KR101689241B1

KR101689241B1 - 용량 제어 밸브

Info

Publication number: KR101689241B1
Application number: KR1020157002622A
Authority: KR
Inventors: 케이고 시라후지; 토시노리 칸자키; 나오키 니시무라; 히데키 히가시도조노
Original assignee: 이구루코교 가부시기가이샤
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2016-12-23
Also published as: EP2933487A1; EP2933487A4; CN104541056B; JPWO2014091975A1; JP6138156B2; EP2933487B1; US20150211506A1; CN104541056A; US9714646B2; WO2014091975A1; KR20150027819A

Abstract

액 냉매의 배출을 위한 배출 밸브 구조 및 배출 유로를 간소화함으로써 용량 가변형 압축기의 기동시에 있어서의 제어실의 액 냉매의 배출 기능을 개선한다.
유체를 흡입하는 흡입실(13)과 제어실(12)을 연통시키는 흡입측 통로(34, 35)와, 흡입측 통로(34, 35)의 도중에 형성된 감압실(37)과, 제어실(12)의 압력을 받아 흡입측 통로(34, 35)를 개폐하는 액 냉매 배출 밸브(45)와, 감압실(37) 내에 배치되어 그 신장에 의해 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 폐쇄시키는 방향으로 탄성력을 미치게 하면서 주위의 압력 증가에 수반하여 수축되는 감압체(50)와, 주밸브(40)를 제어하기 위한 전자 구동력을 미치는 솔레노이드(60)를 구비하고, 감압체(50)는 일방측에서 솔레노이드(60)의 구동 로드(65)에 상대 이동 가능하게 지지되고, 타방측에서 액 냉매 배출 밸브(45)에 연결되는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

용량 제어 밸브 {CAPACITY CONTROL VALVE}

본 발명은, 작동 유체의 용량 또는 압력을 가변 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것으로서, 특히, 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기 등의 토출량을 압력 부하에 따라 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것이다.

자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 사판식 용량 가변형 압축기는, 엔진의 회전력에 의해 회전 구동되는 회전축, 회전축에 대하여 경사 각도가 가변으로 연결된 사판, 사판에 연결된 압축용 피스톤 등을 구비하고, 사판의 경사 각도를 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크를 변화시켜 냉매 가스의 토출량을 제어하는 것이다.

이 사판의 경사 각도는, 냉매 가스를 흡입하는 흡입실의 흡입 압력, 피스톤에 의해 가압한 냉매 가스를 토출하는 토출실의 토출 압력, 사판을 수용한 제어실(크랭크실)의 제어실 압력을 이용하면서, 전자력에 의해 개폐 구동되는 용량 제어 밸브를 사용하여, 제어실 내의 압력을 적절히 제어하고, 피스톤의 양면에 작용하는 압력의 밸런스 상태를 조정함으로써 연속적으로 변화시킬 수 있도록 되어 있다.

이러한 용량 제어 밸브로는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 토출실과 제어실을 연통시키는 토출측 통로(73, 77), 토출측 통로의 도중에 형성된 제1 밸브실(82), 흡입실과 제어실을 연통시키는 흡입측 통로(71, 72), 흡입측 통로의 도중에 형성된 제2 밸브실(작동실)(83), 제1 밸브실(82) 내에 배치되어 토출측 통로(73, 77)를 개폐하는 제1 밸브부(76)와 제2 밸브실(83) 내에 배치되어 흡입측 통로(71, 72)를 개폐하는 제2 밸브부(75)가 일체적으로 왕복 운동함과 동시에 서로 역방향으로 개폐 동작을 행하도록 형성된 밸브체(81), 흡입측 통로(71, 72)의 도중에서 제어실에 가깝게 형성된 제3 밸브실(용량실)(84), 제3 밸브실 내에 배치되어 신장(팽창)되는 방향으로 탄성력을 미침과 함께 주위의 압력 증가에 수반하여 수축되는 감압체(벨로우즈)(78), 감압체의 신축 방향의 자유단에 설치되어 고리상의 시트면을 갖는 밸브 시트체(걸어맞춤부)(80), 제3 밸브실(84)에서 밸브체(81)와 일체적으로 이동함과 함께 밸브 시트체(80)와의 걸어맞춤 및 이탈에 의해 흡입측 통로를 개폐할 수 있는 제3 밸브부(밸브 개방 연결부)(79), 밸브체(81)에 전자 구동력을 미치는 솔레노이드(S) 등을 구비한 것이 알려져 있다(이하, 「종래 기술」이라고 한다. 예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조.).

그리고, 이 용량 제어 밸브(70)에서는, 용량 제어시에 있어서 용량 가변형 압축기에 클러치 기구를 설치하지 않아도, 제어실 압력을 변경할 필요가 생긴 경우에는, 토출실과 제어실을 연통시켜 제어실 내의 압력(제어실 압력)(Pc)을 조정할 수 있도록 한 것이다. 또한, 용량 가변형 압축기가 정지 상태에서 제어실 압력(Pc)이 상승한 경우에는, 제3 밸브부(밸브 개방 연결부)(79)를 밸브 시트체(걸어맞춤부)(80)로부터 이탈시켜 흡입측 통로를 개방하여, 흡입실과 제어실을 연통시키는 구성으로 되어 있다.

그런데, 사판식 용량 가변형 압축기를 정지시키고, 장시간 방치한 후에 기동시키고자 한 경우, 제어실(크랭크실)에는 액(液) 냉매(방치 중에 냉각되어 냉매 가스가 액화된 것)가 고이기 때문에, 이 액 냉매를 배출하지 않는 한 냉매 가스를 압축하여 설정대로의 토출량을 확보할 수 없다.

기동 직후부터 원하는 용량 제어를 행하기 위해서는, 제어실(크랭크실)의 액 냉매를 가능한 한 재빨리 배출시킬 필요가 있다.

종래 기술의 용량 제어 밸브(70)에서는, 먼저, 솔레노이드(S)가 오프가 되고, 제2 밸브부(75)가 연통로(흡입측 통로)(71, 72)를 폐색한 상태에서 용량 가변형 압축기가 장시간 정지 상태에 방치되면, 용량 가변형 압축기의 제어실(크랭크실)에는 액 냉매가 고인 상태로 되어 있다. 용량 가변형 압축기의 정지 시간이 긴 경우에는, 용량 가변형 압축기의 내부는 균압이 되고, 제어실 압력(Pc)은, 용량 가변형 압축기의 구동시에 있어서의 제어실 압력(Pc) 및 흡입실 압력(Ps)보다 훨씬 높은 상태가 된다.

이 상태에서, 솔레노이드(S)가 온이 되어 밸브체(81)가 기동하기 시작하면, 제1 밸브부(76)가 밸브 폐쇄 방향으로 이동함과 동시에 제2 밸브부(75)가 밸브 개방 방향으로 이동함과 함께, 용량 가변형 압축기의 제어실의 액 냉매가 배출된다. 그리고, 제어실 압력(Pc)이 감압체(78)를 수축시키고, 제3 밸브부(79)를 밸브 시트체(80)로부터 이탈시켜 밸브 개방시킨다. 그 때, 제2 밸브부(75)가 밸브 개방되어 연통로(흡입측 통로)(72, 71)를 개방한 상태에 있기 때문에, 제어실 내의 액 냉매가 연통로(흡입측 통로)(74, 72, 71)로부터 용량 가변형 압축기의 흡입실로 배출된다. 그리고, 제어실 압력(Pc)이 소정 레벨 이하가 되면, 감압체(78)는 탄성 복귀하여 신장되고, 밸브 시트체(80)는 제3 밸브부(79)와 걸어맞춰져 밸브 폐쇄되어, 연통로(흡입측 통로)(74, 72, 71)를 폐색하도록 되어 있다.

그러나, 종래 기술에서는, 감압체(78)의 신축 방향의 자유단에 설치되어 고리상의 시트면을 갖는 밸브 시트체(걸어맞춤부)(80), 제3 밸브실(84)에서 밸브체(81)와 일체적으로 이동함과 함께 밸브 시트체(80)와의 걸어맞춤(係合) 및 이탈에 의해 흡입측 통로를 개폐할 수 있는 제3 밸브부(밸브 개방 연결부)(79)를 구비하는 구조이기 때문에, 구조가 복잡하고, 또한, 제3 밸브부(79)의 구경을 변경하는 것이 용이하지 않으며, 또한, 액 냉매의 배출 유로는 곡절이 많고, 또한 길기 때문에 배출 저항이 커, 추가적인 액 냉매의 배출을 상승시키기 위해서는 한계가 있었다.

국제공개 제2006/090760호 국제공개 제2007/119380호

본 발명은, 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 액 냉매의 배출을 위한 배출 밸브 구조 및 배출 유로를 간소화함으로써 용량 가변형 압축기의 기동시에 있어서의 제어실의 액 냉매의 배출 기능을 개선할 수 있는 용량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 본 발명은, 액 냉매 배출 밸브의 구경을 용이하게 조정 가능하게 함으로써 액 냉매의 배출과 제어 한계의 양립을 도모할 수 있는 용량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

[원리]

본 발명은, 액 냉매의 배출을 위한 배출 밸브 구조 및 배출 유로를 간소화하기 위하여, 용량 제어 밸브에 있어서의 토출측 통로와 흡입측 통로를 완전히 분리하고, 주밸브와 반대측의 감압체의 일단에 액 냉매 배출 밸브를 배치한 점에 특징이 있다.

[해결 수단]

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 용량 제어 밸브는, 첫 번째로, 유체를 토출하는 토출실과 유체의 토출량을 제어하는 제어실을 연통시키는 토출측 통로와,

상기 토출측 통로의 도중에 형성된 주밸브실과,

상기 주밸브실에서 상기 토출측 통로를 개폐하는 주밸브와,

유체를 흡입하는 흡입실과 상기 제어실을 연통시키는 흡입측 통로와,

상기 흡입측 통로의 도중에 형성된 감압실과,

상기 제어실의 압력을 받아 상기 흡입측 통로를 개폐하는 액 냉매 배출 밸브와,

상기 감압실 내에 배치되어 그 신장에 의해 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄시키는 방향으로 탄성력을 미침과 함께 주위의 압력 증가에 수반하여 수축되는 감압체와,

상기 주밸브를 제어하기 위한 전자 구동력을 미치는 솔레노이드를 구비하고,

상기 감압체는 일방측에서 상기 솔레노이드의 구동 로드에 상대 이동 가능하게 지지되고, 타방측에서 상기 액 냉매 배출 밸브에 연결되는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 액 냉매의 배출을 위한 배출 밸브 구조 및 배출 유로를 간소화할 수 있어, 용량 가변형 압축기의 기동시에 있어서의 제어실의 액 냉매의 배출 기능을 개선할 수 있다. 또한, 액 냉매 배출 밸브의 구경을 용이하게 조정 가능하게 할 수 있기 때문에, 액 냉매의 배출과 제어 한계의 양립을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 용량 제어 밸브는, 두 번째로, 제1 특징에 있어서, 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄하는 방향으로 가압하는 탄발체(彈發體)를 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 솔레노이드의 추력이 작고, 벨로우즈 하중도 작은 경우라도, 연속 가변 제어 운전 중에 부주의하게 액 냉매 배출 밸브가 밸브 개방되어, 제어 불능이 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 용량 제어 밸브는, 세 번째로, 제1 특징에 있어서, 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방하는 방향으로 가압하는 탄발체를 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 액 냉매를 배출할 때의 조건인 제어실 압력과 흡입실 압력의 차압이 작은 경우라도, 제어실 압력에 의해 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방할 수 있어, 제어실 내에 고인 액 냉매 등을 확실하게 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 용량 제어 밸브는, 네 번째로, 제1 특징에 있어서, 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄하는 방향으로 가압하는 탄발체 및 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방하는 방향으로 가압하는 탄발체를 설치하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 액 냉매 배출의 제어 영역을 확대할 수 있음과 함께, 액 냉매 배출을 확실하게 행할 수 있다.

본 발명은, 이하와 같은 우수한 효과를 발휘한다.

(1) 감압체는 일방측에서 솔레노이드의 구동 로드에 상대 이동 가능하게 지지되고, 타방측에서 액 냉매 배출 밸브에 연결됨으로써, 액 냉매의 배출을 위한 배출 밸브 구조 및 배출 유로를 간소화할 수 있어, 용량 가변형 압축기의 기동시에 있어서의 제어실의 액 냉매의 배출 기능을 개선할 수 있다. 또한, 액 냉매 배출 밸브의 구경을 용이하게 조정 가능하게 할 수 있기 때문에, 액 냉매의 배출과 제어 한계의 양립을 도모할 수 있다.

(2) 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄하는 방향으로 가압하는 탄발체를 설치함으로써, 솔레노이드의 추력이 작고, 벨로우즈 하중도 작은 경우라도, 연속 가변 제어 운전 중에 부주의하게 액 냉매 배출 밸브가 밸브 개방되어, 제어 불능이 되는 것을 방지할 수 있다.

(3) 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방하는 방향으로 가압하는 탄발체를 설치함으로써, 액 냉매를 배출할 때의 조건인 제어실 압력과 흡입실 압력의 차압이 작은 경우라도, 제어실 압력에 의해 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방할 수 있어, 제어실 내에 고인 액 냉매 등을 확실하게 배출할 수 있다.

(4) 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄하는 방향으로 가압하는 탄발체 및 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방하는 방향으로 가압하는 탄발체를 설치함으로써, 한층 더 액 냉매 배출의 제어 영역을 확대할 수 있음과 함께, 액 냉매 배출을 확실하게 행할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 용량 제어 밸브를 구비한 사판식 용량 가변형 압축기를 나타내는 개략 구성도이고,
도 2는, 본 발명의 실시예 1에 따른 용량 제어 밸브의 일 실시형태를 나타내는 정면 단면도이고,
도 3은, 실시예 1에 따른 용량 제어 밸브의 동작을 설명하는 도면으로서, 액 냉매의 배출시를 나타내는 정면 단면도이고,
도 4는, 실시예 1에 따른 용량 제어 밸브의 동작을 설명하는 도면으로서, 연속 가변 제어의 상태를 나타내는 정면 단면도이고,
도 5는 실시예 2에 따른 용량 제어 밸브의 일 실시형태를 나타내는 정면 단면도이고,
도 6은, 실시예 3에 따른 용량 제어 밸브의 일 실시형태를 나타내는 정면 단면도이고,
도 7은, 종래 기술의 용량 제어 밸브를 나타내는 정면 단면도이다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 예시적으로 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적인 위치 등은, 특별히 명시적인 기재가 없는 한, 그들만으로 한정하는 취지인 것은 아니다.

실시예 1

도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 용량 제어 밸브에 대해 설명한다.

[용량 제어 밸브를 구비한 사판식 용량 가변형 압축기]

사판식 용량 가변형 압축기(M)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 토출실(11), 제어실(크랭크실이라고도 부른다)(12), 흡입실(13), 복수의 실린더(14), 실린더(14)와 토출실(11)을 연통시켜 토출 밸브(11a)에 의해 개폐되는 포트(11b), 실린더(14)와 흡입실(13)을 연통시켜 흡입 밸브(13a)에 의해 개폐되는 포트(13b), 외부의 냉각 회로에 접속되는 토출 포트(11c) 및 흡입 포트(13c), 토출실(11)과 제어실(12)을 연통시키는 토출측 통로로서의 연통로(15, 16′,16), 제어실(12)과 흡입실(13)을 연통시키는 흡입측 통로로서의 연통로(16, 17) 등을 획정하는 케이싱(10), 제어실(크랭크실)(12) 내로부터 외부로 돌출되어 회전 운동 자유롭게 설치된 회전축(20), 회전축(20)과 일체적으로 회전함과 함께 회전축(20)에 대하여 경사 각도가 가변으로 연결된 사판(21), 각각의 실린더(14) 내에 왕복 운동 자유롭게 끼워맞춰진 복수의 피스톤(22), 사판(21)과 각각의 피스톤(22)을 연결하는 복수의 연결 부재(23), 회전축(20)에 장착된 피동 풀리(24), 케이싱(10)에 내장된 본 발명의 용량 제어 밸브(V) 등을 구비하고 있다.

또한, 사판식 용량 가변형 압축기(M)에는, 제어실(크랭크실)(12)과 흡입실(13)을 직접 연통하는 연통로(18)가 형성되어 있고, 당해 연통로(18)에는 고정 오리피스(19)가 형성되어 있다.

또한, 이 사판식 용량 가변형 압축기(M)에는, 토출 포트(11c) 및 흡입 포트(13c)에 대하여 냉각 회로가 접속되고, 이 냉각 회로에는, 컨덴서(응축기)(25), 팽창 밸브(26), 이배퍼레이터(증발기)(27)가 순차적으로 배열되어 설치되어 있다.

[용량 제어 밸브]

실시예 1의 용량 제어 밸브는, 액 냉매를 배출할 때의 조건인 제어실 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 차압이 큰 경우, 및 솔레노이드의 추력이 작고, 벨로우즈 하중도 작은 경우에 적합한 것이다.

한편, 액 냉매를 배출할 때의 조건인 제어실 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 차압의 대소는, 압축기의 요구 조건에 의해 결정되는 것이며, 또한 솔레노이드의 추력은, 솔레노이드 자체의 능력에 의해 결정되는 것이다.

용량 제어 밸브(V)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속 재료 또는 수지 재료에 의해 형성된 바디(30), 바디(30) 내에 왕복 운동 자유롭게 배치된 주밸브(40), 주밸브(40)를 일 방향으로 탄성 지지하는 감압체(50), 바디(30)에 접속되어 주밸브(40)에 전자 구동력을 미치는 솔레노이드(60) 등을 구비하고 있다.

바디(30)는, 토출측 통로로서 기능하는 연통로(31, 32, 33), 토출측 통로의 도중에 형성된 주밸브실(36), 흡입측 통로로서 기능하는 연통로(34, 35), 흡입측 통로의 도중에 형성된 감압실(37), 주밸브(40)를 구동하는 구동 로드(65)(후술한다)를 가이드하면서 감압실(37)과 토출측 통로(31, 32, 33)의 연통을 차단하는 가이드 통로(38) 등을 구비하고 있다. 또한, 바디(30)에는, 감압실(37)을 획정하면서 흡입측 통로로서 기능하는 연통로(34)가 형성된 액 냉매 배출 밸브 시트(39)가 고정되어 있다.

연통로(34, 35) 및 감압실(37)은, 흡입측 통로를 형성하고, 연통로(32)는, 주밸브실(36)과 연통로(31)를 연통시면서 구동 로드(65)를 삽입 통과시킨다(유체가 흐르는 간극을 확보하면서 주밸브(40)를 통과시키는 밸브 구멍의 역할을 하고 있다).

그리고, 주밸브실(36)에 있어서, 연통로(밸브 구멍)(32)의 가장자리부에는, 주밸브(40)가 착좌하는 시트면(36a)이 형성되어 있다.

주밸브(40)는, 구동 로드(65)의 일부에 형성되거나, 혹은 구동 로드(65)와 별체로 형성되어 구동 로드(65)에 일체적으로 고정되거나 하여 형성되고, 시트면(36a)에 이접함으로써 토출측 통로를 연통 또는 비연통으로 한다.

솔레노이드(60)는, 바디(30)에 연결되는 케이싱(62), 일단부가 닫힌 슬리브(63), 케이싱(62) 및 슬리브(63)의 내측에 배치된 원통상의 고정 철심(64), 고정 철심(64)의 내측에서 왕복 운동 자유롭게 또한 그 선단측의 도중에 주밸브(40)가 형성되고, 가이드 통로(38)를 거쳐, 감압실(37) 내에 돌출되는 구동 로드(65), 구동 로드(65)의 기단측에 고착된 가동 철심(66), 주밸브(40)를 밸브 개방시키는 방향으로 가동 철심(66)을 탄성 지지하는 코일 스프링(67), 슬리브(63)의 외측에 보빈을 통해 권회(卷回)된 여자용 코일(68) 등을 구비하고 있다.

구동 로드(65)는, 연통로(밸브 구멍)(32) 내에 위치하는 부분(65a)은 가는 직경으로 형성되고, 또한 가이드 통로(38) 내에 위치하는 부분(65b)은 큰 직경으로 형성되며, 또한 감압실(37) 내에 돌출되는 선단의 부분(65c)은 가는 직경으로 형성되어 있다. 가이드 통로(38) 내에 위치하는 부분(65b)의 외주면에는 시일 부재(41)가 장착되어 있다.

감압실(37) 내에 배치되는 감압체(50)는, 벨로우즈(51), 벨로우즈(51)의 솔레노이드측의 단부에 고정되는 어댑터(52), 벨로우즈(51)의 액 냉매 배출 밸브 시트(39)측에 배치되는 홀더(53), 및 어댑터(52)와 홀더(53) 사이에 배치되는 스프링(54) 등을 구비하고 있다. 감압체(50)의 액 냉매 배출 밸브 시트(39)측의 단부에는, 액 냉매 배출 밸브(45)가 연결되어 있다.

어댑터(52)는, 원반상을 이루고, 중앙부에 구동 로드(65)의 선단의 부분(65c)이 헐겁게 끼워지는 오목부(52a)가 형성되어, 구동 로드(65)의 추력(액 냉매 배출 밸브(45)를 액 냉매 배출 밸브 시트(39)측으로 누르는 힘)을 벨로우즈(51)에 전달한다. 어댑터(52)와 구동 로드(65)는 상대 이동 가능하며, 구동 로드(65)가 되돌아갈 때에는, 독립적으로 이동 가능하다.

이 액 냉매 배출 밸브(45)는, 제어실(크랭크실)(12)로부터 액 냉매를 배출할 필요가 있을 때에 밸브 개방되는 것으로, 통상적인 운전 제어 중에는 밸브 폐쇄된다.

액 냉매 배출 밸브(45)는, 예를 들어, 접시형을 이루고, 오목부(45a)에 홀더(53)가 끼워맞춰지고, 가장자리부(45b)에 벨로우즈(51)가 연결되어 있다.

또한, 저부 외면의 모서리부(45c)가 액 냉매 배출 밸브 시트(39)의 밸브 시트부(39a)에 맞닿도록 형성되어 있다.

한편, 액 냉매 배출 밸브 시트(39)는, 예를 들어, 컵형을 이루고, 가장자리부에 밸브 시트부(39a)가 형성되고, 저부(39b)에 연통로(34)가 형성되어 있다.

이와 같이, 접시형의 액 냉매 배출 밸브(45)의 저부 외면의 모서리부(45c)와 컵형의 액 냉매 배출 밸브 시트(39)의 가장자리부로 시일부를 구성하고 있으므로, 액 냉매 배출 밸브(45)의 구경을 크게 설정하는 것이 가능하고, 또한 구경의 조정이 용이하다.

어댑터(52)와 감압실(37)의 솔레노이드측 내벽면(37a) 사이에는 탄발체(55)(예를 들어, 코일 스프링)가 설치되고, 해당 탄발체(55)의 탄성 복원력에 의하여 감압체(50)를 통해 액 냉매 배출 밸브(45)를 액 냉매 배출 밸브 시트(39)에 탄성 지지하도록 되어 있다. 이 탄발체(55)는, 감압체(50)의 신축 상황에 상관없이, 탄발체(55)의 탄성 복원력으로 액 냉매 배출 밸브(45)를 액 냉매 배출 밸브 시트(39)에 탄성 지지하는 것이다. 예를 들어, 솔레노이드(60)의 추력이 작고, 벨로우즈(51)의 발생 하중이 작은 경우에는, 연속 가변 제어 운전 중에 부주의하게 액 냉매 배출 밸브(45)가 밸브 개방되어, 제어 불능이 되는 경우가 있는데, 탄발체(55)를 설치함으로써, 이러한 불측의 사태를 방지할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 코일(68)이 비통전인 상태에서는, 감압체(50) 및 코일 스프링(67)의 탄성력에 의해, 주밸브(40)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 우측으로 이동하고, 시트면(36a)으로부터 떨어져 연통로(토출측 통로)(31, 32, 33)는 개방된 상태에 있고, 또한, 액 냉매 배출 밸브(45)가 액 냉매 배출 밸브 시트(39)에 맞닿아 연통로(흡입측 통로)(34, 35)는 폐색된 상태에 있다.

연통로(흡입측 통로)(34, 35)가 폐색된 상태에서 용량 가변형 압축기가 장시간 정지 상태에 방치되면, 용량 가변형 압축기의 제어실(크랭크실)(12)에는 액 냉매가 고인 상태가 되고, 용량 가변형 압축기의 내부는 균압이 되고, 제어실 압력(Pc)은, 용량 가변형 압축기의 구동시에 있어서의 제어실 압력(Pc) 및 흡입실 압력(Ps)보다 훨씬 높은 상태가 되어 있다.

한편, 코일(68)이 소정 전류값(I) 이상으로 통전되면, 감압체(50) 및 코일 스프링(67)의 탄성력과 역방향으로 작용하는 솔레노이드(60)의 전자 구동력(탄성력)에 의해, 밸브체(40)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 좌측으로 이동하고, 주밸브(40)가 시트면(36a)에 착좌하여 연통로(토출측 통로)(31, 32, 33)를 폐색한다. 본 실시예에 있어서는, 액 냉매를 배출할 때의 조건인 제어실 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 차압이 크기 때문에, 이 기동 직후에 있어서, 제어실 압력(Pc)에 의해 액 냉매 배출 밸브(45)는 밸브 개방되어, 흡입측 통로(34, 35)가 연통된 상태가 되고, 제어실(12) 내에 고인 액 냉매 등이 흡입측 통로(34, 35)를 경유하여 흡입실(13)에 배출된다.

기동 직후에 있어서는 Pc>Ps이며, 벨로우즈(51)의 유효 면적 및 액 냉매 배출 밸브(45)의 유효 면적을 동일한 A로 설정하고, 탄발체(55)의 스프링력을 Fspr로 하면,

A·Pc > A·Ps + Fspr

의 관계가 되도록, A, Pc, Ps, Fspr을 설정하면 액 냉매 배출 밸브(45)는 밸브 개방된다(단, 벨로우즈(51)는 밀착된 상태이고 스프링력은 발생하지 않은 것으로 한다).

액 냉매 등이 흡입실(13)에 배출되면, 처음에 작은 압력이었던 흡입실 압력(Ps)은 커지고, 그 압력으로 벨로우즈(51)를 수축하므로 액 냉매 배출 밸브(45)의 밸브 개방 상태는 유지된다. 제어실의 액 냉매 등이 배출되어 제어실 압력(Pc)이 소정 레벨 이하가 되면, 액 냉매 배출 밸브(45)는 액 냉매 배출 밸브 시트(39)에 착좌하여, 밸브 폐쇄 상태가 된다. 액 냉매 배출 밸브(45)가 밸브 폐쇄 상태가 되면, 흡입실 압력(Ps)은 작아지고, 벨로우즈(51)는 신장되어, 액 냉매 배출 밸브(45)는 밸브 폐쇄 상태를 유지한다.

도 4는, 연속 가변 제어의 상태를 나타내는 것으로서, 압축기가 연속 가변 제어 상태에 있는 경우, 솔레노이드(60)에 의해 주밸브(40)는 미소 개방도의 상태에 있고, 액 냉매 배출 밸브(45)는 밸브 폐쇄 상태에 있다. 또한, 제어실 압력(Pc) 및 흡입실 압력(Ps)은 제어 상태의 압력에 있다.

이 상태에서, 솔레노이드(60)의 추력이 작고, 벨로우즈(51)의 발생 하중이 작은 경우에는, 운전 제어 중에 부주의하게 액 냉매 배출 밸브(45)가 밸브 개방되어, 제어 불능이 될 우려가 있으나, 본 실시예에 있어서는, 액 냉매 배출 밸브(45)를 액 냉매 배출 밸브 시트(39)에 탄성 지지하는 탄발체(55)가 설치되어 있기 때문에, 액 냉매 배출 밸브(45)가 밸브 개방되는 일은 없다. 따라서, 연속 가변 제어 중에 있어서의 제어 불능이 되는 상태를 방지할 수 있다.

실시예 2

도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예 2에 따른 용량 제어 밸브에 대해 설명한다. 한편, 실시예 1과 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

실시예 2의 용량 제어 밸브는, 액 냉매를 배출할 때의 조건인 제어실 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 차압이 작은 경우, 및 솔레노이드의 추력이 크고, 벨로우즈 하중도 큰 경우에 적합한 것이다.

도 5에 나타내는 실시예 2는, 실시예 1에 있어서 설치된 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(55)가 생략되고, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 개방하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(56)가 설치된 점에 특징이 있다.

도 5에 있어서, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 개방하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(55)는, 액 냉매 배출 밸브(45)와 액 냉매 배출 밸브 시트(39′) 사이에 위치하여 설치된다. 액 냉매 배출 밸브 시트(39′)는 컵 형상인데, 실시예 1의 액 냉매 배출 밸브 시트(39)에 비하여 깊게 설정되고, 연통로(흡입측 통로)(34)는 저부가 아니라 측면에 형성된다. 또한, 액 냉매 배출 밸브 시트(39′)의 저부 내면에는 탄발체(55)를 지지하는 받침대(57)가 설치되고, 받침대(57)와 액 냉매 배출 밸브(45) 사이에 탄발체(56)가 배치되어 있다.

실시예 2의 용량 제어 밸브에 있어서는, 액 냉매를 배출할 때의 조건인 제어실 압력(Pc)과 흡입실 압력(Ps)의 차압이 작은 경우라도, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 개방하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(56)가 설치되어 있기 때문에, 제어실 압력(Pc)에 의해 액 냉매 배출 밸브(45)는 밸브 개방되어, 흡입측 통로(34, 35)가 연통된 상태가 되고, 제어실(12) 내에 고인 액 냉매 등이 흡입측 통로(34, 35)를 경유하여 흡입실(13)에 배출된다.

제어실(12)의 액 냉매 등이 배출되어 제어실 압력(Pc)이 소정 레벨 이하가 되면, 벨로우즈(51)가 신장되고, 액 냉매 배출 밸브(45)는 액 냉매 배출 밸브 시트(39′)에 착좌하여, 밸브 폐쇄 상태가 된다.

솔레노이드(60)가 큰 경우 등 추력에 여유가 있는 경우, 또는, 벨로우즈(51)의 하중이 큰 경우, 운전 제어 중에 부주의하게 액 냉매 배출 밸브(45)가 밸브 개방되는 일은 없다. 그 때문에, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(55)(도 2, 3 참조)를 설치할 필요가 없다.

실시예 3

도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예 3에 따른 용량 제어 밸브에 대해 설명한다. 한편, 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

실시예 3의 용량 제어 밸브는, 액 냉매 배출의 제어 영역을 확대하여, 액 냉매 배출을 확실하게 행하는 것을 목적으로 한 것이다.

도 6에 나타내는 실시예 3은, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(55) 및 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 개방하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(56)의 양방이 설치된 점에 특징이 있다.

도 6에 있어서, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(55)는, 어댑터(52)와 감압실(37)의 솔레노이드측 내벽면(37a) 사이에 설치되고, 또한 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 개방하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(56)는, 액 냉매 배출 밸브(45)와 액 냉매 배출 밸브 시트(39′) 사이에 위치하여 설치된다.

실시예 1 또는 실시예 2와 같이, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(55), 또는, 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 개방하는 방향으로 탄성 지지하는 탄발체(56) 중 어느 하나를 장착하여 각각의 목적을 달성하는 경우에 있어서, 스프링 하중(장착시의 신축량에 수반되는 하중) 및 스프링 상수가 작은 경우, 설치시의 설정이 어렵다.

그러나, 본 실시예와 같이, 밸브 폐쇄 방향의 탄발체(55)와 밸브 개방 방향의 탄발체(56)의 양방을 구비하면, 양 탄발체(55, 56)의 차분으로 어느 방향의 탄성력도 설정할 수 있다. 이 때문에, 양 탄발체(55, 56)의 스프링 하중 및 스프링 상수를 크게 설정하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 본 실시예의 경우, 액 냉매 배출의 제어 영역을 확대할 수 있음과 함께, 액 냉매 배출을 확실하게 행할 수 있다.

실시예 1~3에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액 냉매 배출 밸브(45) 및 액 냉매 배출 밸브 시트(39, 39′)는, 그 구조가 심플하기 때문에, 액 냉매 배출 밸브(45)의 구경을 벨로우즈(51)의 유효 직경보다 크게 하는 것도 작게 하는 것도 용이하고, 또한 액 냉매 배출 밸브(45)의 구경의 조정도 용이하다.

예를 들어, 기존의 솔레노이드를 사용하여, 본 발명의 액 냉매 배출 밸브(45)의 구경을 조정함으로써, 액 냉매의 배출 능력 상승과 제어 한계의 양립을 도모할 수 있다.

지금, 가령 액 냉매 배출 밸브(45)의 구경을 크게 하면, 액 냉매의 배출 능력은 상승되지만, 저전류역에서의 제어 영역은 좁다.

반대로, 액 냉매 배출 밸브(45)의 구경을 작게 하면, 액 냉매의 배출 능력은 낮아지지만, 저전류역에서의 제어 영역은 넓어진다.

이 때문에, 액 냉매 배출 밸브(45)의 구경을 최적인 것으로 조정하면, 액 냉매의 배출 능력을 상승시킬 수 있음과 함께, 저전류역에서의 제어 범위를 넓게 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 용량 제어 밸브는, 유체를 토출하는 토출실(11)과 유체의 토출량을 제어하는 제어실(12)을 연통시키는 토출측 통로(31, 32, 33)와, 토출측 통로(31, 32, 33)의 도중에 형성된 주밸브실(36)과, 주밸브실(36)에서 토출측 통로(31, 32, 33)를 개폐하는 주밸브(40)와, 유체를 흡입하는 흡입실(13)과 제어실(12)을 연통시키는 흡입측 통로(34, 35)와, 흡입측 통로(34, 35)의 도중에 형성된 감압실(37)과, 제어실(12)의 압력을 받아 흡입측 통로(34, 35)를 개폐하는 액 냉매 배출 밸브(45)와, 감압실(37) 내에 배치되어 그 신장에 의해 액 냉매 배출 밸브(45)를 밸브 폐쇄시키는 방향으로 탄성력을 미침과 함께 주위의 압력 증가에 수반하여 수축되는 감압체(50)와, 주밸브(40)를 제어하기 위한 전자 구동력을 미치는 솔레노이드(60)를 구비하고, 감압체(50)는 일방측에서 솔레노이드(60)의 구동 로드(65)에 상대 이동 가능하게 지지되고, 타방측에서 액 냉매 배출 밸브(45)에 연결되는 것을 특징으로 하고 있어, 액 냉매의 배출을 위한 배출 밸브 구조 및 배출 유로를 간소화할 수 있고, 용량 가변형 압축기의 기동시에 있어서의 제어실의 액 냉매의 배출 기능을 개선할 수 있다. 또한, 액 냉매 배출 밸브의 구경을 용이하게 조정 가능하게 할 수 있기 때문에, 액 냉매의 배출과 제어 한계의 양립을 도모할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태를 도면에 의해 설명하였으나, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 액 냉매 배출 밸브 및 액 냉매 배출 밸브 시트의 형상에 대해, 각각, 접시형, 컵형인 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 액 냉매 배출 밸브를 구면 형상으로 하고, 액 냉매 배출 밸브 시트를 컵형 외에, 접시형으로 해도 되며, 요컨대, 밸브 구경을 비교적 크게 할 수 있고, 조정이 용이하며, 양자 사이에 탄발체가 배치 가능한 형상이면 된다.

10; 케이싱
11; 토출실
12; 제어실(크랭크실)
13; 흡입실
14; 실린더
15; 연통로
16, 16′; 연통로
17; 연통로
18; 연통로
19; 고정 오리피스
20; 회전축
21; 사판
22; 피스톤
23; 연결 부재
24; 피동 풀리
25; 컨덴서(응축기)
26; 팽창 밸브
27; 이베퍼레이터(증발기)
30; 바디
31, 32, 33; 연통로(토출측 통로)
34, 35; 연통로(흡입측 통로)
36; 주밸브실
36a; 시트면
37; 감압실
38; 가이드 통로
39, 39′; 액 냉매 배출 밸브 시트
40; 주밸브
41; 시일 부재
45; 액 냉매 배출 밸브
50; 감압체
51; 벨로우즈
52; 어댑터
53; 홀더
54; 스프링
55; 탄발체
56; 탄발체
57; 받침대
60; 솔레노이드
62; 케이싱
63; 슬리브
64; 고정 철심
65; 구동 로드
66; 가동 철심
67; 코일 스프링
68; 여자용 코일
M; 사판식 용량 가변형 압축기
V; 용량 제어 밸브
Pd; 토출실 압력
Ps; 흡입실 압력
Pc; 제어실 압력

Claims

유체를 토출하는 토출실과 유체의 토출량을 제어하는 제어실을 연통시키는 토출측 통로와,
상기 토출측 통로의 도중에 형성된 주밸브실과,
상기 주밸브실에서 상기 토출측 통로를 개폐하는 주밸브와,
유체를 흡입하는 흡입실과 상기 제어실을 연통시키는 흡입측 통로와,
상기 흡입측 통로의 도중에 형성된 감압실과,
상기 제어실의 압력을 받아 상기 흡입측 통로를 개폐하는 액 냉매 배출 밸브와,
상기 감압실 내에 배치되어 그 신장에 의해 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄시키는 방향으로 탄성력을 미치게 하면서 주위의 압력 증가에 수반하여 수축되는 감압체와,
상기 주밸브를 제어하기 위한 전자(電磁) 구동력을 미치는 솔레노이드를 구비하고,
상기 감압체는 일방측에서 상기 솔레노이드의 구동 로드에 상대 이동 가능하게 지지되고, 타방측에서 상기 액 냉매 배출 밸브에 연결되는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항에 있어서,
상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄하는 방향으로 가압하는 탄발체(彈發體)를 설치하는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항에 있어서,
상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방하는 방향으로 가압하는 탄발체를 설치하는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항에 있어서,
상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 폐쇄하는 방향으로 가압하는 탄발체 및 상기 액 냉매 배출 밸브를 밸브 개방하는 방향으로 가압하는 탄발체를 설치하는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.