KR20150101964A - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

가변 용량 압축기용 제어 밸브의 제어 특성을 고압 환경하에서도 양호하게 유지한다.
일 형태에 따른 제어 밸브는, 솔레노이드력을 밸브체에 전달하는 샤프트(68)를 포함한다. 솔레노이드(3)는, 냉매의 압력이 도입되는 바닥을 갖는 슬리브(52), 슬리브(52)에 동축 형태로 고정되는 코어(50), 슬리브(52)의 저부측에 수용되어, 샤프트(68)와 축선 방향으로 일체로 변위 가능한 플런저(54), 샤프트(68)에 대해 밸브 개방 방향의 부세력을 부여할 수 있는 스프링(40), 플런저(54)에 대해 밸브 폐쇄 방향의 부세력을 부여할 수 있는 스프링(78), 및 슬리브(52)의 저부 근방의 내벽에 고정되도록 압입되고, 플런저(54)와의 사이에 스프링(78)을 마련하여, 슬리브(52)의 저부를 축선 방향으로 변형시키는 것에 의해 가압되어 슬리브(52)에 대한 압입 위치가 조정되는 축지 부재(76)를 포함한다.

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 관계없이 일정한 냉방 능력이 유지되도록, 냉매의 토출 용량을 가변할 수 있는 가변 용량 압축기("압축기"로 약칭하는 경우도 있다)가 사용되고 있다. 이 압축기는, 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축에 장착된 요동판에 압축기용의 피스톤이 연결되고, 요동판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 변화시키는 것에 의해 냉매의 토출량을 조정한다. 요동판의 각도는, 밀폐된 크랭크실 내에 토출 냉매의 일부를 도입하고, 피스톤의 양면에 가해지는 압력의 균형을 변화시키는 것에 의해 연속적으로 변화된다. 이 크랭크실 내의 압력(이하 "크랭크 압력"이라고 한다)(Pc)은, 압축기의 토출실과 크랭크실 사이에 마련된 가변 용량 압축기용 제어 밸브("제어 밸브"로 약칭하는 경우도 있다)에 의해 제어된다.

이와 같은 제어 밸브는, 전자 밸브로서 구성되는 경우가 많고, 보디 내에 토출실과 크랭크실을 연통시키는 밸브 구멍을 구비하고, 그 보디 내에 배치된 밸브체를 밸브 구멍에 접리시켜 밸브부의 개도를 조정하는 것에 의해, 크랭크실에 도입하는 냉매 유량을 제어한다. 밸브 개도는, 밸브체에 작용하는 냉매 압력에 의한 힘과 솔레노이드에 의한 구동력 및 제어 설정값을 조정하기 위해 배치된 스프링의 부세력의 균형에 의해 조정된다.

일본 특허공개공보 2005-214059호 공보

그러나 최근, 지구 온난화의 문제도 있어, 냉동 사이클에 사용하는 냉매를 종래의 대체 프레온에서 이산화탄소 등으로 이행시키는 제안이 이루어지고 있다. 그러나, 예컨대 이산화탄소를 사용하는 냉동 사이클에서는, 냉매를 그 임계 온도를 초과하는 초임계 영역까지 승압시키게 되므로, 냉매의 토출 압력이 매우 높아진다. 이 때문에, 제어 밸브에는, 고압 영역에서 양호한 제어 특성이 얻어지는 것이 요구된다.

본 발명은, 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 제어 특성을 고압 영역에서 양호하게 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태는, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 토출실에서 크랭크실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브이다. 이 제어 밸브는, 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트, 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통 포트, 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트, 및 토출실 연통 포트와 크랭크실 연통 포트를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍을 구비하는 보디; 밸브 구멍에 접리하도록 배치되어 밸브부를 개폐하는 밸브체; 보디에 마련되고, 공급되는 전류량에 따라 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드; 및 솔레노이드력에 대항하는 밸브 개방 방향의 부세력을 밸브체에 대해 부여가능한 스프링을 포함한다.

이 제어 밸브는, 토출실의 토출 압력과 흡입실의 흡입 압력의 차압이, 솔레노이드로의 공급 전류값에 따른 설정 차압으로 유지되도록 제어한다. 이 제어 밸브는, 솔레노이드로의 공급 전류값의 변화에 대한 상기 설정 차압의 변화인 제어 특성의 기울기가, 상기 솔레노이드에 공급될 제어 전류값 범위의 중간값보다도 고전류측에서 상대적으로 작아지도록 구성된다.

이 형태에 의하면, 솔레노이드로의 공급 전류값에 대한 제어 목표치로서의 설정 차압의 구배가, 솔레노이드에 공급될 제어 전류값 범위의 중간값보다도 고전류측에서 상대적으로 완만하게 되기 때문에, 고압 영역에서 제어 목표치의 미세한 설정이 가능해진다. 즉, 고압 영역에서 제어의 정도를 높일 수 있고, 양호한 제어 특성을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 제어 특성을 고압 영역에서 양호하게 얻을 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 차량용 공조 장치의 냉동 사이클을 나타내는 시스템도이다.
도 2는 실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 4는 제어 밸브의 부분 확대도이다.
도 5는 제어 밸브의 부분 확대도이다.
도 6은 솔레노이드의 제어 특성을 나타내는 도면이다.

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

도 1은, 실시형태에 따른 차량용 공조 장치의 냉동 사이클을 나타내는 시스템도이다.

본 실시형태의 공조 장치는, 고압에서 작동하는 이산화탄소를 냉매로 하는 이른바 초임계 냉동 사이클을 포함한다. 이 공조 장치는, 냉동 사이클을 순환하는 기상(氣相) 상태의 냉매를 압축하는 가변 용량 압축기("압축기"로 약칭하는 경우도 있다)(101), 압축된 고온 고압의 기상 상태의 냉매를 냉각하는 외부 열교환기로서의 가스 쿨러(102), 냉각된 냉매를 단열 팽창시켜 감압하는 팽창 장치(103), 팽창된 냉매를 증발시켜 증발 잠열을 빼앗아 차량 실내의 공기를 냉각하는 증발기(104), 증발된 냉매를 기액으로 분리하고, 분리된 기상 상태의 이산화탄소를 압축기(101)로 되돌리는 수액기(105)를 포함한다.

압축기(101)는, 크랭크실(116) 내에 회전 자유로이 지지된 도시하지 않는 회전축을 구비한다. 이 회전축에는 요동판이 경사각 가변으로 마련되어 있고, 그 회전축의 일단은 크랭크실(116)의 외부로 연장되어 풀리를 통해 엔진의 출력축과 접속되어 있다. 이 회전축의 둘레에는 복수의 실린더(112)가 배치되고, 각 실린더(112)에는 요동판의 회전 운동에 의해 왕복 운동을 진행하는 피스톤이 배치되어 있다. 각 실린더(112)는, 흡입 밸브를 통해 흡입실(110)에 접속되고, 토출 밸브를 통해 토출실(114)에 접속되어 있다. 압축기(101)는, 흡입실(110)을 통해 실린더(112)에 도입된 냉매를 압축하여, 토출실(114)을 통해 토출한다.

압축기(101)의 요동판의 각도는, 크랭크실(116) 내에서 요동판을 부세하는 스프링의 하중이나, 요동판에 연결되는 피스톤의 양면에 가해지는 압력에 의한 하중 등이 균형된 위치에 유지된다. 이 요동판의 각도는, 크랭크실(116)에 토출 냉매의 일부를 도입하여 크랭크 압력(Pc)을 변화시켜, 피스톤의 양면에 가해지는 압력의 균형을 변화시키는 것에 의해 연속적으로 변화된다. 이 요동판의 각도의 변화에 의해 피스톤의 스트로크를 변화시키는 것에 의해, 냉매의 토출 용량이 조정된다. 크랭크 압력(Pc)은, 압축기(101)의 토출실(114)과 크랭크실(116) 사이에 마련된 제어 밸브(1)에 의해 제어된다.

즉, 압축기(101)의 토출 냉매의 일부는, 제어 밸브(1)를 통해 크랭크실(116) 내에 도입되어, 압축기(101)의 용량 제어에 사용된다. 제어 밸브(1)는, 솔레노이드 구동식 전자 밸브로서 구성되고, 제어부(120)에 의해 통전 제어된다. 본 실시형태에서는, 제어부(120)가 구동 회로(122)에 소정의 듀티비로 설정된 펄스 신호를 출력하고, 구동 회로(122)로부터 그 듀티비에 대응한 전류 펄스를 출력시켜 솔레노이드를 구동한다. 제어 밸브(1)는, 압축기(101)의 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pd-Ps)이 제어 목표값인 설정 차압에 근접하도록 토출실(114)에서 크랭크실(116)로 도입하는 냉매 유량을 조정한다. 이에 의해, 압축기(101)의 토출 용량이 변화한다. 즉, 제어 밸브(1)는 이른바 Pd-Ps 차압 밸브로서 기능한다.

크랭크실(116)과 흡입실(110)을 연통하는 냉매 통로(118)에는 오리피스(119)가 마련되어, 크랭크실(116) 내의 냉매를 흡입실(110) 측으로 누설시켜, 크랭크 압력(Ps)이 과도하게 높아지지 않도록 되어 있다. 또한, 압축기(101)에 있어서의 토출실(114)과 냉매 출구 사이의 냉매 통로에는, 역지 밸브(130)가 마련되어 있다.

제어부(120)는, 각종 연산 처리를 실행하는 CPU, 각종 제어 프로그램을 저장하는 ROM, 데이터 저장이나 프로그램 실행을 위한 작업 영역으로서 이용되는 RAM, 입출력 인터페이스 등을 포함한다. 제어부(120)는, 지정한 듀티비의 펄스 신호를 출력하는 PWM 출력부를 구비하지만, 그 구성 자체에는 공지의 것이 채용되기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 제어부(120)는, 엔진 회전수, 차량 실내외의 온도, 증발기(104)가 토출하는 공기 온도 등, 각종 센서에 의해 검출된 소정의 외부 정보에 기초하여 상기 설정 차압을 결정하고, 그 설정 차압을 유지하기 위한 솔레노이드력이 얻어지도록 제어 밸브(1)로의 통전 제어를 진행한다. 차량의 가속시나 등판 주행시 등의 엔진의 고부하 상태에 있어서 압축기(101)의 부하 토크 저감을 목적으로 하는 가속 차단 요구가 있으면, 제어부(120)는, 그 통전을 차단 또는 소정의 하한값으로 제어하여, 가변 용량 압축기를 최소 용량 운전으로 이행시키거나 한다.

팽창 장치는(103)는, 이른바 온도식 팽창 밸브로서 구성되어 있고, 증발기(104)의 출구측의 냉매 온도를 피드백하여 그 밸브 개도를 조정하고, 열부하에 따른 액냉매를 증발기(104)에 공급한다. 증발기(104)를 통과한 냉매는 수액기(105)를 경유하여 압축기(101)로 되돌아와, 다시 압축된다.

역지 밸브(130)는, 압축기(101)의 토출 용량이 어느 정도 크고, 토출실(114)의 토출 압력(Pd)과 냉매 출구의 출구 압력(Pd1)의 차압(Pd-Pd1)이 그 밸브 개방 차압을 웃도는 한, 밸브 개방 상태를 유지한다. 이 밸브 개방 차압은, 역지 밸브(130)가 내장하는 스프링의 하중에 의해 설정되어 있다. 이에 대해, 예컨대 최소 용량 운전시 등, 압축기(101)의 토출 용량이 작아져 토출 압력(Pd)이 충분히 높아지지 않는 경우에는, 스프링의 부세력에 의해 역지 밸브(130)가 밸브 폐쇄 상태가 되어, 가스 쿨러(102)측으로부터 토출실로의 냉매의 역류를 저지한다. 또한, 압축기(101)의 최소 용량 운전시에는 역지 밸브(130)가 폐쇄되어 버리지만, 토출실(114)로부터의 토출 냉매가 제어 밸브(1) 및 크랭크실(116)을 통해 흡입실(110)로 되돌아오기 때문에, 압축기(101) 내에서의 냉매 가스의 내부 순환이 확보된다.

도 2는, 실시형태에 따른 제어 밸브(1)의 구성을 나타내는 단면도이다.

제어 밸브(1)는, 밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)를 일체로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(2)는 단차를 갖는 원통 형상의 보디(5)를 구비한다. 보디(5)는, 본 실시형태에서는 황동으로 이루어지지만, 알루미늄 합금으로 이루어진 것이어도 좋다. 보디(5)에는, 그 상단측에서부터 포트(10, 12, 14)가 마련되어 있다. 이 중, 포트(10)는 보디(5)의 상단부에 마련되고, 포트(12, 14)는 보디(5)의 측부에 마련되어 있다. 포트(10)는 토출실(114)에 연통하는 "토출실 연통 포트"로서 기능하고, 포트(12)는 크랭크실(116)에 연통하는 "크랭크실 연통 포트"로서 기능하고, 포트(14)는 흡입실(110)에 연통하는 "흡입실 연통 포트"로서 기능한다.

보디(5)에 있어서 포트(10)와 포트(12)를 연통시키는 통로에는, 단차를 갖는 원통 형상의 밸브 시트 형성 부재(16)가 배치되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(16)는, 스테인리스강(예컨대 SUS420)을 담금질하여 형성되어, 보디(5)보다 경도가 높다. 밸브 시트 형성 부재(16)는, 보디(5)의 상부에 동축 형태로 삽통되고, 보디(5)의 상부를 내방으로 코킹하는 것에 의해 고정되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(16)에는 축선을 따른 관통 구멍이 마련되어 있고, 그 하반부에 의해 밸브 구멍(18)이 형성되어 있다. 보디(5)에 있어서의 밸브 시트 형성 부재(16)의 하방에는, 포트(12)에 연통하는 밸브실(20)이 형성되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(16)의 하반부는, 하방을 향해 외경이 작아지는 테이퍼 형태를 이루고, 밸브실(20) 내로 연장되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(16)의 하단면에 밸브 시트(22)가 형성되있다. 밸브실(20)에는, 밸브 시트(22)에 하방으로부터 대향하도록 밸브체(24)가 배치되어 있다. 밸브체(24)가 밸브 시트(22)에 접리하는 것에 의해 밸브부의 개도가 조정된다.

보디(5)의 내부 공간을 상하로 구획하도록 격벽(26)이 마련되어 있다. 격벽(26)의 상방에는 밸브실(20)이 형성되고, 하방에는 작동실(28)이 형성되어 있다. 밸브실(20)은, 포트(12)를 통해 크랭크실(116)에 연통한다. 작동실(28)은, 포트(14)를 통해 흡입실(110)에 연통한다. 격벽(26)의 중앙에는 축선 방향으로 연장되는 가이드부(30)가 마련되어 있다. 그 가이드부(30)를 축선을 따라 관통하도록 가이드 구멍(32)이 형성되고, 그 가이드 구멍(32)에는 긴 막대 모양의 작동 로드(34)가 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다. 밸브체(24)는, 작동 로드(34)의 상단에 동축 형태로 마련되어 있다. 밸브체(24)와 작동 로드(34)는, 스테인리스강을 절삭 가공하는 것에 의해 일체로 성형되어 있다.

가이드부(30)는, 격벽(26)의 상면측으로 작게 돌출되고, 하면측으로 크게 돌출되어 있다. 가이드부는, 하방을 향해 외경이 작아지는 테이퍼 형태를 이루고, 작동실(28) 내로 연장되어 있다. 그에 의해 가이드 구멍(32)의 길이가 충분히 확보되어, 작동 로드(34)가 안정적으로 지지되고 있다. 밸브체(24)는, 작동 로드(34)와 일체로 동작하고, 그 상단면에서 밸브 시트(22)에 착탈하여 밸브부를 개폐한다. 밸브 시트 형성 부재(16)의 경도가 충분히 높기 때문에, 밸브체(24)가 반복 착좌해도 밸브 시트(22)는 변형되기 어려워, 밸브부의 내구성이 확보되고 있다.

작동 로드(34)의 하부에는 스냅링(36)(E링)이 감합되고, 그 스냅링(36)에 의해 하방으로의 이동이 규제되도록 원판 형상의 스프링 베어링(38)이 마련되어 있다. 스프링 베어링(38)과 격벽(26) 사이에는, 작동 로드(34)를 하방(밸브 폐쇄 방향)으로 부세하는 스프링(40)("제1스프링"으로서 기능한다)이 마련되어 있다. 스프링(40)은, 격벽(26)의 하면으로부터 하방의 스프링 베어링(38)을 향해 소경화되는 테이퍼 스프링으로 되어 있다. 상술한 바와 같이 가이드부(30)를 테이퍼 형태로 함으로써, 이와 같은 테이퍼 형태의 스프링(40)을 배치할 수 있게 되어 있다. 보디(5)의 하부는 소경부(42)로 되어, 솔레노이드(3)와의 연결부를 구성한다.

보디(5)의 상단 개구부에는, 포트(10)로의 이물의 침입을 억제하는 스트레이너(44)가 끼워져 있다. 압축기(101)의 토출 냉매에는 금속 가루 등의 이물이 포함되는 경우가 있기 때문에, 스트레이너(44)는, 그 이물이 제어 밸브(1)의 내부에 침입하는 것을 방지 또는 억제한다. 스트레이너(44)는 바닥을 갖는 통 형상의 필터(46)를 구비하고, 그 필터(46)의 개구 단부를 링 형상의 금속 플레이트(48)에 의해 보강하여 구성된다. 필터(46)는 금속 메쉬로 이루어진다. 스트레이너(44)는, 그 저부를 위로 한 상태에서 금속 플레이트(48)를 보디(5)에 압입하는 것에 의해 고정된다. 스트레이너(44)는, 도시한 바와 같이 보디(5)의 내측에 장착되는 것에 의해 외부 구조물과의 접촉에 의한 변형이 방지되고 있다.

한편, 솔레노이드(3)는, 원통 형상의 코어(50), 코어(50)의 외측에 삽입된 바닥을 갖는 원통 형상의 슬리브(52), 슬리브(52)에 수용되어, 코어(50)와 축선 방향으로 대향 배치된 플런저(54), 슬리브(52)의 외측에 삽입된 원통 형상의 보빈(56), 보빈(56)에 권취된 전자 코일(58), 전자 코일(58)을 외방에서 덮도록 마련된 원통 형상의 케이스(60), 보빈(56)의 상방에서 코어(50)와 케이스(60) 사이에 조립된 단차를 갖는 원통 형상의 접속 부재(62), 및 케이스(60)의 하단 개구부를 밀봉하도록 마련된 단부 부재(64)를 포함한다.

슬리브(52)는 비자성 재료로 이루어지고, 그 하반부에 플런저(54)를 수용하고 있다. 단부 부재(64)에는, 링 형상의 칼라(66)가 매설되어 있다. 칼라(66)는, 보빈(56)의 하방에서 슬리브(52)와 케이스(60) 사이에 마련되어 있다. 케이스(60), 접속 부재(62) 및 칼라(66)는 자성 재료로 이루어지고, 솔레노이드(3)의 요크를 형성한다. 밸브 본체(2)와 솔레노이드(3)는, 보디(5)의 소경부(42)(하단부)가 접속 부재(62)의 상단 개구부에 압입되는 것에 의해 고정되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 보디(5), 밸브 시트 형성 부재(16), 접속 부재(62), 케이스(60) 및 단부 부재(64)가 제어 밸브(1) 전체의 보디를 형성하고 있다.

코어(50)의 중앙을 축선 방향으로 관통하도록 삽통 구멍(67)이 형성되고, 그 삽통 구멍(67)을 관통하도록 샤프트(68)가 삽통되어 있다. 샤프트(68)는, 작동 로드(34)와 동축 형태로 마련되고, 작동 로드(34)를 하방에서 지지한다. 샤프트(68)의 지름은 작동 로드(34)의 지름보다 크다. 그 샤프트(68)의 하반부에 플런저(54)가 조립되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 샤프트(68)와 작동 로드(34)가 솔레노이드력을 밸브체(24)에 전달하는 "전달 로드"를 구성한다.

플런저(54)는, 그 상부에서 샤프트(68)에 동축 형태로 지지되어 있다. 샤프트(68)의 축선 방향 중간부의 소정 위치에는 스냅링(70)(E 링)이 감합되고, 그 스냅링(70)에 의해 플런저(54)의 상방으로의 이동이 규제되고 있다. 플런저(54)의 측면에는 축선에 평행한 복수의 연통홈(71)이 마련되어 있고, 플런저(54)와 슬리브(52) 사이에 냉매를 통과시키는 연통로가 형성된다.

코어(50)의 상단부에는 링 형상의 축지 부재(72)가 압입되어 있고, 샤프트(68)의 상단부가 그 축지 부재(72)에 의해 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 축지 부재(72)의 외주의 일부가 절삭되는 것에 의해, 코어(50)와 축지 부재(72) 사이에 연통로가 형성되어 있다. 이 연통로를 통해 작동실(28)의 흡입 압력(Ps)이 솔레노이드(3)의 내부에도 가이드된다.

또한, 슬리브(52)의 하단부가 약간 축경되어 있고, 그 축경부(74)에 링 형상의 축지 부재(76)("지지 부재"로서 기능한다)가 압입되어 있다. 이 축지 부재(76)는, 샤프트(68)의 하단부를 슬라이딩 가능하게 축지하고 있다. 즉, 샤프트(68)가 상방의 축지 부재(72)와 하방의 축지 부재(76)에 의해 2점 지지되는 것에 의해, 플런저(54)를 축선 방향으로 안정적으로 동작할 수 있다. 축지 부재(76)의 외주의 일부가 절삭되는 것에 의해, 슬리브(52)와 축지 부재(76) 사이에 연통로가 형성되어 있다. 솔레노이드(3)에 도입된 흡입 압력(Ps)은, 코어(50)와 샤프트(68) 사이의 연통로, 플런저(54)와 슬리브(52) 사이의 연통로, 축지 부재(76)와 슬리브(52) 사이의 연통로를 통해 슬리브(52) 내에 채워진다.

축지 부재(76)와 플런저(54) 사이에는, 플런저(54)를 상방, 즉 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(78)("제2스프링"으로서 기능한다)이 마련되어 있다. 즉, 밸브체(24)는, 스프링 하중으로서, 스프링(40)에 의한 밸브 개방 방향의 힘과 스프링(78)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 힘의 합력을 받는다. 다만, 스프링(40)의 하중이 스프링(78)의 하중보다 크기 때문에, 스프링(40, 78)에 의한 스프링 하중은, 밸브 개방 방향으로 작용하게 된다. 이 스프링 하중은, 슬리브(52)에 있어서의 축지 부재(76)의 압입 위치를 조정하는 것에 의해 설정할 수 있다. 이 압입 위치는, 슬리브(52)의 축지 부재(76)로의 임시 압입을 진행한 후, 소정의 공구를 사용하여 슬리브(52)의 저부 중앙을 축선 방향으로 변형시키는 것에 의해 미세하게 조정할 수 있다.

보빈(56)으로부터는 전자 코일(58)에 연결되는 한쌍의 접속 단자(80)가 연장되고, 각각 단부 부재(64)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 도 2에는 설명의 편의상, 그 한쌍 중의 하나만 표시되어 있다. 단부 부재(64)는, 케이스(60)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방으로부터 밀봉하도록 장착되어 있다. 단부 부재(64)로부터는 접속 단자(80)의 선단부가 인출되어 있고, 도시하지 않는 외부 전원에 접속된다. 단부 부재(64)는, 접속 단자(80)를 노출시키는 커넥터부로서 기능한다.

이상과 같이 구성된 제어 밸브(1)는, 압축기(101)에 마련된 도시하지 않는 장착 구멍에 와셔를 통해 고정된다. 제어 밸브(1)의 외주면에는, 그 장착 구멍과의 사이에 마련되어 실링 기능을 발휘하는 복수의 O링이 끼워져 있다. 즉, 보디(5)에 있어서의 포트(12)의 상방 및 하방에 각각 링 형상의 홈이 둘레에 마련되고, O링(82, 84)이 끼워져 있다. 또한, 접속 부재(62)에 있어서의 포트(14)의 하방에도 링 형상의 홈이 둘레에 마련되고, O링(86)이 끼워져 있다. 또한, 케이스(60)와 단부 부재(64)의 접속부에도 O링(88)이 끼워져 있다.

도 3은, 도 2의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

밸브 시트 형성 부재(16)의 중앙에 마련된 관통 구멍(90)은, 그 하반부가 축경되어 밸브 구멍(18)을 형성하고 있다. 즉, 관통 구멍(90)의 상반부가 대경부(92), 하반부가 소경부(94)로 되어 있고, 소경부(94)가 밸브 구멍(18)을 형성한다. 대경부(92)와 소경부(94)의 접속부는, 하방을 향해 내경이 축경되는 테이퍼면으로 되어 있다. 관통 구멍(90)은, 상류측으로부터 하류측을 향해 단계적으로 축경되어 있다.

또한, 밸브 시트 형성 부재(16)에 있어서의 관통 구멍(90)의 반경 방향 외측에는, 관통 구멍(90)과 평행한 블리드 구멍(96)이 마련되어 있다. 블리드 구멍(96)은, 밸브 폐쇄시에도 크랭크실(116)에 최소한의 냉매를 유입시키는 것에 의해, 압축기(101)에 있어서의 오일 순환을 확보하기 위한 것이다. 압축기(101)의 안정적인 작동을 확보하기 위해, 냉매에는 윤활용의 오일이 포함되어 있어, 블리드 구멍(96)은, 크랭크실(116) 내외에서의 오일 순환을 확보하는 것이다.

블리드 구멍(96)은, 그 상부의 리크 통로(98)와 그보다 하방의 연통로(99)를 접속하여 구성되어 있다. 리크 통로(98)의 내경은, 냉매를 누설시킬 정도의 크기로 되어, 밸브 구멍(18)의 내경보다 상당히 작다. 연통로(99)의 내경은, 관통 구멍(90)의 대경부(92)보다 작고, 소경부(94)보다 크게 되어 있다. 변형예에 있어서는, 연통로(99)의 내경을, 관통 구멍(90)의 대경부(92)의 내경 이상으로 해도 좋고, 소경부(94)의 내경 이하로 해도 좋다.

리크 통로(98)와 연통로(99)의 접속부는, 하방을 향해 내경이 확경되는 테이퍼면으로 되어 있다. 블리드 구멍(96)은, 상류측으로부터 하류측을 향해 단계적으로 확경되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(16)의 상면은, 관통 구멍(90)을 둘러싸도록 링 형상의 돌출부(150)가 마련되어 있고, 그 돌출부(150)의 반경 방향 내측과 외측이 1단 낮아지는 단차 형상으로 되어 있다. 돌출부(150)의 폭은 충분히 작고, 본 실시형태에서는 밸브 구멍(18)의 폭 이하로 되어 있다. 리크 통로(98)는, 그 돌출부(150)의 위치에서 상방으로 개구되어 있다.

이와 같이, 블리드 구멍(96)에 대해서는 냉매의 입구를 소경으로 하고, 그 입구를 단차 형상의 상면에 개구시키는 것에 의해, 블리드 구멍(96)을 통한 이물의 침입을 방지 또는 억제하고 있다. 즉, 가령 스트레이너(44)의 메쉬 폭보다 작은 이물이 포트(10)에 침입했다고 해도, 돌출부(150)의 폭이 충분히 작고, 블리드 구멍(96)의 입구는 더욱 작기 때문에, 그 이물이 블리드 구멍(96)을 통해 침입할 가능성은 매우 낮다. 이물은 돌출부(150)에 충돌했다고 해도, 그 내외의 낮은 위치에 떨어질 가능성이 높다. 특히 밸브 폐쇄시에는 블리드 구멍(96)을 통한 냉매의 흐름이 가능하지만, 냉매에 포함되는 이물이 블리드 구멍(96)에 가이드될 가능성은 낮다. 또한, 밸브 개방시에 있어서는, 가령 이물이 포트(10)에 침입했다고 해도, 그 대부분은 밸브 구멍(18)을 통과하여 포트(12)로부터 배출된다.

또한, 밸브실(20)에 있어서는, 격벽(26)의 상면 중앙부에 가이드부(30)가 돌출되는 것에 의해, 그 주위에 링 형상의 홈(152)이 형성되어 있다. 또한, 밸브체(24)의 외경이 바로 아래의 작동 로드(34)보다 약간 크게 되어 있다. 이 때문에, 가령 이물이 밸브 구멍(18)을 통해 밸브실(20)에 침입했다고 해도, 그 이물이 작동 로드(34)와 가이드 구멍(32)의 슬라이딩부에 침입할 가능성은 매우 낮다. 밸브 구멍(18)을 통과한 이물은, 그 대부분이 포트(12)로부터 배출되거나, 밸브실(20)에 잔류해도 링 형상의 홈(152)에 모이게 되어, 작동 로드(34)와 가이드 구멍(32)의 간극에 침입할 가능성은 낮다. 즉, 링 형상의 홈(152)은, 이물 트랩으로서 기능할 수 있다. 이 때문에, 작동 로드(34)와 가이드 구멍(32)의 슬라이딩부에 이물이 혼입되는 것에 의한 밸브체(24)의 작동 정지가 방지된다.

또한, 본 실시형태에서는, 밸브체(24)의 밸브부에 있어서의 유효 수압 지름(a)(밸브 구멍(18)의 내경)을, 작동 로드(34)의 슬라이딩부 지름(b)보다 미소량 크게 하여(a＞b), 밸브체(24)의 압력 감도를 최적으로 설정하고 있다. 즉, 이와 같은 설정에 의해 밸브 개방시에 있어서의 크랭크 압력(Pc)의 밸브 폐쇄 방향으로의 기여분을 크게 하는 것에 의해, 밸브부를 약간 개방하기 어렵게 하고 있다. 그에 의해, 차압(Pd-Ps)이 완만하게 상승하게 되어, 양자의 지름이 동일한 경우에 비해 크랭크 압력(Pc)의 영향을 크게 하여, 압축기(101)의 사판의 작동 응답성을 저하시켜, 밸브 개방시에 있어서의 제어 헌팅을 방지 또는 억제하고 있다. 또한, 이 압력 감도의 조정에 대해서는, 예컨대 일본 특허공개공보 2006-57506호 공보에 기재된 기술을 이용할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 가이드부(30)가 밸브실(20)보다 작동실(28) 측으로 크게 돌출되는 구성으로 하고, 그에 의해, 작동 로드(34)의 하단부가 보디(5)의 하단 위치(즉 소경부(42)의 하단 개구부)로부터 돌출될 수 있는 구성으로 했다. 이는, 작동 로드(34)로의 스냅링(36)의 장착을 용이하게 하는 것이다. 즉, 작동 로드(34)에 스냅링(36)을 감합시키기 위해서는, 우선 작동 로드(34)를 밸브실(20) 측으로부터 삽입해야 한다. 밸브체(24)의 외경이 가이드 구멍(32)보다 크기 때문이다. 한편, 스냅링(36)을 작동 로드(34)에 감합시키기 위해서는, 작업성을 고려하여, 작동 로드(34)에 형성된 감합부를 보디(5)의 개구 단부로부터 돌출시키거나, 적어도 그 개구 단부 근방에 위치시킬 필요가 있다. 이 때문에, 가령 가이드부(30)가 격벽(26)의 상하로 균등하게 연장되어 있다면, 작동 로드(34)를 불필요하게 길게 할 필요가 있어, 바람직하지 않다. 그래서, 본 실시형태에서는 가이드부(30)를 하방으로 치우치게 하는 것에 의해, 가이드부(30)에 의한 안정적인 가이드 기능을 확보하면서, 스냅링(36)을 장착할 때의 양호한 작업성도 유지하고 있다. 또한, 작동 로드(34)를 불필요하게 길게 하지 않음으로써, 보디(5) 나아가서는 제어 밸브(1)의 콤팩트화를 실현하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 가이드부(30) 및 스프링(40)을 하방을 향해 외경이 작아지는 테이퍼 형상으로 하고 있다. 이에 의해, 스프링(40)의 하반부가 코어(50)의 상단 개구부에 수납되도록 하여, 소경부(42)의 외경을 최대한 작게 하고 있다. 이에 의해, 접속 부재(62)의 외경을 작게 하여, O링(86)으로서 외경이 작은 것을 선정할 수 있게 하고 있다. 이에 의해, 제어 밸브(1)가 압축기(101)의 장착 구멍에 장착되어 있을 때, 그 장착 방향과는 반대 방향으로 작용하는 냉매 압력의 영향을 작게 하고 있다. 즉, O링(86)보다 하방 부분은 대기압이 되기 때문에, 가령 O링(86)이 큰 경우, 제어 밸브(1)의 빠짐을 방지하기 위해 내압성이 높은 고정 구조가 필요해진다. 이 점에 대해, 본 실시형태에서는 O링(86)을 작게할 수 있기 때문에, 와셔 등의 간이한 고정 구조로 충분하다.

도 4 및 도 5는, 제어 밸브(1)의 부분 확대도이다. 도 4(A)는 도 2의 A부 확대도이고, 도 4(B)는 도 2의 B부 확대도이다. 도 5(A)는 도 3의 C-C선 단면도이고, 도 5(B)는 도 4(B)의 D-D선 단면도이다.

도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 코어(50)와 플런저(54)의 서로의 대향면은, 거의 상보 형상으로 되어 있고, 각 대향면의 외측 둘레부가 테이퍼 형태로 구성되어 있다. 즉, 코어(50)의 하단면은, 중앙부의 평탄면(160)과 외측 둘레부의 테이퍼면(162)을 구비한다. 평탄면(160)은 코어(50)의 축선(L1)에 대해 직각을 이루고, 테이퍼면(162)은 하방을 향해 내경을 크게 하고, 코어(50)의 축선(L1)에 대해 직각(θ1)을 이룬다. 한편, 플런저(54)의 상단면은, 중앙부의 평탄면(164)과 외측 둘레부의 테이퍼면(166)을 구비한다. 평탄면(164)은 플런저(54)의 축선(L2)에 대해 직각을 이루고, 테이퍼면(166)은 하방을 향해 내경을 크게 하고, 플런저(54)의 축선(L2)에 대해 직각(θ2)을 이룬다. 본 실시형태에서는, θ1=θ2=45도로 하고 있다. 이 테이퍼면의 설정에 의해 솔레노이드(3)의 특성이 조정되고 있지만, 그 상세에 대해서는 후술한다.

플런저(54)의 평탄면(164)의 중앙에는, 소정 깊이의 오목부(168)가 형성되어 있고, 스냅링(70)이 수용되어 있다. 즉, 스냅링(70)과 코어(50)의 간섭이 방지되고 있다.

도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 슬리브(52)에 있어서의 축경부(74)의 하면 중앙에는 오목한 형상의 가압 조정부(170)가 형성되어 있다. 이 가압 조정부(170)에 공구의 선단을 대고 가압하는 것에 의해, 슬리브(52)의 저면을 축선 방향 상방(슬리브(52)의 내방)으로 변형시키면서, 축지 부재(76)의 압입 위치를 변경할 수 있어 스프링(40, 78)에 의한 설정 하중을 미세하게 조정할 수 있다.

또한, 이와 같은 축지 부재(76)를 슬리브(52)에 대해 압입한 것에 의해, 가령 그 설정 하중의 조정후에 슬리브(52)의 저부가 변형되었다고 해도, 그 설정 하중을 변화시키지 않고 유지할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 고압에서 작동하는 이산화탄소를 냉매로 하기 때문에, 흡입 압력(Ps)이어도 높은 압력이 작용한다. 이 때문에, 가압 조정부(170)에 의해 변형시킨 슬리브(52)의 저부가, 그 흡입 압력(Ps)에 의해 원상 복귀하는 방향으로 변형될 가능성이 있다. 가령 그와 같은 경우가 발생해도, 축지 부재(76)가 슬리브(52)의 내벽에 대해 단단히 압입되어 있기 때문에, 그 저부의 변형에 의한 영향을 받지 않는다. 즉, 본 실시형태에 의하면, 축지 부재(76)의 압입 위치를 조정하는 구조로 한 것에 의해, 고압 환경 하에 있어서도 스프링에 의한 설정 하중을 안정적으로 유지할 수 있다.

도시한 바와 같이, 단부 부재(64)와 슬리브(52) 사이에는 공간이 형성되어 있다. 그리고, 단부 부재(64)의 저부에는, 그 공간과 외부를 연통시키는 연통 구멍(172)이 마련되어 있다. 이 연통 구멍(172)은, 슬리브(52)와 단부 부재(64)를 조립할 때에, 그 공간의 공기를 외부로 방출하기 위한 공기 구멍이고, 그 조립시에 그 공간에 발생하는 압력을 방출하는 압력 방출 통로로서 기능한다.

도 5(A)에 나타내는 바와 같이, 축지 부재(72)는, 원판 형상의 본체의 외주에 이른바 D컷이 이루어져 있고, 한쌍의 평탄면(184)이 형성되어 있다. 그 평탄면(180)과 코어(50)의 내주면 사이에 연통로(182)가 형성된다. 또한, 도 5(B)에 나타내는 바와 같이, 축지 부재(76)도, 원판 형상의 본체의 외주에 이른바 D컷이 이루어져 있고, 한쌍의 평탄면(184)이 형성되어 있다. 그 평탄면(184)과 슬리브(52) 사이에 연통로(186)가 형성된다. 작동실(28)의 흡입 압력(Ps)은, 이와 같은 연통로(182, 186)를 통과하여 슬리브(52)의 내부에 채워진다.

이상의 구성에 있어서, 작동 로드(34)의 지름이 밸브 구멍(18)의 내경보다 약간 작지만, 거의 동일한 크기를 구비하기 때문에, 밸브실(20)에 있어서 밸브체(24)에 작용하는 크랭크 압력(Pc)의 영향은 거의 캔슬(상쇄)된다. 이 때문에, 밸브체(24)에는, 거의 밸브 구멍(18) 크기의 수압 면적에 대해 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pd-Ps)이 실질적으로 작용한다. 밸브체(24)는, 차압(Pd-Ps)이 솔레노이드(3)에 공급된 제어 전류에 의해 설정된 설정 차압으로 유지되도록 동작한다.

다음으로, 가변 용량 압축기용 제어 밸브의 기본적인 동작에 대해 설명한다.

제어 밸브(1)에 있어서, 솔레노이드(3)가 비통전일 때에는, 스프링(40, 78)의 합력에 의한 밸브 개방 방향의 하중에 의해 밸브체(24)가 밸브 시트(22)로부터 이격되어 밸브부가 전체 개방 상태로 유지된다. 이 때, 압축기(101)의 토출실(114)로부터 포트(10)로 도입된 토출 압력(Pd)의 고압 냉매는, 전체 개방 상태의 밸브부를 통과하여, 포트(12)로부터 크랭크실(116)로 흐르게 된다. 그 결과, 크랭크 압력(Pc)이 높아져, 압축기(101)는 토출 용량이 최소가 되는 최소 용량 운전을 진행하게 된다.

한편, 자동차용 공조 장치의 기동시 또는 냉방 부하가 최대일 때에는, 솔레노이드(3)로의 공급 전류값이 최대가 되어, 플런저(54)는, 코어(50)에 대해 최대의 흡인력으로 흡인된다. 이 때, 밸브체(24)를 포함하는 작동 로드(34), 샤프트(68) 및 플런저(54)가, 일체가 되어 밸브 폐쇄 방향으로 동작하여, 밸브체(24)가 밸브 시트(22)에 착좌한다. 이 밸브 폐쇄 동작에 의해 크랭크 압력(Pc)이 저하되기 때문에, 압축기(101)는 토출 용량이 최대가 되는 최대 용량 운전을 진행하게 된다.

여기서, 용량 제어시에 있어서 솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 소정값으로 설정되어 있을 때에는, 밸브체(24)를 포함하는 작동 로드(34), 샤프트(68) 및 플런저(54)가 일체로 동작한다. 이 때, 밸브체(24)는, 작동 로드(34)를 밸브 개방 방향으로 부세하는 스프링(40)의 스프링 하중과, 플런저(54)를 밸브 개방 방향으로 부세하는 스프링(78)의 스프링 하중, 플런저(54)를 밸브 폐쇄 방향으로 부세하고 있는 솔레노이드(3)의 하중, 밸브체(24)가 밸브 개방 방향으로 수압하는 토출 압력(Pd)에 의한 힘, 및 밸브체(24)가 밸브 폐쇄 방향으로 수압하는 흡입 압력(Ps)에 의한 힘이 균형된 밸브 리프트 위치에서 정지한다.

이 균형 잡힌 상태에서, 엔진의 회전수와 함께 압축기(101)의 회전수가 증가하여 토출 용량이 증가하면, 차압(Pd-Ps)이 커져 밸브체(24)에 밸브 개방 방향의 힘이 작용하여, 밸브체는 더욱 리프트되어 토출실(114)에서 크랭크실(116)로 흐르는 냉매의 유량을 증가시킨다. 이에 의해, 크랭크 압력(Pc)이 상승하여, 압축기(101)는, 그 토출 용량을 감소시키는 방향으로 동작하여, 차압(Pd-Ps)이 설정 차압이 되도록 제어된다. 엔진의 회전수가 저하된 경우에는, 그 반대의 동작이 진행되어, 차압(Pd-Ps)이 설정 차압이 되도록 제어된다.

도 6은, 솔레노이드(3)의 제어 특성을 나타내는 도면이다. 도 3의 횡축은 솔레노이드(3)로의 공급 전류값(Isol)(A)을 나타내고, 종축은 제어 목표값으로서의 설정 차압(Pd-Ps)(Mpa)을 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이 코어(50)와 플런저(54)의 대향면에 테이퍼 형상으로 하는 것에 의해, 제어 전류의 범위("제어 전류값 범위"로 약칭하는 경우도 있다)에 있어서, 고전류측의 분해능을 향상시키고 있다.

즉, 상술한 바와 같이 코어(50) 측 및 플런저(54) 측의 테이퍼면의 각도를 45도(도 4(A)에 있어서의 θ1=θ2=45도)로 한 것에 의해, 도면 중 실선으로 표시하는 바와 같이, 제어 전류값 범위의 중간값 이후의 특성을 변화시키고 있다. 즉, 솔레노이드(3)의 제어 특성으로서, 공급 전류값(Isol)에 대한 설정 차압(Pd-Ps)의 기울기(변화량)가, 그 중간값보다 고전류측에 있어서 작아지도록 되어 있다. 구체적으로는, 제어 전류값 범위를 0.2A~0.68A로 하고, 그 중간값인 0.45A를 경계로 제어 특성을 변화시키고 있다. 이에 의해, 고전류측의 분해능이 향상된다. 이는, 설정 차압(Pd-Ps)을 크게 할 때에 그 설정 차압에 대해 더 미세한 조정이 가능해지는 것을 의미한다. 즉, 고전류측 만큼 솔레노이드(3)의 전자력의 변화량을 작게할 수 있음을 의미한다. 본 실시형태에서는 고압에서 작동하는 이산화탄소를 냉매로 하기 때문에, 이와 같이 차압이 커지는 범위에서 제어의 정밀도를 높일 수 있는 것은 매우 바람직하다.

또한, 도면 중의 일점 쇄선은 테이퍼면의 각도를 30도(θ1=θ2=30도)로 한 경우를 표시하고, 파선은 테이퍼면의 각도를 20도(θ1=θ2=20도)로 한 경우를 표시하고 있다. 이와 같이, 테이퍼 각도를 크게 하는 것에 의해 중간값 전후의 특성 변화를 크게 할 수 있고, 반대로 테이퍼 각도를 작게 하는 것에 의해 중간값 전후의 특성 변화를 작게할 수 있다. 이 때문에, 사양에 따라 테이퍼 각도를 변경하는 것에 의해, 최적한 제어 특성을 얻을 수 있다.

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

상기 실시형태에서는, 축지 부재(76)의 슬리브(52)로의 압입 조정 구조를 이른바 Pd-Ps 차압 밸브에 적용하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 예컨대 크랭크 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pc-Ps)을 제어 목표값인 설정 차압에 근접시키는 이른바 Pc-Ps 차압 밸브에 적용해도 좋다. 즉, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 크랭크실에서 흡입실로 도출하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 제어 밸브에 대해, 상기 압입 조정 구조를 적용해도 좋다. 또는, 흡입 압력(Ps)을 제어 목표값인 설정 압력에 근접시키는 이른바 Ps 제어 밸브에 적용해도 좋다. 특히 이산화탄소 등을 냉매로 하는 초임계 냉동 사이클에 그와 같은 제어 밸브가 적용될 경우, 상기 압입 조정 구조의 기능이 효과적으로 발휘된다.

상기 실시형태에서는, 축지 부재(76)가 스프링(78)을 지지하는 스프링 베어링으로서 기능하는 한편, 샤프트(68)를 축지하는 베어링으로서도 기능하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 스프링(78)을 지지하는 스프링 베어링과, 샤프트(68)를 축지하는 베어링을 개별로 마련하고, 그 스프링 베어링에 대해 상기 압입 조정 구조를 적용해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 상기 압입 조정 구조를 구비하는 제어 밸브를, 이산화탄소를 냉매로 하는 초임계 냉동 사이클에 적용하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 동일한 제어 밸브를 이산화탄소 이외를 냉매로 하는 초임계 냉동 사이클에 적용해도 좋다. 또는, 초임계 영역에서의 동작은 하지 않지만, 냉매의 압력이 고압이 되는 냉동 사이클에 적용해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 작동 로드(34)와 샤프트(68)를 별체로 제작한 후, 양자를 축선 방향으로 동축 형태로 당접시키는 형태로 연결하여, 솔레노이드력을 밸브체(24)에 전달하는 전달 로드로서 구성하는 예를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 작동 로드(34)와 샤프트(68)를 단일의 부재에 의해 일체로 성형해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 밸브 시트 형성 부재(16)에 있어서, 블리드 구멍(96)의 냉매 입구를 소경으로 하고, 그 입구를 단차 형상의 상면에 개구시키는 구성을 나타냈다(도 3 참조). 이 구성은, 상기 실시형태와 같이 냉매 압력이 고압이 되는 냉동 사이클에 있어서 그 이물 침입 억제 기능을 현저하게 발휘한다. 즉, 토출 압력(Pd)이 고압일수록, 이물이 스트레이너(44)를 통과하여 포트(10)에 침입하기 쉬워지는 문제가 있지만, 상기 이물 침입 억제 기능에 의해 적어도 이물이 블리드 구멍(96)을 통해 밸브실(20)에 까지 도달할 가능성을 낮게 할 수 있다. 그것이, 결과적으로 제어 밸브(1)의 고압 환경하에 있어서의 제어 특성을 양호하게 유지하는 것에 연결된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 밸브 시트 형성 부재(16)의 상면에 돌출부(150)를 링 형상으로 형성하는 예를 나타냈지만, 그 이외의 형상을 채용해도 좋은 것은 물론이다. 예컨대, 블리드 구멍(96)의 냉매 입구 주변만을 돌출부로 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 블리드 구멍(96)을 1개소만 마련하는 예를 나타냈지만, 복수 개소에 마련해도 된다. 그 경우에도, 각 블리드 구멍(96)의 냉매 입구를 돌출부(단차 형상)의 상면에 마련하면 된다.

상기 실시형태에서는, 격벽(26)의 둘레부를 1단 낮게하여 링 형상의 홈(152)을 형성하는 예를 나타냈다(도 3 참조). 이 구성도, 상기 실시형태와 같이 냉매 압력이 고압이 되는 냉동 사이클에 있어서 그 이물 트랩 기능을 현저하게 발휘한다. 즉, 토출 압력(Pd)이 고압일수록, 이물이 스트레이너(44)를 통과하여 포트(10) 나아가서는 밸브실(20)에 침입하기 쉬워지는 문제가 있지만, 상기 이물 트랩 기능에 의해 적어도 이물이 작동 로드(34)와 가이드 구멍(32)의 간극까지 도달할 가능성을 낮게 할 수 있다. 그것이, 결과적으로 제어 밸브(1)의 고압 환경하에 있어서의 제어 특성을 양호하게 유지하는 것에 연결된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 이물 트랩 구조로서 링 형상의 홈을 1개 형성하는 예를 나타냈지만, 그 이외의 구조를 채용해도 좋다. 예컨대, 링 형상의 홈을 동심 형태로 복수로 형성해도 좋다. 또는, 가이드부(30)의 상면 중앙의 작은 영역만을 볼록 형상으로 하고, 그 볼록부의 상면에 가이드 구멍(32)을 개구시켜도 좋다. 예컨대, 그 볼록부의 지름을 밸브실(20)의 내경의 1/3 이하로 하는 등 충분히 작게 해도 좋다. 그 볼록부의 지름을 밸브체(24)와 동일한 정도로 해도 좋다. 즉, 격벽(26)의 외측 둘레부에 홈을 마련한다기보다는, 가이드부(30)의 상단 위치를 그 주위보다 높게 하도록 구성해도 좋다.

상기 실시형태에서는 언급하지 않았지만, 도 4(B)에 나타낸 연통 구멍(172)을 가압 조정부(170)의 바로 아래에 위치시키는 것에 의해, 공구의 삽입 구멍으로서도 기능시키도록 해도 좋다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태나 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 형성해도 좋다. 또한, 상기 실시형태나 변형예에 제시되는 전체 구성 요소에서 몇가지 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
2: 밸브 본체
3: 솔레노이드
5: 보디
10, 12, 14: 포트
16: 밸브 시트 형성 부재
18: 밸브 구멍
20: 밸브실
22: 밸브 시트
24: 밸브체
26: 격벽
28: 작동실
30: 가이드부
32: 가이드 구멍
34: 작동 로드
40: 스프링
42: 소경부
44: 스트레이너
50: 코어
52: 슬리브
54: 플런저
58: 전자 코일
62: 접속 부재
68: 샤프트
72: 축지 부재
74: 축경부
76: 축지 부재
78: 스프링
90: 관통 구멍
96: 블리드 구멍
101: 압축기
110: 흡입실
114: 토출실
116: 크랭크실
150: 돌출부
152: 링 형상의 홈
172: 연통 구멍

Claims (4)

1. 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실에서 크랭크실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서,
   상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트, 상기 크랭크실에 연통하는 크랭크실 연통 포트, 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트, 및 상기 토출실 연통 포트와 상기 크랭크실 연통 포트를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍을 구비하는 보디;
   상기 밸브 구멍에 접리하도록 배치되어 밸브부를 개폐하는 밸브체;
   상기 보디에 마련되고, 공급되는 전류량에 따라 상기 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드; 및
   상기 솔레노이드력에 대항하는 밸브 개방 방향의 부세력을 상기 밸브체에 대해 부여가능한 스프링을 포함하고,
   상기 토출실의 토출 압력과 상기 흡입실의 흡입 압력의 차압은, 상기 솔레노이드로의 공급 전류값에 따른 설정 차압으로 유지되도록 제어하고,
   상기 솔레노이드로의 공급 전류값의 변화에 대한 상기 설정 차압의 변화인 제어 특성의 기울기는, 상기 솔레노이드에 공급될 제어 전류값 범위의 중간값보다도 고전류측에서 상대적으로 작아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보디는, 상기 밸브 구멍과 상기 크랭크실 연통 포트 사이에 형성된 밸브실과, 상기 흡입실 연통 포트와 상기 솔레노이드의 내부를 연통시키는 작동실과, 상기 밸브실과 상기 작동실을 구획하는 격벽과, 상기 격벽에 마련된 가이드 구멍을 포함하고,
   상기 가이드 구멍에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 일단측이 상기 밸브실에서 상기 밸브체와 연결되고, 타단측이 상기 솔레노이드와 연결되고, 상기 솔레노이드력을 상기 밸브체에 전달하기 위한 작동 로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 솔레노이드는,
   상기 보디에 대해 고정되는 슬리브;
   상기 슬리브에 동축 형상으로 고정되는 코어; 및
   상기 슬리브에 수용되어 상기 코어와 축선 방향으로 대항 배치되고, 상기 전달 로드와 축선 방향으로 일체 변위가능한 플런저를 포함하고,
   상기 코어와 상기 플런저의 상호 대항면에 테이퍼면이 마련되고, 그 테이퍼면의 각도를 조정하는 것에 의해, 상기 제어 특성의 기울기가 상기 중간값보다도 고전류측에서 작아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   냉매의 임계 온도를 초과하는 초임계 영역에서 냉동 작용을 진행시키는 냉동 사이클에 적용되는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.

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