KR20010051721A - 밸브구동장치 - Google Patents

Abstract

간단한 구조로 나사가공이나 밸브체와 개구의 중심위치 맞춤 작업 등의 복잡하고 또한 경험적인 노하우를 필요로 하지 않으며, 3방밸브나 4방밸브에도 적용할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 한다.

이를 해결하기 위한 수단으로 구동부(4)에 캠면을 구비한 캠부재(4a)를 배치하고, 이 캠부재(4a)의 캠면에 의해 밸브체를 동작하도록 하여 본체케이스(2)의 개구를 개폐하도록 함으로써 단순한 구성으로 개구를 밸브체(3a)(3b)로 개폐할 수 있도록 함과 동시에 기계적 구조의 기준위치 잠금부(4a8)(2c5)에 의해 캠부재(4a)의 원점위치를 검출하는 데 있어, 상기 기준위치 잠금부(4a8)(2c5)와 모터사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하는 오차흡수면을 캠부재(4a)의 캠면(4a3)(4a4)에 배치함으로써 상기 조립오차를 기초로 캠부재(4a)의 오동작을 방지하도록 한다.

Description

밸브구동장치{A VALVE DRIVING APPARATUS}

본 발명은 모터 등의 구동원에 의해 구체 등으로 구성되는 밸브체를 구동하고, 유로의 개폐를 행하는 밸브구동장치의 개량에 관한 것이다.

종래부터 냉장고나 공조기의 냉매의 유로 등을 개폐하고, 유로를 지나는 실의 온도제어 등을 행하기 위한 장치로서, 종래부터 전자밸브(일본국 특개소 62-288780호 공보 참조)나 니들밸브를 개폐밸브로서 이용한 밸브구동장치가 있다.

그러나 전자밸브를 이용한 밸브구동장치는 일반적으로 개폐동작시 소리가 크다는 문제가 있다. 또한 개방 또는 폐쇄 중 어느 한 상태에 있어서도, 그 상태를 유지하는 데는 전자밸브를 통전상태로 해 둘 필요가 있기 때문에 소비전력 면에서도 문제가 있다. 또한 이 전자밸브 방식의 밸브구동장치는 구조상 2개의 밸브상태를 모두 폐쇄상태로 하거나 또는 모두 폐쇄상태로 할 수 없다는 결점을 갖고 있었다.

한편 니들밸브를 이용한 밸브구동장치는 예를들면 스텝핑모터 등을 구동으로서 이용하고, 그 스텝핑모터의 회전력을 니들밸브의 추력으로 바꾸어 유로를 개폐하는 것으로 전자밸브에 의한 것에 비하면 동작음의 문제도 적다.

이 니들밸브를 이용한 밸브구동장치는 통상 스텝핑모터의 회전력을 니들밸브의 추력으로 변환하기 위해 모터의 회전축의 외주와 이 회전축의 외측에 배치되는 통상부재의 내주에 서로 맞물리는 나사부를 형성하는 구조를 갖고 있다. 그리고 모터의 회전축이 통상부재에 나합하면서 회전함으로써 모터의 로터가 통상부재를 따르는 방향으로 직선운동을 한다. 이 결과 모터의 출력축의 선단부분에 부착된 니들밸브가 출력축과 일체적으로 직선운동을 하게 되고, 이 니들밸브의 직선운동을 이용하여 개구를 개폐하도록 되어있다.

그러나 이와같은 니들밸브를 이용한 밸브구동장치는 통상 모터와 니들밸브는 1 대 1의 관계가 되므로 여러개의 밸브체를 하나의 모터로 개폐구동할 수는 없다. 즉 이와같은 니들밸브를 이용한 밸브구동장치는 여러개의 유로(개구)를 갖는 3방밸브나 4방밸브에는 적용하기 어렵다. 또 이와같은 니들밸브를 이용한 밸브구동장치는 상술한 통상부재와 출력축의 각 나사부의 성형이 기술적으로 곤란하게 된다. 즉 모터의 출력축이 통상부재에 대해 스무스하게 회전하기 위해서는 통상부재측의 나사홈과 출력축 측의 나사홈이 서로 고정밀하게 가공되고 있어야 하기 때문이다. 또 모터 회전축의 선단부분에 부착되는 니들밸브의 중심위치와, 이 니들밸브가 삽입되는 유로(개구)의 중심위치와의 위치맞춤 작업도 미묘하게 된다. 그 때문에 고정밀한 설계기술이나 조립시에 있어 경험적인 노하우가 필요하게 되는 문제도 있다.

그래서 본 발명은 나사가공이나 밸브체와 개구의 중심위치 맞춤작업 등이 복잡하지 않아 경험적인 노하우가 불필요하고 또한 3방밸브나 4방밸브에도 적용할 수 있는 밸브구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예인 밸브구동장치의 종단면 설명도.

도 2는 도 1의 밸브구동장치를 화살표 II방향에서 본 저면 설명도.

도 3은 도 1의 밸브구동장치의 본체케이스부분을 확대하여 나타낸 종단면 설명도.

도 4는 도 1의 밸브구동장치의 본체케이스의 주케이스에 대한 관연결 상태를 정면측에서 확대하여 나타낸 종단면 설명도.

도 5는 도 1의 밸브구동장치의 본체케이스의 주케이스에 대한 관연결 상태를 측면측에서 확대하여 나타낸 종단면 설명도.

도 6은 도 1의 밸브구동장치의 본체케이스의 주케이스에 대한 관연결 상태를 평면측에서 확대하여 나타낸 종단면 설명도.

도 7은 본체케이스에 고정된 밸브연결관의 구조를 나타낸 종단면 설명도.

도 8은 본체케이스에 고정된 가이드부재의 구조를 나타낸 측면 설명도.

도 9는 도 1의 밸브구동장치의 캠부재를 화살표 II방향에서 본 저면 설명도.

도10은 도 1의 밸브구동장치의 캠부재에 의한 밸브변환동작을 나타낸 평면투시도로서, (A)는 원점위치가 되는 제 1모드시의, (B)는 원점위치에서 화살표 방향으로 90도 회전한 상태가 되는 제 2모드시의, (C)는 원점위치에서 화살표 방향으로 270도 회전한 상태가 되는 제 3모드시의, (D)는 원점위치에서 화살표 방향으로 180도 회전한 상태가 되는 제 4모드시의 캠부재를 각각 나타내고 있다.

이러한 목적을 이루기 위해 본 발명은 기밀상의 내부공간을 갖는 본체케이스와, 이 본체케이스의 내부공간에 개구하도록 연결되어 상기 본체케이스의 내부공간에 대해 유체를 유입 및 유출시키는 유입관 및 유출관과, 상기 유입관 및 유출관의 본체케이스 내부공간의 개구부를 개폐하도록 배치된 밸브체와, 그 밸브체에 개폐구동을 행하도록 하는 구동부를 구비한 밸브구동장치에 있어서, 상기 구동부에는 상기 밸브체를 개폐작동하도록 하는 회전구동되는 캠부재와, 그 캠부재를 회전구동하는 모터와, 상기 캠부재의 원점위치에 상당하는 위치에 상기 모터의 회전측과 고정측을 접촉시켜 정지시키는 기준위치 잠금부가 배치됨과 동시에 상기 캠부재의 캠면에는 상기 기준위치 잠금부와 모터 사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하는 오차흡수면이 배치되고 있다.

상술한 밸브구동장치는 나사가공이나 밸브체와 개구의 중심위치 맞춤작업등의 번거로운 작업을 필요로 하는 복잡한 구성이 아니고, 캠면을 갖는 캠부재를 구동원으로 회전구동함으로써 밸브체를 동작시키는 단순한 구성에 의해 개구를 밸브체로 개폐할 수 있게 된다. 또 밸브체를 여러개 배치함과 동시에 캠면의 형상만을 연구하는 것으로 본 장치를 여러개의 유출관에 대응하는 3방밸브 장치나 4방밸브장치에 적용할 수도 있게 된다.

또 특히 본 발명에 의하면 기계적 구조의 기준위치 잠금부에 의해 캠부재의 원점위치를 검출하고, 센서등을 이용하지 않고 간단한 구성으로 모터의 초기설정이 가능해짐과 동시에 상기 기준위치 잠금부와 모터 사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하는 오차흡수면을 캠부재의 캠면에 배치함으로써 상기 조립오차에 의해 캠부재의 오동작이 방지된다.

또 본 발명과 같이 기준위치 잠금부의 회전멈춤용 돌기를 본체케이스내의 가이드부재에 배치해 두면 간단한 구성의 기준위치 잠금부로 할 수 있게 된다.

다음 본 발명을 열 기기에 이용되는 냉매가스 변환용의 밸브구동장치에 적용한 실시예를 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 8에 도시하는 실시예에 관한 밸브구동장치(1)는 그 외관상의 구성을 크게 나누어 설명하면 냉매가스가 유입, 유출하는 본체케이스(2)와, 이 본체케이스(2)내에서 냉매가스의 변환을 행하도록 개폐하는 밸브체를 구성하는 2개의 밸브구체(3a)(3b)와, 이들 2개의 밸브구체(3a)(3b)를 개폐구동하기 위한 구동부(4)로 구성된다.

상기 본체케이스(2)는 스테인레스(SUS)재로 형성된 대략 컵모양의 프레스 주름가공 부품으로 이루어지는 주케이스(2a)와 케이스커버(2b)를 서로 대면하도록 마주댄 것으로서, 이들 주케이스(2a)와 케이스커버(2b)의 마주대는 부분에 배치된 플랜지부 끼리가 밀착된 상태에서 TIG(텅그스텐 이너트 가스) 용접부(T)에 의해 고착됨으로써 대략 원통상의 기밀가스 수납공간이 형성된다.

보다 구체적으로는 상기 주케이스(2a)는 대략 원형상을 갖는 평탄모양의 저벽면(2a1)과, 그 저벽면(2a1)의 외주측으로부터 환상으로 세워 올려진 측벽면(2a2)을 갖고 있고, 그들 저벽면(2a1) 및 측벽면(2a2)에 의해 이 주케이스(2a)의 내부공간으로서 도 1위쪽으로 개구하는 비교적 얕은 원통상 공간이 형성된다. 또 상기 케이스커버(2b)는 상기 주케이스(2a)보다 가늘고 긴모양의 대략 컵모양을 이루고, 대략 원형상을 갖는 평탄상의 저벽면(2b1)과, 그 저벽면(2b1)의 외주측으로부터 환상으로 세워 올려진 측벽면(2b2)을 가지며, 이 케이스커버(2b)의 도 1에 있어 하단측 개구부를 상술한 주케이스(2a)의 상단측 개구부측에 덮여지도록 고정된다.

또 상기 주케이스(2a)의 저벽면(2a1)에는 냉매가스를 본체케이스(2)내로 유입시키기 위한 유입관(5)과, 본체케이스(2)내의 냉매가스를 유출시키기 위한 2개의 유출관(6a)(6a)이 각각 연결된다.

즉 상기 주케이스(2a)는 그 저벽면(2a1)에 3개의 개구를 갖고 있고, 그 중 하나는 유입관(5)에 연결되며, 유입관(5)을 통해 공급되는 냉매가스를 주케이스(2a)내로 넣기 위한 것이 된다. 나머지 2개의 개구는 상기 주케이스(2a)의 내부공간과 유출관(6a)(6b)을 각각 삽통시키기 위한 것이 되고, 주케이스(2a)내로 넣은 냉매가스를 각 유출관(6a)(6b)으로 보내기 위한 것이 된다. 이와같이 본 실시예에서는 상기 3개의 각 관 부재(5)(6a)(6b)는 모두 주케이스(2a)의 저벽면(2a1)에 연결되고, 이 저벽면(2a1)에서 도시한 아래쪽의 동일방향을 향해 대략 평행하게 뻗도록 부착된다. 이것은 상술한 것과 같이 주케이스(2a)를 프레스 성형품으로 하기 위한 것으로 그와같은 평행배치관계로 하지 않으면 관 연결이 불가능하기 때문이다.

또 상기 주케이스(2a)의 저벽면(2a1)에 있어 2개의 개구와 유출관(6a)(6b)의 연결부위에는 중심부에 냉매가스 통로공을 갖는 통모양의 밸브연결관(7a)(7b)이 각가 끼워진다. 그 각 밸브연결관(7a)(7b)들은 탈산소강 또는 무산소강(C1220, C1020)으로 형성된 가늘고 긴 모양의 원통상 부재로 형성되고, 상기 주케이스(2a)의 저벽면(2a1)을 관통하도록 장착되며, 상기 주케이스(2a) 저벽면(2a1)의 외표면에 대해 수소환원로를 이용한 니켈 납땜부(N)에 의해 고착된다. 이들 각 밸브연결관(7a)(7b)에 있어 상기 주케이스(2a)로의 감입부분에서 바깥쪽(도 1의 아래쪽)으로 돌출하는 부분은 비교적 대경모양으로 형성되고, 그 대경모양의 바깥쪽 돌출부분의 안쪽에 상술한 유출관(6a)(6b)이 각각 삽입됨으로써 고정된다. 그리고 이들 밸브연결관(7a)(7b)의 대경모양 부분과, 유출관(6a)(6b) 사이도 수소환원로를 이용한 니켈 납땜부(N)에 의해 고착된다.

한편 특히 도 5와 같이 상기 유입관(5)은 주케이스(2a)에 배치된 버링부(B)를 통해 직접적으로 부착되고 있지만 상술한 유출관(6a)(6b)도 동일한 버링부에 의해 연결시킬 수도 있게 된다.

한편 상기 밸브연결관(7a)(7b)에 있어 상기 주케이스(2a)의 내부공간측으로 돌출하는 부분은 주케이스(2a)의 저벽면(2a1)에서 축방향(도 1의 위쪽)을 향해 소정 높이에 걸쳐 세워지도록 배치되고, 이 밸브연결관(7a)(7b)의 세워져 마련된 선단개구부의 각각에 대해 상기 밸브구체(3a)(3b)가 각각 올려놓여진다. 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 세워져 마련된 선단 개구부에는 밸브구체(3a)(3b)의 외표면에 상당하는 부분이 구면형상을 이루도록 하여 밸브구(7av)(7bv)(특히 도 4, 도 5 및 도 7 참조)가 형성되고, 그 밸브구(7av)(7bv)에 대해 상기 각 밸브구체(3a)(3b)가 밀착상태가 되도록 올려놓여진다.

또 특히 도 7과 같이 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 냉매가스 통로공(7a1)(7b1)은 장치에 필요한 냉매가스의 유량을 확보할 수 있는 정도의 가는 지름을 갖도록 설정되고 있지만 그 냉매가스 통로공(7a1)(7b1)에는 상기 유입관(5) 및 유출관(6a)의 연결부분에 납저장부(7a2)(7b2)가 배치되어 유입관(5) 및 유출관(6a)의 연결에 이용한 납땜부(N)에서 과잉된 납제를 비축하고, 과잉된 납제가 냉매가스 통로공(7a1)(7b1)내로 유입하는 것을 방지하고 있다.

또한 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 외표면측에 있어 축방향의 대략 중앙부분에는 턱모양 누름부(7a3)(7b3)가 각각 형성되고, 그들 턱모양 누름부(7a3)(8b3)의 도 1위쪽면에 대해 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 외주부분에 장착된 코일스프링(7a4)(7b4)의 단부가 지지되고 있다. 이들 코일스프링(7a4)(7b4)은 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 상단부분에서 약간 돌출하는 길이를 구비하고 있고, 상기 각 밸브구체(3a)(3b)를 밸브연결관(7a)(7b)의 밸브구(7av)(7bv)로부터 위쪽으로 밀어올리도록 부세하는 기능을 갖고 있다.

또한 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 턱모양 누름부(7a3)(7b3)와, 상기 주케이스(2a) 사이에는 스테인레스(SUS)재의 프레스 가공품으로 이루어지는 가이드부재(2c)의 가이드기판(2c1)이 끼워진다. 상기 가이드부재(2c)에 있어 가이드 기판(2c1)은 상기 주케이스(2a)의 저벽면(2a1)에 밀착하도록 배치되고, 상술한 밸브연결관(7a)(7b) 및 밸브구체(3a)(3b)의 각각을 위치규제하는 한쌍의 밸브지지틀(2c2)(2c3)은 상기 밸브연결관(7a)(7b)을 따르도록 하여 세워져 배치되고 있다.

즉 상기 양 밸브지지틀(2c2)(2c3)은 상기 가이드기판(2c1)에서 대략 직각으로 세워지도록 배치되고 상기 밸브연결관(7a)(7b) 및 밸브구체(3a)(3b)의 각각을 3방에서 둘러싸는 평면이 대략 ㄷ자 모양을 이루도록 형성된다. 그리고 그들 각 밸브지지틀(2c2)(2c3)에 있어 한쌍의 ㄷ자모양의 개방부 끼리가 서로 중심측을 향해 대향하도록 배치되고, 이 각 밸브지지틀(2c2)(2c3)의 양 벽면에 대해 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 턱모양의 누름부(7a3)(7b3)가 접촉함에 따라 미리 정해진 소정위치에 위치어긋남이 없도록 고정되고 있다. 또 상기 양 밸브구체(3a)(3b)는 상기 각 밸브지지틀(2c2)(2c3)에 의해 형성된 직사각형 모양의 내측 공간내에 후술하는 개폐이동의 범위내에서의 이동이 허용되면서 상기 밸브연결관(7a)(7b)의 밸브구(7av)(7bv)로부터 탈락되지 않도록 고정되고 있다.

상기 밸브구체(3a)(3b)의 개폐동작은 후술하는 것과 같이 이 밸브구체(3a)(3b)의 위쪽에 접촉하도록 배치된 구동부(4)의 캠부재(4a)에 의해 행해지는 구성으로 되어있지만 상기 가이드부재(2c)에는 그 캠부재(4a)의 전체를 도 1위쪽의 대피위치로 상승이동시킴으로써 상술한 2개의 밸브구체(3a)(3b)의 양쪽을 개방상태로 하는 대피경사 안내부(2c4)(특히 도 6 및 도 8참조)가 배치된다. 또 그 대피경사 안내부(2c4)의 근방에는 상기 캠부재(4a)의 회전이동시에 있어 원점위치가 되는 회전멈춤용 돌기(2c5)가 배치된다. 이 회전멈춤용 돌기(2c5)는 기준위치 잠금부를 구성하는 것이지만 이들 각 부재에 관한 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

또 상술과 같이 가이드부재(2c)는 상기 주케이스(2a)의 내부공간안에 배치되고 있지만 이 가이드부재(2c)에는 주케이스(2a)의 내주벽면에 접촉하는 래디얼방향의 위치결정부가 배치된다. 이 래디얼방향의 위치결정부는 주케이스(2a)의 내주벽면에 대해 3점 이상, 본 실시예에서는 5곳에 걸쳐 접촉하고, 더욱 구체적으로는 상기 대피경사 안내부(2c4)로부터 접선방향으로 구부러지도록 하여 제 1위치결정판(2c6)이 일체적으로 뻗어나오고, 그 제 1위치결정판(2c6)의 뻗어나온 측의 선단테두리부분이 상기 주케이스(2a)의 내주면에 접촉하고 있다. 또 상기 각 밸브지지틀(2c2)(2c3)의 위테두리부에서는 도 1의 위쪽을 향해 제 2위치결정판(2c7)(2c8)이 돌출하고, 그 각 제 2위치결정판(2c7)(2c8)에 있어 폭 방향의 양단테두리부가 상기 주케이스(2a)의 내주면에 접촉하고 있다. 그리고 이들 제 1위치결정판(2c6) 및 제 2위치결정판(2c7)(2c8)이 주케이스(2a)의 내주벽면에 접촉하는 것으로 가이드부재(2c)의 전체가 주케이스(2a)에 대해 래디얼방향으로 용이하게 또한 고정밀하게 위치결정된다.

이 때 상기 제 2위치결정판(2c7)(2c8)은 상술한 케이스커버(2b)측에 연결되는 주케이스(2a)의 플랜지부와 거의 동일 높이가 되도록 배치되고, 상기 케이스커버(2b)측의 플랜지부에 대해 주케이스(2a)의 플랜지부와 마찬가지로 접촉되는 배치관계로 되어있다.

한편 상기 구동부(4)를 구성하는 캠부재(4a)는 상기 밸브구체(3a)(3b)에 접촉하는 원반모양 부재의 제 1캠부재(4a1)와, 그 제 1캠부재(4a1)의 중심측 부분에서 도 1아래쪽을 향해 돌출하는 제 2캠부재(4a2)를 구비하고, 특히 도 9와 같이 상기 제 1캠부재(4a1)의 하단면측에는 소정의 요철형상으로 이루어지는 캠면(4a3)이 배치됨과 동시에 상기 제 2캠부재(4a2)의 원통모양 주면부에는 캠면(4a4)이 배치된다. 캠부재(4a)의 구조에 대해서는 후술하지만 상기 구동부(4)는 상기 캠부재(4a)를 회전구동시키는 구동원이 되는 스텝핑모터(4b)를 구비하고, 이 스텝핑모터(4b)에 의해 상기 제 1및 제 2캠부재(4a1)(4a2)를 회전구동시킴으로써 상기 밸브구체(3a)(3b)가 주케이스(2a)내의 소정 범위내에서 개폐동작하도록 구성된다.

또한 스텝핑모터는 4상 48극이 일반적이고, 4상은 코일 2개에 스테이터가 4장으로 구성되고, 또 48극은 각 스테이터에 12장의 극자가 구성되며, 12장 * 4 = 48극이 된다.

또한 스텝핑모터의 구동방법에는 1상 여자 구동방법(1스텝에서 360/48도 회전한다), 2상 여자 구동방법(1상과 동일), 1-2상 여자 구동방법(1스텝에서 360/2 * 48도 회전한다. 즉 회전각도는 상기 1상 여자구동방법의 절반이 된다)의 3종류가 있다.

본 실시예에서는 1-2상 여자구동방법의 경우로 설명하고 있다.

스텝핑모터(4b)는 코일이 감겨진 스테이터부(4b1)와, 이 스테이터부(4b1)의 내측에 대향 배치된 로터부(4b2)와, 이 로터부(4b2)의 회전중심부분이 자유롭게 회전하도록 삽통된 고정축(4b3)을 구비한 구성이 된다. 그리고 전력공급부(4b4)에서 상기 스테이터부(4b1)의 코일에 전력이 공급되면 이에 따라 로터부(4b2)가 고정축(4b3)을 회전중심으로 하여 회전하도록 되어있다.

상기 스테이터부(4b1)는 소정의 수지부재로 이루어지는 스테이터 케이스(4b5)내에 수납되고, 이 스테이터 케이스(4b5)는 후술하는 고정용 브라켓(4b12)의 결합, 분리작용에 의해 상기 본체케이스(2)에 대해 자유롭게 장착분리할 수 있도록 부착할 수 있다. 또한 상기 스테이터부(4b1)에서는 상기 코일이 수지에 의해 스테이터부(4b1)의 극치 등과 일체화가 됨과 동시에 밀봉된 구조로 되어있다.

한편 상기 로터부(4b2)에 있어서는 PBT(폴리부틸렌 테부타레이트)로 구성된 수지성형재료에 마그네트(4b6)가 인서트 성형되고, 상기 마그네트(4b6)는 상기 스테이터부(4b1)에 대해 반경방향으로 대향하도록 배치됨과 동시에 이 로터부(4b2)의 중심부분은 상술한 제 1 및 제 2캠부재(4a1)(4a2)의 회전중심축이 되는 고정축(4b3)에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 장착된다. 이 로터부(4b2)는 상술한 본체케이스(2)의 케이스커버(2b)의 내부공간에 수납되고, 그 케이스커버(2b)에 의해 상술한 스테이터부(4b1)측에 대해 공간적으로 격절되고 있다.

이와같은 로터부(4b2)가 삽통된 고정축(4b3)은 상술한 가이드부재(2c)의 가이드기판(2c1)의 대략 중앙부분에 압입고정됨으로써 부동상태로 배치되고, 이 고정축(4b3)의 도 1상단부분은 상기 케이스커버(2b)의 저벽면(2b1)의 중심위치에 형성된 베어링 오목부(2b3)내에 여유있게 끼워진 상태로 삽입됨과 동시에 상기 고정축(4b3)의 도 1하단부분은 상기 주케이스(2a)의 저벽면(2a1)의 중심위치에 형성된 베어링 오목부(2a3)내에 여유있게 끼워진 상태로 삽입된다. 이들 2개의 베어링 오목부(2b3)(2a3)는 조립시에 있어 고정축(4b3)의 위치결정용으로 이용된다.

또 상기 로터부(4b2)에 있어 도 1상측의 단면은 상기 케이스 커버(2b)의 저벽면(2b1)과 축방향으로 대향하도록 배치되지만 이 로터부(4b2)의 상단면과, 케이스 커버(2b)의 저벽면(2b1)사이에는 상기 로터부(4b2) 전체를 도 1하측인 주케이스(2a)측을 향해 부세하는 코일스프링(4b7)이 압축상태로 장착되고, 이 코일스프링(4B7)의 부세력에 의해 상기 로터부(4b2)가 주케이스(2a)측으로 부세되면서 회전된다. 즉 상술한 밸브연결관(7a)(7b)중 어느 하나가 캠부재(4a)의 작용에 의해 개방된 경우에는 그 개방된 밸브연결관(7a)(7b)을 거쳐 주케이스(2a)안으로 흘러들어오는 냉매가스의 압력에 의해 로터부(4b2)가 도 1상측인 케이스커버(2b)의 저벽면(2b1)측으로 밀려들어가지만 상기 코일스프링(4b7)은 그 때의 로터부(4b2)를 되미는 쿠션역할을 한다.

또한 상기 코일스프링(4b7)은 로터부(4b2)의 단면에 대해서는 평좌금(4b8)을 통해 압접되지만 케이스커버(2b)의 저벽면(2b1)에 대해서는 조종모양 좌금(4b9)을 통해 압접되고 있다. 이 조종모양 좌금(4b9)은 케이스커버(2b)의 저벽면(2b1)에 접촉하는 평탄면부(4b10)와, 그 평탄면부(4b10)의 외주테두리로부터 일체적으로 올라가도록 구부림 형성된 원통모양부(4b11)를 갖고 있으며, 상기 평탄면부(4b10)의 표면에 대해 상기 코일스프링(4b7)이 압접된다. 또 상기 조종모양 좌금(4b9)의 원통모양부분(4b11)은 코일스프링(4b7)의 외측을 덮도록 장착된다.

한편 상기 로터부(4b2)의 타단측(도 1의 하단측)의 단면에는 상술한 캠부재(4a)의 제 1캠부재(4a1) 및 제 2캠부재(4a2)가 일체적으로 배치되고, 이들 제 1캠부재(4a1) 및 제 2캠부재(4a2)는 상기 스텝핑모터(4b)를 구동원으로 하여 로터부(4b2)와 일체적으로 회전된다.

이 중 제 1캠부재(4a1)는 박판원판상의 부재로 형성되고, 그 중심은 상술한 로터부(4b2)와 마찬가지로 고정축(4b3)에 삽통되고 있다. 그리고 이 제 1캠부재(4a1)의 도 1하단면에 배치된 캠면(4a3)은 상술한 통모양의 밸브연결관(7a)(7b)의 선단면에 대해 바로 위 위치에서 대향하도록 배치되고, 그 제 1캠부재(4a1)의 캠면(4a3)과, 밸브연결관(7a)(7b)사이에 밸브연결관(7a)(7b)를 개폐하는 밸브구체(3a)(3b)가 배치되고 있다.

이 때 상기 한쌍의 밸브연결관(7a)(7b) 및 밸브구체(3a)(3b)는 상기 제1 캠부재(4a1) 및 제 2캠부재(4a2)의 축 중심에 대해 대략 대칭인 위치관계가 되도록 배치되고, 상기 한쌍의 밸브연결관(7a)(7b)끼리 및 한쌍의 밸브구체(3a)(3b)끼리가 각각 상기 고정축(4b3)을 중심으로 하여 180°반대측의 영역에 배치된다. 즉 이들 한쌍의 밸브연결관(7a)(7b)끼리 및 밸브구체(3a)(3b)끼리는 각각 대략 직선상의 위치관계를 이루는 배치관계로 구성되고 있다.

이와같이 한쌍의 밸브구체(3a)(3b)를 직선상에 배치하는 것은 이들 한쌍의 밸브구체(3a)(3b)를 단일캠부재(4a)로 개폐작동시킬 때 양 밸브구체(3a)93b)끼리의 높이에 불균일이 있거나, 캠축에 다소의 덜컹거림이 있어도 그들 한쌍의 밸브구체(3a)(3b)를 모두 폐쇄하는 동작을 확실하게 행하기 위함이다. 단 상기 밸브구체(3a)(3b) 높이의 불균일이나 캠축의 덜컹거림에 대응하여 캠부재(4a)자체가 요동하도록 구성해 두면 상술한 것과 같이 밸브구체(3a)(3b)를 직선상에 배치할 필요는 없다. 그 경우의 캠부재(4a)의 요동지지구조로서는 캠부재를 엣지모양 부분을 지점으로 하여 요동가능하도록 지지하는 등 다양한 요동지지구조를 채용할 수 있다.

상기 제 1캠부재(4a1)의 캠면(4a3)은 상기 밸브연결관(7a)(7b)에 대향배치되는 도너츠형상을 갖고 있고, 그 캠면(4a3)의 면 형상은 상기 밸브구체(3a)(3b)를 밸브연결관(7a)(7b) 상단부의 밸브구(7av)(7bv)측으로 밸브구체(3a)(3b)를 밀어부치거나 상기 밸브구체(3a)(3b)로부터 이간시킴으로써 개폐동작을 행하는 형상으로 되어있다.

상술한 것과 같이 제 1캠부재(4a1)의 캠면(4a3)에 의해 동작되는 밸브구체(3a)(3b)는 부세부재로서의 코일스프링(7a4)(7b4)의 부세력에 의해 도 1 위쪽으로 밀려 올라가기 때문에 상기 각 밸브구체(3a)(3b)는 각 코일스프링(7a4)(7b4)의 부세력에 의해 늘 캠면(4a3)측에 접촉하도록 부세되고 특히 밸브연결관(7a)(7b)을 폐쇄상태로부터 개방상태로 할 때에는 상기 각 코일스프링(7a4)(7b4)의 위쪽 부세력을 이용하여 밸브연결관(7a)(7b)에서 이간시킨다. 또 이와같은 구성에 의해 상기 밸브구체(3a)(3b)의 캠면(4a3)의 접촉은 상시 확실하게 행해지고 밸브구체(3a)(3b)는 캠면(4a3)의 면형상을 따라 확실하게 동작된다. 다음 상기 제 1캠부재(4a1)에 배치된 캠면(4a3)의 면형상 및 밸브구체(3a)(3b)의 동작을 상세하게 설명한다.

특히 도 9에 도시하는 것과 같이 상기 제 1캠부재(4a1)의 캠면(4a3)은 밸브구체(3a)(3b)를 개구를 막는 방향으로 동작시키기 위한 돌출산부(4a5)와, 밸브구체(3a)(3b)를 개구를 여는방향으로 동작시키기 위한 저면골짜기부(4a6)와, 이들 돌출산부(4a5) 및 저면골짜기부(4a6)를 연결하는 2개의 사면부(4a7)(4a7)를 갖고 있다. 상기 돌출산부(4a5)와 저면골짜기부(4a6)는 고정축(4b3)의 축방향으로 요철형상을 갖도록 형성되고, 그 중 돌출산부(4a5)는 밸브연결관(7a)(7b)의 밸브구(7av)(7bv)를 향해 돌출하도록 형성되며, 전 둘레 중심각 360도의 캠면(4a3) 중 약 200도 정도의 중심각의 범위로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 돌출산부(4a5)가 저면골짜기부(4a6)에 대해 0.7mm의 높이를 갖고 있지만 이 높이에 대해서는 설계조건에 따라 임의로 해도 좋다. 이에 따라 상기 각 밸브구체(3a)(3b)는 상기 돌출산부(4a5)에 대향하여 접촉하고 있을 때에는 밸브연결관(7a)(7b)측으로 밀어부쳐져 상기 밸브구(7av)(7bv)를 폐쇄한다.

한편 저면골짜기부(4a6)는 캠면(4a3)의 나머지 160도 중 약 90도 정도의 중심각의 범위로 형성된다. 각 밸브구체(3a)(3b)는 이 저면골짜기부(4a6)에 대향하고 있을 때 상술한 코일스프링(7a4)(7b4)의 부세력에 의해 밸브연결관(7a)(7b)으로부터 멀어지고, 주케이스(2a)의 개구를 개방한다. 또 상기 양 사면부(4a7)(4a7)는 각각 약 35도씩의 범위로 형성된다. 이들 사면부(4a7)(4a7)는 캠부재(4a1)가 회전할 때 각 밸브구체(3a)(3b)와의 접촉을 저면골짜기 부(4a6)와 돌출산부(4a5)사이에서 매끄럽게 변환하기 위한 것이 된다.

또 상기 제 1캠부재(4a1)의 외주면에는 로터부(4b2)의 회전규제 즉 로터부(4b2)를 소정 범위에서만 회전할 수 있도록 하여 원점검출을 행하는 기준위치 잠금부로서의 결합볼록부(4a8)가 반경방향 바깥쪽을 향해 돌출하도록 형성된다. 이 결합볼록부(4a8)는 상술한 가이드부재(2c)의 대피경사 안내부(2c4)의 최상위치에 형성된 회전멈춤용 돌기(2c5)(특히 도 6 및 도 8참조)와 접촉가능한 위치에 형성되고, 상기 제 1캠부재(4a1)가 로터부(4b2)와 일체적으로 회전되면 회전멈춤용 돌기(2c5)와 접촉하여 로터부(4b2)의 그 이상의 회전을 저지하도록 구성된다. 본 실시예에서는 이 동작을 본 장치의 원점위치 검출로서 이용하도록 하며, 그 원점위치로부터 스텝핑모터(4b)를 소정스텝 구동함으로써 동작개시점을 정하고, 양 밸브연결관(7a)(7b)의 개폐상태를 제어하도록 되어있다. 이 원점위치 검출동작은 매 동작개시후에 행하는 것으로 해도 좋고 몇시간에 1회 행하도록 해도 좋다.

또 로터부(4b2)가 역방향에 있어 소정위치까지 회전했을 때도 당연히 상기 결합볼록부(4a8)는 회전멈춤용 돌기(2c5)에 닿는다. 이 때 상기 결합볼록부(4a8)는 제 1캠부재(4a1)의 주면에 있어 중심각이 20도의 범위에 형성되고, 한편 상기 주케이스(2a)측의 회전멈춤용 돌기(2c5)도 마찬가지로 중심각 20도의 범위로 형성된다. 그 때문에 상기 로터부(4b2)는 320도 범위에서 회전할 수 있도록 되어있다. 또한 본 실시예에서는 통상시 역회전동작에 의해서는 상기 결합볼록부(4a8)를 회전멈춤용 돌기(2c5)에 접촉시키지 않도록 되어있다. 즉 결합볼록부(4a8)가 회전멈춤용 돌기(2c5)에 접촉하기 전에 스텝핑모터(4b)가 정지하도록 스텝수가 정해지고, 상기 결합볼록부(4a8)가 회전멈춤용 돌기(2c5)에 접촉할 경우는 구동개시시나 제어상 어떠한 필요성이 있는 경우로서, 트러블이 발생하여 오버스텝상태가 된 경우등에 있어서는 결합볼록부(4a8)에 의해 원점위치 검출이 실행되도록 되어있다.

한편 상기 제 2캠부재(4a2)는 상기 고정축(4b3)에 지승되고, 제 1캠부재(4a1)와 마찬가지로 로터부(4b2)와 일체회전하는 것이 된다. 이 제 2캐부재(4a2)는 상술한 제 1캠부재(4a1)와 동 축 상에 배치되고, 고정축(4b3)을 회전중심으로 하여 180도 떨어진 위치에 배치된 양 밸브구체(3a)(3b)사이에 위치하고 있다. 상기 제 2캠부재(4a2)의 외주부에는 캠면(4a4)가 형성되고, 그 캠면(4a4)에는 상기 제 1캠부재(4a1)의 저면 골짜기부(4a6)의 대략 중심부를 향해 돌출하는 정상부(4a9)가 배치된다. 이 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)가 상기 밸브체(3a)(3b)에 접촉했을 때에는 이 밸브체(3a)(3b)가 반경방향 바깥쪽을 향해 밀리고(도 1의 밸브체 3b 참조), 이에 따라 밸브연결관(7a)(7b)이 개방되도록 되어있다.

즉 이 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)는 밸브구체(3a)(3b)가 제 1캠부재(4a1)의 저면골짜기부(4a6)에 대향하고 있을 때 그 밸브체(3a)(3b)를 외측을 밀어내기 위한 것이 되고, 이 구성에 의해 상기 밸브구체(3a)(3b)가 저면골짜기부(4a6)에 대향하여 밸브연결관(7a)(7b)로부터 이간하고 있을 때에는 상기 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)에 의해 밸브구체(3a)(3b)가 개구를 개폐하기 위한 동작방향(도 1에 있어 좌우방향)과 직교하는 방향으로 이동된다. 따라서 이 제 2캠부재(4a2)는 밸브구체(3a)(3b)의 외측방향으로의 이동수단이 되고, 이에 따라 상기 밸브구체(3a)(3b)는 확실하게 밸브연결관(7a)(7b)의 개구를 개방할 수 있다.

이와같은 구성으로 한 것은 다음의 이유에 의한다. 즉 밸브구체(3a)(3b)는 상시 코일스프링(7a4)(7b4)에 의해 캠부재(4a1)의 캠면(4a3)측으로 부세되고 있기 때문에 저면골짜기부(4a6)와 대향했을 때에는 그 부세력에 의해 밸브연결관(7a)(7b)의 개구로부터 멀어지도록 되어있다. 그러나 진동이나 냉매가스의 맥동에 의해 주케이스(2a)의 내부에 내압이 발생하고, 밸브구체(3a)(3b)가 저면골짜기부(4a6)와 대향하고 있음에도 불구하고 개구를 막을 염려가 있다. 이와같은 상태가 되면 내부의 기압이 밸브구체(3a)(3b)를 개구로 밀어부치도록 작용하기 때문에 코일스프링(7a4)(7b4)의 부세력만으로는 밸브구체(3a)(3b)가 개구로부터 멀어지지 않게 될 위험성이 생긴다.

또한 이와같은 상태에 있어서 코일스프링(7a4)(7b4)의 부세력 만으로 밸브구체(3a)(3b)를 개구로부터 멀어지도록 구성할 경우는 코일스프링(7a4)(7b4)에 상당히 강한 부세력을 갖게할 필요가 생긴다. 또 그와같은 강한 부세력을 갖는 코일스프링(7a4)(7b4)을 이용하면 개구에서 폐쇄로 하는 동작에는 역으로 이 부세력에 맞서 밸브구체(3a)(3b)를 밸브연결관(7a)(7b)측으로 이동해야 하고, 이 동작에 상당한 모터토오크가 필요하게 된다. 그래서 밸브구체(3a)(3b)가 제 1캠부재(4a1)의 캠면(4a3)의 저면 골짜기부(4a6)와 대향했을 때에는 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)에 의해 강제적으로 밸브구체(3a)(3b)를 외측으로 밀어내어 밸브연결관(7a)(7b)에서 멀어지게 하는 구성으로 하고, 모터토오크 및 코일스프링(7a4)(7b4)의 부세력을 그 만큼 올리지 않아도 확실하게 밸브구체(3a)(3b)를 밸브연결관(7a)(7b)에서 멀어지게 하여 개구를 개방할 수 있다.

또한 상기 코일스프링(7a4)(7b4)은 제 2캠부재(4a2)의 캠면(4a4)의 정상부(4a9)에 의해 밸브구체(3a)(3b)가 고정축(4b3)을 중심으로 한 반경방향의 외측으로 이동되면, 이를 이동전의 방향으로 되돌리도록 작동한다. 즉 상기 코일스프링(7a4)(7b4)은 밸브구체(3a)(3b)가 외측으로 이동할 때 그 이동에 따라 신장한다. 그 때 코일스프링(7a4)(7b4)은 밸브구체(3a)(3b)와의 접촉상태는 계속함과 동시에 수축하려고 한다. 그 때문에 제 2캠부재(4a2)가 회전하고, 캠면(4a4)의 정상부(4a9)와 밸브구체(3a)(3b)와의 접촉이 풀리며, 밸브구체(3a)(3b)가 외측으로 밀려나지 않는 상황이 되면 코일스프링(7a4)(7b4)의 수축 및 제 1캠부재(4a1)의 캠면(4a3)의 압착력에 의해 밸브구체(3a)(3b)는 이동전의 위치로 되돌아간다.

이와같이 본 실시예에 관련된 밸브구동장치(1)는 상술한 320도의 범위에 걸치는 로터부(4b2)의 회전에 의해 양 밸브구체(3a)(3b)를 각각 동작시키는 것으로서, 그에 따라 상기 양 밸브구체(3a)(3b)가 양 밸브연결관(7a)(7b)을 개폐하고, 양 밸브연결관(7a)(7b)의 개폐상태를 4개의 상태 즉 양쪽모두 폐쇄가 되는 제 1모드와, 한쪽이 폐쇄이고 다른 쪽이 개방이 되는 제 2, 제 3모드와, 양쪽모두 개방이 되는 제 4모드중 어느 하나로 할 수 있다.

우선 도 10(A)에 도시하는 제 1모드에서는 상술한 가이드부재(2c)에 배치된 대피경사 안내부(2c4)의 최상위치에 캠부재(4a)의 결합볼록부(4a8)가 타 올라가고, 캠부재(4a)는 로터부(4b2)와 함께 도 1위쪽의 대피위치로 상승 이동된다. 이에 따라 상기 2개의 밸브구체(3a)(3b) 모두는 함께 개방상태로 유지된다. 또한 도 10(A)에 도시하는 제 1모드는 결합볼록부(4a8)를 회전멈춤용 돌기(2c5)에 접촉시켜 원점위치 검출을 행한 상태가 되지만 결합볼록부(4a8)가 회전멈춤용 돌기(2c5)에 부딪히는 순간에 스텝핑모터(4b)를 정지시키고 그 상태를 제 1모드로 할 수도 있다.

또 도 10(B)에 도시하는 제 2모드는 제 1캠부재(4a1)의 돌출산부(4a5)의 중간부분을 밸브구체(3a)에 접촉시키고, 저면골짜기부(4a6)의 중간부분을 밸브구체(3b)에 접촉시키며, 밸브구체(3a)로 밸브연결관(7a)을 폐쇄하고, 밸브구체(3b)를 밸브연결관(7b)으로부터 멀어지게 하여 밸브연결관(7b)을 개방한 상태가 된다. 또한 도 10(B)에 도시하는 제 2모드는 원점위치로부터 제 1캠부재(4a1)를 화살표 방향으로 90도 회전시킨 상태를 나타내고 있지만 이 제 2모드는 200도에 걸쳐 형성되고 있는 돌출산부(4a5)가 밸브구체(3a)와만 접촉하고 있으면 되므로 원점위치에서 보아 10도에서 160도 범위의 회전이면 되지만 본 실시예에서는 제 1캠부재(4a1)의 회전각도와 제 2캠부재(4a2)의 회전각도와의 동기를 취하고, 90도 회전했을 때 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)가 밸브구체(3b)를 외측으로 밀어내어 밸브연결관(7b)을 개방하도록 되어있기 때문에 90도 회전했을 때를 제 2모드로 하고 있다.

또한 도 10(C)와 같이 제 3모드는 제 2모드로부터 제 1캠부재(4a1)를 180도 회전(원점위치에서 보면 270도 회전)시킨 상태 즉 돌출산부(4a5)의 중간부분을 밸브구체(3b)에 접촉시키고, 저면골짜기부(4a6)의 중간부분을 밸브구체(3a)에 접촉시키며, 밸브구체(3b)로 밸브연결관(7b)을 폐쇄하고, 밸브구체(3a)를 밸브연결관(7a)으로부터 멀어지게 하여 밸브연결관(7a)을 개방한 상태가 된다. 또한 이 도 10(C)에 도시하는 제 3모드는 상술한 제 2모드에서는 180도, 원점위치에서는 제 1캠부재(4a1)를 화살표 방향으로 270도 회전시킨 상태를 나타내고 있지만 이 제 3모드는 200도에 걸쳐 형성되고 있는 돌출산부(4a5)가 밸브구체(3b)와만 접촉하면 되므로 원점위치에서 보아 160도에서 320도 범위의 회전이면 되지만 본 실시예에서는 제 1캠부재(4a1)의 회전각도와 제 2캠부재(4a2)의 회전각도와의 동기를 취하고, 270도 회전했을 때 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)가 밸브구체(3a)를 외측으로 밀어내어 밸브연결관(7a)을 개방하도록 되어있기 때문에 270도 회전했을 때를 제 3모드로 하고 있다.

한편 도 10(D)에 도시하는 제 4모드는 상술한 제 1모드와 제 2모드의 중간상태로서 제 1모드로부터 제 1캠부재(4a1)를 90도 회전(원점위치에서 보면 180도 회전)시킨 상태이지만 상기 제 1캠부재(4a1)의 200도 형성된 돌출산부(4a5)의 양단 근방에서 양 밸브구체(3a)(3b)를 양 밸브연결관(7a)(7b)측으로 밀어내리고, 양 밸브연결관(7a)(7b)을 모두 폐쇄시킨 상태가 된다.

여기서 스텝핑모터를 이용한 밸브구동장치에 있어서, 이 스텝핑모터의 제어회로부의 인식위치와 밸브구동장치측 인식위치가 서로 동기하고 있는 것으로 정확한 제어가 행해지지만 실제로는 부품의 불균형이나 조립회전위치 오차 등에 의해 동기어긋남이 발생하는 경우가 있다.

그래서 예를들면 소정시간마다 통상은 정전발생시나 전원을 다시 넣을 때 원점검출을 행하여 양자 일치동작을 행하도록 하고 있다. 스텝핑모터의 제어회로에서 상기 구동장치측 원점위치까지 이동하는(필요한 스텝수 + 임의의 오버스텝 수)신호를 보내고, 상기 구동장치측의 기계적 정지부재(원점위치)에 닿아 덜컹덜컹하고 오버스텝수만큼 강제 정지하고 있다. 그리고 최후의 스텝신호는 4상 중 어느 것에 한정하여 전원이 OFF된다.

다음 재구동했을 때 전원이 OFF된 한정상(限定相)에서 전원이 ON이 되고, 필요한 스텝수의 구동명령이 상기 제어회로에서 생성된다.

본 실시예에서는 상술한 캠부재(4a1)(4a2)의 각 캠면(4a3)(4a4)에는 상기 제 1캠부재(4a1)에 배치된 결합볼록부(4a8)와, 스텝핑모터(4b)의 스테이터(4a2)사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하도록 오차흡수면이 여유분으로서 배치된다. 즉 본 실시예에 있어서는 상술한 스텝핑모터(4b)의 회전의 원점검출을 행할 때 서로 닿는 결합볼록부(4a8)와 회전멈춤용 돌기(2c5)로 이루어지는 기준위치 잠금부를 이용하고 있지만 이들 결합볼록부(4a8)와 회전멈춤용 돌기(2c5)의 접촉위치는 스텝핑모터(4b)의 분해능 스텝과의 관계에서 불균일을 일으킨다. 예를들면 4상 모터의 경우에는 4스텝 또는 8스텝분에 대응하고, 조립시부터 소정의 이론어긋남량이 발생하여 각 장치마다 개체차가 발생하게 되고, 상술한 8스텝의 스텝핑모터(4b)의 경우에는 원점위치에 초기설정되고 있어도 회전개시부터 최대 ±4스텝의 위치어긋남을 일으킨다.

그래서 본 실시예에서는 상술한 스텝핑모터(4b)의 분해능 스텝에 대응한 위치어긋남량, 예를들면 ±4스텝에 상당하는 길이에 걸쳐 상술한 캠부재(4a1)의 캠면(4a3)을 연장함으로써 구체적으로는 돌출산부(4a5)와 양 사면부(4a7)사이에, 마찬가지로 저면골짜기부(4a6)와 양 사면부(4a7)사이에 오차흡수면을 형성하고 있음과 동시에 캠부재(4a2)의 캠면(4a4)에 배치된 정상부(4a9)의 선단부분에 예를들면 2스텝에 상당하는 길이에 걸친 오차흡수면이 배치되며, 그와같은 각 오차흡수면에 대해 밸브구체(3a)(3b)가 접촉하는 동안은 개폐동작의 변환을 행하지 않도록 구성하고 있다.

전원이 OFF시에는 로터마그네트와 스테이터의 극자와의 흡인력이 균형을 취한 위치에서 정지하게 되지만 상기한 구성에 의해 예를들면 로터착자위치, 스테이터의 극자위치, 기준위치 잠금부로서의 결합볼록부(4a8)의 위치는 각각 불균일을 갖고 있다.

그 때문에 강제위치 정지한 경우 로터착자위치가 이상위치에 대해 좌우로 4스텝씩의 불균일 범위에서 정지한다. 또한 8스텝이상 어긋난 경우는 다음 스테이터의 극자와 대향하므로 ±4 스텝 이상의 불균일은 존재하지 않는다.

이 때문에 재기동했을 때 제 1스텝의 신호에서 시계방향으로 회전하여 신호극자로 진행하는 경우와, 반시계방향으로 회전하여 신호극자로 진행하는 경우로 나뉘지만 다음의 제 2스텝의 신호상에서는 상기 제어회로 명령방향의 회전에 따르게 된다. 가령 결합볼록부(4a8)가 없으면 한정정지 통전상에서의 OFF/ON이기 때문에 재기동에서의 위치어긋남은 일어나지 않는다.

또한 상술한 설명은 1-2상 여자구동방법에서의 스텝수를 기억하고 있고, 다른 여자방법에서는 상기한 절반의 스텝수가 된다.

한편 상기 케이스커버(2b)의 반경방향 외측에는 스텝핑모터(4b)의 스테이터부(4b1)가 배치되고 있고,그 스테이터부(4b1)는 스테이터 케이스(4b5)에 수납된 상태에서 본체케이스(2)에 장착되고 있지만 이들 스테이터 케이스(4b5)와 본체케이스(2)는 상기 주케이스(2a)측에 고정된 탄성력을 갖는 고정용 브라켓(4b12)을 통해 자유롭게 장착분리할 수 있도록 부착되고 있다.

더욱 구체적으로는 특히 도 2에 도시하는 것과 같이 상기 주케이스(2a)의 외주부에 대해 대략 직사각형의 박판재로 이루어지는 고정용 브라켓(4b12)에 배치된 부착공이 압입되고, 그 고정용 브라켓(4b12)의 부착공의 개구테두리부에 절곡형성된 여러개의 탄성편(4b13)이, 상기 주케이스(2a)의 외주면을 조인 상태에서 고정용 브라켓(4b12)이 고착되고 있다. 이 때 상기 고정용 브라켓(4b12)의 부착공의 개구테두리에는 주케이스(2a)의 플랜지부측을 향해 축방향으로 돌출하는 위치결정 돌기(4b14)(도 1참조)가 상기 본체케이스(2)의 축방향으로 돌출하도록 배치되고, 이 위치결정 돌기(4b14)의 선단부가 상기 주케이스(2a)의 플랜지부에 닿음으로써 축방향의 위치결정이 행해지도록 되어있다.

한편 상기 고정용 브라켓(4b12)의 측 테두리부에서는 대략 L자모양으로 절곡하도록 하여 뻗어나오는 계지갈고리(4b15)가 배치되고 있음과 동시에 상기 스테이터 케이스(4b5)의 외주면에는 상기 계지갈고리(4b15)가 걸리는 단부(4b16)가 형성되고, 상기 계지갈고리(4b15)가 단부(4b16)에 결합,이탈함으로써 상기 스테이터 케이스(4b5)와 본체케이스(2)가 장착분리되도록 되어있다.

또 상기 고정용 브라켓(4b12)에는 상술한 부착공에서 반경방향을 향해 대략 직선모양으로 뻗어나온 절개부(4b17)가 배치되고, 상기 고정용 브라켓(4b12)을 본체케이스(2)에 대해 장착분리할 경우 상기 유입관(5) 및 유출관(6a)(6b)의 삽입, 이탈이 상기 절개부(4b17)를 통해 행해지고 있다.

또한 상기 고정용 브라켓(4b12)의 일단 테두리부에는 밸브구동장치(1)의 전체를 예를들면 냉장고의 틀체에 부착하기 위한 고정판(4b18)이 배치되고 있다. 이 고정판(4b18)은 고정용 브라켓(4b12)의 본체 부분을 대략 직각으로 절곡하도록 형성되고, 이 고정판(4b18)에 배치된 한쌍의 부착공(4b19)(4b19)에 도시를 생략한 고정용 나사 등을 관통시킴으로써 부착이 행해진다.

다음 상술한 것과 같이 구성된 실시예의 밸브구동장치(1)의 밸브의 개폐동작에 대해 설명한다. 또한 본 실시예에서는 1-2상 여자구동방법의 경우로 설명하고 있다.

우선 본 장치를 냉매유통로 등의 소정위치에 부착한 후 스텝핑모터(4b)를 소정 스텝구동하여 원점위치검출동작을 행한다. 즉 스텝핑모터(4b)의 스테이터부(4b1)의 코일을 통전상태로 하고, 소정 스텝분(320도 회동하기 위한 풀 스텝분)에 걸쳐 상기 로터부(4b2)를 소정방향으로 회전한다. 이에 따라 제 1 및 제 2캠부재(4a1)(4a2)가 로터부(4b2)와 일체적으로 회전하여, 원점위치까지 회전하면 제 1캠부재(4a1)의 주면에 형성된 결합볼록부(4a8)가 가이드부재(2c)의 대피경사 안내부(2c4)의 최상위치에 형성된 회전멈춤용 돌기(2c5)에 닿는다. 이에 따라 제 1캠부재(4a1)의 회전이 저지되고, 로터부(4b2)의 회전도 저지된다. 이와같이 회저저지된 상태에서 여분의 스텝을 출력한 위치를 원점위치로 한다.

본 실시예에서는 상기 원점위치에서는 상술한 제 1모드, 즉 밸브연결관(7a)(7b)이 모두 밸브구체(3a)(3b)에 의해 개방된 상태가 된다(도 10(A) 참조). 또한 상술과 같이 캠부재(4a1)의 캠면(4a3)에는 오차흡수면이 형성되고 있지만 본 실시예에서는 밸브연결관(7a)(7b)과 밸브구체(3a)(3b)사이가 이간되므로 특히 상기 오차흡수면을 이용하지 않고도 동작이 확실하게 행해진다.

밸브연결관(7a)(7b)이 모두 밸브구체(3a)(3b)에 의해 개방된 상태가 되고 있기 때문에 유입관(5)에서 본체케이스(2)내로 냉매가스가 유입되고 있는 경우에는 그 냉매가스가 유출관(6a)(6b)측으로 유출되게 되지만 냉매가스가 본체케이스(2)내로 유입되지 않은 경우에는 밸브연결관(7a)(7b)과 밸브구체(3a)(3b)사이가 이간되므로 그들 양 부재끼리가 공기층을 통해 서로 차단된다. 이 상태에서 유출관(6b)측만을 개방하고, 유출관(6a)측은 그대로 폐쇄상태를 유지하고자 할 경우에는 다음과 같이 구동한다.

우선 스테이터부(4b1)의 코일에 통전하여 로터부(4b2)를 원점위치에서 90도 회전하도록 구동한다. 그러면 제 1 및 제 2캠부재(4a1)(4a2)는 로터부(4b2)와 일체적으로, 도 10(A)에 있어 화살표방향으로 회전하고, 도 10(B)의 상태가 된다. 그동안 밸브구체(3a)는 제 1캠부재(4a1)의 돌출산부(4a5)와의 접촉을 유지하고, 밸브연결관(7a)측으로 밀어부쳐진 상태가 된다. 그 때문에 밸브연결관(7a)은 폐쇄상태를 유지하고, 유출관(6a)측에는 냉매가스가 흐르지 않게 된다.

한편 밸브구체(3b)는 로터부(4b2)의 90도 회전 중 최초 10도 회전으로 우선 제 1캠부재(4a1)의 돌출산부(4a5)와의 접촉이 해제된다. 그리고 밸브구체(3b)는 이 최초 10도의 회전후 다음 35도 회전시에는 사면부(4a7)와 접촉하고, 코일스프링(7b4)의 부세력에 의해 서서히 밸브연결관(7b)에서 멀어진다. 그리고 이와같은 총 45도의 회전을 거치고나서 저면골짜기부(4a6)와의 접촉이 개시된다. 이 때 밸브구체(3b)는 코일스프링(7b4)의 부세력에 의해 더욱 밸브연결관(7b)에서 멀어지고, 밸브연결관(7b)은 개방상태가 된다. 이 때문에 냉매가스는 유출관(6b)측으로 흐르게 된다.

본 실시예에서는 저면골짜기부(4a6)와 양 사면부(4a7)사이에 오차흡수면을 형성하고 있기 때문에 밸브구체(3b)가 양 사면부(4a7)에 접촉하지 않게 된다.

또한 밸브구체(3b)는 저면골짜기부(4a6)와의 접촉이 개시되고, 또한 로터부(4b2)가 45도(원점위치에서 보아 90도) 회전되었을 때에는 제 1캠부재(4a1)의 회전에 동기하고 있는 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)에 의해 외측(도 10(B)에 있어 우측)으로 밀려나온다. 이 때문에 코일스프링(7b4)의 부세력에 의해 밸브연결관(7b)에서 멀어지지 않은 경우에도 제 2캠부재(4a2)에 의해 확실하게 밸브연결관(7b)에서 멀어지고, 밸브연결관(7b)은 개방상태가 된다. 이 결과 원점위치에서 90도 로터부(4b2)가 회전하면 밸브연결관(7a)은 폐쇄함으로써 유출관(6a)을 폐쇄상태, 밸브연결관(7b)은 개방함으로써 유출관(6b)을 개방상태의 제 2모드가 된다.

본 실시예의 캠부재(4a2)의 캠면(4a4)에 배치된 정상부(4a9)에는 오차흡수면이 형성되고 있기 때문에 밸브구체(3b)는 확실하게 외측으로 밀려나오게 된다.

다음 이 제 2모드가 되고 있는 상태에서 개폐상태가 역이 되는 유출관(6a)을 개방상태, 유출관(6b)을 폐쇄상태로 하는 제 3모드로 할 경우는 다음과 같이 구동한다.

제 2상태(원점위치에서 로터부(4b2)가 90도 회전한 상태)에서 스테이터부(4b1)의 코일에 통전하여 로터부(4b2)를 상기의 원점위치에서 제 2모드로 할 때와 동일 방향으로 회전하도록 구동한다. 그러면 제 1 및 제 2캠부재(4a1)(4a2)는 로터부(4b2)와 일체적으로 도 10(B)에 있어 화살표방향으로 회전한다.

밸브구체(3a)는 로터부(4b2) 최초의 100도(원점위치에서 보아 90도위치에서 190도)의 회전동안 제 1캠부재(4a1)의 돌출산부(4a5)와의 접촉을 유지하고, 밸브연결관(7a)측으로 밀어부쳐진 상태로 되어있다. 그리고 로터부(4b2)의 회전이 100도(원 위치에서 보아 190도)를 넘으면 밸브구체(3a)는 제 1캠부재(4a1)의 돌출산부(4a5)와의 접촉이 해제되고, 사면부(4a7)와의 접촉이 개시된다. 밸브구체(3a)는 이 사면부(4a7)와 접촉한 상태로 35도와의 회전시에는 코일스프링(7a4)의 부세력에 의해 서서히 밸브연결관(7a)에서 멀어진다. 그리고 이와같은 총 135도(원점위치에서 보아 225도)의 회전을 지나고나서 저면 골짜기부(4a6)와의 접촉이 개시된다. 이 때 밸브구체(3a)는 코일스프링(7a4)의 부세력에 의해 더욱 밸브연결관(7a)에서 멀어져 밸브연결관(7a)은 개방상태가 된다. 이 때문에 유출관(6a)측에 냉매가스가 흐르게 된다.

본 실시예에서는 저면골짜기부(4a6)와 양 사면부(4a7)사이에 오차흡수면을 형성하고 있기 때문에 밸브구체(3a)가 양 사면부(4a7)에 접촉하지 않도록 되어있다.

또한 밸브구체(3a)는 저면골짜기부(4a6)와의 접촉이 개시되고, 또한 로터부(4b2)가 45도(원점위치에서 보아 270도)회전되었을 때에는 제1 캠부재(4a1)의 회전에 동기하고 있는 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)에 의해 외측(도 10(C)에 있어 좌측)으로 밀려나온다. 이 때문에 코일스프링(7b4)의 부세력에 의해 밸브연결관(7a)에서 멀어지지 않는 경우에도 제 2캠부재(4a2)에 의해 확실하게 밸브연결관(7a)에서 멀어지고, 밸브연결관(7a)은 개방상태가 된다.

본 실시예의 캠부재(4a2)의 캠면(4a4)에 마련된 정상부(4a9)에는 오차흡수면에 형성되고 있기 때문에 밸브구체(3a)는 확실하게 외측으로 밀려나도록 되어있다.

한편 밸브구체(3b)는 로터부(4b2)의 최초 45도(원점위치에서 보아 90도에서 135도)의 회전동안, 제 1캠부재(4a1)의 저면골짜기부(4a6)와의 접촉을 유지하고, 밸브연결관(7b)에서 멀어진 상태를 유지한다. 이동안 밸브구체(3b)와 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)와의 접촉은 해제가 된다. 그 때문에 밸브구체(3b)는 코일스프링(7b4)의 부세력에 의해 내측(도 10(B)의 좌측)방향으로 이동하고, 정상부(4a9)로 밀려나기 전의 위치로 복귀한다.

그리고 로터부(4b2)의 회전이 45도(원점위치에서 보아 135도)를 넘으면 밸브구체(3b)는 제 1캠부재(4a1)의 저면골짜기부(4a6)와의 접촉이 해제되고, 사면부(4a7)와의 접촉이 개시된다. 그리고 밸브구체(3b)는 이 사면부(4a7)와 접촉한 상태로 35도 회전시에는 코일스프링(7b4)의 부세력에 맞서 서서히 밸브연결관(7b)으로 다가간다. 그리고 이와같은 총 80도(원점위치에서 보아 170도)의 회전을 거치고나서 밸브구체(3b)는 돌출산부(4a5)와의 접촉이 개시된다. 이에 따라 밸브구체(3b)는 밸브연결관(7b)에 완전히 접촉하여 밸브연결관(7b)을 폐쇄한다. 또한 로터부(4b2)는 이 후 100도(원점위치에서 보아 170도에서 270도까지) 회전한다. 이동안 밸브구체(3b)는 이 돌출산부(4a5)와의 접촉을 유지하고, 밸브연결관(7b)은 페쇄상태를 유지한다. 그 때문에 유출관(6b)측에는 냉매가스가 흐르지 않는다.

이와같이 원점위치에서 보아 로터부(4b2)가 270도 회전하면 밸브구체(3a)는 저면골짜기부(4a6)와 접촉함과 동시에 제 2캠부재(4a2)의 정상부(4a9)에서 외측으로 밀려나와 밸브연결관(7a)이 개방하며, 밸브구체(3b)는 돌출산부(4a5)와 접촉하여 밸브연결관(7b)이 폐쇄상태가 된다. 이 결과 원점위치에서 270도 로터부(4b2)가 회전하면 밸브연결관(7a)을 개방함으로써 유출관(6a)이 개방상태, 밸브연결관(7b)을 페쇄함으로써 유출관(6b)이 폐쇄상태인 제 3모드가 된다.

이와같이 형성한 제 3모드로부터 다시 제 1모드로 할 경우는 지금까지의 방향과 역방향으로 약 270도 로터부(4b2)를 회전하면 된다. 또한 270도 회전하면 제 1캠부재(4a1)의 감합볼록부(4a8)가 주케이스(2a)측의 회전멈춤용 돌기(2c5)에 닿아버리기 때문에 이를 피하기 위해 260도 정도 회전하도록 해도 좋다. 그 경우 그 상태로부터 제 2모드로 하는 데는 상술한 동작보다 10도 적은 회전 즉 제1 모들에서 80도 회전한다.

또 상술한 제 2모드와 제 3모드의 중간위치 즉 원점위치에서 보아 180도의 위치까지 로터부(4b2)가 회전하면 양 밸브구체(3a)(3b)는 모두 제 1캠부재(4a1)의 돌출산부(4a5)에 닿고, 밸브연결관(7a)(7b)측으로 밀어부쳐진 상태가 된다. 그 때문에 양 밸브연결관(7a)(7b)은 폐쇄상태를 유지하는 제 4모드가 되고, 양 유출관(6a)(6b)의 쌍방에 냉매가스가 흐르지 않도록 되어있다.

본 실시예에서는 돌출산부(4a5)와 양 사면부(4a7)사이에 오차흡수면을 형성하고 있기 때문에 돌출산부(4a)는 밸브구체(3a)(3b)에 접촉하여 확실하게 밀어내도록 하고 있다.

이와같은 본 실시예에서는 기계적 구조의 기준위치 잠금부(4a8)(2c5)에 의해 캠부재(4a)의 원점위치를 검출하는 것에 의해 센서 등을 이용하지 않고 간단한 구성으로 모터의 초기설정이 가능하게 됨과 동시에 상기 기준위치 잠금부(4a8)(2c5)와 모터 사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하는 오차흡수면을 캠부재(4a)의 캠면(4a3)(3a4)에 배치함으로써 상기 조립오차를 기초로 하는 캠부재(4a)의 오동작이 방지된다.

또 본 실시예와 같이 기준위치 잠금부의 회전멈춤용 돌기(2c5)를 본체케이스(2)아의 가이드부재(2c)에 배치해 두면 간단한 구성의 기준위치 잠금부로 할 수 있다.

또한 상술한 실시예는 본 발명의 적절한 실시예의 일예이지만 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어 여러가지 변형실시가 가능하다. 상술한 실시예에서는 밸브구체(3a)(3b)를 이용한 밸브구동장치로서 설명했지만 다른 장치라도 좋다. 또 스텝핑모터의 구동방법을 1-2상 여자구동방법으로 설명했지만 이 이외의 여자구동방법이라도 좋다.

이상 설명한 것과 같이 본 발명의 밸브구동장치는 구동부에 캠면을 구비한 캠부재를 배치하고, 이 캠부재의 캠면에 의해 밸브체를 동작시켜 본체케이스의 개구를 개폐하도록 되어있다. 그 때문에 종래의 밸브구동장치에서 이용되는 나사부가 필요없다. 그 결과 나사의 고정밀한 가공이나 밸브구체와 개구의 중심위치 맞춤작업 등을 필요로 하지 않고, 단순한 구성으로 개구를 밸브체로 개폐할 수 있기 때문에 부품점수의 감소에 덧붙여 조립원가 등의 생산원가도 억제할 수 있게 되며, 대량생산에 적합한 저가의 밸브구동장치로 할 수 있다.

또 특히 본 발명에서는 기계적 구조의 기준위치 잠금부에 의해 캠부재의 원점위치를 검출함으로써 센서 등을 이용하지 않고 간단한 구성으로 모터의 초기설정이 가능해짐과 동시에 상기 기준위치 잠금부와 모터사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하는 오차흡수면을 캠부재의 캠면에 배치함으로써 상기 조립오차에 기초하는 캠부재의 오동작을 방지하고, 안정된 개폐동작을 얻을 수 있다.

또 본 발명과 같이 기준위치 잠금부의 회전멈춤용 돌기를 본체케이스내의 가이드부재에 배치해 두며면 상술한 효과에 덧붙여 간단한 구성의 기준위치 잠급부로 할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 기밀상의 내부공간을 갖는 본체케이스와,

   이 본체케이스의 내부공간에 개구하도록 연결되어 상기 본체케이스의 내부공간에 대해 유체를 유입 및 유출시키는 유입관 및 유출관과,

   상기 유입관 및 유출관의 본체케이스 내부공간의 개구부를 개폐하도록 배치된 밸브체와,

   그 밸브체에 개폐구동하도록 하는 구동부를 구비한 밸브구동장치에 있어서,

   상기 구동부에는 상기 밸브체를 개폐동작하도록 회전구동되는 캠부재와, 그 캠부재를 회전구동하는 모터와, 상기 캠부재의 원점위치에 상당하는 위치에 있어 상기 모터의 회전측과 고정측을 접촉시켜 정지시키는 기준위치 잠금부가 배치됨과 동시에 상기 캠부재의 캠면에는 상기 기준위치 잠금부와 모터 사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하는 오차흡수면이 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
2. 기밀상의 내부공간을 갖는 본체케이스와,

   이 본체케이스의 내부공간에 개구하도록 연결되어 상기 본체케이스의 내부공간에 대해 유체를 유입 및 유출시키는 유입관 및 유출관과,

   상기 유입관 및 유출관의 본체케이스 내부공간의 개구부를 개폐하도록 배치된 밸브체와,

   그 밸브체에 개폐구동을 행하도록 하는 구동부를 구비한 밸브구동장치에 있어서,

   상기 구동부에는 상기 밸브체를 개폐작동시키도록 회전구동되는 캠부재와, 그 캠부재를 회전구동하는 로터 및 스테이터를 구비한 모터와, 상기 캠부재의 원점위치에 상당하는 위치에서 상기 모터의 로터측에 배치된 결합볼록부를 모터외의 고정측 부재에 배치된 회전멈춤용 돌기에 접촉시켜 정지시키는 기준위치 잠금부가 배치됨과 동시에 상기 캠부재의 캠면에는 상기 모터의 로터에 배치된 결합볼록부와, 스테이터 사이에 발생하는 조립회전위치의 불균일을 허용하는 오차흡수면이 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 회전멈춤용 돌기가 본체케이스내에 있어 유입관 및 유출관 및 밸브체를 위치규제하도록 배치된 가이드부재의 일부에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.