KR101099117B1 - 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 체크 밸브는, 오일이 혼합된 냉매가 유입되는 유입구와, 배출구 및 드레인 홀이 형성되며 상기 유입구와 배출구를 연결하는 연통로를 구비한 중공형의 본체; 상기 본체의 내부를 이동하며 상기 유입구에서 배출구로의 냉매의 흐름을 제어하는 밸브체; 상기 본체의 개방부위를 덮는 캡; 및 상기 밸브체를 냉매의 흐름을 차단하는 방향으로 가압하는 가압수단을 포함하되, 상기 연통로에서 오일이 분리된 냉매는 상기 밸브체를 가압하여 냉매가 유입구에서 배출구로 흐를 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 냉매유입구와 턱부에 의해 냉매에 포함된 오일을 자연스럽게 분리배출하여 오일분리성능을 극대화시킴과 동시에 밸브체에 의해 냉매의 역류를 방지하는 효과가 있다.

또한, 오일분리기능과 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브기능을 일체로 형성하여 압축기의 내부공간확보가 용이하여 설계 및 조립성이 향상된다.

압축기, 오일 분리기, 체크밸브

Description

체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기{CHECK VALVE AND COMPRESSOR HAVING THE SAME}

본 발명은 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매에 포함된 오일을 자연스럽게 분리배출하여 오일분리성능을 극대화시킴과 동시에 냉매의 역류를 방지하는 체크 밸브 및 이를 구비하는 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 흡입실의 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.

그리고, 냉매와 오일을 분리하는 오일 분리기가 구비된다.

또한, 토출실과 연통된 토출구에는 체크밸브가 설치되어 압축기의 최소용량 운전시에 냉매의 역류를 방지한다.

그러나, 종래의 사판식 압축기에 따르면, 냉매와 오일을 분리하는 오일분리기 및 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브가 각각 별도로 구비되어 이를 위한 별도의 공간이 필요했기 때문에 설계 및 조립에 있어서 커다란 제약이 되었다.

결국, 오일분리기와 체크밸브가 일체로 형성되는 구조가 개시된 바 없다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉매에 포함된 오일을 자연스럽게 분리배출하여 오일분리성능을 극대화시킴과 동시에 냉매의 역류를 방지하는 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 체크 밸브는, 오일이 혼합된 냉매가 유입되는 유입구와, 배출구 및 드레인 홀이 형성되며 상기 유입구와 배출구를 연결하는 연통로를 구비한 중공형의 본체; 상기 본체의 내부를 이동하며 상기 유입구에서 배출구로의 냉매의 흐름을 제어하는 밸브체; 상기 본체의 개방부위를 덮는 캡; 및 상기 밸브체를 냉매의 흐름을 차단하는 방향으로 가압하는 가압수단을 포함하되, 상기 연통로에서 오일이 분리된 냉매는 상기 밸브체를 가압하여 냉매가 유입구에서 배출구로 흐를 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연통로는 중공형상이며, 단계적 또는 계속적으로 중공의 단면적이 변하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 연통로 중공의 단면적은 단계적으로 냉매의 흐름 방향으로 작아지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 드레인 홀은 상기 연통로의 내주면에 관통형성되는 것이 바람직 하다.

또한, 상기 밸브체는 대경부와 소경부로 형성되고, 상기 소경부에는 냉매홈이 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 냉매홈은 소경부의 외주면 일부를 절개하여 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 연통로에서 오일이 분리된 냉매가 상기 밸브체를 가압하면 상기 밸브체가 이동하여 상기 냉매홈이 상기 연통로와 상기 배출구를 연통시기는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밸브체는 대경부와 소경부로 형성되고, 상기 소경부에는 오일홈이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 오일홈의 내측 중심방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 압축기는, 토출실과 흡입실이 형성되는 하우징; 상기 토출실에 설치되며 냉매에 포함된 오일을 분리하는 앞서 기재된 체크 밸브; 및 상기 체크 밸브에서 분리된 오일을 크랭크실로 안내하도록 상기 하우징에 형성되는 드레인 유로를 포함하되, 상기 토출실의 냉매는 상기 체크 밸브의 유입구 내주면 접선방향(체크 밸브 측면)으로 유입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체크 밸브 본체의 외주면에는 오링이 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 체크 밸브 및 이를 구비하는 압축기에 따르면, 냉매유입구와 턱부에 의해 냉매에 포함된 오일을 자연스럽게 분리배출하여 오일분리성능을 극대화시킴과 동시에 밸브체에 의해 냉매의 역류를 방지하는 효과가 있다.

또한, 오일분리기능과 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브기능을 일체로 형성하여 압축기의 내부공간확보가 용이하여 설계 및 조립성이 향상된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 사판식 압축기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 도 1의 후방하우징을 도시한 측면도이며, 도 3은 도 2의 'a-a'부 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 체크 밸브를 분해 도시한 사시도이다.

먼저, 본 발명에 따른 사판식 압축기의 구조를 개략적으로 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 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)으로 구성된다.

상기 전방 하우징(16)의 안쪽에는 크랭크실(86)이 마련되며, 전방 하우 징(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 핀(66)이 형성되어 있어, 상기 러그 플레이트(54)가 회전함에 따라 상기 사판(50)의 핀(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 형성되어 있고, 후방 하우징(18)과 실린더 블럭(10) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(20)에는 각 실린더 보어(12)에 대응하는 곳에 흡입구(32)와 토출구(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) 내의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 본 발명의 사판식 압축기(C)는 전자 솔레노이드식 용량제어밸브(100)를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 방식으로 되어 있으며, 이러한 특성의 압축기에 모두 적용이 가능하다.

이에 더해, 상기 토출실(24)에는 토출된 냉매에서 오일을 분리함과 동시에 토출된 냉매의 역류를 방지하는 체크 밸브(200)가 설치된다.

여기서, 상기 체크 밸브(200)는 토출실(24)을 통과한 냉매로부터 오일을 분리하여 가스 냉매만이 응축기(미도시)로 향하도록 함으로써 압축기의 효율이 떨어지는 것을 방지하는 역할을 수행하며 상세한 설명은 후술한다.

한편, 상기 체크 밸브(200)에 의해 분리된 오일은 상기 후방 하우징(18)에 형성된 드레인 유로(19)를 통해 크랭크실(86)로 재유입되어 우수한 윤활성능을 유지하는 것이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 체크 밸브(200)를 설명한다.

도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 체크 밸브(200)는, 유입구(215)와 배출구(211)가 형성된 중공형의 본체(210)와, 상기 본체(210)의 내부를 이동하며 상기 유입구(215)에서 배출구(211)로의 냉매의 흐름을 제어하는 밸브 체(220)와, 상기 본체(210)의 개방된 단부를 마감하도록 덮는 캡(230) 및 상기 밸브체(220)를 냉매의 흐름을 차단하는 방향으로 가압하는 가압수단(240)으로 구성된다.

또한, 상기 본체(210)에는 유입구(215)와 배출구(211)를 연결하는 연통로(212)가 형성되며, 상기 연통로(212)에는 드레인 홀(213)이 형성된다.

여기서, 상기 연통로(212)는 중공형상이며, 상기 연통로(212)의 단면적은 단계적 또는 계속적으로 변하도록 형성되거나, 상기 연통로(212)의 단면적은 냉매의 흐름방향으로 단계적으로 작아지도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 드레인 홀(213)은 상기 연통로(212)의 내주면에 관통형성되며, 상기 드레인 홀(213)은 상술한 드레인 유로(19)와 연통된다.

그리고, 상기 배출구(211)는 본체(210)의 외주면을 따라 다수개 형성된다.

한편, 오일을 포함한 냉매는 도 2 내지 3과 같이 상기 유입구(215)를 통해 연통로(212)의 내주면 접선방향(체크 밸브 측면)으로 유입되어 연통로(212)의 내주면을 따라 회전한다. 이로써, 오일을 포함한 냉매는 유입구(215)로 진입함과 동시에 충돌이 발생하여 1차로 오일이 분리되고, 이후 1차로 오일이 분리된 냉매는 연통로(212)의 내주면을 따라 회전하여 오일이 2차로 분리된다.

또한, 상기 연통로(212)의 밸브체(220) 방향으로 단면적이 줄어들면서 턱부(214)가 형성되어 있어, 유입구(215)의 내주면을 회전하여 2차로 오일이 분리된 냉매가 상기 턱부(214)와 부딪히면서 3차로 오일이 분리된다. 이후, 단면적이 줄어든 상기 연통로(212)를 냉매가 다시 회전하여 마지막으로 오일이 분리된다.

즉, 수회에 걸쳐 냉매에 포함된 오일은 분리되어 드레인 홀(213)과 드레인 유로(19)를 거쳐 크랭크실(86)로 보내지는 것이다.

또한, 상기 밸브체(220)는 대경부(220a)와 소경부(220b)로 형성되고, 상기 소경부(220b)에는 오일홈(221)이 형성되며, 상기 오일홈(221)은 상기 유입구(215) 및 턱부(214)에서 분리되지 않은 오일을 다시 한번 냉매에서 분리시킨다.

한편, 상기 오일홈(221)의 내측 끝단은 중심방향으로 경사지게 형성된다.

또한, 상기 소경부(220b)에는 외주면 일부가 절개된 냉매홈(222)이 형성되며, 상기 냉매홈(222)은 오일이 분리된 냉매를 배출구(211)로 통해 배출시키게 된다.

즉, 상기 연통로(212)에서 오일이 분리된 냉매가 상기 밸브체(220)를 가압하면 상기 밸브체(220)가 이동하여 상기 냉매홈(222)이 상기 연통로(212)와 상기 배출구(211)를 연통시키게 된다.

구체적으로, 오일이 분리된 냉매는 밸브체(220)의 소경부(220b)에 토출압을 가하게 되며 토출압에 의해 상기 밸브체(220)는 탄성수단(240)을 압축시키면서 이동하여 배출구(211)를 개방함으로써 냉매홈(222)과 배출구(211)를 통해 냉매가 흐를 수 있도록 유로를 형성하여 냉매를 배출한다.

또한, 상기 밸브체(220)의 개방에 의해 냉매가 배출되면 냉매의 토출압이 순간적으로 하강하여 탄성수단(240)의 탄성력에 의해 밸브체(220)는 페쇄하는 방향으로 이동하며 배출구(211)를 폐쇄하여 토출된 냉매의 역류를 방지하게 되는 것이다.

한편, 상기 본체(210)의 외주면에는 하나 이상의 오링(미도시)이 설치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상술한 체크 밸브(200)는 냉매에서 오일을 분리하는 역할을 수행함과 동시에 토출된 냉매의 역류 또한 방지하는 체크밸브의 역할까지 모두 수행할 수 있게 된다.

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, 상술한 설명에서는 체크 밸브를 사판식 압축기에 적용하여 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며 일반적인 앙복동식 압축기를 포함하여 스크롤 압축기 및 로터리식 압축기 등에도 모두 적용될 수 있다.

이에 더해, 본 발명의 체크 밸브는 기체와 액체를 분리할 수 있는 장치라면 모두 적용 가능함을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 사판식 압축기의 구조를 도시한 종단면도이다.

도 2는 도 1의 후방하우징을 도시한 측면도이다.

도 3은 도 2의 'a-a'부 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 체크 밸브를 분해 도시한 사시도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

C - 사판식 압축기 100 - 용량제어밸브

200 - 체크 밸브

Claims (11)

1. 오일이 혼합된 냉매가 유입되는 유입구와, 배출구 및 드레인 홀이 형성되며 상기 유입구와 배출구를 연결하는 연통로를 구비한 중공형의 본체;

   상기 본체의 내부를 이동하며 상기 유입구에서 배출구로의 냉매의 흐름을 제어하는 밸브체;

   상기 본체의 개방부위를 덮는 캡; 및

   상기 밸브체를 냉매의 흐름을 차단하는 방향으로 가압하는 가압수단을 포함하되,

   상기 연통로에서 오일이 분리된 냉매는 상기 밸브체를 가압하여 냉매가 유입구에서 배출구로 흐를 수 있도록 하며,

   상기 밸브체는 대경부와 소경부로 형성되고, 상기 소경부에는 냉매홈이 형성된 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연통로는 중공형상이며, 단계적 또는 계속적으로 중공의 단면적이 변하는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 연통로 중공의 단면적은 단계적으로 냉매의 흐름 방향으로 작아지는 것 을 특징으로 하는 체크 밸브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 드레인 홀은 상기 연통로의 내주면에 관통형성되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 냉매홈은 소경부의 외주면 일부를 절개하여 형성된 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 연통로에서 오일이 분리된 냉매가 상기 밸브체를 가압하면 상기 밸브체가 이동하여 상기 냉매홈이 상기 연통로와 상기 배출구를 연통시기는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
8. 오일이 혼합된 냉매가 유입되는 유입구와, 배출구 및 드레인 홀이 형성되며 상기 유입구와 배출구를 연결하는 연통로를 구비한 중공형의 본체;

   상기 본체의 내부를 이동하며 상기 유입구에서 배출구로의 냉매의 흐름을 제어하는 밸브체;

   상기 본체의 개방부위를 덮는 캡; 및

   상기 밸브체를 냉매의 흐름을 차단하는 방향으로 가압하는 가압수단을 포함하되,

   상기 연통로에서 오일이 분리된 냉매는 상기 밸브체를 가압하여 냉매가 유입구에서 배출구로 흐를 수 있도록 하며,

   상기 밸브체는 대경부와 소경부로 형성되고, 상기 소경부에는 오일홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 오일홈의 내측 중심방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
10. 토출실과 흡입실이 형성되는 하우징;

    상기 토출실에 설치되며 냉매에 포함된 오일을 분리하는 제 1항, 제 2항, 제3항, 제 4항, 제 6항, 제 7항, 제 8항, 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 체크 밸브; 및

    상기 체크 밸브에서 분리된 오일을 크랭크실로 안내하도록 상기 하우징에 형성되는 드레인 유로를 포함하되,

    상기 토출실의 냉매는 상기 체크 밸브의 유입구 내주면 접선방향(체크 밸브 측면)으로 유입되는 것을 특징으로 하는 압축기.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 체크 밸브 본체의 외주면에는 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기.

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