KR20140141432A - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

감압부를 구비하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 그 감압부가 감지하는 압력에 의존하지 않고 브리드 기능을 유효하게 발휘시킨다.
제어 밸브(1)는, 파워 엘리먼트(6)의 작동 로드(38)와는 반대측 단부에 일체로 마련되고, 서브 밸브 시트(34)에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체(36)와, 서브 밸브체(36)를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(40)을 구비한다. 그리고 솔레노이드(3)에 메인 밸브의 제어 전류가 공급된 상태에 있어서는 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착좌하여 파워 엘리먼트(6)의 고정단으로서 기능하고, 솔레노이드(3)에 제어 전류보다 큰 설정값 이상의 전류가 공급되었을 때에는 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)로부터 이간하여 파워 엘리먼트(6)와 일체 변위할 수 있도록, 스프링(40)의 하중이 설정되어 있다.

Description

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

본 발명은, 가변용량 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 팽창시킴으로써 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 압력의 균형을 변화시킴으로써 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 토출실로부터 크랭크실로 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 함으로써 밸브부를 전체 개방 상태로 하고, 크랭크 압력(Pc)을 높여서 요동판을 회전축에 대해 거의 직각으로 함으로써, 압축기를 최소 용량으로 운전시킬 수 있다.

그리고 최근에는, 이와 같은 제어 밸브로써, 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 저하시킴으로써, 압축기를 비교적 신속하게 최대 용량 운전 상태로 이행시키는 이른바 브리드 기능을 발휘할 수 있다.

일본 공개특허공보 2008-240580호 공보

그러나, 이와 같은 제어 밸브에서는, 흡입 압력(Ps)이 낮을 때는 감압부의 부세력이 서브 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 크게 작용하기 때문에, 솔레노이드를 온해도 서브 밸브를 신속하게 밸브 개방할 수 없거나 서브 밸브의 개도를 충분히 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 과제에 비추어 본 것으로, 감압부를 구비하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 이 감압부가 감지하는 압력에 의존하지 않고 브리드 기능을 유효하게 발휘시키는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태는, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 토출실로부터 크랭크실에 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 제어 밸브이다. 이 제어 밸브는, 토출실과 크랭크실을 연통시키는 메인 통로와, 크랭크실과 흡입실을 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와, 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와, 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체와, 소정의 피감지 압력을 감지하여 메인 밸브의 개폐 방향으로 변위하는 감압 부재를 포함하고, 그 감압 부재의 변위에 상응하여 메인 밸브체에 밸브 개방 방향의 구동력을 부여 가능한 파워 엘리먼트와, 통전에 의해 파워 엘리먼트의 구동력에 대항하는 힘을 발생 가능한 솔레노이드와, 파워 엘리먼트와 솔레노이드 사이에 배치되고, 솔레노이드의 힘을 파워 엘리먼트에 전달하기 위한 작동 로드와, 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와, 파워 엘리먼트의 작동 로드와는 반대측 단부에 일체로 마련되고, 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체와, 서브 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세(付勢)하는 부세 부재를 구비한다. 그리고 솔레노이드에 메인 밸브의 제어 전류가 공급된 상태에 있어서는 서브 밸브체가 서브 밸브 시트에 착좌하여 파워 엘리먼트의 고정단으로서 기능하고, 솔레노이드에 제어 전류보다 큰 설정값 이상의 전류가 공급되었을 때에는 서브 밸브체가 서브 밸브 시트로부터 이간하여 파워 엘리먼트와 일체 변위할 수 있도록, 부세 부재의 부세력이 설정되어 있다.

이 양태에 의하면, 감압부가 가동 파워 엘리먼트로서 구성되기 때문에, 서브 밸브체는, 솔레노이드에 의한 밸브 개방 방향의 힘과, 부세 부재에 의한 밸브 폐쇄 방향의 힘의 균형에 의해 개폐 동작하게 된다. 즉, 서브 밸브의 개폐시 피감지 압력의 영향이 실질적으로 미치지 않게 된다. 그 결과, 이 양태의 제어 밸브에 따르면, 설정값 이상의 전류를 공급하기만 하면, 그 감압부가 감지하는 압력에 의존하지 않고 브리드 기능을 유효하게 발휘시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 감압부를 구비하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 이 감압부가 감지하는 압력에 의존하지 않고 브리드 기능을 유효하게 발휘시킬 수 있게 된다.

도 1은 제1 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 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 제어 밸브의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 제3 실시형태에 따른 제어 밸브의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

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

[제1 실시형태]

도 1은, 제1실시형태에 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 토출실로부터 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어함으로서 요동판의 각도, 나아가서는 그 압축기의 토출 용량을 변화시킨다.

제어 밸브(1)는, 압축기의 흡입 압력(Ps)("피감지 압력"에 해당함)을 설정 압력으로 유지하도록, 토출실로부터 크랭크실로 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 크랭크실로 도입하기 위한 냉매 통로를 개폐하는 메인 밸브와, 압축기의 기동시에 크랭크실의 냉매를 흡입실로 놓아주는 이른바 브리드 밸브로서 기능하는 서브 밸브를 포함한다. 솔레노이드(3)는, 메인 밸브를 개폐 방향으로 구동하여 그 개도를 조정하고, 크랭크실로 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 상단측으로부터 포트(12, 14, 16, 18)가 마련되어 있다. 포트(12 및 18)는 "크랭크실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 크랭크실로 연통한다. 포트(14)는 "흡입실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 흡입실에 연통한다. 포트(16)는 "토출실 연통 포트"로서 기능하고, 압축기의 토출실에 연통한다. 보디(5)의 상단 개구부를 폐쇄하도록 단 부재(13)가 고정되어 있다. 단 부재(13)에는 보디(5)의 내외를 연통하는 복수의 연통 구멍이 마련되고, 이들의 연통 구멍이 포트(12)를 구성하고 있다. 보디(5)의 하단부는 솔레노이드(3)의 상단부에 연결되어 있다.

보디(5) 내에는, 포트(16)와 포트(18)를 연통시키는 메인 통로와, 포트(12)와 포트(14)를 연통시키는 서브 통로가 형성되어 있다. 메인 통로에는 메인 밸브가 마련되고, 서브 통로에는 서브 밸브가 마련된다. 제어 밸브(1)는, 일단측에서 서브 밸브, 파워 엘리먼트(6), 메인 밸브, 솔레노이드(3)가 순서대로 배치되는 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(16)는, 토출실로부터 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입한다. 포트(18)는, 압축기의 정상 동작시에 메인 밸브를 경유한 냉매를 크랭크실을 향해 도출한다. 또한, 포트(12)는, 압축기의 기동시에 크랭크실로부터 배출된 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 도입한다. 이때 도입된 냉매는, 서브 밸브로 이끌린다. 포트(14)는, 압축기의 정상 동작시에 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하는 한편, 압축기의 기동시에는 서브 밸브를 경유한 냉매를 흡입실을 향해 도출한다. 포트(16)에는, 환상의 스트레이너(15)가 장착되어 있다. 스트레이너(15)는, 보디(5)의 내부로의 이물의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다.

포트(16)와 포트(18) 사이에 메인 밸브 구멍(20)이 마련되고, 그 하단 개구부에 메인 밸브 시트(22)가 형성되어 있다. 포트(16)와 포트(14) 사이에는 가이드 구멍(25)이 마련되어 있다. 보디(5)의 하부(포트(18)의 메인 밸브 구멍(20)과는 반대측)에는 가이드 구멍(26)이 마련되어 있다. 보디의 하반부에는, 원통 형상의 메인 밸브체(30)가 삽통(揷通)되어 있다. 메인 밸브체(30)는, 그 일단측이 가이드 구멍(25)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 타단측이 가이드 구멍(26)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 양태에서, 보디(5)에 의해 2점 지지되어 있다. 메인 밸브체(30)가 포트(18)측으로부터 메인 밸브 시트(22)에 착탈하는 것에 의해 메인 밸브를 개폐하고, 토출실로부터 크랭크실로 흐르는 냉매 유량을 조정한다.

한편, 보디(5)에서 포트(12)와 포트(14) 사이에는, 링 형상의 밸브 시트 형성 부재(31)가 압입되어 있다. 그 밸브 시트 형성 부재(31)의 내방에 서브 밸브 구멍(32)이 마련되고, 그 상단 개구부에 서브 밸브 시트(34)가 형성되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(31)의 포트(12)측에는, 원판 형상의 서브 밸브체(36)가 배치되어 있다. 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착탈하는 것에 의해 서브 밸브를 개폐한다. 서브 밸브체(36)는, 서브 통로를 포트(12)에 연통하는 용량실(37)과 포트(14)에 연통하는 작동실(39)을 구획한다. 서브 밸브체(36)와 단 부재(13) 사이에는, 서브 밸브체(36)를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(40)("부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다.

또, 보디(5)의 축선에 따라 긴 막대 모양의 작동 로드(38)가 마련되어 있다. 작동 로드(38)의 상단부는, 전달 부재(33)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 상단부에서 전달 부재(33)를 하방으로 지지한다. 전달 부재(33)에는, 내외를 연통시키는 연통 구멍(35)이 마련되어 있다. 연통 구멍(35)은, 메인 밸브체(30)의 내부 통로(43)와 작동실(39)을 연통시킨다. 메인 밸브체(30)와 솔레노이드(3) 사이에는, 메인 밸브체(30)를 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(42)("다른 부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다.

파워 엘리먼트(6)는, 작동실(39)에 배치되고, 서브 밸브체(36)와 전달 부재(33) 사이에 협지(挾持)되어 있다. 파워 엘리먼트(6)는, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 변위하는 벨로즈(45)("감압 부재"로서 기능함)를 포함하고, 그 벨로즈(45)의 변위에 상응하여 메인 밸브체(30)에 밸브 개방 방향의 구동력을 부여한다. 이 구동력은, 전달 부재(33)를 통해 메인 밸브체(30)로 전달된다. 파워 엘리먼트(6)와 전달 부재(33) 사이에는, 전달 부재(33)를 메인 밸브체(30)측에 부세하는 스프링(44)("부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 스프링(44)의 하중이 스프링(42)의 하중보다 크게 설정되고, 스프링(40)의 하중이 스프링(44)의 하중보다 더 크게 설정되어 있다. 보디(5)의 하단부와 솔레노이드(3) 사이에는, 압력실(24)이 형성되어 있다. 작동실(39)의 흡입 압력(Ps)은, 연통 구멍(35) 및 내부 통로(43)를 통해 압력실(24)로 도입된다.

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 원통 형상의 플런저(50)와, 코어(46) 및 슬리브(48)에 외삽(外揷)된 원통 형상의 보빈(52)과, 보빈(52)에 감기고, 통전에 의해 자기 회로를 생성하는 전자 코일(54)과, 전자 코일(54)을 외방으로부터 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 압입되는 것에 의해 고정되어 있다. 코어(46)와 메인 밸브체(30) 사이에 압력실(24)이 형성되어 있다. 코어(46)의 상단부에는 링 형상의 축지(軸支) 부재(60)가 압입되어 있고, 작동 로드(38)는, 그 축지 부재(60)에 의해 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 축지 부재(60)의 외주면의 소정 개소에는, 축선으로 평행인 연통홈이 형성되어 있다. 압력실(24)의 흡입 압력(Ps)은, 그 연통홈, 작동 로드(38)와 코어(46)의 간극에 의해 형성되는 연통로(62)를 통해 슬리브(48)의 내부에도 이끌린다.

연통로(62)는, 슬리브(48) 내를 오일 댐퍼실로 하기 위한 오리피스로서 기능한다. 즉, 본 실시형태에서는, 제어 밸브(1)의 제조 공정에 있어서, 압축기의 윤활용으로 냉매에 포함되는 오일과 동종의 오일을 미리 슬리브(48) 내에 넣어 둔다. 본 실시형태에서는, 축지 부재(60)에 마련된 연통홈이, 슬리브(48)로의 오일의 출입에 대해 저항하는 수축 통로로서 기능한다. 이와 같은 구성에 의해, 슬리브(48)를 오일 댐퍼실로서 기능시킬 수 있고, 그 슬리브(48)에 배치된 플런저(50)의 미소한 진동이 억제된다. 그 결과, 그와 같은 미소한 진동에 의한 소음의 발생이 방지 또는 억제된다. 또한, 변형예에 있어서는, 연통로(62)가 슬리브(48)로의 오일의 출입에 대해 저항하는 수축 통로로서 기능하게 해도 좋다. 즉, 축지 부재(60)에 마련된 연통홈 및 연통로(62)의 적어도 한편이, 수축 통로로서 기능하도록 하면 좋다.

슬리브(48)는 비자성 재료로 이루어진다. 플런저(50)의 측면에는 축선으로 평행인 복수의 연통홈(66)이 마련되고, 플런저(50)의 하단면에는 반지름 방향으로 연장되어 내외를 연통하는 복수의 연통홈(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. 상기 도면에는 설명의 편의상, 그 한 쌍의 한쪽만 표시되어 있다. 단 부재(58)는, 케이스(56)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방으로부터 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 채움으로써, 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.

스프링(44)은, 코어(46)와 플런저(50)를 양자를 서로 이간시키는 방향으로 부세하는 오프 스프링으로서도 기능한다. 또한, 작동 로드(38)의 하단부에 대해서는, 플런저(50)에 압입 고정해도 좋지만, 당접(當接)시키기만 해도 좋다. 전달 부재(33)와 파워 엘리먼트(6) 사이에 스프링(44)(오프 스프링)을 마련하고 있기 때문에, 작동 로드(38)와 플런저(50)의 압입 고정을 생략해도 문제가 없기 때문이다. 오히려, 그와 같은 압입 고정을 없애는 것에 의해, 작동 로드(38) 및 플런저(50)의 각 부품 가공성 및 그들의 조립성을 향상시킬 수 있다.

작동 로드(38)는, 플런저(50)에 의해 하방에서 지지되고, 전달 부재(33)를 통해 메인 밸브체(30)와 작동 연결 가능하게 구성되는 한편, 전달 부재(33) 및 파워 엘리먼트(6)를 통해 서브 밸브체(36)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)는, 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 전달 부재(33)를 통해 메인 밸브체(30)에 작용하고, 메인 밸브의 개도를 적절히 제어 한다.

또한, 스프링(40)의 하중이 충분히 크게 설정되어 있기 때문에, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는 기본적으로 서브 밸브는 개방되지 않는다. 즉, 솔레노이드(3)에 메인 밸브의 제어 전류가 공급된 상태에 있어서는, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착좌하여 파워 엘리먼트(6)의 고정단으로서 기능하게 된다. 이 때문에, 벨로즈(45)가 흡입 압력(Ps)의 크기에 상응하여 메인 밸브의 밸브 개방 방향으로 안정적으로 신장 또는 수축할 수 있다. 그 결과, 메인 밸브체(30)의 동작도 안정되고, 메인 밸브의 개도가 안정적으로 조정된다.

또한, 메인 밸브의 폐쇄시에는, 솔레노이드력의 크기에 상응하여 작동 로드(38)가 메인 밸브체(30)에 대해 상대 변위하고, 서브 밸브를 밸브 개방시킬 수 있다. 즉, 솔레노이드(3)에 메인 밸브의 제어 전류보다 큰 설정값 이상의 전류(기동 전류)가 공급되면, 솔레노이드력이 스프링(40)의 하중을 이기고, 파워 엘리먼트(6) 및 서브 밸브체(36)를 일체적으로 밀어 올린다. 그 결과, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)로부터 이간하여 서브 밸브가 밸브 개방한다. 이에 의해, 브리드 기능이 발휘된다. 바꾸어 말해서, 솔레노이드(3)에 설정값 이상의 전류가 공급되었을 때 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)로부터 이간하여 파워 엘리먼트(6)와 일체 변위할 수 있도록, 스프링(40)의 하중이 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 메인 밸브의 제어 전류를 0.68(A)까지의 범위로 설정하고, 상기 설정값을 0.8(A)로 설정하고 있지만, 그 밖의 전류값 범위를 설정해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 제어 밸브(1)의 기동시에 솔레노이드(3)에 대해 그 설정값 이상의 기동 전류를 공급하는 것에 의해 서브 밸브를 개방하고, 브리드 기능을 발휘시키지만, 제어 밸브(1)의 기동시 이외(예컨대 메인 밸브의 제어시)에도 필요에 따라 서브 밸브를 밸브 개방시켜도 좋다.

도 2는, 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

메인 밸브체(30)는, 그 중간부에 마련된 테이퍼 형태의 단부에 의해 메인 밸브 시트(22)에 착탈하고, 메인 밸브를 개폐한다. 메인 밸브체(30)의 상단부의 내경이 약간 확경되고, 전달 부재(33)를 하방으로부터 계지 가능한 계지부(74)가 형성되어 있다. 전달 부재(33)는, 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, 그 하단 개구부에 반지름 방향 외향으로 연장되어 돌출하는 플랜지부(76)가 마련되어 있다. 전달 부재(33)는, 그 플랜지부(76)에서 계지부(74)에 착탈한다. 연통 구멍(35)은, 전달 부재(33)의 측부에 마련되어 있다. 작동 로드(38)는, 그 상부가 지름이 축소되고, 메인 밸브체(30)를 관통한다. 작동 로드(38)의 상단부가 전달 부재(33)에 수용되고, 그 선단면이 전달 부재(33)의 저부에 당접하도록 접속된다.

파워 엘리먼트(6)는, 베이스 부재(84)와 벨로즈(45)를 포함하여 구성된다. 베이스 부재(84)는, 금속재를 프레스 성형하여 바닥을 갖는 원통 형상으로 구성되어 있고, 그 상단 개구부에 반지름 방향 외향으로 연장되어 돌출하는 플랜지부(86)를 구비한다. 벨로즈(45)는, 주름 형태의 본체의 하단부가 폐지되고, 상단 개구부가 플랜지부(86)의 하면에 기밀하게 용접되어 있다. 벨로즈(45)의 내부는 밀폐된 기준 압력실(S)로 되어 있고, 벨로즈(45)와 플랜지부(86) 사이에, 벨로즈(45)를 신장 방향으로 부세하는 스프링(88)이 마련되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시형태에서는 진공 상태로 되어 있다. 벨로즈(45)는, 베이스 부재(84)의 본체를 축심(軸芯)으로서 신축한다. 벨로즈(45)는, 플랜지부(86)와는 반대측 단부가 전달 부재(33)에 지지되어 있다. 또한, 베이스 부재(84)의 상단면(벨로즈(45)과는 반대측면)에 서브 밸브체(36)가 당접하도록 마련되어 있다.

즉, 파워 엘리먼트(6) 및 서브 밸브체(36)가, 단 부재(13)와 전달 부재(33) 사이에 탄성적으로 지지되어 있다. 베이스 부재(84)의 본체는, 벨로즈(45)의 내방을 그 저부 근방까지 연장되어 있고, 그 저부가 벨로즈(45)의 저부에 근접 배치된다. 전달 부재(33)는, 그 상단면이 벨로즈(45)의 하단면과 당접 가능하게 되어 있다. 벨로즈(45)는, 작동실(39)의 흡입 압력(Ps)과 기준 압력실(S)의 기준 압력의 차압에 상응하여 축선 방향(메인 밸브의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 다만, 그 차압이 커져도 벨로즈(45)가 소정량 수축하면, 베이스 부재(84)의 본체가 당접하여 계지되기 때문에, 그 수축은 규제된다.

서브 밸브체(36)의 중앙부에는, 삽통 구멍(90)이 마련되어 있다. 단 부재(13)의 하면 중앙으로부터는 하방을 향해 원주 형상의 축부(92)가 연설되어 있다. 축부(92)의 축선과 작동 로드(38)의 축선이 일치하도록 구성되어 있다. 축부(92)는 삽통 구멍(90)을 관통하여 베이스 부재(84)의 상부에 부분적으로 삽통되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 베이스 부재(84)가 축부(92)에 슬라이딩되게 하고, 파워 엘리먼트(6)가 안정적으로 지지되고 축선 방향으로 변위 가능하게 되어 있다. 그리고 단 부재(13)의 보디(5)로의 압입량을 조정하는 것에 의해, 스프링(40)의 하중(서브 밸브를 밸브 개방시키기 위한 설정 하중)을 조정할 수 있도록 되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 메인 밸브체(30)의 가이드 구멍(25)과의 슬라이딩부의 유효 수압 지름(A)(실부 지름)과, 메인 밸브체(30)의 메인 밸브에서 유효 수압 지름(B)(실부 지름)이 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 메인 밸브체(30)에 작용하는 토출 압력(Pd)의 영향이 캔슬된다. 또, 메인 밸브체(30)의 가이드 구멍(26)과의 슬라이딩부의 유효 수압 지름(C)(실부 지름)은, 유효 수압 지름(A, B)보다 다소 크지만, 거의 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서 메인 밸브체(30)에 직접 작용하는 크랭크 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 영향도 실질적으로 캔슬된다. 그 결과, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서, 메인 밸브체(30)는, 작동실(39)에 의해 파워 엘리먼트(6)가 받는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

이와 같이, 유효 수압 지름(A, B, C)을 거의 동일하게 하는 한편, 메인 밸브체(30)의 내부 통로(43)를 상하로 관통시킴으로써, 메인 밸브체(30)에 작용하는 압력(Pd, Pc, Ps)의 영향을 캔슬할 수 있다. 즉, 전달 부재(33), 메인 밸브체(30), 작동 로드(38) 및 플런저(50)의 결합체의 전후(도에서는 상하)의 압력을 같은 압력(흡힙 압력(Ps))으로 할 수 있고, 이에 의해 압력 캔슬이 실현된다. 이에 의해, 벨로즈(45)의 지름에 의존하지 않고 메인 밸브체(30)의 지름을 설정할 수 있다. 즉, 벨로즈(45)의 유효 수압 지름을 유효 수압 지름(A, B, C)과 동일하게 해도 좋고, 크게 또는 작게 해도 좋다. 이 때문에, 벨로즈(45)나 메인 밸브체(30)의 설계 자유도가 높다.

이와 같은 구성에 있어서, 제어 밸브(1)의 안정된 제어 상태에서는, 작동실(39)의 흡입 압력(Ps)이 소정의 설정 압력(Pset)이 되도록 메인 밸브가 자율적으로 동작한다. 이 설정 압력(Pset)은, 기본적으로 스프링(42, 44, 88)의 스프링 하중에 의해 미리 조정되고, 증발기 내의 온도와 흡입 압력(Ps)의 관계로부터, 증발기의 동결을 방지할 수 있는 압력값으로 설정된다. 설정 압력(Pset)은, 솔레노이드(3)로의 공급 전류(설정 전류)를 변경하는 것에 의해 변화시킬 수 있다.

또한, 제어 밸브(1)의 기동시 등에 있어서 솔레노이드(3)에 설정값 이상의 전류가 공급되면, 스프링(40)의 하중을 이기는 솔레노이드력이 파워 엘리먼트(6)를 통해 서브 밸브체(36)에 부여된다. 그 결과, 서브 밸브체(36)와 서브 밸브 시트(34)를 이간시켜서 서브 밸브를 개방할 수 있다. 즉, 제어 밸브(1)는, 솔레노이드(3)의 구동력을 이용하여 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방시키기 위한 "강제 밸브 개방 기구"를 구비한다.

다음으로, 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다.

도 3~도 5는, 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이고, 도 2에 대응한다. 이미 설명한 도 2는, 제어 밸브의 최소 용량 운전 상태를 나타내고 있다. 도 3 및 도 4는, 제어 밸브의 기동시 등에 브리드 기능을 동작시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 3은, 흡입 압력(Ps)이 높을 때의 상태를 나타내고, 도 4는 흡입 압력(Ps)이 낮을 때의 상태를 나타낸다. 도 5는, 비교적 안정된 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 1에 기초하여, 적절히 도 2~도 5를 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, 벨로즈(45)가 축소한 상태에서 스프링(44)의 부세력이 전달 부재(33)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 상기 설정값 이상의 기동 전류가 공급되면, 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력이 스프링(40)의 부세력을 이기고, 파워 엘리먼트(6) 및 서브 밸브체(36)가 일체적으로 밀어 올려진다. 그 결과, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)로부터 이간하여 서브 밸브가 개방되고, 브리드 기능이 유효하게 발휘된다. 이 동작 과정에서 작동 로드(38)에 의해 전달 부재(33)가 밀어 올려지기 때문에, 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, 솔레노이드(3)에 기동 전류가 공급되면, 메인 밸브가 폐쇄하여 크랭크실로의 토출 냉매의 도입을 규제하는 동시에, 서브 밸브가 즉시 개방하여 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, 도 4에 나타내는 바와 같이 벨로즈(45)가 신장한 상태에 있어서도, 솔레노이드(3)에 상기 설정값 이상의 기동 전류를 공급함으로써 서브 밸브를 밸브 개방시킬 수 있고, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에 나타내는 상태에 있어서는, 서브 밸브체(36)가 파워 엘리먼트(6)의 고정단으로서 기능하지 않게 되고, 파워 엘리먼트(6)가 공중에 매달리는 상태가 되기 때문에, 파워 엘리먼트(6)의 구동력이 솔레노이드력에 대항하는 것은 실질적으로 없다. 이 때문에, 서브 밸브를 개방하기 위해서는 스프링(40)의 하중을 이기는 만큼의 솔레노이드력을 발생시키면 좋다. 즉, 솔레노이드(3)에 상기 설정값 이상의 전류를 공급하면 충분하다.

솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 메인 밸브의 제어 전류값 범위에 있을 때에는, 스프링(40)의 하중이 솔레노이드력에 비해 충분히 크기 때문에, 도 5에 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 벨로즈(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 위치에서 정지한다.

그리고 예컨대 냉동 부하가 커지고 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다도 높아지면, 벨로즈(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, 벨로즈(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.

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 작용하지 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 토출실로부터 포트(14)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 전체 개방 상태의 메인 밸브를 통과하고, 포트(12)로부터 크랭크실로 흐르게 된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 실행하게 된다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 솔레노이드(3)에 공급하는 전류값에 상응하여 파워 엘리먼트(6)의 기단부를 고정 또는 가동하는 구성으로 했다. 즉, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는 서브 밸브체(36)가 파워 엘리먼트(6)의 고정단으로서 기능하고, 솔레노이드(3)에 설정값 이상의 전류가 공급되었을 때에는 서브 밸브체(36)가 파워 엘리먼트(6)와 일체 변위할 수 있도록 스프링(40)의 하중을 설정했다. 이에 의해, 솔레노이드(3)에 설정값 이상의 전류를 공급만 하면, 파워 엘리먼트(6)가 감지하는 흡입 압력(Ps)에 의존하지 않고 서브 밸브를 개방하여, 브리드 기능을 유효하게 발휘시킬 수 있게 된다.

[제2 실시형태]

도 6은, 제2 실시형태에 따른 제어 밸브의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다. 이하에서는 제1 실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 또한, 상기 도면에 있어서 제1 실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

제어 밸브(201)는, 그 조립 후에 파워 엘리먼트(206)의 설정 하중(스프링(88)의 설정 하중)을 용이하게 조정할 수 있도록 구성되어 있는 점 및 메인 밸브체(230)의 슬라이딩부에 이물의 끼임에 의한 로크가 발생한 경우에, 그것을 해제하는 로크 해제 기구가 마련되어 있는 점에서 제1 실시형태와는 상이하다. 제어 밸브(201)는, 밸브 본체(202)와 솔레노이드(203)를 일체로 조립하여 구성된다. 또한, 본 실시형태에 있어서도, 보디(205), 코어(246), 케이스(56) 및 단 부재(58)가 제어 밸브(201) 전체의 보디를 형성하고 있다.

본 실시형태에서는, 포트(16, 18)의 위치가, 제1 실시형태와는 상하 반대로 되어 있다. 즉, 메인 밸브체(230)에 대향 배치되는 포트로서, 솔레노이드(203)에 대해 상대적으로 가까운 쪽에 토출 압력(Pd)을 도입하는 포트가 배치되고, 상대적으로 떨어진 쪽에 크랭크 압력(Pc)을 도출하는 포트가 배치되어 있다. 코어(246)의 상단부에는, 제1 실시형태와 같은 축지 부재(60)는 마련되어 있지 않다.

파워 엘리먼트(206)는, 제1 실시형태의 파워 엘리먼트(6)를 상하로 반전(反轉)시킨 모양으로 보디(205)에 배치된다. 벨로즈(245)의 상면 중앙에는 볼록부가 마련되어 있다. 또한, 서브 밸브체(236)는, 단차를 갖는 원판 형상을 이루고, 그 하면 중앙에는 벨로즈(245)의 상면과 상보(相補) 형상의 결합부(237)가 마련되어 있다. 서브 밸브체(236)와 벨로즈(245)가 결합하는 것에 의해, 양자의 위치 결정이 이루어지도록 구성되어 있다. 파워 엘리먼트(206)는, 그 베이스 부재(84)가 전달 부재(33)에 의해 하방에서 지지되어 있다. 스프링(44)은, 베이스 부재(84)와 전달 부재(33) 사이에 마련되어 있다.

서브 밸브 구멍(32) 및 서브 밸브 시트(34)는, 보디(205)에 일체 성형되어 있다. 서브 밸브체(236)는, 그 하단 개구부의 단면에서 서브 밸브 시트(34)에 착탈한다. 보디(205)의 상단부에는 단 부재(213)가 고정되어 있다. 단 부재(213)는, 링 형상을 이루고, 보디(205)의 상단 개구부가 코킹(caulking)되는 것에 의해 고정되어 있다. 단 부재(213)와 서브 밸브체(236) 사이에는, 서브 밸브체(236)를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(240)("부세 부재"로서 기능함)이 마련되어 있다. 스프링(240)은 원추(円錐) 형상을 이루고, 작은 지름의 단부가 서브 밸브체(236)에 접속되고, 큰 지름의 단부가 단 부재(213)에 접속되어 있다. 이에 의해, 파워 엘리먼트(206)의 설정 하중을 조정하기 위한 공구를 보디(205)의 상단 개구부로부터 삽입하기 쉽게 되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 제어 밸브(201)를 조립한 후, 서브 밸브체(236)의 상면 중앙부를 변형시키는 것에 의해, 파워 엘리먼트(206)의 설정 하중(스프링(88)의 설정 하중)을 쉽게 조정할 수 있도록 되어 있다.

메인 밸브체(230)의 상부에는 격벽(270)이 마련되어 있다. 격벽(270)은, 그 하면에서 작동 로드(238)와 적절히 결합 연결 가능한 "피결합부"로서 기능한다. 작동 로드(238)는, 그 상부가 지름이 작고, 격벽(270)의 중앙에 마련된 삽통 구멍을 관통한다. 작동 로드(238)에는, 지름 축소부의 단차에 의해 결합부(272)가 구성된다. 격벽(270)의 삽통 구멍의 주위에는, 냉매를 통과시키기 위한 복수의 관통 구멍(276)이 형성되어 있다. 또한, 작동 로드(238)는, 전달 부재(33)가 계지부(74)에 착좌한 상태에 있어서는, 결합부(272)가 격벽(270)으로부터 적어도 소정 간격(L)을 두고 이간하도록 단차의 위치가 설정되어 있다. 이 소정 간격(L)은, 이른바 "여유"로서 기능한다.

솔레노이드력을 크게 하면, 작동 로드(238)를 메인 밸브체(230)에 대해 상대 변위시켜서 전달 부재(33)를 밀어 올릴 수 있다. 이에 의해, 서브 밸브체(36)와 서브 밸브 시트(34)를 이간시켜서 서브 밸브를 개방할 수 있다. 또, 결합부(272)와 격벽(270)을 결합(당접)시킨 상태에서 솔레노이드력을 메인 밸브체(230)에 직접 전달할 수 있고, 메인 밸브체(230)를 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향에 큰 힘으로 누를 수 있다. 이 구성은, 메인 밸브체(230)와 가이드 구멍(25, 26)의 슬라이딩부로의 이물의 끼임에 의해 메인 밸브체(230)가 로크한 경우에, 그것을 해제하는 로크 해제 기구로서 기능한다.

본 실시형태에 있어서도, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는 서브 밸브체(236)가 파워 엘리먼트(206)의 고정단으로서 기능하고, 솔레노이드(203)에 설정값 이상의 전류가 공급되었을 때에는 서브 밸브체(236)가 파워 엘리먼트(206)와 일체 변위할 수 있도록 스프링(240)의 하중이 설정되어 있다. 이에 의해, 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 그리고 또한, 제어 밸브(201)의 조립이 대체로 완료된 상태에서 서브 밸브체(236)의 중앙부를 축선 방향으로 변형시킴으로써, 스프링(88)의 설정 하중을 미조정할 수 있고, 설정 압력(Pset)을 정확하게 조정할 수 있다.

[제3 실시형태]

도 7은, 제3 실시형태에 따른 제어 밸브의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다. 이하에서는 제1, 제2 실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 상기 도면에 있어서 제1, 제2 실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

제어 밸브(301)는, 포트(12, 14)의 위치가 상이한 이외에는 제2 실시형태의 제어 밸브(201)와 거의 동일한 구성을 갖는다. 제어 밸브(301)는, 밸브 본체(302)와 솔레노이드(203)를 일체로 조립하여 구성된다. 또한, 본 실시형태에 있어서도, 보디(305), 코어(246), 케이스(56) 및 단 부재(58)가 제어 밸브(301) 전체의 보디를 형성하고 있다.

보디(305)의 상단 개구부에 포트(14)가 마련되고, 측부에 포트(12)가 마련되어 있다. 포트(12)에도 환상의 스트레이너(315)가 장착되어 있다. 스트레이너(315)는, 보디(305)의 내부로의 이물의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다. 작동실(39)의 하부에 서브 밸브 구멍(32) 및 서브 밸브 시트(34)가 마련되어 있다. 서브 밸브체(336)는, 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, 그 상저부에 결합부(237)를 구비한다. 서브 밸브체(336)는, 제2 실시형태의 서브 밸브체(236)보다 축선 방향으로 크게 구성되고, 그 내방에 작동실(39)을 구획한다. 서브 밸브체(336)는, 보디(305)의 상부에 마련된 가이드 구멍(325)에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 축선 방향으로 동작 가능하게 되어 있다. 서브 밸브체(336)의 하단 개구부가 서브 밸브 시트(34)에 착탈하여 서브 밸브를 개폐한다. 서브 밸브체(336)의 상저부의 주연부에는, 포트(14)와 작동실(39)을 연통시키기 위한 복수의 연통 구멍(340)이 마련되어 있다. 서브 밸브가 밸브 개방되면, 크랭크실로부터 포트(12)를 통해 도입된 냉매가, 서브 밸브, 작동실(39), 연통 구멍(340), 포트(14)를 거쳐 흡입실로 릴리프되고, 이에 의해 브리드 기능이 발휘된다.

본 실시형태에 있어서는, 서브 밸브체(336)의 가이드 구멍(325)의 슬라이딩부의 유효 수압 지름(D)(실부 지름)과, 서브 밸브체(336)의 서브 밸브에서 유효 수압 지름(E)(실부 지름)이 동일하게 설정되어 있다("캔슬 구조"에 해당함). 이 때문에, 서브 밸브체(336)에 작용하는 크랭크 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 영향이 캔슬된다.

본 실시형태에 있어서도, 제2 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또, 서브 밸브체(336)에는 크랭크 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pc-Ps)이 작용하지 않기 때문에, 서브 밸브체(336)에 작용하는 밸브 폐쇄 방향의 힘이 실질적으로 스프링(240)의 하중만 된다. 즉, 서브 밸브체(336)의 개폐 작동이 냉매 압력에 의존하지 않기 때문에, 서브 밸브를 밸브 개방시키기 위한 솔레노이드력의 설정값(즉 전류 설정값)을 스프링(240)의 하중에 기초하여 정확하게 설정할 수 있다. 또한, 크랭크 압력(Pc)이 도입되는 포트(12)와, 크랭크 압력(Pc)이 도출되는 포트(18)가 근접 배치되기 때문에, 이들 포트를 압축기측의 공용의 통로에 접속할 수도 있다. 즉, 압축기측의 통로 구조를 간소하게 할 수 있게 된다.

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 제1 실시형태에서는 서술하지 않았지만, 도 2 등에 나타낸 포트(16)와 포트(18)를 교체해도 좋다. 즉, 메인 밸브체(30)에 대향 배치되는 포트로서, 솔레노이드(3)에 대해 상대적으로 가까운 쪽에 토출 압력(Pd)을 도입하는 포트를 배치하고, 상대적으로 떨어진 쪽에 크랭크 압력(Pc)을 도출하는 포트를 마련해도 좋다.

상기 제1 실시형태에서는 서술하지 않았지만, 제2, 제3 실시형태와 동일한 로크 해제 기구를 마련해도 좋다. 반대로, 제2, 제3 실시형태에서 로크 해제 기구를 생략해도 좋다.

상기 실시형태에서는 서술하지 않았지만, 작동 로드(38, 238)와 전달 부재(33)를 고정해도 좋다. 또는, 작동 로드(38, 238)의 선단부에 전달 부재(33)와 동일하게 기능하는 전달부를 일체 성형해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서 흡입 압력(Ps)이 채워지는 작동실에 파워 엘리먼트를 배치하고, 흡입 압력(Ps)을 직접 감지하여 동작하는 이른바 Ps 감지 밸브를 예시했다. 변형예에 있어서는, 크랭크 압력(Pc)이 채워지는 용량실에 파워 엘리먼트를 배치하는 한편, 크랭크 압력(Pc)을 캔슬하는 구조를 채용함으로써, 실질적으로 흡입 압력(Ps)을 감지하여 동작하는 Ps 감지 밸브로서 구성해도 좋다.

상기 각 실시형태에서는, 제어 밸브로서 피감지 압력으로서 흡입 압력(Ps)을 감지하는 이른바 Ps 감지 밸브를 나타냈지만, 크랭크 압력(Pc)을 감지하는 이른바 Pc 감지 밸브로서 구성해도 좋다. 그 경우, 포트(14)를 크랭크실에 연통시킨다.

상기 실시형태에서는, 파워 엘리먼트(6, 206)를 구성하는 감압 부재로서 벨로즈(45, 245)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(40, 42, 44, 88, 240) 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, 벨로즈(45, 245)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 벨로즈의 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, 16, 18: 포트
20: 메인 밸브 구멍
22: 메인 밸브 시트
30: 메인 밸브체
31: 밸브 시트 형성 부재
32: 서브 밸브 구멍
33: 전달 부재
34: 서브 밸브 시트
36: 서브 밸브체
38: 작동 로드
39: 작동실
40, 42: 스프링
43: 내부 통로
44: 스프링
45: 벨로즈
201: 제어 밸브
202: 밸브 본체
203: 솔레노이드
205: 보디
206: 파워 엘리먼트
230: 메인 밸브체
236: 서브 밸브체
238: 작동 로드
240: 스프링
245: 벨로즈
301: 제어 밸브
302: 밸브 본체
305: 보디
336: 서브 밸브체

Claims (7)

1. 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실로부터 크랭크실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브로,
   상기 토출실과 상기 크랭크실을 연통시키는 메인 통로와, 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연통시키는 서브 통로가 형성된 보디와,
   상기 메인 통로에 마련된 메인 밸브 시트와,
   상기 메인 밸브 시트에 착탈하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체와,
   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 파워 엘리먼트와 상기 솔레노이드 사이에 배치되고, 상기 솔레노이드의 힘을 상기 파워 엘리먼트에 전달하기 위한 작동 로드와,
   상기 서브 통로에 마련된 서브 밸브 시트와,
   상기 서브 밸브 시트에 착탈하여 서브 밸브를 개폐하는 서브 밸브체와,
   상기 서브 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 부세 부재를 구비하고,
   상기 솔레노이드에 상기 메인 밸브의 제어 전류가 공급된 상태에 있어서는 상기 서브 밸브체가 상기 서브 밸브 시트에 착좌하여 상기 파워 엘리먼트의 고정단으로서 기능하고, 상기 솔레노이드에 상기 제어 전류보다 큰 설정값 이상의 전류가 공급되었을 때에는 상기 서브 밸브체가 상기 서브 밸브 시트로부터 이간하여 상기 파워 엘리먼트와 일체 변위할 수 있도록, 상기 부세 부재의 부세력이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 서브 밸브체가, 상기 파워 엘리먼트의 상기 작동 로드와는 반대측 단부에 일체로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 메인 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 다른 부세 부재를 구비하고,
   상기 메인 밸브체에는 축선 방향으로 연장되는 내부 통로가 마련되고,
   상기 작동 로드가 상기 내부 통로에 삽통되도록 마련되고, 상기 파워 엘리먼트의 작동 상태에 상응하여 상기 메인 밸브체와 일체 변위 또는 상대 변위 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 서브 밸브체에 의해 구획되어 상기 흡입실의 흡입 압력이 만족되는 작동실에 상기 파워 엘리먼트가 배치되고,
   상기 감압 부재는, 상기 흡입 압력을 상기 피감지 압력으로 감지하고,
   상기 메인 밸브체의 내부 통로와 상기 작동실이 연통되고, 상기 메인 밸브체에 직접 작용하는 상기 흡입 압력의 영향이 실질적으로 캔슬되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 감압 부재와 상기 메인 밸브체 사이에 마련되고, 상기 파워 엘리먼트의 구동력을 상기 메인 밸브체에 전달 가능한 전달 부재를 구비하고,
   상기 전달 부재에 상기 내부 통로와 상기 작동실을 연통시키기 위한 연통 구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 서브 밸브체에 작용하는 압력의 영향을 캔슬하기 위해 캔슬 구조를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 보디에는, 상기 토출실의 냉매를 상기 메인 통로에 도입하기 위한 토출실 연통 포트와, 상기 메인 밸브를 거친 냉매를 상기 크랭크실로 도출하기 위한 제1 크랭크실 연통 포트와, 상기 크랭크실의 냉매를 상기 서브 통로에 도입하기 위한 제2 크랭크실 연통 포트와, 상기 서브 밸브를 거친 냉매를 상기 흡입실에 도출하기 위한 흡입실 연통 포트가 마련되고,
   상기 제1 크랭크실 연통 포트와 상기 제2 크랭크실 연통 포트가, 상기 보디에서 인접하도록 각 포트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.

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