KR101860157B1 - 가변 용량형 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

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Abstract

압축기의 운전 효율을 저하시키는 일 없이, 압축기 기동시에 있어서 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브를 제공한다.
크랭크실 압력(Pc)을 Ps 출입구(27)를 통하여 압축기의 흡입실로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로(16)가 마련됨과 함께, 그 밸브 내 릴리스 통로(16)를 개폐하는 부 밸브체(17)가 마련되고, 주 밸브체(15)에 의해 밸브구(22)가 닫혀져 있는 상태에서는, 부 밸브체(17)에, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 여는 방향으로, 흡입 압력(Ps)에 응한 힘(벨로스 장치(40)의 수축력) 및 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)과의 차압에 응한 힘의 2개의 힘이 작용하도록 되어 있다.

Description

가변 용량형 압축기용 제어 밸브{CONTROL VALVE FOR VARIABLE CAPACITY COMPRESSOR}
본 발명은, 카 에어컨 등에 사용되는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브에 관한 것으로, 특히, 압축기의 운전 효율을 저하시키는 일 없이, 압축기 기동시에 있어서의 토출 용량을 신속하게 크게 할 수 있는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브에 관한 것이다.
종래부터, 카 에어컨용 압축기로서, 도 10에 간략 도시되어 있는 바와 같은 사판식 가변 용량형 압축기가 사용되고 있다. 이 사판식 가변 용량형 압축기(100)는, 차재 엔진에 회전 구동되는 회전축(101), 이 회전축(101)에 부착된 사판(102), 이 사판(102)이 배치된 크랭크실(104), 상기 사판(102)에 의해 왕복 운동시켜지는 피스톤(105), 이 피스톤(105)에 의해 압축된 냉매를 토출하기 위한 토출실(106), 냉매를 흡입하기 위한 흡입실(107), 크랭크실(104)의 압력(Pc)을 흡입실(107)로 달아나게 하기 위한 기내 릴리스 통로(고정 오리피스)(108) 등을 구비하고 있다.
한편, 상기 가변 용량형 압축기에 사용되는 제어 밸브(1')는, 압축기(100)의 토출실(106)로부터 토출 압력(Pd)이 도입됨과 함께, 그 토출 압력(Pd)을 압축기(100)의 흡입 압력(Ps)에 응하여 압력조절 함에 의해 크랭크실(104)의 압력(Pc)을 제어하도록 되어 있고, 기본 구성으로서, 밸브구가 마련된 밸브실 및 압축기(100)의 흡입실(107)에 연통하는 Ps 출입구를 가지며, 상기 밸브구보다 상류측에 압축기(100)의 토출실(106)에 연통하는 Pd 도입구가 마련됨과 함께, 상기 밸브구보다 하류측에 상기 압축기(100)의 크랭크실(104)에 연통하는 Pc 출입구가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브구를 개폐하기 위한 밸브체(밸브봉)와, 그 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 이동시키기 위한 플런저를 갖는 전자식 액추에이터와, 상기 압축기(100)로부터 흡입 압력(Ps)이 상기 Ps 출입구를 통하여 도입되는 감압실과, 그 감압실의 압력에 응하여 상기 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 가세하는 감압 응동 부재를 구비하고 있고, 상기 밸브체와 상기 밸브구로 도 10에서의 부호 11'로 나타나는 밸브부가 구성된다(예를 들면 하기 특허 문헌 1 등을 참조).
이와 같은 구성의 제어 밸브(1')에서는, 전자식 액추에이터의 코일, 스테이터 및 흡인자 등으로 이루어지는 솔레노이드부가 통전되면, 흡인자에 플런저가 끌어당겨지고, 밸브체가 플런저에 추종하도록 밸브폐쇄 방향으로 이동시켜진다. 한편, 압축기(100)로부터 Ps 도입구를 통하여 도입된 흡입 압력(Ps)은, 도입실로부터 플런저와 그 외주에 배치된 안내 파이프와의 사이에 형성되는 간극 등을 통하여 감압실에 도입되고, 감압 응동 부재(예를 들면 벨로스 장치)는 감압실의 압력(흡입 압력(Ps))에 응하여 신축 변위(흡입 압력(Ps)이 높으면 수축, 낮으면 신장)하고, 그 변위(가세력)가 밸브체에 전달되고, 그에 의해, 밸브구에 대해 밸브체부가 승강하여 밸브부(11')의 밸브 개방도가 조정된다. 즉, 밸브 개방도는, 흡인자에 의한 플런저의 흡인력과, 감압 응동 부재의 신축 변위에 의한 가세력과, 플런저 스프링(밸브개방 스프링)에 의한 가세력에 의해 결정되고, 그 밸브 개방도에 응하여, 크랭크실(104)의 압력(Pc)이 제어된다.
여기서, 크랭크실(104)의 압력(Pc)이 높으면, 사판(102)이 기울어지기 어려워져서, 피스톤(105)의 스트로크가 짧아지고, 토출 압력(Pd)이 올라가기 어렵게 되어, 압축기 기동시에 있어서의 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간이 길어진다. 역으로, 크랭크실(104)의 압력(Pc)이 낮으면, 사판(102)이 기울어지기 쉬워지고, 피스톤(105)의 스트로크가 길어지며, 토출 압력(Pd)이 올라가기 쉽게 되어, 압축기 기동시에 있어서의 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간이 짧아진다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2010-185285호 공보(2010년 8월 26일 공개)
상기한 바와 같은 압축기(100) 및 제어 밸브(1')에서는, 압축기를 장시간 정지하여 두면, 크랭크실(104) 내에 냉매가 액화하여 고이고, 이 상태에서 압축기를 기동하면, 크랭크실(104) 내의 액냉매가 온도 상승에 의해 기화 팽창하여 크랭크실(104) 내의 압력(Pc)이 대폭적으로 증대한다. 이 경우, 크랭크실(104)의 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로(108)를 통하여 흡입실(107)로 빠지지만, 크랭크실(104)의 압력(Pc)이 과대하면, 기내 릴리스 통로(108)만으로는, 크랭크실(104)의 압력(Pc)이 흡입실(107)로 신속하게는 빠지지 않아, 압력(Pc)이 곧바로 내려가지 않기 때문에, 압축기 기동시에 있어서의 토출 용량이 크게 될 때까지 장시간을 필요로 하게 되고, 그 결과, 예를 들면 냉방이 효과가 있기까지 시간이 걸려서, 탑승자 등을 초조하게 하거나, 에어컨이 고장났는가 하는 의심을 할 우려가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 기내 릴리스 통로(108)의 실효 통로 단면적(고정 오리피스의 구멍 지름)를 크게 설정하면, 압축기 기동시에 있어서의 크랭크실(104)의 압력(Pc)은 신속하게 내려가는 것이지만, 압축기의 운전 효율이 저하되어 버린다.
또한, 상기와는 별개로, 전자식 액추에이터의 솔레노이드부로의 통전 정지(OFF)시에 있어서, 제어 밸브 내에서 크랭크실 압력(Pc)이 Ps 출입구를 통하여 흡입실로 달아나면, 크랭크실 압력(Pc)을 신속하게 소요 압력으로 상승·안정시킬 수가 없게 되어, 통전 정지(OFF) 상태를 유지할 수 없게 된다는 문제도 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 압축기의 운전 효율을 저하시키는 일 없이, 압축기 기동시에 있어서의 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있고, 또한, 전자식 액추에이터에의 통전 정지시에는 크랭크실의 압력(Pc)을 Ps 출입구측으로 달아나지 않도록 할 수 있는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 제 1의 가변 용량형 압축기용 제어 밸브는, 기본적으로는, 밸브구가 마련된 밸브실 및 압축기의 흡입실에 연통하는 Ps 출입구를 가지며, 상기 밸브구보다 상류측에 압축기의 토출실에 연통하는 Pd 도입구가 마련됨과 함께, 상기 밸브구보다 하류측에 상기 압축기의 크랭크실에 연통하는 Pc 출입구가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브구를 개폐하기 위한 주 밸브체와, 그 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 이동시키기 위한 플런저를 갖는 전자식 액추에이터와, 상기 압축기로부터 흡입 압력(Ps)이 상기 Ps 출입구를 통하여 도입되는 감압실과, 그 감압실의 압력에 응하여 상기 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 가세하는 감압 응동 부재를 구비하고, 상기 크랭크실의 압력(Pc)을 상기 Ps 출입구를 통하여 상기 압축기의 흡입실로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로가 마련됨과 함께, 해당 밸브 내 릴리스 통로를 개폐하는 부 밸브체가 마련되고, 상기 주 밸브체에 의해 상기 밸브구가 닫혀져 있는 상태에서는, 상기 부 밸브체에, 상기 밸브 내 릴리스 통로를 여는 방향으로, 상기 흡입 압력(Ps)에 응한 힘 및 상기 크랭크실 압력(Pc)과 상기 흡입 압력(Ps)의 차압에 응한 힘의 2개의 힘이 작용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
바람직한 양태로는, 상기 주 밸브체 내에, 상기 밸브 내 릴리스 통로가 형성됨과 함께, 상기 부 밸브체의 부 밸브체부가 삽입된다.
다른 바람직한 양태로는, 상기 밸브본체에 상기 주 밸브체가 활주 자유롭게 끼어 삽입(감삽)되는 안내구멍이 마련되고, 그 안내구멍과 상기 밸브구와의 사이에 상기 Pc 출입구가 마련됨과 함께, 상기 안내구멍의 상측에 상기 Ps 출입구가 마련된다.
본 발명에 관한 제 2의 가변 용량형 압축기용 제어 밸브는, 밸브구가 마련된 밸브실 및 압축기의 흡입실에 연통하는 Ps 출입구를 가지며, 상기 밸브구보다 상류측에 압축기의 토출실에 연통하는 Pd 도입구가 마련됨과 함께, 상기 밸브구보다 하류측에 상기 압축기의 크랭크실에 연통하는 Pc 출입구가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브구를 개폐하기 위한 주 밸브체와, 그 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 이동시키기 위한 플런저를 갖는 전자식 액추에이터와, 상기 압축기로부터 흡입 압력(Ps)이 상기 Ps 출입구를 통하여 도입되는 감압실과, 그 감압실의 압력에 응하여 상기 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 가세하는 감압 응동 부재를 구비하고, 상기 전자식 액추에이터에 통전되고, 또한, 상기 주 밸브체에 의해 상기 밸브구가 닫혀져 있을 때, 상기 크랭크실의 압력(Pc)을 전 IEPs 출입구를 통하여 상기 압축기의 흡입실로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로가 마련되고, 상기 밸브 내 릴리스 통로는, 상기 주 밸브체 내, 상기 플런저 내, 및 상기 플런저의 저면과 상기 밸브본체에 마련된 스토퍼부와의 사이에 형성되는 간극을 포함하여 구성되고, 상기 전자식 액추에이터에의 통전 정지시에는, 상기 플런저의 저면을 상기 스토퍼부에 꽉누름에 의해 상기 밸브 내 릴리스 통로를 차단하도록 된다.
상기 밸브 내 릴리스 통로는, 바람직하게는, 상기 플런저의 외주부에 형성되는 세로홈을 포함하여 구성된다.
다른 바람직한 양태로는, 상기 밸브 내 릴리스 통로를 상기 주 밸브체 내에서 개폐하기 위한 부 밸브체가 마련되고, 상기 주 밸브체에 의해 상기 밸브구가 닫혀져 있을 때에는, 상기 부 밸브체에, 상기 밸브 내 릴리스 통로를 여는 방향으로, 상기 흡입 압력(Ps)에 응한 힘 및 상기 크랭크실 압력(Pc)과 상기 흡입 압력(Ps)과의 차압에 응한 힘의 2개의 힘이 작용하도록 된다.
다른 바람직한 양태로는, 상기 밸브본체에 상기 주 밸브체가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 안내구멍이 마련되고, 그 안내구멍과 상기 밸브구와의 사이에 상기 Pc 출입구가 마련됨과 함께, 상기 안내구멍의 상측에 상기 Ps 출입구가 마련된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2의 가변 용량형 압축기용 제어 밸브에 있어서, 상기 주 밸브체에 대해 밸브폐쇄 방향과 밸브개방 방향으로 작용하는 냉매압을 개략 상쇄하기 위해, 상기 주 밸브체에 냉매압을 부여하는 캔슬 통로를 마련할 수 있다.
이 경우, 상기 캔슬 통로는, 상기 주 밸브체 내에 형성되어 상기 주 밸브체에서의 상기 밸브구보다도 상류측의 단면에 개구함과 함께 상기 Pc 출입구에 연통하는 밸브 내 캔슬 통로와, 상기 주 밸브체의 상기 단면에 대향함과 함께 상기 밸브 내 캔슬 통로에 연통하는 압력실을 구비하는 것으로 할 수 있다.
이 경우, 상기 주 밸브체 내에 형성되는 상기 밸브 내 릴리스 통로와 상기 밸브 내 캔슬 통로를 상기 주 밸브체를 관통하는 하나의 관통구멍에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브가 바람직한 양태에서는, 압축기 기동시에, 크랭크실 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로와 밸브 내 릴리스 통로의 2개의 통로를 통하여 흡입실로 달아나게 되기 때문에, 압축기 기동시에 있어서의 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간을 종래의 것에 비하여 대폭적으로 단축할 수 있다.
또한, 통상 제어시에는, 밸브 내 릴리스 통로는 부 밸브체에 의해 닫혀져 있기 때문에, 압축기의 운전 효율이 저하되는 일은 없다.
또한, 부 밸브체를 흡입 압력(Ps)(벨로스 장치의 수축력) 및 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)과의 차압의 2개의 힘에 의해 열어주도록 되어 있기 때문에, 압축기 기동시에 부 밸브체를 보다 확실하게 열리게 할 수 있다.
또한, 전자식 액추에이터에의 통전 정지시에는, 밸브 내 릴리스 통로를 예를 들면 플런저 밸브부에 의해 자동적으로 차단하여, 크랭크실 압력(Pc)을 흡입실로 달아나지 않도록 되기 때문에, 크랭크실 압력(Pc)을 신속하게 소요 압력으로 상승·안정시킬 수 있고, 그에 의해, 통전 정지 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
또한, 주 밸브체에 대해 밸브폐쇄 방향과 밸브개방 방향으로 작용하는 냉매압을 개략 상쇄하기 위해, 주 밸브체에 냉매압을 부여하는 캔슬 통로를 마련함에 의해, 냉매압에 의해 주 밸브체에 작용하는 하중이 거의 없어지기 때문에, 당해 하중에 의한 제어에의 악영향을 경감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 1 실시예(통상 제어시)를 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 1 실시예(압축기 기동시)를 도시하는 종단면도.
도 3은 본 실시예의 통상 제어시에 있어서의 압축기와 제어 밸브 사이의 냉매 압력 유통 상황을 도시하는 도면.
도 4는 본 실시예의 압축기 기동시에 있어서의 압축기와 제어 밸브 사이의 냉매 압력 유통 상황을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 2 실시예를 도시하는 종단면도(통상 제어시).
도 6은 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 2 실시예를 도시하는 종단면도(압축기 기동시)
도 7은 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 2 실시예를 도시하는 종단면도(통전 정지시)
도 8은 본 실시예의 통전 정지시에 있어서의 압축기와 제어 밸브 사이의 냉매 압력 유통 상황을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 3 실시예를 도시하는 종단면도(통상 제어시).
도 10은 종래에서의 압축기와 제어 밸브 사이의 냉매 압력 유통 상황을 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1, 도 2는, 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 1 실시예를 도시하는 종단면도이고, 도 1은 통상 제어시, 도 2는 압축기 기동시를 나타내고 있다.
또한, 도 3, 도 4는, 종래례를 도시하는 도 10에 대응한 도면으로, 도 3은 통상 제어시에 있어서의 압축기와 제어 밸브 사이의 냉매 압력 유통 상황을 나타내고, 또한, 도 4은 압축기 기동시에 있어서의 압축기와 제어 밸브 사이의 냉매 압력 유통 상황을 나타내고 있다.
도시한 실시예의 제어 밸브(1)는, 밸브구(22)가 마련된 밸브본체(20)와, 밸브구(22)를 개폐하기 위한 주 밸브체(15)와, 그 주 밸브체(15)를 밸브구 개폐 방향으로 이동시키기 위한 전자식 액추에이터(30)와, 감압 응동 부재로서의 벨로스 장치(40)를 구비하고 있다.
밸브본체(20)는, 밸브구(22)가 마련된 밸브실(21) 및 압축기(100)의 흡입실(107)에 연통하는 Ps 출입구(27)를 가지며, 밸브구(22)보다 상류측(하측)에 압축기(100)의 토출실(106)에 연통하는 Pd 도입구(25)가 마련됨과 함께, 상기 밸브구(22)보다 하류측(상측)에 압축기(100)의 크랭크실(104)에 연통하는 Pc 출입구(26)가 마련되어 있다.
전자식 액추에이터(30)는, 통전 여자용의 코일(32), 그 코일(32)의 상측에 부착된 커넥터 헤드(31), 코일(32)의 내주측에 배치된 스테이터(33) 및 흡인자(34), 스테이터(33) 및 흡인자(34)의 하단부 외주(단차부)에 그 상단부가 TIG 용접에 의해 접합된 안내 파이프(35), 흡인자(34)의 하방에서 안내 파이프(35)의 내주측에 상하 방향으로 활주 자유롭게 배치된 플런저(37), 상기 코일(32) 및 커넥터 헤드(31)에 외삽된 단이 있는 원통형상의 하우징(60), 및, 그 하우징(60)의 하단부와 안내 파이프(35)(의 플랜지형상부(35a))와의 사이에 배치되어 그들을 밸브본체(20)의 상부에 고정하기 위한 홀더(56)를 구비하고 있다.
또한, 상기 스테이터(33)의 상부에는, 육각구멍이 있는 조절 나사(65)가 나사결되고, 스테이터(33)의 내주측에서의 상기 조절 나사(65)와 흡인자(34) 사이에는, 압축기(100)의 흡입 압력(Ps)이 도입되는 감압실(45)이 형성되고, 이 감압실(45)에는 감압 응동 부재로서의, 벨로스(41), 역 철자형상의 상 스토퍼(42), 역 요자형상의 하 스토퍼(43), 및 압축 코일 스프링(44)으로 이루어지는 벨로스 장치(40)가 배치되고, 또한, 상기 하 스토퍼(43)의 오목부 내에는 후술하는 부 밸브체(17)의 상단 소경부(17d)가 끼어 삽입되고, 부 밸브체(17)의 대경 계지부(17c)(벨로스 장치(40))와 흡인자(34) 사이에는, 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)의 수축 방향(조절 나사(65)측으로 압축하는 방향)으로 가세하는 압축 코일 스프링(부 밸브 스프링)(46)이 배치되어 있다.
이 부 밸브 스프링(46)은, 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)와 일체로 변위시키기 위해 항상 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)의 수축 방향으로 가세하고 있다. 또한, 부 밸브 스프링(46)을 마련하는 대신에 부 밸브체(17)의 상단을 벨로스 장치(40)에 고정하여도 좋다.
또한, 흡인자(34)와 후술하는 주 밸브체(15)의 상단 스프링 받이부(플런저(37))와의 사이에는, 주 밸브체(15) 및 플런저(37)를 하방(밸브개방 방향)으로 가세하는 압축 코일 스프링(밸브개방 스프링)(47)이 배치되어 있다.
한편, 상기 밸브본체(20)의 상부에는, 플런저(37)의 최하강 위치를 규제하기 위한 스토퍼부(24)가 마련되고, 밸브본체(20)의 중앙부 부근에는, 상기 주 밸브체(15)가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 안내구멍(19)이 형성되어 있다. 또한, 밸브본체(20)의 스토퍼부(24) 내주에는, 압축기(100)의 흡입 압력(Ps)의 입출실(28)이 형성됨과 함께, 그 외주측에 복수개의 Ps 출입구(27)가 형성되고, 이 Ps 출입구(27)로부터 입출실(28)에 도입된 흡입 압력(Ps)은, 플런저(37)의 외주에 형성된 세로홈(37a) 등을 통하여 상기 감압실(45)에 도입된다.
상기 주 밸브체(15)는, 하측 밸브봉 부재(15A)와 상측 통형상 부재(15B)로 이루어지고, 하측 봉형상 부재(15A)는, 아래로부터 차례로, 하부 감삽부(15b), 그 하부 회삽부(15b)보다 대경의 주 밸브체부(15a), 소경부(15c), 상부 감삽부(15d), 상부 소경부(15e)로 이루어져 있고, 또한, 상측 통형상 부재(15B)는, 부 밸브체(17)의 몸통부(17b)가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 원통형상의 대경 안내부(15g) 및 이 안내부(15g)보다 소경의 하측 원통부(15f)로 이루어지고, 하측 원통부(15f)의 하부가 상부 소경부(15e)에 압입 등에 의해 외삽(外揷) 고정되어 하측 밸브봉 부재(15A)와 상측 정상 부재(15B)가 일체화되어 있다. 여기서는, 주 밸브체부(15a)와 밸브구(22) 로 주 밸브부(11)가 구성된다.
또한, 밸브본체(20)의 하단부 중앙에는, 조립시에 밸브체(15)를 삽통시키기 위한 삽통구멍(18)이 마련됨과 함께, 그 삽통구멍(18)에는, 주 밸브체(15)의 하부 감삽부(15b)가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 단이 있는 원통형상의 전형상(栓狀) 가이드 부재(48)가 압입 등에 의해 고정되어 있다.
또한, 주 밸브체(15)의 하측 밸브봉 부재(15A) 내에는, Pc 출입구(26)에 개구하는 가로구멍(15i)과 세로구멍(15j)이 형성되고, 상측 통형상 부재(15B)에는, 입출실(28)에 개구하는 가로구멍(15k), 내주구멍(15m), 및 가로구멍(15n)이 형성되고, 상기 하측 밸브봉 부재(15A)의 가로구멍(15i) 및 세로구멍(15j)이나 상측 통형상 부재(15B)의 가로구멍(15K) 등으로 크랭크실(104)의 압력(Pc)을 Ps 출입구(27)를 통하여 압축기(100)의 흡입실(107)로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로(16)가 구성된다.
또한, 주 밸브체(15)의 내주구멍(15m)에는, 부 밸브체(17)의 하부가 삽입되고, 부 밸브체(17)의 하단의 원추면형상 부 밸브체부(17a)가 세로구멍(15j)의 상단연(부 밸브 시트부(23))에 이접(離接)함에 의해 상기 밸브 내 릴리스 통로(16)가 개폐되도록 되어 있다. 여기서는, 부 밸브체부(17a)와 부 밸브 시트부(23)로 부 밸브부(12)가 구성된다.
따라서 주 밸브체(15)에 의해 밸브구(22)가 닫혀져 있는 상태에서는, 부 밸브체(17)에, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 여는 방향으로, 흡입 압력(Ps)에 응한 벨로스 장치(40)의 수축력(부 밸브체(17)를 끌어올릴려고 하는 힘)이 작용함과 함께, 부 밸브체(17)를 밀어올릴려고 한 크랭크실 압력(Pc)과 부 밸브체(17)를 압하할려고 하는 흡입 압력(Ps)과의 차압(差壓)에 응한 힘이 작용하게 된다.
이와 같은 구성으로 된 제어 밸브(1)에서는, 통상 제어시(Pd→Pc 제어시)에는, 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 코일(32), 스테이터(33) 및 흡인자(34)로 이루어지는 솔레노이드부가 통전 여자되면, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어당겨지고, 이에 수반하여, 주 밸브체(15)가 상방(밸브폐쇄 방향)에 이동시켜진다. 한편, 압축기(100)로부터 Ps 출입구(27)에 도입된 흡입 압력(Ps)은, 입출실(28)로부터 플런저(37)의 외주에 형성된 세로홈(37a), 가로구멍(15k), 내주구멍(15m), 및 가로구멍(15n) 등을 통하여 상기 감압실(45)에 도입되고, 벨로스 장치(40)(내부는 진공압)는 감압실(45)의 압력(흡입 압력(Ps))에 응하여 신축 변위(흡입 압력(Ps)가 높으면 수축, 낮으면 신장)하고, 그 변위가 플런저(37)나 부 밸브체(17)를 통하여 주 밸브체(15)에 전달되고, 그에 의해, 밸브 개방도(밸브구(22)로부터의 주 밸브체부(15a)의 리프트량)가 조정된다.
즉, 밸브 개방도는, 코일(32), 스테이터(33) 및 흡인자(34)로 이루어지는 솔레노이드부에 의한 플런저(37)의 흡인력과, 벨로스 장치(40)의 가세력(신장력, 수축력)과, 밸브개방 스프링(47) 및 부 밸브 스프링(46)에 의한 가세력과, 주 밸브체(15)에 작용하는 밸브개방 방향의 힘과 밸브폐쇄 방향의 힘에 의해 결정되고, 그 밸브 개방도에 응하여, 크랭크실(104)의 압력(Pc)이 조정되고, 이에 수반하여, 압축기(100)의 사판(102)의 경사각도 및 피스톤(105)의 스트로크가 조정되고, 토출 용량이 증감된다.
이 경우, Pd→Pc 제어시에는, 플런저(37)와 일체로 움직이는 주 밸브체(15)는, 솔레노이드 흡인력에 의해 항상 밸브폐쇄 방향으로 가세되어 있기 때문에, 부 밸브체(17)를 통하여 벨로스 장치(40)와 일체로 변위한다. 따라서, 부 밸브체부(17a)는, 부 밸브 시트부(23)에 꽉 눌려진 상태(밸브폐쇄)가 되기 때문에 밸브 내 릴리스 통로(16)는 닫혀져 있다. 그 때문에, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 통하여 크랭크실 압력(Pc)이 흡입실(107)에 풀려지는 일은 없다.
그에 대해, 압축기 기동시에는, 흡입 압력(Ps) 및 크랭크실 압력(Pc)가 함께 설정 제어 압력보다도 높은 경우, 솔레노이드부가 통전 여자되면, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어당겨지고, 이에 수반하여, 주 밸브체(15)가 상방(밸브폐쇄 방향)으로 이동시켜져서 밸브구(22)가 주 밸브체부(15a)에 의해 닫혀진다(주 밸브부(11)가 밸브폐쇄).
이 때는, 도 2 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 부 밸브체(17)를 열리게(끌어올림·밀어 올림) 하는 2개의 힘, 즉, 벨로스 장치(40)의 수축 방향으로 가세하는 부 밸브 스프링(46)의 스프링력 및 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)과의 차압이 함께 커지기 때문에, 부 밸브체(17)가 벨로스 장치(40)측과 일체가 되어 변위하고, 밸브 내 릴리스 통로(16)가 열린다(부 밸브부(12)가 밸브개방). 그 때문에, 크랭크실(104) 내의 액냉매가 온도 상승에 의해 기화 팽창하여 크랭크실 압력(Pc)이 과대하게 되어도, 크랭크실 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로(108)를 통하여 흡입실(107)로 달아나는 것에 더하여, 크랭크실 압력(Pc)은 밸브 내 릴리스 통로(16)를 통하여서도 흡입실(107)로 달아나게 된다.
이와 같이 본 실시예의 제어 밸브(1)에서는, 압축기 기동시에, 크랭크실(104)의 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로(108)와 밸브 내 릴리스 통로(16)의 2개의 통로를 통하여 흡입실(107)로 달아나게 되기 때문에, 압축기 기동시에 있어서 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간을 종래의 것에 비하여 대폭적으로 단축할 수 있다.
또한, 통상시(Pd→Pc 제어시)에는, 밸브 내 릴리스 통로(16)는 부 밸브체(17)에 의해 닫혀져 있기 때문에, 압축기의 운전 효율이 저하되는 일은 없다.
또한, 부 밸브체(17)를 흡입 압력(Ps)(벨로스 장치(40)의 수축력) 및 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)과의 차압(Pc>Ps)의 2개의 힘에 의해 열어주도록 되어 있기 때문에, 압축기 기동시에 부 밸브체를 보다 확실하게 열어줄 수 있다.
도 5, 도 6, 도 7은, 각각 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 2 실시예를 도시하는 종단면도이고, 도 5은 통상 제어시, 도 6은 압축기 기동시, 도 7은 통전 정지(OFF)시를 도시하고 있다. 또한, 도 3, 도 4, 도 8은, 종래례를 도시하는 도 10에 대응한 도면으로, 도 3은 통상 제어시, 도 4는 압축기 기동시, 도 8은 통전 정지(OFF)시에 있어서의 압축기와 제어 밸브 사이의 냉매 압력 유통 상황을 도시하고 있다.
도시한 실시예의 제어 밸브(1")는, 밸브구(22)가 마련된 밸브본체(20)와, 밸브구(22)를 개폐하기 위한 주 밸브체(15)와, 그 주 밸브체(15)를 밸브구 개폐 방향으로 이동시키기 위한 전자식 액추에이터(30)와, 감압 응동 부재로서의 벨로스 장치(40)를 구비하고 있다.
밸브본체(20)는, 밸브구(22)가 마련된 밸브실(21) 및 압축기(100)의 흡입실(107)에 연통하는 Ps 출입구(27)를 가지며, 밸브구(22)보다 상류측(하측)에 압축기(100)의 토출실(106)에 연통하는 Pd 도입구(25)가 마련됨과 함께, 상기 밸브구(22)보다 하류측(상측)에 압축기(100)의 크랭크실(104)에 연통하는 Pc 출입구(26)가 마련되어 있다.
전자식 액추에이터(30)는, 통전 여자용의 코일(32), 그 코일(32)의 상측에 부착된 커넥터 헤드(31), 코일(32)의 내주측에 배치된 스테이터(33) 및 흡인자(34), 스테이터(33) 및 흡인자(34)의 하단부 외주(단차부)에 그 상단부가 TIG 용접에 의해 접합된 안내 파이프(35), 흡인자(34)의 하방에서 안내 파이프(35)의 내주측에 상하 방향으로 활주 자유롭게 배치된 플런저(37), 상기 코일(32) 및 커넥터 헤드(31)에 외삽된 단이 있는 원통형상의 하우징(60), 및, 그 하우징(60)의 하단부와 안내 파이프(35)(의 플랜지형상부(35a))와의 사이에 배치되고 그들을 밸브본체(20)의 상부에 고정하기 위한 홀더(56)를 구비하고 있다. 여기서는, 전자식 액추에이터(30)중의, 플런저(37)를 제외한, 코일(32), 스테이터(33), 및 흡인자(34) 등으로 이루어지는 부분을 솔레노이드부(30A)라고 칭한다.
또한, 상기 스테이터(33)의 상부에는, 육각구멍이 있는 조절 나사(65)가 나사결합시켜지고, 스테이터(33)의 내주측에서의 상기 조절 나사(65)와 흡인자(34) 사이에는, 압축기(100)의 흡입 압력(Ps)이 도입되는 감압실(45)이 형성되고, 이 감압실(45)에는 감압 응동 부재로서의, 벨로스(41), 역 철자형상의 상 스토퍼(42), 역 요자형상의 하 스토퍼(43), 및 압축 코일 스프링(44)으로 이루어지는 벨로스 장치(40)가 배치되고, 또한, 상기 하 스토퍼(43)의 오목부 내에는 후술하는 부 밸브체(17)의 상단 소경부(17d)가 끼어 삽입되고, 부 밸브체(17)의 대경 계지부(17c)(벨로스 장치(40))와 흡인자(34)와의 사이에는, 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)의 수축 방향(조절 나사(65)측으로 압축하는 방향)으로 가세하는 압축 코일 스프링(부 밸브 스프링)(46)이 배치되어 있다.
이 부 밸브 스프링(46)은, 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)와 일체로 변위시키기 위해 항상 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)의 수축 방향으로 가세하도록 되어 있다. 또한, 부 밸브 스프링(46)을 마련하는 대신에, 예를 들면 부 밸브체(17)의 상단(소경부(17d))을 벨로스 장치(40)의 하 스토퍼(43)에 고정하는 등으로 하여도 좋다.
또한, 흡인자(34)와 후술하는 주 밸브체(15)의 대경 계지부(15q)(플런저(37))와의 사이에는, 주 밸브체(15) 및 플런저(37)를 하방(밸브개방 방향)으로 가세한 압축 코일 스프링(밸브개방 스프링)(47)이 배치되어 있다.
한편, 상기 밸브본체(20)의 상부에는, 플런저(37)의 최하강 위치를 규제하기 위한 스토퍼부(24)가 마련되어 있다. 이 스토퍼부(24)와 플런저(37)의 저면(37b)으로, 후술하는 밸브 내 릴리스 통로(16)를 차단하는 플런저 밸브부(13)가 구성된다(후에 상세히 기술).
밸브본체(20)의 중앙부 부근에는, 상기 주 밸브체(15)가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 안내구멍(19)이 형성되어 있다. 또한, 밸브본체(20)의 상부 내주에는, 압축기(100)의 흡입 압력(Ps)의 입출실(28)이 형성됨과 함께, 그 외주측에 복수개의 Ps 출입구(27)가 형성되고, 이 Ps 출입구(27)로부터 입출실(28)에 도입된 흡입 압력(Ps)은, 플런저(37)의 외주에 형성된 세로홈(38)(좌우 2개소) 등을 통하여 상기 감압실(45)에 도입된다.
상기 주 밸브체(15)는, 하측 밸브봉 부재(15A)와 상측 정상 부재(15B)로 이루어지고, 하측 밸브봉 부재(15A)는, 아래로부터 차례로, 하부 감삽부(15b), 그 하부 감삽부(15b)보다 대경의 주 밸브체부(15a), 소경부(15c), 상부 감삽부(15d), 상부 소경부(15e)로 되이루어져 있고, 또한, 상측 통형상 부재(15B)는, 부 밸브체(17)의 몸통부(17b)가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 대경 계지부(15q)가 있는 감삽부(15g) 및 이 감삽부(15g)보다 그 내경이 큰 하측 원통부(15f)로 이루어지고, 하측 원통부(15f)의 하부가 상부 소경부(15e)에 압입 등에 의해 외감 고정되어 하측 밸브봉 부재(15A)와 상측 통형상 부재(15B)가 일체화되어 있다. 여기서는, 주 밸브체부(15a)와 밸브구(22)로 주 밸브부(11)가 구성된다.
또한, 밸브본체(20)의 하단부 중앙에는, 조립시에 밸브봉(15)을 삽통시키기 위한 삽통구멍(18)이 마련됨과 함께, 그 삽통구멍(18)에는, 주 밸브체(15)의 하부 감삽부(15b)가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 단이 있는 원통형상의 전형상 가이드 부재(48)가 압입 등에 의해 고정되어 있다.
또한, 주 밸브체(15)의 하측 밸브봉 부재(15A) 내에는, Pc 출입구(26)에 개구하는 가로구멍(15i)과 세로구멍(15j)이 형성되고, 상측 통형상 부재(15B)에는, 내주구멍(15m)이 형성됨과 함께, 플런저(37) 내에 위치하는 대경 계지부(15q)에, 상기 내주구멍(15m)에 이어져서 가로구멍(15n)이 형성되어 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 하측 밸브봉 부재(15A)의 가로구멍(15i) 및 세로구멍(15j), 상측 통형상 부재(15B)의 내주구멍(15m), 가로구멍(15n), 플런저(37) 내, 플런저(37)의 외주에 형성된 세로홈(38), 플런저의 저면과 상기 밸브본체(20)에 마련된 스토퍼부(24)의 사이에 형성되는 간극(β), 입출실(28) 등으로, 크랭크실(104)의 압력(Pc)을 Ps 출입구(27)를 통하여 압축기(100)의 흡입실(107)로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로(16)가 구성된다.
또한, 주 밸브체(15)의 내주구멍(15m)에는, 부 밸브체(17)의 하부가 삽입되고, 부 밸브체(17)의 하단의 원추면형상 부 밸브체부(17a)가 세로구멍(15j)의 상단연(부 밸브 시트부(23))에 이접함에 의해, 주 밸브체(15) 내에서 상기 밸브 내 릴리스 통로(16)가 개폐되도록 되어 있다. 여기서는, 부 밸브체부(17a)와 부 밸브 시트부(23)로 부 밸브부(12)가 구성된다.
따라서 주 밸브체(15)에 의해 밸브구(22)가 닫혀져 있는 상태에서는, 부 밸브체(17)에, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 여는 방향으로, 흡입 압력(Ps)에 응한 벨로스 장치(40)의 수축력(부 밸브체(17)를 끌어올릴려고 하는 힘)이 작용함과 함께, 부 밸브체(17)를 밀어올릴려고 하는 크랭크실 압력(Pc)과 부 밸브체(17)를 압하하려고 하는 흡입 압력(Ps)과의 차압에 응한 힘이 작용하게 된다.
한편, 밸브 내 릴리스 통로(16)는, 플런저(37)의 저면(37b)을 밸브본체(20)에 마련된 스토퍼부(24)에 꽉 누름에 의해서도 차단되도록 되어 있다. 즉, 전자식 액추에이터(30)의 솔레노이드부(30A)에의 통전이 정지되면, 솔레노이드부(30A)에 흡인력이 없어지기 때문에, 플런저(37)는 밸브개방 스프링(47)의 가세력에 의해 주 밸브체(15)의 대경 계지부(15q)에 가압 계지된 상태에서 스토퍼부(24)에 꽉 눌린다. 이에 의해, 상기 간극(β)이 없어지고, 밸브 내 릴리스 통로(16)가 자동적으로 차단된다.
이와 같은 구성으로 된 제어 밸브(1")에서는, 통상 제어시(Pd->Pc 제어시)에는, 도 4 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 코일(32), 스테이터(33) 및 흡인자(34) 등으로 이루어지는 솔레노이드부(30A)가 통전 여자되면, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어당겨지고, 이에 수반하여, 주 밸브체(15)가 상방(밸브폐쇄 방향)으로 이동시켜진다. 한편, 압축기(100)로부터 Ps 출입구(27)에 도입된 흡입 압력(Ps)은, 입출실(28)로부터 플런저(37)의 외주에 형성된 세로홈(38) 등을 통하여 상기 감압실(45)에 도입되고, 벨로스 장치(40)(내부는 진공압)는 감압실(45)의 압력(흡입 압력(Ps))에 응하여 신축 변위(흡입 압력(Ps)이 높으면 수축, 낮으면 신장)하고, 그 변위가 플런저(37)나 부 밸브체(17)를 통하여 주 밸브체(15)에 전달되고, 그에 의해, 밸브 개방도(밸브구(22)로부터의 주 밸브체부(15a)의 리프트 량)가 조정된다.
즉, 밸브 개방도는, 코일(32), 스테이터(33) 및 흡인자(34) 등으로 이루어지는 솔레노이드부(30A)에 의한 플런저(37)의 흡인력과, 벨로스 장치(40)의 가세력(신장력, 수축력)과, 밸브개방 스프링(47) 및 부 밸브 스프링(46)에 의한 가세력과, 주 밸브체(15)에 작용하는 밸브개방 방향의 힘과 밸브폐쇄 방향의 힘에 의해 결정되고, 그 밸브 개방도에 응하여, 크랭크실(104)의 압력(Pc)이 조정되고, 이에 수반하여, 압축기(100)의 사판(102)의 경사각도 및 피스톤(105)의 스트로크가 조정되고, 토출 용량이 증감된다.
이 경우, Pd→Pc 제어시에는, 플런저(37)와 일체로 움직이는 주 밸브체(15)는, 솔레노이드부(30A)의 흡인력에 의해 항상 밸브폐쇄 방향으로 가세되어 있기 때문에, 부 밸브체(17)를 통하여 벨로스 장치(40)와 일체로 변위한다. 따라서, 부 밸브체부(17a)는 부 밸브 시트부(23)에 꽉 눌려진 상태(부 밸브부(12)가 밸브폐쇄)로 되기 때문에, 밸브 내 릴리스 통로(16)는 주 밸브체(15) 내에서 차단되어 있다. 그 때문에, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 통하여 크랭크실 압력(Pc)이 흡입실(107)로 달아나는 일은 없다.
그에 대해, 압축기 기동시에는, 흡입 압력(Ps) 및 크랭크실 압력(Pc)이 함께 설정 제어 압력보다도 높은 경우, 솔레노이드부(30A)가 통전 여자되면, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어당겨지고, 이에 수반하여, 주 밸브체(15)가 상방(밸브폐쇄 방향)으로 이동시켜져서 밸브구(22)가 주 밸브체부(15a)에 의해 닫혀진다(주 밸브부(11)가 밸브폐쇄). 이 때는, 도 4 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 부 밸브체(17)를 열리게(끌어 올림·밀어 올림) 하는 2개의 힘, 즉, 벨로스 장치(40)의 수축 방향으로 가세하는 부 밸브 스프링(46)의 스프링력(흡입 압력(Ps)에 응한 힘) 및 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)과의 차압이 함께 커지기 때문에, 부 밸브체(17)가 벨로스 장치(40)가 일체가 되어 변위하고, 밸브 내 릴리스 통로(16)가 열린다(부 밸브부(12)가 밸브개방). 그 때문에, 크랭크실(104) 내의 액냉매가 온도 상승에 의해 기화 팽창하여 크랭크실 압력(Pc)이 과대하게 되어도, 크랭크실 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로(108)를 통하여 흡입실(107)로 달아나는 것에 더하여, 크랭크실 압력(Pc)은 밸브 내 릴리스 통로(16)를 통하여서도 흡입실(107)로 달아나게 된다.
이와 같이, 본 실시예의 제어 밸브(1")에서는, 압축기 기동시에, 크랭크실(104)의 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로(108)와 밸브 내 릴리스 통로(16)의 2개의 통로를 통하여 흡입실(107)로 달아나게 되기 때문에, 압축기 기동시에 있어서 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간을 종래의 것에 비하여 대폭적으로 단축할 수 있다.
또한, 통상시(Pd→Pc 제어시)에는, 밸브 내 릴리스 통로(16)는 부 밸브체(17)에 의해 닫혀져 있기 때문에, 압축기의 운전 효율이 저하되는 일은 없다.
또한, 부 밸브체(17)를 흡입 압력(Ps)(벨로스 장치(40)의 수축력) 및 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)과의 차압(Pc>Ps)의 2개의 힘에 의해 열어주도록 되어 있기 때문에, 압축기 기동시에 부 밸브체를 보다 확실하게 열어줄 수 있다.
상기에 더하여, 솔레노이드부(30A)에의 통전이 정지(OFF)되면, 도 3 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 솔레노이드부(30A)에 흡인력이 없어지기 때문에, 플런저(37)는 밸브개방 스프링(47)의 가세력에 의해 주 밸브체(15)의 대경 계지부(15q)에 가압 계지된 상태로 스토퍼부(24)에 꽉 눌리고, 주 밸브부(11)가 전개 상태가 되어, 부 밸브부(12)도 열릴 가능성이 있고, 크랭크실 압력(Pc)이 밸브 내 릴리스 통로(16)를 통하여 흡입실(107)로 달아날 우려가 있지만, 본 실시예에서는, 플런저(37)의 저면(37b)이 스토퍼부(24)에 꽉 눌리고, 밸브 내 릴리스 통로(16)의 일부를 구성하는 상기 간극(β)이 없어지기 때문에(플런저 밸브부(13)가 밸브폐쇄), 밸브 내 릴리스 통로(16)가 자동적으로 차단된다.
이와 같이 솔레노이드부(30A)에의 통전 정지(OFF)시에는, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 플런저 밸브부(13)에 의해 자동적으로 차단하여, 크랭크실 압력(Pc)을 흡입실(107)로 달아나지 않도록 함에 의해, 크랭크실 압력(Pc)을 신속하게 소요 압력으로 상승·안정시킬 수 있고, 그에 의해, 통전 정지(OFF) 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
도 9는, 본 발명에 관한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브의 제 3 실시예를 도시하는 단면도다. 도시한 제어 밸브(1"')는, 전자식 액추에이터(30)와, 밸브본체(20)와, 그 밸브본체(20) 내에 활주 자유롭게 끼어 삽입된 주 밸브체(15)와, 감압 응동 부재로서의 벨로스 장치(40)를 구비하고 있다.
전자식 액추에이터(30)는, 통전 여자용의 코일(32), 그 코일(32)의 상측에 부착된 커넥터 헤드(31), 코일(32)의 내주측에 배치된 원통형상의 흡인자(34)(스테이터), 흡인자(34)의 하단부 외주(단차부)에 그 상단부가 TIG 용접에 의해 접합된 계단형상의 단이 있는 안내 파이프(35), 흡인자(34)의 하방에서 단이 있는 안내 파이프(35)의 내주측에 상하 방향으로 이동 자유롭게 배치된 플런저(37), 코일(32) 및 커넥터 헤드(31)에 외삽된 단이 있는 원통형상의 하우징(60), 및, 그 하우징(60)의 하단부와 단이 있는 안내 파이프(35) 사이에 배치되고 그들을 밸브본체(20)의 상부에 고정하기 위한 홀더(50)를 구비하고 있다.
흡인자(34)의 상부에는, 육각구멍이 있는 조절 나사(65)가 나사결합되어 있다. 이 조절 나사(65)는 가늘고 길다란 봉형상의 것으로, 흡인자(34)와 플런저(37)를 관통하여 상하로 늘어나 있고, 그 하단부가 후술하는 상 스토퍼(42)에 맞대어져 있다.
밸브본체(20)는, 주 밸브체(15)의 밸브체부(15a)가 접리하는 밸브 시트(밸브구)(22)가 마련된 밸브실(21)을 가지며, 이 밸브실(21)의 외주부(밸브 시트(22)보다 하측)에 압축기로부터 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입하기 위한 복수의 Pd 도입구(25)가 마련됨과 함께, 밸브 시트(22)의 상측에는, 플런저(37)의 최하강 위치를 규제하기 위한 볼록형상 스토퍼부(24)가 마련되어 있다. 또한, 밸브본체(20)의 하단부 중앙에는, 조립시에 주 밸브체(15)를 삽통시키기 위한 삽통구멍(18)이 마련됨과 함께, 그 삽통구멍(18)에는, 주 밸브체(15)의 하단측의 하부 감삽부(15b)가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 바닥이 있고 단이 있는 원통형상의 전형상 가이드 부재(48)가 압입 등에 의해 고정되어 있다. 이 전형상 가이드 부재(48)의 내저면과 주 밸브체(15)의 하단부(하부 감삽부)(15b)의 사이에는 압력실(48a)이 형성되어 있다. 또한, 밸브본체(20)에서의 볼록형상 스토퍼부(24)의 상측에는 Ps 출입구(27) 및 흡입압(Ps)의 입출실(28)이 마련되어 있다.
주 밸브체(15)는, 상기 볼록형상 스토퍼부(24)에 형성된 안내구멍(19)에 활주 자유롭게 끼어 삽입되고, 아래로부터 차례로, 하부 감삽부(15b), 그 하부 감삽부(15b)보다 대경의 주 밸브체부(15a), 소경부(15c), 상부 감삽부(15d), 버섯형상 두부(15e)를 갖고 있다. 주 밸브체부(15a)와 밸브구(22)로 주 밸브부(11)가 구성된다.
또한, 주 밸브체(15)의 내부에는, Pc 출입구(26)에 연통하는 가로구멍(15i)과 주 밸브체(15)를 종단하는 세로구멍(15j)이 형성되어 있다. 세로구멍(15j)에서의 가로구멍(15i)보다도 상측의 부분(15ja)과 가로구멍(15i)에 의해, 크랭크실(104)의 압력(Pc)을 Ps 출입구(27)를 통하여 압축기(100)의 흡입실(107)로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로(16)가 구성된다. 또한, 세로구멍(15j)의 하단은 전형상 가이드 부재(48)의 압력실(48a)에 연통하여 있고, 세로구멍(15j)에서의 가로구멍(15i)보다도 하측의 부분(15jb)(밸브 내 캔슬 통로)과 압력실(48a)에 의해, 주 밸브체(15)에 대해 하향의 냉매압을 부여하는 캔슬 통로가 구성된다.
또한, 본 실시예에서는, 플런저(37)와 주 밸브체(15)를 직결하기 위해, 판재로 이루어지는 바닥이 있는 원통형상의 연결 통체(연결 부재)(52)가 구비되고, 이 연결 통체(52) 내에 형성된 감압실(45)에 벨로스 장치(40)가 수용되어 있다. 연결 통체(52)에는 복수개의 관통구멍(52a)이 마련되어 있고, 입출실(28)에 도입된 흡입 압력(Ps)은, 이 관통구멍(52a)을 통하여 감압실(45)에 도입된다.
상세하게는, 연결 통체(52)는, 플런저(37)의 하부 외주에 형성되는 고리형상 홈(37a)에 그 상부가 코킹 고정되어 있고, 또한, 그 저부(52b)의 내면 중앙에는 바닥이 있는 통형상의 스프링 받이(49)가 고정되어 있다. 이 스프링 받이(49)의 저부에는, 주 밸브체(15)에서의 버섯형상 두부(15e)를 계지하기 위한 계지구멍(49a)이 형성되어 있다. 이 계지구멍(49a)은, 소경부와 대경부로 이루어지는 평면으로 보아 오뚜기 형태로 형성되고, 버섯형상 두부(15e)를 상기 대경부에 하측에서 관통시킨 후, 주 밸브체(15)를 지름 방향으로 이동시킴에 의해, 버섯형상 두부(15e)의 하측에 형성되는 고리형상 홈이 상기 소경부에 계합하여 주 밸브체(15)가 계지되도록 되어 있다. 이에 의해, 플런저(37)와 주 밸브체(15)가 연결 통체(52)를 통하여 직결되고, 그것들은 일체로 상하이동하게 된다.
스프링 받이(49) 내에는, 단면 개략 십자형의 부 밸브체(17)가 상하로 활주 자유롭게 수용되어 있다. 이 부 밸브체(17)의 하단에는 원추형상의 부 밸브체부(17a)가 형성되어 있고, 이 부 밸브체부(17a)가 세로구멍(15i)의 상단연(부 밸브 시트부(23))에 이접함에 의해 밸브 내 릴리스 통로(16)가 개폐되도록 되어 있다. 즉, 부 밸브체부(17a)와 부 밸브 시트부(23)로 부 밸브부(12)가 구성된다.
부 밸브체(17)의 중간부에는 플랜지형상의 대경 계지부(17c)가 형성되어 있고, 이 대경 계지부(17c)와 스프링 받이(49) 사이에는, 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)의 수축 방향으로 가세하는 압축 코일 스프링(부 밸브 스프링)(46)이 배치되어 있다. 또한, 대경 계지부(17c)에는, 냉매를 통과시키는 관통구멍(17e)이 복수개 형성되어 있다. 그리고, 부 밸브체(17)의 상부에는 소경부(17d)가 형성되어 있다.
부 밸브 스프링(46)은, 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)와 일체로 변위시키기 위해 항상 부 밸브체(17)를 벨로스 장치(40)의 수축 방향으로 가세하도록 되어 있다. 또한, 부 밸브 스프링(46)을 마련하는 대신에, 예를 들면 부 밸브체(17)의 상단(소경부(17d))을 벨로스 장치(40)의 하 스토퍼(43)(후술)에 고정하는 등으로 하여도 좋다.
주 밸브체(15)에 의해 밸브구(22)가 닫혀져 있는 상태에서는, 부 밸브체(17)에, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 열림 방향으로, 흡입 압력(Ps)에 응한 벨로스 장치(40)의 수축력(부 밸브체(17)을 끌어올릴려고 하는 힘)이 작용함과 함께, 부 밸브체(17)를 밀어올릴려고 하는 크랭크실 압력(Pc)과 부 밸브체(17)를 밀어내리려고 하는 흡입 압력(Ps)과의 차압에 응한 힘이 작용하게 된다.
상기 연결 통체(52) 내에 배치되는 벨로스 장치(40)는, 감압 응동 부재로서의 벨로스(41), 역 철자형상의 상 스토퍼(42), 역 요자형상의 하 스토퍼(43), 압축 코일 스프링(44), 원통형상 스프링 받이(49) 등을 구비하고, 상기 연결 통체(52) 내에 형성되는 공간이 감압실(45)로 되어 있다. 벨로스 장치(40)의 상단면(상 스토퍼(42))은 조절 나사(65)에 맞대어지고, 하 스토퍼(43)에는, 부 밸브체(17)의 소경부(17d)가 삽입 맞대어져 있다.
이러한 구성으로 된 제어 밸브(1)에서는, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어당겨지면(통전시), 주 밸브체(15)는 플런저(37)에 의해 연결 통체(52)를 통하여 밸브폐쇄 방향으로 강제적으로 끌려간다. 한편, 압축기로부터 흡입 압입 출구(27)에 도입된 흡입 압력(Ps)은 감압실(45)에 도입되고, 벨로스 장치(40)(내부는 진공압)는 감압실(45)의 압력(흡입 압력(Ps))에 응하여 신축 변위(흡입 압력(Ps)이 높으면 수축, 낮으면 신장)하고, 그 변위가 주 밸브체(15)에 전달되고, 그에 의해, 밸브 개방도가 조정된다.
즉, 밸브 개방도는, 흡인자(34)에 의한 플런저(37)의 흡인력과, 벨로스 장치(40)의 가세력과, 압축 코일 스프링(46)에 의한 가세력에 의해 결정되고, 그 밸브 개방도에 응하여, Pd 도입구(25)로부터 밸브실(21)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매의 출구인 PC 출입구(26)측, 즉 크랭크실에의 도출량(조이는 량)이 조정되고, 이에 의해, 크랭크실 내의 압력(Pc)이 제어된다.
이 경우, Pd→Pc 제어시에는, 플런저(37)와 일체로 움직이는 주 밸브체(15)는, 솔레노이드 흡인력에 의해 항상 밸브폐쇄 방향으로 가세되어 있기 때문에, 부 밸브체(17)를 통하여 벨로스 장치(40)와 일체로 변위한다. 따라서, 부 밸브체부(17a)는, 부 밸브 시트부(23)에 꽉 눌려진 상태(밸브폐쇄)로 되기 때문에 밸브 내 릴리스 통로(16)는 닫혀져 있다. 그 때문에, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 통하여 크랭크실 압력(Pc)이 흡입실(107)로 달아나는 일은 없다.
그에 대해, 압축기 기동시에는, 흡입 압력(Ps) 및 크랭크실 압력(Pc)이 함께 설정 제어 압력보다도 높은 경우, 솔레노이드부가 통전 여자되면, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어당겨지고, 이에 수반하여, 주 밸브체(15)가 상방(밸브폐쇄 방향)으로 이동하게 되고 밸브구(22)가 주 밸브체부(15a)에 의해 닫혀진다(주 밸브부(11)가 밸브폐쇄).
이 때는, 부 밸브체(17)를 열리게(끌어 올림. 밀어 올림) 하는 2개의 힘, 즉, 벨로스 장치(40)의 수축 방향으로 가세하는 부 밸브 스프링(46)의 스프링력 및 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)과의 차압이 함께 커지기 때문에, 부 밸브체(17)가 벨로스 장치(40)측과 일체가 되어 변위하고, 밸브 내 릴리스 통로(16)가 열린다(부 밸브부(12)가 밸브개방). 그 때문에, 크랭크실(104) 내의 액냉매가 온도 상승에 의해 기화 팽창하여 크랭크실 압력(Pc)이 과대하게 되어도, 크랭크실 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로(108)를 통하여 흡입실(107)로 달아남에 더하여, 크랭크실 압력(Pc)은 밸브 내 릴리스 통로(16)를 통하여서도 흡입실(107)로 달아나게 된다.
이와 같이. 본 실시예의 제어 밸브(1)에서는, 압축기 기동시에, 크랭크실(104)의 압력(Pc)은 기내 릴리스 통로(108)와 밸브 내 릴리스 통로(16)의 2개의 통로를 통하여 흡입실(107)로 달아나게 되기 때문에, 압축기 기동시에 있어서의 토출 용량이 크게 될 때까지 필요로 하는 시간을 종래의 것에 비하여 대폭적으로 단축할 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 세로구멍(15j)에서의 가로구멍(15i)보다도 하측의 부분(15jb)과 압력실(48a)에 의해 구성된 캔슬 통로를 마련함으로써, 주 밸브체(15)에 작용하는 냉매압이 제어에 악영향을 미치는(제어 정밀도의 저하 등을 초래하는) 것을 경감할 수 있다.
즉, 이 제어 밸브(1"')에서는, 밸브구(22)보다 상류측에 Pd 도입구(25)가 마련됨과 함께, 밸브구(22)보다 하류측에 Pc 출입구(26)가 마련되고, 또한, 주 밸브체부(15a)는 밸브구(22)를 그 하측에서 개폐하도록 되어 있다. 이 경우, 주 밸브체(15)의 주 밸브체부(15a)에는, 그 하측에서 토출 압력(Pd)이 상향으로 작용함과 함께, 상측에서 크랭크실 압력(Pc)이 하향으로 작용한다. Pc<Pd이기 때문에, 주 밸브체부(15a)에는 상향으로 차압(Pd-Pc)이 작용하게 된다.
또한, 전형상 가이드 부재(48)에 수용되어 있는 주 밸브체(15)의 하부 감삽부(15b)의 외주부에는, 토출 압력(Pd)이 하향으로 작용함과 함께, 하부 감삽부(15b)의 하단면에는, 상기 캔슬 통로에 의해 공급되는 크랭크실 압력(Pc)이 상향으로 작용하기 때문에, 하부 감삽부(15b)에는 하향으로 차압(Pd-Pc)이 작용하게 된다. 이 차압(Pd-Pc)과, 주 밸브체부(15a)에 상향으로 작용하는 차압(Pd-Pc)이 상쇄하기 때문에, 주 밸브체(15)에 작용하는 (Pd-Pc)는 캔슬되게 된다.
또한, 주 밸브체(15)에서의 가로구멍(15i)보다도 상측의 부분의 외주부에는 크랭크실 압력(Pc)이 상향으로 작용하는데, 주 밸브체(15)의 상단에 하향으로 작용하는 흡입 압력(Ps)에 의해 개략 상쇄된다(Pc ≒ Ps). 따라서 냉매압에 의해 주 밸브체(15)에 작용하는 하중이 거의 없어지기 때문에, 당해 하중에 의한 제어에의 악영향을 경감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 밸브 내 릴리스 통로(16)를 구성하는 구멍(15ja)과, 밸브 내 캔슬 통로(15jb)를 하나의 관통구멍(세로구멍(15j))에 의해 형성하기 때문에, 제조가 용이하다는 이점이 있다.
또한, 본 실시예의 구조(주 밸브체(15)에 대해 밸브폐쇄 방향과 밸브개방 방향으로 작용하는 냉매압을 개략 상쇄하기 위해, 주 밸브체(15)에 냉매압을 부여하는 캔슬 통로)는, 제 2 실시예와 같은 구조(전자식 액추에이터에의 통전 정지시에, 플런저의 저면을 스토퍼부에 가압함에 의해 밸브 내 릴리스 통로를 차단하는 구조)의 제어 밸브로 마련할 수도 있다.
1, 1', 1", 1"' : 가변 용량형 압축기용 제어 밸브
11 : 주 밸브부
12 : 부 밸브부
13 : 플런저 밸브부
15 : 주 밸브체
15A : 하측 봉형상 부재
15B : 상측 통형상 부재
15j : 세로구멍(관통구멍)
15jb : 밸브 내 캔슬 통로
16 : 밸브 내 릴리스 통로
17 : 부 밸브체
19 : 안내구멍
20 : 밸브본체
21 : 밸브실
22 : 밸브구
24 : 스토퍼부
25 : Pd 도입구
26 : Pc 출입구
27 : Ps 출입구
30 : 전자식 액추에이터
30A : 솔레노이드부
40 : 벨로스 장치
48a : 압력실

Claims (10)

  1. 밸브구가 마련된 밸브실 및 압축기의 흡입실에 연통하는 Ps 출입구를 가지며, 상기 밸브구보다 상류측에 압축기의 토출실에 연통하는 Pd 도입구가 마련됨과 함께, 상기 밸브구보다 하류측에 상기 압축기의 크랭크실에 연통하는 Pc 출입구가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브구를 개폐하기 위한 주 밸브체와, 그 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 이동시키기 위한 플런저를 갖는 전자식 액추에이터와, 상기 압축기로부터 흡입 압력(Ps)이 상기 Ps 출입구를 통하여 도입되는 감압실과, 그 감압실의 압력에 응하여 상기 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 가세하는 감압 응동 부재를 구비한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브로서,
    상기 크랭크실의 압력(Pc)을 상기 Ps 출입구를 통하여 상기 압축기의 흡입실로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로가 마련됨과 함께, 그 밸브 내 릴리스 통로를 개폐하는 부 밸브체가 마련되고,
    상기 주 밸브체 내에, 상기 밸브 내 릴리스 통로가 형성됨과 함께, 상기 부 밸브체가 삽입되어 있으며,
    상기 주 밸브체에 의해 상기 밸브구가 닫혀져 있는 상태에서는, 상기 부 밸브체에, 상기 밸브 내 릴리스 통로를 여는 방향으로, 상기 흡입 압력(Ps)에 응한 힘 및 상기 크랭크실 압력(Pc)과 상기 흡입 압력(Ps)과의 차압에 응한 힘의 2개의 힘이 작용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브본체에 상기 주 밸브체가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 안내구멍이 마련되고, 그 안내구멍과 상기 밸브구의 사이에 상기 Pc 출입구가 마련됨과 함께, 상기 안내구멍의 상측에 상기 Ps 출입구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  3. 밸브구가 마련된 밸브실 및 압축기의 흡입실에 연통하는 Ps 출입구를 가지며, 상기 밸브구보다 상류측에 압축기의 토출실에 연통하는 Pd 도입구가 마련됨과 함께, 상기 밸브구보다 하류측에 상기 압축기의 크랭크실에 연통하는 Pc 출입구가 마련된 밸브본체와, 상기 밸브구를 개폐하기 위한 주 밸브체와, 그 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 이동시키기 위한 플런저를 갖는 전자식 액추에이터와, 상기 압축기로부터 흡입 압력(Ps)이 상기 Ps 출입구를 통하여 도입되는 감압실과, 그 감압실의 압력에 응하여 상기 주 밸브체를 밸브구 개폐 방향으로 가세하는 감압 응동 부재를 구비한 가변 용량형 압축기용 제어 밸브로서,
    상기 전자식 액추에이터에 통전되고, 또한, 상기 주 밸브체에 의해 상기 밸브구가 닫혀져 있을 때, 상기 크랭크실의 압력(Pc)을 상기 Ps 출입구를 통하여 상기 압축기의 흡입실로 달아나기 위한 밸브 내 릴리스 통로가 마련되고, 상기 밸브 내 릴리스 통로는, 상기 주 밸브체 내, 상기 플런저 내, 및 상기 플런저의 저면과 상기 밸브본체에 마련된 스토퍼부의 사이에 형성되는 간극 및 상기 플런저의 외주부에 형성된 세로홈을 포함하여 구성되고,
    상기 전자식 액추에이터에의 통전 정지시에는, 상기 플런저의 저면을 상기 스토퍼부에 꽉 눌려짐에 의해 상기 밸브 내 릴리스 통로를 차단하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 밸브 내 릴리스 통로를 상기 주 밸브체 내에서 개폐하기 위한 부 밸브체가 마련되고, 상기 주 밸브체에 의해 상기 밸브구가 닫혀져 있을 때에는, 상기 부 밸브체에, 상기 밸브 내 릴리스 통로를 여는 방향으로, 상기 흡입 압력(Ps)에 응한 힘 및 상기 크랭크실 압력(Pc)과 상기 흡입 압력(Ps)의 차압에 응한 힘의 2개의 힘이 작용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 밸브본체에 상기 주 밸브체가 활주 자유롭게 끼어 삽입되는 안내구멍이 마련되고, 그 안내구멍과 상기 밸브구와의 사이에 상기 Pc 출입구가 마련됨과 함께, 상기 안내구멍의 상측에 상기 Ps 출입구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 주 밸브체에 대해 밸브폐쇄 방향과 밸브개방 방향으로 작용하는 냉매압을 상쇄하기 위해, 상기 주 밸브체에 냉매압을 부여하는 캔슬 통로를 마련한 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 캔슬 통로는, 상기 주 밸브체 내에 형성되어 상기 주 밸브체에서의 상기 밸브구보다도 상류측의 단면에 개구함과 함께 상기 Pc 출입구에 연통하는 밸브 내 캔슬 통로와, 상기 주 밸브체의 상기 단면에 대향함과 함께 상기 밸브 내 캔슬 통로에 연통하는 압력실을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 주 밸브체 내에 형성되는 상기 밸브 내 릴리스 통로와 상기 밸브 내 캔슬 통로가 상기 주 밸브체를 관통하는 하나의 관통구멍에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 압축기용 제어 밸브.
  9. 삭제
  10. 삭제
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