KR100325789B1 - 가변 용량 압축기 및 가변 용량 압축기에 사용되는 제어밸브 - Google Patents

가변 용량 압축기 및 가변 용량 압축기에 사용되는 제어밸브 Download PDF

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이시카와 타다시
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쓰루 마사토
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Abstract

제어밸브 (40) 는, 크랭크 압력에 따라 변하는 구동판 (17) 의 경사에 따라 압축기의 토출용량이 변하도록한 클러치-리스 타입의 압축기에 주로 이용된다. 제어밸브 (40) 는, 밸브본체 (46) 에 힘을 인가하는 탄성지지수단 (47,52) 과, 밸브를 강제적으로 개방시키도록 압축기의 크랭크실 (3) 과 흡입실 (8) 간의 압력차 및 상기 탄성지지수단 (47,52) 의 힘에 대항하는 방향으로 상기 밸브본체 (46) 에 힘을 인가하는 힘전달부재 (65) 와, 및 상기 힘전달부재 (65) 를 가동하는 솔레노이드부 (60) 를 포함한다. 상기 밸브는, 상기 솔레노이드부 (60) 로의 전류공급이 중단되면, 크랭크 압력 또는 흡입 압력에 의한 영향없이, 폐쇄상태로 유지된다. 이 때문에, 소망의 시간 주기동안 압축기의 최소 토출용량의 작동이 이루어지며, 따라서 밸브는 벨트 및/또는 풀리를 구비한 엔진에 직접적으로 연결되는 클러치-리스 타입의 압축기용으로 적합하게 사용된다.

Description

가변 용량 압축기 및 가변 용량 압축기에 사용되는 제어밸브 {VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSORS AND CONTROL VALVES FOR VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSORS}
본 발명은, 압축기 및 압축기용의 제어밸브에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가변 용량 압축기 및 이러한 가변 용량 압축기에 사용되는 제어밸브에 관한 것이다.
전형적인 타입의 가변 용량 압축기는 크랭크실에 수용된 경동 (또는 경사) 가능한 구동판을 구비하고 있다. 이 구동판의 경사가 변하여 압축기의 용량을 변화시킨다. 제어밸브는 크랭크실의 압력 (크랭크 압력 Pc) 을 조절하여 구동판의 경사를 변경한다. 예컨대, 특개평 6-26454 호 공보는, 이러한 제어밸브를 구비한 압축기를 개시하고 있다. 이 압축기는, 크랭크실과 (증발기의 출구측에 연결된) 흡입실을 연결하는 추기 통로를 가지고 있다. 제어밸브는 이 추기 통로내에 위치하며, 또한 전자 코일과, 벨로우즈와, 이 벨로우즈에 부착된 밸브본체와, 상기 벨로우즈와 밸브본체를 수용하는 밸브실과, 및 크랭크실과 흡입실을 연결하는 밸브포트를 포함한다. 흡입실의 설정압 (설정 흡입 압력) 은 전자 코일에의 통전량 제어에 의해 조절된다. 흡입실의 냉매가스는 밸브실에 방출된다. 밸브실에 소통된 흡입실의 압력 (흡입 압력 Ps) 에 의해 밸브본체가 이동되고 밸브포트의 개구면적이 변화한다. 이에 의해, 크랭크실로부터 흡입실에 방출되는 냉매가스량을 조절하여 크랭크 압력 (Pc) 을 제어한다. 이러한 밸브구조에서는, 벨로우즈의 힘이 밸브본체에 작용하여 밸브포트를 폐쇄시키고, 크랭크 압력 (Pc) 이 밸브본체에 작용하여 밸브포트를 개방시킨다.
차량용 공조기기의 분야에서는, 가변 용량 압축기의 중량을 경감하는 등의 관점에서, 클러치가 없는 것이 클러치가 있는 것보다 더 가볍기 때문에 클러치리스 가변 용량 압축기가 종종 이용된다. 클러치리스 압축기는, 전자 클러치를 사용하지 않고서 외부 구동원 또는 엔진에 풀리 및 동력전달벨트에 의해 직접적으로 연결된다. 이러한 클러치리스 설계에서는 압축기에 상시 동력을 전달하는 것으로 하기 때문에, 냉각이 불필요하거나 냉각부하가 극히 작은 경우에는, 압축기의 구동판을 최소 경사위치에 유지시켜 압축기를 최소능력으로 운전시킬 필요가 있다.
이러한 클러치리스 가변 용량 압축기에 있어서는, 상기 일본 특허공보에 개시된 제어밸브를 채용할 수가 있다. 하지만, 이러한 경우, 구동판을 최소 경사위치에 유지시켜 압축기를 최소능력으로 운전하는 것이 의외로 어렵다. 그 이유를 설명하면, 이러한 제어방식의 압축기에서 구동판을 최소 경사위치에 유지하기위하여는, 제어밸브를 완전히 폐쇄시키거나 밸브의 개도를 극소상태로 유지하여 크랭크 압력 (Pc) 을 극대화할 필요가 있기 때문이다. 그리고 이러한 제어밸브에서는, 크랭크 압력 (Pc) 이 제어밸브를 개방하도록 작용하기 때문에, 그 구조상으로 볼때 크랭크 압력 (Pc) 이 증가함에 따라 제어밸브를 폐쇄시키거나 밸브의 개도를 극소상태로 유지하는 것이 어렵다. 결과적으로, 크랭크 압력 (Pc) 이 충분히 증가될 수 없어, 구동판을 최소 경사위치에 유지시켜 최소능력으로 운전할 수 없게 된다. 냉각이 불필요한 경우에 최소 운전능력을 유지할 수 없다면, 압축기가 비효율적으로 엔진 동력을 소비하게 된다.
본 발명의 목적은, 클러치리스 가변 용량 압축기에 있어서 크랭크실로부터의 가스의 방출을 조절하는 제어밸브를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 필요하다면, 최소 경사동작에 의하여 최소용량의 운전을 지속할 수 있는 클러치리스 가변 용량 압축기를 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 제어밸브가 적용된 가변 용량형 압축기의 단면도.
도 2 는 제 1 실시형태에 따른 제어밸브의 단면도.
도 3 은 제 2 실시형태에 따른 제어밸브의 단면도.
도 4 는 제 3 실시형태에 따른 제어밸브의 단면도.
도 5 는 제 4 실시형태에 따른 제어밸브의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
3 : 크랭크실 8 : 흡입실
9 : 토출실 17 : 구동판
18 : 요동판 40A,40B,40C,40D : 제어밸브
41 : 밸브 하우징 43 : 밸브실
43a : 밸브실의 상부영역 (크랭크실측 영역)
43b : 밸브실의 하부영역 (흡입실측 영역)
44 : 밸브시트 45 : 밸브포트
46 : 밸브본체 46a : 밸브본체부
46b : 솔레노이드 로드부 (힘전달부재) 47 : 스프링
48 : 도입포트 49 : 도출포트
50,51 : 통로 (43,48,49,50,51 은 추기 통로를 구성)
52 : 벨로우즈 (감압(感壓)부재) 60 : 솔레노이드부
64 : 가동 철심 65 : 솔레노이드 로드 (힘전달부재)
66 : 스프링 67 : 코일
Pc : 크랭크 압력 Pd : 토출 압력
Ps : 흡입 압력
이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 압축기에 이용하는 제어밸브를 제공한다. 이 압축기는 구동축의 축선에 대해서 경동하는 구동판을 가지는 타입의 압축기이다. 구동판은 구동축에 피스톤을 접속하여 구동축의 회전을 실린더 보어내에서 피스톤의 직선 왕복운동으로 전환한다. 압축기는 구동판을 수용하는 크랭크실을 갖는다. 크랭크실의 압력은 크랭크 압력으로 한다. 또한, 압축기는 외부 냉매회로로부터 기체를 도입하는 흡입실을 갖는다. 흡입실의 압력은 흡입 압력으로 한다. 또한, 압축기는 크랭크실로부터 흡입실로의 기체의 흐름을 허용하는 추기 통로를 포함한다. 압축기의 용량은 크랭크 압력에 따라 변하는 구동판의 경사에 따라 변한다.
본 발명에 따른 제어밸브에 있어서는, 밸브실이 상기 추기 통로의 일부를 이룬다. 상기 밸브실내에서는 밸브시트가 크랭크실측 영역과 흡입실측 영역을 한정한다. 상기 밸브시트내에는 상기 두 영역을 연결하는 밸브포트가 형성된다. 상기 밸브포트를 각각 폐쇄 및 개방시키도록, 상기 밸브시트에 대하여는 밸브본체가 접촉 및 이탈한다. 또한, 제어밸브는 힘전달부재를 포함한다. 상기 밸브본체와 상기 힘전달부재 중의 일방은 크랭크실측 영역에 위치하고, 타방은 흡입실측 영역에 위치한다. 제 1 스프링은 상기 밸브본체를 밸브시트에 접촉시키는 방향으로 힘을 인가한다. 솔레노이드부는, 솔레노이드부에 공급되는 전류의 레벨에 따르는 전자 부세력을 발생한다. 또한, 솔레노이드부는 그 전자 부세력에 따라 상기 밸브본체를 상기 밸브시트로부터 이간되는 방향으로 부세한다. 상기 솔레노이드부로의 전류공급이 중단되면, 상기 밸브본체가 밸브시트에 착좌되어 밸브를 폐쇄한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은, 예를 통해 본 발명의 원리를 설명하는 첨부도면을 참조한 하기의 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
신규한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징은 특히 부속 청구항에 기재되어 있다. 목적과 그에 따른 이점을 갖는 본 발명은 첨부도면을 참조로 하는 바람직한 실시형태에 관한 하기의 설명에 의해 잘 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부도면을 참고로 하여 가변 용량 압축기용의 4 개의 제어밸브 (4 개의 실시형태) 를 설명한다.
[제 1 실시형태]
도 1 에 도시된 바와 같이, 가변 용량 압축기는 복수의 실린더 보어 (1a) (1 개만 도시됨) 가 형성된 실린더 블록 (1) 을 포함한다. 실린더 블록 (1) 의 전방 단부에는 전방 하우징 (2) 이 접합고정되어 있다. 전방 하우징 (2) 은 크랭크실 (3) 을 수용하고 있다. 실린더 블록 (1) 의 후방 단부에는, 후방 하우징 (4) 이 밸브 플레이트 (5) 를 개재시켜 접합고정되어 있다. 실린더 블록 (1), 전방 하우징 (2) 및 후방 하우징 (4) 은 압축기의 하우징을 구성한다. 밸브 플레이트 (5) 의 전방측에는 흡입 플랩 (6a) 을 가지는 흡입 플레이트 (6) 가 설치되어 있고, 밸브 플레이트 (5) 의 후방측에는 토출 플랩 (7a) 을 가지는 토출 플레이트 (7) 가 설치되어 있다. 후방 하우징 (4) 의 중앙부는 토출실 (9) 을 수용하고 있다. 후방 하우징 (4) 의 주변부에서는 토출실 (9) 을 중심으로 흡입실 (8) 이 연장한다. 흡입포트 (5a) 와 토출포트 (5b) 는 각 실린더 보어 (1a) 에 대응하여 밸브 플레이트 (5) 를 통해 연장한다. 각 흡입포트 (5a) 에 의하여 흡입실 (8) 과 관련 실린더 보어 (1a) 가 연통하고, 각 토출포트 (5b) 에 의하여 관련 실린더 보어 (1a) 와 토출실 (9) 이 연통한다.
실린더 블록 (1) 및 전방 하우징 (2) 에는, 회전축 (12) 이 전후 한 쌍의 베어링 (13) 에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 회전축 (12) 의 외단부는, 이점쇄선으로 외형을 도시한 풀리 (10) 및 동력전달벨트 (11) 에 의해 직접적으로 외부 구동원 또는 엔진 (E) 에 구동연결되어 있다. 회전축 (12) 상에는, 크랭크실 (3) 내에 있어서 상기 회전축 (12) 과 일체로 회전하도록 회전지지체 (14) 가 고정되어 있다. 이 회전지지체 (14) 와 상기 전방 하우징 (2) 의 내측 면과의 사이에는 스러스트 베어링 (15) 이 개재되어 있다. 회전지지체 (14) 로부터는, 신장 구멍 (14b) 을 가지는 한 쌍의 아암 (14a) 이 연장한다. 신장 구멍 (14b) 을 통해 삽입되어 있는 핀 (16) 에 의해 구동판 (17) 과 회전지지체 (14) 가 피봇가능하게 연결되어 있어, 구동판 (17) 의 경사를 허용하고 있다.
구동판 (17) 은 허브 (17a) 를 갖는다. 회전축 (12) 상에는 슬리브 (19) 가 축방향 (즉, 전후방향) 으로 슬라이드가능하게 설치되어 있는데, 이 슬리브 (19) 는 좌우 한 쌍의 연결 핀 (20) (도 1 에서는 1 개만 도시됨) 에 의해 허브 (17a) 의 내측 벽에 연결되어 있다. 허브 (17a) 에는 구동판 (17) 에 대한 상대회전이 가능하도록 요동판 (18) 이 접합지지되어 있다. 이 요동판 (18) 은, 크랭크실 (3) 을 통해 연장하는 회전방지용의 안내 로드 (21) 에 의해 회전이 저지되고 또한 경동가능하게 지지되어 있다. 또한, 상기 요동판 (18) 은, 각 실린더 보어 (1a) 에 수용한 각 피스톤 (22) 에 대하여 피스톤 로드 (23) 에 의하여 연결되어 있다. 회전축 (12) 에는 링 (24) 이 부착되어 있고, 이 링 (24) 과 슬리브 (19) 와의 사이에서는 상기 회전축 (12) 상에 코일 스프링 (25) 이 설치되어 있다. 이 스프링 (25) 은 상기 구동판 (17) 과 요동판 (18) 을 그 경사각이 최대가 되는 방향 (즉, 경사각 증대방향) 으로 힘을 인가한다.
엔진 (E) 으로부터의 동력전달에 의해 회전축 (12) 이 회전하면, 이에 따라소정 각도로 경사한 구동판 (17) 이 회전하고, 이에 의해 요동판 (18) 이 기복없는 운동을 하게 된다. 이 때문에, 각 피스톤 로드 (23) 를 통하여 관련 피스톤 (22) 이 구동판 (17) 의 경사각에 대응한 스트로크로 왕복운동하게 된다. 각 피스톤 (22) 의 왕복운동중, 관련 실린더 보어 (1a) 에서는, 흡입실 (8) 로부터의 냉매가스의 흡입과 압축, 그리고 토출실 (9) 에의 압축 냉매가스의 토출이 순차적으로 일어난다.
상기 구동판 (17) 과 요동판 (18) 은 구동기구 또는 회전 경사판 (swash plate) 으로서 기능한다. 구동판 (17) 의 경사각을 결정하는 요인으로서는, 구동판 (17) 의 회전시의 원심력에 기초한 회전운동 모멘트와, 스프링 (25) 의 탄성지지작용에 기초한 스프링력에 의한 모멘트와, 냉매가스의 압력에 의한 모멘트의 3 가지가 있다. 원심력 모멘트 및 스프링력 모멘트에 있어서는, 항상 구동판의 경사각이 증대하는 방향으로 작용하도록 구동기구, 즉 구동판의 관성 프로덕트가 설정되고 또한 스프링 (25) 이 선택되어 있다. 다른 한편으로, 가스 압력에 의한 모멘트는, 압축행정에 있는 실린더 보어의 피스톤 (22) 에 작용하는 압축반력과, 흡입행정에 있는 실린더 보어 (1a) 의 내부압력과, 피스톤 (22) 에 가해진 배압으로서 작용하는 크랭크실 (3) 의 내부압력 (크랭크 압력 Pc) 과의 상호관계에 기초하여 발생하는 모멘트이다. 따라서, 본 실시형태에서는 크랭크 압력 (Pc) 을 높게 유지하여 가스 압력에 의한 모멘트 (구동기구의 경사각 감소방향에 작용함) 가 구동판 (17) 의 경사각 증대에 작용하는 모멘트 (즉, 원심력 모멘트 및 스프링력 모멘트) 보다도 더 크게 하는 경우에, 구동판 (17) 을 최소 경사위치 (예컨대 회전축 (12) 에 직교하는 면과 구동판 (17) 이 이루는 각도가 3°∼ 5° 가 되는 위치) 에 설정할 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 크랭크 압력 (Pc) 을 감소시켜 가스 압력에 의한 모멘트와, 원심력 모멘트 및 스프링력 모멘트를 밸런스시키는 것에 의해, 구동판 (17) 의 경사각을 상기 최소 경사각과 최대 경사각간의 임의의 경사각으로 설정할 수 있도록 되어 있다. 크랭크 압력 (Pc) 의 제어에 기초하여 구동판 (17) 의 경사각이 결정되고, 그 경사각에 대응하여 각 피스톤 (22) 의 스트로크, 즉 압축기의 토출용량이 가변적으로 조절된다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 토출실 (9) 및 흡입실 (8) 은 외부 냉매회로 (30) 를 통해 서로 접속되어 있다. 이 외부 냉매회로 (30) 는 압축기와 함께 차량용 공조 시스템의 냉각회로를 구성한다. 외부 냉매회로 (30) 는 응축기 (31), 팽창밸브 (32) 및 증발기 (33) 를 포함한다. 증발기 (33) 의 출구에는 감온 (感溫) 검지기 (32a) 가 위치한다. 팽창밸브 (32) 는 응축기 (31) 와 증발기 (33) 와의 사이에 위치한 가변 교축요소로서 기능한다. 즉, 팽창밸브 (32) 의 개도는 감온 검지기 (32a) 에 의한 검지온도 및 증발압력 (구체적으로는 증발기 (33) 의 입구 또는 출구의 압력) 에 기초하여 피이드백 제어된다. 팽창밸브 (32) 는 응축기 (31) 의 압력과 증발기 (33) 의 압력간에 압력차가 존재하도록 작용하고 또한 열부하에 대응하는 양의 액냉매를 증발기 (33) 에 공급한다. 이에 의해, 증발기 (33) 에서의 냉매의 증발상태가 적당한 레벨의 과열도를 유지하도록 외부 냉매회로 (30) 에 있어서의 냉매유량이 조절된다.
또한, 도 2 에 도시된 바와 같이, 증발기 (33) 의 근방에는 온도 센서 (34)가 설치되어 있다. 이 온도 센서 (34) 는 증발기 (33) 의 온도를 검출하여, 그 증발기 온도 데이터를 공조 시스템을 제어하는 컴퓨터 (38) 에 제공한다. 이러한 온도 센서 (34) 에 부가하여, 컴퓨터 (38) 의 입력측에는, 차량의 실내온도를 검출하는 실온 센서 (35) 와, 차량의 실내온도를 설정하기 위한 실온 설정기 (36) 와, 공조 시스템을 작동시키기 위한 공조기 스위치 (37), 및 엔진 (E) 을 전자적으로 제어하기 위한 전자제어장치 (ECU) 가 접속되어 있다. 다른 한편으로, 컴퓨터 (38) 의 출력측에는, 후술하는 제어밸브 (40A) 의 코일 (67) 에의 통전을 제어하는 구동회로 (39) 가 접속되어 있다.
컴퓨터 (38) 는, 온도 센서 (34) 로부터 얻어진 증발기 온도, 실온 센서 (35) 로부터 얻어진 차량 실내온도, 실온 설정기 (36) 에 의해 설정된 소망 온도, 공조기 스위치 (37) 로부터의 ON/OFF 설정상황, 및 엔진 (E) 에 관한 ECU 로부터의 정보 (즉, 엔진의 기동ㆍ정지 및 엔진 회전수에 관한 정보) 등의 외부 정보에 기초하여 코일 (67) 에의 적절한 통전량 (I) 을 연산한다. 그리고, 구동회로 (39) 가 컴퓨터 (38) 로부터의 명령을 받아서 상기 연산된 코일 (67) 에의 통전치의 전류를 제어밸브 (40A) 에 공급하여 제어밸브 (40A) 의 개도를 제어한다.
다음으로, 크랭크실 (3) 로부터의 냉매가스의 방출량을 조절하여 크랭크 압력 (Pc) 을 제어하는 제어밸브 (40A) 의 구성을 도 2 를 참조하여 설명한다. 도 1 의 압축기에 있어서는, 크랭크실 (3) 에의 냉매가스의 공급은, 각 피스톤 (22) 과 관련 실린더 보어 (1a) 의 내측 벽과의 약간의 공간을 통해 제공된다. 이 가스는 블로우바이 가스이다. 즉, 블로우바이 가스는, 압축행정에 있는 피스톤(22) 과 관련 실린더 보어 (1a) 의 내측 벽과의 공간을 통해 크랭크실 (3) 로 누출된다.
제어밸브 (40A) 는, 밸브 하우징 (41) 내에 설치된 밸브 기구부 (42) 와, 밸브 하우징 (41) 에 접합된 솔레노이드부 (60) 를 포함한다. 밸브 하우징 (41) 내에는 밸브실 (43) 이 구획형성되어 있다.
밸브 하우징 (41) 의 내측 벽에는, 밸브실 (43) 의 중간부에 있어서 환형의 밸브시트 (44) 가 형성되어 있다. 이 밸브시트 (44) 를 경계로 하여, 밸브실 (43) 은 상부영역 (크랭크실측 영역) (43a) 과 하부영역 (흡입실측 영역) (43b) 으로 구분되어 있다. 밸브시트 (44) 의 중앙에는, 상기 상부영역과 하부영역을 연통하는 밸브포트 (45) 가 형성되어 있다.
밸브 하우징 (41) 의 벽에는, 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에 개구되어 형성된 도입 포트 (48) 가 설치되어 있다. 또한, 밸브 하우징 (41) 의 벽에는, 밸브실 (43) 의 하부영역 (43b) 에 개구되어 형성된 도출 포트 (49) 가 설치되어 있다. 압축기를 통해 연장한 통로 (50) 는 도입 포트 (48) 와 연결되어 있다. 이 통로 (50) 를 통해, 밸브실의 상부영역과 크랭크실 (3) 이 연통한다. 압축기를 통해 연장한 또 다른 통로 (51) 는 도출 포트 (49) 와 연결되어 있다. 이 통로 (51) 를 통해, 밸브실의 하부영역과 흡입실 (8) 이 연통한다. 따라서, 크랭크실 (3) 과 흡입실 (8) 과의 사이에는, 통로 (50), 도입 포트 (48), 밸브실 (43), 도출 포트 (49) 및 통로 (51) 로 이루어지는 추기 통로가 설정되어 있다.
밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에는, 밸브본체 (46) 가 설치되어 있다.이 밸브본체 (46) 가 축방향 (도 2 에 있어서 제어밸브 (40A) 의 수직방향) 으로 이동가능하게 수용되어 있어서, 그의 이동에 따라 밸브본체 (46) 는 밸브시트 (44) 에 대하여 접촉 및 이탈된다. 밸브본체 (46) 가 밸브시트 (44) 에 접촉하여 착좌되면, 밸브본체 (46) 에 의해 밸브포트 (45) 가 폐쇄되고, 상부영역 (43a) 과 하부영역 (43b) 과의 연통이 차단된다. 밸브본체 (46) 는 원통형으로서, 그 외주부에는 단 (段) 이 형성되어 있다. 밸브본체 (46) 의 상기 단과 밸브 하우징 (41) 의 내측 벽에 형성된 단과의 사이에는 스프링 (47) 이 유지되어 있다. 구체적으로는, 밸브본체 (46) 의 상기 단에는 스프링 (47) 의 일단 (하단) 이 계지되고, 스프링 (47) 의 타단 (상단) 은 밸브 하우징 (41) 의 내측 단에 계지되어 있다. 이 스프링 (47) 에 의하여, 밸브본체 (46) 는 밸브시트 (44) 에 착좌하는 방향 (즉, 밸브포트 (45) 를 폐쇄시키는 방향) 으로 상시 힘을 받고 있다.
한편, 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에는, 감압부재 (感壓部材) 로서의 벨로우즈 (52) 가 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태의 벨로우즈 (52) 의 유효면적 (A) 은 상기 밸브실의 하부영역 (43b) 의 개구면적 (B) 과 동일하게 되어 있다 (A=B). 벨로우즈 (52) 의 유효면적 (A) 은, 벨로우즈 (52) 에 가해진 네트압력의 결과로서 상기 벨로우즈 (52) 에 네트력을 적용할 때에 유효한 면적이다. 밸브 하우징 (41) 의 상부에는 조절체 (53) 가 나사부착되어 있다. 이 조절체 (53) 에는 벨로우즈 (52) 의 상단 (고정단) 이 고착되어 있다.
벨로우즈 (52) 의 내부는 진공 또는 감압 (減壓) 상태로 되어 있고, 스프링 (52a) 을 수용하고 있다. 이 스프링 (52a) 은 벨로우즈 (52) 의 하단 (가동단)을 하방향 (신장방향) 으로 부세한다. 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에는, 상기 통로 (50) 및 도입포트 (48) 를 통하여 크랭크실 (3) 로부터 냉매가스가 도입된다. 따라서, 크랭크 압력 (Pc) 의 정도에 대응하여 벨로우즈 (52) 의 하단 (가동단) 이 밸브본체 (46) 에 접촉하거나 밸브본체 (46) 로부터 이간한다. 그리고, 밸브본체 (46) 는 밸브실 (43) 내에 있어서의 위치에 대응하여 제어밸브 (40A) 의 개도 (즉, 상기 추기 통로의 개도) 를 조절한다.
제어밸브 (40A) 의 하측 부분을 구성하는 솔레노이드부 (60) 는 컵 모양의 수용통 (61) 을 가지고 있다. 수용통 (61) 의 상부에는 고정 철심 (62) 이 계합되어 있고, 고정 철심 (62) 의 이러한 계합에 의해 수용통 (61) 내에는 솔레노이드실 (63) 이 구획되어 있다. 솔레노이드실 (63) 에는, 플런저로서의 가동 철심 (64) 이 축방향 (수직방향) 으로 이동가능하게 수용되어 있다.
고정 철심 (62) 의 중심에는, 힘전달부재로서의 솔레노이드 로드 (65) 가 수직방향으로 이동가능하게 연장지지되어 있다. 고정 철심 (62) 과 솔레노이드 로드 (65) 와의 사이에는, 상기 솔레노이드 로드 (65) 의 축방향 (수직방향) 이동이 가능하도록 베어링 (68) 이 설치되어 있다. 이 베어링 (68) 을 따라서는, 베어링 (68) 의 상측 및 하측에서의 압력이 균형을 이루도록 통로가 연장해 있다.
솔레노이드 로드 (65) 의 상단은 밸브실 (43) 의 하부영역 (43b) 에 진입배치되어 있는데, 상기 밸브실의 하부영역 (43b) 에는 흡입실 (8) 의 압력 (흡입 압력 Ps) 이 적용된다. 솔레노이드 로드 (65) 의 하단은 솔레노이드실 (63) 내에 배치되어 있으며, 또한 가동 철심 (64) 의 중심에 관통설치된 보어에 끼워져 있다.가동 철심 (64) 과 솔레노이드 로드 (65) 는 서로 고정되어 있다. 따라서, 가동 철심 (64) 과 솔레노이드 로드 (65) 는 일체로 축방향 (상하방향) 으로 이동한다. 고정 철심 (62) 과 가동 철심 (64) 과의 사이에는 스프링 (66) 이 설치되어 있다. 이 스프링 (66) 은, 가동 철심을 고정 철심으로부터 이간시키면서, 상기 가동 철심 (64) 과 솔레노이드 로드 (65) 를 도 2 의 하방향으로 부세한다.
고정 철심 (62) 과 가동 철심 (64) 의 주위에는 코일 (67) 이 감겨져 있다. 이 코일 (67) 에는 컴퓨터 (38) 의 지령에 기초하여 구동회로 (39) 로부터 소정의 전류 (I) 가 공급된다. 이 때문에, 상기 코일 (67) 은 공급 전류 (I) 에 대응하는 크기의 전자력을 발생한다. 이 전자력에 의해서 가동 철심 (64) 이 고정 철심 (62) 에 흡인되어 솔레노이드 로드 (65) 가 솔레노이드부 (60) 로부터 축방향으로 상동한다. 솔레노이드 로드는 그의 상동시에 밸브본체 (46) 를 솔레노이드부 (60) 로부터 압상시키는 방향으로 힘을 인가한다. 솔레노이드 로드의 상동의 정도에 따라 밸브본체 (46) 가 밸브시트 (44) 로부터 이간되고, 이러한 이간길이에 따라 제어밸브 (40A) 의 개도가 결정된다.
엔진 (E) 의 구동중에 공조기 스위치 (37) 가 ON 인 경우, 컴퓨터 (38) 는 실온 센서 (35) 가 검출한 실온과 실온 설정기 (36) 에 의한 설정온도와의 온도격차 및 온도 센서 (34) 로부터의 증발기 온도 정보를 얻는다. 컴퓨터 (38) 는, 이러한 정보에 기초하여, 제어 프로그램에 미리 설정된 계산방식에 따라 코일 (67) 에의 통전량 (I) 을 연산하고, 구동회로 (39) 에 지령을 보내 그 통전량 (I) 에 따라 코일 (67) 을 통전한다. 이에 의해, 고정 철심과 가동 철심간에는 통전량에대응한 전자 흡인력이 발생하고, 이에 대응하여 솔레노이드 로드 (65) 의 상향 부세력 (F) 이 결정된다. 그 결과, 제어밸브 (40A) 는 상기 부세력 (F) 에 대응한 밸브 개도로 조절되고, 이에 대응하여 크랭크 압력 (Pc) 및 흡입 압력 (Ps) 이 결정된다.
제어밸브 (40A) 는 크랭크 압력 (Pc) 을 조절하여 구동판의 경사각을 제어하는 기능을 한다. 더 구체적으로는, 코일 (67) 에의 통전에 의해 제어밸브 (40A) 가 개방되면, 추기 통로를 통하여 크랭크실 (3) 로부터 흡입실 (8) 로의 가스방출이 유지된다. 추기 통로를 통하여 크랭크실 (3) 로부터 흡입실 (8) 로 흐르는 냉매가스의 방출량보다도 크랭크실 (3) 에 공급되는 블로우바이 가스의 공급량이 더 작은 경우에는, 크랭크 압력 (Pc) 은 저하한다. 이에 의해, 구동판 (17) 은 경사각 증대방향으로 경동한다. 다른 한편으로, 추기 통로를 통하여 크랭크실 (3) 로부터 흡입실 (8) 로 흐르는 냉매가스의 방출량보다도 크랭크실 (3) 에 공급되는 블로우바이 가스의 공급량이 더 큰 경우에는, 크랭크 압력 (Pc) 은 상승한다. 이에 의해, 구동판 (17) 은 경사각 감소방향으로 경동한다. 이러한 밸브개도 조절의 결과, 크랭크실 (3) 에 공급되는 가스 공급량과 크랭크실 (3) 로부터 추기 통로를 경유하여 방출되는 가스 방출량이 동일한 경우, 크랭크 압력 (Pc) 은 일정하게 되고, 그 크랭크 압력에 대응한 각도로 구동판 (17) 이 유지된다.
또한, 제어밸브 (40A) 는 크랭크 압력 (Pc) 에 의한 영향없이 흡입 압력 (Ps) 을 제어하는 기능을 한다.
벨로우즈 (52) 전체 (스프링 (52a) 을 포함함) 의 하향 부세력을 f0, 스프링 (47) 의 하향 부세력을 f1, 스프링 (66) 의 하향 부세력을 f2, 코일 (67) 에의 통전시에 발생된 가동 철심 (64) 의 전자 흡인력 (솔레노이드 로드 (65) 의 상향 부세력) 을 F 라고 한다. 전술한 바와 같이, 벨로우즈 (52) 의 유효면적은 A, 밸브실 (43) 의 하부영역 (43b) 의 개구면적은 B 라고 한다.
밸브본체 (46) 가 솔레노이드부 (60) 로부터 받는 밸브 개방방향 (상향) 의 부세력은 (F－f2) 로 표현된다. 밸브본체 (46) 가 밸브기구부 (42) 로부터 받는 밸브 폐쇄방향 (하향) 의 부세력은 (f0－PcㆍA ＋ f1) 로 표현된다. 또한, 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 과 하부영역 (43b) 간의 압력차에 기초하여 밸브본체 (46) 에 작용하는 부세력은 (Pc－Ps)ㆍB 로 표현된다. 이러한 3 개의 부세력간에는 다음의 (1) 식 과 같은 관계가 성립하고, 이를 정리하면 (2) 식과 같이 된다.
F－f2= f0－PcㆍA ＋ f1＋ (Pc－Ps)ㆍB ... (1)
PsㆍB = f0＋ f1＋ f2－ F ＋ Pc (B－A) ... (2)
유효면적 (A) 과 개구면적 (B) 은 동일하다. 따라서, (2) 식을 정리하면, 흡입 압력 (Ps) 은 다음의 (3) 식과 같이 나타낼 수 있다.
Ps = (f0＋ f1＋ f2－ F) / B ... (3)
(3) 식에 있어서, 부세력 f0, f1, 및 f2는 기계구성상 미리 정해진 정수치이고, 부세력 F 는 코일 (67) 에의 통전량 (I) 의 함수이다. 따라서, 흡입 압력 (Ps) 은 코일 (67) 에의 통전량 (I) 에 따라 가변설정되고, 크랭크 압력 (Pc) 에 의존하지 않는 물리량이다. 또한, 벨로우즈 (52) 의 부세력 (f0) 은, 조절체 (53) 의 위치를 조절함으로써 설정변경이 가능하다.
이와 같이, 컴퓨터 (38) 가 입력정보에 기초하여 코일 (67) 에의 통전량 (I) 을 연산하여 제어밸브 (40A) 의 개도를 제어하는 것에 의해, 구동판의 경사각을 조절하여 압축기의 토출용량을 가변적으로 조절할 수 있음과 동시에, 증발기 (33) 의 출구압력 (Ps') 과 거의 동일한 흡입실 (8) 의 압력 (흡입 압력 Ps) 을 미리 정해진 압력치 (즉, 설정압 Pset) 부근에 유지하는 것이 가능하다. 제어밸브 (40A) 와 컴퓨터 (38) 에 의한 압축기 제어의 목적은, 냉각부하를 반영한 증발기 (33) 의 출구압력 (Ps') 을 설정압 (Pset) 부근에 안정시키도록 압축기의 토출용량을 가변적으로 조절하는 것에 있다. 이러한 의미에서, 제어밸브 (40A) 의 솔레노이드부 (60) 와 컴퓨터 (38) 는, 흡입 압력 (Ps) 이 설정압 (Pset) 과 거의 동일해지도록 제어밸브 (40A) 의 개도를 제어한다. 또한, 솔레노이드부 (60) 와 컴퓨터 (38) 는, 코일 (67) 에의 통전량 (I) 의 제어에 의해 설정압 (Pset) 을 변경한다.
엔진 (E) 의 구동중에 있어서 공조기 스위치 (37) 가 OFF 인 경우나, 스위치 (37) 가 ON 인 때에 냉각부하가 작은 경우에는, 컴퓨터 (38) 는 구동회로 (39) 에 코일 (67) 에의 통전정지를 지령한다. 이렇게 되면, 양 철심 (62,64) 간의 전자 흡인력이 소실하여 솔레노이드 로드의 상향 부세력 (F) 도 소실한다 (F = 0). 그 결과, 솔레노이드부 (60) 에서는 스프링 (66) 의 하향 부세력 (f2) 에 의해 가동철심 (64) 및 솔레노이드 로드 (65) 가 하향이동하고, 솔레노이드 로드 (65) 의 상단이 밸브본체 (46) 로부터 떨어진다. 이 때, 밸브본체 (46) 에는, 스프링 (47) 의 부세력 (f1) 과 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 과 하부영역 (43b) 간의 압력차에 의한 부세력 (Pc－Ps)ㆍB 이 작용하여, 상기 밸브본체 (46) 를 밸브시트 (44) 에 착좌시킨다.
또한, 냉각의 불필요시 (코일 (67) 에의 비통전시) 에 크랭크 압력 (Pc) 이 벨로우즈 (52) 의 부세력 (f0) 보다 큰 경우 (즉, f0≤PcㆍA 인 경우) 에는, 벨로우즈 (52) 의 가동단 (하단) 은 밸브본체 (46) 로부터 떨어져 밸브본체 (46) 에 부세작용도 없다. 다른 한편으로, 냉각의 불필요시에 벨로우즈 (52) 의 부세력 (f0) 이 크랭크 압력 (Pc) 보다 큰 경우 (즉, f0＞ PcㆍA 인 경우) 에는, 벨로우즈 (52) 의 가동단 (하단) 이 밸브본체 (46) 를 제어밸브 (40A) 의 폐쇄방향으로 부세한다. 이 경우, 크랭크 압력 (Pc) 은 밸브본체 (46) 를 제어밸브 (40A) 의 개방방향으로 부세하는 것에는 작용하지 않으며, 밸브본체 (46) 는 밸브시트 (44) 와 접촉한 상태로 유지된다. 따라서, 제어밸브 (40A) 는 완전히 폐쇄되고, 추기 통로를 통한 크랭크실 (3) 로부터 흡입실 (8) 로의 냉매가스의 방출이 차단된다. 그 결과, 크랭크 압력 (Pc) 은 블로우바이 가스의 공급에 의해 상승하고, 구동판 (17) 은 최소 경사위치로 이동한다.
이러한 제 1 실시형태에 의하면, 다음과 같은 이점이 있다.
솔레노이드부 (60) 의 코일 (67) 에의 통전정지시에는, 크랭크 압력 (Pc) 및흡입 압력 (Ps) 에 의한 영향없이 밸브본체 (46) 가 밸브시트 (44) 에 확실히 착좌하여 제어밸브가 폐쇄상태가 되도록 구성하므로, 공조기 스위치 (37) 의 OFF 시에 또는 냉각부하가 작은 경우에, 크랭크 압력 (Pc) 을 증가시켜 구동판 (17) 을 최소 경사위치에 유지하여, 압축기에 최소 토출용량에서의 운전을 지속시키는 것이 가능하다. 따라서, 제어밸브 (40A) 는 도 1 에 도시된 바와 같은 클러치리스 타입의 가변 용량 압축기에 매우 적합한 것으로 된다.
제어밸브 (40A) 에 있어서, 벨로우즈 (52) 의 유효면적 (A) 과 개구면적 (B) 을 동일한 것으로 하므로, 코일에의 통전량 (I) 의 제어에 대응하여 흡입 압력 (Ps) 을 직접적으로 결정하는 것이 가능하다. 그러므로, 실제로 제어가능한 통전량의 범위 (Imin∼ Imax) 에 대응한 흡입 압력 (Ps) 의 범위내로 소망의 설정압 (Pset) 을 포함시키는 것이 용이하다. 그 결과, 제어밸브 (40A) 의 제어에 있어서의 설정압 (Pset) 의 가변폭을 비교적 넓게 확보하는 것이 가능하다.
[제 2 실시형태]
이하, 도 3 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 제어밸브 (40B) 를 설명한다. 도 3 의 제어밸브 (40B) 는 도 2 의 제어밸브 (40A) 와 기본구성은 동일하지만, 밸브본체, 솔레노이드 로드, 및 가동 철심의 관계에 있어서는 다르다.
즉, 도 2 의 제어밸브 (40A) 에서는, 밸브본체 (46) 와 솔레노이드 로드 (65) 는 별개이고, 솔레노이드 로드 (65) 와 가동 철심 (64) 은 서로 일체화된다. 그러나, 도 3 의 제어밸브 (40B) 에서는, 밸브본체부 (46a) 와 솔레노이드 로드부(46b) 가 일체화되어 하나의 밸브본체 (46) 를 구성하고, 솔레노이드 로드부 (46b) 와 가동 철심 (64) 은 별개로 되어 있다.
제어밸브 (40A) 와 제어밸브 (40B) 간에는 전술한 구성상의 상이가 존재하지만, 이러한 구성상의 차이는 양 제어밸브의 작용 및 효과에 본질적인 차이를 주지는 않으며, 따라서 양 제어밸브의 효과는 동일하다.
[제 3 실시형태]
이하, 도 4 를 참조하여 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 제어밸브 (40C) 를 설명한다. 이 제어밸브 (40C) 도, 도 2 의 제어밸브 (40A) 와 같이 밸브기구부 (42) 와 솔레노이드부 (60) 를 구비하고 있다. 제어밸브 (40C) 의 솔레노이드부 (60) 의 구성은 도 2 의 제어밸브 (40A) 의 솔레노이드부 (60) 와 동일하지만, 밸브기구부 (42) 의 구성에 있어서 양 제어밸브 (40C,40A) 는 다르다. 이러한 상이점을 중심으로 제어밸브 (40C) 의 구성을 설명한다.
도 4 의 제어밸브 (40C) 에 있어서, 제어밸브의 밸브기구부 (42) 를 구성하는 밸브 하우징 (41) 은, 본체부 (41a) 와, 이 본체부 (41a) 상에 설치된 대략 원통형의 제 1 커버부 (41b) 와, 또한 이 제 1 커버부 (41b) 상에 설치된 컵 모양의 제 2 커버부 (41c) 로 이루어진다. 그리고, 밸브 하우징 (41) 내에는 밸브실 (43) 이 구획형성되어 있다. 밸브실 (43) 의 중앙부의 벽에는 밸브시트 (44) 가 형성되어 있다. 이 밸브시트 (44) 를 경계로 하여, 상기 밸브실 (43) 은 상부영역 (43a) (크랭크실측 영역) 과 하부영역 (43b) (흡입실측 영역) 으로 구분되어 있다.
제 2 커버부 (41c) 의 주벽에는, 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에 개구되어 형성된 도입포트 (48) 가 설치되어 있다. 도입포트 (48) 는 압축기를 통해 연장한 통로 (50) 와 연결되어 있다. 이 통로 (50) 는 상부영역 (43a) 과 크랭크실 (3) 을 연통한다. 본체부 (41a) 의 주벽에는 도출포트 (49) 가 설치되어 있다. 도출포트 (49) 는 압축기를 통해 연장한 통로 (51) 와 연결되어 있다. 이 통로 (51) 는 하부영역 (43b) 과 흡입실 (8) 을 연통한다. 크랭크실 (3) 과 흡입실 (8) 사이에는, 통로 (50), 도입포트 (48), 밸브실 (43), 도출포트 (49), 및 통로 (51) 로 이루어진 추기 통로가 설정되어 있다.
밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에는, 밸브본체 (46) 가 유지되어 있다. 이 밸브본체 (46) 는 밸브시트 (44) 에 대하여 축방향 (제어밸브 (40C) 의 수직방향) 으로 이동이 가능하다. 밸브본체 (46) 가 밸브시트 (44) 에 착좌하면, 밸브본체 (46) 에 의해 밸브포트 (45) 가 폐쇄되고, 상부영역 (43a) 과 하부영역 (43b) 간의 연통이 차단된다. 밸브본체 (46) 는 원통형이지만, 상측단과 하측단을 가지고 있다. 상기 하측단과 상기 제 1 커버부 (41b) 의 내측 벽에 형성된 단과의 사이에는 스프링 (47) 이 설치되어 있다. 이 스프링 (47) 에 의해, 밸브본체 (46) 는 밸브시트 (44) 에 착좌하는 방향 (즉, 밸브포트 (45) 를 폐쇄하는 방향) 으로 상시 힘을 받고 있다.
밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에는 벨로우즈 (52) 가 설치되어 있다. 이 벨로우즈 (52) 의 유효면적 (A) 과 하부영역 (43b) 의 개구면적 (B) 은 동일하게 되어 있다 (A=B). 도 4 에 도시된 바와 같이, 벨로우즈 (52) 의 상단부는,제 2 커버부 (41c) 의 상측부에 형성된 오목부에 계합되어 있다. 벨로우즈 (52) 의 하단부와 밸브본체 (46) 의 상측단과의 사이에는 스프링 (54) 이 설치되어 있다. 벨로우즈 (52) 는, 제 2 커버부 (41c) 에 대하여 압압되어 그 제 2 커버부 (41c) 와 밸브본체 (46) 와의 사이에 유지된다. 그래서, 벨로우즈 (52) 의 상단부가 고정단이 되고, 벨로우즈 (52) 의 하단부가 가동단이 된다.
벨로우즈 (52) 의 내부는 진공 또는 감압 (減壓) 상태로 되어 있고, 스프링 (52a) 을 수용하고 있다. 이 스프링 (52a) 은 벨로우즈 (52) 의 하단 (가동단) 을 밸브본체 (46) 쪽으로 축방향으로 부세한다. 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 에는, 상기 통로 (50) 및 도입포트 (48) 를 통하여 냉매가스가 도입된다. 따라서, 크랭크 압력 (Pc) 의 정도에 대응하여 벨로우즈 (52) 가 전진하여 밸브본체 (46) 에 접촉하거나 후퇴하여 밸브본체 (46) 로부터 이간한다. 그리고, 밸브본체 (46) 는 밸브실 (43) 내에 있어서의 위치에 대응하여 제어밸브 (40C) 의 개도 (즉, 상기 추기 통로의 개도) 를 조절한다. 밸브실 (43) 의 하부영역 (43b) 에는 흡입실 (8) 의 압력 (흡입 압력 Ps) 이 가해진다.
도 1 의 압축기에 사용되는 제 3 실시형태의 제어밸브 (40C) 는 제 1 실시형태의 제어밸브 (40A) 와 동일하게 작용한다. 즉, 엔진 (E) 의 구동중에 공조기 스위치 (37) 가 ON 인 경우, 컴퓨터 (38) 에 의해 코일 (67) 에의 통전제어가 실시되어 제어밸브 (40C) 의 개도가 조절되고, 밸브 개도조절에 대응한 구동판 (17) 경사각 (토출용량) 의 결정 및 흡입 압력 (Ps) 의 설정이 행해진다. 스프링 (54) 은 벨로우즈 (52) 의 일부로서 기능한다. 그러므로, 벨로우즈 (52) 의 하향 부세력 (f0) 은 스프링 (54,52a) 력을 포함한다. 따라서, 도 4 의 제어밸브 (40C) 에도 (1) 식 ∼ (3) 식이 적용된다. 그래서, 흡입 압력 (Ps) 은 코일 (67) 에의 통전량 (I) 의 제어에 따라 크랭크 압력 (Pc) 에 의한 영향없이 결정된다.
엔진 (E) 의 구동중에 있어서 공조기 스위치 (37) 가 OFF 인 경우나, 공조기 스위치 (37) 가 ON 인 때에 냉각부하가 작은 경우에는, 컴퓨터 (38) 는 코일 (67) 에의 통전정지를 지령한다. 그 결과, 스프링 (66) 에 의해 가동 철심 (64) 및 솔레노이드 로드 (65) 가 하향이동하고, 솔레노이드 로드 (65) 의 상단이 밸브본체 (46) 로부터 떨어진다. 결과적으로, 밸브본체 (46) 에는, 스프링 (47) 의 부세력 (f1) 과 밸브실 (43) 의 상부영역 (43a) 과 하부영역 (43b) 간의 압력차에 의한 부세력 (Pc－Ps)ㆍB 이 작용하여, 상기 밸브본체 (46) 는 밸브시트 (44) 에 착좌된다. 크랭크 압력 (Pc) 은 밸브본체 (46) 를 제어밸브 (40C) 의 개방방향으로 부세하는 것으로는 작용하지 않는다. 제어밸브 (40C) 는 완전히 폐쇄되고, 추기 통로를 통한 크랭크실 (3) 로부터 흡입실 (8) 로의 냉매가스의 방출이 차단된다. 그 결과, 크랭크 압력 (Pc) 은 블로우바이 가스의 공급에 의해 상승하고, 구동판 (17) 은 최소 경사위치로 이동한다. 따라서, 도 4 의 제어밸브 (40C) 의 효과는 도 2 의 제어밸브 (40A) 의 효과와 같다.
[제 4 실시형태]
이하, 도 5 를 참조하여 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 제어밸브 (40D) 를 설명한다. 도 5 의 제어밸브 (40D) 는 도 4 의 제어밸브 (40C) 와 기본구성은동일하지만, 밸브본체, 솔레노이드 로드, 및 가동 철심의 관계에 있어서는 상이하다.
즉, 도 4 의 제어밸브 (40C) 에서는, 밸브본체 (46) 와 솔레노이드 로드 (65) 는 별개이고, 솔레노이드 로드 (65) 와 가동 철심 (64) 은 서로 일체화된다. 그러나, 도 5 의 제어밸브 (40D) 에서는, 밸브본체부 (46a) 와 솔레노이드 로드부 (46b) 가 일체화되어 하나의 밸브본체 (46) 를 구성하고, 솔레노이드 로드부 (46b) 와 가동 철심 (64) 은 도 3 의 실시형태에서와 같이 별개로 되어 있다.
제어밸브 (40C) 와 제어밸브 (40D) 간에는 전술한 구성상의 상이가 존재하지만, 이러한 구성상의 차이는 양 제어밸브의 작용 및 효과에 본질적인 차이를 주지는 않으며, 따라서 양 제어밸브 (40C,40D) 의 효과는 동일하다.
본 발명은, 본 발명의 정신 및 범위를 일탈하지 않는 한도내에서 여러 가지의 형태로 구현될 수 있음을 당업자들은 알 수 있을 것이다. 특히, 본 발명은 다음과 같이 변경되어 구현될 수도 있다.
전술한 각 실시형태에서는 벨로우즈 (52) 를 사용하고 있지만, 이 벨로우즈 (52) 를 대신하여 다이어프램을 사용할 수도 있다.
상기 각 제어밸브 (40A ∼ 40D) 는, 압축기에의 외부 구동원의 동력전달을 위해 클러치를 사용하는 압축기에 적용될 수도 있다.
본 발명은, 구동판으로서 회전 경사판 (swash plate) 이나 경사한 캠 플레이트를 사용하는 압축기에 적용될 수도 있다.
본 발명예 및 실시형태는 예로서 설명한 것으로서 제한적이지 않으며, 또한여기서 특별히 설명한 사항에 제한되지 않고 부속 청구항의 범위 및 상당범위내에서 변형이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 외부제어에 기초하여 솔레노이드부에 의한 밸브본체의 전자 부세를 해제함으로써, 크랭크 압력 및 흡입 압력에 의한 영향없이 밸브본체를 밸브시트에 확실히 착좌시켜 폐쇄상태가 되도록 하기 때문에, 클러치리스 타입의 설계를 의도한 가변 용량 압축기에도 사용할 수가 있다.
또한, 외부제어에 의하여 제어밸브를 확실히 폐쇄상태로 할 수 있기 때문에, 필요할 때에 필요한 만큼 최소 용량에서의 운전을 지속하는 것이 가능하다.

Claims (16)

  1. 구동축 (12) 상에 지지되어 그 구동축 (12) 의 축선에 대해서 경동하며 또한 구동축 (12) 에 피스톤 (22) 을 접속하여 구동축 (12) 의 회전을 실린더 보어 (1a) 내에서 피스톤 (22) 의 직선 왕복운동으로 전환하는 구동판 (17) 과, 구동판 (17) 을 수용하고 또한 크랭크 압력을 갖는 크랭크실 (3) 과, 외부 냉매회로로부터 기체를 도입하고 또한 흡입 압력을 갖는 흡입실 (8) 과, 크랭크실 (3) 로부터 흡입실 (8) 로의 기체의 흐름을 허용하는 추기 통로 (50) 를 구비한 압축기로서, 크랭크 압력에 따라 변하는 구동판 (17) 의 경사에 따라 토출용량이 변하도록 되어 있는 압축기에 이용하는 제어밸브 (40) 에 있어서,
    상기 제어밸브는,
    상기 추기 통로 (50) 의 일부를 이루는 밸브실 (43) 과,
    상기 밸브실 (43) 내에서 크랭크실측 영역 (43a) 과 흡입실측 영역 (43b) 으로 구분하는 밸브시트 (44) 와,
    상기 밸브시트내에 형성되어 상기 두 영역을 연결하는 밸브포트 (45) 와,
    상기 밸브시트 (44) 에 대하여 접촉 및 이간하여 상기 밸브포트 (45) 를 각각 폐쇄 및 개방시키는 밸브본체 (46) 와,
    힘전달부재 (65) 와,
    상기 밸브본체 (46) 를 밸브시트 (44) 를 향하는 방향으로 힘을 인가하는 제 1 스프링 (47) 과,
    공급전류의 레벨에 대응한 전자 부세력을 발생하며 또한 그 전자 부세력에 따라 상기 힘전달부재 (65) 를 통하여 상기 밸브본체 (46) 를 상기 밸브시트 (44) 로부터 이간하는 방향으로 부세하는 솔레노이드부 (60) 를 포함하고,
    상기 밸브본체 (46) 와 상기 힘전달부재 (65) 중의 일방은 크랭크실측 영역 (43a) 에 설치되고, 타방은 흡입실측 영역 (43b) 에 설치되며,
    상기 솔레노이드부 (60) 로의 통전을 중지한 때에, 크랭크 압력이나 흡입 압력에 의한 영향없이, 상기 밸브본체 (46) 가 밸브시트 (44) 에 접촉하여 밸브포트 (45) 를 폐쇄하는 상태로 되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브본체 (46) 와 상기 힘전달부재 (65) 는 각각 크랭크실측 영역 (43a) 과 흡입실측 영역 (43b) 에 위치하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어밸브 (40) 는, 상기 밸브실 (43) 의 크랭크실측 영역 (43a) 에 설치되어 상기 밸브본체 (46) 에 대하여 접촉 및 이간하는 감압 (感壓) 장치 (52) 를 더 포함하고, 상기 감압장치 (52) 는, 상기 감압장치 (52), 상기 제 1 스프링 (47), 상기 밸브본체 (46), 상기 힘전달부재 (65) 및 상기 솔레노이드부 (60) 가 서로 연결되도록 상기 밸브본체 (46) 를 상기 밸브시트 (44) 를 향하는방향으로 힘을 인가하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 감압장치 (52) 의 유효면적은 흡입실측 영역 (43b) 의 밸브포트 (45) 의 개구면적과 동일한 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 감압장치 (52) 는 벨로우즈인 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 감압장치 (52) 는 벨로우즈인 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 솔레노이드부 (60) 는, 코일 (67) 과, 이 코일 (67) 에 의해 발생하는 전자력에 따라 상기 힘전달부재 (65) 에 힘을 인가하는 가동 철심 (64) 과, 가동 철심 (64) 의 힘에 대항하는 방향으로 상기 가동 철심 (64) 에 힘을 인가하는 제 2 스프링 (66) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 가동 철심 (64) 은 상기 힘전달부재 (65) 와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 밸브본체 (46) 는 상기 힘전달부재 (65) 와 일체로형성되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기가 풀리 및 벨트를 구비한 엔진에 직접적으로 연결되어, 상기 엔진이 작동하는 동안 상기 압축기가 항상 구동되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
  11. 실린더 보어 (1a) 를 가지는 실린더 블록 (1) 과,
    피스톤 (22) 과,
    구동축 (12) 과,
    상기 구동축 (12) 의 축선에 대해서 경동하며 또한 구동축 (12) 과 피스톤 (22) 을 접속시켜 구동축 (12) 의 회전을 실린더 보어 (1a) 내에서 피스톤 (22) 의 직선 왕복운동으로 전환하는 구동판 (17) 으로서, 이 구동판의 경사에 따라 변하는 피스톤 (22) 의 행정에 따라 압축기의 토출용량이 변하도록한 구동판 (17) 과,
    상기 구동판을 수용하고 또한 크랭크 압력을 갖는 크랭크실 (3) 과,
    외부 냉매회로 (30) 로부터 기체를 도입하고 또한 흡입 압력을 갖는 흡입실 (8) 과,
    크랭크실 (3) 로부터 흡입실 (8) 로의 기체의 흐름을 허용하는 추기 통로 (50) 와,
    제어밸브 (40) 를 포함하는 압축기에 있어서,
    상기 압축기의 제어밸브 (40) 는,
    상기 추기 통로 (50) 의 일부를 이루는 밸브실 (43) 과,
    상기 밸브실 (43) 내에 위치하며 또한 상기 밸브실 (43) 내에서 크랭크실측 영역 (43a) 과 흡입실측 영역 (43b) 으로 구분하는 밸브시트 (44) 와,
    상기 밸브시트 (44) 내에 형성되어 밸브실 (43) 의 상기 두 영역 (43a,43b) 을 연결하는 밸브포트 (45) 와,
    상기 밸브시트 (44) 에 대하여 접촉 및 이간하여 상기 밸브포트 (45) 를 각각 폐쇄 및 개방시키는 밸브본체 (46) 와,
    힘전달부재 (65) 와,
    상기 밸브본체 (46) 를 밸브시트 (44) 를 향하는 방향으로 힘을 인가하는 제 1 탄성지지수단 (47) 과, 및
    외부 정보에 기초한 신호에 응하여 가동되거나 가동중지되며 또한 가동시에 신호에 따라 부세력을 발생하여 상기 힘전달부재 (65) 를 통해 상기 밸브본체 (46) 를 상기 밸브시트 (44) 로부터 이간하는 방향으로 부세하는 액츄에이터 수단 (60) 을 포함하고,
    상기 밸브본체 (46) 와 상기 힘전달부재 (65) 중의 일방은 크랭크실측 영역 (43a) 에 설치되고, 타방은 흡입실측 영역 (43b) 에 설치되며,
    상기 액츄에이터 수단 (60) 의 가동중지 시에, 크랭크 압력 또는 흡입 압력에 의한 영향없이, 상기 밸브본체 (46) 가 밸브시트 (44) 에 접촉되어 밸브포트를 폐쇄하는 상태로 되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 밸브본체 (46) 와 상기 힘전달부재 (65) 는 각각 크랭크실측 영역 (43a) 과 흡입실측 영역 (43b) 에 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어밸브 (40) 는, 크랭크실측 영역 (43a) 에 설치되어 상기 밸브본체 (46) 에 대하여 접촉 및 이간하는 감압 (感壓) 장치 (52) 를 더 포함하고, 상기 감압장치 (52) 는, 상기 감압장치 (52), 상기 제 1 부세수단 (47), 상기 밸브본체 (46), 상기 힘전달부재 (65) 및 상기 액츄에이터 수단 (60) 이 서로 연결되도록, 크랭크 압력에 따라 상기 밸브본체 (46) 를 상기 밸브시트 (44) 를 향하는 방향으로 힘을 인가하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제어밸브 (40) 의 감압장치 (52) 의 유효면적은 흡입실측 영역 (43b) 의 밸브포트 (45) 의 개구면적과 동일한 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 신호는 가변 전류이고, 상기 제어밸브 (40) 의 상기 액츄에이터 수단 (60) 은, 전류의 레벨에 기초한 전자력을 발생하는 코일 (67) 과, 이 전자력에 따라 상기 힘전달부재 (65) 에 힘을 인가하는 가동 철심 (64) 과, 가동 철심 (64) 의 힘에 대항하는 방향으로 상기 가동 철심 (64) 에 힘을 인가하는 제 2 탄성지지수단 (66) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기가 풀리 및 벨트를 구비한 엔진에 직접적으로 연결되어, 상기 엔진이 작동하는 동안 항상 구동되는 것을 특징으로 하는 압축기.
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