KR102301578B1 - 가변 용량형 제어밸브와 그 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 용량 압축기의 용량제어밸브와 그 조립 방법을 개시한다. 이러한 본 발명은 벨로우즈 어셈블리 역방향 조립 및 밸브 하단에 밸브 캡이 고정되도록 결합한 것이며, 이에 따라 용량제어밸브의 작동 전(전원 오프)에는 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 크랭크실의 제어 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 제어 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여 밸브 캡과 이격되도록 제어 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 동시 작용으로 벨로우즈 어셈블리를 수축시킬 수 있도록 하는 한편, 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하며, 용량제어밸브의 작동 후(전원 온)에는 전진하는 밸브에 의해 밸브 캡이 벨로우즈 어셈블리와 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 제어밸브와 그 조립 방법 {CONTROL VALVE FOR VARIABLE-CAPACITY COMPRESSOR, AND ASSEMBLY METHOD FOR SAME}

본 발명은 가변 용량형 제어밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량제어밸브(ECV)의 작동 전에는 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 크랭크실의 제어 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 제어 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여, 밸브 캡과 이격되도록 제어 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 동시 작용으로 벨로우즈 어셈블리를 수축시킬 수 있도록 하는 한편, 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하며, 용량제어밸브의 작동 후에는 벨로우즈 어셈블리와 밸브 캡의 접촉에 의해 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 차단시키면서 흡입실로의 냉매 유입을 또한 차단시켜, 에어컨 초기 냉방 효율을 높일 수 있도록 하는 가변 용량형 제어밸브와 그 조립방법에 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 차 실내 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 상부몸체부의 밸브시트로부터 분리시켜 토출실측 압력(Pd)을 크랭크측으로 안내하지만, 전원 온시에는 벨로우즈 어셈블리가 상승하여 상기 밸브의 선단을 상기 밸브 상부몸체부의 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 제10-1446438호(공고일 2014.09.24.)

등록특허공보 제10-1720698호(공고일 2017.04.11.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 벨로우즈 어셈블리(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 제어 압력(Pc) 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 제어 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여 밸브 캡과 이격되도록 제어 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 동시 작용으로 벨로우즈 어셈블리를 수축시킬 수 있도록 하는 한편, 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하며, 용량제어밸브의 작동 후(전원 온)에는 전진하는 밸브에 의해 밸브 캡이 벨로우즈 어셈블리와 접촉하면서 크랭크실과 흡입실 사이의 통로를 차단시켜 흡입실로 냉매가 유입되는 것을 방지하고 이를 통해 압축기의 압축 효율이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 가변 용량형 제어밸브와 그 조립방법을 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 각각 구비하고 있는 밸브 상부몸체부; 상기 밸브 상부몸체부내에 설치되면서 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 상단 및 하단이 지지되는 벨로우즈 어셈블리; 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 코어 어셈블리; 를 포함하고, 상기 벨로우즈 어셈블리는 전원 오프시 흡입 압력과 크랭크실 제어 압력의 동시 작용으로부터 수축 작용이 이루어지도록 주름날개부와 밀폐된 연장캡부를 가지며, 상기 밸브체의 개구된 하단에는 상하 관통되는 수직관통홀을 가진 샤프트 결합부에 상기 밸브 샤프트의 선단이 고정되는 것으로, 전원 오프시 수축 작용하는 상기 벨로우즈 어셈블리의 연장캡부와 일정거리 이격된 상태를 유지하면서 측면개방홀을 통해 상기 크랭크실측에서 발생하는 냉매를 상기 흡입실측으로 배출하고, 전원 온시에는 상기 밸브 샤프트에 의해 직선 이동하여 상기 연장캡부와 접촉됨은 물론 상기 밸브체를 상기 제 1 방향으로 직선 이동시키면서 상기 크랭크실측의 냉매가 상기 측면개방홀을 통해 상기 흡입실측으로 배출되는 것을 차단시키게 되는 밸브 캡을 결합하여, 상기 흡입 압력은 전원 오프시 상기 벨로우즈 어셈블리의 하단측에 형성되는 밀폐된 상기 연장캡부에 작용하고, 상기 크랭크실의 제어압력은 전원 오프시 상기 벨로우즈 어셈블리의 하단측에 위치하는 주름날개부에 작용하도록 하는 한편, 상기 밸브 상부몸체부에는 상기 크랭크실측의 상기 제 3 포트와 상기 흡입실측의 상기 제 1 포트를 연결하기 위한 연통로를 형성하면서 상기 밸브체내 상기 벨로우즈 어셈블리의 상단 홀더에 끝단이 강제 압입되는 것으로, 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하도록 상기 벨로우즈 어셈블리의 상단 홀더에 대한 직선 이동 거리를 제한하는 스톱퍼를 결합 고정하는 것이다.

또한, 상기 벨로우즈 어셈블리의 상단은 상기 상단홀더의 일부가 수용되도록 개방되고, 상기 벨로우즈 어셈블리 하단의 밀폐된 연장캡부에는 상기 하단홀더가 수용되며, 상기 벨로우즈 어셈블리 내부에 수용되는 상기 감압 스프링은 상기 벨로우즈 어셈블리 내의 상단 및 하단에 각각 수용되는 상기 상단홀더 및 상기 하단홀더에 양단이 고정 지지되는 것이다.

또한, 상기 연장캡부는 상기 하단홀더를 수용하도록 상기 벨로우즈 어셈블리의 하단 중앙에서 하향 돌출되어 밀폐된 구조를 이루는 것이다.

또한, 상기 주름날개부는 상기 벨로우즈 어셈블리의 좌우 양측으로 형성되는 것으로서 상기 연장캡부 상측에 위치하면서 상기 밸브 캡 상부 평면으로부터 일정거리 이격되는 것이다.

또한, 상기 상단 홀더는 상기 감압 스프링의 상부를 지지하는 제 1 고정프레임과, 상기 제 1 고정프레임의 하부로 연장되어 상기 스톱퍼의 선단측 수용이 가능하도록 Ｕ자형 구조로서 상기 감압 스프링의 내부로 연장되는 제 1 스프링 고정돌기를 포함하는 것이며, 상기 상단 홀더와 마주하여 상하 한쌍으로 설치되는 상기 하단 홀더는 상기 벨로우즈 어셈블리의 상기 연장캡부내에 수용되어 상기 감압 스프링의 하부를 지지하는 제 2 고정프레임과, 상기 제 2 고정프레임의 상부로 연장되는 원추형 구조로서 상기 감압 스프링의 내부로 연장되는 제 2 스프링 고정돌기를 포함하는 것이다.

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또한, 상기 밸브 캡은, 상기 밸브체의 하단 개구부가 결합되도록 넓은 폭을 가지며 상기 연장캡부의 측면을 지지하는 밸브 결합부; 및, 상기 밸브 결합부의 하단 방향으로 연장되면서 상기 밸브 샤프트가 삽입 결합되도록 상기 밸브 결합부의 넓은 폭에 비하여 좁은 폭을 가지는 샤프트 결합부; 를 포함하고, 상기 샤프트 결합부의 내측 상부에는 상기 수직관통홀과 연결되는 측면벽으로 개방되는 측면개방홀이 형성되는 것이다.

또한, 상기 밸브 결합부의 상면에는 밀폐된 상기 연장캡부를 수평 유지시키도록 상기 연장캡부와 접촉되는 것으로, 상기 밸브 캡의 중앙을 상하로 관통하는 상기 수직관통홀에 작용하는 흡입 압력(Ps)과 그 외측부에 작용하는 제어 압력(Pc)을 분리하기 위한 격리벽으로서 링형태의 캡 접촉부를 돌출되게 형성하고, 밀폐된 상기 연장캡부에 가해지는 상기 흡입 압력은 상기 측면개방홀의 직경에 따라 결정되는 것이다.

또한, 측면벽으로 개방되는 상기 측면개방홀은 상기 밸브 결합부와 상기 샤프트 결합부의 경계부위에 형성되며, 측면벽으로 개방되는 상기 측면개방홀과 상부로 개방되어 상기 벨로우즈 어셈블리의 상기 하단 홀더로 향하는 상기 수직관통홀은 상기 벨로우즈 어셈블리의 상기 하단 홀더에 의해 차단 또는 개방되는 것이다.

또한, 상기 밸브 결합부의 상면 중앙부에는 밸브 캡 중심부를 상하로 관통하도록 형성되는 수직관통홀 내부에, 상기 벨로우즈 어셈블리가 수축시, 밀폐된 상기 연장캡부와 상기 밸브 캡 사이에 틈새가 형성되도록 밀폐된 상기 연장캡부를 상기 스톱퍼의 방향으로 밀어주기 위한 벨로우즈 어셈블리 압축용의 탄성체가 끼워져 설치되는 것이다.

또한, 상기 스톱퍼는, 상기 밸브 상부몸체부의 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 상부몸체부의 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 벨로우즈 어셈블리의 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.

한편, 본 발명의 과제 해결 수단인 가변 용량형 제어밸브에 대한 조립 방법의 1 실시예에 따르면,

밸브 상부몸체부의 내부에 밸브체와 벨로우즈 어셈블리 및 밸브 캡을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어, 밸브 샤프트, 플런저, 플런저 스프링을 포함하는 코어 어셈블리를 보유한 밸브 하부몸체부를 결합하며, 이에 다시 케이스에 의해 보호되는 코일 어셈블리를 결합하여 줌으로서 소망하는 가변 용량형 제어밸브를 완성하게 된다.

먼저, 밸브체를 포함하는 밸브 상부몸체부의 내부에, 상기 밸브체와 벨로우즈 어셈블리 및 밸브 캡을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어, 밸브 샤프트, 플런저, 플런저 스프링를 포함하는 코어 어셈블리를 수용하고 있는 밸브 하부몸체부를 결합하고 압입하여 밸브 상.하부 몸체부를 일체화 하는 단계와; 상기 밸브 상부몸체부의 내측 상단 입구부에, 상단의 머리부와 하부로 연장되는 제 1 스톱퍼 핀 및 그 끝단 제 1 결합돌기를 구비함으로서 T형을 이루는 스톱퍼를 나사 체결방식으로 결합하되, 상기 스톱퍼의 상단 머리부가 상기 밸브 상부몸체부의 내측 상단 입구부로부터 최대한 하향 위치하도록 압입하여서, 스톱퍼의 제 1 스톱퍼 핀 끝단 제 1 결합돌기가 상기 벨로우즈 어셈블리 상단 홀더의 제 1 스프링 고정돌기 내부 홈에 강제 압입된 후, 상기 벨로우즈 어셈블리 상.하단 홀더의 스프링 고정돌기 선단이 밀착된 상태에 이르기 까지 눌리어서 최대 압축상태를 유지하며 결합되는 단계와; 상기 밸브 상부몸체부의 내측 상단 입구부에 나사 체결되어 최대 압축상태에 있는 상기 스톱퍼의 상단 머리부 위치를 미세하게 상향 조정하면서 토크(Torque)를 측정하여, 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성 조정을 위한 세팅값을 설정하게 되는 단계와; 상기 밸브 상부몸체부 외주면에 오링을 설치하는 동시에, 토출압력(Pd)이 작용하는 상기 제 2 포트(T2)의 외측에는 디스챠지 필터(Discharge Filter)를, 그리고 제어압력(Pc)이 작용하는 상기 제 3 포트(T3) 외측에는 크랭크 필터(Crank filter)를 각각 조립하고 성능 검사를 진행하는 단계; 로 이루어 지는 것이다.

상기 밸브 하부몸체부에 수용되는 상기 코어 어셈블리는, 상기 밸브체와, 상기 밸브체 내의 압력실 상단이 벨로우즈 어셈블리 상단 홀더의 제 1 고정프레임에 의해 지지되고, 하단은 밀폐된 연장캡부 내에 수용되는 하단 홀더의 제 2 고정프레임에 의해 지지되며, 상기 상단 홀더와 하단 홀더의 스프링 고정돌기에 의해 양단이 각각 지지되는, 감압 스프링을 수용한 벨로우즈 어셈블리를 순차 투입한 후, 상기 연장캡부를 지지하도록 상기 밸브 상부몸체부의 하단 개구부에 넓은 폭을 가지는 밸브 결합부의 상단에 격리벽으로서 링형 구조의 캡 접촉부가 돌출 형성되는 밸브 캡을 컬링 결합시키는 동시에, 그 하부에는 다시 상기 코어, 밸브 샤프트, 플런저, 플런저 스프링 및, 케이스에 의해 보호되는 코일 어셈블리를 순차적으로 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단인 가변 용량형 제어밸브에 대한 조립 방법의 2 실시예에 따르면,

밸브 상부몸체부의 내측 상단 입구부에 스톱퍼를 먼저 나사 체결하고 나서, 여기에 밸브체와 벨로우즈 어셈블리, 밸브 캡 및 코어 어셈블리, 그리고 상기 코일 어셈블리를 포함하는 밸브 하부몸체부를 순차적으로 코킹 결합시키되, 스톱퍼를 밸브 상부몸체부에 조립하고 코어 어셈블리에 조립된 벨로우즈를 압입하면서 압입력을 측정하여 조립성을 검사하는 방법으로 본 발명의 가변 용량형 제어밸브를 조립할 수 있는 것이다.

다시말해, 밸브 하부몸체부를 후 조립하는 본 발명의 가변 용량형 제어밸브는, 머리부와 제 1 스톱퍼 핀이 일체로 이루어진 T자형 구조물 스톱퍼의 상기 머리부를, 밸브 상부몸체부의 상단 입구부에 나사 결합하는 단계와; 상기 밸브 상부몸체부의 내부에 밸브체와 벨로우즈 어셈블리 및 밸브 캡을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어, 밸브 샤프트, 플런저, 플런저 스프링을 포함하는 코어 어셈블리를 결합하는 단계와; 상기 밸브 상부몸체부의 내측 상단 입구부에 나사 체결되어 있는 상기 스톱퍼의 제 1 스톱퍼 핀 하측으로 연장되는 제 1 결합돌기가 밸브체 내측 최상단에 위치하고 있는 벨로우즈 어셈블리 상단 홀더의 제 1 고정프레임 내부 홈에 강제 압입 방식으로 결합할 때, 압입력을 측정하면서 조립성을 검사하는 단계; 및 여기에 다시 케이스에 의해 보호되는 코일 어셈블리를 결합한 밸브 하부몸체부를 상기 밸브 상부몸체부 하단에 압입 결합하는 단계; 로 이루어 지는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 벨로우즈 어셈블리(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 제어 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 조건에 따라 개방시키면서 역냉매에 의해 상승한 크랭크실 제어 압력(Pc)을 흡입실로 신속하게 배출하여 밸브 캡과 이격되도록 제어 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 동시 작용으로 벨로우즈 어셈블리를 수축시킬 수 있도록 하는 한편, 압축기의 작동 지연 동작을 개선하는 4-Way의 장점을 유지하며, 용량제어밸브의 작동 후(전원 온)에는 전진하는 밸브에 의해 밸브 캡이 벨로우즈 어셈블리와 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 1 실시예로 도 2에 대한 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예로 밸브 캡의 구조를 보인 확대 사시도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예로 도 4에 대한 단면 개략도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예로 너트와 스톱퍼 핀으로 이루어진 스톱퍼가 결합되는 가변 용량형 제어밸브의 구조를 보인 단면 개략도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예로 벨로우즈 어셈블리 압축용 스프링이 결합되는 가변 용량형 제어밸브의 전원 오프 상태를 보인 단면 개략도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예로 벨로우즈 어셈블리 압축용 스프링이 결합되는 가변 용량형 제어밸브의 전원 온 상태를 보인 단면 개략도.
도 9는 본 발명의 가변 용량형 제어밸브 조립 공정도.
도 10은 본 발명의 가변 용량형 제어밸브의 전체 분해 사시도.

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 개략도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 도 2에 대한 부분 확대도, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예로 밸브 캡의 구조를 보인 확대 사시도, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예로 도 4에 대한 단면 개략도를 도시한 것이다.

첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 용량형 제어밸브는, 밸브 상부몸체부(10), 밸브체(20), 벨로우즈 어셈블리(30), 코어 어셈블리(40), 밸브 캡(50), 스톱퍼(60)를 포함하는 것이다.

상기 밸브 상부몸체부(10)는 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)를 각각 구비하고 있는 것이다.

상기 밸브체(20)는 압력실을 가지는 것이며, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 하단측 개구부를 통해 상기 밸브 상부몸체부(10)내의 공간에 설치되는 것으로, 이는 상기 코어 어셈블리(40)에 포함되는 밸브 샤프트(100)에 의해 상기 밸브 캡(50)이 제 1 방향(도면 기준 상승) 또는 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향(도면 기준 하강)으로 직선 이동시, 상기 밸브 캡(50)과 연동하여 직선 이동이 이루어지면서 상기 제 2 포트(T2)를 개폐시키도록 구성되는 것이다.

상기 벨로우즈 어셈블리(30)는 감압 스프링(31)에 의해 최초 작동 상태가 설정되는 것으로서 측면에 제공되는 주름날개부(32)와 하부에 제공되는 밀폐된 연장캡부(33)를 가지면서 상기 밸브체(20)내의 압력실에서 상단 및 하단 홀더(301, 302)에 의해 상단 및 하단이 지지되는 것이며, 이는 전원 오프시 흡입 압력(Ps)과 크랭크실 제어 압력(Pc)의 상기 연장캡부(33)와 상기 주름날개부(32)에 동시에 작용할 때 수축될 수 있는 것이다.

즉, 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상단은 상기 상단 홀더(301)의 일부가 수용되도록 개방되어 있고, 상기 벨로우즈 어셈블리(30) 하단의 밀폐된 상기 연장캡부(33)는 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단 중앙에서 하향 돌출되어 상기 하단 홀더(302)를 수용하는 것이며, 이에따라 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 내부에 수용되는 상기 감압 스프링(31)은 상기 벨로우즈 어셈블리(30)내의 상단 및 하단에 각각 수용되는 상기 상단 홀더(301) 및 상기 하단 홀더(302)에 양단이 고정 지지될 수 있는 것이다.

이때, 상기 상단 홀더(301)는 상기 감압 스프링(31)의 상부를 지지하는 제 1 고정프레임(301a), 그리고 상기 제 1 고정프레임(301a)의 하부로 연장되어 상기 스톱퍼(60)의 선단측 수용이 가능하도록 Ｕ자형 구조로서 상기 감압 스프링(31)의 내부로 연장되는 제 1 스프링 고정돌기(301b)를 포함하는 것이며, 상기 상단 홀더(301)와 마주보며 상하로 쌍을 이루도록 설치되는 상기 하단 홀더(302)는 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상기 연장캡부(33)내에 수용되어 상기 감압 스프링(31)의 하부를 지지하는 제 2 고정프레임(302a)과, 상기 제 2 고정프레임(302a)의 상부로 연장되는 원추형 구조로서 상기 감압 스프링(31)의 내부로 연장되는 제 2 스프링 고정돌기(302b)를 포함할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 흡입 압력(Ps)은 전원 오프시 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단측에 형성되는 밀폐된 상기 연장캡부(33) 하부면에 상방향으로 향하여 작용하는 것이고, 상기 크랭크실의 제어압력(Pc)은 전원 오프시 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단측에 위치하는 상기 주름날개부(32) 하부면에 상방향으로 향하여 작용하는 것이다.

즉, 상기 주름날개부(32)는 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 좌우 양측으로 형성되면서 상기 연장캡부(33)의 상측에 위치하여 상기 밸브 캡(50)의 상부 평면으로부터 일정거리 이격되는 것이며, 이에 상기 주름날개부(32)에는 전원 오프시 상기 크랭크실의 제어압력(Pc)이 작용 가능하게 되는 것이다.

이때, 상기 벨로우즈 어셈블리(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 제어전류가 낮아지며 신축되는 한편, 상기 제 1 포트(T1)에 작용하는 흡입압력(Ps)이 설정값보다 같거나 높은 상태에서 상기 흡입 압력(Ps)이 밀폐된 상기 연장캡부(33)에 작용함과 동시에, 압축기의 크랭크실과 연통되는 제 3 포트(T3)에 작용하는 제어압력(Pc)이 상기 주름날개부(32)에 작용할 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 제어전류가 높아지며 수축이 이루어질 수 있는 것이다.

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

상기 코어 어셈블리(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 어셈블리(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 어셈블리(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 상하 관통되는 수직관통홀(53)를 가지면서 상기 밸브 샤프트(100)의 선단에 고정되는 것으로, 상기 밸브체(20)내의 압력실에 상기 벨로우즈 어셈블리(30)가 결합된 이후에 상기 밸브체(20)의 하단 개구부에 코킹 결합되며, 이는 전원 오프시 수축 작용하는 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 밀폐된 상기 연장캡부(33)와 일정 거리 이격된 상태에서 상기 제어압력(Pc)이 상기 흡입압력(Ps)보다 높을때 측면개방홀(54)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 밀폐된 상기 연장캡부(33)와 접촉되어 상기 크랭크실측의 냉매가 상기 측면개방홀(54)을 통해 상기 흡입실측으로 배출되는 것을 차단시키도록 구성될 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 밸브 캡(50)은, 상기 밸브체(20)의 하단 개구부가 결합되도록 넓은 폭을 가지며 상기 연장캡부(33)의 측면을 지지하는 밸브 결합부(51)와, 상기 밸브 결합부(51)의 하단 방향으로 연장되면서 상기 밸브 샤프트(100)가 삽입 결합되도록 상기 밸브 결합부(51)의 넓은 폭에 비해 좁은 폭을 가지는 샤프트 결합부(52)를 포함할 수 있으며, 상기 샤프트 결합부(52)의 내측 상부에는 상기 수직관통홀(53)와 연결되는 측면벽으로 개방되는 측면개방홀(54)이 형성되는 것이다.

그리고, 상기 밸브 결합부(51)의 상면에는 밀폐된 상기 연장캡부(33)를 수평 유지시키도록 상기 연장캡부(33)와 접촉되는 것으로, 상기 밸브 캡(50)의 중앙을 상하로 관통하는 상기 수직관통홀(53)에 작용하는 흡입 압력(Ps)과 그 외측부에 작용하는 제어 압력(Pc)을 분리하기 위한 격리벽으로서 링형 구조를 이루는 연장 관체형의 캡 접촉부(55)가 형성됨은 물론, 밀폐된 상기 연장캡부(33)에 가해지는 상기 흡입 압력(Ps)은 상기 측면개방홀(54)의 직경에 따라 결정될 수 있는 것이다.

즉, 밀폐된 상기 연장캡부(33)에는 Φ5 이하인 상기 측면개방홀(54)의 직경에 의해 흡입 압력(Ps)이 작용되는 것이고, 상기 주름날개부(32)에는 Φ5∼Φ8의 직경을 가지는 것으로서 이에 제어압력(Pc)이 작용될 수 있는 것이다.

이때, 측면벽으로 개방되는 상기 측면개방홀(54)은 상기 밸브 결합부(51)와 상기 샤프트 결합부(52)의 경계부위에 형성될 수 있으며, 측면벽으로 개방되는 상기 측면개방홀(54)과 상부로 개방되어 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상기 하단 홀더(302)로 향하는 상기 수직관통홀(53)은 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상기 하단 홀더(302)에 의해 차단 또는 개방될 수 있는 것이다.

상기 스톱퍼(60)는 상기 밸브 상부몸체부(10)내의 상단에서 하단으로 투입되어 결합된 후, 상기 밸브체(20)내 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상단 홀더(301)에 형성되는 U자형 구조를 이루는 제 1 스프링 고정돌기(301b)의 내부 홈으로 끝단이 강제 압입되어서, 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상단 홀더(301)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 스톱퍼(60)의 머리부(61)는 상기 밸브 상부몸체부(10)의 상단 입구부에 높낮이 조절이 가능하도록 나사 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(301)의 스프링 고정돌기(301b) 내부 홈으로 강제 압입되는 것이며, 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 코어 어셈블리(40)에 포함되는 상기 코어(43)의 상단부에는 상기 밸브 캡(50)의 일단이 강제 압입 방식으로 결합될 수 있는 것이다.

한편, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 외주면에는 적어도 하나 또는 하나 이상의 오링(90)이 결합되는 것이며, 토출압력(Pd)이 작용하는 상기 제 2 포트(T2)의 외측에는 디스챠지 필터(Discharge Filter, 92)가, 그리고 제어압력(Pc)이 작용하는 상기 제 3 포트(T3) 외측에는 크랭크 필터(Crank filter, 94)가 각각 결합 설치 될 수 있는 것이다.

즉, 상기 오링(90)은 제어밸브가 압축기에 빈틈없이 끼워져 상기 압축기의 냉매가스 압력이 온전하게 상기 밸브 상부몸체부(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.

( 조립 방법의 제 1 실시예 )

상기와 같이 구성되는 가변 용량형 제어밸브의 조립 과정을 간단히 살펴보면, 우선 밸브 상부몸체부(10)의 내부에 상기 밸브체(20)와 상기 벨로우즈 어셈블리(30) 및 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키고 나서, 상기 코어(43), 밸브 샤프트(100), 플런저(44), 플런저 스프링(45)를 포함하는 상기 코어 어셈블리(40)를 가지는 밸브 하부몸체부(10a)를 결합한 다음, 여기에 다시 상기 케이스(47)에 의해 보호되는 코일 어셈블리(42)를 결합하여 줌으로서 소망하는 가변 용량형 제어밸브를 완성하게 되는 것이다.

더욱 구체적으로, 밸브체(20)를 포함하는 밸브 상부몸체부(10)의 내부에, 상기 밸브체(20)와 벨로우즈 어셈블리(30) 및 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어(43), 밸브 샤프트(100), 플런저(44), 플런저 스프링(45)를 포함하는 코어 어셈블리(40)를 수용하고 있는 밸브 하부몸체부(10a)를 결합하고 압입하여 밸브 상.하부 몸체부(10, 10a)를 일체화 하는 단계를 수행한다.

이때, 상기 밸브 상부몸체부(10) 내에는 상기 밸브체(20)내의 압력실 상단이 벨로우즈 어셈블리(30) 상단 홀더(301)의 제 1 고정프레임(301a)에 의해 지지되고, 하단은 밀폐된 연장캡부(33)내에 수용되는 하단 홀더(302)의 제 2 고정프레임(302a)에 의해 지지되며, 상기 상단 홀더(301)와 하단 홀더(302)의 스프링 고정돌기(301b, 302b)에 의해 양단이 각각 지지되는, 감압 스프링(31)을 수용한 벨로우즈 어셈블리(30)를 순차 투입한 후, 상기 연장캡부(33)를 지지하도록 상기 밸브 상부몸체부(10)의 하단 개구부에 넓은 폭을 가지는 밸브 결합부(51)의 상단에 격리벽으로서 링형 구조의 캡 접촉부(53)가 돌출 형성되는 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키는 것이다.

그리고, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 상단에서 스톱퍼(60)를 이루는 제 1 스톱퍼 핀(62)의 끝단 제 1 결합돌기(62a)를 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상단 홀더(301)에 형성되는 제 1 스프링 고정돌기(301b)의 내부 홈에 강제 압입 방식으로 결합시키는 것으로서, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 나사 체결되는 상기 스톱퍼(60)의 상단 머리부(61)를 최대한 하향 위치하도록 압입하여 상기 벨로우즈 어셈블리(30)가 최대 압축상태, 곧 상.하단 홀더(301)(302)의 스프링 고정돌기(301b, 302b) 선단이 밀착된 상태에 이르기 까지 눌리도록 한다.

이어서, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 나사 체결되어 있는 상기 스톱퍼(60)의 상단 머리부(61) 위치를 미세하게 상향 조정하면서 토크를 측정하여, 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성 조정을 위한 세팅값을 설정하게 되는 것이며, 이때 상기 벨로우즈 어셈블리(30)는 서서히 이완되며 일부 압축상태를 유지하게 되는 것이다.

다음으로, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 하단측 외주면에 코어 어셈블리(40)를 포함하고 있는 밸브 하부몸체부(10a)를 조립한 후, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 외주면에 오링(90)을 설치함과 더불어, 토출압력(Pd)이 작용하는 상기 제 2 포트(T2)의 외측에는 디스챠지 필터(Discharge Filter, 92)를, 그리고 제어압력(Pc)이 작용하는 상기 제 3 포트(T3) 외측에는 크랭크 필터(Crank filter, 94)를 각각 조립하고 성능 검사를 진행함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 제어밸브의 조립이 완료될 수 있는 것이다.

( 조립 방법의 제 2 실시예 )

상기한 가변 용량형 제어밸브의 조립 과정은, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 상기 스톱퍼(60)를 먼저 나사 체결하고 나서, 여기에 밸브체(20)와 상기 벨로우즈 어셈블리(30), 밸브 캡(50) 및 코어 어셈블리(40), 그리고 상기 코일 어셈블리(42)를 포함하는 밸브 하부몸체부(10a)를 순차적으로 컬링 결합시키되, 스톱퍼(60)를 밸브 상부몸체부(10)에 조립하고 코어 어셈블리(40)에 조립된 벨로우즈(30)를 압입하면서 압입력을 측정하여 조립성을 검사하는 방법으로 본 발명의 가변 용량형 제어밸브를 조립할 수 있는 것이다.

이같이 상기 밸브 상부몸체부(10)의 상단 입구부에 상기 스톱퍼(60)를 먼저 체결하는 스톱퍼 선 조립과정 역시, 머리부(61)와 제 1 스톱퍼 핀(62)이 일체로 이루어진 T자형 구조물로서, 상기 머리부(61)를 상기 밸브 상부몸체부(10)의 상단 입구부에 나사 결합하는 것이다.

그리고, 상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 나사 체결되어 있는 상기 스톱퍼(60)의 제 1 스톱퍼 핀(62) 하측으로 연장되는 제 1 결합돌기(62a)가 밸브체(20) 내측 최상단에 위치하고 있는 벨로우즈 어셈블리(30) 상단 홀더(301)의 제 1 고정프레임(301a) 내부 홈에 강제 압입 방식으로 결합할 때, 압입력을 측정하면서 조립성을 검사하게 되는 것이다.

다시말해, 밸브 하부몸체부(10a)를 후 조립하는 본 발명의 가변 용량형 제어밸브는, 머리부(61)와 제 1 스톱퍼 핀(62)이 일체로 이루어진 T자형 구조물 스톱퍼(60)의 상기 머리부(61)를, 밸브 상부몸체부(10)의 상단 입구부에 나사 결합하는 단계와; 상기 밸브 상부몸체부(10)의 내부에 밸브체(20)와 벨로우즈 어셈블리(30) 및 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어(43), 밸브 샤프트(100), 플런저(44), 플런저 스프링(45)를 포함하는 코어 어셈블리(40)를 결합하는 단계와; 상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 나사 체결되어 있는 상기 스톱퍼(60)의 제 1 스톱퍼 핀(62) 하측으로 연장되는 제 1 결합돌기(62a)가 밸브체(20) 내측 최상단에 위치하고 있는 벨로우즈 어셈블리(30) 상단 홀더(301)의 제 1 고정프레임(301a) 내부 홈에 강제 압입 방식으로 결합할 때, 압입력을 측정하면서 조립성을 검사하는 단계; 및 여기에 다시 케이스(47)에 의해 보호되는 코일 어셈블리(42)를 결합한 밸브 하부몸체부(10a)를 상기 밸브 상부몸체부(10) 하단에 압입 결합하는 단계; 로 이루어 지는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 용량형 제어밸브는 첨부된 도 1 내지 도 5에서와 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 된다.

이때, 첨부된 도 3에서와 같이 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 어셈블리(30)의 하단 주름날개부(32)에 작용하고, 동시에 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단측에 밀폐된 연장캡부(33)에는 흡입압력(Ps)이 동시에 작용하게 되면서 상기 벨로우즈 어셈블리(30)는 수축되고, 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 수축 작용에 따라 첨부된 도 1에서와 같이 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단측으로 하단 홀더(302)가 수용된 밀폐된 상기 연장캡부(33)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 수직관통홀(53) 측면벽에 형성되는 측면개방홀(54)을 통해 미세하게 배출되면서, 상기 크랭크실측의 제어압력(Pc)이 상기 흡입실측의 흡입압력(Ps)보다 높아지며(Ps＜Pc), 이는 상기 크랭크실측에서 역 냉매가 발생하더라도 상기 역 냉매는 상기 측면개방홀(54)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, 첨부된 도 2에서와 같이, 초기 전원공급을 통해 코어 어셈블리(40)에 통전이 이루어지면서, 상기 코어 어셈블리(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 이동하여, 수직관통홀(53)에 상기 밸브 샤프트(100)가 삽입 결합되는 밸브 캡(50) 및 상기 밸브 캡(50)에 포함되는 넓은 폭의 밸브 결합부(51)에 결합되는 밸브체(20)를 상승시키고, 상기 밸브체(20)의 상승으로 토출실측의 제 2 포트(T2)가 차단되면서 상기 제 2 포트(T2)를 통한 냉매 가스 유입은 이루어지지 않게 되고, 이에 따라 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 상기 밸브 캡(50)의 넓은 폭을 가지는 밸브 결합부(51), 그리고 상기 밸브 캡(50)의 상면 중앙에 격리벽으로서 링형 구조로 돌출되는 캡 접촉부(55)는 상기 밸브체(20)내의 압력실에 형성되는 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단측 밀폐된 연장캡부(33)에 접촉하게 되면서 상기 연장캡부(33)를 수평 유지시키게 되며, 이로인해 첨부된 도 2 및 도 3에서와 같이 상기 밸브 캡(50)의 수직관통홀(53) 측면벽에서 상기 밸브 결합부(51)와 샤프트 결합부(52)의 경계 부위에 형성되는 측면개방홀(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.

즉, 선행기술들 대부분은 밸브 샤프트(100)의 선단이 벨로우즈 어셈블리(30) 하단 홀더(302)에 결합되는 것이므로 하부 압력 지지 면적이 충분하게 확보되지 못하는 것이지만, 본 발명의 실시예는 밸브 샤프트(100)에 간섭없이 측면개방홀(54)과 연통되는 밸브 캡(50)의 수직관통홀(53)가 개방되어 있어서 하부 압력 지지 면적이 충분하게 확보될 수 있으며, 더욱이 상기 밸브 캡(50) 중앙을 상하로 관통하는 상기 수직관통홀(53)의 상면에 격리벽으로서 링형 구조로 돌출되는 캡 접촉부(55)가 형성되어 있으므로, 첨부된 도 3 및 도 5에서와 같이 상기 캡 접촉부(55)는 상기 밸브 캡(50)의 중앙을 상하로 관통하는 상기 수직관통홀(53)에 작용하는 흡입 압력(Ps)과 그 외측부에 작용하는 제어 압력(Pc)을 분리할 수 있는 것인데. 이는 주변에 작용하는 제어 압력(Pc)을 안정적으로 지지하기 위하여 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단 주름날개부(32)를 상기 밸브 캡(50)의 상면으로부터 이격되게 설치하기 때문에 가능할 수 있는 것이다.

다시말해, 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단 주름날개부(32)는 상기 밸브 캡(50)의 중앙을 상하로 관통되는 상기 수직관통홀(53)와 맞닿아 있는 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 하단측 연장캡부(33)에 작용하는 흡입 압력(Ps)의 영향을 받지 아니하는 것인데, 이는 상기 밸브 캡(50) 중앙 상면에 링형 구조로 돌출되어 격리벽을 이루는 상기 캡 접촉부(55)에 의해서 외부 압력이 차단 분리되기 때문이다.

첨부된 도 6은 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하기 위한 상기 스톱퍼(60')에 대한 본 발명의 제 2 실시예를 예시하고 있는 것으로서, 상기 스톱퍼(60')는 너트(611)와 제 2 스톱퍼 핀(612)의 결합을 통해 T자형 구조물을 이룬 것이다.

상기 너트(611)는 상기 밸브 상부몸체부(10)의 상측 입구부에 나사 체결되는 것으로 상기 크랭크실과 연통되는 제 2 유로홀(U2)이 형성되는 것이다.

상기 제 2 스톱퍼 핀(612)은 헤드부가 상기 너트(611)에 나사 체결되면서 끝단이 상기 상단 홀더(301)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 어셈블리(30)의 상단 홀더(30a)에 대한 상기 제 2 스톱퍼 핀(612) 끝단의 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 내지 도 5에서와 동일 부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 그 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 첨부된 도 7 및 도 8은 본 발명의 제 3 실시예로, 이는 상기 밸브 캡(50)의 측면개방홀(54)에 벨로우즈 압축용 탄성체(70)를 결합시킨 것이다.

즉, 상기 탄성체(70)는 주름날개부(32) 및 밀폐된 연장캡부(33)에 작용하는 제어압력(Pc)과 흡입압력(Ps)에 의해 첨부된 도 1에서와 같이 벨로우즈 어셈블리(30)가 수축시, 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상기 연장캡부(33)와 상기 밸브 캡(50) 사이에 틈새가 형성될 수 있도록 상기 연장캡부(33)를 상기 스톱퍼(60)의 방향으로 밀어주는 탄성력을 제공하는 압축 스프링인 것이며, 이하 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예인 첨부된 도 1 내지 도 6에서와 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 상부몸체부 20; 밸브체
30; 벨로우즈 어셈블리 31; 감압 스프링
32; 주름날개부 33; 연장캡부
40; 코어 어셈블리 50; 밸브 캡
51; 밸브 결합부 52; 샤프트 결합부
53; 수직관통홀 54; 측면개방홀
55; 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 301; 상단 홀더
301a; 제 1 고정프레임 302b; 제 1 스프링 고정돌기
302; 하단 홀더 302a; 제 2 고정프레임
302b; 제 2 스프링 고정돌기 d1; 연통로
U1, U2; 유로홀 T1, T2, T3; 포트

Claims (15)

1. 압축기의 흡입실과 연통되어 흡입압력이 작용하는 제 1 포트, 압축기의 토출실과 연통되어 토출압력이 작용하는 제 2 포트, 압축기의 크랭크실과 연통되어 제어압력이 작용하는 제 3 포트를 각각 구비하고 있는 밸브 상부몸체부; 상기 밸브 상부몸체부내에 설치되면서 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 상단 및 하단이 각각 지지되는 벨로우즈 어셈블리; 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 코어 어셈블리; 를 포함하고,
   상기 벨로우즈 어셈블리는 전원 오프시 흡입 압력과 크랭크실 압력의 동시 작용으로부터 수축 작용이 이루어지도록 주름날개부와 밀폐된 연장캡부를 가지며,
   상기 밸브체의 개구된 하단에는 상하 관통되는 수직관통홀를 가지면서 밸브 샤프트의 선단에 고정되는 것으로, 전원 오프시 수축 작용하는 상기 벨로우즈 어셈블리의 연장캡부와 일정거리 이격된 상태를 유지하면서 측면개방홀을 통해 상기 크랭크실측에서 발생하는 냉매를 상기 흡입실측으로 배출하고, 전원 온시에는 상기 밸브 샤프트에 의해 직선 이동하여 상기 연장캡부와 접촉됨은 물론 상기 밸브체를 상기 제 1 방향으로 직선 이동시키면서 상기 크랭크실측의 냉매가 상기 측면개방홀을 통해 상기 흡입실측으로 배출되는 것을 차단시키는 밸브 캡을 결합하여,
   상기 흡입 압력은 전원 오프시 상기 벨로우즈 어셈블리의 하단측에 형성되는 밀폐된 상기 연장캡부에 작용하고, 상기 크랭크실의 제어압력은 전원 오프시 상기 벨로우즈 어셈블리의 하단측에 위치하는 주름날개부에 작용하도록 하는 한편,
   상기 밸브 상부몸체부에는 상기 크랭크실측의 상기 제 3 포트와 상기 흡입실측의 상기 제 1 포트를 연결하기 위한 연통로를 형성하면서 상기 밸브체내 상기 벨로우즈 어셈블리의 상단 홀더에 끝단이 강제 압입되는 것으로, 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성을 조정하도록 상기 벨로우즈 어셈블리의 상단 홀더에 대한 직선 이동 거리를 제한하는 스톱퍼를 결합하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 벨로우즈 어셈블리의 상단은 상기 상단 홀더의 일부가 수용되도록 개방되고, 상기 벨로우즈 어셈블리 하단의 밀폐된 상기 연장캡부에는 상기 하단 홀더가 수용되며, 상기 벨로우즈 어셈블리의 내부에 수용되는 상기 감압 스프링은 상기 벨로우즈 어셈블리 내의 상단 및 하단에 각각 수용되는 상기 상단 홀더 및 상기 하단 홀더에 양단이 고정 지지되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연장캡부는 상기 하단 홀더를 수용하도록 상기 벨로우즈 어셈블리의 하단 중앙에서 하향 돌출되어 밀폐된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 주름날개부는 상기 벨로우즈 어셈블리의 좌우 양측으로 형성되는 것으로서 상기 연장캡부 상측에 위치하면서 상기 밸브 캡 상부 평면으로부터 일정거리 이격되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 상단 홀더는 상기 감압 스프링의 상부를 지지하는 제 1 고정프레임과, 상기 제 1 고정프레임의 하부로 연장되어 상기 스톱퍼의 선단측 수용이 가능하도록 Ｕ자형 구조로서 상기 감압 스프링의 내부로 연장되는 제 1 스프링 고정돌기를 포함하는 것이며, 상기 상단 홀더와 마주보며 상하로 쌍을 이루도록 설치되는 상기 하단 홀더는 상기 벨로우즈 어셈블리의 상기 연장캡부내에 수용되어 상기 감압 스프링의 하부를 지지하는 제 2 고정프레임과, 상기 제 2 고정프레임의 상부로 연장되는 원추형 구조로서 상기 감압 스프링의 내부로 연장되는 제 2 스프링 고정돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸브 캡은,
   상하 관통되는 수직관통홀를 가지며, 상측에는 밸브체의 하단 개구부가 결합되도록 넓은 폭을 가지며, 상기 연장캡부의 측면을 지지하는 밸브 결합부; 및,
   상기 밸브 결합부의 하단 방향으로 연장되면서 상기 밸브 샤프트가 삽입 결합되도록 상기 밸브 결합부의 넓은 폭에 대하여 좁은 폭을 가지는 샤프트 결합부; 를 포함하고,
   상기 샤프트 결합부의 내측 상부에는 밸브 결합부와 샤프트 결합부의 경계부에 상기 수직관통홀와 연결되는 측면벽으로 개방되는 측면개방홀이 형성되며,
   상기 밸브 결합부의 상면 중앙에는 밀폐된 상기 연장캡부를 수평 유지시키도록 상기 연장캡부와 접촉되는 것으로, 상기 하단 홀더와의 바닥 접촉면을 분할 차단하여, 상기 밸브 캡 중앙을 상하로 관통되는 수직관통홀 영역에 작용하는 흡입 압력(Ps)과 그 외측부 영역에 작용하는 제어 압력(Pc)을 분리하기 위한 격리벽으로서 링형태로 돌출되는 캡 접촉부를 형성하고,
   밀폐된 상기 연장캡부에 가해지는 상기 흡입 압력은 상기 측면개방홀의 직경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
8. 제 7 항에 있어서,
   측면벽으로 개방되는 상기 측면개방홀은 상기 밸브 결합부와 상기 샤프트 결합부의 경계부위에 형성되며,
   측면벽으로 개방되는 상기 측면개방홀과 상부로 개방되어 상기 벨로우즈 어셈블리의 상기 하단 홀더로 향하는 상기 수직관통홀는 상기 벨로우즈 어셈블리의 상기 하단 홀더에 의해 차단 또는 개방되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
9. 제 7 항에 있어서,
   상면 중앙부에 링형태로 돌출되는 캡 접촉부가 형성되어 있는 상기 밸브 캡의 중앙을 상하로 관통하여서 된 상기 수직관통홀 내측에는, 상기 벨로우즈 어셈블리가 수축시, 밀폐된 상기 연장캡부와 상기 밸브 캡 사이에 틈새가 형성되도록 밀폐된 상기 연장캡부를 상기 스톱퍼의 방향으로 밀어주는 벨로우즈 어셈블리 압축용의 탄성체를 결합하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스톱퍼는, 상기 밸브 상부몸체부의 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.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스톱퍼는, 상기 밸브 상부몸체부의 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 벨로우즈 어셈블리의 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.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 상부몸체부의 외주면에는 적어도 하나 또는 하나 이상의 오링이 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브.
13. 밸브 상부몸체부(10)의 내부에 밸브체(20)와 벨로우즈 어셈블리(30) 및 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어(43), 밸브 샤프트(100), 플런저(44), 플런저 스프링(45)를 포함하는 코어 어셈블리(40)를 가지는 밸브 하부몸체부(10a)를 결합하며, 여기에 다시 케이스(47)에 의해 보호되는 코일 어셈블리(42)를 결합하는 가변 용량형 제어밸브 조립방법에 있어서,
    상기 밸브체(20)를 포함하는 밸브 상부몸체부(10)의 내부에, 상기 밸브체(20)와 벨로우즈 어셈블리(30) 및 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어(43), 밸브 샤프트(100), 플런저(44), 플런저 스프링(45)를 포함하는 코어 어셈블리(40)를 수용하고 있는 밸브 하부몸체부(10a)를 결합하고 압입하여 밸브 상.하부 몸체부(10, 10a)를 일체화 하는 단계와;
    상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에, 상단의 머리부(61)와 하부로 연장되는 제 1 스톱퍼 핀(62) 및 그 끝단 제 1 결합돌기(62a)를 구비함으로서 T형을 이루는 스톱퍼(60)를 나사 체결방식으로 결합하되, 상기 스톱퍼(60)의 상단 머리부(61)가 상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부로부터 최대한 하향 위치하도록 압입하여서, 스톱퍼(60)의 제 1 스톱퍼 핀(62) 끝단 제 1 결합돌기(62a)가 상기 벨로우즈 어셈블리(30) 상단 홀더(301)의 제 1 스프링 고정돌기(301b) 내부 홈에 강제 압입된 후, 상기 벨로우즈 어셈블리(30)의 상.하단 홀더(301)(302)의 스프링 고정돌기(301b, 302b) 선단이 밀착된 상태에 이르기 까지 눌리어서 최대 압축상태를 유지하며 결합되는 단계와;
    상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 나사 체결되어 최대 압축상태에 있는 상기 스톱퍼(60)의 상단 머리부(61) 위치를 미세하게 상향 조정하면서 토크(Torque)를 측정하여, 액체 냉매의 흡입량과 토출량에 따른 초기 냉방 효율의 제어성 조정을 위한 세팅값을 설정하게 되는 단계와;
    상기 밸브 상부몸체부(10) 외주면에 오링(90)을 설치하는 동시에, 토출압력(Pd)이 작용하는 상기 제 2 포트(T2)의 외측에는 디스챠지 필터(Discharge Filter, 92)를, 그리고 제어압력(Pc)이 작용하는 상기 제 3 포트(T3) 외측에는 크랭크 필터(Crank filter, 94)를 각각 조립하고 성능 검사를 진행하는 단계; 로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브 조립방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 밸브 하부몸체부(10a)에 수용되는 상기 코어 어셈블리(40)는,
    상기 밸브체(20)와, 상기 밸브체(20) 내의 압력실 상단이 벨로우즈 어셈블리(30) 상단 홀더(301)의 제 1 고정프레임(301a)에 의해 지지되고, 하단은 밀폐된 연장캡부(33)내에 수용되는 하단 홀더(302)의 제 2 고정프레임(302a)에 의해 지지되며, 상기 상단 홀더(301)와 하단 홀더(302)의 스프링 고정돌기(301b, 302b)에 의해 양단이 각각 지지되는, 감압 스프링(31)을 수용한 벨로우즈 어셈블리(30)를 순차 결합한 후, 상기 연장캡부(33)를 지지하도록 상기 밸브 상부몸체부(10)의 하단 개구부에 넓은 폭을 가지는 밸브 결합부(51)의 상단에 격리벽으로서 링형 구조의 캡 접촉부(53)가 돌출 형성되는 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키는 동시에, 그 하부에는 다시 상기 코어(43), 밸브 샤프트(100), 플런저(44), 플런저 스프링(45) 및, 케이스(47)에 의해 보호되는 코일 어셈블리(42)를 순차적으로 결합하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브 조립방법.
15. 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 스톱퍼(60)를 먼저 나사 체결하고 나서, 여기에 밸브체(20)와 벨로우즈 어셈블리(30), 밸브 캡(50) 및 코어 어셈블리(40), 그리고 상기 코일 어셈블리(42)를 포함하는 밸브 하부몸체부(10a)를 순차적으로 컬링 결합시키는 가변 용량형 제어밸브 조립방법에 있어서,
    머리부(61)와 제 1 스톱퍼 핀(62)이 일체로 이루어진 T자형 구조물 스톱퍼(60)의 상기 머리부(61)를, 밸브 상부몸체부(10)의 상단 입구부에 나사 결합하는 단계와;
    상기 밸브 상부몸체부(10)의 내부에 밸브체(20)와 벨로우즈 어셈블리(30) 및 밸브 캡(50)을 컬링 결합시키고 나서, 여기에 코어(43), 밸브 샤프트(100), 플런저(44), 플런저 스프링(45)를 포함하는 코어 어셈블리(40)를 결합하는 단계와;
    상기 밸브 상부몸체부(10)의 내측 상단 입구부에 나사 체결되어 있는 상기 스톱퍼(60)의 제 1 스톱퍼 핀(62) 하측으로 연장되는 제 1 결합돌기(62a)가 밸브체(20) 내측 최상단에 위치하고 있는 벨로우즈 어셈블리(30) 상단 홀더(301)의 제 1 고정프레임(301a) 내부 홈에 강제 압입 방식으로 결합할 때, 압입력을 측정하면서 조립성을 검사하는 단계; 및
    여기에 다시 케이스(47)에 의해 보호되는 코일 어셈블리(42)를 결합한 밸브 하부몸체부(10a)를 상기 밸브 상부몸체부(10) 하단에 압입 결합하는 단계; 로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 제어밸브 조립방법.

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