KR20210091269A - 용량 제어 밸브 - Google Patents

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케이고 시라후지
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이구루코교 가부시기가이샤
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Abstract

기동시의 유체 배출 기능이 우수하고, 또한 고압축 효율이 되는 용량 제어 밸브를 제공한다. 토출 포트(12), 흡입 포트(13) 및 제어 포트(14)가 형성된 밸브 하우징(10, 11)과, 솔레노이드(80)에 의해 구동되는 로드(83)와, 로드(83)의 이동에 의해 토출 포트(12)와 제어 포트(14)의 연통을 개폐하는 주(主)밸브 시트(53a)와 주밸브체(51)에 의해 구성되는 주밸브(50)를 구비하는 용량 제어 밸브(V)로서, 제어 유체 공급실(60)과 흡입 포트(13) 사이를 연통하는 CS 연통로(57)의 연통을 개폐하는 개폐 밸브 시트(52a)와 폐변(閉弁) 방향으로 부세(付勢)되는 개폐 밸브체(61)에 의해 구성되는 개폐 밸브(54)와, 제어 포트(14)와 흡입 포트(13)의 연통을 개폐하는 CS 밸브 시트(11a)와 CS 밸브체(53)에 의해 구성되는 CS 밸브(56)를 구비하고, CS 밸브체(53)는, 주밸브체(51)에 대하여 상대 이동 가능하게 배치되고, 주밸브(50)의 폐색 상태를 유지한 채 로드(83)의 이동에 의해 주밸브체(51)와 CS 밸브체(53)가 함께 이동한다.

Description

용량 제어 밸브
본 발명은, 작동 유체의 용량을 가변 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것으로, 예를 들면, 자동차의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기의 토출량을 압력에 따라 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것이다.
자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기는, 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축, 회전축에 대하여 경사 각도가 가변하게 연결된 사판, 사판에 연결된 압축용의 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 있게 되어 있다.
용량 가변형 압축기의 연속 구동시에 있어서, 용량 제어 밸브는, 제어 컴퓨터에 의해 통전 제어되고, 솔레노이드에서 발생하는 전자력에 의해 밸브체를 축방향으로 이동시키고, 주(主)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 있고, 회전축에 대한 사판의 경사 각도를 연속적으로 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크량을 변화시켜 토출실에 대한 유체의 토출량을 제어하여, 공조 시스템이 소망하는 냉각 능력이 되도록 조정하고 있다. 또한, 용량 가변형 압축기를 최대 용량으로 구동하는 경우에는, 용량 제어 밸브의 주밸브를 폐색하여 제어실의 압력을 낮게 함으로써, 사판의 경사 각도를 최대로 하게 되어 있다.
또한, 용량 제어 밸브의 제어 포트와 흡입 포트 사이를 연통시키는 보조 연통로를 형성하고, 기동시에 용량 가변형 압축기의 제어실의 냉매를 제어 포트, 보조 연통로, 흡입 포트를 통과하여 용량 가변형 압축기의 흡입실로 배출하도록 하여, 기동시에 제어실의 압력을 신속하게 저하시킴으로써, 용량 가변형 압축기의 응답성을 향상시키는 것도 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
일본특허공보 제5167121호(7페이지, 도 2)
그러나, 특허문헌 1에 있어서는, 기동시의 유체 배출 기능이 우수하지만, 보조 연통로가 항상 연통하고 있기 때문에, 용량 가변형 압축기의 연속 구동시에 있어서, 보조 연통로를 통하여 제어 포트로부터 흡입 포트로 냉매가 유입됨으로써, 압축 효율을 악화시킬 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 기동시의 유체 배출 기능이 우수하고, 또한 고압축 효율이 되는 용량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 용량 제어 밸브는,
토출 압력의 토출 유체가 통과하는 토출 포트, 흡입 압력의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트 및 제어 압력의 제어 유체가 통과하는 제어 포트가 형성된 밸브 하우징과,
솔레노이드에 의해 구동되는 로드와,
상기 로드의 이동에 의해 상기 토출 포트와 상기 제어 포트의 연통을 개폐하는 주밸브 시트와 주밸브체에 의해 구성되는 주밸브를 구비하는 용량 제어 밸브로서,
상기 밸브 하우징에 형성되고 제어 유체가 공급되는 제어 유체 공급실과 상기 흡입 포트 사이를 연통하는 CS 연통로의 연통을 개폐하는 개폐 밸브 시트와 폐변(閉弁) 방향으로 부세(付勢)되는 개폐 밸브체에 의해 구성되는 개폐 밸브와,
상기 제어 포트와 상기 흡입 포트의 연통을 개폐하는 CS 밸브 시트와 CS 밸브체에 의해 구성되는 CS 밸브를 구비하고,
상기 CS 밸브체는, 상기 주밸브체에 대하여 상대 이동 가능하게 배치되고,
상기 주밸브의 폐색 상태를 유지한 채 상기 로드의 이동에 의해 상기 주밸브체와 상기 CS 밸브체가 함께 이동한다.
이에 의하면, 주밸브체는 CS 밸브체에 대하여 상대 이동 가능하게 배치되어 있음으로써, 통상 제어시에 있어서 CS 밸브가 폐색된 상태에서 주밸브를 개폐 제어할 수 있음과 동시에, 최대 통전 상태에서는 주밸브의 폐색 상태를 유지한 채 로드의 이동에 의해 주밸브체가 CS 밸브체와 함께 이동하여 CS 밸브를 개방하여 제어 포트와 흡입 포트를 연통시킴으로써, 제어 압력을 저하시킬 수 있기 때문에, 기동시의 유체 배출 기능이 우수하고, 또한 고압축 효율이 되는 용량 제어 밸브를 제공할 수 있다. 게다가, 기동시나 통상 제어시 등에, CS 연통로에 있어서의 소정의 흡입 압력에 따라 개폐 밸브체를 개변(開弁) 방향으로 작동시켜 CS 연통로를 통하여 제어 유체 공급실과 흡입 포트를 연통시킴으로써, 제어 압력을 저하시킬 수 있기 때문에, 안정적인 기동시의 유체 배출 기능과 압축 성능을 갖는 용량 제어 밸브를 제공할 수 있다.
상기 CS 밸브체는 상기 주밸브체에 외감(外嵌)되어 있음과 동시에, 상기 CS 밸브체의 내경부에는 상기 주밸브 시트가 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, CS 밸브체에 주밸브체를 삽입 통과시킴으로써, CS 밸브를 갖는 용량 제어 밸브를 콤팩트하게 구성할 수 있음과 동시에, 주밸브의 폐색 상태를 확실하게 유지한 채 주밸브체를 CS 밸브체와 함께 이동시킬 수 있다.
상기 주밸브 시트는, 상기 CS 밸브체의 일단에 형성되고, 그 외경측에는 상기 CS 밸브 시트가 구성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, CS 밸브체의 일단에 있어서의 내경부에 주밸브 시트가 형성되고, 그 외경측에 CS 밸브 시트가 구성됨으로써, 주밸브 및 CS 밸브의 개폐에 의한 유로의 전환이 부드럽게 행해지기 때문에, 응답성이 좋다.
상기 CS 밸브체는, 부세 수단에 의해 상기 CS 밸브의 폐변 방향으로 부세되어 있어도 좋다.
이에 의하면, CS 밸브체를 확실하게 폐변 위치로 이동시킬 수 있기 때문에, 최대 통전 상태로부터 통상 제어로 바로 복귀시킬 수 있다.
상기 CS 밸브체는, 그 일단측에 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되고, 타단측에 상기 제어 유체 공급실에 공급되는 제어 유체가 도입되어 있어도 좋다.
이에 의하면, CS 밸브체에 대하여 양단으로부터 제어 압력이 작용함으로써, 압력의 영향을 억제한 상태에서 CS 밸브체를 주밸브체와 함께 이동시킬 수 있기 때문에, 솔레노이드로의 인가 전류에 따른 정밀한 밸브체 제어를 행할 수 있다.
상기 CS 밸브체는, 그 양단의 유효 면적이 동일해도 좋다.
이에 의하면, CS 밸브체의 양단에 작용하는 제어 압력이 캔슬되기 때문에, 보다 정밀한 밸브체 제어를 행할 수 있다.
상기 주밸브체는, 상기 CS 연통로와 상기 흡입 포트의 연통을 개폐하는 부(副)밸브를 구성하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 기동시나 통상 제어시 등에, 주밸브체의 이동에 의해 부밸브를 개변시킬 수 있기 때문에, CS 연통로를 유효화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예의 용량 제어 밸브가 조입되는 사판식 용량 가변형 압축기를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 실시예의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 주밸브가 개방되고, CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시예의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 주밸브 및 CS 밸브가 폐색되었을 때의 압력 분포를 나타내는 단면도이다. 또한, 압력 분포를 나타내기 위해, 각 부재의 단면의 표시를 생략하고 있다.
도 4는 실시예의 용량 제어 밸브의 비통전 상태에 있어서 주밸브가 개방되고, CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 도 2의 확대 단면도이다.
도 5는 실시예의 용량 제어 밸브의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서 주밸브 및 CS 밸브가 폐색된 모습을 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 실시예의 용량 제어 밸브의 통전 상태(최대 통전 상태)에 있어서 주밸브가 폐색되고, CS 밸브가 개방된 모습을 나타내는 확대 단면도이다.
도 7은 실시예의 용량 제어 밸브에 있어서의 주부(主副) 밸브체의 스트로크 위치에 대한 주밸브의 개폐 상태와, CS 밸브의 개폐 상태를 설명하는 도면이다.
도 8은 실시예의 용량 제어 밸브의 통전 상태(기동시나 통상 제어시 등)에 있어서 주밸브 및 CS 밸브가 폐색되고, 소정의 흡입 압력에 의해 감압 밸브가 개방된 모습을 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 실시예의 용량 제어 밸브의 통전 상태(최대 통전 상태)에 있어서 주밸브가 폐색되고, CS 밸브가 개방되고, 소정의 흡입 압력에 의해 감압 밸브가 개방된 모습을 나타내는 확대 단면도이다.
본 발명에 따른 용량 제어 밸브를 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예
실시예에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 이하, 도 2의 정면측으로부터 보아 좌우측을 용량 제어 밸브의 좌우측으로 하여 설명한다.
본 발명의 용량 제어 밸브(V)는, 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기(M)에 조입되고, 냉매인 작동 유체(이하, 단순히 「유체」라고 표기함)의 압력을 가변 제어함으로써, 용량 가변형 압축기(M)의 토출량을 제어하여 공조 시스템을 소망하는 냉각 능력이 되도록 조정하고 있다.
우선, 용량 가변형 압축기(M)에 대해서 설명한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 용량 가변형 압축기(M)는, 토출실(2)과, 흡입실(3)과, 제어실(4)과, 복수의 실린더(4a)를 구비하는 케이싱(1)을 갖고 있다. 또한, 용량 가변형 압축기(M)에는, 제어실(4)과 흡입실(3)을 직접 연통하는 도시하지 않는 연통로가 마련되어 있고, 이 연통로에는 흡입실(3)과 제어실(4)의 압력을 평형 조정시키기 위한 고정 오리피스가 마련되어 있다.
또한, 용량 가변형 압축기(M)는, 케이싱(1)의 외부에 설치되는 도시하지 않는 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축(5)과, 제어실(4) 내에 있어서 회전축(5)에 대하여 힌지 기구(8)에 의해 편심 상태로 연결되는 사판(6)과, 사판(6)에 연결되고 각각의 실린더(4a) 내에 있어서 왕복동이 자유롭게 감합된 복수의 피스톤(7)을 구비하고, 전자력에 의해 개폐 구동되는 용량 제어 밸브(V)를 사용하여, 유체를 흡입하는 흡입실(3)의 흡입 압력(Ps), 피스톤(7)에 의해 가압된 유체를 토출하는 토출실(2)의 토출 압력(Pd), 사판(6)을 수용한 제어실(4)의 제어 압력(Pc)을 이용하면서, 제어실(4) 내의 압력을 적절히 제어함으로써 사판(6)의 경사 각도를 연속적으로 변화시킴으로써, 피스톤(7)의 스트로크량을 변화시켜 유체의 토출량을 제어하고 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 1에 있어서는, 용량 가변형 압축기(M)에 조입되는 용량 제어 밸브(V)의 도시를 생략하고 있다.
구체적으로는, 제어실(4) 내의 제어 압력(Pc)이 고압일수록, 회전축(5)에 대한 사판(6)의 경사 각도는 작아져 피스톤(7)의 스트로크량이 감소하지만, 일정 이상의 압력이 되면, 회전축(5)에 대하여 사판(6)이 대략 수직 상태, 즉 수직보다 근소하게 경사진 상태가 된다. 이때, 피스톤(7)의 스트로크량은 최소가 되고, 피스톤(7)에 의한 실린더(4a) 내의 유체에 대한 가압이 최소가 됨으로써, 토출실(2)로의 유체의 토출량이 감소하고, 공조 시스템의 냉각 능력은 최소가 된다. 한편으로, 제어실(4) 내의 제어 압력(Pc)이 저압일수록, 회전축(5)에 대한 사판(6)의 경사 각도는 커져 피스톤(7)의 스트로크량이 증가하지만, 일정 이하의 압력이 되면, 회전축(5)에 대하여 사판(6)이 최대 경사 각도가 된다. 이때, 피스톤(7)의 스트로크량은 최대가 되고, 피스톤(7)에 의한 실린더(4a) 내의 유체에 대한 가압이 최대가 됨으로써, 토출실(2)로의 유체의 토출량이 증가하고, 공조 시스템의 냉각 능력은 최대가 된다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 가변형 압축기(M)에 조입되는 용량 제어 밸브(V)는, 솔레노이드(80)를 구성하는 코일(86)에 통전하는 전류를 조정하고, 용량 제어 밸브(V)에 있어서의 주밸브(50), 부밸브(55), CS 밸브(56), 즉 제어 포트와 흡입 포트의 연통을 개폐하는 밸브의 개폐 제어를 행함과 동시에, CS 연통로로서의 중간 연통로(57)에 있어서의 흡입 압력(Ps)에 의해 개폐 밸브로서의 감압 밸브(54)의 개폐 제어를 행하고, 제어실(4) 내로 유입되는, 또는 제어실(4)로부터 유출되는 유체를 제어함으로써 제어실(4) 내의 제어 압력(Pc)을 가변 제어하고 있다. 또한, 중간 연통로(57)는, 주밸브체로서의 주부 밸브체(51) 및 감압 밸브 부재(52)의 내부에 형성되는 중공공(中空孔)이 접속됨으로써 축방향에 걸쳐 관통하고 있다.
본 실시예에 있어서, 주밸브(50)는, 주부 밸브체(51)와 CS 밸브체(53)의 일단인 축방향 우단의 내경부에 형성된 주밸브 시트(53a)에 의해 구성되어 있고, 주부 밸브체(51)의 축방향 대략 중앙에 형성되는 단부(段部; 51a)가 주밸브 시트(53a)에 접리(接離)함으로써, 주밸브(50)가 개폐하게 되어 있다. 감압 밸브(54)는, 개폐 밸브체로서의 감압체(61)를 구성하는 어댑터(70)와 감압 밸브 부재(52)의 축방향 좌단에 형성되는 개폐 밸브 시트로서의 감압 밸브 시트(52a)에 의해 구성되어 있고, 어댑터(70)의 축방향 우단면의 외경부(70a)가 감압 밸브 시트(52a)에 접리함으로써, 감압 밸브(54)가 개폐하게 되어 있다. 부밸브(55)는, 주부 밸브체(51)와 고정 철심(82)의 개구 단면인 축방향 좌단면의 내경부에 형성되는 부밸브 시트(82a)에 의해 구성되어 있고, 주부 밸브체(51)의 축방향 우단(51b)이 부밸브 시트(82a)에 접리함으로써, 부밸브(55)가 개폐하게 되어 있다. CS 밸브(56)는, CS 밸브체(53)와 밸브 하우징을 구성하는 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 좌단의 내경부에 형성되는 CS 밸브 시트(11a)에 의해 구성되어 있고, CS 밸브체(53)의 일단인 축방향 우단의 외경부(53b)가 CS 밸브 시트(11a)에 접리함으로써, CS 밸브(56)가 개폐하게 되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V)의 구조에 대해서 설명한다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 금속 재료 또는 수지 재료에 의해 형성된 밸브 하우징으로서의 제1 밸브 하우징(10) 및 제2 밸브 하우징(11)과, 제1 밸브 하우징(10) 및 제2 밸브 하우징(11) 내에 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치된 주부 밸브체(51), 감압 밸브 부재(52), CS 밸브체(53)와, 중간 연통로(57)에 있어서의 흡입 압력(Ps)에 따라 주부 밸브체(51), 감압 밸브 부재(52), CS 밸브체(53)에 축방향 우측으로의 부세력을 부여하는 감압체(61)와, 제2 밸브 하우징(11)에 접속되고 주부 밸브체(51), 감압 밸브 부재(52), CS 밸브체(53)에 구동력을 미치는 솔레노이드(80)로 주로 구성되어 있다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 솔레노이드(80)는, 축방향 좌측으로 개방하는 개구부(81a)를 갖는 케이싱(81)과, 케이싱(81)의 개구부(81a)에 대하여 축방향 좌측으로부터 삽입되어 케이싱(81)의 내경측에 고정되는 대략 원통 형상의 고정 철심(82)과, 고정 철심(82)에 삽입 통과되고 축방향으로 왕복동이 자유롭고, 또한 그 축방향 좌단부(83a)가 주부 밸브체(51)에 감삽(嵌揷)·고정되는 로드로서의 구동 로드(83)와, 구동 로드(83)의 축방향 우단부(83b)가 감삽·고정되는 가동 철심(84)과, 고정 철심(82)과 가동 철심(84) 사이에 마련되어 가동 철심(84)을 주밸브(50)의 개변 방향인 축방향 우측으로 부세하는 코일 스프링(85)과, 고정 철심(82)의 외측에 보빈을 개재하여 감긴 여자용의 코일(86)로 주로 구성되어 있다.
케이싱(81)에는, 축방향 좌단의 내경측이 축방향 우측으로 오목한 오목부(81b)가 형성되어 있고, 이 오목부(81b)에 대하여 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 우단부가 대략 밀봉 형상으로 감삽·고정되어 있다.
고정 철심(82)은, 철이나 규소강 등의 자성 재료인 강체로 형성되고, 축방향으로 연장되고 구동 로드(83)가 삽입 통과되는 삽입 통과공(82c)이 형성되는 원통부(82b)와, 원통부(82b)의 축방향 좌단부의 외주면으로부터 외경 방향으로 연장되는 환상(環狀)의 플랜지부(82d)를 구비하고, 고정 철심(82)의 개구 단면의 내경부, 즉 원통부(82b)의 축방향 좌단면에는 부밸브 시트(82a)가 형성되어 있다.
또한, 고정 철심(82)은, 플랜지부(82d)의 축방향 우단면을 케이싱(81)의 오목부(81b)의 바닥면에 맞닿게 한 상태에서, 케이싱(81)의 오목부(81b)에 대하여 감삽·고정되는 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 우단의 내경측이 축방향 좌측으로 오목한 오목부(11d)에 대하여 대략 밀봉 형상으로 감삽·고정되어 있다.
구동 로드(83)는, 원기둥 형상으로 형성되고, 주부 밸브체(51)에 감삽·고정되는 축방향 좌단부(83a) 및 가동 철심(84)에 감삽·고정되는 축방향 우단부(83b)가 판상을 이루고 있다.
용량 제어 밸브(V)에는, 케이싱(81)에 대하여 고정 철심(82) 및 제2 밸브 하우징(11)이 장착됨으로써, 고정 철심(82)의 플랜지부(82d)의 축방향 좌단면과 제2 밸브 하우징(11)의 오목부(11d)의 내주면에 의해 공간(S1)이 형성되어 있다. 또한, 용량 제어 밸브(V)에는, 고정 철심(82)의 원통부(82b)에 축방향 우측으로부터 바닥이 있는 원통 형상의 컵(87)이 대략 밀봉 형상으로 외감됨으로써, 원통부(82b)의 축방향 우단과 컵(87)의 내주면에 의해 공간(S2)이 형성되어 있다. 또한, 공간(S1)은, 고정 철심(82)의 삽입 통과공(82c)의 내주면과 구동 로드(83)의 외주면 사이의 극간을 통하여 공간(S2)과 연통하고 있고, 공간(S1, S2) 및 고정 철심(82)의 삽입 통과공(82c)은, 주부 밸브체(51)의 배면측이 수용되는 수용실(90)을 구성하고 있다. 또한, 공간(S2)에 배치되는 가동 철심(84)에는, 축방향으로 연장되는 관통공(84a)이 마련되고, 이 관통공(84a)에 축방향 좌측으로부터 구동 로드(83)의 판상의 축방향 우단부(83b)가 감삽·고정됨으로써, 구동 로드(83)의 축방향 우단부(83b)의 판면과 관통공(84a)의 내주면 사이가 연통되어 있어, 가동 철심(84)의 축방향 우단과 컵(87)의 바닥면 사이에 유체가 상시 돌아 들어갈 수 있게 되어 있다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 제1 밸브 하우징(10)에는, 용량 가변형 압축기(M)의 토출실(2)과 연통하는 토출 포트로서의 Pd 포트(12)와, 용량 가변형 압축기(M)의 흡입실(3)과 연통하는 흡입 포트로서의 Ps 포트(13)와, 용량 가변형 압축기(M)의 제어실(4)과 연통하는 제2 Pc 포트(15)가 형성되어 있다. 또한, 제2 밸브 하우징(11)에는, 용량 가변형 압축기(M)의 제어실(4)과 연통하는 제어 포트로서의 제1 Pc 포트(14)가 형성되어 있다. 또한, 이들 포트는, 솔레노이드(80)측인 축방향 우측으로부터, 제1 Pc 포트(14), Ps 포트(13), Pd 포트(12), 제2 Pc 포트(15) 순으로 배치되어 있다.
또한, 제1 밸브 하우징(10)은, 그 축방향 우단이 축방향 좌측으로 오목함으로써 오목부(10a)가 형성되고, 이 오목부(10a)에 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 좌단부가 축방향 우측으로부터 감삽됨으로써 일체로 대략 밀봉 상태로 접속 고정되어 있다. 또한, 제1 밸브 하우징(10)은, 그 축방향 좌단부에 구분 조정 부재(17)가 대략 밀봉 형상으로 압입됨으로써 바닥이 있는 대략 원통 형상을 이루고 있다. 또한, 구분 조정 부재(17)는, 제1 밸브 하우징(10)의 축방향에 있어서의 설치 위치를 조정함으로써, 감압체(61)의 부세력을 조정할 수 있게 되어 있다.
또한, 제1 밸브 하우징(10)의 내부에는, Pd 포트(12)와 연통되고 CS 밸브체(53)의 지름 방향으로 관통하는 Pd 연통공(53c)이 배치되는 제1 밸브실(20)과, Ps 포트(13)와 연통되고 CS 밸브체(53)의 일단부로서의 축방향 우단부가 배치되는 제2 밸브실(30)과, 제2 Pc 포트(15)와 연통되고 감압체(61)가 배치되는 제어 유체 공급실로서의 감압실(60)이 형성되어 있다. 또한, 제2 밸브 하우징(11)의 내부에는, 제1 Pc 포트(14)와 연통되고 주부 밸브체(51)의 축방향 우단측의 대경부(大徑部; 51c) 및 중경부(中徑部; 51d)(도 4 ~ 도 6, 도 8 및 도 9 참조)가 배치되는 제3 밸브실(40)이 형성되어 있다.
또한, 제1 밸브 하우징(10) 및 제2 밸브 하우징(11)의 내부에는, 주부 밸브체(51) 및 이 주부 밸브체(51)에 접속된 감압 밸브 부재(52)와, CS 밸브체(53)가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되고, 제1 밸브 하우징(10)의 내주면에는, 축방향 대략 중앙에 CS 밸브체(53)의 외주면이 대략 밀봉 상태에서 슬라이딩 가능한 소경(小徑)의 가이드공(10b, 10c)이 형성되어 있다. 또한, 제1 밸브 하우징(10)의 가이드공(10b, 10c)의 내경은, 대략 동일하게 되어 있다. 또한, 제2 밸브 하우징(11)의 내주면에는, 축방향 우단부에 주부 밸브체(51)의 외주면이 대략 밀봉 상태에서 슬라이딩 가능한 소경의 가이드공(11b)이 형성되어 있다. 또한, 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 좌단의 내경부에는, CS 밸브체(53)의 축방향 우단의 외경부(53b)가 맞닿음 가능한 CS 밸브 시트(11a)가 형성되어 있다.
제1 밸브 하우징(10)의 내부에 있어서, 제1 밸브실(20)과 제2 밸브실(30)은, CS 밸브체(53)의 외주면과 가이드공(10c)의 내주면에 의해 구분되고, 제1 밸브실(20)과 감압실(60)은, CS 밸브체(53)의 외주면과 가이드공(10b)의 내주면에 의해 구분되어 있다. 또한, 가이드공(10b, 10c)의 내주면과 CS 밸브체(53)의 외주면 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, CS 밸브체(53)는, 제1 밸브 하우징(10)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 제2 밸브 하우징(11)의 내부에 있어서, 제3 밸브실(40)과 수용실(90)(공간(S1))은, 주부 밸브체(51)의 대경부(51c)의 외주면과 가이드공(11b)의 내주면에 의해 구분되어 있다. 또한, 가이드공(11b)의 내주면과 주부 밸브체(51)의 외주면 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, 주부 밸브체(51)는, 제2 밸브 하우징(11)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 제3 밸브실(40)은, 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 좌단부에 있어서 축공(11c)의 내주면과 주부 밸브체(51)의 중경부(51d)의 외주면 사이에 형성되는 지름 방향의 극간을 통하여, 제1 밸브실(20) 또는 제2 밸브실(30)과 연통 가능하게 되어 있다. 상세하게는, 도 2 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 주밸브(50)가 개방되고, CS 밸브(56)가 폐색되었을 때에는, 제1 밸브실(20)과 제3 밸브실(40)이 연통되고, 제3 밸브실(40)과 제2 밸브실(30)은 격리되어 있다. 또한, 도 3, 도 5 및 도 8에 나타나는 바와 같이, 주밸브(50) 및 CS 밸브(56)가 폐색되었을 때에는, 제1 밸브실(20)과 제3 밸브실(40)은 격리되고, 또한 제3 밸브실(40)과 제2 밸브실(30)은 격리되어 있다. 또한, 도 6 및 도 9에 나타나는 바와 같이, 주밸브(50)가 폐색되고, CS 밸브(56)가 개방되었을 때에는, 제1 밸브실(20)과 제3 밸브실(40)은 격리되고, 제3 밸브실(40)과 제2 밸브실(30)은 연통되어 있다.
또한, 제2 밸브 하우징(11)에는, 제3 밸브실(40) 및 제1 Pc 포트(14)에 간섭하지 않는 위치에서 축방향으로 관통하는 Ps 연통공(16)이 마련되어 있고, 제2 밸브실(30)이 Ps 연통공(16)을 통하여 수용실(90), 즉 공간(S1)과 연통하고 있다. 이에 따라, Ps 포트(13)로부터의 흡입 압력(Ps)이 제2 밸브실(30) 및 Ps 연통공(16)을 통하여 수용실(90)에 공급되도록 되어 있다. 또한, Ps 연통공(16)의 유로 면적은, 제2 밸브실(30)과 수용실(90)에 있어서의 흡입 압력(Ps)을 대략 동일하게 할 수 있는 크기, 예를 들면 후술하는 제1 Pc-Ps 유로의 유로 면적의 절반 이상의 유로 면적이나 구멍의 직경 1mm 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
도 4 ~ 도 6, 도 8 및 도 9에 나타나는 바와 같이, 주부 밸브체(51)는, 제2 밸브 하우징(11)의 가이드공(11b)에 삽입 통과되는 대경부(51c)와, 대경부(51c)의 축방향 좌측에 있어서 대경부(51c)보다도 소경으로 형성되고 제2 밸브 하우징(11)의 축공(11c)에 삽입 통과되는 중경부(51d)와, 중경부(51d)의 축방향 좌측에 있어서 중경부(51d)보다도 소경으로 형성되고 원통 형상으로 구성되는 CS 밸브체(53)가 대략 밀봉 형상으로 외감되는 소경부(51e)로 단이 있는 대략 원통 형상으로 구성되어 있다. 또한, 주부 밸브체(51)의 축방향 우단부, 즉 대경부(51c)의 축방향 우단부에는, 솔레노이드(80)를 구성하는 구동 로드(83)의 축방향 좌단부(83a)가 감삽·고정됨과 동시에, 주부 밸브체(51)의 축방향 좌단부, 즉 소경부(51e)의 축방향 좌단부에는, 대략 원통 형상 또한 측면에서 본 경우 대략 포대(砲臺) 형상으로 구성되는 별체의 감압 밸브 부재(52)가 대략 밀봉 형상으로 감삽·고정되어 있고, 함께 축방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 주부 밸브체(51)의 대경부(51c)의 축방향 우단부에는, 구동 로드(83)의 판상의 축방향 좌단부(83a)가 감삽·고정됨으로써, 구동 로드(83)의 축방향 좌단부(83a)의 판면과 주부 밸브체(51)의 대경부(51c)의 내주면 사이가 연통되어 있고, 공간(S1)으로부터 중간 연통로(57)로 유체가 상시 돌아 들어갈 수 있게 되어 있다.
또한, 주부 밸브체(51)의 축방향 대략 중앙, 즉 중경부(51d)의 축방향 좌단에 형성되는 단부(51a)는, 소경부(51e)가 형성되는 축방향 좌측을 향하여 앞이 가늘어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있고, CS 밸브체(53)의 축방향 우단의 내경부에 형성된 주밸브 시트(53a)에 대하여 접리하게 되어 있다.
또한, 주부 밸브체(51)는, 소경부(51e)의 축방향 좌단부의 외주면이 CS 밸브체(53)의 축방향 좌단부의 내주면과 대략 밀봉 상태에서 슬라이딩 가능하고, 주부 밸브체(51)와 CS 밸브체(53) 사이에 형성되는 지름 방향의 극간과 감압실(60)이 구분되어 있다. 또한, 주부 밸브체(51)의 소경부(51e)의 축방향 좌단부의 외주면과 CS 밸브체(53)의 축방향 좌단부의 내주면 사이는, 지름 방향으로 근소하게 이간함으로써 미소한 극간이 형성되어 있고, 주부 밸브체(51)는, CS 밸브체(53)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 주부 밸브체(51)의 소경부(51e)는, 축방향 우단부로부터 축방향 대략 중앙에 걸쳐 외주면이 내경측으로 오목한 잘록한 형상으로 형성됨과 동시에, 소경부(51e)에 외감되는 CS 밸브체(53)의 축방향 대략 중앙의 내주면이 외경측으로 오목한 잘록한 형상으로 형성됨으로써, 주밸브(50)의 개변시에 있어서의 Pd 포트(12)로부터 제1 Pc 포트(14)로의 Pd-Pc 유로(도 4에 있어서 실선 화살표로 도시)의 유로 면적을 크게 확보할 수 있게 되어 있다.
도 4 ~ 도 6, 도 8 및 도 9에 나타나는 바와 같이, 주부 밸브체(51)의 소경부(51e)의 축방향 좌단부에는, 부세 수단으로서의 코일 스프링(58)이 외감되고, 코일 스프링(58)의 축방향 좌단은, 감압 밸브 부재(52)의 플랜지부(52b)의 축방향 우측면에 맞닿고, 코일 스프링(58)의 축방향 우단은, CS 밸브체(53)의 타단인 축방향 좌단에 맞닿아 있다. 또한, 코일 스프링(58)은, CS 밸브체(53)의 일단인 축방향 우단의 외경부(53b)를 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 좌단의 내경부에 형성되는 CS 밸브 시트(11a)에 맞닿게 하도록, CS 밸브(56)의 폐변 방향인 축방향 우측으로의 부세력을 부여하고 있다. 또한, 코일 스프링(58)은, 감압체(61)에 마련되는 코일 스프링(63)보다도 스프링 정수가 작게 설정되어 있다.
도 2 ~ 도 6, 도 8 및 도 9에 나타나는 바와 같이, 감압체(61)는, 코일 스프링(63)이 내장되는 벨로우즈 코어(62)와, 벨로우즈 코어(62)의 축방향 우단에 마련되는 원판상의 어댑터(70)로 주로 구성되고, 벨로우즈 코어(62)의 축방향 좌단은, 구분 조정 부재(17)에 고정되어 있다.
또한, 감압체(61)는, 감압실(60) 내에 배치되어 있고, 코일 스프링(63)과 벨로우즈 코어(62)의 부세력에 의해, 어댑터(70)의 축방향 우단면의 외경부(70a)를 감압 밸브 부재(52)의 축방향 좌단의 감압 밸브 시트(52a)에 착좌시키도록 되어 있다. 즉, 구동 로드(83), 주부 밸브체(51), 감압 밸브 부재(52)를 통하여 솔레노이드(80)의 축방향 좌측으로의 구동력을 감압체(61)에 작용시킴과 동시에, 감압체(61)로부터 축방향 우측으로의 반력을 받을 수 있게 되어 있다.
여기에서, 용량 제어 밸브(V)에 있어서의 압력 분포에 대해서 도 3을 사용하여 설명한다. 또한, 도 3은, 용량 제어 밸브(V)의 통전 상태(통상 제어시)에 있어서, 주밸브(50), CS 밸브(56), 감압 밸브(54)가 폐색되고, 부밸브(55)가 개방된 상태를 나타내고 있다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 제1 Pc 포트(14)로부터 도입되는 제어 압력(Pc)은, 제3 밸브실(40)로부터 제2 밸브 하우징(11)의 축공(11c)의 내주면과 주부 밸브체(51)의 중경부(51d)의 외주면 사이에 형성되는 지름 방향의 극간을 통하여 폐색된 주밸브(50)의 축방향 우측 또한 폐색된 CS 밸브(56)의 내경측까지 분포하고 있다. 또한, Ps 포트(13)로부터 도입되는 흡입 압력(Ps)은, 제2 밸브실(30)에 있어서 폐색된 CS 밸브(56)의 외경측까지 분포함과 동시에, 제2 밸브실(30)로부터 제2 밸브 하우징(11)의 Ps 연통공(16)을 통하여 수용실(90)에 도입되고, 주부 밸브체(51) 및 감압 밸브 부재(52)의 내부에 형성되는 중간 연통로(57)를 통하여 감압체(61)의 어댑터(70)의 축방향 우단면에 형성되는 Ps 수압면(70b)까지 분포하고 있다. 또한, Pd 포트(12)로부터 도입되는 토출 압력(Pd)은, 제1 밸브실(20)로부터 CS 밸브체(53)의 Pd 연통공(53c) 및 CS 밸브체(53)의 내주면과 주부 밸브체(51)의 외주면 사이에 형성되는 지름 방향의 극간을 통하여 폐색된 주밸브(50)의 축방향 좌측까지 분포하고 있다. 또한, 제2 Pc 포트(15)로부터 도입되는 제어 압력(Pc)은, 감압실(60)에 분포하고 있다. 또한, 도 3에 나타나는 바와 같이, 솔레노이드(80)의 구동력에 의해 함께 이동하는 가동 철심(84), 구동 로드(83), 주부 밸브체(51), 감압 밸브 부재(52)에 대하여 축방향 양단으로부터 흡입 압력(Ps)을 작용시킴으로써, 압력의 영향을 억제한 상태에서 솔레노이드(80)로의 인가 전류에 따른 정밀한 밸브체 제어를 행할 수 있게 되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V)의 동작, 주로 주밸브(50) 및 CS 밸브(56)의 개폐 동작에 대해서 설명한다.
우선, 용량 제어 밸브(V)의 비통전 상태에 대해서 설명한다. 도 2 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 비통전 상태에 있어서, 가동 철심(84)이 솔레노이드(80)를 구성하는 코일 스프링(85)의 부세력이나 코일 스프링(63)과 벨로우즈 코어(62)의 부세력에 의해 축방향 우측으로 압압됨으로써, 구동 로드(83), 주부 밸브체(51), 감압 밸브 부재(52)가 축방향 우측으로 이동하고, 주부 밸브체(51)의 축방향 우단(51b)이 고정 철심(82)의 부밸브 시트(82a)에 착좌하여 부밸브(55)가 폐색됨과 동시에, 주부 밸브체(51)의 단부(51a)가 CS 밸브체(53)의 축방향 우단의 내경부에 형성된 주밸브 시트(53a)로부터 이간하여, 주밸브(50)가 개방되어 있다.
또한, 용량 제어 밸브(V)는, 비통전 상태에 있어서, 주부 밸브체(51)의 단부(51a)가 CS 밸브체(53)의 주밸브 시트(53a)로부터 이간하고 있고, CS 밸브체(53)에는 코일 스프링(58)의 부세력(Fsp2)이 작용하여 CS 밸브(56)의 폐변 방향인 축방향 우측으로 압압됨으로써, CS 밸브체(53)의 축방향 우단의 외경부(53b)가 제2 밸브 하우징(11)의 축방향 좌단의 내경부에 형성되는 CS 밸브 시트(11a)에 착좌하여, CS 밸브(56)가 폐색되어 있다.
이때, 주부 밸브체(51)에는, 축방향 좌측을 향하여 감압 밸브 부재(52)의 플랜지부(52b)를 통하여 코일 스프링(58)의 부세력(Fsp2)이 작용하고, 축방향 우측을 향하여 솔레노이드(80)를 구성하는 구동 로드(83)를 통하여 코일 스프링(85)의 부세력(Fsp1)과, 감압 밸브 부재(52)를 통하여 감압체(61)의 부세력(Fbel)(즉, 벨로우즈 코어(62) 및 코일 스프링(63)의 부세력)이 작용하고 있다(즉, 우향(右向)을 정(正)으로 하고, 주부 밸브체(51)에는, 힘 Frod1=Fsp1+Fbel-Fsp2가 작용하고 있다). 또한, 압력의 영향은 작기 때문에 생략하고 있다.
다음으로, 용량 제어 밸브(V)의 통전 상태에 대해서 설명한다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 통전 상태(즉 통상 제어시, 소위 듀티 제어시)에 있어서, 솔레노이드(80)에 전류가 인가됨으로써 발생하는 전자력(Fsol1)이 힘 Frod1을 상회하면(Fsol1>Frod1), 가동 철심(84)이 고정 철심(82)측, 즉 축방향 좌측으로 끌어당겨져, 가동 철심(84)에 고정된 구동 로드(83), 주부 밸브체(51), 감압 밸브 부재(52)가 축방향 좌측으로 함께 이동하고, 감압체(61)가 축방향 좌측으로 압압되어 수축함으로써, 주부 밸브체(51)의 축방향 우단(51b)이 고정 철심(82)의 부밸브 시트(82a)로부터 이간하여 부밸브(55)가 개방됨과 동시에, 주부 밸브체(51)의 단부(51a)가 CS 밸브체(53)의 주밸브 시트(53a)에 착좌하여, 주밸브(50)가 폐색되어 있다.
이때, 주부 밸브체(51)에는, 축방향 좌측으로 전자력(Fsol1), 축방향 우측으로 코일 스프링(85)의 부세력(Fsp1)과, 감압체(61)의 부세력(Fbel)이 작용하고 있다(즉, 우향을 정으로 하고, 주부 밸브체(51)에는, 힘 Frod2=Fsp1+Fbel-Fsol1이 작용하고 있다). 또한, 코일 스프링(58)의 부세력(Fsp2)은, 주부 밸브체(51)의 단부(51a)가 CS 밸브체(53)의 주밸브 시트(53a)에 착좌할 때까지는, 주부 밸브체(51)에 대하여 축방향 좌측으로 작용하고 있지만, 주부 밸브체(51)의 단부(51a)가 CS 밸브체(53)의 주밸브 시트(53a)에 착좌한 순간에 CS 밸브체(53) 및 코일 스프링(58)이 주부 밸브체(51)의 단부(51a)와 주부 밸브체(51)와 함께 이동하는 감압 밸브 부재(52)의 플랜지부(52b) 사이에 보지(保持)되기 때문에, 주부 밸브체(51)에 대하여 작용하지 않게 된다.
용량 제어 밸브(V)의 통상 제어에 있어서, 주밸브(50)의 개도(開度)나 개방 시간을 조정하여 Pd 포트(12)로부터 제1 Pc 포트(14)로의 유체의 유량을 제어하고 있는 경우에는, 솔레노이드(80)에 전류가 인가됨으로써 발생하는 전자력(Fsol1)이 힘 Frod1을 상회하고(Fsol1>Frod1), 또한 힘 Frod2를 하회하도록(Fsol1<Frod2) 전류값이 제어됨으로써, CS 밸브(56)의 폐색이 유지된 상태에서 주밸브(50)를 개폐 제어할 수 있다.
또한, 용량 가변형 압축기(M)를 최대 용량으로 구동하는 경우에는, 도 6에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)를 최대 통전 상태(즉 통상 제어시에 있어서의 최대 듀티의 통전 상태)로 하고, 솔레노이드(80)에 최대의 전류가 인가됨으로써 발생하는 전자력(Fsol2)이 힘 Frod2를 상회함으로써(Fsol2>Frod2), 구동 로드(83)에 고정된 주부 밸브체(51)가 CS 밸브체(53)를 축방향 좌측으로 누르고, 주부 밸브체(51)가 CS 밸브체(53)와 축방향 좌측으로 함께 이동함으로써, CS 밸브체(53)의 축방향 우단의 외경부(53b)가 제2 밸브 하우징(11)의 CS 밸브 시트(11a)로부터 이간하여 CS 밸브(56)가 개방된다. 이에 의하면, 주밸브(50)의 폐색 상태를 유지한 채, 구동 로드(83)의 이동에 의해 주부 밸브체(51)가 CS 밸브체(53)와 함께 이동하여 CS 밸브(56)를 개방하고, 제1 Pc 포트(14)와 Ps 포트(13)를 연통시키는 제1 Pc-Ps 유로(도 6에 있어서 실선 화살표로 도시)를 형성하는, 즉 제어실(4)과 흡입실(3)을 연통시킴으로써, 제어 압력(Pc)을 빠르게 저하시켜 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)을 균압(均壓)으로 유지할 수 있기 때문에, 고압축 효율이 되는 용량 제어 밸브(V)를 제공할 수 있다. 또한, 용량 가변형 압축기(M)의 기동시에 있어서도, 용량 제어 밸브(V)를 최대 통전 상태로 함으로써, CS 밸브(56)를 개방하여, 제1 Pc 포트(14)와 Ps 포트(13)를 연통시킬 수 있기 때문에, 기동시의 유체 배출 기능이 우수한 용량 제어 밸브(V)를 제공할 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하여, 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치에 대한 주밸브(50)의 개폐 상태와, CS 밸브(56)의 개폐 상태에 대해서 설명한다. 또한, 도 7의 가로축은, 솔레노이드(80)에 인가한 전류에 수반하여 주부 밸브체(51)가 이동하는 스트로크 위치를 나타내고 있다. 도 7에 나타나는 바와 같이, 솔레노이드(80)로의 비통전시에 상당하는 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치가 제로에 있어서는, CS 밸브(56)는 폐색되고, 주밸브(50)의 개구 면적은 최대로 되어 있다. 솔레노이드(80)에 인가되는 전류에 수반하는 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치에 따라 주밸브(50)(Pd-Pc 유로)의 개구 면적은 직선 형상으로 감소해 간다. 이때, CS 밸브(56)는 폐색 상태가 유지되고 있다. 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치가 점(P)에 도달하면, 주밸브(50) 및 CS 밸브(56)가 폐색 상태가 된다. 그리고, 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치가 점(P)을 지나가면, 주밸브(50)는 폐색 상태가 유지되고, 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치에 따라 CS 밸브(56)(제1 Pc-Ps 유로)의 개구 면적은 직선 형상으로 증가해 간다. 이와 같이, 점(P)을 기준으로 하는 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치에 따라 주밸브(50)와 CS 밸브(56)의 개폐의 전환을 행할 수 있기 때문에, 제어성이 높아졌다.
게다가, 도 8 및 도 9에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)의 기동시나 통상 제어시 등에, 감압체(61)를 구성하는 벨로우즈 코어(62) 및 코일 스프링(63)의 부세력을 흡입 압력(Ps)에 기초하는 힘, 즉 감압체(61)의 어댑터(70)의 Ps 수압면(70b)에 대하여 작용하는 중간 연통로(57) 내의 흡입 압력(Ps)이 상회하는 경우에는, 감압체(61)가 수축함으로써, 어댑터(70)의 축방향 우단면의 외경부(70a)가 감압 밸브 부재(52)의 감압 밸브 시트(52a)로부터 이간하고, 감압 밸브(54)를 개방시켜 제2 Pc 포트(15)와 Ps 포트(13)를 연통시키는 제2 Pc-Ps 유로(도 8 및 도 9에 있어서 실선 화살표로 도시)를 형성하는, 즉 중간 연통로(57)를 통하여 제어실(4)과 흡입실(3)을 연통시킴으로써, 제어 압력(Pc)을 빠르게 저하시켜 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)을 균압으로 유지할 수 있기 때문에, 안정적인 기동시의 유체 배출 기능과 압축 성능을 갖는 용량 제어 밸브(V)를 제공할 수 있다. 특히, 도 8에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)를 최대 통전 상태로 하여 CS 밸브(56)가 개변됨과 동시에, 소정의 흡입 압력(Ps)에 의해 감압 밸브(54)가 개변됨으로써, 2개의 Pc-Ps 유로를 연통시킬 수 있기 때문에, 기동시의 유체 배출 기능을 보다 높일 수 있다.
또한, 기동시나 통상 제어시 등에, 주부 밸브체(51)가 축방향 좌측으로 이동함으로써 부밸브(55)가 개방되기 때문에, 소정의 흡입 압력(Ps)에 의해 감압 밸브(54)가 개방되었을 때에 중간 연통로(57)를 감압실(60)과 Ps 포트(13)를 연통할 수 있게 유효화되도록 되어 있다.
또한, CS 밸브체(53)는 주부 밸브체(51)에 외감되고, CS 밸브체(53)의 내경부에는 주밸브 시트(53a)가 형성되기 때문에, CS 밸브(56)를 갖는 용량 제어 밸브(V)를 보다 간소하게, 또한 콤팩트하게 구성할 수 있음과 동시에, 주밸브(50)의 폐색 상태를 확실하게 유지한 채 주부 밸브체(51)를 CS 밸브체(53)와 함께 이동시킬 수 있다.
또한, CS 밸브체(53)의 일단인 축방향 우단에 있어서의 내경부에 주밸브(50)를 구성하는 주밸브 시트(53a)가 형성되고, 그 외경측에 외경부(53b)와 CS 밸브 시트(11a)에 의해 CS 밸브(56)가 구성됨으로써, 주밸브(50) 및 CS 밸브(56)의 개폐에 의한 Pd-Pc 유로와 제1 Pc-Ps 유로의 전환이 부드럽게 행해지기 때문에, 응답성이 좋다.
또한, CS 밸브체(53)는, 코일 스프링(58)에 의해 CS 밸브(56)의 폐변 방향인 축방향 우측으로 부세되어 있기 때문에, 전류값의 저하에 의해 CS 밸브체(53)를 확실하게 폐변 위치로 이동시킬 수 있어, 최대 듀티의 최대 통전 상태로부터 그 미만 통전 상태(듀티 제어)로 바로 복귀시킬 수 있다.
또한, 도 3에 나타나는 바와 같이, CS 밸브체(53)는, 일단측인 축방향 우단측에 제1 Pc 포트(14)로부터 제3 밸브실(40)로 공급되는 제어 압력(Pc)이 도입됨과 동시에, 타단측인 축방향 좌단측에 제2 Pc 포트(15)로부터 감압실(60)로 공급되는 제어 압력(Pc)이 도입됨으로써, CS 밸브체(53)에 대하여 축방향 양단으로부터 제어 압력(Pc)을 작용시킬 수 있고, 압력의 영향을 억제한 상태에서CS 밸브체(53)를 주부 밸브체(51)와 함께 이동시킬 수 있기 때문에, 솔레노이드(80)로의 인가 전류에 따른 정밀한 밸브체 제어를 행할 수 있다. 또한, CS 밸브체(53)의 타단부인 축방향 좌단부의 유효 면적(A)과, CS 밸브체(53)의 일단부인 축방향 우단부의 유효 면적(B)이 동일한 면적(A=B)으로 설정됨으로써, CS 밸브체(53)의 축방향 양단에 작용하는 제어 압력(Pc)이 캔슬되기 때문에, 보다 정밀한 밸브체 제어를 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, CS 밸브체(53)의 축방향 양단에 있어서의 유효 면적(A, B)이 동일해지도록(A=B) 설정됨으로써, CS 밸브체(53)의 축방향 양단에 작용하는 제어 압력(Pc)이 캔슬되는 태양에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면, CS 밸브체의 축방향 우단의 유효 면적(B)보다도 축방향 좌단의 유효 면적(A)이 크게(A>B) 설정 됨으로써, 주밸브(50)의 폐변시에 제어 압력(Pc)을 개변 방향인 축방향 우측으로 작용시키고, 솔레노이드(80)의 구동력을 조정하여 주부 밸브체(51)의 제어 특성을 변경해도 좋다. 또한, 코일 스프링(58)의 스프링 정수를 변경함으로써, 주부 밸브체(51)의 제어 특성을 변경해도 좋다.
또한, 솔레노이드(80)의 구동력에 기초하는 주부 밸브체(51)의 스트로크 위치에 의한 주밸브(50) 및 CS 밸브(56)의 개폐의 타이밍은, 주부 밸브체(51)에 대한CS 밸브체(53)의 축방향의 배치나 제2 밸브 하우징(11)에 있어서의 CS 밸브 시트(11a)의 축방향의 형성 위치, 또는 CS 밸브체(53)의 치수나 형상 등을 변경함으로써 적절히 조정하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, CS 밸브(56)를 주부 밸브체(51)에 대하여 상대 이동하는 CS 밸브체(53)를 제2 밸브 하우징(11)에 있어서의 CS 밸브 시트(11a)에 접리시킴으로써 구성하는 예에 대해서 설명했지만, 그 외 구성이라도 좋고, 예를 들면 CS 밸브는 스풀 밸브 구조라도 좋다.
또한, 주부 밸브체(51) 및 CS 밸브체(53)의 외주면과 제1 밸브 하우징(10)의 가이드공(10b, 10c) 및 제2 밸브 하우징(11)의 가이드공(11b)의 내주면의 적어도 한쪽에 둘레 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있어도 좋고, 이에 의하면, 홈에 의한 래비린스 효과에 의해 주부 밸브체(51)와 제1 밸브 하우징(10) 및 CS 밸브체(53)와 제2 밸브 하우징(11)의 슬라이딩 부분에 있어서의 시일성을 높여, 유체의 누설을 억제할 수 있다.
또한, 주부 밸브체(51)와 감압 밸브 부재(52)를 별체로 구성하는 예에 대해서 설명했지만, 양자는 일체로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 용량 가변형 압축기(M)의 제어실(4)과 흡입실(3)을 직접 연통하는 연통로 및 고정 오리피스는 마련하지 않아도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 부밸브(55)는 마련하지 않아도 좋고, 주부 밸브체(51)의 축방향 우단은, 축방향의 하중을 받는 지지 부재로서 기능하면 좋고, 반드시 밀폐 기능은 필요하지 않다.
또한, 밸브 하우징을 구성하는 제1 밸브 하우징(10)과, 제2 밸브 하우징(11)은 일체로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 감압체(61)는, 내부에 코일 스프링을 사용하지 않고, 벨로우즈 코어(62)가 부세력을 갖는 것이라도 좋다.
1; 케이싱
2; 토출실
3; 흡입실
4; 제어실
10; 제1 밸브 하우징(밸브 하우징)
11; 제2 밸브 하우징(밸브 하우징)
11a; CS 밸브 시트
12; Pd 포트(토출 포트)
13; Ps 포트(흡입 포트)
14; 제1 Pc 포트(제어 포트)
15; 제2 Pc 포트
16; Ps 연통공
20; 제1 밸브실
30; 제2 밸브실
40; 제3 밸브실
50; 주밸브
51; 주부 밸브체(주밸브체)
51a; 단부
51b; 축방향 우단
52; 감압 밸브 부재
52a; 감압 밸브 시트(개폐 밸브 시트)
53; CS 밸브체
53a; 주밸브 시트
53b; 외경부
54; 감압 밸브(개폐 밸브)
55; 부밸브
56; CS 밸브
57; 중간 연통로(CS 연통로)
58; 코일 스프링(부세 수단)
60; 감압실(제어 유체 공급실)
61; 감압체(개폐 밸브체)
62; 벨로우즈 코어
63; 코일 스프링
70; 어댑터
70a; 외경부
70b; Ps 수압면
80; 솔레노이드
82; 고정 철심
82a; 부밸브 시트
83; 구동 로드(로드)
84; 가동 철심
85; 코일 스프링
90; 수용실
A, B; CS 밸브체의 유효 면적
Pc; 제어 압력
Pd; 토출 압력
Ps; 흡입 압력
S1, S2; 공간
V; 용량 제어 밸브

Claims (7)

  1. 토출 압력의 토출 유체가 통과하는 토출 포트, 흡입 압력의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트 및 제어 압력의 제어 유체가 통과하는 제어 포트가 형성된 밸브 하우징과,
    솔레노이드에 의해 구동되는 로드와,
    상기 로드의 이동에 의해 상기 토출 포트와 상기 제어 포트의 연통을 개폐하는 주(主)밸브 시트와 주밸브체에 의해 구성되는 주밸브를 구비하는 용량 제어 밸브로서,
    상기 밸브 하우징에 형성되고 제어 유체가 공급되는 제어 유체 공급실과 상기 흡입 포트 사이를 연통하는 CS 연통로의 연통을 개폐하는 개폐 밸브 시트와 폐변(閉弁) 방향으로 부세(付勢)되는 개폐 밸브체에 의해 구성되는 개폐 밸브와,
    상기 제어 포트와 상기 흡입 포트의 연통을 개폐하는 CS 밸브 시트와 CS 밸브체에 의해 구성되는 CS 밸브를 구비하고,
    상기 CS 밸브체는, 상기 주밸브체에 대하여 상대 이동 가능하게 배치되고,
    상기 주밸브의 폐색 상태를 유지한 채 상기 로드의 이동에 의해 상기 주밸브체와 상기 CS 밸브체가 함께 이동하는 용량 제어 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CS 밸브체는 상기 주밸브체에 외감(外嵌)되어 있음과 동시에, 상기 CS 밸브체의 내경부에는 상기 주밸브 시트가 형성되어 있는 용량 제어 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주밸브 시트는, 상기 CS 밸브체의 일단에 형성되고, 그 외경측에는 상기 CS 밸브 시트가 구성되어 있는 용량 제어 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CS 밸브체는, 부세 수단에 의해 상기 CS 밸브의 폐변 방향으로 부세되어 있는 용량 제어 밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CS 밸브체는, 그 일단측에 상기 제어 포트로부터의 제어 유체가 도입되고, 타단측에 상기 제어 유체 공급실에 공급되는 제어 유체가 도입되어 있는 용량 제어 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 CS 밸브체는, 그 양단의 유효 면적이 동일한 용량 제어 밸브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주밸브체는, 상기 CS 연통로와 상기 흡입 포트의 연통을 개폐하는 부(副)밸브를 구성하고 있는 용량 제어 밸브.
KR1020217018244A 2018-12-04 2019-12-03 용량 제어 밸브 KR102596905B1 (ko)

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