JPH02190686A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体の流量制御に用いる電磁弁に関し、特に
冷凍、冷暖房回路の開閉弁兼流量制御弁として好適な電
磁弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、比例制御と可逆使用とが可能な電磁弁は公知であ
る。即ち、第７図に示すように、弁本体５１はπ吹口５
２と二次口５３を有し、その間の交叉部に弁シート５４
を有している。弁シート５４の二次ロ５３側には、弁体
５５が弁シート５４に接離自在に設けられ、スプリング
受け５６との間に設けた調整スプリング５７により、弁
シート５４に対して付勢されている。弁本体５１の上部
にはソレノイド６０が管体６１と上蓋６２を介して固定
され、管体６１内にプランジャ６３が摺動自在に設けら
れ、またプランジャ６３と固定吸引子６４との間に設け
たスプリング６５により。

弁体５５に対向する方向に付勢されている。

弁本体５１に設けた隔ｉ６６には、プランジャ６３に固
定した作動軸６７が摺動自在に貫通し、端部の小径連結
子６８により弁体５５と結合している。隔壁６６におけ
る作動軸６７が貫通する孔は１作動軸６７との間に微小
間隙７０を形成しており、この微小間隙７０により均圧
室６９と一次口５２とが連通されている。

また、隔壁６６には均圧孔７１が形成され、均圧室６９
と二次口５３とを連通している。この均圧孔７１は、二
次口５３において：その流体圧が弁体５５に対して閉弁
方向の圧力を作用させるのに対して、均圧室６９の圧力
で相殺させている。

上記のように構成した電磁弁において、電磁比制御等に
よりコイル６０に通じる電流を制御し、比例制御を行っ
ている。

しかしながら、上記電磁弁においては、−吹口５２と二
次口５３とが均圧室６９．微小間隙７０．均圧孔７１に
より連通しており液漏れを生じるので、全閉することが
できないという欠点があった。また、常時、バイアス電
流を流すため、コイルの発熱による駆動力の変化が起こ
り、この欠点を解消するために、デユーティ比例制御を
行った場合には、直線摺動型のプランジャを用いるので
、摺動音や衝突音等の騒音が発生し、室内用機器に用い
るのは不向きであるという欠点・もあった。

このような欠点を解消するために、本出願人が先に出願
した第８図に示すような電磁弁が考えられている。即ち
、磁性材料からなるハウジング８１の内側にコイル８２
を設け、このコイル８２の下方に上蓋８３を介して筒体
８４を垂設している。この筒体８４の内側には弁体８５
を備えた円環状可動体８６を転動自在に配設している。

また筒体８４の外側であってハウジング８１の外壁８１
ａの内側には磁性部材８７を固定し、筒体８４の外周の
磁性部材８７とは円周方向に離れた位置に永久磁石８８
を設ける。永久磁石８８の可動体８６に対向する面の極
性を、コイル通電時に可動体８６の外周に生ずる極性と
同極に構成し、コイルからの磁束を導き、磁束を可動体
８６に対して弁の作動方向に付与している。

上記のように構成することにより、コイル８２の非通電
時には第９図に示すように、可動体８６は永久磁石８８
に吸引され、弁体８５の環状弁８９が吸入口９０及び吐
出口９１を開いており、弁は開放状態になる。ついでコ
イル８２に通電すると、コイル８２で発生した磁束は、
止めねじ９２、上蓋８３、その下端の突出部、可動体８
６、磁性部材８７を有するハウジング８１を介して再び
止めねじ９２に戻る閉ループを構成する。この磁束によ
り、可動体８６は前記コイル８２の非通電時における磁
性部材８７から踵れた位置より磁性部材８７に向けて第
９図１点鎖線の位置に転動しながら移動する。これによ
り流出口９１は環状弁８９により覆われ、閉弁状態とな
る。この閉弁量は、コイル８２の通電のデユーティ比制
御により制御される。

上記電磁弁においては、均圧室が不要なので液漏れが生
じないため全開状態にすることができ、また可動体８６
は転動しながら移動するので、摺動音や衝突音を発生す
ることがない。しかしながら。

この電磁弁では、全開状態においては、弁体８５の環状
弁８９はスプリング９３の力によって吐出口９１を覆っ
ているだけであるので、この電磁弁を正逆流を行う管路
に用いた際には、上記吐出口９１が高圧の流入口となる
ため、その圧力によってスプリング９３に抗して弁体８
５が浮き上がり、弁としての機能をしなくなるため、こ
の電磁弁は正逆流を行う管路の弁として用いることがで
きないという欠点があった。また上記電磁弁では可動体
８６の駆動方向がコイル８２により発生する主たる磁束
方向に対しては直角方向に駆動することになるため、駆
動力が充分ではなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の電磁開閉弁は電磁比例制御するとき、弁の一
吹口５２、二次口５３の流体圧カバランスをとる必要が
あり、そのため弁体５１の中に均圧孔７１を設けなけれ
ばならない、そのため流体が一吹口５２、二次口５３を
通る間に、均圧孔７１を通る液漏れが生じる。また電流
制御により比例動作をさせるため常時バイアス電流を加
えておかなければならないが、コイルの発熱による駆動
力の変化が起こる欠点がある。この欠点を解消するため
に電磁弁にデユーティ比例制御を行った場合は、上記電
磁弁はプランジャが往復摺動するので、衝突音が発生す
るという欠点がある。更にこのような欠点を解消するた
めに、上記回転型電磁弁が考えられたが、冷媒の正逆流
を行う弁としては用いることができないのみならず、駆
動力も充分発揮できないという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明は、コアを巻回して
なるコイルを被覆し、前記コアと一体に形成してなるハ
ウジングの内側に弁ケーシングを固定し、該弁ケーシン
グの円筒状側壁には前記コアの端部を当接すると共に、
該コアの端部と離れた円筒状側壁には永久磁石を固定し
、前記弁ケーシング内には弁体を設けた円筒状の可動体
を転動自在に配置し、弁体の両端面により流体の流路を
開閉自在に配設する構成としたものである。

〔作　用〕

本発明は上記のように構成することによって、コイルへ
の非通電時には、可動体は永久磁石に吸引され、所定位
置で閉弁される。ついでコイルに通電すると、可動体は
コアの端部に吸引され、可動体に設けた弁体は所定の開
弁作動を行い、コイルへの通電量に応じた流量を得るこ
とができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の電磁弁の一実施例を第１図乃至第４図に
従って詳述する。

第１図に示すように、コイル１を巻回するコア２は、コ
イル１を被覆し磁性体からなるハウジング３を備えてい
る。ハウジング３は第１側壁３ａと第２側壁３ｂとを備
え、第１側壁３ａと第２側Ｍ３ｂとの間に非磁性体から
なる円筒状側壁４と第１蓋体５及び第２蓋体６とで構成
される弁ケーシング７を設ける。

第１側ｉ３ａと第１蓋体５を貫通して第１弁座体８をハ
ウジング３に固定し、第２側壁３ｂと第２蓋体６を貫通
して第２弁座体９をハウジング３に固定する。

第１弁座体８には嵌合溝８ａを備え、嵌合溝８ａに第１
継手１０を嵌合固定し、第２弁座体９には嵌合溝９ａを
備え、嵌合溝９ａに第２継手１１を嵌合固定する。

また第１弁座体８には弁座８ｂに開口する第１弁口８Ｃ
を設け、第２弁座体９には弁座９ｂに開口する第２弁口
９ｃを設ける０円筒状側壁４の外周には前記コア２の端
部２ａが当接し、その当接位置とほぼ９０度ずれた外周
面に永久磁石１２を固定する。

弁ケーシング７内には磁性体からなる円環状の可動体１
３を設け、可動体１３は第１蓋体５内面に設けた第１ス
ペーサ１４と、第２蓋体６内面に設けた第２スペーサ１
５との間で円滑に摺動可能にされている０円環状の可動
体１３の内孔の高さ方向の中心位置には円板状支持体１
６を設け、その中央に設けた中央孔１６ａには弁体１７
を設ける。また第３図、第４図に示すように１円板状支
持体１６には中央孔１６ａの対称位置に通孔１６ｂ、　
１６ｃを設ける。

弁体１７の上下端面１７ａ、１７ｂは、第１弁座体８の
弁座面８ｂと第２弁座体９の弁座面９ｂ間で摺動自在に
設けられている。可動体１３の径は弁ケーシング７の円
筒状側壁４の径より小径にし、コイル１の非通電時には
、第１図、第３図に示すように、永久磁石１２に引き寄
せられている。

永久磁石１２の磁極は、コイルｌの通電時にコア２の端
部２ａに生じる極性とは異なる極性が円筒状側壁４に当
接するように配設され、この実施例においては、コア２
の端部２ａはコイル１の通電時にＮ極が形成されるので
、永久磁石１２はＳ極側を円筒状側壁４に当接させる。

また、弁体１７と第１弁口８Ｃ及び第２弁口９ｃは、コ
イル１の非通電時に可動体１３が永久磁石１２に引き寄
せられている状態において、弁体１７が第１弁口８ｃと
第２弁口９Ｃ間に位置し。

両弁口を全閉するとともに、コイル１の通電時には、第
４図に示すように、可動体１３がコア２の端部２ａの磁
極に引き寄せられた状態において、弁体１７が前記第１
弁口８Ｃ１第２弁口９Ｃを全開する位置にそれぞれ配置
する。なお、これらの位置関係は。

コイルの通電時に全閉し、非通電時に全開になる位置に
設けることも可能である。

以上のように構成された本発明の電磁弁において、コイ
ル１の非通電時には第３図から明らかなように、可動体
１３は永久磁石１２に吸引され、可動体１３は点Ｐで円
筒状側壁４の内面と当接した状態において、弁体１７は
第１弁口８Ｃ及び第２弁口９Ｃを全閉する。この状態か
らコイル１への通電量を。

デユーティ比制御等により制御しながら通電すると、コ
イルｌにより発生する磁束は、コア２、ハウジング３．
可動体１３を介してコア２に戻る磁束路を生じ、可動体
１３の外周はＳ極となる。その結果、コイル１への通電
とともに可動体１３とコア２との間に発生する吸引力と
、永久磁石１２の内面で円筒状側壁４に当接する部分が
Ｓ極であるため、永久磁石１２と可動体１３との間に発
生する反発力とにより、可動体１３は円筒状側壁４内面
を転動し、最終的には、第４図に示すように、可動体１
３の外周の点Ｑが、コア２の中心軸線上になる位置まで
転動する。

この結果、弁体１７はコイル１への通電量に比例して第
１弁口８ｃ及び第２弁口９ｃを開放する比例制御弁の機
能をする。また、可動体１３は主たる磁束線方向に移動
するので、磁束線を切ることが少なく、強力な弁の開閉
作動がなされる。

上記のような電磁弁において、流体が第１弁口８ｃから
第２弁口９ｃへ流れると、弁体１７は弁閉の位置を保持
し、下流側の端面１７ｂが弁口９ｃを閉じ、弁体１７を
第２弁座面９ｂに押圧する力によって密封力を増す作用
も生じ、気密性が保持される。

この電磁弁を用いて各種装置の流路を切り換え、流体が
第２弁口９ｃから第１弁口８ｃへ流れる際には。

同様にして弁体１７は全開状態を保持する。また、弁体
１７が弁口を開口して比例制御を行っている際にも、流
体の流通方向に何ら影響されることがない。

本発明の電磁弁は、以上のように構成し作用することに
より、その優れた特性を利用して、以下に述べるような
装置の弁として用いることができる。

第５図に示すようなルームエアコンの膨張弁として用い
る際には、圧縮機２Ｉからの高圧高温冷媒は、四方弁２
２が図示位置のとき、第１熱交換＠２３に入って冷却さ
れ液化する。この液体冷媒はコントローラ２５の出力に
よってデユーティ比制御される弁体２４を通って所定の
膨張を行い、第２熱交換器２０で冷房作用を行い、再び
四方弁２２を通って圧縮機２１に戻る。四方弁２２を切
り換えると、圧縮機２１の高温高圧冷媒は、第２熱交換
器２０を通って室内暖房を行い、弁体２４、第１熱交換
器２３、四方弁２２を介して圧縮機２１に戻る。このよ
うな冷媒回路に用いる弁体２４として本発明の電磁弁を
用いると、騒音を発生することなく、また冷媒の逆方向
の流れに対しても比例制御性が良い。

一方、本発明の電磁弁を第６図に示すような、ワンボッ
クスカー用冷凍冷房装置に用いる際には、圧縮機３１の
高温高圧冷媒は第１熱交換器３２で冷却液化され、電磁
弁４０．４１が開放している際には、前部熱交換器３６
、後部熱交換ｒ！３７及び付属の冷凍冷蔵庫の冷凍用熱
交換器３８と冷蔵用熱交換器３９を各々通った後、合流
して圧縮機３１へ戻る。この装置においては、従来はメ
カ式膨張弁３３，３４に全閉機能がないため、前部熱交
換器３６の流路には電磁開閉弁４０を、また後部熱交換
器３７の流路にはｆ！！磁開開開閉弁４１々設けて全閉
させていた。

これに対して、本発明の電磁弁をメカ式膨張弁３３．３
４部分に設けることにより、感温センサ４２，４３の出
力に応じた制御装置４４．４５の制御信号によって、比
例制御はもとより全開にすることもできるので、従来の
電磁弁４０．４１が不要になる。この装置は上記のワン
ボックスカー用冷凍冷房装置ばかりでなく、エアコン用
熱交換器を各室に多数備えたマルチエアコンのような用
途にも好適である。

〔発明の効果〕

本考案は以上のように構成し作用するので、従来の直線
型電磁弁と比較して可動体の移動時の摺動、衝突がない
ので、耐久性が良く、かつ騒音を発生しないので、室内
の各種機器用電磁弁とじて適切な作動を行う。また、全
開できる電磁弁とすることができるので、流路開閉用電
磁弁とデユーティ比例制御用電磁弁を兼ねることもでき
る。さらに、従来のステッピングモーターバルブに比較
して高速応答性が良く、かつ騒音がなく、構成が簡単で
安価となる。また、従来の電磁弁に比較して、流路を逆
方向に切り換えることができる可逆電磁弁に構成するこ
とが可能であり、かつ可動体が主たる磁束方向に移動す
るので、漏れ磁束が減少し高出力の小型で安価な電磁弁
とすることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し。 第１図は第３図のＡ−Ａ断面図、第２図は第３゛図のＢ
−Ｂ断面図、第３図は第１図のＣ−Ｃ断面図。 第４図はコイル通電時のＣ−Ｃ断面図、第５図は本発明
の電磁弁の使用例を示す回路図、第６図は本発明の電磁
弁の他の使用例を示す回路図、第７図は従来の電磁弁の
断面図、第８図は本出願人の出願による電磁弁の縦断面
図、第９図は同電磁弁の横断面図である。 １　：　コイル ２ａ：端部 ４：円筒状側壁 ８：第１弁座 ９：第２弁座 １２：支持部材 １３：可動体 ２：コア ３：ハウジング ７：弁ケーシング ８ｃ：第１弁口 ９ｃ：第２弁口 １２：永久磁石 １７：弁体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　コアを巻回してなるコイルを被覆し、前記コアと一体
   に形成してなるハウジングの内側に弁ケーシングを固定
   し、該弁ケーシングの円筒状側壁には前記コアの端部を
   当接すると共に、該コアの端部と離れた円筒状側壁には
   永久磁石を固定し、前記弁ケーシング内には弁体を設け
   た円筒状の可動体を転動自在に配置し、弁体の両端面に
   より流体の流路を開閉自在に配設したことを特徴とする
   電磁弁。