KR19990083304A - 전자밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자밸브에 관한 것으로서, 밸브실(16)내에 밸브본체(27)를 설치하고, 상기 밸브본체(27)와 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15) 사이에는 제 1 및 제 2 코일 스프링(28, 29)을 개재시키고, 솔레노이드(17)에 양전압을 인가하면 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)측으로 이동하고, 이 때, 전압의 상승시간이 약 5초가 되도록 하면 밸브본체(27)는 코일스프링(28, 29)의 힘에 서서히 저항하면서 이동하기 때문에 밸브본체(27)와 제 1 흡인자(14)의 충돌음이 작아지고, 또 솔레노이드(17)에 음전압을 인가하면 밸브본체(27)는 제 2 흡인자(15)측으로 이동하고, 이 때도 약 5초로 전압을 상승시키는 것에 의해 밸브본체(27)는 코일 스프링(28, 29)의 힘에 서서히 저항하면서 이동하기 때문에 밸브본체(27)와 제 2 흡인자(14)의 충돌음이 작아져 밸브본체가 흡인자에 충돌할 때도 발생하는 음을 매우 작게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자밸브{SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드가 발생하는 자계에 의해 밸브본체를 이동시켜 밸브본체 유로를 개방하거나 차단하는 전자밸브에 관한 것이다.

널리 알려진 바와 같이, 전자밸브는 솔레노이드의 통전시에는 상기 솔레노이드에 발생하는 흡인력에 의해 밸브본체가 부세수단의 가해지는 힘에 저항하여 흡인자측으로 이동하고, 상기 솔레노이드의 비통전시에는 부세수단의 가해지는 힘에 의해 상기 밸브본체가 흡인자와는 반대 방향으로 이동한다. 이것에 의해, 유체의 유로를 개폐하거나 유체의 흐름 방향을 전환하는 구성으로 되어 있다. 이와같은 전자밸브는 예를 들어 냉장고의 냉동사이클에 있어서도 종래부터 냉매의 유로를 개폐하거나 흐름 방향을 전환하기 위해 냉매 유통 파이프의 도중 부위에 설치되어 있다.

상기 전자밸브에 있어서는 소정의 설정 전압을 솔레노이드에 인가하는 것에 의해 밸브 본체는 순식간에 흡인된다. 그때문에, 밸브본체는 힘 좋게 흡인자에 충돌하고, 예를 들면 전자밸브에서 5㎝ 떨어진 장소에서 80∼90dB(A)라는 비교적 큰 충돌음이 발생한다. 특히, 냉장고와 같이 실내에 설치된 장치에 있어서는 밸브본체의 충돌음이 귀에 거슬려 정음화(靜音化)가 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 밸브본체가 흡인자에 충돌할 때 발생하는 음을 매우 작게 할 수 있는 전자밸브를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타내며, 도 2 중, X-X선을 따르는 전자밸브의 종단면도,

도 2는 전자밸브의 정면도,

도 3은 냉장고의 전기적 구성을 기능 블록의 조합으로 도시한 도면,

도 4는 밸브본체의 위치와 스프링힘 및 자력의 관계를 도시한 특성도,

도 5는 솔레노이드에 인가되는 전압의 파형도,

도 6은 전자밸브의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 7은 냉동사이클 구성도,

도 8은 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 도 1 해당도(도 9중, Y-Y선을 따르는 종단면도),

도 9는 도 2 해당도,

도 10은 도 4 해당도,

도 11은 도 6 해당도,

도 12는 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 도 1 해당도(도 13중, Z-Z선을 따르는 단면도), 및

도 13은 도 2 해당도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

9 : 냉매유통파이프(유체유로)

11 : 바이패스용 냉매유통파이프(유체유로)

12, 50, 61 : 전자밸브 13 : 밸브 본체

14 : 제 1 흡인자(吸引子) 15 : 제 2 흡인자

16 : 밸브실 17 : 솔레노이드

22 : 입구 파이프 23 : 제 1 출구 파이프

24 : 제 2 출구 파이프 27 : 밸브본체

28 : 제 1 코일 스프링(부세수단) 29 : 제 2 코일 스프링(부세수단)

32 : 볼용 코일 스프링(부세수단) 34 : 영구자석

35 : 제어장치(제어수단) 42 : 구동회로(전압인가수단)

51 : 출구파이프 62 : 코일 스프링(부세수단)

본 발명의 청구항 1의 전자밸브는 밸브본체와, 상기 밸브본체내에 밸브실을 형성하도록 축방향으로 간격을 두고 설치된 제 1 및 제 2 흡인자와, 상기 밸브실내에 부세수단을 통하여 설치되고, 상기 제 1 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 유체유로를 개방하고, 상기 제 2 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 유체유로를 차단하는 밸브본체와, 상기 부세수단의 가해지는 힘에 저항하여 상기 밸브본체를 이동시키도록 자계를 발생하는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 전압을 인가하는 전압인가수단과, 이 전압인가수단에 의해 상기 솔레노이드에 인가되는 전압의 설정 전압까지의 상승시간을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 솔레노이드에 임의의 전압이 인가되었을 때 상기 제 1 흡인자와 상기 밸브본체 사이에 작용하는 자력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율 보다도 상기 밸브본체에 작용하는 부세력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율쪽이 커지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

밸브본체에 작용하는 부세력은 밸브본체가 제 1 흡인자측에 가까워질수록 커진다. 이에 대해, 밸브본체에 작용하는 자력은 밸브본체가 제 1 흡인자측에 가까워질수록 커지고, 또 솔레노이드의 인가 전압을 올리면 커진다. 그리고, 밸브본체의 이동에 따라 부세력이 변화하는 비율쪽이 자력이 변화하는 비율 보다도 크면 솔레노이드에 임의의 전압을 인가하는 것에 의해 부세력과 자력이 조화되는 밸브본체의 위치를 임의로 변화시킬 수 있다. 구체적으로는 인가전압이 증가하면 자력과 부세력이 조화되는 밸브본체의 위치가 제 1 흡인자측에 가깝다. 따라서, 상기 구성에 의하면 인가전압의 상승시간을 임의로 제어하는 것에 의해 밸브본체가 이동하는 속도를 임의로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 청구항 2의 전자밸브는 밸브본체와, 상기 밸브본체내에 밸브실을 형성하도록 축방향으로 간격을 두고 설치된 제 1 및 제 2 흡인자와, 상기 밸브실내에 부세수단을 통하여 설치되고, 상기 제 1 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 한쪽의 유체 유로를 차단함과 동시에 다른쪽 유체 유로를 개방하고, 상기 제 2 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 한쪽 유체유로를 개방함과 동시에 다른쪽 유체유로를 차단하는 밸브본체와, 상기 부세수단의 가해지는 힘에 저항하여 상기 밸브본체를 이동시키도록 자계를 발생하는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 전압을 인가하는 전압 인가수단과, 이 전압인가수단에 의해 상기 솔레노이드에 인가되는 전압의 설정 전압까지의 상승시간을 제어하는 제어수단을 구비하고, 상기 솔레노이드에 임의의 전압이 인가되었을 때 상기 제 1 흡인자와 상기 밸브본체 사이에 작용하는 자력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율 보다도 상기 밸브본체에 작용하는 부세력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율쪽이 커지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이 경우도, 상기 청구항 1의 발명과 마찬가지로 인가전압의 상승 시간을 임의로 제어하는 것에 의해 밸브본체가 이동하는 속도를 임의로 제어할 수 있다.

또한, 상기 구성의 경우, 부세수단을 밸브본체와 제 1 및 제 2 흡인자 사이에 설치된 제 1 및 제 2 부세수단으로 구성하고, 제 1 및 제 2 흡인자를 통과하는 자기(磁氣) 회로를 형성하는 것에 의해 상기 제 1 흡인자에 상기 밸브본체가 맞닿은 상태를 유지하고, 또 상기 제 2 흡인자에 밸브본체가 맞닿은 상태를 유지하는 영구자석을 구비하도록 구성하면 좋다(청구항 3의 발명).

이와같은 구성에 의하면 제 1 또는 제 2 흡인자에 맞닿은 밸브 본체는 영구자석의 자력에 의해 맞닿은 상태가 유지된다. 그때문에 상기 솔레노이드에는 밸브본체를 이동시킬 때 통전하는 것만으로 완료되어 전력저감화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 구성의 전자밸브에 있어서, 상기 제어수단은 인가전압의 상승시간이 밸브본체가 부세수단의 가해지는 힘에 서서히 저항하여 이동하는 비교적 긴 시간이 되도록 전압 인가수단을 제어하도록 구성하면 좋다(청구항 4의 발명).

이와같은 구성에 의하면 밸브본체를 비교적 천천히 이동시킬 수 있기 때문에 전자밸브의 동작시에 밸브본체가 흡인자에 충돌하는 것에 의해 발생하는 음을 작게 억제할 수 있다.

또한, 유체유로와 밸브실을 연이어 통과하는 파이프를 밸브본체의 이동방향과 직교하도록 밸브본체에 설치하면 밸브본체의 축방향의 단부에 파이프를 접속하는 경우에 비해 구성을 작고 콤팩트하게 정리할 수 있다(청구항 5의 발명).

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 7를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 냉장고의 냉동사이클에 적용한 것으로, 우선 도 7를 참조하여 냉동사이클의 구성을 설명한다.

이 도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 냉장고에 있어서, 냉동사이클(1)은 압축기(2), 컨덴서(3), 드라이어(4), 캐피러리튜브(5), 냉장실용 증발기(이하, “R증발기”라고 함)(6), 냉동실용 증발기(이하, “F증발기”라고 함)(7), 어큠레이터(8)가 유체 유로인 냉매 유통 파이프(9)를 통하여 접속되어 있다.

또한, 상기 냉동사이클(1)에는 상기 캐피러리튜브(5) 및 R증발기(6)에 대해 유체유로인 바이패스용 냉매유통파이프(10) 및 캐피러리튜브(11)가 병렬로 설치되어 있다. 그리고, 상기 냉매 유통 파이프(10)와 바이패스용 냉매 유통 파이프(11)의 분기 부분에는 본 발명에 따른 전자밸브(12)가 설치되어 있다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 전자밸브(12)의 구체적인 구성을 설명한다.

도 1은 전자밸브(12)의 종단면도, 도 2는 정면도이다. 우선, 도 1에 도시한 바와 같이, 원통형상을 이루는 비자성체, 예를 들어 놋쇠제 밸브본체(13)의 축방향 양 단부에는 자성체, 예를 들면 철제의 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)가 압입(壓入)되어 있다. 이것에 의해, 밸브본체(13)의 내부에는 밸브실(16)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제 1 흡인자(14)중 밸브본체(13)의 상부에 위치하는 부분에는 튜브(18)가 삽입되어 있으며, 이 튜브(18)의 외부둘레부에는 보빈(17a)을 통하여 솔레노이드(17)가 장착되어 있다.

또한, 밸브본체(13)에는 축방향으로 간격을 두고 3개의 구멍부(19∼21)가 형성되어 있다. 이들 3개의 구멍부(19∼21)중 가운데 구멍부(20)는 밸브실(16)과 연이어 통과 되어 있으며, 이 구멍부(20)와 대응하여 밸브본체(13)의 외부둘레면에는 입구 파이프(22)가 접속되어 있다. 윗쪽에 위치하는 구멍부(19)는 제 1 흡인자(14)에 형성된 통로(14a)를 통하여 상기 밸브실(16)과 연이어 통과되어 있으며, 상기 구멍부(19)에 대응하여 밸브본체(13)의 외부둘레면에는 제 1 출구파이프(23)가 접속되어 있다. 아래쪽에 위치하는 구멍부(21)는 제 2 흡인자(15)에 형성된 통로(15a)를 통하여 상기 밸브실(13)과 연이어 통과되어 있으며, 상기 구멍부(21)에 대응하여 밸브본체(13)의 외부둘레면에는 제 2 출구파이프(24)가 접속되어 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 입구파이프(22)는 드라이어(4)에 통과하는 냉매 유통 파이프(9)의 단부에 접속되어 있다. 또한, 제 1 출구파이프(23)는 바이패스용 냉매 유통 파이프(10)의 단부에 접속되어 있으며, 제 2 출구파이프(24)는 R증발기(6)에 통과하는 냉매 유통 파이프(9)의 단부에 접속되어 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 제 1 흡인자(14)의 밸브실측(16)의 단부는 볼록형상을 하고 있으며, 그 단부에는 상기 통로(14a)의 개구 테두리부에 위치하여 비자성체, 예를 들면 놋쇠제 밸브자리(25)가 고정되어 있다. 또한, 제 2 흡인자(15)의 밸브실(16)측의 단부는 볼록형상을 이루고 있으며, 그 단부에는 상기 통로(15a)의 개구 테두리부에 위치하여 비자성체, 예를 들면 놋쇠제 밸브자리(26)가 고정되어 있다.

한편, 상기 밸브실(16)내에는 자성체, 예를 들면 철제의 밸브본체(27)가 축방향(도 1에 있어서 상하방향)으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 이 밸브본체(27)와 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15) 사이에는 각각 부세수단으로서의 제 1 및 제 2 코일스프링(28, 29)이 설치되어 있으며, 이들 제 1 및 제 2 코일 스프링(28, 29)의 스프링힘(부세력)에 의해 밸브본체(27)는 윗쪽 및 아래쪽으로 대략 동일하게 힘이 가해지도록 구성되어 있다.

그리고, 자세하게는 이후의 작용 설명으로 명확해지는 바와 같이, 상기 코일 스프링(28, 29)의 스프링힘에 저항하는 힘으로 밸브본체(27)를 제 1 흡인자(14)측으로 누르는 힘이 작용하면 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)측으로 이동되어 통로(14a)를 폐쇄하도록 되어 있다. 또한, 상기 코일 스프링(28, 29)의 스프링힘에 저항하는 힘으로 밸브본체(27)를 제 2 흡인자(15)측에 누르는 힘이 작용하면 상기 밸브본체(27)는 제 2 흡인자(15)측으로 이동되어 통로(15a)를 폐쇄하도록 되어 있다.

또한, 밸브본체(27)는 횡단면의 형상이 예를 들면 육각형상을 이루고 있으며, 밸브본체(13) 사이에는 틈이 발생하도록 구성되어 있다. 그때문에, 입구 파이프(22)에서 흘러온 냉매는 그 틈을 통과하여 밸브실(16)내로 유입되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 밸브본체(27)의 축방향 양 단부에는 예를 들면 철제 볼(30, 31)이 배치되어 있다. 이들 볼(30, 31)사이에는 부세수단으로서의 볼용 코일 스프링(32)이 설치되어 있으며, 이 코일 스프링(21)의 탄발력에 의해 밸브본체(27)가 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)에 맞닿았을 때, 볼(30, 31)이 밸브자리(25, 26)에 맞닿고, 통로(14a, 15a)를 기밀하게 폐쇄하도록 구성되어 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 밸브본체(13) 및 솔레노이드(17)의 주위에는 대략 직사각형 테두리형상을 나타내는 철제의 하우징(33)이 설치되어 있다. 이 하우징(33)은 U자형상 부재(33a)와 이 U자형상 부재(33a)의 단부에 연결된 판형상 부재(33b)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 하우징(33)의 상변부의 대략 중앙부에 제 1 흡인자(14)의 상단부가 연결되어 있고, 상기 하우징(33)의 하변부의 대략 중앙부에 제 2 흡인자(15)의 하단부가 연결되어 있다.

또한, 상기 하우징(33)에는 상기 밸브본체(13)를 끼우도록 배치된 2개의 영구자석(34)이 고정되어 있다. 이 영구자석(34)은 하우징(33)측의 단부가 N극, 밸브본체(13)측의 단부가 S극이 되도록 설치되어 있다. 이것에 의해 영구자석(34), 하우징(33), 제 1 흡인자(14), 밸브본체(27), 영구자석(34)로 이루어진 자기회로와 영구자석(34), 하우징(33), 제 2 흡인자(15), 밸브본체(27), 영구자석(34)으로 이루어진 자기회로가 형성된다.

그리고, 이때, 상기 영구자석(34)의 자력은 제 1 또는 제 2 흡인자(14, 15)에 밸브본체(27)가 맞닿았을 때, 제 1 및 제 2 코일 스프링(28, 29)의 스프링힘에 저항하여 그 맞닿는 상태를 유지할 수 있도록 설정되어 있다.

그런데, 상기 영구자석(34)은 영구자석(34)으로부터 하우징(33)을 통한(?) 제 1 흡인자(14)까지의 거리에 비해 영구자석(34)로부터 하우징(33)을 통한 제 2 흡인자(15)까지의 거리쪽이 짧아지도록 배치되어 있다. 그때문에, 하우징(33)이 하나의 부품으로 구성되어 있는 경우에는 제 2 흡인자(15)쪽이 제 1 흡인자(14) 보다도 강한 자극이 나타난다. 그러나, 본 실시예에서는 하우징(33)을 U자형상 부재(33a)와 판형상부재(33b)로 구성함과 동시에 이들 양 부재(33a, 33b)의 연결 부위가 영구자석(34)과 제 2 흡인자(15) 사이에 위치하도록 구성했다. 이것에 의해, 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)에 발생하는 자극의 강도는 대략 같아지도록 구성되어 있다.

그리고, 도 3은 본 실시예에 따른 냉장고의 전기적 구성을 기능 블록의 조합으로 도시한 도면이다. 이 도 3에 있어서, 제어수단인 제어장치(35)은 예를 들면 마이크로컴퓨터를 주(主)로 한 회로로 구성되어 있고, 냉장실의 온도를 검출하는 R온도센서(36), 냉장실의 온도를 검출하는 F온도센서(37)가 접속되어 있다. 또한, 상기 제어장치(35)에는 R증발기(6)의 온도를 검출하는 R증발기용 온도센서(38), F증발기(7)의 온도를 검출하는 F증발기용 온도센서(39)가 접속되어 있다.

또한, 상기 제어장치(35)에는 압축기(2), R증발기(6)용 냉각팬모터(40), F증발기(7)용 냉각팬모터(41), 전자밸브(12)가 구동회로(42)를 통하여 접속되어 있다. 이들 각 기구는 상기 제어장치(35)에 기억된 제어프로그램 및 상기 각 온도센서(36∼39)로부터의 입력신호에 기초하여 제어되도록 구성되어 있다.

이 때, 상기 제어장치(35)는 구동회로(42)가 전자밸브(12)의 솔레노이드(17)에 전압을 인가할 때, 그 전압이 소정의 설정 전압에 도달하기까지의 상승시간(T1)을 비교적 길게, 구체적으로는 약 5초로 하도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 구동회로(42)는 전압 인가수단으로서 기능한다. 이 경우, 상기 상승시간(T1)은 다음과 같은 고안에 기초하여 설정되어 있다.

도 4는 상기 구성의 전자밸브(12)의 밸브본체(27)의 위치와 스프링힘 및 자력의 관계를 나타내는 특성도이다. 여기서, 밸브본체(27)의 위치라는 것은 제 1 흡인자로부터 밸브본체(27)까지의 거리를 나타내고 있다. 구체적으로는 「0.45mm」일 때, 밸브본체(27)는 제 1 흡인자 및 제 2 흡인자(14, 15)로부터 같은 거리의 위치(이하, 중립위치라고 함)에 있다. 또한, 「0.4mm」는 밸브본체(27)의 볼(30)이 밸브자리(26)에 맞닿은 상태를 나타내고, 「0.4∼0mm」 일 때, 볼(30)은 서서히 밸브본체(27)내로 떨어지면서 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)에 가까워진다. 그리고, 「0mm」일 때, 밸브본체(27)와 제 1 흡인자(14)는 대략 완전히 밀착된다.

또한, 스프링힘은 제 1 및 제 2 코일 스프링(28, 29), 볼용 코일 스프링(32)의 합성스프링힘이며, 직선(A)로 나타내고 있다. 또한, 상기 자력은 영구자석(34) 및 솔레노이드(17)에 의해 자화된 제 1 흡인자(14)와 밸브본체(27) 사이에 작용하는 합성자력이며, 곡선 B1∼B7로 나타내고 있다. 또한, 곡선 B1∼B7은 각각 상기 솔레노이드(17)의 인가전압의 크기가 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12V일 때의 합성자력을 나타내고 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서는 도 4에 도시한 바와 같이, 스프링힘을 나타내는 직선(A)의 경사가 자력을 나타내는 곡선(B1∼B7)의 경사 보다도 커지는 코일 스프링(28, 29)이 채용되어 있다.

상기한 바와 같이, 밸브본체(27)는 제 1 및 제 2 코일 스프링(28, 29)에 의해 중립 위치로 유지되도록 구성되어 있다. 그때문에, 밸브본체(27)가 제 1 흡인자(14)에 가까운 방향으로 이동하면(즉, 밸브본체(27)의 위치가 「0」에 가까우면), 그 이동량에 비례하여 밸브본체(27)를 중립 위치로 되돌리려는 힘이 작용한다. 따라서, 밸브본체(27)의 위치가 「0」에 가까워짐에 따라서 스프링힘은 커진다.

한편, 제 1 흡인자(14)와 밸브본체(27) 사이에 작용하는 자력은 제 1 흡인자(14)와 밸브본체(27)의 거리의 2승에 반비례한다. 또한, 제 1 흡인자(14)와 밸브본체(27) 사이에 작용하는 자력은 솔레노이드(17)에 인가하는 전압의 크기에 따라서 커진다. 이때, 상기 스프링힘을 나타내는 직선(A)의 경사가 자력을 나타내는 곡선(B1∼B7)의 경사 보다도 크기 때문에 도 4에 도시한 바와 같이, 직선(A)은 곡선(B1∼B7)과 교차한다. 이 교점(도 4에 있어서, C1∼C7로 나타냄)은 스프링힘과 자력이 서로 조화되는 것을 나타내고 있다. 예를 들면 인가전압이 8V일 때, 밸브본체(27)가 제 1 흡인자(14)로부터 0.2mm인 곳에 위치할 때 자력과 스프링힘이 조화된다.

또한, 밸브본체(27)를 제 1 흡인자(14)에 맞닿게 하기 위해 필요한 인가전압, 즉 설정전압은 도 4에서 12V가 된다. 그러나, 인가전압을 순시간에 12V로 올리면 밸브본체(27)는 한번에 제 1 흡인자(14)까지 이동되기 때문에 밸브본체(27)는 힘 좋게 제 1 흡인자(14)에 충돌하고, 그 결과 비교적 큰 음이 발생한다.

이에 대해, 우선 솔레노이드(17)에 2V의 전압을 인가하면 자력이 스프링힘을 상회하는 교점(C2)의 위치까지 밸브본체(27)는 이동한다. 그리고, 밸브본체(27)가 교점(C2)의 위치에 도달하면 자력과 스프링힘이 조화되기 때문에 그 위치에 밸브본체(27)는 유지된다. 다음으로, 솔레노이드(17)의 인가전압을 4V로 올리면 다시 자력이 스프링힘 보다도 상회하기 때문에 밸브본체(27)는 직선(A)과 곡선(B3)와의 교점(c3)의 위치까지 이동한다. 이하, 동일하게 하여 인가전압을 12V까지 차례로 올리는 것에 의해 밸브본체(27)를 다음 교점까지 이동시킬 수 있고, 최종적으로 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)에 맞닿는다.

즉, 위치에 따라서 밸브본체(27)에 작용하는 스프링힘을 자력이 약간 상회하도록 솔레노이드(17)의 인가전압을 서서히 올리면, 바꿔 말하면 인가전압이 12V가 되기까지의 상승시간(T1)을 길게 하면 밸브본체(27)는 스프링힘에 서서히 저항하면서 제 1 흡인자(14)측으로 이동한다.

한편, 상승시간(T1)이 너무 길면 소비전력이 많아지고, 솔레노이드(17)가 발열하여 온도가 상승하는 결점이 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서는 상기 상승시간(T1)을 약 5초로 설정하고 있다. 본 발명자의 조사에 의하면 상승시간(T1)이 5초일 때, 밸브본체(27)가 제 1 흡인자(14)에 충돌할 때 발생하는 음은 전자밸브(12)로부터 5㎝ 떨어진 장소에서 약 50∼60dB(A)이며, 종래의 80∼90dB(A)에 비해 작게 억제할 수 있다.

또한, 여기서는 밸브본체(27)가 제 1 흡인자(14)측으로 이동하는 경우에 대해서 설명했지만, 제 2 흡인자(15)측으로 이동하는 경우도 동일하다.

다음으로, 상기 구성의 작용에 대해 도 6을 참조하여 설명한다. 우선, 초기상태에 있어서는 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 밸브본체(27)는 제 2 흡인자(15)에 맞닿아 있는 것으로 한다. 이때, 솔레노이드(17)에 전압은 인가되어 있지 않지만 영구자석(34)의 자력에 의해 제 2 흡인자(15)와 밸브본체(27)가 맞닿은 상태가 유지되어 있다. 또한, 영구자석(34)에 의해 발생하는 자계를 화살표(P1, P2)로 나타낸다.

이제 압축기(2)가 운전중에 있다고 하면 밸브본체(27)가 제 2 흡인자(15)에 맞닿아 있는 것에 의해 입구 파이프(22)를 통하여 밸브실(16)내로 공급된 압축기(3)로부터의 냉매는 제 1 출구 파이프(23)로부터 바이패스용 냉매 유통 파이프(10)를 통하여 캐피러리튜브(11), F증발기(7)로 공급된다.

이 상태에서 R증발기용 온도센서(38)의 검출온도가 설정온도를 상회하면 제어장치(35)는 구동회로(42)를 제어하여 솔레노이드(17)에 전압을 인가한다.

이때, 솔레노이드(17)에는 도 6의 (b)에 화살표 “Q1”으로 나타내는 방향의 자계를 발생시키는 방향의 전류가 흐르도록 구성되어 있으며, 예를 들면 도 5의 (a)에 도시한 파형의 전압이 인가된다. 그때문에, 도 6의 (a)에 도시한 영구자석(34)에 의해 발생하는 자계(P1, P2)중, 제 1 흡인자(14)를 통과하는 자계(P1)는 강해지고, 제 2 흡인자(15)를 통과하는 자계(P2)는 약해진다. 이 결과, 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)측으로 이동한다.

이 때, 인가전압이 12V가 되기까지의 상승시간(T1)은 약 5초가 되도록 설정되어 있기 때문에 밸브본체(27)는 서서히 제 1 흡인자(14)측으로 이동된다.

그리고, 인가전압이 12V에 도달하면 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)에 맞닿는다. 또한, 인가전압은 12V 그대로 약 1초간 홀드된 후, 오프된다.

이와같이 오프되면 전자밸브(12)에는 다시 영구자석(34)에 의한 화살표(P1, P2)방향의 자계가 발생하고, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)에 맞닿은 상태가 유지된다. 이 결과, 제 1 흡인자(14)의 통로(14a)가 차단되고, 밸브실(16)내의 냉매는 제 2 출구 파이프(24)로부터 냉매 유통 파이프(9)를 통하여 R증발기(6) 및 F증발기(7)에 공급된다.

그리고, R증발기용 온도센서(38)의 검출 온도가 설정 온도를 하회하면 제어장치(35)는 구동회로(42)를 제어하여 솔레노이드(17)에 전압을 인가한다. 이때, 솔레노이드(17)에는 밸브본체(27)를 제 1 흡인자(14)측으로 이동시켰을 때와 역방향의 전압, 즉 도 5b에 도시한 파형의 전압이 인가된다. 따라서, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이 화살표(Q2)로 나타내는 방향의 자계가 발생한다. 그때문에, 영구자석(34)에 의해 발생하는 자계(P1, P2)중 제 1 흡인자(14)를 통과하는 자계(P1)는 약해지고, 제 2 흡인자(15)를 통과하는 자계(P2)는 강해진다. 이 결과, 밸브본체(27)는 제 2 흡인자(15)측으로 이동된다.

이때도 전압의 상승시간(T1)은 약 5초로 설정되어 있으며, 따라서, 밸브본체(27)는 제 2 흡인자(15)측으로 이동된다. 그리고, 솔레노이드(17)의 인가전압이 12V에 도달하고, 밸브본체(27)가 제 2 흡인자(15)에 맞닿으면 그 전압은 약 1초간 홀드된 후 오프된다.

이와같은 본 실시예에 의하면 솔레노이드(17)의 인가전압의 상승시간(T1)을 5초로 설정하고, 밸브본체(27)를 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)측으로 비교적 천천히 이동시키도록 구성했기 때문에 밸브본체(27)와 제 1 또는 제 2 흡인자(14, 15)와의 충돌음을 작게 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 영구자석(34)에 의해 발생하는 자계에 의해 솔레노이드(17)에 전압을 인가하지 않아도 밸브본체(27)가 제 1, 제 2 흡인자(14, 15)와 맞닿은 상태가 유지되도록 구성했다. 그때문에 냉매의 흐름 방향을 전환할 때만, 즉 밸브본체(27)를 이동시킬 때만 솔레노이드(17)에 전압을 인가하면 좋고 전력저감화를 도모할 수 있다.

그리고, 출구파이프(23, 24)를 밸브본체(27)의 이동방향과 동일 방향으로 뻗어나도록 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)에 설치하면 전자밸브(12) 전체의 축방향 크기가 길어진다. 그러나, 본 실시예에서는 제 1, 제 2 출구파이프(23, 24)를 밸브본체(27)의 이동방향과 직교하도록 밸브본체(13)의 외부둘레면에 설치했기 때문에 전자밸브(12)의 구성을 작게 콤팩트하게 정리할 수 있다.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 제 2 실시예를 나타내고 있으며, 상기 제 1 실시예와 다른 점을 설명한다. 또한, 제 1 실시예와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 우선, 본 실시예의 냉동사이클(1)은 도 11에 도시한 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 전자밸브(50)는 냉매유통파이프(9)의 도중 부위에 설치된 이방향밸브로 구성되어 있다. 구체적으로는 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 밸브본체(13)에는 밸브실(16)과 연이어 통과되는 구멍부가 설치되어 있고, 이 구멍부에 대응하여 밸브본체(13)의 외부둘레면에 입구 파이프(22)가 접속되어 있다. 이 입구 파이프(22)는 드라이어(4)의 출구측에 연이어 통과하는 냉매 유통 파이프(9)의 단부에 접속되어 있다. 또한, 제 2 흡인자(15)에는 밸브실(16)을 향해서 축방향으로 뻗어나는 통로(15a)가 설치되어 있고, 이 통로(15a)에 대응하여 제 2 흡인자(15)의 단면부에는 출구 파이프(51)가 설치되어 있다. 이 출구 파이프(51)는 캐피러리튜브(5)의 입구측에 연이어 통과하는 냉매유통파이프(9)의 단부에 접속되어 있다.

이에 대해, 밸브본체(27)의 축방향 양 단부중, 제 2 흡인자(15)측의 단부에는 볼(52)이 고정되어 있다. 이 경우, 상기 밸브본체(27)내를 축방향으로 관통하는 관통구멍(27a)내에 상기 볼(52)은 설치되어 있고, 상기 관통구멍(27a)내에는 볼(52)을 고정하기 위한 시일부재(27b)가 압입되어 있다.

상기 구성의 전자밸브(50)에 있어서, 밸브본체(27)의 위치와 자력 및 스프링힘과의 관계는 도 10에 도시한 바와 같이 되어 있다. 또한, 그외의 구성은 제 1 실시예의 전자밸브(12)와 대략 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

본 실시예에 있어서는 밸브본체(27)가 제 1 흡인자(14)측으로 이동되면 제 2 흡인자(15)의 통로(15a)가 개방되기 때문에 밸브실(16)내의 냉매는 출구파이프(51)를 통하여 캐피러리튜브(5), R증발기(6), F증발기(7)로 공급된다. 한편, 밸브본체(27)가 제 2 흡인자(15)측으로 이동되어 볼(52)이 제 2 흡인자(15)의 밸브자리(26)에 맞닿으면 통로(15a)가 폐쇄된다. 그때문에, 출구파이프(51)와 입구파이프(22)와의 유통이 차단되고 컨테서(3)로부터의 냉매는 바이패스용 냉매 유통 파이프(10)를 통하여 캐피러리튜브(11), F증발기(7)로 공급된다.

따라서, 이와같은 구성의 본 실시예에 있어서도 상기 제 1 실시예와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는 출구 파이프(51)를 제 2 흡인자(15)에 설치했지만 상기 제 1 실시예와 마찬가지로 출구파이프(51)를 밸브본체(13)의 외부 둘레면에 접속하도록 구성하는 것도 좋은 구성이다. 이 경우도 자기밸브(50) 전체의 축방향 크기를 짧게 할 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 실시예에 있어서는 솔레노이드(17)에 전압을 인가하지 않아도 영구자석(34)에 의해 밸브본체(27)가 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)에 맞닿은 상태를 유지하는, 이른바 자기 유지형 전자밸브에 대해서 설명하였다. 이에 대해, 도 12 및 도 13에 도시한 제 3 실시예와 같이 자기(自己) 유지용 영구자석을 갖지 않는 전자밸브(61)에 있어서도 밸브본체(27)의 충돌음을 작게 억제할 수 있다.

즉, 상기 전자밸브(61)에 있어서는 밸브본체(27)와 제 1 흡인자(14)사이에만 부세수단으로서의 코일 스프링(62)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 전자밸브(61)에 있어서 솔레노이드(17)의 통전시에는 상기 코일 스프링(62)의 스프링힘에 저항하여 밸브본체(27)는 제 1 흡인자(14)로 흡인되어 통로(15a)를 개방한다. 한편, 솔레노이드(17)의 비통전시에는 코일 스프링(62)의 스프링힘에 의해 밸브본체(27)는 반발하여 제 2 흡인자(15)에 맞닿아 통로(15a)를 폐쇄한다. 즉, 상기 통로(15a)를 개방하는 동안 상기 솔레노이드(17)에 통전된다.

따라서, 본 실시예에 있어서도 솔레노이드(17)에 인가하는 전압의 상승시간(T1)을 상기 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로 약 5초로 길게 하는 것에 의해 밸브본체(27)를 서서히 제 1 흡인자(14)측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 솔레노이드(17)를 단전하는 경우, 인가전압을 순식간에 「0」까지 낮춰도 제 1 흡인자(14)에 남는 잔류자기에 의해 밸브본체(27)는 한번에 제 2 흡인자(15)측으로 이동하는 일이 없다. 단, 이 경우도 인가전압의 하강시간을 종래 보다도 길게 하면 밸브본체(27)가 제 2 흡인자(15)에 충돌할 때의 음을 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 이방향밸브로 이루어진 전자밸브에 대해서 설명했지만, 삼방향밸브의 경우도 동일하다. 또한, 상기 제 3 실시예에서는 하우징(33)을 생략하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 실시예에서는 영구자석(34)에 의해 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)에 발생하는 자극의 강도가 대략 같아지도록 구성했다. 그러나, 제 1 및 제 2 흡인자(14, 15)에 발생하는 자극의 강도가 같지 않아도 인가전압의 크기를 조절하는 것에 의해 밸브본체(27)를 이동시킬 수 있다. 또한, 영구자석(34)은 하우징(33)측의 단부가 S극, 밸브본체(13)측의 단부가 N극이 되도록 배치해도 좋다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 냉동사이클에 한정되지 않고 그 외의 유체 유로에 설치되는 전자밸브에도 널리 사용할 수 있는 등, 그 요지를 이탈하지 않은 범위에서 여러가지 변경하여 실시할 수 있다.

이상, 설명으로 명확해진 바와 같이, 본 발명의 전자밸브는 전압인가수단에 의해 솔레노이드에 인가되는 전압의 설정 전압까지의 상승시간을 제어하는 제어수단을 구비하고, 솔레노이드에 임의의 전압이 인가되었을 때 제 1 흡인자와 밸브본체 사이에 작용하는 자력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율 보다도 상기 밸브본체에 작용하는 부세력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율쪽이 커지도록 구성했기 때문에, 인가전압의 상승시간을 비교적 길게 하여 밸브본체를 서서히 제 1 흡인자 또는 제 2 흡인자측으로 이동시키는 것에 의해 밸브본체가 제 1 흡인자나 제 2 흡인자에 충돌할 때 발생하는 음을 작게 억제할 수 있는 우수한 효과를 가진다.

Claims (5)

1. 밸브본체;

   상기 밸브본체내에 밸브실을 형성하도록 축방향으로 간격을 두고 설치된 제 1 및 제 2 흡인자;

   상기 밸브실내에 부세수단을 통하여 설치되어 상기 제 1 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 유체유로를 개방하고, 상기 제 2 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 유체유로를 차단하는 밸브본체;

   상기 부세수단의 가해지는 힘에 저항하여 상기 밸브본체를 이동시키도록 자계를 발생하는 솔레노이드;

   상기 솔레노이드에 전압을 인가하는 전압인가수단; 및

   상기 전압인가수단에 의해 상기 솔레노이드에 인가되는 전압의 설정 전압까지의 상승 시간을 제어하는 제어수단을 구비하고,

   상기 솔레노이드에 임의의 전압이 인가되었을 때 상기 제 1 흡인자와 상기 밸브본체 사이에 작용하는 자력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율 보다도 상기 밸브본체에 작용하는 부세력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 부세력의 변화율쪽이 커지도록 구성한 것을 특징으로 하는 전자밸브.
2. 밸브본체;

   상기 밸브본체내에 밸브실을 형성하도록 축방향으로 간격을 두고 설치된 제 1 및 제 2 흡인자;

   상기 밸브실내에 부세수단을 통하여 설치되어 상기 제 1 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 한쪽의 유체유로를 차단함과 동시에 다른쪽 유체유로를 개방하고, 상기 제 2 흡인자측으로 이동되는 것에 의해 한쪽의 유체 유로를 개방함과 동시에 다른쪽 유체유로를 차단하는 밸브본체;

   상기 부세수단의 가해지는 힘에 저항하여 상기 밸브본체를 이동시키도록 자계를 발생하는 솔레노이드;

   상기 솔레노이드에 전압을 인가하는 전압인가수단; 및

   상기 전압인가수단에 의해 상기 솔레노이드에 인가되는 전압의 설정 전압까지의 상승 시간을 제어하는 제어수단을 구비하며,

   상기 솔레노이드에 임의의 전압이 인가되었을 때 상기 제 1 흡인자와 상기 밸브본체 사이에 작용하는 자력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 변화율 보다도 상기 밸브본체에 작용하는 부세력의 상기 밸브본체의 이동에 따른 부세력의 변화율쪽이 커지도록 구성한 것을 특징으로 하는 전자밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   부세수단을 밸브본체와 제 1 및 제 2 흡인자 사이에 설치된 제 1 및 제 2 부세수단으로 구성하고,

   제 1 및 제 2 흡인자를 통과하는 자기회로를 형성하는 것에 의해 상기 제 1 흡인자에 상기 밸브본체가 맞닿은 상태를 유지하고, 또 상기 제 2 흡인자에 밸브본체가 맞닿은 상태를 유지하는 영구자석을 구비한 것을 특징으로 하는 전자밸브.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   제어수단은 인가전압의 상승시간이 밸브본체가 부세수단의 부세력에 서서히 저항하여 이동하는데 비교적 긴 시간이 되도록 전압인가수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자밸브.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   유체 유로와 밸브실을 연이어 통과하는 파이프는 밸브본체의 이동방향과 직교하도록 밸브본체에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자밸브.