KR102252391B1 - 가변 용량 압축기 및 그 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

[과제]
클러치리스 방식의 가변 용량 압축기에 있어서, 냉매의 효율적인 내부 순환을 실현한다.
[해결 수단]
제어 밸브(1)는, 압축기의 급기 통로를 구성하는 메인 통로와, 압축기의 추기 통로를 구성하는 서브 통로를 구비하는 보디(5); 메인 통로에 마련된 메인 밸브(7); 서브 통로에 마련된 추기 밸브(8); 공급 전류값에 따른 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향의 구동력을 발생하는 솔레노이드(3); 메인 밸브(7)의 밸브 개방 방향의 바이어싱력을 발생하는 바이어싱 부재; 및 피감지 압력의 크기에 따라 메인 밸브(7) 및 추기 밸브(8)의 개폐 방향으로 변위하는 감압부(6)를 포함한다. 감압부(6)는, 솔레노이드(3)로의 통전이 정상 전류보다 작은 소정의 하한값 또는 오프가 됨으로써 피감지 압력이 높아지는 것에 의해, 추기 밸브(8)를 밸브 개방시키는 방향으로 변위하여, 서브 통로를 개방시킨다.

Description

가변 용량 압축기 및 그 제어 밸브{VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR AND CONTROL VALVE THEREOF}

본 발명은 가변 용량 압축기에 관한 것이고, 특히 냉매의 내부 순환을 확보하기 위한 구조에 관한 것이다.

자동차용 공조 장치는, 일반적으로, 압축기, 응축기, 팽창 장치, 증발기 등을 냉동 사이클에 배치하여 구성된다. 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 구동되는 회전축에 장착된 경사판에 압축용의 피스톤이 연결되고, 경사판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 변화시키는 것에 의해 냉매의 토출 용량을 조정한다. 경사판의 각도는, 밀폐된 제어실 내에 토출 냉매의 일부를 도입하고, 피스톤의 양면에 가해지는 압력의 균형을 변화시킴으로써 연속적으로 변화된다. 이 제어실 내의 압력(이하 "제어 압력"이라고 한다)은, 예컨대 압축기의 토출실과 제어실 사이에 밸브부를 구비하는 제어 밸브에 의해 조정된다. 이 제어 밸브는, 토출실에서 제어실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 압축기의 토출 용량을 변화시킨다.

이와 같은 압축기에서는, 내부 기구의 윤활이나 냉각을 위해 윤활 오일을 포함하는 냉매가 순환된다. 즉, 냉매의 순환로로서, 냉동 사이클을 순환시키기 위한 외부 순환로 이외에도, 압축기 내를 순환시키기 위한 내부 순환로가 마련된다. 이 내부 순환로는, 토출실과 제어실을 연통시키는 급기 통로와, 제어실과 흡입실을 연통시키는 추기 통로를 포함한다. 일반적으로, 급기 통로는 상술한 제어 밸브를 경유하는 통로로서 구성되고, 추기 통로는 압축기의 하우징에 마련된 오리피스에 의해 구성된다(예컨대 특허문헌 1 참조).

일본국 특허공개공보 2010-101202호 공보

그런데, 이와 같은 압축기로서는, 중량의 저감이나 제조 비용 삭감 등의 관점에서, 그 회전축이 외부 구동원과 상시 연결되는 클러치리스(clutchless) 방식의 것이 널리 채용되고 있다. 이 압축기는, 공조 장치가 오프되어도 엔진이 정지되지 않는 한 계속 회전하기 때문에, 소부(燒付) 방지를 위해 냉매의 내부 순환을 충분히 확보해야 한다. 한편, 이와 같은 내부 순환은, 냉동 사이클에 대해 일을 하지 않는다. 이 때문에, 내부 순환을 불필요하게 크게 하면, 가변 용량 운전 영역(압축기의 제어 중)에 있어서의 외부 순환을 확보하기 어려워지고, 공조 장치의 일률 저하로 이어질 가능성이 있다.

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위한 것이고, 그 목적 중 하나는, 클러치리스 방식의 가변 용량 압축기에 있어서, 냉매의 효율적인 내부 순환을 실현 가능하게 하는 것에 있다. 또한, 이를 위해 바람직한 제어 밸브를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 형태는 제어 밸브이다. 이 제어 밸브는, 흡입실, 토출실, 제어실, 토출실과 제어실을 연통시키는 급기 통로, 및 제어실과 흡입실을 연통시키는 추기 통로를 구비하는 가변 용량 압축기에 적용되고, 토출실에서 제어실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 압축기의 토출 용량을 변화시킨다. 이 제어 밸브는, 급기 통로를 구성하는 메인 통로와, 추기 통로를 구성하는 서브 통로를 구비하는 보디; 메인 통로에 마련된 메인 밸브; 서브 통로에 마련된 추기 밸브; 공급 전류값에 따른 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향의 구동력을 발생하는 솔레노이드; 메인 밸브의 밸브 개방 방향의 바이어싱력을 발생하는 바이어싱 부재; 및 흡입실의 흡입 압력 또는 제어실의 제어 압력을 피감지 압력으로서 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 따라 메인 밸브 및 추기 밸브의 개폐 방향으로 변위하는 감압부를 포함한다. 감압부는, 솔레노이드로의 통전이 정상 전류보다 작은 소정의 하한값 또는 오프가 됨으로써 피감지 압력이 높아지는 것에 의해, 추기 밸브를 밸브 개방시키는 방향으로 변위하여, 서브 통로를 개방시킨다.

이 형태의 제어 밸브를 가변 용량 압축기에 적용하면, 최소 용량 운전 영역에 있어서 피감지 압력이 높아지면, 감압부가 변위하여 추기 밸브를 밸브 개방시키고, 서브 통로를 개방시킨다. 이 때문에, 최소 용량 운전 영역에 있어서도 내부 순환량을 충분히 확보할 수 있다. 한편, 솔레노이드로의 통전이 정상 전류가 되는 가변 용량 운전 영역(압축기의 제어 중)에 있어서는, 추기 밸브가 실질적으로 밸브 폐쇄 상태가 되기 때문에, 외부 순환을 촉진시킬 수 있다. 이 형태의 제어 밸브에 의하면, 압축기에 있어서의 냉매의 효율적인 내부 순환을 실현할 수 있다.

본 발명의 다른 형태는 가변 용량 압축기이다. 이 압축기는, 흡입실, 토출실, 제어실 및 실린더가 구획 형성되는 한편, 토출실과 제어실을 연통시키는 급기 통로와, 제어실과 흡입실을 연통시키는 추기 통로를 구비하는 하우징; 하우징에 회전 가능하게 지지되고, 클러치리스 방식으로 외부 구동원과 작동 연결되는 회전축; 회전축에 대해 경사각 가변에 마련되고, 그 회전축의 회전에 의해 요동하고, 그 경사각이 제어실의 제어 압력에 따라 변화하는 경사판; 경사판의 경사각에 따른 스트로크로 실린더 내를 왕복 이동하고, 흡입실에서 실린더 내로의 냉매의 흡입, 실린더 내에서의 냉매의 압축, 및 실린더에서 토출실로의 냉매의 토출을 실현하는 피스톤; 급기 통로의 개도를 조정하는 것에 의해, 토출실에서 제어실로 도입되는 냉매의 유량을 조정하는 급기 기구; 및 추기 통로의 개도 조정하는 것에 의해, 제어실에서 흡입실로 도출되는 냉매의 유량을 조정하는 추기 기구를 포함한다.

추기 통로의 개구 면적에 관하여, 가변 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S1, 최소 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S2, 최대 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S3로 한 경우에, S1＜S2＜S3의 관계가 성립한다.

이 형태에서는, 토출 용량이 비교적 커지는 가변 용량 운전 영역에서 추기 통로의 개구 면적이 작아지게 됨으로써, 압축기의 제어 중에 있어서의 내부 순환량을 억제하여, 그 일률을 높일 수 있다. 한편, 최소 용량 운전 영역에 있어서는 토출 유량이 작아지게 되는바, 추기 통로의 개구 면적이 가변 용량 운전 영역보다 커지게 됨으로써, 필요한 내부 순환량을 확보할 수 있다. 또한, 최대 용량 운전 영역에서 추기 통로의 개구 면적이 가장 커지게 됨으로써, 압축기의 기동성을 확보할 수 있다. 이 형태에 의하면, 압축기의 기동성을 확보하면서, 냉매의 효율적인 내부 순환을 실현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 클러치리스 방식의 가변 용량 압축기에 있어서, 냉매의 효율적인 내부 순환을 실현할 수 있게 된다.

도 1은 제1실시형태에 따른 압축기를 포함하는 냉동 사이클을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 제1실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부 확대도이다.
도 5는 실시형태에 의한 작용 효과를 나타내는 도면이다.
도 5은 제2실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 B부 확대도이다.
도 8은 도 6의 B부 확대도이다.
도 9는 제3 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 9의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 11은 제4 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 12는 제5 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

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

[제1실시형태]

도 1은, 제1실시형태에 따른 압축기를 포함하는 냉동 사이클을 개략적으로 나타내는 도면이다.

압축기(100)는 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 설치된다. 압축기(100)는, 그 냉동 사이클을 흐르는 냉매를 압축하여 고온·고압의 가스 냉매로 하여 토출한다. 그 가스 냉매는 응축기(111)(외부 열교환기)에 의해 응축되고, 또한 팽창 장치(113)에 의해 단열 팽창되어 저온·저압의 안개 상태의 냉매가 된다. 이 저온·저압의 냉매가 증발기(115)에 의해 증발하고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내 공기를 냉각한다. 증발기(115)에서 증발된 냉매는, 다시 압축기(100)로 되돌아와 냉동 사이클을 순환한다.

압축기(100)는, 그 하우징 내에 냉매를 압축하기 위한 기구 외에도, 냉매의 토출 용량을 제어하는 제어 밸브(1)와, 토출 냉매의 역류를 방지하는 토출 밸브(160)를 포함한다. 압축기(100)의 하우징은, 실린더 블록(102)과, 실린더 블록(102)의 전단측에 접합된 프론트 하우징(104)과, 실린더 블록(102)의 후단측에 접합된 리어 하우징(106)을 조립하여 구성된다. 실린더 블록(102)과 리어 하우징(106) 사이에는 밸브 플레이트(108)가 개재되어 있다. 실린더 블록(102)은, 그 축선 둘레에 복수의 실린더(110)를 구비한다. 실린더 블록(102)과 프론트 하우징(104)에 둘러싸인 공간에 크랭크실(112)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 크랭크실(112)이 "제어실"에 해당하지만, 변형예에 있어서는 크랭크실 내 또는 크랭크실 외에 별도로 마련된 압력실을 "제어실"로 해도 좋다.

리어 하우징(106)의 내부에 흡입실(114), 토출실(116) 및 장착 구멍(118)이 구획 형성되어 있다. 리어 하우징(106)에는, 또한, 증발기(115)측에서 흡입실(114)로 냉매를 도입하는 냉매 입구(120), 토출실(116)에서 응축기(111)측으로 토출 냉매를 도출하는 냉매 출구(122), 흡입실(114)과 장착 구멍(118)을 연통시키는 연통로(124), 크랭크실(112)과 장착 구멍(118)을 연통시키는 연통로(126), 토출실(116)과 장착 구멍(118)을 연통시키는 연통로(128)가 마련되어 있다.

연통로(128, 126) 및 제어 밸브(1)의 메인 통로(후술한다)가, 토출실(116)로부터의 토출 냉매의 일부를 크랭크실(112)로 도입하기 위한 급기 통로(170)를 구성한다. 한편, 연통로(126, 124) 및 제어 밸브(1)의 서브 통로(후술한다)가, 크랭크실(112)의 냉매의 일부를 흡입실(114)로 도출하기 위한 추기 통로(172)(제1추기 통로)를 구성한다. 제어 밸브(1)는, "급기 기구" 및 "추기 기구"로서 기능한다. 또한, 하우징에는, 크랭크실(112)과 흡입실(114)을 연통하는 추기 통로(174)(제2 추기 통로)가 마련되어 있다. 추기 통로(174)는, 단면적이 고정된 오리피스(176)를 구비하고, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로의 최저 유량의 냉매의 흐름을 허용한다. 급기 통로(170) 및 추기 통로(172, 174)에 의해, 압축기(100)에 있어서의 냉매의 내부 순환이 확보되어 있다.

크랭크실(112)에는, 그 중심을 관통하도록 회전축(130)이 배치되어 있다. 회전축(130)은, 실린더 블록(102)에 마련된 베어링(132)과, 프론트 하우징(104)에 마련된 베어링(134)에 의해 회전 자유로이 지지되어 있다. 회전축(130)에는, 러그 플레이트(136)가 고정되어 있고, 러그 플레이트(136)에 돌출되게 마련된 지지 아암(138) 등을 통해 경사판(140)이 지지되어 있다. 회전축(130)에는, 크랭크실(112)과 연통로(126)를 연통시키기 위한 연통로(180)가 마련되어 있다.

경사판(140)은, 회전축(130)의 축선에 대해 경동(傾動) 가능하게 되어 있고, 복수의 실린더(110)에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤(142)에 슈(144)를 통해 연결되어 있다. 회전축(130)은, 그 전단 부분이 프론트 하우징(104)을 관통하여 외부로 연장되어 있고, 그 선단 부분에는 브래킷(146)이 나사 결합되어 있다. 또한, 회전축(130)과 프론트 하우징(104)의 전단 부분의 틈을 외측에서 실링하도록 립씰(148)이 마련되어 있다. 립씰(148)은, 회전축(130)의 둘레면에 슬라이딩 접촉하면서, 그 둘레면을 따른 냉매 가스의 누설을 방지하고 있다. 또한, 실린더(110)에 도입된 냉매의 일부는, 이른바 블로바이 가스로서, 실린더(110)와 피스톤(142)의 클리어런스를 통과하여 크랭크실(112)로 새어나간다. 이 블로바이 가스도 내부 순환에 기여하고 있다.

프론트 하우징(104)의 전단 부분에는 베어링(150)이 마련되고, 풀리(152)가 회전 자유로이 지지되어 있다. 풀리(152)는, 엔진의 구동력을 브래킷(146)을 통해 회전축(130)에 전달한다. 즉, 압축기(100)는, 클러치리스 방식으로 외부 구동원과 작동 연결된다.

흡입실(114)은, 밸브 플레이트(108)에 마련된 흡입용 릴리프 밸브(154)를 통해 실린더(110)에 연통되는 한편, 냉매 입구(120)를 통해 증발기(115)의 출구에도 연통되어 있다. 토출실(116)은, 밸브 플레이트(108)에 마련된 토출용 릴리프 밸브(156)를 통해 실린더(110)에 연통되는 한편, 냉매 출구(122)를 통해 응축기(111)의 입구에도 연통되어 있다.

경사판(140)의 각도는, 크랭크실(112) 내에서 그 경사판(140)을 바이어싱하는 스프링(157, 158)의 하중이나, 경사판(140)에 연결되는 피스톤(142)의 양면에 가해지는 압력에 의한 하중 등이 균형된 위치에 유지된다. 이 경사판(140)의 각도는, 크랭크실(112) 내에 토출 냉매의 일부를 도입하여 제어 압력(Pc)을 변화시키고, 피스톤(142)의 양면에 가해지는 압력의 균형을 변화시키는 것에 의해 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이 경사판(140)의 각도의 변화에 의해 피스톤(142)의 스트로크를 변화시키는 것에 의해, 냉매의 토출 용량이 조정된다. 제어 압력(Pc)은, 제어 밸브(1)에 의해 제어된다.

토출 밸브(160)는, 리어 하우징(106)에 있어서의 토출실(116)과 냉매 출구(122) 사이에 배치되어 있다. 토출 밸브(160)는, 압축기(100)의 토출 냉매의 순방향의 흐름을 허용하고, 역방향의 흐름을 차단하는 "역지 밸브"로서 기능한다. 냉매의 유동 저항에 의한 압력 손실 등을 고려하면, 압축기(100)의 출구 압력(PdL)은, 토출실(116)의 토출 압력(PdH)보다 약간 낮아진다. 다만, 이와 같은 토출 압력(PdH)과 출구 압력(PdL)은 큰 차이가 없기 때문에, 이하의 설명에서는 특별히 구별하지 않는 한 "토출 압력(Pd)"으로 총칭한다.

이상과 같이 구성된 압축기(100)는, 증발기(115)측에서 흡입실(114)로 도입 된 냉매 가스를 실린더(110)에 도입하여 압축하고, 토출실(116)에서 응축기(111)측으로 고온·고압의 냉매를 토출한다. 그 토출 냉매의 일부는, 제어 밸브(1)를 통해 크랭크실(112) 내에 도입되고, 압축기(100)의 용량 제어에 사용된다.

도 2는, 제1실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.

제어 밸브(1)는, 압축기(100)의 흡입 압력(Ps)을 설정 압력으로 유지하도록, 토출실(116)에서 크랭크실(112)로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 이른바 Ps 감지 밸브로서 구성되어 있다. 제어 밸브(1)는, 밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)를 일체로 조립하여 구성되는 상시 개방형의 전자 밸브이다. 밸브 본체(2)는, 압축기(100)의 토출 냉매의 일부를 크랭크실(112)로 도입하기 위한 메인 밸브(7)와, 압축기(100)의 최소 용량 운전시에 크랭크실(112)의 냉매를 흡입실(114)로 보내기 위한 추기 밸브(8), 및 압축기(100)의 최대 용량 운전 시에 크랭크실(112)의 냉매를 흡입실(114)로 보내기 위한 블리드 밸브(9)를 포함한다. 솔레노이드(3)는, 메인 밸브(7)를 개폐 방향으로 구동하여 그 개도를 조정하고, 크랭크실(112)로 도입하는 냉매 유량을 제어한다. 밸브 본체(2)는, 단차진 원통 형상의 보디(5), 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생하는 파워엘리먼트(6) 등을 포함하고 있다. 파워엘리먼트(6)는 "감압부"로서 기능한다.

보디(5)의 상단부에는 포트(12)가 마련되고, 측부에는 포트(14)가 마련되어있다. 보디(5)의 하단부는, 솔레노이드(3)의 코어(42)(후술한다)에 마련된 포트(16)에 연통된다. 포트(12)는, 크랭크실(112)에 연통되는 "제어실 연통 포트"로서 기능하고, 포트(14)는 토출실(116)에 연통되는 "토출실 연통 포트"로서 기능하고, 포트(16)는 흡입실(114)에 연통되는 "흡입실 연통 포트"로서 기능한다. 또한, 보디(5) 내에는, 포트(12)와 포트(14)를 연통시키는 메인 통로와, 포트(12)와 포트(16)를 연통시키는 서브 통로(후술하는 제1, 제2서브 통로)가 형성되어 있다. 메인 통로는 급기 통로(170)를 구성하고, 서브 통로는 추기 통로(172)를 구성한다. 메인 통로에 메인 밸브(7)가 마련되고, 제1서브 통로에 추기 밸브(8)가 마련되고, 제2서브 통로에 블리드 밸브(9)가 마련되어 있다. 메인 통로를 구성하는 보디(5)의 일부에는 밸브 구멍(18)(메인 밸브 구멍)이 마련되고, 그 하단 개구부의 테이퍼면에 밸브 시트(20)(메인 밸브 시트)가 형성되어 있다.

포트(14)는, 토출실(116)로부터 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입한다. 포트(12)는, 압축기(100)의 정상 제어시(가변 용량 운전시)에 메인 밸브(7)를 경유한 제어 압력(Pc)의 냉매를 크랭크실(112)을 향해 도출하고, 최소 용량 운전시 및 최대 용량 운전시에는 크랭크실(112)로부터 배출된 제어 압력(Pc)의 냉매를 도입한다. 이때 도입된 냉매는, 추기 밸브(8) 또는 블리드 밸브(9)에 인도된다. 포트(16)는, 정상 제어시에 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하고, 최소 용량 운전시 및 최대 용량 운전시에는 서브 밸브를 경유한 흡입 압력(Ps)의 냉매를 흡입실(114)을 향해 도출한다.

보디(5)의 상단부의 격벽의 중앙에는 장착 구멍(22)이 축선 방향으로 마련되고, 그 장착 구멍(22)의 주위에는, 복수의 연통 구멍(23)이 마련되어 있다. 장착 구멍(22)에는, 단차진 원기둥 형상의 지지 부재(27)가 그 상단을 지지하도록 압입되어 있다. 지지 부재(27)는, 보디(5)의 내방에서 축선 방향 하방으로 연장되고, 파워엘리먼트(6)의 상단부를 상방에서 지지하고 있다. 연통 구멍(23)은, 포트(12)와 밸브 구멍(18)을 연통시킨다.

밸브 구멍(18)의 포트(12)와는 반대측에는 밸브실(24)이 마련되어 있다. 밸브실(24)은 환상의 공간으로 이루어지고, 포트(14)와 반경 방향으로 연통되어 있다. 밸브실(24)의 밸브 구멍(18)과는 반대측에는, 밸브 구멍(18)과 동축 형태로 가이드 구멍(26)이 형성되어 있다. 가이드 구멍(26)의 밸브실(24)과는 반대측에는 작동실(28)이 형성되고, 포트(16)와 연통되어 있다.

포트(14)에는 환상의 필터 부재(15)가 장착되어 있다. 필터 부재(15)는, 보디(5)의 내부로의 이물 등의 침입을 억제하기 위한 메쉬를 포함한다. 한편, 포트(12)에는 바닥을 갖는 원통 형상의 필터 부재(13)가 장착되어 있다. 필터 부재(13)는, 보디(5)의 내부로의 이물 등의 침입을 억제하기 위한 메쉬를 포함한다.

보디(5)에는, 단차진 원통 형상의 밸브 구동체(30)가 마련되어 있다. 밸브 구동체(30)는, 축선 방향으로 연장되는 내부 통로(35)를 구비한다. 이 내부 통로(35)는, 밸브 구멍(18) 및 연통 구멍(23)을 통해 포트(12)와 연통한다. 밸브 구동체(30)는, 단차진 원통 형상의 제1부재(31)와, 바닥을 갖는 단차진 원통 형상의 제2부재(32)를 축선 방향으로 접합하여 구성된다. 제1부재(31)는, 그 상부가 지름이 축소되고, 하부가 제2부재(32)의 상부에 압입되어 있다. 제1부재(31)의 선단부에는 밸브체(33)(메인 밸브체)가 일체로 마련되어 있다. 밸브체(33)는, 밸브 시트(20)에 탈착하여 메인 밸브(7)를 개폐하고, 토출실(116)에서 크랭크실(112)로 흐르는 냉매 유량을 조정한다.

제2부재(32)는, 하반부가 지름이 축소되고, 그 저부에 복수의 원형 구멍으로 이루어진 연통 구멍(34)이 마련되어 있다. 제2부재(32)에 있어서의 연통 구멍(34)의 주위에 밸브 시트(36)(블리드 밸브 시트)가 형성되어 있다. 밸브 구동체(30)의 내방에는, 파워엘리먼트(6)와 밸브체(38)가 상하로 동축 형태로 배치되어 있다. 밸브체(38)는 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, "블리드 밸브체" 및 "추기 밸브체"로서 기능한다. 밸브체(38)가 밸브 시트(36)에 탈착하여 블리드 밸브(9)를 개폐하고, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로의 냉매의 릴리프를 허용 또는 차단한다. 파워엘리먼트(6)는, 벨로우즈(10)를 포함하고, 그 벨로우즈(10)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30) 나아가서는 밸브체(33)에 부여한다.

밸브체(38)와 파워엘리먼트(6) 사이에는, 양자를 이격시키는 방향으로 바이어싱하는 스프링(39)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다. 또한, 밸브 구동체(30)와 솔레노이드(3)(코어(42)) 사이에는, 밸브 구동체(30)를 메인 밸브(7)의 밸브 폐쇄 방향으로 바이어싱하는 스프링(40)이 개재되어 있다. 스프링(39, 40)은, 원통 형상의 코일 스프링으로 이루어진다. 스프링(39)은 밸브체(38)에 내측으로 삽입되고, 스프링(40)은 제2부재(32)에 외측으로 삽입되어 있다.

한편, 솔레노이드(3)는, 단차진 원통 형상의 코어(42)와, 코어(42)의 하단 개구부를 밀봉하도록 동축 형태로 조립된 바닥을 갖는 원통 형상의 슬리브(44)와, 슬리브(44)에 수용되고 코어(42)와 축선 방향으로 대향 배치된 원통 형상의 플런저(46), 코어(42) 및 슬리브(44)에 외측으로 삽입된 원통 형상의 보빈(48), 보빈(48)에 권취되고, 통전에 의해 자기 회로를 생성하는 전자 코일(50), 전자 코일(50)을 외방에서 덮도록 마련되고, 요크로서도 기능하는 원통 형상의 케이스(52), 및 케이스(52)의 하단 개구부를 밀봉하도록 마련된 단부 부재(54)를 포함한다.

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 지름이 확대되어 있고, 보디(5)와의 사이에 흡입 압력(Ps)을 채우기 위한 작동실(28)을 형성한다. 포트(16)는, 코어(42)와 보디(5)의 접합부 근방에 마련되어 있다. 코어(42)에는 축선 방향을 따른 삽통 구멍(43)이 마련되고, 그 삽통 구멍(43)을 축선 방향으로 관통하도록, 긴 막대 모양의 작동 로드(58)가 삽통되어 있다. 슬리브(44)는, 그 상단 개구부가 코어(42)의 하단 개구부에 외측으로 삽입되고, 전체 둘레가 용접에 의해 코어(42)에 고정되어 있다. 슬리브(44)의 내방에는, 대기로부터 차단된 내부 공간(45)이 형성되어 있다.

플런저(46)는, 슬리브(44)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 슬리브(44)의 내부 공간(45)을 코어(42)측의 간극 공간(76)과 저부측의 배압실(70)로 구획하고 있다. 작동 로드(58)의 하단부가 플런저(46)에 마련된 관통 구멍(47)의 상반부에 느슨하게 끼워지고, 작동 로드(58)와 플런저(46)가 동축 형태로 접속되어 있다. 플런저(46)와 슬리브(44) 사이에는, 스프링(64)이 개재되어 있다. 스프링(64)이 플런저(46)를 상방을 향해 바이어싱하는 것에 의해, 플런저(46)와 작동 로드(58)가 축선 방향으로 일체 변위 가능하게 유지되고 있다. 또한, 스프링(39)은, 밸브체(38) 및 작동 로드(58)를 통해 플런저(46)를 코어(42)로부터 이격시키는 방향으로 바이어싱하는 오프 스프링으로서 기능한다.

작동 로드(58)에는, 링 형상의 계합 부재(59)가 끼워져 있다. 작동 로드(58)는, 계합 부재(59)를 통해 밸브 구동체(30)와 작동 연결 가능하고, 밸브체(38)를 통해 파워엘리먼트(6)와 작동 연결 가능하게 되어 있다. 작동 로드(58)는, 코어(42)와 플런저(46)의 흡인력인 솔레노이드력을, 계합 부재(59)를 통해 밸브 구동체(30) 나아가서는 밸브체(33)에 적절히 전달한다.

한편, 작동 로드(58)에는, 파워엘리먼트(6)의 신축 작동에 의한 구동력("감압 구동력"이라고도 한다)이 밸브체(38)를 통해 전달되고, 솔레노이드력과 대항하도록 부하된다. 즉, 메인 밸브(7)의 제어 상태에 있어서는, 솔레노이드력과 감압 구동력에 의해 조정된 힘이 밸브체(33)에 작용하여, 메인 밸브(7)의 개도를 적절히 제어한다. 메인 밸브(7)의 폐쇄 시에는, 솔레노이드력의 크기에 따라 작동 로드(58)가 밸브 구동체(30)에 대해 상대 변위하고, 밸브체(38)를 밀어올려 블리드 밸브(9)를 밸브 개방시킨다.

코어(42)의 상단부에는 링 형상의 축 지지 부재(60)가 압입되어 있고, 작동 로드(58)는, 그 축 지지 부재(60)에 의해 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 축 지지 부재(60)의 외주면의 소정 부분에는, 축선에 평행한 연통 홈이 형성되어 있다. 이 때문에, 메인 밸브(7)의 제어 시에는, 작동실(28)의 흡입 압력(Ps)이, 그 연통 홈, 코어(42)의 삽통 구멍(43)과 작동 로드(58)의 간극에 의해 형성되는 연통로(62)를 통과하여 슬리브(44)의 내부에도 인도된다.

슬리브(44)는 비자성 재료로 이루어진다. 플런저(46)의 측면에는 축선에 평행한 복수의 연통 홈이 마련되고, 플런저(46)의 하단면에는 반경 방향으로 연장되어 내외를 연통하는 복수의 연통 홈이 마련되어 있다(모두 같은 그림은 도시하고 있지 않다). 이와 같은 구성에 의해, 흡입 압력(Ps) 또는 제어 압력(Pc)이 플런저(46)와 슬리브(44)의 간극을 통하여 배압실(70)에도 인도되도록 되어 있다.

보빈(48)으로부터는 전자 코일(50)에 연결되는 한 쌍의 접속 단자(72)가 연장되고, 각각 단부 부재(54)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 도 3에는 설명의 편의상, 그 한 쌍의 한쪽만 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 간극에 개재한다.

도 3은, 도 2의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

보디(5)의 축선 방향 중간부에는, 밸브 구멍(18)과 가이드 구멍(26)이 동축형태로 마련되어 있다. 지지 부재(27)는, 보디(5)의 상단부에 캔틸레버 형상으로 지지되는 형태로 축선 방향 하방으로 연장된다. 보디(5)의 내경은, 작동실(28)의 위치에서 지름이 확대되어 있다. 보디(5)의 하부는 약간 지름이 축소되어 가이드 구멍(74)을 형성한다.

밸브 구동체(30)의 제1부재(31)는, 가이드 구멍(26)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 그 상단부가 밸브체(33)를 구성한다. 제1부재(31)의 슬라이딩면에는, 냉매의 유통을 억제하기 위한 복수의 환상 홈으로 이루어진 래버린스씰(84)이 마련되어 있다. 제1부재(31)의 하부의 외주면에는, 슬라이딩부(86)가 환상으로 돌출되게 마련되어 있다. 제1부재(31)는, 그 슬라이딩부(86)를 통해 가이드 구멍(74)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 즉, 밸브 구동체(30)는, 그 일단측이 가이드 구멍(26)에 슬라이딩 가능하게 지지되고 타단측이 가이드 구멍(74)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 형태로, 보디(5)에 의해 2점 지지되어 있다.

코어(42)의 상면 중앙부에는 원형 보스 형상의 밸브 시트(88)가 돌출되게 마련되어 있고, 제2부재(32)의 하단부가 그 밸브 시트(88)에 탈착하는 것에 의해, 밸브 구동체(30)의 하단부를 통한 내외의 연통 상태가 제한 또는 개방된다. 즉, 밸브 시트(88)의 둘레 방향의 일부가 노치되어, 지름 방향의 연통로(89)를 형성하고 있다. 밸브 구동체(30)의 하단부와 코어(42)의 상면에 의해, 냉매의 흐름을 규제하는 규제 밸브가 구성된다. 밸브 구동체(30)가 밸브 시트(88)에 착좌하여 규제 밸브가 밸브 폐쇄 상태가 되어도, 연통로(89)를 통한 제한된 범위에서의 냉매의 유통은 허용된다. 제2부재(32)의 저부는, 작동 로드(58)와 적절히 계합 연결 가능한 "피계합부"로서 기능한다. 작동 로드(58)는, 제2부재(32)의 저부 중앙에 마련된 삽통 구멍(92) 및 밸브체(38)를 관통하고, 그 상단부가 파워엘리먼트(6)를 축선 방향으로 가이드하고 있다.

밸브체(38)는, 작동 로드(58)에 동축 형태로 접속되고, 파워엘리먼트(6)와 작동 로드(58) 사이에 배치되어 있다. 밸브체(38)는 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, 그 저부 중앙에 삽통 구멍(91)이 형성되고, 삽통 구멍(91)의 주위에는 냉매를 통과시키기 위한 복수의 연통 구멍(93)이 형성되어 있다.

삽통 구멍(91)에는, 작동 로드(58)의 상단부가 상대 변위 가능하게 삽통된다. 솔레노이드(3)가 온(on)된 메인 밸브(7)의 제어 상태에 있어서는, 작동 로드(58)의 상부에 마련된 계합부(94)가 밸브체(38)의 하면에 계합된다. 또한, 스프링(39, 40)의 바이어싱력에 의해, 밸브 구동체(30)와 밸브체(38)가 서로 당접하는 방향으로 바이어싱된다. 이에 의해, 작동 로드(58), 밸브체(38) 및 밸브 구동체(30)가 일체로 변위할 수 있다.

파워엘리먼트(6)는, 한쌍의 베이스 부재(97, 98) 및 벨로우즈(10)를 포함하여 구성된다. 베이스 부재(97, 98)는, 금속재를 프레스 성형하여 바닥을 갖는 원통 형상으로 구성되어 있고, 그 개구 단부에 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지부(81)를 구비한다. 베이스 부재(98)에 있어서의 플랜지부(81)의 하면에는, 밸브 시트(83)(추기 밸브 시트)가 형성되어 있다. 밸브체(38)의 상단 개구부가 밸브 시트(83)에 탈착하는 것에 의해 추기 밸브(8)를 개폐시킨다.

벨로우즈(10)는 주름 형태의 본체의 상단 개구부가 베이스 부재(97)의 플랜지부(81)에 기밀하게 용접되고, 하단 개구부가 베이스 부재(98)의 플랜지부(81)에 기밀하게 용접되어 있다. 이에 의해, 베이스 부재(98)의 상하단이 폐지되어 있다. 베이스 부재(97, 98)는, 각각의 본체가 벨로우즈(10)의 내방으로 연장되고, 서로의 저부가 근접 배치되어 있다.

베이스 부재(97)의 본체에는, 지지 부재(27)의 하단부가 압입되어 있다. 한편, 베이스 부재(98)의 본체에는, 작동 로드(58)의 상단부가 느슨하게 끼워져 있다. 즉, 작동 로드(58)의 계합부(94)보다 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 계합부(94)가 밸브체(38)의 하면에 계지되는 것에 의해 규제된다. 또한, 축경부(99)의 횡단면은 D형 단면으로 되어 있고, 베이스 부재(98)의 내방의 압력을 방출시키도록 구성되어 있다. 작동 로드(58)는, 계합부(94)가 밸브체(38)에 계지된 상태에서 파워엘리먼트(6)와 일체로 변위 가능하게 되어 있다. 또한, 도시한 바와 같이 밸브 구동체(30)와 밸브체(38)가 서로 가압된 상태에 있어서는, 작동 로드(58)가 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30)와 일체로 변위 가능해 진다.

벨로우즈(10)의 내부는 밀폐된 기준 압력실(S)로 되어 있다. 베이스 부재(97)와 베이스 부재(98) 사이에는, 벨로우즈(10)를 신장 방향으로 바이어싱하는 스프링(85)이 개재되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시형태에서는 진공 상태로 되어 있다. 벨로우즈(10)는, 밸브 구동체(30)의 내부의 제어 압력(Pc)과 기준 압력실(S)의 기준 압력의 차압에 따라 축선 방향(밸브부의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 다만, 그 차압이 커져도 벨로우즈(10)가 소정량 수축하면, 베이스 부재(97)와 베이스 부재(98)가 당접하여 계지되기 때문에, 그 수축은 규제된다.

또한, 밸브체(38)는, 작동 로드(58)의 상단부를 축심으로 하여 파워엘리먼트(6)와 작동 로드(58) 사이에 지지되지만, 파워엘리먼트(6) 및 작동 로드(58)의 어느 것에도 고정되어 있지 않다.

작동 로드(58)에 있어서의 계합부(94)의 약간 하방에는 오목 홈이 둘레에 마련되고, 링 형상의 계합 부재(59)가 끼워져 있다. 이 때문에, 블리드 밸브(9)의 밸브 개방 후에 작동 로드(58)를 밸브 구동체(30)에 대해 더 상대 변위 시키면, 계합 부재(59)가 밸브 구동체(30)의 저부와 계합된다. 이에 의해, 솔레노이드력을 밸브 구동체(30)에 직접 전달할 수 있고, 밸브 구동체(30)를 메인 밸브(7)의 밸브 폐쇄 방향으로 가압할 수 있다. 이 구성은, 만일, 밸브 구동체(30)와 가이드 구멍(26)의 슬라이딩부나, 밸브 구동체(30)와 가이드 구멍(74)의 슬라이딩부로의 이물의 혼입에 의해 밸브 구동체(30)가 정지된 경우에, 그것을 해제하는 록 해제 기구로서 기능한다.

본 실시형태에 있어서는, 밸브 구동체(30)의 메인 밸브(7)에 있어서의 유효 수압 지름(A)(실링부 지름), 밸브 구동체(30)의 슬라이딩부에 있어서의 유효 수압 지름(B), 벨로우즈(10)의 유효 수압 지름(C), 밸브체(38)의 블리드 밸브(9)에 있어서의 유효 수압 지름(D)(실링부 지름), 밸브 구동체(30)의 규제 밸브에 있어서의 유효 수압 지름(E)(실링부 지름), 및 밸브체(38)의 추기 밸브(8)에 있어서의 유효 수압 지름(F)(실링부 지름)이 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 밸브 구동체(30)와 파워엘리먼트(6)가 작동 연결된 상태에 있어서는, 밸브체(33)에 작용하는 토출 압력(Pd) 및 제어 압력(Pc)의 영향이 캔슬된다. 파워엘리먼트(6)는, 그 유효 수압 면적에 흡입 압력(Ps)만을 받게 된다. 그 결과, 메인 밸브(7)의 제어 상태에 있어서, 밸브체(33)는, 작동실(28)에서 받는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

본 실시형태에서는, 스프링(39, 64)의 바이어싱력에 의해, 작동 로드(58)의 계합부(94)와 밸브체(38)가 항상 당접하는 상태가 유지된다. 한편, 블리드 밸브(9)의 밸브 폐쇄 상태에 있어서, 작동 로드(58)의 계합 부재(59)와 밸브 구동체(30)의 저면의 간격이 소정 값(L)이 되도록 기구의 형상 및 크기가 설정되어 있다. 제어 밸브(1)의 기동시에 있어서는, 솔레노이드(3)로의 통전에 의해 메인 밸브(7)의 밸브 폐쇄 방향 및 블리드 밸브(9)의 밸브 개방 방향의 솔레노이드력을 밸브체(38)에 전달할 수 있다. 이에 의해, 밸브체(33)를 밸브 시트(20)에 착좌시켜 메인 밸브(7)를 폐쇄하고, 또한 밸브체(38)를 밸브 시트(36)로부터 리프트시켜 블리드 밸브(9)를 개방할 수 있다. 즉, 제어 밸브(1)는, 솔레노이드(3)의 구동력을 이용하여 블리드 밸브(9)를 강제로 밸브 개방시키기 위한 "강제 밸브 개방 기구"를 구비한다.

이상과 같은 구성에 있어서, 제어 밸브(1)의 안정적인 제어 상태에 있어서는, 작동실(28) 내의 흡입 압력(Ps)이 소정의 설정 압력(Pset)이 되도록 메인 밸브(7)가 자율적으로 동작한다. 이 설정 압력(Pset)은, 기본적으로는 스프링(39, 40, 64, 85)의 스프링 하중 및 벨로우즈(10)의 하중에 의해 미리 조정되고, 증발기 내의 온도와 흡입 압력(Ps)의 관계로부터, 증발기의 동결을 방지할 수 있는 압력값으로서 설정되어 있다. 설정 압력(Pset)은, 솔레노이드(3)로의 공급 전류(설정 전류)를 바꾸는 것에 의해 변화시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 제어 밸브(1)의 조립이 대체로 완료된 상태에서 지지 부재(27)의 압입량을 재조정함으로써, 스프링의 설정 하중을 미세 조정할 수 있어, 설정 압력(Pset)을 정확하게 조정할 수 있다.

다음으로, 제어 밸브(1)의 제어 동작에 대해 설명한다.

도 4는 도 3의 A부 확대도이다. 도 4(A)는, 최소 용량 운전시의 상태를 나타내고 있다. 도 4(B)는, 최대 용량 운전시(기동시 등)에 블리드 기능을 발휘시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 이미 설명한 도 3은, 비교적 안정된 정상 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 2를 바탕으로, 적절히 도 3, 도 4를 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에서는, 솔레노이드(3)로의 통전 제어에 PWM 방식이 채용된다. 이 PWM 제어는, 도시하지 않은 제어부에 의해 실행된다. 이 제어부는, 지정된 듀티비의 펄스 신호를 출력하는 PWM 출력부를 구비하지만, 그 구성 자체에는 공지의 것이 채용되기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.

제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 비통전일 때, 즉 공조 장치가 동작하지 않을 때에는, 코어(42)와 플런저(46) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 스프링(39)의 바이어싱력에 의해 밸브체(38)가 하방으로 변위하여, 밸브 구동체(30)를 하방으로 가압한다. 그 결과, 밸브체(33)가 밸브 시트(20)로부터 이격하여 메인 밸브(7)가 전개 상태가 된다. 이때, 밸브체(38)가 밸브 시트(36)에 착좌하여 블리드 밸브(9)가 밸브 폐쇄 상태가 되고, 밸브 구동체(30)의 하단부가 밸브 시트(88)에 착좌하여 규제 밸브가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 때문에, 토출실(116)에서 포트(14)로 도입된 냉매는, 전개 상태의 메인 밸브(7)를 통과하여, 포트(12)에서 크랭크실(112)로 흐른다. 따라서, 제어 압력(Pc)이 높아지고, 압축기(100)는 최소 용량 운전을 할 수 있게 된다.

이때, 흡입 압력(Ps)이 비교적 높기 때문에, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 스프링(39)의 바이어싱력에 의해 밸브체(38)가 밸브 시트(83)로부터 이격하여, 추기 밸브(8)를 밸브 개방한다. 그 결과, 밸브 구동체(30)의 내부 통로(35) 및 밸브체(38)의 내부 통로(37)에 제어 압력(Pc)이 채워져, 밸브 구동체(30) 및 밸브체(38)에 작용하는 냉매 압력의 영향이 캔슬된다. 각 밸브체에 차압(Pc-Ps)이 작용하지 않기 때문에, 다음에 솔레노이드(3)에 통전했을 때에는 밸브 구동체(30) 나아가서는 밸브체(33)를 작은 솔레노이드력으로 밸브 폐쇄 방향으로 구동할 수 있다.

이와 같이 규제 밸브가 폐쇄된 상태에도, 추기 밸브(8)가 개방되고, 연통로(89)에 의해 한정된 범위에서의 냉매의 유통이 허용되기 때문에, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어진다(2점 쇄선 화살표 참조). 그 결과, 압축기(100)에 필요한 범위에서 냉매의 내부 순환을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같이 냉매가 밸브 구동체(30)의 내부 통로(35), 추기 밸브(8), 밸브체(38)의 내부 통로(37), 연통로(89) 및 작동실(28)을 경유하는 통로가, "제1서브 통로"를 구성한다. 추기 밸브(8)의 밸브 개방에 의해, 이 제1서브 통로가 개방된다.

한편, 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(3)에 제어 전류(기동 전류)가 공급되면, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력에 의해 작동 로드(58)가 구동된다. 이 솔레노이드력은, 작동 로드(58) 및 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30) 나아가서는 밸브체(33)에도 전달된다. 그 결과, 밸브체(33)가 밸브 시트(20)에 착좌하여 메인 밸브(7)를 폐쇄하고, 그 메인 밸브(7)의 밸브 폐쇄와 함께 밸브체(38)가 밸브 시트(36)로부터 이격하여 블리드 밸브(9)를 밸브 개방시킨다. 이때, 규제 밸브도 밸브 개방한다. 다만, 계합 부재(59)가 밸브 구동체(30)에 계지되는 것에 의해 작동 로드(58)의 변위가 규제되기 때문에, 밸브체(38)의 리프트량(즉 블리드 밸브(9)의 개도)은, 상기 소정 값(L)과 일치한다. 또한, 기동시에는 통상 흡입 압력(Ps) 및 제어 압력(Pc)이 비교적 높기 때문에, 벨로우즈(10)가 어느 정도 축소된 상태를 유지하고, 블리드 밸브(9)의 밸브 개방 상태가 유지된다. 이때, 추기 밸브(8)는 밸브 폐쇄 상태를 유지한다.

즉, 솔레노이드(3)에 기동 전류가 공급되면, 메인 밸브(7)가 폐쇄되어 크랭크실(112)로의 토출 냉매의 도입을 규제하는 동시에 블리드 밸브(9)가 즉시 개방되어 크랭크실(112) 내의 냉매를 흡입실(114)로 신속하게 릴리프 시킨다(2점 쇄선 화살표 참조). 그 결과, 압축기(100)를 신속하게 기동시킬 수 있다. 또한, 예컨대 차량이 저온 환경하에 놓인 경우와 같이, 흡입 압력(Ps)이 낮고, 벨로우즈(10)가 신장한 상태에 있어서도, 솔레노이드(3)에 큰 전류를 공급함으로써 블리드 밸브(9)를 밸브 개방시킬 수 있다. 이에 의해, 압축기(100)는 최대 용량 운전을 한다. 그 결과, 압축기(100)가 신속하게 기동한다. 또한, 이와 같이 냉매가 밸브 구동체(30)의 내부 통로(35), 블리드 밸브(9), 규제 밸브 및 작동실(28)을 경유하는 통로가, "제2서브 통로"를 구성한다. 블리드 밸브(9) 및 규제 밸브의 밸브 개방에 의해, 이 제2서브 통로가 개방된다. 상기 제1서브 통로와 제2서브 통로는, 밸브체(38)의 내외로 나누어져 있고, 서로 병렬로 접속되어 있다.

그리고 솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 소정 값으로 설정된 정상 제어 상태에 있을 때에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 흡입 압력(Ps) 및 제어 압력(Pc)이 비교적 낮기 때문에 벨로우즈(10)가 신장하고, 밸브체(38)가 밸브 시트(36)에 착좌하여 블리드 밸브(9)를 밸브 폐쇄시킨다. 추기 밸브(8)도 밸브 폐쇄 상태로 유지된다. 한편, 밸브체(33)가 동작하여 메인 밸브(7)의 개도를 조정한다. 이때, 밸브체(33)는, 스프링(39, 64, 85)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 따라 동작하는 파워엘리먼트(6)에 의한 솔레노이드력에 대항하는 힘이 균형된 밸브 리프트 위치에서 정지한다.

그리고, 예컨대 냉동 부하가 커져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아지면, 벨로우즈(10)가 축소하기 때문에, 밸브체(33)가 상대적으로 상방(폐밸브 폐쇄 방향)으로 변위한다. 그 결과, 메인 밸브(7)의 밸브 개도가 작아지고, 압축기(100)는 토출 용량을 늘리도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하되는 방향으로 변화한다. 반대로, 냉동 부하가 작아져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 낮아지면, 벨로우즈(10)가 신장한다. 그 결과, 파워엘리먼트(6)에 의한 바이어싱력이 솔레노이드력에 대항하는 방향으로 작용한다. 이 결과, 밸브체(33)에 밸브 폐쇄 방향의 힘이 저감되어 메인 밸브(7)의 밸브 개도가 커지고, 압축기(100)는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지된다.

이와 같은 정상 제어가 이루어지고 있는 동안에 엔진의 부하가 커져, 공조 장치로의 부하를 저감시키고자 하는 경우, 제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 온(on)에서 오프(off)로 전환된다. 그러면, 코어(42)와 플런저(46) 사이에 흡인력이 작용하지 않게 되기 때문에, 벨로우즈(10)가 신장하고, 스프링(39)의 바이어싱력에 의해 밸브체(33)가 밸브 시트(20)로부터 이격하여, 메인 밸브(7)가 전개 상태가 된다. 이때, 밸브체(38)는 밸브 시트(36)에 착좌하고 있기 때문에, 블리드 밸브(9)는 밸브 폐쇄 상태가 된다. 토출실(116)에서 포트(14)로 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 전개 상태의 메인 밸브(7)를 통과하여, 포트(12)에서 크랭크실(112)로 흐르게 된다. 따라서, 제어 압력(Pc)이 높아지고, 압축기(100)는 최소 용량 운전을 할 수 있게 된다. 이때, 상술 한 바와 같이 추기 밸브(8)를 밸브 개방하여, 필요한 내부 순환량이 확보된다.

도 5는, 실시형태에 따른 작용 효과를 나타내는 도면이다. 도 5는, 솔레노이드로의 통전 상태와, 급기 통로 및 추기 통로의 유량의 관계를 나타내고 있다. 도 5의 횡축은 솔레노이드(3)로의 공급 전류(Isol)를 나타내고, 종축은 각 통로의 개구 면적을 나타낸다. 도 5의 실선이 급기 통로(170)의 개구 면적을 나타내고, 점선이 추기 통로의 개구 면적(추기 통로(172, 174)의 개구 면적의 합계)을 나타낸다.

솔레노이드(3)로의 통전 상태에 따라 가변 용량 운전 영역, 최대 용량 운전 영역, 최소 용량 운전 영역을 전환할 수 있다. 여기서, "가변 용량 운전 영역"은, 솔레노이드(3)에 정상 전류가 공급되고, 설정 압력(Pset)에 기초한 통전 제어가 이루어지는 제어 영역이다. "최대 용량 운전 영역"(Max 운전 영역)은, 솔레노이드(3)로의 공급 전류값이 소정의 상한값(기동 전류 등)이 되는 것에 의해 냉매의 토출 용량이 최대가 되는 제어 영역이다. "최소 용량 운전 영역"(Min 운전 영역)은, 솔레노이드(3)로의 공급 전류값이 소정의 하한값 또는 오프되는 것에 의해 냉매의 토출 용량이 최소가 되는 제어 영역이다.

도면 중 점선으로 표시되는 바와 같이, 추기 통로의 개구 면적에 관하여, 가변 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S1, 최소 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S2, 최대 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S3로 한 경우에, S1＜S2＜S3의 관계가 성립한다. 바꾸어 말하면, 이와 같은 관계가 성립하도록, 상술한 메인 밸브(7), 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9)의 구조가 정해져 있다.

즉, 가변 용량 운전 영역에서 추기 통로의 개구 면적을 작게 함으로써, 압축기(100)의 제어 중에 있어서의 내부 순환량을 억제하고 있다. 한편, 최소 용량 운전 영역에 있어서는 토출 유량이 작아지게 되는 바, 추기 통로의 개구 면적을 가변 용량 운전 영역의 경우보다 크게 함으로써, 필요한 내부 순환량을 확보하고 있다. 또한, 최대 용량 운전 영역에서 추기 통로의 개구 면적을 가장 크게 함으로써, 압축기(100)의 기동성을 확보하고 있다. 그 결과, 압축기(100)의 기동성을 확보하면서, 냉매의 효율적인 내부 순환을 실현할 수 있다.

[제2실시형태]

도 6은, 제2실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 제1실시형태와의 차이점을 중심으로 설명한다. 본 실시형태에서는, 제1실시형태의 제어 밸브(1) 대신에 제어 밸브(201)를 압축기(100)에 마련한다. 또한, 도 6에 있어서 제1실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

제어 밸브(201)는, 밸브 본체(202)와 솔레노이드(203)를 일체로 조립하여 구성된다. 보디(205)의 상단측에서부터 포트(12)(제어실 연통 포트), 포트(14)(토출실 연통 포트), 포트(16)(흡입실 연통 포트)가 마련되어 있다. 밸브 구멍(18)의 포트(12)와는 반대측에는 중간 압력실(224)이 형성된다. 중간 압력실(224)은, 포트(14)와 반경 방향으로 연통되어 있다. 중간 압력실(224)의 밸브 구멍(18)과는 반대측에는, 가이드 구멍(26)이 형성되어 있다. 가이드 구멍(26)의 중간 압력실(224)의 반대측에는 작동실(28)이 형성되고, 포트(16)와 연통되어 있다.

보디(205)의 축선을 따라, 밸브 구멍(18)과 가이드 구멍(26)이 동축 형태로 마련되어 있다. 그리고, 밸브 구멍(18) 및 가이드 구멍(26)을 축선 방향으로 관통하도록 긴 막대 모양의 작동 로드(230)가 배치되어 있다. 작동 로드(230)는, 단차진 원통 형상을 이루고, 가이드 구멍(26)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 그 상단부가 지름이 축소되어 밸브 구멍(18)을 관통하고, 그 선단부에 밸브체(33)가 일체로 마련되어 있다. 즉, 작동 로드(230)는, 축경부(232)를 통해 밸브체(33)와 연결되어 있다. 밸브체(33)는, 포트(12)측에서 밸브 시트(20)에 탈착하여 메인 밸브(7)를 개폐한다. 작동 로드(230)에는, 축선 방향으로 관통하는 내부 통로(35)가 마련되어 있다.

보디(205)의 상단 개구부에는 스프링 베어링(234)이 나사 결합되어 있고, 그 스프링 베어링(234)과 작동 로드(230) 사이에는, 밸브체(33)를 메인 밸브(7)의 밸브 폐쇄 방향으로 바이어싱하는 스프링(240)이 개재되어 있다. 스프링(240)의 하중은, 스프링 베어링(234)의 보디(205)로의 나사 조임량을 변화시키는 것에 의해 조정할 수 있다.

밸브 본체(202)와 솔레노이드(203)는, 자성 재료로 이루어진 원통 형상의 접속 부재(247)를 통해 접속되어 있다. 보디(205)의 하단 측부에 포트(16)가 마련되고, 밸브 본체(202)와 솔레노이드(203)에 둘러싸이는 공간에 작동실(28)이 형성되어 있다.

솔레노이드(203)는, 원통 형상의 케이스(252)와, 케이스(252) 내에 삽통된 원통 형상의 슬리브(244), 슬리브(244)의 하단부에 고정된 원통 형상의 코어(242), 코어(242)와 축선 방향으로 대향 배치된 플런저(246), 코어(242) 및 슬리브(244)에 외측으로 삽입된 보빈(248), 보빈(248)에 권취된 전자 코일(50), 및 케이스(252)의 하단 개구부를 덮도록 마련된 단부 부재(254)를 포함한다.

플런저(246)는, 박막 형태의 다이어프램(265)을 사이에 두고 분할된 2개의 플런저로 이루어진다. 그 한쪽의 제1플런저(266)가 슬리브(244)의 내부에 배치되고, 다른 쪽의 제2 플런저(268)가 작동실(28)에 배치되어 있다. 다이어프램(265)은, 슬리브(244)의 상단 개구부를 밀봉하고, 슬리브(244)의 내방에 기준 압력실을 형성한다. 다이어프램(265)은 "감압부"로서 기능한다. 이 기준 압력실에는 대기가 채워지지만, 진공 상태로 해도 좋다. 다이어프램(265)은, 가요성을 갖는 감압 부재이다. 다이어프램(265)은, 기준 압력실의 반대 측면에서 흡입 압력(Ps)을 감지하고, 그 외측 둘레부를 지점으로 하여 변위하는 것에 의해, 플런저(246)에 대해 밸브 개방 방향 또는 밸브 폐쇄 방향의 구동력을 부여한다.

제2 플런저(268)의 상단부에는, 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지부(222)가 마련되어 있고, 그 플랜지부(222)의 하면을 접속 부재(247)의 상면과 대응시키도록 하고 있다. 이에 의해, 솔레노이드(203)의 통전시에 플랜지부(222)와 접속 부재(247) 사이에 축선 방향의 흡인력을 발생시켜, 밸브체(33)가 밸브 폐쇄 방향으로 신속하게 이동할 수 있도록 하고 있다. 제2플런저(268)는, 접속 부재(247) 내에 형성된 단차부와의 사이에 개재된 스프링(273)("바이어싱 부재"로서 기능한다)에 의해 상방으로 바이어싱되어 있다. 이 스프링(273)은, 밸브체(33)를 바이어싱하는 스프링(240)보다 큰 하중을 갖는다.

접속 부재(247)의 하단면에는, 실링용의 O링(279)이 개재되어 있다. 슬리브(244)의 상단 개구부에는, 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지부(225)가 마련되어 있다. 그리고, 플랜지부(225)와 접속 부재(247) 사이에 다이어프램(265)의 외측 둘레부 및 O링(279)을 끼우도록 하여 다이어프램(265)을 고정하고 있다. 접속 부재(247)의 하단부에는 환상의 플레이트(278)가 압입되고, 플랜지부(225)를 하방에서 지지하고 있다. 즉 슬리브(244)는, 플레이트(278)의 압입에 의해 접속 부재(247) 나아가서는 보디(205)에 대해 고정되어 있다.

슬리브(244)와 코어(242)는, 압입 및 코킹에 의해 축선 방향으로 접합되어 있다. 슬리브(244)의 내방에는, 제1플런저(266)가 축선 방향으로 진퇴 자유로이 배치되어 있다. 제1플런저(266)에는, 코어(242)의 중심을 축선 방향으로 연장되는 샤프트(258)의 일단이 압입되어 있다. 샤프트(258)의 타단은, 코어(242)의 하단부에 나사 결합된 베어링 부재(290)에 의해 지지되어 있다. 샤프트(258)의 도중에는 스냅링(292)이 감합되고, 그 스냅링(292)에 의해 상방으로의 이동이 규제되도록 스프링 베어링(294)이 마련되어 있다. 스프링 베어링(294)과 베어링 부재(290) 사이에는, 제1플런저(266)를 샤프트(258)를 통해 코어(242)로부터 이격하는 방향으로 바이어싱하는 스프링(275)이 개재되어 있다. 이 스프링(275)의 하중은, 베어링 부재(290)의 코어(242)로의 나사 조임량을 바꾸는 것에 의해 조정할 수 있다.

도 7은, 도 6의 B부 확대도이다.

제2플런저(268)에는, 축선을 따른 관통 구멍(270)이 마련되어 있다. 관통 구멍(270)은, 대경부(272)와 소경부(274)를 구비하는 단차진 원형 구멍 형상을 이루고, 그들의 경계인 단차부에 밸브 시트(36)(블리드 밸브 시트)가 형성되어 있다. 대경부(272)의 상단부는 상방을 향해 지름이 확대되는 테이퍼면(276)을 구비하고, 보디(205)의 하면 중앙부와 상보적 형상으로 되어 있다.

한편, 작동 로드(230)의 하단부가 밸브체(38)를 형성하고 있다. 밸브체(38)는 "블리드 밸브체"로서 기능하고, 밸브 시트(36)에 탈착하는 것에 의해 블리드 밸브(9)를 개폐한다. 제2플런저(268)의 측부에는, 대경부(272)의 내외를 연통시키는 연통 구멍(278)이 마련되어 있다. 제2플런저(268)는, 작동 로드(230)를 하방에서 접리 가능하게 지지한다.

또한, 제2플런저(268)의 하부가 밸브체(280)를 형성하고 있다. 그리고, 다이어프램(265)의 중앙부 상면이 밸브 시트(282)(추기 밸브 시트)를 형성하고 있다. 밸브체(280)는 "추기 밸브체"로서 기능하고, 밸브 시트(282)에 탈착하는 것에 의해 추기 밸브(8)를 개폐한다.

본 실시형태에 있어서는, 밸브체(33)의 메인 밸브(7)에 있어서의 유효 수압 지름(A2)(실링부 지름)과, 작동 로드(230)의 슬라이딩부에 있어서의 유효 수압 지름(B2)이 실질적으로 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 밸브체(33)에 작용하는 토출 압력(Pd)의 영향이 취소된다. 이와 같이 고압의 토출 압력(Pd)의 영향을 받지 않기 때문에, 메인 밸브(7)의 제어 상태에 있어서, 밸브체(33)는, 작동실(28)에서 받는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다.

다음으로, 제어 밸브(201)의 동작에 대해 설명한다.

도 8은, 도 6의 B부 확대도이다. 도 8(A)는, 최소 용량 운전시의 상태를 나타내고 있다. 도 8(B)는, 최대 용량 운전시(기동시 등)에 블리드 기능을 발휘시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 이미 설명한 도 7은, 비교적 안정적인 정상 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 6에 기초하여, 적절히 도 7, 도 8을 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(201)에 있어서, 솔레노이드(203)가 비통전일 때에는, 코어(242)와 플런저(246) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 또한, 흡입 압력(Ps)이 비교적 높아진다. 이 때문에, 도 8(A)에 나타내는 바와 같이, 다이어프램(265)에 당접한 제1플런저(266)는, 스프링(275)의 하중에 저항하여 하방으로 변위한다. 한편, 제2플런저(268)는, 스프링(273)에 의해 제1플런저(266)로부터 이격하도록 상방으로 바이어싱되어 있기 때문에, 작동 로드(230)를 통해 밸브체(33)를 그 전개 위치로 바이어싱한다. 한편, 작동 로드(230)와 제2플런저(268)의 당접 상태, 즉 블리드 밸브(9)의 밸브 폐쇄 상태가 유지된다. 토출실(116)에서 포트(14)로 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 전개 상태의 메인 밸브(7)를 통과하여, 포트(12)에서 크랭크실(112)로 흐르게 된다. 따라서, 제어 압력(Pc)이 상승하여, 압축기(100)는 최소 용량 운전을 한다.

한편, 밸브체(280)가 밸브 시트(282)로부터 이격하기 때문에, 추기 밸브(8)가 밸브 개방된다. 그 결과, 작동 로드(230) 및 제2플런저(268)의 내부 통로가 작동실(28)로 개방된다. 이에 의해, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어진다(2점 쇄선 화살표 참조). 그 결과, 압축기(100)에 필요한 범위에서 냉매의 내부 순환을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같이 냉매가 작동 로드(230) 및 제2플런저(268)의 내부 통로, 추기 밸브(8), 제2플런저(268)와 다이어프램(265)의 간극 및 작동실(28)을 경유하는 통로가, "제1서브 통로"를 구성 한다. 추기 밸브(8)의 밸브 개방에 의해, 이 제1서브 통로가 개방된다.

한편, 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(203)에 제어 전류(기동 전류)가 공급되면, 도 8(B)에 나타내는 바와 같이, 제1플런저(266)가 다이어프램(265)을 통해 스프링(273)의 바이어싱력에 저항하여 제2플런저(268)를 흡인한다. 이 때문에, 제2플런저(268)가 다이어프램(265)에 당접하여 하방으로 이동하고, 이에 따라, 밸브체(33)가 스프링(240)에 의해 밀어 내려져 밸브 시트(20)에 착좌하고, 메인 밸브(7)가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이때, 작동 로드(230)가, 제2플런저(268)로부터 이격된 상태가 된다. 즉, 밸브체(38)가 밸브 시트(36)로부터 이격하여 블리드 밸브(9)가 밸브 개방하여, 블리드 기능이 발휘된다.

즉, 솔레노이드(203)에 기동 전류가 공급되면, 메인 밸브(7)가 폐쇄되어 크랭크실(112)로의 토출 냉매의 도입을 규제하는 동시에 블리드 밸브(9)가 즉시 개방되어 크랭크실(112) 내의 냉매를 흡입실(114)로 신속하게 릴리프시킨다(2점 쇄선 화살표 참조). 이에 의해, 압축기(100)는 최대 용량 운전을 한다. 그 결과, 압축기(100)를 신속하게 기동시킬 수 있다. 또한, 이와 같이 냉매가 작동 로드(230)의 내부 통로, 블리드 밸브(9), 및 작동실(28)을 경유하는 통로가, "제2서브 통로"를 구성한다. 블리드 밸브(9)의 밸브 개방에 의해, 이 제2서브 통로가 개방된다. 상기 제1서브 통로와 제2서브 통로는, 서로 병렬로 접속되어 있다.

이와 같이 흡입 압력(Ps)이 충분히 낮아지면, 다이어프램(265)이 흡입 압력(Ps)을 감지하여 상방으로 변위하고, 제2플런저(268)가 작동 로드(230)에 당접한다. 이때, 솔레노이드(203)에 공급되는 제어 전류를 공조의 설정 온도에 따라 작게 하면, 제2플런저(268) 및 제1플런저(266)는 흡착 상태 그대로 일체가 되고, 흡입 압력(Ps) 의한 힘과, 스프링(240, 273, 274)의 합력과, 솔레노이드(203)의 흡인력이 균형되는 위치까지 상방으로 이동한다. 이에 의해, 밸브체(33)가 제2플런저(268)에 의해 밀어 올려져, 밸브 시트(20)로부터 이격하여 소정의 개도로 설정된다. 따라서, 토출 압력(Pd)의 냉매가 개도에 따른 유량으로 제어되어 크랭크실로 도입되고, 압축기는, 제어 전류에 대응한 용량의 운전으로 이행하게 된다.

솔레노이드(203)의 전자 코일(50)에 공급되는 제어 전류가 일정한 경우, 다이어프램(265)이 흡입 압력(Ps)을 감지하여 밸브 개도를 제어한다. 예컨대 냉동 부하가 커져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아진 경우에는, 밸브체(33)가 작동 로드(230), 제2플런저(268), 다이어프램(265) 및 제1플런저(266)와 일체가 되어 하방으로 변위하기 때문에, 메인 밸브(7)의 개도가 작아지고, 압축기는, 토출 용량을 늘리도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하되어 설정 압력(Pset)에 근접하게 된다. 반대로, 냉동 부하가 작아져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 낮아진 경우에는, 밸브체(33)가 상방으로 변위하여 메인 밸브(7)의 개도를 크게 하기 때문에, 압축기는, 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 상승하여 설정 압력(Pset)에 근접하게 된다. 이와 같이 하여, 제어 밸브(201)는, 흡입 압력(Ps)이 솔레노이드(203)에 의해 설정된 설정 압력(Pset)이 되도록 압축기의 토출 용량을 제어한다.

본 실시형태에 있어서도, 도 5에 나타낸 바와 같이, 추기 통로의 개구 면적에 관하여, 가변 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S1, 최소 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S2, 최대 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S3로 한 경우에, S1＜S2＜S3의 관계가 성립한다. 그와 같은 관계가 성립하도록, 메인 밸브(7), 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9)의 구조가 정해져 있다. 이 때문에, 제1실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

[제3실시형태]

도 9는, 제3 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 제1실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 본 실시형태에서는, 제1실시형태의 제어 밸브(1) 대신에 제어 밸브(301)를 압축기(100)에 마련한다. 또한, 도 9에 있어서 제1실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

제어 밸브(301)는, 밸브 본체(302)와 솔레노이드(303)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(302)는, 보디(305) 및 파워엘리먼트(306) 등을 포함하고 있다. 파워엘리먼트(306)는 "감압부"로서 기능한다. 보디(305)의 상단측에서부터 포트(12)(제어실 연통 포트), 포트(14)(토출실 연통 포트), 포트(16)(흡입실 연통 포트)가 마련되어 있다. 보디(305)의 상부에 작동실(28)이 구획 형성되고, 파워엘리먼트(306)가 배치되어 있다. 작동실(28)은, 포트(12)에 연통된다. 포트(14)의 내방에 밸브실(24)이 형성되어 있다. 밸브실(24)은, 밸브 구멍(18)을 통해 작동실(28)과 연통되어 있다. 보디(305)의 상단 개구부는 단부 부재(313)에 의해 밀봉되고, 보디(305)의 하단부는 접속 부재(347)를 통해 솔레노이드(303)에 연결되어 있다.

보디(305)의 내방에는, 가이드 구멍(26)을 축선 방향으로 관통하도록 원통 형상의 작동 로드(330)가 마련되어 있다. 작동 로드(330)의 상부에는 제1밸브체(310)가 일체로 마련되고, 하부에는 제2밸브체(312)가 일체로 마련되어 있다. 보디(305)의 가이드 구멍(26)보다 하방에는 압력실(328)이 형성되어 있고, 제2밸브체(312)는 그 압력실(328)에 배치되어 있다. 압력실(328)은, 포트(16)에 연통된다. 작동 로드(330)의 상단부에는, 원통 형상의 연결 부재(314)가 동축 형태로 고정되어 있다. 연결 부재(314)는, 밸브 구멍(18)을 관통하여, 작동실(28)로 연장되어 있다. 연결 부재(314)의 상단부가 반경 방향 외측으로 돌출되어 가동 밸브 시트(320)를 형성하고 있다.

작동 로드(330)의 하부가 지름이 축소되어 소경부(322)로 되어 있고, 솔레노이드(303)의 내방(코어(342)의 확경부(343))으로 연장되어 있다. 작동 로드(330)의 중간부에는, 내부 통로(35)와 압력실(328)을 연통시키는 연통 구멍(332)이 마련되어 있다. 소경부(322)에는, 내부 통로(35)와 확경부(343)를 연통시키는 연통 구멍(334)이 마련되어 있다. 소경부(322)의 하부는, 샤프트(358)의 상단부와 연결되어 있다.

파워엘리먼트(306)는, 벨로우즈(10)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생시킨다. 이 대항력은, 연결 부재(314)를 통해 작동 로드(330)에 전달된다. 파워엘리먼트(306)는, 벨로우즈(10)의 상단 개구부를 제1스토퍼(382)에 의해 폐지하고, 하단 개구부를 제2스토퍼(384)에 의해 폐지하여 구성되어 있다. 벨로우즈(10)의 내부는 기준 압력실(S)로 되어 있고, 제1스토퍼(382)와 제2스토퍼(384) 사이에 스프링(85)이 개재되어 있다. 제1스토퍼(382)는, 단부 부재(313)와 일체로 성형되어 있다. 따라서, 제1스토퍼(382)는, 보디(305)에 대해 고정된 상태가 된다.

한편, 제2스토퍼(384)의 외측 둘레부로부터 하방을 향해 밸브체(350)가 돌출되게 마련되어 있다. 밸브체(350)는, 원형 환상을 이루고, "추기 밸브체"로서 기능한다. 밸브체(350)가 가동 밸브 시트(320)에 탈착하는 것에 의해 추기 밸브(8)를 개폐한다. 밸브체(350)와 가동 밸브 시트(320)는 서로의 테이퍼면에서 탈착한다. 작동 로드(330)는, 연결 부재(314)를 통해 파워엘리먼트(306)와 작동 연결 가능하게 되어 있다.

스프링(85)이 제1스토퍼(382)와 제2스토퍼(384)를 서로 이격시키는 방향으로 바이어싱하기 때문에, 벨로우즈(10)는, 흡입 압력(Ps) 또는 제어 압력(Pc)과 기준 압력실(S)의 기준 압력과의 차압에 따라 축선 방향으로 신장 또는 수축한다. 다만, 그 차압이 커져도 벨로우즈(10)가 소정량 수축하면, 제1스토퍼(382)와 제2스토퍼(384)의 서로의 선단면이 당접하여 걸리게 되므로, 그 수축은 규제된다.

솔레노이드(303)는, 원통 형상의 케이스(352)와, 케이스(352) 내에 삽통된 바닥을 갖는 원통 형상의 슬리브(344), 슬리브(344)의 상반부에 고정된 원통 형상의 코어(342), 슬리브(344)의 하반부에 수용되고, 코어(342)와 축선 방향으로 대향 배치된 플런저(346), 슬리브(344)에 외측으로 삽입된 보빈(348), 보빈(348)에 권취된 전자 코일(50), 및 케이스(352)의 하단 개구부를 덮도록 마련된 단부 부재(354)를 포함한다.

샤프트(358)가 코어(342)를 관통하고, 그 상단부가 코어(342)의 확경부(343)에서 작동 로드(330)와 접속되어 있다. 샤프트(358)의 하단부가, 플런저(346)의 상단부에 압입되어 있다. 코어(342)와 플런저(346) 사이에 스프링(375)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다.

코어(342)의 상단 개구부(확경부(343)의 개구단)에, 밸브 시트(383)(블리드 밸브 시트)가 형성되어 있다. 제2밸브체(312)는 "블리드 밸브체"로서 기능하고, 밸브 시트(383)에 탈착하는 것에 의해 블리드 밸브(9)를 개폐한다.

본 실시형태에 있어서는, 제1밸브체(310)의 메인 밸브(7)에 있어서의 유효 수압 지름(A3)(실링부 지름)과, 작동 로드(330)의 슬라이딩부에 있어서의 유효 수압 지름(B3), 제2밸브체(312)의 블리드 밸브(9)에 있어서의 유효 수압 지름(C3)(실링부 지름)이 실질적으로 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 각 밸브체에 작용하는 냉매 압력의 영향이 캔슬된다. 한편, 도시한 바와 같이 추기 밸브(8)가 폐쇄된 상태에서는, 파워엘리먼트(306)가, 실질적으로 내부 통로(35)의 흡입 압력(Ps)만을 감지하여 동작하게 된다. 즉, 메인 밸브(7)는, 정상 제어 상태에 있어서 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다.

다음으로, 제어 밸브(301)의 동작에 대해 설명한다.

도 10은, 도 9의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다. 도 10(A)는, 최소 용량 운전시의 상태를 나타내고 있다. 도 10(B)는, 최대 용량 운전시(기동시 등)에 블리드 기능을 발휘시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 9에 기초하여, 적절히 도 10을 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(301)에 있어서, 솔레노이드(303)가 비통전일 때에는, 코어(342)와 플런저(346) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 스프링(375)의 바이어싱력에 의해 메인 밸브(7)가 전개 상태가 된다. 이 때문에, 도 10(A)에 나타내는 바와 같이, 포트(14)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매가, 전개 상태의 메인 밸브(7)를 통과하여, 포트(12)에서 크랭크실(112)로 흐르게 된다(1점 쇄선 화살표 참조). 이 때문에, 제어 압력(Pc)이 상승하여, 압축기(100)는 최소 용량 운전을 한다.

이때, 제2밸브체(312)가 밸브 시트(383)에 착좌하여 블리드 밸브(9)가 폐쇄된다. 한편, 흡입 압력(Ps)이 비교적 높기 때문에, 파워엘리먼트(306)가 수축하고, 밸브체(350)가 가동 밸브 시트(320)로부터 이격하여 추기 밸브(8)가 개방된다. 이에 따라, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어진다(2점 쇄선 화살표 참조). 그 결과, 압축기(100)에 필요한 범위에서 냉매의 내부 순환을 확보할 수 있다. 또한, 이와 같이 냉매가 추기 밸브(8), 작동 로드(330)의 내부 통로(35), 연통 구멍(332) 및 압력실(328)을 경유하는 통로가, "제1서브 통로"를 구성한다. 추기 밸브(8)의 밸브 개방에 의해, 이 제1서브 통로가 개방된다.

한편, 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(303)에 제어 전류(기동 전류)가 공급되면, 코어(342)가 스프링(375)의 바이어싱력에 저항하여 플런저(346)를 흡인한다. 이 때문에, 작동 로드(330)가 밀어 올려진다. 이때, 도 10(B)에 나타내는 바와 같이, 제1밸브체(310)가 밸브 시트(20)에 착좌하여 메인 밸브(7)를 폐쇄하는 한편, 제2밸브체(312)가 밸브 시트(383)로부터 이격하여 블리드 밸브(9)를 개방한다. 또한, 기동 시에는 흡입 압력(Ps)이 비교적 높기 때문에, 밸브체(350)가 가동 밸브 시트(320)로부터 이격하여 추기 밸브(8)가 개방된다. 즉, 블리드 밸브(9)와 추기 밸브(8) 모두 개방되는 상태가 된다. 이에 의해. 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어져 제어 압력(Pc)이 저하되고, 압축기(100)는 최대 용량 운전을 한다(2점 쇄선 화살표 참조). 즉, 블리드 기능이 발휘되어, 압축기(100)가 신속하게 기동한다. 또한, 냉매가 추기 밸브(8), 작동 로드(330)의 내부 통로(35), 연통 구멍(334), 블리드 밸브(9) 및 압력실(328)을 경유하는 통로가, "제2서브 통로"를 구성한다. 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9)의 밸브 개방에 의해 이 제2서브 통로가 개방된다. 상기 제1서브 통로와 제2서브 통로는, 서로 병렬로 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 최대 용량 운전시에 양 서브 통로가 개방 상태가 된다.

이와 같이 흡입 압력(Ps)이 충분히 낮아지면, 파워엘리먼트(306)가 신장하여 추기 밸브(8)를 폐쇄한다. 이때, 솔레노이드(303)에 공급되는 제어 전류를 공조의 설정 온도에 따라 작게 하면, 작동 로드(330)와 파워엘리먼트(306)가 일체가 되고, 흡입 압력(Ps)에 의한 힘과, 스프링(375)에 의한 힘, 솔레노이드(303)의 흡인력이 균형되는 위치까지 하방으로 이동한다. 이에 의해, 제1밸브체(310)가 밸브 시트(20)로부터 이격하여, 메인 밸브(7)가 소정의 개도로 설정된다. 그 결과, 토출 압력(Pd)의 냉매가 개도에 따른 유량으로 제어되어 크랭크실(112)로 도입되고, 압축기(100)는, 제어 전류에 대응한 용량의 운전으로 이행하게 된다. 또한, 이때 블리드 밸브(9)도 개방하게 되지만, 추기 밸브(8)가 폐쇄되기 때문에, 블리드 기능이 발휘되는 일은 없다.

솔레노이드(303)의 전자 코일(50)에 공급되는 제어 전류가 일정한 경우, 파워엘리먼트(306)가 흡입 압력(Ps)을 감지하여 메인 밸브(7)의 개도를 제어한다. 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아진 경우에는, 파워엘리먼트(306)가 수축하기 때문에, 메인 밸브(7)의 개도가 작아지고, 압축기(100)는 토출 용량을 늘리도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하되어 설정 압력(Pset)에 근접하게 된다. 반대로, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 낮아진 경우에는, 파워엘리먼트(306)가 신장하기 때문에, 메인 밸브(7)의 개도가 커지고, 압축기(100)는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 상승하여 설정 압력(Pset)에 근접하게 된다. 이와 같이 하여, 제어 밸브(301)는, 흡입 압력(Ps)이 솔레노이드(303)에 의해 설정된 설정 압력(Pset)이 되도록 압축기의 토출 용량을 제어한다.

본 실시형태에 있어서도, 도 5에 나타낸 바와 같이, 추기 통로의 개구 면적에 관하여, 가변 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S1, 최소 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S2, 최대 용량 운전 영역에서의 개구 면적을 S3로 한 경우에, S1＜S2＜S3의 관계가 성립한다. 그와 같은 관계가 성립하도록, 메인 밸브(7), 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9)의 구조가 정해져 있다. 이 때문에, 제1실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

[제4실시형태]

도 11은, 제4실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 부분 확대 단면도이다. 이하에서는 제2실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 본 실시형태의 제어 밸브(401)는, 제어실 연통 포트를 2개 구비하는 점에서 제2실시형태의 제어 밸브(201)와 다르다. 또한, 도 11에 있어서 제2실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

제어 밸브(401)는, 밸브 본체(402)와 솔레노이드(203)를 일체로 조립하여 구성된다. 보디(405)에는, 상단측에서부터 포트(12)(제1제어실 연통 포트), 포트(412)(제2제어실 연통 포트), 포트(14)(토출실 연통 포트), 포트(16)(흡입실 연통 포트)가 마련되어 있다. 포트(412)는, 메인 밸브(7)를 경유한 냉매를 크랭크실(112)을 향해 도출하는 "도출 포트"로서 기능한다. 한편, 포트(12)는, 크랭크실(112)로부터 냉매를 도입하는 "도입 포트"로서 기능한다. 또한, 도시를 생략하지만, 압축기(100)에 있어서는, 포트(412), 포트(12)의 각각과 크랭크실(112)을 연통시키는 개별의 연통로가 형성되어 있다.

밸브 구멍(18)과 포트(412) 사이에는, 압력실(424)이 형성된다. 압력실(424)은, 포트(412)와 반경 방향으로 연통되어 있다. 압력실(424)의 밸브 구멍(18)과는 반대측에는, 가이드 구멍(426)이 형성되어 있다. 가이드 구멍(426)의 압력실(424)과는 반대측에 포트(12)가 마련되어 있다. 가이드 구멍(426), 밸브 구멍(18) 및 가이드 구멍(26)을 관통하도록 작동 로드(430)가 마련되어 있다. 작동 로드(430)는, 가이드 구멍(426, 26)에 2점 지지되는 형태로 축선 방향으로 슬라이딩 가능하다.

이와 같은 구성에 의해서도, 제2실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2실시형태와는 달리, 크랭크실(112)로의 냉매의 도출 포트와, 크랭크실(112)로부터의 냉매의 도입 포트를 별도 경로로 했기 때문에, 그 냉매의 도입·도출을 개별로 조정할 수 있게 된다.

[제5실시형태]

도 12는, 제5실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 제1실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 또한, 도 12에 있어서 제1 내지 제4 실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

제어 밸브(501)는, 밸브 본체(502)와 솔레노이드(503)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(502)는, 보디(505) 및 파워엘리먼트(506) 등을 포함하고 있다. 파워엘리먼트(506)는 "감압부"로서 기능한다. 보디(505)의 상단 개구부를 폐쇄하도록 단부 부재(513)가 고정되어 있다. 제어 밸브(501)는, 일단측에서부터 파워엘리먼트(506), 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9), 메인 밸브(7), 솔레노이드(503)가 차례로 배치되는 구성을 가진다.

보디(505)에는, 상단측에서부터 포트(16)(흡입실 연통 포트), 포트(12)(제1제어실 연통 포트), 포트(412)(제2제어실 연통 포트), 포트(14)(토출실 연통 포트)가 마련되어 있다. 포트(412), 포트(12)는, 제4실시형태와 마찬가지로 크랭크실(112)에 연통되고, 각각 "도출 포트", "도입 포트"로서 기능한다. 보디(505)에는, 포트(14)와 포트(412)를 연통시키는 메인 통로와, 포트(12)와 포트(16)를 연통시키는 서브 통로가 형성되어 있다. 메인 통로에는 메인 밸브(7)가 마련되고, 서브 통로에는 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9)가 마련된다.

가이드 구멍(426)의 압력실(424)과는 반대측에는, 서브 밸브실(524)이 마련되어 있다. 서브 밸브실(524)은, 포트(12)와 반경 방향으로 연통되어 있다. 서브 밸브실(524)의 가이드 구멍(426)과는 반대측에는, 가이드 구멍(526)이 형성되어 있다. 가이드 구멍(526)의 서브 밸브실(524)과는 반대측에 작동실(528)이 마련되어 있다. 작동실(528)은 포트(16)와 연통된다. 가이드 구멍(426), 밸브 구멍(18) 및 가이드 구멍(26)을 관통하도록 메인 밸브체(530)가 마련되어 있다. 메인 밸브체(530)는 단차진 원통 형상을 이루고, 가이드 구멍(426, 26)에 2점 지지되는 형태로 축선 방향으로 슬라이딩 가능하다. 또한, 가이드 구멍(526)을 관통하도록 서브 밸브체(536)가 마련되어 있다. 서브 밸브체(536)는 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, 가이드 구멍(526)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 서브 밸브체(536)는, "블리드 밸브체" 및 "추기 밸브체"로서 기능한다.

메인 밸브체(530)의 상반부가 지름이 축소되고, 밸브 구멍(18)을 관통하면서 내외를 구획하는 구획부(533)로 되어 있다. 메인 밸브체(530)의 중간부에 형성된 단차부가, 메인 밸브 시트(22)에 탈착하여 메인 밸브(7)를 개폐한다. 구획부(533)의 상부가 상방을 향해 테이퍼 형태로 지름이 확대되고, 그 상단 개구부에 서브 밸브 시트(534)가 구성되어 있다. 서브 밸브 시트(534)는, 메인 밸브체(530)와 함께 변위하는 가동 밸브 시트로서 기능하고, 또한, "블리드 밸브 시트" 및 "추기 밸브 시트"로서 기능한다.

서브 밸브체(536)는, 파워엘리먼트(506)와 일체로 마련되고, 메인 밸브체(530)와 동축 형태로 대향한다. 서브 밸브체(536)의 측부에는, 내부 통로(532)와 작동실(528)을 연통시키는 연통 구멍(550)이 마련되어 있다. 서브 밸브체(536)가 서브 밸브 시트(534)에 탈착하는 것에 의해 추기 밸브(8) 또는 블리드 밸브(9)를 개폐한다.

또한, 보디(505)의 축선을 따라 긴 막대 모양의 작동 로드(538)가 마련되어 있다. 작동 로드(538)의 상단부는, 서브 밸브체(536)의 저부를 통해 파워엘리먼트(506)와 작동 연결 가능하게 되어 있다. 작동 로드(538)의 하단부는, 플런저(46)에 연결되어 있다. 작동 로드(538)의 상반부는 메인 밸브체(530)를 관통하고, 그 상부가 지름이 축소되어 있다. 그 축경부에 환상의 스프링 베어링(560)이 삽통되어 있다. 스프링 베어링(560)은, 축경부의 기단인 단차부(562)에 지지되어 있다. 서브 밸브체(536)의 저부와 스프링 베어링(560) 사이에는, 서브 밸브체(536)를 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9)의 밸브 개방 방향으로 바이어싱하는 스프링(564)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다.

작동 로드(538)의 축선 방향 중간부에는 계합 부재(59)가 끼워져 있다. 메인 밸브체(530)와 계합 부재(59) 사이에는, 메인 밸브체(530)를 메인 밸브(7)의 밸브 폐쇄 방향으로 바이어싱하는 스프링(540)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다. 메인 밸브(7)의 제어시에는, 스프링(540)의 탄성력에 의해 메인 밸브체(530)와 계합 부재(59)가 팽팽하게 맞닿은 상태가 되어, 메인 밸브체(530)와 작동 로드(538)가 일체로 동작한다.

파워엘리먼트(506)는, 작동실(528)에 배치되어 있다. 파워엘리먼트(506)는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 벨로우즈(10)를 포함하고, 그 벨로우즈(10)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생시킨다. 이 대항력은, 작동 로드(538) 및 서브 밸브체(536)를 통해 메인 밸브체(530)에도 전달된다. 서브 밸브체(536)가 서브 밸브 시트(534)에 착좌하여 추기 밸브(8) 및 블리드 밸브(9)를 폐쇄하는 것에 의해, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로의 냉매의 릴리프가 차단된다. 또한, 서브 밸브체(536)가 서브 밸브 시트(534)로부터 이격하여 추기 밸브(8) 또는 블리드 밸브(9)를 개방하는 것에 의해, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로의 냉매의 릴리프가 허용된다.

파워엘리먼트(506)는, 벨로우즈(10)의 상단 개구부를 제1스토퍼(582)에 의해 폐지하고, 하단 개구부를 제2스토퍼(584)에 의해 폐지하여 구성되어 있다. 제1스토퍼(582)는, 단부 부재(513)와 일체로 성형되어 있다. 제2스토퍼(584)는, 서브 밸브체(536)와 일체로 성형되어있다. 단부 부재(513)는, 파워엘리먼트(506)의 고정단으로 되어 있다. 단부 부재(513)의 보디(505)로의 압입량을 조정하는 것에 의해, 파워엘리먼트(506)의 설정 하중(스프링(85)의 설정 하중)을 조정할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 제어 밸브(501)의 동작에 대해 설명한다.

도 13은, 도 12의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다. 도 13(A)는, 최소 용량 운전 시에 추기 기능이 발휘되었을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 13(B)는, 최대 용량 운전 시(기동 시 등)에 블리드 기능이 발휘되었을 때의 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 12에 기초하여, 적절히 도 13을 참조하면서 설명한다.

솔레노이드(503)가 비통전일 때에는, 코어(542)와 플런저(46) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 메인 밸브(7)가 전개 상태가 되고, 도 13(A)에 나타내는 바와 같이, 포트(14)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매가, 전개 상태의 메인 밸브(7)를 통과하여, 포트(412)에서 크랭크실(112)로 흐르게 된다(1점 쇄선 화살표 참조). 이 때문에, 제어 압력(Pc)이 상승하여, 압축기(100)는 최소 용량 운전을 한다.

이때, 흡입 압력(Ps)이 상대적으로 높기 때문에, 파워엘리먼트(506)가 수축하고, 서브 밸브체(536)가 서브 밸브 시트(534)로부터 이격하여 추기 밸브(8)가 개방된다. 이에 의해, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어진다(2점 쇄선 화살표 참조). 그 결과, 압축기(100)에 필요한 범위에서 냉매의 내부 순환을 확보할 수 있다.

한편, 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(503)에 제어 전류(기동 전류)가 공급되면, 코어(542)가 플런저(46)를 흡인한다. 이 때문에, 작동 로드(538)가 밀어 올려진다. 이때, 스프링(540)의 바이어싱력에 의해 메인 밸브체(530)가 밀어 올려지고, 도 13(B)에 나타내는 바와 같이, 메인 밸브체(530)가 밸브 시트(20)에 착좌하여 메인 밸브(7)를 폐쇄한다. 한편, 작동 로드(538)가 메인 밸브체(530)에 대해 상대 변위하면서 더욱 밀어 올려져, 작동 로드(538)가 서브 밸브체(536)를 밀어 올린다. 그 결과, 서브 밸브체(536)가 서브 밸브 시트(534)로부터 이격하여 블리드 밸브(9)를 개방한다. 이에 의해, 크랭크실(112)에서 흡입실(114)로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어져 제어 압력(Pc)이 저하되고, 압축기(100)는 최대 용량 운전을 한다(2점 쇄선 화살표 참조). 즉, 블리드 기능이 발휘되어, 압축기(100)가 신속하게 기동한다.

이와 같이 흡입 압력(Ps)이 충분히 낮아지면, 파워엘리먼트(506)가 신장하여 블리드 밸브(9)를 폐쇄한다. 이때, 솔레노이드(503)에 공급되는 제어 전류를 공조의 설정 온도에 따라 작게 하면, 메인 밸브체(530)와 파워엘리먼트(506)가 일체가 되어 작동하고, 메인 밸브(7)가 소정의 개도로 설정된다. 그 결과, 토출 압력(Pd)의 냉매가 개도에 따른 유량으로 제어되어 크랭크실(112)로 도입되고, 압축기(100)는 제어 전류에 대응한 용량의 운전으로 이행하게 된다.

솔레노이드(503)의 전자 코일(50)에 공급되는 제어 전류가 일정한 경우, 파워엘리먼트(506)가 흡입 압력(Ps)을 감지하여 메인 밸브(7)의 개도를 제어한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)에 근접하게 된다. 본 실시형태에 있어서도, 제1실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

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

상기 실시형태에서는, 추기 통로를, 제어 밸브를 경유하는 추기 통로와, 제어 밸브를 경유하지 않는 추기 통로를 포함하도록 구성했다. 변형예에 있어서는, 제어 밸브를 경유하는 통로로만 추기 통로를 구성할 수 있다. 그 경우에도, 상술한 S1＜S2＜S3의 관계가 성립하도록 구성한다.

상기 실시형태에서는, 하나의 제어 밸브가 메인 밸브, 추기 밸브 및 블리드 밸브를 포함하는 구성을 예시했다. 변형예에 있어서는, 그 제어 밸브가 메인 밸브 및 추기 밸브를 포함하고, 블리드 밸브를 포함하지 않은 구성으로 해도 좋다. 또는, 제어 밸브와는 별체인 추기 밸브를 압축기에 마련해도 좋다. 또한, 제어 밸브와는 별체인 블리드 밸브를 압축기에 마련해도 좋다. 그 경우에도, 상술한 S1＜S2＜S3의 관계가 성립하도록 구성한다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서, 흡입 압력(Ps)을 직접 감지하여 동작하는 이른바 Ps 감지 밸브를 예시했다. 변형예에 있어서는, 피감지 압력으로서 제어 압력(Pc)을 감지하여 동작하는 이른바 Pc 감지 밸브로 해도 좋다. 또는, 파워엘리먼트를 마련하지 않고, 밸브체를 포함하는 가동 부재가 차압을 감지하여 동작하는 차압 밸브로서 구성해도 좋다. 예컨대, 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pd-Ps)이 설정 차압이 되도록 동작하는 Pd-Ps 차압 밸브로 해도 좋다. 또는, 토출 압력(Pd)과 제어 압력(Pc)의 차압(Pd-Pc)이 설정 차압이 되도록 동작하는 Pd-Pc 차압 밸브로 해도 좋다. 그 경우에도, 적어도 메인 밸브(7)와 추기 밸브를 필수 요건으로 한다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서, 솔레노이드를 액추에이터로 하는 전자 밸브를 예시했다. 변형예에 있어서는, 모터를 액추에이터로 하는 전동 밸브로 해도 좋다. 또는, 냉매 압력을 받아 작동하는 기계식의 액추에이터를 구비하는 제어 밸브로 해도 좋다. 그 경우에도, 상술한 S1＜S2＜S3의 관계가 성립하도록 구성한다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태 및 변형예에 한정되지 않고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 상기 실시형태나 변형예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합하는 것에 의해 다양한 발명을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 실시형태나 변형예에 개시되는 모든 구성 요소에서 일부 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
3: 솔레노이드
5: 보디
6: 파워엘리먼트
7: 메인 밸브
8: 추기 밸브
9: 블리드 밸브
18: 밸브 구멍
24: 밸브실
26: 가이드 구멍
28: 작동실
30: 밸브 구동체
33: 밸브체
35: 내부 통로
36: 밸브 시트
37: 내부 통로
38: 밸브체
39: 스프링
46: 플런저
50: 전자 코일
58: 작동 로드
83: 밸브 시트
88: 밸브 시트
89: 연통로
100: 압축기
110: 실린더
112: 크랭크실
114: 흡입실
116: 토출실
124: 연통로
126: 연통로
128: 연통로
130: 회전축
140: 경사판
142: 피스톤
170: 급기 통로
172: 추기 통로
174: 추기 통로
176: 오리피스
201: 제어 밸브
203: 솔레노이드
205: 보디
224: 중간 압력실
230: 작동 로드
242: 코어
246: 플런저
258: 샤프트
265: 다이어프램
266: 제1플런저
268: 제2플런저
270: 관통 구멍
273: 스프링
275: 스프링
280: 밸브체
282: 밸브 시트
301: 제어 밸브
303: 솔레노이드
305: 보디
306: 파워엘리먼트
310: 제1밸브
312: 제2밸브
314: 연결 부재
320: 가동 밸브 시트
328: 압력실
330: 작동 로드
332: 연통 구멍
334: 연통 구멍
342: 코어
346: 플런저
350: 밸브체
358: 샤프트
375: 스프링
383: 밸브 시트
401: 제어 밸브
405: 보디
430: 작동 로드
501: 제어 밸브
503: 솔레노이드
505: 보디
506: 파워엘리먼트
530: 메인 밸브체
534: 서브 밸브 시트
536: 서브 밸브체
538: 작동 로드

Claims (7)

1. 흡입실, 토출실, 제어실, 상기 토출실과 상기 제어실을 연통시키는 급기 통로, 및 상기 제어실과 상기 흡입실을 연통시키는 추기 통로를 구비하는 가변 용량 압축기에 적용되고, 상기 토출실에서 상기 제어실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 상기 압축기의 토출 용량을 변화시키는 제어 밸브에 있어서,
   상기 급기 통로를 구성하는 메인 통로와, 상기 추기 통로를 구성하는 서브 통로를 구비하는 보디;
   상기 메인 통로에 마련된 메인 밸브;
   상기 서브 통로에 마련된 추기 밸브;
   공급 전류값에 따른 상기 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향의 구동력을 발생하는 솔레노이드;
   상기 메인 밸브의 밸브 개방 방향의 바이어싱력을 발생하는 바이어싱 부재; 및
   상기 흡입실의 흡입 압력 또는 상기 제어실의 제어 압력을 피감지 압력으로서 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 따라 상기 메인 밸브 및 상기 추기 밸브의 개폐 방향으로 변위하는 감압부를 포함하고,
   상기 감압부는, 상기 솔레노이드로의 통전이 정상 전류보다 작은 소정의 하한값 또는 오프가 됨으로써 상기 피감지 압력이 높아지는 것에 의해, 상기 추기 밸브를 개방시키는 방향으로 변위하여, 상기 서브 통로를 개방시키는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 서브 통로에 마련된 추기 밸브 시트; 및
   상기 추기 밸브 시트 탈착하여 상기 추기 밸브를 개폐하는 추기 밸브체를 포함하고,
   상기 추기 밸브체 또는 상기 추기 밸브 시트가, 상기 감압부와 일체로 변위 가능하게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 서브 통로에 마련된 블리드 밸브 시트; 및
   상기 블리드 밸브 시트에 탈착하여 블리드 밸브를 개폐하는 블리드 밸브체를 포함하고,
   상기 솔레노이드로의 통전이 상기 정상 전류보다 큰 소정의 상한값이 되었을 때에, 상기 블리드 밸브가 개방 상태가 되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 블리드 밸브체와 상기 추기 밸브체가 일체로 변위 가능하게 마련되고,
   상기 블리드 밸브 시트와 상기 추기 밸브 시트가 상대 변위 가능하게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 솔레노이드에 정상 전류가 공급되는 상태에서는, 상기 블리드 밸브 및 상기 추기 밸브 모두 실질적으로 폐쇄 상태가 되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 블리드 밸브의 전개 상태에서의 개구 면적이, 상기 추기 밸브의 전개 상태에서의 개구 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
7. 삭제

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