KR19990080067A - 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스텝(step) 모터를 이용한 유량 조절 밸브에 관한 것으로, 양측에 유입구 및 배출구가 형성되고 내부에 유입구 및 배출구와 통하는 안내 공간이 형성된 상부 하우징과, 상기 상부 하우징의 수납 공간에 승하강 가능하도록 결합되어 배출구의 개방 정도를 조절하는 스풀과, 상기 안내 공간의 상부에 수납되어 스풀과 함께 승하강되면서 액냉매를 하측으로 통과시키는 스풀 가이드와, 상기 스풀 가이드를 일방향으로 탄력지지하는 탄지수단과, 상기 스풀을 승하강시키는 구동수단과, 상기 상부 하우징의 하면에 고정되어 구동수단을 감싸는 하부 하우징을 포함하여 구성한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 열팽창액 및 격막 등의 사용을 배제함과 아울러 비례 제어를 가능하게 하여 유량 조절 성능을 보다 향상시키고, 내구성의 향상에 크게 기여하도록 한다.

Description

스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브

본 발명은 냉동 사이클에 적용되는 유량 조절 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스텝 모터(step motor)를 이용하여 비례 제어를 가능하게 함으로써 유량 조절 성능을 보다 향상시키고, 내구성의 향상에 크게 기여할 수 있게 한 유량 조절 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 냉동 사이클은 기본적으로 증발기(evaporator), 압축기(compressor), 응축기(condenser) 및 팽창 밸브(expansion valve) 등으로 구성되어 냉매의 증발, 압축, 응축 및 팽창 작용을 거치면서 주변의 온도를 낮추는 기능을 수행한다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 증발기 내부의 액화 냉매는 증발함으로써 기화하게 되는 바, 이 때 냉매액은 냉각관 주위에 있는 공기로부터 증발에 필요한 증발잠열을 빼앗아 그 자신이 계속 증발해 간다. 열을 빼앗긴 공기는 냉각되어 온도가 내려가고, 그 공기는 자연 대류 또는 송풍팬에 의해 고내의 내부를 저온으로 유지한다. 상기 증발기 내부에는 팽창 밸브로부터 공급된 냉매액과 증발한 냉매 증기가 공존하고 있으며, 액체에서 증기로의 변화가 진행되고, 이 상태 변화를 하는 동안은 증발 압력과 증발 온도 사이에 일정한 관계가 성립한다.

상기한 증발기에서 기화한 냉매 증기는 압축기에 흡입된다. 이 작용은 증발기 내부의 냉매 압력을 낮게 유지함으로써 낮은 온도의 상태 하에서도 액냉매가 왕성하게 증발을 계속할 수 있도록 하기 위함이다. 그리고, 압축기에 흡입된 냉매 증기는 실린더 내부에서 피스톤에 의해 압축되고, 압력이 높아짐으로써 상온의 냉각수나 냉각 공기로 냉각시켜도 용이하게 액화될 수 있는 상태가 된다.

이 후, 압축기를 나온 압축 가스는 응축기에 의해 냉각되어 응축 액화시키게 된다. 이와 같은 응축 작용의 경우도 증발의 경우와 마찬가지로 냉매가 증기와 액이 공존하고 있는 상태이며, 기체에서 액체로 변하는 동안, 응축 압력과 응축 온도 사이에 일정한 관계가 성립한다.

상기 응축기 의해 액화된 냉매를 증발기에 보내기 전에 미리 증발하기 쉬운 상태까지 압력을 낮추는 작용을 팽창이라고 하며, 그 팽창 작용을 하는 팽창 밸브는 감압 작용을 하는 동시에 냉매액의 유량 제어를 수행한다. 즉, 증발기 내부에서 증발하는 냉매량은 소정의 증발 온도(증발 압력)하에서 고내에서 제거하여야 할 열량에 따라 결정하게 되는데, 이것을 정확하게 파악하여 과부족이 없도록 필요한 냉매량을 증발기에 공급하고 제어하는 것은 매우 중요한 사항이다.

다시 정리하면, 팽창 밸브는 고온 고압의 액냉매를 교축 작용에 의하여 저온 저압의 상태로 단열 팽창시키고, 동시에 증발기의 부하에 따라 적정한 냉매 공급량을 유지하도록 하는 유량 조절 밸브의 역할을 하는 것이다.

상기 팽창 밸브는 조작 방식 및 구조에 따라서 여러 가지 형태의 것이 알려지고 있으며, 최근 들어, 구동력이 크고, 미세 구동이 가능하며, 제조 비용을 절감시킨 열공압 방식 유량 조절 밸브가 알려지고 있는 바, 그 전형적인 실시 형태를 첨부 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 소정의 형상을 갖는 캡(cap)(1)과, 양측에 팽창액 주입구(2)가 형성된 세라믹 재질의 발열체 밑판(3)과, 중간부에 Ta-Al 발열전극(4)이 구비되어 발열체 밑판(3)의 상면에 부착 고정되는 Al 전극(5)과, 상기 Al 전극(5)의 상면 외주연부에 스페이서(spacer)(6)를 개재하여 고정되는 예를 들어, Cu 재질로 형성된 격막(7)과, 상기 Al 전극(5)의 상면과 스페이서(6)의 하면 사이 및 스페이서(6)의 상면과 격막(7)의 하면 사이에 각각 개재되어 접착 강도를 향상시키는 접착층(필러;filler'라고도 함)(8)(9)과, 상기 Al 전극(5)과 격막(7)의 사이에 형성된 공간에 충진되는 열팽창액(10)과, 상기 발열체 밑판(3)의 하면에 고정되어 팽창액 주입구(2)를 폐쇄시키는 봉합용 밑판(11)으로 구성되어 있다.

도면중 미설명 부호 12는 전원선을 보인 것이다.

상기 캡(1)은 내부에 액냉매가 통과하는 소정의 공간부(1a)가 형성되어 있고, 상부의 양측에 액냉매의 유입을 위한 유입구(1b) 및 배출을 위한 배출구(1c)가 공간부(1a)가 통하도록 형성되어 있다.

상기와 같은 열공압 방식 유량 조절 밸브를 구성함에 있어서는, 먼저 발열체 밑판(3)의 상면에 Ta-Al 발열전극(4)이 구비된 Al 전극(5)을 고정하고, 그 Al 전극(5)의 상면에 하부 접합층(8), 스페이서(6), 상부 접합층(9) 및 격막(7)을 순차적으로 접합 고정하여, Al 전극(5)과 스페이서(6), 그리고 격막(7)의 내부에 소정의 공간이 형성되도록 한다.

이 후, 상기 발열체 밑판(3)의 하측으로부터 팽창액 주입구(2)를 통해 열팽창액(10)을 주입하고, 상기 발열체 밑판(3)의 하면에 봉합용 밑판(11)을 부착 고정하여 팽창액 주입구(2)를 밀봉시킨 다음, 그 봉합용 밑판(11)을 캡(1)의 저면에 부착 고정하고, Al 전극(5)의 전원선(12)을 캡(1)의 외부로 인출시킨다.

이 때, 상기 격막(7)의 중심부가 캡(1)에 형성된 배출구(1c)의 직하부에 위치하도록 한다.

상기와 같은 종래의 기술에 의한 유량 조절 밸브에 있어서는, 캡(1)의 유입구(1b)를 통해 액냉매 유입되어, 그 내부에 형성된 공간부(1a)를 통과한 후, 배출구(1c)를 통해 증발기 측으로 배출되는 바, 액냉매의 유량을 조절 필요가 있을 경우에는 캡(1)의 외부로 인출된 전원선(12)을 통해 Al 전극(5)으로 전원을 인가하면, 상기 Al 전극(5)의 Ta-Al 발열전극(4)이 열을 발산하게 되며, 따라서 Al 전극(5)과, 스페이서(6) 및 격막(7)의 내측에 형성된 소정의 공간에 충진되어 있는 열팽창액(10)이 팽창하게 되며, 그 열팽창액(10)의 열팽창 작용에 의해 도 2에 도시한 바와 같이, 격막(7)의 중간부가 캡(1)의 배출구(1c)를 향하여 부풀어오르게 되고, 이에 따라 배출구(1c)로 배출되는 액냉매의 양을 규제하여 유체의 전체적인 양을 조절하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 열공압 방식 유량 조절 밸브에 있어서는, Ta-Al 발열전극(4)에 열을 가하여 열팽창액(10)을 팽창시켜 유량을 조절하는 방법으로써, 비례 제어가 불가능하여 성능의 향상에 한계가 있을 뿐만 아니라, 열팽창액(10)의 사용에 따른 여러 가지 개선의 점이 있는 것이었다.

즉, 열팽창액(10)의 누설을 완벽하게 방지하기 위한 실링(sealing)이 용이하지 못하며, 상기 열팽창액(10)의 반복되는 팽창 및 수축에 따른 격막(7)의 내구성이 양호하지 못하여, 유량 조절 밸브의 동작에 따른 신뢰도를 저하시키고, 전체적인 수명 단축 요인으로 작용하는 단점이 있었다.

본 발명의 주 목적은 스텝 모터를 이용하여 비례 제어를 가능하게 함으로써 유량 조절 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한 유량 조절 밸브를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열팽창액 및 격막 등의 사용을 배제하여 내구성을 보다 향상시킬 수 있도록 한 유량 조절 밸브를 제공하려는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 유량 조절 밸브의 구성 및 작용을 보인 것으로,

도 1은 열팽창액이 팽창하지 않은 상태를 보인 단면도.

도 2는 열팽창액이 팽창하여 격막이 부풀어오른 상태를 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브의 구성을 보인 사시도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 구성 및 작용을 설명하기 위한 것으로,

도 4는 밸브의 최대 개방 상태를 도시한 부분 단면도.

도 5는 밸브의 최대 닫힘 상태를 도시한 부분 단면도.

도 6은 도 4의 A - A선 단면도.

도 7은 도 4의 B - B선 단면도.

도 8은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브를 구성하는 캠 위치 감지수단을 설명하기 위한 브래키트의 좌측면도.

도 9 및 도 10은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브를 구성하는 스풀 가이드의 실시예를 보인 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 ; 상부 하우징 21a ; 유입구

21b ; 배출구 21c ; 안내 공간

22 ; 스풀 23 ; 스풀 가이드

23a ; 액냉매 통과홈 24 ; 하부 하우징

24a ; 수납부 25 ; 압축 코일스프링

26 ; 고정 볼트 27 ; 기밀유지부재

30 ; 브래키트 31 ; 스텝 모터

31a ; 회전축 32 ; 지지축

41 ; 제 1 기어 42 ; 제 2 기어

43 ; 캠 원판 43a ; 단경부

43b ; 장경부 50 ; 감지 스위치

51 ; 감지편 52 ; 돌출편

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 양측에 유입구 및 배출구가 형성되고 내부에 유입구 및 배출구와 통하는 안내 공간이 형성된 상부 하우징과, 상기 상부 하우징의 안내 공간에 승하강 가능하도록 결합되어 배출구의 개방 정도를 조절하는 스풀과, 상기 안내 공간의 상부에 수납되어 스풀과 함께 승하강되면서 액냉매를 하측으로 통과시키는 스풀 가이드와, 상기 스풀 가이드를 일방향으로 탄력지지하는 탄지수단과, 상기 스풀을 승하강시키는 구동수단과, 상기 상부 하우징의 하면에 고정되어 구동수단을 감싸는 하부 하우징을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브가 제공된다.

상기 스풀 가이드의 일실시예에 의하면, 외주연부에 수개의 액냉매 통과홈이 외측으로 개방된 형태로 형성한다.

상기 스풀 가이드의 다른 실시예에 의하면, 중심에 대하여 소정의 간격이 유지된 형태로 상,하로 관통하는 수개의 액냉매 통과공을 방사상으로 형성한다.

상기 상부 하우징의 유입구와 안내 공간을 동일선상에 형성하며, 상기 배출구가 안내 공간에 직각을 이루며 형성하고, 상기 유입구 및 배출구의 내측단부에 그 유입구와 배출구보다 작은 내경을 갖는 유입공 및 배출공을 안내 공간과 서로 통하도록 형성한다.

상기 상부 하우징과 하부 하우징의 사이에 기밀 유지를 위한 오 링(0 ring) 등의 기밀유지부재를 개재한다.

상기 구동수단의 일실시예에 의하면, 스텝 모터와, 그 스텝 모터의 회전력으로 회전되면서 스풀을 승하강시키는 캠 부재를 포함하여 구성한다.

상기 구동수단의 다른 실시예에 의하면, 상부 하우징의 하면에 고정되는 브래키트와, 상기 브래키트의 소정 부위에 고정되는 스텝 모터와, 상기 스텝 모터에 직결되는 제 1 기어와, 상기 브래키트의 타측에 회전 가능하도록 지지되며 제 1 기어에 의해 회전되는 제 2 기어와, 반경이 작은 단경부와 반경이 큰 장경부가 구비되고 제 2 기어에 일체로 형성되어 스풀을 연동시키는 캠 원판과, 상기 캠 원판의 위치를 감지하는 캠 위치 감지수단을 포함하여 구성한다.

상기 캠 원판의 외주면과, 그 외주면에 접촉되는 스풀의 하면 중, 적어도 어느 한 면 이상은 서로의 마찰 계수를 감소시키기 위하여 MoS₂코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 캠 위치 감지수단은 브래키트의 소정 부위에 고정되는 감지 스위치와, 상기 캠 원판의 하면 소정 부위에 하측을 향하여 형성되어 제 2 기어의 회전으로 감지 스위치를 작동시키는 돌출편을 포함하여 구성한다.

이하, 본 발명의 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브를 첨부 도면에 도시한 실시예에 따라서 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브의 구성을 보인 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 구성 및 작용을 설명하기 위한 단면도이며, 도 6은 도 4의 A - A선 단면도이고, 도 7은 도 4의 B - B선 단면도이며, 도 8은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브를 구성하는 캠 위치 감지수단을 설명하기 위한 브래키트의 좌측면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 유량 조절 밸브는, 양측에 유입구(21a) 및 배출구(21b)가 형성되고 내부에 유입구(21a) 및 배출구(21b)와 통하는 안내 공간(21c)이 형성된 상부 하우징(21)과, 상기 상부 하우징(21)의 안내 공간(21c)에 승하강 가능하도록 결합되어 배출구(21b)의 개방 정도를 조절하는 스풀(spool)(22)과, 상기 안내 공간(21c)의 상부에 수납되어 스풀(22)과 함께 승하강되면서 액냉매를 하측으로 통과시키는 스풀 가이드(spool guide)(23)와, 그 스풀 가이드(23)의 상부에 수납되어 스풀 가이드(23)를 탄성적으로 지지하는 탄지수단과, 상기 스풀(22)을 승하강시키기 위하여 스텝 모터(31)가 구비된 구동수단과, 상기 상부 하우징(21)의 하면에 고정되어 구동수단을 감싸는 하부 하우징(24)을 포함하여 구성한다.

상기 상부 하우징(21)은 유입구(21a)와 안내 공간(21c)이 동일선상에 형성되어 있고, 상기 배출구(21b)는 안내 공간(21c)에 직각을 이루며 형성되어 있으며, 상기 유입구(21a) 및 배출구(21b)의 내측단부에는 유입공(21a') 및 배출공(21b')이 안내 공간(21c)과 서로 통하도록 형성되어 있다.

상기 스풀 가이드(23)는 도 9에 도시한 바와 같이, 외주연부에 수개의 액냉매 통과홈(23a)이 형성되어 있다. 상기 액냉매 통과홈(23a)은 일정한 간격으로 방사상으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 스풀 가이드(23)의 형상은 도면에 도시한 실시예에 한정하는 것은 아니고 도 10에 도시한 바와 같이, 스풀 가이드(23')의 중간부에 수개의 액냉매 통과공(23'a)을 역시 일정한 간격으로 방사상으로 형성하여도 무방하다.

그리고, 상기 탄지수단은 압축 코일스프링(25)을 사용하는 것이 바람직하며, 그 압축 코일스프링(25)의 상단부는 안내 공간(21c)에 형성된 단턱부(21d)에 지지되고 하단부는 스풀 가이드(23)의 상면 주연부에 지지되어 스풀 가이드(23)을 탄력적으로 지지하도록 되어 있다.

따라서, 스풀(22)이 하강하여 유입구(21a)로 많은 양의 액냉매가 유입되면, 액냉매의 유압에 의해 스풀 가이드(23)를 하강시켜, 많은 양의 액냉매가 배출공(21b') 및 배출구(21b)를 통해 배출된다.

또한, 상기 상부 하우징(21)의 일측에는 스텝 모터(31)를 수납하기 위한 수납부(21e)가 형성되어 있다.

한편, 상기 구동수단은 동력 발생수단인 스텝 모터(step motor)와, 그 스텝 모터의 회전력으로 회전되면서 스풀(22)을 승하강시키는 캠(cam) 부재를 포함하고 있다.

상기 스텝 모터 및 캠부재를 포함하는 구동수단의 실시예를 보다 상세하게 설명하면, 상부 하우징(21)의 하면에 고정 볼트 등의 통상적인 고정수단으로 고정되는 브래키트(30)와, 상기 브래키트(30)의 상면 일측에 고정 볼트 등의 통상적인 고정수단으로 고정되고 브래키트(30)를 관통하여 하측으로 돌출되는 회전축(31a)이 구비된 스텝 모터(31)와, 상기 스텝 모터(31)의 회전축(31a)에 고정되는 제 1 기어(41)와, 상기 브래키트(30)의 소정 부위에 고정된 지지축(32)에 회전가능하도록 결합되는 제 2 기어(42)와, 상기 제 2 기어(42)에 일체로 형성되고 외주면에 스풀(22)의 하면이 접촉되는 캠 원판(43)과, 상기 캠 원판(43)의 회전 동작을 감지하여 스텝 모터(31)를 제어하는 캠 위치 감지수단으로 구성한다.

상기 제 1 기어(41)는 워엄(worm)으로 형성하고, 제 2 기어(42)는 워엄 휠(worm wheel)로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제 2 기어(42)에 일체로 형성되는 캠 원판(43)에는 반경이 가장 작은 단경부(43a)와, 반경이 가장 큰 장경부(43b)가 형성되어 있으며, 상기 캠 원판(43)의 외주면에 접촉되는 스풀(22)이 반경 차이로 인하여 승하강 동작이 가능하도록 되어 있다.

상기 캠 원판(43)의 외주면과, 그 외주면에 접촉되는 스풀(22)의 하면 중, 적어도 어느 한 면 이상은 서로의 마찰 계수를 감소시키기 위하여 MoS₂코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 스텝 모터(31)는 스테핑 모터 또는 펄스 모터라고도 하며, 회전축(31a)이 스텝상으로 회전하는 특성을 갖는다. 예를 들면, 1회전 200펄스의 스텝 모터(31)는 구동 회로에 1개의 펄스를 부여하면, 기본적으로 1스텝, 즉 1.8도(360/200)만큼 회전축(31a)이 회전하게 된다. 따라서, 스텝 모터(31)는 부여하는 펄스수의 조정에 따라 회전축(31a)의 회전각을 제어할 수 있다. 즉, 오픈 루트의 위치 결정 제어가 가능한 셈이다. 또한, 펄스 주파수(디지털 신호)에 의해 회전 속도가 제어되며, 구동회로도 디지털적으로 동작하므로, 마이콤과 결합하기 쉽다는 특징이 있다.

상기 캠 위치 감지수단은 브래키트(30)의 소정 부위에 고정 볼트 등의 통상적인 고정수단으로 고정되는 감지 스위치(switch)(50)와, 상기 캠 원판(43)의 하면 소정 부위에 하측을 향하여 형성되어 제 2 기어(42)의 회전으로 감지 스위치(50)를 작동시키는 돌출편(52)을 포함하고 있다.

상기 감지 스위치(50)는 돌출편(52)에 접촉되는 감지편(51)이 구비되어 있다.

상기 감지 스위치(50)는 스풀(22)이 완전하게 열렸을 경우 캠 원판(43)의 위치를 감지하는 역할, 즉 캠 원판(43)의 초기 시작 기준점을 확인하는 역할을 하는 것으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 스풀(22)이 완전하게 하강되어 밸브가 완전하게 개방되면, 캠 원판(43)의 돌출편(52)이 감지 스위치(50)의 감지편(51)에 접촉됨에 따라 스텝 모터(31)의 구동이 정지된다.

상기와 같이, 스풀(22)이 완전히 하강하여 돌출편(52)이 감지 스위치(50)의 감지편(51)에 접촉된 상태를 기준으로 하여 스텝 모터(31)의 스텝량에 따라 회전축(31a)을 회전시킴으로써 캠 원판(43)을 소정 각도만큼 회전시키게 된다.

상기와 같이, 캠 원판(43)이 소정 각도만큼 회전된 상태에서 유량 조절 작용을 다시 수행하는 경우에는 캠 원판(43)의 돌출편(52)이 감지 스위치(50)의 감지편(51)에 접촉되도록 캠 원판(43)을 역회전시킨 다음, 다시 원하는 각도만큼 펄스를 발생시켜 회전축(31a)을 소정량으로 회전시키게 된다.

상기 구동수단은 본 발명에 도시한 실시예에 한정하는 것은 아니며, 스텝 모터(31)와, 제 2 기어(42)의 사이에 기어열(gear train)을 추가하여, 스텝 모터(31)의 회전력을 기어열을 통해 제 2 기어(42)로 전달되도록 하는 등, 스텝 모터(31)의 동력을 이용하여 스풀(22)를 효과적으로 승하강시키는 구성이라면 어떠하여도 무방하다.

한편, 상기 상부 하우징(21)에 하부 하우징(24)을 고정함에 있어서는, 도면에 도시한 바와 같이, 수개의 고정 볼트(26)를 이용하여 고정하는 것이 바람직하다. 그러나, 꼭 이에 한정하지는 않으며 다른 고정수단을 적용하여도 좋다.

상기와 같은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브에 의하면, 하부 하우징(24)의 상면 내측연부에 수납부(24a)를 형성하고, 그 수납부(24a)에 기밀유지부재(27)를 개재하여 상,하부 하우징(21)(24)을 수개의 고정 볼트(26)로 고정함으로써 상부 하우징(21)의 안내 공간(21c)을 통해 하부 하우징(24)으로 유입이 예상되는 액냉매가 상,하부 하우징(21)(24)의 외부로 누설되지 못하도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상세하게 도시하지 않았으나, 상기 브래키트(30)의 소정 부위를 절곡하여, 그 절곡 부위에 스텝 모터(31)의 회전축(31a)을 지지하기 위한 샤프트 가이드를 고정함으로써 회전축(31a)의 회전 동작을 보다 원활하게 할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 유량 조절 밸브의 작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 유량 조절 밸브가 최대로 개방된 상태를 보인 것으로, 이 때에는 캠 원판(43)의 반경이 가장 작은 단경부(43a)에 스풀(22)의 하면이 접촉되어 있으며, 이에 따라서 스풀(22)이 상부 하우징(21)의 안내 공간(21c)을 따라 하강하여 상부 하우징(21)의 배출공(21b')으로부터 벗어나 있으므로 액냉매의 흐름을 방해하지 않는다.

상기와 같이, 스풀(22)의 하강 동작에 의해 유입구(21a)를 통해 유입공(21a')으로 유입된 액냉매는 스풀 가이드(23)의 외주연부에 형성된 액냉매 통과공(23a)을 지나 하강한 후, 이미 개방되어 있는 배출공(21b')을 통해 상부 하우징(21)의 외부로 배출되는 것이다.

이 때, 상기 스풀(22)은 압축 코일스프링(25)의 복원력과, 액냉매의 압력에 의해 하방향으로 힘을 받고 있으므로 임의로 상승되는 경우는 없다.

이와 같은 상태에서 액냉매량을 감소시킬 경우에는 스텝 모터(31)에 전원을 인가하면, 스텝 모터(31)의 스텝량에 따라 회전축(31a)이 회전하게 되는 바, 그 회전축(31a)의 동력이 제 1 기어(41) 및 제 2 기어(42)로 전달되며, 상기 제 2 기어(42)가 소정의 각도만큼 회전됨에 따라 그 제 2 기어(42)에 일체로 형성된 캠 원판(43)도 일체로 회전하게 된다.

따라서, 상기 캠 원판(43)의 외주면에 지지된 스풀(22)은 압축 코일스프링(25)의 탄성력 및 액냉매의 압력을 이기며 상승하여, 상부 하우징(21)의 배출공(21b')을 점차로 폐쇄시키게 되므로 전체적인 액냉매량을 감소시키게 되는 것이다.

도 5는 캠 원판(43)이 초기 시작점에 대하여 대략 180°정도 회전하여 캠 원판(43)의 장경부(43b)에 스풀(22)이 접촉된 상태로써, 상기 스풀(22)이 상부 하우징(21)의 안내 공간(21c)을 따라 상승하여 배출구(21b)의 배출공(21b')을 완전하게 폐쇄시킨 상태를 보인 것이다.

한편, 캠 원판(43)이 도 4에 도시한 초기 시작점으로부터 소정 각도만큼 회전된 상태에서 액냉매의 유량 조절 작용을 다시 수행하고자 하는 경우에는 스텝 모터(31)에 역방향 신호를 인가하여, 제 2 기어(42)를 역방향으로 회전시키도록 하고, 상기 캠 원판(43)의 돌출편(52)이 감지 스위치(50)의 감지편(51)에 접촉되는 순간, 스텝 모터(31)의 구동을 정지시킨다.

이 후, 스텝 모터(31)에 원하는 각도 만큼 펄스를 발생시켜 회전축(31a)을 소정량만큼 회전시킴으로써 캠 원판(43)의 회전 각도를 조절할 수 있으며, 따라서 액냉매량의 조절이 가능하게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 유량 조절 밸브는 상세한 설명에 설명되고 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 청구항 및 그 종속항의 창작적 개념의 정신으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가해질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 유량 조절 밸브는, 양측에 유입구 및 배출구가 형성되고 내부에 유입구 및 배출구와 통하는 안내 공간이 형성된 상부 하우징과, 상기 상부 하우징의 안내 공간에 승하강 가능하도록 결합되어 배출구의 개방 정도를 조절하는 스풀과, 상기 안내 공간의 상부에 수납되어 스풀과 함께 승하강되면서 액냉매를 하측으로 통과시키는 스풀 가이드와, 상기 스풀 가이드를 일방향으로 탄력지지하는 탄지수단과, 상기 스풀을 승하강시키는 구동수단과, 상기 상부 하우징의 하면에 고정되어 구동수단을 감싸는 하부 하우징을 포함하여 구성함으로써 열팽창액 및 격막 등의 사용을 배제함과 아울러 비례 제어를 가능하게 하여 유량 조절 성능을 보다 향상시키는 이점이 있으며, 또한 내구성의 향상에 크게 기여하는 등의 효과가 있다.

Claims (9)

1. 양측에 유입구 및 배출구가 형성되고 내부에 유입구 및 배출구와 통하는 안내 공간이 형성된 상부 하우징과,

   상기 상부 하우징의 안내 공간에 승하강 가능하도록 결합되어 배출구의 개방 정도를 조절하는 스풀과,

   상기 안내 공간의 상부에 수납되어 스풀과 함께 승하강되면서 액냉매를 하측으로 통과시키는 스풀 가이드와,

   상기 스풀 가이드를 일방향으로 탄력지지하는 탄지수단과,

   상기 스풀을 승하강시키는 구동수단과,

   상기 상부 하우징의 하면에 고정되어 구동수단을 감싸는 하부 하우징을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스풀 가이드는 외주연부에 수개의 액냉매 통과홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스풀 가이드는 중간부에 수개의 액냉매 통과공이 형성된 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 하우징의 유입구와 안내 공간이 동일선상에 형성되며, 상기 배출구가 안내 공간에 직각을 이루며 형성되고, 상기 유입구 및 배출구의 내측단부에 그 유입구와 배출구보다 작은 내경을 갖는 유입공 및 배출공이 안내 공간과 서로 통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 하우징과 하부 하우징의 사이에 기밀 유지를 위한 기밀유지부재가 개재된 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 구동수단은 스텝 모터와, 그 스텝 모터의 회전력으로 회전되면서 스풀을 승하강시키는 캠 부재를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 구동수단은 상부 하우징의 하면에 고정되는 브래키트와, 상기 브래키트의 소정 부위에 고정되는 스텝 모터와, 상기 스텝 모터에 직결되는 제 1 기어와, 상기 브래키트의 타측에 회전 가능하도록 지지되며 제 1 기어에 의해 회전되는 제 2 기어와, 반경이 작은 단경부와 반경이 큰 장경부가 구비되고 제 2 기어에 일체로 형성되어 스풀을 연동시키는 캠 원판과, 상기 캠 원판의 위치를 감지하는 캠 위치 감지수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 캠 원판의 외주면과, 그 외주면에 접촉되는 스풀의 하면 중, 적어도 어느 한 면 이상은 서로의 마찰 계수를 감소시키기 위하여 MoS₂코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 캠 위치 감지수단은 브래키트의 소정 부위에 고정되는 감지 스위치와, 상기 캠 원판의 하면 소정 부위에 하측을 향하여 형성되어 제 2 기어의 회전으로 감지 스위치를 작동시키는 돌출편을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 스텝 모터를 이용한 유량 조절 밸브.