KR101892186B1 - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 관한 것으로서, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 제 1 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체; 상기 밸브체에 고정되는 자성 재질의 플런저; 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 플런저를 전후진시키는 코일; 및 상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고, 상기 플런저는, 상기 코일의 외부에 설치되고, 상기 코일과 상기 플런저 사이에 자력을 유도하는 비자성 재질의 자력 유도체가 설치될 수 있다.

Description

가변 용량 압축기용 제어 밸브{Control valve of variable displacement compressor}

본 발명은 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가변 용량 압축기의 용량을 제어하는 제어 밸브에 관한 것이다.

차량 공조장치에 이용되는 가변 용량 압축기는 엔진의 구동에 의하여 동작한다. 그런데, 압축기의 동작이 엔진의 회전수에 의하여 제약을 받으면, 압축기의 용량도 엔진의 회전수에 의하여 영향을 받는다. 그러면, 차량의 냉방 능력이 엔진의 회전수에 의하여 결정되므로, 냉방능력을 제어하는데 큰 어려움이 발생한다.

이를 극복하기 위하여, 엔진의 회전수에 의하여 제약을 받지 않으면서, 냉매의 토출 용량을 가변하여 적절한 냉방 능력을 얻기 위한 가변 용량 압축기가 개발되어 사용되고 있다.

일반적으로, 가변 용량 압축기는 기밀(氣密) 형성된 크랭크실과 크랭크실에 설치되며 엔진의 회전축에 의하여 회전되는 경사판을 포함하며, 가변 용량 압축기의 구동 중에, 회전축에 대한 경사판의 경사각은 가변된다. 그리고, 경사판이 기울어진 상태로 회전운동하면, 경사판은 요동운동을 하게 되고, 경사판의 회전 및 요동 운동에 의하여 경사판에 연결된 피스톤이 직선운동하면서 증발기측과 연통된 흡입실에서 유입된 냉매를 압축한 후, 응축기측과 연통된 토출실로 토출한다. 경사판의 경사각은 크랭크실의 압력 변화에 따라 변경되며, 경사판의 경사각에 따라 냉매의 토출량이 변한다.

즉, 경사판의 경사각이 크면 피스톤의 스트로크가 길므로 냉매의 토출량이 많고, 경사판의 경사각이 작으면 피스톤의 스트로크가 짧으므로 냉매의 토출량이 적다.

이와 같이 냉매 토출량을 조절하기 위해, 가변 용량 압축기의 크랭크실의 압력이 변하도록 제어하는 것이 가변 용량 압축기용 제어 밸브이다.

한국등록특허공보 제933830호에 개시된 종래의 용량제어밸브는 밸브부와 코일부를 포함하며, 밸브부의 일측과 코일부의 일측이 상호 접촉 결합한다. 그리하여, 코일부에 의하여 밸브부가 동작하면서 미세 틈새의 간격을 조정하여 가변 용량 압축기의 크랭크실의 압력을 가변한다.

이러한 종래의 가변 용량 제어 밸브는 일반적으로 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하는 코일의 내부에 플런저의 적어도 일부분이 전후진 가능하게 삽입되어 설치되는 것으로서, 코일의 자력에 의해 전후진되는 플런저의 전후진 구동력을 몸체를 관통하도록 길게 형성된 플런저 샤프트를 이용하여 밸브체에 전달하고, 상기 밸브체가 전후진되면서 유로에 형성된 틈새 간격을 조정할 수 있는 구성일 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 가변 용량 제어 밸브는, 플런저에서 플런저 샤프트를 거쳐 밸브체에 이르기까지의 거리가 상대적으로 길어져서 연결 부품 간의 동심도와 동축도를 확보하기가 어려워서 축이 틀어지는 경우, 부품들의 전후진 왕복시 몸체와 간섭이 발생되고, 이로 인하여 작동 불량이나 오동작이 발생되거나, 진동 및 소음이 심하게 발생되는 등 많은 문제점들이 있었다.

또한, 종래의 가변 용량 제어 밸브는, 플런저의 적어도 일부분이 반드시 코일의 내부에 삽입되는 형태로서, 구조적으로 플런저의 직경은 코일의 내경 보다 작아져서 충분한 강도의 자력을 형성하기 어렵고, 이로 인하여 밸브 구동력의 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 플런저 샤프트를 삭제하고 플런저와 밸브체를 직결하여 부품의 개수와 단가를 절감하는 것은 물론이고, 플런저와 밸브체의 동심도와 동축도를 충분히 확보할 수 있어서 작동 불량 및 오동작을 방지하며, 진동 및 소음을 줄일 수 있고, 플런저를 코일의 외부에 설치하여 직경을 크게 늘릴 수 있어서 충분한 강도의 자력을 형성하여 밸브 구동력을 증대시킬 수 있으며, 관통 유로가 형성된 밸브체 및 밸브체에 형성된 제 2 밸브부 및 제 3 밸브부를 이용하여 여름철이나 복사열 등에 의한 고온의 환경에서 에어컨 작동시 크랭크실의 압력을 신속하게 떨어뜨려서 신속하게 냉방 기능을 가동시킬 수 있고, 형상 기억 합금 부재를 이용하여 냉매의 외부 누설 등으로 컴프레서 작동 오일이 함께 누설되고 오일이 부족한 상태로 컴프레서가 작동되어 컴프레서의 온도가 기준치 이상으로 상승되는 경우, 제 1 밸브부를 강제로 개방하여 컴프레서의 파손을 방지할 수 있게 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 제 1 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체; 상기 밸브체에 고정되는 자성 재질의 플런저; 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 플런저를 전후진시키는 코일; 및 상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고, 상기 플런저는 상기 코일의 외부에 설치되고, 자력을 유도하는 비자성 재질의 자력 유도체가 상기 코일과 상기 플런저 사이에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 상기 코일의 내부에 설치되는 코어;를 더 포함하고, 상기 코어는, 상기 코어에 단부에 상단부의 직경이 하단부의 직경 보다 큰 형태의 플런저 대응 경사면이 형성되고, 상기 플런저는, 상기 플런저 대응 경사면과 대응되는 코어 대응 경사면이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 자력 유도체는, 상기 코어와 상기 플런저의 적어도 일부분을 둘러싸는 형상으로 형성되는 요크 사이에 설치되는 링형상일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 플런저는 상기 밸브체가 압입되어 고정될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 밸브체는, 상기 흡입실의 압력이 일정 이상 높아져서 상기 압력 감응체가 수축되면 상기 제 1 포트와 상기 제 3 포트 사이의 유로가 개방될 수 있도록 중심에 관통 유로가 형성되고, 제 1 포트가 형성되는 상기 몸체의 선단부와의 접촉면에 제 2 밸브부가 형성되며, 상기 압력 감응체와의 접촉면에 상기 압력 감응체의 수축시 개방될 수 있는 제 3 밸브부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 압력 감응체는, 적어도 일부분이 상기 플런저의 내부에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 상기 밸브체와 상기 몸체 사이에 설치되고, 토출 온도가 기준치 이상으로 높아지면 상기 밸브체의 상기 제 1 밸브부를 강제로 개방시킬 수 있는 강제 개방 부재;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 강제 개방 부재는, 전체적으로 링 형상인 몸체에 내측으로 방사형으로 절곡되고, 토출 온도가 기준치 이상인 경우, 절곡 각도가 넓어져서 펼쳐지는 복수개의 날개부가 형성되는 형상 기업 합금 부재일 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 제 1 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체; 상기 밸브체에 고정되는 자성 재질의 플런저; 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 플런저를 전후진시키는 코일; 및 상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고, 상기 밸브체는, 상기 흡입실의 압력이 일정 이상 높아져서 상기 압력 감응체가 수축되면 상기 제 1 포트와 상기 제 3 포트 사이의 유로가 개방될 수 있도록 중심에 관통 유로가 형성되고, 제 1 포트가 형성되는 상기 몸체의 선단부와의 접촉면에 제 2 밸브부가 형성되며, 상기 압력 감응체와의 접촉면에 상기 압력 감응체의 수축시 개방될 수 있는 제 3 밸브부가 형성될 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 제 1 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체; 상기 밸브체에 고정되는 자성 재질의 플런저; 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 플런저를 전후진시키는 코일; 및 상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고, 상기 밸브체와 상기 몸체 사이에 설치되고, 주위 온도가 기준치 이상으로 높아지면 상기 밸브체의 상기 제 1 밸브부를 강제로 개방시킬 수 있는 강제 개방 부재;를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 부품의 개수와 단가를 절감하는 것은 물론이고, 작동 불량 및 오동작을 방지하며, 진동 및 소음을 줄일 수 있고, 플런저에 충분한 강도의 자력을 형성하여 밸브 구동력을 증대시킬 수 있으며, 여름철이나 복사열 등에 의한 고온의 환경에서 에어컨 작동시 크랭크실의 압력을 떨어뜨려서 신속하게 냉방 기능을 가동시킬 수 있고, 냉매의 외부 누설 등으로 컴프레서 작동 오일이 함께 누설되고 오일이 부족한 상태로 컴프레서가 작동되어 컴프레서의 온도가 기준치 이상으로 상승되는 경우, 제 1 밸브부를 강제로 개방하여 컴프레서의 파손을 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 작동 상태를 나타내는 사용 상태 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 제 1 밸브부 폐쇄 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 제 1 밸브부 개방 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 형상 기억 합금 부재를 나타내는 저면 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)를 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)는, 크게 몸체(10)와, 밸브체(20)와, 플런저(50)와, 코일(30) 및 압력 감응체(40)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)는 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트(P1)가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트(P2)가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트(P3)가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 것으로서, 상기 밸브체(20)와, 상기 플런저(50)와, 상기 코일(30) 및 상기 압력 감응체(40)를 상기 수용 공간에 수용할 수 있고, 이들을 지지할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 조립형 또는 일체형 구조체일 수 있다.

이러한 상기 몸체(10)는 일부가 차량의 엔진의 회전축(미도시)측이 위치된 상기 가변 용량 압축기(100)의 크랭크실, 차량 공조장치의 증발기측과 연통된 상기 가변 용량 압축기의 흡입실 및 차량 공조장치의 응축기측과 연통된 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 각각 연통되어 상기 크랭크실의 압력을 조절할 수 있다.

도시하지 않았지만, 상기 크랭크실에는 차량의 엔진의 회전축에 의하여 회전하는 경사판이 설치되고, 상기 경사판은 상기 크랭크실의 압력 변화에 따라 상기 회전축에 대한 경사각이 가변가능하게 설치된다.

여기서, 상기 경사판에는 복수의 피스톤(미도시)이 연결된다. 상기 경사판의 경사각이 크면 회전하면서 요동 운동하는 상기 경사판에 의하여 상기 피스톤의 스트로크가 길므로 냉매의 토출량이 많고, 경사판의 경사각이 작으면 상기 피스톤의 스트로크가 짧으므로 냉매의 토출량이 적을 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 몸체(10)는, 강철이나 알루미늄이나 스테인레스나 황동이나 주철 등의 재질이 적용될 수 있고, 일체 형상 또는 다수개의 부품들이 서로 조립된 형태의 조립체일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 몸체(10)의 재질 및 형태는 이에 반드시 국한되지 않고 매우 다양한 소재가 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 밸브체(20)는 상기 수용 공간에 설치되는 것으로서, 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이에 형성된 유로의 틈새 간격(D)을 조절할 수 있도록 제 1 밸브부(21)가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 일종의 가동체일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브체(20)는, 상기 흡입실의 압력이 일정 이상 높아져서 상기 압력 감응체(40)가 수축되면 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 3 포트(P3) 사이의 유로가 개방될 수 있도록 중심에 관통 유로(F)가 형성되고, 제 1 포트(P1)가 형성되는 상기 몸체(10)의 선단부(11)와 접촉되는 접촉면에 제 2 밸브부(22)가 형성되며, 상기 압력 감응체(40)와 접촉면에 상기 압력 감응체(40)의 수축시 개방될 수 있는 제 3 밸브부(23)가 형성될 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(50)는, 상기 밸브체(20)에 고정되는 자성 재질의 일종의 가동체로서, 상기 코일(30)에 의해 인력 또는 척력을 인가받아 전후진될 수 있는 영구 자석 또는 자성을 가질 수 있는 물체일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(50)는, 상기 코일(30)의 내부에 삽입될 필요 없이 상기 코일(30)의 외부에 설치되는 것으로서, 상기 플런저(50)의 외경 직경은, 상기 코일(30)의 내경 직경에 종속되지 않고, 더 크고 자유롭게 형성될 수 있어서 자력에 의한 구동력을 크게 향상시킬 수 있다.

여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(50)는 상기 밸브체(20)에 형성된 관통홀(H)에 압입되어 고정될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)는, 종래의 플런저 샤프트를 삭제하고 상기 플런저(50)와 상기 밸브체(20)를 압입방식으로 직결하여 부품 간 거리를 줄일 수 있고, 이를 통해 부품의 개수와 단가를 절감하는 것은 물론이고, 플런저와 밸브체의 동심도와 동축도를 충분히 확보할 수 있어서 작동 불량 및 오동작을 방지하며, 진동 및 소음을 줄일 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 코일(30)은, 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 플런저(50)를 전후진시키는 일종의 솔레노이드 구조체, 즉 전자석 부품일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 이러한 상기 코일(30)는 그 내부에 코어(70) 또는 자화될 수 있는 자성체 등이 설치될 수 있다. 따라서, 상기 코일(30)에 인가되는 전류량에 따라 상기 코일(30)의 하단부에서 자기장이 집중되고, 이러한 상기 자기장에 의해 상기 코일(30)의 하단부에 설치되는 상기 플런저(50)가 인력 또는 척력을 받아서 전후진하고, 그 전후진되는 변위에 따라 상기 밸브체(20)의 상기 제 1 밸브부(21)가 정밀하게 전진되면서 상기 틈새 간격(D)을 정밀하게 조정할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압력 감응체(40)는, 상기 제 3 포트(P3)를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체(20)의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체(20)의 전후진되는 변위를 보정할 수 있다. 예컨대, 상기 압력 감응체(40)는 예컨대, 압력에 따라 신장 및 수축할 수 있는 벨로우즈를 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압력 감응체(40)는, 일측이 코어(70)에 고정되고, 타측이 상기 밸브체(20)에 접촉되어 상기 밸브체(20)의 전후진되는 변위를 보정할 수 있도록 적어도 일부분이 상기 플런저(50)의 내부에 설치될 수 있다.

따라서, 상기 틈새 간격(D)을 조정하는 힘이 단순히 상기 코일(30)에 공급되는 전류량에 의해서만이 아니라 예컨대, 자동차의 외부 환경에 의해 날씨가 더워서 냉매의 압력이 자연 상승하거나 하는 등 상기 흡입실의 압력 변화에 의해서 변수가 발생되면, 냉매가 상기 제 3 포트(P3)를 통해 유입되어 상기 압력 감응체(40)를 수축시키고, 이를 이용하여 상기 밸브체(20)에 보정력이 인가되어 복잡한 환경 하에서도 자동차 에어컨의 정확한 온도 제어가 가능하다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 코어(70)는, 상기 코어(70)에 단부에 상단부의 직경이 하단부의 직경 보다 큰 형태의 플런저 대응 경사면(71)이 형성되고, 상기 플런저(50)는, 상기 플런저 대응 경사면(71)과 대응되는 코어 대응 경사면(51)이 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)는, 상기 코어(70)와 상기 플런저(50)의 적어도 일부분을 둘러싸는 형상으로 형성되는 요크(90) 사이에 자력 유도체(60)가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 자력 유도체(60)는, 상기 코어(70)의 플런저 대응 경사면(71)과 상기 코어(70) 사이에 설치되는 단면이 사각이고, 자기력선을 상기 플런저(50) 방향으로 유도할 수 있는 링형상의 자속 유도체일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 자력 유도체(60)의 형상은, 단면이 삼각, 오각, 다각, 사다리꼴, 반구형, 원형, 타원형 등 매우 다양한 형상으로 형성될 수 있는 것으로서, 반드시 도면에 국한되지 않는다.

또한, 상기 요크(90)는, 상기 몸체(10)에 고정되는 것으로서, 상기 자력 유도체(60)에 의해 상기 플런저(50) 방향으로 유도된 자기력선을 상기 플런저(50)의 하단부로 더욱 길게 연장되게 유도할 수 있는 원통 형상의 자속 유도체일 수 있다.

따라서, 이러한 상기 코일(30)과 상기 플런저(50) 사이에서 발생되는 자기력선의 양상을 설명하면, 상기 코일(30)의 상단부에서 방사된 자기력선이 상기 코일(30)의 외경면을 가로질러서 다시 상기 코일(30)의 하단부로 바로 인입되지 않고, 상기 자력 유도체(60)에 의해 상기 코일(30)의 하단부 외측에 설치된 상기 플런저(50) 방향으로 유도되고, 이렇게 유도된 자기력선이 상기 요크(90)에 의해 연장되어 상기 플런저(50)를 자화시키거나 플런저(50)의 자력에 의해 상기 플런저(50)의 외경면을 가로질러서 상기 플런저(50)의 내경면을 지나 상기 코일(30)로 인입될 수 있다.

그러므로, 이러한 강력한 자기력선에 의해서 밸브 구동력을 향상시킬 수 있고, 상기 자력 유도체(60)에 의해 자기력선을 유도하여 상기 코일(30)과 상기 플런저(50) 사이에서 더욱 강력한 인력 또는 척력이 발생될 수 있다.

아울러, 접촉 면적을 더욱 넓게 하고, 내측 방향으로 기울어진 형상인 상기 플런저 대응 경사면(71)과, 상기 코어 대응 경사면(71)에 의해서 상기 자기력선을 더욱 길게 연장시켜서 인력 또는 척력의 형성을 더욱 쉽게 할 수 있다.

이러한 상기 플런저 대응 경사면(71)과, 상기 코어 대응 경사면(71)의 경사각은 너무 작으면 제품의 길이가 너무 길어져서 제조상의 문제가 발생되고, 너무 크면 자기력선의 연장 효과가 떨어지기 때문에 반복적인 실험 결과, 상기 밸브체(20)의 전후진 축방향을 기준으로 상기 경사각은 10도 내지 50도가 바람직할 수 있다. 그러나, 이에 반드시 한정되지 않는다.

또한, 예컨대, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)는, 상기 자력 유도체(60)와 상기 플런저(50) 사이에 설치되고, 상기 플런저(50)가 상기 코일(30)로부터 멀어지는 방향으로 복원력이 작용하는 탄성 스프링(E)을 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 탄성 스프링(E)은 상기 밸브체(20)에 항상 복원력을 인가할 수 있는 것으로서, 상기 코일(30)에 큰 전류량이 인가되면 상기 밸브체(20)가 상기 탄성 스프링(E)의 복원력을 이기고 전진하면서 상기 틈새 간격(D)을 작게 할 수 있고, 반대로 상기 코일(30)로 인가되는 전류량이 작아지면, 상기 탄성 스프링(E)의 복원력에 의해 상기 밸브체(20)가 후진되면서 상기 틈새 간격(D)을 크게 할 수 있다. 따라서, 이러한 과정을 반복하면서 상기 코일(30)에 인가되는 전류량을 조정하여 상기 틈새 간격(D)을 제어할 수 있다.

도 2 내지 도 5는 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)의 작동 상태를 나타내는 사용 상태 단면도들이다.

먼저, 도 2는 전력 OFF 상태를 예시한 것으로서, 냉매의 흐름을 나타내는 굵은 실선과 같이, 상기 코일(30)에 전력이 인가되지 않는 경우, 상기 밸브체(20)는 상기 탄성 스프링(E)의 복원력에 의해 상기 제 1 밸브부(21)가 개방되면서 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이의 유로가 연통되어 토출실에서 크랭크실로 냉매가 흐를 수 있다. 따라서, 크랭크실의 압력(Pc)은 흡입실의 압력(Ps) 이상일 수 있고, 컴프레서의 사판각을 최소각으로 유지시킬 수 있다.

이어서, 도 3은 상기 코일(30)의 전력 제어 상태를 예시한 것으로서, 냉매의 흐름을 나타내는 굵은 점선과 같이, 상기 코일(30)에 제어 전력이 인가되는 경우, 흡입실의 압력(Ps)에 따라 상기 압력 감응체(40)의 반력이 달라지고, 이러한 반력과 상기 코일(30)에서 발생되는 자력에 의한 상기 플런저(50)의 인력에 의해 상기 제 1 밸브부(21)의 상기 틈새 간격(D)이 정밀하게 조절되면서 크랭크실의 압력(Pc)은 흡입실의 압력(Ps) 이하 또는 이상인 상태를 번갈아가면서 컴프레서의 사판각의 각도가 변화될 수 있다.

이어서, 도 4는 상기 코일(30)에 인가되는 전력이 100 퍼센트인 상태를 예시한 것으로서, 상기 코일(30)에 100 퍼센트의 제어 전력이 인가되는 경우, 점선의 원으로 표시된 부분과 같이, 상기 플런저(50)의 인력이 상기 탄성 스프링(E)의 복원력을 이기고, 상기 제 1 밸브부(21)가 폐쇄(close)되면서 크랭크실의 압력(Pc)은 흡입실의 압력(Ps) 이하일 수 있고, 컴프레서의 사판각의 각도가 최대일 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 여름철 복사열 등에 의해 엔진 룸 이나 냉매의 온도 및 압력이 높아져서 크랭크실의 압력(Pc) 및 흡입실의 압력(Ps)이 높아지면, 사각판의 상승이 늦어져서 냉방 성능이 떨어질 수 있는 경우, 예컨대, 상기 코일(30)에 인가되는 전력이 100 퍼센트인 상태에서 상기 밸브체(20)의 제 1 밸브부(21)는 폐쇄된 상태를 유지하지만, 상기 흡입실의 압력(Ps)이 예컨대, 5 bar 이상으로 높아지면 상기 압력 감응체(40)가 수축하고, 이로 인하여 상기 밸브체(20)의 상기 제 2 밸브부(22) 및 상기 제 3 밸브부(23)가 개방되면서, 도 5의 굵은 실선으로 표시된 바와 같이, 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 3 포트(P2) 사이의 유로가 연통되어 크랭크실에서 흡입실로 냉매가 흐를 수 있다.

따라서, 주변의 온도가 높아져서 냉매의 압력이 일정 이상으로 높은 경우, 냉매를 크랭크실에서 압축실로 유도하여 크랭크실의 압력을 낮출 수 있어서 에어컨의 초기 동작시 사판각을 빠르게 상승시켜서 냉방 성능을 신속하게 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 제 1 밸브부(21) 폐쇄 상태를 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 6의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 제 1 밸브부(21) 개방 상태를 나타내는 단면도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)는, 상기 밸브체(20)와 상기 몸체(10) 사이에 설치되고, 주위 온도가 기준치 이상으로 높아지면 상기 밸브체(20)의 상기 제 1 밸브부(21)를 강제로 개방시킬 수 있는 강제 개방 부재의 일종인 형상 기억 합금 부재(80)를 더 포함할 수 있다.

도 8은 도 6의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 형상 기억 합금 부재(80)를 나타내는 저면 사시도이다.

예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 형상 기억 합금 부재(80)는, 전체적으로 링 형상의 몸체(81)에 내측으로 방사형으로 절곡된 복수개의 날개부(82)가 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 상기 형상 기억 합금 부재(80)는 도면에 반드시 국한되지 않고 부분적으로 온도에 따라 절곡 또는 펼침이 가능한 모든 형태의 형상 기억 합금체가 모두 적용될 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 형상 기억 합금 부재(80)의 상기 날개부(82)는 토출 온도가 기준치, 예컨대, 섭씨 100도 내지 150도를 초과하는 경우, 절곡 각도가 넓어져서 펼쳐질 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 형상 기억 합금 부재(80)의 작동 온도 이하인 경우, 상기 제 1 밸브부(21)는 평사시와 마찬가지로 폐쇄상태를 유지하거나 또는 제어 상태일 수 있다.

그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 에어컨 시스템에서 여러 가지 원인에 의해 냉매가 외부로 누출되는 경우, 냉방 성능이 떨어지게 되고, 시스템이 설정치를 맞추기 위해 무리하게 작동되거나 또는 냉매의 외부 누설시 컴프레서의 작동 오일도 함께 누설되어 오일이 부족한 상태로 컴프레서의 피스톤이 움직이는 경우, 피스톤의 마찰력이 커지는 등 여러 가지 원인으로 인해 컴프레서의 온도가 기준치 이상으로 높아지면, 상기 형상 기억 합금 부재(80)의 날개부(82)가 펼쳐지면서 상기 밸브체(20)의 상기 제 1 밸브부(21)를 강제로 개방시킬 수 있고, 이를 통해서 컴프레서의 파손 및 내구성 저하을 사전에 예방할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 몸체
20: 밸브체
21: 제 1 밸브부
22: 제 2 밸브부
23: 제 3 밸브부
30: 코일
40: 압력 감응체
50: 플런저
51: 코어 대응 경사면
60: 자력 유도체
70: 코어
71: 플런저 대응 경사면
80: 형상 기억 합금 부재
81: 몸체
82: 날개부
90: 요크
100, 200: 가변 용량 압축기용 제어 밸브

Claims (10)

1. 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체;
   상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 제 1 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체;
   상기 밸브체에 고정되는 자성 재질의 플런저;
   공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 플런저를 전후진시키는 코일;
   상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체; 및
   상기 코일의 내부에 설치되는 코어;를 포함하고,
   상기 플런저는,
   상기 코일의 외부에 설치되어, 자력을 유도하는 비자성 재질의 링형상 구조체인 자력 유도체가 상기 코일과 상기 플런저 사이에 설치되고,
   상기 자력 유도체는,
   상기 코어와 상기 플런저의 적어도 일부분을 둘러싸는 형상으로 형성되는 요크 사이에 설치되어, 상기 코일의 상단부에서 방사된 자기력선이 상기 코일의 외경면을 가로질러서 다시 상기 코일의 하단부로 바로 인입되지 않도록, 상기 코일의 하단부 외측에 설치된 상기 플런저 방향으로 유도함으로써, 상기 자기력선이 상기 요크에 의해 연장되어 상기 플런저를 자화시키거나 상기 플런저의 자력에 의해 상기 플런저의 외경면을 가로질러서 상기 플런저의 내경면을 지나 상기 코일로 인입되도록 하고,
   상기 압력 감응체는, 상기 플런저의 내부에 설치되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 코어는, 상기 코어에 단부에 상단부의 직경이 하단부의 직경 보다 큰 형태의 플런저 대응 경사면이 형성되고,
   상기 플런저는, 상기 플런저 대응 경사면과 대응되는 코어 대응 경사면이 형성되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 플런저는 상기 밸브체가 압입되어 고정되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸브체는,
   상기 흡입실의 압력이 일정 이상 높아져서 상기 압력 감응체가 수축되면 상기 제 1 포트와 상기 제 3 포트 사이의 유로가 개방될 수 있도록 중심에 관통 유로가 형성되고, 제 1 포트가 형성되는 상기 몸체의 선단부와의 접촉면에 제 2 밸브부가 형성되며, 상기 압력 감응체와의 접촉면에 상기 압력 감응체의 수축시 개방될 수 있는 제 3 밸브부가 형성되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체;
    상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 제 1 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체;
    상기 밸브체에 고정되는 자성 재질의 플런저;
    공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 플런저를 전후진시키는 코일;
    상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체; 및
    상기 코일의 내부에 설치되는 코어;를 포함하고,
    상기 플런저는,
    상기 코일의 외부에 설치되어, 자력을 유도하는 비자성 재질의 링형상 구조체인 자력 유도체가 상기 코일과 상기 플런저 사이에 설치되고,
    상기 자력 유도체는,
    상기 코어와 상기 플런저의 적어도 일부분을 둘러싸는 형상으로 형성되는 요크 사이에 설치되어, 상기 코일의 상단부에서 방사된 자기력선이 상기 코일의 외경면을 가로질러서 다시 상기 코일의 하단부로 바로 인입되지 않도록, 상기 코일의 하단부 외측에 설치된 상기 플런저 방향으로 유도함으로써, 상기 자기력선이 상기 요크에 의해 연장되어 상기 플런저를 자화시키거나 상기 플런저의 자력에 의해 상기 플런저의 외경면을 가로질러서 상기 플런저의 내경면을 지나 상기 코일로 인입되도록 하고,
    상기 압력 감응체는, 상기 플런저의 내부에 설치되고,
    상기 밸브체와 상기 몸체 사이에 설치되고, 주위 온도가 기준치 이상으로 높아지면 상기 밸브체의 상기 제 1 밸브부를 강제로 개방시킬 수 있는 강제 개방 부재;
    를 더 포함하는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.

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