KR20230041369A - 전자식 팽창밸브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2개의 입력 포트와 2개의 출력 포트를 통하여 냉매를 공급하는 다수의 유동 경로를 구현하고, 유로 상에 팽창 간극을 형성하여 냉매를 선택적으로 팽창시키면서 팽창량을 조절할 수 있는 전자식 팽창밸브에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전자식 팽창밸브는 블록 형상으로 이루어져서, 냉매가 공급되는 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트와, 냉매가 배출되는 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트와, 상기 제 1 입력 포트, 제 2 입력 포트, 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트를 연통시키는 유로가 내부에 형성되는 밸브바디와; 원통 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 측면에는 냉매가 통과되는 유로홀이 형성되어 회전 정도에 따라 상기 유로홀이 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되는 유로선택 밸브와; 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 회전 정도에 따라 상기 유로선택 밸브의 내부에 형성되는 유로와 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되면서 개도량이 조절되는 유량조절 밸브와; 상기 유로선택 밸브 및 유량조절 밸브에 회전력을 전달하는 구동부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전자식 팽창밸브는 블록 형상으로 이루어져서, 냉매가 공급되는 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트와, 냉매가 배출되는 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트와, 상기 제 1 입력 포트, 제 2 입력 포트, 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트를 연통시키는 유로가 내부에 형성되는 밸브바디와; 원통 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 측면에는 냉매가 통과되는 유로홀이 형성되어 회전 정도에 따라 상기 유로홀이 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되는 유로선택 밸브와; 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 회전 정도에 따라 상기 유로선택 밸브의 내부에 형성되는 유로와 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되면서 개도량이 조절되는 유량조절 밸브와; 상기 유로선택 밸브 및 유량조절 밸브에 회전력을 전달하는 구동부재를 포함한다.
Description
본 발명은 전자식 팽창밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2개의 입력 포트와 2개의 출력 포트를 통하여 냉매를 공급하는 다수의 유동 경로를 구현하고, 유로 상에 팽창 간극을 형성하여 냉매를 선택적으로 팽창시키면서 팽창량을 조절할 수 있는 전자식 팽창밸브에 관한 것이다.
일반적으로 냉동 사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 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 조절하여 공급하는 역할을 하게 된다.
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.
하지만, 일반적인 3방향 팽창밸브는 단순히 한 개의 입력 포트로부터 두 개의 출력 포트 중 어느 하나를 연통시키는 것에 초점이 맞춰져 있을 뿐, 냉매의 팽창 여부를 조절하는 기능은 없었다.
이에, 등록특허공보 제 10-2194459호(특허문헌 1)에서는 한 개의 입력 포트로부터 두 개의 출력 포트 중 선택되는 어느 하나와 연통되는 유로를 형성하면서 팽창 간극을 선택적으로 형성할 수 있는 밸브를 사용하여 냉매의 유동 방향과 팽창 여부를 조절하는 기술이 개시되었다.
하지만, 특허문헌 1은 입력 포트가 하나로 구성되어 있어 회로구성의 자유도에 한계가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 2개의 입력 포트와 2개의 출력 포트를 통하여 냉매를 공급하는 다수의 유동 경로를 구현하고, 유로 상에 팽창 간극을 형성하여 냉매를 선택적으로 팽창시키면서 팽창량을 조절할 수 있도록 하여 회로구성의 자유도를 향상시킬 수 있는 전자식 팽창밸브를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전자식 팽창밸브는 블록 형상으로 이루어져서, 냉매가 공급되는 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트와, 냉매가 배출되는 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트와, 상기 제 1 입력 포트, 제 2 입력 포트, 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트를 연통시키는 유로가 내부에 형성되는 밸브바디와; 원통 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 측면에는 냉매가 통과되는 유로홀이 형성되어 회전 정도에 따라 상기 유로홀이 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되는 유로선택 밸브와; 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 회전 정도에 따라 상기 유로선택 밸브의 내부에 형성되는 유로와 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되면서 개도량이 조절되는 유량조절 밸브와; 상기 유로선택 밸브 및 유량조절 밸브에 회전력을 전달하는 구동부재를 포함한다.
상기 밸브바디에는 상기 유로와 상기 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트를 연통시키는 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀이 형성되고, 상기 유로와 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트를 연통시키는 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀이 형성되며, 상기 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀은 상기 유로의 측부영역에서 원주방향을 따라 이격되어 측부방향으로 향하도록 형성되고, 상기 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀은 상기 유로의 하부영역에서 원주방향을 따라 이격되어 하부방향으로 향하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 입력홀과 제 2 입력홀은 서로 대향되는 위치에 형성되고, 상기 제 1 출력홀과 제 2 출력홀은 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유로선택 밸브는 상하방향으로 관통되는 원통 형상으로 이루어지고, 상기 유로홀은 측부방향으로 형성되어 상기 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀에 선택적으로 연통되는 것을 특징으로 한다.
상기 유로선택 밸브의 유로홀은 원주방향으로 긴 슬릿형태로 형성되고, 상기 유로홀의 원주방향 길이는 상기 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀 중 원주방향 길이가 상대적으로 짧은 입력홀의 원주방향 길이보다 길고, 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀 중 원주방향 길이가 상대적으로 짧은 입력홀의 원주방향 길이와 상기 제 1 입력홀과 제 2 입력홀 사이의 원주방향 간격의 합보다 짧은 것을 특징으로 한다.
상기 밸브바디의 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀은 상기 유로선택 밸브의 하부방향으로 연통되는 것을 특징으로 한다.
상기 유량조절 밸브는, 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 중심이 잘려나간 부채꼴 형상으로 개방공이 형성되고, 상기 개방공의 말단에 연통되되 소정의 반경방향 폭으로 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스가 형성되는 회전 플레이트와; 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 상기 회전 플레이트의 하면에 접촉되도록 적층 배치되되, 상기 밸브바디의 유로 내에 회전 불가하게 고정되고, 원주방향을 따라 이격되어 중심이 잘려나간 부채꼴 형상의 제 1 통공 및 제 2 통공이 형성되는 고정 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 팽창 리세스는 상기 제 1 통공 및 제 2 통공 중 선택되는 하나 이상의 통공과 반경방향 외측에서 원주방향을 따라 중첩되어 팽창 간극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동부재는 구동력을 제공하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 작동에 의해 회전되는 샤프트와; 상기 샤프트에 고정되어 일체로 회전되는 썬기어와; 상기 썬기어에 치합되어 회전되는 다수의 유성기어를 포함하고, 상기 유로선택 밸브는 상단의 내면에 상기 유성기어에 치합되는 링기어가 형성되어 상기 샤프트의 회전에 연동되어 회전되며, 상기 유량조절 밸브는 상기 샤프트의 단부에 직접 연결되어 상기 샤프트의 회전과 일체로 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기 유로선택 밸브의 회전수는 상기 썬기어, 유성기어 및 링기어 사이의 기어비에 따라 결정되고, 상기 유량조절 밸브는 상기 샤프트의 회전수에 동기화되는 것을 특징으로 한다.
상기 유로선택 밸브의 상단에는 상기 유로선택 밸브의 회전 각도를 제어하는 기준점이 되는 기준돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동부재는 상기 썬기어와 유량조절 밸브 사이에 상기 샤프트를 둘러싸는 탄성체가 배치되어 상기 탄성체에 의해 상기 유량조절 밸브를 상기 밸브바디에 밀착시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 팽창밸브에 유량을 제어할 수 있는 기능을 더하여 냉매 사이클의 효율성 향상시킬 수 있다.
둘째, 유로를 선택할 수 있는 기능을 하는 밸브와 냉매의 팽창 유무를 결정하거나 팽창량을 조절할 수 있는 밸브를 하나로 통합함으로써, 팽창밸브의 제작 원가를 절감시킬 수 있다.
셋째, 유로를 선택할 수 있는 기능을 하는 밸브와 냉매의 팽창 유무를 결정하거나 팽창량을 조절할 수 있는 밸브를 하나로 통합하여 팽창밸브의 사이즈를 축소시킴으로써, 팽창밸브를 차량에 장착할 때 차량내 레이아웃의 자유도를 증가시킬 수 있다.
넷째, 유성기어를 활용하여 하나의 액츄에이터로 두 종류의 밸브를 작동시킴으로써 2개의 액츄에이터를 사용한 유사 통합밸브 대비 원가를 절감시킬 수 있다.
다섯째, 두 종류의 밸브를 활용하여 2개의 입력 포트와 2개의 출력 포트를 통하여 냉매를 공급하는 다수의 유동 경로를 구현하여 냉매의 경로 구현에 대한 자유도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브를 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 요부를 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로선택 밸브와 구동부재의 연결관계를 보여주는 도면이고,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브와 밸브바디에 형성되는 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀과의 연결관계를 보여주는 도면이며,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브의 회전 플레이트를 보여주는 도면이고,
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브의 고정 플레이트를 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부재의 구성 및 유량조절 밸브의 연결관계를 보여주는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 작동시 냉매의 유동 경로 및 유량을 보여주는 그래프이며,
도 7a 내지 도 7j는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 작동시 각 단계별로 유로선택 밸브 및 유량조절 밸브의 작동상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 요부를 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로선택 밸브와 구동부재의 연결관계를 보여주는 도면이고,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브와 밸브바디에 형성되는 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀과의 연결관계를 보여주는 도면이며,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브의 회전 플레이트를 보여주는 도면이고,
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브의 고정 플레이트를 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부재의 구성 및 유량조절 밸브의 연결관계를 보여주는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 작동시 냉매의 유동 경로 및 유량을 보여주는 그래프이며,
도 7a 내지 도 7j는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 작동시 각 단계별로 유로선택 밸브 및 유량조절 밸브의 작동상태를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브를 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 요부를 보여주는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유로선택 밸브와 구동부재의 연결관계를 보여주는 도면이고, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브와 밸브바디에 형성되는 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀과의 연결관계를 보여주는 도면이며, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브의 회전 플레이트를 보여주는 도면이고, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절 밸브의 고정 플레이트를 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부재의 구성 및 유량조절 밸브의 연결관계를 보여주는 도면이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 차량용, 특히 전기 차량용 공조기의 히트펌프에 적용하기 위한 것으로, 냉방을 위한 냉매의 정방향 순환 및 난방을 위한 냉매의 역방향 순환 시 모두 냉매가 경유하는 하나의 전자식 밸브이고, 응축기와 증발기 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 크게 다수의 입력 포트(110, 120)와 출력 포트(130, 140)가 형성되고 내부에 유로(101)가 형성되는 밸브바디(100)와; 밸브바디(100)의 내부에 배치되어 다수의 입력 포트(110, 120)를 통하여 유입되는 냉매의 경로를 선택하는 유로선택 밸브(200)와; 밸브바디(100)의 내부에 배치되어 유로선택 밸브(200)를 통과한 냉매를 다수의 출력 포트(130, 140) 중 선택되는 출력 포트로 배출시키되, 냉매의 팽창 여부 및 팽창량을 조절하는 유량조절 밸브(300)와; 유로선택 밸브(200) 및 유량조절 밸브(300)를 동시에 작동시키는 구동부재(400)를 포함하여 이루어진다.
밸브바디(100)는 전자식 팽창밸브의 기본 골격을 구성하는 요소로서, 블록 형상, 바람직하게는 육면체의 블록 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론 밸브바디(100)의 외형은 특정 형상으로 제한되는 것이 아니라 전자식 팽창밸브가 배치되는 차량의 레이아웃에 맞춰 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어 육면체인 사각기둥을 포함하여, 다각기둥이나 원기둥 형상으로 구현될 수 있을 것이다.
이러한 밸브바디(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부가 중공된 블록 형상으로 구성되어 상대적으로 상측의 측면에는 냉매가 공급되는 제 1 입력 포트(110)와 제 2 입력 포트(120)가 형성된다. 이때 제 1 입력 포트(110)와 제 2 입력 포트(120)는 서로 대향되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 제 1 입력 포트(110)와 제 2 입력 포트(120)는 밸브바디(100)의 내부에 형성된 유로(101)와 각각 연통되는데, 이를 위하여 밸브바디(100)에는 유로(101)와 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120)를 각각 연통시키는 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121)이 형성된다. 그래서 제 1 입력 포트(110)는 제 1 입력홀(111)을 통하여 유로(101)로 연통되고, 제 2 입력 포트(120)는 제 2 입력홀(121)을 통하여 유로(101)로 연통된다.
이때 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121)은 유로(101)의 측부영역에서 원주방향을 따라 이격되어 측부방향으로 향하도록 형성되고, 바람직하게는 제 1 입력홀(111)과 제 2 입력홀(121)은 서로 대향되는 위치에 형성되는 것이 좋다. 그래서, 제 1 입력홀(111)과 제 2 입력홀(121)은 원주방향을 기준으로 180도의 위상각 차이를 두고 배치된다. 이에 따라 제 1 입력 포트(110)와 제 1 입력홀(111)은 일직선상으로 연통되어 유로(101)에 연결된다. 그리고, 제 2 입력 포트(120)와 제 2 입력홀(121)도 일직선상으로 연통되어 유로(101)에 연결된다. 그래서 제 1 입력 포트(110), 제 1 입력홀(111), 제 2 입력 포트(120) 및 제 2 입력홀(121)은 모두 일직선상에 형성된다.
또한, 제 1 입력홀(111)과 제 2 입력홀(121)은 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 밸브바디(100)에는 상대적으로 합측의 측면에는 냉매가 배출되는 제 1 출력 포트(130)와 제 2 출력 포트(140)가 형성된다.
특히, 제 1 출력 포트(130)와 제 2 출력 포트(140)는 밸브바디(100)의 내부에 형성된 유로(101)와 각각 연통되는데, 이를 위하여 밸브바디(100)에는 유로(101)와 제 1 출력 포트(130) 및 제 2 출력 포트(140)를 각각 연통시키는 제 1 출력홀(131) 및 제 2 출력홀(141)이 형성된다. 그래서 제 1 출력 포트(130)는 제 1 출력홀(131)을 통하여 유로(101)로 연통되고, 제 2 출력 포트(140)는 제 2 출력홀(141)을 통하여 유로(101)로 연통된다.
이때 제 1 출력홀(131) 및 제 2 출력홀(141)은 유로(101)의 하부영역에서 원주방향을 따라 이격되어 하부방향을 향하도록 형성되고, 바람직하게는 제 1 입력홀(111)과 제 2 입력홀(121)은 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되는 것이 좋다. 그래서, 제 1 출력홀(131)과 제 2 출력홀(141)은 원주방향을 기준으로 180도의 위상각 차이를 두고 배치된다. 이에 따라 제 1 출력 포트(130)는 제 1 출력홀(131)에 연통되기 위하여 제 1 출력홀(131)과 연통되도록 하부방향을 향하여 형성된 다음 절곡되어 밸브바디(100)의 측면으로 연장된다. 그리고, 제 2 출력 포트(140)도 제 2 출력홀(141)에 연통되기 위하여 제 2 출력홀(141)과 연통되도록 하부방향으로 향하여 형성된 다음 절곡되어 밸브바디(100)의 측면으로 연장된다.
이때 제 1 출력 포트(130)와 제 2 출력 포트(140)가 밸브바디(100)의 측면으로 연장되는 위치는 차량의 레이아웃에 따라 다양하게 변경되어 구현될 수 있을 것이다. 본 실시예에서는 제 1 출력 포트(130)와 제 2 출력 포트(140)가 밸브바디(100)의 측면으로 연장되는 위치는 원주방향을 기준으로 90도의 위상각 차이를 두고 형성되었다.
한편, 밸브바디(100)는 하나의 몸체로 이루어질 수 있지만, 성형성이나 조립성 등을 고려하여 도 1과 같이 다수의 몸체로 분할하여 제작될 수 있을 것이다.
그리고, 유로선택 밸브(200)는 밸브바디(100)의 유로(101) 상에 배치되어 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120)를 선택적으로 유로(101)와 연통시키는 요소이다.
부연하자면, 유로선택 밸브(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 원통 형상으로 이루어져서, 유로(101) 내에서 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120) 측, 바람직하게는 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120)가 형성되는 위치와 대응되는 높이의 위치에 배치된다. 이때 유로선택 밸브(200)는 유로(101) 내에서 원주방향으로 회전 가능하게 마련된다.
그리고, 유로선택 밸브(200)의 측면에는 냉매가 통과되는 유로홀(210)이 형성된다. 그래서, 유로선택 밸브(200)가 원주방향으로 회전되는 회전 정도, 즉 회전 각도에 따라 유로홀(210)이 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120) 중 어느 하나에 선택적으로 연통되면서 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120)를 선택적으로 유로(101)에 연통되도록 한다.
그리고, 유로홀(210)은 유로선택 밸브(200)의 측면에서 원주방향으로 긴 슬릿형태로 형성된다. 이때, 유로홀(210)의 원주방향 길이는 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121) 중 원주방향 길이가 상대적으로 짧은 입력홀의 원주방향 길이보다 길고, 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121) 중 원주방향 길이가 상대적으로 짧은 입력홀의 원주방향 길이와 상기 제 1 입력홀(111)과 제 2 입력홀(121) 사이의 원주방향 간격의 합보다 짧은 것이 바람직하다. 그래서, 유로선택 밸브(200)의 회전시 유로홀(210)을 통하여 제 1 입력홀(111)과 제 2 입력홀(121)이 동시에 연통되는 구간이 발생하지 않도록 할 수 있다.
그리고, 유량조절 밸브(200)는 밸브바디(100)의 유로(101) 상에서 유로선택 밸브(200)와 제 1 출력홀(131) 및 제 2 출력홀(141) 사이에 배치되어 유로선택 밸브(200)를 통하여 유입된 냉매를 제 1 출력 포트(130) 및 제 2 출력 포트(140)와 선택적으로 연통시키면서 유동되는 냉매의 유량을 조절하여 냉매의 팽창 여부를 조절하는 요소이다.
부연하자면, 유량조절 밸브(200)는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 유로 내에서 제 1 출력 포트(130) 및 제 2 출력 포트(140) 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련된다. 그리고, 회전 정도에 따라 유로선택 밸브(200)의 내부에 형성되는 유로와 제 1 출력 포트(130) 및 제 2 출력 포트(140) 중 어느 하나에 선택적으로 연통되면서 개도량이 조절된다.
예를 들어 유량조절 밸브(200)는 냉매의 유동 경로, 유량 조절, 팽창 여부 및 팽창량을 조절하기 위하여 회전 동작되도록 배치되는 회전 플레이트(310)와, 고정되어 배치되는 고정 플레이트(320)의 조합으로 이루어진다.
회전 플레이트(310)는 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 중심이 잘려나간 부채꼴 형상으로 개방공(311)이 형성되고, 개방공(311)의 말단에 연통되되 소정의 반경방향 폭으로 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스(312)가 형성된다. 그래서 회전 플레이트(310)에는 개방공(311)과 팽창 리세스(312)가 원주방향을 따라 시계방향을 따라 순차적으로 형성된다.
그리고, 고정 플레이트(320)는 회전 플레이트(310)와 마찬가지로 원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 회전 플레이트(310)의 하면에 접촉되도록 적층 배치된다. 이때 고정 플레이트(320)는 밸브바디(100)의 유로(101) 내에 회전 불가하게 고정된다. 또한, 고정 플레이트(320)는 원주방향을 따라 이격되어 중심이 잘려나간 부채꼴 형상의 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)이 형성된다.
그래서, 회전 플레이트(310)에 형성되는 개방공(311)은 고정 플레이트(320)에 형성되는 제 1 통공(321) 또는 제 2 통공(322)과 중첩되어 냉매가 팽창없이 그대로 통과되도록 한다. 따라서, 개방공(311)은 고정 플레이트(320)에 형성되는 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)과 대응되는 형상 및 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 고정 플레이트(320)에 형성되는 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)은 밸브바디(100)에 형성되는 제 1 출력홀(131) 및 제 2 출력홀(141)과 각각 연통된다. 그래서, 제 1 통공(321)은 제 1 출력홀(131)과 연통되고, 제 2 통공(322)은 제 2 출력홀(141)과 연통된다.
이때, 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)은 반경 방향을 기준으로 서로 동일한 길이로 형성될 수 있고, 필요에 따라 서로 다른 길이로 형성될 수 있다.
그래서, 회전 플레이트(310)의 팽창 리세스(312)가 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322) 중 선택되는 하나 이상의 통공과 반경방향 외측에서 원주방향을 따라 중첩되어 팽창 간극(S)을 형성한다. 이렇게 팽창 리세스(312)와 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322) 중 선택되는 하나 이상의 통공이 중첩되면서 팽창 간극(S)을 형성함에 따라 냉매가 팽창 간극(S)을 통과하면서 팽창되도록 한다.
예를 들어, 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)은 회전 플레이트(310)가 회전됨에 따라 회전 플레이트(310)에 형성되는 팽창 리세스(312)와 중첩되면서 팽창 간극(S)을 형성하게 된다.
이때, 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)에 모두 팽창 간극(S)을 형성하기 위해서는 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)을 반경 방향을 기준으로 서로 동일한 길이로 형성하되, 팽창 리세스(312)와 중첩되는 영역이 반경방향 외측에서 발생하도록 함에 따라 팽창 리세스(312)를 통하여 팽창 간극(S)이 형성되도록 할 수 있다.
그리고, 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322) 중 선택되는 통공, 예를 들어 제 1 통공(321)에만 팽창 간극(S)을 형성하기 위해서는 제 2 통공(322)은 팽창 리세스(312)와 중첩되는 영역이 없도록 반경 방향 길이를 짧게 하고, 제 1 통공(321)은 팽창 리세스(312)와 중첩되어 영역이 발생하도록 반경 방향 길이를 제 2 통공(322)보다 다소 길게 형성할 수 있다. 물론, 제 2 통공(322)에만 팽창 간극을 형성하기 위하여 제 2 통공(322)의 반경 방향길이를 제 1 통공(321)의 반경 방향길보다 다소 길게 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 제 1 통공(321)에만 팽창 간극(S)이 형성되도록 설정하였다. 그래서, 회전 플레이트(310)의 회전 정도에 따라 제 1 출력 포트(130)로 배출되는 냉매는 팽창시키거나 팽창없이 그대로 배출되고, 제 2 출력 포트(140)로 배출되는 냉매는 팽창없이 그대로 배출되도록 설정하였다. 특히 회전 플레이트(310)의 회전 정도를 정밀하게 제어하여 제 1 출력 포트(130)로 배출되는 냉매의 유동량을 조절함에 따라 냉매의 팽창량을 조절할 수 있다.
한편, 회전 플레이트(310)의 하면은 탄성 소재로 형성되는 기밀층(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 회전 플레이트(310)의 하면에 형성되는 기밀층에 의해 회전 플레이트(310)의 하면과 고정 플레이트(320)의 상면이 서로 밀착되면서 기밀이 유지되도록 한다.
그리고, 구동부재(400)는 유로선택 밸브(200)와 유량조절 밸브(200)의 회전 플레이트(310)를 동시에 회전력을 전달하여 회전시키는 수단으로서, 하나의 액츄에이터(410)를 작동시켜 유로선택 밸브(200)와 유량조절 밸브(200)의 회전 플레이트(310)를 동시에 회전시킨다.
이를 위하여 구동부재(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 구동력을 제공하는 액츄에이터(410)와, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 회전되는 샤프트(430)와; 샤프트(430)에 고정되어 일체로 회전되는 썬기어(440)와; 썬기어(440)에 치합되어 회전되는 다수의 유성기어(450)를 포함한다.
그리고, 액츄에이터(410)와 샤프트(430) 사이에는 다수의 감속기어(420)를 배치하여 액츄에이터(410)의 작동에 의해 회전되는 샤프트(430)의 회전수를 제어한다.
한편, 유로선택 밸브(200)에는 샤프트(430)의 회전에 의해 연동하여 유로선택 밸브(200)가 회전될 수 있도록 유성기어(450)에 치합되는 링기어(220)가 형성된다. 예를 들어 링기어(220)는 유로선택 밸브(200)의 상단 내면에 형성되어 다수의 링기어(220)와 치합된다. 그래서 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 회전되면 썬기어(440)가 회전되면서 유성기어(450)와 링기어(220)를 매개로 유로선택 밸브(200)가 회전된다.
이때 유로선택 밸브(200)의 회전수는 썬기어(440), 유성기어(450) 및 링기어(220) 사이의 기어비에 따라 결정된다.
그리고, 샤프트(430)의 단부에는 유량조절 밸브(200)의 회전 플레이트(310)가 직접 연결된다. 그래서, 샤프트(430)의 회전과 일체로 회전 플레이트(310)가 회전된다.
이렇게 하나의 액츄에이터(410)에 의해 회전되는 샤프트(430)에 유로선택 밸브(200) 및 회전 플레이트(310)가 연동하여 회전되고, 유로선택 밸브(200) 및 회전 플레이트(310)의 회전수는 썬기어(440), 유성기어(450) 및 링기어(220) 사이의 기어비에 따라 설정된다.
또한, 밸브바디(100)에 형성되는 제 1 입력홀(111), 제 2 입력홀(121), 제 1 출력홀(131) 및 제 2 출력홀(141)과, 유로선택 밸브(200)에 형성되는 유로홀(210)의 위치와, 회전 플레이트(310)에 형성되는 개방공(311) 및 팽창 리세스(312)의 위치와, 고정 플레이트(320)에 형성되는 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322)의 위치를 적절히 배치하고, 썬기어(440), 유성기어(450) 및 링기어(220) 사이의 기어비를 적절히 설정함에 따라 제 1 입력 포트(110), 제 2 입력 포트(120), 제 1 출력 포트(130) 및 제 2 출력 포트(140)를 통하여 유동되는 냉매의 유동 방향 및 유동량을 원하는 패턴으로 설정할 수 있고, 다양한 패턴을 구현할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 유로선택 밸브(200)의 상단에는 유로선택 밸브(200)의 회전 각도를 제어하는 기준점이 되는 기준돌기(230)를 형성할 수 있다. 그래서 유로선택 밸브(200)의 회전 각도를 감지할 수 있는 별도의 회전각도 센서를 추가하지 않더라도 유로선택 밸브(200)에 형성되는 기준돌기(230)의 위치를 파악하여 유로선택 밸브(200)의 회전 정도를 확인할 수 있다.
또한, 구동부재(400)에는 도 5에 도시된 바와 같이 썬기어(440)와 유량조절 밸브(200) 사이에 샤프트(430)를 둘러싸는 탄성체(460)가 배치하여 탄성체(460)에 의해 유량조절 밸브(200)를 밸브바디(100)에 밀착시킬 수 있다. 이때 탄성체(460)는 원뿔 형상의 코일 스프링으로 구현하여 유량조절 밸브(200)를 하부방향으로 밀어내는 힘이 작용하도록 한다. 그래서 유량조절 밸브(200)를 구성하는 회전 플레이트(310)와 고정 플레이트(320)가 밀착되어 기밀이 유지되도록 하면서 고정 플레이트(320)가 밸브바디(100)에 밀착되도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 각 단계별 작동상태를 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 작동시 냉매의 유동 경로 및 유량을 보여주는 그래프이고, 도 7a 내지 도 7j는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브의 작동시 각 단계별로 유로선택 밸브 및 유량조절 밸브의 작동상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 1회전 되는 동안 제 1 입력 포트(110), 제 2 입력 포트(120), 제 1 출력 포트(130) 및 제 2 출력 포트(140)를 통하여 유동되는 냉매의 유동량을 보여주는 그래프이다.
이때 제 1 입력 포트(110)와 제 2 입력 포트(120)를 통하여 유입되는 냉매의 양은 동일하게 설정하였고, 제 1 출력 포트(130)로 배출되는 냉매는 팽창시키거나 팽창없이 그대로 배출되고, 제 2 출력 포트(140)로 배출되는 냉매는 팽창없이 그대로 배출되도록 설정하였다. 이를 위하여 고정 플레이트(320)에 형성되는 제 1 통공(321)에만 회전 플레이트(310)의 팽창 리세스(312)와 중첩되는 팽창 간극(S)이 형성되도록 설정하였다.
먼저, 도 6의 ①구간은 도 7a에 도시된 바와 같이 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 밸브바디(100)에 형성된 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121)과 중첩되지 않은 상태, 즉 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121)이 폐쇄된 상태이다. 이에 따라 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120) 중 어느 입력 포트로도 냉매가 유입되지 않는 구간이다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ②구간에 도달된다. 도 6의 ②구간은 도 7b에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 1 입력홀(111)과 중첩되면서 연통된다. 이때 제 2 입력홀(121)은 폐쇄된 상태가 유지된다. 이에 따라 제 1 입력 포트(110)를 통하여 냉매가 유입되어 제 1 입력홀(111)을 통하여 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된다.
이때, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 2 통공(322)과 중첩되면서 제 2 출력 포트(140)가 유로(101)와 연통된다. 이에 따라 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된 냉매는 회전 플레이트(310)의 개방공(311)과 고정 플레이트(320)의 제 2 통공(322)을 통과한 다음 제 2 출력홀(141)을 통하여 제 2 출력 포트(140)로 배출된다. 이때 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 2 통공(322)과 중첩되기 때문에 냉매는 팽창없이 그대로 제 2 출력 포트(140)로 배출된다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ③구간에 도달된다. 도 6의 ③구간은 도 7c에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 1 입력홀(111)과 중첩된 상태가 유지되면서 연통된다. 이때 제 2 입력홀(121)은 계속 폐쇄된 상태가 유지된다.
하지만, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322) 중 어느 통공과도 중첩되지 않은 상태가 됨에 따라 제 1 출력 포트(130)와 제 2 출력 포트(140) 모두 폐쇄된 상태가 된다. 이에 따라 제 1 출력 포트(130) 및 제 2 출력 포트(140) 중 어느 출력 포트로도 냉매가 유동되지 않는 구간이다.
이에 따라 제 1 입력 포트(110)를 통하여 냉매가 유입되어 제 1 입력홀(111)을 통하여 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입되지만, 제 1 출력 포트(130)와 제 2 출력 포트(140) 모두 폐쇄된 상태이기 때문에 냉매가 유동되지 않는다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ④구간에 도달된다. 도 6의 ④구간은 도 7d에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 1 입력홀(111)과 중첩된 상태가 유지되면서 연통된다. 이때 제 2 입력홀(121)은 계속 폐쇄된 상태가 유지된다.
하지만, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 팽창 리세스(312)가 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 미세하게 중첩되면서 팽창 간극(S)을 형성한다. 이에 따라 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된 냉매는 회전 플레이트(310)의 팽창 리세스(312)와 고정 플레이트(320)의 제 1 통공(321)에 의해 형성되는 팽창 간극(S)을 통과한 다음 제 1 출력홀(131)을 통하여 제 1 출력 포트(130)로 배출된다. 이때 회전 플레이트(310)에 형성된 팽창 리세스(312)가 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 미세하게 중첩되는 팽창 간극(S)을 형성함에 따라 냉매가 팽창 간극(S)을 통과하면서 팽창되고, 팽창된 냉매는 제 1 출력 포트(130)로 배출된다.
도 6의 ④구간에서는 샤프트(430)의 회전 각도을 조정함에 따라 팽창 리세스(312)와 제 1 통공(321)이 중첩되는 단면적 및 개방공(311)과 제 1 통공(321)이 중첩되는 단면적을 조정하여 냉매의 팽창량 및 냉매의 유량을 조절할 수 있다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ⑤구간에 도달된다. 도 6의 ⑤구간은 도 7e에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 1 입력홀(111)과 중첩된 상태가 유지되면서 연통된다. 이때 제 2 입력홀(121)은 계속 폐쇄된 상태가 유지된다. 이에 따라 제 1 입력 포트(110)를 통하여 냉매가 유입되어 제 1 입력홀(111)을 통하여 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된다.
이때, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 중첩되면서 제 1 출력 포트(130)가 유로(101)와 연통된다. 이에 따라 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된 냉매는 회전 플레이트(310)의 개방공(311)과 고정 플레이트(320)의 제 1 통공(321)을 통과한 다음 제 1 출력홀(131)을 통하여 제 1 출력 포트(130)로 배출된다. 이때 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 중첩되기 때문에 냉매는 팽창없이 그대로 제 1 출력 포트(130)로 배출된다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ⑥구간에 도달된다. 도 6의 ⑥구간은 도 7f에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로홀(210)이 밸브바디(100)에 형성된 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121)와 중첩되지 않은 상태, 즉 제 1 입력홀(111) 및 제 2 입력홀(121)이 폐쇄된 상태가 된다. 이에 따라 제 1 입력 포트(110) 및 제 2 입력 포트(120) 중 어느 입력 포트로도 냉매가 유입되지 않는 구간이다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ⑦구간에 도달된다. 도 6의 ⑦구간은 도 7g에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 2 입력홀(121)과 중첩되면서 연통된다. 이때 제 1 입력홀(111)은 폐쇄된 상태가 유지된다. 이에 따라 제 2 입력 포트(120)를 통하여 냉매가 유입되어 제 2 유로홀(121)을 통하여 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된다.
이때, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 2 통공(322)과 중첩되면서 제 2 출력 포트(140)가 유로(101)와 연통된다. 이에 따라 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된 냉매는 회전 플레이트(310)의 개방공(311)과 고정 플레이트(320)의 제 2 통공(322)을 통과한 다음 제 2 출력홀(141)을 통하여 제 2 출력 포트(140)로 배출된다. 이때 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 2 통공(322)과 중첩되기 때문에 냉매는 팽창없이 그대로 제 2 출력 포트(140)로 배출된다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 2 입력홀(121)과 중첩된 상태가 유지되면서 연통되지만, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321) 및 제 2 통공(322) 중 어느 통공과도 중첩되지 않은 상태가 됨에 따라 냉매가 유동되지 않는 구간을 지나게 된다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ⑧구간에 도달된다. 도 6의 ⑧구간은 도 7h에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 2 입력홀(121)과 중첩된 상태가 유지되면서 연통된다. 이때 제 1 입력홀(111)은 계속 폐쇄된 상태가 유지된다.
하지만, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 팽창 리세스(312)가 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 미세하게 중첩되면서 팽창 간극(S)을 형성한다. 이에 따라 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된 냉매는 회전 플레이트(310)의 팽창 리세스(312)와 고정 플레이트(320)의 제 1 통공에 의해 형성되는 팽창 간극(S)을 통과한 다음 제 1 출력홀(131)을 통하여 제 1 출력 포트(130)로 배출된다. 이때 회전 플레이트(310)에 형성된 팽창 리세스(312)가 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 미세하게 중첩되는 팽창 간극(S)을 형성함에 따라 냉매가 팽창 간극(S)을 통과하면서 팽창되고, 팽창된 냉매는 제 1 출력 포트(130)로 배출된다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ⑨구간에 도달된다. 도 6의 ⑨구간에서는 도 7i에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 2 입력홀(121)과 중첩된 상태가 유지되면서 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 팽창 리세스(312)가 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 미세하게 중첩되는 동시에 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 중첩되는 단면적이 증가하게 된다.
이렇게 샤프트(430)의 회전 각도가 증가함에 따라 팽창 리세스(312)와 제 1 통공(321)이 중첩되는 단면적 및 개방공(311)과 제 1 통공(321)이 중첩되는 단면적이 점점 증가하면서 냉매의 팽창량 및 냉매의 유량이 증가된다. 이렇게 샤프트(430)의 회전 각도를 조절함에 따라 냉매의 팽창량 및 냉매의 유량을 조절할 수 있는 것이다.
이어서, 액츄에이터(410)의 작동에 의해 샤프트(430)가 소정 각도 회전되면, 도 6의 ⑩구간에 도달된다. 도 6의 ⑩구간은 도 7e에 도시된 바와 같이 소정 각도 회전된 유로선택 밸브(200)에 의해 유로선택 밸브(200)에 형성된 유로홀(210)이 제 1 입력홀(111)과 중첩된 상태가 유지되면서 연통된다. 이때 제 2 입력홀(121)은 계속 폐쇄된 상태가 유지된다. 이에 따라 제 1 입력 포트(110)를 통하여 냉매가 유입되어 제 1 입력홀(111)을 통하여 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된다.
이때, 유량조절 밸브(300)의 회전 플레이트(310)도 소정 각도 회전되어 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 중첩되면서 제 1 출력 포트(130)가 유로(101)와 연통된다. 이에 따라 유로선택 밸브(200)의 내부로 유입된 냉매는 회전 플레이트(310)의 개방공(311)과 고정 플레이트(320)의 제 1 통공(321)을 통과한 다음 제 1 출력홀(131)을 통하여 제 1 출력 포트(130)로 배출된다. 이때 회전 플레이트(310)에 형성된 개방공(311)이 고정 플레이트(320)에 형성된 제 1 통공(321)과 중첩되기 때문에 냉매는 팽창없이 그대로 제 1 출력 포트(130)로 배출된다.
따라서, 상기와 같이 구성되어 작동되는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 팽창밸브는 하나의 액츄에이터를 이용하여 유료선택 밸브와 유량조절 밸브를 동시에 작동시킴으로써 냉매가 유동되는 다양한 경로를 구현하고, 냉매의 팽창 여부 및 팽창량을 설정할 수 있기 때문에 차량용 공조기에 적용 가능한 히트펌프의 구성을 다양하게 구현할 수 있게 하는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 밸브바디
101: 유로
110: 제 1 입력 포트 111: 제 1 입력홀
120: 제 2 입력 포트 121: 제 2 입력홀
130: 제 1 출력 포트 131: 제 1 출력홀
140: 제 2 출력 포트 141: 제 2 출력홀
200: 유로선택 밸브 210: 유로홀
220: 링기어 230: 기준돌기
300: 유량조절 밸브 310: 회전 플레이트
311: 개방공 312: 팽창 리세스
320: 고정 플레이트 321: 제 1 통공
322: 제 2 통공 400: 구동부재
410: 액츄에이터 420: 감속기어
430: 샤프트 440: 썬기어
450: 유성기어 460: 탄성체
S: 팽창 간극
110: 제 1 입력 포트 111: 제 1 입력홀
120: 제 2 입력 포트 121: 제 2 입력홀
130: 제 1 출력 포트 131: 제 1 출력홀
140: 제 2 출력 포트 141: 제 2 출력홀
200: 유로선택 밸브 210: 유로홀
220: 링기어 230: 기준돌기
300: 유량조절 밸브 310: 회전 플레이트
311: 개방공 312: 팽창 리세스
320: 고정 플레이트 321: 제 1 통공
322: 제 2 통공 400: 구동부재
410: 액츄에이터 420: 감속기어
430: 샤프트 440: 썬기어
450: 유성기어 460: 탄성체
S: 팽창 간극
Claims (12)
- 블록 형상으로 이루어져서, 냉매가 공급되는 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트와, 냉매가 배출되는 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트와, 상기 제 1 입력 포트, 제 2 입력 포트, 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트를 연통시키는 유로가 내부에 형성되는 밸브바디와;
원통 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 측면에는 냉매가 통과되는 유로홀이 형성되어 회전 정도에 따라 상기 유로홀이 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되는 유로선택 밸브와;
원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 상기 유로 내에서 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 측에 배치되면서 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 회전 정도에 따라 상기 유로선택 밸브의 내부에 형성되는 유로와 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트 중 어느 하나에 선택적으로 연통되면서 개도량이 조절되는 유량조절 밸브와;
상기 유로선택 밸브 및 유량조절 밸브에 회전력을 전달하는 구동부재를 포함하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 1에 있어서,
상기 밸브바디에는 상기 유로와 상기 제 1 입력 포트 및 제 2 입력 포트를 연통시키는 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀이 형성되고, 상기 유로와 상기 제 1 출력 포트 및 제 2 출력 포트를 연통시키는 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀이 형성되며,
상기 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀은 상기 유로의 측부영역에서 원주방향을 따라 이격되어 측부방향으로 향하도록 형성되고,
상기 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀은 상기 유로의 하부영역에서 원주방향을 따라 이격되어 하부방향으로 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제 1 입력홀과 제 2 입력홀은 서로 대향되는 위치에 형성되고,
상기 제 1 출력홀과 제 2 출력홀은 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 2에 있어서,
상기 유로선택 밸브는 상하방향으로 관통되는 원통 형상으로 이루어지고, 상기 유로홀은 측부방향으로 형성되어 상기 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀에 선택적으로 연통되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 4에 있어서,
상기 유로선택 밸브의 유로홀은 원주방향으로 긴 슬릿형태로 형성되고,
상기 유로홀의 원주방향 길이는 상기 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀 중 원주방향 길이가 상대적으로 짧은 입력홀의 원주방향 길이보다 길고, 제 1 입력홀 및 제 2 입력홀 중 원주방향 길이가 상대적으로 짧은 입력홀의 원주방향 길이와 상기 제 1 입력홀과 제 2 입력홀 사이의 원주방향 간격의 합보다 짧은 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 2에 있어서,
상기 밸브바디의 제 1 출력홀 및 제 2 출력홀은 상기 유로선택 밸브의 하부방향으로 연통되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 2에 있어서,
상기 유량조절 밸브는,
원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 원주방향으로 회전 가능하게 마련되되, 중심이 잘려나간 부채꼴 형상으로 개방공이 형성되고, 상기 개방공의 말단에 연통되되 소정의 반경방향 폭으로 원주방향을 따라 연장되는 팽창 리세스가 형성되는 회전 플레이트와;
원형의 디스크 형상으로 이루어져서, 상기 회전 플레이트의 하면에 접촉되도록 적층 배치되되, 상기 밸브바디의 유로 내에 회전 불가하게 고정되고, 원주방향을 따라 이격되어 중심이 잘려나간 부채꼴 형상의 제 1 통공 및 제 2 통공이 형성되는 고정 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 7에 있어서,
상기 팽창 리세스는 상기 제 1 통공 및 제 2 통공 중 선택되는 하나 이상의 통공과 반경방향 외측에서 원주방향을 따라 중첩되어 팽창 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 1에 있어서,
상기 구동부재는 구동력을 제공하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 작동에 의해 회전되는 샤프트와; 상기 샤프트에 고정되어 일체로 회전되는 썬기어와; 상기 썬기어에 치합되어 회전되는 다수의 유성기어를 포함하고,
상기 유로선택 밸브는 상단의 내면에 상기 유성기어에 치합되는 링기어가 형성되어 상기 샤프트의 회전에 연동되어 회전되며,
상기 유량조절 밸브는 상기 샤프트의 단부에 직접 연결되어 상기 샤프트의 회전과 일체로 회전되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 9에 있어서,
상기 유로선택 밸브의 회전수는 상기 썬기어, 유성기어 및 링기어 사이의 기어비에 따라 결정되고,
상기 유량조절 밸브는 상기 샤프트의 회전수에 동기화되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 9에 있어서,
상기 유로선택 밸브의 상단에는 상기 유로선택 밸브의 회전 각도를 제어하는 기준점이 되는 기준돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
- 청구항 9에 있어서,
상기 구동부재는 상기 썬기어와 유량조절 밸브 사이에 상기 샤프트를 둘러싸는 탄성체가 배치되어 상기 탄성체에 의해 상기 유량조절 밸브를 상기 밸브 바디에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 전자식 팽창밸브.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210124904A KR20230041369A (ko) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 전자식 팽창밸브 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210124904A KR20230041369A (ko) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 전자식 팽창밸브 |
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| KR1020210124904A KR20230041369A (ko) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 전자식 팽창밸브 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102194459B1 (ko) | 2019-07-30 | 2020-12-23 | 동일기계공업 주식회사 | 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브 |
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2021
- 2021-09-17 KR KR1020210124904A patent/KR20230041369A/ko unknown
Patent Citations (1)
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| KR102194459B1 (ko) | 2019-07-30 | 2020-12-23 | 동일기계공업 주식회사 | 전자식 팽창 및 방향전환 일체화 밸브 |
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