JP2013145041A - 制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】作動流体に含まれる異物の噛み込みによる弁部の作動不良を防止または抑制可能な電気駆動弁を提供する。
【解決手段】制御弁は、弁孔と同軸状に延出する筒状のガイド部１１９と、弁孔に接離して弁部を開閉する有底筒状の弁体１１８と、弁体１１８とガイド部１１９とに囲まれる背圧室１５４と、弁孔と背圧室１５４とを連通させるリーク通路１２２とを含み、リーク通路１２２を介した背圧室１５４への作動流体の導入により、弁体１１８に作用する作動流体の圧力の少なくとも一部をキャンセルするキャンセル構造とを備える。弁体１１８とガイド部１１９とのオーバラップ部には摺動部１７０と間隙部１７２が形成される。少なくとも閉弁時には摺動部１７０が周方向につながる状態が形成され、開弁時にはオーバラップ部における間隙部１７２の割合が摺動部１７０の割合よりも大きくなるように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は作動流体の流れを制御する制御弁に関し、特に電気的に弁開度を調整するためのアクチュエータを備える制御弁に関する。

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、蒸発器等を冷媒循環通路に配置して構成される。そして、このような冷凍サイクルの運転状態に応じた冷媒循環通路の切り替えや冷媒流量の調整等のために種々の制御弁が設けられている（例えば特許文献１参照）。このような制御弁として、冷媒から受ける圧力による力とそれに対抗するスプリングの付勢力とのバランスにより弁部が開閉される機械弁や、さらに外部から電気的に開度を調整するためのアクチュエータを備える電気駆動弁が適宜用いられる。

特開平１１−２８７３５４号公報

ところで、このような空調装置に電気駆動弁を設ける場合、そのアクチュエータとしてモータやソレノイド等が用いられるが、省スペース化や省電力化等のためにそのアクチュエータをコンパクトに構成できるのが望ましい。このような観点から、特に比較的大きな開閉駆動力を要する大口径の弁部を備える電気駆動弁においては、その弁体に作用する流体圧力をキャンセルするための背圧キャンセル構造が設けられることがある。このような電気駆動弁においてはその背圧を保持するために、背圧室を区画する弁体の摺動部のクリアランスを微小に設定することが多い。

しかしながら、このような空調装置においては、圧縮機の吐出冷媒にその摺動部の摩耗等で発生した金属粉などの異物が含まれることがある。そして、冷媒が冷凍サイクルを循環する過程でその異物が電気駆動弁の摺動部に流入し、その円滑な摺動を妨げることがある。すなわち、電気駆動弁の弁体には前後差圧が作用するため、その弁体の摺動部の入口と出口との間にも圧力差が生じ、その圧力差によって異物が摺動部に流入する。このようにして摺動部に異物が堆積すると、その異物が弁体に固着するなどして弁部の円滑な開閉に支障をきたすおそれがある。なお、このような問題は車両に限らず、電気駆動弁を搭載する装置においては同様に発生しうる。

本発明の目的は、作動流体に含まれる異物の噛み込みによる弁部の作動不良を防止または抑制可能な電気駆動弁を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、作動流体の導入ポートおよび導出ポートが設けられたボディと、導入ポートと導出ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔と、ボディ内に設けられ、弁孔と同軸状に延出する筒状のガイド部と、ガイド部に摺動可能に挿通され、軸線方向に変位することにより底部が弁孔に接離して弁部を開閉する有底筒状の弁体と、ボディに取り付けられ、弁体に軸線方向の駆動力を付与可能なアクチュエータと、弁体とガイド部とに囲まれる背圧室と、記弁孔と背圧室とを連通させるリーク通路とを含み、リーク通路を介した背圧室への作動流体の導入により、弁体に作用する作動流体の圧力の少なくとも一部をキャンセルするキャンセル構造と、を備える。弁体がガイド部に挿通されることにより形成されるオーバラップ部には摺動部と間隙部が形成され、少なくとも閉弁時には摺動部が周方向につながる状態が形成されるとともに、その摺動部のクリアランスの断面がリーク通路の断面よりも小さくなり、開弁時にはオーバラップ部における間隙部の割合が摺動部の割合よりも大きくなるように構成されている。

この態様によると、少なくとも閉弁時には、弁体とガイド部とのオーバラップ部において摺動部が周方向につながる状態が形成され、その摺動部のクリアランスの断面がリーク通路の断面よりも小さくなる。このため、背圧室に導入される作動流体の圧力を安定に維持してキャンセル構造を有効に機能させることができ、比較的大きな弁部であっても小さな駆動力で駆動することができる。一方、このような状態で異物がその摺動部に導かれたとしても、開弁時にはオーバラップ部における間隙部の割合が摺動部の割合よりも大きくなるため、その間隙部を介して異物を排出することが可能となる。すなわち、作動流体に含まれる異物の噛み込みによる弁部の作動不良を防止または抑制することができる。

本発明の別の態様もまた、制御弁である。この制御弁は、作動流体の導入ポートおよび導出ポートが設けられたボディと、導入ポートと導出ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔と、ボディ内に設けられた区画部と、区画部に対して相対変位可能に挿通され、軸線方向に変位することにより弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、弁体に軸線方向の駆動力を付与可能なアクチュエータと、弁体と区画部とに囲まれる背圧室と、記弁孔と背圧室とを連通させるリーク通路とを含み、リーク通路を介した背圧室への作動流体の導入により、弁体に作用する作動流体の圧力の少なくとも一部をキャンセルするキャンセル構造と、を備える。弁体が区画部に挿通されることにより形成されるオーバラップ部のクリアランスが、弁部の全開時に閉弁時よりも大きくなるように構成されている。

この態様によると、弁部の全開時には弁体と区画部とのオーバラップ部のクリアランスが大きくなるため、オーバラップ部に異物が存在していたとしても、その異物を排出しやくすなる。すなわち、作動流体に含まれる異物の存在による弁部の作動不良を防止または抑制することができる。

本発明のさらに別の態様もまた、制御弁である。この制御弁は、作動流体の導入ポートおよび導出ポートが設けられたボディと、導入ポートと導出ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔と、ボディ内に設けられた区画部と、区画部に対して相対変位可能に挿通されて、弁孔とは反対側にて区画部との間に背圧室を形成する一方、軸線方向に変位することにより弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、を備える。弁体が区画部に挿通されることにより形成されるオーバラップ部のクリアランスが、弁部の全開時に閉弁時よりも大きくなるように構成されている。

この態様によると、弁部の全開時には弁体と区画部とのオーバラップ部のクリアランスが大きくなるため、オーバラップ部に異物が存在していたとしても、その異物を排出しやくすなる。すなわち、作動流体に含まれる異物の存在による弁部の作動不良を防止または抑制することができる。

本発明によれば、作動流体に含まれる異物の噛み込みによる弁部の作動不良を防止または抑制可能な電気駆動弁を提供することができる。

第１実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 第１実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 弁体の摺動部の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 弁体の摺動部の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 弁体の摺動部における異物の排出機能を表す説明図である。 第２実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第２実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第３実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第３実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第４実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第４実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第５実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 第５実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第６実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 第６実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第７実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第７実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第８実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 第８実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第８実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第９実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第９実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 第１０実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 第１０実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。 弁体の摺動部の構成および動作を表す部分拡大断面図である。 弁体の摺動部の構成および動作を表す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
本実施形態は、本発明の制御弁を電気自動車の冷暖房装置に適用する電磁弁として具体化したものである。この車両用冷暖房装置は、圧縮機、室内凝縮器、室外熱交換器、蒸発器およびアキュムレータを配管にて接続した冷凍サイクルを備える。車両用冷暖房装置は、作動流体としての冷媒が冷凍サイクルを状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。

車両用冷暖房装置は、冷房運転時と暖房運転時とで複数の冷媒循環通路を切り替えるように運転される。そして、この冷凍サイクルは、室内凝縮器と室外熱交換器とが凝縮器として並列に動作可能に構成され、また、蒸発器と室外熱交換器とが蒸発器として並列に動作可能に構成されている。圧縮機は、ハウジング内にモータと圧縮機構を収容する電動圧縮機として構成される。室内凝縮器は、車室内に設けられ、室外熱交換器とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器として機能する。室外熱交換器は、車室外に配置され、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。蒸発器は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。アキュムレータは、蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておく装置であり、液相部と気相部とを有し、気相部の冷媒を圧縮機に導出する。

そして、本実施形態の制御弁は、蒸発器の下流側に設けられ、その蒸発器における冷媒の蒸発圧力を制御する蒸発圧力制御弁として機能する。すなわち、本実施形態の制御弁は、室内蒸発器の下流側と室外蒸発器の下流側にそれぞれ設けられ、電流供給によって弁部の開度を調整することにより蒸発器の下流側通路の開度を調整し、それにより蒸発器の蒸発圧力を調整する。なお、本実施形態では、その制御弁として通電有無によって開閉する開閉弁（オン／オフ弁）が用いられ、その一定時間あたりの開弁時間を調整することにより開度を調整する。変形例においては、弁部の開口面積そのものを調整可能な比例弁や差圧弁として構成してもよい。

次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。図１および図２は、第１実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。

図１に示すように、制御弁１０１は、内部に弁機構を収容した弁本体１０２と、その弁機構を駆動するソレノイド１０４とを組み付けて構成される。ソレノイド１０４は、弁本体１０２におけるボディ１０５の一端部（上端部）に取り付けられている。ボディ１０５の他端部（下端部）には上流側通路につながる導入ポート１１０が設けられ、側部には下流側通路につながる導出ポート１１２が設けられている。導入ポート１１０と導出ポート１１２とをつなぐ内部通路には弁孔１１４が設けられ、その下流側開口端部に弁座１１６が形成されている。

弁孔１１４の下流側の圧力室１１７には、有底円筒状の弁体１１８が配設されている。ボディ１０５の上端部から圧力室１１７に向けて円筒状のガイド部１１９が下方に延設されており、弁体１１８がガイド部１１９に摺動可能に外挿されている。弁体１１８とガイド部１１９は、弁孔１１４に同軸状に（同一軸線上に）配設されている。弁体１１８は、ガイド部１１９にガイドされつつ安定に支持される。弁体１１８とボディ１０５との間には、弁体１１８を開弁方向に付勢するスプリング１２０が介装されている。

一方、ソレノイド１０４は、ボディ１０５の上端開口部を封止するように取り付けられている。ソレノイド１０４は、ボディ１０５を封止する接続部材１０７に連結されたコア１３０と、コア１３０を収容するように接続部材１０７に固定された有底円筒状のスリーブ１３２と、スリーブ１３２内でコア１３０に軸線方向に対向配置されたプランジャ１３４と、スリーブ１３２に外挿嵌合されたボビン１３６と、ボビン１３６に巻回された電磁コイル１３８とを含む。プランジャ１３４は、コア１３０に対して弁本体１０２の反対側、つまりスリーブ１３２の底部側に配設されている。そして、電磁コイル１３８を外部から覆うように樹脂モールドがなされている。ボビン１３６の上面には磁性体からなる環状プレート１３９が設けられている。環状プレート１３９は、ソレノイド１０４への通電時に磁気回路を構成するヨークとして機能する。

コア１３０にはその軸線に沿って貫通孔１３１が設けられ、その貫通孔１３１を長尺状の作動ロッド１４２が貫通している。作動ロッド１４２は、その上端がプランジャ１３４の下面に当接し、下端が弁体１１８の底部に当接している。すなわち、作動ロッド１４２は、プランジャ１３４と弁体１１８との間に固定されることなく挟まれるように配設され、それらと一体に動作する。スリーブ１３２の底部とプランジャ１３４との間には背圧室１４６が形成される。プランジャ１３４は段付円柱状をなし、その外周面の所定箇所には軸線に平行な連通溝１４３が形成され、さらに上半部にはその連通溝１４３と背圧室１４６とを連通させる連通路１４４が形成されている。このような構成により、コア１３０とプランジャ１３４との間の空間と背圧室１４６との連通状態が維持される。

スリーブ１３２の上端部はその内径が縮径されており、その縮径部に形成された段部により係止部１４８が構成されている。係止部１４８は、プランジャ１３４の軸線方向上方への変位を規制する。一方、プランジャ１３４の上端部はその外径が縮径されており、その縮径部には凹状の嵌合溝１５０が周設されている。そして、その嵌合溝１５０にＯリング１５２（「環状の緩衝部材」として機能する）が嵌着されている。ソレノイド１０４の非通電時には、このＯリング１５２と係止部１４８とにより消音機構が構成される。

すなわち、ソレノイド１０４を通電状態から非通電状態（オンからオフ）に切り替えると、図示のようにプランジャ１３４が軸線方向上方に変位するが、係止部１４８がＯリング１５２を係止することによりその変位を規制する。このＯリング１５２が緩衝部材として機能し、係止部１４８に係止される際に変形して衝撃を吸収することで、プランジャ１３４が係止部１４８に直接係止される場合よりも衝突音の発生が抑制される。

また、スリーブ１３２の上端部が縮径されており、その縮径部のテーパ面にてＯリング１５２に当接するように構成されている。その結果、Ｏリング１５２が係止部１４８に係止されたときには、Ｏリング１５２に係止部１４８からの反力として斜め下方の垂直抗力が作用するようになる。すなわち、Ｏリング１５２は反力としてプランジャ１３４の軸線方向の成分のみならず、軸線と直角方向の成分を受けるようになる。しかも、その直角方向の成分が半径方向内向きに作用することから、Ｏリング１５２を内側に逃がすことができ、軸線方向への偏った変形を防止または抑制できるようになる。このような構成により、ソレノイド１０４のオン・オフによりＯリング１５２に圧縮応力が繰り返し作用するとしても、Ｏリング１５２に永久歪みを発生し難くすることができ、その消音機能を長期にわたって安定に維持できるようになる。

嵌合溝１５０は、ソレノイド１０４への通電時にプランジャ１３４がコア１３０に最も近接した状態において環状プレート１３９よりも上方に位置するようプランジャ１３４に形成されている（図２参照）。その結果、ソレノイド１０４の通電時においてもＯリング１５２がヨークの外側（環状プレート１３９よりも上方）に位置し、磁気特性にロスが生じにくい構成となっている。なお、変形例においては、磁気特性のロスが予め定める基準値以下となる範囲でＯリング１５２とヨークとが部分的にオーバラップする構成としてもよい。例えば、プランジャ１３４がコア１３０に最も近接した状態において、Ｏリング１５２と環状プレート１３９とが半径方向に部分的にオーバラップするものの、環状プレート１３９とプランジャ１３４との間にＯリング１５２を介することのない磁路を確保可能な構成としてもよい。

また、コア１３０の下端部が外方に加締められることにより上述のガイド部１１９が固定されている。弁体１１８は、ガイド部１１９に摺動可能に外挿されている。このような構成により、弁体１１８とガイド部１１９との間に背圧室１５４が区画形成される。背圧室１５４は、コア１３０と作動ロッド１４２との間のクリアランス、コア１３０とプランジャ１３４との間の空間、連通溝１４３、連通路１４４を介して背圧室１４６と連通している。弁体１１８の底部には、背圧室１５４と上流側の圧力室とを連通させる連通孔１２２（「リーク通路」として機能する）が形成されている。このため、図２に示すような制御弁１０１の制御時には背圧室１５４に上流側圧力Ｐinが満たされるようになる。

以上のように構成された制御弁１０１は、図１に示すようにソレノイド１０４がオフにされた状態（非通電状態）では、コア１３０とプランジャ１３４との間に吸引力が作用しないため、弁体１１８がスプリング１２０により開弁方向に付勢されて全開状態となる。一方、図２に示すようにソレノイド１０４がオンにされた状態（通電状態）では、コア１３０とプランジャ１３４との間に吸引力が作用するため、そのソレノイド力が作動ロッド１４２を介して弁体１１８に伝達される。その結果、弁体１１８が閉弁方向に動作する。

本実施形態では、連通孔１２２を介して背圧室１５４に上流側圧力Ｐinを導入することにより、上流側圧力Ｐinと下流側圧力Ｐoutとの差圧（Ｐin−Ｐout）があっても、その差圧が弁体１１８に作用する影響を大きくキャンセルし、比較的小さなソレノイド力で弁体１１８を閉弁方向に駆動することが可能となっている。なお、断面積Ｂは、弁体１１８におけるガイド部１１９との摺動部の内径を直径とする断面積に相当し、本実施形態では断面積Ａと断面積Ｂとを実質的に同一に設定している。

また、本実施形態では連通孔１２２を十分に小さくすることにより、連通孔１２２を介した背圧室１５４への冷媒の導入出によって弁体１１８の動作を緩和するダンパ機能が発揮されるようになる。本実施形態においては、制御弁１０１のソレノイド１０４の通電状態（オン）と非通電状態（オフ）との時間の比率、つまりオン・オフのデューティ比を調整することにより、その前後差圧の平均値である平均差圧を適切な値に制御することができる。

次に、本実施形態の主要部の構成および動作の詳細について説明する。
図３および図４は、弁体の摺動部の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図３（Ａ）は図１に対応し、ソレノイド１０４がオフの状態を示す部分拡大断面図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図４（Ａ）は図２に対応し、ソレノイド１０４がオンの状態を示す部分拡大断面図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

図３に示すように、ガイド部１１９は、その上半部１６０の外周が概ね六角形状とされ、下半部１６２の外周が円形状とされている。上半部１６０の外周の頂部はＲ形状とされ、各頂部をつなぐ外接円の径が下半部１６２の外径と等しく設定されている。一方、弁体１１８は、その上半部１６４の内周が円形状とされ、下半部１６６の内周が上半部よりも大きな多角形状（本実施形態では概ね１２角形状）とされている。そして、下半部１６６の内接円の径が上半部１６４の内径に等しく設定されている。

また、図４に示すように、弁体１１８の上半部１６４の内周面とガイド部１１９の下半部１６２の外周面とは、その内径と外径とがほぼ等しく設定され、弁体１１８の上半部１６４がガイド部１１９の下半部１６２と対向する位置に変位したときには、両者が全周にわたって当接する相補形状となっている。

このような構成により、弁体１１８とガイド部１１９とが半径方向に重なるオーバラップ部には、弁体１１８の内周面とガイド部１１９の外周面との間に摺動部１７０（太線参照）と間隙部１７２が形成される。ソレノイド１０４がオフにされた開弁状態においては、図３に示すように、弁体１１８とガイド部１１９とのオーバラップ部における間隙部１７２の割合が摺動部１７０の割合よりも大きくなる。その結果、連通孔１２２から導入された冷媒が、間隙部１７２を通って背圧室１５４の外部に排出されやすくなる。

一方、ソレノイド１０４がオンにされた閉弁状態においては、図４に示すように、弁体１１８とガイド部１１９とのオーバラップ部において摺動部１７０が周方向につながる状態が形成される。このとき、摺動部１７０のクリアランスの断面が連通孔１２２の断面よりも小さくなり、背圧室１５４の圧力が上流側圧力Ｐinに安定に維持される。

図５は、弁体の摺動部における異物の排出機能を表す説明図である。図５（Ａ）は図４（Ａ）のＤ部拡大図に対応し、図５（Ｂ）は図３（Ａ）のＤ部拡大図に対応する。
閉弁状態から開弁状態へ変化すると、弁体１１８とガイド部１１９とのオーバラップ部の状態が図５（Ａ）に示す状態から図５（Ｂ）に示す状態に変化する。すなわち、弁体１１８とガイド部１１９とのクリアランスが大きくなり、弁体１１８とガイド部１１９との間隙を介して冷媒が排出されやすくなる。このため、仮に図５（Ａ）に示すように、弁体１１８とガイド部１１９との間に異物（白丸参照）が滞留していた場合には、図５（Ｂ）に示すように、その異物の排出を促進することができる（二点鎖線矢印参照）。

［第２実施形態］
本実施形態の制御弁は、弁体およびガイド部の構成が異なる以外は第１実施形態と同様の構成を有する。このため、第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図６および図７は、第２実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図６（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図７（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

本実施形態においては、第１実施形態の弁体１１８に代えて弁体２１８を採用し、ガイド部１１９に代えてガイド部２１９を採用する。図６に示すように、本実施形態の制御弁は、ガイド部２１９の上半部２６０が断面円環状に形成され、その外径が弁体２１８の上半部１６４の内径よりも小さく構成されている。また、弁体２１８の下半部２６６が断面円環状に形成され、その内径がガイド部２１９の下半部１６２の外径よりも大きく構成されている。このため、ソレノイド１０４がオフにされた開弁状態においては、弁体２１８とガイド部２１９とのオーバラップ部の全体にわたって間隙部１７２が形成され、背圧室１５４の冷媒が、第１実施形態よりも外部に排出されやすくなる。

なお、本実施形態では図示のように、作動ロッド１４２の下端部が弁体２１８の底部中央に圧入されることで、弁体２１８が作動ロッド１４２に固定される。このため、図示の開弁状態においても弁体２１８の軸線方向への安定した動作を維持することができる。

一方、図７に示すように、弁体２１８の上半部１６４の内径とガイド部２１９の下半部１６２の外径とはほぼ等しく設定されている。このため、ソレノイド１０４がオンにされた閉弁状態においては、弁体２１８とガイド部２１９とのオーバラップ部において摺動部１７０が周方向につながる状態が形成される。

すなわち、本実施形態の制御弁によれば、閉弁時においてはオーバラップ部において摺動部１７０が周方向につながる状態が形成されるが、開弁時においてはオーバラップ部の全体にわたって間隙部１７２が形成される。このため、仮に閉弁時において弁体２１８とガイド部２１９との間に異物が滞留していたとしても、開弁動作によってその異物を速やかに排出できるようになる。

［第３実施形態］
本実施形態の制御弁は、弁体およびガイド部の構成が異なる以外は第１実施形態と同様の構成を有する。このため、第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図８および図９は、第３実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図８（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図９（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

本実施形態においては、第１実施形態の弁体１１８に代えて弁体３１８を採用し、ガイド部１１９に代えてガイド部３１９を採用する。図８に示すように、弁体３１８は、断面円環状に形成され、その内径が軸線方向の全体にわたって一定とされている。一方、ガイド部３１９には、その軸線方向中間部に凸面部３６２が周設されている。凸面部３６２は、その全周にわたって弁体３１８の内周面に当接するよう、その外径が弁体３１８の内径とほぼ等しく設定されている。ガイド部３１９の外周面における凸面部３６２の上下には、軸線に平行な突条３２０が等間隔で周設されている。本実施形態では８つの突条３２０が軸線を中心として４５度おきに設けられ、各突条３２０の先端を結ぶ外接円の径が弁体３１８の内径とほぼ等しく設定されている。

このような構成により、図８に示す開弁時においても図９に示す閉弁時においても、ガイド部３１９の凸面部３６２と弁体３１８の内周面が常に当接し、弁体３１８とガイド部３１９とのオーバラップ部の一部に摺動部１７０が周方向につながる状態が常に形成されるようになる。このため、仮に弁体３１８とガイド部３１９との間に異物が滞留した場合、第１，第２実施形態のようにはその排出を促進することができない。しかし、凸面部３６２が軸線方向の一部の領域に限られており、その前後には間隙部１７２が比較的大きく形成されるため、弁体３１８が開弁方向に動作する過程で異物を巻き込みつつ外部へ押し出すようになる。したがって、弁体とガイド部とが軸線方向のほぼ全域にわたって当接するような構成と比較すれば、異物の排出しやすくなる。

［第４実施形態］
本実施形態の制御弁は、弁体およびガイド部の構成が異なる以外は第１実施形態と同様の構成を有する。このため、第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図１０および図１１は、第４実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図１０（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図１０（Ｃ）は図１０（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図１１（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

本実施形態においては、第１実施形態の弁体１１８に代えて弁体４１８を採用し、ガイド部１１９に代えてガイド部４１９を採用する。図１０に示すように、ガイド部４１９は、断面円環状に形成され、その外径が軸線方向の全体にわたって一定とされている。一方、弁体４１８は、有底円筒状の本体４２０に円筒状の摺動部材４２２を内挿するように組み付けて構成される。摺動部材４２２は、本体４２０の上半部に圧入されており、その内径がガイド部４１９の外径とほぼ等しく設定され、その内周面が全周にわたってガイド部４１９の外周面に当接する凸面部となっている。また、本体４２０の下半部の内周面には、軸線に平行な突条４２４が等間隔で周設されている。本実施形態では１２の突条４２４が軸線を中心として３０度おきに設けられ、各突条４２４の先端を結ぶ内接円の径がガイド部４１９の外径とほぼ等しく設定されている。

このような構成により、図１０に示す開弁時においても図１１に示す閉弁時においても、摺動部材４２２の内周面（凸面部）とガイド部４１９の外周面が常に当接し、弁体４１８とガイド部４１９とのオーバラップ部に摺動部１７０が周方向につながる状態が常に形成されるようになる。このため、仮に弁体４１８とガイド部４１９との間隙に異物が滞留した場合、第１，第２実施形態のようにはその排出を促進することができない。しかし、摺動部材４２２が弁体４１８の開口端部に限定して設けられるため、弁体とガイド部とが軸線方向のほぼ全域にわたって当接するような構成と比較すれば、異物の排出しやすくなる。一方、弁体４１８を別体で形成された本体４２０と摺動部材４２２とを組み付けて構成するようにしたため、凸面部の形成が容易になるというメリットがある。

［第５実施形態］
本実施形態の制御弁は、弁体およびガイド部の構成が異なる以外は第１実施形態と同様の構成を有する。このため、第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図１２および図１３は、第５実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。

図１２に示すように、制御弁５０１は、弁本体５０２とソレノイド５０４とを組み付けて構成される。ボディ１０５を封止する接続部材５０７にガイド部５１９が固定されている。ガイド部５１９は、圧力室１１７に向けて下方に延設されており、弁体５１８がガイド部５１９に摺動可能に内挿されている。すなわち、本実施形態においては、ガイド部５１９が弁体５１８の外側に設けられている。

本実施形態においても、弁孔１１４の断面積Ａと、弁体５１８におけるガイド部５１９との摺動部の外径を直径とする断面積Ｂとを実質的に同一に設定し、弁体５１８に作用する冷媒の圧力の影響が大きくキャンセルされるようにしている。

作動ロッド１４２は、その上端部がプランジャ５３４の下端部に圧入され、下端部が弁体５１８の底部に圧入されている。すなわち、作動ロッド１４２は、プランジャ５３４および弁体５１８の双方に固定されている。スプリング１２０は、コア５３０とプランジャ５３４との間に介装され、プランジャ５３４を介して弁体５１８を開弁方向に付勢する。

制御弁５０１は、図１２に示すようにソレノイド５０４がオフにされた状態では、コア５３０とプランジャ５３４との間に吸引力が作用しないため、弁体５１８はスプリング１２０の付勢力により全開状態となる。一方、図１３に示すようにソレノイド５０４がオンにされた状態では、コア５３０とプランジャ５３４との間に吸引力が作用するため、そのソレノイド力が作動ロッド１４２を介して弁体５１８に伝達される。その結果、弁体５１８が閉弁方向に動作する。

図１４および図１５は、弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図１４（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図１４（Ｃ）は図１４（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図１５（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

図１４に示すように、ガイド部５１９は、その上半部５６０の内周が六角形状とされ、下半部５６２の内周が円形状とされている。そして、上半部５６０の内接円の径が下半部５６２の内径と等しくなるように設定されている。一方、弁体５１８は、その上半部５６４および下半部５６６ともに断面円環状に形成されているが、下半部５６６の外径が上半部５６４よりも小さく設定されている。

また、図１５に示すように、弁体５１８の上半部５６４の内周面とガイド部５１９の下半部５６２の外周面とは、その内径と外径とがほぼ等しく設定され、弁体５１８の上半部５６４がガイド部５１９の下半部５６２と対向する位置に変位したときには、両者が全周にわたって当接する相補形状となっている。

このような構成により、図１５に示す閉弁時においては、弁体５１８とガイド部５１９とのオーバラップ部において摺動部１７０が周方向につながる状態が形成される。一方、図１４に示す開弁時においては、弁体５１８とガイド部５１９とのオーバラップ部に摺動部１７０と間隙部１７２が形成される。このとき、弁体５１８とガイド部５１９とのオーバラップ部における間隙部１７２の割合が摺動部１７０の割合よりも大きくなる。その結果、連通孔１２２から導入された冷媒が、間隙部１７２を通って背圧室１５４の外部に排出されやすくなる。

［第６実施形態］
本実施形態の制御弁は、弁体およびガイド部の構成が異なる以外は第１実施形態と同様の構成を有する。このため、第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図１６および図１７は、第６実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。

図１６に示すように、制御弁６０１は、弁本体６０２とソレノイド６０４とを組み付けて構成される。ボディ１０５を封止する接続部材６０７は、その中央部が下方、つまりボディ１０５の内方に延出して円筒状の区画部６０８を構成している。接続部材６０７の内方にはコア６３０の下半部が挿通されている。また、区画部６０８の下端との間にシール部材６１０を挟持するように支持部材６１２が組み付けられている。シール部材６１０は、円環状をなす薄膜状の弾性体（例えばゴム）からなり、その内周端部の厚肉部が区画部６０８と支持部材６１２との間に挟まれるようにして支持されている。シール部材６１０の薄肉部は、区画部６０８および支持部材６１２の各外周面よりも半径方向外向きに延出している。

区画部６０８の下端は、その中央部が周縁部よりも下方に突出して円ボス状をなし、さらにその中央部と周縁部との境界部に円形の環状溝が形成されている。一方、支持部材６１２は、外周端部に厚肉部を有する段付円環状をなしている。支持部材６１２は、その上面中央部が区画部６０８の下面中央（円ボス部下端面）に当接するように組み付けられ、コア６３０の下端部が外方に加締められることにより区画部６０８に固定されている。

区画部６０８の下面と支持部材６１２の上面との間には、区画部６０８の環状溝の位置に円環状の収容部６１４が形成され、その収容部６１４から半径方向外向きに延びるようにスリット状の挿通部６１６が形成されている。シール部材６１０は、その厚肉部が収容部６１４に収容され、その薄肉部が挿通部６１６を介して半径方向外向きに突出するように配設されている。なお、支持部材６１２には、上下に貫通して収容部６１４を内外に連通させる連通孔６２０が設けられている。

弁体６１８は、区画部６０８に外挿されている。弁体６１８の上端開口部には、半径方向内向きにやや突出した係合部６２２が設けられている。そして、シール部材６１０がその上面の外周縁部にて係合部６２２に着脱することにより、背圧室１５４の上端開口部を開閉できるように構成されている。

コア６３０にはその軸線に沿って貫通孔１３１が設けられ、その貫通孔１３１を作動ロッド１４２が貫通している。なお、コア６３０および区画部６０８は、作動ロッド１４２を摺動可能に支持することにより弁体６１８を軸線方向にガイドするガイド部として機能する。作動ロッド１４２は、その上端がプランジャ１３４の下面に当接し、下端が弁体６１８の底部中央に設けられた凹部と嵌合している。本実施形態において、作動ロッド１４２は弁体６１８に当接するが固定されてはいない。すなわち、作動ロッド１４２は、プランジャ１３４と弁体６１８との間に固定されることなく挟まれるように配設され、それらと一体に動作する。変形例おいては、作動ロッド１４２の下端部を弁体６１８に圧入するなどして固定してもよい。

なお、図１７に示すように、弁孔１１４の断面積Ａと、シール部材６１０が係合部６２２に着座したときの有効受圧径を直径とする断面積Ｂとを実質的に同一に設定し、弁体６１８に作用する冷媒の圧力の影響が大きくキャンセルされるようにしている。

以上のように構成された制御弁６０１は、図１６に示すようにソレノイド６０４がオフにされた状態では、コア６３０とプランジャ１３４との間に吸引力が作用しないため、弁体６１８はスプリング１２０の付勢力により全開状態となる。一方、図１７に示すようにソレノイド６０４がオンにされた状態では、コア６３０とプランジャ１３４との間に吸引力が作用するため、そのソレノイド力が作動ロッド１４２を介して弁体６１８に伝達される。その結果、弁体６１８が閉弁方向に動作する。

図１８および図１９は、弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図１８（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図１８（Ｃ）は図１８（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図１９（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

ソレノイド６０４がオフにされた全開状態においては、図１８に示すように、シール部材６１０が係合部６２２から離間し、シール部材６１０の外周面と弁体６１８の内周面との間に所定のクリアランス６７２が形成される。一方、係合部６２２と区画部６０８との間には、それより大きなクリアランス６７４が形成される。すなわち、背圧室１５４の上端部開口部が開放される。しかも、弁体６１８と区画部６０８との間には摺動部が存在しないため、弁体６１８と区画部６０８とのオーバラップ部の全域にわたって冷媒の流れを許容する間隙通路が形成されるようになる。このため、弁体６１８と区画部６０８との間に異物が滞留していた場合には、その異物の排出を効果的に促進することができる。

一方、ソレノイド６０４がオンにされた閉弁状態においては、図１９に示すように、シール部材６１０が係合部６２２に着座する。このとき、シール部材６１０の周縁部が弾性変形しつつ係合部６２２に密着するため、背圧室１５４の上端開口部を気密に封止することができ、背圧室１５４の圧力が上流側圧力Ｐinに安定に維持される。また、このようにシール部材６１０が弾性変形可能であるため、その組み付け公差が吸収される。このため、閉弁時における弁体６１８とシール部材６１０との位置関係を厳密に調整する必要がなくなり、設計の自由度が向上する。

なお、上述のように支持部材６１２に連通孔６２０を設けたことにより、シール部材６１０に半径方向内側および外側からそれぞれ作用する圧力のバランスを保つことができ、シール部材６１０の内径方向への変形を防止または抑制することができる。すなわち、図１８に示した開弁時においてはシール部材６１０と弁体６１８とのクリアランスを設計どおりに維持することができ、図１９に示した閉弁時においてはシール部材６１０を係合部６２２に確実に着座させてそのシール機能を維持することができる。

［第７実施形態］
本実施形態の制御弁は、区画部およびシール部材の構成が異なる以外は第６実施形態と同様の構成を有する。このため、第６実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図２０および図２１は、第７実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図２０（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図２０（Ｃ）は図２０（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図２１（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

本実施形態においては、区画部７０８（接続部材）がコア７３０と一体成形されている。そして、シール部材７１０が区画部７０８の下面に装着されている。シール部材７１０は、薄膜円環状の弾性体（例えばゴムパッキン）からなり、その内半部が区画部７０８の下面に焼き付けられている。このような構成により、第６実施形態と同様の機能が発揮される。

すなわち、ソレノイドがオフにされた全開状態においては、図２０に示すように、シール部材７１０の外周面と弁体６１８の内周面との間にクリアランス６７２が形成され、係合部６２２と区画部７０８との間にはそれより大きなクリアランス６７４が形成される。しかも、弁体６１８と区画部７０８とのオーバラップ部の全域にわたって冷媒の流れを許容する間隙通路が形成される。このため、連通孔１２２から導入された冷媒が、弁体６１８と区画部７０８との間隙通路を通って背圧室１５４の外部に排出され、弁体６１８と区画部７０８との間に異物が滞留していた場合には、その異物の排出を促進する。一方、ソレノイドがオンにされた閉弁状態においては、図２１に示すように、シール部材７１０が係合部６２２に着座する。このとき、シール部材７１０の周縁部が弾性変形しつつ係合部６２２に密着し、背圧室１５４の上端開口部を気密に封止する。

［第８実施形態］
本実施形態の制御弁は、区画部およびシール部材の構成が異なる以外は第６実施形態と同様の構成を有する。このため、第６実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図２２は、第８実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。図２３および図２４は、第８実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図２３（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図２３（Ｃ）は図２３（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図２４（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

制御弁８０１は、弁本体８０２とソレノイド８０４とを組み付けて構成される。区画部８０８は、第７実施形態と同様にコア８３０と一体成形されている。そして、シール部材８１０がＯリングからなり、区画部８０８の下端部の外周面に嵌着されている。このような構成により、第６実施形態と同様の機能が発揮される。

すなわち、ソレノイドがオフにされた全開状態においては、図２３に示すように、シール部材８１０の外周面と弁体６１８の内周面との間にクリアランス８７２が形成され、係合部６２２と区画部８０８との間にはそれより大きなクリアランス６７４が形成される。しかも、弁体６１８と区画部８０８とのオーバラップ部の全域にわたって冷媒の流れを許容する間隙通路が形成される。このため、連通孔１２２から導入された冷媒が、弁体６１８と区画部８０８との間隙通路を通って背圧室１５４の外部に排出され、弁体６１８と区画部８０８との間に異物が滞留していた場合には、その異物の排出を促進する。一方、ソレノイドがオンにされた閉弁状態においては、図２４に示すように、シール部材８１０が係合部６２２に着座する。このとき、シール部材８１０の周縁部が弾性変形しつつ係合部６２２に密着し、背圧室１５４の上端開口部を気密に封止する。

本実施形態においては、シール部材８１０をＯリングで構成したため、区画部８０８への装着の際には、そのＯリングを区画部８０８の下端部にワンタッチで嵌合させるだけでよく、製造コストを抑えることができる。ただし、Ｏリングは比較的厚みがあるため、パッキンほどの可撓性を有していない。このため、設計自由度の観点からは、第６，第７実施形態に示したような薄膜状のシール部材を用いるのが好ましい。

［第９実施形態］
本実施形態の制御弁は、弁体およびシール部材の構成が異なる以外は第８実施形態と同様の構成を有する。このため、第８実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。図２５および図２６は、第９実施形態に係る弁体周辺の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図２５（Ａ）はソレノイドがオフの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図２５（Ｃ）は図２５（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図２６（Ａ）はソレノイドがオンの状態における弁体周辺の部分拡大断面図である。図２６（Ｂ）は図２６（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

本実施形態においては、区画部９０８の下端部に嵌着されたシール部材９１０が、弁体９１８の係合部９２２に挿抜される。すなわち、係合部９２２が第８実施形態の係合部６２２に比べて軸線方向に大きく形成される一方、シール部材９１０が第８実施形態のシール部材８１０に比べて小さなＯリングにて構成されている。このような構成によっても、第８実施形態と同様の機能が発揮される。

すなわち、ソレノイドがオフにされた全開状態においては、図２５に示すように、シール部材９１０の外周面と弁体９１８の内周面との間にクリアランス９７２が形成され、係合部９２２と区画部９０８との間にはそれより大きなクリアランス９７４が形成される。しかも、弁体９１８と区画部９０８とのオーバラップ部の全域にわたって冷媒の流れを許容する間隙通路が形成される。このため、連通孔１２２から導入された冷媒が、弁体９１８と区画部９０８との間隙通路を通って背圧室１５４の外部に排出され、弁体９１８と区画部９０８との間に異物が滞留していた場合には、その異物の排出を促進する。一方、ソレノイドがオンにされた閉弁状態においては、図２６に示すように、シール部材９１０が係合部９２２に着座する。このとき、シール部材９１０が係合部９２２に沿って摺動し、背圧室１５４の上端開口部を気密に封止する。

本実施形態においては、シール部材９１０をＯリングで構成するとともに、係合部９２２に対して挿抜される構成としたため、その摺動範囲を十分にとることにより、第６，第７実施形態と同様に設計自由度を向上させることができる。ただし、Ｏリングのシール性能が高いためにその摺動抵抗も大きくなり、弁体９１８を開閉させる際に第６，第７実施形態よりも大きな駆動力を要することになる。

［第１０実施形態］
本実施形態の制御弁は、いわゆるパイロット作動式の電磁弁として構成される。図２７および図２８は、第１０実施形態に係る制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。図２７に示すように、制御弁１は、弁本体２とソレノイド４とを組み付けて構成される。なお、本実施形態の制御弁１は、図示略の膨張弁（温度式膨張弁）に組み付けられ、その膨張弁の弁部の下流側で冷媒の流れを許容または遮断するシャットオフバルブとして機能する。制御弁１は、その膨張弁と共用のボディ５を備える。

ボディ５には、図示略の導入ポートにつながる導入通路１０と、導出ポート１２につながる導出通路１４が形成されている。そして、導入通路１０と導出通路１４との中間部に弁孔１６が設けられ、その上流側開口端部に弁座１８が形成されている。ボディ５とソレノイド４とに囲まれる圧力室、つまり弁孔１６の上流側の圧力室２０には、段付円柱状の弁体２２が配設されている。その弁体２２が弁座１８に着脱することにより主弁が開閉される。また、ソレノイド４側から圧力室２０に向けて段付円筒状のガイド部２４（「区画部」として機能する）が延設され、弁体２２がガイド部２４に内挿されている。弁体２２とガイド部２４は、弁孔１６に同軸状に（同一軸線上に）配設されている。弁体２２は、ガイド部２４との間に背圧室２６を区画する。

弁体２２は、円筒状の本体３０の内方に円柱状の弾性体３２（例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やゴム）を固定したものであり、その弾性体３２が弁座１８に着座することにより、主弁のシール性を向上させる。弾性体３２にはその軸線に沿ってパイロット弁孔３４が貫通している。パイロット弁孔３４の背圧室２６側の端部にはパイロット弁座３６が形成されている。本体３０の周縁部近傍には、背圧室２６の内外を連通する小径のオリフィス３７（「リーク通路」として機能する）が形成されている。また、本体３０の外周面には凹溝が周設され、Ｏリング３８（「シール部材」として機能する）が嵌着されている。弁体２２は、そのＯリング３８にてガイド部２４の一部に摺動可能に構成されている。弁体２２は、ガイド部２４にガイドされつつ安定に支持される。ガイド部２４の先端部と弁体２２との間には、弁体２２を開弁方向に付勢するスプリング４０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

一方、ソレノイド４は、圧力室２０を封止するようにボディ５の端面に取り付けられている。ソレノイド４は、ガイド部２４と一体成形されたコア５０と、コア５０に固定されたスリーブ５２と、スリーブ５２内でコア５０に対向配置されたプランジャ５４と、スリーブ５２に外挿嵌合されたボビン５６と、ボビン５６に巻回された電磁コイル５８とを含む。プランジャ５４は、コア５０に対して弁本体２の反対側、つまりスリーブ５２の底部側に配設されている。そして、電磁コイル５８を外部から覆うように樹脂モールドがなされ、そのモールド部のさらに外側を覆うようにケース６０が設けられている。ケース６０は、磁気回路を構成するヨークとしても機能する。モールド部の一端はケース６０の外方に延出してコネクタ６２となっており、コネクタ６２の接続端子６４が電磁コイル５８に接続されている。ケース６０は、シールリング６６を介してボディ５と連結されている。

コア５０は段付円筒状をなし、その下半部が拡径されてガイド部２４と連設されている。プランジャ５４は段付円筒状をなし、コア５０とは反対側に背圧室６８を形成する。背圧室６８は、プランジャ５４の側部に設けられた連通路７０、プランジャ５４の外周面に形成された連通溝（図示せず）、コア５０とプランジャ５４との間の空間、およびコア５０と作動ロッド７２との間のクリアランスを介して背圧室２６と連通している。このため、図２８に示すような制御弁１の制御時には背圧室２６および背圧室６８の双方に上流側圧力Ｐinが満たされるようになる。

コア５０とプランジャ５４の内方には作動ロッド７２が同軸状に挿通されている。作動ロッド７２は、その上端部にやや拡径された係止部７４を有し、下端部がテーパ状のパイロット弁体７６となっている。パイロット弁体７６は、背圧室２６に延出し、パイロット弁座３６に着脱してパイロット弁を開閉する。スリーブ５２の底部と係止部７４との間には、パイロット弁体７６を閉弁方向に付勢するスプリング７８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。また、プランジャ５４とコア５０との間には、プランジャ５４をコア５０から離間させる方向に付勢するスプリング８０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。なお、本実施形態においては、スプリング８０のほうがスプリング７８よりもばね荷重が大きくなるように設定されている。

このような構成により、パイロット弁体７６は、基本的にプランジャ５４と一体に動作するが、パイロット弁体７６がパイロット弁座３６に着座した際には、プランジャ５４と相対変位可能となる。これにより、ソレノイド４をオンにしたときにその吸引力がパイロット弁体７６に直接作用しない、つまりスプリング７８の付勢力のみでパイロット弁を閉じることができるため、パイロット弁座３６へのダメージ（変形やつぶれなど）を低減できる。なお、プランジャ５４の上端部には、環状の弾性体８２（例えばゴム）が嵌着されている。これにより、ソレノイド４をオフにしたときにプランジャ５４がスリーブ５２に衝突するときの衝突音を抑えることができる。

以上のように構成された制御弁１は、図２８に示すようにソレノイド４がオンにされると（通電状態）、コア５０とプランジャ５４との間に吸引力が作用するため、作動ロッド７２はスプリング７８の付勢力により閉弁方向に変位可能となり、パイロット弁体７６がパイロット弁座３６に着座してパイロット弁を閉弁させる。このとき、導入通路１０の冷媒がオリフィス３７を介して背圧室２６に導入されるため、弁体２２に閉弁方向の差圧が大きく作用し、スプリング４０の付勢力に抗して主弁を閉弁させる。ソレノイド４がオンに維持される状態においては、主弁およびパイロット弁の双方が閉弁状態を維持するため、背圧室２６の圧力は維持される。その結果、主弁の閉弁状態も安定に維持される。

一方、図２７に示すようにソレノイド４がオンからオフ（非通電状態）にされると、コア５０とプランジャ５４との間の吸引力がなくなるため、パイロット弁体７６が吊り上げられてパイロット弁座３６から離間し、パイロット弁が開弁状態となる。この結果、背圧室２６内の冷媒がパイロット弁孔３４を介して下流側に導出され、背圧室２６の圧力が低下する。ここで、オリフィス３７の通路断面はパイロット弁孔３４の通路断面よりも小さいため、弁体２２には一時的に開弁方向の差圧が作用する。この差圧による力とスプリング４０の付勢力により弁体２２が押し上げられ、主弁が速やかに開放される。

次に、本実施形態の主要部の構成および動作の詳細について説明する。
図２９および図３０は、弁体の摺動部の構成および動作を表す部分拡大断面図である。図２９（Ａ）は図２７のＡ部拡大図であり、ソレノイド４がオフの状態を示す。図２９（Ｂ）は図２９（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図２９（Ｃ）は図２９（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。図３０（Ａ）は図２８のＡ部拡大図であり、ソレノイド４がオンの状態を示す。図３０（Ｂ）は図３０（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図３０（Ｃ）は図３０（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

図２９（Ａ）および図３０（Ａ）に示すように、ガイド部２４は、弁孔１６の近傍に断面円形状の小径部９０（「係合部」として機能する）を有し、弁孔１６から離間した位置に断面円形状の大径部９２を有する。そして、小径部９０の内径がＯリング３８の外径とほぼ等しく設定されている。このような構成により、弁体２２とガイド部２４とが半径方向にオーバラップするオーバラップ部の最小クリアランスは、Ｏリング３８の位置に形成される。

なお、図示のように、Ｏリング３８が収容される凹溝９４の底面とそのＯリング３８との間には空隙が形成される。このような構成により、Ｏリング３８がその前後差圧により軸線方向に圧縮され、半径方向内向きに大きくなったとしても、Ｏリング３８が凹溝９４の底面から反力を受け難い構成となっている。それにより、Ｏリング３８と小径部９０との間の摺動抵抗が過大となるのを防止し、弁体２２の円滑な動作を維持している。

以上のような構成において、図３０に示す主弁の閉弁時においては、Ｏリング３８が小径部９０と対向配置される。このため、図３０（Ｂ）に示すように、最小クリアランスＣＬ１がゼロ（極小）となる。図３０（Ｃ）に示すように、本体３０の位置においてもクリアランスＣＬ２が小さくなる。なお上述のように、凹溝９４の底面とＯリング３８との間には微小な空隙が形成されるが、主弁が閉弁される過程でＯリング３８が凹溝９４の側面に押しつけられて密着し、閉弁状態においてその密着状態が維持されるため、Ｏリング３８と凹溝９４との間隙を介して冷媒が漏洩することもなく、安定した閉弁状態を維持することができる。

一方、図２９に示す開弁時においては、Ｏリング３８が大径部９２と対向配置される。このため、図２９（Ｂ）に示すように、最小クリアランスＣＬ１が閉弁時よりも大きくなる。図２９（Ｃ）に示すように、本体３０の位置においてもクリアランスＣＬ２が軸線方向全体にわたって大きくなる。この結果、仮に閉弁時において弁体２２とガイド部２４との間に異物が滞留していた場合には、開弁時にその異物の排出を促進することができる。その結果、異物の噛み込みによる弁体２２のロックを効果的に防止できる。

また、例えば制御弁１が組み付けられる膨張弁が冷凍サイクルに設置される場合、その設置当初に冷凍サイクル内に冷媒を充填させるための真空引きが行われ、制御弁１に逆流が流れることが想定される。このような場合、圧力の大小関係が逆転するため、パイロット弁孔３４を介して背圧室２６に高圧の冷媒が導入されるが、主弁が一旦開弁すると、弁体２２とガイド部２４とのクリアランスが大きく維持されるため、弁体２２を閉弁させるだけの差圧は生じ難い。すなわち、冷凍サイクルに冷媒を充填させる際に主弁が閉じてそれを困難にするといった事態が防止される。言い換えれば、シャットオフバルブとして設けられても、冷凍サイクルへの冷媒の充填を促進することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施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。

上記実施形態では、弁体とガイド部との相補形状となる部分を円形にて構成する例を示したが、例えば多角形状などに構成してもよい。

上記実施形態では、上述の制御弁を室内蒸発器および室外蒸発器の双方の下流側にそれぞれ設ける例を示したが、いずれかの蒸発器の下流側にのみ設けるようにしてもよい。例えば、室内蒸発器の下流側に制御弁を設け、室外熱交換器（室外蒸発器として作用するとき）の下流側には制御弁を設けない構成としてもよい。

上記実施形態では、本発明の制御弁を、蒸発器における冷媒の蒸発圧力を制御する蒸発圧力制御弁として構成する例を示したが、通電有無によって開閉するその他の開閉弁として構成してもよい。

上記実施形態では、本発明の制御弁を、外部から電気的に開度を調整するためのアクチュエータとしてソレノイドを備える電磁弁として構成した例を示したが、例えばモータをアクチュエータとする電動弁など、その他の電気駆動弁として構成することもできる。また、本発明の制御弁を電気自動車の冷暖房装置に適用する例を示したが、内燃機関を搭載した自動車や、内燃機関と電動機を同載したハイブリッド式の自動車の冷暖房装置にも適用可能であることは言うまでもない。上記実施形態では、圧縮機として電動圧縮機を採用する例を示したが、エンジンの回転を利用して容量可変を行う可変容量圧縮機を採用することもできる。さらに、車両に限らず電気駆動弁を搭載する装置に適用可能であることはもちろんである。

上記第６〜第９実施形態では、背圧室の開口端部を封止するシール部材を区画部側に設ける例を示したが、弁体側に設けるようにしてもよい。具体的には、弁体に区画部側に延びるシール部材を設ける一方、区画部に弁体側に突出する係合部を設けてもよい。そして、開弁時においてはシール部材と区画部との間に所定のクリアランスを確保して背圧室からの冷媒の流出を許容する一方、閉弁時においてはシール部材を係合部に密着させて背圧室の開口端部を封止するようにしてもよい。その場合、第６〜第９実施形態のように弁体を区画部に外挿する態様としてもよいし、第５実施形態のように弁体を区画部に内挿する態様としてもよい

上記実施形態では、弁体を弁孔に対してアクチュエータ（ソレノイド）と同じ側の圧力室に配置し、その圧力室に背圧室を形成する例を示した。変形例においては、弁体を弁孔に対してアクチュエータと反対側の圧力室に配置し、ボディと弁体との間に背圧室を形成し、上記実施形態と同様のシール構成を実現してもよい。背圧室は、弁孔の上流側に設けられてもよいし、下流側に設けられてもよい。上記実施形態では、制御弁をソレノイドの非通電時には開弁状態となる常開型の電磁弁として構成したが、ソレノイドの非通電時には閉弁状態となる常閉型の電磁弁として構成することもできる。

上記第１０実施形態では、弁体２２側にＯリング３８（シール部材）を設ける例を示したが、ガイド部２４側に設けてもよい。具体的には、ガイド部２４の小径部９０に凹溝を形成してＯリングを嵌着させる一方、弁体２２の外周面にはＯリングを設けることなく面一としてもよい。そして、弁体２２の閉弁位置およびその近傍においてＯリングが弁体２２の外周面に当接（摺動）し、少なくとも全開状態においてはその当接状態が解除されるようにしてもよい。

上記実施形態では、本発明の制御弁を、外部から電気的に開度を調整するためのアクチュエータを備える電気駆動弁として構成した例を示したが、弁体がその前後差圧によってのみ開閉される機械式の制御弁として構成することもできる。

上記実施形態では、本発明の制御弁を、膨張弁の弁部の下流側で冷媒の流れを許容または遮断するシャットオフバルブとして構成する例を示したが、膨張弁の弁部の上流側で冷媒の流れを許容または遮断するものとしてもよい。また、本発明の制御弁を膨張弁と一体ではなく、独立したシャットオフバルブとして構成してもよい。

１ 制御弁、 ２ 弁本体、 ４ ソレノイド、 ５ ボディ、 １６ 弁孔、 １８ 弁座、 ２２ 弁体、 ２４ ガイド部、 ２６ 背圧室、 ３６ パイロット弁座、 ３７ オリフィス、 ３８ Ｏリング、 ７２ 作動ロッド、 ７６ パイロット弁体、 １０１ 制御弁、 １０２ 弁本体、 １０４ ソレノイド、 １０５ ボディ、 １１０ 導入ポート、 １１２ 導出ポート、 １１４ 弁孔、 １１８ 弁体、 １１９ ガイド部、 １２２ 連通孔、 １４２ 作動ロッド、 １５４ 背圧室、 １７０ 摺動部、 １７２ 間隙部、 ２１８ 弁体、 ２１９ ガイド部、 ３１８ 弁体、 ３１９ ガイド部、 ３２０ 突条、 ３６２ 凸面部、 ４１８ 弁体、 ４１９ ガイド部、 ４２４ 突条、 ５０１ 制御弁、 ５０２ 弁本体、 ５０４ ソレノイド、 ５１８ 弁体、 ５１９ ガイド部、 ６０１ 制御弁、 ６０２ 弁本体、 ６０４ ソレノイド、 ６０８ 区画部、 ６１０ シール部材、 ６１８ 弁体、 ６２０ 連通孔、 ６２２ 係合部、 ６３０ コア、 ７０８ 区画部、 ７１０ シール部材、 ７３０ コア、 ８０１ 制御弁、 ８０２ 弁本体、 ８０４ ソレノイド、 ８０８ 区画部、 ８１０ シール部材、 ８３０ コア、 ９０８ 区画部、 ９１０ シール部材、 ９１８ 弁体、 ９２２ 係合部。

Claims (11)

1. 作動流体の導入ポートおよび導出ポートが設けられたボディと、
   前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔と、
   前記ボディ内に設けられ、前記弁孔と同軸状に延出する筒状のガイド部と、
   前記ガイド部に摺動可能に挿通され、軸線方向に変位することにより底部が前記弁孔に接離して弁部を開閉する有底筒状の弁体と、
   前記ボディに取り付けられ、前記弁体に軸線方向の駆動力を付与可能なアクチュエータと、
   前記弁体と前記ガイド部とに囲まれる背圧室と、前記弁孔と前記背圧室とを連通させるリーク通路とを含み、前記リーク通路を介した前記背圧室への作動流体の導入により、前記弁体に作用する作動流体の圧力の少なくとも一部をキャンセルするキャンセル構造と、
   を備え、
   前記弁体が前記ガイド部に挿通されることにより形成されるオーバラップ部には摺動部と間隙部が形成され、少なくとも閉弁時には前記摺動部が周方向につながる状態が形成されるとともに、その摺動部のクリアランスの断面が前記リーク通路の断面よりも小さくなり、開弁時には前記オーバラップ部における前記間隙部の割合が前記摺動部の割合よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする制御弁。
2. 前記ガイド部と前記弁体のそれぞれに部分的に設けられた相補形状の周面が閉弁時に係合することにより、前記摺動部が周方向につながる状態が形成されることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
3. 前記ガイド部と前記弁体との相補形状の周面の係合が開弁時に解除されることにより、前記オーバラップ部の全体にわたって前記間隙部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。
4. 前記弁体が開弁状態と閉弁状態との間で前記ガイド部に対して変位する過程で前記摺動部が常に確保される一方、
   前記弁体が前記ガイド部に対して前記オーバラップ部が少なくなる方向に変位するほど前記摺動部の割合が大きくなり、
   前記弁体が前記ガイド部に対して前記オーバラップ部が大きくなる方向に変位するほど前記摺動部の割合が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
5. 前記ガイド部および前記弁体の一方に周設された凸面部と他方の対向面とにより、前記オーバラップ部の一部に前記摺動部が周方向につながる状態が常に形成されることを特徴とする請求項４に記載の制御弁。
6. 作動流体の導入ポートおよび導出ポートが設けられたボディと、
   前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔と、
   前記ボディ内に設けられた区画部と、
   前記区画部に対して相対変位可能に挿通され、軸線方向に変位することにより前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
   前記弁体に軸線方向の駆動力を付与可能なアクチュエータと、
   前記弁体と前記区画部とに囲まれる背圧室と、前記弁孔と前記背圧室とを連通させるリーク通路とを含み、前記リーク通路を介した前記背圧室への作動流体の導入により、前記弁体に作用する作動流体の圧力の少なくとも一部をキャンセルするキャンセル構造と、
   を備え、
   前記弁体が前記区画部に挿通されることにより形成されるオーバラップ部のクリアランスが、前記弁部の全開時に閉弁時よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする制御弁。
7. 前記区画部および前記弁体の一方に設けられた可撓性を有するシール部材と、
   前記区画部および前記弁体の他方に設けられ、前記シール部材が着脱可能な係合部と、
   を備え、
   前記弁部の全開時には、前記シール部材が前記係合部から離間して前記オーバラップ部の間隙を開放することにより前記背圧室からの作動流体の流出を許容し、
   前記弁部の閉弁時には、前記シール部材が前記係合部に密着して前記オーバラップ部の間隙を遮断することにより前記背圧室からの作動流体の流出を規制することを特徴とする請求項６に記載の制御弁。
8. 前記シール部材は、前記区画部および前記弁体の一方から他方に向けて突出するように組み付けられ、
   前記係合部は、前記区画部および前記弁体の他方から一方に向けて突出するように設けられていることを特徴とする請求項７に記載の制御弁。
9. 前記シール部材は薄膜状に形成され、その片側面にて前記係合部に着脱することを特徴とする請求項８に記載の制御弁。
10. 作動流体の導入ポートおよび導出ポートが設けられたボディと、
    前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔と、
    前記ボディ内に設けられた区画部と、
    前記区画部に対して相対変位可能に挿通されて、前記弁孔とは反対側にて前記区画部との間に背圧室を形成する一方、軸線方向に変位することにより前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
    を備え、
    前記弁体が前記区画部に挿通されることにより形成されるオーバラップ部のクリアランスが、前記弁部の全開時に閉弁時よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする制御弁。
11. 前記区画部および前記弁体の一方に設けられた可撓性を有するシール部材と、
    前記区画部および前記弁体の他方に設けられ、前記シール部材が着脱可能な係合部と、
    を備え、
    前記弁部の全開時には、前記シール部材が前記係合部から離間して前記オーバラップ部の間隙を開放し、
    前記弁部の閉弁時には、前記シール部材が前記係合部に密着して前記オーバラップ部の間隙を遮断することを特徴とする請求項１０に記載の制御弁。

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