KR102288198B1

KR102288198B1 - 용량 제어 밸브

Info

Publication number: KR102288198B1
Application number: KR1020197037556A
Authority: KR
Inventors: 다이치 쿠리하라; 코헤이 후쿠도메; 케이고 시라후지
Original assignee: 이구루코교 가부시기가이샤
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2038-07-03
Also published as: CN110770439B; JPWO2019009266A1; EP3650696A4; JP6998954B2; KR20200009069A; WO2019009266A1; EP3650696A1; EP3650696B1; US20210048017A1; US11359625B2; CN110770439A

Abstract

(과제) 밸브부의 개변도(開弁度)에 따라 용량 가변형 압축기의 유량 또는 압력을 제어하는 용량 제어 밸브에 있어서, 용량 가변형 압축기의 운전 효율을 향상시킬 수 있는 용량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 밸브부의 개변도에 따라 가변 용량 압축기의 유량 또는 압력을 제어하는 용량 제어 밸브(1)에 있어서, 제1 밸브실(14), 제2 밸브실(15) 및 내부 공간(16)을 갖는 밸브 본체(10)와, 제1 밸브실(14)과 내부 공간(16)을 연통하는 중간 연통로(26), 제1 밸브실(14)에 배열 형성되는 제1 밸브부(21c1), 내부 공간(16)과 제2 밸브실(15)과의 연통을 개폐하는 제2 밸브부(21b1), 및, 내부 공간에 배열 형성되는 축부(21a)를 갖는 밸브체(21)와, 솔레노이드(30)와, 내부 공간에 배치되는 감압체(22)와, 내부 공간(16)에 배열 형성되고 내부 공간(16)과 중간 연통로(26)를 연통하는 보조 연통부(21f)를 구비한다.

Description

용량 제어 밸브

본 발명은, 용량 가변형 압축기의 유량 또는 압력을 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것으로, 특히, 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기 등의 토출량을 압력 부하에 따라 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것이다.

자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 사판식 용량 가변형 압축기는, 엔진의 회전력에 의해 회전 구동되는 회전축, 회전축에 대하여 경사 각도를 가변할 수 있게 연결된 사판, 사판에 연결된 압축용의 피스톤 등을 구비하고, 사판의 경사 각도를 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크를 변화시켜 냉매의 토출량을 제어하는 것이다.

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

이러한 용량 제어 밸브(160)로서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 토출실과 제2 연통로(173)를 통하여 연통하는 제2 밸브실(182), 흡입실과 제1 연통로(171)를 통하여 연통하는 제1 밸브실(183), 제어실과 제3 연통로(174)를 통하여 연통하는 제3 밸브실(184)을 갖는 밸브 본체(170)와, 제3 밸브실 내에 배치되고 주위의 압력에 의해 신축함과 아울러 신축 방향의 자유단에 형성된 밸브 시트체(180)를 갖는 감압체(178)와, 제2 밸브실(182)과 제3 밸브실(184)을 연통하는 밸브공(177)을 개폐하는 제2 밸브부(176), 제1 연통로(171)와 유통홈(172)을 개폐하는 제1 밸브부(175), 및 제3 밸브실(184)에서 밸브 시트체(180)와의 계합 및 이탈에 의해 제3 밸브실(184)과 유통홈(172)을 개폐하는 제3 밸브부(179)를 갖는 밸브체(181)와, 밸브체(181)에 전자 구동력을 미치게 하는 솔레노이드부(190) 등을 구비하고 있다. 그리고, 이 용량 제어 밸브(160)에서는, 용량 가변형 압축기에 클러치 기구를 설치하지 않아도, 제어실 압력을 변경할 필요가 발생한 경우에는, 토출실과 제어실을 연통시켜 제어실 내의 압력(제어실 압력)(Pc), 흡입 압력(Ps)(흡입 압력)을 제어할 수 있게 한 것이다(이하, 「종래 기술」이라고 한다. 예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본특허공보 제5167121호

종래 기술에 있어서, 사판식 용량 가변형 압축기를 정지하고, 장시간 방치한 후에 기동시키고자 한 경우, 제어실(크랭크실)에는 액냉매(방치 중에 냉각되어 냉매가 액화된 것)가 고이기 때문에, 이 액냉매를 배출하지 않는 한 냉매를 압축하여 설정대로의 토출량을 확보할 수 없다. 이 때문에, 기동 직후부터 소망하는 용량 제어를 행하기 위해서는, 제어실(크랭크실)의 액냉매를 가능한 한 빠르게 배출시킬 필요가 있다.

그래서, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 종래의 용량 제어 밸브(160)에 있어서는 기동시에 제어실(크랭크실)의 액냉매를 가능한 한 빠르게 배출시키기 위해 액냉매 배출 기능을 구비하고 있다. 즉, 용량 가변형 압축기를 정지하고, 장시간 방치한 후에 기동시키고자 한 경우에, 제어실(크랭크실)에 고인 고압의 액냉매가, 제3 연통로(174)로부터 제3 밸브실(184)로 유입된다. 그러면, 감압체(벨로우즈)(178)는 수축하여 제3 밸브부(179)와 밸브 시트체(180)와의 사이가 개변(開弁)한다. 제3 밸브부(179)와 밸브 시트체(180)의 개구 면적이 크기 때문에, 제3 밸브실(184)로부터 보조 연통로(185), 중간 연통로(186) 및 유통홈(172)을 통하여, 액냉매를 제어실(크랭크실)로부터 흡입실로 단시간에 배출할 수 있어, 빠르게 최대 용량으로 냉방 운전 상태로 이행할 수 있게 되어 있다.

다음으로, 제어실(크랭크실)의 액냉매의 배출을 완료하면 제어실 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)은 저하되어, 제3 밸브부(179)와 밸브 시트체(180)는 폐변(閉弁) 상태가 된다. 동시에, 솔레노이드부(S)에 의해 제2 밸브부(176)는 전폐(全閉) 상태로부터 개변하여 제어 상태로 이행한다. 제어 상태로 이행하면 토출 압력(Pd)의 유체가 제2 밸브실(182)로부터 제3 밸브실(184)로 공급됨으로써, 흡입 압력(Ps)과 제어실 압력(Pc)과의 차압이 변화하고, 사판의 경사 각도가 변화하여 피스톤의 스트로크(토출 용량)가 제어된다.

그러나, 상기의 종래 기술에서는, 제어 운전 상태로 이행하여 제3 밸브부(179)와 밸브 시트체(180)의 밸브 시트면과의 사이가 폐변 상태가 되어도, 제3 밸브실(184)의 압력이 변동하면 제3 밸브부(179)와 밸브 시트체(180)의 밸브 시트면과의 사이에 근소한 간극이 발생한다. 이 때문에, 제3 밸브실(184)로부터 보조 연통로(185) 및 중간 연통로(186)를 통하여 제1 밸브실(183)로 흐르는 유체량이 변동해 버린다. 이 결과, 제1 밸브실(183)에 연통하는 흡입실의 압력이 변동해 버려, 용량 가변형 압축기의 제어 성능이 악화된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 밸브 본체의 개변도에 따라 용량 가변형 압축기의 유량 또는 압력을 제어하는 용량 제어 밸브에 있어서, 제3 밸브실의 압력이 변동해도 제3 밸브실로부터 제1 밸브실로 흐르는 유체량을 일정하게 할 수 있고, 용량 가변형 압축기의 제어 성능을 향상시킬 수 있는 용량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 용량 제어 밸브는

밸브부의 개변도에 따라 유량 또는 압력을 제어하는 용량 제어 밸브에 있어서,

제어 압력의 유체를 통과시키는 제3 연통로와 연통하는 내부 공간, 토출 압력의 유체를 통과시키는 제2 연통로에 연통함과 아울러 상기 내부 공간과 연통하는 밸브공 및 당해 밸브공에 배열 형성되는 제2 밸브 시트를 갖는 제2 밸브실, 및, 흡입 압력의 유체를 통과시키는 제1 연통로에 연통함과 아울러 제1 밸브 시트를 갖는 제3 밸브실을 갖는 밸브 본체와,

상기 내부 공간과 상기 제1 연통로에 연통하는 중간 연통로, 상기 제2 밸브 시트와 이접(離接)하여 상기 밸브공을 개폐하는 제2 밸브부, 상기 제2 밸브부와는 반대로 연동 개폐함과 아울러 상기 제1 밸브 시트와 이접하여 상기 중간 연통로와 상기 제1 연통로와의 연통을 개폐하는 제1 밸브부, 및, 상기 내부 공간에 배치되는 축부를 갖는 밸브체와,

상기 내부 공간에 배치되고 상기 내부 공간의 압력에 응동하여 신축함과 아울러 상기 밸브체의 상기 축부와 슬라이딩하는 자유단부를 갖는 감압체와,

상기 내부 공간에 배열 형성되고 상기 내부 공간과 상기 중간 연통로를 연통하는 보조 연통부와, 및

상기 밸브 본체에 장착되고 전류에 따라 상기 밸브체를 개폐하는 방향으로 작동시키는 솔레노이드부를 구비한다.

이 구성에 의해, 내부 공간에 배열 형성된 보조 연통부에 의해 내부 공간으로부터 제1 밸브실로 흐르는 유체량을 조정하여, 용량 가변형 압축기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 용량 제어 밸브는,

상기 보조 연통부는 상기 중간 연통로의 유로 단면적보다 작은 개구 면적을 갖는다.

이 구성에 의해, 보조 연통부가 보틀넥이 되기 때문에, 보조 연통로만을 조정함으로써 내부 공간으로부터 제1 밸브실로 흐르는 유체를 조정하여, 용량 가변형 압축기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 용량 제어 밸브는,

보조 연통부는, 상기 밸브체에 배열 형성되는 구멍부이다.

이 구성에 의해, 구멍부의 직경을 조정함으로써 보조 연통부의 개구 면적을 조정할 수 있다.

본 발명의 용량 제어 밸브는,

상기 보조 연통부는, 상기 밸브체의 상기 축부와 상기 감압체의 상기 자유단부의 간극부보다 큰 개구 면적을 갖는다.

이 구성에 의해, 내부 공간으로부터 제1 밸브실로 이르는 유로가 병렬하여 존재하고 있어도, 보조 연통부만을 조정하여, 내부 공간으로부터 제1 밸브실로 흐르는 유체량을 조정할 수 있다.

본 발명의 용량 제어 밸브는,

상기 밸브체는 상기 보조 연통부를 복수 구비한다.

이 구성에 의해, 보조 연통부의 개수를 조정함으로써 보조 연통부의 개구 면적을 조정할 수 있다.

본 발명의 용량 제어 밸브는,

상기 보조 연통부는, 상기 밸브체의 상기 축부와 상기 감압체의 상기 자유단부의 간극부로 이루어진다.

이 구성에 의해, 밸브체의 축부와 감압체의 자유단부의 간극부를 조정함으로써, 내부 공간으로부터 제1 밸브실로 흐르는 유체량을 조정하여, 용량 가변형 압축기의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

[도 1] 본 발명에 따른 용량 제어 밸브를 나타내는 정면 단면도이다.
[도 2] 본 발명에 따른 용량 제어 밸브를 나타내는 정면 단면도이며, 저전류 제어시의 상태를 나타내는 도면이다.
[도 3] 본 발명에 따른 용량 제어 밸브의 Pc-Ps 유로, Pd-Pc 유로의 개구 면적과 솔레노이드 전류의 관계를 설명하는 설명도이다.
[도 4] 본 발명의 변형예이며, 용량 제어 밸브의 일부 단면도이다.
[도 5] 본 발명의 다른 변형예이며, 용량 제어 밸브의 일부 단면도이다.
[도 6] 종래의 용량 제어 밸브이며, 저전류 제어의 제어시의 용량 제어 밸브의 상태를 나타내는 도면이다.
[도 7] 종래의 용량 제어 밸브이며, 액냉매 배출시의 용량 제어 밸브의 상태를 나타내는 도면이다.
[도 8] 종래의 용량 제어 밸브의 Pc-Ps 유로, Pd-Pc 유로의 개구 면적과 솔레노이드 전류의 관계를 설명하는 설명도이다.

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

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 용량 제어 밸브에 대해서 설명한다. 도 1에 있어서, 1은 용량 제어 밸브이다. 용량 제어 밸브(1)는, 밸브 본체(10), 밸브체(21), 감압체(22) 및 솔레노이드(30)로 주로 구성된다. 이하, 용량 제어 밸브(1)의 주된 구성에 대해서 설명한다.

밸브 본체(10)는, 놋쇠, 철, 알루미늄, 스테인리스 등의 금속 또는 합성 수지재 등으로 구성된다. 밸브 본체(10)는 축방향으로 관통하는 관통공을 갖는 중공 원통 형상의 부재이며, 관통공의 구획에는 제1 밸브실(14), 제1 밸브실(14)에 인접하는 제2 밸브실(15), 제2 밸브실(15)에 인접하는 내부 공간(16)이 연속하여 배열 형성된다.

제2 밸브실(15)에는 제2 연통로(12)가 이어져 설치된다. 이 제2 연통로(12)는, 용량 가변형 압축기의 토출실 내(도시 생략)에 연통하여 토출 압력(Pd)의 유체가 용량 제어 밸브(1)의 개폐에 의해 제2 밸브실(15)로부터 내부 공간(16)으로 유입될 수 있게 구성된다.

내부 공간(16)에는 제3 연통로(13)가 이어져 설치된다. 제3 연통로(13)에는, 용량 가변형 압축기의 제어실(도시 생략)과 연통하고 있고, 용량 제어 밸브(1)의 개폐에 의해 제2 밸브실(15)로부터 내부 공간(16)으로 유입된 토출 압력(Pd)의 유체를 용량 가변형 압축기의 제어실(크랭크실)로 유출시키거나, 내부 공간(16)으로 유입된 제어실 압력(Pc)의 유체를 후술하는 중간 연통로(26)를 통하고 제1 밸브실(14)을 거쳐 용량 가변형 압축기의 흡입실로 유출시킨다.

또한, 제1 밸브실(14)에는 제1 연통로(11)가 이어져 설치된다. 이 제1 연통로(11)에는, 용량 가변형 압축기의 제어실(크랭크실)로부터 내부 공간(16)으로 유입된 제어실 압력(Pc)의 유체를 후술하는 중간 연통로(26)를 통하고 제1 밸브실(14)을 거쳐 흡입실로 유출시킨다.

제2 밸브실(15)과 내부 공간(16)과의 사이에는 이들 실(室)의 지름보다 소경(小徑)의 밸브공(17)이 이어져 형성되고, 제2 밸브실(15)측의 밸브공(17)의 주위에는 제2 밸브 시트(15a)가 형성된다. 또한, 제1 밸브실(14)과 제2 밸브실(15)과의 사이에는 이들 실(室)의 지름보다 소경의 구멍부(18)가 이어져 형성된다.

또한, 제1 연통로(11), 제2 연통로(12), 제3 연통로(13)는, 밸브 본체(10)의 둘레면에 각각, 예를 들면, 2등배(等配)로부터 6등배로 관통하고 있다. 또한, 밸브 본체(10)의 외주면에는 O링용의 장착홈이 축방향으로 이간하여 3개소에 형성된다. 그리고, 이 각 장착홈에는, 밸브 본체(10)와, 밸브 본체(10)를 감합하는 케이싱의 장착공(도시 생략)과의 사이를 시일하는 O링(71, 72, 73)이 장착되고, 제1 연통로(11), 제2 연통로(12), 제3 연통로(13)의 각 유로는 독립적인 유로로서 구성된다.

내부 공간(16) 내에는 감압체(22)가 배열 설치된다. 이 감압체(22)는, 금속제의 벨로우즈(22a)의 일단부가 칸막이 조정부(3)에 밀봉 상태로 결합된다. 이 벨로우즈(22a)는, 인청동, 스테인리스 등에 의해 제작되지만, 그 스프링 정수는 소정의 값으로 설계되어 있다. 감압체(22)의 내부는 진공 또는 공기가 내재되어 있다. 그리고, 이 감압체(22)의 벨로우즈(22a)의 유효 수압(受壓) 면적에 대하여, 내부 공간(16) 내의 압력에 따라 감압체(22)를 신축하여, 밸브체(21)에 소정의 구동력을 작동시키도록 구성되어 있다. 내부 공간(16) 내의 흡입 압력에 응동하여 신축 이동하는 감압체(22)의 자유 단부측에는 자유단부(22c)가 배열 형성된다.

그리고, 감압체(22)의 칸막이 조정부(3)는, 밸브 본체(10)의 내부 공간(16)을 막도록 밀봉 감착(嵌着), 고정된다. 또한, 칸막이 조정부(3)는 비틀어 넣음으로 하여 고정 나사(도시 생략)에 의해 고정하면, 벨로우즈(22a) 내에 병렬로 배치한 압축 스프링 또는 벨로우즈(22a)의 스프링력을 축방향으로 이동 조정할 수 있게 된다.

다음으로 밸브체(21)에 대해서 설명한다. 밸브체(21)는 중공 원통 형상의 부재로 이루어진다. 밸브체(21)는, 후술하는 솔레노이드 로드(36)와 일체로 결합되는 제4 축부(21k), 제4 축부(21k)에 이어져 형성되고, 제4 축부(21k)보다 대경(大徑)으로 형성되는 제1 축부(21c), 제1 축부(21c)에 이어져 형성되는 래버린스부(21g), 래버린스부(21g)에 이어져 형성되는 제2 축부(21b)와, 제2 축부(21b)에 이어져 형성되고 당해 제2 축부(21b)보다 소경으로 형성되는 제3 축부(21a)(본 발명에 따른 축부)로 주로 구성된다. 제1 축부(21c)와 제2 축부(21b)는 래버린스부(21g)를 사이에 끼워 제1 밸브실(14)측과 제2 밸브실(15)측에 배치되고, 래버린스부(21g)는 제1 밸브실(14)측과 제2 밸브실(15)측과의 사이에 형성된 구멍부(18)와 슬라이딩하여 제1 밸브실(14)과 제2 밸브실(15)을 시일한다. 이에 따라, 제1 밸브실(14)과 제2 밸브실(15)은 독립적인 밸브실로서 구성된다.

또한, 제1 밸브실(14)에 배치되는 제1 축부(21c)의 단부에는 제1 밸브부(21c1)가 형성되고, 제1 밸브부(21c1)는 후술하는 솔레노이드(30)의 고정자 철심(31)의 단면에 형성되는 제1 밸브 시트(31c)와 이접하여, 중간 연통로(26)와 제1 밸브실(14)과의 연통을 개폐한다. 제2 밸브실(15)에 배치되는 제2 축부(21b)의 단부에는 제2 밸브부(21b1)가 형성되고, 제2 밸브부(21b1)는 제2 밸브 시트(15a)와 이접하여 제2 밸브실(15)과 내부 공간(16)을 연통하는 밸브공(17)을 개폐한다.

또한, 밸브체(21)는, 그 중심부를 관통하는 중간 연통로(26)를 갖는다. 중간 연통로(26)는, 그 축방향으로 관통하는 제1 중간 연통로(26a)와, 제4 축부(21k)에 형성되고 제1 중간 연통로(26a)와 제1 밸브실(14)을 연통하는 제2 중간 연통로(26b)로 이루어진다.

밸브체(21)의 제3 축부(21a)의 단부(21a1)는, 감압체(22)의 자유단부(22c)의 구멍부(22c1)와 상대 슬라이딩 가능하게 감합한다. 또한, 제3 축부(21a)에는 직경 방향으로 관통하는 구멍으로 이루어지는 보조 연통부(21f)가 형성되고, 중간 연통로(26)와 내부 공간(16)은 보조 연통부(21f)에 의해 연통한다. 여기에서, 보조 연통부(21f)의 개구 면적(S1)은, 제3 축부(21a)의 단부(21a1)와 감압체(22)의 구멍부(22c1)와의 간극 면적(S2)보다 충분히 크게 형성된다. 또한, 제3 축부(21a)의 단부(21a1)와 감압체(22)의 구멍부(22c1)의 감합 길이는, 내부 공간(16) 내의 압력에 의한 감압체(22)의 자유단부(22c)의 변위량보다도 크게 설정되고, 감합 상태가 항상 유지된다. 내부 공간(16)으로부터 중간 연통로(26)에 이르는 유로는, 내부 공간(16)으로부터 보조 연통부(21f)를 통하여 중간 연통로(26)로 이르는 유로(이하, 「제1 유로」라고 기재함.)와, 내부 공간(16)으로부터 제3 축부(21a)의 단부(21a1)와 감압체(22)의 구멍부(22c1)의 간극을 통하여 중간 연통로(26)로 이르는 유로(이하, 「제2 유로」라고 기재함.)의 2개의 경로가 병렬하여 존재한다. 제1 유로의 개구 면적(S1)은 제2 유로의 간극 면적(S2)보다 충분히 크기 때문에, 유체의 대부분은 제1 유로를 흐르고, 제2 유로로는 거의 흐르고 있지 않다.

또한, 밸브체(21)의 제3 축부(21a)의 단부(21a1)에는 홈부(21h)가 형성되고, 홈부(21h)의 개구 면적(S5)은 제2 유로의 간극 면적(S2)보다도 크게 설정되어 있다. 여기에서, 밸브체(21)의 단부(21a1)에 홈부(21h)를 형성하지 않으면, 밸브체(21)의 단부(21e)가 감압체(22)의 단면(22d)에 접촉한 상태, 즉 밸브체(21)의 단부(21e)와 감압체(22)의 단면(22d)의 면적이 0인 상태(도 2)로부터, 밸브체(21)의 단부(21e)가 감압체(22)의 단면(22d)으로부터 이간(도 1)하면, 면적이 급격하게 변화한다. 그러면, 제2 유로를 흐르는 유체량이 변동하기 때문에, 제1유로를 흐르는 유체량을 일정하게 유지할 수 없게 된다. 그래서, 밸브체(21)의 단부(21a1)에 홈부(21h)를 형성함으로써, 밸브체(21)의 단부(21e)와 감압체(22)의 단면(22d)과의 접촉, 이간에 의한 면적의 급격한 변화를 완화하여, 제1 유로를 흐르는 유체량을 일정하게 유지할 수 있다.

다음으로, 솔레노이드(30)에 대해서 설명한다. 솔레노이드(30)는, 솔레노이드 로드(36)(본 발명에 따른 로드), 플런저 케이스(38), 플레이트(34), 전자 코일(35), 전자 코일(35)의 내주부에 배치되는 센터 포스트(31a)와 베이스부(31d)로 이루어지는 고정자 철심(31), 플런저(32), 및 플런저(32)와 센터 포스트(31a)와의 사이에 배열 설치되는 부세(付勢) 수단(28)이 솔레노이드 케이스(33)에 수용되어 구성된다. 밸브체(21)와 플런저(32)는, 고정자 철심(31)의 관통공(31h) 내로 이동이 자유롭게 감합되는 솔레노이드 로드(36)에 의해 결합되어, 밸브체(21)와 플런저(32)는 일체로 구동한다.

고정자 철심(31)의 센터 포스트(31a)와 플런저(32)와의 사이에는, 플런저(32)를 고정자 철심(31)으로부터 떨어뜨리도록 부세하는 부세 수단(28)이 배치되어 있다. 즉, 부세 수단(28)은 제1 밸브부(21c1)를 연 상태로부터 닫은 상태로, 제2 밸브부(21b1)를 닫은 상태로부터 연 상태가 되도록 부세한다.

플런저 케이스(38)는 한쪽이 개방된 바닥이 있는 형상의 중공 원통 부재이다. 플런저 케이스(38)의 개방단은 고정자 철심(31)의 베이스부(31d)에 밀봉 상태로 고정되고, 플런저 케이스(38)의 바닥부와 고정자 철심(31)의 센터 포스트(31a)와의 사이에는 플런저(32)가 축방향으로 이동이 자유롭게 배치된다. 이에 따라, 전자 코일(35)은 플런저 케이스(38), 고정자 철심(31)의 베이스부(31d), 및 솔레노이드 케이스(33)에 의해 밀봉되어, 냉매와 접촉하는 일이 없기 때문에 절연 저항의 저하를 방지할 수 있다.

이상 설명한 구성을 갖는 용량 제어 밸브(1)의 동작에 대해서, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다. 또한, 내부 공간(16)으로부터 중간 연통로(26)를 통하여 제1 밸브실(14)에 이르는 유로를, 이하 「Pc-Ps 유로」라고 기재한다. 또한, 제2 밸브실(15)로부터 밸브공(17)을 통하여 내부 공간(16)에 이르는 유로를, 이하 「Pd-Pc 유로」라고 기재한다. 도 3은, 솔레노이드 전류와 각 유로의 최소 유로 단면적의 관계를 나타낸다. 도 3의 일점 쇄선은 솔레노이드 전류와 Pc-Ps 유로에 있어서의 최소 유로 단면적의 관계를 나타내고, 도 3의 실선은 솔레노이드 전류와 Pd-Pc 유로에 있어서의 최소 유로 단면적의 관계를 나타낸다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드(30)의 전자 코일(35)의 무통전 상태, 즉 도 3의 솔레노이드 전류 I=0의 상태에서는, 부세 수단(28)의 반발에 의해 고정자 철심(31)의 흡인면(31b)과 플런저(32)의 작동면(32b)의 사이는 최대 공극이 되고 제2 밸브부(21b1)는 개변한다. 따라서, 솔레노이드 전류 I=0의 상태에서는 Pd-Pc 유로의 제2 밸브부(21b1)의 개구 면적(S4)은 최대가 된다. 한편, 보조 연통부(21f)의 개구 면적(S1)이, 내부 공간(16)으로부터 중간 연통로(26)를 통하여 제1 밸브실(14)로 이르는 Pc-Ps 유로에 있어서 최소 개구 면적으로 되어 있다.

다음으로, 솔레노이드(30)에 통전이 개시되고, 솔레노이드 전류가 제1 전류값 I1 이하의 상태(0<I<I1), 즉 제어 상태에 대해서 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다. 제어 상태는, 흡입실의 압력을 설정값 Pset이 되도록 용량 제어 밸브를 제어하는 상태이다. 솔레노이드에 통전이 시작되면, 플런저(32)의 작동면(32b)은 고정자 철심(31)의 흡인면(31b)에 서서히 흡인되고, 제2 밸브부(21b1)의 개구 면적은 솔레노이드 전류에 반비례하여 서서히 좁혀진다. 따라서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드 전류가 제1 전류값 I1 이하의 상태(0<I<I1)에 있어서, 제2 밸브부(21b1)의 개구 면적(S4)은 서서히 좁아지기 때문에, Pd-Pc 유로의 면적도 전류의 증가에 따라 서서히 작아진다.

한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, Pc-Ps 유로의 최소 유로 단면적은 보조 연통부(21f)의 면적에 의해 결정되기 때문에, 솔레노이드의 제어 상태에 있어서 솔레노이드에 공급되는 전류의 크기에 관계없이 Pc-Ps 유로의 면적은 일정값 S1로 유지된다. 이에 따라, Pc-Ps 유로를 흐르는 유체량을 용이하게 일정하게 조정할 수 있다. 이와 같이, 보조 연통부(21f)의 개구 면적(S1)의 크기를 조정하는 것만으로, Pc-Ps 유로를 흐르는 유체량을 용이하게 조정할 수 있기 때문에, 제어 상태에 있어서, 내부 공간(16)으로부터 제1 밸브실(14)로 일정량의 유체를 흘릴 수 있고, 나아가서는 제1 밸브실(14)에 연통하는 흡입실의 압력을 안정시킬 수 있어, 용량 가변형 압축기의 제어성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예 1에 따른 용량 제어 밸브(1)의 구성은 상기한 대로이며, 이하와 같은 우수한 효과를 나타낸다.

Pc-Ps 유로 중에서 보조 연통부(21f)의 개구 면적(S1)을 최소로 설정함으로써, 보조 연통부(21f)의 개구 면적(S1)의 크기를 조정하는 것만으로, Pc-Ps 유로를 흐르는 유체량을 용이하게 조정할 수 있기 때문에, 제어 상태에 있어서, 내부 공간(16)으로부터 제1 밸브실(14)로 일정한 유체를 흘릴 수 있고, 나아가서는 제1 밸브실(14)에 연통하는 흡입실의 압력을 안정시킬 수 있어, 용량 가변형 압축기의 제어성을 향상시킬 수 있다.

또한, 용량 제어 밸브(1)에 있어서는, 내부 공간(16)에 있어서 감압체(22)와 밸브체(21)가 상대 변위하기 때문에, 제3 축부(21a)의 단부(21a1)와 감압체(22)의 구멍부(22c1)와의 사이에 간극 면적(S2)이 존재한다. 이 때문에, Pc-Ps 유로에는 제1 유로를 경유하는 Pc-Ps 유로와 제2 유로를 경유하는 Pc-Ps 유로의 2개의 경로가 병렬하여 존재한다. 이러한 경우에 있어서도, 개구 면적(S1)을 간극 면적(S2)에 대하여 충분히 크게 함으로써, 유체의 대부분은 제1 유로를 흐르고, 제2 유로에는 거의 흐르지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, Pc-Ps 유로가 병렬하여 존재하고 있어도, 보조 연통부(21f)의 개구 면적(S1)의 크기를 조정하는 것만으로, 내부 공간(16)으로부터 제1 밸브실(14)로 흐르는 유체량을 일정하게 조정할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.

상기 실시예에 있어서, 밸브체(21)의 제3 축부(21a)의 단부(21a1)에 홈부(21h)를 형성하고, 밸브체(21)의 단부(21e)와 감압체(22)의 단면(22d)과의 접촉, 이간에 의한 면적의 급격한 변화를 완화하여, 내부 공간(16)으로부터 제1 밸브실로의 유량을 일정하게 유지하도록 했다. 그러나, 밸브체(21)의 단부(21e)와 감압체(22)의 단면(22d)과의 접촉, 이간에 의한 유량의 변화의 완화 방법은 이것에 한정하지 않는다.

예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 밸브체(41)의 단부(41a1)에 개구공(41j)을 형성함으로써, 도 4(a)와 같이 밸브체(41)의 단부(41e)와 감압체(22)의 단면(22d)이 이간한 상태와, 도 4(b)와 같이 밸브체(41)의 단부(41e)와 감압체(22)의 단면(22d)이 접촉한 상태를 반복해도 유량의 변화를 완화할 수 있다.

또한, 다른 변형예로서, 밸브체(21)의 단부(21a1)의 개구부를 마개 등으로 폐색하여, 제2 유로를 경유하는 Pc-Ps 유로를 흐르는 유체량을 0으로 할 수 있다. 이 경우, 밸브체(21)의 단부(21a1)와 감압체(22)의 자유단부(22c)와의 사이가 밀폐된 공간이 되지 않도록 유체 빼냄 구멍 등을 형성하여, 밸브체(21)와 감압체(22)가 상대 변위할 때의 저항이 되지 않도록 한다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 보조 연통부(21f)의 개구 면적(S1)을 조정하여 Pc-Ps 유로를 흐르는 유체량을 조정했지만, 보조 연통부(21f)를 형성하지 않고, Pc-Ps 유로의 최소 개구 면적을 조정해도 좋다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 밸브체(51)의 단부(51a1)와 감압체(22)의 구멍부(22c1)의 간극 면적을 조정하여, Pc-Ps 유로를 흐르는 유체량을 일정하게 조정해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 밸브체(51)의 단부(51a1)에 개구공(51j)을 형성하고, 도 5(a)와 같이 밸브체(51)의 단부(51e)와 감압체(22)의 단면(22d)이 이간한 상태와, 도 5(b)와 같이 밸브체(51)의 단부(51e)와 감압체(22)의 단면(22d)이 접촉한 상태를 반복해도 유량의 변화를 방지할 수 있다.

1 용량 제어 밸브
3 칸막이 조정부
10 밸브 본체
11 제1 연통로
12 제2 연통로
13 제3 연통로
14 제1 밸브실
15 제2 밸브실
15a 제2 밸브 시트
16 제3 밸브실
21 밸브체
21a 제3 축부
21a1 단부
21b 제2 축부
21b1 제2 밸브부
21c 제1 축부
21c1 제1 밸브부
21f 보조 연통부
21h 홈부
22 감압체
22c 자유단부
26 중간 연통로
30 솔레노이드
31c 제1 밸브 시트
Pd 토출실 압력
Ps 흡입실 압력
Pc 제어실 압력
S1 보조 연통부의 개구 면적
S2 밸브체의 단부와 감압체의 구멍부와의 간극 면적
S4 제2 밸브부와 제2 밸브 시트와의 개구 면적
S5 홈부의 개구 면적

Claims

밸브부의 개변도(開弁度)에 따라 유량 또는 압력을 제어하는 용량 제어 밸브에 있어서,
제어 압력의 유체를 통과시키는 제3 연통로와 연통하는 내부 공간, 토출 압력의 유체를 통과시키는 제2 연통로에 연통함과 아울러 상기 내부 공간과 연통하는 밸브공 및 당해 밸브공에 배열 형성되는 제2 밸브 시트를 갖는 제2 밸브실, 및, 흡입 압력의 유체를 통과시키는 제1 연통로에 연통함과 아울러 제1 밸브 시트를 갖는 제3 밸브실을 갖는 밸브 본체와,
상기 내부 공간과 상기 제1 연통로에 연통하는 중간 연통로, 상기 제2 밸브 시트와 이접(離接)하여 상기 밸브공을 개폐하는 제2 밸브부, 상기 제2 밸브부와는 반대로 연동 개폐함과 아울러 상기 제1 밸브 시트와 이접하여 상기 중간 연통로와 상기 제1 연통로와의 연통을 개폐하는 제1 밸브부, 및, 상기 내부 공간에 배치되는 원통 형상의 축부를 갖는 밸브체와,
상기 내부 공간에 배치되고 상기 내부 공간의 압력에 응동하여 신축함과 아울러 상기 밸브체의 상기 축부와 상대 슬라이딩 가능하게 끼워맞추는 구멍부를 포함하는 자유단부를 갖는 감압체와,
상기 내부 공간에 배열 형성되고 상기 내부 공간과 상기 중간 연통로를 연통하는 보조 연통부와, 및,
상기 밸브 본체에 장착되고 전류에 따라 상기 밸브체를 개폐하는 방향으로 작동시키는 솔레노이드부를 구비하고,
상기 밸브체의 상기 축부와 상기 감압체의 상기 구멍부의 끼워맞춤 길이는 상기 감압체의 상기 자유단부의 변위량보다 크게 설정됨으로써, 상기 변위량에 관계없이 상기 내부 공간으로부터 상기 중간 연통로에 이르는 유로 면적은 상기 보조 연통부에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항에 있어서,
상기 보조 연통부는 상기 중간 연통로의 유로 단면적보다 작은 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보조 연통부는, 상기 밸브체에 배열 형성되는 구멍부인 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보조 연통부는, 상기 밸브체의 상기 축부와 상기 감압체의 상기 자유단부와의 간극부보다 큰 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 밸브체는 상기 보조 연통부를 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보조 연통부는, 상기 밸브체의 상기 축부와 상기 감압체의 상기 자유단부의 간극부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보조 연통부는, 상기 밸브체에 배열 형성되는 구멍부이며,
상기 보조 연통부는, 상기 밸브체의 상기 축부와 상기 감압체의 상기 자유단부와의 간극부보다 큰 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보조 연통부는, 상기 밸브체에 배열 형성되는 구멍부이며,
상기 보조 연통부는, 상기 밸브체의 상기 축부와 상기 감압체의 상기 자유단부와의 간극부보다 큰 개구 면적을 갖고,
상기 밸브체는 상기 보조 연통부를 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.