JP2016089969A

JP2016089969A - 電磁弁

Info

Publication number: JP2016089969A
Application number: JP2014225830A
Authority: JP
Inventors: 俊裕安藤; Toshihiro Ando
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-05-23
Also published as: EP3018434A1; EP3018434B1; KR20160054383A; US20160131403A1; US10260786B2; KR102200280B1

Abstract

【課題】膨張装置として機能可能な電磁弁を効率よく提供する。【解決手段】ある態様の電磁弁は、冷媒を導入する導入ポート４４と、冷媒を導出する導出ポート４６と、導入ポート４４と導出ポート４６とをつなぐ通路に設けられた弁孔５４とを有するボディ３５と、弁孔５４に接離して弁部を開閉する主弁体６０と、ボディ３５に取り付けられ、主弁体６０に軸線方向の駆動力を付与可能なソレノイド３４と、を備える。主弁体６０は、弁孔５４に向けて開口するパイロット通路６６と、導入ポート４４とパイロット通路６６とを連通させるように設けられ、導入ポート４４から導入された冷媒を絞り膨張させてパイロット通路６６に導出可能なオリフィス２８と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は電磁弁に関し、特に膨張装置として機能可能な電磁弁に関する。

近年、車両用空調装置として、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の冷暖房装置が提案されている。このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷凍サイクルを冷媒が循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。

このような車両用冷暖房装置においては、蒸発器の上流側に膨張装置が設けられる。膨張装置は、下流側の蒸発器にて冷媒が蒸発し易くなるよう、上流側からの液冷媒を絞り膨張させて霧状にして下流側へ送出する。このような膨張装置としては一般に、弁開度可変の膨張弁や弁開度固定のオリフィス等が採用される。ただし、室外熱交換器については、凝縮器として機能する際に比較的大きな冷媒流量を確保する必要がある。そのため、室外熱交換器の上流側には膨張装置と並列に電磁弁を設け、その電磁弁の開弁により流量を確保する構成が採用されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−１５２８４８号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、膨張装置と電磁弁がそれぞれ個別の配管に接続されるため、配管継手が多くなり、その分、冷媒の外部漏れの問題が生じ易くなる。この点につき、電磁弁のボディ内に主通路とは別にオリフィスを加工することも考えられる。しかし、主通路や弁機構の配置による制約があるため、小径のオリフィスを加工するためにその前後でボディを余分に加工しなければならない等、製造効率上の問題が生じ易い。

本発明の目的は、膨張装置として機能可能な電磁弁を効率よく提供することにある。

本発明のある態様は、冷媒を導入する導入ポートと、冷媒を導出する導出ポートと、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を有するボディと、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、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ソレノイドと、を備える。弁体は、弁孔に向けて開口する孔部と、導入ポートと孔部とを連通させるように設けられ、孔部よりも小さな断面を有し、導入ポートから導入された冷媒を絞り膨張させて孔部に導出可能なオリフィスと、を有する。

この態様によると、弁体に設けられた孔部とオリフィスにより、導入ポートと導出ポートとを連通させる連通路が常に形成される。導入ポートから導入された冷媒は、そのオリフィスを通過する際に絞り膨張され、導出ポートから導出される。この態様によれば、オリフィスをボディではなく弁体に形成するため、ボディ内の通路や弁機構の配置による制約がかかり難い。また、ボディよりも小さな弁体に対し、そのボディの成形とは別工程でオリフィスを成形すればよいため、そのオリフィスの成形に要する加工量を抑えることができ、当該電磁弁の製造効率を高めることができる。

本発明によれば、膨張装置として機能可能な電磁弁を効率よく提供することができる。

実施形態に係る制御弁が適用される車両用冷暖房装置のシステム構成図である。制御弁４の具体的構成を表す断面図である。図２のＡ部拡大図である。制御弁の動作状態を表す説明図である。

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。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表現することがある。

図１は、実施形態に係る制御弁が適用される車両用冷暖房装置のシステム構成図である。車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、補助凝縮器３（室内熱交換器）、室外熱交換器５、蒸発器６およびアキュムレータ７を配管にて接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１は、ＨＦＣ−１３４ａ（代替フロン）、ＨＦＯ−１２３４ｙｆなどの冷媒が冷凍サイクル内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。

圧縮機２および室外熱交換器５は、車室外（エンジンルーム）に設けられている。一方、車室内には空気の熱交換が行われるダクト１０が設けられ、そのダクト１０における空気の流れ方向上流側に蒸発器６が配設され、下流側に補助凝縮器３が配設されている。補助凝縮器３は、室内凝縮器として構成されている。

車両用冷暖房装置１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。この冷凍サイクルは、補助凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直列に動作可能に構成され、また、蒸発器６と室外熱交換器５とが蒸発器として切り替え可能に構成されている。この冷凍サイクルでは、冷房運転時に冷媒が循環する第１冷媒循環通路と、暖房運転時に冷媒が循環する第２冷媒循環通路が形成される。

第１冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→室外熱交換器５→蒸発器６→アキュムレータ７→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→室外熱交換器５→アキュムレータ７→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。すなわち、第２冷媒循環通路は、蒸発器６を迂回する通路とされている。

具体的には、圧縮機２の吐出室は第１通路２１を介して補助凝縮器３の入口に接続され、補助凝縮器３の出口は第２通路２２を介して室外熱交換器５の入口に接続されている。室外熱交換器５の出口は第３通路２３を介して蒸発器６の入口に接続され、蒸発器６の出口は第４通路２４（戻り通路）を介してアキュムレータ７の入口に接続されている。第３通路２３の中途には分岐点が設けられ、蒸発器６を迂回するようにアキュムレータ７の入口につながるバイパス通路２５が設けられている。第１通路２１、第２通路２２、第３通路２３および第４通路２４により第１冷媒循環通路が形成される。第１通路２１、第２通路２２、第３通路２３およびバイパス通路２５により第２冷媒循環通路が形成される。

第２通路２２の中途には、膨張装置として機能可能な制御弁４が設けられている。第３通路２３におけるバイパス通路２５との分岐点には、冷媒の流路を切り替えるための切替弁８が設けられている。第３通路２３における切替弁８と蒸発器６との間には、膨張弁９が設けられている。

制御弁４は、いわゆるパイロット作動式の電磁弁であり、第２通路２２を構成する後述する主通路を開閉する主弁２６と、主弁２６を開閉作動させるためのパイロット弁２７と、主弁２６の閉弁時に膨張装置として機能するオリフィス２８とを含む。制御弁４は、冷房運転時に主弁２６を開くことにより冷媒流量を確保し、暖房運転時に主弁２６を閉じることによりオリフィス２８を膨張装置として機能させる。なお、以下では、主弁２６の開閉を制御弁４の開閉と同義として説明する。制御弁４の詳細については後述する。

切替弁８は、第３通路２３を開閉する第１弁部と、バイパス通路２５を開閉する第２弁部と、各弁部を駆動するアクチュエータとを備える三方弁からなる。第１弁部の開閉により、室外熱交換器５から蒸発器６への冷媒の流れが許容又は遮断される。第２弁部の開閉により、室外熱交換器５からアキュムレータ７へ直接向かう冷媒の流れが許容又は遮断される。すなわち、第１弁部が開かれ、第２弁部が閉じられることにより、第１冷媒循環通路が開放され、第２冷媒循環通路が遮断される。第１弁部が閉じられ、第２弁部が開かれることにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路が開放される。なお、切替弁８のアクチュエータとしてはソレノイドを用いてもよいし、ステッピングモータ等を用いてもよい。

膨張弁９は、第１冷媒循環通路に設けられている。膨張弁９は、冷房運転時に室外熱交換器５（室外凝縮器）から導出された冷媒を絞り膨張させて蒸発器６へ供給する。膨張弁９は、蒸発器６から圧縮機２へ向かう冷媒の温度と圧力を感知して自律的に動作し、室外熱交換器５から蒸発器６へ向かう冷媒の流量を調整する温度式膨張弁である。膨張弁９は、第３通路２３の一部を構成する第１内部通路と、第４通路２４の一部を構成する第２内部通路と、その第１内部通路に設けられた弁部と、第２内部通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知する感温部とを有する。

ダクト１０には、空気の流れ方向上流側から室内送風機１２、蒸発器６、補助凝縮器３が配設されている。補助凝縮器３の上流側には、エアミックスドア１４が回動自在に設けられ、補助凝縮器３を通過する風量と補助凝縮器３を迂回する風量との比率が調節される。また、室外熱交換器５に対向するように室外送風機１６が配置されている。

圧縮機２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、図示しないバッテリからの供給電流により駆動され、モータの回転数に応じて冷媒の吐出容量が変化する。この圧縮機２としては、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式など、様々な形式の圧縮機を採用することができるが、電動圧縮機そのものは公知であるため、その説明については省略する。

補助凝縮器３は、車室内に設けられ、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる室内凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が補助凝縮器３を通過する際に放熱する。エアミックスドア１４の開度に応じて振り分けられた空気は、補助凝縮器３を通過する過程でその熱交換が行われる。

室外熱交換器５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。室外送風機１６は、吸い込み式の送風機であり、軸流ファンをモータにより回転駆動することにより外気を導入する。室外熱交換器５は、その外気と冷媒との間で熱交換をさせる。

蒸発器６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。すなわち、膨張弁９の通過により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器６を通過する際に蒸発する。ダクト１０の上流側から導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却される。このとき冷却・除湿された空気は、エアミックスドア１４の開度に応じて補助凝縮器３を通過するものと、補助凝縮器３を迂回するものとに振り分けられる。補助凝縮器３を通過する空気は、その通過過程で加熱される。補助凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが補助凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整され、図示しない吹出口から車内に供給される。

以上のように構成された車両用冷暖房装置１は、制御部３０により制御される。制御部３０は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。制御部は、車室内外の温度、蒸発器の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて各制御弁の制御量（開閉状態）や圧縮機２の駆動量等を決定し、それらを駆動させるための制御電流を供給する。これにより、圧縮機２は、その吸入室を介して吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入し、これを圧縮して吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出する。

冷房運転時においては、制御弁４が開弁状態とされる。一方、切替弁８において第１弁部が開弁状態とされ、第２弁部が閉弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路が開放され、第２冷媒循環通路は遮断される。このため、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、補助凝縮器３および室外熱交換器５を経ることで凝縮される。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。

そして、室外熱交換器５から導出された冷媒が膨張弁９にて絞り膨張され、冷温・低圧の霧状の冷媒となって蒸発器６に導入される。その冷媒が蒸発器６を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。蒸発器６から導出された冷媒は、膨張弁９の第２内部通路を通過し、アキュムレータ７を経由して圧縮機２に戻される。このとき、膨張弁９により蒸発器６の出口側の過熱度が適正値となるように制御される。

一方、暖房運転時においては、制御弁４が閉弁状態とされる。一方、切替弁８において第１弁部が閉弁状態とされ、第２弁部が開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路が開放される。このため、冷媒は蒸発器６を通過せず、蒸発器６は実質的に機能しなくなる。つまり、室外熱交換器５のみが蒸発器（室外蒸発器）として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、補助凝縮器３を経ることで凝縮され、オリフィス２８にて絞り膨張され、冷温・低圧の霧状の冷媒となって室外熱交換器５に導入される。その冷媒が室外熱交換器５を通過する過程で蒸発し、外部から熱量を吸収する。室外熱交換器５から導出された冷媒は、バイパス通路２５を通過し、アキュムレータ７を経由して圧縮機２に戻される。

次に、制御弁４の詳細について説明する。図２は、制御弁４の具体的構成を表す断面図である。制御弁４は、弁本体３２とソレノイド３４とを軸線方向に組み付けて構成される。弁本体３２のボディ３５には、主通路を開閉する主弁２６と、主弁２６の開閉状態を制御するパイロット弁２７が組み込まれている。

ボディ３５は、角柱状の第１ボディ４０の上半部に段付円筒状の第２ボディ４２を組み付けて構成されている。本実施形態において、第１ボディ４０はアルミニウム合金からなり、第２ボディ４２はステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる。第１ボディ４０の一方の側面には、上流側からの冷媒を導入するための導入ポート４４が設けられている。第１ボディ４０の反対側の側面には、下流側へ冷媒を導出するための導出ポート４６が設けられている。導入ポート４４と導出ポート４６とを直接つなぐ通路が「主通路」を構成する。

第１ボディ４０と第２ボディ４２との間にはＯリング４８が介装されており、第１ボディ４０と第２ボディ４２との間隙を介した冷媒の漏洩が防止されている。第２ボディ４２は、その上端部がソレノイド３４との接続部となっている。第２ボディ４２の上端部にはＯリング５０が嵌着されている。

第１ボディ４０における導入ポート４４と導出ポート４６との連通部には、円ボス状の弁座形成部５２が設けられている。弁座形成部５２は、第２ボディ４２側に突出し、その内方に弁孔５４（「主弁孔」に該当する）が形成されている。また、弁座形成部５２の上端開口縁により弁座５６（「主弁座」に該当する）が形成されている。弁孔５４の上流側には弁室５８が形成されている。

ボディ３５の内方には主弁体６０が配設されている。主弁体６０は、上方に向けて段階的に拡径する段付円筒状の本体６２を有し、その本体６２の上部にピストン６４が設けられている。本体６２はアルミニウム合金からなり、これを軸線方向に貫通するようにパイロット通路６６が形成されている。パイロット通路６６は、弁孔５４に向けて開口する「孔部」として機能する。パイロット通路６６の上部の内径が縮径されてパイロット弁孔６８が形成され、その上端開口部にパイロット弁座７０が形成されている。主弁体６０の下部には、間にパッキン７２を挟むようにガイド部材７４が設けられている。本実施形態において、ガイド部材７４はステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる。パッキン７２は、リング状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなり、「シール部材」として機能する。主弁体６０が弁室５８内を変位し、パッキン７２が弁座５６に着脱することにより主弁２６を開閉する。

ガイド部材７４は、パッキン７２を下方から支持する円板状の本体と、その本体の周縁部から下方に延設された複数の脚部７６（同図には１つのみ表示）とを有し、弁孔５４の内周面によって摺動可能に支持されている。

ピストン６４は、第１ボディ４０と第２ボディ４２とに囲まれる空間を高圧室８０と背圧室８２とに区画する「区画部」として機能する。高圧室８０は、導入ポート４４に連通する一方、本体６２に設けられた連通路８４を介して背圧室８２に連通する。背圧室８２は、ソレノイド３４の内部に連通する。弁孔５４の下流側は低圧室８６となって導出ポート４６に連通する。導入ポート４４と導出ポート４６とを高圧室８０，連通路８４，背圧室８２，パイロット通路６６および低圧室８６を介してつなぐ通路により「副通路」が構成されている。ピストン６４は、第２ボディ４２の内周面にて構成されたガイド孔８８に摺動可能に支持されている。主弁体６０は、ピストン６４と脚部７６とがボディ３５の内周面に摺動可能に支持されることで、主弁２６の開閉方向に安定に動作する。

また、本体６２を半径方向に貫通するようにオリフィス２８が形成されている。オリフィス２８は、本体６２の側面に開口し、導入ポート４４とパイロット通路６６とを連通させる。オリフィス２８は、導入ポート４４から導入された冷媒を絞り膨張させてパイロット通路６６に導出する膨張装置として機能する。本体６２の外周面には、オリフィス２８および連通路８４の開口部を外側から包囲するように円筒状のフィルタ部材６３が取り付けられている。フィルタ部材６３は、オリフィス２８および連通路８４への異物の侵入を抑制するためのフィルタ（メッシュ）を含む。

一方、ソレノイド３４は、第２ボディ４２の上端部に組み付けられた段付円筒状のコア９０（固定鉄心）と、コア９０の上端開口部を閉止するように組み付けられた有底円筒状のスリーブ９２を有する。スリーブ９２は非磁性であり、コア９０とともに内部の圧力室を閉止するキャンを構成する。コア９０内には円柱状のプランジャ９４（可動鉄心）が収容されている。プランジャ９４は、コア９０と軸線方向に対向配置されている。スリーブ９２の底部とプランジャ９４との間には、背圧室９５が形成される。

第１ボディ４０の上端開口部に環状の固定部材９６を締結することにより、コア９０が第２ボディ４２に対して固定されている。すなわち、コア９０の下端部には半径方向外向きに突出するフランジ部が設けられ、固定部材９６がそのフランジ部を上方から押さえるように組み付けられている。一方、固定部材９６の外周には雄ねじ部が形成され、第１ボディ４０の上端開口部には雌ねじ部が形成されている。このため、コア９０の下端部を第２ボディ４２の上端部に組み付けた状態で固定部材９６を第１ボディ４０に螺合することで、コア９０を安定に固定することができる。コア９０と第２ボディ４２との間にはＯリング５０が介装されており、両者の間隙を介した冷媒の漏洩が防止されている。

コア９０の外周部にはボビン９８が設けられ、そのボビン９８に電磁コイル１００が巻回されている。そして、電磁コイル１００を上下に挟むように一対の端部材１０２が設けられている。端部材１０２は、磁気回路を構成するヨークとしても機能する。電磁コイル１００からは図示しない通電用のハーネスが引き出されている。

コア９０の上端部には上方に向かって内径が大きくなるテーパ面が形成されている。一方、プランジャ９４の下端部には、下方に向かって外径が小さくなるテーパ面が形成されている。また、プランジャ９４の下端部中央には、スリーブ９２に対して挿抜される小径部１０４が設けられている。すなわち、コア９０とプランジャ９４との対向面を相補形状のテーパ面とし、さらにプランジャ９４の一部をコア９０に対して挿抜させる構成とすることで、プランジャ９４のストロークを大きく確保しつつ、十分な磁気吸引力が得られるようにされている。また、小径部１０４の外周面には比較的大きな凹溝１０６が設けられており、プランジャ９４とコア９０との半径方向の磁気漏洩が抑制されている。このような構成により、ソレノイド３４による吸引力が効率よくかつ安定的に得られる。

プランジャ９４の下端中央部から下方に向けてパイロット弁体１０８が延設されている。また、プランジャ９４を軸線方向に貫通する連通路１１０と、プランジャ９４を径方向に貫通する連通路１１２と、プランジャ９４の外周面に沿った軸線に平行な連通溝１１４とが形成されている。これらの連通路１１０，１１２および連通溝１１４は互いに連通している。このような構成により、背圧室８２と背圧室９５との連通状態が維持される。プランジャ９４とコア９０との間には、両者を離間させる方向に付勢するスプリング１１６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

パイロット弁体１０８は、プランジャ９４に同軸状に組み付けられ、下端部に凹状の嵌合部１１８が設けられ、円板状のシール部材１２０が嵌合している。本実施形態において、シール部材１２０はゴムからなる。嵌合部１１８の下端部が内方に加締められることによりシール部材１２０が固定支持されている。嵌合部１１８には、連通路１１０が連通する。パイロット弁体１０８のシール部材１２０がパイロット弁座７０に着脱することにより、パイロット弁２７を開閉する。なお、嵌合部１１８の加締め部は、主弁体６０の上端部に係止されるストッパ１２２を構成する。

以上のような構成において、導入ポート４４から導入された上流側の圧力Ｐ１（「上流側圧力Ｐ１」という）は、主通路において主弁２６を経ることで圧力Ｐ２（「下流側圧力Ｐ２」という）となる。また、高圧室８０に導入された上流側圧力Ｐ１は、連通路８４を通過することで背圧室８２にて中間圧力Ｐｐとなり、さらにパイロット弁２７を経ることで下流側圧力Ｐ２となる。

図３は、図２のＡ部拡大図である。ピストン６４は、ピストン本体１３０と支持体１３２とに軸線方向に分割され、両者の間にピストンリング１３４を挟持するようにして構成される。ピストン本体１３０が、主弁体６０の本体６２と一体成形されている。ピストンリング１３４はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる。ピストン本体１３０の上端部には、半径方向外向きに延出してピストンリング１３４の上面に当接するフランジ部が設けられている。支持体１３２は、円環状をなし、ピストン本体１３０の小径の下半部に外挿されるように嵌合している。

支持体１３２と第１ボディ４０との間には、ピストン６４を上方に付勢するスプリング１５６が介装されている。スプリング１５６は、支持体１３２をピストン本体１３０に対して近接させる方向に付勢する「付勢部材」として機能する。ピストン本体１３０および支持体１３２は、ガイド孔８８の内径よりもやや小さい外径を有する。ピストンリング１３４は、ピストン本体１３０と支持体１３２とにより形成される凹部に嵌合する態様で両者の間に組み付けられる。ピストン６４は、ピストンリング１３４の位置にてガイド孔８８に摺動可能に支持される。

主弁体６０の本体６２には、高圧室８０と背圧室８２とを連通させる連通路８４が形成されている。連通路８４の上端部に小円筒からなる通路形成部材１４０が圧入され、その通路形成部材１４０の内部通路によりオリフィス１４２が形成されている。連通路８４の下端部が本体６２の側方に開口し、高圧室８０と連通している。

一方、オリフィス２８は、本体６２の軸線方向中間位置において半径方向に延在している。オリフィス２８の半径方向外側の端部はテーパ状に拡径されて高圧室８０に開口し、半径方向内側の端部はパイロット通路６６に開口している。

オリフィス２８の径は、パイロット通路６６の径よりも十分に小さくされている。また、オリフィス１４２の径は、パイロット弁孔６８の径よりも十分に小さくされている。主弁体６０には、オリフィス２８および連通路８４の各開口部を外側から包囲するようにフィルタ部材６３が配設されている。フィルタ部材６３は、円筒状のフィルタ１５０と、このフィルタ１５０の上下両端部をそれぞれ補強するリング状のフレーム１５２，１５４と、これらのフレーム１５２，１５４を上下に接続する複数の柱状のフレーム（図示略）を備える。フィルタ１５０は、例えば樹脂メッシュからなるが、金属メッシュでもよい。これらのフレームは樹脂材により一体成形され、フィルタ１５０が各フレームに部分的に埋設される形で保持されている。

フィルタ部材６３は、本体６２に外挿されるように嵌着されている。フィルタ部材６３は、オリフィス２８への異物の侵入を防止又は抑制し、オリフィス２８の詰まりを防止する。それにより、オリフィス２８の膨張装置としての機能を確保する。また、フィルタ部材６３は、連通路８４ひいてはオリフィス１４２への異物の侵入を防止又は抑制し、オリフィス１４２の詰まりを防止する。それにより、オリフィス１４２のリーク通路としての機能を確保する。

以上のように構成された制御弁４は、ソレノイド３４への通電状態に応じて冷媒の流通路を切り替えるパイロット作動式の制御弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。図４は、制御弁の動作状態を表す説明図である。図４は、ソレノイド３４がオンにされた通電状態を表している。なお、既に説明した図２は、ソレノイド３４がオフにされた非通電状態を表している。

図２に示すように、ソレノイド３４がオフにされた状態ではソレノイド力が作用しないため、スプリング１１６によってプランジャ９４が上方に付勢され、パイロット弁２７が開弁状態となる。このとき、背圧室８２の冷媒がパイロット通路６６を介して下流側に導出されて中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体６０が上流側圧力Ｐ１と中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）により上方に付勢される。それにより、主弁２６が開弁状態となる。その結果、図示のように主通路が開放される。すなわち、導入ポート４４から導入された冷媒は、主に主通路を通って導出ポート４６から導出されるようなる。

一方、図４に示すように、ソレノイド３４がオンにされると、ソレノイド力によってコア９０とプランジャ９４との間に吸引力が作用するため、プランジャ９４が下方に付勢され、パイロット弁２７が閉弁状態となる。このとき、上流側からの冷媒が連通路８４を介して背圧室８２に導入されるため、中間圧力Ｐｐは上流側圧力Ｐ１となる。その結果、主弁体６０が中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２の差圧（Ｐｐ−Ｐ２）により下方に付勢される。それにより、主弁２６が閉弁状態となる。すなわち、図示のように主通路が閉じられた状態となる。このとき、導入ポート４４から導入された液冷媒は、オリフィス２８を通過することで絞り膨張されて霧状の気液混合冷媒となり、パイロット通路６６および弁孔５４の内方を通過し、導出ポート４６から導出される。

以上に説明したように、本実施形態では、オリフィス２８を主弁体６０に設け、オリフィス２８そのものが可動となる構成とした。そして、パイロット通路６６とオリフィス２８により、導入ポート４４と導出ポートと４６を連通させる連通路が常に形成される。このため、制御弁４の閉弁時において、導入ポート４４から導入された冷媒をオリフィス２８を通過させることで絞り膨張させ、導出ポートから導出することができる。

本実施形態によれば、オリフィス２８をボディ３５ではなく主弁体６０に形成したため、ボディ３５内の通路や弁機構の配置による制約がかからない。また、ボディ３５よりも小さな主弁体６０に対し、そのボディ３５の成形とは別工程でオリフィス２８を成形すればよいため、そのオリフィス２８の成形に要する加工量を抑えることができる。また、主弁体６０の側面からパイロット通路６６に向けて小さな横孔をあけるだけでオリフィス２８が得られるため、加工が容易であり、制御弁４の製造効率を高めることができる。

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、オリフィス２８を主弁体６０の半径方向、つまりパイロット通路６６の延在方向と直角となる方向に延在させる例を示した。変形例においては、オリフィス２８を主弁体６０の軸線に対して斜めに延在するように形成してもよい。その場合もオリフィス２８の一端開口部が高圧室８０に開口し、他端開口部がパイロット通路６６に開口するようにする。

上記実施形態では、制御弁として、ソレノイドの非通電時にパイロット弁を開く常開型の電磁弁として構成する例を示した。変形例においては、ソレノイドの非通電時にパイロット弁を閉じる常閉型の電磁弁としてもよい。例えば、図２，図４等に示した構成において、プランジャとコアとの位置を上下入れ替え、プランジャにおけるコアとは反対側にパイロット弁体を設けることで実現することができる。その場合、その制御弁は、非通電時に膨張装置として機能し、通電時に十分な流量を確保可能な冷媒通路として機能する。

上記実施形態では、制御弁をパイロット作動式の電磁弁として構成する例を示した。変形例においては、パイロット弁を有しない直動式の電磁弁として構成してもよい。その場合も、弁体（主弁体）に孔部を設け、その孔部と連通するようにオリフィスを形成する。例えば、孔部を弁体の軸線に沿って設け、弁孔に向けてのみ開口するようにしてもよい。そして、オリフィスの一端を高圧室（弁孔の上流側）に開口させ、他端を孔部に開口させてもよい。孔部は、オリフィスよりも十分に大きな断面積（径）を有するものとする。

上記実施形態では、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。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１車両用冷暖房装置、２圧縮機、４制御弁、５室外熱交換器、６蒸発器、２６主弁、２７パイロット弁、２８オリフィス、３４ソレノイド、４４導入ポート、４６導出ポート、５４弁孔、６０主弁体、６３フィルタ部材、６４ピストン、６６パイロット通路、６８パイロット弁孔、８０高圧室、８２背圧室、８６低圧室、１０８パイロット弁体。

Claims

冷媒を導入する導入ポートと、冷媒を導出する導出ポートと、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を有するボディと、
前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
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ソレノイドと、
を備え、
前記弁体は、
前記弁孔に向けて開口する孔部と、
前記導入ポートと前記孔部とを連通させるように設けられ、前記孔部よりも小さな断面を有し、前記導入ポートから導入された冷媒を絞り膨張させて前記孔部に導出可能なオリフィスと、
を有することを特徴とする電磁弁。
前記孔部が前記弁体の軸線方向に延在し、
前記オリフィスが前記弁体の側面に開口するように設けられ、
前記オリフィスの開口部を覆うように前記弁体の外周面に取り付けられたフィルタ部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
パイロット作動式の制御弁として構成され、
前記弁体として、前記導入ポートに連通する高圧室と背圧室とを区画するピストンを有し、前記導出ポートに連通する低圧室と前記背圧室とを連通させるパイロット通路が貫通形成され、前記弁孔としての主弁孔に接離して主弁を開閉する主弁体と、
前記ソレノイドのプランジャに一体に設けられ、前記パイロット通路の一端部に設けられたパイロット弁孔に接離してパイロット弁を開閉するパイロット弁体と、
をさらに備え、
前記孔部が前記パイロット通路を構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁弁。
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室外に配置されて冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、を備える車両用冷暖房装置に適用される制御弁として構成され、
前記導入ポートが、前記圧縮機の吐出側につながる通路に連通して冷媒が導入されるポートとして構成され、
前記導出ポートが、前記室外熱交換器の入口につながる通路に連通し、前記室外熱交換器へ向けて冷媒を導出させるポートとして構成さ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。