KR20170135285A - 유체를 복수 개의 유로로 선택적으로 배분하는 유로 전환 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입구로 유입되는 유체를 복수 개의 유출구로 선택적으로 배분하는 유로 전환 밸브에 관한 것으로서, 본 발명의 유로 전환 밸브는, 유체의 공급원과 연결되어 유체가 공급되는 유입 챔버; 각각 유입 챔버에 인접하여 마련되고 유입 챔버와의 사이에 통로가 형성되어 유입 챔버로부터 유체가 유입되어 각각에 연결되는 유로로 유출되는 복수 개의 유출 챔버; 그 길이 방향의 이동에 의해 유입 챔버와 각각의 유출 챔버 사이의 통로를 통한 유체 흐름을 개폐할 수 있게 마련되는 것인 복수 개의 개폐 밸브; 일 회전축을 중심으로 회전 가능하며 그 회전 각도에 의해 개폐 밸브의 개방 또는 폐쇄가 결정되는 것인 유로 결정 회전체; 및 유로 결정 회전체의 회전 구동 수단을 포함하고, 유로 결정 회전체는 개폐 밸브를 개방하도록 그 회전축의 길이 방향으로 돌출되는 1개 이상의 유로 결정 표면이 마련되고, 각각의 개폐 밸브는 그 작동 방향의 일 단부가 유로 결정 표면을 마주하도록 배치되어 유로 결정 회전체의 회전에 따라 그 단부가 유로 결정 표면과 접촉하여 통로를 개방하는 방향으로 이동하도록 구성되고, 각각의 개폐 밸브는 이 개폐 밸브가 통로의 개방 위치로 이동하면 변형되어 개폐 밸브에 복원력을 인가하는 스프링을 포함하고, 유로 결정 표면과 그 단부가 서로 이격되면 스프링의 복원력에 의해 통로의 폐쇄 위치로 복귀하는 것이다.

Description

유체를 복수 개의 유로로 선택적으로 배분하는 유로 전환 밸브{FLOW SWITCHING VALVE SELECTIVELY DISTRIBUITING FLUID TO MULTIPLE OUTLETS}

본 발명은 유로 전환 밸브에 관한 것으로서, 유체를 복수 개의 유로 중에서 하나 이상의 유로로 선택적으로 배분하도록 전환될 수 있는 다방향의 유로 전환 밸브에 관한 것이다.

다양한 장치와 산업 분야에서 다방향의 유로 전환 밸브가 이용되고 있다.

그 일례로서 공개특허공보 제10-2011-0112190호(문헌 1)에서는 냉동사이클에 이용되는 다방향 전환 밸브를 개시하고 있다. 문헌 1의 다방향 전환 밸브는 밸브 본체에 복수 개의 유출 포트가 마련되고 서보 모터나 스태핑 모터에 의해 회전하는 회전체에 의해 유체가 유출되는 포트가 결정되는 구조를 가지고 있다.

이러한 문헌 1과 같은 유형의 밸브는 금속 재료를 절삭하여 정밀하게 가공하고 수밀성을 확보하기 위해 여러가지 실링 부재가 사용되지만, 그 제조에 상당한 비용이 든다.

유체를 다방향으로 전환하여 배분하여야 하는 장치의 일례로서 세탁기가 있다.

세탁기에서 세탁수를 공급할 때에는 필요에 따라 세탁조의 복수의 위치에 세탁수가 직접 공급되기도 하고 세제나 섬유 유연제 등이 수용된 박스 등을 통하여 공급되기도 한다.

통상의 세탁기에서는 상수도와 같은 세탁수의 공급원으로부터 공급되는 세탁수를 필요에 따라 세탁조, 세제 박스, 섬유유연제 박스로 공급하는 데 있어서, 각각의 공급처에 연결되는 유로에 솔레노이드 밸브를 마련하여 두고 세탁기의 세탁 모드에 따라 각각의 솔레노이드를 작동시켜서 밸브들을 개폐함으로써 세탁수의 공급을 조절하였다.

그러나, 이러한 구성에서는 세탁수가 공급되는 유로마다 솔레노이드 밸브를 설치하여야 하므로 세탁기의 제조 원가를 높이는 요인으로 되었다.

세탁기에 적용되는 다양향 유로 전환 밸브를 개시하는 것으로서 등록특허공보 제10-1223561호(문헌 2)에 개시된 세탁기용 세제 디스펜서 장치가 있다.

문헌 2의 장치에는 세제 투입 부재가 마련되고 세제 투입 부재에는 각각의 세제를 수용하는 세제 투입홈이 격벽에 의해 구획 형성되어 있다. 세제 투입 부재의 각 세제 투입홈에 세탁수를 공급하는 급수 가이드 부재가 마련되어 있는데, 급수 가이드 부재에는 각각의 세제 투입홈에 세탁수를 낙하시켜 공급하는 복수 개의 유로가 형성되어 있다.

급수 가이드 부재의 유로들 중에서 선택된 유로에 세탁수를 배분하는 유로 전환 부재가 마련되어 있다. 유로 전환 부재는 모터가 다수의 기어들을 구동하고 최종의 기어에는 모터의 회전에 따라 회전하는 노즐이 부착되어 있고, 이 노즐은 모터의 회전에 따라 회전하여 그 회전된 위치의 하부에 배치되는 유로에 세탁수를 낙하시켜 공급하도록 구성되어 있다.

이러한 문헌 2의 장치의 구성에 따르면, 하나의 세탁수 공급원으로부터 복수 개의 유로에 세탁수를 공급하는 데 있어서 각 유로마다 밸브를 설치하지 않고 하나의 모터로 구동되는 유로 전환 부재에 의해 유로를 전환할 수 있게 된다.

한편, 최근에 시판되는 세탁기는 그 작동 모드에 따라 세탁수가 세탁조와 복수의 세제 박스 중에서 어느 한 곳에만 선택적으로 공급되는 것이 아니라, 세탁조의 복수의 위치에 세탁수가 동시에 공급되기도 하고 세제 박스 중에서도 2개 이상의 세제 박스에 동시에 세탁수가 공급되기도 하며, 세탁조와 세제 박스에 동시에 세탁수가 공급되기도 한다.

또한, 드럼식 세탁기나 건조 기능을 갖춘 세탁기에서는 주로는 세탁조에 낙하 방식에 의해 세탁수를 공급하지만 세탁수를 세탁조에 분사하거나 분무하는 동작을 하기도 한다.

그러나, 문헌 2의 장치는 하나의 노즐을 회전시켜서 유로를 전환하는 구성상, 복수 개의 유로에 세탁수를 공급하도록 구성될 수 없으므로 동시에 복수의 위치에 세탁수를 공급하는 방식의 세탁기에는 적용될 수 없는 구조상의 한계를 갖는다.

또한, 세탁조에 세탁수를 분사 또는 분무하기 위해서는 세탁수에 일정한 압력이 가해져야 하지만, 문헌 2의 장치는 노즐로로부터 유로에, 그리고 유로에서 세제 투입홈으로 세탁수를 낙하시키는 방식에 의해 공급하고 노즐과 유로 및 세제 투입홈이 수밀되지 않는 구조이므로, 상수도로부터 공급되는 물과 같이 약간의 수압을 가지는 세탁수 조차 배분할 수 없다는 구조상의 한계를 갖고 있다.

문헌 1: 공개특허공보 제10-2011-0112190호 문헌 2: 등록특허공보 제10-13561호

본 발명은 유입구로 유입되는 유체를 복수 개의 유출구 중에서 어느 하나 또는 하나 이상의 유출구로 선택적으로 배분하여 유출되도록 전환될 수 있는 다방향의 유로 전환 밸브를 제공하되, 구조가 간단하고 낮은 제조 원가로 제조할 수 있는 구성의 유로 전환 밸브를 제공하려는 것이다.

특히, 본 발명은 수밀을 유지하면서도 수밀 구조가 복잡하지 않아서 간단히 구성될 수 있는 구성의 유로 전환 밸브를 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명은 복수 개의 유로 중에서 2개 이상의 유로를 선택하여 유체를 배분할 수 있으면서도 그 구성이 간단하고 여러 개의 구동원을 갖출 필요가 없어서 낮은 원가로 제조할 수 있는 구성의 유로 전환 밸브를 제공하려는 것이다.

전술한 본 발명의 과제는 유체를 복수 개의 유로에 선택적으로 배분하는 것인 본 발명에 따른 유로 전환 밸브에 의해 달성된다.

본 발명의 따른 유로 전환 밸브는,

유체의 공급원과 연결되어 유체가 공급되는 유입 챔버; 각각 유입 챔버에 인접하여 마련되고 유입 챔버와의 사이에 통로가 형성되어 유입 챔버로부터 유체가 유입되어 각각에 연결되는 유로로 유출되는 복수 개의 유출 챔버; 그 길이 방향의 이동에 의해 유입 챔버와 각각의 유출 챔버 사이의 통로를 통한 유체 흐름을 개폐할 수 있게 마련되는 것인 복수 개의 개폐 밸브; 일 회전축을 중심으로 회전 가능하며 그 회전 각도에 의해 개폐 밸브의 개방 또는 폐쇄가 결정되는 것인 유로 결정 회전체; 및 유로 결정 회전체의 회전 구동 수단을 포함하고,

유로 결정 회전체는 개폐 밸브를 개방하도록 그 회전축의 길이 방향으로 돌출되는 1개 이상의 유로 결정 표면이 마련되고, 각각의 개폐 밸브는 그 작동 방향의 일 단부가 유로 결정 표면을 마주하도록 배치되어 유로 결정 회전체의 회전에 따라 그 단부가 유로 결정 표면과 접촉하여 통로를 개방하는 방향으로 이동하도록 구성되고, 각각의 개폐 밸브는 이 개폐 밸브가 통로의 개방 위치로 이동하면 변형되어 개폐 밸브에 복원력을 인가하는 스프링을 포함하고, 유로 결정 표면과 그 단부가 서로 이격되면 스프링의 복원력에 의해 통로의 폐쇄 위치로 복귀하는 것이다.

이러한 구성의 본 발명에 따른 유로 전환 밸브의 작동을 설명한다.

유입 챔버에 공급되는 유체는 이 유입 챔버에 인접한 복수 개의 유출 챔버에 통로를 통하여 공급된다. 통로는 개폐 밸브에 의해 개방 및 폐쇄되는데, 개폐 밸브는 유로 결정 회전체에 의해 선택적으로 작동한다.

유로 결정 회전체가 회전하면 그 회전축의 길이 방향으로 돌출되는 유로 결정 표면이 접촉하는 개폐 밸브는 유로 결정 표면에 의해 일방향으로 이동하여 개방되고 유로 결정 표면이 접촉하지 않는 개폐 밸브는 스프링에 의해 반대 방향으로 이동하여 폐쇄된다.

유로 결정 회전체의 회전축에 대해 유로 결정 표면이 특정 각도 위치에 배치되도록 함으로써 특정의 개폐 밸브가 개방되어 그 개폐 밸브가 개방되는 통로에 의해 유입 챔버에 연결되는 유출 챔버로 유체가 공급된다.

이와 같이 본 발명의 유로 전환 밸브에서는 돌출된 표면을 갖는 회전체의 회전 각도를 제어함으로써 복수 개의 유로 중에서 선택된 유로에 유체가 배분되도록 할 수 있다.

본 발명에서 각각의 유로로의 유체 흐름을 개방 및 폐쇄하는 개폐 밸브는 각각의 구동 수단을 별도로 갖출 필요가 없고 하나의 유로 결정 회전체에 의해 작동되는 단순한 구성을 가지므로 매우 간단하고 저렴한 비용으로 제조될 수 있다.

복수 개의 개폐 밸브 중에서 특정 밸브만을 개방하도록 작동할 수 있는 유로 결정 회전체는 돌출된 표면이 구비되고 하나의 회전 구동 수단에 의해 단순히 회전 각도가 제어되고 유체의 누설을 위한 구성을 갖출 필요가 없으므로 매우 간단히 구성되어 동작이 확실하게 이루어지고 저렴한 비용으로 제조될 수 있다.

따라서, 이러한 유로 전환 밸브를 금속의 정밀 가공 등에 의해 구성하지 않고 합성 수지 등의 사출 성형 등에 의해 제조함으로써 각 부품의 형상 및 치수 등의 공차가 크게 되는 경우에도 그 작동이 확실하고 원할하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 유로 전환 밸브의 구성 및 작용에 따르면, 유체의 공급원으로부터의 유체의 유입을 개방 및 폐쇄하는 구성과 복수 개의 유로 중에서 선택된 유로에 유체를 배분하는 구성이 하나의 메커니즘으로 달성될 수도 있다.

즉, 유로 결정 회전체의 유로 결정 표면이 어느 개폐 밸브의 단부와도 접촉하지 위치에 배치되면 모든 개폐 밸브가 폐쇄 상태가 되므로 유체 공급원으로부터의 유체는 어느 유로에도 배분되지 않는 상태가 된다. 따라서, 유체 공급원으로부터 본 발명의 유로 전환 밸브로의 유체 유입을 차단하기 위한 별도의 밸브를 둘 필요가 없어서 그 구성이 매우 간단하게 된다.

또한, 본 발명의 유로 전환 밸브는 문헌 2의 장치와 같이 유체가 낙하하는 방식으로 유체를 배분하는 것이 아니고 유체가 그 공급 압력을 유지하면서 배분될 수 있으므로 일정한 압력으로 유체를 배분할 수 있다.

특히 본 발명의 유로 전환 밸브는, 유로 결정 회전체에 마련되어 개폐 밸브를 개방시키는 1개의 유로 결정 표면이 동시에 2개 이상의 개폐 밸브의 단부에 맞닿도록 구성하거나 유로 결정 회전체에 복수 개의 유로 결정 표면을 마련으로써 동시에 2개 이상의 개폐 밸브를 개방하여 2개 이상의 유로에 유체가 배분되도록 할 수 있다.

본 발명에서 유로 결정 표면은 다양한 구성으로 구현될 수 있는데, 일례로서 유로 결정 회전체의 회전축과 수직한 평면에 대해 경사진 표면을 마련으로 구성하고 이 경사진 표면에서 개폐 밸브에 인접하는 부분이 유로 결정 표면으로 되는 것으로 구성한다.

이와 같이 구성하는 경우, 유로 결정 회전체가 회전하면서 경사진 표면은 회전축의 길이 방향에 대해 위상이 달라지게 되고, 이에 따라 개폐 밸브의 단부가 경사진 표면과 접촉하여 밀리거나 이격될 수 있다. 개폐 밸브의 단부가 경사진 표면과 접촉하여 밀림으로써 개폐 밸브가 개방 동작을 하게 된다.

이와 같이 유로 결정 표면을 단순한 경사진 표면으로 형성함으로써 그 제조가 매우 용이하게 되며, 개폐 밸브의 단부와 유로 결정 표면을 포함하는 경사진 표면과 접촉 및 미끄러지는 운동이 원할하게 이루어질 수 있다.

다른 예로서, 유로 결정 표면을 유로 결정 회전체의 회전축과 수직한 평면에 대해 회전축의 길이 방향으로 돌출되는 표면으로 구성할 수 있다. 이렇게 구성하는 경우에, 유로 결정 표면은 유로 결정 회전체의 회전축에 대하여 원주 방향으로 인접하는 표면과 연속면을 이루는 것이 바람직하다.

개폐 밸브가 돌출되는 표면인 유로 결정 표면과 접촉하기 시작하여 미끄러짐이 발생하는 경우에 유로 결정 표면의 인접한 표면에도 접촉할 수 있으며, 유로 결정 표면과 인접하는 표면이 연속면을 이루도록 함으로써 개폐 밸브와 이들 표면 사이의 접촉 및 미끄러지는 운동이 원할하게 이루어진다.

본 발명에 따른 유로 전환 밸브의 하나의 구체적인 양태로서, 각각의 개폐 밸브는 통로를 폐쇄하는 플러그와 이 플러그로부터 연장되는 밸브 스템을 포함하고, 밸브 스템의 단부는 유로 결정 회전체의 유로 결정 표면을 마주하도록 배치되는 것으로 구성할 수 있다.

이렇게 구성함으로써 각각의 개폐 밸브가 간단한 구성으로 저렴하게 제조될 수 있으며, 작동이 확실하게 된다.

또한, 이렇게 구성하는 경우에 각각의 개폐 밸브의 작동 방향의 축선이 유로 결정 회전체의 회전 축선과 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

이렇게 구성하면 개폐 밸브의 단부는 유로 결정 회전체의 회전하는 표면과 수직으로 대향하게 되며, 유로 결정 회전체의 회전축의 길이 방향으로 돌출되는 유로 결정 표면과의 접촉에 의해 유로 결정 표면이 개폐 밸브를 이동시키는 힘이 효율적으로 개폐 밸브에 전달될 수 있고, 개폐 밸브의 단부와 유로 결정 표면 사이의 마찰도 최소화한다.

또한, 이렇게 구성하는 경우에 스프링은 밸브 스템을 둘러싸는 압축 코일 스프링으로 구성되어 개폐 밸브가 통로의 개방 방향으로 이동하면 압축되는 것으로 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의해 스프링과 개폐 밸브의 구성이 매우 컴팩트하게 되고, 스프링이 개폐 밸브에 직접 복원력을 인가하므로 개폐 밸브의 통로 폐쇄 작용이 원할하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 유로 전환 밸브의 추가의 구체적인 양태로서, 각각의 유출 챔버는 유입 챔버에 대해 개폐 밸브가 작동하는 축선 방향으로 서로 인접하게 배치되고 유로 결정 회전체의 회전 축선에 대하여 방사상으로 배치되는 것으로 구성할 수 있다.

유출 챔버와 유입 챔버를 개폐 밸브의 작동 방향으로 배치함으로써 개폐 밸브에 의해 개폐되는 통로의 배치가 단순하게 되어 전체 구성이 단순하게 되고, 또한 유출 챔버를 유로 결정 회전체의 회전 축선에 방사상으로 배치함으로써 통로 역시 방사상으로 배치할 수 있게 되어, 유입 챔버와 유출 챔버 사이의 통로의 배치와 그에 따른 개폐 밸브의 배치가 유로 결정 회전체의 회전 방향에 맞추어 이루어질 수 있으므로, 전체적인 유로 전환 밸브의 구성이 매우 간단하면서도 컴팩트하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 추가의 양태로서, 유로 결정 표면과 마주하는 개폐 밸브의 단부에는 유로 결정 표면과의 접촉시에 자유 회전하는 볼을 배치할 수 있다.

이러한 구성에 따라 개폐 밸브의 단부가 맞닿은 상태에서 유로 결정 회전체가 회전하는 경우에 개폐 밸브 단부의 볼이 유로 결정 표면과 접촉하여 구름 운동을 하므로 유로 결정 회전체의 회전에 대한 저항이 최소화한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유로 전환 밸브의 구성을 보여주는 종단면도이고,
도 2는 도 1의 선 'A-A'에 따른 횡단면도이다.
도 3은 도 2에서 원 'B'에 따라 절단한 상태의 종단면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 대한 변형례의 유로 전환 밸브의 구성을 보여주는 종단면도들이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유로 전환 밸브의 구성을 보여주는 종단면도이고,
도 7는 도 6의 선 'A-A'에 따른 횡단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에서 원 'B'에 따라 절단한 상태의 종단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유로 전환 밸브의 구성과 작동을 설명한다.

이하의 설명에서 위쪽, 아래쪽 등의 방향을 설명하는 용어는 본 발명의 실시예에 따른 유로 전환 밸브의 구성에서 절대적인 위치 관계를 설명하는 것은 아니며, 단지 도면에서 보았을 때의 배치 관계를 설명하기 위해 사용된 것이고, 특히, 본 발명에 관한 유로 전환 밸브가 특정 장치에 적용되는 상태에서의 배치 방향을 의미하는 것은 아니다.

먼저 도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명의 제1 실시예의 유로 전환 밸브의 구체적인 구성 및 작동을 설명한다.

제1 실시예의 유로 전환 밸브에는 하우징(10)이 마련되어 있는데, 이 하우징(10)에는 유체의 공급원과 연결되어 유체가 공급되는 유입 챔버(11)와 각각 유체가 배분되어야 하는 곳으로 연결되는 6개의 유출 챔버(13)가 형성되어 있다.

유입 챔버(11)의 중앙에는 유체의 공급원과 연결되어 유체가 유입되는 유입구(12)가 형성되어 있으며, 유입 챔버(11)의 위쪽에는 각각의 유출 챔버(13)가 유입 챔버(11)에 접하여 방사상으로 연장되어 형성되어 있다.

유입 챔버(11)와 각각의 유출 챔버(13) 사이에는 유입 챔버로부터 각각의 유출 챔버로 유체가 흘러나갈 수 있는 통로(14)가 형성되어 있다.

통로들(14)은 각각의 개폐 밸브(20)에 의해 유체의 흐름이 개방 또는 폐쇄되는데, 개폐 밸브(20)는 이 통로들(14)이 형성된 방향, 즉 유입 챔버(11)와 유출 챔버(13)가 서로 배치되는 방향으로 작동하게 배치되어 있다.

각각의 개폐 밸브(20)는 통로(14)의 형상에 맞추어 통로를 폐쇄할 수 있도록 형성된 플러그(22), 플러그로부터 유출 챔버(13)를 통하여 상방으로 연장되어 밸브 이동 안내부(15)를 관통하여 그 위쪽으로 연장하여 돌출되는 밸브 스템(21)으로 이루어져 있다.

하우징(10)의 상면에는 각각의 통로(14)의 위치에 상응하는 위치에서 개폐 밸브(20)를 지지하고 그 작동을 안내하는 밸브 이동 안내부(15)가 마련되어 있다. 밸브 이동 안내부(15)는 하우징의 상면으로부터 개폐 밸브(20)의 작동 방향으로 연장되어 형성되어 있고, 그 내부에는 하측의 내부 공간(16)과 상측의 통공(17)이 형성되어 있다.

밸브 이동 안내부의 내부 공간(16)에서 밸브 스템(21)의 중간에는 그 직경 방향으로 돌출되어 형성된 스프링 시트(23)가 마련되어 있고, 스프링 시트(23)와 하우징(10)의 상면 사이에는 압축식 코일 스프링(24)이 밸브 스템(21)을 둘러싸는 방식으로 배치되어 있다.

코일 스프링(24)은 개폐 밸브(20)가 통로(14)를 개방하도록 하향 이동함에 따라 압축되고, 개폐 밸브를 이동시킨 힘이 제거되면 그 복원력에 의해 개폐 밸브(20)가 통로(14)의 폐쇄 위치로 이동하게 해준다.

개폐 밸브(20)의 플러그(22)와 밸브 스템(21)은 밸브 스템(21)의 길이 방향 축선(25)을 따라 일직선 상에 배치되어 있다. 밸브 스템(21)과 플러그(22)는 일체로 형성될 수도 있지만, 별도로 형성하고 나사 결합 등에 의해 서로 결합할 수도 있다

밸브 이동 안내부(15)의 내부 공간(16) 위쪽으로는 밸브 스템(21)을 감싸서 밸브 스템(21)의 상하 운동을 안내하도록 밸브 이동 안내부(15)를 관통하여 상단으로 연장되는 통공(17)이 형성되어 있고, 밸브 스템(21)에서 스프링 시트(23)의 상부는 이 통공(17)를 통하여 밸브 이동 안내부(15)의 상단으로부터 노출되어 있으며 통공(17)의 표면과 미끄럼 접촉하여 그 길이 방향 운동이 안내된다.

하우징(10)의 위쪽에는 개폐 밸브(20)를 선택적으로 개폐하는 유로 결정 회전체(30) 및 그 회전 구동 수단으로서의 서보 모터(40)가 배치되어 있고, 아래쪽의 하우징(10)으로부터 연장 또는 하우징(10)에 결합되는 커버(18)가 개폐 밸브들(20), 유로 결정 회전체(30) 및 서보 모터(40)를 둘러싸고 있다.

서보 모터(40)는 하우징(10)의 상단에는 배치되어 있고, 그 출력축(41)이 커버(18)의 상단까지 연장되고, 상단에 부착된 제1 베어링(42)이 출력축(41)을 지지하고 있다.

본 실시예에서 유로 결정 회전체(30)을 회전 구동하는 수단으로서 서보 모터(40)를 이용하고 있지만, 서보 모터를 대신하여 스태핑 모터나 그 밖에 회전 각도를 제어할 수 있는 회전 구동 수단이 이용될 수 있으며, 서보 모터 또는 스태핑 모터는 감속기를 갖추어 구동 토오크를 증대시키도록 구성될 수 있다.

서보 모터의 출력축(41)에 유로 결정 회전체(30)가 장착되는데, 유로 결정 회전체(30)는 서보 모터의 출력축(41)에 지지되는 그 회전축(31) 및 회전축의 둘레로 연장되는 회전 본체(32)가 일체로 이루어져 있다. 회전축(31)의 하단면과 서보 모터(40)의 상면 사이에는 제2 베어링(43)이 배치되어 유로 결정 회전체(30)의 하중을 지지하고 회전을 안내하고 있다.

회전 본체(32)는 전체적으로 원통형으로 형성되고 그 하단면이 개폐 밸브의 밸브 스템(21)의 단부와 마주하도록 배치되어 있는데, 하단면은 그 회전 축선(33)에 수직한 평면에 대해 기울어지게 절단한 형태의 경사면(34)으로 형성되어 있다.

유로 결정 회전체(30)와 개폐 밸브(20)들의 배치 관계를 설명하자면, 유로 결정 회전체의 경사면(34) 아래로 밸브 스템(21)의 단부가 경사면(34)가 마주하여 동일한 높이에 놓여 있다.

밸브 스템(21)의 길이 방향의 축선(25)은 개폐 밸브(20)의 이동 방향의 축선을 형성하는데, 이 축선들(25)은 서로 평행하고 유로 결정 회전체(30)의 회전 축선(33)과 평행하게 배치되어 있다.

또한, 개폐 밸브(20)들은 그 축선(25)이 유로 결정 회전체의 회전 축선(33)의 둘레에서 동일한 직경 방향의 거리에 배치되어 밸브 스템(21)의 단부가 회전 축선(33)으로부터 동일한 반경 방향의 위치에 놓이며, 원주 방향으로 서로 등각으로 이격되어 배치되어 있다.

유로 결정 회전체(30)가 회전하면 경사면(34)도 회전을 하며, 경사면(34)의 회전에 따라 개폐 밸브의 밸브 스템(21)의 단부가 경사면(34)과 이격되기도 하고 접촉하여 아래쪽으로 밀려 개폐 밸브가 그 축선(25) 방향으로 이동하기도 한다.

경사면에서 밸브 스템(21)를 밀어 이동시키는 부분은 유로 결정 표면(35)으로서 작용하는데, 유로 결정 표면(35)과 접촉하는 개폐 밸브(20)의 밸브 스템(21)은 그 단부가 유로 결정 표면(35)에 의해 아래쪽으로 눌려서 이동하게 된다.

이러한 밸브 스템(21)의 이동에 의해 그 개폐 밸브(20)의 플러그(22)가 하향 이동하여, 이 플러그(22)가 폐쇄하고 있는 유출 챔버의 통로(14)가 개방되어 유입 챔버(11)로부터 그 유출 챔버(13)로 유체가 흐르게 된다.

경사면(34)과 접촉하지 않은 상태에서의 밸브 스템(21)의 단부와 경사면(34)과 접촉하여 하향 이동한 밸브 스템(21)의 단부 사이는 'd1'의 높이 차이를 가지며, 이러한 높이 차이만큼 개폐 밸브의 플러그(22)가 이동하여 통로(14)를 개방한다. 따라서, 밸브 스템(21)의 단부 위치와 유로 결정 회전체(30)의 위치는 이러한 개폐 밸브에 요구되는 통로의 개방 스트로크에 맞추어져 있다.

또한, 경사면(34)에서 밸브 스템(21)의 단부가 마주하는 반경 방향의 위치를 도 2에서 원 'B'로 나타내었는데, 이 위치에서 경사면(34)은 밸브 스템(21)의 단부와 가장 먼 곳 및 가장 가까워서 밸브 스템의 단부와 접촉하여 밸브 스템을 하향 이동시키는 부분, 즉 유로 결정 표면(35)과의 높이 차이(d2)는 밸브 스템(21)의 이동 스트로크(d1)에 비해 충분히 크다.'d1'보다 더 큰 높이 차이(d2)를 갖고 있다.

도 3은 도 2에서 원 'B'를 따라 절단한 종단면도인데, 이해의 편의를 위하여 종단면을 펼친 상태로 도시하였으며, 각각의 개폐 밸브(20)의 밸브 스템(21)의 상부와 유로 결정 회전체의 회전 본체(32)만을 도시하고 있다.

이 도면을 참조하면, 유로 결정 표면(35)의 높이 차이(d2)를 밸브 스템(21)의 이동 스트로크(d1)에 비해 충분히 크게 구성함으로써 경사면(34)의 기울기가 커서 큰 높이 차이를 가지게 되고, 이에 의해 유로 결정 표면(35)과 접촉하여 하향 이동하는 밸브 스템(21)에 인접한 밸브 스템의 단부는 경사면(34)가 접촉하지 않는 상태가 되는 것을 알 수 있다.

제1 실시예의 유로 전환 밸브에서, 서보 모터(40)의 회전 각도를 제어함으로써 유로 결정 회전체(30)가 그 회전 축선(33)을 중심으로 특정 회전 각도에 배치되게 한다. 구체적으로는, 통로(14)를 개방하여 유로에 유체가 공급되게 하려는 배출 챔버(13)에 대해 작동하는 개폐 밸브(20)의 밸브 스템 단부가 놓이는 위치에 유로 결정 표면(35)이 배치되도록 유로 결정 회전체(30)를 회전시킨다.

유로 결정 회전체의 유로 결정 표면(35)에 의해 개폐 밸브(20)가 하향 이동하면 코일 스프링(24)이 압축되고, 이 상태에서 유로 결정 회전체(30)가 더 회전하여 그 개폐 밸브를 누르던 유로 결정 표면(35)이 다른 위치로 이동하여 밸브 스템(21)의 단부가 경사면(34)과 이격되면, 압축되어 있던 코일 스프링(24)의 복원력에 의해 개폐 밸브(20)가 상향 이동하여 그 플러그(22)가 통로(14)를 폐쇄하고 해당 유출 챔버(13)로의 유체 공급이 중단된다.

이와 같은 유로 결정 회전체(30)의 특정 원주 방향 위치로 회전하여 그 유로 결정 표면(35)과 접촉하는 개폐 밸브(30)가 개방되고 다른 개폐 밸브는 폐쇄되는 동작에 의해 복수 개의 유로에 대한 유체 공급의 전환이 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에서 개폐 밸브의 축선(25)은 서로 평행하고 유로 결정 회전체의 회전 축선(33)과도 평행하게 배치되지만, 반드시 이와 같이 배치되어야 하는 것은 아니고, 단지 밸브 스템(21)의 단부가 유로 결정 회전체(30)의 회전에 따라 그 회전 축선의 길이 방향으로 돌출하는 유로 결정 표면(35)과 접촉하거나 이격되면서 접촉 시에 유로 결정 표면(35)에 의해 밀리면서 통로(14)를 개방하도록 배치되는 것으로 충분하다.

다만, 개폐 밸브(20)의 축선(25)들이 서로 평행하고 유로 결정 회전체(30)의 회전 축선(33)과 평행하게 배치되면, 유로 전환 밸브의 전체적인 구성이 컴팩트하게 됨은 물론이고 유로 결정 회전체(30)의 회전에 따른 개폐 밸브(20)의 운동이 원할하게 되고 운동에 따른 마찰력이 최소로 될 수 있다.

또한, 밸브 스템(21)의 단부는 동일한 높이에 놓이도록 개폐 밸브(20)가 배치되어 있지만, 각각의 개폐 밸브(20)에 요구되는 개방 스트로크(d1)가 상이한 경우에는 각 개폐 밸브의 밸브 스템 단부의 높이를 달리 배치함으로써 개폐 밸브(20)의 이동 스트로크를 맞출 수 있다.

또한, 개폐 밸브(20)들은 그 축선(25)이 유로 결정 회전체의 회전 축선(33)의 둘레에서 동일한 직경 방향의 거리에 배치되어 있지만, 각각의 개폐 밸브(20)에 요구되는 이동 스트로크(d1)에 맞추어 직경 방향의 위치를 달리 함으로써 이동 스크로크를 조절할 수도 있다.

다음으로, 도 4와 도 5를 참조하여 제1 실시예의 유로 전환 밸브의 변형례를 설명한다.

도 4는 도 1과 마찬가지의 종단면도이고, 도 5는 도 3과 마찬가지로 밸브 스템의 단부가 놓이는 위치에서 원을 따라 절단한 종단면도로서 이해의 편의를 위하여 종단면을 펼친 상태로 도시하고 각각의 밸브 스템(21)의 상부와 유로 결정 회전체의 회전 본체(32')만을 도시한 것이다.

이 변형례의 유로 전환 밸브는 그 유로 결정 표면(35')이 2개 이상의 개폐 밸브를 동시에 개방하기 위한 프로파일을 갖는 것이다. 이 변형례의 유로 전환 밸브는 제1 실시예의 유로 전환 밸브에서 유로 결정 회전체의 밸브 스템과 마주하는 단부 표면의 형상만을 변형한 것이고, 다른 구성은 동일하다.

도 4를 참조하면 이 변형례의 유로 결정 회전체는 그 회전 본체(32')의 하단면을 경사면(34')과 평면(35')으로 구성하고 있다. 즉, 형태상으로는 원통형의 회전 본체(32')에서 하단면의 일부를 경사로 절단한 형태를 갖고 있다.

이에 따라 평면(35')은 회전 본체(32')에서 가장 아래쪽, 즉 밸브 스템(21)의 단부와 가장 가깝게 놓여, 이와 마주하게 되는 밸브 스템(21)의 단부가 접촉하여 개폐 밸브(20)를 그 개방 방향으로 미는 유로 결정 표면을 형성하고 있다.

이와 같이 유로 결정 표면(35')이 평면으로 형성됨에 따라, 도 5에서 볼 수 있듯이 밸브 스템(21)의 단부와 접촉하는 경로, 즉 유로 결정 표면이 길게 형성되고, 동시에 2개의 밸브 스템(21)의 단부와 접촉함으로써 결국 동시에 2개의 통로(14)를 개방하여 2개의 유로에 동시에 유체를 공급한다.

다음으로, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 유로 전환 밸브의 구성과 작동을 설명한다.

제2 실시예의 유로 전환 밸브는 밸브 스템(21)의 단부에 자유롭게 구름 운동을 하는 볼(26)이 삽입되어 있어서, 유로 결정 표면(35")과 접촉 시에 이 볼이 구름 운동을 한다는 점에 차이가 있다.

이와 같은 볼(26)의 부가에 의해, 제1 실시예에서 밸브 스템의 단부가 유로 결정 표면(35)과 미끄럽 접촉하는 것과 비교하여 유로 결정 회전체의 회전에 대한 저항으로서 작용하는 마찰력이 현격히 감소한다는 장점이 있다.

이와 같이 밸브 스템(21)의 단부에 볼(26)을 회전 자유롭게 삽입하는 구성은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유로 전환 밸브에도 그대로 적용될 수 있다.

또한, 제2 실시예의 유로 전환 밸브에서는 유로 결정 회전체(30)의 하단면, 즉 밸브 스템(21)과 마주하는 표면이 제1 실시예의 경사면(34)과 달리 구성되어 있다는 점에 차이가 있다.

유로 결정 회전체(30)의 하단면에서 반경 방향 바깥쪽의 표면이 편평하게 형성된 편평면(34")으로 형성되어 되고, 그 원주 방향의 일부에 회전 축선(33)의 길이 방향으로 밸브 스템(21)의 단부를 향하여 돌출되는 표면이 형성되어 이 돌출되는 표면이 밸브 스템의 단부의 볼(26)과 접촉하여 개폐 밸브(20)를 하향 이동시키는 유로 결정 표면(35")으로서 형성되어 있다.

유로 결정 표면(35")은 사인파형 곡선 또는 반원형 등의 연속적인 곡면으로 형성되어 밸브 스템의 단부의 볼(26)이 이와 접촉하여 상대 이동할 때에 볼(26)이 원할하게 회전할 수 있게 해준다.

도 7을 참조하면 유로 결정 표면(35")은 유로 결정 회전체의 중심, 즉 회전 축선(33)에 대해 서로 원주 방향으로 180도 이격되어 배치되어 있어서, 회전 축선에 대해 서로 원주 방향의 반대측에 배치되어 있는 2개의 밸브 스템(21)을 하향 이동시켜서 이들의 개폐 밸브가 그 통로를 개방하여 결국 2곳의 유로에 유체를 공급하게 해준다.

따라서, 이러한 구성에 따르면 유로 결정 회전체의 회전 축선(33)에 대하여 서로 원주 방향 반대측에 배치되는 2개의 개폐 밸브(20)를 동시에 개방하는 방식에 따라, 예컨대 6개의 유로에 대하여 다양한 조합으로 동시에 2개의 유로에 유체를 개방할 수 있다.

한편, 도 8에서는 2개의 밸브 스템(21)의 위치에 유로 결정 표면(35")이 놓여서 그 2개의 개폐 밸브를 개방하지만, 도 9에 도시한 상태와 같이, 유로 결정 표면(35")이 밸브 스템(21)들의 사이에 놓이게 되면 어떠한 개폐 밸브도 개방되지 않은 상태에 있게 된다. 이를 통하여 유로에 유체를 공급하지 않는 상태에서는 유입 챔버(11)에 유체의 공급 압력이 작용하는 상태에서도 유로로의 유체 유입을 차단할 수 있게 된다.

본 실시예에서는 유로 결정 회전체(30)의 하단면에 2개의 유로 결정 표면(35")을 180도 이격시켜 형성하고 있지만, 이러한 유로 결정 표면은 1개 또는 3개 이상이 형성됨으로써, 복수 개의 유로 중에서 1개의 유로에만 유체를 공급하는 것으로 구성할 수도 있고, 3개 이상의 유로에 동시에 유체를 공급하는 것으로 구성할 수도 있다.

이상 본 발명에 따른 다양한 실시예의 유로 전환 밸브의 구성과 작동을 설명하였는데, 이러한 유로 전환 밸브는 세탁기에서 세탁수를 공급하는 데에 그대로 적용될 수 있다.

상수도와 같은 외부의 세탁수 공급원과 유입 챔버(11)의 유입구(12)를 도관이나 호스로 연결하여 유입 챔버(11)에 세탁수가 공급되도록 한다. 6개의 유출 챔버(13)는 세탁기의 작동 모드에 따라 세탁수가 공급되어야 하는 각각의 유로에 연결한다.

제2 실시예의 유로 전환 밸브를 세탁기에 적용하는 것을 예로 들어 설명하면, 6개의 유출 챔버(13) 중에서 서로 대항하여 배치되는 2개의 유출 챔버(13)를 하나의 세트로 전체 3개 세트로 구성하고, 하나의 세트의 유출 챔버에는 세탁조에 세탁수를 공급하는 2개의 도관을 각각 연결하여 세탁조에의 급수 전용으로 구성하되 2개의 도관이 세탁조의 서로 다른 위치에 세탁수를 공급하도록 구성하고, 다른 세트의 유출 챔버에는 2종류의 세제 박스에 각각 연결되는 도관이 각각 연결되도록 구성하고, 나머지 세트의 유출 챔버는 섬유 유연제의 박스 및 세탁조로 세탁수를 급수하는 도관에 연결되도록 구성할 수 있다.

한 세트의 유출 챔버를 통하여 세탁수가 공급될 때에는 그 세트의 유출 챔버로의 통로(14)를 개폐하는 개폐 밸브(20)의 밸브 스템 단부 위치에 유로 결정 회전판의 유로 결정 표면(35") 접촉하도록 유로 결정 회전체(30)을 회전시킨다. 이에 따라 유로 결정 표면들(35")에 의해 개폐 밸브(20)가 개방되고 세탁수가 유입 챔버(11)로부터 해당 유출 챔버들(13)을 통하여 여기에 연결되는 유로에 배분된다.

세탁수를 공급하지 않을 때, 예컨대 세탁조가 회전하면서 세탁 동작을 하고 세탁수가 전혀 공급되지 않는 상태에서, 유입 챔버(11)로의 세탁수 공급이 차단될 수 있지만, 유입 챔버(11)로 세탁수의 공급 압력이 작용하는 상태에서도 유로 결정 회전체(30)의 유로 결정 표면(35")이 밸브 스템(21)의 단부 사이에 놓이도록 함으로써 개폐 밸브(20)들이 모두 폐쇄되고 세탁수의 공급이 중지될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였으며, 본 발명은 이러한 실시예들에 한정되지 아니하고, 특허청구범위에 기재한 범위에서 다양한 변경과 변형 및 구성 요소의 부가가 가능하며, 그러한 변형과 변경 및 구성 요소의 부가는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.

10: 하우징 20: 개폐 밸브
30: 유로 결정 회전체 40: 서보 모터

Claims (9)

1. 유체를 복수 개의 유로에 선택적으로 배분하는 유로 전환 밸브로서,
   유체의 공급원과 연결되어 유체가 공급되는 유입 챔버;
   각각 유입 챔버에 인접하여 마련되고 유입 챔버와의 사이에 통로가 형성되어 유입 챔버로부터 유체가 유입되어 각각에 연결되는 유로로 유출되는 복수 개의 유출 챔버;
   그 길이 방향의 이동에 의해 유입 챔버와 각각의 유출 챔버 사이의 통로를 통한 유체 흐름을 개폐할 수 있게 마련되는 것인 복수 개의 개폐 밸브;
   일 회전축을 중심으로 회전 가능하며 그 회전 각도에 의해 개폐 밸브의 개방 또는 폐쇄가 결정되는 것인 유로 결정 회전체; 및
   유로 결정 회전체의 회전 구동 수단
   을 포함하고,
   유로 결정 회전체는 개폐 밸브를 개방하도록 그 회전축의 길이 방향으로 돌출되는 1개 이상의 유로 결정 표면이 마련되고,
   각각의 개폐 밸브는 그 작동 방향의 일 단부가 유로 결정 표면을 마주하도록 배치되어 유로 결정 회전체의 회전에 따라 그 단부가 유로 결정 표면과 접촉하여 통로를 개방하는 방향으로 이동하도록 구성되고,
   각각의 개폐 밸브는 이 개폐 밸브가 통로의 개방 위치로 이동하면 변형되어 개폐 밸브에 복원력을 인가하는 스프링을 포함하고, 유로 결정 표면과 그 단부가 서로 이격되면 스프링의 복원력에 의해 통로의 폐쇄 위치로 복귀하는 것인 유로 전환 밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   각각의 개폐 밸브는 통로를 폐쇄하는 플러그와 이 플러그로부터 연장되는 밸브 스템을 포함하고, 밸브 스템의 단부는 유로 결정 회전체의 유로 결정 표면을 마주하도록 배치되는 것인 유로 전환 밸브.
3. 청구항 2에 있어서,
   각각의 개폐 밸브는 그 작동 방향의 축선이 유로 결정 회전체의 회전 축선과 평행하게 배치되는 것인 유로 전환 밸브.
4. 청구항 2에 있어서,
   스프링은 밸브 스템을 둘러싸는 압축 코일 스프링으로 구성되어 개폐 밸브가 통로의 개방 방향으로 이동하면 압축되는 것인 유로 전환 밸브
5. 청구항 1에 있어서,
   각각의 유출 챔버는 유입 챔버에 대해 개폐 밸브가 작동하는 축선 방향으로 서로 인접하게 배치되고 유로 결정 회전체의 회전 축선에 대하여 방사상으로 배치되는 것인 유로 전환 밸브.
6. 청구항 1에 있어서,
   유입 챔버와 유출 챔버는 하나의 하우징에 형성되고, 이 하우징에는 각각의 개폐 밸브의 이동을 안내하고 지지하는 밸브 이동 안내부가 마련되는 것인 유로 전환 밸브.
7. 청구항 1에 있어서,
   유로 결정 표면과 마주하는 개폐 밸브의 단부에는 유로 결정 표면과의 접촉시에 자유 회전하는 볼이 배치되는 것인 유로 전환 밸브.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   유로 결정 회전체에는 그 회전축과 수직한 평면에 대해 경사진 표면이 마련되고, 이 경사진 표면에서 개폐 밸브에 인접하는 부분이 유로 결정 표면으로 되는 것인 유로 전환 밸브.
9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   유로 결정 회전체의 유로 결정 표면은 그 회전축과 수직한 평면에 대해 회전축의 길이 방향으로 돌출되는 표면이고, 이 유로 결정 표면은 유로 결정 회전체의 회전축에 대하여 원주 방향으로 인접하는 표면과 연속면을 이루는 것인 유로 전환 밸브.

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