(57)【要約】【課題】  本発明は、エナメル線によってコイルを巻回してなる電磁弁コイルに係わるものであり、前記コイルを構成する一部のエナメル線には可変抵抗素子が並列接続されていることを特徴とする。【解決手段】  この電磁弁コイルは、当該可変抵抗素子により電磁弁が始動段階から保持段階へ移行する過程において大から小へと電磁コイルに印加する電流を簡単且つ自動的に発生することを実現し、更に強から弱への電磁界を発生して省エネ効果を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エナメル線によってコイルを巻回してなる電磁弁コイルであって、前記コイルを構成する一部のエナメル線には可変抵抗素子が並列接続されていることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁弁コイルにおいて、前記コイルは分巻コイルによって直列接続されてなることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁弁コイルにおいて、前記コイルに直列接続してなる各分巻コイルのエナメル線は、その線径が同一であるか、または相違していることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項４】
請求項２に記載の電磁弁コイルにおいて、前記可変抵抗素子は前記分巻コイルに並列接続されていることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項５】
請求項１に記載の電磁弁コイルにおいて、前記コイルは線径が同一であるエナメル線によって巻回してなり、前記エナメル線の両端の間に前記可変抵抗素子を接続するための接点が設けられていることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電磁弁コイルにおいて、前記可変抵抗素子は正特性温度係数素子であることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項７】
請求項６に記載の電磁弁コイルにおいて、前記正特性温度係数素子はサーミスターであることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項８】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電磁弁コイルにおいて、前記コイルは少なくとも外周の一部が絶縁材料により密閉されていることを特徴とする、電磁弁コイル。
【請求項９】
請求項８に記載の電磁弁コイルにおいて、前記可変抵抗素子は前記絶縁材料内に封入されているか、または前記絶縁材料の外に露出していることを特徴とする電磁弁コイル。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電磁弁コイルにおいて、電磁弁の動作中に、前記コイルの両端に定電圧を印加することを特徴とする電磁弁コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイルに関するものであり、その電磁界により冷凍・冷蔵システムまた空気調和システム用の冷媒流向の電磁弁を制御し、電磁弁が始動段階から保持段階へ移行する過程において強から弱への電磁界を発生させて省エネ効果を達成する。
【背景技術】
【０００２】
双安定電磁弁（中国特許出願番号：０３２７１７２５．３）のような、媒介流向を制御するための各種弁は、パルス電流により電磁弁を起動してから、永久磁力により弁をある作動位置に保持させ、省エネ目的を達成するものであり、熱ポンプによる空気調和機が暖房、冷房という２モード相互間の切換を制御するための四方切換弁のような、他種類の弁は、始動時に比較的大きい始動電流が必要となり、作動位置に達してから、弁を当該作動位置に保持するために、さらに保持電流が必要となる。前記四方切換弁は、周知の通り、図７に示すように、電磁コイルＬがケーシングのスリーブ１０の外側に設けられ、電磁コイルＬの外周には支持部材１５が装着され、貫通穴内に蓋を構成する固定芯金１２及びケーシングを構成するスリーブ１０が挿設されており、前記固定芯金１２と支持部材１５は固定ボルト１４により接続されている。コイルに電源を投入し、または電源が切断されたときに、プランジャ７の直線運動により、スライダー６が弁内で移動するように駆動し、スライダー６を出入口流路１〜４間にシフトさせ、冷媒流体のオン／オフ切換により方向が変更される。より具体的に言うと、例えば圧縮機（図示せず）の出力冷媒が流路１を介して導入され、その後、流路２と３または流路３と４に導入されて、方向が変更される。
【０００３】
前記四方切換弁は、プランジャが電磁界における位置により、始動時に、バネ力及び抗力を克服して動作できるように、比較的大きい電流力が必要となる。従って、実際に実施する際に、プランジャを所望の作動位置に駆動させるように電磁コイルに比較的大きい電流（通常はこれを始動電流と称す。）を与える場合が多い。作動位置に到達してから、プランジャを当該作動位置（通常は当該電流を保持電流と称す。）に保持する。しかし、この構造の始動電流は保持電流と一致しているものの、保持段階の作動時間が長く、電気消耗量が比較的大きい。
【０００４】
さらに、コイルを通った電流が一定（コイル両端の定電圧による）であるときに、プランジャが受ける電磁力の大きさは、電磁界における位置にもよるものであり、プランジャが保持位置で作動するときに、プランジャの受けた電磁力がその始動位置の受けた電磁力よりも遥かに大きいことから、大きさが始動電流と同じ電流を保持電流とする場合、電気エネルギーが明らかに無駄になる。
【０００５】
上記の伝統的な考えを改良するものとして、特許文献１では、二つの電源を用いて電磁弁の電磁コイルを制御し、高電圧端に正特性温度係数素子（ＰＴＣ）を接続して、弁コイルに通電するときに発生する過大な電流を制御し、弁コイルと制御回路の焼損を防止する提案があった。
【０００６】
また、特許文献２では、電磁弁コイルにツェナーダイオードとダイオードとを直列接続してなる補助回路が接続され、プランジャを迅速に復帰させるよう電流が切断されてからコイルを通った電流を速やかにゼロにならしめる発明が公開されているが、本発明の始動段階と保持段階に該当しないものであり、電磁弁の保持段階における低電流要求を実際に満たすことができなかった。
【０００７】
上記の構造に示すように、特許文献１に記載の高電圧、低電圧という２つの電源からなる制御回路を使用すれば、回路の構成が複雑な上、コストが高い。また、特許文献２に記載の補助回路を使用すれば、コイルに流れる電流をゼロにならしめることで、電磁弁の弁閉時間の短縮を可能にしたものの、電磁弁保持時の低電力消耗要求を満たすことができなかった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−９７７５８号公報
【特許文献２】特開２００１−１８７９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来の電磁弁制御回路の複雑な構造と、高いコストといった欠点を克服し、電磁弁の動作を制御する際に、始動時と保持時に電磁コイルに印加する電流の大きさを簡単に変更することで、電力消耗量を減少させ、ランニングコストを引き下げる目的を達成する電磁弁コイルを提供することである。従って、本発明は以下に示す発明を採用する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
エナメル線によってコイルを巻回してなる電磁弁コイルは、前記コイルを構成する一部のエナメル線には可変抵抗素子が並列接続されていることを特徴とする。この構造のコイルによれば、コイルの一部が可変抵抗素子に並列接続されるので、抵抗値が変更可能であり、始動時と保持時に、コイルの性能を維持できると共に、電流値及びこれに対応するコイル巻き数をスムーズに変更できるので、電磁弁に確実な始動電力を供給すると共に、電力消耗量を減少させることを保証することができる。言い換えれば、当該可変抵抗素子により電磁弁が始動段階から保持段階へ移行する過程において大から小へと電磁コイルに印加する電流を簡単且つ自動的に発生することが可能となり、更に強から弱への電磁界を発生して（保持段階において、エアギャップが非常に小さいため、電磁界が弱くても、電磁弁を当該位置に保持させるほど十分大きな電磁力を発生することが可能）省エネ効果を達成する。
【００１１】
上記発明を更に完全なものに補充し、及び上記技術案を具体的に実施する際の実施の形態を広くするものとして、本発明は以下に示す記載内容に詳しく説明する追加的な（具体的な）技術的特徴を更に含む。
【００１２】
前記コイルは分巻コイルによって直列接続されてなる。
【００１３】
前記コイルに直列接続してなる各分巻コイルのエナメル線は、その線径が同一であるか、または相違している。同一の線径は加工プロセスにとって簡単なものであり、１回巻回するだけで完成できる。線径が相違するメリットとして、線径を調整することで、内外のコイル抵抗が合理的にマッチできると共に、体積が大きすぎることを回避できることが挙げられる。保持電流を低下させるように外側のコイル抵抗を大きく取りたい場合、巻き数の少ない細いエナメル線を巻回するだけで完成できる。
【００１４】
前記可変抵抗素子は前記分巻コイルに並列接続されている。
【００１５】
前記コイルは線径が同一であるエナメル線によって巻回してなり、前記エナメル線の両端の間に前記可変抵抗素子を接続するための接点が設けられている。
【００１６】
前記可変抵抗素子は正特性温度係数素子である。
【００１７】
前記正特性温度係数素子はサーミスターである。
【００１８】
前記コイルは少なくとも外周の一部が絶縁材料により密閉されている。
【００１９】
可変抵抗素子の放熱を改善しその防水性能を高めるために、前記可変抵抗素子は前記絶縁材料内に封入されているか、または前記絶縁材料の外に露出している。外に露出している場合がコイル内に封入されている場合より放熱しやすいことは明らかであり、ＰＴＣの性能を安定的に維持するのに寄与する。しかし、外に露出している場合はコイルの防水性能から言えば逆に不利であり、防水のために可変抵抗素子を前記絶縁材料内に封入する選択肢が考えられる。
【００２０】
電磁弁の動作中に、前記コイルの両端に定電圧を印加する。
【発明の効果】
【００２１】
前記コイルの両端に定電圧を印加することは、コイルが１つの電源により給電されるとみなすことができる。この構造により、コイルには１つの電源により給電されて、複雑な制御回路を増設する必要がなく、低コストの電流値変化により始動時と保持時の動作を実現することができる。
【００２２】
前記コイルは分巻コイルによって直列接続されてなり、即ちコイルは２以上の分巻コイルに分けられている。この構造により、電磁弁始動時に、主として分巻コイルにより比較的大きい電流を発生し、始動電力に比較的大きな磁界強度の発生を保証する。一方、電磁弁の保持段階が比較的長い期間に、分巻コイルによって直列接続してなるコイル全体に切り換え、コイル巻き数の増加により電流を低下させることで、電磁弁のプランジャ位置の確実な保持を保証できるだけでなく、電力消耗量とコイルの発熱を低く抑えることができる。
【００２３】
前記可変抵抗素子は正特性温度係数素子であり、この正特性温度係数素子により、低コストの電磁弁コイルを簡単に実現することができる。
【００２４】
前記正特性温度係数素子はサーミスターであり、このサーミスターにより正特性温度係数素子を構成することで、コイルに供給される電流によりそれ自身の温度を変化させ、抵抗値を簡単に変更することが可能となる。その結果、供給電流を変更させる電流値を低コストで実現可能となる。
【００２５】
前記コイルは少なくとも外周の一部が絶縁材料により密閉されており、この構造により、コイルが密閉されるので、成形コイルの品質と信頼性を高めることができる。
【００２６】
本発明による電磁弁の作動制御方法から言えば、弁コイルに供給される電流は可変抵抗素子を介して、電磁弁の始動段階において、コイルに高電流値を印加し、一定時間経過後にプランジャが固定鉄心に吸着されて保持段階に入るときに、コイルに印加した電流が低電流値状態となることから、この作動制御方法は電力消耗量を低減可能な比較的優れた作動制御措置である。
【００２７】
さらに、本発明は１つの電源によりコイルに電力を供給し、コイルに１つの入力電圧を与えることで弁コイルに供給される電流を制御することが可能となり、電磁弁の確実な動作と確実な保持を達成し、電力消耗量の低減とコストダウンを実現できることから、構造の小型化に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に示す実施の形態は、いずれも図１、図２を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は本発明による電磁弁コイルＬのコイル接続回路図である。図中のＣはコイル骨組（図示せず）に巻回したコイルである。Ｃ１及びＣ２はそれぞれコイルＣを構成する分巻コイルであり、分巻コイルＣ１とＣ２を直列接続することによりコイルを構成し、Ｃ１の一端Ｓ１及びＣ２の一端Ｓ２はそれぞれ電源Ｐに接続されている。前記コイルＣ２には、コイルＣ１及びコイルＣ２の接続点Ｓ３とＣ２の一端Ｓ２との間に接続された可変抵抗素子Ｒｔが並列接続されている。
【００３０】
図１に示すコイルＣにおいて、電源Ｐは直流または交流電源からなり、可変抵抗素子は正特性温度係数素子のサーミスターからなる。図２に示す定電圧を印加すれば、図２に示す特性電流を発生する。
【００３１】
図２は電圧及び電流を示す特性図であり、縦軸は電圧Ｖ及び電流Ｉ、抵抗Ｒ及び電磁力を表し、横軸は時間Ｔを表す。図２において、縦軸方向におけるａは電圧値Ｖを表し、ｂ１は電流値Ｉの変化を表し、ＣｔはコイルＣ１とＣ２の電磁力の変化特性を表す。ｄはサーミスターＰＴＣの抵抗値ＲｔであるコイルＣ１とＣ２の合計抵抗値Ｒの変化特性を表す。図中の特性ａにおける電圧値Ｖを一定に保持すれば、初期時間帯Ｔ１内において、ＰＴＣの抵抗値が非常に小さく、曲線ｂの電流値ＩはＰＴＣの抵抗値Ｒが低抵抗値ｄ１状態において得られたｂ１に示す高電流値Ｉである。従って、この時間帯において、高電流ｂ１がコイルＣに供給され、主としてコイルＣ１及び低抵抗値のＰＴＣ（このときＰＴＣの抵抗値がコイルＣ２の抵抗値より遥かに小さい）を経て、特性曲線Ｃｔによって示された大きな電磁力Ｃｔ１が確保される。電流ｂ１は高動作電流として前記電磁弁ＳＶのコイルＬに供給され、電磁弁ＳＶの始動時に、図６に示すプランジャ７のように移動し、プランジャ７がスリーブ１０内を摺動する。従って、始動時に、高電磁力により電磁弁ＳＶの開弁性能を保証できるので、開弁性能を維持することができる。
【００３２】
動作時間Ｔ１（例えば１秒程度のように設定可能）経過後に、ＰＴＣの温度が上昇し、ＰＴＣの抵抗値がコイルＣ２の抵抗値よりも遥かに大きくなる形で急激に大きくなり、回路全体における抵抗特性曲線Ｒが高抵抗値ｄ２になり、コイルＣを通った電流が主としてコイルＣ１とＣ２の方へ流れていき、このとき電流Ｉは低電流値ｂ２を呈する。即ち、電流Ｉは低電流動作保持電流として、コイルＣに供給される。
【００３３】
従って、低電流ｂ２はコイルＣ１とＣ２に通電して励磁することにより、芯金の吸着電磁力の小さな電流値の結果を保証し、電磁弁ＳＶは保持期間（例えば１時間ほど）に低電流Ｉにより保持状態を維持することで、温度上昇による発熱と長時間使用の電力消耗を防止すると共に、コイルＣのコイル性能を維持することができる。これにより、低コスト、低電力消耗の電磁弁コイルを提供することができる。
【００３４】
コイルＣは１つの電源Ｐにより給電されるので、低コストで電流を変更することにより始動時と保持時を実現することができる。以上の説明には、直流電源を使用したが、本発明は交流電源を使用することも可能である。
【実施例１】
【００３５】
図３（Ａ）、３（Ｂ）は、図１のコイルＣのボビン及びボビン上に巻回してなるコイルＣ１及びＣ２により電磁弁コイルを形成する実施の形態を示す図であり、図３（Ａ）はボビン及びコイルの端面断面図であり、図３（Ｂ）はボビン及びコイルの長手方向（Ｅ−Ｅ方向）における断面図である。
【００３６】
図３（Ａ）において、円形のボビン３１の中央部には、図６に示すように固定芯金、スリーブの貫通穴３２が挿設されている。
【００３７】
３３はボビン３１の上下に備わる端面であり、片側（図３Ｂの右側）にはリードを接続するための突出部３３ａが設けられている。
【００３８】
図３において、ボビン３１はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのような合成樹脂材料により射出成形してなり、ボビン３１の巻き芯３１ａの外周に巻回した銅線からなるコイルＣ１は内側コイルＬ１を形成し、内側コイルＬ１の外周に巻回したコイルＣ２は外側コイルＬ２を形成する。Ｃ０１及びＣ０２はそれぞれ内側コイルＬ１及び外側コイルＬ２の銅線の引き出し線を形成する。ＰＴＣ１及びＰＴＣ２はそれぞれＰＴＣ両端の引き出し線である。
【００３９】
図３（Ａ）において、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は端子を表し、ボビン３１に直接成形されているか、またはボビン３１の予備位置に挿設されている。そのうち、Ｔ１とＴ３はそれぞれコイルのリード（図示せず）と共に電源接続に使用され、Ｔ２はコイルの内部に埋め込んだだけである。内側コイルＬ１のコイルＣ１の引き出し線Ｃ０１の一方の端部（始端部）を接続端子Ｔ１に接続して、図１に示す一端のＳ１を形成し、引き出し線Ｃ０１の他方の端部（終端部）を接続端子Ｔ２に接続する。外側コイルＬ２のコイルＣ２の引き出し線Ｃ０２の一方の端部（始端部）を接続端子Ｔ２に接続し、引き出し線Ｃ０２の他方の端部（終端部）を接続端子Ｔ２に接続して、図１に示す他方の一点Ｓ２を形成すると共に、ＰＴＣの引き出し線の一方のＰＴＣ１を接続端子Ｔ３に接続して、図１に示すその他の点Ｓ２を形成し、引き出し線の他方のＰＴＣ２を接続端子Ｔ２に接続して、図１に示す接続点Ｓ３を形成する。従って、外側コイルＬ２のコイルＣ２に並列接続されたＰＴＣが接続端子Ｔ２と接続端子Ｔ３の間に設けられ、外部接続端子Ｔ１及びＴ３がそれぞれ図１に示す一端Ｓ１及び他端Ｓ２に対応し、且つ外部接続端子Ｔ２が図１に示す接続点Ｓ３に対応するので、外部接続端子Ｔ１とＴ３はそれぞれリード（図示せず）に接続されることになり、このリードは、電源Ｐに接続することにより、コイルＣ１とＣ２の内側コイルＬ１を外側コイルＬ２に直列接続すると共に、外側コイルＬ２に並列接続されたＰＴＣからなる電磁弁コイルに電力を供給する。
【００４０】
上記の電磁弁コイルにより、前記ＰＴＣの最適な特性を選定することで、電磁弁始動時に、上述したように、電源Ｐによって供給された電流Ｉの高電流ｂ１は内側コイルＬ１とＰＴＣを通って通電励磁され、大きな電磁力を保証するので、電磁弁ＳＶが短時間に確実に開弁可能となり、その後に、前記始動が終了し、ＰＴＣの抵抗特性、電流Ｉの低電流ｂ２、内側コイルＬ１及び外側コイルＬ２の通電励磁により、小さな電流が得られるが、十分な電磁力を保証し、その保持動作を維持する。この保持動作は持続時間が長いが、低電流値ｂ２により電力消耗を低減させると共に、コイルＣ１及びＣ２の温度上昇を抑えることができる。
【００４１】
ＰＴＣに対するコイルの固定は図５または図６に示す方式であっても構わない。
【実施例２】
【００４２】
図４（Ａ）、４（Ｂ）に示すように、図３（Ａ）、３（Ｂ）と異なるのは、構造上において接続端子を取り消したことであり、図４（Ａ）に示すように、ＰＴＣ２、内側コイルＬ１の引き出し線Ｃ０１の末端及び外側コイルＬ２の引き出し線Ｃ０２の始端が同じ箇所に溶接されて図１に示すＳ３を形成し、内側コイルＬ１の引き出し線Ｃ０１の始端をコイルのリードに接続して直接図１に示すＳ１を形成し、外側コイルＬ２の引き出し線Ｃ０２の末端をコイルのリードに接続して直接図１に示すＳ２を形成する。
【００４３】
ＰＴＣに対するコイルの固定は図５または図６に示す方式であっても構わない。
【実施例３】
【００４４】
図５に示すように、電磁コイルは成形してなる成形電磁弁コイルであり、ＰＴＣは成形により内蔵方式にて絶縁材料３５内に固定されている。
【実施例４】
【００４５】
図６に示すように、ＰＴＣのＰＴＣ１及びＰＴＣ２はそれぞれ接続端子Ｔ３及びＴ２に接続され、ＰＴＣは樹脂成形品３５の外側に設けられている。
【００４６】
図５、図６において、３５はエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ＰＢＴ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのような絶縁材料であり、成形品３５は注入充填法または射出成形法により成形されるものである。
【００４７】
上記の構造により、前記コイルが封入または成形してなるものであるため、電磁弁コイルの品質と信頼性を高めることができる。
【００４８】
前記成形を行なう際に、図５に示す電磁弁コイルのコイル外周全体の成形について説明したが、本発明は上記の場合の使用に限定されるものではなく、外周の一部を成形することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による電磁弁コイルの接続回路図である。
【図２】本発明による電磁弁コイルが動作する電圧及び電流特性図である。
【図３（Ａ）】は本発明による電磁弁コイルの具体的な構造図であり、
【図３（Ｂ）】は図３（Ａ）のＥ−Ｅ矢視図である。
【図４（Ａ）】は本発明による電磁弁コイルの他の具体的な構造図であり、
【図４（Ｂ）】は図４（Ａ）のＫ−Ｋ矢視図である。
【図５】本発明による電磁弁コイルの成形構造を示す概略図である。
【図６】本発明による電磁弁コイルの成形構造を示す他の概略図である。
【図７】従来の電磁弁動作原理図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｃ    電磁コイル
Ｃ１、Ｃ２  分巻コイル
Ｃ０１、Ｃ０２  コイル引き出し線
Ｒｔ  可変抵抗素子
Ｐ    電源
ＰＴＣ  サーミスター
ＰＴＣ１、ＰＴＣ２  ＰＴＣ引き出し線
Ｌ１  内側コイル
Ｌ２  外側コイル
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  接点端
ａ    定電圧
ｂ    コイルを通った電流特性
ｂ１  始動段階の電流
ｂ２  保持段階の電流
Ｃｔ  コイルの電磁力特性
Ｃｔ１  始動段階のコイル電磁力
Ｃｔ２  保持段階のコイル電磁力
ｄ    サーミスターＰＴＣの抵抗特性
ｄ１  始動段階のＰＴＣの抵抗
ｄ２  保持段階のＰＴＣの抵抗
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  接続端子
Ｌ１  内側コイル
Ｌ２  外側コイル
１、２、３、４  流路
５  弁体
６  スライダー
７  プランジャ
９  バネ
１０  スリーブ
１２  固定芯金
１４  固定ボルト
１５  コイルケーシング（支持部材）
３１  ボビン
３１ａ  巻き芯
３２  貫通穴
３３  ボビン端面
３３ａ、３３ｂ  突出部
３５  成形品
【図１】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図５】
2007139193.tif 000009
【図６】
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【図７】
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