JPH09264449A - 二段パイロット式電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二段パイロット式電磁弁においてパイロット
弁体を可動鉄心の外部に配置することで電磁弁の小型化
を図る。 【解決手段】 第二パイロット弁体１４を可動磁性体９
の外部に配置し互いに独立させる。また可動磁性体９と
第二パイロット弁体１４の間に背室１７を設け、背室１
７は流入孔１と連通させる構造とし、第二パイロット弁
体１４と第一パイロット弁体１３と第一パイロット弁体
１３の間に背室１９を設け、背室１９は流入孔１と連通
する構造とし、可動磁性体９を固体磁性体５方向に移動
させたときに流入孔１と背室１７及び背室１９の圧力差
を利用して第一パイロット弁体１３及び第二パイロット
弁体１４を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体通路における流
体の流れを断続する２段パイロット式電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のパイロット式電磁弁は実
開昭６１−１３１５８０号公報にて提案されている。図
６のように、本パイロット式電磁弁は、可動磁性体９に
第二パイロット弁体１４の取りつけ室９ａを設けて第二
パイロット弁体１４を摺動可能なように構成し、励磁コ
イル４の電磁力で可動磁性体９を駆動して主弁孔１２の
開閉をする。

【０００３】主弁孔１２及び第一パイロット弁孔１６、
第二パイロット弁孔１５がすべて閉止している状態で、
励磁コイル４が通電されると、可動磁性体９がコイルバ
ネ１０に抗して固定磁性体５の方向に移動し、移動によ
り減少した背室２１の容積分の流体が貫通孔２２を通っ
て移動し、さらに連通孔２３を通じて背室１７へ流入す
る。

【０００４】背室１７へ流入した流体の圧力で、第二パ
イロット弁体１４は第一パイロット弁孔１６側に押圧さ
れるので、接触面２０について第二パイロット弁体１４
と可動磁性体９が離れることにより第二パイロット弁孔
１５が開かれ、背室２１の流体が可動磁性体９の連通孔
２３から背室１７へ流れ、その後第二パイロット弁孔１
５から第一パイロット弁孔１６へさらに主弁孔１２を経
て流出孔２という順で背室１７の圧力が低下する。

【０００５】こうして可動磁性体９の内部にある背室１
７に流体が流入し、可動磁性体９は背室１７の圧力低下
により第二パイロット弁体１４を固定磁性体５方向へ移
動させる負担が軽くなった状態で更に上昇して第二パイ
ロット弁体１４を第一パイロット弁体１３から離し第一
パイロット弁孔１６を開く。すると、第二パイロット弁
体１４の小径の弁孔より更に大きな第一パイロット弁孔
１６から背室１７の流体が流出するので、背室１７の圧
力は急速に低下し、主弁孔が開く。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の二段パ
イロット式電磁弁は、弁体を挟んで流入孔１側と流出孔
２側の圧力差を利用した一段パイロット式電磁弁の小型
化を図ったものであったが、以下のことにより小型化が
十分といえなかった。第一の理由として、第二パイロッ
ト弁体１４を可動磁性体９の中に取り付けるものである
ため、可動磁性体９自体が大きくなってしまう。

【０００７】第二の理由として、第二パイロット弁体接
触面１４ｂにおける第二パイロット弁体１４の面積が第
一パイロット弁孔１６の面積よりも大きくしなければな
らないため第二パイロット弁体１４はそれに応じた大き
さにしなければならず、第二パイロット弁体１４を収納
する可動磁性体９自体が、大きくなってしまう。これら
の理由により可動磁性体９を吸引する力が必要となるた
め励磁コイル４が大きくなり、ひいては電磁弁そのもの
が大型化してしまう。

【０００８】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
電磁弁の更なる大幅な小型化を図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１乃至
４記載の発明によれば、主弁孔（１２）の開閉を行う第
一パイロット弁体（１３）と、第一パイロット弁体（１
３）に主弁孔（１２）よりも小さい孔面積で設けられ流
入孔（１）と流出孔（２）とを連通させた第一パイロッ
ト弁孔（１６）と、第一パイロット弁体（１３）に対し
て、流出孔（２）と反対側に位置し、第一パイロット弁
孔（１６）の開閉を行う第二パイロット弁体（１４）
と、第二パイロット弁体（１４）に第一パイロット弁孔
（１６）よりも小さい孔面積で設けられ流入孔（１）と
流出孔（２）を連通させる第二パイロット弁孔（１５）
と、第二パイロット弁体（１４）に対して、第一パイロ
ット弁体（１３）と反対側に位置し、第二パイロット弁
孔（１５）の開閉を行う可動磁性体（９）と、可動磁性
体（９）に対し、第二パイロット弁体（１４）と反対方
向に設けた固定磁性体（５）とを有し、第二パイロット
弁体（１４）を、可動磁性体（９）外部に配置し、互い
に独立させたことを特徴とする。

【００１０】これにより、可動磁性体（９）内部に第二
パイロット弁体（１４）を取り付けずに済むため可動磁
性体（９）の大きさを小さくすることが可能であり、可
動磁性体（９）を移動させるのに必要な吸引力が小さく
て済み励磁コイル（４）も小型化でき電磁弁の小型化が
できる。請求項２の発明によれば、前記請求項１に記載
の発明の可動磁性体（９）と第二パイロット弁体（１
４）の間に背室（１７）を設け、背室（１７）は流入孔
（１）に連通させる構造とし、第二パイロット弁体（１
４）と第一パイロット弁体（１３）の間に背室（１９）
を設け、背室（１９）は流入孔（１）に連通させる構造
とし、可動磁性体（９）を固定磁性体（５）方向に移動
させた時に、流入孔（１）と背室（１７）及び背室（１
９）の圧力差に基づいて、第二パイロット弁体（１４）
及び第一パイロット弁体（１３）を駆動することを特徴
とする。

【００１１】これにより、励磁コイル（４）を通電させ
可動磁性体（９）を第二パイロット弁孔（１５）から離
し、第二パイロット弁孔（１５）を開けると流体が流入
孔（１）から間隙（１８）を通じ第二パイロット弁孔
（１５）へ、更に第一パイロット弁孔（１６）、主弁孔
（１２）を流れていき流入孔（１）と背室（１７）とに
圧力差が生じる。

【００１２】この圧力差により第二パイロット弁体（１
４）を可動磁性体（９）方向に移動させ第一パイロット
弁孔（１６）を開け、流体が背室（１９）から直接第一
パイロット弁孔（１６）に流れ、更に主弁孔（１２）に
流れていくことにより流入孔（１）と背室（１９）に圧
力差が生じる。この圧力差により第一パイロット弁体
（１３）が第二パイロット弁孔（１５）方向に移動し主
弁孔（１２）を開く。

【００１３】この圧力差により第二パイロット弁体（１
４）を可動磁性体（９）方向に移動させるため、可動磁
性体（９）を移動させるための吸引力が少なくて済み、
励磁コイル（４）の小型化が図れ電磁弁が小型化でき
る。また、請求項３に記載の発明によれば、前記第一パ
イロット弁体（１３）と第二パイロット弁体（１４）を
一体化させたことを特徴とする。

【００１４】これにより流通路中に第一パイロット弁体
（１３）及び第二パイロット弁体（１４）を組付けるこ
とが容易になり組付け作業の煩雑化を回避出来る。ま
た、請求項４に記載の発明によれば、前記第二パイロッ
ト弁体（１４）に可動磁性体（９）の方向にバネ反力を
持たせたことを特徴とする。これにより可動磁性体
（９）の固定磁性体（５）への移動に必要な電磁力の軽
減が可能となり、更に励磁コイル（４）の小型化が図れ
電磁弁が小型化できる。

【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明電磁弁を自動車のカー
エアコンの冷凍サイクルにおける冷媒の流れを制御する
冷媒制御弁に用いた場合を示しており、冷媒が矢印のよ
うに流入孔１から流出孔２に向かって移動する様になっ
ている。

【００１７】この図１の電磁弁について，冷媒通路を形
成する弁ハウジング３は非磁性体で形成されており、具
体的にはアルミニウム、鉄等が用いられる。励磁コイル
４の中心部分に円筒状の固定磁性体５を挿入し、ハウジ
ング６を介してビス７でビス止めして固定するが、固定
磁性体５をビス止めするときに固定磁性体５と励磁コイ
ル４の間に円筒状のカラー８を配置し一緒に固定してい
る。

【００１８】カラー８の内部で固定磁性体５の隣に可動
磁性体９をカラー８の軸方向に摺動可能に配置し、可動
磁性体９の固定磁性体５側に穴を形成してコイルバネ１
０を挿入しており、また固定磁性体５とコイルバネ１０
の間にクッションストッパー１１を配置し、クッション
ストッパー１１は固定磁性体５に固着させている。ここ
で、本例では固定磁性体５、可動磁性体９の材質はステ
ンレスを用いているが、他には鉄なども用いることがで
きる。

【００１９】このクッションストッパー１１の材質はゴ
ムでありクッションストッパー１１の収縮により可動磁
性体９の移動が可能になっている。但し、クッションス
トッパー１１は主に弁開閉のときに生じる音の軽減に用
いられるものであるため、コイルバネ１０のみでも同様
に機能する。クッションストッパー１１及びコイルコイ
ルバネ１０により固定磁性体５から離れる方向に可動磁
性体９に対し力を加えている。

【００２０】また弁ハウジング３は流入孔１の軸と流出
孔２の軸とを垂直に構成し、垂直交差部の上部に隔壁３
ａを形成しており、隔壁３ａは弁座の役割を果たし、弁
ハウジング３をカラー８と接続しカラー８内部には主弁
孔１２の開閉を行う第一パイロット弁体１３と第二パイ
ロット弁体１４を一体化させ第一パイロット弁体１３側
を隔壁３ａに隣接するよう配置した構造になっている。

【００２１】この第一パイロット弁体１３は樹脂、金
属、硬化ゴム等の部材が用いることが可能であるが、弁
体の軽量化をし励磁コイル４の小型化を図るために本例
では樹脂を用いている。また、第二パイロット弁体１４
は、同様に樹脂、金属、硬化ゴム等の部材が可能である
が、第二パイロット弁体の厚さを薄くしつつ耐久性を必
要とするため金属を用いている。

【００２２】前述のように第一パイロット弁体１３と第
二パイロット弁体１４は一体化され図３のように円盤状
に形成された構造になっており第二パイロット弁体１４
側に複数本形成された爪１４ａにより一体構造となり、
本例では１８０°対照に二本形成された二本の爪１４ａ
により一体構造となっている。また、第一パイロット弁
体１３の爪１４ａが掛かる部分は爪１４ａの厚さより厚
い間隙が有り第一パイロット弁体１３に対して第二パイ
ロット弁体１４が摺動可能な構造となっている。

【００２３】更にカラー８内部に配置した第一パイロッ
ト弁体１３及び第二パイロット弁体１４はカラー８の軸
方向に摺動可能にし、第二パイロット弁体１４と可動磁
性体９を隣接するよう配置させ、可動磁性体９の先端に
設けられた補助弁部となる円錐上の突起部分９ｂ突起部
分が第二パイロット弁孔１５の開閉を行える構造になっ
ている。

【００２４】なお、カラー８には図５のように段部８ａ
が、第一パイロット弁体１３には段部１３ａが付いてい
て、主弁孔１２の開時において第一パイロット弁体１３
及び第二パイロット弁体１４が可動磁性体９方向に移動
しても可動磁性体９で第二パイロット弁孔１５が塞がら
ないようにしており、第一パイロット弁体１３及び第二
パイロット弁体１４はカラー８の軸方向に平行に真っ直
ぐに摺動するようにそれに応じた厚さとなっている。

【００２５】第一パイロット弁体１３及び第二パイロッ
ト弁体１４が一体化されていない場合には真っ直ぐに摺
動するために主弁孔１２、第一パイロット弁孔１６共に
相応の厚さが必要となる。可動磁性体９と第二パイロッ
ト弁体１４は第二パイロット弁孔１５の閉口時以外は分
離されるように構成し、突起部分９ｂにより第二パイロ
ット弁孔１５の開閉がされる。

【００２６】可動磁性体９と第二パイロット弁体１４の
間に背室１７を設け、カラー８と第一パイロット弁体１
３及び第二パイロット弁体１４に間隙１８を設けること
により背室１７は流入孔１に連通させる構造とし、間隙
１８は冷媒が流入孔１から間隙１８を通じて第二パイロ
ット弁孔１５を流れているとき流入孔１と背室１７に圧
力差が生じるべく設けてある。

【００２７】また、第二パイロット弁体１４と第一パイ
ロット弁体１３の間に背室１９を設け、カラー８と第一
パイロット弁体１３及び第二パイロット弁体１４に設け
られた間隙１８を介して背室１９は流入孔１と連通させ
た構造となっており、冷媒が第一パイロット弁孔１６を
流れているとき流入孔１と背室１７に圧力差が生じる構
造になっている。

【００２８】次に、上記構成において作動を説明する。
図１のように、励磁コイル４が通電されていないときコ
イルバネ１０のバネ力によって可動磁性体９が固定磁性
体５から離れる方向に働いているため、主弁孔１２及び
第一パイロット弁孔１６、第二パイロット弁孔１５がす
べて閉止している。

【００２９】その状態から、励磁コイル４を通電する
と、可動磁性体９が弾性体であるコイルバネ１０及びク
ッションストッパー１１に抗して固定磁性体５の方向に
吸引され、第二パイロット弁孔１５が開かれる。この時
の必要吸引力は第二パイロット弁孔１５の面積に比例し
Ｓ３＞Ｓ４となり大幅に小さくてよい。また、第二パイ
ロット弁孔１５が開くことにより第二パイロット弁孔１
５を通じて第一パイロット弁孔１６、主弁孔１２を冷媒
が流れていき流入孔１と背室１７に圧力差が生じる。

【００３０】この圧力差により第一パイロット弁孔１６
との接触面２０から第二パイロット弁体１４が離れ第一
パイロット弁孔１６が開かれる。この場合の第一パイロ
ット弁孔１６が、開かれる条件は各弁孔の面積に比例
し、図５に対応した以下の式に示される。

【００３１】

【数１】( ＰH −ＰH ′)(Ｓ１−Ｓ２) ＞( ＰH ′−Ｐ
L )(Ｓ３−Ｓ４ ) このとき、Ｓ１》Ｓ３＞Ｓ４とすると、ＰH についての
式は以下のように示される。

【００３２】

【数２】 ＰH ′＜｛ＰH ( Ｓ１−Ｓ３ )＋ＰL ( Ｓ３−Ｓ４ )｝／( Ｓ１−Ｓ４ ) ≒｛ＰH Ｓ１−( ＰH −ＰL ) Ｓ３−ＰL Ｓ４｝／Ｓ１ ≒ＰH −( ＰH −ＰL ) Ｓ３／Ｓ１−ＰL Ｓ４ ／Ｓ１ ≒ＰH Ｓ１ ：第一パイロット弁体１３の底面の外形面積 Ｓ２ ：主弁孔１２の面積 Ｓ３ ：第一パイロット弁孔１６の面積 Ｓ４ ：第二パイロット弁孔１５の面積 ＰH ：背室１９の冷媒圧 ＰH ′：背室１７の冷媒圧 ＰL ：主弁孔１２における冷媒圧 本式は、流入孔１と背室１７との圧力差がわずかにあれ
ば第一パイロット弁孔１６が開くことを示しており、更
にはＳ３に対しＳ４を大幅に小さくできることを示して
いる。

【００３３】これにより可動磁性体９の固定磁性体５へ
の必要吸引力は前述のように各弁孔の面積に比例するた
め、Ｓ３に対しＳ４が小さくできれば吸引力も小さくで
き、更には励磁コイル４も小さくできる。第一パイロッ
ト弁孔１６が開かれると冷媒が第二パイロット弁孔１５
の他に背室１９から第一パイロット弁孔１６を通じて流
れ流入孔１と背室１９とに圧力差が生じる。

【００３４】この圧力差により第一パイロット弁体１３
が可動磁性体９方向に引き寄せられ主弁孔１２が開き、
冷媒が主弁孔１２を通じて流入孔１から主弁孔１２へ流
れ開弁状態となる。上述のようにカラー８には段部８ａ
が、第一パイロット弁体１３には段部１３ａが付いてい
て、主弁孔１２開時において第一パイロット弁体１３及
び第二パイロット弁体１４が可動磁性体９方向に移動し
ても可動磁性体９で第二パイロット弁孔１５が塞がらな
いようになっている。

【００３５】ここで、第一パイロット弁体１３と第二パ
イロット弁体１４を接続用の爪１４ａで一体化させるこ
とにより第二パイロット弁体１４の厚さも薄くできるた
め軽量化でき、また、一体化によって取りつけ作業の煩
雑化の回避が可能となる。更に、第二パイロット弁体１
４に可動磁性体９側へのバネ反力を持たせると、可動磁
性体９方向への背室１９の体積増加が増え、背室１９の
圧力低下に拍車をかけると共に、可動磁性体９の固定磁
性体５への吸引力を助けることとなり励磁コイル４の小
型化を図ることが可能となる。

【００３６】次に、励磁コイル４への通電を停止すれば
可動磁性体９にかかる固定磁性体５方向への力が無くな
り、弾性体であるコイルバネ１０及びクッションストッ
パー１１の弾性力によって可動磁性体９が主弁孔１２側
に戻され第二パイロット弁孔１５を閉じ、更に第一パイ
ロット弁孔１６を閉じる。このため背室１７の室圧は上
昇し第一パイロット弁体１３及び第二パイロット弁体１
４は主弁孔１２方向に移動し主弁孔１２を閉じる。

【００３７】なお、前記実施形態において冷媒が流れて
いるときに圧力差を生じさせるために、背室１９と流入
孔１とを連通させカラー８の内部に間隙１８を設けてい
るが、弁ハウジング３の外部に別途連通パイプを設ける
ことによっても同様圧力差を生じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における二段パイロット式電
磁弁の断面図である。

【図２】図１に示す第一パイロット弁体１３に一体化さ
れた第二パイロット弁体１４正面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ′矢視断面図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ′矢視断面図である。

【図５】図１に示す第一パイロット弁体１３及び第二パ
イロット弁体１４部分拡大断面図である。

【図６】従来技術における二段パイロット式電磁弁の軸
方向の断面図である。

【符号の説明】

３…弁ハウジング、３ａ…隔壁、５…固定磁性体、９…
可動磁性体、１２…主弁孔、１３…第一パイロット弁
体、１３ａ…突起部分、１４…第二パイロット弁体、１
４ａ…爪、１４ｂ…接触面、１５…第二パイロット弁
孔、１６…第一パイロット弁孔、１７…背室、１８…間
隙、１９…背室。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入孔（１）と流出孔（２）を有する流
   体通路を形成する弁ハウジング（３）と、 前記弁ハウジング（３）に設けられ前記流入孔（１）と
   流出孔（２）とを区切る隔壁（３ａ）と、 前記隔壁（３ａ）に、前記流入孔（１）と流出孔（２）
   とを連通させるように設けられた主弁孔（１２）と、 前記流入孔（１）側に位置し、前記主弁孔（１２）の開
   閉を行う第一パイロット弁体（１３）と、 前記第一パイロット弁体（１３）に前記主弁孔（１２）
   よりも小さい孔面積で設けられ、閉弁状態で前記流入孔
   （１）と流出孔（２）とを連通させた第一パイロット弁
   孔（１６）と、 前記第一パイロット弁体（１３）に対して、前記流出孔
   （２）と反対側に位置し、前記第一パイロット弁孔（１
   ６）の開閉を行う第二パイロット弁体（１４）と、 前記第二パイロット弁体（１４）に前記第一パイロット
   弁孔（１６）よりも小さい孔面積で設けられ、閉弁状態
   で前記流入孔（１）と流出孔（２）を連通させる第二パ
   イロット弁孔（１５）と、 前記第二パイロット弁体（１４）に対して、第一パイロ
   ット弁体（１３）と反対側に位置し、前記第二パイロッ
   ト弁孔（１５）の開閉を行う可動磁性体（９）と、 前記可動磁性体（９）に対し、前記第二パイロット弁体
   （１４）と反対側に設けた固定磁性体（５）と、 前記可動磁性体（９）を前記固定磁性体（５）方向に駆
   動するための励磁コイル（４）と、 前記可動磁性体（９）を前記第二パイロット弁体（１
   ４）方向に押すコイルバネ（１０）とを有し、 前記第二パイロット弁体（１４）を、前記可動磁性体
   （９）外部に配置し、互いに独立していることを特徴と
   する二段パイロット式電磁弁。
2. 【請求項２】 前記可動磁性体（９）と前記第二パイロ
   ット弁体（１４）の間に流入孔（１）に連通させる構造
   とした背室（１７）を設け、 前記第二パイロット弁体（１４）と前記第一パイロット
   弁体（１３）の間に流入孔（１）に連通させる構造とし
   た背室（１９）を設け、 前記可動磁性体（９）を前記固定磁性体（５）方向に移
   動させた時に、前記流入孔（１）と背室（１７）及び背
   室（１９）の圧力差に基づいて前記第二パイロット弁体
   （１４）及び第一パイロット弁体（１３）を駆動するこ
   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. 【請求項３】 前記第一パイロット弁体（１３）と第二
   パイロット弁体（１４）を一体化させたことを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載の二段パイロット式電磁
   弁。
4. 【請求項４】 前記第二パイロット弁体（１４）に前記
   可動磁性体（９）の方向にバネ反力を持たせた事を特徴
   とする請求項１乃至請求項３いずれか１つに記載の二段
   パイロット式電磁弁。