KR20130021412A - 파일럿 작동식의 전자 밸브 - Google Patents

Abstract

파일럿 작동식의 전자 밸브(500)는, 축방향으로 상대 이동 가능하게 배열되어 있는 플런저(571) 및 고정 철심(572)을 포함하고, 플런저(571)를 파일럿 밸브(506)와 일체로 이동시키기 위한 전자 흡인력을 발생시키는 솔레노이드(502)를 구비한다. 또한, 전자 밸브(500)는 파일럿 밸브(506)에 전자 흡인력과는 역방향의 탄성력을 작용시키고 균형 위치에 정지시키는 스프링(556)을 포함하고, 스프링(556)은 솔레노이드(502)의 전자 흡인력에 의한 플런저(571)의 이동량보다도 크게 변형 가능하고, 메인 밸브(505)의 정지 위치를 스프링(556)의 탄성 변형량에 의존시키는 것에 의해 메인 밸브(505)의 스트로크를 증폭시키는 스트로크 증폭 기구를 구비한다.

Description

파일럿 작동식의 전자 밸브{PILOT OPERATED SOLENOID VALVE}

본 발명은 파일럿 작동식의 전자 밸브 및 그 전자 밸브에 이용하는데 적합한 밸브 구조에 관한 것이다.

예를 들면 특허문헌 1에는, 파일럿형 전자 밸브가 기재되어 있다. 이 전자 밸브는, 양면에 가해지는 압력의 차이에 의해 변위하는 압력 작동 밸브의 일면을 향해 고압측 관로와 저압측 관로의 각 개구부를 배치하고 다른 쪽 면측으로 조압실을 형성하고, 상기 압력 작동 밸브에 상기 고압측 관로와 상기 조압실을 연통시키기 위한 제 1의 파일럿 구멍과, 상기 저압측 관로와 상기 조압실을 연통시키기 위한 제 2의 파일럿 구멍을 형성하고, 상기 압력 작동 밸브와의 상대적인 변위에 의해 상기 제 1과 제 2의 파일럿 구멍을 개폐시키기 위한 전자 구동의 파일럿 밸브체를 마련한 것이다. 제 1의 파일럿 구멍 및 제 2의 파일럿 구멍이 압력 작동 밸브와 전자 구동의 파일럿 밸브체와의 상대적인 변위에 의해 개폐된다. 고압측 관로내와 저압측 관로내의 차압의 변화가 크더라도 조압실내의 압력이 적정하게 조정되고, 전자 밸브를 원활하게 개폐할 수 있다.

특개 평8-338557호 공보

전형적인 파일럿 전자 밸브는 솔레노이드의 철심 이동량에 파일럿 밸브 및 메인 밸브의 이동량이 일치하도록 구성되어 있다. 즉, 솔레노이드에 의해 파일럿 밸브가 직접 구동되고, 메인 밸브가 그것에 추종된다. 메인 밸브의 이동량은 철심 이동량에 의해 제한되어 있다. 따라서, 메인 밸브의 스트로크를 크게 하려면 대형의 솔레노이드가 필요하다.

또, 일반적으로 비례 밸브는 메인 밸브의 개도를 임의로 조정하는 밸브이기 때문에, 메인 밸브의 정지 위치의 안정성이 우수한 것이 바람직하다. 하지만, 비례 밸브가 이른바 파일럿 작동식인 경우에는 실용에 견디는 성능으로 메인 밸브를 안정된 위치에 정지시키는 것은 반드시 용이하지 않은 것이 실정이다. 그 하나의 이유는, 파일럿 밸브의 작동에 의해 생긴 하중이 메인 밸브의 움직임 동작에 영향을 주기 때문이다. 구동용의 솔레노이드를 대형으로 하는 것에 의해 원하는 메인 밸브 스트로크에 걸쳐 위치 안정성을 향상시킬 수 있지만, 그와 같은 대형화는 기기류의 경량화 및 소형화라는 조류(潮流)에 상반된다.

본 발명의 목적 중 하나는, 소형의 솔레노이드를 구동원으로 하는 비례 밸브에 적합한 파일럿 작동식의 전자 밸브 및 그 전자 밸브에 이용되는데 적합한 밸브 구조를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태의 전자 밸브는, 파일럿 작동식의 전자 밸브이고, 전자 밸브의 보디 및 메인 밸브 중 한쪽에 형성되어 있는 파일럿 밸브 구멍과, 상기 파일럿 밸브 구멍에 접리(接離)하는 파일럿 밸브체를 포함하는 파일럿 밸브와, 파일럿 밸브를 작동시키기 위한 솔레노이드이고, 파일럿 밸브체와 일체로 축방향으로 이동하는 제 1 철심과, 상기 축방향에 관해 파일럿 밸브체와는 반대측으로 제 1 철심과 간극을 가지고 배치되어 있는 제 2 철심을 포함하는 솔레노이드와, 솔레노이드의 전자 흡인력과는 역방향으로 탄성력을 작용시키고 균형 위치에 파일럿 밸브체를 정지시키도록 일단이 파일럿 밸브체에 설치되고, 타단이 상기 보디 및 메인 밸브 중 다른 쪽에 설치되어 있는 탄성 부재를 구비한다. 상기 탄성력에 의한 상기 탄성 부재의 변형 범위를 제 1 철심과 제 2 철심과의 간극의 변동 범위보다도 크게 하고, 상기 탄성 부재의 변형량을 메인 밸브의 이동량에 연결되는 것에 의해, 제 1 철심과 제 2 철심과의 상대 이동 스트로크보다도 메인 밸브의 스트로크를 크게한 것을 특징으로 한다.

이 상태에 의하면, 파일럿 작동식의 전자 밸브이기 때문에, 솔레노이드의 전자 흡인력을 계기(契機)로서 파일럿 밸브가 개폐되고, 파일럿 작동에 의해 메인 밸브가 이동된다. 파일럿 밸브체는, 솔레노이드의 전자 흡인력과, 파일럿 밸브체에 일단이 설치되어 있는 탄성 부재의 탄성력이 균형 위치에 정지된다. 탄성 부재의 탄성 변형에 의해 전자 흡인력에 균형 탄성력이 생긴다.

파일럿 밸브 구멍은 전자 밸브의 보디 및 메인 밸브 중 한쪽에 형성되고, 탄성 부재의 타단은 보디 및 메인 밸브 중 다른 한쪽에 설치되어 있다. 즉, 파일럿 밸브 구멍이 보디에 형성되는 경우에는, 파일럿 밸브체는 탄성 부재에 의해 메인 밸브에 접속되고, 파일럿 밸브 구멍이 메인 밸브에 형성되는 경우에는 파일럿 밸브체는 탄성 부재에 의해 보디에 접속된다. 따라서, 파일럿 밸브 구멍이 형성된 부재와 파일럿 밸브체를 탄성 부재로 직접 접속할 필요가 없다. 파일럿 밸브의 밸브체와 밸브 구멍과의 상대 이동량은 비교적 작게 되지만, 그것을 제약이라 할 것 없이 탄성 부재의 변형량을 크게 할 수 있다.

솔레노이드의 제 1 철심과 제 2 철심과의 간극의 변동 범위보다도 탄성 부재의 변형 범위는 크게 되어 있다. 솔레노이드에 있어서 변위량은 파일럿 밸브의 개도에 연동하고, 탄성 부재의 변위량은 메인 밸브의 이동량에 연결된다. 이렇게, 제 1 철심과 제 2 철심과의 상대 이동 스트로크보다도 메인 밸브의 스트로크를 크게 할 수 있다. 즉, 솔레노이드에는 변위량을 비교적 작게 하는 한편, 메인 밸브의 이동량을 크게 할 수 있다. 따라서, 소형의 솔레노이드를 구동원으로서 채택하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 양태도 또한 파일럿 작동식의 전자 밸브이다. 이 전자 밸브는, 축방향으로 상대 이동 가능하게 배열되어 있는 제 1 철심 및 제 2 철심을 포함하고, 제 1 철심을 파일럿 밸브와 일체로 이동시키기 위한 전자 흡인력을 발생시키는 솔레노이드와, 파일럿 밸브에 전자 흡인력과는 역방향의 탄성력을 작용시키고 균형 위치에 정지시키는 탄성 부재를 포함하고, 상기 탄성 부재는 솔레노이드의 전자 흡인력에 의한 제 1 철심과 제 2 철심의 간극의 감소량 보다도 크게 변형 가능하고, 메인 밸브의 정지 위치를 상기 탄성 부재의 탄성 변형량에 의존시키는 것에 의해 메인 밸브의 스트로크를 증폭시키는 스트로크 증폭 기구를 구비한다.

이 상태에 의하면, 탄성 부재는 솔레노이드의 전자 흡인력에 의한 제 1 철심과 제 2 철심의 간극의 감소량보다도 크게 변형 가능하고, 그 탄성 부재의 탄성 변형량에 메인 밸브의 정지 위치를 의존시키는 것에 의해 메인 밸브의 스트로크가 증폭된다. 따라서, 솔레노이드에 의한 변위량을 비교적 작게 하는 한편, 메인 밸브의 이동량을 크게 할 수 있다. 따라서, 소형의 솔레노이드를 구동원으로서 채택할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 밸브 구조이다. 이 밸브 구조는, 고압 통로와 저압 통로를 접속하는 중간 압력실과, 중간 압력실의 유체압의 작용에 의해 이동하는 피스톤과, 중간 압력실과 고압 통로 또는 저압 통로와의 유로를 개폐하기 위해 마련되어 있는 밸브체와, 밸브체를 이동시키기 위한 전자 흡인력을 발생시키는 솔레노이드와, 일단이 피스톤에 설치되고 타단이 밸브체에 설치되어 있고, 솔레노이드의 전자 흡인력과는 역방향의 탄성력을 밸브체에 작용시키는 탄성 부재를 구비한다. 밸브체는, 유체압의 작용에 의한 피스톤의 이동에 따른 탄성 부재의 탄성 변형에 따라 탄성력과 전자 흡인력과의 균형에 의해 상기 유로를 개방한다. 피스톤은, 전자 흡인력에 균형 탄성력을 발생시키도록 탄성 부재에 탄성 변형을 가하는 위치를 정지 위치로 한다.

이 상태에 의하면, 밸브체는 일단이 피스톤에 설치되고 타단이 밸브체에 설치되어 있는 탄성 부재의 탄성력과 솔레노이드의 전자 흡인력과의 균형에 의해 중간 압력실의 유체압을 조정한다. 그 유체압의 작용에 의해 피스톤은 이동되고, 솔레노이드의 전자 흡인력과 탄성 부재의 탄성력과의 균형 위치에 피스톤이 정지된다. 이렇게, 솔레노이드에 의한 밸브체의 작동을 계기(契機)로서, 탄성 부재의 변형량에 따른 정지 위치로 피스톤을 이동시킬 수 있다. 피스톤의 이동량은 탄성 변형량에 의존하고, 밸브체의 이동량에는 제약되지 않는다. 따라서, 피스톤의 가동 범위를 밸브체의 가동 범위와는 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 밸브체 보다도 피스톤의 가동 범위를 크게 한 경우에는, 이 밸브 구조의 밸브체 및 피스톤은 각각, 예를 들면 파일럿 작동식 제어 밸브의 파일럿 밸브체 및 메인 밸브체로서 적합하다.

본 발명에 의하면, 소형의 솔레노이드를 구동원으로 하는 비례 밸브에 적합한 파일럿 작동식의 전자 밸브 및 그 전자 밸브를 이용하는데 적합한 밸브 구조를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브의 다른 예의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 19는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 21a 내지 도 21c는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 22는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 전자 밸브의 일례의 단면도이다.

본 발명의 실시형태에 따른 파일럿 전자 밸브는, 솔레노이드의 흡인력 변화를 메인 밸브의 변위량에 대응할 수 있도록 구성되어 있다. 그 때문에, 솔레노이드 힘에 균형 탄성력을 발생시키는 탄성 부재가 마련되어 있고, 그 탄성력에 의한 탄성 변형량에 의존하여 메인 밸브의 이동량이 정해진다. 플런저의 가동 범위가 아닌 흡인력 변동 범위를 메인 밸브 스트로크에 연결하고 있기 때문에, 플런저 이동량은 이미 메인 밸브 이동량의 제약이 되지 않는다. 비록 제어 전류 범위에 있어서 실질적으로 플런저가 변위하지 않고 정지하고 있었다고 해도, 흡인력 변화에 따른 소망의 메인 밸브 스트로크를 실현할 수 있다. 플런저의 가동 범위를 작게 할 수 있기 때문에, 소형의 소레노이드를 구동원으로 하는 파일럿 전자 밸브를 제공할 수 있다.

이것에 대해 전형적인 파일럿 전자 밸브는 솔레노이드의 철심이 움직인 부분만큼 메인 밸브가 이동되도록 구성되어 있는 것에 지나지 않는다. 또, 이들 전형적인 밸브에도 스프링이 내장되어 있지만, 단순히 밸브체를 초기 상태로 부세하기 위해 마련되어 있는 것에 지나지 않고, 본 발명의 일 실시형태처럼 메인 밸브 이동량의 증폭 작용을 공급하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 편의상, 도시의 상태를 기준으로 각 구조의 위치 관계를 표현할 수 있다. 또, 도시의 상하 좌우의 위치 관계를 사용해서 각 구조의 위치 관계를 설명할 수 있다. 도시되는 각 전자 밸브는 대체로, 솔레노이드에 의한 흡입 구동 방향에 따른 축을 중심으로 구성되어 있다. 이 축을 중심 축으로 부르는 것이 적절하다. 전자 밸브의 특히 그 내부 구조는, 대체로 이 중심 축에 따라 각 부재가 배열되어 있다.

[제 1 실시형태]

도 1 및 도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 파일럿 작동식의 전자 밸브(100)의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다. 전자 밸브(100)는, 밸브 본체(101)와 솔레노이드(102)를 조립하여 구성된다. 일실시예에는 전자 밸브(100)는, 솔레노이드(102)에의 공급 전류값에 따라 임의의 개도를 얻을 수 있는 비례 밸브로서 구성되어 있다. 도 1은 솔레노이드(102)에 전류가 공급되지 않았을 때의 전자 밸브(100)의 상태를 나타내고, 도 2는 솔레노이드(102)에 전류가 공급되고 원하는 개도로 조정되어 있을 경우의 전자 밸브(100)를 나타낸다. 도 1에 나타난 바와 같이, 전자 밸브(100)는 상폐(常閉)형의 밸브로서 구성되어 있다. 도 3은, 전자 밸브(100)의 제어 전류와 개도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

밸브 본체(101)는, 유저 원통상의 보디(103)에 메인 밸브(105)와 파일럿 밸브(106)를 중심축에 동축상으로 수용하여 구성된다. 보디 상면(109)에는 솔레노이드(102)가 설치되고, 보디(103)의 측부에는 입구 포트(110)가 마련되고, 보디 하면(113)에는 출구 포트(112)가 마련되어 있다. 일 실시예에는 전자 밸브(100)는 액체(예를 들면, 물)의 흐름을 제어하기 위한 제어 밸브로서 사용된다.

보디(103)의 내부에는, 보디 하면(113)에서 중심 축으로 동축상에 상방으로 연출한 원통상의 구획벽(114)이 마련되어 있다. 구획벽(114)은, 보디(103) 내를 고압실(116)과 저압실(118)에 구획한다. 고압실(116)은 입구 포트(110)에 연통하고, 저압실(118)은 출구 포트(112)에 연통한다.

구획벽(114)의 원통 내주면에 의해 메인 밸브 구멍(120)이 형성되고, 그 상류측 개구 단부에 의해 메인 밸브좌(122)가 형성되어 있다. 고압실(116)에는 원판 모양의 메인 밸브체(124)가 배설되어 있다. 메인 밸브체(124)는, 메인 밸브좌(122)에 착탈하여 메인 밸브(105)를 개폐한다. 메인 밸브체(124)는, 원판 하면의 직경 방향 중앙부에서 하방으로 돌출하는 복수의 각부(132)(본 도면에는 한 개만 표시)가 연설(延設)되어 있다. 복수의 각부(132)는 메인 밸브 구멍(120)에 의해 접동 가능하게 지지되어 있다. 메인 밸브체(124)의 외주부의 돌기(130)와 각부(132)와의 경방향 중간에서 다이어프램(134)의 표면이 메인 밸브좌(122)에 접리함으로써 메인 밸브(105)는 개폐된다.

메인 밸브체(124)와 보디(103)의 내측면과의 사이에 다이어프램(134)이 장치되어 있다. 다이어프램(134)은 메인 밸브체(124)의 외주부에 형성된 돌기(130)에 의해 메인 밸브체(124)에 설치되어 있다. 다이어프램(134)을 포함하는 메인 밸브체(124)는, 고압실(116)과 배압실(140)과 저압실(118)을 구획한다. 다이어프램(134)의 변형에 의해, 고압실(116)과 배압실(140)이 구획된 상태에서 메인 밸브체(124)가 축방향으로 접동하는 것이 허용된다. 외주부의 돌기(130)를 관통하고, 리크 통로로서의 오리피스(139)가 마련되어 있다. 오리피스(139)는 고압실(116)과 배압실(140)을 연통한다.

고압실(116)의 압력(P1)("상류측 압력(P1)"이라고 함)은, 이 오리피스(139)를 통과함으로써 배압실(140)에서 중간 압력(Pp)이 되는 한편, 메인 밸브(105)를 지나 감압된 압력(P2)("하류측 압력(P2)"이라고 함)이 된다. 중간 압력(Pp)은, 파일럿 밸브(106)의 개폐 상태에 따라 변화한다. 고압실(116)과 저압실(118)을 메인 밸브(105)를 사이에 두고 연결하는 통로가 전자 밸브(100)에 있어서 "메인 통로"를 구성하고, 고압실(116)과 저압실(118)을 배압실(140) 및 파일럿 밸브(106)를 사이에 두고 연결하는 통로가 전자 밸브(100)에 있어서 "부통로"를 구성한다.

메인 밸브체(124)의 중심부에는, 관통 구멍이 중심 축에 동축상으로 형성되어 있고, 그 관통 구멍의 내주면에 의해 부밸브 구멍(146)이 형성되어 있다. 도시의 실시예에서는 이 관통 구멍은 상부의 지름이 넓고 하부의 지름이 좁은 3단계의 단부의 관통 구멍이다. 메인 밸브체(124)의 상면에서 부밸브 구멍(146)의 상류측 개구 주연부로부터 상방을 향해 복수의 각부(142)가 연설(延設)되어 있다(본 도면에는 하나만 표시). 복수의 각부(142)는 솔레노이드(102)의 내부까지 연장하고, 솔레노이드(102)의 제 2 플런저(172)에 접속되어 있다.

부밸브 구멍(146)의 단부에 부밸브좌(148)가 형성되어 있다. 도시의 예에는 부밸브 구멍(146)의 첫 번째인 하류측 가장 지름이 작은 부분의 상류측 개구 단부에 의해 부밸브좌(148)가 형성되어 있다. 파일럿 밸브(106)를 구성하는 파일럿 밸브체(150)가, 후술과 같이 제어 상태에 따라 부밸브좌(148)에 착탈하여 부밸브 구멍(146)을 개폐한다. 파일럿 밸브체(150)는, 예를 들면 스테인리스 재료로 이루어지고 중심 축을 따라 연장하여 존재하는 긴 형상의 본체를 가진다. 부밸브 구멍(146)의 상반분은 파일럿 밸브체(150)의 하단부를 삽입 가능하게 하는 치수로 되어 있다. 구체적으로는 예를 들면, 부밸브 구멍(146)의 두 번째의 지름은 파일럿 밸브체(150)의 지름과 대체로 같고, 부밸브 구멍(146)의 가장 지름이 큰 부분인 세 번째의 지름은 파일럿 밸브체(150)의 지름보다도 크다.

도 1에 도시된 파일럿 밸브(106)의 폐쇄 상태에 있어서는 파일럿 밸브체(150)의 선단부(152)가 부밸브 구멍(146)의 두 번째에 수용되고 부밸브좌(148)에 선단부(152)가 바로 접해 있다. 선단부(152)의 다소 상방에는 파일럿 밸브체(150)로부터 직경 방향으로 연장한 스프링 부착 플런저(154)가 마련되어 있다. 스프링 부착 플런저(154)는, 도시된 폐쇄 상태에 있어서 부밸브 구멍(146)의 세 번째로 수용되는 위치에 형성되어 있다. 또, 스프링 부착 플런저(154)의 외측면은 부밸브 구멍(146)의 세 번째의 내면에 접동 가능하게 지지되어 있어도 좋다.

부밸브 구멍(146)은 오리피스(139)보다도 큰 유로 단면적을 가진다. 즉, 부밸브 구멍(146)의 유량은 오리피스(139)에서의 유량보다도 크다. 파일럿 밸브(106)를 폐쇄하고 있을 때의 배압실(140)의 중간 압력(Pp)은, 오리피스(139)를 통한 유입에 의해 상류측 압력(P1)으로 승압된다. 한편, 파일럿 밸브(106)를 개방했을 때에는 부밸브 구멍(146)을 통한 유출에 의해, 중간 압력(Pp)은 감압된다.

본 실시예에 있어서 탄성 부재로서의 스프링(156)은, 스프링 부착 플런저(154)와 스프링 부착 부재(158)와의 사이에 장치되어 있다. 스프링(156)은, 파일럿 밸브체(150)를 밸브 폐쇄 방향으로 힘을 가한다. 스프링(156)의 하단은 스프링 부착 플런저(154)의 상면에 설치되고, 스프링(156)의 상단은 스프링 부착 부재(158)의 하면에 설치되어 있고, 스프링(156)의 내부를 파일럿 밸브체(150)가 삽입 통과한다. 이렇게, 스프링(156)은, 일단이 파일럿 밸브체(150)에 설치되고, 타단이 보디(103)에 설치되어 배압실(140)에 수용되어 있다.

스프링 부착 부재(158)는 원뿔대 모양의 통모양 부재이고, 중심 부분에는 파일럿 밸브체(150)의 삽통 구멍이 형성되고, 확경된 주연부는 슬리브(170)의 하단 개구부에 설치되어 있다. 스프링 부착 부재(158)는 중심축과 동축으로 배설되어 있다. 스프링 부착 부재(158)의 원뿔대 모양에 대응하는 형상에 제 1 플런저(171)의 하면으로 오목부가 형성되어 있다. 이 오목부에서 하방을 향해 스프링 부착 부재(158)를 삽입 통과하여 파일럿 밸브체(150)가 연장되어 있다.

솔레노이드(102)는, 보디(103)의 상단 개구부를 밀봉하도록 설치된 바닥이 있는 원통 형상의 슬리브(170)를 가진다. 슬리브(170)내에는, 제 1 철심으로서의 제 1 플런저(171) 및 제 2 철심으로서의 제 2 플런저(172)가 축선 방향으로 대향 배치되도록 수용되어 있다. 후술하는 바와 같이 제 1 플런저(171)는 파일럿 밸브체(150)와 일체로 축방향으로 이동 가능하고, 제 2 플런저(172)는 메인 밸브체(124)와 일체로 축방향으로 이동 가능하고, 제 1 플런저(171)와 제 2 플런저(172)와는 축방향으로 상대 이동이 허용되어 있다. 제 2 플런저(172)는, 축방향에 관해 파일럿 밸브체(150)와는 반대측으로 제 1 플런저(171)와 간극(175)을 가지고 배치되어 있다.

슬리브(170)의 외주부에는 축방향을 따라 상측 자기 슬리브(173-1) 및 하측 자기 슬리브(173-2)가 마련되고, 또한 그 직경 방향 외측에는 보빈(173-3)이 마련되어 있다. 그 보빈(173)에 전자 코일(174)이 감겨 있다. 상측 자기 슬리브(173-1)와 하측 자기 슬리브(173-2)와는 축방향으로 분리되어 있다. 그리고 전자 코일(174)을 외부에서 덮도록 케이스(176)가 마련되어 있다. 슬리브(170)는, 케이스(176)를 축선 방향으로 관통하고 있다. 전자 코일(174)에서는 통전용의 단자가 인출되어 있다. 솔레노이드(102)의 자기 회로는, 케이스(176), 하측 자기 슬리브(173-2), 제 1 플런저(171), 제 2 플런저(172), 상측 자기 슬리브(173-1), 케이스(176)의 순서대로 자력선이 이들 각 요소를 통과한다. 제 1 플런저(171)와 제 2 플런저(172)와의 간극(175)이 자기 갭으로서 작용한다.

제 1 플런저(171)는, 원통 형상을 이루고, 그 외주부에는 축선 방향으로 연장되는 복수의 슬릿(180)(본 도면에는 1개를 표시)이 마련되어 있다. 전술의 메인 밸브체(124)의 각부(142)는, 이 슬릿(180)을 사이에 두고 제 1 플런저(171)를 통과하여 상방으로 연장하고 있다. 파일럿 벨브체(150)는, 제 1 플런저(171)를 그 축선을 따라 통과하고, 그 상단부가 추가로 체결되는 것에 의해 제 1 플런저(171)에 고정되어 있다. 따라서, 파일럿 밸브체(150)는, 제 1 플런저(171)와 일체적으로 동작한다.

제 2 플런저(172)는, 원통 형상을 이루고, 그 하단면에 의해 각부(142)의 상단면에 바로 접해 이것을 지지한다. 제 2 플런저(172)와 슬리브(170)와의 사이에는, 제 2 플런저(172)를 사이에 두고 메인 밸브체(124)를 밸브 폐쇄 방향으로 힘을 가하는 스프링(186)이 장치되어 있다. 스프링(186)은, 일단이 슬리프(170)의 상단부에 설치되고, 타단이 제 2 플런저(172)의 상부에 형성된 오목부에 설치되어 있다. 이렇게, 메인 밸브체(124)는, 제 2 플런저(172)와 일체적으로 동작 가능하게 되어 있다.

전자 밸브(100)를 비례 밸브로서 기능시킬 경우에는, 원하는 최소 개도를 실현하는 최저 전류(예를 들면, 전부 폐쇄 상태를 실현하는 비통전)와 원하는 최대 개도를 실현하는 최대 전류(예를 들면, 전부 개방 상태를 실현하는 소정의 전류값)로 정하는 범위에서 솔레노이드(102)의 공급 전류가 제어된다. 이 제어 범위에 있어서 제 1 플런저(171)와 제 2 플런저(172)와의 간극의 변동량의 범위보다도 스프링(156)의 탄성 변형량의 범위가 커지도록, 스프링(156)의 역학특성이 설정되어 있다. 예를 들면, 스프링(156)의 용수철 상수를 비교적 작게 하는 것에 의해 제어 전류 범위에 대응하는 탄성 변형 범위를 크게 할 수 있다.

이와 같이 구성된 전자 밸브(100)는, 솔레노이드(102)에의 공급 전류값에 따른 임의의 개도로 상류측에서 하류측으로의 흐름을 제어 가능한 파일럿 작동식의 상폐형 전자 비례 밸브로서 기능시킬 수 있다. 이하, 그 동작에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이, 도 1은 솔레노이드(102)가 오프된 전자 밸브(100)가 폐쇄된 상태를 나타낸다. 도 2는 도 3에 도시된 비례 밸브 특성에 있어서 A점의 상태를 나타낸다. A점에 있어서는 솔레노이드(102)에 제어 전류(I)가 공급되고, 메인 밸브(105)는 개도(d)로 되어 있다.

솔레노이드(102)가 오프로 된 상태(비통전 상태)에는(도1 참조), 솔레노이드힘이 작용하지 않기 때문에, 스프링(186)에 의해 제 2 플런저(172)를 사이에 두고 메인 밸브체(124)가 밸브 폐쇄 방향으로 힘이 가해지고, 메인 밸브(105)는 밸브 폐쇄 상태가 된다. 또, 스프링(156)에 의해 파일럿 밸브체(150)가 밸브 폐쇄 방향으로 힘이 가해지고, 파일럿 밸브(106)도 밸브 폐쇄 상태가 된다. 배압실(140)에는 상류측으로부터 오리피스(139)를 사이에 두고 유체가 도입되고, 중간 압력(Pp)은 상류측 압력(P1)과 동일하게 된다. 메인 밸브(105)가 밸브 폐쇄되어 있기 때문에, 상류측의 입구 포트(110)에서 하류측의 출구 포트(112)로의 흐름은 차단되어 있다.

솔레노이드(102)에의 통전을 개시하는 것에 의해, 제 1 플런저(171)와 제 2 플런저(172)와의 사이에 전류(i)에 따른 흡인력f(i)이 작용한다(도 2 참조). 제 1 플런저(171)와 일체로 파일럿 밸브체(150)가 축방향으로 상방에 구동되고, 파일럿 밸브(106)가 밸브 개방된다. 파일럿 밸브체(150)의 상방 이동과 함께 스프링(156)의 탄성 변형량(x)이 증가한다. 도시된 예에서 스프링(156)은 압축된다. 스프링(156)은 그 변형량에 따른 탄성력F(x)을 흡인력f(i)과는 역방향으로 파일럿 밸브체(150)에 작용시킨다.

파일럿 밸브체(150)의 밸브 개방에 의해 배압실(140)은 감압된다. 그때 작용하는 차압에 의해 메인 밸브체(124)는 파일럿 밸브체(150)에 추종되도록 상방으로 이동한다. 메인 밸브체(124)는 각부(142)를 사이에 두고 제 2 플런저(172)와 일체로 이동한다. 즉, 제 2 플런저(172)는 메인 밸브체(124)의 개방 이동과 함께 상방으로 대피한다. 이것에 의해, 스프링(156)의 탄성 변형량과 동일한 이동량을 메인 밸브체(124)에 공급할 수 있다.

이렇게, 제어 전류에 의해 정해지는 솔레노이드힘f(i)과 스프링힘F(x)과의 균형에 따라 파일럿 밸브체(150)는 이동하고, 힘의 균형 위치에 정지한다. 메인 밸브체(124)는 파일럿 밸브체(150)에 추종하고, 솔레노이드(102)에 제어 전류(I)가 공급된 상태(제어 상태)에는, 파일럿 밸브체(150)의 균형 정지 위치에 상당하는 개도(d)에서 정지한다. 제어 전류를 감소시킨 경우에는, 상술한 동작과 역방향으로 메인 밸브체(124) 및 파일럿 밸브체(150)가 이동하고, 도 1에 나타나는 폐쇄 상태로 되돌아 간다.

도 2에 도시된 개도(d)의 상태에서 메인 밸브체(124)가 개도(△d)만큼 폐쇄 방향(도 2에 있어서 하방)으로 변위된 경우에는, 상대적으로 파일럿 밸브(106)는 개방 방향으로 동작한 것이 된다. 그러면, 배압실(140)의 압력(Pp)은 하류측 압력(P2)에 근접하기 때문에, 그 차압의 작용에 의해 메인 밸브(124)는 개방 방향(도 2에 있어서 상방)으로 되돌아 간다. 반대로, 메인 밸브체(124)가 개도(△d)만큼 개방 방향(도 2에 있어서 상방)으로 변위된 경우에는, 스프링(156)의 변형량 더 나아가서 스프링힘도 증가된다. 따라서, 스프링힘의 증분이 복원력으로서 작용하고, 메인 밸브체(124)는 결국 폐쇄 방향(도 2에 있어서 하방)으로 되돌아 간다. 이렇게 메인 밸브(105)의 개도는 제어 전류에 따른 크기로 유지된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어 전류의 증가에 따라서 B점까지는 전자 밸브(100)는 도 1에 나와 있는 전폐 상태가 유지되고, B점에서 C점까지는 제어 전류의 증가에 따라서 비례적으로 밸브 개방도가 증가한다. C점은 전자 밸브(100)가 전개 상태를 나타낸다. 따라서, C점보다 전류를 크게 해도 개도는 커지지 않는다. B점보다도 전류가 작은 경우에 폐쇄 상태가 유지되는 것은, B점에 있어서의 솔레노이드 흡인력보다도 작은 흡인력에는 파일럿 밸브(106)를 밸브 폐쇄하는 부세력에 흡인력이 이길 수 없기 때문이다.

전자 밸브(100)는 말하자면, 메인 밸브(105)의 스트로크를 증폭하기 위한 스트로크 증폭 기구를 내장하고 있다. 이 스트로크 증폭 기구는, 파일럿 밸브체(150)에 솔레노이드힘과는 역방향의 스프링힘을 작용시키고 균형 위치에 정지시키는 스프링(156)을 포함한다. 제어 전류 범위에 있어서 솔레노이드힘에 의한 자기 갭의 감소량보다도 스프링(156)은 크게 변형 가능하다. 제 2 플런저(172)를 메인 밸브체(124)의 개폐 이동과 함께 상방 또는 하방에 일체로 이동시키는 것에 의해, 자기 갭의 변화량을 억제하면서 스프링(156)의 변형량을 메인 밸브의 이동량에 관련시킨다. 솔레노이드 제어 전류의 변화를, 흡인력 및 탄성력을 사이에 두고 탄성 변형량으로 변환한다. 이렇게, 소형의 솔레노이드의 자기 갭의 미소한 변화량을 이를테면 증폭하여 원하는 메인 밸브 스트로크를 실현할 수 있다. 소형의 솔레노이드를 구동원으로서 실용성이 우수한 파일럿 작동식의 전자 밸브를 구성할 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(102)의 제 1 플런저(171)의 상면에는 외주부를 볼록부로 하는 제 1 단차(177)가 형성되어 있고, 이것에 대향하는 제 2 플런저(172)의 하면에는 제 1 단차(177)에 대응하는 형상의 제 2 단차(178)가 형성되어 있다. 제 2 단차(178)는, 제 1 플런저(171)의 상면 중심부에 있는 제 1 단차(177)의 오목부에 대응하는 볼록부에 의해 제 2 플런저(172)의 하면에 형성되어 있다.

이 단차 구조에 의해, 각 플런저의 단면을 평면으로 한 경우에 비해 광범위의 자기 갭에 걸쳐 솔레노이드(102)의 흡인력 특성을 평탄하게 할 수 있다. 즉, 그 범위에서는 자기 갭이 변화해도 흡인력을 실질적으로 일정하게 유지할 수 있다. 일반적으로 솔레노이드가 소형인 만큼 흡인력이 일정한 자기 갭 범위는 좁아진다. 외란 등에 의한 파일럿 밸브체(150)의 미소 변위에 따른 흡인력의 과도한 변동은 밸브 개방도를 불안정하게 할 우려가 있고, 특히 비례 밸브에 있어서는 바람직하지 않다. 따라서 단차 구조의 적용은 비례 밸브에서 솔레노이드의 소형화에 기여한다는 점이 바람직하다. 흡인력의 변동을 작게 하는 것은, 탄성력에 의한 효과적인 복원력 생성 기구를 형성한다는 관점에서도 바람직하다. 균형에 의한 정지 상태에서 파일럿 밸브체(150)가 변위 했을 때 흡인력이 변화하지 않으면, 탄성력의 변화분을 그대로 복원력으로서 작용시킬 수 있다.

하지만, 본 실시예에 의하면, 전자 밸브(100)는 파일럿 밸브체(150)와 제 1 플런저(171)가 일체로 구동되고 메인 밸브체(124)가 파일럿 밸브체(150)로 추종할 때 제 2 플런저(172)를 메인 밸브체(124)와 일체로 이동하도록 구성되어 있다. 이렇게 전자 밸브(100)를 동작시켰을 때의 자기 갭의 변화량을 작게 억제하도록 되어 있기 때문에, 상술한 단차 구조에 의해 솔레노이드(102)의 흡인력 특성을 평탄화하는 것은 필수가 아니다.

또, 도시의 실시예에 있어서 배압실(140)의 중간 압력(Pp)은 솔레노이드(102)의 슬리브(170)의 내부에도 도입되어 있다. 이 때문에, 파일럿 밸브체(150)에는 중간 압력(Pp)과 하류측 압력(P2)과의 차압이 작용한다. 상류측 압력(P1)과 하류측 압력(P2)과의 차압이 그렇게 크지 않고, 파일럿 밸브체(150)에 작용하는 차압도 크기 않은 경우에는, 이 차압이 파일럿 밸브체(150)의 힘의 균형에 미치는 영향은 실용상 문제가 되지 않는다. 하지만, 차압의 영향을 경감 또는 방지하는 것을 중시하는 경우에는, 파일럿 밸브체(150)에 작용하는 축방향의 유체력을 상쇄하는 이른바 배압 캔슬을 가능하게 하는 구성이어도 좋다(예를 들면 도 5, 도 9를 참조).

도 4 내지 도 8을 참조하여, 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브(100)의 변형예를 설명한다. 도 4 내지 도 8에 있어서 도 1에 도시된 부위와 동일한 부위에 대해서는 같은 참조 부호를 붙이고, 용장을 피하기 위해 설명을 적절히 생략한다.

도 4는, 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브(100)의 파일럿 기구의 다른 적용예인 전자 밸브(200)를 나타내는 단면도이다. 도 4는 비통전 상태의 전자 밸브(200)를 나타낸다. 일실시예에 있어서는 전자 밸브(200)는 차량용 냉난방 장치의 냉동 사이클에 사용되는 팽창 밸브로서 적합하다(후술의 제 3 실시형태를 참조).

전자 밸브(200)는 니들 밸브(neddle valve)로서 구성되어 있다. 저압실(118)과 고압실(116)을 접속하는 저압실(118)의 입구 부분(202)이 좁게 되어 있고, 그 입구 부분(202)의 원통 내주면에 의해 메인 밸브 구멍(120)이 형성되고, 그 상류측 개구 단부에 의해 메인 밸브좌(122)가 형성되어 있다. 부밸브 구멍(146)을 형성하는 메인 밸브체(124)의 중심부는 원뿔형의 니들부로서 형성되어 있다.

또, 메인 밸브체(124)의 다이어프램(134)에 대신에(도 1 참조), 도 4에 나와 있는 전자 밸브(200)에 있어서는, 메인 밸브체(124)의 축방향 중앙부에는 반지름 방향 외향으로 연장되어 플런저부(234)가 마련되고, 보디(103)의 내주면에 접동 가능하게 지지되어 있다. 플런저부(234)의 외주면에는 실용의 0링(236)이 감착되어 있다. 플런저부(234)는, 고압실(116)과 배압실(140)을 구획한다. 플런저부(234)에서 상방을 향해 복수의 각부(142)가 연장 설치되어 있고(본 도면에는 하나만 표시), 솔레노이드(102)의 내부까지 연장되어 있다.

도 5 내지 도 7은, 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브(100)의 파일럿 기구의 다른 적용예인 전자 밸브(300)를 나타내는 단면도이다. 전자 밸브(300)는, 상술한 파일럿 기구를 포함하는 니들 밸브(302)와 그보다 대유량의 흐름을 가능하게 하는 대유량 밸브(304)가 축방향에 직렬로 마련되어 있다. 상류측에서 니들 밸브(302), 대유량 밸브(304)의 순서로 배치되어 있다. 도 5는 비통전 상태의 전자 밸브(300)를 나타낸다. 도 6은 파일럿 작동에 의해 니들 밸브(302)의 개도가 제어되어 있는 제 1 상태를 나타낸다. 이 제 1 상태에 있어서는 비통전 상태와 같이 대유량 밸브(304)는 폐쇄 상태로 유지되어 있다. 도 7은 니들 밸브(302)와 함께 대유량 밸브(304)의 개도가 제어되어 있는 제 2 상태를 나타낸다. 제 2 상태에 있어서 솔레노이드 제어 전류는 제 1 상태의 제어 전류보다도 크다. 즉, 비통전 상태에서 솔레노이드 제어 전류를 증가시킴에 따라 제 1 상태, 제 2 상태의 순서대로 전자 밸브(300)의 제어 상태는 천이한다.

니들 밸브(302)는, 도 4에 나와 있는 전자 밸브(200)와 동일한 구성을 가진다. 단, 상술의 배압 캔슬을 위해 파일럿 밸브체(150)의 중심에는 축방향으로 관통 구멍(306)이 형성되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 파일럿 밸브(106)의 밸브 구멍의 유효 지름(A)과 제 2 플런저(172)의 소실(314)의 유효 지름(A)이 동일하게 되어 있는 것에 의해, 파일럿 밸브체(150)의 배압 캔슬이 실현된다. 제 2 플런저(172)의 소실(314)에는 파일럿 밸브체(150)의 상단부가 삽입되어 있고, 그 상단부를 축방향으로 접동 가능하게 지지하고 있다.

니들 밸브(302)의 메인 밸브체(124)의 니들 부분이 접리(接離)하는 메인 밸브 구멍(120)은, 대유량 밸브(304)의 밸브체(308)의 중심축을 따라 원통면 형상으로 형성되어 있다. 저압실(118)의 원통 내주면에 의해 대유량 밸브(304)의 밸브 구멍(310)이 형성되어 있다. 대유량 밸브(304)의 밸브체(308)와 니들 밸브(302)의 메인 밸브체(124)와의 사이에, 대유량 밸브(304)를 밸브 폐쇄 방향으로 힘을 가하기 위한 스프링(312)이 장치되어 있다.

도 5 내지 도 7에서 나타내는 바와 같이, 비통전 상태의 전기 갭(g₀)(도 5 참조)에 비해, 제어 상태의 자기 갭(g₁)(도 6 참조), g₂(도 7 참조)가 작다. 제어상태의 자기 갭(g₁)(도 6 참조), g₂(도 7 참조)는 실질적으로 동일하다. 상술한 바와 같이, 도 6의 제 1 상태보다도 도 7의 제 2 상태의 쪽이 큰 제어 전류가 가해질 수 있지만, 자기 갭은 일반적으로 일정하게 유지되고 있다. 비통전 상태로부터 개도가 비례적으로 변화하는 제어 범위의 하한값까지 전류가 증가할 때 전기 갭은 축소되지만, 그 비례 제어 범위는 실질적으로 일정하게 유지되고 있다.

도 8은, 제 1 실시형태에 따른 전자 밸브(100)의 파일럿 기구의 다른 적용예인 전자 밸브(400)를 나타내는 단면도이다. 도 8은 비통전 상태의 전자 밸브(400)를 나타낸다. 이 전자 밸브(400)는 도 5에 도시된 전자 밸브(300)와 동일하게, 파일럿 기구를 포함하는 니들 밸브(402)와 대유량 밸브(404)를 직렬로 구비한다. 전자 밸브(300)가 상류측에서 하류측으로의 일방향의 흐름을 기초로 기능하는 것에 대해, 전자 밸브(400)는 흐름 방향의 역전을 허용하는 쌍방향 밸브로서 구성되어 있다. 그 때문에 전자 밸브(400)는, 제 1 역지 밸브(406)와 제 2 역지 밸브(408)를 흐름 방향 전환 기구로서 구비한다.

전자 밸브(400)는, 도 8에 있어서 우측으로 제 1 포트(410)를 구비하고, 좌측으로 제 2 포트(412)를 구비한다. 흐름 방향 전환 기구에 의해, 제 1 포트(410)는 제 1 압력실(414) 및 제 2 압력실(416)의 한쪽으로 연통하고, 제 2 포트(412)는 제 1 압력실(414) 및 제 2 압력실(416)의 다른 한쪽으로 연통한다. 제 1 역지 밸브(406)는 제 1 압력실(414)에 수용되고, 제 2 역지 밸브(408)는 제 2 압력실(416)에 수용되어 있다. 또한, 압력실을 밀봉하기 위한 0링(418)이, 도시된 바와 같이 어깨띠를 두루는 모양으로 비스듬하게 설치되어 있다.

도 8에는, 우측에서 좌측으로의 흐름이 허용되어 있는 경우를 나타낸다. 즉, 이 경우 전자 밸브(400)는, 제 1 포트(410)를 상류측이라 하고, 제 2 포트(412)를 하류측이라 한다. 제 1 포트(410)는 제 1 압력실(414)에 연통하고, 제 2 포트(412)는 제 2 압력실(416)에 연통한다. 제 1 포트(410)에서 유입한 유체는 제 1 역지 밸브(406)를 통과하고, 니들 밸브(402) 또는 대유량 밸브(404)를 사이에 두고 제 2 역지 밸브(408)를 통과하고, 제 2 포트(412)에서 유출한다.

한편, 역방향의 흐름이 전자 밸브(400)에 유입한 경우에는, 그 흐름의 작용에 의해 전환 기구가 기계적으로 역방향의 흐름을 허용하도록 전환한다. 도 8에 있어서, 제 2 포트(412)에서 유체가 유입하면, 그 흐름을 받고 제 1 역지 밸브(406) 및 제 2 역지 밸브(408)는 함께 우측 방향으로 이동된다. 이것에 의해, 제 2 포트(412)는 제 1 압력실(414)에 연통하고, 제 1 포트(410)는 제 2 압력실(416)에 연통한다. 이렇게, 제 2 포트(412)에서 유입한 유체는 제 1 역지 밸브(406)를 통과하고, 니들 밸브(402) 또는 대유량 밸브(404)를 사이에 두고 제 2 역지 밸브(408)를 통과하여, 제 1 포트(410)에서 유출한다.

[제 2 실시형태]

다음으로 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다. 도 9 내지 도 12는, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 파일럿 작동식의 전자 밸브(500)의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다. 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브(500)는 제 1 실시형태와는 달리, 도 9에 도시된 바와 같이 상개형의 밸브로서 구성되어 있다. 이하의 설명에 있어서 제 1 실시형태와 같은 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 용장을 피하기 위해 설명을 적절히 생략한다.

전자 밸브(500)는, 밸브 본체(501)와 솔레노이드(502)를 조립하여 구성된다. 일실시예에 있어서 전자 밸브(500)는, 솔레노이드(502)에의 공급 전류값에 따라 임의의 개도를 얻는 비례 밸브로서 구성되어 있다. 도 9는 솔레노이드(502)에 전류가 공급되지 않았을 때의 전자 밸브(500)의 상태를 나타낸다. 도 10 내지 도 12는, 솔레노이드(502)에의 제어 전류를 순차적으로 증가시켰을 때의 상태를 나타낸다. 도 12는 전폐 상태의 전자 밸브(500)를 나타낸다. 도 13은, 전자 밸브(500)의 제어 전류와 개도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 13에 나타내는 D점 내지 G점이 각각 도 9 내지 도 12에 나타내는 상태에 상당한다.

밸브 본체(501)는, 바닥이 있는 원통 형상의 보디(503)에 메인 밸브(505)와 파일럿 밸브(506)를 중심축으로 동축상에 수용하여 구성된다. 보디의 상면에는 솔레노이드(502)가 설치되고, 보디(503)의 측부에는 입구 포트(510)가 마련되고, 보디의 하면에는 출구 포트(512)가 마련되어 있다. 일실시예에 있어서는, 전자 밸브(500)는 차량용 냉난방 장치의 냉동 사이클에 제어 밸브로서 사용되고, 입구 포트(510)는 냉동 사이클에 있어서 상류측 통로에 연통하고, 출구 포트(512)는 냉동 사이클의 하류측 통로에 연통한다.

보디(503)의 내부에는, 입구 포트(510)와 중심축과의 사이에서 보디 하면에서 상방으로 연장된 1 구획벽(514)이 마련되어 있다. 또, 입구 포트(510)가 마련되어 있는 보디(503)의 한쪽 측부와는 반대측의 측부에서 직경 방향 내방으로 연장된 제 2 구획벽(515)이 마련되어 있다. 제 1 구획벽(514) 및 제 2 구획벽(515)은, 보디(503) 내를 고압실(516)과 저압실(518)에 구획한다. 고압실(516)은 입구 포트(510)에 연통하고, 저압실(518)은 출구 포트(512)에 연통하고 있다. 제 2 구획벽(515)에는 저압실(518)을 배압실(540)로 연통시키는 연통로(526)가 형성되어 있다.

제 1 구획벽(514) 및 제 2 구획벽(515)에 의해 원통 내주면이 형성되고, 이것에 의해 메인 밸브 구멍(520)이 형성되어 있다. 메인 밸브 구멍(520)의 상류측 개구 단부에 의해 메인 밸브좌(522)가 형성되어 있다(도 12도 참조). 고압실(516)에는 단부 원통 형상의 메인 밸브체(524)가 배설되어 있다. 메인 밸브체(524)는, 메인 밸브좌(522)에 착탈하고 메인 밸브(505)를 개폐한다. 메인 밸브체(524)는, 원통 형상의 본체의 하단부(530)가 메인 밸브좌(122)에 착탈한다. 그 하단부(530)에서 축방향 하방을 향해 복수의 각부(532)가 연장하여 설치되어 있고(본 도면에는 하나만 표시), 메인 밸브 구멍(520) 내주면에 의해 접동 가능하게 지지되어 있다.

메인 밸브체(524)는 동축의 이중 원통으로 형성되어 있다. 외측의 원통은 하측에 바닥을 가지는 단부 원통 형상이고, 내측의 원통은 메인 밸브측 스프링 부착부(554)로서 형성되어 있다. 메인 밸브체(524)의 외측 원통의 상단부에는 반경 방향 외향으로 연장되는 플런저부(534)가 마련되고, 보디(503)의 내주면으로 접동 가능하게 지지되어 있다. 플런저부(534)의 외주면에는 밀봉용의 0링(536)이 감착되어 있다. 플런저부(534)를 포함하는 메인 밸브체(524)에 의해, 고압실(516)에서 배압실(540)이 구획된다. 따라서, 배압실(540)은, 보디(503)의 제 2 구획벽(515)을 포함하는 측벽과, 원판 형상의 보디 상단부(517)와, 메인 밸브체(524)에 의해 형성되어 있다.

보디 상단부(517)의 하면의 경방향 외주부에는, 메인 밸브체(524)를 계지(係止)하는 계지부(519)가 원환상으로 마련되어 있다. 계지부(519)는 메인 밸브체(524)의 플런저부(534)에 대응하는 직경 방향 위치에 마련되어 있고, 메인 밸브체(524)의 상방에의 이동을 규제한다. 메인 밸브체(524)와 배압실(540)의 상면과의 사이에, 메인 밸브체(524)를 밸브 폐쇄 방향으로 힘을 가하기 위한 스프링(529)이 장치되어 있다. 스프링(529)은, 직경 방향에 대해 플런저부(534)의 바로 내측에 마련되어 있다. 도 9에 나타나는 초기 상태에서는 메인 밸브체(524)는 계지부(519)에 바로 접해 있다. 이때 파일럿 밸브(506)는 밸브 개방되어 있기 때문에, 중간 압력(Pp)은 하류측 압력(P2)과 동일하다.

메인 밸브체(524)의 입구 포트(510)측의 측면에는, 고압실(516)과 배압실(540)을 연통하는 리크 통로로서의 오리피스(539)가 마련되어 있다. 고압실(516)의 압력(P1)("상류측 압력(P1)"이라고 함)은, 이 오리피스(539)를 통과함으로써 배압실(540)에서 중간 압력(Pp)이 된다. 또, 상류측 압력(P1)은 메인 밸브(505)를 지나 감압된 압력(P2)("하류측 압력(P2)"이라고 함)이 된다. 중간 압력(Pp)은, 파일럿 밸브(506)의 개폐 상태에 따라 변화한다. 고압실(516)과 저압실(518)을 메인 밸브(05)를 사이에 두고 연결하는 통로가 전자 밸브(500)에 있어서 "메인 통로"를 구성하고, 고압실(516)과 저압실(518)을 배압실(540), 파일럿 밸브(506) 및 연통로(526)를 사이에 두고 연결하는 통로가 전자 밸브(500)에 있어서 "부통로"를 구성한다.

배압실(540)의 상면의 중심부에는, 관통 구멍이 중심축으로 동축상에 형성되어 있고, 그 관통 구멍의 원통 내주면에 의해 부밸브 구멍(546)이 형성되어 있다. 부밸브 구멍(546)의 배압실(540)측의 하단부에 부밸브좌(548)가 형성되어 있다. 이렇게, 부밸브 구멍(546)은 전자 밸브(500)의 보디(503)에 형성되어 있다. 파일럿 밸브(506)를 구성하는 스풀 모양의 파일럿 밸브체(550)가, 후술하는 바와 같이 제어 상태에 따라 부밸브좌(548)에 착탈하여 부밸브 구멍(546)을 개폐한다.

부밸브 구멍(546)은, 제 1 연통로(527)에 연통한다. 제 1 연통로(527)는 중심축에서 직경 방향 외측으로 보디(503)의 측벽부까지 연장되어 있다. 제 1 연통로(527)의 직경 방향 외측의 말단부는 제 2 연통로(528)에 연통한다. 제 2 연통로(528)는, 제 1 연통로(527)의 직경 방향 외측의 말단부에서 축방향 하방으로 보디(503)의 측벽 내부를 저압실(518)까지 연장하고 있다. 즉 제 2 연통로(528)는 배압실(540)의 경방향 외측을 축방향으로 연장되어 있다. 제 1 연통로(527) 및 제 2 연통로(528)에 의해, 배압실(540)을 저압실(518)에 연통하기 위한 연통로(526)가 형성되어 있다.

파일럿 밸브체(550)는, 예를 들면 스테인리스 재료로 이루어지고 중심축을 따라 연장하여 있는 길이가 긴 형상의 본체를 가진다. 파일럿 밸브체(550)는, 플런저(571)를 그 축선에 따라 관통하고, 그 상단부가 단단히 묶여 있는 것에 의해 플런저(571)에 고정되어 있다. 파일럿 밸브체(550)의 하단부는, 파일럿측 스프링 부착부(558)의 상부에 단단히 묶여 고정되어 있다. 파일럿 밸브체(550)는 중앙으로 축경부(555)를 가진다. 축경부(555)의 상방에는 원통 형상의 가이드부(552)가 플런저(571)를 향해 연장되어 있고, 이 가이드부가 보디 상단부(517)의 중심으로 형성된 원통 형상의 가이드 구멍(553)으로 접동 가능하게 지지되어 있다. 이 가이드 구멍(553)은 파일럿 밸브체(550)와 동일한 유효 지름(B)으로 형성되어 있다.

또, 파일럿 밸브체(550)의 중심부에는 관통 구멍(559)이 형성되어 있다. 관통 구멍(559)은, 솔레노이드(102)의 내부와 배압실(540)을 연통한다. 관통 구멍(559)은 솔레노이드(102)의 플런저(571)와 고정 철심(572)과의 사이의 공극과 배압실(540)을 연통한다. 또, 관통 구멍(559)의 중도에는, 솔레노이드(102)와 보디(503)와의 간극을 배압실(540)에 연통하기 위한 측구멍(560)도 마련되어 있다. 이 측구멍(560)과 상술한 유효 지름의 관계에 의해 파일럿 밸브체(550)의 배압 캔슬이 실현된다.

본 실시예에 있어서 탄성 부재로서의 스프링(556)은, 메인 밸브측 스프링 부착부(554)와 파일럿측 스프링 부착부(558)와의 사이에 장치되어 있다. 메인 밸브측 스프링 부착부(554) 및 파일럿측 스프링 부착부(558)는 동축의 원통 형상 부재이고, 메인 밸브측 스프링 부착부(554)의 상단과 파일럿측 스프링 부착부(558)의 하단이 스프링(556)으로 접속되어 있다. 따라서, 스프링(556)의 내측으로 파일럿측 스프링 부착부(558)가 배치되고, 스프링(556)과 그 외측의 스프링(529)과의 사이에 메인 밸브측 스프링 부착부(554)가 배치되어 있다. 이렇게, 스프링(556)은, 일단이 파일럿 밸브체(550)에 부착되고, 타단이 메인 밸브체(524)에 부착되고, 배압실(540)에 수용되어 있다. 스프링(556)에 의해 파일럿 밸브체(550)는 밸브 개방 방향으로 힘이 가해진다. 메인 밸브측 스프링 부착부(554)의 입구 포트(510)측의 측면에는, 오리피스(539)에서 유입한 유체를 부밸브 구멍(546)으로 인도하기 위한 측구멍(565)이 형성되어 있다.

상술한 스프링 부착구조에 의하면, 부착 부재와 스프링이 동축에 지름을 가지고 축방향으로 중첩되어 배압실(540)에 수용되어 있다. 이 때문에, 스프링 부착 구조의 축방향 길이를 작게 하여 전자 밸브(500)를 축방향으로 소형화할 수 있다. 또, 비교적 긴 스프링(556)을 배압실(540)에 콤팩트로 수용할 수 있다. 하지만, 이에 반해 파일럿측 스프링 부착부(558)와 메인 밸브측 스프링 부착부(554)를 축방향으로 따로 배치하고, 파일럿측 스프링 부착부(558)의 하단에서 메인 밸브측 스프링 부착부(554)의 상단으로 축방향 하향에 스프링을 갖추어도 좋다. 이 경우, 스프링의 인장(引張)에 의해 파일럿 밸브체(550)에 탄성력이 작용하게 된다.

부밸브 구멍(546)은 오리피스(539)보다도 충분하게 큰 유로 단면적을 갖는다. 즉, 부밸브 구멍(546)에 있어서 유량은, 오리피스(539)에서의 유량보다 크다. 따라서, 파일럿 밸브(506)를 개방하고 있을 때의 배압실(540)의 중간 압력(Pp)은, 부밸브 구멍(546) 및 연통로(526)를 통한 유출에 의해 하류측 압력(P2)으로 유지된다. 한편, 파일럿 밸브(506)를 폐쇄했을 때는 오리피스(539)를 통한 유입에 의해 중간 압력(Pp)은 승압된다. 일실시예에 있어서, 부밸브 구멍(546)은 오리피스(539)보다도 적어도 10배 이상 큰 유로 단면적을 갖는다.

솔레노이드(502)는, 보디(503)의 상단 개구부를 밀봉하도록 설치된 바닥을 갖는 원통 형상의 슬리브(570)를 갖는다. 슬리브(570)의 내부에는, 제 1 철심으로서의 플런저(571)가 파일럿 밸브체(150)와 일체로 축방향으로 이동 가능하게 배설되고, 슬리브(570)의 외부 상방에는 제 2 철심으로서의 고정 철심(572)이 부착되어 있다. 고정 철심(572)은 축방향에 관해 파일럿 밸브체(550)와는 반대측으로 플런저(571)와 간극(575)을 가지고 배치되어 있다. 플런저(571)와 고정 철심(572)과의 간극(575)은, 솔레노이드(502)의 자기 회로에 있어서 자기 갭으로서 작용한다. 슬리브(570)의 외주부에는 보빈(573)이 마련되고, 그 보빈(573)에 자기 코일(574)이 감겨 있다.

제 1 실시형태와 같이, 플런저(571)의 상단부 및 고정 철심(572)의 하단부에는, 솔레노이드 흡인력 특성을 평탄화하기 위한 단차 형상이 마련되어 있다. 이 단차 형상은 제 1 실시 형태와 같이 생략되고 플런저(571) 및 고정 철심(572)의 대향면은 각각 평탄하게 형성되어 있어도 좋다.

전자 밸브(500)를 비례 밸브로서 기능시키는 경우에는, 원하는 최소 개도를 실현하는 최저 전류(예를 들면, 전부 폐쇄 상태를 실현하는 비통전)와 원하는 최대 개도를 실현하는 최대 전류(예를 들면, 전부 개방 상태를 실현하는 소정의 전류값)으로 정해지는 범위에서 솔레노이드(502)의 공급 전류가 제어된다. 이 제어 범위에 있어서 플런저(571)의 스트로크보다도 스프링(556)의 탄성 변형량의 범위가 커지도록, 스프링(556)의 역학특성이 설정되어 있다. 예를 들면 스프링(556)의 용수철 상수를 비교적 작게 하는 것에 의해 제어 전류 범위에 대응하는 탄성 변형 범위를 크게 할 수 있다.

이와 같이 구성된 전자 밸브(500)는, 솔레노이드(502)에의 공급 전류값에 따른 임의의 개도로 상류측에서 하류측에의 흐름을 제어 가능한 파일럿 작동식의 상개형 전자 비례 밸브로서 기능 시킬 수 있다. 이하, 그 동작에 대해 도 9 내지 도 13을 참조하여 상세하게 설명한다.

상술한 바와 같이, 도 9는 솔레노이드(502)가 오프로 되고 전자 밸브(500)가 모두 개방된 초기 상태를 나타낸다(도 13의 D점). 이 상태(비통전 상태)에는 솔레노이드힘이 작용하지 않기 때문에, 스프링(556)에 의해 메인 밸브체(524) 및 파일럿 밸브체(550)가 각각 밸브 개방 방향으로 힘이 가해지고, 메인 밸브(505) 및 파일럿 밸브(506)는 밸브 개방 상태가 된다. 배압실(540)에서 하류측으로 연통로(526) 및 부밸브 구멍(546)을 사이에 두고 유체가 도출되고, 중간 압력(Pp)은 하류측 압력(P2)과 동일하게 된다. 또, 메인 밸브(505)는 밸브 개방되어 있고, 상류측의 입구 포트(110)에서 하류측의 출구 포트(112)에의 흐름이 허용되어 있다.

도 13에 도시된 E점 내지 G점이 각각 도 10 내지 도 12에 도시된 상태에 상당한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제어 전류의 증가에 따라 E점까지는 흡인력이 부세력보다도 작기 때문에, 전자 밸브(500)는 도 9에 도시된 전개 상태가 유지된다. 도 10은, 제어 전류의 공급에 의해 생긴 전자 흡인력에 의해 플런저(571)가 끌어올려져 파일럿 밸브체(550)가 부밸브좌(548)에 근접하고 미소 개도만큼 밸브 개방되어 있는 상태를 나타낸다. 이 상태에서 솔레노이드힘f(i)과 스프링(556)의 탄성력F(x)이 균형이 잡혀 있다. 도시의 예에는 스프링(556)은 압축된다. 스프링(556)의 탄성 변형량은, 파일럿 밸브체(550) 및 플런저(571)의 상방 이동에 의한 자기 갭의 감소량과 동일하다. 이 시점까지의 메인 밸브체(124)의 개도는, 도 9와 동일하게 전부 개방이다.

도 13에 나타내는 바와 같이 E점에서 제어 전류를 증가시키면 비례적으로 밸브 개방도가 감소한다. 도 F점에 있어서는 도 11에 나타내는 바와 같이, 제어 전류를 조정하는 것에 의해 원하는 밸브 개방도가 실현되어 있다. 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 전자 밸브(500)의 비례 제어 상태에 있어서는, 플런저(571)와 고정 철심(572)과의 간극은 일반적으로 일정하게 유지된다. 즉, 이때 플런저(571)는 실질적으로 정지하고 있다.

부밸브 구멍(546)이 오리피스(539)보다도 충분하게 큰 유로 단면적을 가지는 것이, 플런저(571)의 변위량을 매우 작게 억제하도록 기여한다. 부밸브 구멍(546)이 충분하게 큰 유로 단면적을 가지는 것에 의해, 파일럿 밸브(506)의 미소 이동에 대해 배압실(540)의 중간 압력(Pp)의 감도를 크게 할 수 있다. 즉, 비례 제어 상태에 있어서 파일럿 밸브(506)가 근소하게 밸브 개방되었을 때 중간 압력(Pp)이 급속하게 하류측 압력(P2)으로 감압된다.

파일럿 밸브체(550)의 밸브 폐쇄에 의해, 오리피스(539)를 통해 배압실(540)은 승압된다. 그때 작용하는 차압에 의해 메인 밸브체(524)는 밸브 폐쇄 방향(도시의 하방)으로 이동된다. 이 하방 이동에 의해 스프링(556)에 압축의 탄성 변형이 부가된다. 따라서, 파일럿 밸브체(550)로 작용하는 하향의 탄성력이 증가된다. 제어 전류에 대응하는 솔레노이드 흡인력으로 균형이 맞을 때까지 메인 밸브체(524)는 이동하고 탄성력은 증가한다. 스프링(556)의 탄성 변형량이 메인 밸브체(524)의 이동량에 직접 연관지어져 있다. 또한, 제어 전류가 증가하여 도 13에 나와 있는 G점에 달하면, 도 12에 나타내는 바와 같이 메인 밸브체(124)가 착좌하여 메인 밸브(505)는 밸브 폐쇄된다. 제어 전류를 감소시킨 경우에는 상술한 동작과 역방향으로 메인 밸브체(524) 및 파일럿 밸브체(550)가 이동하고, 도 9에 나와 있는 폐쇄 상태로 되돌아 가게 된다.

예를 들면 도 11에 나와 있는 원하는 개도의 상태에 있어서 메인 밸브체(524)가 개도(△d)만큼 폐쇄 방향(도면에 있어서 하방)으로 변위된 경우에는, 스프링(556)의 탄성력에 의해 파일럿 밸브(506)는 개방 방향(하방)으로 동작한다. 그러면, 배압실(140)의 압력(Pp)은 하류측 압력(P2)으로 가까워지기 때문에, 그 차압의 작용에 의해 메인 밸브체(524)는 개방 방향(상방)으로 되돌아 간다. 반대로, 메인 밸브체(524)가 개도(△d)만큼 개방 방향(상방)으로 변위된 경우에는, 스프링(556)의 변형량 더 나아가 스프링힘도 감소된다. 따라서, 스프링힘의 감소분이 복원력으로서 작용하고, 파일럿 밸브(506)는 폐쇄 방향(상방)으로 동작한다. 그렇게 중간 압력(Pp)이 증가하고 메인 밸브체(524)는 결국 폐쇄 방향(하방)으로 되돌아가게 된다. 이렇게 메인 밸브(505)의 개도는 제어 전류에 따른 크기로 유지된다.

제 2 실시형태에 따른 밸브 구조는, 압력실의 압력 조정을 하기 위한 밸브체의 동작에 의해, 그 압력실의 유체압의 작용에 의해 이동하는 피스톤을 위치 결정하는 새로운 구조를 제공한다. 이 구조는, 일단이 피스톤에 부착되고 타단이 밸브체에 부착되어 있고, 솔레노이드의 전자 흡인력과는 역방향의 탄성력을 밸브체로 작용시키는 스프링을 포함한다. 밸브체는, 유체압의 작용에 의해 피스톤의 이동에 따른 스프링 변형량에 따라 탄성력과 자기 흡인력과의 균형에 의해 작동하고 압력실의 압력 조정을 한다. 피스톤은, 전자 흡인력에 균형있는 탄성력을 만들도록 스프링을 변형시키는 정지 위치에 위치 결정된다. 전자 밸브(500)는, 이 밸브 구조의 밸브체를 파일럿 밸브체(550)로서 사용하고, 피스톤을 메인 밸브체(524)로서 사용한 1개의 적용예이다.

전자 밸브(500)는, 메인 밸브(505)의 스트로크를 증폭시키기 위한 스트로크 증폭 기구를 내장하고 있다. 이 스트로크 증폭 기구는, 파일럿 밸브체(550)에 솔레노이드힘과는 역방향의 스프링힘을 작용시키고 균형 위치로 정지시키는 스프링(556)을 포함한다. 제어 전류 범위에 있어서 플런저(571)의 이동량보다도 스프링(556)의 변형량이 커지도록 스프링(556)의 특성이 설정되어 있다. 스프링(556)의 변형량에 따라 메인 밸브(505)가 이동된다. 이렇게, 소형의 솔레노이드에 있어서 미소한 흡인 이동량을 스프링에서 증폭시키고 원하는 메인 밸브 스트로크를 실현할 수 있다. 소형의 솔레노이드를 구동원으로서 실용성이 우수한 파일럿 작동식의 전자 밸브를 구성할 수 있다.

도 14 내지 도 16을 참조하여, 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브(500)의 변형예를 설명한다. 도 14 내지 도 16은, 제 2 실시형태에 따른 전자 밸브(500)의 파일럿 기구의 별도의 적용예인 전자 밸브(600)를 나타내는 단면도이다. 도 14 내지 도 16에 있어서 도 9에 나와 있는 부위와 동일한 부위에 대해서는 같은 참조 부호를 붙이고, 용장을 피하기 위해 설명을 적절히 생략한다.

전자 밸브(600)는, 상술의 파일럿 기구를 포함하는 소유량의 비례 밸브(602)와 그것보다도 대유량의 흐름을 가능하게 하는 대유량 밸브(604)가 축방향에 직렬로 마련되어 있다. 상류측에서 비례 밸브(602), 대유량 밸브(604)의 순서대로 배치되어 있다.

도 14는 비통전 상태의 전자 밸브(600)를 나타낸다. 비통전 상태에서는 비례 밸브(602) 및 대유량 밸브(604)는 모두 전부 개방 상태이다. 도 15 및 도 16은 순차 제어 전류를 증가시킨 상태를 나타낸다. 전자 밸브(600)에 있어서는 제어 전류의 증가에 따라서, 비례 밸브(602)의 전부 개방을 유지하면서 대유량 밸브(604)가 우선적으로 밸브 폐쇄되고, 대유량 밸브(604)가 밸브 폐쇄한 후 비례 밸브(602)의 개도가 제어된다. 도 15에 있어서는, 대유량 밸브(604)의 밸브 폐쇄가 완료되고 비례 밸브(602)가 전부 개방인 상태가 도시되어 있다. 도 16에 있어서는 비례 밸브(602)도 전부 개방된 상태를 나타내고 있다. 또한 도 16에 있어서는, 비례 밸브(602)의 비례 제어 범위를 넘는 크기의 전류가 솔레노이드(502)에 공급되고 있다. 이 때문에, 파일럿 밸브체(550)는 도 15에 나와 있는 상태보다도 한층 더 상방으로 끌려있고, 파일럿 밸브(506)는 완전하게 폐쇄되어 있다. 도 16에 나와 있는 상태는, 도 13에 나와 있는 G점 보다도 우측 방향의 H점에 상당한다.

비례 밸브(602)는, 도 9에 나와 있는 전자 밸브(500)와 동일한 구성을 가진다. 단, 메인 밸브체(524)의 중심부에서 축방향 하방으로 돌출부(606)가 연장되어 있다. 돌출부(606)는 축방향 하방을 향해 지름이 축소되는 테이퍼부를 중도에 가지고, 테이버부에서 또한 선단부(618)를 향해 연장되어 있다. 이 선단부(618)는 대유량 밸브(604)의 밸브체(608)로 형성된 밸브 구멍(610)에 삽입되어 있다. 밸브 구멍(610)의 상단과 돌출부(606)의 테이퍼부와의 거리에 따라 비례 밸브(602)의 유량이 제어된다. 테이퍼부에서 하방으로 연장되는 돌출부(606)의 선단부(618)에 의해 비례 밸브(602)의 최대유량이 실현된다. 비례 밸브(602)의 메인 밸브체(524)와 대유량 밸브(604)의 밸브체(608)와의 사이에는, 밸브체(608)를 밸브 폐쇄 방향으로 힘을 가하기 위한 스프링(612)이 장치되어 있다.

또, 대유량 밸브(604)의 밸브체(608)에는, 당해 밸브체의 배압 캔슬을 위한 유로(614)가 형성되어 있다. 이 유로(614)는, 입구 포트(510)를 밸브체(608)의 하방에 형성되어 있는 대유량 밸브용 배압실(616)에 접속한다. 따라서, 배압실(616)에 상류측 압력(P1)이 도입된다.

[제 3 실시형태]

도 17은, 제 3 실시형태에 관한 전자 비례 밸브에 적합한 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 구성도이다. 본 실시형태는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자 비례 밸브를, 예를 들면, 전기 자동차의 냉난방 장치의 냉동 사이클을 제어하기 위한 제어 밸브로서 구체화한 것이다. 이하의 설명에 있어서 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 용장을 피하기 위해 설명을 적절히 생략한다.

차량용 냉난방 장치(1)는, 압축기(2), 실내 응축기(3), 제 1 제어 밸브(4), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브(6), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8) 및 액추에이터 블록(10)을 배관에 의해 접속한 냉동 사이클(냉매 순환 통로)를 구비한다. 차량용 냉난방 장치(1)는, 냉매로서의 대체 프론(HFC-134a)이 냉동 사이클 내를 상태 변화하면서 순환하는 과정에서, 그 냉매의 열을 이용하여 자동차 실내의 공조를 실행하는 히트 펌프식의 냉난방 장치로서 구성되어 있다.

차량용 냉난방 장치(1)는, 공기의 열교환이 실행되는 덕트(11)를 가지고, 그 덕트(11)에 있어서 공기의 흐름 방향 상류측으로부터 실내 송풍기(12), 증발기(7), 실내 응축기(3)가 배설되어 있다. 실내 응축기(3)의 상류측에는, 에어믹스 도어(14)가 회전 자재로 마련되고, 실내 응축기(3)를 통과하는 풍량과 실내 응축기(3)를 우회하는 풍량과의 비율이 조절된다. 또, 실외 열교환기(5)에 대향하도록 실외 송풍기(16)가 배치되어 있다.

압축기(2)는, 하우징내에 모터와 압축기구를 수용하는 전동 압축기로서 구성되고, 도시하지 않은 배터리로부터의 공급 전류에 의해 구동되고, 모터의 회전수에 따라 냉매의 토출 용량이 변화한다. 이 압축기(2)로서는, 리시프로식, 로터리식, 스크롤식 등, 여러 가지 형식의 압축기를 채택할 수 있지만, 전동 압축기 자체는 공지이기 때문에, 그 설명에 대해서는 생략한다.

실내 응축기(3)는, 자동차 실내에 마련되고, 실외 열교환기(5)와는 별도로 냉매를 방열시키는 보조 응축기로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 냉매가 실내 응축기(3)를 통과할 때 방열한다. 에어믹스 도어(14)의 개도에 따라 배분된 공기는, 실내 응축기(3)를 통과하는 과정에서 그 열교환이 실행된다.

제 1 제어 밸브(4)는, 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)를 연결하는 메인 통로의 개도를 조정한다. 제 1 제어 밸브(4)는, 그 메인 통로를 개폐하는 밸브부와, 그 밸브부를 구동하는 솔레노이드를 구비하고, 공급 전류의 유무에 의해 밸브부를 개폐한다.

실외 열교환기(5)는, 자동차 실외에 배치되고, 냉방 운전시에 내부를 통과하는 냉매를 방열시키는 실외 응축기로서 기능하는 한편, 난방 운전시에는 내부를 통과하는 냉매를 증발시키는 실외 증발기로서 기능한다. 실외 송풍기(16)는, 흡입식의 송풍기이고, 축류 팬을 모터에 의해 회전 구동하는 것에 의해 외기를 도입한다. 실외 열교환기(5)는, 그 외기와 냉매와의 사이에서 열교환을 시킨다.

실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)와는 압축기(2)에 대해 직렬이 아닌 병렬로 접속되어 있다. 압축기(2)와 실내 응축기(3)를 연결하는 고압측의 제 1 통로(21)와, 압축기(2)와 실외 열교환기(5)를 연결하는 고압측의 제 2 통로(22)는, 압축기(2)의 하류측에 의해 분기하고, 제 2 통로(22)를 개폐하도록 제 1 제어 밸브(4)가 마련되어 있다.

또, 제 2 통로(22)의 중간부에 있어서 바이패스 통로(26)가 분기하고, 어큐뮬레이터(8) 나아가서는 압축기(2)에 연결되어 있다. 바이패스 통로(26)는 실외 열교환기(5)와 제 1 제어 밸브(4)와의 사이에서 제 2 통로(22)로부터 분기하고 있다. 제 2 제어 밸브(6)는, 그 바이패스 통로(26)를 개폐하도록 마련되어 있다. 또, 제 2 제어 밸브(6)는, 바이패스 통로(26)의 개도를 조정한다. 한편, 증발기(7)의 하류측의 되돌림 통로(27)가, 바이패스 통로(26)와 제 2 제어 밸브(6)의 하류측에서 접속되고, 어큐뮬레이터(8) 나아가서는 압축기(2)에 연결되어 있다.

제 2 제어 밸브(6)는, 그 메인 통로는 개폐하는 밸브부와, 그 밸브부를 구동하는 솔레노이드를 구비하고, 공급 전류값에 따라 밸브부의 개도를 조정한다. 제 2 제어 밸브(6)는, 그 전후 차압(제 2 제어 밸브(6)의 상류측 압력과 하류측 압력과의 차압)이 공급 전류값에 따른 일정한 값이 되도록 동작하는 정차압 밸브로서 기능 가능하게 구성되어 있다. 즉, 제 2 제어 밸브(6)의 밸브부는, 전후 차압이 솔레노이드에의 공급 전류값으로 대응하는 값이 되도록 자율적으로 동작한다.

증발기(7)는, 자동차 실내에 배치되고, 내부를 통과하는 냉매를 증발시키는 실내 증발기로서 기능한다. 즉, 단열 팽창에 의해 저온·저압으로 이루어진 냉매는, 증발기(7)를 통과할 때 증발한다. 덕트(11)의 상류측에서 도입된 공기는, 그 증발 잠열에 의해 냉각된다. 이때 냉각·제습된 공기는, 에어믹스 도어(14)의 개도에 따라 실내 응축기(3)를 통과하는 것과, 실내 응축기(3)를 우회하는 것으로 분배된다. 실내 응축기(3)를 통과하는 공기는, 그 통과 과정에서 가열된다. 실내 응축기(3)를 통과한 공기와 우회한 공기가 실내 응축기(3)의 하류측에서 혼합되어 목표 온도로 조정되고, 도시하지 않은 방출구로부터 차내로 공급된다. 예를 들면, 벤트 방출구, 풋 방출구, 데프 방출구 등에서 자동차 실내 소정 장소를 향해 방출된다.

어큐뮬레이터(8)는, 증발기에서 송출된 냉매를 기액 분리하여 모아 놓는 장치이고, 액상부와 기상부를 가진다. 이 때문에, 반대로 증발기(7)에서 가정 이상의 액 냉매가 도출되었다고 해도, 그 액 냉매를 액상부에 모아 놓을 수 있고, 기액부의 냉매를 압축기(2)에 도출할 수 있다. 그 결과, 압축기(2)의 압축 동작에 지장을 초래할 일도 없다. 한편, 본 실시형태에는, 그 액상부의 냉매의 일부를 압축기(2)에 공급할 수 있도록 되어 있고, 압축기(2)에 필요량의 윤활 오일을 되돌릴 수 있도록 되어 있다.

한편, 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)와 증발기(7)를 접속하는 액추에이터 블록(10)이 마련되어 있다. 액추에이터 블록(10)의 하우징내에는, 냉매를 통과시키는 내부 통로가 형성되어 있고, 후술하는 제 3 제어 밸브(30), 제 1 차압 오리피스(31) 및 제 2 차압 오리피스(32)가 배설되어 있다. 실내 응축기(3)의 하류측의 제 3 통로(23), 증발기(7)의 상류측의 제 4 통로(24) 및 실외 열교환기(5)에서 연장되는 제 5 통로 25가, 각각 액추에이터 블록(10)에 접속되어 있다. 제 3 제어 밸브(30)는, 그 상류측이 제 3 통로(23)에 연결되는 내부 통로에 연통하고, 하류측이 제 4 통로(24)에 연결되는 내부 통로에 연통한다.

도 17 및 도 19에 나타내는 바와 같이, 제 1 차압 오리피스(31)는, 전후 차압이 설정값 이상이 되었을 때 밸브 개방하는 제 1 차압 밸브(35)와, 소정의 개구 면적을 가지는 제 1 오리피스(36)를 직렬로 배치하여 구성된다. 제 1 차압 오리피스(31)는, 그 상류측이 제 5 통로(25)에 연결되는 내부 통로에 연통하고, 하류측이 제 4 통로(24)에 연결되는 내부 통로에 연통한다.

제 2 차압 오리피스(32)는, 전후 차압이 설정값 이상이 되었을 때 밸브 개방하는 제 2 차압 밸브(37)와, 소정의 개구 면적을 가지는 제 2 오리피스(38)를 직렬로 배치하여 구성된다. 제 2 차압 오리피스(32)는, 그 상류측이 제 3 통로(23)에 연결되는 내부 통로에 연통하고, 하류측이 제 4 통로(24)에 연결되는 내부 통로에 연통한다. 즉, 제 3 제어 밸브(30)의 상류측은 제 2 차압 오리피스(32)의 상류측에 연통하고, 제 3 제어 밸브(30)의 하류측은 제 1 차압 오리피스(31)의 하류측에 연통한다, 제 2 차압 오리피스(32)의 하류측은 제 1 차압 오리피스(31)의 상류측에 연통한다.

이와 같이 구성된 차량용 냉난방 장치(1)는, 제어부(90)에 의해 제어된다. 제어부(90)는, 각종 연산 처리를 실행하는 CPU, 각종 제어 프로그램을 격납하는 ROM, 데이터 격납이나 프로그램 실행을 위한 작업 영역으로서 이용되는 RAM, 입출력 인터페이스를 구비한다. 제어부(90)에는, 차량용 냉난방 장치(1)에 설치된 도시하지 않은 각종 센서·스위치류로부터의 신호가 입력된다. 제어부(90)는, 차량의 승무원에 의해 설정된 실온을 실현하기 위해 각 액추에이터의 제어량을 연산하고, 각 액추에이터의 구동 회로에 제어 신호를 출력한다. 도시의 예에서는, 제어부(90)는, 제 1 제어 밸브(4)의 개폐 제어, 제 2 제어 밸브(6)의 개폐 제어(개도 조정 제어), 제 3 제어 밸브의 개폐 제어(개도 조정 제어) 외에, 압축기(2), 실내 송풍기(12), 실외 송풍기(16) 및 에어믹스 도어(14)의 구동 제어도 실행한다.

다음으로, 본 실시형태의 냉동 사이클의 동작에 대해 설명한다. 도 18은, 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다. 도 18a는 냉방 운전시의 상태를 나타내고, 도 18b는 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 18c는 특정 난방 운전시의 상태를 나타내고 있다. 또한, 여기서 말하는 "냉방 운전"은, 냉방 기능이 난방 기능보다도 크게 기능하는 운전 상태이고, "난방 운전"은, 난방 기능이 냉방 기능보다도 크게 기능하는 운전 상태이고, "특정 난방 운전"은, 증발기(7)를 실질적으로 기능시키지 않은 난방 운전이고, 외부 환경 등에 따라 난방 운전시에 적당히 실행된다.

각 도의 상단에는 냉동 사이클의 동작을 설명하는 모리엘선도(Mollier Chart)가 나와 있다. 가로축이 엔탈피를 나타내고, 세로축이 각종 압력을 나타내고 있다. 각 도의 하단에는, 냉동 사이클의 동작 상태가 나와 있다. 도면 중의 굵은 선 및 화살표가 냉매의 흐름을 나타내고, 부호 a~h는 모리엘선도의 부호와 대응하고 있다. 또, 도면 중의 "x"는 냉매의 흐름이 차단되어 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 본 도면의 하단은 도 17에 대응하지만, 에어믹스 도어(14)의 도시를 생략하는 등 편의상 간략하게 표기되어 있다.

도 18a에 나타내는 바와 같이, 냉방 운전시에 있어서는, 제 1 제어 밸브(4)가 밸브 개방되는 한편, 제 2 제어 밸브(6)는 밸브 폐쇄되어 있다. 따라서, 제 2 차압 오리피스(32)에는 차압이 작용하지 않기 때문에 밸브 폐쇄 상태로 유지된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 응축기로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3), 제 3 제어 밸브(30), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 순환하여 압축기(2)에 되돌아가고, 다른 한쪽에서 제 1 제어 밸브(4), 실외 열교환기(5), 제 1 차압 오리피스(31), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 순환하여 압축기(2)에 되돌아 간다.

즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3)를, 다른 한쪽에서 실외 열교환기(5)를 거쳐 응축된다. 그리고 실내 응축기(3)를 경유한 냉매가 제 3 제어 밸브(30)에서 단열 팽창되고, 냉온·저압의 기액 이상 냉매가 되어 증발기(7)에 도입된다. 한편, 실외 열교환기(5)를 경유한 냉매가 제 1 차압 오리피스(31)에서 단열 팽창되고, 냉온·저압의 냉매가 되어 증발기(7)에 도입된다. 제 3 제어 밸브(30)의 개도를 조정하는 것에 의해, 한쪽의 순환 경로와 다른 한쪽의 순환 경로에서 냉매의 유량비를 변경할 수 있다. 냉매가 증발기(7)를 통과하는 과정에서 증발하고, 자동차 실내의 공기를 냉각한다. 증발기(7)에서 도출된 냉매는, 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(2)에 도입되지만, 그때 압축기(2)에 윤활 오일을 되돌리게 된다.

한편, 도 18b에 나타내는 바와 같이, 난방 운전시에 있어서는, 제 1 제어 밸브(4)가 밸브 폐쇄되는 한편, 제 2 제어 밸브(6)가 밸브 개방된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 증발로서 기능한다. 즉, 압축기(2)에서 토출된 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3), 제 3 제어 밸브(30), 증발기(7), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 순환하여 압축기(2)에 되돌아 가고, 다른 한쪽에서 실내 응축기(3), 제 2 차압 오리피스(32), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브(6)를 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 순환하여 압축기(2)에 되돌아 간다. 제 3 제어 밸브(30)의 개도를 조정하는 것에 의해, 한쪽의 순환 경로와 다른 한쪽의 순환 경로에서 냉매의 유량비를 변경할 수 있다. 제 1 차압 오리피스(31)에 작용하는 차압은 작기 때문에 밸브 폐쇄 상태로 유지된다.

즉, 압축기(2)에서 토출된 고온·고압의 가스 냉매는, 실내 응축기(3)를 거쳐 응축되고, 제 3 제어 밸브(30)에서 단열 팽창된다. 제 3 제어 밸브(30)를 경유한 냉온·저압의 냉매가 증발기(7)에서 증발하고, 그 증발 잠열에 의해 자동차 실내의 공기가 냉각된다. 한편, 제 2 차압 오리피스(32)를 경유한 냉온·저압의 냉매가 실외 열교환기(5)에서 증발한다. 이때, 실외 열교환기(5) 및 증발기(7)의 양증발기에서 증발되는 비율이, 제 2 제어 밸브(6)의 전후 차압(△P)에 의해 제어된다. 제어부(90)는, 설정 온도를 실현하는 과정에서 증발기(7)의 열교환량을 제어하지만, 그때, 전후 차압(△P)을 적절하게 설정함으로써, 순환하는 냉매를 실외 열교환기(5)와 증발기(7)로 증발시키는 비율을 조정한다. 그것에 의해 증발기(7)에서의 증발량을 확보할 수 있고, 제습 기능을 확보할 수 있다. 또, 윤활 오일을 증발기(7)에 체류시키지 않고 압축기(2)로 되돌릴 수 있다.

또, 도 18c에 나타내는 바와 같이, 특정 난방 운전시에 있어서는, 난방 운전시와 동일하게 제 1 제어 밸브(4)가 밸브 폐쇄되는 한편, 제 2 제어 밸브(6)가 차압 제어가 아닌 전부 개방 상태로 밸브 개방된다. 제 3 제어 밸브(30)는 밸브 폐쇄된다. 그 결과, 압축기(2)에서 토출된 냉매는, 실내 응축기(3), 제 2 차압 오리피스(32), 실외 열교환기(5), 제 2 제어 밸브(6), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 순환하고 압축기(2)에 되돌아 간다. 제 1 차압 오리피스(31)에 작용하는 차압은 작기 때문에 밸브 폐쇄 상태로 유지된다. 냉매는 증발기(7)를 통과하지 않고 우회한다. 그것에 의해, 일시적으로 증발기(7)에 저온·저압의 냉매가 공급되지 않게 되기 때문에, 증발기(7)의 온도가 극저온이 되어 동결하는 것을 억제할 수 있다. 이때, 덕트(11)를 통과하는 공기에 의해 증발기(7)가 따뜻해진다.

본 실시형태에 있어서, 제어부(90)는, 외부 기온이 미리 설정된 극저온(예를 들면 -10℃ 이하)으로 된 경우, 도 18b에 도시된 난방 운전과 도 18c에 도시된 특정 난방 운전을 병용하고, 이들을 서로 번갈아가며 전환하도록 제어한다. 이것에 의해, 난방 운전에 따라 제습 성능을 확보함과 동시에, 특정 난방 운전에 의해 증발기(7)의 동결을 방지할 수 있다.

도 19는, 액추에이터 블록(10)의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다. 액추에이터 블록(10)은 상술한 바와 같이, 제 3 제어 밸브(30), 제 1 차압 오리피스(31) 및 제 2 차압 오리피스(32)가 배설되어 있다. 제 3 제어 밸브(30)는 도 4에 나와 있는 전자 밸브(200)에 상당한다. 전자 밸브(200)의 구성 및 그 동작은 이미 상세하게 진술한 바와 같다.

제 1 차압 오리피스(31)는, 그 전후 차압이 소정값 이상이 되면 밸브 개방하는 제 1 차압 밸브(역지 밸브, check valve)(35)로서 기능함과 동시에, 그 밸브 개방시의 냉매 유량을 제한하는 제 1 오리피스(36)로서도 기능한다. 즉, 제 1 차압 오리피스(31)는, 밸브체부(64)와 오리피스부(65)가 일체로 형성된 원통 형상의 밸브체(63)를 가진다. 그리고 밸브체부(64)가 밸브좌(61)에 착탈하는 것에 의해 연통로(59)를 개폐한다. 연통로(59)에는 오리피스부(65)를 개폐 방향으로 접동 가능하게 지지하는 접동 지지부(66)가 형성되어 있다. 오리피스부(65)는, 접동 지지부(66)에서 또한 연통로(59)의 하단부(60)보다도 하류측까지 연장하여 존재한다. 접동 지지부(66)와 밸브체부(64)와의 사이에, 밸브체(63)를 밸브 폐쇄 방향으로 힘을 가하기 위한 스프링(67)이 장치되어 있다. 제 2 차압 오리피스(32)는 제 1 차압 오리피스(31)와 동일한 구성을 가진다.

밸브체(63)가 밸브좌(61)에 착좌한 상태에 있어서는, 오리피스 통로(57)의 내부에는 그 전장에 걸쳐 하류측 압력이 작용하고 있을 때, 밸브체(63)가 밸브좌(61)로부터 거리 간격을 개시함과 동시에 오리피스 통로(57)의 상류부에 상류측 압력이 작용하게 된다. 오리피스 통로(57)의 압력 손실도 있기 때문에, 그 상류단에서 하류단을 향해 압력 구배가 형성되고, 오리피스 통로(57)의 내부를 통과하는 냉매에 의해 밸브체(63)로 밸브 개방 방향의 유체 마찰이 작용하게 된다. 이 결과, 밸브체(63)의 밸브 개방 개시와 동시에 그 밸브 개방이 촉진되고, 밸브체(63)가 신속하게 도시된 바와 같은 전개 상태로 안정될 수 있다. 그 결과, 밸브체(63)가 미소 개도에 모이는 것을 방지할 수 있고, 오리피스로서의 기능(오리피스에 설정된 특성)을 양호하게 발휘할 수 있다.

[제 4 실시형태]

도 20은, 제 4 실시형태에 따른 전자 비례 밸브에 적합한 차량용 냉난방 장치의 개략 구성을 나타내는 시스템 구성도이다. 본 실시형태는, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자 비례 밸브를 예를 들면 전기 자동차의 냉난방 장치의 냉동 사이클을 제어하기 위한 제어 밸브로서 구체화한 것이다. 제 4 실시형태에 따른 냉동 사이클은, 액추에이터 블록(40)의 구체적 구성을 제거하고 제 3 실시형태에 따른 냉동 사이클과 동일하다. 이하의 설명에 있어서 제 1 내지 제 3의 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 용장을 피하기 위해 설명을 적절히 생략한다.

액추에이터 블록(40)은, 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)와 증발기(7)를 접속한다. 액추에이터 블록(40)의 하우징내에는, 냉매를 통과시키는 내부 통로가 형성되어 있고, 제 4 제어 밸브(42) 및 제 1 차압 오리피스(31)가 배설되어 있다. 실내 응축기(3)의 하류측의 제 3 통로(23), 증발기(7)의 상류측의 제 4 통로(24) 및 실외 열교환기(5)에서 연장되는 제 5 통로(25)가, 각각 액추에이터 블록(40)에 접속되어 있다. 제 4 제어 밸브(42)는 삼방향 비례 제어 밸브로서 구성되어 있다. 제 4 제어 밸브(42)는 그 상류측이 제 3 통로(23)에 연결되는 내부 통로에 연통하고, 하류측이 제 4 통로(24)에 연결되는 내부 통로 및 제 5 통로(25)에 연결되는 내부 통로로 분기하고 연통한다. 제 4 제어 밸브(42)의 하류측의 한쪽은 제 1 차압 오리피스(31)의 상류측에 연통하고, 다른 한쪽은 하류측에 연통한다. 제 4 제어 밸브(42)에 의해 2개의 하류측 통로로의 유량비를 조정할 수 있다.

도 21은, 차량용 냉난방 장치의 동작을 나타내는 설명도이다. 도 21은 도 18과 동일하게, 도 21a는 냉방 운전시의 상태를 나타내고, 도 21b는 난방 운전시의 상태를 나타내고, 도 21c는 특정 난방 운전시의 상태를 나타내고 있다. 도 21에 의하면, 제 4 제어 밸브(42)의 제어에 의해, 냉방 운전, 난방 운전 및 특정 난방 운전의 각각에 대해 제 3 실시형태와 동일한 냉동 사이클이 실현되어 있는 것을 알 수 있다.

도 22는, 액추에이터 블록(40)의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다. 액추에이터 블록(40)은 상술과 같이, 제 4 제어 밸브(42) 및 제 1 차압 오리피스(31)를 포함한다. 제 4 제어 밸브(42)는, 도 14에 도시된 전자 밸브(600)의 파일럿 기구 및 비례 밸브(602)를 삼방향 비례 제어 밸브에 적용한 것이다. 도시된 바와 같이, 비례 밸브(602)의 위치에 따라 실내 응축기(3)에서 유입된 유체가 실외 열교환기(5) 및 증발기(7)로 원하는 유량비로 분배된다.

100: 전자 밸브
101: 밸브 본체
102: 솔레노이드
103: 보디
105: 메인 밸브
106: 파일럿 밸브
116: 고압실
118: 저압실
120:메인 밸브 구멍
124: 메인 밸브체
139: 오리피스
140: 배압실
142: 각부
146: 부밸브 구멍
150: 파일럿 밸브체
156: 스프링
171: 제 1 플런저
172: 제 2 플런저
500: 전자 밸브
501: 밸브 본체
502: 솔레노이드
503: 보디
505: 메인 밸브
506: 파일럿 밸브
516: 고압실
518: 저압실
520: 메인 밸브 구멍
524: 메인 밸브체
539: 오리피스
540: 배압실
546: 부밸브 구멍
550: 파일럿 밸브체
556: 스프링
571: 플런저
572: 고정 철심

Claims (6)

1. 파일럿 작동식의 전자 밸브로서,
   전자 밸브의 보디 및 메인 밸브 중 한쪽에 형성되어 있는 파일럿 밸브 구멍과, 상기 파일럿 밸브 구멍에 접리하는 파일럿 밸브체를 포함하는 파일럿 밸브;
   상기 파일럿 밸브를 작동시키기 위한 솔레노이드로서, 파일럿 밸브체와 일체로 축방향으로 이동하는 제 1 철심과, 상기 축방향에 관해 파일럿 밸브체와는 반대측에 제 1 철심과 간극을 가지고 배치되어 있는 제 2 철심을 포함하는 솔레노이드; 및
   상기 솔레노이드의 전자 흡인력과는, 역방향으로 탄성력을 작용시켜 균형 위치에 파일럿 밸브체를 정지시키도록 일단이 파일럿 밸브체에 설치되고 타단이 상기 보디 및 메인 밸브 중 다른 한쪽에 설치되어 있는 탄성 부재를 포함하고,
   상기 탄성력에 의한 상기 탄성 부재의 변형 범위를 제 1 철심과 제 2 철심과의 간극의 변동 범위보다도 크게 하고, 상기 탄성 부재의 변형 양을 메인 밸브의 이동량에 관련시켜, 제 1 철심과 제 2 철심의 상대 이동 스트로크 보다도 메인 밸브의 스트로크를 크게 한 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인 밸브는, 상류측 통로와 하류측 통로를 직접 연결하는 메인 통로를, 양통로를 접속하는 메인 밸브 구멍에 접리하는 것에 의해 개폐하는 메인 밸브체를 가지고, 그 메인 밸브체가, 상기 상류측 통로와 상기 하류측 통로와 배압실을 구획하도록 마련되어 있고,
   상기 파일럿 밸브체는, 상기 파일럿 밸브 구멍에 접리하는 것에 의해 상기 상류측 통로와 상기 하류측 통로를 상기 배압실을 사이에 두고 연결하는 부통로를 개폐하고, 당해 부통로는, 상기 배압실을 상기 메인 통로에 접속하는 리크 통로를 포함하고,
   상기 파일럿 밸브 구멍은 상기 리크 통로보다도 큰 유로단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 파일럿 밸브 구멍은, 상기 메인 밸브체에 형성되어 있고,
   상기 메인 밸브체는, 상기 솔레노이드를 향해 상기 축방향으로 연재(延在)하는 각부를 가지고, 상기 제 2 철심과 일체로 상기 축방향으로 이동하도록 상기 각부에 의해 지지되어 있고,
   상기 탄성 부재는, 일단이 상기 파일럿 밸브체에 타단이 상기 보디에 설치되어 상기 배압실에 수용되어 있고,
   상기 솔레노이드의 전자 흡인력과 탄성력이 균형을 맞추어 상기 파일럿 밸브체의 정지 위치에 상기 메인 밸브체를 상기 배압실의 압력 변화에 따라 추종시키는 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 파일럿 밸브 구멍은, 상기 보디에 형성되어 있고,
   상기 탄성 부재는, 일단이 상기 파일럿 밸브체에 타단이 상기 메인 밸브체에 설치되어 상기 배압실에 수용되어 있고, 상기 배압실의 압력 변화에 의한 상기 메인 밸브체의 이동에 의해 상기 솔레노이드의 전자 흡인력으로 균형 탄성력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
5. 축방향으로 상대 이동 가능하게 배열되어 있는 제 1 철심 및 제 2 철심을 포함하고, 제 1 철심을 파일럿 밸브와 일체로 이동시키기 위한 전자 흡인력을 발생시키는 솔레노이드; 및
   파일럿 밸브에 전자 흡인력과는 역방향의 탄성력을 작용시켜 균형 위치에 정지시키는 탄성 부재를 포함하고, 상기 탄성 부재는 상기 솔레노이드의 전자 흡인력에 의한 제 1 철심과 제 2 철심과의 간극의 감소량보다도 크게 변형 가능하고, 메인 밸브의 정지 위치를 상기 탄성 부재의 탄성 변형량에 의존시키는 것에 의해 메인 밸브의 스트로크를 증폭시키는 스트로크 증폭 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일럿 작동식의 전자 밸브.
6. 고압 통로와 저압 통로를 접속하는 중간 압력실;
   상기 중간 압력실의 유체압의 작용에 의해 이동하는 피스톤;
   상기 중간 압력실과 상기 압력 통로 또는 저압 통로와의 유로를 개폐하기 위해 마련되어 있는 밸브체;
   상기 밸브체를 이동시키기 위한 전자 흡인력을 발생시키는 솔레노이드; 및
   일단이 상기 피스톤에 설치되고 타단이 상기 밸브체에 설치되어 있고, 상기 솔레노이드의 전자 흡인력은 역방향의 탄성력을 상기 밸브체에 작용시키는 탄성 부재를 포함하고,
   상기 밸브체는, 유체압의 작용에 의한 상기 피스톤의 이동에 따른 상기 탄성 부재의 탄성 변형에 따라 탄성력과 상기 전자 흡인력과의 균형에 의해 상기 유로를 개폐하고, 상기 피스톤은, 상기 전자 흡인력에 균형 탄성력을 발생시키도록 상기 탄성 부재에 탄성 변형을 가하는 위치를 정지 위치로 하는 것을 특징으로 하는 밸브 구조.

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