JP2004044673A

JP2004044673A - Solenoid control valve

Info

Publication number: JP2004044673A
Application number: JP2002202014A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 広田　久寿
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solenoid control valve having more complete sealing characteristics upon closing a main valve. <P>SOLUTION: The solenoid control valve comprises a main valve A having a main valve seat 8 and a main valve body 9 disposed to be seated on the main valve seat 8, a solenoid capable of setting differential pressure between the front part and the rear part of the main valve A by an externally supplied current, a pilot valve B and a piston 10. In the periphery of the base of a truncated conical part 9a of the main valve body 9, a valve seat 11 seated by the truncated conical part 9a when a valve hole is closed is opposed to the main valve seat 8. Thus, the sealing characteristics upon closing the valve can be more complete than the main valve composed only of the main valve body 9 and the main valve seat 8 made of metal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁制御弁に関し、特に主弁の前後の差圧がソレノイドにより設定された差圧になるよう流量を制御するパイロット作動式の電磁制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば自動車用エアコンシステムでは、まずコンプレッサによって圧縮された高温・高圧のガス冷媒をコンデンサまたはガスクーラに送り、そこで凝縮または冷却された冷媒を減圧装置にて低温・低圧の冷媒に減圧する。つぎに、この低温の冷媒をエバポレータで蒸発させて、さらにアキュムレータで気液分離し、分離されたガス冷媒をコンプレッサに戻すことによって、冷凍サイクルを構成している。このような冷凍サイクルを構成する減圧装置には、外部から供給される電流に比例して冷媒流量を制御することができる、パイロット作動式の電磁制御弁が使用されている。
【０００３】
従来のパイロット作動式の電磁制御弁は、主弁とパイロット弁とを収容しているボディと、パイロット弁を駆動するソレノイドとで構成されている。入口ポートに導入された高圧の冷媒を絞り流路を介してピストン室に導入し、そのピストン室の圧力をパイロット弁が調節することにより、ピストンが主弁を駆動して所定の開度に制御する。パイロット弁は、ソレノイドにより駆動されており、そのソレノイドへ供給する電流値に比例して弁開度が制御されている。これにより、電磁制御弁は、主弁の前後の差圧がソレノイドへ供給される電流値に比例して設定される差圧になるよう冷媒の流量を制御することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の比例制御を行う電磁制御弁では、主弁の弁体と弁座がともに金属製部品で構成されていたので、主弁における冷媒流路のシールにあたって、弁漏れが生じるという問題もあった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、主弁におけるシール性を向上させた電磁制御弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、主弁の前後の差圧がソレノイドにより設定された差圧になるよう流量を制御するパイロット作動式の電磁制御弁において、主弁体の円錐部の基部の周りに主弁座に対向して柔軟性のあるバルブシートが配置されていることを特徴とする電磁制御弁が提供される。
【０００７】
このような電磁制御弁では、主弁体の円錐部が主弁座に着座するときに、円錐部の基部の周りに配置されたバルブシートも主弁座に着座することになる。これにより、弁閉時における主弁のシール性がほぼ完全になり、弁漏れを防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルに減圧装置として用いられている膨張弁に適用した場合を例に、図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１は第１の実施の形態に係る電磁制御弁の構成を示す縦断面図であり、図２は第１の実施の形態に係る電磁制御弁の要部拡大断面図である。
本発明による電磁制御弁は、そのボディ１の側面に高圧の冷媒を受ける入口ポート２が設けられ、そこに冷媒配管３が溶着されている。この冷媒配管３には、その通路を塞ぐようにストレーナ４が配置されている。入口ポート２は、冷媒流路５を介して出口ポート６に連通されている。この出口ポート６には、冷媒配管７が溶着されている。この冷媒流路５の途中には、ボディ１と一体に主弁座８が形成されている。この主弁座８は、ボディ１内で摺動するピストン１０と一体形成された主弁体９とともに、主弁Ａを構成している。
【００１０】
図２には、主弁Ａと後述するパイロット弁Ｂを含むボディ１の要部を拡大して示している。主弁Ａの主弁座８は、図の下向きに突設されたボディ１と一体に形成の環状の突起部からなり、そこに上流側から対向して主弁体９が着座するように配置される。この主弁体９が配置されている主弁座８の上流側には、入口ポート２からの冷媒が導入される部屋Ｒ１が形成されている。主弁体９は、ピストン１０の上面中央部に突設された截頭円錐部９ａと、この截頭円錐部９ａの基部周囲で主弁座８と対向した位置に配置されたバルブシート１１とを備えている。截頭円錐部９ａの基部は、冷媒流路５、すなわち主弁Ａの弁孔の内径より若干小さな外径を有している。バルブシート１１は、柔軟性のある弾性材料で作られ、たとえばポリテトラフルオロエチレン製とすることができる。
【００１１】
主弁体９の截頭円錐部９ａは、ピストン１０がボディ１内で摺動するとき、主弁体９が主弁座８の下側から冷媒流路５を挿脱するよう動作し、主弁Ａの流量制御を行う。また、バルブシート１１は、冷媒流路５が截頭円錐部９ａによって閉塞された後、主弁座８に着座され、冷媒流路５を通って出口ポート６に連通する空間Ｓ１側に冷媒が漏れることを防ぐ機能を有し、これによって主弁Ａのほぼ完全なシール性が保持される。なお、バルブシート１１は主弁体９の上面外周部に形成されたかしめ部９ｂによって、主弁体９の上面に固定されている。
【００１２】
また、ピストン１０の中心軸線位置には冷媒通路１０ａが形成され、この冷媒通路１０ａは主弁体９に横から穿設されたオリフィス１２と連通されている。これらの冷媒通路１０ａおよびオリフィス１２は、ピストン１０の上部の部屋Ｒ１に導入された高圧の冷媒を減圧して、ピストン１０の下方に導く絞り流路を構成している。ボディ１内でピストン１０の下部に形成されるピストン室Ｒ２は、圧入部材１３によって閉止されており、ピストン１０と圧入部材１３との間には、ピストン１０を主弁の弁閉方向に付勢するスプリング１４（第２のスプリング）が配置されている。圧入部材１３は、スプリング１４の荷重をその圧入量で調整した後、図の下端部がボディ１に溶着されている。
【００１３】
ピストン１０と圧入部材１３との間に形成されるピストン室Ｒ２は、ボディ１に形成された冷媒通路１５を介して主弁Ａの下流側、すなわち出口ポート６に連通する空間Ｓ１に連通されている。冷媒通路１５の空間Ｓ１への出口部分には、パイロット弁座１６がボディ１と一体に成形されている。また、後述するソレノイドのシャフト１７は、そのニードル形状をなす先端部分が空間Ｓ１の下流側からパイロット弁座１６に対向するように配置されている。このシャフト１７の先端部分は、パイロット弁Ｂのパイロット弁体１７ａを構成している。
【００１４】
図１に戻って、ボディ１の上部には、パイロット弁Ｂを制御するためのソレノイドが設けられている。このソレノイドは、シャフト１７、ヨーク１８、スリーブ１９、プランジャ２０、筒状のコア２１、スプリング２２（第３のスプリング）、電磁コイル２３、プレート２４などによって構成されている。ソレノイドとボディ１とは、ボディ１の上部に形成されたフランジ１ｂにヨーク１８の下端部をかしめ加工することによって互いに結合されている。
【００１５】
ソレノイドのスリーブ１９は、下端部がボディ１の上部に形成された嵌合穴１ａに嵌入され、固定されている。シャフト１７はプランジャ２０を貫通して、その軸線位置に配置されている。シャフト１７の下端部は、ボディ１に形成された第１の軸受２５によって軸支され、筒状のコア２１の軸線位置に貫通形成される開口部に圧入された第２の軸受２６によって、上端部が軸支されている。プランジャ２０は、スリーブ１９の中でシャフト１７とともに軸線方向に進退自在に配置されている。
【００１６】
また、筒状のコア２１は、スリーブ１９の上端部に嵌合されている。スプリング２２は、プランジャ２０と第２の軸受２６との間に配置され、シャフト１７の先端部分、すなわちパイロット弁体１７ａを弁閉方向に付勢するものである。電磁コイル２３は、スリーブ１９の外側に配置され、さらにその外側がヨーク１８およびプレート２４によって囲繞されている。
【００１７】
なお、コア２１は、第２の軸受２６の圧入量によりスプリング２２の荷重を調整し、開口端部が圧入部材２９によって閉止された後、それらの先端部は溶接によってシールされる。また、ボディ１とスリーブ１９とプレート２４とによって囲まれた空間には、ゴムＯリング３０が配置されている。
【００１８】
このように構成されたソレノイドは、そのシャフト１７がパイロット弁体１７ａと一体に形成され、また、ボディ１に形成されたパイロット弁Ｂの弁孔と、第１の軸受２５の孔と、スリーブ１９が嵌入されるボディ１の嵌合穴１ａとが１つのボディ１を加工して同一軸線上に形成されている。これにより、ソレノイドのシャフトをパイロット弁体やそのシャフトと別部品で作る場合に比較して、これらの軸線を実質的に同一軸線に一致させることが容易となる。
【００１９】
パイロット弁Ｂは、シャフト１７が同一軸線上に配置されたスリーブ１９をボディ１の嵌合穴１ａに嵌入することで、シャフト１７の先端を実質的に同一軸線上にあるパイロット弁Ｂの弁孔に案内することができるので、ソレノイドのシャフト１７とパイロット弁体１７ａとを一体に形成することができる。
【００２０】
第１の軸受２５の孔は、ソレノイド内の第２の軸受２６と比較して、シャフト１７との間のクリアランスを多少大きくしてある。ただし、そのクリアランスは、シャフト１７が第２の軸受２６を支点として傾いたとしても、プランジャ２０がスリーブ１９に接触することがない程度の大きさにして、プランジャ２０がスリーブ１９に接触することによる電磁制御弁のヒステリシスが悪くならないようにしている。
【００２１】
つぎに、上記構成の電磁制御弁における流量制御動作を説明する。
まず、電磁コイル２３が通電されておらず、かつ入口ポート２に冷媒が導入されていないときには、主弁体９はピストン１０とともにスプリング１４によって図の上方へ押圧されるので、主弁体９が冷媒流路５を閉塞すると同時にバルブシート１１が主弁座８に着座されて、主弁Ａは、全閉状態にある。パイロット弁体１７ａもまた、ソレノイドに内蔵されたスプリング２２によってパイロット弁座１６に着座され、パイロット弁Ｂも閉じた状態にある。すなわち、電磁制御弁は、冷媒を完全に遮断して冷凍サイクルを停止状態にしている。
【００２２】
ここで、冷媒配管３を通って入口ポート２にコンプレッサによって圧縮された高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、主弁Ａの上部の部屋Ｒ１に導入される。この冷媒は、主弁体９に形成されたオリフィス１２およびピストン１０の冷媒通路１０ａを介して、ピストン１０の下部のピストン室Ｒ２に導入され、さらにボディ１に形成された冷媒通路１５を介してパイロット弁Ｂに供給される。これにより、主弁体９よりも大きな有効受圧面積を有するピストン１０には、弁閉方向の力が作用し、主弁Ａの弁閉状態を維持する。
【００２３】
パイロット弁Ｂの前後差圧がスプリング２２によって決定される所定の値を越えると、冷媒の圧力によってパイロット弁体１７ａが押し開けられて、ピストン室Ｒ２から出口ポート６に連通する空間Ｓ１に冷媒が流れ出る。パイロット弁の弁径はオリフィス１２より大きく、オリフィス１２から供給される冷媒量よりもパイロット弁から出口ポート６に連通する空間Ｓ１へ逃げる冷媒量の方が多いので、ボディ１内のピストン室Ｒ２が低圧になってピストン１０が図の下方へ移動する。これに伴って、主弁体９が主弁座８から離れて主弁Ａが開き、入口ポート２に導入された冷媒は主弁Ａを通って出口ポート６に流出する。
【００２４】
出口ポート６への冷媒の流出によって主弁Ａの上流側の冷媒圧力が下がると、パイロット弁Ｂに供給される冷媒の圧力も低下するので、パイロット弁体１７ａは閉弁方向に移動する。これにより、ピストン１０の下部のピストン室Ｒ２内の冷媒の圧力が上昇し始めるため、ピストン１０は図の上方へ移動し始める。すなわち、主弁体９が弁閉方向へ付勢されることになるので、主弁Ａにおける冷媒の流量が絞られて、主弁Ａの上流側での冷媒圧力を高めていく。
【００２５】
以上の動作を繰り返すことで、主弁Ａの前後差圧を一定とするように、主弁Ａの冷媒流量が定常状態に制御される。ここで、主弁Ａの定常状態における前後差圧は、ソレノイド内のスプリング２２の荷重によって調整されたセット値によって決定される。これにより、電磁制御弁は、最も絞った状態で冷媒を通過させるため、冷凍サイクルは、最小負荷運転状態にある。
【００２６】
つぎに、電磁コイル２３に通電してプランジャ２０をコア２１の方向へ吸引すると、パイロット弁体１７ａを弁閉方向に付勢しているスプリング２２のばね力が減少する。パイロット弁体１７ａを弁閉方向に付勢する力が小さくなると、パイロット弁Ｂの設定差圧が小さくなって、主弁Ａの冷媒流量を大きくするような新たな定常状態に制御される。電磁コイル２３の通電電流値を増加していくと、プランジャ２０のコア２１への吸引力も増加する。したがって、パイロット弁Ｂの差圧、すなわち冷媒流路５の前後差圧がさらに小さく設定されて、主弁Ａの冷媒流量を大きくすることができる。そして、通電電流値が最大に設定されると、冷凍サイクルは最大負荷運転状態になる。
【００２７】
図３は第２の実施の形態に係る電磁制御弁の構成を示す縦断面図であり、図４は第２の実施の形態に係る電磁制御弁の要部の拡大断面図である。
この図３において、図１に示した電磁制御弁の構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２８】
この第２の実施の形態に係る電磁制御弁は、第１の実施の形態で説明したものと異なっているのは、主弁体９がスプリング３２（第１のスプリング）によって付勢された状態で、ピストン１０とは別部品として、ピストン１０内に設けられている点である。
【００２９】
すなわち、主弁Ａの弁開度を決定する截頭円錐部９ａは、ピストン１０とは別の主弁体９として形成し、冷媒流路５をほぼ完全にシールするための弾性材料のバルブシート３１をピストン１０に固定して、主弁座８と対向する位置に配置している。ここでは、ピストン１０の中心軸線位置には、上面から嵌合孔１０ｂが形成され、この嵌合孔１０ｂの中にスプリング３２を介在させて、截頭円錐部９ａを有する主弁体９が摺動可能に挿入されている。また、ピストン１０の上面にはバルブシート３１の補強用の押え３３が嵌め込まれ、この押え３３の上にバルブシート３１を配置してピストン１０の外周部に形成されたかしめ部１０ｃによりピストン１０の上部に固定されている。なお、主弁座８は、冷媒流路５の部屋Ｒ１側の開口辺縁部８ａとその外方位置にて部屋Ｒ１側に突設した環状突起部８ｂとから構成されている。
【００３０】
また、主弁体９は、截頭円錐部９ａの基部の外径を冷媒流路５の内径よりも十分に大きくしてあり、その截頭円錐部９ａの基部と主弁体９のピストン１０との摺動部分との間に段部９ｄが形成されていて、バルブシート３１の裏面側で、この段部９ｄが押え３３と当接するようにしている。主弁体９の下面には、スプリング３２を嵌め込むための嵌入孔９ｃが形成され、このスプリング３２が、主弁体９をその段部９ｄに当接するよう付勢している。このため、ピストン１０が主弁Ａの閉弁方向に移動するとき、先に主弁体９の截頭円錐部９ａが主弁座８の開口辺縁部８ａに着座し、その後、ピストン１０のさらなる移動により、主弁体９が着座した主弁座８の開口辺縁部８ａに取り残された状態で、バルブシート３１が主弁座８の環状突起部８ｂに着座し、これによって主弁Ａが全閉するように構成されている。
【００３１】
さらに、第２の実施の形態に係る電磁制御弁は、第１の実施の形態とは異なり、ピストン１０にはオリフィス１２や冷媒通路１０ａが形成されていない。ここでは、オリフィス１２や冷媒通路１０ａの代わりに、ピストン１０の上部の部屋Ｒ１から冷媒通路１５に達するオリフィス３４が、ボディ１に横方向から穿設されている。このオリフィス３４および冷媒通路１５を介して、ボディ１内でピストン１０の下部のピストン室Ｒ２と上部の部屋Ｒ１とが連通され、これによって、部屋Ｒ１に導入された高圧の冷媒を減圧して、ピストン１０の下方に導く絞り流路を構成している。
【００３２】
つぎに、上記構成の電磁制御弁における流量制御動作を説明する。
まず、電磁コイル２３が通電されておらず、かつ入口ポート２に冷媒が導入されていないときには、主弁体９の截頭円錐部９ａは、スプリング１４およびスプリング３２によってボディ１の冷媒流路５の開口辺縁部８ａに着座する。また、ピストン１０のバルブシート３１も、スプリング１４の作用により主弁座８の環状突起部８ｂに着座されるので、主弁Ａが閉じた状態にある。パイロット弁体１７ａもまた、ソレノイドに内蔵されたスプリング２２によってパイロット弁座１６に着座され、パイロット弁Ｂは閉じた状態にある。
【００３３】
ここで、冷媒配管３を通って入口ポート２に高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、主弁Ａの上部の部屋Ｒ１に導入される。この冷媒は、ボディ１に形成されたオリフィス３４および冷媒通路１５を介してパイロット弁Ｂに供給されるとともに、ピストン１０の下部のピストン室Ｒ２に導入される。パイロット弁Ｂの前後差圧がスプリング２２によって決定される所定の値を越えると、冷媒の圧力によってパイロット弁体１７ａが押し開けられ、ボディ１内から出口ポート６に連通する空間Ｓ１に冷媒が流れ出る。これにより、ピストン室Ｒ２が低圧になってピストン１０が図の下方へ移動するから、バルブシート３１が主弁座８の環状突起部８ｂから離れることになる。そのとき、主弁体９の截頭円錐部９ａは、スプリング３２により付勢されて主弁座８の開口辺縁部８ａに着座しているため、主弁Ａは弁閉状態を保持する。その後、ピストン１０がさらに下方に移動すると、主弁座８の開口辺縁部８ａに着座していた主弁体９の截頭円錐部９ａが押え３３に係止されてピストン１０とともに後退をはじめるから、入口ポート２に導入された冷媒は主弁Ａを通って出口ポート６に流出するようになる。
【００３４】
その後、出口ポート６への冷媒の流出によって主弁Ａの上流側の冷媒圧力が下がると、パイロット弁Ｂに供給される冷媒の圧力も低下するので、パイロット弁体１７ａは閉弁方向に移動する。これにより、ピストン１０の下部のピストン室Ｒ２に導入される冷媒の圧力は再び上昇しはじめるため、ピストン１０は図の上方へ移動するので、主弁Ａを通過する冷媒の流量が絞られる。
【００３５】
以上の動作を繰り返すことで、主弁Ａの前後差圧が一定になるように、主弁Ａの主弁体９によって冷媒流量が定常状態に制御される。ここで、主弁Ａの定常状態における設定差圧は、ソレノイド内のスプリング２２の荷重によって決定される。
【００３６】
つぎに、電磁コイル２３に通電してプランジャ２０をコア２１の方向へ吸引すると、パイロット弁体１７ａを弁閉方向に付勢しているスプリング２２のばね力が減少する。パイロット弁体１７ａを弁閉方向に付勢する力が小さくなると、パイロット弁Ｂの設定差圧が小さくなって、主弁Ａの冷媒流量を大きくするような新たな定常状態に制御される。電磁コイル２３の通電電流値を増加していくと、プランジャ２０のコア２１への吸引力も増加する。したがって、パイロット弁Ｂの差圧、すなわち冷媒流路５の前後差圧がさらに小さく設定されて、主弁Ａの冷媒流量を大きくすることができる。
【００３７】
以上述べたように、主弁Ａの弁閉動作時において、主弁体９の截頭円錐部９ａを主弁座８の開口辺縁部８ａに着座してから、バルブシート３１を主弁座８の環状突起部８ｂに着座させることで、截頭円錐部９ａによって主弁Ａの開度を精度良く制御しつつ弁閉時はバルブシート３１により冷媒の漏れをほぼ完全に防止することが容易になる。したがって、主弁体９や主弁座８などの部品の加工精度が低い場合でも、截頭円錐部９ａによる流量制御機能が損なわれることなく、主弁Ａのシール性をほぼ完全なものにすることができる。
【００３８】
以上、本発明をその好適な実施の形態について詳述したが、本発明はこれら特定の実施の形態に限定されるものではない。たとえば第１および第２の実施の形態では、ピストン室に減圧された冷媒を供給するために、主弁体またはボディにオリフィスを設けたが、オリフィスに代えて、ピストンの外周に進退方向に沿って設けた溝としてもよく、あるいは、ピストンとこれを進退可能にボディ１に収容しているシリンダとの間に存在するクリアランスを利用してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電磁制御弁では、主弁体の円錐部の基部にバルブシートを設けて主弁体が主弁座に着座したときにバルブシートも着座するように構成した。これにより、弁閉時における主弁のシール性をほぼ完全にすることができる。
【００４０】
また、本発明によれば、主弁体とピストンとを分離し、ピストン側にバルブシートを設け、主弁体とピストンとの間にスプリングを設けて主弁体をバルブシートに当接させる構成にした。これにより、主弁の弁閉時には、主弁体が主弁座の一部である弁孔の開口辺縁部に着座してから、バルブシートを主弁座の一部である環状突起部に着座させることができ、弁閉時における主弁のシール性をより完全にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る電磁制御弁の構成を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電磁制御弁の要部拡大断面図である。
【図３】第２の実施の形態に係る電磁制御弁の構成を示す縦断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る電磁制御弁の要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　ボディ
１ａ　嵌合穴
１ｂ　フランジ
２　入口ポート
３　冷媒配管
４　ストレーナ
５　冷媒流路
６　出口ポート
７　冷媒配管
８　主弁座
８ａ　開口辺縁部
８ｂ　環状突起部
９　　主弁体
９ａ　截頭円錐部
９ｂ　かしめ部
９ｃ　嵌入孔
９ｄ　段部
１０　　ピストン
１０ａ　冷媒通路
１０ｂ　嵌合孔
１０ｃ　かしめ部
１１　バルブシート
１２　オリフィス
１３　圧入部材
１４　スプリング
１５　冷媒通路
１６　パイロット弁座
１７　シャフト
１７ａ　パイロット弁体
１８　ヨーク
１９　スリーブ
２０　プランジャ
２１　コア
２２　スプリング
２３　電磁コイル
２４　プレート
２５　第１の軸受
２６　第２の軸受
２９　圧入部材
３０　ゴムＯリング
３１　バルブシート
３２　スプリング
３３　押え
３４　オリフィス
Ａ　主弁
Ｂ　パイロット弁
Ｒ１　部屋
Ｒ２　ピストン室
Ｓ１　空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic control valve, and more particularly to a pilot-operated electromagnetic control valve that controls a flow rate so that a differential pressure across a main valve becomes a differential pressure set by a solenoid.
[0002]
[Prior art]
For example, in an automotive air-conditioning system, first, a high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by a compressor is sent to a condenser or a gas cooler, and the condensed or cooled refrigerant is decompressed to a low-temperature and low-pressure refrigerant by a decompression device. Next, the low-temperature refrigerant is evaporated by an evaporator, gas-liquid separated by an accumulator, and the separated gas refrigerant is returned to the compressor to constitute a refrigeration cycle. The pressure reducing device constituting such a refrigeration cycle uses a pilot-operated electromagnetic control valve that can control the flow rate of the refrigerant in proportion to the current supplied from the outside.
[0003]
A conventional pilot-operated electromagnetic control valve includes a body that houses a main valve and a pilot valve, and a solenoid that drives the pilot valve. The high-pressure refrigerant introduced into the inlet port is introduced into the piston chamber through the throttle channel, and the pilot valve adjusts the pressure in the piston chamber, so that the piston drives the main valve to control the opening to a predetermined degree. I do. The pilot valve is driven by a solenoid, and the valve opening is controlled in proportion to a current value supplied to the solenoid. Accordingly, the electromagnetic control valve can control the flow rate of the refrigerant such that the differential pressure across the main valve becomes a differential pressure set in proportion to the current value supplied to the solenoid.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electromagnetic control valve that performs proportional control, since both the valve element and the valve seat of the main valve are made of metal parts, there is also a problem that valve leakage occurs when sealing the refrigerant flow path in the main valve. there were.
[0005]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic control valve in which the sealing property of a main valve is improved.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above problem, in a pilot-operated electromagnetic control valve that controls a flow rate so that a differential pressure across the main valve becomes a differential pressure set by a solenoid, a base portion of a conical portion of the main valve body is provided. , Around which a flexible valve seat is disposed opposite the main valve seat.
[0007]
In such an electromagnetic control valve, when the conical portion of the main valve body sits on the main valve seat, the valve seat arranged around the base of the conical portion also sits on the main valve seat. Thereby, the sealing property of the main valve when the valve is closed becomes almost perfect, and valve leakage can be prevented.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example a case where the present invention is applied to an expansion valve used as a pressure reducing device in a refrigeration cycle of an automotive air conditioning system.
[0009]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of the electromagnetic control valve according to the first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the electromagnetic control valve according to the first embodiment.
The electromagnetic control valve according to the present invention is provided with an inlet port 2 for receiving a high-pressure refrigerant on a side surface of a body 1, and a refrigerant pipe 3 is welded thereto. A strainer 4 is arranged in the refrigerant pipe 3 so as to close the passage. The inlet port 2 communicates with the outlet port 6 via the refrigerant flow path 5. A refrigerant pipe 7 is welded to the outlet port 6. A main valve seat 8 is formed in the middle of the coolant channel 5 integrally with the body 1. The main valve seat 8 constitutes a main valve A together with a main valve body 9 integrally formed with a piston 10 that slides in the body 1.
[0010]
FIG. 2 shows a main part of the body 1 including a main valve A and a pilot valve B described later in an enlarged manner. The main valve seat 8 of the main valve A is formed of an annular projection integrally formed with the body 1 protruding downward in the figure, and is disposed so that the main valve body 9 is seated opposite thereto from the upstream side. Is done. On the upstream side of the main valve seat 8 where the main valve body 9 is arranged, a room R1 into which the refrigerant from the inlet port 2 is introduced is formed. The main valve body 9 includes a frusto-conical portion 9 a protruding from the center of the upper surface of the piston 10, and a valve seat 11 disposed around the base of the frusto-conical portion 9 a at a position facing the main valve seat 8. It has. The base of the truncated conical portion 9a has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the coolant flow path 5, that is, the valve hole of the main valve A. The valve seat 11 is made of a flexible elastic material, and can be made of, for example, polytetrafluoroethylene.
[0011]
The truncated conical portion 9a of the main valve body 9 operates so that when the piston 10 slides in the body 1, the main valve body 9 inserts into and removes the refrigerant flow path 5 from below the main valve seat 8, The flow rate of the valve A is controlled. Further, the valve seat 11 is seated on the main valve seat 8 after the refrigerant flow path 5 is closed by the truncated conical portion 9a, and the refrigerant flows into the space S1 side communicating with the outlet port 6 through the refrigerant flow path 5. It has a function of preventing leakage, thereby maintaining almost perfect sealing of the main valve A. The valve seat 11 is fixed to the upper surface of the main valve body 9 by a caulking portion 9b formed on the outer peripheral portion of the upper surface of the main valve body 9.
[0012]
A coolant passage 10 a is formed at the center axis position of the piston 10, and the coolant passage 10 a communicates with an orifice 12 formed in the main valve body 9 from the side. The refrigerant passage 10 a and the orifice 12 form a throttle flow path that reduces the pressure of the high-pressure refrigerant introduced into the chamber R <b> 1 above the piston 10 and leads the refrigerant to a position below the piston 10. The piston chamber R2 formed in the lower part of the piston 10 in the body 1 is closed by the press-fitting member 13, and the piston 10 is biased between the piston 10 and the press-fitting member 13 in the main valve closing direction. Spring 14 (second spring) is disposed. The press-fitting member 13 has its lower end welded to the body 1 after adjusting the load of the spring 14 by the amount of press-fitting.
[0013]
The piston chamber R2 formed between the piston 10 and the press-fitting member 13 communicates with a space S1 communicating with the downstream side of the main valve A, that is, the outlet port 6, via a refrigerant passage 15 formed in the body 1. I have. A pilot valve seat 16 is formed integrally with the body 1 at an outlet portion of the refrigerant passage 15 to the space S1. In addition, a solenoid shaft 17 to be described later is disposed such that a tip portion having a needle shape faces the pilot valve seat 16 from the downstream side of the space S1. The tip of the shaft 17 constitutes a pilot valve element 17a of the pilot valve B.
[0014]
Returning to FIG. 1, a solenoid for controlling the pilot valve B is provided at an upper portion of the body 1. The solenoid includes a shaft 17, a yoke 18, a sleeve 19, a plunger 20, a cylindrical core 21, a spring 22, a third spring, an electromagnetic coil 23, a plate 24, and the like. The solenoid and the body 1 are connected to each other by caulking the lower end of the yoke 18 to the flange 1b formed on the upper part of the body 1.
[0015]
The lower end of the sleeve 19 of the solenoid is fitted and fixed in a fitting hole 1 a formed in the upper part of the body 1. The shaft 17 penetrates the plunger 20 and is disposed at an axial position thereof. The lower end of the shaft 17 is supported by a first bearing 25 formed in the body 1, and an upper end is formed by a second bearing 26 press-fitted into an opening formed through an axial position of the cylindrical core 21. The part is pivotally supported. The plunger 20 is disposed in the sleeve 19 so as to be able to advance and retreat in the axial direction together with the shaft 17.
[0016]
The cylindrical core 21 is fitted to the upper end of the sleeve 19. The spring 22 is disposed between the plunger 20 and the second bearing 26, and urges the distal end portion of the shaft 17, that is, the pilot valve body 17a in the valve closing direction. The electromagnetic coil 23 is arranged outside the sleeve 19, and the outside thereof is surrounded by the yoke 18 and the plate 24.
[0017]
The core 21 adjusts the load of the spring 22 according to the amount of press-fit of the second bearing 26, and after the open end is closed by the press-fit member 29, their tips are sealed by welding. A rubber O-ring 30 is disposed in a space surrounded by the body 1, the sleeve 19, and the plate 24.
[0018]
In the solenoid configured as described above, the shaft 17 is formed integrally with the pilot valve element 17a, and the valve hole of the pilot valve B formed in the body 1, the hole of the first bearing 25, and the sleeve 19 Are formed on the same axis by processing one body 1. This makes it easier to make these axes substantially coincide with each other as compared with a case where the solenoid shaft is made of a separate part from the pilot valve body and its shaft.
[0019]
The pilot valve B is formed by fitting a sleeve 19 having a shaft 17 disposed on the same axis into a fitting hole 1a of the body 1 so that the distal end of the shaft 17 has a valve hole of the pilot valve B substantially on the same axis. Therefore, the solenoid shaft 17 and the pilot valve element 17a can be integrally formed.
[0020]
The hole in the first bearing 25 has a slightly larger clearance with the shaft 17 compared to the second bearing 26 in the solenoid. However, even when the shaft 17 is inclined about the second bearing 26 as a fulcrum, the clearance is set to such a size that the plunger 20 does not contact the sleeve 19, and the plunger 20 contacts the sleeve 19. The hysteresis of the solenoid control valve is not deteriorated.
[0021]
Next, a flow control operation in the electromagnetic control valve having the above configuration will be described.
First, when the electromagnetic coil 23 is not energized and the refrigerant is not introduced into the inlet port 2, the main valve body 9 is pressed upward together with the piston 10 by the spring 14 so that the main valve body 9 is At the same time that the refrigerant flow path 5 is closed, the valve seat 11 is seated on the main valve seat 8, and the main valve A is in a fully closed state. The pilot valve element 17a is also seated on the pilot valve seat 16 by the spring 22 built in the solenoid, and the pilot valve B is in a closed state. That is, the electromagnetic control valve completely shuts off the refrigerant and stops the refrigeration cycle.
[0022]
Here, when high-pressure refrigerant compressed by the compressor is introduced into the inlet port 2 through the refrigerant pipe 3, the refrigerant is introduced into the room R1 above the main valve A. This refrigerant is introduced into the piston chamber R2 below the piston 10 through the orifice 12 formed in the main valve body 9 and the refrigerant passage 10a of the piston 10, and further through the refrigerant passage 15 formed in the body 1. It is supplied to the pilot valve B. As a result, a force in the valve closing direction acts on the piston 10 having an effective pressure receiving area larger than the main valve body 9, and the main valve A maintains the valve closed state.
[0023]
When the differential pressure across the pilot valve B exceeds a predetermined value determined by the spring 22, the pressure of the refrigerant pushes the pilot valve element 17a open, and the refrigerant flows into the space S1 communicating from the piston chamber R2 to the outlet port 6. Run out. Since the valve diameter of the pilot valve is larger than the orifice 12 and the amount of refrigerant escaping from the pilot valve to the space S1 communicating with the outlet port 6 is larger than the amount of refrigerant supplied from the orifice 12, the piston chamber R2 in the body 1 is When the pressure becomes low, the piston 10 moves downward in the figure. Accordingly, the main valve body 9 separates from the main valve seat 8 to open the main valve A, and the refrigerant introduced into the inlet port 2 flows out to the outlet port 6 through the main valve A.
[0024]
When the refrigerant pressure on the upstream side of the main valve A decreases due to the refrigerant flowing out to the outlet port 6, the pressure of the refrigerant supplied to the pilot valve B also decreases, so that the pilot valve element 17a moves in the valve closing direction. Thus, the pressure of the refrigerant in the piston chamber R2 below the piston 10 starts to increase, and the piston 10 starts to move upward in the drawing. That is, since the main valve body 9 is urged in the valve closing direction, the flow rate of the refrigerant in the main valve A is reduced, and the refrigerant pressure on the upstream side of the main valve A is increased.
[0025]
By repeating the above operation, the refrigerant flow rate of the main valve A is controlled to a steady state so that the differential pressure across the main valve A is constant. Here, the differential pressure across the main valve A in the steady state is determined by a set value adjusted by the load of the spring 22 in the solenoid. Accordingly, the refrigeration cycle is in the minimum load operation state because the electromagnetic control valve allows the refrigerant to pass in the most restrictive state.
[0026]
Next, when the electromagnetic coil 23 is energized and the plunger 20 is attracted in the direction of the core 21, the spring force of the spring 22, which urges the pilot valve body 17a in the valve closing direction, decreases. When the force for urging the pilot valve element 17a in the valve closing direction decreases, the set differential pressure of the pilot valve B decreases, and a new steady state is established in which the refrigerant flow rate of the main valve A increases. As the energizing current value of the electromagnetic coil 23 increases, the attraction force of the plunger 20 to the core 21 also increases. Therefore, the differential pressure of the pilot valve B, that is, the differential pressure across the refrigerant passage 5 is set to be smaller, and the refrigerant flow rate of the main valve A can be increased. When the energizing current value is set to the maximum, the refrigeration cycle enters the maximum load operation state.
[0027]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the electromagnetic control valve according to the second embodiment, and FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of the electromagnetic control valve according to the second embodiment.
3, the same components as those of the electromagnetic control valve shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
[0028]
The electromagnetic control valve according to the second embodiment is different from that described in the first embodiment in that the main valve body 9 is urged by a spring 32 (first spring). That is, it is provided in the piston 10 as a part separate from the piston 10.
[0029]
That is, the frusto-conical portion 9a that determines the valve opening of the main valve A is formed as a main valve body 9 separate from the piston 10, and a valve seat made of an elastic material for almost completely sealing the refrigerant flow passage 5 is provided. 31 is fixed to the piston 10 and arranged at a position facing the main valve seat 8. Here, a fitting hole 10b is formed from the upper surface at the center axis position of the piston 10, and a main valve body 9 having a truncated conical portion 9a slides through a spring 32 in the fitting hole 10b. It is movably inserted. A presser 33 for reinforcing the valve seat 31 is fitted on the upper surface of the piston 10, and the valve seat 31 is disposed on the presser 33, and a caulking portion 10 c formed on an outer peripheral portion of the piston 10 is used to fix the piston 10. Fixed at the top. The main valve seat 8 includes an opening edge 8a of the refrigerant flow path 5 on the room R1 side and an annular projection 8b protruding from the room R1 at an outer position.
[0030]
In the main valve body 9, the outer diameter of the base of the truncated conical portion 9 a is sufficiently larger than the inner diameter of the refrigerant passage 5, and the base of the truncated conical portion 9 a and the piston 10 of the main valve body 9 are formed. A step portion 9 d is formed between the sliding portion and the step portion 9 d, and the step portion 9 d contacts the presser 33 on the back surface side of the valve seat 31. A fitting hole 9c for fitting a spring 32 is formed in the lower surface of the main valve body 9, and the spring 32 urges the main valve body 9 to abut on the step 9d. Therefore, when the piston 10 moves in the valve closing direction of the main valve A, the truncated conical portion 9a of the main valve body 9 first sits on the opening edge 8a of the main valve seat 8, and thereafter, the piston 10 By the further movement, the valve seat 31 is seated on the annular projection 8b of the main valve seat 8 in a state where the main valve body 9 is left at the opening edge 8a of the seated main valve seat 8, whereby the main valve A Are configured to be fully closed.
[0031]
Further, in the electromagnetic control valve according to the second embodiment, unlike the first embodiment, the orifice 12 and the refrigerant passage 10a are not formed in the piston 10. Here, instead of the orifice 12 and the coolant passage 10a, an orifice 34 that reaches the coolant passage 15 from the room R1 above the piston 10 is bored in the body 1 from the lateral direction. Through the orifice 34 and the refrigerant passage 15, the lower piston chamber R2 of the piston 10 and the upper chamber R1 are communicated within the body 1, whereby the high-pressure refrigerant introduced into the room R1 is depressurized, This constitutes a throttle flow path that is guided below the piston 10.
[0032]
Next, a flow control operation in the electromagnetic control valve having the above configuration will be described.
First, when the electromagnetic coil 23 is not energized and the refrigerant is not introduced into the inlet port 2, the frusto-conical portion 9 a of the main valve body 9 is moved by the springs 14 and 32 into the refrigerant passage 5 of the body 1. At the opening edge 8a. Further, the valve seat 31 of the piston 10 is also seated on the annular projection 8b of the main valve seat 8 by the action of the spring 14, so that the main valve A is in a closed state. The pilot valve body 17a is also seated on the pilot valve seat 16 by a spring 22 built in the solenoid, and the pilot valve B is in a closed state.
[0033]
Here, when high-pressure refrigerant is introduced into the inlet port 2 through the refrigerant pipe 3, the refrigerant is introduced into the room R1 above the main valve A. This refrigerant is supplied to the pilot valve B via the orifice 34 formed in the body 1 and the refrigerant passage 15, and is introduced into the piston chamber R 2 below the piston 10. When the differential pressure across the pilot valve B exceeds a predetermined value determined by the spring 22, the pressure of the refrigerant pushes the pilot valve body 17a open, and the refrigerant flows out of the body 1 into the space S1 communicating with the outlet port 6. . As a result, the pressure in the piston chamber R2 becomes low and the piston 10 moves downward in the drawing, so that the valve seat 31 separates from the annular projection 8b of the main valve seat 8. At this time, since the truncated conical portion 9a of the main valve body 9 is urged by the spring 32 and is seated on the opening edge 8a of the main valve seat 8, the main valve A keeps the valve closed state. Thereafter, when the piston 10 moves further downward, the frusto-conical portion 9a of the main valve body 9 seated on the opening edge 8a of the main valve seat 8 is locked by the presser 33 and starts to retreat with the piston 10. Therefore, the refrigerant introduced into the inlet port 2 flows out to the outlet port 6 through the main valve A.
[0034]
Thereafter, when the refrigerant pressure on the upstream side of the main valve A decreases due to the outflow of the refrigerant to the outlet port 6, the pressure of the refrigerant supplied to the pilot valve B also decreases, so that the pilot valve element 17a moves in the valve closing direction. . As a result, the pressure of the refrigerant introduced into the piston chamber R2 below the piston 10 starts to increase again, and the piston 10 moves upward in the drawing, so that the flow rate of the refrigerant passing through the main valve A is reduced.
[0035]
By repeating the above operation, the refrigerant flow rate is controlled to a steady state by the main valve body 9 of the main valve A so that the differential pressure across the main valve A becomes constant. Here, the set differential pressure in the steady state of the main valve A is determined by the load of the spring 22 in the solenoid.
[0036]
Next, when the electromagnetic coil 23 is energized and the plunger 20 is attracted in the direction of the core 21, the spring force of the spring 22, which urges the pilot valve body 17a in the valve closing direction, decreases. When the force for urging the pilot valve element 17a in the valve closing direction decreases, the set differential pressure of the pilot valve B decreases, and a new steady state is established in which the refrigerant flow rate of the main valve A increases. As the energizing current value of the electromagnetic coil 23 increases, the attraction force of the plunger 20 to the core 21 also increases. Therefore, the differential pressure of the pilot valve B, that is, the differential pressure across the refrigerant passage 5 is set to be smaller, and the refrigerant flow rate of the main valve A can be increased.
[0037]
As described above, during the valve closing operation of the main valve A, after the truncated conical portion 9a of the main valve body 9 is seated on the opening edge 8a of the main valve seat 8, the valve seat 31 is moved to the main valve seat. When the valve is closed, it is easy to almost completely prevent the leakage of the refrigerant by the valve seat 31 while seating on the annular projection 8b of the valve 8 allows the opening of the main valve A to be accurately controlled by the truncated conical portion 9a. become. Therefore, even when the machining accuracy of the parts such as the main valve body 9 and the main valve seat 8 is low, the sealing performance of the main valve A is made almost perfect without impairing the flow control function of the truncated conical portion 9a. be able to.
[0038]
Although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments. For example, in the first and second embodiments, an orifice is provided in the main valve body or the body in order to supply the depressurized refrigerant to the piston chamber. Alternatively, the clearance may be provided, or a clearance existing between the piston and a cylinder accommodating the piston in the body 1 may be used.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the electromagnetic control valve according to the present invention, the valve seat is provided at the base of the conical portion of the main valve body, and the valve seat is also seated when the main valve body is seated on the main valve seat. . Thereby, the sealing property of the main valve when the valve is closed can be made almost perfect.
[0040]
Further, according to the present invention, the main valve body and the piston are separated, a valve seat is provided on the piston side, a spring is provided between the main valve body and the piston, and the main valve body is brought into contact with the valve seat. I made it. Accordingly, when the main valve is closed, the main valve body is seated on the opening edge of the valve hole which is a part of the main valve seat, and then the valve seat is moved to the annular projection which is a part of the main valve seat. The seat can be seated, and the sealing performance of the main valve when the valve is closed can be more complete.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an electromagnetic control valve according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the electromagnetic control valve according to the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating a configuration of an electromagnetic control valve according to a second embodiment.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of an electromagnetic control valve according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Body 1a Fitting hole 1b Flange 2 Inlet port 3 Refrigerant piping 4 Strainer 5 Refrigerant flow path 6 Outlet port 7 Refrigerant piping 8 Main valve seat 8a Opening edge 8b Annular protrusion 9 Main valve body 9a Truncated conical part 9b Part 9c Fitting hole 9d Step 10 Piston 10a Refrigerant passage 10b Fitting hole 10c Caulking part 11 Valve seat 12 Orifice 13 Press fitting member 14 Spring 15 Refrigerant passage 16 Pilot valve seat 17 Shaft 17a Pilot valve body 18 Yoke 19 Sleeve 20 Plunger 21 Core 22 spring 23 electromagnetic coil 24 plate 25 first bearing 26 second bearing 29 press-fit member 30 rubber O-ring 31 valve seat 32 spring 33 presser 34 orifice A main valve B pilot valve R1 room R2 piston chamber S1 space

Claims

In a pilot operated electromagnetic control valve that controls the flow rate so that the differential pressure before and after the main valve becomes the differential pressure set by the solenoid,
An electromagnetic control valve, wherein a flexible valve seat is disposed around a base of a conical portion of a main valve body so as to face a main valve seat.

2. The electromagnetic control valve according to claim 1, wherein the valve seat is fixed around a base of the conical portion of the main valve body.

The electromagnetic control valve according to claim 2, wherein an outer diameter of a base of the conical portion is smaller than an inner diameter of a valve hole of the main valve.

The electromagnetic control valve according to claim 2, wherein the main valve body is formed integrally with a piston that drives the main valve body.

The main valve body is slidably provided in a piston that drives the main valve body. The valve seat is fixed to an end face of the piston so as to face the main valve seat, and the main valve body contacts the valve seat. The electromagnetic control valve according to claim 1, further comprising a spring that urges the valve so as to be in contact therewith.

The electromagnetic control valve according to claim 5, wherein the main valve body has a stepped portion that comes into contact with the valve seat between a base portion of the conical portion and a sliding portion of the piston.

6. The electromagnetic control valve according to claim 5, wherein a reinforcing presser is disposed on a surface of the valve seat where the main valve body contacts.

The electromagnetic control valve according to claim 5, wherein an outer diameter of a base of the conical portion is larger than an inner diameter of a valve hole of the main valve.

The main valve seat includes an opening edge of a valve hole in which a conical portion of the main valve body is seated, and an annular protrusion that is located outside the opening edge and on which the valve seat is seated. The electromagnetic control valve according to claim 5, wherein:

The main valve is configured such that, when fully closed, the conical portion of the main valve body is seated on the peripheral edge of the opening, and then the valve seat fixed to the piston is seated on the annular projection. The electromagnetic control valve according to claim 9, wherein:

The electromagnetic control valve according to claim 1, wherein the valve seat is made of polytetrafluoroethylene.