KR101193403B1 - 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 체크밸브는, 냉매유입구가 형성되며 일측에 개구가 형성된 밸브하우징; 상기 밸브하우징에 설치되며 상기 개구와 연통되는 냉매배출구가 형성되는 밸브커버; 상기 밸브하우징의 내부를 왕복 운동하면서 상기 냉매유입구와 냉매배출구의 냉매 흐름을 제어하는 밸브체; 및 상기 밸브커버와 밸브체 사이에 개재되는 스프링을 포함하되, 상기 냉매유입구는 상기 밸브체 외주면의 접선방향으로 상기 밸브하우징의 외측면 둘레로부터 내측면을 관통하여 형성되고, 상기 밸브체에는 상기 냉매유입구로부터의 토출압이 작용하는 수압부가 형성되며, 상기 냉매유입구와 냉매배출구를 연통시키는 관통공이 형성되며, 상기 밸브체는 상기 수압부에 작용하는 냉매의 토출압에 의해 직선방향으로 이동하여 상기 밸브하우징의 내면으로부터 이격되면서 냉매가 유입되고, 상기 냉매의 토출압이 소멸되면 상기 밸브체가 상기 밸브하우징의 내면과 접하는 방향으로 직선이동하여 냉매유입이 차단되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 밸브체의 외주면 접선방향으로 형성된 냉매유입구에 의해 오일분리기를 통과한 냉매가 회전력을 유지하며 냉매배출구로 토출이 이루어지는 효과가 있다.

Description

체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기{CHECK VALVE AND COMPRESSOR HAVING THE SAME}

본 발명은 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오일이 분리된 토출냉매의 압력손실과 유동손실을 감소시키는 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기에 관한 것이다.

자동차용 공조장치의 냉방 시스템에 포함되는 압축기는 벨트를 통해 엔진에 직접 연결되어 있기 때문에 회전수를 제어할 수 없다.

따라서, 근래에는 엔진의 회전수에 의해 규제되는 경우 없이 냉방 능력을 얻기 위해 냉매의 토출량을 변화시킬 수 있는 용량가변형 압축기가 많이 사용되고 있다.

용량가변형 압축기로는 사판식, 로터리식 및 스크롤식 등 다양한 종류가 개시되어 있다.

이 중 사판식 압축기는, 크랭크실 내에서 경사각이 가변되도록 설치된 사판이 회전축의 회전운동에 따라 회전하고, 상기 사판의 회전운동에 의해 피스톤이 왕복운동하는 방식으로 되어 있다. 이 경우, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입실의 냉매가 실린더 내에 흡입되어 압축된 후 토출실로 배출되는데, 상기 크랭크실 내의 압력과 실린더 보어 내의 압력 차이에 따라 사판의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절되게 된다.

특히, 전자 솔레노이드식 용량제어밸브를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 것이 보통이다.

이때, 용량제어밸브의 가동은, 검지된 엔진의 회전수, 차실 내외의 온도 또는 증발기 온도 등의 신호가 CPU 등을 내장하는 제어부에 의해 연산되고, 그 연산결과에 근거하여 전류가 용량제어밸브의 전자코일로 보내짐으로써 이루어진다.

또한, 토출실과 연통된 토출구에는 체크밸브가 설치되어 압축기의 최소용량 운전시에 냉매의 역류를 방지한다.

그러나, 종래의 사판식 압축기에 따르면, 냉매와 오일을 분리하는 오일분리기 및 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브가 각각 별도로 구비되어 이를 위한 별도의 공간이 필요했기 때문에 설계 및 조립에 있어서 커다란 제약이 되었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 오일분리부 내부에 체크밸브를 매설하는 구조가 개시되었다.

그러나, 오일분리부 내부에 체크밸브가 매설된 사판식 압축기에 따르면, 원심분리에 의한 오일분리 후 체크밸브의 밸브체 수압부로 냉매를 유도할 때에 냉매의 운동방향이 변경되는 문제점이 있었다.

즉, 회전운동하는 냉매를 밸브체의 수압면과 수직한 방향으로 변환시키므로 토출냉매의 압력손실과 유동손실이 발생하여 압축기의 압축효율이 저하된다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오일이 분리된 토출 냉매의 압력손실과 유동손실을 감소시키는 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 체크밸브는, 냉매유입구가 형성되며 일측에 개구가 형성된 밸브하우징;
상기 밸브하우징에 설치되며 상기 개구와 연통되는 냉매배출구가 형성되는 밸브커버;
상기 밸브하우징의 내부를 왕복 운동하면서 상기 냉매유입구와 냉매배출구의 냉매 흐름을 제어하는 밸브체; 및
상기 밸브커버와 밸브체 사이에 개재되는 스프링을 포함하되,
상기 냉매유입구는 상기 밸브체 외주면의 접선방향으로 상기 밸브하우징의 외측면 둘레로부터 내측면을 관통하여 형성되고, 상기 밸브체에는 상기 냉매유입구로부터의 토출압이 작용하는 수압부가 형성되며, 상기 냉매유입구와 냉매배출구를 연통시키는 관통공이 형성되며, 상기 밸브체는 상기 수압부에 작용하는 냉매의 토출압에 의해 직선방향으로 이동하여 상기 밸브하우징의 내면으로부터 이격되면서 냉매가 유입되고, 상기 냉매의 토출압이 소멸되면 상기 밸브체가 상기 밸브하우징의 내면과 접하는 방향으로 직선이동하여 냉매유입이 차단되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수압부는 상기 밸브체의 상기 냉매유입구 쪽 모서리 둘레부분이 절취되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉매유입구는 수압부의 냉매 수압면적이 증대되도록 상기 밸브하우징의 외주면 둘레를 따라 간격을 두고 복수개 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 밸브체의 관통공은 상기 관통공의 길이방향 일 지점에 단차부가 형성되어 있고, 상기 단차부와 밸브커버의 일측면 사이에 상기 스프링이 개재되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브커버의 일측면에는 상기 스프링이 수용되는 수용홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 냉매배출구와 관통공은 동심을 이루는 것이 바람직하다.

본 발명의 압축기는, 토출실과 흡입실이 형성되는 하우징; 상기 토출실에 형성되며 냉매에 포함된 오일을 분리하도록 유입구와 드레인유로가 구비되는 오일분리기; 및 상기 오일분리기에 설치되는 앞서 기재된 체크밸브를 포함하되, 상기 오일분리기와 체크밸브는 동심의 원통형상으로 이루어지며, 상기 오일분리기의 내면과 체크밸브의 외면은 일정한 간격이 형성되고, 상기 유입구는 상기 체크밸브의 외주면 접선방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기에 따르면, 밸브체의 외주면 접선방향으로 형성된 냉매유입구에 의해 오일분리기를 통과한 냉매가 회전력을 유지하며 냉매배출구로 토출이 이루어지는 효과가 있다.

즉, 오일분리기를 통과하며 회전운동하는 냉매가 냉매유입구를 통과하면서도 회전력을 유지함에 따라 냉매의 운동방향 전환에 따른 압력 또는 유동손실을 최소화하여 압축기의 압축효율을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 사판식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 후방하우징을 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2의 'a-a'부 단면도이다.
도 4는 도 3의 'b-b'부 단면도이다.
도 5a 내지 5b는 본 발명에 따른 체크밸브의 작동상태를 도시한 종단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 사판식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 2는 도 1의 후방하우징을 도시한 정면도이며, 도 3은 'a-a'부 단면도이고, 도 4는 도 3의 'b-b'부 단면도이며, 도 5a 내지 5b는 본 발명에 따른 체크밸브의 작동상태를 도시한 종단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 체크밸브가 설치된 사판식 압축기의 구조를 개략적으로 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 5b에 도시한 바와 같이, 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(12)를 가지는 실린더 블럭(10)과, 상기 실린더 블럭(10)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(16)과, 상기 실린더 블럭(10)의 후방에 밸브 플레이트(20)를 개재하여 밀폐 결합된 후방 하우징(18)을 포함한다.

상기 전방 하우징(16)의 안쪽에는 크랭크실(86)이 마련되며, 전방 하우징(16)의 중심 부근에는 구동축(44)의 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축(44)의 타단은 상기 크랭크실(86)을 통과하여 실린더 블럭(10)에 설치된 베어링을 매개로 하여 지지된다.

또한, 상기 크랭크실(86) 내에는 구동축(44) 둘레에 러그 플레이트(54)와 사판(50)이 설치되어 있다.

상기 러그 플레이트(54)에는, 중앙부에 가이드홀(64)이 각각 직선 천공된 한쌍의 동력전달용 지지 암(62)이 일면에 일체로 돌출되게 형성되어 있고, 상기 사판(50)의 일면에는 볼(66)이 형성되어 있어, 상기 러그 플레이트(54)가 회전함에 따라 상기 사판(50)의 볼(66)이 러그 플레이트(54)의 가이드홀(64) 내에서 슬라이딩 이동하면서 사판(50)의 경사각이 가변되게 되어 있다.

또한, 상기 사판(50)의 외주면은 슈(76)를 개재하여 각 피스톤(14)에 미끄럼이동이 가능하게 끼워진다.

따라서, 상기 사판(50)이 경사된 상태에서 회전함에 따라, 그 외주면에 슈(76)를 개재하여 끼워진 피스톤(14)들은 상기 실린더 블럭(10)의 각 실린더 보어(12) 내에서 왕복운동하게 된다.

그리고, 상기 후방 하우징(18)에는 흡입실(22)과 토출실(24)이 각각 형성되어 있고, 후방 하우징(18)과 실린더 블럭(10) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(20)에는 각 실린더 보어(12)에 대응하는 곳에 흡입밸브(32)와 토출밸브(36)가 각각 형성되어 있다.

상기 피스톤(14)의 왕복운동에 의해 흡입실(22)의 냉매가 실린더 보어(12) 내에 흡입되어 압축된 후 토출실(24)로 배출되는데, 상기 크랭크실(86) 내의 압력과 실린더보어(12)의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절되는데, 이는 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브(200)에 의해 구현되는 것이 보통이다.

아울러, 상기 후방 하우징(18)의 토출실(24)에는 토출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기(300)가 형성되며, 상기 오일분리기(300)에는 오일이 포함된 냉매가 유입되는 유입구(310)와 냉매에서 분리된 오일을 크랭크실(86)로 안내하는 드레인 유로(320)가 형성된다. 즉, 크랭크실(86)로 재유입된 오일에 의해 압축기(C)는 윤활성능을 유지하게 된다.

또한, 상기 오일분리기(300)의 내측으로 토출구(25)를 통해 토출된 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브(100)가 설치된다.

그리고, 상기 유입구(310)는 오일분리기(300)에서 원심력에 의해 오일이 분리된 냉매가 상기 체크밸브(100)의 외주면(오일분리기 내주면) 접선방향으로 유입되도록 형성된다.

한편, 상기 오일분리기(300)는 원심력에 의해 냉매에 포함된 오일을 분리하는 공지된 구조로서 상세한 설명은 생략한다.

덧붙여, 상기 오일분리기(300)와 체크밸브(100)는 동심의 원통 형상으로 이루어지며, 상기 오일분리기(300)의 내면과 체크밸브(100)의 외면은 일정한 간격이 형성된다.

전술한 압축기는 본원 발명에 따른 체크밸브(100)가 설치되는 하나의 예에 불과하며, 그 밖의 다양한 형식의 용량가변형 압축기에 모두 적용 가능하다.

이하, 도 1 내지 도 5b를 참조하여 본 발명에 따른 체크밸브(100)를 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 체크밸브(100)는, 토출실(24)로부터 토출된 냉매를 다음 냉각 사이클로 보내주는 작용을 반복적으로 수행하는 것으로, 크게 밸브하우징(110)과, 상기 밸브하우징(110)의 개방된 단부를 덮는 밸브커버(120)와, 상기 밸브하우징(110)의 내부를 왕복 운동하는 밸브체(130) 및 상기 밸브커버(120)와 밸브체(130) 사이에 개재되는 스프링(140)으로 구성된다.

또한, 상기 밸브하우징(110)에는 냉매유입구(111)가 형성되며, 상기 냉매유입구(111)는 밸브체(130)의 외주면(밸브하우징의 내주면) 접선방향을 따라 냉매를 유입시키도록 형성된다.

덧붙여, 상기 밸브하우징(110)에는 냉매유입구(111) 반대 방향으로 개구(113)가 형성된다.

그리고, 상기 밸브커버(120)에는 상기 개구(113)와 연통되는 냉매배출구(121)가 형성되며, 상기 냉매배출구(121)는 압축기(C)의 토출구(25)와 연통된다.

한편, 상기 밸브체(130)에는 냉매유입구(111)에 면하는 수압부(131)와 상기 냉매유입구(111)와 냉매배출구(121)를 연통시키는 관통공(132)이 형성된다. 즉, 상기 밸브체(130)와 밸브하우징(110)의 내면이 접촉할 때 폐쇄되고 이격될 때 개방되는 것이다.

이때, 상기 수압부(131)는 도 3을 기준으로 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 외주면 지름이 증대되도록 직선형으로 경사지게 형성되어 토출압(Pd)이 작용하여 밸브체(130)를 왕복 운동시키도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 수압부(131)는 직선형으로 경사져도 되지만 단순히 모서리 둘레를 따라 절취된 구성으로 형성하면 충분하며 직선형이나 곡선형 등이 모두 채택 가능하다.

즉, 상기 밸브체(130)는 밸브하우징(110)의 내부를 왕복 운동하면서 상기 냉매유입구(111)와 냉매배출구(121)의 냉매 흐름을 제어하게 되는 것이다.

한편, 상기 냉매배출구(121)와 관통공(132)은 동심을 이루는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 냉매유입구(111)는 수압부(131)의 냉매 수압면적이 증대되도록 상기 밸브하우징(110)의 외주면 둘레를 따라 간격을 두고 복수개 형성되는 것이 바람직하다. 상기 간격은 일정한 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정할 필요는 없다.

또한, 상기 밸브체(130)의 관통공(132)은 그 길이방향의 일 지점에 단차부(133)가 형성되어 있고, 상기 단차부(133)와 밸브커버(120)의 일측면 사이에 상기 스프링(140)이 개재된다.

덧붙여, 상기 밸브커버(120)의 일측면에는 상기 스프링(140)이 수용되는 수용홈(122)이 형성된다.

한편, 상기 관통공(132)은 밸브하우징(110)의 폐쇄된 단부와 밀착 여부에 따라 본 발명 체크밸브(100)의 냉매 흐림을 개방 또는 폐쇄하게 되며 상세한 설명은 후술한다.

또한, 상기 스프링(130)은 그 탄성계수의 크기에 따라 밸브체(130)가 개폐되는 압력차를 조절할 수 있다.

본 발명의 체크밸브(100)에 따르면, 상기 밸브체(130)의 외주면 접선방향으로 형성된 냉매유입구(111)에 의해 오일분리기(300)를 통과한 냉매가 회전력을 유지한 채 냉매배출구(121)를 통해 토출이 이루어지게 된다.

구체적으로, 하기 [참고도 1]은 본 발명에 따른 체크밸브(100)의 냉매 흐름을 시뮬레이션 한 결과로서, 오일분리기(300)를 통과하며 회전운동하는 냉매가 냉매유입구(111)를 통과하면서도 회전력을 유지함에 따라 토출냉매의 운동방향 전환에 따른 압력 또는 유동손실을 최소화한다. 즉, 압축기(C)의 압축효율이 향상되는 것이다.

[참고도 1]

이하, 본 발명에 따른 체크밸브(100)의 동작을 설명한다.

먼저, 오일분리기(300)에서 오일이 분리됨과 동시에 회전하는 냉매는 체크밸브(100)의 냉매유입구(111)를 통해 유입된다.

이때, 냉매유입구(111)를 통해 유입된 냉매는 밸브체(130)의 경사진 수압부(131)에 토출압(Pd)를 가하게 되며 토출압(Pd)에 의해 상기 밸브체(130)는 스프링(140)을 압축시키면서 관통공(132)을 개방한다. 이에 따라, 냉매유입구(111)와 냉매배출구(121)를 통해 토출냉매가 흐를 수 있도록 유로를 형성하여 냉매를 배출한다(도 5a).

이와는 반대로, 상기 밸브체(130)의 개방에 의해 토출냉매가 배출되면 토출냉매의 토출압(Pd)이 순간적으로 하강하여 스프링(140)의 탄성력에 의해 밸브체(130)는 페쇄하는 방향으로 이동하며 관통공(132)이 폐쇄되어 토출된 냉매의 역류를 방지하게 되는 것이다(도 5b).

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

예를 들어, 전술한 설명에서는 본 발명의 체크밸브(100)가 압축기(C)의 토출 측에 적용된 것으로 도시 및 설명하였지만, 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 본 발명의 체크밸브(100)는 압축기(C)의 흡입 측에 적용되는 것도 가능함을 밝혀둔다.

또한, 실시예에서는 사판식 압축기를 대상으로 기술하였으나 다양한 형식의 압축기에 모두 적용 가능하다.

100 - 체크밸브 110 - 밸브하우징
120 - 밸브커버 130 - 밸브체
140 - 스프링

Claims (7)

1. 냉매유입구가 형성되며 일측에 개구가 형성된 밸브하우징;
   상기 밸브하우징에 설치되며 상기 개구와 연통되는 냉매배출구가 형성되는 밸브커버;
   상기 밸브하우징의 내부를 왕복 운동하면서 상기 냉매유입구와 냉매배출구의 냉매 흐름을 제어하는 밸브체; 및
   상기 밸브커버와 밸브체 사이에 개재되는 스프링을 포함하되,
   상기 냉매유입구는 상기 밸브체 외주면의 접선방향으로 상기 밸브하우징의 외측면 둘레로부터 내측면을 관통하여 형성되고, 상기 밸브체에는 상기 냉매유입구로부터의 토출압이 작용하는 수압부가 형성되며, 상기 냉매유입구와 냉매배출구를 연통시키는 관통공이 형성되며, 상기 밸브체는 상기 수압부에 작용하는 냉매의 토출압에 의해 직선방향으로 이동하여 상기 밸브하우징의 내면으로부터 이격되면서 냉매가 유입되고, 상기 냉매의 토출압이 소멸되면 상기 밸브체가 상기 밸브하우징의 내면과 접하는 방향으로 직선이동하여 냉매유입이 차단되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수압부는 상기 밸브체의 상기 냉매유입구 쪽 모서리 둘레부분이 절취되어 형성되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 냉매유입구는 수압부의 냉매 수압면적이 증대되도록 상기 밸브하우징의 외주면 둘레를 따라 간격을 두고 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 밸브체의 관통공은 상기 관통공의 길이방향 일 지점에 단차부가 형성되어 있고, 상기 단차부와 밸브커버의 일측면 사이에 상기 스프링이 개재되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 밸브커버의 일측면에는 상기 스프링이 수용되는 수용홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 냉매배출구와 관통공은 동심을 이루는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
   
7. 토출실과 흡입실이 형성되는 하우징;
   상기 토출실에 형성되며 냉매에 포함된 오일을 분리하도록 유입구와 드레인유로가 구비되는 오일분리기; 및
   상기 오일분리기에 설치되는 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 체크밸브를 포함하되,
   상기 오일분리기와 체크밸브는 동심의 원통형상으로 이루어지며, 상기 오일분리기의 내면과 체크밸브의 외면은 일정한 간격이 형성되고, 상기 유입구는 상기 체크밸브의 외주면 접선방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
   
   

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