KR100366586B1 - 에어포일을 이용한 유체작동식의 압력스위치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치에 관한 것으로서, 에어컨 시스템의 압축기 등에 연결 사용되는 압력스위치에 있어 시일링 캡 내의 유체압력에 따라 작동되는 다이어프램을 설치하여 접점을 단속하는 기존 듀얼타입의 압력스위치대신 스위치 하우징 내를 통과하는 유체의 속도증감에 따라 내장된 에어포일이 상/하 이동하여 접점을 단속하도록 한 유체작동식의 스위치를 적용함으로써, 다이어프램 및 스위치, 스프링 등을 삭제하여 부품수를 줄일 수 있고, 경량화와 제작비용을 줄일 수 있으며, 냉매가 압력스위치를 통과하도록 되어 있으므로 압축기 출구에 설치할 수 있어 보다 민감한 제어를 할 수 있는 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치를 제공하고자 한 것이다.

Description

에어포일을 이용한 유체작동식의 압력스위치{Fluid-drive type switch using airfoil}

본 발명은 에어포일을 이용한 압력스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어컨 시스템의 압축기 등에 연결 사용되는 압력스위치에 있어 시일링 캡 내의 유체압력에 따라 작동되는 다이어프램을 설치하여 접점을 단속하는 기존 듀얼타입의 압력스위치대신 스위치 하우징 내를 통과하는 유체의 속도증감에 따라 내장된 에어포일이 상/하 이동하여 접점을 단속하도록 한 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 에어컨 시스템은 냉동사이클의 원리를 이용, 찬바람을 차 실내로 보내어 실내온도를 대기온도보다 낮게 냉방하는 장치를 말하고, 크게 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브의 4가지 주요 부품으로 구성된다.

상기 냉동사이클에서 냉동효과를 얻기 위해 사용되는 증발하기 쉬운 액체를 냉매라 하고, 증발기에서 압축기로 흡입, 압축되어 고온, 고압의 가스상태로 응축기에 보내지게 된다.

응축기에 보내진 냉매는 팬에 의해 송출되는 공기에 의해 강제 냉각되어 액화되고, 고압의 액화된 냉매는 리시버 드라이어로 들어간 후 팽창밸브로 보내지게된다.

이때, 과도한 냉매의 압력으로 발생되는 압축기의 소손이나, 윤활유를 포함한 냉매의 과도한 유출로 발생되는 압축기의 마찰소손을 방지하기 위해 리시버 드라이어 인근에는 압축기와 연결되는 듀얼타입의 압력스위치를 설치하여 적정압력에서만 압축기가 가동되도록 되어 있다.

첨부한 도 5는 종래에 적용되는 듀얼타입의 압력스위치를 나타내는 단면도로서, 냉매의 압력에 따라 압축기의 작동을 제어하도록 설치되는 듀얼타입의 압력스위치를 나타내고 있다.

도시한 바와 같은 듀얼타입의 압력스위치는 시일링 캡(30) 내 냉매의 압력에 따라 압축기의 작동을 제어하게 되는데, 본체 하우징(40)에 일체로 형성되어 있는 플러그 하우징(42) 내부에는 평행하게 배설된 두개의 플러그(50a, 50b)가 내장되고, 상기 플러그(50a, 50b)가 서로 전기적으로 연결되었을 경우에만 압축기가 작동된다.

즉, 시일링 캡(30) 내 냉매의 압력이 적정압력일 경우 상기 플러그(50a, 50b) 사이의 소정 위치에 구비되는 여러 접점(C1, C2)들이 동시에 연결되어 통전됨으로써 압축기가 가동되는 것이다.

통상의 자동차용 에어컨 압축기가 작동되는 적정압력을 2 ~ 27kg/㎠이라 할 때, 2kg/㎠ 이하의 저압시에는 저압작동상태로 되어 압축기의 작동을 정지시키고 27kg/㎠ 이상의 고압시에는 고압작동상태로 되어 압축기의 작동을 정지시키게 되어 있다.

첨부한 도 6a와 도 6b는 각각 종래에 적용되는 듀얼타입 압력스위치의 저압작동상태와 고압작동상태를 나타내는 작동상태도로서, 이를 참조하여 듀얼타입 압력스위치의 저압작동상태와 고압작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 냉매의 압력이 2kg/㎠ 이하인 경우 스프링(64)의 탄성력이 냉매의 압력보다 크게 작용하여 가동접점(68)을 좌방향으로 밀게 되고, 상기 가동접점(68)과 플러그(50a, 50b) 사이의 제 1 접점(C1)이 떨어지게 되어 제 1 플러그(50a)와 제 2 플러그(50b)는 서로 전기적으로 연결이 이루어지지 않게 된다.

도 6b에 도시한 바와 같이, 냉매의 압력이 27kg/㎠ 이상인 경우 냉매의 압력이 금속 다이어프램(60)을 변형시키고, 작동핀(62)이 우방향으로 이동하여 가동스위치(67)를 밀어냄과 동시에 스프링(64)은 압축된 채, 고정접점(66)과 상기 가동스위치(67)의 제 2 접점(C2)이 떨어지게 되어 제 1 플러그(50a)와 제 2 플러그(50b)는 서로 전기적으로 연결이 이루어지지 않게 된다.

상기 시일링 캡(30) 내 냉매의 압력이 적정압력인 2 ~ 27kg/㎠ 인 경우 냉매의 압력과 상기 스프링(64)의 탄성력이 평형을 이루어 제 1 접점(C1)과 제 2 접점(C2)이 동시에 접점을 이루고, 제 1 플러그(50a)와 제 2 플러그(50b) 사이에는 통전이 이루어져 압축기가 가동되는 것이다.

그러나, 냉매의 압력에 따라 압축기의 작동을 제어하기 위해 종래에 적용되는 듀얼타입의 압력스위치는 금속 다이어프램, 가동스위치, 가동접점, 스프링 등 부품수가 과다하여 부품의 파손이 크고, 작동원리가 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 압축기에서 발생될 수 있는 소손을 막기 위해 듀얼타입의 압력스위치가 압축기 내를 순환하고 토출되는 냉매의 압력에 따라 압축기의 작동을 제어해야 하나 설치되는 부위가 압축기와 거리가 먼 리시버 드라이어 인근이므로 상기 듀얼타입의 압력스위치에 의한 압축기의 민감한 제어가 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 에어컨 시스템의 압축기 등에 연결 사용되는 압력스위치에 있어 시일링 캡 내의 유체압력에 따라 작동되는 다이어프램을 설치하여 접점을 단속하는 기존 듀얼타입의 압력스위치대신 스위치 하우징 내를 통과하는 유체의 속도증감에 따라 내장된 에어포일이 상/하 이동하여 접점을 단속하도록 한 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명에 따른 유체작동식의 스위치에서 에어포일을 나타내는 사시도

도 3은 도 1의 'A-A' 단면도

도 4는 도 1의 'B-B' 단면도

도 5는 종래에 적용되는 듀얼타입의 압력스위치를 나타내는 단면도

도 6a와 도 6b는 각각 종래에 적용되는 듀얼타입 압력스위치의 저압작동상태와 고압작동상태를 나타내는 작동상태도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 제 1 단자 2 : 압축기 제 2 단자

10 : 스위치 하우징 12 : 하우징 가이드

14a, 14b : 하우징 접점 16 : 유입구

18 : 유출구 20 : 에어포일(airfoil)

22 : 에어포일 가이드 24a, 24b : 에어포일 접점

26 : 롤러

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치는 하우징 가이드(12)에 삽입 안내되는 에어포일 가이드(22)가 좌/우 측면에 돌출 형성되고 표면을 지나는 유체의 양력이 가해질 수 있도록 익형(翼型)의 형상을 갖는 내부 중공(中空)의 에어포일(20)과, 유체가 내부로 통과되도록 유입구(16)와 유출구(18)를 갖고 내장되는 상기 에어포일(20)이 양력에 의해 상/하 이동되도록 상기 에어포일가이드(22)가 접촉 안내되는 하우징 가이드(12)가 구비된 스위치 하우징(10)로 구성되어, 상기 스위치 하우징(10) 내에서 통과되는 유체의 속도에 따라 달라지는 양력에 의해 상기 에어포일(20)의 상/하 위치가 결정되도록 하고, 상기 에어포일(20)의 상/하 위치에 따라 좌/우측의 상기 하우징 가이드(12) 내면에 구비된 하우징 접점(14a, 14b)과, 좌/우측의 에어포일 가이드(22) 측면에 구비된 에어포일 접점(24a, 24b)이 좌/우측에서 동시에 단속되도록 한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 에어포일 접점(24a, 24b)은 좌측 접점(24a)과 우측 접점(24b)이 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어포일 가이드(22)에는 하우징 가이드(12)의 내면 상에서 구동되는 롤러(26)가 장착된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유체작동식의 스위치에서 에어포일을 나타내는 사시도이다.

또한, 도 3은 도 1의 'A-A' 단면도이고, 도 4는 도 1의 'B-B' 단면도이다.

본 발명에 따른 유체작동식의 스위치는 압축기로부터 토출되는 냉매가 바로 스위치 하우징(10)으로 유입되도록 압축기의 출구에 설치되고, 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력이 스위치 하우징(10) 내부를 통과하는 냉매의 유동속도와 밀접한 관계가 있다는 점을 이용한다.

따라서, 상기 스위치 하우징의 일측과 타측에는 냉매가 통과될 수 있도록 유입구(16)와 유출구(18)가 구비된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유체작동식의 스위치는 스위치 하우징(10) 내에서 통과하는 냉매의 속도에 따라 상/하 이동을 하여 그 위치를 달리하는 익형(翼型)의 에어포일(20)을 설치하고, 상기 에어포일(20)의 상/하 위치에 따라 압축기의 단자를 단속한다.

에어포일(20)의 표면을 지나는 냉매의 유체는 에어포일(20)에서 항력과 양력을 발생케 하는데, 상기 항력은 에어포일(20)을 후측으로 밀어붙이는 힘이고 상기 양력은 에어포일(20)을 상승케 하는 힘이다.

따라서, 상기 에어포일(20)은 발생되는 양력의 크기에 따라 상/하 이동되어 그 위치가 결정되어 진다.

즉, 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력이 높을수록 냉매의 속도가 빨라지게 되고 에어포일(20)에 가해지는 항력과 양력은 냉매의 속도가 빨라질수록 커지게 되므로 토출되는 냉매의 압력이 높을수록 상기 에어포일(20)의 위치 또한 높아지는 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 스위치 하우징(10)에는 에어포일(20)의 상/하 이동시 에어포일(20)의 좌/우 측면에 돌출 형성된 에어포일 가이드(22)를 상/하 방향으로 안내할 수 있도록 하우징 가이드(12)가 설치된다.

이때, 좌/우측의 에어포일 가이드(22)의 측면은 각각 좌/우측의 하우징 가이드(12) 내부 측면에 접촉되어 안내된다.

스위치 하우징(10) 내로 유입되는 냉매가 상기 에어포일(20)에 발생케 하는항력은 냉매의 압력이 높을수록 커지게 되므로, 큰 항력이 발생하여 상기 에어포일(20)을 후측으로 밀어붙이게 될 때 에어포일(20)의 원활한 상/하 이동을 방해한다.

따라서, 에어포일 가이드(22)가 하우징 가이드(12) 내에서 원활히 상/하 이동될 수 있도록 에어포일 가이드(22)에는 하우징 가이드 내면 상에서 구동되는 도 4에 도시한 바와 같은 롤러(26)가 장착된다.

또한 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 에어포일(20)의 상/하 이동에 따라 압축기의 단자를 단속하기 위해, 압축기의 제 1 단자(1)와 제 2 단자(2)에 각각 연결되는 하우징 접점(14a, 14b)이 좌/우측의 하우징 가이드(12) 측면에 구비되고, 좌/우측의 에어포일 가이드(22) 측면에는 상기 하우징 접점(14a, 14b)과 단속될 수 있는 에어포일 접점(24a, 24b)이 구비되며, 상기 좌/우측의 에어포일 접점(24a, 24b)은 에어포일(20) 내부에서 서로 연결된다.

이와 같이 하여, 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력이 적정압력(즉, 통상의 자동차용 에어컨 압축기인 경우 2 ~ 27kg/㎠)일 경우 에어포일 접점(24a, 24b)은 하우징 접점(14a, 14b)에 접촉하는 구간에 머물게 된다.

냉매의 압력이 과다하여 적정압력 이상인 경우, 에어포일(20)은 상승되고 에어포일 접점(24a, 24b)이 하우징 접점(14a, 14b)의 상측에 위치하게 되므로 압축기의 제 1 단자(1)와 제 2 단자(2)는 서로 연결이 끊기고 압축기가 작동되지 않게 된다.

냉매가 과다 유출되어 압출기로부터 토출되는 냉매의 압력이 적정압력 이하인 경우, 에어포일(20)이 하향 이동되고 에어포일 접점(24a, 24b)이 하우징 접점(14a, 14b)의 하측에 위치하여 압축기의 제 1 단자(1)와 제 2 단자(2)는 서로 연결이 끊기고 압축기가 작동되지 않게 된다.

또한, 시동이전 에어컨을 작동하지 않는 경우에는 압축기와 압축기 주변의 냉매가 일부 액체상태인데, 이와 같이 일부 액체상태로 냉매의 유동이 없는 경우, 운전자가 에어컨 스위치를 ON 조작할시 바로 압축기가 작동되도록 압축기의 제 1 단자(1)와 제 2 단자(2)는 서로 연결된 상태로 있어야 한다.

따라서, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 에어포일(20)의 내부를 중공상태로 하여 상기 에어포일(20)이 자체부력으로 일부가 액체상태인 냉매에 떠있도록 하고, 이때 압축기의 제 1 단자(1)와 제 2 단자(2)가 서로 연결되어 있는 상태가 되게 한다.

또한, 일부 액체상태로 냉매의 유동이 없는 경우 냉매가 과다 유출된 상태에서는 자체부력으로 떠있게 되는 에어포일(20)의 위치가 내려와 있게 되므로 에어포일 접점(24a, 24b)이 하우징 접점(14a, 14b)의 하측에 위치하게 되고, 이때 에어컨 스위치가 ON 조작되더라도 제 1 단자(1)와 제 2 단자(2)는 전기적으로 연결되지 않으므로 압축기가 작동되지 않게 된다.

이와 같이 하여, 냉매의 과다나 냉매의 부족으로 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력이 적정압력 이상이거나 이하일 때 압축기가 작동되지 않도록 하고, 적정압력에서만 작동되도록 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치에 의하면 다이어프램 및 스위치, 스프링 등을 삭제하여 부품수를 줄일 수 있고, 경량화와 제작비용을 줄일 수 있으며, 냉매가 압력스위치를 통과하도록 되어 있으므로 압축기 출구에 설치할 수 있어 보다 민감한 제어를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 하우징 가이드(12)에 삽입 안내되는 에어포일 가이드(22)가 좌/우 측면에 돌출 형성되고 표면을 지나는 유체의 양력이 가해질 수 있도록 익형(翼型)의 형상을 갖는 내부 중공의 에어포일(20)과, 유체가 내부로 통과되도록 유입구(16)와 유출구(18)를 갖고 내장되는 상기 에어포일(20)이 양력에 의해 상/하 이동되도록 상기 에어포일 가이드(22)가 접촉 안내되는 하우징 가이드(12)가 구비된 스위치 하우징(10)로 구성되어, 상기 스위치 하우징(10) 내에서 통과되는 유체의 속도에 따라 달라지는 양력에 의해 상기 에어포일(20)의 상/하 위치가 결정되도록 하고, 상기 에어포일(20)의 상/하 위치에 따라 좌/우측의 상기 하우징 가이드(12) 내면에 구비된 하우징 접점(14a, 14b)과, 좌/우측의 에어포일 가이드(22) 측면에 구비된 에어포일 접점(24a, 24b)이 좌/우측에서 동시에 단속되도록 한 것을 특징으로 하는 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 에어포일 접점(24a, 24b)은 좌측 접점(24a)과 우측 접점(24b)이 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 에어포일 가이드(22)에는 하우징 가이드(12)의 내면 상에서 구동되는 롤러(26)가 장착된 것을 특징으로 하는 에어포일을 이용한 유체작동식의 스위치.