KR20010031899A - 벨로스식 압력 응동밸브 - Google Patents

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Abstract

압력감지소자로서 밀폐구조의 벨로스(66)를 가지고, 벨로스(66)의 신축을, 밸브하우징(51)에서 밸브리프트방향으로 이동가능하게 지지된 밸브봉(65)을 통해서 밸브체(61)에 전달하므로써, 밸브개방량을 변화시키는 벨로스식 압력 응동밸브에 있어서, 벨로스(66)와 밸브봉(65)의 접속부에, 밸브봉(65)과 동축으로 배치된 볼(77)과, 벨로스(66)의 벨로스본체(67)중에 그 폐쇄단면(67a)의 벨로스 중심위치에 형성된 구면형상 오목부(78)에 의해 구면 이음매구조를 조립하고, 벨로스(66)와 밸브봉(65)을 구면 이음매구조에 의해 구면접속한다.
이때문에, 벨로스와 밸브봉의 구면접속에 의해 벨로스와 밸브봉의 구심이 자동적으로 행해지고, 벨로스가 사행하거나, 벨로스에 경사가 있어도 벨로스와 밸브봉이 한쪽 맞닿음하는 일없이, 벨로스의 사행등에 기인하여 발생하는, 밸브리프트방향과 교차하는 방향, 즉, 밸브리프트방향이외의 방향의 힘은 제 1구면 이음매구조의 구면운동으로 흡수되고, 밸브봉에 밸브리프트방향이외의 방향의 힘이 전달되는 일이 없게되고, 밸브개폐동작에서 히스테리시스가 극소로 되고, 고정밀도의 제어특성이 얻어진다.

Description

벨로스식 압력 응동밸브{BELLOWS TYPE PRESSURE RESPONDING VALVE}
용량가변 컴프레서에 설치되는 용량제어밸브등으로서 벨로스식 압력 응동밸브를 사용하는 것은, 일본공개특허공보 특개소58-158382호 또는 일본공개실용신안공보 실개평5-52908호에 개시되어있다.
벨로스식 압력 응동밸브는, 압력감지소자로서 밀폐구조의 벨로스를 가지고, 상기 벨로스의 신축을, 밸브하우징에서 밸브리프트방향으로 이동가능하게 지지된 밸브봉을 통해서 밸브체에 전달하므로써, 밸브개방량을 변화하도록 구성되어있고, 벨로스식 압력 응동밸브는, 다이어프램식의 압력응동밸브에 비하여, 소형으로, 압력응답 스트로크를 길게 취할 수 있다고 하는 이점을 가지고 있다.
그러나, 일반적으로, 벨로스는, 구조, 제조상, 높은 진직도를 얻는 것이 어렵고, 벨로스가 밸브리프트방향에 대하여 사행(蛇行)하고 있으면, 벨로스가 밸브리프트방향으로 신축할 때에 횡방향의 힘이 발생하고, 이 횡방향의 힘이 밸브봉에 전달되므로써, 밸브개폐동작에 있어서 히스테리시스의 증가등을 초래하여, 제어성 불량의 요인으로 되어 밸브개폐정밀도의 저하를 초래한다.
상술한 실개평5-52908호공보에는, 벨로스식 압력 응동밸브에 있어서, 벨로스의 단부와 밸브체의 접속을 횡 슬라이드가능하게 행하고, 벨로스의 축심과 밸브체의 축심의 어긋남을, 벨로스의 단부와 밸브체의 상호 횡 슬라이드에 의해 흡수하고, 벨로스의 축심이 밸브시트중심에서 어긋나 있어도 밸브체의 축심을 밸브시트중심에 맞추는 기술이 개시되어있다.
이 기술은 벨로스의 단부와 밸브체의 횡방향의 축심어긋남을 보상하는 것 뿐이고, 벨로스가 사행하고 있거나, 벨로스에 경사가 있으면, 벨로스의 단부와 밸브체가 한쪽으로 닿고, 밸브체 개폐동작이 불안정하게 되어, 밸브개폐동작에서 히스테리시스의 증가를 억제할 수는 없고, 횡 슬라이드부의 유극에 의해 밸브개폐동작에서 히스테리시스를 증가시키는 것으로도 된다.
본 발명은 벨로스식 압력 응동밸브에 관한 것이고, 특히, 용량가변 컴프레서에 설치되는 용량제어밸브등으로서 사용되는 벨로스식 압력 응동밸브에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 벨로스식 압력 응동밸브의 사용예로서, 벨로스식 압력 응동밸브를 용량제어밸브로서 조립된 요동경사판식 용량가변 컴프레서를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 벨로스식 압력 응동밸브의 하나의 실시예를 도시하는 단면도이다.
본 발명은, 상술한 바와같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 벨로스가 사행하거나, 벨로스에 경사가 있어, 벨로스의 진직도가 다소 나쁘더라도, 밸브개폐동작에서 히스테리시스가 극히 작고, 고정밀도의 벨로스식 압력 응동밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 상술의 목적을 달성하기 위해서, 클레임 1에 기재의 발명에 의한 벨로스식 압력 응동밸브는, 압력감지소자로서 밀폐구조의 벨로스를 가지고, 상기 벨로스의 신축을 밸브하우징에서 밸브리프트방향으로 이동가능하게 지지된 밸브봉을 통해서 밸브체에 전달하므로써 밸브개방량을 변화하는 벨로스식 압력 응동밸브에 있어서, 상기 벨로스와 상기 밸브봉의 접속부에 제 1구면 이음매구조가 조립되고, 상기 벨로스와 상기 밸브봉이 상기 제 1구면 이음매구조에 의해 구면접속되어 있는 것이다.
이하에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 벨로스식 압력 응동밸브의 사용예로서, 벨로스식 압력 응동밸브를 용량제어밸브로서 조립된 요동경사판식 용량가변 컴프레서를 도시하고 있다.
요동경사판식 용량가변 컴프레서(1)는, 컴프레서 하우징(2)에 의해 획정된 크랭크실(3)과, 각각 한쪽의 스트로크 엔드부로 크랭크실(3)에 연통하고 있는 복수개의 실린더실(4)을 가지고 있다. 실린더실(4)의 각각에는 피스톤(5)이 축선방향으로 미끄럼이동자유로이 끼워맞춤되어있고, 각 피스톤(5)의 크랭크실(3)측에는 피스톤로드(6)의 일단이 연결되어있다.
컴프레서 하우징(2)은 구동축(7)을 회전가능하게 지지하고 있고, 구동축(7)은 풀리(8)에 건너질러 놓인 도시되어있지않은 구동벨트에 의해, 도시되어있지않은 엔진과 구동연결되고, 엔진에 의해 회전구동된다.
구동축(7)은 크랭크실(3)내에 있어서 워블판(요동경사판)(9)을 공지의 연계기구에 의해 부착각도변경가능하게 토크전달관계로 연결되어있고, 워블판(9)의 실린더실(4)측의 판면에는 피스톤로드(6)가 축력전달가능하게 걸어맞춤되어있다.
요동경사판식 용량가변 컴프레서(1)에서는, 워블판(9)이 경사상태로 구동축(7)에 의해 회전구동되므로써, 각 실린더실(4)의 피스톤(5)이 워블판(9)의 경사각에 따른 스트로크를 가지고 왕복동하고, 그 경사각이 크랭크실 압력(Pc)과 각 실린더실(4)의 흡입압력(컴프레서 흡입압력)(Ps)의 차압에 따라 자동조정된다.
이 경우, 컴프레서(1)는, 크랭크실 압력(Pc)의 상승에 따라 워블판(9)의 경사각이 감소되어 피스톤(5)의 스트로크가 저감되므로서, 토출용량을 저감하고, 이것과는 반대로, 크랭크실 압력(Pc)의 저하에 따라 워블판(9)의 경사각이 증대하여 피스톤(5)의 스트로크가 증대하므로서, 토출용량을 증대하고, 크랭크실 압력(Pc)이 흡입압력(Ps)에 실질적으로 같은 압력으로 되므로써 풀로드 운동상태로 된다.
여기서, 크랭크실 압력(Pc)은, 후술하는 용량제어밸브에 의해 토출압력(Pd)의 도입량, 압축행정시의 블로바이가스량, 그리고 흡입압력(Ps)영역에 접속하는 도출통로(10)에 설치된 설치오리피스(11)의 스로틀 양에 의해 결정된다.
컴프레서 하우징(2)에는, 각 실린더실(4)마다에, 각각 한방향밸브에 의한 흡입밸브(12), 토출밸브(13)를 가지는 흡입구(14)와 토출구(15)가 형성되어있고, 각 실린더실(4)의 흡입구(14)는 흡입통로(16)에 의해 흡입접속포트(17)에 연통하고, 토출구(15)는 토출통로(18)에 의해 토출접속포트(19)에 연통되어있고, 흡입접속포트(17)와 토출접속포트(19)에, 증발기(20), 팽창밸브(21), 응축기(22)등을 포함하는 냉동사이클용 순환관로가 접속되어있다.
컴프레서 하우징(2)에는 제어밸브장착구멍(23)이 형성되어 있고, 이 제어밸브장착구멍(23)에 용량제어밸브로서의 벨로스식 압력 응동밸브(50)가 삽입고정되어있다.
다음에, 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 벨로스식 압력 응동밸브(50)에 대하여 설명한다. 또한, 도 2는 완전개방상태를 도시하고 있다.
벨로스식 압력 응동밸브(50)는, 밸브하우징(51)과, 밸브하우징(51)의 일단에 부착된 엔드캡(52)과, 밸브하우징(51)의 타단에 코킹결합된 벨로스 케이스(53)를 가지고 있다.
밸브하우징(51)과 엔드캡(52)의 조립체는, 밸브실(54)과, 밸브시트부(55)에 의해 획정되는 밸브포트(56)와, 밸브포트(56)의 한쪽측에 형성된 제 1포트(57)와, 밸브포트(56)의 다른쪽측에 밸브실(54)과 이격되어 형성된 제 2포트(58)와, 밸브봉 유지구멍(59)을 가지고 있다. 엔드캡(52)에는 제 2포트(58)를 위한 필터(60)가 부착되어있다.
밸브실(54)내에는 볼밸브(밸브체)(61)가 설치되어있고, 볼밸브(61)의 도 2에서 상하방향(밸브리프트방향)의 이동에 의해 볼밸브(61)와 밸브시트부(55)의 이간량이 변화하고, 밸브개방도가 결정된다.
밸브실(54)내의 볼받이부재(62)와 스프링받이시트(63)와의 사이에는 볼밸브(61)를 항상, 밸브폐쇄방향으로 가압하는 압축코일스프링(64)이 설치되어있다.
밸브봉 유지구멍(59)은, 압축코일스프링(64)의 배치부와는 볼밸브(61)와 이격되어 반대측의 밸브 하우징(51)부분에, 밸브시트부(55)와 동심상에 위치하도록 형성되어있고, 밸브봉 유지구멍(59)에는 환봉형상의 밸브봉(65)이, 밸브봉 유지구멍(59)의 축선방향인 밸브리프트방향으로 이동가능하게 삽입되어있다. 밸브봉(65)은, 일단에서 볼밸브(61)와 맞닿고, 볼밸브(61)를 압축코일스프링(64)의 스프링력에 대항하여 밸브개방구동한다.
벨로스 케이스(53)내에는 밀폐구조의 벨로스(66)가 배치되어있다. 벨로스(66)는, 벨로스본체(67)와, 그 개구단을 닫는 끝판(68,69)으로 구성되고, 내부는 진공압으로 되어있다.
벨로스본체(67)의 내부에는, 벨로스(66)를 신장방향으로 가압하는 압축코일스프링(70)이, 끝판(68)과 끝판(69)의 사이에 위치하도록 설치되어있다. 또한, 벨로스본체(67)내의 끝판(69)측에는 그 압축코일스프링(70)의 일단을 받는 해당 금속부재(71)가 설치되어있고, 한편, 끝판(68)에는 끝판(69)측으로 뻗은 스토퍼면부(68a)가 형성되어있고, 해당 금속부재(71)의 스토퍼면부(71a)와 끝판(68)의 스토퍼면부(68a)의 맞닿음에 의해, 벨로스(66)의 최대수축량이 규정되어있다.
벨로스 케이스(53)에는 포트(72)가 형성되어있고, 벨로스(66)는 포트(72)에서 벨로스 케이스(53)내로 도입되는 압력과 벨로스 내압과의 차압에 따라 신축한다.
벨로스 케이스(53)에는 조정나사부재(73)가 나사걸어맞춤되어있고, 조정나사부재(73)는, 조정나사부재(73)의 축심부에 배치된 볼(74)과 끝판(68)의 축심부(벨로스중심)에 형성된 구면형상 오목부(75)에 의해 제 2구면 이음매구조에 의해, 벨로스(66)의 일단을 유지하고 있다. 즉, 벨로스(66)와 밸브 하우징(51)이 조정나사부재(73), 벨로스 케이스(53)를 통해서 제 2구면 이음매구조에 의해 구면접속되어있다.
또한, 벨로스(66)는, 밸브 하우징(51)과 벨로스본체(67)의 폐쇄단면(67a)(클레임중의 벨로스의 단부에 상당)과의 사이에 끼워진 압축코일스프링(76)에 의해 상술한 제 2구면 이음매구조측으로 가압되고, 볼(74)과 구면형상 오목부(75)와의 구면접합이 유지되도록 되어있다.
벨로스(66)와 밸브봉(65)의 폐쇄단부(67a)측에서 접속부에는, 밸브봉 유지구멍(59)에 삽입되어 밸브봉(65)과 동축으로 회전가능하게 배치된 볼(77)과, 벨로스본체(67)의 폐쇄단면(67a)의 벨로스중심위치에 형성된 구면형상 오목부(78)에 의해 제 1구면 이음매구조가 조립되어있고, 벨로스(66)와 밸브봉(65)은 제 1구면 이음매구조에 의해 구면접속되어있다.
벨로스(66)의 신축은, 볼(77)과 구면형상 오목부(78)에 의한 제 1구면 이음매구조를 통해서 밸브봉(65), 볼밸브(61)에 전해진다.
상술한 구조에 의해 벨로스식 압력응동밸브(50)가, 도 1에 도시되어있는 요동경사판식 용량가변 컴프레서(1)에 대하여 조립된 상태에 있어서, 제 1포트(57)는 컴프레서 하우징(2)내의 통로(24)에 의해 크랭크실(3)에 연통하고, 제 2포트(58)는, 컴프레서 하우징(2)내의 통로(25)에 의해 토출구(15)에 연통하고, 포트(72)에는, 컴프레서 하우징(2)내의 통로(26)에 의해 흡입압력(Ps)을 도입하고, 흡입압력(Ps)과 벨로스내압과의 차입에 따라 동작하고, 토출구(15)와 크랭크실(3)과의 연통도를 조정한다.
따라서, 요동경사판식 용량가변 컴프레서(1)에 대하여 조립된 벨로스식 압력 응동밸브(50)에서는, 벨로스본체(67)내의 압축코일스프링(70)의 가압력이, 컴프레서 하우징(2)내의 통로(26)에 의해 도입되는 흡입압력(Ps)을 능가하면, 벨로스본체(67)의 신장한 벨로스(66)의 끝판(69)에 의해 볼(77)이 엔드캡(52)측으로 가압되는 것으로 된다.
그러면, 이 볼(77)에 의해 가압된 밸브봉(65)이, 압축코일스프링(64)의 스프링력에 저항하여 볼밸브(61)를 엔드캡(52)측으로 가압하고, 밸브포트(56)로부터 이간시켜서, 벨로스식 압력 응동밸브(50)를 밸브개방하는 것으로 된다.
상술한 바와같이 제 1구면 이음매구조에 의하면, 볼(77)과 구면형상 오목부(78)에 의한 벨로스(66)와 밸브봉(65)의 구면접속에 의해, 벨로스본체(67)의 폐쇄단면(67a)의 중심이 밸브봉(65)의 축심에 자동 구심(求心)되고, 벨로스(66)가 사행하고 있거나, 벨로스(66)에 경사가 있어도 벨로스(66)와 밸브봉(65)이 한쪽 맞닿는 일이 없다.
또한, 벨로스(66)의 사행등에 기인하여 횡력(橫力)이 발생하여도, 밸브리프트방향과 교차하는 방향, 즉, 밸브리프트방향이외의 방향의 힘은 볼(77)과 구면형상 오목부(78)에 의한 제 1구면 이음매구조의 구면운동으로 흡수되고, 횡력이 밸브봉(65)에 전달되는 일은 없다.
특히, 볼(77)이 회전가능한 것이므로, 벨로스(66)와 밸브봉(65)의 구심이나, 벨로스(66)의 사행등에 기인하는, 밸브리프트방향이외의 방향의 힘에 의한 상술한 제 1구면 이음매구조의 구면운동시에 볼(77)이 회전하고, 구면운동이 작은 저항으로 확실히 행해진다.
이들에 의해, 벨로스(66)가 사행하고 있거나, 벨로스(66)에 경사가 있거나, 벨로스(66)의 진직도가 다소 나빠도, 밸브리프트방향이외의 방항의 힘이 밸브봉(65)에 전달되지않고, 밸브개폐동작에서 히스테리시스를 극소로 하여 고정밀도의 제어특성이 얻어진다.
또한, 일반적으로, 널리 사용되고, 가격, 정밀도, 사이즈등이 양호한 볼(77)의 사용에 의해, 저렴하고, 정밀도가 높은 벨로스식 압력 응동밸브가 얻어진다.
또한, 벨로스(66)와 조정나사부재(73)가 볼(74)과 구면형상 오목부(75)에 의한 제 2구면 이음매구조에 의해 구면접속되므로, 벨로스(66)가 밸브 하우징(51)측의 조정나사부재(73)에 대한 접속부에서 경사를 가지고 있어도, 이 접속부에 무리한 힘이 작용하지않고, 또한, 상술한 볼(77)과 구면형상 오목부(78)에 의한 제 1구면 이음매구조의 구심작용을 방해하지않고, 오히려 이것이 촉진됨과 동시에, 벨로스(66)의 내구성이 확보된다.
이상에 설명한 실시예로부터도 명확한 바와같이, 본 발명의 벨로스식 압력 응동밸브에 의하면, 벨로스와 밸브봉의 구면접속에 의해 벨로스와 밸브봉의 구심이 자동적으로 행해지고, 벨로스가 사행하고 있거나, 벨로스에 경사가 있어도 벨로스와 밸브봉이 한쪽 맞닿음하는 일없이, 벨로스의 사행등에 기인하여 발생하는, 밸브리프트방향과 교차하는 방향, 즉, 밸브리프트방향이외의 방향의 힘은 제 1구면 이음매구조의 구면운동으로 흡수되고, 밸브봉에 밸브리프트방향이외의 방향의 힘이 전달되는 일이 없게 되고, 밸브개폐동작에서 히스테리시스가 극소로 되어, 고정밀도의 제어특성이 얻어진다.
또한, 본 발명의 벨로스식 압력 응동밸브에 의하면, 상기 제 1구면 이음매구조가, 상기 밸브봉과 동축으로 배치된 볼과, 상기 벨로스의 단부의 벨로스중심위치에 형성된 구면형상 오목부에 의해 구성되는 것으로 하므로써, 벨로스와 밸브봉의 구심때문에 제 1구면 이음매구조의 구면운동이나, 벨로스의 사행등에 기인하여 발생한 밸브리프트방향이외의 방향의 힘에 의해 제 1구면 이음매구조의 구면운동시에 볼이 회전하고, 구면운동이 작은 저항력으로 확실히 행해지고, 밸브리프트방향이외의 방향의 힘이 벨로스로부터 밸브봉에 전달되는 일이 없게 되고, 밸브개폐동작에서 히스테리시스가 극소로 되어, 고정밀도의 제어특성이 얻어진다.
더욱이, 본 발명의 벨로스식 압력 응동밸브에 의하면, 상기 벨로스를 끼워서 이 벨로스와 상기 밸브봉의 접속부와는 반대측에 있는 상기 벨로스와 밸브 하우징의 접속부에 제 2구면 이음매구조가 조립되고, 상기 벨로스와 상기 하우징이 상기 제 2구면 이음매구조에 의해 구면접속되는 것으로 함으로써, 벨로스와 하우징이 제 2구면 이음매구조에 의해 구면접속되고, 벨로스가 하우징에 대하여 접속부에서 경사가 있어도, 이 접속부에 무리한 힘이 작용하는 일이 없게 되어, 벨로스의 내구성이 확보된다.

Claims (3)

  1. 압력감지소자로서 밀폐구조의 벨로스를 가지고, 상기 벨로스의 신축을 밸브 하우징에서 밸브리프트방향으로 이동가능하게 지지된 밸브봉을 통해서 밸브체에 전달하므로써 밸브개방량을 변화하는 벨로스식 압력 응동밸브에 있어서,
    상기 벨로스와 상기 밸브봉의 접속부에 제 1구면 이음매구조가 조립되고, 상기 벨로스와 상기 밸브봉이 상기 제 1구면 이음매구조에 의해 구면접속되는 것을 특징으로 하는 벨로스식 압력 응동밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1구면 이음매구조는, 상기 밸브봉과 동축으로 회전가능하게 배치된 볼과, 상기 벨로스의 단부의 벨로스중심위치에 형성된 구면형상 오목부에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 벨로스식 압력 응동밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 벨로스를 끼워 이 벨로스와 상기 밸브봉의 접속부는 반대측에 있는 상기 벨로스와 밸브 하우징의 접속부에 제 2구면 이음매구조가 조립되고, 상기 벨로스와 상기 하우징이 상기 제 2구면 이음매구조에 의해 구면접속되는 것을 특징으로 하는 벨로스식 압력 응동밸브.
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