JP5759763B2 - パイロット式電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、パイロット式電磁弁に関し、特に、空調機の冷凍サイクル等において膨張弁と蒸発器との間に介装するのに好適なパイロット式電磁弁に関する。

車載用空調機等の膨張弁と蒸発器との間に介装されるパイロット式電磁弁として、特許文献１には、図２に示すようなパイロット式電磁弁が開示されている。

このパイロット式電磁弁３１は、大別して、弁部２と、この弁部２に螺着される管状取付台４と、管状取付台４を介して弁部２に装着されるソレノイド部３とで構成され、流体として液・ガス混合状態の冷媒を取り扱う。

弁部２は、管状取付台４の下方に位置する弁室３６と、弁室３６の中央部に位置する円筒状の弁シート７と、弁室３６に連通する流入口８と、流出口９とを備える。

ソレノイド部３は、ヨーク１１と、ヨーク１１の内側に配置されたコイル１２と、コイル１２の内側に配置されたステータ１３と、ステータ１３とヨーク１１とを連結する止めねじ１４と、ステータ１３と一体化された案内スリーブ１５と、ステータ１３の下部に装着されたゴム製パッキン１６と、案内スリーブ１５内を上下方向に摺動可能なプランジャ１９と、プランジャ１９の下部に突設されたパイロット弁体１８と、ステータ１３とプランジャ１９との間に介装されてプランジャ１９を常時弁シート７側に付勢する主コイルばね２０とを備える。

管状取付台４は、円筒状の基部４ａと、フランジ部４ｂとを備え、基部４ａに螺設された雄ねじ部４ｃが弁部２の雌ねじ部２ａと螺合して管状取付台４全体が弁部２に螺着される。弁部２の上部の凹部２ｂと管状取付台４のフランジ部４ｂとの間には、気密用のパッキン１０が装着される。

管状取付台４の基部４ａの内側空間には、弁シート７とプランジャ１９とに接離可能に管状取付台４の内部を上下方向に摺動可能に主弁体２２が配置され、主弁体２２とプランジャ１９との間には、パイロット室２６が形成される。

主弁体２２は、円柱状の基部２３と、基部２３に外嵌固定された筒状外周部２４とからなり、基部２３の中央部には、基部２３を縦貫してパイロット室２６と流出口９とを選択的に連通・遮断するように、パイロット弁体１８により開閉されるパイロットオリフィス２５が穿設される。筒状外周部２４には、パイロット室２６と弁室３６とを連通させる均圧穴２７が穿設される。

管状取付台４の下端部の内周面の均圧穴２７の下方には、邪魔板としても作用する、縦断面がＬ字状で全体が円環状のストッパ３９が固着され、このストッパ３９と主弁体２２の筒状外周部２４に形成された段部２４ａとの間に、主弁体２２をプランジャ１９側に付勢するコイルばね４０が介装される。

上記構成を有するパイロット式電磁弁３１は、ソレノイド部３を通電励磁してＯＮ状態とすると、プランジャ１９が主コイルばね２０の付勢力に抗してステータ１３側に引き上げられ、パイロット弁体１８が主弁体２２から離れてパイロットオリフィス２５が開く。これにより、主弁体２２とプランジャ１９の間に形成されたパイロット室２６の冷媒がパイロットオリフィス２５を通じて流出口９に排出されてパイロット室２６の圧力が低下し、パイロット室２６の圧力が流入口８及び弁室３６の圧力より小さくなり（流入口８及び弁室３６の圧力＞パイロット室２６の圧力≧流出口９の圧力）、主弁体２２は、パイロット室２６の圧力と弁室３６の圧力との差圧により上方に移動して弁シート７から離間し、開弁状態となる。この開弁状態では、流入口８から弁室３６に流入した冷媒が主弁体２２と弁シート７との間を通って流出口９に流出する。

一方、ソレノイド部３への通電励磁を解除してＯＦＦ状態とすると、プランジャ１９が主コイルばね２０の付勢力によって弁シート７側（下方）に押し下げられ、パイロット弁体１８が主弁体２２に圧接してパイロットオリフィス２５を閉じ、均圧穴２７及び主弁体２２と管状取付台４の内周面との空隙を通じてパイロット室２６に流入する流体の圧力により、主弁体２２が弁シート７側に押し下げられて弁シート７に圧接し、閉弁状態となる。この閉弁状態では、弁シート７と流出口９との間が遮断され、冷媒の流出が阻止される。

また、このパイロット式電磁弁３１には、主弁体２２をプランジャ１９側に付勢するコイルばね４０が設けられるため、コイルばね４０が主弁体２２を弁シート７から離間する方向、すなわち全開方向に付勢する。そのため、パイロット室２６に流入した流体が膨張しても、主弁体２２が押し下げられ難くなり、その結果、主弁体２２の振動を抑えて、異音の発生を効果的に防止する。

さらに、パイロット式電磁弁３１には、均圧穴２７の下方にストッパ３９を固着したため、流入口８より流入した流体が主弁体２２に直接当たらず、そのため、主弁体２２の振動が抑制され、異音の発生を低減させることができる。

特開平１０−１９６８３８号公報

しかし、上記従来のパイロット式電磁弁３１においては、弁室３６の内壁の内径が主弁体２２の外径と略々同様に形成されているため、弁室３６の容積が小さく、冷媒が流れる際に圧力損失が大きくなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来のパイロット式電磁弁における問題点に鑑みてなされたものであって、主弁体の振動を抑制して弁の安定した動作を維持しながら、弁室の容積を増加させ、圧力損失の小さいパイロット式電磁弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、弁室と、該弁室に連通する流入口及び流出口と、該弁室内に配置された弁シートと、該弁シートに面する端部にパイロット弁体を備えたプランジャと、該プランジャを進退させるために該プランジャの外周に配置されたソレノイドと、前記プランジャと前記弁シートとの間に、該プランジャ及び弁シートに接離可能に配置された主弁体と、該主弁体に穿設され、該主弁体と前記プランジャとの間に形成されるパイロット室と前記流出口とを選択的に連通・遮断するように前記パイロット弁体により開閉されるパイロットオリフィスと、前記パイロット室と前記弁室とを連通させる均圧穴と、前記主弁体を前記プランジャ側に付勢するコイルばねとを備えるパイロット式電磁弁において、前記弁室の内壁の内径を、前記主弁体から離間するに従って大径になるように形成し、前記コイルばねを、円錐台状のコイルばねとして前記弁室の内壁に沿って配置し、該円錐台状のコイルばねの内側に、該コイルばねを覆う遮蔽手段を配置したことを特徴とする。

そして、本発明によれば、弁室の内壁の内径を、主弁体から離間するに従って大径になるように形成したため、弁室の内壁の内径が主弁体の外径と略々同様に形成されていた従来のパイロット式電磁弁に比較して弁室の容積を大きくすることが可能となり、圧力損失を小さく抑えることができる。

また、弁室の内壁に沿って配置した円錐台状のコイルばねの内側を遮蔽手段で覆ったため、流体が弁室内を流れる際に、円錐台状のコイルばねが流体の流れに煽られることがなく、コイルばねの脱落や変形を防止することができ、パイロット式電磁弁の安定した動作を維持することができる。

前記パイロット式電磁弁において、前記遮蔽手段を中空円錐台状の環状部材とし、大径側端部を前記弁室の内壁に固定することができる。これによって、この遮蔽手段に、従来の均圧穴の下方に固着したストッパの機能を併せ持つようにすることができ、主弁体の振動を抑制し、異音の発生を低減させることもできる。

以上のように、本発明によれば、弁の安定した動作を維持しながら、弁室の容積を増加させ、圧力損失の小さいパイロット式電磁弁を提供することができる。

本発明にかかるパイロット式電磁弁の一実施の形態を示す断面図である。 従来のパイロット式電磁弁の一例を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。本発明にかかるパイロット式電磁弁１の基本構造は、図２に示した従来のパイロット式電磁弁３１と同様であるため、従来と同一の構成要素については同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。

このパイロット式電磁弁１も、大別して、弁部２と、管状取付台４と、ソレノイド部３とで構成され、流体として液・ガス混合状態の冷媒を取り扱う。

弁部２は、管状取付台４の下方に位置する弁室６と、弁室６の中央部に位置する円筒状の弁シート７と、弁室６に連通する流入口８と、流出口９とを備える。

弁室６は、その内壁の内径が主弁体２２から離間するに従って、すなわち下方に向かうにつれて大径になるように、全体的に円錐台状に形成される。これによって、図２に示した従来のパイロット式電磁弁３１の弁室３６よりも容積が大きくなっている。

ソレノイド部３は、従来と同様、ヨーク１１と、コイル１２と、ステータ１３と、止めねじ１４と、案内スリーブ１５と、ゴム製パッキン１６と、プランジャ１９と、プランジャ１９の下部に突設されたパイロット弁体１８と、ステータ１３とプランジャ１９との間に介装された主コイルばね２０とを備える。

管状取付台４は、円筒状の基部４ａと、フランジ部４ｂとを備え、基部４ａに螺設された雄ねじ部４ｃが弁部２の雌ねじ部２ａと螺合して管状取付台４全体が弁部２に螺着される。弁部２の上部の凹部２ｂと管状取付台４のフランジ部４ｂとの間には、気密用のパッキン１０が装着される。

管状取付台４の基部４ａの下部は、上述のように弁室６を円錐台状に形成したことに伴い、下方に向かって拡径する円錐台状の内壁面を有する点が従来と異なる。この円錐台状の内壁面の上方の内側空間には、弁シート７とプランジャ１９とに接離可能に管状取付台４の内部を上下方向に摺動可能に主弁体２２が配置され、主弁体２２とプランジャ１９との間には、パイロット室２６が形成される。

主弁体２２は、円柱状の基部２３と、筒状外周部２４とからなり、基部２３の中央部には、基部２３を縦貫するパイロットオリフィス２５が穿設される。筒状外周部２４には、パイロット室２６と弁室６とを連通させる均圧穴２７が穿設される。

弁室６には、円錐台状のコイルばね３０が弁室６の内壁（基部４ａの内面）に沿って、下方のストッパ２９と主弁体２２の筒状外周部２４に形成された段部２４ａとの間に介装され、主弁体２２をプランジャ１９側に付勢する。

上記円錐台状のコイルばね３０の内側には、コイルばね３０を覆う遮蔽手段として、中空円錐台状の環状のストッパ２９が設けられ、ストッパ２９の大径側端部が弁室６の内壁に固定される。このストッパ２９は、従来のストッパ３９のように、流入口８より流入した冷媒が主弁体２２に直接当たることを防止し、主弁体２２の振動を抑制する機能も有する。

上記構成を有するパイロット式電磁弁１は、ソレノイド部３を通電励磁してＯＮ状態とすると、プランジャ１９が主コイルばね２０の付勢力に抗してステータ１３側に引き上げられ、パイロット弁体１８が主弁体２２から離れてパイロットオリフィス２５が開く。これにより、主弁体２２とプランジャ１９の間に形成されたパイロット室２６の冷媒がパイロットオリフィス２５を通じて流出口９に排出されてパイロット室２６の圧力が低下し、パイロット室２６の圧力が流入口８及び弁室６の圧力より小さくなり、主弁体２２は、パイロット室２６の圧力と弁室６の圧力との差圧により上方に移動して弁シート７から離間し、開弁状態となる。この開弁状態では、流入口８から弁室６に流入した冷媒が主弁体２２と弁シート７との間を通って流出口９に流出する。

ここで、上述のように、パイロット式電磁弁１の弁室６は、従来のパイロット式電磁弁３１の弁室３６よりも容積を増加させたため、冷媒が通過する際の圧力損失を小さく抑えることができる。また、弁室６の形状変更に伴い、コイルばね３０を円錐台状に形成し、そのままでは、コイルばね３０が冷媒の流れに煽られて脱落したり、変形するおそれもあるが、コイルばね３０の内側にストッパ２９を配置してコイルばね３０を覆っているため、コイルばね３０が冷媒の流れに煽られることがなく、コイルばね３０の脱落及び変形を防止し、パイロット式電磁弁１の安定した動作を維持することができる。

一方、ソレノイド部３への通電励磁を解除してＯＦＦ状態とすると、プランジャ１９が主コイルばね２０の付勢力によって弁シート７側、すなわち下方に押し下げられ、パイロット弁体１８が主弁体２２に圧接してパイロットオリフィス２５を閉じ、均圧穴２７及び主弁体２２と管状取付台４の内周面との空隙を通じてパイロット室２６に流入する流体の圧力により、主弁体２２が弁シート７側に押し下げられて弁シート７に圧接し、閉弁状態となる。この閉弁状態では、弁シート７と流出口９との間が遮断され、冷媒の流出が阻止される。

また、従来と同様、コイルばね３０が主弁体２２を弁シート７から離間する方向、すなわち全開方向に付勢するため、パイロット室２６に流入した冷媒が膨張しても、主弁体２２が押し下げられ難くなり、主弁体２２の振動を抑えて、異音の発生を効果的に防止する。

さらに、従来と同様、均圧穴２７の下方に固着したストッパ２９により、流入口８より流入した冷媒が主弁体２２に直接当たらず、主弁体２２の振動を抑制し、異音の発生を低減させることができる。

１ パイロット式電磁弁
２ 弁部
２ａ 雌ねじ部
２ｂ 凹部
３ ソレノイド部
４ 管状取付台
４ａ 基部
４ｂ フランジ部
４ｃ 雄ねじ部
６ 弁室
７ 弁シート
８ 流入口
９ 流出口
１０ パッキン
１１ ヨーク
１２ コイル
１３ ステータ
１４ 止めねじ
１５ 案内スリーブ
１６ ゴム製パッキン
１８ パイロット弁体
１９ プランジャ
２０ 主コイルばね
２２ 主弁体
２３ 基部
２４ 筒状外周部
２４ａ 段部
２５ パイロットオリフィス
２６ パイロット室
２７ 均圧穴
２９ ストッパ
３０ コイルばね

Claims (2)

1. 弁室と、該弁室に連通する流入口及び流出口と、該弁室内に配置された弁シートと、該弁シートに面する端部にパイロット弁体を備えたプランジャと、該プランジャを進退させるために該プランジャの外周に配置されたソレノイドと、前記プランジャと前記弁シートとの間に、該プランジャ及び弁シートに接離可能に配置された主弁体と、該主弁体に穿設され、該主弁体と前記プランジャとの間に形成されるパイロット室と前記流出口とを選択的に連通・遮断するように前記パイロット弁体により開閉されるパイロットオリフィスと、前記パイロット室と前記弁室とを連通させる均圧穴と、前記主弁体を前記プランジャ側に付勢するコイルばねとを備えるパイロット式電磁弁において、
   前記弁室の内壁の内径を、前記主弁体から離間するに従って大径になるように形成し、
   前記コイルばねを、円錐台状のコイルばねとして前記弁室の内壁に沿って配置し、
   該円錐台状のコイルばねの内側に、該コイルばねを覆う遮蔽手段を配置したことを特徴とするパイロット式電磁弁。
2. 前記遮蔽手段は、中空円錐台状の環状部材であって、大径側端部が前記弁室の内壁に固定されることを特徴とする請求項１に記載のパイロット式電磁弁。

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