KR20110072487A - 용량가변형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 용량가변형 압축기는, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 용량가변형 압축기에 있어서, 상기 토출실 압력이 작용하는 제1냉매유입구와 상기 냉매유입구와 연결되는 냉매배출구가 형성되며, 상기 제1냉매유입구와 대향되는 단부가 개방되는 밸브하우징; 상기 제1냉매유입구를 개폐하는 밸브체; 상기 크랭크실 또는 흡입실 압력이 작용하는 제2냉매유입구가 형성되며, 상기 밸브하우징의 개방된 단부를 덮는 커버; 및 상기 커버와 밸브체 사이에 개재되는 가세부제;로 구성되는 체크밸브를 포함하되, 상기 밸브체는, 상기 제1냉매유입구를 개폐하는 제1밸브체 및 상기 제2냉매유입구에 대응되는 제2밸브체로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 사판의 최소경사각 구동시에 제1밸브체의 수압부에 토출된 역류 냉매가 작용함으로써 제1밸브체는 제1냉매유입구를 폐쇄하여 토출 냉매의 역류를 방지하는 효과가 있다.

압축기, 체크밸브, 토출, 역류

Description

용량가변형 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 용량가변형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토출압의 역류를 방지하는 체크밸브를 구비한 용량가변형 압축기에 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 흡입실 의 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 조절하는 것이 보통이다.

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 체크밸브가 설치되어 압축기의 최소용량 운전시에 냉매의 역류를 방지한다.

이하, 도면을 참조하여 종래기술에 따른 체크밸브의 구조에 관하여 설명한다.

도 1은 종래기술에 따른 용량가변형 압축기의 체크밸브를 도시한 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 체크밸브(1)는, 토출실 압력(Pd)이 작용하는 제1냉매유입구(2a)와 상기 제1냉매유입구(2a)와 연결되는 냉매배출구(2b)가 형성되며, 상기 제1냉매유입구(2a)와 대향되는 단부가 개방되는 밸브하우징(2)과, 상기 제1냉매유입구(2a)를 개폐하는 밸브체(3)와, 크랭크실 또는 흡입실 압력(Pc,Ps)이 작용하는 제2냉매유입구(4a)가 형성되며 상기 밸브하우징(2)의 개방된 단부를 덮는 커버(4) 및 상기 커버(4)와 밸브체(3) 사이에 개재되는 스프링(5)을 포함한다.

이때, 상기 밸브체(3)는 상부로 토출실 압력(Pd)이 작용하며 하부로 크랭크실 또는 흡입실 압력(Pc,Ps)이 작용한다.

즉, 상기 밸브체(3)는 스프링(5)의 탄성력에 크랭크실 또는 흡입실 압력(Pc,Ps)이 더해져 제1냉매유입구(2a)를 폐쇄하게 된다.

이와 같이 구성되는 체크밸브(1)는 압축기의 토출구에 설치되어 최소용량 운전시(저압토출시) 냉매의 역류를 방지하게 된다.

그러나, 종래기술의 체크밸브(1)에 따르면 압축기의 최소용량 운전(압축기 OFF)시에 토출실 압력(Pd)과 크랭크실 또는 흡입실 압력(Pc,Ps)의 차압이 하기 [표 1]과 같이 설정압력 이상으로 높아지게 된다.

즉, 차압에 의해 상기 밸브체(3)는 제1냉매유입구(2a)를 폐쇄하지 못하므로 다음 냉각사이클(응축기)의 토출냉매가 압축기로 역류하게 된다.

이때, 역류된 토출 냉매는 체크밸브(1) 및 제어밸브를 통해 사판실로 유입되어 역류 냉매의 흐름에 의해 급격한 유동음 및 크랭크실 압력증가로 인해 사판의 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사판의 최소경사각 구동시에 토출된 역류 냉매의 압력에 의해 체크밸브가 닫히도록 구성하여 토출 냉매의 역류를 방지하는 용량가변형 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용량가변형 압축기는, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 용량가변형 압축기에 있어서, 상기 토출실 압력이 작용하는 제1냉매유입구와 상기 냉매유입구와 연결되는 냉매배출구가 형성되며, 상기 제1냉매유입구와 대향되는 단부가 개방되는 밸브하우징; 상기 제1냉매유입구를 개폐하는 밸브체; 상기 크랭크실 또는 흡입실 압력이 작용하는 제2냉매유입구가 형성되며, 상기 밸브하우징의 개방된 단부를 덮는 커버; 및 상기 커버와 밸브체 사이에 개재되는 가세부제;로 구성되는 체크밸브를 포함하되, 상기 밸브체는, 상기 제1냉매유입구를 개폐하는 제1밸브체 및 상기 제2냉매유입구에 대응되는 제2밸브체로 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제1밸브체에는 토출된 역류 냉매가 작용하는 수압부가 형성되며, 상기 제2밸브체에는 상기 수압부에 삽입되는 지지부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 토출실과 연결되며 상기 체크밸브가 설치되는 토출유로가 더 구 비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 크랭크실 또는 흡입실과 체크밸브를 연결하는 연결유로가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 용량가변형 압축기에 따르면, 사판의 최소경사각 구동시에 제1밸브체의 수압부에 토출된 역류 냉매가 작용함으로써 제1밸브체는 제1냉매유입구를 폐쇄하여 토출 냉매의 역류를 방지하는 효과가 있다.

이에 따라, 토출 냉매의 역류가 차단되어 냉매 흐름에 따른 급격한 유동음 및 크랭크실 압력증가로 인한 사판의 내구성이 저하되는 것을 방지한다.

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 2는 본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 3은 도 2의 용량가변형 압축기의 후방하우징을 도시한 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 체크밸브의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도시한 바와 같이, 용량가변형 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따 라 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)을 포함한다.

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 형성되 어 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) 또는 토출실(24) 내의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절되는데, 이는 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브(200)에 의해 구현되는 것이 보통이다.

아울러, 상기 후방 하우징(18)에는 토출실(24)과 연통된 토출유로(101)가 형성된다. 이때, 상기 토출유로(101)에는 설정 차압 이상에서 압축된 냉매를 외부(응축기)로 배출시킴과 동시에 배출된 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브(100)가 설치된다.

또한, 상기 토출유로(101)의 배출 측으로 토출구(25)가 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 후방 하우징(18)에는 상기 크랭크실(86) 또는 흡입실(22)의 압력(Pc,Ps)을 체크밸브(100)에 작용하도록 연결하는 연결유로(102)가 형성된다.

전술한 압축기는 본원 발명에 따른 체크밸브가 설치되는 하나의 예에 불과하며, 그 밖의 다양한 형식의 클러치-리스(clutch-less) 용량가변형 압축기에 모두 적용 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 의 체크밸브(100)를 설명한다.

도시한 바와 같이, 토출유로(101) 내에 장착되며 토출실(24) 압력(Pd)과 크랭크실(86) 또는 흡입실(22) 압력(Pc,Ps)의 차압에 의해 상기 토출유로(101)를 개폐하는 본 발명에 따른 체크밸브(100)는, 토출실(24)로부터 토출된 냉매를 다음 냉각 사이클(응축기)로 보내주는 작용을 반복적으로 수행하는 것으로, 크게 밸브하우징(110)과, 상기 밸브하우징(110)의 내측을 왕복 이동하는 밸브체(120)와, 상기 밸브하우징(120)의 개방된 단부를 덮는 커버(130) 및 상기 커버(130)와 밸브체(120) 사이에 개재되는 가세부재(140)를 포함한다.

먼저, 상기 밸브하우징(110)에는 토출실(24) 압력(Pd)이 작용하는 제1냉매유입구(111)와 상기 밸브체(120)의 왕복 이동에 따라 상기 냉매유입구(111)와 연결되는 냉매배출구(112)가 형성된다.

이때, 상기 제1냉매유입구(111)는 토출유로(101)에 의해 토출실(24)과 연결되며, 상기 냉매배출구(112)는 토출유로(101)에 의해 토출구(25)와 연결된다. 즉, 상기 밸브하우징(110)은 토출유로(101) 내에 설치되는 것이다.

또한, 상기 밸브체(120)는 토출실(24) 압력(Pd)이 작용하여 상술한 제1냉매유입구(111)를 개폐하게 된다. 덧붙여, 상기 밸브체(120)는 압축기의 최소경사각 구동시에 토출된 역류 냉매가 작용하며 상세한 설명은 후술한다.

그리고, 상기 커버(130)에는 크랭크실(86) 또는 흡입실 압력(Pc,Ps)이 작용하는 제2냉매유입구(131)가 형성된다. 즉, 상기 제2냉매유입구는(131) 연결유 로(102)와 연결된다.

한편, 상기 가세부재(140)는 스프링으로 형성되어 상기 밸브체(120)가 제1냉매유입구(111)를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 인가한다.

이러한 가세부재(140)는 그 탄성계수의 크기에 따라 밸브체(120)가 개폐되는 압력차를 조절할 수 있다.

덧붙여, 상기 밸브체(120)는 상기 제1냉매유입구(111)를 개폐하는 제1밸브체(121) 및 상기 제2냉매유입구(112)에 대응되는 제2밸브체(122)로 구성되며, 상기 제1,2밸브체(121,122)는 각각 운동하도록 별개로 구성된다.

한편, 상기 가세부재(140)는 제1밸브체(121)에 탄성력을 인가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1밸브체(121)에는 토출된 역류 냉매가 작용하는 수압부(121a)가 형성되며, 상기 제2밸브체에(122)는 상기 수압부(121a)에 삽입되는 지지부가(122a) 형성된다.

즉, 상기 수압부(121a)로 토출된 역류 냉매가 작용함으로써 압축기의 최소경사각 구동시에 상기 [표 1]과 같이 차압이 높아진 경우에도 본 발명의 체크밸브(100)는 토출 냉매의 역류를 방지하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 체크밸브(100)에 따르면, 사판(50)의 최소경사각 구동시에 제1밸브체(121)의 수압부(121a)에 토출된 역류 냉매가 작용함으로써 제1밸브체(121)는 제1냉매유입구(111)를 폐쇄하여 토출 냉매의 역류를 방지하게 된다.

이때, 상기 가세부재(140)의 탄성력도 제1밸브체(121)에 작용하게 된다.

이에 따라, 토출 냉매의 역류가 차단되어 냉매 흐름에 따른 급격한 유동음 및 크랭크실(86) 압력증가로 인한 사판(50)의 내구성이 저하되는 것을 방지한다.

즉, 상기 제2밸브체(122)와 각개 왕복 운동하는 제1밸브체(121)와 수압부(121a)로 토출된 역류 냉매가 작용함으로써 상술한 [표 1]과 설정압력이상으로 차압이 높아진 경우에도 토출 냉매의 역류를 완벽하게 차단하게 된다.

이후, 설정 차압이 낮아지면 크랭크실(86) 또는 흡입실(22) 압력(Pc,Ps)이 제2냉매유입구(131)로 전달되어 제2밸브체(122)의 하부에 작용하고, 크랭크실(86) 또는 흡입실(22) 압력(Pc,Ps)을 전달받은 상기 제2밸브체(122)는 상승하여 지지부(122a)가 수압부(121a)의 하부를 지지하여 제1냉매유입구(111)의 폐쇄상태를 유지하게 된다.

즉, 사판(50)의 최소경사각 구동시에 크랭크실(86) 또는 흡입실(22)의 압력(Pc,Ps)은 상승하고, 상승된 크랭크실(86) 또는 흡입실(22) 압력(Pc,Ps)이 연결유로(102)를 통해 체크밸브(100)에 작용하게 되는 것이다. 이때, 압축기의 사용상, 크랭크실 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)은 대략 같아진다

한편, 도 4의 (a)는 토출실(24) 압력(Pd)에 의해 밸브체(120)가 가세부재(140)를 압축하며 제1냉매유입구(111)를 개방함으로 압축된 냉매를 다음 냉각사이클(응축기)로 배출(FULL OPEN)하는 것이며, 도 4의 (b)는 사판(50)의 최소경사각으로 구동시에 상기 제1밸브채(121)의 수압부(121a)에 토출된 역류 냉매가 작용하여 제1밸브체(121)만 상승하여 제1냉매유입구(111)를 폐쇄(BACK FLOW CLOSE)하여 냉매의 역류를 방지하는 것이며. 도 4 (c)는 제2밸브체(122)에 크랭크실(86) 또는 흡입실(22) 압력(Pc,Ps)이 작용하여 제2밸브체(122)의 지지부(122a)가 제1밸브체(121)의 수압부(121a)를 지지하여 제1냉매유입구(111)를 차단(FULL CLOSE)하여 냉매의 역류를 방지하는 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.

예를 들어, 체크밸브(100)의 설치위치를 상술한 바와 같이 한정할 필요는 없으며 토출실(24) 압력(Pd)과 크랭크실(86) 압력(Pc)이 작용할 수 있다면 체크밸브(100)의 설치위치는 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.

도 1은 종래기술에 따른 용량가변형 압축기의 체크밸브를 도시한 종면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 용량가변형 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 3은 도 2의 용량가변형 압축기의 후방하우징을 도시한 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 체크밸브의 구조를 나타내는 종단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

100 - 체크밸브 110 - 밸브하우징

120 - 밸브체 130 - 가세부재

140 - 커버

Claims (4)

1. 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 용량가변형 압축기에 있어서,

   상기 토출실 압력이 작용하는 제1냉매유입구와 상기 냉매유입구와 연결되는 냉매배출구가 형성되며, 상기 제1냉매유입구와 대향되는 단부가 개방되는 밸브하우징;

   상기 제1냉매유입구를 개폐하는 밸브체;

   상기 크랭크실 또는 흡입실 압력이 작용하는 제2냉매유입구가 형성되며, 상기 밸브하우징의 개방된 단부를 덮는 커버; 및

   상기 커버와 밸브체 사이에 개재되는 가세부제;로 구성되는 체크밸브를 포함하되,

   상기 밸브체는, 상기 제1냉매유입구를 개폐하는 제1밸브체 및 상기 제2냉매유입구에 대응되는 제2밸브체로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1밸브체에는 토출된 역류 냉매가 작용하는 수압부가 형성되며, 상기 제2밸브체에는 상기 수압부에 삽입되는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 토출실과 연결되며 상기 체크밸브가 설치되는 토출유로가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 크랭크실 또는 흡입실과 체크밸브를 연결하는 연결유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.

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