KR20070089852A - 4방 밸브 - Google Patents

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KR20070089852A
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KR
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flow path
valve
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temperature fluid
seat
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KR1020077015925A
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스스무 요시무라
신이치 와카모토
신지 나카시마
다카시 세키야
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 구조가 간단하고 고온 냉매와 저온 냉매가 접근하여 흐르더라도 양자 사이에서 열 누설에 의한 열 손실의 발생이 억제되는 4방 밸브를 제공한다. 본 발명에 있어서 밸브실(51)을 갖는 하우징 부재(5)와, 밸브실(51)에 설치된 시트면부(61)를 갖는 밸브 시트(6)와, 밸브 시트(6)의 시트면부(61)에 서로 인접하는 개구부(1a, 2a)를 가지며 각각 밸브 시트(6)를 관통하여 밸브실(51) 밖으로 인출된 소정의 때에 고온 유체를 통류하는 제 1 유로(1) 및 저온 유체를 통류하는 제 2 유로(2)와, 밸브 시트(6)의 시트면부(61)에 대하여 이동하도록 설치된 밸브체(7)를 구비하며, 제 1 및 제 2 유로(1, 2) 상호간의 개구부(1a, 2a)에 가까운 위치에 이들 유로 상호간의 열 이동을 억제하는 열 저항부(8)를 형성하였다.

Description

4방 밸브{FOUR-WAY VALVE}
본 발명은 공조장치의 냉매회로에 있어서의 냉난방의 전환밸브 등에 이용되는 4방 밸브의 구조에 관한 것이다.
종래의 4방 밸브로서는 전환밸브에 있어서의 슬라이드 밸브의 적어도 밸브 시트에 대한 슬라이딩 접촉면을 자기윤활성 수지로 형성하고, 상기 슬라이드 밸브의 상기 슬라이딩 접촉면을 제외한 나머지 부분을 열 경화성 수지 또는 에스테르기 또는 아미노기를 갖지 않는 결정성 열가소성 수지로 형성한 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또, 포트(B)를 고온·고압의 냉매가 도입되는 포트(A) 또는 저온·저압의 냉매가 도출되는 포트(D)와 연통(連通)하도록 전환하는 3방 전환 밸브의 본체와 포트(C)를 포트(A) 또는 포트(D)와 연통하도록 전환하는 3방 전환 밸브의 본체를 분리하고, 공통의 포트(A, D)를 파이프로 접속하여, 각 본체의 냉매가 흐르는 통로를 단열 슬리브 및 단열 플러그로 둘러싸고, 또한 밸브체를 구성하는 플러그를 열전도성이 낮은 재료로 구성한 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1. 일본 공개특허공보 제 1999-201297 호(제 1 쪽, 도 2)
특허문헌 2. 일본 공개특허공보 제 2003-254453 호(제 1 쪽, 도 1)
발명의 요약
(발명이 해결하고자 하는 과제)
상기 특허문헌 1에 예시된 4방 밸브에 있어서는, 압축기 출구로부터의 고온 고압 냉매와 압축기 입구로 리턴하는 저온 저압 냉매가 접근하여 흐르기 때문에, 양자 사이에서 열 누설에 의한 열 손실이 발생한다. 열 손실이 발생하면, 난방모드에서 말하면 난방 능력 감소를 초래하고, 또한 압축기 입구 냉매 가스가 과열됨에 따라 압축기 효율도 저하되기 때문에, 공조장치의 효율이 대폭 저하되는 문제가 있었다. 또, 특허문헌 2에 예시된 4방 밸브에 있어서는, 내부에서의 열 손실이 억제되는데, 수지 등 열전도성이 낮은 재료로 이루어지는 플러그를 본체 안에 설치하는 구조로 되어 있으므로, 부품 수가 늘어나고 구조도 복잡해지는 등의 과제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 과제를 해소하기 위하여 이루어진 것이다. 본건의 발명자들이 4방 밸브의 열 손실에 대하여 예의 연구, 분석을 거듭한 결과, 고온 냉매가 입구 유로로부터 밸브실로 유입되고 출구 유로로부터 유출될 때, 출구 유로에서는 그 개구부에서의 냉매류의 충돌이나 축류 등에 의하여 벽면 부근의 표면 유속이 증속하여 온도 경계층이 얇아져서 전열이 촉진되는 것, 및 그 촉진 정도는 발달한 관 내 흐름의 것에 대하여 수 배 내지 십수 배에 이른다는 것을 알 수 있었다. 마찬가지로, 저온 냉매의 출구 유로에서도 전열 촉진되고, 결국 이들 두 개의 전열 촉진이 주요 요인이 되어, 밸브실 또는 밸브 시트에 설치된 출구 유로 사이, 특히 그 개구부 부근에서 고온 냉매와 저온 냉매의 열 손실이 집중적으로 발생한다는 식견을 얻었다. 이들 식견에 의거하여 발명자는 본 발명을 완성시킨 것이며, 구조가 간단하고 더우기 열 누설에 의한 열 손실이 적어, 공조장치의 에너지 절약성을 향상시킬 수 있는 4방 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명에 관련된 4방 밸브는 밸브실을 갖는 하우징 부재와, 상기 밸브실에 설치된 시트면부를 갖는 밸브 시트와, 이 밸브 시트의 시트면부에 서로 인접하는 개구부를 갖고 각각 상기 밸브 시트를 관통하여 상기 밸브실 밖으로 인출된 소정의 때에 고온 유체의 출구 유로가 되는 제 1 유로 및 저온 유체의 출구 유로가 되는 제 2 유로와, 상기 밸브 시트의 시트면부에 대하여 이동하도록 설치된 밸브체를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 유로 상호간의 상기 개구부에 가까운 위치에 이들 유로 상호간의 열 이동을 억제하는 열 저항부를 설치하여 이루어지는 것이다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 밸브 시트의 시트면부에 서로 인접하여 개구하는 두 개의 유로 상호간의 상기 개구부에 가까운 위치에, 이들 유로 상호간의 열 이동을 억제하는 열 저항부를 설치함에 따라, 열 이동이 효과적으로 차단되어 열 손실이 저감된다. 또, 구조가 비교적 간단하기 때문에 비용 증가를 초래하지 않는다는 현저한 효과를 나타내는 것이다. 이 때문에, 공조장치에 이용하였을 때에는 냉난방 능력 이 향상되고, 나아가서는 압축기에 유입되는 저온 냉매의 과열이 방지되어 압축기 효율도 향상되어, 공조장치의 에너지 절약성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 나타낸 4방 밸브의 변형례를 도시한 단면도,
도 3은 도 1에 나타낸 4방 밸브의 다른 변형례를 도시한 주요부 단면도,
도 4는 도 1에 나타낸 4방 밸브의 또 다른 변형례를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 실시형태 4에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 도시한 단면도,
도 8은 도 7에 나타낸 4방 밸브의 변형례 (a) 및 다른 변형례 (b)를 도시한 주요부 단면도,
도 9는 본 발명의 실시형태 5에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 도시한 단면도,
도 10은 본 발명의 실시형태 6에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 도시 한 단면도.
이하에 본 발명을 실시하기 위한 가장 바람직한 형태를 도면에 의거하여 설명한다.
실시형태 1.
도 1∼도 4는 본 발명의 실시형태 1에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 설명하는 도면으로서, 도 1의 (a)는 단면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 Ⅰb-Ib선에 있어서의 화살표 단면도이며, 도 2는 도 1의 4방 밸브의 변형례를 도시한 것으로서, 도 2의 (a)는 단면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 Ⅱb-Ⅱb선에 있어서의 화살표 단면도이며, 도 3은 도 1의 4방 밸브의 다른 변형례를 도시한 주요부 단면도이고, 도 4는 도 1의 4방 밸브의 또 다른 변형례를 도시한 단면도이다.
도 1에 있어서 4방 밸브(10)는 밸브실(51)을 갖는 대략 원통형상의 양 단부(端部)가 막힌 하우징 부재(5)와, 상기 밸브실(51)에 설치된 시트면부(61)를 갖는 밸브 시트(6)와, 이 밸브 시트(6)의 시트면부(61)에 직선적으로 배치되어 서로 인접하는 개구부(1a, 2a, 3a)를 갖고, 각각 이 밸브 시트(6)를 관통하여 상기 밸브실(51) 밖으로 인출된 모두 파이프 형상인 제 1 유로(1), 제 2 유로(2) 및 제 3 유로(3)와, 상기 밸브실(51)에 개구되어 밸브실(5) 밖으로 인출된 파이프 형상의 제 4 유로(4)와, 상기 밸브 시트(6)의 시트면부(61)에 대하여 슬라이딩하도록 설치된 밸브체(7)를 구비하고 있다.
상기 밸브체(7)는 이 실시형태 1에서는 예를 들어 수지 재료 등의 열 전도율이 낮은 재료를 이용하여 구성되어 있다. 또한, 이 밸브체(7)는 시트면부(61)에 대하여 밀착시킨 상태에서 도 1의 (a)의 좌우방향으로 이동(슬라이딩)시켜서 유로를 전환하도록 구성되어 있는데, 그것을 위한 구동기구는 공지의 종래 기술을 특별한 제한 없이 이용할 수 있는 것으로서, 본 발명의 요지에 직접 관계되지 않은 부분이므로 도시를 생략하고 있다.
상기 밸브 시트(6)의 도면의 하면부에 있어서의 상기 제 1 유로(1) 및 제 2 유로(2) 사이, 및 상기 제 2 유로(2) 및 제 3 유로(3) 사이에는 이들 유로의 개구부 근방 상호간의 열 이동을 억제하는 열 저항부로서의 슬릿 형상 내지는 홈 형상의 절취부(cut)(8)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 유로(1, 2, 3 및 4)는 모두 도시를 생략하고 있는 실내 열교환기, 압축기 입구, 실외 열교환기 및 압축기 출구에 각각 접속되어, 히트 펌프식 공조장치의 냉매회로를 구성하고 있다. 실선으로 된 화살표(RH)는 유체인 고온 냉매의 흐름, 파선으로 된 화살표(RC)는 유체인 저온 냉매의 흐름을 나타내고 있다. 또, 상기 밸브체(7)는 도 1의 (a)에 나타낸 위치에서는 제 4 유로(4)와 제 1 유로(1)를 연통하는 한편, 제 2 유로(2)와 제 3 유로(3)를 연통하고, 밸브실(51) 내를 고온 냉매(RH)가 흐르는 유로와 저온 냉매(RC)가 흐르는 유로의 두 개의 유로로 구획짓고 있어, 이 경우, 난방모드의 냉매회로 구성으로 되어 있다. 또한, 각 도면을 통하여 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내는 것으로 한다.
다음으로, 상기 도 1과 같이 구성된 실시형태 1의 동작에 대하여 설명한다. 도시 생략하고 있는 압축기 출구로부터 토출된 고온 냉매(RH)는 제 4 유로(4)로부터 밸브실(51) 내에 유입되고, 제 1 유로(1)를 통과하여 실내 열교환기로 보내어진다. 당해 실내 열교환기에 대하여 도시를 생략하고 있는 팽창밸브를 개재하여 직렬로 접속된 실외 열교환기를 경유하여 되돌아온 저온 냉매(RC)는 제 3 유로(3)로부터 밸브체(7)로 유입된다. 그리고, 밸브체(7) 내에서 U-턴하여 제 2 유로(2)로부터 외부에 유출되어 압축기 입구로 되돌아가도록 순환되어, 난방모드의 운전이 행해진다. 한편, 밸브체(7)를 시트면부(61)에 밀착시킨 상태에서 도 1의 (a)의 왼쪽방향으로 슬라이딩시켜서, 제 1 유로(1)와 제 2 유로(2) 및 제 3 유로(3)와 제 4 유로(4)를 각각 연통하는 유로로 전환함으로써, 고온 냉매(RH)가 제 4 유로(4)로부터 제 3 유로(3)를 통과하여 실외 열교환기로 보내어지고, 실내 열교환기로부터의 저온 냉매(RC)가 제 1 유로(1)로부터 제 2 유로(2)를 통과하여 압축기 입구로 되돌아가는 냉방모드의 냉매회로 구성으로 전환된다.
4방 밸브(10) 내에서는 이와 같이 고온 냉매(RH)와 저온 냉매(RC)가 접근하여 흐르기 때문에, 양 냉매 사이에서 열 누설에 의한 열 손실이 발생한다. 여기서, 4방 밸브의 열 손실에 대하여 더 상세하게 분석하면 다음과 같다. 즉, 난방모드인 경우로 설명하면, 제 4 유로(4)로부터 유입된 고온 냉매(RH)는 분류(噴流)로 되어 출구 유로가 되는 제 1 유로(1)의 개구부(1a)에 충돌하고 유출된다. 그 때문에, 먼저 제 1 유로(1)의 개구부(1a) 및 그 근방의 유출 직후의 벽면(1b)에서 냉매류의 충돌이나 축류 등에 의하여 벽면(1b) 부근의 표면 유속이 증속되어 온도경계층이 얇아져서 전열이 촉진된다.
한편, 제 3 유로(3)로부터 유입된 저온 냉매(RC)는 밸브체(7) 내에서 U-턴하여 제 2 유로(2)로부터 유출된다. 그 때문에, 제 2 유로(2)의 유출 전에 흐름이 박리하여 외주쪽에 접근되어, 개구부(2a) 근방의 유로 벽면(2b) 부근의 표면 유속이 증속되어 마찬가지로 전열이 촉진된다. 이들 전열 촉진 정도는 발달한 관 내 흐름의 것에 대하여, 수 배 내지 십수 배에 이른다. 그 때문에, 고온 냉매와 저온 냉매의 열 손실은 이 전열 촉진이 주요 요인이 되어, 제 1 유로(1)와 제 2 유로(2) 사이, 즉 고온 냉매와 저온 냉매의 출구 유로의 개구부(1a, 2a) 부근에서 집중적으로 발생한다. 또한, 냉방모드인 경우는 동일한 이유로 열 손실은 제 2 유로(2)와 제 3 유로(3) 사이의 개구부(2a, 3a) 부근에 집중된다.
이 실시형태 1에서는 제 1 유로(1)와 제 2 유로(2) 사이, 즉 열 손실의 주요 경로인 제 1 및 제 2 유로(1, 2) 사이에서 열이 이동하는 방향에 대하여 교차되는 방향으로 형성된 슬릿 형상의 절취부(8)가 설치되어 있다. 이 때문에, 이 절취부(8)에 의한 밸브 시트(6)의 얇은 부분이 열의 이동방향에 대한 열 저항부를 구성하여, 열 이동이 효과적으로 차단된다. 그 결과, 4방 밸브(10)에서의 열 손실이 저감되어, 냉난방 능력이 향상된다. 나아가서는 압축기 입구 냉매가스가 과열되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 압축기 효율도 향상되어 공조장치의 에너지 절약성이 대폭 향상된다. 또, 열 손실의 주요 경로에 슬릿 형상의 절취부(8)를 설치한다는 비교적 간단한 구조에 의해 효과가 얻어지기 때문에, 비용 증가를 초래하지 않는다는 효과를 나타낸다.
또한, 열 저항부로서의 슬릿 형상의 절취부(8)는 예를 들어 도 2의 변형례에 나타낸 바와 같이 제 1 유로(1)와, 제 2 유로(2)의 외주부에 유로의 단면 형상과 동심원 형상으로 설치한 고리 형상의 오목부로 이루어지는 절취부(81)에 의해서 구성해도 된다. 또, 열 저항부로서의 슬릿 형상의 절취부(8)를, 예를 들어 도 3의 다른 변형례에 나타낸 바와 같이 유로를 구성하는 파이프재의 선단부를 외측으로 접어서 형성된 주머니 형상의 공기층(82)에 의해서 구성해도 된다. 고리 형상의 절취부(81)(도 2)의 경우, 유로로부터의 열이 밸브체(7) 및 밸브 시트(6) 내에서 확산되어 넓어지는 것을 방지할 수 있기 때문에, 유로 사이의 열 이동이 한층 더 억제되어, 냉난방 능력의 향상, 공조장치의 에너지 절약성이 향상된다. 또, 주머니 형상의 공기층(82)(도 3)의 경우도 마찬가지로 유로 사이의 열 이동이 한층 더 억제되어, 밸브 시트(6) 또는 밸브실(51) 내에서의 열 전도에 의한 열의 확산을 억제할 수 있기 때문에, 열 손실이 한층 더 저감된다.
또한, 이들 절취부(8, 81)는 밸브 시트(6)의 시트면부(61) 측에 설치해도 된다. 나아가서는, 도 4의 또 다른 변형례에 나타낸 바와 같이 밸브 시트(6)의 내외 양면에 번갈아 열 저항부로서의 절취부(83)를 설치해도 된다. 이 경우, 도 1과 같이 한쪽 면에 절취부(8)를 설치한 경우에 비하여, 동일한 절취부의 폭(슬릿 폭)에서 비교하면 벤딩 강도가 향상되기 때문에, 강도 신뢰성이 증가한다. 또, 동일한 벤딩 강도에서 비교하면 절취부의 폭(슬릿 폭)을 크게 할 수 있기 때문에 유로 사이의 열 이동을 더 저감할 수 있다.
또, 상기 도 1∼도 4에 나타낸 예에서는 유로의 개구부 근방에 설치하는 열 저항부를 직선 형상의 슬릿 형상의 절취부(8, 83) 또는 고리 형상의 절취부(81), 주머니 형상의 공기층(82) 등에 의해서 구성하였으나, 열 저항부를 열 전도율이 낮은 재료, 예를 들어 스테인리스강, 세라믹, 경질 수지 등을 이용하여 구성하더라도 동일한 열 차단 효과가 얻어진다. 또한, 이 실시형태 1에서는 밸브 시트(6)에 3개의 유로가 접속된 예를 나타냈으나, 당연하지만 밸브 시트(6)에 설치하는 유로의 수나 밸브 형식은 특별히 한정되는 것이 아니라, 수나 형식에 한정하지 않고 동일한 열 차단 효과가 얻어진다. 또한, 밸브 시트(6) 및 밸브실(51)을 형성하는 하우징 부재(5)에 대해서도 상기 예시한 열전도율이 낮은 재료를 이용하여 구성함으로써, 열 손실이 더 저감되고, 아울러 강도가 큰 재질을 이용함으로써 박육화(薄肉化)에 의하여 열 손실 저감 효과가 한층 더 얻어진다.
실시형태 2.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 설명하는 도면으로서, 도 5의 (a)는 단면도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 Ⅴb-Ⅴb선에 있어서의 화살표 단면도이다. 도면에 있어서 하우징 부재(50)는 밸브 시트(6)와 일체적으로 구성되고, 밸브실(51)을 구성하는 내주면의 하부에 밸브 시트(6)의 단면이 원호형상인 시트면부(61)가 형성되며, 전체적으로 얇게 구성된 대략 원통형상으로 양 단부가 막혀 있다. 밸브체(7)는 밸브 시트(6)의 시트면부(61)의 형상에 대응하여 맞댄 면이 곡면으로 형성되어 있다. 제 2 유로(2)의 개구부(2a)는 시트면부(61)보다 밸브실(51) 내로 튀어나오도록 설치되어 있고, 밸브체(7)의 회전 제지의 기능을 갖고 있다. 부호 84는 밸브 시트(6)[동시에 하우징 부재(50)이기도 함]에 의해서 형성된 얇은 재료로 이루어진 열 저항부이다. 그 외의 구성은 상기 실시형태 1과 동일하므로 설명을 생략한다.
상기와 같이 구성된 실시형태 2에 있어서는 밸브 시트(6)가 하우징 부재(50)와 일체적으로 얇은 재료에 의해서 형성되어 있으므로, 상기 밸브 시트(6)가 고온 냉매(RH)의 출구 유로가 되는 제 1 유로(1)와 저온 냉매(RC)의 출구 유로가 되는 제 2 유로(2)의 개구부(1a, 2a) 근방, 또는 냉방시에는 고온 냉매(RH)의 출구 유로가 되는 제 3 유로(3)와 저온 냉매(RC)의 출구 유로가 되는 제 2 유로(2)의 개구부(3a, 2a) 근방의 유로 상호간의 열 저항부(84)를 형성하여 열 이동을 억제하고, 상기 실시형태 1에 있어서의 슬릿 형상의 절취부(8, 81, 83) 또는 주머니 형상의 공기층으로 이루어지는 열 저항부(82)와 동일한 효과가 얻어진다.
실시형태 3.
도 6은 본 발명의 실시형태 3에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도면에서, 코팅층(85)은 제 1 유로(1)와 제 2 유로(2) 사이에서의 개구부(1a와 2a) 부근의 유로 벽면에 입혀지고, 열 저항부로서 기능한다. 상기 코팅층(85)은 예를 들어 0.1W/mK 전후의 낮은 열 전도율의 재료, 예를 들어 수지 재료 등을 바람직하게 이용할 수 있으며, 막 두께는 0.1㎜∼1㎜ 정도이다. 본 실시형태 3은 열 저항부를 슬릿 형상의 절취부로 바꾸어 열 전도율이 낮은 코팅층에 의해서 구성한 것이며, 그 외의 구성은 상기 실시형태 1과 동일하므로 설명을 생략한다.
상기와 같이 구성된 실시형태 3에서는 예를 들어 난방모드에서는 제 1 유로(1)와 제 2 유로(2) 사이, 즉 냉매의 출구 유로가 되는 개구부(1a, 2a) 부근의 유로 벽면에서의 전열 촉진이 열 손실의 주된 요인이 되는데, 이 부위에 열 전도율이 낮은 코팅층(85)이 입혀져 있기 때문에, 상기 코팅층(85)이 단열층이 되어, 인접하는 제 1, 제 2 유로(1, 2) 사이에서의 열 이동이 효과적으로 차단된다. 그 결과, 4방 밸브(10)에서의 열 손실을 대폭 저감할 수 있어, 공조장치의 에너지 절약성이 크게 향상된다. 또, 비교적 간단한 방법으로 단열층을 설치할 수 있기 때문에 구조의 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 도 6에서는 제 1 유로(1)와 제 2 유로(2) 사이의 개구부(1a, 2a) 부근의 유로 벽면의 일부에 코팅층(85)을 입히고 있으나, 코팅층(85)은 당연하지만 상기 유로의 개구부(1a, 2a) 부근의 내주면의 전체 주위에 설치해도 되며, 또한 제 3 유로(3)의 개구부(3a) 근방에도 코팅층을 설치하면, 냉방, 난방 어느 쪽 모드에서나 열 손실이 저감되는 효과가 얻어진다.
실시형태 4.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시형태 4에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 설명하는 것으로서, 도 7의 (a)는 단면도이고, 도 7의 (b)는 개구부 근방의 상세를 나타낸 확대도이며, 도 8은 도 7의 4방 밸브의 변형례 (a) 및 다른 변형례 (b)를 나타낸 주요부 단면도이다.
도 7에서, 가스 체류층 형성 부재(9)는 열 저항부로서의 가스 체류층(86)을 형성하기 위한 끝이 가늘어지는 깔때기 형상으로 형성된 것이다. 가스 체류층 형성 부재(9)의 직경이 큰 도면의 상부가 제 1 유로(1), 또는 제 2 유로(2)의 개구부(1a 또는 2a)에 압입 고정되고, 직경이 작은 도면의 하부가 제 1 유로(1) 또는 제 2 유로(2) 내에 유로 벽면으로부터 이간되어 유로 중심부쪽에서 개구되어 있다.
본 실시형태 4에서는 도 6에 나타낸 코팅층 대신에 상기 부위에 가스(냉매 가스)가 체류하는 가스 체류층(86)을 설치한 것이다. 가스의 열 전도율은 낮기 때문에 코팅층과 동일한 열 차단 효과가 얻어진다. 또한, 가스 체류층(86)은 도 8의 (a)의 변형례에 나타낸 바와 같이, 관 단부를 내측으로 접어서 형성된 선단 주머니 관에 의해서 구성해도 된다. 또, 도 8의 (b)의 다른 변형례에 나타낸 바와 같이 제 1 유로(1)[제 2 유로(2)]를 구성하는 파이프(외관)의 내측에, 외경이 상기 파이프보다 작은 내관[1c(2c)]이 간극을 보유유지하여 내장된 이중관을 이용하여, 상기 내관[1c(2c)]과 외관의 간극부를 가스 체류층(86)으로 한 것으로도 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 도 8의 (b)에서는 내관[1c(2c)]의 보유유지부를 도시하고 있지 않으나, 상기 내관[1c(2c)]의 보유유지수단은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 도면의 하단부에서만 고정하고, 개구부[1a(2a)] 측의 상단부가 도 8의 (b)와 같이 자유로와도 지장없다. 또, 가스 체류층(86)은 밸브실로 개구되어 있어도 되고 개구되어 있지 않아도 된다. 도 8의 (b)와 같이 상단부가 밸브실에 개구되어 있더라도 외관의 파이프와의 간극이 좁으므로 냉매가 흐르기 어려워, 내관[1c(2c)]의 흐름에 비하면 거의 체류층이라고 간주할 수 있다. 또한, 제 3 유로(3)의 개구부(3a)에 가스 체류층(86)을 설치해도 됨은 물론이다. 이와 같이, 가스 체류층(86)은 제 1∼제 3 유로(1∼3)을 구성하는, 예를 들어 구리 등의 재료에 비하여 열 전도율이 낮기 때문에 단열 효과가 있고, 또한 비교적 간단한 방법으로 단열층을 설치할 수 있기 때문에 구조의 간소화를 도모할 수 있다.
실시형태 5.
도 9는 본 발명의 실시형태 5에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도면에서, 밸브실(51) 내에는 제 4 유로(4)로부터 유입한 유체인 고온 냉매를 충돌시켜 밸브실(51) 내에 확산시키는 방해판(11)이 하우징 부재(5)에 대하여 도시 생략되어 있는 고정수단에 의하여 고정되어 설치되어 있다. 또, 밸브체(7)의 내부에는 냉매의 통류(通流)방향을 따라서 매끈하게 구부러진 정류판(12)이 밸브체(7)에 대하여 도시 생략되어 있는 고정수단에 의하여 고정되어 설치되어 있다. 또한, 제 2 유로(2)와 제 3 유로(3) 사이의 개구부(2a, 3a)의 모서리부(R)는 곡면 형상인 R 형상으로 형성되어 있고, 밸브실(51)의 방향을 향하여 유로 단면적이 서서히 넓혀져 있다.
예를 들어, 난방모드에서는 출구 유로가 되는 제 1 유로(1)의 개구부(1a)와, 제 2 유로(2)의 개구부(2a) 사이 부근에서는 냉매류의 충돌, 구부러진 곳이나 유로면적의 축소 등에 의해서 편류, 축류, 유로 벽면 부근의 표면 유속 증가에 따라, 전열 촉진되는 것이 열 손실의 주된 요인이 된다. 그런데, 상기와 같이 구성된 실시형태 5에 있어서는 방해판(11)에 의하여, 냉매가 제 1 유로(1)의 개구부(1a)에 직접 충돌하는 것이 방지된다. 또, 제 3 유로(3)로부터 유입된 저온 냉매는 밸브체(7) 내에서 U-턴하여 제 2 유로(2)에 유출할 때, 개구부(3a, 2a)의 모서리가 R 형상으로 밸브실(51)을 향하여 유로 면적이 서서히 넓어지고 있기 때문에, 흐름의 박리가 억제되고, 또한 밸브체(7) 내의 정류판(12)의 정류 효과에 의하여 흐름이 정류되기 때문에, 벽면 부근의 표면 유속이 증가하지 않아 전열 촉진이 억제된다.
이와 같이, 실시형태 5에 의하면, 예를 들어, 난방모드에서는 출구 유로인 제 1 유로(1) 또는 제 2 유로(2)의 개구부(1a 또는 2a) 부근의 표면 유속이 증가하지 않아, 전열 촉진이 억제되어 열 이동이 효과적으로 차단되어 열 손실이 저감된다. 이 때문에, 냉난방 능력이 향상되고, 나아가서는 압축기에 유입되는 저온 냉매의 과열이 방지되어 압축기 효율도 향상되어, 공조장치의 에너지 절약성이 대폭 향상된다. 또한, 밸브체(7)의 내부에 설치된 정류판(12)은 냉방운전시에 밸브체(7)를 도면의 왼쪽 방향으로 슬라이딩시켰을 때에 밸브체(7)와 함께 이동하는 것은 물론이다. 또, 냉방운전시의 열 이동을 억제하기 위하여, 제 1 유로(1)의 개구부(1a)도 R 형상으로 하는 것은 바람직하다. 또, 상기 방해판(11)과 정류판(12)은 어느 한쪽을 단독으로 설치해도 상응하는 효과가 얻어진다. 또한, 밸브 시트(6)에 상기 실시형태 1∼4에 나타낸 절취부, 공기층, 얇은 재료, 가스 체류층이나 코팅층 등으로 이루어지는 열 저항부를 설치하는 것은 더욱더 효과의 증대를 기대할 수 있다.
실시형태 6.
도 10은 본 발명의 실시형태 6에 의한 4방 밸브의 주요부를 개념적으로 나타낸 단면도이다. 도면에서, 밸브체(7)는 상기 실시형태 1과 동일한 형상의 내측의 밸브체(7)와, 그 바깥쪽에 배치된 정류 부재(71)로 이루어지는 이중 구조로 되어 있다. 외측의 정류 부재(71)는 상면이 개구되어 있어, 제 4 유로(4)로부터 유입된 고온 냉매를 제 1 유로(1)(난방운전시) 또는 제 3 유로(3)(냉방운전시)로 유도하는 통로를 형성하고 있다.
상기와 같이 구성된 실시형태 6에 있어서는 실시형태 5와 마찬가지로 예를 들어, 난방모드에서는 정류 부재(71)가 개구부(4a) 근방에 연장되어 설치되어 있음에 따라, 냉매가 밸브실(51) 내벽이나 제 1 유로(1)의 개구부(1a)에 직접 충돌하는 것을 방지한다. 또, 외측의 정류 부재(71)가 형성하는 통로에서 흐름이 정류되기 때문에, 출구 유로가 되는 제 1 유로(1)의 개구부(1a) 근방에서의 벽면 부근의 표면 유속이 증가하지 않아, 전열 촉진이 억제된다. 또, 밸브체(7)가 시트면부(61) 위를 도면의 왼쪽 방향으로 슬라이딩하여 냉방모드가 되면, 당연하지만 정류 부재(71)도 좌측으로 이동하고 있기 때문에, 제 4 유로(4)로부터 유입된 냉매는 밸브체(7)의 외주부와 정류 부재(71)의 사이를 통과하여 제 3 유로(3)에 유도되기 때문에, 난방모드와 동일한 전열 촉진 억제 효과가 얻어진다. 이와 같이, 열 이동이 효과적으로 차단되어 열 손실이 저감하여 냉난방 능력이 향상되고, 나아가서는 압축기에 유입되는 저온 냉매의 과열이 방지되어 압축기 효율도 향상되어, 공조장치의 에너지 절약성이 대폭 향상된다.
또한, 상기 실시형태의 설명에서는 밸브실(51)에 설치된 밸브 시트(6)의 시트면부(61)에 세 개의 유로의 개구부가 직선적으로 병설되어, 밸브실(51)에 고온의 유체를 유입시키고, 밸브체(7)를 시트면부(61)에 슬라이딩 접촉하여 슬라이딩 이동시키는 방식의 4방 밸브를 예로 들어 설명하였으나, 특별히 이 방식이나 예에 한정되는 것은 아님은 물론이다. 또, 예를 들어, 도 10에 나타낸 밸브 시트(6)에 도 1에 나타낸 절취부를 설치하는 등, 각 실시형태에 나타낸 발명을 적절히 조합하여 구성하는 것은 용이하며, 복수의 발명을 조합하였을 경우에는 단열효과를 더 높일 수 있다. 또한, 절취부(8, 83)는 슬릿 형상으로 설치한 예를 들어 설명하였으나, 상기 형상은 슬릿 형상으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 V자 형상, U자 형상의 홈 등이더라도 동일한 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 4방 밸브는 예를 들어 히트 펌프식 공조장치의 냉매회로에서의 냉난방의 전환밸브 등에 적용된다.

Claims (20)

  1. 밸브실을 갖는 하우징 부재와, 상기 밸브실에 설치된 시트면부를 갖는 밸브 시트와, 이 밸브 시트의 시트면부에 서로 인접하는 개구부를 갖고 각각 상기 밸브 시트를 관통하여 상기 밸브실 밖으로 인출된 소정의 때에 고온의 유체의 출구 유로가 되는 제 1 유로 및 저온의 유체의 출구 유로가 되는 제 2 유로와, 상기 밸브 시트의 시트면부에 대하여 이동하도록 설치된 밸브체를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 유로 상호간의 상기 개구부에 가까운 위치에 이들 유로 상호간의 열 이동을 억제하는 열 저항부를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 밸브 시트의 시트면부와는 반대쪽의 면에, 상기 제 1 및 제 2 유로 사이에서 열이 이동하는 방향에 대하여 교차하는 방향에 형성된 절취부(cut)로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절취부는 상기 밸브 시트의 시트면부와, 상기 시트면부와는 반대쪽의 면에 번갈아 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절취부는 슬릿 형상의 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 절취부는 상기 밸브 시트의 시트면부와는 반대쪽의 면에 있어서 상기 제 1 및 제 2 유로 중 적어도 한쪽의 유로 외주부를 따라서 고리 형상으로 형성된 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 밸브 시트를 얇게 형성한 것임을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 제 1 및 제 2 유로의 상기 개구부 근방의 내주면에 설치된 열 전도율이 낮은 코팅층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 제 1 및 제 2 유로의 상기 개구부 근방의 내주면에 설치된 링 형상의 가스 체류층 형성 부재에 의해서 형성된 가스 체류층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  9. 밸브실을 갖는 하우징 부재와, 상기 밸브실에 설치된 시트면부를 갖는 밸브 시트와, 이 밸브 시트의 시트면부에 서로 인접하는 개구부를 갖고 각각 상기 밸브 시트를 관통하여 상기 밸브실 밖으로 인출된 제 1 유로, 제 2 유로 및 제 3 유로와, 상기 하우징 부재의 밸브실을 향하여 개구되어 고온의 유체를 유입시키는 제 4 유로와, 상기 밸브 시트의 시트면부에 대하여 이동하도록 설치되고, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 1 유로에 유출시킬 때에 상기 제 3 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키고, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 3 유로에 유출시킬 때에 상기 제 1 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키도록 유로를 전환하는 밸브체를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 유로 상호간과 상기 제 2 및 제 3 유로 상호간의 상기 각 개구부에 가까운 위치에, 이들 유로 상호간의 열 이동을 억제하는 열 저항부를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 밸브 시트의 시트면부와는 반대쪽의 면에, 상기 제 1 및 제 2 유로 사이와 상기 제 2 및 제 3 유로 사이에서 열이 이동하는 방향에 대하여 교차하는 방향으로 형성된 절취부로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 절취부는 상기 밸브 시트의 시트면부와, 이 시트면부와는 반대쪽의 면에 번갈아 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 절취부는 슬릿 형상의 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 절취부는 상기 밸브 시트의 시트면부와는 반대쪽의 면에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 유로와 상기 제 2 및 제 3 유로 중 적어도 한쪽의 유로 외주부를 따라서 고리 형상으로 형성된 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 밸브 시트를 얇게 형성한 것임을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 제 1 및 제 2 유로와 상기 제 2 및 제 3 유로의 상기 개구부 근방의 내주면에 설치된 열 전도율이 낮은 코팅층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 열 저항부는 상기 제 1 및 제 2 유로와 상기 제 2 및 제 3 유로의 상기 개구부 근방의 내주면에 설치된 링 형상의 가스 체류층 형성 부재에 의해서 형성된 가스 체류층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  17. 밸브실을 갖는 하우징 부재와, 상기 밸브실에 개구되도록 설치된, 고온의 유체를 유입시키는 제 4 유로, 저온의 유체를 유출시키는 제 2 유로, 유체의 유출· 유입 방향이 서로 반대가 되도록 이용되는 제 1 유로 및 제 3 유로로 이루어지는 네 개의 유로와, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 1 유로에 유출시킬 때에 상기 제 3 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키고, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 3 유로에 유출시킬 때에 상기 제 1 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키도록 유로를 전환하는 밸브체를 구비하며, 상기 밸브실에 있어서의 상기 제 4 유로의 개구부에 대향하는 위치에 방해판을 설치한 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  18. 밸브실을 갖는 하우징 부재와, 상기 밸브실에 개구되도록 설치된, 고온의 유체를 유입시키는 제 4 유로, 저온의 유체를 유출시키는 제 2 유로, 유체의 유출·유입 방향이 서로 반대가 되도록 이용되는 제 1 유로 및 제 3 유로로 이루어지는 네 개의 유로와, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 1 유로에 유출시킬 때에 상기 제 3 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키고, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 3 유로에 유출시킬 때에 상기 제 1 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키도록 유로를 전환하는 밸브체를 구비하며, 상기 밸브체의 내부에 정류판을 설치한 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 네 개의 유로 중, 저온의 유체를 유입 또는 유출시키는 유로는 상기 밸브실을 향하여 유로 단면적이 서서히 넓어지도록 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
  20. 밸브실을 갖는 하우징 부재와, 상기 밸브실에 개구되도록 설치된, 고온의 유체를 유입시키는 제 4 유로, 저온의 유체를 유출시키는 제 2 유로, 유체의 유출·유입 방향이 서로 반대가 되도록 이용되는 제 1 유로 및 제 3 유로로 이루어지는 네 개의 유로와, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 1 유로에 유출시킬 때에 상기 제 3 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키고, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 3 유로에 유출시킬 때에 상기 제 1 유로로부터 유입되는 저온의 유체를 상기 제 2 유로에 유출시키도록 유로를 전환하는 밸브체를 구비하며, 상기 밸브실에 있어서의 밸브체의 외측에, 상기 제 4 유로로부터 유입된 고온의 유체를 상기 제 1 유로 또는 제 3 유로에 유도하는 정류 부재를, 상기 밸브체와 동시에 이동하도록 설치한 것을 특징으로 하는
    4방 밸브.
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