KR20210142158A - 용량 제어 밸브 - Google Patents

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KR20210142158A
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마사히로 하야마
코헤이 후쿠도메
토시노리 칸자키
와타루 타카하시
케이고 시라후지
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이구루코교 가부시기가이샤
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Abstract

제어 정밀도가 높은 용량 제어 밸브를 제공한다. 흡입 압력(Ps)의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트(13) 및 제어 압력(Pc)의 제어 유체가 통과하는 제어 포트(15)가 형성된 밸브 하우징(10)과, 흡입 유체에 의해 수축 방향의 힘을 받는 압력 구동부(61)와, 압력 구동부(61)로부터 개변(開弁) 방향의 힘을 받는 밸브체(51)와 밸브체(51)가 접리하는 밸브 시트(53)에 의해 구성되는 주(主)밸브(50)를 구비하는 용량 제어 밸브(V)로서, 밸브체(51)는 제어 유체에 의해 폐색 방향으로의 힘을 받도록 배치되어 있다.

Description

용량 제어 밸브
본 발명은, 작동 유체의 용량을 가변 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것으로, 예를 들면, 자동차의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기의 토출량을 압력에 따라 제어하는 용량 제어 밸브에 관한 것이다.
자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 용량 가변형 압축기는, 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축, 회전축에 대하여 경사 각도를 변화시킬 수 있도록 연결된 사판, 사판에 연결된 압축용의 피스톤 등을 구비하고, 사판의 경사 각도를 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크량을 변화시켜 유체의 토출량을 제어하는 것이다. 이 사판의 경사 각도는, 용량 제어 밸브를 사용하여, 유체를 흡입하는 흡입실의 흡입 압력(Ps), 피스톤에 의해 가압된 유체를 토출하는 토출실의 토출 압력(Pd), 사판을 수용한 제어실의 제어 압력(Pc)을 이용하면서, 제어실 내의 압력을 적절히 제어함으로써 연속적으로 변화시킬 수 있도록 되어 있다.
이러한 용량 제어 밸브는, 벨로우즈에 일체로 장착된 밸브체를 축방향으로 이동시킴으로써, 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)을 균형시키는 흐름을 발생시키는 것으로서, 밸브체에는 당해 밸브체를 열림 방향으로 이동시키는 제어 압력(Pc)이 작용하고 있고, 벨로우즈가 수용된 공간에는 흡입실의 흡입 압력(Ps)이 공급되는 것이 있다.
용량 가변형 압축기의 연속 구동시에 있어서, 용량 제어 밸브는, 제어 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)에 의해 밸브체를 축방향으로 이동시킴으로써, 주밸브를 개폐하여 용량 가변형 압축기의 제어실의 제어 압력(Pc)을 조정하고 있다. 용량 가변형 압축기에 있어서의 제어실의 압력이 제어됨으로써, 회전축에 대한 사판의 경사 각도가 연속적으로 변화하고, 피스톤의 스트로크량이 변화하여 토출되는 유체의 토출량이 증감하여, 공조 시스템의 냉각 능력이 조정된다.(특허문헌 1 참조).
일본특허공보 제3783434호(20페이지~22페이지, 도 11)
그러나, 특허문헌 1에 있어서는, 용량 가변형 압축기의 연속 구동시에 있어서, 용량 제어 밸브는 제어실의 제어 압력(Pc)과 흡입실의 흡입 압력(Ps)에 의해 제어실의 제어 압력(Pc)을 자율적으로 제어할 수 있지만, 제어 압력(Pc)은 밸브체를 열림 방향으로 작용시키는 방향으로 작용하고 있기 때문에, 외부적인 진동 등에 의해 제어 압력(Pc)이 순간적으로 높아지면 밸브체가 오작동에 의해 개방될 우려가 있었다. 또한, 밸브체가 개방되었을 때에, 제어 압력(Pc)의 제어 유체가 흡입실 내로 유입되어, 벨로우즈를 과도하게 수축시켜 버리는 방향으로 작용할 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 제어 정밀도가 높은 용량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 용량 제어 밸브는,
흡입 압력의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트 및 제어 압력의 제어 유체가 통과하는 제어 포트가 형성된 밸브 하우징과,
상기 흡입 유체에 의해 수축 방향의 힘을 받는 압력 구동부와,
상기 압력 구동부로부터 개변(開弁) 방향의 힘을 받는 밸브체와 당해 밸브체가 접리하는 밸브 시트에 의해 구성되는 주(主)밸브를 구비하는 용량 제어 밸브로서,
상기 밸브체는 상기 제어 유체에 의해 폐색 방향으로의 힘을 받도록 배치되어 있다.
이에 의하면, 밸브체는 제어 유체에 의해 폐색 방향으로의 힘을 받고 있기 때문에, 제어 유체의 제어 압력이 높아지도록 변동해도 주밸브가 개방되는 것과 같은 오작동은 발생하지 않는다. 또한, 제어 압력의 증가에 기초하여 피스톤의 스트로크량을 변동시키는 타입의 용량 가변형 압축기에 이 용량 제어 밸브를 적용할 수 있다.
상기 밸브 하우징에는 관통공이 형성되어 있고, 당해 관통공에는 상기 압력 구동부로부터 상기 밸브체로 힘을 전달하는 로드가 슬라이딩 가능하게 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 주밸브의 개방시에 제어 압력의 제어 유체가 제어 포트로부터 흡입 포트로 유입되어도, 압력 구동부로의 유입을 억제할 수 있기 때문에, 압력 구동부는 흡입 유체의 흡입압에 의해 응답성 높게 감응한다.
상기 밸브 하우징에 상기 밸브체를 폐색 방향으로 부세(付勢)하는 스프링이 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 주밸브의 폐색시에는 밸브체가 밸브 시트에 부세되어 있고, 또한 주밸브의 개방시에는 밸브체가 로드와 스프링으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받고 있기 때문에, 진동 등이 발생해도 주밸브의 폐색·개방 상태가 안정적으로 유지된다.
상기 밸브체는 구체라도 좋다.
이에 의하면, 밸브체가 흡입 유체 및 제어 유체로부터 받는 수압 면적을 충분히 확보할 수 있다.
상기 밸브 하우징에 고정됨과 동시에 상기 압력 구동부를 수용하는 케이스를 구비하고, 당해 케이스에는 흡입 압력의 흡입 유체가 유통하는 제2 흡입 포트가 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 간소한 구조에 의해, 압력 구동부가 수용되는 공간과 주밸브가 배치되는 공간을 독립·격리할 수 있다.
도 1은, 실시예의 용량 제어 밸브의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 실시예의 용량 제어 밸브의 주밸브가 폐색된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 실시예의 용량 제어 밸브의 주밸브가 개방된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 변형예의 용량 제어 밸브의 구조를 나타내는 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 3을 참조하여 설명한다. 이하, 도 1의 정면측으로부터 보아 좌우측을 용량 제어 밸브의 좌우측으로 하여 설명한다.
본 발명의 용량 제어 밸브(V)는, 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 도시하지 않는 용량 가변형 압축기에 조입되고, 냉매인 작동 유체(이하, 단순히 「유체」라고 표기함)의 압력을 가변 제어함으로써, 용량 가변형 압축기의 토출량을 제어하여 공조 시스템을 소망하는 냉각 능력이 되도록 조정하고 있다.
우선, 용량 가변형 압축기에 대해서 설명한다. 용량 가변형 압축기는, 토출실과, 흡입실과, 제어실과, 복수의 실린더를 구비하는 케이싱을 갖고 있다. 또한, 용량 가변형 압축기에는, 제어실과 토출실을 직접 연통하는 도시하지 않는 연통로가 마련되어 있고, 이 연통로에는 제어실과 토출실의 압력을 평형 조정시키기 위한 고정 오리피스(도 1 참조.)가 마련되어 있다.
또한, 용량 가변형 압축기는, 케이싱의 외부에 설치되는 도시하지 않는 엔진에 의해 회전 구동되는 회전축과, 제어실 내에 있어서 회전축에 대하여 힌지 기구에 의해 편심 상태로 연결되는 사판과, 사판에 연결되고 각각의 실린더 내에 있어서 왕복동이 자유롭게 감합된 복수의 피스톤을 구비하고, 전자력에 의해 개폐 구동되는 용량 제어 밸브(V)를 사용하여, 유체를 흡입하는 흡입실의 흡입 압력(Ps), 피스톤에 의해 가압된 유체를 토출하는 토출실의 토출 압력(Pd), 사판을 수용한 제어실의 제어 압력(Pc)을 이용하면서, 제어실 내의 압력을 적절히 제어함으로써 사판의 경사 각도를 연속적으로 변화시킴으로써, 피스톤의 스트로크량을 변화시켜 유체의 토출량을 제어하고 있다.
구체적으로는, 제어실 내의 제어 압력(Pc)이 저압일수록, 회전축에 대한 사판의 경사 각도가 작아져 피스톤의 스트로크량이 감소하지만, 일정 이하의 압력이 되면, 회전축에 대하여 사판이 대략 수직 상태, 즉 수직보다 근소하게 경사진 상태가 된다. 이때, 피스톤의 스트로크량이 최소가 되어, 피스톤에 의한 실린더 내의 유체에 대한 가압이 최소가 됨으로써 토출실로의 유체의 토출량이 감소하여, 공조 시스템의 냉각 능력은 최소가 된다. 한편으로, 제어실 내의 제어 압력(Pc)이 고압일수록, 회전축에 대한 사판의 경사 각도가 커져 피스톤의 스트로크량이 증가하지만, 일정 이상의 압력이 되면, 회전축에 대하여 사판이 최대 경사 각도가 된다. 이때, 피스톤의 스트로크량이 최대가 되어, 피스톤에 의한 실린더 내의 유체에 대한 가압이 최대가 됨으로써, 토출실로의 유체의 토출량이 증가하여, 공조 시스템의 냉각 능력은 최대가 된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 용량 가변형 압축기에 조입되는 용량 제어 밸브(V)는, 흡입실 내의 흡입 압력(Ps)에 의해 주밸브(50)의 개폐 제어를 행하여, 제어 포트(15)와 흡입 포트(13)의 연통을 개폐함으로써, 제어실 내의 제어 압력(Pc)을 가변 제어하고 있다. 즉 본 발명에 따른 용량 제어 밸브(V)는, 용량 가변형 압축기의 출구측을 제어(Pc-Ps 제어)하는 타입의 제어 밸브로 분류된다. 또한, 본 실시예의 용량 제어 밸브(V)는, 용량 가변형 압축기의 외부에 조입되는 외부 제어 밸브(ECV)라도 좋고, 혹은 용량 가변형 압축기의 내부에 조입되는 내부 제어 밸브(MCV)라도 좋다.
본 실시예에 있어서, 주밸브(50)는, 로드(52)의 선단에 고정적으로 장착된 구상의 밸브체(51)와, 이 로드(52)의 선단부가 삽입 통과된 밸브 하우징(10)의 내경부에 형성된 밸브 시트(53)에 의해 구성되어 있고, 밸브체(51)가 밸브 시트(53)에 접리함으로써, 주밸브(50)가 개폐하도록 되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V)의 구조에 대해서 설명한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 금속 재료 또는 수지 재료에 의해 형성된 밸브 하우징(10)과, 이 밸브 하우징(10)을 외감(外嵌)하여 고정된 케이스(11)와, 밸브 하우징(10) 내에 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치된 밸브체(51)와, 케이스(11) 내에 배치되어, 압력 구동실(40)에 있어서의 흡입 압력(Ps)에 따라 밸브체(51)에 축방향 왼쪽으로의 부세력을 부여하는 압력 구동부(61)로 주로 구성되어 있다.
케이스(11)는, 축방향 좌단부가 개방됨과 동시에 우단부가 폐색된 바닥이 있는 통 형상으로 형성되어 있고, 이 케이스(11)의 축방향 좌단부에 대하여 밸브 하우징(10)의 축방향 우단부가 감삽(嵌揷)됨으로써 일체로 대략 밀봉 상태로 접속 고정되어 있다.
밸브 하우징(10)에는, 용량 가변형 압축기의 제어실과 연통하는 축방향으로 평행하게 개구한 제어 포트(15)와, 용량 가변형 압축기의 흡입실과 연통하는 흡입 포트로서 지름 방향으로 개구한 흡입 포트(13)가 형성되어 있다. 또한 케이스(11)에는, 용량 가변형 압축기의 흡입실과 연통하는 제2 흡입 포트로서 지름 방향으로 개구한 제2 흡입 포트(14)가 형성되어 있다. 또한, 이들 포트는, 용량 제어 밸브(V)의 축방향 좌측으로부터, 제어 포트(15), 흡입 포트(13), 제2 흡입 포트(14)의 순으로 배치되어 있다.
밸브 하우징(10)은, 축방향으로 관통 형성되어 있고, 그 선단부(10c)에 필터(16)가 외감 형상으로 피복되어 있음으로써, 밸브 하우징(10) 내로의 이물의 침입이 억제되어 있다. 이 필터(16)의 단면에 관통 형성된 개구부가 제어 포트(15)를 구성하고 있다. 또한, 밸브 하우징(10)의 선단부(10c)에 통 형상의 캡(17)이 내감(內嵌)되어 있고, 이 캡(17)의 내주부에, 밸브체(51)를 보지(保持)함과 동시에 도시(圖示) 우측 방향, 즉 폐변(閉弁) 방향으로 부세하는 스프링(58)이 마련되어 있다. 또한, 이 제어 포트(15)는, 주밸브(50)의 축선 상으로부터 벗어난 하측 위치에 개구하고, 또한 제어 포트(15)의 내측에 캡(17)의 끝이 가늘어지는 형상의 선단부(17a)가 면하고 있기 때문에, 이물질의 침입 억제 효과가 높다.
또한, 밸브 하우징(10)의 내부에는, 제어 포트(15)와 연통하여 밸브체(51)가 수용된 제1 밸브실(20)과, 흡입 포트(13)와 연통하여 로드(52)가 삽입 통과된 제2 밸브실(30)이 형성되어 있다. 또한, 케이스(11)의 내부에는, 제2 흡입 포트(14)와 연통하여 압력 구동부(61)가 수용된 압력 구동실(40)이 형성되어 있다. 또한, 제2 밸브실(30)과 압력 구동실(40)은, 모두 흡입 압력(Ps)의 흡입 유체가 유입되어 동압이 되기 때문에, 케이스(11)의 외면의 흡입 포트(13) 및 제2 흡입 포트(14) 사이에 O링 등의 시일재를 장착하지 않아도 좋다.
또한, 밸브 하우징(10) 및 케이스(11)의 내부에는, 구형상을 이루는 밸브체(51) 및 이 밸브체(51)가 접속된 로드(52)가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되고, 밸브 하우징(10)의 내주부에는, 밸브체(51)보다도 소경(小徑)의 삽입 통과공(10a)과, 이 삽입 통과공(10a)보다도 소경이며 로드(52)의 외주면이 슬라이딩 가능한 관통공으로서의 가이드공(10b)이 동심 위치에서 관통 형성되어 있다. 또한, 삽입 통과공(10a)의 축방향 좌측의 내경부에는, 밸브체(51)에 있어서의 밸브 구경 면적(C)에 상당하는 외면이 접리 가능한 밸브 시트(53)가 형성되어 있다.
밸브 하우징(10)의 내부에 있어서, 제1 밸브실(20)과 제2 밸브실(30)은, 축방향으로 왕복동하는 밸브체(51)와 밸브 시트(53)의 접리에 의해 개폐 가능하도록 구분되어 있다. 상세하게는, 도 2에 나타나는 바와 같이, 주밸브(50)가 개방되었을 때에는, 제1 밸브실(20)과 제2 밸브실(30)이 연통되고, 또한 도 3에 나타나는 바와 같이, 주밸브(50)가 폐색되었을 때에는, 제1 밸브실(20)과 제2 밸브실(30)은 격리되어 있다. 또한, 가이드공(10b)의 내주면과 로드(52)의 외주면 사이는, 지름 방향으로 근소한 극간이 형성되어 있고, 로드(52)는, 밸브 하우징(10)에 대하여 축방향으로 원활하게 상대 이동 가능하도록 되어 있다. 또한, 밸브체(51)가 접속된 로드(52)의 선단부(52a)는 끝이 가늘어지는 형상의 소경으로 형성되어 있기 때문에, 주밸브(50)의 개방시에 유체의 유로를 확보할 수 있다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 주밸브(50)는, 제1 밸브실(20)에 배치된 구체로 이루어지는 밸브체(51)와, 일단이 밸브체(51)에 접속되어 가이드공(10b)에 삽입 통과되고, 밸브체(51)보다도 소경의 축체로 이루어지는 로드(52)와, 이 로드(52)의 타단이 접속되고, 로드(52)를 통하여 밸브체(51)에 축방향의 구동력을 부여하는 압력 구동부(61)를 갖고 있다.
또한, 밸브체(51)의 좌단부에는, 캡(17)의 선단부(17a)에 지지된 스프링(58)의 단부가 감착(嵌着)되어 있고, 이 스프링(58)은, 밸브체(51)를 밸브 시트(53)에 착좌시키도록, 즉, 도시 우측 방향인 폐변 방향으로 밸브체(51)를 부세하고 있다. 또한, 스프링(58)은, 후술하는 압력 구동부(61)에 마련되는 코일 스프링(63)보다도 스프링 정수가 작게 설정되어 있다.
압력 구동부(61)는, 압력 구동실(40)에 수용되어 있고, 축방향으로 신축 가능하게 형성된 벨로우즈 코어(62)와, 이 벨로우즈 코어(62)에 내장된 코일 스프링(63)과, 벨로우즈 코어(62)의 축방향 좌단의 자유단부(62a)에 감설(嵌設)된 어댑터(64)로 주로 구성되고, 벨로우즈 코어(62)의 축방향 우단의 기단부(62b)는, 케이스(11)에 고정적으로 접속되어 있다.
또한, 압력 구동부(61)는, 벨로우즈 코어(62)의 자유단부(62a)와 기단부(62b) 사이에서 압축된 코일 스프링(63)의 부세력에 의해, 로드(52)를 통하여 밸브체(51)를 개변 방향으로 부세한 상태로 되어 있다. 즉 압력 구동부(61)는, 밸브체(51)에 개변 방향의 구동력을 작용시킴과 동시에, 스프링(58)에 의한 폐변 방향의 반력을 받을 수 있도록 되어 있다.
이어서, 용량 제어 밸브(V)의 동작, 주로 주밸브(50)의 개폐 동작에 대해서 설명한다.
우선, 흡입 압력(Ps)이 비교적 작은 통상의 제어시에 있어서의 개폐 동작에 대해서 설명한다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 흡입 압력(Ps)이 비교적 작은 통상의 제어시에 있어서, 밸브체(51)가 도시 좌측의 개변 방향으로 부세되어, 밸브 시트(53)로부터 이간함으로써, 주밸브(50)가 개방 상태가 된다.
상세하게는, 밸브체(51)에는, 축방향 우향, 즉, 폐색 방향으로, 스프링(58)에 의한 부세력(Fsp)이 작용하고, 또한 밸브 구경 면적(C)에 제어 압력(Pc)을 곱한 부세력(Fpc)이 작용하고, 또한 벨로우즈 유효 면적(A)과 밸브 구경 면적(C)의 차분의 면적(A-C)에 흡입 압력(Ps)을 곱한 부세력(Fps)이 작용하고 있다. 한편으로 밸브체(51)에는, 축방향 좌향 즉 개방 방향으로, 벨로우즈 코어(62) 내의 코일 스프링(63)의 부세력(Fbel)이 작용하고 있다. 또한 벨로우즈 코어(62) 자체의 부세력을 고려할 때에는, 코일 스프링(63) 자체의 부세력에 벨로우즈 코어(62) 자체의 부세력을 가산하면 좋다.
즉 밸브체(51)에는, 축방향 우향을 정(正)으로 하여, 힘 F1=Fsp+Fpc+Fps-Fbel이 작용하고 있다. 통상의 제어시에 있어서는, 흡입 압력(Ps)이 작기 때문에, F1<0, 즉, 밸브체(51)가 축방향 좌향으로 부세되어, 밸브 시트(53)로부터 이간함으로써, 주밸브(50)가 힘 F1에 따른 개도(開度)로 개방된다. 또한, 밸브 구경 면적(C), 벨로우즈 유효 면적(A), 스프링(58), 코일 스프링(63)을 임의의 치수·특성으로 설계 변경함으로써, 소망하는 Pc-Ps 특성으로 설정하는 것이 가능해진다.
다음으로, 공조 시스템의 출력을 상승시키는 조작이 행해져, 공조 시스템의 팽창 밸브의 출력이 증가하여, 용량 가변형 압축기의 흡입실에 공급되는 흡입 유체의 유량이나 흡입 압력(Ps)이 증가하는 경우에 있어서의 개폐 동작에 대해서 설명한다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 용량 제어 밸브(V)는, 흡입 압력(Ps)이 높아짐으로써, 밸브체(51)가 도시 우측의 폐변 방향으로 부세되어, 밸브 시트(53)에 착좌함으로써, 주밸브(50)가 폐색 상태가 된다.
상세하게는, 밸브체(51)에는, 전술과 마찬가지로, 축방향 우향, 즉, 폐색 방향으로 스프링(58)에 의한 부세력(Fsp)이 작용하고, 또한 밸브 구경 면적(C)에 제어 압력(Pc)을 곱한 부세력(Fpc)이 작용하고, 또한 벨로우즈 유효 면적(A)과 밸브 구경 면적(C)의 차분의 면적(A-C)에 흡입 압력(Ps)을 곱한 부세력(Fps)이 작용하고 있다. 한편으로 밸브체(51)에는, 축방향 좌향, 즉, 개방 방향으로 벨로우즈 코어(62) 내의 코일 스프링(63)의 부세력(Fbel)이 작용하고 있다. 즉 밸브체(51)에는, 축방향 우향을 정으로 하여, 힘 F2=Fsp+Fpc+Fps-Fbel이 작용하고 있다. 흡입 압력(Ps)이 최대인 제어시에 있어서는, 흡입 압력(Ps)이 크기 때문에, F2≥0, 즉 밸브체(51)가 축방향 우향으로 부세되어, 밸브 시트(53)에 착좌함으로써, 주밸브(50)가 폐색된다.
이와 같이, 밸브체(51)는 제어 압력(Pc)의 제어 유체에 의해 폐색 방향으로의 힘을 받고 있기 때문에, 제어 압력(Pc)이 높아지도록 변동해도 주밸브(50)가 개방되는 것과 같은 오작동은 발생하지 않는다. 따라서, 제어 압력(Pc)의 증가에 기초하여 피스톤의 스트로크량을 변동시키는 타입의 용량 가변형 압축기에 이 용량 제어 밸브를 적용할 수 있다.
또한, 밸브 하우징(10)에 형성된 가이드공(10b)에, 압력 구동부(61)로부터 밸브체(51)로 힘을 전달하는 로드(52)가 슬라이딩 가능하게 배치되어 있음으로써, 주밸브(50)의 개방시에 제어 압력(Pc)의 제어 유체가 제어 포트(15)로부터 흡입 포트(13)로 유입되어도, 압력 구동부(61)가 수용되는 압력 구동실(40)로의 유입을 억제할 수 있기 때문에, 압력 구동부(61)는 흡입 유체의 흡입 압력(Ps)에 의해 응답성 높게 감응한다.
또한, 밸브체(51)를 폐색 방향으로 부세하는 스프링(58)이 배치되어 있음으로써, 주밸브(50)의 폐색시에는 밸브체(51)가 밸브 시트(53)에 부세되어 있고, 또한 주밸브(50)의 개방시에는 밸브체(51)가 로드(52)와 스프링(58)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받고 있기 때문에, 진동 등이 발생해도 주밸브(50)의 폐색·개방 상태가 안정적으로 유지된다.
또한, 밸브체(51)는 구체이기 때문에, 밸브체(51)가 흡입 유체 및 제어 유체로부터 받는 수압 면적을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 밸브 하우징(10)에 고정됨과 동시에 압력 구동부(61)를 수용하는 케이스(11)에, 흡입 압력(Ps)의 흡입 유체가 연통하는 제2 흡입 포트(14)가 형성되어 있음으로써, 간소한 구조에 의해, 압력 구동부(61)가 수용되는 압력 구동실(40)과 주밸브(50)가 배치되는 제1 밸브실(20), 제2 밸브실(30)을 독립·격리할 수 있다.
다음으로, 변형예에 따른 용량 제어 밸브에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 상기한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
밸브 하우징(10) 및 케이스(11)의 내부에는, 구형상을 이루는 밸브체(51) 및 이 밸브체(51)가 접속된 로드(52)가 축방향으로 왕복동이 자유롭게 배치되고, 밸브 하우징(10)의 내주부에는, 밸브체(51)보다도 소경의 삽입 통과공(10a)과, 이 삽입 통과공(10a)보다도 소경이며 로드(52)의 외주면이 슬라이딩 가능한 관통공으로서의 가이드공(10b)과, 이 가이드공(10b)보다도 확경(擴徑)된 확경공(10d)이 동심 위치에서 관통 형성되어 있다. 또한 삽입 통과공(10a)의 축방향 좌측의 내경부에는, 밸브체(51)가 접리 가능한 밸브 시트(53)가 형성되어 있다.
또한 확경공(10d)의 좌단의 확경 단부(擴徑段部; 10e)에는, 로드(52)의 외주면에 장착된 플랜지부(66)에 지지된 보지 스프링(65)의 단부가 감착되어 있고, 이 보지 스프링(65)은, 밸브체(51)를 밸브 시트(53)에 착좌시킨 상태로 보지하도록, 즉, 도시 우측 방향인 폐변 방향으로 밸브체(51)를 부세하고 있다.
이와 같이 함으로써, 용량 제어 밸브(V)는, 흡입 압력(Ps)이 높아진 경우에, 밸브체(51)가 도시 우측의 폐변 방향으로 부세되는 부세력을 높일 수 있어, 밸브체(51)가 밸브 시트(53)에 착좌함으로써, 주밸브(50)가 확실한 폐색 상태가 된다.
상세하게는, 밸브체(51)에는, 전술과 마찬가지로, 축방향 우향, 즉, 폐색 방향으로 스프링(58)에 의한 부세력(Fsp)이 작용하고, 또한 밸브 구경 면적(C)에 제어 압력(Pc)을 곱한 부세력(Fpc)이 작용하고, 또한 벨로우즈 유효 면적(A)과 밸브 구경 면적(C)의 차분의 면적(A-C)에 흡입 압력(Ps)을 곱한 부세력(Fps)이 작용하고(도 3 참조), 이에 더하여 보지 스프링(65)에 의한 부세력(Fsp2)이 작용하고 있다. 한편으로 밸브체(51)에는, 축방향 좌향, 즉, 개방 방향으로 벨로우즈 코어(62) 내의 코일 스프링(63)의 부세력(Fbel)이 작용하고 있다. 즉 밸브체(51)에는, 축방향 우향을 정으로 하여, 힘 F3=Fsp+Fpc+Fps+Fsp2-Fbel이 작용하고 있다. 흡입 압력(Ps)이 최대인 제어시에 있어서는, 흡입 압력(Ps)이 크기 때문에, F3≥0, 즉, 밸브체(51)가 축방향 우향으로 높은 부세력으로 부세되어 밸브 시트(53)에 착좌함으로써, 주밸브(50)가 확실하게 폐색된다.
이와 같이, 흡입 압력(Ps)이 높아진 경우에, 벨로우즈 코어(62)가 수축해도, 로드(52)가 이 벨로우즈 코어(62)의 수축에 추종하여 함께 동작하게 되고, 로드(52)를 보지할 수 있어, 그 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 보지 스프링(65)은, 상기한 변형예에 한정되지 않고, 로드(52)를 축방향 좌향, 즉, 개방 방향으로 부세력을 작용해도 좋고, 이와 같이 함으로써, 로드(52)와 밸브체(51)를 일체로 보지할 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, 주밸브(50)를 구성하는 밸브체(51)와 로드(52)가 고정적으로 접속되어 있지만, 이에 한정하지 않고 밸브체 및 로드가 이간 가능하게 맞닿은 상태라도 좋고, 혹은, 로드와 밸브체가 일체로 구성, 즉 로드가 밸브체를 겸하도록 구성되어도 좋다.
또한 예를 들면, 상기 실시예에서는, 밸브 하우징(10)과 케이스(11)는 별체로 구성되어 있었지만, 일체로 형성되어도 좋다.
또한, 압력 구동부(61)는, 내부에 코일 스프링을 사용하지 않고, 벨로우즈 코어(62)가 부세력을 갖는 것이라도 좋다.
10; 밸브 하우징
10a; 삽입 통과공
10b; 가이드공(관통공)
11; 케이스
13; 흡입 포트
14; 제2 흡입 포트(제2의 흡입 포트)
15; 제어 포트
20; 제1 밸브실
30; 제2 밸브실
40; 압력 구동실
50; 주밸브
51; 밸브체
52; 로드
53; 밸브 시트
58; 스프링
61; 압력 구동부
62; 벨로우즈 코어
63; 코일 스프링
64; 어댑터
65; 보지 스프링
Pc; 제어 압력
Pd; 토출 압력
Ps; 흡입 압력
V; 용량 제어 밸브

Claims (5)

  1. 흡입 압력의 흡입 유체가 통과하는 흡입 포트 및 제어 압력의 제어 유체가 통과하는 제어 포트가 형성된 밸브 하우징과,
    상기 흡입 유체에 의해 수축 방향의 힘을 받는 압력 구동부와,
    상기 압력 구동부로부터 개변(開弁) 방향의 힘을 받는 밸브체와 당해 밸브체가 접리하는 밸브 시트에 의해 구성되는 주(主)밸브를 구비하는 용량 제어 밸브로서,
    상기 밸브체는 상기 제어 유체에 의해 폐색 방향으로의 힘을 받도록 배치되어 있는 용량 제어 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에는 관통공이 형성되어 있고, 당해 관통공에는 상기 압력 구동부로부터 상기 밸브체로 힘을 전달하는 로드가 슬라이딩 가능하게 배치되어 있는 용량 제어 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에 상기 밸브체를 폐색 방향으로 부세(付勢)하는 스프링이 배치되어 있는 용량 제어 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는 구체인 용량 제어 밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에 고정됨과 동시에 상기 압력 구동부를 수용하는 케이스를 구비하고, 당해 케이스에는 흡입 압력의 흡입 유체가 유통하는 제2의 흡입 포트가 형성되어 있는 용량 제어 밸브.
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