(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体と、該弁本体の上部に取り付けられ電磁コイルと該電磁コイルにより作動するプランジャとを有する電磁操作部からなり、前記弁本体の内部に弁室が形成されるとともに、該弁室内を一次室と二次室とに分割する弁座が設けられ、前記一次室と二次室とのそれぞれに連通するように前記弁本体に一次継手と二次継手とが取り付けられ、前記電磁操作部に、前記プランジャをガイドするためのプランジャチューブと、前記電磁コイルの通電時に前記プランジャを吸引するための吸引子とが設けられ、前記プランジャの下端部に前記弁座を接離可能な弁体が弁ばねを介して取り付けられるとともに、前記プランジャと前記吸引子との間にプランジャばねが介設された通電開形電磁弁において、
前記プランジャの下端部に前記弁体の収納孔が形成され、該収納孔の内部に前記弁ばねが配設され、前記弁体が前記弁座に当接する弁閉時に、前記弁体が、一定寸法βだけ前記弁ばねに抗して開弁方向へ移動し得るように前記収納孔に収納されており、前記弁本体の前記プランジャの挿入口の周縁に、弁閉時に、前記プランジャに形成された係合段部に係合して弁閉方向への移動を停止させるストッパが設けられ、弁全開時における前記プランジャの前記係合段部と前記ストッパとの間の間隔γが、前記プランジャのリフトＬに等しい寸法に設定されていることを特徴とする高耐久形電磁弁。
【請求項２】
請求項１に記載の高耐久形電磁弁において、前記プランジャの下端部に、前記弁体のリフト時に該弁体を下方から押し上げる押さえ板が取り付けられ、該押さえ板と前記弁体との間の間隔αが、前記電磁コイルへの通電途中及び弁開時に０となるように設定されていることを特徴とする高耐久形電磁弁。
【請求項３】
請求項２に記載の高耐久形電磁弁において、弁全開時の弁リフトをｌ、前記間隔γをＬ１としたとき、Ｌ＝ｌ＋α，α≧０，β＞０，Ｌ１＝α１（α１≧α）に設定されていることを特徴とする高耐久形電磁弁。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の高耐久形電磁弁において、前記プランジャチューブの内面と摺接する前記プランジャの外周面及び前記プランジャばねと摺接する前記プランジャばねの収納部の内面との間の摺動部に窒化処理などによる表面硬化処理が行われていることを特徴とする高耐久形電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルの冷媒制御（冷媒絞り）弁として好適な常閉式電磁弁に関し、特に耐久性を向上させた高耐久形電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルの冷媒制御（冷媒絞り）弁として好適な電磁弁として、図６に示すようなものが提案されている。
即ち、この電磁弁も通電開形電磁弁であって、図６に示すように、弁本体１２と、弁本体１２の上部に取り付けられ電磁コイル３とこの電磁コイル３により作動するプランジャ６とを有する電磁操作部２０とからなり、弁本体１２の内部に弁室１２ａが形成されるとともに、弁室１２ａ内を一次室と二次室とに分割する弁座１５が設けられ、一次室と二次室とにそれぞれ連通するよう弁本体１２に一次継手１３及び二次継手１４とが取り付けられている。
【０００３】
電磁操作部２０に、プランジャ６をガイドするためのプランジャチューブ７と、電磁コイル３の通電時にプランジャ６を吸引するための吸引子４とが設けられ、プランジャ６の下端部に、弁座１５を開閉可能な弁体１０が取り付けられるとともに、プランジャ６と吸引子４との間にプランジャばね５が介設されて構成されている。なお、プランジャチューブ７は弁本体１２に一体構造に形成されており、プランジャばね５はプランジャ６に形成されたばね収納部６ｄ内に収納されている。図６において、符号１は取り付けボルト、２は外函を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような構成の従来の電磁弁では、繰り返し作動（弁開閉）が数百万回繰り返すと、
（ａ）吸引子とプランジャとの衝突による接触面の変形、
（ｂ）プランジャチューブ内面とプランジャ外周面との間、及びプランジャばねとプランジャばね収納部内面との間の摺動により生じるコンタミ（金属屑）による磁気音の発生、
（ｃ）作動電圧の上昇（作動により弁座が徐々に沈んでいき、その結果プランジャのリフトが大きくなることが原因で作動電圧が上昇する）、
（ｄ）弁座の破壊｛弁体がステンレスの球体であるのに対し弁座が黄銅であるため、作動（弁開閉）の繰返しによる衝撃で弁座が下がる（えぐれる）現象｝などによる流量変化や弁漏れ、
などの不都合が発生するという課題がある。
（ｅ）環境問題において従来の冷媒を改良した新規の代替冷媒であるＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａ等は、従来の冷媒用潤滑油よりコンタミによる劣化が発生しやすい。
このため、代替冷媒を使用する冷凍サイクルの電磁弁に対して、規格範囲が設けられるので、これに対応した電磁弁の開発が必要となる。
【０００５】
電磁弁において、弁体が弁座を閉鎖するときに、プランジャの頭部が弁座の周囲に衝突しその衝突によってプランジャが磨耗するのを抑制するものとして、実開昭６１−８７２７５号公報に記載の電磁弁が提案されている。
【０００６】
この電磁弁は、図７に示すように、流入ポ−ト０２と流出ポ−ト０３とを連通させる通路を内部に備えた弁本体０１と、上記通路に設けた弁座０５と、弁座０５を開閉する弁体０６と、弁体０６をプランジャばね０７に抗して弁開方向に付勢する電磁石０８とを備えた電磁弁において、弁体０６の収納部を単純な孔０１０によって形成し、この孔０１０に弁ばね０１１で付勢された弁体０６を収容して、プランジャ０９の頭部に被着した中心に孔を有する弁押さえ０１２で係合保持させるように構成し、プランジャ０９の摺動によって弁体０６が弁座０５を閉鎖するときは、弁体０６がばね０１１に抗して孔０１０内で摺動し、その際、プランジャ０９の頭部に被着した弁押さえ０１２が弁座０５の周囲に当接し、プランジャ自体の磨耗などによる損耗を抑制できるようになっている。
【０００７】
このほか、作動電圧を低くかつ安定させることができるようにした電磁弁も、例えば実開昭６４−１１４８４号公報に記載されている。
しかし、これらいずれの従来の電磁弁も、上記（ａ）〜（ｄ）なる課題を解決したものではない。本発明は、図６に示した形式の電磁弁における上記（ａ）〜（ｅ）なる課題を解決しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、  弁本体と、該弁本体の上部に取り付けられ電磁コイルと該電磁コイルにより作動するプランジャとを有する電磁操作部からなり、前記弁本体の内部に弁室が形成されるとともに、該弁室内を一次室と二次室とに分割する弁座が設けられ、前記一次室と二次室とのそれぞれに連通するように前記弁本体に一次継手と二次継手とが取り付けられ、前記電磁操作部に、前記プランジャをガイドするためのプランジャチューブと、前記電磁コイルの通電時に前記プランジャを吸引するための吸引子とが設けられ、前記プランジャの下端部に前記弁座を接離可能な弁体が弁ばねを介して取り付けられるとともに、前記プランジャと前記吸引子との間にプランジャばねが介設された通電開形電磁弁において、
前記プランジャの下端部に前記弁体の収納孔が形成され、該収納孔の内部に前記弁ばねが配設され、前記弁体が前記弁座に当接する弁閉時に、前記弁体が、一定寸法βだけ前記弁ばねに抗して開弁方向へ移動し得るように前記収納孔に収納されており、前記弁本体の前記プランジャの挿入口の周縁に、弁閉時に、前記プランジャに形成された係合段部に係合して弁閉方向への移動を停止させるストッパが設けられ、弁全開時における前記プランジャの前記係合段部と前記ストッパとの間の間隔γが、前記プランジャのリフトＬに等しい寸法に設定されている構成とすることで、閉弁時、プランジャばねのばね力が弁体に直接伝わるのを防止し、その結果、弁体の作動による変形を小さくして電磁弁の耐久性を向上するようにし、作動電圧の上昇を押さえるようにして課題解決の手段としている。
【０００９】
また、本発明はプランジャの下端部に、前記弁体のリフト時に該弁体を下方から押し上げる押さえ板が取り付けられ、該押さえ板と前記弁体との間の間隔αが、前記電磁コイルへの通電途中及び弁開時に０となるように設定することで、閉弁時、弁ばねのばね力が弁座に作用するようになり、加工寸法のバラツキによる影響を小さくし、弁漏れ性能の安定化、キックによる作動電圧の低下を図るようにして課題解決の手段としている。
【００１０】
更に、本発明は、上記の電磁弁において、上記プランジャチューブの内面と摺接するプランジャの外周面及びプランジャばねと摺接するプランジャばねの収納部の内面及び弁ばねの弁収納孔の内面に窒化処理などによる表面硬化処理を施すことによって、摺動によるコンタミの発生を抑制するようにして課題解決の手段としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての高耐久形電磁弁について説明する。
図１はその非通電時を示す側断面図、図２は図１の主要部を拡大して示す側断面図、図３はその弁開途中を示す側断面図、図４はその全開時を示す側断面図、図５は各モ−ドと各部との寸法関係を示す表である。なお、図１〜図４において図６と同じ符号はほぼ同一の部材を示している。
【００１２】
この実施形態の電磁弁も、通電開形であって、弁本体１２と、弁本体１２の上部に取り付けられ電磁コイル３とこの電磁コイル３により作動するプランジャ６とを有する電磁操作部２０とからなり、弁本体１２の内部に弁室１２ａが形成されるとともに、弁室１２ａ内を一次室と二次室とに分割する弁座１５が設けられ、一次室と二次室とにそれぞれ連通するよう弁本体１２に一次継手１３および二次継手１４とが取り付けられている。
【００１３】
電磁操作部２０に、プランジャ６をガイドするためのプランジャチューブ７と、電磁コイル３の通電時にプランジャ６を吸引するための吸引子４とが設けられ、プランジャ６の下端部の孔内に、弁座１５を開閉可能な弁体１０が、弁ばね９を介して上下動可能に取り付けられるとともに、プランジャ６と吸引子４との間にプランジャばね５が介設されて構成されている。プランジャばね５はプランジャ６の上端面に形成されたばね収納孔に収納されている。なお、プランジャチューブ７は弁本体１２にろう付け接合により一体構造に形成されている。更にプランジャチューブ７の上端部は吸引子４に溶接接合されている。図中の符号１は取り付けボルト、２は外函を示している。
【００１４】
図２に詳細に示すように、プランジャ６の下端部に、リング状の押さえ板１１がカシメにより取り付けられていて、この押さえ板１１の上面と弁体１０の底面とが係合するようになっている。非通電時、プランジャ６は、プランジャばね５のばね力で押し下げられており、弁体１０は弁ばね９のばね力で弁座１５に当接する。そしてこの場合、弁体１０の底面と押さえ板１１の上面との間に、寸法α（例えば０．５ｍｍ）の隙間が形成されるように、弁座１５、押さえ板１１の取り付け位置、弁体１０の形状が設定されている。又、弁体の上面とプランジャ６の内部段部６ｃとの間に寸法βの隙間を設定されている。そして、この実施形態では、弁体１０は合成樹脂材で形成されている。
【００１５】
弁本体１２におけるプランジャ６の挿入部は円形に形成されており、この円形部にリング状のストッパ８が取り付けられている。ストッパ８の上面はプランジャ６に形成された下方段部（ストッパ８との接触段部）６ｂにその下側から当接してプランジャ６の下方向ストロ−クを制限（停止）する機能を有するものである。非通電時、プランジャ６は、弁体１０とともにプランジャばね５のばね力で押し下げられ、その下方段部６ｂの下面にストッパ８の上面が当接した状態で停止する。つまり、ストッパ８を設けたことにより、弁座１５が沈むことがなく、プランジャ６の位置が一定することになる。したがって、非通電時にはストッパ８の上面とプランジャ６の下方段部６ｂの下面との間に、隙間はないが、通電により、弁開方向へプランジャ６が移動する（上動）につれて両者間の寸法γは次第に増加する。その模様については後述する。
【００１６】
弁閉時（非通電時）に、プランジャ６の上面と吸引子４の下面との間に、プランジャリフトＬに相当する寸法の隙間が設定されている。
【００１７】
弁体１０はプランジャ６の下端部に形成された弁収納孔６ａ内に配設されており、弁閉時（非通電時）に弁体１０の頂面と弁収納孔６ａの天井面との間に、寸法β（例えば０．５ｍｍ）の隙間が形成されている。弁ばね９も弁収納孔６ａ内に設けられている。
【００１８】
更に、この実施形態では、プランジャ６については、プランジャチューブ７と摺接する外周面、吸引子４との接触面、ストッパ８との接触段部６ｂ及びプランジャばねのばね収納孔６ｃ、弁収納孔６ａ内のばねとの摺動部に、窒化処理などによる硬化処理が行われていて、耐久性を高める構成となっている。更に、吸引子４の表面の一部にも同様の硬化処理が行われている。窒化処理自体は周知の技術であるが、敢えて示せば、例えば第２６０７８４６号公報や実開昭５６−１１７５１８号公報などに記載されている。
【００１９】
上記の構成において、電磁コイル３が非通電時は、弁ばね９のばね力により、弁体１０が弁座１５に押しつけられて、この電磁弁は「弁閉」状態にある。この状態のもとに、電磁コイル３に通電が行われると、プランジャ６はプランジャばね５に抗して上方に吸引される。この吸引工程の途中（弁開途中；図３に示す）で押さえ板１１は弁体１０を引っかけ持ち上げる。最終的にはプランジャ６がリフトＬだけ上方に吸引されて吸引子４に当接し、図４に示す「弁開」状態にいたる。この時、弁リフト＝ｌ，プランジャリフト＝０，α＝０，β＝β２，γ＝Ｌである。α，βおよびγをこのような関係に設定することにより、弁体などに無理な力が加わるのを防止することが可能となる。
【００２０】
上記の「弁開途中」時、弁リフト＝０にも係わらず、プランジャ６はα１上昇し、プランジャリフトは（Ｌ−α１）となる。したがって、α＝０，β＝β２，γ＝Ｌ１（＝α１）となる。この状態は弁閉時にも発生する。
つまり、弁体１０の「弁開」状態において、電磁コイル３への通電が遮断されると、プランジャ６は弁体１０とともに下降して「弁閉」に向かう。この弁閉動作の途中で、上記の「弁開途中」と同じ状態になる。したがって、弁閉は、プランジャ６が吸引子４から離脱することから始まって、途中、弁体１０が弁座１５に当接して流体の流れを停止し、更にプランジャ６が下降することでストッパ８がプランジャの接触段部６ａに当接しプランジャ６の下降が停止して、「弁閉」状態となる。なお、図５にも記載してあるが、各記号は、Ｌ＝ｌ＋α，α≧０，β＞０，Ｌ１＝α１の関係にある。
【００２１】
このように、この実施形態では、「弁開」動作及び「弁閉」動作の各動作において、プランジャ６と弁体１０とが同時に弁開方向あるいは弁閉方向に移動することがなく、弁体１０の上面とプランジャ６の内部段差６ｃとの間に寸法βの隙間を設定したため、閉弁時、寸法βの隙間がクッシヨンの作用を行い、プランジャばね５のばね力が弁体１０に直接伝わるのを防止する。その結果、弁体１０の作動による変形を小さくすることができ、耐久性を向上することが可能となる。
【００２２】
また、弁体１０の底面と押さえ板１１の上面との間に、寸法αの隙間を設定したことにより、閉弁時、弁ばね９のばね力が弁座１５に作用するようになり、加工寸法のバラツキによる影響を小さくし、弁漏れ性能の安定化、キックによる作動電圧の低下を図ることができる。
【００２３】
更に、弁体１０を弁座１５に押しつける弁ばね９をプランジャ６内に配置している構成により、安定した弁押さえ力を弁座１５に与えることが可能となって、低圧弁漏れ対策となる。また耐久性の向上も図れる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の高耐久形電磁弁によれば、以下のような効果が得られる。
（１）弁体が弁座に当接する弁閉時に、弁体が、寸法βだけ弁ばねに抗して開弁方向へ移動し得るように、弁体の収納孔に収納する構成とすることで、閉弁時、プランジャばねのばね力が弁体に直接伝わるのを防止し、その結果、弁体の作動による変形を小さくして電磁弁の耐久性を向上することができる。
（２）プランジャのプランジャチューブに対する摺接面や、ばねとの接触部などに窒化処理などによる表面硬化処理を施こす構成により摺動に伴うコンタミの発生の抑制ができ、耐磨耗を向上することができる。
（３）弁体の底面と押さえ板の上面との間に、寸法αの隙間を設定したことにより、閉弁時、弁ばねのばね力が弁座に作用するようになり、加工寸法のバラツキによる影響を小さくし、弁漏れ性能の安定化、キックによる作動電圧の低下を図ることができる。
（４）弁閉時に、プランジャに形成された係合段部に係合してプランジャの弁閉方向への移動を停止させるストッパを設け、弁全開時におけるプランジャの係合段部とストッパとの間の間隔γを、プランジャのリフトＬに等しい寸法に設定することで、作動電圧の上昇を押さえることができる。
（５）上記（１）乃至（４）により、プランジャの衝突による接触面の変形、摺動により発生するコンタミによる磁気音の発生、作動電圧の上昇、弁座の破壊による流量変化や弁漏れの発生などを防止でき、電磁弁の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る高耐久形電磁弁の非通電時（弁閉時）を示す側断面図である。
【図２】図１の高耐久形電磁弁の主要部を拡大して示す側断面図である。
【図３】図１の高耐久形電磁弁の弁開途中を示す側断面図である。
【図４】図１の高耐久形電磁弁の全開時を示す側断面図である。
【図５】図１の高耐久形電磁弁の各モ−ドにおける各部の寸法関係を示す表である。
【図６】従来の冷凍サイクルの冷媒制御（冷媒絞り）弁として好適な電磁弁の側断面図である。
【図７】従来の他の冷凍サイクルの冷媒制御（冷媒絞り）弁として好適な電磁弁の側断面図である。
【符号の説明】
１    取付けボルト
２    外函
３    電磁コイル
４    吸引子
５    プランジャばね
６    プランジャ
６ａ  弁収納孔
６ｂ  下方段部（ストッパ８との接触段部）
６ｃ  上方段部
７    プランジャチューブ
８    ストッパ
９    弁ばね
１０  弁体
１１  押さえ板
１２  弁本体
１２ａ  弁室
１３  一次継手
１４  二次継手
１５  弁座
２０  電磁操作部
２１  銅リング（隈どりコイル）。
【図１】
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【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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