KR20130103741A - 스테핑 모터 구동식 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

유량 제어 밸브(32)는, 보디에 고정되는 샤프트(182); 샤프트(182)의 외주면에 축선방향을 따른 나선 형상의 가이드부(184); 가이드부(184)에 계합되는 계합부와, 로터(172)에 지지되는 동력 전달부를 구비하는 회전 스토퍼(188); 로터(172)에 계합되어 축선방향으로 병진 가능하게 지지되면서 보디에 나사결합되고, 로터(172)의 회전에 의해 밸브체와 일체로 밸브부의 개폐 방향으로 동작하는 밸브 작동체(134)를 포함한다. 그리고, 로터(172)가 그 일단측과 타단측에 베어링부를 구비하는 중공 형상으로 되어 있고, 샤프트(182)가 로터(172)의 내부공간으로 연장되는 것에 의해, 회전 스토퍼(188)가 그 내부공간에서 변위하도록 구성되어 있다.

Description

스테핑 모터 구동식 제어 밸브{STEPPING MOTOR DRIVEN CONTROL VALVE}

본 발명은 스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 관한 것이고, 특히 차량용 냉난방장치에 바람직한 제어 밸브에 관한 것이다.

최근, 내연 기관을 탑재한 차량에 있어서는 엔진의 연소 효율이 향상된 것도 있고 하여, 열원으로서 이용해 온 냉각수가 난방에 필요한 온도까지 상승하기 어렵게 되어 있다. 한편, 내연 기관과 전동기를 병용한 하이브리드 차량에 있어서는 내연 기관의 가동률이 낮기 때문에, 그와 같은 냉각수의 이용이 더욱 어렵다. 전기자동차에 이르러서는 내연 기관에 의한 열원 자체가 없다. 이 때문에, 냉방뿐만 아니라 난방에도 냉매를 이용한 사이클 운전을 하고, 차량 실내를 제습 난방 가능한 히트펌프식의 차량용 냉난방장치가 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

이와 같은 차량용 냉난방장치는, 압축기, 실외 열교환기, 증발기, 실내 열교환기 등을 포함하는 냉동 사이클을 구비하고, 난방 운전시와 냉방 운전시에 있어서 실외 열교환기의 기능을 전환할 수 있다. 난방 운전시에 있어서는 실외 열교환기가 증발기로서 기능을 한다. 그때, 냉동 사이클을 냉매가 순환하는 과정에서 실내 열교환기가 방열하고, 그 열에 의해 차량 실내의 공기가 가열된다. 한편, 냉방 운전시에 있어서는 실외 열교환기가 응축기로서 기능을 한다. 그때, 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 증발기에서 증발하고, 그 증발 잠열에 의해 차량 실내의 공기가 냉각된다. 그때, 제습도 이루어진다.

하지만, 이와 같이 냉동 사이클의 운전 상태에 따라 복수의 증발기가 기능을 하는 경우, 각 증발기를 흐르는 냉매 유량의 비율을 조정할 필요가 있다. 복수의 응축기가 기능을 하는 경우도 마찬가지이다. 이 때문에, 냉매 순환통로의 특정 위치에 밸브 개도를 전기적으로 조정 가능한 제어 밸브를 마련하는 경우가 있지만, 일반적으로는 비교적 저비용으로 큰 구동력을 얻을 수 있는 솔레노이드 구동되는 전자 밸브가 사용되는 경우가 많다. 그러나, 특히 밸브 개도의 정밀한 제어가 필요한 경우에는, 주택용 냉난방장치에서 많이 볼 수 있듯이 스테핑 모터 구동식 제어 밸브를 이용하는 것이 바람직하다(예를 들면 특허문헌 2 참조). 스텝 수(구동 펄스 수)의 설정에 의해 밸브체의 변위량, 나아가서는 밸브 개도를 정확하게 조정할 수 있기 때문이다.

일본국 공개특허공보 H9-240266호 공보 일본국 공개특허공보 S60-8583호 공보

하지만, 차량용 냉난방장치는 차량 주행시의 진동의 영향을 크게 받기 때문에, 주택용 냉난방장치와는 달리 설치 환경이 불안정하다. 이 때문에, 스테핑 모터의 회전 안정성이나 그 구동 기구의 정밀한 동작을 확보하기 위해서는, 차량으로부터 받는 진동의 영향을 가능한 작게 할 필요가 있다. 한편, 차량의 설치 스페이스 등의 제약에 따라, 밸브부의 구동량이 비교적 커져도 전체적으로 콤팩트하게 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명, 외부로부터의 진동의 영향을 쉽게 받지않고, 바람직하게는 비교적 큰 밸브 스트로크를 얻을 수 있는 스테핑 모터 구동식 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따른 스테핑 모터 구동식 제어 밸브는, 상류측으로부터 냉매를 도입하는 도입 포트와, 하류측으로 냉매를 도출하는 도출 포트와, 도입 포트와 도출 포트를 연통하는 밸브 구멍을 구비하는 보디; 밸브 구멍에 접리하여 밸브부를 개폐하는 밸브체; 밸브체를 밸브부의 개폐 방향으로 구동하는 로터를 구비하는 스테핑 모터; 보디에 고정되고, 로터의 축선방향으로 연장되는 샤프트; 샤프트의 외주면에 축선방향을 따라 연장 마련된 나선 형상의 가이드부; 가이드부를 따라 계합되는 계합부와, 로터에 지지되는 동력 전달부를 구비하고, 로터의 회전과 함께 샤프트의 축선방향으로 변위하고, 동력 전달부가 샤프트의 일단측 및 타단측 각각에서 계지되는 것에 의해 로터의 회전을 규제하는 회전 스토퍼; 로터에 계합되어 축선방향으로 병진 가능하게 지지되면서 보디에 나사결합되고, 로터의 회전에 의해 밸브체와 일체로 밸브부의 개폐 방향으로 동작하는 밸브 작동체를 구비한다. 그리고, 로터가 그 일단측과 타단측에 베어링부를 구비하는 중공 형상으로 되어 있고, 샤프트가 로터의 내부공간으로 연장되는 것에 의해, 회전 스토퍼가 그 내부공간에서 변위하도록 구성되어 있다.

본 태양에 의하면, 스테핑 모터의 로터의 베어링부가 그 양단부에 각각 마련되는 것에 의해, 그 베어링부의 간격을 크게 취할 수 있다. 그 결과, 외부로부터의 진동을 받아도 로터를 안정하게 지지할 수 있다. 또한, 로터의 베어링부를 그 양단부에 마련하는 것에 의해 형성되는 비교적 큰 내부공간에 샤프트를 배치하는 것에 의해, 회전 스토퍼를 지지하는 가이드부를 축선방향으로 길게 취할 수 있다. 즉, 회전 스토퍼의 축선방향의 병진 범위를 크게 취할 수 있고, 그 결과, 밸브 작동체를 축선방향으로 큰 범위에서 스트로크시키는 것도 가능해진다. 즉, 밸브체의 개폐 방향의 스트로크를 크게 취할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 외부로부터의 진동의 영향을 쉽게 받지 않는 스테핑 모터 구동식 제어 밸브를 제공할 수 있다. 또한, 스테핑 모터의 크기에 비해 큰 밸브 스트로크도 얻을 수 있게 된다.

도 1은 제1실시형태에 따른 차량용 냉난방장치의 개략적인 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 2는 차량용 냉난방장치의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 3은 유량 제어 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
도 5는 유량 제어 밸브의 동작 상태를 나타내는 설명도이다.
도 6은 유량 제어 밸브의 동작 상태를 나타내는 설명도이다.
도 7은 유량 제어 밸브의 제어 상태와 밸브 개도의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 8은 제2실시형태에 따른 복합 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다.

이하, 도면의 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.

[제1실시형태]

우선, 본 발명의 제1실시형태에 대해 설명한다. 도 1은 제1실시형태에 따른 차량용 냉난방장치의 개략적인 구성을 나타내는 시스템 구성도이다. 본 실시형태는, 본 발명의 차량용 냉난방장치를 전기자동차의 냉난방장치로서 구체화한 것이다.

차량용 냉난방장치(1)는, 압축기(2), 실내 응축기(3), 제1제어 밸브 유닛(4), 실외 열교환기(5), 제2제어 밸브 유닛(6), 증발기(7) 및 어큐뮬레이터(8)를 배관에 의해 접속한 냉동 사이클(냉매순환 회로)을 구비한다. 차량용 냉난방장치(1)는, 냉매로서의 대체 프레온(HFC-134a)이 냉동 사이클 내를 상태 변화하면서 순환하는 과정에서, 그 냉매의 열을 이용하여 차량 실내의 공기조절을 하는 히트펌프식의 냉난방장치로서 구성되어 있다. 냉매순환 회로에는, 냉난방을 적절하게 제어하기 위한 각종 제어 밸브가 배치되어 있다.

차량용 냉난방장치(1)는, 냉방 운전시와 난방 운전시에 있어서 복수의 냉매 순환통로를 전환하도록 운전된다. 이 냉동 사이클은, 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)가 응축기로서 직렬로 동작 가능하게 구성되고, 증발기(7)와 실외 열교환기(5)가 증발기로서 병렬로 동작 가능하게 구성되어 있다. 즉, 난방 운전시(제습시)에 냉매가 순환하는 제1냉매 순환통로, 난방 운전시 및 제상 운전시에 냉매가 순환하는 제2냉매 순환통로, 냉방 운전시에 냉매가 순환하는 제3냉매 순환통로가 형성된다.

제1냉매 순환통로는, 압축기(2)→ 실내 응축기(3)→ 제2제어 밸브 유닛(6)→ 증발기(7)→ 제2제어 밸브 유닛(6)→ 어큐뮬레이터(8)→ 압축기(2)와 같이 냉매가 순환하는 통로이다. 제2냉매 순환통로는, 압축기(2)→ 실내 응축기(3)→ 제2제어 밸브 유닛(6)→ 실외 열교환기(5)→ 제1제어 밸브 유닛(4)→ 어큐뮬레이터(8)→ 압축기(2)와 같이 냉매가 순환하는 통로이다. 제3냉매 순환통로는, 압축기(2)→ 실내 응축기(3)→ 제1제어 밸브 유닛(4)→ 실외 열교환기(5)→ 제2제어 밸브 유닛(6)→ 증발기(7)→ 제2제어 밸브 유닛(6)→ 어큐뮬레이터(8)→ 압축기(2)와 같이 냉매가 순환하는 통로이다. 실외 열교환기(5)를 흐르는 냉매의 흐름은, 제2냉매 순환통로가 개방된 경우와 제3냉매 순환통로가 개방된 경우에서 역전한다. 즉, 실외 열교환기(5)에 있어서의 냉매의 입구와 출구는, 제2냉매 순환통로가 개방된 경우와 제3냉매 순환통로가 개방된 경우에서 전환된다.

구체적으로는, 압축기(2)의 토출실은 제1통로(21)를 통해 실내 응축기(3)의 입구에 접속되고, 실내 응축기(3)의 출구는 제2통로(22)를 통해 실외 열교환기(5)의 한쪽의 출입구에 접속되어 있다. 실외 열교환기(5)의 다른 한쪽의 출입구는 제3통로(23)를 통해 증발기(7)의 입구에 접속되고, 증발기(7)의 출구는 제4통로(24)(복귀 통로)를 통해 어큐뮬레이터(8)의 입구에 접속되어 있다. 그리고, 제2통로(22)가 실내 응축기(3) 측의 분기점과 실외 열교환기(5) 측의 분기점의 2군데에서 각각 바이패스 통로(25), 바이패스 통로(26)로 분기되어 있다. 실외 열교환기(5) 측의 분기점은 제1제어 밸브 유닛(4)의 내부통로에 마련되고, 그 분기점에는 후술하는 전환 밸브(30)가 배치되어 있다.

또한, 바이패스 통로(25)는, 그 하류측이 제1분기 통로(27)와 제2분기 통로(28)로 분기되어 있다. 이들 제1분기 통로(27) 및 제2분기 통로(28)는, 제2제어 밸브 유닛(6)의 내부통로로서 형성되어 있다. 제1분기 통로(27)는 제3통로(23)를 통해 증발기(7)에 연결되고, 제2분기 통로(28)는 제3통로(23)를 통해 실외 열교환기(5)에 연결된다. 제2분기 통로(28)에는 후술하는 유량 제어 밸브(32)가 마련되어 있다. 제3통로(23)에 있어서의 제1분기 통로(27)와의 접속 점에는 후술하는 전환 밸브(34)가 배치되고, 그 전환 밸브(34)와 증발기(7) 사이에는 후술하는 과냉각도 제어 밸브(42)가 배치되어 있다.

제1냉매 순환통로는, 제1통로(21), 제2통로(22), 바이패스 통로(25), 제1분기 통로(27), 제4통로(24)를 접속하여 구성된다. 제2냉매 순환통로는, 제1통로(21), 제2통로(22), 바이패스 통로(25), 제2분기 통로(28), 제3통로(23), 바이패스 통로(26)를 접속하여 구성된다. 제3냉매 순환통로는, 제1통로(21), 제2통로(22), 제3통로(23), 제4통로(24)를 접속하여 구성된다. 그리고, 이와 같은 냉매 순환통로의 전환을 실현하기 위해, 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)의 접속부에 제1제어 밸브 유닛(4)이 마련되고, 실내 응축기(3)와 실외 열교환기(5)와 증발기(7)의 접속부에 제2제어 밸브 유닛(6)이 마련되어 있다.

차량용 냉난방장치(1)는, 공기의 열교환이 진행되는 덕트(10)를 구비하고, 그 덕트(10)에 있어서의 공기의 흐름 방향 상류측으로부터 실내 송풍기(12), 증발기(7), 실내 응축기(3)가 배치되어 있다. 실내 응축기(3)의 상류측에는 에어 믹스 도어(14)가 회동 자유롭게 마련되고, 실내 응축기(3)를 통과하는 풍량과 실내 응축기(3)를 우회하는 풍량의 비율이 조절된다. 또한, 실외 열교환기(5)에 대향하도록 실외 송풍기(16)가 배치되어 있다.

압축기(2)는, 하우징 내에 모터와 압축 기구를 수용하는 전동 압축기로서 구성되고, 도시하지 않는 배터리로부터의 공급 전류에 의해 구동되고, 모터의 회전수에 대응하여 냉매의 토출 용량이 변화한다. 이 압축기(2)로서는, 레시프로식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형식의 압축기를 채용할 수 있지만, 전동 압축기 자체는 공지이기 때문에 그 설명은 생략한다.

실내 응축기(3)는 차량 실내에 마련되고, 실외 열교환기(5)와는 별도로 냉매를 방열시키는 보조 응축기로서 기능을 한다. 즉, 압축기(2)로부터 토출된 고온 고압의 냉매가 실내 응축기(3)를 통과할 때 방열한다. 에어 믹스 도어(14)의 개도에 따라 분리된 공기는, 실내 응축기(3)를 통과하는 과정에서 그 열교환이 이루어진다.

실외 열교환기(5)는 차량 실외에 배치되고, 냉방 운전시에 내부를 통과하는 냉매를 방열시키는 실외 응축기로서 기능을 하는 한편, 난방 운전시에는 내부를 통과하는 냉매를 증발시키는 실외 증발기로서 기능을 한다. 실외 송풍기(16)는 흡입식 송풍기이고, 축류팬을 모터에 의해 회전 구동하는 것에 의해 외기를 도입한다. 실외 열교환기(5)는, 그 외기와 냉매 사이에서 열교환을 시킨다.

증발기(7)는 차량 실내에 배치되고, 내부를 통과하는 냉매를 증발시키는 실내 증발기로서 기능을 한다. 즉, 팽창 장치로서 기능을 하는 제어 밸브의 통과에 의해 저온 저압이 된 냉매는, 증발기(7)를 통과할 때 증발한다. 덕트(10)의 상류측으로부터 도입된 공기는, 그 증발 잠열에 의해 냉각된다. 이때 냉각 제습된 공기는, 에어 믹스 도어(14)의 개도에 따라 실내 응축기(3)를 통과하는 것과, 실내 응축기(3)를 우회하는 것으로 분리된다. 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 조정되어, 도시하지 않는 분출구로부터 차량 내에 공급된다. 예를 들면, 벤트(vent) 분출구, 풋(foot) 분출구, 디프로스트(defrost) 분출구 등으로부터 차량 실내의 소정 장소를 향해 분출된다.

어큐뮬레이터(8)는 증발기로부터 송출된 냉매를 기액 분리하여 모아 두는 장치이고, 액상부와 기상부를 구비한다. 이 때문에, 가령 상류측으로부터 상정 이상의 액냉매가 도출되었다고 해도, 그 액냉매를 액상부에 모아둘 수 있고, 기상부의 냉매를 압축기(2)에 도출할 수 있다. 그 결과, 압축기(2)의 압축 동작에 지장을 주지 않는다. 한편, 본 실시형태에서는, 그 액상부의 냉매의 일부를 압축기(2)에 공급할 수 있도록 되어 있고, 압축기(2)에 필요량의 윤활 오일을 되돌릴 수 있도록 되어 있다.

제1제어 밸브 유닛(4)은 전환 밸브(30) 및 과열도 제어 밸브(46)를 포함한다. 전환 밸브(30)는, 제2통로(22)를 개폐하는 제1밸브부와, 바이패스 통로(26)를 개폐하는 제2밸브부와, 각 밸브부를 구동하는 솔레노이드를 구비하는 3방향 전자 밸브로 이루어진다. 제1밸브부는, 그 밸브 개방에 의해 실내 응축기(3)로부터 제2통로(22)를 통한 실외 열교환기(5)로의 냉매의 흐름을 허용한다. 제2밸브부는, 그 밸브 개방에 의해 실외 열교환기(5)로부터 바이패스 통로(26)를 통한 어큐뮬레이터(8)로의 냉매의 흐름을 허용한다. 본 실시형태에서는, 전환 밸브(30)로서, 솔레노이드로의 통전 유무에 의해 제1밸브부 및 제2밸브부 중의 하나를 개방하고 다른 하나를 잠그는 개폐밸브(온/오프 밸브)가 사용된다. 또한, 전환 밸브(30)를, 밸브부를 구동하는 액츄에이터가 솔레노이드가 아니어도 좋고, 스테핑 모터 등의 전동기여도 좋다.

과열도 제어 밸브(46)는, 실외 열교환기(5)가 실외 증발기로서 기능을 할 때 그 증발 압력을 조정하는 "증발 압력 조정 밸브"로서 기능을 한다. 과열도 제어 밸브(46)는, 그 출구측에 과열도(superheat)가 발생해 있는 경우, 그 과열도가 미리 설정된 일정한 과열도(설정 과열도(SH))에 근접하도록 냉매의 흐름을 제어한다. 본 실시형태에서는, 과열도 제어 밸브(46)로서, 그 출구측(과열도 제어 밸브(46)의 하류측)의 냉매의 온도와 압력을 감지하여 밸브부를 구동하는 감온부를 구비하는 기계식 제어 밸브가 사용된다.

과열도 제어 밸브(46)는, 감지한 과열도가 설정 과열도(SH)보다 크면 밸브 개도를 조절하여, 실외 열교환기(5)의 증발 압력을 상승시키는 것에 의해, 실외 열교환기(5)를 통과하는 냉매와 외부 공기의 열교환량을 작게 하고, 그것에 의해 과열도를 작게 하여 설정 과열도(SH)에 접근시킨다. 반대로, 감지된 과열도가 설정 과열도(SH)보다 작으면, 과열도 제어 밸브(46)는, 밸브 개도를 크게 하여, 실외 열교환기(5)의 증발 압력을 저하시키는 것에 의해, 실외 열교환기(5)를 통과하는 냉매와 외부 공기의 열교환량을 크게 하고, 그것에 의해 과열도를 크게 하여 설정 과열도(SH)에 접근시킨다. 이와 같이, 과열도 제어 밸브(46)는, 그 출구측의 과열도가 설정 과열도(SH)에 근접하도록 자율적으로 동작한다. 또한, 본 실시형태에서는, 과열도 제어 밸브(46)의 설정 과열도와 과열도 제어 밸브(48)의 설정 과열도를 동일하게 설정하고 있지만, 양자를 상이하게 설정해도 좋다.

또한, 도시하지는 않지만, 과열도 제어 밸브(46)는, 예를 들면 상류측으로부터 냉매를 도입하는 입구 포트와, 하류측으로 냉매를 도출하는 출구 포트와, 그 입구 포트와 출구 포트를 연통하는 밸브 구멍이 마련된 보디; 밸브 구멍에 접리하여 밸브 개도를 조정하는 밸브체를 포함하는 밸브 구동체; 출구 포트측(밸브부의 하류측)의 내부통로를 흐르는 냉매의 온도와 압력을 감지하여, 과열도 제어 밸브(46)의 출구측(밸브부의 하류측)의 과열도가 설정 과열도가 되도록 밸브체를 개폐 구동하는 감온부를 구비하는 것이어도 좋다.

한편, 제2제어 밸브 유닛(6)은, 유량 제어 밸브(32), 과냉각도 제어 밸브(42), 과열도 제어 밸브(48) 및 전환 밸브(34)를 포함한다. 전환 밸브(34)는 제1분기 통로(27)와 제3통로(23)의 합류점에 마련되어 있다. 전환 밸브(34)는, 제1분기 통로(27)를 개폐하는 제1밸브부와 제3통로(23)를 개폐하는 제2밸브부 중의 어느 하나를 개방시켜 유로를 전환 가능한 기계식 3방향 밸브로 이루어진다. 제1밸브부는, 그 밸브 개방에 의해 실내 응축기(3)로부터 바이패스 통로(25) 및 제1분기 통로(27)를 통한 증발기(7)로의 냉매의 흐름을 허용한다. 제2밸브부는, 그 밸브 개방에 의해 실외 열교환기(5)로부터 제3통로(23)를 통한 증발기(7)로의 냉매의 흐름을 허용한다.

유량 제어 밸브(32)는 제2분기 통로(28)에 마련되어 있다. 유량 제어 밸브(32)는, 그 개도가 액츄에이터로의 공급 전류값에 대응한 설정 개도로 자율적으로 조정되는 비례 밸브로서 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 유량 제어 밸브(32)의 밸브부를 구동하는 액츄에이터로서 스테핑 모터가 채용되지만, 솔레노이드여도 좋다. 유량 제어 밸브(32)는, 기본적으로는 완전 개방 상태, 대구경 제어 상태, 소구경 제어 상태, 밸브 잠금 상태 중의 어느 한 상태로 제어된다. 또한, 대구경 제어 상태는 완전 개방 상태에는 도달하지 않지만 개도가 큰 상태이고, 소구경 제어 상태는 밸브 잠금 상태에는 도달하지 않지만 개도가 작은 상태다.

유량 제어 밸브(32)는, 소구경 제어에 의해 팽창 장치로서도 기능을 한다. 난방 운전시에 있어서는, 유량 제어 밸브(32)의 개도(즉 제2분기 통로(28)의 개도)가 조정된다. 이 때문에, 유량 제어 밸브(32)의 개도에 따라 실외 열교환기(5)에 공급되는 냉매의 유량이 조정된다. 즉, 유량 제어 밸브(32)는, 실내 응축기(3)로부터 실외 열교환기(5)로 향하는 냉매 유량과, 실내 응축기(3)로부터 증발기(7)로 향하는 냉매 유량의 비율을 조정하는 유량조정 밸브로서 기능을 한다.

과냉각도 제어 밸브(42)는, 실외 열교환기(5)로부터 도출된 냉매나, 바이패스 통로(25)를 통해 공급된 냉매를 압축 팽창시켜 증발기(7)측으로 도출하는 "팽창 장치"로서 기능을 한다. 과냉각도 제어 밸브(42)는, 냉방 운전시에 있어서 실외 열교환기(5)의 출구측의 과냉각도가 미리 설정된 일정한 과냉각도(설정값(SC))에 근접하도록 냉매의 흐름을 제어한다. 또한, 난방 운전시에 있어서 실내 응축기(3)의 출구측의 과냉각도가 미리 설정된 일정한 과냉각도(설정값(SC))에 근접하도록 냉매의 흐름을 제어한다. 본 실시형태에서는, 과냉각도 제어 밸브(42)로서, 그 상류측(냉방 운전시에 있어서는 실외 열교환기(5)의 출구측이고, 난방 운전시(제습 제어를 하는 특정 난방 운전시)에 있어서 실내 응축기(3)의 출구측)의 냉매의 온도와 압력을 감지하여 밸브부를 구동하는 감온부를 구비하는 기계식 제어 밸브가 사용된다.

과냉각도 제어 밸브(42)는, 냉방 운전시에 있어서 실외 열교환기(5)의 출구측의 과냉각도가 설정값(SC)보다 커지면 밸브 개방 방향으로 동작하여, 실외 열교환기(5)를 흐르는 냉매의 유량을 증가시킨다. 이와 같이 냉매의 유량이 증가하면, 실외 열교환기(5)에 있어서의 냉매의 단위 유량당의 응축 능력이 작아지기 때문에, 그 과냉각도는 작아지는 방향으로 변화한다. 반대로, 실외 열교환기(5)의 출구측의 과냉각도가 설정값(SC)보다 작아지면, 과냉각도 제어 밸브(42)는 밸브 잠금 방향으로 동작하여, 실외 열교환기(5)를 흐르는 냉매의 유량을 감소시킨다. 이와 같이 냉매의 유량이 감소하면, 실외 열교환기(5)에 있어서의 냉매의 단위 유량당의 응축 능력이 커지기 때문에, 그 과냉각도는 커지는 방향으로 변화한다. 과냉각도 제어 밸브(42)는, 그 입구(실외 열교환기(5)의 출구측)의 과냉각도가 설정값(SC)이 되도록 자율적으로 동작한다.

과냉각도 제어 밸브(42)는, 또한, 특정 난방 운전시에 있어서 바이패스 통로(25)가 개방되면, 실내 응축기(3)의 출구측의 과냉각도가 설정값(SC)보다 커지면 밸브 개방 방향으로 동작하여, 실내 응축기(3)를 흐르는 냉매의 유량을 증가시킨다. 이와 같이 냉매의 유량이 증가하면, 실내 응축기(3)에 있어서의 냉매의 단위 유량당의 응축 능력이 작아지기 때문에, 그 과냉각도는 작아지는 방향으로 변화한다. 반대로, 실내 응축기(3)의 출구측의 과냉각도가 설정값(SC)보다 작아지면, 과냉각도 제어 밸브(42)는 밸브 잠금 방향으로 동작하여, 실내 응축기(3)를 흐르는 냉매의 유량을 감소시킨다. 이와 같이 냉매의 유량이 감소하면, 실내 응축기(3)에 있어서의 냉매의 단위 유량당의 응축 능력이 커지기 때문에, 그 과냉각도는 커지는 방향으로 변화한다. 과냉각도 제어 밸브(42)는, 그 입구(실내 응축기(3)의 출구측)의 과냉각도가 설정값(SC)이 되도록 자율적으로 동작한다.

또한, 도시하지는 않지만, 과냉각도 제어 밸브(42)는, 상류측으로부터 냉매를 도입하는 입구 포트와, 하류측으로 냉매를 도출하는 출구 포트와, 그 입구 포트와 출구 포트를 연통하는 밸브 구멍이 마련된 보디; 밸브 구멍에 접리하여 밸브 개도를 조정하는 밸브체; 입구 포트로부터 도입된 냉매의 온도와 압력을 감지하여, 실외 열교환기(5)의 출구측의 과냉각도가 설정값이 되도록 밸브체를 개폐 구동하는 감온부를 구비하는 것이어도 좋다.

과열도 제어 밸브(48)는, 그 출구측에 과열도(superheat)가 발생해 있는 경우, 그 과열도가 미리 설정된 일정한 과열도(설정 과열도(SH))에 근접하도록 냉매의 흐름을 제어한다. 본 실시형태에서는, 과열도 제어 밸브(48)로서, 그 출구측(과열도 제어 밸브(48)의 하류측)의 냉매의 온도와 압력을 감지하여 밸브부를 구동하는 감온부를 구비하는 기계식 제어 밸브를 이용할 수 있다. 과열도 제어 밸브(48)는, 감지한 과열도가 설정 과열도(SH)보다 크면 밸브 개도를 조절하여, 증발기(7)의 증발 압력을 상승시키는 것에 의해, 증발기(7)를 통과하는 냉매와 외부 공기의 열교환량을 작게 하고, 그것에 의해 과열도를 작게 하여 설정 과열도(SH)에 접근시킨다. 반대로, 감지된 과열도가 설정 과열도(SH)보다 작으면, 과열도 제어 밸브(48)는, 밸브 개도를 크게 하여, 증발기(7)의 증발 압력을 저하시키는 것에 의해, 증발기(7)를 통과하는 냉매와 외부 공기의 열교환량을 크게 하고, 그것에 의해 과열도를 크게 하여 설정 과열도(SH)에 접근시킨다. 이와 같이, 과열도 제어 밸브(48)는, 그 출구측의 과열도가 설정 과열도(SH)에 근접하도록 자율적으로 동작한다.

또한, 도시하지는 않지만, 과열도 제어 밸브(48)는, 예를 들면 상류측으로부터 냉매를 도입하는 입구 포트와, 하류측으로 냉매를 도출하는 출구 포트와, 그 입구 포트와 출구 포트를 연통하는 밸브 구멍이 마련된 보디; 밸브 구멍에 접리하여 밸브 개도를 조정하는 밸브체를 포함하는 밸브 구동체; 출구 포트측(밸브부의 하류측)의 내부통로를 흐르는 냉매의 온도와 압력을 감지하여, 과열도 제어 밸브(48)의 출구측(밸브부의 하류측)의 냉매의 과열도가 설정 과열도가 되도록 밸브체를 개폐 구동하는 감온부를 구비하는 것이어도 좋다.

이상과 같이 구성된 차량용 냉난방장치(1)는 제어부(100)에 의해 제어된다. 제어부(100)는, 각종 연산 처리를 실행하는 CPU, 각종 제어 프로그램을 저장하는 ROM, 데이터 저장이나 프로그램 실행을 위한 작업 영역(work area)으로서 이용되는 RAM, 입출력 인터페이스 등을 구비한다. 제어부(100)에는, 차량용 냉난방장치(1)에 설치된 도시하지 않는 각종 센서 스위치류로부터의 신호가 입력된다. 제어부(100)는, 차량의 승무원에 의해 세팅된 실온을 실현하기 위하여 각 액츄에이터의 제어량을 연산하여, 각 액츄에이터의 구동 회로에 제어 신호를 출력한다. 제어부(100)는, 전환 밸브(30) 및 유량 제어 밸브(32) 등의 개폐 제어 이외에, 압축기(2), 실내 송풍기(12), 실외 송풍기(16) 및 에어 믹스 도어(14)의 구동 제어도 실행한다.

제어부(100)는, 차량 실내외의 온도, 증발기(7)의 분출 공기 온도 등, 각종 센서에서 검출된 소정의 외부정보에 기초하여 유량 제어 밸브(32)의 설정 개도를 결정하고, 그 개도가 그 설정 개도가 되도록 스테핑 모터에 제어 펄스 신호를 출력한다. 이와 같은 제어에 의해, 도시된 바와 같이, 압축기(2)는, 그 흡입실을 통해 흡입 압력(Ps)의 냉매를 도입하고, 이를 압축하여 토출 압력(Pd)의 냉매로서 토출한다.

다음으로, 본 실시형태의 냉동 사이클의 동작에 대해 설명한다. 도 2는 차량용 냉난방장치의 동작을 나타내는 설명도이다. (A)는 냉방 운전시의 상태를 나타내고, (B)는 특정 난방 운전시의 상태를 나타내고, (C)는 제상 운전시의 상태를 나타내고 있다. 여기서 말하는 "제습 운전"은 차량 실내의 제습을 메인으로 하는 운전 상태이고, "특정 난방 운전"은 난방 운전에 있어서 특히 제습 기능을 향상시킨 운전 상태다.

각 도면의 상단에는 냉동 사이클의 동작을 설명하는 몰리에르선도(Mollier chart)가 도시되어 있다. 그 횡축이 엔탈피(enthalpy)를 나타내고, 종축이 각종 압력을 나타내고 있다. 각 도면의 하단에는 냉동 사이클의 동작 상태가 도시되어 있다. 도면 중의 굵은 선 및 화살표가 냉매의 흐름을 나타내고, 부호 a~i는 몰리에르선도의 a~i와 대응된다. 또한, 도면 중의 "×"는 냉매의 흐름이 차단되어 있음을 나타내고 있다.

도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 냉방 운전시에는, 제1제어 밸브 유닛(4)에 있어서 전환 밸브(30)의 제1밸브부가 개방되고, 제2밸브부가 잠긴다. 한편, 제2제어 밸브 유닛(6)에 있어서는 유량 제어 밸브(32)가 잠금 상태로 된다. 이때, 전환 밸브(34)는, 그 전후 차압(P1-P2)이 설정 차압(ΔPset)보다 작아지기 때문에, 제1밸브부가 밸브 잠금 상태(제2밸브부는 밸브 개방 상태)가 되고, 실내 응축기(3)로부터 도출된 냉매는 실외 열교환기(5)로 인도되게 된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 응축기로서 기능을 한다. 즉, 압축기(2)로부터 토출된 냉매는, 실내 응축기(3), 전환 밸브(30), 실외 열교환기(5), 전환 밸브(34), 과냉각도 제어 밸브(42), 증발기(7), 과열도 제어 밸브(48), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제3냉매 순환통로를 순환하여 압축기(2)로 되돌아간다.

즉, 압축기(2)로부터 토출된 고온 고압의 가스 냉매는, 실내 응축기(3) 및 실외 열교환기(5)를 경유하는 것에 의해 응축된다. 그리고, 실외 열교환기(5)를 경유한 냉매가 전환 밸브(34)의 제2밸브부(312)를 통과하여 과냉각도 제어 밸브(42)에 의해 단열 팽창되어, 냉온 저압의 기액 2상 냉매가 되어 증발기(7)에 도입된다. 이때, 과냉각도 제어 밸브(42)는, 실외 열교환기(5)의 출구측(e점)의 과냉각도가 설정값(SC)이 되도록 밸브부의 개도를 자율적으로 조정한다. 증발기(7)의 입구에 도입된 냉매는, 그 증발기(7)를 통과하는 과정에서 증발하여 차량 실내의 공기를 냉각한다.

도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 특정 난방 운전시에는, 제1제어 밸브 유닛(4)에 있어서 전환 밸브(30)의 제2밸브부가 개방되어 바이패스 통로(26)가 개방되는 한편, 제2제어 밸브 유닛(6)에 있어서 유량 제어 밸브(32)의 개도가 제어된다. 이때, 전환 밸브(34)는, 그 전후 차압(P1-P2)이 설정 차압(ΔPset)보다 커지기 때문에 제1밸브부가 개방 상태(제2밸브부는 밸브 잠금 상태)가 되고, 실내 응축기(3)로부터 도출된 냉매의 일부가 증발기(7)에 인도되게 된다. 즉, 유량 제어 밸브(32)의 소구경 제어가 이루어지고, 그 개도가 조정되는 것에 의해, 증발기(7) 및 실외 열교환기(5)를 향하는 냉매의 유량 비율이 조정된다. 이때, 실외 열교환기(5)는 실외 증발기로서 기능을 한다. 즉, 압축기(2)로부터 토출된 냉매는, 한쪽에서 실내 응축기(3), 전환 밸브(34)의 제1밸브부, 과냉각도 제어 밸브(42), 증발기(7), 과열도 제어 밸브(48), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제1냉매 순환통로를 순환하여 압축기(2)에 되돌아가고, 다른 한쪽에서 실내 응축기(3), 유량 제어 밸브(32), 실외 열교환기(5), 전환 밸브(30), 과열도 제어 밸브(46), 어큐뮬레이터(8)를 경유하도록 제2냉매 순환통로를 순환하여 압축기(2)에 되돌아간다.

즉, 압축기(2)로부터 토출된 고온 고압의 가스 냉매는, 실내 응축기(3)를 경유하여 응축된다. 그리고, 실내 응축기(3)로부터 도출된 냉매의 한쪽은, 유량 제어 밸브(32)에 의해 단열 팽창되어 냉온 저압의 기액 2상 냉매가 되어, 실외 열교환기(5)에 공급되어 증발한다. 또한, 실내 응축기(3)로부터 도출된 냉매의 다른 한쪽은, 과냉각도 제어 밸브(42)에 의해 단열 팽창되어 냉온 저압의 기액 2상 냉매가 되어, 증발기(7)에 공급되어 증발한다. 이때, 실외 열교환기(5) 및 증발기(7)의 두 증발기에서 증발되는 비율이, 유량 제어 밸브(32)의 개도에 의해 제어된다. 이에 의해, 증발기(7)에서의 증발량을 확보할 수 있고, 제습 기능을 확보할 수 있다. 한편, 증발기(7)에 공급되는 냉매 유량은, 과냉각도 제어 밸브(42)에 의해 실내 응축기(3)의 출구측의 과냉각도가 설정값(SC)이 되도록 조정된다.

이 특정 난방 운전에 있어서는 제습 운전이 양호하게 이루어지지만, 그 제습 제어의 개요에 대해서는 아래와 같다. 즉, 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 과냉각도 제어 밸브(42)에 의해 실내 응축기(3)의 출구에 있어서의 소정의 과냉각도(SC)가 유지되는 것에 의해(c점), 실내 응축기(3)에 있어서의 응축 능력이 적정하게 유지되고, 실외 열교환기(5)(실외 증발기) 및 증발기(7)(실내 증발기) 각각에 있어서 효율적인 열교환이 진행된다. 이때, 어큐뮬레이터(8)에 의해 압축기(2)의 입구의 냉매의 상태가 항상 포화 증기압 곡선 상에 유지되기 때문에(a점), 증발기(7)의 출구의 냉매의 상태(g점)는, 과열도 제어 밸브(46)의 출구의 냉매의 상태(h점)와 균형하게 변화한다.

즉, 도시된 바와 같이 과열도 제어 밸브(46)의 출구측에서 과열도가 발생해 있는 경우, 증발기(7)의 출구에 있어서의 냉매의 습도(g점)는, 과열도 제어 밸브(46)의 출구에 있어서의 냉매의 과열도(h점)와 균형해진다. 또한, 반대로, 과열도 제어 밸브(48)의 출구측에서 과열도가 발생하는 경우에는, 실외 열교환기(5)의 출구에 있어서의 습도(d점)가, 과열도 제어 밸브(48)의 출구측의 과열도(i점)와 균형해지게 된다.

또한, 제상 운전시에는, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이, 제1제어 밸브 유닛(4)에 있어서 전환 밸브(30)의 제2밸브부가 개방되어 바이패스 통로(26)가 개방되는 한편, 제2제어 밸브 유닛(6)에 있어서 유량 제어 밸브(32)가 밸브 개방된다. 이때, 유량 제어 밸브(32)는 대구경 제어를 실행한다. 그 결과, 압축기(2)로부터 토출된 고온 고압의 가스 냉매(핫 가스)가, 유량 제어 밸브(32)를 통과하여 실외 열교환기(5)에 공급된다. 제상 운전이 안정된 상태에 있어서는 도면에서 실선으로 나타내는 바와 같이, 실외 열교환기(5)로부터 도출된 냉매는, 어큐뮬레이터(8)에 도입되는 것에 의해 포화 증기선 상으로 제어된다(a점). 한편, 어큐뮬레이터(8) 내의 액냉매가 부족 등에 의해 과열도 제어 밸브(46)의 출구측에 과열도가 발생하는 경우에는, 도면에서 점선으로 나타내는 바와 같이, 과열도 제어 밸브(46)가 그 과열도가 설정 과열도(SH)에 접근하도록 냉매의 흐름을 제어한다(h점).

다음으로, 유량 제어 밸브의 구체적 구성에 대해 설명한다. 도 3은 유량 제어 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3의 부분 확대도이다. (A)는 도 3의 C부분 확대도를 나타내고, (B)는 도 3의 D부분 확대도를 나타낸다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 유량 제어 밸브(32)는, 스테핑 모터 구동식 전동 밸브로서 구성되고, 밸브 본체(101)와 모터 유닛(102)을 접속 부재(103)를 통해 조립하여 구성되어 있다. 밸브 본체(101)는, 저부를 갖는 통형상의 보디(104)에 소구경의 제1밸브(105)("제1밸브부"를 개폐한다)와, 대구경의 제2밸브(106)("제2밸브부"를 개폐한다)를 동축 형태로 수용하여 구성된다.

보디(104)는, 금속제의 제1보디(107)에 수지제의 제2보디(108)를 동축 형태로 감합(嵌合)하여 구성되어 있다. 제1보디(107)의 한쪽의 측부에는 도입 포트(110)가 마련되고, 다른 한쪽의 측부에는 도출 포트(112)가 마련되어 있다. 도입 포트(110)는 제2분기 통로(28)의 상류측(바이패스 통로(25)측)에 연통되고, 도출 포트(112)는 제2분기 통로(28)의 하류측(제3통로(23)측)에 연통된다(도 1 참조).

제2보디(108)는, 하방을 향해 지름이 축소되는 단차를 갖는 원통 형상의 본체를 구비하고, 제1보디(107)에 동축 형태로 삽입되어 있다. 제2보디(108)에 있어서의 도입 포트(110)와의 대향면 및 도출 포트(112)와의 대향면에는, 각각 내외를 연통하는 연통구멍이 마련되어 있다. 이들의 연통구멍의 근방을 실링하도록 O링(114)이 배치되어 있다.

제2보디(108)와 접속 부재(103) 사이에는, 원판 형상의 구획 부재(116)가 배치되어 있다. 구획 부재(116)는, 그 외주 에지부가 접속 부재(103)와 제2보디(108) 사이에 끼워져서 지지되고, 밸브 본체(101)의 내부와 모터 유닛(102)의 내부를 구획한다. 구획 부재(116)의 중앙부에는, 엠보싱 형태의 베어링부(118)가 마련되어 있다. 베어링부(118)의 내주면에는 암나사부(120)가 마련되고, 외주면은 슬라이딩 베어링으로서 기능을 한다. 접속 부재(103)와 구획 부재(116) 사이에는, 링 형상의 실링 부재(122)가 개재된다. 제2보디(108)는, 그 하반부가 지름이 축소되어 있다. 그리고, 그 하반부의 내주면이 가이드 구멍(124)을 형성하고, 그 상단부가 밸브 구멍(126)("제2밸브 구멍"에 해당)을 형성하고 있다. 또한, 밸브 구멍(126)의 상단 개구단 에지에 의해 밸브 시트(128)("제2밸브 시트"에 해당)가 형성되어 있다.

보디(104)의 내부에는, 지름이 큰 밸브체(130)("제2밸브체"에 해당), 지름이 작은 밸브체(132)("제1밸브체"에 해당), 및 밸브 작동체(134)가 동축 형태로 배치되어 있다. 밸브체(130)는, 상류측으로부터 밸브 구멍(126)에 접리하여 대구경의 제2밸브부를 개폐한다. 밸브체(130)의 외주면에는 링 형상의 탄성체(예를 들면 고무)로 이루어지는 밸브 부재(136)가 감합되어 있고, 그 밸브 부재(136)가 밸브 시트(128)에 착석하는 것에 의해, 제2밸브부를 완전히 잠글 수 있게 된다. 밸브체(130)의 중앙을 축선방향으로 관통하는 단차를 갖는 구멍이 마련되고, 그 상단 개구부에 링 형상의 밸브 시트 형성 부재(138)가 삽입되어 있다.

밸브 시트 형성 부재(138)의 내주부에 의해 밸브 구멍(140)("제1밸브 구멍"에 해당)이 형성되고, 그 상단 개구단 에지에 의해 밸브 시트(142)("제1밸브 시트"에 해당)가 형성되어 있다. 밸브 시트 형성 부재(138)는, 금속체(예를 들면 스테인리스)로 이루어지고, 밸브체(132)가 밸브 시트(142)에 착석하는 것에 의해, 제1밸브부를 잠글 수 있게 된다. 도시된 바와 같이, 밸브 구멍(126) 및 밸브 구멍(140)의 상류측에 도입 포트(110)에 연통하는 고압실(115)이 형성되고, 밸브 구멍(126) 및 밸브 구멍(140)의 하류측에 도출 포트(112)에 연통하는 저압실(117)이 형성되어 있다.

밸브체(130)는 지름 축소부를 통해 구획부(144)가 연결되어 있다. 구획부(144)는 저압실(117)에 배치되어 있다. 그리고, 구획부(144)의 하단부가 가이드 구멍(124)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 것에 의해, 밸브체(130)의 개폐 방향으로의 안정된 동작이 확보되고 있다. 구획부(144)와 보디(104)의 저부 사이에는 배압실(146)이 형성된다. 또한, 밸브체(130)와 구획부(144)를 관통하는 연통로(148)가 형성되고, 고압실(115)과 배압실(146)을 연통시키고 있다. 이에 의해, 배압실(146)에는 항상, 도입 포트(110)로부터 도입되는 상류측 압력(P1)이 채워진다.

본 실시형태에 있어서는, 밸브 구멍(126)의 유효 지름(A)과 가이드 구멍(124)의 유효 지름(B)이 동일하게 설정되어 있기 때문에(밸브체(130)의 유효 수압 면적과 구획부(144)의 유효 수압 면적이 실질적으로 동일하게 되어 있기 때문에), 밸브체(130)에 작용하는 상류측 압력(P1)의 영향은 캔슬된다. 특히, 그 압력 캔슬을 엄밀하게 실현하기 위해, 배압실(146)에 있어서의 구획부(144)의 하방에는, 제2밸브부가 잠금 상태가 될 때 구획부(144)에 밀착하여 그 유효 수압 면적을 확대하는 수압 조정 부재(149)가 배치되어 있다. 수압 조정 부재(149)는 링 형상의 박막 탄성체(예를 들면 고무)로 이루어지고, 그 외주 단부의 두꺼운 부분이 제1보디(107)와 제2보디(108) 사이에 끼워져서 지지되고 있다.

즉, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 밸브체(130)의 유효 수압 면적은, 밸브 구멍(126)의 유효 지름(A)에 대응하도록 설정되어 있다. 그러나, 도시된 바와 같이 밸브 부재(136)가 밸브 시트(128)에 착석한 완전 실링 상태에 있어서는, 탄성체의 성질에 따라 실제 유효 수압 지름(A')이 밸브 구멍(126)의 유효 지름(A)보다 다소 커진다(도면 중의 2점 쇄선 참조). 이에 대응하기 위해, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 그 완전 실링시에 있어서는, 수압 조정 부재(149)가 구획부(144)의 하면에 밀착하도록 하는 것에 의해, 배압실(146)측의 유효 수압 지름(B')이 가이드 구멍(124)의 유효 지름(B)보다 다소 커지도록 한다(도면 중의 2점 쇄선에 일치함). 이와 같이 하여 밸브체(130)의 유효 수압 면적과 구획부(144)의 유효 수압 면적을 동일하게 하는 것에 의해, 완전한 압력 캔슬을 실현하고 있다.

도 3을 다시 참조하여, 밸브체(130)의 상단부에는, 원판 형상의 스프링 베어링 부재(150)가 마련되어 있다. 스프링 베어링 부재(150)에는, 냉매를 통과시키기 위한 연통구멍(151)이 마련되어 있다. 그리고, 스프링 베어링 부재(150)와 구획 부재(116) 사이에, 밸브체(130)를 잠금 방향으로 부세하는 스프링(152)("부세 부재"에 해당)이 개재한다. 한편, 구획부(144)와 보디(104) 사이에는, 구획부(144)를 통해 밸브체(130)를 개방 방향으로 부세하는 스프링(154)("부세 부재"에 해당)이 개재한다. 한편, 본 실시형태에서는, 스프링(152)의 하중을 스프링(154)의 하중보다 크게 설정하고 있다.

밸브체(132)는 단차를 갖는 원주 형상으로 되어 있고, 그 하반부가 스프링 베어링 부재(150)를 관통하여 밸브 구멍(140)에 대향 배치되고, 상반부가 밸브 작동체(134)에 지지되어 있다. 밸브체(132)는, 이른바 니들 밸브체로서 구성되고, 그 뾰족한 선단부가 밸브 구멍(140)에 삽입/인출된다. 그리고, 밸브체(132)가 밸브 시트(142)에 탈착하는 것에 의해 제1밸브부가 개폐된다. 밸브체(132)의 상단부는 밸브 작동체(134)를 관통하여, 그 선단부가 외측으로 코킹되어 계지부(156)로 되어 있다.

밸브 작동체(134)는 단차를 갖는 원통 형상으로 되어 있고, 그 외주부에 수나사부(158)가 형성되어 있다. 수나사부(158)는 베어링부(118)의 암나사부(120)에 나사결합된다. 밸브 작동체(134)의 상단부에는 반경 방향 외측으로 연장되는 복수(본 실시형태에서는 4개)의 다리부(160)가 마련되어 있고, 모터 유닛(102)의 로터에 감합되어 있다. 밸브 작동체(134)와 밸브체(132) 사이에는, 밸브체(132)를 밸브 잠금 방향으로 부세하는 스프링(162)이 개재한다. 통상의 상태에서는 도시된 바와 같이, 스프링(162)에 의해 밸브체(132)가 하방으로 부세되는 한편, 밸브체(132)의 계지부(156)가 밸브 작동체(134)의 상단부에 계지된다. 이 때문에, 밸브체(132)는, 밸브 작동체(134)에 대해 가장 하방에 위치하는 상태가 된다.

밸브 작동체(134)는, 모터 유닛(102)의 회전 구동력을 받아 회전하고, 그 회전력을 병진력으로 변환한다. 즉, 밸브 작동체(134)가 회전하면, 나사 기구에 의해 밸브 작동체(134)가 축선방향으로 변위하고, 밸브체(132)를 개폐 방향으로 구동한다. 제1밸브부의 밸브 개방시에는 밸브체(132)와 밸브 작동체(134)가 일체로 동작한다. 본 실시형태에서는 도시된 바와 같이, 밸브 작동체(134)가 이동할 수 있는 밸브 잠금 방향의 한계 위치(하사점)에 있어서 제1밸브부가 정확히 밸브 잠금 상태가 되도록 설계되어 있다. 단, 가령 조립 오차 등에 의해 밸브 작동체(134)가 하사점에 위치하기 전에 밸브체(132)가 밸브 시트(142)에 착석하여 제1밸브부가 잠금 상태로 되었다고 해도, 밸브체(132)가 스프링(162)의 부세력에 저항하여 밸브 작동체(134)와 상대 변위할 수 있기 때문에 전혀 문제없다.

한편, 모터 유닛(102)은, 로터(172)와 스테이터(173)를 포함하는 스테핑 모터로서 구성되어 있다. 모터 유닛(102)은, 저부를 갖는 원통 형상의 슬리브(170)의 내부에 로터(172)를 회전 자유롭게 지지하도록 하여 구성되어 있다. 슬리브(170)의 외주에는, 여자 코일(171)을 수용한 스테이터(173)가 마련되어 있다. 슬리브(170)는, 그 하단 개구부가 접속 부재(103)를 통해 보디(104)에 조립되어 있고, 보디(104)와 함께 유량 제어 밸브(32)의 보디를 구성한다.

로터(172)는, 원통 형상으로 형성된 회전축(174)과, 그 회전축(174)의 외주에 배치된 마그넷(176)을 구비한다. 본 실시형태에서는, 마그넷(176)은 24극으로 자화되어 있다.

회전축(174)의 내부에는 모터 유닛(102)의 거의 전체 길이에 걸치는 내부공간이 형성되어 있다. 회전축(174)의 내주면의 특정 부분에는, 축선에 평행하게 연장되는 가이드부(178)가 마련되어 있다. 가이드부(178)는, 후술하는 회전 스토퍼와 계합하기 위한 돌출부를 형성하는 것이고, 축선에 평행하게 연장되는 하나의 돌출띠에 의해 구성되어 있다.

회전축(174)의 하단부는 약간 지름이 축소되고, 그 내주면에 축선에 평행하게 연장되는 4개의 가이드부(180)가 마련되어 있다. 가이드부(180)는, 축선에 평행하게 연장되는 한쌍의 돌출띠에 의해 구성되고, 회전축(174)의 내주면에 90도 간격으로 마련되어 있다. 이 4개의 가이드부(180)에는, 상술한 밸브 작동체(134)의 4개의 다리부(160)가 감합되어, 로터(172)와 밸브 작동체(134)가 일체로 회전할 수 있게 되어 있다. 단, 밸브 작동체(134)는, 로터(172)에 대한 회전 방향의 상대 변위는 규제되지만, 그 가이드부(180)에 따른 축선방향의 변위는 허용된다. 즉, 밸브 작동체(134)는, 로터(172)와 함께 회전하면서 밸브체(132)의 개폐 방향으로 구동된다.

로터(172)의 내부에는, 그 축선을 따라 길이가 긴 샤프트(182)가 배치되어 있다. 샤프트(182)는, 그 상단부가 슬리브(170)의 저부 중앙에 삽입되는 것에 의해 캔틸레버형으로 고정되고, 가이드부(178)에 평행하게 내부공간으로 연장되어 있다. 샤프트(182)는 밸브 작동체(134)와 동일 축선 상에 배치되어 있다. 샤프트(182)에는, 그 거의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있는 나선 형상의 가이드부(184)가 마련되어 있다. 가이드부(184)는, 코일 형상의 부재로 이루어지고, 샤프트(182)의 외면에 감합되어 있다. 가이드부(184)의 상단부는 뒤집어 접어져서 계지부(186)로 되어 있다.

가이드부(184)에는, 나선 형상의 회전 스토퍼(188)가 회전 가능하게 계합되어 있다. 회전 스토퍼(188)는, 가이드부(184)에 계합되는 나선 형상의 계합부(190)와, 회전축(174)에 지지되는 동력 전달부(192)를 구비한다. 계합부(190)는 1회 권취한 코일 형상으로 되어 있고, 그 하단부에 반경 방향 외측으로 연장되는 동력 전달부(192)가 연결되어 있다. 동력 전달부(192)의 선단부가 가이드부(178)에 계합되어 있다. 즉, 동력 전달부(192)는, 가이드부(178)의 하나의 돌출띠에 맞닿아 계지된다. 이 때문에, 회전 스토퍼(188)는, 회전축(174)에 의해 회전 방향의 상대 변위는 규제되지만, 가이드부(178)에 슬라이딩하면서 그 축선방향의 변위가 허용된다.

즉, 회전 스토퍼(188)는, 로터(172)와 일체로 회전하고, 그 계합부(190)가 가이드부(184)를 따라 가이드되는 것에 의해, 축선방향으로 구동된다. 단, 회전 스토퍼(188)의 축선방향의 구동 범위는 가이드부(178)의 양단에 형성된 계지부에 의해 규제된다. 도 3에는, 회전 스토퍼(188)가 하사점에 위치한 상태가 도시되어 있다. 회전 스토퍼(188)가 상방으로 변위하여 계지부(186)에 계합되면, 그 위치가 상사점이 된다.

로터(172)는, 그 상단부가 샤프트(182)에 회전 자유롭게 지지되고, 하단부가 베어링부(118)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 구체적으로는, 회전축(174)의 상단 개구부를 실링하도록 저부를 갖는 원통 형상의 단부 부재(194)가 마련되고, 그 단부 부재(194)의 중앙에 마련된 원통축(196) 부분이 샤프트(182)에 지지되어 있다. 즉, 베어링부(118)가 일단측의 베어링부가 되고, 샤프트(182)에 있어서의 원통축(196)과의 슬라이딩부가 타단측의 베어링부가 되어 있다.

이상과 같이 구성된 유량 제어 밸브(32)는, 모터 유닛(102)의 구동 제어에 의해 그 밸브 개도를 조정할 수 있는 스테핑 모터 작동식의 제어 밸브로서 기능을 한다. 이하, 그 동작에 대해 상세하게 설명한다.

도 5 및 도 6은 유량 제어 밸브의 동작 상태를 나타내는 설명도이다. 도 5는 제1밸브부의 완전 개방 상태를 나타내고, 도 6은 제2밸브부의 완전 개방 상태를 나타내고 있다. 또한, 이미 설명한 도 3은 제1밸브부 및 제2밸브부의 잠금 상태를 나타내고 있다. 도 7은 유량 제어 밸브의 제어 상태와 밸브 개도의 상태를 나타내는 설명도이다. 도 7의 횡축에는 스테핑 모터의 밸브 개방 방향으로의 회전수(회수)를 나타내고, 종축에는 밸브 개도(밸브 스트로크: mm)를 나타내고 있다.

유량 제어 밸브(32)의 유량제어에 있어서, 제어부(100)는, 설정 개도에 대응한 스테핑 모터의 구동 스텝수를 연산하여, 여자 코일(171)에 구동 전류(구동 펄스)를 공급한다. 이에 의해 로터(172)가 회전하여, 한쪽에서 밸브 작동체(134)가 회전 구동되어 소구경의 제1밸브부 및 대구경의 제2밸브부의 개도가 설정 개도로 조정되고, 다른 한쪽에서 회전 스토퍼(188)가 가이드부(184)를 따라 구동되는 것에 의해, 각 밸브체의 동작 범위가 규제된다.

구체적으로는, 특정 난방 운전시 등의 소구경 제어를 실행하는 경우(도 2(B) 참조), 로터(172)가 일 방향으로 회전 구동(정방향 회전)되는 것에 의해 밸브체(132)가 밸브 개방 방향으로 변위하여, 제1밸브부가 개방 상태로 된다. 즉, 밸브체(132)가, 도 3에 나타내는 완전 잠금 상태와 도 5에 나타내는 완전 개방 위치 사이의 범위에서 구동된다. 이에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이 개도가 변화한다. 본 실시형태에서는, 제1밸브부의 밸브 잠금 상태에서 로터(172)가 5회전하면 제1밸브부가 완전 개방 상태가 되고, 밸브체(132)가 밸브 시트(142)로부터 2.5mm 리프트한다(1회전당 0.5mm). 그 사이, 소구경의 제1밸브부의 밸브 개도(밸브 스트로크)는 도시된 바와 같이 비례적으로 변화한다. 또한, 이 때 회전 스토퍼(188)도 동일한 스트로크만큼 상방으로 변위한다.

또한, 제상 운전시 등의 대구경 제어를 실행하는 경우(도 2(C) 참조), 도 5에 나타내는 제1밸브부의 완전 개방 상태에서 로터(172)가 동일 방향으로 더욱 회전(정방향 회전)된다. 그 결과, 밸브체(130)가 밸브체(132)에 인상되도록 하여 밸브 개방 방향으로 구동된다. 이때, 스프링 베어링 부재(150)가 스토퍼가 되어 밸브체(132)를 계지하기 위해, 제1밸브부의 개도(완전 개방 상태)는 일정하게 유지된다. 반대로, 스프링 베어링 부재(150)가 밸브체(132)와 함께 인상되기 때문에, 스프링(154)의 부세력에 의해 밸브체(130)가 밸브 개방 방향으로 구동된다.

이때, 밸브체(130)는, 도 5에 나타내는 완전 잠금 상태와 도 6에 나타내는 완전 개방 위치 사이의 범위에서 구동된다. 이에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이 개도가 변화하다. 본 실시형태에서는, 제2밸브부의 밸브 잠금 상태(제1밸브부의 완전 개방 상태)에서 로터(172)가 7회전하면 제2밸브부가 완전 개방 상태가 되고, 밸브체(130)가 밸브 시트(128)로부터 3.5mm 리프트한다(1회전당 0.5mm). 즉, 회전 스토퍼(188)가 상사점 위치에서 계지부(186)에 계지된 결과, 로터(172)의 회전 자체가 정지된다. 그 사이, 대구경의 제2밸브부의 밸브 개도(밸브 스트로크)는 도시된 바와 같이 비례적으로 변화한다. 또한, 로터(172)가 역방향으로 회전되면, 위에서 설명한 것과 반대의 순서로 밸브체(130) 및 밸브체(132)가 밸브 잠금 방향으로 동작한다. 로터(172)의 회전수는 제어 지령값으로서의 구동 스텝수에 대응하기 때문에, 제어부(100)는 유량 제어 밸브(32)를 임의의 개도로 제어할 수 있다.

[제2실시형태]

다음으로, 본 발명의 제2실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 차량용 냉난방장치는, 유량 제어 밸브(32), 전환 밸브(34) 및 과냉각도 제어 밸브(42)를 일체로 구성하고 있는 점에서 제1실시형태와 상이하지만, 기타 부분에 있어서는 공통된다. 이 때문에, 제1실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 그 설명을 적절히 생략한다. 도 8은 제2실시형태에 따른 복합 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다.

본 실시형태의 차량용 냉난방장치는, 제2제어 밸브 유닛(6)의 구성 요소로서 도시하는 복합 밸브를 구비한다. 이 복합 밸브는, 공용의 보디(204)에 유량 제어 밸브(32), 전환 밸브(34) 및 과냉각도 제어 밸브(42)를 조립하여 구성된다. 보디(204)에는, 바이패스 통로(25)에 연통하는 도입 포트(110), 및 제3통로(23)의 상류측에 연통하는 도출/도입 포트(210) 이외에, 제3통로(23)의 하류측에 연통하는 도출 포트(212)가 마련되어 있다(도 1 참조). 또한, 유량 제어 밸브(32)의 구조에 대해서는 제1실시형태와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.

전환 밸브(34)는, 제1분기 통로(27)와 도출 포트(212)를 연통하는 통로에 마련된 제1밸브부(311)와, 도출/도입 포트(210)와 도출 포트(212)를 연통하는 통로에 마련된 제2밸브부(312)를 포함하는 3방향 밸브이고, 두 밸브부를 개폐하는 공용 밸브체(315)를 포함한다. 즉, 공용 밸브체(315)에는 제1분기 통로(27)와 도출 포트(212)를 연통하는 밸브 구멍(320)과, 도출/도입 포트(210)와 도출 포트(212)를 연통하는 밸브 구멍(324)이 마련되고, 공용 밸브체(315)가 밸브 구멍(320)에 접리하여 제1밸브부(311)를 개폐하고, 공용 밸브체(315)가 밸브 구멍(324)에 접리하여 제2밸브부(312)를 개폐한다. 밸브 구멍(320)과 밸브 구멍(324)은 그 중심축에 동축 형태로 마련되어 있다.

공용 밸브체(315)는, 그 일단부가 밸브 구멍(320)에 삽입/인출 가능하게 구성되고, 타단부가 밸브 구멍(324)에 삽입/인출 가능하게 구성되어 있다. 공용 밸브체(315)의 일단부는, 그 외경이 밸브 구멍(320)의 내경과 거의 동일하게 되어 있고, 그 선단에는 밸브 구멍(320)에 슬라이딩하면서 지지되는 복수의 다리부(도 8에는 1개만 표시)가 연장 마련되어 있다. 또한, 공용 밸브체(315)의 타단부는, 그 외경이 밸브 구멍(324)의 내경과 거의 동일하게 되어 있고, 그 선단에는 밸브 구멍(324)에 슬라이딩하면서 지지되는 복수의 다리부(도 8에는 1개만 표시)가 연장 마련되어 있다.

여기서, 밸브 구멍(320)과 밸브 구멍(324)의 유효 지름이 동일하게 구성되어 있기 때문에, 공용 밸브체(315)에 작용하는 하류측 압력(Pp)의 영향은 캔슬된다. 공용 밸브체(315)는, 그 전후 차압, 즉 상류측 압력(P1)과 중간 압력(P2)의 차압(P1-P2)이 설정 차압(ΔPset) 이상이면, 제1밸브부(311)를 개방시키고 제2밸브부(312)를 잠그는 상태를 유지한다. 전후 차압(P1-P2)이 설정 차압(ΔPset)보다 작아지면, 공용 밸브체(315)가 스프링(329)의 부세력에 의해 도면에 있어서 우측으로 동작하고, 제1밸브부(311)를 잠그고 제2밸브부(312)를 개방시킨다. 설정 차압(ΔPset)는 스프링(329)의 하중 조정에 의해 설정된다.

과냉각도 제어 밸브(42)는, 전환 밸브(34)의 하류측의 통로(214)에 마련되고, 상류측으로부터 도입된 냉매를 압축 팽창하는 밸브부와, 그 밸브부를 개폐 구동하는 파워 엘리먼트(332)를 구비하고 있다. 과냉각도 제어 밸브(42)는, 프레스 성형된 보디(340)에 밸브체(342)를 수용하여 구성된다. 보디(340)의 상단부에는 파워 엘리먼트(332)가 일체로 마련되어 있다. 보디(340)의 하반부는 지름이 축소되어 있고, 그 지름 축소부에 밸브 구멍(344)이 형성되어 있다. 보디(340)의 상반부에는 내외를 연통시키는 도입 포트(348)가 마련되고, 하반부에는 내외를 연통시키는 도출 포트(350)가 마련되어 있다. 보디(340)의 하단부는 스프링 베어링에 의해 실링되어 배압실(360)이 형성되어 있다. 그 스프링 베어링과 밸브체(342) 사이에는, 밸브체(342)를 밸브 개방 방향으로 부세하는 스프링을 개재한다. 밸브체(342)는, 밸브 구멍(344)의 상류측에서 접리하여 밸브부를 개폐한다.

파워 엘리먼트(332)는, 중공의 하우징과, 하우징 내를 밀폐 공간과 개방 공간으로 구획하도록 배치된 다이어프램(352)을 포함하여 구성되어 있다. 밀폐 공간에는, 기준 가스로서 냉동 사이클을 순환하는 냉매 가스(HFC-134a)와 질소 가스의 혼합 가스가 충전되어 있다. 다이어프램(352)의 하면에는 밸브체(342)의 상단면이 맞닿는다. 밸브체(342)를 축선방향으로 관통하도록 연통로가 형성되어 있고, 도입 포트(348)로부터 도입된 냉매는 그 연통로를 통해 배압실(360)에도 인도되도록 되어 있다. 본 실시형태에서는, 밸브체(342)의 배압실(360)에 있어서의 유효 지름과 밸브 구멍(344)의 유효 지름이 동일하게 되어 있기 때문에, 밸브체(342)에 작용하는 상류측의 압력(Pp)은 캔슬된다.

과냉각도 제어 밸브(42)에 의하면, 과냉각도의 제어 상태에 있어서 과냉각도가 설정값(SC)보다 커지면, 파워 엘리먼트(332)가 저온을 감지하여 밸브 개방 방향으로 동작한다. 그 결과, 밸브 개도가 커지기 때문에 상류측의 압력(Pp)이 낮아지고, 과냉각도가 작아지는 방향으로 변화한다. 반대로, 과냉각도가 설정값(SC)보다 작아지면, 파워 엘리먼트(332)가 고온을 감지하여 밸브 잠금 방향으로 동작한다. 그 결과, 밸브 개도가 작아지기 때문에 상류측의 압력(Pp)이 높아지고, 과냉각도가 커지는 방향으로 변화한다. 이와 같이 하여 과냉각도가 설정값(SC)으로 유지된다.

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

상기 실시형태에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 샤프트(182)의 가이드부(184)나 회전 스토퍼(188)의 계합부(190)를 모두 코일 형상의 부재에 의해 나선 형상으로 형성하는 예를 제시했다. 변형예에 있어서는, 예를 들면 샤프트(182)의 가이드부(184)를 수나사부로 하고, 회전 스토퍼(188)의 계합부(190)를 암나사부로 하는 나사 기구로 해도 좋다. 즉, 양자에 의해 회전을 병진으로 변환하는 기구가 구성되면 된다.

상기 실시형태에서는, 본 발명의 차량용 냉난방장치를 전기자동차에 적용한 예를 제시했지만, 내연 기관을 탑재한 자동차나, 내연 기관과 전동기를 함께 탑재한 하이브리드식의 자동차에 제공할 수 있음은 물론이다. 상기 실시형태에서는, 압축기(2)로서 전동 압축기를 채용한 예를 제시했지만, 엔진의 회전을 이용하여 용량 가변을 하는 가변 용량 압축기를 채용할 수도 있다.

상기 실시형태에 있어서는, 보조 응축기로서 실내 응축기를 마련하는 예를 제시했다. 변형예에 있어서는, 보조 응축기를 실외 열교환기와는 별도로 마련되는 열교환기로서 구성해도 좋다. 그 열교환기는, 예를 들면 차량 실외에 배치되고, 엔진의 냉각수를 이용하여 열교환을 하는 것이어도 좋다. 구체적으로는, 예를 들면 도 1에 있어서의 압축기(2)와 유량 제어 밸브(32) 사이에 열교환기를 마련하는 한편, 덕트(10) 내에 방열기를 배치하고, 이들 열교환기와 방열기를 냉각수의 순환 회로에 의해 접속해도 좋다. 그 순환 회로에는 냉각수를 퍼올리는 펌프를 마련해도 좋다. 이와 같이 하면, 압축기(2)로부터 유량 제어 밸브(32)로 향하는 고온의 냉매와, 순환 회로를 순환하는 냉각수 사이에서 열교환을 진행할 수 있다. 이와 같은 구성에 있어서도, 압축기(2)에서 토출된 냉매를 열교환기에 의해 응축시켜 유량 제어 밸브(32)에 공급할 수 있게 된다.

1: 차량용 냉난방장치
2: 압축기
3: 실내 응축기
4: 제1제어 밸브 유닛
5: 실외 열교환기
6: 제2제어 밸브 유닛
7: 증발기
8: 어큐뮬레이터
30: 전환 밸브
32: 유량 제어 밸브
34: 전환 밸브
42: 과냉각도 제어 밸브
46, 48: 과열도 제어 밸브
50: 개폐 밸브
100: 제어부
101: 밸브 본체
102: 모터 유닛
104: 보디
105: 제1밸브
106: 제2밸브
110: 도입 포트
112: 도출 포트
115: 고압실
116: 구획 부재
117: 저압실
118: 베어링부
120: 암나사부
124: 가이드 구멍
126: 밸브 구멍
128: 밸브 시트
130, 132: 밸브체
134: 밸브 작동체
140: 밸브 구멍
142: 밸브 시트
144: 구획부
146: 배압실
148: 연통로
149: 수압 조정 부재
156: 계지부
158: 수나사부
170: 슬리브
171: 여자 코일
172: 로터
173: 스테이터
174: 회전축
176: 마그넷
178, 180: 가이드부
182: 샤프트
184: 가이드부
188: 회전 스토퍼
190: 계합부
192: 동력 전달부
204: 보디
210: 도출/도입 포트
212: 도출 포트
311: 제1밸브부
312: 제2밸브부
315: 공용 밸브체
320, 324: 밸브 구멍
332: 파워 엘리먼트
340: 보디
342: 밸브체
344: 밸브 구멍
348: 도입 포트
350: 도출 포트
352: 다이어프램
360: 배압실

Claims (7)

1. 스테핑 모터 구동식 제어 밸브에 있어서,
   상류측으로부터 냉매를 도입하는 도입 포트와, 하류측으로 냉매를 도출하는 도출 포트와, 상기 도입 포트와 상기 도출 포트를 연통하는 밸브 구멍을 구비하는 보디;
   상기 밸브 구멍에 접리(接離)하여 밸브부를 개폐하는 밸브체;
   상기 밸브체를 상기 밸브부의 개폐 방향으로 구동하는 로터를 구비하는 스테핑 모터;
   상기 보디에 고정되고, 상기 로터의 축선방향으로 연장되는 샤프트;
   상기 샤프트의 외주면에 축선방향을 따라 연장 마련된 나선 형상의 가이드부;
   상기 가이드부를 따라 계합(係合)되는 계합부와, 상기 로터에 지지되는 동력 전달부를 구비하고, 상기 로터의 회전과 함께 상기 샤프트의 축선방향으로 변위하고, 상기 동력 전달부가 상기 샤프트의 일단측 및 타단측 각각에서 계지(係止)되는 것에 의해 상기 로터의 회전을 규제하는 회전 스토퍼; 및
   상기 로터에 계합되어 축선방향으로 병진(竝進) 가능하게 지지되면서 상기 보디에 나사결합되고, 상기 로터의 회전에 의해 상기 밸브체와 일체로 상기 밸브부의 개폐 방향으로 동작하는 밸브 작동체를 포함하고,
   상기 로터가 그 일단측과 타단측에 베어링부를 구비하는 중공 형상으로 되어 있고,
   상기 샤프트가 상기 로터의 내부공간으로 연장되는 것에 의해, 상기 회전 스토퍼가 그 내부공간에서 변위하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 밸브 작동체가 상기 샤프트와 동일 축선 상에 배치되고,
   상기 로터의 일단측의 베어링부가, 상기 로터와 상기 밸브 작동체의 나사결합부의 외측에 위치하도록 상기 보디에 마련되고,
   상기 로터의 타단측의 베어링부가, 상기 샤프트에 있어서의 상기 밸브 작동체와는 반대측의 단부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 밸브 작동체와 일체로 동작 가능한 제1밸브체;
   상기 제1밸브체와 일체로 동작 가능한 제2밸브체;
   상기 제2밸브체에 형성된 제1밸브 구멍;
   상기 보디에 상기 제1밸브 구멍보다 큰 지름으로 형성된 제2밸브 구멍; 및
   상기 제2밸브체를 밸브 잠금 방향으로 부세(付勢)하는 부세 부재를 더 포함하고,
   상기 제1밸브체가 상기 제1밸브 구멍에 접리하는 것에 의해 제1밸브부를 개폐하는 한편, 상기 제2밸브체가 상기 제2밸브 구멍에 접리하는 것에 의해 제2밸브부를 개폐하고,
   상기 로터가 일 방향으로 회전하는 것에 의해 상기 제1밸브체가 변위하여 상기 제1밸브부가 완전 개방 상태로 되었을 때에 상기 제2밸브체가 상기 제1밸브체에 계합되고, 상기 로터가 동일 방향으로 더욱 회전하는 것에 의해 상기 제2밸브체가 상기 제1밸브체에 인상되도록 하여 상기 제2밸브부를 개방시키는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2밸브체에 대한 상류측 압력의 영향을 캔슬하는 캔슬 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2밸브체에 연결되어 마련되어 상기 제2밸브 구멍의 하류측에서 상기 보디와의 사이에 배압실을 형성하는 구획부와, 상기 배압실에 상류측 압력을 도입하기 위한 연통로를 더 포함하고,
   상기 캔슬 구조가, 상기 제2밸브체의 유효 수압 면적과 상기 구획부의 유효 수압 면적을 동일하게 하는 것에 의해 실현되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2밸브체에 마련된 탄성체로 이루어지고, 상기 제2밸브 구멍의 상류측 개구 단부에 탈착하여 상기 제2밸브부를 개폐하는 밸브 부재; 및
   상기 배압실에 마련된 탄성체로 이루어지고, 상기 제2밸브부가 잠금 상태가 될 때에 상기 구획부에 밀착하여 그 유효 수압 면적을 확대하는 수압 조정 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
7. 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1밸브체는, 상기 제1밸브부의 개방시에 상기 밸브 작동체와 일체로 동작 가능해지고, 상기 제1밸브부의 잠금시에 상기 밸브 작동체와 상대 변위 동작 가능해지도록 상기 밸브 작동체에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.

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