브 플레이트(310')가 마련되어 있는 것으로 가정하여 이하 설명하기로 한다.

이에 따라, 상기 출력 제어 밸브(300)에는 제1 출력 포트(121)로 냉매의 통과나 팽창 여부를 제어하기 위한 제1 밸브 플레이트(310) 및 제1 회전 밸브부재(320)가 마련되며, 제2 출력 포트(122)로 냉매의 통과나 팽창 여부를 제어하기 위한 제2 밸브 플레이트(310') 및 제2 회전 밸브부재(320')가 마련된다.

이때, 제1 밸브 플레이트(310) 및 제2 밸브 플레이트(310')는 도 7과 같이 대략 판상으로 이루어져 상기 밸브바디(100) 내에 회전 불가능하게 고정 설치되며, 상기 밸브바디(100)의 공간부(210) 하측에 제1 밸브 플레이트(310)가 위치하고, 상기 밸브바디(100)의 공간부(210) 상측에 제2 밸브 플레이트(310')가 위치하게 된다.

즉, 제1 밸브 플레이트(310)는 밸브바디(100)의 공간부(210)와 제1 출력 포트(121)의 입구 사이에 위치하게 되며, 제2 밸브 플레이트(310')는 밸브바디(100)의 공간부(210)와 제2 출력 포트(122)의 입구 사이에 위치하게 된다.

도 7과 같이 이러한 제1 밸브 플레이트(310)에는 소정의 반경방향 폭을 가진 통공(311)이 원주방향을 따라 연장되도록 형성되며, 제2 밸브 플레이트(310')에도 소정의 반경방향 폭을 가진 통공(311')이 원주방향을 따라 연장되도록 형성된다.

이와 같은 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)과 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')은 위에서 보았을 때 서로 180도의 위상각 차이를 두고 밸브바디(100)에 마련된다.

이에 따라, 상기 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)은 제1 출력 포트(121)의 입구에 대응하는 것이며, 상기 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')은 제2 출력 포트(122)의 입구에 대응하는 것이다.

그 결과, 밸브바디(100)의 공간부(210)로 들어온 냉매가 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)을 통과하는 경우, 제1 출력 포트(121)로 배출될 수 있을 것이며, 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')을 통과하는 경우, 제2 출력 포트(122)로 배출될 수 있게 된다.

다음으로 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')는 구동축(700)에 고정되어 일체로 회전하면서, 상기 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)과 상기 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')에 대한 개폐 여부나 팽창 여부를 제어하게 된다.

이때, 상기 제1 회전 밸브부재(320)는 상술한 제1 밸브 플레이트(310)의 상측면에 적층되도록 위치하게 되어, 상기 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)에 대한 개폐 여부나 팽창 여부를 제어하게 된다.

또한, 상기 제2 회전 밸브부재(320')는 상술한 제2 밸브 플레이트(310')의 하측면에 적층되도록 위치하게 되어, 상기 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')에 대한 개폐 여부나 팽창 여부를 제어하게 된다.

이와 같은 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')는 대략 소정 두께를 가진 판재로 제작된 디스크를 가공한 것으로, 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')에는 도 4와 같이 각각 배출구(321, 321')와 팽창 리세스(322, 322')가 원주방향을 따라 형성되어 있다.

우선, 상기 배출구(321, 321')는 대략 중심이 잘린 부채꼴 형상으로 성형된 것으로, 비교적 넓은 반경방향 폭을 가지고 있다.

이에 비해, 상기 팽창 리세스(322, 322')는 상기 배출구(321, 321')의 반경방향 폭 보다 좁은 반경방향 폭을 가지고 원주방향을 따라 형성되며, 상기 배출구(321, 321')와 반경방향 외측에서 서로 연결되도록 형성된다.

이에 따라, 제1 회전 밸브부재(320)의 배출구(321)가 상술한 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)에 중첩하는 경우, 이 통공(311)의 완전 개방상태가 되어, 냉매의 팽창 없이 냉매를 그대로 통과시키게 될 것이다.

하지만, 제1 회전 밸브부재(320)의 팽창 리세스(322)가 상술한 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)에 중첩하는 경우, 냉매는 팽창 리세스(322)와 통공(311) 사이에 형성되는 미세한 틈새를 통하여 팽창하게 될 것이다.

또한, 제1 회전 밸브부재(320)에 있어서 배출구(321)와 팽창 리세스(322) 중 어느 것도 상기 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)과 중첩하지 않는 경우, 냉매의 배출은 차단될 것이다.

물론, 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321')와 팽창 리세스(322')도 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')에 대하여 상술한 것과 마찬가지로 동작하게 될 것이다.

이때, 상기 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320)와 제2 회전 밸브부재(320')는 위에서 보았을 때 반시계 방향으로 회전하도록 제어되어, 팽창 리세스(322, 322')가 배출구(321, 321') 보다 먼저 앞서 통공(311, 311')과 중첩되어 냉매의 팽창이 이루어지도록 하고, 이후 제1 회전 밸브부재(320)와 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 더 회전하면, 배출구(321, 321')가 통공(311, 311')과 중첩되어 완전 개방 상태가 될 수 있도록 하는 것이 좋을 것이다.

하지만, 제1 밸브 플레이트(310) 및 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311, 311')에 제1 회전 밸브부재(320)와 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321, 321')나 팽창 리세스(322, 322') 중 어떠한 것도 중첩되지 않는 경우, 제1 밸브 플레이트(310) 및 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311, 311')은 폐쇄된 상태를 유지하게 될 것이다.

이를 위해, 본 발명에 있어서는 도 8과 같이 상기 회전 밸브부재(320)에 있어서 상기 밸브 플레이트(310)와의 접촉면에는, 탄성 기밀재질로 이루어진 기밀부재(323)가 추가로 마련되는 것이 바람직하다.

이와 같은 기밀부재(323, 323')는 제1 회전 밸브부재(320)의 하측과 제2 회전 밸브부재(320')의 상측에 각각 추가로 마련되어, 제1 밸브 플레이트(310) 및 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311, 311')을 폐쇄 상태로 유지하는 데에 기밀 작용을 증대시키게 된다.

추가적으로, 본 발명에 있어서 상기 회전 밸브부재(320)는 도 1 및 도 2와 같이 상기 밸브 플레이트(310)에 밀착되도록 탄성체(600)에 의해 탄력적으로 가압되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제1 회전 밸브부재(320)의 상측면과 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 하측면 사이에 탄성체(600)를 부가하여, 이 탄성체(600)가 상기 제1 회전 밸브부재(320)와 상기 제2 회전 밸브부재(320') 사이 간격을 탄력적으로 이격시키는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 제1 회전 밸브부재(320)가 그 아래의 제1 밸브 플레이트(310)에 보다 밀착하도록 하는 한편, 상기 제2 회전 밸브부재(320')가 그 위의 제2 밸브 플레이트(310')에 보다 밀착하도록 함으로써, 통공(311, 311')에 대한 폐쇄 동작 시 기밀 상태를 보다 확실하게 유지할 수 있게 된다.

이와 같은 탄성체(600)는 도시한 바와 같이 주지의 코일 스프링이 채택될 수 있을 것이다.

이에 따르면, 상술한 구동축(700)은 위에서부터 아래를 향하여 제2 밸브 플레이트(310'), 제2 회전 밸브부재(320'), 탄성체(600), 제1 회전 밸브부재(320), 그리고 제1 밸브 플레이트(310)의 중심을 순차적으로 관통하게 될 것이다.

이때, 상기 제1 밸브 플레이트(310)와 상기 제2 밸브 플레이트(310')는 밸브바디(100)에 회전 불가하게 고정되어 있기 때문에, 상기 구동축(700)이 그 중심을 단순히 관통하여 서로 아이들 상태로 위치하지만, 상기 제1 회전 밸브부재(320)와 상기 제2 회전 밸브부재(320')는 상기 구동축(700)이 관통하여 일체로 회전할 수 있도록 중심에 장방형의 구멍이 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 팽창 리세스(322)는, 하나의 배출구(321) 양측에 각각 마련되는 것도 가능하다.

이에 따르면, 배출구(321)의 좌우에 팽창 리세스(322)가 각각 형성됨으로써, 통공(311, 311')에 대한 완전 개방 직전에 냉매의 팽창을 실시하고, 통공(311, 311')에 대한 완전 개방 직후에 다시 냉매의 팽창을 실시하도록 하는 것이 가능할 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 상술한 팽창 리세스(322, 322')가 하나의 균일한 반경방향을 폭을 가지고 형성되지 않고, 예를 들어 반경방향 폭이 서로 다른 2단 이상의 계단형으로 형성하거나, 혹은 반경방향 폭이 원주방향을 따라 점차적으로 넓어지거나 좁아지도록 형성하는 것도 가능하다.

이에 따르면, 상기 제1 회전 밸브부재(320)나 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 회전 각도에 따라 냉매에 대한 저유량 팽창으로부터 고유량 팽창에 이르기까지 단계적으로 혹은 선형적으로 냉매의 팽창을 미세하게 제어할 수도 있는 것이다.

또한, 앞서 설명한 바 있지만, 제1 밸브 플레이트(310)에 형성되는 통공(311)과 제2 밸브 플레이트(310')에 형성되는 통공(311')은 상하에 나란하게 정렬될 수도 있고, 도 7에 도시한 바와 같이 180도의 위상각 차이를 두고 서로 대향하고 있을 수도 있을 뿐 아니라, 도시하진 않았지만 이러한 위상각을 180도 이하의 다양한 각도로 형성하는 것으로 셋 이상의 출력 포트로 냉매를 배출시키는 것도 가능할 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 있어서, 팽창 리세스(322, 322')가 형성되어 냉매에 대한 팽창 제어가 가능하며, 도 7과 같이 제1 밸브 플레이트(310)에 형성된 통공(311)과 제2 밸브 플레이트(310')에 형성된 통공(311')이 180도의 위상각 차이를 두고 서로 대향하여 배치되어 있는 실시예에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 차량, 보다 바람직하게는 전기차량의 공조장치가 히트펌프 시스템으로 구성되어, 냉방 시에는 밸브바디(100)에 있어서 제1 입력 포트(111)로 냉매가 유입되며, 제1 출력 포트(121)로 배출될 수 있을 것이다.

그리고, 난방 시에는 밸브바디(100)에 있어서 제2 입력 포트(112)로 냉매가 유입되어 제2 출력 포트(122)를 통해 배출될 수 있을 것이다.

이때, 전기차량의 공조 제어기는 입력측 구동부재(400)와 출력측 구동부재(500)에 적절한 전원 또는 전기적 신호를 보내 입구 제어 스텝모터(410)와 출구 제어 스텝모터(510)를 소망하는 각도로 회전시키게 된다.

이에 따라, 상기 입구 제어 스텝모터(410)는 샤프트(230)를 통해 입력 제어 밸브(200)를 회전시키게 된다.

이와 더불어, 제1 밸브 플레이트(310)와 제2 밸브 플레이트(310')가 밸브바디(100)에 회전 불가하게 고정되어 있는 상태에서, 상기 출구 제어 스텝모터(510)는 구동축(700)을 통해 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')를 회전시키게 된다.

이러한 작용을 입력 제어 밸브(200)와 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')의 위치, 즉 회전각도에 따라 구분하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

(1) 입력 : 제1 입력 포트(111) / 출력 : 제1 출력 포트(121)

우선, 도 9 및 도 10과 같이 입력 제어 밸브(200)의 유입구(220)가 좌측에 위치하는 경우, 제1 입력 포트(111)로 유입되는 냉매는 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210) 내에 도달하게 된다.

하지만, 상기 제1 회전 밸브부재(320) 및 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321, 321')와 팽창 리세스(322, 322') 중 어느 것도 제1 밸브 플레이트(310)나 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311, 311')과 중첩되지 않은 상태이다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 제1 입력 포트(111)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 모두 차단되어 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어디로도 배출되지 않는다.

이때, 제1 밸브 플레이트(310) 및 제2 밸브 플레이트(310')에 형성된 통공(311, 311')은 기밀부재(323, 323') 및 탄성체(600)에 의하여 제1 출력 포트(121) 및 제2 출력 포트(122)의 입구를 보다 확실하게 밀폐시키게 된다.

이 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 회전하게 되면 도 11 및 도 12와 같이, 상기 제1 회전 밸브부재(320)의 팽창 리세스(322)가 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)과 미세한 간극을 형성하면서 중첩된다.

이에 반해, 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321')와 팽창 리세스(322') 중 어느 것도 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')과 중첩되지 않은 상태를 그대로 유지하게 된다.

이에 따라, 제1 입력 포트(111)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제2 출력 포트(122)로는 배출되지 않고, 제1 회전 밸브부재(320)의 팽창 리세스(322)와 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311) 사이에서 팽창된 후, 제1 출력 포트(121)로 배출되는 것이다.

이러한 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 더 회전하게 되면 도 13 및 도 14와 같이, 상기 제1 회전 밸브부재(320)의 배출구(321)는 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)에 중첩된다.

그 결과, 제1 입력 포트(111)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제1 출력 포트(121)로 냉매의 팽창 없이 그대로 통과할 수 있게 된다.

(2) 입력 : 제1 입력 포트(111) / 출력 : 제2 출력 포트(122)

다음으로, 상술한 상태로부터 입력 제어 밸브(200)를 추가적으로 제어하지 않아 유입구(220)가 좌측에 계속하여 위치하는 상태에서, 출력 제어 밸브(300)를 추가적으로 제어하여 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')를 도 15 및 도 16과 같이 반시계 방향으로 대략 60도 더 회전시키게 된다.

이에 따라, 상기 제1 회전 밸브부재(320) 및 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321, 321')와 팽창 리세스(322, 322') 중 어느 것도 제1 밸브 플레이트(310)나 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311, 311')과 중첩되지 않은 상태로 된다.

이때, 밸브바디(100)의 제1 입력 포트(111)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 모두 차단되어 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어디로도 배출되지 않는다.

또한, 제1 밸브 플레이트(310) 및 제2 밸브 플레이트(310')에 형성된 통공(311, 311')은 기밀부재(323, 323') 및 탄성체(600)에 의하여 제1 출력 포트(121) 및 제2 출력 포트(122)의 입구를 보다 확실하게 밀폐시키게 된다.

이 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 회전하게 되면 도 17 및 도 18과 같이, 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 팽창 리세스(322')가 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')과 미세한 간극을 형성하면서 중첩된다.

이에 반해, 상기 제1 회전 밸브부재(320)의 배출구(321)와 팽창 리세스(322) 중 어느 것도 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)과 중첩되지 않은 상태를 그대로 유지하게 된다.

이에 따라, 제1 입력 포트(111)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제1 출력 포트(121)로는 배출되지 않고, 제2 회전 밸브부재(320')의 팽창 리세스(322')와 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311') 사이에서 팽창된 후, 제2 출력 포트(122)로 배출되는 것이다.

이러한 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 더 회전하게 되면 도 19 및 도 20과 같이, 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321')는 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')에 중첩된다.

그 결과, 제1 입력 포트(111)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제2 출력 포트(122)로 냉매의 팽창 없이 그대로 통과할 수 있게 된다.

(3) 입력 : 제2 입력 포트(112) / 출력 : 제1 출력 포트(121)

다음으로, 상술한 상태로부터 입력 제어 밸브(200)를 추가적으로 제어하여 입력 제어 밸브(200)의 유입구(220)가 우측에 위치하는 상태로 절환시킴으로써, 도 9 및 도 21과 같이 입력 제어 밸브(200)의 유입구(220)가 우측에 위치하는 경우, 제2 입력 포트(112)로 유입되는 냉매가 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210) 내에 도달하게 된다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 제2 입력 포트(112)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 모두 차단되어 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어디로도 배출되지 않는다.

이 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 회전하게 되면 도 11 및 도 22와 같이, 상기 제1 회전 밸브부재(320)의 팽창 리세스(322)가 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)과 미세한 간극을 형성하면서 중첩된다.

이에 따라, 제2 입력 포트(112)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제2 출력 포트(122)로는 배출되지 않고, 제1 회전 밸브부재(320)의 팽창 리세스(322)와 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311) 사이에서 팽창된 후, 제1 출력 포트(121)로 배출되는 것이다.

이러한 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 더 회전하게 되면 도 13 및 도 23과 같이, 상기 제1 회전 밸브부재(320)의 배출구(321)는 제1 밸브 플레이트(310)의 통공(311)에 중첩된다.

그 결과, 제2 입력 포트(112)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제1 출력 포트(121)로 냉매의 팽창 없이 그대로 통과할 수 있게 된다.

(4) 입력 : 제2 입력 포트(112) / 출력 : 제2 출력 포트(122)

다음으로, 상술한 상태로부터 입력 제어 밸브(200)를 추가적으로 제어하지 않아 유입구(220)가 우측에 계속하여 위치하는 상태에서, 출력 제어 밸브(300)를 추가적으로 제어하여 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')를 도 15 및 도 24과 같이 반시계 방향으로 대략 60도 더 회전시키게 된다.

이때, 밸브바디(100)의 제2 입력 포트(112)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 모두 차단되어 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어디로도 배출되지 않는다.

이 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 회전하게 되면 도 17 및 도 25와 같이, 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 팽창 리세스(322')가 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')과 미세한 간극을 형성하면서 중첩된다.

이에 따라, 제2 입력 포트(112)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제1 출력 포트(121)로는 배출되지 않고, 제2 회전 밸브부재(320')의 팽창 리세스(322')와 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311') 사이에서 팽창된 후, 제2 출력 포트(122)로 배출되는 것이다.

이러한 상태로부터 출력 제어 밸브(300)의 제1 회전 밸브부재(320) 및 제2 회전 밸브부재(320')가 반시계 방향으로 대략 60도 더 회전하게 되면 도 19 및 도 26과 같이, 상기 제2 회전 밸브부재(320')의 배출구(321')는 제2 밸브 플레이트(310')의 통공(311')에 중첩된다.

그 결과, 제2 입력 포트(112)로부터 공간부(210)로 유입된 냉매는 제2 출력 포트(122)로 냉매의 팽창 없이 그대로 통과할 수 있게 된다.

위에서 설명한 바와 같이, 입력 제어 밸브(200)를 제어함으로써 밸브바디(100)의 공간부(210) 내로 유입되는 냉매를 제1 입력 포트(111)와 제2 입력 포트(112) 중 어느 하나로부터 선택할 수 있게 된다.

이뿐 아니라, 출력 제어 밸브(300)를 제어함으로써 공간부(210)로부터 배출되는 냉매를 제1 출력 포트(121)와 제2 출력 포트(122) 중 어느 하나로 선택할 수도 있게 된다.

게다가, 밸브바디(100) 내에서는 냉매를 팽창시키거나 혹은 냉매를 팽창시키지 않고 그대로 통과시키거나, 또는 완전히 차단하는 기능을 복합적으로 수행할 수도 있는 것이다.

특히, 본 발명에 있어서 제1 회전 밸브부재(320)와 제2 회전 밸브부재(320') 사이에 탄성체(600)가 추가로 마련되어 있어, 제1 회전 밸브부재(320)는 제1 밸브 플레이트(310)에 밀착되고, 제2 회전 밸브부재(320')는 제2 밸브 플레이트(310')에 밀착하게 되어, 냉매의 누설 없이 정밀한 냉매 제어가 실시될 수 있다.

이뿐 아니라, 유로를 절환하는 사방밸브와 냉매를 팽창시키는 팽창밸브의 기능을 모두 구비한 콤팩트한 유로 절환 및 유량 제어 밸브를 제공하는 것이 가능해진다.

지금까지는 밸브바디(100)에 있어서 제1 출력 포트(121)의 입구와 제2 출력 포트(122)의 입구가 서로 마주보도록 출력 포트가 형성된 예를 설명하였지만, 만약 도 27과 같이 제1 출력 포트(121)의 입구와 제2 출력 포트(122)의 입구가 서로 나란하게 상측에 함께 마련되는 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 27에는 밸브바디(100)의 상부 좌측에 제1 출력 포트(121)가 형성되고 상부 우측에 제2 출력 포트(122)가 형성된 것을 예시하였다.

이 실시예에 있어서는 입력 제어 밸브(200)의 공간부(210)로 들어온 냉매는 오직 제1 출력 포트(121)나 제2 출력 포트(122)를 향하여 상방향으로만 배출되기 때문에, 도 27 및 도 28과 같이 상기 입력 제어 밸브(200)에 있어서 바닥면에 별도의 구멍을 형성할 필요는 없다.

이 실시예에 따르면, 구동축(700)은 상측으로부터 순차적으로 밸브바디(100)에 일체로 형성되는 밸브 플레이트(310), 회전 밸브부재(320), 그리고 탄성체(600)를 관통하여 그 하단이 별도의 지지 구조물(601)에 지지될 수 있을 것이다.

이 실시예에 있어서는 도 29와 같이 오직 하나의 회전 밸브부재(320)만으로 제1 출력 포트(121)의 입구와 제2 출력 포트(122)의 입구에 대한 개폐를 제어할 수 있게 된다.

물론, 이 실시예에 있어서는 도 29와 같이 하나의 밸브 플레이트(310)에 180도의 위상각 차이를 두고 2개의 통공(311, 311')이 형성될 것이며, 하나의 통공(311)은 제1 출력 포트(121)의 입구에 대응하고, 다른 하나의 통공(311')은 제2 출력 포트(122)의 입구에 대응하는 것이다.

이에 따라, 오직 하나의 밸브 플레이트(310)와 회전 밸브부재(320)로 냉매의 배출이 제1 출력 포트(121) 또는 제2 출력 포트(122)로 절환될 수 있게 된다.

이때, 탄성체(600)는 도 27과 같이 하단이 별도의 지지 구조물(601)에 탄성 지지되어, 그 상단이 상기 회전 밸브부재(320)를 밸브 플레이트(310)에 밀착시키도록 하는 것이 가능할 것이다.

그 결과, 회전 밸브부재(320)가 밸브 플레이트(310)로부터 대략 60도씩 반시계방향으로 회전할 때 마다, 제1 출력 포트(121) 및 제2 출력 포트(122)의 폐쇄→제1 출력 포트(121)의 냉매 팽창 및 제2 출력 포트(122)의 폐쇄→제1 출력 포트(121)의 완전 개방 및 제2 출력 포트(122)의 폐쇄→제1 출력 포트(121) 및 제2 출력 포트(122)의 폐쇄→제1 출력 포트(121)의 폐쇄 및 제2 출력 포트(122)의 냉매 팽창→제1 출력 포트(121)의 폐쇄 및 제2 출력 포트(122)의 완전 개방을 순차적으로 실시할 수 있게 된다.

이 실시예의 동작에 대한 설명은 앞서 설명한 실시예의 동작과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브는 차량용 특히 전기 차량용 공조기에 적용 가능한 히트펌프의 구성을 단순화 하여 생산 단가를 낮추면서도 공조기의 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 제품의 소형화 및 경량화에 기여하여 생산성 및 제품 경쟁력을 극대화 시킬 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

100 : 밸브바디 111 : 제1 입력 포트
112 : 제2 입력 포트 121 : 제1 출력 포트
122 : 제2 출력 포트 130 : 하부 몸체
140 : 상부 몸체 150 : 중간 몸체
200 : 입력 제어 밸브 210 : 공간부
220 : 유입구 230 : 샤프트
240 : 구멍 300 : 출력 제어 밸브
310 : 밸브 플레이트 311 : 통공
320 : 회전 밸브부재 321 : 배출구
322 : 팽창 리세스 323 : 기밀부재
400 : 입력측 구동부재 410 : 입구 제어 스텝모터
420 : 변속기어 500 : 출력측 구동부재
510 : 출구 제어 스텝모터 520 : 변속기어
600 : 탄성체 601 : 지지 구조물
700 : 구동축

Claims

블록 형상으로 이루어져, 냉매가 유입되는 제1 입력 포트 및 제2 입력 포트와, 냉매가 배출되되 서로 마주보도록 형성되는 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트와, 상기 입력 포트들과 상기 출력 포트들을 연통시키는 유로가 내부에 형성된 밸브바디와;
상기 밸브바디의 유로 내에 마련되되, 내부에 공간부가 형성되며 반경방향으로 유입구가 관통 형성되어, 회전에 따라 상기 유입구의 위치를 변화시켜 상기 밸브바디의 제1 입력 포트 또는 제2 입력 포트와 상기 공간부를 선택적으로 연통시키는 입력 제어 밸브와;
원판 형상으로 이루어져 상기 입력 제어 밸브의 공간부 내에 마련되되, 축방향으로 배출구가 관통 형성된 회전 밸브부재를 포함하여, 회전에 따라 상기 배출구의 위치를 변화시켜 상기 공간부와 상기 밸브바디의 제1 출력 포트 또는 제2 출력 포트를 선택적으로 연통시키는 출력 제어 밸브와;
상기 입력 제어 밸브에 회전력을 전달하는 입력측 구동부재와;
상기 출력 제어 밸브에 회전력을 전달하되 상기 입력측 구동부재와 대향 배치되는 출력측 구동부재를 포함하되;
상기 입력 제어 밸브의 하측에는 바닥면이 형성되며, 상기 바닥면의 중앙에는 회전력을 전달 받기 위한 샤프트가 일체로 연장 형성되고, 상기 바닥면에는 방사상에 다수의 구멍이 형성되어 상기 공간부로부터 하방향으로 냉매의 흐름이 차단되지 않는 것을 특징으로 하는 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브.
제1항에 있어서,
상기 출력 제어 밸브는,
상기 밸브바디에 회전 불가하게 고정되며, 원주방향을 따라 연장된 통공이 형성되어 상기 공간부와 상기 출력 포트 사이에 위치하는 밸브 플레이트와;
중심이 잘린 부채꼴 형상의 배출구와, 상기 배출구와 연결되도록 외주 측에 위치하여 소정의 반경방향 폭을 가지고 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스가 형성되어, 상기 밸브 플레이트에 적층되도록 위치하여 상기 출력측 구동부재로부터 회전력을 전달 받아 회전하는 회전 밸브부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브.
제2항에 있어서,
상기 팽창 리세스는, 하나의 배출구 양측에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브.
제3항에 있어서,
상기 회전 밸브부재는 상기 밸브 플레이트에 밀착되도록 탄성체에 의해 탄력적으로 가압되는 것을 특징으로 하는 유로 절환 및 유량 제어 일체화 밸브.
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