(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室、流入口、流出口及び弁座を有する弁本体部と、
前記弁座から離れた方向から順次設けられた第１弁体、第２弁体及び第３弁体と、
前記各弁体を順次引き上げるように備えると共に前記弁本体部に設けられた案内スリーブ内に配在され、前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間、並びに前記第２弁体及び第３弁体の間に形成される空間に前記流入口からの流体が導入されるようにされたプランジャと、
前記第２弁体、第３弁体及び弁座にそれぞれ形成され、それぞれ前記第１弁体、第２弁体及び第３弁体により開閉される、実効通路断面積が順次大なる前段オリフィス、中段オリフィス及び後段オリフィスと、
前記プランジャを前記弁座とは反対側に吸引する吸引子を有するソレノイドと、
前記プランジャにおける前記吸引子側に形成された凹所と、
顎状部を有し、該顎状部が前記凹所内に配置された第１可動ストッパと、
前記第１可動ストッパの先端が前記プランジャから前記吸引子側に突出するように、前記プランジャの凹所の先端部に設けられたばね受けと、
前記第１可動ストッパの顎状部の外側に配置され、該第１可動ストッパの顎状部と当接可能な係止部を備えた第２可動ストッパと、
前記ばね受け及び前記吸引子の間に縮装された第１コイルばねと、
前記第１可動ストッパの顎状部及び前記凹所の間に縮装された第２コイルばねと、
前記第２可動ストッパ及び前記プランジャの凹所の間に縮装された第３コイルばねとを備え、
前記ソレノイドに対する印加電圧が第１段階電圧Ｖａのときに、前記第１コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側に吸引され、これにより前記第１可動ストッパが前記吸引子に接当し、前記第１弁体が前記第２弁体より引き上げられて前記前段オリフィスが開き、
前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第１段階電圧Ｖａよりも大きい第２段階電圧Ｖｂのときに、前記第１コイルばねと共に前記第２コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記第２可動ストッパの係止部が前記第１可動ストッパの顎状部に接当し、前記第２弁体が前記第３弁体より引き上げられて前記中段オリフィスが開き、
前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第２段階電圧Ｖｂよりも大きい第３段階電圧Ｖｃのときに、前記第１コイルばね及び第２コイルばねと共に第３コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記ばね受けが前記第２可動ストッパから離れ、前記第３弁体が前記弁座より引き上げられて前記後段オリフィスが開くようにされたことを特徴とする３段階流量制御電磁弁。
【請求項２】
弁室、流入口、流出口及び弁座を有する弁本体部と、
前記弁座から離れた方向から順次設けられた第１弁体、第２弁体及び第３弁体と、
前記各弁体を順次引き上げるように備えると共に前記弁本体部に設けられた案内スリーブ内に配在され、前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間、並びに前記第２弁体及び第３弁体の間に形成される空間に前記流入口からの流体が導入されるようにされたプランジャと、
前記第２弁体、第３弁体及び弁座にそれぞれ形成され、それぞれ前記第１弁体、第２弁体及び第３弁体により開閉される、実効通路断面積が順次大なる前段オリフィス、中段オリフィス及び後段オリフィスと、
前記プランジャを前記弁座とは反対側に吸引する吸引子を有するソレノイドと、
前記吸引子における前記プランジャとは反対側に形成された凹所と、
顎状部を有し、該顎状部が前記凹所内に配置された第１可動ストッパと、
前記第１可動ストッパの先端が前記吸引子から前記プランジャ側に突出するように、前記吸引子の凹所の先端部に設けられたばね受けと、
前記第１可動ストッパの顎状部の外側に配置され、該第１可動ストッパの顎状部と当接可能な係止部を備えた第２可動ストッパと、
前記プランジャ及び前記吸引子の間に縮装された第１コイルばねと、
前記第１可動ストッパの顎状部及び前記ばね受けの間に縮装された第２コイルばねと、
前記第２可動ストッパ及び前記ばね受けの間に縮装された第３コイルばねとを備え、
前記ソレノイドに対する印加電圧が第１段階電圧Ｖａのときに、前記第１コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側に吸引され、これにより前記プランジャが第１可動ストッパに接当し、前記第１弁体が前記第２弁体より引き上げられて前記前段オリフィスが開き、
前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第１段階電圧Ｖａよりも大きい第２段階電圧Ｖｂのときに、前記第１コイルばねと共に前記第２コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記第１可動ストッパの顎状部が前記第２可動ストッパの係止部に接当し、前記第２弁体が前記第３弁体より引き上げられて前記中段オリフィスが開き、
前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第２段階電圧Ｖｂよりも大きい第３段階電圧Ｖｃのときに、前記第１コイルばね及び第２コイルばねと共に第３コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記第２可動ストッパが前記吸引子の凹所の底部から離れ、前記第３弁体が前記弁座より引き上げられて前記後段オリフィスが開くようにされたことを特徴とする３段階流量制御電磁弁。
【請求項３】
前記ばね受けは、前記吸引子の凹所の端部に螺合するナット部材により押し下げ可能とされ、該ナット部材の回転により前記第２コイルばね及び第３コイルばねの初期セット荷重が調整可能であることを特徴とする請求項２に記載の３段階流量制御電磁弁。
【請求項４】
前記プランジャの外周と前記案内スリーブとの間には前記流入口と連通する外周通路部が形成され、
前記プランジャの側面には、前記外周通路部と前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間とを連通する横穴が形成され、
前記第２弁体には、前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間と前記第２弁体及び第３弁体の間に形成される空間とを連通する縦溝が形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の３段階流量制御電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、カーエアコン等の冷凍サイクルに組み込むのに好適な電磁弁に係り、特に、流量を３段階に切り換える切り換え弁の機能に加えて膨張弁の機能をも併せ持つことができるようにされた３段階流量制御電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カーエアコンの冷凍サイクルにおいては、通常、冷媒通路がフロント側（運転席側）冷房用とリア側冷房用とに分岐され、それら両通路にそれぞれエバポレータが備えられ、それら両エバポレータの上流側にそれぞれ膨張弁が配置されるが、特に、リア側の膨張弁の上流側には、必要に応じてリア側冷媒通路を開閉（冷房のＯＮ／ＯＦＦ）すべく、電磁弁が配置されることが多い。
【０００３】
しかしながら、従来、前記冷媒通路に配置されている電磁弁は、単純に通路を開閉するだけで、流量調整は行えないという問題があった。
本件の出願人は、前記問題を解消すべく、以前に、前記した如くの冷媒通路に配置されてその流量を２段階に切り換える、つまり、冷房ＯＮの状態で弱と強の２段階に切り換えることができる電磁弁を提案した（実公平３−５７３９号参照）。
【０００４】
しかしながら、かかる提案の電磁弁においても、▲１▼冷媒流量を２段階にしか切り換えることができず、もっと細やかに流量調節を行いたいとの要望には応えられない、▲２▼流量切り換え弁の役目しか果たさず、それが組み込まれた冷凍サイクルにあっては別途に膨張弁が必要である等の課題があった。
【０００５】
そこで、本件の出願人は、先に、特開平１１−８２８０１号公報等に所載のように、弁室、流入口、流出口、及び弁座を有する弁本体部と、この弁本体部における前記弁座とは反対側に配設された吸引子を有するソレノイドと、前記弁本体部の弁座と前記吸引子との間に摺動自在に配在されたプランジャと、を備え、前記プランジャに第１弁体が設けられるとともに、前記弁座に後段オリフィスが形成され、前記第１弁体と弁座との間に前記プランジャにより前記弁座から離れる方向に順次引き上げられる第２弁体と第３弁体とが配在されるとともに、前記吸引子とプランジャとの間に、前記第１弁体、第２弁体、及び第３弁体を前記プランジャを介して前記弁座側に付勢する第１コイルばねが介装され、前記第２弁体に、前記第１弁体により開閉される、実効通路断面積が前記後段オリフィスより小なる前段オリフィスが形成され、前記第３弁体に、前記第２弁体により開閉される、実効通路断面積が前記前段オリフィスより大で前記後段オリフィスより小なる中段オリフィスが形成され、かつ、前記第３弁体により前記後段オリフィスが開閉せしめられるようにされていて、前記ソレノイドに対する印加電圧を段階的に大きくすることによって、前記第１弁体、第２弁体、第３弁体が、順次、前記前段オリフィス、中段オリフィス、後段オリフィスを開くようになし、もって、流量を３段階に制御できるようにした電磁弁（３段階流量制御電磁弁）を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる提案の３段階流量制御電磁弁においては、従来の流量を２段階にしか切り換えることができなかった電磁弁に比して、より細やかな流量調節を行えると共に、流量切り換え弁と膨張弁の両方の機能を併せ持つという所期の目的は一応達成できたものの、未だ、次のような課題があった。
【０００７】
すなわち、前記従来の３段階流量制御電磁弁においては、プランジャをソレノイドの吸引子（ステータ）から遠ざける方向に付勢する付勢手段として、実質的に１本のコイルばね（複数本を直列に配置した場合を含む）が用いられており、前記プランジャは、前記ソレノイドに所定電圧が印加されたとき、その吸引子に対して、ソレノイドの吸引力と前記コイルばねの付勢力（＋流体の背圧）とがバランスする位置まで引き上げられて、その位置で保持されるようになっている。
【０００８】
より具体的には、前記吸引子に対してプランジャは、ソレノイドに対する印加電圧が例えば４ボルト（第１段階電圧）であるときには、第１弁体が前段オリフィスを開く位置までは引き上げられるが、第２弁体が前記中段オリフィスを開く位置よりは離され、前記印加電圧が例えば７ボルト（第２段階電圧）であるときは、第２弁体が中段オリフィスを開く位置までは引き上げられるが、第３弁体が後段オリフィスを開く位置よりは離され、前記印加電圧が例えば１２ボルト（第３段階電圧）のときは、第３弁体が後段オリフィスを開く位置まで引き上げられるようにされている。
【０００９】
この場合、電磁弁は、それが組み込まれる機器類のスペース上の制約や電源電圧の大きさ等の観点から、その全体の大きさ、ソレノイドの吸引力（励磁力）等には自ずと制限が課され、前記プランジャを引き上げる距離（リフト量）は、通常、最大で３〜４ｍｍ程度が限界であり、そのため、前記各段階毎のリフト量は、０．５〜２ｍｍ程度となり、３段階流量制御には極めて高い精度が要求される。
【００１０】
ところが、プランジャに作用する前記ソレノイドの吸引力及びコイルばねの付勢力は、ソレノイドやコイルばねの製造時における加工誤差等による固体差、経年変化（励磁力の低下、ばねのへたり具合等）等により、ばらつきが生じ、このばらつきにより前記吸引力と付勢力とがバランスする位置、つまり、吸引子に対するプランジャの引き上げ位置に狂いが生じると共に、構成部品（プランジャ、弁体等）の寸法誤差、組立て誤差等によっても、吸引子に対するプランジャの引き上げ位置が所望の位置からずれてしまう。また、ソレノイドに対する印加電圧（車載バッテリの電圧）や弁本体部内に導入される流体（特に冷媒）の圧力にも変動が生じる。
【００１１】
そのため、従来の３段階流量制御電磁弁においては、前記吸引力や付勢力のばらつき、寸法誤差、組立て誤差等に起因するプランジャの引き上げ位置のずれや印加電圧、流体圧の変動等により、前記第１段階、第２段階、及び第３段階において、プランジャがとるべき位置から大きくずれたり、前記印加電圧や流体圧が多少変動しただけで、前記バランスが崩れて、プランジャの位置が大きく変動したりする等、流量の切り換えが適正に行われなくなる場合が少なからずあった。
言い換えれば、従来の３段階流量制御電磁弁では、ソレノイドの吸引力やコイルばねの付勢力のばらつき、寸法誤差、組立て誤差等に起因するプランジャの位置ずれや電圧変動、流体圧変動等に対して対拠（許容）できる範囲が狭いものであった。
【００１２】
本発明は、上述の如くの問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、構造が比較的簡単でかつ低コストで容易に製作できるものでありながら、流量を３段階に切り換えることができると共に、流量切り換え弁と膨張弁の両方の役目を果たし得るようにされ、しかも、ソレノイドの吸引力やコイルばねの付勢力のばらつき、寸法誤差、組立て誤差等に起因するプランジャの位置ずれや電圧変動、流体圧変動等に対して対拠（許容）できる範囲を広げることができ、もって、流量切り換え動作の確実性、信頼性を向上させることのできる電磁弁を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る電磁弁は、基本的には、弁室、流入口、流出口及び弁座を有する弁本体部と、前記弁座から離れた方向から順次設けられた第１弁体、第２弁体及び第３弁体と、前記各弁体を順次引き上げるように備えると共に前記弁本体部に設けられた案内スリーブ内に配在され、前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間、並びに前記第２弁体及び第３弁体の間に形成される空間に前記流入口からの流体が導入されるようにされたプランジャと、前記第２弁体、第３弁体及び弁座にそれぞれ形成され、それぞれ前記第１弁体、第２弁体及び第３弁体により開閉される、実効通路断面積が順次大なる前段オリフィス、中段オリフィス及び後段オリフィスと、前記プランジャを前記弁座とは反対側に吸引する吸引子を有するソレノイドと、前記プランジャにおける前記吸引子側に形成された凹所と、顎状部を有し、該顎状部が前記凹所内に配置された第１可動ストッパと、前記第１可動ストッパの先端が前記プランジャから前記吸引子側に突出するように、前記プランジャの凹所の先端部に設けられたばね受けと、前記第１可動ストッパの顎状部の外側に配置され、該第１可動ストッパの顎状部と当接可能な係止部を備えた第２可動ストッパと、前記ばね受け及び前記吸引子の間に縮装された第１コイルばねと、前記第１可動ストッパの顎状部及び前記凹所の間に縮装された第２コイルばねと、前記第２可動ストッパ及び前記プランジャの凹所の間に縮装された第３コイルばねと、を備えてなる。
【００１４】
そして、前記ソレノイドに対する印加電圧が第１段階電圧Ｖａのときに、前記第１コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側に吸引され、これにより前記第１可動ストッパが前記吸引子に接当し、前記第１弁体が前記第２弁体より引き上げられて前記前段オリフィスが開き、前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第１段階電圧Ｖａよりも大きい第２段階電圧Ｖｂのときに、前記第１コイルばねと共に前記第２コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記第２可動ストッパの係止部が前記第１ストッパの顎状部に接当し、前記第２弁体が前記第３弁体より引き上げられて前記中段オリフィスが開き、前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第２段階電圧Ｖｂよりも大きい第３段階電圧Ｖｃのときに、前記第１コイルばね及び第２コイルばねと共に第３コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記ばね受けが前記第２可動ストッパから離れ、前記第３弁体が前記弁座より引き上げられて前記後段オリフィスが開くようにされたことを特徴としている。
【００１９】
前記に加え、本発明に係る３段階流量制御電磁弁の他の態様として、弁室、流入口、流出口及び弁座を有する弁本体部と、前記弁座から離れた方向から順次設けられた第１弁体、第２弁体及び第３弁体と、前記各弁体を順次引き上げるように備えると共に前記弁本体部に設けられた案内スリーブ内に配在され、前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間、並びに前記第２弁体及び第３弁体の間に形成される空間に前記流入口からの流体が導入されるようにされたプランジャと、前記第２弁体、第３弁体及び弁座にそれぞれ形成され、それぞれ前記第１弁体、第２弁体及び第３弁体により開閉される、実効通路断面積が順次大なる前段オリフィス、中段オリフィス及び後段オリフィスと、前記プランジャを前記弁座とは反対側に吸引する吸引子を有するソレノイドと、前記吸引子における前記プランジャとは反対側に形成された凹所と、顎状部を有し、該顎状部が前記凹所内に配置された第１可動ストッパと、前記第１可動ストッパの先端が前記吸引子から前記プランジャ側に突出するように、前記吸引子の凹所の先端部に設けられたばね受けと、前記第１可動ストッパの顎状部の外側に配置され、該第１可動ストッパの顎状部と当接可能な係止部を備えた第２可動ストッパと、前記プランジャ及び前記吸引子の間に縮装された第１コイルばねと、前記第１可動ストッパの顎状部及び前記ばね受けの間に縮装された第２コイルばねと、前記第２可動ストッパ及び前記ばね受けの間に縮装された第３コイルばねとを備え、前記ソレノイドに対する印加電圧が第１段階電圧Ｖａのときに、前記第１コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側に吸引され、これにより前記プランジャが第１可動ストッパに接当し、前記第１弁体が前記第２弁体より引き上げられて前記前段オリフィスが開き、前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第１段階電圧Ｖａよりも大きい第２段階電圧Ｖｂのときに、前記第１コイルばねと共に前記第２コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記第１可動ストッパの顎状部が前記第２可動ストッパの係止部に接当し、前記第２弁体が前記第３弁体より引き上げられて前記中段オリフィスが開き、前記ソレノイドに対する印加電圧が前記第２段階電圧Ｖｂよりも大きい第３段階電圧Ｖｃのときに、前記第１コイルばね及び第２コイルばねと共に第３コイルばねが圧縮されて前記プランジャが前記吸引子側にさらに吸引され、これにより前記第２可動ストッパが前記吸引子の凹所の底部から離れ、前記第３弁体が前記弁座より引き上げられて前記後段オリフィスが開くようにされたことを特徴としている。
【００２０】
さらに好ましい態様では、前記ばね受けは、前記吸引子の凹所の端部に螺合するナット部材により押し下げ可能とされ、該ナット部材の回転により前記第２コイルばね及び第３コイルばねの初期セット荷重が調整可能であることを特徴とする。
【００２１】
また、別の好ましい態様では、前記プランジャの外周と前記案内スリーブとの間には前記流入口と連通する外周通路部が形成され、前記プランジャの側面には、前記外周通路部と前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間とを連通する横穴が形成され、前記第２弁体には、前記第１弁体及び第２弁体の間に形成される空間と前記第２弁体及び第３弁体の間に形成される空間とを連通する縦溝が形成されたことを特徴としている。
【００２２】
このような構成とされた本発明に係る３段階流量制御電磁弁の好ましい態様においては、流量を３段階に切り換えるべく、ソレノイドには、第１段階において小電圧Ｖａ（例えば４ボルト）が印加され、第２段階において中電圧Ｖｂ（例えば７ボルト）が印加され、第３段階において大電圧Ｖｃ（例えは１２ボルト）が印加される。
一般に、ソレノイドの印加電圧−吸引力特性は、図６に示される如くとなり、図のように、ソレノイドに対する印加電圧が大きくなるほど吸引力が増大し、その増大率は、印加電圧が高くなるほど大きくなる。
【００２３】
ここでは、ソレノイドに対する印加電圧が前記小電圧Ｖａ（第１段階電圧）のときには、ソレノイドの吸引力がＦａとなり、ソレノイドに対する印加電圧が前記中電圧Ｖｂ（第２段階電圧）のときには、ソレノイドの吸引力がＦａより大なるＦｂとなり、ソレノイドに対する印加電圧が前記大電圧Ｖｃ（第３段階電圧）のときには、ソレノイドの吸引力がＦｂよりかなり大きなＦｃとなる。
【００２４】
一方、本発明の３段階流量制御電磁弁では、前記ソレノイドの吸引力によってプランジャが引き上げられて、順次、第１弁体、第２弁体、及び第３弁体が各オリフィスを開くべく開弁作動するようになっていると共に、前記ソレノイドのプランジャ吸引力に抗するように、全段階において第１コイルばねが働き（圧縮され）、第１段階の終期、第２段階、及び第３段階において第２コイルばねが働き（圧縮され）、第２段階の終期及び第３段階において第３コイルばねが働く（圧縮される）ようになっており、各コイルばねは、圧縮されるほど（圧縮量が大きくなるほど）その付勢力（プランジャに対する荷重）が大きくなる。
【００２５】
かかる各コイルばねの付勢力に打ち勝つようにプランジャがソレノイドの吸引力により引き上げられるのであるが、本発明の３段階流量制御電磁弁では、予め、前記第１弁体、第２弁体、及び第３弁体が開弁（各オリフィスを開く）するのに必要とされるソレノイドの吸引力Ｆ1 、Ｆ2 、及びＦ3 が、それぞれ前記第１段階電圧Ｖａ、第２段階電圧Ｖｂ、及び第３段階電圧Ｖｃよりも小なる電圧Ｖ1 、Ｖ2 、及びＶ3 で済むように設定されている。言い換えれば、前記電圧Ｖａ、Ｖｂ、及びＶｃよりも小なる電圧Ｖ1 、Ｖ2 、及びＶ3 をソレノイドに印加すれば、前記第１弁体、第２弁体、及び第３弁体が開弁（各オリフィスを開く）するように、予め、前記各コイルばねのばね定数、初期セット荷重等が設定されている。
【００２６】
このため、前記ソレノイドに対する印加電圧が第１段階電圧Ｖａのときには、前記プランジャが前記吸引力Ｆａで引き上げられ、このときには、前記第１コイルばねが圧縮せしめられて、前記第１弁体が前記前段オリフィスを開き、かつ、前記第１可動ストッパを介して前記第２コイルばねが若干圧縮せしめられ、プランジャは、前記吸引力と第１コイルばね及び第２コイルばねの付勢力とがバランスした引き上げ位置にて停止保持される。
【００２７】
また、ソレノイドの対する印加電圧が第２段階電圧Ｖｂのときには、前記プランジャが前記吸引力Ｆｂで引き上げられ、このときには、前記第１コイルばね及び第２コイルばねが共に圧縮せしめられて、前記第２弁体が前記中段オリフィスを開き、かつ、前記第３コイルばねが若干圧縮せしめられ、プランジャは、前記吸引力と第１コイルばね、第２コイルばね、及び第３コイルばねの付勢力とがバランスした引き上げ位置にて停止保持される。
【００２８】
さらに、前記印加電圧が第３段階電圧Ｖｃのときには、前記プランジャが前記吸引力Ｆｃで引き上げられ、前記第１コイルばね及び第２コイルばねに加えて前記第３コイルばねも圧縮せしめられて、前記第３弁体が前記後段オリフィスを開き、かつ、前記プランジャが吸引子側パッキンに接当せしめられた位置（最大引き上げ位置）にて停止保持される。
【００２９】
上記のように、本発明に係る電磁弁では、前記第１弁体、第２弁体、及び第３弁体が開弁（各オリフィスを開く）する電圧Ｖ1 、Ｖ2 、及びＶ3 は、それぞれ第１段階電圧Ｖａ、第２段階電圧Ｖｂ、及び第３段階電圧Ｖｃよりも小さいので、それらの間の電圧差Ｕａ、Ｕｂ、及びＵｃは、電圧降下等のプランジャを弁座側に押し下げる方向の、位置ずれ、変動を吸収する許容電圧範囲となる（図６参照）。
【００３０】
一方、第１段階の終期においては、第２コイルばねが若干圧縮せしめられ働き始めるようにされ、また、第２段階の終期においては第３コイルばねが若干圧縮せしめられて働き始めるようにされ、さらに、第３段階においては、プランジャが吸引子側パッキンに接当せしめられて停止保持されるようになっているので、電圧上昇等のプランジャを吸引子側に引き上げる方向の、位置ずれ、変動は、前述した従来の３段階流量制御電磁弁のような、コイルばねが実質的に１本だけのものに比して、極めて効果的に抑えられる。
【００３１】
このため、本発明に係る電磁弁は、構造が比較的簡単でかつ低コストで容易に製作できるものでありながら、流量を３段階に切り換えることができると共に、流量切り換え弁と膨張弁の両方の役目を果たし得るようにされ、しかも、ソレノイドの吸引力やコイルばねの付勢力のばらつき、寸法誤差、組立て誤差等に起因するプランジャの位置ずれや電圧変動、流体圧変動等に対して対拠（許容）できる範囲を広げることができ、その結果、流量切り換え動作の確実性、信頼性を向上させることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔Ｉ〕第１実施形態
図１は、本発明に係る３段階流量制御電磁弁の第１実施形態を示している。
図示実施形態の電磁弁１は、カーエアコンの冷凍サイクルのリア側冷房用冷媒通路に組み込まれるもので、図１は冷房ＯＦＦ時を示している。
【００３３】
本実施形態の電磁弁１は、弁室３２、流入口８、流出口９、及び弁座３５を有する弁本体部３０と、該弁本体部３０に螺着されたフランジ付きの管状の取付台３３と、プランジャ２０と、このプランジャ２０を前記弁座３５に接近離隔する方向に進退させるべくその外周に配置されたソレノイド１０と、を備えている。
【００３４】
前記ソレノイド１０は、ヨーク１３、コイル１４，吸引子（ステータ）１５、止めネジ１７、電源ケーブル１８、案内スリーブ１２等からなっており、車載電源（バッテリ）２００からエアコン制御部１００を介して第１段階電圧Ｖａ、第２段階電圧Ｖｂ、及び第３段階電圧Ｖｃ（例えば４Ｖ、７Ｖ、及び１２Ｖの３段階）が印加されるようになっている。
【００３５】
前記案内スリーブ１２の下部は、前記取付台３３の内周にろう付け等により接合固定されている。前記取付台３３と弁本体部３０との間にはＯリング３４が装着されている。
前記弁本体部３０に形成された弁室３２には、先端に若干の丸みが付けられた弁座３５が突設され、前記弁室３２に連なって冷媒流入口８が設けられると共に、前記弁座３５に設けられた後段オリフィス４３の下流に冷媒流出口９が設けられている。
【００３６】
前記ソレノイド１０の案内スリーブ１２内に摺動自在に配在されたプランジャ２０には、図２の拡大図を参照すればよくわかるように、その中央部付近に断面逆凸字状でその下端部にボール２１ａが保持された第１弁体２１が摺動自在に嵌挿され、この第１弁体２１の下側に、該第１弁体２１により開閉される段付きの前段オリフィス４１が貫設された概略十字状断面の第２弁体２２が摺動自在に嵌挿され、この第２弁体２２の下側に、該第２弁体により開閉される、前記前段オリフィス４１より実効通路断面積が大なる中段オリフィス４２が貫設された本体部２３ａ及びその外周に嵌着されてカシメ固定された外周嵌着部２３ｂからなる第３弁体２３が摺動自在に嵌挿され、この第３弁体２３により、前記弁座３５に形成された、前記中段オリフィス４２より実効通路断面積が大なる後段オリフィス４３を開閉するようになっている。
【００３７】
また、プランジャ２０の下部は、その外径が上部より若干小さくされており、その下部外周面と前記本体部３０、取付台３３、案内スリーブ１２の内周面との間には、前記流入口８からの流体（冷媒）を、前記第１弁体２１と第２弁体２２との間に形成される空間（第１弁室３２Ａ）に横穴６２、６２を介して導くための外周通路部６０が形成され、また、前記第２弁体２２の外周部には、前記流入口８からの流体（冷媒）を、前記第２弁体２２と第３弁体２３との間に形成される空間（第２弁室３２Ｂ）に導くための所定数のスリット状の縦溝２５、２５、…が形成されている。
【００３８】
また、プランジャ２０には、前記第１弁体２１、第２弁体２２、及び第３弁体２３を、順次引き上げるべく、上から順に、第１係止リング７１、第２係止リング７２、及び第３係止リング７３がそれぞれ第１弁体２１、第２弁体２２、及び第３弁体２３の下側にカシメ固定されている。
【００３９】
この場合、前記ソレノイド１０に電圧が印加されていないとき（冷房ＯＦＦ、初期セット状態）では、図１、図２に示される如くに、前記第１弁体２１は、その上側に介装されたコイルばね６５により前記第２弁体２２側（下向き）に付勢されて、その先端のボール２１ａが前記第２弁体２２に圧接してその前段オリフィス４１を閉じているが、前記第１係止リング７１との間には組立て誤差、加工誤差等を吸収するための所要の隙間が形成されている。また、前記第２弁体２２と前記第２係止リング７２との間及び前記第３弁体２３と前記第３係止リング７３との間にも、それぞれ所要の隙間が形成されている。
【００４０】
一方、プランジャ２０の上部には段付きの凹所２７が穿設されており、この凹所２７の上部に嵌着された断面凹字状の環状ばね受け４５と前記吸引子１５の下側に配在された吸引子側パッキン４４を兼用するばね受け４４との間には、前記第１弁体２１、第２弁体２２、及び第３弁体２３を前記プランジャ２０を介して前記弁座３５側に付勢する第１コイルばね５１が縮装されている。
【００４１】
また、前記吸引子１５と前記プランジャ２０の凹所２７（及び前記環状ばね受け４５）との間には、断面概略十字状の、鍔状部５０ａ付きの第１可動ストッパ５０が摺動自在に介装されており、該第１可動ストッパ５０の鍔状部５０ａと前記プランジャ２０の凹所２７の底面との間には、第２コイルばね５２が縮装されている。
【００４２】
また、前記第１可動ストッパ５０の鍔状部５０ａ及び第２コイルばね５２の外周側で、かつ、前記環状ばね受け４５の下側には、Ｌ形断面を有する円筒形で、係止部５４ａ（図２）付きの第２可動ストッパ５４が配在されるとともに、該第２可動ストッパ５４と前記プランジャ２０の凹所２７との間には第３コイルばね５３が縮装されている。前記凹所２７には横穴２９が形成されると共に、前記凹所２７とその下に形成された前記第１弁体２１が収納されている空洞部２６との間は連通穴２８により連通せしめられている。
【００４３】
なお、本実施形態では、前記第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３は、それぞれ前記ソレノイド１０によるプランジャ２０引き上げ時に最初から大きな弾発力（反発力）が得られるようにするため、組立て時に圧縮された状態で組み込まれている。
【００４４】
１〔冷房ＯＦＦ、印加電圧Ｖ＝０、（図１、図２）〕
このような構成の３段階流量制御電磁弁１においては、前記ソレノイド１０に対して電圧が印加されていないとき、つまり、前記ソレノイド１０が通電励磁されていないとき（ＯＦＦ時）には、図１、図２に示される如くに、プランジャ２０が第１コイルばね５１の付勢力によって弁座３５側（下側）に押し下げられ、第１弁体２１が第２弁体２２に圧接して前段オリフィス４１を閉じると共に、第２弁体２２が第３弁体２３側に押し下げられ、それに圧接して中段オリフィス４２を閉じ、さらに、第３弁体２３が弁座３５側に押し下げられ、それに圧接して後段オリフィス４３を閉じ、全弁体２１、２２、２３が閉弁状態となり、流入口８から流出口９へは流体（冷媒）は流出されない。
【００４５】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、最大隙間Ｌｍａｘが形成される。
また、前記吸引子１５の下面と前記第１可動ストッパ５０の上端面との間には隙間Ｑが形成され、さらに、前記第１可動ストッパ５０（の鍔状部５０ａ）及び第２可動ストッパ５４は、それぞれ前記第２コイルばね５２及び第３コイルばね５３の付勢力により、前記環状ばね受け４５の下面に接当せしめられており、また、前記第１可動ストッパ５０の鍔状部５０ａと前記第２可動ストッパ５４の係止部５４ａとの間には、隙間Ｓが形成される。
【００４６】
２〔冷房ＯＮ：弱、印加電圧Ｖ＝Ｖａ（図３）〕
一方、前記ソレノイド１０に第１段階電圧Ｖａ（例えば４ボルト）が印加されると、前記ソレノイド１０が通電励磁されてＯＮ状態となり、図３に示される如くに、プランジャ２０が第１コイルばね５１の付勢力に抗して吸引子１５側の途中まで引き上げられ、これに伴い、第１コイルばね５１が若干圧縮され、第１弁体２１が前記プランジャ２０の第１係止リング７１に支承係止されてそれと一緒に引き上げられる。これにより、第１弁体２１が第２弁体２２から離れて前段オリフィス４１を開き、かつ、前記第１可動ストッパ５０が前記吸引子１５に接当せしめられて、前記第２コイルばね５２が若干圧縮せしめられる。ただし、前記第２弁体２２及び第３弁体２３は、その内外の圧力差（流入側が高く流出側が低い）により、中段オリフィス４２、後段オリフィス４３を閉じた閉弁状態のままである。
【００４７】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、前記最大隙間Ｌｍａｘより小なる隙間Ｌａが形成される。
また、前記第１可動ストッパ５０と吸引子１５との間には隙間Ｑが無くなり（第１可動ストッパ５０が接当）、前記第１可動ストッパ５０の鍔状部５０ａと前記第２可動ストッパ５４の係止部５４ａとの間に形成される隙間は、前記ＯＦＦ時のまま、隙間Ｓの状態を維持する。
【００４８】
これにより、前記流入口８からの冷媒が、前記外周通路部６０、横穴６２、６２を介して、前記第１弁体２１と第２弁体２２との間に形成される空間（第１弁室３２Ａ）に導かれ、前段オリフィス４１、中段オリフィス４２、及び後段オリフィス４３を通じて流出口９に流出して膨張せしめられると共に、下流のエバポレータに導かれる。
このときの冷媒の流量は、前記前段オリフィス４１の実効通路断面積により決まるので、比較的少なく、冷房力は弱となる。
【００４９】
３〔冷房ＯＮ：中、印加電圧Ｖ＝Ｖｂ、（図４）〕
前記ソレノイド１０に第２段階電圧Ｖｂ（例えば７ボルト）が印加されると、前記ソレノイド１０が通電励磁されてＯＮ状態となり、図４に示される如くに、プランジャ２０が第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２の付勢力に抗して前記印加電圧Ｖが小電圧Ｖａのときよりさらに吸引子１５側に引き上げられ、これに伴い、第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２が共に圧縮せしめられて、第１弁体２１が第２弁体２２から離れて前段オリフィス４１を開いたまま、前記第２弁体２２が前記プランジャ２０の第２係止リング７２に支承係止されて前記プランジャ２０と一緒に引き上げられ、これにより、第２弁体２２が前記中段オリフィス４２を開き、かつ、第１可動ストッパ５０の鍔状部５０ａが第２可動ストッパ５４の係止部５４ａに接当して前記第３コイルばねが若干圧縮せしめられるが、第３弁体２３は後段オリフィス４３を閉じたままである。
【００５０】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、前記印加電圧Ｖが小電圧Ｖａのときより小なる隙間Ｌｂが形成される。
また、前記第１可動ストッパ５０と吸引子１５との間には隙間Ｑは生じず、（第１可動ストッパ５０が接当）、前記第２可動ストッパ５４と前記第１可動ストッパ５０の鍔状部５０ａとの間に形成される隙間Ｓは無くなる（第２可動ストッパ５４が接当）。
【００５１】
これにより、流入口８から第２弁体２２に形成された縦溝２５、２５、…を介して前記第２弁体２２と第３弁体２３との間に形成された第２弁室３２Ｂに流入した冷媒が、中段オリフィス４２に流入し、後段オリフィス４３を介して冷媒流出口９に流出して膨張せしめられると共に、下流のエバポレータに導かれる。  このときの冷媒の流量は、前記中段オリフィス４２の実効通路断面積により決まるので、前記印加電圧Ｖが第１段階電圧Ｖａのときよりは多くなり、冷房力は中となる。
【００５２】
４〔冷房ＯＮ：強、印加電圧Ｖ＝Ｖｃ、（図５）〕
また、前記ソレノイド１０に第３段階電圧Ｖｃ（例えば１２ボルト）が印加されると、前記吸引子１５の吸引力が最大となり、図５に示される如くに、前記プランジャ２０が前記第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３の付勢力に抗して最上昇位置（前記吸引子側パッキン４４に接当する位置）まで引き上げられ、前記第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３が共に圧縮せしめられ、それにより、前記第１弁体２１が前記前段オリフィス４１を開き、かつ、前記第２弁体２２が前記中段オリフィス４２を開いた状態で、第３弁体２３がプランジャ２０の第３係止リング７３に支承係止されて前記プランジャ２０と一緒に引き上げられ、前記弁座３５から離れて前記後段オリフィス４３を開く。
【００５３】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、隙間が形成されず（プランジャ２０が接当）、また、前記第１可動ストッパ５０と吸引子１５との間にも隙間Ｑは生じず、（第１可動ストッパ５０が接当）、前記第２可動ストッパ５４と前記第１可動ストッパ５０の鍔状部５０ａとの間にも隙間は生じない（第２可動ストッパ５４が接当）が、第２可動ストッパ５４は第１可動ストッパ５０に接当して動かないので、該第２可動ストッパ５４と前記環状ばね受け４５との間には隙間Ｋが形成される。
【００５４】
それによって、流入口８からの冷媒が直接的に第３弁体２３の下面と弁座３５との間を通って前記後段オリフィス４３に流れ込み、後段オリフィス４３を介して冷媒流出口９に流出して膨張せしめられると共に、下流のエバポレータに導かれる。
したがって、この第３段階電圧Ｖｃ印加時には、前記後段オリフィス４３の実効通路断面積により決まるので、前記流入口８から流出口９に流れる冷媒の流量が最大となり、冷房力が強となる。
【００５５】
このようにして、流量を３段階に切り換える本実施形態の電磁弁１においては、前述した如くに、ソレノイド１０には、第１段階において小電圧Ｖａ（例えば４ボルト）が印加され、第２段階において中電圧Ｖｂ（例えば７ボルト）が印加され、第３段階において大電圧Ｖｃ（例えは１２ボルト）が印加されるのであるが、本実施形態の電磁弁１が従来の、プランジャを実質的に１本のコイルばねだけで付勢するようにした３段階流量制御電磁弁に比べて有利な点とその理由を以下に説明する。
一般に、ソレノイド１０の印加電圧−吸引力特性は、図６に示される如くとなり、図のように、ソレノイド１０に対する印加電圧が大きくなるほど吸引力が増大し、その増大率は、印加電圧が高くなるほど大きくなる。
【００５６】
ここでは、ソレノイド１０に対する印加電圧Ｖが前記小電圧Ｖａ（第１段階電圧）のときには、ソレノイド１０の吸引力がＦａとなり、ソレノイド１０に対する印加電圧が前記中電圧Ｖｂ（第２段階電圧）のときには、ソレノイド１０の吸引力がＦａより大なるＦｂとなり、ソレノイド１０に対する印加電圧Ｖが前記中電圧Ｖｃ（第３段階電圧）のときには、ソレノイド１０の吸引力がＦｂよりかなり大きなＦｃとなる。
【００５７】
一方、本実施形態の電磁弁１では、前記プランジャ２０に対して並列に３本のコイルばね、すなわち、第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３が配在されており、前記ソレノイド１０の吸引力によってプランジャ２０が引き上げられて、順次、第１弁体２１、第２弁体２２、及び第３弁体２３が各オリフィス４１、４２、４３を開くべく開弁作動するようになっていると共に、前記ソレノイド１０のプランジャ吸引力に抗するように、全段階において第１コイルばね５１が働き（圧縮され）、第１段階の終期、第２段階、及び第３段階において第２コイルばね５２が働き（圧縮され）、第２段階の終期及び第３段階において第３コイルばね５３が働く（圧縮される）ようになっており、各コイルばね５１、５２、５３は、圧縮されるほど（圧縮量が大きくなるほど）その付勢力が大きくなる。
【００５８】
かかる各コイルばね５１、５２、５３の付勢力（＋流体の背圧）に打ち勝つようにプランジャ２０がソレノイド１０の吸引力により引き上げられるのであるが、本実施形態の電磁弁１では、予め、前記第１弁体２１、第２弁体２２、及び第３弁体２３が開弁（各オリフィス４１、４２、４３を開く）するのに必要とされるソレノイド１０の吸引力Ｆ1 、Ｆ2 、及びＦ3 が、それぞれ前記電圧Ｖａ、Ｖｂ、及びＶｃよりも小なる電圧Ｖ1 、Ｖ2 、及びＶ3 で済むように設定されている。言い換えれば、前記第１段階電圧Ｖａ、第２段階電圧Ｖｂ、及び第３段階電圧Ｖｃよりも小なる電圧Ｖ1 、Ｖ2 、及びＶ3 をソレノイド１０に印加すれば、前記第１弁体２１、第２弁体２２、及び第３弁体２３が開弁（各オリフィス４１、４２、４３を開く）するように、予め、前記各コイルばね５１、５２、５３のばね定数、初期セット荷重等が設定されている。
【００５９】
このため、前記ソレノイド１０に対する印加電圧Ｖが第１段階電圧Ｖａのときには、前記プランジャ２０が前記吸引力Ｆａで引き上げられ、このときには、前記第１コイルばね５１が圧縮せしめられて、前記第１弁体２１が前記前段オリフィス４１を開き、かつ、前記第１可動ストッパ５０が前記吸引子１５に接当せしめられて、前記第２コイルばね５２が若干圧縮せしめられ、プランジャ２０は、前記吸引力と第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２の付勢力とがバランスした引き上げ位置にて停止保持される。
【００６０】
また、ソレノイド１０の対する印加電圧Ｖが第２段階電圧Ｖｂのときには、前記プランジャ２０が前記吸引力Ｆｂで引き上げられ、このときには、前記第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２が共に圧縮せしめられて、前記第２弁体２２が前記中段オリフィス４２を開き、かつ、前記第３コイルばね５３が若干圧縮せしめられ、プランジャ２０は、前記吸引力と第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３の付勢力とがバランスした引き上げ位置にて停止保持される。
【００６１】
さらに、前記印加電圧Ｖが第３段階電圧Ｖｃのときには、前記プランジャ２０が前記吸引力Ｆｃで引き上げられ、前記第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２に加えて前記第３コイルばね５３も圧縮せしめられて、前記第３弁体２３が前記後段オリフィス４３を開き、かつ、前記プランジャ２０が吸引子側パッキン４４に接当せしめられた位置（最大引き上げ位置）にて停止保持される。
【００６２】
上記のように、本実施形態の電磁弁１では、前記第１弁体２１、第２弁体２２、及び第３弁体２３が開弁（各オリフィス４１、４２、４３を開く）する電圧Ｖ1 、Ｖ2 、及びＶ3 は、第１段階電圧Ｖａ、第２段階電圧Ｖｂ、及び第３段階電圧Ｖｃよりも小さいので、それらの間の電圧差Ｕａ、Ｕｂ、及びＵｃは、電圧降下等のプランジャを弁座側に押し下げる方向の、位置ずれ、変動を吸収する許容電圧範囲となる（図６参照）。
【００６３】
一方、第１段階の終期においては、第２コイルばね５２が若干圧縮せしめられて働き始めるようにされ、また、第２段階の終期においては第３コイルばね５３が若干圧縮せしめられて働き始めるようにされ、さらに、第３段階においては、プランジャ２０が吸引子側パッキン４４に接当せしめられて停止保持されるようになっているので、電圧上昇等のプランジャを吸引子側に引き上げる方向の、位置ずれ、変動は、前述した従来の３段階流量制御電磁弁のような、コイルばねが実質的に１本だけのものに比して、極めて効果的に抑えられる。
【００６４】
このため、本実施形態の電磁弁１は、構造が比較的簡単でかつ低コストで容易に製作できるものでありながら、流量を３段階に切り換えることができると共に、流量切り換え弁と膨張弁の両方の役目を果たし得るようにされ、しかも、ソレノイドの吸引力やコイルばねの付勢力のばらつき、寸法誤差、組立て誤差等に起因するプランジャの位置ずれや電圧変動、流体圧変動等に対して対拠（許容）できる範囲を広げることができ、その結果、流量切り換え動作の確実性、信頼性を向上させることができる。
【００６５】
〔ＩＩ〕第１参考例
図７は、本発明に係る３段階流量制御電磁弁の第１参考例を示しており、この第１参考例の３段階流量制御電磁弁１’については、第１実施形態の３段階流量制御電磁弁１の各部と同一機能部分については同一の符号を付してそれらの重複説明を省略し、以下においては相違点を重点的に説明する。
【００６６】
この第１参考例の３段階流量制御電磁弁１’では、前記吸引子１５と前記プランジャ２０の凹所２７（及び前記環状ばね受け４５）との間には、断面概略十字状の、前記第１実施形態のものより大径の鍔状部５０ａ付きの第１可動ストッパ５０’が摺動自在に介装され、該第１可動ストッパ５０’の鍔状部５０ａと前記プランジャ２０の凹所２７の底面との間には、第２コイルばね５２が縮装されるとともに、該第２コイルばね５２の外周側に第３コイルばね５３が実質的に圧縮されていない自然状態で配在されており、この第３コイルばね５３上には断面概略矩形でリング状の第２可動ストッパ５５（単なるばね受け部材）が乗せられている。
【００６７】
この第１参考例の３段階流量制御電磁弁１’においては、第１実施形態の３段階流量制御電磁弁１では第３コイルばね５３が第２可動ストッパ５４により最初から圧縮状態で組み込まれていたのに対して、組立て時において第３コイルばね５３は実質的に圧縮されておらず、単にその上にリング状の第２可動ストッパ５５を乗せただけの構成となっている。
【００６８】
▲１▼〔冷房ＯＦＦ、印加電圧Ｖ＝０、（図１、図２）〕
このような構成の電磁弁１においては、前記ソレノイド１０に対して電圧が印加されていないとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、最大隙間Ｌｍａｘが形成される。
【００６９】
また、前記第１可動ストッパ５０’は、前記第２コイルばね５２の付勢力により、その鍔状部５０ａが前記環状ばね受け４５の下面に圧接せしめられており、その上端（頂面）と前記吸引子１５との間には隙間Ｑが形成される。
さらに、前記第３コイルばね５３上の第２可動ストッパ５５と前記第１可動ストッパ５０’の鍔状部５０ａとの間には隙間Ｊが形成される。
【００７０】
▲２▼〔冷房ＯＮ：弱、印加電圧Ｖ＝Ｖａ（図９）〕
一方、前記ソレノイド１０に第１段階電圧Ｖａ（例えば４ボルト）が印加されると、図９に示される如くに、プランジャ２０が引き上げられて、第１コイルばね５１が若干圧縮され、第１弁体２１が前記プランジャ２０と一緒に引き上げられ、第１弁体２１が第２弁体２１から離れて前段オリフィス４１を開き、かつ、前記第１可動ストッパ５０’が前記吸引子１５に接当せしめられて、前記第２コイルばね５２が若干圧縮せしめられる。
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、前記最大隙間Ｌｍａｘより小なる隙間Ｌａが形成される。
【００７１】
また、前記第１可動ストッパ５０’と吸引子１５との間には隙間Ｑが無くなり（第１可動ストッパ５０’が接当）、前記第３コイルばね５３上のリング部材５４と前記第１可動ストッパ５０’の鍔状部５０ａとの間に形成される隙間は、前記ＯＦＦ時のまま、隙間Ｊの状態を維持する。
このときの冷媒の流量は、前記前段オリフィス４１の実効通路断面積により決まるので、比較的少なく、冷房力は弱となる。
【００７２】
▲３▼〔冷房ＯＮ：中、印加電圧Ｖ＝Ｖｂ、（図１０）〕
前記ソレノイド１０に第２段階電圧（例えば７ボルト）が印加されると、図１０に示される如くに、プランジャ２０が第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２の付勢力に抗して前記印加電圧Ｖが第１段階電圧Ｖａのときよりさらに吸引子１５側に引き上げられ、これに伴い、第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２が共に圧縮せしめられて、第１弁体２１が第２弁体２２から離れて前段オリフィス４１を開いたまま、前記第２弁体２２が前記プランジャ２０と一緒に引き上げられ、これにより、第２弁体２２が前記中段オリフィス４２を開き、かつ、前記第３コイルばね５３上の第２可動ストッパ５５が第１可動ストッパ５０’の鍔状部５０ａに接当して前記第３コイルばねが若干圧縮せしめられるが、第３弁体２３は後段オリフィス４３を閉じたままである。
【００７３】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、前記印加電圧Ｖが第１段階電圧Ｖａのときより小なる隙間Ｌｂが形成される。
また、前記第１可動ストッパ５０’と吸引子１５との間には隙間Ｑは生じず、（第１可動ストッパ５０’が接当）、前記第３コイルばね５３上の第２可動ストッパ５５と前記第１可動ストッパ５０’の鍔状部５０ａとの間に形成される隙間Ｊは無くなる（第２可動ストッパ５４が接当）。
このときの冷媒の流量は、前記中段オリフィス４２の実効通路断面積により決まるので、前記印加電圧Ｖが小電圧Ｖａのときよりは多くなり、冷房力は中となる。
【００７４】
▲４▼〔冷房ＯＮ：強、印加電圧Ｖ＝Ｖｃ、（図１１）〕
また、前記ソレノイド１０に第３段階電圧Ｖｃ（例えば１２ボルト）が印加されると、前記吸引子１５の吸引力が最大となり、図１１に示される如くに、前記プランジャ２０が前記第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３の付勢力に抗して最上昇位置（前記吸引子側パッキン４４に接当する位置）まで引き上げられ、前記第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３が共に圧縮せしめられ、それにより、前記第１弁体２１が前記前段オリフィス４１を開き、かつ、前記第２弁体２２が前記中段オリフィス４２を開いた状態で、第３弁体２３がプランジャ２０と一緒に引き上げられ、前記弁座３５から離れて前記後段オリフィス４３を開く。
【００７５】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、隙間が形成されず（プランジャ２０が接当）、また、前記第１可動ストッパ５０’と吸引子１５との間には隙間Ｑは生じず、（第１可動ストッパ５０’が接当）、前記第３コイルばね５３上の第２可動ストッパ５５と前記第１可動ストッパ５０’の鍔状部５０ａとの間にも隙間は生じない（第２可動ストッパ５５が接当）。
【００７６】
したがって、この最大電圧Ｖｃ印加時には、前記後段オリフィス４３の実効通路断面積により決まるので、前記流入口８から流出口９に流れる冷媒の流量が最大となり、冷房力が強となる。
この第１参考例の３段階流量制御電磁弁１’においても第１実施形態のものと略同様な作用効果が得られる。
【００７７】
〔ＩＩＩ〕第２実施形態
図１２は、本発明に係る３段階流量制御電磁弁の第２実施形態を示しており、この第２実施形態の３段階流量制御電磁弁３についても、第１実施形態及び第１参考例の３段階流量制御電磁弁１の各部と同一機能部分については同一の符号を付してそれらの重複説明を省略し、以下においては相違点を重点的に説明する。
【００７８】
この第２実施形態の３段階流量制御電磁弁３では、吸引子１５’におけるプランジャ２０側に前記第１コイルばね５１が配在され、前記吸引子１５’における前記プランジャ２０とは反対側に前記第２コイルばね５２、第３コイルばね５３、断面十字状の第１可動ストッパ５６及び内周係止部５７ａが設けられた第２可動ストッパ５７が配在されている。
【００７９】
また、前記第２コイルばね５２及び第３コイルばね５３の初期セット荷重を外部から調節できるようにすべく、前記吸引子１５’における前記プランジャ２０とは反対側（上側）に、前記第２コイルばね５２及び第３コイルばね５３を受け止める逆凸字状断面を有するばね受け部材８５がＯリング８４を介して摺動可能に嵌挿される筒状嵌挿部８１が延設されるとともに、該筒状嵌挿部８１の外周に雄ねじ部８２が形成され、この雄ねじ部８２に、前記ばね受け部材８５を介して前記第２コイルばね５２及び第３コイルばね５３を押し下げるようにして圧縮することにより、それらの初期セット荷重を調節する逆立有底円筒状のナット部材９０の雌ねじ部９１が螺合せしめられている。
【００８０】
より詳細には、ソレノイド１０のコイル１４、ヨーク１３等の外装ユニットを前記案内スリーブ１２に上から挿入して外嵌するため、前記吸引子１５’の筒状嵌挿部８１の雄ねじ部８２の外径は、前記コイル１４、ヨーク１３等の外装ユニットの内径よりも小さくされている。前記コイル１４、ヨーク１３等の外装ユニットは、取付台３３と前記筒状嵌挿部８１に外嵌固定されたＣリング７８とで挟まれるようにして固定されている。
【００８１】
前記第１コイルバネ５１は、前記吸引子１５’の下側に配在された吸引子側パッキン４４とプランジャ２０の上面に設けられたばね受け凹部２０ａとの間に縮装され、前記第１可動ストッパ５６は、下半分が吸引子１５’に貫設された挿通穴１５ａに挿入され、その鍔状部５６ａが前記筒状嵌挿部８１の底面１５ｂ（吸引子上面）に接当せしめられている。前記ばね受け部材８５と前記第１可動ストッパ５６の鍔状部５６ａとの間には第２コイルバネ５２が縮装され、前記ばね受け部材８５と前記第２可動ストッパ５７との間には第３コイルバネ５３が縮装されている。
【００８２】
したがって、かかる構成のもとでは、組立て後に、外部から前記ナット部材９０を前記筒状嵌挿部８１にねじ込むように回せば、それらの雄ねじ部８２と雌ねじ部９１が螺合して前記ばね受け部材８５が押し下げられ、それによって、第２コイルバネ５２及び第３コイルバネ５３が同時に圧縮されて、それらの初期セット荷重が調節されることになる。
【００８３】
▲１▼〔冷房ＯＦＦ、印加電圧Ｖ＝０、（図１２）〕
このような構成の電磁弁３においても、前記ソレノイド１０に対して電圧が印加されていないとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（のばね受け凹部２０ａ）との間には、最大隙間Ｌｍａｘが形成される。
【００８４】
また、前記第１可動ストッパ５６は、前記第２コイルばね５２の付勢力により、その鍔状部５６ａが前記筒状嵌挿部８１の底面１５ｂ（吸引子上面）に接当せしめられており、その下端面と前記プランジャ２０との間には隙間Ｒが形成される。
さらに、前記第２可動ストッパ５７の内周係止部５７ａと前記第１可動ストッパ５６の鍔状部５６ａとの間には隙間Ｐが形成される。
【００８５】
▲２▼〔冷房ＯＮ：弱、印加電圧Ｖ＝Ｖａ（図１３）〕
一方、前記ソレノイド１０に第１段階電圧Ｖａ（例えば４ボルト）が印加されると、図１３に示される如くに、プランジャ２０が引き上げられて、第１コイルばね５１が若干圧縮され、第１弁体２１が前記プランジャ２０と一緒に引き上げられ、第１弁体２１が第２弁体２１から離れて前段オリフィス４１を開き、かつ、前記前記プランジャ２０が第１可動ストッパ５６に接当せしめられて、前記第２コイルばね５２が若干圧縮せしめられる。
【００８６】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、前記最大隙間Ｌｍａｘより小なる隙間Ｌａが形成され、前記第２可動ストッパ５７の内周係止部５７ａと前記第１可動ストッパ５６の鍔状部５６ａとの間に形成される隙間は、前記ＯＦＦ時のまま、隙間Ｐの状態を維持する。
このときの冷媒の流量は、前記前段オリフィス４１の実効通路断面積により決まるので、比較的少なく、冷房力は弱となる。
【００８７】
▲３▼〔冷房ＯＮ：中、印加電圧Ｖ＝Ｖｂ、（図１４）〕
前記ソレノイド１０に第２段階電圧（例えば７ボルト）が印加されると、図１４に示される如くに、プランジャ２０が第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２の付勢力に抗して前記印加電圧Ｖが第１段階電圧Ｖａのときよりさらに吸引子１５側に引き上げられ、これに伴い、第１コイルばね５１及び第２コイルばね５２が共に圧縮せしめられて、第１弁体２１が第２弁体２２から離れて前段オリフィス４１を開いたまま、前記第２弁体２２が前記プランジャ２０と一緒に引き上げられ、これにより、第２弁体２２が前記中段オリフィス４２を開き、かつ、第２可動ストッパ５７の内周係止部５７ａが第１可動ストッパ５６の鍔状部５６ａに接当して前記第３コイルばねが若干圧縮せしめられるが、第３弁体２３は後段オリフィス４３を閉じたままである。
【００８８】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、前記印加電圧Ｖが第１段階電圧Ｖａのときより小なる隙間Ｌｂが形成される。
【００８９】
また、前記第１可動ストッパ５６とプランジャ２０との間には隙間Ｒは生じず、（第１可動ストッパ５６が接当）、第２可動ストッパ５７の内周係止部５７ａと前記第１可動ストッパ５６の鍔状部５６ａとの間に形成される隙間Ｐは無くなり（第２可動ストッパ５７が接当）第１可動ストッパ５６の鍔状部５６ａと筒状嵌挿部８１の底面１５ｂとの間に隙間Ｍが形成される。
このときの冷媒の流量は、前記中段オリフィス４２の実効通路断面積により決まるので、前記印加電圧Ｖが小電圧Ｖａのときよりは多くなり、冷房力は中となる。
【００９０】
▲４▼〔冷房ＯＮ：強、印加電圧Ｖ＝Ｖｃ、（図１５）〕
また、前記ソレノイド１０に第３段階電圧Ｖｃ（例えば１２ボルト）が印加されると、前記吸引子１５の吸引力が最大となり、図１５に示される如くに、前記プランジャ２０が前記第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３の付勢力に抗して最上昇位置（前記吸引子側パッキン４４に接当する位置）まで引き上げられ、前記第１コイルばね５１、第２コイルばね５２、及び第３コイルばね５３が共に圧縮せしめられ、それにより、前記第１弁体２１が前記前段オリフィス４１を開き、かつ、前記第２弁体２２が前記中段オリフィス４２を開いた状態で、第３弁体２３がプランジャ２０と一緒に引き上げられ、前記弁座３５から離れて前記後段オリフィス４３を開く。
【００９１】
このとき、前記吸引子側パッキン４４とプランジャ２０（の上端面）との間には、隙間が形成されず（プランジャ２０が接当）、また、前記第１可動ストッパ５６とプランジャ２０との間には隙間Ｒは生じず、（第１可動ストッパ５６が接当）、前記第２可動ストッパ５７の内周係止部５７ａと前記第１可動ストッパ５６の鍔状部５０ａとの間にも隙間は生じない（第２可動ストッパ５６が接当）。
さらに、第２可動ストッパ５７の下端と前記筒状嵌挿部８１の底面１５ｂ（吸引子上面）との間に隙間Ｚが形成される。
【００９２】
したがって、この最大電圧Ｖｃ印加時には、前記後段オリフィス４３の実効通路断面積により決まるので、前記流入口８から流出口９に流れる冷媒の流量が最大となり、冷房力が強となる。
この第２実施形態の３段階流量制御電磁弁３においても第１実施形態のものと略同様な作用効果が得られる。
【００９３】
〔ＩＶ〕第２参考例
図１６は、本発明に係る３段階流量制御電磁弁の第２参考例の主要部を示しており（冷房ＯＦＦ時）、この第２参考例の３段階流量制御電磁弁４については、第１実施形態及び第１参考例の３段階流量制御電磁弁１、１’の各部と同一機能部分については同一の符号を付してそれらの重複説明を省略し、以下においては相違点を重点的に説明する。
この第２参考例の３段階流量制御電磁弁４は、組立て性の向上、製造コストの削減等を図るべく、主として、前記第１実施形態、第１参考例におけるプランジャ２０の第１弁体２１及び第２弁体２２周りを改造したものである。
【００９４】
すなわち、プランジャ２０’には、その中央部を上下方向に貫通するように段付きの貫通穴２０Ａが形成されており、この貫通穴２０Ａ内に、弁座３５側（下側）から吸引子１５側（上側）にかけて、第３弁体２３、第２弁体２２’、前記第１弁体２１’、第２コイルばね５２、及び、第１可動ストッパ５０’が、それぞれ当該プランジャ２０の長さ方向に沿って（上下方向に）移動可能に、かつ、順次、当接した状態で直列に挿入されている。
【００９５】
詳細には、前記第１弁体２１’は、前記第１実施形態、第１参考例の第１弁体２１のように、前段オリフィス４１を開閉するためのボール２１ａをカシメ固定した構造ではなく、前記ボール２１ａに代えて半球状突部２１ｂが一体に突設された構造となっている。これにより、当該第１弁体の製造、組立コストが低減される。また、第１実施形態、第１参考例では、第１弁体２１を下向きに付勢するコイルばね６５が必要であったが、第２参考例では不要である。
【００９６】
前記第２弁体２２’は、前記第１、第２実施形態の第２弁体２２のように、縦溝２５、２５、…を有する複雑な形状ではなく、中央部に前段オリフィス４１が形成された断面逆凸字状の単純な段付き円筒状となっている。その代わり、前記プランジャ２０’における前記第２係止部１０２より前記第３弁体２３側に、前記流入口８からの冷媒を、前記第２弁体２２’を通さずに直接前記中段オリフィス４２に導く横穴１０５、１０５、…が形成されている。これにより、当該第２弁体２２’及びその周辺の製造、組立コストが低減される。
【００９７】
さらに、前記プランジャ２０’には、前記第１弁体２１’の前記第２弁体２２’側への移動を阻止するが、前記第２弁体２２’は通す内径の、前記第１実施形態、第１参考例における第１係止リング７１に代わる第１係止部１０１が一体に設けられるとともに、前記第２弁体２２’の前記第３弁体２３側への移動を阻止する、前記第１実施形態、第１参考例における第２係止リング７２に代わる第２係止部１０２が一体に設けられている。
【００９８】
上記のような構成にしたことにより、当該３段階流量制御電磁弁の組立てに際し、前記第１実施形態、第１参考例のものでは、プランジャ２０の下側から、順次、コイルばね６５及び第１弁体２１を挿入した後、第１係止リング７１を挿入してそれをカシメ固定し、しかる後、第２弁体２２を挿入し、その後、第２係止リング７２を挿入してそれをカシメ固定するという煩わしい作業が必要であったが、第２参考例では、プランジャ２０’の上側から、第２弁体２２’を先頭にして順次、前記第１弁体２１’、第２コイルばね５２及び第３コイルばね５３及び第１可動ストッパ５０を落とし込めばよく、煩わしいカシメ作業が不要となる。そのため、製造コスト、組立コストが一層低減される。
【００９９】
なお、第１実施形態、第１参考例では、第１弁体２１と第１係止リング７１との間には組立て誤差、加工誤差等を吸収するための所要の隙間が形成されているが、第２参考例では、第１弁体２１’は第１係止部１０１に接当せしめられており、組立て誤差、加工誤差等は、第３体弁２３ｂの上端面とこの上端面と対向するプランジャ２０の下端面との間に形成される隙間Ｌ’で吸収するようになっている。
【０１００】
また、弁本体部３０’には、第１実施形態、第１参考例における取付台３３に代えて、カシメ用筒状取付部１１０が設けられ、このカシメ用筒状取付部１１０に、案内スリーブ１２の下端に形成された鍔状部１２ａがＯリング３４に乗るように挿入されて、その下端部外周に外嵌された取付リング１１２を介して前記カシメ用筒状取付部１１０の上端部によりカシメ固定されている。これによっても、第１実施形態、第１参考例における、案内スリーブ１２、取付台３３を固定するためのねじ切り、ロー付け等が不要となるので、製造コスト、組立コストの低減が図られる。
【０１０１】
なお、第１実施形態の３段階流量制御電磁弁１では、第３コイルばね５３が第２可動ストッパ５４により最初から圧縮状態で組み込まれていたのに対して、第２参考例では、第１参考例と同様に、組立て時において第３コイルばね５３は実質的に圧縮されておらず、しかも、第１参考例における第２可動ストッパ５５の役目は、第３コイルばね５３の上端部で担うようになっている。
このような構成とされた第２参考例の３段階流量制御電磁弁４においても、前記実施形態と同様に３段階流量制御が行われ、前記実施形態と略同様な作用効果が得られる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る電磁弁は、構造が比較的簡単でかつ低コストで容易に製作できるものでありながら、流量を３段階に切り換えることができると共に、流量切り換え弁と膨張弁の両方の役目を果たし得るようにされ、しかも、ソレノイドの吸引力やコイルばねの付勢力のばらつき、寸法誤差、組立て誤差等に起因するプランジャの位置ずれや電圧変動、流体圧変動等に対して対拠（許容）できる範囲を広げることができ、流量切り換え動作の確実性、信頼性を向上させることができる。
【０１０３】
簡単な構成を付加するだけで、各コイルバネの初期セット荷重を外部から調節することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電磁弁の第１実施形態の印加電圧が０Ｖの状態（初期セット状態）を示す断面図。
【図２】  図１に示される電磁弁のプランジャ周辺を拡大して示す断面図。
【図３】  図１に示される電磁弁の印加電圧が小のときの状態を示す断面図。
【図４】  図１に示される電磁弁の印加電圧が中のときの状態を示す断面図。
【図５】  図１に示される電磁弁の印加電圧が大のときの状態を示す断面図。
【図６】  本発明に係る電磁弁の作用効果の説明に供される、ソレノイドの電圧−吸引力特性を示すグラフ。
【図７】  本発明に係る電磁弁の第１参考例の印加電圧が０Ｖの状態（初期セット状態）を示す断面図。
【図８】  図７に示される電磁弁のプランジャ周辺を拡大して示す断面図。
【図９】  図７に示される電磁弁の印加電圧が小のときの状態を示す断面図。
【図１０】  図７に示される電磁弁の印加電圧が中のときの状態を示す断面図。
【図１１】  図７に示される電磁弁の印加電圧が大のときの状態を示す断面図。
【図１２】  本発明に係る電磁弁の第２実施形態の印加電圧が０Ｖの状態（初期セット状態）を示す断面図。
【図１３】  図１２に示される電磁弁の印加電圧が小のときの状態を示す断面図。
【図１４】  図１２に示される電磁弁の印加電圧が中のときの状態を示す断面図。
【図１５】  図１２に示される電磁弁の印加電圧が大のときの状態を示す断面図。
【図１６】  本発明に係る電磁弁の第２参考例の主要部の印加電圧が０Ｖの状態（初期セット状態）を示す断面図。
【符号の説明】
１  電磁弁
８  流入口
９  流出口
１０  ソレノイド
１２  案内スリーブ
１５  吸引子（ステータ）
２０  プランジャ
２１  第１弁体
２２  第２弁体
２３  第３弁体
２７  凹所
３０  弁本体部
３２  弁室
３２Ａ  第１弁室
３２Ｂ  第２弁室
４１  前段オリフィス
４２  中段オリフィス
４３  後段オリフィス
４４  吸引子側パッキン
５０  第１可動ストッパ
５１  第１コイルばね
５２  第２コイルばね
５３  第３コイルばね
５４  第２可動ストッパ
６０  外周通路部
８１  筒状嵌挿部
８２  雄ねじ部
８５  ばね受け部材
９０  ナット部材
９１  雌ねじ部
１００  エアコン制御部
２００  電源（車載バッテリ）
【図１】
0004544699.tif 000002
【図２】
0004544699.tif 000003
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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