KR20100127371A - 용량가변형 압축기의 용량제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 용량가변형 압축기는, 다수의 실린더 보어를 가지는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭에 대하여 회전이 가능하게 배치되는 구동축과, 상기 실린더 보어 내에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 구동축 둘레에 설치되어 상기 피스톤과 연결되는 사판과, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 하우징 및 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브를 포함하는 용량가변식 압축기에 있어서, 상기 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 추기통로와 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 연통로가 형성되며, 상기 연통로에는 압력작동밸브가 설치되고, 상기 압력작동밸브는 압축기의 시동시에 크랭크실 냉매의 액상 발생조건을 만족할 때 연통로를 개방하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 크랭크실과 흡입실을 연결시키는 연통로 및 상기 연통로 상에 설치된 압력작동밸브에 의해 압축기의 초기구동시에 크랭크실의 액상 냉매를 연통로를 통해 흡입실로 배출하여 압축기의 작동지연을 방지하는 효과가 있다.

용량가변형 압축기, 용량제어밸브, 압력작동밸브, 크랭크실, 액상 냉매

Description

용량가변형 압축기의 용량제어밸브{DISPLACEMENT CONTROL VALVE OF VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크랭크실과 토출실의 연결통로와 크랭크실과 흡입실의 연결통로를 연동하여 제어하므로 압축기의 압축 손실을 방지할 수 있는 용량가변형 압축기의 용량제어밸브에 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 사판이 회전축의 회전운동에 따라 회전하고, 상기 사판의 회전운동에 의해 피스톤이 왕복운동하는 방식으로 되어 있다. 이 경우, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입실의 냉매가 실린더 보어 내에 흡입되어 압축된 후 토출실로 배출되는데, 상기 크랭크실 내의 압력과 실린더 보어 내의 압력 차이에 따라 사판의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절되게 된다.

특히, 용량제어밸브를 채택하여 밸브를 개폐함으로써 크랭크실의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하게 되어 있다.

그러나, 종래의 사판식 압축기는 구동하지 않은 상태로 장시간 방치시에 냉매가 액화하여 크랭크실에 고이게 되는데, 이와 같은 액상 냉매는 압축기의 초기 가동시에 증발하여 크랭크실의 압력을 높게 하여 사판의 경사각 형성을 지연시키는 문제점이 있었다.

더불어, 압축기의 초기 가동시 실린더 보어로부터 누출되는 냉매가스에 의해 크랭크실의 압력은 더욱 높아진다.

결국, 사판의 경사각 형성이 지연되어 일정 시간 동안 자동차의 냉방장치는 찬바람이 나오지 않게 되는 것이다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기의 초기구동시에 크랭크실의 액상 냉매를 흡입실로 배출하여 압축기의 작동지연을 방지하는 용량가변형 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용량가변형 압축기는, 다수의 실린더 보어를 가지는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭에 대하여 회전이 가능하게 배치되는 구동축과, 상기 실린더 보어 내에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 구동축 둘레에 설치되어 상기 피스톤과 연결되는 사판과, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 하우징 및 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브를 포함하는 용량가변식 압축기에 있어서, 상기 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 추기통로와 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 연통로가 형성되며, 상기 연통로에는 압력작동밸브가 설치되고, 상기 압력작동밸브는 압축기의 시동시에 크랭크실 냉매의 액상 발생조건을 만족할 때 연통로를 개방하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력작동밸브는, 상기 흡입실의 압력이 일정압력 이상일 때 또는 상기 토출실의 압력이 일정압력 이하일 때 상기 연통로를 개방하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 압력작동밸브는, 상기 흡입실과 토출실의 압력이 작용하도록 구성되며, 상기 흡입실과 토출실의 압력차가 일정압력 이하 일 때 상기 연통로를 개방하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 압축기에는 용량제어밸브를 통과하는 냉매의 흐름이 없고 크랭크실 압력이 소정값 이상일 때 폐쇄되는 체크밸브가 더 구비되되, 상기 압력작동밸브는, 상기 체크밸브의 폐쇄시에 상기 연통로를 개방하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압력작동밸브는, 상기 용량제어밸브의 밸브체가 상기 토출실과 크랭크실의 냉매 흐름을 차단하는 이동에 연동하고 크랭크실 압력에 의해 상기 연통로를 개방하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 용량가변형 압축기에 따르면, 크랭크실과 흡입실을 연결시키는 연통로 및 상기 연통로 상에 설치된 압력작동밸브에 의해 압축기의 초기구동시에 크랭크실의 액상 냉매를 연통로를 통해 흡입실로 배출하여 압축기의 작동지연을 방지하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이며, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 용량가변형 사판식 압축기의 구조를 개략적으로 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 용량가변형 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(12)를 가지는 실린더 블럭(10)과, 상기 실린더 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 슬라이 딩 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 흡입구(32)와 토출구(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 실린더 보어(12) 내의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 상기 토출실(24)과 크랭크실(86)을 연결하는 통로에 제1제어밸브(100)를 설치하여 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 방식으로 되어 있다.

이와 같은 제1제어밸브(100)는 외부에서 통전에 의해 밸브를 개폐하는 솔레노이드밸브 또는 내부에서 밸브를 개폐하는 멤브레인밸브가 채용될 수 있으며, 이러한 솔레노이드밸브 및 멤브레인밸브는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한 다. 한편, 본 발명은 전술한 압축기 외에 사판식으로 된 모든 압축기에 적용 가능하다.

본 발명에 따른 압축기(C)는 종래기술과는 달리 장기간 방치된 후 초기구동시에 크랭크실(86)의 액상 냉매를 흡입실(22)로 배출하여 압축기의 작동지연을 방지하도록 구성된다.

더욱 상세하게는, 상기 흡입실(22)과 크랭크실(86)을 연결시키는 추기통로(13)가 형성되고, 상기 흡입실(22)과 크랭크실(86)을 추가로 연결시키는 연통로(15)가 형성된다.

도면에서, 상기 추기통로(13)와 연통로(15)는 실린더블록(10)을 관통하도록 형성되는데, 상기 추기통로(13)와 연통로(15)의 형성위치는 이와 같이 한정할 필요는 없으며 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 상기 연통로(15)에는 압력작동밸브(200)가 설치되며, 상기 압력작동밸브(200)는 압축기(C)의 시동시에 크랭크실(86) 냉매의 액상 발생조건을 만족하면 연통로(15)를 개방하여 흡입실(22)로 냉매를 배출하게 된다.

즉, 상기 크랭크실(86)의 냉매가 액상 조건이면 압력작동밸브(200)를 개방하는 것이다.

이러한, 크랭크실(86)의 액상 냉매를 판정하는 기준을 도면을 참고하여 설명한다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 압력작동밸브(200)는 상기 흡입실(22)의 압력(Ps)이 일정압력 이상일 때 또는 상기 토출실(24)의 압력(Pd)이 일정압력 이하일 때 상기 연통로(15)를 개방한다.

즉, 상기 압력작동밸브(200)는 흡입압(Ps) 또는 토출압(Pd)이 작용하도록 구성되어 크랭크실(86)의 액상 냉매를 판정하여 연통로(15)를 개방하게 되는 것이다.

더욱 상세하게는, 통상의 압축기는 ON하는 순간 흡입실(22)의 압력이 낮아져냉매를 흡입하게 되는데, 흡입압(Ps)이 높다는 것은 크랭크실(86)의 냉매가 기화되고 있는 것으로서 경사각의 지연을 나타내는 것이다. 이 경우, 압력작동밸브(200)를 개방하여 고압의 크랭크실(86) 냉매를 흡입실(22)로 배출한다.

또한, 토출압(Pd)이 일정압력 이하이면, 액상냉매에 의해 크랭크실(86)의 압력이 높아 사판(50)이 소정 경사각을 유지하지 못한다고 판단한다. 즉, 크랭크실(86)의 액상 냉매가 기화되어 크랭크실 압력(Pc)이 높아진 것이므로 압력작동밸브(200)를 개방하여 흡입실(22)로 냉매를 배출한다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압력작동밸브(200)는 상기 흡입실(22)과 토출실(24)의 압력이 작용하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 압력작동밸브(200)는 상기 흡입실(22)과 토출실(24)의 압력차가 일정압력 이하일 때 상기 연통로(15)를 개방하는 것이다.

더욱 상세하게는, 흡입압(Ps)과 토출압(Pd)의 압력 차이가 일정 이하라면, 흡입압(Ps)이 높은 경우 또는 토출압(Pd)이 낮은 경우이다. 즉, 상술한 도 1의 설명과 같이 흡입압(Ps)이 높거나 토출압(Pd)이 낮으면 크랭크실(86)의 압력(Pc)이 높은 것이므로 크랭크실(86) 냉매가 액상 냉매인 것으로 판단하여 압력작동밸브(200)는 연통로(15)를 개방하여 흡입실(22)로 냉매를 배출한다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(C)에는 용량제어밸브(100)를 통과하는 냉매의 흐름이 없고 크랭크실(86) 압력이 높을 때 폐쇄되는 체크밸브(17)가 더 구비되고, 상기 압력작동밸브(200)는 상기 체크밸브(17)의 폐쇄시에 상기 연통로(15)를 개방한다.

더욱 상세하게는, 압축기의 초기작동시 상기 용량제어밸브(100)는 압축기(C)의 냉매 토출량을 높이기 위해 토출실(24)의 냉매가 크랭크실(86)로 흐르지 않도록 차단하게 된다. 이때, 크랭크실(86)의 액상 냉매가 기화되어 크랭크실(86)의 압력(Pc)은 높은 상태를 유지하면 체크밸브(17)는 폐쇄되고, 체크밸브(17)와 연동되는 압력조절밸브(200)가 개방된다.

따라서, 용량제어밸브(100)를 통과하는 냉매의 흐름이 없고 크랭크실(86) 압력이 높을 때 체크밸브(17)는 폐쇄되며 이와 연동된 압력작동밸브(200)는 개방하여 크랭크실(86)의 액상냉매를 흡입실(22)로 배출함으로써 시동지연을 방지한다.

한편, 상기 체크밸브(17)와 압력작동밸브(200)의 연결구성은 다양하게 구현할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

아울러, 상기 압력작동밸브(200)는 압축기(C)의 최대 토출량 구동시에 연통로(15)를 개방하므로 크랭크실(86) 압력을 신속하게 낮춰줄 수 있어 사판(50)의 최대경사각으로 이동이 즉각적으로 일어나 응답성이 향상된다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 압력작동밸브(200)는 상기 용량제어밸브(100)의 밸브체(110)가 상기 토출실(24)과 크랭크실(86)의 냉매 흐름을 차단하는 이동에 연동하여 상기 연통로(15)를 개방한다.

더욱 상세하게는, 압축기(C)의 최대 토출량 구동시에 상기 밸브체(110)는 토출실(22)과 크랭크실(86)의 냉매의 흐름을 차단한다. 동시에 크랭크실(86)의 액상냉매가 기화되어 크랭크실(86)이 높은 압력을 유지하면 그 압력에 의해 압력작동밸브(200)가 작동하여 크랭크실(86)의 액상 냉매를 흡입실(22)로 배출한다.

결국, 압축기 ON시 크랭크실(86)에 액상 냉매가 없으면 크랭크실(86)의 압력이 낮아 초기작동시 지연이 없게 되나, 액상이 존재하여 크랭크실(86) 압력이 높아지면, 압력작동밸브(200)는 개방되어 크랭크실(86)의 액상냉매를 흡입실(22)로 배출하게 된다.

이에 따라, 상기 압력작동밸브(200)는 압축기(C)의 최대 토출량 구동시에 밸브체(110)의 구동 및 크랭크실(86)의 압력에 의해 연통로(15)를 개방하므로 크랭크실(86) 압력을 신속하게 낮춰줄 수 있어 사판(50)의 최대경사각으로 이동이 즉각적으로 일어나 응답성이 향상된다.

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.

예를 들어, 연통로(15)에 설치된 압력작동밸브(200)는 소정압력에서 개방되는 체크밸브를 채택하여 크랭크실(86)의 액상 냉매가 기화되어 고압을 유지하면 연통로(15)를 개방하여 흡입실(22)로 냉매를 배출하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

100... 용량제어밸브

200... 압력작동밸브

C... 용량가변형 압축기

Claims (5)

1. 다수의 실린더 보어를 가지는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭에 대하여 회전이 가능하게 배치되는 구동축과, 상기 실린더 보어 내에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 구동축 둘레에 설치되어 상기 피스톤과 연결되는 사판과, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 하우징 및 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브를 포함하는 용량가변식 압축기에 있어서,

   상기 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 추기통로와 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 연통로가 형성되며, 상기 연통로에는 압력작동밸브가 설치되고,

   상기 압력작동밸브는 압축기의 시동시에 크랭크실 냉매의 액상 발생조건을 만족할 때 연통로를 개방하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 압력작동밸브는,

   상기 흡입실의 압력이 일정압력 이상일 때 또는 상기 토출실의 압력이 일정압력 이하일 때 상기 연통로를 개방하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 압력작동밸브는,

   상기 흡입실과 토출실의 압력이 작용하도록 구성되며, 상기 흡입실과 토출실의 압력차가 일정압력 이하 일 때 상기 연통로를 개방하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 압축기에는 용량제어밸브를 통과하는 냉매의 흐름이 없고 크랭크실 압력이 소정값 이상일 때 폐쇄되는 체크밸브가 더 구비되되,

   상기 압력작동밸브는,

   상기 체크밸브의 폐쇄시에 상기 연통로를 개방하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 압력작동밸브는,

   상기 용량제어밸브의 밸브체가 상기 토출실과 크랭크실의 냉매 흐름을 차단하는 이동에 연동하고 크랭크실 압력에 의해 상기 연통로를 개방하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.

Images