KR20210040227A - 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 관한 것으로서, 특히, 냉매의 흐름을 차단하는 폐쇄 상태는 물론, 팽창 간극을 형성하여 냉매를 팽창시키는 팽창 상태나 냉매를 팽창시키지 않고 그대로 유통시키는 완전 개방 상태로도 절환하는 것이 가능한 팽창밸브를 제공하기 위한 것으로서, 블록 형상으로 이루어져 입력 포트(101)와 출력 포트(102)를 연통시키는 유로(110)가 내부에 형성된 밸브바디(100)와; 유로(110) 내에서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 팽창 리세스(210)와 유로구멍(220)이 형성되는 회전 밸브(200)와; 관통공(310)이 형성되는 밸브 플레이트(300)와; 탄성 기밀재질로 이루어져 밸브 플레이트(300)를 향하여 회전 밸브(200)의 적어도 일면에 일체로 회전 가능하게 마련되어, 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)과 회전 밸브(200)의 상호간에 기밀성을 확보하는 기밀부재(400)와; 회전 밸브(200)에 회전력을 전달하는 구동부재(500)를 포함하여, 차량용 공조기의 구성을 단순화 하면서 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 냉매에 대한 기밀성 및 제품에 대한 가공성 및 생산성을 높여 제품의 생산단가를 낮추는 한편 시장 경쟁력을 극대화 시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브{Integrated electronic valve for expansion and switching direction}

본 발명은 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 관한 것으로서 특히, 냉매의 흐름을 차단하는 폐쇄 상태는 물론, 팽창 간극을 형성하여 냉매를 팽창시키는 팽창 상태나 냉매를 팽창시키지 않고 그대로 유통시키는 완전 개방 상태로도 절환하는 것이 가능한 팽창밸브를 제공하기 위한 것으로서, 차량용 공조기의 구성을 단순화 하면서 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 냉매에 대한 기밀성 및 제품에 대한 가공성 및 생산성을 높여 제품의 생산단가를 낮추는 한편 시장 경쟁력을 극대화 시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동 사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 그리고 증발기를 포함하며, 냉매를 순환시킴으로써 냉장고나 냉방용 공조기 등의 냉방에 널리 사용되고 있다.

여기에서 냉동 사이클을 구성하는 팽창밸브는 응축기에서 응축 액화된 고온·고압의 액체 냉매를 교축 작용에 의해 증발을 일으킬 수 있는 압력까지 감압해 주는 밸브로서, 증발기에서 충분한 열을 흡수할 수 있는 적정한 냉매량을 조절 공급하는 역할을 하게 된다.

하지만, 기존의 팽창밸브는 구성이 복잡하고 정밀 제어가 어려우며, 특히 가공성 및 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 냉매에 대한 기밀성도 낮다는 문제점을 가지고 있었다.

최근에는 이러한 냉동 사이클을 개선하여 냉매를 역방향으로 순환시키는 히트펌프를 구성함으로써 온장고나 난방용 공조기 등의 열원으로도 사용하고 있는 실정이다.

이와 같은 히트펌프의 구성에 따라 종래에는 냉방용 팽창밸브와 난방용 팽창밸브를 각각 구성하고 있었으나, 이러한 경우 제조 단가의 상승을 초래할 뿐 아니라 냉매의 순환 관로가 복잡해지고 제어에 어려움이 발생한다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 정방향 및 역방향의 양방향으로 냉매를 통과시키면서 팽창시키는 양방향 팽창밸브와 함께, 한 개의 입력 포트로부터 두 개의 출력 포트 중 어느 하나로 냉매를 통과시키면서 팽창시키는 3방향 팽창밸브가 개발되었다.

특허문헌 1인 국내 공개특허공보 제2011-0043128호, 특허문헌 2인 국내 등록특허공보 제10-0835259호, 그리고 특허문헌 3인 국내 등록특허공보 제10-0432158호에는 한 개의 입력 포트로부터 두 개 이상의 출력 포트 중 어느 하나로 냉매를 절환시키면서 팽창시키는 기술이 개시되어 있다.

하지만, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시된 종래의 팽창밸브는 단순히 한 개의 입력 포트로부터 두 개 이상의 출력 포트 중 어느 하나를 연통시키는 것에 초점이 맞춰져 있을 뿐, 적절한 크기의 팽창 간극을 형성하여 냉매를 팽창시키는 팽창 상태와 냉매를 팽창시키지 않고 그대로 통과시키는 완전 개방 상태로 조절할 수는 없다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.

국내 공개특허공보 제2011-0043128호 국내 등록특허공보 제10-0835259호 국내 등록특허공보 제10-0432158호

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 차량용 공조기의 구성을 단순화 하면서 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 냉매에 대한 기밀성 및 제품에 대한 가공성 및 생산성을 높여 제품의 생산단가를 낮추는 한편 시장 경쟁력을 극대화 시킬 수 있도록 하는 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브는, 블록 형상으로 이루어져, 일측에 냉매가 공급되는 입력 포트와, 타측에 냉매가 배출되는 출력 포트와, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트를 연통시키는 유로가 내부에 형성된 밸브바디와; 판 형상으로 이루어져, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이의 상기 유로 내에서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 소정의 반경방향 폭으로 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스와, 상기 팽창 리세스의 말단에 연통되되 상기 팽창 리세스의 반경방향 폭 보다 넓은 반경방향 폭을 갖는 유로구멍이 형성되는 회전 밸브와; 판 형상으로 이루어져, 상기 회전 밸브에 접촉하도록 적층 배치되되 상기 밸브바디의 유로 내에 회전 불가하게 고정되며, 원주방향을 따라 관통공이 형성되는 밸브 플레이트와; 합성수지 또는 탄성 기밀재질로 이루어져 상기 밸브 플레이트를 향하여 상기 회전 밸브의 적어도 일면에 일체로 회전 가능하게 마련되어, 상기 밸브 플레이트의 관통공과 상기 회전 밸브의 상호간에 기밀성을 확보하는 기밀부재와; 상기 회전 밸브에 회전력을 전달하는 구동부재를 포함함으로써 달성된다.

이때, 상기 팽창 리세스는 상기 관통공의 반경방향 외측에서 원주방향을 따라 중첩되어 팽창 간극을 형성하는 것이 좋다.

또한, 상기 밸브바디의 출력 포트는 서로 독립적으로 형성된 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하며; 상기 밸브 플레이트의 관통공은 상기 제1 출력 포트 및 상기 제2 출력 포트에 각각 대응하여 원주방향을 따라 이격 형성된 제1 관통공 및 제2 관통공을 포함하여; 1개의 입력 포트로부터 2개의 출력 포트 중 어느 하나로 절환하여 냉매를 공급 가능한 것이 양호하다.

게다가, 상기 기밀부재와 상기 회전 밸브에는 상호간의 접촉부위에 서로 맞물려 결합하는 다각형상 또는 원호형상이 형성되어, 상기 회전 밸브의 회전 시 상기 기밀부재가 일체로 회전하도록 하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 구동부재는, 상기 회전 밸브의 회전 중심에 연결되어 일체로 회전하는 샤프트와, 전원 제어에 따라 회전각도 제어가 가능하며 상기 샤프트에 회전력을 전달하는 스텝모터를 포함하며; 상기 밸브 플레이트는 중앙에 상기 샤프트의 하단을 회전 가능하게 지지하는 지지홈이 형성되는 것이 바람직할 것이다.

이상과 같은 본 발명은 차량용 공조기의 구성을 단순화 하면서 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 냉매에 대한 기밀성 및 제품에 대한 가공성 및 생산성을 높여 제품의 생산단가를 낮추는 한편 시장 경쟁력을 극대화 시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예를 도시하는 정단면도,
도 2는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트를 도시하는 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브와 기밀부재가 서로 일체화 된 상태를 도시하는 도,
도 4는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트가 적층된 상태를 도시하는 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 분해사시도,
도 6은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 저면 분해사시도,
도 7은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 팽창 리세스의 반경방향 위치에 따라 형성되는 팽창 간극을 설명하는 도,
도 8은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 출력 포트의 폐쇄 상태를 나타내는 도,
도 9는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 출력 포트에 대한 냉매의 팽창 상태를 나타내는 도,
도 10은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 출력 포트에 대한 냉매의 완전 개방 상태를 나타내는 도,
도 11은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예를 도시하는 정단면도,
도 12는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 밸브바디의 하부 몸체를 도시하는 도,
도 13은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 밸브 플레이트를 도시하는 평면도,
도 14는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트가 적층된 상태를 도시하는 평면도,
도 15는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 분해사시도,
도 16은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 저면 분해사시도,
도 17은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 부시를 도시하는 사시도,
도 18은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두의 폐쇄 상태를 나타내는 도,
도 19는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트에 대한 냉매의 팽창 상태 및 제2 출력 포트의 폐쇄 상태를 나타내는 도,
도 20은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트에 대한 냉매의 완전 개방 상태 및 제2 출력 포트의 폐쇄 상태를 나타내는 도,
도 21은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두의 폐쇄 상태를 나타내는 도,
도 22는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트의 폐쇄 상태 및 제2 출력 포트에 대한 냉매의 팽창 상태를 나타내는 도,
도 23은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트의 폐쇄 상태 및 제2 출력 포트에 대한 냉매의 완전 개방 상태를 나타내는 도.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예를 도시하는 정단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트를 도시하는 평면도로서, 도 2의 (a)는 회전 밸브를, 도 2의 (b)는 기밀부재를, 그리고 도 2의 (c)는 밸브 플레이트를 각각 나타낸다.

그리고, 도 3은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브와 기밀부재가 서로 일체화 된 상태를 도시하는 도로서, 도 3의 (a)는 사시도이며, 도 3의 (b)는 저면사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트가 적층된 상태를 도시하는 평면도이다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 분해사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 저면 분해사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 팽창 리세스의 반경방향 위치에 따라 형성되는 팽창 간극을 설명하는 도이다.

게다가, 도 8은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 출력 포트의 폐쇄 상태를 나타내는 도이며, 도 9는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 출력 포트에 대한 냉매의 팽창 상태를 나타내는 도이고, 도 10은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예에 있어서 출력 포트에 대한 냉매의 완전 개방 상태를 나타내는 도이다.

이때, 도 8 내지 도 10에 있어서, 각 도의 (a)는 평면도이고, 각 도의 (b)는 각 도의 (a)에 나타낸 B-B선 내지 D-D선에 대한 각각의 단면도이다.

다음으로, 도 11은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예를 도시하는 정단면도이며, 도 12는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 밸브바디의 하부 몸체를 도시하는 도로서, 도 12의 (a)는 평면도이며, 도 12의 (b)는 도 12 (a)의 A-A선에 대한 단면도이고, 도 13은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 밸브 플레이트를 도시하는 평면도이다.

그리고, 도 14는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트가 적층된 상태를 도시하는 평면도이며, 도 15는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 분해사시도이고, 도 16은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 회전 밸브, 기밀부재, 그리고 밸브 플레이트에 대한 저면 분해사시도이다.

게다가, 도 17는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 부시를 도시하는 사시도이다.

또한, 도 18은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두의 폐쇄 상태를 나타내는 도이며, 도 19는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트에 대한 냉매의 팽창 상태 및 제2 출력 포트의 폐쇄 상태를 나타내는 도이고, 도 20은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트에 대한 냉매의 완전 개방 상태 및 제2 출력 포트의 폐쇄 상태를 나타내는 도이다.

그리고, 도 21은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트 모두의 폐쇄 상태를 나타내는 도이며, 도 22는 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트의 폐쇄 상태 및 제2 출력 포트에 대한 냉매의 팽창 상태를 나타내는 도이고, 도 23은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서 제1 출력 포트의 폐쇄 상태 및 제2 출력 포트에 대한 냉매의 완전 개방 상태를 나타내는 도이다.

이때, 도 18 내지 도 23에 있어서, 각 도의 (a)는 평면도이고, 각 도의 (b)는 각 도의 (a)에 나타낸 E-E선 내지 J-J선에 대한 각각의 단면도이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브는 차량용 공조기의 구성을 단순화 하면서 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 냉매에 대한 기밀성 및 제품에 대한 가공성 및 생산성을 높여 제품의 생산단가를 낮추는 한편 시장 경쟁력을 극대화 시킬 수 있는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 차량용 공조기에 있어서 냉방을 위한 냉매의 순환 시 냉매가 경유하는 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브로서, 응축기와 증발기 사이에 마련될 수 있을 것이다.

우선, 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 대한 일예는 도 1 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 블록 형상으로 이루어져, 일측에 냉매가 공급되는 입력 포트(101)와, 타측에 냉매가 배출되는 출력 포트(102)와, 상기 입력 포트(101)와 상기 출력 포트(102)를 연통시키는 유로(110)가 내부에 형성된 밸브바디(100)와; 판 형상으로 이루어져, 상기 입력 포트(101)와 상기 출력 포트(102) 사이의 상기 유로(110) 내에서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 소정의 반경방향 폭(w)으로 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스(210)와, 상기 팽창 리세스(210)의 말단에 연통되되 상기 팽창 리세스(210)의 반경방향 폭(w) 보다 넓은 반경방향 폭(W)을 갖는 유로구멍(220)이 형성되는 회전 밸브(200)와; 판 형상으로 이루어져, 상기 회전 밸브(200)에 접촉하도록 적층 배치되되 상기 밸브바디(100)의 유로(110) 내에 회전 불가하게 고정되며, 원주방향을 따라 관통공(310)이 형성되는 밸브 플레이트(300)와; 합성수지 또는 탄성 기밀재질로 이루어져 상기 밸브 플레이트(300)를 향하여 상기 회전 밸브(200)의 적어도 일면에 일체로 회전 가능하게 마련되어, 상기 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)과 상기 회전 밸브(200)의 상호간에 기밀성을 확보하는 기밀부재(400)와; 상기 회전 밸브(200)에 회전력을 전달하는 구동부재(500)를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 대한 일예는 기본적으로 밸브바디(100), 회전 밸브(200), 밸브 플레이트(300), 기밀부재(400), 그리고 구동부재(500)를 포함하고 있다.

우선, 밸브바디(100)는 본 발명의 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 있어서 기본 골격을 이루는 구성으로, 블록 형상, 바람직하게는 대략 육면체의 블록 형상으로 이루어져 있다.

이때, 상기 밸브바디(100)의 외형에 제한은 없을 것이며, 육면체인 사각기둥을 포함하여, 다각기둥이나 원기둥 형상이어도 좋다.

이러한 밸브바디(100)에 있어서 도 1과 같이 일측, 즉 도면에 있어서 상측에는 냉매가 공급되는 입력 포트(101)가 형성될 수 있고, 상기 밸브바디(100)의 타측, 즉 도면에 있어서 하측에는 냉매가 배출되는 출력 포트(102)가 형성될 수 있을 것이다.

이와 함께, 상기 밸브바디(100)의 내부에는 상기 입력 포트(101)와 상기 출력 포트(102)를 하나로 연통시키는 유로(110)가 형성되어 있어, 이 유로(110)를 통해 냉매가 상기 입력 포트(101)로부터 상기 출력 포트(102)로 통과할 수 있는 것이다.

이에 따라, 예를 들어, 냉방 구동 시 입력 포트(101)로 들어온 냉매가 출력 포트(102)로 배출되는 등이 가능할 것이다.

설명의 편의를 위하여 밸브바디(100)의 상측에 입력 포트(101)가 형성되고, 하측에 출력 포트(102)가 형성된 것으로 예시하여 이하 설명하지만, 밸브바디(100)의 배치 방향에 따라 각 포트의 위치는 변경될 수 있을 것이며, 이에 국한되는 것이 아님은 자명할 것이다.

이와 같은 밸브바디(100)의 유로(110) 중간에는 냉매의 통과 및 팽창 여부를 제어하는 회전 밸브(200)와 밸브 플레이트(300)가 마련될 것이다.

여기에서, 상술한 밸브바디(100)를 보다 상세하게 설명하면, 상기 밸브바디(100)는 하나의 몸체로 이루어질 수 있지만, 성형성이나 조립성 등을 고려하여 도 1과 같이 다수의 몸체로 분할하여 제작될 수 있을 것이다.

예를 들어, 상기 밸브바디(100)는 메인 몸체(120), 하부 몸체(130), 그리고 고정 몸체(140) 등으로 분할하여 제작된 후, 하나로 조립될 수 있다.

우선, 상기 메인 몸체(120)는 밸브바디(100)의 가장 중앙에 위치하여 상하로 유로(110)가 관통 형성된 구성으로, 이하에서 설명할 회전 밸브(200) 및 기밀부재(400)와 밸브 플레이트(300)가 이 메인 몸체(120)의 내주면에 마련될 수 있다.

이때, 상기 메인 몸체(120)의 내주면은 단턱 없이 균일한 내경으로 가공되어 가공성을 높이는 것이 가능해진다.

그리고, 상기 하부 몸체(130)에는 상술한 입력 포트(101)와 출력 포트(102)가 형성되며, 상기 하부 몸체(130)의 내부 중앙에 도 1과 같이 상술한 메인 몸체(120)가 배치될 수 있는 것이다.

또한, 도 1과 같이 고정 몸체(140)가 상기 하부 몸체(130)의 상측 개구에 기밀을 유지하여 조립될 수 있을 것이다.

이러한 구성에 따라, 밸브바디(100)에 있어서 메인 몸체(120), 하부 몸체(130), 그리고 고정 몸체(140)에 의해 상기 입력 포트(101)로부터 상기 출력 포트(102)에 이르는 유로(110)가 형성될 수 있을 것이다.

도 1에 있어서, 도면부호 104는 씰링으로써, 메인 몸체(120)와 하부 몸체(130) 사이에 위치하여 냉매의 누설을 방지하고, 고정 몸체(140)와 하부 몸체(130) 사이에 위치하여 냉매의 누설을 방지할 수 있을 것이다.

이때, 이후에 설명할 구동부재(500)가 상기 고정 몸체(140)를 관통하여 마련될 수 있을 것이다.

다음으로, 회전 밸브(200)는 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 대략 소정 두께를 가진 판재로 제작된 디스크를 가공한 것으로, 상기 입력 포트(101)와 상기 출력 포트(102) 사이의 상기 유로(110)를 가로 지르도록 상기 유로(110) 내에 배치되어 원주방향으로 회전 가능하게 마련된다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 회전 밸브(200)는 밸브바디(100)에 있어서 메인 몸체(120)의 내주면에 마련될 수 있을 것이다.

이때, 상기 회전 밸브(200)는 상기 밸브바디(100)에 있어서 메인 몸체(120)의 내주면 내에서 원활하게 회전할 수 있도록, 상기 메인 몸체(120)의 내경 보다 다소 작은 외경을 가지도록 상기 회전 밸브(200)가 형성된다.

이러한 회전 밸브(200)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 팽창 리세스(210) 및 유로구멍(220)이 원주방향을 따라 형성되어 있다.

우선, 상기 팽창 리세스(210)는 소정의 반경방향 폭(w)으로 원주방향을 따라 연장되는 형상으로 성형되며, 상기 유로구멍(220)은 상기 팽창 리세스(210)의 말단에 연통되되 상기 팽창 리세스(210)의 반경방향 폭(w) 보다 넓은 반경방향 폭(W)을 가지고 원주방향을 따라 연장되는 형상으로 성형되어 있다.

이때, 상기 팽창 리세스(210)의 성형 위치는, 상기 팽창 리세스(210)와 상기 유로구멍(220)이 연통되도록 상기 유로구멍(220)의 반경방향 폭(W) 내에 위치하여도 좋고, 상기 유로구멍(220)의 반경방향 폭(W)을 벗어나 중앙측이나 외측에 위치하여도 좋을 것이다.

다만, 냉매의 팽창을 효과적으로 수행하기 위한 팽창 리세스(210)의 바람직한 위치에 대해서는 추후 설명하기로 하고, 우선 팽창 리세스(210)가 회전 밸브(200)의 반경방향 외측에 위치하여 팽창 리세스(210)와 유로구멍(220)이 연통 형성된 예를 들어 이하 설명하기로 한다.

그리고, 상기 회전 밸브(200)에 있어서 팽창 리세스(210)는 이후에 설명할 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)과 중첩되어 팽창 간극을 형성함으로써 냉매를 팽창시키는 구성이다.

또한, 상기 회전 밸브(200)에 있어서 유로구멍(220)은 관통공(310)과 중첩되어 냉매의 팽창 없이 냉매를 그대로 통과시키는 작용을 하게 될 것이다.

여기에서, 상기 회전 밸브(200)의 회전 방향은 도 2의 (a)에 있어서 시계 방향 및 반시계 방향의 양방향으로 제어가 이루어질 수 있으나, 제어 정밀도를 고려하여 상기 회전 밸브(200)를 일방향, 예를 들면, 반시계 방향으로만 회전하도록 제어하는 것이 바람직할 것이다.

만약, 상기 회전 밸브(200)를 반시계 방향으로만 회전하도록 제어하는 경우, 도 2의 (a)에 예시한 바와 같이 팽창 리세스(210)와 유로구멍(220)의 상호 위치에 대해서는, 팽창 리세스(210)를 기준으로 시계 방향 측에 유로구멍(220)이 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 회전 밸브(200)의 반시계 방향 회전 시, 팽창 리세스(210)가 유로구멍(220) 보다 먼저 관통공(310)과 중첩되도록 함으로써, 냉매의 팽창이 선행된 후, 상기 회전 밸브(200)가 더 회전하면 유로구멍(220)이 관통공(310)과 중첩되도록 하여 냉매의 완전 개방이 수행될 수 있도록 하는 것이 좋을 것이다.

그리고, 도 1과 같이 상기 회전 밸브(200)에는 밸브 플레이트(300)가 맞닿아 접촉하도록 적층 배치되며, 특히, 밸브 플레이트(300)가 회전 밸브(200)의 하측에 맞닿아 접촉하도록 적층 배치될 것이다.

이때, 앞서 설명한 바와 같이 회전 밸브(200)는 밸브바디(100) 내에서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되는 반면, 상기 밸브 플레이트(300)는 상기 밸브바디(100) 내에 회전 불가능하게 고정 설치된다.

이와 같은, 밸브 플레이트(300)는 판재로 이루어진 것으로, 상기 밸브바디(100) 내에서 회전이 불가하도록 하기 위해 외주 형상을 다각형 등으로 제작할 수 있을 것이다.

하지만, 이보다는 성형성이나 조립성을 고려하여 밸브 플레이트(300)를 디스크 형태로 제작한 후, 외주연에 일부가 잘려나간 절입부(미도시)를 형성하고, 이와 함께, 밸브바디(100)에는 이 절입부에 대응하는 돌출부(미도시)를 형성하여, 밸브 플레이트(300)가 밸브바디(100) 내에 회전 불가하게 조립되는 것이 양호할 것이다.

이에 따라, 상기 밸브 플레이트(300)는 상기 밸브바디(100)에 조립된 상태에서 원주방향으로의 회전이 제한되며, 상기 밸브 플레이트(300)의 외주면과 상기 메인 몸체(120)의 내주면 사이에서는 냉매의 누설이 발생치 않도록 기밀을 유지하여야 할 것이다.

이때, 상기 밸브 플레이트(300)에는 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 소정의 반경방향 폭을 가지고 원주방향을 따라 연장되어, 대략 중심이 잘려나간 부채꼴 형상의 관통공(310)이 형성된다.

특히, 상기 관통공(310)의 형상은 상술한 회전 밸브(200)의 유로구멍(220)과 대략 동일한 형상으로 제작될 수 있으나, 상기 관통공(310)의 단면적은 상기 유로구멍(220)과 유사하거나 약간 넓은 것이 좋을 것이다.

이때, 상기 유로구멍(220) 보다 상기 관통공(310)의 단면적을 약간 넓게 형성하고자 하는 경우, 반경방향 폭은 유사하게 유지하는 반면, 원주방향 폭은 상기 유로구멍(220) 보다 상기 관통공(310)이 다소 넓게 형성되는 것이 좋다.

앞서 설명한 회전 밸브(200)에 있어서 팽창 리세스(210)가 형성되는 반경방향 위치와 상기 관통공(310)의 원주방향 폭은 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 제어 정밀도에 영향을 미치는 것으로 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.

이러한 구성에 따라, 상기 회전 밸브(200)는 밸브바디(100) 내에 고정된 밸브 플레이트(300)와의 상대 회전 운동에 의해 본 발명에 따른 팽창밸브의 개폐 제어는 물론 냉매의 팽창 여부를 제어할 수 있는 것이다.

예를 들어, 도 9와 같이 상술한 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)가 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)과 중첩되는 경우, 팽창 간극을 형성하여 냉매의 팽창이 이루어지게 될 것이다.

그리고, 상기 회전 밸브(200)가 반시계 방향으로 더 회전하여 도 10과 같이 유로구멍(220)이 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)과 중첩되는 경우에는, 냉매의 유로가 넓게 확보되어 냉매의 팽창 없이 완전 개방 상태가 될 것이다.

또한, 도 8과 같이 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)나 유로구멍(220) 중 어느 것도 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)에 중첩되지 않는 경우, 팽창밸브는 폐쇄 상태가 되어 냉매의 흐름이 차단될 것이다.

특히, 본 발명에 있어서는 이러한 폐쇄 상태에서 냉매의 누설을 보다 확실하게 방지하기 위하여 상기 회전 밸브(200)의 적어도 일면에는 기밀부재(400)가 추가로 마련되어 있다.

상기 기밀부재(400)는 합성수지나 테프론, 고무, 실리콘 등의 탄성 기밀재질로 이루어져 상기 밸브 플레이트(300)를 향하여 상기 회전 밸브(200)에 일체로 회전 가능하게 마련된다.

이때, 상기 기밀부재(400)는 회전 밸브(200)와는 별도로 제작한 후 접착 등을 통해 일체화 하는 것도 가능하며, 또는 인서트 사출 등을 통하여 상기 기밀부재(400)와 상기 회전 밸브(200)가 일체로 성형 제작될 수도 있을 것이다.

특히, 상기 기밀부재(400)는 오직 회전 밸브(200)가 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)을 완전히 폐쇄시키는 경우에만 기능하기 때문에, 상술한 회전 밸브(200)의 전체 면적에 대하여 상기 기밀부재(400)가 마련될 필요는 없을 것이다.

즉, 상기 회전 밸브(200)에 있어서 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)과 미세한 간극을 형성하여 냉매의 팽창을 실시하게 되는 팽창 리세스(210)의 안쪽에 위치하는 밸브체(230)에는 상기 기밀부재(400)가 마련될 필요가 없을 것이다.

하지만, 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)을 완전히 폐쇄시키기 위하여, 상기 회전 밸브(200)에 있어서 밸브체(230)를 제외한 모든 부위에는 상기 기밀부재(400)가 형성될 수 있을 것이며, 상기 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)을 상기 기밀부재(400)가 폐쇄하여 높은 기밀성을 보유하게 되는 것이다.

이를 위해, 도 3 내지 도 6에 예시한 바와 같이, 상기 회전 밸브(200)에 있어서 밸브 플레이트(300)와 접촉하는 하측면에 기밀부재(400)가 마련될 수 있으며, 냉매의 팽창을 실시하는 밸브체(230)를 제외한 부분에 상기 기밀부재(400)가 마련되는 것이다.

상기 기밀부재(400)의 두께에 제한을 없을 것이며, 도면에는 상기 회전 밸브(200)의 절반 두께에 상응하는 기밀부재(400)를 예시하였다.

이에 따라, 인서트 사출하지 않고, 상기 회전 밸브(200)에 상기 기밀부재(400)를 접착하는 경우에는 도 6에 예시한 바와 같이 상기 회전 밸브(200)는 미리 상기 기밀부재(400)의 형상에 대응하여 음각 성형될 필요가 있을 것이다.

이러한 구성에 따라, 상기 회전 밸브(200)가 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)을 폐쇄시킬 때, 기밀부재(400)가 상기 관통공(310)에 대응하는 부위에 위치하게 됨으로써, 냉매의 누설을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

마지막으로, 구동부재(500)는 상술한 회전 밸브(200)에 회전력을 전달하기 위한 구동원으로서 모터를 포함할 수 있을 것이다.

우선, 상기 구동부재(500)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 회전 밸브(200)의 회전 중심에 연결되어 일체로 회전하는 샤프트(510)와, 전원 제어에 따라 회전각도 제어가 가능하며 상기 샤프트(510)에 회전력을 전달하는 스텝모터(520)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 스텝모터(520)의 출력축으로 출력되는 회전력은 상기 샤프트(510)를 회전시키기 위하여 도 1과 같이 직접적으로 또는 이하 다른 예에서 설명하겠지만 도 11과 같이 간접적으로 상기 샤프트(510)에 전달될 수 있을 것이다.

여기에서, 스텝모터(520)의 회전력이 샤프트(510)에 직접 전달되는 경우에는 도 1과 같이 상기 스텝모터(520)의 출력축이 샤프트(510)와 일체로 구성될 수 있을 것이다.

이러한 경우, 상기 스텝모터(520)에 대한 출력축의 회전속도는 상기 샤프트(510)에 별도의 감속 없이 직접 전달될 것이다.

그리고, 상기 샤프트(510)는 그 일부가 상술한 밸브바디(100)의 유로(110)를 통과하도록 배치되어, 상기 샤프트(510)의 하부에는 아래로부터 밸브 플레이트(300), 기밀부재(400), 그리고 회전 밸브(200)가 순차적으로 적층되어 위치할 것이다.

그리고, 상기 밸브 플레이트(300)는 상기 샤프트(510)의 회전에 영향을 받지 않으며, 회전 중심만 상기 샤프트(510)에 지지될 뿐인 것으로, 상기 샤프트(510)는 상기 밸브 플레이트(300)에 대하여 아이들 상태로 배치된다.

하지만, 상기 회전 밸브(200)는 상술한 바와 같이 상기 샤프트(510)와 일체로 회전할 수 있도록 상기 회전 밸브(200)의 중심에 형성된 결합공(201)에는 도 2 내지 도 6과 같이 돌출부가 돌출 형성되어 있으며, 상기 샤프트(510)에는 상술한 결합공(201)의 돌출부에 대응하여 절입부(미도시)가 형성되어 있어, 결합공(201)의 돌출부와 샤프트(510)의 절입부가 서로 맞물려 있다.

이에 따라, 샤프트(510)와 회전 밸브(200)가 일체로 회전할 수 있게 됨으로써, 상기 샤프트(510)의 회전력을 상기 회전 밸브(200)에 전달하는 것이 가능하다.

지금까지는 밸브 플레이트(300)의 위에 회전 밸브(200)가 적층되는 구조에 대하여 설명하였으나, 미도시하였지만 필요에 따라 회전 밸브(200) 위에 밸브 플레이트(300)가 적층되는 구조이어도 좋고, 2개의 밸브 플레이트(300) 사이에 회전 밸브(200)가 위치하는 구조이어도 양호할 것이다.

이러한 경우, 기밀부재(400)는 상기 회전 밸브(200)의 상측 또는 상하 양측에 마련될 수도 있을 것이며, 2개의 밸브 플레이트(300) 사이에 회전 밸브(200)를 위치시키는 구조의 경우 냉매의 누설을 예방하는 데에 가장 효과적일 것이다.

추가적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 하부 몸체(130)에 있어서 출력 포트(102)와 연통되는 개구 둘레를 따라 링 형상의 메인 씰링(160)을 부가하는 것이 바람직 할 것이다.

이러한 메인 씰링(160)은 탄성을 지닌 기밀재료로 제작된 것으로, 밸브 플레이트(300)와 하부 몸체(130) 사이에 마련됨으로써, 입력 포트(101)와 출력 포트(102) 서로를 기밀성 높게 구분 짓게 된다.

그 결과, 상술한 회전 밸브(200)의 제어에 의해 밸브바디(100)에 있어서 입력 포트(101)로부터 출력 포트(102)로의 냉매를 차단할 때, 냉매가 누설되는 것을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

지금까지는 단순히 팽창 리세스(210)와 유로구멍(220)을 형성하여 냉매의 팽창 상태나 냉매의 팽창 없이 냉매를 그대로 통과시키는 작용에 관하여 설명하였지만, 본 발명에 있어서 상기 팽창 리세스(210)의 위치를 적절하게 한정하는 것으로 냉매의 팽창 효율을 증대시키는 것이 가능하다.

여기에서 팽창 효율이란, 교축 정도를 의미하는 것으로, 교축이란 유체 통로의 일부에 밸브, 콕 또는 가느다란 구멍이 뚫린 판 등을 부착하여 흐름의 단면적을 좁히면, 이미 존재하는 압력차에 의해 유속이 강제적으로 증가되고, 이로 인해 분자간 거리가 멀어져 압력이 강하하는데 이 현상을 말한다.

즉, 적절한 크기의 팽창 간극을 형성하여 교축 정도가 높을수록 팽창 효율이 양호하다고 할 수 있을 것이다.

예를 들어, 도 7의 (a)와 같이 상기 팽창 리세스(210)가 회전 밸브(200)의 반경방향 중간 정도에 형성되어 유로구멍(220)과 연통 형성될 수 있을 것이며, 혹은 도 7의 (b)와 같이 상기 팽창 리세스(210)가 회전 밸브(200)의 반경방향 중심측에 형성되어 유로구멍(220)과 연통 형성될 수도 있고, 또는 도 7의 (c)와 같이 상기 팽창 리세스(210)가 회전 밸브(200)의 반경방향 외측에 형성되어 유로구멍(220)과 연통 형성될 수 있을 것이다.

우선, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 팽창 리세스(210)가 회전 밸브(200)의 반경방향 중간 정도에 형성되어 유로구멍(220)과 연통 형성되는 경우, 상기 팽창 리세스(210)의 원주방향 폭에 무관하게 상기 팽창 리세스(210)의 반경방향 폭(w)의 크기에 따라 밸브 플레이트(300)에 형성된 관통공(310)과 연결되는 단면적이 결정되며, 이러한 단면적은 냉매에 대한 팽창 효율에 영향을 미치게 된다.

이 단면적을 적절하게 유지하여 팽창 효율을 높이기 위해서는 상기 팽창 리세스(210)의 끝단이 관통공(310)과 미세하게 중첩되어 팽창 간극을 형성하는 상태를 유지해야 하기 때문에, 상기 회전 밸브(200)의 회전각도 제어에 보다 정밀한 제어가 요구될 수밖에 없다.

게다가, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 팽창 리세스(210)가 회전 밸브(200)의 반경방향 중심측에 형성되어 유로구멍(220)과 연통 형성되는 경우에는, 상기 회전 밸브(200)의 회전 각도를 정밀하게 제어할 필요는 없다.

하지만, 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)와 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)이 중첩되는 원주방향 폭이 현저하게 작기 때문에, 냉매에 대한 팽창 간극을 길게 형성하는 데에는 제한이 있는 것이다.

반면에, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 팽창 리세스(210)가 회전 밸브(200)의 반경방향 외주측에 형성되어 유로구멍(220)과 연통 형성되는 경우에는, 상술한 바와 같이 회전 밸브(200)의 회전 각도를 정밀하게 제어할 필요도 없고, 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)와 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)이 중첩되는 원주방향 폭을 비교적 길게 확보할 수 있음으로써, 결과적으로 팽창 간극을 길게 형성하는 것도 가능해진다.

그 결과, 본 발명에 있어서 상기 팽창 리세스(210)는, 상기 관통공(310)의 반경방향 외측에서 원주방향을 따라 중첩되어 팽창 간극을 형성하는 것이 가장 바람직할 것이다.

다음으로, 상술한 회전 밸브(200)와 기밀부재(400)의 결합성을 향상시키는 것에 대하여 설명하기로 한다.

즉, 본 발명에 있어서, 상기 기밀부재(400)와 상기 회전 밸브(200)에는 상호간의 접촉부위에 서로 맞물려 결합하는 다각형상 또는 원호형상이 형성되어, 상기 회전 밸브(200)의 회전 시 상기 기밀부재(400)가 일체로 회전하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 회전 밸브(200)의 중앙 인근에는 대략 사각기둥 형상으로 볼록한 철부를 형성하고, 상기 기밀부재(400)의 중앙 인근에는 사각기둥 형상의 상기 철부에 대응하도록 오목한 요부를 형성하여, 이러한 요부와 철부가 서로 맞물리도록 하는 것이 가능하다.

이와 더불어, 상기 기밀부재(400)의 중앙 인근에는 대략 후크 모양의 원호형상으로 볼록한 철부를 형성하고, 상기 회전 밸브(200)의 중앙 인근에는 상기 철부에 대응하도록 오목한 요부를 형성하여, 이러한 요부와 철부가 서로 맞물리도록 하는 것도 가능하다.

그 결과, 회전 밸브(200)와 기밀부재(400)의 결합력을 증대시키는 것이 가능해져, 상기 회전 밸브(200)의 회전 시 접착 또는 인서트 사출에 의해 성형된 상기 기밀부재(400)가 분리되는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.

이와 더불어, 본 발명에 있어서, 상기 구동부재(500)는, 앞서 설명한 바와 같이 상기 회전 밸브(200)의 회전 중심에 연결되어 일체로 회전하는 샤프트(510)와, 전원 제어에 따라 회전각도 제어가 가능하며 상기 샤프트(510)에 회전력을 전달하는 스텝모터(520)를 포함하며; 특히 상기 밸브 플레이트(300)는 중앙에 상기 샤프트(510)의 하단을 회전 가능하게 지지하는 지지홈(301)이 형성되는 것이 양호하다.

즉, 도 5와 같이 밸브 플레이트(300)의 중앙에 지지홈(301)을 형성하고, 도 1과 같이 상기 샤프트(510)의 하단을 밸브 플레이트(300)의 지지홈(301)이 회전 가능하게 지지하게 됨으로써, 상기 샤프트(510)에 대한 편심을 확실하게 방지할 수 있게 된다.

이뿐 아니라, 상기 샤프트(510)의 하단은 밸브 플레이트(300)를 아래 쪽으로 밀게 되어, 상기 밸브 플레이트(300) 저면이 그 하측에 위치한 메인 씰링(160)을 누르게 되어, 밸브 플레이트(300)와 메인 씰링(160) 사이에 보다 높은 기밀성을 확보하도록 하는 것이 가능해진다.

다음으로 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 대하여 도 11 내지 도 20을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명의 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예는, 밸브바디(100)의 출력 포트(102)는 서로 독립적으로 형성된 제1 출력 포트(102a)) 및 제2 출력 포트(102b)를 포함하며; 상기 밸브 플레이트(300)의 관통공(310)은 상기 제1 출력 포트(102a)) 및 상기 제2 출력 포트(102b)에 각각 대응하여 원주방향을 따라 이격 형성된 제1 관통공(311) 및 제2 관통공(312)을 포함하여; 1개의 입력 포트(101)로부터 2개의 출력 포트(102a)(102b) 중 어느 하나로 절환하여 냉매를 공급 가능한 것에 특징이 있다.

즉, 본 발명의 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 대한 다른 예에 있어서는 냉방과 난방 시 서로 다른 경로로 냉매를 순환시키기 위하여, 밸브바디(100)에 2개의 출력 포트(102a)(102b)가 형성되고, 밸브 플레이트(300)에 2개의 관통공(311)(312)이 형성되어 있다.

이에 따라, 본 발명의 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 대한 다른 예는 차량용, 특히 전기 차량용 공조기의 히트펌프에 적용하기 위한 것으로, 냉방을 위한 냉매의 정방향 순환 및 난방을 위한 냉매의 역방향 순환 둘 모두에 대하여 냉매가 경유하는 하나의 전자식 밸브로서, 응축기와 증발기 사이에 마련될 수 있을 것이다.

앞서 설명한 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 일예와 동일한 구성 및 작용의 설명은 생략하기로 한다.

우선, 도 11 및 도 12와 같이 상기 밸브바디(100)의 하측에는 좌우 양면에 냉매가 배출되는 제1 출력 포트(102a)) 및 제2 출력 포트(102b)가 서로 대향하여 형성되어 있다.

이와 함께, 상기 밸브바디(100)의 내부에는 상기 입력 포트(101), 상기 제1 출력 포트(102a)), 그리고 상기 제2 출력 포트(102b)를 하나로 연통시키는 유로(110)가 형성되어 있어, 이 유로(110)를 통해 냉매가 상기 입력 포트(101)로부터 상기 제1 출력 포트(102a)) 또는 상기 제2 출력 포트(102b)로 통과할 수 있는 것이다.

이에 따라, 예를 들어, 냉방 시에는 입력 포트(101)로 들어온 냉매가 제1 출력 포트(102a))로 배출될 것이고, 난방 시에는 입력 포트(101)로 들어온 냉매가 제2 출력 포트(102b)로 배출되는 등이 가능할 것이다.

설명의 편의를 위하여 밸브바디(100)의 상측에 입력 포트(101)가 형성되고, 하측에 제1 출력 포트(102a)) 및 제2 출력 포트(102b)가 형성된 것으로 예시하여 이하 설명하지만, 밸브바디(100)의 배치 방향에 따라 각 포트의 위치는 변경될 수 있을 것이며, 이에 국한되는 것이 아님은 자명할 것이다.

그리고, 상기 하부 몸체(130)에는 도 12에 도시한 바와 같이, 상술한 입력 포트(101)와 제1 출력 포트(102a)) 및 제2 출력 포트(102b)가 형성되며, 상기 하부 몸체(130)의 내부 중앙에 도 11과 같이 상술한 메인 몸체(120)가 배치될 수 있는 것이다.

이때, 도 12와 같이 상기 제1 출력 포트(102a))와 상기 제2 출력 포트(102b)는 거의 대등한 높이에 있어서 도면상 좌우에 서로 대향하도록 배치되고, 상기 입력 포트(101)는 이러한 제1 출력 포트(102a)) 및 제2 출력 포트(102b)와는 직각을 이루되 높이 차이를 두고 형성될 수 있을 것이다.

다만, 도 11에는 설명의 편의를 위하여 입력 포트(101)가 제2 출력 포트(102b)와 동일한 방향(도면상 좌측)으로 다만 높이 차이를 두고 형성된 것으로 예시하였지만, 실제로는 도 12와 같이 입력 포트(101)가 제1 출력 포트(102a) 및 제2 출력 포트(102b) 둘 모두에 대하여 각각 직각을 이루는 방향으로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 본 발명에 따른 팽창 밸브에 냉매의 관로를 연결할 때 오조립을 방지하고, 히트펌프에 대한 설계 자유도를 높이는 역할을 하게 될 것이다.

다음으로, 회전 밸브(200)는 상기 입력 포트(101)와 상기 제1 출력 포트(102a) 및 상기 제2 출력 포트(102b) 사이의 상기 유로(110)를 가로 지르도록 상기 유로(110) 내에 배치되어 원주방향으로 회전 가능하게 마련된다.

이때, 상기 회전 밸브(200)에 있어서 팽창 리세스(210)는 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311) 또는 제2 관통공(312)과 중첩되어 팽창 간극을 형성함으로써 냉매를 팽창시키며, 유로구멍(220)은 제1 관통공(311) 또는 제2 관통공(312)과 중첩되어 냉매의 팽창 없이 냉매를 그대로 통과시키는 작용을 하게 된다.

그리고, 상기 밸브 플레이트(300)에는 도 13에 도시한 바와 같이 원주방향을 따라 이격되어 제1 관통공(311) 및 제2 관통공(312)이 형성되며, 바람직하게는 대략 180도의 위상각 차이를 두고 서로 대칭되도록 제1 관통공(311) 및 제2 관통공(312)이 형성된다.

여기에서, 상기 제1 관통공(311)은 도 11과 같이 상기 밸브바디(100)의 하부 몸체(130)에 형성된 제1 출력 포트(102a)에 대응하는 것이며, 상기 제2 관통공(312)은 밸브바디(100)의 하부 몸체(130)에 형성된 제2 출력 포트(102b)에 대응하는 것이다.

그리고, 상기 제1 관통공(311) 및 상기 제2 관통공(312)은 도 13 내지 도 16에 도시한 바와 같이 동일한 형상 및 단면적을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따라, 상기 회전 밸브(200)는 밸브바디(100) 내에 고정된 밸브 플레이트(300)와의 상대 회전 운동에 의해 본 발명에 따른 팽창밸브의 개폐를 제어하여, 냉매의 팽창 여부 제어는 물론 냉매의 유로 절환도 제어할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서는 도 11에 도시한 바와 같이, 밸브바디(100)의 상측에 추가적으로 커버(150)가 마련된다.

상기 커버(150)는 상술한 밸브바디(100)에 있어서 하부 몸체(130)의 상부를 감싸 상측에 조립되는 것으로, 특히 구동부재(500)가 이 커버(150) 상에 마련될 수 있을 것이다.

이러한 커버(150)는 복수의 체결수단(151)에 의해 하부 몸체(130)의 상단을 감싸도록 조립될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브의 다른 예에 있어서는 스텝모터(520)의 회전력이 상기 샤프트(510)에 간접적으로 전달되며, 도 11과 같이 상기 스텝모터(520)의 출력축과 상기 샤프트(510)의 사이에 예를 들어 감속기어(530)가 추가로 배치될 수 있을 것이다.

이와 같이 감속기어(530)가 적용되는 경우, 도 11에 도시한 바와 같이 상기 감속기어(530)는 별도의 회전축을 가지며 외경이 큰 대경부 및 외경이 작은 소경부가 형성된 2단 기어이다.

이러한 감속기어(530)를 회전 가능하게 지지하는 회전축은 커버(150)나 고정 몸체(140) 등의 주변 구성에 마련될 수 있을 것이며, 도 11에는 감속기어(530)의 회전축이 커버(150)에 지지되어 있는 예를 나타내었다.

이때, 상기 감속기어(530)에 있어서 대경부는 상기 스텝모터(520)의 출력축에 고정된 출력축 기어(521)와 치합하게 되며, 상기 감속기어(530)의 소경부는 상기 샤프트(510)에 고정된 샤프트 기어(511)와 치합하게 된다.

이에 따라, 상기 스텝모터(520)의 회전력은 상기 감속기어(530)에서 감속된 후, 샤프트(510)에 전달될 수 있으며, 높은 토크를 발휘하는 것이 가능해진다.

이와 더불어, 상기 샤프트(510)의 중간에는 도 11과 같이 상기 회전 밸브(200)와 상기 밸브 플레이트(300) 상호간의 밀착력을 증대시키기 위한 부시(600)가 마련되는 것이 바람직할 것이다.

상기 부시(600)는 상기 샤프트(510)의 중간에 마련되어 상술한 회전 밸브(200)가 밸브 플레이트(300)를 향하여 아래쪽으로 힘을 가하도록 마련될 수 있을 것이다.

이를 위해, 상기 부시(600)는 상기 샤프트(510)에 별도의 체결수단으로 위치 고정될 수 있을 것이다.

하지만, 이 보다 상기 부시(600)는 도 17과 같이 중앙에 상기 샤프트(510)가 관통하는 보스(610)와, 상기 보스(610)로부터 방사상으로 연장된 다수의 부채꼴 형상 날개(620)로 이루어지며, 상기 밸브바디(100)는 다수의 몸체로 분할 형성되되, 분할된 몸체 중 어느 하나는 상기 부시(600)의 날개(620) 테두리를 하향 지지하는 것이 가장 바람직할 것이다.

즉, 상기 부시(600)의 날개(620) 테두리가 도 11과 같이 상술한 메인 몸체(120) 내주면 안쪽에 위치하도록 하고, 상기 밸브바디(100)에 있어서 고정 몸체(140)에는 상기 부시(600)의 날개(620)를 하향 지지하는 단턱부(141)를 돌출 형성하게 된다.

이에 따라, 상기 고정 몸체(140)를 하부 몸체(130) 상에 올려 놓고, 나사 체결되는 체결링(106)으로 체결함에 따라 상기 고정 몸체(140)는 하향 조립되며, 그 결과, 상기 고정 몸체(140)의 단턱부(141)가 상기 부시(600)의 날개(620) 테두리를 아래쪽으로 지지하게 되는 것이다.

이러한 구성에 따라, 회전 밸브(200)와 밸브 플레이트(300) 상호간의 밀착력을 보다 효과적으로 증대시킬 수 있음으로써, 냉매의 누설을 효과적으로 방지할 수도 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브에 대한 다른 예의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 차량, 보다 바람직하게는 전기 차량의 공조장치가 냉방 시에는 밸브바디(100)에 있어서 입력 포트(101)로 냉매가 유입되며, 제1 출력 포트(102a)를 통해 냉매가 배출될 수 있을 것이다.

그리고, 난방 시에는 밸브바디(100)에 있어서 입력 포트(101)로 유입된 냉매는 제2 출력 포트(102b)를 통해 배출될 수 있을 것이다.

이때, 전기 차량의 공조 제어기는 스텝모터(520)에 적절한 전원 또는 전기적 신호를 보내 상기 스텝모터(520)의 출력축을 소망하는 각도로 회전시키게 되며, 이에 따라, 상기 스텝모터(520)의 출력축은 회전 밸브(200)를 밸브 플레이트(300) 상에서 회전시키게 된다.

이러한 작용을 회전 밸브(200)의 회전 각도에 따라 구분하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 구동부재(500)의 스텝모터(520)에 의해 회전 밸브(200)가 회전하여 도 18에 도시한 바와 같이 회전 밸브(200)가 위치하는 경우에는 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210) 및 유로구멍(220) 둘 모두는 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311) 및 제2 관통공(312) 어느 것과도 중첩되지 않는 폐쇄 상태가 된다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 입력 포트(101)로 공급되는 냉매는 모두 차단되어 제1 출력 포트(102a) 및 제2 출력 포트(102b) 중 어디로도 배출되지 않게 된다.

특히, 상기 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311) 및 제2 관통공(312)은 회전 밸브(200)에 마련된 기밀부재(400)에 의해 보다 확실하게 폐쇄된다.

하지만, 구동부재(500)의 스텝모터(520)에 의해 회전 밸브(200)가 대략 60도 가량 반시계방향으로 더 회전하여 도 19에 도시한 바와 같이 회전 밸브(200)가 위치하는 경우에는 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)만이 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311)과 반경방향 외측에서 미세한 팽창 간극을 형성하면서 중첩된다.

이때, 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312)은 회전 밸브(200)에 의해 폐쇄 상태로 유지된다.

특히, 상기 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312)은 회전 밸브(200)에 마련된 기밀부재(400)에 의해 확실하게 폐쇄되며, 제1 관통공(311)은 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210) 안쪽에 형성된 밸브체(230)의 외주면인 팽창 리세스(210)와의 사이에서 팽창 간극을 형성하게 되는 것이다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 입력 포트(101)로 공급되는 냉매는 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)와 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311) 사이에 형성된 팽창 간극에서 팽창된 후, 제1 출력 포트(102a)로 배출됨으로써 공조기의 냉방이 실시되는 것이다.

이후, 구동부재(500)의 스텝모터(520)에 의해 회전 밸브(200)가 대략 60도 가량 더 회전하여 도 20에 도시한 바와 같이 회전 밸브(200)가 위치하는 경우에는 회전 밸브(200)의 유로구멍(220)이 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311)과 넓은 단면적으로 중첩됨으로써, 냉매의 팽창은 발생치 않고 완전 개방 상태가 되는 것이다.

이때, 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312)은 회전 밸브(200)에 의해 폐쇄 상태로 계속 유지된다.

특히, 상기 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312)은 회전 밸브(200)에 마련된 기밀부재(400)에 의해 보다 확실하게 폐쇄된다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 입력 포트(101)로 공급되는 냉매는 회전 밸브(200)의 유로구멍(220)과 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311)을 팽창 없이 그대로 통과한 후, 제1 출력 포트(102a)로 배출되는 것이다.

그리고, 구동부재(500)의 스텝모터(520)에 의해 회전 밸브(200)가 대략 60도 가량 더 회전하여 도 21에 도시한 바와 같이 회전 밸브(200)가 위치하는 경우에는 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210) 및 유로구멍(220) 둘 모두가 다시 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311) 및 제2 관통공(312) 어느 것과도 중첩되지 않는 폐쇄 상태로 된다.

특히, 상기 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311) 및 제2 관통공(312)은 회전 밸브(200)에 마련된 기밀부재(400)에 의해 보다 확실하게 폐쇄된다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 입력 포트(101)로 공급되는 냉매는 다시 모두 차단되어 제1 출력 포트(102a) 및 제2 출력 포트(102b) 중 어디로도 배출되지 않게 된다.

하지만, 구동부재(500)의 스텝모터(520)에 의해 회전 밸브(200)가 대략 60도 가량 반시계방향으로 더 회전하여 도 22에 도시한 바와 같이 회전 밸브(200)가 위치하는 경우에는 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)만이 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312)와 반경방향 외측에서 미세한 팽창 간극을 형성하면서 중첩된다.

이때, 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311)은 회전 밸브(200)에 의해 계속 폐쇄 상태로 유지된다.

특히, 상기 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311)은 회전 밸브(200)에 마련된 기밀부재(400)에 의해 확실하게 폐쇄되며, 제2 관통공(312)은 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210) 안쪽에 형성된 밸브체(230)의 외주면인 팽창 리세스(210)와의 사이에서 팽창 간극을 형성하게 되는 것이다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 입력 포트(101)로 공급되는 냉매는 회전 밸브(200)의 팽창 리세스(210)와 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312) 사이에 형성된 팽창 간극에서 팽창된 후, 제2 출력 포트(102b)로 배출됨으로써 공조기의 난방이 실시되는 것이다.

이후, 구동부재(500)의 스텝모터(520)에 의해 회전 밸브(200)가 대략 60도 가량 더 회전하여 도 23에 도시한 바와 같이 회전 밸브(200)가 위치하는 경우에는 회전 밸브(200)의 유로구멍(220)이 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312)와 넓은 단면적으로 중첩됨으로써, 냉매의 팽창은 발생치 않고 완전 개방 상태가 되는 것이다.

이때, 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311)은 회전 밸브(200)에 의해 폐쇄 상태로 계속 유지된다.

특히, 상기 밸브 플레이트(300)의 제1 관통공(311)은 회전 밸브(200)에 마련된 기밀부재(400)에 의해 보다 확실하게 폐쇄된다.

이에 따라, 밸브바디(100)의 입력 포트(101)로 공급되는 냉매는 회전 밸브(200)의 유로구멍(220)과 밸브 플레이트(300)의 제2 관통공(312)을 팽창 없이 그대로 통과한 후, 제2 출력 포트(102b)로 배출되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브는, 차량용 공조기의 구성을 단순화 하면서 정밀 제어를 가능하게 하고, 특히 냉매에 대한 기밀성 및 제품에 대한 가공성 및 생산성을 높여 제품의 생산단가를 낮추는 한편 시장 경쟁력을 극대화 시킬 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

특히, 밸브바디(100)에 2개의 출력 포트(102a)(102b)를 형성하고, 밸브 플레이트(300)에 2개의 관통공(311)(312)을 형성함으로써, 히트펌프의 냉방과 난방 시 하나의 팽창밸브를 통해 서로 다른 경로로 냉매를 순환시키는 것도 가능해진다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

100 : 밸브바디 101 : 입력 포트
102 : 출력 포트 102a : 제1 출력 포트
102b : 제2 출력 포트 104 : 씰링
106 : 체결링 110 : 유로
120 : 메인 몸체 130 : 하부 몸체
140 : 고정 몸체 141 : 단턱부
150 : 커버 151 : 체결수단
160 : 메인 씰링 200 : 회전 밸브
201 : 결합공 210 : 팽창 리세스
220 : 유로구멍 230 : 밸브체
300 : 밸브 플레이트 301 : 지지홈
310 : 관통공 311 : 제1 관통공
312 : 제2 관통공 400 : 기밀부재
500 : 구동부재 510 : 샤프트
511 : 샤프트 기어 520 : 스텝모터
521 : 출력축 기어 530 : 감속기어
600 : 부시 610 : 보스
620 : 날개 w : 팽창 리세스의 반경방향 폭
W : 개방공의 반경방향 폭

Claims (5)

1. 블록 형상으로 이루어져, 일측에 냉매가 공급되는 입력 포트와, 타측에 냉매가 배출되는 출력 포트와, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트를 연통시키는 유로가 내부에 형성된 밸브바디와;
   판 형상으로 이루어져, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이의 상기 유로 내에서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 소정의 반경방향 폭으로 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스와, 상기 팽창 리세스의 말단에 연통되되 상기 팽창 리세스의 반경방향 폭 보다 넓은 반경방향 폭을 갖는 유로구멍이 형성되는 회전 밸브와;
   판 형상으로 이루어져, 상기 회전 밸브에 접촉하도록 적층 배치되되 상기 밸브바디의 유로 내에 회전 불가하게 고정되며, 원주방향을 따라 관통공이 형성되는 밸브 플레이트와;
   합성수지 또는 탄성 기밀재질로 이루어져 상기 밸브 플레이트를 향하여 상기 회전 밸브의 적어도 일면에 일체로 회전 가능하게 마련되어, 상기 밸브 플레이트의 관통공과 상기 회전 밸브의 상호간에 기밀성을 확보하는 기밀부재와;
   상기 회전 밸브에 회전력을 전달하는 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 팽창 리세스는 상기 관통공의 반경방향 외측에서 원주방향을 따라 중첩되어 팽창 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브.
3. 제2항에 있어서, 상기 밸브바디의 출력 포트는 서로 독립적으로 형성된 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하며;
   상기 밸브 플레이트의 관통공은 상기 제1 출력 포트 및 상기 제2 출력 포트에 각각 대응하여 원주방향을 따라 이격 형성된 제1 관통공 및 제2 관통공을 포함하여;
   1개의 입력 포트로부터 2개의 출력 포트 중 어느 하나로 절환하여 냉매를 공급 가능한 것을 특징으로 하는 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브.
4. 제3항에 있어서, 상기 기밀부재와 상기 회전 밸브에는 상호간의 접촉부위에 서로 맞물려 결합하는 다각형상 또는 원호형상이 형성되어, 상기 회전 밸브의 회전 시 상기 기밀부재가 일체로 회전하도록 하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브.
5. 제4항에 있어서, 상기 구동부재는, 상기 회전 밸브의 회전 중심에 연결되어 일체로 회전하는 샤프트와, 전원 제어에 따라 회전각도 제어가 가능하며 상기 샤프트에 회전력을 전달하는 스텝모터를 포함하며;
   상기 밸브 플레이트는 중앙에 상기 샤프트의 하단을 회전 가능하게 지지하는 지지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브.

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