JP2015224649A - 二段パイロット式電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁全体の大きさを小型化し、搭載性に優れた二段パイロット式電磁弁を提供する。
【解決手段】第１弁室１１ａに摺動自在に嵌挿された第１弁体２０は、第２弁体３１が設けられた弁軸３０及び弁軸３０の昇降動作に応じて開閉駆動されるパイロット弁体５０の昇降方向とは異なる方向に移動自在となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、二段パイロット式電磁弁に係り、例えば車両用のヒートポンプ式冷暖房システム等に使用するのに好適な二段パイロット式電磁弁に関する。

従来、車両用（例えば電気自動車用）のヒートポンプ式冷暖房システムに使用される電磁弁として、例えば、ピストンに導入する流体流量を電磁力で制御しながらその流体の圧力を利用してピストンを動かし、そのピストンにより弁体を駆動するパイロット弁を備えたパイロット式電磁弁が採用されている。また、パイロット弁を二段構成にしてパイロット弁を駆動する駆動力を小さくした二段パイロット式電磁弁も知られており、この種の従来技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に所載の二段パイロット式電磁弁は、入口孔および出口孔が直角方向に向きを変えて連通された流体通路を有するボディと、前記流体通路内に前記ボディと一体に形成された主弁座と、前記主弁座に上流側から対向して前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された主弁体と、前記主弁体の背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第１パイロット弁と、前記第１パイロット弁の背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第２パイロット弁と、前記第２パイロット弁の開閉制御を行うプランジャと、電磁力によって前記プランジャを前記第２パイロット弁の開閉方向に吸引する可動コアと、前記電磁力を生成する電磁コイルと、前記電磁コイルの非通電時に前記第２パイロット弁が開または閉状態になるよう前記プランジャを付勢する第１ばねとを備え、前記主弁座によって形成される主弁の弁孔と、前記第１パイロット弁の弁孔と、前記第２パイロット弁の弁孔とが同一軸線上に配置されているものである。

特開２００２−３９４２９号公報

ところで、近年では、例えば車載用や家庭用のヒートポンプ式冷暖房システムにおける冷凍機器等において、構成部品の更なる小型化が要求されている。しかしながら、上記従来の二段パイロット式電磁弁では、二つのパイロット弁を備え、かつパイロット通路が複雑になるとともに、主弁座によって形成される主弁の弁孔と第１パイロット弁の弁孔と第２パイロット弁の弁孔とが同一軸線上に配置され、主弁体と第１パイロット弁と第２パイロット弁とが、第２パイロット弁の開閉制御を行うプランジャと同一軸線上で可動する。
そのため、電磁弁全体の大きさ、特にプランジャの軸線方向の大きさが大型化し、冷凍機器等で要求される搭載スペースに搭載し得ない可能性があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電磁弁全体の大きさを小型化し、搭載性に優れた二段パイロット式電磁弁を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、本発明に係る二段パイロット式電磁弁は、第１弁体と、弁軸に設けられた第２弁体と、該弁軸を昇降させるための電磁式アクチュエータと、前記弁軸の昇降動作に応じて開閉駆動されるパイロット弁体と、流入口及び流出口が設けられた弁本体と、を備え、前記弁本体における前記流入口と前記流出口との間に、前記第１弁体が摺動自在に嵌挿されるとともに該第１弁体により前記流入口に連なる第１弁室と第１背圧室とに仕切られた流入室、前記第１弁室に開口するとともに前記流出口に連通して前記第１弁体の摺動動作に応じて開閉される第１弁口を有する流出室、及び、前記パイロット弁体及び前記第２弁体が昇降自在に配在されるとともに該パイロット弁体により第２弁室と第２背圧室とに仕切られたパイロット弁室が設けられ、かつ、前記第２弁室を介して前記第１背圧室と前記第２背圧室とを連通する第１パイロット通路、前記流出室と前記第２弁室とを連通するとともに前記第２弁室に開口して前記パイロット弁体の昇降動作に応じて開閉される第２弁口を有する第２パイロット通路、及び、前記第１弁室と前記第１背圧室とを連通する第１均圧通路が設けられており、前記弁軸の昇降動作に応じて前記パイロット弁体のパイロット孔及び前記第２パイロット通路の前記第２弁口が開閉され、前記第１弁体が移動されて前記流出室の前記第１弁口が開閉される二段パイロット式電磁弁であって、前記第１弁体は、前記弁軸及び前記パイロット弁体の昇降方向とは異なる方向に移動自在となっていることを特徴としている。

好ましい形態では、前記第１弁体は、前記弁軸及び前記パイロット弁体の昇降方向に対して直交する方向に移動自在となっている。

他の好ましい形態では、前記第１均圧通路は、側面視で前記流入口の高さの範囲内に設けられている。

他の好ましい形態では、前記第１均圧通路は、前記第１弁室に連なる複数の開口を有している。

更に好ましい形態では、前記第１均圧通路は、前記第１弁室に連なる縦通路、及び該縦通路と前記第１背圧室とに連なる横通路から構成される。

更に好ましい形態では、前記第１均圧通路は、前記第１弁体の円柱状部分に設けられている。

他の好ましい形態では、前記第１弁室と前記第１パイロット通路とを直接的に連通する第２均圧通路が更に設けられている。

更に好ましい形態では、前記第２均圧通路は、前記第１パイロット通路を構成する前記第２弁室に連通している。

更に好ましい形態では、前記第２均圧通路は、側面視で前記流入口の幅の範囲内に設けられている。

更に好ましい形態では、前記第２均圧通路は縦穴から構成される。

他の好ましい形態では、前記昇降駆動部の非作動時において、前記パイロット弁体のパイロット孔及び前記第２パイロット通路の前記第２弁口が開状態もしくは閉状態となるように構成される。

本発明の二段パイロット式電磁弁によれば、第１弁体が弁軸及びパイロット弁体の昇降方向とは異なる方向に移動（摺動）自在に流入室に嵌挿されていることにより、大口径の第１弁口を開閉する第１弁体をパイロット弁体のパイロット孔及び第２パイロット通路の第２弁口を開閉する弁軸及びパイロット弁体の移動方向とは異なる方向へ移動させることができるため、電磁弁全体の大きさを小型化でき、当該電磁弁の搭載性を格段に高めることができる。また、第１弁体が弁軸及びパイロット弁体の昇降方向に対して直交する方向に移動自在となっていることにより、大口径の第１弁口を開閉する第１弁体を確実に且つ迅速に駆動させることができる。

また、第１弁体により仕切られた第１弁室と第１背圧室とを連通する第１均圧通路が、側面視で前記流入口の高さの範囲内に設けられていることにより、例えば弁本体の流入室に冷媒等の流体と共にオイル等が流入した場合であっても、そのオイル等による第１均圧通路の閉塞を抑止でき、当該第１均圧通路の均圧性を確実に確保することができる。

また、前記第１均圧通路が第１弁室に連なる複数の開口を有していることにより、例えば流入室に流入したオイル等により第１均圧通路のある開口が閉塞された場合であっても、第１均圧通路の他の開口を介して第１弁室と第１背圧室とを連通できるため、当該第１均圧通路の均圧性を確実に確保することができる。

また、第１弁室と第１パイロット通路、特に第１弁室と第１パイロット通路を構成する第２弁室とを直接的に連通する第２均圧通路が更に設けられていることにより、例えば第１弁室に流入したオイル等により第１背圧室と第２背圧室とを連通する第１パイロット通路の一部が閉塞された場合であっても、第１均圧通路と第２均圧通路とを介して第１背圧室と第２背圧室とを連通でき、当該第１パイロット通路の均圧性を確実に確保することができる。

更に、前記第２均圧通路が側面視で前記流入口の幅の範囲内に設けられていることにより、例えば当該電磁弁を９０度だけ傾けて、第１弁室と第１背圧室とに仕切られた流入室の第１背圧室が下方となる姿勢で使用した状態で弁本体の流入室にオイル等が流入した場合であっても、そのオイル等による第２均圧通路の閉塞を抑止でき、当該第２均圧通路の均圧性を確実に確保することができる。

本発明に係る二段パイロット式電磁弁の一実施形態を示す縦断面図であり、第１動作状態（全閉状態）を示す図。 図１のＡ部拡大断面図。 図１に示す二段パイロット式電磁弁における第２動作状態（パイロット孔が開いた状態）を示す縦断面図。 図１に示す二段パイロット式電磁弁における第３動作状態（第２パイロット通路の第２弁口が開いた状態）を示す縦断面図。 図１に示す二段パイロット式電磁弁における第４動作状態（流出室の第１弁口が開いた状態）を示す縦断面図。 図１に示す二段パイロット式電磁弁における第５動作状態（パイロット孔が閉じた状態）を示す縦断面図。 図１に示す二段パイロット式電磁弁における第６動作状態（第２パイロット通路の第２弁口が閉じた状態）を示す縦断面図。

以下、本発明に係る二段パイロット式電磁弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１〜図７は、本発明に係る二段パイロット式電磁弁の一実施形態を示したものであり、図１及び図３〜図７はそれぞれ、第１動作状態（全閉状態）、第２動作状態（パイロット孔が開いた状態）、第３動作状態（第２パイロット通路の第２弁口が開いた状態）、第４動作状態（流出室の第１弁口が開いた状態）、第５動作状態（パイロット孔が閉じた状態）、第６動作状態（第２パイロット通路の第２弁口が閉じた状態）を示している。

＜二段パイロット式電磁弁の全体構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明に係る二段パイロット式電磁弁（以下、単に電磁弁という。）の構成を説明する。図示する電磁弁１は、主に、例えば金属製の弁本体１０と、ピストン型の第１弁体２０と、ニードル型の第２弁体３１が設けられた弁軸３０と、電磁力により弁軸３０を昇降させるための昇降駆動部としての電磁式アクチュエータ４０と、パイロット弁体５０と、を備えている。

弁本体１０は、略直方体形状の本体部材２と、蓋状の閉塞部材８と、蓋部材を兼ねた筒状のホルダ部材９とを有している。

本体部材２の４つの側面（前面、後面、左面、右面）のうち、後面側の中央部付近には流入口３が横向きで（前面へ向かって）設けられ、前面側の左右方向左寄りには流出口４が横向きで（後面へ向かって）設けられるとともに、その右面側には、流入口３と流出口４とに連通するように左面へ向かって段付き横穴５が設けられている。流入口３と流出口４とは略同径で形成され、流入口３、流出口４、及び段付き横穴５（の中心線）はほぼ同一平面上に位置しており、すなわち、流入口３と流出口４とは、横方向（左右方向）へオフセットした位置に設けられている。また、本体部材２の上部やや左寄り（図示例では、流入口３の略中心と流出口４の略中心との間の位置）には突設部２ａが設けられ、該突設部２ａに、上面に開口する段付き凹穴６が設けられている。また、本体部材２の右端拡径部２ｂの内周面（段付き横穴５の右端開口）、及び、突設部２ａの上端部の内周面（段付き凹穴６の上端開口）には雌ねじ部が形成されている。

閉塞部材８には、外周面に雄ねじ部が形成された嵌合部７が突設されると共に、該嵌合部７の左面には横向きの凹状窪み７ａが形成され、該凹状窪み７ａの底面には、後述する第１閉弁ばね２４の左端を受ける凹状のばね受け穴７ｂが形成されている。なお、ばね受け穴７ｂは、後述する第１弁体２０の大径部２１のばね受け穴２１ｂと略同径に形成され、横向きの凹状窪み７ａは、その側面が段付き横穴５の段丘部５ａに形成された第１パイロット主通路１６ａの右端開口まで達するように形成されている。

段付き横穴５内に第１弁体２０が摺動自在に挿入された状態で、本体部材２の右端拡径部２ｂに設けられた雌ねじ部と閉塞部材８の嵌合部７に設けられた雄ねじ部とが螺合され、段付き横穴５の段丘部５ａの右端面と閉塞部材８の嵌合部７の左端面とが離間した姿勢で閉塞部材８が段付き横穴５に螺着され、段付き横穴５は前記閉塞部材８により閉塞される。なお、本体部材２の右端拡径部２ｂの右端面と閉塞部材８の左側面との間をシールするべく、本体部材２の右端拡径部２ｂの右端面内周側に設けられた環状溝には、シール材としてのＯリング８ａが装着されている。その結果、本体部材２の内部（段付き横穴５）に、第１弁体２０が横方向へ摺動自在に嵌挿されるとともに流入口３が開口する流入室１１と、流入室１１よりも小径且つ流入口３や流出口４と略同径であって流出口４が開口する略直線状の流出室１２とが形成される。また、流入室１１のうち第１弁体２０（の大径部２１）よりも左側（流出室１２側）に、流入口３に連なる第１弁室１１ａが画成され、第１弁体２０（の大径部２１）よりも右側（閉塞部材８側）に第１背圧室１１ｂが画成される。

ここで、流出室１２の右端には、第１弁室１１ａに開口するとともに流出口４に連通し、第１弁体２０の摺動動作に応じて開閉される第１弁口１３ａ付きの第１弁座１３が、第１弁室１１ａへ突出するように本体部材２と一体に形成されている。

一方、ホルダ部材９は、主に、段付き凹穴６に嵌合される嵌合部９ａと、嵌合部９ａの上面中央部から上方へ向かって延設された上方延設部９ｂとを有する。嵌合部９ａの上半部の外周面には雄ねじ部が形成され、嵌合部９ａの下半部の外周面には環状溝が形成されている。また、ホルダ部材９（の嵌合部９ａ）の下面には、パイロット弁体５０が縦方向に摺動自在に嵌挿される凹状の嵌挿穴９ｃが形成されると共に、その嵌挿穴９ｃの上方には該嵌挿穴９ｃに連なるように弁軸３０の第２弁体３１を保持する保持穴９ｄが形成される。さらに、その保持穴９ｄの上方には、保持穴９ｄよりも大径であって弁軸３０の第２弁体３１が挿通される挿通穴９ｅが形成されている。

嵌挿穴９ｃにパイロット弁体５０が嵌挿され、かつ嵌合部９ａの下半部の外周面に設けられた環状溝にシール材としてのＯリング９ｆが装着された状態で、本体部材２の突設部２ａの上端部に設けられた雌ねじ部とホルダ部材９の嵌合部９ａの外周面に設けられた雄ねじ部が螺合され、ホルダ部材９が段付き凹穴６に螺着される。その結果、本体部材２の突設部２ａの内部（段付き凹穴６のホルダ部材９の下側）にパイロット弁室１５が形成される。また、このパイロット弁室１５のうち、パイロット弁体５０よりも下側は第２弁室１５ａとされ、パイロット弁体５０よりも上側が第２背圧室１５ｂとされる。

本体部材２には、第１背圧室１１ｂと第２弁室１５ａとを連通すべく、段付き横穴５の段丘部５ａの右端面と段付き凹穴６（第２弁室１５ａ）の右側面（ホルダ部材９の嵌合部９ａの下半部の下方の部分）との間に、横穴からなる第１パイロット主通路１６ａが形成されている。この第１パイロット主通路１６ａは、段付き横穴５の上方で且つ該段付き横穴５の中心軸と略平行に形成されており、この第１パイロット主通路１６ａと第２弁室１５ａとパイロット弁体５０の外周部材５０ｂに設けられた段付きの連通路５２とから、第１背圧室１１ｂと第２背圧室１５ｂとを常時連通する第１パイロット通路１６が形成される。

また、本体部材２には、第２弁室１５ａと流出室１２とを連通すべく、段付き凹穴６（第２弁室１５ａ）の下面の略中央部と段付き横穴５の奥側に形成された流出室１２の上面との間に、縦穴からなる第２パイロット通路１７が形成されている。この第２パイロット通路１７には、第２弁室１５ａに開口してパイロット弁体５０の昇降動作に応じて開閉される第２弁口１８ａ付きの第２弁座１８が、第２弁室１５ａへ突出するように本体部材２と一体に形成されている。

ここで、前記第２弁口１８ａ（すなわち、第２パイロット通路１７）は、第１弁口１３ａ（すなわち、流出室１２）よりも小口径に形成されると共に、第１パイロット主通路１６ａと同径もしくは第１パイロット主通路１６ａよりも小口径に形成されている。

更に、本体部材２には、後述する第１弁体２０の第１均圧通路２６、第１背圧室１１ｂ、及び第１パイロット主通路１６ａを介することなく、第１弁室１１ａと第１パイロット通路１６（特にその第２弁室１５ａ）を直接的に連通すべく、段付き凹穴６（第２弁室１５ａ）の下面の右寄りの部分と段付き横穴５（第１弁室１１ａ）の上面との間に、縦向きの小孔からなる第２均圧通路１４が設けられている。ここで、第２均圧通路１４は、流入口３の横方向の幅の範囲内に設けられている。なお、この第２均圧通路１４は、加工レイアウト上の制約や均圧性の向上等を考慮して、本体部材２に複数形成してもよい。

流入室１１に嵌挿される第１弁体２０は、右側から、横向きの天井部２３付き略円筒状を呈する大径部２１と、大径部２１の天井部２３の略中央部から左方へ向かって延設された略円柱状を呈する小径部２２とを有している。

大径部２１は、流入室１１（段付き横穴５の内周面から形成された摺動面５ｂ）と略同径に形成され、大径部２１の外周面に設けられた環状溝にはテフロン（登録商標）等の合成樹脂製のピストンリング２１ａが装着されており、この大径部２１は、外周面が摺動面５ｂに摺接しながら横方向（左右方向）へ移動するようになっている。また、第１弁体２０を左方（第１弁口１３ａの閉弁方向）に付勢すべく、大径部２１の円筒状空所からなるばね受け穴２１ｂの底面と閉塞部材８の嵌合部７のばね受け穴７ｂの底面との間に、圧縮コイルばねからなる第１閉弁ばね２４が縮装されている。なお、ばね受け穴２１ｂの底面の略中央部には、左方へ向かって凸となる円錐面２１ｃが設けられている。また、大径部２１の右端部に設けられた縮径部２１ｆが、閉塞部材８の嵌合部７の凹状窪み７ａの底面と接当して第１弁体２０の右方移動限界を定めるストッパとされており、その大径部２１の縮径部２１ｆには、当該縮径部２１ｆが凹状窪み７ａの底面と接当した際にばね受け穴２１ｂ内の圧力をその外部（すなわち、第１パイロット主通路１６ａ）へ逃がすべく、周方向に複数の逃がし穴２１ｄが設けられている。また、大径部２１の縮径部２１ｆが凹状窪み７ａの底面と接当した際の接触面積を低減すべく、縮径部２１ｆの外周側は面取り（面取り部２１ｅ）されている。

一方、小径部（円柱状部分）２２は、流入口３、流出口４、流出室１２、及び流出室１２の第１弁口１３ａよりも小径に形成されると共に、小径部２２の左端面には円錐状底面を有する横向きの凹状穴２２ａが形成されている。また、小径部２２の左端部には、円環状溝２７ａを有する弁体部２７が外周側へ向かって突設されている。その円環状溝２７ａに、第１弁座１３に離接して第１弁口１３ａを開閉する、ゴムあるいはテフロン（登録商標）等からなる円環状のシール材２５が嵌合され、押さえ板２８を介して小径部２２の左端部（凹状穴２２ａを構成する部分）が外側へ向かってかしめられることにより、前記シール材２５が円環状溝２７ａに固定される。

また、小径部２２には、第１弁室１１ａと第１背圧室１１ｂとを均圧させるべく、第１弁室１１ａと第１背圧室１１ｂとを連通する第１均圧通路２６が大径部２１の天井部２３に亘って設けられている。この第１均圧通路２６は、略円柱状の小径部２２を縦方向（上下方向）に貫通してその上下面で第１弁室１１ａに開口する（言い換えれば、第１弁室１１ａに開口する上側開口と下側開口とを有する）縦通路２６ａと、縦通路２６ａの略中央から大径部２１のばね受け穴２１ｂの底面の中央部（円錐面２１ｃの頂部）まで延びる横通路２６ｂとから構成されている。この第１均圧通路２６は、第１弁体２０の小径部２２に形成されることにより、側面視で第１弁体２０の摺動幅に亘って流入口３の高さ（上下方向の寸法）の範囲内に設けられることとなる。

弁軸３０は、第２パイロット通路１７やパイロット弁体５０、ホルダ部材９と同一軸線上に配置されており、そのニードル型の第２弁体３１が、ホルダ部材９の挿通穴９ｅに挿通されるとともにその保持穴９ｃに摺動自在に嵌挿され、その第２弁体３１の先端部（逆円錐状の弁体部３２）が嵌挿穴９ｃ（パイロット弁室１５の第２背圧室１５ｂ）内に昇降自在に配在される。また、第２弁体３１の上方には、後述する電磁式アクチュエータ４０のプランジャ４２内に昇降自在に内挿されて当該プランジャ４２等により昇降方向（縦方向）へ駆動される大径駆動部３３が設けられている。電磁式アクチュエータ４０が作動されてプランジャ４２もしくは第２閉弁ばね４７により大径駆動部３３が縦方向へ駆動されることにより、第２弁体３１の外周面がホルダ部材９の保持穴９ｃの内周面と摺接しながら当該第２弁体３１が昇降され、第２弁体３１の先端部の弁体部３２がパイロット弁体５０の中央部に設けられたパイロット孔５１（の上面開口）と接離し、そのパイロット孔５１が開閉される。

電磁式アクチュエータ４０は、弁軸３０を保持するホルダ部材９を覆うように弁本体１０の上方に配設されている。この電磁式アクチュエータ４０は、主に、天井部付き円筒状部材からなるスリーブ４１、スリーブ４１の内側に昇降自在に配在された底部付き円筒状部材からなるプランジャ４２、スリーブ４１に外挿固定されたボビン４３、ボビン４３の外側に配在された通電励磁用のコイル４４、及び、ボビン４３及びコイル４４の外側を覆うように配在されたケース４５を備えている。スリーブ４１及びプランジャ４２は、ボビン４３の略上半部に内挿され、ボビン４３の略下半部には、ホルダ部材９の上方延設部９ｂが内挿されている。スリーブ４１の下端は、ホルダ部材９の上方延設部９ｂの上端外周に外挿され、ろう付けもしくは溶接等によりホルダ部材９の上方延設部９ｂに固着されている。

プランジャ４２の下面は、切頭逆円錐台状に形成されるとともに、ホルダ部材９の上方延設部９ｂの上面（プランジャ４２の下面と対向する面）は、そのプランジャ４２の下面と相補的な形状を有している。プランジャ４２の下面とホルダ部材９の挿通穴９ｅの内周面に設けられた環状の段差からなるばね受け座面９ｇとの間には、プランジャ４２を上方（すなわち、パイロット弁体５０のパイロット孔５１の開弁方向）へ付勢するべく、圧縮コイルばねからなるプランジャばね４６が縮装されている。また、プランジャ４２の円筒状部分には、当該プランジャ４２の円筒状空所とプランジャ４２とスリーブ４１との摺動面隙間とを連通する横孔４２ａが設けられている。なお、プランジャ４２の底部の略中央には、弁軸３０の第２弁体３１と略同径の貫通孔４２ｂが形成され、上記したように、弁軸３０の大径駆動部３３がプランジャ４２の円筒状空所に内挿された状態で、弁軸３０の第２弁体３１が貫通孔４２ｂ及びホルダ部材９の挿通穴９ｅに挿通されるようになっており、弁軸３０の大径駆動部３３の上面とスリーブ４１の天井部の下面との間には、弁軸３０を下方（すなわち、パイロット弁体５０のパイロット孔５１の閉弁方向）へ付勢するべく、圧縮コイルばねからなる第２閉弁ばね４７が縮装されている。ここで、第２閉弁ばね４７の付勢力は、前記プランジャばね４６の付勢力よりも小さく設定されている。

パイロット弁体５０は、前記弁軸３０（の第２弁体３１）の昇降動作に応じて開閉駆動されるものである。

詳細には、このパイロット弁体５０は、弁本体１０の突設部２ａの段付き凹穴６に螺着されたホルダ部材９の嵌挿穴９ｃに縦方向に摺動自在に嵌挿された短円柱状体であり、真鍮等の金属製の外周部材５０ｂとそれに内嵌されてかしめ部５０ｃによりかしめ固定された断面凸形状のテフロン（登録商標）等の合成樹脂製の内周部材５０ａとから構成され、該内周部材５０ａが第２パイロット通路１７の第２弁座１８に接離するようになっている。また、パイロット弁体５０の内周部材５０ａの中央部を貫通するように、パイロット弁室１５の第２弁室１５ａと第２背面室１５ｂを連通し、前記第２弁体３１により開閉される段付きのパイロット孔５１が形成されている。さらに、外周部材５０ｂには、パイロット弁室１５の第２弁室１５ａと第２背面室１５ｂを常時連通する段付き縦穴からなる連通路５２が形成されている。

また、ホルダ部材９の嵌挿穴９ｃの下部内周面には、下方へ向かって拡径する傾斜面９ｈが設けられ、その傾斜面９ｈには、環状の段差からなるばね受け座面９ｉが突設されている（図２参照）。パイロット弁体５０（の外周部材５０ｂ）の下面の外縁部分と傾斜面９ｈに設けられたばね受け座面９ｉとの間には、パイロット弁体５０を上方（すなわち、第２パイロット通路１７の第２弁口１８ａの開弁方向）へ付勢してパイロット弁体５０（の内周部材５０ａ）が第２弁座１８に接当した際の衝撃を緩和するべく、円錐状の圧縮コイルばねからなる開弁ばね５３が縮装されている。

＜二段パイロット式電磁弁の動作＞
次に、図１及び図３〜図７を参照して、上記した構成の電磁弁１の動作状態を説明する。

上記構成の電磁弁１では、コイル４４へ通電すると（通電時）、図１に示すように、プランジャ４２がプランジャばね４６の付勢力に抗して下方へ駆動され、弁軸３０が第１閉弁ばね４７の付勢力によってプランジャ４２と共に下方へ移動され、弁軸３０の第２弁体３１の弁体部３２がパイロット弁体５０（の内周部材５０ａ）に押し付けられて、第２弁体３１の弁体部３２によりパイロット弁体５０のパイロット孔５１が閉じられる。それと共に、パイロット弁体５０が開弁ばね５３の付勢力に抗して弁軸３０等と共に下方へ移動され、パイロット弁体５０（の内周部材５０ａ）が第２パイロット通路１７の第２弁座１８に押し付けられて第２弁口１８ａが閉じられる。流入口３を介して流入室１１の第１弁室１１ａへ導入された高圧の流体（冷媒）は、第１弁体２０の第１均圧通路２６及び第１弁体２０（の大径部２１）の外周面ないしピストンリング２１ａの外周面と流入室１１の内周面（段付き横穴５の摺動面５ｂ）との摺動面隙間→第１背圧室１１ｂ→第１パイロット主通路１６ａ→第２弁室１５ａ→パイロット弁体５０の連通路５２→第２背圧室１５ｂへと流れ込む。その結果、流入室１１の第１弁室１１ａの圧力Ｐ１や第１背圧室の圧力Ｐ３（ここで、Ｐ１＝Ｐ３）等は、流出室１２の圧力Ｐ２よりも高くなり、第１閉弁ばね２４の付勢力及び流入室１１の第１弁室１１ａと流出室１２との差圧によって、第１弁体２０が第１弁座１３へ押し付けられて第１弁口１３ａが閉じられる（全閉状態）。

次に、上記全閉状態からコイル４４への通電を停止すると（非通電時）、図３に示すように、プランジャ４２がプランジャばね４６の付勢力によって上方へ（上端面がスリーブ４１の天井部の下面に接当するまで）駆動され、弁軸３０が第１閉弁ばね４７の付勢力に抗してプランジャ４２と共に上方へ引き上げられ、弁軸３０の第２弁体３１の弁体部３２がパイロット弁体５０（の内周部材５０ａ）から離れて、パイロット弁体５０のパイロット孔５１が開かれる。これにより、第２背圧室１５ｂへ導入された高圧の流体（冷媒）は、パイロット孔５１を介して第２パイロット通路１７及び流出室１２へ流れ込む。

高圧の流体（冷媒）が第２背圧室１５ｂから第２パイロット通路１７及び流出室１２へ流れ込むと、第２背圧室１５ｂの圧力Ｐ４が低下する。より詳細には、第２背圧室１５ｂの圧力Ｐ４は、流出室１２の圧力Ｐ２よりも高く、かつ第１背圧室１１ｂやパイロット主通路１６ａ、第２弁室１５ａの圧力Ｐ３よりも低くなり、図４に示すように、第２開弁ばね４８の付勢力及び第２背圧室１５ｂとパイロット主通路１６ａとの差圧によってパイロット弁体５０が第２弁座１８から引き上げられて、パイロット孔５１よりも大口径の第２弁口１８ａが開かれる。第２弁口１８ａが開かれると、第１背圧室１１ｂや第１パイロット主通路１６ａへ導入された高圧の流体（冷媒）は、第２弁口１８ａを介して第２弁室１５ａから第２パイロット通路１７及び流出室１２へ流れ込む。

第１背圧室１１ｂや第１パイロット主通路１６ａの高圧の流体（冷媒）が、第２弁口１８ａを介して第２弁室１５ａから第２パイロット通路１７及び流出室１２へ流れ込むと、第１背圧室１１ｂ等の圧力Ｐ３が低下する。より詳細には、第１背圧室１１ｂの圧力Ｐ３は、流出室１２の圧力Ｐ２よりも高く、かつ第１弁室１１ａの圧力Ｐ１よりも低くなり、第１弁体２０の左右に差圧が発生する。そして、その差圧が第１閉弁ばね２４の付勢力に打ち勝つと、図５に示すように、第１弁体２０が第１閉弁ばね２４の付勢力に抗して右方（開弁方向）へ移動して第１弁座１３から離れ、大口径の第１弁口１３ａが開かれる。これにより、流入口３から流入室１１の第１弁室１１ａへ導入された高圧の流体（冷媒）は、大口径の第１弁口１３ａを介して流出口４へ導かれる。すなわち、本実施形態では、コイル４４の非通電時（電磁式アクチュエータ４０の非作動時）に、大口径の第１弁口１３ａが開弁され、流体（冷媒）が流入口３→第１弁室１１ａ→第１弁口１３ａ→流出口４へと流される。

次に、流入口３と流出口４との間の第１弁口１３ａを閉弁すべく、コイル４４へ通電すると、図６に示すように、プランジャ４２がプランジャばね４６の付勢力に抗して下方へ駆動され、弁軸３０が第１閉弁ばね４７の付勢力によってプランジャ４２と共に下方へ移動され、弁軸３０の第２弁体３１の弁体部３２がパイロット弁体５０（の内周部材５０ａ）に押し付けられて、第２弁体３１の弁体部３２によりパイロット弁体５０のパイロット孔５１が閉じられる。

パイロット孔５１が閉じられると、パイロット弁室１５の第２弁室１５ａの圧力Ｐ３と第２背圧室１５ｂの圧力Ｐ４とが等しくなり（すなわち、第２弁室１５ａと第２背圧室１５ｂとが均圧され）、第１閉弁ばね４７の付勢力によって、弁軸３０とパイロット弁体５０とが一体となって第２開弁ばね４８の付勢力に抗して下方へ押し下げられ、図７に示すように、パイロット弁体５０（の内周部材５０ａ）が第２パイロット通路１７の第２弁座１８に押し付けられて第２弁口１８ａが閉じられる。

パイロット孔５１及び第２弁口１８ａが閉じられると、流入室１１の第１弁室１１ａの圧力Ｐ１と第１背圧室１１ｂ等の圧力Ｐ３が等しくなり（すなわち、第１弁室１１ａと第１背圧室１１ｂとが均圧され）、第１閉弁ばね２４の付勢力によって第１弁体２０が左方（閉弁方向）へ移動され、第１弁体２０が第１弁座１３に押し付けられて第１弁口１３ａが閉じられる（図１参照）。すなわち、本実施形態では、コイル４４への通電（電磁式アクチュエータ４０の作動）により、大口径の第１弁口１３ａが閉弁され、当該第１弁口１３ａを介した流入口３から流出口４への流体（冷媒）の流れが遮断される。

このような構成の電磁弁１では、小型の電磁式アクチュエータ４０による小さな駆動力で第２弁体３１を有する弁軸３０及びパイロット弁体５０を駆動して大口径の第１弁口１３ａを開閉する第１弁体２０を駆動できるとともに、その第１弁体２０が、同一軸線上に配置された弁軸３０及びパイロット弁体５０の昇降方向とは異なる方向、特に弁軸３０及びパイロット弁体５０の昇降方向に対して直交する横方向（左右方向）に移動自在となっていることにより、電磁弁１全体の大きさを小型化でき、当該電磁弁１の搭載性を高めることができるとともに、その第１弁体２０を確実に且つ迅速に駆動させることができる。

また、上記構成の電磁弁１では、高圧の冷媒と共にオイル等の粘性の高い流体が流入口３を介して流入室１１内に多量に流れ込む場合があり、そのようなオイル等により第１均圧通路２６が閉塞されて均圧性が低下すると、第１弁口１３ａの閉弁が遅れたり、第１弁口１３ａを閉弁できない可能性がある。本実施形態の電磁弁１では、そのようにオイル等の粘性の高い流体が流入口３を介して流入室１１に流れ込む場合であっても、第１均圧通路２６が、第１弁体２０の摺動方向に亘って流入口３の高さ（上下方向の寸法）の範囲内となるように第１弁体２０の小径部（円柱状部分）２２に設けられることにより、そのオイル等による第１均圧通路２６の閉塞を抑止でき、当該第１均圧通路２６の均圧性を確実に確保することができる。また、その第１均圧通路２６が、第１弁室１１ａに連なる複数の開口（図示例では、上側開口と下側開口）を有することにより、例えば第１弁体２０の挿入時における回転等により第１均圧通路２６の前記開口の弁本体１０に対する位置が変化する場合であっても、オイル等による第１均圧通路２６の閉塞を確実に回避でき、当該第１均圧通路２６の均圧性をより確実に確保することができる。

また、上記構成の電磁弁１では、第１弁室１１ａと第１パイロット通路１６、特に第１弁室１１ａと第１パイロット通路１６を構成する第２弁室１５ａとを直接的に連通する第２均圧通路１４が弁本体１０に設けられていることにより、例えば第１弁室１１ａに流入したオイル等により第１背圧室１１ｂと第２背圧室１５ｂとを連通する第１パイロット通路１６の一部が閉塞された場合であっても、第１均圧通路２６及び第２均圧通路１４を介して第１背圧室１１ｂと第２背圧室１５ｂとを連通でき、当該第１パイロット通路１６の均圧性を確実に確保することができる。更に、その第２均圧通路１４が、側面視で流入口３の横方向の幅の範囲内に設けられていることにより、例えば当該電磁弁１を９０度だけ傾けて第１弁室１１ａと第１背圧室１１ｂとに仕切られた流入室１１の第１背圧室１１ｂが下方となる姿勢（言い換えれば、閉塞部材８が下方となる姿勢）で使用した状態で流入室１１にオイル等が流入した場合であっても、そのオイル等による第２均圧通路１４の閉塞を抑止でき、当該第２均圧通路１４の均圧性を確実に確保することができる。

なお、上記した実施形態では、非通電時に第１弁口１３ａが開弁するノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁について説明したが、非通電時に第１弁口１３ａが閉弁して通電時にその第１弁口１３ａが開弁するノーマルクローズ型の二段パイロット電磁弁に対しても、上記した構成を適用し得ることは勿論である。

また、第１背圧室１１ｂと第２背圧室１５ｂとを常時連通する第１パイロット通路１６、流出室１２と第２弁室１５ａとを連通する第２パイロット通路１７、第１弁室１１ａと第１背圧室１１ｂとを連通する第１均圧通路２６等の構成は適宜に変更し得る。例えば、上記した実施形態では、パイロット弁体５０に設けられた連通路５２を介して第１背圧室１１ｂと第２背圧室１５ｂとを連通させたが、例えばホルダ部材９等の部品に第２弁室１５ａと第２背圧室１５ｂとを連通する連通孔を形成し、その連通孔を介して第１背圧室１１ｂと第２背圧室１５ｂとを連通させても良い。

また、本発明の二段パイロット式電磁弁は、車両用もしくは家庭用のヒートポンプ式冷暖房システムに適用されるだけではなく、他のシステムにも適用できることは言うまでもない。

１ 二段パイロット式電磁弁
２ 本体部材
２ａ 突設部
２ｂ 右端拡径部
３ 流入口
４ 流出口
５ 段付き横穴
５ａ 段丘部
５ｂ 摺動面
６ 段付き凹穴
７ 嵌合部
７ａ 凹状窪み
７ｂ ばね受け穴
８ 閉塞部材
８ａ Ｏリング
９ ホルダ部材
９ａ 嵌合部
９ｂ 上方延設部
９ｃ 嵌挿穴
９ｄ 保持穴
９ｅ 挿通穴
９ｆ Ｏリング
９ｇ ばね受け座面
９ｈ 傾斜面
９ｉ ばね受け座面
１０ 弁本体
１１ 流入室
１１ａ 第１弁室
１１ｂ 第１背圧室
１２ 流出室
１３ 第１弁座
１３ａ 第１弁口
１４ 第２均圧通路
１５ パイロット弁室
１５ａ 第２弁室
１５ｂ 第２背圧室
１６ 第１パイロット通路
１６ａ 第１パイロット主通路
１７ 第２パイロット通路
１８ 第２弁座
１８ａ 第２弁口
２０ 第１弁体
２１ 大径部
２１ａ ピストンリング
２１ｂ ばね受け穴
２１ｃ 円錐面
２１ｄ 逃がし穴
２１ｅ 面取り部
２１ｆ 縮径部
２２ 小径部（円柱状部分）
２３ 大径部の天井部
２４ 第１閉弁ばね
２５ シール材
２６ 第１均圧通路
２６ａ 縦通路
２６ｂ 横通路
２７ 弁体部
２８ 押さえ板
３０ 弁軸
３１ 第２弁体
３２ 弁体部
３３ 大径駆動部
４０ 電磁式アクチュエータ
４１ スリーブ
４２ プランジャ
４２ｂ 貫通孔
４３ ボビン
４４ コイル
４５ ケース
４６ プランジャばね
４７ 第２閉弁ばね
５０ パイロット弁体
５０ａ 内周部材
５０ｂ 外周部材
５０ｃ かしめ部
５１ パイロット孔
５２ 連通路
５３ 開弁ばね

Claims (11)

1. 第１弁体と、弁軸に設けられた第２弁体と、該弁軸を昇降させるための電磁式アクチュエータと、前記弁軸の昇降動作に応じて開閉駆動されるパイロット弁体と、流入口及び流出口が設けられた弁本体と、を備え、
   前記弁本体における前記流入口と前記流出口との間に、前記第１弁体が摺動自在に嵌挿されるとともに該第１弁体により前記流入口に連なる第１弁室と第１背圧室とに仕切られた流入室、前記第１弁室に開口するとともに前記流出口に連通して前記第１弁体の摺動動作に応じて開閉される第１弁口を有する流出室、及び、前記パイロット弁体及び前記第２弁体が昇降自在に配在されるとともに該パイロット弁体により第２弁室と第２背圧室とに仕切られたパイロット弁室が設けられ、かつ、前記第２弁室を介して前記第１背圧室と前記第２背圧室とを連通する第１パイロット通路、前記流出室と前記第２弁室とを連通するとともに前記第２弁室に開口して前記パイロット弁体の昇降動作に応じて開閉される第２弁口を有する第２パイロット通路、及び、前記第１弁室と前記第１背圧室とを連通する第１均圧通路が設けられており、
   前記弁軸の昇降動作に応じて前記パイロット弁体のパイロット孔及び前記第２パイロット通路の前記第２弁口が開閉され、前記第１弁体が移動されて前記流出室の前記第１弁口が開閉される二段パイロット式電磁弁であって、
   前記第１弁体は、前記弁軸及び前記パイロット弁体の昇降方向とは異なる方向に移動自在となっていることを特徴とする二段パイロット式電磁弁。
2. 前記第１弁体は、前記弁軸及び前記パイロット弁体の昇降方向に対して直交する方向に移動自在となっていることを特徴とする請求項１に記載の二段パイロット式電磁弁。
3. 前記第１均圧通路は、側面視で前記流入口の高さの範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二段パイロット式電磁弁。
4. 前記第１均圧通路は、前記第１弁室に連なる複数の開口を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二段パイロット式電磁弁。
5. 前記第１均圧通路は、前記第１弁室に連なる縦通路、及び該縦通路と前記第１背圧室とに連なる横通路から構成されることを特徴とする請求項４に記載の二段パイロット式電磁弁。
6. 前記第１均圧通路は、前記第１弁体の円柱状部分に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の二段パイロット式電磁弁。
7. 前記第１弁室と前記第１パイロット通路とを直接的に連通する第２均圧通路が更に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の二段パイロット式電磁弁。
8. 前記第２均圧通路は、前記第１パイロット通路を構成する前記第２弁室に連通していることを特徴とする請求項７に記載の二段パイロット式電磁弁。
9. 前記第２均圧通路は、側面視で前記流入口の幅の範囲内に設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の二段パイロット式電磁弁。
10. 前記第２均圧通路は縦穴から構成されることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の二段パイロット式電磁弁。
11. 前記昇降駆動部の非作動時において、前記パイロット弁体のパイロット孔及び前記第２パイロット通路の前記第２弁口が開状態もしくは閉状態となるように構成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の二段パイロット式電磁弁。

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