(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット作動式の電磁弁であって、
電磁弁のボディ及び主弁のうち一方に形成されているパイロット弁孔と、該パイロット弁孔に接離するパイロット弁体と、を含むパイロット弁と、
前記パイロット弁を作動させるためのソレノイドであって、パイロット弁体と一体に軸方向に移動する第１鉄心と、前記軸方向に関してパイロット弁体とは反対側に第１鉄心と間隙を有して配置されている第２鉄心と、を含むソレノイドと、
前記ソレノイドの電磁吸引力とは逆方向に弾性力を作用させて釣り合い位置にパイロット弁体を停止させるよう一端がパイロット弁体に取り付けられ他端が前記ボディ及び主弁のうち他方に取り付けられている弾性部材と、を備え、
前記弾性力による前記弾性部材の変形範囲を第１鉄心と第２鉄心との間隙の変動範囲よりも大きくするとともに前記弾性部材の変形量を主弁の移動量に関連付けることにより、第１鉄心と第２鉄心との相対移動ストロークよりも主弁のストロークを大きくしたことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記主弁は、上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、前記上流側通路と前記下流側通路と背圧室とを区画するように設けられており、
前記パイロット弁体は、前記パイロット弁孔に接離することにより前記上流側通路と前記下流側通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路を開閉し、該副通路は、前記背圧室を前記主通路に接続するリーク通路を含み、
前記パイロット弁孔は前記リーク通路よりも大きい流路断面積をもつことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記パイロット弁孔は、前記主弁体に形成されており、
前記主弁体は、前記ソレノイドに向けて前記軸方向に延在する脚部を有し、前記第２鉄心と一体に前記軸方向に移動するよう該脚部により支持されており、
前記弾性部材は、一端が前記パイロット弁体に他端が前記ボディに取り付けられて前記背圧室に収容されており、
前記ソレノイドの電磁吸引力と弾性力とが釣り合う前記パイロット弁体の停止位置に前記主弁体を前記背圧室の圧力変化によって追従させることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記パイロット弁孔は、前記ボディに形成されており、
前記弾性部材は、一端が前記パイロット弁体に他端が前記主弁体に取り付けられて前記背圧室に収容されており、前記背圧室の圧力変化による前記主弁体の移動によって前記ソレノイドの電磁吸引力に釣り合う弾性力を発生させることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
【請求項５】
軸方向に相対移動可能に配列されている第１鉄心及び第２鉄心を含み、第１鉄心をパイロット弁と一体に移動させるための電磁吸引力を発生させるソレノイドと、
パイロット弁に電磁吸引力とは逆方向の弾性力を作用させて釣り合い位置に停止させる弾性部材を含み、該弾性部材は前記ソレノイドの電磁吸引力による第１鉄心と第２鉄心との間隙の減少量よりも大きく変形可能であり、主弁の停止位置を該弾性部材の弾性変形量に依存させることにより主弁のストロークを増幅するストローク増幅機構と、を備えることを特徴とするパイロット作動式の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイロット作動式の電磁弁、及びその電磁弁に用いるに好適な弁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、パイロット型電磁弁が記載されている。この電磁弁は、両面に加わる圧力の差によって変位する圧力作動弁の一方の面に向かって高圧側管路と低圧側管路の各開口部を配置し他方の面側に調圧室を形成すると共に、上記圧力作動弁に上記高圧側管路と上記調圧室とを連通させるための第１のパイロット孔と、上記低圧側管路と上記調圧室とを連通させるための第２のパイロット孔とを形成して、上記圧力作動弁との相対的な変位によって上記第１と第２のパイロット孔を開閉させるための電磁駆動のパイロット弁体を設けたものである。第１のパイロット孔及び第２のパイロット孔が圧力作動弁と電磁駆動のパイロット弁体との相対的な変位によって開閉される。高圧側管路内と低圧側管路内の差圧の変化が大きくても調圧室内の圧力が適正に調整され、電磁弁を円滑に開閉することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
典型的なパイロット電磁弁はソレノイドの鉄心移動量にパイロット弁及び主弁の移動量が一致するよう構成されている。つまりソレノイドによりパイロット弁が直接駆動され、主弁がそれに追従する。主弁の移動量は鉄心移動量により制限されている。よって、主弁のストロークを大きくするには大型のソレノイドが必要になる。
【０００５】
また、一般に比例弁は主弁の開度を任意に調整する弁であるから、主弁の停止位置の安定性に優れることが望ましい。しかしながら、比例弁がいわゆるパイロット作動式である場合には実用に耐える性能で主弁を安定した位置に停止させることは必ずしも容易でないのが実情である。その１つの理由は、パイロット弁の作動により生じた荷重が主弁の動挙動に影響し得るからである。駆動用のソレノイドを大型にすることにより所望の主弁ストロークにわたって位置安定性を向上させ得るが、そのような大型化は機器類の軽量化及び小型化という潮流に相反する。
【０００６】
本発明の目的の一つは、小型のソレノイドを駆動源とする比例弁に好適なパイロット作動式の電磁弁、及びその電磁弁に用いるに好適な弁構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電磁弁は、パイロット作動式の電磁弁であって、電磁弁のボディ及び主弁のうち一方に形成されているパイロット弁孔と、該パイロット弁孔に接離するパイロット弁体と、を含むパイロット弁と、パイロット弁を作動させるためのソレノイドであって、パイロット弁体と一体に軸方向に移動する第１鉄心と、前記軸方向に関してパイロット弁体とは反対側に第１鉄心と間隙を有して配置されている第２鉄心と、を含むソレノイドと、ソレノイドの電磁吸引力とは逆方向に弾性力を作用させて釣り合い位置にパイロット弁体を停止させるよう一端がパイロット弁体に取り付けられ他端が前記ボディ及び主弁のうち他方に取り付けられている弾性部材と、を備える。前記弾性力による前記弾性部材の変形範囲を第１鉄心と第２鉄心との間隙の変動範囲よりも大きくするとともに前記弾性部材の変形量を主弁の移動量に関連付けることにより、第１鉄心と第２鉄心との相対移動ストロークよりも主弁のストロークを大きくしたことを特徴とする。
【０００８】
この態様によると、パイロット作動式の電磁弁であるから、ソレノイドの電磁吸引力を契機としてパイロット弁が開閉され、パイロット作動により主弁が移動される。パイロット弁体は、ソレノイドの電磁吸引力と、パイロット弁体に一端が取り付けられている弾性部材の弾性力とが釣り合う位置に停止される。弾性部材の弾性変形によって電磁吸引力に釣り合う弾性力が生み出される。
【０００９】
パイロット弁孔は電磁弁のボディ及び主弁のうち一方に形成され、弾性部材の他端はボディ及び主弁のうち他方に取り付けられている。すなわち、パイロット弁孔がボディに形成される場合にはパイロット弁体は弾性部材により主弁に接続され、パイロット弁孔が主弁に形成される場合にはパイロット弁体は弾性部材によりボディに接続される。よって、パイロット弁孔の形成された部材とパイロット弁体とを弾性部材で直接接続する必要がない。パイロット弁の弁体と弁孔との相対移動量は比較的小さくされるが、それを制約とすることなく弾性部材の変形量を大きくとることができる。
【００１０】
ソレノイドの第１鉄心と第２鉄心との間隙の変動範囲よりも弾性部材の変形範囲は大きくされている。ソレノイドにおける変位量はパイロット弁の開度に連動し、弾性部材の変形量は主弁の移動量に関連付けられる。こうして、第１鉄心と第２鉄心との相対移動ストロークよりも主弁のストロークを大きくすることができる。すなわち、ソレノイドにおける変位量を比較的小さくする一方、主弁の移動量を大きくとることができる。よって、小型のソレノイドを駆動源として採用することが可能となる。
【００１１】
本発明の別の態様もまたパイロット作動式の電磁弁である。この電磁弁は、軸方向に相対移動可能に配列されている第１鉄心及び第２鉄心を含み、第１鉄心をパイロット弁と一体に移動させるための電磁吸引力を発生させるソレノイドと、パイロット弁に電磁吸引力とは逆方向の弾性力を作用させて釣り合い位置に停止させる弾性部材を含み、該弾性部材はソレノイドの電磁吸引力による第１鉄心と第２鉄心との間隙の減少量よりも大きく変形可能であり、主弁の停止位置を該弾性部材の弾性変形量に依存させることにより主弁のストロークを増幅するストローク増幅機構と、を備える。
【００１２】
この態様によると、弾性部材はソレノイドの電磁吸引力による第１鉄心と第２鉄心との間隙の減少量よりも大きく変形可能であり、その弾性部材の弾性変形量に主弁の停止位置を依存させることにより主弁のストロークが増幅される。よって、ソレノイドにおける変位量を比較的小さくする一方、主弁の移動量を大きくとることができる。したがって、小型のソレノイドを駆動源として採用することができる。
【００１３】
本発明の更なる別の態様は、弁構造である。この弁構造は、高圧通路と低圧通路とを接続する中間圧力室と、中間圧力室の流体圧の作用により移動するピストンと、中間圧力室と高圧通路または低圧通路との流路を開閉するために設けられている弁体と、弁体を移動させるための電磁吸引力を発生させるソレノイドと、一端がピストンに取り付けられ他端が弁体に取り付けられており、ソレノイドの電磁吸引力とは逆向きの弾性力を弁体に作用させる弾性部材と、を備える。弁体は、流体圧の作用によるピストンの移動に伴う弾性部材の弾性変形に応じた弾性力と電磁吸引力とのバランスにより前記流路を開する。ピストンは、電磁吸引力に釣り合う弾性力を生じさせるよう弾性部材に弾性変形を与える位置を停止位置とする。
【００１４】
この態様によると、弁体は、一端がピストンに取り付けられ他端が弁体に取り付けられている弾性部材の弾性力とソレノイドの電磁吸引力とのバランスにより中間圧力室の流体圧を調整する。その流体圧の作用によりピストンは移動され、ソレノイドの電磁吸引力と弾性部材の弾性力との釣り合い位置にピストンが停止される。こうして、ソレノイドによる弁体の作動を契機として、弾性部材の変形量に応じた停止位置へとピストンを移動させることができる。ピストンの移動量は弾性変形量に依存し、弁体の移動量には制約されない。よって、ピストンの可動範囲を弁体の可動範囲とは異ならせることができる。例えば弁体よりもピストンの可動範囲を大きくした場合には、この弁構造の弁体及びピストンはそれぞれ、例えばパイロット作動式制御弁のパイロット弁体及び主弁体として好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型のソレノイドを駆動源とする比例弁に好適なパイロット作動式の電磁弁、及びその電磁弁に用いるに好適な弁構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の一例の特性を表すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の一例の特性を表すグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る電磁弁の他の例の断面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図２１】本発明の第４実施形態に係る車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る電磁弁の一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係るパイロット電磁弁は、ソレノイドの吸引力変化を主弁の変位量に対応づけるよう構成されている。そのために、ソレノイド力に釣り合う弾性力を発生させる弾性部材が設けられており、その弾性力による弾性変形量に依存して主弁の移動量が定まる。プランジャの可動範囲ではなく吸引力変動範囲を主弁ストロークに関連付けているので、プランジャ移動量はもはや主弁移動量の制約とはならない。たとえ制御電流範囲において実質的にプランジャが変位せず静止していたとしても、吸引力変化に応じた所望の主弁ストロークを実現することができる。プランジャの可動範囲を小さくすることができるので、小型のソレノイドを駆動源とするパイロット電磁弁を提供することができる。
【００１８】
これに対して典型的なパイロット電磁弁はソレノイドの鉄心が動いた分だけ主弁が移動されるよう構成されているにすぎない。また、これら典型的な弁にもスプリングが内蔵されているものの、単に弁体を初期状態に付勢するために設けられているにすぎず、本発明の一実施形態の如く主弁移動量の増幅作用を与えるものではない。
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、図示の上下左右の位置関係を用いて各構造の位置関係を説明することがある。図示される各電磁弁は概して、ソレノイドによる吸引駆動方向に沿う軸を中心に構成されている。この軸を中心軸と適宜呼ぶことがある。電磁弁の特にその内部構造は、概ねこの中心軸に沿って各部材が配列されている。
【００２０】
［第１実施形態］
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るパイロット作動式の電磁弁１００の具体的構成を表す断面図である。電磁弁１００は、弁本体１０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成される。一実施例において電磁弁１００は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じて任意の開度をとり得る比例弁として構成されている。図１はソレノイド１０２に電流が供給されていないときの電磁弁１００の状態を示し、図２はソレノイド１０２に電流が供給され所望の開度に調整されているときの電磁弁１００を示す。図１に示されるように、電磁弁１００は常閉型の弁として構成されている。図３は、電磁弁１００の制御電流と開度との関係を表すグラフである。
【００２１】
弁本体１０１は、有底円筒状のボディ１０３に主弁１０５とパイロット弁１０６とを中心軸に同軸状に収容して構成される。ボディ上面１０９にはソレノイド１０２が取り付けられ、ボディ１０３の側部には入口ポート１１０が設けられ、ボディ下面１１３には出口ポート１１２が設けられている。一実施例においては電磁弁１００は液体（例えば水）の流れを制御するための制御弁として用いられる。
【００２２】
ボディ１０３の内部には、ボディ下面１１３から中心軸に同軸状に上方に延出した円筒状の区画壁１１４が設けられている。区画壁１１４は、ボディ１０３内を高圧室１１６と低圧室１１８とに区画する。高圧室１１６は入口ポート１１０に連通し、低圧室１１８は出口ポート１１２に連通している。
【００２３】
区画壁１１４の円筒内周面により主弁孔１２０が形成され、その上流側開口端部により主弁座１２２が形成されている。高圧室１１６には円板状の主弁体１２４が配設されている。主弁体１２４は、主弁座１２２に着脱して主弁１０５を開閉する。主弁体１２４は、円板下面の径方向中央部から下方に突出する複数の脚部１３２（同図には１つのみ表示）が延設されている。複数の脚部１３２は主弁孔１２０によって摺動可能に支持されている。主弁体１２４の外周部の突起１３０と脚部１３２との径方向中間においてダイアフラム１３４の表面が主弁座１２２に接離することで主弁１０５は開閉される。
【００２４】
主弁体１２４とボディ１０３の内側面との間にダイアフラム１３４が介装されている。ダイアフラム１３４は主弁体１２４の外周部に形成された突起１３０により主弁体１２４に取り付けられている。ダイアフラム１３４を含む主弁体１２４は、高圧室１１６と背圧室１４０と低圧室１１８とを区画する。ダイアフラム１３４の変形により、高圧室１１６と背圧室１４０とが区画された状態で主弁体１２４が軸方向に摺動することが許容されている。外周部の突起１３０を貫通して、リーク通路としてのオリフィス１３９が設けられている。オリフィス１３９は高圧室１１６と背圧室１４０とを連通する。
【００２５】
高圧室１１６の圧力Ｐ１（「上流側圧力Ｐ１」という）は、このオリフィス１３９を通過することで背圧室１４０にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁１０５を経て減圧されて圧力Ｐ２（「下流側圧力Ｐ２」という）となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁１０６の開閉状態によって変化する。高圧室１１６と低圧室１１８とを主弁１０５を介してつなぐ通路が電磁弁１００における「主通路」を構成し、高圧室１１６と低圧室１１８とを背圧室１４０及びパイロット弁１０６を介してつなぐ通路が電磁弁１００における「副通路」を構成する。
【００２６】
主弁体１２４の中心部には、貫通孔が中心軸に同軸状に形成されており、その貫通孔の内周面により副弁孔１４６が形成されている。図示の実施例ではこの貫通孔は上部が拡径され下部が縮径されている３段階の段付きの貫通孔である。主弁体１２４の上面において副弁孔１４６の上流側開口周縁部から上方に向けて複数の脚部１４２が延設されている（同図には１つのみ表示）。複数の脚部１４２はソレノイド１０２の内部まで延出し、ソレノイド１０２の第２プランジャ１７２に接続されている。
【００２７】
副弁孔１４６の段部に副弁座１４８が形成されている。図示の例では副弁孔１４６の１段目である下流側最縮径部の上流側開口端部により副弁座１４８が形成されている。パイロット弁１０６を構成するパイロット弁体１５０が、後述のように制御状態に応じて副弁座１４８に着脱して副弁孔１４６を開閉する。パイロット弁体１５０は、例えばステンレス材からなり中心軸に沿って延在する長尺状の本体を有する。副弁孔１４６の上半分はパイロット弁体１５０の下端部を挿入可能とする寸法とされている。具体的には例えば、副弁孔１４６の２段目の径はパイロット弁体１５０の径に概ね等しく、副弁孔１４６の最拡径部である３段目の径はパイロット弁体１５０の径よりも大きい。
【００２８】
図１に示すパイロット弁１０６の閉状態においてはパイロット弁体１５０の先端部１５２が副弁孔１４６の２段目に収容されて副弁座１４８に先端部１５２が当接している。先端部１５２のやや上方にはパイロット弁体１５０から径方向に延出したスプリング取付フランジ１５４が設けられている。スプリング取付フランジ１５４は、図示の閉状態において副弁孔１４６の３段目に収容される位置に形成されている。また、スプリング取付フランジ１５４の外側面は副弁孔１４６の３段目の内面に摺動可能に支持されていてもよい。
【００２９】
副弁孔１４６はオリフィス１３９よりも大きい流路断面積をもつ。つまり、副弁孔１４６における流量は、オリフィス１３９での流量よりも大きい。パイロット弁１０６を閉じているときの背圧室１４０の中間圧力Ｐｐは、オリフィス１３９を通じた流入により上流側圧力Ｐ１に昇圧される。一方、パイロット弁１０６を開いたときには副弁孔１４６を通じた流出により、中間圧力Ｐｐは減圧される。
【００３０】
本実施例における弾性部材としてのスプリング１５６は、スプリング取付フランジ１５４とスプリング取付部材１５８との間に介装されている。スプリング１５６は、パイロット弁体１５０を閉弁方向に付勢する。スプリング１５６の下端はスプリング取付フランジ１５４の上面に取り付けられ、スプリング１５６の上端はスプリング取付部材１５８の下面に取り付けられており、スプリング１５６の内部をパイロット弁体１５０が挿通されている。こうして、スプリング１５６は、一端がパイロット弁体１５０に取り付けられ、他端がボディ１０３に取り付けられて背圧室１４０に収容されている。
【００３１】
スプリング取付部材１５８は円すい台形状の筒状部材であり、中心部分にはパイロット弁体１５０の挿通孔が形成され、拡径された周縁部はスリーブ１７０の下端開口部に取り付けられている。スプリング取付部材１５８は中心軸と同軸に配設されている。スプリング取付部材１５８の円すい台形状に対応する形状に第１プランジャ１７１の下面に凹部が形成されている。この凹部から下方に向けてスプリング取付部材１５８を挿通してパイロット弁体１５０が延びている。
【００３２】
ソレノイド１０２は、ボディ１０３の上端開口部を封止するように取り付けられた有底円筒状のスリーブ１７０を有する。スリーブ１７０内には、第１鉄心としての第１プランジャ１７１および第２鉄心としての第２プランジャ１７２が軸線方向に対向配置されるように収容されている。後述のように第１プランジャ１７１はパイロット弁体１５０と一体に軸方向に移動可能であり、第２プランジャ１７２は主弁体１２４と一体に軸方向に移動可能であり、第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２とは軸方向に相対移動が許容されている。第２プランジャ１７２は、軸方向に関してパイロット弁体１５０とは反対側に第１プランジャ１７１と間隙１７５を有して配置されている。
【００３３】
スリーブ１７０の外周部には軸方向に沿って上側磁気スリーブ１７３−１及び下側磁気スリーブ１７３−２が設けられ、更にその径方向外側にはボビン１７３−３が設けられている。そのボビン１７３に電磁コイル１７４が巻回されている。上側磁気スリーブ１７３−１と下側磁気スリーブ１７３−２とは軸方向に分離されている。そして、電磁コイル１７４を外部から覆うようにケース１７６が設けられている。スリーブ１７０は、ケース１７６を軸線方向に貫通している。電磁コイル１７４からは通電用の端子が引き出されている。ソレノイド１０２の磁気回路においては、ケース１７６、下側磁気スリーブ１７３−２、第１プランジャ１７１、第２プランジャ１７２、上側磁気スリーブ１７３−１、ケース１７６の順に磁力線がこれら各要素を通る。第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間隙１７５が磁気ギャップとして作用する。
【００３４】
第１プランジャ１７１は、円筒状をなし、その外周部には軸線方向に延びる複数のスリット１８０（同図にはその１つを表示）が設けられている。前述の主弁体１２４の脚部１４２は、このスリット１８０を介して第１プランジャ１７１を通過して上方に延出している。パイロット弁体１５０は、第１プランジャ１７１をその軸線にそって貫通し、その上端部が加締められることにより第１プランジャ１７１に固定されている。よって、パイロット弁体１５０は、第１プランジャ１７１と一体的に動作する。
【００３５】
第２プランジャ１７２は、円筒状をなし、その下端面にて脚部１４２の上端面に当接してこれを支持する。第２プランジャ１７２とスリーブ１７０との間には、第２プランジャ１７２を介して主弁体１２４を閉弁方向に付勢するスプリング１８６が介装されている。スプリング１８６は、一端がスリーブ１７０の上端部に取り付けられ、他端が第２プランジャ１７２の上部に形成された凹部に取り付けられている。こうして、主弁体１２４は、第２プランジャ１７２と一体的に動作可能となっている。
【００３６】
電磁弁１００を比例弁として機能させる場合には、所望の最小開度を実現する最低電流（例えば、全閉状態を実現する非通電）と所望の最大開度を実現する最大電流（例えば全開状態を実現する所定の電流値）とで定まる範囲でソレノイド１０２の供給電流が制御される。この制御範囲における第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間隙の変動量の範囲よりも、スプリング１５６の弾性変形量の範囲が大きくなるように、スプリング１５６の力学特性が設定されている。例えばスプリング１５６のバネ定数を比較的小さくすることにより制御電流範囲に対応する弾性変形範囲を大きくすることができる。
【００３７】
以上のように構成された電磁弁１００は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じた任意の開度で上流側から下流側への流れを制御可能なパイロット作動式の常閉型電磁比例弁として機能させることができる。以下、その動作について図１乃至図３を参照して詳細に説明する。上述のように図１はソレノイド１０２がオフにされ電磁弁１００が閉じられた状態を示す。図２は図３に示す比例弁特性におけるＡ点の状態を示す。Ａ点においてはソレノイド１０２に制御電流Ｉが供給され、主弁１０５は開度ｄとされている。
【００３８】
ソレノイド１０２がオフにされた状態（非通電状態）では（図１参照）、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１８６によって第２プランジャ１７２を介して主弁体１２４が閉弁方向に付勢され、主弁１０５は閉弁状態となる。また、スプリング１５６によってパイロット弁体１５０が閉弁方向に付勢され、パイロット弁１０６も閉弁状態となる。背圧室１４０には上流側からオリフィス１３９を介して流体が導入され、中間圧力Ｐｐは上流側圧力Ｐ１に等しくなる。主弁１０５が閉弁されているので、上流側の入口ポート１１０から下流側の出口ポート１１２への流れは遮断されている。
【００３９】
ソレノイド１０２への通電を開始することにより、第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間に電流ｉに応じた吸引力ｆ（ｉ）が作用する（図２参照）。第１プランジャ１７１と一体にパイロット弁体１５０が軸方向に上方に駆動され、パイロット弁１０６が開弁される。パイロット弁体１５０の上方移動とともにスプリング１５６の弾性変形量ｘが増加する。図示の例ではスプリング１５６は圧縮される。スプリング１５６はその変形量に応じた弾性力Ｆ（ｘ）を吸引力ｆ（ｉ）とは逆向きにパイロット弁体１５０に作用させる。
【００４０】
パイロット弁体１５０の開弁により背圧室１４０は減圧される。そのときに作用する差圧によって主弁体１２４はパイロット弁体１５０に追従するよう上方に移動する。主弁体１２４は脚部１４２を介して第２プランジャ１７２と一体に移動する。すなわち第２プランジャ１７２は主弁体１２４の開移動とともに上方に待避する。これにより、スプリング１５６の弾性変形量に等しい移動量を主弁体１２４に与えることができる。
【００４１】
こうして、制御電流により定まるソレノイド力ｆ（ｉ）とスプリング力Ｆ（ｘ）とのバランスに応じてパイロット弁体１５０は移動し、力の釣り合い位置に停止する。主弁体１２４はパイロット弁体１５０に追従し、ソレノイド１０２に制御電流Ｉが供給された状態（制御状態）では、パイロット弁体１５０の釣り合い停止位置に相当する開度ｄで停止する。制御電流を減少させた場合には上述の動作と逆向きに主弁体１２４及びパイロット弁体１５０が移動して、図１に示す閉状態へと戻される。
【００４２】
図２に示される開度ｄの状態において主弁体１２４が開度Δｄだけ閉じ方向（図２において下方）に変位された場合には、相対的にパイロット弁１０６は開く方向に動作したことになる。そうすると、背圧室１４０の圧力Ｐｐは下流側圧力Ｐ２へと近づくため、その差圧の作用により主弁体１２４は開き方向（図２において上方）へと戻される。逆に、主弁体１２４が開度Δｄだけ開き方向（図２において上方）に変位された場合には、スプリング１５６の変形量ひいてはスプリング力も増加される。よって、スプリング力の増分が復元力として作用し、主弁体１２４は結局閉じ方向（図２において下方）へと戻される。こうして主弁１０５の開度は制御電流に応じた大きさに保たれる。
【００４３】
図３に示されるように、制御電流の増加につれてＢ点までは電磁弁１００は図１に示す全閉状態が維持され、Ｂ点からＣ点までは制御電流の増加につれて比例的に弁開度が増加する。Ｃ点は電磁弁１００は全開状態を表す。よって、Ｃ点より電流を大きくしても開度は大きくならない。Ｂ点よりも電流が小さい場合に閉状態が維持されるのは、Ｂ点におけるソレノイド吸引力よりも小さい吸引力ではパイロット弁１０６を閉弁する付勢力に吸引力が打ち勝つことができないからである。
【００４４】
電磁弁１００はいわば、主弁１０５のストロークを増幅するためのストローク増幅機構を内蔵している。このストローク増幅機構は、パイロット弁体１５０にソレノイド力とは逆方向のスプリング力を作用させて釣り合い位置に停止させるスプリング１５６を含む。制御電流範囲においてソレノイド力による磁気ギャップの減少量よりもスプリング１５６は大きく変形可能である。第２プランジャ１７２を主弁体１２４の開閉移動とともに上方または下方に一体に移動させることにより、磁気ギャップの変化量を抑えつつスプリング１５６の変形量を主弁の移動量に関連付けている。ソレノイド制御電流の変化を、吸引力及び弾性力を介して弾性変形量に変換している。こうして、小型のソレノイドにおける磁気ギャップの微小な変化量をいわば増幅して所望の主弁ストロークを実現することができる。小型のソレノイドを駆動源として実用性に優れるパイロット作動式の電磁弁を構成することができる。
【００４５】
なお、図１及び図２に示されるように、ソレノイド１０２の第１プランジャ１７１の上面には外周部を凸部とする第１段差１７７が形成されており、これに対向する第２プランジャ１７２の下面には第１段差１７７に対応する形状の第２段差１７８が形成されている。第２段差１７８は、第１プランジャ１７１の上面中心部にある第１段差１７７の凹部に対応する凸部により第２プランジャ１７２の下面に形成されている。
【００４６】
この段差構造によって、各プランジャの端面を平面とした場合に比べて広範囲の磁気ギャップにわたってソレノイド１０２の吸引力特性を平坦にすることができる。すなわち、その範囲では磁気ギャップが変化しても吸引力を実質的に一定に保つことができる。一般にソレノイドが小型であるほど吸引力一定の磁気ギャップ範囲は狭くなる。外乱等によるパイロット弁体１５０の微小変位に伴う吸引力の過度の変動は弁開度を不安定にするおそれがあり、特に比例弁においては好ましくない。よって段差構造の適用は比例弁におけるソレノイドの小型化に寄与するという点で好ましい。吸引力の変動を小さくすることは、弾性力による効果的な復元力生成機構を形成するという観点からも好ましい。釣り合いによる静止状態からパイロット弁体１５０が変位したときに吸引力が変化しなければ、弾性力の変化分をそのまま復元力として作用させることができる。
【００４７】
しかし、本実施例によれば、電磁弁１００は、パイロット弁体１５０と第１プランジャ１７１とが一体に駆動され主弁体１２４がパイロット弁体１５０に追従する際に第２プランジャ１７２を主弁体１２４と一体に移動するように構成されている。こうして電磁弁１００を動作させたときの磁気ギャップの変化量を小さく抑えるようにしているので、上述の段差構造によりソレノイド１０２の吸引力特性を平坦化することは必須ではない。
【００４８】
また、図示の実施例においては背圧室１４０の中間圧力Ｐｐはソレノイド１０２のスリーブ１７０の内部にも導入されている。このため、パイロット弁体１５０には中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧が作用し得る。上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧がそれほど大きくなく、パイロット弁体１５０に作用する差圧も大きくない場合には、この差圧がパイロット弁体１５０の力の釣り合いに与える影響は実用上問題とはならない。しかし、差圧の影響を軽減または防止することを重視する場合には、パイロット弁体１５０に作用する軸方向の流体力を相殺するいわゆる背圧キャンセルを可能とする構成としてもよい（例えば図５、図９を参照）。
【００４９】
図４乃至図８を参照して、第１実施形態に係る電磁弁１００の変形例を説明する。図４乃至図８において図１に示す部位と同様の部位については同じ参照符号を付し、冗長を避けるため説明を適宜省略する。
【００５０】
図４は、第１実施形態に係る電磁弁１００のパイロット機構の別の適用例である電磁弁２００を示す断面図である。図４は非通電状態の電磁弁２００を示す。一実施例においては電磁弁２００は車両用冷暖房装置の冷凍サイクルに使用される膨張弁として好適である（後述の第３実施形態を参照）。
【００５１】
電磁弁２００はニードル弁として構成されている。低圧室１１８と高圧室１１６とを接続する低圧室１１８の入口部分２０２が狭くされており、その入口部分２０２の円筒内周面により主弁孔１２０が形成され、その上流側開口端部により主弁座１２２が形成されている。副弁孔１４６を形成する主弁体１２４の中心部は円錐状のニードル部として形成されている。
【００５２】
また、主弁体１２４のダイアフラム１３４に代えて（図１参照）、図４に示す電磁弁２００においては、主弁体１２４の軸方向中央部には半径方向外向きに延出するフランジ部２３４が設けられ、ボディ１０３の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部２３４の外周面にはシール用のＯリング２３６が嵌着されている。フランジ部２３４は、高圧室１１６と背圧室１４０とを区画する。フランジ部２３４から上方に向けて複数の脚部１４２が延設されており（同図には１つのみ表示）、ソレノイド１０２の内部まで延出している。
【００５３】
図５乃至図７は、第１実施形態に係る電磁弁１００のパイロット機構の別の適用例である電磁弁３００を示す断面図である。電磁弁３００は、上述のパイロット機構を含むニードル弁３０２とそれよりも大流量の流れを可能とする大流量弁３０４とが軸方向に直列に設けられている。上流側からニードル弁３０２、大流量弁３０４の順に配置されている。図５は非通電状態の電磁弁３００を示す。図６はパイロット作動によりニードル弁３０２の開度が制御されている第１状態を示す。この第１状態においては非通電状態と同様に大流量弁３０４は閉状態に保たれている。図７はニードル弁３０２とともに大流量弁３０４の開度が制御されている第２状態を示す。第２状態におけるソレノイド制御電流は第１状態における制御電流よりも大きい。すなわち、非通電状態からソレノイド制御電流を増加させるにつれて第１状態、第２状態の順に電磁弁３００の制御状態は遷移する。
【００５４】
ニードル弁３０２は、図４に示す電磁弁２００と同様の構成を有する。ただし、上述の背圧キャンセルのためにパイロット弁体１５０の中心には軸方向に貫通孔３０６が形成されている。図５に示されるように、パイロット弁１０６の弁孔の有効径Ａと第２プランジャ１７２の小室３１４の有効径Ａとが等しくされていることにより、パイロット弁体１５０の背圧キャンセルが実現される。第２プランジャ１７２の小室３１４にはパイロット弁体１５０の上端部が挿入されており、その上端部を軸方向に摺動可能に支持している。
【００５５】
ニードル弁３０２の主弁体１２４のニードル部分が接離する主弁孔１２０は、大流量弁３０４の弁体３０８の中心軸に沿って円筒面状に形成されている。低圧室１１８の円筒内周面により大流量弁３０４の弁孔３１０が形成されている。大流量弁３０４の弁体３０８とニードル弁３０２の主弁体１２４との間に、大流量弁３０４を閉弁方向に付勢するためのスプリング３１２が介装されている。
【００５６】
図５乃至図７からわかるように、非通電状態における磁気ギャップｇ０（図５参照）に比べて、制御状態における磁気ギャップｇ１（図６参照）、ｇ２（図７参照）は小さい。制御状態における磁気ギャップｇ１（図６参照）、ｇ２（図７参照）は実質的に等しい。上述のように図６の第１状態よりも図７の第２状態のほうが大きい制御電流が与えられているが、磁気ギャップは概ね一定に保たれている。非通電状態から開度が比例的に変化する制御範囲の下限値まで電流が増加するときに磁気ギャップは縮小されるが、その比例制御範囲においては実質的に一定に維持されている。
【００５７】
図８は、第１実施形態に係る電磁弁１００のパイロット機構の別の適用例である電磁弁４００を示す断面図である。図８は非通電状態の電磁弁４００を示す。この電磁弁４００は図５に示す電磁弁３００と同様に、パイロット機構を含むニードル弁４０２と大流量弁４０４とを直列に備える。電磁弁３００が上流側から下流側への一方向の流れのもとで機能するのに対して、電磁弁４００は流れ方向の逆転を許容する双方向弁として構成されている。そのために電磁弁４００は、第１逆止弁４０６と第２逆止弁４０８とを流れ方向切替機構として備える。
【００５８】
電磁弁４００は、図８における右側に第１ポート４１０を備え、左側に第２ポート４１２を備える。流れ方向切替機構によって、第１ポート４１０は第１圧力室４１４及び第２圧力室４１６の一方に連通し、第２ポート４１２は第１圧力室４１４及び第２圧力室４１６の他方に連通する。第１逆止弁４０６は第１圧力室４１４に収容され、第２逆止弁４０８は第２圧力室４１６に収容されている。なお、圧力室をシールするためのＯリング４１８が、図示されるようにたすきがけ状に斜めに取り付けられている。
【００５９】
図８には、右から左への流れが許容されている場合を示す。すなわち、この場合電磁弁４００は、第１ポート４１０を上流側とし、第２ポート４１２を下流側とする。第１ポート４１０は第１圧力室４１４に連通し、第２ポート４１２は第２圧力室４１６に連通する。第１ポート４１０から流入した流体は第１逆止弁４０６を通過し、ニードル弁４０２または大流量弁４０４を介して第２逆止弁４０８を通過して、第２ポート４１２から流出する。
【００６０】
一方、逆方向の流れが電磁弁４００に流入した場合には、その流れの作用により切替機構が機械的に逆方向の流れを許容するよう切り替わる。図８において、第２ポート４１２から流体が流入すると、その流れを受けて第１逆止弁４０６及び第２逆止弁４０８はともに右方へと移動される。これにより、第２ポート４１２は第１圧力室４１４に連通し、第１ポート４１０は第２圧力室４１６に連通する。こうして、第２ポート４１２から流入した流体は第１逆止弁４０６を通過し、ニードル弁４０２または大流量弁４０４を介して第２逆止弁４０８を通過して、第１ポート４１０から流出する。
【００６１】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態を説明する。図９乃至図１２は、本発明の第２実施形態に係るパイロット作動式の電磁弁５００の具体的構成を表す断面図である。第２実施形態に係る電磁弁５００は第１実施形態とは異なり、図９に示されるように常開型の弁として構成されている。以下の説明において第１実施形態と同様の部分については同様の参照符号を付し、冗長を避けるため説明を適宜省略する。
【００６２】
電磁弁５００は、弁本体５０１とソレノイド５０２とを組み付けて構成される。一実施例において電磁弁５００は、ソレノイド５０２への供給電流値に応じて任意の開度をとり得る比例弁として構成されている。図９はソレノイド５０２に電流が供給されていないときの電磁弁５００の状態を示す。図１０乃至図１２は、ソレノイド５０２への制御電流を順次増加させたときの状態を示す。図１２は全閉状態の電磁弁５００を示す。図１３は、電磁弁５００の制御電流と開度との関係を表すグラフである。図１３に示すＤ点乃至Ｇ点がそれぞれ図９乃至図１２に示す状態に相当する。
【００６３】
弁本体５０１は、有底円筒状のボディ５０３に主弁５０５とパイロット弁５０６とを中心軸に同軸状に収容して構成される。ボディの上面にはソレノイド５０２が取り付けられ、ボディ５０３の側部には入口ポート５１０が設けられ、ボディの下面には出口ポート５１２が設けられている。一実施例においては電磁弁５００は車両用冷暖房装置の冷凍サイクルに制御弁として用いられ、入口ポート５１０は冷凍サイクルにおける上流側通路に連通し、出口ポート５１２は冷凍サイクルの下流側通路に連通する。
【００６４】
ボディ５０３の内部には、入口ポート５１０と中心軸との間においてボディ下面から上方に延出した第１区画壁５１４が設けられている。また、入口ポート５１０が設けられているボディ５０３の一方の側部とは反対側の側部から径方向内方に延出した第２区画壁５１５が設けられている。第１区画壁５１４及び第２区画壁５１５は、ボディ５０３内を高圧室５１６と低圧室５１８とに区画する。高圧室５１６は入口ポート５１０に連通し、低圧室５１８は出口ポート５１２に連通している。第２区画壁５１５には低圧室５１８を背圧室５４０に連通させる連通路５２６が形成されている。
【００６５】
第１区画壁５１４及び第２区画壁５１５により円筒内周面が形成され、これにより主弁孔５２０が形成されている。主弁孔５２０の上流側開口端部により主弁座５２２が形成されている（図１２も参照）。高圧室５１６には段付円筒状の主弁体５２４が配設されている。主弁体５２４は、主弁座５２２に着脱して主弁５０５を開閉する。主弁体５２４は、円筒状の本体の下端部５３０が主弁座１２２に着脱する。その下端部５３０から軸方向下方に向けて複数の脚部５３２が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔５２０の内周面によって摺動可能に支持されている。
【００６６】
主弁体５２４は同軸の二重円筒に形成されている。外側の円筒は下側に有底の段付円筒形状であり、内側の円筒は主弁側スプリング取付部５５４として形成されている。主弁体５２４の外側円筒の上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部５３４が設けられ、ボディ５０３の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部５３４の外周面にはシール用のＯリング５３６が嵌着されている。フランジ部５３４を含む主弁体５２４により、高圧室５１６から背圧室５４０が区画される。よって、背圧室５４０は、ボディ５０３の第２区画壁５１５を含む側壁と、円板状のボディ上端部５１７と、主弁体５２４とにより形成されている。
【００６７】
ボディ上端部５１７の下面の径方向外周部には、主弁体５２４を係止する係止部５１９が円環状に設けられている。係止部５１９は主弁体５２４のフランジ部５３４に対応する径方向位置に設けられており、主弁体５２４の上方への移動を規制する。主弁体５２４と背圧室５４０の上面との間に、主弁体５２４を閉弁方向に付勢するためのスプリング５２９が介装されている。スプリング５２９は、径方向につきフランジ部５３４のすぐ内側に設けられている。図９に示す初期状態においては主弁体５２４は係止部５１９に当接されている。このときパイロット弁５０６は開弁されているので、中間圧力Ｐｐは下流側圧力Ｐ２に等しい。
【００６８】
主弁体５２４の入口ポート５１０側の側面には、高圧室５１６と背圧室５４０とを連通するリーク通路としてのオリフィス５３９が設けられている。高圧室５１６の圧力Ｐ１（「上流側圧力Ｐ１」という）は、このオリフィス５３９を通過することで背圧室５４０にて中間圧力Ｐｐとなる。また、上流側圧力Ｐ１は主弁５０５を経て減圧されて圧力Ｐ２（「下流側圧力Ｐ２」という）となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁５０６の開閉状態によって変化する。高圧室５１６と低圧室５１８とを主弁５０５を介してつなぐ通路が電磁弁５００における「主通路」を構成し、高圧室５１６と低圧室５１８とを背圧室５４０、パイロット弁５０６、及び連通路５２６を介してつなぐ通路が電磁弁５００における「副通路」を構成する。
【００６９】
背圧室５４０の上面の中心部には、貫通孔が中心軸に同軸状に形成されており、その貫通孔の円筒内周面により副弁孔５４６が形成されている。副弁孔５４６の背圧室５４０側の下端部に副弁座５４８が形成されている。このようにして、副弁孔５４６は電磁弁５００のボディ５０３に形成されている。パイロット弁５０６を構成するスプール状のパイロット弁体５５０が、後述のように制御状態に応じて副弁座５４８に着脱して副弁孔５４６を開閉する。
【００７０】
副弁孔５４６は、第１連通路５２７に連通する。第１連通路５２７は中心軸から径方向外側にボディ５０３の側壁部まで延びている。第１連通路５２７の径方向外側の末端部は第２連通路５２８に連通する。第２連通路５２８は、第１連通路５２７の径方向外側の末端部から軸方向下方にボディ５０３の側壁内部を低圧室５１８へと延びている。すなわち第２連通路５２８は背圧室５４０の径方向外側を軸方向に延びている。第１連通路５２７及び第２連通路５２８により、背圧室５４０を低圧室５１８に連通するための連通路５２６が形成されている。
【００７１】
パイロット弁体５５０は、例えばステンレス材からなり中心軸に沿って延在する長尺状の本体を有する。パイロット弁体５５０は、プランジャ５７１をその軸線にそって貫通し、その上端部が加締められることによりプランジャ５７１に固定されている。パイロット弁体５５０の下端部は、パイロット側スプリング取付部５５８の上部に加締められて固定されている。パイロット弁体５５０は中央に縮径部５５５を有する。縮径部５５５の上方には円筒状のガイド部５５２がプランジャ５７１に向けて延びており、このガイド部がボディ上端部５１７の中心に形成された円筒状のガイド穴５５３に摺動可能に支持されている。このガイド穴５５３はパイロット弁体５５０と等しい有効径Ｂに形成されている。
【００７２】
また、パイロット弁体５５０の中心部には貫通孔５５９が形成されている。貫通孔５５９は、ソレノイド１０２の内部と背圧室５４０とを連通する。貫通孔５５９はソレノイド１０２のプランジャ５７１と固定鉄心５７２との間の空隙と背圧室５４０とを連通する。また、貫通孔５５９の中途には、ソレノイド１０２とボディ５０３との間隙を背圧室５４０に連通するための側孔５６０も設けられている。この側孔５６０と上述の有効径の関係とによりパイロット弁体５５０の背圧キャンセルが実現される。
【００７３】
本実施例における弾性部材としてのスプリング５５６は、主弁側スプリング取付部５５４とパイロット側スプリング取付部５５８との間に介装されている。主弁側スプリング取付部５５４及びパイロット側スプリング取付部５５８は同軸の円筒状部材であり、主弁側スプリング取付部５５４の上端とパイロット側スプリング取付部５５８の下端とがスプリング５５６で接続されている。よって、スプリング５５６の内側にパイロット側スプリング取付部５５８が配置され、スプリング５５６とその外側のスプリング５２９との間に主弁側スプリング取付部５５４が配置されている。こうして、スプリング５５６は、一端がパイロット弁体５５０に取り付けられ、他端が主弁体５２４に取り付けられて、背圧室５４０に収容されている。スプリング５５６によりパイロット弁体５５０は開弁方向に付勢されている。主弁側スプリング取付部５５４の入口ポート５１０側の側面には、オリフィス５３９から流入した流体を副弁孔５４６へと導くための側孔５６５が形成されている。
【００７４】
上述のスプリング取付構造によれば、取付部材とスプリングとが同軸に異なる径を有して軸方向に重なりあって背圧室５４０に収容されている。このため、スプリング取付構造の軸方向長さを小さくして電磁弁５００を軸方向に小型化することができる。また、比較的長いスプリング５５６を背圧室５４０にコンパクトに収容することができる。しかし、これに代えて、パイロット側スプリング取付部５５８と主弁側スプリング取付部５５４とを軸方向に離して配置し、パイロット側スプリング取付部５５８の下端から主弁側スプリング取付部５５４の上端へと軸方向下向きにスプリングを張設してもよい。この場合、スプリングの引張によりパイロット弁体５５０に弾性力が作用することになる。
【００７５】
副弁孔５４６はオリフィス５３９よりも十分に大きい流路断面積をもつ。つまり、副弁孔５４６における流量は、オリフィス５３９での流量よりも大きい。よって、パイロット弁５０６を開いているときの背圧室５４０の中間圧力Ｐｐは、副弁孔５４６及び連通路５２６を通じた流出により下流側圧力Ｐ２に保たれる。一方、パイロット弁５０６を閉じたときにはオリフィス５３９を通じた流入により中間圧力Ｐｐは昇圧される。一実施例においては、副弁孔５４６はオリフィス５３９よりも少なくとも１０倍以上大きい流路断面積をもつ。
【００７６】
ソレノイド５０２は、ボディ５０３の上端開口部を封止するように取り付けられた有底円筒状のスリーブ５７０を有する。スリーブ５７０の内部には、第１鉄心としてのプランジャ５７１がパイロット弁体１５０と一体に軸方向に移動可能に配設され、スリーブ５７０の外部上方には第２鉄心としての固定鉄心５７２が取り付けられている。固定鉄心５７２は軸方向に関してパイロット弁体５５０とは反対側にプランジャ５７１と間隙５７５を有して配置されている。プランジャ５７１と固定鉄心５７２との間隙５７５は、ソレノイド５０２の磁気回路における磁気ギャップとして作用する。スリーブ５７０の外周部にはボビン５７３が設けられ、そのボビン５７３に電磁コイル５７４が巻回されている。
【００７７】
第１実施形態と同様に、プランジャ５７１の上端部及び固定鉄心５７２の下端部には、ソレノイド吸引力特性を平坦化するための段差形状が設けられている。この段差形状は第１実施形態と同様に省略されプランジャ５７１及び固定鉄心５７２の対向面はそれぞれ平坦に形成されていてもよい。
【００７８】
電磁弁５００を比例弁として機能させる場合には、所望の最小開度を実現する最低電流（例えば、全閉状態を実現する非通電）と所望の最大開度を実現する最大電流（例えば全開状態を実現する所定の電流値）とで定まる範囲でソレノイド５０２の供給電流が制御される。この制御範囲におけるプランジャ５７１のストロークよりもスプリング５５６の弾性変形量の範囲が大きくなるように、スプリング５５６の力学特性が設定されている。例えばスプリング５５６のバネ定数を比較的小さくすることにより制御電流範囲に対応する弾性変形範囲を大きくすることができる。
【００７９】
以上のように構成された電磁弁５００は、ソレノイド５０２への供給電流値に応じた任意の開度で上流側から下流側への流れを制御可能なパイロット作動式の常開型電磁比例弁として機能させることができる。以下、その動作について図９乃至図１３を参照して詳細に説明する。
【００８０】
上述のように図９はソレノイド５０２がオフにされ電磁弁５００が全開とされた初期状態を示す（図１３のＤ点）。この状態（非通電状態）ではソレノイド力が作用しないため、スプリング５５６によって主弁体５２４及びパイロット弁体５５０がそれぞれ開弁方向に付勢され、主弁５０５及びパイロット弁５０６は開弁状態となる。背圧室５４０から下流側へと連通路５２６及び副弁孔５４６を介して流体が導出され、中間圧力Ｐｐは下流側圧力Ｐ２に等しくなる。また、主弁５０５は開弁されており、上流側の入口ポート１１０から下流側の出口ポート１１２への流れが許容されている。
【００８１】
図１３に示すＥ点乃至Ｇ点がそれぞれ図１０乃至図１２に示す状態に相当する。図１３に示すように、制御電流の増加につれてＥ点までは吸引力が付勢力よりも小さいので電磁弁５００は図９に示す全開状態が維持される。図１０は、制御電流の供給により生じた電磁吸引力によりプランジャ５７１が引き上げられてパイロット弁体５５０が副弁座５４８に近接し微小開度だけ開弁されている状態を示す。この状態でソレノイド力ｆ（ｉ）とスプリング５５６の弾性力Ｆ（ｘ）とが釣り合っている。図示の例ではスプリング５５６は圧縮される。スプリング５５６の弾性変形量は、パイロット弁体５５０及びプランジャ５７１の上方移動による磁気ギャップの減少量に等しい。この時点までの主弁体１２４の開度は、図９と同様に全開である。
【００８２】
図１３に示すようにＥ点から制御電流を増加させると比例的に弁開度が減少する。図Ｆ点においては図１１に示すように、制御電流を調整することにより所望の弁開度が実現されている。図１０乃至図１２に示されるように、電磁弁５００の比例制御状態においては、プランジャ５７１と固定鉄心５７２との間隔は概ね一定に保たれている。すなわち、このときプランジャ５７１は実質的に静止している。
【００８３】
副弁孔５４６がオリフィス５３９よりも十分に大きい流路断面積をもつことが、プランジャ５７１の変位量をごく小さく抑えることに寄与している。副弁孔５４６が十分に大きい流路断面積をもつことにより、パイロット弁５０６の微小移動に対して背圧室５４０の中間圧力Ｐｐの感度を大きくすることができる。つまり、比例制御状態においてパイロット弁５０６がわずかに開弁されたときに中間圧力Ｐｐが急速に下流側圧力Ｐ２へと減圧される。
【００８４】
パイロット弁体５５０の閉弁により、オリフィス５３９を通じて背圧室５４０は昇圧される。そのときに作用する差圧によって主弁体５２４は閉弁方向（図示の下方）に移動される。この下方移動によりスプリング５５６に圧縮の弾性変形が付加される。よって、パイロット弁体５５０に作用する下向きの弾性力が増加する。制御電流に対応するソレノイド吸引力に釣り合うまで主弁体５２４は移動して弾性力は増加される。スプリング５５６の弾性変形量が主弁体５２４の移動量に直接関連付けられている。さらに制御電流が増加されて図１３に示すＧ点に達すると、図１２に示すように主弁体１２４が着座して主弁５０５は閉弁される。制御電流を減少させた場合には上述の動作と逆向きに主弁体５２４及びパイロット弁体５５０が移動して、図９に示す閉状態へと戻される。
【００８５】
例えば図１１に示す所望の開度の状態において主弁体５２４が開度Δｄだけ閉じ方向（図において下方）に変位された場合には、スプリング５５６の弾性力によりパイロット弁５０６は開く方向（下方）に動作する。そうすると、背圧室１４０の圧力Ｐｐは下流側圧力Ｐ２へと近づくため、その差圧の作用により主弁体５２４は開き方向（上方）へと戻される。逆に、主弁体５２４が開度Δｄだけ開き方向（上方）に変位された場合には、スプリング５５６の変形量ひいてはスプリング力も減少される。よって、スプリング力の減少分が復元力として作用し、パイロット弁５０６は閉じ方向（上方）に動作する。そうして中間圧力Ｐｐが増加され主弁体５２４は結局閉じ方向（下方）へと戻される。こうして主弁５０５の開度は制御電流に応じた大きさに保たれる。
【００８６】
第２実施形態に係る弁構造は、圧力室の圧力調整をするための弁体の動作によって、その圧力室の流体圧の作用により移動するピストンを位置決めする新規な構造を提供する。この構造は、一端がピストンに取り付けられ他端が弁体に取り付けられており、ソレノイドの電磁吸引力とは逆向きの弾性力を弁体に作用させるスプリングを含む。弁体は、流体圧の作用によるピストンの移動に伴うスプリング変形量に応じた弾性力と電磁吸引力とのバランスにより作動して圧力室の圧力調整をする。ピストンは、電磁吸引力に釣り合う弾性力を生じさせるようにスプリングを変形させる停止位置に位置決めされる。電磁弁５００は、この弁構造の弁体をパイロット弁体５５０として用い、ピストンを主弁体５２４として用いた１つの適用例である。
【００８７】
電磁弁５００は、主弁５０５のストロークを増幅するためのストローク増幅機構を内蔵している。このストローク増幅機構は、パイロット弁体５５０にソレノイド力とは逆方向のスプリング力を作用させて釣り合い位置に停止させるスプリング５５６を含む。制御電流範囲におけるプランジャ５７１の移動量よりもスプリング５５６の変形量が大きくなるようスプリング５５６の特性が設定されている。スプリング５５６の変形量に応じて主弁５０５が移動される。こうして、小型のソレノイドにおける微小な吸引移動量をスプリングで増幅して所望の主弁ストロークを実現することができる。小型のソレノイドを駆動源として実用性に優れるパイロット作動式の電磁弁を構成することができる。
【００８８】
図１４乃至図１６を参照して、第２実施形態に係る電磁弁５００の変形例を説明する。図１４乃至図１６は、第２実施形態に係る電磁弁５００のパイロット機構の別の適用例である電磁弁６００を示す断面図である。図１４乃至図１６において図９に示す部位と同様の部位については同じ参照符号を付し、冗長を避けるため説明を適宜省略する。
【００８９】
電磁弁６００は、上述のパイロット機構を含む小流量の比例弁６０２とそれよりも大流量の流れを可能とする大流量弁６０４とが軸方向に直列に設けられている。上流側から比例弁６０２、大流量弁６０４の順に配置されている。
【００９０】
図１４は非通電状態の電磁弁６００を示す。非通電状態では比例弁６０２及び大流量弁６０４はともに全開状態である。図１５及び図１６は順次制御電流を増加させた状態を示す。電磁弁６００においては制御電流の増加につれて、比例弁６０２の全開を維持しつつ大流量弁６０４が優先的に閉弁され、大流量弁６０４が閉弁してから比例弁６０２の開度が制御される。図１５においては、大流量弁６０４の閉弁が完了し比例弁６０２が全開である状態が示されている。図１６においては比例弁６０２も全閉とされた状態を示している。なお図１６においては、比例弁６０２の比例制御範囲を超える大きさの電流がソレノイド５０２に与えられている。このため、パイロット弁体５５０は図１５に示す状態よりもさらに上方に引かれており、パイロット弁５０６は完全に閉じている。図１６に示す状態は、図１３に示すＧ点よりも右方のＨ点に相当する。
【００９１】
比例弁６０２は、図９に示す電磁弁５００と同様の構成を有する。ただし、主弁体５２４の中心部から軸方向下方に突出部６０６が延出されている。突出部６０６は軸方向下方に向けて縮径するテーパ部を中途に有し、テーパ部から更に先端部６１８に向けて延びている。この先端部６１８は大流量弁６０４の弁体６０８に形成された弁孔６１０に挿入されている。弁孔６１０の上端と突出部６０６のテーパ部との距離によって比例弁６０２の流量が制御される。テーパ部から下方に延びる突出部６０６の先端部６１８によって比例弁６０２の最大流量が実現される。比例弁６０２の主弁体５２４と大流量弁６０４の弁体６０８との間には、弁体６０８を閉弁方向に付勢するためのスプリング６１２が介装されている。
【００９２】
また、大流量弁６０４の弁体６０８には、当該弁体の背圧キャンセルのための流路６１４が形成されている。この流路６１４は、入口ポート５１０を弁体６０８の下方に形成されている大流量弁用背圧室６１６に接続する。よって、背圧室６１６に上流側圧力Ｐ１が導入される。
【００９３】
［第３実施形態］
図１７は、第３実施形態に係る電磁比例弁に好適な車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。本実施形態は、本発明の第１実施形態に係る電磁比例弁を例えば電気自動車の冷暖房装置の冷凍サイクルを制御するための制御弁として具体化したものである。以下の説明において第１実施形態と同様の部分については同様の参照符号を付し、冗長を避けるため説明を適宜省略する。
【００９４】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、第２制御弁６、蒸発器７、アキュムレータ８、及びアクチュエータブロック１０を配管にて接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。
【００９５】
車両用冷暖房装置１は、空気の熱交換が行われるダクト１１を有し、そのダクト１１における空気の流れ方向上流側から室内送風機１２、蒸発器７、室内凝縮器３が配設されている。室内凝縮器３の上流側には、エアミックスドア１４が回動自在に設けられ、室内凝縮器３を通過する風量と室内凝縮器３を迂回する風量との比率が調節される。また、室外熱交換器５に対向するように室外送風機１６が配置されている。
【００９６】
圧縮機２は、ハウジング内にモータと圧縮機構を収容する電動圧縮機として構成され、図示しないバッテリからの供給電流により駆動され、モータの回転数に応じて冷媒の吐出容量が変化する。この圧縮機２としては、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式など、様々な形式の圧縮機を採用することができるが、電動圧縮機そのものは公知であるため、その説明については省略する。
【００９７】
室内凝縮器３は、車室内に設けられ、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が室内凝縮器３を通過する際に放熱する。エアミックスドア１４の開度に応じて振り分けられた空気は、室内凝縮器３を通過する過程でその熱交換が行われる。
【００９８】
第１制御弁４は、室内凝縮器３と室外熱交換器５とをつなぐ主通路の開度を調整する。第１制御弁４は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流の有無によって弁部を開閉する。
【００９９】
室外熱交換器５は、車室外に配置され、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外送風機１６は、吸い込み式の送風機であり、軸流ファンをモータにより回転駆動することにより外気を導入する。室外熱交換器５は、その外気と冷媒との間で熱交換をさせる。
【０１００】
室内凝縮器３と室外熱交換器５とは圧縮機２に対して直列ではなく並列に接続されている。圧縮機２と室内凝縮器３とをつなぐ高圧側の第１通路２１と、圧縮機２と室外熱交換器５とをつなぐ高圧側の第２通路２２とは、圧縮機２の下流側にて分岐しており、第２通路２２を開閉するように第１制御弁４が設けられている。
【０１０１】
また、第２通路２２の中間部においてバイパス通路２６が分岐し、アキュムレータ８ひいては圧縮機２につながっている。バイパス通路２６は室外熱交換器５と第１制御弁４との間で第２通路２２から分岐している。第２制御弁６は、そのバイパス通路２６を開閉するように設けられている。また、第２制御弁６は、バイパス通路２６の開度を調整する。一方、蒸発器７の下流側の戻り通路２７が、バイパス通路２６と第２制御弁６の下流側にて接続され、アキュムレータ８ひいては圧縮機２につながっている。
【０１０２】
第２制御弁６は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流値に応じて弁部の開度を調整する。第２制御弁６は、その前後差圧（第２制御弁６の上流側圧力と下流側圧力との差圧）が供給電流値に応じた一定の値となるように動作する定差圧弁として機能可能に構成されている。すなわち、第２制御弁６の弁部は、前後差圧がソレノイドへの供給電流値に対応づけられた値となるよう自律的に動作する。
【０１０３】
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、断熱膨張により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器７を通過する際に蒸発する。ダクト１１の上流側から導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却される。このとき冷却・除湿された空気は、エアミックスドア１４の開度に応じて室内凝縮器３を通過するものと、室内凝縮器３を迂回するものとに振り分けられる。室内凝縮器３を通過する空気は、その通過過程で加熱される。室内凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが室内凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整され、図示しない吹出口から車内に供給される。例えば、ベント吹出口、フット吹出口、デフ吹出口等から車室内所定場所に向かって吹き出される。
【０１０４】
アキュムレータ８は、蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておく装置であり、液相部と気相部とを有する。このため、仮に蒸発器７から想定以上の液冷媒が導出されたとしても、その液冷媒を液相部に溜めおくことができ、気相部の冷媒を圧縮機２に導出することができる。その結果、圧縮機２の圧縮動作に支障をきたすこともない。一方、本実施形態では、その液相部の冷媒の一部を圧縮機２に供給できるようにされており、圧縮機２に必要量の潤滑オイルを戻すことができるようになっている。
【０１０５】
一方、室内凝縮器３と室外熱交換器５と蒸発器７とを接続するアクチュエータブロック１０が設けられている。アクチュエータブロック１０のハウジング内には、冷媒を通過させる内部通路が形成されており、後述する第３制御弁３０、第１差圧オリフィス３１、及び第２差圧オリフィス３２とが配設されている。室内凝縮器３の下流側の第３通路２３、蒸発器７の上流側の第４通路２４、および室外熱交換器５から延びる第５通路２５が、それぞれアクチュエータブロック１０に接続されている。第３制御弁３０は、その上流側が第３通路２３につながる内部通路に連通し、下流側が第４通路２４につながる内部通路に連通する。
【０１０６】
図１７及び図１９に示されるように、第１差圧オリフィス３１は、前後差圧が設定値以上となったときに開弁する第１差圧弁３５と、所定の開口面積を有する第１オリフィス３６とを直列に配置して構成されている。第１差圧オリフィス３１は、その上流側が第５通路２５につながる内部通路に連通し、下流側が第４通路２４につながる内部通路に連通する。
【０１０７】
第２差圧オリフィス３２は、前後差圧が設定値以上となったときに開弁する第２差圧弁３７と、所定の開口面積を有する第２オリフィス３８とを直列に配置して構成されている。第２差圧オリフィス３２は、その上流側が第３通路２３につながる内部通路に連通し、下流側が第４通路２４につながる内部通路に連通する。すなわち、第３制御弁３０の上流側は第２差圧オリフィス３２の上流側に連通し、第３制御弁３０の下流側は第１差圧オリフィス３１の下流側に連通する。第２差圧オリフィス３２の下流側は第１差圧オリフィス３１の上流側に連通する。
【０１０８】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１は、制御部９０により制御される。制御部９０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部９０には、車両用冷暖房装置１に設置された図示しない各種センサ・スイッチ類からの信号が入力される。制御部９０は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。図示の例では、制御部９０は、第１制御弁４の開閉制御、第２制御弁６の開閉制御（開度調整制御）、第３制御弁の開閉制御（開度調整制御）のほか、圧縮機２、室内送風機１２、室外送風機１６およびエアミックスドア１４の駆動制御も実行する。
【０１０９】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図１８は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示している。なお、ここでいう「冷房運転」は、冷房機能が暖房機能よりも大きく機能する運転状態であり、「暖房運転」は、暖房機能が冷房機能よりも大きく機能する運転状態であり、「特定暖房運転」は、蒸発器７を実質的に機能させない暖房運転であり、外部環境等に応じて暖房運転時に適宜実行される。
【０１１０】
各図の上段には冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図が示されている。その横軸がエンタルピーを表し、縦軸が各種圧力を表している。各図の下段には、冷凍サイクルの動作状態が示されている。図中の太線および矢印が冷媒の流れを示し、符号ａ〜ｈはモリエル線図のそれと対応している。また、図中の「×」は冷媒の流れが遮断されていることを示している。なお、同図の下段は図１７に対応するが、エアミックスドア１４等の図示を省略するなど便宜上簡略表記されている。
【０１１１】
図１８（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁４が開弁される一方、第２制御弁６は閉弁される。よって、第２差圧オリフィス３２には差圧が作用しないので閉弁状態に維持される。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、第３制御弁３０、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻り、他方で第１制御弁４、室外熱交換器５、第１差圧オリフィス３１、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻る。
【０１１２】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、一方で室内凝縮器３を、他方で室外熱交換器５を経ることで凝縮される。そして、室内凝縮器３を経由した冷媒が第３制御弁３０にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。一方、室外熱交換器５を経由した冷媒が第１差圧オリフィス３１にて断熱膨張され、冷温・低圧の冷媒となって蒸発器７に導入される。第３制御弁３０の開度を調整することにより、一方の循環経路と他方の循環経路とで冷媒の流量比を変更することができる。冷媒が蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入されるが、そのとき圧縮機２に潤滑オイルを戻すようになる。
【０１１３】
一方、図１８（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁６が開弁される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、第３制御弁３０、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、第２差圧オリフィス３２、室外熱交換器５、第２制御弁６、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻る。第３制御弁３０の開度を調整することにより、一方の循環経路と他方の循環経路とで冷媒の流量比を変更することができる。第１差圧オリフィス３１に作用する差圧は小さいので閉弁状態に維持される。
【０１１４】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、第３制御弁３０にて断熱膨張される。第３制御弁３０を経由した冷温・低圧の冷媒が蒸発器７にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。一方、第２差圧オリフィス３２を経由した冷温・低圧の冷媒が室外熱交換器５にて蒸発する。このとき、室外熱交換器５および蒸発器７の両蒸発器にて蒸発される比率が、第２制御弁６の前後差圧ΔＰにより制御される。制御部９０は、設定温度を実現する過程で蒸発器７における熱交換量を制御するが、その際、前後差圧ΔＰを適切に設定することで、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整する。それにより蒸発器７での蒸発量を確保することができ、除湿機能を確保することができる。また、潤滑オイルを蒸発器７に滞留させることなく圧縮機２へ戻すことができる。
【０１１５】
また、図１８（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては、暖房運転時と同様に第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁６が差圧制御ではなく全開状態に開弁される。第３制御弁３０は閉弁される。その結果、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、第２差圧オリフィス３２、室外熱交換器５、第２制御弁６、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻る。第１差圧オリフィス３１に作用する差圧は小さいのでので閉弁状態に維持される。冷媒は蒸発器７を通過せずに迂回する。それにより、一時的に蒸発器７に低温・低圧の冷媒が供給されなくなるため、蒸発器７の温度が極低温となって凍結するのを抑制できる。このとき、ダクト１１を通過する空気により蒸発器７が温められる。
【０１１６】
本実施形態において、制御部９０は、外気温が予め設定する極低温（例えば−１０℃以下）となっている場合、図１８（Ｂ）に示す暖房運転と図１８（Ｃ）に示す特定暖房運転とを併用し、これらを交互に切り替えるように制御する。これにより、暖房運転により除湿性能を確保するとともに、特定暖房運転により蒸発器７の凍結を防止することができる。
【０１１７】
図１９は、アクチュエータブロック１０の具体的構成を表す断面図である。アクチュエータブロック１０は上述のように、第３制御弁３０、第１差圧オリフィス３１、及び第２差圧オリフィス３２とが配設されている。第３制御弁３０は図４に示す電磁弁２００に相当する。電磁弁２００の構成及びその動作は既に詳しく述べたとおりである。
【０１１８】
第１差圧オリフィス３１は、その前後差圧が所定値以上になると開弁する第１差圧弁（逆止弁）３５として機能するとともに、その開弁時の冷媒流量を制限する第１オリフィス３６としても機能する。すなわち、第１差圧オリフィス３１は、弁体部６４とオリフィス部６５とが一体に形成された円筒状の弁体６３を有する。そして、弁体部６４が弁座６１に着脱することにより連通路５９を開閉する。連通路５９にはオリフィス部６５を開閉方向に摺動可能に支持する摺動支持部６６が形成されている。オリフィス部６５は、摺動支持部６６から更に連通路５９の下端部６０よりも下流側まで延在する。摺動支持部６６と弁体部６４との間に、弁体６３を閉弁方向に付勢するためのスプリング６７が介装されている。第２差圧オリフィス３２は第１差圧オリフィス３１と同様の構成を有する。
【０１１９】
弁体６３が弁座６１に着座した状態においては、オリフィス通路５７の内部にはその全長にわたって下流側圧力が作用していたところ、弁体６３が弁座６１から離間を開始すると同時にオリフィス通路５７の上流部に上流側圧力が作用するようになる。オリフィス通路５７の圧力損失もあることから、その上流端から下流端に向けて圧力勾配が形成され、オリフィス通路５７の内部を通過する冷媒により弁体６３に開弁方向の流体摩擦が作用するようになる。この結果、弁体６３の開弁開始と同時にその開弁が促進され、弁体６３が速やかに図示のような全開状態に落ち着くことができる。その結果、弁体６３が微小開度に留まることを防止でき、オリフィスとしての機能（オリフィスに設定された特性）を良好に発揮することができる。
【０１２０】
［第４実施形態］
図２０は、第４実施形態に係る電磁比例弁に好適な車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。本実施形態は、本発明の第２実施形態に係る電磁比例弁を例えば電気自動車の冷暖房装置の冷凍サイクルを制御するための制御弁として具体化したものである。第４実施形態に係る冷凍サイクルは、アクチュエータブロック４０の具体的構成を除いて第３実施形態に係る冷凍サイクルと同一である。以下の説明において第１乃至第３の実施形態と同様の部分については同様の参照符号を付し、冗長を避けるため説明を適宜省略する。
【０１２１】
アクチュエータブロック４０は、室内凝縮器３と室外熱交換器５と蒸発器７とを接続する。アクチュエータブロック４０のハウジング内には、冷媒を通過させる内部通路が形成されており、第４制御弁４２及び第１差圧オリフィス３１が配設されている。室内凝縮器３の下流側の第３通路２３、蒸発器７の上流側の第４通路２４、および室外熱交換器５から延びる第５通路２５が、それぞれアクチュエータブロック４０に接続されている。第４制御弁４２は三方向比例制御弁として構成されている。第４制御弁４２はその上流側が第３通路２３につながる内部通路に連通し、下流側が第４通路２４につながる内部通路及び第５通路２５につながる内部通路へと分岐して連通する。第４制御弁４２の下流側の一方は第１差圧オリフィス３１の上流側に連通し、他方は下流側に連通する。第４制御弁４２により２つの下流側通路への流量比を調整することができる。
【０１２２】
図２１は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図２１は図１８と同様に、（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示している。図２１によれば、第４制御弁４２の制御により、冷房運転、暖房運転、及び特定暖房運転のそれぞれについて第３実施形態と同様の冷凍サイクルが実現されていることがわかる。
【０１２３】
図２２は、アクチュエータブロック４０の具体的構成を表す断面図である。アクチュエータブロック４０は上述のように、第４制御弁４２及び第１差圧オリフィス３１を含む。第４制御弁４２は、図１４に示す電磁弁６００のパイロット機構及び比例弁６０２を三方向比例制御弁に適用したものである。図示されるように、比例弁６０２の位置によって、室内凝縮器３から流入した流体が室外熱交換器５及び蒸発器７へと所望の流量比で分配される。
【符号の説明】
【０１２４】
１００  電磁弁、  １０１  弁本体、  １０２  ソレノイド、  １０３  ボディ、  １０５  主弁、  １０６  パイロット弁、  １１６  高圧室、  １１８  低圧室、  １２０  主弁孔、  １２４  主弁体、  １３９  オリフィス、  １４０  背圧室、  １４２  脚部、  １４６  副弁孔、  １５０  パイロット弁体、  １５６  スプリング、  １７１  第１プランジャ、  １７２  第２プランジャ、  ５００  電磁弁、  ５０１  弁本体、  ５０２  ソレノイド、  ５０３  ボディ、  ５０５  主弁、  ５０６  パイロット弁、  ５１６  高圧室、  ５１８  低圧室、  ５２０  主弁孔、  ５２４  主弁体、  ５３９  オリフィス、  ５４０  背圧室、  ５４６  副弁孔、  ５５０  パイロット弁体、  ５５６  スプリング、  ５７１  プランジャ、  ５７２  固定鉄心。
【図１】
0005544459.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005544459.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005544459.tif 000011
【図１１】
0005544459.tif 000012
【図１２】
0005544459.tif 000013
【図１３】
0005544459.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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