KR200250899Y1 - 냉난방 겸용 공기조화기의 방향제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉난방 겸용 공기조화기의 방향제어밸브에 관한 것으로, 특히 유체 흐름의 방향을 제어하여 냉난방을 실현하는 방향제어밸브의 구조를 변경 함므로써, 구조 변경에 따른 생산원가를 절감함은 물론 고장 발생률을 근본적으로 차단하여 공기조화기의 작동이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

Description

냉난방 겸용 공기조화기의 방향제어밸브{The direction control valve of an air conditioning apparatus}

본 고안은 냉난방 겸용 공기조화기의 방향제어밸브에 관한 것으로, 특히 유체 흐름의 방향을 제어하여 냉난방을 실현하는 방향제어밸브의 구조를 변경 함므로써, 구조 변경에 따른 생산원가를 절감함은 물론 고장 발생률을 근본적으로 차단하여 공기조화기의 작동이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 냉난방 겸용 공기조화기의 방향제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로 유압 또는 고압회로에서 유체 흐름의 방향을 제어 하여 냉난방을 실현하는 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기가 널리 사용되고 있으며, 냉난방 겸용 히트펌프 공기화화기는 널리알려진 바와 같이 열은 고온측에서 저온측으로는 자연히 이동하지만, 저온측에서 고온측으로 열을 이동시키려면 외부에서 어떤 작용을 가하여야 한다.

이러한 히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 사이클로 이행되는 열에 대한 운반 메카니즘을 가지며, 그 응축과 증발시의 열교환을 통해 냉방에 필요한 냉풍이나 난방에 필요한 온풍을 발생시킨다.

냉방 또는 난방의 선택은 응축 및 증발과정에서 각각 사용되는 열교환기(응축기와 증발기)의 위치를 맞바꿔주면 되나, 구조적으로 그 응축기와 증발기의 위치를 바꾸는 것은 현실적으로 불가능하므로 방향제어밸브의 하나인 사방제어밸브를 사용하여 그 응축기와 증발기에 대한 냉매의 흐름을 변환하는 것이다.

이와 같이 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기의 냉난방 운전을 위해 주로 사용되고 있는 종래의 사방제어밸브는 도1과 도2에 도시한 바와 같이 메인밸브(10)와 파일럿밸브(20)로 조합된 내부파일럿방식의 4포트 2위치 솔레노이드-유압작동형 변환밸브로 구성되어 있다.

메인밸브(10)는 4개의 포트와 좌우 양단에 위치하는 2개의 파일럿접속구를 가진다. 이 메인밸브(10)에는 각 포트를 공기조화기 요소중 압축기의 토출구와 흡입구 및 실내외측 열교환기의 냉매관과 각각 접속시키기 위한 4개의 냉매접속관(11,12,13,14)이 용접되어 있으며, 또한 파일럿밸브(20)가 4개의 모세관(21,22,23,24)을 통해 내부 파일럿방식으로 조합되어 있다. 부호 27은 파일럿밸브(20)의 변환을 위한 솔레노이드코일이다.

상기한 종래의 사방제어밸브를 공기조화기 회로와 함께 도시한 도1과 도2를 참조하면 메인밸브(10)와 조합된 파일럿밸브(20)는 4포트 2위치 스프링오프셋솔레노이드작동형으로서, 파일럿스풀(25)을 스프링(26)에 의한 노멀위치 또는 솔레노이드코일(27) 여자시의 전자력에 의한 변환위치로 이동시킴으로써 부하측 포트 A와 B중 하나를 공급측포트 P와 접속시키고 나머지 하나를 드레인측 포트 R과 접속시킨다. 솔레노이드코일(27)의 여자전류는 공기조화기의 냉방운전시에 차단되고 난방운전시에만 인가된다.

즉, 냉방운전이 선택되면 파일럿스풀(25)은 도2에서와 같은 노멀위치에 있게 되며, 이때 메인밸브(10)의 일측 챔버(15)내의 파일럿압력이 타측 챔버(16)보다 높게 작용한다. 그러면 메인밸브(10)의 메인스풀(17)이 좌측으로 이동되어 그 공급측 포트 P는 부하측 포트 A와 연결되고, 다른 부하측 포트 B는 드레인측 포트 R과 연결된다. 따라서 공기조화기에는 압축기(1)의 토출구로부터 토출된 냉매가 메인밸브(10)의 포트 P와 A를 통해 실외측 열교환기(2)로 이송되므로 그 실외측 열교환기(2)는 응축기 역활을 하게 되고, 이어 팽창기구(3)에 의해 감압된 냉매가 실내측 열교환기(4)로 이송되므로 그 실내측 열교환기(4)는 증발기 역활을 하게 되며, 그 실내측 열교환기(4)로 부터는 냉매가 메인밸브(10)의 포트 B와 R을 통하여 압축기(1)의 흡입구로 이송되는 냉동사이클이 이행된다.

다음 난방운전이 선택되면 파일럿스풀(25)는 도2에서와 같이 솔레노이드코일(27)에 의해 변환위치로 이동되며 이때 메인밸브(10)의 타측 챔버(16)의 파일럿압력이 일측 챔버(15)보다 높게 작용한다. 그러면 메인밸브(10)의 메인스풀(17)이 우측으로 이동되어 그 공급측 포트 P는 부하측 포트 B와 연결되고 다른 부하측 포트 A는 드레인측 포트 R과 연결된다.

따라서 공기조화기에는 압축기(1)의 토출구로 부터 토출된 냉매가 메인밸브(10)의 포트 P와 B를 통해 실내측 열교환기(4)로 이송되므로 그 실내측 열교환기(4)가 응축기로서 작용하게 되고, 이어 팽창기구(3)에 의해 감압된 냉매가 실외측 열교환기(2)로 이송되므로 그 실외측 열교환기(2)는 증발기로서 작용하게 되며, 그 실외측 열교환기(4)로 부터는 냉매가 메인밸브(10)의 포트 A와 R을 통하여 압축기(1)의 흡입구로 잇오되는 열사이클이 이행되는 것이다.

이와 같이 유압 또는 공압회로에 소요되는 밸브로는 전술한 파일럿밸브와 같은 솔레노이드 작동형밸브가 자동운전이나 원격조작등의 제어가 용이하고 또 변환시간이 빠르고 정확하다는 이점으로 많이 사용되고 있다.

다만 이것은 솔레노이드의 전자적추력을 이용하므로 많은 유량을 제어하는데는 부적합하여 보통 압력 210Kg/㎠ 최대유량 80ℓ/min 정도까지의 변환에 사용되고 있는 것이다. 그리하여 전술한 바와 같은 사방제어밸브는 메인밸브를 유압작동형으로 하고, 이를 조작하는 파일럿밸브를 솔레노이드작동형으로 구성하는 것이 일반적이었다.

이와 같이 구성된 종래 메인밸브와 파일럿밸브로 조합하여 되는 사방제어밸브 또는 그같은 방향제어밸브를 제작하려면 그 메인밸브에 용접되는 냉매접속관들 외에도 모세관들을 추가로 접속시켜야 한다. 따라서 용접개소가 많아져 제작에 어려움이 있음을 물론 그 제작 또는 사용과정에서 용접불량으로 인한 고장이 많이 발생하는 단점이 있었다.

또한 종래의 사방제어밸브나 그같은 방향제어밸브에 의하면, 압축기의 토출구로부터 토출되는 고온 고압기체상태의 냉매 일부가 열교환기를 경유하지 않고 상기 파일럿밸브를 경유하여 그대로 압축기의 흡입구로 되돌려지므로 그만큼 냉매의 이용률이 낮아 열교환 효율이 저하되는 단점이 있었다.

따라서 종래에는 상기와 같은 단점을 감안하여 유체흐름을 제어하는 방향제어밸브가 안출된 바 있다. 이러한 방향제어밸브를 이용하여 소기의 목적을 달성할 수 있다는 잇점은 있으나 유체방향 전환시 토출되는 유체에 의해 회전하는 회전액츄에이터와 이 회전액츄에이터에 따라 구동되는 구동기어와 회전기어로 구성되어 있기 때문에 부품수증가에 따른 생산원가가 상승될 뿐 아니라 제작시 구조가 복잡하여 조립및 제작이 불편하였다.

또한, 종래 방향제어밸브는 토출되는 유체에 의해 초기 작동되는 회전액츄에이터와 기어부에 의해 작동되기 때문에 초기 스타트 출력이 과다하게 발생되는 제반 문제점이 발생되었다.

따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 유체 흐름의 방향을 제어하여 냉난방을 실현하는 방향제어밸브의 구조를 변경 함므로써, 구조 변경에 따른 생산원가를 절감함은 물론 고장발생률을 근본적으로 차단하여 공기조화기의 작동이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 냉난방 겸용 공기조화기의 방향제어밸브를 제공하는데 있다.

도1은 일반전인 공기조화기의 냉방운전시를 나타낸 구성도,

도2는 일반적인 공기조화기의 난방운전시를 나타낸 구성도,

도3은 본 고안에 따른 방향제어밸브의 분리사시도,

도4는 본 고안에 따른 방향제어밸브가 공기조화기에 설치된 상태를 나타낸 종단면도,

도5는 본 고안에 따른 방향제어밸브의 횡단면도,

도6은 본 고안에 따른 방향제어밸브가 작동된 상태를 나타낸 횡단면도,

도7은 본 고안에 따른 방향제어밸브가 작동된 상태를 나타낸 종단면도.

(도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 ; 유체안내판 110 ; 걸림돌기 120 ; 제1배출통로

130 ; 제2배출통로 120a ; 제1유체이송관 130a ; 제2유체이송관

200 ; 개폐판 210 ; 가이드홈 220 ; 개방홈

300 ; 지지판 310 ; 통로A 320 ; 통로B

330 ; 통로C 400 ; 연결관 410 ; 연결통로

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 고안은, 방향제어밸브는 하단에 일정한 크기를 가지고 외부로 돌출되는 걸림돌기가 형성되고, 이 걸림돌기 내부에는 각기 독립적으로 제1유체이송관 및 제2유체이송관유체관과 유기적으로 연결되고 유체를 어느 한 방향으로만 배출시키는 제1,2배출통로를 갖는 유체안내판과,

상기 유체안내판 저면에 회전 가능하게 설치된 상태에서 한쪽에는 걸림돌기와 밀실하게 결합되고 제1,2배출통로의 유체 배출방향에 따라 좌측 또는 우측으로 움직이는 가이드홈이 형성되며 다른 한쪽에는 가이드홈이 움직일때 제1,2통로중 어느 하나의 통로를 개폐하는 통로개폐홈이 형성되는 개폐판으로 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 고안에 따른 방향제어밸브의 분리사시도 이고, 도4는 본 고안에 따른 방향제어밸브가 공기조화기에 설치된 상태를 나타낸 종단면도 이며, 도5는 본 고안에 따른 방향제어밸브의 횡단면도 이며, 도6은 본 고안에 따른 방향제어밸브가 작동된 상태를 나타낸 횡단면도 이며, 도7은 본 고안에 따른 방향제어밸브가 작동된 상태를 나타낸 종단면도이다.

본 고안의 냉난방 겸용 공기조화기도 냉난방을 실현하기 위한 냉동사이클, 난방사이클의 기본적인 맥락이나, 솔레노이드코일(140)에 의해 상,하부그루우브(141)(142)가 개방 폐쇄됨에 따라 유체의 흐름이 결정되어 냉난방을 실시하는 것은 종래와 같다. 따라서 이하에서는 냉난방을 실현하는 구체적인 작용이나 본 고안의 요지와 관계없는 구성에 대해서 구체적인 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 고안은 도3 내지 도7에서와 같이 냉방운전이나 난방운전이 선택되면 솔레노이드코일(140)이 작동됨에 따라 상하부그루우브(141)(142)가 선택적으로 개방 또는 폐쇄되면 작동되는 방향제어밸브는 하단에 일정한 크기를 가지고 외부로 돌출되는 걸림돌기(110)가 형성되고, 이 걸림돌기(110) 내부에는 각기 독립적으로 제1유체이송관(120a) 및 제2유체이송관(130a)과 유기적으로 연결되고 유체를 어느 한 방향으로만 배출시키는 제1,2배출통로(120)(130)를 갖는 유체안내판(100)과, 상기 유체안내판(100) 저면에 회전 가능하게 설치된 상태에서 한쪽에는 걸림돌기(110)와 밀실하게 결합되고 제1,2배출통로(120)(130)의 유체 배출방향에 따라 좌측 또는 우측으로 회동하는 가이드홈(220)이 형성되는 개폐판(200)으로 구성된다.

또한 방향제어밸브를 사용하기 위해서는 가이드홈(220)에 의해 개폐판(200)이 좌측 또는 우측으로 움직이면 통로A(310), 통로B(320)중 어느 하나의 통로를 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 개폐판(200)에 형성되는 폐쇄면(230) 및 개방홈(210)과, 상기 개폐판(200)의 저면 중간에 위치하고 개방홈(210)과 반대하는 쪽에 형성되어 부하측포트 B와 드레인포트 R 또는 부하측포트 A와 드레인포트 R을 서로 연결시키는 연결통로(410)를 갖는 연결관(400)과, 상기 연결관(400)이 삽입될 수 있도록 중간에 형성된 통로C(330)와 통로A(310), 통로B(320)가 일직선상으로 나란히 배열되는 지지판(300)이 동원된다.

이와 같이 구성된 본 고안을 사용하기 위해 유체안내판(100), 개폐판(200), 지지판(300)으로 이루어진 방향제어밸브와, 이 방향제어밸브를 공기조화기에 서로 유기적으로 결합하면 도3과 도4에서와 같이 제1배출통로(120)는 제1유체이송관(120a)과, 제2배출통로(130)는 제2유체이송관(130a)에 각기 독립적으로 연결된다. 또한, 개폐판(200)의 폐쇄면(230)에 의해 통로B(320)의 상부는 폐쇄되고, 반대로 통로A(310)는 개방홈(210)과 개방된 상태가 되며, 연결관(400)의 연결통로(410)에 의해 부하측 포트 B와 드레인 포트 R은 서로 연통한 상태가 된다.(이때의 결합상태는 냉방운전 상태를 나타낸다)

상기와 같은 상태에서 제2유체이송관(130a)을 통하여 유체가 이송되면 이 유체는 제2배출통로(130)를 통하여 일정한 압력으로 외부로 배출된다. 이때 배출되는 유체는 가이드홈(220) 내벽에 부딪히기 때문에 유체안내판(100)은 고정된 상태에서회전가능한 개폐판(200)이 도5에서와 화살표방향으로 회전하고, 회전하는 개폐판(200)은 도6에서와 같은 위치에 정지하게 된다. 이때 도7에서와 같이 통로A(310)는 개폐판(200)의 폐쇄면(230)에 의해 상부가 폐쇄되면서 연결통로(410)와 연통된 상태가 되므로 부하측 포트 A와 드레인 포트 R이 서로 통할수 있는 상태가 된다.(이때의 상태는 난방운전 상태를 나타낸다)

상기와 같은 상태에서 제1유체이송관(120a)을 통하여 유체가 이송되면 이 유체는 제1배출통로(120)를 통하여 일정한 압력으로 외부로 배출된다. 이때 배출되는 유체는 가이드홈(220) 내벽에 부딪히기 때문에 유체안내판(100)은 고정된 상태에서 상기(난방운전)와는 반대로 개폐판(200)이 시계반대방향으로 회전하고, 회전하는 개폐판(200)은 도5에서와 같은 위치에 정지하게 된다. 이때 통로B(320)의 상부는 개폐판(200)의 폐쇄면(230)에 의해 상부가 폐쇄되면서 연결통로(410)와 연통된 상태가 되므로 부하측 포트 B와 드레인 포트 R이 서로 통할수 있는 상태가 되는 것이다.(이때의 상태는 냉방운전 상태를 나타낸다)

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면, 유체 흐름의 방향을 제어하여 냉난방을 실현하는 방향제어밸브의 구조가 배출되는 유체의 일정 압력에 의해 슬라이딩되면서 작동되도록 변경되어 있기 때문에 종래 회전액츄에이터, 기어부를 통하여 작동하는 방향제어밸브 보다 초기 스타트 출력이 최소화됨은 물론 구조 변경에 따른 생산원가를 절감하고 고장발생률을 근본적으로 차단되어 공기조화기의 작동이 용이하게 이루어질 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

이상에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있는 것임을 밝혀둔다.

Claims (1)

1. 냉난방 겸용 공기조화기의 몸체 내부에 설치되어 유체 방향을 제어 함으로써 사용 목적에 따라 냉난방을 실현 가능케 하는 방향제어밸브에 있어서,

   상기 방향제어밸브는 하단에 일정한 크기를 가지고 외부로 돌출되는 걸림돌기(110)가 형성되고, 이 걸림돌기(110) 내부에는 각기 독립적으로 제1유체이송관(120a) 및 제2유체이송관(130a)과 유기적으로 연결되고 유체를 어느 한 방향으로만 배출시키는 제1,2배출통로(120)(130)를 갖는 유체안내판(100)과, 상기 유체안내판(100) 저면에 회전 가능하게 설치된 상태에서 한쪽에는 걸림돌기(110)와 밀실하게 결합되고 제1,2배출통로(120)(130)의 유체 배출방향에 따라 좌측 또는 우측으로 회동하는 가이드홈(220)이 형성되는 개폐판(200)과, 상기 가이드홈(220)에 의해 개폐판(200)이 좌측 또는 우측으로 움직이면 통로A(310), 통로B(320)중 어느 하나의 통로를 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 개폐판(200)에 형성되는 폐쇄면(230) 및 개방홈(210)과, 상기 개폐판(200)의 저면 중간에 위치하고 개방홈(210)과 반대하는 쪽에 형성되어 부하측포트 B와 드레인포트 R 또는 부하측포트 A와 드레인포트 R을 서로 연결시키는 연결통로(410)를 갖는 연결관(400)과, 상기 연결관(400)이 삽입될 수 있도록 중간에 형성된 통로C(330)와 통로A(310), 통로B(320)가 일직선상으로 나란히 배열되는 지지판(300) 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기의 방향제어밸브.