KR101128397B1 - 가변용량압축기의 용량제어밸브 및 그의 조립하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변용량압축기의 용량제어밸브 및 그의 조립하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변용량압축기를 안정하게 동작시키고, 가변용량압축기의 능력을 최대한으로 인출할 수 있으며, 조립을 용이하게 할 수 있도록 된 가변용량압축기의 용량제어밸브 및 그의 조립하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 카 쿨러의 냉동사이클에 짜 넣어 져서 가변용량압축기에 취부되는 용량제어밸브(1)는, 압축기의 조압실과 토출실을 연결한 유로를 개폐하는 밸브체 (12)를 가지며, 압축기의 조압실의 압력 Pc와 흡입실의 압력 Ps와의 사이의 차압 Pd - Ps가 한계치를 넘었을 경우, 밸브체(12)를 열어서 조압실을 토출실과 같은 압력까지 가압한다.

Description

가변용량압축기의 용량제어밸브 및 그의 조립하는 방법{CAPACITY CONTROL VALVE OF VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR AND METHOD FORMANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 가변용량압축기의 용량제어밸브에 관한 것으로, 특히 카 쿨러의 냉동사이클 도중에 냉매가스를 압축하는 가변용량압축기에 사용되는 용량제어밸브, 및 그의 조립 방법에 관한 것이다.

일반적으로 용량제어밸브로서, 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개2003-42062호에는 자동차용 공조장치의 냉동사이클 도중에 냉매가스를 압축하는 가변용량압축기에 취부된 용량제어밸브가 알려져 있다.

상기 일본국 공개특허공보 특개2003-42062호의 특허문헌에 나타낸 가변용량압축기는 그 압력을 조절하는 것으로서, 요동판의 경사각도를 제어하는 조압실, 냉동사이클의 증발기로부터 보내오는 저온ㆍ저압의 냉매를 받아두는 흡입실, 및 고온ㆍ고압의 냉매를 응축기로 내보내는 토출실을 갖는다. 흡입실 및 토출실은 각각이 요동판의 회전운동을 왕복운동으로 바꾸는 피스톤을 수용배치한 실린더에 접속되어 있다.

엔진의 구동력에 의해 가변용량압축기의 요동판이 회전하면 피스톤이 왕복운동을 하여 증발기로부터 보내온 저온ㆍ저압의 냉매가 흡입실을 거쳐서 실린더 내로 유입되고 가압된 고온ㆍ고압의 냉매로서 토출실을 거쳐서 응축기로 유출된다. 가변용량압축기의 능력(용량), 즉 피스톤의 스트로크는 요동판의 경사각도를 크게 하면 높게(길게)되고, 경사각도를 작게 하면 낮게(짧게) 된다.

이 가변용량압축기는 자동차의 엔진에 의해 구동되기 때문에 그 회전수가 엔진의 회전수에 의존하게 되어 회전수를 제어할 수가 없다. 그렇기 때문에 엔진의 회전수가 올라가면 압축기도 고속으로 운전되어 회전되고 회전수가 내려가면 압축기도 저속으로 된다. 가변용량압축기의 능력을 엔진의 회전수에 의존하지 않고 희망하는 값으로 제어하기 위해 가변용량압축기의 용량(피스톤의 스트로크, 즉 요동판의 경사각도)를 컨트롤하기 위한 용량제어밸브가 필요하게 된다.

이 일본국 공개특허공보 특개2003-42062호의 특허문헌에 나타난 용량제어밸브는 조압실과 흡입실을 유통하는 냉매의 유로를 개폐하는 밸브체, 흡수실의 압력 Ps와 토출실의 압력 Pd 사이의 차압을 감지하는 차압감지부, 및 밸브체를 닫기 위한 차압 Pd - Ps의 한계치를 설정하는 솔레노이드부를 갖는다.

그러나 가변용량압축기가 고속으로 운전되어 차압감지부에서 감지한 차압 Pd - Ps가 솔레노이드부에서 설정한 한계치를 넘어 크게 되면 용량제어밸브의 밸브체가 닫혀 조압실이 폐쇄되고 조압실의 압력이 올라가서 요동판의 경사각도가 작게 된다. 이것에 의해 피스톤의 스트로크가 짧게 되고 가변용량압축기의 용량이 작게 되고, 이 압축기에서 가압되어 단위시간당 내보내어 지는 냉매의 량이 작게 된다.

그러나, 위에서 설명한 일본국 공개특허공보 특개2003-42062호의 용량제어밸브는, 통상의 제어(차압 Pd - Ps가 한계치를 초과하고 있지 않은 상태)를 하고 있을 때, 밸브체를 소정의 개도로 유지하고 있고, 조압실과 흡입실이 서로 통하고 있다. 따라서 일본국 공개특허공보 특개2003-42062호의 용량제어밸브는 통상의 제어를 하고 있을 때는, 조압실이 닫혀지지 않는다.

그렇기 때문에 냉동사이클에 조합된 증발기로부터 가변용량압축기로 들어오는 냉매의 압력 변동에 따라 흡입실의 압력이 변화하면, 조압실의 압력도 변화하고, 통상의 제어를 하고 있을 때에도, 가변용량압축기의 동작이 변동하게 된다.

또한 통상의 제어를 하고 있을 때, 조압실과 흡입실이 서로 통하고 있기 때문에 조압실의 압력 Pc가 흡입실의 압력 Ps와 대략 같은 압력으로 되어, 압축기 본래의 능력을 충분히 발휘할 수가 없게 된다. 따라서 이와 같은 종류의 가변용량압축기에서는, 조압실, 흡입실, 토출실이 각각 기밀로 독립되어 있는 것이 바람직하며, 그 능력을 최대한으로 인출하기 위해서는, Pc > Ps 인 것이 바람직하다.

게다가 위에서 설명한 일본국 공개특허공보 특개2003-42062호의 용량제어밸브는, 복잡한 구조를 가지고 있기 때문에 조립이 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 가변용량압축기를 안정하게 동작시킬 수 있게 하고, 가변용량압축기의 능력을 최대한으로 인출할 수가 있게 하고, 조립을 용이하게 할 수 있는 가변용량압축기의 용량제어밸브 및 그 조립하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변용량압축기의 용량제어밸브는, 그 압력을 조절하는 것에 따라 냉매의 압축용량을 변화시키는 조압실, 냉동사이클의 증발기로부터 보내오는 저온ㆍ저압의 냉매를 받아들이는 흡입실, 및 상기 냉동사이클의 응축기로 고온ㆍ고압의 냉매를 내보내는 토출실을 갖는 가변용량압축기에 취부되어 있는 것으로서, 상기 토출실을 상기 조압실로 통하게 하는 유로에 설치된 개구면적 S1의 변좌와, 그 변좌의 개구부를 상기 조압실측으로부터 개폐하는 밸브체와, 그 밸브체를 한 쪽 끝에 장착하여 해당 밸브체의 개폐방향에 따라서 이동가능토록 연장설치된 단면적 S2의 원주형의 가동로드와, 그 가동로드의 다른 한쪽으로부터 상기밸브체의 개폐방향에 따라 연장설치된 상기의 S2보다 작은 단면적 S3의 차동로드와, 그의 차동로드의 상기 가동로드에서 떨어진 선단에 상기 개폐방향에 따라 상기 밸브체를 닫는 방향으로 누르는 압력을 부여하는 전자 액추에이터와, 상기 토출실과 서로 통하는 것과 함께 상기 가동로드의 다른 끝을 배치한 제 1의 압력실과, 상기 흡입실과 서로 통하고 있는 것과 동시에 상기 차동로드의 상기 선단을 배치한 제 2의 압력실과, 상기 전자 액추에이터가 OFF일 때 상기 밸브체를 열도록 밀어주는 가압부재를 갖는다.

상기 발명에 의하면, 가변용량압축기의 토출실의 압력 Pd가, 전자 액추에이터로 주어지는 한계치를 넘지 않는 통상의 제어를 하고 있을 때, 조압실과 토출실을 개폐하는 밸브체를 닫고 있다. 그렇기 때문에, 통상의 제어를 하고 있을 때에, 토출실의 압력 Pd가 변동하여도, 조압실의 압력 Pc가 변화함이 없이, 가변용량압축기의 동작을 안정시킬 수 있다. 또한 통상의 제어를 하고 있을 때, 조압실이 밀폐되어 압력 Pc가 변화하지 않음으로, 가변용량압축기의 본래의 능력을 충분히 발휘할 수 있다.

또한 다른 발명에 의하면, 상기 변좌는, S1 > S2 - S3를 만족하는 상기 개구면적 S1을 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 가변용량압축기의 토출실의 압력 Pd가 높게 된 경우, 변좌의 개구부를 거쳐서 본체로 작용하는 압력 (Pd ⅹ S1)의 증가 비율을, 가동로드의 다른 끝에 작용하는 역방향의 압력 (Pd ⅹ (S2 - S3))의 증가비율보다 크게 할 수 있어서, 가동로드를 밸브체를 여는 방향으로 밀어 붙일 수가 있다.

또한 이 발명의 용량제어밸브를 조립하는 방법은, 한쪽 끝에, 상기 차동로드, 가동로드, 및 밸브체를 일체로 한 가동체를 삽입하기 위한 제 1 슬롯을 갖추고, 다른 끝에 상기 전자 액추에이터의 가동 철심을 삽입하는 제 2 슬롯을 갖추어, 상기 제 1 슬롯과 서로 통한 상기 제 1의 압력실을 뚫어서 설치하고, 상기 제 1 및 제 2 슬롯을 연결하도록 상기 제2의 압력실을 뚫어서 설치한 본체를 준비하는 공정과, 상기 가동철심을 제 2슬롯에 끼워넣는 공정과, 상기 가동철심의 빠짐을 방지하도록 상기 제 2슬롯을 막는 공정과, 상기 가동체를, 상기 차동로드, 가동로드, 밸브체의 순으로, 상기 제 1슬롯에 끼워넣고, 상기 차동로드의 상기 섬단을 상기 가동철심의 선단에 접속시키는 공정과, 상기 밸브체에 대향하여 상기 제 1 슬롯을 막도록 상기 변좌를 취부하는 공정을 갖는다.

상기 발명에 의하면, 용량제어밸브의 본체를 제조할 때, 제 1슬롯, 제2 슬롯, 제 1의 압력실, 및 제 2의 압력실을, 각각 본체 재료의 외부로부터 뚫어 설치할 수가 있어서 제조를 용이하게 할 수 있다. 또한 용량제어밸브를 조립할 때에도, 제 2의 슬롯에 전자 액추에이터의 가동철심을 끼워넣어 슬롯을 막고, 제 1의 슬롯에 가동체를 끼워넣어 변좌로 슬롯을 막는 것 만으로 간단히 조립할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 가변용량압축기의 용량제어밸브는, 상기와 같은 구성 및 작용을 가지고 있으므로, 가변용량압축기를 안정하게 동작시킬 수가 있으며, 가변용량압축기의 능력을 최대한으로 인출할 수가 있고 조립을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 용량제어밸브를 갖춘 가변용량압축기를 장착한 냉동사이클을 나타내는 블럭도이고,
도 2는 도 1의 용량제어밸브를 나타내는 단면도,
도 3은 도 2의 용량제어밸브의 조립하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태에 따른 용량제어밸브(1)를 구비한 가변용량압축기(10)를 포함하는 카 쿨러의 냉동사이클(100)을 나타내는 블록도이다. 여기서는, 본 발명을 카 쿨러의 냉동사이클에 적용한 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이것에 국한되지 않고 다른 열교환 사이클에도 적용가능하다. 또한 여기서는, 설명을 알기 쉽도록 하기 위해, 용량제어밸브(1)를 가변용량압축기(10)과 별체로 도시했지만, 용량제어밸브(1)를 가변용량압축기(10)에 장착하는 것이 일반적이다.

본 실시 형태의 냉동사이클(100)은, 가변용량압축기(10;컴프레셔) 외에, 액체용기(102;리시버탱크), 팽창밸브(104;익스팬션 밸브), 증발기(106;이베포레이터), 및 응집기(108;콘덴서)를 갖는다.

상기 액체용기(102)는, 냉동사이클을 순환하지 않고 있는 여분의 냉매를 액체 상태로 일시적으로 저장한다. 냉매는, 냉동사이클(100)을 기체, 액체, 또는 양쪽이 혼재한 상태로 흐른다. 냉동사이클(100)을 순환하는 냉매의 양은, 엔진의 회전수와 외기온도에 따라 변동하기 때문에, 그 변동을 흡수하기 위한 냉매의 일시적인 저장고가 필요하게 된다.

상기 팽창밸브(104)는, 증발기(106) 내를 저압으로 만들기 때문에, 액체용기(102)로 저장한 냉매를 고압으로 작은 구멍으로부터 분사시켜서, 저압ㆍ저온의 안개 상태의 냉매로 만든다. 이것에 의해 증발기(106)에서는 냉매가 기화(증발)하기 쉽게 된다.

상기 증발기(106)는, 팽창밸브(104)를 통하여 안개 상태로 된 냉매를 도시하지 않은 파이프에 유통시켜서, 파이프의 외측에서 열을 빼앗아 파이프 내를 통과하는 냉매를 급격히 기화시킨다. 이 때, 팬(107)을 이용하여 파이프의 외측에 공기를 유통시킴으로써 파이프에 의해 열을 빼앗긴 냉기를 만들 수 있다. 이 냉기를 차 실내에 보내어 차 실내를 냉방한다.

상기 가변용량압축기(10)는, 증발기(106)로부터 보내온 저온ㆍ저압의 냉매가스를 도시하지 않은 엔진의 구동력을 이용하여 압축하고, 고온ㆍ고압의 냉매가스로 만들어 응집기(108)로 내보낸다. 엔진의 구동력은, 풀리(101)를 거쳐서 가변용량압축기(10)로 전달된다. 이 가변용량압축기(10)에 대하여는, 다음에 설명한다.

상기 응집기(108)는, 가변용량압축기(10)에서 보내온 고온ㆍ고압의 냉매가스를 차게 하여 액화한다. 이 때, 응집기(108)는, 파이프를 통하여 고온ㆍ고압의 냉매가스를 유통시키고, 파이프의 외측을 통하여 공기를 유통시켜서, 파이프를 차게 한다. 따라서 팬(109)을 이용하여 파이프쪽으로 공기를 불어넣어 파이프 내를 흐르는 냉매를 차게 한다. 응집기(108)로 차게 된 냉매는 액체용기(102)로 되돌려져서 재이용하도록 공급 된다.

상기 가변용량압축기(10)로서는, 일반적으로, 사판(斜板)의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 바꾸어 출력을 내는 사판식(SWASH PLATE TYPE)의 컴프레셔가 알려져 있다. 본 실시의 형태에서는, 가변용량압축기(10)로서, 이 사판식 컴프레셔를 이용했다. 이 가변용량압축기(10)는, 풀리(101)을 통하여 전달되는 엔진의 구동력에 의해, 도시하지 않은 사판을 회전시키고, 그 회전에 의해 도시하지 않은 피스톤을 왕복이동시켜서, 도시하지 않은 실린더에 증발기(106)로부터의 저온ㆍ저압의 냉매가스를 집어넣어 압축하고, 실린더로 압축한 고온ㆍ고압의 냉매가스를 응집기(108)로 내보내도록 기능한다.

이 가변용량압축기(10)의 운전능력, 즉 용량을 바꾸는 경우, 이 가변용량압축기(10)의 도시하지 않은 조압실 내에 있어서의 냉매의 압력 Pc를 변화시켜서 사판의 경사각도를 변화시키고, 피스톤의 스트로크를 변화시킨다. 자동차의 엔진에 의해 구동되는 압축기는, 회전수를 제어할 수 없기 때문에, 이와 같이 냉매의 흐름을 이용하여 용량을 바꿈으로써, 냉매의 단위 시간당 압축량을 컨트롤한다.

사판식의 가변용량 컴프레셔에 대해서는, 일반적으로 잘 알려져 있기 때문에, 여기서는 이 이상의 상세한 설명은 생략하지만, 구체적으로는, 조압실의 압력 Pc를 높게 하면, 사판의 경사각도가 작게 되어 피스톤의 스트로크가 짧게 되고, 엔진의 부하로 되는 가변용량압축기(10)의 부하 및 용량이 작게 된다. 한편, 조압실의 압력 Pc를 낮게 하면, 사판의 경사각도가 크게 되어 피스톤의 스트로크가 길게 되고, 엔진의 부하로 되는 가변용량압축기(10)의 부하 및 용량이 크게 된다.

따라서 자동차 운전중, 급격한 언덕 등으로. 엔진의 회전수가 올라가서 가변용량압축기(10)의 회전수가 높게 되었을 경우, 엔진의 힘을 자동차의 구동력으로 충분히 사용하기 위해서는, 가변용량압축기(10)의 부하를 가볍게 함과 동시에, 필요 이상으로 카 쿨러가 동작하지 않도록 하기 위해, 조압실의 압력 Pc를 높여서, 가변용량압축기(10)의 용량을 작게 하고, 단위 시간당 압축하는 냉매의 양을 작게 한다. 이것에 의해, 엔진의 회전수에 관계없이, 냉동사이클을 순환하는 냉매의 양을 컨트롤할 수 있으며, 카 쿨러를 희망하는 온도로 운전할 수 있는 것과 동시에, 자동차의 구동력을 저하시키지 않는다.

이와 같은 종류의 가변용량압축기(10)는, 일반적으로, 조압실의 압력 Pc를 희망하는 압력 범위로 제어하기 위한 용량제어밸브(1)를 구비하고 있다. 다음에, 본 실시의 형태의 용량제어밸브(1)에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 가변용량압축기(10)의 도시하지 않은 피스톤 실린더에 저압ㆍ저온의 냉매가스를 집어넣는 도시하지 않은 흡입실의 압력을 Ps 라고 하고, 실린더로 압축된 고온ㆍ고압의 냉매가스를 내보내는 토출실의 압력을 Pd 라고한다.

본 실시의 형태의 용량제어밸브(1)를, 가변용량압축기(10)에 취부된 상태로서, 가변용량압축기(10)의 조압실과 토출실로 서로 통하는 유로를 갖는 것과 동시에, 이 유로를 개폐하는 밸브체(12)를 갖는다.

즉 이 용량제어밸브(1)를, 흡입실의 압력 Ps와 토출실의 압력 Pd 사이의 차압 Pd-Ps가 미리 설정한 한계치를 넘었을 경우에, 토출실을 조압실과 통하도록 밸브체(12)를 열고, 조압실의 압력 Pc를 토출실의 압력 Pd에 가깝게 상승시킨다. 또한, 이 용량제어밸브(1)를, 차압 Pd-Ps가 한계치를 넘지 않는 통상의 제어를 하고 있을 때에는 밸브체(12)를 닫아서 조압실의 압력 Pc를 유지한다.

도 2에 나타낸 것과 같이, 용량제어밸브(1)를, 대략 원주형의 금속재료에 의해 형성된 본체(2)를 갖는다. 본체(2)의 외형은, 그 중심축을 가로자르는 단면이 윗 방향으로 향하여 점점 작게 되어 있고 가변용량압축기(10)측의 도시하지 않은 취부 슬롯에 대하여, 상단측을 선두로 하여 삽입하여 취부할 수 있게 되어 있다.

상기 본체(2)의 외주상에는 용량제어밸브(1)의 후술하는 각 압력실 간을 실링하기 위한 복수 개의 O링(3a, 3b, 3c, 3d)를 각각 취부할 수 있도록 하기 위한 여러개의 원환상의 취부구(溝;2a, 2b, 2c, 2d)가 서로 축방향으로 떨어져서 설치되어 있다. 이들 O링(3a ~ 3d)은, 용량제어밸브(1)를 가변용량압축기(10)의 취부슬롯에 장착된 상태로서, 슬롯의 도시하지 않은 내벽에 밀착되어서, 용량제어밸브(1)를 슬롯 내에 기밀하여 장착시킬 수 있다.

또한, 본체(2)의 상단측에는, 후술하는 가동체(11)를 축방향으로 삽입 통과시켜 취부하기 위한 제1슬롯(4)이 형성되어 있고, 본체(2)의 하단측에는, 후술하는 솔레노이드(21;전자 액추에이터)의 플란자(22;가동철심)를 축 방향으로 삽입 통과시켜 취부하기 위한 제2슬롯(5)이 형성되어 있다. 제1슬롯(4)과 제2슬롯(5)은, 각각 본체(2)와 동축으로 형성되어 있고, 본체(2)의 중앙 근처에서 후술하는 압력실(45)을 거쳐서 서로 통하고 있다.

이들 제 1 및 제 2 슬롯(4, 5)은, 본체(2)를 그 축 방향 양단으로부터 깎아서 각각 형성되기 때문에, 본체(2)의 중심을 향하여 서서히 작은 경이 되는 형상을 갖는다. 그렇기 때문에, 예를 들면, 제 1 슬롯(4)에 장착되는 가동체(11)도 그 삽입통과 방향선단으로 향하는 쪽으로 서서히 작은 직경이 되는 외형을 갖는다. 또한, 제 2 슬롯(5)에 장착되는 솔레노이드(21)의 플란자(22)도, 그 삽입통과 방향 선단(그림 중 윗방향)으로 향하여 서서히 작은 직경이 되는 외형을 갖는다.

상기 가동체(11)는, 제 1슬롯(4)의 도중에 취부되는 후술하는 변좌(31)의 단면적 S1의 개구공(31a;개구부)를 개폐하기 위한 밸브체(12)가 본체(2)를 한 끝에 구비한 S1보다 큰 단면적 S2의 원주형의 가동로드(13;작동로드), 및 이 가동로드(13)의 다른 끝으로부터 일체로 연장된 S2보다 작은 단면적 S3의 차압로드 (14)를 갖는다. 그리고, 가장 단면적이 작은 차압로드(14)로부터 가동로드(13), 밸브체(12)의 순으로, 제1슬롯(4)에 삽입통과 되어 가동체(11)가 제1슬롯(4)에 장착된다.

상기 제1 슬롯(4)의 상단, 즉 본체(2)의 상단에는, 가변용량압축기(10)의 위에서 설명한 토출실로 서로 통하는 비교적 큰 직경의 원통형의 압력실(41)이 형성되어 있다. 이 압력실(41)은, 용량제어밸브(1)를 가변용량압축기(10)에 취부된 상태로서, 가변용량압축기(10)의 토출실과 서로 통하기 때문에, 토출실의 압력 Pd와 같은 압력으로 된다.

이 압력실(41)의 하단에는, 제1슬롯(4)에 가동체(11)를 삽입통과 배치한 후, 이 가동체(11)의 밸브체(12)에 대향하도록, 대략 원통형의 변좌(31)를 나사로 부착하기 위한 변좌 취부 나사구멍(42)이 형성되어 있다. 또한, 이 나사구멍(42)의 내측 벽면에는, 변좌(31)의 외주면에 형성된 나사산에 나사결합하는 나사구가 형성되어 있다. 또한, 이 나사구멍(42)의 직경은 압력실(6)보다 작은 직경으로 되어 있다.

상기 변좌(31)는, 냉매가스를 유통시키기 위한 개구공(31a)를 갖는다. 이 개구공(31a)의 단면적은, 위에서 설명한 것과 같이, S1이다. 당연한 것이지만 이 변좌(31)의 개구공(31a)의 직경은, 밸브체(12)의 직경보다 적어도 작은 직경으로 설계되어 있다.

또한 상기 변좌 취부나사 구멍(42)의 하단, 즉 변좌(31)의 개구공(31a)의 하단은, 용량제어밸브(1)를 가변용량압축기(10)에 취부한 상태로서, 가변용량압축기(10)의 위에서 설명한 조압실로 서로 통하는 압력실(43)과 서로 통하고 있다. 바꾸어 말하면, 이 압력실(43)은, 변좌 취부나사구멍(42)의 하단과 서로 통하도록, 본체(2)의 외주면으로부터 그 중심으로 향하여 횡 방향으로 뚫어서 설치되어 있다. 또한 이 압력실(43)은, 조압실과 서로 통하기 때문에 조압실의 압력 Pc와 같은 압력으로 된다.

즉, 토출실로 서로 통한 비교적 큰 직경의 압력실(41), 변좌(31)의 개구공(31a), 및 조압실과 서로 통한 압력실(43)이, 가변용량압축기(10)의 토출실을 조압실로 연결하는 냉매의 유로로서 기능한다. 그리고, 가동체(11)의 밸브체(12)가, 변좌(31)의 개구공(31a)를 조압실측으로부터 개폐하도록 변좌(31)의 하단에 대하여 축 방향으로 떨어져서 접속가능하도록 설치되어 있다. 즉, 밸브체(12)는 압력실(43) 내에서 축방향으로 이동가능토록 배치되어 있다.

이 압력실(43)의 하방에는 가동체(11)의 가동로드(13)를 이동 가능토록 삽입하여 연통하게 하는 원통형의 긴구멍(46)이 형성되어 있다. 이 긴구멍(46)의 직경은, 동작로드(13)의 외직경보다 약간 큰 직경으로 설계되어 있다. 따라서, 밸브체(12)를 개폐이동시키기 위하여 동작로드(13)가 긴구멍(46)을 따라서 축방향으로 이동 가능토록 되어 있다.

또한, 이 긴구멍(46)의 하단은, 가변용량압축기(10)의 토출실로 서로 통한 압력실(44; 이 발명의 제1 압력실로서 기능한다)까지 연장되어 있다. 이 압력실(44)도, 위에서 기술한 압력실(43)과 같이, 본체(2)의 외주면으로부터 중심으로 향하여 횡방향으로 뚫어서 설치되어 있고, 축방향으로 연장된 연결통로(47)을 거쳐서, 위에서 설명한 비교적 큰 직경의 압력실(41)로 서로 통하게 되어 있다. 이 연결통로(47)는, 압력실(41)의 밑에서부터 뚫어서 설치된다. 또한, 이 압력실(44)에는, 전체(栓體;32)가 압입되어, 압력실(44)의 외주면측의 개구부가 막혀 있다.

이 압력실(44)를 거쳐서 위에서 기술한 동작로드(13)을 위한 긴구멍(46)의 하단은, 차압로드(14)를 이동 가능하게 삽입통과 배치하기 위한 비교적 좁은 긴구멍(48)에 연결되어 있다. 이 긴구멍(48)도, 차압로드(14)의 직경보다 약간 큰 내경을 갖고 있으며, 차압로드(14)를 기밀한 상태에서 이동가가능토록 삽입통과 배치하고 있다.

그리고 이 비교적 좁은 긴구멍(48)의 하단은, 가변용량압축기(10)의 위에서 기술한 흡입실과 서로 통하는 압력실(45; 이 발명의 제2의 압력실로서 기능한다)과 서로 통하고 있다. 이 압력실(45)도, 위에서 설명한 두 개의 압력실(43), (44)와 같이, 본체(2)의 외주면으로부터 중심으로 향하여 횡방향으로 뚫어서 설치되어 있다. 이 압력실(45)은 가변용량압축기(10)의 흡입실과 서로 통하기 때문에, 흡입실의 압력 Ps 와 같은 압력으로 된다.

이상과 같이, 제1슬롯(4)은, 비교적 큰 직경의 압력실(41), 변좌취부나사공 (42), 동작로드(13)를 삽입통과시키기 위한 긴구멍(46), 및 차압로드(14)를 삽입통시키기 위한 긴구멍(48)을 축방향으로 붙인 형상을 갖는다. 또한, 제1슬롯(4)의 하단은, 압력실(45)을 거쳐서 제2슬롯(5)으로 서로 통하고 있다.

상기 제2슬롯(5)에 삽입통과 배치하는 솔레노이드(21)의 플란자(22)는, 위에서 설명한 것과 같이 압력실(45)에 노출한 차압로드(14)의 선단을 축방향( 윗방향)으로 누르는 푸시바(23)를 갖는다. 따라서 플란자(22)는, 푸시바(23)의 선단이 압력실(45)에 노출될 때까지 제2슬롯(5)에 삽입통과 된다. 즉 이 상태에서, 푸시바(23)의 선단(23a)은, 차압로드(14)의 선단에 대해 접촉한다.

그리고 제2슬롯(5)의 하단에는, 플란자(22)의 빠짐을 방지하기 위한 원통형의 스토퍼(33)가 압입되어 고정되어 있다. 스토퍼(33)의 내주벽에는 나사산이 형성되어 있고, 누름스프링(34)의 축방향을 따라 위치를 조정(스프링 압을 조정)하기 위한 조압나사(35)가 나사로 부착되어 있다. 또한, 스토퍼(33)의 외주면에 접촉하는 제2슬롯(5)의 내주면에는, 스토퍼(33)와의 사이의 간극을 기밀하기 위한 O링(3e)을 수용배치하는 환상의 취부구(2e)가 형성되어 있다.

상기 플란자(22)의 외측에는, 솔레노이드의 고정철심(24)이 배치되고, 그 외측에, 코일(25)이 배치되어 있다. 고정철심(24) 및 코일(25)은, 본체(2)에 매설되어 있다. 또한 본 실시의 형태에서는, 본체(2)가 상하로 분할되어 있고, 윗방향의 제1슬롯 측에 바디(몸체;20a)가, 하방의 제2슬롯측의 바디(몸체;20b)에 접촉하는 면(20c)에는, 제2슬롯(5)를 기밀되도록 실링하기 위한 O링(3f)를 수용배치하는 원환상형의 취부구(2f)가 형성되어 있다.

이하 도 2 및 도 3을 참조하여, 위에서 기술한 용량제어밸브(1)의 조립하는 방법에 대하여 설명한다. 도 3에는, 용량제어밸브(1)의 조립하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트를 나타내었다. 우선 위에서 설명한 것과 같이, 제1슬롯(4), 제2슬롯(5), 및 3개의 압력실(43, 44, 45)을 뚫어서 설치한 본체(2)를 준비한다(스텝 1).

그리고 제2슬롯(5)에 중간스프링(36)을 삽입하여 솔레노이드의 플란자(22)를 삽입통과하게 한다(스텝2), 이때 플란자(22)의 푸시바(23)에 미리 중간스프링(36)을 그림에 나타낸 것과 같이 장착하여 제2슬롯(5)에 삽입하여도 좋다. 중간스프링 (36)은, 상단이 제2슬롯(5)의 직경을 다르게 만든 견부(肩部;5a)에 이어 결합하고, 하단이 푸시바(23)의 기단부에 취부한 스토퍼 링(37)에 결합하도록 약간 압축하여 취부된다.

이들에 의해, 솔레노이드를 OFF로 했을 때, 중간스프링(36)이, 다음에 설명하는 누름스프링(38)과 협동하여, 플란자(22)를 하방으로 밀어 붙이고, 푸시바(23)에 의한 차압로드(14)의 누르는 압을 해제하도록 기능한다. 따라서, 중간스프링(36)과 누름스프링(38)은 이 발명의 가압부재로서 기능한다.

상기 플란자(22)를 제2슬롯(5)에 삽입통과 시킨 후 플란자(22)의 빠짐을 방지하기 위해 제2슬롯(5)의 하단측으로부터 스토퍼(33)가 압입되어 제2슬롯(5)이 막힌다(스텝 3). 이때, 제2슬롯(5)의 내주벽에 설치된 환상의 취부구(2e)에 O링(3e)이 취부되고 스토퍼(33)가 제2슬롯(5)에 대하여 기밀되도록 취부된다. 게다가, 누름스프링(34)이 스토퍼(33)의 내측에 체결된 조압나사(35)에 장착된다. 그리고 이 조압나사(35)의 나사체결량을 조정함으로써 플란자(22)의 축방향을 따라 위치가 조정된다.

한편, 본체(2)의 상단측에서 제1슬롯(4)으로 가동체(11)가 삽입된다(스텝4), 이때, 가동체(11)는, 차압로드(14), 가동로드(13), 밸브체(12)의 순으로 제1슬롯(4)에 삽입통과되면 차압로드(14)의 선단이 플란자(22)의 푸시바(23)에 맞닿는다.

이후 제1슬롯(4)의 상단측으로부터 가동체(11)의 빠짐을 방지하기 위해, 변좌(31)가 제1슬롯(4)에 장착된다(스텝 5). 이때, 가동체(11)의 동작로드(13)의 밸브체(12) 가까운 단부 부근에 누름스프링(38)을 장착하고, 변좌(31)를 변좌 취부 나사구멍(42)에 부착한다. 이 상태에서 누름스프링(38)의 상단은, 변좌(31)의 하단면에 맞닿고, 누름스프링(38)의 하단은, 동작로드(13)에 고정된 스토퍼링(39)에 맞닿는다. 따라서 누름스프링(38)은 솔레노이드를 OFF로 했을 때, 밸브체(12)를 여는 방향으로 밀어붙인다.

다음에, 위에서 설명한 용량제어밸브(1)의 기능에 대하여 설명한다.

상기 용량제어밸브(1)를, 가변용량압축기(10;압축기)에 취부된 상태에서, 압축기(10)의 조정실과 서로 통하는 압력실(43), 압축기(10)의 흡입실과 서로 통하는 압력실(45), 및 압축기(10)의 토출실과 서로 통하는 압력실(41)을 갖는다. 또한, 용량제어밸브(1)를, 연결통로(47)를 거쳐서 압력실(41)과 서로 통한 압력실(44)을 갖는다.

상기 밸브체(12)에는, 압력 Pd가 제1슬롯(4)과 압력실(44)로부터 서로 그 힘이 상쇄되도록 가해진다. 이하에 그 상세에 대해서 설명한다.

상기 밸브체(12)에는, 아랫 방향의 힘 (밸브체(12)를 여는 방향의 힘)으로서 압력실(41)의 압력 Pd × S1, 누름스프링(38)에 의한 밀어붙이는 힘, 및 압력실(44)을 거쳐 차압로드(14)에 걸리는 압력 Pd × S3가 부여된다. 한편, 밸브체(12)에는, 윗방향의 힘 (밸브체(12)를 닫는 방향의 힘)으로서 압력실(44; 제1의 압력실)을 거쳐서 동작로드(13)에 걸리는 압력 Pd × (S2 - S3), 압력실(45;제2의 압력실)을 거쳐서 차압로드 (14)에 걸리는 압력 Ps × S3, 및 솔레노이드(21)의 푸시바(23)로부터 가해지는 압력이 부여된다. 또한, 누름스프링(38)에 의한 밀어붙이는 힘은 압력실(45)을 거쳐서 차압로드(14)에 걸리는 압력 Ps × S3와 대략 같은 힘으로 된다.

상기 용량제어밸브(1)를, 자동차의 엔진을 통상의 회전속도로 회전하여 가변용량압축기(10)를 통상 동작시키고 있는 경우에는, 밸브체(12)를 닫는 상태만으로 솔레노이드(21)의 코일(25)에 소정의 전류가 흐르고 있다. 바꾸어 말하면, 솔레노이드(21)의 코일(25)에 흐르는 전류치를 바꾸는 것으로써 밸브체(12)에 걸리는 개폐방향의 힘의 밸런스를 조정할 수가 있고, 밸브체(12)의 개폐를 제어하기 위한 한계치를 변경할 수가 있다.

한편 자동차의 엔진이 고속회전되면 가변용량압축기(10)도 고속운전되고 압축기(10)의 흡입실의 압력 Ps와 토출실의 압력 Pd와의 사이의 차압이 크게 된다. 이 차압 Pd - Ps가 솔레노이드(21)에 의해 주어진 한계치를 넘어서 크게 되면, 밸브체(12)가 열려 토출실이 조압실과 서로 통하게 되고, 조압실의 압력 Pc가 높게 되어 압축기(10)의 용량이 작게 된다.

따라서, 누름스프링(38)에 의한 밀어붙이는 힘은 압력실(45)을 거쳐서 차압로드(14)에 걸리는 압력 Ps × S3을 제거하는 힘으로 되고, 토출실과 조압실로 서로 통하는 유로에 설치된 변좌(31)의 개구면적(S1)과, 동작로드(13)의 단면적 S2와, 차압로드(13)의 단면적 S3를 S1 > S2 - S3를 만족하는 크기로 설정함으로써, 압력 Pd가 동작로드(13)의 양단에 작용하는 힘의 비율이 항상 밸브체(12)를 여는 방향으로 작용하는 것으로 되고, 차압 Pd - Ps가 한계치를 넘은 시점에서 밸브체(12)가 열리는 것으로 된다.

이상과 같이 본 실시형태의 용량제어밸브(1)에 의하면, 가변용량압축기(10)를 통상 동작시키고 있는 상태에서, 밸브체(11)를 닫고 있기 때문에, 압축기(10)의 조압실이 밀폐되어 토출실과 서로 통하지 않는다. 그렇기 때문에 통상운전 중, 가변용량압축기(10)를 안정하게 동작시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태의 용량제어밸브(1)에 의하면, 가변용량압축기(10)의 통상운전 중, 조압실을 밀폐하기 때문에, 압축기(10)의 능력을 최대한으로 인출할 수가 있다.

게다가, 본 실시형태의 조립하는 방법에 따라 용량제어밸브(1)를 조립함으로써 용량제어밸브(1)의 조립을 용이하게 할 수 있고 제조 비용을 낮출 수가 있다.

또한 이 발명은 위에서 기술한 실시의 형태 그대로에 한정되는 것은 아니고, 실시단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한 위에서 기술한 실시형태에 나타내어져 있는 복수의 구성요소의 적절한 조합에 따라 여러 가지의 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 위에서 기술한 실시형태에 나타내어진 전 구성요소로부터 몇 개의 구성요소를 삭제해도 좋다.

1 : 용량제어밸브 2 : 본체
4 : 제1슬롯 5 : 제2슬롯
10 : 가변용량압축기(압축기) 11 : 가동체
12 : 밸브체 13 : 작동로드(가동로드)
14 : 차압로드 21 : 솔레노이드
22 : 플란자 23 : 푸시바
24 : 고정철심 25 : 코일
31 : 변좌 31a : 개구공
41,43, 44, 45 : 압력실 42 : 변좌취부나사구멍
100 : 냉동사이클 102 : 액체용기
104 : 팽창밸브 106 : 증발기
108 : 응집기

Claims (3)

1. 압력을 조정하는 것에 의해 냉매의 압축용량을 변화시키는 조압실과, 냉동사이클의 증발기로부터 보내오는 저온ㆍ저압의 냉매를 받아넣는 흡입실과, 상기 냉동사이클의 응축기로 고온ㆍ고압의 냉매를 보내는 토출실을 갖는 가변용량압축기에 취부되는 용량제어밸브에 있어서,
   상기 토출실과 상기 조압실로 서로 통하는 유로에 설치된 개구면적 S1의 변좌와,
   상기 변좌의 개구부를 상기 조압실측으로부터 개폐하는 밸브체와,
   상기 밸브체를 한쪽 끝에 구비하여 해당 밸브체의 개폐 방향에 따라 이동 가능하도록 연이어 설치된 단면적 S2의 원주형의 가동로드와,
   상기 가동로드의 다른 끝으로부터 상기 밸브체의 개폐방향을 따라 연이어 설치된 상기 S2보다 작은 단면적 S3의 차동로드와,
   상기 차동로드의 상기 가동로드로부터 떨어진 선단에 상기 개폐방향을 따라 상기 밸브체를 닫는 방향의 누르는 압력을 부여하는 전자 액추에이터(솔레노이드)와,
   상기 토출실과 서로 통하고 있는 것과 동시에 상기 가동로드의 다른 끝을 배치한 제1의 압력실과,
   상기 흡입실로 서로 통하고 있는 것과 동시에 상기 차동로드의 상기 선단을 배치한 제2의 압력실과,
   상기 전자액추에이터가 OFF일 때 상기 밸브체를 열도록 밀어붙이는 가압부재를 갖는 것을 특징으로 하는 가변용량압축기의 용량제어밸브.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 변좌가 S1 > S2 - S3 를 만족하는 상기 개구면적 S1을 갖는 것을 특징으로 하는 가변용량압축기의 용량제어밸브.
3. 청구항 1의 가변용량압축기의 용량제어밸브를 조립하는 방법에 있어서,
   한 끝에, 상기 차동로드, 가동로드, 및 밸브체를 일체로 한 가동체를 꽂아넣기 위한 제1슬롯을 가지고, 다른 끝에 상기 전자 액추에이터(솔레노이드)의 가동철심을 꽂아넣는 제2슬롯을 가지며, 상기 제1슬롯과 서로 통한 상기 제1의 압력실을 뚫어 설치하고, 상기 제1 및 제2 슬롯을 연결하도록 제2의 압력실을 뚫어서 설치한 본체를 준비하는 공정과,
   상기 가동철심을 제2슬롯에 꽂아넣는 공정과,
   상기 가동철심의 빠짐을 방지하도록 상기 제2슬롯을 막는 공정과,
   상기 가동체를, 상기 차동로드, 가동로드, 밸브체의 순으로, 상기 제1슬롯에 꽂아넣어, 상기 차동로드의 단부를 상기 가동철심의 푸시바 선단에 맞닿게 하는 공정과,
   상기 밸브체에 대향하여 상기 제1슬롯을 막도록 상기 변좌를 취부하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 가변용량압축기의 용량제어밸브를 조립하는 방법.

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