JP4848548B2

JP4848548B2 - 電磁弁付き膨張弁

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Publication number: JP4848548B2
Application number: JP2006353070A
Authority: JP
Inventors: 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: JP2008164207A

Description

本発明は電磁弁付き膨張弁に関し、特に車室内のフロント側とリア側とが独立して空調することができる自動車用空調装置のリア側回路に用いられる電磁弁付き膨張弁に関する。

従来より、自動車用空調装置として、車室内のフロント側の空調制御とリア側の空調制御とをそれぞれ独立して行うことができるように、フロント用蒸発器およびその膨張弁とリア用蒸発器およびその膨張弁とを並列に配置して構成した冷凍サイクルが用いられている。

これらの膨張弁には、一般に、フロント用およびリア用蒸発器から出た冷媒の出口温度を感知してフロント用およびリア用蒸発器に供給する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁が用いられている。温度式膨張弁は、パワーエレメントがフロント用およびリア用蒸発器の冷媒出口温度を感知し、感知した温度に応じて、弁孔を介して延びるシャフトによって弁座の上流側に配置された弁体のリフト量を制御し、これによって、フロント用およびリア用蒸発器から出た冷媒が所定の過熱度を維持するように構成されている。

このように、車室内のフロント側およびリア側に独立した冷媒回路を有する冷凍サイクルにおいて、フロント側の冷凍サイクルを使用しているときには、リア用の冷凍サイクルは、必ずしも使用しているとは限らない。そのため、リア側の回路に止め弁として機能する電磁弁を設けて、リア側の冷凍サイクルを使用していないときには、冷媒が流れないようにすることが行われている。

このような用途に用いられる電磁弁および膨張弁は、それらの設置スペース、相互接続のための配管およびコストの点からこれらを一体に構成した電磁弁付き膨張弁が提案されている。

ここで、フロント側のみ空調を行っている場合、リア側の回路は、電磁弁付き膨張弁の電磁弁を閉弁することによって閉塞されている。このような場合でも、電磁弁付き膨張弁の冷媒入口は、フロント側の膨張弁の冷媒入口とほぼ同じ高圧がかかっており、電磁弁付き膨張弁の冷媒出口は、フロント側の膨張弁の冷媒出口とほぼ同じ低圧がかかっている。このため、リア側の空調をも開始すべく電磁弁付き膨張弁を開弁させると、その電磁弁付き膨張弁の前後の大きな差圧により、リア用蒸発器に大流量の冷媒が一気に流れてしまい、そのときに非常に大きな冷媒の流動音が発生してしまうことがあった。

このような冷媒の流動音を低減させるようにした電磁弁付き膨張弁が知られている（たとえば特許文献１参照。）。この電磁弁付き膨張弁によれば、膨張弁とこの膨張弁の下流側に直列に接続された電磁弁とを一体に形成し、膨張弁には、これをバイパスさせるように弁座に切欠溝を有し、膨張弁の出口を小径の連通路を介してパワーエレメントの均圧室に連通させ、そのパワーエレメントの均圧室への大径の連通路をリア用蒸発器から戻ってきた低圧の冷媒を通過させる低圧通路内に互いに気密を保持した状態で配置させて、リア用蒸発器の冷媒出口温度を感知させるようにしている。

これにより、電磁弁が閉弁しているとき、その上流側は、膨張弁の入口および出口が切欠溝を介して連通しているので高圧に均圧されている。パワーエレメントの均圧室が高圧になっていることで、パワーエレメントの感温室が車室内の高い温度を感知して感温室と均圧室とを仕切っているダイヤフラムが開弁方向に変位しようとしている荷重に打ち勝って、高圧がダイヤフラムを閉弁方向に押し戻している。このため、膨張弁は、その弁体を閉弁方向に付勢しているスプリングによってその閉弁状態に維持されている。

ここで、電磁弁を開弁すると、パワーエレメントの均圧室が小径の連通路を介してリア用蒸発器の入口側と連通するので、均圧室の圧力は徐々に低圧になる。均圧室の圧力低下に伴って、パワーエレメントは、その感温室が感温した温度に対応するリフト量になるよう徐々に弁体を開弁方向に駆動していく。つまり、膨張弁は、電磁弁を開弁しても、直ちに開弁することなく徐々に開弁するので、膨張弁がその前後差圧の高い状態で急激に開弁することによる大きな流動音の発生を抑制している。
特開２００３−１３０５００号公報

しかしながら、従来の電磁弁付き膨張弁によれば、電磁弁の開弁動作時における膨張弁の緩慢な開弁動作を実現するために、電磁弁の閉弁動作時にパワーエレメントの均圧室に高圧を導入する構成にしているので、フロント用の膨張弁と同じパワーエレメントが使用できず、パワーエレメントを耐圧性に優れたものにしなければならないため、製造コストが高くなるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、耐圧を考慮した設計が不要なパワーエレメントを有する低コストの電磁弁付き膨張弁を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、パワーエレメントがシャフトを介して弁体を開弁または閉弁方向に駆動する膨張弁機能と冷媒通路を電磁弁によって開閉する止め弁機能とを一体化した電磁弁付き膨張弁において、前記シャフトに沿ってその軸線方向に進退自在に配置され、前記パワーエレメントのある側とは反対側の端面には前記弁体によって開閉される弁孔が開口され、前記弁孔が連通孔を介して絞り膨張後の冷媒を導出するポートに連通されているピストンと、前記パワーエレメントのある側とは反対側の前記ピストンの端面によって画成されていて前記弁体が前記シャフトに当接する方向に付勢された状態で収容されている高圧導入室と、前記パワーエレメントのある側の前記ピストンの端面によって画成された背圧室と、前記高圧導入室とは第１のオリフィスを介して連通され、前記背圧室とは第２のオリフィスを介して連通され、そして前記ピストンの前記連通孔とは前記電磁弁によって開閉されるパイロット弁孔を介して連通される中間室と、を備え、前記ピストンは、前記背圧室側の受圧面積を前記高圧導入室側の受圧面積より大きくしたことを特徴とする電磁弁付き膨張弁が提供される。

このような電磁弁付き膨張弁によれば、止め弁機能としての冷媒通路の開閉は、止め弁の弁座を構成するピストンを動かすことで行い、そのピストンの移動は、電磁弁が背圧室を高圧または低圧に切り換えることで行うようにした。これにより、高圧導入室に導入される高圧は、背圧室までしか伝達されないので、パワーエレメントまで伝達されることはない。

本発明の電磁弁付き膨張弁は、止め弁の弁座を構成しているピストンが背圧室の圧力を電磁弁で高圧または低圧に切り換えることによって動かされる構成にしたため、高圧は、パワーエレメントまで伝達することはなく、したがって、パワーエレメントに一般に用いられている低圧を感知するタイプのものを使用することができるので、低コストの電磁弁付き膨張弁を提供できるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による電磁弁付き膨張弁を適用した自動車用空調装置の構成例を示すシステム図である。

この自動車用空調装置は、車室内のフロント側とリア側とを独立して空調できるものであって、圧縮機１と、凝縮器２と、レシーバ３と、温度式の膨張弁４と、フロント用蒸発器５とによって、フロント側空調装置の冷凍サイクルを構成し、膨張弁４およびフロント用蒸発器５の回路に並列に、本発明による電磁弁付き膨張弁６およびリア用蒸発器７が接続されてリア側空調装置の冷凍サイクルの一部を構成している。

圧縮機１にて圧縮された高温・高圧の冷媒は、凝縮器２に送られ、ここで車室外の空気と熱交換され、凝縮される。凝縮された冷媒は、レシーバ３にて気液分離され、液冷媒が膨張弁４と電磁弁付き膨張弁６とに送られる。膨張弁４では、液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の気液混合状態の冷媒にし、フロント用蒸発器５に送る。フロント用蒸発器５は、膨張弁４から送られた冷媒をフロント側の車室内の空気または車室内に導入された車室外の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、ここで蒸発したガス冷媒を圧縮機１に戻している。このとき、膨張弁４は、フロント用蒸発器５の出口における冷媒温度を検出してその出口における冷媒が所定の過熱度を有するようにフロント用蒸発器５に送り出す冷媒の流量を制御している。

電磁弁付き膨張弁６においても、同様に、レシーバ３にて気液分離された液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の気液混合状態の冷媒にし、リア用蒸発器７に送る。リア用蒸発器７は、電磁弁付き膨張弁６から送られてきた冷媒をリア側の車室内の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、ここで蒸発したガス冷媒は、電磁弁付き膨張弁６を通過して圧縮機１に戻される。このとき、電磁弁付き膨張弁６は、リア用蒸発器７から戻ってきた冷媒の温度および圧力を検出してその出口における冷媒が所定の過熱度を有するようにリア用蒸発器７に送り出す冷媒の流量を制御している。

リア側の空調装置を使用しないときには、電磁弁付き膨張弁６は、内部の冷媒通路を遮断し、リア側の回路に冷媒が流れないようにする。次に、このような電磁弁付き膨張弁６の具体的な構成例について説明する。

図２は第１の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図、図３は図２の要部拡大断面図、図４は第１の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。

第１の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁６は、ボディ１１を有し、その図の上方にリア用蒸発器７から戻ってきた冷媒の温度および圧力を感知するパワーエレメント１２が取り付けられ、ボディ１１の側部には電磁弁１３が取り付けられている。

ボディ１１は、パワーエレメント１２が取り付けられている側とは反対側の端面から長手方向中間近傍まで掘られた軸方向穴１４を有している。この軸方向穴１４の中には、筒状の弁座ガイド１５が圧入により内設されており、この弁座ガイド１５およびこれより奥の軸方向穴１４には軸線方向に進退自在なピストン１６が配置されている。軸方向穴１４は、その開口端がアジャストねじ１７によって閉止されており、ピストン１６は、その閉じた円柱状の空間を高圧導入室１８と背圧室１９との２つの圧力室に画成していることになる。これら高圧導入室１８および背圧室１９は、ボディ１１の側面に形成された穴に電磁弁１３を挿入することによって形成された中間室２０とそれぞれオリフィス２１，２２を介して連通している。

ピストン１６は、弁座ガイド１５によって軸線方向の移動がガイドされる小径部とその奥側の軸方向穴１４によって軸線方向の移動がガイドされる大径部とを有している。ピストン１６の大径部には、これを横切るように内部で十字形に交差した連通孔２３が形成され、小径部には、その連通孔２３の交差部から高圧導入室１８の側へ貫通して形成された弁孔２４を有している。

高圧導入室１８は、図示はしないが、紙面の面に垂直な方向に形成されてレシーバ３から高温・高圧の冷媒を受けるポートに連通している。この高圧導入室１８には、弁孔２４を開閉する弁体２５が配置されており、膨張弁の絞り部を構成している。この弁体２５は、スプリング２６によって閉弁方向に付勢されており、その付勢力は、アジャストねじ１７の軸方向穴１４への螺入量によって調整される。弁体２５は、また、この先端が十分に弁孔２４に挿入されて膨張弁の絞り部が実質的に閉じているとき、弁孔２４の回りのピストン１６の端面に当接する環状弁体２７を保持している。この環状弁体２７は、柔軟性のある材料によって構成され、ピストン１６と協動して電磁弁付き膨張弁６内の冷媒通路を遮断することができる止め弁を構成している。

ピストン１６の連通孔２３は、ボディ１１の側面に形成されたポート２８に連通しており、絞り部で絞り膨張された冷媒をポート２８からリア用蒸発器７へ供給することができる。

ピストン１６の連通孔２３は、また、電磁弁１３のパイロット弁孔３０によって中間室２０に連通されている。このパイロット弁孔３０は、オリフィス２１，２２よりも大きな内径（通路断面積）を有している。中間室２０には、そのパイロット弁孔３０と同心の筒状弁座３１が突出されており、その筒状弁座３１に対して接離自在に弁体３２が配置されている。この弁体３２は、スリーブ３３内にてその軸線方向に進退自在に配置されたプランジャ３４に保持されている。スリーブ３３は、その一端がボディ１１の側面に形成された穴に装着される固定具３５に嵌合され、他端にはその開口端を塞ぐようにコア３６が固着されている。プランジャ３４とコア３６との間には、スプリング３７が配置されていて、プランジャ３４に保持された弁体３２を筒状弁座３１に着座させる方向に付勢している。そして、スリーブ３３およびコア３６の外側には、コイル３８およびヨーク３９が周設されている。

背圧室１９には、ピストン１６を弁体２５のある側へ付勢するスプリング４０が配置されている。これにより、背圧室１９の圧力が高圧導入室１８の圧力にほぼ等しい場合、スプリング４０の付勢力によって、ピストン１６は、その小径部と大径部との境界を成す段差部が弁座ガイド１５に当接するまで移動させられる。

ピストン１６は、また、パワーエレメント１２の駆動力を弁体２５に伝達するシャフト４１が大径部を貫通して配置されている。このシャフト４１は、ピストン１６が背圧室１９のスプリング４０により付勢されてピストン１６の段差部が弁座ガイド１５に当接しているとき、すなわち、この電磁弁付き膨張弁６が止め弁として機能しているとき、パワーエレメント１２からの駆動力が弁体２５に伝達されることのないよう、弁体２５とは必ず離れるような寸法にしてある。

ボディ１１は、また、リア用蒸発器７への低圧配管が接続されるポート２８と同じ側面にリア用蒸発器７からの低圧配管が接続されるポート４２と、レシーバ３からの高圧配管が接続されるポートと同じ側面に圧縮機１への戻り低圧配管が接続されるポート４３とが形成されており、これらのポート４２およびポート４３は、ボディ１１の内部で直交する低圧通路によって互いに連通している。

パワーエレメント１２は、金属製のアッパーハウジング４４およびロアハウジング４５を有しており、アッパーハウジング４４とロアハウジング４５との間には、これらによって囲まれた空間を仕切るように可撓性のある薄い金属製のダイヤフラム４６が配置されている。このダイヤフラム４６とアッパーハウジング４４とによって囲まれた空間は、冷凍サイクルを循環する冷媒と同じまたは同等の特性を有するガスが充填されており、感温室を構成している。ダイヤフラム４６とロアハウジング４５とによって囲まれた空間には、ダイヤフラム受け盤４７が配置されている。このダイヤフラム受け盤４７は、ダイヤフラム４６の変位をシャフト４１に伝達するとともに、ロアハウジング４５の平坦部をストッパにしてダイヤフラム４６の図の下方への変位を規制する機能を有している。

ダイヤフラム４６の変位を弁体２５へ伝達するシャフト４１は、低圧通路を貫通してボディ１１の長手方向に延びる筒状のホルダ４８によって保持されている。このホルダ４８は、そのパワーエレメント１２側の端部に半径方向外向きに延びたフランジ部が一体に形成されていて、ロアハウジング４５をボディ１１に螺着するときにそのフランジ部がボディ１１に固定されるようになっている。ホルダ４８のピストン１６側の端部は、低圧通路の交差中心から背圧室１９へ向かってボディ１１に形成された穴に挿入されている。

ホルダ４８のフランジ部は、シャフト４１に対して横向きの荷重を付加するスプリング４９が内設されている。このスプリング４９は、この電磁弁付き膨張弁６に供給される冷媒の圧力変動に起因するシャフト４１の軸線方向の振動を抑制する機能を有している。ホルダ４８のフランジ部は、また、ダイヤフラム受け盤４７が配置されている空間をポート４２およびポート４３に連通する低圧通路に開放する均圧穴５０が形成されている。

そして、各部における接続部には、シール部材が配置されて気密性を保持している。すなわち、ピストン１６では、その小径部の外周に溝が形成されていて、そこにＶパッキン５１が嵌合され、小径部と弁座ガイド１５の内壁との間の摺動部におけるクリアランスをシールしている。ピストン１６の大径部にも、同様に、その外周に溝が形成されていて、そこにＶパッキン５２が嵌合され、大径部と軸方向穴１４の内壁との間の摺動部におけるクリアランスをシールしている。ピストン１６の大径部は、また、シャフト４１が貫通する孔の周囲にＶパッキン５３が配置されてピストン１６とシャフト４１との間の摺動部におけるクリアランスをシールしている。高圧導入室１８では、アジャストねじ１７とこれに嵌合されたばね受け部材５４との間に形成された溝部にＯリング５５が嵌合され、アジャストねじ１７の螺合部をシールしている。電磁弁１３は、その固定具３５の外周に溝が形成されていて、そこにＯリング５６が嵌合され、電磁弁１３のボディ１１への装着部をシールしている。パワーエレメント１２のボディ１１への螺合部は、ロアハウジング４５の平坦部に対向するボディ１１の端面に溝が形成されていて、そこにＯリング５７を嵌合することによってシールされている。さらに、低圧通路からボディ１１内へホルダ４８が挿入されている部分には、Ｏリング５８が配置され、背圧室１９から低圧通路へ高圧の冷媒が漏れないようシールしている。

以上の構成の電磁弁付き膨張弁６において、リア側の空調装置を使用していないときには、電磁弁１３は非通電状態にある。このため、プランジャ３４は、スプリング３７によってコア３６から離れる方向に付勢されているので、プランジャ３４に保持された弁体３２は筒状弁座３１に着座され、中間室２０は閉じられた状態にある。これにより、高圧導入室１８に導入されている高圧の圧力Ｐ１は、オリフィス２１を介して中間室２０へ導入され、さらに、この中間室２０からオリフィス２２を介して背圧室１９へ導入される。このとき、高圧導入室１８の圧力Ｐ１と、中間室２０の圧力Ｐ２と、背圧室１９の圧力Ｐ３とはほぼ等しくなっている。ピストン１６は、その両端にほぼ同じ圧力Ｐ１，Ｐ３がかかっているが、大径部の受圧面積が小径部の受圧面積よりも大きくて、大径部に大きな荷重がかかるので、図の下方へ移動され、図２および図３に示したように、段差部が弁座ガイド１５に当接された位置にて停止している。このとき、たとえばリア側の車室内の温度が高く、パワーエレメント１２がその温度を直接感知していて、ダイヤフラム４６がもっとも図の下方へ変位し、その変位を弁体２５へ伝達するシャフト４１がもっとも下方まで移動していたとしても、ピストン１６は、パワーエレメント１２による弁体２５の制御範囲を超えて移動され、シャフト４１と弁体２５とは離れた状態になっている。これにより、弁体２５は、その先端が弁孔２４の中に入り、さらにスプリング２６により付勢されて、環状弁体２７が弁孔２４の周りのピストン１６の端面に圧接されることで弁孔２４が閉じられているので、冷媒の流れが完全に止められ、リア側の回路に冷媒が流れることがなく、膨張弁としては、機能停止状態にある。

次に、リア側の空調装置を使用するときには、電磁弁１３は通電状態にされる。これにより、プランジャ３４は、スプリング３７の付勢力に抗してコア３６に吸引されて吸着されるため、弁体３２が筒状弁座３１から離れて、電磁弁１３は開弁する。このとき、この電磁弁１３は、そのパイロット弁孔３０が弁孔２４よりは小さいので、パイロット弁として機能する。電磁弁１３のパイロット弁孔３０は、オリフィス２１，２２よりも通路断面積が大きくできているので、高圧の冷媒がオリフィス２１を介して中間室２０に導入されるよりも中間室２０の冷媒がパイロット弁孔３０を介して連通孔２３へ導出される量が多くなる。したがって、中間室２０の圧力Ｐ２が漸減し、これに伴って、背圧室１９の圧力Ｐ３も漸減していく。背圧室１９の圧力Ｐ３が漸減することによって、ピストン１６は、高圧導入室１８の高圧の圧力Ｐ１とスプリング２６の付勢力とによって、図の上方へゆっくりと移動していく。このとき、まず、ピストン１６と一緒に移動してきた弁体２５がシャフト４１に当接し、この時点で弁体２５の移動が停止され、その後、ピストン１６だけが弁体２５から離れていき、結局、ピストン１６は、大径部の端面が背圧室１９のパワーエレメント１２側の内壁に当接するまで移動し、図４に示したような状態になる。このとき、中間室２０の圧力Ｐ２および背圧室１９の圧力Ｐ３は、ポート２８の低圧の圧力Ｐ４にほぼ等しくなっている。

その後は、この電磁弁付き膨張弁６は、通常の膨張弁として動作する。すなわち、図４に示したように、ピストン１６に形成された弁座が弁体２５から離れて膨張弁が開弁するとともに弁体２５がスプリング２６により付勢されてシャフト４１の端面に常に当接されるようになり、パワーエレメント１２の制御下におかれる。膨張弁が開弁すると、レシーバ３から供給された高温・高圧の冷媒は、弁体２５と弁座との間の隙間を通って弁孔２４に流れる。このとき、高温・高圧の冷媒は、絞り膨張されて低温・低圧の気液混合冷媒となり、連通孔２３を通ってポート２８からリア用蒸発器７に送り込まれる。

リア用蒸発器７では、電磁弁付き膨張弁６から供給された冷媒をリア側の車室内の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、蒸発した冷媒を電磁弁付き膨張弁６に戻す。電磁弁付き膨張弁６では、リア用蒸発器７から戻ってきた冷媒がポート４２に入り、ポート４３から圧縮機１に戻される。このとき、電磁弁付き膨張弁６は、ポート４２とポート４３との間の低圧通路を通過した冷媒の温度および圧力をパワーエレメント１２のダイヤフラム４６が感知し、冷媒の温度および圧力に応じたダイヤフラム４６の変位をダイヤフラム受け盤４７およびシャフト４１を介して弁体２５に伝達し、冷媒流量を制御する。

このように、電磁弁１３が通電状態にされた直後、電磁弁付き膨張弁６は、緩慢な動作にて全開状態になり、その後は、リア用蒸発器７から戻ってきた冷媒の温度が所定の過熱度を維持するように弁体２５のリフト量が制御されて、リア用蒸発器７に送り込まれる冷媒流量が制御される、といった通常の膨張弁の動作となる。

図５は第２の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図、図６は第２の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。

第２の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁６ａは、第１の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁６と比較して、背圧室１９と低圧通路との間に配置されたＯリング５８に高圧がかからないようにして低圧通路への高圧の冷媒漏れが生じない構成にしている。すなわち、この電磁弁付き膨張弁６ａによれば、ピストン１６は、ホルダ４８のピストン１６側の端部が挿入される孔によって軸線方向に進退自在に保持されるガイド部６０が一体に形成されている。背圧室１９は、ホルダ４８の端部が挿入される孔に隣接してそれよりも拡径された空間を有し、そこにＶパッキン６１が配置されているとともに、スプリング４０の一端を受けているばね受け部材６２が圧入されている。これにより、Ｖパッキン６１によってピストン１６のガイド部６０と背圧室１９の内壁との間がシールされ、Ｏリング５８が配置されている孔は、ピストン１６のガイド部６０および大径部とシャフト４１との間の摺動部のクリアランスを介して低圧のポート２８と連通しており、電磁弁１３が非通電状態にあって電磁弁１３のパイロット弁孔３０が閉じているときにおいて、直接的に高圧が導入されていることはない。また、Ｏリング５８とガイド部６０の端面とによって囲まれた空間は、ダンパ室として機能し、ピストン１６の軸線方向の急激な移動を抑制する働きをしている。

その他の構成については、第１の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁６と同じである。したがって、電磁弁１３が非通電状態のときは、図５に示したように、パイロット弁孔３０が閉じられていて、高圧導入室１８は、オリフィス２１、中間室２０およびオリフィス２２を介して背圧室１９に連通している。これにより、ピストン１６は、その大径部と小径部との受圧面積の違いにより弁体２５の方向へ働く付勢力とスプリング４０の付勢力とによりスプリング２６の付勢力に抗して環状弁体２７に押し付ける弁座シール力を得ており、この電磁弁付き膨張弁６ａを完全に閉じている。

電磁弁１３が通電状態になると、電磁弁１３が開弁して中間室２０が低圧のポート２８と連通して低圧になり、これに伴って背圧室１９の圧力も次第に低圧になるので、ピストン１６は、弁体２５から離れる方向へ次第に移動していき、最後は、図６に示した位置にて停止する。その後は、ピストン１６の位置は変化しないで、弁体２５のリフト量がパワーエレメント１２によって制御されることになる。

図７は第３の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図、図８は第３の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。

第３の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁６ｂは、第２の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁６ａと比較して、ピストン１６の弁座が環状弁体２７に押し付ける弁座シール力を強化し、ピストン１６を環状弁体２７に押し付ける方向に付勢していたスプリング４０を排除するようにしている。

すなわち、この電磁弁付き膨張弁６ｂでは、ピストン１６の小径部と弁座ガイド１５との間の摺動部のクリアランスをシールするＶパッキン５１が弁座ガイド１５の側にて保持されている。これにより、高圧導入室１８にてピストン１６が高圧を受圧する有効受圧面積は、小径部の外径を直径とする円の面積となり、第１および第２の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁６，６ａと比較してかなり小さくすることができるので、ピストン１６をパワーエレメント１２の方向へ付勢する力が小さくなり、その分、ピストン１６の小径部が環状弁体２７に押し付ける弁座シール力を大きくすることができる。そのため、この実施の形態では、ピストン１６を環状弁体２７に押し付ける方向に付勢するスプリングを不要にして構成をより簡素化している。なお、弁座ガイド１５には、ピストン１６の軸線方向の動作によってＶパッキン５１が脱落しないようワッシャ６３が設けられている。

以上の構成の電磁弁付き膨張弁６ｂによれば、電磁弁１３が非通電状態のときは、図７に示したように、パイロット弁孔３０が閉じられていて、高圧導入室１８は、オリフィス２１、中間室２０およびオリフィス２２を介して背圧室１９に連通している。これにより、ピストン１６は、その大径部と小径部との受圧面積の違いにより弁体２５の方向へ働く付勢力によりスプリング２６の付勢力に抗して環状弁体２７に押し付け、この電磁弁付き膨張弁６ｂを完全に閉じている。

電磁弁１３が通電状態になると、電磁弁１３が開弁して中間室２０が低圧のポート２８と連通して低圧になり、これに伴って背圧室１９の圧力も次第に低圧になるので、ピストン１６は、弁体２５から離れる方向へ次第に移動していき、最後は、図８に示した位置にて停止する。その後は、ピストン１６の位置は変化しないで、弁体２５のリフト量がパワーエレメント１２によって制御されることになる。

本発明による電磁弁付き膨張弁を適用した自動車用空調装置の構成例を示すシステム図である。第１の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図である。図２の要部拡大断面図である。第１の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。第２の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図である。第２の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。第３の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図である。第３の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。

符号の説明

１圧縮機
２凝縮器
３レシーバ
４膨張弁
５フロント用蒸発器
６，６ａ，６ｂ膨張弁
７リア用蒸発器
１１ボディ
１２パワーエレメント
１３電磁弁
１４軸方向穴
１５弁座ガイド
１６ピストン
１７アジャストねじ
１８高圧導入室
１９背圧室
２０中間室
２１，２２オリフィス
２３連通孔
２４弁孔
２５弁体
２６スプリング
２７環状弁体
２８ポート
３０パイロット弁孔
３１筒状弁座
３２弁体
３３スリーブ
３４プランジャ
３５固定具
３６コア
３７スプリング
３８コイル
３９ヨーク
４０スプリング
４１シャフト
４２，４３ポート
４４アッパーハウジング
４５ロアハウジング
４６ダイヤフラム
４７ダイヤフラム受け盤
４８ホルダ
４９スプリング
５０均圧穴
５１，５２，５３Ｖパッキン
５４ばね受け部材
５５，５６，５７，５８Ｏリング
６０ガイド部
６１Ｖパッキン
６２ばね受け部材
６３ワッシャ

Claims

パワーエレメントがシャフトを介して弁体を開弁または閉弁方向に駆動する膨張弁機能と冷媒通路を電磁弁によって開閉する止め弁機能とを一体化した電磁弁付き膨張弁において、
前記シャフトに沿ってその軸線方向に進退自在に配置され、前記パワーエレメントのある側とは反対側の端面には前記弁体によって開閉される弁孔が開口され、前記弁孔が連通孔を介して絞り膨張後の冷媒を導出するポートに連通されているピストンと、
前記パワーエレメントのある側とは反対側の前記ピストンの端面によって画成されていて前記弁体が前記シャフトに当接する方向に付勢された状態で収容されている高圧導入室と、
前記パワーエレメントのある側の前記ピストンの端面によって画成された背圧室と、
前記高圧導入室とは第１のオリフィスを介して連通され、前記背圧室とは第２のオリフィスを介して連通され、そして前記ピストンの前記連通孔とは前記電磁弁によって開閉されるパイロット弁孔を介して連通される中間室と、
を備え、前記ピストンは、前記背圧室側の受圧面積を前記高圧導入室側の受圧面積より大きくしたことを特徴とする電磁弁付き膨張弁。
前記パイロット弁孔は、前記第１のオリフィスおよび前記第２のオリフィスよりも通路断面積を大きくしたことを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。
前記弁体は、前記弁孔に挿入することによって閉弁する形状を有し、かつ、前記弁孔の周りの前記ピストンの端面に当接することによって閉弁する環状弁体を前記止め弁機能の弁体として備えていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。
前記ピストンは、前記電磁弁が前記パイロット弁孔を閉じているとき、前記パワーエレメントによる前記弁体の制御範囲を超えて、前記弁体を前記シャフトから離れる位置まで閉弁方向に移動されることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。
前記背圧室は、前記連通孔よりも前記パワーエレメント側の前記ピストンの外周に第１のシール部材を配置し、前記ピストンの前記シャフトが貫通する孔の周囲に第２のシール部材を配置し、前記背圧室よりも前記パワーエレメント側にて前記シャフトの周囲に第３のシール部材を配置することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。
前記背圧室は、前記連通孔よりも前記パワーエレメント側の前記ピストンの外周に第１のシール部材を配置し、前記シャフトを囲うように前記ピストンから前記パワーエレメント側に延出されたガイド部の外周に第２のシール部材を配置することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。
前記連通孔に連通する前記弁孔が内設された部分の前記ピストンの外周にシール部材を配置して前記高圧導入室と前記連通孔との間の摺動部をシールしていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。
前記連通孔に連通する前記弁孔が内設された部分の前記ピストンの外周を軸線方向に進退自在に保持する弁座ガイドの内周にシール部材を配置して前記高圧導入室と前記連通孔との間の摺動部をシールすることで前記高圧導入室側の受圧面積を小さくしたことを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。
前記背圧室に、前記ピストンを付勢するスプリングを備えていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁付き膨張弁。