(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通される流路の途中の断面積を細く絞って形成された絞り孔と、
上記絞り孔の内周面との間に隙間をあけて上記絞り孔を貫通する状態に固定的に配置された案内ロッドと、
上記案内ロッドに対して軸線方向に進退自在に被嵌されて上記絞り孔の開口に対向する位置に配置された弁体と、
上記弁体を上記案内ロッドの軸線方向の相反する方向に各々付勢する付勢スプリングと往復動電磁ソレノイドとを設けて、
上記弁体の上記絞り孔に面する側からみて裏側の位置における上記弁体と上記案内ロッドとの嵌合部の径を、上記絞り孔の径と同じ径に形成すると共に、
筒状に形成された上記電磁ソレノイドの可動鉄芯の一端側の面に上記弁体の裏側の面を固定して、その可動鉄芯の一端側の面と弁体の裏側の面との間にその間をシールする弾力性のある弾性シートを挟み込んだ状態に配置し、
上記可動鉄芯内に緩く挿通配置された固定ロッドの一端面と上記案内ロッドの一端面との間に上記弾性シートの中央寄りの部分を挟み込んで、
上記可動鉄芯と上記弁体とが上記固定ロッドと上記案内ロッドとに対して軸線方向にスライドするのに伴って上記弾性シートが弾力的に変形するようにしたことを特徴とする電磁比例制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流路内を通る流体の流量を往復動電磁ソレノイドで制御するようにした電磁比例制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばカーエアコンの冷凍サイクルに用いられる膨張弁には、弁体を往復動電磁ソレノイドで駆動する電磁比例制御弁によって蒸発器に送り込まれる冷媒の流量を制御するようにしたものがある。
【０００３】
そのような電磁比例制御弁は、一般に、冷媒が通される流路の途中の断面積を細く絞って形成された絞り孔の開口に対向して弁体を配置し、冷媒圧が弁体に対して開閉方向に作用しないようにするために各種の構造を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、流体圧が弁体に対して開閉方向に作用しないようにするために、一般には、弁体に軸線方向に連通孔を穿設して弁体の表裏両面に同じ圧力の冷媒が面するようにしていたので、弁体及びそれを囲む流路の構造が複雑になったり部品形状が加工の難しいものになり、製造コストが高いものになっていた。
【０００５】
そこで本発明は、流体圧が弁体に対して開閉方向に作用しないようにするための構造がシンプルで製造が容易な電磁比例制御弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電磁比例制御弁は、流体が通される流路の途中の断面積を細く絞って形成された絞り孔と、上記絞り孔の内周面との間に隙間をあけて上記絞り孔を貫通して配置された案内ロッドと、上記絞り孔に対して軸線方向に進退自在に被嵌されて上記絞り孔の開口に対向する位置に配置された弁体と、上記弁体を上記案内ロッドの軸線方向の相反する方向に各々付勢する付勢スプリングと往復動電磁ソレノイドとを設け、上記弁体の上記絞り孔に面する側からみて裏側の位置における上記弁体と上記案内ロッドとの嵌合部の径を、上記絞り孔の径と同じ径に形成したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、カーエアコンの冷凍サイクル中において、図示されていない蒸発器に断熱膨張させながら送り込む冷量の流量を制御するために用いられる膨張弁を示している。ただし本発明は、膨張弁に限らず、各種流体の流量を制御するための電磁比例制御弁に適用することができる。
【０００８】
１は膨張弁の本体ブロックであり、蒸発器に送り込むための冷媒が通される冷媒流路２が形成されている。２ａは、図示されていないリキッドタンクから送られてくる高圧冷媒が入ってくる高圧冷媒入口、２ｂは冷媒が断熱膨張しながら蒸発器へ送り出される冷媒出口である。
【０００９】
冷媒流路２は、ほぼクランク状に中間の部分が直角に曲げて形成されていて、その部分が、冷媒流路２の断面積を途中で絞った絞り孔３になっている。そして、絞り孔３の開口に上流側から対向して、その側の面が円錐形に形成された弁体６が配置されており、その弁体６に対向する絞り孔３の開口部が弁座７になっている。
【００１０】
絞り孔３内には、絞り孔３の内周面との間に冷媒が流れる隙間が確保される程度の外径寸法に形成された案内ロッド５が貫通して挿通されており、案内ロッド５の一端側は下流側において本体ブロック１に圧入、固定されている。
【００１１】
弁体６には、案内ロッド５が緩く挿通される孔６ａが軸線位置に貫通して穿設されており、弁体６が案内ロッド５に対して進退自在に被嵌された状態になっている。
【００１２】
弁座７からみて弁体６の後方位置には、往復動の電磁ソレノイド１０が本体ブロック１にねじ込み固定された状態に配置されている。１１は電磁コイル、１２は固定鉄芯である。
【００１３】
電磁ソレノイド１０の可動鉄芯１３は、スリーブ１４内に進退自在に嵌合した状態で、固定鉄芯１２と弁体６との間に配置されている。また、固定鉄芯１２と可動鉄芯１３との間には、圧縮コイルスプリング１５が圧縮された状態に装着されている。
【００１４】
なお、案内ロッド５、絞り孔３、弁座７、弁体６、スリーブ１４及び可動鉄芯１３等は同じ中心軸線上に配置されている。９及び１９は、シール用のＯリングである。
【００１５】
可動鉄芯１３の固定鉄芯１２に面する側と逆側の端部には、弁体６の裏面部分（即ち、弁座７側からみて裏側の面）が、かしめ固定されている。したがって、可動鉄芯１３が移動すると弁体６がそれと一緒に移動する。
【００１６】
案内ロッド５の非固定側の端部近傍の部分５ａは、外径寸法が絞り孔３の内径寸法とほぼ同じ寸法に太く形成されており、弁体６の裏側寄りの部分が、その太径端部５ａに対して緩く被嵌された状態になっている。その結果、案内ロッド５の太径端部５ａと弁体６との嵌合部の径が絞り孔３の径と同じになっている。
【００１７】
図１には、弁体６が全閉状態と全開状態との間の中間位置にある状態が示されているが、この状態のとき、案内ロッド５の非固定側（太径端部５ａ）の端面と弁体６の裏面とが同一平面上に位置するようになっている。
【００１８】
８は、案内ロッド５の太径端部５ａの端面とそれに連結された可動鉄芯１３の端部との間をシールする薄いゴム製の弾性シートであり、可動鉄芯１３の端面と弁体６の裏面との間に挟持されている。そして、可動鉄芯１３内に緩く挿通配置された固定ロッド１６の一端が固定鉄芯１２に当接し、他端が弾性シート８の裏面に当接している。
【００１９】
したがって、固定ロッド１６と弾性シート８と案内ロッド５とは、固定鉄芯１２と本体ブロック１との間に固定的に配置された状態になっており、可動鉄芯１３とそれに固定された弁体６とは、固定ロッド１６と案内ロッド５とに対して軸線方向に自由にスライド可能である。そして、それに伴って弾性シート８が弾力的に変形をする。
【００２０】
図２は、弁体６に作用する冷媒圧の状態を示している。弁体６が絞り孔３内の少し低下した冷媒圧を受ける有効受圧面積は、表面側においては絞り孔３の断面積Ｓ１であり、裏面側においては、太径端部５ａとの嵌合部の断面積Ｓ２である（裏面側には、案内ロッド５と弁体６との嵌合部の隙間を介して冷媒圧が伝わる）。
【００２１】
ここで、前述のように、案内ロッド５の太径端部５ａと弁体６との嵌合部の径が絞り孔３の径と同じになっているから、弁体６が絞り孔３内の少し低下した冷媒圧を受ける表面側の有効受圧面積Ｓ１と裏面側の有効受圧面積Ｓ２とが等しい（即ち、Ｓ１＝Ｓ２）。
【００２２】
そして、弁体６のその外側の部分においては、絞り孔３に達する以前の高圧冷媒の圧力が表裏両面側から均等に弁体６に作用する。したがって、弁体６に対しては、冷媒圧（差圧）が開閉方向に全く作用しない。
【００２３】
このように構成された膨張弁においては、電磁ソレノイド１０の電磁コイル１１に通電されていない状態においては、図３に示されるように、可動鉄芯１３が弁体６を開閉方向に全く付勢しないので、弁体６が圧縮コイルスプリング１５の付勢力によって弁座７に押しつけられて、冷媒流路２内を流れる冷媒流量がゼロになる。
【００２４】
電磁コイル１１に流す電流を増加していくと、図１に示されるように、電磁力によって生じる可動鉄芯１３の推力（付勢力）が圧縮コイルスプリング１５を押し縮める方向に作用する。
【００２５】
その結果、弁体６は可動鉄芯１３の推力と圧縮コイルスプリング１５の付勢力とが釣り合う位置で静止し、電流値に比例する流量制御が行われる。図４は、弁体６が全開の状態を示している。
【００２６】
図５は、上述の膨張弁の全体構造を示しており、図示されていない蒸発器から送り出される低圧冷媒が通る低圧冷媒流路２０が本体ブロック１に形成されていて、その低圧冷媒流路２０に連通するように温度圧力センサー３０が配置されている。そして、温度圧力センサー３０からの出力信号に対応して電磁ソレノイド１０への通電電流が制御される。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、太径端部５ａは案内ロッド５に対してパイプ材等を固着させて形成してもよく、固定ロッド１６を省略してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、弁体の絞り孔に面する側からみて裏側の位置における弁体と案内ロッドとの嵌合部の径を、絞り孔の径と同じ径に形成したことにより、弁体が絞り孔内の流体の圧力を受ける表面側の有効受圧面積と裏面側の有効受圧面積とが等しくなるので、非常にシンプルな構造によって、流体圧が弁体に対して開閉方向に作用しないようにすることができ、正確に動作する電磁比例制御弁を低コストで容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の電磁比例制御弁の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の弁体に加わる流体圧の状態を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の電磁比例制御弁の全閉状態の縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の電磁比例制御弁の全開状態の縦断面図である。
【図５】本発明が膨張弁に適用された実施の形態の全体構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  本体ブロック
２  冷媒流路
３  絞り孔
５  案内ロッド
５ａ  太径端部
６  弁体
１０  電磁ソレノイド
１３  可動鉄芯
１５  圧縮コイルスプリング
【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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