KR102093076B1

KR102093076B1 - 가변 용량형 제어밸브

Info

Publication number: KR102093076B1
Application number: KR1020190127013A
Authority: KR
Inventors: 김기연
Original assignee: 주식회사 지에이티
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-03-25

Abstract

본 발명은 가변 용량 압축기의 용량제어밸브를 개시한다. 이러한 본 발명은 벨로우즈 역방향 조립 및 밸브 하단에 밸브 캡이 고정되도록 결합한 것이며, 이에 따라 용량제어밸브의 작동 전(전원 오프)에는 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 크랭크실의 압력(Pc) 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하는 한편, 용량제어밸브의 작동 후(전원 온)에는 전진하는 밸브에 의해 밸브 캡이 벨로우즈와 접촉하면서 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 차단시켜 흡입실로 냉매가 유입되는 것을 방지하고 이를 통해 압축기의 압축 효율이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하면서 에어컨 초기 냉방 효율을 높인 것이다.

Description

가변 용량형 제어밸브 {CONTROL VALVE FOR VARIABLE-CAPACITY COMPRESSOR}

본 발명은 가변 용량형 제어밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량제어밸브(ECV)의 작동 전에는 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 크랭크실의 압력(Pc) 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하되, 용량제어밸브의 작동 후에는 벨로우즈와 밸브 캡의 접촉에 의해 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 차단시키면서 흡입실로의 냉매 유입을 차단시켜, 에어컨 초기 냉방 효율을 높일 수 있도록 하는 가변 용량형 제어밸브에 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 가변 용량 압축기는, 주행상태에 따라 회전수가 변화되는 엔진 동력을 이용하는 것이므로 회전수 조절을 통한 토출 용량의 제어가 불가능하며, 따라서 최근에는 엔진의 회전수와 관계없이 적절한 냉방 능력을 얻기 위하여 냉매의 토출 용량을 가변시키는 가변 용량 압축기가 많이 적용되고 있는 추세이다.

상기와 같은 가변 용량 압축기는 냉매 토출량의 조절을 위하여 용량제어밸브(ECV)가 구비되어 있으며, 이러한 용량제어밸브는 보통 토출실로부터 토출된 토출압력(Pd)의 냉매 일부를 크랭크실로 도입되도록 하여 그 도입량을 제어함으로써, 크랭크실 내부의 압력(Pc)을 제어하는 방식으로 되어 있다.

그러나, 종래 용량제어밸브는 밸브 하단측에 분리형의 밸브 플레이트가 형성되면서, 상기 밸브 플레이트는 전원 오프시 토출실측의 압력(Pd)에 의해 하방향으로 직선 이동하면서 상기 밸브의 선단을 상기 밸브 하우징의 밸브시트로부터 분리시켜 토출실측 압력(Pd)을 크랭크측으로 안내하지만, 전원 온시에는 벨로우즈가 상승하여 상기 밸브의 선단을 상기 밸브 하우징의 밸브시트에 접촉시키면서 토출실측의 압력(Pd)이 크랭크측으로 안내되는 것이 차단될 때 상방향으로의 직선 이동이 정지되면서 고압의 크랭크실 압력(Pc)이 연통로를 통해 흡입실측으로 안내하게 되므로, 용량제어밸브(ECV)가 작동 후에도 크랭크실과 흡입실이 연통되면서 압축기의 사판 각도에 영향을 미처 압축기의 압축 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2004-0042817호(공개일 2004.05.20.)
공개특허공보 제10-2017-0136977호(공개일 2017.12.12.)

등록특허공보 제10-0443158호(공고일 2004.08.04.)

등록특허공보 제10-0890207호(공고일 2009.03.25.)

등록특허공보 제10-1720698호(공고일 2017.04.11.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 벨로우즈(Bellows) 역방향 조립 및 밸브(Valve) 하단에 밸브 캡(Valve cap)이 고정되도록 결합함으로써, 용량제어밸브의 작동 전(전원 오프)에는 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 크랭크실의 압력(Pc) 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하는 한편, 용량제어밸브의 작동 후(전원 온)에는 전진하는 밸브에 의해 밸브 캡이 벨로우즈와 접촉하면서 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 차단시켜 흡입실로 냉매가 유입되는 것을 방지하고 이를 통해 압축기의 압축 효율이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 가변 용량형 제어밸브를 제공하려는 것이다.

본 발명의 과제 해결 수단인 가변 용량형 제어밸브는,
압축기의 흡입실과 연통되어 흡입압력이 작용하는 제 1 포트, 압축기의 토출실과 연통되어 토출압력이 작용하는 제 2 포트, 압축기의 크랭크실과 연통되어 제어압력이 작용하는 제 3 포트를 가지는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징내에 설치되면서 밸브 샤트프에 의해 제 1 방향 또는 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 직선 이동하여 상기 제 2 포트를 개폐시키는 밸브체; 감압 스프링에 의해 최초 작동 상태가 설정되는 것으로, 상기 밸브체내의 압력실에서 상단 및 하단 홀더에 의해 상,하단이 지지되는 벨로우즈; 토출실측 통로에서 상기 크랭크실측 통로로 냉매 유입을 차단하도록 온 동작하여 상기 밸브체를 제 1 방향으로 직선 이동시키고, 상기 토출실측 통로에서 상기 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프 동작하여 상기 밸브체를 제 2 방향으로 직선 이동시키는 솔레노이드부; 를 포함하고,
상기 밸브체의 개구된 하단에는 전원 오프시 수축 작용하는 상기 벨로우즈의 하단 홀더와 일정거리 이격되면서 유동홀을 통해 상기 크랭크실측에서 발생하는 냉매를 상기 흡입실측으로 배출하고, 전원 온시에는 상기 밸브체와 함께 직선 이동이 연동되면서 상기 하단 홀더와 접촉되어 상기 크랭크실측의 냉매가 상기 유동홀을 통해 상기 흡입실측으로 배출되는 것을 차단시키게 되는 밸브 캡을 결합 고정하되, 상기 밸브 캡은 상하 관통되는 중공부를 가지며, 상측에는 밸브체 하단 개구부가 결합되는 넓은폭의 밸브 결합부를 형성하고 있고, 그 하부에는 밸브 샤프트가 결합되는 좁은폭의 샤프트 결합부를 형성하는 것이며, 상기 샤프트 결합부의 내측 상부로는 밸브 결합부와 샤프트 결합부의 경계부에 중공부와 연결되는 측벽면으로 개방되는 유동홀을 제공하는 한편, 상기 밸브 결합부의 상면 중앙에는 상기 벨로우즈에 의해 직선 이동하는 상기 하단 홀더의 기울어짐이 방지되도록 하는 동시에, 상기 하단 홀더와의 바닥 접촉면을 분할 차단하여, 상기 밸브 캡 중앙을 상하로 관통되는 중공부 영역과 그 주변 영역을 분리하게 되는 링형태로 돌출되는 캡 접촉부를 형성하는 것이며,
상기 밸브 하우징에는 상기 크랭크실측의 상기 제 3 포트와 상기 흡입실측의 상기 제 1 포트를 연결하기 위한 연통로를 형성하면서 상기 밸브체내 상기 벨로우즈의 상단 홀더에 끝단이 강제 압입되는 것으로, 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하도록 상기 벨로우즈의 상단 홀더에 대한 직선 이동 거리를 제한하는 스톱퍼를 결합 고정하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 스톱퍼는, 상기 밸브 하우징의 상단에 결합되는 것으로 상기 크랭크실과 연통되는 제 1 유로홀이 형성되는 머리부; 및, 상기 머리부로부터 연장되면서 끝단의 제 1 결합돌기가 상기 상단 홀더에 강제 압입되는 것으로, 상기 밸브체의 상부 내측에 배치되면서 상기 연통로를 형성하게 되는 제 1 스톱퍼 핀; 이 일체로 이루어진 T자형 구조물인 것이다.

또한, 상기 스톱퍼는, 상기 밸브 하우징의 상단에 결합되는 것으로 상기 크랭크실과 연통되는 제 2 유로홀이 형성되는 너트; 및, 상기 너트에 헤드부가 나사 체결되면서 끝단의 제 2 결합돌기가 상기 상단 홀더에 강제 압입되는 것으로 상기 밸브체의 상부 내측에 배치되면서 상기 연통로를 형성하게 되는 제 2 스톱퍼 핀; 이 결합되는 T자형 구조물이고, 상기 너트는 상기 벨로우즈의 상단 홀더에 대한 상기 제 2 스톱퍼 핀의 끝단에 대한 강제 압입 상태를 조절하여 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성 조정을 위한 세팅값을 설정하도록 나사 체결되는 상기 제 2 스톱퍼 핀의 헤드부에서 조임력이 미세 조절되는 것이다.

또한, 상면 중앙부에 링형태로 돌출되는 캡 접촉부가 형성되어 있는 상기 밸브 캡의 중앙을 상하로 관통하여서 된 상기 중공부 내측에는, 상기 벨로우즈가 수축시, 상기 하단 홀더를 상기 스톱퍼의 방향으로 밀어주는 벨로우즈 압축용의 탄성체가 끼워져 설치되는 것이다.

삭제

이와 같이, 본 발명은 벨로우즈(Bellows) 역방향 조립 및 밸브(Valve) 하단에 밸브 캡(Valve cap)이 고정되도록 결합한 것이며, 이를 통해 용량제어밸브의 작동 전(전원 오프)에는 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 크랭크실의 압력(Pc) 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하는 한편, 용량제어밸브의 작동 후(전원 온)에는 전진하는 밸브에 의해 밸브 캡이 벨로우즈와 접촉하면서 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 차단시켜 흡입실로 냉매가 유입되는 것을 방지시키면서 압축기의 압축 효율이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하면서 에어컨 초기 냉방 효율을 높이는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로 가변 용량형 제어밸브의 전원 오프 상태를 보인 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예로 가변 용량형 제어밸브의 전원 온 상태를 보인 단면 개략도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예로 너트와 스톱퍼 핀으로 이루어진 스톱퍼가 결합되는 가변 용량형 제어밸브의 구조를 보인 단면 개략도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예로 벨로우즈 압축용 스프링이 결합되는 가변 용량형 제어밸브의 전원 오프 상태를 보인 단면 개략도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예로 벨로우즈 압축용 스프링이 결합되는 가변 용량형 제어밸브의 전원 온 상태를 보인 단면 개략도.
도 6은 본 발명의 밸브 캡 주변 구조를 확대하여 보인 단면 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로 가변 용량형 제어밸브의 전원 오프 상태를 보인 단면 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예로 가변 용량형 제어밸브의 전원 온 상태를 보인 단면 개략도를 도시한 것이다.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 용량형 제어밸브는, 밸브 하우징(10), 밸브체(20), 벨로우즈(30), 솔레노이드부(40), 밸브 캡(50), 스톱퍼(60)를 포함하는 것이다.

상기 밸브 하우징(10)은 압축기의 흡입실과 연통되어 흡입압력(Ps)이 작용하는 제 1 포트(T1), 압축기의 토출실과 연통되어 토출압력(Pd)이 작용하는 제 2 포트(T2), 그리고 압축기의 크랭크실과 연통되어 제어압력(Pc)이 작용하는 제 3 포트(T3)가 형성될 수 있는 것이다.

상기 밸브체(20)는 압력실을 가진 것이며, 상기 밸브 하우징(10)의 하단측 개구부를 통해 상기 밸브 하우징(10)내의 공간에 설치되는 것으로, 이는 상기 솔레노이드부(40)에 포함되는 밸브 샤프트(100)에 의해 제 1 방향(도면 기준 상승) 또는 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향(도면 기준 하강)으로 직선 이동하여 상기 제 2 포트(T2)를 개폐시키도록 구성한 것이다.

상기 벨로우즈(30)는 감압 스프링(31)에 의해 최초 작동 상태가 설정되는 것으로, 상기 밸브체(20)내의 상기 압력실에서 상단 및 하단 홀더(30a, 30b)에 의해 상,하단이 지지되도록 구성될 수 있으며, 이는 상기 밸브체(20)의 하단 개구부를 통해 상기 밸브체(30)내의 압력실에 결합될 수 있는 것이다.

이때, 상기 벨로우즈(30)는 상기 제 1 포트(T1)에 작용하는 흡입압력(Ps)이 설정값보다 낮을 때 토출압력(Pd)이 작용하는 상기 제 2 포트(T2)를 통해 냉매 가스를 크랭크실로 공급하면서 상기 크랭크실의 압력을 상승시켜 사판 경사각(미도시)의 열림 각도를 감소시키면서 냉매 토출 용량을 감소시키도록 신축되는 한편, 상기 제 1 포트(T1)에 작용하는 흡입압력(Ps)이 설정값보다 같거나 높을 때 토출압력(Pd)이 작용하는 상기 제 2 포트(T2)를 통해 냉매 가스가 크랭크실로 공급되는 것을 차단하면서 상기 크랭크실의 압력을 하강시켜 사판 경사각의 열림 각도를 증가시키면서 냉매 토출 용량을 증가시키도록 수축이 이루어지는 것이다.

그리고, 상기 감압스프링(31)은 상기 제 1 포트(T1)에 작용하는 흡입압력(Ps)이 설정값보다 낮을 때 상기 벨로우즈(30)를 신축시키도록 일정한 취부 장력을 가지는 것이다.

상기 솔레노이드부(40)는 토출실측 통로에서 상기 크랭크실측 통로로 냉매 유입을 차단하도록 온 동작하여 상기 밸브체(20)를 제 1 방향으로 직선 이동시키고, 상기 토출실측 통로에서 상기 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프 동작하여 상기 밸브체(20)를 제 2 방향으로 직선 이동시키는 것으로, 이는 통상적으로 코일(41)이 권선되는 코일 앗세이(42)와, 솔레노이드 온시 자기력을 이용하여 플런저(44)를 흡입하는 고정철심인 코어(43)와, 솔레노이드 온시 상기 코어(43)에 흡입되고 솔레노이드 오프시 상기 코어(43)에서 이탈하는 가동철심인 플런저(44)와, 솔레노이드 오프시 상기 플런저(44)를 코어(43)에서 이탈시키는 취부장력을 발생하는 플런저 스프링(45)과, 자기장 로드를 형성하면서 상기 코어(43)와 플런저(44)를 가이드하는 슬리브(46)와, 상기 코일 앗세이(42)를 감싸면서 솔레노이드 로드를 형성하는 케이스(47)와, 상기 케이스(47)와 상기 플런저(44) 사이에서 자기장 로드를 형성하는 플레이트(미도시)를 포함하여 구성될 수 있는 것이다.

상기 밸브 캡(50)은 상기 밸브체(20)내의 압력실에 상기 벨로우즈(30)가 결합된 이후에 상기 밸브체(20)의 하단 개구부에 코킹 결합되는 것이며, 이는 전원 오프시 수축 작용하는 상기 벨로우즈(30)의 하단 홀더(30b)와 일정 거리 이격되면서 유동홀(51)을 통해 상기 크랭크실측에서 발생하는 냉매를 상기 흡입실측으로 배출하여 초기 작동 지연을 개선하고, 전원 온시에는 상기 밸브체(20)와 함께 제 1 방향으로 직선 이동이 연동되면서 상기 하단 홀더(30b)와 접촉되어 상기 크랭크실측의 냉매가 상기 유동홀(51)을 통해 상기 흡입실측으로 배출되는 것을 차단시키도록 구성될 수 있는 것이다.

이때, 상기 밸브 캡(50)은 도 6 에서 상세하게 도시하고 있듯이, 상하 관통되는 중공부(53)를 가지며, 상측에는 밸브체(20) 하단 개구부가 결합되는 넓은폭의 밸브 결합부(51)를 형성하고 있고, 그 하부에는 밸브 샤프트(100)가 결합되는 좁은폭의 샤프트 결합부(52)를 형성하는 것이며, 상기 샤프트 결합부(52)의 내측 상부로는 밸브 결합부(51)와 샤프트 결합부(52)의 경계부에 중공부(53)와 연결되는 측벽면으로 개방되는 유동홀(54)를 제공하는 한편, 상기 밸브 결합부(51)의 상면 중앙에는 상기 벨로우즈(30)에 의해 직선 이동하는 상기 하단 홀더(30b)의 기울어짐이 방지되도록 하는 동시에, 상기 하단 홀더(30b)와의 바닥 접촉면을 분할 차단하여, 상기 밸브 캡(50) 중앙을 상하로 관통되는 중공부(53) 영역과 그 주변 영역을 분리하게 되는 링형태로 돌출되는 캡 접촉부(55)를 형성하는 것이다.

상기 스톱퍼(60)는 또한, 상기 밸브 하우징(10)내의 하단에서 상단으로 투입되어 결합된 후, 상기 밸브체(20)내 상기 벨로우즈(30)의 상단 홀더(30a)에 끝단이 강제 압입되는 것으로, 상기 벨로우즈(30)의 상단 홀더(30a)에 대한 직선 이동 거리를 제한하면서 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하는 것이며, 머리부(61)와 제 1 스톱퍼 핀(62)이 일체로 이루어진 T자형 구조물인 것이다.

상기 머리부(61)는 상기 밸브 하우징(10)의 상단에 결합되는 것으로 상기 크랭크실과 연통되는 제 1 유로홀(U1)이 형성되는 것이다.

상기 제 1 스톱퍼 핀(62)은 상기 머리부(61)로부터 연장되면서 끝단의 제 1 결합돌기(62a)가 상기 상단 홀더(30a)에 강제 압입되는 것으로, 상기 밸브체(20)의 상부 내측에 배치되면서 상기 크랭크실측의 상기 제 3 포트(T3)와 상기 흡입실측의 상기 제 1 포트(T1)를 연결하기 위한 연통로(d1)를 형성한 것이다.

여기서, 상기 솔레노이드부(40)에 포함되는 상기 코어(43)의 상단부에는 상기 밸브 캡(50)의 하부 일단, 곧 밸브 샤프트(100)가 결합되는 좁은폭의 샤프트 결합부(52)가 강제 압입 방식으로 결합될 수 있는 것이다.

한편, 상기 밸브 하우징(10)의 외주면에는 적어도 하나 또는 하나 이상의 오링(90)이 결합될 수 있는 것이다.

즉, 상기 오링(90)은 제어밸브가 압축기에 빈틈없이 끼워져 상기 압축기의 냉매가스 압력이 온전하게 상기 밸브 하우징(10)의 제 1 포트(T1)를 통해 상기 배브체(20)내 압력실에 전달되도록 하거나, 압축기 내의 냉매 가스 압력이 온전하게 제 2 포트(T2)를 통해 크랭크실에 전달시키도록 실링 작용을 하는 것이다.

그리고, 상기와 같이 구성되는 가변 용량형 제어밸브의 조립 과정에 대하여 살펴보면, 우선 밸브 하우징(10)의 하단에서 내부 상단으로 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하기 위한 스톱퍼(60)를 투입하여, 상기 스톱퍼(60)의 머리부(61)를 상기 밸브 하우징(10)의 상단에 고정시킨 상태에서, 상기 밸브 하우징(10)의 내부로 밸브체(20)를 투입한다.

이후, 상기 밸브 하우징(10)내에 투입되는 상기 밸브체(20)내의 압력실에 상단 및 하단 홀더(30a, 30b)에 의해 지지되는 벨로우즈(30)와 감압 스프링(31)을 순차 투입한 후, 상기 밸브 하우징(10)의 하단 개구부에 상면 중앙에 캡 접촉부(52)을 돌출한 밸브 캡(50)을 코킹 결합시키는 것이다.

다음으로, 상기 밸브 하우징(10)의 상단에서 스톱퍼(60)를 이루는 제 1 스톱퍼 핀(62)의 끝단 제 1 결합돌기(62a)를 상기 벨로우즈(30)의 상단 홀더(30a)에 강제 압입 방식으로 결합시킨다.

여기서, 상기 스톱퍼(60)의 상단 머리부에 나사 체결되는 너트의 조임력을 미세 조절하여 상기 벨로우즈(30)의 상단 홀더(30a)에 대한 상기 제 1 스톱퍼 핀(60)의 끝단 제 1 결합돌기(62a)의 강제 압입 상태를 조정할 수 있는데, 이는 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성 조정을 위한 세팅값을 설정하기 위함인 것이다.

다음으로, 상기 밸브 하우징(10)의 하단측 외주면에 솔레노이드부(40)를 조립한 후, 상기 밸브 하우징(10)의 외주면에 오링(90)을 조립시키고 성능을 검사를 진행함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 제어밸브의 조립이 완료될 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 용량형 제어밸브는 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이, 전원 오프 상태에서 밸브 샤프트(100)가 제 2 방향으로 하강하고 이 하강으로부터 밸브체(20)가 제 2 방향으로 하강되어 있으면, 제 2 포트(T2)가 개방되면서, 상기 제 2 포트(T2)를 통해 크랭크실측으로는 토출실측의 토출압력(Pd)이 유입된다.

그러면, 상기의 토출압력(Pd)은 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하기 위한 스톱퍼(60)에 포함되는 머리부(61)의 제 1 유로홀(U1)을 통해 크랭크실측으로 유입되면서, 상기 크랭크실측의 제어압력(Pc)은 상승하게 되며, 상승된 상기 제어압력(Pc)은 상기 스톱퍼(60)를 이루는 제 1 스톱퍼 핀(61)의 연통로(d1)를 통해 밸브체(20)내의 압력실로 유입되면서, 상기 밸브체(20)내의 압력실에 배치되는 벨로우즈(30)는 상기 제어압력(Pc)에 의해 수축되고, 상기 벨로우즈(30)의 수축 작용에 따라 첨부된 도 1에서와 같이 상기 벨로우즈(30)의 하단 홀더(30b)와 밸브 캡(50) 사이에는 일정한 틈새가 발생하게 된다.

이때, 상기와 같은 틈새를 통해 상기 밸브체(20)내의 압력실로 유입되는 크랭크실측의 제어압력(Pc)은 상기 밸브 캡(50)의 유동홀(51)을 통해 미세하게 배출되면서, 상기 토출실측의 토출압력(Pd)과 상기 흡입실측의 흡입압력(Ps), 그리고 크랭크실측의 제어압력(Pc)은 동일한 압력을 가질 수 있게 되며(Pd=Ps=Pc), 이는 상기 크랭크실측에서 역 냉매가 발생하더라도 상기 역 냉매는 상기 유동홀(51)을 통해 조기에 흡입실측으로 유출되면서, 압축기의 초기 작동 지연을 개선할 수 있음은 물론, 초기 냉방 효율을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기에서와 같이 크랭크실측에서 발생하는 역 냉매를 흡입실측으로 유출시킨 상태에서 전원 공급이 이루어지면, 초기 전원공급을 통해 솔레노이드부(40)에 통전이 이루어지면서, 상기 솔레노이드부(40)에 포함되는 코어(43)가 자기장으로 발생한 흡입력으로 플런저(44)를 끌어 당기게 되며, 이에 따라 플런저 스프링(45)은 압축된다.

그러면, 상기 플런저(44)에 압입된 밸브 샤프트(100)가 제 1 방향으로 상승의 직선 이동이 이루어지면서 밸브체(20)가 상승하여, 토출실측의 제 2 포트(T2)를 차단시켜 상기 제 2 포트(T2)를 통한 냉매 가스 유입은 이루어지지 않게 되고, 이에따라 크랭크실측의 제어압력(Pc)은 하강하게 되면서 사판(미도시)의 열림 경사각은 증가하게 되고, 상기 사판의 열림 경사각 증가로부터 냉매 가스의 토출 용량은 증대될 수 있는 것이다.

이때, 상기 밸브체(20)의 하단측 개구부에 결합된 밸브 캡(50), 그리고 상기 밸브 캡(50)의 상면 중앙에 돌출되는 캡 접촉부(55)는 상기 밸브체(20)내의 압력실에 형성되는 벨로우즈(30)의 하단 홀더(30b)와 접촉하게 되면서 상기 하단 홀더(30b)가 기울어지는 것을 방지시키게 되며, 이에따라 첨부된 도 2에서와 같이 상기 밸브 캡(50)의 중공부(53)와 함께 이에 연결되며 측벽면으로 개방되어 있는 유동홀(54)을 차단시킬 수 있는 것이다.

그러면, 상기 크랭크실에서 증대되는 냉매 가스가 스톱퍼(60)에 포함되는 제 1 스톱퍼 핀(62)의 연통홀(d1)을 통해 상기 밸브체(20)내의 압력실에 유입되더라도, 상기 압력실내에 유입되는 냉매 가스는 흡입실측으로 유입되는 것이 방지되면서, 압축기의 압축 작용이 보다 더 안정적으로 이루어질 수 있는 것이다.

한편, 첨부된 도 3은 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하기 위한 상기 스톱퍼(60')에 대한 본 발명의 제 2 실시예로, 상기 스톱퍼(60')는 너트(611)와 제 2 스톱퍼 핀(612)의 결합을 통해 T자형 구조물을 이룬 것이다.

즉, 상기 너트(611)는 상기 밸브 하우징(10)의 상단 헤드부(미도시)가 나사 체결되는 것으로 상기 크랭크실과 연통되는 제 2 유로홀(U2)이 형성된 것이다.

상기 제 2 스톱퍼 핀(612)은 헤드부가 상기 너트(611)에 나사 체결되면서 끝단이 상기 상단 홀더(30a)에 강제 압입되는 것으로 상기 밸브체(20)의 상부 내측에 배치되면서 상기 연통로(d1)를 형성하는 것이다.

이때, 상기 너트(611)는 나사 체결되는 상기 제 2 스톱퍼 핀(612)의 헤드부와의 조임력을 미세 조절할 수 있는 것이며, 이는 상기 벨로우즈(30)의 상단 홀더(30a)에 대한 상기 제 2 스톱퍼 핀(612)의 끝단에 대한 강제 압입 상태를 조절하여 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성 조정을 위한 세팅값을 설정하기 위함인 것이다.

이하 본 발명의 제 1 실시예인 첨부된 도 1 및 도 2에서와 동일 부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 첨부된 도 4 및 도 5는 본 발명의 제 3 실시예로, 이는 상면 중앙부에 링형태로 캡 접촉부(55)가 돌출되어 있는 상기 밸브 캡(50)의 상하로 관통되는 중공부(53) 내측에 벨로우즈 압축용 탄성체(70)를 결합시킨 것이다.

상기 벨로우즈 압축용 탄성체(70)는 상기 벨로우즈(30)가 수축시, 상기 벨로우즈(30)의 상기 하단 홀더(30a)와 상기 밸브 캡(50) 사이에 틈새가 형성될 수 있도록 상기 하단 홀더(30b)를 상기 스톱퍼(60)의 방향으로 밀어주는 탄성력을 제공하는 압축 스프링이 적용될 수 있다.
상기 벨로우즈 압축용 탄성체(70)는 상면에 링형태로 돌출되는 캡 접촉부를 형성하고 있는 상기 밸브 캡(50)의 중심을 상하로 관통하여서 된 중공부(53) 내측에 끼워져 설치는 것이며 상기 벨로우즈 압축용 탄성체(70)의 하단은 좁은폭의 샤프트 결합부(52)와 결합 고정되는 상기 밸브 샤프트(100)의 선단에 의해 지지된다.
이하 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예인 첨부된 도 1 내지 도 3에서와 동일 부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명의 가변 용량형 제어밸브와 그 조립 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 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; 밸브 하우징 20; 밸브체
30; 벨로우즈 30a; 상단 홀더
30b; 하단 홀더 31; 감압 스프링
40; 솔레노이드부 50; 밸브 캡
54; 유동홀 55; 링형태의 캡 접촉부
60, 60'; 스톱퍼 61; 머리부
62; 제 1 스톱퍼 핀 62a; 제 1 결합돌기
611; 너트 612; 제 2 스톱퍼 핀
612a; 제 2 결합돌기 70; 벨로우즈 압축용 탄성체
90; 오링 100; 밸브 샤프트
d1; 연통로 U1, U2; 유로홀
T1, T2, T3; 포트

Claims

압축기의 흡입실과 연통되어 흡입압력이 작용하는 제 1 포트, 압축기의 토출실과 연통되어 토출압력이 작용하는 제 2 포트, 압축기의 크랭크실과 연통되어 제어압력이 작용하는 제 3 포트를 가지는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징내에 설치되면서 밸브 샤트프에 의해 제 1 방향 또는 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 직선 이동하여 상기 제 2 포트를 개폐시키는 밸브체; 감압 스프링에 의해 최초 작동 상태가 설정되는 것으로, 상기 밸브체내의 압력실에서 상단 및 하단 홀더에 의해 상,하단이 지지되는 벨로우즈; 토출실측 통로에서 상기 크랭크실측 통로로 냉매 유입을 차단하도록 온 동작하여 상기 밸브체를 제 1 방향으로 직선 이동시키고, 상기 토출실측 통로에서 상기 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프 동작하여 상기 밸브체를 제 2 방향으로 직선 이동시키는 솔레노이드부; 를 포함하고,
상기 밸브체의 개구된 하단에는 전원 오프시 수축 작용하는 상기 벨로우즈의 하단 홀더와 일정거리 이격되면서 유동홀을 통해 상기 크랭크실측에서 발생하는 냉매를 상기 흡입실측으로 배출하고, 전원 온시에는 상기 밸브체와 함께 직선 이동이 연동되면서 상기 하단 홀더와 접촉되어 상기 크랭크실측의 냉매가 상기 유동홀을 통해 상기 흡입실측으로 배출되는 것을 차단시키게 되는 밸브 캡을 결합 고정하되,
상기 밸브 캡은 상하 관통되는 중공부를 가지며, 상측에는 밸브체 하단 개구부가 결합되는 넓은폭의 밸브 결합부를 형성하고 있고, 그 하부에는 밸브 샤프트가 결합되는 좁은폭의 샤프트 결합부를 형성하는 것이며, 상기 샤프트 결합부의 내측 상부로는 밸브 결합부와 샤프트 결합부의 경계부에 중공부와 연결되는 측벽면으로 개방되는 유동홀을 제공하는 한편, 상기 밸브 결합부의 상면 중앙에는 상기 벨로우즈에 의해 직선 이동하는 상기 하단 홀더의 기울어짐이 방지되도록 하는 동시에, 상기 하단 홀더와의 바닥 접촉면을 분할 차단하여, 상기 밸브 캡 중앙을 상하로 관통되는 중공부 영역과 그 주변 영역을 분리하게 되는 링형태로 돌출되는 캡 접촉부를 형성하는 것이며,
상기 밸브 하우징에는 상기 크랭크실측의 상기 제 3 포트와 상기 흡입실측의 상기 제 1 포트를 연결하기 위한 연통로를 형성하면서 상기 밸브체내 상기 벨로우즈의 상단 홀더에 끝단이 강제 압입되는 것으로, 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하도록 상기 벨로우즈의 상단 홀더에 대한 직선 이동 거리를 제한하는 스톱퍼를 결합 고정하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
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제 1 항에 있어서,
상기 스톱퍼는, 상기 밸브 하우징의 상단에 결합되는 것으로 상기 크랭크실과 연통되는 제 1 유로홀이 형성되는 머리부; 및, 상기 머리부로부터 연장되면서 끝단의 제 1 결합돌기가 상기 상단 홀더에 강제 압입되는 것으로, 상기 밸브체의 상부 내측에 배치되면서 상기 연통로를 형성하게 되는 제 1 스톱퍼 핀; 이 일체로 이루어진 T자형 구조물인 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 스톱퍼는, 상기 밸브 하우징의 상단에 결합되는 것으로 상기 크랭크실과 연통되는 제 2 유로홀이 형성되는 너트; 및, 상기 너트에 헤드부가 나사 체결되면서 끝단의 제 2 결합돌기가 상기 상단 홀더에 강제 압입되는 것으로 상기 밸브체의 상부 내측에 배치되면서 상기 연통로를 형성하게 되는 제 2 스톱퍼 핀; 이 결합되는 T자형 구조물이고,
상기 너트는 상기 벨로우즈의 상단 홀더에 대한 상기 제 2 스톱퍼 핀의 끝단에 대한 강제 압입 상태를 조절하여 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성 조정을 위한 세팅값을 설정하도록 나사 체결되는 상기 제 2 스톱퍼 핀의 헤드부에서 조임력이 미세 조절되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
제 1 항에 있어서,
상면 중앙부에 링형태로 돌출되는 캡 접촉부가 형성되어 있는 상기 밸브 캡의 중앙을 상하로 관통하여서 된 상기 중공부 내측에는, 상기 벨로우즈가 수축시, 상기 하단 홀더를 상기 스톱퍼의 방향으로 밀어주는 벨로우즈 압축용의 탄성체가 끼워져 설치되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브 하우징의 외주면에는 적어도 하나 또는 하나 이상의 오링이 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
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