JP3406373B2 - ステップ流量制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップ流量制御弁に
関し、特に冷凍サイクルにて冷媒の絞り流量制御や蒸発
圧力制御などを三段階に行う三位置型のステップ流量制
御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空調装置などの冷凍サイクルにて冷媒の
絞り流量制御や蒸発圧力制御などを三段階に行う三位置
型のステップ流量制御弁は実公平２−３２９４５号公報
に示されている。このステップ流量制御弁は、図３１に
示されているように、ばね１０１と１０２とによる二段
ばね構造を使用し、電磁コイル１０３に与える電流値
を、零、小、大の三段階に制御することによって電磁コ
イル１０３の励磁力と二段ばね構造によるばね力と平衡
関係により、弁体１０４を最小開弁位置（全閉位置を含
む）と中間開弁位置と最大開弁位置の三つの位置に択一
的に位置させる。

【０００３】なお、このステップ流量制御弁について、
より詳細な説明が必要ならば、実公平２−３２９４５号
公報を参照されたい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のステップ流量制
御弁は、三段階以上の流量制御を行うステップ流量制御
弁、例えば特開平３−１１３１８３号公報、特開平３−
１１３１８４号公報、特開平４−３４０３５６号公報に
示されているステップ流量制御弁に比して、構造、通電
制御が簡単で、所期の目的を達成するが、しかし中間開
弁位置あるいは最大開弁位置に弁体が位置することを維
持するためには、小、大の所定の電流値をもって電磁コ
イルに連続的に通電しておく必要がある。これは電力消
費を多くする原因になり、このことは自動車などにおい
て電源がバッテリ電源である場合に特に問題なる。

【０００５】また所定の開弁状態を維持するために電磁
コイルに供給する電流値を所定値に維持する必要がある
から、電源回路の安定性が問題になり、電流値が変動す
ると、開弁状態が保証されないと云う不具合がある。本
発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであ
り、開弁状態の維持のために電磁コイルに連続通電する
必要がなく、また電流値の定量制御を必要とすることな
く弁体を最小開弁位置と中間開弁位置と最大開弁位置の
三つの位置に択一的に信頼性高く位置させることがで
き、しかも構造を複雑にすることないステップ流量制御
弁を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的を達成す
るため、本発明によるステップ流量制御弁は、弁本体
と、前記弁本体に対して軸線方向に移動することにより
弁座部と共働して流量制御を行う弁体と、前記弁体を閉
弁方向へ付勢し前記弁体を第一の開度位置に位置させる
戻しばねと、前記弁体の移動方向に第一の位置と第二の
位置との間に移動可能に配置され第一の位置より第二の
位置へ移動することにより前記弁体と係合して前記弁体
を前記第一の開度位置より開弁側の第二の開度位置に位
置させる第一のプランジャと、前記第一のプランジャと
前記弁体の移動方向に直列に前記弁体の移動方向に第三
の位置と第四の位置との間に移動可能に配置され前記第
三の位置より前記第四の位置に移動することにより前記
弁体と係合して前記弁体を前記第二の開度位置より開弁
側の第三の開度位置に位置させる第二のプランジャと、
前記第一のプランジャの前記第二の位置側の端面に対向
して固定配置された吸引子と、一端を前記吸引子に接続
されたヨークと、前記第一のプランジャが前記第二の位
置に位置することにより前記第一のプランジャと前記吸
引子と前記ヨークとによる磁気閉ループを構成して前記
第一のプランジャを前記第二の位置にラッチする第一の
永久磁石と、前記第一のプランジャが前記第二の位置に
位置し前記第二のプランジャが前記第四の位置に位置す
ることにより前記第二のプランジャと前記第一のプラン
ジャと前記吸引子と前記ヨークとによる磁気閉ループを
構成して前記第二のプランジャを前記第四の位置にラッ
チする第二の永久磁石と、第一の方向の通電により前記
ヨークを前記第一の永久磁石の磁極方向と同方向で前記
第二の永久磁石の磁極方向とは逆方向の第一の磁極方向
に励磁して前記第一のプランジャを前記第二の位置へ駆
動し前記第一の方向とは反対の第二の方向の通電により
前記ヨークを前記第一の永久磁石の磁極方向と逆方向で
前記第二の永久磁石の磁極方向とは同方向の第二の磁極
方向に励磁して前記第二のプランジャを前記第四の位置
へ駆動する電磁コイルとを有していることを特徴として
いる。

【０００７】また上述の如き目的を達成するため、本発
明によるステップ流量制御弁は、弁本体と、前記弁本体
に対して軸線方向に移動することにより弁座部と共働し
て流量制御を行う弁体と、前記弁体を閉弁方向へ付勢し
前記弁体を第一の開度位置に位置させる戻しばねと、前
記弁体の移動方向に第一の位置と第二の位置との間に移
動可能に配置され第一の位置より第二の位置へ移動する
ことにより前記弁体と係合して前記弁体を前記第一の開
度位置より開弁側の第二の開度位置に位置させる第一の
プランジャと、前記第一のプランジャと前記弁体の移動
方向に直列に前記弁体の移動方向に第三の位置と第四の
位置との間に移動可能に配置され前記第三の位置より前
記第四の位置に移動することにより前記弁体と係合して
前記弁体を前記第二の開度位置より開弁側の第三の開度
位置に位置させる第二のプランジャと、前記第一のプラ
ンジャの前記第二の位置側の端面に対向して固定配置さ
れた吸引子と、一端を前記吸引子に接続されたヨーク
と、前記第一のプランジャが前記第二の位置に位置し前
記第二のプランジャが前記第四の位置に位置することに
より前記第二のプランジャと前記第一のプランジャと前
記吸引子と前記ヨークとによる磁気閉ループを構成して
前記第二のプランジャを前記第四の位置にラッチ、ある
いは前記第一のプランジャが前記第二の位置に位置する
ことにより前記第一のプランジャと前記吸引子と前記ヨ
ークとによる磁気閉ループを構成して前記第一のプラン
ジャを前記第二の位置にラッチする永久磁石と、第一の
方向の通電により前記ヨークを前記永久磁石の磁極方向
とは逆方向の第一の磁極方向に励磁して前記第一のプラ
ンジャを前記第二の位置へ駆動し、前記第一の方向とは
反対の第二の方向の通電により前記ヨークを前記永久磁
石の磁極方向と同方向の第二の磁極方向に励磁して前記
第二のプランジャを前記第四の位置へ駆動、あるいは第
一の方向の通電により前記ヨークを前記永久磁石の磁極
方向と同方向の第一の磁極方向に励磁して前記第一のプ
ランジャを前記第二の位置へ駆動し、前記第一の方向と
は反対の第二の方向の通電により前記ヨークを前記永久
磁石の磁極方向と逆方向の第二の磁極方向に励磁して前
記第二のプランジャを前記第四の位置へ駆動する電磁コ
イルとを有していることを特徴としている。

【０００８】また本発明によるステップ流量制御弁は、
上述の如き構成に加えて前記第一のプランジャと前記第
二のプランジャとの間に当該両プランジャを互いに引き
離す方向へ前記戻しばねのばね力より弱いばね力をもっ
て付勢する中間ばねを有していてもよい。

【０００９】また本発明によるステップ流量制御弁にお
いては、前記弁体が前記第一のプランジャにより駆動さ
れる第一の弁体と前記第二のプランジャにより駆動され
る中空構造の第二の弁体とによる二重構造とされ、第一
の弁体は第二の弁体に形成された第一の弁座部と共働し
て流量制御を行い、第二の弁体は前記弁本体に形成され
た第二の弁座部と共働して流量制御を行うよう構成され
ていてもよい。

【００１０】また本発明によるステップ流量制御弁にお
いては、前記吸引子にくま取りコイルが設けられていて
もよい。

【００１１】

【作用】上述の如き構成によれば、電磁コイルに通電が
行われていない通常状態時には戻しばねのばね力により
弁体は最小開弁位置である第一の開度位置に位置し、電
磁コイルに第一の方向の通電が行われることにより弁体
は中間開弁位置である第二の開度位置に位置し、電磁コ
イルに第一の方向とは逆方向の第二の方向の通電が行わ
れることにより弁体は最大開弁位置である第三の開度位
置に位置する。

【００１２】そして弁体は、電磁コイルに対する通電が
停止されても永久磁石の磁力により、第二の開度位置あ
るいは第三の開度位置に自己保持され、第二の開度位置
あるいは第三の開度位置に位置することを維持する。ま
た第一のプランジャと第二のプランジャとの間に中間ば
ねが設けられると、第一のプランジャや第二のプランジ
ャのがたつきが回避される。

【００１３】また前記弁体が第一の弁体と第二の弁体と
による二重構造とされていると、第二の開度位置におけ
る流量と第三の開度位置における流量が各々確実かつ正
確に設定される。また吸引子にくま取りコイルが設けら
れていると、弁体を第二の開度位置より第三の開度位置
へ移動させる際に第一のプランジャが一時的に第二の位
置より離れることが回避される。

【００１４】

【実施例】以下に添付の図を参照して本発明を実施例に
ついて詳細に説明する。図１〜図３は本発明によるステ
ップ流量制御弁の第一実施例を示している。ステップ流
量制御弁は弁本体１を有し、弁本体１には、二つ接続ポ
ート２、３と、弁座部４とが設けられている。

【００１５】弁本体１にはニードル状の弁体５が軸線方
向（図にて上下方向）に移動可能に嵌合している。弁体
５は、先端部に弁座部４と共働して流量制御を行う段差
による流量計量部６を有し、図１に示されている最小流
量位置（第一の開度位置）と図２に示されている中間流
量位置（第二の開度位置）と図３に示されている最大流
量位置（第三の開度位置）との間に往復移動する。

【００１６】弁本体１にはプランジャ保持チューブ７が
弁体５の軸線方向と同方向に固定装着されており、プラ
ンジャ保持チューブ７の中心部には弁体５のステム部８
が延在している。プランジャ保持チューブ７内には中空
構造の下部プランジャ（第二のプランジャ）９と上部プ
ランジャ（第一のプランジャ）１０とが弁体５の移動方
向に互いに直列に移動可能に嵌合装填されている。プラ
ンジャ保持チューブ７の上端部には吸引子１１が固定装
着されており、吸引子１１の下底面は上部プランジャ１
０の上端面に所定間隔をおいて対向している。

【００１７】吸引子１１と弁体５との間には圧縮コイル
ばねによる戻しばね１２が設けられており、戻しばね１
２は、弁体５を図にて下方、即ち最小流量位置へ向けて
付勢している。上部プランジャ１０は図１に示されてい
る降下位置（第一の位置）と図２に示されているように
吸引子１１と当接する上昇位置（第二の位置）との間に
移動可能であり、下部プランジャ９は図１に示されてい
る降下位置（第三の位置）と図３に示されているように
上昇位置に位置している上部プランジャ１０と当接する
上昇位置（第四の位置）と移動可能である。

【００１８】下部プランジャ９と上部プランジャ１０の
各々の中空部には弁体５のステム部８が軸線方向に相対
変位可能に嵌合しており、ステム部８は上部プランジャ
１０に形成された段差部１３と係合するフランジ部１４
と下部プランジャ９に形成された段差部１５と係合する
段差部１６とを有している。

【００１９】上部プランジャ１０は、降下位置より上昇
位置へ移動することにより段差部１３とフランジ部１４
との係合によって、弁体５を戻しばね１２のばね力に抗
して最小流量位置より中間流量位置へ可逆移動させ、下
部プランジャ９は、降下位置より上昇位置へ移動するこ
とにより段差部１５と１６との係合によって、弁体５を
戻しばね１２のばね力に抗して中間流量位置より最大流
量位置へ可逆移動させる。

【００２０】吸引子１１の上端部にはボルト１７により
ヨーク１８の上部片部１８ａが固定接続されている。ヨ
ーク１８は、横転Ｕ字状をなしてプランジャ保持チュー
ブ７の一側方を覆うように配置され、プランジャ保持チ
ューブ７内における下部プランジャ９の配置位置に概ね
対応する高さ位置に位置する下部片部１８ｂを有してい
る。

【００２１】下部片部１８ｂの上面には上側永久磁石
（第一の永久磁石）２０がＳ極をもって接続装着され、
下面には下側永久磁石（第二の永久磁石）２１がＮ極を
もって接続装着されている。上側永久磁石２０のＮ極に
は上部磁極片２３が、下側永久磁石２１のＳ極には下部
磁極片２４が各々接続装着されており、上部磁極片２３
と上部片部１８ａとの間に直流式の電磁コイル２５がプ
ランジャ保持チューブ７を取り囲む形態にて固定配置さ
れている。

【００２２】上側永久磁石２０は、図２に示されている
ように、上部プランジャ１０が上昇位置に位置すること
により、上部プランジャ１０と吸引子１１とヨーク１８
とによる磁気閉ループ（図中、白抜き矢印で示す）を構
成して上部プランジャ１０を上昇位置にラッチする。

【００２３】下側永久磁石２１は、図３に示されている
ように、上部プランジャ１０と下部プランジャ９とが共
に上昇位置に位置することにより、下部プランジャ９と
上部プランジャ１０と吸引子１１とヨーク１８とによる
磁気閉ループ（図中、白抜き矢印で示す）を構成して下
部プランジャ９を上昇位置にラッチする。

【００２４】電磁コイル２５は、第一の方向（以下、順
方向と云う）の通電によりヨーク１８を上側永久磁石２
０の磁極方向と同方向で、下側永久磁石２１の磁極方向
とは逆方向の図１にて実線矢印で示す第一の磁極方向に
励磁して上部プランジャ１０を上昇位置へ駆動し、第一
の方向とは反対の第二の方向（以下、逆方向と云う）の
通電によりヨーク１８を上側永久磁石２０の磁極方向と
逆方向で、下側永久磁石２１の磁極方向とは同方向の図
１にて破線矢印で示す第二の磁極方向に励磁して下部プ
ランジャ９を上昇位置へ駆動する。

【００２５】吸引子１１の下底面部には短絡環をなすく
ま取りコイル２６が固定装着されている。次に上述の如
き構成よりなるステップ流量制御弁の作用を説明する。
電磁コイル２５に通電が行われていない通常状態時に
は、図１に示されているように、戻しばね１２のばね力
により弁体５は最降下位置である最小流量位置に位置し
ている。

【００２６】この通常状態にて、電磁コイル２５に順方
向通電が行われると、ヨーク１８が図１にて実線矢印で
示す第一の磁極方向に励磁し、その実線矢印で示されて
いる磁気回路が構成され、これにより上部プランジャ１
０が、上昇移動して吸引子１１に磁気吸着し、上昇位置
に位置するようになる。この移動により弁体５は戻しば
ね１２のばね力に抗して持ち上げられ、図２に示されて
いる中間流量位置に位置する。

【００２７】この状態においては、上側永久磁石２０に
より図２にて白抜き矢印で示す磁気閉ループが構成さ
れ、上側永久磁石２０の磁力により上部プランジャ１０
が上昇位置にラッチされる。これにより電磁コイル２５
に対する順方向通電が停止されても弁体５は中間流量位
置に位置する状態を維持する。

【００２８】次に弁体５が中間流量位置に位置している
状態にて電磁コイル２５に瞬間的に順方向通電を行った
後に瞬時に逆方向通電が行われると、ヨーク１８が図１
にて破線矢印で示す第二の磁極方向に励磁し、その破線
矢印で示されている磁気回路が構成され、これにより上
部プランジャ１０がくま取りコイル２６による磁気保持
作用によって吸引子１１に磁気吸着した状態を保って下
部プランジャ９が上部プランジャ１０に磁気吸着し、下
部プランジャ９も上昇位置に位置するようになる。この
移動により弁体５は戻しばね１２のばね力に抗して更に
持ち上げられ、図３に示されている最大流量位置に位置
する。

【００２９】この状態においては、下側永久磁石２１に
より図３にて白抜き矢印で示す磁気閉ループが構成さ
れ、下側永久磁石２１の磁力により下部プランジャ９と
上部プランジャ１０が共に上昇位置にラッチされる。こ
れにより電磁コイル２５に対する逆方向通電が停止され
ても弁体５は最大流量位置に位置する状態を維持する。

【００３０】この開弁過程の通電と流量との関係が図４
（Ａ）に示されている。なお、図４にて、ＭＩＮは最小
流量を、ＭＩＤは中間流量を、ＭＡＸは最大流量を各々
示している。弁体５が最大流量位置に位置している状態
にて電磁コイル２５に瞬間的に逆方向通電を行った後に
瞬時に順方向通電が行われると、上部プランジャ１０が
くま取りコイル２６による磁気保持作用によって吸引子
１１に磁気吸着した状態のまま下部プランジャ９だけが
降下位置に戻り、これに伴い弁体５が戻しばね１２のば
ね力により図２に示されている中間流量位置に戻る。

【００３１】この場合も上側永久磁石２０により図２に
て白抜き矢印で示す磁気閉ループが構成され、上側永久
磁石２０の磁力により上部プランジャ１０が上昇位置に
ラッチされることにより、電磁コイル２５に対する順方
向通電が停止されても弁体５は中間流量位置に位置する
状態を維持する。

【００３２】次に弁体５が中間流量位置に位置している
状態にて電磁コイル２５に逆方向通電が数ｍ ｓｅｃ幅
のパルスをもって数回繰り返し行われると、上側永久磁
石２０による図２にて白抜き矢印で示す磁気閉ループが
打ち消され、戻しばね１２のばね力により上部プランジ
ャ１０が弁体５と共に降下し、弁体５が図１に示されて
いる最小流量位置に戻る。

【００３３】この閉弁過程の通電と流量との関係が図４
（Ｂ）に示されている。なお、弁体５を最小流量位置よ
り最大流量位置へ一気に移動させる際には、図４（Ｃ）
に示されているように、弁体５が最小流量位置に位置し
ている状態にて電磁コイル２５に逆方向通電が行われれ
ばよい。

【００３４】図５〜図７は本発明によるステップ流量制
御弁の第二実施例を示している。なお、第二実施例にお
いて第一実施例と同様の部分は第一実施例における符号
と同一の符号を付してその説明を省略する。このことは
以降の各実施例においても同様である。

【００３５】第二実施例においては、上側永久磁石２０
と上部磁極片２３とが省略され、電磁コイル２５はヨー
ク１８の上部片部１８ａと下部片部１８ｂとに直接接続
されている。この第二実施例においては、上側永久磁石
２０が省略されていることにより、弁体５を中間流量位
置に保持するためには、電磁コイル２５に順方向に連続
通電する必要がある。また弁体５を最大流量位置より最
小流量位置へ一気に移動させる際には、電磁コイル２５
に順方向通電を数ｍ ｓｅｃ幅のパルスをもって数回繰
り返し行う必要があるが、弁体５を中間流量位置より最
小流量位置へ戻す際には電磁コイル２５に逆方向通電を
数ｍ ｓｅｃ幅のパルスをもって数回繰り返し行う必要
なく、電磁コイル２５に対する通電が停止されることの
みにより弁体５は中間流量位置より最小流量位置に戻
る。これらのこと以外は第一実施例と実質的に同様に動
作する。

【００３６】なお、図５は弁体５が最小流量位置にある
状態を、図６は弁体５が中間流量位置にある状態を、図
７は弁体５が最大流量位置にある状態を各々示してい
る。また図８（Ａ）は第二実施例における段階開弁時の
通電と流量との関係を、図８（Ｂ）は同じく段階閉弁時
の通電と流量との関係を、図８（Ｃ）は同じく一気開閉
弁時の通電と流量との関係を各々示している。

【００３７】図９〜図１１は本発明によるステップ流量
制御弁の第三実施例を示している。第三実施例において
は、下側永久磁石２１と下部磁極片２４とが省略されて
いる。この第三実施例においては、下側永久磁石２１が
省略されていることにより、弁体５を最大流量位置に保
持するためには、電磁コイル２５に逆方向に連続通電す
る必要があり、このこと以外は第一実施例と実質的に同
様に動作する。

【００３８】なお、図９は弁体５が最小流量位置にある
状態を、図１０は弁体５が中間流量位置にある状態を、
図１１は弁体５が最大流量位置にある状態を各々示して
いる。また図１２（Ａ）は第三実施例における段階開弁
時の通電と流量との関係を、図１２（Ｂ）は同じく段階
閉弁時の通電と流量との関係を、図１２（Ｃ）は同じく
一気開弁時の通電と流量との関係を各々示している。

【００３９】図１３〜図１５は本発明によるステップ流
量制御弁の第四実施例を示している。第四実施例におい
ては、第二実施例において下部プランジャ９と上部プラ
ンジャ１０との間に該両者を互いに引き離す方向へ付勢
する圧縮コイルばねによる中間ばね２７が設けられてい
る。

【００４０】この第四実施例においては、中間ばね２７
のばね力により下部プランジャ９と上部プランジャ１０
とが互いに離れる方向へ付勢されていることから、図１
３に示されているように、弁体５が最小流量位置に位置
している状態下では上部プランジャ１０と下部プランジ
ャ９ががたつくことが、また図１４に示されているよう
に、弁体５が中間流量位置に位置している状態下では下
部プランジャ９ががたつくことが各々回避される。な
お、図１５は弁体５が最大流量位置にある状態を各々示
している。

【００４１】この第四実施例においては、第二実施例と
全く同様に電磁コイル２５に対する通電が制御されてよ
い。なお、中間ばね２７の設置は、上述の第一実施例、
第三実施例においても同様に行われてよく、これら実施
例でも同様の効果が得られる。

【００４２】図１６〜図１８は本発明によるステップ流
量制御弁の第五実施例を示している。第五実施例におい
ては、上部プランジャ１０により駆動されるニードル状
の内側弁体（第一の弁体）５と、下部プランジャ９と一
体に形成されて下部プランジャ９により駆動される外側
弁体（第二の弁体）２８とが設けられている。

【００４３】下部プランジャ９は外側弁体２８の部分を
含んで全体が中空構造になっており、その中空部の下端
近傍に内側弁体５が選択的に着座する内側弁座部（第一
の弁座部）２９が形成されている。内側弁体５は内側弁
座部２９に着座することにより外側弁体２８に形成され
ている連通ポート３０と３１との連通を遮断する。

【００４４】外側弁体２８は弁本体１に形成された弁座
部（第二の弁座部）４に選択的に着座して接続ポート２
と３との連通を遮断する。図示例では、内側弁体５と外
側弁体２８とが閉弁位置に位置している場合も最小流量
を確保すべく、弁本体１の弁座部近傍にバイパス流路３
２が形成されている。

【００４５】この実施例では、図１６に示されている通
常状態（最小流量状態）にて、電磁コイル２５に順方向
通電が行われ、上述の実施例と同様に上部プランジャ１
０が吸引子１１に磁気吸着する上昇位置に位置すること
により、図１７に示されているように、内側弁体５が持
ち上げられて内側弁座部２９より離間し、連通ポート３
０と３１との連通が確立し、バイパス流路３２の通路断
面積と内側弁座部２９の実効口径により決まる中間流量
による中開状態が得られる。

【００４６】この中開状態にて、電磁コイル２５に逆方
向通電が行われると、図１８に示されているように、上
部プランジャ１０がくま取りコイル２６による磁気保持
作用によって吸引子１１に磁気吸着した状態を保って下
部プランジャ９が上部プランジャ１０に磁気吸着して上
昇位置に位置するようになり、外側弁体２８が弁座部４
より離間し、接続ポート２と３との連通が確立し、バイ
パス流路３２の通路断面積と弁座部４の実効口径により
決まる最大流量による最大流量状態が得られる。

【００４７】この実施例においてもこの最大流量状態に
おいては、永久磁石２１により図１８にて白抜き矢印で
示す磁気閉ループが構成され、永久磁石２１の磁力によ
り下部プランジャ９と上部プランジャ１０が共に上昇位
置にラッチされる。これにより電磁コイル２５に対する
逆方向通電が停止されてもこの最大流量状態が保たれ
る。

【００４８】なお、この二重弁構造は上述の第一実施
例、第三実施例においても同様に行われてよく、これら
実施例でも同様の効果が得られる。図１９〜図２１は本
発明によるステップ流量制御弁の第六実施例を示してい
る。

【００４９】第六実施例は第一実施例の変形実施例であ
り、上側磁極片２３は省略され、電磁コイル２５はヨー
ク１８の下部片部１８ｂに接続され、上側磁石２０と吸
引子１１との間にヨーク３３が配置されている。この実
施例では、上側永久磁石２０は、図２０に示されている
ように、上部プランジャ１０が上昇位置に位置すること
により、第一実施例と同様に、上部プランジャ１０と吸
引子１１とヨーク１８とによる磁気閉ループ（図中、白
抜き矢印で示す）を構成して上部プランジャ１０を上昇
位置にラッチする。

【００５０】下側永久磁石２１は、図２１に示されてい
るように、上部プランジャ１０と下部プランジャ９とが
共に上昇位置に位置することにより下部プランジャ９と
上部プランジャ１０と吸引子１１とボルト１７とヨーク
１８とによる磁気閉ループ（図中、白抜き矢印で示す）
を構成して下部プランジャ９を上昇位置にラッチする。

【００５１】電磁コイル２５は、順方向通電によりヨー
ク１８を上側永久磁石２０の磁極方向と同方向で、下側
永久磁石２１の磁極方向とは逆方向の図１９にて実線矢
印で示す第一の磁極方向に励磁して上部プランジャ１０
を上昇位置へ駆動し、逆方向通電によりヨーク１８を上
側永久磁石２０の磁極方向と逆方向で、下側永久磁石２
１の磁極方向とは同方向の図１９にて破線矢印で示す第
二の磁極方向に励磁して下部プランジャ９を上昇位置へ
駆動する。

【００５２】従ってこの実施例では、第一実施例と同様
の電磁コイル２５に対する通電が制御されることによ
り、第一実施例と同様の作用、効果が得られる。次に図
２２〜３０を用いて本発明によるステップ流量制御弁の
冷凍サイクルにおける使用例を説明する。

【００５３】図２２（Ａ）はヒートポンプ式の冷暖空調
装置のシステム回路図であり、同図において、５０はコ
ンプレッサ、５１は室外熱交換器、５２はキャピラリ、
５３は室内熱交換器、５４はアキュムレータ、５５は四
方弁を各々示しており、ステップ流量制御弁５６はキャ
ピラリ５２と室内熱交換器５３との間に配置されてい
る。

【００５４】この冷暖空調装置においては、ステップ流
量制御弁５６により冷凍サイクルにおける冷媒流量を
小、中、大の三段階に変化させることができ、コンプレ
ッサ５０の回転数に応じて冷媒流量を三段階に変化させ
ることにより、最適エネルギ効率による空調運転がいく
つかのコンプレッサ回転数下にて行われ得るようにな
る。

【００５５】キャピラリ５２による絞り要素をステップ
流量制御弁５６の上流側に配置するか、下流側に配置す
るかにより同じステップ流量制御弁５６の開度で冷暖時
の必要流量の差に対応することが可能である。暖房時に
は冷房時に比して冷媒流量が少なくてよいから、図２２
（Ｂ）に示されているように、キャピラリ５２に並列に
冷房時の冷媒流れのみを許す逆止弁５７が接続されても
よい。

【００５６】また図２２（Ｃ）に示されているように、
ステップ流量制御弁５６の弁座部４の通路長さＬを適当
値に設定することだけによっても暖房時と冷房時とで冷
媒流量に差を与えることができる。また図２３に示され
ているように、室外熱交換器５１と室内熱交換器５３の
複数個のパスに冷媒を分配供給するキャピラリ５２によ
って暖房時と冷房時とで冷媒流量に差を与えることもで
き、この場合にはステップ流量制御弁５６の周りには特
別な機器を設ける必要はない。

【００５７】図２４は除湿機能を備えた冷暖空調装置の
システム回路であり、この冷暖空調装置においては、二
つの室内熱交換器５３ａと５３ｂとの間と、室外熱交換
器５１と室内熱交換器５３ａとの間の各々にステップ流
量制御弁５６が接続されている。

【００５８】ステップ流量制御弁５６を使用しない場合
には、これらの間に冷媒流量制御のためにキャピタリと
電磁弁との並列回路やキャピタリと電磁弁と逆止弁との
並列回路を接続する必要があるが、ステップ流量制御弁
５６の使用によりこれら多くの構成要素を必要とする並
列回路を設ける必要がなくなり、システム回路構成がシ
ンプルなものになる。

【００５９】図２５は分配式冷暖空調装置のシステム回
路であり、この冷暖空調装置においては、互いに並列に
接続された複数個の室内熱交換器５３の各々にステップ
流量制御弁５６が接続され、各室内熱交換器５３を流れ
る冷媒流量を各ステップ流量制御弁５６により個別に可
変設定できるようになっている。

【００６０】図２６は車載用のデュアルエアコンのシス
テム回路であり、このデュアルエアコンにおいては、機
械式の膨張弁に代えてステップ流量制御弁５６が使用さ
れている。図２７は車載用のデュアルエアコンのシステ
ム回路であり、このデュアルエアコンにおいては、室内
熱交換器５３の切換用の電磁弁の代わりにステップ流量
制御弁５６が各膨張弁５８と直列に接続されている。電
磁弁による場合には電磁弁の開閉動作に起因して液ハン
マ現象が発生する虞れがあるが、ステップ流量制御弁５
６の場合にはこれの徐動弁機能により液ハンマ現象の発
生を回避できる。

【００６１】図２８は車載用のエアコンにおいて、コン
プレッサ冷却用の冷媒通路に電磁弁に代えてステップ流
量制御弁５６を使用した例を示している。また図２９は
車載用のエアコンにおいて、蒸発圧力調整弁の代わりに
ステップ流量制御弁５６を使用した例を、図３０はホッ
トガスバイパス弁の代わりにステップ流量制御弁５６を
使用した例を各々示している。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
によるステップ流量制御弁によれば、電磁コイルに対す
る通電方向の制御と通電オンオフだけで開弁位置を三段
階的に切換えることができ、そして弁体が永久磁石の磁
力により各開弁位置に自己保持され、開弁状態の維持の
ために電磁コイルに連続通電する必要がなく、弁駆動の
ための電力消費が少なくて済むようになる。このことは
特に自動車などにおいて電源がバッテリ電源である場合
に好ましいことである。

【００６３】また第一のプランジャと第二のプランジャ
との間に中間ばねが設けられると、第一のプランジャや
第二のプランジャのがたつきが回避され、耐久性が向上
するとともにプランジャのがたつきによる騒音の発生も
回避される。また弁体が二重構造とされていると、各弁
体の開閉により第二の開度位置における流量と第三の開
度位置における流量が各々確実かつ正確に設定されるよ
うになる。

【００６４】また吸引子にくま取りコイルが設けられて
いると、弁体を第二の開度位置より第三の開度位置へ移
動させる際に第一のプランジャが一時的に第二の位置よ
り離れることが回避され、プランシャ吸着時の騒音発生
が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステップ流量制御弁の第一実施例
を最小流量状態について示す断面図である。

【図２】本発明によるステップ流量制御弁の第一実施例
を中間流量状態について示す断面図である。

【図３】本発明によるステップ流量制御弁の第一実施例
を最大流量状態について示す断面図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々第一実施例のス
テップ流量制御弁における通電と流量との関係を示すタ
イムチャートである。

【図５】本発明によるステップ流量制御弁の第二実施例
を最小流量状態について示す断面図である。

【図６】本発明によるステップ流量制御弁の第二実施例
を中間流量状態について示す断面図である。

【図７】本発明によるステップ流量制御弁の第二実施例
を最大流量状態について示す断面図である。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々第二実施例のス
テップ流量制御弁における通電と流量との関係を示すタ
イムチャートである。

【図９】本発明によるステップ流量制御弁の第三実施例
を最小流量状態について示す断面図である。

【図１０】本発明によるステップ流量制御弁の第三実施
例を中間流量状態について示す断面図である。

【図１１】本発明によるステップ流量制御弁の第三実施
例を最大流量状態について示す断面図である。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々第三実施例の
ステップ流量制御弁における通電と流量との関係を示す
タイムチャートである。

【図１３】本発明によるステップ流量制御弁の第四実施
例を最小流量状態について示す断面図である。

【図１４】本発明によるステップ流量制御弁の第四実施
例を中間流量状態について示す断面図である。

【図１５】本発明によるステップ流量制御弁の第四実施
例を最大流量状態について示す断面図である。

【図１６】本発明によるステップ流量制御弁の第五実施
例を最小流量状態について示す断面図である。

【図１７】本発明によるステップ流量制御弁の第五実施
例を中間流量状態について示す断面図である。

【図１８】本発明によるステップ流量制御弁の第五実施
例を最大流量状態について示す断面図である。

【図１９】本発明によるステップ流量制御弁の第六実施
例を最小流量状態について示す断面図である。

【図２０】本発明によるステップ流量制御弁の第六実施
例を中間流量状態について示す断面図である。

【図２１】本発明によるステップ流量制御弁の第六実施
例を最大流量状態について示す断面図である。

【図２２】（Ａ）は本発明によるステップ流量制御弁を
ヒートポンプ式の冷暖空調装置に使用した例を示すシス
テム回路図、（Ｂ）はその変形例の要部を示す回路図、
（Ｃ）はステップ流量制御弁の弁座部分の変形例を示す
部分的断面図である。

【図２３】本発明によるステップ流量制御弁をヒートポ
ンプ式の冷暖空調装置に使用した他の例を示すシステム
回路図である。

【図２４】本発明によるステップ流量制御弁を除湿機能
を備えた冷暖空調装置に使用した例を示すシステム回路
図である。

【図２５】本発明によるステップ流量制御弁を分配式の
冷暖空調装置に使用した例を示すシステム回路図であ
る。

【図２６】本発明によるステップ流量制御弁を車載用の
デュアルエアコンに使用した例を示すシステム回路図で
ある。

【図２７】本発明によるステップ流量制御弁を車載用の
デュアルエアコンに使用した他の例を示すシステム回路
図である。

【図２８】本発明によるステップ流量制御弁を車載用の
デュアルエアコンに使用した他の例を示すシステム回路
図である。

【図２９】本発明によるステップ流量制御弁を蒸発圧力
調整弁の代わりに用いた例を示すシステム回路図であ
る。

【図３０】本発明によるステップ流量制御弁をホットガ
スのバイパス弁の代わりに用いた例を示すシステム回路
図である。

【図３１】従来型のステップ流量制御弁を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 弁本体 ４ 弁座部 ５ 弁体 ９ 下部プランジャ １０ 上部プランジャ １１ 吸引子 １２ 戻しばね １８ ヨーク ２０ 上側永久磁石 ２１ 下側永久磁石 ２５ 電磁コイル ２６ くま取りコイル ２７ 中間ばね ２８ 外側弁体 ２９ 内側弁座部 ５６ ステップ流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−42668（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−113183（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−113184（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−312286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−89879（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−176527（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−196071（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−141279（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/06 - 31/11

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体と、 前記弁本体に対して軸線方向に移動することにより弁座
   部と共働して流量制御を行う弁体と、 前記弁体を閉弁方向へ付勢し、前記弁体を第一の開度位
   置に位置させる戻しばねと、 前記弁体の移動方向に第一の位置と第二の位置との間に
   移動可能に配置され、第一の位置より第二の位置へ移動
   することにより前記弁体と係合して前記弁体を前記第一
   の開度位置より開弁側の第二の開度位置に位置させる第
   一のプランジャと、 前記第一のプランジャと前記弁体の移動方向に直列に、
   前記弁体の移動方向に第三の位置と第四の位置との間に
   移動可能に配置され、前記第三の位置より前記第四の位
   置に移動することにより前記弁体と係合して前記弁体を
   前記第二の開度位置より開弁側の第三の開度位置に位置
   させる第二のプランジャと、 前記第一のプランジャの前記第二の位置側の端面に対向
   して固定配置された吸引子と、 一端を前記吸引子に接続されたヨークと、 前記第一のプランジャが前記第二の位置に位置すること
   により前記第一のプランジャと前記吸引子と前記ヨーク
   とによる磁気閉ループを構成して前記第一のプランジャ
   を前記第二の位置にラッチする第一の永久磁石と、 前記第一のプランジャが前記第二の位置に位置し前記第
   二のプランジャが前記第四の位置に位置することにより
   前記第二のプランジャと前記第一のプランジャと前記吸
   引子と前記ヨークとによる磁気閉ループを構成して前記
   第二のプランジャを前記第四の位置にラッチする第二の
   永久磁石と、 第一の方向の通電により前記ヨークを前記第一の永久磁
   石の磁極方向と同方向で前記第二の永久磁石の磁極方向
   とは逆方向の第一の磁極方向に励磁して前記第一のプラ
   ンジャを前記第二の位置へ駆動し、前記第一の方向とは
   反対の第二の方向の通電により前記ヨークを前記第一の
   永久磁石の磁極方向と逆方向で前記第二の永久磁石の磁
   極方向とは同方向の第二の磁極方向に励磁して前記第二
   のプランジャを前記第四の位置へ駆動する電磁コイル
   と、 を有していることを特徴とするステップ流量制御弁。
2. 【請求項２】 弁本体と、 前記弁本体に対して軸線方向に移動することにより弁座
   部と共働して流量制御を行う弁体と、 前記弁体を閉弁方向へ付勢し、前記弁体を第一の開度位
   置に位置させる戻しばねと、 前記弁体の移動方向に第一の位置と第二の位置との間に
   移動可能に配置され、第一の位置より第二の位置へ移動
   することにより前記弁体と係合して前記弁体を前記第一
   の開度位置より開弁側の第二の開度位置に位置させる第
   一のプランジャと、 前記第一のプランジャと前記弁体の移動方向に直列に、
   前記弁体の移動方向に第三の位置と第四の位置との間に
   移動可能に配置され、前記第三の位置より前記第四の位
   置に移動することにより前記弁体と係合して前記弁体を
   前記第二の開度位置より開弁側の第三の開度位置に位置
   させる第二のプランジャと、 前記第一のプランジャの前記第二の位置側の端面に対向
   して固定配置された吸引子と、 一端を前記吸引子に接続されたヨークと、 前記第一のプランジャが前記第二の位置に位置し前記第
   二のプランジャが前記第四の位置に位置することにより
   前記第二のプランジャと前記第一のプランジャと前記吸
   引子と前記ヨークとによる磁気閉ループを構成して前記
   第二のプランジャを前記第四の位置にラッチする永久磁
   石と、 第一の方向の通電により前記ヨークを前記永久磁石の磁
   極方向とは逆方向の第一の磁極方向に励磁して前記第一
   のプランジャを前記第二の位置へ駆動し、前記第一の方
   向とは反対の第二の方向の通電により前記ヨークを前記
   永久磁石の磁極方向と同方向の第二の磁極方向に励磁し
   て前記第二のプランジャを前記第四の位置へ駆動する電
   磁コイルと、 を有していることを特徴とするステップ流量制御弁。
3. 【請求項３】 弁本体と、 前記弁本体に対して軸線方向に移動することにより弁座
   部と共働して流量制御を行う弁体と、 前記弁体を閉弁方向へ付勢し、前記弁体を第一の開度位
   置に位置させる戻しばねと、 前記弁体の移動方向に第一の位置と第二の位置との間に
   移動可能に配置され、第一の位置より第二の位置へ移動
   することにより前記弁体と係合して前記弁体を前記第一
   の開度位置より開弁側の第二の開度位置に位置させる第
   一のプランジャと、 前記第一のプランジャと前記弁体の移動方向に直列に、
   前記弁体の移動方向に第三の位置と第四の位置との間に
   移動可能に配置され、前記第三の位置より前記第四の位
   置に移動することにより前記弁体と係合して前記弁体を
   前記第二の開度位置より開弁側の第三の開度位置に位置
   させる第二のプランジャと、 前記第一のプランジャの前記第二の位置側の端面に対向
   して固定配置された吸引子と、 一端を前記吸引子に接続されたヨークと、 前記第一のプランジャが前記第二の位置に位置すること
   により前記第一のプランジャと前記吸引子と前記ヨーク
   とによる磁気閉ループを構成して前記第一のプランジャ
   を前記第二の位置にラッチする永久磁石と、 第一の方向の通電により前記ヨークを前記永久磁石の磁
   極方向と同方向の第一の磁極方向に励磁して前記第一の
   プランジャを前記第二の位置へ駆動し、前記第一の方向
   とは反対の第二の方向の通電により前記ヨークを前記永
   久磁石の磁極方向と逆方向の第二の磁極方向に励磁して
   前記第二のプランジャを前記第四の位置へ駆動する電磁
   コイルと、 を有していることを特徴とするステップ流量制御弁。
4. 【請求項４】 前記第一のプランジャと前記第二のプラ
   ンジャとの間に当該両プランジャを互いに引き離す方向
   へ前記戻しばねのばね力より弱いばね力をもって付勢す
   る中間ばねを有していることを特徴とする請求項１〜３
   の何れかに記載のステップ流量制御弁。
5. 【請求項５】 前記弁体が前記第一のプランジャにより
   駆動される第一の弁体と前記第二のプランジャにより駆
   動される中空構造の第二の弁体とによる二重構造とさ
   れ、第一の弁体は第二の弁体に形成された第一の弁座部
   と共働して流量制御を行い、第二の弁体は前記弁本体に
   形成された第二の弁座部と共働して流量制御を行うこと
   を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のステップ流
   量制御弁。
6. 【請求項６】 前記吸引子にくま取りコイルが設けられ
   ていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の
   ステップ流量制御弁。