KR101762471B1 - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

제어 밸브에 있어서는, 일단측에서 크랭크실로 연통하는 포트, 토출실로 연통하는 포트, 흡입실로 연통하는 포트가 마련된 몸체와; 몸체의 타단측에 마련되고, 공급되는 전류량에 대응하여 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 조정 가능한 솔레노이드와; 몸체와 솔레노이드에 의해 둘러싸이는 내부 공간에 마련되고, 압력 감지 부재의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 구동력을 메인 밸브체에 부여 가능한 파워 엘리먼트와; 일단부가 몸체의 일단측에 고정되는 한편 타단측이 파워 엘리먼트에 연결되고, 그 일단부의 고정 위치를 조정하는 것에 의해 파워 엘리먼트에 의한 구동력을 조정 가능하게 되는 샤프트를 구비한다.

Description

가변 용량 압축기용 제어 밸브{CONTROL VALVE FOR VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 자동차용 공조 장치를 구성하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을 제어하는데 바람직한 제어 밸브에 관한 것이다.

자동차용 공조 장치는, 일반적으로, 그 냉동 사이클을 흐르는 냉매를 압축하여 고온/고압의 가스 냉매로 하여 토출하는 압축기, 그 가스 냉매를 응축하는 응축기, 응축된 액냉매를 단열팽창시키는 것에 의해 저온/저압의 냉매로 하는 팽창 장치, 그 냉매를 증발시키는 것에 의해 차량 실내 공기와의 열교환을 진행하는 증발기 등을 구비하고 있다. 증발기에 의해 증발된 냉매는 다시 압축기에 되돌려져 냉동 사이클을 순환한다.

이 압축기로서는, 엔진의 회전수에 상관없이 일정한 냉방 능력이 유지되도록, 냉매의 토출 용량을 가변할 수 있는 가변 용량 압축기(단순히 "압축기"라고도 한다)가 사용되고 있다. 이 압축기는, 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축에 장착된 요동판에 압축용 피스톤이 연결되고, 요동판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 변화시키는 것에 의해 냉매의 토출량을 조정한다. 요동판의 각도는, 밀폐된 크랭크실 내에 토출 냉매의 일부를 도입하고, 피스톤의 양면에 가해지는 압력의 균형을 변화시키는 것에 의해 연속적으로 바꿀 수 있다. 이 크랭크실 내의 압력(이하 "크랭크 압력"이라고 한다)(Pc)은, 압축기의 토출실과 크랭크실의 사이, 또는 크랭크실과 흡입실의 사이에 마련된 가변 용량 압축기용 제어 밸브(단순히 "제어 밸브"라고도 한다)에 의해 제어된다.

이와 같은 제어 밸브로서, 예를 들면 흡입 압력(Ps)에 대응하여 크랭크실로의 냉매의 도입량을 조정하는 것에 의해, 크랭크 압력(Pc)을 제어하는 것이 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 이 제어 밸브는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 압력 감지부와, 압력 감지부의 구동력을 받아 토출실로부터 크랭크실로 통하는 통로를 개폐 제어하는 밸브부와, 압력 감지부에 의한 구동력의 설정값을 외부 전류에 의해 가변할 수 있는 솔레노이드를 구비한다. 이와 같은 제어 밸브는, 흡입 압력(Ps)이 외부 전류에 의해 설정된 설정 압력으로 유지되도록 밸브부를 개폐한다. 일반적으로, 흡입 압력(Ps)은 증발기 출구의 냉매 온도에 비례하기 때문에, 그 설정 압력을 소정값 이상으로 유지하는 것에 의해, 증발기의 동결 등을 방지할 수 있다. 또한, 차량 엔진 부하가 클 때에는 솔레노이드를 오프로 하는 것에 의해 밸브부를 완전 개방 상태로 하고, 크랭크 압력(Pc)을 높게 하여 요동판을 회전축에 대해 거의 직각으로 하는 것에 의해, 압축기를 최소 용량으로 운전시킬 수 있다.

일본국 특허출원공개 2008-45526호 공보

그러나, 이와 같은 제어 밸브의 압력 감지부는, 일반적으로 다이어프램이나 벨로즈(bellows)와 같은 압력 감지 부재에 둘러싸인 기준 압력실을 형성하고, 그 기준 압력실에 압력 감지 부재를 신장(伸長)시키는 방향의 하중을 부여하는 스프링이 배치되어 구성된다. 그리고, 그 기준 압력실의 내외의 압력차에 의한 압력 감지 부재의 변위에 의해, 솔레노이드력에 대항하는 구동력을 발생시킨다. 그 솔레노이드력에 대항하는 구동력은, 압력 감지부에 있어서의 스프링의 하중 설정에 의해 조정된다. 그 설정 하중은, 통상, 제어 밸브의 제조 단계에서 압력 감지부와 축선 방향으로 조립된 부재 간의 위치 조정을 하는 것에 의해 실현된다.

하지만, 흡입 압력(Ps)의 설정 압력을 고정밀도로 설정하고자 하는 경우에는, 제어 밸브를 조립 후에 미세 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 이 점에서, 압력 감지부가 제어 밸브의 몸체의 일단에 마련되는 타입이면, 그 조립 후에 압력 감지부의 일부를 축선 방향으로 물리적으로 변형시키는 등에 의해 그 미세 조정을 하는 것이 가능하다. 그렇지만, 인용문헌 1의 제어 밸브와 같이 압력 감지부가 몸체의 내부에 마련되는 타입에 있어서는 그것이 곤란했다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 압력 감지부가 몸체의 내부에 마련되는 타입의 이른바 Ps 감지식 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 그 압력 감지부의 구동력의 설정값을 외부에서 쉽게 조정 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태의 흡입실의 흡입 압력을 설정 압력으로 유지하도록 토출실로부터 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어하여, 가변 용량 압축기의 토출 용량을 변화시키는 용량 제어 밸브는,

일단측에서 상기 크랭크실로 연통하는 크랭크실 연통포트, 상기 토출실로 연통하는 토출실 연통포트, 상기 흡입실로 연통하는 흡입실 연통포트가 마련된 몸체와, 상기 몸체 내에 마련된, 상기 토출실 연통포트와 상기 크랭크실 연통포트를 연통시키는 냉매 통로에 마련된 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체와, 상기 몸체의 타단측에 마련되고, 공급되는 전류량에 대응하여 상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 조정 가능한 솔레노이드와, 흡입 압력이 유입하는 공간으로서의 압력실과, 벨로즈, 상기 벨로즈 내에 마련된 상기 설정 압력을 조정하기 위한 기준이 되는 스프링 하중을 생성하는 감압 스프링을 포함하고, 상기 벨로즈의 변위에 의해 상기 솔레노이드력에 대항하는 구동력을 상기 메인 밸브체에 부여 가능한 압력 감지부와, 상기 크랭크실 연통포트와 상기 흡입실 연통포트를 연통시키는 연통로에 마련된 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체를 포함하고, 상기 메인 벨브체 및 상기 서브 밸브체는, 상기 흡입실 연통포트와 상기 압력실을 연통하는 연통 구멍이 마련되는 하우징에 구성되고, 상기 메인 벨브체의 내부에는 상기 크랭크실 연통포트와 상기 흡입실 연통포트를 연결하는 연통로가 형성되고, 상기 벨로즈는, 상기 솔레노이드의 구동시에 상기 흡입 압력이 설정 압력보다도 높아질 때에는 상기 서브 밸브체를 상기 서브 밸브의 밸브 개방 방향으로 구동하고, 상기 연통로를 개시하여 고압의 크랭크실의 압력을 흡입실로 안내하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시형태의 가변용양 압축기의 용량 제어 밸브는,

공조 장치의 기동시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매의 유입을 차단하여 압축기 내부의 사판의 경사각을 증가시키고, 공조 장치의 정지시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내는 압축기 내부의 사판의 경사각을 최소화시키도록 메인 밸브체, 서브 밸브체 및 전달 로드를 포함하는 밸브부와, 흡입 압력이 유입하는 공간으로서의 감압실과, 벨로즈, 그리고 상기 밸로즈의 최초 작동 상태를 설정하는 감압 스프링을 포함하는 압력 감지부와, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로의 냉매의 유입을 차단하도록 온 동작하여 상기 밸브부의 밸브 폐쇄 방향으로 작동시키고, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프 동작하여 상기 밸브부를 밸브 개방 방향으로 작동시키는 솔레노이드부를 포함하여 구성되고, 상기 메인 밸브체 및 상기 서브 밸브체는, 흡입실과 감압실을 연결하는 연통 구멍이 마련되는 밸브 하우징에 구성되고, 상기 메인 밸브체의 내부에는 크랭크실측 통로와 흡입실측 통로를 연결하는 연통로를 구성하고, 상기 벨로즈는, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력이 설정 압력 이상인 경우 연통로를 개방하여 고압의 크랭크실의 압력을 흡입실로 안내하는 한편, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력에 의해 직선 운동하는 서브 밸브체에 의해 수축하고, 감압 스프링의 부세력에 의해 이완하도록, 상기 서브 벨브체의 하단에 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시형태의 가변용량 압축기의 용량 제어 밸브는,

에어콘 작동시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매의 유입을 차단하여 압축기 내부의 사판의 경사각을 증가시키고, 에어콘의 정지시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내는 압축기 내부의 사판의 경사각을 최소화시키도록 제1, 2 밸브체와 벨브 샤프트를 포함하는 밸브부와, 흡입 압력이 유입하는 공간으로서의 감압실과, 벨로즈, 그리고 상기 밸로즈의 최초 작동 상태를 설정하는 감압 스프링을 포함하는 압력 감지부와, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로의 냉매의 유입을 차단하도록 온 동작하여 상기 밸브부의 밸브 폐쇄 방향으로 작동시키고, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프 동작하여 상기 밸브부를 밸브 개방 방향으로 작동시키는 솔레노이드부를 포함하여 구성되고, 상기 제1, 2 밸브체는, 흡입실과 감압실을 연결하는 연통 구멍이 마련되는 밸브 하우징에 구성되고, 상기 제1 밸브체의 내부에는 크랭크실측 통로와 흡입실측 통로를 연결하는 연통로를 구성하고, 상기 벨로즈는, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력이 설정 압력 이상인 경우 연통로를 개방하여 고압의 크랭크실의 압력을 흡입실로 안내하는 한편, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력에 의해 직선 운동하는 제2 밸브체에 의해 수축하고, 감압 스프링의 부세력에 의해 이완하도록, 상기 제2 벨브체의 하단에 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 상반부에 대응되는 부분 확대 단면도.
도 3은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면.
도 4는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면.
도 5는 제 2 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도.
도 6은 도 5의 상반부에 대응되는 부분 확대 단면도.
도 7은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면.
도 8은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면.
도 9는 제 3 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도.
도 10은 도 9의 상반부에 대응되는 부분 확대 단면도.
도 11은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면.
도 12는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면.
도 13은 변형예에 따른 제어 밸브의 상반부 확대도.

이하, 본 발명을 바람직한 실시형태들을 바탕으로 구체적으로 설명한다. 다만, 이러한 실시형태는 예시일뿐이며, 본 발명의 청구범위를 한정하는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서는 편의상, 도시한 상태를 기준으로 하여 각 구조의 위치 관계를 상하(上下)로 표현하는 경우가 있다.

[제 1 실시형태] 도 1은 제 1 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 본 실시형태의 제어 밸브(1)는, 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 설치되는 가변 용량 압축기(단순히 "압축기"라고 한다)(미도시)를 제어하는 제어 밸브(전자 밸브)로서 구성되어 있다. 이 압축기는, 냉동 사이클을 흐르는 냉매를 압축하여 고온/고압의 가스 냉매로 하여 토출한다. 그 가스 냉매는 응축기(외부 열교환기)에 의해 응축되고, 나아가 팽창 장치에 의해 단열팽창되어 저온/저압의 안개 형태의 냉매로 된다. 이 저온/저압의 냉매가 증발기에 의해 증발되고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내 공기를 냉각한다. 증발기에 의해 증발된 냉매는, 다시 압축기에 되돌려져 냉동 사이클을 순환한다. 압축기는, 자동차 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축에 장착된 요동판에 압축용 피스톤이 연결되고, 요동판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 변화시키는 것에 의해 냉매의 토출량을 조정한다. 제어 밸브(1)는, 그 압축기의 토출실로부터 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 것에 의해 요동판의 각도, 나아가서는 그 압축기의 토출 용량을 변화시킨다.

제어 밸브(1)는, 압축기의 흡입 압력(Ps)을 설정 압력으로 유지하도록, 토출실로부터 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 이른바 Ps 감지 밸브로서 구성되어 있다. 제어 밸브(1)는, 토출 냉매의 일부를 크랭크실로 도입하기 위한 냉매 통로를 개폐하는 밸브부를 포함하는 밸브 본체(2)와, 그 밸브부의 개방도를 조정하여 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 솔레노이드(3)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(2)는, 단차를 갖는 원통 형상의 몸체(5), 몸체(5)의 내부에 마련된 밸브부, 몸체(5)의 내부에 마련되어 밸브부를 개폐하기 위한 구동력을 발생시키는 파워 엘리먼트(4)("압력 감지부"에 해당) 등을 구비하고 있다. 몸체(5)와 솔레노이드(3)는 접속 부재(6)를 개재하여 접속 고정되어 있다.

몸체(5)에는, 그 상단측으로부터 포트(12)("크랭크실 연통포트"에 해당), 포트(14)("토출실 연통포트"에 해당), 포트(16)("흡입실 연통포트"에 해당)가 마련되어 있다. 몸체(5) 내에는, 포트(12)와 포트(14)를 연통시키는 제 1 냉매 통로와, 포트(12)와 포트(16)를 연통시키는 제 2 냉매 통로가 형성되어 있다. 제 1 냉매 통로에는 그를 개폐하는 메인 밸브가 마련되고, 제 2 냉매 통로에는 그를 개폐하는 서브 밸브가 마련되어 있다.

포트(14)는, 압축기의 토출실로 연통되고, 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입한다. 포트(12)는, 압축기 크랭크실로 연통되고, 메인 밸브를 경유한 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 크랭크실을 향해 도출하는 한편, 압축기의 기동시에는 크랭크실로부터 배출된 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 도입한다. 이때 도입된 냉매는, 서브 밸브에 가이드된다. 포트(16)는, 압축기의 흡입실로 연통되고, 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하는 한편, 압축기의 기동시에 서브 밸브를 경유한 흡입 압력(Ps)의 냉매를 흡입실을 향해 도출한다.

몸체(5)에는, 메인 밸브체(18)와 서브 밸브체(20)가 동축 형태로 배치되어 있다. 메인 밸브체(18)는, 상부가 지름이 축소된 단차를 갖는 원통 형상으로 되어 있고, 그 상부에서 몸체(5)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 서브 밸브체(20)는, 원통 형상으로 되어 있고, 그 하반부가 메인 밸브체(18)의 지름 축소부에 슬라이딩 가능하게 내부로 삽입되어 있다. 서브 밸브체(20)의 상부에는, 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지부가 마련되고, 그 플랜지부의 하면에 메인 밸브 시트(22)가 형성되어 있다. 서브 밸브체(20)의 메인 밸브 시트(22)보다 내방의 측부에는, 내외를 연통하는 연통 구멍(23)이 마련되어 있다. 메인 밸브체(18)의 상단부가 메인 밸브 시트(22)에 탈착하여 메인 밸브를 개폐하고, 토출실로부터 크랭크실로 흐르는 냉매 유량을 조정한다. 서브 밸브체(20)는, 그 상단 개구부에서 포트(12)로 연통되고, 그 내부 통로는 메인 밸브의 밸브 개방에 의해 제 1 냉매 통로를 형성하고, 서브 밸브의 밸브 개방에 의해 제 2 냉매 통로를 형성한다.

몸체(5)의 하반부와 솔레노이드(3)에 의해 둘러싸이는 압력실(25)(내부 공간)에 파워 엘리먼트(4)가 마련되어 있다. 파워 엘리먼트(4)는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 벨로즈(24)를 포함하고, 그 벨로즈(24)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 구동력을 메인 밸브체(18)에 부여한다. 메인 밸브체(18)는, 파워 엘리먼트(4)와 일체로 동작 가능하게 연결되어 있다. 이 파워 엘리먼트(4)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

몸체(5)의 상반부에는, 그 축선을 따라 샤프트(26)가 연장되어 있다. 샤프트(26)는, 그 일단부가 몸체(5)의 상단부에 압입되도록 하여 고정되고, 타단부가 밸브 시트 형성 부재(28)를 개재하여 파워 엘리먼트(4)에 연결되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(28)는 디스크 형상으로 되어 있고, 서브 밸브체(20)의 하단 개구부와의 대향면에 서브 밸브 시트(27)가 형성되어 있다. 서브 밸브체(20)가 서브 밸브 시트(27)에 탈착하여 서브 밸브를 개폐하고, 크랭크실로부터 흡입실로 릴리프하는 냉매 유량을 조정한다. 밸브 시트 형성 부재(28)와 파워 엘리먼트(4)의 사이에는 메인 밸브체(18)를 밸브 개방 방향으로 부세하는 스프링(29)("부세 부재"로서 기능한다)이 마련되어 있다. 서브 밸브체(20)와 몸체(5)의 사이에는 서브 밸브체(20)를 서브 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(21)이 마련되어 있다.

한편, 솔레노이드(3)는, 요크로서도 기능하는 원통 형상의 케이스(30)와, 케이스(30)에 대해 고정된 저부를 갖는 원통 형상의 슬리브(31)와, 슬리브(31)의 상반부에 내부로 삽입된 원통 형상의 코어(32)와, 슬리브(31)의 하반부에 수용되어 코어(32)와 축선 방향으로 대향 배치된 원통 형상의 플런저(33)와, 외부로부터의 공급 전류에 의해 자기 회로를 생성하는 전자 코일(34)과, 케이스(30)의 하단 개구부를 봉지하도록 마련된 단부 부재(35)를 구비하고 있다. 접속 부재(6)의 중앙부를 관통하도록 삽통 구멍(38)이 형성되어 있다. 그리고, 코어(32)의 상단부가 그 삽통 구멍(38)에 삽통되어 외방으로 코팅되도록 하여 접속 부재(6)에 고정되어 있다.

코어(32)의 중앙을 축선 방향으로 관통하도록, 원통 형상의 전달 로드(36)가 삽통되어 있다. 전달 로드(36)는, 그 하단부가 플런저(33)의 상단부에 동축 형태로 압입되어 있다. 그 결과, 전달 로드(36)와 플런저(33)가 고정되고, 양자를 축선 방향으로 관통하는 내부 통로(37)가 형성되어 있다. 전달 로드(36)는, 그 상단부가 파워 엘리먼트(4)에 연결되어 있고, 솔레노이드력을 파워 엘리먼트(4)를 개재하여 메인 밸브체(18)에 전달한다.

압력실(25) 내의 흡입 압력(Ps)은, 일측에서 전달 로드(36)와 파워 엘리먼트(4)의 클리어런스(clearance)를 통해 내부 통로(37)로 도입되고, 그 내부 통로(37)를 통해 플런저(33)의 배압실(背壓室)(39)로 가이드된다. 또한, 압력실(25) 내의 흡입 압력(Ps)은, 타측에서 코어(32)와 전달 로드(36)의 클리어런스를 통해 슬리브(31) 내로 도입된다.

슬리브(31)는, 비자성 재료로 구성되고, 그 저부 중앙부가 약간 돌출되어, 도시하는 바와 같이 플런저(33)가 하사점에 위치해도 배압실(39)이 형성되도록 되어 있다. 또한, 슬리브(31)에는 원통 형상의 보빈(41)이 외부에 삽입되어 있고, 그 보빈(41)에 전자 코일(34)이 권취되어 있다. 코어(32)의 상단부 외주면, 슬리브(31)의 상단면, 및 접속 부재(6)의 저부 내면에 의해 둘러싸인 공간에는 실링(seal ring)(42)이 마련되고, 솔레노이드(3)의 내외의 실(seal)을 확보하고 있다. 보빈(41)으로부터는 전자 코일(34)에 연결되는 한 쌍의 접속 단자(44)가 연장되고, 각각 단부 부재(35)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 도 1에는 설명의 편의상, 그 한 쌍 중의 하나만 표시되어 있다.

단부 부재(35)는, 케이스(30)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방에서 봉지하도록 장착되어 있다. 단부 부재(35)는, 내식성을 지니는 수지재의 몰드 성형(사출 성형)에 의해 형성되고, 그 수지재가 케이스(30)와 전자 코일(34)의 간극에도 충전되어 있다. 이와 같이 케이스(30)와 전자 코일(34)의 간극에 수지재를 충전하는 것에 의해, 전자 코일(34)에서 발생한 열을 케이스(30)로 전달하기 쉽게 하여 그 방열 성능을 높이고 있다. 단부 부재(35)로부터는 접속 단자(44)의 선단부가 인출되어 있고, 도시하지 않는 외부 전원에 접속된다.

도 2는 도 1의 상반부에 대응되는 부분 확대 단면도이다. 몸체(5)는, 단차를 갖는 원통 형상 제 1 몸체(51)의 상단 개구부에 저부를 갖는 원통 형상 제 2 몸체(52)를 조립하여 구성된다. 제 2 몸체(52)의 하반부가 제 1 몸체(51)의 상단부에 압입되고, 전체적으로 저부와 단차를 갖는 원통 형상의 몸체(5)를 구성하고 있다. 포트(12)는, 제 2 몸체(52)의 저부에 마련되어 있다. 제 2 몸체(52)의 저부 중앙에는 삽통 구멍(54)이 마련되고, 샤프트(26)가 압입되어 있다. 샤프트(26)는, 그 제 2 몸체(52)의 저부 중앙에 고정되도록 하여 캔틸레버(cantilever) 형식으로 지지되고, 축선을 따라 하방으로 연장되어 있다.

밸브 시트 형성 부재(28)는, 그 중앙부에 하방으로 돌출되는 형상의 감합부(55)를 구비하고, 그 감합부(55)에 샤프트(26)의 하단부를 감합하도록 하여 센터링(centering)되어 있다. 스프링(29)의 부세력에 의해 그 감합 상태가 유지되기 때문에, 밸브 시트 형성 부재(28)는 샤프트(26)에 의해 지지된다.

메인 밸브체(18)는 지름이 큰 본체가 압력실(25)에 배치되어 있다. 그 대경부의 내부에 밸브 시트 형성 부재(28), 파워 엘리먼트(4) 및 스프링(29)이 배치되어 있다. 메인 밸브체(18)의 상부는 소경화되어 제 1 몸체(51)의 상부에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있고, 그 선단부가 메인 밸브 시트(22)에 탈착하여 메인 밸브를 개폐한다. 메인 밸브체(18)의 포트(16)에 대응되는 위치에는, 내외를 연통시키는 연통 구멍(56)이 마련되어 있다.

서브 밸브체(20)의 상단부 외주면에는, 실링용 O링(70)이 감합되어 있고, 포트(14)로부터 도입된 고압의 냉매가, 서브 밸브체(20)와 제 2 몸체(52)의 간극 통로를 개재하여 포트(12)에 누설되는 것이 방지되고 있다.

파워 엘리먼트(4)는, 벨로즈(24)의 상단 개구부를 제 1 스토퍼(60)("베이스 부재"에 해당)에 의해 폐지(閉止)하고, 하단 개구부를 제 2 스토퍼(62)("베이스 부재"에 해당)에 의해 폐지하여 구성되어 있다. 벨로즈(24)의 내부는 밀폐된 기준 압력실(S)로 되어 있고, 제 1 스토퍼(60)와 제 2 스토퍼(62)의 사이에 벨로즈(24)를 신장 방향으로 부세하는 스프링(64)이 마련되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시형태에서는 진공 상태로 되어 있다. 제 1 스토퍼(60)의 상면 중앙에는, 축선 방향을 따른 소정 깊이의 원형 홈이 마련되어 있고, 밸브 시트 형성 부재(28)의 감합부(55)가 감합 연결되어 있다. 또한, 제 2 스토퍼(62)의 하면 중앙에는, 축선 방향을 따른 소정 깊이의 원형 홈이 마련되어 있고, 전달 로드(36)의 상단부가 감합 연결되어 있다. 메인 밸브체(18)는, 그 하단부가 제 2 스토퍼(62)에 압입되도록 고정되어 있다.

스프링(64)이 제 1 스토퍼(60)와 제 2 스토퍼(62)를 서로 이격시키는 방향으로 부세하기 때문에, 벨로즈(24)는 압력실(25)의 흡입 압력(Ps)과 기준 압력실(S)의 기준 압력의 차압에 대응하여 축선 방향(밸브부의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 단, 그 차압이 커져도 벨로즈(24)가 소정량 수축하면, 제 1 스토퍼(60)와 제 2 스토퍼(62)의 상호 선단면이 당접하여 계지(係止)되기 때문에, 그 수축이 규제된다.

이와 같은 구성에 있어서, 압력실(25) 내의 흡입 압력(Ps)이 소정의 설정 압력(Pset)보다 낮아지면 벨로즈(24)가 신장 방향으로 변형하고, 제 1 스토퍼(60)가 밸브 시트 형성 부재(28)에 계지된다. 그 결과, 제 2 스토퍼(62)를 하방으로 가압하는 힘, 즉 솔레노이드(3)에 의한 솔레노이드력을 저감하는 방향의 힘이 작용하게 된다. 이 설정 압력(Pset)은, 기본적으로는 스프링(64)의 스프링 하중에 의해 미리 조정되고, 증발기 내의 온도와 흡입 압력(Ps)의 관계로부터, 증발기의 동결을 방지할 수 있는 압력값으로 설정되어 있다. 설정 압력(Pset)은, 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류(설정 전류)를 바꾸는 것에 의해 변화시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 제어 밸브(1)의 조립이 거의 완료된 상태에서 샤프트(26)의 압입량을 재조정하는 것에 의해, 스프링(64)의 설정 하중을 미세 조정할 수 있고, 설정 압력(Pset)을 정확하게 조정할 수 있게 되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 서브 밸브체(20)의 상부 슬라이딩부의 외경(B)(=O링(70)의 내경)이 메인 밸브체(18)의 유효 수압(受壓) 지름(A)보다 소정량 작게 형성되어 있다. 따라서, 서브 밸브체(20)에는, 토출 압력(Pd)과 크랭크 압력(Pc)의 차압(Pd-Pc)이 하방향으로 작용한다. 이 때문에, 메인 밸브체(18)가 메인 밸브 시트(22)에 착석한 메인 밸브의 개방 상태에 있어서, 포트(14)로부터 도입된 토출 압력(Pd)이 높아져 차압(Pd-Pc)이 커졌다고 해도, 서브 밸브체(20)가 스프링(21)을 눌러 수축되게 하여 메인 밸브를 개방시키는 바와 같은 상황은 회피된다. 한편, 메인 밸브의 개방시에는, 서브 밸브체(20)의 이동이 밸브 시트 형성 부재(28)에 의해 계지되기 때문에, 서브 밸브체(20)가 메인 밸브체(18)에 추종 동작하여 메인 밸브의 개방을 저지하는 바와 같은 상황도 회피된다. 압축기의 제어 상태에 있어서는 스프링(21)의 부세력에 의해 서브 밸브체(20)가 서브 밸브 시트(27)에 착석한 상태(서브 밸브의 개방 상태)가 유지된다.

다음으로, 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면으로서, 도 2에 대응된다. 앞서 설명한 도 2는 제어 밸브의 최소 용량 운전 상태를 나타내고 있다. 도 3은 제어 밸브의 블리드(bleed) 기능을 동작시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 4는 비교적 안정된 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에 있어서는, 도 1을 바탕으로 하고, 도 2∼도 4를 적절히 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(1)에 있어서, 솔레노이드(3)가 통전되지 않았을 때, 즉 자동차용 공조 장치가 동작하지 않고 있을 때에는, 코어(32)와 플런저(33)의 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 또한, 스프링(29)이 제 2 스토퍼(62)를 하방으로 부세하고 있기 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 메인 밸브체(18)가 메인 밸브 시트(22)로부터 이격하여 메인 밸브가 완전 개방 상태로 된다. 한편, 스프링(21)의 부세력에 의해 서브 밸브체(20)가 서브 밸브 시트(27)에 착석한 상태가 유지되기 때문에, 서브 밸브는 폐쇄 상태로 되어 있다. 또, 스프링(29)의 부세력에 의해 밸브 시트 형성 부재(28)와 샤프트(26)의 연결 상태가 유지되고 있는 것도, 서브 밸브의 개방 상태 유지에 기여하고 있다.

이때, 압축기의 토출실로부터 포트(14)로 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 완전 개방 상태인 메인 밸브를 통과하고, 포트(12)로부터 크랭크실로 흐르게 된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다. 이때, 제 1 스토퍼(60)가 밸브 시트 형성 부재(28)로부터 이격한 상태(작동 연결이 해제된 상태)로 되기 때문에, 파워 엘리먼트(4)는 실질적으로 기능하지 않는다.

한편, 자동차용 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(3)의 전자 코일(34)에 최대 제어 전류가 공급되면, 플런저(33)는 코어(32)에 최대의 흡인력으로 흡인된다. 이때, 도 3에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력이 파워 엘리먼트(4)(정확하게는 제 2 스토퍼(62))를 개재하여 메인 밸브체(18)에 그대로 전달된다. 그 결과, 메인 밸브체(18)가 메인 밸브 시트(22)에 착석되지만, 솔레노이드력이 크기 때문에 메인 밸브가 폐쇄되는 것만으로 그치지 않고, 메인 밸브체(18)가 서브 밸브체(20)를 가압하면서 더욱 상승한다. 그 결과, 서브 밸브체(20)가 서브 밸브 시트(27)로부터 이격하여 서브 밸브가 개방된다. 이때, 벨로즈(24)는 제 1 스토퍼(60)와 제 2 스토퍼(62)가 당접하는 최소 상태까지 수축한다.

즉, 솔레노이드(3)에 기동 전류를 공급하는 것에 의해 메인 밸브를 폐쇄하여 크랭크실로의 토출 냉매의 도입을 규제함과 동시에 메인 밸브체(18)를 변위시켜, 서브 밸브를 즉시 개방하여 크랭크실 내의 냉매를 흡입실로 신속히 릴리프시킨다. 본 실시형태에서는, 압축기에 형성된 감압 통로(크랭크실과 흡입실을 연결하는 오리피스 등)를 통해서도 크랭크실의 감압이 이루어지지만, 이와 같이 서브 밸브를 신속하게 개방시켜 그 감압 응답성을 최대한으로 높일 수 있고, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다.

여기서, 솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 소정값으로 설정된 제어 상태에 있을 때에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 서브 밸브체(20)가 서브 밸브 시트(27)에 착석하여 서브 밸브를 폐쇄한 상태에서, 메인 밸브체(18)가 서브 밸브체(20)와는 별체로 동작하여 메인 밸브의 개방도를 조정한다. 이때, 메인 밸브체(18)는, 스프링(29)에 의한 밸브 개방 방향의 힘과, 솔레노이드(3)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 솔레노이드력과, 흡입 압력(Ps)에 의해 동작하는 파워 엘리먼트(4)에 의한 솔레노이드력을 저감하는 방향의 힘이 균형된 밸브 리프트 위치에서 정지한다.

그리고, 예를 들면 냉동 부하가 커져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아지면, 벨로즈(24)가 축소하기 때문에, 제 2 스토퍼(62), 나아가서는 메인 밸브체(18)가 상대적으로 상방(밸브 폐쇄 방향)으로 변위한다. 그 결과, 메인 밸브의 밸브 개방도가 작아지고, 압축기는 토출 용량을 늘리도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하되는 방향으로 변화된다. 반대로, 냉동 부하가 작아져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 낮아지면, 벨로즈(24)가 신장한다. 그 결과, 파워 엘리먼트(4)에 의한 부세력이 솔레노이드력을 저감시키는 방향으로 작용한다. 이 결과, 메인 밸브체(18)에 대한 밸브 폐쇄 방향의 힘이 저감되어 메인 밸브의 밸브 개방도가 커지고, 압축기는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지되고, 과잉 냉방이 방지된다.

이상으로 설명한 바와 같이, 제어 밸브(1)에 있어서는, 몸체(5)의 일단측에서 타단측을 향해 축선 방향으로 연장되는 샤프트(26)를 마련한 것에 의해, 제어 밸브(1)의 조립 후에 그 샤프트(26)의 고정 위치를 재조정함하는 것에 의해 파워 엘리먼트(4)에 의한 구동력의 미세 조정을 쉽게 하는 것이 가능해진다. 즉, 간이한 구조에 의해 흡입 압력(Ps)의 설정 압력(Pset)을 정확하게 조정하는 것이 가능해진다.

또한, 제어 밸브(1)에 있어서는, 전달 로드(36)와 메인 밸브체(18)가 탄성 부재 등을 통하지 않고 제 2 스토퍼(62)를 개재하여 강력하게 연결되고, 솔레노이드력이 그대로 메인 밸브체(18)에 전달된다. 이 때문에, 솔레노이드(3)가 오프에서 온으로 전환되어 기동 전류가 공급되었을 때에, 메인 밸브를 신속하게 폐쇄할 수 있다. 또한, 메인 밸브 시트(22)가 서브 밸브체(20)에 일체로 형성되어, 서브 밸브체(20)가 가동 밸브 시트로서도 기능한다. 이 때문에, 메인 밸브가 폐쇄됨과 동시에 서브 밸브가 개방되도록 동작하기 때문에, 크랭크실로의 냉매의 도입을 규제함과 동시에 크랭크실로부터 냉매를 배출할 수 있어, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다.

[제 2 실시형태] 다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 제어 밸브는, 메인 밸브와 서브 밸브의 구성 및 배치를 제외하고, 제 1 실시형태와 공통되는 부분을 많이 갖는다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 그 설명을 적절히 생략한다. 도 5는 제 2 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 6은 도 5의 상반부에 대응되는 부분 확대 단면도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브(201)는 밸브 본체(202)와 솔레노이드(3)를 일체로 조립하여 구성된다. 제어 밸브(201)는, 제 1 실시형태와는 달리, 메인 밸브 시트(22)가 몸체(205)에 형성되어 있다. 또한, 밸브 시트 형성 부재(228)에 제 1 서브 밸브 시트(230)와 제 2 서브 밸브 시트(232)가 형성되고, 파워 엘리먼트(204)의 일부가 서브 밸브체(220)를 구성하고 있다. 서브 밸브체(220)가 제 1 서브 밸브 시트(230)에 탈착하는 것에 의해 제 1 서브 밸브가 개폐된다. 밸브 시트 형성 부재(228)와 파워 엘리먼트(4)의 사이에는 서브 밸브체(220)를 밸브 개방 방향으로 부세하는 스프링(229)이 마련되어 있다. 메인 밸브체(218)는, 메인 밸브 시트(22)에 탈착하여 메인 밸브를 개폐하는 한편, 제 2 서브 밸브 시트(232)에 탈착하여 제 2 서브 밸브를 개폐한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 메인 밸브체(218)는 상방을 향해 복수단으로 지름이 축소되는 단차를 갖는 원통 형상으로 되어 있고, 그 1개의 단부(段部)가 제 2 서브 밸브 시트(232)에 탈착하여 제 2 서브 밸브를 개폐하는 개폐 밸브체(240)로서 기능한다. 밸브 시트 형성 부재(228)는, 그 상단 바깥 주변부의 하면측에 제 1 서브 밸브 시트(230)가 형성되고, 상면측에 제 2 서브 밸브 시트(232)가 형성되어 있다. 서브 밸브체(220)는 파워 엘리먼트(204)를 구성하는 제 1 스토퍼(260)의 상단부에 연결되어 있다. 서브 밸브체(220)는 원통 형상으로 되어 있고, 그 상단면에서 제 1 서브 밸브 시트(230)에 탈착한다. 서브 밸브체(220)의 측부에는 내외를 연통시키는 연통 구멍(234)이 형성되어 있다. 스프링(229)은 밸브 시트 형성 부재(228)와 제 1 스토퍼(260)의 사이에 마련되어 있다.

다음으로, 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다. 도 7 및 도 8은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면으로서, 도 6에 대응된다. 앞서 설명한 도 6은 제어 밸브의 최소 용량 운전 상태를 나타내고 있다. 도 7은 제어 밸브의 블리드 기능을 동작시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 8은 비교적 안정된 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에 있어서는, 도 5를 바탕으로 하고, 도 6∼도 8을 적절히 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(201)에 있어서, 솔레노이드(3)가 통전되지 않았을 때에는 솔레노이드력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 스프링(229)의 부세력에 의해 파워 엘리먼트(204)가 하방으로 변위하고, 메인 밸브체(218)가 메인 밸브 시트(22)로부터 이격하여 메인 밸브가 완전 개방 상태로 된다. 이때, 개폐 밸브체(240)가 제 2 서브 밸브 시트(232)에 착석하기 때문에, 제 2 서브 밸브는 폐쇄 상태로 된다. 이때, 압축기의 토출실로부터 포트(14)로 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 완전 개방 상태의 메인 밸브를 통과하고, 포트(12)로부터 크랭크실로 흐르게 된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다.

한편, 자동차용 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(3)의 전자 코일(34)에 최대 제어 전류가 공급되면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력이 전달 로드(36) 및 제 2 스토퍼(62)를 개재하여 메인 밸브체(218)에 그대로 전달된다. 그 결과, 메인 밸브체(218)가 메인 밸브 시트(22)에 착석하여 메인 밸브를 폐쇄함과 동시에 개폐 밸브체(240)가 제 2 서브 밸브 시트(232)로부터 이격하여 제 2 서브 밸브를 개방시킨다. 한편, 기동시에는 흡입 압력(Ps)이 비교적 높기 때문에, 서브 밸브체(220)도 제 1 서브 밸브 시트(230)로부터 이격되고, 제 1 서브 밸브의 개방 상태가 유지된다. 즉, 솔레노이드(3)에 기동 전류가 공급되면, 메인 밸브가 폐쇄되어 크랭크실로의 토출 냉매의 도입을 규제함과 동시에 서브 밸브가 즉시 개방되어 크랭크실 내의 냉매를 흡입실로 신속하게 릴리프시킨다. 그 결과, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다.

그리고, 솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 소정값으로 설정된 제어 상태에 있을 때에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 흡입 압력(Ps)이 비교적 낮기 때문에 벨로즈(24)가 신장하고, 서브 밸브체(220)가 제 1 서브 밸브 시트(230)에 착석하여 제 1 서브 밸브를 폐쇄시킨다. 한편, 이와 같이 제 1 서브 밸브가 폐쇄된 상태에서 메인 밸브가 독립으로 개폐하여, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지되도록 동작한다.

[제 3 실시형태] 다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 메인 밸브와 서브 밸브의 구성 및 배치를 제외하고, 제 1 실시형태와 공통되는 부분을 많이 갖는다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 그 설명을 적절히 생략한다. 도 9는 제 3 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 10은 도 9의 상반부에 대응되는 부분 확대 단면도이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브(301)는, 밸브 본체(302)와 솔레노이드(3)를 일체로 조립하여 구성된다. 제어 밸브(301)는, 제 1 실시형태와는 달리, 메인 밸브 시트(22)가 몸체(305)에 형성되어 있다. 또한, 샤프트(26)가 파워 엘리먼트(304)에 고정되어 있고, 메인 밸브체(318)가 파워 엘리먼트(304)와는 별체의 베이스 부재(330)에 고정되어 있다. 서브 밸브 시트(327)는 그 베이스 부재(330)에 형성되어 있다. 메인 밸브체(318)와 몸체(305)의 사이에는 메인 밸브체(318)를 밸브 개방 방향으로 부세하는 스프링(321)("부세 부재"로서 기능한다)이 마련되어 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 파워 엘리먼트(304)는, 그 제 1 스토퍼(360)가 샤프트(26)에 고정되고, 제 2 스토퍼(362)가 베이스 부재(330)에 지지되어 있다. 베이스 부재(330)는 전달 로드(36)를 연결하는 요부(凹部)(331)와 제 2 스토퍼(362)에 연결하는 철부(凸部)(332)를 구비한다. 제 2 스토퍼(362)는 철부(332)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 베이스 부재(330)에는 메인 밸브체(318)의 내부와 압력실(25)을 연통시키는 연통 구멍(356)이 마련되고, 그 연통 구멍(356)의 상방에 제 1 서브 밸브 시트(327)가 형성되어 있다. 서브 밸브체(320)는 제 2 스토퍼(362)에 일체로 마련되고, 제 1 서브 밸브 시트(327)에 탈착하여 제 1 서브 밸브를 개폐한다. 또한, 코어(32)의 상단부에 제 2 서브 밸브 시트(342)가 형성되어 있고, 베이스 부재(330)에 개폐 밸브체(340)가 일체로 마련되어 있다. 개폐 밸브체(340)가 제 2 서브 밸브 시트(342)에 탈착하는 것에 의해 제 2 서브 밸브가 개폐된다.

다음으로, 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다. 도 11 및 도 12는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면으로서, 도 10에 대응된다. 앞서 설명한 도 10은 제어 밸브의 최소 용량 운전 상태를 나타내고 있다. 도 11은 제어 밸브의 블리드 기능을 동작시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 12는 비교적 안정된 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에 있어서는, 도 9를 바탕으로 하고, 도 10∼도 12를 적절히 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(301)에 있어서, 솔레노이드(3)가 통전되지 않았을 때에는 솔레노이드력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 도 10에 나타내는 바와 같이, 스프링(321)의 부세력에 의해 메인 밸브체(318)가 메인 밸브 시트(22)로부터 이격하여 메인 밸브가 완전 개방 상태로 된다. 이때, 서브 밸브체(320)가 제 1 서브 밸브 시트(327)로부터 이격하여 제 1 서브 밸브를 개방하지만, 개폐 밸브체(340)가 제 2 서브 밸브 시트(342)에 착석하기 때문에, 제 2 서브 밸브는 폐쇄 상태가 된다. 이 때문에, 제 1 냉매 통로는 개방되지만, 제 2 냉매 통로가 차단된다. 이때, 압축기의 토출실로부터 포트(14)로 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 완전 개방 상태의 메인 밸브를 통과하고, 포트(12)로부터 크랭크실로 흐르게 된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다.

한편, 자동차용 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(3)의 전자 코일(34)에 최대 제어 전류가 공급되면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력이 전달 로드(36) 및 베이스 부재(330)를 개재하여 메인 밸브체(318)에 그대로 전달된다. 그 결과, 메인 밸브체(318)가 메인 밸브 시트(22)에 착석하여 메인 밸브를 폐쇄함과 동시에 개폐 밸브체(340)가 제 2 서브 밸브 시트(342)로부터 이격하여 제 2 서브 밸브를 개방시킨다. 한편, 기동시에는 흡입 압력(Ps)이 비교적 높기 때문에, 서브 밸브체(320)는 제 1 서브 밸브 시트(327)로부터 이격하여, 제 1 서브 밸브를 개방시킨다. 즉, 솔레노이드(3)에 기동 전류가 공급되면, 메인 밸브가 폐쇄되어 크랭크실로의 토출 냉매의 도입을 규제함과 동시에 서브 밸브가 즉시 개방되어 크랭크실 내의 냉매를 흡입실로 신속하게 릴리프시킨다. 그 결과, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다.

그리고, 솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 소정값으로 설정된 제어 상태에 있을 때에는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 흡입 압력(Ps)이 비교적 낮기 때문에 벨로즈(24)가 신장하고, 서브 밸브체(320)가 제 1 서브 밸브 시트(327)에 착석하여 제 1 서브 밸브를 폐쇄시킨다. 그 결과, 제 2 냉매 통로가 차단된다. 한편, 이와 같이 제 1 서브 밸브가 폐쇄된 상태에서 메인 밸브가 독립으로 개폐하여, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지되도록 동작한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 그 특정 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는 파워 엘리먼트의 압력 감지 부재로서 벨로즈를 채용하는 예를 제시하였지만, 이 대신에 다이어프램을 채용해도 좋다. 도 13은 변형예에 따른 제어 밸브의 상반부 확대도를 나타내는 것으로서, 도 6에 나타낸 제 2 실시형태에 대응된다.

즉, 본 변형예의 제어 밸브(401)는, 밸브 본체(402)와 솔레노이드(3)를 일체로 조립하여 구성된다. 제어 밸브(401)의 파워 엘리먼트(404)는 중공인 하우징(460)과, 하우징(460) 내를 밀폐 공간(S1)("기준 압력실"로서 기능한다)과 개방 공간(S2)으로 구획하도록 배치된 압력 감지 부재로서의 다이어프램(450)과, 밀폐 공간(S1)에 배치된 스프링(64)을 구비하고 있다.

하우징(460)은 제 1 하우징(461)과 제 2 하우징(462)을 접합하여 형성되어 있다. 하우징(460)은, 제 1 하우징(461)과 제 2 하우징(462)의 사이에 다이어프램(450)을 끼운 상태에서 그 접합부를 따라 외주용접이 실시되는 것에 의해, 용기 형태로 형성되어 있다. 이 용접은 진공분위기 내에서 진행되기 때문에, 밀폐 공간(S1)은 진공 상태로 되어 있지만, 밀폐 공간(S1) 내에 대기 등을 충전하도록 해도 좋다.

제 1 하우징(461)의 상면에는 서브 밸브체(420)가 접합되어 있다. 서브 밸브체(420)의 측부에는 내외를 연통시키는 연통 구멍(234)이 마련되어 있다. 제 1 하우징(461)은 상방을 향해 지름이 축소된 단차를 갖는 원통 형상으로 되어 있고, 그 상단부에서 서브 밸브체(420)의 측부를 슬라이딩 가능하게 지지하고 있다. 제 1 하우징(461)에 외부로 삽입되어 감합되도록 메인 밸브체(218)가 고정되어 있다. 제 1 하우징(461)에는 내외를 연통시키는 연통 구멍(56)이 마련되어 있다. 한편, 제 2 하우징(462)은 저부를 갖는 원통 형상으로 되어 있고, 그 상단부에서 제 1 하우징(461)에 접합되어 있다. 다이어프램(450)의 제 2 하우징(462)측의 면과, 제 2 하우징(462)의 저부에는 각각 디스크가 배치되고, 그 디스크들의 사이에 설정 하중 조정용 스프링(64)이 마련되어 있다.

여기서는, 압력실(25) 내의 흡입 압력(Ps)이 소정의 설정 압력(Pset)보다 낮아지면 다이어프램(450)이 밀폐 공간(S1)을 크게 하도록 신장하고, 서브 밸브체(420)를 밸브 폐쇄 방향으로 구동한다. 이 설정 압력(Pset)은, 스프링(64)의 스프링 하중에 의해 미리 조정되고, 증발기 내의 온도와 흡입 압력(Ps)의 관계로부터, 증발기의 동결을 방지할 수 있는 압력값으로 설정되어 있다. 스프링(64)의 스프링 하중은 샤프트(26)의 압입량에 의해 조정할 수 있다. 또, 제어 밸브(401)의 동작에 관해서는 제 2 실시형태와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.

또, 본 변형예에서는, 제 2 실시형태의 벨로즈를 다이어프램으로 치환한 예를 제시하였지만, 제 1 실시형태 및 제 3 실시형태에 대해서도, 벨로즈를 다이어프램으로 치환하여 구성할 수 있다.

Claims (3)

1. 흡입실의 흡입 압력을 설정 압력으로 유지하도록 토출실로부터 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어하여, 가변 용량 압축기의 토출 용량을 변화시키는 용량 제어 밸브에 있어서,
   일단측에서 상기 크랭크실로 연통하는 크랭크실 연통포트, 상기 토출실로 연통하는 토출실 연통포트, 상기 흡입실로 연통하는 흡입실 연통포트가 마련된 몸체와,
   상기 몸체 내에 마련된, 상기 토출실 연통포트와 상기 크랭크실 연통포트를 연통시키는 냉매 통로에 마련된 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체와,
   상기 몸체의 타단측에 마련되고, 공급되는 전류량에 대응하여 상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 조정 가능한 솔레노이드와,
   흡입 압력이 유입하는 공간으로서의 압력실과, 벨로즈, 상기 벨로즈 내에 마련된 상기 설정 압력을 조정하기 위한 기준이 되는 스프링 하중을 생성하는 감압 스프링을 포함하고, 상기 벨로즈의 변위에 의해 상기 솔레노이드력에 대항하는 구동력을 상기 메인 밸브체에 부여 가능한 압력 감지부와,
   상기 크랭크실 연통포트와 상기 흡입실 연통포트를 연통시키는 연통로에 마련된 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체를 포함하고,
   상기 메인 벨브체 및 상기 서브 밸브체는, 상기 흡입실 연통포트와 상기 압력실을 연통하는 연통 구멍이 마련되는 하우징에 구성되고, 상기 메인 벨브체의 내부에는 상기 크랭크실 연통포트와 상기 흡입실 연통포트를 연결하는 연통로가 형성되고,
   상기 벨로즈는, 상기 솔레노이드의 구동시에 상기 흡입 압력이 설정 압력보다도 높아질 때에는 상기 서브 밸브체를 상기 서브 밸브의 밸브 개방 방향으로 구동하고, 상기 연통로를 개방하여 고압의 크랭크실의 압력을 흡입실로 안내하는 것을 특징으로 하는 용량 제어 밸브.
2. 공조 장치의 기동시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매의 유입을 차단하여 압축기 내부의 사판의 경사각을 증가시키고, 공조 장치의 정지시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내는 압축기 내부의 사판의 경사각을 최소화시키도록 메인 밸브체, 서브 밸브체 및 전달 로드를 포함하는 밸브부와,
   흡입 압력이 유입하는 공간으로서의 감압실과, 벨로즈, 그리고 상기 밸로즈의 최초 작동 상태를 설정하는 감압 스프링을 포함하는 압력 감지부와,
   토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로의 냉매의 유입을 차단하도록 온 동작하여 상기 밸브부의 밸브 폐쇄 방향으로 작동시키고, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프 동작하여 상기 밸브부를 밸브 개방 방향으로 작동시키는 솔레노이드부를 포함하여 구성되고,
   상기 메인 밸브체 및 상기 서브 밸브체는, 흡입실과 감압실을 연결하는 연통 구멍이 마련되는 밸브 하우징에 구성되고, 상기 메인 밸브체의 내부에는 크랭크실측 통로와 흡입실측 통로를 연결하는 연통로를 구성하고,
   상기 벨로즈는, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력이 설정 압력 이상인 경우 연통로를 개방하여 고압의 크랭크실의 압력을 흡입실로 안내하는 한편, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력에 의해 직선 운동하는 서브 밸브체에 의해 수축하고, 감압 스프링의 부세력에 의해 이완하도록, 상기 서브 벨브체의 하단에 구성한 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 용량 제어 밸브.
3. 에어콘 작동시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매의 유입을 차단하여 압축기 내부의 사판의 경사각을 증가시키고, 에어콘의 정지시, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내는 압축기 내부의 사판의 경사각을 최소화시키도록 제1, 2 밸브체와 벨브 샤프트를 포함하는 밸브부와,
   흡입 압력이 유입하는 공간으로서의 감압실과, 벨로즈, 그리고 상기 밸로즈의 최초 작동 상태를 설정하는 감압 스프링을 포함하는 압력 감지부와,
   토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로의 냉매의 유입을 차단하도록 온 동작하여 상기 밸브부의 밸브 폐쇄 방향으로 작동시키고, 토출실측 통로에서 크랭크실측 통로로 냉매를 보내도록 오프 동작하여 상기 밸브부를 밸브 개방 방향으로 작동시키는 솔레노이드부를 포함하여 구성되고,
   상기 제1, 2 밸브체는, 흡입실과 감압실을 연결하는 연통 구멍이 마련되는 밸브 하우징에 구성되고, 상기 제1 밸브체의 내부에는 크랭크실측 통로와 흡입실측 통로를 연결하는 연통로를 구성하고,
   상기 벨로즈는, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력이 설정 압력 이상인 경우 연통로를 개방하여 고압의 크랭크실의 압력을 흡입실로 안내하는 한편, 솔레노이드 동작시, 흡입실측 통로의 흡입 압력에 의해 직선 운동하는 제2 밸브체에 의해 수축하고, 감압 스프링의 부세력에 의해 이완하도록, 상기 제2 벨브체의 하단에 구성한 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기의 용량 제어 밸브.

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