KR102634942B1 - 용량 제어 밸브 - Google Patents

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코헤이 후쿠도메
토시노리 칸자키
와타루 타카하시
케이고 시라후지
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이구루코교 가부시기가이샤
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Abstract

밸브 개도(開度)를 적합하게 조정할 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)과 흡입 포트(11)의 연통을 개폐하는 CS 밸브(50)를 구비하고, CS 밸브(50)의 개폐에 의해 제어 압력(Pc)의 제어를 행하고, 토출 압력(Pd)에 따른 힘을 밸브체(51)의 축방향으로 작용시키는 수압부(51d)를 갖고 있다.

Description

용량 제어 밸브{CAPACITY CONTROL VAVLE}
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 제어한다. 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 제어되고, 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, 회전축에 대한 사판의 경사 각도를 연속적으로 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크량을 변화시켜 토출실에 대한 유체의 토출량을 제어하여, 공조 시스템이 목표의 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, Pd-Pc 제어에 더하여, 흡입 압력(Ps)을 감지하는 감압체를 사용하여 밸브체의 동작을 보정함으로써, DC 밸브의 밸브 개도를 조정하여 토출실로부터 토출되는 유체의 토출량의 제어 정밀도가 높아졌지만, 흡입 압력(Ps)은 압력이 낮고, 밸브체의 동작에 미치는 영향이 작기 때문에, 밸브 개도의 조정에 의해 공조 시스템의 제어 압력을 목표값으로 도달시킬 때까지 시간이 걸린다는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 밸브 개도를 적합하게 조정할 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 행하고,
토출 압력에 따른 힘을 상기 밸브체의 축방향으로 작용시키는 수압부를 갖고 있다.
이에 의하면, 압력이 높은 토출 압력에 의해 밸브체의 동작을 보정할 수 있다. 그 때문에, CS 밸브의 밸브 개도의 조정을 행하기 쉽게 되어 공조 시스템의 제어 압력을 목표값까지 보다 단시간에 도달시킬 수 있다.
상기 수압부는, 상기 밸브체에 마련되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 솔레노이드의 전자력에 의해 동작하는 밸브체에 토출 압력에 따른 힘을 작용시킬 수 있기 때문에, 밸브체의 동작의 보정에 대한 응답성이 높다.
상기 수압부는, 상기 밸브체와 대향하여 이간하는 별체의 슬라이딩 로드에 마련되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 솔레노이드에 의해 구동되는 밸브체의 동작과, 토출 압력에 따른 힘이 축방향으로 작용하는 것에 의한 슬라이딩 로드의 동작을 조합함으로써, 밸브체의 동작을 보정하는 영역과 보정하지 않는 영역을 설정할 수 있기 때문에, 보정에 의한 제어 특성을 적절히 변경하기 쉽다.
상기 슬라이딩 로드는, 상기 밸브체와 접리 가능하게 이간하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 로드가 밸브체와 접할 때까지의 영역을, 밸브체의 동작에 토출 압력에 따른 힘이 작용하지 않는 완충 영역으로서 설정할 수 있다.
상기 슬라이딩 로드와 상기 밸브체 사이에는, 부세 수단이 개재되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 로드에 작용하는 토출 압력에 따른 힘이 부세 수단을 통하여 밸브체에 작용하기 때문에, 슬라이딩 로드가 밸브체와 접할 때까지의 영역을, 밸브체의 동작에 토출 압력에 따른 힘이 작용하기 어려운 완충 영역으로서 설정할 수 있다.
상기 슬라이딩 로드와 상기 밸브 하우징 사이에는, 부세 수단이 개재되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 로드가 밸브체와 접할 때까지의 영역을, 밸브체의 동작에 토출 압력에 따른 힘이 작용하지 않는 완충 영역으로서 설정할 수 있고, 또한 슬라이딩 로드가 밸브체와 접함으로써, 슬라이딩 로드에 작용하는 토출 압력에 따른 힘을 부세 수단의 부세력에 의해 억제한 상태에서 밸브체에 작용시킬 수 있다.
상기 솔레노이드와 축방향 반대측에 있어서 상기 밸브 하우징에 마련되는 가이드공과 상기 밸브체의 사이를 시일하는 시일부가 마련되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 밸브체의 수압부에 작용하는 토출 압력의 토출 유체가 밸브 하우징 내로 침입하지 않도록 시일되기 때문에, 토출 압력이 제어 압력이나 흡입 압력에 직접 영향을 끼치기 어렵다.
상기 솔레노이드와 축방향 반대측에 있어서 상기 밸브 하우징에 마련되는 가이드공과 상기 슬라이딩 로드의 사이를 시일하는 시일부가 마련되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 로드의 수압부에 작용하는 토출 압력의 토출 유체가 밸브 하우징 내로 침입하지 않도록 시일되기 때문에, 토출 압력이 제어 압력이나 흡입 압력에 직접 영향을 끼치기 어렵다.
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.
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, 실시예 1의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시), 특히 전류가 일정한 경우에 있어서 토출 압력(Pd)에 따른 CS 밸브의 개구 면적의 변화 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 실시예 1의 용량 제어 밸브의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 실시예 2의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은, 실시예 2의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7은, 실시예 2의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시), 특히 전류가 일정한 경우에 있어서 토출 압력(Pd)에 따른 CS 밸브의 개구 면적의 변화 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은, 실시예 2의 용량 제어 밸브의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명에 따른 실시예 3의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 10은, 실시예 3의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 11은, 실시예 3의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시), 특히 전류가 일정한 경우에 있어서 토출 압력(Pd)에 따른 CS 밸브의 개구 면적의 변화 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12는, 실시예 3의 용량 제어 밸브의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 13은, 본 발명에 따른 실시예 4의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 14는 실시예 4의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 15는, 실시예 4의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시), 특히 전류가 일정한 경우에 있어서 토출 압력(Pd)에 따른 CS 밸브의 개구 면적의 변화 특성을 나타내는 그래프이다.
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 3을 참조하여 설명한다. 이하, 도 1의 정면측으로부터 보아 좌우측을 용량 제어 밸브의 좌우측으로 하여 설명한다.
본 발명의 용량 제어 밸브(V1)는, 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 도시하지 않는 용량 가변형 압축기에 조입되어, 냉매인 작동 유체(이하, 단순히 「유체」라고 표기함)의 압력을 가변 제어함으로써, 용량 가변형 압축기의 토출량을 제어하여 공조 시스템을 목표의 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(V1)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(V1)는, 솔레노이드(80)를 구성하는 코일(86)에 통전하는 전류를 조정하여, 용량 제어 밸브(V1)에 있어서의 CS 밸브(50)의 개폐 제어를 행함으로써, 제어실로부터 흡입실로 유출되는 유체를 제어함으로써 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(V1)에 있어서의 CS 밸브(50)를 폐색시킴으로써 제어실 내의 제어 압력(Pc)을 상승시키도록 되어 있다.
본 실시예 1에 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 대경부(51b)의 축방향 좌단부에 형성되는 단부(段部; 51a)가 CS 밸브 시트(10a)와 접리함으로써, CS 밸브(50)가 개폐되도록 되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V1)의 구조에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V1)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 접속되어 CS 밸브체(51)에 구동력을 미치는 솔레노이드(80)로 주로 구성되어 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 대경부(51b)의 축방향 우단부가 감삽(嵌揷)·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.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, CS 밸브체(51)는, 축방향 좌단에 단부(51a)가 형성되는 대경부(51b)와, 대경부(51b)의 축방향 좌측에 연설(連設)되고 대경부(51b)보다도 소경으로 형성되는 소경부(51c)가 일체로 구성되는 단이 있는 주상체(柱狀體)이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다. 또한, 소경부(51c)는, 대경부(51b)의 단부(51a)에 연설되는 부분에, 당해 소경부(51c)의 축방향 좌단보다도 소경의 잘록부(51e)를 갖고 있기 때문에, CS 밸브(50)의 개변시에 일정 단면의 유로가 확보되어 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, 축방향 우측, 즉 솔레노이드(80)측에 Ps 포트(11)와 연통하고 CS 밸브체(51)의 대경부(51b)의 축방향 좌단부가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되는 제1 밸브실(20)이 형성됨과 동시에, 축방향 좌측에 Pc 포트(12)와 연통하고 CS 밸브체(51)의 소경부(51c)가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되는 제2 밸브실(30)이 형성되어 있다.
밸브 하우징(10)의 내주면에는, 제1 밸브실(20)과 제2 밸브실(30)을 연통하고, CS 밸브체(51)의 소경부(51c)가 삽입 통과되는 밸브공(10b)이 형성되어 있다. 또한, 밸브 하우징(10)의 내주면에는, 밸브공(10b)의 제1 밸브실(20)측의 개구단연에 CS 밸브 시트(10a)가 형성되어 있다.
또한, 밸브 하우징(10)의 내주면에는, 제2 밸브실(30)의 축방향 좌측, 즉 솔레노이드(80)와 축방향 반대측에 CS 밸브체(51)의 소경부(51c)의 외주면이 대략 밀봉 상태로 슬라이딩 가능한 가이드공(10c)이 형성되어 있다. 또한, 가이드공(10c)의 내주면과 CS 밸브체(51)의 소경부(51c)의 외주면의 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, CS 밸브체(51)는, 밸브 하우징(10)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하도록 되어 있다.
또한, CS 밸브체(51)의 소경부(51c)는, 밸브 하우징(10)의 가이드공(10c)으로부터 축방향 왼쪽으로 돌출되어 있고, CS 밸브체(51)의 축방향 좌단, 즉 소경부(51c)의 축방향 좌단에는, 용량 가변형 압축기의 토출실의 토출 압력(Pd)을 수압하는 수압부로서의 수압면(51d)이 형성되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V1)의 동작, 주로 CS 밸브(50)의 개폐 동작에 대해서 설명한다.
우선, 용량 제어 밸브(V1)의 비통전 상태에 대해서 설명한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V1)는, 비통전 상태에 있어서, 가동 철심(84)이 코일 스프링(85)의 부세력에 의해 축방향 오른쪽으로 압압됨으로써, CS 밸브체(51)가 축방향 오른쪽으로 함께 이동하여, CS 밸브체(51)의 단부(51a)가 CS 밸브 시트(10a)로부터 이간함으로써, CS 밸브(50)가 개방된다.
이때, CS 밸브체(51)에는, 축방향 오른쪽을 향하여, 코일 스프링(85)의 부세력(Fsp)과, CS 밸브체(51)의 소경부(51c)의 단면적과 동등한 수압 면적(B)을 갖는 수압면(51d)에 대한 토출 유체의 토출 압력(Pd)에 의한 힘(FPd)과, CS 밸브체(51)에 대한 제어 유체의 제어 압력(Pc)에 의한 힘(FPc)이 작용하고, 축방향 왼쪽을 향하여 CS 밸브체(51)에 대한 흡입 유체의 흡입 압력(Ps)에 의한 힘(FPs)이 작용하고 있다. 즉, 우향을 정(正)으로 하여, CS 밸브체(51)에는, 힘 Frod=Fsp+FPd+FPc-FPs가 작용하고 있다. 또한, CS 밸브체(51)의 단부(51a)와 CS 밸브 시트(10a)가 접리하는 밸브구부 면적(A)과, CS 밸브체(51)의 수압 면적(B)을 대략 동일하게 함으로써, CS 밸브체(51)에 작용하는 제어 압력(Pc)의 영향을 캔슬할 수 있다.
다음으로, 용량 제어 밸브(V1)의 통전 상태에 대해서 설명한다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V1)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 축방향 좌측, 즉 센터 포스트(82)를 향하여 끌어당겨져, 가동 철심(84)에 고정된 CS 밸브체(51)가 축방향 왼쪽으로 함께 이동함으로써, CS 밸브체(51)의 단부(51a)가 CS 밸브 시트(10a)에 착좌하여, CS 밸브(50)가 폐색된다.
이때, CS 밸브체(51)에는, 축방향 왼쪽으로 전자력(Fsol), 축방향 오른쪽으로 힘 Frod가 작용하고 있다. 즉, 우향을 정으로 하여, CS 밸브체(51)에는, 힘 Frod-Fsol, 상세하게는, 힘 Fsp+FPd+FPc-FPs-Fsol이 작용하고 있다.
여기에서, CS 밸브체(51)의 수압면(51d)에 작용하는 토출 압력(Pd)은, 공조 시스템으로부터 요구되는 용량 가변형 압축기의 토출량에 따라 수시 변화하고 있다. 그 때문에, 토출 압력(Pd)에 따라 CS 밸브체(51)에 대하여 축방향 오른쪽으로 작용하는 힘 FPd가 변화하는 것이 되고, 솔레노이드(80)에 통전되는 전류가 일정한 경우, 도 3에 있어서 실선의 그래프로 나타나는 바와 같이, 토출 압력(Pd)에 따라 CS 밸브(50)의 개구 면적이 비례적으로 증가하게 되어 있다. 또한, 도 3에 있어서 점선의 그래프로 나타나는 바와 같이, CS 밸브체(51)의 수압면(51d)에 토출 압력(Pd)을 작용시키지 않으면, 솔레노이드(80)에 통전되는 전류(I)가 일정한 경우, CS 밸브(50)의 개구 면적은 변화하지 않는다(후술하는 도 7, 도 11, 도 15에 있어서의 점선의 그래프도 동일).
이에 의하면, 용량 제어 밸브(V1)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 행함과 동시에, 제어 압력(Pc), 흡입 압력(Ps)과 비교하여 압력이 높은 토출 압력(Pd)을 CS 밸브체(51)의 수압면(51d)에 대하여 축방향 오른쪽, 즉 CS 밸브(50)의 개변 방향으로 작용시켜 CS 밸브체(51)의 동작의 보정에 사용할 수 있다. 그 때문에, CS 밸브(50)의 밸브 개도의 조정을 행하기 쉽게 되어, 공조 시스템의 제어 압력(Pc)을 목표값까지 단시간에 도달시킬 수 있다.
또한, CS 밸브체(51)에 토출 압력(Pd)이 작용하는 수압면(51d)이 형성됨으로써, CS 밸브(50)를 개폐하는 단부(51a)를 갖는 CS 밸브체(51)에 대하여, 토출 압력(Pd)에 따른 힘(FPd)을 작용시킬 수 있기 때문에, CS 밸브체(51)의 동작의 보정에 대한 응답성이 높다. 게다가, 종래와 같이 감압체를 사용하여 CS 밸브체(51)의 동작을 조정할 필요가 없어짐과 동시에, CS 밸브체(51)의 동작의 보정에 압력이 높은 토출 압력(Pd)을 사용함으로써, 주상체로 이루어지는 CS 밸브체(51)에 있어서의 축방향의 단면을 수압면(51d)으로서 이용하고, 그 수압 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 부품수가 적고 소형화된 용량 제어 밸브(V1)를 제공할 수 있다.
또한, CS 밸브체(51)의 동작의 보정에 토출 압력(Pd)을 사용함으로써, 용량 가변형 압축기에 마련되는 고정 오리피스(9)를 통하여 제어실에 공급되는 토출 유체의 공급량이나, 용량 가변형 압축기의 실린더와 피스톤의 사이에 형성되는 극간으로부터 제어실로 누설되는 블로우바이 가스에 의한 토출 유체의 누설량에 따른 토출 압력(Pd)의 변화에 추종하여 CS 밸브(50)의 밸브 개도를 조정할 수 있기 때문에, 공조 시스템의 제어 압력(Pc)을 목표값까지 보다 단시간에 도달시킬 수 있다.
또한, 용량 제어 밸브(V1)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 있어, 최대 듀티의 최대 통전 상태로부터 그 미만 통전 상태, 소위 듀티 제어로 즉시 복귀시킬 수 있다. 또한, 용량 제어 밸브(V1)의 비통전 상태에 있어서 CS 밸브체(51)를 개변 방향으로 이동시킴으로써 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)을 일치시키기 쉽게 할 수 있다.
또한, 본 실시예 1의 용량 제어 밸브(V1)의 변형예로서, 도 4에 나타나는 바와 같이, 솔레노이드(80)와 축방향 반대측, 즉 밸브 하우징(10)의 축방향 좌단부에는, 가이드공(10c)과 CS 밸브체(51)의 소경부(51c) 사이를 시일하는 시일부로서의 O링(113)이 마련되어 있어도 좋다. 이에 의하면, CS 밸브체(51)의 수압면(51d)에 작용하는 토출 압력(Pd)의 토출 유체가 가이드공(10c)을 통하여 밸브 하우징(10) 내로 침입하는 것이 방지되기 때문에, 제어 압력(Pc)의 제어성을 높일 수 있다. 또한, O링(113)은, 밸브 하우징(10)의 축방향 좌단에 마련되는 고정 부재(114)에 의해 대략 고정됨으로써, CS 밸브체(51)의 동작과 상관없이 시일성을 유지할 수 있다.
실시예 2
실시예 2에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 2의 용량 제어 밸브(V2)에 있어서, 도 5 및 도 6에 나타나는 바와 같이, 밸브체로서의 CS 밸브체(251)는, 축방향 좌단에 단부(251a)가 형성되는 대경부(251b)와, 대경부(251b)의 축방향 좌측에 연설되고 대경부(251b)보다도 소경으로 형성되는 소경부(251c)가 일체로 구성되는 단이 있는 주상체이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다. 또한, 소경부(251c)는, 대경부(251b)의 단부(251a)에 연설되는 부분에, 당해 소경부(251c)의 축방향 좌단보다도 소경의 잘록부(251e)를 갖고 있기 때문에, CS 밸브(250)의 개변시에 일정 단면의 유로가 확보되어 있다.
본 실시예 2에서는, 밸브 하우징으로서, 제1 밸브 하우징(210)과, 이 제1 밸브 하우징(210)에 감삽된 제2 밸브 하우징(211)이 주로 구성되어 있다. 제1 밸브 하우징(210)에는, 용량 가변형 압축기의 흡입실과 연통하는 흡입 포트로서의 Ps 포트(11)가 형성되어 있다. 또한, 제2 밸브 하우징(211)에는, 용량 가변형 압축기의 제어실과 연통하는 제어 포트로서의 Pc 포트(12)가 형성되어 있다. 또한, 제1 밸브 하우징(210)에는, 축방향 좌단의 내경측이 축방향 오른쪽으로 오목한 오목부(210e)가 형성되어 있고, 제2 밸브 하우징(211)의 축방향 우단부가 축방향 왼쪽으로부터 감삽됨으로써 일체로 대략 밀봉 상태에서 접속 고정되어 있다.
제1 밸브 하우징(210)의 내부에는, Ps 포트(11)와 연통하고 CS 밸브체(251)의 대경부(251b)의 축방향 좌단부가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되는 제1 밸브실(220)이 형성되어 있다. 제2 밸브 하우징(211)의 내부에는, Pc 포트(12)와 연통하고 CS 밸브체(251)의 소경부(251c)가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되는 제2 밸브실(230)이 형성되어 있다.
제1 밸브 하우징(210)의 내주면에는, 제1 밸브실(220)과 제2 밸브실(230)을 연통하고, CS 밸브체(251)의 소경부(251c)가 삽입 통과되는 밸브공(210b)이 형성되어 있다. 또한, 제1 밸브 하우징(210)의 내주면에는, 밸브공(210b)의 제1 밸브실(220)측의 개구단연에 CS 밸브 시트(210a)가 형성되어 있다. 또한, 제1 밸브 하우징(210)의 내주면에는, CS 밸브 시트(210a) 및 제1 밸브실(220)보다도 솔레노이드(80)측에 CS 밸브체(251)의 대경부(251b)의 외주면이 대략 밀봉 상태로 슬라이딩 가능한 가이드공(210f)이 형성되어 있다. 또한, 가이드공(210f)의 내주면과 CS 밸브체(251)의 대경부(251b)의 외주면 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, CS 밸브체(251)는, 제1 밸브 하우징(210)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하도록 되어 있다.
제2 밸브 하우징(211)의 내주면에는, 제2 밸브실(230)의 축방향 좌측, 즉 솔레노이드(80)의 축방향 반대측에 CS 밸브체(251)와 축방향으로 대향하여 이간하는 별체의 슬라이딩 로드(252)의 외주면이 대략 밀봉 상태로 슬라이딩 가능한 가이드공(211a)이 형성되어 있다. 또한, 가이드공(211a)의 내주면과 슬라이딩 로드(252)의 외주면 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, 슬라이딩 로드(252)는, 제2 밸브 하우징(211)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하도록 되어 있다. 또한, 슬라이딩 로드(252)는, CS 밸브체(251)와 동축 위치에 배치되어 있다.
슬라이딩 로드(252)는, 축방향 좌단부가 제2 밸브 하우징(211)의 가이드공(211a)으로부터 축방향 왼쪽으로 돌출되어 있고, 그 축방향 좌단에는, 용량 가변형 압축기의 토출실의 토출 압력(Pd)을 수압하는 수압부로서의 수압면(252a)이 형성되어 있다. 또한, 슬라이딩 로드(252)의 제2 밸브실(230) 내에 배치되는 축방향 우단부에는, 축방향 오른쪽으로부터 지지캡(254)이 감삽되어 있다.
또한, 슬라이딩 로드(252)와 CS 밸브체(251) 사이에는, 부세 수단으로서의 코일 스프링(253)이 개재되어 있다. 상세하게는, 코일 스프링(253)은, 제2 밸브실(230) 내에 배치되어 있고, 코일 스프링(253)의 축방향 좌단이 지지캡(254)의 축방향 좌단으로부터 외경측으로 연장되는 플랜지부(254a)의 축방향 우단면에 맞닿고, 코일 스프링(253)의 축방향 우단이 CS 밸브체(251)의 소경부(251c)에 외감(外嵌)되는 지지 플레이트(255)의 축방향 좌단면에 맞닿은 상태로 보지(保持)되어 있다. 즉, 슬라이딩 로드(252)와 CS 밸브체(251)는, 서로 대향하는 축방향 단부끼리가 코일 스프링(253)을 통하여 접리 가능하게 접속된 상태로 되어 있다.
여기에서, 슬라이딩 로드(252)의 단면적과 동등한 수압 면적(B)을 갖는 수압면(252a)에 작용하는 토출 유체의 토출 압력(Pd)은, 공조 시스템으로부터 요구되는 용량 가변형 압축기의 토출량에 따라 수시로 변화하고 있다. 그 때문에, 토출 압력(Pd)에 따라 CS 밸브체(251)에 대하여 축방향 오른쪽으로 작용하는 힘 FPd가 변화하는 것이 되고, 솔레노이드(80)에 통전되는 전류(I)가 일정한 경우, 도 7에 있어서 실선의 그래프로 나타나는 바와 같이, 토출 압력(Pd)에 따라 슬라이딩 로드(252)로부터 코일 스프링(253)을 통하여 CS 밸브체(251)에 대하여 축방향 오른쪽으로 작용하는 힘 FPd가 변화하게 되어 있다.
상세하게는, 토출 압력(Pd)이 낮은 상태에서는, 도 5에 나타나는 바와 같이, 슬라이딩 로드(252)가 코일 스프링(253)의 부세력에 의해 축방향 왼쪽으로 압압됨으로써, 슬라이딩 로드(252)에 감삽되는 지지캡(254)의 플랜지부(254a)의 축방향 좌단이 제2 밸브 하우징(211)의 제2 밸브실(230)의 내면에 맞닿아 있다. 이 상태로부터 토출 압력(Pd)이 상승하면, 슬라이딩 로드(252)가 코일 스프링(253)의 부세력에 저항하여 축방향 오른쪽으로 이동을 개시하고, 소정의 토출 압력(Pd)이 되었을 때에, 슬라이딩 로드(252)와 함께 이동한 지지캡(254)의 축방향 우단이 CS 밸브체(251)의 축방향 좌단, 즉 소경부(251c)의 축방향 좌단에 맞닿는다(도 6 참조). 이에 의하면, 지지캡(254)의 축방향 우단이 이동을 개시하고 나서 CS 밸브체(251)의 축방향 좌단에 맞닿을 때까지의 영역, 즉 도 7에 있어서의 변곡점(C)까지의 완충 영역에 있어서는, 코일 스프링(253)의 부세력이 토출 압력(Pd)의 상승에 의해 슬라이딩 로드(252)를 축방향 오른쪽으로 이동시키는 힘의 저항이 되기 때문에, 토출 압력(Pd)에 따른 힘이 CS 밸브체(251)에 대하여 작용하기 어렵게 되어 있다. 또한, 도 7에 있어서의 변곡점(C) 이후는, 지지캡(254)의 축방향 우단이 CS 밸브체(251)의 축방향 좌단에 맞닿은 상태를 유지함으로써, 코일 스프링(253)의 압축폭은 변동하지 않고, 토출 압력(Pd)에 따른 힘의 상승에 대하여 코일 스프링(253)의 부세력이 일정해지기 때문에, 토출 압력(Pd)에 따른 힘이 CS 밸브체(251)에 대하여 작용하기 쉽게 되어 있다.
또한, 솔레노이드(80)에 의해 구동되는 CS 밸브체(251)의 동작과, 토출 압력(Pd)에 따른 힘에 의한 슬라이딩 로드(252)의 동작을 조합함으로써, CS 밸브체(251)의 동작을 보정할 수 있기 때문에, 토출 압력(Pd)을 사용한 보정에 의한 제어 특성을 적절히 변경하기 쉽다. 또한, 슬라이딩 로드(252)와 CS 밸브체(251)의 이간 거리나 코일 스프링(253)의 스프링 정수를 변경함으로써, 보정에 의한 제어 특성을 적절히 변경해도 좋다.
또한, CS 밸브체(251)의 단부(251a)와 CS 밸브 시트(210a)가 접리하는 밸브구부 면적(A)과, 슬라이딩 로드(252)의 수압 면적(B)을 대략 동일하게 함으로써, CS 밸브체(251)에 작용하는 제어 압력(Pc)의 영향을 캔슬할 수 있다. 또한, CS 밸브체(251)와 슬라이딩 로드(252)가 별체로 구성됨으로써, 밸브구부 면적(A)과 수압 면적(B)을 자유롭게 설정할 수 있다.
또한, 본 실시예 2의 용량 제어 밸브(V2)의 변형예로서, 도 8에 나타나는 바와 같이, 솔레노이드(80)와 축방향 반대측, 즉 제2 밸브 하우징(211)의 축방향 좌단부에는, 가이드공(211a)과 슬라이딩 로드(252) 사이를 시일하는 시일부로서의 O링(213)이 마련되어 있어도 좋다. 이에 의하면, 슬라이딩 로드(252)의 수압면(252a)에 작용하는 토출 압력(Pd)의 토출 유체가 가이드공(211a)을 통하여 제1 밸브 하우징(210) 및 제2 밸브 하우징(211) 내에 침입하는 것이 방지되기 때문에, 제어 압력(Pc)의 제어성을 높일 수 있다. 또한, O링(213)은, 제2 밸브 하우징(211)의 축방향 좌단에 마련되는 고정 부재(214)에 의해 대략 고정됨으로써, 슬라이딩 로드(252)의 동작과 상관없이 시일성을 유지할 수 있다.
실시예 3
실시예 3에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 3의 용량 제어 밸브(V3)에 있어서, 도 9 및 도 10에 나타나는 바와 같이, 밸브체로서의 CS 밸브체(351)는, 축방향 좌단에 단부(351a)가 형성되는 대경부(351b)와, 대경부(351b)의 축방향 좌측에 연설되고 대경부(351b)보다도 소경으로 형성되는 소경부(351c)가 일체로 구성되는 단이 있는 주상체이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다. 또한, CS 밸브체(351)에 소경부(351c)가 형성됨으로써, CS 밸브(350)의 개변시에 일정 단면의 유로가 확보되어 있다.
또한, CS 밸브체(351)와 축방향으로 대향하여 이간하는 별체의 슬라이딩 로드(252)와 제1 밸브 하우징(210)의 축방향 좌단 사이에는, 부세 수단으로서의 코일 스프링(353)이 개재되어 있다. 상세하게는, 코일 스프링(353)은, 제2 밸브실(230)에 배치되어 있고, 코일 스프링(353)의 축방향 좌단이 지지캡(254)에 형성되는 플랜지부(254a)의 축방향 우단면에 맞닿고, 코일 스프링(353)의 축방향 우단이 제1 밸브 하우징(210)의 축방향 좌단면에 맞닿은 상태로 보지되어 있다. 즉, 슬라이딩 로드(252)와 CS 밸브체(351)는, 서로 대향하는 축방향 단부끼리가 접리 가능하게 배치된 상태로 되어 있다.
이에 의하면, 도 10에 나타나는 바와 같이, 지지캡(254)의 축방향 우단이 이동을 개시하고 나서 CS 밸브체(351)의 축방향 좌단에 맞닿을 때까지의 영역, 즉 도 11에 있어서의 변곡점(D)까지의 완충 영역에 있어서는, CS 밸브(350)의 밸브 개도에 토출 압력(Pd)에 따른 힘이 작용하지 않도록 되어 있다. 또한, 도 11에 있어서의 변곡점(D) 이후는, 지지캡(254)의 축방향 우단이 소경부(351c)의 축방향 좌단에 맞닿음으로써, 코일 스프링(353)의 부세력이 토출 압력(Pd)의 상승에 의해 슬라이딩 로드(252)를 축방향 오른쪽으로 이동시키는 힘의 저항이 되기 때문에, 토출 압력(Pd)에 따른 힘이 CS 밸브체(351)에 대하여 작용하기 어렵게 되어 있다.
또한, 솔레노이드(80)에 의해 구동되는 CS 밸브체(351)의 동작과, 토출 압력(Pd)에 따른 힘에 의한 슬라이딩 로드(252)의 동작을 조합함으로써, CS 밸브체(351)의 동작을 보정하는 영역과 보정하지 않는 영역을 설정할 수 있기 때문에, 토출 압력(Pd)을 사용한 보정에 의한 제어 특성을 적절히 변경하기 쉽다. 또한, 슬라이딩 로드(252)와 CS 밸브체(351)의 이간 거리나 코일 스프링(353)의 스프링 정수를 변경함으로써, 보정에 의한 제어 특성을 적절히 변경해도 좋다.
또한, 본 실시예 3의 용량 제어 밸브(V3)의 변형예로서, 도 12에 나타나는 바와 같이, 솔레노이드(80)와 축방향 반대측, 즉 제2 밸브 하우징(211)에 마련되는 가이드공(211a)과 슬라이딩 로드(252)의 사이를 시일하는 시일부로서의 O링(313)이 마련되어 있어도 좋다. 이에 의하면, 슬라이딩 로드(252)의 수압면(252a)에 작용하는 토출 압력(Pd)의 토출 유체가 가이드공(211a)을 통하여 제1 밸브 하우징(210) 및 제2 밸브 하우징(211) 내로 침입하는 것이 방지되기 때문에, 제어 압력(Pc)의 제어성을 높일 수 있다. 또한, O링(313)은, 제2 밸브 하우징(211)의 축방향 좌단에 마련되는 고정 부재(314)에 의해 대략 고정됨으로써, 슬라이딩 로드(252)의 동작에 상관없이 시일성을 유지할 수 있다.
실시예 4
실시예 4에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 4의 용량 제어 밸브(V4)에 있어서, 도 13 및 도 14에 나타나는 바와 같이, 밸브체로서의 CS 밸브체(451)는, 단면 대략 일정한 일체의 주상체이며, 솔레노이드(80)의 코일(86)에 대하여 관통 배치되는 로드를 겸하고 있다. 또한, CS 밸브체(451)의 축방향 우단에는, 용량 가변형 압축기의 토출실의 토출 압력(Pd)을 수압하는 수압부로서의 수압면(451b)이 형성되어 있다.
밸브 하우징(410)에는, 용량 가변형 압축기의 흡입실과 연통하는 흡입 포트로서의 Ps 포트(11)와, 용량 가변형 압축기의 제어실과 연통하는 제어 포트로서의 Pc 포트(12)와, 용량 가변형 압축기의 토출실과 연통하는 Pd 포트(13)가 형성되어 있다.
밸브 하우징(410)의 내부에는, 축방향 좌측에 CS 밸브체(451)의 축방향 좌단부가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되는 제1 밸브실(420)이 형성되어 있고, Ps 포트(11)는, 밸브 하우징(410)의 외주면으로부터 내경 방향으로 연장되어 제1 밸브실(420)과 연통하고, Pc 포트(12)는, 밸브 하우징(410)의 축방향 좌단의 내경측으로부터 축방향 오른쪽으로 연장되어 제1 밸브실(420)과 연통하고 있다. 또한, 밸브 하우징(410)의 내부에는, 축방향 우측, 즉 솔레노이드(80)측에 Pd 포트(13)와 연통하는 제2 밸브실(430)이 형성되어 있다.
밸브 하우징(410)의 내주면에는, 제1 밸브실(420)과 제2 밸브실(430) 사이를 관통하고 CS 밸브체(451)의 축방향 좌단부의 외주면이 대략 밀봉 상태로 슬라이딩 가능한 가이드공(410b)이 형성되어 있다. 또한, 밸브 하우징(410)의 내주면에는, Pc 포트(12)의 제1 밸브실(420)측의 개구단연에 CS 밸브 시트(410a)가 형성되어 있다. 또한, 가이드공(410b)의 내주면과 CS 밸브체(451)의 외주면 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, CS 밸브체(451)는, 밸브 하우징(410)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하도록 되어 있다.
또한, 제1 밸브실(420)과 제2 밸브실(430)은, 가이드공(410b)의 내주면과 CS 밸브체(451)의 외주면에 의해 형성되는 시일부로서의 클리어런스 시일에 의해, 대략 밀봉 상태로 시일되어 있기 때문에, Pd 포트(13)로부터 제2 밸브실(430)로 공급되는 토출 압력(Pd)의 토출 유체가 제1 밸브실(420) 내로 침입하는 것이 방지되어 있다. 또한, Pd 포트(13)로부터 제2 밸브실(430)로 공급되는 토출 압력(Pd)의 토출 유체는, 솔레노이드(80)를 구성하는 센터 포스트(82)에 있어서 축방향으로 연장되는 삽입 통과공(82a)의 내주면과, 당해 삽입 통과공(82a)에 삽입 통과되는 CS 밸브체(451)의 외주면 사이의 극간을 통과하여, 가동 철심(84)이 감삽되는 CS 밸브체(451)의 배면측, 즉 CS 밸브체(451)의 축방향 우단에 형성되는 수압면(451b)까지 돌아 들어갈 수 있게 되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V4)의 동작, 주로 CS 밸브(450)의 개폐 동작에 대해서 설명한다.
우선, 용량 제어 밸브(V4)의 비통전 상태에 대해서 설명한다. 도 13에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V4)는, 비통전 상태에 있어서, 가동 철심(84)이 코일 스프링(85)의 부세력에 의해 축방향 오른쪽으로 압압됨으로써, CS 밸브체(451)가 축방향 오른쪽으로 함께 이동하여, CS 밸브체(451)의 축방향 좌단(451a)이 CS 밸브 시트(410a)로부터 이간함으로써, CS 밸브(450)가 개방된다.
이때, CS 밸브체(451)에는, 축방향 오른쪽을 향하여 코일 스프링(85)의 부세력(Fsp)과, CS 밸브체(451)에 대한 제어 유체의 제어 압력(Pc)에 의한 힘(FPc)이 작용하고, 축방향 왼쪽을 향하여 CS 밸브체(451)의 수압면(451b)에 대한 토출 유체의 토출 압력(Pd)에 의한 힘(FPd)이 작용하고 있다. 즉, 우향을 정으로 하여, CS 밸브체(451)에는, 힘 Frod=Fsp+FPc-FPd가 작용하고 있다.
다음으로, 용량 제어 밸브(V4)의 통전 상태에 대해서 설명한다. 도 14에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V4)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 축방향 좌측, 즉 센터 포스트(82)를 향하여 끌어당겨져, 가동 철심(84)에 고정된 CS 밸브체(451)가 축방향 왼쪽으로 함께 이동함으로써, CS 밸브체(451)의 축방향 좌단(451a)이 CS 밸브 시트(410a)에 착좌하여, CS 밸브(450)가 폐색된다.
이때, CS 밸브체(451)에는, 축방향 왼쪽으로 전자력(Fsol), 축방향 오른쪽으로 힘 Frod가 작용하고 있다. 즉, 우향을 정으로 하여, CS 밸브체(451)에는, 힘 Frod-Fsol, 상세하게는, 힘 Fsp+FPc-FPd-Fsol이 작용하고 있다.
여기에서, CS 밸브체(451)의 수압면(451b)에 작용하는 토출 압력(Pd)은, 공조 시스템으로부터 요구되는 용량 가변형 압축기의 토출량에 따라 수시 변화하고 있다. 그 때문에, 토출 압력(Pd)에 따라 CS 밸브체(451)에 대하여 축방향 오른쪽으로 작용하는 힘 FPd가 변화하는 것이 되고, 솔레노이드(80)에 통전되는 전류(I)가 일정한 경우, 도 15에 있어서 실선의 그래프로 나타나는 바와 같이, 토출 압력(Pd)에 따라 CS 밸브(450)의 개구 면적이 비례적으로 감소하게 되어 있다.
이에 의하면, 용량 제어 밸브(V4)는, CS 밸브(450)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 행함과 동시에, Pd 포트(13)로부터 공급되고, 제어 압력(Pc), 흡입 압력(Ps)과 비교하여 압력이 높은 토출 압력(Pd)을 CS 밸브체(451)의 수압면(451b)에 대하여 축방향 왼쪽, 즉 CS 밸브(450)의 폐변(閉弁) 방향으로 작용시켜 CS 밸브체(451)의 동작의 보정에 사용할 수 있다. 그 때문에, CS 밸브(450)의 밸브 개도의 조정을 행하기 쉽게 되어, 공조 시스템의 제어 압력(Pc)을 목표값까지 단시간에 도달시킬 수 있다.
또한, 가이드공(410b)의 내주면 또는 CS 밸브체(451)의 외주면에 환상의 홈을 형성함으로써, 홈에 의한 래비린스 효과에 의해 클리어런스 시일에 있어서의 시일성을 높여도 좋다.
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.
상기 실시예에서는, 용량 제어 밸브(V1~4)가, CS 밸브체가 코일 스프링(85)에 의해 CS 밸브의 개변 방향으로 부세되는 노멀 오픈 타입으로서 구성되는 것으로 하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, CS 밸브체가 코일 스프링(85)에 의해 CS 밸브의 폐변 방향으로 부세되는 노멀 클로즈 타입으로서 구성되어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, Pc 포트(12)가 Ps 포트(11)에 대하여 축방향 좌측에 형성되는 구성에 대해서 설명했지만, Pc 포트(12)가 Ps 포트(11)에 대하여 축방향 우측에 형성되도록 배치가 바뀌어도 좋다. 이 경우, CS 밸브체 및 CS 밸브 시트의 형상이나 배치는 적절히 변경되는 것으로 한다.
또한, 상기 실시예 1~3에서는, 수압면이 형성되는 CS 밸브체 또는 슬라이딩 로드의 축방향 좌단부가, 가이드공으로부터 축방향 왼쪽으로 돌출되어 있는 것으로 하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, CS 밸브체 또는 슬라이딩 로드의 축방향 좌단, 즉 수압면이 가이드공의 내부에 상시 배치되는 것이라도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~3에서는, 변형예로서 가이드공과 CS 밸브체 또는 슬라이딩 로드의 사이를 시일하는 시일부로서의 O링이 마련되는 구성에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 수압면에 작용하는 토출 압력(Pd)의 토출 유체가 밸브 하우징 내에 침입하는 것을 방지할 수 있는 것이면, 시일부는 자유롭게 구성되어도 좋다.
또한, 상기 실시예 2에 있어서, 슬라이딩 로드(252)와 CS 밸브체(251)는 맞닿지 않고 상시 축방향으로 이간하고 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예 3에 있어서, 코일 스프링(353)은, 슬라이딩 로드(252)와 제1 밸브 하우징(210)의 축방향 좌단 사이에 개재되어 있는 것에 한정하지 않고, 코일 스프링(353)의 축방향 우단이 예를 들면 제2 밸브 하우징(211)의 내주면에 형성되는 내향 플랜지부에 맞닿아 있어도 좋다.
또한, 수압부는, CS 밸브체 또는 슬라이딩 로드의 축방향 단면에 형성되는 것에 한정하지 않는다. 예를 들면, 상기 실시예 4에서는, CS 밸브체의 축방향 우단이 가동 철심에 의해 완전하게 피복되고, 가동 철심의 축방향 우단이 수압부로서 CS 밸브체에 토출 압력(Pd)에 따른 힘을 작용시켜도 좋다.
9; 고정 오리피스
10; 밸브 하우징
10a; CS 밸브 시트
10c; 가이드공
11; Ps 포트(흡입 포트)
12; Pc 포트(제어 포트)
13; Pd포트(토출 포트)
20; 제1 밸브실
30; 제2 밸브실
50; CS 밸브
51; CS 밸브체(밸브체)
51a; 단부(段部)
51d; 수압면(수압부)
80; 솔레노이드
85; 코일스프링(스프링)
113; O링(시일부)
210; 제1 밸브 하우징(밸브 하우징)
210a; CS 밸브 시트
211; 제2 밸브 하우징(밸브 하우징)
211a; 가이드공
213; O링(시일부)
250; CS 밸브
251; CS 밸브체(밸브체)
251a; 단부(段部)
252; 슬라이딩 로드
252a; 수압면(수압부)
253; 코일 스프링(부세 수단)
254; 지지캡
255; 지지 플레이트
313; O링(시일부)
350; CS 밸브
351; CS 밸브체(밸브체)
351a; 단부(段部)
353; 코일 스프링(부세 수단)
410; 밸브 하우징
410a; CS 밸브 시트
410b; 가이드공
450; CS 밸브
451; CS 밸브체(밸브체)
451b; 수압면(수압부)
Pc; 제어 압력
Pd; 토출 압력
Ps; 흡입 압력
V1~4; 용량 제어 밸브

Claims (3)

  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 행하고,
    토출 압력에 따른 힘을 상기 밸브체의 폐변(閉弁) 방향으로 작용시키는 수압부를 갖고,
    상기 수압부는, 상기 CS 밸브 시트보다도 축방향에 있어서 상기 솔레노이드 측에 위치하고,
    상기 밸브체의 상기 CS 밸브 시트와의 맞닿음부는, 상기 CS 밸브 시트보다도 축방향에 있어서 상기 솔레노이드 측에 위치하고,
    상기 솔레노이드를 구성하는 센터 포스트에 있어서 축방향으로 연장되는 삽입 통과공의 내주면과 당해 삽입 통과공에 삽입 통과되는 상기 밸브체의 외주면과의 사이의 극간과, 가동 철심이 감삽(嵌揷)되는 상기 밸브체의 배면측의 공간을, 갖고,
    상기 수압부는 상기 배면측의 공간에 형성되는 용량 제어 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수압부는, 상기 밸브체 혹은 상기 솔레노이드의 가동 철심에 마련되어 있는 용량 제어 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밸브체는, 상기 스프링에 의해 상기 CS 밸브의 개변(開弁) 방향으로 부세되어 있는 용량 제어 밸브.

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