KR970001758B1 - 전자식 제어밸브 - Google Patents

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KR970001758B1
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가부시끼가이샤 도요다 지도쇼오끼 세이사꾸쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

전자(電磁)식 제어밸브
본 발명은 주로 차량용 공조장치의 가변용량 컴프레서에 사용되는 전자식 제어밸브에 관한 것이다.
(종래의 기술)
제6도에서 (일본 특개소 62-247186호), 컴프레서(a)내에 복수의 실린더(b), 크랭크실(c), 흡입밸브기구와 토출밸브기구를 갖는 밸브판(e)을 통하여 토출실(d) 및 환형의 흡입실(s)이 형성되어 있다.
각 실린더(b)내에는 피스톤(f)이 미끄럼이동이 자유롭게 설치되고, 엔진에 의하여 구동되는 구동축(g)에 설치된 워블(wobble)경사판(h)과 피스톤로드(i)를 통하여 결합되어 있다. 토출실(a)과 흡입실(s)은, 토출구 및 흡입구를 통하여 외부 냉방회로에 접속된다.
그리고 크랭크실(c)의 압력(Pc)과 흡입실(s)의 압력(Ps)과의 차압 △p(Pc-Ps)에 따라 차압(△p)이 커지면 피스톤(f)의 행정이 작아짐과 동시에 상기 워블경사판(h)의 경사각이 작아져서 압축용량이 감소하고 반대로 차압(△p)이 작아지면 피스톤(f)의 행정이 커짐과 동시에 워블경사판(h)의 경사각이 커져서 압축용량이 커져서 압축용량이 증가한다.
토출실(d)의 고압가스를 크랭크실(c)에 공급하기 위하여 급기통로(p1)가 형성되고 급기통로(p1)의 도중에는 전자개폐밸브로 이루어지는 외부용량 제어밸브(v1)가 배열되어 있다. 또 실린더(b) 내의 압축실로부터 크랭크실(c)로 블로바이된 가스 또는 급기통로(p1)에 의하여 토출실(d)로부터 크랭크실(c)로 공급된 가스를 이 크랭크실(c)로부터 흡입실(s)로 환원하기 때문에 크랭크실(c)과 흡입실(s) 사이에는 자기(自己)용량 제어밸브(v2)에 의하여 필요에 따라 개도가 조정되는 추기(抽氣)통로(p2)가 형성되어 있다.
상기한 바에 있어서 압축기의 기동시에 냉방하려고 하는 차량 실내의 온도가 높고 냉방부하가 큰 경우에는 흡입압력(Ps)이 설정치(Pso)보다 높으므로, 외부용량 제어밸브(v1)가 폐쇄되어 급기통로(p1)가 폐쇄되고 한편, 자기용량 제어밸브(v2)는 크랭크실압력(Pc)이 설정치(Pco)보다도 높기 때문에 개방되어 추기통로(p2)가 개방되고 더욱 크랭크실압력(Pc)과 흡입압력(Ps)의 차압(△p)이 설정치(△po)보다도 작은 상태로 유지되고, 그 결과 피스톤(10)이 최대 행정으로 왕복운동되어 워블경사판(h)의 경사각이 큰 상태로 전압축용량의 운전이 행해진다.
그후 압축동작이 진행됨에 따라 흡입압력(Ps)과 크랭크실압력(Pc)이 서서히 저하하여 크랭크실압력(Pc)이 설정치(Pco)로 되면 자기용량 제어밸브(v2)가 폐쇄되어 크랭크실(c)로부터 흡입실(s)로의 가스흐름이 정지된다.
차 실내의 온도가 저하하여 냉방부하가 작아지고, 흡입압력(Ps)이 설정치(Pso)보다 저하하면 외부용량 제어밸브(v1)가 개방되어 토출실(d)로부터 고압가스가 급기통로(p1)를 경유하여 크랭크실(c)로 공급되고 이 때문에 크랭크실압력(Pc)이 상승하여, 상기 차압(△p)이 커져서 피스톤(f)의 행정이 감소하여 압축용량이 저하하는 방향으로 워블경사판(h)이 경사 이동된다.
상기 종래 기술에 있어서 크랭크실(c)의 압력(Pc)과 흡입실(s)의 압력(Ps)과의 차압(Pc-Ps)을 제어하기 위하여, 크랭크실(c)의 압력을 상승시키기 위한 전자밸브로서의 외부용량 제어밸브(v1)와 크랭크실(c)의 압력을 저하시키기 위한 차압밸브로서의 자기용량 제어밸브(v2)와의 2개의 제어밸브를 사용하고 있으므로, 제어가 복잡하고 또 코스트가 높아진다.
본 발명은 이러한 점에 착안하여 각각 상이한 목적을 갖는 2개의 밸브를 단일의 밸브기구로서 조립하여 간략화한 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 있어서는 차압밸브부와 전자비례 제어부로 이루어지고, 차압밸브에 있어서 컴프레서의 Pc압력도입구와 흡입측사이의 통로에 있어서 밸브구의 그 흡입측에 형성된 밸브시트에 탈착하는 Pc밸브몸체를 설치함과 동시에 이 Pc밸브몸체를 폐쇄방향으로 가압하는 조정스프링을 설치하고, 전자비례 제어부에 있어서 Pd압력도입구를 갖는 플런저실로 이동가능하게 설치한 플런저에 이 전자비례 제어부의 관통구멍과 Pc압력도입구 및 밸브구를 통하여 이 Pc 밸브몸체에 맞닿는 연결봉을 설치함과 동시에 조정스프링보다 탄성력이 큰 플런저 스프링을 이 조정스프링에 대항시켜 설치하고 플런저실에서 이 플런저의 이동에 의하여 관통구멍을 개폐하는 Pd밸브를 설치하고, 최대 전류통전시에 있어서 연결봉이 폐쇄되어 있는 Pd 밸브몸체로부터 떨어짐과 동시에 이 Pd밸브몸체가 관통구멍을 개방하는 구성을 채용하였다.
제1도는 본 발명에 따른 전자식 제어밸브의 사용상태를 도시하는 설명도.
제2도는 본 발명에 따른 전자식 제어밸브의 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 전자식 제어밸브의 작동에 대하여 전부하상태(A), 완속 무부하상태(B), 및 급속무부하상태(C)를 도시한 도면.
제4도는 본 발명에 따른 전자식 제어밸브에 있어서 외함의 평면도.
제5도는 본 발명에 따른 실시예의 작동에 대하여 전부하상태(A), 완속 무부하상태(B), 및 급속 무부하상태(C)를 도시한 도면.
제6도는 종래예에 대한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
B1: 차압밸브부 B2: 전자비례 제어부
15c : Pc 압력도입구멍 15d1: 관통구멍
15e1: 밸브구 15e2: 밸브시트
15g : Pd 압력도구멍 17 : Pc 밸브몸체
20 : 조정스프링 21 : 고정흡입자
R3: 플런저실 24 : 플런저
25 : 연결봉 26 : 플런저 스프링
27,27' : Pd 밸브몸체
전자비례 제어부의 비통전시에 있어서는 플런저 스프링이 조정스프링의 힘을 이겨내 연결봉에 의하여 Pc밸브몸체를 개방함으로써 컴프레서의 Pc압력을 저압측으로 유입시켜 전부와 운전이 되고 전자비례 제어부의 통전시에 있어서는 전류량에 따라 Pc밸브몸체를 비례적으로 개폐동작시켜 최대 전류시에 있어서 Pc밸브몸체가 폐쇄됨과 동시에 Pd밸브몸체가 개방되어 압력제어실에 Pd압력을 급격히 유입시켜 급속 무부하 운전이 된다.
(실시예)
제1도는 자동차에 사용되는 용량가변 컴프레서에 있어서 용량 제어 기구를 도시하고 있으며 A는 컴프레서, B는 컴프레서(A)의 한쪽의 부착오목부(H)에 고착된 용량제어용의 전자식 제어밸브이다. 컴프레서(A)에 있어서 크랭크 케이스(1)에 연속하는 헤드부(2)내에는 복수개의 실린더(3)가 설치되고 각 실린더(3)내에는 피스톤(4)이 미끄럼 이동이 자유롭게 설치된다. 크랭크 케이스(1)로부터 헤드부(2)에 걸쳐서 구동축(5)이 회전운동이 자유롭게 설치되고 구동축(5)은 외단에 설치된 풀리(6)를 통하여 밸브(7)에 의하여 엔진(도시하지 않음)으로 구동된다. 구동축(5)에는 공지된 바와 같이 각도가변 워블경사판(8)이 설치되고, 워블경사판(8)과 피스톤(4)은 피스톤 지렛대(9)에 의하여 연결되고, 구동축(5)에 의하여 워블경사판(8)이 경사상태에 있어서 회전운동함으로써 피스톤 지렛대(9) 내지 피스톤(4)이 왕복 운동하고, 크랭크 케이스(1)내의 제어실압력(Pc)과 실린더(3)내의 흡입측압력(Ps)과의 차압에 따라 워블경사판(8)의 부착각도가 자동적으로 조정되고 워블경사판(8)의 각도 변화에 의하여 피스톤(4)의 행정량이 변화한다.
각 실린더(3)에는 흡입구(S)와 투출구(D)가 설치되고 한쪽의 실린더(3)에는 통로(d,s)를 통하여 냉동사이클을 구성하는 응축기(10)와 증발기(11)가 접속된다. 또 용량제어밸브(B)는 크랭크케이스(1)내의 제어실(C)과 냉매통로(12)를 통하여 연결됨과 동시에 흡입구(S)와 냉매통로(13)를 통하여 연결되고, 더욱이 냉매통로(13')를 통하여 토출구(D)와 연결되어 있다.
제2도는 용량제어밸브(B)를 도시하며 이 밸브는 차압밸브부(B1)와 전자비례제어부(B1)와 전자비례제어부(B2)로 이루어진다. 밸브본체(15)는 한쪽 끝의 플런저 튜브부분(15a)과 다른쪽 끝의 지지튜브(15b)부분을 포함하여 일체로 형성되어 있다. 밸브본체(15)의 중간부에는 Pc압력 도입구(15c)를 통하여 축방향으로 전자비례 제어부(B2)의 격벽(15d)과 차압밸브부(B1)의 격벽(15e)이 대향하여 격벽(15d)에는 관통구멍(15d1)에는 관통구멍(15d1)이 형성되고 격벽(15e)에는 밸브구(15e1)가 형성됨과 동시에 밸브시트(15e2)가 형성된다. 밸브본체(15)의 외주부에는 밀봉용 O형링(16)의 수용환형홈(15f)이 설치된다. 격벽(15e)에서 구획되는 밸브실(R2)내에는 볼형상 Pc밸브몸체(17)가 밸브받이(18)에 의하여 지지되고 밸브시터(15e)에 대향 설치되어 상기 지지튜브(15b)에 의하여 코킹으로 고정되는 스프링받이(19)와의 사이에 설치되는 조정스프링(20)에 의하여 밸브시트(15e)와 맞닿는 방향으로 가압된다. 부동(浮動)상태의 밸브받이(18)에는 밸브실(R2)내면에 미끄럼 접촉된 밸브진동방지날개(20')가 설치된다.
플런저 튜브부분(15a)내에는 고정흡인자(21)가 코킹으로 고정되고 외함(22)내에 전자코일(23)이 플런저 튜브부분(15a)를 포위하여 설치된다. 고정흡인자(21)와 상기 격벽(15d)사이의 플런저실(R3)내에는 플런저(24)가 축방향으로 이동가능하게 설치되고 이 플런저(24)에는 관통구멍(15d1)과 밸브구(15e1)를 통하여 Pc밸브몸체(17)에 도달하는 연결봉(25)이 연결구멍(24a)내에 압입하여 일체화된다.
고정흡인자(21)의 중앙 오목부(21b)내에 있어서 플런저(24)와의 사이에 플런저 스프링(26)이 설치되고 플런저(24)는 플런저 스프링(26)에 의하여 격벽(15d)방향으로 가압되고, 고정흡인자(21)와의 사이에는 고정흡인자(21)와 맞닿는 연결봉(25)에 의하여 간극(R4)이 형성되어 있고 고정흡인자(21)와 플런저(24)가 흡착되면 전류를 0가까이 내리지 않으면 떨어지지 않게 되어 제어성이 나빠지는 것을 방지하고 있다. 플런저(24)에는 격벽(15d)측에 중앙오목부(24c)가 형성됨과 동시에 중앙오목부(24c)와 오목부(24b)를 연결시키는 연결구멍(24d)이 형성되고, 따라서 냉매는 Pd압력도입구멍(15g), 플런저실(R3), 중앙오목부(24c), 연결구멍(24d), 오목부(24b)를 지나 간극(R4)내에 충만하고, 고정흡인자(21)와 플런저(24)와의 사이에 머무는 냉매나 오일이 액압축에 의하여 플런저(24)의 이동을 악화시키는 것을 방지하고 있다. 고정흡인자(21)의 외주에 형성한 환형홈(21a)에는 밀봉용 O형링(16)이 수용된다.
전자비례 제어부(B2)에서 밸브몸체(15)에는 플런저실(R3)에 연결된 Pd압력도입구(15g)가 형성되고 플런저실(R3)내에 있어서 관통구멍(15d1)의 끝부에는 밸브시트(15d2)가 형성된다. 플런저(24)의 중앙오목부(24c)내에 있어서 연결봉(25)에 중심구멍(27a)을 걸어맞춤시켜 밸브몸체(27)가 미끄럼 이동이 자유롭게 설치되고 밸브몸체(27)는 플런저(24)와의 사이에 설치된 스프링(28)에 있어서 밸브시트(15d2)와 맞닿는 방향으로 가압된다. 플런저(24)에는 밸브몸체(27)에 걸어맞춤되는 개방구동편(29)이 설치되어 있다.
전자식 제어밸브(B)는 컴프레서의 부착오목부(H)내의 외함(22)이 헤드부(2)의 외면에 맞닿을 때까지 삽입되어 외함(22)에 설치된 부착돌기편(22a)을 통하여 나사에 의해 헤드부(2)에 고착되고(제4도), 이 상태에서 Pc압력도입구멍(15c)는 Pc냉매통로(12)에 연결되고 밸브실(R2)은 Ps냉매통로(13)에 연결되어 Pd압력도입구멍(15g)은 Pd냉매통로(13')에 연통된다(제1도).
용량가변 컴프레서(A)는 제어실압력(Pc)이 저압(Ps)에 비해 높아지면 워블경사판(8)이 기립하여 압축공정이 짧아지는 무부하 운동으로 되고 Pc=Ps의 압력이 되면 전부하 운전이 된다.
컴프레서(A)의 실린더(3)와 피스톤(4)사이에는 간격이 있으므로 블로바이 가스가 압력제어실(C)로 유입하게 되고, 이 가스를 이용하여 컴프레서의 용량을 바꾸기 때문에 압력제어실(C)과 저압(S)측에 제어밸브를 사용한다.
즉 압력제어실(C)과 저압(S)사이를 차단하면 Pc＞Ps의 압력관계로 되고 압력제어실(C)과 저압(S)측을 연결시키면 Pc=Ps의 압력이 되는 것으로, 압력제어실(C)과 전압(S)측 사이에 냉매의 유량을 조정하는 제어밸브(B)를 설치함으로써 전부하로부터 무부하까지 컴프레서(A)의 용량을 변화시킬 수 있다.
이 경우에 있어서, 블로바이 가스의 누설량이 적으면, 전자비례 제어부(B2)의 전류치를 0으로부터 순간적으로 최대 전류로 Pc밸브몸체(17)를 동작시켜도, 제어실 압력(Pc)이 서서히 상승하기 때문에 급속 무부하운전을 할 수 없는 것이고, 한편 블로바이 가스의 누설량을 많게 하면 냉방능력(전부하시)가 저하된다.
상기 구성에 있어서 전자코일(23)에 무통전의 전부하 운전시에 있어서는 (제3a도)플런저 스프링(26)의 탄성력이 조정스프링(20)의 탄성력보다 강하므로 플런저(24)와 일체 동작하는 연결봉(25)에 의하여 Pc밸브몸체(17)가 개방방향으로 구동되고 밸브구(15e1)가 최대로 열린다.
이 경우에 Pd밸브몸체(27)는 밸브시트(15d2)에 맞닿은 폐쇄상태에 있다. 전자코일(23)의 통전시에 있어서는 코일전류에 따른 고정흡인자(21)에 의하여 플런저(24)가 흡인되므로 인하여 연결봉(25)의 이동에 따라 조정스프링(20)에 의하여 Pc밸브몸체(17)는 직선적으로 폐쇄방향으로 동작하고 중간전류시에 있어서 Pc밸브몸체(17)가 밸브시트(15e2)에 맞닿아서 폐쇄되고, 플런저(24)의 이동에 의하여 연결봉(25)이 히스테리시스를 적게 하기 위하여 Pc밸브몸체(17)를 떨어뜨린다. 그러나 Pd밸브몸체(27)는 스프링(28)에 의하여 밸브시트(15d2)에 맞닿은 상태로 유지되고, 이 경우에 연결봉(25)과 Pd밸브몸체(27)의 중심구멍(27a)과의 간극에서 누설된 Pd압력이 압력제어실(C)에 유입하여 Pc압력이 서서히 상승하고 완속 무부하 운전이 된다.(제3b도)
최대 전류시에 있어서, Pc밸브몸체(17)가 폐쇄된 상태에서 개방구동편(29)에 의하여 Pd밸브몸체(27)가 밸브시트(15d2)를 떨어뜨려 개방되므로 압력제어실(C)에 Pd압력이 급격히 유입하여 Pc압력이 급상승하고 급격 무부하 운전이 된다(제3c도).
최대 전류시에 있어서도 플런저(24)를 흡인자(21)에 흡착되지 않도록 연결봉(25)에 의하여 간극(R4)을 유지하여 정확한 비례동작을 얻도록 하고 플런저(24)에 연결구멍(24d) 등을 설치하여 간극(R4) 내에 컴프레서의 고압압력(Pd)이 충만하도록 하였으므로 냉매의 압력변동에 의한 오동작을 방지할 수 있다.
제5도의 실시예에 있어서는 전자비례 제어부(B2)의 연결봉(25)으로 팽출한 Pd밸브몸체(27')가 설치되어 있고 Pd밸브몸체(27')가 밸브시트(15d2)로 진퇴하여 관통구멍(15d1)을 개폐한다. 제5a도는 전자코일(23)에 무통전의 전부하 운전시를 도시하며, 이때 Pd밸브몸체(27')는 밸브시트(15d2)내에 진입한 폐쇄상태에 있다. 제5b는 전자코일(23)의 중간전류시에 있어서 Pd밸브몸체(27')가 밸브시트(15d2)에 근접해 있는 상태를 도시하고, Pd밸브몸체(27')와 밸브시트(15d2)와의 간극에서 누설된 Pd압력이 압력제어실(C)내에 유입하여 완속 무부하 운전이 된다.
제5c도는 최대 전류시에 있어서 Pd밸브몸체(27')가 밸브시트(15d2)로부터 완전히 격리되어 압력제어실(C)에 Pd압력이 급격히 유입되는 급격무부하 운전상태를 도시한다.
본 발명은 상기한 바와 같이 차압밸브와 전자비례 제어부로 이루어지고 차압밸브에 있어서 컴프레서의 Pc압력도입구와 흡입측간의 통로에 있어서 밸브구의 흡입측에 형성된 밸브시트에 탈착하는 Pc밸브몸체를 설치함과 동시에 이 Pc밸브몸체를 폐쇄방향으로 가압하는 조정스프링을 설치하고, 전자비례 제어부에 있어서 Pd압력도입구를 갖는 플런저 실에 이동가능하게 설치한 플런저에 전자비례 제어부의 관통구멍과 Pc압력도입구 및 밸브구를 통하여 Pc밸브몸체에 맞닿는 연결봉을 설치함과 동시에 조정스프링 보다 탄성력이 큰 플런저 스프링을 그 조정스프링에 대항시켜 설치하고, 플런저 실에 있어서 플런저의 이동에 의하여 관통구멍을 개폐하는 Pd밸브를 설치하고 최대 전류 통전시에 있어서 그 연결봉이 폐쇄되는 Pc밸브몸체로부터 떨어짐과 동시에 Pd밸브몸체가 관통구멍을 개방하는 것이므로 Pc밸브와 Pd밸브를 단일의 밸브기구에 조립하기 때문에 종래보다 훨씬 더 구조를 간략화할 수 있고, 또 비교적 작은 전자력을 갖고 밸브 몸체를 정확히 그리고 신속히 비례동작시키는 것이 가능하게 된다.

Claims (1)

  1. 컴프레서실의 압력(Pc) 압력도입구(15c)와 냉기흡입측(5) 사이의 통로를 갖는 차압밸브부(B1)와, 그 통로에 설치되어 밸브구(15e1)의 흡입측(S)에 형성된 밸브시트(15e2)와 접리하듯이 되어 있고 조정스프링에 의해서 그 밸브폐쇄방향으로 이동가능하게 되어 있는 Pc밸브몸체(17), 전자코일(23) 및 플런저(24), 가압(Pd)냉기의 입구부(15g) 및 상기 차압밸브부(B1)의 상기 통로에 이르는 관통구멍(15d1)을 가지며 밸브몸체(27,27')에 의해 폐쇄가능한 전자 비례제어부(B2)를 구비하여 완전부하운전과 무부하 운전 사이에 그 용량을 조정 가능한 냉기 컴프레서용 전자식 제어밸브에 있어서, 상기 플런저(24)는 상기 밸브몸체(27,27')가 위치하는 연결봉(25)에 부착되고 상기 연결봉(25)은 상기 차압밸브부(B1)의 상기 관통구멍(15d1), 상기 스프링(20)에서 탄력이 크고 또한 거기에 대해서 작용하는 플런저 스프링(26)을 구비하고 있으며, 상기 냉기 컴프레서의 완전부하상태에 대해서 전자코일(23)이 가압되지 않을 때 상기 밸브몸체(27,27')는 상기 관통구멍(15d1)을 폐쇄하고 상기 연결봉(25)이 그 관련밸브 때문에 상기 밸브몸체(17)에 작용하며 무부하 상태에 있어서 냉기를 조정하기 위한 상기 전자코일(23)이 최대로 가압될 때 상기 연결봉(25)은 상기 밸브몸체(17)에서 그 밸브폐쇄 때문에 이격되고 상기 밸브몸체(27,27')는 상기 관통구멍(15d)을 개방하는 것을 특징으로 하는 전자식 제어밸브.
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