KR20170093349A

KR20170093349A - 가변용량 압축기의 전자제어밸브

Info

Publication number: KR20170093349A
Application number: KR1020160014616A
Authority: KR
Inventors: 황만익
Original assignee: 주식회사 뉴로스
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-08-16

Abstract

본 발명은 가변용량 압축기의 전자제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게 크랭크실 압력 포트, 토출 압력 포트 및 흡입 압력 포트가 형성되는 밸브 바디와, 내부에 상기 토출 압력 포트에서 상기 크랭크실 압력 포트로 연결되는 제1통로 및 상기 크랭크실 압력 포트에서 상기 흡입 압력 포트로 연결되는 제2통로 중 어느 하나만을 개방시키는 중공의 가이드를 포함하는 밸브부와, 상기 밸브부의 타측을 폐쇄하는 솔레노이드를 포함하여 형성되는 전자제어밸브에 있어서, 상기 밸브부의 일단에 인접하여 장착되며 벨로우즈와 일체형으로 연결되는 다이아프램에 흡입 압력을 전달하여 구동하는 구조로 형성되어, 다이아프램의 면적을 유동적으로 설계가능하며, 이를 통해 벨로우즈의 스프링 장력을 줄일 수 있어 솔레노이드의 부하를 줄일 수 있는 가변용량 압축기의 전자제어밸브에 관한 것이다.

Description

가변용량 압축기의 전자제어밸브{Electric control valve of variable displacement compressor}

일반적으로 자동차용 공조장치는, 엔진에 의해 구동되어 냉매를 압축하고 냉방 요구량에 따라 토출량이 변화되는 가변 용량 압축기와, 압축기에서 토출되는 냉매를 응축하는 응축기와, 응축기를 통과하여 액화된 냉매를 단열 팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 상태로 만들고 압축기의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화하는 전자 팽창밸브와, 냉매가 기화될 때의 증발 잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 압축기로 냉매를 귀환시키는 증발기와, 자동차의 실내외에 각각 설치되는 각종 센서들로부터 입력되는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 입력된 공조조건에 따라 압축기의 냉매 토출량을 제어하는 제어부로 구성된다.

상기와 같이 구성된 공조장치를 작동시키면 제어부는 각종 센서로부터 전해지는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 설정된 차량 실내 설정온도, 난방 또는 냉방 등의 기능선택과 같은 공조조건에 따라 압축기의 냉매 토출량을 변화시키게 된다.

위와 같은 공조장치에서 가변 용량형 사판식 압축기는 일반적으로 냉매 토출량의 조절을 위하여 사판의 경사각 조절을 위한 압력조절밸브를 사용하고 있었는데 최근에는 전기적 제어에 의해 구동이 제어되는 전자 제어 밸브(Electronic Control Valve; 이하 'ECV'라 한다)가 사용되고 있다.

ECV가 채용된 가변 용량형 사판식 압축기의 경우 ECV 듀티(Duty) 또는 ECV로의 인가 전류치에 의해 사판의 기울기가 변화하게 되며, 사판의 기울기에 따라 압축기의 냉매 토출량이 결정된다.

관련기술로는 국내공개특허 제2011-0040207호(공개일 : 2011.04.20, 명칭 : 가변 용량형 사판식 압축기의 구동 제어방법)가 있다.

한편, 이와 같이 가변 용량형 압축기에 사용되는 전자제어밸브(80)는, 압축기의 구조 등에 따라 그 구조가 약간씩 상이하게 구성되고 있기는 하지만, 기본적인 원리는 거의 동일한 것이어서, 도 1에 도시한 종래의 구성 예를 통하여 설명하기로 한다. 그리고 이와 같은 제어밸브(80)의 구성도 실질적으로 공지된 것이어서, 본 발명과 관련된 부분중심으로 개략적으로 설명하기로 한다.

도 1에 도시한 종래의 가변용량 압축기의 전자제어밸브에 대한 일 예는 일본의 T사에서 개발된 것으로, 릴리프 밸브(40)가 내부에 마련되어 크랭크실 압력 포트(21), 토출 압력 포트(22), 그리고 흡입 압력 포트(23)가 형성된 밸브바디(20)와, 솔레노이드(30)로 이루어져 있다.

이러한 구성에 따라, 상기 솔레노이드(30)의 ON 작동 시 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 크랭크실 압력포트(21)로부터 상기 흡입 압력 포트(23)가 연통되며, 상기 솔레노이드(30)의 OFF 작동 시 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 토출 압력 포트(22)로부터 상기 크랭크실 압력 포트(21)가 연통된다.

또한, 도 2에 도시한 종래의 가변용량 압축기의 전자제어밸브에 대한 다른 예는 일본의 E사에서 개발된 것으로, 벨로우즈(70)가 내부에 마련되며, 상기 벨로우즈(70) 내부에 삽입되어 벨로우즈의 탄성력에 의해 수직방향으로 이동하는 상부 캡(71) 및 하부 캡(72)을 포함하고, 크랭크실 압력 포트(51), 토출 압력 포트(52), 그리고 흡입 압력 포트(53)가 형성된 밸브바디(50)와, 솔레노이드(60)로 이루어져 있다.

이러한 구성에 따라, 상기 솔레노이드(60)의 ON 작동 시 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 크랭크실 압력포트(51)로부터 상기 흡입 압력 포트(53)가 연통되며, 상기 솔레노이드(60)의 OFF 작동 시 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 토출 압력 포트(52)로부터 상기 크랭크실 압력 포트(51)가 연통된다.

따라서 종래의 가변용량 압축기의 전자제어밸브는 상술한 동작을 통하여 크랭크실 압력을 통해 사판의 경사각을 조절하여 토출 냉매량을 컨트롤 할 수 있는 것이다.

그러나 일본의 T사에서 개발된 종래의 가변용량 압축기의 전자제어밸브에 대한 일 예는 대용량의 솔레노이드가 요구되며 압력 변화에 대한 선형성이 떨어지고, 히스테리시스의 폭이 크다는 단점이 있었다.

또한, 일본의 E사에서 개발된 종래의 가변용량 압축기의 전자제어밸브에 대한 다른 예는 벨로우즈를 진공이 되도록 용접하여 제작하며, 특성상 벨로우즈의 치수와 스프링 장력의 정밀성이 요구되어 생산단가가 더 높다는 단점이 있었다.

또, E사의 전자제어밸브는 일정한 치수로 압입하여 조립하면 벨로우즈 장력이 결정되어, 압력 특성이 히스테리시스 곡선의 스펙 범위를 벗어날 경우, 외부에서 조정하여 범위 내로 위치하도록 조정하는데 한계가 있었다.

이밖에도, E사의 전자제어밸브는 상기 벨로우즈 내에서 상측 캡과 하측 캡이 스프링에 의해 분리된 구조로 수직방향으로의 이동 시 별도의 가이드 부재가 없어, 릴리프 반응 시 확실하게 개방되지 못하고, 좌우로 흔들리면서 발생된 틈새로 압력이 새나가면서 릴리프 반응속도가 느려진다는 단점이 있었다.

국내공개특허 제2011-0040207호(공개일 : 2011.04.20, 명칭 : 가변 용량형 사판식 압축기의 구동 제어방법)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 목적은 크랭크실 압력 포트, 토출 압력 포트 및 흡입 압력 포트가 형성되는 밸브 바디와, 내부에 상기 토출 압력 포트에서 상기 크랭크실 압력 포트로 연결되는 제1통로 및 상기 크랭크실 압력 포트에서 상기 흡입 압력 포트로 연결되는 제2통로 중 어느 하나만을 개방시키는 중공의 가이드를 포함하는 밸브부와, 상기 밸브부의 타측을 폐쇄하는 솔레노이드를 포함하여 형성되는 전자제어밸브에 있어서, 상기 밸브부의 일단에 인접하여 장착되며 벨로우즈와 일체형으로 연결되는 다이아프램에 흡입 압력을 전달하여 구동하는 구조로 형성되어, 다이아프램의 면적을 유동적으로 설계가능하며, 이를 통해 벨로우즈의 스프링 장력을 줄일 수 있어 솔레노이드의 부하를 줄일 수 있는 가변용량 압축기의 전자제어밸브를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명은 상기 밸브부의 일단을 폐쇄하는 장력조절부의 회전에 의해, 상기 가이드가 솔레노이드 측으로 탄성 지지되도록 하는 벨로우즈 장력 조정이 가능하도록 형성됨으로써, 압력 선형성 및 제어의 정밀도가 향상된 가변용량 압축기의 전자제어밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 벨로우즈 내부에 배치되는 밸브 로드가 상기 밸브 바디의 내주면에 접하여 고정된 지지부에 형성된 관통홀에 삽입됨으로써, 릴리프 반응 시, 수직방향으로의 흔들림 없이 상기 가이드와 동축 상에서 수평이동이 가능하며, 이를 통해 크랭크실 압력이 흡입 압력 포트로 안정적이며 신속하게 배출되도록 한 가변용량 압축기의 전자제어밸브를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브(1)(ECV)는 중공체로 이루어지며, 크랭크실 압력 포트(110), 토출 압력 포트(120) 및 흡입 압력 포트(130)가 형성되며, 길이방향으로 일측이 장력조절부(710)에 의해 밀폐된 밸브 바디(100); 상기 밸브 바디(100)의 타측을 폐쇄하며, 전류가 인가되어 코일(210)에 형성된 자기장에 의해 플런저(220) 및 푸시로드(230)를 길이방향으로 이송시키는 솔레노이드(200); 상기 푸시로드(230)의 일단에 고정되어 상기 크랭크실 압력 포트(110)와 그 내부가 연통되고, 상기 토출 압력 포트(120)에서 상기 크랭크실 압력 포트(110)로 연결되는 제1통로(310) 및 상기 크랭크실 압력 포트(110)에서 상기 흡입 압력 포트(130)로 연결되는 제2통로(320) 중 어느 하나만을 개방시키는 중공의 가이드(300); 상기 가이드(300)를 상기 솔레노이드(200) 측으로 탄성지지하며 중공 형성된 벨로우즈(600); 상기 밸브 바디(100)의 일측 단부와 크랭크실 압력 포트(110) 사이에 위치한 상기 밸브 바디(100)의 내주면에 가장자리가 접하여 고정되며, 중앙부에 길이방향으로 형성된 관통홀(510)을 포함하는 지지부(500); 상기 장력조절부(710) 및 지지부(500) 사이에 위치하며, 상기 지지부(500)가 위치한 측면의 가장자리가 상기 지지부(500)와 접하여 장착되는 다이아프램(720); 상기 벨로우즈(600) 내부에 삽입되는 일측 일부 영역의 내부에 길이방향으로 관통된 로드삽입홀(410)이 형성되며, 타측에 상기 로드삽입홀(410)보다 직경이 크게 형성되며 상기 로드삽입홀(410)과 연통되는 내부 공간부(420)를 포함하고, 상기 공간부(420)의 내주면이 상기 가이드(300)의 길이방향으로 일측 외주면과 접하는 릴리프조절부(400); 및 상기 릴리프조절부(400)의 내부 공간부(420)에 길이방향으로 타측이 걸림 고정되며, 상기 로드삽입홀(410) 및 관통홀(510)에 삽입되어 일측 단부가 상기 다이아프램(720)에 접하여 결합되는 밸브 로드(810); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자제어밸브(1)는 상기 장력조절부(710) 조립 후, 상기 장력조절부를 회전시켜 상기 벨로우즈(600)의 장력을 미세 조정할 수 있다.

이때, 상기 장력조절부(710)는 스크루일 수 있다.

또한, 상기 전자제어밸브(1)는 상기 릴리프조절부(400) 및 가이드(300)가 메탈 컨택된 상태로 결합되며, 릴리프 기능 수행 시, 상기 릴리프조절부(400) 및 가이드(300)가 순간적으로 분리되어 그 사이공간으로 크랭크실 압력(Pc)이 유입되어 상기 흡입 압력 포트(130)로 전달될 수 있다.

또한, 상기 전자제어밸브(1)는 릴리프 기능 수행 시, 상기 릴리프조절부(400)와 상기 벨로우즈(600)가 연동되어 이동할 수 있다.

또한, 상기 전자제어밸브(1)는 상기 벨로우즈(600)의 내주연에 탄성체인 제2스프링(620)이 추가로 구비될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브는 밸브부의 일단에 인접하여 장착되며 벨로우즈와 일체형으로 연결되는 다이아프램에 흡입 압력을 전달하여 구동하는 구조로 형성되어, 다이아프램의 면적을 유동적으로 설계가능하며, 이를 통해 벨로우즈의 스프링 장력을 줄일 수 있어 솔레노이드의 부하를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 조립 후 장력조절부를 회전시켜 2차적으로 벨로우즈의 장력을 미세 조정함으로써, 벨로우즈의 치수에 오차가 생기더라도 이를 보상할 수 있으며, 벨로우즈의 장력 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 조립 후에도 전자제어밸브의 압력 특성이 히스테리시스 곡선의 스펙 범위 내에 위치할 수 있도록 조정할 수 있게 된다.

또, 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브는 상기 벨로우즈 내부에 배치되는 밸브 로드가 상기 밸브 바디의 내주면에 접하여 고정된 지지부에 형성된 관통홀에 삽입됨으로써, 릴리프 반응 시, 수직방향으로의 흔들림 없이 상기 가이드와 동축 상에서 수평이동이 가능하며, 이를 통해 크랭크실 압력이 흡입 압력 포트로 안정적이며 신속하게 배출되도록 할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 가변용량 압축기의 전자제어밸브를 나타낸 단면도.
도 2는 종래 가변용량 압축기의 또 다른 전자제어밸브를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브에서 솔레노이드가 On 된 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브에서 솔레노이드가 Off 된 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브에서 릴리프 반응이 일어난 상태를 나타낸 단면도.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 일반적으로 자동차용 에어컨디셔너를 구성하는 가변용량 압축기에 마련되며, 크랭크실의 압력을 제어하여 사판의 경사각을 조절함에 따라 냉매의 토출 용량을 가변시키는 전자제어밸브(1)에 관한 것으로, 이하에서 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 전자제어밸브(1)는, 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이, 크게 밸브 바디(100), 솔레노이드(200), 가이드(300), 벨로우즈(600), 지지부(500), 다이아프램(720), 릴리프 조절부 및 밸브 로드(810)를 포함하며, 이하에선 상기 솔레노이드(200)를 제외한 나머지 구성에 대해서는 밸브부라 통칭하기로 한다.

먼저, 상기 밸브 바디(100)의 구성을 살펴보면, 상기 밸브 바디(100)는 중공체로 이루어지며, 크랭크실 압력(Pc), 토출 압력(Pd), 그리고 흡입 압력(Ps)이 각각 작용하도록 크랭크실 압력 포트(110), 토출 압력 포트(120) 및 흡입 압력 포트(130)가 형성되며, 길이방향으로 일측이 장력조절부(710)에 의해 밀폐되어 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 바디(100)에는 좌측에서부터 차례대로 상기 크랭크실 압력 포트(110), 토출 압력 포트(120) 및 흡입 압력 포트(130)로 이루어진 3가지 종류의 홀이 원주 상에 일정 간격으로 각각 다수개 형성될 수 있다.

상기 밸브 바디(100)에서 상기 크랭크실 압력 포트(110)가 형성되는 영역의 안쪽에는 후술되는 벨로우즈(600)가 위치하는 감압실이 형성된다. 또한, 상기 밸브 바디(100)의 길이방향으로 타측에는 솔레노이드(200)가 마련되어, 상기 밸브 바디(100)의 길이방향으로 양측을 각각 상기 장력조절부(710)와 솔레노이드(200)가 밀폐시킨다.

상기 솔레노이드(200)는 푸시로드(230)와 연결되어 일체로 움직이며 자성체로 이루어진 플런저(220)와, 상기 플런저(220)의 일측에 위치하여 고정된 또 다른 자성체인 고정코어(240)와, 상기 플런저(220) 및 고정코어(240)의 주위에 구비되어 별도의 제어부(미도시)로부터 조절되는 전류량에 따라 자기장을 형성하는 코일(210)과, 상기 코일(210)을 수용하는 플레이트(250) 및 하우징(260)을 포함하여 형성된다.

상기 솔레노이드(200)는 On될 경우, 자기장이 형성되어 도 4에 도시된 바와 같이 상기 플런저(220) 및 푸시로드(230)가 좌측으로 수평 이동하게 되며, Off 될 경우 상기 벨로우즈(600)에 의한 탄성력에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 상기 플런저(220) 및 푸시로드(230)가 우측으로 수평이동하게 된다.

상기 가이드(300)는 상기 푸시로드(230)의 일단에 고정되어 상기 솔레노이드(200)의 On/Off에 따라 좌우로 수평 이동하며, 상기 푸시로드(230)의 움직임과 연동되어 이동방향이 동일하다.

상기 가이드(300)는 내부가 중공된 파이프 형태로, 길이방향으로 일측에는 내ㆍ외부를 연통시키는 연통로(330)가 형성되어 상기 크랭크실 압력 포트(110)와 상기 가이드(300)의 내부가 연통될 수 있도록 한다.

또한, 상기 가이드(300)는 길이방향으로 타측이 상기 푸시로드(230)의 말단에 결합되며, 상기 푸시로드(230)와 결합된 상태에서도 그 사이로 냉매의 길이방향 유동이 가능하도록 형성되며, 이를 위해 상기 가이드(300)의 내주면과 상기 푸시로드(230)의 외주면 사이에 별도의 유로형성부(340)가 더 장착될 수 있다.

이때, 상기 가이드(300)는 상기 연통로(330)가 형성되는 영역이 별물구조로 형성될 수 있으며, 상기 푸시로드(230)에 결합되는 제1가이드부(301) 내부에 상기 연통로(330)가 형성되는 제2가이드부(302)의 일부 영역이 삽입되어 결합되는 형태로 형성될 수 있다.

한편, 상기 가이드(300)는 상기 밸브 바디(100)의 내주면과 밀착하며 길이방향으로 슬라이딩 이동하게 되는데, 이를 통해 상기 토출 압력 포트(120)에서 상기 크랭크실 압력 포트(110)로 연결되는 제1통로(310) 및 상기 크랭크실 압력 포트(110)에서 상기 흡입 압력 포트(130)로 연결되는 제2통로(320) 중 어느 하나만을 개방시키게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(200)가 On되어 상기 푸시로드(230)가 좌측으로 이동하게 되면 상기 가이드(300)도 좌측으로 이동하게 되며, 이를 통해 상기 토출 압력 포트(120)가 폐쇄되고 상기 제2통로(320)가 개방된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(200)가 Off되어 상기 푸시로드(230)가 우측으로 이동하게 되면 상기 가이드(300)도 우측으로 이동하게 되며, 이를 통해 상기 흡입 압력 포트(130)가 폐쇄되고 상기 제1통로(310)가 개방된다.

다음으로, 상기 지지부(500)는 상기 밸브 바디(100)의 일측 단부와 크랭크실 압력 포트(110) 사이에 위치한 상기 밸브 바디(100)의 내주면에 가장자리가 접하여 고정되며, 중앙부에 길이방향으로 형성된 관통홀(510)을 포함한다.

상기 벨로우즈(600)는 상기 크랭크실 압력 포트(110)의 안쪽에 형성된 감압실 내에 구비되며, 얇은 박막의 금속 소재로 주름지게 중공 형성된다.

또, 상기 다이아프램(720)은 상기 장력조절부(710) 및 지지부(500) 사이에 위치하며, 상기 지지부(500)가 위치한 측면의 가장자리가 상기 지지부(500)와 접하여 장착되고, 탄성체로 형성될 수 있다.

상기 릴리프조절부(400)는 상기 벨로우즈(600) 내부에 삽입되는 일측 일부 영역의 내부에 길이방향으로 관통된 로드삽입홀(410)이 형성되며, 타측에 상기 로드삽입홀(410)보다 직경이 크게 형성되며 상기 로드삽입홀(410)과 연통되는 내부 공간부(420)를 포함하고, 상기 공간부(420)의 내주면이 상기 가이드(300)의 길이방향으로 일측 외주면과 접하도록 형성된다.

또, 상기 릴리프조절부(400)는 길이방향으로 일측이 상기 지지부(500)와 접할 수도 있고, 일정거리 이격되어 형성될 수도 있다. 특히 상기 릴리프조절부(400)는 상기 관통홀(510)과 로드삽입홀(410)의 중심축이 동일선상에 형성되도록 하는 것이 중요하다.

상기 릴리프조절부(400)는 릴리프 반응 시 미끄러지듯 도면상 좌측으로 이동하면서 상기 가이드(300)와 분리되며, 그 사이로 크랭크실 압력(Pc)이 들어와 상기 가이드(300)부 내부 유로를 거쳐 상기 흡입 압력 포트(130)로 빠져나가도록 한다.

이때, 상기 벨로우즈(600)의 길이방향으로 일단은 상기 지지부(500)에 결합되고, 타단은 상기 릴리프조절부(400)에 결합되며, 릴리프 반응 시 상기 벨로우즈(600)와 상기 릴리프조절부(400)는 서로 연동될 수 있다.

즉, 상기 벨로우즈(600)는 상기 릴리프조절부(400)에 타단이 결합되고, 상기 릴리프조절부(400)가 상기 가이드(300)의 일측 단부와 결합됨으로써, 상기 가이드(300)를 상기 솔레노이드(200) 측으로 탄성 지지하게 된다.

아울러, 상기 벨로우즈(600)의 내주연에는 제2스프링(620)이 추가로 마련될 수 있으며, 이를 통해 상기 벨로우즈(600)와 함께 상기 제2스프링(620)이 상기 가이드(300)를 상기 솔레노이드(200) 측으로 탄성 지지하는 힘이 보완될 수 있다.

다음으로, 상기 밸브 로드(810)는 길이방향으로 연장되어 'T'자 형상의 기둥 형태이며, 높이방향으로 연장 형성된 부분은 상기 릴리프조절부(400)의 내부 공간부(420)에 길이방향으로 타측이 걸림 고정되고, 길이방향으로 길게 연장 형성된 부분은 상기 로드삽입홀(410) 및 관통홀(510)에 삽입되어 일측 단부가 상기 다이아프램(720)에 접하도록 결합된다.

이에 따라, 본 발명의 전자제어밸브(1)는 상기 밸브 로드(810)에 의해 상기 다이아프램(720)의 가운데 좁은 면적에 흡입 압력(Ps)을 전달하여 구동하는 구조로 형성되어, 다이아프램(720)의 직경을 유동적으로 설계할 수 있다.

즉, 본 발명의 전자제어밸브(1)는 상기 다이아프램(720)의 직경을 줄여주게 되면 상기 밸브 로드(810)에 가해주는 하중을 줄이게 되더라도 릴리프 반응이 발생될 수 있는 트리거 압력에 도달하는데 무리가 없으므로, 상기 벨로우즈(600)의 스프링 장력을 줄일 수 있으며, 이를 통해 솔레노이드(200)의 부하를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브(1)는 상기 다이아프램(720) 및 상기 장력조절부(710) 사이 공간에, 양단이 상기 장력조절부(710) 및 다이아프램(720)과 접하여 결합되는 탄성체인 제1스프링(730)을 더 포함하여 형성되어 형성될 수 있다.

이때, 상기 전자제어밸브(1)는 상기 장력조절부(710) 조립 후에도, 상기 장력조절부(710)를 회전시켜 상기 벨로우즈(600)의 장력을 미세 조정할 수 있다.

상기 장력조절부(710)는 스크루일 수 있으며, 이 외에도 상기 벨로우즈(600)의 장력 조절이 가능하도록 길이방향으로 상기 벨로우즈(600)에 가해지는 힘을 조절할 수 있는 수단이면 얼마든지 변경 실시가 가능하다.

상기 장력조절부(710)는 오른나사인지 왼나사인지에 따라 그 이동이 달라지기는 하나, 조여질 경우 상기 제1스프링(730)에 힘이 더 가해지고, 풀어질 경우 상기 제1스프링(730)에 가해지는 힘이 적어지는 예에 대해서 설명하면,

상기 전자제어밸브(1)는 상기 장력조절부(710)가 더 조여져서 상기 밸브 로드(810)가 도면상 우측으로 미세하게 이동되면 상기 벨로우즈(600)가 일정 길이 신장되고, 이를 통해 솔레노이드(200)에 대한 하중반발력이 커져 솔레노이드(200)의 부하가 커진다.

또한, 상기 전자제어밸브(1)는 상기 장력조절부(710)가 더 풀어져서 상기 밸브 로드(810)가 도면상 좌측으로 미세하게 이동되면 상기 벨로우즈(600)가 더 줄어들며, 이를 통해 솔레노이드(200)에 대한 하중반발력이 작아져 솔레노이드(200)의 부하가 작아진다.

이에 따라, 본 발명은 벨로우즈(600)의 치수에 오차가 생기더라도 이를 보상할 수 있으며, 벨로우즈(600)의 장력 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 조립 후에도 전자제어밸브(1)의 압력 특성이 히스테리시스 곡선의 스펙 범위 내에 위치할 수 있도록 조정할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전자제어밸브(1)의 작동을 설명한다.

먼저, 도 4 및 도 5는 냉방 부하가 일반적일 때, 즉 과부하가 걸리지 않고 정상적으로 에어컨이 가동할 때의 상태로 도 4는 솔레노이드(200)가 On된 상태이며, 도 5는 솔레노이드(200)가 Off된 상태이다.

솔레노이드(200)가 Off된 상태를 먼저 설명하면, 상기 플런저(220) 및 푸시로드(230)가 도면상 우측으로 이동하게 되며, 상기 푸시로드(230)의 말단에 연결된 상기 가이드(300)가 우측으로 같이 이동하게 되면서 상기 벨로우즈(600) 및 제2스프링(620)이 탄력적으로 신장하게 된다.

이때, 상기 토출 압력 포트(120)가 형성된 영역의 상기 밸브 바디(100)의 내주면과 상기 가이드(300)의 외주면이 이격되면서 상기 토출 압력 포트(120)가 개방되고, 상기 가이드(300)의 우측 단부가 상기 솔레노이드(200)의 고정코어(240)에 접하게 되면서 상기 흡입 압력 포트(130)가 폐쇄된다.

이를 통해, 가변용량 압축기의 크랭크실에 연결된 상기 크랭크실 압력 포트(110)와, 상기 감압실을 통해 상기 토출 압력 포트(120)가 연통됨으로써, 압력이 큰 상기 토출 압력 포트(120)로부터 냉매 일부가 상기 크랭크실 압력 포트(110)로 이동하여 상기 크랭크실 내부의 압력이 제어된다.

이러한 과정을 통해, 토출 압력(Pd)이 크랭크실로 도입되면서 상기 크랭크실 내부 압력이 커지게 되므로, 가변용량 압축기의 사판 기울기가 작아지게 된다.

이후, 상기 솔레노이드(200)가 On되면, 상기 플런저(220) 및 푸시로드(230)가 도면상 좌측으로 이동하게 되면서 상기 벨로우즈(600) 및 제2스프링(620)이 탄력적으로 수축하게 된다.

이때, 상기 토출 압력 포트(120)가 형성된 영역의 상기 밸브 바디(100) 내주면과 상기 가이드(300)의 외주면이 접하게 되면서 상기 토출 압력 포트(120)가 폐쇄되고, 상기 가이드(300)의 우측 단부가 상기 솔레노이드(200)의 고정코어(240)로부터 이격되면서 상기 흡입 압력 포트(130)가 개방된다.

이를 통해, 가변용량 압축기의 크랭크실에 연결된 크랭크실 압력(Pc)포트와, 상기 감압실 및 가이드(300) 내부 유로를 통해 상기 흡입 압력 포트(130)가 연통됨으로써, 상기 크랭크실 압력 포트(110)로부터의 냉매가 상기 흡입 압력 포트(130)로 보내지게 된다.

이와 같은 동작을 통해, 상기 전자제어밸브(1)는 가변용량 압축기의 크랭크실 압력(Pc)을 제어하여 사판 경사각을 조절함으로써 토출 냉매량이 조절되도록 한다.

다음으로, 도 6은 차량이 정지했다가 출발하거나, 시동이 걸리는 에어컨 가동 초기, 즉 냉방 부하가 지나치게 클 때 릴리프 반응이 일어나는 상태를 나타낸 도면이다.

이때, 제어부에 의해 상기 솔레노이드(200)의 코일(210)에 제어된 전류가 공급되면서 상기 플런저(220)가 도면상 좌측으로 이동하게 된다.

상기 토출 압력 포트(120)가 형성된 영역의 상기 밸브 바디(100) 내주면과 상기 가이드(300)의 외주면이 일정 간격으로 가까워지면서, 크랭크실 압력 포트(110)의 압력이 저하되고, 상기 가이드(300)의 우측 단부가 상기 솔레노이드(200)의 고정코어(240)로부터 이격되면서 상기 흡입 압력 포트(130)가 개방된다.

상기 릴리프조절부(400)에 지속적으로 흡입 압력(Ps)이 가해지고, 흡입 압력(Ps)이 어느 이상이 되면 메탈 컨택하고 있던 상기 릴리프조절부(400)와 상기 가이드(300)부 사이에 약간의 틈새가 발생되고, 상기 감압실 내의 크랭크실 압력(Pc)이 그 틈새를 통해 순간적으로 들어와 상기 가이드(300) 내부 유로를 거쳐 상기 흡입 압력 포트(130)로 빠져나가게 된다.

이에 따라, 사판의 기울기가 커지게 되면서 최대 가변 용량을 확보할 수 있게 되며, 결국 에어컨 작동과 동시에 최대 가변 용량으로 에어컨 성능이 발휘될 수 있어 신속한 냉방이 이루어지게 된다.

물론, 에어컨 가동 후에 일정 시간이 경과하여 실내가 시원해지게 되면, 제어부의 제어에 의해 상기 코일(210) 측으로 공급되었던 전류가 점차 감소되다가 차단되면서, 솔레노이드(200)가 Off되어 도 5와 같은 상태로 전환된다.

특히, 본 발명에 따른 가변용량 압축기의 전자제어밸브(1)는 상기 밸브 로드(810)가 상기 밸브 바디(100)의 내주면에 접하여 고정된 지지부(500)에 형성된 관통홀(510)에 삽입됨으로써, 릴리프 반응 시, 수직방향으로의 흔들림 없이 상기 가이드(300)와 동축 상에서 수평이동이 가능하며, 이를 통해 크랭크실 압력(Pc)이 흡입 압력 포트(130)로 안정적이며 신속하게 배출되도록 할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1 : 가변용량 압축기의 전자제어밸브
100 : 밸브 바디
110 : 크랭크실 압력 포트 120 : 토출 압력 포트
130 : 흡입 압력 포트
Pc : 크랭크실 압력 Pd : 토출 압력
Ps : 흡입 압력
200 : 솔레노이드
210 : 코일 220 : 플런저
230 : 푸시로드 240 : 고정코어
250 : 플레이트 260 : 하우징
300 : 가이드
301 : 제1가이드 302 : 제2가이드
310 : 제1통로 320 : 제2통로
330 : 연통로 340 : 유로형성부
400 : 릴리프조절부
410 : 로드삽입홀 420 : 공간부
500 : 지지부 510 : 관통홀
600 : 벨로우즈 620 : 제2스프링
710 : 장력조절부 720 : 다이아프램
730 : 제1스프링
810 : 밸브 로드

Claims

가변용량 압축기의 전자제어밸브(1)(ECV)에 있어서,
중공체로 이루어지며, 크랭크실 압력 포트(110), 토출 압력 포트(120) 및 흡입 압력 포트(130)가 형성되며, 길이방향으로 일측이 장력조절부(710)에 의해 밀폐된 밸브 바디(100);
상기 밸브 바디(100)의 타측을 폐쇄하며, 전류가 인가되어 코일(210)에 형성된 자기장에 의해 플런저(220) 및 푸시로드(230)를 길이방향으로 이송시키는 솔레노이드(200);
상기 푸시로드(230)의 일단에 고정되어 상기 크랭크실 압력 포트(110)와 그 내부가 연통되고, 상기 토출 압력 포트(120)에서 상기 크랭크실 압력 포트(110)로 연결되는 제1통로(310) 및 상기 크랭크실 압력 포트(110)에서 상기 흡입 압력 포트(130)로 연결되는 제2통로(320) 중 어느 하나만을 개방시키는 중공의 가이드(300);
상기 가이드(300)를 상기 솔레노이드(200) 측으로 탄성지지하며 중공 형성된 벨로우즈(600);
상기 밸브 바디(100)의 일측 단부와 크랭크실 압력 포트(110) 사이에 위치한 상기 밸브 바디(100)의 내주면에 가장자리가 접하여 고정되며, 중앙부에 길이방향으로 형성된 관통홀(510)을 포함하는 지지부(500);
상기 장력조절부(710) 및 지지부(500) 사이에 위치하며, 상기 지지부(500)가 위치한 측면의 가장자리가 상기 지지부(500)와 접하여 장착되는 다이아프램(720);
상기 벨로우즈(600) 내부에 삽입되는 일측 일부 영역의 내부에 길이방향으로 관통된 로드삽입홀(410)이 형성되며, 타측에 상기 로드삽입홀(410)보다 직경이 크게 형성되며 상기 로드삽입홀(410)과 연통되는 내부 공간부(420)를 포함하고, 상기 공간부(420)의 내주면이 상기 가이드(300)의 길이방향으로 일측 외주면과 접하는 릴리프조절부(400); 및
상기 릴리프조절부(400)의 내부 공간부(420)에 길이방향으로 타측이 걸림 고정되며, 상기 로드삽입홀(410) 및 관통홀(510)에 삽입되어 일측 단부가 상기 다이아프램(720)에 접하여 결합되는 밸브 로드(810); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.
제 1항에 있어서,
상기 전자제어밸브(1)는
상기 장력조절부(710) 조립 후, 상기 장력조절부(710)를 회전시켜 상기 벨로우즈(600)의 장력을 미세 조정하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.
제 2항에 있어서,
상기 장력조절부(710)는
스크루인 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.
제 1항에 있어서,
상기 전자제어밸브(1)는
상기 릴리프조절부(400) 및 가이드(300)가 메탈 컨택된 상태로 결합되며,
릴리프 기능 수행 시, 상기 릴리프조절부(400) 및 가이드(300)가 순간적으로 분리되어 그 사이공간으로 크랭크실 압력(Pc)이 유입되어 상기 흡입 압력 포트(130)로 전달되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.
제 4항에 있어서,
상기 전자제어밸브(1)는
릴리프 기능 수행 시, 상기 릴리프조절부(400)와 상기 벨로우즈(600)가 연동되어 이동하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.
제 1항에 있어서,
상기 전자제어밸브(1)는
상기 벨로우즈(600)의 내주연에 탄성체인 제2스프링(620)이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.
제 1항에 있어서,
상기 전자제어밸브(1)는
길이방향으로 양단이 상기 장력조절부(710) 및 다이아프램(720)과 접하여 결합되는 탄성체인 제1스프링(730)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.
제 1항에 있어서,
상기 전자제어밸브(1)는
상기 솔레노이드(200)에 가해지는 전기적 신호에 따라 상기 가이드(300)의 이동방향이 조절되며,
상기 가이드(300)가 솔레노이드(200) 측으로 이동하여 상기 제1통로(310)가 개방될 경우, 상기 토출 압력(Pd)이 상기 크랭크실 압력 포트(110)로 전달되며,
상기 가이드(300)가 장력조절부(710) 측으로 이동하여 상기 제2통로(320)가 개방될 경우, 상기 크랭크실 압력(Pc)이 상기 흡입 압력 포트(130)로 전달되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 전자제어밸브.