JPS6343083A - パイロツト式電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えば車両に架装される空調用冷凍装置の冷媒
配管系などに使用するに適したパイロット式電磁弁に関
する。

［従来の技術］ 冷凍装置、殊にヒートポンプ式冷凍装置には冷媒循環用
配管系に幾個かの電磁弁を介在させて冷媒流路の切替を
行っているが、高圧側冷媒流路では閉弁時に電磁弁の上
流側と下流側の圧力差が２０ｋａ／　ｏｉにも達するこ
とがあり、弁体を電磁吸引力によって直接的に変位させ
る直劾形電磁弁ではかなり大形のソレノイドを必要とし
、設置スペース、消費電力、価格などの点で大きな不利
を招くことになる。また電磁弁の介在による冷媒の圧力
損を極力低く押さえるためには大きな弁口を有する電磁
弁が望ましく、必然的により大きな電磁吸引力を要する
ことになる。

そこでこの種の使用目的に対しては、より小さな１１！
吸引力によって作動するパイ［ｌット弁を付設し、電磁
弁の上流側と下流側の圧力差が主弁の弁体に及ぼされる
状態をこのパイ［］ット弁によって切替えることによっ
て、主弁弁体を開閉させる形式のパイロット式電磁弁が
用られている。

［発明が解決しようとする問題点〕 例えば車両空調用の四方弁を使わずに冷媒流路を切替え
る形式のヒートポンプ式冷凍装置では、４個あるいはそ
れ以上の電磁弁を必要とするが、これら各電磁弁相互間
の開閉切替状態は一定の関係を保たせであるので、もし
１個のパイロット弁を用いて複数個の主弁の開閉制御を
行えれば、殊に自動車に用いる場合には装置の１ｌｌｆ
ｆｉ化、コンパクト化に奇与し、コストダウンも可能に
なる。

本発明は１個のパイロット弁によって複数個の主弁を開
閉作動させることのできるパイロット式電磁弁を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明によるパイロット式
電磁弁は、流体流路の上流側と下流側にそれぞれ接続さ
れる流体の人口と出口を有する弁箱内に、前記上流側流
路と弁体上部空間を導通させるための絞りを備え、前記
上流側流路と下流側流路との圧力差により開弁される弁
体を納めた複数個の主弁と、前記弁体の上流側と前記主
弁の下流側流路との導通を断続させる流路切替手段を備
えた１個の電磁式パイロット弁と、前記電磁式パイロッ
ト弁の流路切替手段を、前記複数個の主弁の各弁体の上
部空間に連通させるための弁連通手段とからなる構成を
採用した。

［作用および発明の効果］ 上記の構成を備えたパイロット式電磁弁は、電磁式パイ
ロット弁への通電をオン−オフさせることによって、そ
の流路切替手段を切替作動させると、各主弁の弁体の上
流側と下流側に及ぼされる流体の圧力差の状態が絞りの
働ぎを介して変化し、各主弁の開開状態は所定の関係を
保って切替えられる。

従って唯１個の電磁式パイロット弁によって複数個の主
弁を開閉作動させられることに基づいて、消費電力の節
減、電磁弁の軽量化とコンパクト化並びにコストダウン
の効果が得られる。

［実施例］ 以下に図に示す実施例に基づいて本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図は２個の主弁■１およびＶ２を１個の電磁式パイ
ロット弁Ｐによって開閉作動させる構成を備えた、冷凍
装置に使用するためのバイ０ット式電磁弁を示している
。

２個の主弁■１と■２は基本的には同一の構造を備えて
おり、金属製の短円筒形状を有する弁箱１の相対向する
側壁面に冷媒入口（継手）　　２Ａまたは２Ｂと、冷媒
出口（継手）　　３Ａまたは３Ｂが接続されており、頂
壁面は弁体を組み込むために蓋体７として分割可能であ
る。

弁箱１の円筒状内空部には、この内空部をピストンの如
く遊動できる弁体４Ａまたは４Ｂが組みこまれており、
その下死点となる個所に弁箱１内を上流域と下流域に区
切る弁座５を設けると共に、上死点に達した時蓋体７の
中央部に設けたパイロット弁Ｐへの連通口１Ａが弁体４
（４Ａまｌζは４Ｂ）によって閉ざされるように構成さ
れており、弁箱１内の弁体４の上部Ｅは閉鎖空間をなし
ている。

硬質合成樹脂などで作られたピストン式の弁体４には、
その上流側流路と開鎖空間Ｅとを導通させるための絞り
Ｄを設けると共に、閉弁付勢スプリング６によって常時
は閉弁状態に保たれている。

電磁式パイロット弁Ｐはスプールを用いた３方切換弁と
しての構造を備えており、円筒状ケーシング１０内に強
磁性材料製のプランジャ１３と合成樹脂製のスプール１
２との接合体からなる弁体が遊嵌されている。円筒状ケ
ーシング１０の一端側にはその延長部分としての、プラ
ンジャ１３の遊嵌用シリンダ１４が接続されている。１
１と１６は円筒状ケーシング１０の両開口端封止部材で
ある。

シリンダ１４部分には、ケース２１に納められたソレノ
イドコイル２０が外嵌されており、このコイルに通電す
ることによって、常時は伸びスプリング１５によって図
中の右端に押しやられるプランジャ１３およびスプール
１２は、プランジャ１３に電磁吸引力が及ぼされること
によってスプリング力に抗して左端側に移動させられる
。

パイロット弁Ｐには図示の３個所に主弁■１の下流側流
路に連通可能なボートＩＯＡ、１０Ｂ１および１０Ｃが
設けられており、ボートＩＯＡは主弁Ｖ１の弁体４Ａの
下流側において弁箱１に穿った低圧連通口１Ｂに、連通
路３０を介して導通されている。

そしてボート１０Ｂは連通路３１を介して主弁■１の連
通口１Ａに、またボート１０Ｇは連通路３２を介して第
２の主弁■２の連通口１Ａにそれぞれ導通されている。

スプール１２は右端移動位置を占めた時、ボート１０Ａ
を１００に連通させると共にボート１０Ｂとの導通を断
ち、また左端移動位置を占めた時、ボート１０Ａを１０
３に導通させると共に、ボート１０Ｃとの導通を断つ。

第２図に本発明によるパイロット式電磁弁を使用するに
適した、自動車の車室内空調用のヒートポンプ式冷凍装
置の一例をシステム図として示した。このシステムでは
冷房運転時と暖房運転時とでは、冷媒の流れ方向を逆転
させる方法として、従来装置に使われて来た四方弁に代
えてより作動信頼性の高いパイロット式電磁弁５個を用
い、これらの電磁弁１１１〜１１５の開閉状態を表１に
まとめて示したように切替える方法を採用している。

表１ ０：開　Ｘ：閉 この装置の構成と作動の概略を説明すると、先ず冷房運
転時には走行用エンジン２００によって駆動される圧縮
ｉｌｌ　１００から吐出された高温・高圧の気相冷媒は
、図中に実線矢印で示した流路をたどり、室外側熱交換
器１０１によって冷却液化された後逆止弁１０７を通過
し、逆止弁１０８に阻まれてレシーバ１０２に流入して
−Ｂ蓄えられる。レシーバ１０２から送出された液冷媒
は膨張弁１０３によって気・液２相状態に減圧されたう
え、この運転サイクル時には蒸発器として働く室内側熱
交換器１０４に流入し、図示を省いたファンにより吹き
つけられる被空調空気から気化の潜熱を奪ってこれを冷
却し、気相状態に戻って再循環のために圧縮ｌ１１１０
０に吸入される。

暖房運転時には、冷媒は破線矢印で示された流路をたど
り、この運転サイクル時には凝縮器として働く室内側熱
交換器１０４を通過する間に被空調空気に保有熱を伝え
て温風を生じさせると共に自身は冷却液化し、膨張弁１
０３が閉ざされていることにより逆止弁１０８を経てレ
シーバ１０２に流入する。レシーバ１０２から送出され
た液冷媒は、膨張弁１０５により気・液２相状態に減圧
されたうえ、エンジン２００の冷却温水が配管２０１お
よび２０２を介して循環流通させられる加熱型蒸発器１
０６を通過する間に、エンジン廃熱を暖房用熱エネルギ
ー源として吸収し、気相に戻って再循環のために圧縮＠
　１００に吸入される。もし逆止弁１０７のシール不良
により冷媒が凝縮器１０１に流入しても、このサイクル
時には開かれている電磁弁１１５を経て圧縮機に吸引さ
れるので、冷媒不足運転に陥る恐れを生じなくてすむ。

次に第１図に示したパイロット式電磁弁の２つの主弁Ｖ
１と■２を、それぞれ第２図のヒートポンプ装置の２つ
の電磁弁１１２と１１３に代わるものとして用いる場合
を例にとって、このパイロット式電磁弁の作動を説明す
る。従来の２つの電磁弁１１２と１１３は共にパイロッ
ト式電磁弁、つまり後述の第２図の主弁■１とパイロッ
ト弁Ｐとを合体させた構造を備える弁であって、この２
つの弁は表１に示されているように、一方が開弁される
時、他方は閉弁する作動関係を保たせる必要がある。

先ずパイロット弁Ｐのソレノイドコイル２０に通電しな
い時には、スプール１２はスプリング１５の押圧力によ
り図の右端側位［（第１図に描かれた位置）を占めて、
第１の主弁■１の低圧連通口１Ｂは連通路３０→ボ一ト
１０Ａ→ボート１０Ｃ→連通路３２を経て第２の主弁■
２の連通口１Ａに導通される。

またボート１０Ａと１０８の連通は断たれる。

このような状態のもとでは、主弁■１の弁箱１内におけ
る弁体４Ａの上流側の閉鎖空間Ｅは、弁体４Ａに設けら
れた絞りＤを介して主弁４Ａの上流側流路（冷媒入口２
Ａ側）に連なっており、弁体４Ａの下流側流路（冷媒出
口３Ａ側）に対してより高い圧力に保たれていることに
より、閉弁付勢スプリング６のバネ作用力も付加されて
主弁Ｖ１は下方に押されて閉弁維持される。

一方第２の主弁■２の弁箱１内における弁体４Ｂの上流
側の閉鎖空間Ｅは前述のように連通路３２、パイロット
弁Ｂおよび連通路３０を経て第１の主弁■１の下流側流
路（３Ａ）に連通している。

ここで２つの主弁ｖ１とｖ２との間の配管状態を第２図
によって確認すると、主弁Ｖ１の入口２Ａは主弁■２の
出口３Ｂと連通しているので、この両個所は同圧に保た
れている。つまり主弁ｖ１の入口と出口の冷媒圧をそれ
ぞれＰ２＾、Ｐ３＾　とし、主弁Ｖ２のそれをＰ２Ｂお
よびＰ３Ｅ！で表せば、ＰＥＡ　　＞　　Ｐ２Ａ　　ｗ
＝　　ｐ３Ｂ　　　　　＜Ｐ２Ｂの関係が成り立つ。第
２の主弁ｖ２の弁箱１内における弁体４Ｂの上流側の閉
鎖空１！ＩＥは、第１の主弁Ｖ１の下流側に導通されて
いることによりこの空間の圧力はＰ３Ａに等しく、従っ
て■２の上流側圧力Ｐ２Ｂに対して低圧下にある。パイ
ロット弁８の作動により閉鎖空間Ｅ内が低圧側冷媒流路
に導通されても空間Ｅとその上流側の高圧流路（２Ｂ）
とは絞りＤを介してのみ連なっているので直ちには均圧
化されず、弁体４Ｂはこの高・低圧力差が閉弁付勢スプ
リング６の呈するバネ作用力（一般には０．１／ｋ（Ｉ
　ｔｒｉ内外に設定）を上回った時間弁作動する。弁体
４Ｂが上死点に達すると弁体は連通口１Ａを閉ざし、２
Ｂから３Ａへの冷媒通過はなくなるが、弁体４Ｂの上部
の１八に連らなる空間との圧力差により上死点に維持さ
れる。

次にパイロット弁Ｐのソレノイドコイル２０に通電する
と、スプール１２は電磁吸引力を及ぼされて左方移動す
るプランジャ１３に伴われて左端側位置に移るので、ボ
ートＩＯＡはボート１０３に導通し、第１の主弁■１の
下流側の冷媒出口３Ａがその閉鎖空間Ｅに連なって上記
の第２の主弁ｖ２の作動の場合と同様にして開弁される
。

またボート１０ＣはボートＩＯＡおよび１０Ｂとの導通
を断たれるので、第２の主弁Ｖ２の閉鎖空間Ｅはパイロ
ット弁Ｐを介して第１の主弁■１に連なる路を断たれる
。このことにより閉鎖空間Ｅには上流側（高圧側）冷媒
が入口２Ｂから絞りＤを通って流入し、低圧側冷媒出口
３Ｂとの圧力差により第２の主弁■２は閉弁維持される
。

上記の如きパイロット式電磁弁の構造によれば、従来は
２つの電磁弁１１２と１１３にそれぞれ付設されていた
２個のパイロット弁が１個で足りるようになり、また従
来は冷房時にも暖房時にもいずれか一方の電磁弁に通電
させておく必要があったのに対して、本発明のパイロッ
ト式電磁弁では冷房または暖房時のいずれか一方の運転
ａ；Ｂ：のみ１つのパイロット弁に通電すれば足りるの
で、電力節約の面でも益する所が大きい。モして主弁の
使用個所が増えるほど、これら主弁群の開閉制御回路の
省略による効果も付加されてくる。

なおパイロット弁Ｐの３つのボート１０Ａ、　１０Ｂお
よびＩＯＣの連通状態の切替は、通電時と非通電時とで
はスプール１２の移動方向を逆向きにすることによって
、上記とは逆になるようにしてもよいし、連通路３０と
３１は主弁■１の弁箱１と一体的に形成させることもで
きる。

第３図に第２実施例のパイロット式電磁弁を示した。電
磁式パイロット弁Ｐに通電すると、２つの主弁Ｖ１とＶ
２が共に開弁され、非通電時には共に閉弁維持されるよ
うに構成されているので、前記の表１を参照すれば解る
ように、第２図のヒートポンプ式冷凍装置に組込まれて
いる２つのパイロット弐Ｎ磁弁１１１と１１２の代わり
に本実施例の電磁弁を使うことができる。

パイロット弁Ｐの細部構造は第１の実施例とは幾分異な
って、スプール１２の代わりにピストン式弁体１７とボ
ート１０Ａに連なる弁体１８との組合わせからなる弁機
構が用いられている。またボート１０Ｃは省かれて連通
路３３が第２の主弁Ｖ２の連通口１Ａと連通路３１との
間に接続されている。

この実施例のパイロット式電磁弁の作動は、ソレノイド
コイル２０に通電すると、パイ［］ット弁の弁体１７は
上昇動じて弁口が開き、第１の１弁■１の冷媒出口３Ａ
が低圧連通ロＩＢ−＋連通路３０→ボート１０Ａ→ボー
ト１０３→連通路３１→連通口１Ａを経て主弁■１の開
鎖空間Ｅに導通されて、既述の如き作動原理によって第
１の主弁Ｖ１は開弁される。また連通路３１には連通路
３３が接続されているので、第２の主弁■２の閉鎖空間
Ｅも第１の主弁Ｖ１の冷媒出口３Ａに導通されて第２の
主弁ｖ２も開弁維持される。

またパイロット弁Ｂの非通電時には２つの主弁Ｖ１とｖ
２のそれぞれの閉鎖空間Ｅは冷媒出口３Ａとの導通を断
たれることにより各弁体４Ａと４Ｂはその上流側と下流
側の圧力差により開弁維持される。

第４図は第３実施例のパイロット式電磁弁を示しており
、１個の電磁式パイ【１ツト弁Ｐによって３個の主弁Ｖ
１　、Ｖ２および■３の開閉を行わせることができる。

この電磁弁を第２図のヒートポンプ式冷凍装置に用いる
場合には、第１の主弁Ｖ１をパイロット式電磁弁１１２
の代わりに、第２の主弁■２と第３の主弁■３とをそれ
ぞれパイロット式電磁弁１１３と１１１の代わりとして
働かせることができる。

パイロット弁ＰのボートＩＯＡは第１の主弁Ｖ１の低圧
連通口１Ｂに、ボート１０Ｃは連通路３２を介して第２
の主弁■２の連通口１Δに、そしてボート１０Ｂは連通
路３１およびこの連通路の分岐連通路３４を介して第２
および第３の主弁Ｖ２と■３の各連通口１Ａと導通可能
である。

この実施例の作動は既述と同様なので説明は省く。電磁
式パイロット弁Ｂに通電した時、主弁■１と■３は開弁
され、主弁■２は閉弁維持され、また非通電時には主弁
■ｚと■３は閉弁維持され、主弁■２が開弁される。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例としてのパイ［１ット式電磁弁の側
断面図である。 第２図は本発明によるパイロット式電磁弁を使用するの
に適した、ヒートポンプ式冷凍装置の一例を示したシス
テム図である。 第３図と第４図はそれぞれ第２および第３実施例として
のパイロット式電磁弁の側断面図である。 図中　　■１、■２、Ｖ３・・・主弁　Ｐ・・・電磁式
パイロット弁　１・・・弁箱　２Ａ、２Ｂ・・・流体入
口３Ａ、　　３Ｂ・・・流体出口　４Ａ、４Ｂ・・・主
弁の弁体　１２．１０Ａ、１０１３１１０Ｇ・・・流路
切替手段　３０〜３４・・・弁連通手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体流路の上流側と下流側にそれぞれ接続される流
   体の入口と出口を有する弁箱内に、前記上流側流路と弁
   体上部空間を導通させるための絞りを備え、前記上流側
   流路と下流側流路との圧力差により開弁される弁体を納
   めた複数個の主弁と、 　前記弁体の上流側と前記主弁の下流側流路との導通を
   断続させる流路切替手段を備えた１個の電磁式パイロツ
   ト弁と、 　前記電磁式パイロット弁の流路切替手段を、前記複数
   個の主弁の各弁体の上部空間に連通させるための弁連通
   手段とからなるパイロット式電磁弁。