KR20160079648A

KR20160079648A - 가변 용량 압축기용 제어 밸브

Info

Publication number: KR20160079648A
Application number: KR1020150168176A
Authority: KR
Inventors: 료타 수가무라; 마사아키 토네가와; 히데카즈 사카키바라
Original assignee: 가부시키가이샤 테지케
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-07-06
Also published as: JP2016125376A; EP3040556A1; CN105736308A; US20160186733A1

Abstract

<과제>
PWM 방식의 통전 제어가 이루어지는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 플런저의 진동에 의한 노이즈를 억제한다.
<해결 수단>
제어 밸브(1)는, 토출실에 연통하는 포트(16)와, 제어실에 연통하는 포트(14)와, 포트(16)와 포트(14)를 연결하는 통로에 마련된 메인 밸브 구멍(20)을 포함하는 보디(5); 메인 밸브 구멍(20)에 접리하여 밸브부를 개폐하는 메인 밸브체(30); PWM 방식에 의한 통전 제어가 이루어지고, 메인 밸브체(30)를 밸브부의 개폐 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드(3); 및 메인 밸브체(30)와 일체로 변위하는 플런저(50)에 연결되는 스프링(104)과, 그 스프링(104)을 통해 플런저(50)에 상대 변위 가능하게 연결되는 추(102)를 포함하고, PWM 제어에 의한 메인 밸브체(30)의 진동을 억제하는 진동 흡수 구조를 구비한다.

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(단순히 "압축기"라고도 한다)가 사용되고 있다. 이 압축기는, 엔진에 의해 구동되는 회전축에 장착된 요동판에 압축용의 피스톤이 연결되고, 요동판의 각도를 변화시켜 피스톤의 스트로크를 변화시키는 것에 의해 냉매의 토출량을 조정한다. 요동판의 각도는, 밀폐된 제어실 내에 토출 냉매의 일부를 도입하고, 피스톤의 양면에 가해지는 압력의 균형을 변화시키는 것에 의해 연속적으로 변화된다. 이 제어실 내의 압력(이하 "제어 압력"이라고 한다)(Pc)은, 예를 들면 압축기의 토출실과 제어실 사이에 마련된 제어 밸브에 의해 제어된다.

이와 같은 제어 밸브는, 전자 밸브로 구성되는 경우가 많고, 보디 내에 토출실과 제어실을 연통시키는 밸브 구멍을 구비하고, 그 보디 내에 배치한 밸브체를 밸브 구멍에 접리시켜 밸브부의 개도를 조정하는 것에 의해, 제어실에 도입하는 냉매 유량을 제어한다. 밸브 개도는, 밸브체에 작용하는 냉매 압력에 의한 힘과, 솔레노이드에 의한 구동력과, 제어 설정값을 설정하기 위해 배치된 스프링의 부세력의 밸런스에 의해 조정된다. 이 제어 설정값은, 솔레노이드에 대한 공급 전류값을 변경하는 것에 의해 사후적으로 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. 예를 들면, 소정의 듀티비로 설정한 400Hz 정도의 펄스 전류를 공급하여 용량 제어를 하는 것이 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

일본국 특허공개공보 2005-171908호 공보

그러나, 이와 같은 제어 밸브는, 상술한 PWM에 의한 통전 제어가 솔레노이드의 플런저에 미소 진동을 발생시키기 때문에, 그 진동이 밸브체 나아가서는 보디에 전달되어 노이즈를 발생시킬 우려가 있었다.

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, PWM 방식의 통전 제어가 이루어지는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 플런저의 진동에 의한 노이즈를 억제하는 것에 있다.

본 발명의 일 태양은, 흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 토출실로부터 제어실로 도입하는 냉매의 유량, 또는 제어실로부터 흡입실로 도출하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 제어 밸브이다. 이 제어 밸브는, 토출실 또는 흡입실에 연통하는 제1포트와, 제어실에 연통하는 제2포트와, 제1포트와 제2포트를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍을 포함하는 보디; 밸브 구멍에 접리하여 밸브부를 개폐하는 밸브체; PWM 방식에 의한 통전 제어가 이루어지고, 밸브체를 밸브부의 개폐 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드; 및 밸브체와 일체로 변위하는 가동 부재에 연결되는 탄성체와, 그 탄성체를 통해 가동 부재에 상대 변위 가능하게 연결되는 질량체를 포함하고, PWM 제어에 의한 밸브체의 진동을 억제하는 진동 흡수 구조를 구비한다.

이 태양에 의하면, 진동 흡수 구조를 마련한 것에 의해, PWM 제어시에 질량체가 밸브체와는 역위상으로 진동하여, 밸브체의 관성력의 적어도 일부를 상쇄하게 된다. 그에 의해, 플런저의 진동에 의한 노이즈를 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, PWM 방식의 통전 제어가 이루어지는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서, 플런저의 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 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 제2실시형태에 따른 진동 흡수 구조의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 제3실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 7은 제4실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 8은 제5실시형태에 따른 진동 흡수 구조의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 제6실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 10은 제7실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 11은 제8실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하의 설명에 있어서는 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 대상 장치로서의 도시하지 않는 가변 용량 압축기(단순히 "압축기"라고 한다)의 토출 용량을 제어하는 전자 밸브로 구성되어 있다. 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 상태의 냉매가 된다. 이 저온 저압의 냉매가 증발기에 의해 증발되고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내 공기를 냉각한다. 증발기에 의해 증발된 냉매는, 다시 압축기에 되돌려져 냉동 사이클을 순환한다. 압축기는, 자동차 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 토출실로부터 제어실로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 것에 의해 요동판의 각도, 나아가서는 그 압축기의 토출 용량을 변화시킨다. 한편, 본 실시형태의 제어실은 크랭크실로 이루어지지만, 변형예에 있어서는 크랭크실 내 또는 크랭크실 외에 별도로 마련된 압력실이어도 좋다.

제어 밸브(1)는, 압축기의 흡입 압력(Ps)("피감지 압력"에 해당한다)을 설정 압력으로 유지하도록, 토출실로부터 제어실로 도입하는 냉매 유량을 제어하는 이른바 Ps 감지 밸브로 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 제어실에 도입하기 위한 냉매 통로를 개폐하는 메인 밸브와, 압축기의 기동시에 제어실의 냉매를 흡입실에 풀어주는 이른바 블리드 밸브로서 기능하는 서브 밸브를 포함한다. 솔레노이드(3)는, 메인 밸브를 개폐 방향으로 구동하여 그 개도를 조정하여, 제어실에 도입하는 냉매 유량을 제어한다. 밸브 본체(2)는, 단차가 있는 원통 형상의 보디(5), 보디(5)의 내부에 마련된 메인 밸브 및 서브 밸브, 메인 밸브의 개도를 조정하기 위해 솔레노이드력에 대항하는 힘을 발생하는 파워 엘리먼트(6) 등을 구비하고 있다. 파워 엘리먼트(6)는, "감압부"로서 기능한다.

보디(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. 또한, 포트(16)는 "제1포트"로서 기능하고, 포트(14)는 "제2포트"로서 기능한다. 보디(5)의 상단 개구부를 폐쇄하도록 단부 부재(13)가 고정되어 있다. 보디(5)의 하단부는 솔레노이드(3)의 상단부에 연결되어 있다.

보디(5) 내에는, 포트(16)와 포트(14)를 연통시키는 내부 통로인 메인 통로와, 포트(14)와 포트(12)를 연통시키는 내부 통로인 서브 통로가 형성되어 있다. 메인 통로에는 메인 밸브가 마련되고, 서브 통로에는 서브 밸브가 마련된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 일단측에서부터 파워 엘리먼트(6), 서브 밸브, 메인 밸브, 솔레노이드(3)가 차례로 배치되는 구성을 구비한다. 메인 통로에는 메인 밸브 구멍(20)과 메인 밸브 시트(22)가 마련된다. 서브 통로에는 서브 밸브 구멍(32)과 서브 밸브 시트(34)가 마련된다.

포트(12)는, 보디(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 메인 밸브 구멍(20) 사이에는 메인 밸브실(24)이 마련되고, 메인 밸브가 배치되어 있다. 포트(14)는, 압축기의 정상 동작시에 메인 밸브를 경유하여 제어 압력(Pc)이 된 냉매를 제어실을 향해 도출하는 한편, 압축기의 기동시에는 제어실로부터 배출된 제어 압력(Pc)의 냉매를 도입한다. 포트(14)와 메인 밸브 구멍(20) 사이에는 서브 밸브실(26)이 마련되고, 서브 밸브가 배치되어 있다. 포트(12)는, 압축기의 정상 동작시에 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하는 한편, 압축기의 기동시에는 서브 밸브를 경유하여 흡입 압력(Ps)이 된 냉매를 흡입실을 향해 도출한다.

즉, 메인 밸브의 개방시에는, 포트(16)가 토출실로부터의 냉매를 도입하기 위한 "도입 포트"로서 기능하는 한편, 포트(14)가 제어실을 향해 냉매를 도출하기 위한 "도출 포트"로서 기능한다. 한편, 서브 밸브의 개방시에는, 포트(14)가 제어실로부터의 냉매를 도입하기 위한 "도입 포트"로서 기능하는 한편, 포트(12)가 흡입실을 향해 냉매를 도출하기 위한 "도출 포트"로서 기능한다. 포트(14)는, 메인 밸브 및 서브 밸브의 개폐 상태에 따라 냉매를 도입 또는 도출하는 "도입/도출 포트"로서 기능한다.

메인 밸브실(24)과 서브 밸브실(26) 사이에 메인 밸브 구멍(20)이 마련되고, 그 하단 개구 단부에 메인 밸브 시트(22)가 형성되어 있다. 포트(14)와 작동실(23) 사이에는 가이드 구멍(25)이 마련되어 있다. 보디(5)의 하부(메인 밸브실(24)의 메인 밸브 구멍(20)과는 반대측)에는 가이드 구멍(27)이 마련되어 있다. 가이드 구멍(27)에는, 원통 형상의 메인 밸브체(30)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다.

메인 밸브체(30)의 상반부가 지름이 축소되어, 메인 밸브 구멍(20)을 관통하면서 내외를 구획하는 구획부(33)로 되어 있다. 메인 밸브체(30)의 중간부에 형성된 단차부가, 메인 밸브 시트(22)에 탈착하여 메인 밸브를 개폐하는 밸브 형성부(35)로 되어 있다. 메인 밸브체(30)가 메인 밸브실(24)측에서 메인 밸브 시트(22)에 탈착하는 것에 의해 메인 밸브를 개폐하여, 토출실로부터 제어실로 흐르는 냉매 유량을 조정한다. 구획부(33)의 상부가 상방을 향해 테이퍼 형상으로 지름이 확대되어, 그 상단 개구부에 서브 밸브 시트(34)가 구성되어 있다. 서브 밸브 시트(34)는, 메인 밸브체(30)와 함께 변위하는 가동 밸브 시트로서 기능한다.

한편, 가이드 구멍(25)에는, 원통 형상의 서브 밸브체(36)가 슬라이딩 가능하게 삽통되어 있다. 서브 밸브체(36)의 내부 통로가 서브 밸브 구멍(32)으로 되어 있다. 이 내부 통로는, 서브 밸브의 개방에 의해 서브 밸브실(26)과 작동실(23)을 연통시킨다. 서브 밸브체(36)와 서브 밸브 시트(34)는 축선 방향으로 대향 배치되어 있다. 서브 밸브체(36)가 서브 밸브실(26)에서 서브 밸브 시트(34)에 탈착하는 것에 의해 서브 밸브를 개폐한다.

또한, 보디(5)의 축선을 따라 길이가 긴 작동 로드(38)가 마련되어 있다. 작동 로드(38)의 상단부는, 서브 밸브체(36)를 관통하여 파워 엘리먼트(6)와 작동 연결 가능하게 접속된다. 작동 로드(38)의 하단부는, 솔레노이드(3)의 후술하는 플런저(50)에 연결되어 있다. 작동 로드(38)의 상반부는 메인 밸브체(30)를 관통하여, 그 상부가 지름이 축소되어 있다. 그 축경부에는 서브 밸브체(36)가 외측으로 삽입되고, 압입에 의해 고정되어 있다. 그 축경부의 선단이 파워 엘리먼트(6)에 접속되어 있다.

작동 로드(38)의 축선 방향 중간부에는 링 형상의 스프링 베어링(40)이 끼워져, 지지되어 있다. 메인 밸브체(30)와 스프링 베어링(40) 사이에는, 메인 밸브체(30)를 메인 밸브의 폐쇄 방향으로 부세하는 스프링(42)("부세 부재"로서 기능한다)이 배치되어 있다. 메인 밸브의 제어시에는, 스프링(42)의 탄성력에 의해 메인 밸브체(30)와 스프링 베어링(40)이 당겨진 상태가 되어, 메인 밸브체(30)와 작동 로드(38)가 일체로 동작한다.

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, 작동 로드(38) 및 서브 밸브체(36)를 통해 메인 밸브체(30)에도 전달된다. 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착석하여 서브 밸브를 폐쇄하는 것에 의해, 제어실로부터 흡입실로의 냉매의 릴리프가 차단된다. 또한, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)로부터 이격하여 서브 밸브를 개방하는 것에 의해, 제어실로부터 흡입실로의 냉매의 릴리프가 허용된다.

한편, 솔레노이드(3)는, 단차가 있는 원통 형상의 코어(46)와, 코어(46)의 하단 개구부를 봉지하도록 조립된 저부가 있는 원통 형상의 슬리브(48)와, 슬리브(48)에 수용되어 코어(46)와 축선 방향으로 대향 배치된 단차가 있는 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 외방에서 덮도록 마련되는 원통 형상의 케이스(56)와, 케이스(56)의 하단 개구부를 봉지하도록 마련된 단부 부재(58)와, 보빈(52)의 하방에서 단부 부재(58)에 매설된 자성 재료로 이루어지는 컬러(60)를 구비한다. 한편, 코어(46), 케이스(56) 및 컬러(60)가 요크를 구성한다. 또한, 보디(5), 단부 부재(13), 코어(46), 케이스(56) 및 단부 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) 사이에는 압력실(28)이 형성되어 있다. 한편, 코어(46)의 중앙을 축선 방향으로 관통하도록, 작동 로드(38)가 삽통되어 있다. 압력실(28)에 도입되는 흡입 압력(Ps)은, 작동 로드(38)와 코어(46)의 간격에 의해 형성되는 연통로(62)를 통해 슬리브(48)의 내부에도 가이드된다.

코어(46)와 플런저(50) 사이에는, 양자를 서로 이격시키는 방향으로 부세하는 스프링(44)("부세 부재"로서 기능한다)이 배치되어 있다. 스프링(44)은, 이른바 오프 스프링으로서 기능한다. 작동 로드(38)는, 서브 밸브체(36) 및 플런저(50)의 각각에 대해 동축 형태로 접속되어 있다. 작동 로드(38)는, 그 상부가 서브 밸브체(36)에 압입되고, 하단부가 플런저(50)의 상부에 압입되어 있다. 이들의 작동 로드(38), 서브 밸브체(36) 및 플런저(50)는, 메인 밸브의 제어시에 있어서 메인 밸브체(30)와 일체로 변위하는 "가동 부재"를 구성한다.

작동 로드(38)는, 코어(46)와 플런저(50)의 흡인력인 솔레노이드력을, 메인 밸브체(30) 및 서브 밸브체(36)에 적절히 전달한다. 한편, 작동 로드(38)에는, 파워 엘리먼트(6)의 신축 작동에 의한 구동력("감압 구동력"이라고도 한다)이 솔레노이드력과 대항하도록 부하된다. 즉, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는, 솔레노이드력과 감압 구동력에 의해 조정된 힘이 메인 밸브체(30)에 작용하여, 메인 밸브의 개도를 적절히 제어한다. 압축기의 기동시에는, 솔레노이드력의 크기에 따라 작동 로드(38)가 스프링(44)의 부세력에 저항하여 보디(5)에 대해 상대 변위하여, 메인 밸브를 폐쇄한 후에 서브 밸브체(36)를 밀어 올려서 서브 밸브를 개방시킨다. 또한, 메인 밸브의 제어중이어도, 흡입 압력(Ps)이 상당히 높아지면, 작동 로드(38)가 벨로우즈(45)의 부세력에 저항하여 보디(5)에 대해 상대 변위하여, 메인 밸브를 폐쇄한 후에 서브 밸브체(36)를 밀어 올려서 서브 밸브를 개방시킨다. 그에 의해 블리드 기능을 발휘시킨다.

슬리브(48)는 비자성 재료로 이루어진다. 플런저(50)의 측면에는 축선에 대해 평행한 연통홈(66)이 마련되고, 플런저(50)의 하부에는 내외를 연통하는 연통 구멍(68)이 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 도시한 바와 같이 플런저(50)가 하사점에 위치해도, 흡입 압력(Ps)이 플런저(50)와 슬리브(48)의 간격을 통해 배압실(70)로 가이드된다.

보빈(52)으로부터는 전자 코일(54)에 연결되는 한쌍의 접속 단자(72)가 연장되어 돌출되고, 각각 단부 부재(58)를 관통하여 외부로 인출되어 있다. 도 1에는 설명의 편의상, 그 한쌍 중의 하나만 표시되어 있다. 단부 부재(58)는, 케이스(56)에 내포되는 솔레노이드(3) 내의 구조물 전체를 하방에서 봉지하도록 장착되어 있다. 단부 부재(58)는, 내식성을 갖는 수지재의 몰드 성형(사출 성형)에 의해 형성되고, 그 수지재가 케이스(56)와 전자 코일(54)의 간격에도 채워져 있다. 이와 같이 케이스(56)와 전자 코일(54)의 간격에 수지재를 채우는 것에 의해, 전자 코일(54)에서 발생한 열을 케이스(56)에 전달하기 쉽게 하여, 그 방열 성능을 높이고 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.

메인 밸브체(30)의 가이드 구멍(27)과의 슬라이딩면에는, 냉매의 유통을 억제하기 위한 복수의 고리 모양의 홈으로 이루어지는 래버린스씰(labyrinth seal)(74)이 마련되어 있다. 스프링 베어링(40)은, 이른바 E링으로 이루어지고, 작동 로드(38)의 중간부에 형성된 고리 모양의 홈에 감합되도록 하여 지지되고, 압력실(28) 내에 배치되어 있다.

메인 밸브체(30)의 하반부는 내경이 확대되어 있고, 스프링(42)이 그 확경부에 수용되도록 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 스프링(42)과 메인 밸브체(30)의 당접 포인트가, 가이드 구멍(27)에 있어서의 슬라이딩부의 중앙보다도 메인 밸브실(24)측에 위치하기 때문에, 메인 밸브체(30)가 이른바 균형 장난감(balance toy)과 같은 형태로 스프링(42)에 안정하게 지지된다. 그 결과, 메인 밸브체(30)가 개폐 구동될 때의 진동에 의한 히스테리시스의 발생을 방지 또는 억제할 수 있다.

서브 밸브체(36)는, 그 중앙을 축선 방향으로 관통하는 삽통 구멍(43)을 구비한다. 작동 로드(38)의 상부는, 그 삽통 구멍(43)을 관통하여 파워 엘리먼트(6)까지 연장되어 있다. 서브 밸브체(36)는, 작동 로드(38)에 있어서의 축경부의 베이스부인 단차부(79)에 계지되는 것에 의해, 작동 로드(38)에 대한 위치 결정이 이루어지고 있다. 서브 밸브체(36)에 있어서의 삽통 구멍(43)의 주위에는, 메인 밸브체(30)의 내부 통로(37)와 작동실(23)을 연통시키기 위한 복수의 내부 통로(39)가 형성되어 있다. 내부 통로(39)는, 삽통 구멍(43)과 평행하게 연장되어, 서브 밸브체(36)를 관통하고 있다. 한편, 작동 로드(38)는, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착석한 도시 상태에 있어서는, 스프링 베어링(40)의 상면이 메인 밸브체(30)의 하면에서 적어도 소정 간격 L을 두고 이격하도록, 단차부(79)의 위치가 설정되어 있다. 소정 간격 L은, 이른바 "클리어런스"로서 기능한다.

솔레노이드력을 크게 하면, 작동 로드(38)를 메인 밸브체(30)에 대해 상대 변위시켜 서브 밸브체(36)를 밀어 올릴 수도 있다. 그에 의해, 서브 밸브체(36)와 서브 밸브 시트(34)를 이격시켜 서브 밸브를 개방할 수 있다. 또한, 스프링 베어링(40)과 메인 밸브체(30)를 계합(당접)시킨 상태에서 솔레노이드력을 메인 밸브체(30)에 직접적으로 전달할 수 있어, 메인 밸브체(30)를 메인 밸브의 폐쇄 방향으로 큰 힘으로 가압할 수 있다. 이 구성은, 메인 밸브체(30)와 가이드 구멍(27)의 슬라이딩부로의 이물의 진입에 의해 메인 밸브체(30)가 록되었을 경우에, 그를 해제하는 록해제 기구로서 기능한다.

메인 밸브실(24)은, 보디(5)와 동축 형태로 마련되고, 메인 밸브 구멍(20)보다 지름이 큰 압력실로서 구성된다. 이 때문에, 메인 밸브와 포트(16) 사이에는 비교적 큰 공간이 형성되어, 메인 밸브를 개방시켰을 때에 메인 통로를 흐르는 냉매의 유량을 충분히 확보할 수 있다. 마찬가지로, 서브 밸브실(26)도 보디(5)와 동축 형태로 마련되고, 메인 밸브 구멍(20)보다 지름이 큰 압력실로서 구성된다. 이 때문에, 서브 밸브와 포트(14) 사이에도 비교적 큰 공간이 형성된다. 그리고 도시한 바와 같이, 메인 밸브체(30)의 상단과 서브 밸브체(36)의 하단의 탈착부가, 서브 밸브실(26)의 중앙부에 위치하도록 설정되어 있다. 즉, 서브 밸브 시트(34)가 항상 서브 밸브실(26)에 위치하도록 메인 밸브체(30)의 가동 범위가 설정되어, 서브 밸브실(26)에서 서브 밸브가 개폐되게 된다. 이 때문에, 서브 밸브를 개방시켰을 때에 서브 통로를 흐르는 냉매의 유량을 충분히 확보할 수 있다. 즉, 블리드 기능을 효과적으로 발휘할 수 있다.

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 기능하고, 제1스토퍼(82) 및 제2스토퍼(84)는, 각각 "베이스 부재"로서 기능한다. 제1스토퍼(82)는, 단부 부재(13)와 일체로 성형되어 있다. 제2스토퍼(84)는, 금속재를 프레스 성형하여 저부가 있는 원통 형상으로 구성되어 있고, 그 하단 개구부에 반경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지부(86)를 구비한다. 벨로우즈(45)는, 주름상자 형상의 본체의 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)로 되고 있고, 벨로우즈(45)의 내방에는, 단부 부재(13)와 플랜지부(86) 사이에, 벨로우즈(45)를 신장 방향으로 부세하는 스프링(88)이 배치되어 있다. 기준 압력실(S)은, 본 실시형태에서는 진공 상태로 되어 있다.

단부 부재(13)는, 파워 엘리먼트(6)의 고정단으로 되어 있다. 단부 부재(13)의 보디(5)로의 압입량을 조정하는 것에 의해, 파워 엘리먼트(6)의 설정 하중(스프링(88)의 설정 하중)을 조정할 수 있도록 되어 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. 작동 로드(38)의 상단부가 제2스토퍼(84)에 감합되어 있다. 벨로우즈(45)는, 작동실(23)의 흡입 압력(Ps)과 기준 압력실(S)의 기준 압력의 차압에 따라 축선 방향(메인 밸브 및 서브 밸브의 개폐 방향)으로 신장 또는 수축한다. 벨로우즈(45)의 변위에 상응하여 메인 밸브체(30)에 밸브 개방 방향의 구동력이 부여된다. 그 차압이 커져도, 벨로우즈(45)가 소정량 수축하면, 제2스토퍼(84)가 제1스토퍼(82)에 당접하여 계지되기 때문에, 그 수축은 규제된다.

본 실시형태에 있어서는, 벨로우즈(45)의 유효 수압 지름 A와, 메인 밸브체(30)의 메인 밸브에 있어서의 유효 수압 지름 B(실링부 지름)와, 메인 밸브체(30)의 슬라이딩부 지름 C(실링부 지름)와, 서브 밸브체(36)의 슬라이딩부 지름 D(실링부 지름)가 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 메인 밸브체(30)와 파워 엘리먼트(6)가 작동 연결된 상태에 있어서는, 메인 밸브체(30)와 서브 밸브체(36)의 결합체에 작용하는 토출 압력(Pd), 제어 압력(Pc) 및 흡입 압력(Ps)의 영향이 캔슬된다. 그 결과, 메인 밸브의 제어 상태에 있어서, 메인 밸브체(30)는, 파워 엘리먼트(6)가 작동실(23)에서 받는 흡입 압력(Ps)에 기초하여 개폐 동작하게 된다. 즉, 제어 밸브(1)는, 이른바 Ps 감지 밸브로서 기능한다.

본 실시형태에서는 이와 같이, 지름 B, C, D를 동일하게 하는 한편, 밸브체(메인 밸브체(30) 및 서브 밸브체(36))의 내부 통로를 상하로 관통시키는 것에 의해, 밸브체에 작용하는 압력(Pd, Pc, Ps)의 영향을 캔슬할 수 있다. 즉, 서브 밸브체(36), 메인 밸브체(30), 작동 로드(38) 및 플런저(50)의 결합체의 전후(도면에서는 상하)의 압력을 동일한 압력(흡입 압력(Ps))으로 할 수 있고, 그에 의해 압력 캔슬이 실현된다. 이에 의해, 벨로우즈(45)의 지름에 의존하지 않고 각 밸브체의 지름을 설정할 수도 있어, 설계 자유도가 높다. 이 때문에, 변형예에 있어서는, 지름 B, C, D를 동일하게 하는 한편, 유효 수압 지름 A를 이들과 상이하게 해도 좋다. 즉, 벨로우즈(45)의 유효 수압 지름 A를, 지름 B, C, D보다 작게 해도 좋고, 지름 B, C, D보다 크게 해도 좋다.

보디(5)의 외주면에 있어서, 포트(12)와 포트(14) 사이에는 O링(92)이 끼워지고, 포트(14)와 포트(16) 사이에는 O링(94)이 끼워져 있다. 나아가, 코어(46)의 상단 근방의 외주면에도 O링(96)이 끼워져 있다. 이들의 O링(92, 94, 96)은, 실링 기능을 구비하고, 제어 밸브(1)가 압축기의 장착 구멍에 장착되었을 때에 냉매의 누설을 규제한다.

도 1를 다시 참조하여, 플런저(50)에는, 작동 로드(38)와의 연결부와는 반대측에 개구되는 삽통 구멍(100)이 마련되고, 그 삽통 구멍(100) 내에 구형상의 추(102)가 지지되어 있다. 추(102)는, 스프링(104)을 통해 플런저(50)에 연결되어 있다. 추(102)는 "질량체"로서 기능하고, 스프링(104)은 "탄성체"로서 기능한다. 그리고, 이들의 추(102) 및 스프링(104)이 "진동 흡수 구조"를 구성한다. 한편, 여기서 말하는 "진동 흡수 구조"는, 동흡진기(dynamic vibration absorber)이나 다이나믹 댐퍼(dynamic damper)의 개념을 포함한다.

스프링(104)의 일단이 플런저(50)에 접합되고, 스프링(104)의 타단이 추(102)에 접합되어 있다. 그에 의해, 추(102)가 캔틸레버 형태로 지지되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는 이들의 접합을 스폿 용접에 의해 하고 있지만, 납땜 등 기타의 수단에 의해 접합해도 좋다. 도시한 바와 같이, 추(102), 스프링(104), 플런저(50) 및 작동 로드(38)는, 동축 형태로 배치되어 있다.

스프링(104)은, 코일 스프링이고, 그 외경은 삽통 구멍(100)의 내경보다 작다. 추(102)의 지름도 삽통 구멍(100)의 내경보다 작다. 그에 의해, 추(102)는, 플런저(50)에 간섭하지 않고 삽통 구멍(100) 내를 축선 방향으로 변위할 수 있다. 스프링(104)은, 플런저(50)에 간섭하지 않고 축선 방향으로 신축할 수 있다. 또한, 후술하는 PWM 제어에 의해 추(102)가 진동해도, 슬리브(48)의 저부에 충돌하지 않도록, 추(102)의 배치, 스프링(104)의 강성, 슬리브(48)의 크기 등이 설정되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 추(102)의 질량과 스프링(104)의 스프링 상수에 기초하는 진동 흡수 구조의 고유 진동수가, PWM 제어에 의해 가동 부재(플런저(50), 작동 로드(38), 메인 밸브체(30), 서브 밸브체(36))에 부여되는 가진 진동수와 일치하도록 설정되어 있다. 한편, 여기서 말하는 "일치"는, 완전 일치는 물론, 거의 일치하는 구성을 포함하는 개념이다. 그에 의해, 가동 부재의 진동에 대해 추(102)가 역위상으로 진동하게 되어, 가동 부재의 관성력을 상쇄하는 작용이 작동하게 된다. 한편, 변형예에 있어서는, 진동 흡수 구조의 고유 진동수가, PWM 제어에 의한 가동 부재의 진동을 억제할 수 있는 값이면 된다.

다음으로, 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다.

본 실시형태에서는, 솔레노이드(3)에 대한 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.

도 3 및 도 4는, 제어 밸브의 동작을 나타내는 도면이다. 이미 설명한 도 2는, 제어 밸브의 최소 용량 운전 상태를 나타내고 있다. 도 3은, 제어 밸브의 기동시 등에 블리드 기능을 동작시켰을 때의 상태를 나타내고 있다. 도 4는, 비교적 안정된 제어 상태를 나타내고 있다. 이하에서는 도 1을 바탕으로, 적절히 도 2~도 4를 참조하면서 설명한다.

제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 비통전일 때, 즉 자동차용 공조 장치가 동작하지 않고 있을 때에는, 코어(46)와 플런저(50) 사이에 흡인력이 작용하지 않는다. 한편, 스프링(44)의 부세력이, 플런저(50), 작동 로드(38) 및 서브 밸브체(36)를 통해 메인 밸브체(30)에 전달된다. 그 결과, 도 2에 나타내는 바와 같이, 메인 밸브체(30)가 메인 밸브 시트(22)로부터 이격하여 메인 밸브가 전개 상태가 된다. 이 때, 서브 밸브는 폐쇄 상태를 유지한다.

한편, 자동차용 공조 장치의 기동시에 솔레노이드(3)의 전자 코일(54)에 기동 전류가 공급되면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 흡입 압력(Ps)이 그 공급 전류값에 의해 정해지는 밸브 개방 압력("서브 밸브 개방 압력"이라고도 한다)보다 높으면, 서브 밸브가 개방된다. 즉, 솔레노이드력이 스프링(42)의 부세력을 이기고, 서브 밸브체(36)가 일체적으로 밀어 올려진다. 그 결과, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)로부터 이격하여 서브 밸브가 개방되고, 블리드 기능이 유효하게 발휘된다. 이 동작 과정에서 메인 밸브체(30)가 스프링(42)의 부세력에 의해 밀어 올려져, 메인 밸브 시트(22)에 착석한다. 그 결과, 메인 밸브는 폐쇄 상태가 된다. 즉, 메인 밸브가 폐쇄되어 제어실로의 토출 냉매의 도입을 규제한 후, 서브 밸브가 개방되어 제어실 내의 냉매를 흡입실로 신속하게 릴리프시킨다. 그 결과, 압축기를 신속하게 기동시킬 수 있다. 한편, "서브 밸브 개방 압력"에 관해서는, 차량이 처해지는 환경에 따라 후술하는 설정 압력(Pset)가 변화되면, 그에 상응하여 변화한다.

솔레노이드(3)에 공급되는 전류값이 메인 밸브의 제어 전류값 범위에 있을 때는, 흡입 압력(Ps)이 공급 전류값에 의해 설정된 설정 압력(Pset)이 되도록 메인 밸브의 개도가 자율적으로 조정된다. 이 메인 밸브의 제어 상태에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 서브 밸브체(36)가 서브 밸브 시트(34)에 착석하고, 서브 밸브는 폐쇄 상태를 유지한다. 한편, 흡입 압력(Ps)이 비교적 낮기 때문에 벨로우즈(45)가 신장하고, 메인 밸브체(30)가 동작하여 메인 밸브의 개도를 조정한다. 이 때, 메인 밸브체(30)는, 스프링(44)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.

그리고, 예를 들면 냉동 부하가 커져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 높아지면, 벨로우즈(45)가 축소하기 때문에, 메인 밸브체(30)가 상대적으로 상방(밸브 폐쇄 방향)으로 변위한다. 그 결과, 메인 밸브의 밸브 개도가 작아져, 압축기는 토출 용량을 증가시키도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 저하되는 방향으로 변화된다. 반대로, 냉동 부하가 작아져 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 낮아지면, 벨로우즈(45)가 신장한다. 그 결과, 파워 엘리먼트(6)가 메인 밸브체(30)를 개방 방향으로 부세하여 메인 밸브의 밸브 개도가 커지고, 압축기는 토출 용량을 저감하도록 동작한다. 그 결과, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)으로 유지된다. 한편, 흡입 압력(Ps)이 설정 압력(Pset)보다 상당히 높아지면, 그 흡입 압력(Ps)의 높이에 따라서는 메인 밸브가 폐쇄되고, 서브 밸브가 개방되는 것도 상정된다. 다만, 메인 밸브가 폐쇄된 후 서브 밸브가 개방될 때까지 압력 범위(블감대)가 있기 때문에, 메인 밸브와 서브 밸브가 불안정하게 개폐되는 등의 사태는 방지된다.

이와 같은 정상제어가 이루어지고 있는 사이에 엔진의 부하가 커지고, 공조 장치로의 부하를 저감시키고자 하는 경우, 제어 밸브(1)에 있어서 솔레노이드(3)가 온에서 오프로 전환된다. 그러면, 코어(46)와 플런저(50) 사이에 흡인력이 작용하지 않게 되기 때문에, 스프링(44)의 부세력에 의해 메인 밸브체(30)가 메인 밸브 시트(22)로부터 이격하여, 메인 밸브가 전개 상태가 된다. 이 때, 서브 밸브체(36)는 서브 밸브 시트(34)에 착석해 있기 때문에, 서브 밸브는 폐쇄 상태가 된다. 그에 의해, 압축기의 토출실로부터 포트(16)에 도입된 토출 압력(Pd)의 냉매는, 전개 상태의 메인 밸브를 통과하여, 포트(14)로부터 제어실로 흐르게 된다. 따라서, 제어 압력(Pc)이 높아지고, 압축기는 최소 용량 운전을 하게 된다.

이와 같은 메인 밸브의 제어시에 있어서, 상술한 진동 흡수 구조가 기능하기 때문에, PWM 제어에 의해 가동 부재에 발생하는 진동을 억제할 수 있고, 밸브부나 보디(5)에 있어서의 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 추(102)와 스프링(104)에 의해 구성되는 진동 흡수 구조를 플런저(50)에 직렬로 마련하는 구성으로 했다. 그에 의해, PWM 제어에 의한 플런저(50)의 진동을 억제할 수 있고, 예를 들면 메인 밸브가 약간 개방되었을 때에 있어서 메인 밸브체(30)가 메인 밸브 시트(22)에 충돌되는 것에 의한 타격음을 방지 또는 억제할 수 있다. 또한, 플런저(50)의 진동이 보디(5)에 전달되는 것에 의한 진동음을 억제할 수 있다. 즉, PWM 제어에 수반하는 노이즈의 발생을 방지 또는 억제할 수 있다. 또한, 플런저(50)에 형성한 삽통 구멍(100)에 추(102)를 수용하도록 배치하는 것에 의해, 제어 밸브(1)의 사이즈를 특히 크게 하지 않고, 그 진동 흡수 구조의 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 추(102)가 삽통 구멍(100) 사이의 클리어런스를 유지한 상태로 동작하기 때문에, 마모 등이 발생하지 않고, 진동 흡수 구조의 수명이 긴 메리트도 있다.

[제2실시형태]

도 5는, 제2실시형태에 따른 진동 흡수 구조의 구성을 나타내는 도면이다. (A)는 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. (B)는 스프링의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이고, (C)는 스프링의 저면도이다. 이하에서는 제1실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 한편, 도 5에 있어서 제1실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시형태에서는, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이, 진동 흡수 구조를 구성하는 스프링(204)과, 플런저(250)를 감합시키도록 하여 고정한다. 도 5의 (B) 및(C)에 나타내는 바와 같이, 스프링(204)은, 코일 형상의 본체(206)의 상단부에 지름이 큰 고리형 감합부(208)를 구비한다.

한편, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이, 플런저(250)의 삽통 구멍(100)에 있어서의 저부 근방의 측면에는, 고리형 감합홈(210)이 오목하게 마련되어 있다. 그리고, 고리형 감합부(208)를 감합홈(210)에 감합시키는 것에 의해, 스프링(204)이 플런저(250)에 고정되어 있다. 한편, 추(102)와 스프링(204)은, 제1실시형태와 동일하게 스폿 용접에 의해 고정되어 있지만, 이들도 감합구조에 의해 고정해도 좋다. 이와 같은 구성에 의해, 진동 흡수 구조의 조립 작업이 용이해진다.

[제3실시형태]

도 6은, 제3실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 본 실시형태에서는, 추(302)가 단차가 있는 원주 형상으로 되어 있고, 스프링(104)의 단부가 접합되는 본체(310)와, 스프링(104)에 삽통되는 삽통부(312)를 구비한다. 삽통부(312)는, 본체(310)보다 외경이 작지만, 스프링(104)의 상단측을 향해 깊게 삽통되기 때문에, 추(302) 전체로서의 질량을 크게 할 수 있다. 즉, 삽통 구멍(100)의 내부 스페이스를 유효하게 활용하여 추(302)의 질량을 확보할 수 있다. 즉, 진동 흡수 구조를 구성하는 부재의 고유 진동수를 설정할 때, 스페이스 절약화를 실현하면서 추(302)의 질량을 조정할 수 있게 된다.

[제4실시형태]

도 7은, 제4실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 본 실시형태에서는, 진동 흡수 구조를 구성하는 탄성체로서 고무제의 다이어프램(404)이 채용된다. 그리고, 다이어프램(404)에 대해 추(402)가 수지 몰딩되어 있다. 즉, 다이어프램(404)은, 가요성을 갖는 원판 형상의 본체(410)와, 본체(410)의 중앙부에서 추(402)를 덮도록 하여 지지하는 지지부(412)를 구비한다. 본체(410)에는, 삽통 구멍(100)의 내외를 연통시키기 위한 복수의 연통 구멍(420)이 마련되어 있다. 플런저(450)에는, 제1실시형태와 같은 연통 구멍(68)은 마련되어 있지 않다. 한편, 본 실시형태에서는, 다이어프램에 추를 몰딩하는 예를 제시했지만, 예를 들면 폴리이미드 다이어프램를 코킹하는 등, 다른 고정 수단에 의해 추와 일체로 구성해도 좋다.

본체(410)의 외주 가장자리가 플런저(450)의 하단부에 코킹 방식으로 접합되어 있다. 추(402)는, 원주 형상으로 되어 있고, 삽통 구멍(100)의 내방을 향해 연장되어 있다. 추(402)는, 플런저(450)와 동축 형태로 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해서도 삽통 구멍(100)의 내부 스페이스를 유효하게 활용하여 추(402)의 질량을 확보할 수 있다.

[제5실시형태]

도 8은, 제5실시형태에 따른 진동 흡수 구조의 구성을 나타내는 도면이다. (A)는 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. (B)는 (A)의 A-A선 단면도이다.

본 실시형태에서는, 진동 흡수 구조를 구성하는 탄성체로서 복수(본 실시형태에서는 3개)의 판스프링(504)이 채용된다. 이들의 판스프링(504)이, 원주 형상의 추(502)의 주위에 등간격으로 마련되어 있다. 판스프링(504)은, 단면이 L자 모양으로 되어 있고, 그 짧은 부분이 추(502)의 반경 방향으로 연장되고, 그 선단이 추(502)의 축선 방향 중앙부에 접합되어 있다. 판스프링(504)의 긴 부분은, 그 외주면이 곡면으로 되어 있고, 삽통 구멍(100)의 내주면에 접합되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는 이들의 접합을 스폿 용접에 의해 하고 있지만, 납땜 등 기타의 수단에 의해 접합해도 좋다.

이와 같이, 탄성체로서 판스프링을 채용하는 것에 의해, 그 탄성체를 질량체(추502)에 대해 임의의 위치에 접합하기 쉬워진다. 이 때문에, 도시한 바와 같이, 추(502)를 삽통 구멍(100)의 중앙 부근에 배치할 수도 있어, 삽통 구멍(100)의 내부 스페이스를 유효하게 활용하여 추(402)의 질량을 확보할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 복수의 판스프링(504)의 각각을 추(502)에 접합하는 예를 제시했지만, 예를 들면 고리형 본체의 외주 가장자리로부터 복수의 다리부를 연장시키는 형태의 판스프링을 채용하고, 그 본체를 추(502)에 접합해도 좋다.

[제6실시형태]

도 9는, 제6실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 본 실시형태에서는, 진동 흡수 구조를 구성하는 추의 일부가 플런저(650)의 외부로 돌출하는 구성이 채용된다. 그 때문에, 슬리브(648)가 제1실시형태의 슬리브(48)보다 축선 방향으로 크게 되어 있다.

플런저(650)에는, 하방에 확경부(620)를 구비하는 삽통 구멍(600)이 마련되고, 추(602)의 대부분이 삽통되어 있다. 추(602)는, 단차가 있는 원주 형상으로 되어 있고, 삽통 구멍(600) 내에 삽통되는 본체(610)와, 삽통 구멍(600)의 외부로 노출하는 대경부(612)를 구비한다. 스프링(104)은, 확경부(620)의 베이스부와 대경부(612) 사이에 배치되어 있다. 대경부(612)의 외경은, 확경부(620)의 내경보다 크다.

이와 같이 추(602)의 일부를 플런저(650)의 외부로 연장시키는 것에 의해, 추(602)의 질량을 크게 할 수 있다. 즉, 진동 흡수 구조의 고유 진동수를 설정할 때, 추(602)의 질량 조정이 더욱 용이해진다.

[제7실시형태]

도 10은, 제7실시형태에 따른 진동 흡수 구조 및 그 주변의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 본 실시형태에서는, 진동 흡수 구조를 구성하는 추의 전체가 플런저(650)의 외부에 배치된다.

추(702)는, 단차가 있는 원주 형상으로 되어 있고, 한쌍의 스프링(104, 704)에 상하에서 끼워지도록 하여 지지되어 있다. 스프링(104)은, 플런저(650)의 확경부(620)와 추(702) 사이에 배치되어 있다. 스프링(704)은, 슬리브(748)의 저부와 추(702) 사이에 배치되어 있다. 슬리브(748)의 저부 중앙에는, 스프링(704)의 축심이 되도록 내방으로 돌출된 스프링 베어링부(710)이 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 추(702)를 스프링(104, 704)에 용접 등에 의해 고정할 필요가 없어져, 진동 흡수 구조의 조립이 용이해진다.

[제8실시형태]

도 11은, 제8실시형태에 따른 제어 밸브의 구성을 나타내는 단면도이다.

제어 밸브(801)는, 제1실시형태와는 달리, 블리드 기능을 발휘하기 위한 서브 밸브를 구비하지 않는다. 또한, 진동 흡수 구조가 솔레노이드(3)측이 아니고, 밸브 본체(802)측에 마련되어 있다. 이 진동 흡수 구조는, 작동 로드(838)와 연결되도록 마련되어 있다. 작동 로드(838)는, 단차가 있는 원주 형상으로 되어 있고, 그 상부가 가이드 구멍(25)을 슬라이딩 가능하게 관통하고 있다. 밸브체(830)는, 작동 로드(838)에 일체로 마련되어 있다. 보디(805)의 하반부와 솔레노이드(3)에 의해 둘러싸이는 압력실(28)에 진동 흡수 구조가 배치되어 있다.

즉, 작동 로드(838)의 중간부에 삽통되도록 고리형 추(810)가 마련되어 있다. 다만, 추(810)에 마련된 삽통 구멍(812)과 작동 로드(838) 사이에는 충분한 클리어런스가 설정되어 있고, 추(810)가 작동 로드(838)에 대해 슬라이딩 저항을 받지 않는 구성으로 되어 있다. 작동 로드(838)에 있어서의 추(810)의 상방에는 스프링 베어링(820)이 마련되고, 추(810)의 하방에는 스프링 베어링(822)이 마련되어 있다. 그리고, 추(810)와 스프링 베어링(820) 사이에 스프링(824)이 배치되고, 추(810)와 스프링 베어링(822) 사이에 스프링(826)이 배치되어 있다. 이들의 스프링(824, 826)이 "탄성체"로서 기능하고, 추(810)와 함께 진동 흡수 구조를 구성한다.

본 실시형태에 있어서도, 추(810)의 질량과 스프링(824, 826)의 스프링 상수에 기초하는 진동 흡수 구조의 고유 진동수가, PWM 제어에 의해 가동 부재(플런저(50), 작동 로드(838), 밸브체(830))에 부여되는 가진 진동수와 일치하도록 설정되어 있다. 그리고, 가동 부재의 진동에 대해 추(810)가 역위상으로 진동하게 되어, 가동 부재의 관성력을 상쇄하는 작용이 작동하게 된다. 그에 의해, PWM 제어에 의한 플런저(50)의 진동을 억제할 수 있고, 노이즈의 발생을 방지 또는 억제할 수 있다.

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

상기 실시형태에서는, 진동 흡수 구조의 배치 구성의 일례를 제시했지만, 그 이외의 배치 구성을 채용해도 좋다. 예를 들면, 플런저와 코어 사이의 공간에 진동 흡수 구조를 마련해도 좋다. 혹은, 파워 엘리먼트와 작동 로드 사이에 진동 흡수 구조를 마련해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 가변 용량 압축기의 토출실로부터 제어실로 도입하는 냉매의 유량을 조정하는 이른바 도입 제어의 제어 밸브를 나타냈지만, 변형예에 있어서는, 제어실로부터 흡입실로 도출하는 냉매의 유량을 조정하는 이른바 도출 제어의 제어 밸브로 구성해도 좋다. 그 경우, 흡입실 연통 포트와 제어실 연통 포트를 연결하는 통로에 메인 밸브 구멍이 마련된다. 메인 밸브체가 그 메인 밸브 구멍에 접리하여 메인 밸브를 개폐한다. 서브 밸브를 마련할 필요는 없다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서, 흡입 압력(Ps)이 채워지는 작동실(23)에 파워 엘리먼트(6)를 배치하고, 흡입 압력(Ps)을 직접 감지하여 동작하는 이른바 Ps 감지 밸브를 예시했다. 변형예에 있어서는, 제어 압력(Pc)이 채워지는 용량실에 파워 엘리먼트를 배치하는 한편, 제어 압력(Pc)을 캔슬하는 구조를 채용하는 것에 의해, 실질적으로 흡입 압력(Ps)을 감지하여 동작하는 Ps 감지 밸브로 구성해도 좋다. 혹은, 흡입 압력(Ps)이 아닌 제어 압력(Pc)을 피감지 압력으로서 감지하여 동작하는 이른바 Pc 감지 밸브로 해도 좋다. 혹은, 파워 엘리먼트를 마련하지 않고, 밸브체를 포함하는 가동 부재가 차압을 감지하여 동작하는 차압 밸브로 구성해도 좋다. 예를 들면, 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 차압(Pd-Ps)이 설정 차압이 되도록 동작하는 Pd-Ps 차압 밸브로 해도 좋다. 혹은, 토출 압력(Pd)과 제어 압력(Pc)의 차압(Pd-Pc)이 설정 차압이 되도록 동작하는 Pd-Pc 차압 밸브로 해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 파워 엘리먼트(6)를 구성하는 감압 부재로서 벨로우즈(45)를 채용하는 예를 제시했지만, 다이어프램을 채용해도 좋다. 그 경우, 그 감압 부재로서 필요한 동작 스트로크를 확보하기 위해, 복수의 다이어프램을 축선 방향으로 연결하는 구성으로 해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 스프링(42, 44, 88, 104, 204, 504, 824, 826) 등에 관해, 부세 부재(탄성체)로서 스프링을 예시했지만, 고무나 수지 등의 탄성 재료를 채용해도 좋은 것은 물론이다.

상기 실시형태에서는, 벨로우즈(45)의 내부의 기준 압력실(S)을 진공 상태로 했지만, 대기를 채우거나, 기준이 되는 소정의 가스를 채우는 등을 해도 좋다. 혹은, 토출 압력(Pd), 제어 압력(Pc), 및 흡입 압력(Ps) 중의 어느 하나를 채우도록 해도 좋다. 그리고, 파워 엘리먼트가 적절히 벨로우즈의 내외의 압력차를 감지하여 작동하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 메인 밸브체가 직접 받는 압력(Pd, Pc, Ps)을 캔슬하는 구성으로 했지만, 이들 중의 적어도 어느 하나의 압력을 캔슬하지 않는 구성으로 해도 좋다.

상기 제1실시형태에서는, 보디의 일단측(솔레노이드와 반대측)에서부터 차례로 흡입실 연통 포트, 제어실 연통 포트, 토출실 연통 포트가 마련되고, 토출실 연통 포트가 솔레노이드에 근접 배치되는 구성을 예시했다. 또한, 상기 제2실시형태에서는, 보디의 일단측에서부터 차례로 흡입실 연통 포트, 토출실 연통 포트, 제어실 연통 포트가 마련되고, 제어실 연통 포트가 솔레노이드에 근접 배치되는 구성을 예시했다. 변형예에 있어서는, 그 이외의 포트 배열을 채용해도 좋다. 예를 들면, 흡입실 연통 포트가 솔레노이드에 근접 배치되는 구성으로 해도 좋다.

한편, 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 몇개의 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
3: 솔레노이드
5: 보디
6: 파워 엘리먼트
12: 포트
14: 포트
16: 포트
20: 메인 밸브 구멍
30: 메인 밸브체
32: 서브 밸브 구멍
36: 서브 밸브체
38: 작동 로드
46: 코어
48: 슬리브
50: 플런저
100: 삽통 구멍
102: 추
104: 스프링
204: 스프링
208: 고리형 감합부
210: 감합홈
250: 플런저
302: 추
402: 추
502: 추
504: 판스프링
600: 삽통 구멍
602: 추
648: 슬리브
650: 플런저
702: 추
704: 스프링
801: 제어 밸브
805: 보디
810: 추
824: 스프링
826: 스프링
830: 밸브체
838: 작동 로드

Claims

흡입실에 도입되는 냉매를 압축하여 토출실로부터 토출하는 가변 용량 압축기의 토출 용량을, 상기 토출실로부터 제어실로 도입하는 냉매의 유량, 또는 상기 제어실로부터 상기 흡입실로 도출하는 냉매의 유량을 조정하는 것에 의해 변화시키는 가변 용량 압축기용 제어 밸브에 있어서,
상기 토출실 또는 상기 흡입실에 연통하는 제1포트와, 상기 제어실에 연통하는 제2포트와, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 연결하는 통로에 마련된 밸브 구멍을 포함하는 보디;
상기 밸브 구멍에 접리하여 밸브부를 개폐하는 밸브체;
PWM 방식에 의한 통전 제어가 이루어지고, 상기 밸브체를 상기 밸브부의 개폐 방향으로 구동하기 위한 솔레노이드력을 발생시키는 솔레노이드; 및
상기 밸브체와 일체로 변위하는 가동 부재에 연결되는 탄성체와, 그 탄성체를 통해 상기 가동 부재에 상대 변위 가능하게 연결되는 질량체를 포함하고, PWM 제어에 의한 상기 밸브체의 진동을 억제하는 진동 흡수 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제1항에 있어서,
상기 솔레노이드력을 상기 밸브체에 전달하기 위한 작동 로드를 구비하고,
상기 솔레노이드는,
상기 보디에 대해 고정된 코어; 및
상기 코어와 축선 방향으로 대향 배치되고, 상기 작동 로드를 통해 상기 밸브체와 접속되고, 상기 밸브체와 축선 방향으로 일체로 변위 가능한 플런저를 포함하고,
상기 탄성체는, 상기 플런저 및 상기 작동 로드 중의 적어도 하나를 상기 가동 부재로서 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서,
상기 질량체의 적어도 일부가, 상기 플런저에 형성된 삽통 구멍에 삽통되고,
상기 질량체는, 상기 플런저와 축선 방향으로 상대 변위 가능하도록 상기 탄성체에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서,
상기 탄성체가 스프링으로 이루어지고,
상기 스프링의 일단측이 상기 플런저에 접합되고, 상기 스프링의 타단측이 상기 질량체에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서,
상기 탄성체가 다이어프램으로 이루어지고,
상기 질량체가, 상기 다이어프램과 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서,
상기 플런저와, 상기 작동 로드와, 상기 질량체가 동축 형태로 마련되고,
상기 질량체가, 상기 플런저에 대해 상기 작동 로드와는 반대측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제2항에 있어서,
상기 질량체가, 상기 보디와 상기 솔레노이드에 둘러싸이는 공간에 배치되고, 상기 작동 로드를 상기 가동 부재로서 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 질량체의 질량과 상기 탄성체의 탄성 상수에 기초하는 상기 진동 흡수 구조의 고유 진동수가, PWM 제어에 의해 상기 가동 부재에 부여되는 가진(excitation) 진동수와 일치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기용 제어 밸브.