KR102050088B1 - 유체방향전환밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체방향전환밸브에 대한 것으로서, 특히 마그넷 링으로 플런저를 고정시켜 소비전류를 감소시키고 이중구조 파일롯 링을 구비하여 파일롯의 기밀성과 작동성 및 내구성을 증가시킨 유체방향전환밸브에 관한 것이다. 본 발명은 탄성체 링과 이를 감싸는 테프론 씰을 포함하는 이중 구조의 파일롯 링을 파일롯 본체의 외측에 구비하여, 파일롯의 기밀성과 작동성 및 내구성을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 전원이 인가되지 않더라도 플런저를 고정시키는 마그넷 링을 구비하여 소비전류를 감소시킬 수 있다.

Description

유체방향전환밸브{FLUID SWITCHING VALVE}
본 발명은 유체방향전환밸브에 대한 것으로서, 특히 마그넷 링으로 플런저를 고정시켜 소비전류를 감소시키고 이중구조 파일롯 링을 구비하여 파일롯의 기밀성과 작동성 및 내구성을 증가시킨 유체방향전환밸브에 관한 것이다.
유체방향전환밸브는 공조 장치의 냉매를 제어하기 위한 밸브로서, 차량 등의 공조 장치에 사용된다. 이러한 유체방향전환밸브 중 솔레노이드 밸브는 밸브 본체를 솔레노이드를 이용하여 제어하며, 이러한 제어에 의해서 냉매의 방향을 전환하게 된다. 또한, 이를 위해서, 밸브 본체에는 냉매의 방향을 전환하는 파일롯이 구비된다.
하지만, 기존의 파일롯에는 주로 O-링이 구비되어 기밀성을 강화시키고 있으므로, O-링의 마모와 탄성저하에 의해 파일롯의 기밀성이 저하되어 결국 유체방향전환밸브 자체를 교체해야 하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0107736호(2004.12.23. 공개)
본 발명의 목적은 파일롯의 기밀성과 작동성 및 내구성을 증가시킬 수 있는 유체방향전환밸브를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 냉매가 유입되는 냉매 유입로와, 상기 냉매 유입로로 유입된 냉매가 유출되는 냉매 유출로, 상기 냉매 유입로와 상기 냉매 유출로 사이에 형성된 메인 통로를 포함하는 홀더와, 상기 메인 통로에 구비되어 상기 냉매 유입로에서 유입되어 상기 냉매 유출로로 이동하는 냉매를 단속하며, 외면에 탄성체 링과 테프론 씰을 포함하는 파일롯 링이 구비된 파일롯, 및 상기 파일롯을 제어하는 솔레노이드를 포함하는 유체방향전환밸브를 제공한다.
상기 테프론 씰은 오목부가 형성된 'ㄷ'형상의 링 형태이고, 상기 오목부에 상기 탄성체 링이 끼워진다.
상기 파일롯은, 상부로 갈수록 계단식으로 지름이 증가하는 제1 파일롯 본체와, 상기 제1 파일롯 본체의 상부에 체결되는 제2 파일롯 본체, 상기 제1 파일롯 본체와 제2 파일롯 본체 사이에 끼워져 고정되는 파일롯 링을 포함하고, 상기 제1 파일롯 본체에는 중심부를 상부에서 하부로 관통하는 파일롯 통로와, 상기 파일롯 통로와 이격되되 평행하게 형성되며 상부만 개방되고 상부에서 하부까지의 지름이 동일한 연통로, 상기 연통로의 측면으로 관통된 연결로가 형성된다.
하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 홀더에 하나의 냉매 도입로와 두 개의 냉매 유출로가 구비될 경우, 상기 파일롯은, 상기 메인 통로에 냉매 유입로 및 냉매 유출로와 연결된 파일롯 연결로를 형성하는 제1 파일롯 본체와, 상기 제1 파일롯 본체의 상부에 구비되는 링 형태이며, 측면에 편심되어 상부에서 하부를 관통하되 상부에서 하부까지 지름이 동일한 제2 파일롯 본체 오리피스가 형성된 제2 파일롯 본체, 상기 제2 파일롯 본체의 상부에 결합되는 제3 파일롯 본체, 상기 제2 파일롯 본체와 제3 파일롯 본체 사이에 끼워져 고정되는 파일롯 링, 상기 제2 파일롯 본체의 중심부 홀에 연결되어 상기 제2 파일롯 본체의 상부로 일부가 노출되며, 상하를 관통하는 파일롯 스풀 연통로가 형성되고, 서로 지름이 상이한 제1 파일롯 스풀링과 제2 파일롯 스풀링이 외면에 이격되어 형성된 파일롯 스풀을 포함할 수도 있다.
상기 솔레노이드는, 원통 형상의 보빈에 코일이 감긴 보빈 어셈블리와, 상기 보빈 상에 구비된 마그넷 링, 상기 보빈과 상기 마그넷 링 내에 구비된 플런저, 상기 플런저의 하부에 구비된 코어, 상기 플런저와 상기 코어 사이에 구비되어 상기 플런저를 상향 가압하는 플런저 스프링을 포함한다.
본 발명은 탄성체 링과 이를 감싸는 테프론 씰을 포함하는 이중 구조의 파일롯 링을 파일롯 본체의 외측에 구비하여, 파일롯의 기밀성과 작동성 및 내구성을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전원이 인가되지 않더라도 플런저를 고정시키는 마그넷 링을 구비하여 소비전류를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브에서 파일롯 링의 절단된 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브에서 마그넷 링의 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 작동을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 작동을 설명하기 위한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매의 흐름을 제어하는 밸브 본체(1000)와, 밸브 본체(1000)와 결합되어 밸브 본체(1000)를 제어하는 솔레노이드(2000)를 포함한다.
밸브 본체(1000)는 솔레노이드(2000)의 제어에 따라 냉매의 흐름을 직접 제어하며, 이를 위해서, 밸브 본체(1000)는 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120) 및 메인 통로(130)가 형성된 홀더(100)와, 메인 통로(130)에 구비되어 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120)를 단속하는 파일롯(200)을 포함한다.
홀더(100)는 밸브 본체(1000)의 몸체로서, 홀더(100)의 일측에 형성된 냉매 유입로(110)와 타측에 형성된 냉매 유출로(120) 사이에 형성된 메인 통로(130)를 포함한다. 또한, 메인 통로(130)는 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120)를 연통함과 동시에 솔레노이드(2000)의 로드(700)가 삽입되기 위해 홀더(100)의 상부로도 개방된다. 이러한 홀더(100)의 메인 통로(130)에는 파일롯(200)이 구비된다.
파일롯(200)은 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120)를 개폐하여 홀더(100)로 유입되는 냉매의 흐름을 제어한다. 이러한 파일롯(200)은 파일롯 본체(210, 220)와, 파일롯 링(240), 파일롯 흡수체(250), 파일롯 가이드(260), 및 파일롯 스프링(270)을 포함한다.
파일롯 본체(210, 220)는 상방을 향해 단계적으로 지름이 확대되는 단차를 갖는 원통 형상이며, 상부 가장자리에는 탄성체 링(242)이 구비된다. 이러한 파일롯 본체(210, 220)는 제1 파일롯 본체(210)와, 제1 파일롯 본체(210) 상부에 결합되는 제2 파일롯 본체(220)를 포함한다.
제1 파일롯 본체(210)는 실질적으로 파일롯 본체의 역할을 수행하며, 제1 파일롯 본체(210)에는 제1 파일롯 본체(210)의 중심을 관통하는 파일롯 통로(211)와, 파일롯 통로(211)와 이격되어 형성된 연통로(212), 연통로(212)와 냉매 유입로(110)를 연결하는 연결로(213), 파일롯 통로(211)의 측면을 관통하여 형성된 오리피스(214)가 형성된다.
파일롯 통로(211)는 제1 파일롯 본체(210)의 하부에서 상부를 관통하되 하부에서 상부 일부지점까지는 동일한 지름으로 형성되며, 이후 지름이 감소된다.
연통로(212)는 파일롯 통로(211)와 이격되어 형성되며, 제1 파일롯 본체(210)의 상부에서 내부를 향해 관통 형성된다. 여기서, 연통로(212)의 지름은 상부에서 하부까지 동일하다.
연결로(213)는 연통로(212)와 제1 파일롯 본체(210)의 측면 외부를 연결하도록 연통로(212)의 측면으로 관통 형성된다. 또한, 연결로(213)는 제1 파일롯 본체(210)의 측면보다 연통로(212)와 연결되는 부분의 지름이 작다.
오리피스(214)는 파일롯 통로(211)의 측면을 관통하도록 형성되어 파일롯 통로(211)와 홀더(100)를 연결한다. 또한, 냉매 유출로(120)가 폐쇄되더라도 오리피스(213)에 의해 어느 정도의 냉매는 항상 냉매 유출로(120)에 차 있으므로 유체방향전환밸브의 반응속도를 증가시킬 수 있다.
제2 파일롯 본체(220)는 파일롯 링(240)을 고정하기 위한 것이며, 제1 파일롯 본체(210)의 지름이 감소되는 상단부를 덮어, 제1 파일롯 본체(210)의 지름이 감소되는 상단부에 끼워지는 파일롯 링(240)이 제1 파일롯 본체(210)와 제2 파일롯 본체(220) 사이에 구비되도록 한다. 이에 따라, 파일롯 링(240)은 탄성체 링(242)만이 파일롯 본체의 측면에 노출된다. 즉, 제1 파일롯 본체(210)가 실질적인 파일롯 본체의 역할을 수행하며, 제2 파일롯 본체(220)는 탄성체 링(242)의 상단을 고정하여 탄성체 링(242)이 파일롯 본체의 외측에서 이탈되지 않도록 한다.
필터(230)는 연결로(213)의 외측에 구비되어, 제1 파일롯 본체(210)의 외부에서 연결로(213)로 유입되는 냉매에 포함된 이물질이 연결로(213)를 통해 제1 파일롯 본체(210)의 내부로 유입되는 것을 방지한다. 이러한 필터(230)는 환형 필터(230)로서, 연결로(213)를 덮도록 제1 파일롯 본체(210)의 외면을 감싸는 형태로 구비된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브에서 파일롯 링의 절단된 사시도이다.
파일롯 링(240)은 파일롯 본체의 외면에 구비되어 파일롯 본체의 상하왕복운동 시 마찰력을 감소시키며 파일롯 본체와 코어(600) 사이로 냉매가 이동하는 것을 방지한다. 또한, 이를 효과적으로 수행하기 위해서, 파일롯 링(240)은 도 2에 도시된 바와 같이, 테프론 씰(241)과 탄성체 링(242)을 포함한다. 또한, 테프론 씰(241)은 도시된 바와 같이, 'ㄷ'형상으로 제작되며 해당 형상에 의해 형성된 홈에 탄성체 링(242)이 위치된다. 이에 따라, 탄성체 링(242)은 테프론 씰(241)을 외부로 밀어내게 되며, 테프론 씰(241)은 파일롯이 상승 및 하강함에 따라 코어(600)의 내면과 마찰된다. 하지만, 본 발명은 테프론 씰(241)이 마찰력을 감소시키며, 탄성이 있는 탄성체 링(242)이 탄성에 의해 테프론 씰(241)을 밀어내므로 항상 동일한 마찰력 및 기밀성을 유지할 수 있다. 한편, 이러한 파일롯 링(240)은 컬링에 의해 파일롯에 구비될 수 있다. 즉, 제1 파일롯 본체(210)에 파일롯 링(240)이 끼워진 후, 제2 파일롯 본체(220)의 상부에 제2 파일롯 본체(220)가 끼워지며, 이후, 컬링에 의해 제1 파일롯 본체(210) 상부의 돌기를 제2 파일롯 본체(220)의 내면으로 휘어지게 하여 제2 파일롯 본체(220)가 제1 파일롯 본체(210)로부터 이탈되지 않도록 한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 파일롯 링(240)은 결합된 제1 파일롯 본체(210)와 제2 파일롯 본체(220)에 강제압입될 수도 있다.
파일롯 흡수체(250)는 파일롯 본체의 하단에 구비되어, 냉매 유입로(110)로 유입된 냉매가 파일롯 본체의 외부를 통해 냉매 유출로(120)로 이동하는 것을 차단한다. 즉, 파일롯 흡수체(250)는 파일롯 본체의 하강 시 파일롯 통로(211)와 냉매 유출로(120) 사이의 접점을 밀봉하는 역할을 하며, 이를 위해서, 파일롯 흡수체(250)는 고무재질로 제작되는 것이 바람직하다.
파일롯 가이드(260)는 파일롯 본체와 냉매 유출로(120)의 동심을 유지시키기 위한 것으로서, 링 형태의 파일롯 가이드(260) 몸체와, 파일롯 가이드(260) 몸체에서 일측으로 연장된 바 형태의 파일롯 가이드(260) 바를 포함한다. 여기서, 파일롯 가이드(260) 바는 서로 이격된 다수개의 파일롯 가이드(260) 바를 포함할 수 있으며, 본 실시예는 3개의 파일롯 가이드(260) 바를 예시한다.
파일롯 스프링(270)은 일측이 파일롯 본체의 측면에 형성된 단차 하부에 접하고, 타측이 메인 통로(130) 하부에 접하도록 구비되며, 탄성에 의해 파일롯 본체를 상승시킨다.
솔레노이드(2000)는 밸브 본체(1000)의 상단에 결합되어 홀더(100)의 메인 통로 상부를 통해 파일롯 본체(210, 220)를 하부로 밀어 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120)를 단속한다. 이러한 솔레노이드(2000)는, 보빈에 코일(412)이 감겨진 보빈 어셈블리(410)와, 보빈 어셈블리(410)의 하부에 구비된 마그넷 링(420), 보빈 어셈블리(410)의 상부와 하부 및 측면을 감싸 보호하는 프레임(430), 프레임(430)의 상부를 덮는 프레임 커버(440), 플런저(500)의 하부에 구비된 가이드(450), 보빈 어셈블리(410)가 내부에 구비되며 코어(600)에 의해 자기력 생성 시 자회되는 플런저(500), 코일(412)에서 생성되는 자기력이 집중되는 코어(600), 플런저(500)와 연결되는 로드(700), 로드(700)에 형성된 로드 흡수체(710), 및 캡(800)을 포함한다.
보빈 어셈블리(410)는 원통형의 보빈(411)과, 보빈(411)에 권취된 코일(412)을 포함한다. 또한, 커넥터(460)를 통해 인가된 전원을 이용하여 자기장을 생성한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브에서 마그넷 링의 사시도이다.
마그넷 링(420)은 보빈 어셈블리(410)에서 생성된 자기력을 유지하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 링 형상으로 형성된다. 이러한 마그넷 링(420)은 보빈 어셈블리(410)의 상단에 구비되어 플런저(500)의 외면을 감싼다. 즉, 플런저(500)는 보빈 어셈블리(410)와 마그넷 링(420)에 의해 외면이 감싸지며, 전원이 인가되어 플런저(500)가 하강한 후 전원이 끊어지더라도 마그넷 링(420)에 의해 플런저(500)를 고정시킬 수 있다. 또한, 이에 따라, 히트펌프 시스템에 적용될 경우 플런저(500)를 하강시킨 상태를 유지시키기 위해 전원을 지속적으로 공급하지 않아도 되므로 소비전류를 감소시킬 수 있다. 물론, 마그넷 링(420)에 의해 고정된 플런저(500)는 역방향 전원이 코일에 인가되면 다시 상승한다.
프레임(430)은 보빈 어셈블리(410)의 상부와 하부 및 일부 측면을 감싸도록 'ㄷ'형상으로 형성되며, 마그넷 링(420)의 외측면을 지지한다. 이에 따라, 전술된 마그넷 링(420)은 상부만이 외면으로 노출되며, 후술될 프레임 커버(440)에 의해 상부도 가려진다. 이러한 프레임(430)은 코일(412)에 의해 생성된 자기력을 회전시키고 보빈에 권취된 코일(412)을 보호한다.
프레임 커버(440)는 프레임(430)의 상부에 구비되어, 프레임(430) 상부를 덮음과 동시에 마그넷 링(420)이 상부로 이탈되는 것을 방지한다. 이를 위해서, 프레임 커버(440)는 프레임(430)에 의해 상부만 노출된 마그넷 링(420)의 상부를 덮을 수 있도록 프레임(430)과 마그넷 링(420)의 상부를 모두 덮도록 형성된다.
가이드(450)는 일면이 개방된 원통 형상으로 형성되어, 플런저(500)의 일면과 외면, 코어(600)의 외면 일부를 감싼다. 또한, 가이드(450)는 보빈 어셈블리(410)와 마그넷 링(420) 및 프레임 커버(440)와, 플런저(500) 및 코어(600) 일부 사이에 구비되며, 이에 따라, 코어(600)와 플런저(500)로 유입되는 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
커넥터(460)는 외부에서 인가되는 전원을 보빈 어셈블리(410)에 전달하여 보빈 어셈블리(410)가 자기장을 생성하도록 한다.
플런저(500)는 보빈 어셈블리(410)에서 자기력 생성 시 자화되어 후술될 코어(600)에 밀착되며, 자기력이 생성되지 않으면 플런저 스프링(510)에 의해 코어(600)와 이격된다. 이러한 플런저(500)는 원기둥 형상이되 코어(600)와 접하는 영역으로 갈수록 지름이 감소한다. 또한, 플런저(500) 내부에는 외부로 연통되는 십자형태의 플런저(500) 유통로가 형성되며, 플런저(500)의 길이 방향으로 연통된 플런저(500) 유통로에는 로드(700)가 연결된다.
로드(700)는 플런저(500)와 연결된 축으로서, 플런저(500)의 상하 운동에 맞춰 상하로 왕복 운동한다. 또한, 로드(700)의 내부에는 플런저(500) 내부의 플런저(500) 유통로와 연통된 로드 유통로가 형성되며, 로드 유통로 역시 로드(700) 내부에서 십자형태로 형성된다. 여기서, 파일롯 몸체와 접하는 로드(700)의 끝단에는 로드 흡수체(710)가 구비된다.
로드 흡수체(710)는 로드(700)의 상하왕복 운동에 따라 파일롯 몸체(210, 220)의 메인 통로(211) 입구를 단속한다. 이는 로드 흡수체(710)가 파일롯 몸체의 메인 통로(211) 입구를 개폐함에 따라 수행되며, 로드 흡수체(710)가 메인 통로(211) 입구를 폐쇄하면, 냉매 유입로(110)를 통해 파일롯 본체 상부로 유입된 냉매가 냉매 유출로(120)로 이동하지 못한다. 이러한 로드 흡수체(710)는 고무재질로 형성되는 것이 바람직하며, 로드(700)의 끝단에 구비되므로 로드 흡수체(710)에 의해 로드(700)의 길이 방향으로 형성된 로드 유통로의 일단은 폐쇄된다.
코어(600)는 보빈 어셈블리(410)의 내부에 고정되며 코일(412)에서 생성되는 자기력이 집중된다. 또한, 코일(412)에서 생성되는 자기력이 집중되면 상부에 구비된 플런저(500)를 끌어당겨 플런저(500)가 코어(600)의 상부에 접하도록 한다. 이러한 코어(600)는 원통형이되 하부로 갈수록 계단식으로 지름이 증가한다. 또한, 코어(600)는 보빈 어셈블리(410)의 내부에 상부 일부가 위치하고, 파일롯 본체의 상부 일부를 덮도록 연장된다. 코어(600)에는 상하를 연통하는 홀이 형성되며, 코어(600)의 내부, 즉, 홀에는 로드(700)가 위치되어 코어(600)를 상하로 관통한다. 이때, 코어(600)의 내부의 지름이 좁아지는 홀에 의해 코어(600) 내부턱이 형성되며, 코어(600) 내부턱에는 플런저 스프링(510)이 위치되어 상부의 플런저(500)를 가압한다.
캡(800)은 프레임(430)의 하부와 홀더(100) 및 코어(600)에 의해 둘러싸이도록 위치되며, 원형 링의 형태로 형성된다. 이러한 캡(800)은 본 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 내부부품이 이탈되는 것을 방지하며, 외부에 나사부가 형성된다.
다음은 전술된 본 발명에 따른 유체방향전환밸브의 작동에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브는, 전원 오프 상태 시 도 1에 도시된 바와 같이 플런저(500)가 상승한 상태를 유지한다. 이 경우, 파일롯(200)이 상승된 냉매 유출로(120) 개방 상태이며, 냉매 유입로(110)로 유입된 냉매는 메인 통로(130)를 통해 냉매 유출로(120)로 이동한다. 이후, 전원이 인가되면, 초기에 도 4에 도시된 바와 같이, 플런저(500)가 하강하며, 이에 따라 로드 흡수체(710)가 파일롯(200)의 파일롯 통로(211) 상부를 막고 파일롯(200) 상부의 압력이 상승한다. 이후, 전원 인가가 유지되면, 파일롯(200) 상부의 압력 상승에 따라 파일롯(200)이 하강하여 냉매 유출로(120)를 폐쇄한다. 물론, 다시 전원이 오프되면 도 1의 상태로 되돌아 간다.
다음은 하나의 냉매 도입로와 두 개의 냉매 유출로가 형성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체방향전환밸브에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 후술될 내용 중 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유체방향전환밸브는 도 5에 도시된 바와 같이, 냉매의 흐름을 제어하는 밸브 본체(1000)와, 밸브 본체(1000)와 결합되어 밸브 본체(1000)를 제어하는 솔레노이드(2000)를 포함한다. 여기서, 솔레노이드(2000)에 대한 설명은 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 설명과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
밸브 본체(1000)는 솔레노이드(2000)의 제어에 따라 냉매의 흐름을 직접 제어하며, 이를 위해서, 밸브 본체(1000)는 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120) 및 메인 통로(130)가 형성된 홀더(100)와, 메인 통로(130)에 구비되어 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120)를 단속하는 파일롯(300)을 포함한다.
홀더(100)는 밸브 본체(1000)의 몸체로서, 홀더(100)의 일측에 형성된 냉매 유입로(110)와 타측에 이격되어 형성된 냉매 유출로(120) 사이에 이들을 연통하도록 형성된 메인 통로(130)를 포함한다. 여기서, 본 실시예는 냉매 유출로(120)가 서로 이격된 제1 냉매 유출로(121)와 제2 냉매 유출로(122)를 포함하며, 이에 따라, 후술될 본 실시예의 파일롯(300)은 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일롯과 그 형상이 상이하다.
파일롯(300)은 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120)를 개폐하여 홀더(100)로 유입되는 냉매의 흐름을 제어한다. 이를 위해서, 파일롯(300)은 파일롯 본체(310, 320, 330)와, 파일롯 스풀(340), 파일롯 흡수체(350), 필터(360), 파일롯 링(370), 파일롯 가이드(260), 및 파일롯 스프링(270)을 포함한다. 여기서, 필터(360)와 파일롯 링(370) 및 파일롯 가이드(260) 자체에 대한 설명은 전술된 제1 실시예와 동일하므로 생략한다.
파일롯 본체(310, 320, 330)는 홀더(100)의 메인 통로(130)에 위치되며, 냉매 유입로(110)와 냉매 유출로(120)를 연결하는 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130)가 형성된 제1 파일롯 본체(310)와, 메인 통로(130) 내에 구비되어 상승 및 하강하는 제2 파일롯 본체(320), 후술될 파일롯 링(370)을 제2 파일롯 본체(320)에 고정시키는 제3 파일롯 본체(330), 및 제2 파일롯 본체(320)에 연결되며 제1 파일롯 본체(310)의 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130) 내에 구비된 파일롯 스풀(340)을 포함한다.
제1 파일롯 본체(310)는 홀더(100) 내부의 메인 통로(130)에 냉매 유입로(110) 및 냉매 유출로(120)와 연결된 파일롯 연결로를 형성한다. 보다 상세하게, 제1 파일롯 본체(310)에는 상하 관통하되 하부가 제1 냉매 유출로(121)와 연통되는 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130)와, 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130)와 평행하게 형성된 제1 파일롯 본체(310) 냉매 유입로(110), 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130)와 제2 냉매 유출로(122)를 연결하는 제1 파일롯 본체(310) 냉매 유출로(120)가 형성된다.
제2 파일롯 본체(320)는 홀더(100)의 메인 통로(130)에 위치하되 제1 파일롯 본체(310)의 상부에 이격되어 구비된다. 이러한 제2 파일롯 본체(320)는 원판 형상이며 코어(600) 내부에 구비되어 로드(700)의 움직임에 따라 변화되는 파일롯(300) 상부 압력에 의해 상승 및 하강한다. 물론, 이를 위해서, 제2 파일롯 본체(320)의 측면에는 제2 파일롯 본체(320)를 상하 관통하는 제2 파일롯 본체 오리피스(322)가 형성되며, 제2 파일롯 본체 오리피스(322)로 유입된 냉매에 의해 제2 파일롯 본체(320)의 상부 압력이 증가하면 제2 파일롯 본체(320)가 하부로 이동한다. 여기서, 도 5에서는 제2 파일롯 본체 오리피스(322)의 지름이 상부와 하부가 상이한 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 파일롯 본체 오리피스(322)의 지름은 상부에서 하부까지 동일할 수 있다. 또한, 제2 파일롯 본체(320)의 외면에는 지름차에 의한 턱이 형성되며, 해당 턱에 파일롯 링(370)이 구비된다.
제3 파일롯 본체(330)는 제2 파일롯 본체(320)의 상부에 결합되어 파일롯 링(370)이 제2 파일롯 본체(320)에서 이탈되지 않도록 한다. 즉, 제3 파일롯 본체(330)가 제2 파일롯 본체(320)에 결합됨에 따라, 결합된 제2 파일롯 본체(320)와 제3 파일롯 본체(330)의 외면은 'ㄷ'형상이 되며, 해당 형상에 의한 홈에 파일롯 링(370)이 위치되어 빠지지 않게 한다. 또한, 제3 파일롯 본체(330)의 중심부에는 제3 파일롯 본체(330)를 상하로 관통하는 홀이 형성된다.
파일롯 스풀(340)은 제2 파일롯 본체(320)의 중심부에 형성된 홀에 상부가 끼워져 고정된다. 이에 따라, 파일롯 스풀(340)의 상부는 제2 파일롯 본체(320)의 상부로 노출되며, 결합된 제2 파일롯 본체(320)와 파일롯 스풀(340)은 'T' 형상이 된다. 또한, 파일롯 스풀(340)은 내부를 상하로 관통하는 파일롯 스풀 연통로가 형성된다. 파일롯 스풀(340)의 중심부 외주연에는 제1 파일롯 스풀링이 형성되고, 제1 파일롯 스풀링의 하부에 이격되어 제2 파일롯 스풀링이 형성된다. 제1 파일롯 스풀링은 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130)의 지름에 대응되도록 형성되어 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130)를 이동하는 냉매를 단속한다. 또한, 제2 파일롯 스풀링은 제2 파일롯 흡수체(352)를 덮도록 형성되어, 제1 파일롯 본체(310) 메인 통로(130)와 제2 파일롯 흡수체(352)의 중심에 형성된 홀을 통해 제1 냉매 유출로(121)로 이동하는 냉매를 단속한다. 또한, 제2 파일롯 본체(320)의 상부로 노출된 파일롯 스풀(340)은 로드 흡수체에 의해 개폐되며, 이에 따라, 파일롯 스풀 연통로가 단속된다.
파일롯 흡수체(350)는 제1 냉매 유출로(121)로 냉매가 이동하는 것을 단속하기 위한 것으로서, 홀더(100) 메인 통로(130)에서 제1 냉매 유출로(121)로 냉매가 이동하는 것을 단속하는 제1 파일롯 흡수체(351)와, 제2 파일롯 스풀(340)링과 접하여 냉매의 이동을 단속하는 제2 파일롯 흡수체(352)를 포함한다. 이러한 파일롯 흡수체(350)는 고무재질로 형성되며 인서트사출되는 것이 바람직하다.
파일롯 스프링(270)은 제1 파일롯 본체(310)의 상부와 제2 파일롯 본체(320)의 하부 사이에 구비되어 제2 파일롯 본체(320)를 상부로 가압한다. 이에 따라, 제2 파일롯 본체(320)와 제3 파일롯 본체(330) 및 파일롯 스풀(340)은 플런저(500)가 상승할 때 파일롯 스프링(270)에 의해 동반 상승한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체방향전환밸브의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유체방향전환밸브는, 전원 오프 상태 시 도 5에 도시된 바와 같이 플런저(500)가 상승한 상태를 유지한다. 이 경우, 파일롯(300)이 상승된 제1 냉매 유출로(121) 개방 상태이며, 냉매 유입로(110)로 유입된 냉매는 메인 통로(130)를 통해 제1 냉매 유출로(121)로 이동한다. 이후, 전원이 인가되면, 초기에 도 6에 도시된 바와 같이, 플런저(500)가 하강하며, 이에 따라 로드 흡수체(710)가 파일롯 스풀(340)의 파일롯 스풀 연통로 상부를 막고 파일롯(300) 상부의 압력이 상승한다. 이후, 전원 인가가 유지되면, 파일롯(300) 상부의 압력 상승에 따라 파일롯, 즉, 제2 파일롯 본체(320)가 하강하여 제1 냉매 유출로(121)를 폐쇄한다. 이때, 제1 냉매 유출로(121)는 폐쇄되지만 제2 냉매 유출로(122)는 개방되어 냉매 유입로(110)로 유입된 냉매는 제2 냉매 유출로(122)로 이동한다. 물론, 다시 전원이 오프되면 도 5의 상태로 되돌아 간다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 탄성체 링과 이를 감싸는 테프론 씰을 포함하는 이중 구조의 파일롯 링을 파일롯 본체의 외측에 구비하여, 파일롯의 기밀성과 작동성 및 내구성을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 전원이 인가되지 않더라도 플런저를 고정시키는 마그넷 링을 구비하여 소비전류를 감소시킬 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 홀더 110: 냉매 유입로
120: 냉매 유출로 121: 제1 냉매 유출로
122: 제2 냉매 유출로 130: 메인 통로
200, 300: 파일롯 210, 310: 제1 파일롯 본체
211: 파일롯 통로 212: 연통로
213: 연결로 214: 오리피스
220, 320: 제2 파일롯 본체 230, 360: 필터
240, 370: 파일롯 링 241, 371: 테프론 씰
242, 372: 탄성체 링 250, 350: 파일롯 흡수체
260: 파일롯 가이드 270: 파일롯 스프링
322: 제2 파일롯 본체 오리피스
330: 제3 파일롯 본체 340: 파일롯 스풀
351: 제1 파일롯 흡수체 352: 제2 파일롯 흡수체
410: 보빈 어셈블리 411: 보빈
412: 코일 420: 마그넷 링
430: 프레임 440: 프레임 커버
450: 가이드 460: 커넥터
500: 플런저 510: 플런저 스프링
600: 코어 700: 로드
710: 로드 흡수체 800: 캡
910, 920, 930, 940, 950, 960: O-링
1000: 밸브 본체 2000: 솔레노이드

Claims (5)

  1. 냉매가 유입되는 냉매 유입로와, 상기 냉매 유입로로 유입된 냉매가 유출되는 냉매 유출로, 상기 냉매 유입로와 상기 냉매 유출로 사이에 형성된 메인 통로를 포함하는 홀더와,
    상기 메인 통로에 구비되어 상기 냉매 유입로에서 유입되어 상기 냉매 유출로로 이동하는 냉매를 단속하며, 외면에 탄성체 링과 테프론 씰을 포함하는 파일롯 링이 구비된 파일롯, 및
    상기 파일롯을 제어하는 솔레노이드를 포함하며,
    상기 테프론 씰은 오목부가 형성된 'ㄷ'형상의 링 형태이고, 상기 오목부에 상기 탄성체 링이 끼워지며,
    상기 파일롯은, 상기 메인 통로에 냉매 유입로 및 냉매 유출로와 연결된 파일롯 연결로를 형성하는 제1 파일롯 본체와, 상기 제1 파일롯 본체의 상부에 구비되는 링 형태이며, 측면에 편심되어 상부에서 하부를 관통하되 상부에서 하부까지 지름이 동일한 제2 파일롯 본체 오리피스가 형성된 제2 파일롯 본체, 상기 제2 파일롯 본체의 상부에 결합되는 제3 파일롯 본체, 상기 제2 파일롯 본체와 제3 파일롯 본체 사이에 끼워져 고정되는 파일롯 링, 및 상기 제2 파일롯 본체의 중심부 홀에 연결되어 상기 제2 파일롯 본체의 상부로 일부가 노출되며, 상하를 관통하는 파일롯 스풀 연통로가 형성되고, 서로 지름이 상이한 제1 파일롯 스풀링과 제2 파일롯 스풀링이 외면에 이격되어 형성된 파일롯 스풀을 포함하는 유체방향전환밸브.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파일롯은,
    상부로 갈수록 계단식으로 지름이 증가하는 제1 파일롯 본체와,
    상기 제1 파일롯 본체의 상부에 체결되는 제2 파일롯 본체, 및
    상기 제1 파일롯 본체와 제2 파일롯 본체 사이에 끼워져 고정되는 파일롯 링을 포함하고,
    상기 제1 파일롯 본체에는 중심부를 상부에서 하부로 관통하는 파일롯 통로와, 상기 파일롯 통로와 이격되되 평행하게 형성되며 상부만 개방되고 상부에서 하부까지의 지름이 동일한 연통로, 상기 연통로의 측면으로 관통된 연결로가 형성된 유체방향전환밸브.
  4. 삭제
  5. 삭제
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