WO2024135992A1 - 유체 제어용 밸브 어셈블리 - Google Patents

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강인재
박태용
류재춘
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    • F01P2050/00—Applications
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Definitions

  • the present invention relates to a fluid control valve assembly, and more specifically, to a fluid control valve assembly that controls fluid to exchange heat according to a heat exchanger and an air conditioning mode.
  • Electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with batteries to provide driving power, and the batteries are used not only for driving but also for cooling and heating.
  • a heat management system refers to absorbing low-temperature heat and moving the absorbed heat to a high temperature.
  • a thermal management system has a cycle in which a liquid refrigerant evaporates in an evaporator, takes heat from the surroundings, becomes a gas, and then liquefies while releasing heat to the surroundings through a condenser. Applying this to an electric vehicle or hybrid vehicle has the advantage of securing a heat source that is insufficient in conventional air conditioning devices.
  • a vapor injection system can be used to increase cooling, heating and dehumidification performance.
  • the vapor injection system uses a gas-liquid separator in the refrigerant circulation system for cooling and heating, and has a structure in which the gaseous refrigerant is introduced back into the compressor, and the liquid refrigerant is supplied to the evaporator or chiller.
  • a multi-valve assembly is required to distribute cold and hot water to the integrated heat exchanger depending on the mode of the air conditioning system (HVAC).
  • HVAC air conditioning system
  • at least three 4-way valves were previously required. This increased the overall cost of valves and also had significant disadvantages in packaging.
  • One embodiment of the present invention forms a channel in the rotor and configures a plurality of ports communicating with the channel in the housing, thereby enabling control according to the air conditioning mode of the heat exchanger with a single valve assembly, thereby reducing costs and improving packaging.
  • a valve assembly for advantageous fluid control.
  • One embodiment of the present invention provides a fluid control valve assembly capable of implementing cooling, heating, and dehumidification modes without requiring a separate temperature control door to control the air conditioning mode of a heat exchanger.
  • a valve assembly for fluid control includes a housing; And a rotor installed inside the housing to be rotatable according to an air conditioning mode, wherein the rotor is formed by stacking two stages along the axial direction, so that the first stage and the second stage have fluid channels through which fluid can flow, respectively. can be formed.
  • the inflow and outflow fluid is controlled by an integrated heat exchanger consisting of a first heat exchanger and a second heat exchanger, and the housing includes a high temperature fluid port through which high temperature fluid flows in and out, a low temperature fluid port through which low temperature fluid flows in and out, and a plurality of fluid connection ports connected to the first heat exchange unit and the second heat exchange unit for fluid flow, wherein the fluid channel selectively communicates with the high temperature fluid port, the low temperature fluid port, and the fluid connection port according to rotation. It can be.
  • the high-temperature fluid port includes a first inlet port through which high-temperature fluid flows; and a first outlet port through which high-temperature fluid flows out, and wherein the low-temperature fluid port includes a second inlet port through which low-temperature fluid flows. And it may include a second outlet port through which low-temperature fluid flows out.
  • the fluid connection port includes: a first connection port connected to a first outlet port of the first heat exchanger; a second connection port connected to the first inlet port of the first heat exchanger; a third connection port connected to the second outlet port of the second heat exchanger; And it may include a fourth connection port connected to the second inlet port of the second heat exchanger.
  • the rotor may be formed in a cylindrical shape and stacked in two stages along the axial direction.
  • the high-temperature fluid port may be disposed at the first stage of the rotor, and the low-temperature fluid port may be disposed at the second stage of the rotor.
  • the fluid connection port may further include a movement port for moving fluid from one end of the rotor to the other end.
  • the moving port may be a pipe connecting the first and second stages of the rotor on the outer surface of the housing.
  • the 2-1 channel, the 2-2 channel, and the 2-3 channel are rotated about the center of the rotor with respect to the 1-1 channel, the 1-2 channel, and the 1-3 channel. state can be formed.
  • the 1-1 channel may be formed inside a first tube penetrating an outer peripheral surface of the rotor, and the 2-1 channel may be formed inside a second tube penetrating an outer peripheral surface of the rotor.
  • the 1-2 channel and the 1-3 channel are formed to intersect in a direction perpendicular to the 1-1 channel, and are formed along the outside of the space through which the first tube passes, and the 2-2 channel and The 2-3 channel may be formed to cross the 2-1 channel in a vertical direction and may be formed along the outside of the space through which the second tube passes.
  • the 1-2 channel and the 1-3 channel form a flow path in a curved shape, both ends are formed in a long hole shape, and the 2-2 channel and the 2-3 channel form a flow path in a curved shape, Both ends may be formed in a long hole shape.
  • low-temperature fluid flows into the second inlet port, flows into the second inlet port through the fourth connection port, exchanges heat with air in the second heat exchanger, and flows out of the second outlet port.
  • Fluid may flow into the third connection port, flow out of the second connection port, and flow into the first inlet port to exchange heat with air in the first heat exchange unit.
  • the fluid flowing out of the first outlet port flows into the first connection port, passes through the 2-2 channel, and then flows into the 1-1 channel through the movement port, and the 1-1 channel
  • the fluid leaked from may flow into the second-third channel through the transfer port and then flow out of the second outlet port.
  • high-temperature fluid flows into the first inlet port, flows into the first inlet port through the second connection port, exchanges heat with air in the first heat exchanger, and flows out of the first outlet port. Fluid may flow into the first connection port, flow out of the fourth connection port, and flow into the second inlet port to exchange heat with air in the second heat exchanger.
  • the fluid flowing out of the second outlet port flows into the third connection port, passes through the 1-2 channel and then flows into the 2-1 channel through the transfer port, and flows into the 2-1 channel.
  • the fluid discharged from may flow into the first to third channels through the movement port and then may flow out of the first discharge port.
  • high-temperature fluid flows into the first inlet port, passes through the 1-3 channel, then flows into the 2-3 channel through the transfer port, and flows into the 2-3 channel.
  • the fluid may flow out of the fourth connection port to reheat the air in the second heat exchanger.
  • the fluid that flows out of the second outlet port may flow into the third connection port, pass through the 1-1 channel, and then flow out of the first outlet port.
  • Low-temperature fluid flows into the second inlet port, passes through the 2-2 channel, and then flows into the 1-2 channel through the transfer port, and the fluid flowing into the 1-2 channel is connected to the second connection. Moisture can be removed from the first heat exchange unit by flowing out into the port.
  • the fluid that flows out of the first outlet port may flow into the first connection port, pass through the 2-1 channel, and then flow out of the second outlet port.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the top of a valve assembly for fluid control according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the bottom of a valve assembly for fluid control according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing the rotor of a valve assembly for fluid control according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view showing the first rotor portion of the rotor.
  • Figure 5 is a perspective view showing a portion of the third rotor part of the rotor cut away.
  • Figure 6 is a diagram illustrating fluid flow in a cooling mode using a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram showing fluid flow in a heating mode using a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating fluid flow in a dehumidifying mode using a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention.
  • connection does not mean that two or more components are directly connected, but rather that two or more components are indirectly connected through other components, or physically connected. It can mean not only being connected but also being electrically connected, or being integrated although referred to by different names depending on location or function.
  • valve assembly for fluid control for fluid control according to the present invention
  • identical or corresponding components are assigned the same drawing numbers and Redundant explanations will be omitted.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the upper surface of a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing the lower surface of a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is the present invention.
  • It is a perspective view showing the rotor of a valve assembly for fluid control according to an embodiment of the invention
  • Figure 4 is a perspective view showing the first rotor part of the rotor
  • Figure 5 is a perspective view showing a part of the third rotor part of the rotor cut away. .
  • an embodiment of the present invention is a fluid control valve assembly that controls fluid flowing into and out of the integrated heat exchanger 100 consisting of the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120.
  • it may include a housing 20, and a rotor 40 rotatably installed inside the housing 20 according to the air conditioning mode.
  • the fluid controlled by the valve assembly may be coolant, but is not limited thereto.
  • the housing 20 may be formed in a cylindrical shape with a predetermined volume so that the rotor 40 can be rotatably installed therein.
  • the actuator 10 is installed in the axial direction of the housing 20 and serves as a driving source that transmits power to the rotor 40.
  • the actuator 10 has a drive shaft (not shown) extending in one direction, and the drive shaft is coupled to the rotor shaft 42 to transmit power to the rotor 40.
  • the housing 20 includes high-temperature fluid ports 21 and 22 through which high-temperature fluid flows in and out, low-temperature fluid ports 23 and 24 through which low-temperature fluid flows in and out, and the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 110.
  • a plurality of fluid connection ports 30 connected to the heat exchanger 120 for fluid flow may be provided.
  • the high-temperature fluid ports 21 and 22, the low-temperature fluid ports 23 and 24, and the fluid connection port 30 may each be formed in the shape of a short extended pipe to connect the pipe.
  • the high-temperature fluid ports 21 and 22, the low-temperature fluid ports 23 and 24, and the fluid connection port 30 are formed to extend in a direction approximately perpendicular to the outer surface of the housing 20, and include a plurality of It may be in communication with a fluid channel. That is, the high-temperature fluid ports 21 and 22, low-temperature fluid ports 23 and 24, and fluid connection port 30 control the flow of fluid while selectively communicating with a plurality of fluid channels according to the rotation of the rotor 40. do.
  • the high-temperature fluid ports 21 and 22 may include a first inlet port 21 through which high-temperature fluid flows in, and a first outlet port 22 through which high-temperature fluid flows out.
  • the first inlet port 21 and the first outlet port 22 may be arranged to form an obtuse angle with respect to the center of the housing 20.
  • the low-temperature fluid ports 23 and 24 may include a second inlet port 23 through which low-temperature fluid flows in and a second outlet port 24 through which low-temperature fluid flows out.
  • the second inlet port 23 and the second outlet port 24 may be arranged to form an obtuse angle with respect to the center of the housing 20, like the first inlet port 21 and the first outlet port 22.
  • the high-temperature fluid ports 21 and 22 described above may be disposed at the first stage of the rotor 40, and the low-temperature fluid ports 23 and 24 may be disposed at the second stage of the rotor 40.
  • the rotor 40 is configured by stacking two stages, and high-temperature fluid ports 21 and 22 and low-temperature fluid ports 23 and 24 may be disposed in each of the two stacked stages.
  • the fluid connection port 30 includes a first connection port 31 connected to the first outlet port 112 of the first heat exchange unit 110, a first inlet port 114 of the first heat exchange unit 110, and A second connection port 32 connected to the second outlet port 122 of the second heat exchanger 120, a third connection port 33 connected to the second outlet port 122 of the second heat exchanger 120, and a second inlet of the second heat exchanger 120. It may include a fourth connection port 34 connected to the port 124.
  • the fluid connection port 30 is connected to the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120 through a pipe or the like, thereby allowing fluid to flow.
  • the second connection port 32 and the third connection port 33 are disposed at the first stage of the rotor 40, and the first connection port 31 and the fourth connection port 34 are located at the second stage of the rotor 40. It may be placed in a stage, but is not limited to this and may be placed in another location.
  • a movement port 36 is provided on the outer surface of the housing 20 to connect the fluid channels arranged at the first and second stages of the rotor 40 to each other to enable movement from one end to the other.
  • the moving port 36 may be a pipe having a curved flow path connecting the first and second stages of the rotor 40.
  • Two moving ports 36 may be disposed along the outer peripheral surface of the housing 20, and four fluid connection ports 30 may be disposed between them. That is, four fluid connection ports 30, a movement port 36, four fluid connection ports 30, and a movement port 36, that is, a total of 12 ports, may be arranged in order on the outer surface of the housing 20. .
  • the first inlet port 21 is disposed on a straight flow path with the second connection port 32, and the first outlet port 22 is disposed on a straight flow path with the third connection port 33, and the second inlet port (23) may be disposed on a straight flow path with the fourth connection port 34, and the second outlet port 24 may be placed on a straight flow path with the first connection port 31.
  • the rotor 40 may be formed in a cylindrical shape so that it can be accommodated inside the housing 20.
  • the rotor 40 is provided with a rotor shaft 42 and is coupled to the drive shaft. Therefore, when the actuator 10 is driven, it receives power through the drive shaft and rotates at a predetermined angle to control the opening and closing of the valve.
  • the rotor 40 is formed to be stacked in two stages along the axial direction.
  • the rotor 40 includes a first rotor unit 44, a second rotor unit 45, and a third rotor unit 46. ) can be divided and combined, which is just an example, and the rotor 40 may be formed as one piece. In this way, when the rotor 40 is combined in three configurations, there is an advantage in that it is easy to process a plurality of fluid channels within the rotor 40.
  • a plurality of fluid channels are formed that selectively communicate with the high-temperature fluid ports 21 and 22, the low-temperature fluid ports 23 and 24, the fluid connection port 30 and the movement port 36 according to rotation. You can.
  • a plurality of fluid channels may be arranged in two stages.
  • a 1-1 channel 50 and a 1-2 channel in which a flow path is formed to cross the 1-1 channel 50 (54), and a 1-3 channel 56 in which a flow path is formed to intersect with the 1-1 channel 50 may be formed.
  • the 1-1 channel 50 may be formed inside the first tube 52 penetrating the outer peripheral surface of the rotor 40.
  • the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56 may be formed to intersect in a vertical direction with respect to the 1-1 channel 50, and extend outside the space through which the first tube 52 penetrates. It can be formed according to
  • the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56 are formed larger than the space through which the first tube 52 passes, so that fluid flows along the upper surface of the first tube 52. You can skip it. That is, the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56 form a space larger up and down than the first tube 52 and allow fluid to flow in this space.
  • the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56 may be arranged side by side in a direction perpendicular to the first tube 52, and the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel
  • the flow path formed in (56) may be formed as a curved surface with a predetermined curvature.
  • both ends of the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56 may be formed in a long hole shape to form a space larger in the upper and lower directions than the first tube 52. That is, the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56 should be formed to have a circular cross-section if the first tube 52 is not present, but since the first tube 52 passes through the middle, they interfere with each other. It has a cross-section in the form of a long hole that is widened up and down to avoid .
  • a 2-1 channel 60 At the second stage (closer to the actuator 10) of the rotor 40, there is a 2-1 channel 60, and a 2-2 channel in which a flow path is formed to cross the 2-1 channel 60. (64), and a 2-3 channel 66 in which a flow path is formed to intersect with the 2-1 channel 60 may be formed.
  • the 2-1 channel 60 may be formed inside the second tube 62 penetrating the outer peripheral surface of the rotor 40.
  • the 2-2 channel 64 and the 2-3 channel 66 may be formed to intersect in a vertical direction with respect to the 2-1 channel 60, and extend outside the space through which the second tube 62 penetrates. It can be formed according to
  • the 2-2 channel 64 and the 2-3 channel 66 are formed larger than the space through which the second tube 62 passes, so that fluid flows along the upper surface of the second tube 62. You can skip it. That is, the 2-2 channel 64 and the 2-3 channel 66 form a space larger up and down than the second tube 62 and allow fluid to flow in this space.
  • the 2-2 channel 64 and the 2-3 channel 66 may be arranged side by side in a direction perpendicular to the second tube 62, and the 2-2 channel 64 and the 2-3 channel
  • the flow path formed in (66) may be formed as a curved surface with a predetermined curvature.
  • the 2-2 channel 64 and the 2-3 channel 66 may be formed at both ends in a long hole shape to form a space larger above and below the second tube 62.
  • the 2-1 channel 60, the 2-2 channel 64, and the 2-3 channel 66 arranged in the second stage of the rotor 40 described above are the 1-1 channel arranged in the first stage. (50), it may be arranged to be rotated by a predetermined angle with respect to the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56.
  • the 2-1 channel 60, the 2-2 channel 64, and the 2-3 channel 66 arranged in the second stage of the rotor 40 are the 1-1 channel arranged in the first stage. (50), it may be arranged to be rotated clockwise by 60° with respect to the 1-2 channel 54 and the 1-3 channel 56.
  • the fluid channel described above is formed in the first rotor part 44, the second rotor part 45, and the third rotor part 46 constituting the rotor 40, and the upper surface and the third rotor part 46 of the second rotor part 45 By machining a fluid channel on the lower surface, a fluid channel is formed in cooperation with the first rotor unit 44 and the third rotor unit 46.
  • Figure 6 is a diagram illustrating fluid flow in a cooling mode using a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger 100 disposed in an air conditioning system must distribute cold cooling water to the two first heat exchange units 110 and the second heat exchange units 120 when in the cooling mode.
  • the first heat exchange unit 110 may be placed at the front of the heat exchanger 100
  • the second heat exchange unit 120 may be placed at the rear of the heat exchanger 100.
  • Cold coolant flows into the second inlet port (23). Cooling water flowing into the second inlet port 23 flows out through the fourth connection port 34 and flows into the second inlet port 124 of the second heat exchanger 120. The cold coolant exchanges heat with the air in the second heat exchange unit 120 so that the cold air is blown into the vehicle interior.
  • Cooling water flowing out of the second outlet port 122 of the second heat exchanger 120 flows into the third connection port 33 and flows out of the second connection port 32. Cooling water flowing out of the second connection port 32 flows into the first inlet port 114 of the first heat exchanger 110.
  • the cold coolant exchanges heat with the air in the first heat exchange unit 110 to allow cold air to be blown into the vehicle.
  • the coolant (located in the 2nd stage) flowing into the first connection port 31 passes through the 2-2 channel 64 and then passes through the transfer port 36 to the 1-1 channel 50 located in the 1st stage. comes in.
  • the coolant flowing out of the 1-1 channel 50 flows back into the 2-3 channel 66 located in the second stage through the transfer port 36 and flows out through the second outlet port 24.
  • hot coolant is controlled not to flow into the heat exchanger 100, but to flow into the first inlet port 21 and then flow out of the first outlet port 22.
  • Figure 7 is a diagram showing fluid flow in a heating mode using a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the heating mode can be achieved by rotating the rotor 40 clockwise by 60° in the dehumidifying mode.
  • Hot coolant flows into the first inlet port (21). Cooling water flowing into the first inlet port 21 flows out through the second connection port 22 and flows into the first inlet port 114 of the first heat exchanger 110. The hot coolant exchanges heat with air in the first heat exchange unit 110, allowing hot air to be blown into the vehicle interior.
  • the hot coolant exchanges heat with air in the second heat exchange unit 120, allowing hot air to be blown into the vehicle interior.
  • Cooling water flowing out of the second outlet port 122 of the second heat exchanger 120 flows into the third connection port 33.
  • the coolant (located in the first stage) flowing into the third connection port (33) passes through the 1-2 channel (54) and then passes through the transfer port (36) to the 2-1 channel (60) located in the second stage. comes in.
  • the coolant flowing out of the 2-1 channel 60 flows back into the 1-3 channel 56 located in the first stage through the transfer port 36 and flows out through the first outlet port 22.
  • cold cooling water is controlled not to flow into the heat exchanger 100, but to flow into the second inlet port 23 and then flow out of the second outlet port 24.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating fluid flow in a dehumidifying mode using a fluid control valve assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the dehumidifying mode can be achieved by rotating the rotor 40 clockwise by 60° in the cooling mode. Hot coolant flows into the first inlet port 21, passes through the 1st-3rd channel 56, and then flows into the 2nd-3rd channel 66 located in the second stage through the transfer port 36. Cooling water that has passed through the 2-3 channels 66 flows out to the fourth connection port 34.
  • Cooling water flowing out of the fourth connection port 34 flows into the second inlet port 124 of the second heat exchanger 120.
  • the cooling water exchanges heat with air in the second heat exchange unit 120 to reheat the air from which moisture has been removed.
  • the coolant flowing out of the second outlet port 122 of the second heat exchanger 120 flows into the third connection port 33, passes through the 1-1 channel 50, and then flows into the first outlet port 22. It leaks out to
  • Cold coolant flows into the second inlet port (23).
  • the coolant passes through the 2-2 channel 64 and then flows into the 1-2 channel 54 located in the first stage through the transfer port 36.
  • the coolant passing through the 1-2 channel 54 flows out to the second connection port 32.
  • Cooling water flowing out of the second connection port 32 flows into the first inlet port 114 of the first heat exchanger 110.
  • the cold cooling water flows through the first heat exchanger 110 and removes moisture.
  • the coolant flowing out of the first outlet port 112 of the first heat exchanger 110 flows into the first connection port 31, passes through the 2-1 channel 60, and then flows to the second outlet port 24. It leaks out.
  • control according to the air conditioning mode of the heat exchanger is possible with a single valve assembly. It reduces costs and is advantageous in terms of packaging. In addition, it is possible to implement cooling, heating, and dehumidification modes without the need for a separate temperature control door to control the air conditioning mode of the heat exchanger.
  • actuator 20 housing
  • first heat exchanger 112 first outlet port
  • first inlet port 120 second heat exchange unit

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리는 하우징, 및 상기 하우징의 내부에 공조 모드에 따라 회전가능하게 설치되는 로터를 포함하고, 상기 로터는 축방향을 따라 2단으로 적층되어 형성되어 1단 및 2단에 각각 유체가 유동할 수 있는 유체 채널이 형성될 수 있다.

Description

유체 제어용 밸브 어셈블리
본 발명은 유체 제어용 밸브 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기와 공조 모드에 따라 열교환되도록 유체를 제어하는 유체 제어용 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
환경 친화적인 산업 발전 및 화석원료를 대체하는 에너지원의 개발 기조 아래, 근래 자동차 산업에서 가장 주목받는 분야는 전기자동차와 하이브리드 자동차가 있다. 전기자동차와 하이브리드 자동차에는 배터리가 장착되어 구동력을 제공하는데, 주행 운전뿐만 아니라 냉난방 시에도 배터리를 이용한다.
배터리를 이용하여 구동력을 제공하는 차량에서, 냉난방 시 배터리가 열원으로 사용된다는 것은 그만큼 주행거리가 감소된다는 것을 의미하는데, 위 문제를 극복하기 위하여 종래부터 가정용 냉난방장치로 널리 활용된 열관리 시스템을 자동차에 적용하는 방법이 제안되었다.
참고로, 열관리 시스템(히트펌프 시스템)이란 저온의 열을 흡수하여 흡수된 열을 고온으로 이동시키는 것을 말한다. 일 예로서의 열관리 시스템은 액체 냉매가 증발기 내에서 증발하고 주위에서 열을 빼앗아 기체가 되며, 다시 응축기에 의해 주위에 열을 방출하면서 액화되는 사이클을 가진다. 이를 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용하면, 종래 일반적인 공조장치에 부족한 열원을 확보할 수 있는 장점이 있다.
이러한 열관리 시스템에서는 냉난방 및 제습 성능을 증대하기 위해 베이퍼 인젝션 시스템이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 베이퍼 인젝션 시스템은 냉난방을 위한 냉매 순환 시스템에서 기액분리기를 이용하여 기상냉매는 다시 압축기로 유입시키고, 액상의 냉매는 증발기 또는 칠러로 공급하는 구조를 구비하고 있다.
이러한 베이퍼 인젝션 시스템에 사용되는 열교환기로 냉방, 난방, 제습 모드를 구현하기 위해서는 공조장치(HVAC)의 모드에 따라 일체형 열교환기에 냉수, 온수를 분배하는 멀티 밸브 어셈블리가 필요하다. 특히, 공조장치의 모드에 따라서 냉각수 포트를 변경하기 위해서 기존에는 최소 3개 이상의 4way 밸브가 필요하였다. 이는 밸브류에 대한 전체 비용을 증가시키고 패키징에서도 상당히 불리한 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예는 로터에 채널을 형성하고 하우징에 채널에 연통되는 복수개의 포트를 구성함으로써, 하나의 밸브 어셈블리로 열교환기의 공조 모드에 따른 제어가 가능하기 때문에 원가를 절감하고 패키징 측면에서 유리한 유체 제어용 밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 열교환기의 공조 모드 제어를 위해 별도의 온도조절도어가 필요하지 않고 냉방, 난방, 제습모드의 구현이 가능한 유체 제어용 밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리는 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 공조 모드에 따라 회전가능하게 설치되는 로터를 포함하고, 상기 로터는 축방향을 따라 2단으로 적층되어 형성되어 1단 및 2단에 각각 유체가 유동할 수 있는 유체 채널이 형성될 수 있다.
제1 열교환부 및 제2 열교환부로 구성되는 일체형 열교환기로 유입 및 유출되는 유체를 제어하되, 상기 하우징에는 고온의 유체가 유입되고 유출되는 고온 유체 포트, 저온의 유체가 유입되고 유출되는 저온 유체 포트, 및 상기 제1 열교환부 및 제2 열교환부와 유체 유동을 위해 연결되는 복수개의 유체 연결 포트가 구비되고, 상기 유체 채널은 회전에 따라 상기 고온 유체 포트, 저온 유체 포트 및 유체 연결 포트와 선택적으로 연통될 수 있다.
상기 고온 유체 포트는 고온의 유체가 유입되는 제1 유입 포트; 및 고온의 유체가 유출되는 제1 유출 포트를 포함하고, 상기 저온 유체 포트는 저온의 유체가 유입되는 제2 유입 포트; 및 저온의 유체가 유출되는 제2 유출 포트를 포함할 수 있다.
상기 유체 연결 포트는, 상기 제1 열교환부의 제1 출구 포트와 연결되는 제1 연결 포트; 상기 제1 열교환부의 제1 입구 포트와 연결되는 제2 연결 포트; 상기 제2 열교환부의 제2 출구 포트와 연결되는 제3 연결 포트; 및 상기 제2 열교환부의 제2 입구 포트와 연결되는 제4 연결 포트를 포함할 수 있다.
상기 로터는 원통 형상으로 형성되고, 축방향을 따라 2단으로 적층되게 형성될 수 있다.
상기 고온 유체 포트는 상기 로터의 1단에 배치되고, 상기 저온 유체 포트는 상기 로터의 2단에 배치될 수 있다.
상기 유체 연결 포트는 상기 로터의 일단에서 타단으로 유체를 이동시키기 위한 이동 포트를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 포트는 상기 하우징의 외면에서 상기 로터의 1단과 2단 측을 연결하는 배관일 수 있다.
상기 로터의 1단에는 제1-1 채널; 상기 제1-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제1-2 채널; 및 상기 제1-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제1-3 채널이 형성되고, 상기 로터의 2단에는 제2-1 채널; 상기 제2-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제2-2 채널; 및 상기 제2-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제2-3 채널이 형성될 수 있다.
상기 제2-1 채널, 제2-2 채널, 및 제2-3 채널은 상기 제1-1 채널, 제1-2 채널, 및 제1-3 채널에 대하여 상기 로터의 중심을 기준으로 회전된 상태로 형성될 수 있다.
상기 제1-1 채널은 상기 로터의 외주면을 관통하는 제1 튜브의 내부에 형성되고, 상기 제2-1 채널은 상기 로터의 외주면을 관통하는 제2 튜브의 내부에 형성될 수 있다.
상기 제1-2 채널 및 제1-3 채널은 상기 제1-1 채널에 대하여 수직 방향으로 교차되게 형성되고, 상기 제1 튜브가 관통하는 공간 외부를 따라 형성되며, 상기 제2-2 채널 및 제2-3 채널은 상기 제2-1 채널에 대하여 수직 방향으로 교차되게 형성되고, 상기 제2 튜브가 관통하는 공간 외부를 따라 형성될 수 있다.
상기 제1-2 채널 및 제1-3 채널은 곡면 형상으로 유로를 형성하고, 양단부는 장공 형상으로 형성되고, 상기 제2-2 채널 및 제2-3 채널은 곡면 형상으로 유로를 형성하고, 양단부는 장공 형상으로 형성될 수 있다.
냉방모드 시, 저온의 유체는 상기 제2 유입 포트로 유입되고 상기 제4 연결 포트를 통해 상기 제2 입구 포트로 유입되어 상기 제2 열교환부에서 공기와 열교환되고, 상기 제2 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제3 연결 포트로 유입되어 상기 제2 연결 포트로 유출되고, 상기 제1 입구 포트로 유입되어 상기 제1 열교환부에서 공기과 열교환될 수 있다.
상기 제1 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제1 연결 포트로 유입되고, 상기 제2-2 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 제1-1 채널로 유입되며, 상기 제1-1 채널에서 유출된 유체는 상기 이동 포트를 통해 상기 제2-3 채널로 유입된 후 상기 제2 유출 포트로 유출될 수 있다.
난방모드 시, 고온의 유체는 상기 제1 유입 포트로 유입되고 상기 제2 연결 포트를 통해 상기 제1 입구 포트로 유입되어 상기 제1 열교환부에서 공기와 열교환되고, 상기 제1 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제1 연결 포트로 유입되어 상기 제4 연결 포트로 유출되고, 상기 제2 입구 포트로 유입되어 상기 제2 열교환부에서 공기과 열교환될 수 있다.
상기 제2 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제3 연결 포트로 유입되고, 상기 제1-2 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 제2-1 채널로 유입되며, 상기 제2-1 채널에서 유출된 유체는 상기 이동 포트를 통해 상기 제1-3 채널로 유입된 후 상기 제1 유출 포트로 유출될 수 있다.
제습모드 시, 고온의 유체는 상기 제1 유입 포트로 유입되고 상기 제1-3 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 제2-3 채널로 유입되며, 상기 제2-3 채널로 유입된 유체는 상기 제4 연결 포트로 유출되어 상기 제2 열교환부에서 공기를 재가열할 수 있다.
상기 제2 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제3 연결 포트로 유입되고, 상기 제1-1 채널을 통과한 후 상기 제1 유출 포트로 유출될 수 있다.
저온의 유체는 상기 제2 유입 포트로 유입되고 상기 제2-2 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 1-2 채널로 유입되며, 상기 1-2 채널로 유입된 유체는 상기 제2 연결 포트로 유출되어 상기 제1 열교환부에서 습기를 제거할 수 있다.
상기 제1 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제1 연결 포트로 유입되고, 상기 제2-1 채널을 통과한 후 상기 제2 유출 포트로 유출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터에 채널을 형성하고 하우징에 채널에 연통되는 복수개의 포트를 구성함으로써, 하나의 밸브 어셈블리로 열교환기의 모드에 따른 제어가 가능하기 때문에 원가를 절감하고 패키징 측면에서 유리하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열교환기의 모드 제어를 위해 별도의 온도조절도어가 필요하지 않고 냉방, 난방, 제습모드의 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리의 상면을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리의 하면을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리의 로터를 도시한 사시도이다.
도 4는 로터의 제1 로터부를 도시한 사시도이다.
도 5는 로터의 제3 로터부 일부를 절단하여 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리를 이용한 냉방모드 시의 유체 흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리를 이용한 난방모드 시의 유체 흐름을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리를 이용한 제습모드 시의 유체 흐름을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서 전체에서, "연결된다"라고 할 때, 이는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 것만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 것, 물리적으로 연결되는 것뿐만 아니라 전기적으로 연결되는 것, 또는 위치나 기능에 따라 상이한 명칭들로 지칭되었으나 일체인 것을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 유체 제어용 밸브 어셈블리의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리의 상면을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리의 하면을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리의 로터를 도시한 사시도이고, 도 4는 로터의 제1 로터부를 도시한 사시도이며, 도 5는 로터의 제3 로터부 일부를 절단하여 도시한 사시도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예는 제1 열교환부(110) 및 제2 열교환부(120)로 구성되는 일체형 열교환기(100)로 유입 및 유출되는 유체를 제어하는 유체 제어용 밸브 어셈블리에 있어서, 하우징(20), 및 상기 하우징(20)의 내부에 공조 모드에 따라 회전가능하게 설치되는 로터(40)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 밸브 어셈블리에 의해 제어되는 유체는 냉각수일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하우징(20)은 내부에 로터(40)가 회전가능하게 설치될 수 있도록 소정의 부피를 가진 원통 형상으로 형성될 수 있다. 액츄에이터(10)는 하우징(20)의 축방향으로 설치되고, 로터(40)로 동력을 전달하는 구동원 역할을 한다. 액츄에이터(10)에는 구동축(미도시)이 일방으로 연장되고, 구동축은 로터축(42)과 결합되어 로터(40)로 동력을 전달하게 된다.
하우징(20)에는 고온의 유체가 유입되고 유출되는 고온 유체 포트(21,22), 저온의 유체가 유입되고 유출되는 저온 유체 포트(23,24) 및 상기 제1 열교환부(110) 및 제2 열교환부(120)와 유체 유동을 위해 연결되는 복수개의 유체 연결 포트(30)가 구비될 수 있다.
상기 고온 유체 포트(21,22), 저온 유체 포트(23,24) 및 유체 연결 포트(30)는 각각 배관을 연결할 수 있도록 짧게 연장된 배관 형상으로 형성될 수 있다. 고온 유체 포트(21,22), 저온 유체 포트(23,24) 및 유체 연결 포트(30)는 하우징(20)의 외면에 대략 수직한 방향으로 연장되게 형성되고, 로터(40)에 형성된 복수개의 유체 채널과 연통될 수 있다. 즉, 고온 유체 포트(21,22), 저온 유체 포트(23,24) 및 유체 연결 포트(30)는 로터(40)의 회전에 따라 복수개의 유체 채널과 선택적으로 연통되면서 유체의 유동을 제어하게 된다.
고온 유체 포트(21,22)는 고온의 유체가 유입되는 제1 유입 포트(21), 및 고온의 유체가 유출되는 제1 유출 포트(22)를 포함할 수 있다. 제1 유입 포트(21) 및 제1 유출 포트(22)는 하우징(20)의 중심에 대하여 둔각을 형성하도록 배치될 수 있다.
저온 유체 포트(23,24)는 저온의 유체가 유입되는 제2 유입 포트(23) 및 저온의 유체가 유출되는 제2 유출 포트(24)를 포함할 수 있다. 제2 유입 포트(23) 및 제2 유출 포트(24)는 하우징(20)의 중심에 대하여 제1 유입 포트(21) 및 제1 유출 포트(22)와 마찬가지로 둔각을 형성하도록 배치될 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 고온 유체 포트(21,22)는 로터(40)의 1단에 배치되고, 저온 유체 포트(23,24)는 로터(40)의 2단에 배치될 수 있다. 이하에서 설명하겠지만, 로터(40)는 2단으로 적층되어 구성되고, 적층된 2단 각각에 고온 유체 포트(21,22) 및 저온 유체 포트(23,24)가 배치될 수 있다.
유체 연결 포트(30)는 제1 열교환부(110)의 제1 출구 포트(112)와 연결되는 제1 연결 포트(31), 상기 제1 열교환부(110)의 제1 입구 포트(114)와 연결되는 제2 연결 포트(32), 상기 제2 열교환부(120)의 제2 출구 포트(122)와 연결되는 제3 연결 포트(33), 및 상기 제2 열교환부(120)의 제2 입구 포트(124)와 연결되는 제4 연결 포트(34)를 포함할 수 있다.
유체 연결 포트(30)는 상술한 바와 같이 제1 열교환부(110) 및 제2 열교환부(120)와 배관 등을 통해 연결됨으로써 유체가 유동할 수 있도록 한다. 여기에서 제2 연결 포트(32) 및 제3 연결 포트(33)는 로터(40)의 1단에 배치되고 제1 연결 포트(31) 및 제4 연결 포트(34)는 로터(40)의 2단에 배치될 수 있는데 이에 제한되는 것은 아니고 다른 위치에 배치될 수도 있다.
한편, 하우징(20)의 외면에는 로터(40)의 1단 및 2단에 배치된 유체 채널을 서로 연결하여 일단에서 타단으로 이동이 가능하도록 이동 포트(36)가 구비된다. 이동 포트(36)는 로터(40)의 1단 및 2단을 연결하는 굴곡진 곡면 형상의 유로를 가진 배관이 사용될 수 있다. 이동 포트(36)는 하우징(20)의 외주면을 따라 2개가 배치될 수 있고, 그 사이에 각각 4개의 유체 연결 포트(30)가 배치될 수 있다. 즉, 하우징(20)의 외면에는 4개의 유체 연결 포트(30), 이동 포트(36), 4개의 유체 연결 포트(30), 이동 포트(36), 즉 총 12개의 포트가 차례로 배치될 수 있다.
제1 유입 포트(21)는 제2 연결 포트(32)와 직선 유로 상에 배치되고, 제1 유출 포트(22)는 제3 연결 포트(33)와 직선 유로 상에 배치되며, 제2 유입 포트(23)는 제4 연결 포트(34)와 직선 유로 상에 배치되고, 제2 유출 포트(24)는 제1 연결 포트(31)와 직선 유로 상에 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 로터(40)는 하우징(20)의 내부에 수용될 수 있도록 원통 형상으로 형성될 수 있다. 로터(40)에는 로터축(42)이 구비되고 상기 구동축과 결합된다. 따라서, 액츄에이터(10)가 구동되면 구동축을 통해 동력을 전달받아 소정의 각도로 회전되면서 밸브의 개폐를 제어하게 된다.
본 실시예에서 로터(40)는 축방향을 따라 2단으로 적층되게 형성되는데, 이를 위하여 로터(40)는 제1 로터부(44), 제2 로터부(45) 및 제3 로터부(46)로 나뉘어 결합될 수 있는데, 이는 일 예를 제시한 것이고 로터(40)는 일체로 형성될 수도 있다. 이와 같이 로터(40)를 3개 구성에 의해 결합을 하게 되면 로터(40) 내에 복수개의 유체 채널을 가공하는 것이 용이한 장점이 있다.
로터(40)에는 회전에 따라 고온 유체 포트(21,22), 저온 유체 포트(23,24), 유체 연결 포트(30) 및 이동 포트(36)와 선택적으로 연통되는 복수개의 유체 채널이 형성될 수 있다. 유체 채널은 복수개가 2단에 각각 배치될 수 있다.
로터(40)의 1단(액츄에이터(10)에서 먼 단부 측)에는, 제1-1 채널(50), 상기 제1-1 채널(50)에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제1-2 채널(54), 및 상기 제1-1 채널(50)에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제1-3 채널(56)이 형성될 수 있다.
제1-1 채널(50)은 로터(40)의 외주면을 관통하는 제1 튜브(52)의 내부에 형성될 수 있다. 제1-2 채널(54) 및 제1-3 채널(56)은 제1-1 채널(50)에 대하여 수직 방향으로 교차되게 형성될 수 있고, 제1 튜브(52)가 관통하는 공간 외부를 따라 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1-2 채널(54) 및 제1-3 채널(56)은 제1 튜브(52)가 관통하는 공간보다 크게 형성되어 유체가 제1 튜브(52)의 상면을 타고 넘어갈 수 있다. 즉, 제1-2 채널(54) 및 제1-3 채널(56)은 제1 튜브(52)보다 상하로 큰 공간을 형성하고 이 공간을 유체가 유동할 수 있도록 한다.
제1-2 채널(54) 및 제1-3 채널(56)은 제1 튜브(52)에 수직한 방향으로 나란하게 배치될 수 있고, 제1-2 채널(54) 및 제1-3 채널(56)에 형성된 유로는 소정의 곡률을 가진 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 제1-2 채널(54) 및 제1-3 채널(56)은 상술한 바와 같이 제1 튜브(52)보다 상하로 큰 공간을 형성하기 위해 양단부가 장공 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1-2 채널(54) 및 제1-3 채널(56)은 제1 튜브(52)가 없다면 원형 단면을 가지도록 형성되어야 하나, 제1 튜브(52)가 중간에 통과하기 때문에 간섭을 피하고자 상하로 넓힌 장공 형태의 단면을 가지는 것이다.
로터(40)의 2단(액츄에이터(10)에서 가까운 단부 측)에는, 제2-1 채널(60), 상기 제2-1 채널(60)에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제2-2 채널(64), 및 상기 제2-1 채널(60)에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제2-3 채널(66)이 형성될 수 있다.
제2-1 채널(60)은 로터(40)의 외주면을 관통하는 제2 튜브(62)의 내부에 형성될 수 있다. 제2-2 채널(64) 및 제2-3 채널(66)은 제2-1 채널(60)에 대하여 수직 방향으로 교차되게 형성될 수 있고, 제2 튜브(62)가 관통하는 공간 외부를 따라 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2-2 채널(64) 및 제2-3 채널(66)은 제2 튜브(62)가 관통하는 공간보다 크게 형성되어 유체가 제2 튜브(62)의 상면을 타고 넘어갈 수 있다. 즉, 제2-2 채널(64) 및 제2-3 채널(66)은 제2 튜브(62)보다 상하로 큰 공간을 형성하고 이 공간을 유체가 유동할 수 있도록 한다.
제2-2 채널(64) 및 제2-3 채널(66)은 제2 튜브(62)에 수직한 방향으로 나란하게 배치될 수 있고, 제2-2 채널(64) 및 제2-3 채널(66)에 형성된 유로는 소정의 곡률을 가진 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 제2-2 채널(64) 및 제2-3 채널(66)은 상술한 바와 같이 제2 튜브(62)보다 상하로 큰 공간을 형성하기 위해 양단부가 장공 형상으로 형성될 수 있다.
상술한 로터(40)의 2단에 배치된 제2-1 채널(60), 제2-2 채널(64), 및 제2-3 채널(66)은 1단에 배치된 제1-1 채널(50), 제1-2 채널(54), 및 제1-3 채널(56)에 대하여 소정의 각도만큼 회전되게 배치될 수 있다. 일 예로 로터(40)의 2단에 배치된 제2-1 채널(60), 제2-2 채널(64), 및 제2-3 채널(66)은 1단에 배치된 제1-1 채널(50), 제1-2 채널(54), 및 제1-3 채널(56)에 대하여 시계방향으로 60° 만큼 회전되게 배치될 수 있다.
이상에서 설명한 유체 채널은 로터(40)를 구성하는 제1 로터부(44), 제2 로터부(45) 및 제3 로터부(46)에 형성되는데, 제2 로터부(45)의 상면 및 하면에 유체 채널을 가공함으로써 제1 로터부(44), 제3 로터부(46)와 협력하여 유체 채널을 형성하도록 하였다.
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 공조 시스템의 냉방모드, 난방모드 및 제습모드에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리를 이용한 냉방모드 시의 유체 흐름을 도시한 도면이다.
이를 참조하면, 공조장치(HVAC)에 배치되는 열교환기(100)는 냉방모드 시 2개의 제1 열교환부(110) 및 제2 열교환부(120)에 차가운 냉각수가 분배되어야 한다. 제1 열교환부(110)는 열교환기(100)의 전면, 제2 열교환부(120)는 열교환기(100)의 후면에 배치될 수 있다.
차가운 냉각수는 제2 유입 포트(23)로 유입된다. 제2 유입 포트(23)로 유입된 냉각수는 제4 연결 포트(34)를 통해 유출되어 제2 열교환부(120)의 제2 입구 포트(124)로 유입된다. 차가운 냉각수는 제2 열교환부(120)에서 공기와 열교환되어 차가운 공기가 차량 내부로 송풍되도록 한다.
제2 열교환부(120)의 제2 출구 포트(122)로 유출된 냉각수는 제3 연결 포트(33)로 유입되어 제2 연결 포트(32)로 유출된다. 제2 연결 포트(32)로 유출된 냉각수는 제1 열교환부(110)의 제1 입구 포트(114)로 유입된다. 차가운 냉각수는 제1 열교환부(110)에서 공기와 열교환되어 차가운 공기가 차량 내부로 송풍되도록 한다.
제1 열교환부(110)의 제1 출구 포트(112)로 유출된 냉각수는 제1 연결 포트(31)로 유입된다. 제1 연결 포트(31)로 유입된 냉각수(2단에 위치)는 제2-2 채널(64)을 통과한 후 이동 포트(36)를 통해 1단에 위치한 제1-1 채널(50)로 유입된다. 제1-1 채널(50)에서 유출된 냉각수는 다시 이동 포트(36)를 통해 2단에 위치한 제2-3 채널(66)로 유입되고, 제2 유출 포트(24)로 유출된다.
한편, 냉방모드에서 뜨거운 냉각수는 열교환기(100) 측으로 유입되지 않고 제1 유입 포트(21)로 유입된 후 제1 유출 포트(22)로 유출되도록 제어된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리를 이용한 난방모드 시의 유체 흐름을 도시한 도면이다.
이를 참조하면, 난방모드는 제습모드에서 로터(40)를 시계방향으로 60° 만큼 회전시키면 된다. 뜨거운 냉각수는 제1 유입 포트(21)로 유입된다. 제1 유입 포트(21)로 유입된 냉각수는 제2 연결 포트(22)를 통해 유출되어 제1 열교환부(110)의 제1 입구 포트(114)로 유입된다. 뜨거운 냉각수는 제1 열교환부(110)에서 공기와 열교환되어 뜨거운 공기가 차량 내부로 송풍되도록 한다.
제1 열교환부(110)의 제1 출구 포트(112)로 유출된 냉각수는 제1 연결 포트(31)로 유입되어 제4 연결 포트(34)로 유출된다. 제4 연결 포트(34)를 통해 유출된 냉각수는 제2 열교환부(120)의 제2 입구 포트(124)로 유입된다. 뜨거운 냉각수는 제2 열교환부(120)에서 공기와 열교환되어 뜨거운 공기가 차량 내부로 송풍되도록 한다.
제2 열교환부(120)의 제2 출구 포트(122)로 유출된 냉각수는 제3 연결 포트(33)로 유입된다. 제3 연결 포트(33)로 유입된 냉각수(1단에 위치)는 제1-2 채널(54)을 통과한 후 이동 포트(36)를 통해 2단에 위치한 제2-1 채널(60)로 유입된다. 제2-1 채널(60)에서 유출된 냉각수는 다시 이동 포트(36)를 통해 1단에 위치한 제1-3 채널(56)로 유입되고, 제1 유출 포트(22)로 유출된다.
한편, 난방모드에서 차가운 냉각수는 열교환기(100) 측으로 유입되지 않고 제2 유입 포트(23)로 유입된 후 제2 유출 포트(24)로 유출되도록 제어된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 제어용 밸브 어셈블리를 이용한 제습모드 시의 유체 흐름을 도시한 도면이다.
이를 참조하면, 제습모드는 냉방모드에서 로터(40)를 시계방향으로 60° 만큼 회전시키면 된다. 뜨거운 냉각수는 제1 유입 포트(21)로 유입되고, 제1-3 채널(56)을 통과한 후 이동 포트(36)를 통해 2단에 위치한 제2-3 채널(66)로 유입된다. 제2-3 채널(66)을 통과한 냉각수는 제4 연결 포트(34)로 유출된다.
제4 연결 포트(34)로 유출된 냉각수는 제2 열교환부(120)의 제2 입구 포트(124)로 유입된다. 냉각수는 제2 열교환부(120)에서 공기와 열교환되어 습기를 제거한 공기를 재가열하게 된다.
제2 열교환부(120)의 제2 출구 포트(122)로 유출된 냉각수는 제3 연결 포트(33)로 유입되고, 제1-1 채널(50)을 통과한 후 제1 유출 포트(22)로 유출된다.
차가운 냉각수는 제2 유입 포트(23)로 유입된다. 냉각수는 제2-2 채널(64)을 통과한 후 이동 포트(36)를 통해 1단에 위치한 제1-2 채널(54)로 유입된다. 제1-2 채널(54)을 통과한 냉각수는 제2 연결 포트(32)로 유출된다.
제2 연결 포트(32)로 유출된 냉각수는 제1 열교환부(110)의 제1 입구 포트(114)로 유입된다. 차가운 냉각수는 제1 열교환부(110)를 유동하면서 습기를 제거한다.
제1 열교환부(110)의 제1 출구 포트(112)로 유출된 냉각수는 제1 연결 포트(31)로 유입되어 제2-1 채널(60)을 통과한 후 제2 유출 포트(24)로 유출된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터에 채널을 형성하고 하우징에 채널에 연통되는 복수개의 포트를 구성함으로써, 하나의 밸브 어셈블리로 열교환기의 공조 모드에 따른 제어가 가능하기 때문에 원가를 절감하고 패키징 측면에서 유리하다. 또한, 열교환기의 공조 모드 제어를 위해 별도의 온도조절도어가 필요하지 않고 냉방, 난방, 제습모드의 구현이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
[부호의 설명]
10: 액츄에이터 20: 하우징
21: 제1 유입 포트 22: 제1 유출 포트
23: 제2 유입 포트 24: 제2 유출 포트
30: 유체 연결 포트 31: 제1 연결 포트
32: 제2 연결 포트 33: 제3 연결 포트
34: 제4 연결 포트 36: 이동 포트
40: 로터 42: 로터축
44: 제1 로터부 45: 제2 로터부
46: 제3 로터부 50: 제1-1 채널
52: 제1 튜브 54: 제1-2 채널
56: 제1-3 채널 60: 제2-1 채널
62: 제2 튜브 64: 제2-2 채널
66: 제2-3 채널 100: 열교환기
110: 제1 열교환부 112: 제1 출구 포트
114: 제1 입구 포트 120: 제2 열교환부
122: 제2 출구 포트 124: 제2 입구 포트

Claims (20)

  1. 하우징; 및
    상기 하우징의 내부에 공조 모드에 따라 회전가능하게 설치되는 로터를 포함하고,
    상기 로터는 축방향을 따라 2단으로 적층되어 형성되어 1단 및 2단에 각각 유체가 유동할 수 있는 유체 채널이 형성되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 열교환부 및 제2 열교환부로 구성되는 일체형 열교환기로 유입 및 유출되는 유체를 제어하되,
    상기 하우징에는 고온의 유체가 유입되고 유출되는 고온 유체 포트, 저온의 유체가 유입되고 유출되는 저온 유체 포트, 및 상기 제1 열교환부 및 제2 열교환부와 유체 유동을 위해 연결되는 복수개의 유체 연결 포트가 구비되고,
    상기 유체 채널은 회전에 따라 상기 고온 유체 포트, 저온 유체 포트 및 유체 연결 포트와 선택적으로 연통되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고온 유체 포트는 고온의 유체가 유입되는 제1 유입 포트; 및 고온의 유체가 유출되는 제1 유출 포트를 포함하고,
    상기 저온 유체 포트는 저온의 유체가 유입되는 제2 유입 포트; 및 저온의 유체가 유출되는 제2 유출 포트를 포함하는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유체 연결 포트는,
    상기 제1 열교환부의 제1 출구 포트와 연결되는 제1 연결 포트;
    상기 제1 열교환부의 제1 입구 포트와 연결되는 제2 연결 포트;
    상기 제2 열교환부의 제2 출구 포트와 연결되는 제3 연결 포트; 및
    상기 제2 열교환부의 제2 입구 포트와 연결되는 제4 연결 포트를 포함하는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고온 유체 포트는 상기 로터의 1단에 배치되고, 상기 저온 유체 포트는 상기 로터의 2단에 배치되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체 연결 포트는 상기 로터의 일단에서 타단으로 유체를 이동시키기 위한 이동 포트를 더 포함하는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이동 포트는 상기 하우징의 외면에서 상기 로터의 1단과 2단 측을 연결하는 배관인 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 로터의 1단에는 제1-1 채널; 상기 제1-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제1-2 채널; 및 상기 제1-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제1-3 채널이 형성되고,
    상기 로터의 2단에는 제2-1 채널; 상기 제2-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제2-2 채널; 및 상기 제2-1 채널에 대하여 교차되게 유로가 형성되는 제2-3 채널이 형성되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2-1 채널, 제2-2 채널, 및 제2-3 채널은 상기 제1-1 채널, 제1-2 채널, 및 제1-3 채널에 대하여 상기 로터의 중심을 기준으로 회전된 상태로 형성되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1-1 채널은 상기 로터의 외주면을 관통하는 제1 튜브의 내부에 형성되고, 상기 제2-1 채널은 상기 로터의 외주면을 관통하는 제2 튜브의 내부에 형성되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1-2 채널 및 제1-3 채널은 상기 제1-1 채널에 대하여 수직 방향으로 교차되게 형성되고, 상기 제1 튜브가 관통하는 공간 외부를 따라 형성되며,
    상기 제2-2 채널 및 제2-3 채널은 상기 제2-1 채널에 대하여 수직 방향으로 교차되게 형성되고, 상기 제2 튜브가 관통하는 공간 외부를 따라 형성되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1-2 채널 및 제1-3 채널은 곡면 형상으로 유로를 형성하고, 양단부는 장공 형상으로 형성되고,
    상기 제2-2 채널 및 제2-3 채널은 곡면 형상으로 유로를 형성하고, 양단부는 장공 형상으로 형성되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  13. 제9항에 있어서,
    냉방모드 시,
    저온의 유체는 상기 제2 유입 포트로 유입되고 상기 제4 연결 포트를 통해 상기 제2 입구 포트로 유입되어 상기 제2 열교환부에서 공기와 열교환되고,
    상기 제2 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제3 연결 포트로 유입되어 상기 제2 연결 포트로 유출되고, 상기 제1 입구 포트로 유입되어 상기 제1 열교환부에서 공기과 열교환되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제1 연결 포트로 유입되고, 상기 제2-2 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 제1-1 채널로 유입되며, 상기 제1-1 채널에서 유출된 유체는 상기 이동 포트를 통해 상기 제2-3 채널로 유입된 후 상기 제2 유출 포트로 유출되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  15. 제9항에 있어서,
    난방모드 시,
    고온의 유체는 상기 제1 유입 포트로 유입되고 상기 제2 연결 포트를 통해 상기 제1 입구 포트로 유입되어 상기 제1 열교환부에서 공기와 열교환되고,
    상기 제1 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제1 연결 포트로 유입되어 상기 제4 연결 포트로 유출되고, 상기 제2 입구 포트로 유입되어 상기 제2 열교환부에서 공기과 열교환되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제3 연결 포트로 유입되고, 상기 제1-2 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 제2-1 채널로 유입되며, 상기 제2-1 채널에서 유출된 유체는 상기 이동 포트를 통해 상기 제1-3 채널로 유입된 후 상기 제1 유출 포트로 유출되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  17. 제9항에 있어서,
    제습모드 시,
    고온의 유체는 상기 제1 유입 포트로 유입되고 상기 제1-3 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 제2-3 채널로 유입되며,
    상기 제2-3 채널로 유입된 유체는 상기 제4 연결 포트로 유출되어 상기 제2 열교환부에서 공기를 재가열하는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제3 연결 포트로 유입되고, 상기 제1-1 채널을 통과한 후 상기 제1 유출 포트로 유출되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  19. 제17항에 있어서,
    저온의 유체는 상기 제2 유입 포트로 유입되고 상기 제2-2 채널을 통과한 후 상기 이동 포트를 통해 상기 제1-2 채널로 유입되며,
    상기 제1-2 채널로 유입된 유체는 상기 제2 연결 포트로 유출되어 상기 제1 열교환부에서 습기를 제거하는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 출구 포트로 유출된 유체는 상기 제1 연결 포트로 유입되고, 상기 제2-1 채널을 통과한 후 상기 제2 유출 포트로 유출되는 유체 제어용 밸브 어셈블리.
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