KR101055516B1 - 전동 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전성 고정 핀 및 도전성 회전 고정부재를 이용하여 요크와 밸브 본체의 사이를 전기적으로 접속함으로써, 스테이터 코일에 고전압의 노이즈가 인가되어도 스테이터의 요크의 전위를 밸브 본체에 전기적으로 접속된 캔의 전위와 동전위로 되기 때문에 선행발명의 제1 및 제2 실시예에 관한 도전성 링이나 도전성 수지라고 하는 별도의 부품을 필요로 하지 않고, 조립 부품수 및 조립공정의 줄일 수 있으면서 스테이터와 요크와의 사이에 방전이 발생되는 것을 방지할 수 있어 주변회로에의 영향을 저감시킬 수 있는 전동 밸브에 관한 것이다.

Description

전동 밸브{Motor Operated Valve}

도 1은 선행 발명의 제1 실시예에 관한 전동 밸브의 구조를 설명하는 종단면도.

도 2는 선행 발명의 제2 실시예에 관한 전동 밸브의 구조를 설명하는 종단면도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 관한 전동 밸브의 구조를 설명하는 종단면도.

도 4는 종래의 전동 밸브의 구조를 설명하는 종단면도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 전동 밸브의 제조 과정을 설명하는 종단면도(1).

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 전동 밸브의 제조 과정을 설명하는 종단면도(2).

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 전동 밸브의 구조를 설명하는 종단면도.

도 8은 도 7의 주요부의 설명도.

도 9는 도 7의 주요부의 저면도.

도 10은 도 8의 분해도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 전동 밸브　 20 : 밸브 본체　

20b : 유체 도출관　 21 : 밸브실

22 : 밸브 시트　 23 : 밸브 본체　

24 : 밸브 축　 24a : 슬릿

25 : 고정 나사부　 26 : 가이드 부시　

27 : 하 스토퍼 30 : 로터　

31 : 이동 나사부　 32 : 밸브 축 홀더

33 : 푸쉬 너트　 34 : 압축 코일 용수철　

35 : 복귀 용수철 36 : 지지 링　

37 : 상 스토퍼체　 40 : 캔

50 : 스테이터　　 59 : 도전성 회전 고정부재　

59a : 장착홀　 59b : 고정홀　　

60 : 도전성 탄성체(도전성 용수철)　 61 : 도전성 링

62 : 도전성 수지　 63 : 도전성 고정 핀

64 : 도전성 고정 핀 삽입용 홀

본 발명은 공기 조화기, 냉동기 등에 설치되어 사용되는 전동 밸브에 관한 것으로, 특히 스텝 모터의 자극 톱니와 로터를 수용한 캔과의 사이의 방전을 없애는 전동 밸브에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 공기 조화기, 냉동기 등에 설치되어 사용되는 전동 밸브는 냉매 등의 유체의 유량을 조정하는 기기이며, 통상 밸브실 및 밸브 시트를 갖춘 밸브 본체와, 플랜지 상부를 개입시키고 상기 밸브 본체의 상부에 결합된 밑이 개방된 원통형의 캔을 갖추고 있으며, 그 캔의 안쪽에는 로터가 내장되어 상기 캔의 외부에는 중앙부에 삽통공을 가지는 스테이터가 외감되는 것이다(예를 들면, 특개 2001-20415호 공보, 이하 특허 문헌 1 참조).

도 4의 단면도를 이용하여 특허 문헌 1에 나타내는 종래의 전동 밸브의 구성을 설명한다. 전동 밸브(10)는 밸브 본체(20)와 로터(30)와 캔(40)과 스테이터(50)를 갖추고 있다. 로터(30)와 스테이터(50)에 의해 스텝 모터를 구성한다.

황동제의 밸브 본체(20)는 냉매의 통과 유량을 조정하는 수단이며, 밸브실(21)와 밸브 본체(23)가 접리하는 밸브 시트(22)를 구비한다. 밸브 본체(20)에는 황동제의 플랜지상판(47)과 플라스틱제의 고정 스토퍼(27)가 고정 지지되어 있는 황동제의 가이드 부시(26)가 지지 고정된다. 가이드 부시(26)는 중공통 모양으로 형성되고, 그 외주면의 상부에 고정 나사부(25)가, 하부에 사출 성형에 의해 형성되는 플라스틱제의 고정 스토퍼(27)를 고착한 나선홈(26a)이, 양자의 중간부에는 밸브실(21)와 캔(40) 내의 공간의 압력을 동일하게 하는 균압홀(32a)이 설치되고, 중공홀에는 선단에 밸브체(23)를 형성한 황동제의 밸브 축(24)이 접동 가능하게 삽입된다. 플랜지상판(47)의 외주는 캔(40)의 하부 개구를 지지 고착한다. 밸브 시트(22)의 하부에는 유체 도입관(20a)이, 밸브실(21)에는 유체 도출관(20b)이 접속 고착된다.

로터(30)는, 예를 들면 착자된 자성체로부터 구성되어 원통 형상을 가지고 있고, 그 중공홀에는 밸브 축 홀더(32)가 플라스틱제의 이동 스토퍼(37)를 개입시킴으로써 삽입 고정되어 있다. 밸브 축 홀더(32)는 황강을 이용하여 밑이 있는 원통형으로 형성되고, 그 내주벽에는 이동 나사부(31)가, 그 외주벽에는 나선홈부(32b)가 형성된다. 나선홈부(32b)에는 플라스틱제의 이동 스토퍼(37)가 사출 성형에 의해 고착 성형된다. 밸브 축 홀더(32)의 상부 통로를 코킹하는 것에 의해 로터(30)에 고정된 지지 링(36)이 밸브 축 홀더(32)에 지지 고정되고, 로터(30)와 밸브 축 홀더(32)는 일체화된다.

가이드 부시(26)를 밸브 축 홀더(32)의 내부에 삽입하여 가이드 부시(26)에 설치한 고정 나사부(25)와, 밸브 축 홀더(32)에 설치한 이동 나사자부(31)를 서로 나사결합시켜 나사 보내기 기구를 형성한다.

가이드 부시(26)의 중공홀에 삽입된 밸브 축(24)의 상단부는 밸브 축 홀더(32)의 상부에 위치하는 바닥에 설치한 개구를 관통하여 푸쉬 너트(33)에 고정된다. 가이드 부시(26)의 중공홀에 삽입된 밸브 축(24)은 압축 코일 용수철(34)에 의해 밸브체(23)가 밸브 시트(22)에 접하는 방향으로 부세된다. 밸브 축(24)의 상단부에는 동작시에 밸브 축(24)이 상부에 너무 이동하여 고정 나사부(25)와 이동 나사부(31)의 나사결합이 빗나갔을 때, 이동 나사부(31)를 고정 나사부(25) 측에 부세하는 복귀 용수철(35)이 설치된다.

캔(40)은 스텐레스 등의 비자성의 금속으로 형성되는 밑이 있는 원통형을 하고 있으며, 밸브 본체(20)의 상부에 고착된 스텐레스제의 플랜지상판(47)에 용접 등에 의해 고착되어 내부는 기밀 상태로 유지된다. 밸브 본체(20)와 캔(40)은 플랜지상판(47)에 의해 전기적으로 접속된다.

스테이터(50)는 자성재로 구성되는 요크(51)와, 요크(51)의 캔(40) 측에 설치한 자극 톱니(51a)와, 요크(51)에 보빈(52)을 개입시켜 감겨지는 상하의 스테이터 코일(53, 53)을 가지고 있고, 몰드재에 의해 몰드 형성되어 캔(40)에 외감하는 감합홀(50a)이 형성된다.

가이드 부시(26)에 일체로 성형한 고정 스토퍼(27)와 밸브 축 홀더(32)에 일체로 형성한 이동 스토퍼(37)에는 각각 하 스토퍼편(27a)과 상 스토퍼편(37a)이 돌출 설치된다.

스테이터(50)로부터 스테이터 코일(53)에 접속된 복수의 리드 단자(54)가 돌출되고, 이 리드 단자에 복수의 리드선(55)이 접속된 코넥터(56)가 연결된다. 그리고, 코넥터(56)를 덮는 커버(57)가 스테이터(50)에 용착되고, 커버(57)내는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 등의 충전재(58)로 충전된다.

스테이터(50)는 중심에 개구의 감합홀(50a)을 가지고, 이 감합홀에 캔(40)을 끼워맞추고 스테이터(50)의 하면에 용착된 회전 고정부재(59)에 의해 밸브 본체(20) 및 캔(40)에 고정된다. 회전 고정부재(59)는 스테이터(50)의 돌기부(50b) 를 초음파 웰더 등에 의해 눌러서 잡는 것으로 고정되고, 회전 고정부재(59)의 2개의 연장부에 의해 유체 도출관(20b)을 보관 유지하는 것으로써 스테이터(50)가 밸브 본체(20) 및 캔(40)에 고정된다.

이러한 스테이터(50)는 몰드재에 의해 몰드 성형되므로 통상에서는 요크(51)에 형성된 자극 톱니(51a)의 표면보다 몰드재가 수축하여 캔(40)과는 비접촉된다. 혹은, 자극 톱니(51a)의 표면의 일부에 몰드재가 존재하고 있는 경우에는 자극 톱니(51a)와 캔(40) 사이에 미세한 간격이 생기고, 양자가 접촉하지 않는 상태가 발생한다. 이러한 상태에서 스테이터 코일(53)에 수 KV의 노이즈가 인가되면, 자극 톱니(51a)와 캔(40) 사이에 방전이 생기는 경우가 있으므로, 방전이 생겼을 경우에는 노이즈가 주변 회로에 영향을 미칠 우려가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 노이즈에 기인하여 캔과 스테이터와의 사이에 생기는 방전을 억제하고 주변 회로로의 노이즈의 영향을 저감한 전동 밸브를 제공하는 것에 있다. 또, 스테이터와 밸브 본체, 또는 회전 멈춤과의 거리에 대소가 있어도 양쪽 부분재간에 있어서의 확실한 도전이 가능한 전동 밸브를 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 전동 밸브는 밸브실(21)과, 상기 밸브실(21)에 형성된 밸브시트(22)와, 상기 밸브시트(22)에 탈부착되어 냉매의 통과유량을 조정하는 밸브체(23)가 구비된 밸브본체(20)와, 상기 밸브본체(20)에 결합되고, 상기 밸브체(23)를 밸브시트(22)에 탈부착시키는 로터(30)를 내장하는 캔(40)과, 상기 캔(40)의 외측에 결합되어 코일의 통전에 의해 자력이 발생되는 요크(51)를 삽입시켜 상기 로터(30)를 회전 구동하는 스테이터(50)를 구비함과 함께 상기 코일 및 요크(51)를 포함한 스테이터(50)는 몰드 재료에 의해 몰드 성형되고, 상기 몰드 성형된 스테이터(50)에 장착되며, 상기 밸브 본체(20)의 배관부재와 결합해 상기 스테이터(50)를 상기 캔(40)에 대해서 위치 결정해 고정하는 도전성 회전 고정부재(59)가 구비되며, 상기 몰드 성형된 스테이터(50)의 요크(51)를 상기 밸브 본체(20)에 대해서 전기적으로 접속시켜 접지하는 접지부재가 구비되는 전동밸브에 있어서,
상기 접지부재는 스테이터(50)의 요크(51)에 대해서 전기적으로 접속시킨 모양으로 인서트 몰드에 의해 상기 스테이터(50)에 일체로 성형된 도전성 고정 핀(63)과, 상기 도전성 고정 핀(63)에 결합 고정된 상기 도전성 회전 고정부재(59)에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

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이하, 본 발명에 관한 전동 밸브의 실시예를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 선행하는 발명(이하 '선행발명'이라고 한다.)의 제1 실시예에 관한 전동 밸브의 종단면도이다. 동 도면에 있어서 도 4에 나타낸 종래의 전동 밸브와 같은 구성 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하기로 한다. 제1 실시예에서는 캔(40)의 외주에 도전성, 예를 들면 황동제의 도전성 링(61)을 결합하여 도전성 링(61)을 스테이터(50)의 요크(51)에 접촉시킨다. 이에 의해 요크(51)는 도전성 링(61) 및 캔(40)을 개입시켜 밸브 본체(20)에 접속되므로, 고전압의 노이즈가 스테이터 코일(53)에 인가되어도 요크(51)와 캔(40)과의 사이에 생기는 방전을 억제할 수가 있고, 주변 회로로의 영향을 저감시킬 수가 있다.

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도 2를 이용하여, 선행발명의 제2 실시예에 관한 전동 밸브의 구성을 설명한다. 동 도면에 있어서 도 4에 나타낸 종래의 전동 밸브와 같은 구성 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 이 실시예는, 밸브 본체(20)와 요크(51)와의 사이를 도전성 수지(62)를 이용하여 접속하여 구성된다. 즉, 이 실시예에서는 스테이터(50)를 캔(40)에 회전하지 않도록 고정하는 회전 고정부재(59)와 요크(51)를 도전성 수지(62)를 이용하여 접속한다. 회전 고정부재(59)는 밸브 본체(20)에 설치된 유체 도출관(20b)에 접하고 있으므로, 제1 실시예와 동일하게 고전압의 노이즈가 스테이터 코일(53)에 인가되어도 요크(51)와 캔(40)과의 사이에 생기는 방전을 억제할 수가 있어 주변 회로로의 영향을 저감시킬 수가 있다.

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도 3을 이용하여, 본 발명의 제 1실시예에 관한 전동 밸브의 구성을 설명한다. 동 도면에 있어서 도 4에 나타낸 종래의 전동 밸브와 동일한 구성 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 이 실시예는, 밸브 본체(20)와 요크(51)와의 사이를 도전성 재질로 된 도전성 고정 핀(63) 및 도전성 회전 고정부재(59)을 이용하여 접속하도록 구성된다. 즉 이 실시예에서는, 스테이터(50)를 캔(40)에 회전하지 않게 고정하는 도전성 회전 고정부재(59)와 요크(51)를, 예를 들면 황동제의 도전성 고정 핀(63)을 이용하여 접속한다. 도전성 회전 고정부재(59)는 유체 도출관(20b)에 접하고 있으므로, 제1 실시예와 동일하게 고전압의 노이즈가 스테이터 코일(53)에 인가되어도 요크(51)와 캔(40)과의 사이에 생기는 방전을 억제할 수가 있으므로 주변 회로로의 영향을 저감시킬 수가 있다.

상기 도전성 고정 핀(63)을 설치하는 방법으로서, 적어도 다음 2개의 방법을 들 수가 있다. 그 하나는, 상기 도전성 고정 핀(63)을 요크(51)에 접하여 도전성 고정 핀(63)을 배치한 상태에서 스테이터(50)를 몰드 성형하는, 이른바 인서트 몰드에 의해 성형함으로써 요크(51)에 접하여 일체로 성형하는 방법이다. 이와 같이 하여 도전성 고정 핀(63)을 인서트 몰드 성형한 스테이터(50)의 감합홀(50a)로 로터(30)를 내장하여 하부에 밸브 본체(20)를 고정한 캔(40)을 삽입하고, 밸브 본체(20)의 유체 도출관(20b)에 접촉하는 도전성 회전 고정부재(59)에 설치한 통로(59A)를 스테이터(50)에 일체 성형된 도전성 고정 핀(63)에 감한다. 그 후, 도전성 고정 핀(63)의 단부를 인가함으로써 도전성 고정 핀(63)과 도전성 회전 고정부재(59)를 고정한다. 이것에 의해, 요크(51)－도전성 고정 핀(63)－도전성 회전 고정부재(59)－유체 도출관(20b)－밸브 본체(20)의 경로로 요크(51)와 밸브 본체(20)가 전기적으로 접속되어 캔(40)과 요크(51)와의 사이의 방전을 막을 수가 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 관한 전동 밸브에 대하여 도전성 고정 핀(63)을 설치하는 다른 방법을 도 5, 도 6을 이용하여 설명한다. 이 방법은 스테이터(50)를 몰드 성형할 경우에 도전성 고정 핀(63)을 요크(51)와 일체로 성형하는 것이 아니라, 스테이터(50)의 몰드 성형시에 도전성 고정 핀 삽입용 홀(64)을 설치하여 이 도전성 고정 핀 삽입용 홀(64)에 도전성 고정 핀(63)을 압입하여 초음파 인서트에 의해 삽입 고정하는 방법이다. 도 5, 도 6에 나타낸 스테이터(50) 및 전동 밸브(10)는 도 3에 나타낸 바와 같은 구성을 가지고 있고 동일한 부호는 같은 구성을 나타내고 있으므로, 그 설명을 생략한다. 도 5에 나타낸 바와 같이 스테이터(50)를 몰드 성형할 경우, 스테이터(50)의 하면으로부터 요크(51)에 이르는 도전성 고정 핀 삽입용 홀(64)을 형성한다. 이 도전성 고정핀 삽입용 홀(64)을 요크(51)측의 지름이 작아지도록 함으로써 삽입한 도전성 고정 핀(63)이 탈락하기 어려워진다.

다음으로, 도전성 고정 핀(63)을 선단이 요크(51)에 접촉할 때까지 도전성 고정 핀 삽입용 홀(64)에 삽입하여 스테이터(50)에 고정한다. 도전성 고정 핀(63)을 고정한 스테이터(50)의 감합홀(50a)에 로터(30)를 내장하여 하부에 밸브 본체(20)를 고정한 캔(40)을 삽입하고, 밸브 본체(20)의 유체 도출관(20b)에 접촉하는 도전성 회전 고정부재(59)에 설치한 통로(59A)를 스테이터(50)에 고정한 도전성 고정 핀(63)에 끼운다. 그 후, 도전성 고정 핀(63)의 단부를 인가함으로써 도전성 고정 핀(63)과 도전성 회전 고정부재(59)를 고정한다. 이것에 의해, 요크(51)－도전성 고정 핀(63)－도전성 회전 고정부재(59)－유체 도출관(20b)－밸브 본체(20)의 경로에서 요크(51)로 밸브 본체(20)가 전기적으로 접속되어 캔(40)으로 요크(51)와의 사이의 방전을 막을 수가 있다.

(제4 실시예)

이하, 본 발명에 관한 전동 밸브의 제2 실시예를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 관한 전동 밸브를 설명하는 종단면도, 도 8은 도 7의 주요부의 설명도, 도 9는 도 7의 주요부의 저면도, 도 10은 도 8의 분해도이다. 상기 각 도면에 있어서 도 4에 나타낸 종래의 전동 밸브와 같은 구성 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

(도전성 탄성체 60)

제2 실시예는 밸브 본체(20)와 요크(51)와의 사이를 도전성 탄성체(60)를 이용하여 접속해서 구성된다. 즉, 이 제2 실시예에서는 스테이터(50)를 캔(40)에 회전하지 않게 고정하는 도전성 회전 고정부재(59)와 요크(51)를 도전성 탄성체(60)인 용수철을 이용하여 접속한다.

도전성 회전 고정부재(59)는 밸브 본체(20)에 설치된 유체 도출관(20b)에 접하고 있으므로, 고전압의 노이즈가 스테이터 코일(53)에 인가되어도 요크(51)와 캔(40)과의 사이에 생기는 방전을 억제할 수가 있으므로 주변 회로로의 영향을 저감시킬 수가 있다.

상기 도전성 탄성체(60)를 설치하는 수단으로서, 상기 요크(51)의 하면에 소정 지름의 끼워 만든 구멍(51b)을 뚫어 설치하는 것과 동시에, 도전성 회전 고정부재(59)의 표면에는 2개의 고정홀(59b)과 함께 소정 깊이·지름의 장착홀(59a)을 뚫어 설치하여 둔다. 또, 도전성 탄성체(60)는 소정 길이로 상부(요크(51)측)만큼 지름 크기로 코일 모양의 도전성 탄성체(60)를 이용하지만, 이것에 한정되지 않으며 도전성으로 탄성을 가지는 금속 소재이면 가능하다.

상기 도전성 탄성체(60)를 요크(51)와 고정부재(59)의 사이에 장착하려면 , 스테이터(50)에 도전성 회전 고정부재(59)를 초음파 용접을 이용하여 고정홀(59b)에 의해 고착하는 때에, 장착홀(59a)과 끼워 만든 구멍(51b)과의 사이에 도전성 탄성체(60)를 배치하는 것만으로도 좋다. 이 때, 도전성 회전 고정부재(59)로 요크(51)와의 거리 대소에 관계 없이 도전성 탄성체(60)를 축소하여 끼워 만들게 된다. 그리고, 이 상태에 대하여 도전성 회전 고정부재(59)와 요크(51)는 도전성 탄성체(60)를 삽입시켜 전도상태가 된다.

그 후, 상기 도전성 탄성체(60) 장착을 마친 스테이터(50)를 밸브 본체(20)에 장착함으로써, 도전성 회전 고정부재(59)를 삽입시켜 요크(51)와 밸브 본체(20)는 확실히 전도상태가 실현·보관 유지되게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 전동 밸브는 도전성 고정 핀 및 도전성 회전 고정부재를 이용하여 요크와 밸브 본체의 사이를 전기적으로 접속함으로써, 스테이터 코일에 고전압의 노이즈가 인가되어도 스테이터의 요크의 전위를 밸브 본체에 전기적으로 접속된 캔의 전위와 동전위로 되기 때문에 선행발명의 제1 및 제2 실시예에 관한 도전성 링이나 도전성 수지라고 하는 별도의 부품을 필요로 하지 않고, 조립 부품수 및 조립공정의 줄일 수 있으면서 스테이터와 요크와의 사이에 방전이 발생되는 것을 방지할 수 있어 주변회로에의 영향을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 밸브실(21)과, 상기 밸브실(21)에 형성된 밸브시트(22)와, 상기 밸브시트(22)에 탈부착되어 냉매의 통과유량을 조정하는 밸브체(23)가 구비된 밸브본체(20)와, 상기 밸브본체(20)에 결합되고, 상기 밸브체(23)를 밸브시트(22)에 탈부착시키는 로터(30)를 내장하는 캔(40)과, 상기 캔(40)의 외측에 결합되어 코일의 통전에 의해 자력이 발생되는 요크(51)를 삽입시켜 상기 로터(30)를 회전 구동하는 스테이터(50)를 구비함과 함께 상기 코일 및 요크(51)를 포함한 스테이터(50)는 몰드 재료에 의해 몰드 성형되고, 상기 몰드 성형된 스테이터(50)에 장착되며, 상기 밸브 본체(20)의 배관부재와 결합해 상기 스테이터(50)를 상기 캔(40)에 대해서 위치 결정해 고정하는 도전성 회전 고정부재(59)가 구비되며, 상기 몰드 성형된 스테이터(50)의 요크(51)를 상기 밸브 본체(20)에 대해서 전기적으로 접속시켜 접지하는 접지부재가 구비되는 전동밸브에 있어서,

   상기 접지부재는 스테이터(50)의 요크(51)에 대해서 전기적으로 접속시킨 모양으로 인서트 몰드에 의해 상기 스테이터(50)에 일체로 성형된 도전성 고정 핀(63)과, 상기 도전성 고정 핀(63)에 결합 고정된 상기 도전성 회전 고정부재(59)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 전동밸브.
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