JP2007162951A - 電磁制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルの減圧装置として使用される電磁制御弁において、圧縮機によって冷媒が圧縮されることによりその冷媒の圧力が急上昇しても異常高圧にはならないようにする。
【解決手段】入口ポート２と出口ポート６との間の冷媒流路に圧入リング３３を固定配置し、これに下流側から対向してプラグ３４を配置し、そのプラグ３４をスプリング３５によって圧入リング３３に当接させ、スプリング３５のばね力は主弁体９を弁閉方向に付勢しているスプリング１４よりも十分に強くしている。プラグ３４を主弁体９に対する主弁座として、これらが主弁を構成し、圧入リング３３、プラグ３４およびスプリング３５は、入口側の冷媒圧力が異常高圧になった場合にその高圧を下流側に逃すリリーフ弁を構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は電磁制御弁に関し、特に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。

たとえば自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルにおいて、圧縮機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で凝縮または冷却し、凝縮または冷却された冷媒を減圧装置にて低温・低圧の冷媒にし、この低温の冷媒をエバポレータで蒸発させ、蒸発された冷媒をアキュムレータで気液分離し、分離されたガス冷媒を圧縮機に戻すような構成が知られている。このシステムの減圧装置として冷媒流量を外部から供給される電流によって制御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。

電磁制御弁には、凝縮器またはガスクーラで冷却された後の冷媒が入る。その冷媒にフロン系の冷媒を使用した場合、その冷媒は凝縮器で凝縮されるため、冷媒の圧力は異常に上昇することはない。しかし、冷媒として二酸化炭素を使用した場合には、冷媒は凝縮可能な最高圧力である臨界点を越えて圧縮されるため、ガスクーラで冷却されるだけで凝縮することはない。このため、特に、圧縮機の起動時などでは、冷媒の圧力が急上昇し易いという性質がある。このような冷媒の圧力は、圧力センサにより監視されていて、異常高圧が検出されると、圧縮機が電磁クラッチによってエンジンの出力軸から切り離されるようにしている。

しかしながら、異常高圧が検出されるたびに圧縮機がエンジンから切り離されると自動車用エアコンシステムの起動性が悪くなるという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、圧縮機によって冷媒が圧縮されることによりその冷媒の圧力が急上昇しても異常高圧にはならないようにした電磁制御弁を提供することを目的とする。

本発明では上記問題点を解決するために、流体の出入口の差圧がソレノイドに流す電流値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、導入された流体が所定圧力以上になると、主弁をバイパスさせるようにしたリリーフ弁を備えていることを特徴とする電磁制御弁が提供される。

このような電磁制御弁によれば、導入された流体の圧力が急上昇して、所定圧力以上になると、リリーフ弁が開いて主弁をバイパスさせ、減圧するので、導入される流体が異常に高圧になることはなくなる。

本発明の電磁制御弁は、導入される流体の異常高圧を回避するリリーフ弁を備えているので、圧縮機によって圧縮された冷媒の圧力が急上昇したとしても、所定圧力以上になるとリリーフ弁が開いて高圧を主弁の下流側に逃がすようになるので、異常高圧による自動車用エアコンシステムの停止および再起動という動作がなくなり、起動性が悪くなるという不具合を解消できるという利点がある。

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。
図１は本発明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。

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。冷媒流路の途中には、圧入リング３３が固定配置されており、その圧入リング３３に下流側から対向してプラグ３４が配置され、そのプラグ３４は、スプリング３５の付勢力によって圧入リング３３に当接されている。そのプラグ３４に上流側から対向して主弁体９が配置されている。主弁体９は、圧入リング３３およびプラグ３４との間に冷媒が導入される部屋を構成するピストン１０と一体に形成されている。ピストン１０は、主弁体９がプラグ３４に対して接離する方向に進退自在に配置され、中心軸線位置には冷媒通路１１が形成され、その冷媒通路１１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。この冷媒通路１１およびオリフィス１２が、ピストン１０の図の上部の部屋に導入された高圧の冷媒を減圧してピストン１０の図の下方の空間に導く絞り流路を構成している。ピストン１０の図の下方の空間は、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。

ここで、スプリング３５は、ピストン１０の下部にあるスプリング１４よりも十分にばね力が強いので、通常は、プラグ３４は圧入リング３３に着座しており、これら圧入リング３３およびプラグ３４が主弁体９に対する主弁座として働き、これらが主弁を構成している。また、圧入リング３３、プラグ３４およびスプリング３５は、入口側の冷媒圧力が異常高圧になった場合にその高圧を下流側に逃すリリーフ弁を構成している。つまり、プラグ３４がリリーフ弁の弁体として機能し、圧入リング３３がリリーフ弁の弁座として機能する。

ピストン１０と圧入部材１３とによって形成された部屋は、ボディ１に形成された冷媒通路１５を介して主弁の下流側、すなわち、出口ポート６に連通する空間に連通されており、その途中にパイロット弁座１６が成形され、このパイロット弁座１６に対向して下流側からニードル形状のパイロット弁体１７が配置され、パイロット弁座１６とともにパイロット弁を構成している。

ボディ１の上部には、パイロット弁を制御するソレノイドが設けられている。このソレノイドは、下端部がボディ１の上部に形成された嵌合穴１８に嵌入されたスリーブ１９と、そのスリーブ１９の中に軸線方向に進退自在に配置されたプランジャ２０と、スリーブ１９の上端部に嵌合された筒状のコア２１と、プランジャ２０の軸線位置に貫通して固定配置され、下端部がボディ１に形成された軸受２２によって軸支され、上端部がコア２１の軸線位置に貫通形成された開口部に圧入されている軸受２３によって軸支されたシャフト２４と、プランジャ２０と軸受２３との間に配置され、シャフト２４を介してパイロット弁体１７をその弁閉方向に付勢するスプリング２５と、スリーブ１９の外側に配置された電磁コイル２６と、その外側を囲繞するよう形成されたヨーク２７と、このヨーク２７とスリーブ１９との間に磁気回路を形成するよう配置されたプレート２８とから構成されている。コア２１の開口端部は、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ている。そして、ボディ１とスリーブ１９とプレート２８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。

ソレノイドのシャフト２４は、パイロット弁体１７と一体に形成されている。また、ボディ１に形成されたパイロット弁の弁孔、軸受２２の孔、およびスリーブ１９が嵌入される嵌合穴１８は同一軸線上に形成されている。これにより、別部品で作られる場合に比較して、これらの軸線は、実質的に同一軸線上となり、嵌合穴１８にシャフト２４が同一軸線上に配置されたスリーブ１９を嵌入することで、別部品であるシャフト２４の先端に一体に形成されたパイロット弁体１７を実質的に同一軸線上にあるパイロット弁の弁孔に案内することができる。また、軸受２２の孔は、ソレノイド内の軸受２３と比較して、シャフト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２４が軸受２３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、この電磁制御弁のヒステリシス特性が悪くならないようにしている。プランジャ２０と軸受２３との間に配置されたスプリング２５の荷重は、軸受２３のコア２１への圧入量を調節することにより調整される。さらに、ソレノイドのボディ１への固定は、ボディ１の上部に形成されたフランジにヨーク２７の下端部をかしめ加工することで行っている。

このように構成された電磁制御弁において、まず、電磁コイル２６が通電されていなく、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はスプリング１４によって主弁座のプラグ３４に着座され、主弁は閉じた状態にある。パイロット弁体１７もまた、ソレノイドに内蔵されたスプリング２５によってパイロット弁座１６に着座され、パイロット弁は閉じた状態にある。

ここで、入口ポート２に高圧の冷媒が導入されると、その冷媒は、ピストン１０の上部の部屋に導入される。この冷媒は、主弁体９のオリフィス１２およびピストン１０の冷媒通路１１を介してピストン１０の下部の部屋に導入され、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に供給される。パイロット弁の前後差圧がある値を越えると、冷媒がパイロット弁体１７を押し開き、出口ポート６に連通する空間に流れる。これにより、ピストン１０の下部の部屋が低圧になるので、ピストン１０が図の下方へ移動し、主弁体９が主弁座のプラグ３４から離れて主弁が開き、入口ポート２に導入された冷媒が主弁を通って出口ポート６に流出するようになる。

出口ポート６への冷媒の流出により、主弁の上流側の冷媒圧力が下がると、パイロット弁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１７は、閉弁方向に移動する。これにより、ピストン１０の下部の部屋に導入される冷媒の圧力が上昇するため、ピストン１０は図の上方へ移動し、これに伴って、主弁体９は弁閉方向へ付勢されるため、主弁は冷媒の流量を絞り、主弁の上流側の冷媒圧力を上げる。以上の動作を繰り返すことで、主弁の前後差圧が一定に制御される。このときの主弁の前後の差圧は、ソレノイド内のスプリング２５の荷重によって決められる。

また、電磁コイル２６に通電すると、プランジャ２０がコア２１の方へ吸引され、パイロット弁体１７を弁閉方向に付勢しているスプリング２５のばね力が減少して、パイロット弁の設定差圧を小さくする。電磁コイル２６の通電電流値を増加すると、プランジャ２０のコア２１への吸引力が増加し、パイロット弁の差圧、すなわち差圧弁の前後差圧をさらに小さく設定することができる。

ここで、入口ポート２に導入される冷媒の圧力がスプリング３５の付勢力よりも大きくなった場合には、プラグ３４が冷媒の圧力によって押し上げられるので、その冷媒は、主弁を通らずに下流側にバイパスされる。なお、スプリング３５の荷重は、圧入リング３３の圧入量にて調節される。このようにして、入口側の冷媒圧力が異常高圧になった場合にリリーフ弁が圧力を逃がしてやることで、圧力の異常上昇を防止することができる。

本発明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。

符号の説明

１ ボディ
２ 入口ポート
３ 冷媒配管
４ ストレーナ
６ 出口ポート
７ 冷媒配管
９ 主弁体
１０ ピストン
１１ 冷媒通路
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 パイロット弁体
１８ 嵌合穴
１９ スリーブ
２０ プランジャ
２１ コア
２２ 軸受
２３ 軸受
２４ シャフト
２５ スプリング
２６ 電磁コイル
２７ ヨーク
２８ プレート
２９ 圧入部材
３０ ゴムＯリング
３３ 圧入リング
３４ プラグ
３５ スプリング

Claims (4)

1. 流体の出入口の差圧がソレノイドに流す電流値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、
   導入された流体が所定圧力以上になると、主弁をバイパスさせるようにしたリリーフ弁を備えていることを特徴とする電磁制御弁。
2. 前記リリーフ弁は、前記主弁の下流側にて前記主弁の進退方向と同じ方向に進退自在に配置されて前記主弁の弁座を構成するよう中心に弁孔を有するプラグと、前記主弁の弁体を弁閉方向に付勢する第１のスプリングよりも十分に大きな付勢力を有して前記プラグを前記主弁の方向へ付勢する第２のスプリングと、前記プラグの上流側に配置されて前記第２のスプリングの付勢力によって前記プラグが当接される圧入リングとを有していることを特徴とする請求項１記載の電磁制御弁。
3. 所定圧力以上で開く前記リリーフ弁の前記第２のスプリングの荷重を、前記圧入リングの圧入量で調整したことを特徴とする請求項２記載の電磁制御弁。
4. パイロット弁を駆動する前記ソレノイドのシャフトとパイロット弁体とが一体に形成され、前記シャフトは両端が前記主弁を収容しているボディ側に設けられた第１の軸受と前記ソレノイド内に設けられた第２の軸受とによって支持され、前記ボディに、前記パイロット弁の弁孔と、前記第１の軸受の軸受用孔と、前記ソレノイドのプランジャを収容しているスリーブの一端が嵌入される嵌合穴とが同一軸線上に形成され、前記第２の軸受は前記スリーブの他端側に嵌合された中空のコアの軸線位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁制御弁。

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