JP2787116B2 - パイロット式電磁弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は空調機器の膨張弁等に使用する電磁弁に関
する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の電磁弁は第６図に示すように、マグネ
ットコイル51の中心にバルブケース52を挿入し、その上
部に固定した吸引子53をねじ54によりマグネット55に固
定していた。またバルブケース52内に摺動自在に設けた
プランジャ56は、スプリング57により常時弁座58に対し
弁体59を圧接する方向に付勢されている。それによりマ
グネットコイル51に通電すると吸引子53は励磁され、プ
ランジャ56をスプリング57に抗して吸引し、弁体59を弁
座58から引き上げ、弁口60を開放する。その結果入口61
から入った冷媒は膨張し、出口62から蒸発器へ送られ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の電磁弁においては、弁口60を確実
に閉めるためには、スプリング57を強くして閉鎖力を大
きくすることが行なわれていた。しかしスプリング57を
強くすると、コイルを大型化し大電流を流さないと開弁
することはできず、設備が大型化し重量が大きくなる欠
点があった。このことは車両に搭載する例えばカークー
ラの電磁弁に使用する際には小型、軽量化が要求される
ため大きな問題となっていた。一方、スプリング57を弱
くするため弁口60を小さくすることも行なわれている
が、その際には弁口60を通る流量が制限されるため、高
出力の機器には用いることができない欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は従来のものの上記欠点を解消するため、スプ
リングにより主弁口に対し閉方向に付勢される主弁と、
該主弁を開方向に作動するロッドと、該ロッドをその下
面で作動し、パイロット弁口より小さな開口を有する均
圧孔付きのダイアフラムと、該ダイアフラムの上側室に
作用する流体を制御するパイロット弁と、該パイロット
弁を通電時に開放するマグネットコイルとを一体に備え
たパイロット式電磁弁を構成したものであり、更にその
パイロット式電磁弁においてパイロット弁の開度を比例
制御し、その開度に応じて主弁の開度を比例制御したも
のである。

〔作 用〕

本発明は以上のように構成したので、マグネットコイ
ルの通電時にはパイロット弁が開放し、ダイアフラムの
上側室に流体圧力が作用し、ダイアフラム下側のロッド
を介してスプリングに抗し主弁を開放する。マグネット
コイルへの通電を止めるとパイロット弁が閉じ、主弁も
閉弁する。また、パイロット弁の開度を比例制御する
と、それに対応して主弁の開度も比例制御される。

〔実 施 例〕

本発明の実施例を第１図〜第３図に基づいて説明す
る。

内部にマグネットコイル１を設けたマグネットケース
２の中央には内筒３を設け、内筒３の上部に固定した吸
引子４をねじ５でマグネットケース２に固定する。内筒
３の下端にはパイロット弁体６を固定するとともに、内
筒３に摺動自在に設けたプランジャ７の端部のパイロッ
ト弁８を、パイロット弁体６の中央に設けたパイロット
弁口９に対し、パイロットスプリング10により押圧して
いる。パイロット弁体６にはキャピラリチューブ11の一
端が開口し連通するとともに、パイロット弁体６の下部
にはダイアフラムハウジング12の上側を固定する。

ダイアフラムハウジング12の下側には主弁ボディ13を
固定し、ダイアフラム14の下面中央には作動環15を固定
するとともに、ダイアフラム14及び作動環15の中央に均
圧孔16を設ける。作動環15は主弁ボディ13の上部の溝内
に摺動自在に嵌合し、作動環15の下端面とロッド17の上
端部との当接によって作動環15はロッド17を作動可能と
している。ロッド17は複数本備え、主弁ボディ13の摺動
孔18内に挿通されており、下端部は主弁20のフランジ21
上に当接している。主弁ボディ13には入口22及び出口23
を設け、入口22近傍の流路にはパイロット孔24を設けて
おり、キャピラリチューブ11の端部と連結している。主
弁ボディ13の出口23近傍の流路内周には位置調節自在に
スプリング受け25を固定し、主スプリング26の下端部を
受ける。主スプリング26の上端部は主弁20のフランジ21
の下端面に当接し、主弁20を主弁口27に対し常時閉鎖方
向に押圧している。主弁ボディ13の主弁20を備えた主弁
室28と作動環15下面のリーク室30とは、リーク孔31によ
り連通している。

上記構成の電磁弁において、マグネットコイル１への
非通電時には、パイロットスプリング10によりプランジ
ャ７は下方に押圧され、パイロット弁８はパイロット弁
口９を閉じる。それにより入口22からキャピラリチュー
ブ11を通ってきた流体の圧力は、ダイアフラム14に作用
することがない。したがってダイアフラム14は作動環15
を介してロッド17を押圧することはないので、主弁20は
主スプリング26の強い力によって主弁口27を閉じる。

マグネットコイル１への通電時には、吸引子４に吸引
力が働き、プランジャ７をパイロットスプリング10に抗
して吸引し、パイロット弁８をパイロット弁口９から離
して第２図に示すように開弁する。それによりキャピラ
リチューブ11を介して入口22の高圧の流体圧力がダイア
フラム14の上側室32に作用する。したがってダイアクラ
ム14は下方に押圧され、作動環15、ロッド17、主弁20の
フランジ21を各々介して主スプリング26の押圧力に抗し
て主弁20を下方に押圧し、主弁口27を開くことにより主
弁20を開放状態とする。この時ダイアフラム14の上側室
32に作用する流体の圧力は、ダイアフラム14及び作動環
15の均圧孔16から、リーク室30、リーク孔31を介して主
弁室28にリークするが、均圧孔16の開口面積は充分小さ
いので、ダイアフラム14の上側室32に作用する流体圧に
よって開弁状態を維持する。この状態からマグネットコ
イル１への通電を止めると、前記のように主弁20は閉弁
する。

この電磁弁は流体圧力をダイアフラム14に作用させ、
大きな力を発生させることにより、主弁20の閉鎖力を高
めるため、強い主スプリング26を用いても、その開弁作
動は容易かつ確実となる。またマグネットコイル１への
通電量は、流体通路中のパイロット弁８を開閉作動する
のみで良いので、小電力で主弁20を開閉することができ
る。

一方、このパイロット式電磁弁は、上記の如き単なる
開閉作動のほかに、第４図に示すようなパイロット式比
例制御弁としても用いることができる。電磁弁の基本構
成は前記の電磁弁と同様であるが、プランジャ35の端部
にはパイロットニードル弁36を設け、パイロット弁口37
内に進退自在に配置する。また主弁は主ニードル弁38と
し、主弁口39内に進退自在に配置する。またコイルへの
通電制御は、制御目標値に応じた電流制御を行なう。そ
れによりコイルへの通電量に応じてコイルの作動力とパ
イロットスプリングの力がつり合い、プランジャ35の位
置が決定され、それによりパイロットニードル弁36の開
弁高さ、即ちパイロット弁口37の開口面積が設定され
る。このパイロット弁口37を通ってキャピラリチューブ
40からの流体圧力がダイアフラム41の上側室42に作用
し、均圧孔43からリークする圧力を差し引いた力によっ
てロッド44を介し主ニードル弁38は主スプリング26に抗
して押し下げる。したがって主ニードル弁38は主弁口39
を所定面積開放するので、コイルへの通電量に比例して
主ニードル弁38が開放されることとなる。

このような比例制御弁を用いても、パイロットニード
ル弁36の全閉、全開を維持することができるので、前記
実施例の電磁弁と同様に開閉作動式の電磁弁の機能は当
然備えている。

また、マグネットコイルへの通電を通電量制御ではな
く、パルスを用いたオンオフ制御によるデューティ比制
御を行ない、パイロット弁を第２図に示すような平板型
の弁とするとともに、主弁を第４図に示すようなニード
ル弁を用いることにより、コイルへの通電のパルス制御
による主弁の比例制御を行なうこともできる。

このような比例制御弁とした時の作動状態は、第５図
に示すように入口46から出口47への１本の流体管路系統
に近似される。即ち、入口46からキャピラリチューブ4
0、パイロット弁口37、ダイアフラム上側室42、均圧孔4
3、リーク孔45、出口47の直列流体回路が形成され、第
１オリフィスとしてのパイロット弁口37と、第２オリフ
ィスとしての均圧孔43との間に拡大容積室としてのダイ
アフラム上側室42が存在する形となる。したがってパイ
ロット弁口37の開口面積、即ち第１オリフィスの絞り量
を変えることによりダイアフラム上側室42の圧力P₂が決
定され、主ニードル弁の開放が比例的に作動していくこ
とがわかる。またダイアフラム上側室42が大容量室とし
て作用するので、第１オリフィスとしてのパイロット孔
の開口面積が急に変化しても、圧力P₂は急に変化するこ
とはなく、その変化の時定数は大容量室の容量によって
決まる。このことは前記のようにパイロット弁の開閉を
デューティ比例制御する際に、ダイアフラム上側室の容
積によって主弁が安定さて比例制御を行なうことができ
ることを示している。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成し作用するので、小さな電
磁コイルを用い、小電力によって強い閉弁力をもつ主弁
を開閉作動することができるので、弁全体が小型化し、
かつエネルギー消費が少なく更に主弁の閉弁力を強く設
定することができるとともに、大流量の流路の開閉を行
なうことができる。また、同様の効果を奏する比例制御
弁とすることも可能となり、その際にはダイアフラム上
側室が流体制御系統の大容量室としてのバッファの作用
をなし、パイロット弁をデューティ比例制御しても主弁
は安定した比例作動を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例を示し、第１図は閉弁
状態の断面図、第２図は開弁状態の要部拡大断面図、第
３図は第２図のＡ−Ａ部分の断面図、第４図及び第５図
は他の実施例を示し、第４図はその要部断面図、第５図
はその作動説明図、第６図は従来例の断面図である。 1:マグネットコイル、4:吸引子 6:パイロット弁体、7:プランジャ 8:パイロット弁、9:パイロット弁口 10:パイロットスプリング 11:キャピラリチューブ 12:ダイアフラムハウジング 13:主弁ボディ、14:ダイアフラム 16:均圧孔、17:ロッド 20:主弁、22:入口 23:出口、26:主スプリング 27:主弁口、28:主弁室 31:リーク孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スプリングにより主弁口に対し閉方向に付
   勢される主弁と、該主弁を開方向に作動するロッドと、
   該ロッドをその下面で作動し、パイロット弁口より小さ
   な開口を有する均圧孔付きのダイアフラムと、該ダイア
   フラムの上側室に作用する流体を制御するパイロット弁
   と、該パイロット弁を通電時に開放するマグネットコイ
   ルとを一体に備えたことを特徴とするパイロット式電磁
   弁