KR20020079486A - 가변용량형 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

제어 밸브의 밸브체에 작용하는 냉매 가스 압력에 따른 악영향을 없애어, 밸브의 개폐 정밀도를 향상시키는 동시에, 컴팩트한 설계를 달성할 수 있는 가변용량형 압축기용 제어 밸브를 제공한다.

제어 밸브 본체와 솔레노이드 여자부와 감압부를 구비한 가변용량형 압축기용 제어 밸브로서, 상기 솔레노이드 여자부는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 여자에 의해 상하방향으로 이동하는 플런저를 구비하고, 상기 제어 밸브 본체는 상기 솔레노이드 여자부의 상방측에 배치되고 바닥면에 밸브홀을 가지는 밸브실과, 상기 밸브실의 상방에 배치된 압력실과, 상기 밸브실 내부에 배치되어 상기 플런저에 의해 개폐 동작하는 봉형상체인 밸브체를 구비하며, 상기 밸브체는 그 상단이 상기 압력실로 삽입되는 동시에 하단이 상기 솔레노이드 여자부의 플런저실에 삽입되며, 상기 플런저실과 상기 압력실은 상기 밸브체에 형성된 캔슬 홀을 통해 연이어 통하게 된다.

Description

가변용량형 압축기용 제어 밸브{CONTROL VALVE FOR A VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 차량 등의 공조장치에 사용되는 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 관한 것으로서, 특히 필요에 따라 토출압 영역으로부터 크랭크실내에서의 냉매 가스의 공급을 제어하는 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 관한 것이다.

종래 실린더, 피스톤, 경사판 등을 구비한 가변용량형 압축기는 가령, 자동차용 공기조화장치의 냉매 가스를 압축하여 토출하기 위해 이용되고 있으며, 그 가변용량형 압축기는 토출압 영역과 크랭크실을 연결하는 냉매 가스통로를 구비하고, 상기 크랭크실내의 압력을 조정함으로써, 경사판의 경사각도를 변경하여 토출용량을 변경하도록 구성된 것이 알려져 있다. 크랭크실내의 압력조정은, 냉매 가스통로의 도중에 설치된 제어 밸브의 개방도를 조정하여, 상기 토출압 영역으로부터 상기 크랭크실로 고압의 압축냉매 가스를 공급함으로써 이루어진다.

이러한 제어 밸브로는, 가령 도 10 및 도 11과 같은 가변용량형 압축기용 제어 밸브(100'[이하, 「제어 밸브」라 함])가 있다(일본특허공개공보 평9-268973호, 일본특허공개공보 평9-268974호 등 참조). 상기 제어 밸브(100')는 가변용량형 압축기(200)의 리어 하우징(210)측에 설치되는 것으로서, 가변용량형 압축기(200)의 실린더 블록(220)에 접해있는 프론트 하우징(230)내부의 크랭크실(231)의 압력을 조정하는 것이다.

크랭크실(231)내부에는, 경사판(240)이 구동 샤프트(250)의 축선방향으로 슬라이딩 및 경사 이동이 가능하도록 지지되며, 경사판(240)의 가이드 핀(241)이 회전 지지체(251)의 지지 암(252)에 슬라이딩 가능하도록 지지된다.

또한, 경사판(240)은 그 경사판(240)의 한 쌍의 슈(242)를 통해 실린더 보어(221)내부에 슬라이딩가능하도록 배설되는 피스톤(260)에 연결되어 있다.

실린더 보어(221)내부의 흡입 압력(Ps)과 크랭크실(231)내부의 크랭크실 압력(Pc)간의 차에 따라, 상기 경사판(240)은 화살표 방향으로 회동하며 경사각도를 변경한다. 그 경사각도에 근거하여 피스톤(260)의 실린더 보어(221)내에서의 전후 움직임의 스트로크 폭이 결정된다. 그리고, 경사판(240)이 화살표 방향으로 회동함에 따라, 경사판(240)의 보디부에 맞닿는 차단체(270)가 수용홀(222)내부에서 앞뒤로 움직인다.

리어 하우징(210)에는 흡입압 영역을 구성하는 흡입실(211a, 211b) 및 토출압 영역을 구성하는 토출실(212a, 212b)이 구획형성되며, 상기 경사판(240)의 회전에 근거하여 피스톤(260)이 앞뒤로 움직임에 따라, 흡입실(211a)내의 냉매 가스가, 흡입 포트(213)로부터 실린더 보어(221)내부로 흡입되어 소정의 압력으로 압축된 후, 토출 포트(214)를 통해 토출실(212a)로 토출된다.

더욱이, 리어 하우징(210)의 중심부분에 형성되는 흡입통로(215)는, 상기 수용홀(222)과 통하는 동시에, 통과홀(216)을 통해 상기 흡입실(211b)로 통하게 된다. 여기서, 경사판(240)이 차단체(270)측으로 이동하면, 상기 차단체(270)는 상기 흡입통로(215)측으로 이동하여 통과홀(216)을 폐쇄한다.

흡입통로(215)와 제어 밸브(100')의 상부측은, 제어 밸브(100')내부로 흡입 압력(Ps)을 유도하는 검압(檢壓)통로(217)에 의해 연이어 통하게되고, 토출실(212b)과 크랭크실(231)은 제어 밸브(100')의 공기공급통로(218,219)를 통해 통하게되며, 상기 공기공급통로(218,219)는 제어 밸브(100')의 밸브체(106')에 의해 개폐된다.

토출실(212b)의 토출압력(Pd)은 공기공급통로(218)를 통해 밸브실포트(113')로, 크랭크실 내부 압력(Pc)은 밸브홀 포트(114')를 통해 공기공급통로(219)로 안내되며, 흡입 압력(Ps)은 검압통로(217)를 통해 흡입압 도입포트(115')로 안내된다.

공조장치의 작동 스위치(280)가 온되었을 경우, 가령, 실내 센서(281)의 검출온도가 실온설정기(282)의 설정온도 이상일 때에는, 제어 컴퓨터(283)는 제어 밸브(100')의 솔레노이드(101')의 여자(勵磁)를 지령하여 구동회로(284)를 통해 소정의 전류가 솔레노이드(101')에 공급되며, 상기 솔레노이드(101')의 흡입력 및 스프링(103')의 가압력에 의해 가동 코어(102')가 고정 코어(104')측으로 당겨진다.

가동 코어(102')의 이동에 따라, 솔레노이드 로드(105')에 부착되어 있는 밸브체(106')는, 강제 개방 스프링(107')의 가압력에 저항하면서 밸브홀(108')의 개방도를 감소시키는 쪽으로 이동한다. 이러한 이동에 따라, 밸브체(106')와 일체의 감압 로드(109')도 상승하여, 접촉 및 분리가 가능하도록 연결되어 있는 벨로우즈(111')가 감압로드 받이(110')를 통해 밀어붙여진다.

상기 벨로우즈(111')는 검압통로(217)를 통해 감압부(112')내부로 도입되는 흡입 압력(Ps)의 변동에 따라 변위하는 것으로서, 상기 감압로드(109')에 대하여 부하를 부여한다. 즉, 제어 밸브(100')는 상기 솔레노이드(101')에 의한 흡인력, 상기 벨로우즈(111')의 가압력 및 상기 강제 개방 스프링(107')의 가압력 등의 균형에 의해, 밸브체(106')에 의한 밸브홀(108')의 밸브 개방도를 결정한다.

실내 센서(281)의 검출온도와 실온 설정기(282)의 설정온도간의 차가 상기와 같이 클 때에는(냉방부하가 큼), 전류치의 증가에 따라 가동코어(102')가고정코어(104')에 의해 흡인되어, 밸브체(106')의 밸브홀(108')의 개방도를 감소시키는 힘이 증대되고, 제어 밸브(100')는 보다 낮은 흡입 압력(Ps)을 유지하도록 작동하며, 이 압력에 의해 상기 밸브체(106')의 개폐가 이루어진다.

밸브 개방도가 작아지면, 토출실(212b)로부터 공기공급통로(218,219)를 통해 크랭크실(231)로 흐르는 냉매 가스량이 적어지고, 동시에 크랭크실(231)의 가스는 흡입실(211a,211b)로 유출되므로, 크랭크실내압력(Pc)이 낮아진다. 그리고, 냉방부하가 클 때에는, 상기 실린더 보어(221)내의 흡입 압력(Ps)이 높아져 상기 흡입 압력(Ps)과 상기 크랭크실내압력(Pc)간에 차이가 생기고, 상기 경사판(240)의 경사각도가 커짐으로써, 상기 차단체(270)가 상기 흡입통로(215)측으로부터 떨어져 통로(216)를 개방하는 것이다.

그런데, 상기한 종래의 제어 밸브(100')에서는, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제어 밸브(100')의 밸브실 포트(113')에 상기 공기공급통로(218)를 통해 토출압력(Pd)이 유도되도록 이루어져 있다. 상기 토출압력(Pd)은 고압이며 더욱이 토출압력(Pd)을 초래하는 냉매 가스는, 상기 피스톤(260)의 전후동작에 의해 소정의 압력에 도달할 때까지 압축됨으로써 고열을 방출하기 때문에, 그 고열로 인해 상기 제어 밸브(100')자체가 고온이 되어 상기 밸브체(106')에 의한 상기 밸브홀(108')의 개폐 정밀도가 저하되고 만다는 문제점이 있다.

또한, 상기 솔레노이드(101')에 의한 솔레노이드 로드(105')의 흡인력의 작용점과 상기 벨로우즈(111')에 의한 가압력의 작용점이 떨어져 있는 상태이기 때문에, 밸브 폐쇄시 상기 솔레노이드 로드(105')가 이동할 때 상기 솔레노이드로드(105')에 백래시(backlash)가 발생할 우려가 있어, 밸브 개폐 정밀도를 향상시키는데 방해가 된다.

이를 해결하기 위하여, 본 출원인은 일본특허출원 평10(1998)-250156호에 있어서, 솔레노이드 로드의 하측에 벨로우즈를 구비하여, 상기 솔레노이드 로드의 흡인력의 작용점과 상기 벨로우즈의 가압력의 작용점을 근접시키는 기술을 제안한 바 있으나, 저압의 흡입 압력(Ps)이 상기 벨로우즈측에 냉매의 저류로서 저류되기 쉬워지기 때문에, 제어 밸브 본체의 하단부와 플런저의 상단면간의 면접촉에 따른 점착과 같이 상기 플런저의 움직임에 대한 저해요인, 그리고 냉매의 댐퍼작용에 따른 상기 플런저 및 스템의 움직임에 대한 저해요인 등에 대해서는 각별한 배려가 이루어지지 않았다.

더욱이, 밸브체(106')의 가동방향 상측에 있어서 크랭크실내압력(Pc)을 받는 수압(受壓)면적은, 밸브홀(108')과 솔레노이드 로드(105')의 각각의 수압면적이 압력의 영향을 받지 않도록 조정되어 있으나, 흡입 압력(Ps)과 크랭크실내압력(Pc)이 항상 동일한 압력상태는 아니기 때문에, 그 상쇄 비율은 일정하지 않아 완전히 상쇄되었다고는 할 수 없으며, 또한, 크랭크실내의 압력은 압축기의 운전에 의한 압력변동차가 크기 때문에, 이러한 압력변동이 발생하면 밸브체(106')에 작용하는 힘도 변동하여, 밸브체(106')의 개폐정밀도에 악영향을 미친다는 문제가 발생한다.

또, 종래의 가변용량형 압축기용 제어 밸브는, 감압 벨로우즈와 솔레노이드 여자수단이 밸브체의 개폐방향으로 나란히 배치되기 때문에, 차량탑재부품으로서의 컴팩트화를 달성하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 제어 밸브의 밸브체에 작용하는 냉매 가스 압력에 따른 악영향을 없애고, 밸브 개폐 정밀도를 향상시키는 동시에, 컴팩트한 설계를 달성할 수 있는 가변용량형 압축기용 제어 밸브를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 제어 밸브를 구비한 가변용량형 압축기의 토출통로가 개방된 상태를 나타낸 종단면도이다.

도 2는 도 1의 가변용량형 압축기의 토출통로가 폐쇄된 상태를 나타낸 종단면도이다.

도 3은 도 1의 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 확대 종단면도이다.

도 4는 도 3의 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 상세를 나타낸 종단면도이다.

도 5의 (a)는 도 3의 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 플런저의 사시도, (b)는 상기 플런저의 종단면도이다.

도 6의 (a)은 도 3의 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 스템의 사시도, (b)는 상기 스템의 종단면도이다.

도 7은 본 실시형태의 다른 스템의 사시도이다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태의 제어 밸브의 확대종단면도이다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시형태의 제어 밸브의 확대종단면도이다.

도 10은 종래의 제어 밸브를 구비한 가변용량형 압축기를 나타낸 종단면도이다.

도 11은 도 10의 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 상세를 나타낸 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

1 : 가변용량형 압축기100 : 가변용량형 압축기용 제어 밸브

120 : 제어 밸브 본체123 : 밸브실

125 : 밸브홀127 : 밸브폐쇄스프링

130 : 솔레노이드 여자부130a : 플런저실

131A : 솔레노이드132 : 밸브체

132e : 캔슬 홀133 : 플런저

133a : 슬릿133b : 냉매 이젝트 홀

133e : 냉매 이젝트 홀(냉매 도입홀)133f : 냉매 이젝트 홀

140 : 스템141 : 흡인자

141b : 통형상부141c : 덮개부

145 : 감압부151 : 압력실

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관계된 가변용량형 압축기용 제어 밸브는, 제어 밸브 본체와 솔레노이드 여자부와 감압부를 구비한 가변용량형 압축기용 제어 밸브로서, 상기 솔레노이드 여자부는, 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 여자(勵磁)에 의해 상하방향으로 이동하는 플런저를 구비하고, 상기 제어 밸브 본체는, 상기 솔레노이드 여자부의 상방측에 배치되며 바닥면에 밸브홀을 가지는 밸브실과, 그 밸브실의 상방에 배치된 압력실과, 상기 밸브실 내부에 배치되어 상기 플런저에 의해 개폐작동하는 봉형상체인 밸브체를 구비하며, 상기 밸브체는, 그 상부 단부가 상기 압력실에 삽입되는 동시에 하단부가 상기 솔레노이드 여자부의 플런저실에 삽입되며, 상기 플런저실과 상기 압력실은, 상기 밸브체에 형성된 캔슬 홀을 통해 서로 통해있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 관계된 가변용량형 압축기용 제어 밸브는, 플런저실내의 흡입 압력(Ps)의 냉매 가스가 캔슬 홀을 통해 압력실로 안내되므로, 밸브체는 그 상하부의 양측으로부터 상기 흡입 압력(Ps)을 받게 되고, 상기 밸브체의 상하부가 동일한 단면적으로 이루어져 있기 때문에, 상기 밸브체가 토출압력(Pd)의영향을 받지 않게 되어, 밸브체 상하에 있어서 항상 균형을 유지하며 밸브의 개폐 정밀도를 향상시킬 수 있고, 더욱이 캔슬 홀이 밸브체에 설치되어 있기 때문에 그에 대한 가공이 용이하다.

또한, 본 발명에 관계된 가변용량형 압축기용 제어 밸브는 제어 밸브본체와 솔레노이드 여자부와 감압부를 구비한 가변용량형 압축기용 제어 밸브로서, 상기 솔레노이드 여자부는 솔레노이드와, 그 솔레노이드의 여자에 의해 상하방향으로 이동하는 플런저를 구비하는 동시에 상기 플런저의 하측에 흡인자를 구비하고, 상기 감압부는 상기 흡인자의 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 감압부가 흡인자의 내측에 형성되어 솔레노이드 여자부의 지름 단축에 따른 제어 밸브의 컴팩트화를 도모할 수 있다.

그리고 본 발명에 관계된 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 있어서 바람직한 구체적인 양태로는, 상기 흡인자가, 상기 플런저를 향하여 바닥이 있는 통형상을 이루거나 또는 상기 솔레노이드 여자부의 내측에 걸림결합되는 통형상부와, 상기 통형상부의 상단에 압입되는 덮개부로 이루어지는 것이다.

또한, 본 발명에 관계된 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 있어서 바람직한 구체적인 양태로는, 상기 플런저가, 그 내부의 길이축 방향으로 냉매 이젝트 홀을 구비하거나 내지는 그 측면의 길이축 방향으로 슬릿을 구비하는 것, 또는 상기 솔레노이드 여자부가, 상기 플런저에 상기 감압부의 움직임을 전달하는 스템을 구비하며, 상기 스템은 그 단면이 대략 반달형상을 이루는 것이다.

이하, 도면에 따라 본 발명에 관계된 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 각실시형태에 관하여 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시형태의 제어 밸브(100)를 구비한 가변용량형 압축기(1)를 나타내는 것으로서, 도 1은 상기 가변용량형 압축기(1)의 토출통로가 개방된 상태를 나타낸 종단면도, 도 2는 토출통로가 폐쇄된 상태를 나타낸 종단면도이다.

가변용량형 압축기(1)의 실린더 블록(2)의 일단면에는 밸브 플레이트(2a)를 통해 리어 하우징(3)이, 타단면에는 프론트 하우징(4)이 각각 고정된다. 실린더 블록(2)에는 샤프트(회전축;5)를 중심으로, 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 실린더 보어(6)가 배설된다. 상기 실린더 보어(6)내부에는 각각 피스톤(7)이 슬라이딩가능하도록 수용된다.

프론트 하우징(4)내부에는 크랭크실(8)이 형성되며, 상기 크랭크실(8)내부에는 경사판(10)이 수납된다. 상기 경사판(10)의 슬라이딩 면(10a)에는 커넥팅 로드(11)의 구(球)형상의 일단부(11a)를 상대 전동(轉動)이 가능하도록 지지하는 슈(50)가 리테이너(53)로 유지된다. 리테이너(53)는 래디얼 베어링(55)을 통해 경사판(10)의 보스부(10b)에 장착되며, 경사판(10)에 대하여 상대회전이 가능하다. 래디얼 베어링(55)은 나사(45)로 고정된 스토퍼(54)에 의해 보스부(10b)에 탈락되지 않도록 고정되어 있다. 커넥팅 로드(11)의 타단부(11b)는 피스톤(7)에 고정되어 있다.

슈(50)는 커넥팅 로드(11)의 일단부(11a)의 선단면을 상대 전동시킬 수 있도록 지지하는 슈 본체(51)와, 커넥팅 로드(11)의 일단부(11a)의 후단면을 상대 전동시킬 수 있도록 지지하는 와셔(52)로 구성되어 있다.

리어 하우징(3)에는 토출실(12)과 흡입실(13)이 형성된다. 상기 흡입실(13)은 토출실(12)을 포위하도록 배치된다. 상기 리어 하우징(3)에는 증발기(도시생략)의 출구로 통하는 흡입구(도시생략)가 설치되어 있다. 도 1은 토출통로(39)가 개방된 상태를 나타내고, 도 2는 상기 토출통로(39)가 폐쇄된 상태를 나타낸다. 상기 토출실(12)과 토출구(1a)를 통하는 토출통로(39)의 도중에는, 스풀 밸브(토출제어 밸브;31)가 설치되어 있고, 토출통로(39)는 리어 하우징(3)에 형성된 통로(39a)와, 밸브 플레이트(2a)에 형성된 통로(39b)로 구성되며, 상기 통로(39)는 실린더 블록(2)에 형성된 토출구(1a)로 통한다.

바닥이 있는 통형상의 스풀 밸브(31)내부에는 스프링(가압부재;32)이 수용되고, 상기 리어 하우징(3)에 캡(59)으로 고정된 스토퍼(56)에는, 스프링(32)의 일단부가 맞닿아 있으며, 상기 스프링(32)의 타단은 스풀 밸브(31)의 바닥면에 맞닿아 있다. 상기 스풀 밸브(31)의 내부공간(33)은 통로(34)를 통해 크랭크실(8)과 통하게 된다.

상기 스풀 밸브(31)의 한쪽(상측)에는 스프링(32)의 가압력과 크랭크실(8)의 압력이 밸브 폐쇄방향(밸브 개방도가 작아지는 방향)으로 작용한다. 한편, 상기 스풀 밸브(31)의 밸브 개방 시에, 토출구(1a)와 토출실(12)은 토출통로(39)를 통해 서로 통하기 때문에(도 1참조), 이 때의 스풀 밸브(31)의 다른 쪽(하측)에는, 토출구(1a)의 압력 및 토출실(12)의 압력이 밸브 개방 방향(밸브 개방도가 커지는 방향)으로 작용한다. 단, 크랭크실(8)과 토출구(1a)의 압력차가 소정치 이하가 되었을 때에는, 스풀 밸브(31)가 밸브 폐쇄 방향으로 이동하여 토출통로(39)를 차단하므로, 스풀밸브(31)의 하측에는 토출실(12)의 압력만이 밸브 개방 방향으로 작용한다. 즉, 스풀 밸브(31)의 하측에는 토출구(1a)의 압력이 작용하지 않게 된다.

토출실(12)과 크랭크실(8)은 제 2 통로(57)를 통해 통하게 된다. 상기 통로(57)의 도중에는 상세를 후술하게 될 본 실시형태의 제어 밸브(100)가 압축기(1)의 중심위치보다 하측에 설치되어 있다. 제 2 통로(57)는, 열부하가 클 때에는 제어 밸브(100)의 솔레노이드(131A)의 통전(通電)에 의해 밸브체(132)가 밸브시트에 착지함으로써 차단되며, 열부하가 작을 때에는 솔레노이드(131A)에 대한 통전이 정지됨에 따라 밸브체(132)가 밸브시트(125a)로부터 멀어짐으로써 해방된다. 상기 제어 밸브(100)의 작동은 컴퓨터(도시생략)에 의해 제어된다.

상기 흡입실(13)과 크랭크실(8)은 제 1 통로(58)를 통해 통하게 된다. 상기 통로(58)는 밸브 플레이트(2a)에 형성된 오리피스(제 2 오리피스 ; 58a)와, 실린더 블록(2)에 형성된 통로(58b)와, 샤프트(5)에 고정된 링(링형상체 ; 9)에 형성된 홀(58c)로 구성된다. 흡입실(13)과 크랭크실(8)은 제 3 통로(60)를 통해 통하게 된다. 상기 통로(60)는 프론트 하우징(4)에 형성된 통로(60a)와, 프론트측 베어링 수용공간(60b)과, 샤프트(5)에 형성된 통로(60c)와, 실린더 블록(2)에 형성된 리어측 베어링 수용공간(60d)과, 실린더 블록(2)의 통로(58b)와, 밸브 플레이트(2a)의 오리피스(58a)로 구성된다. 이로써, 상기 실린더 블록(2)의 통로(58b)와 상기 밸브 플레이트(2a)의 오리피스(58a)는, 제 1 통로(58)의 일부를 구성하는 동시에 제 3 통로(60)의 일부도 구성하게 된다.

상기 통로(60c)의 리어측단부의 내주면에는 암나사(61)가 형성되고, 상기 암나사(61)에는 나사(62)가 나사결합되어 있다. 상기 나사(62)에는 오리피스(제 1 오리피스 ; 62a)가 형성되며, 상기 오리피스(62a)의 통로면적은 상기 제 1 통로(58)의 일부를 구성하는 밸브 플레이트(2a)에서의 제 2 오리피스(58a)의 통로면적보다 작다. 따라서, 경사판(10)의 보스부(10b)가 링(9)의 홀(58c)을 대부분 막아서 제 1 통로(58)의 통로 단면적이 대폭 감소되었을 경우에만, 제 3 통로(60)를 통해 크랭크실(8)의 냉매가 흡입실(13)로 안내된다.

상기 밸브 플레이트(2a)에는 압축실(82)과 토출실(12)을 연결하는 토출 포트(16)와, 압축실(82)과 흡입실(13)을 연결하는 흡입포트(15)가, 각각 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 토출 포트(16)는 토출밸브(17)에 의해 개폐되고, 상기 토출밸브(17)는 밸브 플레이트(2a)의 리어 하우징측단면에 밸브 클램프(18)와 함께 볼트(19), 너트(20)에 의해 고정된다. 한편, 흡입 포트(15)는 흡입밸브(21)에 의해 개폐되고, 상기 흡입밸브(21)는 밸브 플레이트(2a)와 실린더 블록(2)사이에 배설된다.

샤프트(5)의 리어측단부는, 실린더 블록(2)의 리어측 베어링 수납공간(60d)에 수납된 래디얼 베어링(리어측 베어링 ; 24) 및 스러스트 베어링(리어측 베어링 ; 25)에 의해 회전이 가능하도록 지지되며, 샤프트(5)의 프론트측단부는, 프론트 하우징(4)의 프론트측 베어링 수용공간(60b)에 수용된 래디얼 베어링(프론트측 베어링 ; 26)에 의해 회전이 가능하도록 지지된다. 프론트측의 베어링 수납공간(60b)에는 래디얼 베어링(26)외에 샤프트 시일(46)이 수용되어 있다.

실린더 블록(2)의 중앙부에는 암나사(1b)가 설치되고, 상기 암나사(1b)에는 조정 너트(adjust nut ; 83)가 나사결합된다. 상기 조정 너트(83)를 체결함으로써, 스러스트 베어링(25)을 통해 샤프트(5)에 예압(preload)을 부가한다. 또한, 샤프트(5)의 프론트측 단부에는 풀리(도시생략)가 고정된다.

샤프트(5)에는 그 샤프트(5)의 회전을 경사판(10)에 전달하는 스러스트 플랜지(40)가 고정되며, 상기 스러스트 플랜지(40)는 스러스트 베어링(33)을 통해 프론트 하우징(4)의 내벽면에 지지되어 있다. 스러스트 플랜지(40)와 경사판(10)은 힌지 기구(41)를 통해 연결되며, 경사판(10)은 샤프트(5)와 직각이 되는 가상면(假想面)에 대하여 경사질 수 있다. 경사판(10)은 샤프트(5)에 슬라이딩 및 경사가 가능하도록 장착되어 있다.

힌지 기구(41)는 경사판(10)의 프론트면(10c)에 설치된 브래킷(10e)과, 상기 브래킷(10e)에 설치된 직선상의 가이드 홈(10f)과, 스러스트 플랜지(40)의 경사판측 측면(40a)에 나사결합된 로드(43)로 구성되어 있다. 가이드 홈(10f)의 길이축은 경사판(10)의 프론트면(10c)에 대하여 소정의 각도만큼 기울어있다. 로드(43)의 구형상부(43a)는 상기 가이드 홈(10f)에 상대적으로 슬라이딩될 수 있도록 끼움결합되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(이하,「제어 밸브」라 함 ; 100)에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 도 3은 제어 밸브(100)를 가변용량형 압축기(1)에 조립한 상태를 나타낸 종단면도, 도 4는 도 3의 제어 밸브의 상세를 나타낸 종단면도이다.

도 3에 나타낸 제어 밸브(100)는 도 1 및 도 2의 가변용량형 압축기(1)의 리어 하우징(3)측에 설치되며, 상기 리어 하우징(3)의 공간(84,85)내부에 O링(121a,121b,131b)을 통해 기밀성을 유지하는 상태로 배설된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제어 밸브(100)는 제어 밸브 본체(120)와 솔레노이드 여자부(130)와 감압부(145)로 형성되어 있으며, 상기 솔레노이드 여자부(130)는 중앙부에 배치되고, 상기 솔레노이드 여자부(130)의 양측에는 상기 제어 밸브 본체(120)와 상기 감압부(145)가 배치되어 있다.

상기 솔레노이드 여자부(130)는 그 외주에 솔레노이드 하우징(131)을 구비하며, 상기 솔레노이드 하우징(131)의 내부에는 솔레노이드(131A)와, 그 솔레노이드(131A)의 여자에 의하 상하방향으로 이동하는 플런저(133)와, 흡인자(141)와, 스템(138)을 구비하고, 상기 플런저(133)가 배치된 플런저실(130a)은 상기 제어 밸브 본체(120)에 구비된 흡입 냉매 포트(129)와 통한다.

상기 감압부(145)는 솔레노이드 하우징(131)의 하측에 배치되며, 그 내부에 감압실(145a)를 구비하고, 상기 감압실(145a)에는 스템(138) 등을 통해 상기 플런저(133)를 작동하는 벨로우즈(146)와 스프링(159)이 배설되어 있다.

상기 제어 밸브 본체(120)는 밸브실(valve chest ; 123)을 구비하며, 상기 밸브실(123)내부에는 상기 플런저(133)에 의해 개폐작동하는 밸브체(132)가 배치되어 있고, 밸브실(123)에는 고압의 토출 압력(Pd)의 냉매 가스가 통로(81), 토출냉매 포트(126)를 통해 유도된다. 밸브실(123)의 바닥면에는 크랭크실 냉매 포트(128)로 통하는 밸브홀(125)이 뚫려있는 동시에, 밸브실(123)의 상부 공간은스토퍼(124)에 의해 폐쇄되어 있다. 상기 스토퍼(124)는 그 중심부에 밸브홀(125)과 대향되며 상기 밸브홀(125)과 단면적이 동일한 바닥을 가지는 종형(縱形)의 홀형상의 압력실(151)이 뚫려 있고, 상기 압력실(151)은 스프링 수납실(151a)로서도 형성되며, 그 바닥부에는 밸브체(132)를 밸브실(123)의 바닥면쪽으로 가압하는 밸브 폐쇄 스프링(127)이 배치되어 있다.

상기 밸브체(132)는 상부(132a), 확대 밸브체부(132b), 좁은 지름부(132c) 및 하부(132d)로 이루어진 봉형상체로서, 상부(132a)와 하부(132d)가 상기 밸브홀(125)과 동일한 단면적으로 이루어지며, 상기 상부(132a)가 압력실(151)을 가지는 스토퍼(124)에 끼움결합되어 지지되며, 상기 확대 밸브체부(132b)가 밸브실(123)내부에 배치되고, 상기 좁은 지름부(132c)가 상기 밸브홀 내부에서 크랭크실(크랭크실 압력(Pc))과 통하는 크랭크실 냉매 포트(128)와 대향되며, 상기 하부(132d)는 제어 밸브 본체(120)내부에 끼움결합되어 지지되고, 그 하단부가 흡입 압력(Ps)의 냉매 가스가 도입되는 플런저실(130a)에 삽입되어 상기 플런저(133)에 접촉되어 있다. 상기 플런저(133)가 상하로 움직임으로써 상기 밸브체(132)가 상하로 움직이며, 상기 밸브체(132)의 확대 밸브체부(132b)가 밸브홀(125) 상면의 밸브시트(125a)와의 사이의 간극을 조정한다.

그리고, 플런저실(130a)로 유도된 저온의 흡입 압력(Ps)은 후술되는 감압부(145)내부로 유도되는 동시에, 상기 리어 하우징(3)과 솔레노이드 하우징(131)간의 흡입 압력 도입공간(85)으로도 도입된다(도 3). 상기 흡입 압력 도입공간(85)은 솔레노이드 하우징(131)의 측부에 설치된 돌출부(131a)의O링(131b)을 통해 밀폐되어 있고, 상기 흡입실(13)측으로부터의 저온의 냉매 가스에 의해 솔레노이드 하우징(131)의 측면 전체의 냉각을 도모한다.

제어 밸브 본체(120)에 코킹결합되는 솔레노이드 하우징(131)내부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밸브체(132)를 접촉고정하는 플런저(133)가 배설되며, 상기 플런저(133)는 상기 제어 밸브 본체(120)의 단부에 O링(134a)을 통해 밀접한 상태로 접하는 파이프(136)에 슬라이딩이 가능하도록 지지되어 있다. 플런저(133)의 하단부에 형성되는 수용홀(137)에는 스템(138)의 상부(138A)가 삽입통과되어 고정되는 동시에, 상기 스템(138)의 하부(138B)는 흡인자(141)의 상단부 수용홀(142)측으로부터 하단부 수용홀(143)측으로 돌출되는 상태에서, 흡인자(141)에 대하여 슬라이딩가능하도록 지지되어 있다. 상기 플런저(133)와 상기 흡인자(141)의 상단부 수용홀(142)의 사이에는, 플런저(133)를 흡인자(141)측으로부터 분리하는 방향으로 가압하는 밸브 개방 스프링(144)이 설치되어 있다.

또한, 스템(138)의 하부(138B)에는, 감압실(145a)내부에 배설되는 벨로우즈(146)내부의 한 쌍의 스토퍼(147, 148)중 스토퍼(147)가 접촉 및 분리될 수 있도록 장착되며, 상기 스토퍼(147)의 플랜지(149)와 상기 흡인자(141)측의 하단부 수용홀(143)간에는, 스토퍼(147)를 흡인자(141)쪽으로부터 분리하는 방향으로 가압하는 스프링(150)이 설치되어 있다.

감압실(145a)내부의 흡입 압력(Ps)이 높아지고 벨로우즈(146)의 수축에 의해 한 쌍의 스토퍼(147, 148)들이 맞닿음으로써, 벨로우즈(146)의 변위 위치가 규제되며, 그 최대 변위량은 상기 스템(138)의 하부(138B)와 벨로우즈(146)의스토퍼(147)와의 최대 끼움결합량보다 작아지도록 설정된다. 또, 상기 솔레노이드(131A)에는 제어 컴퓨터(도시생략)에 의해 제어되는 여자 전류를 공급할 수 있는 코드(158)가 접속되어 있다(도 3).

또한, 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(124)에는 상기 압력실(151)로 통하는 횡형 홀(153)이 형성되며, 상기 횡형 홀(153)은 스토퍼(124)와 제어 밸브 본체(120)에 의해 형성되는 공극부(139)와 상기 압력실(151)을 통하도록 한다. 한편, 제어 밸브 본체(120)에는 상기 공극부(139)와, 흡입 압력(Ps)의 냉매 가스가 유입되는 플런저실(130a)을 연결하는 캔슬 홀(155)이 형성되어 있다.

도 5는 상기 플런저(133)의 상세를 나타낸 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 종단면도이다.

플런저(133)는 상부인 헤드부(133A)와 주부(主部)인 보디부(133B)로 이루어지며, 상기 상부(133A)는 상기 제어 밸브 본체(120)의 단부와 서로 마주하고, 상기 주부(133B)는 상기 파이프(136)내부를 슬라이딩 이동한다. 또한, 상기 주부(133B)의 하단부(133C)는 상기 스템(138)의 상부(138A)에 삽입된다.

상기 상부인 헤드부(133A)는 상기 주부(133B)보다 지름이 작은 대략 원주형을 이루며 제어 밸브 본체(120)의 하단부에 접하는 동시에, 밸브체(132)의 하부(132d)와 접하는 상단면(133Aa)을 가지고(도 4), 상기 상단면(133Aa)은 그 중앙에 플런저의 길이축(Z축)방향으로 연장되는 냉매 이젝트 홀(133d)을 구비한다. 또, 상기 상부(133A)의 측면에는 플런저의 길이축(Z축)과 교차하여 반경 방향으로 연장되는 냉매 이젝트 홀(133c)을 구비하고, 상기 반경 방향 냉매 이젝트 홀(133c)과 상기 길이축 방향의 냉매 이젝트 홀(133d)은, 플런저 상부(133A)에서 서로 통하는 구조로 되어있다. 상기 냉매 이젝트 홀(133d)의 지름은 상기 냉매 이젝트 홀(133c)의 지름의 대략 반정도인 작은 지름으로 되어 있다.

상기 주부인 보디부(133B)는 대략 원주형을 이루며, 그 외측면에는 플런저의 길이축(Z축)방향과 평행하게 연장되고, 감압부(145)에 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하는 하나의 슬릿(133a)을 가지는 동시에, 주부(133B)의 내부는 플런저의 길이축(Z축)방향으로 연장되는 냉매 이젝트 홀(133b)을 구비하고, 상기 길이축 방향의 냉매 이젝트 홀(133b)과 상기 반경 방향의 냉매 이젝트 홀(133c)은 플런저 상부(133A)에서 서로 통하는 구조로 되어 있다. 상기 냉매 이젝트 홀(133b)과 상기 냉매 이젝트 홀(133c)의 지름은 동일하다. 이로써, 상기 냉매 이젝트 홀(133d)의 지름은 상기 냉매 이젝트 홀(133b) 및 상기 냉매 이젝트 홀(133c)의 지름보다 작게 된다.

상기 주부인 보디부(133B)의 하단부(133C)는 플런저 하단면(133Ca)을 향하여 테이퍼형상을 이루며, 그 내부에는 상기 수용홀(137)을 가진다. 상기 수용홀(137)은 상기 냉매 이젝트 홀(133b)로 통한다. 따라서, 플런저(133)의 상단면(133Aa)과 하단면(133Ca)의 사이는, 상기 길이축방향의 냉매 이젝트 홀(133b, 133d)에 의해 관통되어 있다.

도 6은 상기 스템(138)의 상세를 나타낸 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 종단면도이다.

스템(138)은 상기한 바와 같이, 수용홀(137)에 삽입통과되는 상부에 해당하는 헤드부(138A)와, 하부인 보디부(138B)로 이루어지고, 상기 상부(138A)는 대략 원통형이며 스템의 길이축(Z축)방향으로 연장되는 공동부로서의 냉매 이젝트 홀(138b)을 형성한다. 상기 하부(138B)는 상기 상부(138A)보다 지름이 작은 대략 원통형을 이루며, 스템의 길이축(Z축)방향으로 연장되는 공동부는 상기 냉매 이젝트 홀(138b)과 마찬가지로 냉매 이젝트 홀(138c)로서 형성되어 있다. 또한, 스템(138)은 외측면에 스템의 길이축(Z축)방향과 평행하게 연장되는 슬릿(138a)을 가지며, 스템(138)의 외주면과 수용홀(137) 및 흡인자(141)의 내주면과의 점착을 방지한다.

도 7은 본 실시형태에 관계된 다른 스템의 사시도로서, 상기 스템(140)도 상부인 헤드부(140A) 및 하부인 보디부(140B)로 이루어지는데, 해당 부분에 각각 평탄부(140a, 140b)를 가짐으로써 단면이 대략 반달형상을 이루며, 스템(140)의 외주면이 수용홀(137) 및 흡인자(141)의 내주면 전체에 걸쳐 접촉되지 않도록 하여 스템(140)의 점착을 방지한다.

상기한 플런저(133) 및 스템(138, 140)의 구성에 의해, 제어 밸브 본체(120)의 하단부와의 점착이 적어지는 동시에, 플런저(133)가 압축기(1)의 중심위치보다 하부에 있을 경우에, 플런저(133) 하방의 벨로우즈(146)측에 저압의 흡입 압력(Ps)을 가지는 냉매 가스가 도입되어, 플런저(133)의 하측이 냉매 저류부가 되어도 그 저류된 냉매가 이동하기 쉬워지기 때문에, 플런저 및 스템의 동작이 늦어지는 등의 현상을 막을 수 있다.

다음으로, 본 실시형태의 가변용량형 압축기(1)와 제어 밸브(100)의 작동에대하여 설명한다.

차량에 탑재된 엔진의 회전 동력은 벨트(도시 생략)를 통해 풀리(도시 생략)로부터 상기 샤프트(5)로 항시 전달되며, 샤프트(5)의 회전력은 스러스트 플랜지(40), 힌지 기구(41)를 거쳐 경사판(10)으로 전달되어 상기 경사판(10)을 회전시킨다.

경사판(10)의 회전에 의해 슈(50)가 경사판(10)의 슬라이딩면(10a)위를 상대 회전하여 피스톤(7)의 직선 왕복 운동으로 변환되며, 그 결과 실린더 보어(6)내부의 압축실(82)의 용적이 변화하고, 그 용적변화에 의해 냉매 가스의 흡입, 압축 및 토출이 순차적으로 이루어져 경사판(10)의 경사각도에 부응하는 용량의 냉매 가스가 토출된다.

우선, 열부하가 커질 경우에는, 토출실(12)로부터 크랭크실(8)로 냉매 가스의 유입이 저지되어, 크랭크실(8)의 압력은 낮아지고 압축 스트로크중의 피스톤(7)의 배면에 발생하는 힘은 작아지며, 피스톤(7)의 배면에 생기는 힘의 총합이, 피스톤(7)의 전면(정상면)에 생기는 힘의 총합을 하회함으로써 경사판(10)의 경사 각도가 커진다.

여기서, 토출실(12)의 압력이 높아져 토출실(12)과 크랭크실(8)간의 압력차가 소정치 이상이 되어, 스풀 밸브(31)의 하측에 작용하는 토출실(12)의 냉매 가스의 압력이, 스풀 밸브(31)의 상측에 작용하는 크랭크실(8)의 냉매 가스의 압력과 스프링(32)의 가압력의 합력(合力)에 대하여 우세할 경우에는, 스풀 밸브(31)가 밸브 개방 방향으로 이동하여 토출통로(39)가 개방되고(도 1), 토출실(12)의 냉매 가스가 토출구(1a)로부터 콘덴서(88)로 유출된다. 또한, 경사판(10)의 경사 각도가 최소에서 최대가 될 때에는 경사판(10)의 보스부(10b)가 링(9)의 홀(58c)로부터 멀어져 제 1 통로(58)가 전면 개방되고, 크랭크실(8)의 냉매 가스가 제 1 통로(58)를 통해 흡입실로 유입되기 때문에, 크랭크실(8)의 압력 저하가 발생한다. 제 1 통로(58)의 통로 면적이 최대가 되면, 제 3 통로(60)로부터 흡입실(13)로는 냉매 가스가 거의 흐르지 않는다.

이와 같이 열부하가 커져 제어 밸브(100)의 솔레노이드(131A)가 여자될 경우에는, 플런저(133)가 흡인자(141)쪽으로 흡인되어 플런져(133)에 접촉되어 있는 밸브체(132)가 밸브홀(125)을 폐쇄하는 방향으로 이동하여 크랭크실(8)의 유입은 저지된다. 한편, 저온의 냉매 가스는 흡입실(13)로 통하는 통로(80)측으로부터 제어 밸브 본체(120)의 흡입냉매 포트(129) 및 플런저실(130a)을 통해 감압부(145)로 유도되고, 감압부(145)의 벨로우즈(146)는 흡입실(13)의 흡입 압력(Ps)인 상기 냉매 가스의 압력에 근거하여 변위하며, 그 변위가 상기 스템(138), 상기 플런저(133)를 통해 상기 밸브체(132)로 전달된다. 즉, 상기 밸브홀(125)에 대한 개방도 위치는, 상기 밸브체(132)의 상기 솔레노이드(131A)에 의한 흡인력과, 상기 벨로우즈(146)의 가압력과, 상기 밸브 폐쇄 스프링(127) 및 밸브 개방 스프링(144)의 가압력에 의해 결정된다.

그리고, 상기 감압실(145a)내의 압력(흡입 압력(Ps))이 높아지면, 상기 벨로우즈(146)가 수축하는데, 이는 상기 솔레노이드(131A)에 의한 상기 플런저(133)의 흡인방향과 일치하기 때문에, 벨로우즈(146)의 변위에 따라 상기 밸브체(132)가 이동하여, 상기 밸브홀(125)의 개방도가 감소된다. 이로써, 토출실(12)로부터 밸브실(123)내부로 유도되는 고압의 냉매 가스의 양은 감소(크랭크실 압력(Pc)이 저하)하고, 경사판(10)의 경사각도가 증가한다(도 1). 또한 상기 감압실(145a)내부의 압력이 저하하면, 상기 벨로우즈(146)는 스프링(159)과 벨로우즈(146)자체의 복원력에 의해 신장되고, 밸브체(132)가 밸브홀(125)의 개방도를 증가시키는 방향으로 이동하여, 밸브실(123)내부로 유도되는 고압의 냉매 가스의 양이 증대(크랭크실 압력(Pc)이 증가)되어 도 1의 상태의 경사판(10)의 경사각도는 감소된다.

이에 대하여, 열부하가 작아질 경우에는, 고압의 냉매 가스가 토출실(12)로부터 크랭크실(8)로 유출되어 그 크랭크실(8)의 압력이 높아진다. 그리고 압축 스트로크중의 피스톤(7)의 배면에 생기는 힘이 커져 피스톤(7)의 배면에 생기는 힘의 총합은, 피스톤(7)의 전면에 생기는 힘의 총합을 상회하고 이로써 경사판(10)의 경사각도가 작아진다.

여기서, 상기 토출실(12)과 크랭크실(8)간의 압력차가 소정치 이하가 되어 스풀 밸브(31)의 상측에 작용하는 크랭크실(8)의 압력과 스프링(32)의 가압력의 합력이, 스풀밸브(31)의 하측에 작용하는 토출실(12)의 냉매 가스의 압력에 우세할 경우에는, 스풀밸브(31)가 밸브 폐쇄 방향으로 이동하여 토출통로(39)를 차단하고(도 2), 토출구(1a)로부터 콘덴서(88)로의 냉매 가스의 유출이 저지된다. 또한, 경사판(10)의 경사각도가 최대에서 최소가 될 때에는, 경사판(10)의 보스부(10b)가 링(9)의 홀(58c)을 대부분 막아서 제 1 통로(58)의 통로 단면적을 대폭 감소시키는데, 크랭크실(8)내의 냉매 가스는 제 3 통로(60)를 통해 흡입실(13)로 흐르기 때문에, 크랭크실(8)내의 과도한 압력 상승이 억제되어, 압축기(1)내의 냉매 가스의 순환이 가능해진다. 즉, 이 경우에 냉매 가스는 흡입실(13), 압축실(82), 토출실(12), 제 2 통로(57), 크랭크실(8) 및 제 3 통로(60)를 거쳐 다시 흡입실(13)로 복귀한다. 본 실시형태에서는 토출제어 밸브로서의 스풀밸브(31)의 한 쪽에 크랭크실(8)의 압력을 작용시키고, 스풀밸브(31)의 다른 쪽에 토출실(12)의 압력을 작용시키는 구조를 채용하며, 스풀밸브(31)로서 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 비교적 작은 스프링력을 가지는 스프링(32)을 이용하여, 열부하가 작아져 토출실(12)의 압력이 점차 저하되었을 때에는 최소 피스톤 스트로크(극도의 저부하)가 되고, 경사판(10)이 제 1 통로(58)의 통로면적을 감소시킬 때까지 스풀밸브(31)는 개방된 상태로 유지된다.

이와 같이, 열부하가 작아져 상기 솔레노이드(131A)가 소자(消磁)될 경우에는 플런저(133)에 대한 흡인이 소실되며, 상기 밸브 개방 스프링(144)의 가압력에 의해 상기 플런저(133)가 상기 흡인자(141)측으로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 밸브체(132)가 제어 밸브 본체(120)의 밸브홀(125)을 개방하는 방향으로 이동하여 크랭크실(8)에 대한 유입이 촉진된다.

여기서, 상기 감압부(145)내의 압력이 상승하면, 상기 벨로우즈(146)가 수축하고 밸브체(132)의 개방도가 감소하는데, 상기 스템(138)의 하부(138B)는 상기 벨로우즈(146)의 스토퍼(147)에 대하여 접촉 및 분리가 가능하도록 장착되어 있기 때문에, 상기 벨로우즈(146)의 변위가 밸브체(132)에 대하여 영향을 미치는 일은 없다.

이상과 같이 본 실시형태의 제어 밸브(100)는 중앙부에, 솔레노이드(131A)의 여자에 의해 상하방향으로 이동하는 플런저(133)를 구비한 솔레노이드 여자부(130)와, 상기 솔레노이드 여자부(130)의 하측에 스템(138) 등을 통해 플런저(133)와 연동하는 벨로우즈(146)를 배설한 감압부(145)와, 상기 솔레노이드 하우징(131)의 상측에 플런저(133)와 연동하는 밸브체(132) 등을 배설한 밸브실(123)을 가지는 제어 밸브 본체(120)에 의해 형성되어 있기 때문에, 감압실(145a)과 솔레노이드(131A)가 접근 배설되며, 솔레노이드(131A)의 흡인에 의한 작용점과 벨로우즈(146)에 의한 작용점이 근접하여, 작동 로드를 구성하는 밸브체(132) 및 스템(138)이 밸브 폐쇄 방향으로 이동할 때 발생하는 백래시를 필요한 최소한으로 억제할 수 있다.

여기서, 플런저(133)의 상부인 헤드부(133A)의 상단면(133Aa)과 제어 밸브 본체(120)의 하단부간의 점착 하중의 실험 측정치를 표 1에 나타낸다.

번호	φ	인장하중	자중	점착하중
1	9.5	205	13.9	191.1
2	6.0	40	12.8	27.2
3	4.0	14	12.6	1.4
4	9.5	145	13.6	131.4
5	4.0	11.7	11.7	0.0

No.1∼No.3은 냉매 이젝트 홀을 구비하지 않은 것이며, No.4, No.5는 플런저(133)의 내부에 상기 플런저의 길이축(Z축)방향의 냉매 이젝트 홀(133d)을 구비하고, 상기 길이축 방향의 냉매 이젝트 홀(133d)과 상기 반경 방향의 냉매 이젝트 홀(133c) 내지는 상기 길이축 방향의 냉매 이젝트 홀(133b)을 통하게 한 것이다. 상기 표 1은 분위기 온도 20℃에 있어서, 플런저(133) 상부(133A)의상단면(133Aa)의 직경(φ)을 변화시키고, 오일을 바른 평판에 플런저의 상단면을 점착시켜 분리에 필요한 인장하중을 측정하고, 그 값으로부터 플런저의 자중을 뺌으로써 플런저의 흡인방향으로의 분리에 필요한 저항치에 해당하는 점착하중(단위 ; gf)을 구한 것이다.

플런저 상단면(133Aa)의 직경(φ)을 약 1/2로 함으로써 상기 저항치는 약 1/130로 저감될 수 있음을 알았다(No.1, No.3).

특히 No. 5에 대해서는 분리에 필요한 상기 저항치는 약 0이 되며, 이러한 구성에 있어서, 밸브체(132)의 밸브 폐쇄 시에도 플런저 상단면(133Aa)과 밸브체(132)의 하부(132d)간에 냉매가 고이지 않게 되어 확실한 밸브폐쇄동작 등을 달성할 수 있음을 알았다.

이로써, 플런저(133)의 상부가 되는 헤드부(133A)의 지름을 주부에 해당하는 보디부(133B)에 대하여 작게 함으로써, 플런저(133)의 상단면(133Aa)과 제어 밸브본체(120)의 하단부와의 접촉면적을 저감시킬 수 있고(도 4 참조), 플런저(133)와 제어 밸브체(120)의 점착을 없애어 밸브체(132)를 원활히 운동시킬 수 있다.

또, 상기 길이축 방향의 냉매 이젝트 홀(133b, 133d)을 형성함으로써 밸브체(132)의 밸브 폐쇄시에도 플런저 상단면(133Aa)과 밸브체(132)의 하부(132d)간에 냉매가 저류되지 않게 되며, 상기 반경 방향의 냉매 이젝트 홀(133c)을 형성함으로써 냉매를 플런저실(130a)내에서 무리없이 이동시킬 수 있다.

따라서, 플런저(133)의 내부에는 상기 길이축 방향의 냉매 이젝트 홀(133b, 133d) 및 이것과 교차하는 반경 방향의 냉매 이젝트 홀(133c)을 구비하고, 상기 길이축 방향의 냉매 이젝트 홀(133b)과 지름이 동일한 상기 반경 방향의 냉매 이젝트 홀(133c)이 서로 통하는 구성을 채용함으로써, 밸브체(132)의 밸브 폐쇄시에도 플런저 상단면(133Aa)과 밸브체(132) 하부(132d) 사이에 냉매가 보유되지 않는 동시에, 플런저(133)의 하방에 저류된 냉매를 플런저실(130a)의 상부로 무리없이 이동시킬 수 있으므로, 플런저(133)의 동작에 지연이 발생하는 등의 경우를 방지할 수 있다.

또, 오일의 댐퍼 효과 및 파이프(136)의 내주면과 플런저(133)의 외주면간의 점성 슬라이딩 저항의 실험 측정치를 표 2에 나타낸다.

번호	인장하중	자중	미끄럼 저항
1	506	14.0	492.0
2	250	13.8	236.2
3	20	11.7	8.3
번호	압축하중	자중	미끄럼 저항
1	107	14.0	121.0
2	104	13.8	117.8
3	0	11.7	11.7

No. 1은 플런저(133)의 주부에 해당하는 보디부(133B)의 측면에, 플런저의 길이축 방향과 평행하게 연장되는 한 개의 슬릿(133a)을 가지는 것이며, No. 2는 상기 슬릿을 2개 형성한 것이고, No. 3은 상기 슬릿이 1개인 동시에 플런저(133) 내부에 상기 냉매 이젝트 홀(133b, 133c, 133d)을 구비한 것이다. 상기 표 2는 분위기 온도 20℃에서, 오일을 넣은 파이프 내부에 플런저(133)를 삽입하고 플런저(133)의 상하방향의 이동에 필요한 인장 하중 또는 압축 하중을 측정하여, 그 값으로부터 플런저의 자중을 빼거나 혹은 더하여, 플런저(133)의 이동에 필요한 저항치인 슬라이딩 저항(단위 ; gf)을 구한 것이다.

No. 2에서의 밸브체(132)의 밸브 개방 방향(플런저(133)를 끌어올리는 방향)에 필요한 힘은, 슬릿을 늘림으로써 인장력이 No.1에 비해 약 1/2로 저감될 수 있음을 알았다.

No. 3에서의 밸브체(132)의 밸브 개방 방향(플런저(133)를 끌어올리는 방향) 및 폐쇄 방향(플런저(133)를 압축하며 내리는 방향)에 필요한 힘은, No. 1에 비해 각각 인장력에서 약 1/60, 압축력에서 약1/10으로 저감시킬 수 있음을 알았다.

따라서, 플런저(133)의 주부에 해당하는 보디부(133B)의 측면에 슬릿(133a)을 구비하는 구성을 채용하면, 파이프(136)의 내주면과 플런저(133)의 외주면 전체 둘레에 걸친 압력의 균형을 무너뜨릴 수 있어, 플런저(133)의 점착을 방지하고 밸브체(132)를 원활히 움직일 수 있다.

더욱이, 플런저(133) 내부에 냉매 이젝트 홀(133b, 133c, 133d)을 구비하는 구성을 채용함으로써, 저류된 냉매를 플런저실(130a)의 상부로 무리없이 이동시킬 수 있어, 플런저(133)의 동작에 지연이 발생하는 등의 경우를 막을 수 있다.

또, 스템(138)의 내부에는 냉매 이젝트 홀(138b, 138c)을 구비하고, 상기 냉매 이젝트 홀(138b, 138c)이 상기 스템(138)의 길이축 방향으로 관통하는 구성을 채용함으로써, 스템(138)의 하방에 저류된 냉매를 플런저(133)의 냉매 이젝트 홀(133b, 133c)을 통해 플런저실(130a)의 상부로 용이하게 이동시키게 되어, 스템(138)의 동작에 지연이 발생하는 등의 경우를 방지할 수 있다.

또한, 스템(138)의 측면에 슬릿(138a)을 구비함으로써, 스템의 단면을 절결된 링형상으로 하여, 스템(138)의 외주면과 플런저(133) 및 흡인자(141)의 내주면간의 점착을 방지하고 플런저(133), 나아가 밸브체(132)를 원활히 움직일 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 관계된 제어 밸브의 상세를 나타낸 종단면도로서, 본 실시형태는 주로 캔슬 홀 및 감압부의 구성에 특징을 가지는 것이므로 이하에서는 그 점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 실시형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(100)의 밸브체(132)는 상부(132a), 확대 밸브체부(132b) 및 좁은 지름부(132c)와, 하부(132d)로 이루어진 봉형상체로서, 상기 상부(132a)가 압력실(151)내부에 끼워져 지지되어 있고, 상기 확대밸브체(132b)가 밸브실(123)내부에 배치되며, 상기 좁은 지름부(132c)가 밸브홀(125)내부에서 크랭크실 냉매 포트(128)와 대향되고, 상기 하부(132d)는 제어 밸브 본체(120)내부에 끼워져 지지되며, 그 하단부가 흡입 압력(Ps)의 냉매 가스가 도입되는 플런저실(130a)에 삽입되어 상기 플런저(133)에 접촉되어 있고, 나아가 상기 밸브체(132)는 그 중심의 길이축 방향으로 캔슬 홀(132e)을 구비하며, 상기 캔슬 홀(132e)에 의해 상기 압력실(151)과 상기 플런저실(130a)을 통하게 한다.

즉, 상기한 제 1 실시형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(100)에는, 스토퍼(134)에 설치되어 상기 압력실(151)과 통하는 횡형 홀(153)과, 제어 밸브 본체(120)에 설치되며 횡형 홀(153)을 통해 압력실(151)과 상기 플런저실(130a)을 연결하는 캔슬 홀(155)이 구비되어 있는데 대하여(도 4), 제 2 실시형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(100)의 밸브체(132)는, 그 밸브체(132)자체에 상부(132a)로부터 하부(132d)를 관통하는 캔슬 홀(132e)이 구비되어 있다.

그리고, 플런저실(130a)내부의 흡입 압력(Ps)의 냉매 가스는 캔슬 홀(132e)을 통해 압력실(151)로 유도되고, 밸브체(132)는 그 상하부(132a, 132d)의 양측으로부터 상기 흡입 압력(Ps)을 받게 되며, 상기 밸브체(132)의 상부(132a) 및 하부(132d)는 단면적이 동일하므로, 그 상부(132a) 및 하부(132d)의 양측으로부터 받는 흡입 압력(Ps)은 균형적으로 상쇄되어, 상기 밸브체(132)는 실질적으로 상기 토출압력(Pd)의 영향을 받지 않게 된다. 또, 상기 밸브체(132)는 크랭크실내압력(Pc)을 가지는 크랭크실 냉매 포트(128)부근이 좁은 지름부(132c)로 되어 있으므로, 상기 밸브체(132)의 확대 밸브체부(132b)가 밸브 시트(125a)에 착지된 상태에서는, 크랭크실내 압력(Pc)을 받아도 그 상하방향의 힘이 균형을 이루므로 밸브체(132)에 쓸데없는 힘이 작용하지 않는다.

이로써, 밸브체(132)의 상하에 있어서 항상 균형을 유지하며 밸브의 개폐정밀도의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 제어 밸브 본체(120)에 캔슬 홀을 설치하는 경우에 비하여 가공이 용이해지며, 제조비용의 저감을 도모할 수 있다. 또, 상기 캔슬 홀은 상기 제 1 실시형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(100)의 밸브체(132)에 설치될 수 있다.

또한, 본 실시형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(100)의 흡인자(141)는, 상기한 제 1 실시형태와 달리 플런저(133)를 향하여 바닥부를 가지는 통형상을 이루며, 그 내부에 형성된 감압실(145a)에 벨로우즈(146)가 배치되어 있다. 이로써, 감압부(145)가 흡인자(141)의 내측에 형성되어 솔레노이드 여자부(130)의 외측으로 거의 돌출되지 않을 뿐 아니라, 솔레노이드 여자부(130)의 지름의 단축에 따른 제어 밸브(100)의 컴팩트화를 도모할 수 있게 된다. 또, 벨로우즈(146)는 외부로부터 스토퍼(148)의 위치조절에 따라 조정된다.

더욱이, 본 실시형태의 플런저(133) 및 흡인자(141)에는 그 내부의 길이축방향으로 냉매 도입 및 냉매 이젝트용 홀(133e 및 141a)이 구비되어 있고, 플런저실(130a)내부의 흡입 압력(Ps)의 냉매가 감압실(145a)로 도입된다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시형태에 관계된 제어 밸브의 상세를 나타낸 종단면도이다. 본 실시형태에서는 주로 흡인자와 감압부의 구성에 특징이 있으므로 이하에서는 그 점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 실시형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(100)의 흡인자(141)는, 솔레노이드 여자부(130)의 내측에 걸림결합되는 통형상부(141b)와, 상기 통형상부(141b)의 상단에 압입되는 덮개부(141c)와, 상기 통형상부(141b)의 하측에서 걸림결합되는 조정 나사(157)로 구성되며, 이것들에 의해 둘러싸이는 내측에 감압부(145)가 구비되어 있다.

즉, 통형상부(141b)는 그 하방측으로부터 조정 나사(157)에 걸림결합되는 한편, 그 상방측에서는 스토퍼(148), 스프링(159), 벨로우즈(146) 및 스토퍼의 플랜지(149), 그리고 스프링(150)이 삽입장착되고, 통형상부(141b)의 상단에서 덮개부(141c)가 압입된다. 그리고, 통형상부(141b)와 덮개부(141c)의 접합부분이 TIG 용접되고 감압실(145a)이 흡인자(141)의 내측에 형성되므로, 길이축 방향의 단축에 따른 제어 밸브(100)의 컴팩트화 등을 도모할 수 있다. 또, 조정 나사(157)는 외부로부터 스토퍼(148)의 위치를 조절함으로써 벨로우즈(146)의 가동변위 등을 조절한다.

또한, 본 실시형태의 플런저(133)는 그 내부의 길이축 방향으로 냉매 이젝트 홀(133f)이 구비되는 동시에, 그 외측면의 길이축 방향으로는 흡입 압력(Ps)의 냉매를 감압부(145)로 도입시키는 슬릿(133a)이 구비되어있다. 더욱이, 본 실시형태의 제어 밸브(100)에 이용되는 스템(140)은 도 7에 도시된 바와 같이 그 단면이 대략 반달모양이며, 그 플런저(133)의 슬릿(133a) 및 스템(140)을 통해 플런저실(130a)내부의 흡입 압력(Ps)의 냉매가 감압부(145)로 도입된다.

더욱이, 본 실시형태의 제어 밸브본체(120)와 솔레노이드 여자부(130)는, 상기한 제 1 및 제 2 실시형태와 달리 파이프(136) 및 스페이서(156)를 통해 제어 밸브본체(120)측이 코킹결합되어 있다. 또, 제어 밸브본체(120)와 솔레노이드 여자부(130)간에는 패킹(134b)에 의한 시일이 이루어져 있다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있듯이, 본 발명에 관계된 가변용량형 압축기용 제어 밸브는, 냉매 가스에 근거한 밸브체의 작동에 대한 악영향을 없애어 밸브홀의 개폐정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 밸브홀의 개폐정밀도가 향상됨에 따라, 클러치없는 압축기 운전의 유지를 도모할 수 있다.

더욱이, 감압부를 흡인자 내부에 배치하여 제어 밸브의 컴팩트화를 도모할 수 있다.

Claims (7)

1. 제어 밸브 본체와 솔레노이드 여자부와 감압부를 구비한 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 있어서,

   상기 솔레노이드 여자부는, 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 여자에 의해 상하방향으로 이동하는 플런저를 구비하고,

   상기 제어 밸브 본체는, 상기 솔레노이드 여자부의 상방측에 배치되며 바닥면에 밸브홀을 가지는 밸브실과, 그 밸브실의 상방에 배치된 압력실과, 상기 밸브실 내부에 배치되어 상기 플런저에 의해 개폐작동하는 봉형상체인 밸브체를 구비하며,

   상기 밸브체는, 그 상부 단부가 상기 압력실에 삽입되는 동시에 하단부가 상기 솔레노이드 여자부의 플런저실에 삽입되며, 상기 플런저실과 상기 압력실은, 상기 밸브체에 형성된 캔슬 홀을 통해 서로 통해있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 제어 밸브 본체와 솔레노이드 여자부와 감압부를 구비한 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 있어서,

   상기 솔레노이드 여자부는, 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 여자에 의해 상하방향으로 이동하는 플런저를 구비하는 동시에, 그 플런저의 하측에 흡인자를 구비하고,

   상기 감압부는, 상기 흡인자의 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 흡인자는, 상기 플런저를 향하여 바닥이 있는 통형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 흡인자는, 상기 솔레노이드 여자부의 내측에 걸림결합되는 통형상부와, 상기 통형상부의 상단에 압입되는 덮개부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플런저는, 그 내부의 길이축 방향으로 냉매 이젝트 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플런저는, 그 측면의 길이 축 방향으로 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔레노이드 여자부는, 상기 플런저에 상기 감압부의 움직임을 전달하는 스템을 구비하며, 상기 스템은 그 단면이 대략 반달형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.