JP2756336B2 - 電磁可逆弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流路の開閉に用いられる可逆弁に関し、特
に冷凍回路の開閉に用いる弁に関するものである。

［従来技術］ 従来技術による可逆弁の一例を第４図を用いて説明す
る。

第４図に例示した従来技術による可逆弁は、流体の流
れが可逆である流体回路に設けられる可逆弁21と該弁の
開閉を制御するパイロット弁22よりなり、可逆弁21は流
体回路に接続された第１の出入チューブ23と第２の出入
チューブ24とを周面部に相対させ貫通固定した弁本体25
を備え、弁本体25の両側にはピストン26,27が軸方向に
摺動自在に嵌合されている。またピストン26,27を連結
するブラケット28には、チューブ23,24の開口間の流路
を開閉するシート29が設けられている。またピストン2
6,27にはそれぞれ微小径の貫通穴30,31を設けてある。
一方パイロット弁22は電磁弁よりなる３方弁であり、弁
本体32、ソレノイドコイル33、固定鉄心34およびスプリ
ング35により付勢された可動鉄心36を備えさらに、可動
鉄心36に連結された第１の弁体37と、該第１の弁体37に
連結されかつスプリング38により付勢された第２の弁体
39を備える。そして、弁本体32には低圧側に接続される
チューブ40と、可逆弁21の弁本体25の両端にそれぞれ接
続される一対のチューブ41,42が接続されており、ソレ
ノイドコイル33の作用により低圧側のチューブ40と弁本
体25の両端にそれぞれ接続されたチューブ41,42のいづ
れかとが選択連通されるように構成されている。そして
今、ソレノイドコイル33が非通電時は、弁体37,39が第
４図の左方に移動しチューブ40とチューブ41が連通さ
れ、これにより低圧側が可逆弁21の弁本体25内における
ピストン26より左側の左端室43に連通し、弁本体25内が
高圧になっていると両ピストン26,27の中央室44の高圧
流体がピストン27の右側に右端室45に流入されつつ左端
室43内の流体はチューブ41を通りチューブ40に逃されピ
ストン26,27は第４図の左方に移動する。その結果、出
入チューブ23,24間の流路がシート29により閉塞され
る。第４図、ソレノイドコイル33が非通電で、ピストン
26,27が左方に移動し、出入チューブ23,24間の流路がシ
ート29により閉塞された状態を示している。

一方、ソレノイドコイル33通電時には、弁体37,39が
第４図の右方に移動し、チューブ40とチューブ42が互い
に連通される。その結果、右端室45内の高圧流体がチュ
ーブ42を通りチューブ40に逃されつつ、ピストン26,27
が右側へ移動しこれに伴い、シート29が第４図の閉塞位
置から右方に移動し、従って出入チューブ23,24間の流
路が開かれる。

［発明が解決しようとする問題点］ 第４図に例示したような従来技術による可逆弁におい
ては、弁本体とパイロット弁を用いなければならず、そ
れらを接続するチューブ等を必要とすると共に、主流路
となる弁本体の流体圧力より必ず低圧となる低圧側の回
路にパイロット弁の低圧側チューブを接続する必要があ
り、ある一定の圧力差がなければ作動できないものであ
った。

従って、本発明の目的は、圧力差とソレノイドコイル
による牽引を併用することで、流路の開閉を行いかつパ
イロット弁および低圧側チューブ等の不必要な可逆弁を
提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の可逆弁は以下のよ
うな構成を有する。

円筒状の弁箱内に主流体通路を開口する一対の弁シー
トを弁箱内の対向壁に対称に設け、弁シートの弁箱軸方
向の両側に断面積の大きい上部弁室とこれより断面積の
小さい下部弁室を設け、上部弁室と下部弁室を主流体通
路よりそれぞれ区画する隔壁を両端に有する軸方向に摺
動可能なピストンを設け、また、上部弁室の空間が拡大
する方向に付勢手段を設けると共にピストンの隔壁間
に、弁シート間を移動可能で弁シートの開口の任意の一
方をピストンの位置が付勢手段の作動終端において閉止
する円筒弁体を設け、円筒弁体中心には主流体通路を連
通する副流体通路および副流体通路の両側に対称的に一
対の弁座を形成し副流体通路を貫通し任意の一方の弁座
を閉止する一対の閉止弁体が設けられ、また円筒弁体に
は副流体通路に直角に副流体通路を貫通する副圧力路が
設けられている。ピストンの中心軸方向には両端の隔壁
より円筒弁体の副圧力路に向い圧力路を設け連通すると
共に上部弁室の隔壁には副弁座を形成し弁箱外側に配置
したソレノイドコイルにより駆動される鉄心に連結され
たニードル弁により副弁座が開閉され、またニードル弁
はピストンの隔壁に設けられた冠状体を貫通しピストン
に対し微少間隔移動可能にピストンと係合されるよう構
成して、主流体通路と上部弁室を連通する、上部弁室の
隔壁と弁箱で形成される漏洩路の流通抵抗はニードル弁
の全開時の流通抵抗より大であると共に下部弁室は下部
弁室の隔壁により主流体通路と隔てられている。

［作用］ このように構成された本発明の可逆弁において、主流
体通路のいずれか一方より流体が流入するとき、副弁座
がニードル弁により閉止されていると円筒弁体は流出側
の弁シートに圧着されると共に閉止弁体も円筒弁体の弁
座に圧着され、流体は流出することができない。この時
下部弁室は、圧力路、副圧力路および副流体通路を介し
主流体通路の流出側に連通され低圧となっている。そこ
でニードル弁を開くと、上部弁室の流体は圧力路、副圧
力路および副流体流路を介し主流体通路の流出側に連通
され、上部弁室の圧力は下部弁室と同じくなり、ピスト
ンは上部弁室空間が縮小する方向に移動する。この時、
流出側弁シートに圧着された円筒弁体は円筒弁体の弁座
に圧着された閉止弁体と共に主流体通路開口よりずらさ
れて主流体通路が開口され、開口面積に比例して流入側
と流出側の圧力差が減少すると円筒弁体および閉止弁体
の圧着力およびピストンの可動力が減少する。この状態
においては、可動鉄心がソレノイドコイル内に引き込ま
れ、牽引力はピストンの移動に比例して強くなり、可動
鉄心の力によりピストンは可動可能となり主流体通路が
完全に開口される状態では、弁箱内は全て主流体通路の
圧力と等しくなりピストンは可動鉄心により固定され
る。

このように本発明の可逆弁は、主流体通路の開口にお
いて開口初期は流体の圧力差を利用し、開口面積が大き
くなるに従い減少する圧力差と増加するソレノイドコイ
ルによる牽引力を併用し、また構造が対称的で、流れが
逆方向となっても全く同じ様に作動すると共にパイロッ
ト弁を不要としている。

［実施例］ 以下、本発明による可逆弁の一実施例について図を用
いて説明する。第１図において、１は、上部と下部で径
の異なる円筒の弁箱で、主流体通路1a,1bを開口し、対
称的に設けられた一対の弁シート2a,2bを設けてある。
また弁箱１は、上部に、固定鉄心12を有し外側にソレノ
イドコイル13を配置した円管11を固着され、下部には、
蓋９を固着されて密封された弁本体を形成している。弁
箱１内には、弁シート2a,2bをはさみ、上端には弁箱１
と断面積の大きい上部弁室Ｂを形成する上部隔壁3dを有
し、下端には上部弁室Ｂより断面積の小さい下部弁室Ａ
を形成する下部隔壁10を固着されたピストン３を、弁箱
１の軸方向に摺動自在に配置してある。上部隔壁3dと弁
箱１で画定される上部弁室内には上部隔壁3dと弁シート
2a,2bの当接する位置において作動終端となるように復
帰バネ８を配置してあり、また、ピストン３の上部隔壁
3dと下部隔壁10の間には、主流体通路1a,1bと同軸とな
りピストン３に対し弁シート2a,2b間を移動可能な円筒
弁体５を配置してある。円筒弁体５は両端にシール７を
有しピストン３と気密を保つと共に、弁体５の軸方向中
心には主流体通路1a,1bを連通する副流体通路5cを設け
ると共に副流体通路5cの両側に対称的に一対の弁座5a,5
bが形成されている。弁座5a,5bの両側には任意の一方を
閉止する一対の閉止弁体6a,6bが副流体通路5cを貫通す
るピンにより連結されている。また円筒弁体５の弁箱１
の軸方向には、副流体通路5cを貫通して副圧力路5dを設
けてある。ピストン３の中心軸方向には、上部弁室Ｂと
副圧力路5dを連通する圧力路3aと、下部弁室Ａと副圧力
路5dを連通する圧力路3bを設けると共に、上部隔壁3dの
圧力路3aの開口には副弁座3cを形成してある。また上部
隔壁3dの上部弁室Ｂ側には、ソレノイドコイル13により
駆動される可動鉄心４に連結されたニードル弁4aが副弁
座3cを開閉するように設けられ、該ニードル弁4aは、隔
壁3dに設けられた冠状体3fを貫通しピストン３に対し微
少間隔Ｃだけ移動可能にピストン３に係合されている。

次に作動について説明する。第１図において主流体通
路1a側より流体が流入すると、弁体５は流入側の圧力に
より流出側の主流体通路1bの弁シート2b側に移動し圧着
され開口を閉止すると共に、副流体通路5c内の閉止弁体
6aも同じ様に流出側に移動し、流入側の弁座5aを閉止す
る。また上部弁室Ｂに開口する副弁座3cはニードル弁4a
により閉止されている。この状態では、下部弁室Ａは圧
力路3bおよび副圧力路5dを介し、流出側弁座5bと閉止弁
体6bにより開放されている流出側の副流体通路5cを通り
流出側の主流体通路1bと連通され低圧となり、更にピス
トン３と弁体５はシール７により閉止されることで流入
側の流体は流出できない。

この状態で、次にソレノイド13に通電すると、可動鉄
心４は固定鉄心12の側へ引き込まれると共に、ニードル
弁4aは副弁座3cを開放し上部弁室Ｂの流体を圧力路3aお
よび副圧力路5dを介し流出側に逃がすことで低圧とな
り、上部隔壁3dと下部隔壁10の面積の差により生じる力
とニードル弁4aが上部隔壁3dの冠状体3f上部に当接し
て、ピストン３を上方に引き上げようとする可動鉄心４
の力によりピストン３は復帰バネ８の力に抗して上方に
動き始める。

この作動を第２図で説明する。図中、は復帰バネ８
による抵抗力、は円筒弁体５の抵抗力、は下部隔壁
10のシール７の抵抗力、Ａ′は可動鉄心の牽引力、およ
びＢ′は上部弁室Ｂと下部弁室Ａの圧力差によるピスト
ン３の主流体通路全閉止状態から全開放に至る間の可動
力の変化を示し、更には前記、およびの合力と
してのピストンの抵抗力の変化を、またＣ′は前記Ａ′
およびＢ′の合力としてのピストン可動力の変化を示
す。主流体通路の開口面積が大きくなるにつれて、流入
側の主流体通路1aと流出側の主流体通路1bの圧力差は減
少し、それに伴い円筒弁体５を弁シート2bに圧着する力
は少なくなり、ついては円筒弁体５の抵抗力および下
部隔壁10のシール７の抵抗力は圧力差に比例して小さ
くなる。また、復帰バネ８は圧縮されるにつれて抵抗力
が大きくなり、主流体通路全閉止状態より全開放に至
る間のピストン３の抵抗力はのようになる。また同じ
様に、上部弁室Ｂと下部弁室Ａによる圧力差で生じるピ
ストン３の可動力Ｂ′は主流体通路の開口に従い小さく
なり、可動鉄心４の牽引力Ａ′は固定鉄心12に近づくに
従い大きくなり、ピストン３の可動力Ｃ′は可動力Ｂ′
と牽引力Ａ′の合成されたものとなる。従って第２図で
示すように、ピストン３の開方向の全行程において、ピ
ストンの抵抗力よりピストン可動力Ｃ′を大きくする
ことができる。即ちピストン３の動きは、主流体通路の
開口初期においては圧力差による力を利用し、後期には
ソレノイドコイルによる可動鉄心の牽引力を利用するこ
とで主流体通路1a,1bの開口を行うことができる。

可動鉄心４が固定鉄心12に吸着された状態では、主流
体通路1aと主流体通路1bの間の圧力差はなく、かつ上部
弁室Ｂおよび下部弁室Ａを含む弁箱１内の圧力は全て等
しく、ピストン３は可動鉄心４と復帰バネ８により固定
される。この状態から次に、ソレノイドコイル13を非通
電にすると、ニードル弁4aにより副弁座3cは閉止される
と共に、復帰バネ８によりピストン３は下方に移動を始
める。この状態を再度第２図で説明すると、復帰バネ８
によりピストン３が移動し、主流体通路の開口面積が円
筒弁体５により小さくなってくると、円筒弁体５は弁シ
ート2bに圧着され抵抗力は増加する。また下部隔壁10
のシール７の抵抗力も増加する。復帰バネ８は伸びて
くるので復帰バネ８の抵抗力は減少してくるが、下部
弁室Ａは流出側の主流体通路1bに連通され低圧となり、
上部弁室Ｂは流入側の主流体通路1aより上部隔壁3dと弁
箱１で形成される流路3eを通り流体が流入し、流入側の
主流体通路1aと同じ高圧となるためピストン３を下方に
動かす可動力Ｂ′は増加する。即ち、初期においては復
帰バネ８の力によりピストン３を下方に動かし、後期に
おいては上部弁室Ｂと下部弁室Ａの圧力差による力によ
りピストン３を下方に移動させて主流体通路1a,1bを閉
止する。

また、主流体通路1a,1bにおいて、前述とは逆に、主
流体通路1bが流入側となっても対称的な構成であるの
で、同様に主流体通路1a,1bの開閉をすることが可能で
ある。

［発明の効果］ 本発明による可逆弁は、弁本体の主流体通路より外部
に低圧部を設ける必要がなく、流体回路の任意の位置に
取り付けて流路の開閉を行えると共に、パイロット弁お
よびパイロット弁と弁体を接続する配管を必要とせず、
小型にできるばかりでなく、順逆いずれの方向でも同じ
作動が得られ流路の取り付けに方向性を考慮する必要が
ない等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による可逆弁の一例を示す断面図、第
２図は、本発明による可逆弁の作動状況を示す説明図、
第３図は、第１図に示した可逆弁の流路全開時の断面
図、および第４図は、従来技術による可逆弁の一例を示
す断面図である。 １……弁箱、1a,1b……主流体通路、2a,2b……弁シー
ト、３……ピストン、3a,3b……圧力路、3c……副弁
座、3d……上部隔壁、3e……流路、3f……冠状体、４…
…可動鉄心、4a……ニードル弁、５……円筒弁体、5a,5
b……弁座、5c……副流体通路、5d……副圧力路、6a,6b
……閉止弁体、７……シール、８……復帰バネ、９……
蓋、10……下部隔壁、11……円管、12……固定鉄心、13
……ソレノイドコイル、Ａ……下部弁室、Ｂ……上部弁
室、Ｃ……微少間隔。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の弁箱内に主流体通路を開口する一
   対の弁シートを該弁箱内の対向壁に対称に設け、該弁シ
   ートの該弁箱軸方向の両側に断面積の大きい第１の弁室
   とこれより断面積の小さい第２の弁室を設け、該第１の
   弁室と該第２の弁室を該主流体通路よりそれぞれ区画す
   る第１および第２の隔壁を両端に有する該弁箱軸方向に
   摺動可能なピストンを設け、また、該第１の弁室の空間
   が拡大する方向に付勢手段を設けると共に該ピストンの
   該隔壁間には、該弁シート間を移動可能で該弁シートの
   開口の任意の一方を該ピストンの位置が該付勢手段の作
   動終端において閉止する円筒弁体を設け、該円筒弁体中
   心には該主流体通路を連通する副流体通路および該副流
   体通路の両側に対称的に一対の弁座を形成し該副流体通
   路を貫通し任意の一方の該弁座を閉止する一対の閉止弁
   体が設けられ、また該円筒弁体には該副流体通路に直角
   に該副流体通路を貫通する副圧力路が設けられ、更に該
   ピストンの中心軸方向には両端の該隔壁より該円筒弁体
   の該副圧力路に向い圧力路を設け連通すると共に該第１
   の弁室の該第１の隔壁には該弁箱外側に配置したソレノ
   イドコイルにより駆動される鉄心に連結されたニードル
   弁により開閉される副弁座を形成し、また該ニードル弁
   は該ピストンの該第１の隔壁に設けられた冠状体を貫通
   し該ピストンに対し微少間隔移動可能に該ピストンと係
   合されるよう構成して、該主流体通路と該第１の弁室を
   連通する、該第１の弁室の該第１の隔壁と弁箱で形成さ
   れる漏洩路の流通抵抗は該ニードル弁の全開時の流通抵
   抗より大であると共に該第２の弁室は該第２の弁室の該
   第２の隔壁により該主流体通路と隔てられていることを
   特徴とする電磁可逆弁。