KR101331285B1 - 가변 용량 압축기의 용량제어밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 용량 압축기의 용량제어밸브를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 크랭크실에서 흡입실로의 냉매 유입이 가능하도록 밸브부에 연통로를 구성하는 한편, 연통로의 개폐를 위해 밸브부 상부에 콘 스프링에 의해 지지되는 볼밸브를 구성한 것이며, 이에 따라 크랭크실 압력이 높을 때 크랭크실과 흡입실을 연통시켜 초기 에어컨 작동시 컴프레셔 내부의 크랭크실에 장기간 수용됨으로 인하여 고압화된 기체 또는 액체 냉매를 신속하게 배출하면서 컴프레셔 더 나아가서는 에어컨의 준비 작동시간(워밍업)을 단축할 수 있도록 한 것이다.

Description

가변 용량 압축기의 용량제어밸브 {CAPACITY CONTROL VALVE OF VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}
본 발명은 가변 용량 압축기의 용량제어밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크랭크실에서 흡입실로의 냉매 유입이 가능하도록 밸브부에 연통로를 구성하는 한편, 연통로의 개폐를 위해 밸브부 상부에 콘 스프링에 의해 지지되는 볼밸브를 구성하여, 크랭크실 압력이 높을 때 크랭크실과 흡입실을 연통시키고, 이를 통해 초기 에어컨 작동시 컴프레셔 내부의 크랭크실에 장기간 수용됨으로 인하여 고압화된 기체 또는 액체 냉매를 신속하게 배출할 수 있도록 함으로서, 컴프레셔 더 나아가서는 에어컨의 준비 작동시간을 단축할 수 있도록 하는 가변 용량 압축기의 용량제어밸브에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 공조장치의 냉방회로는 콘덴서, 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 포함하는데, 이때 압축기는 증발기로부터 흡입한 냉매가스를 압축하고, 이 압축가스를 콘덴서측으로 토출하는 역할을 한다.
그리고, 상기 증발기는 냉방회로를 흐르는 냉매와 차실내 공기와의 열교환을 수행하는 역할을 한다.
보통 열부하 또는 냉방 부하의 크기에 따라 증발기의 주변을 통과하는 공기의 열량이 증발기를 흐르는 냉매에 전달되기 때문에 증발기의 출구 또는 하류측에서의 냉매가스 압력은 냉방부하의 크기를 반영한다.
이러한 냉방회로에 이용되는 압축기는 주행 상태에 따라 회전수가 변화되는 엔진 동력을 이용하게 되는 것이므로 회전수 조절을 통한 토출 용량의 제어가 불가능하며, 따라서 최근에는 엔진의 회전수와 관계없이 적절한 냉방 능력을 얻기 위하여 냉매의 토출 용량을 가변시킬 수 있는 가변 용량 압축기가 많이 적용되고 있는 추세이다.
이와 같은 가변 용량 압축기는 냉매 토출량의 조절을 위하여 용량제어밸브가 구비되어 있으며, 이러한 용량제어밸브는 보통 토출실로부터 토출된 토출 압력(Pd)의 냉매 일부를 크랭크실로 도입되도록 하여 그 도입량을 제어함으로써, 크랭크실 내부의 압력(Pc)을 제어하는 방식으로 되어 있다.
그러나, 종래의 용량제어밸브는 크랭크실과 감압부가 연결되어 있지 않아, 초기 에어컨 작동시 컴프레셔 내부의 크랭크실에 장기간 머물러 고압화된 기체 또는 액체 냉매로 인해 크랭크실 압력이 높아지고, 이에따라 컴프레셔 더 나아가서는 에어컨의 준비 작동시간이 길어지는 단점이 있었다.
즉, 종래의 용량제어밸브는 초기 에어컨 작동시 고압화된 기체 또는 액체 냉매를 신속하게 배출하는 기능이 없는 관계로, 에어컨의 준비 작동시간이 길어질 수 밖에 없는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 크랭크실에서 흡입실로의 냉매 유입이 가능하도록 밸브부에 연통로를 구성하는 한편, 연통로의 개폐를 위해 밸브부 상부에 콘 스프링에 의해 지지되는 볼밸브를 구성하여 둠으로써, 크랭크실 압력이 높을 때 크랭크실과 흡입실을 연통시키고, 이를 통해 초기 에어컨 작동시 컴프레셔 내부의 크랭크실에 장기간 수용됨으로 인하여 고압화된 기체 또는 액체 냉매를 신속하게 배출하여, 컴프레셔 더 나아가서는 에어컨의 준비 작동시간(워밍업)을 단축할 수 있도록 하는 가변 용량 압축기의 용량 제어밸브를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명 가변 용량 압축기의 용량제어밸브는, 에어컨 작동시 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로의 냉매 유입을 차단하여 컴프레셔 내부의 사판 경사각을 증가시키고, 에어컨 정지시 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내어 컴프레셔 내부의 사판 경사각을 최소화시키도록 제 1,2 밸브와 밸브샤프트를 포함하는 밸브부; 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매가 유입되는 것을 차단하도록 온동작하여 상기 밸브부를 폐쇄방향으로 작동시키고, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프동작하여 상기 밸브부를 개방방향으로 작동시키는 솔레노이드부; 및, 흡입압력이 유입하는 공간으로서 상기 밸브부의 하단에 구성되고, 상기 흡입압력을 감지하면서 상기 밸브부와 상기 솔레노이드부의 사이에서 실링 기능을 수행하는 벨로우즈; 를 포함하여 구성하되, 상기 밸브부에 포함되는 제 1 밸브의 내부에는 크랭크실측 통로와 흡입실측 통로를 연결하는 연통로를 구성하고, 상기 연통로는 상기 제 1 밸브의 상부에 위치하는 볼밸브에 의해 개폐되도록 구성하며, 상기 볼밸브는 제 1 콘 스프링에 의해 지지되도록 구성한 것이다.
또한, 상기 제 2 밸브와 상기 벨로우즈의 사이에는 상기 제 2 밸브의 직선운동을 지지하는 제 2 콘 스프링이 결합 구성되는 것이다.
또한, 상기 솔레노이드부는, 코일이 권선되는 코일 앗세이와, 솔레노이드 온시 자기력을 이용하여 플런저를 흡입하는 고정철심인 코어와, 솔레노이드 온시 상기 코어에 흡입되고 솔레노이드 오프시 상기 코어에서 이탈하는 가동철심인 플런저와, 솔레노이드 오프시 상기 플런저를 코어에서 이탈시키는 취부장력을 발생하는 플런저 스프링과, 자기장 로드를 형성하면서 상기 코어와 플런저를 가이드하는 슬리브와, 상기 코일 앗세이를 감싸면서 솔레노이드 로드를 형성하는 케이스, 얇은 와셔 형상으로서 상기 케이스와 코어의 사이에서 자기장 로드를 형성하는 플레이트 및, 상기 플런저 스프링의 취부장력을 조절하여 용량제어밸브의 작동압력과 자기장의 힘을 조절하는 조절부를 포함하여 구성하는 것이다.
또한, 상기 밸브는 밸브몸체를 관통하여 구성하되, 상기 밸브몸체의 내벽면에는 상기 밸브의 개폐동작이 원활하게 이루어지도록 안내하는 윤활제가 충진되는 홈부를 형성한 것이다.
이와 같이 본 발명은 크랭크실에서 흡입실로의 냉매 유입이 가능하도록 밸브부에 연통로를 구성하는 한편, 연통로의 개폐를 위해 밸브부 상부에 콘 스프링에 의해 지지되는 볼밸브를 구성한 것으로, 이를 통해 크랭크실 압력이 높을 때 크랭크실과 흡입실을 연통시켜 초기 에어컨 작동시 컴프레셔 내부의 크랭크실에 장기간 수용됨으로 인하여 고압화된 기체 또는 액체 냉매를 신속하여 배출시키면서 컴프레셔 더 나아가서는 에어컨의 준비 작동시간(워밍업)을 단축하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예로 솔레노이드 온 동작에 따른 용량제어밸브의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예로 도 1에 대한 상단부 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예로 솔레노이드 오프 동작에 따른 용량제어밸브의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예로 도 3에 대한 상단부 확대 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예로 솔레노이드 온 동작에 따른 용량제어밸브의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 도 1에 대한 상단부 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 솔레노이드 오프 동작에 따른 용량제어밸브의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 도 3에 대한 상단부 확대 단면도를 도시한 것이다.
첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량 압축기의 용량제어밸브는 통상적으로 밸브부(10)와 감압부재의 벨로우즈(20) 및 솔레노이드부(30)를 포함하는 것으로, 이는 에어컨 가동과 동시에 최대 가변 용량을 구현하여 신속한 냉방이 이루어지도록 하는 방식, 즉 에어컨 작동 초기에 워밍업 시간을 단축할 수 있는 방식을 포함하며, 플런저를 포함하는 주변의 구조를 단순화하고, 또 부품수를 최소화하면서 제품의 크기를 축소할 수 있는 구조로 이루어진 것이다.
이에 따라, 상기 밸브부(10)는 에어컨 작동시 토출실측 통로(a)에서 크랭크실측 통로(b)로의 냉매 유입을 차단하여 컴프레셔 내부의 사판의 경사각을 증가시켜 실린더실의 피스톤 흡입·압축 작용으로 고온·고압의 기체 냉매를 생성하여 응축기로 보내고, 에어컨 정지시 토출실측 통로(a)에서 크랭크실측 통로(b)로 냉매를 보내어 컴프레셔 내부 사판의 경사각을 최소로하여 실린더실의 피스톤의 흡입·압축 작용을 정지시켜 에어컨의 냉매 순환을 억제시키도록 제 1,2 밸브(11)(12)와 밸브샤프트(13) 및 윤활제가 충진되는 홈부(14a)를 형성하는 밸브몸체(14)를 포함하여 구성하도록 하였다.
이때, 상기 밸브부(10)에 포함되는 제 1 밸브(11)의 내부에는 크랭크실 압력(Pc)이 흡입실측 통로(c)로 안내하도록 크랭크실측 통로(b)와 흡입실측 통로(c)를 연결하는 연통로(40)가 구성되도록 하였다.
상기 벨로우즈(20)는 흡입압력(Ps)이 유입하는 공간으로서 상기 밸브부(10)에 포함되는 제 2 밸브(12)의 하단에 위치하는 것으로, 이는 흡입압력(Ps)을 감지하면서 상기 제 2 밸브(12)와 상기 솔레노이드부(30)의 사이에서 실링 기능을 수행하도록 구성되는 것이다.
이때, 상기 연통로(40)는 상기 제 1 밸브(11)의 상부에 위치하는 볼밸브(50)에 의해 개폐되도록 구성되며, 상기 볼밸브(50)는 제 1 콘 스프링(60)에 의해 지지되도록 구성하는 한편, 상기 제 2 밸브(12)와 상기 벨로우즈(20)의 사이에는 상기 제 2 밸브(12)의 직선운동을 지지하는 제 2 콘 스프링(70)을 결합 구성한 것이다.
상기 솔레노이드부(30)는 토출실측 통로(a)에서 크랭크실측 통로(b)로 냉매가 유입되는 것을 차단하도록 온동작하여 상기 밸브부(10)를 폐쇄방향으로 작동시키고, 토출실측 통로(a)에서 크랭크실측 통로(b)로 냉매를 보내도록 오프동작하여 상기 밸브부(10)를 개방방향으로 작동시키는 것으로, 코일(31)이 권선되는 코일 앗세이(32)와, 솔레노이드 온시 자기력을 이용하여 플런저(34)를 흡입하는 고정철심인 코어(33)와, 솔레노이드 온시 상기 코어(33)에 흡입되고 솔레노이드 오프시 상기 코어(33)에서 이탈하는 가동철심인 플런저(34)와, 솔레노이드 오프시 상기 플런저(34)를 코어(33)에서 이탈시키는 취부장력을 발생하는 플런저 스프링(35)과, 자기장 로드를 형성하면서 상기 코어(33)와 플런저(34)를 가이드하는 슬리브(36)와, 상기 코일 앗세이(32)를 감싸면서 솔레노이드 로드를 형성하는 케이스(37), 얇은 와셔 형상으로서 상기 케이스(37)와 코어(33)의 사이에서 자기장 로드를 형성하는 플레이트(38) 및, 상기 플런저 스프링(35)의 취부장력을 조절하여 용량제어밸브의 작동압력과 자기장의 힘을 조절할 수 있도록 하는 조절부(39)를 구비한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량 압축기의 용량제어밸브는 우선 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이, 크랭크실측 통로(b)의 크랭크실 압력(Pc)이 설정압력보다 크지 않을 때, 즉 과부하가 걸리지 않고 정상적으로 에어컨이 가동되고 있을 때, 우선 솔레노이드부(30)에 통전이 이루어지면서, 상기 솔레노이드부(30)에 포함되는 코어(33)가 자기장으로 발생한 흡입력으로 플런저(34)를 끌어당기게 되며, 이에 따라 플런저 스프링(35)은 압축된다.
그러면, 상기 플런저(34)에 압입된 밸브부(10)의 밸브샤프트(13)와 제 1,2 밸브(11)(12)가 밸브몸체(14)의 내벽면에 형성되는 홈부(14a)에 충진되는 윤활제에 의해 슬라이드 이동이 원활하게 이루어지면서, 상기 제 1,2 밸브(11)(12)가 차단동작을 하여 토출실측 통로(a)의 토출실 압력(Pd)이 크랭크실측 통로(b)로 유입되는 것을 차단시키고, 이에 따라 사판의 경사각을 증대시킴은 물론 피스톤 스트로크를 증가시키게 되고, 이는 곧 컴프레셔 압축작용이 활발하게 이루어지면서 컴프레셔에서 콘덴서로의 토출량을 증가시킬 수 있는 것이다.
한편, 초기 에어컨이 동작한 상태에서 크랭크실측 통로(b)의 크랭크실 압력(Pc)이 지나치게 높은 경우, 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이 솔레노이드부(30)에 포함되면서 밸브샤프트(13)에 압입되는 플런저(34)가 하방향으로 이동하게 된다.
그러면, 상기 플런저(34)의 하방 이동에 따라 제 1 밸브(11)의 일단에서 제 1 콘 스프링(60)에 의해 지지되는 볼밸브(50)는 상기 제 1 밸브(11)의 선단측(11a)으로부터 분리되고, 상기 제 1 밸브(11)의 후단측(11b)으로부터 제 2 밸브(12)가 분리되며, 이에 따라 상기 제 1 밸브(11)에 형성되는 연통로(40)는 개방된다.
이때, 상기 연통로(40)의 개방으로부터 크랭크실측 통로(b)와 흡입실측 통로(c)의 연결이 이루어지므로, 상기 연통로(40)의 개방으로부터 상기 크랭크실측 통로(b)의 크랭크실 압력(Pc)이 흡입실측 통로(c)로 안내되면서, 상기 크랭크실 압력(Pc)은 낮아질 수 있게 되는 것이다.
그러면, 초기 에어컨 작동시 컴프레셔 내부의 크랭크실에 장기간 수용됨으로 인하여 고압화된 기체 또는 액체 냉매가 신속하게 배출되고, 이에 따라 컴프레셔 더 나아가서는 에어컨의 준비 작동시간(워밍업)이 단축되면서 사판의 기울기가 커져 최대 가변 용량을 확보할 수 있게 되며, 결국 에어컨 작동과 동시에 최대 가변 용량으로 에어컨 성능을 발휘할 수 있어 신속한 냉방이 이루어질 수 있는 것이다.
한편, 상기 솔레노이드부(30)가 오프동작시에는 첨부된 도 3 및 도 4에서와 같이, 자기장이 없어짐으로 코어(33)가 플런저(34)를 끌어당기는 흡입력을 잃게 되고, 이에따라 상기 플런저(34)는 압축되어 있던 플런저 스프링(35)의 취부장력에 의해 코어(33)에서 분리된다.
그러면, 상기 플런저(34)에 압입된 밸브샤프트(13)와 이에 연결되는 제 1,2 밸브(11)(12)가 연동되면서, 상기 제 1 밸브(11)는 개방되고, 따라서 토출실측 통로(a)의 토출실 압력(Pd)이 크랭크실측 통로(b)로 유입된다.
동시에, 상기 밸브샤프트(13)가 상방으로 이동시, 제 1 밸브(11)가 상방 이동하게 되므로, 상기 제 1 밸브(11)의 상방에 위치하는 볼밸브(50)는 상기 제 1 밸브(11)의 선단측(11a)을 밀폐시켜 그 내부의 연통로(40)를 차단시키게 되고, 이에따라 크랭크실측 통로(b)의 크랭크실 압력(Pc)이 흡입실측 통로(c)로 배출되는 것이 차단된다.
그러면, 사판의 경사각 감소가 이루어지면서 피스톤 스트로크가 감소되고, 이에따라 컴프레셔의 압축작용은 정지됨은 물론, 상기 컴프레서에서 콘덴서로의 토출동작이 정지되는 것이다.
이상에서 본 발명의 가변 용량 압축기의 용량제어밸브에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 밸브부 11,12; 제 1,2 밸브
13; 밸브샤프트 14; 밸브몸체
14a; 홈부 20; 벨로우즈
30; 솔레노이드부 31; 코일
32; 코일 앗세이 33; 코어
34; 플런저 35; 플런저 스프링
36; 슬리브 37; 케이스
38; 플레이트 39; 조절부
40; 연통로 50; 볼밸브
60,70; 제 1,2 콘 스프링

Claims (4)

  1. 에어컨 작동시 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로의 냉매 유입을 차단하여 컴프레셔 내부의 사판 경사각을 증가시키고, 에어컨 정지시 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내어 컴프레셔 내부의 사판 경사각을 최소화시키도록 제 1,2 밸브와 밸브샤프트를 포함하는 밸브부; 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매가 유입되는 것을 차단하도록 온동작하여 상기 밸브부를 폐쇄방향으로 작동시키고, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프동작하여 상기 밸브부를 개방방향으로 작동시키는 솔레노이드부; 및, 흡입압력이 유입하는 공간으로서 상기 밸브부의 하단에 구성되고, 상기 흡입압력을 감지하면서 상기 밸브부와 상기 솔레노이드부의 사이에서 실링 기능을 수행하는 벨로우즈; 를 포함하며,
    상기 밸브부에 포함되는 제 1 밸브의 내부에는 크랭크실측 통로와 흡입실측 통로를 연결하는 연통로를 구성하고,
    상기 연통로는 상기 제 1 밸브의 상부에 위치하는 볼밸브에 의해 개폐되도록 구성하고,
    상기 볼밸브는 제 1 콘 스프링에 의해 지지되도록 구성하는 한편,
    상기 제 1 밸브는 밸브몸체를 관통하여 구성하되, 상기 밸브몸체의 내벽면에는 상기 제 1 밸브의 개폐동작이 원활하게 이루어지도록 윤활제가 충진되는 홈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기의 용량제어밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브와 상기 벨로우즈의 사이에는 상기 제 2 밸브의 직선운동을 지지하는 제 2 콘 스프링을 결합 구성하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기의 용량제어밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드부는,
    코일이 권선되는 코일 앗세이와, 솔레노이드 온시 자기력을 이용하여 플런저를 흡입하는 고정철심인 코어와, 솔레노이드 온시 상기 코어에 흡입되고 솔레노이드 오프시 상기 코어에서 이탈하는 가동철심인 플런저와, 솔레노이드 오프시 상기 플런저를 코어에서 이탈시키는 취부장력을 발생하는 플런저 스프링과, 자기장 로드를 형성하면서 상기 코어와 플런저를 가이드하는 슬리브와, 상기 코일 앗세이를 감싸면서 솔레노이드 로드를 형성하는 케이스, 얇은 와셔 형상으로서 상기 케이스와 코어의 사이에서 자기장 로드를 형성하는 플레이트 및, 상기 플런저 스프링의 취부장력을 조절하여 용량제어밸브의 작동압력과 자기장의 힘을 조절하는 조절부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기의 용량제어밸브.
  4. 삭제
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