KR20130055957A - 압축기용 제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수 개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후, 토출실로 토출하는 압축기에 사용되는 압축기용 제어밸브에 있어서, 내부 공간이 형성된 밸브본체, 밸브본체의 내부 공간에서 왕복 이동이 가능하도록 구비되는 작동부, 밸브본체 내부 공간에 구비되어 외부로부터 인가되는 전류에 따라 작동부를 왕복 이동시키는 구동부; 내부에 추기밸브실이 형성되고, 밸브본체의 내벽과의 사이에 크랭크실과 토출실을 서로 연통하는 급기유로와, 밸브본체의 내벽과의 사이에 크랭크실과 흡입실을 서로 연통하는 제1추기유로와, 추기밸브실을 통해 축방향을 따라 형성되어 제1추기유로와 연통하는 제2추기유로를 각각 형성하며, 작동부와 연동하여 왕복 이동하도록 작동부와 결합하여 급기유로와 제1추기유로를 선택적으로 개폐하는 급기밸브부 및 급기밸브부의 내부에 구비되며, 흡입실의 압력에 따라 제2추기유로를 개폐하는 추기밸브부를 포함하는 압축기용 제어밸브를 제공한다.
따라서 크랭크압에 대한 영향을 최소화하여 안정적으로 작동을 수행할 수 있다.

Description

압축기용 제어밸브 {Control valve for compressor}

본 발명은 제어밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 공조장치의 냉방 시스템의 압축기에 적용되는 압축기용 제어밸브에 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. 이러한 용량가변형 압축기로는 사판식, 로터리식 및 스크롤식 등 다양한 종류가 개발되고 있으며, 이중 사판식 압축기는 크랭크실 내에서 경사각이 가변되도록 설치된 사판의 경사도를 조절하여, 상기 용량가변형 압축기의 용량을 조절한다. 한편, 상기 용량가변형 압축기는 크랭크실의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하기 위하여 제어밸브를 채택하고 있다.

이러한 압축기용 제어밸브로서, 한국공개특허 제2010-0107178호에 기재된 용량가변형 압축기의 용량제어밸브는, 크랭크실 연결공과 토출실 연결공과 흡입실 연결공이 각각 형성된 밸브하우징과, 상기 밸브하우징의 내부에 구비된 밸브체와, 벨로우즈와, 솔레노이드와, 슬리브부재를 포함하는 구조를 갖고 있다.

그런데, 상기한 종래의 압축기용 제어밸브는, 크랭크압에 영향을 많이 받는 구조로서, 크랭크압의 변화에 따라 제어밸브의 작동이 불안정해지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 크랭크압에 대한 영향을 최소화하여 안정적인 작동을 수행할 수 있는 압축기용 제어밸브를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수 개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후, 토출실로 토출하는 압축기에 사용되는 압축기용 제어밸브에 있어서, 내부 공간이 형성된 밸브본체; 상기 밸브본체의 내부 공간에서 왕복 이동이 가능하도록 구비되는 작동부; 상기 밸브본체 내부 공간에 구비되어 외부로부터 인가되는 전류에 따라 상기 작동부를 왕복 이동시키는 구동부; 내부에 추기밸브실이 형성되고, 상기 밸브본체의 내벽과의 사이에 상기 크랭크실과 토출실을 서로 연통하는 급기유로와, 상기 밸브본체의 내벽과의 사이에 상기 크랭크실과 흡입실을 서로 연통하는 제1추기유로와, 상기 추기밸브실을 통해 축방향을 따라 형성되어 상기 제1추기유로와 연통하는 제2추기유로를 각각 형성하며, 상기 작동부와 연동하여 왕복 이동하도록 상기 작동부와 결합하여 상기 급기유로와 상기 제1추기유로를 선택적으로 개폐하는 급기밸브부; 및 상기 급기밸브부의 내부에 구비되며, 상기 흡입실의 압력에 따라 상기 제2추기유로를 개폐하는 추기밸브부를 포함하는 압축기용 제어밸브를 제공한다.

여기서, 상기 밸브본체는, 일단부 측면에 형성되어 상기 흡입실과 연통되는 하나 또는 복수개의 흡입포트와, 외주측면에 형성되어 상기 토출실과 연통되는 하나 또는 복수개의 토출포트와, 외주측면으로 상기 토출포트와 이격되게 형성되어 상기 크랭크실과 연통되는 하나 또는 복수개의 크랭크실포트를 각각 구비할 수 있다.

또한, 상기 급기밸브부는, 내부에 상기 추기밸브실을 형성하고, 일단부는 상기 작동부와 연결되어 상기 작동부와 연동하여 왕복 이동하며, 외주측면으로 상기 크랭크실포트와 인접하게 하나 또는 복수개의 유입구가 형성되고, 타단부 중앙으로 상기 유입구와 연통되는 유출구가 형성되며, 외주측면과 상기 밸브본체의 내벽과의 사이에 상기 급기유로를 형성하는 급기밸브몸체와, 관형상으로 상기 유출구와 연통되게 상기 급기밸브몸체의 타단부와 연결되고, 상기 급기밸브몸체의 왕복 이동에 의하여 상기 밸브몸체의 내벽과 접촉 또는 분리되면서 상기 급기유로와 상기 제1추기유로를 선택적으로 개폐하는 작동관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 추기밸브부는, 상기 흡입실의 압력에 따라 팽창 또는 수축하는 벨로우즈와, 상기 벨로우즈와 상대이동이 가능하게 접촉하고 있으며, 상기 벨로우즈의 팽창 또는 수축에 따라 이동하여 상기 제2추기유로를 개폐하는 밸브시트부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 추기밸브부는, 관형상으로 일단부는 상기 밸브시트부와 결합하고, 타단부 외주면은 상기 급기밸브부의 내주면에 대면접촉하면서 슬라이딩 이동하며, 외주측면에 형성된 하나 또는 복수개의 유입홀과, 상기 유입홀과 연통되고 상기 유출구와 연통되는 유출홀이 각각 형성된 유동관과, 상기 유동관의 타단부와 상기 급기밸브부 사이에 위치하여 상기 유동관을 지지하는 지지스프링을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 밸브시트부는, 상기 급기밸브부의 내벽에 형성된 결합면과 접촉 또는 분리되어 상기 제2추기유로를 개폐하는 환형의 밸브시트면을 구비하고, 상기 밸브시트면은, 축방향을 기준으로 91ㅀ 내지 119ㅀ도 범위의 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 결합면은 직각형상으로 형성되거나, 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 작동부는, 상기 밸브본체 내부에 축방향으로 배치되는 니들과, 일단부는 상기 니들에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 구동부에 의하여 왕복 이동하고, 타단부는 상기 급기밸브부와 연결된 플런저를 포함할 수 있다.

나아가, 본 발명은 일단부가 상기 니들과 결합하여 위치가 고정되고, 타단부는 상기 벨로우즈의 일단부를 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재와 결합되는 스프링과, 상기 스프링과 결합되고 상기 벨로우즈의 수축에 따른 상기 밸브시트부의 이동을 한정하는 스토퍼를 포함하는 지지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 압축기용 제어밸브는, 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 크랭크압에 대한 영향을 최소화하여 안정적인 작동을 수행할 수 있다.

둘째, 상기 벨로우즈와 상기 밸브시트부를 서로 분리되는 구조로 형성하여, 가공성이 용이하고 제조단가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 신뢰성을 향상시킴은 물론 작동성과 제어성능의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축기용 제어밸브의 내부구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 밸브시트면과 결합면을 확대하여 나타내는 확대단면도이다.
도 3은 도 1의 압축기용 제어밸브의 정상상태일 때의 내부구조 및 냉매의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 압축기용 제어밸브의 추기상태일 때의 내부구조 및 냉매의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 벨로우즈의 구조를 나타내는 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축기용 제어밸브의 내부구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 밸브시트면과 결합면을 확대하여 나타내는 확대단면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 압축기용 제어밸브의 정상상태일 때의 내부구조 및 냉매의 흐름을 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 1의 압축기용 제어밸브의 추기상태일 때의 내부구조 및 냉매의 흐름을 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 5는 도 1의 벨로우즈의 구조를 나타내는 단면도이다

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기용 제어밸브(700;이하 "제어밸브"라고 한다.)는, 도시 하지 않았지만 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수 개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후, 토출실로 토출하는 압축기에 사용되는 것으로서, 이러한 압축기의 구조는 공지의 사판식 압축기의 구조와 그 구성이 대응되므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 아울러 다양한 사판식 압축기가 선택될 수 있다. 한편, 도 1에서의 Pc는 크랭크실 냉매압을, Pd는 토출 냉매압을, Ps는 압축기의 흡입 냉매압을 나타낸다.

상기 제어밸브(700)는, 밸브본체(100)와, 작동부(200)와, 구동부(300)와, 급기밸브부(400)와, 추기밸브부(500)를 포함한다.

상기 밸브본체(100)는, 내부 공간(101)이 형성되어 있으며, 외주측면에 형성되어 상기 크랭크실과 연통되는 하나 또는 복수개의 크랭크실포트(110)와, 외주측면으로 상기 크랭크실포트(110)와 이격되게 형성되어 상기 토출실과 연통되는 하나 또는 복수개의 토출포트(120)와, 일단부 측면에 형성되어 상기 흡입실과 연통되는 하나 또는 복수개의 흡입포트(130)를 각각 구비하고 있다. 이와 같이, 상기 밸브본체(100)는 축방향으로 흡입포트(130)를 구비하고 외주측면에 각각 크랭크실포트(110)와 토출포트(120)를 형성하여 전체적인 밸브본체(100)의 축방향 길이를 축소할 수 있다.

한편, 상기 제어밸브(700)는, 상기 크랭크실포트(110)와 상기 토출포트(120)가 서로 연통되게 형성된 급기유로(도 3참조)와, 상기 크랭크실포트(110)와 상기 흡입포트(130)가 서로 연통되게 형성된 제1추기유로 및 제2추기유로(도 4참조)를 형성한다. 여기서, 상기 급기유로는, 상기 크랭크실과 토출실을 서로 연통하되, 상기 급기밸브부(400)와 상기 밸브본체(100)의 내벽과의 사이에 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1추기유로는, 상기 크랭크실과 흡입실을 서로 연통하되, 상기 급기밸브부(400)와 상기 밸브본체(100)의 내벽과의 사이에 형성되며, 상기 제2추기유로는 상기 제1추기유로와 연통하되, 후술되는 추기밸브실(411)을 통해 축방향을 따라 형성되어 있다. 또한, 상기 급기유로는 제1밸브부(810)를 통하여 개폐되며, 상기 제1추기유로는 제2밸브부(820)를 통하여 개폐되고, 상기 제2추기유로는 제3밸브부(830)를 통하여 개폐된다. 한편, 이러한 상기 급기유로와 상기 제1 및 제2추기유로에 대한 상세한 설명은 상기 급기밸브부(400)와, 추기밸브부(500)에 대한 설명에서 후술하기로 한다.

상기 작동부(200)는, 니들(210)과, 플런저(220)를 포함한다. 상기 니들(210)은 상기 밸브본체(100) 내부에 축방향으로 배치되어 그 위치가 고정되며, 일단부는 니들하우징(212)에 결합되어 있다. 상기 플런저(220)는, 상기 밸브본체(100)의 내부 공간(101)에서 왕복 이동이 가능하도록 구비되며, 일단부가 상기 니들(210)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 구동부(300)에 의하여 축방향으로 왕복 이동하고, 타단부는 상기 급기밸브부(400)와 연결되어 있다.

상기 구동부(300)는, 상기 밸브본체(100)의 내부 공간(101)에 구비되어 외부로부터 인가되는 전류에 따라 상기 작동부(200)를 왕복 이동시키는 역할을 한다. 바람직하게, 상기 구동부(300)는 솔레노이드로 적용되며, 상기 솔레노이드는, 상기 밸브본체(100) 내부에서 상기 니들(210)과 상기 니들하우징(212)의 일단부에 외주면을 따라 결합하여, 상기 작동부(200)에 작동력을 가하여 상기 작동부(200)를 축방향으로 왕복이동시킨다. 여기서, 상기 솔레노이드는, 코일로 이루어진 공지의 솔레노이드로서 상세한 설명은 생략하기로 하며, 상기 구동부(300)는 상기한 솔레노이드 외 외부로부터 인가되는 전류에 의하여 상기 작동부(200)에 작동력을 부여할 수 있는 구성이라면 모두 가능하다.

상기 급기밸브부(400)는, 상기 플런저(220)와 결합하여 상기 플런저(220)와 연동하면서 축방향으로 이동하고, 상기 축방향 이동에 따라 상기 급기유로와 상기 제1추기유로를 선택적으로 개폐하는 역할을 한다.

상세하게 상기 급기밸브부(400)는, 급기밸브몸체(410)와, 작동관(420)을 포함한다. 상기 급기밸브몸체(410)는, 내부에 상기 추기밸브실(411)을 형성하고, 일단부는 상기 작동부(200)와 연결되어 상기 작동부(200)와 연동하여 왕복 이동한다. 또한, 상기 급기밸브몸체(410)는, 외주측면으로 상기 크랭크실포트(110)와 인접하게 하나 또는 복수개의 유입구(412)가 형성되고, 타단부 중앙으로 상기 유입구(412)와 연통되는 유출구(413)가 형성되어, 외주측면과 상기 밸브본체(100)의 내벽과의 사이에 상기 급기유로를 형성하고 있다.

상기 작동관(420)은, 관형상으로 상기 유출구(413)와 연통되게 상기 급기밸브몸체(410)의 타단부와 연결되어 상기 급기밸브몸체(410)의 축방향의 왕복 이동에 따라 연동하여 왕복 이동하며, 이러한 상기 급기밸브몸체(410)의 왕복 이동에 의하여 상기 밸브몸체의 내벽과 접촉 또는 분리되면서 상기 제1밸브부(810)와 상기 제2밸브부(820)를 형성하여 상기 급기유로와 상기 제1추기유로를 선택적으로 개폐한다.

상기 추기밸브부(500)는, 상기 급기밸브부(400)의 내부 즉, 상기 추기밸브실(411)에 구비되며, 상기 흡입실의 압력에 따라 상기 제2추기유로를 개폐하는 역할을 한다. 상기 추기밸브부(500)는, 벨로우즈(510)와, 밸브시트부(520)를 포함한다.

상기 벨로우즈(510)는, 압력에 따라 팽창 또는 수축하는 특성을 지니고 있는 것으로, 상기 추기밸브실(411) 내부에 축방향을 따라 배치되어 상기 흡입실의 압력에 따라 팽창 또는 수축하는데, 상기 흡입실의 압력이 높으면 수축하여 좌측방향으로 이동하고, 상기 흡입실의 압력이 낮으면 팽창하여 우측방향으로 이동한다.

상기 벨로우즈(510)는 일단부가 후술되는 지지부재(610)에 고정되어 그 위치가 고정되고, 타단부는 상기 밸브시트부(520)와 연결되어 있다.

상기 밸브시트부(520)는, 상기 벨로우즈(510)의 팽창 또는 수축에 따라 이동하여 상기 제2추기유로를 개폐하는 역할을 한다. 여기서, 상기 벨로우즈(510)와 상기 밸브시트부(520)는 상호 이동이 가능하게 면 접촉을 하고 있어 서로 분리되는 구조로 되어 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 밸브시트부(520)는, 상기 급기밸브부(400)의 내벽과 접촉 또는 분리되어 상기 제3밸브부(830)를 형성하고, 상기 급기밸브부(400)의 내벽에 형성된 결합면(411)과 접촉 또는 분리되는 밸브시트면(521)을 구비한다.

여기서, 상기 밸브시트면(521)은 환형으로 형성되어 상기 급기밸브부(400)의 내벽과 접촉 또는 분리를 통하여 상기 제2추기유로를 개폐하며, 개폐제어면적이 크기 때문에 상기 제2추기유로의 개폐를 보다 정확하고 안정적으로 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 밸브시트면(521)은, 축방향을 기준으로 91도 내지 119도 범위의 각도(α)로 경사지게 형성되어 있다.

이에, 상기 결합면(411)은 직각으로 형성되어, 상기 밸브시트면(521)과 선접촉을 하는 구조로 되어 있다.

한편, 도면에서는 상기 결합면(411)이 직각으로 형성된 경우를 나타내었으나, 챔퍼(Chamfer)가공을 통하여 상기 결합면(411)이 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 결합면(411)은 상기 밸브시트면(521)의 각도에 대응하여 동일한 경사도로 형성되어 상기 밸브시트면(521)과 면접촉을 이루거나, 다른 경사도로 형성되어 상기 밸브시트면(521)과 선접촉을 이룰 수 있다. 이와 같이, 상기 결합면(411)은 상기한 각도를 갖는 상기 밸브시트면(521)에 대하여 원하는 유효제어면적에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 추기밸브부(500)는, 상기 밸브시트부(520)와 결합하는 유동관(530)과, 지지스프링(540)을 포함한다.

상기 유동관(530)은, 관형상으로 일단부는 상기 밸브시트부(520)와 결합하고, 타단부 외주면은 상기 급기밸브부(400)의 내주면에 대면접촉하면서 슬라이딩 이동한다. 그리고, 상기 유동관(530)은, 외주측면에 형성된 하나 또는 복수개의 유입홀(531)과, 상기 유입홀(531)과 연통되고 상기 유출구(413)와 연통되는 유출홀(532)이 각각 형성되어, 냉매가 상기 유입홀(531)을 통하여 외주로부터 유입된 뒤 상기 유출홀(532)을 통하여 축방향으로 유출되는 구조이다. 상기 지지스프링(540)은, 상기 유동관(530)의 타단부와 상기 급기밸브부(400) 사이에 위치하여 상기 유동관(530)을 축방향에 대하여 탄력 있게 지지한다.

한편, 상기 제어밸브(700)는, 상기 추기밸브부(500)의 축방향으로의 이동을 한정하는 지지부(600)를 더 구비하며, 상기 지지부(600)는 지지부재(610)와, 스프링(620)과, 스토퍼(630)를 포함한다.

상기 지지부재(610)는, 일단부가 상기 니들(210)과 결합하여 그 위치가 고정되고, 타단부는 상기 벨로우즈(510)의 일단부와 결합하여 상기 벨로우즈(510)를 지지한다. 상기 스프링(620)은, 상기 지지부재(610)의 타단부에 축방향을 따라 끼워져 상기 스토퍼(630)의 이동에 대하여 완충역할을 한다. 상기 스토퍼(630)는, 상기 스프링(620)과 결합되고 상기 밸브시트부(520)와 이격되게 배치되어, 상기 벨로우즈(510)의 수축에 따른 상기 밸브시트부(520)의 이동을 한정하는 역할을 한다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 제어밸브(700)의 작동에 대하여 살펴보기로 한다. 우선, 상기 제어밸브(700)의 작동을 설명하기에 앞서, 이하에서 언급하는 정상상태는 상기 크랭크실 내의 압력을 조절하여 상기 사판의 각도가 제어되는 노멀(normal)한 상태를 말하며, 추기상태는 흡입실의 압력이 상승하거나, 상기 크랭크실의 압력이 비정상적으로 높아 추기유로가 열려지는 비정상상태를 일컫는다.

먼저, 정상상태일 때의 제어밸브(700)의 내부구조를 도 3을 참조하여 살펴보면, 정상상태일 때 상기 제어밸브(700)는, 상기 급기밸브부(400)가 최대한 우측으로 이동한 상태로 상기 크랭크실 내의 압력을 조절하여 상기 사판의 각도가 제어되도록 상기 급기유로는 개방되고 반면 상기 제2추기유로는 패쇄 되며, 상기 벨로우즈(510)가 팽창된 상태로 상기 제1추기유로를 패쇄하여, 상기 토출실의 냉매가 상기 급기유로를 유동하여 상기 크랭크실로 유입된다.

한편, 상기한 정상상태가 아닌, 장시간 햇빛에 노출되어 상기 흡입실의 압력이 상승하거나 액냉매 등에 의하여 상기 크랭크실의 압력이 비정상적으로 높은 추기상태인 경우에는, 압축기의 초기 기동 시 압축기의 작동이 지연되는 문제점이 발생하게 된다. 이에, 상기 제어밸브(700)는 상기한 추기상태에서의 압축기의 작동 지연 등과 같은 문제점을 해결하고자, 상기한 추기상태인 경우 상기 제어밸브(700)를 추기상태로 제어하게 되는데, 이러한 추기상태에서의 상기 제어밸브(700)의 작동에 대하여 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

추기상태일 경우 상기 제어밸브(700)는, 상기 작동부(200)를 이동하여 상기 급기유로를 패쇄하고 상기 제1추기유로와 상기 제2추기유로는 서로 연통되면서 개방되도록 하여, 상기 크랭크실의 냉매가 상기 제1추기유로와 상기 제2추기유로를 유동하여 상기 흡입실로 유입되게 함으로써 상기 크랭크실의 압력이 강하되도록 제어한다.

즉, 추기상태에서의 상기 제어밸브(700)는, 먼저 상기 급기유로가 개방된 정상상태에서 상기 흡입실의 압력(Ps)이 상승하면, 비록 상기 제1추기유로는 패쇄되어 있지만 상기 벨로우즈(510)가 수축하여 상기 추기밸브부(500)가 좌측으로 이동하면서 상기 제2추기유로를 개방하게 된다. 이후, 상기 제어밸브(700)는 압축기가 기동(에어컨디셔너가 작동)하게 되고, 이에 따라 상기 작동부(200)와 상기 급기밸브부(400)가 좌측으로 이동하면서, 상기 급기유로는 패쇄되고 상기 제1추기유로는 개방된다. 이에 따라, 상기 추기상태에서의 상기 제어밸브(700)는 상기 크랭크실의 냉매가 상기 제1추기유로와 상기 제2추기유로를 유동하여 상기 흡입실로 유동하게 하여 상기 크랭크실의 압력을 강하시킨다.

한편, 상기한 추기상태가 진행되면서, 크랭크실측 압력(Pc)이 충분히 저하되면 사판이 최대사판각을 이루게 되는데, 이에 따라 압축기 토출량이 증가하면서 압축기가 설치된 공기조화기의 증발기의 온도도 급감하게 된다. 이렇게 증발기의 온도가 하강하게 되면 흡입실의 압력(Ps)도 감소하게 되며, 흡입실의 압력이 감소하면 상기 벨로우즈(510)가 팽창하게 되고, 이에 상기 추기밸브부(500)가 이동하면서 상기 제2추기유로가 폐쇄되고, 상기 작동부(200)에 의하여 급기밸브부(400)가 작동하게 되어 크랭크실에서 흡입실로의 냉매유동을 차단한다. 즉, 상기 제어밸브(700)는, 정상상태일 때는 급기유로만 개방하여 상기 토출실의 냉매가 상기 급기유로(B)를 통하여 상기 크랭크실로 유입되게 하여 상기 크랭크실 내의 압력을 조절하여 상기 사판의 각도가 제어되도록 하고, 만약 흡입실의 압력이 상승하거나, 상기 크랭크실의 압력이 비정상적으로 높을 경우에는 상기 급기유로(B)는 패쇄되고 상기 제1 및 제2추기유로(C)는 개방되도록 하여 상기 크랭크실의 냉매가 상기 흡입실로 유입되게 하여 압축기의 작동지연을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 벨로우즈(510)는, 상기 밸브시트부(520)와 일체형이 아닌 서로가 상호이동이 가능하게 분리되는 구조로 되어 있다. 이는, 기존의 벨로우즈 및 밸브시트부(520)가 용접을 통하여 고정 결합되는 구조와 비교하여, 가공이 간단하고, 제조단가를 저감시킬 수 있음은 물론, 불량률을 저감시켜 상기 제어밸브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이에 대하여 상세하게 살펴보면, 먼저 상기 벨로우즈(510)와 상기 밸브시트부(520)가 용접을 통하여 고정 결합되는 종래의 경우에는, 우선 용접부위가 증가하기 때문에 제조공정이 늘어나 작업성이 좋지 않고, 제조원가가 상승하는 단점이 있다. 특히, 상기한 종래의 경우에는, 상기 벨로우즈(510)와 상기 밸브시트부(520)의 가공에 있어서, 가공상의 오차 즉, 용접 시 벨로우즈(510)와 밸브시트 간에 중심축(센터)이 맞지 않게 용접을 하는 용접상의 실수 또는, 벨로우즈(510)의 좌굴(Bucking)에 의하여 중심축이 이동되면서 발생하는 중심축의 어긋남에 의하여, 일정한 유격(Gap)을 갖고 작동하는 밸브본체(100)와 추기밸브부(500) 및 플런저(220)와 니들(210)간에 불필요한 접촉을 초래하여 마찰력을 증가시키게 되어 작동을 불안정하게 함으로써 최종적으로 제어밸브의 제어성능을 약화시키는 결과를 초래한다.

하지만, 도시된 상기 벨로우즈(510)와 밸브시트부(520)가 서로 분리되는 구조인 경우에는, 가공이 용이하며 제조단가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제조 시 상기 벨로우즈(510)와 상기 밸브시트부(520)의 중심축이 맞지 않더라도 서로간의 자유도가 있으므로 상기 밸브시트부(520)와 상기 작동부의 작동에는 영향을 미치지 않아 상기 제어밸브(700)의 제어성능저하를 방지할 수 있다.

한편, 도면에서는 상기 벨로우즈(510)를 상기 스토퍼를 감싼 상태로 상기 밸브시트부(520)에 끼움 결합하는 구조로 되어 있지만, 이는 바람직한 실시예로서 상기 벨로우즈(510)의 팽창과 수축에 따라 상기 밸브시트부(520)가 이동하고 상기 벨로우즈(510)와 상기 밸브시트부(520)가 서로 고정 결합되는 구조가 아니라면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

상기한 바와 같이, 상기 제어밸브(700)는 크랭크실측 압력은 축 방향으로 상쇄되므로 크랭크실 압력에는 반응하지 않고 흡입실측 압력에 반응하는 밸브로서 안정적인 작동을 얻을 수 있으며, 액냉매 배출 지연을 효과적으로 개선할 수 있다. 또한, 상기 제어밸브(700)는, 상기 벨로우즈(510)와 상기 밸브시트부(520)를 일체형으로 고정결합하지 않고 서로 분리되는 구조로 형성하여, 가공성이 용이하고 제조단가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 신뢰성을 향상시킴은 물론 작동성과 제어성능의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 밸브본체 110... 크랭크실포트
120... 토출포트 130... 흡입포트
200... 작동부 210... 니들
220... 플런저 300... 구동부
400... 급기밸브부 410... 급기밸브몸체
420... 작동관 500... 추기밸브부
510... 벨로우즈 520... 밸브시트부
530... 유동관 540... 지지스프링
600... 지지부 610... 지지부재
620... 스프링 630... 스토퍼
700... 제어밸브

Claims (10)

1. 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수 개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후, 토출실로 토출하는 압축기에 사용되는 압축기용 제어밸브에 있어서,
   내부 공간이 형성된 밸브본체;
   상기 밸브본체의 내부 공간에서 왕복 이동이 가능하도록 구비되는 작동부;
   상기 밸브본체 내부 공간에 구비되어 외부로부터 인가되는 전류에 따라 상기 작동부를 왕복 이동시키는 구동부;
   내부에 추기밸브실이 형성되고, 상기 밸브본체의 내벽과의 사이에 상기 크랭크실과 토출실을 서로 연통하는 급기유로와, 상기 밸브본체의 내벽과의 사이에 상기 크랭크실과 흡입실을 서로 연통하는 제1추기유로와, 상기 추기밸브실을 통해 축방향을 따라 형성되어 상기 제1추기유로와 연통하는 제2추기유로를 각각 형성하며, 상기 작동부와 연동하여 왕복 이동하도록 상기 작동부와 결합하여 상기 급기유로와 상기 제1추기유로를 선택적으로 개폐하는 급기밸브부; 및
   상기 추기밸브실에 구비되며, 상기 흡입실의 압력에 따라 상기 제2추기유로를 개폐하는 추기밸브부를 포함하는 압축기용 제어밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브본체는,
   외주측면에 형성되어 상기 크랭크실과 연통되는 하나 또는 복수개의 크랭크실포트와,
   외주측면으로 상기 크랭크실포트와 이격되게 형성되어 상기 토출실과 연통되는 하나 또는 복수개의 토출포트와,
   일단부 측면에 형성되어 상기 흡입실과 연통되는 하나 또는 복수개의 흡입포트를 각각 구비하는 압축기용 제어밸브.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 급기밸브부는,
   내부에 상기 추기밸브실을 형성하고, 일단부는 상기 작동부와 연결되어 상기 작동부와 연동하여 왕복 이동하며, 외주측면으로 상기 크랭크실포트와 인접하게 하나 또는 복수개의 유입구가 형성되고, 타단부 중앙으로 상기 유입구와 연통되는 유출구가 형성되며, 외주측면과 상기 밸브본체의 내벽과의 사이에 상기 급기유로를 형성하는 급기밸브몸체와,
   관형상으로 상기 유출구와 연통되게 상기 급기밸브몸체의 타단부와 연결되고, 상기 급기밸브몸체의 왕복 이동에 의하여 상기 밸브몸체의 내벽과 접촉 또는 분리되면서 상기 급기유로와 상기 제1추기유로를 선택적으로 개폐하는 작동관을 포함하는 압축기용 제어밸브.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 추기밸브부는,
   상기 흡입실의 압력에 따라 팽창 또는 수축하는 벨로우즈와,
   상기 벨로우즈와 상대이동이 가능하게 접촉하며, 상기 벨로우즈의 팽창 또는 수축에 따라 이동하여 상기 제2추기유로를 개폐하는 밸브시트부를 포함하는 압축기용 제어밸브.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 추기밸브부는,
   관형상으로 일단부는 상기 밸브시트부와 결합하고, 타단부 외주면은 상기 급기밸브부의 내주면에 대면접촉하면서 슬라이딩 이동하며, 외주측면에 형성된 하나 또는 복수개의 유입홀과, 상기 유입홀과 연통되고 상기 유출구와 연통되는 유출홀이 각각 형성된 유동관과,
   상기 유동관의 타단부와 상기 급기밸브부 사이에 위치하여 상기 유동관을 지지하는 지지스프링을 더 포함하는 압축기용 제어밸브.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 밸브시트부는,
   상기 급기밸브부의 내벽에 형성된 결합면과 접촉 또는 분리되어 상기 제2추기유로를 개폐하는 환형의 밸브시트면을 구비하고,
   상기 밸브시트면은, 축방향을 기준으로 91도 내지 119도 범위의 각도로 경사지게 형성된 압축기용 제어밸브.
7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 밸브시트부는,
   상기 급기밸브부의 내벽에 형성된 결합면과 접촉 또는 분리되어 상기 제2추기유로를 개폐하는 환형의 밸브시트면을 구비하고,
   상기 결합면은 직각형상인 압축기용 제어밸브.
8. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 밸브시트부는, 상기 급기밸브부의 내벽에 형성된 결합면과 접촉 또는 분리되어 상기 제2추기유로를 개폐하는 환형의 밸브시트면을 구비하고,
   상기 결합면은 경사지게 형성된 압축기용 제어밸브.
9. 청구항 4에 있어서,
   상기 작동부는,
   상기 밸브본체 내부에 축방향으로 배치되는 니들과,
   일단부는 상기 니들에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 구동부에 의하여 왕복 이동하고, 타단부는 상기 급기밸브부와 연결된 플런저를 포함하는 압축기용 제어밸브.
10. 청구항 9에 있어서,
    일단부가 상기 니들과 결합하여 위치가 고정되고, 타단부는 상기 벨로우즈의 일단부를 지지하는 지지부재와,
    상기 지지부재와 결합되는 스프링과,
    상기 스프링과 결합되고 상기 벨로우즈의 수축에 따른 상기 밸브시트부의 이동을 한정하는 스토퍼를 포함하는 지지부를 더 포함하는 압축기용 제어밸브.

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