KR101041644B1

KR101041644B1 - 가변용량 압축기의 용량제어밸브

Info

Publication number: KR101041644B1
Application number: KR1020097000657A
Authority: KR
Inventors: 유키히코 타구치
Original assignee: 산덴 가부시키가이샤
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2011-06-14
Also published as: EP2042732A4; US20090246041A1; EP2042732A1; CN101495753B; EP2042732B1; JP4695032B2; KR20090020692A; US8251673B2; CN101495753A; JP2008025388A; WO2008010404A1

Abstract

본 발명은, 가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통시키는 연통로를 개폐하여 토출용량을 제어하는 가변용량 압축기의 용량제어밸브로서, 토출실 압력이 밸브체의 개폐방향으로 작용하지 않아 밸브체의 양단에 작용하는 압력을 동일 압력으로 확실히 유지할 수 있으며, 구조가 간소한 용량제어밸브를 제공한다.

가변용량 압축기(100)의 토출압 영역(120)과 크랭크실(105)을 연통시키는 연통로(124)를 개폐하여 토출용량을 제어하는 가변용량 압축기(100)의 용량제어밸브로서, 일단이 크랭크실(105)과 연통되고 타단이 밸브실(306)로 개구되는 밸브구멍(301c)과, 토출압 영역(120)과 연통되는 밸브실(306)에 설치된 일단이 밸브구멍(301c)을 개폐하는 밸브체(305b)와, 밸브체(305b)를 슬라이딩 가능하도록 지지하는 지지구멍(301b)이 형성되며 밸브체(305b)의 타단을 밸브실(306)로부터 차단하는 격벽(301h)과, 밸브체(305b)를 밸브구멍 개폐방향으로 구동하는 구동수단을 구비하며, 밸브체(305b)의 타단이 상기 연통로(124)의 밸브구멍보다 크랭크실(105) 부근의 부위에 설치되어 있다.

Description

가변용량 압축기의 용량제어밸브{CAPACITY CONTROL VALVE OF VARIABLE CAPACITY COMPRESSOR}

본 발명은 가변용량 압축기의 용량제어밸브에 관한 것이다.

가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통(連通)시키는 연통로를 개폐하여 토출용량을 제어하는 가변용량 압축기의 용량제어밸브로서, 일단이 크랭크실과 연통되고 타단이 밸브실로 개구되는 밸브구멍과, 토출압 영역과 연통되는 밸브실에 설치된 일단이 밸브구멍을 개폐하는 밸브체와, 밸브체를 슬라이딩이 가능하도록 지지하는 지지구멍이 형성되며 밸브체의 타단을 밸브실로부터 차단하는 격벽과, 밸브체의 타단에 크랭크실 압력을 작용시키는 압력유도로(pressure inlet passage)와, 밸브체를 밸브구멍 개폐방향으로 구동하는 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브가 특허문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1에 개시된 용량제어밸브에는, 토출실 압력이 밸브체의 개폐방향으로 작용하지 않는다는 이점이 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 H11(1999)-107929호

특허문헌 1의 용량제어밸브에는 이하와 같은 문제가 있다.

(1) 밸브체의 타단에 크랭크실의 압력을 작용시키는 압력유도로를, 가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통시키는 연통로와는 별개로 설치하기 때문에, 용량제어밸브의 구조가 복잡해진다.

(2) 압력유도로는, 밸브체의 타단에 크랭크실의 압력을 작용시키는 기능에 추가하여, 밸브체와 지지구멍 간의 틈새를 통해 밸브실로부터 밸브체의 타단측으로 누출된 토출가스를 크랭크실로 유도하는 기능도 가지기 때문에, 충분한 유로면적을 확보하는 것이 바람직하다. 그러나, 실제로는 공간이나 레이아웃상의 제약으로 인해 압력유도로의 유로면적을 충분히 크게 확보할 수 없다. 그 결과, 시간의 경과에 따른 열화(劣化) 등으로 인해 밸브체와 지지구멍간의 슬라이딩부가 마모되어, 밸브체와 지지구멍 간의 틈새가 벌어져 밸브실로부터 밸브체의 타단측으로 누출되는 토출가스의 유량이 증가하며, 나아가 압력유도로를 흐르는 토출가스의 유량이 증가하면, 압력유도로에서 압력손실이 발생하여, 밸브체의 타단에 작용하는 압력이 밸브체의 일단에 작용하는 크랭크실 압력보다 높아져 밸브체에 밸브폐쇄방향의 힘이 작용함으로써, 흡입실 압력의 제어특성이 초기특성으로부터 변화하게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통시키는 연통로를 개폐하여 토출용량을 제어하는 가변용량 압축기의 용량제어밸브로서, 토출실 압력이 밸브체의 개폐방향으로 작용하지 않아 밸브체의 양단에 작용하는 압력을 동일 압력으로 확실히 유지할 수 있으며, 구조가 간소한 용량제어밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통시키는 연통로를 개폐하여 토출용량을 제어하는 가변용량 압축기의 용량제어밸브로서, 일단이 크랭크실과 연통되고 타단이 밸브실로 개구되는 밸브구멍과, 토출압 영역과 연통되는 밸브실에 설치된 일단이 밸브구멍을 개폐하는 밸브체와, 밸브체를 슬라이딩 가능하도록 지지하는 지지구멍이 형성되며 밸브체의 타단을 밸브실로부터 차단하는 격벽과, 밸브체를 밸브구멍 개폐방향으로 구동시키는 구동수단을 구비하며, 밸브체의 타단이 상기 연통로의 밸브구멍보다 크랭크실 부근의 부위에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브를 제공한다.

본 발명에 관한 용량제어밸브에서는, 밸브체의 양단에 크랭크실 압력이 작용하기 때문에, 토출실 압력은 밸브체의 개폐방향으로 작용하지 않는다. 압력유도로를 설치하는 대신에, 밸브체의 타단을 가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통시키는 연통로의 밸브구멍보다 크랭크실 부근의 부위에 설치함으로써 밸브체의 타단에 크랭크실 압력을 작용시키기 때문에, 본 발명에 관한 용량제어밸브의 구조는 종래에 비해 간소화되어 있다. 밸브체와 지지구멍 사이의 틈새를 통해 토출가스가 밸브체의 타단측으로 누출되어도, 밸브체의 타단은 연통로에 설치되어 있고, 연통로는 토출가스를 크랭크실로 흘리기 위한 충분한 유로면적을 가지고 있기 때문에, 누출된 토출가스에 의해 밸브체의 타단에 작용하는 크랭크실 압력이 영향을 받는 일이 없다. 그 결과, 밸브체의 양단에는 크랭크실 압력이 확실히 작용한다. 따라서, 흡입실 압력의 제어특성이 시간의 경과에 따라 초기특성으로부터 변화할 우려는 없다.

본 발명의 바람직한 양태에서는, 밸브체는 단일 지름의 원통 외주면을 가지며, 밸브폐쇄시에 밸브체의 일단의 외주 가장자리부가 선(線)접촉상태로 밸브시트에 맞닿는다.

상기한 구성에 의해, 토출실 압력이 밸브체 개폐방향으로 작용하는 것을 완전히 배제하여, 토출압력에 의해 밸브체의 개폐제어가 손상되는 사태의 발생을 완전히 방지할 수가 있다.

본 발명의 바람직한 양태에서는 밸브시트는 평면이며, 밸브체의 일단에 형성된 오목부의 외주 가장자리부가 둥근 링형상의 첨단부(尖端部)를 형성하는 동시에 상기 일단의 외주 가장자리부를 형성한다.

밸브체의 일단에 오목부를 형성함으로써, 상기 일단의 외주 가장자리부를 둥근 링형상의 첨단부로 하여 밸브시트에 선접촉상태로 맞닿게 할 수가 있다. 밸브시트를 평면으로 함으로써, 밸브체의 축 어긋남으로 인한 밸브 누출을 방지할 수가 있다.

본 발명의 바람직한 양태에서는, 밸브체의 일단에 밸브구멍이 형성되고, 밸브구멍에 접속되어 밸브체의 타단까지 연장되는 구멍이 밸브체에 형성되며, 밸브체의 일단에 형성된 밸브구멍과, 밸브구멍에 접속되어 밸브체의 타단까지 연장되는 구멍은, 상기 연통로의 일부를 형성한다.

밸브체 내에 연통로의 일부를 형성함으로써, 상기 일부를 밸브 케이싱에 형성할 필요가 없게 되어 용량제어밸브의 구조가 간소화된다.

본 발명의 바람직한 양태에서는, 구동수단은 흡입실 압력을 자율제어하는 감압기구와, 감압기구의 동작점을 변화시키는 전자 액추에이터를 갖는다.

감압기구를 구비함으로써, 흡입실 압력의 제어 정밀도가 향상되고, 감압기구의 동작점을 변화시키는 전자 액추에이터를 구비함으로써, 제어전류에 대하여 흡입실 압력의 제어를 일의적(一義的)으로 결정할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 양태에서는, 용량제어밸브는 전자 액추에이터에 대한 통전(通電)이 정지되었을 때에 밸브체를 밸브시트로부터 강제적으로 이탈시켜 밸브구멍을 강제 개방하는 수단을 구비한다.

밸브구멍을 강제 개방하는 수단을 설치함으로써, 가변용량 압축기의 작동이 불필요할 때에 가변용량 압축기의 토출용량을 최소치까지 신속하게 저감시킬 수 있게 된다.

본 발명에서는 상기 용량제어밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 클러치리스(clutch-less) 가변용량 압축기를 제공한다.

클러치리스 가변용량 압축기는, 외부 구동원에 직접 연결되어 있기 때문에, 압축기의 작동이 불필요할 때에도 외부구동원이 작동하고 있는 한 운전이 계속된다. 전자 액추에이터에 대한 통전이 정지되었을 때 밸브체를 밸브시트로부터 강제적으로 이탈시켜 밸브구멍을 강제 개방하는 수단을 설치하여, 가변용량 압축기의 작동이 불필요할 때에 가변용량 압축기의 토출용량을 최소치까지 신속히 저감시킴으로써, 불필요한 에너지소비를 방지할 수가 있다.

(효과)

본 발명에 관한 용량제어밸브에서는, 밸브체의 양단에 크랭크실 압력이 작용하기 때문에, 토출실 압력은 밸브체의 개폐방향으로 작용하지 않는다. 압력유도로를 설치하는 대신에, 밸브체의 타단을, 가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통시키는 연통로의 밸브구멍보다 크랭크실 부근의 부위에 설치함으로써 밸브체의 타단에 크랭크실 압력을 작용시키기 때문에, 본 발명에 관한 용량제어밸브의 구조는 종래에 비해 간소화되어 있다. 밸브체와 지지구멍간의 틈새를 통해 토출가스가 밸브체의 타단쪽으로 누출되어도, 밸브체의 타단은 연통로에 설치되어 있고, 연통로는 토출가스를 크랭크실로 흘리기 위한 충분한 유로면적을 확보하고 있기 때문에, 누출된 토출가스에 의해 밸브체의 타단에 작용하는 크랭크실 압력이 영향을 받는 일은 없다. 그 결과, 밸브체의 양단에는 크랭크실 압력이 확실하게 작용한다. 따라서, 흡입실 압력의 제어특성이 시간의 경과에 따라 초기특성으로부터 변화할 우려가 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 용량제어밸브를 구비하는 가변용량 사판식 압축기의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 용량제어밸브의 단면도로서, (a)는 전체 단면도이고, (b),(c)는 (a)의 부분 확대도이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 용량제어밸브의 제어특성식과, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 용량제어밸브의 제어특성식을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 용량제어밸브를 나타내는 단면도로서, (a)는 전체 단면도이고, (b)는 (a)의 부분 확대도이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 용량제어밸브의 변형예를 나타내는 부 분 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 가변용량 사판식 압축기 119 : 흡입실

120 : 토출실 300,400 : 용량제어밸브

305b,413b : 밸브체 301c,412b,413e : 밸브구멍

306,414 : 밸브실 317,318,418,419 : 공간

301e,412d : 통과구멍 305c,413c : 링형상 첨단부

본 발명의 제 1 실시예에 대해 설명하도록 한다.

도 1에 나타낸 바와 같이 가변용량 사판(斜板)식 압축기(100)는, 복수의 실린더 보어(101a)를 갖는 실린더 블록(101)과, 실린더 블록(101)의 일단에 설치된 프론트 하우징(102)과, 밸브 플레이트(103)를 통해 실린더 블록(101)의 타단에 설치된 리어 하우징(104)을 구비한다.

실린더 블록(101)과 프론트 하우징(102)에 의해 구획형성되는 크랭크실(105) 내부를 횡단하여 구동축(106)이 설치되어 있다. 구동축(106)은 사판(107)에 삽입통과되어 있다. 사판(107)은, 구동축(106)에 고정된 로터(108)와 연결부(109)를 통해 결합되며, 구동축(106)에 의해 가변적인 경사각으로 지지되어 있다. 로터(108)와 사판(107)의 사이에는 사판(107)을 최소 경사각을 향해 가압하는 코일 스프링(110)이 설치되어 있다. 사판(107)을 끼고 코일 스프링(110)의 반대쪽에는, 최소 경사각의 상태에 있는 사판(107)을 경사각이 증대되는 방향으로 가압하는 코 일 스프링(111)이 설치되어 있다.

구동축(106)의 일단은 프론트 하우징(102)의 보스부(102a)를 관통하여 하우징 외측까지 연장되어 있으며, 전자 클러치가 아닌 동력전달기구(도시생략)를 통해 차량엔진(도시생략)에 직접 연결되어 있다. 따라서, 가변용량 사판식 압축기(100)는, 클러치리스 가변용량 압축기이다. 구동축(106)과 보스부(102a)의 사이에 축봉(軸封)장치(112)가 설치되어 있다.

구동축(106)은 베어링(113,114,115,116)에 의해 래디얼방향 및 스러스트방향으로 지지되어 있다.

실린더 보어(101a) 내에 피스톤(117)이 설치되며, 피스톤(117) 일단부의 함몰부(117a) 내에 수용된 한 쌍의 슈(118)가 사판(107)의 외주부를 상대 슬라이딩이 가능하도록 끼워 지지하고 있다. 구동축(106)의 회전은, 사판(107)과 슈(118)를 통해 피스톤(117)의 왕복운동으로 변환된다.

리어 하우징(104)에는 흡입실(119)과 토출실(120)이 형성되어 있다. 흡입실(119)은, 밸브 플레이트(103)에 형성된 연통구멍(103a)과 도시되지 않은 흡입밸브를 통해 실린더 보어(101a)에 연통되어 있고, 토출실(120)은 도시되지 않은 토출밸브와 밸브 플레이트(103)에 형성된 연통구멍(103b)을 통해 실린더 보어(101a)에 연통되어 있다. 흡입실(119)은 흡입포트(104a)를 통해 도시되지 않은 차량공조장치의 증발기에 접속되어 있다.

프론트 하우징(102), 실린더 블록(101), 밸브 플레이트(103), 리어 하우징(104)은 협동하여, 구동축(106), 로터(108), 연결부(109), 사판(107), 슈(118), 피스톤(117), 실린더 보어(101a), 흡입밸브, 토출밸브 등으로 형성되는 압축기구를 수용하는 하우징을 형성한다.

실린더 블록(101)의 외측에는 머플러(121)가 설치되어 있다. 머플러(121)는, 실린더 블록(101)과는 별개의 개체인 바닥이 있는 통형상의 커버부재(122)를, 실린더 블록(101)의 외면에 세워 설치된 통형상 벽(101b)에 시일부재를 통해 접합함으로써 형성되어 있다. 커버부재(122)에는 토출포트(122a)가 형성되어 있다. 토출포트(122a)는 도시되지 않은 차량공조장치의 응축기에 접속되어 있다.

머플러(121)를 토출실(120)에 연통시키는 연통로(123)는, 실린더 블록(101)과 밸브 플레이트(103)와 리어 하우징(104)에 걸쳐 형성되어 있다. 머플러(121)와 연통로(123)는, 토출실(120)과 토출포트(122a)의 사이에서 연장하여 존재하는 토출통로를 형성하고 있으며, 머플러(121)는 상기 토출통로의 도중에 설치된 확장공간을 형성한다.

머플러(121)의 입구를 개폐하는 체크밸브(200)가 머플러(121) 내에 설치되어 있다.

프론트 하우징(102), 실린더 블록(101), 밸브 플레이트(103), 리어 하우징(104)은 도시되지 않은 개스킷을 통해 인접해 있으며, 복수의 관통볼트를 이용하여 일체로 조립설치되어 있다.

리어 하우징(104)에는 용량제어밸브(300)가 부착되어 있다. 용량제어밸브(300)는 토출실(120)과 크랭크실(105) 사이의 연통로(124)의 개방도를 조정하여 크랭크실(105)에 대한 토출냉매가스의 도입량을 제어한다. 크랭크실(105) 내의 냉 매가스는, 베어링(115,116)과 구동축(106) 사이의 틈새와, 실린더 블록(101)에 형성된 공간(125)과, 밸브 플레이트(103)에 형성된 오리피스 구멍(103c)을 통해 흡입실(119)로 유입된다.

용량제어밸브(300)에 의해 크랭크실(105)의 내부압을 가변제어하여 가변용량 사판식 압축기(100)의 토출용량을 가변제어할 수가 있다. 용량제어밸브(300)는, 내장되는 솔레노이드에 대한 통전량을 외부신호에 기초하여 조정하고, 연통로(126)를 통해 용량제어밸브(300)의 감압실로 도입되는 흡입실(119)의 내부압이 소정치가 되도록, 가변용량 사판식 압축기(100)의 토출용량을 가변제어하며, 또한 내장되는 솔레노이드에 대한 통전을 OFF함으로써 연통로(124)를 강제 개방하여, 가변용량 사판식 압축기(100)의 토출용량을 최소로 제어한다. 용량제어밸브(300)는 외부환경에 따라 흡입압력을 최적으로 제어할 수가 있다.

용량제어밸브(300)의 구성을 상세히 기술하도록 한다.

도 2에 나타낸 바와 같이 용량제어밸브(300)는, 밸브 케이싱(301)에 형성되며, 통과구멍(301a)과 연통로(126)를 통해 흡입실(119)에 연통되는 감압실(302)과, 감압실(302) 내부에 설치되어 흡입실(119)의 압력(이하, '흡입실 압력'이라 함)을 받으며, 내부를 진공으로 하여 스프링을 설치한 감압수단으로서 기능하는 벨로우즈(303)와, 일단이 벨로우즈(303)에 맞닿으며, 밸브 케이싱(301)에 고정된 지지부재(304)에 슬라이딩 가능하게 지지된 감압로드(305a)와, 감압로드(305a)와 일체 형성되는 동시에, 밸브실(306) 내부에 설치된 일단이 벨로우즈(303)의 신축에 따라 밸브구멍(301c)을 개폐하고, 타단부가 격벽(301h)에 형성된 지지구멍(301b)에 슬라 이딩이 가능하도록 지지된 밸브체(305b)를 구비한다.

밸브구멍(301c)의 일단은 공간(317), 통과구멍(301e), 공간(318), 통과구멍(301f)을 통해 크랭크실(105)에 연통되며, 밸브구멍(301c)의 타단은 밸브실(306)에 연통되어 있다. 밸브실(306)은 통과구멍(301d)을 통해 토출실(120)에 연통되어 있다. 통과구멍(301d), 밸브실(306), 밸브구멍(301c), 공간(317), 통과구멍(301e), 공간(318), 통과구멍(301f)은 연통로(124)의 일부를 형성한다.

밸브체(305b)의 타단은 공간(318) 내에 설치되며, 지지구멍(301b)이 형성된 격벽(301h)에 의해 밸브실(306)로부터 차단되어 있다. 밸브체(305b)의 타단은, 토출실(120)과 크랭크실(105)을 연통시키는 연통로(124)의 밸브구멍(301c)보다 크랭크실(105) 부근의 부위에 설치되어 있다.

밸브체(305b)는, 밸브구멍(301c)의 주위에 형성된 평면형상의 밸브시트(301g)에 맞닿는 일단으로부터 지지구멍(301b)에 의해 지지되는 타단부를 넘어 공간(318) 내에 설치된 타단까지, 단일 지름의 원통 외주면을 갖는다. 밸브체(305b)의 일단에 오목부(305d)가 형성되며, 오목부(305d)의 외주 가장자리부가, 링형상 첨단부(305c)를 형성하는 동시에 밸브시트(301g)에 맞닿는 밸브체(305b)의 일단의 외주 가장자리부를 형성한다. 링형상 첨단부(305c)의 지름방향의 폭은 0.5mm 이하로 설정되어 있다. 그 결과, 밸브체(305b)의 일단의 외주 가장자리부인 링형상 첨단부(305c)는, 밸브폐쇄시에 밸브시트(301g)에 선접촉상태로 맞닿는다.

벨로우즈(303)의 감압로드(305a)와는 반대되는 쪽의 단부는 벨로우즈 가이드(314)에 의해 지지되어 있으며, 벨로우즈 가이드(314)는, 밸브 케이싱(301)에 압 입(壓入) 고정된 압력설정부재(315)에 슬라이딩이 가능하도록 지지되어 있다. 벨로우즈(303)를 밸브개방방향으로 가압하는 강제개방 스프링(316)이, 압력설정부재(315)와 벨로우즈 가이드(314)의 사이에 설치되어 있다. 압력설정부재(315)의 압입량을 조정함으로써, 용량제어밸브(300)의 설정압력이 조정된다.

용량제어밸브(300)는, 밸브체(305b)의 타단에 일단이 맞닿고, 그 타단에 가동철심(307)이 고정된 솔레노이드 로드(308)와, 가동철심(307)과 소정의 틈을 두고 대향 배치되며, 솔레노이드 로드(308)가 비접촉상태로 관통삽입된 고정철심(309)과, 가동철심(307)을 밸브폐쇄방향으로 가압하는 스프링(310)과, 가동철심(307) 외주부를 슬라이딩 가능하도록 지지하며, 고정철심(309)이 관통삽입되는 동시에 솔레노이드 케이스(311)에 고정된 비자성체인 통형상 부재(312)와, 통형상부재(312)를 둘러싸며 솔레노이드 케이스(311)에 수용된 전자코일(313)을 구비하고 있다.

통형상부재(312)의 내부는 솔레노이드 로드(308)와 고정철심(309) 사이의 틈을 통해 공간(318)에 연통되어 있으며, 공간(318)은 밸브구멍(301c)에 연통되어 있다. 따라서, 밸브체(305b)의 일단과 타단에는 모두 크랭크실(105)의 압력(이하'크랭크실 압력'이라 함)이 작용하고 있다.

용량제어밸브(300)에서는 특허문헌 1의 용량제어밸브와 같이 압력유도로를 설치하는 대신에, 밸브체(305b)의 타단을 가변용량 압축기(100)의 토출실(120)과 크랭크실(105)을 연통시키는 연통로(124)의 밸브구멍(301c)보다 크랭크실(105) 부근의 부위에 설치함으로써, 밸브체(305b)의 타단에 크랭크실 압력을 작용시키므로, 특허문헌 1의 용량제어밸브에 비해 구조가 간소하게 되어 있다.

용량제어밸브(300)에서는 밸브체(305b)와 지지구멍(301b) 사이의 틈새를 통해 토출가스가 밸브체(305b)의 타단쪽으로 누출되어도, 밸브체(305b)의 타단은 연통로(124)에 설치되어 있고 연통로(124)는 토출가스를 크랭크실(105)로 흘리기 위한 충분한 유로면적을 확보하고 있기 때문에, 누출된 토출가스에 의해 밸브체(305b)의 타단에 작용하는 크랭크실 압력이 영향을 받는 일은 없다. 그 결과, 밸브체(305b)의 양단에는 크랭크실 압력이 확실하게 작용하며, 따라서 흡입실 압력의 제어특성이 시간의 경과에 따라 초기특성으로부터 변화될 우려가 없다.

용량제어밸브(300)에서 밸브체(305b)는 일단으로부터 타단까지 단일 지름의 원통 외주면을 가지며, 밸브폐쇄시에 밸브체(305b)의 일단의 외주 가장자리부인 링형상 첨단부(305c)가 선접촉상태로 밸브시트(301g)에 맞닿기 때문에, 토출실 압력이 밸브체(305b)의 개폐방향으로 작용하는 것을 완전히 배제하여, 토출실 압력에 의해 밸브체(305b)의 개폐제어가 손상되는 사태의 발생을 완전히 방지할 수가 있다.

밸브체(305b)의 일단에, 폭이 좁은 링형상의 외주 가장자리부를 남기고 오목부(305d)를 형성함으로써, 상기 일단의 외주 가장자리부를 둥근 링형상의 첨단부(305c)로 하여 밸브시트(301g)에 선접촉상태로 맞닿게 할 수 있다. 오목부(305d)를 형성함으로써 링형상 첨단부(305c)를 용이하게 형성할 수가 있다.

용량제어밸브(300)에서 밸브시트(301g)는 평면이기 때문에, 지지구멍(301b)과의 사이의 미소한 틈새 내에서 밸브체(305b)의 중심축선이 지름방향으로 어긋나더라도, 밸브체(305b)의 링형상 첨단부(305c)와 밸브시트(301g)의 사이에는 틈새가 생기지 않는다. 따라서, 밸브체(305b)의 링형상 첨단부(305c)와 밸브시트(301g)간의 맞닿음부에서는 누출이 발생하지 않는다.

용량제어밸브(300)의 흡입실 압력 제어식은 도 3의 식 (1)로 나타낼 수 있다. 흡입실 압력(Ps)이 식 (1)로 나타낸 값보다 낮으면, 벨로우즈(303)가 신장되어 밸브체(305b)의 링형상 첨단부(305c)가 밸브시트(301g)로부터 떨어져 밸브구멍(301c)을 개방하고, 공간(317)과 밸브실(306)을 밸브구멍(301c)을 통해 연통시키며, 토출실(120)과 크랭크실(105)간의 연통로(124)를 개방한다. 토출실(120)의 냉매가 연통로(124)를 통해 크랭크실(105)로 공급되어 크랭크실 압력이 상승하며, 사판(107)의 경사각이 감소하여 가변용량 압축기(100)의 토출용량이 감소하고, 흡입실 압력이 상승한다. 흡입실 압력(Ps)이 식 (1)로 나타낸 값보다 높으면, 벨로우즈(303)가 수축하여 밸브체(305b)의 링형상 첨단부(305c)가 밸브시트(301g)에 맞닿아 밸브구멍(301c)을 폐쇄하고, 밸브구멍(301c)을 통한 공간(317)과 밸브실(306)간의 연통을 차단하여 토출실(120)과 크랭크실(105)간의 연통로(124)를 폐쇄한다. 크랭크실(105) 내부의 냉매가스가, 베어링(115,116)과 구동축(106)간의 틈새와, 실린더 블록(101)에 형성된 공간(125)과, 밸브 플레이트(103)에 형성된 오리피스 구멍(103c)을 통해 흡입실(119)로 유출되어 크랭크실 압력이 저하되고, 사판(107)의 경사각이 증가하여 압축기(100)의 토출용량이 증가하며, 흡입실 압력이 저하된다. 벨로우즈(303)와 밸브체(305b)로 구성되는 감압기구가 흡입실 압력(Ps)을 식 (1)로 나타낸 값으로 자율제어한다. 솔레노이드 로드(308), 가동철심(307), 고정철심(309), 스프링(310), 솔레노이드 케이스(311), 통형상부재(312), 전자코일(313) 에 의해 구성되는 전자 액추에이터가, 전자코일(313)을 흐르는 전류값(i)에 따라 감압기구의 작동점을 변화시킨다.

용량제어밸브(300)에서는, 전자코일(313)에 대한 통전량(i)이 증가하면 흡입실 압력(Ps)이 저하되는 제어특성이 얻어진다.

용량제어밸브(300)에서는, 상술한 감압기구와 전자 액추에이터가 밸브체(305b)를 구동한다. 용량제어밸브(300)가 감압기구를 구비함으로써, 흡입실 압력의 제어 정밀도가 향상되며, 감압기구의 동작점을 변화시키는 전자 액추에이터를 구비함으로써, 제어전류(i)에 대하여 흡입실 제어압력을 일의적으로 결정할 수 있게 된다.

용량제어밸브(300)에서는, 전자 액추에이터에 대한 통전을 정지시키면, 강제개방 스프링(316)이 밸브체(305b)를 밸브시트(301g)로부터 강제로 이탈시켜 밸브구멍(301c)을 강제로 개방한다. 그 결과, 가변용량 압축기(100)의 작동이 불필요할 때에 가변용량 압축기(100)의 토출용량을 최소치까지 신속하게 저감시킬 수 있게 된다.

본 발명의 제 2 실시예에 관해 설명한다.

도 4에 나타낸 바와 같이 용량제어밸브(400)는, 밸브 케이싱(412)에 형성된 통과구멍(412e)과 연통로(126)를 통해 흡입실(119)에 연통되는 감압실(402)과, 감압실(402)의 포위벽의 일부를 형성하며, 흡입실 압력을 받아 감압수단으로서 기능하는 다이어프램(403)과, 감압실(402) 외부에서 일단이 다이어프램(403)에 인접하여 설치된 제 1 가동철심(404)과, 소정의 틈새를 두고 제 1 가동철심(404)에 대향 배치된 고정철심(405)과, 다이어프램(403)과 협동하여 제 1 가동철심(404)과 고정철심(405)을 수용하는 음압(負壓)공간을 형성하는 통형상 부재(406)와, 상기 음압공간 내부에 설치되며 솔레노이드 로드(407)를 통해 제 1 가동철심(404)을 다이어프램(403) 방향으로 가압하는 제 1 스프링(408)과, 통형상 부재(406)를 둘러싸고 솔레노이드 케이스(401) 내부에 설치된 전자코일(409)과, 감압실(402) 내부에 설치되며 다이어프램(403)을 끼고 제 1 가동철심(404)에 대향되는 제 2 가동철심(410)과, 감압실(402) 내부에 설치되며 제 2 가동철심(410)을 다이어프램(403)으로부터 멀어지는 방향으로 가압하는 제 2 스프링(411)과, 제 2 가동철심(410)에 맞닿으며 밸브 케이싱(412)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지된 감압로드(413a)와, 감압로드(413a)와 일체로 형성된 밸브체(413b)를 구비한다. 밸브체(413b)의 일단은, 통과구멍(412c)을 통해 토출실(120)로 연통되는 밸브실(414) 내부에 설치되어 있다. 밸브체(413b)의 타단부는, 격벽(412f)에 형성된 지지구멍(412a)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 밸브체(413b)의 상기 일단은, 다이어프램(403)의 신축에 따라 밸브구멍(412b)을 개폐한다.

밸브구멍(412b)의 일단은 공간(418), 통과구멍(412d), 공간(419), 통과구멍(417a)을 통해 크랭크실(105)로 연통되고, 밸브구멍(412b)의 타단은 밸브실(414)에 연통되어 있다. 밸브실(414)은 통과구멍(412c)을 통해 토출실(120)에 연통되어 있다. 통과구멍(412c), 밸브실(414), 밸브구멍(412b), 공간(418), 통과구멍(412d), 공간(419), 통과구멍(417a)은 토출실(120)과 크랭크실(105) 사이의 연통로(124)의 일부를 형성하고 있다.

밸브체(413b)의 타단은 공간(419) 내부에 설치되며, 지지구멍(412a)이 형성된 격벽(412f)에 의해 밸브실(414)로부터 차단되어 있다. 밸브체(413b)의 타단은, 토출실(120)과 크랭크실(105)을 연통시키는 연통로(124)의 밸브구멍(412b)보다 크랭크실(105) 부근의 부위에 설치되어 있다.

스프링 가이드(415)를 통해 밸브체(413b)를 밸브폐쇄방향으로 가압하는 제 3 스프링(416)이 공간(419) 내에 설치되어 있다. 밸브 케이싱(412)에 나사결합되며 밸브 케이싱(412)과 협동하여 공간(419)을 형성하는 동시에, 제 3 스프링(416)의 일단에 맞닿아 제 3 스프링(416)의 가압력을 조정하는 조정부재(417)가 설치되어 있다. 통과구멍(417a)은 조정부재(417)에 형성되어 있다.

밸브체(413b)는, 밸브구멍(412b)의 주위에 형성된 평면형상의 밸브시트(412g)에 맞닿는 일단으로부터 지지구멍(412a)에 의해 지지되는 타단부를 넘어 공간(419) 내부에 설치된 타단까지, 단일 지름의 원통 외주면을 갖는다. 밸브체(413b)의 일단에 오목부(413d)가 형성되며, 오목부(413d)의 외주 가장자리부는, 링형상 첨단부(413c)를 형성하는 동시에 밸브시트(412g)에 맞닿는 밸브체(413b)의 일단의 외주 가장자리부를 형성한다. 링형상 첨단부(413c)의 지름방향의 폭은 0.5mm 이하로 설정되어 있다. 그 결과, 밸브체(413b) 일단의 외주 가장자리부인 링형상 첨단부(413c)는 밸브폐쇄시에 밸브시트(412g)에 선접촉상태로 맞닿는다.

밸브체(413b)의 일단과 타단에는 모두 크랭크실 압력이 작용하고 있다.

용량제어밸브(400)에서는, 특허문헌 1의 용량제어밸브와 같이 압력유도로를 설치하는 대신에, 밸브체(413b)의 타단을 가변용량 압축기(100)의 토출실(120)과 크랭크실(105)을 연통시키는 연통로(124)의 밸브구멍(412b)보다 크랭크실(105) 부근의 부위에 설치함으로써 밸브체(413b)의 타단에 크랭크실 압력을 작용시키기 때문에, 특허문헌 1의 용량제어밸브에 비해 구조가 간소하게 되어 있다.

용량제어밸브(400)에서는, 밸브체(413b)와 지지구멍(412a)간의 틈새를 통해 토출가스가 밸브체(413b)의 타단측으로 누출되어도, 밸브체(413b)의 타단은 연통로(124)에 설치되어 있으며, 연통로(124)는 토출가스를 크랭크실(105)로 흘리기 위한 충분한 유로면적을 가지기 때문에, 누출된 토출가스에 의해 밸브체(413b)의 타단에 작용하는 크랭크실 압력이 영향을 받는 일은 없다. 그 결과, 밸브체(413b)의 양단에는 크랭크실 압력이 확실히 작용한다. 따라서, 흡입실 압력의 제어특성이 시간의 경과에 따라 초기특성으로부터 변화할 우려가 없다.

용량제어밸브(400)에서는, 밸브체(413b)는 일단으로부터 타단까지 단일 지름의 원통 외주면을 가지며, 밸브폐쇄시에 밸브체(413b)의 일단의 외주 가장자리부인 링형상 첨단부(413c)가 선접촉상태로 밸브시트(412g)에 맞닿기 때문에, 토출실 압력이 밸브체(413b)의 개폐방향으로 작용하는 것을 완전히 배제하여, 토출실 압력에 의해 밸브체(413b)의 개폐제어가 손상되는 사태의 발생을 완전히 방지할 수가 있다.

밸브체(413b)의 일단에, 폭이 좁은 링형상의 외주 가장자리부를 남기고 오목부(413d)를 형성함으로써, 상기 일단의 외주 가장자리부를 둥근 링형상의 첨단부(413c)로 하여, 밸브시트(412g)에 선접촉상태로 맞닿게 할 수가 있다. 오목부(413d)를 형성함으로써 링형상 첨단부(412c)를 용이하게 형성할 수 있다.

용량제어밸브(400)에서는, 밸브시트(412g)는 평면이기 때문에, 지지구멍(412a)과의 사이의 미소한 틈새 내에서 밸브체(413b)의 중심축선이 지름방향으로 어긋나더라도, 밸브체(413b)의 링형상 첨단부(413c)와 밸브시트(412g)의 사이에는 틈새가 생기지 않는다. 따라서 밸브체(413b)의 링형상 첨단부(413c)와 밸브시트(412g)간의 맞닿음부에서 누출은 발생하지 않는다.

용량제어밸브(400)에서는, 전자코일(409)에 통전하면, 다이어프램(403)을 사이에 끼고 제 1 가동철심(404)에 제 2 가동철심(410)이 흡인연결되어 다이어프램(403)과 일체로 연결되고, 더욱이 제 2 가동철심(410)은 감압로드(413a), 나아가 밸브체(413b)와 연결된다. 그 결과, 밸브체(413b)는 흡입압력과 전자력에 응답하여 동작한다. 용량제어밸브(400)의 흡입실 압력의 제어식은 도 3의 식 (2)로 표시된다. 흡입실 압력(Ps)이 식(2)로 나타내는 값보다 낮으면, 다이어프램(403)이 감압실(402)쪽으로 팽창되어 제 2 가동철심(410)을 밸브개방방향으로 누르고, 밸브체(413b)의 링형상 첨단부(413c)가 밸브시트(412g)로부터 떨어져 밸브구멍(412b)을 개방하며, 공간(418)과 밸브실(414)을 밸브구멍(412b)을 통해 연통시키고, 토출실(120)과 크랭크실(105)간의 연통로(124)를 개방한다. 토출실(120)의 냉매가 연통로(124)를 통해 크랭크실(105)로 공급되어 크랭크실 압력이 상승하며, 사판(107)의 경사각이 감소하여 가변용량 압축기(100)의 토출용량이 감소하고, 흡입실 압력이 상승한다. 흡입실 압력(Ps)이 식 (2)로 나타낸 값보다 높으면, 다이어프램(403)이 감압실(402)과는 반대되는 쪽으로 팽창되어 제 2 가동철심(410)을 밸브폐쇄방향으로 잡아 당기고, 밸브체(413b)의 링형상 첨단부(413c)가 밸브시트(412g)에 맞닿아 밸브구멍(412b)을 폐쇄하며, 밸브구멍(412b)을 통한 공간(418)과 밸브실(414)간의 연통을 차단하여 토출실(120)과 크랭크실(105)간의 연통로(124)를 폐쇄한다. 크랭크실(105) 내부의 냉매가스가 베어링(115,116)과 구동축(106)간의 틈새와, 실린더블록(101)에 형성된 공간(125)과, 밸브 플레이트(103)에 형성된 오리피스 구멍(103c)을 통해 흡입실(119)로 유출되어 크랭크실 압력이 저하되고, 사판(107)의 경사각이 증가하여 압축기(100)의 토출용량이 증가하며, 흡입실 압력이 저하된다. 다이어프램(403)과 밸브체(413b)로 구성되는 감압기구가 흡입실 압력(Ps)을 식 (2)로 나타낸 값으로 자율제어한다. 솔레노이드 로드(407), 제 1 가동철심(404), 고정철심(405), 스프링(408), 솔레노이드 케이스(401), 통형상 부재(406), 전자코일(409), 제 2 가동철심(410)에 의해 구성되는 전자 액추에이터가, 전자코일(409)을 흐르는 전류값(i)에 따라 감압기구의 작동점을 변화시킨다.

용량제어밸브(400)에서는 전자코일(409)에 대한 통전량(i)이 증가하면 흡입실 압력(Ps)이 저하하는 제어특성이 얻어진다.

용량제어밸브(400)에서는 상술한 감압기구와 전자 액추에이터가 밸브체(413b)를 구동한다. 용량제어밸브(400)가 감압기구를 구비함으로써, 흡입실 압력의 제어 정밀도가 향상되며, 감압기구의 동작점을 변화시키는 전자 액추에이터를 구비함으로써, 제어전류(i)에 대하여 흡입실 제어압력을 일의적으로 결정할 수 있게 된다.

제 2 스프링(411)의 가압력은 제 3 스프링(416)의 가압력보다 크게 설정되어 있기 때문에, 전자 액추에이터에 대한 통전을 정지하면, 제 2 스프링(411)이 밸브 체(413b)를 밸브시트(412g)로부터 강제적으로 이탈시켜 밸브구멍(412b)을 강제 개방한다. 그 결과, 가변용량 압축기(100)의 작동이 불필요할 때에 가변용량 압축기(100)의 토출용량을 최소치까지 신속하게 저감시킬 수 있게 된다.

제 2 실시예의 용량제어밸브(400)에 있어서, 밸브 케이싱(412)에 형성된 밸브구멍(412b), 공간(418), 통과구멍(412d)을 통해 밸브실(414)을 공간(419)에 연통시키는 대신에, 도 5에 나타낸 바와 같이 밸브체(413b)에 형성된 통과구멍을 통해 밸브실(414)을 공간(419)에 연통시킬 수도 있다. 상기 통과구멍은, 밸브체(413b)의 일단에 형성된 밸브구멍(413e)과, 밸브구멍(413e)에 접속되며 밸브체(413b)의 타단까지 연장되는 구멍(413f)에 의해 형성되어 있다. 감압로드(413a)와 밸브체(413b)는 별개의 부재로 구성된다. 감압로드(413a)의 선단이, 밸브구멍(413e)에 압입 고정된 받이부재(420)에 맞닿아 밸브체(413b)를 구동한다. 받이부재(420)는, 밸브구멍(413e)의 일부를 막지만, 잔여부(413e')는 막지 않는다. 따라서, 밸브실(414)은, 밸브구멍(413e)과 구멍(413f)으로 이루어지는, 밸브체(413b)에 형성된 통과구멍을 통해 공간(419)에 연통된다. 밸브체(413b) 일단의 외주 가장자리부는, 밸브폐쇄시에 밸브시트(412g)에 맞닿는 링형상 첨단부(413c)를 형성한다. 밸브구멍(413e)과 구멍(413f)은, 토출실(120)과 크랭크실(105) 사이의 연통로(124)의 일부를 형성하고 있다.

밸브체(413b) 내에 연통로(124)의 일부를 형성함으로써, 상기 일부를 밸브 케이싱(412)에 형성할 필요가 없게 되어 용량제어밸브(400)의 구조가 간소화된다.

클러치리스 가변용량 압축기(100)는, 외부구동원인 차량엔진에 직접 연결되 어 있기 때문에, 차량공조장치의 작동이 불필요할 때, 즉 압축기의 작동이 불필요할 때에도 차량엔진이 작동하고 있는 한 운전이 계속된다. 클러치리스 가변용량 압축기(100)에 구비되는 용량제어밸브(300,400)는, 밸브구멍(301c, 412b, 413e)을 강제 개방하는 수단을 구비하고 있기 때문에, 클러치리스 가변용량 압축기(100)의 작동이 불필요할 때, 클러치리스 가변용량 압축기(100)의 토출용량을 최소치까지 신속하게 저감시켜 불필요한 에너지소비를 방지할 수가 있다.

머플러(121), 연통로(123) 등의 토출실(120) 이외의 토출압 영역과 크랭크실(105)을 연통로(124)를 통해 연통시킬 수도 있다.

밸브시트면(301g,412g)을 깔대기형상의 경사면으로 할 수도 있다.

밸브체(305b,413b)의, 밸브실(306,414) 내에서 연장하여 존재하는 부분의 단면적과, 지지구멍(301b,412a)에 의해 지지되는 부분의 단면적을 달리 하여, 밸브체(305b,413b)에 토출실 압력이 작용하도록 구성할 수도 있다.

용량제어밸브(300,400)를 전자 액추에이터가 구비되지 않은 내부제어방식의 용량제어밸브로 하여도 무방하다.

용량제어밸브(300,400)를 감압부재가 구비되지 않은 솔레노이드 밸브로 하여도 무방하다.

오리피스 구멍(103c)을 유량가변적인 스로틀로 하여도 무방하다.

본 발명에 관한 용량제어밸브는, 냉매로서 현재의 R134a 대신에 CO2나 R152a를 사용하는 가변용량 압축기에도 사용가능하다.

본 발명에 관한 용량제어밸브는, 요동판식 가변용량 압축기나 모터로 구동되는 가변용량 압축기에도 사용될 수 있으며, 또한 전자 클러치가 장비된 가변용량 압축기, 클러치리스 압축기의 어느 것에나 사용이 가능하다.

Claims

가변용량 압축기의 토출압 영역과 크랭크실을 연통시키는 연통로를 개폐하여 토출용량을 제어하는 가변용량 압축기의 용량제어밸브로서, 일단이 크랭크실과 연통되고 타단이 밸브실로 개구되는 밸브구멍과, 토출압 영역과 연통되는 밸브실에 설치된 일단이 밸브구멍을 개폐하는 밸브체와, 밸브체를 슬라이딩 가능하도록 지지하는 지지구멍이 형성되며 밸브체의 타단을 밸브실로부터 차단하는 격벽과, 밸브체를 밸브구멍 개폐방향으로 구동하는 구동수단을 구비하며, 밸브체의 타단이 상기 연통로의 밸브구멍보다 크랭크실 부근의 부위에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브.
제 1항에 있어서,

밸브체는 단일 지름의 원통 외주면을 가지며, 밸브폐쇄시에 밸브체의 일단의 외주 가장자리부가 선접촉상태로 밸브시트에 맞닿는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브.
제 2항에 있어서,

밸브시트는 평면이며, 밸브체의 일단에 형성된 오목부의 외주 가장자리부가 둥근 링형상의 첨단부를 형성하는 동시에 상기 일단의 외주 가장자리부를 형성하는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

밸브체의 일단에 밸브구멍이 형성되고, 밸브구멍에 접속되어 밸브체의 타단까지 연장되는 구멍이 밸브체에 형성되며, 밸브체의 일단에 형성된 밸브구멍과, 밸브구멍에 접속되어 밸브체의 타단까지 연장되는 구멍은, 상기 연통로의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브.
제 1항에 있어서,

구동수단은 흡입실 압력을 자율제어하는 감압(感壓)기구와, 감압기구의 동작점을 변화시키는 전자 액추에이터를 갖는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브.
제 5항에 있어서,

전자 액추에이터에 대한 통전(通電)이 정지되었을 때 밸브체를 밸브시트로부터 강제적으로 이탈시켜 밸브구멍을 강제 개방하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용량제어밸브.
제 6항에 기재된 용량제어밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 클러치리스 가변용량 압축기.