(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状のシリンダ内に軸線方向に移動可能に配設されるとともに、一次側ポートと二次側ポートとの間に形成された主弁ポートに対向配置されたピストン弁と、
前記ピストン弁に形成されたパイロットポートに対向配置されたパイロット弁と、
前記ピストン弁に設けられた逆止弁であって前記主弁ポート側の高圧により前記パイロットポートを閉じる逆止弁と、
プランジャばねにより前記パイロットポート側に付勢されるとともに前記パイロット弁を保持するプランジャを有し該プランジャを軸線方向に駆動する電磁駆動部とを備え、
前記シリンダが前記主弁ポートに対して前記二次側ポートとは反対側に形成され、前記ピストン弁の主弁部が前記一次側ポートの奥の弁下方室から前記主弁ポートに対向されるとともに、該ピストン弁の主弁部が該シリンダと前記弁下方室との間に形成されたガイド孔内に摺動自在に配置され、
前記電磁駆動部の非通電時に前記パイロット弁で前記パイロットポートを閉状態として前記ピストン弁で前記主弁ポートを閉状態とし、前記電磁駆動部の通電時に前記パイロット弁を駆動して前記パイロットポートを開状態として前記ピストン弁で前記主弁ポートを開状態とする電磁弁であって、
前記主弁部に対する前記パイロット弁側の背空間を前記一次側ポートに導通する導通路を形成し、前記二次側ポートから前記一次側ポートに流体を流すときに、前記導通路を介して前記背空間を低圧に導通するようにしたことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記シリンダ内に、前記ピストン弁を前記主弁ポートから離間する方向に付勢する開弁ばねを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を流す一次側ポートと二次側ポートとの間にある主弁ポートに対してピストン弁を対向配置するとともに、このピストン弁のパイロットポートをパイロット弁で開閉し、開弁ばねのばね力あるいは流体の圧力によりピストン弁を開状態とする電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電磁弁として、実公昭６１−４１０１５号公報（特許文献１）及び特開２００３−２６９５０４号公報（特許文献２）に開示されたものがある。特許文献１のものは、ピストン弁を弁開方向に付勢するばねを備えたものであるが、ばねが流体の流れにさらされているため、流体の流れによってばねが変位し、このばねを噛み込むおそれがある。この問題点を解決するものが特許文献２のものである。
【０００３】
特許文献２のものは、弁体のばね接続部に先太の逆テーパ軸状部を形成し、この逆テーパ軸状部のテーパ外周に、圧縮コイルばねの最太部の外径より小さい内径の巻端部を嵌合させ、この嵌合によって圧縮コイルばねを弁体に抜け止め状態で接続するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭６１−４１０１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１あるいは特許文献２のような電磁弁は、ピストン弁あるいは弁体を、ばねのばね力や流体の圧力により弁開状態とするものである。なお、弁閉状態は流体の圧力により保持される。このような電磁弁においては、弁開状態は流体の圧力の影響を受けて不安定になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、電磁弁において、ピストン弁の弁開状態を安定させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の電磁弁は、円柱形状のシリンダ内に軸線方向に移動可能に配設されるとともに、一次側ポートと二次側ポートとの間に形成された主弁ポートに対向配置されたピストン弁と、前記ピストン弁に形成されたパイロットポートに対向配置されたパイロット弁と、前記ピストン弁に設けられた逆止弁であって前記主弁ポート側の高圧により前記パイロットポートを閉じる逆止弁と、プランジャばねにより前記パイロットポート側に付勢されるとともに前記パイロット弁を保持するプランジャを有し該プランジャを軸線方向に駆動する電磁駆動部とを備え、前記シリンダが前記主弁ポートに対して前記二次側ポートとは反対側に形成され、前記ピストン弁の主弁部が前記一次側ポートの奥の弁下方室から前記主弁ポートに対向されるとともに、該ピストン弁の主弁部が該シリンダと前記弁下方室との間に形成されたガイド孔内に摺動自在に配置され、前記電磁駆動部の非通電時に前記パイロット弁で前記パイロットポートを閉状態として前記ピストン弁で前記主弁ポートを閉状態とし、前記電磁駆動部の通電時に前記パイロット弁を駆動して前記パイロットポートを開状態として前記ピストン弁で前記主弁ポートを開状態とする電磁弁であって、前記主弁部に対する前記パイロット弁側の背空間を前記一次側ポートに導通する導通路を形成し、前記二次側ポートから前記一次側ポートに流体を流すときに、前記導通路を介して前記背空間を低圧に導通するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の電磁弁は、請求項１に記載の電磁弁であって、前記シリンダ内に、前記ピストン弁を前記主弁ポートから離間する方向に付勢する開弁ばねを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の電磁弁によれば、二次側ポートから一次側ポートに流体を流すときに、前記シリンダ内の前記ピストン弁の主弁部に対する背空間が前記導通路を介して一次側ポートの低圧に導通されるので、二次側ポートに近い主弁ポートの高圧と前記背空間の低圧との差圧がピストン弁に作用し、該ピストン弁の開状態を安定に保持することができる。
【００１０】
請求項２の電磁弁によれば、請求項１の効果に加えて、前記開弁ばねによりピストン弁が開方向に付勢されるので、さらに開状態を安定に保持することができる。また、開弁ばねはピストン内に配置されているので、この開弁ばねが流体の流れの影響を受けることがなく、開弁ばねの高い耐久性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の電磁弁の通電時の縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態の電磁弁の非通電時の縦断面図である。
【図３】本発明の各実施形態における導通路の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の電磁弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の電磁弁の通電時の縦断面図、図２は同電磁弁の非通電時の縦断面図である。この実施形態の電磁弁は図１の状態で配置されるものであり、以下の説明における「上下」の概念は図１の図面における上下に対応する。
【００１３】
この実施形態の電磁弁はパイロット式の電磁弁であり、冷媒等の流体を流すときは図１のように常時通電され、流体を遮断するときは図２のように非通電とする。金属製の本体部１には、図示しない継手に接続される「一次側ポート」としての入口ポート１１と、図示しない継手に接続される「二次側ポート」としての出口ポート１２と、シリンダ１３が形成されている。冷媒等の流体が順方向に流れるときは、図に破線の矢印で示したように、流体は入口ポート１１から流入して出口ポート１２から流出し、流体が逆方向に流れるときは、図に実線の矢印で示したように、流体は出口ポート１２から流入して入口ポート１１から流出する。
【００１４】
また、本体部１には、入口ポート１１と出口ポート１２との間に円形開口をなす主弁ポート１４が形成されている。この主弁ポート１４の周囲は主弁座１４ａとなっており、入口ポート１１の奥の主弁座１４ａの回りには弁下方室１１Ａが形成されている。さらに、本体部１には、シリンダ１３と入口ポート１１の上端部とを導通する導通路１５が形成されている。
【００１５】
シリンダ１３は、軸線Ｌを回転中心とする円筒形状をしており、その底部にはシリンダ１３内から弁下方室１１Ａに通じる円形開口をなすガイド孔１６が形成されている。そして、シリンダ１３及びガイド孔１６内には金属製のピストン弁２が内挿されている。
【００１６】
ピストン弁２は、シリンダ１３内に摺動自在に整合する円盤状の大径部２１と、ガイド孔１６内に摺動自在に整合する円柱状の主弁部２２と、大径部２１と主弁部２２より径の小さな円柱状の小径部２３とを一体に形成したものである。この小径部２３の周囲は弁上方室１３Ａとなっている。この弁上方室１３Ａは前記導通路１５により入口ポート１１の上端部と導通される。なお、この弁上方室１３Ａがピストン弁２の主弁部２２に対する「背空間」である。
【００１７】
ピストン弁２はその主弁部２２を主弁ポート１４（主弁座１４ａ）に対向して配置されている。シリンダ１３の底部と大径部２１との間には開弁ばね３が圧縮して配設されており、この開弁ばね３のばね力によりピストン弁２は主弁ポート１４から離間する方向（開弁方向）に付勢されている。また、主弁部２２の下端には主弁座１４ａに対向するように環状のシール部材２２ａが取り付けられており、このシール部材２２ａはピストン弁２が主弁座１４ａに着座したときに、主弁ポート１４を閉じる。なお、主弁部２２とガイド孔１６との間にはクリアランスが設けられ、このクリアランスを介して弁下方室１１Ａの流体がシリンダ１３内に流入可能となっている。
【００１８】
ピストン弁２には上部に開口するガイド孔２４が形成され、このガイド孔２４の底部には中心にパイロットポート２５が形成されている。パイロットポート２５の下部には主弁ポート１４側に導通する逆止弁室２６が形成されており、逆止弁室２６内にはボール状の逆止弁２７が配設されている。パイロットポート２５は逆止弁室２６を介して主弁ポート１４側に導通される。なお、主弁部２２には、ガイド孔２４内の冷媒を主弁部２２の側部に逃がすためのブリードポート２８が形成されている。
【００１９】
ピストン弁２のガイド孔２４内には、略円柱形状のパイロット弁４が内挿されている。パイロット弁４は下端部にボール弁４１を有するとともに、この下端部の周囲にパイロット弁ばね４２を備えている。また、パイロット弁４の中心にはシリンダ１３及びガイド孔２４の内部を上端に導通する通路４３が形成されている。
【００２０】
シリンダ１３の上部には上蓋１７がかしめ固着されており、この上蓋１７の中央にはプランジャチューブ１８が取り付けられている。プランジャチューブ１８内には、電磁駆動部５のプランジャ５１が内挿されている。プランジャ５１は磁性体からなり、プランジャチューブ１８内で軸線Ｌ方向（上下方向）に摺動可能に配設されている。プランジャ５１の軸線Ｌ上には、中程から下方に向けて円筒形状のガイド孔５１ａが形成されるとともに、中程から上方に向けて縦孔５１ｂが形成されている。ガイド孔５１ａにはパイロット弁４の上端部が挿通され、このガイド孔５１ａの下端部にはパイロット弁４のフランジ部４４に係合する止め金５１ｃが取り付けられている。
【００２１】
電磁駆動部５はプランジャチューブ１８に取り付けられており、前記プランジャ５１と、プランジャチューブ１８の上端に固定された磁性体からなる吸引子５２と、プランジャ５１と吸引し５２との間に配設されたプランジャばね５３と、プランジャチューブ１８と吸引子５２の外周に配置された電磁コイル５４と、外函５５を備えている。電磁コイル５４は外函５５でカバーされ、外函５５は上部をネジ５６により吸引子５２にネジ止めされている。
【００２２】
以上の構成により、実施形態の電磁弁は冷凍サイクルに設けられ、順方向では入口ポート１１から冷媒（流体）が流され、逆方向では出口ポート１２から冷媒が流される。この冷媒が流れるときは、図１に示すように電磁駆動部５に通電された状態となる。
【００２３】
電磁コイル５４に通電がなされていないとき（非通電持）は図２の状態となり、冷媒は流れない。すなわち、電磁コイル５４では磁力は発生しておらず、プランジャばね５３の付勢力及びプランジャ５１の自重により、プランジャ５１が吸引子５２から離間した位置となる。このときパイロット弁４のボール弁４１がパイロットポート２５を弁閉状態とする。また、パイロット弁４と共にピストン弁２が下降して主弁部２２が主弁ポート１４を閉状態とし、冷媒の通路は遮断される。
【００２４】
次に、順方向や逆方向に冷媒が供給された状態で電磁コイル５４に通電がなされると、図２の状態から図１の状態に移行する。まず、吸引子５２に磁力が伝わり、プランジャ５１が上昇し、プランジャ５１の下端の止め金５１ｃがパイロット弁４のフランジ部４４に当接係合し、プランジャ５１とパイロット弁４が係合状態を保持して共に上昇する。また、ピストン弁２は開弁ばね３のばね力により主弁ポート１４から離し、入口ポート１１、主弁ポート１４及び出口ポート１２が導通する。
【００２５】
順方向に冷媒が流れるときは、入口ポート１１が高圧、出口ポート１２が低圧になる。また、入口ポート１１の高圧は、導通路１５を介して弁上方室１３Ａに供給されるとともに、この入口ポート１１の高圧は弁下方室１１Ａにも供給される。したがって、弁上方室１３Ａと弁下方室１１Ａとの差圧は殆どなく、ピストン弁２は開弁ばね３のばね力により安定して開状態を保持する。
【００２６】
一方、逆方向に冷媒が流れるときは、出口ポート１２が高圧、入口ポート１１が低圧になる。また、入口ポート１１の低圧により、導通路１５を介して弁上方室１３Ａが低圧になる。出口ポート１２の高圧冷媒の力は主弁ポート１４を介して主弁部２２の下部に作用するとともに、弁下方室１１Ａも入口ポート１１よりも高圧になる。したがって、弁下方室１１Ａと弁上方室１３Ａとの差圧がピストン弁２に対して弁開方向に働き、開弁ばね３のばね力と協働して、ピストン弁２は安定して開状態を保持する。なお、逆方向に冷媒が流れるときは、差圧により逆止弁２７がパイロットポート２５を閉じるので、弁下方室１１Ａと弁上方室１３Ａとの差圧が確実に発生する。
【００２７】
これに対して、導通路１５が無いと、すなわち弁上方室１３Ａと入口ポート１１とが導通されていないと、主弁部２２とガイド孔１６とのクリアランスから高圧冷媒が弁上方室１３Ａ内に流入するため、この弁上方室１３Ａと片側の入口ポート１１Ａとの差圧により、ピストン弁２の開状態が不安定になるが、上記導通路１５により、このような状態を防止できる。
【００２８】
上記の実施形態では、ガイド孔１６の近傍に孔状の導通路１５を形成するようにしているが、導通路の例として、例えば図３のようなものでもよい、図３(A) はガイド孔１６の入口ポート１１側の一部に、この入口ポート１１に通じる溝状の導通路１５′を形成したものである。図３(B) はガイド孔１６の入口ポート１１側の一部を大きくして、導通路１５″を形成したものである。また、図示は省略するが入口ポート１１とシリンダ１３を導通するように、本体部の外部に導通路を設けてもよいし、主弁部２２に導通路を形成してもよい。
【００２９】
なお、上記のように導通路１５により弁開状態が安定するので、電磁駆動部５に供給する電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御し、弁開状態の保持電力を少なくし、省エネを図ることもできる。また、電磁駆動部のコイル寿命が向上する。
【符号の説明】
【００３０】
１      本体部
１１    入口ポート（一次側ポート）
１１Ａ  弁下方室
１２    出口ポート（二次側ポート）
１３    シリンダ
１３Ａ  弁上方室（背空間）
１４    主弁ポート
１４ａ  主弁座
１５    導通路
１６    ガイド孔
２      ピストン弁
２１    大径部
２２    主弁部
２３    小径部
２４    ガイド孔
２５    パイロットポート
３      開弁ばね
４      パイロット弁
４１    ボール弁
４２    パイロット弁ばね
５      電磁駆動部
５１    プランジャ
５１ａ  ガイド孔
５２    吸引子
５３    プランジャばね
５４    電磁コイル
【図１】
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【図２】
0005827068.tif 000003
【図３】
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