KR102486591B1 - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

<과제>
가변 용량 압축기의 운전 효율을 높게 유지하면서, 운전의 전환을 효율적으로 하는 것을 실현한다.
<해결 수단>
실시예에 따른 제어 밸브는, 제어실에 연통하는 포트(14)와, 흡입실에 연통하는 포트(12)를 구비하는 바디(5); 포트(14)와 포트(12)를 연통시키는 밸브 구멍(32)에 접리하여 추기 밸브(8)를 개폐하는 밸브체(36); 공급 전류값에 상응한 추기 밸브(8)의 개방 방향의 구동력을 발생시키는 솔레노이드(3); 및 흡입실의 압력 또는 제어실의 압력을 피감지 압력으로서 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 상응하여 솔레노이드(3)의 구동력에 대한 대항력을 발생시키는 감압부(6)를 구비한다. 피감지 압력이 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값에 대응한 설정 압력이 되도록, 추기 밸브(8)의 개도를 제어한다. 추기 밸브(8)의 폐쇄 상태에 있어서도, 포트(14)로부터 도입된 냉매를 흡입실에 도출하기 위한 추기 통로가 형성된다.

Description

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

본 발명은, 가변 용량 압축기의 토출 용량을 제어하는 제어 밸브에 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("압축기"로 약칭하기도 한다)가 사용되고 있다. 이 압축기는, 엔진에 의해 구동되는 회전축에 장착된 경사판에 압축용의 피스톤이 연결되고, 경사판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 바꾸는 것에 의해 냉매의 토출 용량을 조정한다. 경사판의 각도는, 밀폐된 제어실 내에 토출 냉매의 일부를 도입하고, 피스톤의 양면에 가해지는 압력의 균형을 변화시키는 것에 의해 연속적으로 변환된다.

이 제어실 내의 압력(이하 "제어 압력"이라 한다)은, 예를 들면 압축기의 토출실과 제어실 사이에 마련되는 도입 제어의 제어 밸브, 또는 제어실과 흡입실 사이에 마련되는 도출 제어의 제어 밸브에 의해 조정된다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 도입 제어의 제어 밸브가 사용되는 경우, 압축기의 하우징에는 제어실로부터 흡입실로 냉매를 풀어주는 고정 오리피스가 마련된다. 도출 제어의 제어 밸브가 사용되는 경우에는, 압축기의 하우징에 토출실로부터 제어실로 냉매를 도입하는 고정 오리피스가 마련된다. 냉매에는 오일이 포함되어 있고, 압축기 내를 순환하는 과정에서 내부 기구의 윤활이나 냉각 기능도 발휘한다. 이와 같이, 압축기에는 냉매의 순환로로서, 냉동 사이클을 순환시키기 위한 외부 순환로 이외에, 압축기 내를 순환시키기 위한 내부 순환로가 마련되어 있다.

일본국 특허공개공보 2010-101202호 공보

그러나, 압축기에 있어서의 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 어려워져, 공조 장치의 일률 저하로 이어질 가능성이 있다. 한편, 그러한 공조 장치의 일률을 고려하면서도, 차량 상태에 따라 압축기의 운전 상태를 유연하게 전환할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로서, 압축기의 운전 전환을 효율적으로 하는데 바람직한 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는, 흡입실, 토출실 및 제어실을 구비하고, 제어실의 압력을 조정하는 것에 의해 토출 용량이 가변되는 가변 용량 압축기에 적용되는 제어 밸브이다. 이 제어 밸브는, 제어실에 연통하는 제어실 연통 포트와, 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트를 구비하는 바디; 제어실 연통 포트와 흡입실 연통 포트를 연통시키는 밸브 구멍에 접리(接籬, 접촉과 분리)하여 추기 밸브를 개폐하는 밸브체; 공급 전류값에 상응한 추기 밸브의 개방 방향의 구동력을 발생시키는 솔레노이드; 및 흡입실의 압력 또는 제어실의 압력을 피감지 압력으로서 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 상응하여 솔레노이드의 구동력에 대한 대항력을 발생시키는 감압부를 구비한다. 피감지 압력이 솔레노이드에 대한 공급 전류값에 대응한 설정 압력이 되도록, 추기 밸브의 개도를 제어한다. 추기 밸브의 폐쇄 상태에 있어서도, 제어실 연통 포트로부터 도입된 냉매를 흡입실에 도출하기 위한 추기 통로가 형성된다. 한편, 여기서 말하는 "밸브 폐쇄 상태"는, 밸브체가 밸브 구멍에 착석하는 전폐 상태와, 밸브체가 밸브 구멍에 삽통되어 양자 사이에 클리어런스(오리피스나 클리어런스실(clearance seal))이 형성되는 상태를 모두 포함할 수 있다.

이 실시예에 의하면, 정상 제어에 있어서 피감지 압력이 설정 압력이 되도록 추기 유량이 제어되는 제어 밸브에 있어서, 추기 밸브의 폐쇄시에도 추기 통로를 통한 최저한의 추기가 확보된다. 이 때문에, 압축기에 있어서의 냉매의 내부 순환을 해당 제어 밸브에 의해 항상 확보할 수 있다. 한편, 압축기의 기동시에는, 더욱 추기 밸브가 전개되는 것에 의해 추기가 촉진되어, 신속하게 최대 용량 운전으로 이행된다. 그 결과, 압축기의 운전 상태의 전환을 효율적으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 압축기의 운전 전환을 효율적으로 할 수 있는 제어 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 제1실시예에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 제1밸브체와 제2밸브체의 구조 및 동작을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 5는 급기 밸브 및 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 제2실시예에 따른 제어 밸브의 상반부의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 제3실시예에 따른 제어 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 10은 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 제4실시예에 따른 제어 밸브의 상반부의 부분 확대 단면도이다.
도 12는 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하의 설명에 있어서는 편의상, 도시한 상태를 기준으로 각 구조의 위치 관계를 표현하는 경우가 있다. 또한, 이하의 실시예 및 그 변형예에 대해, 거의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고, 그 설명을 적절히 생략하는 경우가 있다.

[제1실시예]

도 1은 제1실시예에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.

제어 밸브(1)는, 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 설치되는 가변 용량 압축기("압축기"로 약칭한다)의 토출 용량을 제어한다. 이 압축기는, 냉동 사이클을 흐르는 냉매를 압축하여 고온 고압의 가스 냉매로 하여 토출한다. 그 가스 냉매는 응축기(외부 열교환기)에 의해 응축되고, 나아가 팽창 장치에 의해 단열 팽창되어 저온 저압의 안개 형태의 냉매가 된다. 이 저온 저압의 냉매가 증발기에 의해 증발되고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내 공기를 냉각한다. 증발기에 의해 증발된 냉매는, 다시 압축기로 되돌려져 냉동 사이클을 순환한다. 압축기는, 자동차 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축을 구비하고, 그 회전축에 장착된 요동판에 압축용 피스톤이 연결되어 있다. 그 요동판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 바꾸는 것에 의해, 냉매의 토출량이 조정된다. 제어 밸브(1)는, 그 압축기의 토출실로부터 제어실로 도입하는 냉매 유량과, 제어실로부터 흡입실로 도출하는 냉매 유량의 밸런스를 조정하는 것에 의해, 요동판의 각도, 나아가서는 그 압축기의 토출 용량을 변화시킨다.

압축기에는 냉매의 순환로로서, 냉동 사이클을 순환시키기 위한 외부 순환로 이외에, 압축기 내를 순환시키기 위한 내부 순환로가 마련되어 있다. 압축기의 실린더에 도입된 냉매의 일부는, 이른바 블로바이 가스(blow by gas)로서, 실린더와 피스톤의 클리어런스를 통해 제어실로 샌다. 이 블로바이 가스도 내부 순환에 기여하고 있다. 한편, 본 실시예의 제어실은 크랭크실로 이루어지지만, 변형예에서는 크랭크실내 또는 크랭크실외에 별도로 마련된 압력실이어도 좋다.

제어 밸브(1)는, 압축기의 흡입 압력(Ps)("피감지 압력"에 해당)을 설정 압력으로 유지하도록, 제어실로부터 흡입실로 빼내는 냉매 유량을 조정하는 이른바 도출 제어의 Ps 감지 밸브로서 구성되어 있다. 제어 밸브(1)는, 밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)를 축선 방향으로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(2)는, 토출실로부터 제어실로 흐르는 냉매의 유량을 조정하는 제1밸브(7)와, 제어실로부터 흡입실로 흐르는 냉매의 유량을 제어하는 제2밸브(8)를 포함한다. 제1밸브(7)는, 압축기의 기동시에 전폐 상태로 되고, 압축기의 정상 운전시에는 개도가 일정한 오리피스로서 기능하여, 토출 냉매의 일부를 제어실에 도입한다. 제2밸브(8)는, 압축기의 기동시에 전개 상태가 되어, 이른바 블리드 밸브로서 기능하고, 압축기의 정상 운전시에는 흡입 압력(Ps)이 설정 압력이 되도록 그 개도가 제어된다. 솔레노이드(3)는, 공급 전류값에 상응한 제1밸브(7)의 폐쇄 방향이면서 제2밸브(8)의 개방 방향의 구동력을 발생시킨다. 밸브 본체(2)는, 단차를 구비하는 원통 형상의 바디(5)를 구비하고, 그 바디(5) 내에 제1밸브(7), 제2밸브(8) 및 파워 엘리먼트(6)를 수용한다. 파워 엘리먼트(6)는 "감압부"로서 기능하고, 흡입 압력(Ps)의 크기에 따른 솔레노이드(3)의 구동력에 대한 대항력을 발생시킨다.

한편, 본 실시예에 있어서 "밸브 폐쇄"란, 개폐 밸브와 같이 밸브체가 밸브 시트에 착석하여 밸브 구멍을 완전히 폐쇄하는 "전폐 상태"와, 스풀 밸브와 같이 밸브체가 밸브 구멍에 삽통되어 양자 사이에 클리어런스(오리피스나 클리어런스실)가 형성되는 경우를 모두 포함한다. 전자를 특히 구별하는 경우에는, "전폐 상태"라고 표현한다. 후자에서 오리피스의 경우, 밸브 폐쇄 상태이어도 "일정 개도"를 갖게 된다.

바디(5)에는, 그 상단측에서부터 포트(12, 14, 16)가 마련되어 있다. 포트(12)는 "흡입실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 흡입실에 연통한다. 포트(14)는 "제어실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 제어실에 연통한다. 포트(16)는 "토출실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 토출실에 연통한다. 바디(5)의 상단 개구부를 닫도록 단부 부재(13)가 고정되어 있다. 바디(5)의 하단부가 솔레노이드(3)의 상단부에 압입되는 것에 의해, 밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)가 고정되어 있다.

바디(5) 내에는, 포트(16)와 포트(14)를 연통시키는 제1통로와, 포트(14)와 포트(12)를 연통시키는 제2통로가 형성되어 있다. 제1통로에는 제1밸브(7)가 마련되고, 제2통로에는 제2밸브(8)가 마련된다. 제1통로는 "급기 통로"로서 기능하고, 제1밸브(7)는 "급기 밸브"로서 기능한다. 제2통로는 "추기 통로"로서 기능하고, 제2밸브(8)는 "추기 밸브"로서 기능한다. 제어 밸브(1)는, 일단측에서부터 파워 엘리먼트(6), 제2밸브(8), 제1밸브(7), 솔레노이드(3)가 차례로 배치되는 구성을 갖는다. 제1통로에는 제1밸브 구멍(20)과 제1밸브 시트(22)가 마련된다. 제2통로에는 제2밸브 구멍(32)이 마련된다.

포트(12)는, 바디(5)의 상부에 구획된 작동실(23)과 흡입실을 연통시킨다. 파워 엘리먼트(6)는, 작동실(23)에 배치되어 있다. 포트(16)는, 토출실로부터 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입한다. 포트(16)와 제1밸브 구멍(20) 사이에는 제1밸브실(24)이 마련되어 있다. 제1밸브 구멍(20)은 개구단 근방이 약간 지름이 확대된 단차 형상으로 되어 있고, 그 개구단의 약간 안쪽에 제1밸브 시트(22)가 형성되어 있다. 포트(14)는, 제1밸브(7)를 경유하여 제어 압력(Pc)이 된 냉매를 제어실을 향해 도출하거나, 제어실로부터 배출되는 제어 압력(Pc)의 냉매를 도입하거나 한다. 포트(12)는, 제2밸브(8)를 경유하여 흡입 압력(Ps)이 된 냉매를 흡입실을 향해 도출한다.

포트(14, 16)에는, 원통 형상의 필터 부재(15, 17)가 각각 장착되어 있다. 필터 부재(15, 17)는, 바디(5)의 내부로의 이물의 침입을 억제하기 위한 메쉬를 포함한다. 제1밸브(7)의 개방시에는 필터 부재(17)가 포트(16)로의 이물의 침입을 규제하고, 제2밸브(8)의 개방시에는 필터 부재(15)가 포트(14)로의 이물의 침입을 규제한다.

포트(14)와 작동실(23) 사이에 제2밸브 구멍(32)이 마련되어 있다. 제2밸브 구멍(32)은, 제1밸브 구멍(20)과 동축 형태로 연통하고 있다. 바디(5)의 하부(제1밸브실(24)에 대한 제1밸브 구멍(20)과는 반대측)에는 가이드 구멍(26)이 마련되어 있다. 가이드 구멍(26)에는, 단차를 구비하는 원통 형상의 밸브 구동체(29)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다. 포트(14)와 제1밸브 구멍(20) 사이에는 제2밸브실(25)이 마련되어 있다.

밸브 구동체(29)의 상반부가 지름이 축소되어, 제1밸브 구멍(20)을 관통하면서 내외를 구획하는 구획부(33)가 되어 있다. 밸브 구동체(29)의 중간부에 형성된 단차부가, 제1밸브체(30)를 구성한다. 제1밸브체(30)가 제1밸브실(24)측에서 제1밸브 구멍(20)에 삽입/인출되어, 토출실로부터 제어실로 흐르는 냉매 유량을 조정한다. 제1밸브체(30)가 제1밸브 시트(22)에 탈착하여 제1밸브(7)를 개폐한다. 구획부(33)의 상부가 상방을 향해 테이퍼 형태로 지름이 확대되고, 그 상단 개구부에 제2밸브 시트(34)가 구성되어 있다. 제2밸브 시트(34)는, 밸브 구동체(29)와 일체로 변위하는 가동 밸브 시트이다.

바디(5)의 축선을 따라 길이가 긴 작동 로드(38)가 마련되어 있다. 작동 로드(38)의 상반부는 밸브 구동체(29)를 관통하고, 그 상부가 단계적으로 지름이 축소되어 있다. 그 단부에 제2밸브체(36)가 압입되어 있다. 작동 로드(38)의 상단부는 제2밸브체(36)를 통해 파워 엘리먼트(6)와 작동 연결 가능하게 되어 있다. 작동 로드(38)의 하단부는, 솔레노이드(3)의 플런저(50)에 연결되어 있다.

작동 로드(38)의 축선 방향 중간부에는 스프링 베어링(40)이 끼워져 있다. 밸브 구동체(29)와 스프링 베어링(40) 사이에는, 밸브 구동체(29)를 제1밸브(7)의 폐쇄 방향으로 바이어싱하는 스프링(44)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다. 제1밸브(7)의 작동시에는, 스프링(44)의 탄성력에 의해 밸브 구동체(29)와 스프링 베어링(40)이 팽팽하게 맞닿은 상태가 되어, 밸브 구동체(29)와 작동 로드(38)가 일체로 동작한다.

제2밸브체(36)는, 제2밸브 구멍(32)을 관통하도록 배치되고, 밸브 구동체(29)와 동축 형태로 대향한다. 제2밸브체(36)는, 작동 로드(38)에 고정되고, 바디(5)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 즉, 제2밸브 구멍(32)의 하부가 가이드 구멍(27)으로서 기능한다. 제2밸브체(36)를 축선 방향으로 관통하도록 복수의 연통로(37)가 마련되어 있다. 연통로(37)는, 제2통로의 내측에서 포트(14)와 포트(12)를 연통시키는 제3통로를 형성한다. 제3통로에는 제3밸브(9)가 마련된다.

제2밸브체(36)의 상단부가 스풀부(39)가 되어 있고, 그 스풀부(39)가 제2밸브 구멍(32)에 삽입/인출되는 것에 의해 제2밸브(8)를 개폐한다. 제2밸브체(36)가 제2밸브 시트(34)에 탈착하는 것에 의해 제3밸브(9)를 개폐한다. 제3밸브(9)는 전폐 상태가 될 수 있지만, 제2밸브(8)는 전폐 상태가 되지 않는다. 제3밸브(9)는, 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값의 크기에 따라, 제1밸브(7)가 폐쇄된 상태에서 제3통로를 개방하는 "개폐 기구"로서 기능한다.

바디(5)와 솔레노이드(3) 사이에는 작동실(28)이 형성되어 있다. 작동실(28)은, 밸브 구동체(29)의 내부 통로(35) 및 연통로(37)를 통해 작동실(23)에 연통한다. 이 때문에, 작동실(28)에는 작동실(23)의 흡입 압력(Ps)이 도입된다.

파워 엘리먼트(6)는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 벨로우즈(45)를 포함하고, 그 벨로우즈(45)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생시킨다. 이 대항력은, 제2밸브체(36)를 통해 제1밸브체(30)에 전달된다.

한편, 솔레노이드(3)는, 단차를 구비하는 원통 형상의 코어(46)와, 코어(46)의 하단 개구부를 밀봉하도록 조립된 저면을 구비하는 원통 형상의 슬리브(48)와, 슬리브(48)에 수용되어 코어(46)와 축선 방향으로 대향 배치된 단차를 구비하는 원통 형상의 플런저(50)와, 코어(46) 및 슬리브(48)에 외측으로 삽입된 원통 형상의 보빈(52)과, 보빈(52)에 권취되어, 통전에 의해 자기 회로를 생성하는 전자 코일(54)과, 전자 코일(54)을 외측에서 커버하도록 마련되는 원통 형상의 케이스(56)와, 케이스(56)의 하단 개구부를 밀봉하도록 마련된 단부 부재(58)와, 보빈(52)의 하방에서 단부 부재(58)에 매설된 자성 재료로 이루어지는 칼라(60)를 구비한다.

코어(46)와 플런저(50) 사이에는, 플런저(50)를 제1밸브(7)의 개방 방향이면서 제2밸브(8) 및 제3밸브(9)의 폐쇄 방향으로 바이어싱하는 스프링(42)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다. 스프링(42)은, 솔레노이드(3)의 오프시에 제1밸브(7)를 전개시키는 이른바 오프 스프링으로서 기능한다.

밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)는, 바디(5)의 하단부가 코어(46)의 상단 개구부에 압입되는 것에 의해 고정되어 있다. 코어(46)와 바디(5) 사이에 작동실(28)이 형성되어 있다. 한편, 코어(46)의 중앙을 축선 방향으로 관통하도록, 작동 로드(38)가 삽통되어 있다. 작동 로드(38)의 하단부가, 플런저(50)의 상반부에 압입되어 있다. 작동 로드(38)는, 제2밸브체(36)의 위치와 플런저(50)의 위치(도 1 참조)에서 2점 지지, 즉 상부와 하부에서 2점 지지되어, 축선 방향으로 안정적으로 구동된다. 작동실(28)의 흡입 압력(Ps)은, 작동 로드(38)와 코어(46)의 간격에 의해 형성되는 연통로(62)를 통해 슬리브(48)의 내부에도 인도된다.

작동 로드(38)는, 코어(46)와 플런저(50)의 흡인력인 솔레노이드력을, 제2밸브체(36)에 전달한다. 한편, 제2밸브체(36)에는, 파워 엘리먼트(6)의 신축 작동에 의한 구동력("감압 구동력"이라고도 한다)이 솔레노이드력과 대항하도록 부하된다. 즉, 제2밸브(8)의 제어 상태에 있어서는, 솔레노이드력과 감압 구동력에 의해 조정된 힘이 제2밸브체(36)에 작용하여, 제2밸브(8)의 개도를 적절하게 제어한다. 압축기의 기동시에는, 솔레노이드력의 크기에 상응하여 작동 로드(38)가 상방으로 변위하여 제2밸브체(36)를 크게 밀어 올려, 제2밸브(8) 및 제3밸브(9)를 전개시킨다. 그에 의해 블리드 기능을 발휘시킨다.

슬리브(48)는 비자성 재료로 이루어진다. 플런저(50)의 측면에는 축선에 평행한 연통홈(66)이 마련되고, 플런저(50)의 하부에는 내외를 연통하는 연통 구멍(68)이 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 흡입 압력(Ps)이 플런저(50)와 슬리브(48)의 간격을 통해 배압실(70)에 인도된다.

보빈(52)으로부터는 전자 코일(54)에 연결되는 한쌍의 접속 단자(72)가 연장되어, 각각 단부 부재(58)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 상기 도면에는 설명의 편의상, 그 한쌍 중의 하나만 표시되어 있다. 단부 부재(58)는, 케이스(56)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방에서 덮도록 장착되어 있다. 단부 부재(58)는, 내식성을 갖는 수지재의 몰드 성형(사출 성형)에 의해 형성되어 있다. 단부 부재(58)로부터는 접속 단자(72)의 선단부가 인출되어 있고, 도시하지 않는 외부 전원에 접속된다.

도 2는 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

밸브 구동체(29)의 가이드 구멍(26)과의 슬라이딩면에는 고리 모양의 홈(73)이 둘레에 걸쳐 마련되고, 오링(o-ring)(74)(실링 부재)이 끼워져 있다. 그에 의해, 양자간의 간격을 통한 냉매의 유통이 방지되고 있다. 작동 로드(38)가 제2밸브체(36)와 일체로 마련되어 있기 때문에, 솔레노이드력을 제2밸브체(36)에 직접적으로 전달할 수 있다.

밸브 구동체(29)의 상단부와 제2밸브체(36)의 하단부가 서로의 테이퍼면으로 탈착하도록 구성되어 있다. 그에 의해, 밸브 구동체(29)는, 상단부가 조심(aligning)되는 한편, 하반부가 가이드 구멍(26)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 것에 의해, 축선 방향으로 안정적으로 구동된다.

제2밸브체(36)는, 가이드 구멍(27)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 슬라이딩부(31)와, 상술한 스풀부(39)와, 슬라이딩부(31)와 스풀부(39) 사이에 형성된 축경부(41)를 구비한다. 스풀부(39)의 외경은 슬라이딩부(31)의 외경보다 작고, 축경부(41)의 외경은 스풀부(39)의 외경보다 작다. 제2밸브체(36)의 주위 복수 곳에는, 이른바 D컷에 의한 축선에 평행한 노치(43)가 실시되어 있다. 노치(43)는, 축경부(41) 및 제2밸브실(25)에 이르도록 마련되어 있고, 그에 의해 제2밸브 구멍(32)과 제2밸브실(25)을 항상 연통시키는 연통로(추기 통로)가 형성되어 있다.

제2밸브체(36)의 하단부는, 하방을 향해 외경을 작게 하는 테이퍼 형상으로 되어 있다. 본 실시예에서는, 이 테이퍼면이, 소정의 곡률을 갖는 구형면(곡면)으로 되어 있어, 밸브 구동체(29)의 테이퍼 형태의 제2밸브 시트(34)에 대해 선접촉 상태로 착석한다. 그에 의해, 제3밸브(9)의 폐쇄시에는, 밸브 구동체(29)와 제2밸브체(36)가 일체가 되어 안정적으로 구동된다.

파워 엘리먼트(6)는, 벨로우즈(45)의 상단 개구부를 제1스토퍼(82)에 의해 폐지하고, 하단 개구부를 제2스토퍼(84)에 의해 폐지하여 구성되어 있다. 벨로우즈(45)는 "감압 부재"로서 기능한다. 제1스토퍼(82)는, 단부 부재(13)와 일체로 성형되어 있다. 제2스토퍼(84)는, 금속재를 프레스 성형하여 저면을 구비하는 원통 형상으로 구성되어 있고, 그 하단 개구부에 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지부(86)를 구비한다. 벨로우즈(45)는, 주름상자 모양의 본체 상단부가 단부 부재(13)의 하면에 기밀하게 용접되고, 그 본체의 하단 개구부가 플랜지부(86)의 상면에 기밀하게 용접되어 있다. 벨로우즈(45)의 내부는 밀폐된 기준 압력실(S)이 되어 있고, 벨로우즈(45)의 내방에는, 단부 부재(13)와 플랜지부(86) 사이에, 벨로우즈(45)를 신장 방향으로 바이어싱하는 스프링(88)이 개재되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시예에서는 진공 상태로 되어 있다.

단부 부재(13)는, 파워 엘리먼트(6)의 고정단이 되어 있다. 단부 부재(13)의 바디(5)로의 압입량을 조정하는 것에 의해, 파워 엘리먼트(6)의 설정 하중(스프링(88)의 설정 하중)을 조정할 수 있다. 한편, 제1스토퍼(82)의 중앙부가 벨로우즈(45)의 내방을 향해 하방으로 연장되고, 제2스토퍼(84)의 중앙부가 벨로우즈(45)의 내방을 향해 상방으로 연장되어, 그들이 벨로우즈(45)의 축심을 형성하고 있다. 벨로우즈(45)는, 작동실(23)의 흡입 압력(Ps)과 기준 압력실(S)의 기준 압력의 차압에 따라 축선 방향(각 밸브의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 그 차압이 작아져 벨로우즈(45)가 신장하는 것에 상응하여, 밸브 구동체(29)에 제1밸브(7)의 개방 방향이면서 제2밸브(8)의 폐쇄 방향의 구동력이 부여된다. 그 차압이 커져도, 벨로우즈(45)가 소정량 수축하면, 제2스토퍼(84)가 제1스토퍼(82)에 당접하여(닿거나 접하여) 정지되기 때문에, 그 수축은 규제된다.

작동 로드(38)는, 제2밸브체(36)가 제2밸브 시트(34)에 착석한 도시 상태에 있어서는, 스프링 베어링(40)의 상면이 밸브 구동체(29)의 하면에서 적어도 소정 간격 L을 두고 이격하도록 설정되어 있다. 소정 간격 L은, 이른바 "클리어런스"로서 기능한다.

솔레노이드력을 크게 하면, 작동 로드(38)를 밸브 구동체(29)에 대해 상대 변위시켜 제2밸브체(36)를 밀어 올릴 수도 있다. 그에 의해, 제2밸브체(36)와 제2밸브 시트(34)를 이격시켜 제3밸브(9)를 개방할 수 있다. 또한, 스프링 베어링(40)과 밸브 구동체(29)를 체결(당접)시킨 상태로 솔레노이드력을 제1밸브체(30)에 직접적으로 전달할 수 있어, 제1밸브체(30)를 메인 밸브의 방향으로 큰 힘으로 가압할 수 있다. 이 구성은, 밸브 구동체(29)와 가이드 구멍(26)의 슬라이딩부로의 이물의 침입에 의해 제1밸브체(30)의 작동이 록된 경우에, 그것을 해제하는 록 해제 기구로서 기능한다.

본 실시예에서는, 제1밸브체(30)의 제1밸브(7)에 있어서의 유효 수압 지름 A(실링부 지름)와, 제2밸브체(36)의 제2밸브(8)에 있어서의 유효 수압 지름 B(실링부 지름)와, 밸브 구동체(29)의 슬라이딩부 지름 C(실링부 지름)가 동일하게 되어 있다. 한편, 여기서 말하는 "동일하다"란, 완전히 동일한 개념은 물론, 거의 동일한(실질적으로 동일) 개념을 포함해도 좋다. 이 때문에, 제1밸브체(30)와 제2밸브체(36)의 결합체(즉 밸브 구동체(29)와 제2밸브체(36)의 결합체)에 작용하는 토출 압력(Pd), 제어 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 영향이 취소된다. 그 결과, 제2밸브(8)의 제어 상태에 있어서, 제2밸브체(36)는, 파워 엘리먼트(6)가 작동실(23)에서 받는 흡입 압력(Ps)에 따라 개폐 동작하게 된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

본 실시예에서는 이와 같이, 지름 A, B, C를 동일하게 하는 한편, 밸브체(제1밸브체(30) 및 제2밸브체(36))의 내부 통로를 상하로 관통시키는 것에 의해, 밸브체에 작용하는 압력(Pd, Pc, Ps)의 영향을 취소할 수 있다. 즉, 제2밸브체(36), 밸브 구동체(29), 작동 로드(38) 및 플런저(50)의 결합체의 전후(도면에서는 상하)의 압력을 동일한 압력(흡입 압력(Ps))으로 할 수 있고, 그에 의해 압력취소가 실현된다. 이에 의해, 벨로우즈(45)의 유효 수압 지름 D에 의존하지 않고 각 밸브체의 지름을 설정할 수도 있어, 설계 자유도가 높다.

본 실시예에서는, 벨로우즈(45)의 지름 D를 지름 A, B, C와 동일하게 하고 있지만, 지름 A, B, C보다 크게 해도 좋고, 작게 해도 좋다. 한편, 본 실시예에서는, 제2밸브체(36)의 제3밸브(9)에 있어서의 실링부 지름 E가, 제1밸브체(30)의 제1밸브(7)에 있어서의 실링부 지름 A보다 작게 되어, 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pc-Ps)이 밸브 구동체(29)에 대해 제3밸브(9)의 개방 방향으로 작용한다. 이와 같은 수압 구조와 스프링(44)에 의한 바이어싱 구조가, 차압(Pc-Ps)이 설정 차압(ΔPset) 이상이 되었을 때 서브 밸브를 개방시키는 "차압 밸브 개방 기구"를 실현하고 있다.

다음으로, 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다.

본 실시예에서는, 솔레노이드(3)로의 통전 제어에 PWM 방식(Pulse Width Modulation)이 채용된다. 이 PWM 제어는, 소정의 듀티비로 설정한 400Hz 정도의 펄스 전류를 공급하여 제어를 하는 것이고, 도시하지 않는 제어부에 의해 실행된다. 이 제어부는, 지정한 듀티비의 펄스 신호를 출력하는 PWM 출력부를 구비하지만, 그 구성 자체에는 공지의 것이 채용되기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다. 이미 설명한 도 2는 최소 용량 운전시에 있어서의 제어 밸브의 상태를 나타내고 있다. 도 3은 최대 용량 운전시(공조 장치의 기동시 등)에 블리드 기능이 발휘되었을 때의 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 1을 바탕으로, 적절히 도 2, 도 3을 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 비통전(오프)일 때, 즉 공조 장치가 동작하지 않고 있을 때에는, 코어(46)와 플런저(50) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 한편, 스프링(42)에 의해 밸브 구동체(29)가 하방으로 밀어 내려진다. 그 결과, 도 2에도 나타내는 바와 같이, 제1밸브체(30)가 제1밸브 시트(22)로부터 이격하여 제1밸브(7)가 전개 상태가 된다. 그리고, 포트(16)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매가, 그 전개 상태의 제1밸브(7)를 통과하고, 포트(14)로부터 제어실로 흐른다. 제2밸브(8) 및 제3밸브(9)는 폐쇄 상태에 있지만, 제2밸브(8)가 스풀 밸브이기 때문에, 고정 오리피스로서 기능한다. 이 때, 제1밸브(7)를 흐르는 냉매와 블로바이 가스를 합한 유량은, 제2밸브(8)의 오리피스를 흐르는 유량보다 크다. 이 때문에, 제어 압력(Pc)이 상승하고, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다. 이와 같은 오프시에는 냉동 사이클의 흐름 자체가 작고, 더욱이 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pc-Ps)이 작아지는데도 불구하고, 그 오리피스를 통한 적당한 추기가 이루어져, 필요 최소한의 내부 순환량을 확보할 수 있다. 또한, 제어 압력(Pc)이 과도하게 상승하는 것이 방지된다.

한편, 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(3)에 제어 전류(기동 전류)가 공급되면, 코어(46)가 플런저(50)를 흡인한다. 이 때문에, 작동 로드(38)가 밀어 올려진다. 이 때, 스프링(44)의 바이어싱력에 의해 밸브 구동체(29)가 밀어 올려져, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1밸브체(30)가 제1밸브 시트(22)에 착석하여 제1밸브(7)를 폐쇄한다. 한편, 작동 로드(38)가 밸브 구동체(29)에 대해 상대 변위하면서 더욱 밀어 올려져, 작동 로드(38)가 제2밸브체(36)를 밀어 올린다. 그 결과, 제2밸브체(36)가 제2밸브 시트(34)로부터 이격하여 제3밸브(9)를 개방한다. 또한, 제2밸브(8)도 전개한다. 그에 의해, 제어실로부터 흡입실로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어져 제어 압력(Pc)이 저하되고, 압축기는 최대 용량 운전을 한다. 즉, 블리드 기능이 발휘되어, 압축기가 신속하게 기동한다.

이와 같이 하여 흡입 압력(Ps)이 충분히 낮아지면, 파워 엘리먼트(6)가 신장하여 제3밸브(9)를 폐쇄한다. 이 때, 솔레노이드(3)에 공급되는 제어 전류를 공조 장치의 설정 온도에 따라 작게 하면, 밸브 구동체(29)와 파워 엘리먼트(6)가 일체가 되어 작동하여, 제1밸브(7) 및 제2밸브(8)가 소정의 개도로 설정된다.

솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 제2밸브(8)의 제어 전류값 범위에 있을 때는, 흡입 압력(Ps)이 공급 전류값에 의해 설정된 설정 압력(Pset)이 되도록 제2밸브(8)의 개도가 자율적으로 조정된다. 이 제2밸브(8)의 제어 상태에 있어서는, 제1밸브(7)는 작은 개도 상태로 오리피스를 형성한다. 이 때, 흡입 압력(Ps)이 비교적 낮아, 솔레노이드력에 의해 제2밸브체(36)와 파워 엘리먼트(6)가 작동 연결하여 제2밸브(8)의 개도를 조정한다. 이 때, 제2밸브체(36)는, 스프링(42)에 의한 밸브 개방 방향의 힘과, 밸브 폐쇄 방향의 솔레노이드력과, 흡입 압력(Ps)에 따른 파워 엘리먼트(6)에 의한 밸브 개방 방향의 힘이 균형된 밸브 리프트 위치에서 정지한다.

이 때, 냉동 부하가 커져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아지면, 벨로우즈(45)가 축소하기 때문에, 제2밸브체(36)가 상대적으로 상방(밸브 폐쇄 방향)으로 변위한다. 그 결과, 제2밸브(8)의 개도가 커지고, 압축기는 토출 용량을 증가시키도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하되는 방향으로 변화한다. 반대로, 냉동 부하가 작아져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 낮아지면, 벨로우즈(45)가 신장한다. 그 결과, 파워 엘리먼트(6)가 제2밸브체(36)를 폐쇄 방향으로 바이어싱하여 제2밸브(8)의 개도가 작아져, 압축기는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지된다.

이와 같은 정상 제어가 이루어지고 있는 사이에 엔진의 부하가 커져, 공조 장치에 대한 부하를 저감시키고자 하는 경우, 제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 온에서 오프로 전환된다. 그렇게 되면, 코어(46)와 플런저(50) 사이에 흡인력이 작용하지 않게 되기 때문에, 스프링(42)의 바이어싱력에 의해 제1밸브체(30)가 제1밸브 시트(22)로부터 이격하여, 제1밸브(7)가 전개 상태가 된다. 이 때, 제3밸브(9)는 전폐 상태가 되고, 제2밸브(8)는 오리피스를 형성한다. 이 때, 제1밸브(7)를 흐르는 냉매와 블로바이 가스를 합한 유량은, 제2밸브(8)의 오리피스를 흐르는 유량보다 크다. 이 때문에, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다.

다음으로, 각 밸브체의 구조 및 동작의 상세에 대해 설명한다.

도 4는 제1밸브체와 제2밸브체의 구조 및 동작을 나타내는 부분 확대 단면도이다. 도 4(A)~(E)는, 제1밸브(급기 밸브)가 전개 상태로부터 전폐 상태가 되고, 제2밸브, 제3밸브(추기 밸브)가 개방될 때까지의 동작 과정을 나타낸다. 각 도면의 하단은 제1밸브(7)의 상태를 나타내고, 상단은 대응하는 제2밸브(8)의 상태를 나타내고, 중간 부분은 대응하는 제3밸브(9)의 상태를 나타낸다. 도 4(A)의 상단은 도 2에 있어서의 a부 확대도이고, 중간 부분은 b부 확대도이고, 하단은 c부 확대도이다. 도 5는 급기 밸브 및 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다. 도 5(A)는 각 밸브체의 스트로크와 밸브 개도의 관계를 나타내고, 도 5(B)는 솔레노이드에 대한 공급 전류값과 밸브 개도의 관계를 나타낸다. 도면 중의 1점 쇄선이 급기 밸브(제1밸브(7))를 나타내고, 실선이 추기 밸브(제2밸브(8)와 제3밸브(9)를 합한 것)를 나타낸다.

도 4(A)의 하단에 나타내는 바와 같이, 제1밸브 구멍(20)의 개구 단부가 2단 테이퍼 형상을 구비하고, 상부 테이퍼(92)에 제1밸브 시트(22)가 형성되어 있다. 상부 테이퍼(92)와 하부 테이퍼(94) 사이에, 제1밸브 구멍(20)의 축선과 평행한 오리피스 형성부(96)가 마련되어 있다. 제1밸브체(30)가 오리피스 형성부(96)에 이르면, 제1밸브(7)는, 고정 오리피스로서 기능한다. 제1밸브체(30)는, 제1밸브 구멍(20)에 대해 삽입/인출되고, 제1밸브 시트(22)에 대해 탈착한다. 또한, 제1밸브 구멍(20)의 축선에 대한 각도(테이퍼각)에 대해, 하부 테이퍼(94)의 테이퍼각이 상부 테이퍼(92)의 테이퍼각보다 작게 되어 있다. 그에 의해, 제1밸브체(30)가 오리피스 형성부(96)를 빠져 리프트할 때의 리프트량에 대해, 제1밸브(7)가 개도를 완만하게 크게 할 수 있다.

한편, 도 4(A)의 상단에 나타내는 바와 같이, 제2밸브체(36)의 스풀부(39)는, 축선과 평행한 원통부(100)와, 하방을 향해 외경이 작아지는 테이퍼부(102)를 구비한다. 제2밸브체(36)는, 제2밸브 구멍(32)에 대해 개폐 동작을 하지만, 밸브 폐쇄시에도 스풀부(39)와 제2밸브 구멍(32) 사이에 오리피스가 형성되어, 제2밸브(8)를 전폐 상태로는 하지 않는다.

이와 같은 구성에 의해, 도 4에 나타낸 각 밸브의 동작은, 도 5에 나타내는 제어 특성으로서 나타난다. 즉, 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값이 제로에서 하한 전류값 I1까지는 스트로크가 제로이고, 제1밸브(7)가 전개 상태를 유지한다(도 4(A)). 이 때, 추기 밸브는, 제3밸브(9)가 전폐 상태를 유지하고, 제2밸브(8)가 고정 오리피스로서 기능한다.

공급 전류값이 I1을 넘으면, 제1밸브(7)가 폐쇄 작동을 시작하고, 급기 밸브가 신속하게 고정 오리피스가 된다(도 4(B), (C)). 한편, 공급 전류값의 증대에 따라 스트로크가 커짐에 따라, 제2밸브(8)의 개도가 비례적으로 커진다. 이 때, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)을 유지하도록, 제2밸브(8)의 개도가 제어된다.

공급 전류값이 I2를 넘고, 스트로크가 S2를 넘으면, 제1밸브(7)는 전폐 상태를 향한다. 즉, 공급 전류값이 상한 전류값 I3 이상이 되어 상한 전류값에 이르기까지 제1밸브(7)는 전폐 상태가 된다(도 4(D)). 한편, 공급 전류값이 I3을 넘으면, 제2밸브(8)는 냉매 유량이 포화한다. 공급 전류값이 I4를 넘으면, 제3밸브(9)가 개방을 시작한다. 공급 전류값의 증대에 따라 스트로크가 커짐에 따라 제3밸브(9)의 개도가 비례적으로 커지고, 추기 밸브가 블리드 기능을 발휘한다(도 4(E)).

이 제어 특성에서는, 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값의 증가와 함께 제2밸브(8)의 개도가 증대하는 제1제어 영역(R1)과, 공급 전류값의 더욱 증가와 함께 제3밸브(9)의 개도가 증대하는(즉, 제2밸브(8)와 제3밸브(9)를 합친 추기 밸브의 개도가 더욱 증대하는) 제2제어 영역(R2)이 포함된다. 도시와 같이, 제1제어 영역(R1)의 밸브 개도 증대율은, 제2제어 영역(R2)의 밸브 개도 증대율보다 작다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1밸브(7)와 제2밸브(8)가 동시에 냉매를 흘려 보내는 상태가 존재하는 제어 특성을 갖기 때문에, 두 밸브의 개구 면적의 조정에 의해, 압축기에 있어서의 냉매의 내부 순환량을 작게 억제할 수 있고, 공조 장치의 일률 향상을 실현할 수 있다. 제1밸브체(30) 및 제2밸브체(36) 모두에 스풀부를 마련하는 것에 의해, 도 5(B)에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드(3)로의 공급 전류를 변화시켰을 때의 제1밸브(7)와 제2밸브(8)의 개방 상태의 전환이 순조롭게 진행된다. 구체적으로는, 제1밸브체(30)의 폐쇄 타이밍에 있어서 제2밸브체(36)의 개방 동작에 정체(블감대)에 없이 제2밸브(8)를 효율적으로 개방시킬 수 있다.

또한, 추기 밸브로서 제2밸브(8) 및 제3밸브(9)를 2단으로 마련하는 것에 의해, 도 5에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드(3)로의 공급 전류에 대한 추기 밸브의 개방 효율을 단계적으로 전환할 수 있다. 이 때문에, 압축기의 정상 제어시에는 제1제어 영역(R1)을 사용하여, 추기 밸브를 고정밀도로 제어하여 흡입 압력(Ps)을 설정 압력(Pset)으로 유지하고, 압축기의 기동시에는 제2제어 영역(R2)를 사용하여, 신속하게 블리드 기능을 발휘할 수 있다. 제1제어 영역(R1)에서의 밸브 개도 증대율을 작게 억제하는 것에 의해, 예를 들면 블로바이 가스 등에 의한 제어 압력(Pc)의 상승을 억제하기 쉬워지고, 용량 제어를 안정화할 수 있는 가능성이 있다.

한편, 최소 용량 운전으로의 이행시에는, 솔레노이드(3)로의 공급 전류를 하한 전류값 I1(변곡점) 이하로 하는 것에 의해 제1밸브(7)(급기 밸브)를 즉시 전개 상태로 할 수 있고, 그 운전의 전환을 신속하게 할 수 있다. 즉, 이른바 도출 제어의 제어 밸브(1)에 급기 밸브(급기 통로)를 마련하는 것에 의해, 압축기의 오프시나 차량 부하 증대시 등에 토출 용량을 저하시키고자 하는 경우에 급기 용량을 확보할 수 있고, 신속하게 최소 용량 운전으로 이행시킬 수 있다. 본 실시예에 의하면, 압축기의 운전 효율을 높게 유지하면서, 운전의 전환을 효율적으로 실시할 수 있게 된다. 제어 밸브(1)는, 특히 클러치리스 압축기에 바람직하다. 한편, 도 5(B)는, 흡입 압력(Ps)이 소정값일 때의 밸브 개도 특성을 예시한 것이다. 흡입 압력(Ps)이 변하면, 그 특성도 변화된다. 흡입 압력(Ps)의 값에 따라서는, 솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값이 I1까지 떨어지기 전에 제1밸브(7)(급기 밸브)가 개방되는 경우도 있다.

또한, 본 실시예에서는, 최대 용량 운전시 및 최소 용량 운전시 모두에 있어서 추기 통로를 개방하는 구성으로 했기 때문에, 두 운전 상태에 있어서의 필요 충분한 추기량을 확보할 수 있다. 그 결과, 최소 용량 운전시(외부 순환을 특히 작게 해야 할 때)에 있어서의 내부 순환을 확보하면서, 최대 용량 운전시(외부 순환을 특히 크게 해야 할 때)의 블리드 기능을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 압축기 내에 통상 마련되는 고정 오리피스를 생략하거나, 적어도 작게 할 수 있다. 그 결과, 가변 용량 운전시에 있어서의 외부 순환을 확보하기 쉬워지고, 공조 장치의 일률 향상을 실현할 수 있다. 이는, 압축기의 구동원인 엔진의 부하 저감으로도 이어지고, 차량의 연비 향상을 실현할 수도 있다. 또한, 단일의 개폐 기구를 최대 용량 운전시 및 최소 용량 운전시의 모두에 이용 할 수 있기 때문에, 간소한 구성으로 상기 효과를 얻을 수 있는 이점도 있다.

[제2실시예]

도 6은 제2실시예에 따른 제어 밸브의 상반부의 부분 확대 단면도이다. 이하, 제1실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.

제어 밸브(201)는, 밸브 본체(202)와 솔레노이드(203)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(202)는, 바디(205) 및 파워 엘리먼트(6) 등을 구비하고 있다. 제어 밸브(201)는, 일단측에서부터 파워 엘리먼트(6), 추기 밸브(208), 솔레노이드(203)가 차례로 배치되는 구성을 갖는다. 추기 밸브(208)는, 제1실시예의 제2밸브(8)와 동일하게 기능한다. 본 실시예에서는, 제1실시예의 제1밸브(7) 및 제3밸브(9)에 대응하는 밸브는 마련되어 있지 않다.

바디(205)에는, 그 상단측에서부터 포트(12), 포트(14)가 마련되어 있다. "토출실 연통 포트"는 마련되어 있지 않다. 가이드 구멍(26)에는, 밸브 구동체(229)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다. 밸브 구동체(229)의 상부가 축경부(233)가 되어 밸브 구멍(232)을 관통하여, 밸브체(236)와 일체화되어 있다. 밸브체(236)는 스풀부(39)를 구비하고, 그 스풀부(39)가 밸브 구멍(232)에 삽입/인출되는 것에 의해 추기 밸브(208)를 개폐한다. 밸브체(236)는, 슬라이딩부를 구비하고 있지 않고, 밸브체(236)와 밸브 구멍(232) 사이에는, 작동실(23)과 밸브실(25)을 항상 연통시키는 연통로(추기 통로)가 형성된다.

밸브 구동체(229)를 축선 방향으로 관통하도록 연통로(237)가 마련되어 있다. 작동실(28)은, 이 연통로(237)를 통해 작동실(23)에 연통한다. 밸브 구동체(229)의 가이드 구멍(26)과의 슬라이딩면에는 래버린스씰(labyrinth seal)(273)이 둘레에 걸쳐 마련되어, 양자간의 간격을 통한 냉매의 유통이 방지되고 있다.

도 7은 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다. 이미 설명한 도 6은 최소 용량 운전시에 있어서의 제어 밸브의 상태를 나타내고 있다. 도 7은 최대 용량 운전시(공조 장치의 기동시 등)에 블리드 기능이 발휘되었을 때의 상태를 나타내고 있다.

제어 밸브(201)에 있어서 솔레노이드(203)가 오프일 때, 도 6에 나타내는 바와 같이, 추기 밸브(208)가 폐쇄 상태가 된다. 한편, 제어 밸브(201)를 통한 급기는 이루어지지 않지만, 압축기에 있어서 블로바이 가스가 제어실로 샌다. 이 때문에, 제어 압력(Pc)이 상승하고, 압축기는 최소 용량 운전을 한다. 이 때, 추기 밸브(208)는 전폐로는 되지 않고, 오리피스로서 기능하기 때문에, 제어실로부터 흡입실로 소정 유량의 냉매의 릴리프가 이루어진다. 이 때문에, 제어 압력(Pc)이 과도하게 높아지는 것은 방지된다. 또한, 압축기에 있어서의 냉매의 내부 순환이 유지되고, 오일 윤활이나 냉각 기능도 확보된다.

한편, 솔레노이드(203)에 제어 전류(기동 전류)가 공급되면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 작동 로드(238)가 밸브 구동체(229) 나아가서는 밸브체(236)를 밀어 올린다. 그 결과, 추기 밸브(208)가 전개한다. 그에 의해, 제어 압력(Pc)이 저하되고, 압축기는 최대 용량 운전을 한다. 즉, 블리드 기능이 발휘되어, 압축기가 신속하게 기동한다.

솔레노이드(203)에 공급되는 전류값이 추기 밸브(208)의 제어 전류값 범위에 있을 때는, 흡입 압력(Ps)이 공급 전류값에 의해 설정된 설정 압력(Pset)이 되도록 추기 밸브(208)의 개도가 자율적으로 조정된다.

도 8은 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다. 도 8(A)는 밸브체의 스트로크와 밸브 개도의 관계를 나타내고, 도 8(B)는 솔레노이드에 대한 공급 전류값과 밸브 개도의 관계를 나타낸다. 도면 중의 실선이 추기 밸브(208)를 나타내고, 1점 쇄선이 압축기에 있어서의 급기 통로를 나타낸다. 본 실시예에서는, 블로바이 가스의 유통로가 급기 통로를 구성하지만, 압축기에 별도의 고정 오리피스 등을 마련해도 좋다.

솔레노이드(203)에 대한 공급 전류값이 제로에서 하한 전류값 I1까지는 스트로크가 제로이고, 추기 밸브(208)는 고정 오리피스로서 기능한다. 이 때문에, 제어 밸브(201)에 의해 적당한 추기가 유지된다. 한편, 압축기에서는 블로바이 가스에 의한 급기가 이루어진다. 압축기의 피스톤 전후에 작용하는 토출 압력(Pd)과 제어 압력(Pc)의 차압(Pd-Pc)이 크기 때문에, 이 급기 유량이 추기 유량을 상회하고, 압축기는 최소 용량 운전을 한다.

공급 전류값이 I1을 넘으면, 공급 전류값의 증대에 따라 스트로크가 커짐에 따라, 추기 밸브(208)의 개도가 비례적으로 커진다. 이 때, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)을 유지하도록, 추기 밸브(208)의 개도가 제어된다.

본 실시예의 제어 밸브(201)는, 제1실시예보다 단순한 추기를 메인으로 하는 구조를 구비하고, 특히 클러치식의 압축기에 바람직하다.

[제3실시예]

도 9는 제3실시예에 따른 제어 밸브를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 제2실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.

제어 밸브(301)는, 밸브 본체(302)와 솔레노이드(303)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(302)는, 바디(305) 및 파워 엘리먼트(6) 등을 구비하고 있다. 밸브 구멍(232)의 작동실(23)측의 개구단에 밸브 시트(331)가 마련되어 있다. 밸브체(336)는, 제2실시예와 같은 스풀부(39)를 구비하고 있지 않고, 밸브 시트(331)에 탈착하여 추기 밸브(308)를 개폐한다. 추기 밸브(308)는 전폐 상태로 될 수 있다.

바디(305)의 하단부에 스프링 베어링(340)이 마련되어 있다. 스프링 베어링(340)은 단차를 구비하는 원판 모양으로 되어 있고, 작동실(28)에서 바디(305)에 압입되어, 작동 로드(338)를 삽통하고 있다. 한편, 작동 로드(338)의 중간부에는, 스프링 베어링(341)이 끼워져 있다. 스프링 베어링(340)과 스프링 베어링(341) 사이에는 작동 로드(338)를 추기 밸브(308)의 폐쇄 방향으로 바이어싱하는 스프링(342)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다. 한편, 슬리브(48)의 저부와 플런저(50)와의 사이에, 작동 로드(338)를 추기 밸브(308)의 개방 방향으로 바이어싱하는 스프링(344)("바이어싱 부재"로서 기능한다)이 개재되어 있다.

본 실시예에서는, 솔레노이드(303)가 오프로 되면, 추기 밸브(308)가 전폐 상태가 된다. 이 오프 상태에서도 소정량의 추기를 확보하기 위해, 바디(305)의 측벽에 오리피스(320)가 마련되어 있다. 오리피스(320)는, 포트(14)와 함께 제어실에 연통한다. 이 때문에, 오리피스(320)와 포트(12)를 작동실(23)을 통해 항상 연통시키는 추기 통로가 형성된다. 즉, 추기 밸브(308)의 개폐 상태에 관계 없이, 소정 유량의 추기가 항상 이루어진다.

도 10은 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다. 도 10(A)는 밸브체의 스트로크와 밸브 개도의 관계를 나타내고, 도 10(B)는 솔레노이드에 대한 공급 전류값과 밸브 개도의 관계를 나타낸다. 도면 중의 실선이 추기 밸브(308)를 나타내고, 1점 쇄선이 압축기에 있어서의 급기 통로를 나타낸다.

솔레노이드(3)에 대한 공급 전류값이 제로에서 하한 전류값 I1까지는 스트로크가 제로이고, 추기 밸브(308)는 전폐 상태가 되지만, 상술한 바와 같이 오리피스(320)를 통한 적절한 추기가 유지된다. 한편, 압축기에서는 블로바이 가스에 의한 급기가 이루어진다. 이 급기 유량이 추기 유량을 상회하기 때문에, 압축기는 최소 용량 운전을 한다.

공급 전류값이 I1을 넘으면, 공급 전류값의 증대에 따라 스트로크가 커짐에 따라, 추기 밸브(308)의 개도가 비례적으로 커진다. 이 때, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)을 유지하도록, 추기 밸브(208)의 개도가 제어된다.

본 실시예에 의하면, 밸브체(336)를 스풀 구조로 하지 않아도, 제2실시예와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

[제4실시예]

도 11은 제4실시예에 따른 제어 밸브의 상반부의 부분 확대 단면도이다. 이하에서는 제3실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다. 도 12는 추기 밸브의 개방 특성을 나타내는 도면이다. 도 12(A)는 밸브체의 스트로크와 밸브 개도의 관계를 나타내고, 도 12(B)는 솔레노이드에 대한 공급 전류값과 밸브 개도의 관계를 나타낸다. 도면 중의 실선이 추기 밸브(408)를 나타내고, 1점 쇄선이 압축기에 있어서의 급기 통로를 나타낸다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브(401)는, 밸브 본체(402)와 솔레노이드(403)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(402)는, 바디(205) 및 파워 엘리먼트(6) 등을 구비하고 있다. 제어 밸브(401)는, 제3실시예의 스프링(342)를 구비하지 않고 있다. 이 때문에, 도 12에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드(403)로의 통전에 의해, 즉시 추기 밸브(408)의 개도를 증대시킬 수 있다.

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

상기 제1실시예에서는, 압축기의 정상 운전시(제2밸브(8)의 제어시)에 제1밸브(7)가 개도가 일정한 고정 오리피스로서 기능하는 예를 제시했다. 변형예에서는, 제1밸브(7)가 그러한 오리피스로서는 기능하지 않고, 냉매의 유통을 차단하는 이른바 클리어런스실로서 기능해도 좋다. 다른 변형예에서는, 제2밸브(8)의 제어 상태에 있어서도, 제1밸브(7)의 개도가 제1밸브체(30)의 스트로크에 따라 변화하는 등, 가변 개도 영역을 구비해도 좋다. 즉, 제1밸브(7) 및 제2밸브(8)의 가변 개도 영역이 겹쳐도 좋다.

상기 실시예에서는, 제어 밸브로서, 흡입 압력(Ps)을 직접 감지하여 동작하는 이른바 Ps 감지 밸브를 예시했다. 변형예에서는, 피감지 압력으로서 제어 압력(Pc)을 감지하여 동작하는 이른바 Pc 감지 밸브로 해도 좋다.

상기 실시예에서는, 바이어싱 부재를 스프링으로 했지만, 고무 등 기타의 바이어싱 부재를 채용해도 좋다.

한편, 본 발명은 상기 실시예나 변형예에 한정되지 않고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 상기 실시예나 변형예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합하는 것에 의해 다양한 발명을 형성해도 좋다. 또한, 상기 실시예나 변형예에 제시되는 전체 구성 요소에서 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
3: 솔레노이드
5: 바디
6: 파워 엘리먼트
7: 제1밸브
8: 제2밸브
9: 제3밸브
12: 포트
14: 포트
16: 포트
20: 제1밸브 구멍
23: 작동실
24: 제1밸브실
25: 제2밸브실
26: 가이드 구멍
27: 가이드 구멍
28: 작동실
29: 밸브 구동체
30: 제1밸브체
31: 슬라이딩부
32: 제2밸브 구멍
32: 밸브 구멍
35: 내부 통로
36: 제2밸브체
37: 연통로
38: 작동 로드
39: 스풀부
41: 축경부
42: 스프링
43: 노치
44: 스프링
45: 벨로우즈
46: 코어
50: 플런저
90: 연통로
92: 상부 테이퍼
94: 하부 테이퍼
96: 오리피스 형성부
100: 원통부
102: 테이퍼부
201: 제어 밸브
203: 솔레노이드
205: 바디
208: 추기 밸브
229: 밸브 구동체
232: 밸브 구멍
236: 밸브체
237: 연통로
238: 작동 로드
246: 코어
301: 제어 밸브
303: 솔레노이드
305: 바디
308: 추기 밸브
320: 오리피스
330: 밸브체
331: 밸브 시트
336: 밸브체
338: 작동 로드
340: 스프링 베어링
341: 스프링 베어링
342: 스프링
344: 스프링
401: 제어 밸브
403: 솔레노이드
408: 추기 밸브
S: 기준 압력실

Claims (9)

1. 흡입실, 토출실 및 제어실을 구비하고, 상기 제어실의 압력을 조정하는 것에 의해 토출 용량이 가변되는 가변 용량 압축기에 적용되는 제어 밸브이고,
   상기 제어실에 연통하는 제어실 연통 포트와, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트를 구비하는 바디;
   상기 제어실 연통 포트와 상기 흡입실 연통 포트를 연통시키는 밸브 구멍에 접리하여 추기 밸브를 개폐하는 밸브체;
   공급 전류값에 상응한 상기 추기 밸브의 개방 방향의 구동력을 발생시키는 솔레노이드; 및
   상기 흡입실의 압력을 피감지 압력으로서 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 상응하여 상기 솔레노이드의 구동력에 대한 대항력을 발생시키는 감압부를 구비하고,
   상기 피감지 압력이 상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값에 대응한 설정 압력이 되도록, 상기 추기 밸브의 개도를 제어하고,
   상기 추기 밸브의 폐쇄 상태에 있어서도, 상기 제어실 연통 포트로부터 도입된 냉매를 상기 흡입실에 도출하기 위한 추기 통로가 형성되고,
   상기 바디가, 상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트를 더 구비하고,
   상기 추기 밸브의 제어 상태에 있어서도, 상기 토출실 연통 포트로부터 도입된 냉매를 상기 제어실로 도출하는 급기 밸브가 마련되고,
   상기 추기 밸브의 제어 상태에 있어서, 상기 급기 밸브가 일정 개도가 되는 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 급기 밸브의 개도가 변화하는 영역에 있어서, 상기 추기 밸브가 일정 개도가 되는 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 추기 밸브 및 상기 급기 밸브의 각각의 일정 개도 상태는, 각 밸브의 밸브체와 밸브 구멍의 클리어런스에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
6. 흡입실, 토출실 및 제어실을 구비하고, 상기 제어실의 압력을 조정하는 것에 의해 토출 용량이 가변되는 가변 용량 압축기에 적용되는 제어 밸브이고,
   상기 제어실에 연통하는 제어실 연통 포트와, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트를 구비하는 바디;
   상기 제어실 연통 포트와 상기 흡입실 연통 포트를 연통시키는 밸브 구멍에 접리하여 추기 밸브를 개폐하는 밸브체;
   공급 전류값에 상응한 상기 추기 밸브의 개방 방향의 구동력을 발생시키는 솔레노이드; 및
   상기 흡입실의 압력을 피감지 압력으로서 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 상응하여 상기 솔레노이드의 구동력에 대한 대항력을 발생시키는 감압부를 구비하고,
   상기 피감지 압력이 상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값에 대응한 설정 압력이 되도록, 상기 추기 밸브의 개도를 제어하고,
   상기 추기 밸브의 폐쇄 상태에 있어서도, 상기 제어실 연통 포트로부터 도입된 냉매를 상기 흡입실에 도출하기 위한 추기 통로가 형성되고,
   상기 바디가, 상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트를 더 구비하고,
   상기 추기 밸브의 제어 상태에 있어서도, 상기 토출실 연통 포트로부터 도입된 냉매를 상기 제어실로 도출하는 급기 밸브가 마련되고,
   상기 제어실 연통 포트와 상기 밸브 구멍 사이에 밸브실이 마련되고,
   상기 추기 밸브의 밸브체는,
   상기 밸브 구멍에 슬라이딩 가능하게 지지되는 슬라이딩부;
   상기 밸브 구멍에 삽입/인출되는 스풀부; 및
   상기 슬라이딩부와 상기 스풀부 사이에 형성된 축경부를 포함하고,
   상기 밸브체의 측면에 상기 축경부 및 상기 밸브실에 이르는 노치가 마련되고, 그에 의해 상기 밸브 구멍과 상기 밸브실을 항상 연통시키는 상기 추기 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
7. 제1항에 있어서,
   상기 추기 통로가, 상기 바디에 형성된 오리피스인 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
8. 흡입실, 토출실 및 제어실을 구비하고, 상기 제어실의 압력을 조정하는 것에 의해 토출 용량이 가변되는 가변 용량 압축기에 적용되는 제어 밸브이고,
   상기 제어실에 연통하는 제어실 연통 포트와, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트를 구비하는 바디;
   상기 제어실 연통 포트와 상기 흡입실 연통 포트를 연통시키는 밸브 구멍에 접리하여 추기 밸브를 개폐하는 밸브체;
   공급 전류값에 상응한 상기 추기 밸브의 개방 방향의 구동력을 발생시키는 솔레노이드; 및
   상기 흡입실의 압력을 피감지 압력으로서 감지하고, 그 피감지 압력의 크기에 상응하여 상기 솔레노이드의 구동력에 대한 대항력을 발생시키는 감압부를 구비하고,
   상기 피감지 압력이 상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값에 대응한 설정 압력이 되도록, 상기 추기 밸브의 개도를 제어하고,
   상기 추기 밸브의 폐쇄 상태에 있어서도, 상기 제어실 연통 포트로부터 도입된 냉매를 상기 흡입실에 도출하기 위한 추기 통로가 형성되고,
   상기 추기 통로와는 별도로 상기 제어실과 상기 흡입실을 연통 가능한 연통로를, 상기 솔레노이드에 대한 공급 전류값의 크기에 상응하여 개방하는 개폐 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
9. 제1항에 있어서,
   상기 밸브체가, 상기 밸브 구멍에 삽입/인출되는 스풀부를 구비하고,
   상기 추기 밸브의 폐쇄 상태에 있어서, 상기 스풀부와 상기 밸브 구멍 사이에 상기 추기 통로로서의 오리피스가 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.

Images