KR20060043853A

KR20060043853A - 가변 용량 압축기용 제어 밸브

Info

Publication number: KR20060043853A
Application number: KR1020050020314A
Authority: KR
Inventors: 히사또시 히로따
Original assignee: 가부시키가이샤 티지케이
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-05-15
Also published as: US7452192B2; JP2005291190A; CN100396917C; CN1667271A; US20050201867A1; JP4303637B2; EP1574711A2

Abstract

본 발명의 과제는 감압부에 다이어프램을 사용한 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 흡입 압력을 절대압으로 감지할 수 있도록 하는 데 있다.

솔레노이드의 코어(27), 제1 플런저(26), 스프링(28)을 바닥이 있는 슬리브(25) 속에 수용하고, 바닥이 있는 슬리브(25)의 개구단부에 진공 분위기 하에서 다이어프램(29)을 용접함으로써 내부가 진공 어셈블리를 구성한다. 이에 의해, 흡입 압력(Ps)은 진공과의 비교에 의해 절대압으로 감지되게 된다. 제1 플런저(26)와 코어(27) 사이의 자기 갭은 바닥이 있는 슬리브(25)에의 코어(27)의 압입량에 의해 조정되고, 바닥이 있는 슬리브(25) 속에 조립된 스프링(28)의 하중 조정은 바닥이 있는 슬리브(25)의 바닥부를 움푹패이도록 변형함으로써 행해진다.

다이어프램, 감압부, 슬리브, 스프링, 코어, 플런저, 트레이너, 솔레노이드

Description

가변 용량 압축기용 제어 밸브{CONTROL VALVE FOR VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

도1은 제1 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도.

도2는 다이어프램의 용접 부위를 도시하는 부분 확대 단면도.

도3은 바닥이 있는 슬리브의 압입 부위를 도시하는 부분 확대 단면도.

도4는 제2 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도.

도5는 다이어프램 및 바닥이 있는 슬리브를 도시하는 분해 확대 단면도.

도6은 제3 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도.

도7은 다이어프램의 용접 부위를 도시하는 부분 확대 단면도.

도8은 제4 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도.

도9는 제5 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 21 : 본체

12, 14, 20 : 포트

13 : 스트레이너

15 : 밸브 시트

16 : 밸브 부재

17, 33 : 샤프트

18, 24, 28 : 스프링

19 : 조정 나사

22 : 제2 플런저

23 : 플랜지부

25 : 바닥이 있는 슬리브

25a : 슬리브

26 : 제1 플런저

27, 27a : 코어

29 : 다이어프램

30 : 코일

31 : 케이스

32 : 손잡이

34 : 베어링부

35 : 고정륜

36 : 스프링 받침부

37 : 덧댐 부재

38 : O링

39 : 용접 라인

40 : 보강 링

41 : 상연부

42 : 압입부

43 : 베이스부

44 : 중간 접속부

45 : 디스크

46 : 바닥부

47 : 플레이트

48 : 캡

일본 특허 공개 제2000-110731호 공보

본 발명은 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 관한 것으로, 특히 자동차용 공조 장치의 가변 용량 압축기로 냉매의 토출 용량을 제어하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 관한 것이다.

자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 사용되는 압축기는 주행 상태에 따라서 회전수가 변화하는 엔진을 구동원으로 하고 있으므로 회전수 제어를 행할 수 없다. 그래서, 일반적으로는 엔진의 회전수에 제약되는 일 없이 적절한 냉방 능력을 얻기 위해 냉매의 토출 용량을 가변할 수 있는 가변 용량 압축기가 이용되고 있다.

가변 용량 압축기는, 일반적으로 기밀하게 형성된 크랭크실 내에서 경사각을 변경 가능하게 설치된 요동판이 회전축의 회전 운동에 의해 구동되어 요동 운동을 하고, 그 요동판의 요동 운동에 의해 회전축과 평행한 방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 흡입실의 냉매를 실린더 내로 흡입하여 압축한 후, 토출출실로 토출한다. 이 때, 크랭크실 내의 압력을 변화시킴으로써 요동판의 경사 각도를 변화시킬 수 있으며, 이로써 피스톤의 스트로크가 변화되어 냉매의 토출량을 변화시킬 수 있다. 이 크랭크실 내의 압력을 변화시키도록 제어하는 것이 가변 용량 압축기용 제어 밸브이다.

이와 같은 압축기의 토출 용량을 가변 제어하기 위한 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 일반적으로 토출실로부터 토출된 토출 압력(Pd)의 냉매의 일부를 기밀하게 형성된 크랭크실로 도입하도록 하고, 그 도입량을 제어함으로써 크랭크실 내의 압력(Pc)을 제어하고, 그 도입량의 제어는 흡입실의 흡입 압력(Ps)에 따라서 행하도록 하고 있다. 즉, 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 흡입 압력(Ps)을 감지하여, 그 흡입 압력(Ps)이 일정하게 유지되도록 토출실로부터 크랭크실로 도입되는 토출 압력(Pd)의 냉매의 유량을 제어하고 있다.

이로 인해, 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 흡입 압력(Ps)을 감지하는 다이어프램과, 그 다이어프램이 감지한 흡입 압력(Ps)에 따라서 토출실로부터 크랭크실로 통하는 통로를 개폐 제어하는 밸브부를 구비하고 있다. 또한, 가변 용량 동작으로 들어갈 때의 흡입 압력(Ps)의 값을 외부로부터 자유롭게 설정할 수 있도록 한 가변 용량 압축기용 제어 밸브에서는 다이어프램의 설정치를 외부 전류에 의해 가변할 수 있는 솔레노이드를 구비하고 있다.

그런데, 외부 제어가 가능한 종래의 가변 용량 압축기용 제어 밸브 중에는 엔진과 요동판이 설치된 회전축 사이에 엔진에 구동력을 전달하거나 차단하거나 하는 전자 클러치를 이용하지 않고, 엔진과 회전축을 직결한 이른바 무클러치(clutchless) 가변 용량 압축기를 제어하기 위한 제어 밸브가 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-110731호 공보, 단락번호 [0010], [0044], 도1 참조).

이 제어 밸브는 토출실로부터 크랭크실로 통하는 통로를 개폐 제어하는 밸브부와, 그 밸브부를 폐쇄 방향으로 작용시키는 전자력을 발생시키는 솔레노이드와, 대기압과 비교하여 흡입 압력(Ps)이 낮아짐에 따라서 밸브부를 개방 방향으로 작용시키는 다이어프램을 이 순서로 배치된 구성을 갖고 있다. 이로 인해, 솔레노이드가 통전되어 있지 않을 때에는, 밸브부는 완전 개방 상태로 되어 있어 크랭크실 내의 압력(Pc)을 토출 압력(Pd)에 가까운 압력으로 유지할 수 있고, 이에 의해 요동판이 회전축에 대해 거의 직각이 되어 가변 용량 압축기를 최소 용량으로 운전시킬 수 있다. 이는 엔진과 회전축이 직결되어 있어도 실질적으로 토출 용량을 0에 가깝게 할 수 있으므로 전자 클러치를 배제할 수 있는 것이다.

그러나, 전자 클러치가 불필요한 가변 용량 압축기를 제어하기 위한 종래의 제어 밸브에서는 다이어프램 및 밸브부가 솔레노이드를 협지하여 배치되어 있고, 흡입 압력(Ps)과 대기압을 비교하는 다이어프램에는 솔레노이드를 거쳐서 흡입 압력(Ps)을 유도하도록 구성되어 있으므로, 솔레노이드의 전체를 압력실 내에 수용해야만 해, 솔레노이드의 부분에 대해서도 내압을 고려한 설계를 해야만 한다.

그래서, 본 출원인은 솔레노이드의 플런저를 제1 및 제2 플런저의 2개로 분할하여 그들 사이에 흡입 압력(Ps)을 감지하는 다이어프램을 배치하고, 분할된 제2 플런저로 크랭크실의 압력을 제어하는 밸브부의 개방도 제어를 행하도록 구성된 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 출원하였다(일본 특허 출원 제2003-289581). 이에 의해, 다이어프램이 제1 및 제2 플런저를 배치하고 있는 공간을 유체적으로 이격하고 있으므로, 밸브부로부터 이 밸브부의 개방도 제어를 행하는 측의 제2 플런저를 포함해서 다이어프램이 배치되어 있는 부분까지를 압력이 가해지는 부분으로서 구성하고, 그 제2 플런저를 제외한 솔레노이드는 압력실에 수용되는 일 없이 대기 개방 상태로 구성하는 것을 가능하게 하고 있다. 게다가, 밸브부의 개방도 제어를 행하는 측의 제2 플런저가 다이어프램으로부터 멀어지는 방향으로 압박되어 있으므로, 솔레노이드의 비통전시에는 다이어프램의 변위가 밸브부에는 전달되지 않고, 또한 밸브부는 완전 개방 상태로 유지되므로, 가변 용량 압축기를 최소 용량으로 제어하는 것을 가능하게 하고 있다.

솔레노이드의 분할된 제1 및 제2 플런저는 비통전시에는 서로 이격되어 있고, 통전시에는 서로 흡입되어 하나의 플런저로서 작용한다. 이로 인해, 솔레노이 드를 통전하였을 때에는, 우선 제1 및 제2 플런저가 흡착되고, 그리고나서 일체가 된 플런저에 의해 지금까지의 제어를 그대로 행하게 된다.

그러나, 감압부를 다이어프램으로 구성한 제어 밸브에서는 흡입 압력(Ps)과 대기압의 상대 압력을 감지하고 있으므로, 자동차가 표고가 높은 도로를 주행하고 있을 때와 표고가 낮은 도로를 주행하고 있을 때에는 제어 오차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이 점에 비추어 이루어진 것으로, 감압부에 다이어프램을 사용한 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서 흡입 압력을 절대압으로 감지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위해, 가변 용량 압축기에 장착되어 흡입 압력을 감지하여 기밀하게 형성된 크랭크실 내의 압력을 제어하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 솔레노이드의 코어로부터 멀어지는 방향으로 압박된 상태에서 제1 플런저를 수용하고 있는 진공 용기와, 상기 진공 용기 속을 기밀 상태로 유지하도록 개구단부를 밀봉하는 동시에 내측면으로 압박된 상태에서 상기 제1 플런저가 접촉되어 있는 상기 흡입 압력의 감지용 다이어프램과, 상기 다이어프램과 상기 크랭크실 내의 압력을 제어하는 밸브부 사이에 배치되어 있어 상기 솔레노이드의 비통전시에는 상기 밸브부를 개방하도록 상기 다이어프램으로부터 멀어지는 방향으로 압박되어 있는 제2 플런저를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브가 제공된다.

이와 같은 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 따르면, 제1 플런저를 수용하고 있는 진공 용기를 다이어프램으로 기밀하게 밀봉하는 구성으로 하였다. 이에 의해, 다이어프램은 진공과 비교하여 흡입 압력을 감지할 수 있으므로, 흡입 압력을 대기압에 좌우되지 않는 절대압으로 감지하는 것이 가능해진다.

도1은 제1 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도, 도2는 다이어프램의 용접 부위를 도시하는 부분 확대 단면도, 도3은 바닥이 있는 슬리브의 압입 부위를 도시하는 부분 확대 단면도이다.

이 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 도면의 상방에 밸브부를 구비하고 있다. 밸브부는 본체(11)의 측부 개구부가 가변 용량 압축기의 토출실에 연통되어 토출 압력(Pd)을 받는 포트(12)를 구성하고, 그 포트(12)의 주위에는 스트레이너(13)가 주위 부착되어 있다. 토출 압력(Pd)을 받는 포트(12)는 본체(11)의 상부에 개구된 포트(14)와 내부에서 연통하고 있고, 그 포트(14)는 가변 용량 압축기의 크랭크실에 연통되어 있어 크랭크실에 제어된 압력(Pc)을 도출한다.

포트(12)와 포트(14)가 본체(11) 내부에서 연통하는 냉매 통로에는 밸브 시트(15)가 본체(11)와 일체로 형성되어 있다. 이 밸브 시트(15)의 압력(Pc)을 도출하는 측으로부터 대향하여 밸브 부재(16)가 축선 방향으로 진퇴 가능하게 배치되어 있다. 이 밸브 부재(16)는 밸브 구멍을 거쳐서 도면의 하방으로 연장되어 있어 본체(11)에 축선 방향으로 진퇴 가능하게 보유 지지된 샤프트(17)와 일체로 형성되어 있다. 밸브 부재(16)와 샤프트(17)를 결합하고 있는 세경(細徑)부에는 토출실로부 터의 토출 압력(Pd)이 도입된다. 샤프트(17)의 외경은 밸브 시트(15)를 구성하는 밸브 구멍의 내경과 동일하게 하여, 밸브 부재(16)의 수압 면적과 샤프트(17)의 수압 면적을 동일하게 하고 있다. 이에 의해, 토출 압력(Pd)이 밸브 부재(16)를 도면의 상방으로 작용하는 힘은, 샤프트(17)를 도면의 하방으로 작용하는 힘에 의해 캔슬되어, 밸브부의 제어가 고압의 토출 압력(Pd)의 영향을 받지 않도록 하고 있다.

밸브 부재(16)는 스프링(18)에 의해 폐쇄 방향으로 압박되어 있고, 그 스프링(18)은 포트(14) 내에 나사 부착된 조정 나사(19)에 의해 하중이 조정되어 있다.

또한, 본체(11) 도면의 하방에는 가변 용량 압축기의 흡입실에 연통하여 흡입 압력(Ps)을 받는 포트(20)가 형성되어 있다.

본체(11)의 하단부는 솔레노이드의 일부를 구성하는 자성 재료의 본체(21)에 압입에 의해 고정되어 있다. 그 본체(21) 중에는 솔레노이드의 분할된 플런저의 한 쪽인 제2 플런저(22)가 배치되어 있다. 이 제2 플런저(22)는 본체(11)와는 거의 간극이 없는 상태에서 축선 방향으로 진퇴 가능하게 보유 지지되어 있는 샤프트(17)로 지지되어 중심이 잡혀 있다. 제2 플런저(22)는 또한 단면 T자형의 형상으로 형성되어 있어, 그 플랜지부(23)의 (도면의)하측면은 본체(21)의 (도면의)상측면과 대향시키도록 하고 있다. 이에 의해, 솔레노이드의 통전 개시시에 플랜지부(23)와 본체(21)의 대향면 사이에서 축선 방향의 흡입력을 발생시켜, 밸브부가 폐쇄 방향으로 신속하게 이동하는 것을 돕고 있다. 제2 플런저(22)는, 또한 본체(21) 내에 형성된 단차부 사이에 배치된 스프링(24)에 의해 도면의 상방으로 압박 되어 있다. 이 스프링(24)은 밸브 부재(16)를 폐쇄 방향으로 압박하고 있는 스프링(18)보다도 큰 스프링력을 갖고 있어, 솔레노이드에의 통전이 없을 때에는 도시한 바와 같이 제2 플런저(22)는 포트(20)에 연통하는 방의 천정에 접촉할 때까지 샤프트(17)를 밀어 올려, 밸브 부재(16)를 그 완전 개방 위치로 유지시킬 수 있다.

제2 플런저(22)의 (도면의)하방에는 감압부와 솔레노이드의 나머지 구성 요소가 배치되어 있다. 즉, 제2 플런저(22)의 (도면의)하방에는 진공 용기를 이루는 바닥이 있는 슬리브(25) 안에 솔레노이드의 분할된 플런저 중 다른 쪽인 제1 플런저(26), 코어(27) 및 스프링(28)을 수용하고, 바닥이 있는 슬리브(25)의 개구부를 금속제의 다이어프램(29)으로 밀봉한 어셈블리가 배치되고, 바닥이 있는 슬리브(25)의 외측에는 코일(30)과, 자기 회로를 형성하기 위한 요오크를 이루는 자성 재료의 케이스(31) 및 손잡이(32)가 배치되어 있다.

바닥이 있는 슬리브(25) 안에는 코어(27)가 압입에 의해 고정되어 있으며, 밸브부측에 제1 플런저(26)가 축선 방향으로 진퇴 가능하게 배치되어 있다. 제1 플런저(26)는 코어(27)의 중심을 축선 방향으로 연장하는 샤프트(33)의 일단부에 압입에 의해 고정되어 있고, 샤프트(33)의 타단부는 코어(27) 중에 미끄럼 이동 가능하게 배치된 베어링부(34)에 의해 지지되어 있다. 샤프트(33)의 도중에는 고정륜(35)이 끼워 맞추어지고, 그 고정륜(35)에 의해 도면의 상방으로의 이동이 규제되도록 스프링 받침부(36)가 설치되어 있고, 그 스프링 받침부(36)와 베어링부(34) 사이에 스프링(28)이 배치되어 있다. 이 스프링(28)에 의해 제1 플런저(26)는 코어(27)로부터 멀어지는 방향으로 샤프트(33)를 거쳐서 압박되어 있다. 또, 이 스 프링(28)은 베어링부(34)의 축선 방향의 위치를 외부로부터 조절함으로써 하중을 바꿀 수 있다. 구체적으로는, 이 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 조립할 수 있어, 최종적인 조정을 행할 때에 바닥이 있는 슬리브(25)의 바닥부를 눌러 내측으로 변형시키고 있고, 이에 의해 바닥부에 접촉하고 있는 베어링부(34)의 축선 방향의 위치를 바꾸어 스프링(28)의 하중을 조절하도록 하고 있고, 이에 의해 이 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 설정치를 조정하고 있다.

이와 같이, 제1 플런저(26) 및 코어(27)가 수용된 바닥이 있는 슬리브(25)는 그 개구단부에 형성된 플랜지부에 다이어프램(29)을 용접함으로써 밀봉된다. 예를 들어 도2에 상세하게 도시한 바와 같이, 바닥이 있는 슬리브(25)의 플랜지부에 다이어프램(29)을 설치하고, 링형의 덧댐 부재(37)를 거쳐서 진공 분위기 하에서 레이저 용접, 저항 용접 등에 의해 이들을 원주 방향으로 둘레 전체를 용착함으로써, 내부가 진공 상태로 유지된 기밀한 어셈블리를 구성하고 있다.

제2 플런저(22)가 수용되어 있는 흡입 압력(Ps)의 방과 대기 사이를 밀봉하는 O링(38)은 그 중실 부분의 중심이 용접 라인(39)보다도 내측에 배치되도록 하여, 다이어프램(29)의 변위에 의한 응력이 용접에 의한 재질 변화에 의해 약해져 있는 용접 라인(39)에 도달하지 않도록 하고 있다.

또한, 이 어셈블리는 본체(21)의 하단부면에 설치된 오목부에 바닥이 있는 슬리브(25)의 플랜지부를 배치하고, 본체(21)의 오목부 주위를 코오킹 가공함으로써 보강 링(40)을 거쳐서 본체(21)에 고정된다. 그 후, 코일(30)을 수용하고 있는 케이스(31)가 상연부(41)를 코오킹 가공함으로써 본체(21)에 고정된다.

여기서, 바닥이 있는 슬리브(25)는 예를 들어 SUS 304와 같은 스테인레스재를 프레스 디프드로잉 가공하여 만들수 있다. 이 바닥이 있는 슬리브(25)는 솔레노이드의 통전시에 제1 플런저(26)가 흡착하여 미끄럼 이동 저항이 증가하지 않는 비자성체인 것이 요구된다. 그러나, SUS 304는 그 성질로서 강도의 냉간 가공이 행해진 경우에, 금속의 결정 구조가 일부 변화되어 자성을 갖는 것이 알려져 있다. 이와 같은 경우에는, 바닥이 있는 슬리브(25)는 어닐링 처리하여 비자성체로 복귀된다.

한편, 이 바닥이 있는 슬리브(25)에는 자기 회로적으로 자성체인 것이 바람직한 부분이 있다. 그것은 코어(27)와 케이스(31)를 자기적으로 접속하고 있는 손잡이(32)가 배치되어 있는 부분이다. 이로 인해, 프레스 디프드로잉 가공에 의해 스트레이트 형상으로 형성된 바닥이 있는 슬리브(25)의 바닥부측의 일부를 도3에 상세하게 도시한 바와 같이 교축 가공한다. 즉, 바닥이 있는 슬리브(25)의 바닥부측의 일부를 그 직경이 작아지는 강도의 냉간 가공을 실시함으로써, 바닥이 있는 슬리브(25)의 바닥부측의 일부에 자성을 갖게 하여, 투자율(透磁率)을 올리도록 하는 것이 가능해진다. 이 바닥이 있는 슬리브(25)의 바닥부측에 교축 가공한 부분은 직경이 작아져 있으며, 코어(27)가 바닥이 있는 슬리브(25)에 압입에 의해 고정되는 압입부(42)를 구성하고 있다. 이 압입부(42)에서는 코어(27)의 압입량을 조절함으로써 제1 플런저(26)와의 자기 갭의 크기가 조정된다.

또, 스테인레스로 된 바닥이 있는 슬리브(25)의 경우에는, 다이어프램(29)도 용접의 관계상 SUS 304 CSP라 불리우는 스프링용 스테인레스재가 이용된다. 물론, 바닥이 있는 슬리브(25) 및 다이어프램(29)의 재질은 스테인레스에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 바닥이 있는 슬리브(25)를 구리, 다이어프램(29)을 베릴륨 구리 등의 재료를 이용하여 형성할 수도 있다.

이상의 구성에 있어서, 본체(21), 케이스(31) 및 손잡이(32)는 자성체에 의해 형성되어 있어, 솔레노이드의 자기 회로에 있어서의 요오크의 기능을 발휘하고, 코일(30)에 의해 발생된 자력선은 케이스(31), 본체(21), 제2 플런저(22), 제1 플런저(26), 코어(27) 및 손잡이(32)로 이루어지는 자기 회로를 통과하게 된다.

이 가변 용량 압축기용 제어 밸브가 도시된 상태는, 솔레노이드가 통전되어 있지 않고 흡입 압력(Ps)이 높은 경우의 상태, 즉 공조 장치가 동작하고 있지 않을 때의 상태를 나타내고 있다. 흡입 압력(Ps)이 높기 때문에 다이어프램(29)은 스프링(28)의 하중에 대항하여 도면의 하방으로 변위하여, 제1 플런저(26)를 코어(27)에 접촉시키고 있다. 한편, 제2 플런저(22)는 스프링(24)에 의해 다이어프램(29)으로부터 멀어지도록 도면의 상방으로 압박되어 있으므로, 샤프트(17)를 거쳐서 밸브 부재(16)를 그 완전 개방 위치에 압박하고 있다. 따라서, 이 상태에서 가변 용량 압축기의 회전축이 엔진에 의해 회전 구동되어 있어도, 가변 용량 압축기는 토출 용량이 최소인 상태로 운전되게 된다.

여기서, 자동차용 공조 장치가 기동되었을 때와 같이 솔레노이드의 코일(30)에 최대의 제어 전류가 공급되면, 제1 플런저(26)에 대해서는 높은 흡입 압력(Ps)에 의해 도면의 하방으로 압박되어 코어(27)에 접촉하고 있으므로, 코어(27)와의 사이에서 흡입 상태가 되어도 그대로의 위치에 있다. 따라서, 이 때에는 제1 플런 저(26) 및 코어(27)는 고정 철심과 같이 작용하고, 제1 플랜저(26)가 다이어프램(29)을 거쳐서 스프링(24)의 압박력에 대항하여 제2 플랜저(22)를 흡입한다. 제2 플랜저(22)는 흡입되어 다이어프램(29)에 접촉됨으로써 도면의 하방으로 이동하고, 이에 수반하여 밸브 부재(16)가 스프링(18)에 의해 밀려 내려가 밸브 시트(15)에 착좌되어 밸브부는 완전 개방이 된다. 이에 의해, 토출실로부터 크랭크실로의 통로는 차단되므로, 가변 용량 압축기는 빠르게 최대 용량의 운전으로 이행하게 된다.

가변 용량 압축기가 최대 용량의 운전을 계속해서 흡입실의 흡입 압력(Ps)이 충분히 낮아지면, 다이어프램(29)이 그 흡입 압력(Ps)을 감지하여 도면의 상방으로 변위하고자 한다. 이 때, 솔레노이드의 코일(30)에 공급되는 제어 전류를 공조의 설정 온도에 따라서 작게 하면, 제2 플런저(22) 및 제1 플런저(26)는 흡착 상태와 같이 일체가 되어, 흡입 압력(Ps)과 스프링(18, 24, 28)의 하중과 솔레노이드의 흡입력이 균형이 맞는 위치까지 도면의 상방으로 이동한다. 이에 의해, 밸브 부재(16)가 제2 플런저(22)에 의해 밀려 올라가 밸브 시트(15)로부터 멀어져 소정의 개방도로 설정된다. 따라서, 토출 압력(Pd)의 냉매가 개방도에 따른 유량으로 제어되어 크랭크실로 도입되고, 가변 용량 압축기는 제어 전류에 대응한 용량의 운전으로 이행하게 된다.

솔레노이드의 코일(30)에 공급되는 제어 전류가 일정한 경우, 다이어프램(29)은 흡입 압력(Ps)을 절대압으로 감지하여 밸브부의 개방도를 제어한다. 예를 들어 냉동 부하가 커져 흡입 압력(Ps)이 높아진 경우에는, 제1 플런저(26)는 도면 의 하방으로 변위하므로, 밸브 부재(16)도 하방으로 이동하여 밸브부의 개방도가 작아지고, 가변 용량 압축기는 토출 용량을 증가시키도록 동작한다. 반대로, 냉동 부하가 작아져 흡입 압력(Ps)이 낮아진 경우에는, 제1 플런저(26)는 도면의 상방으로 변위하여 밸브부의 개방도를 크게 하므로, 가변 용량 압축기는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 이와 같이 하여, 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 흡입 압력(Ps)이 솔레노이드에 의해 설정된 값이 되도록 가변 용량 압축기의 토출 용량을 제어한다.

도4는 제2 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도, 도5는 다이어프램 및 바닥이 있는 슬리브를 도시하는 분해 확대 단면도이다. 또, 도4에 있어서, 도1에 도시한 구성 요소와 동일하면서 또한 동등한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제2 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 제1 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브와 비교하여 다이어프램(29)의 형상을 변경하고 있다. 이 다이어프램(29)은 도5에 그 구성을 상세하게 도시한 바와 같이 3개의 부품으로 구성되어 있다. 우선, 가장 직경이 큰 베이스부(43)는 중앙에 구멍이 개방되어 있어 바닥이 있는 슬리브(25)의 플랜지부에 용접되는 부분이다. 이 베이스부(43) 상에는 깔때기 형상을 갖는 중간 접속부(44)가 배치되고, 그 위에는 중간 접속부(44)의 상부 개구부를 막도록 디스크(45)가 배치되어 있다. 이들 베이스부(43), 중간 접속부(44) 및 디스크(45)는, 예를 들어 스테인레스재에 의해 형성되 고, 베이스부(43) 및 중간 접속부(44)의 내주부는 예를 들어 베이스부(43)의 내주연에 돌기를 설치하여 둘레 전체를 프로젝션 용접에 의해 용접되고, 중간 접속부(44) 및 디스크(45)의 외주부는 둘레 전체를 예를 들어 레이저 용접에 의해 용접되어 다이어프램(29)을 구성하고 있다.

이와 같은 다이어프램(29)에 따르면, 감압부를 1매의 금속 박판으로 구성한 제1 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 비해 변위 방향의 스트로크를 크게 취할 수 있으므로, 밸브부의 제어 범위를 확대할 수 있다.

도6은 제3 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도, 도7은 다이어프램의 용접 부위를 도시하는 부분 확대 단면도이다. 또, 도6 및 도7에 있어서, 도1 및 도2에 도시하는 구성 요소와 동일하고 또한 동등한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제3 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 제1 및 제2 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브와 비교하여, 진공 용기를 슬리브(25a)와 솔레노이드의 코어(27, 27a)로 구성하고 있는 점이 서로 다르다.

슬리브(25a)는 그 하단부측의 개구부가 코어(27)에 납땜되어 기밀하게 접합되어 있다. 코어(27)는 도면의 하단부가 외력에 의해 변형되어 베어링부(34)의 축선 방향의 위치를 바꿈으로써 스프링(28)의 하중을 조절하는 바닥부(46)와 일체로 형성되어 있고, 이 바닥부(46)가 샤프트(33), 스프링(28) 및 베어링부(34)를 수용하고 있는 내부 공간의 폐지부(閉止部)를 구성하고 있다. 또, 코어(27)는 그 내부 공간에 샤프트(33), 스프링(28) 및 베어링부(34)를 삽입하기 위해 크게 개구된 개구 단부에 샤프트(33)를 통과시키는 관통 구멍이 개방된 통 형상의 코어(27a)가 끼워 맞춤되어 제1 플런저(26)와 대향하는 면적을 늘리도록 하고 있다.

이 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 케이스(31)의 하단부에는 링형으로 형성된 자성 재료의 플레이트(47)가 끼움 삽입되어 있고, 그 중앙에는 코어(27)가 관통 배치되어 있다. 이에 의해, 플레이트(47)는 케이스(31)와 코어(27)와 함께 자기 회로를 형성하기 위한 요오크를 구성하고 있다. 이 구성에 따르면, 제1 및 제2 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브와 비교하여, 케이스(31)와 코어(27) 사이의 자기 회로가 플레이트(47)에 의해 연속되어 있어 바닥이 있는 슬리브(25)가 개재함에 따라 자기 갭이 존재하지 않으므로, 솔레노이드의 흡입력 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 코어(27)에 납땜된 슬리브(25a)는 그 개구단부에 형성된 플랜지부에 다이어프램(29)을 용접함으로써 밀봉된다. 예를 들어, 도7에 그 상세하게 도시한 바와 같이, 슬리브(25a)의 플랜지부에 다이어프램(29)을 설치하고, 그 위에 링형의 덧댐 부재(37)를 설치하고, 이들 외주연부를 진공 분위기 하에서 예를 들어 레이저 용접에 의해 원주 방향으로 주위 전체를 용착하여 용접 라인(39)을 형성함으로써, 내부가 진공 상태로 유지된 기밀한 어셈블리를 구성하고 있다. 이와 같이 하여 구성된 어셈블리는 흡입 압력(Ps)의 방과 대기 사이를 밀봉하는 O링(38)을 거쳐서 본체(21)의 하부에 코오킹 가공에 의해 고정된다. 그 후, 커넥터와 코일(30)이 일체가 된 것을 도면의 하부로부터 진공 용기의 어셈블리를 끼워 넣도록 부착하고, 케 이스(31)의 상부 모서리부(41)를 코오킹 가공함으로써 본체(21)에 고정된다.

도8은 제4 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 나타내는 중앙 종단면도이다. 또, 도8에 있어서, 도6에 도시한 구성 요소와 동일하거나 또한 동등한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제4 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 제3 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브와 비교하여, 코어(27)의 하단부가 개구되어 있고, 그 개구부가 캡(48)에 의해 폐지된 구성을 갖고 있는 점이 서로 다르다.

코어(27)는 도면의 하단부가 개구된 원통 형상으로 형성되어 그 하단부에 캡(48)이 납땜되어 기밀하게 접합되어 있다. 이 캡(48)은 샤프트(33), 스프링(28) 및 베어링부(34)를 수용하고 있는 공간의 폐지부를 구성하는 동시에, 외력에 의해 내측으로 움푹 패이도록 변형되어, 이에 접촉되어 있는 베어링부(34)의 축선 방향 위치를 바꿈으로써 스프링(28)의 하중을 외부로부터 조절할 수 있는 부재를 구성하고 있다.

도9는 제5 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 구성을 도시하는 중앙 종단면도이다. 또, 도9에 있어서, 도7에 도시한 구성 요소와 동일하거나 또한 동등한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제5 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 제4 실시 형태에 관한 가변 용량 압축기용 제어 밸브와 비교하여 샤프트(33), 스프링(28) 및 베어링 부(34)를 수용하고 있는 공간의 폐지부를 베어링부(34) 자체로 구성하고 있는 점이 다르다.

코어(27)는 도면의 하단부가 개구된 원통 형상으로 형성되고, 그 하단부 개구부로부터 베어링부(34)가 압입되어 있다. 이 베어링부(34)는 외력에 의해 코어(27)의 내부 공간으로 압입되는 양을 변경함으로써 스프링(28)의 하중을 외부로부터 조절할 수 있는 부재를 구성하고 있다.

본 발명의 가변 용량 압축기용 제어 밸브는 바닥이 있는 슬리브를 다이어프램으로 밀봉한 진공 용기가 만들어지고, 이를 밸브부의 본체에 고정하고, 다시 진공 용기의 주위에 솔레노이드의 코일을 배치하여 밸브부의 본체에 고정하도록 하여 구성되므로, 조립성이 좋아지는 이점이 있다.

Claims

가변 용량 압축기에 장착되어 흡입 압력을 감지하여 기밀식으로 형성된 크랭크실 내의 압력을 제어하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서,

솔레노이드의 코어로부터 멀어지는 방향으로 압박된 상태에서 제1 플런저를 수용하고 있는 진공 용기와,

상기 진공 용기 속을 기밀 상태로 유지하도록 개구단부를 밀봉하는 동시에 내측 면에는 압박된 상태에서 상기 제1 플런저가 접촉되어 있는 상기 흡입 압력 감지용 다이어프램과,

상기 다이어프램과 상기 크랭크실 내의 압력을 제어하는 밸브부 사이에 배치되어 있어 상기 솔레노이드의 비통전시에는 상기 밸브부를 개방하도록 상기 다이어프램으로부터 멀어지는 방향으로 압박되어 있는 제2 플런저를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 진공 용기는 상기 솔레노이드의 상기 코어 및 상기 제1 플런저를 수용한 바닥이 있는 슬리브인 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서, 상기 코어는 상기 바닥이 있는 슬리브에 압입되어 있고, 상기 제1 플런저와의 자기 갭을 상기 바닥이 있는 슬리브로의 압입량으로 조정하고 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제3항에 있어서, 상기 바닥이 있는 슬리브는 그 바닥부측의 직경을 작게 형성하여 상기 코어의 압입부로 한 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서, 상기 코어를 관통하여 축선 방향으로 연장되어 있어 일단부가 상기 제1 플런저에 고정된 샤프트와, 상기 바닥이 있는 슬리브의 바닥부와 접촉하도록 배치되어 상기 샤프트의 타단부를 지지하고 있는 베어링부와, 일단부가 상기 샤프트에 계지되고 타단부가 상기 베어링부에 접촉되어 상기 샤프트를 거쳐서 상기 제1 플런저를 상기 코어로부터 멀어지는 방향으로 압박하는 스프링을 구비하고, 상기 바닥이 있는 슬리브의 바닥부를 외부로부터 움푹 패이도록 변형시켜 상기 스프링을 받고 있는 상기 베어링부의 위치를 바꿈으로써 상기 스프링의 하중을 조정하고 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서, 상기 바닥이 있는 슬리브는 내부에 배치된 상기 코어와 자기 회로를 형성하도록 외주에 요오크가 배치되어 있는 자기 회로 부분에 자성을 갖게 한 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제6항에 있어서, 상기 자기 회로 부분은 스트레이트로 형성된 상기 바닥이 있는 슬리브를 직경이 작아지도록 냉간 가공함으로써 자성을 갖게 하도록 한 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제7항에 있어서, 상기 자기 회로 부분은 상기 코어를 상기 바닥이 있는 슬리브 내에 고정하는 압입부로 한 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 진공 용기는 그 개구단부에 플랜지부를 갖고, 상기 플랜지부에 상기 다이어프램을 원주 방향으로 전체 주위에 용착함으로써 밀봉하는 동시에, 상기 다이어프램이 상기 흡입 압력을 받는 공간과 대기 사이에서 밀봉을 행하는 밀봉 부재를 용착 위치보다도 내측에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 다이어프램은 중앙에 구멍이 개방되어 있어 상기 진공 용기의 개구단부에 설치된 플랜지부에 용착되는 베이스부와, 내주부가 상기 베이스부의 내주부와 용착된 깔때기 형상을 갖는 중간 접속부와, 외주부가 상기 중간 접속부의 외주부와 용착된 디스크에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 진공 용기는 한 쪽의 개구단부가 상기 다이어프램에 의해 밀봉되어 있어 안에 상기 제1 플런저를 수용하고 있는 슬리브와, 상기 슬리브 의 다른 쪽 개구단부를 밀봉하도록 배치된 상기 코어에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제11항에 있어서, 상기 코어는 상기 제1 플런저와의 대향 단부면을 관통하여 축선 방향으로 연장되어 있어 일단부가 상기 제1 플런저에 고정된 샤프트의 관통 구멍과, 상기 샤프트의 타단부를 지지하고 있는 베어링부 및 일단부가 상기 샤프트에 계지되고 타단부가 상기 베어링부에 접촉되어 상기 샤프트를 거쳐서 상기 제1 플런저를 상기 코어로부터 멀어지는 방향으로 압박하는 스프링이 배치되는 공간을 갖고, 상기 공간은 외부로부터 외력을 받음으로써 상기 베어링부의 축선 방향 위치를 변경하여 상기 스프링의 하중을 조정할 수 있는 폐지부에 의해 기밀하게 폐지되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제12항에 있어서, 상기 폐지부는 상기 코어와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제12항에 있어서, 상기 폐지부는 상기 공간에 압입하는 상기 베어링부에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.