KR20140104300A

KR20140104300A - 흡입체크밸브

Info

Publication number: KR20140104300A
Application number: KR1020130018315A
Authority: KR
Inventors: 윤영섭; 송세영; 김정선; 임권수; 권용성
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-08-28
Also published as: KR101935805B1

Abstract

본 발명은 흡입체크밸브에 관한 것으로, 케이싱(192); 상기 케이싱(192) 단부에 연결되며, 내주연에 흡입홀(193)이 형성된 베이스(194); 상기 케이싱(192) 내부에 설치되며, 상기 흡입공(191) 및 상기 흡입홀(193)을 선택적으로 폐쇄시키는 코어(197); 상기 코어(197)가 상기 흡입홀(193)을 폐쇄시키는 방향으로 탄성력이 작용하는 탄성부재(198); 및 상기 코어(197) 단부의 외주연에 형성된 홈(196)을 포함하여 구성되며, 상기 홈(196)은 베이스(194)에서 멀어질수록 폭이 동일한 비율로 감소하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 외부의 냉매가 초기에 흡입실로 급격하게 유입되는 것을 방지하여 압축기의 진동과 이에 따른 소음을 줄일 수 있다.

Description

흡입체크밸브 {INTAKE CHECKING VALVE}

본 발명은 흡입체크밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 내부의 흡입체크밸브에서 발생되는 진동 및 소음을 저감시키는 흡입체크밸브에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 자동차 내부의 온도를 조절하기 위해 공조장치가 설치된다. 냉방시스템을 제공하는 공조장치에는 증발기로부터 인입된 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시킨 후 압축된 냉매를 응축기로 보내는 압축기가 포함되고, 이러한 압축기에는 일반적으로 사판식 압축기가 사용되고 있다.

압축기 내부에는 흡입체크밸브가 구비되는데, 흡입체크밸브는 흡입포트에서 흡입실로 냉매가 이동할 때 냉매를 선택적으로 차단하는 역할을 한다.

흡입체크밸브는 압축기가 작동되면 밸브가 열리게 되어 압축기의 외부에서 흡입포트를 통해 흡입실로 냉매가 이동하게 되고, 반대로 압축기가 작동하지 않으면 밸브가 닫히게 되어 압축기의 외부에서 흡입포트를 통해 흡입실로 냉매가 이동하는 것을 차단한다.

한편 압축기가 작동되지 않으면 흡입실로 유입되는 냉매의 흡입압력이 탄성부재의 탄성력보다 작으므로 코어가 베이스에 밀착되어 있다. 이와 반대로 압축기가 작동되면 흡입실로 유입되는 냉매의 흡입압력이 탄성부재의 탄성력보다 커지게 되고 이에 따라 코어가 케이싱 방향으로 밀림으로써 흡입체크밸브가 개방되는데, 이때 유입되는 냉매의 흡입압력으로 인해 흡입체크밸브가 급격하게 개방되어 소음 및 진동이 발생된다.

위와 같은 문제를 해결하기 위해 출원된 종래의 흡입체크밸브가‘특허문헌 1’에 게재되어 있다. 도 1 내지 도 3은 종래의 흡입체크밸브를 도시한 것이고, 도 4는 종래의 코어의 개도량에 따른 냉매량을 도시한 그래프로, 흡입체크밸브(90)는 측부에 흡입공(91)이 형성된 케이싱(92); 상기 케이싱(92) 단부에 연결되며, 내주연에 흡입홀(93)이 형성된 베이스(94); 상기 케이싱(92) 내부에 설치되며, 상기 흡입공(91) 및 상기 흡입홀(93)을 선택적으로 폐쇄시키는 코어(97); 상기 코어(97)가 상기 흡입홀(93)을 폐쇄시키는 방향으로 탄성력이 작용하는 탄성부재(98); 코어(97)의 단부에 형성된 복수 개의 제1 그루브(96a); 및 상기 제1 그루브(96a) 중 마주보는 두 쌍에 각각 형성된 제2 그루브(96b)로 구성된다.

종래의 흡입체크밸브는 냉매가 흡입체크밸브(90)로 초기에 유입될 때 제1 그루브(96a) 및 제2 그루브(96b)를 통해 유입됨에 따라 흡입체크밸브(90)가 급격하게 개방되는 것을 방지하여 소음 및 진동을 방지하게 된다.

그러나 종래의 흡입체크밸브(90)는 냉매가 제2 그루브(96b)를 먼저 통과한 뒤 제1 그루브(96a)를 통과하게 되어 있는데, 이때 제2 그루브(96b)에서 제1 그루브(96a)로 이어지는 부분에서 단면적이 일정하게 감소하지 않아 냉매가 안정적으로 통과하는데 어려움이 있다. 또한 코어(97)가 밀려남에 따라 흡입공(91)에 노출되는 그루브의 폭이 일정하기 때문에 도 4에 도시된 바와 같이 코어의 개도가 일정 구간을 지나게 되면 냉매의 유입량이 급격히 증가하여 진동 및 소음 감소에 현저한 효과가 발생되기 어려운 문제점이 있다.

KR 10-0940820 B (2010. 1. 29.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 코어에 홈을 형성하고, 홈의 폭이 베이스에서 멀어질수록 동일한 비율로 감소되는 흡입체크밸브를 제공하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 흡입체크밸브는 측부에 흡입공이 형성된 케이싱; 상기 케이싱 단부에 연결되며, 내주연에 흡입홀이 형성된 베이스; 상기 케이싱 내부에 설치되며, 상기 흡입공 및 상기 흡입홀을 선택적으로 폐쇄시키는 코어; 상기 코어가 상기 흡입홀을 폐쇄시키는 방향으로 탄성력이 작용하는 탄성부재 및 상기 코어 단부의 외주연에 형성된 홈을 포함하여 구성되며, 상기 홈은 베이스에서 멀어질수록 폭이 동일한 비율로 감소하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 홈은 측면이 등변 사다리꼴 형상 또는 V자 형상인 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 홈은 상기 코어의 외측부에서 중심부로 갈수록 단면이 작아지는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 홈은 상기 코어 단부의 외주연 둘레를 따라 복수 개가 균일한 간격으로 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 흡입체크밸브는 유입되는 냉매의 양이 코어가 밀려나는 정도에 비례적으로 증가하여 일정 구간에서 냉매가 급격하게 유입되는 것을 방지함으로써 압축기의 진동과 이에 따른 소음을 줄일 수 있다.

또한 초기에 유입되는 냉매량의 비율을 효율적으로 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래의 흡입체크밸브를 도시한 단면도
도 2는 종래의 코어를 도시한 사시도
도 3은 종래의 코어를 도시한 정면도
도 4는 종래의 코어의 개도량에 따른 냉매량을 도시한 그래프
도 5는 본 발명에 따른 가변용량형 사판식 압축기를 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 따른 흡입체크밸브를 도시한 사시도
도 7은 본 발명에 따른 흡입체크밸브의 작동상태도
도 8은 본 발명에 따른 코어를 도시한 사시도
도 9는 본 발명에 따른 코어를 도시한 정면도
도 10은 본 발명에 따른 코어의 개도량에 따른 냉매량을 도시한 그래프

아래에서는 본 발명에 따른 흡입체크밸브를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 흡입체크밸브에 관한 것으로, 도 5는 본 발명에 따른 가변용량형 사판식 압축기를 도시한 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 흡입체크밸브를 도시한 사시도, 도 7은 본 발명에 따른 흡입체크밸브의 작동상태도, 도 8은 본 발명에 따른 코어를 도시한 사시도, 도 9는 본 발명에 따른 코어를 도시한 정면도 및 도 10은 본 발명에 따른 코어의 개도량에 따른 냉매량을 도시한 그래프이다.

먼저 본 발명에 따른 흡입체크밸브를 포함하는 가변용량형 사판식 압축기에 대해 설명하고, 본 발명에 따른 흡입체크밸브에 대해서는 후술한다.

가변용량형 사판식 압축기(100)는 복수 개의 실린더보어(111)가 방사상으로 형성되는 실린더블록(110); 실린더블록(110)의 일측면에 결합되어 크랭크실(121)을 형성하는 전방하우징(120); 실린더블록(110)의 타측면에 결합되어 흡입실(131)과 토출실(133)을 형성하는 후방하우징(130); 실린더보어(111) 내부에 설치되는 피스톤(140); 실린더블록(110)과 후방하우징(130) 사이에 설치되는 밸브어셈블리(150); 상기 크랭크실(121) 내부에 설치되며, 피스톤(140)을 왕복운동시키는 구동부(160); 크랭크실(121) 내부에 설치되는 로터(170); 및 구동부(160)에 설치되는 사판(180)을 포함하여 구성되고,

흡입체크밸브(190)는 흡입실(131) 및 흡입포트(135) 사이에 설치되며, 냉매의 유동을 선택적으로 차단하는 역할을 한다.

아래에서는 가변용량형 사판식 압축기의 각 구성요소에 대해 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

실린더블록(110)에는 복수 개의 실린더보어(111)가 일정한 간격을 두고 방사상으로 형성된다. 실린더보어(111)는 원통형이고, 실린더블록(110)의 외측 가장자리를 따라 일정간격을 두어 배열되며 실린더블록(110)을 관통하도록 형성된다. 실린더보어(111)는 냉매가 압축되는 공간이다.

전방하우징(120)은 실린더블록(110)의 일측면에 결합되며, 후방이 오목하게 형성된다. 전방하우징(120)은 실린더블록(110)과 결합하여 내부에 크랭크실(121)을 형성한다. 크랭크실(121)의 내부에는 피스톤(140)을 왕복운동시키기 위한 구동부(160)가 설치된다.

후방하우징(130)은 실린더블록(110)의 타측면에 결합되며, 전면이 개방된 상태로 형성된다. 후방하우징(130)은 실린더블록(110)과 결합하여 중앙에 냉매를 흡입하는 흡입실(131) 및 실린더보어(111)에 대응하는 부분에서 방사상으로 외측에 형성되는 토출실(133)을 형성한다. 흡입실(131)은 실린더보어(111)의 내부로 압축될 냉매를 일시적으로 저장하는 역할을 하고, 토출실(133)은 실린더보어(111)에서 압축된 냉매가 토출되는 곳으로서 토출된 냉매를 일시적으로 저장하는 역할을 한다.

또한 후방하우징(130)은 흡입실(131)의 내부로 냉매를 전달하는 역할을 하는 흡입포트(135)를 포함하는데, 흡입포트(135)는 압축기(100)의 외부와 흡입실(131)의 내부가 연결되도록 후방하우징(130)에 관통되어 형성된다.

피스톤(140)은 원기둥형상으로 실린더보어(111)의 내부에 각각 설치되고, 피스톤(140)이 직선 왕복운동하면서 냉매를 압축하게 된다.

밸브어셈블리(150)는 실린더블록(110)과 후방하우징(130) 사이에 설치되며, 흡입실(131) 및 토출실(133) 냉매의 흐름을 단속한다. 밸브어셈블리(150)는 흡입실(131)과 실린더보어(111) 사이의 압력차 및 토출실(133)과 실린더보어(111) 사이의 압력차에 따라 흡입실(131)과 토출실(133)이 선택적으로 실린더보어(111)와 연통되도록 하여 냉매가 이동되게 한다.

아래에서는 실린더보어(111)에서 직선 왕복운동을 수행하면서 냉매를 압축시키는 피스톤(140)을 구동시키기 위한 구성에 대하여 설명한다.

피스톤(140)을 동작시키기 위한 구동원은 자동차의 엔진에서 전달되는 구동력이다. 엔진에서의 구동력이 구동축(161)으로 전달되어 구동축(161)이 회전하게 된다. 구동축(161)은 전방하우징(120)에 형성된 축공을 관통하여 실린더블록(110)의 후방 중심에 형성되어 있는 센터보어에 결합된다. 구동축(161)은 엔진에서 전달되는 회전력에 기초하여 회전가능하게 지지된다. 그리고 크랭크실(121)의 내부에는 구동축(161)이 그 중심에 결합되어 고정되는 원판형상의 로터(170)가 설치된다. 따라서 로터(170)는 구동축(161)의 회전에 따라 같이 회전한다.

사판(180)은 원판형상으로 형성되고, 구동축(161)에 설치되어 압축기(100)의 토출 용량에 따라 구동축(161)에 대한 각도가 변하도록 설치된다. 즉, 사판(180)은 구동축(161)에 대해 수직이거나, 구동축(161)에 대해 일정한 각도로 기울어질 수 있도록 구동축(161)에 결합되고, 피스톤(140)을 왕복운동시킨다.

그리고 직선 왕복운동을 수행하는 피스톤(140)의 일측에는 사판(180)과의 연결을 위한 연결부(142)가 구비되고, 연결부(142) 내부에는 반구상의 슈(144)가 구비된다. 슈(144)는 쌍으로 구비되며, 슈(144)와 슈(144) 사이에 사판(180)의 가장자리 부분이 결합된다. 따라서 기울어진 사판(180)이 회전하면서 사판(180)의 가장자리 부분이 슈(144)를 지나게 되고, 기울어진 사판(180)에 의하여 연결부(142)와 연결된 피스톤(140)이 실린더보어(111)의 내부에서 직선 왕복운동을 함으로써 냉매를 압축한다.

사판(180)의 경사각을 조절하기 위하여 후방하우징(130)의 일측에는 제어밸브(미도시)가 설치된다. 제어밸브는 토출실(133)과 크랭크실(121)을 선택적으로 연통시킬 수 있는 밸브부(미도시)를 구비한다. 제어밸브는 밸브부를 통하여 토출실(133)에서 토출되는 냉매의 일부를 크랭크실(121)로 안내하여 유량을 제어함으로써 크랭크실(121) 내의 압력을 제어한다. 즉, 크랭크실(121)의 압력을 변화시켜 사판(180)의 경사각을 변화시키고, 이에 따라 피스톤(140)의 스트로크가 변화되어 냉매의 토출량이 조절된다. 이러한 크랭크실(121)의 실내 압력을 변화시킬 수 있도록 제어하는 것이 제어밸브다.

다음으로 아래에서는 본 발명에 따른 흡입체크밸브에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 흡입체크밸브는 측부에 흡입공(191)이 형성된 케이싱(192); 케이싱(192) 단부에 연결되며, 내주연에 흡입홀(193)이 형성된 베이스(194); 케이싱(192) 내부에 설치되며, 흡입공(191) 및 흡입홀(193)을 선택적으로 폐쇄시키는 코어(197); 코어(197)가 흡입홀(193)을 폐쇄시키는 방향으로 탄성력이 작용하는 탄성부재(198); 및 코어(197) 단부의 외주연에 형성된 홈(196)으로 구성된다.

아래에서는 흡입체크밸브의 각 구성에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

케이싱(192)은 내부가 원통형으로 형성되고, 베이스(194)와 결합되는 측의 단부는 개방되어 있으며, 케이싱(192)의 내부에 코어(197)가 결합된다. 케이싱(192)의 외측면에는 복수 개의 흡입공(191)이 형성되어 코어(197)가 작동함에 따라 흡입공(191)이 흡입홀(193)과 선택적으로 연통된다.

베이스(194)의 중앙부에는 흡입홀(193)이 형성되고, 외곽에는 홈(미도시)이 형성되는데, 베이스(194)의 홈과 케이싱(192) 내측에 형성된 돌기(미도시)가 결합하여 베이스(194)가 케이싱(192)에 결합된다.

코어(197)는 내부가 원통형으로 형성되고, 케이싱(192)을 바라보는 측의 단부는 개방되어 있다. 코어(197)의 내부에 비어있는 공간에 탄성부재(198)가 장착되고, 코어(197) 단부의 외주연에는 오목하게 홈(196)이 형성된다.

홈(196)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 코어(197)의 외주연을 따라 복수 개가 균일한 간격으로 형성되고, 상기 코어(197)를 측면에서 바라봤을 때 등변사다리꼴 형상 또는 V자 형상으로 형성된다. 또한 홈(196)은 상기 코어(197) 측면의 외측에서 중심으로 갈수록 단면이 작아지는 형상이고, 베이스(194)와 맞닿는 면의 단면적이 최대이며 베이스(194)에서 멀어질수록 단면적이 감소한다. 이에 따라 냉매가 흡입홀(193)을 통해 코어(197)에 도달하여 홈(196) 부분에 채워질 때 냉매가 먼저 가장 작은 단면부를 채우기 시작해서 마지막에는 가장 큰 단면부를 채우게 된다.

흡입실(131)로 흡입되는 냉매의 흡입압력이 탄성부재(198)의 탄성력보다 커지게 되면 코어(197)가 베이스(194)로부터 멀어지면서 냉매가 흡입공(191)으로 빠져나가게 된다. 이때 코어(197)가 최초로 밀리는 시점에서 냉매가 급격하게 유입됨에 따라 진동 및 소음이 발생될 수 있는데, 코어(197)에 형성된 홈(196)으로 인해 초기 진동 및 소음이 방지된다. 또한 코어(197)에 형성된 홈(196)의 폭이 베이스(194)에서 멀어질수록 감소하기 때문에 코어(197)가 밀려남에 따라 흡입공(191)에 노출되는 홈(196)의 단면이 코어(197)가 밀려난 정도에 따라 비례적으로 증가한다.

따라서 도 10에 도시된 바와 같이 유입되는 냉매의 양이 단계적으로 증가하여 냉매의 급격한 유입을 막아 코어(197)의 진동 및 이로 인한 소음을 방지한다.

탄성부재(198)는 케이싱(192)과 코어(197) 사이에 결합되며, 코어(197)가 베이스(194)의 흡입홀(193)이 형성된 부분과 밀착되는 방향으로 탄성력을 제공한다.

아래에서는 본 발명에 따른 흡입체크밸브의 작동을 설명한다.

가변용량형 사판식 압축기(100)의 구동에 있어서, 사판(180)의 경사각이 최대가 되면 피스톤(140)의 행정 길이도 최대가 되어 냉매의 토출량도 최대로 된다. 그리고 제어밸브에 전류가 인가되어 전자기력이 작용하게 되면 제어밸브의 밸브부는 닫히는 방향으로 작동하게 된다. 여기서 제어밸브의 밸브부가 완전히 닫힌 상태로 운전된다는 것은 차량 내부의 열부하가 크기 때문에 공조장치가 최대로 동작하고 있는 것을 의미하는 것이므로, 이는 사판(180)이 최대의 경사각을 가진 상태로 회전하면서 피스톤(140)의 행정 길이를 최대화시킨 상태이다.

이와 같은 상태에서, 제어밸브에 의해 사판(180)의 경사각이 작아지는 방향으로 가변되면 냉매의 흡입량도 줄어들게 되어 실린더보어(111)의 내부에서 압축되는 냉매의 양도 줄어들게 된다. 즉, 실린더보어(111) 내부의 압력 차이에 따라 압축기(100) 외부의 냉매가 흡입포트(135)를 통해 유입된다.

압축기(100)가 작동하지 않는 경우 탄성부재(198)의 탄성력이 흡입실(131)로 냉매를 흡입하는 흡입압력보다 크기 때문에 코어(197)가 베이스(194)에 밀착되어 도 7(a)에 도시된 바와 같이 흡입홀(193)이 닫힌다. 결국 흡입홀(193)과 흡입공(191)이 연통되지 않아 압축기(100) 외부의 냉매는 흡입실(131)로 유입되지 못한다.

반대로 압축기(100)가 작동되면 실린더보어(111)의 내부압력의 변화에 따라 흡입실(131)로 냉매를 흡입하는 흡입압력이 탄성부재(198)의 탄성력보다 커지게 되어 냉매가 코어(197)를 밀어내게 되고, 코어(197)는 도 7(b)에 도시된 바와 같이 케이싱(192) 쪽으로 밀리게 된다. 따라서 흡입홀(193)과 흡입공(191)이 연통되어 압축기(100) 외부의 냉매가 흡입실(131)로 유입된다. 이때 최초로 코어(197)가 밀리는 시점에서 코어(197)에 형성된 홈(196)에 채워진 냉매가 최초로 유입되어 초기 열림시 발생되는 진동을 방지하고, 유입되는 냉매의 비율이 단계적으로 증가하여 코어(197)가 최대로 열리는 시점에서도 냉매의 급격한 유입을 방지하여 코어(197)가 진동하는 것을 막고 코어(197)에서 발생하는 소음이 최소화된다.

100: 압축기 110: 실린더블록
111: 실린더보어 120: 전방하우징
121: 크랭크실 130: 후방하우징
131: 흡입실 133: 토출실
135: 흡입포트 140: 피스톤
142: 연결부 144: 슈
150: 밸브어셈블리 160: 구동부
161: 구동축 170: 로터
180: 사판 190: 흡입체크밸브
191: 흡입공 192: 케이싱
193: 흡입홀 194: 베이스
196: 홈 197: 코어
198: 탄성부재

Claims

측부에 흡입공(191)이 형성된 케이싱(192);
상기 케이싱(192) 단부에 연결되며, 내주연에 흡입홀(193)이 형성된 베이스(194);
상기 케이싱(192) 내부에 설치되며, 상기 흡입공(191) 및 상기 흡입홀(193)을 선택적으로 폐쇄시키는 코어(197);
상기 코어(197)가 상기 흡입홀(193)을 폐쇄시키는 방향으로 탄성력이 작용하는 탄성부재(198) 및
상기 코어(197) 단부의 외주연에 형성된 홈(196)을 포함하여 구성되며,
상기 홈(196)은 베이스(194)에서 멀어질수록 폭이 동일한 비율로 감소하는 것을 특징으로 하는 흡입체크밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 홈(196)은 측면이 등변사다리꼴 형상 또는 V자 형상인 것을 특징으로 하는 흡입체크밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 홈(196)은 상기 코어(197)의 외측부에서 중심부로 갈수록 단면이 작아지는 것을 특징으로 하는 흡입체크밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 홈(196)은 상기 코어(197) 단부의 외주연 둘레를 따라 복수 개가 균일한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡입체크밸브.