JP7487946B2 - 電気的駆動弁 - Google Patents

Description

本発明は、電気的駆動弁に係り、特に、電磁弁や電動弁において弁体を支持するプランジャ等の移動体が閉弁時に傾いた場合にも弁漏れを防ぐことが可能な弁体部の構造に関する。

ソレノイドや電動機のような電気的な駆動装置を使用して弁の開閉を行う電気的駆動弁が空気調和機や冷蔵装置、冷凍装置など冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置に使用されている。

かかる電気的駆動弁では、冷媒流路の開閉を行う弁体は弁の開閉方向（軸線方向）に摺動可能に備えられた移動体（例えばプランジャや弁棒）に支持される。例えば電磁弁にあってはプランジャをソレノイドや圧縮コイルばねによって移動させ、電動弁にあっては弁棒を電動機（モータ）を用いた昇降装置によって移動させることにより弁の開閉を行っている。

また、このような電気的駆動弁を開示する文献として下記特許文献１がある。

特開２０１７－１６０９８３号公報

ところで、弁体を支持する移動体は筒状の部材（スリーブ）に収容され、当該筒状部材により横ずれしないように案内されているが、摺動を可能とするため筒状部材の内周面との間に一定のクリアランスが設けられている。

一方、かかる駆動弁は、冷媒回路において必ずしも弁の軸線方向が鉛直方向となるように設置されるわけではなく、配管スペースや配管の引き回し方向等によっては、例えば斜めに、あるいは横倒し状態で設置されることもある。

このため、スリーブ内で摺動する移動体が閉弁動作時に傾いてしまうことがあり、この傾きに伴って移動体に支持されている弁体も傾くこととなって弁座と弁体との間に隙間が生じて弁漏れを起こすことがある。

他方、このような弁漏れを防ぐため、弁体に弾性材料を使用することで閉弁時の弁体の傾きを吸収できるようにすることも行われている。

ところが、弾性材料を使用すると弁体の耐久性が低下する難があり、更なる解決方法の提供が望まれる。

なお、前記特許文献１記載の発明は、上記のような弁漏れの問題を解決できるものではない。

したがって、本発明の目的は、弁体を支持する移動体に傾きが生じても弁漏れを生じさせない新たな弁体部の構造を提示することにある。

前記課題を解決し目的を達成するため、本願の第１の発明に係る電気的駆動弁は、主弁室およびパイロット弁室を内部に有する弁本体と、主弁室に冷媒を流入させる流入路と、主弁室から冷媒を流出させる流出路と、主弁座を有するとともに主弁室に開口するように流出路と主弁室との間に備えた弁口と、主弁座に対して進退動することにより弁口を開閉する主弁体と、主弁体を貫通してパイロット弁室と流出路とを選択的に連通させるパイロット通路と、主弁室とパイロット弁室とを連通させる均圧路と、パイロット通路のパイロット弁室側の端部に形成したパイロット弁座と、パイロット弁座に対して進退動してパイロット通路を開閉するパイロット弁体と、パイロット弁体を保持してパイロット弁体とともに移動する移動体と、パイロット弁体と移動体との間に介在され、パイロット弁体をパイロット弁座に押し付けてパイロット通路を閉鎖する押圧力をパイロット弁体に伝達する弁受け部材と、移動体を介してパイロット弁体を駆動する電気的駆動装置とを備えた電気的駆動弁であって、凸曲面と平面または凸曲面同士が接触する点接触部をパイロット弁体と弁受け部材との間に形成し、当該点接触部を介して前記押圧力が弁受け部材からパイロット弁体に伝達されるようにした。

なお、上記パイロット通路について「選択的に連通させる」とは、常に連通状態にあるわけではなく、パイロット弁体により開閉されることを意味し、電気的駆動弁の閉弁時には、パイロット弁体がパイロット弁座に着座してパイロット通路は閉鎖され、電気的駆動弁の開弁時には、パイロット弁体がパイロット弁座から離脱（離間）してパイロット通路は開放される（後述の第２の発明についても同様）。一方、上記均圧路は、常に開放されており、主弁室とパイロット弁室とを連通させている。また、均圧路は、パイロット通路より断面積（流路面積）が小さい。なお、当該電気的駆動弁の開閉動作については、後の実施形態の説明において詳しく述べる。

本願の第１の発明に係る電気的駆動弁は、電気的駆動装置によって駆動されるパイロット弁を介して主弁を制御するパイロット型駆動弁に関するもので、当該駆動弁では、パイロット弁体をパイロット弁座に押し付けてパイロット弁を閉じる押圧力をパイロット弁体に伝達する弁受け部材と、パイロット弁体との間に点接触部を形成し、この点接触部を介して閉弁時の押圧力がパイロット弁体に伝達されるようにした。

点接触部は、押圧力を伝達する弁受け部材側の面（パイロット弁体との接触面）と、押圧力が伝達されるパイロット弁体側の面（弁受け部材との接触面）とに形成するが、（１）弁受け部材側の面を凸曲面とし、パイロット弁体側の面を平面とする態様、（２）弁受け部材側の面を平面とし、パイロット弁体側の面を凸曲面とする態様、および（３）弁受け部材側の面とパイロット弁体側の面の双方を凸曲面とする態様のいずれの態様であっても良い。

このような点接触部を介して弁受け部材とパイロット弁体（以下単に「弁体」と言うことがある）とを接触させれば、平面同士が接触している場合と異なり、移動体が傾いてもその傾き変動が弁受け部材を介してパイロット弁体に伝わることが無く、閉弁時に移動体および弁受け部材と一緒にパイロット弁体が傾くことを回避して、弁漏れが生じる（パイロット通路を通じて流出路へ冷媒が漏れ出る）ことを防ぐことが出来る。

なお、「凸曲面」とは、典型的には球面であるが、これに限られず、例えば放物面や他の凸状曲面であっても良い。

また、本発明（上記第１の発明および後述の第２から第４の発明／「本発明」と言う場合は第１から第４の総ての発明を指すものとする）によれば、従来のように弁漏れを回避するために弁体（パイロット弁体）に弾性材料を使用する必要がなくなるから、硬質の材料でパイロット弁体を形成することにより耐久性を向上させることが可能となる。

本発明において、「電気的駆動装置」は、典型的には、ソレノイドが発生する磁力によって移動体（プランジャ）を移動させる電磁アクチュエータである。但し、電動機（モータ）で移動体を移動させても良く、電気的駆動装置には電動機も含まれる。

また本発明において「押圧力」は、電気的駆動装置（例えば電磁アクチュエータや電動機）によって発生される力（例えばソレノイドによって発生される磁力や、電動機で発生された回転力を直線運動に変換した直線的な力）の場合もあるし、電気的駆動装置ではない他の機械的な部品（例えばコイルばね）によって発生される力（例えば圧縮コイルばねの弾発力）の場合もある。上記第１の発明（後述する第３の発明も同様）では、これらの力を弁受け部材が受け、これを押圧力としてパイロット弁体に伝達する。

また上記弁受け部材は、例えば、移動体に接触する側の面が平面で、パイロット弁体に接触する側の面が凸曲面となった、板状部材とすることが出来る。

また上記弁受け部材を、中心部を前記パイロット弁体側へ凹ませることによりパイロット弁体側に突出する凸曲面部を形成した板状部材（薄板部材）としても良い。このような弁受け部材は、プレス加工で製作することができ、当該弁受け部材を使用することは電気的駆動弁の製造コストを低減できる利点がある。

さらに上記弁受け部材を、球状部材とすることも可能である。

本願の第２の発明に係る電気的駆動弁は、前記第１の発明と同様のパイロット型駆動弁であるが、弁受け部材を備えず、移動体とパイロット弁体との間に点接触部を形成したものである。

具体的には当該電気的駆動弁は、主弁室およびパイロット弁室を内部に有する弁本体と、主弁室に冷媒を流入させる流入路と、主弁室から冷媒を流出させる流出路と、主弁座を有するとともに主弁室に開口するように流出路と主弁室との間に備えた弁口と、主弁座に対して進退動することにより弁口を開閉する主弁体と、主弁体を貫通してパイロット弁室と流出路とを選択的に連通させるパイロット通路と、主弁室とパイロット弁室とを連通させる均圧路と、パイロット通路のパイロット弁室側の端部に形成したパイロット弁座と、パイロット弁座に対して進退動してパイロット通路を開閉するパイロット弁体と、パイロット弁体を保持してパイロット弁体とともに移動し、パイロット弁体をパイロット弁座に押し付けてパイロット通路を閉鎖する押圧力をパイロット弁体に伝達する移動体と、移動体を介してパイロット弁体を駆動する電気的駆動装置とを備えた電気的駆動弁であって、凸曲面と平面または凸曲面同士が接触する点接触部をパイロット弁体と移動体との間に形成し、当該点接触部を介して前記押圧力が移動体からパイロット弁体に伝達されるようにした。

本願の第２の発明に係る電気的駆動弁では、前記押圧力が弁受け部材を介さず移動体からパイロット弁体に直接伝達されるが、移動体とパイロット弁体との間に点接触部を形成することにより、前記第１の発明と同様に閉弁時に移動体が傾いてもパイロット弁体が傾くことを回避し、弁漏れが生じることを防ぐことが出来る。

上記第２の発明では、点接触部は、押圧力を伝達する移動体側の面（パイロット弁体との接触面）と、押圧力が伝達されるパイロット弁体側の面（移動体との接触面）とに形成するが、（１）移動体側の面を凸曲面とし、パイロット弁体側の面を平面とする態様、（２）移動体側の面を平面とし、パイロット弁体側の面を凸曲面とする態様、および（３）移動体側の面とパイロット弁体側の面の双方を凸曲面とする態様のいずれを採用しても良い。

さらに、本発明は直動型の弁にも適用することが可能で、本願の第３の発明に係る電気的駆動弁は、弁受け部材を備えた直動型の駆動弁である。

具体的には、当該第３の発明に係る電気的駆動弁は、弁室を内部に有する弁本体と、弁室に冷媒を流入させる流入路および弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの一方となる第１流路と、弁室に冷媒を流入させる流入路および弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの他方となる第２流路と、弁座を有するとともに弁室に開口するように第１流路または第２流路と弁室との間に備えた弁口と、閉弁方向への押圧力を受けることにより弁座に押し付けられて弁口を閉鎖する閉弁位置と弁座から離間して弁口を開放する開弁位置との間で弁座に対して進退動する弁体と、弁体を保持して弁体とともに移動する移動体と、移動体と弁体との間に介在されて弁体に前記押圧力を伝達する弁受け部材と、移動体を介して弁体を駆動する電気的駆動装置とを備えた電気的駆動弁であって、凸曲面と平面または凸曲面同士が接触する点接触部を弁体と弁受け部材との間に形成し、当該点接触部を介して前記押圧力が弁受け部材から弁体に伝達されるようにした。

このような直動型の弁においても前記パイロット型駆動弁と同様に移動体の傾きが弁体に伝わることを回避することができ、弁漏れが生じる（冷媒が弁室から流出路への漏れ出る）ことを防止することが出来る。

また上記第３の発明においても前記第１の発明と同様に、弁受け部材を、（１）移動体に接触する側の面が平面で弁体に接触する側の面が凸曲面となった板状部材としても良いし、（２）中心部を弁体側へ凹ませることにより弁体側に突出する凸曲面部を形成した板状部材としても良いし、（３）球状部材としても良い。

さらに本願の第４の発明に係る電気的駆動弁は、前記第３の発明と同様に直動型の駆動弁であるが、弁受け部材を備えないものである。

具体的には、当該第４の発明に係る電気的駆動弁は、弁室を内部に有する弁本体と、弁室に冷媒を流入させる流入路および弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの一方となる第１流路と、弁室に冷媒を流入させる流入路および弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの他方となる第２流路と、弁座を有するとともに弁室に開口するように第１流路または第２流路と弁室との間に備えた弁口と、閉弁方向への押圧力を受けることにより弁座に押し付けられて弁口を閉鎖する閉弁位置と弁座から離間して弁口を開放する開弁位置との間で弁座に対して進退動する弁体と、弁体を保持して弁体とともに移動する移動体と、移動体を介して弁体を駆動する電気的駆動装置とを備えた電気的駆動弁であって、凸曲面同士が接触する点接触部を弁体と移動体との間に形成し、当該点接触部を介して前記押圧力が移動体から弁体に伝達されるようにした。

本発明によれば、閉弁動作時に弁体を支持する移動体に傾きが生じても弁体が傾くことを回避することができ、弁漏れが生じることを防ぐことが出来る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基いて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）を示す縦断面図である。 図２は、前記第１実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）の要部（プランジャ及びパイロット弁部）を拡大して示す縦断面図である。 図３は、前記第１実施形態に係る電磁弁において閉弁時にプランジャが傾いた場合の要部（プランジャ及びパイロット弁部）の状態を示す縦断面図である。 図４は、前記第１実施形態に係る電磁弁と比較するため、従来の電磁弁において閉弁時にプランジャが傾いた場合の要部（プランジャ及びパイロット弁部）の状態を示す縦断面図である。 図５は、前記第１実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）の要部（プランジャ及びパイロット弁部）の変形例を示す縦断面図である。 図６は、前記第１実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）の要部（プランジャ及びパイロット弁部）の別の構成例を示す縦断面図である。 図７は、前記第１実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）の要部（プランジャ及びパイロット弁部）のさらに別の構成例を示す縦断面図である。 図８は、前記第１実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）の要部（プランジャ及びパイロット弁部）のさらに別の構成例を示す縦断面図である。 図９は、前記第１実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）の要部（プランジャ及びパイロット弁部）のさらに別の構成例を示す縦断面図である。 図１０は、前記第１実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）の要部（プランジャ及びパイロット弁部）のさらに別の構成例を示す縦断面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る電磁弁（閉弁状態）を示す縦断面図である。

〔第１実施形態〕
図１から図２に示すように本発明の第１の実施形態に係る電気的駆動弁１１は、冷媒の流路を開閉する弁部１２と、弁部１２を駆動する電磁アクチュエータ１３とを備え、例えばヒートポンプ式冷暖房システムのような冷凍サイクル装置において冷媒の流れを制御する電磁弁である。また当該電磁弁１１は、冷媒流路の開閉を行う主弁をパイロット弁で制御するパイロット型電磁弁であり、電磁アクチュエータ１３に電力を供給していないときには閉弁状態となるノーマルクローズタイプ（常時閉型）の弁である。

なお、各図には上下および左右方向を表す互いに直交する二次元座標を適宜表示してこれらの方向に基いて以下の説明を行うが、本発明並びに各実施形態の電磁弁は様々な向きで使用することが可能であり、各方向は説明の便宜上のものであって本発明の各部構成について何ら限定を加えるものではない。

弁部１２は、冷媒の流入路１５と流出路１６を備えたハウジング部材１４に設置される弁本体２１と、弁本体２１内の主弁室２２に備えられる主弁（主弁体２３及び主弁座１８等）と、主弁を制御するため弁本体２１内のパイロット弁室２７に備えられるパイロット弁（パイロット弁体３１及びパイロット弁座２５等）とを備えている。

弁本体２１は、上面と下面にそれぞれ開口（上面開口２１ａ及び下面開口２１ｂ）を有する円筒状の部材で、ハウジング部材１４の弁装着穴１４ａに嵌挿した後、当該弁装着穴１４ａの周縁部をかしめ、さらにロウ付け（図１の符号１９参照）することによりハウジング部材１４に固定される。

弁本体２１内の下部空間は主弁室２２とし、この主弁室２２にハウジング部材１４の流入路１５と流出路１６とを連通させる。すなわち、流出路１６の弁本体２１側の端部には、垂直上方に起立して弁本体２１の下面開口２１ｂから主弁室２２内に突出するように弁口１７を備え、この弁口１７の上面部を、主弁室２２から流出路１６へ冷媒を流出させる流出口とするとともに、主弁体２３が接離（当接および離脱）する主弁座１８とする。また、弁本体２１の下面開口２１ｂのうち、弁口１７の周囲の開口部分は、流入路１５からの冷媒を主弁室２２に流入させる流入口とする。

また、主弁室２２内には、円柱状の全体形状を有して弁本体２１に摺動可能に嵌挿した（主弁座１８に対して進退動可能に配置した）主弁体２３を備える。また主弁体２３は、主弁室２２内に備えた開弁ばね２６によって上方に付勢されている。開弁ばね２６は、弁本体２１の底面周縁部と主弁体２３の下部外周面に形成した段部２３ａとの間に圧縮した状態で設置した圧縮コイルばねである。

さらに主弁体２３は、軸線Ａの方向（上下方向）に主弁体２３の中心部を貫通して主弁室２２とパイロット弁室２７とを連通させるパイロット通路２４を備えるとともに、同じく主弁室２２とパイロット弁室２７とを連通させるが、パイロット通路２４より径が細い均圧路（図示せず）を備えている。なお、均圧路は開閉されることなく常に主弁室２２とパイロット弁室２７とを連通させているが、パイロット通路２４は次に述べるパイロット弁体３１によって開閉される。なお、本実施形態の均圧路は、主弁体２３と弁本体２１の内周面との隙間である。また、本実施形態の主弁室２２は、主弁体２３と主弁座１８の間の空間および流入路１５に面した空間であり、本実施形態のパイロット弁室２７は、主弁体２３の上側に形成される空間である。

主弁体２３の上面部には、パイロット弁室２７を形成し、パイロット弁を備える。具体的には、パイロット通路２４がパイロット弁室２７に開口する主弁体２３の上面中心部（パイロット通路２４の上端部）にパイロット弁座２５を形成し、このパイロット弁座２５に対して接離可能にパイロット弁体３１を備える。パイロット弁体３１は、後述するように移動体としてのプランジャ４４の下端に保持され、プランジャ４４と一緒に上下動することによりパイロット通路２４を開閉する。

一方、電磁アクチュエータ１３は、ボビン４２に巻線を施したコイル４１と、コイル４１の内側に配置した吸引子４３と、コイル４１により発生される磁力によって吸引子４３に引き付けられるプランジャ４４とを有する。ボビン４２は、中心部に筒状部を備え、この筒状部内に、吸引子４３とプランジャ４４をスリーブ５１に収容された状態で配置してある。

スリーブ５１は、無底無蓋の（上面と下面が共に開放された）筒状部材で、吸引子４３によって上面が閉塞されるように上端部を吸引子４３の外周面に固定する一方、下端部を弁本体２１の上面開口２１ａから弁本体２１内に嵌挿させることにより弁本体２１の上部に固定してある。

プランジャ４４は上下方向へ摺動可能にスリーブ５１の内部（吸引子４３の下方）に収容する。また、吸引子４３とプランジャ４４との間には、圧縮コイルばねからなる閉弁ばね４５を備え、この閉弁ばね４５によってプランジャ４４を閉弁方向である下方へ付勢する。

プランジャ４４の下端部には、パイロット弁体３１を弁受け部材３２とともに保持する弁体保持穴４４ａを形成し、この弁体保持穴４４ａ内に、弁受け部材３２が上側で、パイロット弁体３１が下側となるように弁受け部材３２とパイロット弁体３１を上下に重ねて収容する。そして、パイロット弁体３１の下面周縁部に当接するリング状の留め輪３４をパイロット弁体３１の下面に配置した後、弁体保持穴４４ａの下端周縁部４４ｂ（図２参照）をかしめて当該留め輪３４を固定する。留め輪３４は、パイロット弁体３１のパイロット弁座２５への接離を阻害することがないようにパイロット弁体３１の下面周縁部を下方から支持して、パイロット弁体３１と弁受け部材３２が下方へ（弁体保持穴４４ａの外へ）脱落することを防ぐ。

また本実施形態では、弁受け部材３２とプランジャ４４との間に介在されるように弁受け部材３２の上面部に弁受けばね４６を備える。この弁受けばね４６は、閉弁時（パイロット弁体３１がパイロット弁座２５に着座するとき）の衝撃を和らげるもので、弁体保持穴４４ａの奥（上面中心部）に形成した穴４４ｃ内に圧縮された状態で収容されて弁受け部材３２とパイロット弁体３１を下方へ付勢する圧縮コイルばねである。

パイロット弁体３１は上面３１ａと下面３１ｂが共に平坦な（平面である）円盤状の形状を有するが、パイロット弁体３１の上面３１ａに接触した状態で配置される弁受け部材３２は、上面３２ａが平坦（平面）で下面３２ｂが下方へ（パイロット弁体３１に向けて）突出する球面となった円盤状部材である。したがって、弁受け部材３２とパイロット弁体３１とは、球面（弁受け部材３２の下面３２ｂ）と平面（パイロット弁体３１の上面３１ａ）とが接触することとなり、本発明に言う点接触部３３が弁受け部材３２とパイロット弁体３１との間に形成されている。なお、弁受け部材下面３２ｂの球面は、例えば切削加工により形成することが出来る。点接触部３３による作用効果については、後に詳しく述べる。

本実施形態に係る電磁弁１１の動作を説明すれば次のとおりである。

図１に示す閉弁状態では、パイロット弁体３１がパイロット弁座２５に着座してパイロット通路２４が閉鎖されているため、均圧路を介して主弁室２２と連通しているパイロット弁室２７の内部圧力が主弁室２２と等しくなる一方、主弁室２２よりも弁口１７内の圧力が低くなっており、この差圧（正確には、パイロット弁室２７内の圧力と弁口１７内の圧力の差）によって主弁体２３が主弁座１８に着座し、閉弁状態が維持されている。

ここで、電磁アクチュエータ１３のコイル４１に通電するとプランジャ４４が吸引子４３に吸引されることにより閉弁ばね４５の付勢力に抗して上昇し、パイロット弁体３１がパイロット弁座２５から離れてパイロット通路２４が開放される。これにより、均圧路を通じてパイロット弁室２７に導入される冷媒がパイロット通路２４を通じて流出路１６へ放出されることとなり、パイロット弁室２７内の圧力が低下して主弁室２２（流入路１５）の圧力より低くなる。すると、このパイロット弁室２７と主弁室２２間の差圧と、開弁ばね２６の上方への付勢力とによって主弁体２３が持ち上げられ、弁口１７が開放された開弁状態となり、流入路１５から主弁室２２内に流入した冷媒（矢印Ｆ１参照）は主弁室２２から弁口１７を通って流出路１６へと流れ出る（矢印Ｆ２参照）。

なお、押し上げられた主弁体２３は、弁本体２１の上面開口２１ａの下端周縁部２１ｃに突き当たって停止されるため、主弁体上面中心部のパイロット弁座２５がパイロット弁体３１の下面に当接してパイロット通路２４が閉じられることはなく、パイロット通路２４は開放されたままである。

一方、この開弁状態からコイル４１への通電を停止すると、吸引子４３の吸引力が消失してプランジャ４４が吸引子４３から解放されるから、プランジャ４４は閉弁ばね４５によって下方に押し戻され、パイロット弁体３１がパイロット弁座２５に着座してパイロット通路２４が閉鎖される。すると、均圧路を通じてパイロット弁室２７内に流入する冷媒がパイロット弁室２７内に蓄積されてパイロット弁室２７内の圧力が高まり、パイロット弁室２７と主弁室２２間の差圧によって開弁ばね２６の付勢力に抗して主弁体２３が押し下げられ、主弁座１８に着座して弁口１７が閉鎖された閉弁状態（図１参照）となる。

ここで、図３から図４を参照して点接触部３３による作用効果について述べると、図４に示すように従来の電磁弁では、閉弁時にパイロット弁体３１とプランジャ４４とが平面同士で接触する（当該接触部を符号３３ａで示す）ことからプランジャ４４（プランジャの中心軸線を符号Ａ１で示す）が傾くとパイロット弁体３１も一緒に傾くこととなる。このため従来の電磁弁では、パイロット弁座２５とパイロット弁体３１との間に隙間Ｓが生じ、弁漏れが生じる。

これに対し本実施形態の電磁弁によれば、図３に示すようにプランジャ４４とパイロット弁体３１との間に弁受け部材３２が介在され、弁受け部材３２とパイロット弁体３１とが点接触部３３を介して接触しているため、プランジャ４４が傾いてもその傾きがパイロット弁体３１に伝わらず、パイロット弁体３１が水平にパイロット弁座２５に着座する。したがって、パイロット弁座２５とパイロット弁体３１の間に隙間が生じることがなく、弁漏れを防ぐことが出来る。

本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、図５に示すように弁受け部材３２の上面から上方に突出して弁受けばね４６の下部に嵌入する突出部３２ｃを弁受け部材３２に備えても良い。このような突出部３２ｃを備えれば、弁受け部材３２が横ずれすることを防ぎ、より安定してパイロット弁体３１に対して弁受け部材３２を接触させることが可能となる。一方、図６に示すようにプランジャ４４に弁受けばねを備えない構成とすることも可能である。

さらに、前記点接触部３３に関する変形例について述べると、図７に示すように金属板をプレス加工して弁受け部材３２を作製することも可能である。この弁受け部材３２は、金属製の円板（円形の平面形状を有する金属薄板）の中心部をプレス加工により下方へ凹ませることによりパイロット弁体３１側に突出する凸曲面部を形成したものである。このような弁受け部材３２によれば、前述のように切削加工によって弁受け部材３２を形成する場合に比べ、短時間且つ低廉なコストで弁受け部材３２を作製することができ、電磁弁１１の製造コストを低減することが可能となる。

また、図８に示すように、弁受け部材を備えずにプランジャ４４の下面、すなわち、パイロット弁体３１の上面への接触面となる弁体保持穴４４ａの天面（上面）を下方に突出する球面として、この球面をパイロット弁体３１の上面に接触させても同様の点接触部３３を形成することが出来る。

また逆に、図９に示すようにプランジャ４４側は平面でパイロット弁体３１側に球面を形成すること、より具体的には、弁体保持穴４４ａの天面は平坦な面であるが、パイロット弁体３１の上面３１ａを上方に向け突出する球面としてプランジャ４４（弁保持穴４４ａの天面）とパイロット弁体３１の上面とを接触させて点接触部３３を形成するようにしても良い。

さらに、図１０に示すように弁体保持穴４４ａの上部に球体状の弁受け部材３２を配置し、この球体状の弁受け部材３２の下にパイロット弁体３１の上面３１ａが接触するようにプランジャ４４の弁体保持穴４４ａにパイロット弁体３１を備えても同様に点接触部３３を形成することが出来る。

〔第２実施形態〕
図１１を参照して本発明の第２実施形態に係る電磁弁について説明する。

図１１に示すように本発明の第２実施形態に係る電磁弁６１は、前記第１実施形態と同様に冷媒の流路を開閉する弁部１２を電磁アクチュエータ１３で駆動するノーマルクローズタイプ（常時閉型）の電磁弁であるが、第１実施形態と異なり、冷媒流路を開閉する弁体６２を直接（パイロット弁を介さずに）駆動する直動型の電磁弁である。

具体的には、本実施形態の電磁弁６１は、冷媒の流路を開閉する弁部１２として、弁室２２を内部に有する弁本体２１と、弁室２２内に冷媒を流入させる流入路１５と、弁室２２から冷媒を流出させる流出路１６と、流出路１６と弁室２２との間に形成した弁口１７と、弁口１７の上面部に形成した弁座１８と、弁座１８に対して進退動（上下動）することにより弁口１７を開閉する弁体６２とを有する。

上記流入路１５は、弁室２２に連通するように弁本体２１の側面に接続する。一方、流出路１６は、弁本体２１の底面（下面）に接続し、弁本体２１の底面部から弁室２２内に垂直上方に立ち上がるように形成した弁口１７を介して弁室２２に連通させる。

また当該電磁弁６１は、上記弁部１２を駆動する電磁アクチュエータ１３として、ボビン４２に巻線を施したコイル４１と、コイル４１の内側に配置した吸引子４３と、コイル４１により発生される磁力によって吸引子４３に引き付けられるプランジャ４４とを有する。ボビン４２は、中心部に筒状部を備え、この筒状部内に、吸引子４３とプランジャ４４をスリーブ５１に収容された状態で配置する。

スリーブ５１は、無底無蓋の筒状部材で、吸引子４３によって上面が閉塞されるように上端部を吸引子４３の外周面に固定する一方、下端部を弁本体２１の上面開口２１ａから弁本体２１内に嵌挿させることにより弁本体２１の上部に固定してある。

プランジャ４４は上下方向へ摺動可能にスリーブ５１内（吸引子４３の下方）に収容する。また、プランジャ４４は、中心部を上下方向に貫通してプランジャ下端部の弁体保持穴４４ａに連通するばね収容孔４４ｄを有しており、このばね収容孔４４ｄ内に閉弁ばね４５を備える。閉弁ばね４５は、弁体保持穴４４ａ内に収容される弁受け部材３２と、吸引子４３との間に圧縮状態で配置される圧縮コイルばねであり、弁体保持穴４４ａ内に配置される弁体６２を、弁受け部材３２を介して下方へ（閉弁方向へ）付勢する。

プランジャ４４に対する弁体６２と弁受け部材３２の保持構造は、前記第１実施形態と同様である。すなわち、プランジャ下端部の弁体保持穴４４ａ内に、弁受け部材３２が上側で弁体６２が下側となるように弁受け部材３２と弁体６２とを上下に重ねて収容し、弁体保持穴４４ａの下端周縁部をかしめて留め輪３４を固定することにより弁体６２と弁受け部材３２を弁体保持穴４４ａ内に保持する。

また本実施形態においても、弁体６２は、前記第１実施形態のパイロット弁体３１と同様に上面と下面が共に平坦な（平面である）円盤状の形状を有し、弁体６２の上面に接触した状態で配置される弁受け部材３２は、上面が平坦（平面）で下面が下方へ（弁体６２に向けて）突出する球面となった円盤状部材である。したがって、弁受け部材３２と弁体６２との間に、球面（弁受け部材３２の下面）と平面（弁体６２の上面）とが接触する点接触部３３が形成される。

なお、本実施形態においても、弁受け部材、ならびに弁受け部材と弁体との間の点接触部について前記第１実施形態で述べた各変形例（図５並びに図６から図１０）を同様に適用することが可能である。

本実施形態に係る電磁弁６１の動作を説明すれば次のとおりである。

図１１に示す閉弁状態では、閉弁ばね４５が弁受け部材３２を介して弁体６２をプランジャ４４とともに押し下げ、弁体６２が弁座１８に押し付けられて弁口１７を閉鎖している。

ここで、電磁アクチュエータ１３のコイル４１に通電するとプランジャ４４が吸引子４３に吸引されることにより閉弁ばね４５の付勢力に抗して上昇し、弁体６２が持ち上げられて弁座１８から離れ、弁口１７が開放された開弁状態となる。すると、流入路１５から弁室２２内に流入した冷媒（矢印Ｆ１参照）は、弁室２２から弁口１７を通って流出路１６へと流れ出る（矢印Ｆ２参照）。

一方、この開弁状態からコイル４１への通電を停止すると、吸引子４３の吸引力が失われてプランジャ４４が吸引子４３から解放されるから、弁受け部材３２を介して弁体６２がプランジャ４４とともに閉弁ばね４５によって下方に押し戻され、弁体６２が弁座１８に着座して弁口１７が閉鎖された閉弁状態（図１１参照）となる。

そして、本実施形態の電磁弁６１においても前記第１実施形態の電磁弁１１と同様に、上記閉弁動作時にプランジャ４４が傾いたとして、弁受け部材３２と弁体６２との間に点接触部３３が形成されているからプランジャ４４の傾きが弁体６２に伝わることが無く、弁体６２が水平な状態で弁座１８に着座して弁漏れが生じることを防ぐことが出来る。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

例えば、前記実施形態はいずれもノーマルクローズタイプ（常時閉型）の弁であるが、本発明はノーマルオープンタイプ（常時開型）の弁にも同様に適用することが可能である。また、既に述べたように本発明は電磁弁に限らず、電動機により駆動する電動弁にも適用することが出来る。電動弁に適用する場合には、ねじ送り機構を用いた昇降装置で上下動させる移動体としての昇降部材（例えば弁軸や弁棒）の先端に弁受け部材３２と弁体６２を設け、弁体６２によってパイロット通路２４を開閉するようにすると良い。

また、本発明に係る電気的駆動弁は、典型的にはエアコン（空気調和機）や冷凍庫・冷蔵庫など冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置に好ましく使用することが出来るが、これらに限らず、他にも様々な用途に本発明に係る電気的駆動弁を用いることが可能である。

Ａ 電磁弁の中心軸線
Ａ１ プランジャの中心軸線
Ｆ１，Ｆ２ 冷媒の流れ
１，６１ 電気的駆動弁（電磁弁）
１２ 弁部
１３ 電磁アクチュエータ
１４ ハウジング部材
１４ａ 弁装着穴
１５ 流入路
１６ 流出路
１７ 弁口
１８ 弁座（主弁座）
１９ ロウ付け部
２１ 弁本体
２１ａ 弁本体の上面開口
２１ｂ 弁本体の下面開口
２１ｃ 弁本体上面開口の下端周縁部
２２ 弁室（主弁室）
２３ 主弁体
２３ａ 段部
２４ パイロット通路
２５ パイロット弁座
２６ 開弁ばね
２７ パイロット弁室
３１ パイロット弁体
３１ａ パイロット弁体の上面
３１ｂ パイロット弁体の下面
３２ 弁受け部材
３２ａ 弁受け部材の上面
３２ｂ 弁受け部材の下面
３３ 点接触部
３４ 留め輪
４１ コイル
４２ ボビン
４３ 吸引子
４４ プランジャ
４４ａ 弁体保持穴
４４ｂ 弁体保持穴の下端周縁部
４４ｃ 弁受けばねを収容するための穴
４４ｄ ばね収容孔
４５ 閉弁ばね
４６ 弁受けばね
５１ スリーブ
６２ 弁体

Claims (10)

1. 主弁室およびパイロット弁室を内部に有する弁本体と、
   前記主弁室に冷媒を流入させる流入路と、
   前記主弁室から冷媒を流出させる流出路と、
   主弁座を有するとともに前記主弁室に開口するように前記流出路と前記主弁室との間に備えた弁口と、
   前記主弁座に対して進退動することにより前記弁口を開閉する主弁体と、
   前記主弁体を貫通して前記パイロット弁室と前記流出路とを選択的に連通させるパイロット通路と、
   前記主弁室と前記パイロット弁室とを連通させる均圧路と、
   前記パイロット通路の前記パイロット弁室側の端部に形成したパイロット弁座と、
   前記パイロット弁座に対して進退動して前記パイロット通路を開閉するパイロット弁体と、
   前記パイロット弁体を保持して前記パイロット弁体とともに移動する移動体と、
   前記パイロット弁体と前記移動体との間に介在され、前記パイロット弁体を前記パイロット弁座に押し付けて前記パイロット通路を閉鎖する押圧力を前記パイロット弁体に伝達する弁受け部材と、
   前記移動体を介して前記パイロット弁体を駆動する電気的駆動装置と
   を備えた電気的駆動弁であって、
   凸曲面と平面または凸曲面同士が接触する点接触部を前記パイロット弁体と前記弁受け部材との間に形成し、
   当該点接触部を介して前記押圧力が前記弁受け部材から前記パイロット弁体に伝達されるようにした
   ことを特徴とする電気的駆動弁。
2. 前記弁受け部材は、
   前記移動体に接触する側の面が平面で、前記パイロット弁体に接触する側の面が凸曲面となった、板状部材である
   請求項１に記載の電気的駆動弁。
3. 前記弁受け部材は、
   中心部を前記パイロット弁体側へ凹ませることにより前記パイロット弁体側に突出する凸曲面部を形成した板状部材である
   請求項１に記載の電気的駆動弁。
4. 前記弁受け部材は、球状部材である
   請求項１に記載の電気的駆動弁。
5. 主弁室およびパイロット弁室を内部に有する弁本体と、
   前記主弁室に冷媒を流入させる流入路と、
   前記主弁室から冷媒を流出させる流出路と、
   主弁座を有するとともに前記主弁室に開口するように前記流出路と前記主弁室との間に備えた弁口と、
   前記主弁座に対して進退動することにより前記弁口を開閉する主弁体と、
   前記主弁体を貫通して前記パイロット弁室と前記流出路とを選択的に連通させるパイロット通路と、
   前記主弁室と前記パイロット弁室とを連通させる均圧路と、
   前記パイロット通路の前記パイロット弁室側の端部に形成したパイロット弁座と、
   前記パイロット弁座に対して進退動して前記パイロット通路を開閉するパイロット弁体と、
   前記パイロット弁体を保持して前記パイロット弁体とともに移動し、前記パイロット弁体を前記パイロット弁座に押し付けて前記パイロット通路を閉鎖する押圧力を前記パイロット弁体に伝達する移動体と、
   前記移動体を介して前記パイロット弁体を駆動する電気的駆動装置と
   を備えた電気的駆動弁であって、
   凸曲面と平面または凸曲面同士が接触する点接触部を前記パイロット弁体と前記移動体との間に形成し、
   当該点接触部を介して前記押圧力が前記移動体から前記パイロット弁体に伝達されるようにした
   ことを特徴とする電気的駆動弁。
6. 弁室を内部に有する弁本体と、
   前記弁室に冷媒を流入させる流入路および前記弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの一方となる第１流路と、
   前記弁室に冷媒を流入させる流入路および前記弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの他方となる第２流路と、
   弁座を有するとともに前記弁室に開口するように前記第１流路または前記第２流路と前記弁室との間に備えた弁口と、
   閉弁方向への押圧力を受けることにより前記弁座に押し付けられて前記弁口を閉鎖する閉弁位置と前記弁座から離間して前記弁口を開放する開弁位置との間で前記弁座に対して進退動する弁体と、
   前記弁体を保持して前記弁体とともに移動する移動体と、
   前記移動体と前記弁体との間に介在されて前記弁体に前記押圧力を伝達する弁受け部材と、
   前記移動体を介して前記弁体を駆動する電気的駆動装置と
   を備えた電気的駆動弁であって、
   凸曲面と平面または凸曲面同士が接触する点接触部を前記弁体と前記弁受け部材との間に形成し、
   当該点接触部を介して前記押圧力が前記弁受け部材から前記弁体に伝達されるようにした
   ことを特徴とする電気的駆動弁。
7. 前記弁受け部材は、
   前記移動体に接触する側の面が平面で、前記弁体に接触する側の面が凸曲面となった、板状部材である
   請求項６に記載の電気的駆動弁。
8. 前記弁受け部材は、
   中心部を前記弁体側へ凹ませることにより前記弁体側に突出する凸曲面部を形成した板状部材である
   請求項６に記載の電気的駆動弁。
9. 前記弁受け部材は、球状部材である
   請求項６に記載の電気的駆動弁。
10. 弁室を内部に有する弁本体と、
    前記弁室に冷媒を流入させる流入路および前記弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの一方となる第１流路と、
    前記弁室に冷媒を流入させる流入路および前記弁室から冷媒を流出させる流出路のうちの他方となる第２流路と、
    弁座を有するとともに前記弁室に開口するように前記第１流路または前記第２流路と前記弁室との間に備えた弁口と、
    閉弁方向への押圧力を受けることにより前記弁座に押し付けられて前記弁口を閉鎖する閉弁位置と前記弁座から離間して前記弁口を開放する開弁位置との間で前記弁座に対して進退動する弁体と、
    前記弁体を保持して前記弁体とともに移動する移動体と、
    前記移動体を介して前記弁体を駆動する電気的駆動装置と
    を備えた電気的駆動弁であって、
    凸曲面同士が接触する点接触部を前記弁体と前記移動体との間に形成し、
    当該点接触部を介して前記押圧力が前記移動体から前記弁体に伝達されるようにした
    ことを特徴とする電気的駆動弁。

Images