JP2011038630A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドへの通電時の温度上昇を簡易な手法にて抑制可能な電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁１は、ヨークとして機能する筒状のケース３０と、ケース３０の弁本体２とは反対側の開口端部を封止するように設けられる樹脂材からなる端部部材３５と、を含む。端部部材３５の樹脂材は、ケース３０と電磁コイル３４との間隙を満たすように配設されている。すなわち、電磁コイル３４とケース３０との間隙に実質的に空気層が形成されないように樹脂材が満たされる。その結果、電磁コイル３４とケース３０との熱伝導性を高く保持することができ、電磁コイル３４にて発生した熱をケース３０の表面から効率よく放熱させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、対象装置に組み付けられて作動流体の流量を制御する電磁弁に関する。

作動流体の圧力を用いて制御を行う装置には、一般に、その作動流体の流れを制御するために内部の流体通路を開閉する電磁弁が用いられる。例えば、自動車用空調装置には、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられるものがあり、その圧縮機の容量制御にソレノイド駆動の制御弁が用いられる（例えば特許文献１参照）。

この圧縮機は、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。制御弁は、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量、およびクランク室から吸入室に導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御し、圧縮機の吐出容量を変化させる。

特開２００３−３２８９３６号公報

ところで、近年の圧縮機の小型軽量化および省スペース化の要請から、このような制御弁も小型であることが求められる。一方、制御弁の小型化を実現した場合、その内部構造による抵抗体の体積も小さくなる。その結果、供給電流に対してその抵抗が小さくなり、制御弁の温度が急峻に上昇することが想定される。可変容量圧縮機の制御弁に限らず、ソレノイド駆動の電磁弁については同様である。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ソレノイドへの通電時の温度上昇を簡易な手法にて抑制可能な電磁弁を提供することを目的とする。

本発明のある態様の電磁弁は、弁本体とソレノイドとを組み付けて構成される。この電磁弁のソレノイドは、弁本体に対して固定されるスリーブと、スリーブに対して内挿されるように固定されるコアと、スリーブに収容されてコアと軸線方向に対向配置されるプランジャと、スリーブの周囲に巻回されてプランジャおよびコアとともに磁気回路を形成する電磁コイルと、弁本体に対して固定されるとともに、内方にスリーブおよび電磁コイルを収容するとともにヨークとして機能する筒状のケースと、ケースの弁本体とは反対側の開口端部を封止するように設けられる樹脂材からなる端部部材と、を含む。そして、端部部材の樹脂材は、ケースと電磁コイルとの間隙を満たすように配設されている。

この態様によると、ソレノイドの開口端部を封止する端部部材の一部が、ケースと電磁コイルとの間隙に満たされる。すなわち、電磁コイルとケースとの間隙に実質的に空気層が形成されないように樹脂材が満たされる。その結果、電磁コイルとケースとの熱伝導性を高く保持することができ、電磁コイルにて発生した熱をケースの表面から効率よく放熱させることができる。

具体的には、ソレノイドが、コア、プランジャ、電磁コイルおよびケースを含むソレノイド組立体を組み付けた後に、そのソレノイド組立体に対して樹脂材をモールドすることにより端部部材を一体成形し、そのモールドの過程でケースと電磁コイルとの間隙に樹脂材を導入して形成されるものでもよい。あるいは、ソレノイドが、ケースと電磁コイルとを組み付けた状態で樹脂材をモールドすることにより端部部材を一体成形し、そのモールドの過程でケースと電磁コイルとの間隙に樹脂材を導入して形成されたモールド組立体に対し、スリーブ、プランジャおよびコアを組み付けて形成されるものでもよい。このような手法によれば、端部部材の形成と同時にケースと電磁コイルとの間隙に簡易かつ速やかに樹脂材を満たすことができ、また、その樹脂材の充填率を高くすることができる。

本発明によれば、ソレノイドへの通電時の温度上昇を簡易な手法にて抑制可能な電磁弁を提供することができる。

第１の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。 図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の組み付け工程および取り付け工程の特徴的部分を概略的に示す図である。 第２の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。 制御弁の組み付け工程および取り付け工程の特徴的部分を概略的に示す図である。 制御弁の組み付け工程および取り付け工程の特徴的部分を概略的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
本実施の形態の制御弁１は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される図示しない可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）を制御する制御弁（電磁弁）として構成されている。この圧縮機は、冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する。そのガス冷媒は凝縮器（外部熱交換器）にて凝縮され、さらに膨張装置により断熱膨張されて低温・低圧の霧状の冷媒となる。この低温・低圧の冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内空気を冷却する。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻されて冷凍サイクルを循環する。圧縮機は、自動車のエンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。制御弁１は、その圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御することで揺動板の角度、ひいてはその圧縮機の吐出容量を変化させる。

制御弁１は、圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｓ感知弁として構成されている。制御弁１は、吐出冷媒の一部をクランク室へ導入するための冷媒通路を開閉する弁部を含む弁本体２と、その弁部の開度を調整してクランク室へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド３とを一体に組み付けて構成される。弁本体２は、段付円筒状のボディ５、ボディ５の内部に設けられた弁部、ボディ５の内部に設けられて弁部を開閉するための駆動力を発生するパワーエレメント４（「感圧部」に該当する）等を備えている。ボディ５とソレノイド３とは接続部材６を介して接続固定されている。

ボディ５の側部には、圧縮機の吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受けるポート１１（「吐出室連通ポート」に該当する）が設けられている。ポート１１には、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を抑制するためのフィルタ１２が取り付けられている。ポート１１は、ボディ５の上部に設けられたポート１３（「クランク室連通ポート」に該当する）と内部で連通している。ポート１３にも、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を抑制するためのフィルタ１４が取り付けられている。ポート１３は、圧縮機のクランク室に連通し、主弁を経由した冷媒をクランク室へ向けて導出する一方、圧縮機の起動時にはクランク室から排出された冷媒を導入する。このとき導入された冷媒は、副弁を介して吸入室へ導出される。ボディ５の下端開口部は、ソレノイド３との間に形成された空間を介して圧縮機の吸入室に連通する。

ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、段付円筒状の弁形成部材１５が軸線方向に変位可能に設けられ、その内部通路により弁孔１６が形成されている。弁形成部材１５は、弁孔１６の下端開口部にて拡径されており、その拡径部の基端部により弁座１７（主弁座）が形成されている。そして、弁座１７にポート１１側から接離可能に対向するように、弁体１８（主弁体）が配設されている。弁体１８は、段付円筒状の作動ロッド１９の一部として形成されている。作動ロッド１９は、ボディ５の内周面に沿って摺動しつつガイドされることで軸線方向に動作する。弁座１７はテーパ面をなし、弁体１８の先端外周縁部が弁座１７に着脱することによって主弁（第１の弁部）を開閉し、吐出室からクランク室へ流れる冷媒流量を調整する。ボディ５におけるポート１３のやや上方には弁座２０（副弁座）が形成されている。一方、弁形成部材１５の上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部が設けられ、そのフランジ部により弁体２１（副弁体）が形成されている。弁体２１は、上方から弁座２０に着脱して副弁（第２の弁部）を開閉し、クランク室から吸入室へリリーフする冷媒流量を調整する。

ボディ５の下端開口部は、その内径が下方に向かって拡径されており、円板状のストッパ２３が圧入されている。ストッパ２３の中央部には挿通孔２４が設けられ、作動ロッド１９の下端部が挿通されている。接続部材６は有底円筒状をなし、その上半部にボディ５の下端部が内挿されるように圧入され、底部にソレノイド３が接続されている。接続部材６の側部には、圧縮機の吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２６（「吸入室連通ポート」に該当する）が形成されている。ボディ５、接続部材６およびソレノイド３により囲まれる内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２８を形成する。圧力室２８には、吸入圧力Ｐｓを感知して軸線方向に動作するパワーエレメント４（「感圧部」に該当する）が配置されている。

一方、ソレノイド３は、ヨークとしても機能する有底円筒状のケース３０と、ケース３０に対して固定された有底筒状のスリーブ３１と、ケース３０に固定されるとともにスリーブ３１の開口部側である上半部に内挿された円筒状のコア３２と、スリーブ３１の底部側である下半部に収容されてコア３２と軸線方向に対向配置された円筒状のプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４と、ケース３０の下端開口部を封止するように設けられた端部部材３５とを備えている。接続部材６の底部とケース３０の底部とが突き合わされ、その底部中央を貫通するように挿通孔２９が形成されている。そして、コア３２の上端部がその挿通孔２９に挿通されて外方に加締められることにより、接続部材６とケース３０とを内方から挟み込むように連結固定している。

コア３２の中央を軸線方向に貫通するように、円筒状のシャフト３６が挿通されている。シャフト３６は、その下端部がプランジャ３３の上端部に同軸状に圧入されている。その結果、シャフト３６とプランジャ３３とが固定され、両者を軸線方向に貫通する内部通路３７が形成されている。シャフト３６は、その上端部がパワーエレメント４に連結されており、ソレノイド力をパワーエレメント４を介して作動ロッド１９に伝達する。本実施の形態において、シャフト３６は、長方形状のステンレス鋼板をプレス加工により管状に丸めて形成されており、その丸め方向の両端を接合することなく、所定幅の間隙を残した構成とされている。すなわち、シャフト３６の一側面には全長にわたって軸線に平行なスリット３８が形成されており、内外を連通させている。このため、圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓは、スリット３８を介してシャフト３６の内部に導入され、そのシャフト３６およびプランジャ３３の内部通路３７を通ってプランジャ３３の背圧室３９に導かれる。なお、変形例においては、シャフト３６の長手方向の一部に内外を連通させるスリットを形成し、そのスリットから圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓを導入するようにしてもよい。

スリーブ３１は、非磁性材料からなり、その底部中央部が上方にやや凸となり、プランジャ３３を下方から支持できるように構成されている。また、スリーブ３１には円筒状のボビン４１が外挿されており、そのボビン４１に電磁コイル３４が巻回されている。コア３２の上端部外周面、スリーブ３１の上端面、およびケース３０の底部内面により囲まれた空間にはシールリング４７が介装され、ソレノイド３の内外のシールを確保している。

ケース３０の下端部は拡径され、半径方向外向きに突出した拡径部４０となっており、その内方に円板状のカラー４２が配設されている。カラー４２は、その拡径部４０の下端部が内方に加締められることによりケース３０に固定されている。カラー４２は、磁性材料からなり、ケース３０とともに磁気回路を構成する。カラー４２の底部中央には挿通孔４３が設けられ、スリーブ３１の下端部がその挿通孔４３を介して露出している。ボビン４１からは電磁コイル３４につながる一対の接続端子４４が延出し、それぞれカラー４２および端部部材３５を貫通して外部に引き出されている。同図には説明の便宜上、その一対の片方のみが表示されている。

端部部材３５は、ケース３０に内包されるソレノイド３内の構造物全体を下方から封止するように取り付けられている。端部部材３５は、耐食性を有する樹脂材のモールド成形（本実施の形態では射出成形）により形成され、その樹脂材がケース３０と電磁コイル３４との間隙にも満たされている。このように樹脂材がケース３０と電磁コイル３４との間隙に樹脂材を満たすことで、電磁コイル３４で発生した熱をケース３０に伝達しやすくし、その放熱性能を高めている。なお、この樹脂モールドの具体的方法については後述する。端部部材３５からは接続端子４４の先端部が引き出されており、図示しない外部電源に接続される。なお、端部部材３５を形成する樹脂材としては、例えばガラスを含有した６６ナイロン等のように適度な硬さと弾性を有するものが好ましい。一定以上の取付精度を確保するために、ゴムよりも硬度の高いものであるのが好ましい。

端部部材３５は、ケース３０の下端開口部側から拡径部４０を乗り越えるようにしてケース３０の外周面に所定長さオーバラップするように延設されている。また上述のように、端部部材３５がケース３０の内方にも満たされ、ボビン４１の上端部にまで延設されているため、端部部材３５がケース３０から脱落することが確実に防止されている。また、ケース３０の下端部において端部部材３５のオーバラップ部が形成されていることにより、ケース３０の内部への冷媒の進入を抑制するシール構造が同時に実現されている。

ただし、本実施の形態ではそのシール作用をより確実なものとするために、端部部材３５の上端開口部とケース３０の側面との間に比較的小さなＯリング４８が介装されている。また、端部部材３５の上方には、Ｏリング４９がケース３０に外挿されるように取り付けられている。Ｏリング４９は、Ｏリング４８よりも大きく、図示しない圧縮機のハウジングに設けられた取付孔に制御弁１が取り付けられた際に、その取付孔とケース３０との間に介装されるように配置され、外部からハウジング内部への異物の侵入を規制する。なお、変形例においてはＯリング４８を省略してもよい。その場合、端部部材３５の先端部にＯリング４８を嵌合収容する凹溝を設ける必要もない。

図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
ボディ５は、ステンレス鋼板をプレス成形して得られた複数の円筒状のボディ形成部材を順次嵌合し、軸線方向に連結することにより形成されている。すなわち、ボディ５は、ボディ形成部材５１にボディ形成部材５２を内挿させるように嵌合し、その２重管構造にさらにボディ形成部材５３を嵌合して形成されている。ボディ形成部材５１は、上方に向かって縮径する段付円筒状をなし、その大径部の下半部が接続部材６の上半部に内挿されるように圧入されている。ボディ形成部材５１の中径部には内外を連通させる連通孔５５が設けられている。

ボディ形成部材５２は、上方に向かって拡径する段付円筒状をなし、その中径部がボディ形成部材５１の小径部に圧入され、大径部がボディ形成部材５１の小径部とほぼ同じ外径を有する。ボディ形成部材５２の小径部は、ストッパ２３の挿通孔２４の内径とほぼ同じ外径を有し、その先端部が挿通孔２４を貫通して圧力室２８に延出している。ボディ形成部材５２の大径部の基端部上面に弁座２０が形成されている。また、ボディ形成部材５２の中径部において連通孔５５に対応する位置には、内外を連通させて連通孔５５と共にポート１１を形成する連通孔５６が設けられている。ボディ形成部材５１とボディ形成部材５２とストッパ２３とにより囲まれる空間には、シール用のＯリング６１が介装されている。

ボディ形成部材５２の中径部における大径部近傍には、内外を連通させる連通孔５７が設けられている。ボディ形成部材５３は、有底円筒状をなし、その底部がボディ形成部材５２の上端開口部を覆うように圧入されている。ボディ形成部材５３は、その下端開口部がボディ形成部材５１の上端部にオーバラップする位置まで延設されており、その下端部の連通孔５７に対応する位置には、内外を連通させて連通孔５７と共にポート１３を形成する連通孔５８が設けられている。なお、本実施の形態においては、ボディ形成部材５１およびボディ形成部材５２が「第１ボディ」を構成し、ボディ形成部材５３が「第２ボディ」を構成する。

ボディ形成部材５１の小径部の下端面と、ボディ形成部材５２の中径部の下部外周面と、Ｏリング６１と、ボディ形成部材５１の内周面とにより囲まれる空間にフィルタ１２が配置されている。すなわち、ボディ形成部材５１の小径部の下端面と、ボディ形成部材５２の中径部の下部外周面と、Ｏリング６１とにより溝状の嵌合部５９が形成され、その嵌合部５９に環状のフィルタ１２が嵌着されている。そして、その嵌合部５９を外方から覆うようにボディ形成部材５１が配設されている。すなわち、フィルタ１２は、ボディ形成部材５１とボディ形成部材５２とにより挟まれる空間に内外から係止可能に配置され、その脱落が確実に防止されている。フィルタ１２は、長尺帯状の金属メッシュをその長手方向に丸めてその両端部を所定量オーバラップさせ、そのオーバラップ部にスポット溶接を施すことにより環状に形成されている。フィルタ１２は、図示のように連通孔５５，５６よりも大きな幅を有するため、その一部が連通孔５５の外方または連通孔５６の内方に外れることもない。

一方、ボディ形成部材５１の小径部の上端面と、ボディ形成部材５２の中径部の上部外周面と、ボディ形成部材５２の大径部の下端面と、ボディ形成部材５３の下端部の内周面とにより囲まれる空間にフィルタ１４が配置されている。すなわち、ボディ形成部材５１の小径部の上端面と、ボディ形成部材５２の中径部の上部外周面と、ボディ形成部材５２の大径部の下端面とにより溝状の嵌合部６０が形成され、その嵌合部６０に環状のフィルタ１４が嵌着されている。そして、その嵌合部６０を外方から覆うようにボディ形成部材５３が組み付けられている。すなわち、フィルタ１４は、ボディ形成部材５２とボディ形成部材５３とにより挟まれる空間に内外から係止可能に配置され、その脱落が確実に防止されている。フィルタ１４は、長尺帯状の金属メッシュをその長手方向に丸めてその両端部を所定量オーバラップさせ、そのオーバラップ部にスポット溶接を施すことにより環状に形成されている。フィルタ１４は、図示のように連通孔５７，５８よりも大きな幅を有するため、その一部が連通孔５７の内方または連通孔５８の外方に外れることもない。

弁形成部材１５は、それぞれステンレス鋼板をプレス成形して得られた円筒状の弁体形成部材６３と弁座形成部材６４とを端部にて接合し、軸線方向に連結することにより形成されている。弁体形成部材６３は、その側部のポート１３に対応する位置に内外を連通させる連通孔６５が設けられ、上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部が設けられている。そのフランジ部が弁体２１を形成し、上方から弁座２０に着脱して副弁を開閉する。また、弁体形成部材６３は、その上半部がやや拡径されており、作動ロッド１９の摺動部を形成している。一方、弁座形成部材６４は、その上半部の内方に弁孔１６を形成し、その上端部が弁体形成部材６３の下端部に圧入されている。弁座形成部材６４の下半部は拡径されており、その側部のポート１１に対応する位置に内外を連通させる連通孔６６が設けられている。弁座１７は、その拡径部の基端部に形成されている。ボディ形成部材５２の連通孔５６と連通孔５７との間には、リング状のストッパ６７が内挿されるように圧入されており、ボディ形成部材５２とストッパ６７と弁座形成部材６４とにより囲まれる空間にシール用のＯリング６８が配設されている。Ｏリング６８は、ポート１１から導入された高圧の冷媒が、弁形成部材１５とボディ形成部材５２との間隙を介してポート１３側に流れるのを規制する。

作動ロッド１９は、弁体形成部材７１とガイド部材７２とを軸線方向に連結することにより形成されている。弁体形成部材７１は、ステンレス鋼材を切削加工して得られた円筒状をなし、その下半部がボディ形成部材５２の小径部に形成されたガイド孔２５に摺動可能に内挿されている。また、弁体形成部材７１の側部には半径方向外向きに突出する複数の脚部７３が設けられ、弁座形成部材６４の下半部に摺動可能に支持されている。弁体１８は、弁座形成部材６４の上端部により形成され、弁座１７に下方から着脱して主弁を開閉する。

ガイド部材７２は、ステンレス鋼板をプレス成形して得られた段付円筒状をなし、その下端部が弁体形成部材７１の上半部に内挿されるように圧入されている。弁体形成部材７１の上半部の内径が拡径されており、ガイド部材７２を連結したときにはその連結部の内径が等しくなるように構成されている。ガイド部材７２は、弁座形成部材６４を所定の間隙をもって貫通し、その上端部は２段階に拡径されている。１段目の拡径部は、弁体形成部材６３によって軸線方向に摺動可能に支持され、その摺動部のやや上方の側部には内外を連通する連通孔７４が設けられている。２段目の拡径部は、ボディ形成部材５２の大径部によって軸線方向に摺動可能に支持されている。

ガイド部材７２とボディ形成部材５３との間には、作動ロッド１９を主弁の開弁方向に付勢するスプリング７５が介装されている。また、ガイド部材７２と弁体形成部材６３との間には、弁形成部材１５を副弁の閉弁方向に付勢するスプリング７６が介装されている。スプリング７６の荷重はスプリング７５の荷重よりも小さく設定されている。弁体形成部材６３、ガイド部材７２およびボディ形成部材５３により囲まれる圧力室７７は、作動ロッド１９の内部通路７８を介して圧力室２８に連通している。つまり、圧力室７７には、圧力室２８と同様に吸入圧力Ｐｓが満たされる。

なお、変形例においては、ボディ形成部材５２と弁体形成部材７１との間にシール部材を設け、ポート１１から導入された吐出冷媒が圧力室２８へ漏れることを規制するようにしてもよい。例えば、ボディ形成部材５２の小径部の基端部に薄膜シート状（リング状）のパッキンを設けてもよい。そのパッキンに前後差圧が作用したときにセルフシール作用によりその内周部が弁体形成部材７１の摺動面に圧着するように構成してもよい。

パワーエレメント４は、作動ロッド１９とシャフト３６との間に介装されて弁部の開閉方向に変位可能に支持された中空のハウジング８１と、ハウジング８１内に密閉された基準圧力室Ｓを形成するように支持された感圧部材８２と、感圧部材８２の上端部に連結された反力伝達部材６９とを備えている。ハウジング８１は、ステンレス鋼板をプレス成形して得られた第１ハウジング８４と第２ハウジング８５とを接合して形成され、内部に感圧部材８２および反力伝達部材６９の収容空間を形成する。

第１ハウジング８４は有底筒状をなし、その底部中央に下方に延出する３つの脚部８６が設けられている（同図にはその１つのみ表示）。そして、その３つの脚部８６に囲まれる空間にシャフト３６の上端部を収容するようにしてシャフト３６に連結されている。各脚部８６は、第１ハウジング８４の底部に切り込みを入れ、その切り込み部を下方に折り曲げることにより得られる。そのように脚部８６を形成する結果、第１ハウジング８４の底部には、内外を連通させる３つの連通孔８７が形成される。第１ハウジング８４の底部中央において３つの脚部８６に囲まれる位置は、感圧部材８２の下端中央を嵌合させるために凹形状に形成されている。第１ハウジング８４の上半部側部には、内外を連通させるとともに反力伝達部材６９の一部を露出させる複数の挿通孔８８が設けられている。

第２ハウジング８５は有底筒状をなし、その上端部に半径方向外向きに延設されたフランジ部の先端にて第１ハウジング８４に接合（溶接）されている。第２ハウジング８５は、感圧部材８２の小径部に外挿されて摺動可能に支持される一方、その底部にて作動ロッド１９を下方から支持している。第２ハウジング８５の底部中央には、内外を連通させる連通孔８９が設けられている。この連通孔８９を介して作動ロッド１９の内部通路７８とハウジング８１の収容空間が連通される。第２ハウジング８５の上端外周縁において、複数の挿通孔８８に対応する位置には、反力伝達部材６９の一部を露出させる複数の挿通孔９０がそれぞれ設けられている。

感圧部材８２は、上下（弁部の開閉方向）に対向する一対のダイヤフラム９１，９２と、その一対のダイヤフラムのそれぞれに接合された一対のストッパ部材９３，９４と、その一対のストッパ部材の間に介装されたスプリング９５を含んで構成される。ダイヤフラム９１、９２はともに薄膜状の金属ダイヤフラムをプレス成形して得られた有底筒状の本体を有し、その開口部を突き合わせるように接合されて基準圧力室Ｓを形成している。すなわち、各ダイヤフラムの開口端部において半径方向外向きに延出する外周縁部を互いに突き合わせ、その外周縁部を一対のリング部材９６，９７により挟んで封止した状態で外周溶接を施すことにより密閉された基準圧力室Ｓが形成されている。この溶接は真空雰囲気内で行われるため、基準圧力室Ｓは真空状態となっているが、基準圧力室Ｓ内に大気等を満たすようにしてもよい。一対のリング部材９６，９７は同じ外径を有し、第１ハウジング８４の内周面に摺動しつつガイドされるガイド部材としても機能する。ダイヤフラム９１の底部中央には上方に凸となる連結部が形成され、ダイヤフラム９２の底部中央には下方に凸となる連結部が形成されている。

ストッパ部材９３は段付円柱状をなし、その上面中央に突設された凸部９８がダイヤフラム９１の連結部に下方から嵌合されるように連結されている。ストッパ部材９３の側部には半径方向外向きに延出するフランジ部４５が設けられている。一方、ストッパ部材９４も段付円柱状をなし、その下面中央に突設された凸部９９がダイヤフラム９２の連結部に上方から嵌合されるように連結されている。すなわち、第１ハウジング８４の底部中央の凹形状とストッパ部材９４の凸部９９とによりダイヤフラム９２の連結部が挟まれるように固定されている。ストッパ部材９４の側部には半径方向外向きに延出するフランジ部４６が設けられている。スプリング９５は、フランジ部４５とフランジ部４６との間に介装され、ストッパ部材９３とストッパ部材９４とを互いに離間させる方向に付勢している。このため、感圧部材８２は、圧力室２８の吸入圧力Ｐｓと基準圧力室Ｓの基準圧力との差圧に応じて軸線方向（弁部の開閉方向）に伸長または収縮する。ただし、その差圧が大きくなっても感圧部材８２が所定量収縮すると、ストッパ部材９３とストッパ部材９４の互いの先端面が当接して係止されるため、その収縮が規制される。

反力伝達部材６９は、円板状をなし、その外周縁部からハウジング８１を貫通して上方に延びる３つの脚部７０を有する（同図には１つのみ表示）。反力伝達部材６９の中央位置は、感圧部材８２の上端中央を嵌合させるために凹形状に形成されている。すなわち、その凹形状とストッパ部材９３の凸部９８とによりダイヤフラム９１の連結部が挟まれるように固定されている。反力伝達部材６９と第２ハウジング８５との間には、両者を離間する方向に付勢するスプリング７９が介装されている。なお、感圧部材８２の伸長により反力伝達部材６９が第２ハウジング８５の底部に当接状態となることもあるが、第２ハウジング８５の底部が図示のように波うち形状となっているため、作動ロッド１９の内部通路７８とハウジング８１の収容空間の連通状態は保持される。

このような構成において、圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓが所定の設定圧力Ｐsetよりも低くなると感圧部材８２が伸長方向に変形し、反力伝達部材６９の脚部７０がストッパ２３の下面を押圧する。その結果、反力伝達部材６９に作用する反力が、感圧部材８２およびハウジング８１を介してシャフト３６に伝達され、ソレノイド３によるソレノイド力を低減する方向の力が作用するようになっている。この設定圧力Ｐsetは、基本的にはスプリング９５のばね荷重によって予め調整され、蒸発器内の温度と吸入圧力Ｐｓとの関係から、蒸発器の凍結を防止できる圧力値として設定されている。設定圧力Ｐsetは、ソレノイド３への供給電流（設定電流）を変えることにより変化させることができる。

本実施の形態においては、主弁の有効受圧径Ａ（弁孔１６の開口端部の内径）と、ガイド孔２５の内径Ｂと、ガイド部材７２の弁体形成部材６３との摺動部の外径Ｃ（＝弁体形成部材６３の拡径部の内径）とが実質的に等しく形成されている。したがって、作動ロッド１９に作用する吐出圧力Ｐｄによる力、クランク圧力Ｐｃによる力、吸入圧力Ｐｓによる力はいずれもキャンセルされる。このため、圧縮機の制御状態においては、弁体１８は、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力、スプリング７５による開弁方向の力、およびパワーエレメント４による開弁方向の反力に基づいて開閉動作することになる。一方、弁座形成部材６４の下部摺動部の外径Ａ２（＝Ｏリング６８の内径）が、主弁の有効受圧径Ａよりも所定量小さく形成されている。したがって、ポート１１から導入された吐出圧力Ｐｄが弁座形成部材６４ひいては弁形成部材１５に対して副弁の閉弁方向に作用するようになる。このため、スプリング７６の荷重が小さくても、制御弁１の定常制御状態において副弁の閉弁状態を保持することができる。ただし、有効受圧径Ａと外径Ａ２との差は、制御弁１の起動時（ソレノイド３に起動電流を供給したとき）において副弁のスムーズな開弁を阻害しない程度に設定されている。一方、弁形成部材１５には、弁体形成部材６３の部分においてクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が作用するが、その差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）は通常の制御状態において支障がないほど小さい。このため、圧縮機の制御状態においてはスプリング７６の付勢力によって弁体２１が弁座２０に着座した状態（副弁の閉弁状態）が保持される。なお、このように吐出圧力Ｐｄ等の利用して制御弁１の定常制御状態における副弁の閉弁状態を確保可能な構成においては、スプリング７６を省略することも可能になる。

次に、制御弁の動作について説明する。
図３および図４は、制御弁の動作を表す図であり、図２に対応する。既に説明した図２は、制御弁の最大容量運転状態を示している。図３は、制御弁のブリード機能を動作させたときの状態を示している。図４は、比較的安定した制御状態を示している。以下においては、図１に基づき、適宜図２〜図４を参照しつつ説明する。

制御弁１において、ソレノイド３が非通電のとき、つまり自動車用空調装置が動作していないときには、コア３２とプランジャ３３との間に吸引力が作用しない。また、スプリング７５が作動ロッド１９およびパワーエレメント４を介してシャフト３６を下方に付勢しているため、弁体１８が弁座１７から離間して主弁が全開状態となる。一方、スプリング７６の付勢力により弁体２１が弁座２０に着座した状態が保持されるため、副弁は閉弁状態となっている。このとき、圧縮機の吐出室からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒は、全開状態の主弁を通過し、ポート１３からクランク室へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機は最小容量運転を行うようになる。また、この場合には吸入圧力Ｐｓが比較的高いので、感圧部材８２が収縮した状態となる。このとき、脚部７０がストッパ２３から離間した状態となるため、パワーエレメント４は作動ロッド１９とシャフト３６との間に介装されてはいるが、実質的に機能しない。

一方、自動車用空調装置の起動時など、ソレノイド３の電磁コイル３４に最大の制御電流が供給されると、プランジャ３３は、コア３２に最大の吸引力で吸引される。このとき、図３に示すように、ソレノイド力がパワーエレメント４を介して作動ロッド１９にそのまま伝達されて弁体１８が弁座１７に着座するが、ソレノイド力が大きいために主弁が閉じるだけでは留まらず、作動ロッド１９が弁形成部材１５を押圧しながらさらに上昇する。その結果、弁体２１が弁座２０から離間して副弁が開放される。このとき、感圧部材８２はストッパ部材９３とストッパ部材９４とが当接する最小状態まで収縮し、パワーエレメント４はその上死点に変位する。

すなわち、ソレノイド３に起動電流を供給することで主弁を閉じてクランク室への吐出冷媒の導入を規制すると同時に弁形成部材１５を変位させ、副弁を直ちに開いてクランク室内の冷媒を吸入室に速やかにリリーフさせる。本実施の形態では、圧縮機に形成された減圧通路（クランク室と吸入室とをつなぐオリフィス等）を介してもクランク室の減圧が行われるが、このように副弁を速やかに開弁させてその減圧応答性を最大限に高めることができ、圧縮機を速やかに起動させることができる。この状態から、ソレノイド３に供給する制御電流をやや低減すると、図２に示したように、主弁および副弁の双方が閉じた最大容量運転状態となる。

ここで、ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態にあるときには、図４に示すように、弁体２１が弁座２０に着座して副弁を閉じた状態で、弁体１８が弁体２１とは別体にて動作して主弁を開閉する。このとき、弁体１８は、スプリング７５による開弁方向の力と、スプリング７６による閉弁方向の力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力と、吸入圧力Ｐｓにより動作するパワーエレメント４によるソレノイド力を低減する方向の力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

そして、たとえば冷凍負荷が大きくなり吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高くなると、感圧部材８２が縮小するため、パワーエレメント４ひいては弁体１８が相対的に上方（閉弁方向）へ変位する。その結果、主弁の弁開度が小さくなり、圧縮機は吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下する方向に変化する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、感圧部材８２が伸長する。その結果、反力伝達部材６９の反力がシャフト３６に対してソレノイド力を低減させる方向に作用する。この結果、弁体１８への閉弁方向の力が低減されて主弁の弁開度が大きくなり、圧縮機は吐出容量を減らすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetに維持され、過剰冷房が防止される。

図５は、制御弁の組み付け工程および取り付け工程の特徴的部分を概略的に示す図である。（Ａ）および（Ｂ）は、その組み付け経過を表している。（Ｃ）は制御弁が圧縮機に取り付けられるときの状態を表している。
制御弁１の組み付けに際しては、まず同図（Ａ）に示すように、ケース３０の内方にスリーブ３１に収容したコア３２，プランジャ３３およびシャフト３６、電磁コイル３４を巻回したボビン４１、接続端子４４、およびカラー４２を含むソレノイド組立体を組み付ける。このとき、接続部材６も組み付けられる。その後、そのソレノイド組立体を図示しないモールド成形型に組み込み、樹脂材をモールド（射出成形）することにより、同図（Ｂ）に示すように端部部材３５を一体成形する。そのモールドの過程でケース３０と電磁コイル３４との間隙にも樹脂材が満たされる。その後、同図（Ｃ）に示すように、弁本体２を接続部材６に組み付けることにより制御弁１が構成される。

このように組み付けられた制御弁１は、同図（Ｃ）に示すように、圧縮機のハウジングに設けられた取付孔１００に取り付けられる。このとき、制御弁１は、その弁本体２側から取付孔１００に挿入され、図示しないワッシャなどによって固定される。ケース３０と取付孔１００との間にＯリング４９が介装されるため、外部雰囲気が取付孔１００の内部に侵入することが効果的に防止または抑制される。

以上に説明したように、本実施の形態の制御弁１においては、端部部材３５をソレノイド組立体にモールドする過程で、ケース３０と電磁コイル３４との間隙に空気層が形成されないよう樹脂材が満たされる。その結果、ケース３０と電磁コイル３４との熱伝導性を高くすることができ、電磁コイルにて発生した熱をケース３０の表面から効率よく放熱させることができる。また、端部部材３５の形成と同時にケース３０と電磁コイル３４との間隙に簡易かつ速やかに樹脂材を満たすことができ、また、その樹脂材の充填率を高くすることができる。

また、制御弁１においては、作動ロッド１９とシャフト３６とが弾性部材などを介することなくハウジング８１を介して剛に連結され、ソレノイド力がそのまま主弁の弁体１８に伝達される。このため、ソレノイド３がオフからオンに切り替えられて起動電流が供給されたときに、主弁を速やかに閉じることができる。また、主弁の弁座１７と副弁の弁体２１が弁形成部材１５に一体に形成され、弁形成部材１５が可動弁座としても機能する。このため、主弁が閉じると同時に副弁が開くように動作するため、クランク室への冷媒の導入を規制すると同時にクランク室から冷媒を排出することができ、圧縮機を速やかに起動させることができる。また、作動ロッド１９がソレノイド３により直接的に駆動されるため、仮にポート１１を通過した異物がボディ形成部材５２と弁体形成部材７１との間隙に侵入したとしても、制御弁１の駆動時に作動ロッド１９が大きく変位することにより、その異物を間隙から掻き出すことができる。このため、ボディ形成部材５２と弁体形成部材７１との間隙の入口にシール部材を配置しなくとも、異物の噛み込みの発生を防止または抑制することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る制御弁は、ソレノイドの構成および製造方法が異なるが、その他の部分において第１の実施の形態と共通する部分を多く有する。このため、第１の実施の形態と同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図６は、第２の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。

本実施の形態の制御弁２０１もＰｓ感知弁として構成され、弁本体２０２とソレノイド２０３とを接続部材２０６を介して一体に組み付けて構成される。弁本体２０２は、第１の本実施の形態の弁本体２とほぼ同様の構成を有するが、ボディ５の下端部がやや大きく拡径されており、またストッパ２２３の形状が有底円筒状となっている点で異なる。接続部材２０６は、その底部周縁部の複数箇所（本実施の形態では４箇所）に内外を連通する連通孔を有し、その連通孔がポート２６を形成している。

ソレノイド２０３は、ケース２３０、スリーブ２３１、コア２３２、プランジャ２３３、電磁コイル３４、端部部材２３５を備えている。ケース２３０は、その上端部開口部の複数箇所（本実施の形態では４箇所）に上方に突出する接続部２５１を有し、その複数の接続部２５１が接続部材２０６の複数の連通孔にそれぞれ挿通されて内方に加締められることにより、接続部材２０６に固定されている。一方、コア２３２は、その上端部が挿通孔２９に挿通されて外方に加締められることにより、接続部材２０６に固定されている。

シャフト３６は、その下端部がプランジャ２３３の上半部に同軸状に圧入されている。シャフト３６とプランジャ２３３とを軸線方向に貫通する内部通路３７が形成されている。スリーブ２３１の上端部外周面、ボビン４１の上端面、およびケース２３０の上端部内周面により囲まれた空間にはシール用のＯリング２４７が介装されている。ケース２３０の下端部には磁性材料からなる円板状のカラー２４２が固定されている。ケース２３０の下端部とカラー２４２の外周部との所定の対応箇所には切り欠きが設けられ、接続端子４４の引き出しを容易にしている。

端部部材２３５は、耐食性を有する樹脂材からなり、ケース２３０に内包されるソレノイド２０３内の構造物全体を下方から封止するように設けられている。接続端子４４の引き出し位置を電磁コイル３４の近傍としたため、端部部材２３５の底部の厚みが第１の実施の形態の端部部材３５よりも小さく構成されている。そのことが制御弁２０１全体の小型化に寄与している。本実施の形態においても端部部材２３５の樹脂材がケース２３０と電磁コイル３４との間隙に満たされ、電磁コイル３４で発生した熱をケース２３０に伝達しやすくし、その放熱性能を高めている。端部部材２３５は、ケース２３０の下半部の外周面にオーバラップするように延設されている。

図７および図８は、制御弁の組み付け工程および取り付け工程の特徴的部分を概略的に示す図である。各図の（Ａ）〜（Ｃ）は、その組み付け経過を表している。
制御弁２０１の組み付けに際しては、まず図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ケース２３０の内方に、電磁コイル３４を巻回したボビン４１、接続端子４４およびカラー４２を組み付けたコイル組立体２１０を形成する。そして、このコイル組立体２１０を図示しないモールド成形型に組み込み、樹脂材をモールド（射出成形）することにより、同図（Ｃ）に示すように端部部材２３５を一体成形したモールド組立体２２０を形成する。そのモールドの過程でケース２３０と電磁コイル３４との間隙にも樹脂材が満たされる。

一方、図８（Ａ）に示すように、スリーブ２３１、コア２３２、プランジャ２３３、シャフト３６、Ｏリング２４７および接続部材２０６を組み付けたスリーブ組立体２２５を形成しておく。そして、同図（Ｂ）に示すように、モールド組立体２２０に対してスリーブ組立体２２５を組み付けることにより、ソレノイド２０３を形成する。続いて、同図（Ｃ）に示すように、弁本体２０２を接続部材２０６に圧入しつつソレノイド２０３に組み付けることにより、制御弁２０１が構成される。

以上に説明したように、本実施の形態の制御弁２０１においても、端部部材２３５をモールド成形する過程で、ケース２３０と電磁コイル３４との間隙に空気層が形成されないよう樹脂材が満たされる。その結果、ケース２３０と電磁コイル３４との熱伝導性を高くすることができ、電磁コイル３４にて発生した熱をケース２３０の表面から効率よく放熱させることができる。また、端部部材２３５の形成と同時にケース２３０と電磁コイル３４との間隙に簡易かつ速やかに樹脂材を満たすことができ、また、その樹脂材の充填率を高くすることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

上記実施の形態においては、ソレノイドにおける端部部材の構成を、圧縮機の容量制御を行ういわゆるＰｓ感知弁に適用した例を示したが、適用対象となる制御弁の制御方式や制御対象はこれらに限られない。例えば、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保持するいわゆるＰｄ−Ｐｓ弁に適用してもよい。さらに、車両用空調装置ではなく、燃料噴射弁等のように車両に搭載される他の装置において作動流体を制御する電磁弁に適用してもよい。あるいは、例えば給湯装置の注湯を制御する制御弁のように、車両以外の装置において作動流体を制御する電磁弁に適用してもよい。

１ 制御弁、 ２ 弁本体、 ３ ソレノイド、 ４ パワーエレメント、 ５ ボディ、 １６ 弁孔、 １７ 弁座、 １８ 弁体、 １９ 作動ロッド、 ２０ 弁座、 ２１ 弁体、 ３０ ケース、 ３１ スリーブ、 ３２ コア、 ３３ プランジャ、 ３４ 電磁コイル、 ３５ 端部部材、 ３６ シャフト、 ４１ ボビン、 ８１ ハウジング、 ８２ 感圧部材、 ２０１ 制御弁、 ２０２ 弁本体、 ２０３ ソレノイド、 ２１０ コイル組立体、 ２２０ モールド組立体、 ２２５ スリーブ組立体、 ２３０ ケース、 ２３１ スリーブ、 ２３２ コア、 ２３３ プランジャ、 ２３５ 端部部材。

Claims (4)

1. 弁本体とソレノイドとを組み付けて構成される電磁弁において、
   前記ソレノイドは、
   前記弁本体に対して固定されるスリーブと、
   前記スリーブに対して内挿されるように固定されるコアと、
   前記スリーブに収容されて前記コアと軸線方向に対向配置されるプランジャと、
   前記スリーブの周囲に巻回されて前記プランジャおよび前記コアとともに磁気回路を形成する電磁コイルと、
   前記弁本体に対して固定されるとともに、内方に前記スリーブおよび前記電磁コイルを収容するとともにヨークとして機能する筒状のケースと、
   前記ケースの前記弁本体とは反対側の開口端部を封止するように設けられる樹脂材からなる端部部材と、
   を含み、前記端部部材の樹脂材が前記ケースと前記電磁コイルとの間隙を満たすように配設されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記ソレノイドは、前記ケースと前記電磁コイルとを組み付けた状態で樹脂材をモールドすることにより前記端部部材を一体成形し、そのモールドの過程で前記ケースと前記電磁コイルとの間隙に樹脂材を導入して形成されたモールド組立体に対し、前記スリーブ、前記プランジャおよび前記コアを組み付けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記ソレノイドは、前記コア、前記プランジャ、前記電磁コイルおよび前記ケースを含むソレノイド組立体を組み付けた後に、そのソレノイド組立体に対して樹脂材をモールドすることにより前記端部部材を一体成形し、そのモールドの過程で前記ケースと前記電磁コイルとの間隙に樹脂材を導入して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
4. 前記端部部材が、前記ケースの前記弁本体とは反対側の端部外周面を外方から覆うように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁弁。

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