KR20100040161A - 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리는, 토출실 연결공과 크랭크실 연결공이 서로 연통되도록 형성되는 밸브하우징과, 상기 토출실 연결공을 개폐하도록 솔레노이드에 의해 왕복운동하는 용량제어 밸브체로 구성되는 용량제어밸브, 상기 용량제어 밸브체의 왕복운동에 연동하여 개폐되는 토출체크밸브 및 상기 용량제어 밸브체와 토출체크밸브를 연결시키는 연동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 솔레노이드식 용량제어밸브의 개폐와 연동하여 토출체크밸브의 개폐를 연동수단에 의해 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
압축기, 용량제어밸브, 토출체크밸브, 연동

Description

용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리{VALVE ASSEMBLY OF VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}
본 발명은 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 솔레노이드식 용량제어밸브의 개폐와 연동하여 토출체크밸브의 개폐를 조절할 수 있도록 구성되는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리에 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.
이때, 용량제어밸브의 가동은, 검지된 엔진의 회전수, 차실 내외의 온도 또는 증발기 온도 등의 신호가 CPU 등을 내장하는 제어부에 의해 연산되고, 그 연산결과에 근거하여 전류가 용량제어밸브의 전자코일로 보내짐으로써 이루어진다.
또한, 토출실과 연통된 토출구에는 토출체크밸브가 설치되어 압축기의 최소용량 운전시에 냉매의 역류를 방지한다.
그러나, 종래의 사판식 압축기에 따르면, 용량제어밸브의 개폐와 연동하여 토출체크밸브의 개폐가 이뤄지는 구조는 개시된 바 없다.
또한, 종래의 토출체크밸브는 외부신호에 의해 원하는 시점에서 개폐하도록 구성되었으나, 이는 부품의 추가로 원가가 상승하며 제작과정이 복잡해지는 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 솔레노이드식 용량제어밸브의 개폐와 연동하여 토출체크밸브의 개폐를 조절할 수 있도록 구성되는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 용량제어밸브의 개도량에 반비례하게 토출체크밸브의 개도량을 조절하여 빠른 반응속도를 얻을 수 있는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리는, 토출실 연결공과 크랭크실 연결공이 서로 연통되도록 형성되는 밸브하우징과, 상기 토출실 연결공을 개폐하도록 솔레노이드에 의해 왕복운동하는 용량제어 밸브체로 구성되는 용량제어밸브, 상기 용량제어 밸브체의 왕복운동에 연동하여 개폐되는 토출체크밸브 및 상기 용량제어 밸브체와 토출체크밸브를 연결시키는 연동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 용량제어밸브와 토출체크밸브는 상기 용량제어 밸브체의 이동방향으로 정렬되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 토출체크밸브는, 입구유로와 출구유로가 형성되는 본체와, 상기 본체에 상하이동이 자유롭게 설치되어 상기 유로를 개폐시키는 체크 밸브체 및 상기 본체와 체크 밸브체 사이에 배치되는 스프링으로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 연동수단은, 상기 용량제어 밸브체와 상기 체크 밸브체를 연결시키는 작동부재로 구성되며, 상기 작동부재는 토출실 연결공을 관통하도록 설치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 입구유로와 출구유로는 상기 체크 밸브체의 이동방향 전후에 각각 형성되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 토출체크밸브는 용량제어밸브의 측면에 위치하는 것이 바람직하다.
게다가, 상기 토출체크밸브는, 입구유로와 출구유로가 형성되는 본체와, 상기 본체에 상하이동이 자유롭게 설치되어 상기 유로를 개폐시키는 체크 밸브체 및 상기 본체와 체크 밸브체 사이에 배치되는 스프링으로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 연동수단은, 일단은 상기 용량제어 밸브체와 힌지연결되며 타단은 상기 체크 밸브체와 힌지연결되는 링크와, 상기 링크를 회전가능하게 지지하도록 상기 밸브하우징에 형성되는 지지부 및 상기 본체에 형성되어 상기 링크가 상하이동하도록 형성되는 이동공으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입구유로는 체크 밸브체의 이동방향으로 형성되며, 상기 출구유로는 체크 밸브체의 이동방향을 가로지르는 방향으로 형성되어 상기 입구유로와 연통되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 입구유로는 상기 본체 길이의 수직방향으로 형성되며, 상기 출 구유로는 상기 본체의 입구유로 대향하는 방향으로 형성되어 상기 입구유로와 연통되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리에 따르면, 솔레노이드식 용량제어밸브의 개폐와 연동하여 토출체크밸브의 개폐를 연동수단에 의해 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 용량제어밸브의 개도량에 반비례하게 토출체크밸브의 개도량을 조절하여 빠른 반응속도를 얻을 수 있는 효과를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리가 설치된 용량가변형 사판식 압축기의 구조를 개략적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브 어셈블리의 구조를 나타내는 종단면도이며, 도 3은 도 2에서 밸브가 개방된 상태를 나타내는 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 용량가변형 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(12)를 가지는 실린더 블럭(10)과, 상기 실 린더 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 흡입밸브(32)와 토출밸브(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 조절되며, 이는 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브(110))를 구비하는 밸브 어셈블리(100)에 의해 구현된다.
아울러, 상기 밸브 어셈블리(100)에는 상기 토출실(24)과 연통되도록 상기 후방 하우징(18)에 설치되는 토출체크밸브(120)를 포함한다.
제1실시예
이하, 도면을 참조하여 제1실시예에 따른 밸브 어셈블리를 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브 어셈블리(100)는, 용량제어밸브(110)와, 상기 용량제어밸브(110)와 연동하여 개폐되는 토출체크밸브(120) 및 상기 용량제어밸브(110)와 토출체크밸브(120)를 연결시키는 연동수단(130)으로 구성된다.
상기 용량제어밸브(110)는 밸브하우징(111), 용량제어 밸브체(112) 및 전자 솔레노이드를 포함하고 있어, 전자 솔레노이드가 통전됨에 따라 용량제어 밸브체(112)가 왕복 이동하면서 밸브하우징(111)에 형성된 토출실 연결공(111a)을 개폐 하는 구성으로 되어 있다.
여기서, 상기 밸브하우징(111)에는 압축기의 흡입실(22), 크랭크실(86) 및 토출실(24)의 압력을 받는 흡입실 연결공(111c), 크랭크실 연결공(111b) 및 토출실 연결공(111a)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 상기 토출실 연결공(111a)과 크랭크실 연결공(111b)은 서로 연통되어 있는 구조로 되어 있다.
또한, 상기 용량제어 밸브체(112)는 상기 전자 솔레노이드의 통전에 의해 왕복운동하게 되어 있으며, 왕복하면서 상기 크랭크실 연결공(111b)을 지나 토출실 연결공(111a)을 개폐하게 되어 있다. 상기 용량제어 밸브체(112)의 하부에는 스프링(112a)이 설치되어 있어, 외력이 없는 평상시에는 용량제어 밸브체(112)가 하강하여 토출실 연결공(111b)이 개방된 상태를 유지한다.
그리고, 상기 전자 솔레노이드는 상기 용량제어 밸브체(112)에 연결된 가동로드(113)와, 상기 가동로드(113)의 둘레에 배치된 전자코일(114)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 상기 가동로드(113)의 단부에는 가동철심(115)이 설치되어 있다.
한편, 상기 토출체크밸브(120)는 입구유로(123)와 출구유로(124)가 형성되는 본체(121)와, 상기 본체(121)에 상하이동이 자유롭게 설치되어 상기 유로(123,124)를 개폐시키는 체크 밸브체(122) 및 상기 본체(121)와 체크 밸브체(122) 사이에 배치되는 스프링(125)으로 구성된다.
여기서, 상기 입구유로(123)와 출구유로(124)는 상기 본체(121)의 길이방향으로 연통되도록 형성된다.
한편, 상기 용량제어밸브(110)와 토출체크밸브(120)는 일직선상에 정렬되어 설치된다.
또한, 상기 연동수단(130)에 의해 용량제어밸브(110)의 개폐와 연동하여 토출체크밸브(120)의 개폐를 조절할 수 있게 된다.
상기 연동수단(130)은 상기 용량제어밸브(110)의 용량제어 밸브체(112)와 상기 토출체크밸브(120)의 체크 밸브체(122)를 연결시키는 작동부재(131)로 구성되며, 상기 작동부재(131)는 토출실 연결공(111a)을 관통하도록 설치된다.
따라서, 상기 용량제어밸브(110)의 전자 솔레노이드에 전원이 인가되지 않을 경우에는, 도 2와 같이 용량제어밸브(110)의 용량제어 밸브체(112)가 상승하지 않으므로 상기 토출체크밸브(120)의 체크 밸브체(122) 또한 상승하지 않으며 상기 유로(123,124)는 폐쇄된 상태를 유지한다.
한편, 상기 용량제어밸브(110)의 전자 솔레노이드에 전원이 인가되는 경우에는, 도 3과 같이 용량제어밸브(110)의 용량제어 밸브체(112)가 상승하고, 상기 용량제어 밸브체(112)와 연결된 작동부재(131)의 상승에 의해 상기 토출체크밸브(120)의 체크 밸브체(122)가 상승하여 상기 유로(123,124)는 연통되어 개방되는 것이다.
결국, 상기 용량제어밸브(110)의 토출실 연결공(111a)과 크랭크실 연결공(111b)이 폐쇄되어 압축기의 토출량이 증가하면 상기 토출체크밸브(120)는 개방되어 냉매를 토출하고, 상기 용량제어밸브(110)의 토출실 연결공(111a)과 크랭크실 연결공(111b)이 개방되어 토출량의 감소 또는 압축기의 정지시에는 토출체크밸브(120)가 폐쇄되어 냉매의 토출을 중단한다.
즉, 상기 용량제어밸브(110)의 개도량에 반비례하게 토출체크밸브(120)의 개도량이 조절되어 빠른 반응속도를 얻을 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 밸브 어셈블리의 다른 실시예를 설명함에 있어 본 발명의 제1실시예와 동일한 구성과 기능을 갖는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제2실시예
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 밸브 어셈블리의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 5는 도 4에서 밸브가 개방된 상태를 나타내는 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 밸브 어셈블리(100')는, 용량제어밸브(110)와, 상기 용량제어밸브(110)와 연동하여 개폐되는 토출체크밸브(120) 및 상기 용량제어밸브(110)와 토출체크밸브(120)를 연결시키는 연동수단(130)으로 구성된다.
먼저, 상기 토출체크밸브(120)는 용량제어밸브(110)의 측면에 위치하며, 상기 토출체크밸브(120)의 입구유로(123)는 본체(121)의 길이방향으로 형성되며, 상기 토출체크밸브(120)의 출구유로(124)는 본체(121) 길이의 수직방향으로 형성되어 서로 연통된다.
여기서, 상기 입구유로(123)와 출구유로(124)는 체크 밸브체(122)의 상하이동에 의해 개폐되며, 상기 체크 밸브체(122)는 용량제어밸브(110)의 용량제어 밸브 체(112)와 연동수단(130)에 의해 연결된다.
상기 연동수단(130)은, 일단은 상기 용량제어밸브(110)의 용량제어 밸브체(112)와 힌지연결되며 타단은 상기 토출체크밸브(120)의 체크 밸브체(122)와 힌지연결되는 링크(131)와, 상기 링크(131)를 회전가능하게 지지하도록 상기 밸브하우징(110)에 형성되는 지지부(132) 및 상기 토출체크밸브(120)의 본체(121)에 형성되어 상기 링크(131)가 상하이동하도록 형성되는 이동공(133)으로 구성된다.
여기서, 상기 지지부(132)는 상기 링크(131)의 회전중심이 된다.
이에 따라, 상기 용량제어밸브(110)의 전자 솔레노이드에 전원이 인가되지 않을 경우에는, 도 4와 같이 용량제어밸브(110)의 용량제어 밸브체(112)가 상승하지 않으므로 상기 토출체크밸브(120)의 체크 밸브체(122) 또한 하강하지 않으며 상기 유로(123,124)는 폐쇄된 상태를 유지한다.
한편, 상기 용량제어밸브(110)의 전자 솔레노이드에 전원이 인가되는 경우에는, 도 5와 같이 용량제어밸브(110)의 용량제어 밸브체(112)가 상승하고, 상기 용량제어 밸브체(112)와 연결된 링크(131)에 의해 상기 토출체크밸브(120)의 체크 밸브체(122)가 하강하여 상기 유로(123,124)는 개방되는 것이다.
특히, 본 실시예에 따르면, 레버리지 효과에 의해 용량제어 밸브체(112)의 미소한 이동으로도 체크 밸브체(122)의 이동량을 크게 할 수 있다.
제3실시예
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 밸브 어셈블리의 구조를 나타내는 종단 면도이며, 도 7은 도 6에서 밸브가 개방된 상태를 나타내는 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 밸브 어셈블리(300")는 토출체크밸브(120)를 제외한 모든 구성이 제2실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 상기 토출체크밸브(120)의 입구유로(123)는 본체(121) 길이의 수직방향으로 형성되며, 상기 토출체크밸브(120)의 출구유로(124)는 본체(121)의 입구유로(123)에 대향하는 방향으로 형성되어 서로 연통된다.
즉, 상기 입구,출구유로(123,124)는 상기 본체(121) 길이의 수직방향으로 관통되도록 형성되어 체크 밸브체(122)의 상하운동에 의해 개폐되는 것이다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브 어셈블리의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 도 2에서 밸브가 개방된 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 밸브 어셈블리의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 5는 도 4에서 밸브가 개방된 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 밸브 어셈블리의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 도 6에서 밸브가 개방된 상태를 나타내는 종단면도이다.
*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*
100 - 밸브 어셈블리
110 - 용량제어밸브
111 - 밸브하우징
112 - 용량제어 밸브체
113 - 가동로드
114 - 전자코일
115 - 가동철심
120 - 토출체크밸브
121 - 본체
122 - 체크 밸브체
130 - 연동수단

Claims (10)

  1. 토출실 연결공과 크랭크실 연결공이 서로 연통되도록 형성되는 밸브하우징과, 상기 토출실 연결공을 개폐하도록 솔레노이드에 의해 왕복운동하는 용량제어 밸브체로 구성되는 용량제어밸브;
    상기 용량제어 밸브체의 왕복운동에 연동하여 개폐되는 토출체크밸브; 및
    상기 용량제어 밸브체와 토출체크밸브를 연결시키는 연동수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용량제어밸브와 토출체크밸브는 상기 용량제어 밸브체의 이동방향으로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 토출체크밸브는,
    입구유로와 출구유로가 형성되는 본체와,
    상기 본체에 상하이동이 자유롭게 설치되어 상기 유로를 개폐시키는 체크 밸브체 및
    상기 본체와 체크 밸브체 사이에 배치되는 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연동수단은,
    상기 용량제어 밸브체와 상기 체크 밸브체를 연결시키는 작동부재로 구성되며, 상기 작동부재는 토출실 연결공을 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 입구유로와 출구유로는 상기 체크 밸브체의 이동방향 전후에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 토출체크밸브는 용량제어밸브의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 토출체크밸브는,
    입구유로와 출구유로가 형성되는 본체와,
    상기 본체에 상하이동이 자유롭게 설치되어 상기 유로를 개폐시키는 체크 밸브체 및
    상기 본체와 체크 밸브체 사이에 배치되는 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 연동수단은,
    일단은 상기 용량제어 밸브체와 힌지연결되며 타단은 상기 체크 밸브체와 힌지연결되는 링크와,
    상기 링크를 회전가능하게 지지하도록 상기 밸브하우징에 형성되는 지지부 및
    상기 본체에 형성되어 상기 링크가 상하이동하도록 형성되는 이동공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 입구유로는 체크 밸브체의 이동방향으로 형성되며,
    상기 출구유로는 체크 밸브체의 이동방향을 가로지르는 방향으로 형성되어 상기 입구유로와 연통되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 입구유로는 상기 본체 길이의 수직방향으로 형성되며,
    상기 출구유로는 상기 본체의 입구유로 대향하는 방향으로 형성되어 상기 입구유로와 연통되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 밸브 어셈블리.
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