KR20030068405A - 밸브구동장치 - Google Patents

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KR20030068405A
KR20030068405A KR10-2003-0006090A KR20030006090A KR20030068405A KR 20030068405 A KR20030068405 A KR 20030068405A KR 20030006090 A KR20030006090 A KR 20030006090A KR 20030068405 A KR20030068405 A KR 20030068405A
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가부시기가이샤 산교세이기 세이사꾸쇼
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Abstract

콤프렛서에 과대한 부하가 걸리지 않는 밸브구동장치의 제공을 그 목적으로 한다.
이를 해결하기 위한 수단으로 볼밸브형 3방 밸브(15)에 있어서 (a)는 원점, (b)는 밸브구(35a)(폐)-밸브구(35b)(폐)모드, (c)는 밸브구(35a)(개)-밸브구(35b)(폐)모드, (d)는 밸브구(35a)(개)-밸브구(35b)(개)모드, (e)는 밸브구(35a)(폐)-밸브구(35b)(개)모드,(f)는 자유정지한계이다. (c)의 개-페모드로 부터 (e)의 폐-개모드로의 이행은 반드시(d)의 개-개모드를 지나 밸브제어 운전중은 절대로 폐-폐모드가 되는 경우는 없기 때문에 밸브실의 내압이 콤프렛서 출력이상으로 상승하여 콤프렛서를 멈추는 경우는 없다.

Description

밸브구동장치{VALVE DRIVING APPARATUS}
본 발명은 냉동기 콤프렛서 등에 이용하는 밸브구동장치에 관하며, 구체적으로는 3방 밸브의 개폐모드에 관한 것이다.
종래 냉장고용 모터식 냉매제어밸브 3방 밸브에 적용되는 밸브구동장치로서 수지밸브형과 볼밸브형이 있다. 도 5에 수지밸브형 3방 밸브(100)의 개략의 구성을 도시하는 부분단면도, 도 6에 이 3방 밸브(100)의 개폐양태를 도 5의 VI-VI선을 따른 평면도로 도시한다. 3방 밸브(100)는 개-폐/폐-폐/폐-개/개-개의 4모드가 구성가능하며, 부호 120으로 도시하는 스티어링 모터의 바로밑에 동심으로 구성된다. 스테이터(121)의 펄스제어에 의해 구동되는 로터(122)와 일체의 회전축(101)의 하단에 일체로 회전하는 수지제의 밸브(102)가 동 축상에서 축방향으로 접동이 자유롭도록 연결된다. 밸브체(102)는 밑면에 돌설한 리브(103)가 압축스프링(104)의 부세력으로 밸브시트(105)에 압접되어 미끄럼 이동한다.
밸브시트(105)에는 2개의 파이프(106a)(106b)로의 연통공(107a)(107b)이 밸브실(109)내로 개구하고 연통공(107a)(107b)은 밸브실(109)안에서 밸브체(102)를통해 유입구(110)와 선택적으로 연통한다. 리브(103)는 도 6과 같이 반달모양의 오목부(11)를 둘러싸는 형상으로 회전축(101)의 회전각도에 따라 하나의 밸브체(102)가 연통공(107a)(107b)의 간막이를 4모드로 변환한다. 즉 근접하는 2개소에 배치한 연통공(107a)(107b)의 어느 하나 또는 양쪽이 반달모양의 오목부(111)에 둘러싸임으로써 유입공(110)과의 유통이 차단(폐)되고, 회전축(101)의 회전각도에 의해 2개소의 연통공(107a)(107b)에 대해 도 6에 도시하는 4모드의 개폐태양을 선택할 수 있다.
도 6(a)은 연통공(107a)(폐) - 연통공(107b)(개), 도 6(b)은 연통공(107a)(107b)모두 폐, 도 6(c)은 연통공(107a)(개), 연통공(107b)(폐), 도 6(d)은 연통공(107a)(107b)모두 개(開)를 도시한다. 이와같이 모터회전축(101)과 동 축상에 밸브체(102)를 배치하고 회전축(101)과 동속으로 밸브시트(105)에 압접회전시켜 2개의 연통공(107a)(107b)에 대한 상기 4모드의 변환을 행하는 구성이다.
도 7은 볼밸브형 3방 밸브(200)의 일반적인 3모드이다. (a)는 제 2캠(210)의 해칭을 붙인 볼록면(210a)으로 양쪽의 볼(206a)(206b)을 밸브시트(도시하지 않음)에 압착하고, 개구(204a)(204b)가 폐-개모드에 있다. 이 때 외주에 돌설한 규제부재(212)의 제 1단테두리(212a)가 밸브실내에 고설된 스토퍼(213)의 제 1측연(213a)에 접촉하여 기계적 원점이 위치결정되고, 로터(208a)의 구동펄스원점과의 정합이 행해진다. 제 2캠(210)에 있어서 볼록면(210a)과 오목면(210b)과는 사면(210c)에 의해 원활하게 접속된다.
도 7(a)에 도시하는 개구(204a)(폐)-개구(204b)(폐)의 모드로부터로터(208a)를 반시계방향 CCW(화살표 참조)로 90°선회하면 볼밸브형 3방 밸브(200)는 도 7(b)에 도시하는 개구(204a)(폐)- 개구(204b)(개)의 모드가 된다. 또한 로터(208)를 180°선회하여 도 7(d)에 도시하는 개구(204a)(개)- 개구(204b)(폐)모드에 이른다.
여기서 규제부재(212)의 제2단 테두리(212b)가 스토퍼(213)의 제 2측테두리(213b)에 접촉하는 위치에 이르러 회동의 한계가 규제된다. 이 볼밸브형 3방 밸브(200)에서의 유출파이프(도시하지 않음)의 개폐제어모드에서는 폐-개모드(도 7(b)참조)에서 개-폐모드(도 7(d) 참조)에 이르는 중간에 볼밸브형 3방 밸브(200)는 필연적으로 폐-폐모드(도 7(c)참조)를 통과하게 된다.
도 7과 같이 일반적 볼밸브형 3방 밸브(200)로 개-개를 제외한 3모드를 구성하는 것은 용이하다. 그러나 도 5에 도시한 수지밸브형 3방 밸브(100)에 비해 상기 유출파이프의 간격이 넓어 배관이 용이하고, 게다가 상기 밸브시트가 열용접에 직접 노출되는 경우가 없기 때문에 볼밸브형 3방 밸브(200)를 수지밸브형 3방밸브(100)와 마찬가지로 개-폐/폐-폐/폐-개/개-개의 4모드로 기능시키는 것이 바람직하다. 그래서 레버나 샤프트 등의 다른 기구부품을 추가하여 4모드로 하는 것은 가능하다.
그러나 상기한 수지밸브형에 적용되는 4모드 변환은 개-개/개-폐/폐-폐/폐-개의 순으로 추이(推移)하고, 개-폐모드로부터 폐-개모드로 이행할 때 폐-폐모드를통과하는 구성이다. 그러나 최근은 에너지 절약 및 저가격을 지향하므로 저출력의 콤프렛서를 채용하는 경향에 있고 밸브가 개-폐모드에서 폐-개모드로 변환하는 중간에 폐-폐모드를 통과하면 부하가 증대하므로 밸브모드 변환시에 콤프렛서가 정지할 가능성이 생겼다.
또 밸브변환모드에 개-폐모드와 폐-개모드가 인접배치되고 있어도 변환의 중간의 불안정 영역에서 밸브실의 내압으로 어떤 밸브도 개방 상태가 유지되지 않아 밸브가 양쪽모두 닫히는 순간이 있으면 콤프렛서의 정지를 초래한다. 따라서 이 경우 어느 한 밸브가 확실한 개의 상태가 되는 개-개모드를 중간에서 끼우는 것이 바람직하다. 또한 볼밸브 형으로 4모드를 모두 실현하는 데에는 기구부품을 추가해야 하므로 원가의 증대는 피할 수 없다. 또 부품점수의 증가는 고장율을 높이고 추가하는 기구부품에 접동구조를 포함하면 내용수명은 단축되어 고장빈도의 증대로부터 신뢰도도 저하한다.
그래서 본 발명의 목적은 저출력으로 저가인 콤프렛서와 접속해도 과부하로 콤프렛서가 정지하는 문제를 해소할 수 있고 소비전력이 적은 밸브구동장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 관한 밸브구동장치에서의 볼밸브형 3방 밸브의 개략의 구성을 단면으로 도시한 측면도.
도 2는 도 1에 도시한 볼밸브형 3방밸브의 작동태양을 설명하는 모식도.
도 3은 본 발명에 관한 밸브구동장치에서의 평면접접형 3방 밸브의 개략의 구성을 단면으로 도시한 측면도.
도 4는 도 3에 도시한 평면접접형 3방 밸브의 일 실시예의 작동태양을 도시하는 모식도.
도 5는 종래형 수지밸브형 3방밸브의 개략의 구성을 부분단면을 도시한 측면도.
도 6은 도 5의 3방 밸브의 작동태양을 도시하는 모식도.
도 7은 종래의 볼밸브형 3방 밸브의 작동태양을 도시하는 모식도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10: 밸브구동장치12: 스텝핑 모터
12a: 로터16: 밸브실
18: 지축26: 스테이터
30a,30b: 유출파이프32: 유입파이프
35a,35b: 밸브구36a,36b: 볼
46: 제1캠48: 제2캠
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 밸브구동장치는 외부의 콤프렛서에서 유체를 유입시키는 최소한 하나의 유입파이프 및 이 유체를 유출시키는 최소한 2개의 유출파이프를 갖고, 상기 유체를 유통하는 유체통로의 일부를 이루며 내부에 상기 유출파이프에 연결하는 개구부를 개폐하여 상기 유체를 유출하거나 멈추게 하는 밸브체를 내설하는 본체케이스와, 상기 밸브체를 구동하는 구동수단을 갖고, 상기 개구부는 상기 밸브체에 의해 상기 구동수단의 구동방향으로 상기 2개의 유출파이프에 폐-폐모드, 개-폐모드, 폐-개모드 및 개-개모드의 4모드 중 상기 폐-폐모드를 포함하는 최소한 3개의 상기 모드가 나눠지고 있으며, 이 나눠진 모드중 2개의 모드를 상기 구동방향의 양 단으로 하여 상기 구동수단을 왕복구동시켜 상기 양단의 한쪽을 상기 폐-폐모드로 했다.
이와같이 폐-폐모드를 왕복구동범위의 단부로 나눴기 때문에 콤프렛서를 구동시키면서 왕복이동해도 폐-폐모드에 걸리지 않는 범위이면 콤프렛서에 부하가 걸리지 않는다. 그리고 상기 밸브체를 볼로 하고, 2개의 유출파이프 각각에 하나씩 대응시킨 2개의 볼을 캠부재로 나눠진 캠면에 의해 상기 4모드를 실현시켰다. 또 상기 캠부재는 상기 개-개모드에 있어서 상기 밸브시트로부터 각각 이간위치에 압동한 상기 2개의 볼의 개구부를 폐쇄하고자 하는 각각의 복귀력이 서로 역방향으로 작용하여 맞버티고, 상기 복귀력의 밸런스로 상기 개-개모드 위치에 고정되는 캠면 형상이다.
다음에 본 발명에 관한 밸브구동장치의 실시예를 도면을 기초로 설명한다. 도 1에 있어서 부호 10은 본 발명에 관한 밸브구동장치에 의한 볼밸브형 3방 밸브의 일 실시예로, 주요구조부분의 개략을 종단면으로 도시한다. 또 도 2는 도 1에 도시한 밸브구동장치(10)의 작동태양을 설명하는 모식적 평면도이다.
스텝핑 모터(12)의 로터(12a)를 외계로부터 기계적으로 격리하는로터케이스(14)와 볼밸브형 3방 밸브(15)의 밸브실(15a)을 형성하는 케이스(16)는 서로 플랜지(14a)(16a)를 맞대어 기밀하게 용접된다. 로터케이스(14)의 천정(14b) 및 밸브실 케이스(16)내의 저면(16b)의 중심에는 오목부(14c)(16c)가 각각 오목하게 배치되고, 지축(18)을 압입하여 고정함과 동시에 케이싱(14)과 밸브실 케이스(16)의 중심을 정합시킨다.
로터(12a)는 중심구멍(12b)이 지축(18)에 회전이 자유롭도록 감입되고, 스프링(20)에 의해 밸브실(15a)의 방향으로 부세되며 쓰러스트 하중이 베어링(22)에 지지된다. 로터케이스(14)의 외주에 코일(24)을 감아 장착한 스테이터(26)가 끼워져 장착되고, 로터(12a)를 펄스제어에 의해 회전구동한다. 밸브실 케이스(16)의 외측 저면(16d)의 지축(18)을 중심으로 하는 대칭인 2개소에 원통밸브관(28a)(28b)이 배치되고, 이들 원통밸브관(28a)(28b)은 지축(18)과 평행하게 기밀을 유지하여 외측저면(16d)에 대해 수직으로 용접된다. 또한 각 원통밸브관(28a)(28b)의 각각에 유출파이프(30a)(30b)가 용접으로 기밀하게 접속된다. 또한 밸브실 케이스(16)의 외측저면(16d)에는 원통밸브관(28a)(28b)에서의 이간위치에 유입파이프(32)가 기밀하게 용접된다.
원통밸브관(28a)(28b)의 각 중심관통공(34)이 밸브실(15a)내에 개구하는 개구부로서의 밸브구(35a)(35b)는 밸브체가 되는 볼(36a)(36b)과의 마주침에 의한 연마면에서 밸브시트(38a)(38b)가 형성된다. 후술하는 캠(46a)(46b)에 압동되어 편의(偏倚)한 볼(36a)(36b)(도 2참조)에는 밸브실(15a)의 내압으로 볼(36a)(36b)을 밸브구(35a)(35)에 복귀시키고자 하는 힘이 늘 작용하고 있지만 또한 판스프링으로형성한 복귀스프링(42)을 배치하여 볼(36a)(36b)에 접촉시키고 편의한 볼(36a)(36b)을 각각의 밸브시트(38a)(38b)에 확실하게 착좌시킨 후 후술하는 캠면(48a)(48b)이 상부보다 압착되어 밸브구(35a)(35b)를 완전히 폐지(閉止)한다. 즉 볼(36a)(36b)에는 밸브구(35a)(35b)로의 복귀력이 늘 작용하게 된다.
로터(12a)의 하단에 동 축으로 일체로 회전하는 캠부재(44)가 장착된다. 캠부재(44)는 수평방향(래디얼 방향)으로 변화하는 캠면을 형성한 제 1캠(46), 수직방향으로 변화하는 캠면을 형성한 제 2캠(48) 및 회전범위의 규제부재(50)를 구비한다. 도 2와 같이 제 1캠(46)은 대체로 다리가 벌어진 V자모양으로 각부 선단은 로터(12a)의 회전축에 수직인 평면상에서 폐쇄위치에 있는 볼(36a)(36b)의 큰 원에 내접하는 원보다 약간 큰 직경을 따라 형성되고, 적당한 현 길이의 원호모양 볼록면(46a)(46b)으로 볼(36a)(36b)을 래디얼 방향 바깥 방향으로 압동한다.
한편 제 1캠(46)의 몸통부는 상기한 큰 원에 대한 내접원보다 약간 작게 시계방향 CW로 회전하는 제 1볼록면(46a)의 선행 테두리로부터 제 2볼록면(46b)의 후행테두리에 걸쳐 원호모양 오목면의 몸통부가 형성된다. 또 제 1볼록면(46a)의 후행테두리로부터는 상기 내접원보다 소경으로 형성한 원호모양 몸통부에 접하는 플랭크평면이 연재하고, 제 2볼록부(46b)의 선행테두리로부터도 상기 원호모양 몸통부에 접하는 리드평면이 마찬가지로 연재한다. 그리고 플랭크 평면과 리드평면과는 로터(12a) 회전축을 포함하여 밸브구(35a)(35b)의 중심을 묶는 선에 수직인 면을 사이에 끼우고 서로 경상(鏡像)대칭으로 위치하여, 제 1볼록면(46a)의 후행테두리와 제 2볼록면(46b)의 선행테두리와는 상기 수직인 면의 양측에서 등거리에 위치하고 있다.
제 2캠(48)은 도면 중에서 볼(36a)(36b)의 바로 위에 배치되어 밸브(35a)(35b)의 반대측에서 볼(36a)(36b)에 대향하는 면에서 볼(36a)(36b)을 개별로 밸브시트(38a)(38b)에 압착하는 광폭 제 1볼록면(48a)과 협폭 제 2볼록면(48b)이 돌설되고, 볼(36a)(36b)에 접하지 않는 면(48c)과는 사면(48d)에 의해 미끄럽게 연설된다. 제 1캠(46)과 제 2캠(48)과는 볼록면 끼리가 래디얼 방향으로 동 위상으로 중첩하지 않도록 배설된다.
다음에 도 2를 기초로 밸브구동장치(10)의 동작에 대해 설명한다. 도 2는 도 1의 II-II선을 따른 모식적 평면도로 설명을 용이하게 하기 위해 실체를 투시한윤곽선으로 도시되고 있다. (a)는 로터(12a)의 회동위치의 기준점을 설정하는 원점으로 입력펄스「0」위치를 캠부재(44)의 외주에 돌설한 규제부재(50)의 제1단 테두리(50a)가 밸브실(15a)내에 고설된 스토퍼(51)의 제 1측테두리(51a)에 접촉하여 기계적 원점을 위치결정하고, 로터(12a)의 전기신호상에서의 구동펄스 원점과의 정합을 행한다. 본 실시예에서의 펄스모터의 1스텝은 3.75°이다.
도 2(b)는 스텝핑 모터(12)의 로터(12a)가 2스텝만 시계방향 CW회동한 위치를 도시한다. 제 2캠(48)의 해칭을 붙인 협폭 제 2볼록면(48b)이 대응하는 볼(36a)을 밸브시트(38a)에 압착하고, 광폭 제 1볼록면(48a)이 대응하는 볼(36b)을 밸브시트(38b)에 압착하며, 볼형 3방 밸브(15)는 밸브구(35a)(폐)-밸브구(35b)(폐)의 모드가 되고, 이 장치로 나눠진 개폐제어 모드의 한쪽의 단부가 된다. 로터(12a)가 이 위치에 있을 때 제어신호가 출력하여 콤프렛서(도시생략)는 정지된다.
도 2(c)는 로터(12a)가 원점에서 시계회전 CW하여 15스텝째에 위치한다. 도면 중 오른쪽 볼(36b)은 제 2캠의 볼록면(48a)에 의해 밸브시트(38b)에 압착된 채로 밸브구(35b)는 폐모드를 유지한다. 한편 왼쪽 볼(36a)을 밸브시트(38a)에 압착하였던 협폭 제 2볼록면(48b)은 이동하여 볼(36a)을 압착에서 해방하고 대신에 제 1캠(46)이 몸통부의 오목면에서 원활하게 볼록면(46a)의 선행테두리를 볼(36a)에 접촉시켜 래디얼 방향으로 밸브시트(38a)로부터 밀어낸다. 로터(12a)의 정지위치에서 볼록면(46a)이 볼(36a)에 접촉한다.
상기 태양에 있어서 오른쪽 볼(36b)에 제 1캠(46)은 접촉하지 않고 왼쪽 볼(36a)의 복귀력은 제 1볼록면(46a)의 원호면에 대해 법선방향으로 작용하므로 제 1캠(46)에는 회전모멘트는 발생하지 않는다. 이 때문에 로터(12a)의 전기적 구속토오크 특성에 의지하지 않고 제1 캠(46)은 볼(36a)을 편의위치(화살표 L)에 안정되게 지지하여 밸브구(35a)를 개모드로 유지할 수 있다. 따라서 볼밸브형 3방 밸브(15)는 밸브구(35a)(개)-밸브구(35b)(폐) 모두가 되어 콤프렛서를 지장없이 기동시킬 수 있다.
도 2(d)에서는 로터(12a)가 원점에서 26스텝 시계회전 CW한 위치에 있고, 볼(36a)은 제 1볼록면(46a)과 접촉한 상태가 계속되며 밸브구(35a)는 개방한 상태이다. 한편 제 2캠(48)의 제 1볼록면(48a)이 볼(36b)을 압착에서 해방하고 대신에 제 1캠(46)이 제 2볼록면(46b)의 선행테두리에서 선행하여 연재하는 리드평면으로부터 볼(36b)에 원활하게 접촉하며, 상기 선행테두리로 볼(36b)을 래디얼 방향으로밸브시트(38b)로부터 압출하여 밸브(35b)를 개모드로 한다.
로터(12a)의 정지위치에서 제 1캠(46)은 제 1볼록면(46a)을 볼(36a)에 접촉한 대로 제 2볼록면(46b)을 볼(36b)에 접촉시키고, 볼밸브형 3방 밸브(15)를 밸브구(35a)(개)-밸브구(35b)(개)모드로 한다. 이 때 내압과 복귀스프링(42)의 최소한 한쪽의 부세력을 받아 밸브시트(38a)(38b)로의 복귀방향으로 부세되고 있는 각 볼(36a)(36b)이 제 1캠(46)의 볼록면(46a)(46b)에 미치는 작용력은 쌍방의 원호면에 대해 법선방향으로 같은 힘이 균등하게 작용하므로 회전모멘트는 일어나지 않는다.
또 제 1볼록면(46a)의 후행테두리와 제 2볼록면(46b)의 선행테두리와는 회전축을 사이에 두고 등거리에 있고 또한 각각에서 연재하는 평면은 서로 대칭으로 위치하기 때문에 로터(12a)의 정지위치에서 제 2볼록면(46b)의 선행테두리가 오른쪽 볼(36b)에 접촉하여 밸브시트(38b)로부터 압출위치에 편의시켰을 때 왼쪽 볼(36a)의 압출위치에 편의시킨 대로 제 1볼록면(46a)의 후행테두리가 아직 접촉을 유지하는 위치에 있고, 볼록면(46a)(46b)이 각각에서 연재하는 플랭크면 및 리드면과 각도를 갖고 접하는 경계의 불안정한 위치에서 접하는 경우에는 어떤 볼(36a)(36b)도 복귀력에 의해 볼록면(46a)(46b)에서 연재하는 각각의 평면측으로 이동하고자 하여 제 1캠(46)에 회전모멘트를 작용시킨다.
즉 제 1캠(46)은 왼쪽 볼(36a)에서 시계방향으로 회전모멘트의 작용을 받고, 오른쪽 볼(36b)에서는 크기가 같아 반시계 방향으로 회전모멘트를 받는다. 이 때문에 제 1캠(46)은 쌍방의 회전토오크가 균형되어 로터(12a)를 기계적으로 정지위치에 고정한다. 이와같이 개-개모드에서는 상기 어떤 경우도 스텝핑 모터(12)의 구속토오크 특성을 사용하지 않고 이 개-개모드를 기계적으로 구속하기 때문에 통전을 정지하여 전력을 절약할 수 있다. 또한 양 밸브구(35a)(35b)의 중심을 묶는 선 상에 로터(12a)의 회전중심을 정합시키는 허용범위가 넓어져 장치의 조립이 용이하게 된다.
또한 도 2(e)와 같이 원점에서 39스텝 시계회전 CW한 로터(12a)의 위치에서는 도 2(c)에서의 15스텝의 로터(12a)위치를 방금 반전한 모드가 된다. 즉 도면 중 오른쪽 볼(36b)은 제 1캠(46)의 제 2볼록면(46b)에 의해 밸브시트(38b)로부터 압출된 채로 왼쪽 볼(36a)은 제 1캠(46)의 제 1볼록면(46a) 후행테두리의 지지를 잃어 내압과 복귀스프링(42)의 최소한 한쪽의 부세력으로 밸브시트(38a)에 복귀한다.
그리고 회전해 온 제 2캠(48)의 볼록면(48a)에 의해 밸브시트(38a)에 압착되어 볼밸브형 3방 밸브(15)는 밸브구(35a)(폐)- 밸브구(35b)(개) 모드가 된다. 제 2볼록면(46b)에 압동된 오른쪽 볼(36b)의 복귀력은 제 2볼록면(46b)의 원호면에 대해 법선방향으로 작용하고 있기 때문에 왼쪽 볼(36a)과 접촉이 없는 제 1캠(46)에는 복귀력에 의한 회전모멘트는 발생하지 않는다. 따라서 로터(12a)의 전기적 구속토오크 특성에 의지하지 않고 제 1캠(46)은 볼(36b)을 편의위치(화살표 R)에 안정되게 지지하여 밸브구(35b)를 개모드로 유지할 수 있다.
도 2(f)에 도시하는 원점에서 41스텝의 시계회전 CW로 로터(12a)는 규제부재(50)의 제 2단 테두리(50b)가 스토퍼(51)의 제 2측테두리(51b)에 접촉하여회전이 규제된다. 즉 연속회전을 하지 않음으로써 늘 전기적 위치제어상의 펄스원점과 기계적 밸브 개폐제어상의 기점은 어긋남을 일으키지 않고 늘 정확하게 일치시킬 수 있다. 상기와 같은 본 실시예에 의한 캠구성에 의하면 로터(12a)가 2스텝에서 41스텝까지 회동하는 동안에 폐-폐/개-폐/개-개/폐-개의 4모드를 달성하고 또한 개-폐모드에서 폐-개모드로의 이행중에 폐-폐모드가 되는 경우는 없기 때문에 콤프렛서가 밸브실(15a)의 내압상승에 의한 과부하로 정지하는 경우는 없다. 따라서 저출력으로 저가인 콤프렛서와의 접속이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 관한 밸브구동장치의 청구항 1에 기재한 요지는 도 3에 도시하는 평면접접형 3방 밸브(60)의 밸브구동장치(61)에도 적용가능하며, 제 2실시예로서 개략 설명한다. 스텝핑 모터(62)의 로터(62a)를 외계로부터 기계적으로 격리하는 로터케이스와 밸브실은 일체의 케이스(63)로 저판(64)에 기밀하게 용접된다. 케이스 천정(63a)에 배치한 오목부(63b) 및 저판(64) 중심의 관통공(64a)에 지축(65)을 감입하여 고정하고 케이스(63)와 저판(64)의 중심을 정합한다.
로터(62a)는 중심공(62b)이 지축(65)에 회전이 자유롭도록 감입되어 판스프링(66)에 의해 저판(64) 방향으로 부세되고, 쓰러스트 하중이 베어링(67)에 지지된다. 케이스(63)의 외주에 코일을 감아 장착한 스테이터(69)가 끼워져 장착되고, 로터(62a)를 펄스제어에 의해 회전구동한다. 로터(62a)의 하단에 동 축으로 일체로 피니온(70)이 형성되고, 외주에 한쌍의 동형 치차(71a)(71b)가 거의 축 대칭위치에 배설되어 맞물린다. 치차(71a)(71b)는 저판(64)에 지축(65)과 평행하게 입설한 고정축(72)에 회전이 자유롭게 지지되고, 치면의 일부에 회전규제부재(73)를 배치하여 선회범위를 규제함과 동시에 밑면에 장착한 평면캠 밸브체(74a)(74b)를 동 축으로 일체로 회전한다. 평면캠 밸브체(74a)(74b)는 치차(71a)(71b)의 톱니원래 원보다 약간 소경으로 원판모양으로 형성된다.
저판(64)에 있어서 치차(71a)(71b)를 지지하는 고정축(72)에서 래디얼 방향으로 평면캠 밸브체(74a)(74b)의 외경을 넘지 않는 위치에서 저판(64)의 외주에 가까운 적당한 위치에 밸브구(75a)(75b)가 천설되고, 평면캠 밸브체(74a)(74b)의 밑면에 형성한 캠면(76a)(76b)이 밸브구(75a)(75b)를 덮도록 접접한다. 밸브구(75a)(75b)를 형성하는 투명구멍은 저판(64)의 밸브구(75a)(75b) 형성측과 반대의 외면을 향해 확경되고, 한쌍의 유출파이프(77a)(77b)가 기밀하게 접속된다. 또 저판(64)에는 밸브구(75a)(75b)로부터 이간하는 적당한 위치에 하나의 유입파이프(78)가 기밀하게 접속된다.
상기의 구성에 있어서 로터(62a)가 펄스제어에 의해 회전구동되고, 피니온(70)이 시계회전 CW하면 평면캠 밸브체(74a)(74b)는 동시에 피니온(70)에 맞물리는 한쌍의 치차(71a)(71b)와 함께 반시계 회전한다. 평면캠 밸브체(74a)(74b)는 밸브구(75a)(75b)를 피복하는 저판(64)과의 접접면(79a)(79b)을 볼록면으로 하는 평면캠으로, 접접하지 않는 부분과의 경계에 형성되는 볼록면의 윤곽선(80)을 캠패턴으로 한다(도 4참조). 즉 볼록면의 윤곽선(80)의 통과에 따라 밸브구(75a)(75b)가 개폐된다.
다음에 도 4를 기초로 평면접접형 3방 밸브(60)의 밸브구(75a)(75b)의 캠패턴(80)에 의한 개페모드를 설명한다. 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 저판(64)을투시한 도시로 해칭을 실시한 부분은 평면캠 밸브체(74a)(74b)의 접접면(79a)(79b)이다. 따라서 해칭을 실시한 부분내에 도시된 밸브구(75a)(75b)는 폐모드를 도시한다. 즉 도 4(a)는 치차(71b)의 회전규제부재(73)가 피니온(70)의 톱니에 닿아 반시계 방향의 회전이 규제되고 한쪽의 회전한계위치를 규정하여 회전의 원점으로 한다. 이에 따라 로터(62a)의 기계적 원점이 위치결정되어 로터(62a)의 전기제어상의 펄스원점과의 정합을 행한다.
도 4(b)는 로터(62a)가 원점에서 시계방향 CW로 4스텝 선회한 위치에서 평면접접형 3방 밸브(60)의 왕복구동으로 나눠진 제어모드에서의 한쪽 단부의 시동위치가 되는 밸브구(75a)(폐)-밸브구(75b)(폐)모드이다. 마찬가지로 도 4(c)는 로터(62a)가 원점에서 시계방향 CW로 64스텝한 위치에서 밸브구(75a)(개)-밸브구(75b)(폐)모드를 도시한다. 도 4(d)는 로터(62a)가 원점에서 시계방향 CW로 124스텝한 위치에서 밸브구(75a)(개)-밸브구(75b)(개)모드를 도시한다. 그리고 도 4(e)는 로터(62a)가 원점에서 시계방향 CW로 184스텝한 위치에서 밸브구(75a)(폐)-밸브구(75b)(개)모드를 도시한다.
또한 도 4(f)는 로터(62a)의 188스텝 위치에서 치차(71a)의 회전규제부재(73)가 피니온(70)의 톱니에 닿아 시계방향의 회전이 규제되고, 반대측의 회전한계위치를 규정한다. 즉 로터(62a)는 회전규제부재(73)에 의해 규제되는 범위내에서 왕복회동하는 사이에 폐-폐/개-폐/개-개/폐-개의 4모드를 달성하고 또한 개-폐모드에서 폐-개모드로의 이행은 반드시 개-개모드를 통해 행해져 냉동기 운전중에 폐-폐모드가 되는 경우는 없기 때문에 3방 밸브에 의한 온도조절중에 콤프렛서정지라는 문제가 발생하는 경우는 없다.
이상 실시예에 대해 설명했지만 본 발명에 관한 밸브구동장치는 도시한 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 형상이나 구성에 대해 본 발명의 구성요건에서 벗어나지 않는 범위에서 세부에 관한 다양한 변경이나 부품의 재구성이나 실시예에서의 조합을 교환하거나 예를들어 캠패턴을 바꾸어 개폐순서를 변경하는 등의 개변을 이룰 수 있는 것이 예기된다.
이상의 설명에서 알 수 있는 것과 같이 본 발명에 관한 밸브구동장치는 청구항 1기재에 의하면 외부의 콤프렛서로부터 유체를 유입시키는 최소한 하나의 유입파이프 및 이 유체를 유출시키는 최소한 2개의 유출파이프를 갖고, 상기 유체를 유통하는 유체통로의 일부를 이루며 내부에 상기 유출파이프에 연결하는 개구부를 개폐하여 상기 유체를 유출하거나 멈추거나 하는 밸브체를 내설하는 본체케이스와, 상기 밸브체를 구동하는 구동수단을 갖고, 상기 개구부는 상기 밸브체에 의해 상기 구동수단의 구동방향으로 상기 2개의 유출파이프에 폐-폐모드, 개-폐모드, 폐-개모드 및 개-개모드의 4모드 중 상기 폐-폐모드를 포함하는 최소한 3개의 상기 모드가 나눠지고 있으며, 이 나눠진 모드중 2개의 모드를 상기 구동방향의 양단으로 하여 상기 구동수단을 왕복구동시키고 상기 양단의 한쪽을 상기 폐-폐모드로 했기 때문에 개-폐모드와 폐-개모드의 변환시에 한순간일 지라도 밸브가 폐쇄되는 경우가 없기 때문에 저출력으로 저가인 콤프렛서와 접속해도 과부하로 콤프렛서가 정지하는문제가 해소가능한 밸브구동장치를 제공할 수 있다. 이에 따라 소비전력이 적어 유지비가 절감가능한 냉동기를 저가로 제공할 수 있다.
또 본 발명에 관한 밸브구동장치는 청구항 2기재의 발명에 의하면 상기 밸브체를 볼로 하고, 2개의 유출파이프 각각에 하나씩 대응시킨 2개의 볼을 캠부재로 나눠진 캠면에 의해 상기 4모드를 실현시켰기 때문에 캠단체로 4모드가 실현가능하여 부품추가원가를 삭감할 수 있다.
또한 본 발명에 관한 밸브구동장치는 청구항 3의 기재에 의하면 상기 캠부재는 상기 개-개모드에 있어서, 상기 밸브시트로부터 각각 이간위치로 압동한 상기 2개의 볼의 개구부를 폐쇄하고자 하는 각각의 복귀력이 서로 역방향으로 작용하여 맞버티고 상기 복귀력의 밸런스로 상기 개-개모드에서도 밸브구동모터가 정지가능하여 통전상태를 유지할 필요가 없기 때문에 소비전력을 줄일 수 있다.

Claims (3)

  1. 외부의 콤프렛서에서 유체를 유입시키는 최소한 하나의 유입파이프 및 이 유체를 유출시키는 최소한 2개의 유출파이프를 갖고, 상기 유체를 유통하는 유체통로의 일부를 이루며 내부에 상기 유출파이프에 연결하는 개구부를 개폐하여 상기 유체를 유출하거나 멈추게 하는 밸브체를 내설하는 본체케이스와,
    상기 밸브체를 구동하는 구동수단을 갖고,
    상기 개구부는 상기 밸브체에 의해 상기 구동수단의 구동방향으로 상기 2개의 유출파이프에 폐-폐모드, 개-폐모드, 폐-개모드 및 개-개모드의 4모드 중 상기 폐-폐모드를 포함하는 최소한 3개의 상기 모드가 나눠지고 있으며, 이 나눠진 모드중 2개의 모드를 상기 구동방향의 양 단으로 하여 상기 구동수단을 왕복구동시켜 상기 양단의 한쪽을 상기 폐-폐모드로 한 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브체를 볼로 하고, 2개의 유출파이프 각각에 하나씩 대응시킨 2개의 볼을 캠부재로 나눠진 캠면에 의해 상기 4모드를 실현시킨 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 캠부재는 상기 개-개모드에 있어서 상기 밸브시트로부터 각각 이간위치에 압동한 상기 2개의 볼의 개구부를 폐쇄하고자 하는 각각의 복귀력이 서로 역방향으로 작용하여 맞버티고, 상기 복귀력의 밸런스로 상기 개-개모드 위치에 고정되는 캠면 형상인 것을 특징으로 하는 밸브구동장치.
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