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KR20210136135A - 용량 제어 밸브 - Google Patents

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Publication number
KR20210136135A
KR20210136135A KR1020217034329A KR20217034329A KR20210136135A KR 20210136135 A KR20210136135 A KR 20210136135A KR 1020217034329 A KR1020217034329 A KR 1020217034329A KR 20217034329 A KR20217034329 A KR 20217034329A KR 20210136135 A KR20210136135 A KR 20210136135A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
control
valve body
pressure
fluid
Prior art date
Application number
KR1020217034329A
Other languages
English (en)
Inventor
마사히로 하야마
코헤이 후쿠도메
토시노리 칸자키
와타루 타카하시
케이고 시라후지
Original Assignee
이구루코교 가부시기가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이구루코교 가부시기가이샤 filed Critical 이구루코교 가부시기가이샤
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Abstract

부품 수가 적고 소형화할 수 있는 용량 제어 밸브를 제공한다. 흡입 압력(Ps)의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트(11) 및 제어 압력(Pc)의 제어 유체가 통과하는 제어 포트(12)가 형성된 밸브 하우징(10)과, 솔레노이드(80)에 의해 구동되는 밸브체(51)와, 밸브체(51)를 솔레노이드(80)에 의한 구동 방향과 반대 방향으로 부세(付勢)하는 스프링(85)과, CS 밸브 시트(10a)와 밸브체(51)에 의해 구성되고 밸브체(51)의 이동에 의해 제어 포트(12)와 흡입 포트(11)의 연통을 개폐하는 CS 밸브(50)를 구비하고, CS 밸브(50)의 개폐에 의해 제어 압력(Pc)의 제어를 행한다.

Description

용량 제어 밸브
본 발명은, 작동 유체의 용량을 가변 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것으로, 예를 들면, 자동차의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기의 토출량을 압력에 따라 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것이다.
자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기는, 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축, 회전축에 대하여 경사 각도를 변화시킬 수 있도록 연결된 사판, 사판에 연결된 압축용 피스톤 등을 구비하고, 사판의 경사 각도를 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크량을 변화시켜 유체의 토출량을 제어하는 것이다. 이 사판의 경사 각도는, 전자력에 의해 개폐 구동되는 용량 제어 밸브를 사용하여, 유체를 흡입하는 흡입실의 흡입 압력(Ps), 피스톤에 의해 가압된 유체를 토출하는 토출실의 토출 압력(Pd), 사판을 수용한 제어실의 제어 압력(Pc)을 이용하면서, 제어실 내의 압력을 적절히 제어함으로써 연속적으로 변화시킬 수 있도록 되어 있다.
용량 가변형 압축기의 연속 구동시에 있어서, 용량 제어 밸브는, 제어 컴퓨터에 의해 통전 제어되어, 솔레노이드에서 발생하는 전자력에 의해 밸브체를 축방향으로 이동시켜, 토출 압력(Pd)의 토출 유체가 통과하는 토출 포트와 제어 압력(Pc)의 제어 유체가 통과하는 제어 포트 사이에 마련되는 DC 밸브를 개폐하여 용량 가변형 압축기의 제어실의 제어 압력(Pc)을 조정하는 통상 제어를 행하고 있다.
용량 제어 밸브의 통상 제어시에 있어서는, 용량 가변형 압축기에 있어서의 제어실의 압력이 적절히 제어되어 있어, 회전축에 대한 사판의 경사 각도를 연속적으로 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크량을 변화시켜 토출실에 대한 유체의 토출량을 제어하여, 공조 시스템이 소망하는 냉각 능력이 되도록 조정하고 있다.
특허문헌 1의 용량 제어 밸브는, DC 밸브를 개폐하여 용량 가변형 압축기의 제어실에 공급하는 토출 압력(Pd)의 유체를 제어하여, 피스톤의 스트로크 방향으로 각각 작용하는 토출실의 토출 압력(Pd)과 제어실의 제어 압력(Pc)의 압력차를 목표값에 가깝게 함으로써, 토출실로부터 토출되는 유체의 토출량을 변화시키고 있다. 또한, 솔레노이드로의 인가 전류에 의한 전자력에 따라 DC 밸브의 밸브 개도(開度)가 변화하고, 이에 대응하여 압력차의 목표값이 변경되어, 토출실로부터 토출되는 유체의 토출량을 변화시키도록 되어 있다.
또한, 특허문헌 1에 있어서는, 제어실에 대하여 토출 압력(Pd)의 유체를 공급하여 제어 압력(Pc)을 높이도록 조정하는 Pd-Pc 제어에 의해, 신속하게 압력 조정을 행할 수 있지만, 보다 정밀한 압력 조정을 행하기 위해, 용량 제어 밸브의 감압실에 벨로우즈를 갖는 감압체를 마련하여, 당해 감압체를 흡입 압력(Ps)에 따라 밸브체의 이동 방향으로 신축시킴으로써 밸브체의 개변(開弁) 방향으로 부세력(付勢力)을 작용시켜, DC 밸브의 밸브 개도를 조정하고 있다. 이와 같이, 솔레노이드로의 인가 전류에 따른 일정한 전자력에 대하여 흡입 압력(Ps)을 감지하는 감압체에 의해 DC 밸브의 밸브 개도를 조정함으로써, 제어 압력(Pc)은 흡입 압력(Ps)을 가미하여 정밀하게 조정되어, 토출실로부터 토출되는 유체의 토출량의 제어 정밀도가 높아졌다.
일본공개특허공보 2017-31834호(6페이지, 도 2)
특허문헌 1의 용량 제어 밸브는, 토출실로부터 토출되는 유체의 토출량의 제어 정밀도가 높지만, 그러기 위해서는 흡입 압력(Ps)을 감지하기 위한 감압체를 마련하지 않으면 안 되어, 용량 제어 밸브를 구성하는 부품 수가 증가함과 동시에, 용량 제어 밸브가 대형화되어 버린다는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 부품 수가 적고 소형화할 수 있는 용량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 용량 제어 밸브는,
흡입 압력의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트 및 제어 압력의 제어 유체가 통과하는 제어 포트가 형성된 밸브 하우징과,
솔레노이드에 의해 구동되는 밸브체와,
상기 밸브체를 상기 솔레노이드에 의한 구동 방향과 반대 방향으로 부세하는 스프링과,
CS 밸브 시트와 상기 밸브체에 의해 구성되고 상기 밸브체의 이동에 의해 상기 제어 포트와 상기 흡입 포트의 연통을 개폐하는 CS 밸브를 구비하고,
상기 CS 밸브의 개폐에 의해 제어 압력의 제어를 행한다.
이에 의하면, CS 밸브를 개폐하여 제어 압력의 제어 유체를 흡입실에 공급하여 제어실의 제어 압력을 저하시키는 Pc-Ps 제어를 하고 있기 때문에, 바꿔 말하면 압력이 높은 토출 압력의 토출 유체를 제어하고 있지 않기 때문에, 솔레노이드의 전자력과 스프링의 부세력의 밸런스에 의해 조정되는 CS 밸브의 밸브 개도에 의해 제어 압력(Pc)을 정밀하게 변화시킬 수 있다. 게다가, 감압체에 의해 CS 밸브의 밸브 개도를 조정할 필요가 없어지기 때문에, 부품 수가 적고 소형화된 용량 제어 밸브를 제공할 수 있다.
상기 밸브 하우징에는, 상기 CS 밸브 시트와, 상기 밸브체가 삽입 통과되는 가이드공이 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 밸브 하우징의 가이드공에 밸브체가 안내됨으로써, 밸브체의 스트로크 정밀도를 높일 수 있다.
상기 밸브 하우징에는, 상기 CS 밸브 시트와 상기 가이드공이 일체로 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 부품 수가 적고 소형화된 용량 제어 밸브를 제공할 수 있다.
상기 밸브체는, 단면이 일정한 주상체(柱狀體)라도 좋다.
이에 의하면, CS 밸브의 개방시에 있어서 유체의 흐름에 흐트러짐이 발생하기 어려워져, 밸브체를 안정적으로 동작시킬 수 있다.
상기 밸브체는, 상기 솔레노이드의 코일에 관통 배치되는 로드를 겸하는 것이라도 좋다.
이에 의하면, 용량 제어 밸브는 간소한 구조가 되고, 또한 밸브체의 스트로크 정밀도가 높다.
상기 밸브체는, 상기 스프링에 의해 상기 CS 밸브의 개변 방향으로 부세되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 비통전시에 있어서 밸브체를 개변 방향으로 이동시킴으로써 제어 압력과 흡입 압력을 일치시키기 쉽고, 또한 최대 통전 상태로부터 통상 제어로 즉시 복귀시킬 수 있다.
상기 밸브체는, 그 배면측에 제어 유체가 도입되는 것이라도 좋다.
이에 의하면, 밸브체의 CS 밸브 시트에 맞닿는 측과는 반대측의 배면측에도 제어 유체가 도입되는 것이 되어, 밸브체에 대하여 양단으로부터 제어 압력을 작용시킴으로써, 밸브체에 작용하는 제어 압력의 영향력을 작게 할 수 있다.
상기 밸브체는, 그 일단측에 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되고, 타단측에 상기 밸브 하우징에 형성되는 공급로를 통하여 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되는 것이라도 좋다.
이에 의하면, 간소한 구성에 의해 밸브체에 대하여 양단으로부터 제어 압력을 작용시킬 수 있다.
상기 밸브체는, 그 일단측에 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되고, 타단측에 당해 밸브체에 형성되는 공급로를 통하여 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되는 것이라도 좋다.
이에 의하면, 간소한 구성에 의해 밸브체에 대하여 양단으로부터 제어 압력을 작용시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 실시예 1의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 2는, 실시예 1의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예 2의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는, 실시예 2의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예 3의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은, 실시예 3의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 CS 밸브가 폐색되었을 때의 압력 분포를 나타내는 단면도이다. 또한, 압력 분포를 나타내기 위해, 각 부재의 단면의 표시를 생략하고 있다.
도 7은, 본 발명에 따른 실시예 4의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8은, 실시예 4의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 CS 밸브가 폐색되었을 때의 압력 분포를 나타내는 단면도이다. 또한, 압력 분포를 나타내기 위해, 각 부재의 단면의 표시를 생략하고 있다.
본 발명에 따른 용량 제어 밸브를 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예 1
실시예 1에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다. 이하, 도 1의 정면측으로부터 보아 좌우측을 용량 제어 밸브의 좌우측으로 하여 설명한다.
본 발명의 용량 제어 밸브(V)는, 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 도시하지 않는 용량 가변형 압축기에 조입되고, 냉매인 작동 유체(이하, 단순히 「유체」라고 표기함)의 압력을 가변 제어함으로써, 용량 가변형 압축기의 토출량을 제어하여 공조 시스템을 소망하는 냉각 능력이 되도록 조정하고 있다.
우선, 용량 가변형 압축기에 대해서 설명한다. 용량 가변형 압축기는, 토출실과, 흡입실과, 제어실과, 복수의 실린더를 구비하는 케이싱을 갖고 있다. 또한, 용량 가변형 압축기에는, 토출실과 제어실을 직접 연통하는 연통로가 마련되어 있고, 이 연통로에는 토출실과 제어실의 압력을 평형 조정시키기 위한 고정 오리피스(9)가 마련되어 있다(도 1 및 도 2 참조).
또한, 용량 가변형 압축기는, 케이싱의 외부에 설치되는 도시하지 않는 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축과, 제어실 내에 있어서 회전축에 대하여 힌지 기구에 의해 편심 상태로 연결되는 사판과, 사판에 연결되고 각각의 실린더 내에 있어서 왕복동이 자유롭게 감합된 복수의 피스톤을 구비하고, 전자력에 의해 개폐 구동되는 용량 제어 밸브(V)를 사용하여, 유체를 흡입하는 흡입실의 흡입 압력(Ps), 피스톤에 의해 가압된 유체를 토출하는 토출실의 토출 압력(Pd), 사판을 수용한 제어실의 제어 압력(Pc)을 이용하면서, 제어실 내의 압력을 적절히 제어함으로써 사판의 경사 각도를 연속적으로 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크량을 변화시켜 유체의 토출량을 제어하고 있다.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 가변형 압축기에 조입되는 용량 제어 밸브(V)는, 솔레노이드(80)를 구성하는 코일(86)에 통전하는 전류를 조정하여, 용량 제어 밸브(V)에 있어서의 CS 밸브(50)의 개폐 제어를 행함으로써, 제어실로부터 흡입실로 유출되는 유체를 제어하여 제어실 내의 제어 압력(Pc)을 가변 제어하고 있다. 또한, 토출실의 토출 압력(Pd)의 토출 유체가 고정 오리피스(9)를 통하여 제어실에 상시 공급되어 있고, 용량 제어 밸브(V)에 있어서의 CS 밸브(50)를 폐색시킴으로써 제어실 내의 제어 압력(Pc)을 상승시키도록 되어 있다.
본 실시예에 있어서, CS 밸브(50)는, 밸브체로서의 CS 밸브체(51)와 밸브 하우징(10)의 내주면에 형성된 CS 밸브 시트(10a)에 의해 구성되어 있고, CS 밸브체(51)의 축방향 좌단(51a)이 CS 밸브 시트(10a)에 접리함으로써, CS 밸브(50)가 개폐되도록 되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V)의 구조에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 금속 재료 또는 수지 재료에 의해 형성된 밸브 하우징(10)과, 밸브 하우징(10) 내에 축방향 좌단부가 배치되는 CS 밸브체(51)와, 밸브 하우징(10)에 접속되고 CS 밸브체(51)에 구동력을 미치는 솔레노이드(80)로 주로 구성되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, CS 밸브체(51)는, 단면이 일정한 주상체이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 밸브 하우징(10)에는, 용량 가변형 압축기의 흡입실과 연통하는 흡입 포트로서의 Ps 포트(11)와, 용량 가변형 압축기의 제어실과 연통하는 제어 포트로서의 Pc 포트(12)가 형성되어 있다.
밸브 하우징(10)의 내부에는, 밸브실(20)이 형성되고, 밸브실(20) 내에는 CS 밸브체(51)의 축방향 좌단부가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치된다. 또한, Ps 포트(11)는, 밸브 하우징(10)의 외주면으로부터 내경 방향으로 연장되어 밸브실(20)과 연통하고, Pc 포트(12)는, 밸브 하우징(10)의 축방향 좌단의 내경측으로부터 축방향 오른쪽으로 연장되어 밸브실(20)과 연통하고 있다.
밸브 하우징(10)의 내주면에는, Pc 포트(12)의 밸브실(20)측의 개구단연에 CS 밸브 시트(10a)가 형성되어 있다. 또한, 밸브 하우징(10)의 내주면에는, CS 밸브 시트(10a) 및 밸브실(20)보다도 솔레노이드(80)측에 CS 밸브체(51)의 외주면이 대략 밀봉 상태로 슬라이딩 가능한 가이드공(10b)이 형성되어 있다. 즉, 밸브 하우징(10)에는, 그 내주면에 CS 밸브 시트(10a)와 가이드공(10b)이 일체로 형성되어 있다. 또한, 가이드공(10b)의 내주면과 CS 밸브체(51)의 외주면의 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, CS 밸브체(51)는, 밸브 하우징(10)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 밸브 하우징(10)은, 축방향 우단의 내경측이 축방향 왼쪽으로 오목한 오목부(10c)가 형성되어 있고, 센터 포스트(82)의 플랜지부(82d)가 축방향 오른쪽으로부터 감삽(嵌揷)됨으로써 일체로 대략 밀봉 상태에서 접속 고정되어 있다. 또한, 밸브 하우징(10)의 오목부(10c)의 바닥면의 내경측에는, 가이드공(10b)의 솔레노이드(80)측의 개구단이 형성되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 솔레노이드(80)는, 축방향 왼쪽으로 개방하는 개구부(81a)를 갖는 케이싱(81)과, 케이싱(81)의 개구부(81a)에 대하여 축방향 왼쪽으로부터 삽입되어 케이싱(81)의 내경측에 고정되는 대략 원통 형상의 센터 포스트(82)와, 센터 포스트(82)에 삽입 통과되고 축방향으로 왕복동이 자유롭고, 또한 그 축방향 좌단부가 밸브 하우징(10) 내에 배치되는 CS 밸브체(51)와, CS 밸브체(51)의 축방향 우단부가 감삽·고정되는 가동 철심(84)과, 센터 포스트(82)와 가동 철심(84) 사이에 마련되어 가동 철심(84)을 CS 밸브(50)의 개변 방향인 축방향 오른쪽으로 부세하는 스프링으로서의 코일 스프링(85)과, 센터 포스트(82)의 외측에 보빈을 개재하여 감긴 여자용의 코일(86)로 주로 구성되어 있다.
케이싱(81)에는, 축방향 좌단의 내경측이 축방향 오른쪽으로 오목한 오목부(81b)가 형성되어 있고, 이 오목부(81b)에 대하여 밸브 하우징(10)의 축방향 우단부가 대략 밀봉 형상으로 감삽·고정되어 있다.
센터 포스트(82)는, 철이나 규소강 등의 자성 재료인 강체로 형성되고, 축방향으로 연장되고 CS 밸브체(51)가 삽입 통과되는 삽입 통과공(82c)이 형성되는 원통부(82b)와, 원통부(82b)의 축방향 좌단부의 외주면으로부터 외경 방향으로 연장되는 환상(環狀)의 플랜지부(82d)를 구비하고 있다.
또한, 센터 포스트(82)는, 플랜지부(82d)의 축방향 우단면을 케이싱(81)의 오목부(81b)의 바닥면에 축방향 왼쪽으로부터 맞닿게 한 상태로, 케이싱(81)의 오목부(81b)에 대하여 감삽·고정되는 밸브 하우징(10)의 오목부(10c)에 대하여 대략 밀봉 형상으로 감삽·고정되어 있다. 즉, 센터 포스트(82)는, 플랜지부(82d)를 케이싱(81)의 오목부(81b)의 바닥면과 밸브 하우징(10)의 오목부(10c)의 바닥면 사이에 축방향 양측으로부터 협지됨으로써 고정되어 있다. 또한, 밸브 하우징(10)에 솔레노이드(80)가 접속됨으로써, CS 밸브체(51)가 삽입 통과되는 센터 포스트(82)의 삽입 통과공(82c)과 밸브 하우징(10)의 가이드공(10b)을 축방향으로 연속하여 배치할 수 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V)의 동작, 주로 CS 밸브(50)의 개폐 동작에 대해서 설명한다.
우선, 용량 제어 밸브(V)의 비통전 상태에 대해서 설명한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 비통전 상태에 있어서, 가동 철심(84)이 코일 스프링(85)의 부세력에 의해 축방향 오른쪽으로 압압됨으로써, CS 밸브체(51)가 축방향 오른쪽으로 이동하고, CS 밸브체(51)의 축방향 좌단(51a)이 CS 밸브 시트(10a)로부터 이간하여, CS 밸브(50)가 개방된다.
이때, CS 밸브체(51)에는, 축방향 오른쪽을 향하여 코일 스프링(85)의 부세력(Fsp)과, CS 밸브체(51)의 축방향 좌단면에 대한 유체의 압력에 의한 힘(FP1)이 작용하고, 축방향 왼쪽을 향하여 CS 밸브체(51)의 축방향 우단면에 대한 유체의 압력에 의한 힘(FP2)이 작용하고 있다. 즉, 우향을 정(正)으로 하여, CS 밸브체(51)에는, 힘 Frod=Fsp+FP1-FP2가 작용하고 있다. 또한, CS 밸브(50)의 개방시에는, CS 밸브체(51)의 축방향 좌단면에 대한 유체의 압력에 의한 힘(FP1)은, 밸브실(20) 내의 유체의 압력에 의한 힘이며, CS 밸브체(51)의 축방향 우단면에 대한 유체의 압력에 의한 힘(FP2)은, 밸브실(20)로부터 밸브 하우징(10)의 가이드공(10b)의 내주면과 CS 밸브체(51)의 외주면 사이의 극간을 통하여 CS 밸브체(51)의 배면측으로 돌아 들어간 유체의 압력에 의한 힘이다. 밸브실(20) 내의 압력은, 토출 압력(Pd)과 비교하여 압력이 상대적으로 낮은 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)에 기초하기 때문에, CS 밸브체(51)에 대한 압력에 의한 힘(FP1, FP2)의 영향은 작다.
다음으로, 용량 제어 밸브(V)의 통전 상태에 대해서 설명한다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 통전 상태, 즉 통상 제어시, 소위 듀티 제어시에 있어서, 솔레노이드(80)에 전류가 인가됨으로써 발생하는 전자력(Fsol)이 힘 Frod를 상회하면(Fsol>Frod), 가동 철심(84)이 센터 포스트(82)측, 즉 축방향 좌측으로 끌어당겨져, 가동 철심(84)에 고정된 CS 밸브체(51)가 축방향 왼쪽으로 함께 이동함으로써, CS 밸브체(51)의 축방향 좌단(51a)이 밸브 하우징(10)의 CS 밸브 시트(10a)에 착좌하여, CS 밸브(50)가 폐색된다.
이때, CS 밸브체(51)에는, 축방향 왼쪽으로 전자력(Fsol)이, 축방향 오른쪽으로 힘 Frod가 작용하고 있다. 즉, 우향을 정으로 하여, CS 밸브체(51)에는, 힘 Frod-Fsol이 작용하고 있다. 또한, CS 밸브(50)의 폐색시에는, CS 밸브체(51)의 축방향 좌단면에 대한 유체의 압력에 의한 힘(FP1)은, Pc 포트(12)의 제어 유체의 제어 압력(Pc)이다.
이에 의하면, 용량 제어 밸브(V)는, CS 밸브(50)를 개폐하여 Pc 포트(12)로부터 공급되는 제어 압력(Pc)의 제어 유체를 Ps 포트(11)를 통하여 흡입실로 공급하여 제어실의 제어 압력(Pc)을 저하시키는 Pc-Ps 제어를 하고 있기 때문에, 바꿔 말하면 압력이 높은 토출 압력(Pd)의 토출 유체를 직접적으로 제어하고 있지 않기 때문에, 솔레노이드(80)의 전자력과 코일 스프링(85)의 부세력의 밸런스에 의해 조정되는 CS 밸브(50)의 밸브 개도에 의해 제어 압력(Pc)을 정밀하게 변화시킬 수 있다. 게다가, 종래와 같이 감압체에 의해 CS 밸브(50)의 밸브 개도를 조정할 필요가 없어지기 때문에, 부품 수가 적고 소형화된 용량 제어 밸브(V)를 제공할 수 있다.
또한, 용량 가변형 압축기에 마련되는 고정 오리피스(9)를 통한 토출 압력(Pd)의 토출 유체의 제어실로의 공급량과, CS 밸브(50)의 밸브 개도의 변화에 따른 제어 압력(Pc)의 제어 유체의 흡입실로의 공급량의 밸런스를 조정함으로써, 다양한 용량 가변형 압축기의 니즈에 대응할 수 있다. 예를 들면, 솔레노이드(80)로의 인가 전류의 전류값이 소정의 범위 내일 때에는, 제어 압력(Pc)을 변화시키지 않고, 소정값 이상이 되었을 때에 제어 압력(Pc)을 높이는 바와 같은 제어를 행할 수 있다.
또한, 밸브 하우징(10)에는, CS 밸브체(51)가 삽입 통과되는 가이드공(10b)이 형성되어 있기 때문에, 가이드공(10b)에 CS 밸브체(51)가 안내됨으로써, CS 밸브체(51)의 동작의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 밸브 하우징(10)에는, CS 밸브 시트(10a)와 가이드공(10b)이 일체로 형성되어 있기 때문에, 부품 수가 적고 소형화된 용량 제어 밸브(V)를 제공할 수 있다.
또한, CS 밸브체(51)는, 단면이 일정한 주상체이기 때문에, CS 밸브(50)의 개방시에 있어서 밸브실(20) 내에 있어서의 유체의 흐름에 흐트러짐이 발생하기 어려워져, CS 밸브체(51)를 안정적으로 동작시킬 수 있다. 또한, CS 밸브체(51)는, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 관통 배치되는 로드를 겸하기 때문에, 용량 제어 밸브(V)는 간소한 구조가 되고, 또한 CS 밸브체(51)의 스트로크 정밀도가 높다.
또한, 용량 제어 밸브(V)는, CS 밸브체(51)가 코일 스프링(85)에 의해 CS 밸브(50)의 개변 방향으로 부세되는 노멀 오픈 타입으로서 구성되기 때문에, 솔레노이드(80)로의 인가 전류의 전류값의 저하에 의해 CS 밸브체(51)를 확실하게 개변 위치로 이동시킬 수 있고, 최대 듀티의 최대 통전 상태로부터 그 미만 통전 상태, 즉 듀티 제어로 즉시 복귀시킬 수 있다. 또한, 용량 제어 밸브(V)의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브체(51)를 개변 방향으로 이동시킴으로써 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)을 일치시키기 쉽게 할 수 있다.
실시예 2
실시예 2에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예에 있어서, CS 밸브(150)는, 밸브체로서의 CS 밸브체(151)와 밸브 하우징(110)의 내주면에 형성된 CS 밸브 시트(110a)에 의해 구성되어 있고, CS 밸브체(151)의 대경부(151a)의 축방향 우측면이 CS 밸브 시트(110a)에 접리함으로써, CS 밸브(150)가 개폐되도록 되어 있다.
도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, CS 밸브체(151)는, 축방향 좌단부에 대경부(151a)가 형성되는 주상체이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다.
밸브 하우징(110)에는, 용량 가변형 압축기의 흡입실과 연통하는 흡입 포트로서의 Ps 포트(111)와, 용량 가변형 압축기의 제어실과 연통하는 제어 포트로서의 Pc 포트(112)가 형성되어 있다. 또한, Ps 포트(111)는, 밸브 하우징(110)의 축방향 좌단의 내경측이 축방향 오른쪽으로 오목한 오목부에 의해 구성되고, CS 밸브체(151)의 대경부(151a)가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되는 밸브실(120)을 겸하고 있다.
Pc 포트(112)는, 밸브 하우징(110)의 외주면으로부터 내경 방향으로 연장되어 제어 유체 공급실(130)과 연통하고 있다. 제어 유체 공급실(130)은, 밸브 하우징(110)의 내주면에 형성되는 밸브공(110d)을 통하여 밸브실(120)과 연통하고 있다.
또한, 밸브 하우징(110)의 내주면에는, 밸브공(110d)의 밸브실(120)측의 개구단연에 CS 밸브 시트(110a)가 형성되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V)의 동작, 주로 CS 밸브(150)의 개폐 동작에 대해서 설명한다.
우선, 용량 제어 밸브(V)의 비통전 상태에 대해서 설명한다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 비통전 상태에 있어서, 가동 철심(84)이 코일 스프링(85)의 부세력에 의해 축방향 오른쪽으로 압압됨으로써, CS 밸브체(151)가 축방향 오른쪽으로 이동하고, CS 밸브체(151)의 대경부(151a)의 축방향 우측면이 CS 밸브 시트(110a)에 착좌하여, CS 밸브(150)가 폐색된다.
이때, CS 밸브체(151)에는, 축방향 오른쪽을 향하여 코일 스프링(85)의 부세력(Fsp)과, CS 밸브체(151)의 대경부(151a)의 축방향 좌측면에 대한 유체의 압력에 의한 힘(FP1)이 작용하고, 축방향 왼쪽을 향하여 CS 밸브체(151)의 대경부(151a)의 축방향 우측면에 대한 유체의 압력에 의한 힘(FP2)이 작용하고 있다. 즉, 우향을 정으로 하여, CS 밸브체(151)에는, 힘 Frod=Fsp+FP1-FP2가 작용하고 있다. 또한, 센터 포스트(82)의 원통부(82b)의 축방향 우단에는, 시일 부재(87)가 마련되고, 시일 부재(87)의 내경측에는, CS 밸브체(151)의 외주면이 대략 밀봉 상태로 슬라이딩 가능한 가이드공(87a)이 형성되어 있다. 즉, 제어 유체 공급실(130)로부터 밸브 하우징(110)의 가이드공(110b) 및 센터 포스트(82)의 삽입 통과공(82c)을 통하여 CS 밸브체(151)의 배면측으로 유체가 돌아 들어가지 않도록 시일 부재(87)에 의해 시일되어 있다.
다음으로, 용량 제어 밸브(V)의 통전 상태에 대해서 설명한다. 도 4에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 통전 상태, 즉 통상 제어시, 소위 듀티 제어시에 있어서, 솔레노이드(80)에 전류가 인가됨으로써 발생하는 전자력(Fsol)이 힘 Frod를 상회하면(Fsol>Frod), 가동 철심(84)이 센터 포스트(82)측, 즉 축방향 좌측으로 끌어당겨져, 가동 철심(84)에 고정된 CS 밸브체(151)가 축방향 왼쪽으로 함께 이동함으로써, CS 밸브체(151)의 대경부(151a)의 축방향 우측면이 밸브 하우징(110)의 CS 밸브 시트(110a)로부터 이간하여, CS 밸브(150)가 개방된다.
이에 의하면, 용량 제어 밸브(V)는, CS 밸브체(151)가 코일 스프링(85)에 의해 CS 밸브(150)의 폐변(閉弁) 방향으로 부세되는 노멀 클로즈 타입으로서 구성되어 있기 때문에, 솔레노이드(80)로의 인가 전류의 전류값의 저하에 의해 CS 밸브체(151)를 확실하게 폐변 위치로 이동시킬 수 있어, 다양한 용량 가변형 압축기의 니즈에 대응할 수 있다.
실시예 3
실시예 3에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 5 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6에 나타나는 바와 같이, CS 밸브체(251)는, 밸브 하우징(210)의 가이드공(210b)의 내주면과 슬라이딩하는 외주면에 환상의 홈(251b)이 형성되는 주상체이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다.
밸브 하우징(210)에는, 용량 가변형 압축기의 흡입실과 연통하는 흡입 포트로서의 Ps 포트(211)와, 용량 가변형 압축기의 제어실과 연통하는 제어 포트로서의 Pc 포트(212)가 형성되어 있다. 또한, Pc 포트(212)는, 밸브 하우징(210)의 축방향 좌단의 내경측이 축방향 오른쪽으로 오목한 오목부에 의해 구성되고, 제어 압력(Pc)의 제어 유체가 공급되는 제어 유체 공급실(230)을 겸하고 있다.
Ps 포트(211)는, 밸브 하우징(210)의 외주면으로부터 내경 방향으로 연장되어 CS 밸브체(251)의 축방향 좌단부가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되는 밸브실(220)과 연통하고 있다. 밸브실(220)은, 밸브 하우징(110)의 내주면에 형성되는 관통공(210d)을 통하여 제어 유체 공급실(230)과 연통하고 있다.
또한, 밸브 하우징(210)의 내주면에는, 관통공(210d)의 밸브실(220)측의 개구단연에 CS 밸브 시트(210a)가 형성되어 있다.
또한, 밸브 하우징(210)에는, 축방향으로 관통하는 공급로(213)가 형성되어 있고, 케이싱(81)에 대하여 센터 포스트(82) 및 밸브 하우징(210)이 장착됨으로써, 센터 포스트(82)의 플랜지부(82d)의 축방향 좌단면과 밸브 하우징(210)의 오목부(210c)의 내주면에 의해 형성되는 공간(S)과 제어 유체 공급실(230)의 사이가 상시 연통되어 있다.
이에 의하면, CS 밸브체(251)는, 일단측인 축방향 좌단측에 Pc 포트(212)로부터 제어 유체 공급실(230)로 공급되는 제어 압력(Pc)이 도입됨과 동시에, 타단측인 축방향 우단측에 공급로(213)를 통하여 공간(S)에 공급되는 제어 압력(Pc)이 도입됨으로써, CS 밸브체(251)에 대하여 축방향 양단으로부터 제어 압력(Pc)을 작용시킬 수 있어, 간소한 구조에 의해 CS 밸브체(251)에 작용하는 제어 압력(Pc)의 영향력을 작게 할 수 있다.
또한, CS 밸브체(251)의 외주면에 형성되는 시일부로서의 환상의 홈(251b)의 래버린스 효과에 의해, 공급로(213)를 통하여 공간(S)에 공급된 유체의 밸브실(220)측으로의 누설을 억제할 수 있기 때문에, CS 밸브체(251)에 대하여 축방향 양단으로부터 작용하는 제어 압력(Pc)을 대략 일정하게 유지하기 쉽게 되어 있다.
실시예 4
실시예 4에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8에 나타나는 바와 같이, CS 밸브체(351)는, 밸브 하우징(310)의 가이드공(310b)의 내주면과 슬라이딩하는 외주면에 시일부로서의 환상의 홈(351b)이 형성되는 주상체이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다. 또한, CS 밸브체(351)는, 축방향 좌단부에 장착되는 규제판(352)의 축방향 좌측면과 밸브 하우징(310)의 축방향 우단의 내경측에 형성되는 오목부(310c)의 바닥면 사이에 마련되는 스프링으로서의 코일 스프링(385)에 의해, 축방향 오른쪽으로 부세되어 있다.
또한, CS 밸브체(351)에는, 축방향 좌단면의 내경측으로부터 축방향 왼쪽으로 연장되는 공급로(313)가 형성되어 있다. 공급로(313)는, 축방향 우단부에 있어서 외경 방향으로 연장되어 오목부(310c) 내로 개방하고 있고, 케이싱(81)에 대하여 센터 포스트(82) 및 밸브 하우징(310)이 장착됨으로써, 센터 포스트(82)의 플랜지부(82d)의 축방향 좌단면과 밸브 하우징(310)의 오목부(310c)의 내주면에 의해 형성되는 공간(S)과 밸브 하우징(310)의 밸브실(20)의 사이가 상시 연통되어 있다.
또한, 밸브 하우징(310)의 내주면에는, Pc 포트(12)의 밸브실(20)측의 개구단연에 CS 밸브 시트(310a)가 형성되어 있다.
이에 의하면, CS 밸브체(351)는, 일단측인 축방향 좌단측에 Pc 포트(12)로부터 공급되는 제어 압력(Pc)이 도입됨과 동시에, 타단측인 축방향 우단측에 CS 밸브체(351)에 형성되는 공급로(313)를 통하여 공간(S)에 공급되는 제어 압력(Pc)이 도입됨으로써, CS 밸브체(351)에 대하여 축방향 양단으로부터 제어 압력(Pc)을 작용시킬 수 있어, 간소한 구조에 의해 CS 밸브체(351)에 작용하는 제어 압력(Pc)의 영향력을 작게 할 수 있다.
또한, CS 밸브체(351)의 외주면에 형성되는 환상의 홈(351b)의 래버린스 효과에 의해, 공급로(313)를 통하여 공간(S)에 공급된 유체의 밸브실(20)측으로의 누설을 억제할 수 있기 때문에, CS 밸브체(351)에 대하여 축방향 양단으로부터 작용하는 제어 압력(Pc)을 대략 일정하게 유지하기 쉽게 되어 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, CS 밸브체는 솔레노이드(80)의 코일(86)에 관통 배치되는 로드를 겸하는 것으로 하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, CS 밸브체가 별체의 로드와 축방향으로 함께 왕복동이 자유롭도록 구성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 밸브 하우징의 내주면에 CS 밸브 시트와 가이드공이 일체로 형성되는 것으로 하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, CS 밸브 시트를 갖는 밸브 하우징과 가이드공을 갖는 밸브 하우징이 별개로 마련되어 있어도 좋다.
또한, 가이드부는, 밸브 하우징에 형성되는 것에 한정하지 않고, 예를 들면 센터 포스트(82)의 삽입 통과공(82c)의 일부에 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예 3, 4에서는, 밸브 하우징(210)에 형성되는 공급로(213)나 CS 밸브체(351)에 형성되는 공급로(313)를 통하여 공간(S)에 제어 압력(Pc)이 공급되는 양태에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 공간(S)에 제어 압력(Pc)을 도입할 수 있는 것이면, 예를 들면 밸브 하우징에 공간(S)과 용량 가변형 압축기의 제어실을 직접 연통하는 Pc 연통로가 마련되어 있어도 좋다.
또한, 용량 가변형 압축기의 제어실과 흡입실을 직접 연통하는 연통로 및 고정 오리피스를 마련해도 좋다.
9; 고정 오리피스
10; 밸브 하우징
10a; CS 밸브 시트
10b; 가이드공
11; Ps 포트(흡입 포트)
12; Pc 포트(제어 포트)
20; 밸브실
50; CS 밸브
51; CS 밸브체(밸브체)
51a; 축방향 좌단
80; 솔레노이드
82; 센터 포스트
84; 가동 철심
85; 코일 스프링(스프링)
87; 시일 부재
110; 밸브 하우징
110a; CS 밸브 시트
110b; 가이드공
110d; 밸브공
111; Ps 포트(흡입 포트)
112; Pc 포트(제어 포트)
120; 밸브실
130; 제어 유체 공급실
150; CS 밸브
151; CS 밸브체(밸브체)
151a; 대경부
210; 밸브 하우징
210a; CS 밸브 시트
210b; 가이드공
210d; 관통공
211; Ps 포트(흡입 포트)
212; Pc 포트(제어 포트)
213; 공급로
220; 밸브실
230; 제어 유체 공급실
251; CS 밸브체(밸브체)
310; 밸브 하우징
310a; CS 밸브 시트
310b; 가이드공
313; 공급로
351; CS 밸브체(밸브체)
352; 규제판
385; 코일 스프링(스프링)
Pc; 제어 압력
Pd; 토출 압력
Ps; 흡입 압력
S; 공간
V; 용량 제어 밸브

Claims (9)

  1. 흡입 압력의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트 및 제어 압력의 제어 유체가 통과하는 제어 포트가 형성된 밸브 하우징과,
    솔레노이드에 의해 구동되는 밸브체와,
    상기 밸브체를 상기 솔레노이드에 의한 구동 방향과 반대 방향으로 부세(付勢)하는 스프링과,
    CS 밸브 시트와 상기 밸브체에 의해 구성되고 상기 밸브체의 이동에 의해 상기 제어 포트와 상기 흡입 포트의 연통을 개폐하는 CS 밸브를 구비하고,
    상기 CS 밸브의 개폐에 의해 제어 압력의 제어를 행하는 용량 제어 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에는, 상기 CS 밸브 시트와, 상기 밸브체가 삽입 통과되는 가이드공이 형성되어 있는 용량 제어 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에는, 상기 CS 밸브 시트와 상기 가이드공이 일체로 형성되어 있는 용량 제어 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 단면이 일정한 주상체(柱狀體)인 용량 제어 밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 상기 솔레노이드의 코일에 관통 배치되는 로드를 겸하는 용량 제어 밸브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 상기 스프링에 의해 상기 CS 밸브의 개변(開弁) 방향으로 부세되어 있는 용량 제어 밸브.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 그 배면측에 제어 유체가 도입되는 용량 제어 밸브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밸브체는, 그 일단측에 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되고, 타단측에 상기 밸브 하우징에 형성되는 공급로를 통하여 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되는 용량 제어 밸브.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 밸브체는, 그 일단측에 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되고, 타단측에 당해 밸브체에 형성되는 공급로를 통하여 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되는 용량 제어 밸브.
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