KR20090014089A

KR20090014089A - 가변용량형 압축기용 제어 밸브

Info

Publication number: KR20090014089A
Application number: KR1020080055108A
Authority: KR
Inventors: 다이슈케 모리사와; 요시유키 쿠메
Original assignee: 가부시기가이샤 후지고오키
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2009-02-06
Also published as: US20090032750A1; CN101358586A; EP2020507A3; EP2020507A2; JP2009036182A

Abstract

과제

대형화·중량증가를 초래하는 일 없이, 대용량의 압축기에도 대응할 수 있도록 전개 유량을 증대시킬 수 있고, 게다가, 밸브실로부터 흡입압 냉매 도입실측으로의 누설량을 저감할 수 있어서 제어 정밀도등을 향상시킬 수 있음과 함께, 이물의 막힘이나 밸브봉이 로크되는 등의 작동 불량이 생기기 어렵게 할 수 있는 가변용량형 압축기용 제어 밸브를 제공한다.

해결 수단

밸브봉(15)의 하부에 하측 밸브체부(16A)와 상측 밸브체부(16B)가 마련됨과 함께, 그 하측 밸브체부(16A)와 상측 밸브체부(16B)가 각각 동시에 접리하도록, 밸브실(21)에 하측 밸브시트부(22a)와 상측 밸브시트부(22b)가 마련되고, 또한, 상기 하측 밸브시트부(22a)와 상측 밸브시트부(22b)의 하류측에 각각 하측 냉매 출구실(26A)과 상측 냉매 출구실(26B)이 마련되어 이루어진다.

압축기, 제어 밸브, 가변용량

Description

가변용량형 압축기용 제어 밸브{Control Valve For Variable Capacity Type Compressor}

본 발명은, 카 에어컨 등에 사용되는 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 관한 것으로, 특히, 안내구멍에 활주 자유롭게 끼워 삽입된 밸브봉이 작동 불량을 일으키기 어렵게 된 가변용량형 압축기용 제어 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 카 에어컨 등에 사용되는 가변용량형 압축기용 제어 밸브는, 압축기의 크랭크실 내의 압력(Pc)을 조정하기 위해, 압축기(의 토출실)로부터 토출 압력(Pd)의 냉매가 도입됨과 함께, 그 토출 압력(Pd)의 냉매를 조여서 크랭크실로 도출(導出)하도록 되고, 이 크랭크실에의 도출량(조이는 량)을, 압축기의 흡입 압력(Ps)에 따라 제어하도록 되어 있다.

이러한 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 하나로서, 예를 들면 하기 특허 문헌 1 등에도 보이는 바와 같이, 축부 및 밸브체부를 갖는 밸브봉과, 상기 축부가 활주 자유롭게 끼워 삽입되는 안내구멍과 상기 밸브체부가 접리(接離)하는 밸브시 트부가 마련된 밸브실을 가지며, 압축기로부터 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입하기 위한 토출압 냉매 입구가 상기 밸브시트부보다 상류측에 마련됨과 함께, 상기 밸브시트부보다 하류측에 상기 압축기의 크랭크실에 연통하는 냉매 출구실이 마련된 밸브 본체와, 상기 밸브봉을 밸브개폐 방향으로 구동하기 위한 전자식 액추에이터와, 상기 압축기의 흡입 압력(Ps)에 응동(應動)하여 상기 밸브봉을 밸브개폐 방향으로 구동하는 감압 응동 부재를 구비한 것이 알려져 있다.

이와 같은 가변용량형 압축기용 제어 밸브에서, 대용량의 압축기에도 대응할 수 있도록, 전개(全開) 유량, 즉, 냉매 출구실로부터 압축기 크랭크실에 공급되는 최대 냉매 유량을 증대시키기 위해, 상기 밸브시트부(밸브구)의 실효 개구 면적을 종전의 것보다 크게 하는 것이 검토되어 있다.

이러한 밸브시트부의 실효 개구 면적을 크게 한 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 한 예를 도 3을 참조하면서 간략하게 설명한다. 도시하는 제어 밸브(5)는, 작동봉(14)과 일체의 밸브봉(15), 밸브 본체(20), 전자식 액추에이터(30)를 구비하고 있다. 밸브봉(15)은, 작동봉(14)의 하측 축부(14b)에 플런저 결합 고정용 고리형상 홈부(소경부)(15d)를 통하여 연결 마련된 상부 소경 축부(15a), 중간 대경 축부(15b), 해당 축부(15b)보다 소경의 하부 소경 축부(15c), 및 하부 소경 축부(15c)보다 대경의 밸브체부(16)를 갖는다. 또한, 안내구멍(19b)의 천정면(天井面)과 중간 대경 축부(15b)의 어깨면(단구면(段丘面)) 사이에는, 스프링 실(室) 겸 누설 냉매실(53)이 형성됨과 함께, 이 스프링실 겸 누설 냉매실(53)에 밸브봉(15)을 하방(밸브개방 방향)으로 가세하는 압축 코일 스프링으로 이루어지는 밸브개방 스프링(47)이 배치되어 있다.

또한, 상기 밸브 본체(20) 내에는, 상기 밸브봉(15)의 상부 소경 축부(15a) 및 중간 대경 축부(15b)가 각각 활주 자유롭게 끼워 삽입되는 안내구멍(19a, 19b)이 형성됨과 함께, 밸브체부(16)가 그 하측에서 접리하는 밸브시트부(22a)를 갖는 밸브구(22)가 마련된 밸브실(21)이 형성되어 있다. 이 밸브 본체(20)에서의 밸브실(21)의 외주부(밸브시트부(22a)보다 상류측)에, 압축기로부터 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입하기 위한 토출압 냉매 도입구(25)가 마련됨과 함께, 밸브시트부(22a)의 하방(하류측)에 압축기의 크랭크실에 연통하는 냉매 출구실(26)이 마련되어 있다. 여기서는, 전개 유량을 증대하기 위해, 상기 밸브시트부(22a)의 구경(실효 개구 면적)이 종전의 것보다 상당히 크게 되어 있고, 그것에 수반하여, 안내구멍(19b) 내를 활주하는 중간 대경 축부(15b)의 외경도 상기 밸브시트부(22a)의 구경과 같은 정도로 크게 되어 있다(상기 밸브봉(15)에 가해지는 토출 압력(Pd)에 의한 하향의 밸브개방 방향 하중과 상향의 밸브폐쇄 방향 하중을 개략 동등하게 하기 위해).

또한, 이러한 제어 밸브(5)에서는, 토출압 냉매 입구(25)로부터 밸브실(21)에 도입되는 냉매의 압력(토출 압력(Pd))은, 흡입압 냉매 도입실(23)의 냉매의 압력(흡입 압력(Ps))보다 높기 때문에, 밸브실(21)에 도입되는 냉매의 일부는, 밸브봉(15)의 중간 대경 축부(15b)와 안내구멍(19b)과의 활주면 사이에 형성된 간극을 통과하여 흡입압 냉매 도입실(23)로 누설되는데, 이 Pd→Ps 누설량이 많아질수록, 제어에 악영향을 미치게 되기 때문에, 상기 Pd→Ps 누설량을 가급적 적게하기 위 해, 상기 밸브봉(15)의 중간 대경 축부(15b) 내에는, 상기 스프링실 겸 누설 냉매실(53)과 상기 냉매 출구실(26)을 연통하는 도출 통로(54)가 형성되어 있다. 이 도출 통로(54)는, 복수개의 가로구멍(54a)과 중간 대경 축부(15b)의 중앙부를 관통하는 세로구멍(54b)으로 이루어져 있고, 여기서는, 토출압 냉매 입구(25)로부터 밸브실(21)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매의 일부는, 안내구멍(19b)과 중간 대경 축부(15b)와의 활주면 사이에 형성되는 간극을 통하여 상기 누설 냉매 도입실(53)로 인도되고, 여기서부터 상기 도출 통로(54)를 통하여 냉매 출구실(26)로 도출되도록 되어 있다.

상기 전자식 액추에이터(30)는, 통전(通電) 여자용(勵磁用)의 커넥터부(31)를 갖는 코일(32), 해당 코일(32)의 내주측에 배치된 원통형상의 스테이터(33), 해당 스테이터(33)의 하단부 내주에 압입 고정된 단면(斷面) 요자(凹字)형상의 흡인자(34), 스테이터(33)의 하단부 외주(단차부)에 그 상단부가 TIG 용접에 의해 접합된 플랜지형상부(35a)가 붙은 파이프(35), 흡인자(34)의 하방에서 파이프(35)의 내주측에 상하 방향으로 활주 자유롭게 배치된 플런저(37), 및 상기 코일(32)의 외주를 덮도록 배치된 유저(有底)구멍이 있는 원통형상의 하우징(60)을 구비하고 있다.

또한, 상기 스테이터(33)의 상부에는, 육각(六角)구멍이 있는 조절 나사(65)가 나사결합되고, 스테이터(33)의 내주측에서의 상기 조절 나사(65)와 흡인자(34) 사이에는, 압축기의 흡입 압력(Ps)이 도입되는 감압실(感壓室)(45)이 형성되고, 이 감압실(45)에는 감압 응동 부재로서의, 벨로스(41), 역(逆) 철자(凸字)형상의 상 스토퍼(42), 역 요자(凹字)형상의 하 스토퍼(43), 및 압축 코일 스프링(44)으로 이 루어지는 벨로스 본체(40)가 배치되고, 또한, 벨로스 본체(40)와 흡인자(34) 사이에는, 벨로스 본체(40)를 수축시키는 방향(조절 나사(65)측으로 압축하는 방향)으로 가세하는 압축 코일 스프링(46)이 배치되어 있다. 또한, 벨로스 본체(40)의 하 스토퍼(43)(의 역(逆) 오목부)와 플런저(37)(의 오목부(37c)) 사이에는, 상기 흡인자(34)를 관통하는 소경의 상측 축부(14a)와 대경의 하측 축부(14b)를 갖는 단(段)이 있는 작동봉(14)이 배치되고, 이 작동봉(14)에 전술한 밸브봉(15)이 일체로 연결 마련되어 있다.

또한, 본 예에서는, 밸브봉(15)과 작동봉(14)이 일체로 되어 있고, 또한, 상기 특허 문헌 1에 소재(所載)의 제어 밸브에서는, 밸브봉(15)을 냉매 출구실(26)에 배치된 밸브폐쇄 스프링으로 상향으로 가세하여 플런저(37)에 꽉 누르도록 되어 있지만, 본 예에서는, 밸브폐쇄 스프링은 없고, 밸브봉(15)의 축부(15b)와 작동봉(14)의 하측 축부(14b)(축부(15b)와 같은 지름)와의 경계 부분에 고리형상 홈부(소경부)(15d)가 형성됨과 함께, 플런저(37)의 오목구멍(37g)의 저부에 마련된 계지부(38)가 상기 고리형상 홈부(15d)에 끼워 맞추게 되어, 밸브봉(15)과 플런저(37)가 일체적으로 승강시켜지도록 되어 있다.

이것은, 다음과 같은 이유에 의한다. 즉, 종래예와 같이, 밸브봉(15)을, 밸브폐쇄 스프링(48)의 가세력만으로 밸브폐쇄 방향으로 이동시키는 구성이면, 밸브봉(15)의 중간 대경 축부(19b)와 안내구멍(19b)과의 활주면 사이(간극)에 이물이 막히거나, 오일이 타서 들러붙는 것 등에 의해 밸브봉(15)의 활주 저항이 증대하면, 밸브봉(15)이 로크되는 등의 작동 불량, 예를 들면, 플런저가 흡인자에 끌어당 겨져도, 밸브봉(15)이 밸브폐쇄 방향으로 이동하지 않고 남겨지게 되는 사태가 발생하는 일이 있고, 이 경우, 밸브 개방도가 적절하게 조정되지 않게 되지만, 밸브봉(15)과 플런저(37)를 상기한 바와 같이 실질적으로 직결함으로써, 이러한 문제가 거의 해소됨과 함께, 밸브폐쇄 스프링이 불필요하게 된다.

한편, 상기 밸브 본체(20)의 상부 중앙에는, 플런저(37)의 최하강 위치를 규제하기 위한 볼록형상 스토퍼부(28)가 돌설되어 있다. 또한, 상기 플런저(37)와 밸브 본체(20)의 상부 외주(볼록형상 스토퍼부(28) 외주) 사이에는, 압축기의 흡입 압력의 냉매가 도입되는 흡입압 냉매 도입실(23)이 형성됨과 함께, 그 외주측에 복수개의 흡입압 냉매 도입구(27)가 형성되고, 이 흡입압 냉매 도입구(27)로부터 흡입압 냉매 도입실(23)에 도입된 흡입 압력(Ps)의 냉매는, 플런저(37)의 외주에 형성된 세로 홈(37a, 37a, …), 저부에 형성된 노치 개구(37f), 중앙부에 천공된 연통 구멍(37d), 흡인자(34)에 형성된 연통구멍(39) 등을 통하여 상기 감압실(45)에 도입된다.

또한, 밸브 본체(20)의 상단부에는, ○링(57)을 통하여 상기 파이프(35)의 하단 플랜지형상부(35a)가 놓이고, 이 플랜지형상부(35a)와 상기 코일(32) 사이에는 플랜지형상부(56a)가 붙은 단(短)원통형상의 파이프 홀더(56)가 개장(介裝)되고, 그들의 플랜지형상부(35a, 56a)가 밸브 본체(20)의 상단 외주 코킹부(29)에 의해 함께 코킹되어 고정되어 있다. 또한, 파이프 홀더(56)의 상단부에는, 상기 하우징(60)의 구멍이 있는 저부(61)가 압입 고정되고, 하우징(60)의 상단부(62)는, 상기 커넥터부(31)의 플랜지형상부(31c)상에 코킹 고정되고, 하우징(60)과 커넥터 부(31)와 코일(32) 사이에는 ○링(66)이 개장되어 있다. 또한, 커넥터부(31)의 중앙 하부에는, 상기 조절 나사(65)의 육각구멍에 끼워 맞추어지는 볼록부(31b)가 돌설된 오목부(31a)가 형성되어 있고, 이 오목부(31a) 내에 상기 스테이터(33) 및 조절 나사(65)의 상부가 삽입되어 있다.

이와 같은 구성으로 된 제어 밸브(5)에서는, 도 4(A)에 밸브개방 상태가, 또한, 도 4(B)에 밸브폐쇄 상태가 도시되어 있는 바와 같이, 밸브개방 상태에서, 코일(32), 스테이터(33) 및 흡인자(34)로 이루어지는 솔레노이드부가 통전 여자되면, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어 당겨지고, 이에 수반하여, 밸브봉(15)이 상방(밸브폐쇄 방향)으로 이동하게 된다. 한편, 압축기로부터 흡입압 도입구(27)에 도입된 흡입 압력(Ps)의 냉매는, 도입실(23)로부터 플런저(37)의 외주에 형성된 세로 홈(37a, 37a, …)이나 흡인자(39)에 형성된 연통구멍(39) 등을 통하여 상기 감압실(45)에 도입되고, 벨로스 본체(40)(내부는 진공압)는 감압실(45)의 압력(흡입 압력(Ps))에 따라 신축 변위(흡입 압력(Ps)이 높으면 수축, 낮으면 신장)하여, 해당 변위가 작동봉(14) 및 밸브봉(15)에 전달되고, 그로 인해, 밸브 개방도(밸브시트부(22a)로부터의 밸브체부(16)의 리프트량)가 조정된다.

즉, 밸브 개방도는, 코일(32), 스테이터(33) 및 흡인자(34)로 이루어지는 솔레노이드부에 의한 플런저(37)의 흡인력과, 벨로스 본체(40)의 가세력과, 밸브개방 스프링(47)에 의한 가세력과, 밸브봉(15)에 가해지는 토출 압력(Pd)에 의한 밸브개방 방향 하중과 밸브폐쇄 방향 하중에 의해 결정되고, 그 밸브 개방도에 따라, 토출압 냉매 도입구(25)로부터 밸브실(21)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매의 조이는 량, 즉, 크랭크실에의 도출량(조이는 량)이 조정된다. 환언하면, 밸브 개방도에 따라, 냉매 출구실(26)측의 압력(Pc)(이하, 출구 압력(Pc)이라고 칭한다), 즉, 크랭크실 내의 압력이 제어되고, 이에 수반하여, 압축기의 경사판의 경사각도 및 피스톤의 스트로크가 조정되어, 토출량이 증감된다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2006-291867호 공보

상기한 바와 같은 종래의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(5)에서는, 다음과 같은 개선하여야 할 과제가 있다.

즉, 상기 제어 밸브(5)에서는, 전술한 바와 같이, 전개 유량을 증대하기 위해, 밸브시트부(22a)의 구경(실효 개구 면적)을 종전의 것보다 상당히 크게 하고 있고, 그에 수반하여, 안내구멍(19b)을 활주하는 밸브봉(15)의 중간 대경 축부(15b)의 외경도 상기 밸브시트부(22a)의 구경과 같은 정도로 크게 할 필요가 생긴다(밸브봉(15)에 가해지는 토출 압력(Pd)에 의한 하향의 밸브개방 방향 하중과 상향의 밸브폐쇄 방향 하중을 개략 동등하게 하기 위해). 이와 같이, 안내구멍(19b) 및 중간 대경 축부(15b)의 지름을 크게 할 필요가 있기 때문에, 대형화·중량증가를 초래함과 함께, 안내구멍(19b)과 중간 대경 축부(15b)의 접촉 면적이 증가하기 때문에 활주 마찰 저항도 커지고, 전자식 액추에이터(30)로서 출력이 큰 것을 채용할 필요가 생김과 함께, 소비 전력도 증대한다.

더하여, 밸브봉(15)의 중간 대경 축부(15b)와 안내구멍(19b)과의 활주면 사이에 형성되는 간극의 총 단면적도 커지기 때문에, 토출압 냉매 입구(25)로부터 밸브실(21)에 도입된 냉매(토출 압력(Pd))의 흡입압 냉매 도입실(23)측으로의 누설량, 즉, 밸브봉(15)의 중간 대경 축부(15b)와 안내구멍(19b)과의 활주면 사이에 형성된 간극을 통과하는 냉매량도 증대하기 때문에, 제어 정밀도 등이 저하할 우려도 있고, 또한, 상기 간극의 총 단면적이 커지기 때문에, 이물의 막힘이나 밸브봉이 로크되는 등의 작동 불량이 생기기 쉬워진다는 문제도 있다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 대형화·중량증가를 초래하는 일 없이, 대용량의 압축기에도 대응할 수 있도록 전개 유량을 증대시킬 수 있고, 게다가, 밸브실로부터 흡입압 냉매 도입실측으로의 누설량을 저감할 수 있고 제어 정밀도 등을 향상시킬 수 있음과 함께, 이물의 막힘이나 밸브봉이 로크되는 등의 작동 불량이 생기기 어렵게 될 수 있는 가변용량형 압축기용 제어 밸브를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 가변용량형 압축기용 제어 밸브는, 기본적으로는, 축부를 가지며, 해당 축부의 하부에 밸브체부가 마련된 밸브봉과, 상기 축부가 활주 자유롭게 끼워 삽입되는 안내구멍과 상기 밸브체부가 접리하는 밸브시트부가 마련된 밸브실을 가지며, 압축기로부터의 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입하기 위한 토출압 냉매 입구가 상기 밸브시트부보다 상류측에 마련됨과 함께, 상기 밸브시트부보다 하류측에 상기 압축기의 크랭크실에 연통하는 냉매 출구실이 마련된 밸브 본체와, 상기 밸브봉을 밸브개폐 방향으로 구동하기 위한 전자식 액추에이터와, 상기 압축기의 흡입 압력(Ps)에 응동하여 상기 밸브봉을 밸브개폐 방향으로 구동하는 감압 응동 부재를 구비한다.

그리고, 상기 밸브시트부와 상기 밸브체부란, 각각 2개소 마련됨과 함께, 상기 2개소의 각 밸브체부로 상기 2개소의 각 밸브시트부를 동시에 개폐하는 것을 특 징으로 하고 있다.

바람직한 양태에서는, 상기 각 밸브체부는, 상기 각 밸브시트부를 그 하측에서 개폐하게 됨과 함께, 상기 각 밸브시트부의 하류측에 각각 상기 냉매 출구실이 마련된다.

보다 구체적인 바람직한 양태에서는, 상기 각 밸브체부는, 상기 축부의 하부에 하측 밸브체부와 상측 밸브체부로서 마련됨과 함께, 상기 하측 밸브체부와 상기 상측 밸브체부가 각각 동시에 접리하도록, 상기 밸브실에 상기 밸브시트부가 하측 밸브시트부와 상측 밸브시트부로서 마련되고, 또한, 상기 하측 밸브시트부와 상기 상측 밸브시트부의 하류측에 상기 냉매 출구실이 각각 하측 냉매 출구실과 상측 냉매 출구실로서 마련되어 있다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 토출압 냉매 입구에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 상기 하측 밸브시트부와 상기 하측 밸브체부로 조여져서 상기 하측 냉매 출구실로 도출됨과 함께, 상기 상측 밸브시트부와 상기 상측 밸브체부로 조여져서 상기 상측 냉매 출구실로 도출된 후, 상기 밸브봉 내에 마련된 도출 통로를 통하여 상기 하측 냉매 출구실로 도출된다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 토출압 냉매 입구에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 상기 하측 밸브시트부와 상기 하측 밸브체부로 조여져서 상기 하측 냉매 출구실로 도출됨과 함께, 상기 상측 밸브시트부와 상기 상측 밸브체부로 조여져서 상기 상측 냉매 출구실로 도출된 후, 상기 밸브 본체 내에 마련된 도출 통로 및/또는 외부에 마련된 도출 통로를 통하여 상기 하측 냉매 출구실로 도출된다.

다른 바람직한 양태에서는, 상기 각 밸브시트부의 실효 개구 면적이 개략 동등하게 된다.

본 발명에 관한 가변용량형 압축기용 제어 밸브에서는, 예를 들면, 2개의 밸브시트부가 마련됨과 함께, 이 밸브시트부를 동시에 개폐하는 2개의 밸브체부가 마련되기 때문에, 밸브시트부의 구경을 크게 하는 일 없이, 전개 유량을 증대시킬 수 있고, 대형화·중량 증가를 초래하는 일 없이 대용량의 압축기에도 대응 가능해진다.

또한, 종래와 같이, 안내구멍을 활주하는 밸브봉의 축부의 외경을 밸브시트부의 구경과 같은 정도의 크기로 할 필요는 없기 때문에, 전개 유량을 증대시킨 하에서도, 밸브봉의 안내구멍과의 활주부분의 외경을 종래의 것보다 대폭적으로 작게 하는 것이 가능해지고, 그 때문에, 소형 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 안내구멍과 밸브봉(15)의 접촉 면적이 감소하기 때문에 활주 마찰 저항도 작게 할 수 있다.

더하여, 밸브봉의 축부와 안내구멍과의 활주면 사이에 형성된 간극의 총 단면적도 작아지기 때문에, 이물의 막힘이나 밸브봉이 로크되는 등의 작동 불량이 생기기 어렵게 할 수 있다.

또한, 종래는, 토출압 냉매 입구로부터 밸브실에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매가 밸브봉의 축부와 안내구멍과의 활주면 사이에 형성된 간극을 통과하여 흡입압 냉매 도입실측으로 누설되도록 되어 있지만, 본 발명의 제어 밸브에서는, 흡입압 냉매 도입실측으로 누설되는 것은, 예를 들면, 상측 밸브시트부와 상측 밸브체부에 의해 조여진, 상기 토출 압력(Pd)보다 낮은 출구 압력(Pc)의 냉매가 되기 때문에, 상기 누설량이 감소하고, 이로써, 제어 정밀도 등이 향상함과 함께, 이물의 막힘이나 밸브봉이 로크되는 등의 작동 불량의 발생을 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 실시의 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 한 실시 형태를 도시하는 종단면도, 도 2는 도 1에 도시되는 제어 밸브의 주요부의 확대 단면도이고, (A)는 밸브개방 상태, (B)는 밸브폐쇄 상태를 도시하고 있다. 도 1, 도 2에 도시되는 가변용량형 압축기용 제어 밸브(1)에서, 전술한 도 3, 도 4에 도시되는 종래예의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(5)의 각 부분에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 생략하고, 이하에서는, 상위점을 중점적으로 설명한다.

도시하는 실시 형태의 제어 밸브(1)에서는, 밸브실(21)에 밸브시트부가 2개소 마련됨과 함께, 밸브봉(15)의 하부에 그 길이 방향에 따라 밸브체부가 2개소 마련되고, 그 2개의 밸브체부에 의해 상기 2개의 밸브시트부가 동시에 개폐되도록 되어 있다.

구체적으로는, 밸브실(21)의 하단부에, 도 3에 도시되는 종래예의 것보다 구 경(실효 개구 면적)이 작은 하측 밸브시트부(22a)(하측 밸브구(22A))가 마련됨과 함께, 밸브실(21)의 상단부(안내구멍(19)의 하단부)에, 상기 하측 밸브시트부(22a)와 같은 구경(실효 개구 면적)의 상측 밸브시트부(22b)(상측 밸브구(22B))가 마련되고, 상기 하측 밸브시트부(22a)의 하류측에는 종래예의 냉매 출구실(26)과 같은 하측 냉매 출구실(26A)이 마련됨과 함께, 상측 밸브시트부(22b)의 하류측(상측)에 상측 냉매 출구실(26B)이 마련되어 있다.

또한, 밸브봉(15)은, 작동봉(14)의 하측 축부(14b)에 플런저 결합 고정용 고리형상 홈부(소경부)(15d)를 통하여 연결하여 마련된 상부 축부(15a), 이 상부 축부(15a)의 하단부에 마련된 스프링 받이용 고리형상 볼록부(15e), 이 고리형상 볼록부(15e)의 하측에 마련된, 상기 상측 밸브시트부(22b)의 구경 및 고리형상 볼록부(15e)의 외경보다 소경의 하부 축부(15c)를 가지며, 이 하부 축부(15c)의 하단부에, 상기 하측 밸브시트부(22a)에 그 하방에서 접리하는 하측 밸브체부(16A)가 마련됨과 함께, 상기 하부 축부(15c)의 상부에, 상기 상측 밸브시트부(22b)에 그 하방에서 접리하는 상측 밸브체부(16B)가 마련되어 있다.

또한, 안내구멍(19)은, 상기 상부 축부(15a)가 활주 자유롭게 끼워 삽입되는 상부 안내구멍(19a)과, 상기 고리형상 볼록부(15e)가 느슨하게 끼워 삽입된 대경 구멍(19e)으로 이루어져 있고, 대경 구멍(19e)의 천정면과 상기 고리형상 볼록부(15e) 사이에는 밸브개방 스프링(47)이 수축장착(縮裝)되어 있다. 또한, 대경 구멍(19e)에서의 상기 고리형상 볼록부(15e)보다 하측의 부분이 상기 상측 냉매 출구실(26B)이 되어 있다.

상기 밸브봉(15)의 하부 축부(15c) 내에는, 상기 상측 밸브시트부(22b)와 이것에 접리하는 상측 밸브체부(16B)에 의해 조여져서 상기 상측 냉매 출구실(26B)로 도출된 냉매를 상기 하측 냉매 출구실(26A)로 유도한 도출 통로(52)가 형성되어 있다. 이 도출 통로(52)는, 상기 고리형상 볼록부(15e)와 상측 밸브체부(16B) 사이에 형성된 복수개의 가로구멍(52a)과 하부 축부(15c)의 중앙부를 관통하는 세로구멍(52b)으로 이루어져 있다.

또한, 안내구멍(19)에서의 상부 축부(15a)의 활주 부분(상부 안내구멍(19a))의 구멍 지름은, 상기 상하의 밸브시트부(22a, 22b)의 구경보다 20% 이상 작게 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상하의 밸브체부(16A, 16B)의 외경은 상하의 밸브시트부(22a, 22b)의 구경보다 크게 할 필요가 있지만, 그와 같이 하면, 상측 밸브체부(16B)를 하측 밸브시트부(22a)를 통하여 밸브실(21) 내로 삽입할 수 없게 되기 때문에, 밸브 조립 전에는, 하측 밸브구(22A)의 구경을 상측 밸브체부(16B)의 외경보다 크게 설정하여 두고, 밸브 조립 후, 즉, 밸브봉(15)의 상측 밸브체부(16B)를 하측 밸브구(22A)를 통하여 밸브실(21)에 삽통(揷通)·삽입한 후에, 하측 밸브구(22A)의 하면 내주부를 펀치 등으로 눌러 박아(押打) 하측 밸브구(22A)의 하단부, 즉, 하측 밸브시트부(22a)를 축경(縮徑)하도록 되어 있다.

이와 같은 구성으로 된 본 실시 형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(1)에서는, 도 2(A)에 밸브개방 상태가, 또한, 도 2(B)에 밸브폐쇄 상태가 도시되어 있는 바와 같이, 밸브개방 상태에서 코일(32), 스테이터(33) 및 흡인자(34)로 이루어 지는 솔레노이드부가 통전 여자되면, 흡인자(34)에 플런저(37)가 끌어당겨지고, 이에 수반하여, 밸브봉(15)이 상방(밸브폐쇄 방향)으로 이동하게 되고, 하측 밸브체부(16A) 및 상측 밸브체부(16B)가 각각 하측 밸브시트부(22a) 및 상측 밸브시트부(22b)에 접근하고, 이로 인해 밸브 개방도(조이는 량)가 조정된다.

보다 상세하게는, 토출압 냉매 도입구(25)로부터 밸브실(21)에 도입된 압축기로부터의 토출 압력(Pd)의 냉매는, 하측 밸브시트부(22a)와 하측 밸브체부(16A)에 의해 조여져서 하측 냉매 출구실(26A)로 도출됨과 함께, 상측 밸브시트부(22b)와 상측 밸브체부(16B)에 의해 조여져서 상측 냉매 출구실(26B)로 도출된 후, 밸브봉(15)의 하부 축부(15c)에 마련된 도출 통로(52)를 통하여 상기 하측 냉매 출구실(26A)로 도출된다.

이처럼 본 실시 형태의 가변용량형 압축기용 제어 밸브(1)에서는, 2개의 밸브시트부(22a, 22b)가 마련됨과 함께, 이 밸브시트부(22a, 22b)를 동시에 개폐하는 2개의 밸브체부(16A, 16B)가 마련되기 때문에, 밸브시트부의 구경을 크게 하는 일 없이, 전개 유량을 증대시킬 수 있고, 대형화·중량증가를 초래하는 일 없이 대용량의 압축기에도 대응 가능해진다.

또한, 도 3에 도시되는 종래예와 같이, 안내구멍을 활주하는 밸브봉(15)의 축부의 외경을 밸브시트부의 구경과 같은 정도의 크기로 할 필요는 없기 때문에, 전개 유량을 증대시킨 하에서도, 밸브봉(15)의 안내구멍(19)(상부 안내구멍(19a))과의 활주 부분(상부 축부(19a))의 외경을 도 3에 도시되는 것보다 대폭적으로 작게 하는 것이 가능해지고, 그 때문에, 소형 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 안내 구멍(19)(상부 안내구멍(19a))과 밸브봉(15)(상부 축부(19a))과의 접촉 면적이 감소하기 때문에 활주 마찰 저항도 작게 할 수 있다.

더하여, 밸브봉(15)의 상부 축부(15a)와 안내구멍(19)과의 활주면 사이에 형성된 간극의 총 단면적도 작아지기 때문에, 이물의 막힘이나 밸브봉이 로크되는 등의 작동 불량이 생기기 어렵게 할 수 있다.

또한, 도 3에 도시되는 종래예에서는, 토출압 냉매 입구(25)로부터 밸브실(21)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매가 밸브봉(15)의 중간 대경 축부(15b)와 안내구멍(19b)과의 활주면 사이에 형성된 간극을 통하여 흡입압 냉매 도입실(23)측으로 누설되도록 되어 있지만, 본 실시 형태에서는, 흡입압 냉매 도입실(23)측으로 누설되는 것은, 상측 밸브시트부(22b)와 상측 밸브체부(16B)에 의해 조여진, 상기 토출 압력(Pd)보다 낮은 출구 압력(Pc)의 냉매가 되기 때문에, 상기 누설량이 감소하고, 이로써, 제어 정밀도 등이 향상함과 함께, 이물의 막힘이나 밸브봉이 로크되는 등의 작동 불량의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 상측 밸브시트부(22b)와 상측 밸브체부(16B)에 의해 조여져서 상측 냉매 출구실(26B)로 도출된 냉매를, 밸브봉(15)의 하부 축부(15c)에 마련된 도출 통로(52)를 통하여 하측 냉매 출구실(26A)로 도출하도록 되어 있지만, 이에 대신하여, 밸브 본체(20) 내나 외부에 도출 통로를 마련하고, 상측 밸브시트부(22b)와 상측 밸브체부(16B)에 의해 조여져서 상측 냉매 출구실(26B)로 도출된 냉매를, 상기 밸브 본체(20) 내에 마련된 도출 통로나 외부에 마련된 도출 통로를 통하여, 상기 하측 냉매 출구실(26A)로 도출하도록 하여도 좋다.

도 1은 본 발명에 관한 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 한 실시 형태를 도시하는 종단면도.

도 2는 도 1에 도시되는 제어 밸브의 주요부를 도시하고, (A)는 밸브개방 상태의 확대 단면도, (B)는 밸브폐쇄 상태의 확대 단면도.

도 3은 종래의 가변용량형 압축기용 제어 밸브의 한 예를 도시하는 종단면도.

도 4는 도 3에 도시되는 제어 밸브의 주요부를 도시하고, (A)는 밸브개방 상태의 확대 단면도, (B)는 밸브폐쇄 상태의 확대 단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 가변용량형 압축기용 제어 밸브

14 : 작동봉

15 : 밸브봉

15a : 상부 축부

16A : 하측 밸브체부

16B : 상측 밸브체부

19 : 안내구멍

19a : 상부 안내구멍

20 : 밸브 본체

21 : 밸브실

22A : 하측 밸브구

22a : 하측 밸브시트부

22B : 상측 밸브구

22b : 상측 밸브시트부

25 : 토출압 냉매 도입구

26A : 상측 냉매 출구실

26B : 하측 냉매 출구실

27 : 흡입압 냉매 도입구

30 : 전자식 액추에이터

37 : 플런저

40 : 벨로스 본체

45 : 감압실

47 : 밸브개방 스프링

52 : 도출 통로

Claims

축부를 가지며, 해당 축부의 하부에 밸브체부가 마련된 밸브봉과, 상기 축부가 활주 자유롭게 끼워 삽입되는 안내구멍과 상기 밸브체부가 접리하는 밸브시트부가 마련된 밸브실을 가지며, 압축기로부터의 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입하기 위한 토출압 냉매 입구가 상기 밸브시트부보다 상류측에 마련됨과 함께, 상기 밸브시트부보다 하류측에 상기 압축기의 크랭크실에 연통하는 냉매 출구실이 마련된 밸브 본체와, 상기 밸브봉을 밸브개폐 방향으로 구동하기 위한 전자식 액추에이터와, 상기 압축기의 흡입 압력(Ps)에 응동하여 상기 밸브봉을 밸브개폐 방향으로 구동하는 감압 응동 부재를 구비한 가변용량형 압축기용 제어 밸브로서,

상기 밸브시트부와 상기 밸브체부는, 각각 2개소 마련됨과 함께, 상기 2개소의 각 밸브체부로 상기 2개소의 각 밸브시트부를 동시에 개폐하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 압축기용 제어 밸브.
제 1항에 있어서,

상기 각 밸브체부는, 상기 각 밸브시트부를 그 하측에서 개폐하게 됨과 함께, 상기 각 밸브시트부의 하류측에 각각 상기 냉매 출구실이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변용량형 압축기용 제어 밸브.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 각 밸브체부는, 상기 축부의 하부에 하측 밸브체부와 상측 밸브체부로서 마련됨과 함께, 상기 하측 밸브체부와 상기 상측 밸브체부가 각각 동시에 접리하도록, 상기 밸브실에 상기 밸브시트부가 하측 밸브시트부와 상측 밸브시트부로서 마련되고, 또한, 상기 하측 밸브시트부와 상기 상측 밸브시트부의 하류측에 상기 냉매 출구실이 각각 하측 냉매 출구실과 상측 냉매 출구실로서 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변용량형 압축기용 제어 밸브.
제 3항에 있어서,

상기 토출압 냉매 입구에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 상기 하측 밸브시트부와 상기 하측 밸브체부로 조여져서 상기 하측 냉매 출구실로 도출됨과 함께, 상기 상측 밸브시트부와 상기 상측 밸브체부로 조여져서 상기 상측 냉매 출구실로 도출된 후, 상기 밸브봉 내에 마련된 도출 통로를 통하여 상기 하측 냉매 출구실로 도출되는 것을 특징으로 하는 가변용량형 압축기용 제어 밸브.
제 3항에 있어서,

상기 토출압 냉매 입구에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 상기 하측 밸브시트부와 상기 하측 밸브체부로 조여져서 상기 하측 냉매 출구실로 도출됨과 함께, 상기 상측 밸브시트부와 상기 상측 밸브체부로 조여져서 상기 상측 냉매 출구실로 도출된 후, 상기 밸브 본체 내에 마련된 도출 통로 및/또는 외부에 마련된 도출 통로를 통하여 상기 하측 냉매 출구실로 도출되는 것을 특징으로 하는 가변용량형 압 축기용 제어 밸브.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

상기 각 밸브시트부의 실효 개구 면적이 개략 동등하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 가변용량형 압축기용 제어 밸브.