(57)【要約】【課題】構造を簡単にした電磁弁付膨張弁を提供する。【解決手段】膨張弁および止め弁の弁体を一体化した兼用弁体２５をパワーエレメント１２の駆動力が伝達されるシャフト１９および弁孔と同径の弁体ガイド２４にガイドされてその軸線方向に進退自在に配置し、兼用弁体２５を保持しているソレノイド１３の第１の鉄芯２７がスプリング３０により兼用弁体２５に保持された弁シート２６を弁座１８に着座させて止め弁として機能させ、通電時は、第１の鉄芯２７がシャフト１９に固定された第２の鉄芯２８に吸着して兼用弁体２５とシャフト１９とを結合させ、膨張弁として機能させる。ソレノイド１３の電磁コイル３１を本体ブロック１１の横に配置し、ヨーク３２を延ばして磁気回路を構成したことで、全長を短くし、鉄芯ケース２２をヨーク３２に螺着することで、過熱度調整用のスプリング２９の荷重を設定可能にした。【選択図】        図２
2004225989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を断熱膨張させる膨張弁と冷媒通路を開閉する止め弁とを一体化した電磁弁付膨張弁において、
パワーエレメントに常に当接するよう付勢された状態で前記膨張弁の弁孔に挿設されている駆動力伝達部材と、
前記膨張弁の弁孔の前記パワーエレメントと反対側において前記駆動力伝達部材にガイドされてその軸線方向に進退自在に配置された前記膨張弁および前記止め弁の兼用弁体と、
前記駆動力伝達部材に関して前記兼用弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと、
前記兼用弁体を収容している本体ブロックの横に電磁コイルが配置され、ヨークを用いて前記本体ブロック内の可動鉄芯および固定鉄芯と磁気回路を構成し、通電による前記可動鉄芯および前記固定鉄芯の吸引により前記兼用弁体と前記パワーエレメントの変位を前記兼用弁体に伝達する前記駆動力伝達部材とを電磁的に結合させるソレノイドと、
を備えていることを特徴とする電磁弁付膨張弁。
【請求項２】
前記ソレノイドは、前記可動鉄芯を前記兼用弁体を保持しながら前記駆動力伝達部材に沿って進退自在に配置し、前記固定鉄芯を前記駆動力伝達部材に固定し、前記可動鉄芯と前記固定鉄芯との間に前記スプリングを介挿していることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付膨張弁。
【請求項３】
前記駆動力伝達部材は、一端が前記パワーエレメントに当接するよう他端側から付勢されているシャフトと、前記兼用弁体を軸線方向に進退自在にガイドするよう前記シャフトと同一軸線上に配置されていて前記膨張弁の弁孔の内径と同じ直径を有する弁体ガイドとを有し、前記弁体ガイドと前記兼用弁体との間にシール部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付膨張弁。
【請求項４】
前記駆動力伝達部材を前記パワーエレメントに常に当接するよう付勢する過熱度調整用スプリング、前記可動鉄芯および前記固定鉄芯を収容する非磁性体ケースと、前記非磁性体ケースおよび前記ソレノイドの前記ヨークを固定する螺着部とを備え、前記非磁性体ケースを回動することにより前記過熱度調整用スプリングの荷重を設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電磁弁付膨張弁。
【請求項５】
前記ヨークは、その両極が前記非磁性体ケースの前記可動鉄芯および前記固定鉄芯に対応する位置に配置され、前記パワーエレメントと反対側の前記本体ブロックの端部に固着されていることを特徴とする請求項４記載の電磁弁付膨張弁。
【請求項６】
前記兼用弁体または前記兼用弁体が着座する弁座に、前記冷媒の流れを完全に止める可撓性の弁シートが設けられていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁弁と膨張弁とを一体化した電磁弁付膨張弁に関し、特に車室内のフロント側とリア側とが独立して空調することができる自動車用空調装置のリア側回路に用いられる電磁弁付膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用空調装置として、車室内のフロント側の空調制御とリア側の空調制御とをそれぞれ独立して行うことができるように、フロント用蒸発器およびその膨張弁とリア用蒸発器およびその膨張弁とを並列に配置して構成した冷凍サイクルが用いられている。
【０００３】
フロント側の冷凍サイクルを使用しているとき、リア用の冷凍サイクルは、必ずしも使用しているとは限らない。そのため、リア側の回路に止め弁として機能する電磁弁を設けて、リア側の冷凍サイクルを使用していないときには、冷媒が流れないようにすることが行われている。
【０００４】
このような用途に用いられる止め弁および膨張弁は、設置スペースおよびコストの点からこれらを一体に構成した電磁弁付膨張弁が提案されている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００５】
このような電磁弁付膨張弁は、止め弁と膨張弁とを一体にしたといってもそれらを単に結合しているに過ぎず、止め弁の機能と膨張弁の機能とが独立した構成になっている。これに対し、止め弁の弁体を膨張弁の弁体と共用する構成にして弁構造をコンパクトにした電磁弁付膨張弁が提案されている（たとえば特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１８２９８３号公報（図２）
【特許文献２】
特開平１１−３０４２９８号公報（図１〜図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、止め弁の弁体と膨張弁の弁体とを共通にした上記の電磁弁付膨張弁は、パイロット作動の構成にしてあるため、構造が複雑になっているという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、構造を簡単にした電磁弁付膨張弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、冷媒を断熱膨張させる膨張弁と冷媒通路を開閉する止め弁とを一体化した電磁弁付膨張弁において、パワーエレメントに常に当接するよう付勢された状態で前記膨張弁の弁孔に挿設されている駆動力伝達部材と、前記膨張弁の弁孔の前記パワーエレメントと反対側において前記駆動力伝達部材にガイドされてその軸線方向に進退自在に配置された前記膨張弁および前記止め弁の兼用弁体と、前記駆動力伝達部材に関して前記兼用弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと、前記兼用弁体を収容している本体ブロックの横に電磁コイルが配置され、ヨークを用いて前記本体ブロック内の可動鉄芯および固定鉄芯と磁気回路を構成し、通電による前記可動鉄芯および前記固定鉄芯の吸引により前記兼用弁体と前記パワーエレメントの変位を前記兼用弁体に伝達する前記駆動力伝達部材とを電磁的に結合させるソレノイドと、を備えていることを特徴とする電磁弁付膨張弁が提供される。
【００１０】
このような電磁弁付膨張弁によれば、ソレノイドの非通電時では、兼用弁体は駆動力伝達部材に関してその軸線方向の動きがフリーになっており、かつ、スプリングが兼用弁体を閉弁方向に付勢している。これにより、兼用弁体は着座されているので、全閉状態になり、電磁弁付膨張弁は冷媒通路を遮断する止め弁として機能する。一方、通電時は、電磁コイル、ヨーク、可動鉄芯および固定鉄芯によりソレノイドの磁気回路が構成されて可動鉄芯が固定鉄芯に吸着されることによって兼用弁体が駆動力伝達部材に結合される。これにより、兼用弁体は、冷媒の温度および圧力を感じて動作するパワーエレメントに連動して開度が制御され、電磁弁付膨張弁は通常の膨張弁として機能する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の電磁弁付膨張弁を適用した自動車用空調装置のシステム図である。
【００１２】
この自動車用空調装置は、車室内のフロント側とリア側とを独立して空調できるもので、圧縮機１と、凝縮器２と、温度式の膨張弁３と、フロント用蒸発器４とによって、フロント側空調装置の冷凍サイクルを構成し、膨張弁３およびフロント用蒸発器４の回路に並列に、温度式膨張弁を有する電磁弁付膨張弁５およびリア用蒸発器６が接続されてリア側空調装置の冷凍サイクルの一部を構成している。
【００１３】
圧縮機１にて圧縮された高温・高圧の冷媒は、凝縮器２に送られ、ここで車室外の空気と熱交換され、凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は、膨張弁３と電磁弁付膨張弁５に送られる。膨張弁３では、液冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の気液混合状態の冷媒にし、フロント用蒸発器４に送る。フロント用蒸発器４は、膨張弁３から送られた冷媒をフロント側の車室内の空気または車室内に導入された車室外の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、蒸発したガス冷媒は圧縮機１に戻される。このとき、膨張弁３は、フロント用蒸発器４の出口における冷媒温度を検出して所定の過熱度になるよう冷媒流量を制御している。
【００１４】
電磁弁付膨張弁５においても、同様に、凝縮器２にて凝縮された液冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の気液混合状態の冷媒にし、リア用蒸発器６に送る。リア用蒸発器６は、電磁弁付膨張弁５から送られた冷媒をリア側の車室内の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、蒸発したガス冷媒は電磁弁付膨張弁５を通過して圧縮機１に戻される。このとき、電磁弁付膨張弁５は、リア用蒸発器６から出た冷媒の温度および圧力を検出して冷媒流量を制御している。
【００１５】
リア側の空調装置を使用しないときには、電磁弁付膨張弁５は、内部の冷媒通路を遮断し、リア側の回路に冷媒が流れないようにする。
次に、電磁弁付膨張弁５の具体的な実施の形態について説明する。
【００１６】
図２は電磁弁付膨張弁の構成例を示す縦断面図、図３は電磁弁付膨張弁を示す底面図である。なお、図２において、冷媒通路を遮断する止め弁として機能する状態と、開度が制御される通常の膨張弁として機能する状態とを同時に示すために、弁体およびソレノイドの可動部については、図の中心より右側が非通電時の閉弁状態を示し、左側は通電時に膨張弁として機能しているときの状態を示している。また、この図２は、同一の冷媒通路の構成を異なる断面で同時に示すために、冷媒通路の軸線を通る平面で見た断面を図の中心より右側に示し、左側は冷媒通路に軸線に対して直角の平面で見た断面を示していて、図３のａ−ａ矢視断面図でもある。
【００１７】
本発明による電磁弁付膨張弁５は、止め弁および膨張弁の弁部を収容する本体ブロック１１と、リア用蒸発器６から戻ってきた冷媒の温度および圧力を感知するパワーエレメント１２と、止め弁機能または膨張弁機能の切り換えを行うソレノイド１３とを備えている。
【００１８】
本体ブロック１１は、凝縮器２から高温・高圧の冷媒を受けるポート１４と、この電磁弁付膨張弁５にて断熱膨張された低温・低圧の冷媒をリア用蒸発器６へ供給するポートに連通された冷媒通路１５と、リア用蒸発器６から戻ってきた冷媒を受けるポートに連通された冷媒通路１６と、この冷媒通路１６における冷媒を圧縮機１へ送るポート１７とを備えている。
【００１９】
ポート１４と冷媒通路１５との間には、弁座１８が本体ブロック１１と一体に形成されている。その弁座１８をなす弁孔を貫通して延びるシャフト１９が図の上下方向に進退自在に本体ブロック１１に支持されている。このシャフト１９の上端は、パワーエレメント１２のダイヤフラム２０の下面に配置されたセンターディスク２１に当接し、下端は、ソレノイド１３の非磁性体の鉄芯ケース２２内に配置された軸受部２３によって支持され、弁座１８と軸受部２３との間の弁座１８に近い位置に弁体ガイド２４が一体に形成されている。この弁体ガイド２４は、弁孔の径と同じ直径を有している。
【００２０】
弁座１８の上流側には、弁座１８に対向し、かつ弁体ガイド２４をガイドとして接離自在に兼用弁体２５が配置されている。この兼用弁体２５は、その上部先端が突出していて、弁孔に挿脱自在になっており、弁孔および弁座１８と兼用弁体２５との間の隙間が高圧の冷媒を絞る可変オリフィスを構成し、冷媒は、この可変オリフィスを通過するときに断熱膨張する。
【００２１】
また、兼用弁体２５は、弁座１８と着座する部分に可撓性のリング状の弁シート２６が設けられている。これにより、ソレノイド１３が非通電時に全閉状態となる止め弁機能は、全閉時に弁シート２６が兼用弁体２５と弁座１８との間を完全にシールし、冷媒の流れを完全に止めることができるようにしている。
【００２２】
さらに、兼用弁体２５は、シャフト１９をガイドとして軸線方向に進退自在に配置されたソレノイド１３の第１の鉄芯２７に保持されている。この第１の鉄芯２７は、兼用弁体２５を駆動する可動鉄芯として働く。第１の鉄芯２７の下方には、シャフト１９に固着されて固定鉄芯として働く第２の鉄芯２８が配置され、スプリング２９によって上方に付勢されている。このスプリング２９により、シャフト１９は、常にパワーエレメント１２のセンターディスク２１に当接するように付勢されている。
【００２３】
また、第１の鉄芯２７と第２の鉄芯２８との間には、スプリング３０が配置されている。このスプリング３０は、ソレノイド１３の非通電時に、第１の鉄芯２７を第２の鉄芯２８から離れる方向に付勢し、これによって、第１の鉄芯２７に保持された兼用弁体２５に設けられている弁シート２６を常に弁座１８に着座させて全閉状態を維持できるようにしている。
【００２４】
第１の鉄芯２７および第２の鉄芯２８を収容している非磁性体の鉄芯ケース２２は、本体ブロック１１の下部に横設された電磁コイル３１から第１の鉄芯２７および第２の鉄芯２８が配置されている対応位置に延びて本体ブロック１１に固定されたヨーク３２に対してシャフト１９の軸線方向に進退可能に設けられている。すなわち、ヨーク３２のＮ極およびＳ極の両極の部分に鉄芯ケース２２が貫通される穴が設けられていて、本体ブロック１１にかしめ加工により固着された側のヨーク３２の穴には雌ねじがが螺刻され、これに対応する雄ねじ３３が鉄芯ケース２２の外周部に固着されている。これにより、鉄芯ケース２２を回動させることで、鉄芯ケース２２がその軸線方向に進退移動してスプリング２９の荷重が調節され、所望の過熱度に設定できるようにしている。
【００２５】
なお、閉弁時に、兼用弁体２５とシャフト１９との間の隙間を通って冷媒が弁部の下流側に漏れてしまう内部漏れを防ぐために、兼用弁体２５と第１の鉄芯２７との間に形成された空間にＶパッキン３４を配置している。また、弁体ガイド２４が弁孔の内径と同じ直径を有していることは、着座部分の有効受圧面積と兼用弁体２５がＶパッキン３４によって弁体ガイド２４を気密的に摺動する部分の有効受圧面積とが等しくなるため、ポート１４から導入された高圧冷媒の圧力によって兼用弁体２５がその開閉方向へ付勢される力は生じないことを意味する。したがって、ソレノイド１３に通電して第１の鉄芯２７と第２の鉄芯２８とを吸着させるとき、兼用弁体２５はスプリング３０の力に打ち勝つソレノイド力だけで弁座１８から引き離すことができるので、兼用弁体２５とシャフト１９とを結合させるソレノイド力が小さくてよく、小型のソレノイド１３で構成できる。
【００２６】
このように、電磁コイル３１、ヨーク３２、第１の鉄芯２７および第２の鉄芯２８で磁気回路を構成するソレノイド１３は、これを通電することにより第１の鉄芯２７と第２の鉄芯２８とを吸着させて兼用弁体２５とシャフト１９とを電磁的に結合させる機能を有し、兼用弁体２５とシャフト１９とが結合されることにより、パワーエレメント１２のダイヤフラム２０の変位が兼用弁体２５に伝達されて、開度を制御することができる。
【００２７】
以上の構成の電磁弁付膨張弁５において、リア側の空調装置を使用しないときには、ソレノイド１３は非通電状態にある。このため、第１の鉄芯２７は、スプリング３０によって第２の鉄芯２８から離れる方向に付勢されるため、兼用弁体２５に保持された弁シート２６は弁座１８に着座される。これにより、電磁弁付膨張弁５は、止め弁として機能し、内部の冷媒通路が遮断されるため、リア側の回路に冷媒が流れることはない。
【００２８】
次に、リア側の空調装置を使用するときには、ソレノイド１３は通電状態にされる。これにより、第１の鉄芯２７および第２の鉄芯２８は、互いに吸引されて吸着されるため、兼用弁体２５は、間接的にシャフト１９に固定されることになる。このとき、兼用弁体２５は、第１の鉄芯２７が第２の鉄芯２８の方へ移動するため、弁座１８から離れ、凝縮器２からポート１４に供給された高温・高圧の冷媒は、兼用弁体２５と弁座１８との間の隙間を通って冷媒通路１５に流れる。このとき、高温・高圧の冷媒は、断熱膨張されて低温・低圧の冷媒となり、冷媒通路１５からリア用蒸発器６に供給される。
【００２９】
リア用蒸発器６では、電磁弁付膨張弁５から供給された冷媒をリア側の車室内の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、蒸発した冷媒を電磁弁付膨張弁５に戻す。電磁弁付膨張弁５では、リア用蒸発器６から戻ってきた冷媒が冷媒通路１６を通過し、ポート１７から圧縮機１に戻される。このとき、電磁弁付膨張弁５は、冷媒通路１６を通過した冷媒の温度および圧力をパワーエレメント１２のダイヤフラム２０が感知し、冷媒の温度および圧力に応じたダイヤフラム２０の変位をシャフト１９および第１および第２の鉄芯２７，２８を介して兼用弁体２５に伝達し、冷媒流量を制御する。
【００３０】
なお、この実施の形態では、弁シート２６は兼用弁体２５の側に設けたが、弁座１８の側に設けてもよいことはもちろんである。また、本発明の電磁弁付膨張弁は、特定の冷媒を用いた冷凍サイクルに適用するものではなく、あらゆる種類の冷媒を用いた冷凍サイクルに適用することが可能である。さらに、上記の実施の形態では、本発明による電磁弁付膨張弁をリア側空調装置の温度式膨張弁に適用した場合を例にして説明したが、フロント側空調装置の温度式膨張弁、あるいはフロント側およびリア側空調装置の両方の温度式膨張弁として適用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、膨張弁の弁体と止め弁の弁体とを一体化した兼用弁体を、パワーエレメントの駆動力を兼用弁体に伝達する駆動力伝達部材にソレノイドによって結合または解放できる構成にした。これにより、ソレノイドの非通電時は、兼用弁体は止め弁として機能し、通電時は、膨張弁として機能する簡単構造かつコンパクトな電磁弁付膨張弁を構成することができる。
【００３２】
また、ソレノイドの磁気回路を、第１および第２の鉄芯と、これらを収容している本体ブロックの横に配置した電磁コイルと、この電磁コイルから第１および第２の鉄芯まで延びるコアとによって構成するようにした。電磁コイルを本体ブロックの横に配置したことにより、全長を短くすることができ、蒸発器のケースへの収容が容易になる。
【００３３】
さらに、第１および第２の鉄芯を収容している鉄芯ケースとソレノイドのヨークとの固定部分を螺着構造にし、鉄芯ケースを回動することによりその軸線方向の位置を可変できるようにした。これにより、鉄芯ケース内に配置されたスプリングの荷重を調節できるので、過熱度の設定が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁弁付膨張弁を適用した自動車用空調装置のシステム図である。
【図２】電磁弁付膨張弁の構成例を示す縦断面図である。
【図３】電磁弁付膨張弁を示す底面図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  膨張弁
４  フロント用蒸発器
５  電磁弁付膨張弁
６  リア用蒸発器
１１  本体ブロック
１２  パワーエレメント
１３  ソレノイド
１４  ポート
１５，１６  冷媒通路
１７  ポート
１８  弁座
１９  シャフト
２０  ダイヤフラム
２１  センターディスク
２２  鉄芯ケース
２３  軸受部
２４  弁体ガイド
２５  兼用弁体
２６  弁シート
２７  第１の鉄芯（可動鉄芯）
２８  第２の鉄芯（固定鉄芯）
２９，３０  スプリング
３１  電磁コイル
３２  ヨーク
３３  雄ねじ
３４  Ｖパッキン
【図１】
2004225989.tif 000003
【図２】
2004225989.tif 000004
【図３】
2004225989.tif 000005