KR100529732B1

KR100529732B1 - 제어밸브

Info

Publication number: KR100529732B1
Application number: KR10-2003-0033441A
Authority: KR
Inventors: 다카유끼 사카이; 오카다사토루
Original assignee: 퍼시픽 인더스트리얼 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2005-11-22
Also published as: JP2003343434A; US6974311B2; US20030219344A1; FR2840033A1; JP3911443B2; DE10323573A1; KR20030091798A

Abstract

가변용량형 압축기용 제어밸브는 솔레노이드와, 압력감지기구와, 밸브기구를 구비한다. 솔레노이드는 제1단부 및 제2단부와 원통형 몸체를 구비한다. 압력감지기구는 솔레노이드의 제1단부에 위치한다. 압력감지기구는 압력감지실과 다이아프램을 구비한다. 압력감지실의 압력에 따라 다이아프램이 변위된다. 솔레노이드의 제2단부에는 밸브기구가 위치한다. 원통형 몸체에는 다이아프램을 지지하는 지지단부가 있다.

Description

제어밸브{Control valve}

이 발명은 차량 공조기에 사용되는 가변용량형 압축기(variable displacement compressor)의 용량을 조절하기 위한 제어밸브에 관한 것이다.

냉매회로에 사용되는 전형적인 가변용량형 압축기는 크랭크실; 크랭크실 내에 비스듬하게 위치한 스와시판(swash plate); 및 스와시판의 작동에 의해 왕복운동하는 피스턴을 포함한다. 스와시판의 경사각은 크랭크실내의 압력(크랭크 압력)에 따라 변화한다. 각 피스턴은 스와시판의 경사각에 상응하는 스트로크만큼 이동한다. 압축기의 용량은 피스턴의 스트로크에 따라 변한다.

제어밸브는 압축기내에 위치하여 크랭크 압력을 조정한다. 예컨대 제어밸브는 압축기의 배출실을 크랭크실에 연결하는 공급통로에 위치한다. 이 제어밸브는 냉매회로에 위치한 증발기로부터 압축기안에 흡입된 냉매가스의 압력(흡입 압력)에 따라 배출실로부터 공급통로를 통해 크랭크실에 공급된 냉매가스의 양을 조정한다.

제어밸브는 압력감지기구, 밸브기구 및 솔레노이드를 포함한다. 압력감지기구는 흡입압력을 검출하고 이 압력에 따라 변위된다. 밸브기구는 압력감지기구의 변위만큼 밸브구멍의 개방각을 변동시키고, 공급통로를 통해 흐르는 냉매가스의 양을 조절한다. 솔레노이드는 코일을 여기시킴으로써 흡입압력에 따라 밸브구멍의 개방각도를 조절한다. 일반적으로 밸브기구는 제어밸브의 중앙에 위치한다. 압력감지기구는 이 밸브기구의 일단부에 위치하고, 솔레노이드는 밸브기구의 타단부에 위치한다.

일본 공개특허공보 제 11-218078 호 및 제 2000-120912 호는 솔레노이드가 제어밸브의 중앙에 위치한 제어밸브를 개시하고 있다. 공보의 제어밸브에서는 압력감지센서가 솔레노이드의 일단부에 위치하고 밸브기구가 솔레노이드의 타단부에 위치한다. 이런 구조에서는 솔레노이드가 압축기의 하우징에 수용될 수 있다. 그래서, 증발기에서 압축기 안으로 들어오는 비교적 저압의 냉매가스는 솔레노이드 부근에서 도입된다. 따라서 코일의 여자에 의해 가열되는 솔레노이드가 냉각된다. 그 결과 코일의 전자기력이 코일의 열로 인하여 감소되는 것이 방지되고 솔레노이드의 크기가 감소되어 제어밸브의 크기를 줄여준다.

상기 공보의 밸브에서는 압력감지기구를 형성하는 부재로서 벨로우(bellow)가 사용된다. 벨로우의 제작비가 비교적 비싸기 때문에 벨로우는 제어밸브의 제작비를 감소시키는데 장애가 된다. 그러므로 벨로우보다 더 저렴하게 제작되는 다이아프램 (diaphragm)을 사용하는 제어밸브가 제안된 바 있다. 다이아프램이 사용되는 경우 다이아프램은 흡입압력에 따라 변위되고 이 변위량이 밸브몸체에 전달되어 밸브공(valve hole)을 선택으로 개폐시킨다. 다이아프램의 변위량과 흡입압력사이의 관계가 비례하지 않기때문에, 제어밸브의 원하는 작동특성을 얻기 위하여는 밸브공에 대한 다이아프램의 고정위치가 높은 정확도로 설정될 필요가 있다.

그러나, 솔레노이드가 중심에 위치해 있는 제어밸브의 경우에 다이아프램과 밸브공 사이의 거리가 멀다. 그러므로, 다이아프램과 밸브공 사이에 위치한 부품들의 개수가 증가된다. 그 결과 각 부품의 치수오차 및 조립오차로 인하여 다이아프램의 고정위치가 원하는 위치에서 이동된다. 따라서 제어밸브의 제어 정확도가 떨어진다.

그러므로 이 발명의 목적은 저렴하게 제작되며 높은 정확도로 압축기의 변위를 제어하는 제어밸브를 제공하는 것이다.

이런 목적을 달성하기 위해, 이 발명은 가변 용량형 압축기용 제어밸브를 제공한다. 이 압축기는 배출압 영역, 흡입압 영역, 크랭크실 및 배출압 영역을 크랭크실과 연통하는 공급통로를 포함한다. 압축기는 가변 용량(variable displacement)을 갖는다. 크랭크실과 흡입압 영역에는 압력이 존재한다. 제어밸브는 공급통로에 위치하며, 크랭크실의 압력을 조절함으로써 압축기의 변위를 제어한다. 제어밸브는 솔레노이드, 압력감지기구, 및 밸브기구를 포함한다. 솔레노이드는 원통형 몸체와, 이 원통형 몸체의 주위에 위치한 코일을 갖는다. 압력감지기구는 압력감지실과 다이아프램을 갖는다. 흡입압 영역의 압력이 압력감지실 안으로 들어온다. 압력감지실의 압력에 따라 다이아프램이 변위된다. 밸브기구는 솔레노이드의 제2단부에 위치한다. 밸브기구는 공급통로의 일부를 형성하는 밸브구멍과, 다이아프램의 변위에 따라 밸브공을 선택적으로 개폐하는 밸브몸체를 포함한다. 실린더 몸체에는 다이아프램을 지탱하는 지지단이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 이 발명의 바람직한 실시예들을 상술한다.

도 1을 참조하여 이 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1에 도시한 제어밸브(1)는 냉매회로에 병합된 가변용량형 압축기(2)에 부착되어 있다. 가변 용량형 압축기(2)의 상세구조는 도 1에 도시되어 있지 않지만, 이 가변용량형 압축기(2)는 흡입압력 Ps에 노출된 흡입실(흡입압력 영역)(3); 배출압력 Pd에 노출된 배출실(배출압력영역)(4); 및 크랭크 압력Pc에 노출된 크랭크실(5);을 포함한다. 크랭크실(5)은 경사가능한 스와시판(도시안됨)을 수용한다. 압축기(2)의 구동축이 회전할때 스와시판이 피스턴을 왕복동하게 한다. 냉매회로에 위치한 증발기로부터 냉매가스가 흡입실(3)에 도입된다. 각 피스턴이 실린더 보어에 수용되어 있어 흡입실(3)내 냉매가스를 대응하는 실린더 보어 안으로 빨아들인다. 각 피스턴이 해당 실린더 보어내 냉매가스를 압축시키고 이 압축 냉매가스를 배출실(4)로 방출한다. 배출실(4)내 압축 냉매가스가 냉매회로로 보내어진다.

압축기(2)는 배출실(4)을 크랭크실(5)에 연결하는 공급통로(6)를 포함한다. 제어밸브(1)는 공급통로(6)에 위치한다. 제어밸브(1)는 압력도입통로(7)를 통해 흡입실(3)에서 도입된 흡입압력에 따라 배출실(4)로 부터 공급통로(6)를 통해 크랭크실(5)에 공급된 냉매가스의 양을 조절한다.

제어밸브(1)는 압력감지기구(11), 솔레노이드(12), 및 밸브기구(13)를 포함한다. 솔레노이드(12)는 제어밸브(1)의 중앙에 위치한다. 압력감지기구(11)는 솔레노이드(12)의 제1단부(도 1에서 보아 상단부)에 위치하고, 밸브기구(13)는 솔레노이드(12)의 제2단부(도 1에서 보아 하단부)에 위치한다.

솔레노이드(12)는 바람직한 실시예에서 플런저 튜브(15)인 원통형 몸체, 코일(16), 철제 솔레노이드 커버(17), 바람직한 실시예에서 고정 코어(18)인 고정 철심, 그리고 바람직한 실시예에서 플런저(19)인 가동 철심을 포함한다.

플런저 튜브(15)는 솔레노이드(12)의 전장에 걸쳐 뻗어있다. 고정 코어(18)가 플런저 튜브(15)에 삽입된다. 플런저(19)는 고정 코어(18) 밑 플런저 튜브(15)에 수용된다. 플런저(19)는 플런저 튜브(15)의 축방향을 따라 이동한다. 고정 코어(18)의 외측면에 결합홈(18a)이 형성된다. 코킹(caulking)에 의해 플런저 튜브(15) 위에 결합돌기(15a)가 형성된다. 결합돌기(15a)가 플런저 튜브(15)의 방사상 안쪽으로 돌출한다. 결합홈(18a)에 대응하는 플런저 튜브(15)의 외측면 부분은 코킹되고 고정 코어(18)가 플런저 튜브(15)에 대해 소정위치에 위치한다. 이로써 형성된 결합돌기(15a)가 결합홈(18a)과 맞물린다. 결합돌기(15a)가 결합홈(18a)와 맞물리는 동안, 고정 코어(18)가 플런저 튜브(15)에 고정된다.

고정 코어(18)의 중앙에 관통공(18b)이 형성된다. 이 관통공(18b)은 도 1에서 보아 수직방향(즉, 플런저(15)의 축선방향)으로 뻗어있다. 이 관통공(18b)에는 압력감지축(21)이 삽입된다. 압력감지축(21)이 관통공(18b)을 통해 활주한다. 플런저(19)의 상단부 중앙에 수납공(19a)이 형성된다. 이 수납공(19a)은 압력감지축(21)의 하단부와 스프링(22)을 수납한다. 수납공(19a)의 직경은 고정 코어(18)의 관통공(18b) 직경과 실질적으로 같다. 압력감지축(21)은 압력감지축(21)의 상부부분에 위치한 대직경부와, 압력감지축(21)의 하부부분에 위치한 소직경부를 포함한다. 스프링(22)은 소직경부 근처에 위치한다. 압력감지축(21)의 소직경부는 스프링(22)에 의해 플런저(19)의 수납공(19a)에 수용된다. 스프링(22)은 플런저(19)를 고정 코어(18)에서 분리시키는 방향으로 플런저(19)를 밀어낸다. 압력감지축(21)의 소직경부는 플런저(19)에 고정되어 있지 않다. 그러므로, 스프링(22)이 신장되어 압력감지축(21)의 대직경부 단부와 수납공(19a)의 바닥면 형성부 사이의 거리가 압력감지축(21)의 소직경부의 축방향 길이보다 더 길어질때 압력감지축(21)이 플런저(19)에서 분리된다.

코일(16)이 플런저 튜브(15)의 외주상에 위치한다. 전기 공급선(23)이 코일(16)에 연결되어 여기전류를 공급한다. 솔레노이드 커버(17)는 컵형상이며 코일(16)을 덮는다. 보어(17a)가 솔레노이드 커버(17)의 바닥면 중앙에 형성된다. 플런저 튜브(15)의 하단부가 보어(17a)에서 돌출한다.

이하, 밸브기구(13)를 설명한다.

밸브실(32)은 밸브기구(13)의 밸브하우징(31)의 하부부분에 위치한다. 밸브하우징(31)은 밸브실(32)과 연통하는 크랭크압력포트(33), 밸브실(32)과 연통하는 밸브공(34), 및 밸브공(34)과 연통하는 배출압력포트(35)를 구비한다. 배출압력포트(35)의 입구에 스트레이너(strainer)(36)이 부착된다. 밸브실(32)은 밸브실(32)의 일부를 형성하는 천장(32a)을 포함한다.

밸브실(32)은 크랭크압력포트(33)과 공급통로(6)의 하류부분을 거쳐 크랭크실(5)에 연결된다. 그러므로 크랭크압력 Pc이 크랭크압력포트(33)을 거쳐 밸브실(32)안으로 도입된다. 밸브공(34)이 배출압력포트(35)와 공급통로(6)의 상류부분을 거쳐 배출실(4)에 연결된다. 그러므로 배출압력 Pd는 배출압력포트(35)를 거쳐 밸브공(34) 안으로 도입된다. 밸브실(32), 밸브공(34) 및 포트들(33, 35)은 공급통로(6)의 일부를 형성하는 밸브하우징(31)의 안쪽에 위치한 내부통로로서 작용한다.

플런저 튜브(15)와 밸브하우징(31) 안쪽에 로드(39)가 수용된다. 로드(39)는 플런저 튜브(15)의 축방향을 따라 이동가능하다. 밸브몸체(38)가 밸브실(32)에 수용된다. 밸브몸체(38)는 로드(39)의 말단부에 위치한다. 스프링(40)이 밸브실(32)에 위치하며 밸브몸체(38)를 밸브공(34)쪽으로 밀어낸다. 스프링(40)을 수납하는 스프링 받이(41)가 밸브실(32) 안쪽에 위치한다. 스프링 받이(41)에 있는 실린더(41a)가 밸브하우징(31)의 축선방향을 따라 뻗어있다. 실린더(41a)는 스프링(40)이 있는 위치로부터 밸브하우징(31)의 반경방향 안쪽으로 배열된다. 실린더(41a)에 의해 스프링(40)이 기울어지지 않게 된다. 밸브몸체(38) 밑에는 원주형 조립돌기(38a)가 위치한다. 스프링(40)이 조립돌기(38a)에 끼워진다. 밸브몸체(38)의 조립돌기(38a)가 스프링 받이(41)의 실린더(41a)에 맞닿아 있으면 밸브몸체(38)가 하방으로 움직이지 못하게 된다.

밸브하우징(31)의 상단부에는 조립홈(43)이 형성된다. 솔레노이드 커버(17)의 바닥에서 돌출하는 플런저 튜브(15)의 하단부가 조립홈(43)에 끼워진다. 솔레노이드 커버(17)의 바닥에 있는 파스너(44)는 밸브하우징(31)의 상단부를 사이에 끼움으로써 밸브하우징(31)을 고정시킨다. 파스너(44)의 말단부가 코킹에 의해 안쪽으로 구부려진다.

플런저 튜브(15)의 하단부에는 절개부(15b)가 형성된다. 밸브하우징(31)에 있는 흡입압력포트(45)는 절개부(15b)를 거쳐 플런저 튜브(15)와 연통한다.

플런저(19)의 외주면에는 제1 연통홈(19b)이 형성된다. 이 제1 연통홈(19b)은 플런저(19)의 축선방향으로 뻗어간다. 고정 코어(18)의 외주면 위에는 제2 연통홈(18c)가 형성된다. 제2 연통홈(18c)은 고정 코어(18)의 축선방향을 따라 뻗어간다. 플런저튜브(15) 안쪽 고정코어(18)위에 압력감지실(46)이 형성된다. 이 압력감지실(46)은 제1 및 제2 연통홈들(19b, 19c)를 거쳐 흡입압력포트(45)에 연결된다. 흡입압력포트(45)는 압력도입통로(7)를 거쳐 흡입실(3)에 연결된다. 그러므로 흡입압력 Ps는 흡입압력포트(45)와 제1 및 제2 연통홈(19b, 18c)를 거쳐 압력감지실(46) 안으로 도입된다.

밸브하우징(31)의 중앙에는 로드공(48)이 형성된다. 로드공(48)은 밸브하우징(31)의 축선방향을 따라 뻗어간다. 로드공(48)에는 플런저 튜브(15)의 내부공간과 연통하는 대직경부(48a)와, 대직경부(48a)밑에 위치하고 밸브공(34)과 연통하는 소직경부(48b)가 있다.

로드(39)에는 대직경부(39a)와 소직경부(39b)가 있다. 대직경부(39a)와 소직경부(49b)는 각각 로드공(48)과 밸브공(34)에 삽입된다. 더 자세히 말하자면 대직경부(39a)의 상단부는 플런저(19)에 형성된 조립공(19c)에 삽입되고, 대직경부의 하단부가 로드공(48)에 삽입된다. 대직경부(39a)의 직경은 로드공(48)의 소직경부(49b)의 직경과 거의 같거나 약간 더 작다. 소직경부(48b)는 대직경부(39a)의 하단부에서 아래로 뻗어나가고 밸브공(34)에 삽입된다. 소직경부(39b)의 하단부에는 밸브몸체(38)가 위치한다. 플런저(19), 로드(39) 및 밸브몸체(38)가 서로 한몸으로 되어 이동한다.

코너(49)가 로드공(48)의 소직경부(48b)와 대직경부(48a) 사이에 형성된다. 밸브공(34)에 근접한 부위의 직경이 로드공(48)에 근접한 부위의 직경보다 작도록 코너(49)가 경사져있다. 로드공(48)의 대직경부(48a)에 원통형 부시(51)가 눌려 끼워진다. 부시(51)에 관통공이 있어 로드(39)의 대직경부(39a)가 통과해나갈 수 있다.

코너(49)의 표면과 부시(51)의 경사면 사이에 환형 밀봉판(52)이 끼워진다. 밀봉판(52)에 관통공이 있어 로드(39)의 대직경부(39a)가 통과해나갈수 있다. 밀봉판(52)은 탄성수지재로 만들어지고, 제어밸브(1)에 부착되기 전에 거의 평편하다. 밀봉판(52)이 코너(49)의 표면과 부시(51)의 경사면 사이에 끼워질 때 밑봉판(52)은 이 경사면과 코너(49)의 표면을 따라 경사지도록 휘어진다. 로드(39)가 제어밸브(1)에 부착될 때 밀봉판(52)의 내주연이 밀봉판(52)의 탄성에 의해 로드(39)의 대직경부(39a)에 밀착하게 된다. 흡입압력 Ps에 노출되어 있는 플런저 튜브(15)의 안쪽 부분과, 배출압력 Pd에 노출되어 있는 밸브공(34)은 밀봉판(52)에 의해 분리되어 있다.

이하, 압력감지기구(11)를 설명한다. 압력감지기구(11)는 바람직한 실시예에서 다이아프램(55), 원통형 케이스(56), 이 케이스(56)안쪽에 고정된 조절기(57), 다이아프램(55)위에 배열된 돌리 블록(dolly block)(58), 그리고 조절기(57)와 돌리 블록(58)사이에 배열되어 돌리블록(58)을 다이아프램(55)쪽으로 미는 조절기 스프링(59)을 포함한다. 다이아프램(55)은 수지재로 형성되며, 금속재로도 형성될 수 있다.

제 1 플랜지(15c)가 되는 지지단부가 솔레노이드(12)의 플런저 튜브(15)의 상단부에 일체로 형성되고 플런저 튜브(15)에서 방사상 외측으로 뻗어나간다. 케이스(56)가 아래로 열려있다. 케이스(56)의 하단부에 제 2 플랜지(56a)가 일체로 형성되어 케이스(56)에서 방사상으로 외측으로 뻗어나간다. 케이스(56)의 제 2 플랜지(56a)와 플런저 튜브(15)의 제 1 플랜지(15c)사이에 다이아프램(55)이 보지된다. 케이스(56)의 제 2 플랜지(56a)과 플런저 튜브(15)의 제 1 플랜지(15c)는 그 사이에 다이아프램(55)을 보지한 채 플랜지들(56a, 15c)을 용접(예컨대 플라즈마 용접, 레이저 용접, 또는 빔 용접)하므로써 합체된다.

솔레노이드 커버(17)안쪽 코일(16)위에는 요우크(61)가 배열된다. 플런저 튜브(15)의 제 1 플랜지(15c)가 요우크(61)의 상부면에 의해 지지된다. 요우크(61)의 상부면에 배치된 홀더(62)가 솔레노이드 커버(17)의 개방을 닫는다. 플랜지들(15c, 56a)를 요우크(61)과 홀더(62)사이에 끼우고 솔레노이드(17)의 상단부를 코킹함으로써 압력감지기구(11)가 솔레노이드(12)에 고정된다.

케이스(56)와 다이아프램(55)이 제어실(63)을 구성한다. 제어실(63)의 압력은 소정의 표준압력(바람직하게는 진공)에 유지된다. 케이스(56)에 있는 압력설정공은 양호한 실시예에서 천장공(64)이다. 이 천장공(64)이 천장몸체(65)에 의해 닫힌다. 바람직하게는 천장공(64)은 원형이고, 천장몸체는 구형이다.

조절기(57), 돌리 블록(58) 및 조절기 스프링(59)은 제어실(63)안에 배열된다. 조절기(57)의 외측면에는 결합홈(57a)가 형성된다. 케이스(56)에 형성된 결합돌기(56b)는 코킹에 의해 형성된다. 결합돌기(56b)가 조절기(57)의 결함홈(57a)와 결합할 때 조절기(57)가 케이스(56)에 고정된다. 조절기(57)의 중앙에 관통공(57b)이 형성되고 축선방향으로 뻗어나간다.

조절기(57)의 하부면에는 원주형 조립돌기(57c)가 형성된다. 돌리 블록(58)의 상부면에는 다른 조립 돌기(58a)가 형성된다. 조절기 스프링(59)의 상단부가 조절기(57)의 조립돌기(59c)에 끼워진다. 조절기 스프링(59)의 하단부가 돌리 블록(58)의 조립돌기(58a)에 끼워진다.

다이아프램(55)을 미는 방향으로 가해지는 조절기 스프링(59)의 힘은 케이스(56)내 조절기(57)의 축방향 위치에 따라 변화된다. 이로써 제어밸브(1)의 특성이 조정된다. 더 자세히 말하자면, 압력감지기구(11)의 제작중에 천장공(64)에서 공구가 삽입되어 조절기(57)의 위치를 조정한다. 조절기(57)의 위치를 조정하고 난후 케이스(56)가 코킹된다. 이 단계에서, 케이스(56)의 일부가 안쪽으로 돌출하여 결합돌기(56b)를 형성한다. 이 결합돌기(56b)가 조절기(57)의 결합홈(57a)에 맞물린다. 그 결과, 조절기 스프링(59)의 길이, 즉 부세력이 조정된다. 이와 같이 제어밸브(1)가 조절되어 원하는 특성을 얻게된다.

조절기(57)를 고정한 후에 압력감지기구(11)가 소정의 표준압력에 노출된다. 예컨대, 압력감지기구(11)가 표준압력을 지닌 압력실에 배열된다. 제어실(63)의 압력은 천장공(64)과 관통공(57b)를 거쳐 압력실의 압력과 부드럽게 평형을 이룬다. 그러면 제어실(63)의 압력이 이 표준압력으로 세트된다. 이 상태에서 천장공(64)이 천장몸체(65)에 의해 닫힌다. 제어실(63)은 천장몸체(65)를 케이스(56)에 용접시킴으로써 단단히 닫힌다.

압력감지축(21)의 상단부가 다이아프램(55)의 하부면에 맞닿는다. 압력감지실(46)이 전술한 흡입압력 Ps에 노출된다. 흡입압력 Ps이 비교적 높을 때 다이아프램(55)이 조절기 스프링(59)의 힘에 거슬러 위로 변위된다. 반대로, 흡입압력 Ps이 비교적 낮을 때, 제어실(63)의 압력과 흡입압력 Ps 사이의 압력차와 조절기 스프링(59)의 힘에 의해 다이아프램(55)이 아래로 변위된다. 즉 다이아프램(55)이 흡입압력 Ps에 따라 변위된다.

다이아프램(55)의 변위는 압력감지축(21)을 거쳐 플런저(19)에 전달되고, 다시 플런저(19)에 삽입된 로드(39)를 거쳐 밸브몸체(38)에 전달된다. 그러므로, 다이아프램(55)의 변위량은 밸브공(34)의 개방각도에 관련된다. 다이아프램(55)의 반발력 증가수준은 2차 곡선으로 표현되며 직선으로 나타나지 않는다. 그래서 양호한 실시예에서 다이아프램(55)의 초기 변위량이 조절기(57)에 의해 엄격하게 제어된다.

압력감지축(21)은 방사상으로 돌출하는 스톱퍼(21b)를 포함한다. 이 스톱퍼(21b)가 고정코어(18)의 상단부에 맞닿을 때 압력감지축(21)의 하방이동이 저지된다.

이하, 제어밸브(1)의 작동을 설명한다.

전기공급선(23)을 통해 여기 전류가 공급되어 코일(16)을 여기시키면, 코일(16)은 고정코어(18)인 자기회로 부재, 플런저(19), 솔레노이드 커버(17), 및 요우크(61)사이에서 자기회로를 형성한다. 이때, 여기 전류의 수준(더 자세히 말하자면 약 0.2A 내지 0.7A)에 해당하는 인력이 고정코어(18)와 플런저(19)사이에 발생된다. 그러면 스프링(22)의 힘에 거슬러 플런저(19)가 고정코어(18)쪽으로 당겨진다. 그 결과 로드(39)에 결합된 밸브몸체(38)가 위로 움직인다. 코일(16)이 여기되면 플런저(19)는 계속해서 압력감지축(21)에 맏닿는다. 이 상태에서 플런저(19)와 압력감지축(21)이 서로 일체로 이동한다. 다이아프램(55)은 압력감지실(46)안에 도입된 흡입압력 Ps의 변동에 따라 변위된다. 다이아프램(55)의 변위는 압력감지축(21), 플런저(19), 및 로드(39)를 거쳐 밸브몸체(38)에 전달된다. 그러므로, 제어밸브(1) 또는 밸브공(34)의 개방각도는 고정 코어(18)와 솔레노이드(12)내 플런저(19) 사이에 발생된 인력과 압력감지기구(11) 내 다이아프램(55)의 변위에 기초한 힘에 따라 결정된다.

냉매회로에 인가된 냉동부하에 따라 코일(16)에 공급된 여기전류가 증가될 때 고정코어(18)과 플런저(19)사이의 인력이 증가한다. 그러므로, 밸브공(34)의 개방각을 감소시키는 힘이 증가한다. 그래서 여기 전류가 증가하기 전에 흡입압력 Ps 보다 낮은 흡입압력 Ps에 의해 밸브몸체(38)가 선택적으로 열리고 닫힌다. 다시 말하자면, 여기전류가 비교적 클 때, 제어밸브(1)가 작동하여 흡입압력 Ps를 여기전류가 증가하기 전의 흡입압력 Ps보다 낮게 유지한다.

밸브몸체(38)의 개방각이 감소하면, 배출실(4)에서 공급통로(6)를 거쳐 크랭크실(5)로 흘러들어가는 냉매가스의 양이 감소해서 크랭크 압력 Pc를 감소시킨다. 따라서 크랭크실(5)내 스와시판의 경사각이 증가한다.

밸브몸체(38)가 밸브공(34)을 완전히 닫으면, 공급통로(6)가 막힌다. 그러므로, 배출실(4)내 가압 냉매가스가 크랭크실(5)에 공급되지 않는다. 그러면 크랭크 압력 Pc는 흡입압력 Ps와 실질적으로 같아지고 크랭크실(5)내 스와시판의 경사각이 극대화 된다. 이런 경우에 압축기(2)의 변위가 최대이다.

반대로, 코일(16)에 공급된 여기 전류가 감소할 때, 고정 코어(18)와 플런저(19)사이의 인력이 감소한다. 그러므로, 밸브몸체(38)의 개방각을 저감시키는 힘이 감소되고, 밸브몸체(38)는 여기 전류가 감소되기 전 흡입압력 Ps 보다 더 높은 흡입압력 Ps에 의해 선택적으로 개폐된다. 즉, 전류값이 감소될 때, 제어밸브(1)이 작동되어 여기전류가 감소되기 전의 흡입압력 Ps 보다 더 높게 흡입압력 Ps 를 유지시킨다.

밸브몸체(38)의 개방각이 증가할 때 배출실(4)에서 크랭크실(5)안으로 유입하는 냉매가스의 양은 증가되어 크랭크 압력 Pc을 증가시킨다. 크랭크압력 Pc의 증가에 따라 크랭크실(5)내 스와시판의 경사각이 감소한다.

코일(16)로 가는 여기 전류의 공급이 정지되면 고정코어(18)와 플런저(19)사이의 인력이 제거된다. 이로써 밸브몸체(38)는 밸브공(34)이 완전개방되는 위치로 이동한다. 그러므로, 배출실(4)내 가압 냉매가스가 다량으로 공급통로(6)를 거쳐 크랭크실(5)에 공급되어 크랭크 압력 Pc을 증가시킨다. 크랭크 압력 Pc이 증가되면 스와시판의 경사각이 최소화된다.

전술한 대로, 코일(16)의 여기 전류에 따라 제어밸브(1)가 작동된다. 즉, 제어밸브(1)는 여기 전류에 따라 흡입압력 Ps의 목표값을 변화시킨다. 여기 전류가 크면 비교적 낮은 흡입압력 Ps에 의해 밸브공(34)이 개방된다. 여기 전류가 비교적 작으면, 비교적 높은 흡입압력 Ps에 의해 밸브공(34)이 개방된다. 압축기(2)는 소정 흡입압력 Ps 를 유지시키도록 용량을 변화시킨다.

이하 이 발명의 양호한 실시예가 제공하는 이점을 설명한다.

제어밸브(1)의 다이아프램(55)은 종래의 벨로우보다 더 저렴하게 제작된다. 그러므로 제어밸브(1)의 제작비가 저감된다.

제 1 플랜지(15c)가 플런저 튜브(15)의 단부에 일체로 형성되어 솔레노이드(12)의 일부를 형성한다. 다이아프램(55)이 제 1 플랜지(15c)에 의해 지지된다. 이런 경우에 다이아프램(55)을 지지하는 지지부재가 별개로 형성되어 솔레노이드(12)에 고정된 경우에 비하여 밸브공(34)에 대한 다이아프램(55)의 고정위치 오차가 저감된다. 즉, 지지부재의 치수오차 또는 조립 오차가 없기 때문에 다이아프램(55)과 밸브공(34)(밸브실(32)의 천장(32a))사이의 거리 D가 아주 정확하게 설정된다.

플런저 튜브(15)가 솔레노이드(12)의 전장에 걸쳐 뻗어있다. 플런저 튜브(15)의 하단부, 즉 압력감지기구(11)의 반대편에 있는 플런저 튜브(15)의 단부가 밸브기구(13)의 밸브하우징(31)에 고정된다. 이런 구조에서 다이아프램(55)과 밸브공(34)사이의 거리 D는 플런저튜브(15)와 밸브하우징(31)의 치수에 의해 결정된다. 그래서, 치수 오차를 유발하는 부품의 개수가 적고, 밸브공(34)에 대한 다이아프램 고정위치의 오차가 감소된다.

스톱퍼(21b)가 압력감지축(21)위에 형성된다. 스톱퍼(21b)가 고정코어(18)의 단부에 맞닿아 있을 때 압력 감지축의 하향운동이 제한된다. 그러므로 다이아프램(55)이 불필요하게 하방으로 변위되지 않게 된다. 그래서 다이아프램(55)의 내구성이 유지된다.

고정코어(18)의 원주면과 플런저(19)위에 각각 제 1 및 제 2 연통홈(19b, 18c)가 형성된다. 흡입압력 Ps는 제 1 및 제 2 연통홈(19b, 18c)를 통해 다이아프램(55) 밑에 위치한 압력감지실(46)안으로 도입된다. 이 경우에, 비교적 낮은 온도의 냉매가스가 전체 솔레노이드(12)의 축선방향을 따라 통과하기 때문에 냉각효율이 높다.

압력감지축(21)과 플런저(19)사이에 스프링(22)이 위치한다. 코일(16)에 여기 전류가 공급되지 않으면 스프링(22)이 플런저(19)를 거쳐 밸브몸체(38)를 눌러 밸브공(34)을 개방시킨다. 이런 구조에 의하면, 흡입압력 Ps이 높고 다이아프램(55)이 조절기 스프링(59)의 힘에 거슬러 위로 변위될 때 코일(16)에 공급되는 전류가 끊기는 경우에 스프링(22)이 늘어나 플런저(19)를 압박한다. 스프링이 늘어나면 압력감지축(21)이 다이아프램(55)에서 분리되지 않는다. 즉, 압력감지축(21)은 항상 다이아프램(55)과 맞닿아 있다. 이로써 압력감지축(21)이 다이아프램(55)에 반복적으로 맞닿게되어 다이아프램(55)과 분리될 때 생기는 다이아프램(55)의 피로가 방지되고, 다이아프램(55)의 내구성이 개선된다.

압력감지기구(11)에는 조절기(57)가 있다. 조절기(57)의 축방향 위치가 조절기 스프링(59)의 힘을 조정하고, 이 스프링의 힘이 제어밸브(1)의 특성을 제어한다.

로드(39)에 부착된 밀봉판(52)이 플런저 튜브(15)의 내측을 밸브공(34)에서 분리시킨다. 로드(39)는 플런저(19)와 밀봉판(52)에 의해 지지된다. 그래서, 로드(39)(밸브몸체(38))가 밸브하우징(31)내에서 부드럽게 움직인다.

당업자라면 알 수 있듯이, 이 발명은 그 정신이나 범주에 벗어나지 않고서 다른 특정한 형태로 실시될 수 있다. 특히 다음과 같은 형태로 실시될 수 도 있다.

도1 에 도시된 실시예와는 반대로, 밸브실(32)이 공급통로(6)의 상류부분을 거쳐 배출실(4)에 연결될 수 있고, 밸브공(34)이 공급통로(6)의 하류부분을 거쳐 크랭크실(5)에 연결되 수 있다.

축방향으로 뻗어있는 제 2 연통홈(18c)이 고정코어(18)의 외측 원주면상에 형성될 필요가 없다. 축방향으로 뻗어있는 홈이 고정코어(18)와 압력감지축(21)사이에 형성될 수 도 있다. 더 자세히 말하자면, 예컨대 압력감지축(21)의 원주면위나 고정코어(18)의 내측 원주면에 홈이 형성될 수도 있다. 이런 경우에는 흡입압력 Ps이 압력감지실(46)안으로 도입된다.

이 발명의 실시예는 예시를 위한 것이고 이에 제한되는 것은 아니다. 이 발명은 상세한 설명에 한정되지 않으나 첨부한 청구범위와 대등하거나 동일한 범위내에서 변경될 수 있다.

도 1은 이 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어밸브를 예시하는 단면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 제어밸브 5 : 크랭크실

6 : 가스공급통로 11 : 압력감지기구

12 : 솔레노이드 13 : 밸브기구

15 : 플런저 튜브 21 : 압력감지축

55 : 다이아프램 59 : 스프링

Claims

가변 용량형 압축기용 제어밸브에서, 상기 압축기는 배출압력영역, 흡입압력영역, 크랭크실, 및 상기 배출압력영역을 상기 크랭크실에 연통시키는 공급통로를 포함하고, 상기 제어밸브는 상기 공급통로에 위치하고 상기 크랭크실 내 압력을 조절함으로써 상기 압축기의 변위를 제어하며, 상기 제어밸브는,

주위에 코일이 있는 원통형 몸체와, 제1 단부 및 제2 단부를 가지는 솔레노이드를 구비하고,

상기 제1 단부에 압력감지기구가 위치하며, 상기 압력감지기구는 압력감지실과 다이아프램을 구비하며, 상기 흡입압력영역의 압력이 상기 압력감지실에 도입되고, 상기 다이아프램이 상기 압력감지실의 압력에 따라 변위되고,

상기 제2 단부에 밸브기구가 위치하며, 상기 밸브기구는 상기 공급통로의 일부를 형성하는 밸브공 및 상기 다이아프램의 변위에 따라 상기 밸브공을 선택적으로 개폐하는 밸브몸체를 구비하며,

상기 원통형 몸체에는 상기 다이아프램을 직접 지지하는 지지단부가 있는 것을 특징으로 하는 가변용량형 압축기용 제어밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 원통형 몸체의 지지단부에는 상기 다이아프램을 지지하는 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 솔레노이드는 축방향 길이를 가지며, 상기 원통형 몸체가 상기 축방향 길이 전체에 걸쳐 뻗어있고, 상기 밸브기구는 상기 원통형 몸체의 상기 지지단부 반대편에 있는 상기 원통형 몸체의 단부에 고정되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 원통형 몸체의 축선방향으로 이동할 수 있도록 상기 원통형 몸체의 안쪽에 위치하며, 상기 밸브몸체에 결합된 플런저와;

상기 원통형 몸체의 안쪽에 위치하며 상기 플런저와 상기 압력감지기구 사이에 위치하는 고정코어로서, 상기 코일이 여기될때 상기 플런저를 끌어당기는 고정코어와;

상기 원통형 몸체 안쪽에 위치하며 상기 다이아프램과 맞닿아 있는 압력감지축으로서, 이 압력감지축은 상기 다이아프램의 변위를 상기 플런저를 거쳐 상기 밸브몸체에 전달하고, 상기 고정코어와 결합하여 상기 압력감지축의 축방향 운동을 제한하는 스톱퍼를 구비한 압력감지축을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
청구항 4에 있어서,

상기 플런저와 상기 고정코어는 각자 상기 원통형 몸체의 축선방향으로 뻗어가는 연통홈을 구비하고, 상기 연통홈은 상기 흡입압력영역을 상기 압력감지실과 연통시키는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 원통형 몸체의 축선방향으로 이동가능하도록 상기 원통형 몸체 안쪽에 위치하며, 상기 코일이 여기될때 상기 밸브공을 닫는 방향으로 상기 밸브몸체를 밀어내는 플런저와;

상기 다이아프램과 맞닿아 있고, 상기 다이아프램의 변위를 상기 플런저를 거쳐 상기 밸브몸체에 전달하는 압력감지축과;

상기 플런저와 상기 압력감지축 사이에 위치하며, 상기 코일이 여기되지 않을때 상기 밸브몸체가 상기 밸브공을 개방시키도록 상기 밸브몸체를 상기 플런저로 누르는 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 압력감지기구는 상기 다이아프램을 한방향으로 밀어내도록 부세력을 발생하는 조절기 스프링 및 상기 조절기 스프링의 부세력을 조절하는 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 코일의 여기에 의해 상기 원통형 몸체의 축선방향으로 이동하도록 상기 원통형 몸체 안쪽에 위치한 플런저와;

상기 밸브기구와 상기 플런저 사이에 위치하고 상기 플런저에 결합된 로드와;

상기 로드에 부착되어 있고, 상기 원통형 몸체의 내부를 상기 밸브공에서 분리시키는 환형 밀봉부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 압력감지실이 상기 지지단부 부근의 원통형 몸체 일부와 상기 다이아프램에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.