KR20030032008A - 밸브구동장치 - Google Patents

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KR20030032008A
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driving
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KR10-2003-7003196A
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하시모토카츠오
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가부시기가이샤 산교세이기 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 여러개의 밸브체를 동시에 구동하는 전동식 다방밸브로 이루어지는 밸브구동장치를 제공하는 데에 있다.
이를 해결하기 위한 수단으로 3방밸브(12)를 제어하는 모터의 로터와 일체의 피니온(17)을 원동치차로 하고, 원동치차에 맞물리는 종동치차(20A)(20B)를 거의 원동치차축 대칭에 배치하며 각 종동치차(20A)(20B)의 밑면에 배치한 밸브체(24A)(24B)를 밸브시트 플레이트(13)에 배치한 밸브시트에 접접시키며 밸브시트 플레이트(13)에 용접한 냉매유출 파이프로의 연통공(밸브구)(25A)(25B)를 개폐하여 유입공(27)에서의 유로를 계단한다. 2개소의 연통공(25A)(25B)은 유입공(27)에 대해 (a)A개-B개, (b)A개-B폐, (c)A폐-B폐, (d)A폐-B개의 4모드가 선택가능하다.

Description

밸브구동장치{VALVE DRIVE DEVICE}
스텝핑 모터를 사용하여 마이크로 컴퓨터를 제어하는 전동팽창밸브는 각종 고안되고 있다. 도 9에 모터식 냉매용 3방밸브의 일예의 개략을 부분단면으로 도시하고, 도 10에 밸브의 개폐양태를 도 9의 X-X선을 따른 평면도로 도시한다. 3방밸브(100)는 부호 200으로 도시하는 스텝핑 모터의 바로 밑에 동심으로 구성되고, 스테이터(201)의 전류제어에 의해 구동되는 로터(202)와 일체의 회전축(101)의 하단에 일체로 회전하는 수지제의 밸브체(102)가 동 축상에서 축방향으로 접동이 자유롭게 연결되고 있다. 밸브체(102)는 밑면에 돌설한 리브(103)가 압축스프링(104)에 의해 밸브시트(105)에 압접되고 있다.
밸브시트(105)에는 2개의 파이프(106a)(106b)로의 연통공(107a)(107b)이 밸브실(109)안에 개구하고, 밸브실(109)안에서 밸브체(102)를 통해 유입구(110)와 선택적으로 연통한다. 리브(103)는 도 10에 도시되는 것과 같이 반달모양의 오목부(111)를 둘라싸는 형상으로 회전축(101)의 회전각도에 따라 한개의 밸브체(102)가 연통공(107a)(107b)의 칸막이를 4모드로 변환한다. 즉 근접하는 2개소에 배치한 연통공(107a)(107b)의 어느 하나 또는 양쪽이 반달모양 오목부(111)에 둘러싸임으로써 유입공(110)과의 유통이 차단(폐)되고, 회전축(101)의 회전각도에 의해 2개소의 연통공(107a)(107b)에 대해 도10에 도시하는 4모드의 개폐양태를 선택할 수 있다.
도10(a)은 연통공(107a) : 폐-연통공(107b) : 개, 도 10(b)는 연통공(107a)(107b) 모두 폐, 도 10(c)는 연통공(107a) : 개, 연통공(107b) : 폐, 도10(d)는 연통공(107a)(107b) 모두 개를 도시한다. 이와같이 모터의 로터와 동축상에 밸브체(102)를 배치하고, 로터와 같은 속도로 밸브시트(105)에 압접회전시켜 2개의 연통공(107a)(107b)에 대한 상기 4모드의 변환을 행하는 구성이다.
그러나 이 구성에 있어서는 1회전 360°의 범위내에 2개의 연통공(107a)(107b)의 4모드를 조립하는 데에는 개폐모드에서 2개의 연통공(107a)(107b)을 서로 차단가능한 필요최소한의 각도내에 넣어야 하기 때문에 2개의 파이프(106a)(106b)를 밀착시켜 배치해야 한다.
이와같이 파이프(106a)(106b)의 배치가 로터(101) 주위의 좁은 범위로 제한되고, 중간에서 파이프를 구부리지 않으면 파이프(106a)(106b)에 대한 납등의 작업이 곤란하여 연통공(107a)(107b)으로서는 작은 구멍지름밖에 천설할 수 없기 때문에 납이 막히거나 하는 경우도 있는 데다가 상기와 같이 유량증가가 곤란한다. 또 한개의 밸브체(102)로 2개의 파이프(106a)(106b)를 360°내로 4모드로 분할하고 단거리사이에서 변환을 행하는 데에는 고정밀한 부품이 필요하게 되어 원가상승은 피할 수 없게 된다.
또한 팽창밸브로 냉매유량을 체감, 체증하여 연속적으로 제어하면 on/off변환회수가 적어지기 때문에 제품수명이 늘어나며 변동이 적은 온도관리가 가능하게 되는 것은 공지이다. 그러나 도시한 구성에 있어서 2개의 파이프(106a)(106b)의 유로에 대한 전 개방 또는 전 폐쇄중 어느 하나를 선택하는 디지탈 제어는 가능하지만 연통공(107a)(107b)을 서서히 개방 또는 폐쇄하여 유량을 회전축(101)의 회전각도로 아날로그적으로 연속제어시키는 것은 불가능하다.
또한 한개의 밸브체(102)가 매체의 누설방지에 필요한 스프링(104)에 의한 압착부하를 가하여 3개소의 연통공(107a)(107b)에서 유출하는 유체의 부압에 맞서 강제적으로 회동되므로 밸브체 리브(103)의 마모가 문제가 된다. 또한 도시한 구성에서는 2실 이상의 온도관리가 요구된 경우에 하나의 밸브체(102)에서는 회전각도의 할당상 3방밸브 이상의 다방밸브는 제작이 불가능하다.
또한 한개의 밸브체(102)로 2개소의 연통공(107a)(107b)을 제어하는 구성은 서로 간섭하지 않도록 2개의 파이프(106a)(106b)의 유량을 독립적으로 제어할 수는 없다. 또 밸브체의 기계적 회동기점(원점)을 설정하는 로터회전규제를 좁은 밸브실(109)안에서 처리해야 한다는 번거로움이 있다. 그리고 유입공(110)은 2개소의연통공(107a)(107b)과 동일 평면에 병설이 곤란하므로 측면에 절삭가공으로 배치된다. 따라서 상기의 구성으로 원가삭감을 위한 프레스 가공에 의한 밸브실이나 광체의 부품제작에는 기밀성을 손상시키지 않고 측면가공을 실시해야 한다는 문제가 있다.
그래서 본 발명의 목적은 상기의 문제를 극복하여 로터의 주위에 배치한 여러개의 밸브체를 동시에 구동하고, 각 밸브체 각각이 일대일로 대응하는 각 밸브구를 각각 제어하도록 한 전동식 다방밸브를 제공하는 것이다.
본 발명은 유체의 유로를 개폐제어하는 밸브구동장치에 관하며 예를들어 히트펌프식 냉동사이클의 냉매유량제어나 통로변환에 관하며 더욱 구체적으로는 전동제어에 의한 다방밸브(전동팽창밸브)의 구조에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 관한 밸브구동장치를 적용한 3방밸브의 일 실시예 전체를 단면으로 도시하는 측면도.
도 2는 본 발명에 관한 밸브구동장치의 부분을 단면으로 도시하는 측면도.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 도시하는 종동치차와 밸브체 패턴의 일 실시예를 도시하는 평면도.
도 4는 본 발명에 관한 밸브구동장치에서의 밸브체 개폐모드의 설명도.
도 5는 본 발명에 관한 밸브구동장치에서의 밸브체 개폐챠트.
도 6은 본 발명에 관한 밸브구동장치에서의 2개의 밸브체의 상대위치 설정지그의 세팅을 설명하는 평면도.
도 7은 본 발명에 관한 밸브구동장치를 적용한 4방밸브(제 2실시예)의 배치를 설명하는 평면도.
도 8은 본 발명에 관한 밸브구동장치를 적용한 3방밸브(제 3실시예)의 밸브체 패턴을 설명하는 평면도.
도 9는 종래의 전동팽창밸브의 일 예를 도시하는 개략의 부분단면도.
도10은 도 9에 도시하는 전동팽창밸브의 개폐모드의 설명도.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 밸브구동장치는 유체를 유입시키는 유입파이프 및 유체를 유출시키는 유출파이프를 갖고, 상기 유체의 통로를 일부 이루고 내부에 상기 유입파이프 또는 상기 유출파이프에 연설된 밸브구를 개폐하여 상기 유체의 유동을 계단하는 밸브체를 내설하는 본체와, 상기 밸브체를 구동하는 구동수단을 갖는 밸브구동장치로서, 상기 밸브구를 여러개 배치하고 하나의 밸브구 마다 하나의 밸브체를 각각 대응시킨 것이다. 본 발명에 의하면 하나의 유출파이프의 제어에 대해 밸브체의 1회전 약 360℃전부를 서로 간섭없이 넓은 자유도록 유효하게 기능시킬 수 있기 때문에 정밀제어에 적합하여 전 파이프의 유량을 독립적으로 제어할 수 있게 된다. 또한 밸브체의 수압면적이 크게 취해지므로 마모가 감소하여 내용수명이 연장된다. 또한 밸브간의 거리를 길게 할 수 있음에 따라 파이프간의 거리도 길어져 파이프를 구부리지 않고 납땜작업이 가능하게 되어생산성이 향상된다. 또 밸브구를 크게할 수 있기 때문에 용접시의 납이 막힘을 일으키는 경우가 없으며 유체의 유량을 증가시키는 것도 용이하다.
그리고 상기 여러개의 밸브체를 각각 구동하는 종동치차가 형성되고, 이 여러개 배치된 상기 종동치차의 전부를 공통으로 상시 맞물리는 배치로 하나의 원동치차의 외주에 배치하며, 상기 원동치차를 상기 구동수단으로 구동하여 상기 여러개의 종동치차를 한번에 구동하도록 했다. 적절하게는 상기 원동치차는 소정위치에 셋트된 종동치차를 움직이지 않고 원동치차를 뒤에서 부착되는 수로 설정된 치차수를 갖고 있다. 또한 상기 여러개의 종동치차는 상기 원동치차에 대해 감속되는 치차열로서 중심에서 이간한 위치에 개구부를 배치하고 있기 때문에 대유량의 개폐가 가능하게 된다.
또한 상기 원동치차 또는 상기 여러 종동치차의 최소한 2개의 치차에 서로 간섭하여 회전을 제한하는 저지부를 배치하고, 밸브체의 기계적 회동기점이 확실하게 설정되도록 했다. 또 상기 밸브구 및 상기 종동치차의 회전축은 모두 상기 원동치차의 회전축에 대해 등간격으로 전개배치하면 적당하다. 또한 적합하게는 상기 밸브구의 주변에서 상기 밸브체가 접촉하는 밸브시트는 단차를 배치하여 오목면으로 하고, 이 오목면을 평활한 평면에 형성한다. 또 상기 밸브체의 각각은 하트캠 상당의 윤곽에 의해 밸브구 각각의 개폐를 상기 종동치차의 회전각도에 대응시켜 서서히 행할 수 있다.
다음에 본 발명에 관한 밸브구동장치의 실시예를 도면을 기초로 설명한다. 도 1은 전동팽창밸브(10) 전체의 개략의 구조를 종단면으로 도시한 측면도이며, 도 2는 본 발명에 관한 밸브구동장치(11)의 실시예로서 3방밸브에 대한 적용예를 확대하여 종단면으로 도시한 측면도이다. 밸브구동장치(11)는 금속판을 프레스 성형한 밸브시트 플레이트상에 구성되어 밀페케이스(14)로 기밀하게 밀봉되고, 밀폐케이스(14)내의 로터(15)를 밀폐케이스(14)의 외측에 밀착시켜 주설한 스테이터(16)로 회전구동한다. 스테이터(16)의 고정코일(16a)에 접속된 도선(16b)에 컴퓨터(도시하지 않음)로부터 구동신호를 입력하고, 로터(15)의 소정각도에서의 회전/정지를 제어한다.
로터(15)는 외주에 마그네트(15a)가 일체로 고설되고, 밸브시트 플레이트(13)측의 단부에는 피니온(17)이 형성되며 고설한 로터지축(18)에 회전이 자유롭게 지지된다. 밀폐케이스(14)는 로터(15)의 마그네트(15a)의 외주면과 스테이터 코일(16a)의 내주면이 근접하도록 축경되고, 폐단측에 로터(15)의 지축(18)의 일단에 감합하여 중심위치에 안정되게 지지하는 오목부(14a)가 배치된다. 밀폐케이스(14)의 개방단(14b)측은 확경하여 스테이터(16)를 올려놓는 단부(14c)를 배치하고, 확경된 개방단(14b)의 내면은 프레스 성형한 밸브시트 플레이트(13)의 단이 있는 외주의 축경 주연부(13a)와 세밀하게 감합한다. 밀폐케이스(14)의 개방단(14b)을 밸브시트 플레이트(13)의 축경주연부(13a)에 감입하면 밸브시트 플레이트(13)의 중심구멍(13b)과 밀폐케이스(14)의 고정축 지지오목부(14a)와는 동일 축선상에 정합한다.
밸브시트 플레이트(13)의 중심공(13b)의 양측에서 거의 대칭인 2개소에 로터피니온(17)을 원동치차로서 맞물리는 2개의 종동치차(도 3참조)(20A)(20B)의 지축(21A)(21B)의 고설공(13c)이 천설된다. 종동치차(20A)(20B)는 지축(21A)(21B)에 의해 회전이 자유롭도록 지지된다. 부호 B는 베어링푸시이다. 또 밸브시트 플레이트(13)에는 프레서 성형으로 종동치차 지축 고설공(13c)을 중심으로 하여 종동치차(20A)(20B)의 외경보다 약간 큰 원주를 경계로 단(13d)을 배치하여 원안에 평활한 평면(13e)이 요설되어 밸브시트(23)를 형성한다(도 2참조). 이에 따라 종동치차(20A)(20B)의 밑면에 소정의 패턴으로 볼록하게 배치한 밸브체(24)의 접접면(24a)(-A,-B)에 접접하는 밸브시트(23)의 상대표면 조도(粗度)를 확보하는 것이 용이하게 된다.
2개의 밸브시트(23)를 획정하는 원안의 소요위치에 각각 연통공(25A)(25B)이 천설되어 밸브구를 형성한다. 또 이 연통공(밸브구)(25A)(25B)을 묶는 선과 직교하는 반경 선상의 적당한 위치에 유입파이프(26)를 지나는 별도의 연통공(27)이 천설된다(도 4참조). 이들의 연통공(25A)(25B)은 밸브시트(23)와 반대의 파이프 부착면(13f)에 얕게 요설한 제 1, 제 2유출파이프(28A)(28B) 및 유입파이프(26)를 감입하는 바닥이 있는 구멍(29)에 각각 연통시킨다.
밸브시트 플레이트(13)의 밸브시트(23)와 반대측의 바닥이 있는 구멍(29)을 배치한 파이프 부착면(13f)에 파이프 지지판(30)을 고착한다. 프레스 성형된 파이프 지지판(30)은 얇은 금속판으로 유입파이프(26) 및 제 1, 제 2유출파이프(28A)(28B)를 포함하는 3개소의 파이프 감입용 바닥이 있는 구멍(29)의 대응위치에 절곡에 의한 단부(30a)를 배치하여 밸브시트 플레이트(13)와의 고착면에서 이간하는 면(30b)을 형성하고, 각각의 파이프 감입용 바닥이 있는 구멍(29)과의 정합위치에는 유입파이프(26), 제 1, 제 2유출파이프(28A)(28B) 각각의 외경에밀착하여 파이프를 지지하는 돌기를 각각 구비한 관통공(30c)이 천설된다. 또 밸브시트 플레이트(13)의 중심공(13b) 및 지축 고설공(13c)과의 대응위치에는 각 지축(18)(21A)(21B)의 외경에 여유있게 끼우는 관통공(30d)이 천설된다.
밸브시트 플레이트(13)의 밸브시트(23)와 반대면(13f)에서 중심공(13b) 및 지축 고설공(13c)에 로터지축(공통치차지축)(18)과 2개의 종동치차 지축(21A)(21B)의 모두 3개를 각각 압입한다. 또한 유입파이프(26) 및 제 1, 제 2유출파이프(28A)(28B)의 모두 3개를 파이프 지지판(30)의 각 대응관통공(30c)에 끼워 삽입하여 직립시키고 단면을 밸브시트 플레이트(13)의 파이프 부착면(13f)에 요설한 바닥이 있는 구멍(29)에 착좌시킨다. 상기 총 모두 6개의 부재를 바깥으로 부착하는 6개소에 대해 밸브시트(23)와 반대면(13f)에서 용접 또는 납을 행하여 기밀을 확보한다. 이와 같이 파이프간 거리가 길어지고 또한 동일 파이프 부착면(13f)에 유입파이프(26) 및 유출파이프(28A)(28B)가 모두 배치됨으로써 동일 방향에서의 조립 및 땜납작업이 용이하게 되어 작업성이 향상되므로 품질이 안정된다.
도 3은 도 2의 II-II선을 따라 밸브시트측에서 본 밸브체(24)(A,B)를 일체로 형성된 종동치차(20)(A,B)와 함께 도시하는 평면도로, 축에 직각인 치차면과, 밸브체(24)(A,B)인 크로스하칭(cross hatching)으로 도시한 접접면(24a)(-A, -B)과는 단차가 배치되고, 접접면(24a)(-A, -B)이 밸브시트 플레이트(13)에 요설한 평활한 밸브시트면(13e)에 밀착하여 접동한다. 따라서 접접면(24a)(-A,-B)에 완전히 피복된 연통공(25A)(25B)은 밸브실(22)로부터 유출파이프(28A)(28B)를 지나는 유로는폐쇄되고, 유입파이프(26)와는 완전히 차단된다. 또 종동치차(20)(A,B)는 일부를 톱니를 빠지게 하여 원동치차의 로터피니온(17)과 맞물림이 불가능한 돌출부(32)가 배치된다. 이에 따라 종동치차(20)(A,B)의 회전을 규제하여 기동의 원점을 설정할 수 있다.
종동치차(20)(A,B)의 톱니수는 원동치차(로터피니온)(17)의 톱니수보다 만고, 로터(15)의 회전은 감속되어 종동치차(20)(A,B)를 회전한다. 또 원동치차(17)의 톱니수는 소정위치에 셋트된 종동치차를 움직이지 않고 원동치차를 뒤에서 부착되는 수로 설정된다. 종동치차(20)(A,B)에 의해 회전반경이 크게 취해지고 또한 종동치차(20)(A,B)가 각 한개의 연통공만을 전속으로 제어하므로 구동토오크 및 마모가 감소하여 대구경의 연통공(25A)(25B)을 배치하여 대유량을 제어하는 것이 가능하다. 이와같이 한개의 밸브체(24)(A,B)에 연통공(25A)(25B)을 하나만 대응시키고 연통공(25A)(25B)을 밸브체(24)(A,B)의 이동반경내에 배치하여 개폐제어하는 것으로 한개의 연통공(25A)(25B)에 대해 한개의 밸브체(24)(A,B)의 전 둘레 360°를 전부 사용하여 제어할 수 있게 되므로 다수의 이점을 얻을 수 있다.
도 4에 제 1밸브체(A)(24A)와 제 2밸브체(B)(24B)로 제어하는 제 1연통공(25A)과 제 2연통공(25B)의 개폐모드가 밸브시트 플레이트(13)를 투시하는 양태로 도시된다. 도 4(a)는 제 1연통공(25A), 제 2연통공(25B)모두 개, 도 4(b)는 제 1연통공(25A): 개, 제 2연통공(25B) : 폐, 도 4(c)는 제 1연통공(25A), 제 2연통공(25B) 모두 폐, 도 4(d)는 제1 연통공(25A) : 폐, 제 2연통공(25B) : 개를 도시한다. 밸브체(24)(A,B)의 외형을 종동치차(20A)(20B)측면과의 단차로 획정하는 윤곽패턴에는 방향성이 있기 때문에 제 1연통공(25A), 제 2연통공(25B)에 대해 상기 4모드의 구성에는 2개의 밸브체(24A)(24B) 서로의 회전각도의 상대위치관계를 설정할 필요가 있다.
그래서 도 6에 도시하는 치차상대위치 설정지그(33)가 사용된다. 이 지그(33)는 링모양으로 내경을 획정하는 면(33a)이 제 1밸브체(24A) 및 제 2밸브체(24B)의 종동치차(20A)(20B)에서의 각 외경의 외접원을 따라 형성되고, 이 내경획정면(33)의 상당위치에 종동치차의 기동원점을 설정하는 2개의 돌출부(32)를 이용하여 배치한 위치결정 오목부(32a)에 감합하는 돌기(33b)를 구비한다. 이 지그(33)를 사용하여 각 종동치차(20A)(20B)의 위치결정 오목부(32a)를 치차상대 위치설정지그(33)의 돌기(33b)에 맞춰 각 종동치차(20A)(20B)의 상대적 각도관계위치를 설정한다. 구체적으로는 치차 상대위치 설정지그(33)를 밸브시트 플레이트(13)에 셋트하고, 각 종동치차(20A)(20B)의 밸브체 접접면(24a-A)(24-B)을 각 밸브시트(23)를 향해 각 종동치차(20A)(20B)를 밸브시트 플레이트(13)에 고설한 지축(21A)(22B)에 삽통한다. 도 2와 같이 각 종동치차(20A)(20B)는 하단부에 공간(G)이 요설되고 있기 때문에 용접납이 지축(21)의 근원으로 새어나와 두껍게 형성해도 회전이 간섭받지 않는다.
각 종동치차(20A)(20B)와 일체로 형성된 밸브체 접접면(24a-A),(24a-B)을 밸브시트(23)에 밀착시키기 위해 한장의 판스프링 부재(35)의 분기하는 팔(35a)이 각 종동치차(20A)(20B)의 윗면에 탄접하도록 장착하여 넣는다(도 1 및 도 2참조). 로터피니온(17)을 일체로 형성한 로터(15)를 밸브시트 플레이트(13) 중앙에 고설한지축(18)에 삽통한다. 원동치차인 로터피니온(17)과 각 종동치차(20A)(20B)를 확실하게 맞물리게 하여 로터(15)를 부착하고, 치차상대 위치 설정지그(33)를 분리한다.
밀폐케이스(14)로 로터(15)를 포함하는 밸브시트 플레이트(13)의 밸브시트(23)측 전체를 피복하고, 밀폐케이스(14)의 개방단(14b) 내면에 밸브시트 플레이트(13)의 축경 주연부(13a)를 감입하여 TIG용접으로 일체화하여 밀봉함으로써 기밀한 밸브실(22)이 형성된다. 먼저 장착하여 넣은 한장의 판스프링 부재(35)의 방사모양으로 뻗는 분기팔(35a)의 자유단은 밀폐케이스(14)의 확개단부(14c)의 내면에서 압압되고, 여러개의 종동치차(20A)(20B)를 각 윗면에서 탄성부세하며 각 밸브체 접접면(24a-A)(24a-B)을 밸브시트(23)에 밀착시킨다. 또한 밀폐케이스(14)는 폐단측에서 로터지축(18)의 일단을 지지하는 오목부(14a)의 외주에 배치한 좌금(36)으로 로터(15)의 상단을 압압하고, 로터피니온(17) 밑면에 끼워삽입한 칼라(37)를 통해 스프링 좌금(38)을 압압한다. 따라서 스프링 좌금(38)의 탄성변형이 로터(15)의 축방향의 간극을 흡수하여 로터(15)에 덜컹거림이 없는 원활한 회전을 보증한다.
그리고 나서 밸브시트 플레이트(13)에 고정하고 있는 파이프 지지판(30) 외면의 소정위치에 전동팽창배브(10)의 부착시트(40a)를 겸용하는 스테이터 위치결정 프레임(40)을 고정하고, 위치결정 계지구(40b)를 스테이터(16)에 특정한 오목부(16c)에 결합시켜 최초에 종동치차(20A)의 회전규제 돌출부(32)에 의한 기계적 기동원점에 대한 스테이터 극치(도시하지 않음)의 위치관계에 있어서 컴퓨터 입력신호의 원점과의 매칭이 취해진 후는 로터(15)에 대한 스테이터(16)의 위치관계가 이동하지 않도록 한다. 부호 40c는 전동팽창밸브(10)를 도시하지 않은 별도 설치한 장치에 부착하는 볼트구멍이다.
다음에 도 4와 도 5를 대비하면서 본 발명에 관한 밸브구동장치(11)에 의한 3방밸브(12)의 동작을 원동치차의 로터피니온(17)을 시계회전시킨 경우에 대해 설명한다. 도 4(a)에 있어서 제 1종동치차(A)(20A)는 기동원점, 즉 도 5의 스텝 0에 위치하고, 제 1연통공(25A)은 개방이다. 지금부터 제 1종동치차(A)(20A)는 반시계 방향으로 회전하지만 도 5의 72스텝까지는 밸브체 접접면(24a-A)의 윤곽패턴은 지축(21A)을 중심으로 하는 원호 s를 따르고 있기 때문에 도 5의 60스텝 부근을 도시하고 있는 도 4(b)의 제 1종동치차(A)(20A)는 제 1연통공(25A)의 개방상태를 유지한다.
제 1종동치차(A)(20A)는 도 4(b)의 위치에서 반시계 방향으로 도 5에 도시하는 72스텝까지 회전한 후 하트캠곡선(아르키메데스 스파이럴(Archimedean spiral)t 을 따라 108스텝까지 제 1연통공(25A)을 회전각도에 거의 비례하도록 개구면적을 서서히 축소하여 폐쇄해 가고, 108스텝 이후는 도 4(c)에 도시되는 약 120스텝위치를 거쳐 도 4(d)에 도시되는 제 2종동치차(B)(20B)가 돌출부(32)에 회전을 규제되는 위치의 앞까지를 컴퓨터 제어에 의한 회전의 한계로서 제 1연통공(25A)의 완전한 폐쇄를 유지한다.
한편 제 2종동치차(B)(20B)의 밸브체(24B)는 도 4(a)에서 제 1종동치차(A)(20A)가 기동원점의 0스텝에 있을 때 제 2연통공(25B)은 개구되고 있다. 그리고 나서 제 2종동치차(B)(20B)는 반시계 방향으로 회전하여 도 5의 12스텝부터는 하트캠곡선 t를 따라 제 2연통공(25B)을 회전각도에 거의 비례하도록 개구면적을 서서히 축소하여 폐쇄해 가고, 도 4(b)에 도시되는 도 5의 60스텝부근에서는 완전히 제 2연통공(25B)을 폐쇄하고 있다. 그대로 제 2연통공(25B)은 도 5의 132스텝까지 폐쇄상태가 유지된다. 도 5의 120스텝근방을 도시하는 도 4(c)에서는 제 2연통공(25B)이 폐쇄상태에 있는 것을 도시한다.
이러한 회전으로 168스텝까지는 다시 하트캠곡선 t를 따라 서서히 제 2연통공(25B)의 개구면적을 회전각도에 거의 비례하도록 벌리고, 도 4(d)에 도시되는 한계위치에서 전 개방이 된다. 이와같이 밸브체(24)의 형상과 회전각도를 제 1종동치차(20A)와 제 2종동치차차(20B)서로의 회전위상에 조합하여 선택함으로써 제 1, 제 2연통공(25A)(25B)에 대해 여러가지 개폐모드를 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 관한 밸브구동장치(11)를 4방밸브(42)에 적용한 제 2실시예의 밸브체(24A)(24B)(24C) 및 연통공(25A)(25B)(25C)의 배치로, 도 4와 같은 방향에서의 평면도시이다. 제 1, 제 2, 제 3종동치차(20A)(20B)(20C)는 로터피니온(17)의 지축(18)을 중심으로 하여 방사모양으로 등간격으로 배설되고, 제 1, 제 2, 제 3연통공(25A)(25B)(25C)은 각각의 방사선 상에 배열된다. 상기의 3방밸브(12)에 적용한 실시예와 공통하는 부재에는 같은 부호를 사용하여 설명을 생략한다. 또 추가된 제 3연통공(25C)의 관련부재는 제 1, 제 2연통공에서 사용한 미미(未尾)부호의 A,B 대신에 C로 도시한다. 본 실시예에서의 도시의 방사모양 배열을 기초로 종동치차 지름의 치수나 축방향의 맞물림 위치를 변화시키고 또한 다수의 제어회로에 대응할 수 있는 다방밸브의 구성으로 전개하는 것이 가능한 것을 용이하게 추측할 수 있다.
도 8은 본 발명에 관한 밸브구동장치를 2방밸브(52)에 적용한 제 3실시예로, 연통공(55)에 대한 개방도 조정각도 범위를 상기 3방밸브(12)나 4방밸브(42)보다 크게 할 수 있기 때문에 연통공(55)은 단순한 ON/OFF제어가 아닌 개구면적을 회전각도에 거의 비례하록 하여 개폐하는 것을 목적으로 하고, 밸브체(54)에는 밸브시트 접접패턴(54a)을 형성한다. 이 구성을 전동팽창밸브에 적용하면 변동이 적은 고정밀한 미세한 온도조정이 가능하게 된다. 이 밸브체(54)의 밸브시트 접접패턴(54a)으로서는 연통공(55)을 양측에서 서서히 조이거나 또는 확개하는 하트캠곡선 t1,t2으로 홈부(56)의 양테두리(56a)(56b)를 형성하고 홈부(56)의 확개단부에 밸브실에 연통하는 개구(56d)를 배치했다.
이상 본 발명에 관한 밸브구동장치의 실시예로서 3방밸브(12)를 주체로 그리고 그 응용예로서 4방밸브(42) 및 2방밸브(52)를 설명했지만 본 발명은 도시한 실시예에 한정되는 것은 아니고 로터피니온(17)의 둘레에 방사모양으로 밸브체(24)를 배설하여 1연통공에 1밸브체를 대응시키는 본 발명의 구성에 의하면 필요에 따라 4방밸브(42)로부터 또한 다방밸브로의 대응이 가능하며, 그 형상이나 구성등에 대해 본 발명의 필수 구성요건으로부터 벗어나지 않는 범위에서 세부에 관한 다종다양한 변경이나 부품의 재구성 등의 개변을 행할 수 있는 것이 예기된다.
이상의 설명에서 알 수 있는 것과 같이 발명에 관한 밸브구동장치에 의하면 유체를 유입시키는 유입파이프 및 유체를 유출시키는 유출파이프를 갖고, 유체의 통로의 일부를 이루고 내부에 상기 유입파이프 또는 유출파이프에 연설된 밸브구를 개폐하여 유체의 유동을 계단하는 밸브체를 내설하는 본체와, 밸브체를 구동하는 구동수단을 갖는 밸브구동장치로서, 밸브구를 여러개 배치하고 하나의 밸브구마다 하나의 밸브체를 각각 대응하고 있기 때문에 하나의 유출파이프의 제어에 대해 밸브체의 1회전 약 360℃전부를 서로의 간섭없이 넓은 자유도로 유효하게 기능시킬 수 있기 때문에 정밀제어에 적합하여 전 파이프의 유량을 독립적으로 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한 밸브체의 수압면적이 크게 취해지므로 마모가 감소하여 내용수명이 길어진다. 또한 밸브구간의 거리를 길게할 수 있음에 따라 파이프간의 거리도 길어져 파이프를 구부리지 않고 납땜작업이 가능하게 되어 생산성이 향상된다. 또 밸브구를 크게할 수 있기 때문에 납재가 막힘을 일으키는 경우가 없어 유체의 유량을 증가시키는 것도 용이하다.

Claims (8)

  1. 유체를 유입시키는 유입파이프 및 유체를 유출시키는 유출파이프를 갖고 상기 유체의 유로의 일부를 이루며, 내부에 상기 유입파이프 또는 상기 유출파이프에 연설된 밸브구를 개폐하여 상기 유체의 유동을 계단하는 밸브체를 내설하는 본체와, 상기 밸브체를 구동하는 구동수단을 갖는 밸브구동장치로서, 상기 밸브구를 여러개 배치하고 하나의 밸브구 마다 하나의 밸브체를 각각 대응시킨 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 여러개의 밸브체를 각각 구동하는 종동치차가 형성되고, 이 여러개 배치된 상기 종동치차의 전부를 공통으로 상시 맞물리는 배치로 하나의 원동치차의 외주에 배치하며, 상기 원동치차를 상기 구동수단으로 구동하여 상기 여러개의 종동치차를 한번에 구동하는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 여러개의 종동치차는 상기 원동치차에 대해 감속되는 치차열인 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 원동치차 또는 상기 여러 종동치차의 최소한 2개의 치차에 서로 간섭하여 회전을 제한하는 저지부를 배치한 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 밸브구 및 상기 종동치차의 회전축은 모두 상기 원동치차의 회전축에 대해 등간격으로 전개배치한 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브구의 주변에서 상기 밸브체가 접촉하는 밸브시트는 단차를 배치하여 오목면으로 하고, 이 오목면을 평활한 평면에 형성한 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브체의 각각은 하트캠 상당의 윤곽에 의해 밸브구 각각의 개폐를 상기 종동치차의 회전각도에 대응시켜 서서히 행하는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 원동치차는 소정위치에 셋트된 종동치차를 움직이지 않고 원동치차를 뒤에서 부착되는 수로 설정된 치차수를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
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