KR101864881B1 - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 및 이를 갖는 가변 용량 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 용량 압축기용 제어 밸브 및 이를 갖는 가변 용량 압축기에 관한 것으로서, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체; 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 밸브체를 전후진시키는 솔레노이드; 및 상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고, 상기 제 1 포트는, 상기 토출실에서 상기 크랭크실 방향으로 형성되는 제 1 통로와 연통되는 제 1-1 포트 및 상기 크랭크실에서 상기 흡입실 방향으로 형성되는 제 2 통로와 연통되는 제 1-2 포트를 포함하고, 상기 제 1-2 포트 및 상기 제 1-1 포트의 압력차에 의해 상기 제 2 통로와 연통되는 상기 제 1-2 포트를 개도량을 제어하는 일방향 밸브체가 설치될 수 있다.

Description

가변 용량 압축기용 제어 밸브 및 이를 갖는 가변 용량 압축기{Control valve of variable displacement compressor and its variable displacement compressor}

본 발명은 가변 용량 압축기용 제어 밸브 및 이를 갖는 가변 용량 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가변 용량 압축기의 용량을 제어하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브 및 이를 갖는 가변 용량 압축기에 관한 것이다.

차량 공조장치에 이용되는 가변 용량 압축기는 엔진의 구동에 의하여 동작한다. 그런데, 압축기의 동작이 엔진의 회전수에 의하여 제약을 받으면, 압축기의 용량도 엔진의 회전수에 의하여 영향을 받는다. 그러면, 차량의 냉방 능력이 엔진의 회전수에 의하여 결정되므로, 냉방능력을 제어하는데 큰 어려움이 발생한다.

이를 극복하기 위하여, 엔진의 회전수에 의하여 제약을 받지 않으면서, 냉매의 토출 용량을 가변하여 적절한 냉방 능력을 얻기 위한 가변 용량 압축기가 개발되어 사용되고 있다.

일반적으로, 가변 용량 압축기는 기밀(氣密) 형성된 크랭크실과 크랭크실에 설치되며 엔진의 회전축에 의하여 회전되는 경사판을 포함하며, 가변 용량 압축기의 구동 중에, 회전축에 대한 경사판의 경사각은 가변된다. 그리고, 경사판이 기울어진 상태로 회전운동하면, 경사판은 요동운동을 하게 되고, 경사판의 회전 및 요동 운동에 의하여 경사판에 연결된 피스톤이 직선운동하면서 증발기측과 연통된 흡입실에서 유입된 냉매를 압축한 후, 응축기측과 연통된 토출실로 토출한다. 경사판의 경사각은 크랭크실의 압력 변화에 따라 변경되며, 경사판의 경사각에 따라 냉매의 토출량이 변한다.

즉, 경사판의 경사각이 크면 피스톤의 스트로크가 길므로 냉매의 토출량이 많고, 경사판의 경사각이 작으면 피스톤의 스트로크가 짧으므로 냉매의 토출량이 적다.

이와 같이 냉매 토출량을 조절하기 위해, 가변 용량 압축기의 크랭크실의 압력이 변하도록 제어하는 것이 가변 용량 압축기용 제어 밸브이다.

한국등록특허공보 제933830호에 개시된 종래의 용량 제어 밸브는 밸브체와 솔레노이드를 포함하며, 밸브체의 일측과 솔레노이드의 일측이 상호 연결된다. 그리하여, 솔레노이드에 의하여 밸브체가 동작하면서 미세 틈새의 간격을 조정하여 가변 용량 압축기의 크랭크실의 압력을 가변할 수 있다.

한편, 가변 용량 압축기를 장시간 정지시키면 냉매가 액상화되어 액체 상태의 냉매가 크랭크실에 잔류하다가 갑자기 가변 용량 압축기가 가동하게 되면 크랭크실 내의 액체 상태의 냉매가 급격하게 기화되면서 크랭크실 내의 압력이 과다하게 높아져서 이로 인하여 가변 용량 압축기의 작동 후 토출 용량이 충분해질 때까지 시간이 과도하게 오래 걸리는 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 일방향 밸브체를 형성하여 크랭크실에서 상기 흡입실 방향으로 형성되는 제 2 통로와 연통되는 제 1-2 포트의 압력이 상기 토출실에서 상기 크랭크실 방향으로 형성되는 제 1 통로와 연통되는 제 1-1 포트의 압력 보다 높으면 상기 제 1-2 포트를 개방도를 증가시켜서 상기 크랭크실의 압력을 신속하게 낮출 수 있게 하여 기동 시간을 단축시켜서 가동 효율을 향상시킬 수 있고, 크랭크실 내부의 압력이 과다하지 않게 제어하여 부품의 내구성을 향상시키고, 오동작을 방지할 수 있으며, 하나의 몸체에 밸브체와 일방향 밸브체를 일체 형상으로 조립하여 제품 단가 및 설치 공간을 절약할 수 있고, 부품 조립성과 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브 및 이를 갖는 가변 용량 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체; 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 밸브체를 전후진시키는 솔레노이드; 및 상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고, 상기 제 1 포트는, 상기 토출실에서 상기 크랭크실 방향으로 형성되는 제 1 통로와 연통되는 제 1-1 포트 및 상기 크랭크실에서 상기 흡입실 방향으로 형성되는 제 2 통로와 연통되는 제 1-2 포트를 포함하고, 상기 제 1-2 포트의 압력이 상기 제 1-1 포트의 압력 보다 높으면 상기 제 1-2 포트의 개방도를 증가시켜서 상기 크랭크실의 압력을 신속하게 낮출 수 있도록 상기 제 1-2 포트에 일방향 밸브체가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 일방향 밸브체는, 상기 일방향 밸브체는, 상기 솔레노이드에 공급되는 전류량과 상기 제 1-2 포트와 상기 제 1-1 포트의 차압에 의해 상기 제 1-2 포트를 개방 정도를 제어할 수 있도록 상기 몸체의 내부에 전후진이 가능하게 설치되는 스풀(spool)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1-2 포트가 개방되면 상기 제 1-2 포트에서 상기 제 3 포트로 유로가 형성될 수 있도록 상기 밸브체는 내부에 일방향 유로가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 밸브체는 상기 밸브부가 상기 솔레노이드의 척력에 의해 상기 틈새 간격을 조절할 수 있도록 상기 밸브부가 하향식으로 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 밸브체는 상기 밸브부가 상기 솔레노이드의 인력에 의해 상기 틈새 간격을 조절할 수 있도록 상기 밸브부가 상향식으로 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 스풀은, 일측 단면이 L자 형상인 상기 몸체의 내부에 전후진이 가능하게 설치되도록 일측 단면이 역L자 형상으로 형성되고, 상기 탄성 스프링은 상기 몸체와 상기 스풀 사이에 설치되는 코일 스프링이며, 상기 스풀의 선단은 상기 몸체에 형성된 상기 제 1-2 포트를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킬 수 있도록 적어도 상기 제 1-2 포트의 면적 보다 넓은 면적을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 스풀은, 상기 몸체 내부에서 흔들리는 것을 방지하고, 상기 밸브체와 동축을 이루도록 상기 밸브체를 안내하는 안내홈이 형성될 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 가변 용량 압축기는, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체; 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체; 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 밸브체를 전후진시키는 솔레노이드; 및 상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고, 상기 제 1 포트는, 상기 토출실에서 상기 크랭크실 방향으로 형성되는 제 1 통로와 연통되는 제 1-1 포트 및 상기 크랭크실에서 상기 흡입실 방향으로 형성되는 제 2 통로와 연통되는 제 1-2 포트를 포함하고, 상기 제 1-2 포트와 상기 제 1-1 포트의 차압 및 상기 솔레노이드에 인가되는 전류에 따라 개방 정도를 조절할 수 있는 일방향 밸브체가 설치될 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 크랭크실의 과도한 압력을 낮출 수 있게 하여 기동 시간을 단축시켜서 가동 효율을 향상시킬 수 있고, 크랭크실 내부의 압력이 과다하지 않게 제어하여 부품의 내구성을 향상시키고, 오동작을 방지할 수 있으며, 하나의 몸체에 밸브체와 일방향 밸브체를 일체 형상으로 조립하여 제품 단가 및 설치 공간을 절약할 수 있고, 부품 조립성과 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브 및 이를 갖는 가변 용량 압축기의 미전류 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 일방향 밸브체를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 풀전류 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 전류 제어 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 미전류 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 풀전류 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 5의 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 전류 제어 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100) 및 이를 갖는 가변 용량 압축기(1000)의 미전류 상태를 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)의 일방향 밸브체(50)를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)는, 크게 몸체(10)와, 밸브체(20)와, 솔레노이드(30)와, 압력 감응체(40) 및 일방향 밸브체(50)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)는 일측에 가변 용량 압축기(1000)의 크랭크실(C)과 연통된 제 1 포트(P1)가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실(D)과 연통된 제 2 포트(P2)가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실(S)과 연통되는 제 3 포트(P3)가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 것으로서, 상기 밸브체(20)와, 상기 솔레노이드(30)와, 상기 압력 감응체(40) 및 상기 일방향 밸브체(50)를 상기 수용 공간에 수용할 수 있고, 이들을 지지할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 조립형 또는 일체형 구조체일 수 있다.

이러한 상기 몸체(10)는 일부가 차량의 엔진의 회전축(미도시)측이 위치된 상기 가변 용량 압축기(100)의 크랭크실(C), 차량 공조장치의 증발기측과 연통된 상기 가변 용량 압축기의 흡입실(S) 및 차량 공조장치의 응축기측과 연통된 상기 가변 용량 압축기의 토출실(D)과 각각 연통되어 상기 크랭크실(C)의 압력을 조절할 수 있다.

도시하지 않았지만, 상기 크랭크실(C)에는 차량의 엔진의 회전축에 의하여 회전하는 경사판(미도시)이 설치되고, 상기 경사판은 상기 크랭크실(C)의 압력 변화에 따라 상기 회전축에 대한 경사각이 가변가능하게 설치된다.

여기서, 상기 경사판에는 복수의 피스톤(미도시)이 연결된다. 상기 경사판의 경사각이 크면 회전하면서 요동 운동하는 상기 경사판에 의하여 상기 피스톤의 스트로크가 길므로 냉매의 토출량이 많고, 경사판의 경사각이 작으면 상기 피스톤의 스트로크가 짧으므로 냉매의 토출량이 적을 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 몸체(10)는, 강철이나 알루미늄이나 스테인레스나 황동이나 주철 등의 재질이 적용될 수 있고, 일체 형상 또는 다수개의 부품들이 서로 조립된 형태의 조립체일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 몸체(10)의 재질 및 형태는 이에 반드시 국한되지 않고 매우 다양한 소재가 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밸브체(20)는 상기 수용 공간에 설치되는 것으로서, 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이에 형성된 유로의 틈새 간격(D)을 조절할 수 있도록 밸브부(21)가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 일종의 가동체일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밸브체(20)는, 상기 밸브부(21)가 상기 솔레노이드(30)의 척력에 의해 상기 틈새 간격(D)을 조절할 수 있도록 상기 밸브부(21)가 하향식으로 설치될 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고, 매우 다양한 형태로 설치될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1-2 포트(P1-2)가 개방되면 상기 제 1-2 포트(P1-2)에서 상기 제 3 포트(P3)로 유로가 형성될 수 있도록 상기 밸브체(20)는 내부에 일방향 유로(OP)가 형성될 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(30)는, 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 밸브체(20)를 전후진시키는 일종의 전자석 부품일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 이러한 상기 솔레노이드(30)는 코어 및 상기 코어 내부 또는 외부에 설치되는 자화될 수 있는 플런저 등의 자성체 등을 포함할 수 있다.

따라서, 상기 솔레노이드(30)에 인가되는 전류량에 따라 상기 코어에서 자기장이 발생되고, 이러한 상기 자기장에 의해 상기 플런저가 인력 또는 척력을 받아서 전후진하고, 그 전후진되는 변위에 따라 상기 밸브체(20)의 상기 밸브부(21)가 정밀하게 전진되면서 상기 틈새 간격(D)을 정밀하게 조정할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압력 감응체(40)는, 상기 제 3 포트(P3)를 통해 전달되는 상기 흡입실(S)의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체(20)의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체(20)의 전후진되는 변위를 보정할 수 있다. 예컨대, 상기 압력 감응체(40)는 예컨대, 압력에 따라 신장 및 수축할 수 있는 벨로우즈를 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압력 감응체(40)는, 일측이 고정되고, 타측이 상기 밸브체(20)에 접촉되어 상기 밸브체(20)의 전후진되는 변위를 보정할 수 있도록 상기 몸체(10)의 내부에 설치될 수 있다.

따라서, 상기 틈새 간격(D)을 조정하는 힘이 단순히 상기 솔레노이드(30)에 공급되는 전류량에 의해서만이 아니라 예컨대, 자동차의 외부 환경에 의해 날씨가 더워서 냉매의 압력이 자연 상승하거나 하는 등 상기 흡입실의 압력 변화에 의해서 변수가 발생되면, 냉매가 상기 제 3 포트(P3)를 통해 유입되어 상기 압력 감응체(40)를 수축시키고, 이를 이용하여 상기 밸브체(20)에 보정력이 인가되어 복잡한 환경 하에서도 자동차 에어컨의 정확한 온도 제어가 가능하다.

또한, 예컨대, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)는, 상기 밸브체(20)와 상기 몸체(10) 또는 상기 솔레노이드(30) 사이에 설치되고, 상기 밸브체(20)가 상기 솔레노이드(30)로부터 멀어지는 방향으로 복원력이 작용하는 탄성 스프링(E1)을 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 탄성 스프링(E1)은 상기 밸브체(20)에 항상 복원력을 인가할 수 있는 것으로서, 상기 솔레노이드(30)에 큰 전류량이 인가되면 상기 밸브체(20)가 상기 탄성 스프링(E1)의 복원력을 이기고 전진하면서 상기 틈새 간격(D)을 크거나 작게 할 수 있고, 반대로 상기 솔레노이드(30)로 인가되는 전류량이 작아지면, 상기 탄성 스프링(E1)의 복원력에 의해 상기 밸브체(20)가 후진되면서 상기 틈새 간격(D)을 작거나 크게 할 수 있다. 따라서, 이러한 과정을 반복하면서 상기 솔레노이드(30)에 인가되는 전류량을 조정하여 상기 틈새 간격(D)을 제어할 수 있다.

한편, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 일방향 밸브체(50)는, 상기 몸체(10)에 설치되는 것으로서, 상기 크랭크실(C)의 압력에 따라 일방향으로 개방될 수 있는 일종의 체크 밸브의 역할을 할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)에 형성되는 상기 제 1 포트(P1)는, 상기 토출실(D)에서 상기 크랭크실(C) 방향으로 형성되는 제 1 통로(W1)와 연통되는 제 1-1 포트(P1-1) 및 상기 크랭크실(C)에서 상기 흡입실(S) 방향으로 형성되는 제 2 통로(W2)와 연통되는 제 1-2 포트(P1-2)를 포함할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 일방향 밸브체(50)는 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)이 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1) 보다 높으면 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 개도량을 증가하여 상기 크랭크실(C)의 압력을 신속하게 낮출 수 있도록 상기 제 1-2 포트(P1-2)에 설치될 수 있다.

또한, 더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 일방향 밸브체(50)는, 상기 솔레노이드(30)에 풀전류가 공급되는 경우, 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력이 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력 보다 높으면 탄성 스프링(E2)의 복귀력에 의해 후진되어 상기 몸체(10)에 형성되는 상기 제 1-2 포트(P1-2)를 개방하고, 상기 솔레노이드(30)에 제어 전류가 공급되면 전류량에 따라 상기 밸브체(20)에 의해 가압되어 상기 제 1-2 포트(P1-2)와 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 차압에 의해 상기 제 1-2 포트(P1-2)를 개방 정도를 제어할 수 있도록 상기 몸체(10)의 내부에 전후진이 가능하게 설치되는 스풀(51)(spool)을 포함할 수 있다.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스풀(51)은, 일측 단면이 L자 형상인 상기 몸체(10)의 내부에 전후진이 가능하게 설치되도록 일측 단면이 역L자 형상으로 형성되고, 가운데 관통홀이 형성되는 링 형상의 구조체될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 탄성 스프링(E2)은 상기 몸체(10)와 상기 스풀(51) 사이에 설치되는 코일 스프링이며, 상기 스풀(51)의 선단은 상기 몸체(10)에 형성된 상기 제 1-2 포트(P1-2)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킬 수 있도록 적어도 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 면적 보다 넓은 면적을 가질 수 있다.

따라서, 상기 스풀(51)은 선단이 상기 제 1-2 포트(P1-2)를 상기 제 1-2 포트(P1-2)와 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 차압에 의해 개방 정도를 제어하면서 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)이 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1) 보다 높으면 상기 제 1-2 포트(P1-2)를 개방하여 상기 크랭크실(C)의 압력을 낮출 수 있게 하여 기동 시간을 단축시켜서 가동 효율을 향상시킬 수 있고, 크랭크실(C) 내부의 압력이 과다하지 않게 제어하여 부품의 내구성을 향상시키고, 오동작을 방지할 수 있으며, 하나의 상기 몸체(10)에 상기 밸브체(20)와 상기 일방향 밸브체(50)를 일체 형상으로 조립하여 제품 단가 및 설치 공간을 절약할 수 있고, 부품 조립성과 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 예컨대, 상기 스풀(51)은, 상기 몸체(10) 내부에서 흔들리는 것을 방지하고, 상기 밸브체(20)와 동축을 이루도록 상기 밸브체(20)를 안내하는 안내홈(H)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 안내홈(H)을 이용하여 상기 스풀(51)과 상기 밸브체(20)의 축을 정확하게 안내하여 작동을 정확하고 원활하게 할 수 있다.

도 3은 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)의 풀전류 상태를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)의 전류 제어 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)의 작동 과정에 설명하면, 먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(30)에 전력이 인가되지 않는 미전류 상태(I=0)인 경우, 엔진이 초기 기동하면서 경사판이 뒤로 젖혀지면서 상기 제 2 통로(W2)와 연통되는 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)이 상기 제 1 통로(W1)와 연통되는 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1) 보다 높아지고, 이로 인하여 굵은 실선의 화살표로 표시된 부분과 같이, 상기 제 1-2 포트(P1-2)와 상기 제 3 포트(P3) 사이의 상기 일방향 유로(OP)가 연통되어 상기 크랭크실(C)에서 상기 흡입실(S)로 냉매가 흐르면서 미전류 상태에서도 엔진의 초기 기동시 상기 크랭크실(C)의 과도한 압력을 하강시킬 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(30)에 풀전류가 인가되는 풀전류 상태(I=1.0 A)인 경우, 상기 밸브체(20)는 상기 솔레노이드(30)의 척력에 의해서 상기 밸브부(21)가 하강하면서 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이의 유로가 폐쇄되어 토출실(D)에서 크랭크실(C)로 냉매가 흐를 수 없다.

이 때, 냉매를 공급받지 못하는 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1)이 낮아지고, 결과적으로 상기 제 2 통로(W2)와 연통되는 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)이 상기 제 1 통로(W1)와 연통되는 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1) 보다 높아져서 굵은 실선의 화살표로 표시된 부분과 같이, 상기 제 1-2 포트(P1-2)와 상기 제 3 포트(P3) 사이의 상기 일방향 유로(OP)가 연통되어 상기 크랭크실(C)에서 상기 흡입실(S)로 냉매가 흐르면서 미전류 상태에서도 엔진의 초기 기동시 상기 크랭크실(C)의 과도한 압력을 하강시킬 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(30)에 제어 전류가 인가되는 제어 상태인 경우, 상기 밸브체(20)는 상기 솔레노이드(30)의 척력에 의해서 상기 밸브부(21)가 제어되면서 점선으로 연결된 화살표와 같이, 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이의 유로의 개폐량이 제어되어 토출실(D)에서 크랭크실(C)로 적정량의 냉매가 흐를 수 있다. 이 때, 상기 일방향 밸브체(50)는 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)과 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1)과의 차압에 의해 개폐될 수 있다.

그러므로, 상술된 상기 일방향 밸브체(50)를 이용하여 모든 경우에서 크랭크실(C)의 급격하고 과도한 압력 상승을 방지하여 가동 효율을 높이고, 부품을 보호할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 미전류 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 풀전류 상태를 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 5의 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 전류 제어 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 밸브체(20)는 상기 밸브부(21)가 상기 솔레노이드(30)의 인력에 의해 상기 틈새 간격(D)을 조절할 수 있도록 상기 밸브부(21)가 상향식으로 설치될 수 있다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브(200)의 작동 과정에 설명하면, 먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(30)에 전력이 인가되지 않는 미전류 상태(I=0)인 경우, 엔진이 초기 기동하면서 경사판이 뒤로 젖혀지면서 상기 제 2 통로(W2)와 연통되는 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)이 상기 제 1 통로(W1)와 연통되는 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1) 보다 높아지고, 이로 인하여 굵은 실선의 화살표로 표시된 부분과 같이, 상기 제 1-2 포트(P1-2)와 상기 제 3 포트(P3) 사이의 T자 형태의 상기 일방향 유로(OP)가 연통되어 상기 크랭크실(C)에서 상기 흡입실(S)로 냉매가 흐르면서 미전류 상태에서도 엔진의 초기 기동시 상기 크랭크실(C)의 과도한 압력을 하강시킬 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(30)에 풀전류가 인가되는 풀전류 상태(I=1.0 A)인 경우, 상기 밸브체(20)는 상기 솔레노이드(30)의 인력에 의해서 상기 밸브부(21)가 하강하면서 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이의 유로가 폐쇄되어 토출실(D)에서 크랭크실(C)로 냉매가 흐를 수 없다.

이 때, 냉매를 공급받지 못하는 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1)이 낮아지고, 결과적으로 상기 제 2 통로(W2)와 연통되는 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)이 상기 제 1 통로(W1)와 연통되는 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1) 보다 높아져서 굵은 실선의 화살표로 표시된 부분과 같이, 상기 제 1-2 포트(P1-2)와 상기 제 3 포트(P3) 사이의 T자 형태의 상기 일방향 유로(OP)가 연통되어 상기 크랭크실(C)에서 상기 흡입실(S)로 냉매가 흐르면서 미전류 상태에서도 엔진의 초기 기동시 상기 크랭크실(C)의 과도한 압력을 하강시킬 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(30)에 제어 전류가 인가되는 제어 상태인 경우, 상기 밸브체(20)는 상기 솔레노이드(30)의 인력에 의해서 상기 밸브부(21)가 제어되면서 점선으로 연결된 화살표와 같이, 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이의 유로의 개폐량이 제어되어 토출실(D)에서 크랭크실(C)로 적정량의 냉매가 흐를 수 있다. 이 때, 상기 일방향 밸브체(50)는 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력(Pc2)과 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력(Pc1)과의 차압 및 상기 솔레노이드에 인가되는 전류에 따라 개도량이 변화될 수 있다.

그러므로, 상술된 상기 일방향 밸브체(50)를 이용하여 모든 경우에서 크랭크실(C)의 급격하고 과도한 압력 상승을 방지하여 가동 효율을 높이고, 부품을 보호할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술된 본 발명의 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 갖는 가변 용량 압축기를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기는, 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트(P1)가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트(P2)가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트(P3)가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체(10)와, 상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트(P1)와 상기 제 2 포트(P2) 사이에 형성된 유로의 틈새 간격(D)을 조절할 수 있도록 밸브부(21)가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체(20)와, 공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 밸브체(20)를 전후진시키는 솔레노이드(30) 및 상기 제 3 포트(P3)를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체(20)의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체(20)의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체(40)를 포함하고, 상기 제 1 포트(P1)는, 상기 토출실에서 상기 크랭크실 방향으로 형성되는 제 1 통로(W1)와 연통되는 제 1-1 포트(P1-1) 및 상기 크랭크실에서 상기 흡입실 방향으로 형성되는 제 1-2 포트(P1-2)를 포함하고, 상기 제 1-2 포트(P1-2)의 압력이 상기 제 1-1 포트(P1-1)의 압력 보다 높으면 상기 제 1-2 포트(P1-2)를 개방하여 상기 크랭크실의 압력을 낮출 수 있도록 상기 제 1-2 포트(P1-2)에 일방향 밸브체(50)가 설치되는 가변 용량 압축기용 제어 밸브(100)를 포함하는 가변 용량 압축기(1000)일 수 있다.

여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가변 용량 압축기의 상기 몸체(10)와, 상기 밸브체(20)와, 상기 솔레노이드(30)와, 상기 압력 감응체(40) 및 상기 일방향 밸브체(50)는 상술된 본 발명의 다양한 여러 실시예들에 따른 가변 용량 압축용 제어 밸브(100)의 그것들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 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.

10: 몸체
20: 밸브체
21: 밸브부
30: 솔레노이드
40: 압력 감응체
50: 일방향 밸브체
51: 스풀
100, 200: 가변 용량 압축기용 제어 밸브
1000: 가변 용량 압축기

Claims (8)

1. 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체;
   상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체;
   공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 밸브체를 전후진시키는 솔레노이드; 및
   상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고,
   상기 제 1 포트는, 상기 토출실에서 상기 크랭크실 방향으로 형성되는 제 1 통로와 연통되는 제 1-1 포트 및 상기 크랭크실에서 상기 흡입실 방향으로 형성되는 제 2 통로와 연통되는 제 1-2 포트를 포함하고,
   상기 제 1-2 포트 및 상기 제 1-1 포트의 압력차에 의해 상기 제 2 통로와 연통되는 상기 제 1-2 포트를 개도량을 제어하는 일방향 밸브체가 설치되고,
   상기 일방향 밸브체는,
   상기 솔레노이드에 공급되는 전류량과 상기 제 1-2 포트와 상기 제 1-1 포트의 차압에 의해 상기 제 1-2 포트의 개방 정도를 제어하고, 상기 제 1-2 포트의 압력이 상기 제 1-1 포트의 압력 보다 높으면 상기 제 1-2 포트를 개방하여 상기 크랭크실의 압력을 낮출 수 있도록, 상기 몸체의 내부에 전후진이 가능하게 설치되는 스풀(spool)을 포함하는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1-2 포트가 개방되면 상기 제 1-2 포트에서 상기 제 3 포트로 유로가 형성될 수 있도록 상기 밸브체는 내부에 일방향 유로가 형성되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸브체는 상기 밸브부가 상기 솔레노이드의 척력에 의해 상기 틈새 간격을 조절할 수 있도록 상기 밸브부가 하향식으로 설치되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸브체는 상기 밸브부가 상기 솔레노이드의 인력에 의해 상기 틈새 간격을 조절할 수 있도록 상기 밸브부가 상향식으로 설치되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 스풀은, 일측 단면이 L자 형상인 상기 몸체의 내부에 전후진이 가능하게 설치되도록 일측 단면이 역L자 형상으로 형성되고,
   탄성 스프링은 상기 몸체와 상기 스풀 사이에 설치되는 코일 스프링이며,
   상기 스풀의 선단은 상기 몸체에 형성된 상기 제 1-2 포트를 선택적으로 개방 또는 폐쇄시킬 수 있도록 적어도 상기 제 1-2 포트의 면적 보다 넓은 면적을 갖는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 스풀은,
   상기 몸체 내부에서 흔들리는 것을 방지하고, 상기 밸브체와 동축을 이루도록 상기 밸브체를 안내하는 안내홈이 형성되는, 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
8. 일측에 가변 용량 압축기의 크랭크실과 연통된 제 1 포트가 형성되고, 타측에 상기 가변 용량 압축기의 토출실과 연통된 제 2 포트가 형성되며, 다른 타측에 상기 가변 용량 압축기의 흡입실과 연통되는 제 3 포트가 형성되고, 내부에 수용 공간이 형성되는 몸체;
   상기 수용 공간에 설치되고, 상기 제 1 포트와 상기 제 2 포트 사이에 형성된 유로의 틈새 간격을 조절할 수 있도록 밸브부가 형성되고, 전후진이 가능하게 설치되는 밸브체;
   공급되는 전류량에 대응하는 자력을 형성하여 상기 밸브체를 전후진시키는 솔레노이드; 및
   상기 제 3 포트를 통해 전달되는 상기 흡입실의 압력 변화에 따라 적어도 일부가 신장 또는 수축되고, 상기 일부가 상기 밸브체의 일부분과 접촉되어 상기 밸브체의 전후진되는 변위를 보정하는 압력 감응체;를 포함하고,
   상기 제 1 포트는, 상기 토출실에서 상기 크랭크실 방향으로 형성되는 제 1 통로와 연통되는 제 1-1 포트 및 상기 크랭크실에서 상기 흡입실 방향으로 형성되는 제 2 통로와 연통되는 제 1-2 포트를 포함하고,
   상기 제 1-2 포트 및 상기 제 1-1 포트의 압력차에 의해 상기 제 2 통로와 연통되는 상기 제 1-2 포트를 개도량을 제어하는 일방향 밸브체가 설치되고,
   상기 일방향 밸브체는,
   상기 솔레노이드에 공급되는 전류량과 상기 제 1-2 포트와 상기 제 1-1 포트의 차압에 의해 상기 제 1-2 포트의 개방 정도를 제어하고, 상기 제 1-2 포트의 압력이 상기 제 1-1 포트의 압력 보다 높으면 상기 제 1-2 포트를 개방하여 상기 크랭크실의 압력을 낮출 수 있도록, 상기 몸체의 내부에 전후진이 가능하게 설치되는 스풀(spool)을 포함하는, 가변 용량 압축기.

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