KR102057344B1 - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

브리드 기능을 보다 안정적이고 효과적으로 발휘할 수 있는 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 제공한다.
일 양태의 제어 밸브는, 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링의 하중 조정 등에 의해, 메인 밸브체가 메인 밸브 시트에 착좌한 후에 서브 밸브체가 서브 밸브 시트에서 이탈할 때까지 메인 밸브와 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 흡입 압력(Ps)의 범위가 불감대로서 설정된다. 솔레노이드로의 공급 전류값의 설정에 의해, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 서브 밸브를 밸브 개방시키는 흡입 압력(Ps)의 값과, 불감대가 되는 압력값이 가변이 되도록 구성되어 있다.

Description

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

본 발명은, 가변 용량 압축기의 토출 용량을 제어하는 것에 적절한 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 공기와의 열교환을 실행하는 증발기 등을 구비하고 있다. 증발기에서 증발된 냉매는, 다시 압축기로 되돌아 오고, 냉동 사이클을 순환하다.

이 압축기로서는, 엔진의 회전수에 상관없이 일정한 냉방 능력이 유지되도록, 냉매의 토출 용량을 가변할 수 있는 가변 용량 압축기(이하 "압축기"라고 함)가 사용된다. 이 압축기는, 엔진에 따라 회전 구동되는 회전축에 장착된 요동판에 압축용의 피스톤이 연결되고, 요동판의 각도를 변화시켜서 피스톤의 스트로크를 변경하는 것에 의해 냉매의 토출량을 조정한다. 요동판의 각도는, 밀폐된 크랭크 실내에 토출 냉매의 일부를 도입하고, 피스톤의 양면에 가해지는 균형을 변화시킴으로서 연속적으로 변경할 수 있다. 이 크랭크 실내의 압력(이하 "크랭크 압력"이라고 함)(Pc)은, 압축기의 토출실과 크랭크실 사이에 마련된 가변 용량 압축기용 제어 밸브(이하 "제어 밸브"라고 함)에 의해 제어된다.

이와 같은 제어 밸브로서, 예컨대 흡입 압력(Ps)에 상응하여 크랭크실로의 냉매의 도입량을 조정하는 것에 의해, 크랭크 압력(Pc)을 제어하는 것이 있다. 이 제어 밸브는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 감압부와, 감압부의 구동력을 받아 토출실에서 크랭크실에 통하는 통로를 개폐 제어하는 밸브부와, 감압부에 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. 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.

그리고 최근에는, 이와 같은 제어 밸브로서, 토출실과 크랭크실을 연통시키는 메인 통로에 메인 밸브를 마련하는 한편, 크랭크실과 흡입실을 연통시키는 서브 통로에 서브 밸브를 마련하고, 그 밸브를 단일의 솔레노이드에 의해 구동하는 것도 제안된다(예컨대 특허문헌 1 참조). 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. 또한, 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.

일본 공개특허공보 2008-240580호 공보

그런데, 특허문헌 1에 구체적으로 개시된 제어 밸브는, 메인 밸브를 구성하는 메인 밸브체와 서브 밸브를 구성하는 서브 밸브체가 직렬로 배치되고, 그 직렬체의 일단측에 솔레노이드, 타단측에 감압부를 배치하여 구성된다. 감압부는 흡입 압력(Ps)을 실질적으로 감지하여 솔레노이드에 대항하는 구동력을 발생한다. 메인 밸브의 제어시에는 메인 밸브체와 서브 밸브체가 일체가 되어, 솔레노이드와 감압부의 구동력의 균형에 상응하여 메인 밸브의 개도가 조정된다. 서브 밸브는, 메인 밸브가 폐쇄한 후, 서브 밸브체가 메인 밸브체에서 이간하는 것에 의해 개방된다. 그러나, 이 메인 밸브나 서브 밸브의 개폐 작동이 흡입 압력(Ps)의 높이에 좌우되기 때문에, 메인 밸브와 서브 밸브가 동시에 폐쇄 상태가 되는 전체 폐쇄 포인트 부근에서 흡입 압력(Ps)이 변화하면, 메인 밸브와 서브 밸브가 교대로 개폐하는 등 밸브부에 귀에 거슬리는 타음을 발생시킨다. 또, 브리드 기능 등의 제어성이 손상될 가능성이 있는 점에서 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 이와 같은 과제에 비추어 본 것으로, 브리드 기능을 보다 안정적이고 효과적으로 발휘할 수 있는 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태의 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실에서 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브이고, 상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트와, 상기 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통포트와, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트와, 상기 토출실 연통 포트와 상기 크랭크실 연통 포트를 연통시키는 메인 통로와, 상기 크랭크실 연통 포트와 상기 흡입실 연통 포트를 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와, 상기 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와, 상기 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하고, 상기 메인 통로를 개방 또는 차단하는 메인 밸브체와, 소정의 피감지 압력을 감지하여 상기 메인 밸브의 개폐 방향으로 변위하는 감압 부재를 포함하고, 그 감압 부재의 변위에 상응하여 상기 메인 밸브체에 밸브 개방 방향의 구동력을 부여 가능한 파워 엘리먼트와, 통전에 의해 상기 파워 엘리먼트의 구동력에 대항하는 힘을 발생 가능한 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 연결되어, 상기 솔레노이드의 힘을 상기 파워 엘리먼트에 전달하기 위한 작동 로드와, 상기 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와, 상기 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하고, 상기 서브 통로를 개방 또는 차단하는 서브 밸브체와, 상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 부세 부재를 구비하고, 상기 부세 부재의 하중 조정에 의해, 상기 메인 밸브체가 상기 메인 밸브 시트에 착좌한 후에 상기 서브 밸브체가 상기 서브 밸브 시트에서 이탈할 때까지 상기 메인 밸브와 상기 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 상기 피감지 압력의 범위가 불감대로서 설정되고, 상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값의 설정에 의해, 상기 메인 밸브를 밸브 폐쇄시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 상기 서브 밸브를 밸브 개방시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 불감대가 되는 압력값이 가변하고, 상기 불감대의 폭이 0.05MPa 이상이 되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 용량 압축기용 제어 밸브는, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실에서 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브이고, 상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트와, 상기 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통포트와, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트와, 상기 토출실 연통 포트와 상기 크랭크실 연통 포트를 연통시키는 메인 통로와, 상기 크랭크실 연통 포트와 상기 흡입실 연통 포트를 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와, 상기 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와, 상기 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하고, 상기 메인 통로를 개방 또는 차단하는 메인 밸브체와, 소정의 피감지 압력을 감지하여 상기 메인 밸브의 개폐 방향으로 변위하는 감압 부재를 포함하고, 그 감압 부재의 변위에 상응하여 상기 메인 밸브체에 밸브 개방 방향의 구동력을 부여 가능한 파워 엘리먼트와, 통전에 의해 상기 파워 엘리먼트의 구동력에 대항하는 힘을 발생 가능한 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 연결되어, 상기 솔레노이드의 힘을 상기 파워 엘리먼트에 전달하기 위한 작동 로드와, 상기 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와, 상기 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하고, 상기 서브 통로를 개방 또는 차단하는 서브 밸브체와, 상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 부세 부재를 구비하고, 상기 부세 부재의 하중 조정에 의해, 상기 메인 밸브체가 상기 메인 밸브 시트에 착좌한 후에 상기 서브 밸브체가 상기 서브 밸브 시트에서 이탈할 때까지 상기 메인 밸브와 상기 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 상기 피감지 압력의 범위가 불감대로서 설정되고, 상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값의 설정에 의해, 상기 메인 밸브를 밸브 폐쇄시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 상기 서브 밸브를 밸브 개방시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 불감대가 되는 압력값이 가변하고, 상기 서브 밸브의 개도가 상기 피감지 압력이 높아질수록 커지고, 미리 정해진 전체 개방 압력을 경계로 급준하게 전체 개방 상태로 변화하는 밸브 개방 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

삭제

이 양태에 의하면, 부세 부재의 하중 조정에 의해, 피감지 압력이 변화해도 메인 밸브와 서브 밸브가 함께 밸브 폐쇄 상태가 되는 불감대를 설정할 수 있다. 즉, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 서브 밸브를 밸브 개방시킬 때까지의 피감지 압력의 값에 폭을 부여할 수 있기 때문에, 피감지 압력의 변화에 의해 메인 밸브가 용이하게 밸브 개방하지 않은 압력값에 의해 서브 밸브를 밸브 개방시키도록 설정할 수 있다. 마찬가지로, 피감지 압력의 변화에 의해 서브 밸브가 용이하게 밸브 개방하지 않은 압력값에 의해 메인 밸브를 밸브 개방시키도록 설정할 수 있다. 이에 의해, 메인 밸브와 서브 밸브가 교대로 개폐할 것 같은 상황을 회피할 수 있고, 브리드 기능을 보다 안정적으로 발휘시킬 수 있다. 또, 솔레노이드로의 공급 전류값에 상응하여, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 포인트가 되는 피감지 압력 및 서브 밸브의 밸브 개방 포인트가 되는 피감지 압력이 가변이 된다. 즉, 메인 밸브나 서브 밸브를 밸브 개방시켜야하는 피감지 압력의 값이, 솔레노이드로의 공급 전류값을 변화시키는 것에 의해 적절히 변화한다. 이 때문에, 파워 엘리먼트가 감지하는 압력이 특정한 압력값(고정값)을 넘는 경우에 한하지 않고 서브 밸브를 개방할 수 있고, 브리드 기능을 공조 상태에 따라 적절히 발휘시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 브리드 기능을 보다 안정적이고 효과적으로 발휘할 수 있는 가변 용량 압축기용 제어 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 제어 밸브의 밸브 개방 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 제어 밸브의 밸브 개방 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 흡입 압력(Ps)에 상응한 밸브 개방 특성을 보다 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 밸브 개방 특성을 발휘시키기 위한 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 흡입 압력(Ps)에 상응한 솔레노이드로의 공급 전류값과 밸브 개방 특성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 나타낸 0.6(MPaG)의 경우의 밸브 개방 특성이 얻어지는 이유를 나타내는 도면이다.

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

도 1은, 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 제어하는 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 오고 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 상당함)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 구동하여 그 개도를 조정하고, 크랭크실에 도입하는 냉매 유량을 제어한다. 밸브 본체(2)는, 단차를 갖는 원통 형상의 보디(5), 보디(5)의 내부에 마련된 메인 밸브 및 서브 밸브, 메인 밸브의 개도를 조정하기 위한 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생하는 파워 엘리먼트(6) 등을 구비하고 있다. 파워 엘리먼트(6)는, "감압부"로서 기능한다.

보디(5)에는, 그 상단측에서 포트(12, 14, 16)가 마련되어 있다. 포트(12)는 "흡입실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 흡입실에 연통한다. 포트(14)는 "크랭크실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 크랭크실에 연통한다. 포트(16)는 "토출실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 토출실에 연통한다. 보디(5)의 상단 개구부를 폐쇄하도록 단 부재(13)가 고정되어 있다. 보디(5)의 하단부는 솔레노이드(3)의 상단부에 연결되어 있다.

보디(5) 내에는, 포트(16)와 포트(14)를 연통시키는 메인 통로와, 포트(14)와 포트(12)를 연통시키는 서브 통로가 형성되어 있다. 메인 통로에는 메인 밸브가 마련되고, 서브 통로에는 서브 밸브가 마련된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 일단측에서 파워 엘리먼트(6), 서브 밸브, 메인 밸브, 솔레노이드(3)가 순서대로 배치되어 있는 구성을 구비한다. 메인 통로에는 메인 밸브 구멍(20)과 메인 밸브 시트(22)가 마련되어 있다. 서브 통로에는 서브 밸브 구멍(32)과 서브 밸브 시트(34)가 마련되어 있다.

포트(12)는, 보디(5)의 상부에 구획된 작동실(23)과 흡입실을 연통시킨다. 파워 엘리먼트(6)는, 작동실(23)에 배치되어 있다. 포트(16)는, 토출실에서 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입한다. 포트(16)와 메인 밸브 구멍(20) 사이에는 메인 밸브실(24)이 마련되고, 메인 밸브가 배치되어 있다. 포트(14)는, 압축기의 정상 동작시에 메인 밸브를 경유하여 크랭크 압력(Pc)이 된 냉매를 크랭크실을 향해 도출하는 한편, 압축기의 기동시에는 크랭크실에서 배출된 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 도입한다. 포트(14)와 메인 밸브 구멍(20) 사이에는 서브 밸브실(26)이 마련되고, 서브 밸브가 배치되어 있다. 포트(12)는, 압축기의 정상 동작시에 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하는 한편, 압축기의 기동시에는 서브 밸브를 경유하여 흡입 압력(Ps)이 된 냉매를 흡입실을 향해 도출한다. 포트(14, 16)에는, 링 형상의 스트레이너(15, 17)가 각각 장착되어 있다. 스트레이너(15, 17)는, 보디(5)의 내부로의 이물의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다.

메인 밸브실(24)과 서브 밸브실(26) 사이에 메인 밸브 구멍(20)이 마련되고, 그 하단 개구부에 메인 밸브 시트(22)가 형성되어 있다. 포트(14)와 작동실(23) 사이에는 가이드 구멍(25)("제2 가이드 구멍"으로서 기능함)이 마련되어 있다. 보디(5)의 하부(메인 밸브실(24)의 메인 밸브 구멍(20)과는 반대측)에는 가이드 구멍(27)("제1 가이드 구멍"으로서 기능함)이 마련되어 있다. 가이드 구멍(27)에는, 원통 형상의 메인 밸브체(30)가 슬라이딩 가능하게 삽통(揷通)되어 있다.

메인 밸브체(30)의 상반부가 약간 지름이 축소되고, 메인 밸브 구멍(20)을 관통하면서 내외를 구획하는 구획부(33)로 되어 있다. 메인 밸브체(30)의 중간부에 형성된 단부가, 메인 밸브 시트(22)에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하는 밸브 형성부(35)로 되어 있다. 메인 밸브체(30)가 메인 밸브실(24)측에서 메인 밸브 시트(22)에 착탈하는 것에 의해 메인 밸브를 개폐하고, 토출실에서 크랭크실에 흐르는 냉매 유량을 조정한다. 구획부(33)의 상단면에 의해 서브 밸브 시트(34)가 구성되어 있다. 서브 밸브 시트(34)는, 메인 밸브체(30)와 함께 변위하는 가동 밸브 시트로서 기능한다.

한편, 가이드 구멍(25)에는, 단차를 갖는 원통 형상의 서브 밸브체(36)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다. 서브 밸브체(36)의 내부 통로가 서브 밸브 구멍(32)으로 되어 있다. 이 내부 통로는, 서브 밸브의 밸브 개방에 의해 서브 밸브실(26)과 작동실(23)을 연통시킨다. 서브 밸브체(36)와 서브 밸브 시트(34)는, 축선 방향으로 대향 배치되어 있다. 서브 밸브체(36)가 서브 밸브실(26)에 의해 서브 밸브 시트(34)에 착탈하는 것에 의해 서브 밸브를 개폐한다.

또, 보디(5)의 축선에 따라 긴 막대 모양의 작동 로드(38)가 마련되어 있다. 작동 로드(38)의 상단부는, 서브 밸브체(36)를 통해 파워 엘리먼트(6)와 작동 연결 가능하게 접속된다. 작동 로드(38)의 하단부는, 솔레노이드(3)의 후술하는 플런저(50)에 작동 연결 가능하게 접속되어 있다. 작동 로드(38)의 상반부는 메인 밸브체(30)를 관통하고, 그 상단부에 의해 서브 밸브체(36)를 하방에서 지지한다.

메인 밸브체(30)와 솔레노이드(3) 사이에는, 메인 밸브체(30)를 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(42)("부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다. 또한, 파워 엘리먼트(6)와 서브 밸브체(36) 사이에는, 서브 밸브체(36)를 서브 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 부세함과 동시에, 메인 밸브체(30)를 메인 밸브의 밸브 개방 방향으로 부세 가능한 스프링(44)("부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 스프링(44)의 하중이 스프링(42)의 하중보다도 커지도록 설정되어 있다.

파워 엘리먼트(6)는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 벨로스(45)를 포함하고, 그 벨로스(45)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생시킨다. 이 대항력은, 서브 밸브체(36)를 통해 메인 밸브체(30)에도 전달된다. 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착좌하여 서브 밸브를 폐쇄하는 것에 의해, 크랭크실에서 흡입실로의 냉매의 릴리프가 차단된다. 또, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에서 이간하여 서브 밸브를 개방하는 것에 의해, 크랭크실에서 흡입실로의 냉매의 릴리프가 허용된다.

한편, 솔레노이드(3)는, 단차를 갖는 원통 형상의 코어(46)와, 코어(46)의 하단 개구부를 밀봉하도록 조립된 바닥을 갖는 원통 형상의 슬리브(48)와, 슬리브(48)에 수용되어 코어(46)와 축선 방향으로 대향 배치된 단차를 갖는 원통 형상의 플런저(50)와, 코어(46) 및 슬리브(48)에 외부로 삽입된 원통 형상의 보빈(52)과, 보빈(52)에 감기고, 통전에 의해 자기 회로를 생성하는 전자 코일(54)과, 전자 코일(54)을 외방에서 덮도록 마련되고, 요우크로서도 기능하는 원통 형상의 케이스(56)와, 케이스(56)의 하단 개구부를 밀봉하도록 마련된 단 부재(58)를 구비한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 보디(5), 코어(46), 케이스(56) 및 단 부재(58)가 제어 밸브(1) 전체의 보디를 형성하고 있다.

밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)는, 보디(5)의 하단부가 코어(46)의 상단 개구부에 누르는 것에 의해 고정되어 있다. 코어(46)와 메인 밸브체(30) 사이에 압력실(28)이 형성되어 있다. 또한, 코어(46)의 중앙을 축선 방향으로 관통하도록, 작동 로드(38)가 삽통되어 있다. 압력실(28)에 도입되는 흡입 압력(Ps)은, 작동 로드(38)와 코어(46)의 간극에 의해 형성되는 연통로(62)를 통해 슬리브(48)의 내부에도 이끌린다.

스프링(44)은, 코어(46)와 플런저(50)를 양자를 서로 이간시키는 방향으로 부세하는 오프 스프링으로서도 기능한다. 작동 로드(38)는, 서브 밸브체(36) 및 플런저(50)의 각각에 대해 동축 형태에 접속되어 있지만, 고정되어 있지는 않다. 즉, 작동 로드(38)는, 그 상단부가 서브 밸브체(36)에 느슨하게 끼워져 있고, 하단부가 플런저(50)에 느슨하게 끼워져 있다. 서브 밸브체(36)와 파워 엘리먼트(6)의 사이에 스프링(44)(오프 스프링)을 마련하고 있기 때문에, 작동 로드(38)를 서브 밸브체(36) 및 플런저(50)의 각각에 대해 압입 등에 의해 고정하지 않아도 문제가 없기 때문이다. 오히려, 그와 같은 압입 고정을 없애는 것에 의해, 서브 밸브체(36), 작동 로드(38) 및 플런저(50)의 각 부품 가공성 및 그들의 조립성을 향상시킬 수 있다. 또한, 변형예에 있어서는, 작동 로드(38)를 서브 밸브체(36) 및 플런저(50)의 적어도 한편에 대해 압입 고정해도 좋다.

작동 로드(38)는, 플런저(50)에 의해 하방에서 지지되고, 메인 밸브체(30), 서브 밸브체(36) 및 파워 엘리먼트(6)와 작동 연결 가능하게 구성되어 있다. 작동 로드(38)는, 코어(46)와 플런저(50)의 흡인력인 솔레노이드력을, 메인 밸브체(30) 및 서브 밸브체(36)에 적절히 전달한다. 또한, 작동 로드(38)에는, 파워 엘리먼트(6)의 신축(伸縮) 작동에 의한 구동력("감압 구동력"이라고 함)이 솔레노이드력와 대항하도록 부하된다. 즉, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는, 솔레노이드력과 감압 구동력에 의해 조정된 힘이 메인 밸브체(30)에 작용하고, 메인 밸브의 개도를 적절히 제어한다. 압축기의 기동시에는, 솔레노이드력의 크기에 상응하여 작동 로드(38)가 스프링(44)의 부세력에 저항하여 보디(5)에 대해 상대 변위하고, 메인 밸브를 폐쇄한 후에 서브 밸브체(36)를 밀어 올려서 서브 밸브를 밸브 개방시킨다. 또, 메인 밸브의 제어중이어도, 흡입 압력(Ps)이 상당히 높아지면, 작동 로드(38)가 벨로스(45)의 부세력에 저항하여 보디(5)에 대해 상대 변위하고, 메인 밸브를 폐쇄한 후에 서브 밸브체(36)를 밀어 올려서 서브 밸브를 밸브 개방시킨다. 이에 의해 브리드 기능을 발휘시킨다.

슬리브(48)는 비자성 재료로 이루어진다. 플런저(50)의 측면에는 축선으로 평행인 복수의 연통홈(66)이 마련되고, 플런저(50)의 하부에는 내외를 연통하는 연통 구멍(68)이 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 도시와 같이 플런저(50)가 하사점에 위치해도, 흡입 압력(Ps)이 플런저(50)와 슬리프(48)의 간극을 통해 배압실(70)에 이끌린다.

보빈(52)에서는 전자 코일(54)에 연결되는 한 쌍의 접속 단자(72)가 연장되어 돌출하고, 각각 단 부재(58)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 이 도면에는 설명의 편의상, 그 한 쌍의 한쪽만 표시되어 있다. 단 부재(58)는, 케이스(56)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방에서 밀봉하도록 장착되어 있다. 단 부재(58)는, 내식성을 갖는 수지재의 몰드 성형(사출 성형)에 의해 형성되고, 그 수지재가 케이스(56)와 전자 코일(54)의 간극에도 만족된다. 이와 같이 수지재가 케이스(56)와 전자 코일(54)의 간극에 수지재를 채움으로서, 전자 코일(54)에서 발생한 열을 케이스(56)에 전달하기 쉽게 하고, 그 방열성능을 높이고 있다. 단 부재(58)에서는 접속 단자(72)의 선단부가 인출되어 있고, 도시하지 않은 외부 전원에 접속된다.

도 2는, 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

메인 밸브체(30)의 가이드 구멍(27)과의 슬라이딩면에는, 냉매의 유통을 억제하기 위한 복수의 환상홈으로 이루어지는 래비린드 실(labyrinth seal, 74)이 마련되어 있다. 메인 밸브체(30)의 축선 방향 중간부에는 격벽(76)이 마련되어 있다. 격벽(76)은, 그 하면에서 작동 로드(38)와 적절히 결합 연결 가능한 "피결합부"로서 기능한다. 작동 로드(38)는, 그 상부가 지름이 축소되고, 격벽(76)의 중앙에 마련된 삽통 구멍을 관통한다. 작동 로드(38)에는, 그 축경부의 단차에 의해 결합부(78)가 구성된다. 격벽(76)의 삽통 구멍의 주위에는, 냉매를 통과시키기 위한 복수의 관통 구멍(80)이 형성되어 있다.

스프링(42)은, 격벽(76)과 코어(46) 사이에 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 스프링(42)과 메인 밸브체(30)의 당접 포인트가, 가이드 구멍(27)에서 슬라이딩부의 중앙보다도 메인 밸브실(24)측에 위치하기 때문에, 메인 밸브체(30)가 이른바 밸런싱 토이(Balancing toy)와 같은 형태로 스프링(42)에 안정적으로 지지되어 있다. 그 결과, 메인 밸브체(30)가 개폐 구동될 때의 흔들림에 의한 히스테리시스의 발생을 방지 또는 억제할 수 있다.

서브 밸브체(36)에는, 메인 밸브체(30)의 내부 통로(37)와 작동실(23)을 연통시키기 위한 복수의 내부 통로(39)가 형성되어 있다. 서브 밸브체(36)의 상부측면의 복수 개소와 하면에 내부 통로(39)의 개구부가 마련되어 있다. 또한, 작동 로드(38)는, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착좌한 상태에 있어서는, 결합부(78)가 격벽(76)에서 적어도 소정 간격(L)을 두고 이간하도록 단차의 위치가 설정되어 있다. 소정 간격(L)은, 이른바 "여유"로서 기능한다.

솔레노이드력을 크게 하면, 작동 로드(38)를 메인 밸브체(30)에 대해 상대 변위시켜서 서브 밸브체(36)를 밀어 올릴 수도 있다. 이에 의해, 서브 밸브체(36)와 서브 밸브 시트(34)를 이간시켜서 서브 밸브를 개방할 수 있다. 또, 결합부(78)와 격벽(76)을 결합(당접(當接))시킨 상태에서 솔레노이드력을 메인 밸브체(30)에 직접 전달할 수 있고, 메인 밸브체(30)를 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향에 큰 힘으로 누를 수 있다. 이 구성은, 메인 밸브체(30)와 가이드 구멍(27)의 슬라이딩부로의 이물의 끼임에 의해 메인 밸브체(30)가 로크한 경우에, 그것을 해제하는 로크 해제 기구로서 기능한다.

메인 밸브실(24)은, 보디(5)와 동축 형태로 마련되고, 메인 밸브 구멍(20)보다 큰 지름의 압력실로서 구성된다. 이 때문에, 메인 밸브와 포트(16) 사이에는 비교적 큰 공간이 형성되고, 메인 밸브를 밸브 개방시켰을 때 메인 통로를 흐르는 냉매의 유량을 충분히 확보할 수 있다. 마찬가지로, 서브 밸브실(26)도 보디(5)와 동축 형태로 마련되고, 메인 밸브 구멍(20)보다도 큰 지름의 압력실로서 구성된다. 이 때문에, 서브 밸브와 포트(14) 사이에도 비교적 큰 공간이 형성된다. 그리고 도시와 같이, 메인 밸브체(30)의 상단과 서브 밸브체(36)의 하단의 착탈부가, 서브 밸브실(26)의 중앙부에 위치하도록 설정되어 있다. 즉, 서브 밸브 시트(34)가 항상 서브 밸브실(26)에 위치하도록 메인 밸브체(30)의 가동 범위가 설정되고, 서브 밸브실(26)에 의해 서브 밸브가 개폐된다. 이 때문에, 서브 밸브를 밸브 개방시켰을 때 서브 통로를 흐르는 냉매의 유량을 충분히 확보할 수 있다. 즉, 브리드 기능을 효과적으로 발휘할 수 있다.

파워 엘리먼트(6)는, 베이스 부재(84)와 벨로스(45)("감압 부재"로서 기능함)를 포함하여 구성된다. 베이스 부재(84)는, 금속재를 프레스 성형하여 바닥을 갖는 원통 형상으로 구성되어 있고, 그 하단 개구부에 반지름 방향 외향으로 연장되어 돌출하는 플랜지부(86)를 구비한다. 벨로스(45)는, 주름 형태의 본체의 상단부가 폐지되고, 하단 개구부가 플랜지부(86)의 상면에 기밀하게 용접되어 있다. 벨로스(45)의 내부는 밀폐된 기준 압력실(S)로 되어 있고, 벨로스(45)와 플랜지부(86) 사이에, 벨로스(45)를 신장 방향으로 부세하는 스프링(88)이 마련되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시형태에서는 진공 상태로 되어 있다. 벨로스(45)는, 베이스 부재(84)의 본체를 축심(軸芯)으로서 신축한다. 벨로스(45)는, 플랜지부(86)와는 반대측 단부가 단 부재(13)에 당접하여 지지되어 있다.

즉, 단 부재(13)가 파워 엘리먼트(6)의 고정단으로 되어 있다. 단 부재(13)의 보디(5)로의 압입량을 조정하는 것에 의해, 파워 엘리먼트(6)의 설정 하중(스프링(88)의 설정 하중)을 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 베이스 부재(84)의 본체는, 벨로스(45)의 내방을 그 저부 근방까지 연장되어 있고, 그 상저부가 벨로스(45)의 저부에 근접 배치된다. 서브 밸브체(36)는, 그 상단면 중앙에 상방으로 돌출하는 감합부(89)가 마련되고, 그 감합부(89)가 베이스 부재(84)의 본체에 감합되어 있다. 벨로스(45)는, 작동실(23)의 흡입 압력(Ps)과 기준 압력실(S)의 기준 압력의 차압에 상응하여 축선 방향(메인 밸브 및 서브 밸브의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 벨로스(45)의 변위에 상응하여 메인 밸브체(30)에 밸브 개방 방향의 구동력이 부여된다. 다만, 그 차압이 커져도 벨로스(45)가 소정량 수축하면, 베이스 부재(84)의 본체가 당접하여 계지되기 때문에, 그 수축은 규제된다.

본 실시형태에 있어서는, 벨로스(45)의 유효 수압 지름(A)과, 메인 밸브체(30)의 메인 밸브에서 유효 수압 지름(B)(실부 지름)과, 메인 밸브체(30)의 슬라이딩부 지름(C)(실부 지름)과, 서브 밸브체(36)의 슬라이딩부 지름(D)(실부 지름)이 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 메인 밸브체(30)와 파워 엘리먼트(6)가 작동 연결된 상태에 있어서는, 메인 밸브체(30)와 서브 밸브체(36)의 결합체에 작용하는 토출 압력(Pd), 크랭크 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 영향이 캔슬된다. 그 결과, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서, 메인 밸브체(30)는, 파워 엘리먼트(6)가 작동실(23)에 의해 받는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

또한, 변형예에 있어서는, 지름(B, C, D)를 동일하게 하는 한편, 유효 수압 지름(A)을 이들과 다르게 해도 좋다. 즉, 본 실시형태에서는 상술과 같이, 지름(B, C, D)를 동일하게 함과 동시에, 밸브체(메인 밸브체(30) 및 서브 밸브체(36))의 내부 통로를 상하에 관통시킴으로서, 밸브체에 작용하는 압력(Pd, Pc, Ps)의 영향을 캔슬할 수 있다. 즉, 서브 밸브체(36), 메인 밸브체(30), 작동 로드(38) 및 플런저(50)의 결합체의 전후(도면에서는 상하)의 압력을 같은 압력(흡입 압력(Ps))으로 할 수 있고, 이에 의해 압력 캔슬이 실현된다. 이에 의해, 벨로스(45)의 지름에 의존할 필요 없이 각 밸브체의 지름을 설정할 수 있다. 예컨대, 벨로스(45)를 작게 해도, 밸브 지름을 크게 한 채로 구성할 수 있다. 바꾸어 말하면, 메인 밸브를 크게 할 수 있고, 또 서브 밸브를 크게 할 수 있다. 그 결과, 브리드 밸브의 유량을 크게 할 수 있다. 반대로, 벨로스(45)의 유효 수압 지름(A)을 지름(B, C, D)보다 크게 해도 좋다. 이 때문에, 벨로스(45), 메인 밸브체(30), 서브 밸브체(36)의 설계 자유도가 높다.

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 기동시 등에 브리드 기능을 동작시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 4는, 비교적 안정된 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 1에 기초하여, 적절히 도 2~도 4를 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 비통전일 때, 즉 자동차용 공조 장치가 동작하지 않았을 때에는, 코어(46)와 플런저(50) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 또한, 통상의 환경하에서는 흡입 압력(Ps)은 비교적 높은 상태에 있다. 이 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 벨로스(45)가 축소한 상태에서 스프링(44)의 부세력이 서브 밸브체(36)를 통해 메인 밸브체(30)에 전달된다. 그 결과, 메인 밸브체(30)가 메인 밸브 시트(22)에서 이간하여 메인 밸브가 전체 개방 상태가 된다. 이때, 파워 엘리먼트(6)는 실질적으로 기능하지 않고, 서브 밸브체(36)에는 밸브 개방 방향의 힘이 작용하지 않는다. 이 때문에, 서브 밸브는 밸브 폐쇄 상태를 유지한다.

한편, 자동차용 공조 장치의 기동시에 솔레노이드(3)의 전자 코일(54)에 기동 전류가 공급되면, 흡입 압력(Ps)이 그 공급 전류값에 의해 정해지는 밸브 개방 압력("서브 밸브의 밸브 개방 압력"이라고 함)보다도 높으면, 서브 밸브가 밸브 개방한다. 즉, 솔레노이드력이 스프링(44)의 부세력에 이기고, 서브 밸브체(36)가 일체적으로 밀어 올릴 수 있다. 그 결과, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에서 이간하여 서브 밸브가 개방되고, 브리드 기능이 유효하게 발휘된다. 이 동작 과정에서 메인 밸브체(30)가 스프링(42)의 부세력에 의해 밀어 올려지고, 메인 밸브 시트(22)에 착좌한다. 그 결과, 메인 밸브는 밸브 폐쇄 상태가 된다. 즉, 메인 밸브가 폐쇄하고 크랭크실로의 토출 냉매의 도입을 규제한 후, 서브 밸브가 개방하고 크랭크실내의 냉매를 흡입실로 신속하게 릴리프시킨다. 그 결과, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다.

또, 예컨대 차량이 저온 환경하에 놓인 경우와 같이, 흡입 압력(Ps)이 낮고, 벨로스(45)가 신장한 상태이어도, 흡입 압력(Ps)이 그 공급 전류값에 의해 정해지는 서브 밸브의 개방 밸브 압력보다도 높으면, 서브 밸브가 밸브 개방된다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력이 벨로스(45)의 부세력에 이기고, 파워 엘리먼트(6) 및 서브 밸브체(36)가 일체적으로 밀어 올려진다. 그 결과, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에서 이간하여 서브 밸브가 개방하고, 브리드 기능이 유효하게 발휘된다. 또한, "서브 밸브의 밸브 개방 압력"에 대해서는, 차량이 놓여지는 환경하에 상응하여 후술하는 설정 압력(Pset)이 변화되면, 그에 상응하여 변화한다.

솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 메인 밸브의 제어 전류값 범위에 있을 때에는, 흡입 압력(Ps)이 공급 전류값에 의해 설정된 설정 압력(Pset)이 되도록 메인 밸브의 개도가 자율적으로 조정된다. 스프링(44)의 하중이 충분히 크기 때문에, 이 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착좌하고, 서브 밸브는 밸브 폐쇄 상태를 유지한다. 또한, 흡입 압력(Ps)이 비교적 낮기 때문에 벨로스(45)가 신장하고, 메인 밸브체(30)가 동작하여 메인 밸브의 개도를 조정한다. 이때, 메인 밸브체(30)는, 스프링(44)에 의한 밸브 개방 방향의 힘과, 스프링(42)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 힘과, 밸브 폐쇄 방향의 솔레노이드력과, 흡입 압력(Ps)에 상응한 파워 엘리먼트(6)에 의한 밸브 개방 방향의 힘이 균형 잡힌 밸브 리프트 위치에 의해 정지한다.

그리고 예컨대 냉동 부하가 커지고 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다도 높아지면, 벨로스(45)가 축소하기 때문에, 메인 밸브체(30)가 상대적으로 상방(밸브 폐쇄 방향)으로 변위한다. 그 결과, 메인 밸브의 밸브 개방도가 작아지고, 압축기는 토출 용량을 증가하도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하하는 방향으로 변화한다. 반대로, 냉동 부하가 작아지고 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다도 낮아지면, 벨로스(45)가 신장한다. 그 결과, 파워 엘리먼트(6)가 메인 밸브체(30)를 밸브 개방 방향으로 부세하여 메인 밸브의 밸브 개방도가 커지고, 압축기는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지된다. 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다도 상당히 높아지면, 그 흡입 압력(Ps)의 높이에 따라서는 메인 밸브가 밸브 폐쇄하고, 서브 밸브가 개방하는 것도 상정된다. 다만, 메인 밸브가 폐쇄한 후에 서브 밸브가 개방될 때까지 후술하는 "불감대"가 있기 때문에, 메인 밸브와 서브 밸브가 불안정하게 개폐하는 등의 사태는 방지된다.

이와 같은 정상 제어가 실행되고 있는 사이에 엔진의 부하가 커지고, 공조 장치로의 부하를 저감시키고 싶은 경우, 제어 밸브(1)에서 솔레노이드(3)가 온에서 오프로 전환된다. 그러면, 코어(46)와 플런저(50) 사이에 흡인력이 작용되지 않기 때문에, 스프링(44)의 부세력에 의해 메인 밸브체(30)가 메인 밸브 시트(22)에서 이간하고, 메인 밸브가 전체 개방 상태가 된다. 이때, 서브 밸브체(36)는 서브 밸브 시트(34)에 착좌하고 있기 때문에, 서브 밸브는 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이에 의해, 압축기의 토출실에서 포트(16)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 전체 개방 상태의 메인 밸브를 통과하고, 포트(14)에서 크랭크실에 흐르게 된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 실행하게 된다.

다음으로, 본 실시형태의 제어 밸브의 밸브 개방 특성에 대해 상세하게 설명한다.

도 5 및 도 6은, 제어 밸브의 밸브 개방 특성을 나타내는 도면이다. 도 5는 작동 로드의 변위에 상응한 메인 밸브 및 서브 밸브의 개폐 상태를 나타내고 있다. 상기 도면의 횡축은 작동 로드(38)의 변위에 상응한 메인 밸브체(30)의 자기 갭(코어(46)와 플런저(50)의 거리)을 나타내고, 종축은 메인 밸브 및 서브 밸브의 밸브 스트로크(밸브체의 밸브 시트에서의 리프트량)를 나타내고 있다. 도면 중의 실선이 메인 밸브를 나타내고, 일점 쇄선이 서브 밸브를 나타내고 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이 솔레노이드(3)가 오프되어 작동 로드(38)가 하사점에 있을 때, 메인 밸브 스트로크가 최대가 되고, 도 3에 나타낸 바와 같이 솔레노이드(3)가 오프에서 온으로 되어 작동 로드(38)가 상사점에 있을 때 서브 밸브 스트로크가 최대가 된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 자기 갭이 최소일 때 서브 밸브가 전체 개방 상태가 되고, 자기 갭이 최대일 때 메인 밸브가 전체 개방 상태가 된다. 자기 갭의 중간점(작동 로드(38)의 변위의 중간점)에는, 메인 밸브체(30)와 서브 밸브체(36)의 리프트량이 동시에 제로, 즉 메인 밸브와 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 전체 폐쇄 포인트가 존재한다. 작동 로드(38)가 그 전체 폐쇄 포인트에서 하방으로 변위하면, 서브 밸브가 폐쇄된 채 메인 밸브의 개도가 서서히 커진다. 반대로, 작동 로드(38)가 그 전체 폐쇄 포인트에서 상방으로 변위하면, 메인 밸브가 폐쇄된 채 서브 밸브의 개도가 서서히 커진다.

본 실시형태에서는, 서브 밸브체(36)의 서브 밸브에서 실부 지름을, 메인 밸브체(30)의 메인 밸브에서 실부 지름을 거의 동일하게 했기 때문에, 밸브체 리프트량-밸브 개도(개구 면적)의 밸브 개방도 특성의 경사가, 메인 밸브와 서브 밸브에서 거의 동일하다. 또한, 변형에 있어서는, 서브 밸브체(36)의 서브 밸브에서 실부 지름을, 메인 밸브체(30)의 메인 밸브에서 실부 지름보다도 크게 해도 좋다. 이렇게 하면, 서브 밸브체(36)의 리프트량에 대해 서브 밸브의 개도 면적을 크게 변화시킬 수 있기 때문에, 서브 밸브 개방시에 큰 유량을 얻을 수 있다. 또는, 서브 밸브체(36)의 서브 밸브에서 실부 지름을, 메인 밸브체(30)의 메인 밸브에서 실부 지름보다도 작게 해도 좋다.

도 6은, 솔레노이드(3)로의 공급 전류값에 대한 흡입 압력(Ps)에 따른 밸브 개방 특성을 나타내고 있다. 공급 전류값의 설정으로서, (A)는 0.68(A)로 한 경우를 나타내고, (B)는 0.52(A)로 한 경우를 나타내고, (C)는 0.26(A)으로 한 경우를 나타낸다. 각 도면의 횡축은 흡입 압력(Ps)을 나타내고, 종축은 메인 밸브 및 서브 밸브의 밸브 스트로크를 나타내고 있다. 도면 중 실선이 메인 밸브를 나타내고, 일점 쇄선이 서브 밸브를 나타내고 있다.

이들 도면에 나타내는 바와 같이, 공급 전류값이 일정하면, 흡입 압력(Ps)에 대해 메인 밸브의 밸브 폐쇄 포인트와 서브 밸브의 밸브 개방 포인트가 각각 정해지고, 또, 메인 밸브와 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 압력 범위("불감대"라고 함)가 정해진다. 즉, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 포인트는, 공급 전류값에 상응한 솔레노이드(3)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 하중, 스프링(42)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 하중, 스프링(44)에 의한 밸브 개방 방향의 하중, 파워 엘리먼트(6)에 의한 밸브 개방 방향의 하중에 의해 정해진다. 또, 서브 밸브의 밸브 개방 포인트는, 그 메인 밸브의 밸브 폐쇄 포인트를 기준으로 하면, 스프링(42)에 의한 밸브 개방 방향의 하중에 의해 정해진다. 즉, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 포인트에 있어서 서브 밸브에 작용하는 스프링(42)의 하중분만큼 파워 엘리먼트(6)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 하중이 작아지는 포인트, 즉 그 파워 엘리먼트(6)의 하중 감소분만큼 흡입 압력(Ps)이 높아지는 포인트로 서브 밸브가 개방되기 시작한다. 따라서, 스프링(42)의 하중 조정에 의해, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 포인트와 서브 밸브의 밸브 개방 포인트를 설정할 수 있다. 그리고 솔레노이드(3)로의 공급 전류값의 조정에 의해, 그 메인 밸브의 밸브 폐쇄 포인트에서 서브 밸브의 밸브 개방 포인트까지의 압력값, 즉 불감대가 되는 흡입 압력(Ps)의 압력값을, 고압이 되는 방향 또는 저압이 되는 방향으로 시프트 시킬 수 있다.

구체적으로는, 도 6(A)에 나타내는 바와 같이, 공급 전류값을 0.68(A)로 하는 것에 의해, 흡입 압력(Ps)이 0.13~0.25(MPaG)가 되는 압력값이 불감대가 되고, 흡입 압력(Ps)이 0.25(MPaG)보다도 높아지면 서브 밸브가 개방하게 된다. 도 6(B)에 나타내는 바와 같이, 공급 전류값을 0.52(A)로 하는 것에 의해, 흡입 압력(Ps)이 0.23~0.35(MPaG)가 되는 압력값이 불감대로, 흡입 압력(Ps)이 0.35(MPaG)보다도 높아지면 서브 밸브가 개방하게 된다. 도 6(C)에 나타내는 바와 같이, 공급 전류값을 0.26(A)으로 하는 것에 의해, 흡입 압력(Ps)이 0.36~0.48(MPaG)로 되는 압력값이 불감대가 되고, 흡입 압력(Ps)이 0.48(MPaG)보다 높아지면 서브 밸브가 개방하게 된다. 본 실시형태에 의하면, 흡입 압력(Ps)이 낮은 경우에 있어서도, 공급 전류값을 높게 하는 것에 의해 서브 밸브를 개방하게 된다.

또, 본 실시형태에서는 도시와 같이, 불감대의 폭이 0.12(MPa)가 되도록 설정되어 있지만, 메인 밸브와 서브 밸브가 교대로 개폐하는 불안정한 상태를 방지하기 위해서는, 0.05(MPa) 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 불감대의 폭이 작으면, 전체 폐쇄 포인트 부근에서 흡입 압력(Ps)이 변동했을 때 메인 밸브와 서브 밸브가 교대로 개폐하는 등으로 밸브부에 귀에 거슬리는 타음을 발생시킬 가능성이 있고, 또, 메인 밸브 및 서브 밸브의 제어가 불안정한 상태가 되기 쉽다. 거기서, 불감대의 폭을 0.05(MPa)이상, 바람직하게는 0.1(MPa)이상으로서 이것을 방지하고 있다.

도 7은, 흡입 압력(Ps)에 상응한 밸브 개방 특성을 보다 상세하게 나타내는 도면이다. (A)는 도 6(A)와 같이 공급 전류값을 0.68(A)로 한 경우를 나타내고, (B)는 도 6(B)와 같이 공급 전류값을 0.52(A)로 한 경우를 나타낸다. 도 8은, 도 7의 밸브 개방 특성을 발휘시키기 위한 방법을 나타내는 도면이다. 이 도면의 횡축은 자기 갭을 나타내고, 종축은 솔레노이드(3)의 흡인력 특성 또는 파워 엘리먼트(6)의 구동력 특성을 나타낸다. 또한, 공급 전류값을 일정하게 보았을 경우, 흡입 압력(Ps)이 낮아질 수록 자기 갭은 커지고, 흡입 압력(Ps)이 높아질 수록 자기 갭은 작아진다.

도 7(A) 및 (B)에 나타내는 바와 같이, 각 공급 전류값을 설정한 경우에 대해, 흡입 압력(Ps)이 어느 값(밸브 개방 포인트)을 넘으면 서브 밸브가 개방하기 시작한다. 그리고 서브 밸브의 개도가 흡입 압력(Ps)이 높아지는 것에 따라 커지고, 미리 정하는 전체 개방 압력을 경계로 급준하게 전체 개방 상태로 변화하는 밸브 개방 특성을 구비한다. 도 7(A)에 나타내는 바와 같이 공급 전류값을 0.68(A)로 한 경우, 서브 밸브의 밸브 개방과 거의 같은 전체 개방 상태가 된다. 한편, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이 공급 전류값을 0.52(A)로 한 경우에는, 흡입 압력(Ps)이 밸브 개방 포인트보다도 약간 높아지면서 단숨에 전체 개방 상태가 된다. 이 때문에, 공급 전류값을 0.52(A)로 하는 것보다 0.68(A)로 하는 것이 서브 밸브의 밸브 개방시의 응답성을 보다 높게 하는 것이 가능해진다.

이와 같은 밸브 개방 특성은, 도 8에 나타내는 솔레노이드(3)의 흡인력 특성과 파워 엘리먼트(6)의 구동력 특성(하중 특성:"PE 특성"으로 표기)과의 관계에 의해 정해진다. 즉, 흡입 압력(Ps)에 상응하여 변화하는 솔레노이드(3)의 자기 갭에 대한 특성으로서, 솔레노이드(3)의 흡인력 특성의 경사를, 전체 개방 압력을 경계로 파워 엘리먼트(6)의 구동력 특성의 경사보다도 크게 설정하는 것에 의해, 상기 밸브 개방 특성이 실현된다. 예컨대, 공급 전류값을 0.68(A)로 한 경우에 대해서는 서브 밸브 개방 영역의 거의 전역에 걸쳐, 솔레노이드(3)의 흡인력 특성의 경사(실선)가, 파워 엘리먼트(6)의 구동력 특성의 경사(이점 쇄선)보다 커진다. 그 결과, 도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 흡입 압력(Ps)이 밸브 개방 포인트보다도 높아지면 거의 동시에 급준하게 전체 개방 상태로 변화한다. 한편, 예컨대 공급 전류값을 0.52(A)로 한 경우에 대해서는 서브 밸브 개방 영역의 중앙값 부근에 의해, 솔레노이드(3)의 흡인력 특성의 경사(일점 쇄선)가, 파워 엘리먼트(6)의 구동력 특성의 경사(이점 쇄선)보다도 커진다. 그 결과, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 흡입 압력(Ps)이 밸브 개방 포인트보다도 거의 높아지면서 급준하게 전체 개방 상태로 변화한다.

도 9는, 흡입 압력(Ps)에 상응하여 솔레노이드로의 공급 전류값과 밸브 개방 특성의 관계를 나타내는 도면이다. 횡축은 공급 전류값을 나타내고, 종축은 메인 밸브 및 서브 밸브의 밸브 스트로크(밸브 개도)를 나타낸다. 도면 중에는 흡입 압력(Ps)이 0.6(MPaG)의 경우(실선), 0.5(MPaG)의 경우(점선), 0.3(MPaG)의 경우(일점 쇄선), 0.2(MPaG)의 경우(이점 쇄선), 0.1(MPaG)의 경우(파선)에 대해, 각각 밸브 개방 특성이 표기되어 있다.

상기 도면에 의하면, 예컨대 흡입 압력(Ps)이 0.6, 0.5(MPaG)의 경우, 서브 밸브의 밸브 개방 포인트(밸브 폐쇄 상태에서 밸브 개방 상태로 변화하는 경계가 되는 전류값)는 0.25(A)가 된다. 흡입 압력(Ps)이 03(MPaG)의 경우에는, 서브 밸브의 밸브 개방 포인트는 0.57(A)이 된다. 흡입 압력(Ps)이 0.2(MPaG)의 경우에는, 서브 밸브의 밸브 개방 포인트는 0.76(A)이 된다. 흡입 압력(Ps)이 0.1(MPaG)의 경우에는, 서브 밸브의 밸브 개방 포인트는 0.93(A)이 된다. 따라서, 흡입 압력(Ps)에 상응한 밸브 개방 포인트를 넘는 전류('밸브 개방 전류"라고 함)가 공급되면, 서브 밸브가 밸브 개방한다. 바꾸어 말해서, 흡입 압력(Ps)을 설정 압력(Pset)으로 하기 위한 공급 전류값이 설정된 상태에 있어서, 그 공급 전류값이 현재의 흡입 압력(Ps)에 대응하는 밸브 개방 전류로 되어 있으면 서브 밸브는 개방하고, 밸브 개방 전류로 되어 있지 않으면 서브 밸브 개방은 폐쇄한 상태를 유지하게 된다.

본 실시형태에서는, 예컨대 설정 압력(Pset)을 0.1(MPaG)로 하기 위해 공급 전류값으로서 0.68(A)을 설정한 경우, 가령 압축기의 기동시의 흡입 압력(Ps)이 0.6, 0.5(MPaG)의 고부하 상태로 되어 있으면 서브 밸브가 바로 전체 개방 상태가 되고, 압축기를 최대 용량 운전으로 이행시킨다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하하여 신속하게 0.1(MPaG)에 근접하게 된다. 흡입 압력(Ps)이 0.3(MPaG) 정도면, 서브 밸브를 전체 개방에는 이르지 않는 소정 개도로 개방하고, 최대 용량 운전으로의 이행을 촉진한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 비교적 신속하게 저하하여 0.1(MPaG)에 근접하게 된다. 흡입 압력(Ps)이 0.2(MPaG) 정도면, 서브 밸브는 억지로 밸브 개방되지 않고 기동된다. 다만, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 상태에서 기동이 개시되기 때문에, 흡입 압력(Ps)은 저하하여 0.1(MPaG)에 근접하게 된다. 흡입 압력(Ps)이 0.1(MPaG) 정도면, 그것을 유지하도록 서브 밸브를 폐쇄한 채 메인 밸브의 개도가 제어된다.

설정 압력(Pset)을 0.2(MPaG)로 하기 위해 공급 전류값으로서 0.52(A)를 설정한 경우, 가령 압축기의 기동시의 흡입 압력(Ps)이 0.6, 0.5(MPaG)의 고부하 상태로 되어 있으면 서브 밸브가 바로 전체 개방 상태가 되고, 압축기를 최대 용량 운전으로 이행시킨다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하하여 신속하게 0.2(MPaG)에 근접하게 된다. 흡입 압력(Ps)이 0.3(MPaG) 정도면, 서브 밸브는 억지로 밸브 개방되지 않고 기동된다. 다만, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 상태에 의해 기동이 개시되기 때문에, 흡입 압력(Ps)은 저하하여 0.2(MPaG)에 근접하게 된다. 흡입 압력(Ps)이 0.2(MPaG) 정도면, 그것을 유지하도록 서브 밸브를 폐쇄한 채 메인 밸브의 개도가 제어된다. 흡입 압력(Ps)이 0.1(MPaG) 정도의 저부하 상태로 되어 있으면 서브 밸브는 폐쇄한 채 메인 밸브가 바로 전체 개방 상태가 되고, 압축기를 최소 용량 운전으로 이행시킨다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 상승하여 신속하게 0.2(MPaG)에 근접하게 된다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 설정 압력(Pset)에 대응하는 공급 전류값의 설정에 상응하여, 흡입 압력(Ps)을 그 설정 압력(Pset)에 신속하게 근접하도록, 서브 밸브의 밸브 개방 특성이 적절하게 조정되도록 된다. 또한, 흡입 압력(Ps)마다 볼 때, 메인 밸브와 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 공급 전류값의 범위가 불감대로서 존재한다. 상기 도면에 의하면, 흡입 압력(Ps)이 0.6, 0.5(MPaG)이면 0.18~0.25(A)가 불감대가 되고, 흡입 압력(Ps)이 0.3(MPaG)이면 0.42~0.57(A)이 불감대가 되고, 흡입 압력(Ps)이 0.2(MPaG)이면 0.62~0.76(A)이 불감대가 되고, 흡입 압력(Ps)이 0.1(MPaG)이면 0.80~0.93(A)이 불감대로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 솔레노이드(3)로의 통전 제어를 400Hz 정도의 PWM(Pulse Width Modulation)에 의한 듀티(duty) 제어에 의해 실행되는 바, 설정 압력(Pset)을 설정하기 위한 공급 전류값을 이와 같은 불감대의 중간값(중앙값 부근)에 설정함으로서, 메인 밸브와 서브 밸브의 동시 폐쇄 상태(전체 폐쇄 포인트)를 안정적으로 유지할 수 있다. 또, 메인 밸브와 서브 밸브가 교대로 개폐하여 귀에 거슬리는 충돌음을 발생시키는 사태를 회피할 수 있다.

여기서, 도 2의 상태에서 도 3의 상태로 변화하는 케이스에 대해 도 9에 기초하여 추가 설명을 한다. 예컨대, 흡입 압력(Ps)이 0.6(MPaG) 정도로 비교적 높은 경우, 도 2의 상태에서 도 3의 상태로 변화한다, 즉, 흡입 압력(Ps)이 0.6(MPaG) 정도가 되면 벨로스(45)가 최소로 되어 기능하지 않게 되기 때문에, 서브 밸브체(36)는, 스프링의 부세력에 대항한 솔레노이드력만으로 존재하여 작동한다. 즉, 그 작동은 흡입 압력(Ps)에는 존재하지 않고, 공급 전류값에 의존한다. 이때, 공급 전류값을 높여 나아가면, 스프링(42, 44)의 하중차에 대해 이기는 전류값으로 된 곳(예컨대 0.18(A))에서 메인 밸브가 폐쇄하고, 메인 밸브 및 서브 밸브 함께 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 상태에서 더 공급 전류값을 높여서 스프링(42)의 하중이 모두 메인 밸브 시트(22)에 걸린 곳(예컨대 0.25(A))에서 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에서 떨어지기 시작한다. 또한, 상기 도에 있어서는 공급 전류값을 파라미터로서의 불감대의 설정이 나와 있지만, 이것은 도 6에 나타낸 흡입 압력(Ps)을 파라미터로서의 불감대의 설정과 동의한 것은 당연하다. 즉, 도 6에 나와 있는 압력 베이스의 특성을 전류 베이스에 옮겨 놓으면 도 9에 나타낸 것과 같이 된다.

또, 0.6(MPaG)의 경우는 도시와 같이, 메인 밸브 및 서브 밸브의 각 개폐시에 공급 전류값에 대한 밸브 스트로크의 경사가 수직으로 되어 있다. 즉, 공급 전류값을 제로에서 높인 경우, 0.18(A)로 된 곳에서 메인 밸브의 전체 개방 상태(밸브 스트로크: 0.3mm)에서 메인 밸브 및 서브 밸브의 밸브 폐쇄 상태(전체 폐쇄 상태)로 단숨에 변화하고, 0.25(A)로 된 곳에서 서브 밸브가 밸브 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태(밸브 스트로크: 0.25mm)로 단숨에 변화한다. 또, 0.6(MPaG)의 경우의 불감대의 폭은, 0.3(MPaG)의 경우보다도 작게 되어 있다. 이 점에 대해 아래에 설명한다.

도 10은, 도 9에 나타낸 0.6(MPaG)의 경우의 밸브 개방 특성이 얻어지는 이유를 나타내는 도면이다. 횡축은 메인 밸브 및 서브 밸브의 밸브 스트로크(밸브 개도)와 자기 갭을 나타내고, 종축은 공급 전류값에 상응한 솔레노이드(3)의 흡인력 특성과 스프링의 하중 특성을 나타낸다. 도면 중 실선 및 파선이 솔레노이드(3)의 흡인력 특성을 나타내고, 일점 쇄선 및 이점 쇄선이 스프링의 하중 특성을 나타내고 있다.

도시와 같이, 메인 밸브의 전체 개방 상태(메인 밸브 스트로크: 0.3mm)에서 공급 전류값을 올려 나아가면, 0.18(A)로 되었을 때 솔레노이드(3)의 흡인력이 스프링(42, 44)의 하중(합력)을 상회하기 때문에, 메인 밸브체(30)가 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 변위하기 시작한다. 이때, 솔레노에드(3)의 흡인력 특성의 경사가 스프링(42, 44)의 하중 특성의 경사보다도 크기 때문에, 전류값을 그 이상 올리지 않아도 메인 밸브의 개도가 작아지는 것에 따라서 솔레노이드력과 스프링 하중의 차이는 커진다. 이 때문에, 전류값이 0.18(A)로 유지된 채 메인 밸브체(30)가 단숨에 전체 폐쇄 포인트를 향해 변위한다. 그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 메인 밸브의 스트로크의 경사가 거의 수직으로 된다.

한편, 메인 밸브체(30)가 메인 밸브 시트(22)에 착좌한 직후는, 스프링(42)의 하중이 메인 밸브체(30)와 서브 밸브체(36)의 양쪽에 걸린 상태로 되어 있다. 이 상태에서 서브 밸브체(36)에 배분되어 있던 스프링(42)의 하중(F)은, 공급 전류값의 증가에 의해 솔레노이드력이 커지면서 메인 밸브 시트(22)로 서서히 옮겨진다. 그리고 스프링(42)의 하중의 전부가 메인 밸브 시트(22)로 옮겨졌을 때 서브 밸브가 개방하기 시작한다. 이 하중(F)이 불감대를 일으킨다.

공급 전류값이 0.25(A)가 되면, 스프링(42)의 하중의 전부가 메인 밸브 시트(22)로 옮겨지지만, 솔레노이드(3)의 흡인력이 스프링(44)의 하중을 상회하기 때문에, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브의 밸브 개방 방향으로 변위하기 시작한다. 이때, 솔레노이드(3)의 흡인력 특성의 경사가 스프링(44)의 하중 특성의 경사보다도 크기 때문에, 전류값을 변경하지 않아도 서브 밸브의 개도가 커지는 것에 따라서 솔레노이드력과 스프링 하중의 차이는 커진다. 이 때문에, 전류값이 0.25(A)에 유지된 채 서브 밸브체(36)가 단숨에 밸브 개방 포인트를 향해 변위한다. 그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 서브 밸브의 밸브 스트로크의 경사가 거의 수직으로 된다.

또, 도시의 흡입 압력(Ps)이 0.6(KPaG)의 경우에는, 메인 밸브의 밸브 스트로크 전역에 걸쳐 솔레노이드(3)의 흡인력 특성의 경사가 스프링(42, 44)의 하중 특성의 경사보다도 크기 때문에, 0.18(A)로 메인 밸브가 폐쇄하기 시작하면, 그 메인 밸브의 개도가 작아짐으로서 솔레노이드(3)의 흡인력이 증가한다. 즉, 공급 전류값을 증가시키지 않아도 솔레노이드력이 증가하고, 이것이 스프링(42, 44)의 하중(합력)의 일부인 하중(F2)을 부정하는 방향으로 작용한다. 이 하중(F2)이 결과적으로 불감대의 일부를 부정하기 때문에, 불감대의 폭이 작아지게 된다. 즉, 가령 공급 전류값이 0.18(A)일 때의 스프링의 하중 특성의 경사가 흡인력 특성의 경사보다 크면, 도면 중의 하중(F1)이 불감대를 생성하는 바, 흡인력 특성의 경사가 스프링의 하중 특성의 경사보다 크기 때문에, 하중(F2)의 부분만 불감대가 작아지게 된다. 또한, 이와 같이 흡입 압력(Ps)이 0.6(MPaG)의 경우에는 불감대의 폭이 작다고는 하지만, 공급 전류값을 이와 같은 불감대의 중간값(중앙값 부근)으로 설정함으로서, 메인 밸브와 서브 밸브의 동시 폐쇄 상태(전체 폐쇄 포인트)를 안정적으로 유지할 수 있다. 또, 메인 밸브와 서브 밸브가 교대로 개폐하여 귀에 거슬리는 충돌음을 발생시키는 사태를 회피할 수 있다. 즉, 불감대로서 이와 같은 작용 효과를 얻기 위해서는 충분한 폭을 가지고 있다고 말할 수 있다. 이것은, 흡입 압력(Ps)이 0.5(MPaG)의 경우도 동일하다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 스프링(42, 44) 및 파워 엘리먼트(6)의 하중 조정에 의해 메인 밸브의 밸브 개방 포인트가 설정되고, 스프링(44) 및 파워 엘리먼트(6)의 하중 조정에 의해 서브 밸브의 밸브 개방 포인트가 설정된다. 그리고 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값의 설정에 의해, 메인 밸브를 밸브 폐쇄시키는 흡입 압력(Ps)의 값과, 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 서브 밸브를 밸브 개방시키는 흡입 압력(Ps)의 값과, 불감대로서의 흡입 압력(Ps)의 압력값이 설정되어 있다. 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 서브 밸브를 밸브 개방시키는 흡입 압력(Ps)의 값으로 적절한 폭을 부여할 수 있기 때문에, 메인 밸브와 서브 밸브가 교대로 개폐하는 상황을 회피할 수 있고, 브리드 기능을 보다 안정적으로 발휘시킬 수 있다. 또, 서브 밸브가 밸브 개방 작동하는 흡입 압력(Ps)의 값이, 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값을 변화시키는 것에 의해 적절히 변화한다. 이 때문에, 예컨대 차량이 고온 환경하에 놓이는 경우와 저온 환경하에 놓이는 경우에서 공급 전류값을 변화시켜서 설정 압력(Pset)을 변경함으로서 서브 밸브의 밸브 개방 압력도 변화하고, 어느 환경하에 있어서도 브리드 기능을 신속하게 발휘시키는 것에 가능해 진다. 즉, 파워 엘리먼트(6)가 감지하는 압력이 특정한 압력값(고정값)을 넘는 경우에 한하지 않고 서브 밸브를 개방할 수 있고, 브리드 기능을 공조 상태에 상응하여 적절히 발휘시킬 수 있다. 또한, 서브 밸브가 배치되는 서브 밸브실(26)을 메인 밸브 구멍(20)보다 큰 지름으로 구성했기 때문에, 서브 밸브 개방시에 서브 통로를 흐르는 냉매 유량을 충분히 확보할 수 있고, 브리드 기능을 보다 효과적으로 발휘시키는 것이 가능하다.

이상, 본 발명의 적절한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 그 특정 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 각종 변형이 가능한 것은 당연하다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서, 흡입 압력(Ps)이 채워지는 작동실(23)에 파워 엘리먼트(6)를 배치하고, 흡입 압력(Ps)을 직접 감지하여 작동하는 이른바 Ps 감지 밸브를 예시했다. 변형예에 있어서는, 크랭크 압력(Pc)이 채워지는 용량실에 파워 엘리먼트를 배치하는 한편, 크랭크 압력(Pc)을 캔슬하는 구조를 채용함으로서, 실질적으로 흡입 압력(Ps)을 감지하여 동작하는 Ps 감지 밸브로서 구성해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 파워 엘리먼트(6)를 구성하는 감압 부재로서 벨로스(45)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 실시형태에서는, 스프링(42, 44, 88) 등에 관해, 부세 부재로서 스프링(코일 스프링)을 예시했지만, 고무나 수지 등의 탄성 재료 또는 판 스프링 등의 탄성 기구를 채용해도 좋은 것은 당연하다.

상기 실시형태에서는, 벨로스(45)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) 중 어느 하나를 채워도 좋다. 그리고 파워 엘리먼트가 적절한 벨로스의 내외의 압력차를 감지하여 작동하는 구성으로 해도 좋다. 또, 상기 실시형태에서는, 메인 밸브체가 직접 받는 압력(Pd, Pc, Ps)을 캔슬하는 구성으로 했지만, 이들의 적어도 어느 하나의 압력을 캔슬하지 않은 구성으로 해도 좋다.

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

1: 제어 밸브
2: 밸브 본체
3: 솔레노이드
5: 보디
6: 파워 엘리먼트
12, 14: 포트
15, 17: 스트레이너
16: 포트
20: 메인 밸브 구멍
22: 메인 밸브 시트
23: 작동실
24: 메인 밸브실
25: 가이드 구멍
26: 서브 밸브실
27: 가이드 구멍
28: 압력실
30: 메인 밸브체
32: 서브 밸브 구멍
33: 구획부
34: 서브 밸브 시트
36: 서브 밸브체
37: 내부 통로
38: 작동 로드
39: 내부 통로
42, 44: 스프링
45: 벨로스

Claims (6)

1. 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실에서 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서,
   상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트와, 상기 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통포트와, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트와, 상기 토출실 연통 포트와 상기 크랭크실 연통 포트를 연통시키는 메인 통로와, 상기 크랭크실 연통 포트와 상기 흡입실 연통 포트를 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와,
   상기 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와,
   상기 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하고, 상기 메인 통로를 개방 또는 차단하는 메인 밸브체와,
   소정의 피감지 압력을 감지하여 상기 메인 밸브의 개폐 방향으로 변위하는 감압 부재를 포함하고, 그 감압 부재의 변위에 상응하여 상기 메인 밸브체에 밸브 개방 방향의 구동력을 부여 가능한 파워 엘리먼트와,
   통전에 의해 상기 파워 엘리먼트의 구동력에 대항하는 힘을 발생 가능한 솔레노이드와,
   상기 솔레노이드에 연결되어, 상기 솔레노이드의 힘을 상기 파워 엘리먼트에 전달하기 위한 작동 로드와,
   상기 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와,
   상기 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하고, 상기 서브 통로를 개방 또는 차단하는 서브 밸브체와,
   상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 부세 부재를 구비하고,
   상기 부세 부재의 하중 조정에 의해, 상기 메인 밸브체가 상기 메인 밸브 시트에 착좌한 후에 상기 서브 밸브체가 상기 서브 밸브 시트에서 이탈할 때까지 상기 메인 밸브와 상기 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 상기 피감지 압력의 범위가 불감대로서 설정되고,
   상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값의 설정에 의해, 상기 메인 밸브를 밸브 폐쇄시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 상기 서브 밸브를 밸브 개방시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 불감대가 되는 압력값이 가변하고,
   상기 불감대의 폭이 0.05MPa 이상이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 작동 로드와 상기 메인 밸브체가 별체로 구성되고,
   상기 부세 부재가, 상기 메인 밸브의 밸브 개방시에 상기 메인 밸브체가 상기 작동 로드 및 상기 감압 부재의 동작에 추종할 수 있도록 상기 메인 밸브체를 부세하고,
   상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄시에는, 상기 메인 밸브체와 상기 작동 로드를 상대 변위시키는 것에 의해 상기 서브 밸브가 밸브 개방할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
3. 삭제
4. 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실에서 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실에서 크랭크실에 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서,
   상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트와, 상기 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통포트와, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트와, 상기 토출실 연통 포트와 상기 크랭크실 연통 포트를 연통시키는 메인 통로와, 상기 크랭크실 연통 포트와 상기 흡입실 연통 포트를 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와,
   상기 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와,
   상기 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하고, 상기 메인 통로를 개방 또는 차단하는 메인 밸브체와,
   소정의 피감지 압력을 감지하여 상기 메인 밸브의 개폐 방향으로 변위하는 감압 부재를 포함하고, 그 감압 부재의 변위에 상응하여 상기 메인 밸브체에 밸브 개방 방향의 구동력을 부여 가능한 파워 엘리먼트와,
   통전에 의해 상기 파워 엘리먼트의 구동력에 대항하는 힘을 발생 가능한 솔레노이드와,
   상기 솔레노이드에 연결되어, 상기 솔레노이드의 힘을 상기 파워 엘리먼트에 전달하기 위한 작동 로드와,
   상기 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와,
   상기 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하고, 상기 서브 통로를 개방 또는 차단하는 서브 밸브체와,
   상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 부세 부재를 구비하고,
   상기 부세 부재의 하중 조정에 의해, 상기 메인 밸브체가 상기 메인 밸브 시트에 착좌한 후에 상기 서브 밸브체가 상기 서브 밸브 시트에서 이탈할 때까지 상기 메인 밸브와 상기 서브 밸브가 동시에 밸브 폐쇄 상태가 되는 상기 피감지 압력의 범위가 불감대로서 설정되고,
   상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값의 설정에 의해, 상기 메인 밸브를 밸브 폐쇄시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 후에 상기 서브 밸브를 밸브 개방시키는 상기 피감지 압력의 값과, 상기 불감대가 되는 압력값이 가변하고,
   상기 서브 밸브의 개도가 상기 피감지 압력이 높아질수록 커지고, 미리 정해진 전체 개방 압력을 경계로 급준하게 전체 개방 상태로 변화하는 밸브 개방 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 피감지 압력에 상응하여 변화하는 상기 솔레노이드의 자기 갭에 대한 특성으로서, 상기 솔레노이드의 흡인력 특성의 경사를, 상기 전체 개방 압력을 경계로 상기 파워 엘리먼트의 구동력 특성의 경계보다도 크게 설정하는 것에 의해, 상기 밸브 개방 특성이 실현되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 작동 로드와 상기 메인 밸브체가 별체로 구성되고,
   상기 부세 부재가, 상기 메인 밸브의 밸브 개방시에 상기 메인 밸브체가 상기 작동 로드 및 상기 감압 부재의 동작에 추종할 수 있도록 상기 메인 밸브체를 부세하고,
   상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄시에는, 상기 메인 밸브체와 상기 작동 로드를 상대 변위시키는 것에 의해 상기 서브 밸브가 밸브 개방할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
   

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