KR101213660B1 - 제어밸브의 진공실 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징 플랜지부를 스폿용접하여 밸브바디 상부에 진공실을 형성하는 제어밸브의 진공실 형성방법에 관한 것으로, 진공챔버에서 하부 전극지그의 수용부에 상부 하우징을 안착하는 제1공정과, 상부 전극지그를 하강시킨 다음 상기 상하부 전극지그에 일정 전압을 걸어서 상하부 하우징의 플랜지부를 스폿용접하는 제2공정 및, 상기 제2공정을 거친 후 상기 상하부 하우징을 검사챔버 내부에 넣고 헬륨을 유입시켜 진공상태를 검사하는 제3공정을 포함한다. 따라서, 상하부 하우징의 플랜지와 다이어프램을 진공상태에서 스폿용접을 함으로써 용접부위에 잔류응력과 열변형을 줄일 수 있다.

Description

제어밸브의 진공실 형성방법{Method for forming vacuum chamber in the control valve}

본 발명은 제어밸브의 진공실 형성방법에 관한 것으로, 특히 하우징의 플랜지부를 스폿용접하여 밸브바디 상부에 진공실을 형성하는 제어밸브의 진공실 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 공조장치의 냉매순환회로(냉동사이클)는 응축기, 감압장치로서의 팽창밸브, 증발기 및 압축기를 구비하고 있다. 압축기는 증발기에서의 냉매가스를 흡입하여 압축하고 그 압축가스를 응축기를 쪽으로 토출한다. 증발기는 냉매순환회로를 흐르는 냉매와 자동차 실내공기 사이에서 열교환을 한다.

가변용량 압축기는 차량용의 압축기로서 널리 사용되고 있고, 증발기의 출구압력(흡입압)을 소정의 목표값(설정흡입압)으로 유지하기 위하여 동작하는 용량제어기구가 구비되어 있다. 이러한 용량제어기구는 냉방부하의 크기에 합당한 냉매유량이 되도록 흡입압을 제어지표로서 압축기의 토출용량, 즉 경사판각도를 피드백 제어하도록 되어 있다.

상기 용량제어기구의 전형적인 예로서 내부제어밸브라 불리는 제어밸브가 있다. 이러한 제어밸브는 벨로우즈나 다이어프램 등의 감압부재로 흡입압을 감지하여 감압부재의 변이동작을 밸브본체의 위치결정에 이용하여 밸브의 개방정도를 조절함으로써 경사판실(크랭크실)의 압력(크랭크압력)을 조절하여 경사판각도를 결정하도록 되어 있다.

일반적인 가변용량 압축기용 제어밸브(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 유로(110a,110b,110c)가 형성된 밸브바디(110)와, 상기 밸브바디(110)의 상부에 설치되는 하우징(120)으로 구성되어 있다. 여기서, 하우징(120)은 상기 밸브바디(110)와 결합되는 하부 하우징(130)과 이 하부 하우징(130)과 결합되는 상부 하우징(140)으로 구성되어 있다.

상기 밸브바디(110)는 중앙에 샤프트(111)가 관통하도록 되어 있고, 상기 사프트(112)의 하부에 볼(112a)이 장착되어 탄성부재(114)를 매개로 탄성 지지되면서 복수의 유로(110a,110b,110c)통로를 선택적으로 차단하거나 개도량을 조절하도록 되어 있다. 여기서, 상기 유로(110a)는 압축기의 흡입압력을 작용시키는 유로이고, 상기 유로(110b)는 크랭크 케이스에 압력을 작용시키는 유로이며, 상기 유로(110c)는 압축기의 토출압력을 작용하는 유로이다.

상기 하우징(120)은 상기 하부 하우징(130)과 상부 하우징(140)을 결합한 다음 내부의 공기를 제거하여 진공상태로 유지한다. 여기서, 하우징(120)은 내부를 진공상태로 유지하여만 주변의 온도영향을 받지 않고 제어신호에 따라 정확한 작동이 이루어지게 된다.

상기 하부 하우징(130)과 상부 하우징(140) 사이에는 박막의 다이어프램(122)이 설치되어 있다. 상기 다이어프램(122)의 하부에는 상기 샤프트(112)의 선단과 맞물리는 지지부재(132)가 배치되어 그 다이어프램(122)을 위쪽으로 받쳐주도록 있다. 그리고, 다이어프램(122)의 상부에는 그 다이어프램(122)을 아래쪽으로 받쳐주는 지지부재(142)가 배치되어 있고, 상기 지지부재(142)가 탄성부재(144)에 의해 탄성 지지되도록 되어 있다.

이러한 제어밸브(100)는 하우징(120)의 내부를 진공상태로 만들기 위한 여러가지 제조방법이 있다. 일본 공개특허 제2001-349277호(이하, 특허문헌1 이라 한다.)에서 가변용량 압축기용 제어밸브의 진공실 성형방법이 개시되어 있다. 상기 특허문헌1에서는 상부 하우징과 하부 하우징을 용접한 후에 진공분위기에서 상부 하우징에 형성된 홀을 용접하는 기술이 개시되어 있다.

미국 특허공보 제654672호(이하, 특허문헌2 이라 한다.)에서 가변용량 압축기용 제어밸브의 진공실 성형방법이 개시되어 있다. 상기 특허문헌2에서는 제1 하우징과 제2 하우징의 플랜지부를 코킹 처리하는 기술과, 제1 하우징의 상부에 홀을 형성하고 진공분위기에서 홀에 땜납으로 솔더링하는 기술이 개시되어 있다.

한편, 일본 공개특허 제2004-239235호(이하, 특허문헌3 이라 한다.)에서 압력제어밸브 및 그 부압실 형성방법이 개시되어 있다. 특허문헌3에서는 제1 하우징과 제2 하우징의 플랜지부를 코킹하고 접합부를 땜납으로 솔더링하는 기술이 개시되어 있다.

그런데, 특허문헌1,2는 상부 하우징(제1 하우징)과 하부 하우징(제2 하우징)을 결합한 후에, 진공분위기에서 홀을 용접 또는 땜납으로 솔더링하여야 하므로 진공실을 형성하는 작업공정이 복잡하였다. 마찬가지로 상기 특허문헌3 역시 제1 하우징과 제2 하우징의 플랜지부를 먼저 코킹한 후에 재차 땜납으로 솔더링하여야 하므로 진공실을 형성하는 작업공정이 복잡할 뿐만 아니라, 작업시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 진공실을 성형하는 작업공정을 단순화하고 작업시간을 줄일 수 있는 제어밸브의 진공실 형성방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 제어밸브의 진공실 형성방법은, 진공챔버에서 하부 전극지그의 수용부에 상부 하우징을 안착하는 제1공정과, 상부 전극지그를 하강시킨 다음 상기 상하부 전극지그에 일정 전압을 걸어서 상하부 하우징의 플랜지부를 스폿용접하는 제2공정 및, 상기 제2공정을 거친 후 상기 상하부 하우징을 검사챔버 내부에 넣고 헬륨을 유입시켜 진공상태를 검사하는 제3공정을 포함한다.

상기 용접공정에서 상하부 하우징의 플랜지부와 다이어프램의 양선단이 일체로 용접된다. 여기서, 상기 상부 하우징의 플랜지부 또는 하부 하우징의 플랜지부에 각각 돌기를 형성하여 상기 하부 하우징과 상기 다이어프램의 선단과 일체로 용접하는 것이 바람직하다.

상기 상하부 전극지그는 열전도율이 높은 재질로 제작하고, 상기 상하부 하우징과 다이어프램은 서로 동일한 금속재질로 제작하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따른 제어밸브의 진공실 형성방법에 의하면, 상하부 하우징의 플랜지부와 다이어프램을 진공상태에서 스폿용접을 함으로써 용접부위에 잔류응력과 열변형을 최소화할 수 있다.

또한, 진공실을 형성하는 공정을 단순화하여 생산단가를 낮추고 대량생산이 가능하여 생산성을 극대화할 수 있다.

도 1은 일반적인 가변용량 압축기용 제어밸브를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 제어밸브의 진공실 형성방법을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 제어밸브의 하우징을 전극에 안착하기 직전 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 제어밸브의 하우징을 전극에 안착한 직후 상태도.
도 5는 상하부 하우징의 플랜지 부분을 용접한 상태를 나타낸 사진.
도 6은 상하부 하우징을 검사챔버에 배치하여 진공상태를 검사하는 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 제어밸브를 구성하는 다이어프램의 다른 실시예를 보인 단면도.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 제어밸브의 진공실 형성방법을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 제어밸브의 하우징을 전극에 안착하기 직전 상태도이며, 도 4는 본 발명에 따른 제어밸브의 하우징을 전극에 안착한 직후 상태도이다.

본 발명에 따른 제어밸브의 진공실 형성방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징 안착하는 제1공정(S10), 하우징 플랜지부를 스폿용접하는 제2공정(S20) 및, 하우징의 진공상태 검사하는 제3공정(S30)을 포함한다.

상기 제1공정(S10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 전극지그(10)가 승강된 상태로 하부 전극지그(20)에 하부 하우징(30)이 위쪽으로 향하게 배치하여 상부 하우징(40)을 안착한다. 여기서, 상하부 전극지그(10,20)는 진공챔버(50)의 내부에 구비되어 있다.

상기 상부 하우징(40)은 상기 하부 전극지그(20)의 수용부(22)에 수용되어 안착된다. 이 때, 하부 하우징(30)은 상부 하우징(40)에 의해 지지되어 상부 전극지그(10)와 하부 전극지그(20) 사이에 위치하게 된다.

하부 하우징(30)은 플랜지부(32)에 다이어프램(36)의 양선단이 부착되어 있고, 다이어프램(36)의 상부면에 지지부재(34)가 접촉되도록 되어 있다.

상부 하우징(40)은 플랜지부(42)가 상기 하부 전극지그(20)의 양쪽 선단에 걸쳐지게 되고, 상기 다이어프램(36)의 하부면에 지지부재(44)가 접촉되어 있으며, 상기 지지부재(44)의 하부에 탄성부재(46)가 배치되어 있다.

그 후, 상부 전극지그(10)를 하강시키면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 전극지그(10)의 수용부(12)에 하부 하우징(30)이 수용된다. 이 때, 하부 하우징(30)의 플랜지부(32)와 상부 하우징(40)의 플랜지부(42)가 상부 전극지그(10)와 하부 전극지그(20)에 맞물리게 된다.

여기서, 상부 하우징(40)의 플랜지부(42)에 각각 형성된 돌기(42a)가 하부 하우징(30)의 플랜지부(32)와 맞물리게 된다. 상기 다이어프램(36)은 양선단이 플랜지부(42)의 돌기(42a)와 맞닿도록 위치한다. 여기서, 돌기(42a)는 전류가 집중되어 용접효율을 높이는 역할을 한다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 돌기(42a)를 상부 하우징(40)의 플랜지부(42)에 형성하지 않고, 상부 하우징(30)의 플랜지부(32)에 형성할 수 있다.

상기 제2공정(S20)은 상기 상하부 전극지그(10,20)에 전압을 걸어서 스폿용접을 한다. 이 때, 용접조건은 상기 상하부 전극지그(10,20)에 6～10㎄ 정도의 전압을 걸고, 480～ 520㎳ 정도의 시간동안 스폿용접을 한다.

여기서, 스폿용접 효율을 높이기 위하여, 상하부 전극지그(10,20)는 열전도율이 높은 재질 즉 동재질로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 하우징(30,40)과 다이어프램(36)은 스테인레스, 황동, 철 등 동일한 금속재질로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 하부 하우징(30)의 플랜지부(32), 상부 하우징(40)의 플랜지부(42) 및 다이어프램(36)의 선단부는 스폿용접할 경우, 도 5와 같이 플랜지부(32,42)와 다이어프램(36)이 일체로 융착된다.

상기 제3공정(S30)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제2공정(S20)을 거친 하우징(30,40)을 진공이 유지되는 검사챔버(60) 내부에 넣고 헬륨을 유입시켜서 진공상태를 검사한다. 즉 검사챔버(60)에서 상부 하우징(40)과 다이어프램(36) 사이에 진공이 유지되는 상태를 검사한다. 이 때, 검사챔버(60)에 유입된 헬륨의 양을 체크하여 상부 하우징(40)과 다이어프램(36) 사이에 진공유지되는 것을 확인할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 제어밸브의 진공실 형성방법에 의하면, 하우징(30,40)의 플랜지부(32,42)와 다이어프램(36)이 진공상태 스폿용접을 함으로써 플랜지부(32,42)의 용접부위에 잔류응력과 열변형을 최소화할 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 제어밸브를 구성하는 다이어프램의 다른 실시예를 보인 단면도이다.

이를 참조하면, 본 실시예에서 다이어프램(36)은 중앙에 센터링 돌출부(38)가 형성되어 있다. 상기 센터링 돌출부(38)는 다이어프램(36)이 상하로 변형되는 과정에서 다이어프램(36)이 센터링이 되지 않고 중심을 기준으로 방사상으로 이동된 것을 교정하는 역할을 한다.

상기 센터링 돌출부(38)는 상기 다이어프램(36)의 일면에서 대략 원추형상으로 돌출되어 형성된다. 물론, 상기 센터링 돌출부(38)는 다각뿔 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있으나, 원판 형상의 다이어프램(36)에 비추어 볼 때 원추형상을 가짐이 바람직하다. 상기 센터링 돌출부(38)가 원추형상을 가짐으로써 다이어프램(36)이 상하로 변형되었다가 원래의 상태로 돌아올 때 센터링 돌출부(38)에 의해 가이드됨으로써 자연스럽게 센터링이 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 지지부재(44)에는 상기 센터링 돌출부(38)에 대응되는 지지돌기(45)가 형성된다. 상기 지지돌기(45)는 센터링 돌출부(38)에 의해 오목한 부분에 삽입된다. 상기 지지돌기(45)는 상기 센터링 돌출부(38)의 형상에 대응되게 원추형상을 가진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주내에서 변경할 수 있다.

10 : 상부 지그용접 12 : 수용부
20 : 하부 용접지그 22 : 수용부
30 : 하부 하우징 32 : 플랜지부
34 : 지지부재 36 : 다이어프램
40 : 상부 하우징 42 : 플랜지부
44 : 지지부재 46 : 탄성부재
50 : 진공챔버 60 : 검사챔버

Claims (7)

1. 진공챔버에서 하부 전극지그의 수용부에 상부 하우징을 안착하는 제1공정;
   상부 전극지그를 하강시켜 하부 하우징을 수용한 다음 상기 상하부 전극지그에 일정 전압을 걸어서 상하부 하우징의 플랜지부를 스폿용접하는 제2공정; 및
   상기 제2공정을 거친 후 상기 상하부 하우징을 검사챔버 내부에 넣고 헬륨을 유입시켜 진공상태를 검사하는 제3공정을 포함하고,
   상기 제2공정에서 상하부 하우징의 플랜지부와 다이어프램의 양선단이 일체로 용접되며,
   상기 상부 하우징의 플랜지부 또는 하부 하우징의 플랜지부에 각각 돌기를 형성하여 상기 하부 하우징과 상기 다이어프램의 선단과 일체로 용접하는 것을 특징으로 하는 제어밸브의 진공실 형성방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상하부 전극지그는 열전도성 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 제어밸브의 진공실 형성방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 상하부 하우징과 다이어프램은 서로 동일한 금속재질로 제작된 것을 특징으로 하는 제어밸브의 진공실 형성방법.
6. 제 1 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다이어프램의 일면 중심에는 센터링 돌출부가 돌출되어 형성되고, 상기 다이어프램의 일면을 지지하는 지지부재에는 상기 센터링 돌출부에 대응되는 지지돌기가 형성됨을 특징으로 하는 제어밸브의 진공실 형성방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 센터링 돌출부 및 지지돌기는 원추형상을 가짐을 특징으로 하는 제어밸브의 진공실 형성방법.
   

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