KR102046664B1 - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

감압부를 중앙부에 구비하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 브리드 기능을 유효하게 발휘시킨다.
제어 밸브(1)는, 메인 통로와 서브 통로가 형성된 보디(5)와, 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트(20)와, 메인 밸브 시트(20)에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체(32)와, 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트(36)와, 서브 밸브 시트(36)에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체(38)와, 흡입 압력(Ps)을 감지하고, 그 흡입 압력(Ps)의 크기에 상응한 메인 밸브의 밸브 개방 방향의 구동력을 발생하는 파워 엘리먼트(6)와, 공급되는 전류량에 상응한 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향의 구동력을 발생하는 솔레노이드(3)를 구비한다. 그리고 보디(5)의 일단측에서 메인 밸브, 파워 엘리먼트(6), 서브 밸브, 솔레노이드(3)의 순으로 배열된다. 제어 밸브(1)는, 솔레노이드(3)의 구동력을 사용해서 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방시키기 위한 강제 밸브 개방 기구를 더 구비한다.

Description

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

본 발명은, 가변 용량 압축기의 토출 용량을 제어하는 것에 적합한 제어 밸브에 관한 것이다.

자동차용 공조 장치는, 일반적으로, 그 냉동 사이클을 흐르는 냉매를 압축해서 고온·고압의 가스 냉매로 하여 토출하는 압축기, 그 가스 냉매를 응축하는 응축기, 응축된 액냉매를 단열 팽창시킴으로서 저온·저압의 냉매로 하는 팽창 장치, 그 냉매를 증발시키는 것에 의해 차량 실내 공기의 열교환을 실행하는 증발기 등을 구비하고 있다. 증발기에서 증발된 냉매는, 다시 압축기로 되돌아오고, 냉동 사이클을 순환한다.

이 압축기로서는, 엔진의 회전수에 관계 없이 일정한 냉방 능력이 유지되도록, 냉매의 토출 용량을 가변할 수 있는 가변 용량 압축기(이하, "압축기"라고 함)가 사용되고 있다. 이 압축기는, 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축에 장착된 요동판에 압축용의 피스톤이 연결되고, 요동판의 각도를 변화시켜서 피스톤의 스트로크를 변경하는 것에 의해 냉매의 토출량을 조정한다. 요동판의 각도는, 밀폐된 크랭크실 내에 토출 냉매의 일부를 도입하고, 피스톤의 양면에 걸리는 압력의 균형을 변화시킴으로서 연속적으로 변할 수 있다. 이 크랭크실내의 압력(이하 "크랭크 압력"이라고 함)(Pc)은, 압축기의 토출실과 크랭크실 사이 또는 크랭크실과 흡입실 사이에 마련된 가변 용량 압축기용 제어 밸브(이하 "제어 밸브"라고 함)에 의해 제어 된다.

이와 같은 제어 밸브로서, 예컨대 흡입 압력(Ps)에 상응하여 크랭크실로의 냉매의 도입량을 조정하는 것에 의해, 크랭크 압력(Pc)을 제어하는 것이 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 제어 밸브는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 감압부와, 감압부의 구동력을 받아서 토출실에서 크랭크실로 통하는 통로를 개폐 제어하는 밸브부와, 감압부에 의해 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. 또, 차량의 엔진 부하가 클 때에는 솔레노이드를 오프로 함으로서 밸브부를 전체 개방 상태로 하고, 크랭크 압력(Pc)을 높여서 요동판을 회전축에 대해 거의 직각으로 함으로서, 압축기를 최소 용량으로 운전시킬 수 있다.

특히, 특허문헌 1에 기재된 제어 밸브는, 감압부를 보디의 중앙에 수용하도록 배치되어 있다. 이것은 보디에 있어서 비교적 큰 스페이스를 확보 가능한 부위에 감압부를 배치함으로서, 그 감압부의 크기에 대해 자유도를 갖게 하는 것을 하나의 목적으로 한다. 즉, 이와 같은 제어 밸브는, 가변 용량 압축기의 장착 구멍에 삽입되어 조립할 수 있기 때문에, 그 삽입 용이성을 고려하여, 기본적으로 삽입 방향 후단측인 솔레노이드측에서 선단측을 향해 외경이 작아지는 구조를 구비한다. 이 때문에, 감압부를 솔레노이드에 가까운 쪽에 마련함으로서, 그 배치 스페이스를 확보하는 것이다.

일본 공개특허공보 2008-45526호 공보

그런데 최근, 상술과 같이 흡입 압력(Ps)을 감지해서 작동하는 제어 밸브로서, 토출실과 크랭크실을 연통시키는 메인 통로에 메인 밸브를 마련하는 한편, 크랭크실과 흡입실을 연통시키는 서브 통로에 서브 밸브를 마련하고, 그들의 밸브를 단일의 솔레노이드에 의해 구동하는 것이 드문드문 보인다. 이 제어 밸브에 의하면, 공조 장치의 정상 운전시에는 서브 밸브를 폐쇄한 상태에서 메인 밸브의 개도가 조정된다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 크랭크 압력(Pc)을 제어하고, 압축기의 토출 용량을 제어할 수 있다. 한편, 공조 장치의 기동시에는 메인 밸브를 폐쇄한 상태에서 서브 밸브가 개방되고, 이에 의해 크랭크 압력(Pc)을 신속하게 저하시킴으로서, 압축기를 비교적 신속하게 최대 용량 운전 상태로 이행시키는 이른바 브리드 기능을 발휘할 수 있다.

하지만, 이와 같은 브리드 기능을 구비하는 제어 밸브는, 모두 감압부를 보디의 선단부에 배치하는 것이고, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 감압부를 보디의 중앙에 배치하는 제어 밸브에 있어서는, 이러한 브리드 기능을 구비하는 것이 현재 상태에서는 발견되지 않는다. 이것은, 감압부를 보디의 중앙에 배치함으로서, 메인 밸브와 서브 밸브의 배치 및 그들의 연동 기구의 구성이 번거로워질 것이라고 생각된다.

본 발명은 이와 같은 과제에 비추어 구성된 것으로, 감압부를 중앙부에 구비하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 브리드 기능을 유효하게 발휘시키는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 일 양태의 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축해서 토출실에서 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매 및 크랭크실에서 흡입실로 도출하는 냉매의 적어도 한쪽의 유량 또는 압력을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 토출실과 크랭크실을 연통시키는 메인 통로와, 크랭크실과 흡입실을 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와, 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와, 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체와, 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와, 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체와, 소정의 피감지 압력을 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 상응한 메인 밸브의 밸브 개방 방향의 구동력을 발생하는 감압부와, 공급되는 전류량에 상응한 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향의 구동력을 발생하는 솔레노이드를 구비한다. 그리고 보디의 일단측에서 메인 밸브, 감압부, 서브 밸브, 솔레노이드의 순으로 배열되고, 솔레노이드의 구동력을 사용해서 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방시키기 위한 강제 밸브 개방 기구를 더 구비하고, 상기 서브 밸브체가 상기 감압부와 상기 작동 로드 사이에 마련되고, 상기 강제 밸브 개방 기구는, 상기 작동 로드를 작동시키는 것에 의해 상기 서브 밸브체를 밸브 개방 방향으로 누르는 기구인 것을 특징으로 한다.

이 태양에 의하면, 보디의 일단측에서 메인 밸브, 감압부, 서브 밸브, 솔레노이드의 순으로 배열되고, 감압부가 보디의 외경이 커지는 경향이 있는 솔레노이드에 가까운 쪽에 마련된다. 이에 의해, 보디 내부에 있어서 감압부를 비교적 큰 스페이스에 배치할 수 있고, 감압부의 설계 자유도가 향상한다. 그리고 특히, 이와 같은 구성에 있어서, 피감지 압력의 높낮이에 관계없이, 솔레노이드에 의해 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방할 수 있도록 했기 때문에, 이른바 브리드 기능을 유효하게 발휘시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 감압부를 중앙부에 구비하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서의 브리드 기능을 유효하게 발휘시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 변형예에 따른 제어 밸브의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 편의상, 도시의 상태를 기준으로 각 구조의 위치 관계를 상하로 표현하는 경우가 있다.

[제1 실시형태]

도 1은, 제1 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.

제어 밸브(1)는, 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 설치되는 도시하지 않은 가변 용량 압축기(이하, "압축기"라고 함)의 토출 용량을 제어 하는 전자 밸브로서 구성되어 있다. 이 압축기는, 냉동 사이클을 흐르는 냉매를 압축해서 고온·고압의 가스 냉매로 하여 토출한다. 그 가스 냉매는 응축기(외부 열교환기)에 의해 응축되고, 또한 팽창 장치에 의해 단열 팽창되어 저온·저압의 안개 형태의 냉매가 된다. 이 저온·저압의 냉매가 증발기에 의해 증발하고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내 공기를 냉각한다. 증발기에서 증발된 냉매는, 다시 압축기로 되돌아 와서 냉동 사이클을 순환한다. 압축기는, 자동차의 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축을 구비하고, 그 회전축에 장착된 요동판에 압축용의 피스톤이 연결되어 있다. 그 요동판의 각도를 변화시켜서 피스톤의 스트로크를 변경하는 것에 의해, 냉매의 토출량이 조정된다. 제어 밸브(1)는, 그 압축기의 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매 유량을 제어함으로서 요동판의 각도, 나아가서는 그 압축기의 토출 용량을 변화시킨다.

제어 밸브(1)는, 압축기의 흡입 압력(Ps)("피감지 압력"에 해당함)을 설정 압력으로 유지하도록, 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매 유량을 제어하는 이른바, Ps 감지 밸브로서 구성되어 있다. 제어 밸브(1)는, 밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(2)는, 압축기의 운전시에 토출 냉매의 일부를 크랭크실에 도입하기 위한 냉매 통로를 개폐하는 메인 밸브와, 압축기의 기동시에 크랭크실의 냉매를 흡입실에 놓아주는 이른바 브리드 밸브로서 기능하는 서브 밸브를 포함한다. 솔레노이드(3)는, 메인 밸브를 개폐 방향으로 구동해서 그 개도를 조정하고, 크랭크실에 도입하는 냉매 유량을 제어한다. 밸브 본체(2)는, 단차를 갖는 원통 형상의 보디(5), 보디(5) 내에 마련된 메인 밸브 및 서브 밸브, 메인 밸브의 개도를 조정하기 위해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생하는 파워 엘리먼트(6)를 구비하고 있다. 파워 엘리먼트(6)는, "감압부"로서 기능한다.

보디(5)의 상단 개구부에는 포트(12)가 마련되고, 측부에는 포트(14)가 마련되어 있다. 보디(5)의 하단 개구부는, 솔레노이드(3)의 코어(42)(후술함)에 마련된 포트(16)에 연통한다. 포트(12)는 크랭크실에 연통하는 "크랭크실 연통 포트"로서 기능하고, 포트(14)는 토출실에 연통하는 "토출실 연통 포트"로서 기능하고, 포트(16)는 흡입실에 연통하는 "흡입실 연통 포트"로서 기능한다. 또, 보디(5) 내에는, 포트(12)와 포트(14)를 연통시키는 메인 통로와, 포트(12)와 포트(16)을 연통시키는 서브 통로가 형성되어 있다. 메인 통로에는 메인 밸브가 마련되고, 서브 통로에는 서브 밸브가 마련되어 있다. 메인 통로를 구성하는 보디(5)의 일부에는 메인 밸브 구멍(18)이 마련되고, 그 하단 개구부의 테이퍼면에 메인 밸브 시트(20)가형성되어 있다.

포트(14)는, 토출실에서 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입한다. 포트(12)는, 압축기의 정상 동작시에 메인 밸브를 경유한 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 크랭크실을 향해 도출하는 한편, 압축기의 기동시에는 크랭크실에서 배출된 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 도입한다. 이때 도입된 냉매는, 서브 밸브에 이끌린다. 포트(16)는, 압축기의 정상 동작시에 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하는 한편, 압축기의 기동시에는 서브 밸브를 경유한 흡입 압력(Ps)의 냉매를 흡입실을 향해 도출한다. 포트(12)와 메인 밸브 구멍(18) 사이에는, 크랭크 압력(Pc)이 만족되는 용량실(22)이 형성된다. 메인 밸브 구멍(18)의 용량실(22)과 반대측에는 밸브실(24)이 마련되고, 포트(14)와 연통하고 있다. 밸브실(24)의 메인 밸브 구멍(18)과 반대측에는, 메인 밸브 구멍(18)과 동축상에 제1 가이드 구멍(26)이 형성되어 있다. 제1 가이드 구멍(26)의 밸브실(24)과 반대측에는 작동실(28)이 형성되고, 포트(16)와 연통하고 있다.

포트(14)에는 환상의 스트레이너(strainer)(15)가 장착되어 있다. 스트레이너(15)는, 보디(5)의 내부로의 쓰레기 등의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다. 한편, 포트(12)에는 바닥을 갖는 원통 형상의 스트레이너(13)가 장착되어 있다. 스트레이너(13)는, 보디(5)의 내부로의 쓰레기 등의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다. 보디(5)의 내방에는 단차를 갖는 원주 형상의 지지 부재(27)가 배치되어 있다. 지지 부재(27)는, 보디(5)의 내방에서 축선 방향 하방으로 연장되어 존재하고, 그 상단의 대경부가 보디(5)의 상단부에 압입되어 있다. 그 대경부의 외주면의 소정 개소에는, 메인 밸브 구멍(18)과 용량실(22)을 연통시키기 위한 연통홈(29)이 형성되어 있다.

보디(5)에는, 단차를 갖는 원통 형상의 밸브 구동체(30)가 마련되어 있다. 밸브 구동체(30)는, 축선 방향으로 연장하는 내부 통로(35)를 구비한다. 이 내부 통로(35)는, 메인 밸브 구멍(18)을 통해 용량실(22)과 연통한다. 밸브 구동체(30)의 상부는 지름이 축소되고, 메인 밸브체(32)가 일체로 마련되어 있다. 메인 밸브체(32)는, 메인 밸브 시트(20)에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하고, 토출실에서 크랭크실로 흐르는 냉매 유량을 조정한다. 또한, 본 실시형태에서는, 메인 밸브체(32)가 메인 밸브 시트(20)에 착좌 또는 이탈하여 메인 밸브를 개폐하는 구성을 채용하고 있지만, 메인 밸브체가 메인 밸브 구멍에 들어가고 빠지는 스풀 밸브의 양태를 채용해도 좋다.

밸브 구동체(30)의 하부는 하방을 향해 단계적으로 지름이 축소되고, 그 지름 축소부의 내방에 서브 밸브 구멍(34)이 마련되어 있다. 서브 밸브 구멍(34)의 상단 개구부에 서브 밸브 시트(36)가 형성되어 있다. 밸브 구동체(30)의 내방에는, 파워 엘리먼트(6)와 서브 밸브체(38)가 상하로 동축상에 배치되어 있다. 서브 밸브체(38)는, 서브 밸브 시트(36)에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하고, 크랭크실에서 흡입실로의 냉매의 릴리프를 허용 또는 차단한다. 파워 엘리먼트(6)는, 벨로스(8)를 포함하고, 그 벨로스(8)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 서브 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30) 나아가서는 메인 밸브체(32)에 부여한다.

지지부재(27)와 파워 엘리먼트(6) 사이에는, 파워 엘리먼트(6)를 서브 밸브의 밸브 폐쇄 방향과 메인 밸브의 밸브 개방 방향에 부세(付勢)하는 스프링(39)("부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다. 또, 밸브 구동체(30)와 솔레노이드(3)(코어42) 사이에는, 밸브 구동체(30)를 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 부세(付勢)하는 스프링(40)("부세 부재"로서 기능 함)이 마련되어 있다.

한편, 솔레노이드(3)는, 단차를 갖는 원통 형상의 코어(42)와, 코어(42)의 하단 개구부를 밀봉하도록 조립된 바닥을 갖는 원통 형상의 슬리브(44)와, 슬리브(44)에 수용되어 코어(42)와 축선 방향으로 대향 배치된 원통 형상의 플런저(46)와, 코어(42) 및 슬리브(44)에 외부로 삽입된 원통 형상의 보빈(48)과, 보빈(48)에 감기고, 통전에 의해 자기 회로를 생성하는 전자 코일(50)과, 전자 코일(50)을 외방에서 덮도록 마련되고, 요우크로서도 기능하는 원통 형상의 케이스(52)와, 케이스(52)의 하단 개구부를 밀봉하도록 마련된 단부 부재(54)를 구비한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 보디(5), 코어(42), 케이스(52) 및 단부 부재(54)가 제어 밸브(1) 전체의 보디를 형성하고 있다.

밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)는, 보디(5)의 하단부가 코어(42)의 상단 개구부에 압입되는 것에 의해 고정되어 있다. 코어(42)는, 그 상반부가 확경되어 있고, 보디(5) 사이에 흡입 압력(Ps)을 충족시키기 위한 작동실(28)을 형성한다. 포트(16)는, 코어(42)와 보디(5)의 접합부 근방에 마련되어 있다. 한편, 코어(42)의 중앙을 축선 방향으로 관통하도록, 긴 막대 모양의 작동 로드(58)가 삽통(揷通)되어 있다. 작동 로드(58)의 하단부가 플런저(46)의 상반부에 압입되어 있는 것에 의해, 작동 로드(58)와 플런저(46)가 동축상에 고정되어 있다.

작동 로드(58)는 서브 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30) 및 파워 엘리먼트(6)와 작동 연결 가능하게 구성되어 있다. 작동 로드(58)는, 코어(42)와 플런저(46)의 흡입력인 솔레노이드력을, 서브 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30) 나아가서는 메인 밸브체(32)에 적절히 전달한다. 한편, 작동 로드(58)에는, 파워 엘리먼트(6)의 신축 작동에 의한 구동력("감압 구동력"이라고 함)이 서브 밸브체(38)를 통해 전달되고, 솔레노이드력과 대항하도록 부하된다. 즉, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는, 솔레노이드력과 감압 구동력에 의해 조정된 힘이 메인 밸브체(32)에 작용하고, 메인 밸브의 개도를 적절하게 제어한다. 메인 밸브의 폐쇄시에는, 솔레노이드력의 크기에 상응하여 작동 로드(58)가 밸브 구동체(30)에 대해 상대 변위하고, 서브 밸브체(38)를 밀어 올려서 서브 밸브를 밸브 개방시킨다. 이에 의해 브리드 기능을 발휘시킨다.

코어(42)의 상단부에는 링 형상의 축지 부재(60)가 압입되어 있고, 작동 로드(58)는, 그 축지 부재(60)에 의해 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 지지 부재(60)의 외주면의 소정 개소에는, 축선으로 평행인 연통홈이 형성되어 있다. 작동실(28)의 크랭크 압력(Pc)은, 그 연통홈, 작동 로드(58)와 코어(42)의 간극에 의해 형성되는 연통로(62)를 통해 슬리브(44)의 내부에도 이끌린다.

연통로(62)는, 슬리브(44) 내를 오일 댐퍼실로 하기 위한 오리피스로서 기능한다. 즉, 본 실시형태에는, 제어 밸브(1)의 제조 공정에 있어서, 압축기의 윤활용으로서 냉매에 포함되는 오일과 동종의 오일을 미리 슬리브(44) 내에 넣어 둔다. 본 실시형태에서는, 축지 부재(60)에 마련된 연통홈이, 슬리브(44)로의 오일의 출입에 대해 저항하게 되는 수축 통로로서 기능한다. 이와 같은 구성에 의해, 슬리브(44)를 오일 댐퍼실로서 기능시킬 수 있고, 그 슬리브(44)에 배치된 플런저(46)의 미소한 진동 등이 억제된다. 그 결과, 그와 같은 미소한 진동에 의한 소음의 발생이 방지 또는 억제된다. 또한, 변형예에 있어서는, 연통로(62)가, 슬리브(44)로의 오일의 출입에 대해 저항하게 되는 수축 통로로서 기능하도록 해도 좋다. 즉, 축지 부재(60)에 마련된 연통홈 및 연통로(62)의 적어도 한편이, 수축 통로로서 기능하도록 하면 좋다. 또한, 스프링(64)이, 코어(42)와 플런저(46)를 양자를 서로 이간시키는 방향으로 부세(付勢)하는 오프 스프링으로서 기능한다.

슬리브(44)는 비자성 재료로 이루어진다. 플런저(46)의 측면에는 축선에 평행인 복수의 연통홈이 마련되고, 플런저(46)의 하단면에는 반경 방향으로 연장되어 내외를 연통하는 복수의 연통홈이 마련되어 있다(모두 본 도면에는 나타내지 않음). 이와 같은 구성에 의해, 도시와 같이 플런저(46)가 하사점에 위치해도, 크랭크 압력(Pc)이 플런저(46)와 슬리브(44)의 간극을 통해 배압실(70)로 이끌리도록 되어 있다.

보빈(48)에서는 전자 코일(50)에 연결되는 한 쌍의 접속 단자(72)가 연장되어 돌출하고, 각각 단부 부재(54)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 도면에는 설명의 편의상, 그 한 쌍의 일방만 표시되어 있다. 단부 부재(54)는, 케이스(52)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방에서 밀봉하도록 장착되어 있다. 단부 부재(54)는, 내식성을 갖는 수지재의 몰드 성형(사출 성형)에 의해 형성되고, 그 수지재가 케이스(52)와 전자 코일(50)의 간극에도 채워져 있다. 이와 같이 수지재가 케이스(52)와 전자 코일(50)의 간극에 수지재를 채우는 것으로, 전자 코일(50)에서 발생한 열을 케이스(52)에 전달하기 쉽게 하고, 그 방열성능을 높이고 있다. 단부 부재(54)에서는 접속 단자(72)의 선단부가 인출되어 있고, 도시하지 않는 외부 전원에 접속된다.

도 2는, 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

보디(5)의 축선 방향 중간부에는, 메인 밸브 구멍(18)과 제1 가이드 구멍(26)이 동축상에 마련되어 있다. 보디(5)의 내경에는, 메인 밸브 구멍(18)의 상방에 의해 약간 확경되는 것과 동시에, 작동실(28)의 위치에서 확경되어 있다. 보디(5)의 하부는 제2 가이드 구멍(74)을 형성한다.

지지 부재(27)는, 보디(5)의 상단부에 캔틸레버 형태으로 지지되는 양태에서 축선 방향의 하방으로 연장되어 존재한다. 지지 부재(27)는, 스프링(39)을 외부로 삽입해서 그 축심(軸芯)을 구성하면서, 스프링(39)을 상방에서 지지하는 "스프링 받침"으로도 기능한다.

밸브 구동체(30)는, 단차를 갖는 원통 형상의 제1 부재(81)와, 단차를 갖는 원통 형상의 제2 부재(82)를 축선 방향으로 접합하여 구성된다. 제1 부재(81)는, 그 하부가 제2 부재(82)의 상부에 압입되는 한편, 상방을 향해 지름이 축소되는 양태로 구성되어 있다. 제1 부재(81)는, 제1 가이드 구멍(26)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 그 상부가 메인 밸브체(32)를 구성한다. 제1 부재(81)의 슬라이딩면에는, 냉매의 유통을 억제하기 위한 복수의 환상홈으로 이루어지는 래비린스 실(labyrinth seal, 84)이 마련되어 있다.

한편, 제2 부재(82)의 축선 방향 중간부의 외주면에는, 슬라이딩부(86)가 환상으로 돌출 설치되어 있다. 제2 부재(82)는, 그 슬라이딩부(86)를 통해 제2 가이드 구멍(74)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 즉, 밸브 구동체(30)는, 그 일단측이 제1 가이드 구멍(26)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 타단측이 제2 가이드 구멍(74)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 양태에서, 보디(5)에 의해 2점 지지되어 있다. 또한, 밸브 구동체(30), 서브 밸브체(38) 및 파워 엘리먼트(6)를 합한 유닛으로서의 중심이, 그 2점의 지지부 사이에 위치하도록 구성되어 있다.

제2 부재(82)의 하부는 하방을 향해서 단계적으로 지름이 축소된 축경부(88)로 되어 있고, 그 축경부(88)의 하단 개구부가 코어(42)의 상단면에 착탈하는 것에 의해, 밸브 구동체(30)의 내부 통로(35)와 작동실(28)의 연통 상태가 차단 또는 개방된다. 즉, 밸브 구동체(30)의 하단 개구부와 코어(42)의 상단면에 의해, 내부 통로(35)의 일단을 개폐하는 "차단 밸브부"가 구성된다. 축경부(88)의 축선 방향 중간부에는 격벽(89)이 마련되어 있다. 격벽(89)은, 그 하면에 의해 작동 로드(58)와 적당히 결합 연결 가능한 "피결합부"로서 기능한다. 작동 로드(58)는, 격벽(89)의 중앙에 마련된 삽통 구멍을 관통한다. 격벽(89)의 삽통 구멍의 주위에는, 냉매를 통과시키기 위한 복수의 관통 구멍(93)이 형성되어 있다.

서브 밸브체(38)는, 파워 엘리먼트(6)와 작동 로드(58) 사이에 배치되어 있다. 서브 밸브체(38)는, 원판 형상의 본체를 축선 방향으로 관통하는 삽통 구멍(91)과, 반경 방향으로 내외을 연통하는 연통 구멍(92)을 구비한다. 삽통 구멍(91)과 연통 구멍(92)은, 서브 밸브체(38)의 중앙에서 연통하고, 서브 밸브체(38)의 상류측과 하류측을 연통시키는 연통로(90)를 구성한다. 삽통 구멍(91)에는, 작동 로드(58)의 상단부가 상대 변위 가능하게 삽통된다. 다만, 솔레노이드(3)가 온으로 된 메인 밸브의 제어 상태에서는, 작동 로드(58)의 상부에 마련된 결합부(94)("제1 결합부"로서 기능함)가 서브 밸브체(38)의 하면에 결합하여 삽통 구멍(91)을 하방에서 폐지하기 때문에, 연통로(90)는 차단된다. 즉, 작동 로드(58)의 결합부(94)는, 솔레노이드(3)가 온으로 된 상태에서 그 연통로(90)를 차단하고, 솔레노이드(3)가 오프로 된 상태에서 그 연통로(90)를 개방하는 "개폐 밸브부"로서 기능한다.

파워 엘리먼트(6)는, 베이스 부재(98)와 벨로스(8)를 포함하여 구성된다. 베이스 부재(98)는, 금속 재료를 프레스 성형하여 바닥을 갖는 원통 형상으로 구성되어 있고, 그 하단 개구부에 반경 방향 외향으로 연장되어 돌출하는 플런저부(100)를 구비한다. 플런저부(100)의 하면은, 서브 밸브체(38)의 상면과 접리 자유롭게 당접한다. 벨로스(8)는, 주름 형태의 본체의 상단부가 폐지되고, 하단 개구부가 플런저부(100)의 상면에 기밀하게 용접되어 있다. 벨로스(8)는, 베이스 부재(98)의 본체를 축심으로 하면서, 플런저부(100)에 캔틸레버 형태로 고정되어 있다. 베이스 부재(98)의 본체는, 벨로스(8)의 내방을 그 저부 근방까지 연장되어 존재하고, 또한 저부가 벨로스(8)의 저부에 근접 배치된다.

베이스 부재(98)의 본체에는, 작동 로드(58)의 상단부가 느슨하게 끼워져 있다. 즉, 작동 로드(58)의 결합부(94)보다도 상부가 지름이 축소되어 있고, 그 축경부(99)가 삽통 구멍(91)을 관통하여 베이스 부재(98)에 부분적으로 삽통된다. 다만, 작동 로드(58)의 삽입량은, 그 축경부(99)의 기단인 결합부(94)가 서브 밸브체(38)의 하면에 계지되어 있는 것에 의해 규제된다. 또한, 축경부(99)의 횡단면은 D형 단면으로 되어 있고, 베이스 부재(98)의 내방의 압력을 연통로(90)를 통해 놓아 주도록 구성되어 있다. 작동 로드(58)는, 결합부(94)가 서브 밸브체(38)에 계지된 상태에서 파워 엘리먼트(6)와 일체로 변위 가능하게 되어 있다. 또, 도시와 같이 밸브 구동체(30)와 서브 밸브체(38)가 서로 밀어붙인 상태에 있어서는, 작동 로드(58)가 서브 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30)와 일체로 변위 가능하게 된다.

벨로스(8)의 내부는 밀폐된 기준 압력실(S)로 되어 있다. 벨로스(8)의 저부와 플런저부(100) 사이에는, 벨로스(8)를 신장 방향으로 부세(付勢)하는 스프링(104)이 마련되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시형태에서는 진공 상태로 되어 있다. 벨로스(8)는, 용량실(22)의 크랭크 압력(Pc)과 기준 압력실(S)의 기준 압력과의 차압에 상응하여 축선 방향(밸브부의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 다만, 그 차압이 커져도 벨로스(8)가 소정량 수축하면, 베이스 부재(98)의 선단면이 당접하여 계지되기 때문에, 그 수축은 규제된다.

벨로스(8)의 상단면에는, 원판 형상의 지지 부재(106)가 끼워져 있다. 지지 부재(106)의 하면에는 오목부가 마련되고, 벨로스(8)의 상면 중앙의 볼록부와 감합되어 있다. 지지 부재(106)의 상면은 엠보싱 형상의 감합부(108)가 마련되고, 지지부재(27)의 하단부를 받아 들일 수 있도록 되어 있다. 도시와 같이, 지지 부재(27)의 상단부와 지지 부재(106) 사이에 스프링(39)이 마련되어 있고, 파워 엘리먼트(6)의 전체가 하방으로 부세(付勢)되어 있다. 하지만, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는, 작동 로드(58)의 작동에 의해 파워 엘리먼트(6)가 상방으로 밀어 올려지기 때문에, 지지 부재(106)가 지지 부재(27)에 계지된다. 즉, 파워 엘리먼트(6)의 상단면이 실질상 고정된다.

또한, 본 실시형태의 서브 밸브체(38)는, 작동 로드(58)의 상단부를 축심으로서 파워 엘리먼트(6)와 작동 로드(58) 사이에 지지되지만, 파워 엘리먼트(6) 및 작동 로드(58)의 모두가 고정되어 있지 않다. 변형예에 있어서는, 서브 밸브체(38)를 파워 엘리먼트(6)에 고정해도 좋다. 예컨대, 서브 밸브체(38)의 상단면 중앙부에서 상방으로 돌출하는 접합부를 마련하고, 베이스 부재(98)의 하면에 마련된 오목부에 압입해도 좋다. 또는, 서브 밸브체(38)를 베이스 부재(98)에 용접해도 좋다. 그 경우, 서브 밸브체(38)는 파워 엘리먼트(6)와 일체로 안정하게 동작할 수 있기 때문에, 작동 로드(58)의 축경부(99)를 축심으로 마련할 필요는 없다.

작동 로드(58)에서 결합부(94)의 조금 하방에는 오목홈이 주설(周設)되고, 링 형상의 결합 부재(110)("제2 결합부"로서 기능함)가 끼워져 있다. 이 때문에, 서브 밸브의 밸브 개방 후에 작동 로드(58)를 밸브 구동체(30)에 대해 더 상대 변위시키면, 결합 부재(110)가 격벽(89)과 결합한다. 이에 의해, 솔리노이드력을 밸브 구동체(30)에 직접 전달할 수 있고, 스프링(40)의 부세력보다도 큰 힘으로 밸브 구동체(30)를 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 누를 수 있다. 이 구성은, 밸브 구동체(30)와 제1 가이드 구멍(26)의 슬라이딩부나, 밸브 구동체(30)와 제2 가이드 구멍(74)의 슬라이딩부로의 이물의 끼임에 의해 밸브 구동체(30)가 로크한 경우에, 그것을 해제하는 로크 해제 기구(연동 기구, 압압 기구)로서 기능한다.

이상의 구성에 있어서, 메인 밸브체(32)와 메인 밸브 시트(20)에 의해 메인 밸브가 구성되고, 그 메인 밸브의 개도에 의해 토출실에서 크랭크실에 도입되는 냉매 유량이 조정된다. 또, 서브 밸브체(38)와 서브 밸브 시트(36)에 의해 서브 밸브가 구성되고, 그 서브 밸브의 개폐에 의해 크랭크실에서 흡입실로의 냉매의 도출이 허용 또는 차단된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 메인 밸브와 서브 밸브 중 어느 한쪽을 밸브 개방시키는 것에 의해 냉매의 흐름을 전환하는 삼방향 밸브로서도 기능한다.

본 실시형태에서는, 메인 밸브체(32)의 메인 밸브에서 유효 수압 지름(A)(실부 지름), 메인 밸브체(32)의 제1 가이드 구멍(26)에서 슬라이딩부의 유효 수압 지름(B)(실부 지름), 벨로스(8)의 유효 수압 지름(C), 서브 밸브체(38)의 서브 밸브에서 유효 수압 지름(D)(실부 지름), 밸브 구동체(30)의 차단 밸브부에서 유효 수압 지름(E)(실부 지름)이 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 밸브 구동체(30)와 파워 엘리먼트(6)가 작동 연결한 상태에 있어서는, 메인 밸브체(32)에 작용하는 토출 압력(Pd) 및 크랭크 압력(Pc)의 영향이 실질적으로 캔슬된다. 그 결과, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서, 메인 밸브체(32)는, 작동실(28)에서 수용하는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

이와 같은 구성에서, 제어 밸브(1)의 안정된 제어 상태에 있어서는, 작동실(28) 내의 흡입 압력(Ps)이 소정의 설정 압력(Pset)이 되도록 메인 밸브가 자율적으로 동작한다. 이 설정 압력(Pset)은, 기본적으로는 스프링(39, 40, 64, 104)의 스프링 하중 및 벨로스(8)의 하중에 의해 미리 조정되고, 증발기 내의 온도와 흡입 압력(Ps)의 관계에서, 증발기의 동결을 방지할 수 있는 압력값으로서 설정되어 있다. 설정 압력(Pset)은, 솔레노이드(3)로의 공급 전류(설정 전류)를 변경하는 것에 의해 변화시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 제어 밸브(1)의 조립이 대략 완료된 상태에서 지지 부재(27)의 압입량을 재조정함으로서, 스프링의 설정 하중을 미조정할 수 있고, 설정 압력(Pset)을 정확하게 조정하는 것이 가능하게 되어 있다.

한편, 제어 밸브(1)의 기동시에서는, 솔레노이드(3)로의 통전에 의해 작동 로드(58)를 밸브 구동체(30)에 대해 상대 변위시키는 것에 의해, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향과 서브 밸브의 밸브 개방 방향의 솔레노이드력을 서브 밸브체(38)에 직접 전달할 수 있다. 이에 의해, 메인 밸브체(32)를 메인 밸브 시트(20)에 착좌시켜서 메인 밸브를 폐쇄하고, 또한 서브 밸브체(38)를 서브 밸브 시트(36)에서 리프트 시켜서 서브 밸브를 개방할 수 있다. 즉, 제어 밸브(1)는, 솔레노이드(3)의 구동력을 사용해서 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방시키기 위한 "강제 밸브 개방 기구"를 구비한다. 또한, 이 구성은, 상술한 로크 해제 기구(연동 기구, 압압 기구)로서도 기능한다. 본 실시형태에서는, 솔레노이드(3)가 오프로 된 서브 밸브의 밸브 폐쇄 상태에 있어서, 작동 로드(58)의 결합부(94)와 서브 밸브체(38)의 간극이 L1, 결합 부재(110)와 격벽(89)의 간극이 L2이 되고(L1＜L2), 간극(L2)과 간극(L1)의 차분이 소정값(L)이 되도록 기구의 형상 및 크기가 설정되어 있다.

다음으로, 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다.

도 3 및 도 4는, 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이고, 도 2에 대응한다. 이미 설명한 도 2는, 제어 밸브의 최소 용량 운전 상태를 나타내고 있다. 도 3은, 제어 밸브의 브리드 기능을 동작시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 4는, 비교적 안정된 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에 있어서는, 도 1에 기초하여, 적절히 도 2~도 4를 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(1)에 의해 솔레노이드(3)가 비통전일 때, 즉 자동차용 공조 장치가 동작하지 않을 때에는, 코어(42)와 플런저(46) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 스프링(39)의 부세력에 의해 파워 엘리먼트(6)가 하방으로 변위하고, 서브 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30)를 하방으로 누른다. 그 결과, 메인 밸브체(32)가 메인 밸브 시트(20)에서 이간하여 메인 밸브가 전체 개방 상태가 된다. 이때, 서브 밸브체(38)가 서브 밸브 시트(36)에 착좌하여 서브 밸브가 밸브 폐쇄 상태가 되지만, 밸브 구동체(30)의 하단 개구부가 코어(42)에 착좌하기 때문에, 차단 밸브부는 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 때문에, 압축기의 토출실에서 포트(14)에 도입된 냉매는, 전체 개방 상태의 메인 밸브를 통과하고, 포트(12)에서 크랭크실에 흐르게 된다. 또한, 크랭크 압력(Pc)의 릴리프는 차단된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량으로 운전을 실행하게 된다. 이때, 파워 엘리먼트(6)는 실질적으로 기능하지 않는다.

한편, 스프링(64)의 부세력에 의해 플런저(46)가 하방으로 변위하기 때문에, 작동 로드(58)도 이것과 일체로 변위한다. 이 결과, 서브 밸브체(38)의 연통로(90)가 개방된다. 즉, 차단 밸브부가 폐쇄된 상태에서 개폐 밸브부가 개방된다. 그 결과, 밸브 구동체(30)의 내부 통로(35)에 크랭크 압력(Pc)이 충족되고, 밸브 구동체(30) 및 서브 밸브체(38)에 작용하는 냉매 압력의 영향이 캔슬된다. 각 밸브체에 차압(Pc-Ps)이 작용하지 않기 때문에, 다음으로 솔레노이드(3)에 통전했을 때에는 밸브 구동체(30) 나아가서는 메인 밸브체(32)를 작은 솔레노이드력으로 밸브 폐쇄 방향으로 구동할 수 있다.

한편, 자동차용 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(3)의 전자 코일(50)에 제어 전류가 공급되면, 솔레노이드력에 의해 작동 로드(58)가 구동된다. 이 솔레노이드력은, 작동 로드(58) 및 서브 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30) 나아가서는 메인 밸브체(32)에도 전달된다. 그 결과, 도 3에 나타내는 바와 같이, 메인 밸브체(32)가 메인 밸브 시트(20)에 착좌하여 메인 밸브를 폐쇄하고, 그 메인 밸브의 밸브 폐쇄와 함께 서브 밸브체(38)가 서브 밸브 시트(36)에서 이간하여 서브 밸브를 밸브 개방시킨다. 다만, 결합 부재(110)가 격벽(89)에 계지되는 것에 의해 작동 로드(58)의 변위가 규제되기 때문에, 서브 밸브체(38)의 리프트량(즉 서브 밸브의 개도)은, 상기 소정값(L)(=L2-L1)에 일치한다. 또한, 기동시에는 통상, 흡입 압력(Ps) 및 크랭크 압력(Pc)이 비교적 높기 때문에, 벨로스(8)가 축소된 상태를 유지하고, 서브 밸브의 밸브 개방 상태가 유지된다.

즉, 솔레노이드(3)에 기동 전류가 공급되면, 메인 밸브가 폐쇄하여 크랭크실로의 토출 냉매의 도입을 규제함과 동시에 서브 밸브가 즉시 개방되어 크랭크 실내의 냉매를 흡입실에 신속하게 릴리프시킨다. 그 결과, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다. 또, 예컨대 차량이 저온 환경하에 놓인 경우와 같이, 흡입 압력(Ps)이 낮고, 벨로스(8)가 신장한 상태에 있어서도, 솔레노이드(3)에 큰 전류를 공급함으로서 서브 밸브를 밸브 개방시킬 수 있고, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다.

그리고, 솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 소정값에 설정된 제어 상태에 있을 때에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 흡입 압력(Ps) 및 크랭크 압력(Pc)이 비교적 낮기 때문에 벨로스(8)가 신장하고, 서브 밸브체(38)가 서브 밸브 시트(36)에 착좌하여 서브 밸브를 밸브 폐쇄시킨다. 한편, 그와 같이 서브 밸브가 폐쇄된 상태에서 메인 밸브체(32)가 동작하여 메인 밸브의 개도를 조정한다. 이때, 메인 밸브체(32)는, 스프링(39, 64, 104)에 의한 밸브 개방 방향의 힘과, 스프링(40)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 힘과, 솔레노이드(3)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 솔레노이드력과, 흡입 압력(Ps)에 상응하여 동작하는 파워 엘리먼트(6)에 의한 솔레노이드력에 대항하는 힘이 균형잡힌 밸브 리프트 위치에서 정지한다.

그리고, 예컨대 냉동 부하가 커지고 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아지면, 벨로스(8)가 축소하기 때문에, 메인 밸브체(32)가 상대적으로 상방(밸브 폐쇄 방향)으로 변위한다. 그 결과, 메인 밸브의 밸브 개방도가 작아지고, 압축기는 토출 용량을 증가시키도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하하는 방향으로 변화한다. 반대로, 냉동 부하가 작아져서 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다도 낮아지면, 벨로스(8)가 신장한다. 그 결과, 파워 엘리먼트(6)에 의한 부세력이 솔레노이드력에 대항하는 방향으로 작용한다. 이 결과, 메인 밸브체(32)로의 밸브 폐쇄 방향의 힘이 낮아져서 메인 밸브의 밸브 개도가 커지고, 압축기는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지된다.

이와 같은 정상 제어가 실행되고 있는 사이에 엔진의 부하가 커지고, 공조 장치로의 부하를 저감시키고 싶은 경우, 제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 온에서 오프로 전환된다. 그러면, 코어(42)와 플런저(46) 사이에 흡인력이 작용하지 않게 되기 때문에, 벨로스(8)가 신장하고, 스프링(39)의 부세력에 의해 메인 밸브체(32)가 메인 밸브 시트(20)에서 이간하고, 메인 밸브가 전체 개방 상태가 된다. 이때, 서브 밸브체(38)는 서브 밸브 시트(36)에 착좌하고 있기 때문에, 서브 밸브는 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이때, 압축기의 토출실에서 포트(14)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 전체 개방 상태의 메인 밸브를 통과하고, 포트(12)에서 크랭크실에 흐르게 된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 실행하게 된다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 보디(5)의 일단측에서 메인 밸브, 파워 엘리먼트(6), 서브 밸브, 솔레노이드(3)의 순으로 배열되고, 파워 엘리먼트(6)가 제어 밸브(1)의 중앙부, 즉 보디(5)의 외경이 큰 솔레노이드(3)에 가까운 쪽에 마련된다. 그와 같은 구성에 있어서, 흡입 압력(Ps)의 고저에 관계없이, 솔레노이드(3)에 의해 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방할 수 있도록 했기 때문에, 이른바 브리드 기능을 신속하게 발휘시킬 수 있다.

(변형예)

도 5 및 도 6은, 변형예에 따른 제어 밸브의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다. 각 변형예의 제어 밸브는, 서브 밸브체의 구성이 상기 실시형태와 조금 다르다. 이 때문에, 이하에서는 상기 실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 또한, 각 도면에서 상기 실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 5에 나타내는 제어 밸브(101)에 있어서는, 서브 밸브체(138)가 파워 엘리먼트(6)에 일체로 마련되어 있다. 구체적으로는, 서브 밸브체(138)가 파워 엘리먼트(6)의 플런저부(100)와 일체 성형되어 있다. 또, 서브 밸브체(138)에는, 상기 실시형태와 같은 연통로(90)는 마련되어 있지 않다. 작동 로드(158)의 축경부(99)는 원단면을 구비한다. 이 구성에서는 서브 밸브체(138)에 개폐 밸브부가 마련되지 않기 때문에, 솔레노이드(3)가 오프로 된 상태에서, 서브 밸브체(138)의 전후로 크랭크 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pc-Ps)이 작용한다. 이 때문에, 브리드 기능을 발휘시키기 위한 솔레노이드력이 상기 실시형태보다도 커질 가능성이 있다. 하지만, 솔레노이드력을 크게 하면, 상기 실시형태와 동일한 기능을 발휘시키는 것은 가능하다.

도 6에 나타내는 제어 밸브(102)에 있어서는, 서브 밸브체(139)가 파워 엘리먼트(6)에 일체로 마련되고, 삽통 구멍(91)과 이간한 위치에 연통로(190)가 마련되어 있다. 이 연통로(190)는, 상시 개방되어 내부 통로(35)의 내외를 연통시키고, 크랭크실의 크랭크 압력(Pc)을 흡입실로 놓아주기 위한 추기(抽氣) 통로를 구성한다. 즉, 압축기에는 통상, 크랭크실과 흡입실을 항상 연통시키는 추기(抽氣) 통로가 형성되어 있지만, 연통로(190)에 그 기능을 가질 수 있다. 본 변형예에서는 서브 밸브가 완전히 폐쇄하지 않지만, 연통로(190)를 충분히 작게함으로서 메인 밸브의 제어에 영향을 부여하지는 않는다. 이 구성에서는 연통로(190)를 마련한 것에 의해, 도시와 같이 차단 밸브부가 폐쇄한 상태에서 서브 밸브체(139)의 하류측에도 크랭크 압력(Pc)을 만족시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 실시형태와 같이 밸브 구동체(30) 및 서브 밸브체(139)에 작용하는 압력의 영향이 없어지고, 브리드 기능을 신속하게 발휘시킬 수 있다.

[제2 실시형태]

도 7은, 제2 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 8은, 도 7의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다. 본 실시형태의 제어 밸브는, 주로 감압부 및 서브 밸브체의 지지 구성이 제1 실시형태와 다르다. 이 때문에, 이하에서는 제1 실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 또한, 상기 도면에 있어서, 제1 실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브(201)는, 밸브 본체(202)와 솔레노이드(203)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 구동체(230)는 저부를 구비하는 단차를 갖는 원통 형상을 이루고, 보디(205)에 의해 2점 지지되어 있다. 밸브 구동체(230)의 내부 통로(35)는, 메인 밸브 구멍(18)을 통해 용량실(22)과 연통한다. 밸브 구동체(230)의 저부에 서브 밸브 구멍(34)이 형성되어 있다. 파워 엘리먼트 상단부는, 지지 부재(227)에 의해 지지되지만, 양자 사이에 스프링은 마련되어 있지 않다.

한편, 솔레노이드(203)에서, 코어(242)와 플런저(46) 사이에는 스프링은 마련되어 있지 않지만, 플런저(46)와 슬리브(44) 사이에 스프링(264)("부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다. 스프링(264)은, 플런저(46)를 상방을 향해 부세한다. 본 실시형태에서는, 작동 로드(258)가 플런저(46)에 대해 고정되지 않고 느슨하게 끼워져 있지만, 스프링(264)의 부세력에 의해 플런저(46)와 작동 로드(258)가 일체로 유지된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 보디(205), 코어(242), 케이스(52) 및 단부 부재(54)가 제어 밸브(201) 전체의 보디를 형성하고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 밸브 구동체(230)는, 단차를 갖는 원통 형상의 제1 부재(281)와, 저부를 구비하는 단차를 갖는 원통 형상의 제2 부재(282)를 축선 방향으로 접합하여 구성된다. 제1 부재(281)는, 그 하부가 제2 부재(282)의 상부에 압입되어 있다. 슬라이딩부(86)는, 제1 부재(281)의 하부에 마련되어 있다.

코어(242)의 상면 중앙부에는 엠보싱 형상의 밸브 시트(285)가 돌출 설치되어 있고, 제2 부재(282)의 하단 개구부가 그 밸브 시트(285)에 착탈하는 것에 의해 차단 밸브부를 개폐한다. 제2 부재(282)의 저부는 격벽(89)을 구성하고, 작동 로드(258)와 적절히 결합 연결 가능한 "피결합부"로서 기능한다. 작동 로드(258)는, 격벽(89)의 중앙에 마련된 삽통 구멍 및 서브 밸브체(238)를 관통하고, 파워 엘리먼트(6)의 베이스 부재(98)에 삽통되어 있다.

서브 밸브체(238)는, 파워 엘리먼트(6)와 작동 로드(258) 사이에 배치되어 있다. 서브 밸브체(238)는 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, 그 저부 중앙에 마련된 삽통 구멍을 작동 로드(258)의 축경부(299)가 관통한다. 그 삽통 구멍의 주위에는, 냉매를 통과시키기 위한 복수의 관통 구멍(293)이 형성되어 있다. 서브 밸브체(238)의 상단 개구부는, 파워 엘리먼트(6)의 플런저부(100)의 하면에 착탈하고, 밸브 구동체(230)의 내부 통로(35)와 서브 밸브체(238)의 내부 통로(235)의 연통 상태를 차단 또는 허용한다. 즉, 서브 밸브체(238)의 상단부와 플런저부(100)에 의해 "개폐 밸브부"가 구성된다.

본 실시형태에 있어서는, 메인 밸브체(32)의 메인 밸브에서 유효 수압 지름(A)(실부 지름), 메인 밸브체(32)의 제1 가이드 구멍(26)에서 슬라이딩부의 유효 수압 지름(B)(실부 지름), 벨로스(8)의 유효 수압 지름(C), 서브 밸브체(238)의 서브 밸브에서 유효 수압 지름(D)(실부 지름), 밸브 구동체(230)의 차단 밸브부에서 유효 수압 지름(E)(실부 부재) 및 서브 밸브체(238)의 개폐 밸브부에서 유효 수압 지름(F)(실부 지름)이 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 밸브 구동체(230)와 파워 엘리먼트(6)가 작동 연결한 상태에 있어서는, 메인 밸브체(32)에 작용하는 토출 압력(Pd) 및 크랭크 압력(Pc)의 영향이 캔슬된다. 파워 엘리먼트(6)는, 그 유효 수압 면적에 흡입 압력(Ps)만을 받게 된다. 그 결과, 메인 밸브의 제어 상태에서, 메인 밸브체(32)는, 작동실(28)에 의해 받는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다. 즉, 제어 밸브(201)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

본 실시형태에서는, 스프링(239, 264)의 부세력에 의해, 작동 로드(258)의 결합부(94)와 서브 밸브체(238)가 항상 당접하는 상태가 유지된다. 또한, 솔레노이드(203)가 오프로 된 서브 밸브의 밸브 폐쇄 상태에서, 작동 로드(258)의 결합 부재(110)와 격벽(89)의 간격이 소정값(L)이 되도록 기구의 형상 및 크기가 설정되어 있다. 제어 밸브(201)의 기동시에 있어서는, 솔레노이드(203)로의 통전에 의해 작동 로드(258)를 밸브 구동체(230)에 대해 상대 변위시키는 것에 의해, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향과 서브 밸브의 밸브 개방 방향의 솔레노이드력을 서브 밸브체(238)에 직접 전달할 수 있다. 이에 의해, 메인 밸브체(32)를 메인 밸브 시트(20)에 착좌시켜서 메인 밸브를 폐쇄하고, 또한 서브 밸브체(238)를 서브 밸브 시트(36)에서 리프트시켜서 서브 밸브를 개방할 수 있다. 즉, 제어 밸브(201)는, 솔레노이드(203)의 구동력을 사용해서 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방시키기 위한 "강제 밸브 개방 기구"를 구비한다. 또한, 이 구성은, 상술한 로크 해제 기구(연동 기구, 압압 기구)로서도 기능한다.

이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 특정한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것은 물론이다.

상기 각 실시형태에서는, 제어 밸브로서, 피감지 압력으로서 흡입 압력(Ps)을 감지하여 동작하는 이른바 Ps 감지 밸브를 나타냈지만, 크랭크 압력(Pc)을 감지하여 동작하는 이른바 Pc 감지 밸브로서 구성해도 좋다. 그 경우, 포트(16)를 크랭크실에 연통되도록 한다.

상기 실시형태에서는, 파워 엘리먼트(6)를 구성하는 감압 부재로서 벨로스(8)를 채용하는 예를 나타냈지만, 다이어프램을 채용해도 좋다. 그 경우, 그 감압 부재로서 필요한 동작 스트로크를 확보하기 위해, 복수의 다이어프램을 축선 방향으로 연결하는 구성으로 해도 좋다.

상기 각 실시형태에서는, 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통 포트(도입출 포트)로서, 단일의 포트(12)를 마련하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 크랭크실 연통 포트를, 메인 밸브를 경유한 냉매를 크랭크실에 도출하는 제1 포트(도출 포트)와, 크랭크실의 냉매를 도입하는 제2 포트(도입 포트)로 나누어 구성해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 스프링(39, 40, 64, 104) 등에 관하여, 부세 부재로서 스프링(코일 스프링)을 예시했지만, 고무나 수지 등의 탄성 재료 또는 판 스프링 등의 탄성 기구를 채용해도 좋은 것은 물론이다.

상기 실시형태에서는, 가변 용량 압축기의 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매의 유량 또는 압력을 조정하는 이른바 도입 제어의 제어 밸브를 나타냈지만, 변형예에서는, 크랭크실에서 상기 흡입실에 도출하는 냉매의 유량 또는 압력을 조정하는 이른바 도출 제어의 제어 밸브로서 구성해도 좋다. 또, 예컨대 그 외의 형태의 삼방향 밸브 등, 공용의 보디에 메인 밸브와 서브 밸브가 마련되고, 단일의 솔레노이드에 의해 구동되는 복합 밸브이면, 상기 실시형태의 구성을 적용할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 벨로스(8)의 내부의 기준 압력실(S)을 진공 상태로 했지만, 대기를 채우거나, 기준이 되는 소정의 가스를 채워도 좋다. 또는, 토출 압력(Pd), 크랭크 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 모두를 채워도 좋다. 그리고, 파워 엘리먼트(6)가 적절히 벨로스의 내외의 압력차를 감지하여 작동하는 구성으로 해도 좋다. 또, 상기 실시형태에서는, 메인 밸브체에 대해 토출 압력(Pd)을 캔슬하는 구성으로 했지만, 메인 밸브체가 받는 압력을 캔슬하지 않은 구성으로 해도 좋다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태나 변형예에 한정되는 것이 아니고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형해서 구체화할 수 있다. 상기 실시형태나 변형예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합시키는 것에 의해 다양한 발명을 형성해도 좋다. 또, 상기 실시형태나 변형예에 나타내는 전체 구성 요소에서 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
2: 벨브 본체
3: 솔레노이드
5: 보디
6: 파워 엘리먼트
8: 벨로스
12, 14, 16: 포트
18: 메인 밸브 구멍
20: 메인 밸브 시트
22: 용량실
24: 밸브실
26: 제1 가이드 구멍
28: 작동실
30: 밸브 구동체
32: 메인 밸브체
34: 서브 밸브 구멍
35: 내부 통로
36: 서브 밸브 시트
38: 서브 밸브체
39, 40: 스프링
58: 작동 로드
64: 스프링
74: 제2 가이드 구멍
89: 격벽
90: 연통로
94: 결합부
101, 102: 제어 밸브
110: 결합 부재
138, 139: 서브 밸브체
158: 작동 로드
190: 연통로
201: 제어 밸브
202: 밸브 본체
203: 솔레노이드
205: 보디
230: 밸브 구동체
235: 내부 통로
238: 서브 밸브체
239: 스프링
258: 작동 로드
264: 스프링
285: 밸브 시트

Claims (10)

1. 흡입실에 도입되는 냉매를 압축해서 토출실에서 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매 및 상기 크랭크실에서 상기 흡입실로 도출하는 냉매의 적어도 한쪽의 유량 또는 압력을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서,
   상기 토출실과 상기 크랭크실을 연통시키는 메인 통로와, 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와,
   상기 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와,
   상기 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체와,
   상기 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와,
   상기 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체와,
   소정의 피감지 압력을 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 상응한 상기 메인 밸브의 밸브 개방 방향의 구동력을 발생하는 감압부와,
   공급되는 전류량에 상응한 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향의 구동력을 발생하는 솔레노이드와,
   상기 감압부와 상기 솔레노이드 사이에 배치되고, 상기 솔레노이드의 구동력을 상기 메인 밸브체 및 상기 서브 밸브체에 전달하기 위한 작동 로드를 구비하고,
   상기 보디의 일단측에서 상기 메인 밸브, 상기 감압부, 상기 서브 밸브, 상기 솔레노이드의 순으로 배열되고,
   상기 솔레노이드의 구동력을 사용해서 상기 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방시키기 위한 강제 밸브 개방 기구를 더 구비하고,
   상기 서브 밸브체가 상기 감압부와 상기 작동 로드 사이에 마련되고,
   상기 강제 밸브 개방 기구는, 상기 작동 로드를 작동시키는 것에 의해 상기 서브 밸브체를 밸브 개방 방향으로 누르는 기구인 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 흡입실의 흡입 압력을 감지하는 제어 밸브로서 구성되고,
   상기 크랭크실에 연통하는 용량실, 상기 토출실에 연통하는 밸브실, 상기 흡입 압력이 도입되는 작동실이 형성된 상기 보디와,
   상기 보디에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 일단측에 상기 메인 밸브체가 형성되고, 타단측에 상기 서브 밸브 시트가 형성된 밸브 구동체와,
   상기 밸브 구동체를 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 부세(付勢) 부재를 구비하고,
   상기 밸브 구동체에 상기 용량실과 상기 작동실을 연통시키는 내부 통로가 마련되고,
   상기 감압부가 상기 밸브 구동체의 내부 통로에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 강제 밸브 개방 기구는, 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 상기 작동 로드를 더 작동시키는 것에 의해 상기 서브 밸브체를 밸브 개방 방향으로 누르는 기구인 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 크랭크실에 연통하는 용량실, 상기 토출실에 연통하는 밸브실, 상기 흡입실의 흡입 압력이 도입되는 작동실이 형성된 상기 보디를 구비하고,
   상기 감압부는, 상기 용량실의 크랭크 압력이 충족되는 공간에 배치되고, 상기 흡입 압력을 받아서 상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세(付勢)하도록 그 유효 수압 면적이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 보디에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 일단측에 상기 메인 밸브체가 형성되고, 타단측에 상기 서브 밸브 시트가 형성된 밸브 구동체를 구비하고,
   상기 작동 로드는, 상기 상기 서브 밸브의 밸브 개방 후에 상기 밸브 구동체에 결합하고, 그 밸브 구동체를 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 누를 수 있는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 보디에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 일단측에 상기 메인 밸브체가 형성되고, 타단측에 상기 서브 밸브 시트가 형성된 밸브 구동체를 구비하고,
   상기 밸브 구동체는, 상기 솔레노이드가 오프로 되는 것에 의한 상기 메인 밸브의 전체 개방시에, 상기 크랭크실과 상기 흡입실과의 연통을 차단하는 타단 밸브부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 서브 밸브체에는, 상기 서브 밸브의 상류측과 하류측을 연통하기 위한 연통로가 형성되고,
   상기 작동 로드는, 상기 솔레노이드가 온으로 된 상태에서 상기 연통로를 차단하고, 상기 솔레노이드가 오프로 된 상태에서 상기 연통로를 개방하는 개폐 밸브부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 밸브 구동체에 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연통시키는 내부 통로가 마련되고,
   상기 서브 밸브체에 상기 크랭크실과 상기 내부 통로를 연통시키기 위한 추기(抽氣) 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 크랭크실에 연통하는 용량실, 상기 토출실에 연통하는 밸브실, 상기 흡입실의 흡입 압력이 도입되는 작동실이 형성되고, 상기 밸브실과 상기 용량실 사이에 상기 메인 밸브 시트가 마련되고, 상기 밸브실과 상기 작동실 사이에 가이드 구멍이 마련된 상기 보디와,
    상기 가이드 구멍에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 상기 용량실과 상기 작동실을 연통시키는 내부 통로가 형성되고, 일단측에 상기 메인 밸브체가 형성되고, 타단측에 상기 서브 밸브 시트가 형성된 밸브 구동체를 구비하고,
    상기 밸브 구동체의 상기 메인 밸브에서 실(seal)부 지름과, 상기 밸브 구동체의 상기 가이드 구멍과의 슬라이딩부에 있어서의 실부 지름과, 상기 감압부의 유효 수압 지름과, 상기 서브 밸브체의 상기 서브 밸브에 있어서의 실부 지름을 동일하게 설정한 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.

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