KR100381344B1 - 사방제어밸브 - Google Patents

Abstract

공기조화기 등에 사용되는 솔레노이드-유압-회전작동형 사방제어밸브가 개시되어 있다. 개시된 사방제어밸브는 복수의 포트를 가지는 밸브몸체 내부에 회전가능하게 지지되는 디스크형 메인스풀(70)을 구비하고, 밸브몸체 내에서 공급측 포트의 일부로부터 유체를 취하여 파일럿 유압을 변환하도록 밸브실(51)과 파일럿스풀(38) 및 솔레노이드코일(35)을 구비하고, 변환된 파일럿 유압으로 회전동력을 발생하도록 압력실(52)과 베인(81) 및 기어부재(82)를 구비하여 그 기어부재(82)로 상기 메인스풀을 연결하여 구동하도록 구성된다. 이와같이 밸브몸체 내에서 파일럿 유압을 직접 취한 후 그 파일럿 유압으로부터 회전동력을 발생하여 상기 메인스풀을 기계적으로 구동하므로 별도의 모세관이 필요없어져 밸브몸체의 용접개소를 대폭 줄일 수 있다. 따라서 제작이 쉽고 그 제작과정 또는 사용과정에서의 용접불량에 의한 고장발생률을 낮출 수 있고, 유체의 이용효율을 높일 수 있다.

Description

사방제어밸브{Four-way reversing valve}

본 발명은 유압 또는 공압회로에서 유체흐름의 방향을 제어하기 위한 방향제어밸브의 하나로서 예를 들면 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기의 냉방 또는 난방선택시 냉매의 흐름을 바꾸도록 작동되는 사방제어밸브에 관한 것으로, 특히 회전작동되는 디스크형 스풀(spool)을 구비하고 그 스풀을 구동하는 유압작동 회전액츄에이터(rotary actuator)와 이 회전액츄에이터를 구동하기 위한 솔레노이드작동 파일럿밸브(pilot valve) 를 일체화한 사방제어밸브에 관한 것이다.

우선, 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기와 관련하여 언급하면, 잘 알려진 바와 같이, 열은 고온측에서 저온측으로는 자연히 이동하지만, 저온측에서 고온측으로 열을 이동시키려면 외부에서 어떤 작용을 가하여야 한다. 이것이 히트펌프의 원리이다. 히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 사이클로 이행되는 열에 대한 운반 메커니즘(mechanism)을 가지며, 그 응축과 증발시의열교환을 통해 냉방에 필요한 냉풍이나 난방에 필요한 온풍을 발생시킨다. 냉방 또는 난방의 선택은 상기 응축 및 증발과정에서 각각 사용되는 열교환기(응축기와 증발기)의 위치를 맞바꿔주면 되나, 구조적으로 그 응축기와 증발기의 위치를 바꾸는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 방향제어밸브의 하나인 사방제어밸브를 사용하여 그 응축기와 증발기에 대한 냉매의 흐름을 변환하는 것이다.

이와같은 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기의 냉난방 운전을 위해 주로 사용되고 있는 종래의 사방제어밸브는 도 1에 도시한 바와 같이 메인밸브(10)와 파일럿밸브(20)로 조합된 내부파일럿방식의 4포트 2위치 솔레노이드-유압작동형 변환밸브로 구성되어 있다. 메인밸브(10)는 4개의 포트와 좌우 양단에 위치하는 2개의 파일럿접속구를 가진다. 이 메인밸브(10)에는 각 포트를 공기조화기 요소중 압축기의 토출구와 흡입구 및 실내외측 열교환기의 냉매관과 각각 접속시키기 위한 4개의 냉매접속관(11,12,13,14)이 용접되어 있으며, 또한 파일럿밸브(20)가 4개의 모세관(21,22,23,24)을 통해 내부 파일럿방식으로 조합되어 있다. 부호 27은 파일럿밸브(20)의 변환을 위한 솔레노이드코일(solenoid coil)이다.

상기한 종래의 사방제어밸브를 공기조화기 회로와 함께 도시한 도 2a 및 2b를 참조하면, 메인밸브(10)와 조합된 파일럿밸브(20)는 4포트 2위치 스프링오프셋 솔레노이드작동형으로서, 파일럿스풀(25)을 스프링(26)에 의한 노멀위치 또는 솔레노이드코일(27) 여자시의 전자력에 의한 변환위치로 이동시킴으로써 부하측 포트 A와 B중 하나를 공급측 포트 P와 접속시키고 나머지 하나를 드레인측 포트 R과 접속시킨다. 솔레노이드코일(27)의 여자전류는 공기조화기의 냉방운전시에 차단되고 난방운전시에만 인가된다.

즉, 냉방운전이 선택되면 파일럿스풀(25)은 도 2a와 같은 노멀위치에 있게 되며, 이때 메인밸브(10)의 일측 챔버(15)내의 파일럿 압력이 타측 챔버(16)보다 높게 작용한다. 그러면 메인밸브(10)의 메인스풀(17)이 좌측으로 이동되어, 그 공급측 포트 P는 부하측 포트 A와 연결되고, 다른 부하측 포트 B는 드레인측 포트 R과 연결된다. 따라서 공기조화기에서는 압축기(1)의 토출구로부터 토출된 냉매가 메인밸브(10)의 포트 P와 A를 통해 실외측 열교환기(2)로 이송되므로 그 실외측 열교환기(2)는 응축기 역할을 하게 되고, 이어 팽창기구(3)에 의해 감압된 냉매가 실내측 열교환기(4)로 이송되므로 그 실내측 열교환기(4)는 증발기 역할을 하게 되며, 그 실내측 열교환기(4)로부터는 냉매가 메인밸브(10)의 포트 B와 R을 통하여 압축기(1)의 흡입구로 이송되는 냉동사이클(cooling cycle)이 이행된다.

다음 난방운전이 선택되면, 파일럿스풀(25)은 도 2b와 같이 솔레노이드코일(27)에 의해 변환위치로 이동되며, 이때 메인밸브(10)의 타측 챔버(16)의 파일럿 압력이 일측 챔버(15)보다 높게 작용한다. 그러면 메인밸브(10)의 메인스풀(17)이 우측으로 이동되어, 그 공급측 포트 P는 부하측 포트 B와 연결되고 다른 부하측 포트 A는 드레인측 포트 R과 연결된다. 따라서 공기조화기에서는 압축기(1)의 토출구로부터 토출된 냉매가 메인밸브(10)의 포트 P와 B를 통해 실내측 열교환기(4)로 이송되므로 그 실내측 열교환기(4)가 응축기로서 작용하게 되고, 이어 팽창기구(3)에 의해 감압된 냉매가 실외측 열교환기(2)로 이송되므로 그 실외측 열교환기(2)는 증발기로서 작용하게 되며, 그 실외측 열교환기(4)로부터는 냉매가 메인밸브(10)의 포트 A와 R을 통하여 압축기(1)의 흡입구로 이송되는 열사이클(heating cycle)이 이행되는 것이다.

한편, 국내의 등록실용신안공보 등록번호 실0127597, 등록번호 실0130152, 등록번호 20-0213450 및 국내 공개특허공보 공개번호 특2001-0007231 등에 의하면, 메인밸브의 작동수단으로서, 전술한 파일럿밸브 대신 열동형 피스톤기구로 직접 메인밸브의 슬라이드형 스풀을 변환시키거나, 메인밸브에 전기모터를 구동원으로 하는 회전형 스풀을 구성하는 등 여러 가지 형태가 제안되어 있다.

그러나 메인스풀을 직접 구동하기 위한 열동형 피스톤기구나 전기모터는 대체로 변환시간이 느리고 부정확하며 오동작이 많은 등의 이유로 거의 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

유압 또는 공압회로에 소요되는 밸브로는 전술한 파일럿밸브와 같은 솔레노이드작동형 밸브가 자동운전이나 원격조작 등의 제어가 용이하고 또 변환시간이 빠르고 정확하다는 이점으로 많이 사용되고 있다. 다만 이것은 솔레노이드의 전자적 추력을 이용하므로, 많은 유량을 제어하는데는 부적합하여 보통 압력 210[Kg/cm²], 최대유량 80[l/min] 정도까지의 변환에 사용되고 있는 것이다. 그리하여 전술한 바와 같은 종래의 사방제어밸브는 메인밸브를 유압작동형으로 하고, 이를 조작하는 파일럿밸브를 솔레노이드작동형으로 구성하는 것이 일반적이었다.

이와같이 메인밸브와 파일럿밸브로 조합하여 되는 사방제어밸브를 제작하려면 그 메인밸브에 용접되는 냉매접속관들 외에도 모세관들을 추가로 접속시켜야 한다. 따라서 용접개소가 많아져 제작에 어려움이 있음은 물론, 그 제작 또는 사용과정에서 용접불량으로 인한 고장이 많이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

또한 종래의 사방제어밸브에 의하면, 압축기의 토출구로부터 토출되는 고온고압 기체상태의 냉매 일부가 열교환기를 경유하지 않고 상기 파일럿밸브를 경유하여 그대로 압축기의 흡입구로 되돌려지므로 그만큼 냉매의 이용률이 낮아 열교환 효율이 저하된다.

따라서 본 발명의 목적은, 제어가 용이하고 변환시간이 빠르며 정확한 이점을 보유하는 솔레노이드작동형으로 파일럿 유압을 변환하면서 그 변환된 파일럿 유압을 이용하여 메인스풀을 회전시키는 구조로 개선함으로써 용접개소를 최소화할 수 있는 사방제어밸브를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 냉매 등의 유체의 이용효율을 높일 수 있는 사방제어밸브를 제공하려는 것이다.

도 1은 종래의 내부파일럿방식 전자유압변환형 사방제어밸브의 외관을 보인 사시도.

도 2a 및 2b는 종래의 사방제어밸브가 채용된 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기를 냉방운전시와 난방운전시로 구분하여 도시한 회로도.

도 3은 본 발명에 따른 사방제어밸브의 외관을 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 사방제어밸브를 분해한 사시도.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 사방제어밸브의 유압변환부를 노멀상태와 변환상태로 구분하여 도시한 부분 종단면도.

도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 사방제어밸브의 회전액츄에이터를 노멀상태와 변환상태로 구분하여 도시한 횡단면도.

도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 사방제어밸브의 디스크형 메인스풀 동작을 노멀상태와 변환상태로 구분하여 도시한 횡단면도.

* 도면의 간단한 설명 *

30 : 밸브몸체 31,32,33,34 : 냉매접속관

35 : 솔레노이드코일 38 : 파일럿스풀

39 : 스프링 40 : 원통형 하우징

50 : 캡부재 51 : 밸브실

52 : 유압실 53,54,54' : 그루우브

60 : 지지부재 70 : 메인스풀

72 : 개구부 73 : 기어부

74 : 캐비티 80 : 회전액츄에이터

81 : 베인 82 : 기어부재

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 유체의 출입을 위한 복수의 포트를 가지는 밸브몸체와, 이 밸브몸체 내부에 회전가능하게 지지되어 그 회전위치에 따라 상기 복수의 포트 상호간을 선택적으로 연결하는 적어도 하나의 유로를 가지는 메인스풀과, 상기 복수의 포트중 공급측으로부터 유체의 일부를 취하여 유압을 변환하도록 외부의 전기신호로 작동되는 유압변환수단과, 이 유압변환수단에 의해 변환된 유압에 따라 회전되어 상기 메인스풀을 구동하는 구동수단이 구비된 사방제어밸브를 창안하였다.

바람직하게는, 상기 유압변환수단으로서, 상기 밸브몸체 내부에서 상기 복수의 포트중 공급측 포트를 향해 관통된 파일럿유압 입력포트와 상기 구동수단을 향해 다른 높이로 관통된 두 개의 파일럿유압 출력포트가 형성되어 있는 파일럿밸브실을 설치하고, 이 파일럿밸브실에 설치되어 그 두 개의 출력포트중 하나를 차단하도록 이동조작되는 파일럿스풀과 이 파일럿스풀을 한쪽으로 미는 스프링 그리고 상기 외부의 전기신호로 여자되어 상기 파일럿스풀을 스프링에 대항하는 쪽으로 당기는 전자적 추력을 발생하는 솔레노이드코일을 구비하는 한편,

상기 구동수단으로서는, 상기 메인스풀에 기어부를 형성하고, 상기 유압변환수단에 의하여 변환된 파일럿 유압이 서로 반대 방향으로 작용하는 유압실을 형성하며, 그 유압실에 작용하는 파일럿 유압에 의해 변환된 방향으로 회전되는 베인(vane)과 이 베인의 축에 결합되어 상기 메인스풀의 기어부와 맞물려 돌아가는 기어부재로 되는 유압작동 회전액츄에이터를 구비하는 것이다.

또한 바람직하게는, 상기 밸브몸체를 한쪽이 막히고 다른쪽이 개구된 원통형 하우징과 이 하우징의 개구측을 틀어막는 캡부재로 구성하고, 상기 복수의 포트중 공급측을 그 원통형 하우징의 원주면상에 형성하고 나머지는 그 원통형 하우징의 막힌 면상에 형성하며, 상기 메인스풀을 그 공급측 포트와 나머지 포트들 사이를 차단하면서 상기 유로를 통해 포트를 연결하도록 회전가능하게 설치되는 디스크형으로 구성하며, 상기 캡부재에 상기 유압변환수단을 위한 밸브실과 상기 구동수단을 위한 유압실을 형성하는 것이다.

이와같이 구성하는 본 발명에 따르면, 밸브몸체 내에서 파일럿 유압을 직접취할 수 있게 되며 또한 그 파일럿 유압으로부터 회전동력을 발생하여 상기 메인스풀을 기계적으로 구동하므로 별도의 모세관이 필요없어져 용접개소를 줄일 수 있는 것으로서, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중 도 3은 본 발명에 따른 사방제어밸브의 외관을 도시한 것이며, 도 4는 그 구조를 설명하기 위해 부품을 분해하여 도시한 것이다. 이들 도면에 나타난 본 발명에 따른 사방제어밸브는, 전술한 바와 같은 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기의 냉난방 운전을 위한 용도로서 그 예를 든 것으로, 그 형식은 4포트 2위치 스프링오프셋 솔레노이드-유압-회전작동형이다.

먼저, 도 3을 참조하면, 밸브몸체(30)는 원통형이며, 그 원주면상에는 한 개의 공급측 포트 P가 형성되고 그 몸체 하면상에 두 개의 부하측 포트 A와 B 그리고 한 개의 드레인 포트 R이 형성되어 있다. 각 포트에는 공기조화기 각부의 냉매관과 접속하기 위한 4개의 냉매접속관(31,32,33,34)이 용접되어 있다. 밸브몸체(30) 상면에 설치된 부호 35는 솔레노이드코일이다. 이 솔레노이드코일(35)의 여자전류는 예를 들면 공기조화기의 냉방운전 선택시에는 인가되지 않고 난방운전 선택시에만 그 인가되는 것이다.

다음 도 4를 참조하면, 밸브몸체(30)는 하단이 막히고 상단이 개구된 원통형 하우징(40)과 이 하우징(40)의 상단 개구측에 결합되는 캡부재(50) 그리고 그 하우징(40)의 내측 바닥면에 밀착하여 고정하기 위한 지지부재(60)로 구성된다. 캡부재(50)와 지지부재(60) 사이에는 디스크형 메인스풀(70)을 회전가능하게 수납되며, 그 캡부재(50)와 디스크형 메인스풀(60) 사이에 유압작동 회전액츄에이터(80)가 개재된다. 그리고 솔레노이드코일(35)은 상기 캡부재(50)의 외측면 중심부에 형성된 밸브실(51)에 나사식으로 결합되는 스템(36) 주위에 끼워서 빠지지 않도록 와샤(부호 생략)와 너트(37)로 체결된다.

상기한 캡부재(50)는 원통형 하우징(40)의 상단 개구측 내주면에 밀착되는 상태로 압입되어 액체 또는 기체상태의 유체가 새어나오지 않도록 용접에 의해 밀폐되며, 도면으로 예시하지는 않았으나 별도의 시일링부재와 함께 상호 나사식으로 체결될 수 있게 하여 분해조립이 용이하게 할 수 있다. 이 캡부재(50)는 상면측 중심부에 오목하게 파인 상기한 밸브실(51)과 그 하면측 중심부에서 한쪽으로 치우친 지점에 오목하게 파인 유압실(52)을 가지고 있다. 밸브실(51)에는 반경방향으로 상기 하우징(40)의 원주면상에 가까이 근접하도록 연장되어 그 끝부분이 공급측 포트 P와 마주하는 파일럿유압 입력포트를 형성하는 입력측 그루우브(53)와 대략 반대방향으로 향하여 유압실(52)내 내주벽 양측으로 대응하는 지점으로 통하는 2개의 출력측 그루우브(54,54')가 관통되어 있다. 그리고 유압실(52)에는 그 2개의 출력측 그루우브(54,54')중 하나로부터 유입된 유체가 후술하는 액츄에이터를 작동시킨 후 하우징과의 틈새로 빠져나가도록 하는 유출구(55)가 형성되어 있다.

상기한 밸브실(51)로 통하는 출력측 그루우브(54,54')들은 서로 다른 높이에 형성된 것이다(도 5a 및 5b 참조). 캡부재(50)의 하면측에는 상기 입력측 그루우브(53)의 좌우 옆 부분을 크게 절결한 절결부(56,56')가 형성되어 있는데, 이는 상기 하우징(40)의 공급측 포트 P로부터 들어오는 유체중 그 입력측그루우브(53)로 유입되는 것을 제외한 나머지를 상기한 메인스풀(70)을 통해 다른 포트로 이동시키기 위한 유로를 제공하기 위한 것이다.

지지부재(60)는 상기 하우징(40) 저면상의 포트 A,B,R에 각각 대응하는 통공(61,62,63)을 가지며, 또한 상기한 캡부재(50)의 사이에서 디스크형 메인스풀(70)을 안정적으로 지지하도록 그 메인스풀(70)의 중심을 관통하는 상기 캡부재(50)의 보스(57)를 끼워서 나사(65)로 고정하기 위한 고정구멍(64)을 가진다.

디스크형 메인스풀(70)은 그 중심부를 캡부재(50)의 보스(57)가 관통하는 지지구멍(61)을 가지고 있으며, 그 캡부재(50)와 지지부재(70) 사이에서 그 보스(57)를 중심으로 원활하게 회전될 수 있게 지지된다. 이 메인스풀(70)에는 상하면을 대략 반원모양으로 관통하여 제1유로를 형성하는 개구부(72)와 나머지 부분의 하면측에 원호모양으로 오목하게 형성되어 제2유로를 형성하는 캐비티(74)가 있다. 그리고 개구부(72)에는 그 외측 주면을 따라 기어부(73)가 형성되어 있다. 여기서 개구부(72)는 상기한 캡부재(50)의 절결부(56,56')와 적어도 일부 통하며 동시에 지지부재(60)를 통해 하우징(40) 저면상에 양쪽에 위치한 2개의 포트 A와 B중 하나와도 통하도록 설계되고, 이때 캐비티(74)는 하우징(40) 저면상에 양쪽에 위치한 2개의 포트 A와 B중 남은 것과 가운데 위치한 포트 R를 연통시키도록 설계된 것이다.

회전액츄에이터(80)는 상기한 캡부재(50)의 유압실(52)에 수납되어 거기에 개구된 상기 출력측 그루우브(54,54')중 어느 하나로부터 토출되는 유체에 의하여 회전될 수 있는 베인(81)과 이 베인(81)의 축상에 결합되어 상기 메인스풀(70)의기어부(73)와 맞물려 돌아갈 수 있는 기어부재(82)로 이루어져 있다.

한편, 캡부재(50) 상면 중심부에 형성되어 있는 밸브실(51)에는 솔레노이드코일(35)에 끼워지는 스템(36)이 나사식으로 체결되며, 스템(36) 내부에는 슬라이드형 파일럿스풀(38)이 스프링(39)과 함께 수납된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 사방제어밸브의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5a는 전술한 유압변환수단의 노멀상태를 나타낸다. 그 유압변환수단의 노멀상태, 즉 솔레노이드코일(35)이 여자되지 않은 상태에서는 파일럿스풀(38)이 스프링(39)에 의해 캡부재(50)의 밸브실(51) 내부로 끝까지 돌출하여 도 5a와 같이 밸브실(51) 내 두 개의 출력측 그루우브(54,54')중 위쪽을 관통하는 그루우브(54)는 개방되고 아래쪽을 관통하는 그루우브(54')는 폐쇄된다. 따라서 하우징(40)의 공급측 포트 P를 통해 공급되어 거기에 마주하는 입력측 그루우브(53)를 통해 입력되는 유체의 일부는 밸브실(51)에서 개방된 출력측 그루우브(54)를 통해 유압실(52)로 이송된다. 그러면 유압실(52)에서는 도 6a에서 보는 바와 같이 상기 개방된 출력측 그루우브(54)로부터 이송되는 유체가 베인(81)의 우측(도면에서 상측) 톱니부분을 전방으로 가압하는 유압이 작용하여 그 베인(81)이 반시계방향으로 회전된다. 베인(81)이 반시계방향으로 회전되면, 그 베인(81)과 같은 축에 결합된 기어(82)가 같은 방향으로 회전하게 되며, 따라서 도 7a에 보인 바와 같이 그 기어부재(82)와 맞물고 있는 기어부(73)를 가진 메인스풀(70)이 회전되는 것이다. 이와같이 메인스풀(70)이 회전되면, 도 7a에서 보는 바와 같이,개구부(72)에 지지부재(60)의 일측 통공(61)이 노출되어져 전술한 공급측 포트 A는 캡부재(50)의 절결부(56,56')와 메인스풀(70)의 개구부(72) 및 지지부재(60)의 일측 통공(61)을 경유하여 제1부하(예를 들면 공기조화기의 실외측 열교환기)측 포트 A와 연결되고, 이와 동시에 메인스풀(70)의 캐비티(74)를 통해 제2부하측 포트 B와 드레인포트 R이 연결되어진다.

다음, 도 5b는 유압변환부의 변환상태를 나타낸다. 유압변환부의 변환상태, 즉 솔레노이드코일(35)이 전류인가로 여자된 상태에서는 파일럿스풀(38)이 그 솔레노이드코일(35) 여자시에 작용하는 전자적 추력(흡인력)에 의해 캡부재(50)의 밸브실(51) 위로 당겨져 도 5b와 같이 밸브실(51) 내 두 개의 출력측 그루우브(54,54')중 위쪽을 관통하는 그루우브(54)는 폐쇄되고 아래쪽을 관통하는 그루우브(54')가 개방된다. 따라서 하우징(40)의 공급측 포트 P를 통해 공급되어 거기에 마주하는 입력측 그루우브(53)를 통해 입력되는 유체의 일부는 밸브실(51)에서 개방된 출력측 그루우브(54')를 통해 유압실(52)로 이송된다. 그러면 유압실(52)에서는 도 6b에서 보는 바와 같이 상기 개방된 출력측 그루우브(54')로부터 이송되는 유체가 베인(81)의 좌측(도면에서 하측) 톱니부분을 전방으로 가압하는 유압이 작용하여 그 베인(81)이 시계방향으로 회전된다. 베인(81)이 시계방향으로 회전되면, 그 베인(81)과 같은 축에 결합된 기어(82)가 같은 방향으로 회전하게 되며, 따라서 도 7b에 보인 바와 같이 그 기어부재(82)와 맞물고 있는 기어부(73)를 가진 메인스풀(70)이 반대로 회전되는 것이다. 이와같이 메인스풀(70)이 반대로 회전되면, 도 7b에서 보는 바와 같이, 개구부(72)에 지지부재(60)의 반대측 통공(62)이노출되어져 전술한 공급측 포트 A는 캡부재(50)의 절결부(56,56')와 메인스풀(70)의 개구부(72) 및 지지부재(60)의 일측 통공(61)을 경유하여 반대편에 위치한 제2부하(예를 들면 공기조화기의 경우 실내측 열교환기)측 포트 B와 연결되고, 이와 동시에 메인스풀(70)의 캐비티(74)를 통해 제1부하측 포트 A와 드레인포트 R이 연결되어진다.

한편, 노멀상태나 변환상태에서 캡부재(50)의 밸브실(51)과 유압실(52)을 경유하여 그 유압실(52)의 유출구(55)를 통해 유출되는 유체는 하우징(40)과 캡부재(50) 사이의 틈새를 돌아서 절결부(56,56')로 유입되어 공급측 포트 P로부터 그 절결부(56,56')로 직접 공급되는 유체 본류와 합류되어 부하측 포트 A 또는 B로 함께 이송되어진다. 즉, 유체 대부분이 부하를 경유하게 되므로, 그 유체(냉매)의 이용률이 높은 것이다.

이상의 실시예에서는 냉난방겸용 히트펌프 공기조화기에 사용하기 위한 용도를 예시하였으나, 그 용도나 도면에 예시된 것에 의하여 한정되는 것은 아니다. 즉, 포트 수는 적용할 제품에 따라 변경될 수 있으며, 이에 따라 디스크형 메인스풀의 유로구조와 그 수가 변경될 수 있다. 또한 그 디스크형 메인스풀과 이의 조작을 위한 솔레노이드작동형 유압변환수단이나 유압작동 회전액츄에이터 등도 다양하게 구현될 수 있을 것이다.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 사방제어밸브는 솔레노이드-유압-회전작동형으로서 디스크형 메인스풀을 구비하고, 이를 작동시키기 위한 솔레노이드작동형 유압변환수단과 유압작동 회전액츄에이터를 일체화하여 하나의 밸브몸체에 내장하므로, 밸브몸체에는 메인 포트에 해당되는 접속용 관체만 용접하면 된다. 따라서 용접개소를 최소할 수 있어 제작이 쉬워짐은 물론, 그 제작 또는 사용과정에서 용접불량에 따른 고장발생률로 대폭 줄일 수 있는 것이다.

또한 본 발명에 따르면, 메인스풀을 구동하기 위해 분기된 공급측 포트의 유체 일부가 다시 그 본류에 합류하여 부하측에 공급되므로, 유체의 손실이 아주 적어진다. 따라서 유체이용율을 높일 수 있으며, 이에 따라 공기조화기의 경우 열교환효율을 높일 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims (7)

1. 유체의 출입을 위한 복수의 포트를 가지는 밸브몸체와, 이 밸브몸체 내부에 회전가능하게 지지되어 그 회전위치에 따라 상기 복수의 포트 상호간을 선택적으로 연결하는 적어도 하나의 유로를 형성하는 메인스풀과, 상기 복수의 포트중 공급측으로부터 유체의 일부를 취하여 유압을 변환하도록 외부의 전기신호로 작동되는 유압변환수단과, 이 유압변환수단에 의해 변환된 유압에 따라 회전되어 상기 메인스풀을 구동하는 구동수단이 구비된 사방제어밸브.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 유압변환수단으로서, 상기 밸브몸체 내부에서 상기 복수의 포트중 공급측 포트를 향해 관통된 파일럿유압 입력포트와 상기 구동수단을 향해 다른 높이로 관통된 두 개의 파일럿유압 출력포트가 형성되어 있는 밸브실과,이 밸브실에 설치되어 상기 두 개의 출력포트중 하나를 차단하도록 이동조작되는 파일럿스풀과, 이 파일럿스풀을 한쪽으로 미는 스프링, 그리고 상기 외부의 전기신호로 여자되어 상기 파일럿스풀을 스프링에 대항하는 쪽으로 당기는 전자적 추력을 발생하는 솔레노이드코일이 구비되어 있는 사방제어밸브.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 구동수단으로서, 상기 메인스풀이 기어부를 가지고 있으며, 상기 유압변환수단에 의하여 변환된 파일럿 유압이 서로 반대 방향으로 작용하는 유압실과, 이 유압실에 작용하는 파일럿 유압에 의해 변환된 방향으로 회전되는 베인과, 이 베인의 축에 결합되어 상기 메인스풀의 기어부와 맞물려 돌아가는 기어부재가 구비되어 있는 사방제어밸브.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브몸체로서 한쪽이 막히고 다른쪽이 개구된 원통형 하우징과 이 하우징의 개구측을 틀어막는 캡부재가 구비되어 있고, 상기 복수의 포트중 공급측 포트가 그 원통형 하우징의 원주면상에 형성되고 나머지는 그 원통형 하우징의 막힌 측면상에 형성되어 있으며, 상기 메인스풀이 그 공급측 포트와 나머지 포트들 사이를 차단하면서 상기 유로를 통해 포트를 연결하도록 회전가능하게 설치되는 디스크형으로 구성된 것을 특징으로 하는 사방제어밸브.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 원통형 하우징의 내부 바닥면에 상기 메인스풀을 회전가능하게 지지하며, 그 바닥면에 형성되는 상기 포트들에 대응한 통공이 형성되어 있는 지지부재가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 사방제어밸브.
6. 청구항 4 또는 5에 있어서, 상기 복수의 포트에, 상기 원통형 하우징의 원주면상에 형성되는 상기 공급측 한 개와 상기 원통형 하우징의 측면상의 동일 원호선상에 간격을 두고 배치된 부하측 두 개와 드레인측 한 개를 포함한 4개의 포트가 포함되어 있고, 상기 메인스풀이 그 회전에 따라 상기 공급측 포트를 상기 두 개의 부하측 포트중 하나와 연결하는 제1유로를 형성하도록 그 상하면을 관통하는 개구부와 그 하면측에서 상기 두 개의 부하측 포트중 나머지 하나와 드레인측 포트를 연결하는 캐비티를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 사방제어밸브.
7. 청구항 1과 4 및 5중의 하나에 있어서, 상기 각 포트에 공기조화기에 설치되는 압축기의 토출구와 그 흡입구와 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기의 각 냉매관과 접속시키기 위한 냉매접속관이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 사방제어밸브.