JP2000274552A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソレノイドバルブに備えられた圧力応答手段
及び弁手段等に加わる制御流体の圧力状態の、より広範
囲な領域においてバルブのバランス制御を可能とし、安
定した制御を可能とするソレノイドバルブを提供する。 【解決手段】 弁体３ｂに付勢力を与えるソレノイド部
３とベーローズ組立体１０とを備えたソレノイドバルブ
であって、弁体３ｂとベーローズ組立体１０を一体的に
接続するバルブロッド５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はソレノイドバルブに
関し、詳しくはソレノイドバルブの作動安定性と制御特
性を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術におけるソレノイドバルブとし
て、例えば車両の空調装置（いわゆるカーエアコン）の
冷媒圧縮に用いられる可変容量型の圧縮機の制御弁とし
て用いられるものある。このようなソレノイドバルブの
基本的な構成と、圧縮機との接続及び流体の制御動作
は、本出願人らによる特開平９−２６８９７３号公報に
詳細が記載されている。

【０００３】図２は、従来技術の一例としての可変容量
型の圧縮機を制御するソレノイドバルブの断面構成説明
図である。

【０００４】このソレノイドバルブ１００は、概略ソレ
ノイド部１０２とバルブ部１０３及びベローズ組立体１
１０により構成されている。

【０００５】ソレノイド部１０２は、概略円筒状のバル
ブボディ１０４の一方の端部に配置され、公知技術によ
る一般的に使用されているものと同様のものであり、電
流をコイル１０２ａに供給して磁力を発生させ、プラン
ジャ１０２ｂをセンタポスト１０２ｃへと引き付けるこ
とで、電流値に応じた大きさの付勢力（比例制御された
ソレノイド吸引力）を発生可能としている。

【０００６】バルブ部１０３は、バルブボディ１０４の
内部に形成された弁室１０３ａの中に弁体１０３ｂが配
置され、この弁体１０３ｂは弁室１０３ａに開口する弁
座１０３ｃに接離するように、弁室１０３ａ内を軸方向
に移動可能な構成となっている。また、弁体１０３ｂは
センタポスト１０２ｃの内筒部を通るソレノイド側ロッ
ド１０２ｄと一体化され、プランジャ１０２ｂの付勢力
が伝達される。

【０００７】尚、バルブ部１０３の弁室１０３ａにはポ
ート１０３ｅが接続し、弁座１０３ｃにはポート１０３
ｆが接続している。ポート１０３ｆは、連通路１０４ａ
により、吐出圧力Ｐｄをプランジャ室１０２ｅに導いて
いる。

【０００８】バルブボディ１０４のソレノイド部１０２
とは反対側の他方の端部には、ベローズ組立体１１０が
配置されている。

【０００９】ベローズ組立体１１０は、内部を真空状態
または一定圧として密封したベローズコア１１０ａと、
ベローズコア１１０ａの両端部を保持するストッパ１１
０ｂ，ホルダ１１０ｃとベローズコア１１０ａの内部で
伸長して付勢力を与え、つぶれを防止するスプリング１
１０ｄを備えている。

【００１０】そして、ベローズ組立体１１０はベローズ
ケース１１１の内部に収容され、スプリング１１２によ
り縮み側に付勢（付勢力ｆｓ）されている。

【００１１】ホルダ１１０ｃのソレノイド部１０２側に
設けられた保持部１１０ｅにはスリーブ１１０ｆを介し
てピンロッド１１０ｇが接続し、周囲の圧力（吸入圧力
Ｐｓ）に応答して伸縮するベローズコア１１０ａが所定
の長さ以上に伸長した場合に（吸入圧力Ｐｓが低下した
場合）ピンロッド１１０ｇが弁体１０３ｂに当接して開
弁方向の付勢力を与える。

【００１２】従って、ソレノイド部１０２による閉弁方
向の付勢力に対してベローズ組立体１１０による付勢力
がバルブ１０３ｂを開弁する方向に加わり、バルブ１０
３ｂの開閉制御（バランス制御）がなされ、吐出圧力Ｐ
ｄからクランクケース圧力Ｐｃへの冷媒の流量制御が行
われる。

【００１３】尚、圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐ
ｄ、クランクケース圧力Ｐｃに関しては、上記特開平９
−２６８９７３号公報に詳細が記載されているのでここ
では簡略的に説明する。

【００１４】圧縮機の冷房能力の調整（吐出圧力Ｐｄ）
においては、例えば、冷媒が気化して吸熱作用を伴うエ
バポレータを通過する冷風の吹き出し温度（冷風の吹き
出し量及び冷却前の温度にも関係する）と圧縮機の冷媒
の吸入圧力Ｐｓは相関関係を有することから（冷風温度
が上がると吸入圧力Ｐｓは上昇し、冷風温度が下がると
吸入圧力Ｐｓは下降する）、吸入圧力Ｐｓの変化を利用
して圧縮機の出力（吐出圧力Ｐｄ）を調整するために角
度が変化する斜板を所定の角度（斜板はクランクケース
圧力Ｐｃにより傾き角θが変化する）に設定する制御に
より行なわれている。

【００１５】上記の構成のソレノイドバルブ１００のバ
ルブ部１０３の開弁時のバランス制御は、以下の数式１
を満足するように行われている。

【００１６】但し、 ｆ０：ベローズ初期セット荷重 ｆｓ：スプリング１１２による付勢力 Ｓ：ベローズ受圧面積 Ｓａ：ピンロッド１１０ｇ部の受圧面積 Ｓｂ：弁座１０３ｃ部の受圧面積 Ｓｃ：ソレノイド側ロッド１０２ｄ部の受圧面積 Ｐｃ：クランクケース圧力 Ｐｄ：吐出圧力 Ｐｓ：吸入圧力

【００１７】

【数式１】（ｆ０−Ｓ・Ｐｓ）−Ｓａ（Ｐｄ−Ｐｓ）＋
（Ｓｂ−Ｓｃ）（Ｐｄ−Ｐｃ）−ｆｓ−Ｆ＝０ である。

【００１８】また、バルブ部１０３の閉弁時は、吐出圧
力Ｐｄからクランクケース圧力Ｐｃへの圧力の導入（冷
媒の流れ込み）が遮断されるためにＰｃ＝Ｐｓとなり、
数式１は、数式２のように変形される。

【００１９】

【数式２】（ｆ０−Ｓ・Ｐｓ）−（Ｓａ−Ｓｂ＋Ｓｃ）
（Ｐｄ−Ｐｓ）−ｆｓ−Ｆ＝０ である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術のソレノ
イドバルブ１００においては、構成部品の加工を容易化
するために、ピンロッド１１０ｇ部とバルブ１０３ｂを
別体構成のものとしているが、ピンロッド１１０ｇ部の
付勢力が０以下となる（ｆ０−Ｓ・Ｐｓ）−Ｓａ（Ｐｄ
−Ｐｓ）−ｆｓ＜０の領域では、数式１が数式３の状態
となり、制御性が悪化するという問題があった。

【００２１】

【数式３】（Ｓｂ−Ｓｃ）（Ｐｄ−Ｐｃ）−Ｆ＝０ である。

【００２２】この現象を、図３のグラフ図を用いて説明
する。ピンロッド１１０ｇ部の受圧面積Ｓａ，弁座１０
３ｃ部の受圧面積Ｓｂ，ソレノイド側ロッド１０２ｄ部
の受圧面積Ｓｃの関係を適宜変えることにより、ソレノ
イドバルブの制御における吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄ
の関係を変更することが可能である。

【００２３】図３（ａ）はＳａ−Ｓｂ＋Ｓｃ＝０と設定
したソレノイドバルブのグラフ図であり、図３（ｂ）は
Ｓａ−Ｓｂ＋Ｓｃ＜０と設定したソレノイドバルブのグ
ラフ図であり、図３（ｃ）はＳａ−Ｓｂ＋Ｓｃ＞０と設
定したソレノイドバルブのグラフ図である。

【００２４】図３各図において、別体構成のピンロッド
１１０ｇ部とバルブ１０３ｂが分離する領域は、点線で
示された（ｆ０−Ｓ・Ｐｓ）−Ｓａ（Ｐｄ−Ｐｓ）−ｆ
ｓ＝０のラインよりも図において上側である。

【００２５】そして、本来の狙いである数式２（図３
（ａ））または数式１（図３（ｂ），（ｃ））のライン
は、（ｆ０−Ｓ・Ｐｓ）−Ｓａ（Ｐｄ−Ｐｓ）−ｆｓ＝
０のラインと交差位置よりも図において上側では、数式
３の状態となり本来の狙いからずれてしまうことにな
る。

【００２６】本発明は、上記した従来技術の問題を解決
するものであり、その目的とするところは、ソレノイド
バルブに備えられた圧力応答手段及び弁手段等に加わる
制御流体の圧力状態の、より広範囲な領域においてバル
ブのバランス制御を可能とし、安定した制御を可能とす
るソレノイドバルブを提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のソレノイドバルブにあっては、バルブスリー
ブと、前記バルブスリーブ内を軸方向に移動可能な弁体
と、前記弁体のバルブスリーブの軸方向における一方の
側に配置され、該弁体に付勢力を与えるプランジャを有
するソレノイドと、前記弁体のバルブスリーブの軸方向
における他方の側に配置され、圧力に応答して前記弁体
に付勢力を与える圧力応答手段と、前記弁体とプランジ
ャとを接続するソレノイド側の接続部材と、前記弁体と
圧力応答手段とを一体的に接続する圧力応答手段側の接
続部材と、を備えることを特徴とする。

【００２８】このように構成することにより、弁体と圧
力応答手段は圧力応答手段側の接続部材を介して一体的
に構成されるので、圧力応答手段に作用する流体の圧力
状態にかかわらず、圧力応答手段と弁体との接続状態を
維持することが可能となり、より広範囲な流体の圧力状
態においてバランス制御が行われ、安定した制御が可能
となる。

【００２９】また、バルブの制御特性とシール性に影響
を及ぼす高精度な加工を必要とする個所を１つの構成部
材に集約させることができ、生産性の向上と、シール性
の向上を期待することが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した実施の
形態のソレノイドバルブ１の断面構成を説明する図であ
る。このソレノイドバルブ１は、例えば車両の空調装置
に用いられる可変容量ポンプ（従来技術の項にて説明し
た圧縮機と同様のもの）の吸入圧Ｐｓの制御を行なうも
のとして用いられる。

【００３１】吸入圧Ｐｓの制御は、可変容量ポンプの吐
出圧Ｐｄとクランク室圧Ｐｃとを、吸入圧Ｐｓに応答す
る圧力応答手段としてのベローズ組立体１０の付勢力と
ソレノイド推力とをバランスさせてバルブ部３を制御す
ることにより結果的に行なわれる。

【００３２】ソレノイドバルブ１は、概略ソレノイド部
２とバルブ部３及びベローズ組立体１０により構成され
ている。

【００３３】ソレノイド部２は、円筒状のバルブスリー
ブとしてのバルブボディ４の一方の端部に配置され、電
流をコイル２ａに供給して磁力を発生させ、プランジャ
２ｂをセンタポスト２ｃへと引き付けることで、電流値
に応じた大きさの付勢力（ソレノイド吸引力）を発生可
能としている。

【００３４】尚、プランジャ２ｂとセンタポスト２ｃの
対向面の形状は、比例制御に好適な形態とするために、
プランジャが移動しても各電流ごとの推力の変化を抑え
るような特性を得るために円錐形状としている。

【００３５】プランジャ２ｂは、スリーブ２ｄの内周面
が摺動支持部となり、スリーブ２ｄの内周面に沿って軸
方向にガタのないスムーズな摺動が行われる。

【００３６】バルブ部３は、バルブボディ４の内部に形
成された弁室３ａに弁体３ｂを備え、この弁体３ｂは弁
室３ａに開口する弁座３ｃに接離するように、弁室３ａ
内を軸方向に移動可能な構成となっている。

【００３７】尚、バルブ部３の弁室３ａにはバルブボデ
ィ４の周壁を貫通するポート３ｅが接続し、弁座３ｃに
は同じくポート３ｆが接続している。ポート３ｆには可
変容量ポンプの吐出圧Ｐｄが導入され、ポート３ｅは吐
出圧Ｐｄをバルブ部３により制御して得られるクランク
室圧Ｐｃとなっている。

【００３８】弁体３ｂは、バルブボディ４の内筒部に摺
動自在に配置される一体構成物としてのバルブロッド５
の中央部の一部を縮径させた小径部５ａに面する端面５
ｂと弁座３ｃとの距離によって圧力／流量を制御する。

【００３９】バルブロッド５の弁体３ｂよりもソレノイ
ド部２側には、ソレノイド側の接続部材としてのソレノ
イド側ロッド６が配置されている。ソレノイド側ロッド
６はセンタポスト２ｃの内筒部を貫通し、端部６ａがプ
ランジャ２ｂに当接している。

【００４０】また、バルブロッド５は、弁体３ｂよりも
ベローズ組立体１０側に圧力応答手段側の接続部材とし
てのベローズ側ロッド部５ｅを有している。ベローズ側
ロッド部５ｅに対しては、バルブボディ４の内筒部４ａ
が摺動支持部（精密な摺動嵌合によるクリアランスシー
ル）となり、ベローズ側ロッド部５ｅは内筒部４ａの内
周面に沿って軸方向にガタのないスムーズな摺動が行わ
れる。

【００４１】バルブボディ４のソレノイド部２とは反対
側の他方の端部には、ベローズ組立体１０が配置されて
いる。

【００４２】ベローズ組立体１０は、内部を真空状態ま
たは一定圧として密封したベローズコア１０ａと、ベロ
ーズコア１０ａの両端部を保持するストッパ１０ｂ，ホ
ルダ１０ｃとベローズコア１０ａの内部で伸長して付勢
力を与え、つぶれを防止するスプリング１０ｄを備えて
いる。

【００４３】そして、ベローズコア１０ａの周囲の圧力
（吸入圧Ｐｓ）に応答して伸縮し、保持部１０ｅにスリ
ーブ１０ｆを介して一体的に保持されたベローズ側ロッ
ド部５ｅを介して弁体３ｂに常に接続して付勢力を与え
ている。

【００４４】従って、ベローズ組立体１０は、弁体３ｂ
の開閉ストロークにおける全位置で弁体３ｂに係合し吸
入圧Ｐｓに応答して付勢力を与えている。

【００４５】このように構成されたソレノイドバルブ１
は、弁体３ｂとベローズ組立体１０はバルブロッド５を
介して一体的に構成されるので、ベローズ組立体１０に
作用する吸入圧Ｐｓにかかわらず、ベローズ組立体１０
と弁体３ｂとの接続状態を維持することが可能となり、
より広範囲な吸入圧Ｐｓ及び吐出圧Ｐｄの圧力状態にお
いてバランス制御が行われ、安定した制御が可能とな
る。

【００４６】即ち、より広範囲な圧力領域において、前
述した数式１及び２を成立させることが可能となり、安
定した制御が行えるようになる。

【００４７】また、バルブ部３の制御特性とシール性に
影響を及ぼす高精度な加工を必要とするベローズ側ロッ
ド部５ｅと弁体３ｂの端面５ｂ等の個所を１つの構成部
材であるバルブロッド５に集約させることができ、生産
性の向上と、シール性の向上を期待することが可能とな
る。

【００４８】

【発明の効果】上記のように説明された本発明による
と、圧力応答手段と弁体との接続状態を維持することが
可能となり、より広範囲な流体の圧力状態においてバラ
ンス制御が行われ、安定した制御が可能となる。

【００４９】また、バルブの制御特性とシール性に影響
を及ぼす高精度な加工を必要とする個所を１つの構成部
材に集約させることができ、生産性の向上と、シール性
の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施の形態に係るソレノイドバルブの断
面構成説明図である。

【図２】図２は従来技術に係るソレノイドバルブの断面
構成説明図である。

【図３】図３は従来技術に係るソレノイドバルブの制御
における吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄの関係を説明する
グラフ図。

【符号の説明】

１ ソレノイドバルブ ２ ソレノイド部 ２ａ コイル ２ｂ プランジャ ２ｃ センタポスト ２ｄ スリーブ ３ バルブ部 ３ａ 弁室 ３ｂ 弁体 ３ｃ 弁座 ３ｅ，３ｆ ポート ４ バルブボディ ４ａ 内筒部 ５ バルブロッド（一体構成物） ５ａ 小径部 ５ｂ 端面 ５ｅ ベローズ側ロッド部 ６ ソレノイド側ロッド ６ａ 端部 １０ ベーローズ組立体（圧力応答手段） １０ａ ベローズコア １０ｂ ストッパ １０ｃ ホルダ １０ｄ スプリング １０ｅ 保持部 １０ｆ スリーブ Ｐｓ 吸入圧 Ｐｄ 吐出圧 Ｐｃ クランク室圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブスリーブと、 前記バルブスリーブ内を軸方向に移動可能な弁体と、 前記弁体のバルブスリーブの軸方向における一方の側に
   配置され、該弁体に付勢力を与えるプランジャを有する
   ソレノイドと、 前記弁体のバルブスリーブの軸方向における他方の側に
   配置され、圧力に応答して前記弁体に付勢力を与える圧
   力応答手段と、 前記弁体とプランジャとを接続するソレノイド側の接続
   部材と、 前記弁体と圧力応答手段とを一体的に接続する圧力応答
   手段側の接続部材と、 を備えることを特徴とするソレノイドバルブ。