[发明专利]适于控制变容量压缩机的微阀装置

说明书

本申请是名称为“适于控制变容量压缩机的微阀装置”、国际申请 日为2004年11月24日、国际申请号为PCT/US2004/039517、国家申 请号为200480039302.4的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及一种控制阀，并涉及半导体机电装置，并尤其涉 及一种用于控制在空气调节或致冷系统中使用的变容量气体压缩机的 控制阀，该控制阀由微阀装置(被显微机械加工的导阀)定位。

背景技术

MEMS(MicroElectroMechanical Systems微机电系统)是指实 际非常小的，具有尺寸在微米范围内的零件的一类系统。这些系统具 有电的和机械的元件。术语“显微机械加工”通常理解为意味着三维 结构的制造和MEMS装置的运动部件。MEMS最初用于改进集成电 路(计算机芯片)制造技术(例如化学腐蚀)和材料(例如硅半导体 材料)以显微机械加工这些非常小的机械装置。今天有了更多的可供 利用的显微机械加工技术和材料。在本申请中使用的术语“微阀”意 指具有尺寸在微米范围的零件的阀，并且如此定义为至少部分地由显 微机械加工形成。在本申请中所使用的术语“微阀装置”意指包括微 阀，并还包括其他元件的装置。应当注意的是，如果在微阀装置中还 包括了除了微阀之外的元件，这些其他元件可为被显微机械加工的元 件或标准大小(稍大)的元件。

已经推荐了各种微阀装置用于控制流体回路内的流体流动。一种 典型的微阀装置包括可替换部件或由体部活动地支撑的并可操作地连 接到在关闭位置和充分开启位置之间移动的传动装置上的阀。当在关 闭位置时，阀阻塞或关闭与第二流体口流体连通的第一流体口，因此 防止流体在流体口之间流动。当阀从关闭位置移动到充分开启位置时， 愈加地允许流体在流体口之间流动。标题为“液压控制微阀装置”的 美国专利No.6540203，所公开的在此通过参考被引用，其中描述了由 电动控制的微导阀和液压控制动作微阀构成的微阀装置，其中所述液 压控制动作微阀由微导阀控制位置。标题为“用于电子控制汽油喷射 装置的微阀”的美国专利No.6494804，其公开内容在此通过参考被应 用，描述了用于控制流体回路中的流体流动的微阀装置，并包括利用 穿过一有孔的流体泻放通路形成分压回路。上述两美国专利是多层微 阀，其中阀体由多层或板形成。这些层可以以任何合适的方式形成和 连接，包括那些在美国专利申请公开文件No.US20020174891A中所 公开的，其所公开的内容在此通过参考被应用。

除了产生足够移动替换的部件的力之外，传动装置还必须产生可 以克服作用在可替换部件上的流体流动力的力，该流体流动力与替换 的部件的计划替换相对。这些流体流动力通常随着通过流体口的流速 的增加而增加。

已知变容量气体压缩机，可被用于象汽车空调系统之类的系统， 所述系统可利用诸如R-12，(愈加的)R-134a，R-600，或CO₂。

在这种空气调节系统中，致冷气体在气态下被压缩机压缩并在高 压和高温下被压缩机排放。该气体移到冷凝器中，高压高温气体在这 里冷凝成高压高温液体，在该状态变化中释放的能量以热的形式通过 冷凝器散热片传输到空气中。液体从冷凝器穿过伸缩调整装置，液体 压力(和温度)在这里被降低。凉的低压液体到蒸发器中，在这里液 体吸收经过蒸发器盘管的空气的热量，因此冷却空气。由于致冷剂吸 收热量，致冷剂从液态变成气态。冷却的气体传出进入将被冷却的隔 室。空气的被冷却程度与传输致冷气体的热量成比例，并且传输到致 冷气体的热量与在压缩机驱动过程中被压缩的气体的多少直接成比 例。通过控制变容量压缩机的压缩腔内的活塞的位移量而控制变容量 压缩机内要被压缩的气体的量。已知可利用控制阀控制在变容量压缩 机内活塞的位移。

在利用致冷气体的冷却系统的设计中涉及的一个关键是，确定来 自冷凝器的液体在一定数量和温度下不流动从而不能将蒸发器扩展到 水的凝固点以下。如果蒸发器内的气体吸收了太多的热，则来自空气 的水蒸气经过蒸发器而在散热片和管上冷凝成的水会凝固，堵塞空气 流经蒸发器，因此切断了到乘客隔室的冷却空气流。为此，大多数常 规控制阀被校准来改变压缩机的冲程(位移量)以控制在设定压力返 回到压缩机的气体的压力。气体返回到压缩机的吸入区域。在压缩机 的该区域的压力作为吸入压力已知。理想的吸入压力在本领域作为参 考吸入压力是已知的，压缩机的冲程绕该压力改变。