KR20150040233A

KR20150040233A - 전자 밸브

Info

Publication number: KR20150040233A
Application number: KR20140133325A
Authority: KR
Inventors: 히로푸미 오가와; 신지 사에키; 토시히로 안도; 시게루 아베; 토모히로 유아사
Original assignee: 가부시키가이샤 테지케
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2015-04-14
Also published as: JP2015075124A; EP2910874A1; US20150096630A1

Abstract

<과제>
기액 혼합 냉매의 흐름을 제어하는 파일럿 작동식의 전자 밸브를, 솔레노이드의 대형화를 동반하지 않고 원활하게 작동시킨다.
<해결 수단>
일 태양에 따른 전자 밸브는, 도입 포트(14)에 연통하는 고압실(64)과 배압실(66)을 구획하는 피스톤(46)과, 밸브 구멍(34)에 접리하여 메인 밸브(6)를 개폐하는 밸브체(44)를 상하로 연결하여 구성되고, 도출 포트에 연통하는 저압실(65)과 배압실(66)을 연통시키는 파일럿 통로(50)가 관통 형성된 밸브 구동체(40)를 구비한다. 피스톤(46)에는, 고압실(64)과 배압실(66)을 연통시키는 연통로(74)가 형성된다. 연통로(74)는, 배압실(66)로 개구하는 오리피스(142)와, 그 오리피스(142)보다 큰 단면의 연통 구멍(144)을 상하로 접속하여 구성되어 있다.

Description

전자 밸브{SOLENOID VALVE}

본 발명은, 파일럿 작동식의 전자 밸브에 관한 것이다.

자동차용 공조 장치는, 일반적으로, 압축기, 응축기, 증발기 등을 냉매 순환 통로에 배치하여 구성된다. 그리고, 이와 같은 냉동 사이클의 운전 상태에 따른 냉매 순환 통로의 전환이나 냉매 유량의 조정 등을 위해 다양한 제어 밸브가 마련되어 있다. 이와 같은 제어 밸브로서, 비교적 작은 전력에 의해 큰 밸브부를 개폐 제어 가능한 파일럿 작동식의 전자 밸브가 사용되는 경우가 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

이와 같은 전자 밸브는, 솔레노이드에 의해 작은 파일럿 밸브체를 구동하여 파일럿 밸브를 개폐하고, 그에 의해 조정된 차압에 의해 큰 메인 밸브체를 구동하여 메인 밸브를 개폐한다. 메인 밸브체에는 피스톤이 일체로 마련되고, 그 피스톤에 의해 보디 내에 배압실이 구획된다. 메인 밸브체에는 배압실에 냉매를 도입하기 위한 리크 통로와, 배압실로부터 냉매를 도출하는 파일럿 통로가 형성되고, 파일럿 밸브의 개폐에 의해 파일럿 통로가 개방 또는 차단된다. 그에 의해 배압실의 압력을 변화시키는 것에 의해 피스톤에 작용하는 차압을 변화시켜, 메인 밸브를 개폐 제어한다. 이 배압실의 압력은, 그 배압실에 도입되는 냉매의 유량과, 배압실로부터 도출되는 냉매의 유량의 밸런스에 의해 조정된다.

일본국 특허공개공보 2001-124440호 공보

하지만, 냉동 사이클을 흐르는 냉매는, 기체, 액체, 기액 혼합 상태와 같이 상태 변화를 반복하면서 순환하기 때문에, 배압실로 가이드되는 액냉매의 혼합 비율에 따라서는 전자 밸브의 작동에 지장을 주는 경우가 있다. 즉, 기액 혼합 냉매가 배압실에 도입되면, 밀도가 큰 액냉매가 피스톤 위에 머무르고, 그 액냉매가 배압실의 압력 저하와 함께 증발한다. 그 때문에, 파일럿 밸브를 개방해도 배압실로부터 압력이 빠지기 어려워져, 메인 밸브체의 원활한 작동이 곤란해진다.

이와 같은 상황을 회피하기 위해, 예를 들면 리크 통로의 단면적을 크게 하여, 액냉매를 그 자중에 의해 배출하는 구성도 생각할 수 있다. 그러나, 냉매를 도입하는 리크 통로를 크게 하면, 그에 맞춰 냉매를 도출하는 파일럿 통로도 크게 하지 않을 수 없어, 결과적으로 파일럿 밸브가 커진다. 이는, 파일럿 밸브체의 구동에 필요한 솔레노이드력이 커지는 것을 의미한다. 이에 대처하기 위해서는, 솔레노이드의 코일을 크게 하거나, 또는 메인 밸브의 작동을 차압이 작은 범위로 제한할(즉 피스톤에 작용하는 차압이 작아질 때까지 메인 밸브체의 작동을 대기) 필요가 있다. 전자에 의하면 솔레노이드의 대형화에 따른 비용면의 문제가 발생하고, 후자에 의하면 메인 밸브의 작동 응답성 저하에 의한 성능면의 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 기액 혼합 냉매의 흐름을 제어하는 파일럿 작동식의 전자 밸브를, 솔레노이드의 대형화를 동반하지 않고 원활하게 작동시키는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양은, 파일럿 작동식의 전자 밸브에 있어서, 냉매를 도입하는 도입 포트와, 냉매를 도출하는 도출 포트와, 도입 포트와 도출 포트를 연결하는 메인 통로에 마련된 메인 밸브 구멍을 구비하는 보디; 보디의 상단 개구부를 봉지하도록 장착된 솔레노이드; 도입 포트에 연통하는 고압실과 배압실을 구획하는 피스톤과, 메인 밸브 구멍에 접리하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체를 상하로 연결하여 구성되고, 도출 포트에 연통하는 저압실과 배압실을 연통시키는 파일럿 통로가 관통 형성된 밸브 구동체; 및 솔레노이드의 플런저에 일체로 마련되고, 파일럿 통로의 상단부에 마련된 파일럿 밸브 구멍에 상방으로부터 접리하여 파일럿 밸브를 개폐하는 파일럿 밸브체를 구비한다. 피스톤에는, 고압실과 배압실을 연통시키는 연통로가 형성되고, 연통로는, 배압실로 개구하는 오리피스와, 그 오리피스보다 큰 단면의 연통 구멍을 상하로 접속하여 구성되어 있다.

이 태양에 의하면, 배압실에 냉매를 도입하기 위해 피스톤에 형성되는 연통로가, 지름이 작은 오리피스와 지름이 큰 연통 구멍을 상하로 접속하여 구성된다. 이 때문에, 고압실 냉매가 그 연통로를 통해 배압실에 도입될 때, 액냉매의 표면 장력에 의한 흡인 작용이 지름이 큰 연통 구멍에 의해 억제된다. 즉, 배압실로의 가스 냉매의 도입을 촉진하면서, 액냉매의 도입을 억제할 수 있다. 그 결과, 배압실의 압력이 저하되기 어려워지는 것을 방지할 수 있고, 오리피스 지름을 작게 유지한 채 메인 밸브체의 작동을 원활하게 유지할 수 있다. 즉, 파일럿 작동식의 전자 밸브를, 솔레노이드의 대형화를 동반하지 않고 원활하게 작동시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양 또한 전자 밸브이다. 이 전자 밸브는, 파일럿 작동식의 전자 밸브에 있어서, 냉매를 도입하는 도입 포트와, 냉매를 도출하는 도출 포트와, 도입 포트와 도출 포트를 연결하는 메인 통로에 마련된 메인 밸브 구멍을 구비하는 보디; 보디의 상단 개구부를 봉지하도록 장착된 솔레노이드; 도입 포트에 연통하는 고압실과 배압실을 구획하는 피스톤과, 메인 밸브 구멍에 접리하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체를 상하로 연결하여 구성되고, 도출 포트에 연통하는 저압실과 배압실을 연통시키는 파일럿 통로가 관통 형성된 밸브 구동체; 및 솔레노이드의 플런저에 일체로 마련되고, 파일럿 통로의 상단부에 마련된 파일럿 밸브 구멍에 상방으로부터 접리하여 파일럿 밸브를 개폐하는 파일럿 밸브체를 구비한다. 보디 내에 도입 포트와 고압실을 연통시키는 냉매 도입로가 마련되고, 냉매 도입로는, 고압실로 개구하는 제1통로부와, 그 제1통로부보다 큰 단면의 제2통로부를 상하로 접속하여 구성되어 있다.

이 태양에 의하면, 도입 포트와 고압실을 연통시키는 냉매 도입로가, 지름이 작은 제1통로부와 지름이 큰 제2통로부를 상하로 접속하여 구성된다. 이 때문에, 도입 포트에 도입된 냉매가 그 냉매 도입로를 통해 고압실에 도입될 때, 액냉매의 표면 장력에 의한 흡인 작용이 지름이 큰 제2통로부에 의해 억제된다. 그에 의해, 고압실 나아가서는 배압실로의 가스 냉매의 도입을 촉진하면서, 액냉매의 도입을 억제할 수 있다. 그 결과, 배압실의 압력이 저하되기 어려워지는 것을 방지할 수 있고, 오리피스 지름을 작게 유지한 채 메인 밸브체의 작동을 원활하게 유지할 수 있다. 즉, 파일럿 작동식의 전자 밸브를, 솔레노이드의 대형화를 동반하지 않고 원활하게 작동시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 기액 혼합 냉매의 흐름을 제어하는 파일럿 작동식의 전자 밸브를, 솔레노이드의 대형화를 동반하지 않고 원활하게 작동시킬 수 있다.

도 1은 제1실시형태에 따른 전자 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 제어 밸브의 동작 상태를 나타내는 설명도이다.
도 3은 밸브 구동체 및 그 주변 구성을 나타내는 부분 확대도이다.
도 4는 밸브 구동체의 피스톤에 있어서의 실링 구조를 나타내는 부분 확대도이다.
도 5는 제2실시형태에 따른 전자 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 제어 밸브의 동작 상태를 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하의 설명에 있어서는 편의상, 도시한 상태를 기준으로 각 구조의 위치 관계를 표현하는 경우가 있다.

[제1실시형태]

본 실시형태는, 본 발명의 제어 밸브를 전기자동차의 냉난방 장치에 적용하는 전자 밸브로서 구체화한 것이다. 이 차량용 냉난방 장치는, 압축기, 실내 응축기, 실외 열교환기, 증발기 및 어큐뮬레이터를 배관으로 접속한 냉동 사이클을 구비한다. 차량용 냉난방 장치는, 작동 유체로서의 냉매가 냉동 사이클을 상태 변화하면서 순환하는 과정에서, 그 냉매의 열을 이용하여 차량 실내의 공기 조절을 진행하는 히트펌프식의 냉난방 장치로서 구성되어 있다. 차량용 냉난방 장치는, 냉방 운전시와 난방 운전시에 복수의 냉매 순환 통로를 전환하도록 운전된다. 본 실시형태의 제어 밸브는, 이 냉매 순환 통로의 분기점에 마련되고, 냉매의 흐름을 전환하는 3방 밸브로서 구성된다.

다음으로, 본 실시형태의 제어 밸브의 구체적 구성에 대해 설명한다. 도 1은 제1실시형태에 따른 전자 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다.

제어 밸브(1)는, 이른바 파일럿 작동식의 전자 밸브이고, 밸브 본체(2)와 솔레노이드(4)를 축선 방향으로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(2)의 보디(5)에는, 상류측 통로로부터의 냉매의 흐름을 제1하류측 통로 또는 제2하류측 통로로 전환하는 메인 밸브(6)와, 메인 밸브(6)의 개폐 상태를 제어하는 파일럿 밸브(8)가 조립되어 있다.

보디(5)는, 각주 형상의 제1보디(10)의 내방에 단차를 갖는 원통 형상의 제2보디(12) 및 제3보디(13)를 조립하여 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 제1보디(10) 및 제2보디(12)는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 제3보디(13)는 스테인리스강(SUS)으로 이루어진다. 제1보디(10)의 한쪽의 측면에는, 상류측 통로에 연결되는 도입 포트(14)가 마련되어 있다. 제1보디(10)의 반대측의 측면에는, 그 상부에 제1하류측 통로에 연결되는 도출 포트(16)("제1도출 포트"에 해당)가 마련되고, 하부에 제2하류측 통로에 연결되는 도출 포트(18)("제2도출 포트"에 해당)가 마련되어 있다.

제2보디(12)는, 하방을 향해 지름이 축소되는 단차를 갖는 원통 형상의 본체를 구비하고, 제1보디(10)에 동축 형태로 유지되어 있다. 제2보디(12)의 상단부 외주면에는 O링(20)이 끼워져 있고, 하단부 외주면에는 O링(22)이 끼워져 있다. 이에 의해, 제1보디(10)와 제2보디(12)의 간격을 통한 냉매의 누설이 방지되고 있다. 제2보디(12)의 하단부에는 밸브 구멍(26)("제1메인 밸브 구멍"에 해당)이 형성되고, 그 하단 개구부에 밸브 시트(28)("제1밸브 시트"에 해당)가 형성되어 있다. 제2보디(12)의 도출 포트(16)와의 대향면에는, 내외를 연통시키는 연통 구멍(30)이 형성되어 있다. 도입 포트(14), 밸브 구멍(26), 및 도출 포트(16)를 연결하는 내부 통로에 의해, 상류측 통로와 제1하류측 통로를 연결하는 제1통로("제1의 메인 통로"에 해당)가 형성되어 있다.

제1보디(10)의 상부에 단차를 갖는 원통 형상의 제3보디(13)가 유지되어 있다. 제1보디(10)의 상단부와 제3보디(13) 사이에는 O링(27)이 배치되어 있어, 제1보디(10)와 제3보디(13)의 간격을 통한 냉매의 누설이 방지되고 있다. 제3보디(13)는, 그 상단부가 솔레노이드(4)와의 접속부가 되고 있다. 제3보디(13)의 상단부에는 O링(29)이 끼워져 있다.

제1보디(10)에 있어서의 도입 포트(14)와 도출 포트(18)의 연통부에는, 원형 보스 형상의 밸브 시트 형성부(32)가 마련되어 있다. 밸브 시트 형성부(32)는, 제2보디(12)측으로 돌출되고, 그 내방에 밸브 구멍(34)("제2메인 밸브 구멍"에 해당)이 형성되어 있다. 또한, 밸브 시트 형성부(32)의 상단 개구단에 의해 밸브 시트(36)("제2밸브 시트"에 해당)가 형성되어 있다. 도입 포트(14), 밸브 구멍(34) 및 도출 포트(18)를 연결하는 내부 통로에 의해, 상류측 통로와 제2하류측 통로를 연결하는 제2통로("제2의 메인 통로"에 해당)가 형성되어 있다. 밸브 구멍(26)과 밸브 구멍(34)는 동축 형태로 마련되어 있고, 양자 사이에는 밸브실(38)이 형성되어 있다.

보디(5)의 내방에는 밸브 구동체(40)가 배치되어 있다. 밸브 구동체(40)는, 보디(5)의 중앙부를 축선 방향으로 연장되는 원통 형상의 본체(42)와, 본체(42)의 하단부에 일체로 마련된 밸브체(44)("메인 밸브체"로서 기능함)와, 본체(42)의 상부에 일체로 마련된 피스톤(46)과, 본체(42)의 축선 방향 중간부에 반경 방향 외측으로 돌출된 구획부(48)를 구비한다. 본 실시형태에 있어서, 본체(42)는 알루미늄 합금으로 이루어진다. 본체(42)는, 제2보디(12)를 관통하도록 마련되어 있다. 본체(42)를 축선 방향으로 관통하도록 파일럿 통로(50)가 형성되어 있다. 본체(42)의 상단부의 내경이 야간 지름이 축소되어 파일럿 밸브 구멍(49)이 형성되고, 그 상단 개구부에 파일럿 밸브 시트(51)가 형성되어 있다.

밸브체(44)는, 본체(42)의 하단부에 외측으로 삽입되어 고정되는 지지 부재(52) 및 가이드 부재(54)와, 지지 부재(52)의 상면에 지지되는 패킹(56)("제1실링 부재"로서 기능함)과, 지지 부재(52)의 하면에 지지되는 패킹(58)("제2실링 부재"로서 기능함)를 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 지지 부재(52) 및 가이드 부재(54)는 스테인리스강(SUS)으로 이루어진다. 패킹(56, 58)은, 링 형상의 탄성체(본 실시형태에서는 고무)로 이루어진다. 밸브체(44)는, 밸브실(38) 내를 변위하여, 패킹(56)이 밸브 시트(28)에 탈착하는 것에 의해 제1의 밸브부를 개폐하고, 패킹(58)이 밸브 시트(36)에 탈착하는 것에 의해 제2의 밸브부를 개폐한다.

가이드 부재(54)는, 지지 부재(52)를 하방에서 지지하는 원판 형상의 본체와, 그 본체의 에지부에서 하방으로 연장된 복수의 다리부(60)(도 1에는 1개만 표시)를 구비하고, 밸브 구멍(34)의 내주면에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 밸브실(38)에는, 밸브체(44)를 외측에서 포위하도록 원통 형상의 스트레이너(62)가 배치되어 있다. 스트레이너(62)는, 밸브실(38)로의 이물의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다.

피스톤(46)은, 제2보디(12)와 제3보디(13)에 둘러싸이는 공간을 고압실(64)과 배압실(66)로 구획하는 "구획부"로서 기능한다. 고압실(64)은, 제2보디(12)에 마련된 연통로(67)("냉매 도입로"로서 기능함)를 통해 도입 포트(14)에 연통한다. 배압실(66)은, 솔레노이드(4)의 내부에 연통한다. 밸브 구멍(26)의 하류측은 저압실(63)이 되어 도출 포트(16)에 연통하고, 밸브 구멍(34)의 하류측은 저압실(65)이 되어 도출 포트(18)에 연통한다. 도입 포트(14)와 도출 포트(18)를 연통로(67), 고압실(64), 배압실(66), 파일럿 통로(50) 및 저압실(65)을 통해 연결하는 통로에 의해 "서브 통로"가 형성되어 있다. 피스톤(46)은, 제3보디(13)의 내주면에 의해 구성된 가이드 구멍(73)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 밸브 구동체(40)는, 피스톤 링(72)과 다리부(60)가 보디(5)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 밸브부의 개폐 방향으로 안정하게 동작한다.

피스톤(46)은, 그 본체가 피스톤 본체(68)와 지지체(70)로 축선 방향으로 분할되고, 양자 사이에 피스톤 링(72)을 협지(挾持)하도록 하여 구성된다. 본 실시형태에 있어서, 피스톤 본체(68) 및 지지체(70)는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 피스톤 링(72)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진다. 피스톤 본체(68)는, 하방을 향해 단계적으로 지름이 축소되는 단차를 갖는 원판 형상으로 되어 있고, 본체(42)의 상부에 동축 형태로 압입되어 고정되어 있다. 피스톤 본체(68)에는, 고압실(64)과 배압실(66)을 연통시키는 지름이 작은 연통로(74)가 형성되어 있다. 피스톤 본체(68)의 상단부에는, 반경 방향 외측으로 연장되어 피스톤 링(72)의 상면에 당접하는 플랜지부가 마련되어 있다.

지지체(70)는, 단차를 갖는 링 형상으로 되어 있고, 피스톤 본체(68)의 지름이 작은 하반부에 외측으로 끼워져 있다. 지지체(70)의 상단부에는, 반경 방향 외측으로 연장되어 피스톤 링(72)의 하면에 당접하는 플랜지부가 마련되어 있다. 지지체(70)와 제2보디(12) 사이에는, 피스톤(46)을 상방으로 부세하는 스프링(76)이 배치되어 있다. 스프링(76)은, 지지체(70)를 피스톤 본체(68)에 대해 근접시키는 방향으로 부세하는 "부세 부재"로서 기능한다. 피스톤 본체(68) 및 지지체(70)의 각 플랜지부는, 가이드 구멍(73)의 내경보다 야간 작은 외경을 구비한다.

피스톤 링(72)은, 피스톤 본체(68)와 지지체(70)에 의해 형성되는 요부(凹部)에 끼워지는 형태로 양자 사이에 조립된다. 피스톤 본체(68)의 외주면과 피스톤 링(72)의 내주면 사이에는, 텐션 링(78)이 배치되어 있다. 텐션 링(78)은, 스프링강으로 이루어지고, 피스톤 링(72)을 내방에서 반경 방향 외측으로 부세한다. 이에 의해, 피스톤 링(72)이 가이드 구멍(73)에 가압되어, 적절한 슬라이딩 저항을 얻는다. 즉, 피스톤(46)은, 피스톤 링(72)의 위치에서 가이드 구멍(73)에 슬라이딩 가능하게 지지된다. 한편, 본 실시형태에서는, 이 피스톤(46)이 특수한 조립 구조에 의해 실링성을 향상시키고 있지만, 그 상세에 대해서는 후술한다.

제2보디(12)의 상단 개구부에는, 제1의 밸브부가 밸브 폐쇄 상태가 될 때 구획부(48)에 밀착하여 그 유효 수압 면적을 조정하는 수압 조정 부재(53)가 배치되어 있다. 수압 조정 부재(53)는, 링 형상을 갖는 박막 형태의 탄성체(예를 들면 고무)로 이루어진다. 제2보디(12)의 상단부에는 계지링(55)이 압입되어 있다. 수압 조정 부재(53)는, 그 외주 단부의 두꺼운 부분이 제2보디(12)와 계지링(55) 사이에 끼워지도록 하여 지지되어 있다.

한편, 솔레노이드(4)는, 제3보디(13)의 상단부에 조립된 단차를 갖는 원통 형상의 슬리브(80)와, 슬리브(80)의 상단 개구부를 폐지하도록 조립된 바닥을 갖는 원통 형상의 코어(82)(고정 철심)를 구비한다. 슬리브(80)는 비자성이고, 코어(82)와 함께 내부의 압력실을 폐지하는 캔을 구성한다. 슬리브(80) 내에는 원주 형상의 플런저(84)(가동 철심)이 수용되어 있다. 플런저(84)는, 코어(82)와 축선 방향으로 대향 배치되어 있다.

제1보디(10)의 상단 개구부에 링 형상의 고정 부재(86)를 체결하는 것에 의해, 슬리브(80)가 제3보디(13)에 대해 고정되어 있다. 즉, 슬리브(80)의 하단부에는 반경 방향 외측으로 돌출하는 플랜지부가 마련되고, 고정 부재(86)가 그 플랜지부를 상방에서 가압하도록 조립되어 있다. 한편, 고정 부재(86)의 외주에는 수나사부가 형성되고, 제1보디(10)의 상단 개구부에는 암나사부가 형성되어 있다. 이 때문에, 슬리브(80)의 하단부를 제3보디(13)의 상단부에 조립한 상태에서 고정 부재(86)를 제1보디(10)에 나사 체결하는 것에 의해, 슬리브(80)를 안정하게 고정할 수 있다. 슬리브(80)와 제3보디(13) 사이에는 O링(29)이 배치되어 있어, 양자 사이의 간격을 통한 냉매의 누설이 방지되고 있다.

슬리브(80)의 외주부에는 보빈(88)이 마련되고, 그 보빈(88)에 전자 코일(90)이 권취되어 있다. 그리고, 전자 코일(90)을 상하로 협지하도록 한쌍의 단부 부재(92)가 마련되어 있다. 단부 부재(92)는, 자기회로를 구성하는 요크로서도 기능한다. 전자 코일(90)로부터는 도시하지 않는 통전용 하니스가 인출되어 있다.

코어(82)의 하단부에는 하방을 향해 내경이 커지는 테이퍼면이 형성되어 있다. 한편, 플런저(84)의 상단부에는, 상방을 향해 외경이 작아지는 테이퍼면이 형성되어 있다. 또한, 플런저(84)의 상단부 중앙에는, 코어(82)에 대해 삽입/인출되는 소경부(95)가 마련되어 있다. 즉, 플런저(84)와 코어(82)의 대향면을 상보 형상의 테이퍼면으로 하고, 나아가 플런저(84)의 일부를 코어(82)에 대해 삽입/인출시키는 구성으로 하는 것에 의해, 플런저(84)의 스트로크를 크게 확보하면서, 충분한 자기 흡인력이 얻어지도록 되어 있다. 또한, 소경부(95)의 외주면에는 비교적 큰 오목홈(96)이 마련되어 있고, 플런저(84)와 코어(82)의 반경 방향의 자기 누설이 억제되고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 솔레노이드(4)에 의한 흡인력이 효율적이면서도 안정적으로 얻어지도록 되어 있다.

플런저(84)의 하단 중앙부에서 하방을 향해 파일럿 밸브체(98)가 연장 마련되어 있다. 또한, 플런저(84)를 축선 방향으로 관통하는 연통로(102)와, 플런저(84)를 지름 방향으로 관통하는 연통로(104)와, 플런저(84)의 외주면을 따른 축선에 평행한 연통홈(106)이 형성되어 있다. 이 연통로(102, 104) 및 연통홈(106)은 서로 연통되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 코어(82)와 플런저(84) 사이의 공간과 배압실(66)과의 연통 상태가 유지된다. 코어(82)와 플런저(84) 사이에는, 양자를 이격시키는 방향으로 부세하는 스프링(108)("부세 부재"로서 기능함)이 배치되어 있다.

파일럿 밸브체(98)는, 플런저(84)와 동축 형태로 일체화되어, 하단부에 오목한 형상의 감합부(116)가 마련되고, 원판 형상의 실링 부재(112)가 끼워져 있다. 본 실시형태에 있어서, 실링 부재(112)는 고무로 이루어진다. 감합부(116)의 하단부가 내방으로 코킹되는 것에 의해 실링 부재(112)가 고정 지지되고 있다. 감합부(116)에는, 연통로(102)가 연통된다. 파일럿 밸브체(98)의 실링 부재(112)가 파일럿 밸브 시트(51)에 탈착하는 것에 의해, 파일럿 밸브(8)를 개폐한다. 한편, 감합부(116)의 코킹부는, 밸브 구동체(40)의 상단부에 계지되는 스토퍼(118)를 구성한다.

코어(82)의 하단 중앙부에는, 링 형상의 스토퍼(120)가 끼워져 있다. 스토퍼(120)는, 탄성체(본 실시형태에서는 고무)로 이루어지고, "완충 부재"로서 기능한다. 즉, 솔레노이드(4)를 비통전 상태에서 통전 상태(오프에서 온)로 전환하면, 플런저(84)가 코어(82)를 향해 축선 방향 상방으로 변위하지만, 스토퍼(120)가 그 때의 충격을 흡수하는 것에 의해, 플런저(84)가 코어(82)에 직접 계지되는 경우보다 충돌음의 발생이 억제된다.

이상과 같은 구성에 있어서, 도입 포트(14)로부터 도입된 상류측의 압력(P1)("상류측 압력(P1)"이라 한다)은, 제1통로에 있어서 메인 밸브(6)를 경과하는 것에 의해 압력(P2)("하류측 압력(P2)"이라 한다)이 되는 한편, 제2통로에 있어서 메인 밸브(6)를 경과하는 것에 의해 압력(P3)("하류측 압력(P3)"이라 한다)이 된다. 또한, 상류측 압력(P1)은, 연통로(67)를 통해 고압실(64)에 도입되고, 연통로(74)를 통과하는 것에 의해 배압실(66)에서 중간 압력(Pp)이 되고, 나아가 파일럿 밸브(8)를 경과하는 것에 의해 하류측 압력(P3)이 된다.

여기서, 본 실시형태에 있어서는, 밸브 구멍(26)의 유효 수압 지름 A(실링부 지름)와 구획부(48)의 유효 수압 지름 B(실링부 지름)이 동일하게 설정되어 있기 때문에, 제1의 밸브부가 밸브 폐쇄 상태가 될 때, 밸브 구동체(40)에 작용하는 하류측 압력(P2)의 영향이 캔슬된다(도 2 참조). 특히, 수압 조정 부재(53)를 마련한 것이 그 압력 캔슬을 엄밀하게 실현한다. 즉, 제1의 밸브부가 밸브 폐쇄 상태가 될 때, 수압 조정 부재(53)의 하면과 구획부(48)의 상면이 밀착하여, 정확한 압력 캔슬을 실현한다.

이상과 같이 구성된 제어 밸브(1)는, 솔레노이드(4)에 대한 통전 상태에 따라 냉매의 유통로를 전환하는 파일럿 작동식의 제어 밸브로서 기능한다. 이하, 그 동작에 대해 상세하게 설명한다. 도 2는 제어 밸브의 동작 상태를 나타내는 설명도이다. 도 2는 솔레노이드(4)가 온으로 된 통전 상태를 나타내고 있다. 한편, 이미 설명한 도 1은 솔레노이드(4)가 오프로 된 비통전 상태를 나타내고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드(4)가 오프로 된 상태에서는 솔레노이드력이 작용하지 않기 때문에, 스프링(108)에 의해 파일럿 밸브체(98)가 밸브 폐쇄 방향으로 부세되어, 파일럿 밸브(8)가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 때, 상류측으로부터의 냉매가 연통로(74)를 통해 배압실(66)에 도입되기 때문에, 중간 압력(Pp)은 상류측 압력(P1)이 된다. 그 결과, 밸브 구동체(40)가 중간 압력(Pp)과 하류측 압력(P3)의 차압(Pp-P3)에 의해 하방으로 부세된다. 그에 의해, 메인 밸브(6)에 관해서는 제1의 밸브부가 밸브 개방 상태가 되고, 제2의 밸브부가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 즉, 도시한 바와 같이 제1통로가 개방되어 제2통로가 폐쇄된 상태가 실현되고, 도입 포트(14)로부터 도입된 냉매는, 도출 포트(16)로부터 도출되게 된다.

한편, 솔레노이드(4)가 온으로 되면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력에 의해 플런저(84)와 코어(82) 사이에 흡인력이 작용하기 때문에, 파일럿 밸브체(98)가 밸브 개방 방향으로 부세되어, 파일럿 밸브(8)가 밸브 개방 상태가 된다. 이 때, 배압실(66)의 냉매가 파일럿 통로(50)를 통해 하류측으로 도출되어 중간 압력(Pp)이 저하되기 때문에, 밸브 구동체(40)가 상류측 압력(P1)과 중간 압력(Pp)의 차압(P1-Pp)에 의해 상방으로 부세된다. 그에 의해, 메인 밸브(6)에 관해서는 제1의 밸브부가 밸브 폐쇄 상태가 되고, 제2의 밸브부가 밸브 개방 상태가 된다. 그 결과, 도시한 바와 같이 제2통로가 개방되고, 제1통로가 폐쇄된 상태가 실현된다. 즉, 도입 포트(14)로부터 도입된 냉매는, 도출 포트(18)로부터 도출되게 된다.

다음으로, 제어 밸브(1)에 있어서의 특징적 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다.

도 3은 밸브 구동체(40) 및 그 주변 구성을 나타내는 부분 확대도이다. 본 실시형태에서는, 피스톤 본체(68)를 상하로 관통하는 연통로(74)가 특수한 형상을 구비한다. 즉, 연통로(74)는, 배압실(66)로 개구하는 지름이 작은 오리피스(142)(리크 통로)와, 고압실(64)로 개구하는 지름이 큰 연통 구멍(144)을 상하로 접속하여 구성되어 있다. 오리피스(142)의 지름은, 파일럿 밸브 구멍(49)의 지름보다 충분히 작게 되어 있다. 한편, 연통 구멍(144)의 지름은, 파일럿 밸브 구멍(49)의 지름보다 충분히 크게 되어 있다.

이와 같이, 연통로(74)의 상류측 부분인 연통 구멍(144)의 단면을 크게 하고, 연통로(74)의 하류측 부분인 오리피스(142)의 단면을 작게 하는 것에 의해, 액냉매가 배압실(66)에 도입되기 어렵게 하고 있다. 즉, 연통로(74)의 상류측에 지름이 큰 연통 구멍(144)을 마련하여 고압실(64)로 개구시키는 것에 의해, 연통로(74)에 모세관 현상을 발생하기 어렵게 하고, 고압실(64)의 냉매 중의 액만큼(즉 액냉매)이 상방으로 흡인되기 어렵게 하고 있다.

즉, 만약 본 실시형태와 달리, 연통로(74)가 오리피스(142)만으로 형성되는 경우, 또는 연통로(74)의 상류측에 오리피스(142)가 형성되는 경우에는, 고압실(64)에 대해 지름이 작은 통로가 개구하게 된다. 이와 같은 구성에서는, 그 오리피스(142)에 의한 모세관 현상에 의해, 고압실(64)의 냉매 중의 액만큼(즉 액냉매)이 상방으로 흡인되기 쉬워진다. 이 때, 액냉매의 표면 장력에 의해 그 배압실(66)로의 도입이 촉진되어, 피스톤(46) 상에 액냉매가 모이기 쉬워져, 종래의 문제를 발생시킬 가능성이 있다.

이에 대해, 본 실시형태에 의하면, 액냉매의 표면 장력에 의한 흡인 작용이 지름이 큰 연통 구멍(144)에 의해 억제된다. 즉, 상방의 오리피스(142)을 통한 배압실(66)로의 가스 냉매의 도입을 촉진하면서, 액냉매의 도입을 억제할 수 있다. 그 결과, 배압실(66)의 압력이 과대해지지도 않고, 연통로(74)의 오리피스 지름을 작게 유지한 채 밸브체(44)의 작동을 원활하게 유지할 수 있다. 즉, 파일럿 작동식의 제어 밸브(1)(전자 밸브)를, 솔레노이드(4)의 대형화를 동반하지 않고 원활하게 작동시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 제2보디(12)의 연통로(67)에 대해서도 동일한 구성을 적용하고 있다. 즉, 연통로(67)가 상대적으로 지름이 작은 소경 통로부(132)("제1통로부"로서 기능함)와, 상대적으로 지름이 큰 대경 통로부(134)("제2통로부"로서 기능함)를 상하로 접속하여 구성되어 있다. 소경 통로부(132)는 상방에서 고압실(64)로 개구하고, 대경 통로부(134)는 하방에서 밸브실(38)로 개구한다. 본 실시형태에서는, 소경 통로부(132)의 지름과 연통 구멍(144)의 지름을 동일하게 하고 있지만, 소경 통로부(132)의 지름을 연통 구멍(144)의 지름보다 크게 해도 좋다. 대경 통로부(134)의 지름은, 소경 통로부(132)의 지름의 2배 이상으로 충분히 크게 되어 있다. 이에 의해, 도입 포트(14)로부터 고압실(64)로 향하는 냉매에 대해서도 액냉매가 도입되기 어렵게 하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 연통로(67) 및 연통로(74)에 동일한 기능을 부여하여, 배압실(66)로의 액냉매의 침입을 2단계로 억제하고 있다.

피스톤(46)은, 본체(42)의 상부에 돌출되게 마련된 계지부(150)와 스냅링(152) 사이에 피스톤 본체(68)가 끼워져 지지되고 있다. 한편, 밸브체(44)는, 본체(42)의 하부로 돌출되게 마련된 계지부(154)와 스냅링(156) 사이에 끼워져 지지되고 있다. 본체(42)는, 그 상단부가 배압실(66)로 돌출되고, 하단부가 저압실(65)로 돌출되어 있다. 본 실시형태에서는, 피스톤(46)에 대한 본체(42)의 상단의 높이(오리피스(142)의 상측 개구단에 대한 파일럿 밸브 시트(51)의 높이 h)를 충분히 낮게 하여, 설령 배압실(66)에 액냉매가 도입되었다고 해도, 파일럿 밸브(8)가 개방되었을 때에 파일럿 통로(50)를 통해 배출되기 쉽게 하고 있다. 한편, 본 실시형태에서는 도시한 바와 같이, 본체(42)의 상단부를 피스톤 본체(68)의 상방으로 돌출시키고 있지만, 예를 들면 피스톤 본체(68)의 상단 중앙부에 요부를 마련하는 등, 파일럿 밸브 시트(51)를 오리피스(142)의 상측 개구단과 동일 평면상 또는 그보다 낮은 위치에 마련하도록 해도 좋다. 이와 같은 구성에 의해, 설령 배압실(66)에 액냉매가 도입되어 피스톤(46) 위에 모였다고 해도, 파일럿 밸브(8)가 개방되었을 때에 파일럿 통로(50)를 통해 용이하게 배출할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 도입 포트(14)에 대한 피스톤(46)의 위치를 충분히 높게 하고 있다. 즉, 도시한 바와 같이 피스톤(46)이 하사점(제2의 밸브부가 밸브 폐쇄가 되는 상태)에 위치해도, 고압실(64)의 용적이 배압실(66)의 용적보다 크게 유지할 수 있도록 설정되어 있다. 이에 의해, 도입 포트(14)로부터 도입된 냉매 중, 액냉매가 배압실(66)에 도달하기 어렵게 하고 있다. 이상과 같이, 연통로(74) 및 연통로(67)의 형상이나 피스톤(46)의 배치에 의한 시너지효과에 의해 액냉매가 배압실(66)에 도입되기 어렵게 하는 한편, 파일럿 밸브 시트(51)를 낮게 하는 것에 의해, 설령 액냉매가 배압실(66)에 도입되었다고 해도 배출되기 쉽게 하고 있다. 그에 의해, 배압실(66)의 압력이 과대해지지 않고, 연통로(74)의 오리피스 지름을 작게 유지한 채 밸브체(44)의 작동을 원활하게 유지할 수 있도록 하고 있다.

도 4는 밸브 구동체의 피스톤에 있어서의 실링 구조를 나타내는 부분 확대도이다. 도 4(A)는 피스톤 주변의 구조를 나타내고, 도 4(B)는 피스톤의 조립 공정을 나타낸다. 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 피스톤(46)은, 피스톤 본체(68)와 지지체(70) 사이에 피스톤 링(72)을 협지하도록 하여 구성된다. 피스톤 본체(68)는, 피스톤 링(72)이 외측에 삽입되는 대경부(168)와, 지지체(70)가 외측에 삽입되는 소경부(170)를 구비한다. 대경부(168)의 상방에 플랜지부(172)가 연결되어 있다. 한편, 지지체(70)는, 소경부(170)에 외측에 삽입되는 링 형상의 본체(174)와, 본체(174)의 상부에서 반경 방향 외측으로 연장된 플랜지부(176)를 구비한다. 스프링(76)의 상단은 플랜지부(176)에 지지되어 있다. 피스톤(46)의 조립시에는, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 피스톤 본체(68)에 대해 텐션 링(78), 피스톤 링(72), 지지체(70)가 차례로 조립된다.

도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 대경부(168)의 높이 h1은, 피스톤 링(72)의 높이 h2보다 야간 작게 되어 있다. 텐션 링(78)의 높이는, 피스톤 링(72)의 높이 h2보다 야간 작게 되어 있다. 그 결과, 피스톤 본체(68)와 지지체(70) 사이에 축선 방향으로 소정의 클리어런스(CL)가 형성된다. 이에 의해, 피스톤 링(72)이 그 상단면으로 플랜지부(172)에, 하단면으로 플랜지부(176)에 확실하게 당접하도록 되어 있다. 즉, 피스톤 본체(68)와 지지체(70)에 의해 피스톤 링(72)이 확실하게 협지되도록 되어 있다.

도시하지는 않지만, 피스톤 링(72)은, 둘레 방향의 한군데가 개방되어 있고, 그 둘레 방향의 일단 및 타단이 계합되어 링 형상이 되도록 구성되고, 반경 방향으로 소정량 변형 가능하게 되어 있다. 한편, 텐션 링(78)은 C자 모양의 횡단면을 갖고, 반경 방향 외측으로 부세력을 발생시키는 판스프링으로 구성된다. 이와 같은 구성에 의해, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이 피스톤(46)이 조립되면, 텐션 링(78)이 피스톤 링(72)을 내방에서 반경 방향 외측으로 가압한다. 그에 의해, 피스톤 링(72)과 가이드 구멍(73) 사이에 적당한 슬라이딩력이 얻어지게 된다.

본 실시형태에 의하면, 상술한 바와 같이 피스톤(46)을 구성한 것에 의해, 피스톤(46)에 작용하는 차압(ΔP)이 작은 영역에서 큰 영역에 이르기까지 냉매의 누설량을 적게 할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는 도 4(A)에 나타낸 바와 같이, 피스톤(46)을 피스톤 본체(68)와 지지체(70)로 분할하여 그 사이에 피스톤 링(72)을 끼우도록 하고, 차압(P1-Pp)뿐만 아니라, 스프링(76)의 부세력에 의해서도 그 협지력이 얻어지는 구성으로 했다. 이 때문에, 특히 차압(P1-Pp)이 작을 때에도 피스톤 링(72)의 상하면을 피스톤 본체(68) 및 지지체(70)의 각각에 항상 당접(밀착)시킬 수 있어, 피스톤(46)에 있어서의 피스톤 링(72)의 감합부의 간격을 통한 냉매의 누설이 억제된다.

한편, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 피스톤 본체(68)의 상단 에지부에는, 플랜지부(172)의 상면에 대해 소정 각도(θ)를 이루는 테이퍼면(173)이 형성되어 있다. 이는, 피스톤(46)이 상사점에 위치해도, 그 피스톤(46)의 상측의 수압면이 충분히 기능하도록 한 것이다. 즉, 피스톤(46)의 상사점은, 피스톤 본체(68)의 상단이 제3보디(13)의 상저면에 계지되는 것에 의해 규정된다(도 2 참조). 이와 같이 피스톤(46)이 상사점에 위치해도 그 상방에 배압실(66)을 확보하고, 차압(P1-Pp)을 정확하게 수압할 수 있도록 한 것이다.

[제2실시형태]

도 5는 제2실시형태에 따른 전자 밸브의 구체적 구성을 나타내는 단면도이다. 이하에서는 제1실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 한편, 도 5에 있어서 제1실시형태와 거의 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 있다.

제어 밸브(201)는, 제1실시형태와 동일하게 파일럿 작동식의 전자 밸브이지만, 2방 밸브로서 구성되어 있는 점에서 제1실시형태와는 상이하다. 제어 밸브(201)는, 냉매의 1방향으로의 흐름을 허용 또는 차단하는 것이다. 제어 밸브(201)는, 밸브 본체(202)와 솔레노이드(4)를 축선 방향으로 조립하여 구성된다. 밸브 본체(202)의 보디(205)에는, 상류측 통로와 하류측 통로를 연통 또는 차단하는 메인 밸브(206)와, 메인 밸브(206)의 개폐 상태를 제어하는 파일럿 밸브(8)가 조립되어 있다.

보디(205)는, 제1보디(210)의 상부에 제2보디(213)를 조립하여 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 제1보디(210)는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 제2보디(213)는 스테인리스강(SUS)으로 이루어진다. 제2보디(213)는, 제1실시형태의 제3보디(13)와 동일한 구성을 갖는다. 제1보디(210)의 한쪽의 측면에는 상류측 통로에 연결되는 도입 포트(14)가 마련되고, 제1보디(210)의 반대측의 측면에는 그 하부에 하류측 통로에 연결되는 도출 포트(218)가 마련되어 있다. 상류측 통로와 하류측 통로를 연결하는 통로가 "메인 통로"를 구성한다. 밸브 구멍(34)의 상류측의 밸브실(38)은, 고압실(64)로서도 기능한다.

보디(205)의 내방에는 밸브 구동체(240)가 배치되어 있다. 밸브 구동체(240)는, 하방을 향해 단계적으로 지름이 축소되는 단차를 갖는 원통 형상의 본체를 구비하고, 그 본체의 상부가 피스톤(246)을 구성하고, 하부가 밸브체(244)("메인 밸브체"로서 기능함)를 구성한다. 밸브 구동체(240)를 축선 방향으로 관통하도록 파일럿 통로(50)가 형성되어 있다. 파일럿 통로(50)의 상부의 내경이 야간 지름이 축소되어 파일럿 밸브 구멍(49)이 형성되고, 그 상단 개구부에 파일럿 밸브 시트(51)가 형성되어 있다. 밸브체(244)는, 패킹(58)과 가이드 부재(54)를 구비하고, 패킹(58)이 밸브 시트(36)에 탈착하는 것에 의해 메인 밸브(206)를 개폐한다.

피스톤(246)은, 제1보디(210)와 제2보디(213)에 둘러싸이는 공간을 고압실(64)과 배압실(66)로 구획하는 "구획부"로서 기능한다. 고압실(64)은 도입 포트(14)에 연통한다. 밸브 구동체(240)는, 피스톤 링(72)과 다리부(60)가 보디(205)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 메인 밸브(206)의 개폐 방향으로 안정하게 동작한다.

피스톤(246)은, 피스톤 본체(268)와 지지체(270)로 축선 방향으로 분할되고, 양자 사이에 피스톤 링(72)을 협지하도록 하여 구성된다. 지지체(270)은, 링 형상으로 되어 있고, 피스톤 본체(268)의 지름이 작은 하반부에 외측으로 끼워져 있다. 피스톤 본체(268)에는, 고압실(64)과 배압실(66)을 연통시키는 연통로(274)가 형성되어 있다. 연통로(274)의 상단부가 작은 원통으로 이루어지는 통로 형성 부재(280)가 압입되고, 그 통로 형성 부재(280)의 내부 통로에 의해 오리피스(142)가 형성되어 있다.

즉, 피스톤 본체(268)를 상하로 관통하도록 연통로(274)가 마련되어 있다. 연통로(274)는, 배압실(66)로 개구하는 지름이 작은 오리피스(142)(리크 통로)와, 고압실(64)로 개구하는 지름이 큰 연통 구멍(144)을 상하로 접속하여 구성되어 있다. 오리피스(142)의 지름은, 파일럿 밸브 구멍(49)의 지름보다 충분히 작게 되어 있다. 연통 구멍(144)의 하단부는, 밸브 구동체(240)의 측면으로 개구하고, 고압실(64)과 연통되어 있다. 밸브 구동체(240)에는, 연통 구멍(144)의 하단 개구부를 외측에서 포위하도록 원통 형상의 스트레이너(262)가 배치되어 있다. 스트레이너(262)는, 배압실(66)로의 이물의 침입을 억제하기 위한 필터를 포함한다.

이와 같이, 본 실시형태에 있어서도 연통로(274)의 상류측 부분인 연통 구멍(144)의 단면을 크게 하고, 연통로(274)의 하류측 부분인 오리피스(142)의 단면을 작게 하는 것에 의해, 액냉매가 배압실(66)에 도입되기 어렵게 하고 있다. 그 결과, 배압실(66)의 압력이 과대해지지도 않고, 연통로(274)의 오리피스 지름을 작게 유지한 채 밸브체(244)의 작동을 원활하게 유지할 수 있다. 즉, 파일럿 작동식의 제어 밸브(201)(전자 밸브)를, 솔레노이드(4)의 대형화를 동반하지 않고 원활하게 작동시킬 수 있다.

또한, 도시한 바와 같이, 오리피스(142)의 상측 개구단에 대한 파일럿 밸브 시트(51)의 높이를 충분히 낮게 했기 때문에, 설령 배압실(66)에 액냉매가 도입되어 피스톤(246) 위에 모였다고 해도, 파일럿 밸브(8)가 개방되었을 때에 파일럿 통로(50)를 통해 용이하게 배출할 수 있다.

이상과 같이 구성된 제어 밸브(201)는, 솔레노이드(4)에 대한 통전 상태에 따라 냉매의 유통로를 전환하는 파일럿 작동식의 제어 밸브로서 기능한다. 이하, 그 동작에 대해 설명한다. 도 6은 제어 밸브의 동작 상태를 나타내는 설명도이다. 도 6은 솔레노이드(4)가 온으로 된 통전 상태를 나타내고 있다. 한편, 이미 설명한 도 5는 솔레노이드(4)가 오프로 된 비통전 상태를 나타내고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드(4)가 오프로 된 상태에서는 솔레노이드력이 작용하지 않기 때문에, 파일럿 밸브(8)가 밸브 폐쇄 상태가 된다. 이 때, 상류측으로부터의 냉매가 연통로(274)를 통해 배압실(66)에 도입되기 때문에, 중간 압력(Pp)은 상류측 압력(P1)이 된다. 그 결과, 밸브 구동체(240)가 중간 압력(Pp)과 하류측 압력(P3)의 차압(Pp-P3)에 의해 하방으로 부세된다. 그에 의해, 메인 밸브(206)밸브 폐쇄 상태가 된다.

한편, 솔레노이드(4)가 온으로 되면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드력에 의해 플런저(84)와 코어(82) 사이에 흡인력이 작용하기 때문에, 파일럿 밸브(8)가 밸브 개방 상태가 된다. 이 때, 배압실(66)의 냉매가 파일럿 통로(50)를 통해 하류측에 도출되어 중간 압력(Pp)이 저하되기 때문에, 밸브 구동체(240)가 상류측 압력(P1)과 중간 압력(Pp)의 차압(P1-Pp)에 의해 상방으로 부세된다. 그에 의해, 메인 밸브(206)가 밸브 개방 상태가 되고, 도입 포트(14)로부터 도입된 냉매는, 도출 포트(218)로부터 도출되게 된다.

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

상기 실시형태에서는, 제어 밸브로서, 솔레노이드의 비통전시에 파일럿 밸브를 폐쇄하는 닫혀있는 밸브(normally closed valve)로서 구성한 예를 제시했다. 변형예에 있어서는, 솔레노이드의 비통전시에 파일럿 밸브를 개방하는 열려있는 밸브(normally open valve)로 구성해도 좋다. 예를 들면, 도 1, 도 5 등에 나타낸 구성에 있어서, 플런저와 코어의 위치를 상하 교체하고, 파일럿 밸브체를 코어를 관통하도록 마련하는 것에 의해 실현할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브를, 1개의 도입 포트에 대해 2개의 도출 포트를 구비하는 3방 밸브, 또는 1개의 도입 포트에 대해 1개의 도출 포트를 구비하는 2방 밸브로서 구성하는 예를 제시했다. 변형예에 있어서는, 2개의 도입 포트에 대해 2개의 도출 포트를 구비하는 4방 밸브로서 구성할 수도 있다.

상기 실시형태에서는, 제어 밸브를 전기자동차의 냉난방 장치에 적용하는 예를 제시했지만, 내연 기관을 탑재한 자동차나, 내연 기관과 전동기를 함께 탑재한 하이브리드식 자동차의 냉난방 장치에도 적용 가능한 것은 물론이다. 나아가, 차량에 한정되지 않고 전기 구동 밸브를 탑재하는 장치에 적용 가능하고, 또한, 물이나 오일 등 냉매 이외의 유체가 흐르는 장치에 적용 가능한 것은 물론이다.

또한, 본 발명은 상기한 실시형태나 변형예에 한정되지 않고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 상기한 실시형태나 변형예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합시키는 것에 의해 다양한 발명을 형성해도 좋다. 또한, 상기 실시형태나 변형예에 제시되는 전체 구성 요소에서 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 좋다.

1: 제어 밸브
4: 솔레노이드
5: 보디
6: 메인 밸브
8: 파일럿 밸브
14: 도입 포트
16, 18: 도출 포트
26, 34: 밸브 구멍
38: 밸브실
40: 밸브 구동체
44: 밸브체
46: 피스톤
49: 파일럿 밸브 구멍
50: 파일럿 통로
63: 저압실
64: 고압실
65: 저압실
66: 배압실
67, 74: 연통로
98: 파일럿 밸브체
132: 소경 통로부
134: 대경 통로부
142: 오리피스
144: 연통 구멍
201: 제어 밸브
205: 보디
206: 메인 밸브
218: 도출 포트
240: 밸브 구동체
244: 밸브체
246: 피스톤

Claims

파일럿 작동식의 전자 밸브에 있어서,
냉매를 도입하는 도입 포트와, 냉매를 도출하는 도출 포트와, 상기 도입 포트와 상기 도출 포트를 연결하는 메인 통로에 마련된 메인 밸브 구멍을 구비하는 보디;
상기 보디의 상단 개구부를 봉지하도록 장착된 솔레노이드;
상기 도입 포트에 연통하는 고압실과 배압실을 구획하는 피스톤과, 상기 메인 밸브 구멍에 접리하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체를 상하로 연결하여 구성되고, 상기 도출 포트에 연통하는 저압실과 상기 배압실을 연통시키는 파일럿 통로가 관통 형성된 밸브 구동체; 및
상기 솔레노이드의 플런저에 일체로 마련되고, 상기 파일럿 통로의 상단부에 마련된 파일럿 밸브 구멍에 상방으로부터 접리하여 파일럿 밸브를 개폐하는 파일럿 밸브체를 구비하고,
상기 피스톤에는, 상기 고압실과 상기 배압실을 연통시키는 연통로가 형성되고,
상기 연통로는, 상기 배압실로 개구하는 오리피스와, 그 오리피스보다 큰 단면의 연통 구멍을 상하로 접속하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 밸브.
파일럿 작동식의 전자 밸브에 있어서,
냉매를 도입하는 도입 포트와, 냉매를 도출하는 도출 포트와, 상기 도입 포트와 상기 도출 포트를 연결하는 메인 통로에 마련된 메인 밸브 구멍을 구비하는 보디;
상기 보디의 상단 개구부를 봉지하도록 장착된 솔레노이드;
상기 도입 포트에 연통하는 고압실과 배압실을 구획하는 피스톤과, 상기 메인 밸브 구멍에 접리하여 메인 밸브를 개폐하는 메인 밸브체를 상하로 연결하여 구성되고, 상기 도출 포트에 연통하는 저압실과 상기 배압실을 연통시키는 파일럿 통로가 관통 형성된 밸브 구동체; 및
상기 솔레노이드의 플런저에 일체로 마련되고, 상기 파일럿 통로의 상단부에 마련된 파일럿 밸브 구멍에 상방으로부터 접리하여 파일럿 밸브를 개폐하는 파일럿 밸브체를 구비하고,
상기 보디 내에 상기 도입 포트와 상기 고압실을 연통시키는 냉매 도입로가 마련되고,
상기 냉매 도입로는, 상기 고압실로 개구하는 제1통로부와, 그 제1통로부보다 큰 단면의 제2통로부를 상하로 접속하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 밸브.