JP2000227171A - 双方向電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プランジャ方式の電磁弁で逆流を阻止できる
双方向電磁弁を提供する。 【解決手段】 プランジャ方式の電磁弁構造を有する一
対の弁組立て体(19,19) の弁口通路(71,71) を本体通路
(8,9,61,71) で連通し、流体の流通方向に対応する一方
の弁組立て体の励磁コイル(10)のみを通電しその通電を
遮断して膨張弁機能を、通電しない側の弁組立て体の弁
体(4) によって逆止弁機能を発揮させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は双方向電磁弁に関
し、例えばプランジャ先端に球形弁体を備えた電磁弁に
おいて双方向に流体を循環させ得るようにした構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、空調装置においては冷媒回路の
回路切換等に電磁弁がよく用いられているが、かかる電
磁弁には開弁ストロークが比較的大きな構造のものが採
用される。即ち、この種の電磁弁ではスリーブにプラン
ジャが往復動自在に収容されるとともに、励磁コイルが
外装されており、該励磁コイルへの通電によって吸引子
を励磁し、プランジャを吸着させてプランジャ先端の球
形弁体を弁座から離脱させる一方、励磁コイルへの通電
の遮断によって吸引子を消磁し、プランジャをコイルば
ねの付勢力によって復動させてプランジャ先端の球形弁
体を弁座に着座させることにより、弁作用を行わせるよ
うになっている。

【０００３】また、吸引子はスリーブの後端部に嵌合さ
れ、ＴＩＧ溶接等の手段で固着封止されており、吸引子
の上端部には励磁コイルを覆うハウジングがねじによっ
て固定されている。スリーブの先端側には弁座を有する
弁座基部が嵌合され、ろう付け等の手段で固定封止さ
れ、該弁座基部には冷媒の流入口と流出口を構成するパ
イプが取付けられている。吸引子の先端面及びプランジ
ャの後端面には各々凹部が対向して形成され、両凹部の
間にコイルばねが縮設されてプランジャを付勢するよう
になっている。

【０００４】以上のように構成された従来の電磁弁にお
いて、スリーブ外側に固定した励磁コイルに通電する
と、プランジャがコイルばねのばね力に抗して吸引さ
れ、球形弁体が弁座から離脱して流通路が開放される一
方、電磁コイルへの通電を遮断すると、プランジャがコ
イルばねのばね力によって付勢され、球形弁体が弁座に
着座して流通路を閉鎖するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の電磁弁では弁
体が弁座に着座している時、弁体側から弁座側へ圧力が
加わると、弁体が弁座により一層強く押圧されるので、
流体の流れを阻止することができるが、逆に弁座側から
弁体側へ圧力が加わると、弁体に作用する圧力がコイル
ばねのばね力を越えた点で流体が弁座側から弁体の方へ
流れてしまう。一般的に、コイルばねのばね力は流体圧
力に比して小さいので、実質的に弁座側からの流体の流
れを阻止できず、従って流体の流入口と流出口が一義的
に決まる一方向弁としての機能しか有していない。

【０００６】以上の理由から、上記構造の電磁弁をパル
ス駆動によるデューティ制御によって流量調整をして膨
張弁として機能させる場合にも高圧側と低圧側が決まっ
ている冷凍サイクルのみに適用が可能である。従って、
冷暖房装置のように冷房と暖房とで冷媒の流通方向が逆
になる双方向冷凍サイクルにおいては上記構造の電磁弁
を膨張弁として利用できず、一般にモータ駆動の膨張弁
が使用される。

【０００７】他方、モータ駆動の電磁弁はプランジャ方
式の電磁弁に比して高価となるので、プランジャ方式の
電磁弁で双方向の膨張弁を構築する試みがなされてお
り、その１例が特開昭５８−１０６３６９号公報に開示
されている。

【０００８】しかし、上記従来公報記載の膨張弁では弁
体をなすシャフトとオリフィスを具える円筒部との間に
シャフトの往復動を許容するためのクリアランスを設け
る必要があり、冷媒の漏洩が大きく、実用的には流路を
開閉し逆流を阻止する電磁弁を省略することができな
い。

【０００９】本発明の目的は上記の欠点を解消し、プラ
ンジャ方式の双方向電磁弁を提供することにあり、電磁
弁を省略しても実質的に冷媒の漏洩がなく、従って１つ
の双方向電磁弁で冷凍サイクルの流路開閉電磁弁と膨張
弁を兼ね備えるようにすることにある。また、既存の標
準的なプランジャ方式の電磁弁を利用することによっ
て、新たな生産手段の投資や開発設計工数を排除するこ
とをも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係る双
方向電磁弁は、外側に励磁コイルが配置された一対の弁
組立体からなり、流体の流通方向に応じた一方の弁組立
体にて流体の流通路を開閉するとともに他方の弁組立体
にて流体の逆流を阻止するようにした双方向電磁弁であ
って、上記一対の弁組立体が相互に並列に配置され、各
々がスリーブを含み、該スリーブの一端側には弁座が設
けられ、上記スリーブ内にはプランジャが往復動自在に
収容され、励磁コイルへの通電時に吸引子の磁着力によ
って上記プランジャが吸引されて上記プランジャ先端の
弁体が弁座から離間されるか又は弁座に着座され、かつ
励磁コイルへの非通電時にコイルばねの付勢力によって
上記プランジャが復動されて上記弁体が弁座に着座され
るか又は弁座から離間されるように構成されている一
方、上記弁座には上記弁体によって開閉される弁口通路
が形成され、上記一対の弁組立体の上記弁口通路の弁体
着座側の間が本体通路によって相互に連通され、上記一
対の弁組立体の上記弁口通路の弁体着座に対して反対側
の部分には各々外部通路が接続されていることを特徴と
する。

【００１１】本発明の特徴の１つは一対の弁組立体を並
列に配置し、その弁口通路の弁座着座側を本体通路で相
互に連通した点にある。これにより、一対の弁組立体は
一方が流体の順方向、他方が流体逆方向の流れに対して
のみ流体の流通を阻止する機能を発揮するので、通路の
開閉と逆流阻止の両機能を奏し得るプランジャ方式の双
方向電磁弁が得られ、冷凍サイクルにおける流路開閉電
磁弁と膨張弁を兼用することができる。また、既存の標
準的なプランジャ方式の電磁弁を利用することができる
ので、新たな生産手段の投資や開発設計工数を回避でき
る。

【００１２】弁組立体は弁体が非通電時に弁座に着座
し、通電時に離間する常閉型の構造でもよく、弁体が非
通電時に弁座から離間し、通電時に着座する常開型の構
造でもよい。

【００１３】また、上記では弁組立体を並列に配置し、
その弁座着座側の弁口通路を相互に連通したが、弁組立
体を直列に配置し、着座反対側の弁口通路を連通させる
ようにしてもよい。

【００１４】即ち、本発明に係る双方向電磁弁は、外側
に励磁コイルが配置された一対の弁組立体からなり、流
体の流通方向に応じた一方の弁組立体にて流体の流通路
を開閉するとともに他方の弁組立体にて流体の逆流を阻
止するようにした双方向電磁弁であって、上記一対の弁
組立体が相互に直列に配置され、各々がスリーブを含
み、該スリーブの一端側には弁座が設けられ、上記スリ
ーブ内にはプランジャが往復動自在に収容され、励磁コ
イルへの通電時に吸引子の磁着力によって上記プランジ
ャが吸引されて上記プランジャ先端の弁体が弁座から離
間されるか又は弁座に着座され、かつ励磁コイルへの非
通電時にコイルばねの付勢力によって上記プランジャが
復動されて上記弁体が弁座に着座されるか又は弁座から
離間されるように構成されている一方、上記弁座には上
記弁体によって開閉される弁口通路が形成され、上記一
対の弁組立体の上記弁口通路の弁体着座側に対して反対
側部分の間が本体通路によって相互に連通され、上記一
対の弁組立体の上記弁口通路の弁体着座側には各々外部
通路が連通するように接続されていることを特徴とす
る。

【００１５】本体通路はパイプ等で構成してもよいが、
例えば弁座の基部で一対の弁組立体を連結し、該弁座基
部に本体通路を形成するようにしてもよい。即ち、一対
の弁組立体を１つの弁座基部によって相互に連結し、該
弁座基部に一対の弁組立体の弁座を各々形成し、弁座基
部には本体通路を形成することもできる。

【００１６】また、本発明に係る双方向電磁弁はパルス
駆動によるデューティ制御によって流量調整をして膨張
弁として機能させることができる。即ち、上記一対のう
ち、順方向又は逆方向に流れる流体に対応する一方又は
他方の弁組立体の励磁コイルにのみ通電し通電を遮断
し、上記一方又は他方の弁組立体の弁体を離間させ着座
させて流体の流量を調整するようになすことができる。

【００１７】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、一方向電磁弁
の構造を有する一対の弁組立体の弁口通路を本体通路で
相互に連通するようにしたので、既存の標準的な一方向
電磁弁の設計技術と製造設備に大幅な変更を加えること
なく双方向電磁弁を製作することができ、従って安価な
双方向電磁弁を提供することができる。

【００１８】また、一方向電磁弁の構造を有する一対の
弁組立体が各々流体の一方向の流れに対してのみ流通を
阻止する機能を有することに着目し、流れ方向に対応す
る側の弁組立体の励磁コイルのみを通電・遮断するよう
にしたので、駆動電力は従来の一方向電磁弁と同じにす
ることができ、又通電されない側の弁組立体は通常の逆
止弁として機能するので、従来この種の冷媒回路に具え
られる逆止弁を省略することができ、経済的である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す具体例
に基づいて説明する。図１ないし図４は本発明に係る双
方向電磁弁の好ましい実施形態の構造例を示す図、図５
は本発明に係る双方向電磁弁を空調装置の冷凍サイクル
に適用したシステム構成例を示す図、図６は従来の空調
装置の冷凍サイクルのシステム構成例を示す図である。

【００２０】まず、本発明の理解を容易にすべく、従来
のこの種の電磁弁を含む空調装置の冷凍サイクルのシス
テム構成を説明する。図６において、冷凍サイクルのシ
ステムではポンプ２００、アキュムレータ３００及び四
方弁４００によって１つの冷媒の流通経路が構成され、
又四方弁４００、室内熱交換器５００、室外熱交換機６
００、流路を開閉する電磁弁７００ａ、７００ｂ及び双
方向型の膨張弁８００によってもう１つの冷媒の流通経
路が構成されている。

【００２１】暖房運転の場合、四方弁４００は実線に示
されるようにセットされ、冷媒の流通方向は実線矢印Ｂ
に示す方向になる。また、電磁弁７００ａに通電して弁
体を離間させると、圧縮された冷媒が室内熱交換器５０
０に至って放熱し、膨張弁８００、電磁弁７００ａ、７
００ｂ、室外熱交換器６００、四方弁４００を経由して
ポンプ２００に戻る。電磁弁７００ｂは実線矢印Ｂ方向
には阻止機能を有しないので、無通電の状態で冷媒が通
過する。

【００２２】冷房運転の場合は、四方弁４００が破線に
示されるようにセットされ、冷媒の流通方向は破線矢印
Ｃに示す方向になり、暖房の時とは逆に、冷媒は室外熱
交換器６００、通電にて開路状態となった電磁弁７００
ｂ、電磁弁７００ａ、膨張弁８００を通り、室内交換器
５００に入って吸熱した後、四方弁４００を経由してポ
ンプ２００に戻る。冷房の場合は電磁弁７００ａが無通
電の状態で冷媒が通過する。

【００２３】上記説明の通り、膨張弁８００は冷媒流量
の調整機能を、電磁弁７００ａ、７００ｂは流路の開閉
と逆流阻止の機能を分担しており、個別の装置が使われ
ている。本発明に係る双方向電磁弁は上記２つの機能、
即ち流量調整機能と流路の開閉及び逆流阻止の機能を併
有させるようにしたものである。

【００２４】図１ないし図４は本発明に係る双方向電磁
弁の好適な実施形態を示す。図において、双方向電磁弁
１００は実質的に同一構造をなす一対の弁組立体（以
下、弁ＡＳＳＹという）１９、１９によって構成され、
両弁ＡＳＳＹ１９、１９はその回りにハウジング１１、
１１でカバーした励磁コイル１０ａ、１０ｂが配置さ
れ、ハウジング１１、１１がねじ１２、１２によって弁
ＡＳＳＹ１９、１９の吸引子２、２に固定されている。

【００２５】弁ＡＳＳＹ１９では筒状をなすスリーブ１
の上半部に吸引子２が挿入されてＴＩＧ溶接等の手段に
よって固定され、吸引子２の先端面には凹部が形成され
ている。スリーブ１の下半部にはプランジャ３が往復動
自在に挿入され、プランジャ３の後端面には凹部が吸引
子２の凹部と対向して形成され、吸引子２とプランジャ
３との間にはその凹部内に収容してコイルばね（ばね部
材）５が縮設され、又プランジャ３の先端部には球形弁
体４が回動自在に取付けられている。

【００２６】また、スリーブ１の下端には弁座基部６の
筒状部分が嵌合され、ろう付け等の手段によって固定さ
れ、弁座基部６の底部には球形弁体４と協同して弁機構
を構成する弁座７が形成され、又弁座基部６にはその筒
状部分に冷媒の流入流出口が形成されて冷媒流入流出パ
イプ８がろう付け等の手段によって固定され、弁座基部
６の底部には弁座７の下方に弁口通路７１が形成されて
冷媒流入流出パイプ９がろう付け等の手段によって固定
されている。

【００２７】なお、以上のように構成された双方向電磁
弁１００において、１対の弁ＡＳＳＹ１９、１９の構成
部分を区別する必要がある場合には符号にａ、ｂを添え
て説明する。

【００２８】図１は本発明に係る双方向電磁弁の第１の
実施形態を示す。本例では弁ＡＳＳＹ１９、１９が相互
に並列に配置されてブラケット２０によって固定され、
２つの弁ＡＳＳＹ１９、１９の弁座基部６、６の筒状部
分に設けた冷媒流入流出口間が共有の冷媒流入流出パイ
プ（本体通路）８で接続され、又弁座７、７に連なる弁
口通路７１、７１には各々冷媒流入流出パイプ（外部通
路）９ａ、９ｂがろう付け等の手段で固定され、これに
より逆止機能を有する双方向電磁弁が構成されている。

【００２９】冷媒を冷媒流入流出パイプ９ａから冷媒流
入流出パイプパイプ９ｂに、即ち矢印Ｄ方向に流す場合
には弁体４ｂは逆止機能がなく、弁体４ａは逆止機能が
あるので、励磁コイル１０ｂに通電して弁体４ｂを離間
させることによって流路が開放される。逆方向、即ち冷
媒を矢印Ｅ方向に示されるように冷媒流入流出パイプ９
ｂから冷媒流入流出パイプ９ａに流す場合には励磁コイ
ル１０ａに通電すればよい。通電されない側の弁体４ａ
又は４ｂは冷媒の流通方向Ｄ又はＥへの流れによる流体
圧力によってコイルばね５のばね力に抗して押し上げら
れて冷媒の流通を許容するが、冷媒の逆流に対してはコ
イルばね５のばね力と逆流の際の流体圧力とによって弁
座７に押しつけられて冷媒の逆流を阻止する働きをする
ので、別に逆止弁を配置する必要がない。

【００３０】図２は本発明に係る双方向電磁弁の第２の
実施形態を示す。本例では２つの弁ＡＳＳＹ１９、１９
が１つの弁座基部６によって相互に連結され、これによ
り第１の実施形態におけるブラケット２０が省略され、
又弁座基部６の中間には本体通路６１が形成され、該本
体通路６１の両端は弁座基部６の両側筒状部分内に連通
され、これにより第１の実施形態における共有の冷媒流
入流出パイプ８が省略されている。

【００３１】図３は本発明に係る双方向電磁弁の第３の
実施形態を示す。本例では２つの弁ＡＳＳＹ１９、１９
が直列に配置されてブラケット２０によって固定され、
２つの弁ＡＳＳＹ１９、１９の弁座基部６、６の底部に
は弁口通路７１、７１が弁座７の下方に延びて形成さ
れ、両弁口通路７１、７１同士が共有の冷媒流入流出パ
イプ（本体通路）９で接続される一方、弁座基部６、６
の筒状部分の冷媒流入流出口には各々冷媒流入流出パイ
プ（外部通路）８ａ、８ｂがろう付け等の手段で固定さ
れている。

【００３２】冷媒を冷媒流入流出パイプ８ａから冷媒流
入流出パイプ８ｂに、即ち矢印Ｄ方向に流す場合には弁
体４ｂは逆止機能があり、弁体４ａは逆止機能がないの
で、励磁コイル１０ａに通電して弁体４ａを離間させる
ことによって流路が開放される。逆に、冷媒を矢印Ｅ方
向に示されるように冷媒流入流出パイプ８ｂから冷媒流
入流出パイプ８ａに流す場合には励磁コイル１０ｂに通
電すればよい。

【００３３】図４は本発明に係る双方向電磁弁の第４の
実施形態を示す。本例では２つの弁ＡＳＳＹ１９、１９
が１つの弁座基部６によって相互に連結され、これによ
り第３の実施形態におけるブラケット２０が省略され、
又弁座基部６には両弁座７、７を連通する本体通路７１
が形成され、これにより第３の実施形態における共有の
冷媒流入流出パイプ９が省略されている。

【００３４】図５は本発明に係る双方向電磁弁を空調装
置の冷凍システムに適用した実施形態を示すシステム図
である。図において、本システムではポンプ２００、ア
キュムレータ３００及び四方弁４００によって１つの冷
媒の流通経路が構成され、又四方弁４００、室内熱交換
器５００、室外熱交換機６００、双方向電磁弁１００に
よってもう１つの冷媒の流通経路が構成されている。

【００３５】双方向電磁弁１００をパルス電圧によるデ
ューティ制御等の手段によって双方向の膨張弁として働
かせた時、上記説明から理解されるように、電圧を印加
しない側の弁体４ａ又は４ｂが逆流阻止機能を有してい
るので、別に電磁弁を具える必要がなく、極めて簡単な
システムに構築することができる。

【００３６】なお、上記の例では弁体が非通電時に弁座
に着座し、通電時に離間する常閉型の電磁弁構造で説明
したが、弁体が非通電時に弁座から離間し、通電時に着
座する常開型の電磁弁構造でも同様の双方向電磁弁を構
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る双方向電磁弁の好ましい実施形
態を示す断面図である。

【図２】 第２の実施形態を示す断面図である。

【図３】 第３の実施形態を示す断面図である。

【図４】 第４の実施形態を示す断面図である。

【図５】 本発明に係る双方向電磁弁を空調装置の冷凍
サイクルに適用した例を示すシステム構成図である。

【図６】 従来の空調装置冷凍サイクルを示すシステム
構成図である。

【符号の説明】

１ スリーブ ２ 吸引子 ３ プランジャ ４ 球形弁体 ５ コイルばね（ばね部材） ６ 弁座基部 ７ 弁座 ８、８ａ、８ｂ 流入流出パイプ（本体通路、外
部通路） ９、９ａ、９ｂ 流入流出パイプ（本体通路、外
部通路） １０、１０ａ、１０ｂ 励磁コイル ６１ 本体通路 ７１ 弁口通路（本体通路）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側に励磁コイルが配置された一対の弁
   組立体からなり、流体の流通方向に応じた一方の弁組立
   体にて流体の流通路を開閉するとともに他方の弁組立体
   にて流体の逆流を阻止するようにした双方向電磁弁であ
   って、 上記一対の弁組立体が相互に並列に配置され、各々がス
   リーブを含み、該スリーブの一端側には弁座が設けら
   れ、上記スリーブ内にはプランジャが往復動自在に収容
   され、励磁コイルへの通電時に吸引子の磁着力によって
   上記プランジャが吸引されて上記プランジャ先端の弁体
   が弁座から離間されるか又は弁座に着座され、かつ励磁
   コイルへの非通電時にコイルばねの付勢力によって上記
   プランジャが復動されて上記弁体が弁座に着座されるか
   又は弁座から離間されるように構成されている一方、 上記弁座には上記弁体によって開閉される弁口通路が形
   成され、上記一対の弁組立体の上記弁口通路の弁体着座
   側の間が本体通路によって相互に連通され、上記一対の
   弁組立体の上記弁口通路の弁体着座側に対して反対側の
   部分には各々外部通路が接続されていることを特徴とす
   る双方向電磁弁。
2. 【請求項２】 外側に励磁コイルが配置された一対の弁
   組立体からなり、流体の流通方向に応じた一方の弁組立
   体にて流体の流通路を開閉するとともに他方の弁組立体
   にて流体の逆流を阻止するようにした双方向電磁弁であ
   って、 上記一対の弁組立体が相互に直列に配置され、各々がス
   リーブを含み、該スリーブの一端側には弁座が設けら
   れ、上記スリーブ内にはプランジャが往復動自在に収容
   され、励磁コイルへの通電時に吸引子の磁着力によって
   上記プランジャが吸引されて上記プランジャ先端の弁体
   が弁座から離間されるか又は弁座に着座され、かつ励磁
   コイルへの非通電時にコイルばねの付勢力によって上記
   プランジャが復動されて上記弁体が弁座に着座されるか
   又は弁座から離間されるように構成されている一方、 上記弁座には上記弁体によって開閉される弁口通路が形
   成され、上記一対の弁組立体の上記弁口通路の弁体着座
   側に対して反対側部分の間が本体通路によって相互に連
   通され、上記一対の弁組立体の上記弁口通路の弁体着座
   側には各々外部通路が連通するように接続されているこ
   とを特徴とする双方向電磁弁。
3. 【請求項３】 上記一対の弁組立体が１つの弁座基部に
   よって相互に連結され、該弁座基部に上記一対の弁組立
   体の弁座が各々形成され、上記弁座基部には上記本体通
   路が形成されている請求項１又は２記載の双方向電磁
   弁。
4. 【請求項４】 上記一対のうち、順方向又は逆方向に流
   れる流体に対応する一方又は他方の弁組立体の励磁コイ
   ルにのみ通電し通電を遮断し、上記一方又は他方の弁組
   立体の弁体を離間させ着座させて流体の流量を調整する
   ようになした請求項１ないし３のいずれかに記載の双方
   向電磁弁。