JPH0894211A - ステップ式パイロット電磁開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイロット通路を流れる冷媒の流量だけの小
流量開弁状態の維持時間を可変制御し、主弁体開弁時に
大きい衝撃音や振動が発生することを抑制する。 【構成】 絞り通路１２によって上流側圧力を導入され
る背圧室１０の圧力を第一の受圧面積をもって閉弁側に
及ぼされ、上流側圧力を前記第一の受圧面積より小さい
第二の受圧面積をもって開弁側に及ぼされると共に下流
側圧力を第三の受圧面積をもって開弁側に及ぼされ、こ
れらの受圧力差により主弁座部４に選択的に着座・離間
して主流体通路５を開閉する主弁体７を設ける。背圧室
１０を主弁座部４より下流側の主流体通路５に連通接続
するパイロット用流体通路１４を全閉と中開と全開の３
段階にステップ動作する電磁パイロット弁１６を設け、
パイロット用流体通路１４が中開状態である場合には主
弁体７の閉弁を保って小流量開弁状態とし、パイロット
用流体通路１４が全開状態である場合にのみ主弁体７を
主弁座部４より離間させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップ式パイロット
電磁開閉弁に関し、特に冷凍サイクルにおける冷媒通路
を開閉する開閉弁などとして使用されるステップ式パイ
ロット電磁開閉弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ式のマルチ空調装置におい
て、冷凍サイクルに複数個の室内熱交換器が互いに並列
に接続され、熱損失低減のために、暖房時に暖房が必要
な部屋の室内熱交換器にのみ冷媒を選択的に供給するこ
とは従来より行われている。

【０００３】この場合、暖房時における冷媒の流れで見
て室内熱交換器の上流側に設けられた電磁開閉弁により
冷媒通路の開閉が各室内熱交換器毎に個別に行われる。
上述のようなマルチ空調装置においては、閉弁状態の電
磁開閉弁の前後には高い差圧が生じており、この状態下
にて新たな部室の暖房を開始すべく、電磁開閉弁を開弁
すると、その圧力差によって冷媒が急激に流れ、大きい
流体音や配管の振動が発生する。

【０００４】このことを避けるために、各室内熱交換器
に対して二つの電磁開閉弁を互いに並列に設け、このう
ちの一方の電磁開閉弁にはキャピラリのような絞り通路
手段を直列に接続し、新たな部室の暖房開始時には、ま
ず絞り通路手段を接続されている電磁開閉弁を開弁して
少流量をもって冷媒を流すことにより電磁開閉弁の前後
の差圧を小さくし、この後にもう一方の電磁開閉弁を開
くことが行われている。

【０００５】また上述の不具合を避けるべく提案された
電磁開閉弁として、特開平３−１７５２４３号公報に示
されているように、主弁体の開弁のためにパイロット弁
体の電磁駆動によってパイロット通路を開くことによ
り、主弁体の開弁に先だってパイロット通路をもって冷
媒を開閉弁の下流側に流し、これによって開閉弁の上流
側と下流側との圧力差を下げてから、換言すればパイロ
ット通路を流れる冷媒によって下流側の圧力を上げてか
ら主弁体の開弁するよう構成されたパイロット電磁開閉
弁が既に提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】二つの電磁開閉弁と絞
り通路手段によるものは、所期の目的を達成するが、し
かし各室内熱交換器に対して二つの電磁開閉弁と絞り通
路手段を設ける必要があり、配管部品点数、配管工数が
増え、コスト高になる欠点がある。

【０００７】これに対し特開平３−１７５２４３号公報
に示されている電磁開閉弁の場合には、そのような欠点
はないが、しかしその構造上、パイロット通路を開いた
時点より主弁体の開弁を遅延させる時間は、主弁体の背
圧室に弁上流側圧力を導くことを制御する均圧弁の圧力
室（低圧室）に導入される弁下流側圧力の上昇速度に依
存し、これはパイロット通路を流れる冷媒の流量によっ
て一義的に決まり、主弁体の開弁遅延時間を可変制御す
ることができない。

【０００８】このためパイロット通路を流れる冷媒の流
量だけの小流量開弁状態の維持時間を可変制御すること
ができず、大きい流体音、振動の発生を充分に抑制でき
ない場合がある。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、パイロット通路を流れる冷媒の
流量だけの小流量開弁状態の維持時間を可変制御するこ
とができ、配管部品点数、配管工数を増やすことなく、
開弁時の大きい流体音、振動の発生を充分に抑制するこ
とができるステップ式パイロット電磁開閉弁を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【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式パイロット電磁開閉弁
は、背圧室の圧力を第一の受圧面積をもって閉弁側に及
ぼされ、弁ハウジングに形成された主弁座部より上流側
の流体圧力を前記第一の受圧面積より小さい第二の受圧
面積をもって開弁側に及ぼされると共に前記主弁座部よ
り下流側の流体圧力を第三の受圧面積をもって開弁側に
及ぼされ、これらの受圧力差により前記主弁座部に選択
的に着座・離間して主流体通路を開閉する主弁体と、前
記主弁座部より上流側の前記主流体通路を前記背圧室に
連通接続し、前記背圧室に前記主弁座部より上流側の流
体圧力を導く絞り通路と、前記背圧室を前記主弁座部よ
り下流側の前記主流体通路に連通接続するパイロット用
流体通路と、前記パイロット用流体通路の連通を遮断す
る全閉位置と前記パイロット用流体通路を第一の弁開度
をもって連通状態にする中間開度位置と前記パイロット
用流体通路を第一の弁開度より大きい第二の弁開度をも
って連通状態にする全開位置との間に３段階に開閉動作
するステップ動作式の電磁パイロット弁とを有し、前記
パイロット用流体通路が遮断あるいは前記第一の弁開度
による連通状態である場合には前記主弁体が前記受圧力
差によって前記主弁座部に着座して前記主流体通路を閉
じ、前記パイロット用流体通路が前記第二の弁開度によ
る連通状態である場合には前記主弁体が前記受圧力差に
よって前記主弁座部より離間して前記主流体通路を開く
よう、前記パイロット用流体通路の第一の弁開度および
第二の弁開度と前記主弁体の第一〜第三の各の受圧面積
を設定されていることを特徴としている。

【００１０】本発明によるステップ式パイロット電磁開
閉弁においては、前記電磁パイロット弁は、軸線方向に
移動することにより前記パイロット用流体通路に設けら
れているパイロット弁座部と共働して流量制御を行うパ
イロット弁体と、前記パイロット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パイロ
ット弁体と係合して当該パイロット弁体を前記全閉位置
より前記中間開度位置へ駆動する第一のプランジャと、
前記第一のプランジャと前記パイロット弁体の移動方向
に直列に、前記パイロット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パイ
ロット弁体と係合して当該パイロット弁体を前記中間開
度位置より全開位置へ駆動す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一のプランジャと前記第二のプラ
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詳
細な特徴としていてよい。

【００１１】上述のステップ式パイロット電磁開閉弁に
おいては、前記パイロット用流体通路が前記主弁体に設
けられ、前記パイロット弁体は前記主弁体に形成された
パロット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。更に本発明によるステップ式パイロット
電磁開閉弁においては、前記パイロット弁体が前記第一
のプランジャにより駆動される第一のパイロット弁体と
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
のパイロット弁体とによる二重構造とされ、前記第一の
パイロット弁体は前記第二のパイロット弁体に形成され
た第一のパイロット弁座部と共働して流量制御を行い、
第二のパイロット弁体は弁ケーシング側に形成された第
二のパイロット弁座部と共働して流量制御を行うことを
詳細な特徴としてもよい。

【００１２】また本発明によるステップ式パイロット電
磁開閉弁においては、前記主弁体と前記電磁パイロット
弁のパイロット弁体とは各々軸線方向へ移動することに
より開閉し、前記主弁体の移動方向と前記電磁パイロッ
ト弁のパイロット弁体の移動方向とが同一軸線方向であ
ることをもう一つの詳細な特徴としていもよい。

【００１３】

【作用】上述の如き構成によれば、パイロット弁体が全
閉位置に位置している場合には、主弁体も閉弁位置に位
置し、この場合にはパイロット用流体通路も主流体通路
も連通を遮断され、ステップ式パイロット電磁開閉弁は
全閉状態となる。

【００１４】パイロット弁体が中間開度位置に駆動され
ることにより、パイロット用流体通路が第一の弁開度に
よる連通状態になり、パイロット弁体が中間開度位置に
位置している間は、主弁体の閉弁を維持して、即ち主流
体通路の連通を遮断した状態を保って第一の弁開度によ
る流量だけの小流量開弁状態が維持される。

【００１５】パイロット弁体が全開位置に駆動され、パ
イロット用流体通路が第二の弁開度による連通状態にな
ると、はじめて主弁体が開弁し、主流体通路が連通状態
になり、ステップ式パイロット電磁開閉弁は全開状態な
る。電磁パイロット弁のパイロット弁体が、二つのプラ
ンジャと永久磁石と電磁コイルとの組み合わせにより開
閉駆動される場合には、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パイロット
弁体は全閉位置に位置し、電磁コイルに第一の方向の通
電が行われることによりパイロット弁体は中間開度位置
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パイロット弁体は全開
位置に位置する。

【００１６】そしてパイロット弁体は、全開位置におい
て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、全開位置に位置することを保持される。ま
たパイロット弁体が第一のパイロット弁体と第二のパイ
ロット弁体とによる二重構造である場合には、第一のパ
イロット弁体の開閉によって第一の弁開度が確実に決ま
り、第二のパイロット弁体の開閉によって第二の弁開度
が確実に決まる。

【００１７】

【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
ップ式パイロット電磁開閉弁の一実施例を示している。

【００１８】ステップ式パイロット電磁開閉弁は弁ケー
シング１を有し、弁ケーシング１には、入口ポート２
と、出口ポート３と、途中に主弁座部４を有する主流体
通路５とが設けられている。弁ケーシング１の弁室６に
は段付きピストン状の主弁体７が大径部８にて図にて左
右方向に移動可能に嵌合している。主弁体７は小径部９
にて主弁座部４と選択的に着座・離間して主流体通路５
を開閉する。

【００１９】主弁体７は、大径部８の側に背圧室１０を
画定しており、背圧室１０の圧力Ｐｂを大径部８の受圧
面積（第一の受圧面積）Ｓ1 をもって閉弁力Ｐｂ・Ｓ1
として及ぼされると共にばね１１のばね力Ｆを閉弁力と
して及ぼされ、主弁座部４より入口ポート２の側の圧
力、即ち上流側の圧力Ｐｉを大径部８の受圧面積Ｓ1 よ
り小径部９の受圧面積Ｓ2 を差し引いた受圧面積（第二
の受圧面積）Ｓ1 −Ｓ2をもって開弁力Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ
2）として及ぼされると共に主弁座部４より出口ポート
３の側の圧力、即ち下流側の圧力Ｐｏを概ね小径部９の
受圧面積Ｓ2 と同等の受圧面積Ｓ3 もって閉弁力Ｐｏ・
Ｓ3 として及ぼされ、閉弁力Ｐｂ・Ｓ1 ＋ばね力Ｆと開
弁力Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ3 との平衡関係によ
り開閉する。

【００２０】ここで、主弁体７は、Ｐｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＞Ｐ
ｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ3 であれば、主弁座部４に
着座して主流体通路５の連通を遮断し、これに対しＰｂ
・Ｓ1 ＋Ｆ＜Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ3 であれ
ば、主弁座部４より離間して主流体通路５の連通を確立
する。

【００２１】背圧室１０は、主弁体７と弁ハウジング１
に取り付けられたエンドプレート１ａとの間に画定さ
れ、オリフィス通路１２と連通路１３をもって主弁座部
４より入口ポート２の側の弁室６に連通し、上流側の圧
力Ｐｉを導入される。弁ケーシング１には背圧室１０を
主弁座部４より下流側の主流体通路５に連通接続するパ
イロット用流体通路１４が形成されている。パイロット
用流体通路１４の途中にはパイロット弁座部１５が形成
されており、パイロット弁座部１５は電磁パイロット弁
１６のパイロット弁体１７によって開閉される。

【００２２】パイロット弁体１７は、先端部にパイロッ
ト弁座部１５と共働して流量制御を行う段差による流量
設定部１８を有し、図１および図４（ａ）に示されてい
るように、パイロット用流体通路１４の連通を遮断する
全閉位置と、図２および図４（ｂ）に示されているよう
に、パイロット通路１４を第一の弁開度をもって連通状
態にする中間開度位置と、図３および図４（ｃ）に示さ
れているように、パイロット通路１４を第一の弁開度よ
り大きい第二の弁開度をもって連通状態にする全開位置
との間に往復移動する。

【００２３】この場合、パイロット用流体通路１４が遮
断あるいは前記第一の弁開度による連通状態である場合
には、Ｐｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＞Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ
3 の関係が成立し、主弁体７がこの受圧力差によって主
弁座部４に着座して主流体通路５を閉じ、パイロット用
流体通路１４が前記第二の弁開度による連通状態である
場合にはＰｂ・Ｓ1＋Ｆ＜Ｐｉ（Ｓ1−Ｓ2）＋Ｐｏ・Ｓ3
の関係が成立し、主弁体７がこの受圧力差によって主弁
座部４より離間して主流体通路５を開くよう、パイロッ
ト用流体通路１４の第一の弁開度および第二の弁開度と
主弁体７の各受圧面積Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 が設定されてい
る。

【００２４】弁ハウジング１にはプランジシャ保持チュ
ーブ１９がパイロット弁体１７の軸線方向と同方向に固
定装着されており、プランジシャ保持チューブ１９の中
心部にはパイロット弁体１７のステム部２０が延在して
いる。プランジシャ保持チューブ７内には中空構造の上
部プランジャ（第一のプランジャ）２１と下部プランジ
ャ（第二のプランジャ）２２とがパイロット弁体１７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。プランジシャ保持チューブ１９の上端部には吸引子
２３が固定装着されており、吸引子２３の下底面は上部
プランジャ２１の上端面に所定間隔をおいて対向してい
る。

【００２５】吸引子２３とパイロット弁体１７との間に
は圧縮コイルばねによる戻しばね２４が設けられてお
り、戻しばね２４は、パイロット弁体１７を図にて下
方、即ち全閉位置へ向けて付勢している。上部プランジ
ャ２１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２３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２２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２１と当接する上昇位置（第四の位置）と
移動可能である。上部プランジャ２１と下部プランジャ
２２との間には互いに軸線方向に引き離す方向へ付勢す
る中間ばね２９が設けられている。

【００２６】上部プランジャ２１と下部プランジャ２２
の各々の中空部にはパイロット弁体１７のステム２０が
軸線方向に相対変位可能に嵌合しており、ステム部２０
には上部プランジャ２１に形成された段差部２５と係合
するフランジ部２６と下部プランジャ２２に形成された
段差部２７と係合する段差部２８とが形成されている。

【００２７】上部プランジャ２１は、降下位置より上昇
位置へ移動することにより段差部２５とフランジ部２６
との係合によって、パイロット弁体１７を戻しばね２４
のばね力に抗して全閉位置より中間開度位置へ移動さ
せ、下部プランジャ２２は、降下位置より上昇位置へ移
動することにより段差部２７と２８との係合によって、
パイロット弁体１７を戻しばね２４のばね力に抗して中
間開度位置より全開位置へ移動させる。

【００２８】吸引子２３の上端部にはボルト３０により
ヨーク３１の上部片部３２が固定接続されている。ヨー
ク３１は、横転Ｕ字状をなしてプランジシャ保持チュー
ブ１９の一側方を覆うように配置され、プランジシャ保
持チューブ１９内における上部プランジャ２１の下端部
に概ね対応する高さ位置に位置する下部片部３３を有し
ている。ヨーク３１の上部片部３２と下部片部３３との
間には直流式の電磁コイル３４がプランジシャ保持チュ
ーブ１９を取り囲む形態にて固定配置されている。

【００２９】下部片部３３の下面には永久磁石３５がＮ
極をもって接続装着されており、永久磁石３５のＳ極に
は磁極片３６が接続装着されている。永久磁石３５は、
図３に示されているように、上部プランジャ２１と下部
プランジャ２２とが共に上昇位置に位置することによ
り、上部プランジャ２１と下部プランジャ２２と吸引子
２３とヨーク３１とによる磁気閉ループ（図中、破線矢
印で示す）を構成して上部プランジャ２１および下部プ
ランジャ２２を上昇位置にラッチする。

【００３０】電磁コイル３４は、第一の方向（以下、順
方向と云う）の通電によりヨーク３１を永久磁石３５の
磁極方向とは逆方向の図２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２１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３１を永久磁石３５の磁極方
向とは同方向の第二の磁極方向に励磁して上部プランジ
ャ２１および下部プランジャ２２を上昇位置へ駆動す
る。

【００３１】吸引子２３の下底面部には短絡環をなすく
ま取りコイル３７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式パイロット電磁開閉弁の作用
を説明する。

【００３２】電磁コイル３４に通電が行われていない状
態時には、図１に示されているように、戻しばね２４の
ばね力によりパイロット弁体１７は最降下位置である全
閉位置に位置している。この状態ではパイロット用流体
通路１４の連通が遮断され、オリフィス通路１２により
背圧室１０に導入される上流側圧力Ｐｉにより、上流側
圧力Ｐｉ＝背圧室圧力Ｐｂ＞下流側圧力Ｐｏとなる。こ
れによりＰｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＞Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・
Ｓ3 の関係が成立し、主弁体７は、図１に示されている
ように、主弁座部４に着座して主流体通路５の連通を遮
断する。これによりステップ式パイロット電磁開閉弁は
全閉状態になる。

【００３３】上述の全閉状態にて、電磁コイル３４に順
方向通電が行われると、ヨーク３１が図２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
２１が、上昇移動して吸引子２３に磁気吸着し、上昇位
置に位置するようになる。この移動によりパイロット弁
体１７は戻しばね２４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開度位置に位置する。

【００３４】この状態においては、パイロット用流体通
路１４が第一の弁開度による連通状態になり、第一の弁
開度による流量をもって入口ポート２より流体が連通路
１３、オリフィス通路１２、背圧室１０、パイロット用
流体通路１４を通って出口ポート３側へ流れる。この流
れにより、背圧室圧力Ｐｂが降下し、下流側圧力Ｐｏが
上昇するが、この第一の弁開度による流量では、Ｐｂ・
Ｓ1 ＋Ｆ＞Ｐｉ（Ｓ1−Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ2 の関係が維
持されるよう、パイロット用流体通路１４の第一の弁開
度ならび主弁体７の各受圧面積Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を設定
されているから、この時もＰｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＞Ｐｉ（Ｓ1
−Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ2 の関係が成立し、主弁体７は、図
２に示されているように、主弁座部４に着座して主流体
通路５の連通を遮断している状態を維持する。

【００３５】これによりステップ式パイロット電磁開閉
弁はパイロット用流体通路１４の第一の弁開度による流
量だけの小流量開弁状態になる。この小流量開弁状態
は、電磁コイル３４に順方向通電が行われている間、安
定維持される。この小流量開弁状態の維持時間が最適値
に設定されることにより、主弁体７の前後の差圧が小さ
くなり、この後の主弁体開弁時における流体通過音、流
体衝撃の発生が抑制される。

【００３６】上述の小流量開弁状態にて電磁コイル３４
に逆方向通電が行われると、ヨーク３１が第二の磁極方
向に励磁し、図３にて破線矢印で示す磁気回路が構成さ
れる。これにより上部プランジャ２１がくま取りコイル
３７による磁気保持作用によって吸引子２３に磁気吸着
した状態を保って下部プランジャ２２が中間ばね２９の
ばね力に抗して上部プランジャ２１に磁気吸着し、下部
プランジャ２２も上昇位置に位置するようになる。この
移動によりパイロット弁体１７は戻しばね２４のばね力
に抗して更に持ち上げられ、図３に示されている全開位
置に位置する。

【００３７】この状態においては、パイロット用流体通
路１４が第二の弁開度による連通状態になり、第二の弁
開度による流量をもって入口ポート２より流体が連通路
１３、オリフィス通路１２、背圧室１０、パイロット用
流体通路１４を通って出口ポート３側へ流れることによ
り、背圧室圧力Ｐｂが更に降下し、下流側圧力Ｐｏが更
に上昇し、この時にはＰｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＜Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ
2 ）＋Ｐｏ・Ｓ2 の関係が成立するよう、パイロット用
流体通路１４の第二の弁開度ならび主弁体７の各受圧面
積Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を設定されているから、この時には
Ｐｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＜Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ2 の関
係が成立し、主弁体７は、図３に示されているように、
主弁座部４より離間して主流体通路５を連通状態にす
る。これによりステップ式パイロット電磁開閉弁は全開
状態になる。

【００３８】なお、この状態においては、永久磁石３５
によって図３にて破線矢印で示す磁気閉ループが構成さ
れ、永久磁石３５の磁力により上部プランジャ２１と下
部プランジャ２２が共に上昇位置にラッチされるから、
電磁コイル２５に対する逆方向通電が停止されてもパイ
ロット弁体１７は全開位置に位置する状態を維持する。

【００３９】上述のステップ式パイロット電磁開閉弁の
各状態での流量特性とパイロット弁体１７の弁位置との
関係および電磁コイル３４に対する通電特性との関係が
図５（ａ）、（ｂ）に示されている。上述の全開状態に
おいて、電磁コイル３４に順方向通電が行われると、パ
イロット弁体１７は中間開度位置に戻り、この状態にて
電磁コイル３４に対する通電が停止されると、パイロッ
ト弁体１７は全閉位置へ移動し、ステップ式パイロット
電磁開閉弁は図１に示されている全閉状態に戻るる。ま
た上述の全開状態において、永久磁石３５による磁力を
打ち消す程度の順方向の低電流、あるいは短時間のパル
スをもって電磁コイル３４に順方向通電が行われること
によってもパイロット弁体１７は全閉位置に戻る。

【００４０】図６〜図８は本発明によるステップ式パイ
ロット電磁開閉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。この実施例では、パイロット弁座部１５が電磁パイ
ロット弁１６の弁ハウジング３８に形成され、弁ハウジ
ング３８にパイロット弁体１７、プランジャ保持チュー
ブ１９などが装着されて電磁パイロット弁１６がユニッ
ト化され、電磁パイロット弁１６が弁ハウジング３８を
もって弁ハウジング１に固定装着されている。

【００４１】この場合、電磁パイロット弁１６の弁ハウ
ジング１に対する取り付けは主弁体７とパイロット弁体
１７とが同一軸線上に配置されるように行われ、背圧室
１０は主弁体７と弁ハウジング３８との間に画定されて
いる。上述の配置関係以外のことは第一実施例と同一で
あり、この実施例でも上述の第一実施例と同じ作用が得
られる。

【００４２】この実施例では、電磁パイロット弁１６が
ユニット化されることにより組み付け性が向上し、また
電磁パイロット弁１６のパイロット弁体１７と主弁体７
とが同一軸線上に配置されることにより、組み付け方向
が単一化されて自動組立性が改善される。

【００４３】図９〜図１１は本発明によるステップ式パ
イロット電磁開閉弁の第三実施例を示している。なお、
第三実施例においても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。この実施例では、上部プランジャ２１により駆動
されるニードル状の内側弁体（第一のパイロット弁体）
１７と、下部プランジャ２２の端部に一体形成されて下
部プランジャ２２により駆動される外側弁体（第二のパ
イロット弁体）３９とが設けられている。下部プランジ
ャ２２は外側弁体３９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１７が選
択的に着座する内側弁座部（第一の弁座部）４０が形成
されている。

【００４４】内側弁体１７は、図９および図１２（ａ）
に示されているように、内側弁座部４０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路４１と４２
との連通を遮断し、図１０および図１２（ｂ）に示され
ているように、内側弁座部４０より離間することにより
連通路４１と４２とを連通状態にしてパイロット通路１
４を第一の弁開度をもって連通状態にする。

【００４５】外側弁体３９は、弁ハウジング１に形成さ
れているパイロット弁座部（第二のパイロット弁座部）
１５に選択的に着座・離間し、パイロット弁座部１５よ
り離間することにより、図１１および図１２（ｃ）に示
されているように、内側弁体１７を内側弁座部２９に着
座せしめて連通路４１と４２との連通を遮断してパイロ
ット通路１４を第二の弁開度をもって連通状態にする。

【００４６】この実施例では、図９に示されている全閉
状態にて、電磁コイル３４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２１が吸引子２３に磁
気吸着する上昇位置に位置することにより、図１０に示
されているように、内側弁体１７が持ち上げられて内側
弁座部４０より離間し、これによって連通路４０と４１
とが連通し、パイロット通路１４が第一の弁開度をもっ
て連通状態になる。

【００４７】この第一の弁開度は内側弁体１７の開閉に
よりオンオフ式に確実に決まり、第一の弁開度による流
量は内側弁座部４０の実効口径により一義的に決まるか
ら、この第一の弁開度による流量のばらつきが低減し、
ステップ式パイロット電磁開閉弁の小流量開弁状態が高
精度に安定する。

【００４８】小流量開弁状態にて電磁コイル３４に逆方
向通電が行われると、図１１に示されているように、上
部プランジャ２１がくま取りコイル３７による磁気保持
作用によって吸引子２３に磁気吸着した状態を保って下
部プランジャ２２が上部プランジャ２１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３９がパイロ
ット弁座部１５より離間する。これによって内側弁体１
７が内側弁座部２９に着座して連通路４１と４２との連
通が遮断され、パイロット通路１４が第二の弁開度をも
って連通状態になる。

【００４９】この第二の弁開度は外側弁体３９の開閉に
よりオンオフ式に確実に決まり、第二の弁開度による流
量はパイロット弁座部１５の実効口径により一義的に決
まるから、この第二の弁開度による流量のばらつきも低
減し、ステップ式パイロット電磁開閉弁の全開状態が高
精度に安定する。

【００５０】図１３〜図１５は本発明によるステップ式
パイロット電磁開閉弁の第四実施例を示している。な
お、第四実施例においても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。この実施例は、第二実施例の変形実施例であ
り、パイロット通路１４が主弁体７に貫通形成されてお
り、主弁体７にパロット弁座部１５が形成されている。
パイロット弁体１７は、パロット弁座部１５に選択的に
着座し、戻しばね２４のばる力を閉弁力して主弁体７に
与えている。これによりばね１１は省略されている。

【００５１】上述のこと以外は第二実施例と実質的に同
一である。次に上述の如き構成よりなるステップ式パイ
ロット電磁開閉弁の作用を説明する。電磁コイル３４に
通電が行われていない状態時には、図１３に示されてい
るように、戻しばね２４のばね力によりパイロット弁体
１７は、パイロット弁座部１５に着座し、全閉位置に位
置している。この状態ではパイロット用流体通路１４の
連通が遮断され、オリフィス通路１２により背圧室１０
に導入される上流側圧力Ｐｉにより、上流側圧力Ｐｉ＝
背圧室圧力Ｐｂ＞下流側圧力Ｐｏとなる。これにより、
Ｐｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＞Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ3 の関
係が成立し、主弁体７は、図１３、図１６（ａ）に示さ
れているように、主弁座部４に着座して主流体通路５の
連通を遮断する。これによりステップ式パイロット電磁
開閉弁は全閉状態になる。

【００５２】なお、この場合のばね力Ｆは戻しばね２４
がパイロット弁体１７を介して主弁体７に与えるばね力
である。上述の全閉状態にて、電磁コイル３４に順方向
通電が行われると、上述の実施例における場合と同様に
上部プランジャ２１が上昇位置に位置し、パイロット弁
体１７が図１４、図１６（ｂ）に示されている中間開度
位置に位置する。

【００５３】この状態においては、パイロット用流体通
路１４が第一の弁開度による連通状態になり、第一の弁
開度による流量をもって入口ポート２より流体が連通路
１３、オリフィス通路１２、背圧室１０、パイロット用
流体通路１４を通って出口ポート３側へ流れる。この流
れにより、背圧室圧力Ｐｂが降下し、下流側圧力Ｐｏが
上昇するが、この第一の弁開度による流量では、上述の
実施例と同様にＰｂ・Ｓ1＋Ｆ＞Ｐｉ（Ｓ1−Ｓ2 ）＋Ｐ
ｏ・Ｓ2 の関係が維持され、主弁体７は、図１４、図１
６（ｂ）に示されているように、主弁座部４に着座して
主流体通路５の連通を遮断している状態を維持する。な
お、この時にはパイロット弁体１７は、主弁体７のパイ
ロット弁座部１５より離間するから、戻しばね２４のば
ね力が主弁体７に作用しなくなり、ばね力Ｆは零にな
る。

【００５４】上述の小流量開弁状態にて電磁コイル３４
に逆方向通電が行われると、上述の実施例と同様に下部
プランジャ２２も上昇位置に位置するようになり、パイ
ロット弁体１７が、戻しばね２４のばね力に抗して更に
持ち上げられ、図１４、図１６（ｃ）に示されている全
開位置に位置する。

【００５５】この状態においては、パイロット用流体通
路１４が第二の弁開度による連通状態になり、第二の弁
開度による流量をもって入口ポート２より流体が連通路
１３、オリフィス通路１２、背圧室１０、パイロット用
流体通路１４を通って出口ポート３側へ流れることによ
り、背圧室圧力Ｐｂが更に降下し、下流側圧力Ｐｏが更
に上昇する。このことによって、上述の実施例と同様
に、Ｐｂ・Ｓ1 ＋Ｆ＜Ｐｉ（Ｓ1 −Ｓ2 ）＋Ｐｏ・Ｓ2
の関係が成立し、主弁体７は、図１４、図１６（ｃ）に
図３に示されているように、主弁座部４より離間して主
流体通路５を連通状態にする。これによりステップ式パ
イロット電磁開閉弁は全開状態になる。

【００５６】図１７は本発明によるステップ式パイロッ
ト電磁開閉弁の駆動回路の一実施例を示している。この
駆動回路は、スイッチング素子として４個のトランジス
タＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４をブリッジ接続さ
れ、直流電源４３を単一電源として電磁コイル３４に対
する通電方向、換言すれば極性を反転制御する。

【００５７】この駆動回路においては、トランジスタＴ
ｒ２、Ｔｒ３がオフ状態のまま、トランジスタＴｒ１、
Ｔｒ４の各々のゲート端子ａ、ｄにオン信号が入力さ
れ、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４が各々オン状態になる
と、破線矢印方向に電流が流れ、電磁コイル３４に順方
向通電が行われる。

【００５８】これに対し方向、トランジスタＴｒ１、Ｔ
ｒ４がオフ状態のまま、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３の
各々のゲート端子ｂ、ｃにオン信号が入力され、トラン
ジスタＴｒ２、Ｔｒ３が各々オン状態になると、実線矢
印方向に電流が流れ、電磁コイル３４に逆方向通電が行
われる。

【００５９】なお、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のすべ
てがオフ状態の場合には電磁コイル３４に通電が行われ
ない。 この駆動回路では、トランジスタのオン・オフ
だけで、直流電源４３を単一電源として電磁コイル３４
に対する通電方向を反転制御でき、またリレースイッチ
による場合よりも高速度に、しかも接点障害などを生じ
ることなく長期間に亙って安定して電磁コイル３４に対
する通電方向の反転制御が行われる。

【００６０】なお、この駆動回路におけるスイッチング
素子は、トランジスタ以外に、ＭＯＳＦＥＴなどであっ
てもよい。図１８は本発明によるステップ式パイロット
電磁開閉弁をヒートポンプ式のマルチ空調装置に組み込
んだ使用例を示している。

【００６１】図１８において、５０はコンプレッサ、５
１は室外熱交換器、５２はアキュムレータ、５３は四方
弁、５４は室内熱交換器を各々示している。室内熱交換
器５４は、複数個設けられていて互いに並列に配置さ
れ、例えば各部屋毎に個別に配置される。

【００６２】この各室内熱交換器５４毎に電動膨張弁５
５と電磁開閉弁５６とが設けられており、電磁開閉弁５
６として本発明によるステップ式パイロット電磁開閉弁
が使用されている。なお、図１８において、実線は冷房
時の冷媒の流れを、破線は暖房時の冷媒の流れを各々示
している。

【００６３】なお、上述の実施例においては、絞り通路
は主弁体に形成したオリフィス通路１２により与えられ
ているが、これは弁ケーシング１に設けられてもよく、
またこれは弁室６の内周面（シリンダボア内周面）と主
弁体７の外周面との摺動面部間に存在する間隙により与
えられてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
によるステップ式パイロット電磁開閉弁によれば、電磁
パイロット弁が全閉と中開と全開の３段階にステップ動
作し、電磁パイロット弁のパイロット弁体が中間開度位
置に駆動されることにより、パイロット用流体通路が第
一の弁開度による連通状態になり、パイロット弁体が中
間開度位置に位置している間は、主弁体の閉弁によって
主流体通路の連通を遮断した状態を保って第一の弁開度
による流量だけの小流量開弁状態が維持されるから、そ
の維持時間を電磁パイロット弁に対する通電制御によっ
て任意に可変制御することができ、この維持時間の最適
制御によって主弁体前後の差圧が小さくなり、主弁体開
弁時に流体流れよる大きい衝撃音や振動が発生すること
が充分に抑制されるようになる。

【００６５】電磁パイロット弁のパイロット弁体が、二
つのプランジャと永久磁石と電磁コイルとの組み合わせ
により開閉駆動される場合には、電磁コイルに対する通
電方向の反転制御だけで、電磁パイロット弁が全閉と中
開と全開の３段階に確実にステップ動作し、しかも全閉
状態と全開状態の維持のために電磁コイルに連続通電す
る必要なく、消費電力を軽減することができる。

【００６６】またパイロット弁体が第一のパイロット弁
体と第二のパイロット弁体とによる二重構造である場合
には、第一のパイロット弁体の開閉によって第一の弁開
度が確実に決まり、第二のパイロット弁体の開閉によっ
て第二の弁開度が確実に決まり、ステップ式パイロット
電磁開閉弁の小流量開弁状態および全開状態が各々高精
度に安定し、ステップ式パイロット電磁開閉弁の動作信
頼性が向上する。

【００６７】また電磁パイロット弁のパイロット弁体と
主弁体とが同一軸線上に配置されることにより、弁装置
の組み付け方向が単一化されて自動組立性が改善され
る。またパイロット用流体通路が主弁体に設けられ、パ
イロット弁体が主弁体に形成されたパロット弁座部と共
働して流量制御を行う場合には、弁構造が簡素化され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステップ式パイロット電磁開閉弁
の第一実施例を全閉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式パイロット電磁開閉弁
の第一実施例を小流量開弁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式パイロット電磁開閉弁
の第一実施例を全開状態について示す断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々第一実施例にお
ける電磁パイロット弁の開閉状態を詳細に示す部分的拡
大断面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は第一実施例におけるステップ
式パイロット電磁開閉弁の各状態での流量特性とパイロ
ット弁体の弁位置との関係および電磁コイルに対する通
電特性との関係を示すグラフである。

【図６】本発明によるステップ式パイロット電磁開閉弁
の第二実施例を全閉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式パイロット電磁開閉弁
の第二実施例を小流量開弁状態について示す断面図であ
る。

【図８】本発明によるステップ式パイロット電磁開閉弁
の第二実施例を全開状態について示す断面図である。

【図９】本発明によるステップ式パイロット電磁開閉弁
の第三実施例を全閉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式パイロット電磁開閉
弁の第三実施例を小流量開弁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式パイロット電磁開閉
弁の第三実施例を全開状態について示す断面図である。

【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々第三実施例に
おける電磁パイロット弁の開閉状態を詳細に示す部分的
拡大断面図である。

【図１３】本発明によるステップ式パイロット電磁開閉
弁の第三実施例を全閉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式パイロット電磁開閉
弁の第三実施例を小流量開弁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式パイロット電磁開閉
弁の第三実施例を全開状態について示す断面図である。

【図１６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々第三実施例に
おける電磁パイロット弁の開閉状態を詳細に示す部分的
拡大断面図である。

【図１７】本発明によるステップ式パイロット電磁開閉
弁の駆動回路の一実施例を示す電気回路図である。

【図１８】本発明によるステップ式パイロット電磁開閉
弁をヒートポンプ式のマルチ空調装置に組み込んだ使用
例を示すブロック線図である。

【符号の説明】

１ 弁ケーシング ２ 入口ポート ３ 出口ポート ４ 主弁座部 ５ 主流体通路 ７ 主弁体 １０ 背圧室 １２ オリフィス通路 １４ パイロット用流体通路 １５ パイロット弁座部 １７ パイロット弁体（内側弁体） ２１ 上部プランジャ ２２ 下部プランジャ ２３ 吸引子 ２４ 戻しばね ３１ ヨーク ３４ 電磁コイル ３５ 永久磁石 ３８ 弁ハウジング ３９ 外側弁体 ４０ 内側弁座部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背圧室の圧力を第一の受圧面積をもって
   閉弁側に及ぼされ、弁ハウジングに形成された主弁座部
   より上流側の流体圧力を前記第一の受圧面積より小さい
   第二の受圧面積をもって開弁側に及ぼされると共に前記
   主弁座部より下流側の流体圧力を第三の受圧面積をもっ
   て開弁側に及ぼされ、これらの受圧力差により前記主弁
   座部に選択的に着座・離間して主流体通路を開閉する主
   弁体と、 前記主弁座部より上流側の前記主流体通路を前記背圧室
   に連通接続し、前記背圧室に前記主弁座部より上流側の
   流体圧力を導く絞り通路と、 前記背圧室を前記主弁座部より下流側の前記主流体通路
   に連通接続するパイロット用流体通路と、 前記パイロット用流体通路の連通を遮断する全閉位置
   と、前記パイロット用流体通路を第一の弁開度をもって
   連通状態にする中間開度位置と、前記パイロット用流体
   通路を第一の弁開度より大きい第二の弁開度をもって連
   通状態にする全開位置との間に３段階に開閉動作するス
   テップ動作式の電磁パイロット弁とを有し、 前記パイロット用流体通路が遮断あるいは前記第一の弁
   開度による連通状態である場合には前記主弁体が前記受
   圧力差によって前記主弁座部に着座して前記主流体通路
   を閉じ、前記パイロット用流体通路が前記第二の弁開度
   による連通状態である場合には前記主弁体が前記受圧力
   差によって前記主弁座部より離間して前記主流体通路を
   開くよう、前記パイロット用流体通路の第一の弁開度お
   よび第二の弁開度と前記主弁体の第一〜第三の各の受圧
   面積を設定されていることを特徴とするステップ式パイ
   ロット電磁開閉弁。
2. 【請求項２】 前記電磁パイロット弁は、軸線方向に移
   動することにより前記パイロット用流体通路に設けられ
   ているパイロット弁座部と共働して流量制御を行うパイ
   ロット弁体と、 前記パイロット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パイロット弁体と係合し
   て当該パイロット弁体を前記全閉位置より前記中間開度
   位置へ駆動する第一のプランジャと、 前記第一のプランジャと前記パイロット弁体の移動方向
   に直列に、前記パイロット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パイ
   ロット弁体と係合して当該パイロット弁体を前記中間開
   度位置より全開位置へ駆動す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
   前記第一のプランジャと前記第二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請求項１に記載のステッ
   プ式パイロット電磁開閉弁。
3. 【請求項３】 前記パイロット用流体通路が前記主弁体
   に設けられ、前記パイロット弁体は前記主弁体に形成さ
   れたパロット弁座部と共働して流量制御を行うよう構成
   されていることを特徴とする請求項２に記載のステップ
   式パイロット電磁開閉弁。
4. 【請求項４】 前記パイロット弁体が前記第一のプラン
   ジャにより駆動される第一のパイロット弁体と前記第二
   のプランジャにより駆動される中空構造の第二のパイロ
   ット弁体とによる二重構造とされ、前記第一のパイロッ
   ト弁体は前記第二のパイロット弁体に形成された第一の
   パイロット弁座部と共働して流量制御を行い、第二のパ
   イロット弁体は弁ケーシング側に形成された第二のパイ
   ロット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２に記載のステップ式パイロット電磁開閉弁。
5. 【請求項５】 前記主弁体と前記電磁パイロット弁のパ
   イロット弁体とは各々軸線方向へ移動することにより開
   閉し、前記主弁体の移動方向と前記電磁パイロット弁の
   パイロット弁体の移動方向とが同一軸線方向であること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のステップ
   式パイロット電磁開閉弁。