KR200278396Y1 - 사방제어밸브 - Google Patents

Abstract

공기조화기 등에 사용되는 사방제어밸브로서, 유체를 유통시키기 위한 복수의 포트를 가지며 주위가 밀폐된 밸브케이싱(30), 이 밸브케이싱에 고정적으로 장착되며 상기 복수의 포트를 선택적으로 연결하는 복수의 메인포트연결구가 관통되어 밸브실(50a)을 가지는 밸브본체(40), 이 밸브본체의 밸브실에 회전가능하게 장착되며 그 회전위치에 따라 상기 복수의 포트를 선택적으로 연결하는 메인스풀(60), 상기 밸브케이싱 내에서 그 복수의 포트중 공급측으로부터 유체 일부를 취하여 상기 메인스풀을 가역적으로 회전시키는 내부파일럿방식의 전자파일럿밸브를 같은 밸브케이싱내에 내장하여 된다. 즉, 전파일럿밸브를 일체화하므로써 파일럿을 위한 별도의 모세관 접속을 배제하여 그 용접개소를 최소화한다. 따라서 제작이 훨씬 쉽고 그 제작 또는 사용과정에서 용접불량에 따른 고장발생률도 대폭 줄어든다.

Description

사방제어밸브{Four-way reversing valve}

본 고안은 유압 또는 공압회로에서 유체흐름의 방향을 제어하기 위한 방향제어밸브의 하나로서 예를 들면 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기의 냉방운전 또는 난방운전 선택시 냉매의 흐름을 바꾸는데 사용되며, 특히 전자파일럿밸브(solenoid operated polot valve)와 이 전자파일럿밸브에 의한 파일럿 유압으로 조작되는 베인형 스풀밸브(spool valve)을 일체화하여 내부파일럿방식의 전자유압변환형으로 구성한 사방제어밸브에 관한 것이다.

냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 사이클(cycle)로 이행되는 열에 대한 운반 메커니즘(mechanism)을 가지며, 그 응축과 증발시의 열교환을 통해 냉방에 필요한 냉풍이나 난방에 필요한 온풍을 발생시킨다. 냉방운전 또는 난방운전의 선택은 상기 응축 및 증발과정에서 각각 사용되는 열교환기(응축기와 증발기)의 위치를 맞바꿔주면 되나, 그 응축기와 증발기의 위치를 바꾸는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 방향제어밸브의 하나인 사방제어밸브를 사용하여 그 응축기와 증발기에 대한 냉매의 흐름을 변환하는 것이다.

이와같은 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기의 냉난방 운전을 위해 주로 사용되고 있는 종래의 사방제어밸브는 도 1에 도시한 바와 같이 메인밸브(10)와 파일럿밸브(20)로 조합된 내부파일럿방식의 4포트 2위치 전자-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 용접으로 연결되어 있으며, 또한 파일럿밸브(20)가 4개의 모세관(21,22,23,24)을 통해 내부 파일럿방식으로 조합되어 있다. 부호 27은 파일럿밸브(20)의 변환을 위한 솔레노이드코일(solenoid coil)이다.

상기한 종래의 사방제어밸브를 공기조화기 회로와 함께 도시한 도 2a 및 2b를 참조하면, 메인밸브(10)와 조합된 파일럿밸브(20)는 4포트 2위치 스프링오프셋(spring offset) 솔레노이드작동형으로서, 파일럿스풀(25)을 스프링(26)에 의한 노멀위치 또는 솔레노이드코일(27) 여자시의 전자력에 의한 변환위치로 이동시킴으로써 부하측 포트 A와 B중 하나를 공급측 포트 P와 접속시키고 나머지 하나를 드레인측 포트 R과 접속시킨다. 솔레노이드코일(27)의 여자전류는 공기조화기의 냉방운전 선택시에는 차단되고 난방운전 선택후 그 운전동안 계속 인가된다.

즉, 냉방운전이 선택되면 파일럿스풀(25)은 도 2a와 같은 노멀위치에 있게 되며, 이때 메인밸브(10)의 일측 챔버(15)내의 파일럿 압력이 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 공기조화기에서는 압축기(1)의 토출구로부터 토출된 냉매가 메인밸브(10)의 포트 P와 A를 통해 실외측 열교환기(2)로 이송되므로 그 실외측 열교환기(2)는 응축기 역할을 하게 되고, 이어 팽창기구(3)에 의해 감압된 냉매가 실내측 열교환기(4)로 이송되므로 그 실내측 열교환기(4)는 증발기 역할을 하게 되며, 그 실내측 열교환기(4)로부터는 냉매가 메인밸브(10)의 포트 B와 R을 통하여 압축기(1)의 흡입구로 이송되는 냉동사이클(cooling cycle)이 이행된다.

다음 난방운전이 선택되면, 파일럿스풀(25)은 도 2b와 같이 솔레노이드코일(27)에 의해 변환위치로 이동되며, 이때 메인밸브(10)의 타측 챔버(16)의 파일럿 압력이 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 공기조화기에서는 압축기(1)의 토출구로부터 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)로부터는 냉매가 메인밸브(10)의 포트 A와 R을 통하여 압축기(1)의 흡입구로 이송되는 열사이클(heating cycle)이 이행되는 것이다.

한편, 국내의 등록실용신안공보 등록번호 실0127597, 등록번호 실0130152, 등록번호 20-0213450 및 국내 공개특허공보 공개번호 특2001-0007231 등에 의하면,메인밸브의 작동수단으로서, 전술한 파일럿밸브 대신 열동형 피스톤기구로 직접 메인밸브의 슬라이드형 스풀을 변환시키거나, 메인밸브에 전기모터를 구동원으로 하는 회전형 스풀을 구성하는 등 여러 가지 형태가 제안되어 있다.

그러나 메인스풀을 직접 구동하기 위한 열동형 피스톤기구나 전기모터는 대체로 변환시간이 느리고 부정확하며 오동작이 많은 등의 이유로 거의 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

유압 또는 공압회로에 소요되는 밸브로는 전술한 파일럿밸브와 같은 솔레노이드작동형 밸브가 자동운전이나 원격조작 등의 제어가 용이하고 또 변환시간이 빠르고 정확하다는 이점으로 많이 사용되고 있다. 다만 이것은 솔레노이드의 전자적 추력을 이용하므로, 많은 유량을 제어하는데는 부적합하여 보통 압력 210[Kg/cm²], 최대유량 80[l/min] 정도까지의 변환에 사용되고 있는 것이다. 그리하여 전술한 바와 같은 종래의 사방제어밸브는 메인밸브를 유압작동형으로 하고, 이를 조작하는 파일럿밸브를 솔레노이드작동형으로 구성하는 것이 일반적이었다.

이와같이 메인밸브와 파일럿밸브로 조합하여 되는 사방제어밸브를 제작하려면 그 메인밸브에 용접되는 냉매접속관들 외에도 직경이 작은 모세관들을 추가로 접속시켜야 한다. 따라서 용접개소가 많아져 제작에 어려움이 있음은 물론, 그 제작 또는 사용과정에서 용접불량으로 인한 고장이 많이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 고안의 목적은, 제어가 용이하고 변환시간이 빠르며 정확한 이점을 보유하는 솔레노이드작동형으로 파일럿 유압을 변환하면서 그 변환된 파일럿 유압을 이용하여 베인형 메인스풀을 회전시키는 구조로 개선함으로써 용접개소를 최소화할 수 있는 사방제어밸브를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 내부파일럿방식 전자유압변환형 사방제어밸브 사시도.

도 2a 및 2b는 종래의 사방제어밸브가 채용된 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기의 냉방운전시와 난방운전시의 냉매회로도.

도 3은 본 고안에 따른 사방제어밸브의 외관 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 사방제어밸브의 분해 사시도.

도 5는 본 고안에 따른 사방제어밸브의 종단면도.

도 6a 및 6b는 본 고안에 따른 사방제어밸브의 파일럿스풀 변환상태를 나타낸 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선상의 부분 단면도.

도 7a 및 7b는 본 고안에 따른 사방제어밸브의 메인스풀 변환상태를 나타낸 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선상에서 바라본 단면도.

* 도면의 간단한 설명 *

30 : 밸브케이싱 31~34 : 냉매접속관

40 : 밸브본체 50a : 밸브실

50b : 파일럿유압실 54,55 : 파일럿입력포트

56 : 파일럿드레인포트 57,58 : 고정베인

60 : 메인스풀 61 : 보스부

62 : 스풀부 63 : 베인부

70 : 솔레노이드 72 : 플런저

75 : 파일럿스풀 76 : 캐비티

80 : 스풀시이트블록 82~84 : 파일럿포트연결구

상기한 목적을 달성하는 본 고안에 따른 사방제어밸브는, 유체를 유통시키기 위한 복수의 포트를 가지며 주위가 밀폐된 밸브케이싱과, 이 밸브케이싱에 고정적으로 장착되며 상기 복수의 포트를 선택적으로 연결하는 복수의 메인포트연결구가 관통되어 밸브실을 가지는 밸브본체와, 이 밸브본체의 밸브실에 회전가능하게 장착되며 그 회전위치에 따라 상기 복수의 포트를 선택적으로 연결하는 메인스풀과, 상기 밸브케이싱 내에서 그 복수의 포트중 공급측으로부터 유체 일부를 취하여 상기 메인스풀을 가역적으로 회전시키는 스풀구동수단을 구비한다.

바람직하게는, 상기 밸브케이싱이 가지는 복수의 포트에, 유체 공급원을 연결하기 위한 한 개의 공급포트와 외부의 부하측에 연결하기 위한 2개의 부하포트 및 외부의 드레인측에 연결하기 위한 드레인포트을 설치하고, 메인스풀이 그 2개의 부하포트측을 선택적으로 개폐하는 스풀부와 이 스풀부를 관통하여 상기 드레인포트와 연통되는 그루우브를 갖도록 하여, 상기 공급포트로부터 상기 밸브실을 경유하여 2개의 부하포트중 하나로 유체를 이동시키는 제1메인유로와 그 2개의 부하포트중 나머지로부터 상기 그루우브를 경유하여 드레인포트로 유체를 이동시키는 제2메인유로를 형성하도록 작동되게 한다.

또한 바람직하게는, 상기 밸브본체의 밸브실 일측에 파일럿유압실을 확장하고 거기에 파일럿유압을 작용시킬 수 있도록 상기 밸브케이싱 내에서 그 복수의 포트중 공급측으로부터 취하여진 유체 일부를 서로 대향하는 두 방향에서 교호로 출입시키기 위한 2개의 파일럿입출력포트와 그 파일럿드레인포트를 관통시키고, 한편, 상기 메인스풀에는 그 파일럿유압실에서 파일럿유압에 의해 회전되는 베인부를 일체로 연장하여, 상기 스풀구동수단에서 그 2개의 파일럿입출력포트를 선택적으로 개폐하도록 구성한다.

그리고 상기 스풀구동수단은, 전기신호로 여자되어 전자적 추력을 발생하는 솔레노이드, 이 솔레노이드의 전자적 추력으로 이동되는 플런저, 전자적 추력과는 반대방향으로 플런저를 복귀시키도록 미는 탄력을 보유하는 스프링, 상기 플런저에 연결되어 함께 이동 또는 복귀되며 그 위치에 따라 상기 2개의 파일럿입출력포트중 하나와 상기 드레인포트를 연결하는 캐비티를 갖는 파일럿스풀로 구현한다.

이와같은 본 고안에 따르면, 밸브본체 내에서 파일럿유압을 취하여 직접 메인스풀을 회전구동하므로 종래와 같이 별도의 모세관을 용접할 필요가 없어지는 것으로서, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외관을 보인 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 사방제어밸브는 원통형의 밸브케이싱(30)을 구비한다. 밸브케이싱(30)은 그 상면 일측에 형성한 공급포트 P와 원주면의 같은 높이에 약간의 간격을 두고 나란히 형성한 2개의 부하포트 A 및 B 그리고 저면 중심에 형성한 드레인포트 R을 가지고 있다. 각 포트에는 예컨대 공기조화기 각부, 즉 압축기와 열교환기의 각 냉매 배관과 접속하기 위한냉매접속관(31,32,33,34)이 각각 용접되고 가지런히 벤딩되어 있다. 밸브케이싱(30) 상면에 설치된 부호 70는 솔레노이드(solenoid)이다. 이 솔레노이드(70)는 전기신호로 여자되어 밸브를 변환하도록 작동되는데, 그 전기신호는 예를 들면 공기조화기의 냉방운전 선택시에는 인가되지 않고 난방운전 선택시에만 인가된다.

도 4의 분해도를 참조하면, 밸브케이싱(30)은, 예컨대 황동 등의 금속을 컵 모양으로 가공한 것으로서, 그 상단의 걸림턱(35)에 원판 모양의 캡(36)을 씌우고 그 가장자리를 용접함으로써 밀폐되게 하였다. 이 밸브케이싱(30)과 캡(36)은 분해조립이 가능하도록 별도의 시일링과 함께 상호 나사식으로 체결되는 구조로도 가능할 것이다.

밸브케이싱(30) 내에 고정적으로 장착되는 밸브본체(40)는 예를 들면 수지를 사출한 성형물로서, 원통형 몸통부(41)와 이 몸통부(41) 상측의 플랜지부(42) 및 이 플랜지부(42) 상측의 블록지지부(43)로 이루어진다. 몸통부(41)는 전술한 밸브케이싱(30)의 내주면보다 조금 작게 하여, 그 조립을 위한 삽입이 용이하도록 하였고, 플랜지부(42)는 밸브케이싱(30)의 내주면에 꼭 끼이는 직경으로 하여 밸브케이싱(30) 내주면에 단차지게 형성한 걸림턱(37)에 안착되어 고정될 수 있게 하였다. 플랜지부(42)와 블록지지부(43) 일측의 절결부(44)는 전술한 캡(36)에 형성된 공급포트 P를 관통하여 접속된 냉매접속관(31) 단부(31a)를 수용하기 위한 것이다.

상기한 밸브본체(40)는 몸통부(41) 내부에 형성된 밸브실(50a)과 이 밸브실(50a) 옆을 확장하여 된 파일럿유압실(50b)을 가진다. 밸브실(50a)은 그 위쪽 플랜지부(42)의 절결부(44)를 관통하는 공급측 메인포트연결구(51)를 통해 전술한 공급포트 P측의 냉매접속관(31)과 연통되며, 또한, 몸통부(41) 벽면을 관통하는 부하측 메인포트연결구(52,53)를 통해 전술한 부하포트 A 및 B측의 냉매접속관(32,33)과도 각각 연통된다. 파일럿유압실(50b)은 충분한 공간을 확보하기 위해 그 몸통부(41) 벽면과 바닥면이 절제되어 거기에 노출되는 밸브케이싱(30)의 내주측 벽면 및 바닥면 그리고 그 개구된 부분 양단의 고정베인(57,58)으로 포위된다. 이 파일럿유압실(50b)에는 고정베인(57,58)측 벽면을 따라 플랜지부(42) 위로 각각 형성된 2개의 파일럿입력포트(54,55)가 관통되어 있다. 한편, 이 파일럿유압실(50b)의 파일럿드레인포트(56)는 플랜지부(42) 중심을 관통하여 후술하는 메인스풀(60)의 제2유로측에 연결되도록 하였다.

이와같은 밸브본체(40)의 몸통부(41)에는 그 안쪽 밸브실(50a)과 파일럿유압실(50b) 사이 부분이 직경방향으로 절결되어 있고, 그 절결된 부분에 시일블록(seal blocks; 45,46)이 삽입되어 있다. 시일블록(45,46)은 각 안쪽 단부로 후술하는 메인스풀(60)의 보스부(61)와의 사이에 기밀을 유지하고 그 바깥쪽 단부로 전술한 밸브케이싱(30)의 내주면과의 사이에 기밀을 유지함으로써 그 밸브실(50a)과 파일럿유압실(50b)을 각기 밀폐된 공간으로 구분시키는 것이다. 또한 몸통부(41) 외주면상의 부하측 메인포트연결구(52,53) 주위에 반매립상태로 설치된 시일환(47,48)은 밸브케이싱(30) 내주면을 관통한 부하포트 A 및 B 주위에 밀착하여 기밀을 유지한다. 이들 시일블록(45,46)과 시일환(47,48)은 기계적 특성이 우수하고 기밀성이 높은 재질로서 예를 들면 테플론(teflon)계 수지를 사용한다.

메인스풀(60)은 원통형 보스부(61)와 이 보스부(61) 일측에 연장되어 전술한 밸브실(50a)에 수용되는 스풀부(62) 그리고 그 반대편으로 연장되어 파일럿유압실(52)에 수용되는 베인부(63)로 이루어지고, 그 스풀부(62) 끝에서 보스부(61) 하단을 관통하는 그루우브(64)를 가진다. 이 그루우브(64)는 스풀부(62) 끝에서 전술한 밸브본체(40)의 부하측 메인포트연결구(52,53)중 하나를 통해 부하포트 A 또는 B와 연통되고, 보스부(61) 하단에서 전술한 밸브케이싱(30) 바닥의 드레인포트 R과 직접 연통됨으로써 전술한 제2메인유로를 형성한다. 또한 이 메인스풀(60)의 보스부(61) 상단에는 전술한 밸브본체(40)의 파일럿드레인포트(56)를 그 그루우브(64)에 연결하기 위한 드레인연결구(65)가 관통되어 있다.

이와같은 메인스풀(60)의 보스부(61) 상단과 하단에는 전술한 밸브본체(40)의 플랜지부(42)를 관통하는 드레인연결구(65) 주위와 밸브케이싱(30) 바닥의 드레인포트 R 주위를 밀폐하기 위한 테프론계 수지제의 시일링(66,67)이 결합되고, 스풀부(62)의 단부에는 밸브실(50a)측 내주벽면과의 기밀을 유지하도록, 그리고 베인부(63)의 둘레에는 파일럿유압실(50b)측 천장과 밸브케이싱(30)의 내주측 벽면 및 그 바닥면과의 기밀을 유지하도록 테프론계 수지제의 시일테(68,69)가 각각 결합되어 있다.

다음, 파일럿유압변환수단으로서, 전술한 솔레노이드(70)와 스템(stem; 71) 플런저(plunger; 72)와 파일럿스풀(75) 및 스풀시이트블록(spool seat block; 80)이 구비되어 있다. 솔레노이드(70)는 스템(71) 주위에 끼워져 나사(77)로 고정된다. 스템(71)은 그 단부가 캡(36)을 관통하는 모양으로 그 캡(36)상에 세워져 용접으로 고착된다. 플런저(72)는 스템(71) 내부에 스프링(74)과 함께 삽입되어 스프링오프셋(spring offset) 방식으로 상시 노멀위치(도 6a 참조)로 돌출되어 있다가 솔레노이드(70) 여자시에 그 전자적 추력에 의해 변환위치(도 6b 참조)로 당겨진다. 파일럿스풀(75)은 오목한 캐비티(cavity; 76)를 가지고 있으며 플런저(72) 단부에 형성한 홈(73)에 삽입되고 스풀시이트블록(80)의 시이트면(81)을 밀착한 상태로 미끄러지도록 그 플런저(72)와 함께 이동한다.

전술한 밸브본체(40)의 블록지지부(43)에 안착되는 스풀시이트블록(80)은 예컨대, 황동 등의 금속을 가공하여 된 것으로, 시이트면(81)에 상하방향으로, 즉 플런저(72)의 이동방향으로 간격을 두고 개구된 3개의 파일럿포트연결구(82,83,84)를 가지고 있다. 3개의 파일럿포트연결구(82,83,84)중 인접하는 2개의 간격은 전술한 파일럿스풀(75)의 캐비티(76) 직경보다 작고 그 상측에서 하측까지의 거리는 크다. 즉, 파일럿스풀(75)이 노멀위치에 있을 때는 그 하측에 인접한 2개의 파일럿포트연결구(83,84)가 파일럿스풀(75) 캐비티(76)로 연결되고 최상측의 파일럿포트연결구(82)는 노출되며(도 6a 참조), 변환위치에서는 그 상측에 인접한 2개의 파일럿포트연결구(82,84)가 파일럿스풀(75)의 캐비티(77)로 연결되고 최하측의 파일럿포트연결구(83)는 노출되는 것이다.

이 스풀시이트블록(80)의 파일럿포트연결구(82,83,84)중 상하 양측에 위치한 2개의 파일럿포트연결구(82,83)는 전술한 밸브본체(40)에 형성되어 있는 2개의 파일럿입력포트(54,55)와 각각 연통되고, 나머지 파일럿포트연결구(84)는 전술한 파일럿드레인포트(56)와 연통된다.

한편, 도 4에서 미설명된 부호 38과 49는 밸브케이싱(30)에 밸브본체(40)를 조립할 때 그 조립위치를 안내하도록 각각에 대응하여 형성된 요홈과 돌기이다.

상기와 같이 실시된 본 고안에 따른 사방제어밸브의 동작을 설명하면, 도 5와 같이 조립된 상태에서, 공급포트 P측의 냉매접속관(31)을 통해 공급되는 유체(냉매)는 대부분 공급측 포트연결구(51)를 통해 밸브실(50a)로 유입되는 한편, 그 일부가 밸브케이싱(30) 내주면 사이에 마련된 틈새를 따라 밸브본체(40)의 플랜지부(42) 위쪽 공간으로 유입되어 그 공간에 노출된 스풀시이트블록(80)의 2개의 파일럿포트연결구(82,83)중 하나를 통해 파일럿유압실(50b) 일측으로 유입되어진다.

전술한 솔레노이드(70)가 여자되지 않은 상태에서는 그 플런저(72)가 스프링(74)에 의해 아래로 돌출해 있고, 이때 스풀시이트블록(80)의 시이트면(81)상의 노멀위치에 놓이게 된다. 이렇게 파일럿스풀(75)이 노멀위치에 놓이면, 도 6a에 보여진 바와 같이, 스풀시이트블록(80)에 형성되어 있는 3개의 파일럿포트연결구(82,83,84)중 하측 2개의 파일럿포트연결구(83,84)가 파일럿스풀(75)의 캐비티(76)에 의해 상호 연통되고, 최상측 파일럿포트연결구(82)가 노출된다. 따라서 전술한 공급포트 P로부터 공급되는 유체의 일부가 그 노출된 최상측 파일럿포트연결구(82)로 유입되어 그와 연결되어 있는 일측 파일럿입력포트(54)를 통해 전술한 파일럿유압실(50b)로 이동하게 된다.

이와같이 일측 파일럿입력포트(54)를 통해 파일럿유압실(50b)로 입력되는 유체는 메인스풀(60)의 베인부(63)를 일측 고정베인(57) 위치에서 타측 고정베인(58)쪽으로 가압하는 압력으로 작용하게 되며, 이에 따라 메인스풀(60) 전체는 시계방향으로 회전된다.

메인스풀(60)이 시계방향으로 회전되면, 도 7a에 나타난 바와 같이, 2개의 부하포트 A 및 B중에서 일측 부하포트 A가 밸브실(50a)과 연통되는 제1메인유로가 형성되는 한편, 타측 부하포트 B가 메인스풀(60)의 그루우브(64)를 통해 드레인포트 R과 연통되는 제2메인유로가 형성되어, 주지한 바와 같은 공기조화기의 냉방운전이 이행될 수 있는 상태로 있게 된다.

한편, 메인스풀(60)이 시계방향으로 회전되는 과정에서 파일럿유압실(50b) 내 베인부(63)의 시계방향측에 잔류하던 유체는 거기에 형성되어 있는 타측 파일럿입력포트(55)를 통해 빠져나가게 되는데, 도 6a에 보여진 바와 같이, 그 파일럿입력포트(55)에 연결된 파일럿포트연결구(83)와 파일럿스풀(75)의 캐비티(76) 및 파일럿포트연결구(84)를 경유하고, 이어 도 5에 나타난 바와 같이, 밸브본체(40)의 파일럿드레인포트(56)와 메인스풀(60)의 드레인연결구(65)를 차례로 경유하여 제2메인유로를 형성하는 메인스풀(60)의 그루우브(64)측으로 인도되며, 그 그루우브(64)의 제2메인유로를 이동하는 유체 본류와 합류하여 드레인쪽으로 유출된다.

다음, 전술한 솔레노이드(70)를 여자시키면, 플런저(72)는 그 솔레노이드(70)의 여자에 따른 전자적 추력에 의해 위로 당겨지며, 이때는 도 6b에 보여진 바와 같이 파일럿스풀(75)이 스풀시이트블록(80)의 시이트면(81)상의 변환위치에 놓이게 된다. 이렇게 파일럿스풀(75)이 변환위치에 놓이면, 스풀시이트블록(80)에 형성되어 있는 3개의 파일럿포트연결구(82,83,84)중 상측 2개의 파일럿포트연결구(82,84)가 파일럿스풀(75)의 캐비티(76)에 의해 상호 연통되고, 최하측 파일럿포트연결구(83)가 노출된다. 따라서 전술한 공급포트 P로부터 공급되는 유체의 일부가 그 노출된 최하측 파일럿포트연결구(83)로 유입되어 그와 연결되어 있는 파일럿입력포트(55)를 통해 전술한 파일럿유압실(50b) 타측으로 입력된다.

이와같이 타측 파일럿입력포트(55)를 통해 파일럿유압실(50b)로 입력되는 유체는 메인스풀(60)의 베인부(63)를 타측 고정베인(58) 위치에서 일측 고정베인(57)쪽으로 가압하는 압력으로 작용하게 되며, 이에 따라 메인스풀(60) 전체는 반시계방향으로 회전된다.

메인스풀(60)이 반시계방향으로 회전되면, 도 7b에 나타난 바와 같이, 2개의 부하포트 A 및 B중에서 타측 부하포트 B가 밸브실(50a)과 연통되는 제1메인유로가 형성되는 한편, 일측 부하포트 A가 메인스풀(60)의 그루우브(64)를 통해 드레인포트 R과 연통되는 제2메인유로가 형성되어, 주지한 바와 같은 공기조화기의 난방운전이 이행될 수 있는 상태로 되는 것이다.

한편, 메인스풀(60)이 반시계방향으로 회전되는 과정에서 파일럿유압실(50b) 내 베인부(63)의 반시계방향측에 잔류하던 유체는 거기에 형성되어 있는 일측 파일럿입력포트(54)를 통해 빠져나가게 되는데, 도 6a에 보여진 바와 같이, 그 파일럿입력포트(54)에 연결된 파일럿포트연결구(82)와 파일럿스풀(75)의 캐비티(76) 및 파일럿포트연결구(84)를 경유하게 되고, 이어 도 5에 나타난 바와 같이, 밸브본체(40)의 파일럿드레인포트(56)와 메인스풀(60)의 드레인연결구(65)를 차례로 경유하여 제2메인유로를 형성하는 메인스풀(60)의 그루우브(64)측으로 인도되며, 그 그루우브(64)의 제2메인유로를 이동하는 유체 본류와 합류하여 드레인쪽으로 유출된다.

본 고안은 이상의 실시예에서 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기에 사용하기 위한 용도로 예시되었지만, 그 용도나 도면에 예시된 것에 의하여 한정되는 것은 아니다. 즉, 포트 수는 적용할 제품에 따라 변경될 수 있으며, 베인형 메인스풀 조작을 위한 솔레노이드작동형 파일럿밸브나 그 베인구조 또한 다양하게 구현될 수 있을 것이다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 고안에 따른 사방제어밸브는 솔레노이드-유압-회전작동형으로서 베인형 메인스풀을 구비하고, 이를 작동시키기 위한 내부파일럿 방식의 솔레노이드작동 파일럿밸브를 밸브본체와 한 케이싱내에 일체화하므로, 밸브케이싱에는 메인 포트에 해당되는 접속용 관체만 용접하면 된다. 따라서 용접개소를 최소할 수 있어 제작이 훨씬 쉬워짐은 물론, 그 제작 또는 사용과정에서 용접불량에 따른 고장발생률도 대폭 줄일 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 유체를 유통시키기 위한 복수의 포트를 가지며 주위가 밀폐된 밸브케이싱과, 이 밸브케이싱에 고정적으로 장착되며 상기 복수의 포트를 선택적으로 연결하는 복수의 메인포트연결구가 관통되어 밸브실을 가지는 밸브본체와, 이 밸브본체의 밸브실에 회전가능하게 장착되며 그 회전위치에 따라 상기 복수의 포트를 선택적으로 연결하는 메인스풀과, 상기 밸브케이싱 내에서 그 복수의 포트중 공급측으로부터 유체 일부를 취하여 상기 메인스풀을 가역적으로 회전시키는 스풀구동수단이 구비되어 있는 사방제어밸브.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브케이싱이 가지는 복수의 포트로서, 유체 공급원을 연결하기 위한 한 개의 공급포트와 외부의 부하측에 연결하기 위한 2개의 부하포트 및 외부의 드레인측에 연결하기 위한 드레인포트가 구비되어 있으며, 상기 메인스풀이 그 2개의 부하포트측을 선택적으로 개폐하는 스풀부와 이 스풀부를 관통하여 상기 드레인포트와 연통되는 그루우브를 가지고 있으며, 상기 공급포트로부터 상기 밸브실을 경유하여 2개의 부하포트중 하나로 유체를 이동시키는 제1메인유로와 그 2개의 부하포트중 나머지로부터 상기 그루우브를 경유하여 드레인포트로 유체를 이동시키는 제2메인유로를 형성하도록 작동되는 사방제어밸브.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 밸브본체가 상기 밸브실 일측을 확장하여 되며 상기 밸브케이싱 내에서 그 복수의 포트중 공급측으로부터 취하여진 유체 일부를 서로 대향하는 두 방향에서 교호로 출입시키도록 그 파일럿유압실을 관통하게 형성한 2개의 파일럿입출력포트와 그 파일럿드레인포트가 관통되어 파일럿유압을 작용시킬 수 있는 파일럿유압실을 더 가지고 있으며, 상기 메인스풀이 그 일측에 연장되어 그 파일럿유압실에 놓이며 거기에 작용하는 파일럿유압에 의해 회전되게한 베인부를 더 가지고 있으며, 상기 스풀구동수단으로서, 전기신호로 여자되어 전자적 추력을 발생하는 솔레노이드, 이 솔레노이드의 전자적 추력으로 이동되는 플런저, 전자적 추력과는 반대방향으로 플런저를 복귀시키도록 미는 탄력을 보유하는 스프링, 상기 플런저에 연결되어 함께 이동 또는 복귀되며 그 위치에 따라 상기 2개의 파일럿입출력포트중 하나와 상기 드레인포트를 연결하는 캐비티를 갖는 파일럿스풀이 구비되어 있는 사방제어밸브.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 밸브케이싱의 각 포트에 공기조화기의 냉매배관과 접속하기 위한 냉매접속관이 용접되어 있는 사방제어밸브.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 밸브본체의 파일럿유압실이 상기 밸브케이싱의 내주측 벽면 및 그 바닥면으로 개구되어 있고, 상기 메인스풀의 베인부가 그 개구된 부분에 노출된 밸브케이싱 내주측 벽면 및 그 바닥면에 직접 접촉한 채 기밀을 유지하면서 회전하도록 된 사방제어밸브.
6. 청구항 3에 있어서, 상기 밸브본체에 결합되어 평면상의 스풀시이트면을 가지며 그 스풀시이트면에 개구되고 상기 2개의 파일럿입출력포트와 파일럿드레인포트를 각각 연결하는 3개의 파일럿포트연결구가 형성되어 있는 스풀시이트블록을 포함하며, 상기 파일럿스풀이 그 스풀시이트블록의 시이트면을 접촉하여 그 파일럿포트연결구를 연결하도록 이동하게 된 것을 특징으로 하는 사방제어밸브.
7. 청구항 3에 있어서, 상기 스풀구동수단이 상기 플러저와 스프링을 수용한 채 상기 밸브케이싱을 외부로 관통하도록 고착되어 그 외부에 상기 솔레노이드를 지지하는 스템을 포함하여 되는 사방제어밸브.