JP2001146982A - 電磁切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力を可及的に低減できるとともに、騒
音がほとんど発生せず、かつ、比較的簡素な構成で、装
置コスト、製造コストを低く抑えることのできる電磁切
換弁を提供する。 【解決手段】 両端に第１と第２の弁室を有する弁本体
と、該弁本体の一端側に設けられた吸引子を有するソレ
ノイドと、を有し、前記第１の弁室に第１の流出口の始
端部が開口せしめられるとともに、前記第２の弁室に第
２の流出口の始端部が開口せしめられ、かつ、前記両弁
室に流入口の二股分岐終端部の各々が開口せしめられ、
前記第１の弁室内には、前記第１の流出口を開閉すべ
く、前記ソレノイドの通電時に前記吸引子側に引き寄せ
られるプランジャが配在されるとともに、前記第２の弁
室内には、前記第２の流出口を開閉すべく、ピストンが
配在され、前記プランジャと前記ピストンとの間に、前
記プランジャの動作を前記ピストンに伝達すべく、連動
ロッドが配在されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流路の切り換えを
行う切換弁に係り、特に、空調機や冷蔵庫等の冷媒循環
系に組み込んで使用するのに好適な、ソレノイドを用い
た電磁切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、１本の流路Ａを流れる流体を２
本の流路Ｂ及び流路Ｃのいずれかに任意に切り換えて流
すようにする場合、通常、流路Ａと流路Ｂ、Ｃとの間に
三方切換弁を介装する。

【０００３】具体的には、例えば、冷蔵庫においては、
圧縮機からの冷媒が導入される流路Ａと、冷媒を冷凍室
側のエバポレータに導く流路Ｂと、冷媒を冷蔵室側のエ
バポレータに導く流路Ｃと、の間に、三方切換弁が介装
され、流路Ａに導入された冷媒は、三方切換弁により流
路Ｂと流路Ｃのいずれか一方のみに択一的に流される。
つまり、前記三方切換弁においては、流路Ａ（流入口）
は常時開かれ、流路Ｂ（第１の流出口）が開けられてい
るときは、流路Ｃ（第２の流出口）が閉じられ、逆に、
流路Ｂが閉じられているときは、流路Ｃが開けられる。
従来、前記三方切換弁としては、電磁式の開閉弁を２個
組み合わせたものを用いることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の電磁式の三方切換弁は、少なくとも、２本の流
出口のうちの一方を開けている期間は、それに備えられ
るソレノイドを通電励磁しておかなければならないの
で、消費電力が大きいという問題があった。また、流路
切換時には、金属製の弁体（スプール等）が勢いよく弁
座（弁ケース等）に衝突して停止せしめられる構造とな
っているので、大きな騒音が発生するという問題もあっ
た。

【０００５】さらに、スプール型弁体（プランジャ等）
を備えた従来の電磁式の三方切換弁では、通常、２本の
流出口の開閉を、径方向に張り出しているランド部で行
うようになっている関係上、弁体全体を、ソレノイドの
吸引力によって、少なくとも前記流出口の口径以上移動
させなければならないので、スプール型弁体に要求され
る移動量が大きくなり、それに伴い、吸引力（励磁力）
の大きなソレノイドが必要となって、結果的に、消費電
力及び騒音も一層大きくなってしまうという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、上記ような課題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、消費電力を可及的
に低減できるとともに、騒音がほとんど発生せず、か
つ、比較的簡素な構成で、装置コスト、製造コストを低
く抑えることのできる電磁切換弁を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明に係る電磁切換弁は、基本的には、両端に第
１と第２の弁室を有する弁本体と、該弁本体の一端側に
設けられた吸引子を有するソレノイドと、を有し、前記
第１の弁室に第１の流出口の始端部が開口せしめられる
とともに、前記第２の弁室に第２の流出口の始端部が開
口せしめられ、かつ、前記両弁室に流入口の二股分岐終
端部の各々が開口せしめられ、前記第１の弁室内には、
前記第１の流出口を開閉すべく、前記ソレノイドの通電
時に前記吸引子側に引き寄せられるプランジャが配在さ
れるとともに、前記第２の弁室内には、前記第２の流出
口を開閉すべく、ピストンが配在され、前記プランジャ
とピストンとの間に、前記プランジャの動作を前記ピス
トンに伝達すべく、連動ロッドが配在されていることを
特徴している。

【０００８】本発明の電磁切換弁の好ましい態様では、
前記ソレノイドの通電時に前記吸引子側に引き寄せられ
ている前記プランジャを、前記ソレノイドへの通電が停
止した後においても、その位置にて保持すべく、前記吸
引子側に永久磁石が配設される。

【０００９】他の具体的な好ましい態様では、前記プラ
ンジャと前記弁本体の一端面部との間に前記第１の流出
口を開閉するためのボール等からなる第１の弁体が配在
されるとともに、前記ピストンと前記弁本体の他端面部
との間に前記第２の流出口を開閉するためのボール等か
らなる第２の弁体が配在される。

【００１０】さらに別の具体的な好ましい態様では、前
記プランジャを前記吸引子から遠ざける方向に付勢する
コイルばね等の第１の付勢手段と、前記ピストンを前記
弁本体に接近させる方向に付勢するコイルばね等の第２
の付勢手段と、が備えられる。

【００１１】また、前記プランジャが前記吸引子側に引
き寄せられたとき、該プランジャと吸引子との間に隙間
が形成されるように、前記プランジャの最大吸引位置を
制限するストッパを設けることが、より好ましい態様と
して挙げられる。

【００１２】一方、本発明に係る他の態様の電磁切換弁
は、複数本の流体入出口が設けられた弁本体と、前記流
体入出口を開閉すべく配在されたプランジャと、該プラ
ンジャに前記流体入出口の開閉動作を行わせるためのソ
レノイドと、を有し、前記プランジャが前記ソレノイド
の吸引子に引き寄せられている状態で前記ソレノイドへ
の通電を停止しても、前記プランジャに前記吸引子に引
き寄せられている位置を保持させるための永久磁石が付
設されてなる。

【００１３】前記した如くの構成とされた本発明に係る
電磁切換弁の好ましい態様においては、例えば、ソレノ
イド（の巻線コイル）に通電していない非通電時（初期
セット状態）には、第１の付勢手段によりプランジャが
吸引子から遠ざかる方向に付勢されて弁本体寄りに位置
せしめられ、これによって、第１の流出口が第１の弁体
により閉じられるとともに、ピストンは、プランジャの
動作が連動ロッドを介して伝達されるので、第２の付勢
手段の付勢力に抗して、弁本体から遠ざけられた位置に
押動されており、これによって、第２の弁体が第２の流
出口から離され、第２の流出口が開く。

【００１４】したがって、かかるソレノイドの非通電時
には、流入口に導入された流体は、その二股分岐終端部
の一方を介して、第２の流出口が開口せしめられている
弁本体の他端面部側の空間（第２の弁室）から第２の流
出口に流れ込み、流入口と第２の流出口とが連通した状
態が保たれる。

【００１５】それに対し、ソレノイドの通電時には、吸
引子が励磁されて、プランジャが第１の付勢手段の付勢
力に抗して吸引子側に引き寄せられ、好ましくは、プラ
ンジャは、それに設けられたストッパにより、前記吸引
子との間に若干の隙間が形成される（吸着されていな
い）位置（最大吸引位置）にて停止せしめられる。この
プランジャの動作により、第１の弁体が第１の流出口か
ら離され、第１の流出口が開かれるとともに、ピストン
は、プランジャの動作に連動して、第２の付勢手段の付
勢力により、連動ロッドとともに押し上げられて弁本体
に接近せしめられ、これによって、第２のボール弁体が
第２の流出口を閉じる。

【００１６】したがって、かかるソレノイドの通電時に
は、流入口に導入された流体は、その二股分岐終端部の
他方を介して、第１の流出口が開口せしめられている弁
本体の一端面側の空間（第１の弁室）から第１の流出口
に流れ込む。

【００１７】上記のように、ソレノイドに通電して、プ
ランジャが吸引子に引き寄せられている状態で、ソレノ
イドへの通電を停止しても、プランジャは、永久磁石の
磁力により、前記最大吸引位置で保持され、これによっ
て、第１及び第２のボール弁体もそれぞれ第１の流出口
を開けかつ第２流出口を閉じたまま維持され、流入口と
第１の流出口とが連通した状態が保たれる。

【００１８】そして、プランジャが永久磁石の磁力によ
って前記位置で保持されている状態から、プランジャを
吸引子から遠ざけて前記初期セット状態の位置（離間位
置）に戻すには、ソレノイドに極性を前記とは逆にして
通電する。これにより、吸引子からはプランジャを反発
させる方向の磁力が発生し、プランジャが吸引子から遠
ざけられて前記離間位置に戻り、第１の流出口が閉じら
れ、第２の流出口が開けられる。この状態になった後、
ソレノイドへの通電を停止しても、前記ソレノイドの非
通電時（初期セット状態）と同様に、流入口に導入され
た流体が第２の流出口に流れ込む状態が継続される。

【００１９】前記のように本発明に係る電磁切換弁にお
いては、弁本体の第１弁室に第１の流出口が開口せしめ
られるとともに、第２の弁室に第２の流出口が開口せし
められ、かつ、両弁室に流入口の二股分岐終端部が開口
せしめられ、前記弁本体の両端面側にそれぞれ前記２本
の流出口を開閉するためのプランジャと弁体とが配在さ
れるので、前記２本の流出口を開閉するために要求され
る前記プランジャ及び弁体の移動量は、ほんのわずかで
よく、従来におけるスプール型弁体を持つ電磁切換弁に
要求される弁体移動量の何分の一以下で済む。このた
め、ソレノイドは、吸引力（励磁力）が小さなもので済
み、その結果、消費電力及び騒音を低減できる。

【００２０】また、プランジャがソレノイドの吸引子に
引き寄せられている状態でソレノイドへの通電を停止し
ても、前記プランジャに前記吸引子に引き寄せられてい
る位置を保持させるための永久磁石が付設されることに
より、切り換え時以外は、ソレノイドに通電する必要が
なくなり、そのため、消費電力を一層大幅に低減でき
る。また、本発明の電磁切換弁は、市販の安価なソレノ
イド、永久磁石、及び、単純な部品で構成できるので、
製造コスト、装置コストを低く抑えられるという利点も
ある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１、図２は本発明に係る電磁
切換弁の一実施形態を示している。図示実施形態の電動
切換弁１０は、両端部（上下端部）に筒状部２８、２９
が設けられた円柱状の弁本体２０と、該弁本体２０の一
端側（上側）に設けられたソレノイド４０と、を有して
いる。

【００２２】前記弁本体２０には、その上部側に位置す
る一端面部２０ＡにＬ字状の第１の流出口３１の始端部
が開口せしめられるとともに、その下部側に位置する他
端面部２０ＢにＬ字状の第２の流出口３２の始端部が開
口せしめられ、かつ、その両端面部２０Ａ、２０Ｂにそ
れぞれＴ字状の流入口３０の二股分岐終端部３０ａ、３
０ｂが開口せしめられている。また、前記流入口３０と
第１及び第２の流出口３１、３２には、それぞれ導管３
３、３４、３５が連結されている。

【００２３】前記弁本体２０の上端部に設けられた筒状
部１８には、連結スリーブ１５が嵌着固定されており、
この連結スリーブ１５内にプランジャ２１が摺動自在に
嵌挿され、また、前記弁本体２０の下端部に設けられた
筒状部２９内には、ピストン２２が摺動自在に嵌挿され
ている。前記筒状部２９の薄肉下端部は、ホルダプレー
ト２７を保持固定するためカシメられている（カシメ部
２９ａ）。

【００２４】前記ソレノイド４０は、前記連結スリーブ
１５の外周側に配設されたハウジング４１、ヨーク４
２、コイル４３，及び、電源ケーブル４４と、前記連結
スリーブ１５の上部にその下半分が挿着され、その薄肉
上部が前記ハウジング４１にカシメ固定（カシメ部４５
ａ）された断面凸字状の吸引子（ステータ）４５と、か
らなっている。

【００２５】前記プランジャ２１と前記弁本体２０の一
端面部２０Ａとの間には、前記第１の流出口３１を開閉
するための第１のボール弁体２３が配在されるととも
に、前記ピストン２２と前記弁本体２０の他端面部２０
Ｂとの間に前記第２の流出口３２を開閉するための第２
のボール弁体２４が配在されている。これらのボール弁
体２３、２４は、それぞれ常時第１及び第２の流出口３
１、３２の真上又は真下に位置するように、その半球分
程度がプランジャ２１、及びピストン２２に設けられた
支持穴２１ａ、２２ａに遊嵌されている。

【００２６】前記プランジャ２１の中央上部には、凹穴
２１ｃが形成され、この凹穴２１ｃには、該凹穴２１ｃ
からその頭部が上方に若干突出するように、合成樹脂製
の断面凸字状のストッパ３７が挿着固定されている。こ
のストッパ３７は、前記プランジャ２１が前記吸引子４
５側に引き寄せられたとき（図３参照）、該プランジャ
２１と吸引子４５との間に隙間が形成されるように、前
記プランジャ２１の最大吸引位置を制限するためのもの
である。また、前記凹穴２１ｃから径方向に横穴２１ｂ
が形成されている。

【００２７】そして、前記プランジャ２１（前記ストッ
パ３７）と前記吸引子４５との間には、該プランジャ２
１を前記吸引子４５から遠ざける方向に付勢する付勢手
段としての第１のコイルばね２５が縮装され、前記ピス
トン２２と前記ホルダプレート２７との間には、該ピス
トン２２を前記弁本体２０の他端面部２０Ｂに接近させ
る方向に付勢する第２の付勢手段としての第２のコイル
ばね２６が縮装されている。

【００２８】また、前記プランジャ２１とピストン２２
との間には、プランジャ２１の動作をピストン２２に伝
達すべく、図２に示される如くに、弁本体２０に緩く縦
挿されてその上下端が前記一端面部２０Ａ及び他端面部
２０Ｂから突出する２本の連動ロッド１７が平行に配在
されている。

【００２９】さらに、前記ソレノイド４０の通電時に吸
引子４５側に引き寄せられているプランジャ２１をその
位置にて保持すべく、吸引子４５の上部に、断面矩形で
環状の永久磁石５０が配設されている。

【００３０】このような構成とされた本実施形態の電磁
切換弁１０においては、ソレノイド４０（のコイル４
３）に通電していない非通電時（初期セット状態）に
は、図１及び図２に示される如くに、第１のコイルばね
２５よりプランジャ２１が吸引子４５から遠ざかる方向
に付勢されて弁本体２０（の一端面部２０Ａ）寄りに位
置せしめられ、これによって、第１の流出口３１が第１
のボール弁体２３により閉じられるとともに、ピストン
２２は、プランジャ２１の動作が連動ロッド１７を介し
て伝達されるので、第２のコイルばね２６の付勢力に抗
して、弁本体２０（の他端面部２０Ｂ）から遠ざけられ
た位置に押動されており、これによって、第２のボール
弁体２４が第２の流出口３２から離され、第２の流出口
３２が開く。

【００３１】したがって、かかるソレノイド４０の非通
電時には、流入口３０に導入された流体は、一方の二股
分岐終端部３０ｂを介して、第２の流出口３２が開口せ
しめられている弁本体２０の他端面部２０Ｂ側の空間
（第２の弁室６２）から第２の流出口３２に流れ込み、
流入口３０と第２の流出口３２とが連通した状態が保た
れる。

【００３２】それに対し、ソレノイド４０の通電時に
は、吸引子４５が励磁されて、図３に示される如くに、
プランジャ２１が第１のコイルばね２５の付勢力に抗し
て吸引子４５側に引き寄せられ、プランジャ２１は、そ
れに設けられたストッパ３７により、前記吸引子４５と
の間に若干の隙間が形成される（吸着されていない）位
置（最大吸引位置）にて停止せしめられる。なお、前記
ストッパ３７が設けられているのは、前記プランジャ２
１が吸引子４５に直に衝接して吸着せしめられると、大
きな衝接音が発生するおそれがあるとともに、プランジ
ャ２１を吸引子４５から引き離すのに大きな力が必要に
なるとの理由による。

【００３３】このプランジャ２１の動作により、第１の
ボール弁体２３が第１の流出口３１から離され、第１の
流出口３１が開かれるとともに、ピストン２２は、プラ
ンジャ２１の動作に連動して、第２のコイルばね２６の
付勢力により、連動ロッド１７、１７とともに押し上げ
られて弁本体２０（の他端面部２０Ｂ）に接近せしめら
れ、これによって、第２のボール弁体２４が第２の流出
口３２を閉じる。

【００３４】したがって、かかるソレノイド４０の通電
時には、流入口３０に導入された流体は、他方の二股分
岐終端部３０ａを介して、第１の流出口３１が開口せし
められている弁本体２０の一端面部２０Ａ側の空間（第
１の弁室６１）から第１の流出口３１に流れ込む。

【００３５】上記のように、ソレノイド４０に通電し
て、プランジャ２１が吸引子に引き寄せられている状態
（最大吸引位置）で、ソレノイド４０への通電を停止し
ても、プランジャ２１は、永久磁石５０の磁力により、
前記最大吸引位置で保持され、これによって、第１及び
第２のボール弁体２３、２４もそれぞれ第１の流出口３
１を開けかつ第２流出口３２を閉じたまま維持され、流
入口３０と第１の流出口３１とが連通した状態が保たれ
る。

【００３６】そして、プランジャ２１が永久磁石５０の
磁力によって前記最大吸引位置で保持されている状態か
ら、プランジャ２１を吸引子４５から遠ざけて前記初期
セット状態の位置（離間位置）に戻すには、ソレノイド
４０に極性を前記とは逆にして通電する。これにより、
吸引子４５からはプランジャ２１を反発させる方向の磁
力が発生し、プランジャ２１が吸引子４５から遠ざけら
れて前記離間位置に戻り、第１の流出口３１が閉じら
れ、第２の流出口３２が開けられる。この状態になった
後、ソレノイド４０への通電を停止しても、前記ソレノ
イド４０の非通電時（初期セット状態）と同様に、流入
口３０に導入された流体が第２の流出口３２に流れ込む
状態が継続される。

【００３７】前記のように本実施形態の電磁切換弁１０
においては、弁本体２０の一端面部２０Ａに第１の流出
口３１が開口せしめられるとともに、その他端面部２０
Ｂに第２の流出口３２が開口せしめられ、かつ、その両
端面部２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ流入口３０の二股分岐
終端部３０ａ、３０ｂが開口せしめられ、前記弁本体２
０の両端面部２０Ａ、２０Ｂ側にそれぞれ前記２本の流
出口３１、３２を開閉するためのプランジャ２１、ピス
トン２２とボール弁体２３、２４とが配在されるので、
前記２本の流出口３１、３２を開閉するために要求され
る前記プランジャ２１、ピストン２２及びボール弁体２
３、２４の移動量は、ほんのわずかでよく、従来におけ
るスプール型弁体を持つ電磁切換弁に要求される弁体移
動量の何分の一以下で済む。このため、ソレノイド４０
は、吸引力（励磁力）が小さなもので済み、その結果、
消費電力及び騒音を低減できる。

【００３８】また、プランジャ２１、ピストン２２がソ
レノイド４０の吸引子４５に引き寄せられている状態で
ソレノイド４０への通電を停止しても、前記プランジャ
２１、ピストン２２に前記吸引子４５に引き寄せられて
いる位置を保持させるための永久磁石５０が付設されて
いることにより、切り換え時以外は、ソレノイド４０に
通電する必要がなくなり、そのため、消費電力を一層大
幅に低減できる。

【００３９】また、本実施形態の電磁切換弁１０は、市
販の安価なソレノイド、永久磁石、及び、単純な部品で
構成できるので、製造コスト、装置コストを低く抑えら
れるという利点もある。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明によれば、消費電力を可及的に低減できるとともに、
騒音がほとんど発生せず、かつ、比較的簡素な構成で、
装置コスト、製造コストを低く抑えることのできる電磁
切換弁を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁切換弁の第一実施形態を示す
断面図。

【図２】図１のII−II矢視断面図。

【図３】図１に示される電磁切換弁の動作・作用の説明
に供される断面図。

【符号の説明】

１０ 電磁切換弁 １５ スリーブ １７ 連動ロッド ２０ 弁本体 ２０Ａ 一端面部 ２０Ｂ 他端面部 ２１ プランジャ ２２ ピストン ２３ 第１のボール弁体 ２４ 第２のボール弁体 ２５ 第１のコイルばね ２６ 第２のコイルばね ３０ 流入口 ３１ 第１の流出口 ３２ 第２の流出口 ３７ ストッパ ４０ ソレノイド ４５ 吸引子 ５０ 永久磁石 ６１ 第１の弁室 ６２ 第２の弁室

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H067 AA04 AA32 BB03 BB12 CC32 CC43 DD05 DD12 DD32 ED20 FF17 GG02 GG23 GG24 3H106 DA07 DA33 DB02 DB12 DB23 DC04 DD03 EE19 EE20 EE34 GC29 KK23

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に第１と第２の弁室を有する弁本体
   と、該弁本体の一端側に設けられた吸引子を有するソレ
   ノイドと、を有し、前記第１の弁室に第１の流出口の始
   端部が開口せしめられるとともに、前記第２の弁室に第
   ２の流出口の始端部が開口せしめられ、かつ、前記両弁
   室に流入口の二股分岐終端部の各々が開口せしめられ、
   前記第１の弁室内には、前記第１の流出口を開閉すべ
   く、前記ソレノイドの通電時に前記吸引子側に引き寄せ
   られるプランジャが配在されるとともに、前記第２の弁
   室内には、前記第２の流出口を開閉すべく、ピストンが
   配在され、前記プランジャと前記ピストンとの間に、前
   記プランジャの動作を前記ピストンに伝達すべく、連動
   ロッドが配在されていることを特徴とする電磁切換弁。
2. 【請求項２】 前記ソレノイドの通電時に前記吸引子側
   に引き寄せられている前記プランジャを、前記ソレノイ
   ドへの通電が停止した後においても、その位置にて保持
   すべく、前記吸引子側に永久磁石が配設されていること
   を特徴とする請求項１に記載の電磁切換弁。
3. 【請求項３】 前記プランジャと前記弁本体の一端面部
   との間に前記第１の流出口を開閉するための第１の弁体
   が配在されるとともに、前記ピストンと前記弁本体の他
   端面部との間に前記第２の流出口を開閉するための第２
   の弁体が配在されていることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の電磁切換弁。
4. 【請求項４】 前記プランジャを前記吸引子から遠ざけ
   る方向に付勢する第１の付勢手段と、前記ピストンを前
   記弁本体に接近させる方向に付勢する第２の付勢手段
   と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか一項に記載の電磁切換弁。
5. 【請求項５】 前記プランジャが前記吸引子側に引き寄
   せられたとき、該プランジャと吸引子との間に隙間が形
   成されるように、前記プランジャの最大吸引位置を制限
   するストッパが設けられていることを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれかに記載の電磁切換弁。
6. 【請求項６】 複数本の流体入出口が設けられた弁本体
   と、前記流体入出口を開閉すべく配在されたプランジャ
   と、該プランジャに前記流体入出口の開閉動作を行わせ
   るためのソレノイドと、を有し、前記プランジャが前記
   ソレノイドの吸引子に引き寄せられている状態で前記ソ
   レノイドへの通電を停止しても、前記プランジャに前記
   吸引子に引き寄せられている位置を保持させるための永
   久磁石が付設されてなる電磁切換弁。