KR101294183B1

KR101294183B1 - 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브

Info

Publication number: KR101294183B1
Application number: KR1020110119731A
Authority: KR
Inventors: 이병준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-08-08
Also published as: KR20130053981A

Abstract

전자기력에 의해 상하로 슬라이딩되도록 마련된 플런져; 내부에 컴프레서의 크랭크실과 연결되는 냉매라인이 형성되며, 상단부가 상기 플런져의 하단부와 맞닿아 있어 플런져의 슬라이딩에 따라 플런져와의 사이에 선택적으로 간극이 형성되는 샤프트; 및 상기 샤프트의 상단부 측방에 마련되며 컴프레서의 흡입실과 연결되고, 샤프트와 플런져 사이에 간극이 형성될 경우 크랭크실로부터 상기 냉매라인을 통해 넘어오는 냉매를 흡입실로 배출되도록 하는 흡입유로;를 포함하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브가 소개된다.

Description

에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브 {ELECTRIC CONTROL VALVE FOR VARIABLE COMPRESSOR}

본 발명은 에어컨의 초기 구동시 컴프레서의 크랭크실에 차있는 액상의 냉매를 빠르게 배출할 수 있도록 하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브에 관한 것이다.

최근 에어컨의 경우 냉매의 압축압력을 조절할 수 있는 가변 컴프레서를 이용하여 압축력을 조절함으로써 에너지를 효율적으로 관리하고 다양한 제어가 가능하도록 하고 있다. 그러나 이러한 에어컨의 외부 가변 컴프레서의 경우 내부에 액냉매가 발생할 경우 액상 냉매의 배출은 기존의 실린더의 밸브 플레이트를 통하여 배출함으로 인하여 액상 냉매의 배출시간이 길어지고(액상 냉매 배출시까지 초기 작동 시간지연), 에어컨 성능 저하 및 고객불만이 제기되고 있는 상황이었다.

즉, 에어컨 시스템의 오프 시 일교차나 온도차에 의해 시스템 내부에 온도차이가 발생하면 기화 상태의 냉매가 액상의 냉매로 흡입실 측에 고여있게 된다. 그러한 상태에서 시스템이 온 시에는 액상의 냉매가 컴프레서 크랭크실의 내부에 흘러들어 내부에서 기화될 때까지 시간지연이 발생된다. 액상의 냉매는 압축이 되지 않기 때문에 이러한 액상 냉매의 경우 기화시까지 시간이 필요한 것이다.

이러한 단점을 극복하기 위해 종래에는 밸브 플레이트에 배출홀을 설정하고, 그 배출홀의 오리피스 구조를 통하여 액상 냉매를 초기에 배출하는 구조로 구성되었다. 그러나 이러한 구조를 이용하더라도, 액상 냉매의 배출 시간이 25~30초 이상 소요되어 실제 에어컨 작동시간도 스위치 온 이후 실제 작동이 25초에서 30초 이후 작동되기 때문에 성능에 대한 불만이 여전히 존재하였다.

본 발명은 이러한 초기 액상냉매의 배출을 좀 더 빠르게 할 수 있는 구조가 적용된 에어컨 컴프레서의 전자제어밸브에 관한 것으로서, 도 1은 종래의 전자제어밸브를 나타낸 단면도이다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 종래의 전자제어밸브는 흡입슬, 배출실, 크랭크실간의 냉매 도입/유출을 위한 샤프트가 마련되고 그 샤프트의 상단에는 전자식으로 슬라이딩되는 플런져가 마련되도록 하였다. 이를 통해 크랭크실과 토출실 사이의 압력을 조절함으로써 가변 컴프레서로서의 역할을 할 수 있도록 하는 것이다. 그러나 이러한 구조에서는 초기에 발생되는 액상 냉매를 크랭크실로부터 토출할 수 없었고, 이는 단지 밸브 플레이트에 의존할 수밖에 없었던 바, 이러한 역할이 가능토록 하는 신규 전자제어밸브의 개발이 시급하였던 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 컴프레서 내부의 액상 냉매 배출 구조를 현재의 밸브 플레이트와 함께 냉매 유량을 조절하는 전자제어밸브 내에도 구성하여, 전류에 의해 작동하는 전자제어밸브의 작동 원리에 따라 액상 냉매를 배출할 수 있는 내부 유로 구조를 제공하고, 그에 따라 액상 냉매 배출 시간을 단축하여 에어컨 작동 시간을 단축하며, 초기 에어컨 성능 향상 및 고객 만족도를 개선할 수 있는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브는, 전자기력에 의해 상하로 슬라이딩되도록 마련된 플런져; 내부에 컴프레서의 크랭크실과 연결되는 냉매라인이 형성되며, 상단부가 상기 플런져의 하단부와 맞닿아 있어 플런져의 슬라이딩에 따라 플런져와의 사이에 선택적으로 간극이 형성되는 샤프트; 및 상기 샤프트의 상단부 측방에 마련되며 컴프레서의 흡입실과 연결되고, 샤프트와 플런져 사이에 간극이 형성될 경우 크랭크실로부터 상기 냉매라인을 통해 넘어오는 냉매를 흡입실로 배출되도록 하는 흡입유로;를 포함한다.

상기 샤프트의 측방에 마련되며 컴프레서의 토출실과 연결되고, 토출실로부터 넘어오는 냉매를 상기 냉매라인으로 전달하여 크랭크실로 배출되도록 하는 토출유로;를 더 포함할 수 있다.

상기 샤프트는 샤프트하우징에 설치되며, 흡입유로와 토출유로는 샤프트 측방으로 하우징에 형성된 홀 형상일 수 있다.

상기 냉매라인은 샤프트의 상하를 관통하는 홀 형상으로 형성되며, 크랭크실의 냉매는 샤프트의 상단과 플런져의 하단이 이격된 경우 간극을 통해 흡입유로로 배출되도록 할 수 있다.

상기 플런져는 컴프레서의 초기 구동시 상승되어 샤프트와 간극을 형성할 수 있다.

상기 샤프트는 샤프트하우징에 설치되며, 탄성부에 지지되어 상방으로 가압되고, 샤프트하우징에는 샤프트의 상승을 저지하는 저지부가 형성되어 플런져의 상승시에 플런져와 샤프트 사이에 간극이 형성되도록 할 수 있다.

상기 흡입유로는 샤프트 상단부측 샤프트하우징에 형성되며, 샤프트하우징의 저지부측에는 토출유로가 형성되고, 플런져의 하강시 저지부와 샤프트의 사이에 간극을 형성하여 컴프레서의 토출실로부터 넘어오는 냉매를 토출유로를 통해 크랭크실로 배출되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브에 따르면, 컴프레서 내부의 액상 냉매 배출시간을 더욱 단축시킴으로써 에어컨의 작동시간을 단축시켜 초기 에어컨 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브의 단면도.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브에 대하여 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브의 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분을 확대한 단면도이다.

본 발명의 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브는, 전자기력에 의해 상하로 슬라이딩되도록 마련된 플런져(100); 내부에 컴프레서의 크랭크실과 연결되는 냉매라인(310)이 형성되며, 상단부가 상기 플런져(100)의 하단부와 맞닿아 있어 플런져(100)의 슬라이딩에 따라 플런져(100)와의 사이에 선택적으로 간극이 형성되는 샤프트(300); 및 상기 샤프트(300)의 상단부 측방에 마련되며 컴프레서의 흡입실과 연결되고, 샤프트(300)와 플런져(100) 사이에 간극이 형성될 경우 크랭크실로부터 상기 냉매라인(310)을 통해 넘어오는 냉매를 흡입실로 배출되도록 하는 흡입유로(500);를 포함한다.

플런져(100)는 코일의 전자기력에 의해 상하로 일정부분 슬라이딩되도록 한다. 그 플런져(100)의 움직임에 의해 샤프트(300)가 이동되며 유로를 형성하는 것이다. 플런져(100)는 상부플런져(110)와 하부플런져(120)로 구성된다.

플런져(100)의 하부에는 샤프트(300)가 설치되는데, 샤프트(300)는 샤프트하우징(330)에 마련되도록 할 수 있다. 샤프트(300)는 내부에 컴프레서의 크랭크실과 연결되는 냉매라인(310)이 형성되며, 상단부가 상기 플런져(100)의 하단부와 맞닿아 있어 플런져(100)의 슬라이딩에 따라 플런져(100)와의 사이에 선택적으로 간극이 형성되도록 한다.

즉, 플런져(100)가 하방으로 슬라이딩 될 경우에는 하부플런져(120)가 샤프트(300)의 상단과 맞닿게 되어 도시된 바와 같이 유로를 막을 수 있도록 간극이 형성되지 않도록 한다. 도시된 상태는 플런져(100)가 하강된 상태로서, 샤프트(300)와 플런져(100)의 사이에 간극이 형성되지 않아 유로가 막힌 상황이다. 이 상태에서 플런져(100)가 상승되면 샤프트 상단(340)과 하부플런져(120)의 사이에 간극이 형성되고, 이를 통해 크랭크실의 액상 냉매가 배출되는 것이다.

샤프트(300)는 중앙이 상하로 관통되어 형성된 냉매라인(310)을 구비하며, 샤프트하우징(330)에는 샤프트(300)의 상단부 측방에 흡입유로(500)가 형성된다. 흡입유로(500)는 샤프트 상단부(340) 측방에 마련되며, 컴프레서의 흡입실과 연결되고, 샤프트(300)와 플런져(100) 사이에 간극이 형성될 경우 크랭크실로부터 상기 냉매라인(310)을 통해 넘어오는 냉매를 흡입실로 배출되도록 하는 것이다.

또한, 토출유로(700)는 상기 샤프트(300)의 측방에 마련되며 컴프레서의 토출실과 연결되고, 토출실로부터 넘어오는 냉매를 상기 냉매라인(310)으로 전달하여 크랭크실로 배출되도록 한다. 토출유로(700)는 컴프레서가 초기상태에서 액상 냉매를 모두 배출한 후 요구되는 배압에 따라 가변 컴프레서의 사판이 기울어지는 각도를 보정하는 정상작동의 상태에서 냉매를 토출실로 배출시키는 역할을 한다. 즉, 플런져(100)의 하강시 플런져(100)와 샤프트(300) 상단 사이의 간극은 막히게 되고 더 이상 크랭크실에서 흡입실로는 냉매가 배출되지 않는다. 대신, 플런져(100)의 하방 가압에 따른 샤프트(300)의 하강으로 인하여 토출유로(700)가 개방되고, 그에 따라 냉매는 토출실에서 토출유로(700)를 따라 샤프트(300) 내측의 냉매라인(310)을 따라 이동되고 크랭크실로 유입되는 것이다.

이러한 상기 샤프트(300)는 샤프트하우징(330)에 설치되며, 흡입유로(500)와 토출유로(700)는 샤프트 측방으로 하우징(330)에 형성된 홀 형상일 수 있다. 또한, 냉매라인(310)은 샤프트(300)의 상하를 관통하는 홀 형상으로 형성되며, 크랭크실의 냉매는 샤프트(300)의 상단과 플런져(100)의 하단이 이격된 경우 간극을 통해 흡입유로(500)로 배출되도록 하는 것이다.

한편, 상기 플런져(100)는 컴프레서의 초기 구동시 상승되어 샤프트(300)와 간극을 형성하도록 하고, 샤프트(300)는 샤프트하우징(330)에 설치되며, 탄성부(320)에 지지되어 상방으로 가압되고, 샤프트하우징(330)에는 샤프트(300)의 상승을 저지하는 저지부(332)가 형성되어 플런져(100)의 상승시에 플런져(100)와 샤프트(300) 사이에 간극이 형성되도록 할 수 있다.

또한, 상기 흡입유로(500)는 샤프트(300) 상단부측 샤프트하우징(330)에 형성되며, 샤프트하우징(330)의 저지부(332)측에는 토출유로(700)가 형성되고, 플런져(100)의 하강시 저지부(332)와 샤프트(300)의 사이에 간극을 형성하여 컴프레서의 토출실로부터 넘어오는 냉매를 토출유로(700)를 통해 크랭크실로 배출되도록 할 수 있다.

도 3을 참고로 전체적인 작동관계를 살펴보면, 초기상태에서 에어컨의 가동시에는 플런져(100)가 전자기력에 의해 상승된다. 그에 따라 탄성부(320)에 의해 상방 가압되는 샤프트(300)도 상승된다. 그러나 샤프트(300)는 상부(340)와 하부(350)가 각각 외경과 내경이 달리 형성되어 있어, 외경이 넓은 샤프트의 하부(350)가 샤프트하우징(330)에 형성된 저지부(332)에 걸려 더 이상 상승되지 못하도록 한다. 즉, 샤프트 하부(350)의 상단부에는 걸림턱(352)이 형성되어 저지부(332)에 의해 상승이 저지된다.

그에 따라 샤프트 상부(340)의 상단과 플런져(100)의 하단 사이에는 간극이 형성되고, 크랭크실의 액상 냉매는 샤프트(300) 내측의 냉매라인(310)을 따라 간극과 흡입유로(500)를 따라 흡입실로 배출되는 것이다.

그 후 컴프레서가 정상작동의 상태에 돌입하게 되면 크랭크실의 냉매압을 조절할 필요가 있고, 그로 인해 플런져(100)는 다시 하강을 하도록 한다. 플런져(100)의 하강에 따라 샤프트(300)를 하방으로 가압하고, 샤프트(300)의 하강으로 인하여 상기 샤프트(300)와 플런져(100) 사이의 간극은 다시 도시된 바와 같이 닫힌다.

이때 샤프트(300)의 하부(350) 상단과 저지부(332)의 사이에는 간극이 형성되며, 그 간극을 이용하여 토출실의 냉매가 토출유로(700)와 냉매라인(310)을 통해 크랭크실로 배출되어 크랭크실의 내압을 유지하며 사판의 각도를 조절할 수 있게 하는 것이다.

즉, 이러한 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브를 이용할 경우 컴프레서 내부의 액상 냉매 배출시간을 초기에 더욱 단축시킴으로써, 에어컨의 작동시간을 단축시켜 초기 에어컨 성능을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 플런져 300 : 샤프트
310 : 냉매라인 500 : 흡입유로
700 : 배출유로

Claims

전자기력에 의해 상하로 슬라이딩되도록 마련된 플런져(100);
내부에 컴프레서의 크랭크실과 연결되는 냉매라인(310)이 형성되며, 상단부가 상기 플런져(100)의 하단부와 맞닿아 있어 플런져(100)의 슬라이딩에 따라 플런져(100)와의 사이에 선택적으로 간극이 형성되는 샤프트(300); 및
상기 샤프트(300)의 상단부 측방에 마련되며 컴프레서의 흡입실과 연결되고, 샤프트(300)와 플런져(100) 사이에 간극이 형성될 경우 크랭크실로부터 상기 냉매라인(310)을 통해 넘어오는 냉매를 흡입실로 배출되도록 하는 흡입유로(500);를 포함하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트(300)의 측방에 마련되며 컴프레서의 토출실과 연결되고, 토출실로부터 넘어오는 냉매를 상기 냉매라인(310)으로 전달하여 크랭크실로 배출되도록 하는 토출유로(700);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 샤프트(300)는 샤프트하우징(330)에 설치되며, 흡입유로(500)와 토출유로(700)는 샤프트 측방으로 하우징(330)에 형성된 홀 형상인 것을 특징으로 하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 냉매라인(310)은 샤프트(300)의 상하를 관통하는 홀 형상으로 형성되며, 크랭크실의 냉매는 샤프트(300)의 상단과 플런져(100)의 하단이 이격된 경우 간극을 통해 흡입유로(500)로 배출되는 것을 특징으로 하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 플런져(100)는 컴프레서의 초기 구동시 상승되어 샤프트(300)와 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트(300)는 샤프트하우징(330)에 설치되며, 탄성부(320)에 지지되어 상방으로 가압되고, 샤프트하우징(330)에는 샤프트(300)의 상승을 저지하는 저지부(332)가 형성되어 플런져(100)의 상승시에 플런져(100)와 샤프트(300) 사이에 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브.
청구항 6에 있어서,
상기 흡입유로(500)는 샤프트(300) 상단부측 샤프트하우징(330)에 형성되며, 샤프트하우징(330)의 저지부(332)측에는 토출유로(700)가 형성되고, 플런져(100)의 하강시 저지부(332)와 샤프트(300)의 사이에 간극을 형성하여 컴프레서의 토출실로부터 넘어오는 냉매를 토출유로(700)를 통해 크랭크실로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 에어컨 가변 컴프레서의 전자제어밸브.