KR100236764B1 - 압축기용 언로딩밸브의 시일링 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨을 구동하는 압축기의 개선된 언로딩밸브를 개시한다.

본 발명은 크랭크케이스의 고압부와 저압부 사이에 이의 냉매유입구멍과 동축으로 설치되며 냉매통로을 갖는 라이너와, 이 라이너내에 소정방향으로 탄성바이어스 되며 냉매유입구멍을 선택적으로 개폐하는 피스톤과, 크랭크케이스에 고정되며 이의 고압부 압력을 저압부로 유도하는 바이패스유로 및 고압부의 압력을 라이너내로 유도하는 작동유로를 갖는 밸브몸체와, 이 밸브몸체상에 설치되며 코일을 갖는 하우징과, 이 하우징에 소정방향으로 탄성바이어스 되며 코일에의 전원 인가여부에 따라 바이패스유로를 개폐하는 플런저를 구비하는 압축기의 언로딩밸브에 있어서, 밸브몸체와 크랭크케이스 사이에 개재되며 그 바이패스유로를 크랭크케이스의 고압 및 저압유로와 각각 연통시키는 가이드슬롯을 갖는 가스켓과, 슬리브 형태로 구성되어 상단이 가스켓에 밀착하는 위 라이너와, 이 라이너의 외주 상단부에 설치되며 라이너와 크랭크케이스의 결합구멍간에 기밀을 유지하는 패킹을 구비하여 구조가 매우 간단하면서도 피스톤을 동작시키는 압력의 누설을 확실히 방지할 수 있도록 하였다.

Description

압축기용 언로딩밸브의 시일링 구조

본 발명은 에어컨(air conditioner)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 압축기(compressor)에 대한 냉매 유입량을 조절하는 언로딩밸브(unloading valve)의 시일링(sealing) 구조에 관한 것이다.

냉각사이클(cooling cycle)을 이용하는 에어컨은 압축기에서 고압으로 압축된 냉매가스를 응축기(condenser)에서 액화시킨 뒤, 팽창밸브(expansion valve)를 통해 증발기(evaporator)에서 기화시켜 흡수되는 냉매의 기화열(氣化熱)에 의해 냉각작용을 수행하는 공기조절장치로, 사회전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

예를들어 차량에 있어서도 차내의 냉방용으로 사용되고 있는데, 승용차등은 냉각할 공간이 좁아 소형의 냉각시스템으로 충분하나, 버스(bus)나 열차(train) 등은 냉각할 공간이 상당히 넓기 때문에 대형의 냉각시스템이 채용된다. 이에 따라 버스 및 열차 에어컨의 경우 그 냉각시스템을 구동하는 압축기도 대용량의 다기통 압축기가 사용된다.

한편 에어컨에는 주변온도에 따라 실내의 온도를 적절히 조절하기 위한 온도조절장치가 함께 구비되는 것이 일반적인데, 대용량 에어컨의 경우 압축기의 각 실린더(cylinder)중 일부 실린더에 대한 냉매유입을 제어하는 언로딩밸브를 압축기에 구비하여 외부신호에 따라 언로딩밸브를 온(ON)/오프(OFF) 시킴으로써 복수의 실린더중 일부, 예컨대 4기통 압축기의 경우 2개의 실린더만을 선택적으로 구동시켜 실내온도를 조절하고 있다.

도 1에는 이러한 언로딩밸브(1)를 도시하였다. 이것은 코일(coil:6)에의 전원 인가여부에 따라 작동되는 플런저(plunger:7)에 의해 크랭크케이스(crank case:C)의 고압부(H)와 저압부(L)를 연결하는 바이패스(bypass) 유로(2a)를 선택적으로 개폐하여 크랭크케이스(C)의 고압부(H) 압력을 선택적으로 밸브몸체(2)의 작동유로(2b)를 통해 피스톤(piston:4)의 상부로 유도하고, 이에 따라 피스톤(4)이 라이너(liner:3)을 따라 승하강하여 크랭크케이스(C)의 냉매유입구멍(R)을 개폐함으로써 해당 실린더로의 냉매유입을 제어하도록 되어 있다.

따라서 언로딩밸브(1)의 확실한 동작을 위해서는 그 고압작용부의 정밀한 기밀유지가 무엇보다 중요한 요소(factor)로 작용한다.

이를 위해 종래에는 밸브몸체(2)의 하면에 바이패스 유로(2a)를 감싸도록 패킹(packing:8)을 설치하고, 라이너(3)의 상단에는 크랭크케이스(C)의 결합구멍(S) 외측면 가장자리에 걸리는 플랜지(flange:3a)를 형성하는 한편 피스톤(4)의 외주에는 복수의 피스톤링(5)을 구비하여 고압작용부의 기밀을 유지시키고 있다.

그런데 이러한 종래의 시일링 구조는 라이너(3)의 상단부와 크랭크케이스(C)의 결합구멍(S)이 금속끼리만 접촉되는 것이므로 매우 정밀한 조립이 요구되어 제작이 상당히 어려울 뿐 아니라 고정밀도로 제작 조립한다 하더라도 피스톤(4)의 상부에는 매우 큰 압력이 작용하게 되는 바, 양자의 사이로 고압이 누설되어 피스톤(4)의 작동불량이 야기될 우려가 매우 많았다. 이에 따라 피스톤(4)의 확실한 동작을 위해 피스톤(4)의 외주에 복수의 피스톤링(5)을 반드시 구비해야 하는 문제가 있었다. 또한 라이너(3)가 그 상단부의 플랜지(3a)에 의해 크랭크케이스(C)의 결합구멍(S) 가장자리에 걸리게 되어 그 하단부가 크랭크케이스(C)의 냉매유입구멍(R)과 허용공차 이상으로 결합될 우려가 매우 많으며, 이에 따라 불필요한 냉매유입 방지를 위해 라이너(3)의 하단부에도 크랭크케이스(C) 냉매유입구멍(R)과의 기밀유지용 패킹(9)을 구비해야 하는 문제도 있었다. 뿐만 아니라 도 2에 도시한 바와 같이 밸브몸체(2)의 하면에 바이패스 및 작동유로 구멍(2a)(2b) 이외에 패킹홈(2d)과 라이너(3)의 플랜지(3a)가 결합되는 라이너 조립홈(2c)을 형성해야 하므로 그 제작이 상당히 번잡한 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 제반 문제들을 감안하여 고압작용부의 기밀유지 구조를 간소화할 수 있으면서도 피스톤의 확실한 동작을 보장할 수 있는 압축기용 언로딩밸브의 시일링 구조를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 압축기용 언로딩밸브의 시일링 구조는, 크랭크케이스의 고압부와 저압부 사이에 이의 냉매유입구멍과 동축으로 설치되며 냉매통로을 갖는 라이너와, 이 라이너내에 소정방향으로 탄성바이어스 되며 냉매유입구멍을 선택적으로 개폐하는 피스톤과, 크랭크케이스에 고정되며 이의 고압부 압력을 저압부로 유도하는 바이패스유로 및 고압부의 압력을 라이너내로 유도하는 작동유로를 갖는 밸브몸체와, 이 밸브몸체상에 설치되며 코일을 갖는 하우징과, 이 하우징에 소정방향으로 탄성바이어스 되며 코일에의 전원 인가여부에 따라 바이패스유로를 개폐하는 플런저를 구비하는 압축기의 언로딩밸브에 있어서, 밸브몸체의 하면 주변부에 설치되며 크랭크케이스의 외면과 밀착되어 이들 사이로 크랭크케이스 고압부의 압력이 누설되는 것을 방지하는 가스켓(gasket)과, 슬리브(sleeve) 형태로 구성되어 상단이 크랭크케이스의 외부로 돌출되지 않도록 그 결합구멍에 삽입되는 위 라이너와, 이 라이너의 외주 상단부에 설치되며 라이너와 크랭크케이스의 결합구멍 주면에 탄성적으로 밀착하여 이들간의 기밀을 유지하는 패킹을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 가스켓의 내측 가장자리가 라이너의 상단에 밀착하도록 구성되고, 그 소정위치에 밸브몸체의 바이패스유로를 크랭크케이스의 고압 및 저압유로와 각각 연통시키는 가이드슬롯(guide slot)이 형성된다.

이에 따라 본 발명은, 언로딩밸브의 고압작용부의 기밀유지 구조가 종래에 비해 현저하게 간소화됨은 물론 고압의 누설 우려가 전혀 없어 피스톤의 확실한 동작을 보장할 수 있게 되므로 언로딩밸브의 제작성과 신뢰성은 물론 나아가 에어컨의 신뢰성 향상 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

도 1은 종래의 시일링 구조를 보인 언로딩밸브의 단면도,

도 2는 그 밸브몸체를 발췌하여 도시한 저면도,

도 3은 본 발명에 의한 시일링 구조를 보인 언로딩밸브의 단면도,

도 4는 그 밸브몸체를 발췌하여 도시한 저면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

12 : 밸브몸체(valve body) 12a : (밸브몸체의) 바이패스(bypass)유로

12b : (밸브몸체의) 작동유로 13 : 라이너(liner)

13b : (라이너의) 패킹홈 14 : 피스톤(piston)

15 : (피스톤의) 덮개판 16 : 코일(coil)

17 : 플런저(plunger) 20 : 가스켓(gasket)

20a : (가스켓의) 가이드슬롯(guide slot)

21 : 패킹(packing) 22 : 코어(core)

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 3 및 도 4에서, 본 발명에 의한 압축기의 언로딩밸브(11)는 냉매가 압축기로 유입되는 통로, 예컨대 크랭크케이스(C)의 고압부(H)와 저압부(L) 사이에 위치된 냉매유로(T)에 구비되어 복수의 실린더중 해당하는 일부 실린더에 대한 냉매유입을 외부신호에 따라 제어하게 된다.

즉 코일(16)에 전원이 인가되지 않으면, 플런저(17)가 가압스프링(18)에 의해 하방으로 탄성바이어스(elestic bias) 되어 크랭크케이스(C)의 고압부(H)와 저압부(L)를 연결하는 밸브본체(12)의 바이패스유로(12a)를 저압부(L)와 차단하게 된다. 그러면 크랭크케이스(C)의 고압부(H) 압력이 밸브본체(12)의 작동유로(12b)를 통해 피스톤(14)의 덮개판(15)상에 작용함으로써 피스톤(14)이 그 복귀스프링(19)을 압축하면서 라이너(13)를 따라 하방으로 이동하여 크랭크케이스(C)의 냉매유입구멍(R)을 폐쇄시킨다. 이에 따라 압축기는 2개의 실린더가 상시 닫혀 있게 되어 냉매가 흐르지 못하므로 그 총용량의 절반만 출력하게 된다.

이 상태에서 외부신호에 따라 코일(16)에 전원이 인가되면, 코어(core:22)가 자화되고, 이에 따라 플런저(17)가 가압스프링(18)을 압축하면서 코어(22) 쪽으로 흡인되어 상승함으로써 밸브본체(12)의 바이패스유로(12a)를 크랭크케이스(C)의 저압부(L)와 연통시키게 된다. 그러면 크랭크케이스(C)의 고압부(H) 압력이 바이패스유로(12a)를 통해 그 저압부(L)로 빠져나가게 됨으로써 피스톤(14)이 그 복귀스프링(19)의 복원탄성에 의해 라이너(13)의 상부로 복귀된다. 이에 따라 크랭크케이스(C)의 냉매유입구멍(R)이 개방되어 냉매가 라이너(13)의 냉매유로(13a)를 통해 해당 실린더로 유입되게 됨으로써 압축기의 모든 실린더가 작동하여 압축기는 그 용량 전부를 출력하게 된다.

한편 이와 같이 언로딩밸브(11)는 크랭크케이스(C)의 고압부(H) 압력으로 피스톤(14)을 작동시킴으로써 해당 실린더로의 냉매유입을 제어하게 되는 바, 그 고압작용부의 기밀유지가 매우 중요하다.

이를 위해 라이너(13)는 본 발명의 특징에 따라 슬리브 형태를 가지며, 크랭크케이스(C)와의 결합시 그 상단이 크랭크케이스(C)의 외부로 돌출되지 않도록, 바람직하기로는 크랭크케이스(C)의 외면과 동일면상에 위치되도록 구성된다. 이때 본 발명 라이너(13)의 하단은 크랭크케이스(C)의 냉매유로(T)와 연통하는 냉매유입구멍(R)의 결합턱(U)에 금속접촉으로만 결합되는데, 이는 본 발명의 라이너(13)가 상단에 플랜지(도 1의 3a)를 갖는 종래와 달리 단순한 슬리브 형태로 구성되는 바, 그 하단부가 크랭크케이스(C)의 결합턱(U)과 소정의 허용공차 이내에서 정밀하게 밀착 조립될 수 있어 양자간에 틈새가 발생되지 않는 것이 근거한다.

그리고 크랭크케이스(C)의 결합구멍(S) 주면과 접촉하는 라이너(13)의 상단부 외주에는 패킹홈(13a)이 형성되고, 이 패킹홈(13a)에 결합구멍(S) 주면과 탄성적으로 밀착하여 피스톤 작동 압력이 크랭크케이스(C)의 냉매유로(T)상으로 누설되는 것을 차단하는 패킹(21)이 설치된다. 이러한 패킹(21)은 바람직하기로 고내유성을 갖는 고무재의 O-링(ring)으로 구성된다.

또한 밸브몸체(12)의 하면 주변부에는 이와 크랭크케이스(C)간에 개재되어 크랭크케이스(C)의 고압부(H) 압력이 양자의 사이를 통해 외부로 누설되지 않도록 기밀을 유지하는 가스켓(20)이 구비된다. 이러한 가스켓(20)은 밸브몸체(12)의 바이패스유로(12a)를 감싸도록 그 외측으로만 설치될 수도 있으나, 바람직하기로는 도시된 바와 같이 그 내측 가장자리부가 라이너(13)의 상단에 접촉하도록 충분한 폭으로 구성되어 피스톤 작동 압력이 크랭크케이스(C)의 냉매유로(T)로 누설되는 것을 라이너(13)의 패킹(21)과 함께 이중으로 차단하게 된다. 이에 따라 가스켓(20)에는 밸브몸체(12)의 바이패스유로(12a)를 크랭크케이스(C)의 고압 및 저압유로(P1)(P2)와 각각 연통시키는 가이드슬롯(20a)이 형성된다. 나머지 부호 23은 코일하우징(coil housing)이다.

이와 같은 구조적 특징에 따라 본 발명은 크랭크케이스(C) 고압부(H)의 압력이 누설없이 피스톤(14)의 덮개판(15)상에 확실히 작용하게 되므로 종래와 같은 피스톤링(도 1의 5)을 반드시 구비하지 않고서도 피스톤(14)을 안정되게 동작시킬 수 있게 된다. 즉 본 발명은 라이너(13)의 상단부와 크랭크케이스(C)의 결합구멍(S)간에 패킹(21)이 구비됨은 물론 라이너(13)의 상단이 밸브몸체(12)와 크랭크케이스(C)간에 개재된 가스켓(20)에 밀착되어 피스톤(14)의 덮개판(15)상에 작용하는 크랭크케이스(C) 고압부(H)의 압력이 그 냉매유로(T)상으로 전혀 누설되지 않게 되는 바, 라이너(13)와 피스톤(14)의 사이로 고압이 누설된다 하더라도 그 양은 극히 미미하므로 굳이 양자간에 피스톤링을 구비하지 않더라도 피스톤(14)의 작동에는 아무런 지장이 없게 되는 것이다.

따라서 피스톤(14)의 구조가 단순해져 제작이 용이해지게 됨은 물론 별도의 피스톤링(5)이 배제되어 원가절감에 기여하게 된다. 또한 라이너(13)의 상단부에 종래와 같은 플랜지(도 1의 3a)를 구비할 필요가 없으며, 이에 따라 그 하단부에 크랭크케이스(C) 냉매유입구멍(R)과의 기밀용으로 구비하던 패킹(도 1의 9)도 제거할 수 있게 된다.

뿐만 아니라 밸브몸체(12)와 크랭크케이스(C)간에도 가스켓(20)이 구비되므로 특히 도 4에 잘 도시된 바와 같이 밸브몸체(12)의 하면에 종래와 같은 라이너홈(도 2의 2c)이나 패킹홈(도 2의 2d)을 구성할 필요가 없는 바, 밸브몸체(12)의 구조가 단순해지고, 이에 따라 그 제작도 매우 용이해지게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 언로딩밸브의 고압작용부의 기밀유지 구조가 종래에 비해 대폭 간소화됨은 물론 고압의 누설 우려가 전혀 없으므로 피스톤의 확실한 동작을 보장할 수 있게 된다. 이에 따라 본 발명은 언로딩밸브의 제작성과 신뢰성은 물론 이를 채용한 에어컨의 신뢰성 등을 향상시키게 되는 현저한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 크랭크케이스의 고압부와 저압부 사이에 이의 냉매유입구멍과 동축으로 설치되며 냉매통로을 갖는 라이너와, 상기 라이너내에 소정방향으로 탄성바이어스 되며 냉매유입구멍을 선택적으로 개폐하는 피스톤과, 상기 크랭크케이스에 고정되며 이의 고압부 압력을 저압부로 유도하는 바이패스유로 및 고압부의 압력을 라이너내로 유도하는 작동유로를 갖는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체상에 설치되며 코일을 갖는 하우징과, 상기 하우징에 소정방향으로 탄성바이어스 되며 코일에의 전원 인가여부에 따라 바이패스유로를 개폐하는 플런저를 구비하는 압축기의 언로딩밸브에 있어서,

   상기 밸브몸체(12)의 하면 주변부에 설치되며 크랭크케이스(C)의 외면과 밀착되어 이들 사이로 크랭크케이스(C) 고압부(H)의 압력이 누설되는 것을 방지하는 가스켓(20)과,

   슬리브 형태로 구성되어 상단이 상기 크랭크케이스(C)의 외부로 돌출되지 않도록 그 결합구멍(S)에 삽입되는 상기 라이너(13)와,

   상기 라이너(13)의 외주 상단부에 설치되며 라이너(13)와 상기 크랭크케이스(C)의 결합구멍(S) 주면에 탄성적으로 밀착하여 이들간의 기밀을 유지하는 패킹(21)을 구비하여 구성되는 되는 것을 특징으로 하는 압축기용 언로딩밸브의 시일링 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스켓(20)의 내측 가장자리가 상기 라이너(13)의 상단에 밀착하도록 구성되고, 그 소정위치에 상기 밸브몸체(12)의 바이패스유로(12a)를 상기 크랭크케이스(C)의 고압 및 저압유로(P1)(P2)와 각각 연통시키는 가이드슬롯(20a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 언로딩밸브의 시일링 구조.

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