KR20060109959A - 가변형 변위 압축기 제어용 마이크로밸브 장치 - Google Patents

Abstract

가변형 변위 압축기를 제어하기 위한 장치가 제공된다. 이렇나 장치른 마이크로밸브식 제어밸브를 포함한다. 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브 장치와, 마이크로밸브로서 사용하기 위한 마이크로 스풀 밸브도 제공된다.

파일럿, 비임, 작동기, 힌지, 포트, 차단부, 슬롯, 스풀, 스프링, 공동

Description

가변형 변위 압축기 제어용 마이크로밸브 장치{MICROVALVE DEVICE SUITABLE FOR CONTROLLING A VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 제어밸브 및 반도체 전자기계 장치에 관한 것으로서, 특히 공기조화 및 냉장시스템에 사용하기 위한 가변형 변위 가스 압축기를 위한 제어밸브에 관한 것이며, 이러한 제어밸브는 마이크로밸브 장치(미세가공된 파일럿 밸브)에 의해 배치된다.

MEMS(microElectroMechanical System)는 물리적으로 작고 마이크로미터 범위의 크기를 갖는 시스템이다. 이러한 시스템은 전기적 및 기계적 부품을 갖고 있다. "미세가공"이라는 용어는 통상적으로 MEMS 장치의 가동 부품과 3차원 구조체의 생산을 의미하는 것으로 이해되고 있다. MEMS는 본래 이러한 소형 기계장치를 미세가공하기 위하여, 변형된 집적회로(컴퓨터 칩) 제조기법(화학 에칭 등과 같은) 및 물질(실리콘 반도체 물질 등과 같은)을 사용하였다. 오늘날에는 사용할 수 있는 미세가공 기법 및 물질이 많이 있다. 이러한 용도로 사용되는 "마이크로밸브"라는 용어는 마이크로미터 범위 크기의 특징부를 갖는 밸브를 의미하므로, 따라서 적어도 부분적으로는 미세가공에 의해 형성된다.

이러한 용도로 사용되는 "마이크로밸브"라는 용어는 마이크로밸브를 포함하 는 장치를 의미하며, 기타 다른 부품을 포함한다는 것을 의미한다. 만일 마이크로밸브 이외의 부품이 마이크로밸브 장치에 포함된다면, 이러한 부품은 미세가공된 부품이거나 표준형 크기(대형)의 부품이라는 것을 인식해야 한다.

유체 회로내에서 유체 흐름을 제어하기 위해 다양한 마이크로밸브 장치가 제안되어져 왔다. 전형적인 마이크로밸브 장치는 본체에 의해 이동가능하게 지지되며 또한 폐쇄위치와 완전 개방위치 사이에서의 이동을 위해 작동기에 작동가능하게 연결되는 변위가능한 부재 또는 밸브를 포함한다. 폐쇄위치에 배치되었을 때, 밸브는 제2유체 포트와 유체연결되도록 배치된 제1유체 포트를 차단하거나 폐쇄하며, 이에 따라 유체가 유체 포트들 사이에서 흐르는 것을 방지한다. 밸브가 폐쇄위치로부터 완전 개방위치로 이동할 때, 유체는 유체 포트들 사이로 흐르는 것이 점진적으로 허용된다. 본 발명에 참조인용되고 발명의 명칭이 "파일럿식 마이크로밸브 장치"인 미국특허 제6.540.203호에는 마이크로밸브 장치가 개시되어 있으며; 이러한 마이크로밸브 장치는 전기식 파일럿 마이크로밸브와, 그 위치가 파일럿 마이크로밸브에 의해 제어되는 파일럿식 마이크로밸브로 구성되어 있다. 본 발명에 참조인용되고 발명의 명칭이 "전기제어식 이송을 위한 마이크로밸브"인 미국특허 제6.494.804호에는 유체 회로에서의 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브 장치가 개시되어 있으며, 압력 분할회로를 형성하기 위해 오리피스를 통한 유체 누설경로의 사용에 대해 개시하고 있다. 상술한 바와 같은 2개의 미국 특허는 밸브 본체가 복합적인 층 또는 판으로 형성되어 있는 다층 마이크로밸브를 개시하고 있다. 이러한 층은 본 발명에 참조인용된 미국 특허출원 2001/0174891호에 개시된 것을 포 함하여 적절한 형태로 형성되어 결합된다.

변위된 부재를 이동시키기에 충분한 힘의 발생과 함께, 상기 작동기는 변위된 부재의 의도한 변위에 대항하는 변위가능한 부재상에 작용하는 유체 흐름력을 극복할 수 있는 힘을 발생시켜야만 한다. 이러한 유체 흐름력은, 유체 포트를 통한 흐름율이 증가됨에 따라 일반적으로 증가된다.

R-12, R-134a(점증), 또는 CO2 등의 압축성 냉매를 이용하여, 차량 공조시스템 등과 같은 시스템에 사용될 수 있는 가변형 변위 가스 압축기가 공지되어 있다.

이러한 공조시스템에서, 냉매 가스는 압축기에 의해 기체 형태로 압축되어, 고압 및 고온에서 압축기에 의해 배출된다. 상기 가스는 고온 및 고압 가스가 고압 및 고온 액체로 응축되는 응축기로 이동하며, 이러한 상태에서 해제된 에너지는 응축기 핀(fin) 위를 지나는 대기로 열(heat) 형태로 전달된다. 응축기로부터, 액체는 액체의 압력(및 온도)이 낮아지는 팽창 장치를 통해 이송된다. 증발기로의 차가운 저압 액체에 대해, 액체는 증발기 코일 위를 통과하는 공기에 대해 열을 흡수하여, 공기를 냉각시킨다. 냉매가 열을 흡수할 때, 냉매는 액체로부터 가스로 상태가 변화된다. 차가운 공기는 냉각될 격벽을 통과한다. 공기가 냉각되는 정도는 냉매 가스에 전달된 열의 양에 비례하며, 냉매 가스에 전달된 열의 양은 처리과정을 구동시키는 압축기의 내부에서 얼마나 많은 가스가 압축되었는지에 대해 정비례한다. 압축된 가스의 양은 가변형 변위 압축기의 압축챔버내에서 피스톤의 변위량을 제어하므로써, 가변형 변위 압축기의 내부에서 제어된다. 가변형 변위 압축기에서 피스톤의 변위를 제어하기 위해, 제어밸브를 사용하는 것으로 공지되어 있 다.

냉매 가스를 이용하는 냉각 시스템을 설계함에 있어 가장 주요한 관점은 응축기로부터의 액체가 설정의 양 및 온도로 흐르지 않도록 지나치게 보장하므로써 증발기를 물의 빙점 이하로 가압할 수 없다는 점이다. 만일 증발기내에서 가스에 의해 열흡수가 너무 많았다면, 증발기 위를 통과하는 공기로부터 수증기의 응축을 통해 핀 및 튜브에서 발견되는 물은 동결되어, 증발기를 통한 공기 흐름을 초킹(chocking)시키고, 이에 따라 승객 격벽(passenger compartment)으로의 차가운 공기의 흐름을 차단할 것이다. 이러한 이유로 인해, 종래 대부분의 제어밸브는 설정 압력에서 압축기로 복귀되는 가스 압력을 제어하기 위해, 압축기의 행정(변위)을 변화시키도록 눈금이 매겨져 있다. 가스는 압축기의 흡입영역으로 복귀된다. 이러한 영역에서의 압축기 압력은 흡입 압력으로 알려져 있다. 그 주위에서 압축기의 행정이 변화되는, 원하는 흡입 압력은 본 기술분야에서는 설정점 흡입 압력으로 알려져 있다.

1984년에, 상술한 바와 같은 방식으로 압축기의 펌핑기구에서 피스톤의 행정을 변화시키므로써, 시스템을 통과하는 냉매 가스의 흐름을 조정하는 가변형 변위 냉매 압축기가 도입되었다. 이러한 시스템은 차량의 엔진에 결합된 구동벨트를 사용하여 압축기를 구동시키는 힘을 유도하는, 차량에 사용되도록 설계되었다. 작동시, A/C 시스템 부하가 낮을 때, 압축기의 피스톤 행정이 짧아지므로, 압축기 펌프는 엔진 구동벨트의 회전당 더 적은 냉매를 펌핑한다. 이것은 차량 탑승자의 냉방 요구를 만족시키기에 충분한 냉매를 허용한다. A/C 시스템 부하가 높을 때, 피스 톤 행정이 길어져서, 구동벨트의 회전당 더 많은 냉매를 펌핑한다.

본 기술분야의 가변형 변위 압축기 및 종래의 공압 제어밸브(CV)에 대한 설명은 스키너에 허여되고 미국 미시건 디트로이트 소재의 제너럴 모터스 코포레이션에 양도된 미국특허 제4.428.718호에 개시되어 있다. 상기 미국특허 제4.428.718호에서 가변형 변위 압축기의 설명 및 그 일반적인 기능과 CV와 압축기와의 상호작용은 본 발명에 참조되었다.

도9는 미국특허 제4.428.718호에 개시된 가변형 변위 냉매 압축기를 도시하고 있다. 이러한 특허에는 차량용 공조시스템에 연결된 각도가변형 와블판(wobble plate) 형태의 가변형 변위 냉매 압축기(210)가 도시되어 있으며; 상기 공조시스템은 압축기의 배출 및 흡입측에 순서대로 배치되는, 통상의 응축기(212)와, 오리피스 튜브(214)와, 증발기(216)와, 축적기를 포함한다. 압축기(210)는 헤드(222)가 구비된 실린더 블럭(220)과, 그 대향단부에 밀봉가능하게 클램핑된 크랭크케이스(224)를 포함한다. 구동축(226)은 실린더 블럭(220) 및 크랭크케이스(224)에서 베어링에 의해 압축기의 중앙에 지지된다. 상기 구동축(226)은 차량 엔진(도시않음)으로의 연결을 위하여 크랭크케이스(224)에 장착된 전자석 클러치(236)에 의해 크랭크케이스(224)를 통해 연장되며, 클러치(236)상에서 풀리(240)와 결합되는 벨트(238)에 의해 엔진으로부터 구동된다.

실린더 블럭(220)은 구동축선(226)으로부터 등간격으로 이격된 5개의 축방향 실린더(242)(도면에는 하나만 도시되었다)를 포함한다. 상기 실린더(242)는 구동축(226)에 평행하게 연장되며, 피스톤(244)은 각각의 실린더(242)에서 왕복동 미끄 럼운동을 위해 장착된다. 분리된 피스톤로드(248)는 각각의 피스톤(244)의 후방측을 비회전형의 링형 와블판(250)에 연결한다.

상기 비회전형의 와블판(250)은 회전형 구동판(268)의 저어널상에서 그 내경부(264)에 장착된다. 상기 구동판(268)은 구동축(226)에 대해 구동판(268) 및 와블판(250)의 각도측정을 허용하기 위하여, 그 저어널(266)에서 한쌍의 피봇핀(도시않음)에 의해 구동축(226)에 미끄럼가능하게 장착된 슬리브(276)에 피봇가능하게 연결된다. 구동축(226)은 구동판(268)에 구동가능하게 연결된다. 회전형 구동판(268)에 대해 각도측정가능한 와블판(250)은 안내핀(270)에 의해 구동판과의 확고한 회전이 방지된다.

와블판(250)의 각도는 완전 행정인 도9에 도시된 실선의 대형각 위치와, 제로 행정인 제로각 점선 위치 사이에서 구동축(226)의 축선에 대해 변화되므로써, 피스톤의 행정 및 이에 따른 상기 극단적 위치 사이에서 압축기의 용량 또는 변위를 무한정으로 변화시킨다. 분기링 복귀 스프링(272)이 제공되며; 이러한 복귀 스프링은 구동축(226)의 홈에 장착되고, 와블 각위치로의 이동중 슬리브(276)에 의해 결합되는 한쪽 단부를 가지며, 이에 따라 복귀 운동을 시작하도록 조정된다.

실린더(242)의 작동 단부는 밸브판 조립체(280)에 의해 덮이며, 이러한 조립체는 흡입 밸브 디스크 및 배출 밸브 디스크로 구성되어 있으며, 배출 밸브 디스크와 헤드(222) 사이에서 실린더 블럭(220)에 클램핑된다. 상기 헤드(222)는 흡입영역(282)을 가지며; 이러한 흡입영역은 축적기(218)로부터 증발기(216)의 하류로 가스형 냉매를 수용하도록, 외부 포트(284)에 연결된다. 상기 흡입영역(282)은 각각 의 실린더(242)의 작동 단부에서 밸브판 조립체(280)의 흡입 포트(286)로 개방되며, 상기 실린더에서는 이러한 위치에서 흡입 밸브 디스크와 일체로 형성된 리드 밸브를 통해 그 흡입 행정시 각각의 실린더로 냉매의 유입이 허용된다. 그후, 압축행정에서, 각각의 실린더(242)의 작동 단부로 개방된 배출 포트(288)는 배출 리드 밸브에 의해 압축 냉매가 헤드(222)에서 배출영역(290)내로 배출되게 하며, 상기 배출 리드 밸브는 배출 밸브 디스크와 일체로 형성되어 있다. 압축기의 배출영역(290)은 압축된 가스형 냉매를 응축기(212)로 분배하도록 연결되며, 이러한 응축기로부터는 도시된 바와 같이 냉매 회로를 완성하기 위하여 냉매가 오리피스 튜브(214)를 통해 증발기(216)로 분배된다.

따라서, 와블판 각도 및 압축기 변위는 흡입 압력에 대해, 피스톤(244)의 후방에서 크랭크케이스의 밀봉 내부(278)에서 냉매 가스 압력을 제어하므로써 제어될 수 있다. 이러한 형태의 제어에 있어서, 와블판(250)의 각도는 피스톤(244)상의 힘 평형에 의해 결정되며, 흡입 압력 제어 설정점 위로 크랭크케이스-흡입 압력 편차의 미세한 상승은 피스톤(244)상에 실질적인 힘을 생성하여, 와블판 피봇핀(도시않음) 주위에서 회전 모멘트로 나타나며, 이러한 모멘트는 와블판 각도를 감소시켜 압축기 용량을 감소시킨다.

가변형 변위 압축기의 주요한 소자는 압축기의 헤드부(222)에 삽입되는 공압 제어밸브(300) 이다. CV(300)는 압축기로 복귀되는 냉매 가스의 압력상태(흡입 압력)를 검출하므로써, A/C 부하를 검출한다. 상기 CV는 크랭크케이스 챔버(278)에 작동가능하게 연결된다. CV와 흡입영역(282)과 배출영역(290)과 압축기의 크랭크 케이스 챔버(278) 사이에서 가스 흐름을 위한 압축기(222)의 헤드와 실린더 블럭(220)에는 채널이 제공된다. 상기 CV는 피스톤(244) 및 와블판(250)의 후방측에 작용하는 크랭크케이스 챔버(278)에서 가스 압력을 제어하므로써, 압축기내에서의 피스톤(244)의 변위를 제어한다. 제어밸브(300)는 압축기 헤드(222)에 형성된, 계단형의 폐색된 CV 공동(298)에 삽입된다. CV 공동(298)의 폐색 단부는 포트(292)를 통해 배출영역(290)과 직접적으로 연결되어 있다. CV 공동 포트(296)는 흡입영역(282)과 연결된다. CV(300)는 CV 공동(298)에 밀봉되므로, CV의 특별한 특징부는 포트(292, 294, 295, 296)와 정렬된다.

도10은 도9에 도시된 공압 CV(300)를 상세히 도시하고 있다. 상기 밸브(300)는 밸브 본체(301)와, 밸브 벨로우즈 커버(312)를 포함한다. CV 공동(298)의 벽을 밀봉하는 O링을 위치시키기 위하여, 밸브 본체에는 홈(314, 316, 318)이 형성된다. CV 공동(298)의 벽에 형성된 홈(299)은 O링을 지지하며, 이러한 O링은 밸브 벨로우즈 커버(312)를 밀봉한다. O링의 이러한 배치는, 서로에 대해 밀봉되며 포트(292, 294, 295, 296)중 하나와 가스연결되는 CV 공동(298)의 내부에서 밸브를 4개의 영역으로 밀봉한다.

CV(300)는 필터(320) 및 CV 공동 포트(292)를 통해 압축기 배출영역(290)과 연결되는 상부 밸브 챔버(330)를 포함한다. 중간 밸브 챔버(322)는 밸브 본체(310)의 개구(321)를 통해 크랭크케이스 챔버(278)와 연결된다. 밸브 본체(310)의 제어 경로(326)는 포트(295)를 통해 크랭크케이스 챔버(278)와 연결된다. 상기 하부 밸브 챔버(328)는 밸브 벨로우즈 커버(312)의 개구(327) 및 포트(296)를 통 해, 압축기 흡입영역(282)과 연결된다.

CV(300)는 밸브시트(334)와 볼(332)을 포함하는 볼 밸브를 가지며, 상부 밸브 챔버(330)와 중간 밸브 챔버(322) 사이의 흐름 연결 통로를 제어하도록 작동될 수 있으며; 이에 따라 압축기의 배출영역(290)과 크랭크케이스 챔버(278) 사이의 흐름 연결을 제어한다. 상기 CV(300)는 원추형 부재(340)와 이에 대응하는 원추형 밸브시트(338)로 구성된 원추형 밸브를 포함하며, 상기 원추형 밸브시트는 하부 밸브 챔버(328)와 중앙 경로(326) 사이의 흐름 연결을 제어하도록 작동될 수 있으며, 이에 따라 압축기의 흡입영역(282)과 크랭크케이스 챔버(278) 사이의 흐름 연결을 제어한다.

상기 원추형 밸브 부재(340)는 밸브로드(336)의 한쪽 단부 근처에서 숄더로서 형성된다. 밸브로드(336)의 다른쪽 단부는 원추형 밸브 부재(340)가 대응의 원추형 밸브시트(338)에 대해 안착될 때 볼(332)에 대해 가압되도록 배치된다. 이러한 배치에 의해, 밸브로드(336)의 이동은 크랭크 챔버(278)로의 배출 압력가스 및 흡입 압력가스의 흐름 연결을 개폐한다. 밸브로드(336)의 위치조정은 흡입 압력 및 배출 압력 사이의 값에 대한 크랭크케이스 압력을 조정하는데 사용된다. 크랭크케이스 압력의 이러한 조정은 압축기 변위를 조정한다.

종래의 공압 CV(300)에 있어서, 밸브로드(336)의 위치는 볼(332)과, 압력감응형 벨로우즈 작동기(350)와, 볼 중심잡기 스프링(354)과, 편의 스프링(352)에 작용하는 배출 압력으로 인한 힘의 평형에 의해 설정된다. 벨로우즈 작동기(350)는 비어있는 금속 벨로우즈(342)와, 내부 스프링(344)과, 단부 캡(345, 346)과, 벨로 우즈 스템(348)으로 구성되어 있다. 벨로우즈 작동기(350)는 내부 스프링(344)의 힘에 의해 연장되며, 벨로우즈의 외측면에 인가된 가스 압력힘에 의해 수축된다. 상기 벨로우즈 작동기(350)는 압축기의 흡입영역(282)과 가스연결되어 있는 하부 밸브 챔버(328)와 밀봉되어 있다.

압축기의 작동중, CV(300)는 벨로우즈 작동기(350)를 통해 압축기(210)의 흡입 압력의 변화에 응답하며, 볼(332)상의 힘을 통해 배출 압력의 변화에 응답한다. 벨로우즈 내부 스프링(344)과, 편의 스프링(352)과, 볼 중심잡기 스프링(354)의 스프링상수 및 공칭 압축은 밸브 조립시 밸브 제조자에 의해 설정된 밸브로드(336)상에 힘을 생성한다. 스프링 힘은 배출 압력가스의 흐름을 개방하는 동시에 크랭크케이스 챔버(278)로부터 흡입영역(282)으로의 흐름을 폐쇄하기 위하여, 정상상태의 제어밸브(300)에 작용한다. 따라서, CV(300)는 이러한 고정된 스프링 힘에 따라, 압축기 크랭크케이스(278)에 대한 배출 및 흡입 압력 가스의 흐름을 제어할 것이다.

CV(300) 등의 공압 CV에서 통상의 스프링 편의력 설정 디자인 변수는, 공조시스템의 작동중 증발기의 온도가 물의 빙점 보다 약간 위로 유지되도록 선택된다. 스프링 편의력 설정은 공기온도가 상이한 대기상태하에서 인가되는 시스템 물체의 평형을 요구한다. 공기온도 대기 상태가 높을수록, 동결없이 증발기를 가능한한 콜드 상태로 유지하는데 최적으로 된다. 주위 공기 온도가 낮을수록, 약간의 제습을 공급할동안 증발기 온도를 높게 유지하는 것이 바람직하다. CV(300)에 대한 스프링 편의력의 한가지 선택은 복합적인 대기 공기온도 상태, 엔진 파워로딩 상태, 냉각에 대한 사용자 요구를 수용해야만 한다.

고정된 스프링 편의력을 갖는 공압식 CV 디자인은 두가지 주요한 단점을 내포하고 있다. 첫째로, 냉각 시스템이 작동중일 때, 증발기에서 시스템이 항상 그 최대 에너지로 작동중이다. 둘째로, 증발기가 항상 최대 용량이기 때문에, 차가운 공기를 완전히 차갑지 않은 온도로 억누르기 위해 고온의 공기가 시스템내로 유도되어야만 한다.

차량 공조용 시스템을 위한 가변형 변위 압축기에 사용되는 또 다른 CV 디자인은 가변형 변위 압축기의 크랭크케이스내로의 냉매 가스 흐름을 제어하기 위해 솔레노이드의 도움을 받는 밸브를 이용하고 있다. 스이토 등에 허여된 미국특허 제5.964.578호에는 솔레노이드에 의해 작동되는 로드를 갖는 CV가 개시되어 있으며, 상기 로드는 크랭크케이스로의 배출 압력 및 흡입 압력가스의 흐름을 제어하는 밸브 부재상에서 작동된다. 밸브 부재의 위치는 종래의 공압 CV와 유사한 형태로 스프링편의식 벨로우즈에 의해 부분적으로 설정된다. 배출영역으로부터 크랭크케이스로의 가스 흐름을 감소시키기 위하여, 벨로우즈상에는 흡입 압력이 증가된다. 여자시, 솔레노이드에 의해 작동되는 로드는 크랭크케이스로의 배출 압력을 감소시키기 위해 밸브 부재를 가압하는 힘을 인가한다. 이것은 솔레노이드 코일로의 전기신호에 의해 조정될 수 있는 압축기의 출력 용량 및 피스톤 행정의 부가적인 제어를 허용한다.

히로타에게 허여된 미국특허 제5.702.235호에는 배출 밸브의 작동을 도와주기 위해 솔레노이드 작동기를 사용하는 또 다른 CV 디자인이 도시되어 있다. 이러 한 디자인에서는 CV의 압축챔버로의 배출 압력가스를 유입시키는 파일럿 밸브를 개폐하기 위해, 솔레노이드가 사용된다. 상기 압축챔버는 압축기의 압력 영역과 일정하게 가스연결되어 있다. 밸브 부재는 크랭크케이스로의 배출 및 흡입 압력의 흐름을 제어한다. 밸브의 위치는 스프링 편의력과, 밸브 부재의 단부상에 작용하는 배출 압력의 힘과, 밸브 부재의 대향 단부상에 작용하는 압축챔버의 압력의 힘에 의해 설정된다. 여자시, 솔레노이드에 의해 작동되는 파일럿 밸브는 압력이 압축챔버에서 급속히 증가되게 하므로써, 밸브 부재를 개방하고, 크랭크케이스로의 배출 압력가스의 흐름을 증가시킨다.

미국특허 제5.702.235호의 밸브 부재는 흡입영역 압력에 응답하지 않으며; 미국특허 제5.964.578호의 솔레노이드의 도움을 받는 CV 또는 미국특허 제4.428.718호의 공압 CV처럼, 흡입 압력 설정점에 따른 압축기 변위를 제어하지 않는다. 미국특허 제5.702.235호의 목적은 크랭크케이스 밸브에 대한 배출을 개방하여 소형의 경량인 또한 저렴한 솔레노이드를 사용할 수 있게 하는 배출 압력의 힘을 사용하는 것이다.

종래의 솔레노이드식 CV에는 여러가지 주요한 단점이 내포되어 있다. 첫째로, 위치가변형 솔레노이드를 필요로 한다. 위치가변형 솔레노이드는 성능이 직선형이지 않으며, 차량 엔진 격벽에서의 최대 온도는 설정된 동력 제한에 대해 위치가변형 솔레노이드의 적절한 작동을 매우 어렵게 한다. 둘째로, 솔레노이드를 적절히 위치시키기 위해서는 크고 정밀한 전류값이 요구된다. 셋째로, 위치가변형 솔레노이드 시스템은 안정된 흡입 압력 설정점을 제공하지 않으므로, 냉각 시스템 은 자체적으로 평형 상태를 유지할 수 있다.

종래의 공압식 및 솔레노이드식 CV 비효율에 대한 해결책으로서, 상이한 조건하에서 냉각 시스템의 성능을 최적화하기 위해 공압밸브 제어밸브내에 작용하는 편의력의 설정이 변화될 수 있는 CV 디자인이 요구된다. 즉, 압축챔버에서 피스톤의 변위도를 변화시키는 가변형 설정점 제어밸브(variable set-point control valve: VCV)가 요구된다. 흡입 압력 설정점은 승객 격벽의 점유자에 의해 요망되는 온도에 따라 VCV에 의해 변화된다. 이러한 방식에 따라, 냉각 시스템은 항상 최대로 작동될 필요는 없으며, 압축기는 공기 흐름을 점유자에 의해 한정된 온도로 냉각하는데 필요한 흡입 압력 설정점으로 냉매 가스를 충분히 압축 및 펌핑만 하면 된다. 가스를 단지 필요로 하는 온도로만 압축하고 단지 필요로 하는 체적만 펌핑하므로써 실질적인 에너지의 절감이 이루어지며, 고온의 공기를 냉각된 공기 흐름에 도입시키는 것을 제거하므로써 효율성이 실현된다.

종래의 공압식 및 솔레노이드식 CV의 결점을 해소하고, 효율적으로 작동될 동안 안정된 상태의 평형을 유지할 수 있는 냉각 시스템이 승객 격벽에서의 승객의 요구에 부응할 수 있게 하는, 가변형 설정점 CV가 요구된다.

본 발명에 참조인용된 미국특허 제6.390.782호에 개시된 종래기술에 따라 도1에는 가변형 설정점 제어밸브(VCV)(10)가 도시되어 있다. 도1에 있어서, VCV(10)는 단면도로 도시되어 있으며, 상술한 미국특허 제4.428.718호의 가변형 변위 압축기의 제어밸브 공동(298)에 끼워지기에 적합한 특징적 변위와 형상을 갖는다. 상기 VCV(10)는 가스를 압축하는 압축기(100)에 연결된다. VCV(10)는 가스의 양과, 압축기(100)에서 압축되는 정도를 제어한다. 양호한 실시예에서, 압축기(100)에서 압축된 가스는 공조 유니트에 사용되는 바와 같은 냉매이다. 예를 들어, 이러한 공조 유니트는 차량에서 발견할 수 있다.

VCV(10)는 압축기 변위 제어부(30)와, 가변형 설정점 제어부(80)를 포함한다. 압축기 변위 제어부(30)는 압축기(100)로부터의 가스 흐름과 VCV(10) 내외로의 가스 흐름을 제어하며, 가변형 설정점 제어부(80)는 압축기 변위 제어부(30)의 작동을 제어한다. VCV 밸브 본체(12)에는 하기에 상세히 서술될 VCV 기능 소자가 형성되어 있다. 도1에 도시된 양호한 실시예에서, 밸브 본체(12)는 그 도시된 단면로로부터 추정할 수 있는 바와 같이 원통형 형태를 취하고 있다. O링 지지홈(14)은 밸브 본체(12)의 외부에서 3곳에 도시되어 있다. VCV(10)가 압축기(예를 들어, 도9 참조)의 제어밸브 공동에 삽입될 때는 VCV(10)의 상이한 부분 및 포트와 연결되게 하는 O링 밀봉부와 조립된다.

압축기 변위 제어부(30)는 밸브 본체(12)의 하단부(16)에 형성된 흡입 압력챔버(32)를 포함하며, 상기 밸브 본체는 밸브 본체(12) 및 흡입 압력 통로(112)에 형성된 VCV 흡입부(34)를 통해 압축기(100)의 흡입영역(120)과 가스연결되어 있다. 냉매 회로 라인(111)은 흡입영역(120) 및 압축기 밸브판(126)을 통해, 저압 가스를 압축기(100)의 압축챔버(114)에 공급한다. 상기 냉매 회로 라인(111)은 저압 냉매 가스를 공조시스템의 축적기(144)로부터 복귀시키는 라인다.

압축기(100)는 피스톤(116)과, 크랭크케이스 챔버(118)와, 배출영역(124)을 포함한다. 간단히 설명하면, 압축기(100)의 작동은 다음과 같다. 압축챔버(114) 의 냉매 가스는 피스톤(116)이 압축기 밸브판(126)을 향해 이동할 때, 피스톤(116)의 행정에 의해 압축된다. 상기 압축기 밸브판은 고압 가스를 배출영역(124)으로 유입시킨다. 냉매 회로 라인(111)은 배출영역(124)에 연결된다. 피스톤(116)의 압축챔버(114)를 따른 변위(행정)가 클수록, 압축기 밸브판(126)을 통과함에 따라 냉매 가스의 압력 및 흐름 체적도 커진다. 그후, 냉매 가스는 냉매 회로 라인(111)으로부터, 응축 코일에서 액체로 응축되는 응축기(140)를 통과한다. 그후 액체는 증발기(142)로 흐르며, 액체는 증발기(142)의 내부의 오리피스에서 팽창되어 증발된다. 코일 위를 통과하는 공기는 액체로부터 가스로의 상태변화를 위해 에너지를 제공하는 열에너지를 발산한다. 그후, 냉각된 공기는 차량의 승객 캐빈내로, 또는 냉각을 위해 공조시스템이 요구되는 그 어떠한 챔버내로 취입된다. 팽창후, 냉매 가스는 저압상태로 되며, 냉매 회로 라인(111)을 통해 압축기(100)로 복귀된다.

압축기(100)는 가변형 압축기로서, 이는 필요로 하는 공조시스템 부하에 따라 피스톤의 행정이 변화된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 만일 사용자가 증발기 코일 위를 통과하는 공기의 부가적 냉각을 필요로 한다면, 냉매 회로 라인(111)으로 배출된 냉매의 흐름 체적이 증가된다. 흐름 체적을 증가시키기 위해, 피스톤(116)의 행정(128)이 증가된다.

피스톤(116)의 후방의 크랭크케이스 챔버(118)내에는 압력이 인가된다. 흡입 압력에 대한 크랭크케이스 챔버(118)내의 압력이 클수록, 복귀시 피스톤(116)에 대해 발휘된 고압 힘으로 인해 압축후 피스톤(116)의 복귀 행정(128)은 짧아지게 된다[밸브판(126)으로부터 멀리]. 역으로, 흡입 압력에 대해 크랭크케이스 챔버(118)내의 압력이 낮을수록, 피스톤(116)에 대해 발휘된 낮은 압력힘으로 인해 압축후 피스톤(116)의 복귀 행정은 커진다. 따라서, 크랭크케이스 챔버(118)내의 압력과 피스톤(116)의 변위(128) 및 냉매 회로 라인(111)을 통한 배출 압력을 변화시키므로써, 증발기로부터의 공기 온도가 제어된다.

압축기 변위 제어부(30)는 흡입 압력챔버로부터 이어지는 밸브 본체(12)에 중심잡힌 보어로서 형성되는 중간 챔버(40)를 갖는다. 제1중간 포트(42)는 밸브 본체(12)에 형성되어, 중간 챔버(40)와 연결된다. 상기 제1중간 포트(42)는 제1크랭크케이스 압력 통로(130)를 통해 크랭크케이스 챔버(118)와 가스연결되어 있다. VCV(10)는 흡입 압력챔버(32)에 노출된 다이아프램(36)과, 압력감응형 부재를 포함한다. 밸브 본체(12)에 형성되어 있는 흡입 밸브시트(37)와 흡입 밸브볼(38) 및 흡입 밸브 폐쇄부재를 포함하는 흡입 압력 밸브는 흡입 압력챔버(32)와 중간 챔버(40) 사이에서 가스 연결 통로를 개폐하도록 제공된다.

상기 흡입 밸브볼(38)은 다이아프램(36)과 부유된 상태로 접촉되어 있는 단단한 부재(41)에 의해 흡입 밸브시트(37)에 대해 가압된다. 중간 챔버(40)에 지지되어 있는 편의 스프링(44)은 흡입 밸브볼(38)을 흡입 밸브시트(37)로 가압한다. 즉, 흡입 밸브부를 가압하여 개방시킨다. 편의 스프링(44)은 흡입 밸브시트를 향해 다이아프램의 이동을 제안하므로, 등가 압력 및 스프링 편의 압력으로서 작용하여, 다이아프램(36)의 압력 수용영역상에 흡입 압력의 작용을 부가한다. VCV 흡입 압력 밸브는 압축기(100)의 크랭크케이스 챔버(118)과 흡입영역(120) 사이에 가스 연결 통로를 개폐한다.

VCV(10)의 배출 압력밸브부는 배출 밸브 부재와, 배출 밸브볼(50)과, 밸브 본체(12)에 형성되어 있는 배출 밸브시트(52)로 구성된다. 상기 배출 밸브볼(50)은 밸브 본체(12)의 상단부(18)에 형성된 배출 압력챔버(60)에 배치된다. 밸브 삽입체(64)는 계단형 관통보어를 포함하며, 이러한 관통보어는 배출 밸브볼(50)을 배출 밸브시트(52)와 정렬시켜 배치한다. 볼 중심잡기 스프링(58)은 배출 밸브볼(50)의 정상적인 위치를 부가적으로 조정하는데 사용된다. 입자 필터캡(74)은 밸브 본체(12)의 단부를 밀봉가능하게 덮어, 배출 압력챔버(60)를 완성시킨다. VCV(10)가 압축기(100)에 삽입될 때, 밸브 본체의 상단부(18)는 도9에 도시된 공동(298) 등과 같은 제어밸브 공동의 폐색 단부에 밀봉된다. 압축기의 배출영역(124)으로부터의 배출 압력통로(110)는 제어밸브 공동의 폐색 단부에 연결된다. 따라서, 배출 압력가스는 필터(74)를 통해 VCV배출 압력챔버(60)에 연결된다.

VCV(10)는 밸브 본체(12)를 통과하는 중앙의 계단형 보어(70)를 갖는다. 이러한 중앙 보어(70)는 배출 밸브시트(52)가 형성되어 있는 배출 챔버(60)에 인접하여 그 상단부에 대직경 보어부를 갖는다. 상기 중앙의 보어(70) 및 중간 챔버(40)는 서로 정렬된다. 제2중간 포트(56)는 밸브 본체(12)에 형성되어, 중앙 보어(70)의 큰 보어부와 연결된다. 제2중간 포트(56)는 제2크랭크케이스 압력통로(132)를 통해 크랭크케이스 챔버(118)와 가스연결된다. 배출 밸브볼(50)이 배출 밸브시트(52)를 이동시킬 때, 배출 압력가스느 보어(70)를 통해 제2중간 포트(56)로 흐른 후, 제2크랭크케이스 압력통로(132)를 통해 크랭크케이스 챔버(118)로 흐를 수 있 다.

중앙의 보어(70)에 삽입된 밸브로드(54)는 VCV의 흡입 밸브부 및 배출 밸브부의 동작을 부분적으로 연결한다. 상기 밸브로드(54)는 중앙 보어(70)의 작은 보어부 보다 미세하게 작은 직경을 갖는다. 상기 밸브로드(54)는 중앙의 보어(70)에서 자유롭게 미끄러지지만, 중간 챔버(40)와 배출 챔버(60) 사이의 가스연결을 차단한다. 밸브로드(54)의 길이는 완전 개방위치(완전 안착위치)에서 흡입 밸브볼(38) 및 안착된 배출 밸브볼(50)을 동시에 접촉할 수 있도록 선택된다. 이러한 배치는 흡입 및 배출 밸브부를 부분 개폐 상태로 연결한다. 흡입 밸브볼(38)이 밸브 폐쇄방향으로 이동함에 따라, 상기 밸브로드(54)는 배출 볼(50)을 밸브 개방방향으로 가압한다. 배출 밸브볼(50)이 밸브 폐쇄방향으로 이동함에 따라, 밸브로드(54)는 흡입 볼(38)을 밸브 개방방향으로 가압한다.

상술한 도1의 양호한 실시예에서, 밸브로드(54)는 밸브 폐쇄볼에 부착되지 않는다. 밸브로드(54)는 VCV의 배출 밸브부 또는 흡입 밸브부를 개방하도록 작동되지만, 둘중 어느 하나를 폐쇄하도록 작동되지는 않는다. 배출 밸브부를 폐쇄하도록 작동하는 힘은 배출 밸브볼(50)의 유효 압력 수용영역상의 배출 가스의 압력과, 볼 중심잡기 스프링(58)에 의해 부여된 작은 스프링 힘이다. 흡입 압력 밸브부를 폐쇄하는데 작용하는 힘은 단단한 부재(41)를 통해 압력감응형 다이아프램(36)의 이동으로부터 유도된다. 본 기술분야의 숙련자라면 두 밸브 폐쇄부재가 밸브로드(54) 등과 같은 연결수단에 부착되는 미국특허 제6.390.782호의 실시예를 인식할 수 있을 것이다. 만일 두 밸브 부재가 단단히 연결된다면, 완전 개폐상태 가 존재하게 될 것이다.

VCV(10)의 가변형 설정점 제어부(80)에 대해 서술하기로 한다. 가변형 설정점 제어부(80)는 VCV 다이아프램(36)에 의해 경계지워지는 폐쇄된 기준 챔버(90)와, 흡입 압력챔버(32)가 형성될 때 밸브 본체(12)의 하단부(16)에 형성된 벽(91)과, 밸브 단부캡(20)을 포함한다. 상기 다이아프램(36)은 흡입 압력챔버(32)에서 기준 밸브 캐리어(81)에 의해 내부 계단부(93)에 배치되어 밀봉된다. 상기 다이아프램(36)은 흡입 압력챔버(32)의 흡입 압력에 노출되는 흡입 압력 수용영역을 갖는 제1측부(43)와, 기준 챔버에서 기준압력에 노출되는 기준압력 수용영역을 갖는 제2측부(39)를 포함한다. 다이아프램(36)은 흡입 압력챔버(32)와 배출 압력챔버(60)와 중간 챔버(40) 또는 중앙의 보어(70)와의 직접적인 가스연결로부터 기준 챔버(90)를 밀봉하도록 배치된다.

2개의 압력 누설경로와 배출 누설경로(68) 및 흡입 누설경로(72)는 밸브 본체(12)에 제공되어, 밸브 본체의 내부 계단부(93)에 대해 밀봉된 다이아프램(36)에서 2개의 구멍과 정렬된다. 밸브 삽입체(64)는 배출챔버(60)와 배출 누설경로(68)를 연결시키도록 제공되는 밸브 삽입체 누설 구멍(69)을 포함한다. 누설경로와, 밸브 삽입체 누설 구멍과, 이에 대응하는 다이아프램 구멍은 기준 챔버(90)에 대해 흡입 압력가스원 및 배출 압력가스원을 제공한다. VCV 배출 압력챔버(60)로부터 기준 챔버에 배출 압력가스를 공급하도록 서술된 특징은 매우 중요한데, 그 이유는 이러한 디자인은 기준 챔버(90)에서 외부 이물질로부터 부품 및 경로를 보호하기 위해 필터(74)를 사용하기 때문이다.

도2에는 기준 챔버에 내장되어 있는 VCV 부품들이 상세히 도시되어 있다. 기준 챔버 밸브수단은 도3에 상세히 도시되어 있다. 도1 내지 도3의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 부여되었다.

도1 내지 도3에 있어서, 기준 밸브 캐리어(81)는 밸브 본체(12)의 하단부(16)에 형성되는 벽의 내부에 대해 밀봉가능하게 끼워지는 외측벽을 갖는, 벽이 두꺼운 실린더로서 형성된다. 기준 밸브 캐리어(81)의 상단부는 다이아프램(36)에 대해 밀봉된다. 2개의 작은 폐색된 챔버와, 흡입 누설챔버(96)와 배출 누설챔버(98)는 다이아프램(36)에 대해 밀봉되어 있는 상단부로부터 기준 밸브 캐리어(81)에 형성된다. 흡입 누설챔버(96)의 개방 단부는 흡입 누설경로(72)와 정렬되며, 배출 누설챔버(98)의 개방 단부는 배출 누설경로(68)와 정렬된다. 기준 챔버 밸브 수단은 일반적으로 기준 입구밸브(88) 및 기준 출구밸브(86)로 표기된다.

도3에 있어서, 기준 입구밸브(88)는 기준 입구밸브 폐쇄부재(162)와, 기준 입구 관통구멍(160)과, 기준 입구밸브 시트(164)로 구성되어 있다. 기준 입구 관통구멍(160)은 원통형 기준 밸브 캐리어(81)의 내측면으로부터 배출 누설챔버(98)를 통해 형성된다. 기준 입구밸브 시트(164)는 기준 챔버(90)내에 있는 기준 밸브 캐리어(81)로부터 나타나는 입구 관통구멍(160)의 주위에 형성된다. 기준 입구밸브 폐쇄부재(162)는 입구 솔레노이드 작동기(94)의 일부인 입구밸브 푸시로드(167)에 부착된다. 전기신호가 입구 솔레노이드 리드(85)에 인가되었을 때, 입구밸브 푸시로드(167)는 솔레노이드 작동기(94)의 중앙으로 당겨져서, 기준 입구밸브 시트(164)에 대해 기준 입구밸브 폐쇄부재(162)를 가압하고, 기준 입구 관통구 멍(160)을 폐쇄한다. 기준 입구 관통구멍(160)은 기준 챔버(90)와 배출 누설챔버(98)를 연결시킨다. 따라서, 입구 솔레노이드 작동기(94)에 인가된 전기신호에 의해 기준 입구밸브(88)를 개폐하면 기준 챔버로의 배출 압력가스의 흐름을 제어할 수 있다.

입구 솔레노이드 리프 스프링(168)은 도3에 도시된 후퇴 위치에서 입구밸브 푸시로드를 편의시키도록 배치된다. 이러한 입구 솔레노이드 스프링 편의형태는 입구 솔레노이드 작동기(94)의 코일을 여자시키는 전기신호가 없을 때, 배출 압력 가스의 흐름에 대해 기준 챔버를 개방시킨다는 것을 의미한다. 도시된 기준 입구밸브는 상시개방되어 있다. 기준 입구밸브를 상시폐쇄 상태로 편의시키는 스프링의 대향의 배치는 미국특허 제6.390.782호의 다른 실시예에서 성공적으로 사용되는 기준 입구밸브수단의 또 다른 형태이다.

기준 출구밸브(86)는 기준 출구밸브 폐쇄부재(172)와, 기준 출구 관통구멍(170)과, 기준 출구밸브 시트(174)로 구성되어 있다.

기준 출구 관통구멍(170)은 원통형 기준 밸브 캐리어(81)의 내측면으로부터 흡입 누설챔버(96) 까지 형성된다. 기준 출구밸브 시트(174)는 기준 챔버(90)내에 있는 기준 밸브 캐리어(81)로부터 나타나는 출구 관통구멍(170)의 주위에 형성된다. 기준 출구밸브 폐쇄부재(172)는 출구 솔레노이드 작동기(92)의 일부인 출구밸브 푸시로드(177)에 부착된다. 전기신호가 출구 솔레노이드 리드(87)에 인가되었을 때, 출구밸브 푸시로드(177)는 솔레노이드 작동기(92)의 중앙으로 당겨져서, 기준 출구밸브 시트(174)로부터 기준 출구밸브 폐쇄부재(172)를 끌어당기고, 기준 출 구 관통구멍(170)을 폐쇄한다. 기준 출구 관통구멍(170)은 기준 챔버(90)와 흡입 누설챔버(96)를 연결시킨다. 따라서, 출구 솔레노이드 작동기(92)에 인가된 전기신호에 의해 기준 출구밸브(86)를 개폐하면 기준 챔버로의 흡입 압력가스의 흐름을 제어할 수 있다.

출구 솔레노이드 리프 스프링(178)은 도3에 도시된 연장 위치에서 출구밸브 푸시로드를 편의시키도록 배치된다. 이러한 출구 솔레노이드 스프링 편의형태는 출구 솔레노이드 작동기(92)의 코일을 여자시키는 전기신호가 없을 때, 흡입 압력 가스의 흐름에 대해 기준 챔버를 폐쇄시킨다는 것을 의미한다. 도시된 기준 출구밸브는 상시폐쇄되어 있다. 기준 출구밸브를 상시개방 상태로 편의시키는 스프링의 대향의 배치는 미국특허 제6.390.782호의 다른 실시예에서 성공적으로 사용되는 기준 출구밸브수단의 또 다른 형태이다.

솔레노이드 작동기는 도1 내지 도3을 참조로 서술되었지만, 기준 입구밸브(88) 및 기준 출구밸브(86)를 개폐하기 위해 전기식 물리적 작동기 수단이 사용될 수도 있음을 인식해야 한다.

가변형 설정점 제어부(80)는 전자 제어유니트(82)와, 압력센서(84)와, 전기회로 캐리어(83)와, VCV 전기리드(89)를 부가로 포함한다. 미국특허 제6.390.782호의 양호한 실시예에서, 상기 압력센서(84)는 선택적 사항이다.

민감한 압력센서(84)에 충돌하는 가스 압력과 연관되어 있는 전기신호를 생성하는 변환기 장치는 폐쇄된 기준 챔버(80)내의 가스 압력에 응답하기 위하여 전기 회로 캐리어(83)에 장착된다. 압력센서(84)가 기준 챔버(90)의 내부에 직접 장 착되는 미국특허 제6.390.782호를 실행할 필요는 없다. 또 다른 실시예에서는 센서의 압력감응부가 기준 챔버(90)와 가스연결되는한, 압력센서를 약간 다른 위치에 장착할 수도 있다.

미국특허 제6.390.782호의 양호한 실시예에서 전자 제어유니트(82)는 선택적 사항이다. 제어유니트(82)는 압력센서(84)에 의해 생성된 전기신호를 수신 및 처리하기 위하여 기준 챔버 밸브수단을 제어하는 전자회로를 내장하고 있다. 미국특허 제6.390.782호의 양호한 실시예에서, 제어유니트(82)의 전기부품은 전기회로 캐리어(83)에 의해 압력센서(84)와 함께 배치된다. 하기에 선택적 제어유니트(82)의 기타 다른 기능에 대해 서술될 것이다.

VCV 전기리드(89)는 전기회로 캐리어(83)로부터 밸브 단부캡(20)의 밀봉된 개구를 통해 형성된다. VCV(10)에서 필요로 하는 전기리드의 갯수는 선택적 압력센서(84)를 특징으로 하는 장치와 선택적 전자 제어유니트(82)에 의해 실행되는 기능에 의존할 것이다. 전기 제어유니트(82)나 기준 챔버 압력센서(84)가 사용되지 않을 때, VCV 전기리드(89)는 기준 챔버 밸브수단을 작동시키는 전기신호를 이송하는데 필요로 하는 것만을 포함한다.

가변형 설정점 제어부(80)는 압축기 변위 제어부(30)의 작동을 제어한다. 기준 챔버(90)내의 압력을 제어하므로써, 가변형 설정점 제어부(80)는 VCV(10)의 흡입 압력 밸브부 및 배출 압력밸브부의 개방/폐쇄 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 만일 기준 챔버(90)의 압력이 흡입 압력챔버(32)의 압력에 의해 발휘된 힘 보다 작은 힘을 다이아프램(36)에 발휘하여 스프링(44)을 편의시킨다면, 다이아프 램(36)은 기준 입구 작동기(94)의 방향으로 기준 챔버(90)를 왜곡시킬 것이다. 이러한 이동은 흡입 밸브시트(37)로부터 흡입 밸브볼(38)을 이동시켜, 제1크랭크케이스 압력 통로(130)로부터 흡입 압력챔버(32)로 가스 흐름을 개방시킨다. 이와 동시에, 배출 압력 밸브부는 배출 밸브시트(52)상에서 배출 밸브볼(50)을 가압하는 배출 가스의 압력에 의해 폐쇄된다. VCV(10)의 흡입 밸브부를 통과하는 흐름을 개방하므로써, 크랭크케이스 챔버(118)로부터의 가스는 압축기(100)의 흡입영역(120)으로부터 흡입 압력통로(112)를 통해 흡입 압력챔버(32)내로 흐를 것이다. 크랭크케이스 챔버(118)로부터의 가스 누설에 의해, 피스톤(116)에 적은 힘이 발휘되어, 파스톤(116)에 더 많은 변위를 제공한다. 따라서, 시스템의 증발기내로 흐르는 냉매 가스의 흐름이 증가된다.

만일 기준 챔버(90)의 압력이 흡입 압력챔버(32)의 압력에 의해 발휘된 힘 보다 큰 힘을 다이아프램(36)에 발휘하여 스프링(44)을 편의시킨다면, 다이아프램(36)은 흡입 밸브시트(37)의 방향으로 흡입 압력챔버(32)를 왜곡시킬 것이다. 이러한 이동은 밸브로드(54)에 의해 배출 밸브시트(52)로부터 멀리 배출 밸브볼(50)을 가압하므로써, 흡입 밸브부를 폐쇄하는 동시에 VCV 배출 밸브부를 개방시킨다. 배출 밸브부가 개방됨에 따라, 배출 압력 통로(110)로부터의 고압 가스는 배출 압력챔버(60)와, 계단형 중앙 보어(70)와, 제2중간 포트(56)와, 제2크랭크케이스 압력 통로(132)를 통해 크랭크케이스 챔버(118)로 흐르게 된다. 압력은 크랭크케이스 챔버(118)에 축적되어, 피스톤(116)에 힘을 인가할 것이다. 따라서, 피스톤(116)의 변위(128)가 제한되고, 시스템의 증발기를 통과하는 냉매 가스의 양이 감소된다.

다이아프램상에서 스프링(44)을 편의시키는 힘은 VCV(10)의 전체적인 성능상 매우 중요한 디자인 변수이다. 실험에 따르면, 만일 스프링 힘이 흡입 압력의 2psi 내지 20psi, 가장 양호하기로는 4psi 내지 10psi 와 같아지도록 조정되는 경우가 가장 바람직한 것으로 밝혀졌다. 이러한 범위의 스프링 편의력은 매우 낮은 압축기 용량 사용 상태에서, 즉 압축기가 거의 완전 무행정 작동일 때, VCV(10)의 충분한 작동범위를 허용한다.

기준 챔버(90)내의 압력은 기준 출구밸브(86) 및 기준 입구밸브(88)를 개폐하므로써 제어된다. 이들 각각은 양호한 실시예에서는 압력센서(84) 및 전자 제어유니트(82)에 의해 선택적으로 제어된다. 특히, 기준 챔버(90)내의 압력은 압력센서(84)와 가스연결되어 있다. 전자 제어유니트(82)와 인터페이스된 압력센서(84)는 기준 챔버(90)의 가스 압력을 특정하고, 이러한 압력을 전자 제어유니트(82)에 연결시킨다. 상기 전자 제어유니트(82)는 압축기 제어유니트(146)로부터 제어 신호 및 정보를 수용한다.

승객 안락도 설정 및 환경 상태에 대한 기타 다른 정보와 차량 작동상태는 압축기 제어유니트(146)에 의해 수신된다. 압축기 제어유니트(146)는 원하는 상태가 이루어지도록, 즉 환경 및 차량 작동 요소에 의해 부여된 제약상태내에서 승객 안락도 설정이 선택적으로 달성되도록, 피스톤(116)에 의해 압축챔버(114)의 내부에서 압축될 필요한 가스량을 연산하기 위하여 저장되어 있는 압축기 성능 알고리즘을 사용한다.

압축기 변위 요구사항에 부응하도록 기준 챔버(90)내의 필요한 압력을 연산하는 VCV 성능 알고리즘에 의해, 연산된 압축기 변위 요구사항과 압력센서(84)로부터의 압력 정보와 VCV(10) 소자의 공지된 물리적 응답특성이 사용된다. 압축기 제어유니트에 의해 결정된 요구사항에 부응하는데 필요한 이러한 연산된 기준 압력은 설정 기준압력으로 불리운다. 따라서, 가변형 변위 압축기(100)는 설정 기준압력의 결정과, 이러한 설정 기준압력에 대해 기준 챔버내의 가스 압력의 유지의 결정에 의해 제어된다.

선택적으로, 만일 압력센서(84)가 사용되지 않는다면, 상기 설정 기준압력은 VCV(10)의 공지된 통상적인 특징에 기초하여 예비연산되거나 교정 설정절차에 의해 각각의 VCV에 대해 특정화된 저장되어 있는 기준 압력레벨 세트로부터 선택된다. 미국특허 제6.390.782호의 이러한 다른 실시예의 경우에 있어서, 연산된 압축기 변위 요구사항은 원하는 압축기 변위 제어를 달성하는데 최적인 설정 기준압력을 검색 테이블 형태로 결정하는데 사용된다.

기준 출구밸브(86) 및 기준 입구밸브(88)의 제어는 작동기(92, 94)를 통해 전자 제어유니트(82)에 의해 이루어진다. 전자 제어유니트(82)내의 알고리즘의 출력에 따라, 전자 제어유니트(82)는 출구 작동기(92)를 작동시키므로써 기준 출구밸브(86)를 개폐할 것이며, 입구 작동기(94)에 의해 기준 입구밸브(88)를 개폐할 것이다. 예를 들어, 기준 챔버(90)내의 압력이 증가된다면, 입구 작동기(94)는 기준 입구밸브 부재(162)를 후퇴시켜, 고압가스가 배출 압력챔버(60)로부터, 밸브 삽입체 누설구멍(69)과 배출 압력 누설경로(68)와 배출 누설챔버(98)를 통해, 기준 챔 버(90)내로 흐르게 한다. 이와 동시에, 출구 작동기(92)는 기준 출구밸브(86)를 폐쇄하여, 기준 챔버(90)내의 압력이 증가되게 한다. 역으로, 기준 챔버(90)내의 압력을 감소시키기 위해, 전자 제어유니트(82)는 출구 작동기(92)를 작동시켜 기준 출구밸브 부재(172)를 후퇴시키므로써, 기준 챔버(90)로부터 흡입 누설챔버(96)를 통해 흡입 압력 누설경로(76) 및 흡입 압력챔버(32)로 흐름을 개방시키므로써 압력을 누설시킨다. 이와 동시에, 작동기(94)는 전자 제어유니트(82)에 의해 신호를 수신하여 기준 입구밸브 부재(162)를 연장시켜, 기준 챔버(90)내로의 배출 압력 흐름을 폐쇄한다.

기준 챔버(90)내의 압력을 설정 기준압력으로 제어하므로써, 작동기(170, 172)를 통해 전자 제어유니트(82)는 다이아프램(36)의 편향을 제어하고, 이에 따라 피스톤(116)의 변위에 대한 변화를 제어한다. 도1 내지 도3에 도시된 양호한 실시예에서, 기준 챔버 압력은 압력센서(84)에 의해 지속적으로 또는 주기적으로 관찰될 수 있다. 이러한 압력 정보는 선택된 에러 한계내에서 기준 챔버를 설정 기준압력으로 유지하기 위해, 압력 서보 제어 알고리즘에서 제어유니트(82)에 의해 피드백 신호로 사용될 수 있다.

본 발명에 개시된 VCV 디자인의 주요한 장점은 설정 기준압력을 타이트하게 유지하므로써, 밸브 제어성능을 유지할 수 있는 능력이라는 것을 인식할 수 있을 것이다. 설명된 디자인은 시스템으로 하여금 설정 기준압력을 어려운 값으로 전기적으로 변화시킬 수 있게 하므로써, 가변형 변위 압축기가 작동되는 흡입 압력 설정점을 변화시킬 수 있게 한다. 이것은 승객 안락 및 차량 성능의 원하는 평형을 달성하기 위해, 환경 요소의 변화에 상관없이 차량이 압축기 제어를 조정할 수 있게 한다. 이러한 장점을 달성하기 위해, 기준 챔버내의 압력 제어는 충분히 응답되어야만 한다.

기준 압력 제어시스템의 응답성은 부분적으로는 입구밸브(88)를 통과하는 배출 압력가스의 흐름의 특징과, 흡입 압력에 대한 출구밸브(86)를 벗어난 흐름의 특징에 의존한다. 도4는 기준 입구밸브(88) 및 기준 출구밸브(86)의 주요한 기하학적 특징을 도시하고 있다.

도4A에 있어서, 입구밸브 폐쇄부재(162)는 입구밸브 부재(162)에서 유효 압력 수용영역(A1)에 충돌하는 배출 압력가스의 힘을 지지하는 완전 폐쇄위치로 도시되어 있다. 도4A에는 배출 누설챔버(98)에서 입구 포트(160)의 직경(D1)이 도시되어 있다. D1의 값이 크다면, 배출 압력의 큰 흐름을 허용하므로써, 기준 챔버 압력을 증가시키라는 명령에 대한 신속 응답을 촉진시킬 것이다. 주어진 기준 챔버 압력상승시간을 달성하는데 필요한 D1의 크기는 기준 챔버 가스체적에 따를 것이다. 기준 챔버 압력 상승시간에서 소형의 기준 챔버 가스 체적과 동일한 증가를 달성하기 위해서는 대형 기준 챔버 가스체적에 대해 대형의 기준 입구 포트(160)가 필요하게 될 것이다.

그러나, D1의 값이 크면, 이에 대응하여 유효 입구밸브 부재 압력 수용영역인 A1도 큰 값이 필요하게 된다. 이것은 입구밸브 작동기(94)로부터 필요로 하는 폐쇄력이 크다는 것을 의미한다. 입구 밸브를 폐쇄상태로 유지하기 위해 폐쇄력이 크면 물리적으로 대형인 작동기나 과도한 동력을 필요로 한다. 따라서, 기준 포 트(160)의 직경(D1)과 압력 수용영역(A1)의 선택은 경쟁적인 처리과정의 평형을 포함한다.

유효 입구밸브 부재 압력 수용영역(A1)은 입구밸브가 완전히 폐쇄되었을 때, 배출 압력에 노출되는 입구밸브 폐쇄부재의 실제의 비평형된 영역이다. 즉, 배출 압력의 힘을 효과적으로 수용하는 영역(A1)은 배출 압력에 의해 입구밸브 폐쇄부재상에 발휘된 힘을 측정하므로써 또한 배출 압력을 분할하므로써 연산된다. 실험에 따르면 기준 챔버 가스 체적이 약 2cm.sup.3 일 때, 유효 입구밸브 압력 수용영역(A1)은 30.000 스퀘어 미크론 이하, 양호하기로는 7500 스퀘어 미크론 이하로 선택되는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 전형적인 차량 공조기 압축기 작동상태에서, 만일 유효 입구밸브 부재 압력 수용영역(A1)이 7500 스퀘어 미크론 이하일 경우 1Lb 이하의 기준 입구밸브 폐쇄력이라면 충분할 것이다.

도4B에 있어서, 출구밸브 폐쇄부재(172)는 기준 부재(90)로부터 유효 가스 흐름영역을 통해 흐르는 가스를 갖는 완전 개방위치로 도시되어 있다. 기준 챔버(90)와 흡입 누설챔버(96) 사이의 주어진 압력편차에 대해 가스 체적흐름이라는 관점에서 동일한 결과를 얻기 위하여, 기준 출구 포트(170)의 많은 기하학적 디자인이 선택된다. 경쟁적인 성능 특성을 평형화하기 위하여, 유효 흐름영역이 선택된다. 기준 챔버 압력을 낮추라는 명령에 대한 신속 응답을 보장하기 위해서는 대형 출구밸브(86)의 유효 흐름영역을 갖는 것이 바람직하다. 한편 배출 압력으로 입구밸브(88)가 개방되었을 때 기준 챔버에서 신속한 압력증가에 도움을 주기 위하여, 또한 발생할 수도 있는 기준 압력 오버슛을 낮추기 위하여, 소형 출구밸브(86) 의 유효 흐름영역을 갖는 것이 도움이 된다.

기준 출구밸브(86)의 유효 가스 흐름영역은 입구밸브(88)의 유효 흐름영역에 대한 비율로서 양호하게 선택된다. 선택적으로, 기준 출구포트(170)의 직경(D1)은 기준 입구 포트(160)의 직경(D1)의 비율로 선택된다. 실험 및 분석에 따라, D0 내지 D1 의 양호한 비율 범위는 0.5 내지 5.0, 가장 양호하기로는 0.7 내지 2.0 인 것으로 결정되었다. 이에 대응하는 입구포트-출구포트 단면적의 양호한 비율은 0.25 내지 25.0, 가장 양호하기로는 0.5 내지 4.0 이다. 입구 및 출구 가스 흐름영역의 기하학적 형상은 도4에 도시된 원형 경로 보다 훨씬 복잡하며, 가스 흐름 단면적이 분석되거나 또는 실험적으로 결정되고, 입구-출구 포트 면적비 디자인 가이드라인이 이어진다.

실험에 따르면, 예를 들어 기준 챔버(90)의 가스 체적이 약 2cm.sup.3 일 때, 100미크론의 기준 출구포트(170)의 직경(D0)이 효과적인 선택이며; 기준 입구 포트(160)의 직경(D1)이 100미크론일 때는 기준 입구 포트 직경에 대한 기준 출구 포트 직경의 비율은 1.0 인 것으로 밝혀졌다. 이러한 변수값에 의해, 또한 전형적인 차량 공조기 압축기 작동상태하에서, 기준 챔버 압력은 제어가능하게 변화되거나 또는 10 psi/초 의 비율로 설정 기준압력으로 트랙된다.

압력센서가 없는 VCV(10)의 또 다른 실시예에 있어서, 압축기 제어유니트(146)는 냉각 시스템의 성능을 유지하는데 필요한 압축기 변위상태를 주기적으로 재연산한다. 이러한 연산에서 변환의 크기 및 시간에 기초하여, 압축기 제어유니트(146)는 VCV 전자 제어유니트(82)에 지시 신호를 전송하여, 설정의 기준압력 레 벨을 재설정하기 위하여 기준 챔버 압력을 증가시키거나 감소시킨다. 본 기술분야의 숙련자라면 설정레벨로 기준 챔버의 압력 서보제어를 실행하는 이러한 방법은 기준 챔버 압력의 직접적인 측정을 사용하여 실행될 있는 상태 보다 시간이 적게 소요된다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 루즈-서보 방법은 미국특허 제6.390.782호의 저비용 실시예에 효과적이며 적절하다.

VCV 전자 제어유니트(82) 및 압축기 제어유니트(146)에 기인한 기능은 VCV(10)와 압축기(100)와 냉각 설비를 사용하는 전체 시스템내에서 기타 다른 다른 컴퓨터 리소스에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 만일 시스템 전체가 중앙처리기를 갖는 차량이라면, 설정 기준압력의 선택 및 유지에 필요한 모든 제어정보 및 연산은 차량 중앙처리기에 의해 수집되어 실행된다. 압력센서(84)로부터의 신호 또는 압력센서로 전송되는 신호는 중앙처리기의 입력/출력(I/O) 포트를 따를 것이며, 기준 입구 및 출구 밸브 작동 신호는 중앙처리기의 또 다른 I/O포트로부터 VCV(10)로 전송된다. 선택적으로, 압축기 제어유니트(146)는 VCV(10)를 제어하는데 필요한 모든 제어기능을 실행할 수 있다. 마지막으로, VCV 제어유니트(82)는 설정 기준압력의 선택 및 유지 뿐만 아니라, 압축기 변위 요구사항 연산을 실행하는데 필요한 처리기 리소스와, 메모리와, 회로를 포함한다.

도5에는 미국특허 제6.390.782호의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예는 편의 스프링(44)이 생략되었고 단단한 부재(41)가 단단한 정렬부재(510)로 대체되었다는 점을 제외하고는, 도1의 실시예와 유사하다. 상기 단단한 정렬부재(510)에는 가압끼워맞춤에 의해 흡입 밸브볼(38)을 지지하는 공동이 형성 되어 있다. 단단한 정렬부재(510)는 흡입 압력챔버(32)에 부유되어 있으며, 다이아프램(36)의 이동에 응답한다. 도5의 실시예에서, VCV(500)는 도1의 VCV(10)와 유사한 형태로 작동된다. 도1의 편의 스프링(44)에 의해 발휘된 힘은 흡입 압력에 대해 항상 기준 압력 챔버를 단순히 감소시켜 다이아프램(36)을 완전히 후퇴키므로써 달성되는 것 보다 흡입 밸브부를 가압하여 더 개방하도록 작용한다. 이러한 편의 스프링힘의 기여는 급속 냉각을 위해 크랭크케이스 챔버(118)의 압력을 급속히 감소시켜 압축기(100)의 용량을 증가시키기 위해, VCV(10)의 흡입 압력 밸브부를 개방하였을 때 가장 중요하다.

도5의 VCV(500)에서, 흡입 밸브볼(38)은 다이아프램(36)의 위치와, 단단한 정렬부재(510) 및 밸브볼(38)의 조립체의 칫수와, 흡입 밸브시트(37)의 위치를 설정하므로써 통상적으로 최대 개방상태로 유지된다. 최대 개방 설정을 보상하기 위해, 흡입 밸브시트(37)를 향해 다이아프램(36)을 변위시키는데는 보다 높은 설정 기준압력이 요구된다. 크랭크케이스 챔버 압력을 낮추기 위해 최대한의 흡입 밸브 개방이 요구될 때, 설정 기준압력은 흡입 압력으로 재설정되어, 다이아프램(36)을 후퇴시키고, 고압 크랭크케이스 가스가 흡입 밸브부를 최대 개방상태로 가압하게 한다.

도6에는 미국특허 제6.390.782호의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 압축기(109)는 크랭크케이스 챔버(118)로부터 압축기(109)의 흡입영역(120) 까지 가스가 누설되게 하는 내부 누설경로(108)를 포함한다. 도6의 VCV(600)는 흡입 압력 밸브부가 생략되었다는 점을 제외하고는, 도1의 VCV(10)와 유사하다. 상기 VCV(600)는 압력감응형 부재로서 다이아프램 대신에 밸브 피스톤(610)을 사용한다. 밸브 피스톤(610)은 흡입 압력 수용영역(612) 및 기준 압력 수용영역(614)을 포함한다. 밸브 피스톤(610)은 흡입 압력챔버(620)에서 이동된다. 밸브 피스톤(610)은 밸브로드(54)에 의해 배출 압력밸브부에 작동가능하게 연결된다. VCV(600)는 압축기(109)가 최대 변위로 작동되어야만 할 때 또한 크랭크케이스 압력이 흡입 압력으로 유지되어야 할 때를 제외하고는 거의 지속적인 상태로 배출 가스가 크랭크케이스 챔버(118)에 공급된다는 점 이외에는, 도1의 VCV(10)와 유사하다. 기준 챔버 압력제어 알고리즘은 흡입 압력챔버(620)의 벽과 피스톤(610) 사이의 간극을 통해 흡입 압력챔버(620)로 기준 챔버 가스의 약간의 누설로 인해, 도1의 VCV(10)가 아니라 VCV(600)에 대해 상이하다.

도7에는 미국특허 제6.390.782호의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. VCV(700)는 크랭크케이스 챔버(118)와 흡입영역(120) 사이에서 내부 누설부(108)를 갖는 압축기(109)로 작동된다. VCV(700)는 압력감응형 부재로서 다이아프램(36)을 사용하고 있으며, 다이아프램(36)의 이동을 배출 압력 밸브부에 작동가능하게 연결하는 밸브로드(54)와 단단한 부재(710)를 사용한다는 점을 제외하고는, 도6의 VCV(600)와 유사하다. VCV(700)에 사용되는 기준 챔버 압력제어 알고리즘은 다이아프램이 설치된 VCV(500) 및 VCV(10)에 사용된 알고리즘과 유사한데, 그 이유는 기준 챔버 밸브수단의 제어부 외측에 흡입 압력으로 기준 챔버 가스의 누설이 없기 때문이다.

도8에는 미국특허 제6.390.782호의 2개의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 8a는 도3에 도시된 기준 챔버 밸브수단의 다른 실시예를 도시하고 있다. 기준 밸브 캐리어(81) 및 입구밸브 수단(88)과 입구밸브 작동기(94)는 변화되지 않았다. 그러나, 출구밸브 수단(86) 대신에, 일정한 출구 누설 오리피스(810)가 제공된다. 배출 압력 가스를 허용하는 기준 입구 밸브를 작동시키므로써, 설정 기준 압력이 설정되어 유지된다. 기준 밸브 수단의 이러한 실시예에 사용되는 기준 압력 제어 알고리즘은 흡입 압력에 대한 일정한 누설특징을 인식하므로써 유도된다. 이러한 배치에 의해, 대형 누설 흐름에 조력하는 흡입 압력을 향해 설정 기준압력을 급속히 변화시킬 수 있는 희망과, 소형 누설 흐름에 조력하는 높은 설정 기준압력 설정의 제어성 사이의 타협은 깨져야만 한다.

도8b는 도3에 도시된 기준 챔버 밸브수단의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 기준 밸브 캐리어(81)와 출구 밸브수단(86)과 출구 밸브 작동기(92)는 변화되지 않았다. 그러나, 입구밸브 수단(88) 대신에, 일정한 입구 누설 오리피스(816)가 제공된다.

기준 출구 밸브를 작동시키므로써 또한 기준 챔버 가스를 흡입 누설챔버(96)로 해제하므로써, 설정 기준 압력이 설정되어 유지된다. 기준 밸브 수단의 이러한 실시예에 사용되는 기준 압력 제어 알고리즘은 기준 챔버로의 배출 압력의 일정한 누설의 특징을 인식하므로써 유도된다. 이러한 배치에 의해, 대형 누설 흐름에 조력하는 배출 압력을 향해 설정 기준압력을 급속히 변화시킬 수 있는 희망과, 소형 누설 흐름에 조력하는 흡입 압력 근처의 설정 기준압력 설정의 제어성 사이의 타협은 깨져야만 한다.

도8에 도시되어 있는 기준 챔버 밸브수단의 이러한 두 실시예는 도1 내지 도7에 도시된 이중 입구 및 출구 기준 밸브 배치를 대신하고 있다. 즉, VCV(10), VCV(500), VCV(600), VCV(700)중 그 어떠한 VCV 실시예라도 도8에 도시된 단일의 작동기 기준 밸브수단으로 구성될 수 있다.

따라서, 압력감응형 부재상에 작용하는 기준 압력을 제어하므로써 가스 압력시스템내에서 피스톤의 변위를 가변적으로 제어하는 가변형 설정점 제어밸브가 설명되었다. 고압 가스 또는 저압 가스의 흐름을 제어하기 위해 제어유니트내에서 제어 알고리즘으로부터의 입력에 기초하여 개폐되는 작동기를 이용할 경우, 다이아프램상에 작용하는 압력은 피스톤의 변위도를 정밀하게 조정할 수 있다. 다이아프램에 대한 이러한 미세한 가변형 압력 회전과, 피스톤 변위 제어의 미세한 회전은 압축 시스템이 최대 용량 이하로 작동될 수 있게 하므로써, 압축 시스템의 효율을 상당히 증가시킨다.

본 발명은 가변형 변위 압축기의 제어장치에 관한 것이다. 이러한 제어장치는 마이크로밸브식 제어밸브를 포함한다.

본 발명의 목적은 가변형 변위 압축기에서 사용되는 마이크로밸브식 제어밸브를 제공하는 것으로서, 상기 밸브는 미리 설정된 흡입 압력의 안정된 설정점에 대해 압축기의 흡입 압력에 응답하여 압축기 크랭크케이스의 압력을 유지시키며, 상기 설정점은 전기신호에 의한 압축기 작동중 변화될 수 있다.

본 발명의 실시예는 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 한정하는 것으로 여겨지지 않으며, 첨부의 청구범위 및 그 등가물내에서 변형될 수 있다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1은 종래기술인 미국특허 제6.390.782호의 양호한 실시예에 따른 가변형 설정점 제어밸브의 단면도.

도2는 도1의 가변형 제어밸브의 가변형 설정점 제어부의 단면도.

도3은 도1 및 도2의 가변형 제어밸브의 기준 챔버 밸브수단의 단면도.

도4는 도1 내지 도3의 가변형 제어밸브의 기준 챔버 밸브수단의 밸브 부재 및 밸브시트의 단면도.

도5는 종래기술인 미국특허 제6.390.782호의 또 다른 실시예에 따른 가변형 설정점 제어밸브의 단면도.

도6은 종래기술인 미국특허 제6.390.782호의 다른 실시예에 따른 가변형 설정점 제어밸브의 단면도.

도7은 종래기술인 미국특허 제6.390.782호의 또 다른 실시예에 따른 가변형 설정점 제어밸브의 단면도.

도8은 종래기술인 미국특허 제6.390.782호의 도1과 도4 및 도5와 도6에 사용될 수 있는 기준 챔버 밸브수단의 2개의 다른 실시예에 대한 단면도.

도9는 종래기술로부터 차량에 사용하기 위한 가변형 변위 압축기의 단면도.

도10은 종래기술로부터 도10의 가변형 변위 압축기를 위한 종래 공압식 제어 밸브의 단면도.

도11은 본 발명의 양호한 실시예의 배치를 도시한, 도1과 유사한 도면.

도12는 도11의 실시예의 부분확대도.

도13은 본 발명에 따른 마이크로밸브 장치의 평면도로서, 도11 및 도12의 제어밸브에 사용하기 적합하며 마이크로밸브 장치의 가동 부품을 도시하기 위해 부분절단된 상태를 도시한 도면.

도14는 마이크로밸브를 갖는 도11 및 도12의 플러그의 저면도.

도15는 마이크로밸브를 갖는 도11 및 도12의 플러그의 사시도.

도16은 기준 유체 경로와 흡입 유체 경로 사이에서 플러그에 오리피스형의 일정한 누설통로가 형성된 또 다른 실시예라는 점 이외에는, 도12와 유사한 도면.

도17은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 가변형 변위 압축기의 마이크로밸브식 제어밸브의 측단면도.

도18은 가변형 변위 압축기를 위해 마이크로밸브식 제어밸브에서 마이크로밸브로서 사용하기에 적합한 마이크로 스풀 밸브의 층을 도시한 단면도.

도18a는 도18의 마이크로 스풀 밸브의 층의 일부를 도시한 도면.

도18b는 도18a의 선18b-18b를 따른 측단면도.

도18c는 도18의 마이크로 스풀 밸브의 층의 일부를 도시한 도면.

도18d는 도18c의 선18d-18d를 따른 측단면도.

도19는 또 다른 실시예에 따른 마이크로 스풀 밸브를 도시한 점 이외에는, 도18과 유사한 도면.

도20은 다른 실시예에 따른 마이크로 스풀 밸브를 도시한 점 이외에는, 도18과 유사한 도면.

도21은 가변형 변위 압축기를 위해 마이크로밸브식 제어밸브에서 마이크로밸브로서 사용하기에 적합한 마이크로 스풀 밸브의 파일럿부의 층을 도시한 단면도.

도22는 가변형 변위 압축기를 위해 마이크로밸브식 제어밸브에서 마이크로밸브로서 사용하기에 적합한 마이크로 스풀 밸브의 스풀부의 층을 도시한 단면도.

도23은 또 다른 실시예에 따른 스풀부를 도시한 점 이외에는, 도22와 유사한 도면.

본 발명의 하기의 설명에 있어서, 용어는 단지 기준을 위해서만 사용되었으며, 본 발명을 한정하지는 않는다. "상부", "하부", "위로", "아래로", "우향", "좌향", "시계방향", "반시계방향" 등의 용어는 도면에서의 방향을 의미한다. "내향" 및 "외향" 등의 용어는 도시된 부품의 기하학적 중심을 향하거나 이로부터 멀어지는 방향을 의미한다. "전방", "후방", "측부", 좌측", "우측", "상부", "바닥", "수평", "수직" 등의 용어는 논의중인 부품을 도시하고 있는 차후 도면 또는 관련 도면에 대한 기준으로 명확하게 이루어진 기준의 일정한 그러나 임의의 프레임내에서 부품의 일부의 방향을 설명한다.

도11 및 도12에는 본 발명의 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예는 가변형 제어부(80)가 가변형 제어부(80')로 대체되었다는 점을 제외하고는, 도1에 도시된 장치와 유사하다. 가변형 제어부(80)의 솔레노이드 작동기(92, 94)는 도14 및 도15에 도시된 바와 같이 플러그(800) 및 마이크로밸브(802)로 대체되었다. 하기에 서술되는 바를 제외하고는, 제어밸브(10)의 구조 및 기능은 일반적으로 도1에 도시된 실시예와 동일하다.

기준 밸브 캐리어(81')는 배출 누설챔버(98)와 유체연결되어 있는 기준 입구 포트(88')로 도시된 기준 챔버 포트를 형성한다. 상기 기준 밸브 캐리어(81')는 흡입 누설챔버(96)와 유체연결되어 있는 기준 출구 포트(86')도 형성한다.

상기 플러그(800)는 기준 밸브 캐리어(81')에 배치된다. 플러그(800)는 일반적으로 원통형을 취하고 있다. 상기 플러그(800)는 플러그(800)의 표면 주위에 원주방향으로 형성된 3개의 O링 홈(810)을 포함한다. 각각의 O링 홈(810)에는 O링(812)이 배치된다. 각각의 O링(812)은 플러그(800)와 기준 밸브 캐리어(81') 사이에 밀봉부를 형성한다.

상기 플러그(800)는 배출 유체 경로(804)와, 기준 유체 경로(806)와, 흡입 유체 경로(808)를 포함한다.

마이크로밸브(802)는 기준 챔버(90)와 대향한 플러그(900) 위에 장착된다. 상기 마이크로밸브(802)는 다수의 땜납 포인트 연결부에 의해 장착된다. 플러그(800)와 마이크로밸브(802) 사이의 땜납 연결부의 포인트는 경로(804, 806, 808) 주위에서 플러그(800)상의 영역을 포함하며, 마이크로밸브(802)의 작동기(867)(도13에 도시)의 하부에 영역을 포함하지 않는다. 그러나, 마이크로밸브(802)는 본 발명에 참조인용되고 발명의 명칭이 "마이크로밸브를 위한 라미네이트형 매니폴드"인 미국특허 제6.581.640호 등과 같은 적절한 방식으로 장착되며, 상기 미국특허 제6.581.640호에서 터미널 블럭은 리벳이나 볼트 등의 기계적 고정구 등과 같은 적절한 수단에 의해, 적절한 접착제에 의해, 또는 납땜에 의해 마이크로밸브를 위한 매니폴드에 고정된다.

배출 유체 경로(804) 및 기준 입구 포트(88')는 서로 협력하여, 배출 누설챔버(98)와 마이크로밸브(802) 사이에 유체연결을 허용한다. 기준 유체 경로(806)는 기준 챔버(90)와 마이크로밸브(802) 사이에 유체연결을 허용한다. 흡입 유체 경로(808)와 기준 출구 포트(86')는 서로 협력하여, 흡입 누설챔버(96)와 마이크로밸브(802) 사이의 유체연결을 허용한다.

상기 마이크로밸브(802)는 와이어(89')에 의해 압축기 제어유니트(146)에 전기적으로 접속된다.

도13은 도11 및 도12의 가변형 제어부(80')에서 마이크로밸브(802)로서 사용하기 적합한, 본 발명에 따른 마이크로밸브(802)의 실시예를 도시하고 있다. 도13은 도11 및 도12에 도시된 마이크로밸브의 층의 단면도이다. 마이크로밸브(802)는 공동(842)을 형성하는 판(826)을 포함한다. 제1위치(도시되었음)와 제2위치(도시되지 않았음) 사이에서의 이동을 위하여, 공동(842)에는 일반적으로 "L 형태인" 밸브(836)가 배치된다. 상기 밸브(836)는 판(826)의 고정부(834)에 부착된 신장된 비임(836a)을 포함한다. 차단부(836b)는 비임(836a)의 자유단부로부터 연장된다. 상기 차단부(836b)는 비임(836a)의 각각의 측부로부터 약 90°의 각도로 연장된다. 선택적으로, 상기 차단부(836b)는 적절한 각도로 비임(836a)으로부터 연장될 수도 있다. 상기 차단부(836b)는 비임(836a)과 동일한 평면상에 배치될 것이다. 차단 부(836b)는 제1부분(837a)과 제2부분(837b)을 포함한다. 상기 제1부분(837a)은 제1마이크로 포트(820)를 선택적으로 차단 및 비차단한다. 제2부분(837b)은 밸브(836)가 제1위치와 제2위치 사이로 이동할 때 제2마이크로 포트(821)(점선으로 도시)를 차단 및 비차단한다. 상기 차단부(836b)는 제1마이크로 포트(820) 및 제2마이크로 포트(821)의 제3마이크로 포트(822)와의 선택적 유체연결을 허용한다. 제1마이크로 포트(820)는 흡입 유체 경로(808)와 유체연결된다. 제2마이크로 포트(821)는 배출 유체 경로(804)와 유체연결된다. 제3마이크로 포트(822)는 기준 유체 경로(806)와 유체연결된다. 상기 밸브(836)는 흡입 유체 경로(808)와 기준 유체 경로(806) 사이의 유체연결과 또한 배출 유체 경로(804)와 기준 유체 경로(806) 사이의 유체연결을 선택적으로 허용하도록 작동될 수 있다. 도13에 있어서, 밸브(836)는 흡입 유체 경로(836)와 기준 유체 경로(806) 사이의 유체연결을 허용하는, 양호한 통상 위치를 도시하고 있다. 배출 유체 경로(804)와 기준 유체 경로(806) 사이의 유체연결을 허용하는 밸브(836)는 도시되지 않았으며, 이것은 작동 위치에서 얻을 수 있다.

차단부(836b)는 밸브(836)의 상부면과 하부면 사이로 연장되는 제1마이크로 통기부(884a)를 형성한다. 밸브(836)가 작동 위치에 있을 때, 제1마이크로 통기부(884a)는 제1마이크로 포트(830) 및 제1마이크로 트라프(도시않음)와 유체연결된다. 본 발명에 참조인용되고 발명의 명칭이 "파일럿식 마이크로밸브 장치"인 미국특허 제6.540.203호에는 마이크로밸브 통기부의 목적을 설명하고 마이크로밸브에 사용하기 적합한 유사한 통기부 및 트라프 배치가 개시되어 있다. 제1마이크로 통 기부(884)는 작동 위치에 있을 때 밸브(836)를 통해, 제1마이크로 포트(820)와 제1마이크로 트라프(도시않음) 사이에서 유체연결된다. 차단부(836b)는 밸브(836)의 상부면과 하부면 사이로 연장되는 제2마이크로 통기부(884b)를 형성한다. 제1마이크로 통기부(884a)와 제1마이크로 포트(820)와 제1마이크로 트라프(도시않음) 사이의 배치와 마찬가지로, 제2마이크로 통기부(884b)는 밸브(836)가 정상적인 위치에 있을 때, 제2마이크로 포트(도시않음) 및 제2마이크로 트라프(도시않음)와 유체연결된다.

판(826)은 밸브 작동기(867)를 부가로 포함한다. 작동기는 비임(836a)을 위치시킨다. 상기 작동기(867)는 비임(836a)에 부착된 신장된 스파인(867a)을 포함한다. 작동기(867)는 대향의 제1리브(867b) 및 제2리브(867c)의 복합쌍을 부가로 포함한다. 각각의 제1리브(867b)는 스파인(867a)의 제1측부에 부착된 제1단부와, 고정부(834)에 부착된 제2단부를 갖는다. 제1리브(867b)와 유사하게, 각각의 제2리브(867c)는 스파인(867a)의 제2측부에 부착된 제1단부와, 고정부(834)에 부착된 제2리브 단부를 갖는다. 상기 리브(867b, 867c)는 열팽창 및 열수축되도록 설계되었다. 전기 접점(867d)(도15에 도시)은 리브(867b, 867c)를 열팽창시키기 위하여, 리브(867b, 867c)를 통해 흐르는 전류를 공급하는 전원에 연결된다. 상기 작동기(867)는 도11에 도시된 압축기 제어유니트(146) 등과 같은 전자 제어유니트에 의해 제어된다.

도16에는 플러그(800')가 도시되어 있다. 상기 플러그는 기준 유체 경로(806)와 흡입 유체 경로(808) 사이에서 플러그(800')에 형성된 오리피스형의 일 정한 누설통로(816)를 포함한다. 상기 오리피스형의 일정한 누설통로(816)는 기준 유체 경로(806)와 흡입 유체경로(808) 사이에 일정한 유체연결을 허용한다. 유체연결은 오리피스형의 일정한 누설통로(816)에 의해 제한되므로, 마이크로밸브(802)가 기준 입구 포트(88')를 통과한 배출 누설챔버(98)와 기준 유체경로(806)를 통과한 기준 챔버(90) 사이에서 높은 제어도로 유체연결될 때, 유체 압력은 기준 챔버(90)에 축적된다.

도17에 있어서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변형 변위 압축기를 위한 마이크로밸브식 제어밸브(10")는 압축기 변위 제어부(30')와, 가변형 설정점 제어부(80")를 포함한다.

도18에는 도1에 도시된 제어밸브(10) 대신에 사용하기 적합한 마이크로 스풀 밸브(902)가 도시되어 있다. 도18은 마이크로 스풀 밸브(902)의 층의 단면도이다. 상기 마이크로 스풀 밸브(902)는 점선으로 도시된 바와 같이, 파일럿부(4방 파일럿 마이크로밸브)(903)를 형성하는 제1마이크로밸브와, 스풀부(2방 파일럿식 마이크로밸브)(905)를 형성하는 제2마이크로밸브를 포함한다.

마이크로 스풀 밸브(902)는 마이크로 스풀 밸브(902)의 다층 밸브 본체의 중간판층을 형성하는 중간판층(926)을 포함한다. 이러한 층은 이와 유사한 기타 다른 다층 마이크로밸브처럼, 상술한 바와 같이 미국특허 제6.540.203호와 미국 특허출원 제2002/017489141호에 개시되어 있는 적절한 형태로 제조된 후 서로 결합된다. 파일럿부(903)는 중간판층(926)에 의해 형성된 공동(942)을 포함한다. 상기 공동(842)에는 일반적으로 "I 형태의" 파일럿 밸브(파일럿 마이크로밸브)(936)가 배치된다. 파일럿 밸브(936)는 가요성 힌지(934)에 의해 중간판층(926)의 고정부에 부착된 신장된 비임(936a)과; "I 형태의" 파일럿 밸브(936)를 제1비작동 또는 비여자 위치(도시)와 제2작동 또는 여자위치(도시않음) 사이로 이동하기 위한, 하기에 상세히 서술되는 작동기(967)를 포함한다. 차단부(936b, 936c)는 비임(936a)의 대향 자유단부로부터 연장된다. 상기 차단부(936b, 936c)는 비임(936a)의 각각의 측부로부터 약 90°의 각도로 연장되며, 상기 차단부(936b, 936c)는 비임(936a)으로부터 적절한 각도로 연장될 수도 있다. 차단부(936b, 936c)는 비임(936a)과 동일한 평면에 배치되는 것이 바람직하며, 상기 차단부(936b, 936c)는 중간판층(926)을 형성하는 물질의 판으로부터 비임(936a)과 일체로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 실제로, 도18을 참조로 서술한 바와 같이, 마이크로 스풀 밸브(902)의 모든 이동부 및 정지부는 하기에 특정하게 서술되는 바를 제외하고는, 중간판층(926)을 형성하는 물질의 판으로 형성된다.

도18a 및 도18b에 상세히 도시된 바와 같이, 차단부(936b)는 제1부분(937) 및 제2부분(938)을 포함한다. 상기 제1부분(937)은 파일럿 밸브가 제1위치 및 제2위치 사이로 이동할 때, 중간판층(926)에 인접하여 마이크로 스풀 밸브(902)의 하판층(999)를 통해 형성된 제1마이크로 포트(920)를 차단 및 비차단한다. 상기 제2부분(938)은 파일럿 밸브(936)가 제1위치 및 제2위치 사이로 이동할 때, 인접한 하판층(999)을 통해 형성된 제2마이크로 포트(921)(점선으로 도시)를 차단 및 비차단한다. 차단부(936b)는 제1마이크로 포트(920) 및 제2마이크로 포트(921)의 제3마이크로 포트(922)와의 선택적 유체연결을 허용한다.

도시된 실시예에서, 제1부분(937) 및 제2부분(938)은 비례하며 서로 이격되어 있으므로, 파일럿 밸브(936)가 비작동 상태로부터 작동 상태로, 또는 작동 상태로부터 비작동 상태로 천이됨에 따라, 제1 및 제2마이크로 포트(920, 921)는 동시에 부분적으로 비차단되고, 경로(935)를 통해 제3마이크로 포트(922)와 유체연결된다. 그러나, 다른 실시예에서, 제1부분(937) 및 제2부분(938)은 비례하며 이격되어 있으므로, 파일럿 밸브(936)가 비작동 상태로부터 작동 상태로, 또는 작동 상태로부터 비작동 상태로 천이됨에 따라, 제1 및 제2마이크로 포트(920, 921)는 경로(935)를 통해 제3마이크로 포트(922)와의 유체연결로부터 동시에 차단되는 것도 예견될 수 있다. 이러한 실시예에서, 마이크로 포트(922)는 파일럿 밸브(936)가 비작동 상태에 있을 때 제1마이크로 포트(920)와 연결되며; 제3마이크로 포트(922)는 중간 작동 포인트에서 제1마이크로 포트(920) 및 제2마이크로 포트(921)와는 전혀 연결되지 않으며; 제3마이크로 포트는 파일럿 밸브(936)가 완전 작동위치에 있을 때, 제2마이크로 포트(921)에만 유체연결된다.

차단부(936b)는 중간판층(926)에 수직한 방향으로 압력 평형을 제공하기 위해 마이크로밸브(936)의 상부면과 하부면 사이로 연장되는, 제1마이크로 통기부(983)를 형성한다. 파일럿 밸브(936)가 작동 위치에 있을 때, 제1마이크로 통기부(983)는 중간판층(926)에 인접하여 마이크로 스풀 밸브(902)의 층에 형성된 제1마이크로 트라프(975) 및 제1마이크로 포트(920)와 유체연결된다. 본 발명에 참조인용되고 발명의 명칭이 "파일럿식 마이크로밸브 장치"인 미국특허 제6.540.203호는 마이크로밸브에 사용하기 적합한 유사한 통기부및 트라프 배치와, 상기 마이크 로 통기부의 목적에 대해 설명하고 있다. 제1마이크로 통기부(983)는 작동위치에 있을 때, 파일럿 밸브(936)를 통과한 제1마이크로 트라프(975)와 제1마이크로 포트(920) 사이의 유체연결을 유지시킨다. 차단부(936b)는 파일럿 밸브(936)의 상부면과 하부면 사이로 연장되는 제2마이크로 통기부(984)도 형성한다. 제1마이크로 통기부(983) 사이의 배치와 유사하게, 제1마이크로 포트(920)는 압력 평형을 제공한다. 제1마이크로 트라프(975)와 제2마이크로 통기부(984)는 마이크로밸브(936)가 통상의 비작동 위치에 있을 때, 제2마이크로 포트(921)(점선으로 도시) 및 제2마이크로 트라프(979)와 유체연결된다.

도18c 및 도18d에 상세히 도시된 바와 같이, 차단부(936c)는 제1부분(1937) 및 제2부분(1938)을 포함한다. 상기 제1부분(1937)은 파일럿 밸브(936)가 제1위치 및 제2위치 사이로 이동할 때, 제1마이크로 포트(1920)를 차단 및 비차단한다. 제1마이크로 포트(1920)는 중간판층(926)에 인접한 마이크로 스풀 밸브(902)의 하판층(999)을 통해 형성된다. 상기 제2부분(1938)은 파일럿 밸브(936)가 제1위치 및 제2위치 사이로 이동할 때, 제2마이크로 포트(1921)를 차단 및 비차단한다. 제2마이크로 포트(1921)는 인접한 하판층(999)을 통해 형성된다. 차단부(936c)는 제1마이크로 포트(1920) 및 제2마이크로 포트(1921)와 제2마이크로 포트(1922)의 선택적 유체연결을 허용하는 내부 경로(1935)를 갖는다. 제1부분(937) 및 제2부분(938)과 마찬가지로, 차단부(936c)의 제1부분(1937) 및 제2부분(1938)은 중간 작동위치에서 3개의 마이크로 포트(1920, 1921, 1922) 사이의 동시 유체연결을 허용하거나, 또는 파일럿 밸브(936)가 중간 작동위치로 이동할 때 제1마이크로 포트(1920) 및 제2마 이크로 포트(1921)와의 유체연결로부터 제3마이크로 포트(1922)를 차단하도록, 적절히 비례하거나 서로 이격된다.

차단부(936b)와 유사한 차단부(936c)는 밸브(936)의 상부면과 하부면 사이로 연장되는 제1마이크로 통기부(1983)를 형성한다. 파일럿 밸브(936)가 통상의 비작동 위치에 있을 때, 제1마이크로 통기부(1983)는 층(997)에 형성된 제1마이크로 트라프(1975)와 제1마이크로 포트(1920)와 유체연결된다. 제1마이크로 통기부(1983)는 통상의 비작동 위치에 있을 때 밸브(936)의 대향면상에 압력평형을 제공하기 위하여, 파일럿 밸브(936)를 통과하는 제1마이크로 트라프(1975)와 제1마이크로 포트(1920) 사이에 유체연결을 유지시킨다. 차단부(936c)는 동일한 목적을 위하여 즉, 압력 평형을 위하여 파일럿 밸브(936)의 상부면과 하부면 사이로 연장되는 제2마이크로 통기부(1984)도 형성한다. 제1마이크로 통기부(1983)와 제1마이크로 포트(1920) 사이의 배치 및 제2마이크로 트라프(1975)와 제2마이크로 통기부(1984) 사이의 배치와 마찬가지로, 제2마이크로 포트(1921)와 제2마이크로 트라프(1979)는 파일럿 밸브(936)가 작동 위치에 있을 때, 유체연결된다. 파일럿 밸브(936)가 통상의 비작동 위치에 있을 때, 제1마이크로 통기부(1983)는 제1마이크로 포트(1920) 및 제1마이크로 트라프(1975)와 유체연결되며; 파일럿 밸브(936)가 작동 위치에 있을 때, 제2마이크로 통기부(1984)는 제2마이크로 포트(1921) 및 제2마이크로 트라프(1979)와 유체연결된다. 제1마이크로 통기부(1983)는 파일럿 밸브(936)를 통해 제1마이크로 포트(1920)와 제1마이크로 트라프(1975) 사이에 유체연결을 유지시키며; 제2마이크로 통기부(1984)는 통상의 비작동 위치에 있을 때 파일럿 밸브(936) 를 통해 제2마이크로 포트(1921)와 제2마이크로 트라프(1979) 사이에 유체연결을 유지시키며; 이와 마찬가지로, 제2마이크로 통기부(1984)는 파일럿 밸브(9360를 통해 제2마이크로 포트(121)와 제2마이크로 트라프(1979) 사이에 유체연결을 유지시키며; 제1마이크로 통기부(1983)는 작동 위치에 있을 때, 파일럿 밸브(936)를 통해 제1마이크로 포트(1920)와 제1마이크로 트라프(1975) 사이에 유체연결을 유지시킨다. 마이크로 통기부(983, 984)와 마찬가지로, 제1마이크로 통기부(1983)와 제2마이크로 통기부(1984)는 압력 평형화 기능을 제공한다.

파일럿 밸브(936)는 2개의 3방 마이크로밸브를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이러한 마이크로밸브는 작동기(967)에 의해 탠덤식으로 작동되는 비임(936a)에 의해 연결된다. 차단부(936b)는 제1마이크로 포트(920)와 제2마이크로 포트(921) 및 제3마이크로 포트(922) 사이의 유체연결을 제어하므로써, 제1의 3방밸브의 가동소자로서 작동된다. 차단부(936c)는 제1마이크로 포트(1920)와 제2마이크로 포트(1921) 및 제3마이크로 포트(1922) 사이의 유체연결을 제어하므로써, 제2의 3방밸브의 가동소자로서 작동된다. 연결시, 이러한 두개의 3방 마이크로밸브는 4방 마이크로밸브로서 작용하며, 파일럿 밸브(936)는 유체 입구 연결부[배출 압력에 연결되는 2개의 마이크로 포트(920, 1920)로 구성된]와, 출구 연결부[흡입 압력에 연결되는 2개의 마이크로 포트(921, 1921)로 구성된]와, 제1 및 제2 부하 연결부[스풀 밸브(905)의 대향 단부에 연결되는 2개의 마이크로 포트(922, 1922)로 구성된]를 포함한다.

도18에 있어서, 중간판층(926)은 밸브 작동기(967)를 부가로 포함한다. 작 동기는 비임(936a)을 위치시킨다. 작동기는 비임(936a)을 위치시킨다. 상기 작동기(967)는 비임(936a)에 부착된 신장된 스파인(967a)을 포함한다. 작동기(967)는 대향의 제1리브(967b) 및 제2리브(967c)의 복합쌍을 부가로 포함한다. 각각의 제1리브(967b)는 스파인(967a)의 제1측부에 부착된 제1단부와, 중간판층(926)의 고정부에 부착된 제2단부를 갖는다. 제1리브(967b)와 마찬가지로, 각각의 제2리브(967c)는 스파인(967a)의 제2측부에 부착된 제1단부와, 중간판층(926)의 고정부에 부착된 제2단부를 갖는다. 도15에 도시된 전기 접점(867d)과 유사한 전기접점은 리브(967b, 967c)를 가열하여 리브를 신장시키기 위하여, 리브(967b, 967c)를 통해 흐르는 전류를 공급하는 전원에 연결된다. 전류가 감소되었을 때, 오옴가열이 감소되고, 리브는 축소된다. 상기 작동기(967)는 도11에 도시된 압축기 제어유니트(146) 등과 같은 전자 제어유니트에 의해 제어된다.

스풀부(905)는 중간판층(926)에 의해 형성된 공동(985)을 포함한다. 스풀 밸브(986)의 형태를 취하는 파일럿식 마이크로밸브는 제1위치(도시)와 제2위치(도시않음) 사이에서의 이동을 위하여 공동(942)에 배치된다. 상기 스풀 밸브(986)는 길이방향으로 연장되는 중앙의 오목부(986a)를 포함하며, 이러한 오목부는 중간판층(926)의 부착된 신장된 안내비임 고정부(987)에 미끄럼가능하게 결합된다. 상기 고정부(987)는 중간판층(926)에 인접한 다층 밸브 본체의 2개의 층[하부층(926)과 상부층(도시않음)]의 양측에 결합되므로써, 본 발명에 참조인용된 WO 01/712261호에 개시된 압력 보강 "반도"와 유사한, 압력 보강부재로서 작용한다. 스풀 밸브(986)는 스풀 밸브(936)의 대향 단부에 있는 차단부(986b, 986c)를 포함한다. 상기 차단부(986b, 986c)는 오목부(986a)의 각각의 측부로부터 약 90°의 각도로 지향되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 상기 차단부(986b, 986c)는 오목부(986a)로부터 적절한 각도로 지향될 수도 있다. 상기 차단부(986b, 986c)는 안내비임 고정부(987)와 동일한 평면에 있는 것이 바람직하다. 상기 차단부(986b, 986c)는 스풀 밸브(986)가 제1위치와 제2위치 사이로 이동할 때, 역비례 관계로, 각각의 마이크로 포트(988b, 988c)를 선택적으로 차단 및 비차단한다. 마이크로 포트(988b, 988c)는 융기된 밀봉 영역(988d)에 의해 분리되는 것이 바람직하다. 상기 차단부(986b, 986c)는 마이크로 포트(988b, 988c)의 선택적 유체연결을 허용한다. 또 다른 실시예에서, 상기 차단부(986b, 986c)는 인접한 층(997)에서 제3마이크로 포트(도시않음)와 마이크로 포트(988b, 988c)와의 선택적 유체연결을 허용한다.

마이크로 포트(988b)는 도1에 도시된 바와 같이 배출 압력 통로(110)와 유체연결된다. 마이크로 포트(988c)는 제1크랭크케이스 압력 통로(130)와 유체연결되며, 제2크랭크케이스 압력 통로(132)는 도시않은 고정된 오리피스에 의해 흡입 압력 통로(112)에 연결된다. 밸브(902)는 배출 압력 통로와 제1크랭크케이스 압력 통로(130) 사이의 유체연결을 선택적으로 허용하도록 작동될 수 있다. 도1에서, 제어밸브(10)는 양호한 통상의 비작동 위치에 있을 때 흡입 압력 통로(112)와 제1크랭크케이스 압력 통로(130) 사이의 유체연결을 허용하는 것으로 도시되어 있다. 작동위치(도시않음)에서, 제어밸브(10)는 배출 압력 통로(110)와 제1크랭크케이스 압력 통로(130) 사이의 유체연결을 방지한다.

도18에 있어서, 차단부(986b)는 상술한 바와 같이 제1마이크로 통기부(983) 와 제1마이크로 포트(920)와 제1마이크로 트라프(975) 사이의 배치와 유사하게, 인접한 층(997)에서 마이크로 트라프(도시않음)와 협력하는 마이크로 통기부(989)와 마이크로 포트(988b)를 형성한다.

중간판층(926)은 스풀 밸브 스프링(990)을 부가로 포함한다. 상기 스프링(990)은 비임(987)에 대해 스풀 밸브(986)를 편의시킨다.

스풀부(905)는 길이방향으로 연장되는 스풀 밸브(986)의 일부가 구비되어 있는 대시폿(dashpot)(991)과, 스프링(990)에 대향하는 공동(985)의 벽에 형성된 오목부를 포함한다. 상기 스풀부(905)는 스프링(990)에 대향하는 피드백 포트(992)를 포함한다. 마이크로 포트(998)(점선으로 도시)는 스풀 밸브(986)의 아래에서 대시폿(991)에 인접하여 하판층(999)에 배치된다. 스풀 밸브(986)가 중간 영역(바람직하기로는 전체 이동의 5% 내지 60% 사이)에 있을 때, 피드백 포트(992)는 스풀 밸브(986)와 공동(985)의 단부벽 사이에서 마이크로 포트(998)와 공동(985)의 영역(995)의 사이에 유체연결을 제공한다. 스풀 밸브(986)의 길이방향 연장부의 아래 및/또는 위에 있는 인접한 판층은 대시폿(991)의 스풀 밸브(986)의 길이방향 연장부의 아래에서의 및/또는 위에서의 연결을 허용하기 위해, 약간 오목하다. 상기 인접한 판층은 대시폿 오목부(991)에 인접한 영역내에서는 오목하지 않으므로, 스풀 밸브(986)의 길이방향 연장부는 피드백 포트(992)가 유체연결되지 않을 때 포트(998)를 밀봉한다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 피드백 포트(992)가 개방되었을 때, 마이크로 포트(998)는 흡입 압력 통로에 연결되며, 피드백 포트(992) 및 마이크로 포트(998)는 유체연결되어, 영역(995)의 공동(985)에서의 압력에 노출 되는 스풀 밸브(986)의 단부면상에서 압력을 감소시킨다. 이 경우, 피드백 포트(992)가 폐쇄될 때, 압력은 영역(995)에서 스풀 밸브(986)의 일부상에 증가될 것이다. 따라서, 스풀부(905)는 이에 작용하는 압력 유도된 힘의 평형에 응답하여, 미세하게 제어될 것이다. 스풀부(905)는 완전 개방된 위치와 완전폐쇄된 위치 사이에서 이동되며, 또는 이러한 두 위치 사이의 위치를 유지할 것이다. 이것은 스풀부(905)가 배출부(124)로부터의 고압원을 크랭크케이스(118)에 연결할 때, 상술한 바와 같이 압축기 하우징에 축적되는 일정한 누설을 흡입부(124)에 중첩시키고자 하는 경우에 크랭크케이스(118)에서 압력을 유지하는데 적합하다. 그러나, 스풀부(905)는 대시폿(991)이나 피드백 포트(992)를 포함할 필요가 없다는 것을 인식해야만 한다. 이 경우, 스풀부(905)는 완전 개방위치와 완전 폐쇄위치 사이에서 완전히 이동하려 할 것이며, 크랭크케이스 압력을 증가시킬 필요에 따라 간헐적으로 개방시킨다.

스풀부(905)는 마이크로 포트(993)와 마이크로 포트(994)를 부가로 포함한다. 상기 마이크로 포트(993)는 마이크로 포트(922)와 유체연결되어 있으며, 마이크로 포트(994)는 마이크로 포트(1922)와 유체연결되어 있다. 마이크로 포트(920, 1920)는 흡입 압력 통로(112)(도1에 도시)와 유체연결되어 있으므로, 파일럿부(903)를 위한 덤프(dump)로서 작용할 수 있다. 마이크로 포트(921, 1921)는 배출 압력 통로(110)와 유체연결되어 있으므로, 파일럿부(903)를 위한 공급부(고압 유체원)로서 작용할 수 있다.

마이크로 스풀 밸브(902)가 비여자 상태일 때, 차단부(936b)는 마이크로 포 트(920)를 상시 개방위치로, 마이크로 포트(921)를 상시 폐쇄위치로 유지하려는 경향이 있으며, 배출 압력은 도면부호 995로 도시된 바와 같이 스풀 밸브(986)의 일부상에 작용한다. 마이크로 스풀 밸브(902)가 비여자 상태일 때, 차단부(936c)는 마이크로 포트(1920)를 상시 폐쇄위치로, 마이크로 포트(1921)를 상시 개방위치로 유지하려는 경향이 있으며, 흡입 압력은 도면부호 996으로 도시된 바와 같이 스풀 밸브(986)의 일부상에 작용한다. 마이크로 스풀 밸브(902)가 비여자 상태일 때, 스프링(990)은 스풀 밸브(986)를 유지시키려는 경향을 띄므로, 마이크로 포트(988b, 988c)는 상기 개방위치에 있게 된다. 이러한 상태의 압력 프로필은 하기에 서술되는 바와 같이 여자 상태일 때와는 반대가 된다.

작동기(967)가 여자되어 파일럿 밸브(936)를 그 여자된 위치로 이동시킬 때, 차단부(936b)는 마이크로 포트(920)를 폐쇄위치로, 마이크로 포트(921)를 개방위치로 유지시키려는 경향을 띈다. 마이크로 포트(920)는 배출 압력에 연결되고, 마이크로 포트(921)는 흡입 압력에 연결되며; 따라서, 여자된 위치에서의 차단부는 마이크로 포트(993)에 대한 연결부를 거쳐, 마이크로 포트(922)를 통해 스풀 밸브(986)에 흡입 압력이 인가되게 하므로, 흡입 압력은 도면부호 995로 도시된 바와 같이 스풀 밸브(986)의 일부상에 작용한다. 마이크로 스풀 밸브(902)가 여자된 상태일 때, 차단부(936c)는 마이크로 포트(1920)(배출 압력에 연결된)를 개방위치로, 마이크로 포트(1921)(흡입 압력에 연결된)를 폐쇄위치로 유지시키려는 경향을 띄므로; 배출 압력은 도면부호 996으로 도시된 바와 같이 스풀 밸브(986)의 일부상에 작용하기 위하여 마이크로 포트(1922) 및 포트(994)를 통해, 차단부(936c)에 의해 지향될 것이다. 따라서, 마이크로 스풀 밸브(902)가 여자된 상태일 때, 스풀 밸브(986)는 비임(987)을 따라 횡단하므로, 마이크로 포트(988b)는 폐쇄되고, 마이크로 포트(988c)는 개방된다. 이 경우, 다른 실시예에서, 마이크로 포트(988c)는 선택적인 제3마이크로 포트(도시않음)를 통해, 흡입 압력 통로(112)와 유체연결된다.

선택적으로, 작동기(967)는 부분적으로 여자되어, 마이크로 포트(920, 1920, 921, 1921) 모두를 적어도 부분적으로 개방시킬 수도 있다. 도면부호 995 및 도면부호 996에서, 스풀 밸브(986)상에 작용하는 유체 사이에 교차가 발생될 수도 있다. 도면부호 995에서 압력이 증가되었을 때, 스풀 밸브(986)는 비임(987)을 횡단하므로, 마이크로 포트(988b)는 개방되기 시작할 것이다. 마이크로 포트(988b)로부터의 배출은 마이크로 포트(988c)로 누설될 것이다. 만일 도면부호 995에서 스풀 밸브(986)의 일부에 인가된 압력이 도면부호 996에서의 압력 보다 작다면, 스풀 밸브(986)는 반대방향으로 비임(987)을 횡단하기 시작할 것이며, 마이크로 포트(988b)를 폐쇄하기 시작한다. 이 경우, 피드백 포트(992)는 도면부호 995에서 스풀 밸브(986)의 일부상에 압력이 증가되는 것을 허용할 것이다.

부분적으로 여자된 상태에서, 스풀 밸브(986)는 여자에 대해 결정된 포인트에서 매우 소량의 요동량으로 요동된다. 대시폿(991)은 스풀 밸브(986)의 요동을 완화시키려고 하며, 일반적으로 스풀 밸브(986)의 이동을 느리게 한다.

도19는 다른 실시예에 따른 마이크로 스풀 밸브가 도시되었다는 점을 제외하고는 도18과 유사한 도면으로서, 유사한 구성요소에는 유사한 도면부호가 부여되었다. 파일럿 밸브(903)는 "z" 형태를 취하고 있다. 스프링(990)은 중간판층(926) 의 그 어떤 부분에 의해서도 차단되지 않는다.

도20은 또 다른 실시예에 따른 마이크로 스풀 밸브가 도시되었다는 점을 제외하고는 도19와 유사한 도면으로서, 유사한 구성요소에는 유사한 도면부호가 부여되었다. 스풀 밸브(905)는 단일의 스프링(990)을 포함하며, 비임(987)을 포함하지 않는다.

도18과 도19 및 도20에 마이크로 스풀 밸브(902)가 도시되었고, 파일럿부(903)와 스풀부(905)가 일체로 형성되었지만, 상기 파일럿부(903)와 스풀부(905)는 분리되어 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도21 내지 도23은 파일럿부와 스풀부가 분리되어 형성된 상태를 도시하고 있다.

도21은 가변형 변위 압축기를 위한 마이크로밸브식 제어밸브에서 마이크로밸브로 사용하기에 적합한 마이크로 스풀 밸브(도시않음)의 파일럿부의 층에 대한 단면도이다. 도21은 도18과 유사한 도면으로서, 유사한 구성요소에는 유사한 도면부호가 부여되었다.

도22는 가변형 변위 압축기를 위한 마이크로밸브식 제어밸브에서 마이크로밸브로 사용하기에 적합한 마이크로 스풀 밸브의 스풀부의 층에 대한 단면도이다. 도22는 도20과 유사한 도면으로서, 유사한 구성요소에는 유사한 도면부호가 부여되었다. 스풀 밸브(905)는 압력 평형을 위하여 다수의 마이크로 통기부(989)를 포함한다.

도23은 또 다른 실시예에 따른 스풀부를 도시하고 있다는 점을 제외하고는, 도22와 유사한 도면으로서, 유사한 구성요소에는 유사한 도면부호가 부여되었다. 스풀 밸브(986)는 "I" 형태를 취하고 있다.

요약하면, 본 발명은 2방 파일럿식 마이크로밸브를 제어하기 위하여 2방 파일럿식 마이크로밸브와 4방 파일럿식 마이크로밸브를 포함하는, 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브 장치를 포함한다.

본 발명은 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브를 포함하며, 이러한 마이크로밸브는 파일럿 중간판층과, 신장된 비임과, 작동기와, 한쌍의 파일럿 마이크로밸브를 포함하는 파일럿부와; 스풀부 판과, 스풀 스프링과, 스풀 밸브가 구비된 스풀부를 포함하며; 상기 파일럿 중간판층은 파일럿 공동을 형성하는 고정부를 포함하며; 상기 신장된 비임은 가요성 힌지에 의해 파일럿 중간판층의 고정부에 부착된 파일럿 공동에 배치되며; 상기 작동기는 고정부에 대해 신장된 비임을 이동시키기 위하여, 상기 고정부 및 신장된 비임에 부착되며; 상기 한쌍의 파일럿 마이크로밸브는 파일럿 공동과 유체연결되는 제1마이크로 포트와, 파일럿 공동과 유체연결되는 제2마이크로 포트와, 파일럿 공동과 유체연결되는 제3마이크로 포트와, 차단부를 포함하며; 상기 차단부는 제1마이크로 포트와 제3마이크로 포트 사이와 또한 제2마이크로 포트와 제3마이크로 포트 사이에서 유체연결을 선택적으로 허용하기 위해, 상기 신장된 비임의 대향 단부로부터 연장되며; 상기 스풀부 판은 스풀 공동을 형성하며; 상기 스풀 스프링은 스풀 공동에 배치되어 상기 스풀부 판의 고정부에 부착되며; 상기 스풀 밸브는 스풀 공동에 배치되며; 상기 스풀 밸브는 제1스풀 포트쌍과, 제2스풀 포트쌍과, 상기 스풀 공동에 배치되어 스풀 스프링에 부착되는 적어도 하나의 차단부를 포함하며; 상기 차단부는 제1스풀 포트와 제3스풀 포트 사 이의 유체연결에 대해 상기 제2스풀 포트쌍 사이의 유체연결을 변화시키기에 적합하다.

본 발명은 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브 장치를 포함하며, 이러한 마이크로밸브 장치는 파일럿 본체와; 파일럿 마이크로밸브를 탠덤식으로 동시에 이동시키기 위하여 파일럿 마이크로밸브에 결합되는 작동기와; 제1단부 및 제2단부가 구비된 스풀 챔버와, 상기 스풀 챔버와 유체연결되는 한쌍의 부 포트를 포함하는 스풀 본체와; 상기 스풀 본체의 고정부에 부착되는 스풀 스프링과; 상기 스풀 스프링에 부착되는 스풀 차단부를 포함하며; 상기 파일럿 본체는 파일럿 챔버와, 한쌍의 제1파일럿 포트와, 한쌍의 제2파일럿 포트와, 한쌍의 주 포트와, 한쌍의 파일럿 마이크로밸브를 포함하며; 상기 각각의 포트는 챔버와 유체연결되고, 다수의 유체원중 하나의 연결되며; 상기 한쌍의 파일럿 마이크로밸브는 제1파일럿 포트와 상기 주 포트 사이와 또한 상기 제2파일럿 포트와 상기 주 포트 사이의 유체연결을 선택적으로 허용하기 위하여, 파일럿 챔버에 이동가능하게 배치되고, 상기 본체에 의해 지지되며; 상기 제1단부는 한쪽 주 포트와 유체연결되고, 상기 제2단부는 다른쪽 주 포트와 유체연결되며; 파일럿 마이크로밸브를 위치조정하므로써 변화되는 유체 압력에 의해 스풀 차단부의 위치조정이 제어될 수 있도록, 상기 스풀 차단부는 제1위치와 제2위치 사이에서의 이동을 위해 스풀 챔버에 이동가능하게 배치되며; 상기 스풀 차단부는 제2포트 사이의 유체연결을 변화시키도록 작동가능하다.

본 발명은 압축챔버내에서 변위를 갖는 피스톤과 가스로 채워진 크랭크케이스 챔버가 구비된 가변형 변위 압축기의 제어밸브에서, 상기 압축챔버는 흡입 압력 에서 흡입영역으로부터 가스를 인입시키고 상기 가스를 배출 압력에서 배출영역으로 배출하며, 상기 크랭크케이스 챔버는 크랭크케이스 압력을 가지며, 상기 피스톤의 변위는 크랭크케이스 압력에 따라 변화되며, 상기 제어밸브는 크랭크케이스 압력을 제어하는 제어밸브에 관한 것으로서, 이러한 제어밸브는 배출영역과 크랭크케이스 챔버 사이에서 가스 연결 통로를 개폐하기 위한 배출 압력 밸브부와; 기준 압력을 가지며 상기 크랭크케이스 챔버로부터 이격된 기준 챔버와; 흡입 압력 영역과 가스연결된 흡입 압력 수용영역과, 기준 챔버와 가스연결된 기준 압력 수용영역을 갖는 압력감응성 부재와; 배출 밸브부를 개방하기 위하여 상기 압력감응성 부재의 이동을 작동가능하게 결합시키는 수단과; 설정 기준압력을 설정하기 위하여, 전기신호에 응압하여 상기 기준 챔버로 배출 및 흡입 압력 가스중 적어도 하나의 흐름을 제어하는 마이크로밸브를 포함하며; 상기 기준 압력은 기준 챔버로의 배출 및 흡입 압력 가스의 흐름에 의해 설정 기준압력으로 설정되며; 상기 압력감응성 부재는 설정 기준압력 및 흡입 압력 변화에 응답하여 이동한다.

본 발명은 유체흐름을 제어하기 위한 4방 마이크로밸브를 포함하며, 이러한 4방 마이크로밸브는 공동이 형성된 중간판층을 갖는 본체와, 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하며 상기 공동에 배치된 가동형 마이크로밸브 소자와, 상기 가동형 소자를 제1위치와 제2위치 사이에서 이동시키도록 작동가능한 마이크로밸브 작동기를 포함하며; 상기 본체는 입구 연결부와, 출구 연결부와, 상기 공동과 유체연결된 제1 및 제2부하 연결부를 형성하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제1위치에 있을 때, 입구 연결부와 제1부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하고 또한 상기 출구 연결부와 제2부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하도록 작동가능하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제2위치에 있을 때, 입구 연결부와 제2부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하고 또한 상기 출구 연결부와 제1부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하도록 작동가능하다.

본 발명은 유체 흐름을 제어하기 위한 2방 마이크로밸브를 포함하며, 이러한 2방 마이크로밸브는 공동이 형성된 중간판층을 갖는 다층 판 밸브 본체와; 상기 공동에 배치되고 제1위치와 제2위치 사이에서 이공가능한 가동형 마이크로밸브 소자와; 상기 가동형 부재에 형성되어 있으며, 상기 제1위치와 제2위치 사이에서 가동형 소자의 이동에 대해 가동형 소자의 단부상에서 압력을 제어하도록 작동가능한 피드백 포트를 포함하며; 상기 본체는 상기 공동과 유체연결되어 있는 출구 연결부와 입구 연결부를 형성하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제1위치에 있을 때, 입구 연결부와 출구 연결부 사이에서 유체연결을 허용하도록 작동가능하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제2위치에 있을 때, 입구 연결부와 출구 연결부 사이에서 유체연결을 차단하도록 작동가능하다.

본 발명의 작동원리는 그 양호한 실시예에 도시 및 설명되었다. 그러나, 본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (21)

1. 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브 장치에 있어서,

   2방 파일럿식 마이크로밸브와,

   상기 2방 파일럿식 마이크로밸브를 제어하기 위한 4방 파일럿 마이크로밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
2. 제1항에 있어서, 4방 파일럿 마이크로밸브는 파일럿 본체와, 신장된 비임과, 제1 및 제2파일럿 밸브와, 작동기를 포함하며,

   상기 파일럿 본체는 파일럿 공동이 형성된 중간의 파일럿 판층을 가지며; 상기 신장된 비임은 파일럿 공동에 이동가능하게 배치되며; 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하도록 가요성 힌지에 의해 상기 중간의 파일럿 판층의 공정부에 부착되며,

   상기 제1 및 제2파일럿 밸브는 파일럿 본체에 형성된 제1파일럿 포트와, 제2파일럿 포트와, 제3파일럿 포트를 포함하며; 상기 각각의 파일럿 포트는 파일럿 공동과 유체연결되며; 각각의 파일럿 밸브는 상기 신장된 비임의 대향 단부로부터 연장되고 상기 파일럿 공동에서 비임과 이동가능한 파일럿 차단부를 포함하며,

   작동기가 비작동 위치에 있을 때, 상기 비임이 제1위치에 있고, 상기 제3파일럿 포트가 제1파일럿 포트와 유체연결되고 상기 제2파일럿 포트와는 격리되도록; 또한 작동기가 완전히 작동된 위치에 있을 때, 상기 비임이 제2위치에 있고, 상기 제2파일럿 포트가 제3파일럿 포트와 유체연결되고 상기 제1파일럿 포트와는 격리되도록; 상기 작동기는 비임을 제1위치와 제2위치 사이로 이동시키기 위하여, 상기 신장된 비임에 작동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
3. 제2항에 있어서, 작동기가 완전히 개방된 위치와 비작동 위치 사이에 있을 때, 상기 제1파일럿 포트 및 제2파일럿 포트는 제3파일럿 포트와 유체연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 차단부는 약 90°의 각도로 상기 신장된 비임으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 각각의 차단부는 슬롯을 포함하며; 작동기가 비작동 위치에 있을 때, 상기 슬롯을 통해 제3포트와 제1포트 사이에 유체연결이 제공되며; 또한 작동기가 완전히 작동된 위치에 있을 때, 상기 슬롯을 통해 제3포트와 제2포트 사이에 유체연결이 제공되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
6. 제1항에 있어서, 2방 파일럿식 마이크로밸브는 스풀 공동이 형성되어 있는 고정부를 갖는 중간 스풀 판층을 포함하는 스풀 마이크로밸브 본체와, 상기 중간 스풀 판층의 고정부에 부착된 적어도 하나의 스풀 스프링과, 적어도 하나의 스풀 차단부를 갖는 스풀 밸브를 포함하며;

   상기 스풀 마이크로밸브 본체는 제1스풀 포트와, 제2스풀 포트를 포함하며; 상기 각각의 스풀 포트는 스풀 마이크로밸브 본체에 형성되며; 상기 각각의 스풀 포트는 스풀 공동과 유체연결되며;

   상기 스풀 차단부가 제1스풀 포트와 제2스풀 포트 사이의 유체연결을 변화시킬 수 있도록, 상기 적어도 하나의 스풀 차단부는 스풀 스프링에 부착되고, 상기 스풀 공동에 이동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
7. 제6항에 있어서, 2방 파일럿식 마이크로밸브는 4방 파일럿식 마이크로밸브와 유체연결된 제3스풀 포트와, 4방 파일럿식 마이크로밸브와 유체연결된 제4스풀 포트를 부가로 포함하며; 상기 제3스풀 포트 및 제4스풀 포트는 스풀 공동과 유체연결되며, 상기 스풀 차단부의 양 단부에 유체연결을 제공하여 상기 스풀 파일럿 마이크로밸브로부터 유체 압력의 변화에 응답하여 스풀 차단부를 이동시키기 위하여, 상기 스풀 마이크로밸브 본체에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
8. 제6항에 있어서, 2방 파일럿식 마이크로밸브는 상기 고정부에 형성된 대응의 오목부와 협력하는, 상기 차단부의 한쪽 단부의 길이방향 돌출부에 의해 형성된 대시폿을 부가로 포함하며; 상기 대시폿은 스풀 밸브의 요동을 완화시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
9. 제6항에 있어서, 2방 파일럿식 마이크로밸브는 상기 고정부로부터 길이방향으로 연장되는 스풀 비임을 부가로 포함하며, 상기 스풀 차단부는 스풀 비임과 미끄럼가능하게 결합되는 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
10. 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브에 있어서,

    파일럿 중간판층과, 신장된 비임과, 작동기와, 한쌍의 파일럿 마이크로밸브를 포함하는 파일럿부와,

    스풀부 판과, 스풀 스프링과, 스풀 밸브가 구비된 스풀부를 포함하며,

    상기 파일럿 중간판층은 파일럿 공동을 형성하는 고정부를 포함하며; 상기 신장된 비임은 가요성 힌지에 의해 파일럿 중간판층의 고정부에 부착된 파일럿 공동에 배치되며; 상기 작동기는 고정부에 대해 신장된 비임을 이동시키기 위하여, 상기 고정부 및 신장된 비임에 부착되며; 상기 한쌍의 파일럿 마이크로밸브는 파일럿 공동과 유체연결되는 제1마이크로 포트와, 파일럿 공동과 유체연결되는 제2마이크로 포트와, 파일럿 공동과 유체연결되는 제3마이크로 포트와, 차단부를 포함하며; 상기 차단부는 제1마이크로 포트와 제3마이크로 포트 사이와 또한 제2마이크로 포트와 제3마이크로 포트 사이에서 유체연결을 선택적으로 허용하기 위해, 상기 신장된 비임의 대향 단부로부터 연장되며,

    상기 스풀부 판은 스풀 공동을 형성하며; 상기 스풀 스프링은 스풀 공동에 배치되어 상기 스풀부 판의 고정부에 부착되며; 상기 스풀 밸브는 스풀 공동에 배 치되며; 상기 스풀 밸브는 제1스풀 포트쌍과, 제2스풀 포트쌍과, 상기 스풀 공동에 배치되어 스풀 스프링에 부착되는 적어도 하나의 차단부를 포함하며; 상기 차단부는 제1스풀 포트와 제3스풀 포트 사이의 유체연결에 대해 상기 제2스풀 포트쌍 사이의 유체연결을 변화시키기에 적합한 것을 특징으로 하는 마이크로밸브.
11. 제10항에 있어서, 다층 밸브 본체의 중간판층은 파일럿부 판과 스풀부 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로밸브.
12. 유체 흐름을 제어하기 위한 마이크로밸브 장치에 있어서,

    파일럿 본체와,

    파일럿 마이크로밸브를 탠덤식으로 동시에 이동시키기 위하여 파일럿 마이크로밸브에 결합되는 작동기와,

    제1단부 및 제2단부가 구비된 스풀 챔버와, 상기 스풀 챔버와 유체연결되는 한쌍의 부 포트를 포함하는 스풀 본체와,

    상기 스풀 본체의 고정부에 부착되는 스풀 스프링과,

    상기 스풀 스프링에 부착되는 스풀 차단부를 포함하며,

    상기 파일럿 본체는 파일럿 챔버와, 한쌍의 제1파일럿 포트와, 한쌍의 제2파일럿 포트와, 한쌍의 주 포트와, 한쌍의 파일럿 마이크로밸브를 포함하며; 상기 각각의 포트는 챔버와 유체연결되고, 다수의 유체원중 하나의 연결되며; 상기 한쌍의 파일럿 마이크로밸브는 제1파일럿 포트와 상기 주 포트 사이와 또한 상기 제2파일 럿 포트와 상기 주 포트 사이의 유체연결을 선택적으로 허용하기 위하여, 파일럿 챔버에 이동가능하게 배치되고, 상기 본체에 의해 지지되며; 상기 제1단부는 한쪽 주 포트와 유체연결되고, 상기 제2단부는 다른쪽 주 포트와 유체연결되며; 파일럿 마이크로밸브를 위치조정하므로써 변화되는 유체 압력에 의해 스풀 차단부의 위치조정이 제어될 수 있도록, 상기 스풀 차단부는 제1위치와 제2위치 사이에서의 이동을 위해 스풀 챔버에 이동가능하게 배치되며; 상기 스풀 차단부는 제2포트 사이의 유체연결을 변화시키도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 마이크로밸브 장치.
13. 압축챔버내에서 변위를 갖는 피스톤과 가스로 채워진 크랭크케이스 챔버가 구비된 가변형 변위 압축기의 제어밸브에서, 상기 압축챔버는 흡입 압력에서 흡입영역으로부터 가스를 인입시키고 상기 가스를 배출 압력에서 배출영역으로 배출하며, 상기 크랭크케이스 챔버는 크랭크케이스 압력을 가지며, 상기 피스톤의 변위는 크랭크케이스 압력에 따라 변화되며, 상기 제어밸브는 크랭크케이스 압력을 제어하는, 제어밸브에 있어서,

    배출영역과 크랭크케이스 챔버 사이에서 가스 연결 통로를 개폐하기 위한 배출 압력 밸브부와,

    기준 압력을 가지며 상기 크랭크케이스 챔버로부터 이격된 기준 챔버와,

    흡입 압력 영역과 가스연결된 흡입 압력 수용영역과, 기준 챔버와 가스연결된 기준 압력 수용영역을 갖는 압력감응성 부재와,

    배출 밸브부를 개방하기 위하여 상기 압력감응성 부재의 이동을 작동가능하 게 결합시키는 수단과,

    설정 기준압력을 설정하기 위하여, 전기신호에 응압하여 상기 기준 챔버로 배출 및 흡입 압력 가스중 적어도 하나의 흐름을 제어하는 마이크로밸브를 포함하며,

    상기 기준 압력은 기준 챔버로의 배출 및 흡입 압력 가스의 흐름에 의해 설정 기준압력으로 설정되며; 상기 압력감응성 부재는 설정 기준압력 및 흡입 압력 변화에 응답하여 이동하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
14. 제13항에 있어서, 상기 기준 챔버와 가스연결된 미세가공된 압력센서를 부가로 포함하며, 상기 압력센서는 기준 압력과 연관된 전기신호를 생성하며, 상기 압력센서는 마이크로밸브와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
15. 제13항에 있어서, 상기 기준 챔버는 단단한 벽과, 다이아프램의 제2측부와, 마이크로밸브가 장착되어 있는 플러그에 의해 형성된 폐쇄된 공간인 것을 특징으로 하는 제어밸브.
16. 제13항에 있어서, 상기 마이크로밸브는 열에 의해 작동되는 마이크로밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
17. 제13항에 있어서, 상기 마이크로밸브는 마이크로 스풀 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
18. 제16항에 있어서, 상기 마이크로 스풀 밸브는 파일럿부와, 파일럿식 스풀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어밸브.
19. 유체흐름을 제어하기 위한 4방 마이크로밸브에 있어서,

    공동이 형성된 중간판층을 갖는 본체와,

    제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하며 상기 공동에 배치된 가동형 마이크로밸브 소자와,

    상기 가동형 소자를 제1위치와 제2위치 사이에서 이동시키도록 작동가능한 마이크로밸브 작동기를 포함하며,

    상기 본체는 입구 연결부와, 출구 연결부와, 상기 공동과 유체연결된 제1 및 제2부하 연결부를 형성하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제1위치에 있을 때, 입구 연결부와 제1부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하고 또한 상기 출구 연결부와 제2부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하도록 작동가능하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제2위치에 있을 때, 입구 연결부와 제2부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하고 또한 상기 출구 연결부와 제1부하 연결부 사이에서 유체연결을 허용하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 4방 마이크로밸브.
20. 유체 흐름을 제어하기 위한 2방 마이크로밸브에 있어서,

    공동이 형성된 중간판층을 갖는 다층 판 밸브 본체와,

    상기 공동에 배치되고 제1위치와 제2위치 사이에서 이공가능한 가동형 마이크로밸브 소자와,

    상기 가동형 부재에 형성되어 있으며, 상기 제1위치와 제2위치 사이에서 가동형 소자의 이동에 대해 가동형 소자의 단부상에서 압력을 제어하도록 작동가능한 피드백 포트를 포함하며,

    상기 본체는 상기 공동과 유체연결되어 있는 출구 연결부와 입구 연결부를 형성하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제1위치에 있을 때, 입구 연결부와 출구 연결부 사이에서 유체연결을 허용하도록 작동가능하며; 상기 가동형 소자는 가동형 소자가 제2위치에 있을 때, 입구 연결부와 출구 연결부 사이에서 유체연결을 차단하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 2방 마이크로밸브.
21. 제20항에 있어서, 상기 가동형 마이크로밸브 소자는 오목부를 형성하는 스풀 차단부를 포함하며, 상기 오목부는 중간판층에 인접하여 상기 다층 판 밸브 본체의 층에 부착된 스풀 비임과 미끄럼가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 2방 마이크로밸브.

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