KR101631222B1 - 용량가변형 압축기의 용량제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 용량가변형 압축기의 용량제어밸브는, 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 있어서, 압축기의 크랭크실 압력과 토출실 압력 및 흡입실 압력을 받는 크랭크실 연결공과 토출실 연결공 및 흡입실 연결공이 내부에 각각 형성되어 있고, 상기 토출실 연결공과 크랭크실 연결공을 가로지르는 제1안내공이 관통되게 형성된 밸브하우징; 왕복운동하면서 제1안내공 입구를 개폐하는 밸브체; 통전에 의해 상기 밸브체를 왕복 운동시키는 전자 솔레노이드; 상기 전자 솔레노이드와 밸브체 사이를 연결하는 슬리브; 및 상기 크랭크실의 압력이 설정압력 이상일 때 개방되어 크랭크실과 흡입실을 연결시키는 릴리프밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 릴리프 밸브에 의해 압축기의 크랭크실 압력이 급격하게 증가할 때에 이를 흡입실로 신속하게 배출할 수 있는 효과가 있다.

용량가변형 압축기, 용량제어밸브, 릴리프밸브

Description

용량가변형 압축기의 용량제어밸브{DISPLACEMENT CONTROL VALVE OF VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기의 크랭크실 압력이 급격하게 증가할 때에 이를 신속하게 배출할 수 있는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 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 사판 이 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 흡입실 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 조절하게 되어 있다.

이하, 종래기술의 용량제어밸브를 도면을 참조하여 개략적으로 설명한다.

도 1은 종래기술에 따른 용량가변형 압축기의 용량제어밸브를 도시한 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 용량제어밸브(10)는, 몇 가지 연결공이 형성된 밸브 하우징(11), 전자 솔레노이드(13), 상기 밸브 하우징(11)의 내부에서 이동 가능하게 설치되는 밸브체(12)를 포함하고 있다.

그리고, 상기 밸브 하우징(11)에는 밸브체(12)의 이동을 안내하기 위한 제1안내공(14)이 형성되어 있다.

특히, 상기 전자 솔레노이드(13)가 통전됨에 따라 밸브체(12)가 왕복 이동하면서 밸브하우징(11)에 형성된 제1안내공(14)을 개폐하는 구성으로 되어 있다.

상기 밸브하우징(11)에는 크랭크실의 압력(Pc)과 토출실의 압력(Pd)이 각각 작용하는 크랭크실 연결공(15)과 토출실 연결공(16)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 토출실 연결공(16)과 크랭크실 연결공(15)은 상기 제1안내공(14)을 통해 서로 연통되는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 밸브하우징(11)에는 토출실 연결공(16) 하단으로 흡입실 연결공(17)이 형성된다

또한, 상기 밸브체(12)의 끝단에 슬리브부재(18)가 구비되어 상기 밸브체(12)와 전자 솔레노이드(13) 사이를 연결하도록 구성된다.

한편, 상기 슬리브부재(18)가 설치되는 상기 밸브하우징(11)에는 슬리브 보어(19)가 형성되며, 상기 슬리브부재(18)에는 상기 슬리브 보어(19)에 대응되는 슬리브(20)가 형성된다.

또한, 상기 슬리브부재(18)에는 안쪽에 수용부(21)가 형성되며, 상기 수용부(21)에는 벨로우즈(22)가 설치된다.

그리고, 상기 밸브하우징(11)에는 상기 밸브체(12)의 단부와 마주하는 방향으로 나사 결합되는 캡(23)이 구비되며, 상기 밸브체(12)와 캡(23) 사이에는 지지스프링(24)이 구비되어 상기 벨로우즈(22)의 팽창력 및 그 내부에 설치된 제1스프링(25)의 팽창력이 규제된다.

한편, 상기 캡(23)은 일부가 개방되도록 형성되어 크랭크실의 압력(Pc)이 작용하도록 구성된다.

그러나, 종래기술에 따른 용량제어밸브는 압축기의 초기구동시에 크랭크실 액냉매가 기화하거나 압축기의 비정상 동작에 의해 크랭크실의 압력(Pc)이 급격하 게 증가하는 경우 이를 배출하는 구성이 개시된 바 없었다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 크랭크실의 압력이 급격하게 증가할 때에 이를 신속하게 배출할 수 있는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용량가변형 압축기의 용량제어밸브는, 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 있어서, 압축기의 크랭크실 압력과 토출실 압력 및 흡입실 압력을 받는 크랭크실 연결공과 토출실 연결공 및 흡입실 연결공이 내부에 각각 형성되어 있고, 상기 토출실 연결공과 크랭크실 연결공을 가로지르는 제1안내공이 관통되게 형성된 밸브하우징; 왕복운동하면서 제1안내공 입구를 개폐하는 밸브체; 통전에 의해 상기 밸브체를 왕복 운동시키는 전자 솔레노이드; 상기 전자 솔레노이드와 밸브체 사이를 연결하는 슬리브; 및 상기 크랭크실의 압력이 설정압력 이상일 때 개방되어 크랭크실과 흡입실을 연결시키는 릴리프밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릴리프밸브는, 상기 슬리브에 형성되는 제2안내공과, 왕복운동하면서 상기 제2안내공 입구를 개폐하는 보조밸브체와, 상기 보조밸브체를 제2안내공 방향으로 탄성 지지하는 탄성체 및 상기 슬리브에 형성되는 배출홈을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 슬리브에는 상기 크랭크실과 제2안내공을 연결하는 유입유로가 형성되며, 상기 밸브하우징과 슬리브 사이에는 상기 배출홈과 연결되는 배출유로가 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 슬리브에는 탄성체 지지벽이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보조밸브체는 구형으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 탄성체는 코일스프링, 판스프링, 고무 및 수지계열 중 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 따르면, 릴리프 밸브에 의해 압축기의 크랭크실 압력이 급격하게 증가할 때에 이를 흡입실로 신속하게 배출할 수 있는 효과가 있다.

즉, 압축기의 초기 구동시에 크랭크실에서 증발된 액상 냉매를 흡입실로 원활하게 배출하여 압축기의 작동지연을 방지함과 동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이하다.

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

도 2는 본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 3은 도 2에서 용량제어밸브의 구조를 나타내는 종단면도이며, 도 4는 도 3의 일부를 확대 도시한 종단면도이다.

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

도 2에 도시한 바와 같이, 용량가변형 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)으로 구성된다.

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 흡입구(32)와 토출구(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 흡입실(22) 내의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서 채택된 용량가변형 압축기는 전자 솔레노이드식 용량제어밸브(100)를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 방식으로 되어 있으며, 이러한 특성의 압축기에 모두 적용이 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 용량제어밸브(100)를 상세하게 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량제어밸브(100)는, 몇 가지 연 결공이 형성된 밸브하우징(110), 전자 솔레노이드(130), 상기 밸브 하우징(110)의 내부에서 이동 가능하게 설치되는 밸브체(120)를 포함하고 있다.

그리고, 상기 밸브 하우징(110)에는 밸브체(120)의 이동을 안내하기 위한 제1안내공(117)이 형성되어 있다.

특히, 상기 전자 솔레노이드(130)가 통전됨에 따라 밸브체(120)가 왕복 이동하면서 밸브하우징(110)에 형성된 제1안내공(117)을 개폐하는 구성으로 되어 있다.

상기 밸브하우징(110)에는 크랭크실(86)의 압력(Pc)과 토출실(24)의 압력(Pd)이 각각 작용하는 크랭크실 연결공(112)과 토출실 연결공(113)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 토출실 연결공(113)과 크랭크실 연결공(112)은 상기 제1안내공(117)을 통해 서로 연통되는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 밸브하우징(110)에는 토출실 연결공(113) 하단으로 흡입실 연결공(111)이 형성된다

도면에서는, 상기 토출실 연결공(113)과 흡입실 연결공(111)이 크랭크실 연결공(112)에 각각 직교하는 방향으로 형성되어 있으나, 그 방향은 임의로 정해질 수 있다.

한편, 도시되진 않았지만 상기 밸브체(120)의 양단부에는 압축기(C)의 흡입압(Ps) 또는 크랭크실(86)의 압력(Pc)이 작용하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밸브체(120)의 끝단에 슬리브(140)가 구비되어 상기 밸브체(120)와 전자 솔레노이드(130) 사이를 연결하도록 구성된다.

한편, 상기 슬리브(140)가 설치되는 상기 밸브하우징(110)에는 슬리브 보 어(119)가 형성되며, 상기 슬리브(140)에는 상기 슬리브 보어(119)에 대응되는 니들(141)이 형성된다. 상기 니들(141)은 밸브체(120)의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 니들(141)은 밸브체(120)를 관통하며 상대운동을 방지하도록 고정결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 크랭크실(86)의 압력(Pc)이 설정압력 이상일 때 개방되어 크랭크실(86)과 흡입실(32)을 연결시키는 릴리프밸브(150)가 더 구비된다.

상기 릴리프밸브(150)는 상기 슬리브(140)에 형성되는 제2안내공(151)과, 왕복운동하면서 상기 제2안내공(151) 입구를 개폐하는 보조밸브체(152)와, 상기 보조밸브체(152)를 제2안내공(151) 방향으로 탄성 지지하는 탄성체(153) 및 상기 슬리브(140)에 형성되는 배출홈(154)을 포함한다.

또한, 상기 슬리브(140)에는 상기 크랭크실(86)과 제2안내공(151)을 연결하는 유입유로(155)가 형성되며, 상기 밸브하우징(110)과 슬리브(140) 사이에는 상기 배출홈(154)과 연결되는 배출유로(156)가 형성된다. 이때, 배출유로(156)는 흡입실(22)과 연결되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 릴리프밸브(150)에 의해 압축기의 크랭크실(86) 압력(Pc)이 급격하게 증가하면 보조밸브체(152)는 제2안내공(151)을 개방하여 크랭크실(86) 압력(Pc)이 흡입실(22)로 신속하게 배출하게 된다.

즉, 압축기의 초기 구동시에 크랭크실(86)에서 증발된 액상 냉매를 흡입실(22)로 원활하게 배출하여 압축기의 작동지연을 방지함과 동시에 사판(50)의 최 대경사각으로 이동이 용이하게 된다.

또한, 상기 슬리브(140)에는 탄성체 지지벽(157)이 설치되어 크랭크실(86) 압력(Pc)이 후술될 벨로우즈(160)에 영향을 주지않도록 구성된다.

한편, 상기 탄성체(153)의 탄성력에 의해 릴리프 밸브(150)의 설정압력이 조정된다.

또한, 상기 전자 솔레노이드(130)는 상기 슬리브(140)와 연결된 가동철심(131)과, 상기 가동철심(131)의 둘레에 배치된 전자코일(132)과, 상기 전자코일(132) 등을 감싸는 솔레노이드 하우징(134)과, 상기 전자코일(132)의 안쪽에 배치된 고정철심(133) 및 상기 고정철심(133)에 결합되며 후술될 벨로우즈(160)와 고정되는 로드(135)로 구성된다.

그리고, 상기 솔레노이드 하우징(134)은 전자코일(132)을 감싸는 사출물이나 절연성 케이스에 해당한다.

아울러, 상기 가동철심(131)에는 로드(135)의 이동을 안내하기 위한 제3안내공(131a)이 형성된다.

이에 따라, 상기 전자 솔레노이드(130)의 통전에 의해 가동철심(131)과 슬리브(140) 및 밸브체(120)가 왕복운동함과 동시에, 밸브체(120)에 의해 토출실 연결공(113)과 크랭크실 연결공(112) 사이를 연결하는 제1안내공(117)의 입구가 개폐된다.

또한, 상기 고정철심(133)과 가동철심(131) 사이에는 오프 스프링(off-spring, 125)이 설치되어 있어, 외력이 없는 평상시에는 밸브체(120)가 상승하여 제1안내공(117)의 입구가 개방된 상태를 유지하도록 한다.

그리고, 상기 로드(135)는 고정철심(133)과 나사결합되어 상기 로드(135)의 회전에 의해 후술할 벨로우즈(160)의 초기 설정 값을 조정할 수 있다.

그리고, 상기 슬리브(140)의 일면과 제1안내공(117)이 형성된 밸브하우징(110)의 내측 대향면에 의해 상기 밸브체(120)의 최대 열림량이 제한된다.

또한, 상기 슬리브(140)의 안쪽에 수용부(170)가 형성되며, 상기 수용부(170)에는 벨로우즈(160)가 설치된다.

한편, 상기 수용부(170)는 상기 흡입실(22)에 직접 연결되어 흡입실 압력(Ps)이 작용된다.

그리고, 상기 벨로우즈(160)에는 삽입홈(161)이 형성되고, 상기 로드(135)에는 상기 삽입홈(161)에 대응되는 삽입구(135a)가 형성되어 상대운동을 방지하도록 고정결합되는 것이다.

한편, 상기 벨로우즈(160)의 삽입홈(161)이 형성되지 않은 반대 단부는 상기 슬리브(140)의 내측에 고정되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 벨로우즈(160) 내부에는 팽창된 상태를 유지하도록 제1지지스프링(162)이 내장될 수도 있다.

또한, 상기 가동철심(131)에는 흡입실 연결공(111)과 연통되도록 안내홈(131b)이 형성된다.

이에 따라, 상기 솔레노이드 하우징(134)에도 흡입실(22)의 압력(Ps)이 작용하게 된다. 이러한 구조에 의해, 상기 가동철심(131)과 슬리브부재(140)에도 흡입 실(22)의 압력(Ps)을 작용시킬 수 있게 된다.

더욱이, 흡입실(22)의 압력(Ps)을 가지는 흡입 냉매가스가 상기 솔레노이드 하우징(134)을 통과함으로써 전자 솔레노이드(130) 부분이 효과적으로 냉각될 수 있다. 이에 따라, 전자 솔레노이드(130)의 신뢰도가 높아지며, 전자 솔레노이드(130)가 발생열의 영향을 받지 않고 전류에 비례하는 전자기력을 정확하게 생성시킬 수 있다.

한편, 상기 로드(135)에는 링홈(136)이 형성되며, 상기 링홈(136)에는 오링(137)이 삽입되어 상기 안내홈(131b)을 통해 유입된 냉매의 유출을 방지하게 되는 것이다.

또한, 상기 토출실 연결공(113)에는 필터(180)가 설치되어 제어밸브에 이물질이 투입되는 것을 차단하도록 하는 역할을 수행한다.

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, 상기 보조밸브체(152)는 구형으로 형성된 볼밸브가 적용될 수 있다.

또한, 상기 탄성체(153)는 코일스프링으로 도시하였지만 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 판스프링, 고무 및 수지계열 등이 적용될 수 있다.

또한, 상술한 설명에서는 릴리프밸브(150)가 슬리브(140)에 형성된 것으로 도시 및 설명하였지만, 본 발명의 릴리프밸브(150)는 용량제어밸브의 밸브체에 형성되어도 무방하다.

도 1은 종래기술에 따른 용량가변형 압축기의 용량제어밸브를 도시한 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 3은 도 2에서 용량제어밸브의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 4는 도 3의 일부를 확대 도시한 종단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

100... 용량제어밸브

110... 밸브하우징

111... 흡입실 연결공

112... 크랭크실 연결공

113... 토출실 연결공

117... 제1안내공

119... 슬리브 보어

120... 밸브체

121... 턱부

122... 대경부

123... 소경부

130... 전자 솔레노이드

131... 가동철심

132... 전자코일

134... 솔레노이드 하우징

137... 제3안내공

140... 슬리브

150... 릴리프밸브

160... 벨로우즈

170... 벨로우즈 수용부

C... 용량가변형 압축기

Claims (6)

1. 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 있어서,

   압축기의 크랭크실 압력과 토출실 압력 및 흡입실 압력을 받는 크랭크실 연결공과 토출실 연결공 및 흡입실 연결공이 내부에 각각 형성되어 있고, 상기 토출실 연결공과 크랭크실 연결공을 가로지르는 제1안내공이 관통되게 형성된 밸브하우징;

   왕복운동하면서 제1안내공 입구를 개폐하는 밸브체;

   통전에 의해 상기 밸브체를 왕복 운동시키는 전자 솔레노이드;

   상기 전자 솔레노이드와 밸브체 사이를 연결하는 슬리브; 및

   상기 크랭크실의 압력이 설정압력 이상일 때 개방되어 크랭크실과 흡입실을 연결시키는 릴리프밸브를 포함하며,

   상기 릴리프밸브는 상기 슬리브에 형성되는 제2안내공과, 왕복운동하면서 상기 제2안내공 입구를 개폐하는 보조밸브체와, 상기 보조밸브체를 제2안내공 방향으로 탄성 지지하는 탄성체 및 상기 슬리브에 형성되는 배출홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 슬리브에는 상기 크랭크실과 제2안내공을 연결하는 유입유로가 형성되며, 상기 밸브하우징과 슬리브 사이에는 상기 배출홈과 연결되는 배출유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 슬리브에는 탄성체 지지벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 보조밸브체는 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 탄성체는 코일스프링, 판스프링, 고무 및 수지계열 중 하나인 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브.

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