KR20160031417A - 가변 용량 압축기용 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

<과제>
PWM 방식의 통전 제어가 이루어지는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 플런저의 미소 진동에 의한 노이즈를 억제한다.
<해결 수단>
제어 밸브(1)는, 토출실에 연통하는 포트(14)와, 크랭크실에 연통하는 포트(12), 및 포트(14)와 포트(12)를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍(18)을 구비하는 보디(5); 밸브 구멍(18)에 접리 가능하게 배치되어 밸브부를 개폐하는 밸브체(33); PWM 방식에 의한 통전 제어가 이루어지고, 밸브체(33)를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드(3); 솔레노이드(3)로부터 밸브체(33)를 향해 연장되고, 솔레노이드력을 밸브체(33)에 전달하기 위한 작동 로드(58); 및 작동 로드(58)를 삽통하고, 작동 로드(58)를 반경 방향 내측으로 부세하여 슬라이딩 저항을 부여하는 방진 스프링(100)을 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 압축용의 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 변화시킴으로써 연속적으로 변화된다. 이 크랭크실 내의 압력(이하, "크랭크 압력"이라 한다)(Pc)은, 압축기의 토출실과 크랭크실 사이에 마련된 가변 용량 압축기용 제어 밸브("제어 밸브"로 약칭하는 경우가 있다)에 의해 제어된다.

이와 같은 제어 밸브는, 전자 밸브로서 구성되는 경우가 많고, 보디 내에 토출실과 크랭크실을 연통시키는 밸브 구멍을 구비하고, 그 보디 내에 배치한 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 설정하기 위해 배치된 스프링의 부세력의 균형에 의해 조정된다. 이 제어 설정값은, 솔레노이드로의 공급 전류값을 변경함으로써 사후에 조정할 수도 있다. 이와 같은 제어 밸브에 있어서는, 그 밸브 개방 특성에 있어서의 히스테리시스의 저감이나 전력 절약 등의 관점에서, 솔레노이드로의 통전 제어에 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 채용되는 것이 많다. 예컨대, 소정의 듀티비로 설정한 400Hz 정도의 펄스 전류를 공급하여 용량 제어를 하는 것이 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

일본국 특허공개공보 2005-171908호 공보

그러나, 이와 같은 제어 밸브는, 통전 제어가 솔레노이드의 플런저에 미소 진동을 발생시키기 때문에, 그 진동이 밸브체에 전달되어 노이즈를 발생시킬 우려가 있었다.

본 발명은, PWM 방식의 통전 제어가 이루어지는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 플런저의 미소 진동에 의한 노이즈를 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태는, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 토출실에서 제어실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 제어 밸브이다. 이 제어 밸브는, 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트와, 제어실에 연통하는 제어실 연통 포트, 및 토출실 연통 포트와 제어실 연통 포트를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍을 구비하는 보디; 밸브 구멍에 접리 가능하게 배치되어 밸브부를 개폐하는 밸브체; PWM 방식에 의한 통전 제어가 이루어지고, 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드; 솔레노이드로부터 밸브체를 향해 연장되고, 솔레노이드력을 밸브체에 전달하기 위한 작동 로드; 및 작동 로드를 관통시키도록 삽통하고, 작동 로드를 반경 방향 내측으로 부세하여 슬라이딩 저항을 부여하는 방진 스프링을 포함한다.

이 형태에 의하면, 방진 스프링에 의해 작동 로드에 적당한 슬라이딩 저항을 부여하는 것에 의해, 그 작동 로드에 연결되는 플런저의 미소 진동을 감쇠시킬 수 있다. 그 결과, 플런저의 미소 진동에 의한 노이즈를 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, PWM 방식의 통전 제어가 이루어지는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 플런저의 미소 진동에 의한 노이즈를 억제할 수 있다.

도 1은 제1실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 방진 스프링의 구성을 나타내는 도면이다.

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

[제1실시형태]

도 1은, 제1실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.

제어 밸브(1)는, 자동차용 공조 장치의 냉동 사이클에 설치되는 도시하지 않는 가변 용량 압축기("압축기"로 약칭하는 경우도 있다)의 토출 용량을 제어하는 전자 밸브로서 구성되어 있다. 이 압축기는, 냉동 사이클을 흐르는 냉매를 압축하여 고온·고압의 가스 냉매로 하여 토출한다. 그 가스 냉매는 응축기(외부 열교환기)에 의해 응축되고, 또한 팽창 장치에 의해 단열 팽창되어 저온·저압의 안개 상태의 냉매가 된다. 이 저온·저압의 냉매가 증발기에 의해 증발되고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내의 공기를 냉각한다. 증발기에서 증발된 냉매는, 다시 압축기로 되돌아와 냉동 사이클을 순환한다.

압축기는, 자동차의 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축을 구비하고, 그 회전축에 장착된 요동판에 압축용의 피스톤이 연결되어 있다. 그 요동판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 변화시키는 것에 의해, 냉매의 토출량이 조정된다. 제어 밸브(1)는, 그 압축기의 토출실에서 크랭크실("제어실"로서 기능한다)로 도입하는 냉매 유량을 제어함으로써 요동판의 각도, 나아가서는 그 압축기의 토출 용량을 변화시킨다. 냉매에는 예컨대 대체 프레온(HFC-134a)이 사용되지만, 다른 냉매(HFO-1234yf 등)를 사용해도 좋다.

제어 밸브(1)는, 압축기의 흡입 압력(Ps)("피감지 압력"에 해당한다)을 설정 압력으로 유지하도록, 토출실에서 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 크랭크실에 도입하기 위한 냉매 통로를 개폐하는 메인 밸브와, 압축기의 기동시에 크랭크실의 냉매를 흡입실로 보내는 이른바 블리드 밸브로서 기능하는 서브 밸브를 포함한다. 솔레노이드(3)는, 메인 밸브를 개폐 방향으로 구동하여 그 개도를 조정하고, 크랭크실에 도입하는 냉매 유량을 제어한다. 밸브 본체(2)는, 단차를 갖는 원통 형상의 보디(5), 보디(5) 내에 마련된 메인 밸브 및 서브 밸브, 메인 밸브의 개도를 조정하기 위해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생하는 파워 엘리먼트(6) 등을 포함하고 있다. 파워 엘리먼트(6)는, "감압부"로서 기능한다.

보디(5)의 상단 개구부에는 포트(12)가 마련되고, 측부에는 포트(14)가 마련되어 있다. 보디(5)의 하단 개구부는, 솔레노이드(3)의 코어(42)(후술한다)에 마련된 포트(16)에 연통한다. 포트(12)는 크랭크실에 연통하는 "크랭크실 연통 포트"("제어실 연통 포트"에 대응한다)로서 기능하고, 포트(14)는 토출실에 연통하는 "토출실 연통 포트"로서 기능하고, 포트(16)는 흡입실에 연통하는 "흡입실 연통 포트"로서 기능한다. 또한, 본 실시형태의 "제어실"은 크랭크실로 이루어 지지만, 변형예에 있어서는 크랭크실내 또는 크랭크실외에 별도로 마련된 압력실이어도 좋다. 또한, 보디(5) 내에는, 포트(12)와 포트(14)를 연통시키는 메인 통로와, 포트(12)와 포트(16)를 연통시키는 서브 통로가 형성되어 있다. 메인 통로에는 메인 밸브가 마련되고, 서브 통로에는 서브 밸브가 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, 토출실로부터 토출 압력(Pd)의 냉매를 도입하는 "도입 포트"로서 기능한다. 포트(12)는, 압축기의 정상 동작시에 메인 밸브를 경유한 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 크랭크실을 향해 도출하는 "도출 포트"로서 기능하는 한편, 압축기의 기동시에는 크랭크실로부터 배출된 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 도입하는 "도입 포트"로서 기능한다. 이 때 도입된 냉매는, 서브 밸브에 가이드된다. 즉, 포트(12)는, 크랭크 압력(Pc)의 냉매를 도입 또는 도출하는 "도입·도출 포트"로서 기능한다. 포트(16)는, 압축기의 정상 동작시에 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하는 "도입 포트"로서 기능하는 한편, 압축기의 기동시에는 서브 밸브를 경유한 흡입 압력(Ps)의 냉매를 흡입실을 향해 도출하는 "도출 포트"로서 기능한다. 즉, 포트(16)는, 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입 또는 도출하는 "도입·도출 포트"로서 기능한다.

보디(5)의 상단부의 격벽의 중앙에는 장착 구멍(22)이 축선 방향에 마련되고, 그 장착 구멍(22)의 주위에는, 복수의 연통 구멍(23)이 마련되어 있다. 장착 구멍(22)에는, 단차를 갖는 원기둥 형상의 지지 부재(27)가 그 상단을 지지하도록 압입되어 있다. 지지 부재(27)는, 보디(5)의 내방에서 축선 방향 하방으로 연장되고, 파워 엘리먼트(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)("중간 압력실"로서 기능한다)이 마련되어 있다. 밸브실(24)은, 고리 모양의 공간으로 이루어지고, 포트(14)와 반경 방향으로 연통하고 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 연통하고 있다.

포트(14)에는 고리 모양의 스트레이너(15)가 장착되어 있다. 스트레이너(15)는, 보디(5)의 내부로의 이물 등의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다. 한편, 포트(12)에는 바닥을 갖는 원통 형상의 스트레이너(13)가 장착되어 있다. 스트레이너(13)는, 보디(5)의 내부로의 이물 등의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다.

보디(5)에는, 단차를 갖는 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, 단차를 갖는 원통 형상의 제1부재(31)와, 바닥을 구비하는 단차를 갖는 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 밸브를 개폐하고, 토출실에서 크랭크실로 흐르는 냉매 유량을 조정한다. 또한, 본 실시형태에서는, 밸브체(33)가 밸브 시트(20)에 착좌 또는 이탈하여 메인 밸브를 개폐하는 구성을 채용하고 있지만, 메인 밸브체가 메인 밸브 구멍에 삽입·인출되는 스풀 밸브의 형태를 채용해도 좋다.

제2부재(32)는, 하반부가 지름이 축소되고, 그 저부에 복수의 원형 구멍으로 이루어지는 밸브 구멍(34)(서브 밸브 구멍)이 마련되어 있다. 제2부재(32)에 있어서의 밸브 구멍(34)의 주위에 밸브 시트(36)(서브 밸브 시트)가 형성되어 있다. 밸브 구동체(30)의 내방에는, 파워 엘리먼트(6)와 밸브체(38)(서브 밸브체)가 상하로 동축 형태로 배치되어 있다. 밸브체(38)는 바닥을 갖는 원통 형상을 이루고, 밸브 시트(36)에 탈착하여 서브 밸브를 개폐하고, 크랭크실에서 흡입실로의 냉매의 릴리프를 허용 또는 차단한다. 파워 엘리먼트(6)는, 벨로우즈(8)를 포함하고, 그 벨로우즈(8)의 변위에 의해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30) 나아가서는 밸브체(33)에 부여한다.

밸브체(38)와 파워 엘리먼트(6)의 사이에는, 양자를 이격시키는 방향으로 부세하는 스프링(39)("부세 부재"로서 기능한다)이 배치되어 있다. 또한, 밸브 구동체(30)와 솔레노이드(3)(코어(42))의 사이에는, 밸브 구동체(30)를 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(40)("부세 부재"로서 기능한다)이 배치되어 있다.

한편, 솔레노이드(3)는, 단차를 갖는 원통 형상의 코어(42)와, 코어(42)의 하단 개구부를 밀봉하도록 동축 형태로 조립된 바닥을 갖는 원통 형상의 슬리브(44), 슬리브(44)에 수용되어 코어(42)와 축선 방향으로 대향 배치된 원통 형상의 플런저(46), 코어(42) 및 슬리브(44)에 외측으로 삽입된 원통 형상의 보빈(48), 보빈에 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. 또한, 본 실시형태에서는, 보디(5), 코어(42), 케이스(52) 및 단부 부재(54)가 제어 밸브(1) 전체의 보디를 형성하고 있다.

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 단차를 갖는 구멍으로 이루어지는 삽통 구멍(43)이 마련되고, 그 삽통 구멍(43)을 축선 방향으로 관통하도록, 긴 막대 모양의 작동 로드(58)가 삽통되어 있다.

삽통 구멍(43)은, 그 상반부가 지름이 확대되어 대경부(49)("구멍부"에 대응한다)로 되어 있다. 대경부(49)에는, 작동 로드(58)에 축선 방향과 직각인 방향의 부세력, 즉, 횡하중(슬라이딩 하중)을 부여하기 위한 방진 스프링(100)이 배치되어 있다. 작동 로드(58)가 그 방진 스프링(100)의 횡하중을 받는 것에 의해, 그 작동 로드(58)에 연결되는 플런저(46)의 미소 진동을 감쇠시킬 수 있다. 그 결과, 플런저(46)의 미소 진동에 의한 노이즈를 억제할 수 있다. 즉, 방진 스프링(100)은, 후술하는 노이즈 저감 구조를 구성한다. 방진 스프링(100)의 구조의 상세에 대해서는 후술한다.

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)("부세 부재"로서 기능한다)이 배치되어 있다. 스프링(64)이 플런저(46)를 상방을 향해 부세하는 것에 의해, 플런저(46)와 작동 로드(58)가 축선 방향으로 일체로 변위 가능하게 유지되어 있다. 또한, 스프링(39)은, 밸브체(38) 및 작동 로드(58)를 통해 플런저(46)를 코어(42)로부터 이격시키는 방향으로 부세하는 오프 스프링으로서 기능한다.

작동 로드(58)에는, 고리 모양의 계합 부재(59)("계합부"로서 기능한다)가 끼워져 있다. 작동 로드(58)는, 계합 부재(59)를 통해 밸브 구동체(30)와 작동 연결 가능하고, 밸브체(38)를 통해 파워 엘리먼트(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, 파워 엘리먼트(6)의 신축 작동에 의한 구동력("감압 구동력"으로 약칭하는 경우도 있다)이 밸브체(38)를 통해 전달되어, 솔레노이드력과 대항하도록 부하된다. 즉, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는, 솔레노이드력과 감압 구동력에 의해 조정된 힘이 밸브체(33)에 작용하여, 메인 밸브의 개도를 적절히 제어한다. 메인 밸브의 폐쇄시에는, 솔레노이드력의 크기에 따라 작동 로드(58)가 밸브 구동체(30)에 대해 상대 변위하고, 밸브체(38)를 밀어 올려 서브 밸브를 밸브 개방시킨다. 그에 의해 블리드 기능을 발휘시킨다.

코어(42)에 있어서의 대경부(49)의 상단부에는 고리 모양의 축지 부재(60)가 압입되어 있고, 작동 로드(58)는, 그 축지 부재(60)에 의해 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 축지 부재(60)의 외주면의 소정 개소에는, 축선에 평행한 연통홈이 형성되어 있다. 이 때문에, 메인 밸브의 제어시에는, 작동실(28)의 흡입 압력(Ps)이, 그 연통홈, 코어(42)의 삽통 구멍(43)과 작동 로드(58)의 간극에 의해 형성되는 연통로(62)를 통과하여 슬리브(44)의 내부에도 가이드된다. 방진 스프링(100)은, 대경부(49)에 있어서 축지 부재(60)와 코어(42)에 둘러싸이는 공간에 수용되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 방진 스프링(100)의 작동실(28)측으로의 탈락이 방지되고 있다.

슬리브(44)는 비자성 재료로 이루어진다. 플런저(46)의 측면에는 축선에 평행한 복수의 연통홈이 마련되고, 플런저(46)의 하단면에는 반경 방향으로 연장되어 내외를 연통하는 복수의 연통홈이 마련되어 있다(모두 도 1에는 도시되어 있지 않다). 이와 같은 구성에 의해, 흡입 압력(Ps) 또는 크랭크 압력(Pc)이 플런저(46)와 슬리브(44)의 간극을 통과하여 배압실(70)에도 가이드되도록 되어 있다.

보빈(48)으로부터는 전자 코일(50)에 연결되는 한쌍의 접속 단자(72)가 연장되어 돌출되고, 각각 단부 부재(54)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 도 1에서는 설명의 편의상, 그 한쌍 중 하나만 표시되어 있다. 단부 부재(54)는, 케이스(52)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방으로부터 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 간극에도 채워져 있다. 이와 같이 수지재가 케이스(52)와 전자 코일(50)의 간극에 채워지는 것이 의해, 전자 코일(50)에서 발생한 열을 케이스(52)에 전달하기 쉽게 하여, 그 방열 성능을 높이고 있다. 단부 부재(54)로부터는 접속 단자(72)의 선단부가 인출되어 있고, 도시하지 않는 외부 전원에 접속된다.

도 2는, 도 1의 상반부에 대응하는 부분 확대 단면도이다.

보디(5)의 축선 방향 중간부에는, 밸브 구멍(18)과 가이드 구멍(26)이 동축 형태로 마련되어 있다. 지지 부재(27)는, 보디(5)의 상단부에 캔틸레버 형태로 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 고리 모양 홈으로 이루어지는 래비린스실(84)이 마련되어 있다. 제1부재(31)의 하부의 외주면에는, 슬라이딩부(86)가 고리 모양으로 돌출되어 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. 또한, 밸브 구동체(30), 밸브체(38) 및 파워 엘리먼트(6)를 합친 유닛으로서의 중심이, 그 2점의 지지부 사이에 위치하도록 구성되어 있다.

코어(42)의 상면 중앙부에는 원형 보스 형상의 밸브 시트(88)가 돌출되어 있고, 제2부재(32)의 하단부가 그 밸브 시트(88)에 탈착하는 것에 의해, 밸브 구동체(30)의 하단부를 통한 내외의 연통 상태가 차단 또는 개방된다. 즉, 밸브 구동체(30)의 하단부와 코어(42)의 상면에 의해 "차단 밸브부"가 구성된다. 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 및 밸브체(38)를 관통하고, 그 상단부가 파워 엘리먼트(6)를 축선 방향으로 가이드하고 있다.

밸브체(38)는, 파워 엘리먼트(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. 밸브체(38)의 상단부는, 파워 엘리먼트(6)의 하면에 탈착하여, 밸브 구동체(30)의 내부 통로(35)와 밸브체(38)의 내부 통로(37)의 연통 상태를 차단 또는 허용한다. 즉, 밸브체(38)의 상단부와 파워 엘리먼트(6)의 하면에 의해 "개폐 밸브부"가 구성된다.

삽통 구멍(91)에는, 작동 로드(58)의 상단부가 상대 변위 가능하게 삽통된다. 솔레노이드(3)가 온(on)이 된 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는, 작동 로드(58)의 상부에 마련된 계합부(94)("제1계합부"로서 기능한다)가 밸브체(38)의 하면에 계합한다. 또한, 스프링(39, 40)의 부세력에 의해, 밸브 구동체(30)와 밸브체(38)가 서로 당접하는 방향으로 부세된다. 그에 의해, 작동 로드(58), 밸브체(38) 및 밸브 구동체(30)가 일체로 변위할 수 있다.

파워 엘리먼트(6)는, 한쌍의 베이스 부재(97, 98) 및 벨로우즈(8)를 포함하여 구성된다. 베이스 부재(97, 98)는, 금속재를 프레스 성형하여 바닥을 갖는 원통 형상으로 구성되어 있고, 그 개구 단부에 반경 방향 외측으로 연장되어 돌출되는 플랜지부(95)를 구비한다. 벨로우즈(8)는, 주름 형태의 본체의 상단 개구부가 베이스 부재(97)의 플랜지부(95)에 기밀하게 용접되고, 하단 개구부가 베이스 부재(98)의 플랜지부(95)에 기밀하게 용접되어 있다. 그에 의해, 베이스 부재(98)의 상하단이 폐지되어 있다. 베이스 부재(97, 98)는, 각각의 본체가 벨로우즈(8)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. 단, 작동 로드(58)의 삽입량은, 그 축경부(99)의 기단부인 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 방출하도록 구성되어 있다. 작동 로드(58)는, 계합부(94)가 밸브체(38)에 계지된 상태에서 파워 엘리먼트(6)와 일체로 변위 가능하게 되어 있다. 또한, 도시한 바와 같이 밸브 구동체(30)와 밸브체(38)가 서로 가압 당접된 상태에 있어서는, 작동 로드(58)가 밸브체(38)를 통해 밸브 구동체(30)와 일체로 변위 가능하게 된다.

벨로우즈(8)의 내부는 밀폐된 기준 압력실(S)로 되어 있다. 베이스 부재(97)와 베이스 부재(98) 사이에는, 벨로우즈(8)를 신장 방향으로 부세하는 스프링(96)이 배치되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시형태에서는 진공 상태로 되어 있다. 벨로우즈(8)는, 밸브 구동체(30)의 내부의 크랭크 압력(Pc)과 기준 압력실(S)의 기준 압력의 차압에 따라 축선 방향(밸브부의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 단, 그 차압이 커져도 벨로우즈(8)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 파워 엘리먼트(6)와 작동 로드(58) 사이에 지지되지만, 파워 엘리먼트(6) 및 작동 로드(58) 중 어느 것에도 고정되어 있지는 않다.

작동 로드(58)에 있어서의 계합부(94)의 약간 하방에는 오목 홈이 둘레에 마련되고, 고리 모양의 계합 부재(59)("제2계합부"로서 기능한다)가 끼워져 있다. 이 때문에, 서브 밸브의 밸브 개방후에 작동 로드(58)를 밸브 구동체(30)에 대해 더 상대 변위시키면, 계합 부재(59)가 밸브 구동체(30)(제2부재(32))의 저부와 계합한다. 그에 의해, 솔레노이드력을 밸브 구동체(30)에 직접 전달할 수 있어, 밸브 구동체(30)를 메인 밸브의 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 기구(연동 기구, 가압 기구)로서 기능한다.

이상의 구성에 있어서, 밸브체(33)와 밸브 시트(20)에 의해 메인 밸브가 구성되고, 그 메인 밸브의 개도에 의해 토출실에서 크랭크실로 도입되는 냉매 유량이 조정된다. 또한, 밸브체(38)와 밸브 시트(36)에 의해 서브 밸브가 구성되고, 그 서브 밸브의 개폐에 의해 크랭크실에서 흡입실로의 냉매의 도출이 허용 또는 차단된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 메인 밸브와 서브 밸브 중 어느 하나를 밸브 개방시키는 것에 의해 냉매의 흐름을 전환하는 3방 밸브로서도 기능한다.

본 실시형태에 있어서는, 밸브 구동체(30)의 메인 밸브에 있어서의 유효 수압 지름(A)(실링부 지름), 밸브 구동체(30)의 슬라이딩부에 있어서의 유효 수압 지름(B)(실링부 지름), 벨로우즈(8)의 유효 수압 지름(C), 밸브체(38)의 서브 밸브에 있어서의 유효 수압 지름(D)(실링부 지름), 밸브 구동체(30)의 차단 밸브부에 있어서의 유효 수압 지름(E)(실링부 지름), 및 밸브체(38)의 개폐 밸브부에 있어서의 유효 수압 지름(F)(실링부 지름)이 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 밸브 구동체(30)와 파워 엘리먼트(6)가 작동 연결된 상태에 있어서는, 밸브체(33)에 작용하는 토출 압력(Pd) 및 크랭크 압력(Pc)의 영향이 캔슬된다. 파워 엘리먼트(6)는, 그 유효 수압 면적에 흡입 압력(Ps)만을 받게 된다. 그 결과, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서, 밸브체(33)는, 작동실(28)에 의해 받는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작을 하게 된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

본 실시형태에서는, 스프링(39, 64)의 부세력에 의해, 작동 로드(58)의 계합부(94)와 밸브체(38)가 항상 당접하는 상태가 유지된다. 한편, 솔레노이드가 오프(off)가 된 서브 밸브의 밸브 폐쇄 상태에 있어서, 작동 로드(58)의 계합 부재(59)와 밸브 구동체(30)의 저면의 간극이 소정값(L)이 되도록 기구의 형상 및 크기가 설정되어 있다. 제어 밸브(1)의 기동시에 있어서는, 솔레노이드(3)로의 통전에 의해 메인 밸브의 밸브 폐쇄 방향 및 서브 밸브의 밸브 개방 방향의 솔레노이드력을 밸브체(38)에 전달할 수 있다. 이에 의해, 밸브체(33)를 밸브 시트(20)에 착좌시켜 메인 밸브를 폐쇄하고, 또한 밸브체(38)를 밸브 시트(36)로부터 리프트시켜 서브 밸브를 개방할 수 있다. 즉, 제어 밸브(1)는, 솔레노이드(3)의 구동력을 사용하여 서브 밸브를 강제적으로 밸브 개방시키기 위한 "강제 밸브 개방 기구"를 구비한다.

이상의 구성에 있어서, 제어 밸브(1)의 안정된 제어 상태에 있어서는, 작동실(28) 내의 흡입 압력(Ps)이 소정의 설정 압력(Pset)이 되도록 메인 밸브가 자율적으로 동작한다. 이 설정 압력(Pset)은, 기본적으로는 스프링(39, 40, 64, 96)의 스프링 하중 및 벨로우즈(8)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 거의 완료된 상태에서 지지 부재(27)의 압입량을 재조정하는 것에 의해, 스프링의 설정 하중을 미세하게 조정할 수 있어, 설정 압력(Pset)을 정확하게 조정할 수 있다.

다음으로, 제어 밸브(1)의 제어 동작에 대해 설명한다.

본 실시형태에서는, 솔레노이드(3)로의 통전 제어에 PWM 방식이 채용된다. 이 PWM 제어는, 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.

제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 비통전일 때, 즉 공조 장치가 동작하고 있지 않을 때에는, 코어(42)와 플런저(46) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 스프링(39)의 부세력에 의해 밸브체(38)가 하방으로 변위하여, 밸브 구동체(30)를 하방으로 가압한다. 그 결과, 밸브체(33)가 밸브 시트(20)로부터 이격하여 메인 밸브가 전체 개방 상태가 된다. 이 때, 밸브체(38)가 밸브 시트(36)에 착좌하여 서브 밸브가 밸브 폐쇄 상태가 되고, 밸브 구동체(30)의 하단부가 밸브 시트(88)에 착좌하여 차단 밸브부가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 때문에, 압축기의 토출실에서 포트(14)로 도입된 냉매는, 전체 개방 상태의 메인 밸브를 통과하여, 포트(12)에서 크랭크실로 흐르게 된다. 한편, 크랭크 압력(Pc)의 릴리프는 차단된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다. 이 때, 파워 엘리먼트(6)는 실질적으로 기능하지 않는다.

한편, 스프링(39)의 부세력에 의해 밸브체(38)가 파워 엘리먼트(6)로부터 이격하여, 밸브체(38)의 내부 통로(37)가 개방된다. 즉, 차단 밸브부가 폐쇄된 상태에서 개폐 밸브부가 개방된다. 그 결과, 밸브 구동체(30)의 내부 통로(35) 및 밸브체(38)의 내부 통로(37)에 크랭크 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.

한편, 공조 장치의 기동시 등, 솔레노이드(3)에 제어 전류가 공급되면, 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 밸브를 폐쇄하고, 그 메인 밸브의 밸브 폐쇄와 함께 밸브체(38)가 밸브 시트(36)로부터 이격하여 서브 밸브를 밸브 개방시킨다. 단, 계합 부재(59)가 밸브 구동체(30)에 계지되는 것에 의해 작동 로드(58)의 변위가 규제되기 때문에, 밸브체(38)의 리프트량(즉 서브 밸브의 개도)은, 상기 소정값(L)에 일치한다. 또한, 기동시에는 통상, 흡입 압력(Ps) 및 크랭크 압력(Pc)이 비교적 높기 때문에, 벨로우즈(8)가 축소 상태를 유지하고, 서브 밸브의 밸브 개방 상태가 유지된다.

즉, 솔레노이드(3)에 기동 전류가 공급되면, 메인 밸브가 폐쇄되어 크랭크실로의 토출 냉매의 도입을 규제하는 동시에 서브 밸브가 즉시 개방되어 크랭크실 내의 냉매를 흡입실로 신속하게 릴리프시킨다. 그 결과, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다. 또한, 예컨대 차량이 저온 환경하에 놓인 경우와 같이, 흡입 압력(Ps)이 낮고, 벨로우즈(8)가 신장한 상태에 있어서도, 솔레노이드(3)에 큰 전류를 공급하는 것에 의해 서브 밸브를 밸브 개방시킬 수 있어, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다.

그리고, 솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 소정값으로 설정된 제어 상태에 있을 때에는, 흡입 압력(Ps) 및 크랭크 압력(Pc)이 비교적 낮기 때문에 벨로우즈(8)가 신장하고, 밸브체(38)가 밸브 시트(36)에 착좌하여 서브 밸브를 밸브 폐쇄시킨다. 한편, 그와 같은 서브 밸브가 폐쇄된 상태에서 밸브체(33)가 동작하여 메인 밸브의 개도를 조정한다. 이 때, 밸브체(33)는, 스프링(39, 64, 96)에 의한 밸브 개방 방향의 힘과, 스프링(40)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 힘, 솔레노이드(3)에 의한 밸브 폐쇄 방향의 솔레노이드력 및 흡입 압력(Ps)에 따라 동작하는 파워 엘리먼트(6)에 의한 솔레노이드력에 대항하는 힘이 균형된 밸브 리프트 위치에서 정지한다.

그리고, 예컨대 냉동 부하가 켜져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아지면, 벨로우즈(8)가 축소되기 때문에, 밸브체(33)가 상대적으로 상방(밸브 폐쇄 방향)으로 변위한다. 그 결과, 메인 밸브의 밸브 개도가 작아지고, 압축기는 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(8)가 신장한다. 그 결과, 파워 엘리먼트(6)에 의한 부세력이 솔레노이드력에 대항하는 방향으로 작용한다. 이 결과, 밸브체(33)로의 밸브 폐쇄 방향의 힘이 저감되어 메인 밸브의 밸브 개도가 커지고, 압축기는 토출 용량을 줄이도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 상승하는 방향으로 변화한다. 이와 같이 하여 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 온에서 오프로 전환된다. 그러면, 코어(42)와 플런저(46) 사이에 흡인력이 작용하지 않게 되므로, 벨로우즈(8)가 신장하고, 스프링(39)의 부세력에 의해 밸브체(33)가 밸브 시트(20)로부터 이격하여, 메인 밸브가 전체 개방 상태가 된다. 이 때, 밸브체(38)는 밸브 시트(36)에 착좌하고 있기 때문에, 서브 밸브는 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 때, 압축기의 토출실에서 포트(14)로 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 전체 개방 상태의 메인 밸브를 통과하여, 포트(12)에서 크랭크실로 흐르게 된다. 따라서, 크랭크 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서의 노이즈 저감 구조에 대해 설명한다.

본 실시형태에서는, PWM 제어에 의한 플런저(46)의 미소 진동을 억제하여 제어 밸브(1)의 제어 특성을 안정화시키는 노이즈 저감 구조가 마련된다. 이하, 그 상세에 대해 설명한다. 도 3은, 방진 스프링(100)의 구성을 나타내는 도면이다. (A)는 방진 스프링(100)을 정면측에서 바라본 사시도이다. (B)는 방진 스프링을 배면측에서 바라본 사시도이다. (C)는 방진 스프링(100)이 삽통 구멍(43)에 삽통되기 전의 상태를 나타내는 평면도이다. (D)는 방진 스프링(100) 및 작동 로드(58)가 삽통 구멍(43)에 삽통되었을 때의 상태를 나타내는 평면도이다. (E)는 방진 스프링(100)의 굽힘 성형전의 상태를 나타내는 벨트 형상 부재의 전개도이다.

도 3(A)~(C)에 나타내는 바와 같이, 방진 스프링(100)은, 평탄한 측벽을 구비하는 단면이 삼각형인 통 형상의 본체(102)와, 그 3개의 측벽에 각각 일체로 형성된 스프링부(104)를 구비한다. 3개의 스프링부(104) 중 하나는, 본체(102)의 일단으로 연장되어 돌출된 부분으로 이루어진다. 나머지 2개의 스프링부(104)는, 본체(102)의 측벽을 C자 모양(또는 U자 모양)으로 펀칭한 잔여 부분에 의해 형성되어 있다. 각 스프링부(104)는, 그 기단부가 본체(102)에 캔틸레버 형태로 지지되고, 선단부가 거의 본체(102)의 측벽을 따르도록 둘레 방향으로 연장되어 있다. 스프링부(104)의 선단부에는, 본체(102)의 내측을 향해 돌출되는 반구 형상의 팽출부(106)("당접부"에 대응한다)가 마련되어 있다. 또한, 스프링부(104)에 있어서 팽출부(106)가 마련되는 부분보다 기단측의 폭을 작게 함으로써, 스프링부(104)가 휘어지기 쉽게 되어 있다(즉 탄성 변형되기 쉽게 되어 있다).

방진 스프링(100)은, 벨트 형상의 판재를 연장 방향을 따른 3개소에서 굽힘 가공하는 것에 의해 형성되기 때문에, 그 측벽에는 그 판재의 양단이 대향하는 끊어진 부분이 존재한다. 즉, 3개의 스프링부(104) 중 하나가 본체(102)의 일단부(108)가 되고, 볼록 형상을 갖는다. 본체(102)의 타단부(110)에는 거의 직사각형인 개구부(112)가 마련되고, 그 선단부가 본체(102)의 내방으로 굴곡되어 있다. 그 굴곡부를 입구로 하여 일단부(108)가 삽입되고, 그에 의해 본체(102)의 양단부가 폭방향으로 오버랩된다. 방진 스프링(100)의 무부하 상태에 있어서는, 본체(102)의 양단이 외방으로 약간 휘는 형태가 되지만 각 선단부의 오버랩은 확보된다.

도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 타단부(110)의 선단의 일부가 개방되어 개구(114)로 되어 있다. 단, 그 개구(114)의 폭은, 본체(102)의 일단부(108)인 스프링부(104)의 폭 이하로 되어 있기 때문에, 무부하 상태에 있어서는 양단부가 감합하면, 그 개구(114)는 실질적으로 폐쇄된다. 이와 같은 구성에 의해, 본체(102)의 양단부의 간극에 다른 부재가 끼이기 어렵게 되어 있다. 즉, 방진 스프링(100)이 그 유통 과정에 있어서 단품이 아닌 복수로 묶어 포장되는 경우를 상정하여, 그와 같은 상황에 있어서도 복수의 방진 스프링(100)이 서로 얽히지 않도록 하여, 취급은 편의를 제공하는 것이다.

도 3(E)에 나타내는 바와 같이, 방진 스프링(100)은, 탄성도가 높은 비자성 부재, 예컨대 스테인리스 등의 비자성 금속으로 이루어지는 벨트 형상의 판재(102)를, 그 연장 방향을 따른 3개소에서 굽힘 가공하는 것에 의해 형성되어 있다. 더 구체적으로는, 그 판재(102)에 프레스 가공을 하는 것에 의해, 양단의 요철 형상을 성형하여 1개의 스프링부(104)를 형성하는 한편, 측벽에 대응하는 부분에 2개의 스프링부(104)를 형성한다. 이 때, 프레스 가공에 의해 각 스프링부(104)에 팽출부(106)가 성형된다. 그리고, 이른바 포밍 가공에 의해, 그 판재를 인접하는 스프링부(104) 사이에서 절곡하는 것에 의해 삼각 통형상으로 성형한다.

방진 스프링(100)은, 삽통 구멍(43)(대경부(49))에 삽입되기 전의 무부하 상태에 있어서는, 도 3(C)에 나타내는 바와 같이, 본체(102)의 양단부가 위치하는 모서리부가 약간 외방에 위치하는 비정삼각형이 된다. 또한, 각 스프링부(104)는, 본체(102)의 측벽으로부터 약간 외방으로 연장되는 상태가 된다. 방진 스프링(100)을 삽통 구멍(43)에 삽입할 때에는, 그 양단부를 근접시키도록 부하를 가해, 단면이 정삼각형에 가까운 상태로 한 후에 삽입한다. 방진 스프링(100)은, 무부하 상태에서 탄성 변형된 상태로 삽통 구멍(43)에 삽입되기 때문에, 그 부하를 해제했을 때의 탄성 반력에 의해 대경부(49)(즉, 코어(42))에 단단히 고정된다(도 3(D) 참조).

한편, 방진 스프링(100)이 대경부(49)에 삽입될 때에는, 3개의 스프링부(104)가 작동 로드(58)를 향한 횡하중(반경 방향 내측의 하중)을 생성한다. 즉, 도 3(D)에 나타내는 바와 같이, 방진 스프링(100)을 대경부(49)에 삽입한 상태에서 작동 로드(58)가 삽입되면, 3개의 스프링부(104)가 측벽과 거의 동일면에 위치하는 상태까지 외방으로 휘고, 그 탄성 반력에 의해 작동 로드(58)에 적당한 슬라이딩력이 부여된다. 또한, 이와 같이 작동 로드(58)를 삽통함으로써, 스프링부(104)가 반경 방향 외측으로 휘게 되지만, 그 때 스프링부(104)를 어느 정도 소성 변형시키면, 스프링부(104)의 작동 로드(58)로의 가압력(팽출부(106)와 작동 로드(58)의 슬라이딩력)을 안정시킬 수 있다. 즉, 스프링부(104)를 탄성 영역에서 사용해도 좋고, 소성 영역에서 사용해도 좋다.

또한, 도시한 바와 같이 방진 스프링(100)이 대경부(49)에 삽입되면, 작동 로드(58)에 대해 3개의 팽출부(106)가 점접촉하게 된다. 이와 같은 구성에 의해, 작동 로드(58)가 다소 기우는 경우가 있어도, 팽출부(106)와 작동 로드(58)의 점접촉의 상태가 항상 확보되어, 방진 스프링에 의한 원활한 지지 상태가 유지된다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 코어(42)의 내방에 수용된 방진 스프링(100)에 의해 작동 로드(58)에 적당한 슬라이딩 저항을 부여하는 것에 의해, 플런저(46)의 미소 진동을 감쇠시킬 수 있다. 그 결과, 플런저(46)의 미소 진동에 의한 노이즈를 억제할 수 있어, 제어 밸브(1)의 제어 특성을 안정화시킬 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, 도 3(D)에 나타낸 바와 같이, 방진 스프링(100)을 대경부(49)에 삽입한 상태에서 작동 로드(58)가 삽입되었을 때, 3개의 스프링부(104)가 측벽과 거의 동일면에 위치하는 예를 제시했다. 변형예에 있어서는, 이와 같이 작동 로드(58)가 삽입되었을 때, 3개의 스프링부(104)가 측벽의 외방으로 휘는 구성으로 해도 좋다. 본체(102)가 다각 형상을 이루기 때문에, 본체(102)의 측벽과 대경부(49) 사이에 형성되는 간극을 이용하여 스프링부(104)를 휘게 할 수 있기 때문이다.

또한, 방진 스프링(100)의 무부하 상태에 있어서 스프링부(104)가 본체(102)의 측벽을 따르는 구조로 해도 좋다. 그리고, 방진 스프링(100)이 삽통 구멍(43)에 삽입되고, 그 방진 스프링(100)에 작동 로드(58)가 삽통되었을 때, 스프링부(104)가 본체(102)의 외방으로 휘도록 해도 좋다. 또는, 이와 같이 작동 로드(58)가 삽입되었을 때, 3개의 스프링부(104)가 측벽의 내방에 위치하는 구성으로 해도 좋다. 다만, 이와 같이 작동 로드(58)가 삽입되었을 때, 스프링부(104)가 본체(102)의 측벽과 동일면이 되는 위치 또는 본체(102)의 측벽의 외방으로 휘도록 구성함으로써, 본체(102)를 콤팩트하게 구성할 수 있는 메리트가 있다.

상기 실시형태에서는, 팽출부(106)의 형상으로서 반구 형상의 것을 제시했지만, 예컨대 아치 형상으로 하는 등, 내측으로 돌출되어 작동 로드(58)에 적당한 슬라이딩력을 부여할 수 있는 것이면, 적절히 선택할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 방진 스프링(100)의 본체(102)를 단면을 삼각형으로 하는 예를 제시했지만, 단면을 사각 형상 및 그 이외의 다각 형상으로 해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브(1)로서 메인 밸브와 서브 밸브를 구비하고, 블리드 기능을 발휘할 수 있는 구성을 예시했다. 변형예에 있어서는 서브 밸브를 구비하지 않고, 블리드 기능을 발휘하지 않는 제어 밸브에 대해 상기 노이즈 저감 구조를 적용해도 좋다. 다만, 밸브의 수가 많을수록 그들의 개폐에 따른 노이즈가 발생하기 쉽다고도 할 수 있기 때문에, 상기 노이즈 저감 구조가 더 유효하게 기능한다고 할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 상기 노이즈 저감 구조가 적용되는 제어 밸브로서, 가변 용량 압축기의 흡입 압력(Ps)을 설정 압력으로 유지하도록, 토출실에서 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 이른바 도입 제어의 Ps 감지 밸브를 예시했다. 변형예에 있어서는, 크랭크실에서 흡입실로 도출하는 냉매 유량을 제어하는 이른바 도출 제어의 제어 밸브로서 구성해도 좋다. 또한, 크랭크 압력(Pc)을 설정 압력으로 유지하도록 냉매 유량을 제어하는 Pc 감지 밸브로서 구성해도 좋다. 또한, 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pd-Ps)을 설정 차압으로 유지하도록, 토출실에서 크랭크실로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 이른바 (Pd-Ps) 차압 밸브로서 구성해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 코어의 단부를 밀봉하는 실링 부재로서 바닥을 갖는 슬리브(44)를 예시했지만, 그 외의 구조를 채용할 수도 있다. 예컨대, 통 형상의 슬리브의 개구단에 별도의 마개재를 조립하여 실링 구조를 실현해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 플런저(46)를 코어(42)에 대해 보디(5)와는 반대측에 배치하는 예를 제시했지만, 플런저와 코어의 위치 관계를 바꾸어도 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 개시되는 전체 구성 요소에서 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
3: 솔레노이드
5: 보디
12, 14, 16: 포트
18: 밸브 구멍
28: 작동실
30: 밸브 구동체
33: 밸브체
34: 밸브 구멍
38: 밸브체
42: 코어
43: 삽통 구멍
44: 슬리브
45: 내부 공간
46: 플런저
49: 대경부
58: 작동 로드
60: 축지 부재
70: 배압실
100: 방진 스프링
104: 스프링부
106: 팽출부

Claims (8)

1. 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실에서 제어실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서,
   상기 토출실에 연통하는 토출실 연통 포트와, 상기 제어실에 연통하는 제어실 연통 포트, 및 상기 토출실 연통 포트와 상기 제어실 연통 포트를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍을 구비하는 보디;
   상기 밸브 구멍에 접리 가능하게 배치되어 밸브부를 개폐하는 밸브체;
   PWM 방식에 의한 통전 제어가 이루어지고, 상기 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드;
   상기 솔레노이드로부터 상기 밸브체를 향해 연장되고, 상기 솔레노이드력을 상기 밸브체에 전달하기 위한 작동 로드; 및
   상기 작동 로드를 관통시키도록 삽통하고, 상기 작동 로드를 반경 방향 내측으로 부세하여 슬라이딩 저항을 부여하는 방진 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방진 스프링은,
   상기 작동 로드를 내방으로 삽통할 수 있는 통 형상의 본체;
   상기 본체의 측벽에 일체로 형성되고, 상기 본체에 캔틸레버 형태로 지지되는 스프링부; 및
   상기 스프링부의 상기 작동 로드와의 대향면에 돌출된 당접부를 포함하고,
   삽통되는 상기 작동 로드에 상기 당접부가 당접하는 것에 의해 상기 스프링부가 휘고, 그 탄성 반력에 의해 상기 작동 로드에 슬라이딩력을 부여할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 본체가 복수의 측벽을 구비하는 다각 형상의 통 형상체로 이루어지고,
   상기 스프링부가 복수의 측벽에 형성되는 것에 의해, 상기 작동 로드와 복수 개소에서 당접하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 솔레노이드는,
   상기 보디에 대해 고정된 코어;
   상기 코어의 단부를 밀봉하여 대기로부터 차단된 내부 공간을 형성하도록 상기 코어에 고정되고, 그 내부 공간이 상기 보디의 내부에 연통함으로써 냉매가 도입되는 실링 부재; 및
   상기 내부 공간에 수용되어 상기 코어와 축선 방향으로 대향 배치되고, 상기 작동 로드를 통해 상기 밸브체와 축선 방향으로 일체로 변위 가능한 플런저를 포함하고,
   상기 방진 스프링이, 상기 코어의 내방에 지지되도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 방진 스프링이 비자성 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 코어가, 상기 작동 로드를 축선 방향으로 삽통하기 위한 삽통 구멍을 구비하고,
   상기 실링 부재가, 상기 내부 공간을 형성하도록 상기 코어에 동축 형태로 고정되고, 상기 삽통 구멍을 통해 그 내부 공간에 냉매가 도입되는 슬리브로 이루어 지고,
   상기 방진 스프링이, 상기 코어에 있어서의 상기 플런저와는 반대측의 공간에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 코어에는 상기 플런저와는 반대측으로 지름이 확대되어 형성된 구멍부가 마련되고,
   상기 구멍부의 개구 단부에 축지 부재가 마련되고,
   상기 작동 로드가, 상기 축지 부재를 슬라이딩 가능하게 관통하고,
   상기 방진 스프링이, 상기 구멍부에 있어서 상기 축지 부재와 상기 코어에 둘러싸이는 공간에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 보디에 상기 흡입실에 연통하는 흡입실 연통 포트와, 그 흡입실 연통 포트에 연통하는 작동실이 마련되고,
   상기 내부 공간이, 상기 작동실에 연통하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.

Images