KR20210083446A

KR20210083446A - 가변용량 압축기용 제어밸브

Info

Publication number: KR20210083446A
Application number: KR1020190175232A
Authority: KR
Inventors: 이태진; 배인표
Original assignee: 두원중공업(주); 학교법인 두원학원; 주식회사 두원전자
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-07

Abstract

본 발명은, 내부에 코일, 코어 및 플런저가 설치되는 메인하우징; 상기 메인하우징의 전방에 설치되며, 가변용량 압축기의 흡입실, 크랭크실 및 토출실과 각각 연통되는 제1연통홀, 제2연통홀 및 제3연통홀이 형성되고, 상기 제1연통홀과 연통되는 제1내부공간과, 상기 제2연통홀 및 상기 제3연통홀과 연통되며 상기 제1내부공간과 상기 메인하우징의 사이에 배치되는 제2내부공간이 형성된 연통하우징; 상기 제1내부공간에 설치되는 벨로우즈; 상기 제2내부공간에 설치되며, 일단이 상기 벨로우즈 측을 향하고 타단이 상기 메인하우징 측을 향하며, 외주면에 연통슬롯이 형성된 슬리브; 및 상기 코어의 내부에 설치되며, 일단이 상기 슬리브의 타단에 삽입되고 타단이 상기 플런저에 삽입되는 로드를 포함하는 가변용량 압축기용 제어밸브를 제공한다.

Description

가변용량 압축기용 제어밸브{Control valve for variable capacity compressor}

본 발명은 가변용량 압축기용 제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가변용량 압축기에 설치되어 가변용량 압축기의 크랭크실의 냉매 압력을 제어하는 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기란 외부의 동력을 공급받아 유체를 압축하는 장치를 의미하며, 공조 장치 또는 냉각 장치 등에서 많이 사용된다. 이 중, 자동차용 공조장치를 구성하는 압축기는, 전자클러치의 단속 작용에 의하여 동력원으로부터의 동력을 선택적으로 전달받아 구동된다. 그리고 이러한 자동차용 압축기는, 증발기로부터 냉매가스를 내부로 흡입하여 압축한 후, 응축기 측으로 토출시킨다.

자동차용 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 가변용량 사판식 압축기는, 구동축에 대하여 경사가 조절되는 사판의 회전을 통해 냉매를 흡입 및 토출시키는 압축기를 의미한다. 가변용량 사판식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동축에, 일정한 경사각을 가진 디스크 형상의 사판이 설치되어 구동축에 의해 회전하는 구조로 설계된다. 그리고 이러한 사판식 압축기는, 사판의 회전에 의하여, 사판의 둘레를 따라 배치된 슈(Shoe)를 통해 연결된 복수의 피스톤들이, 실린더블록에 형성된 다수의 실린더보어 내부에서 직선으로 왕복 운동을 함으로써, 냉매가스를 흡입한 후 압축하여 배출하게 된다.

가변용량 사판식 압축기는, 구동축 및 사판이 배치되는 크랭크실과, 외부로부터 냉매가 흡입되는 흡입실과, 실린더보어에서 피스톤에 의해 압축된 냉매가 토출되는 토출실이 형성된다. 그리고 가변용량 사판식 압축기에는, 상기 크랭크실에 존재하는 냉매의 압력을 제어하기 위한 밸브가 설치된다.

이러한 제어밸브는, 초기 기동 시 액냉매 배출 및 기동성 확보가 중요하며, 가변각 모드 작동 시 압축기의 소요 동력을 저감하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

본 발명은 초기 기동 시 액냉매 배출 및 기동성 확보가 용이하며, 가변각 모드 작동 시 압축기의 소요 동력을 저감할 수 있는 가변용량 압축기용 제어밸브를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 제1 내지 제3연통홀은, 각각 상기 연통하우징의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍으로 구비되며, 상기 연통슬롯은, 제1연통슬롯과, 상기 제1연통슬롯으로부터 상기 슬리브의 원주방향을 따라 이격되도록 배치되며, 상기 제1연통슬롯보다 전방에 배치되는 제2연통슬롯을 포함한다.

상기 연통슬롯은, 상기 슬리브의 원주방향을 따라 형성되며, 전후로 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 원주슬롯과, 상기 한 쌍의 원주슬롯을 연결하는 연결슬롯을 포함한다.

상기 슬리브는, 상기 제1연통슬롯의 전방 외주면에 관통홀이 형성된다.

상기 슬리브는, 일단에 상기 관통홀과 연통되는 축단부홈이 형성된다.

최대각 모드에서, 상기 로드는 상기 슬리브를 전방으로 가압하여 상기 제3연통홀을 밀폐시키며, 상기 제2연통슬롯과 인접한 제2연통홀을 통해 상기 제2연통슬롯으로 유입된 냉매는 제2연통슬롯과 인접한 제1연통홀을 통해 가변용량 압축기의 흡입실로 공급되고, 가변각 모드에서, 상기 로드는 상기 슬리브에 대한 가압력을 최대각 모드 대비 감소시켜 상기 제1연통슬롯과 인접한 제3연통홀을 상기 제1연통슬롯과 연통시키며, 상기 제3연통홀을 통해 상기 제1연통슬롯으로 유입된 냉매는 상기 제1연통슬롯과 인접한 제2연통홀을 통해 가변용량 압축기의 크랭크실로 공급된다.

본 발명에 따른 가변용량 압축기용 제어밸브에 의하면, 최대각 모드에서 제1연통홀과 제2연통홀이 서로 연통됨으로써 압축기의 기동성을 확보할 수 있고 액냉매의 배출을 용이하게 할 수 있으며, 가변각 모드에서 제1연통홀과 제2연통홀 사이의 냉매 유동경로가 축소 또는 차폐됨으로써 압축기의 소요 동력을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변용량 압축기용 제어밸브가 설치되는 압축기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변용량 압축기용 제어밸브의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 최대각 모드에 따른 작동을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 가변각 모드에 따른 작동을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에서 슬리브를 나타낸 사시도이다.

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 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1을 참조하면, 가변용량 사판식 압축기(100)는, 프런트 하우징(110)과, 상기 프런트 하우징(110)에 결합되는 실린더블록(120)과, 실린더블록(120)에 결합되는 리어하우징(130)을 포함한다. 상기 프런트하우징(110)의 내부에는 크랭크실(111)이 형성된다. 상기 크랭크실(111)에는 회전축(140)과, 상기 회전축(1400에 결합되는 러그플레이트(150)와, 상기 러그플레이트(150)에 결합되는 사판(160)이 수용된다. 상기 실린더블록(120)에는 실린더보어(미도시)가 형성되며, 상기 실린더보어에는 피스톤(미도시)이 수용된다. 상기 피스톤은 사판(160)과 결합되어 있다. 상기 리어하우징(130)에는 흡입실(131)과 토출실(132)이 각각 형성되어 있다. 상기 회전축(140)이 회전함에 따라 상기 흡입실(131)로부터 실린더보어로 유입된 냉매는, 피스톤에 의해 압축된 후 상기 토출실(132)을 통해 외부로 토출된다.

상기 크랭크실(111)에 존재하는 냉매의 양에 따라 상기 사판(160)의 경사각은 변하게 된다. 에어컨의 시동 시 압축기(100)는 최대각 모드에서 운전하고, 에어컨의 정격운전 시 압축기(100)는 가변각 모드에서 운전한다. 최대각 모드란 사판(160)과 회전축(140)이 이루는 각도가 최대가 되도록 작동하는 것을 의미하고, 가변각 모드란 사판(160)과 회전축(140)이 이루는 각도가 최대값 미만의 각도에서 가변적으로 변하도록 작동하는 것을 의미한다.

최대각 모드는 상기 크랭크실(111)에 존재하는 냉매를 상기 흡입실(131)로 바이패스시킴으로써 구현된다. 반대로 가변각 모드는 상기 토출실(132)에 존재하는 냉매를 상기 크랭크실(111)로 바이패스시킴으로써 구현된다. 그리고 이러한 최대각모드, 가변각모드의 제어는 본 발명에 따른 제어밸브(1000)에 의해 이루어지게 된다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가변용량 압축기용 제어밸브(1000)는, 메인하우징(1100), 연통하우징(1200), 벨로우즈(1300), 슬리브(1400), 로드(1500)를 포함한다.

상기 메인하우징(1100)은, 내부에 코일(1110), 코어(1120), 플런저(1130)가 배치된다. 상기 코일(1110)은, 상기 코어(1120)를 감싸도록 배치되는 것으로서, 외부로부터 전류를 공급받아 전자기력을 발생시킨다. 상기 코어(1120)는, 중공의 원통 형상으로 형성되며, 상기 코일(1110)의 내부에 배치된다. 상기 플런저(1130)는, 중공 형상으로 형성되며, 상기 코어(1120)의 후방에 배치된다.

상기 연통하우징(1200)은, 상기 메인하우징(1100)의 전방에 결합되며, 상기 흡입실(131), 크랭크실(111), 토출실(132)과 연통되는 제1연통홀(1210), 제2연통홀(1220), 제3연통홀(1230)이 각각 형성된다. 상기 연통하우징(1200)의 내부에는, 상기 제1연통홀(1210)과 연통되는 제1내부공간(1240)과, 상기 제2연통홀(1220) 및 제3연통홀(1230)과 연통되며, 상기 제1내부공간(1240)의 후방에 배치되는 제2내부공간(1250)이 형성된다. 상기 제1연통홀(1210), 제2연통홀(1220), 제3연통홀(1230)은, 각각 상기 연통하우징의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍으로 구비된다.

상기 벨로우즈(1300)는, 상기 제1내부공간(1240)에 설치된다.

상기 슬리브(1400)는, 상기 제2내부공간(1250)에 설치되며, 일단이 상기 벨로우즈(1300) 측을 향하고 타단이 상기 메인하우징(1100) 측을 향하도록 배치된다. 상기 슬리브(1400)는 외주면에 연통슬롯(1410,1420)이 형성된다. 상기 연통슬롯(1410,1420)은, 제1연통슬롯(1410)과 제2연통슬롯(1420)을 포함한다. 상기 제1연통슬롯(1410)은, 상기 슬리브(140)의 외주면에 형성된다. 상기 제2연통슬롯(1420)은, 상기 제1연통슬롯(1410)으로부터 상기 슬리브의 원주방향을 따라 이격되도록 배치되며, 상기 제1연통슬롯(1410)보다 전방에 배치된다.

상기 제1연통슬롯(1410)과 제2연통슬롯(1420)은, 각각 한 쌍의 원주슬롯(1411,1421)과 연결슬롯(1412)을 포함한다. 상기 한 쌍의 원주슬롯(1411,1421)은 상기 슬리브(1410)의 원주방향을 따라 연장되도록 형성되며, 전후로 서로 이격되도록 배치된다. 상기 연결슬롯(1412,1422)은 상기 한 쌍의 원주슬롯(1411,1421)의 사이에 배치되며, 상기 한 쌍의 원주슬롯(1411,1421)을 연결한다.

상기 슬리브(1400)는, 상기 제1연통슬롯(1410)의 전방 외주면에 관통홀(1430)이 형성된다. 그리고 상기 슬리브(1400)는, 일단에 상기 관통홀(1430)과 연통되는 축단부홈(1440)이 형성된다.

상기 로드(1500)는, 상기 코어(1120)의 내부에 설치되며, 일단이 상기 슬리브(1400)의 타단에 삽입되고 타단이 상기 플런저(1130)에 삽입된다. 상기 코일(1110)로 전류가 공급되어 전자기력이 발생되는 경우, 상기 로드(1500)는, 전자기력을 받아 전방으로 가압되어 이동한다.

도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 제어밸브(1000)의 작동에 관해 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면, 최대각 모드에서, 상기 로드(1500)는 상기 슬리브(1400)를 전방으로 가압하여, 상기 슬리브(1400)의 타단 측 외주면 부위에 의해 상기 한 쌍의 제3연통홀(1230)이 밀폐되도록 한다. 이에 따라 최대각 모드에서, 상기 제3연통홀(1230)과 상기 제1연통슬롯(1410)은 서로 연통되지 않고 차단된 상태를 유지하며, 상기 토출실(132)에 존재하는 냉매는 상기 제2내부공간(1250)으로 유입되지 않는다. 이때, 상기 제2연통슬롯(1420)은 상기 제2연통슬롯(1420)과 인접한 제1연통홀(1210) 및 제2연통홀(1220)과 연통된 상태를 유지한다. 따라서 상기 제2연통슬롯(1420)과 인접한 제2연통홀(1220)을 통해 상기 제2연통슬롯(1420)으로 유입된 냉매는, 상기 제2연통슬롯(1420)과 인접한 제1연통홀(1210)을 통해 압축기(100)의 흡입실(131)로 공급된다. 상술한 동작을 통하여, 최대각 모드에서 압축기(100)의 크랭크실(111)에 존재하는 냉매는, 제어밸브(1000)를 거쳐 압축기(100)의 흡입실(131)로 바이패스된다.

도 4를 참조하면, 가변각 모드에서, 상기 로드(1500)는 상기 슬리브(1400)를 전방으로 가압하되, 최대각 모드일 때 보다는 작은 힘으로 상기 슬리브(1400)를 가압한다. 이 경우, 상기 벨로우즈(1300)가 상기 슬리브(1400)를 후방으로 가하는 힘에 의하여, 상기 슬리브(1400)는 후방으로 이동한다. 그리고 이 경우, 상기 제1연통슬롯(1410)은, 상기 제1연통슬롯(1410)과 인접한 제2연통홀(1220) 및 제3연통홀(1230)과 연통되며, 상기 제2연통슬롯(1420)과 인접한 제1연통홀(1210)과 제2연통홀(1220)은, 상기 제2연통슬롯(1420)과의 연통 면적이 축소 또는 차단된다. 따라서 상기 제1연통슬롯(1410)과 인접한 제3연통홀(1230)을 통해 상기 제1연통슬롯(1410)으로 유입된 냉매는, 상기 제1연통슬롯(1410)과 인접한 제2연통홀(1220)을 통해 가변용량 압축기(100)의 크랭크실(111)로 공급된다. 상술한 동작을 통하여, 가변각 모드에서 압축기(100)의 토출실(132)에 존재하는 냉매는, 제어밸브(1000)를 거쳐 압축기(100)의 크랭크실(111)로 바이패스된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 가변용량 압축기용 제어밸브에 의하면, 최대각 모드에서 제1연통홀과 제2연통홀이 서로 연통됨으로써 압축기의 기동성을 확보할 수 있고 액냉매의 배출을 용이하게 할 수 있으며, 가변각 모드에서 제1연통홀과 제2연통홀 사이의 냉매 유동경로가 축소 또는 차폐됨으로써 압축기의 소요 동력을 저감시킬 수 있다.

1000 : 가변용량 압축기용 제어밸브 1100 : 메인하우징
1200 : 연통하우징 1300 : 벨로우즈
1400 : 슬리브 1500 : 로드

Claims

내부에 코일, 코어 및 플런저가 설치되는 메인하우징;
상기 메인하우징의 전방에 설치되며, 가변용량 압축기의 흡입실, 크랭크실 및 토출실과 각각 연통되는 제1연통홀, 제2연통홀 및 제3연통홀이 형성되고, 상기 제1연통홀과 연통되는 제1내부공간과, 상기 제2연통홀 및 상기 제3연통홀과 연통되며 상기 제1내부공간과 상기 메인하우징의 사이에 배치되는 제2내부공간이 형성된 연통하우징;
상기 제1내부공간에 설치되는 벨로우즈;
상기 제2내부공간에 설치되며, 일단이 상기 벨로우즈 측을 향하고 타단이 상기 메인하우징 측을 향하며, 외주면에 연통슬롯이 형성된 슬리브; 및
상기 코어의 내부에 설치되며, 일단이 상기 슬리브의 타단에 삽입되고 타단이 상기 플런저에 삽입되는 로드를 포함하는 가변용량 압축기용 제어밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 내지 제3연통홀은, 각각 상기 연통하우징의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍으로 구비되며,
상기 연통슬롯은,
제1연통슬롯과,
상기 제1연통슬롯으로부터 상기 슬리브의 원주방향을 따라 이격되도록 배치되며, 상기 제1연통슬롯보다 전방에 배치되는 제2연통슬롯을 포함하는 가변용량 압축기용 제어밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 연통슬롯은,
상기 슬리브의 원주방향을 따라 형성되며, 전후로 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍의 원주슬롯과,
상기 한 쌍의 원주슬롯을 연결하는 연결슬롯을 포함하는 가변용량 압축기용 제어밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 슬리브는, 상기 제1연통슬롯의 전방 외주면에 관통홀이 형성된 가변용량 압축기용 제어밸브.
청구항 4에 있어서,
상기 슬리브는, 일단에 상기 관통홀과 연통되는 축단부홈이 형성된 가변용량 압축기용 제어밸브.
청구항 2에 있어서,
최대각 모드에서, 상기 로드는 상기 슬리브를 전방으로 가압하여 상기 제3연통홀을 밀폐시키며, 상기 제2연통슬롯과 인접한 제2연통홀을 통해 상기 제2연통슬롯으로 유입된 냉매는 제2연통슬롯과 인접한 제1연통홀을 통해 가변용량 압축기의 흡입실로 공급되고,
가변각 모드에서, 상기 로드는 상기 슬리브에 대한 가압력을 최대각 모드 대비 감소시켜 상기 제1연통슬롯과 인접한 제3연통홀을 상기 제1연통슬롯과 연통시키며, 상기 제3연통홀을 통해 상기 제1연통슬롯으로 유입된 냉매는 상기 제1연통슬롯과 인접한 제2연통홀을 통해 가변용량 압축기의 크랭크실로 공급되는 가변용량 압축기용 제어밸브.