WO2024101275A1 - 弁 - Google Patents

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WO2024101275A1
WO2024101275A1 PCT/JP2023/039692 JP2023039692W WO2024101275A1 WO 2024101275 A1 WO2024101275 A1 WO 2024101275A1 JP 2023039692 W JP2023039692 W JP 2023039692W WO 2024101275 A1 WO2024101275 A1 WO 2024101275A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
pressure
pressure chamber
valve body
state
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/039692
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大千 栗原
聡 清水
康平 福留
貴裕 江島
明広 橋口
Original Assignee
イーグル工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イーグル工業株式会社 filed Critical イーグル工業株式会社
Publication of WO2024101275A1 publication Critical patent/WO2024101275A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure

Definitions

  • the present invention relates to valves, for example valves for controlling flow rate.
  • valves are known that are installed in the middle of a flow path through which a fluid flows and are used to control the flow rate according to the opening degree of the valve.
  • the valve in Patent Document 1 is a solenoid expansion valve that is mainly composed of a valve seat, a valve body, a spring, and a solenoid.
  • the valve seat is provided between a primary pressure chamber that communicates with the primary pressure side of the flow path, and a secondary pressure chamber that communicates with the secondary pressure side of the flow path.
  • the valve body is pressed toward the valve seat by the spring.
  • the valve body is movable away from the valve seat in response to the electromagnetic force of the solenoid.
  • the valve of Patent Document 1 remains in a closed state in contact with the valve seat until it is de-energized or the electromagnetic force exceeds the biasing force of the spring, at which point it separates from the valve seat and enters an open state.
  • the present invention was made to address these problems, and aims to provide a valve that can accurately control the pressure discharged from the valve.
  • the valve of the present invention comprises: A valve provided between one pressure chamber and another pressure chamber, the valve comprising a valve body and a valve seat that control a flow rate of a fluid passing through the one pressure chamber and the other pressure chamber by opening and closing the valve body and the valve seat, A pressure sensing body, into which the pressure of the one pressure chamber is introduced, is disposed in a part of the other pressure chamber so as to be capable of coming into and being separated from the valve body. This reduces the effect of the pressure on the valve body, making it possible to accurately control the pressure discharged from the valve.
  • the valve may be switchable between a first state in which the valve is in an open state and a second state in which the valve body performs throttling control at a position closer to the valve seat than in the open state.
  • the valve has a function of an on-off valve and a function of a pressure reducing valve, which contributes to simplifying control while reducing the number of parts.
  • the valve body may be spaced apart from the pressure-sensitive body in the first embodiment, and may be in contact with the pressure-sensitive body in the second embodiment. This allows the valve to quickly transition from the first position to the second position, and allows accurate control of the pressure discharged from the valve in the second position.
  • the pressure sensor has an adapter;
  • the valve body has a contact portion at a tip end, At least one of the adapter and the abutment portion may have a tapered surface, and the tapered surface may be capable of abutting against the other. According to this, when the valve moves from the first position to the second position, the tapered surface provided on one side is guided to the other side, thereby aligning the valve body, thereby improving the accuracy of control of the pressure discharged from the valve.
  • the valve body may be formed with a communication passage that communicates with a space defined by the contact portion and the adapter and the one pressure chamber. According to this, since a fluid is able to pass between the space and one of the pressure chambers, the valve body can instantaneously come into contact with and separate from the pressure sensitive body.
  • the effective opening area of the valve and the effective area of the pressure sensing body may be the same. This allows the valve to operate the valve body without being affected by pressure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat pump cycle to which a valve according to an embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the valve in an open state.
  • 11A and 11B are diagrams for explaining a shaft retaining material.
  • 6 is a graph for explaining a transition of a valve state with respect to an amount of current flow.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the valve immediately after actuation.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the valve in a throttle control state.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the valve in a closed state.
  • the solenoid valve that functions as an expansion valve during heating as a valve according to the embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 7.
  • the left and right sides of Fig. 2 as viewed from the front, will be referred to as the left and right sides of the solenoid valve.
  • the right side of the page where the valve housing 10 is located will be referred to as the right side of the solenoid valve
  • the left side of the page where the solenoid 80 is located will be referred to as the left side of the solenoid valve.
  • the solenoid valve 1 of the present invention together with a compressor C, heat exchangers H1, H2, H3, an on-off valve V, an expansion valve E, etc., constitutes a heat pump cycle S used in air conditioning systems for automobiles, etc.
  • Heat exchangers H1 and H3 are arranged in duct D, into which air is introduced from outside or inside the vehicle depending on the position of the upstream damper d1. During cooling, air sent out by blower B arranged in duct D passes through heat exchanger H3.
  • the air cooled in this way is guided to the downstream damper d2, shown by the solid line in Figure 1, and is supplied to the vehicle interior as shown by the white arrow in Figure 1.
  • the air that has passed through the heat exchanger H3 is prevented by the damper d2 from exchanging heat with the heat medium through the heat exchanger H1.
  • the solenoid valve 1 can be switched between an open state in which the pressure of the heat medium during cooling is passed at approximately the primary pressure (i.e., the pressure in one pressure chamber) P1 , and a throttling control state in which the pressure of the heat medium during heating is reduced from the primary pressure P1 to the secondary pressure (i.e., the pressure in the other pressure chamber) P2 .
  • a separate opening/closing valve must be provided. In this way, the solenoid valve 1 of this embodiment can reduce the number of parts used in the heat pump cycle S.
  • the solenoid valve 1 will be described in detail below.
  • the solenoid valve 1 is mainly composed of a valve housing 10, a valve body 51, a pressure sensor 61, and a solenoid 80, and the valve seat 15a in the valve housing 10 and the valve body 51 form a valve 50.
  • the valve housing 10 is formed into a stepped cylinder shape from a metal or resin material. Two inlet ports 11 and two outlet ports 12 are formed in the peripheral wall of the valve housing 10.
  • the inlet port 11 and the outlet port 12 are formed by drilling the peripheral wall of the valve housing 10 in the radial direction.
  • the inlet port 11 is disposed on the solenoid 80 side, and the outlet port 12 is disposed on the pressure sensor 61 side.
  • the number and arrangement of the inlet ports 11 and the outlet ports 12 may be changed as appropriate.
  • a primary pressure chamber 13 is formed as one pressure chamber, and a secondary pressure chamber 14 is formed as the other pressure chamber.
  • the primary pressure chamber 13 is in communication with each inlet port 11.
  • the primary pressure chamber 13 is defined by the peripheral wall of the valve housing 10, the annular protrusion 15 of the valve housing 10, the small diameter end portion 16 of the valve housing 10, and the center post 82 of the solenoid 80.
  • the annular protrusion 15 protrudes from the axial center of the peripheral wall of the valve housing 10 toward the inner diameter side, slightly to the left.
  • the annular protrusion 15 also defines a communication flow passage 10a that communicates with the primary pressure chamber 13 and the secondary pressure chamber 14. Furthermore, the inner diameter end of the annular protrusion 15 serves as a valve seat 15a.
  • the small diameter end 16 is an annular portion bent inward from the left end of the peripheral wall of the valve housing 10.
  • the secondary pressure chamber 14 is in communication with each outlet port 12.
  • the secondary pressure chamber 14 is defined by the peripheral wall of the valve housing 10, the annular protrusion 15, and the base 64 of the pressure sensor 61.
  • the valve body 51 has a base material 52, a shaft holding material 53, and an abutment material 54 as the abutment portion.
  • the base material 52 is formed in a generally cylindrical shape, with the right axial end having a curved surface 52a that protrudes to the right and toward the inner diameter side.
  • the curved surface 52a is formed as a flat surface that extends linearly toward the inner diameter toward the right side in the axial direction, but is not limited to this. It may be a curved surface that curves so as to protrude toward the outer diameter side or the inner diameter side, or may have a shape that tapers in a stepped manner, and the shape may be modified as appropriate.
  • the through hole that passes through the radial center of the base material 52 in the axial direction is composed of a small diameter hole portion 52b and a large diameter hole portion 52c.
  • the small diameter hole portion 52b is open to the left in the axial direction.
  • the large diameter hole portion 52c is open to the right in the axial direction and is connected to the small diameter hole portion 52b.
  • the shaft retaining material 53 is press-fitted and fixed into the small diameter hole 52b in the base material 52.
  • the shaft retaining material 53 may be fixed to the base material 52 by shrink fitting or by welding, and the fixing method may be changed as appropriate.
  • the shaft retaining material 53 is formed in a cylindrical shape with a circumferential step and has three through grooves 53a (see FIG. 3(b)) evenly spaced on its outer diameter side.
  • the through groove 53a is composed of side surfaces on both circumferential sides that extend linearly from the outer circumferential surface of the shaft retaining material 53 toward the generally inner diameter direction, and a bottom surface that extends linearly across the inner diameter ends of these side surfaces, and is open toward the outer diameter side.
  • the through groove 53a also extends linearly in the axial direction and is open on both axial sides.
  • the arrangement, shape, and number of the through grooves 53a may be changed as appropriate. Also, they may be holes instead of grooves.
  • the through hole that passes through the radial center of the shaft retaining material 53 in the axial direction is composed of a small diameter hole portion 53b and a large diameter hole portion 53c.
  • the small diameter hole portion 53b is open to the left in the axial direction.
  • the large diameter hole portion 53c is open to the right in the axial direction and communicates with the small diameter hole portion 53b.
  • the large diameter hole portion 53c is also in communication with the right axial end portion of each through groove 53a.
  • the right end of the shaft 83 is press-fitted and fixed into the small diameter hole 53b of the shaft holding material 53.
  • the fixing method may be changed as appropriate.
  • the communication passages 51a are defined by the inner circumferential surface of the small diameter hole 52b in the base material 52 and the through grooves 53a (see Figure 3) in the shaft retaining material 53 fitted into the small diameter hole 52b.
  • Each communication passage 51a is connected to a large diameter hole portion 53c (see Figure 3) in the shaft retaining material 53.
  • the left end of the abutment member 54 is pressed into and fixed to the large diameter hole 52c in the base material 52.
  • the fixing method may be changed as appropriate.
  • the abutment member 54 is formed in a cylindrical shape with a flange that extends outward at the right axial end.
  • the outer periphery and right end of this flange forms a curved surface 54a that protrudes to the right and toward the inner diameter.
  • the shape of the curved surface 54a may be modified as appropriate, and may be a tapered surface that gradually reduces in diameter toward the right side.
  • a through hole 54b that penetrates in the axial direction is formed in the radial center of the abutment material 54.
  • the through hole 54b is connected to the large diameter hole portion 53c (see Figure 3) in the shaft holding material 53.
  • the pressure sensor 61 is mainly composed of a bellows core 62, an adapter 63, a base 64, and a coil spring 65.
  • the bellows core 62 has its left axial end sealed to the adapter 63.
  • the bellows core 62 has its right axial end sealed to the base 64.
  • a coil spring 65 is disposed inside the bellows core 62.
  • the coil spring may be provided outside the bellows core 62.
  • the bellows core itself may have elasticity, and in such a case the coil spring can be omitted.
  • the adapter 63 is formed as a cylinder with a T-shape facing left in cross section, with a flange extending from the left axial end to the outer diameter side.
  • a recess 63a is formed in the radial center of this flange, recessed toward the right axial direction and open toward the left axial direction. More specifically, the recess 63a is defined by a flat bottom 63b and a cylindrical portion 63c extending axially leftward from the outer diameter end.
  • the left end of the cylindrical portion 63c of the adapter 63 forms a tapered surface 63d that gradually narrows toward the right in the axial direction.
  • the shape of the tapered surface 63d may be changed as appropriate, and the contact portion may have a tapered surface and the adapter may have a curved surface, or both may be tapered surfaces.
  • the base 64 is formed in a disk shape.
  • the base 64 also has a through hole 64a formed in the radial center that penetrates in the axial direction.
  • the through hole 64a is connected to the internal space 66 defined by the bellows core 62, the adapter 63, and the base 64.
  • the flow path that communicates with the downstream side of the heat exchanger H1 is connected in parallel to the inlet port 11 and through hole 64a of the solenoid valve 1 (see FIG. 1).
  • the heat medium at the primary pressure that has passed through the heat exchanger H1 is introduced into the primary pressure chamber 13 and the internal space 66 of the pressure sensor 61.
  • the primary pressure chamber 13 and the internal space 66 in the pressure sensor 61 are maintained at approximately the same primary pressure.
  • outlet port 12 of the solenoid valve 1 is connected to a flow path that communicates with the upstream side of the heat exchanger H2 (see Figure 1).
  • the solenoid 80 is connected to the valve housing 10 and serves to apply a driving force to the valve body 51.
  • the solenoid 80 is mainly composed of a casing 81, a center post 82, a shaft 83, a movable core 84, a coil spring 85, a coil 86, and a sleeve 87.
  • the casing 81 is formed into a stepped cylindrical shape.
  • the center post 82 is made of a rigid body of a magnetic material such as iron or silicon steel, and is formed into a cylindrical shape that is T-shaped and faces right in cross section.
  • the center post 82 is inserted from the opening on the right side of the axial direction of the casing 81 toward the left side of the axial direction.
  • the right end of the center post 82 is fitted and fixed inside the small diameter end 16 of the valve housing 10.
  • the small diameter end 16 is also fitted and fixed inside the opening on the right side of the axial direction of the casing 81.
  • the shaft 83 is inserted into the center post 82 and is arranged so that it can move back and forth in the axial direction.
  • the left axial end of the shaft 83 is inserted and fixed into the movable iron core 84.
  • the coil spring 85 is disposed between the center post 82 and the movable core 84 and biases the movable core 84 toward the left in the axial direction, which is the opening direction of the valve 50.
  • the coil 86 is for excitation and is wound around the outside of the center post 82 and sleeve 87 via a bobbin.
  • the sleeve 87 is formed into a cylindrical shape with a bottom. A part of the center post 82, the movable iron core 84, and the coil spring 85 are housed inside the sleeve 87.
  • the force acting on the right side of the valve body 51 in the axial direction i.e., in the closing direction of the valve 50
  • the force acting on the left side of the valve body 51 in the axial direction i.e., in the opening direction of the valve 50
  • the solenoid valve 1 can be switched between a first state A1 in which the valve 50 is in an open state (see Figure 2) and a second state A2 in which the valve 50 is in a throttle control state (see Figures 6 and 7) depending on the amount of current flowing, including zero power, which means no current is flowing.
  • a first state A1 in which the valve 50 is in an open state see Figure 2
  • a second state A2 in which the valve 50 is in a throttle control state see Figures 6 and 7 depending on the amount of current flowing, including zero power, which means no current is flowing.
  • the valve 50 is in an open state with its opening degree at its maximum. Therefore, the heat medium introduced from the inlet port 11 into the primary pressure chamber 13 passes through the communication passage 10a while maintaining substantially the primary pressure P1 , flows into the secondary pressure chamber 14, and then flows into the heat exchanger H2 on the secondary pressure side from the outlet port 12. Therefore, the pressure of the heat medium in the primary pressure chamber 13 and the pressure of the heat medium in the secondary pressure chamber 14 are substantially the same pressure.
  • valve body 51 is pressed against the center post 82. As a result, the heat transfer medium under the primary pressure P1 in the primary pressure chamber 13 is less likely to flow into the communication passage 51a, the large diameter hole portion 53c (see FIG. 3), and the through hole 54b in the valve body 51.
  • the communication passage 51a, the large diameter hole portion 53c, and the through hole 54b in the valve body 51 communicate with the secondary pressure chamber 14 through the through hole 54b.
  • the heat medium of the secondary pressure P2 in the secondary pressure chamber 14 flows into the communication passage 51a, the large diameter hole portion 53c, and the through hole 54b in the valve body 51.
  • the communication passage 51a, the large diameter hole portion 53c, and the through hole 54b communicate with the primary pressure chamber 13 and the secondary pressure chamber 14. Therefore, the heat transfer medium can pass through the communication passage 51a, the large diameter hole portion 53c, and the through hole 54b.
  • the effective area of the valve body 51 is reduced by each communication passage 51a compared to the effective area of a valve body that is formed solidly. Therefore, the resistance that occurs when the valve body 51 moves is smaller than the resistance that occurs when a solid valve body moves.
  • valve body 51 can momentarily come into contact with the pressure-sensitive body 61 (see FIG. 6). This allows the solenoid valve 1 to instantly switch from the first state A1 to the second state A2.
  • the curved surface 54a of the abutment material 54 on the valve body 51 abuts against the tapered surface 63d of the adapter 63 on the pressure-sensing body 61 (see FIG. 6).
  • the curved surface 54a on the abutment material 54 is guided by the tapered surface 63d on the adapter 63 so that its axis approximately coincides with the axis of the pressure-sensing body 61.
  • the axis of the pressure-sensing body 61 is aligned in advance with the axis of the valve seat 15a.
  • the right axial end of the abutment member 54 fits into and abuts against the left axial end of the adapter 63 (see FIG. 6). This places the valve body 51 in a state where it is supported by the pressure-sensing body 61. Therefore, even if an external force such as vibration acts on the valve body 51, the valve body 51 is prevented from tilting.
  • a space R is defined inside the abutment member 54 and the adapter 63 (see FIG. 6).
  • This space R is made up of the large diameter hole portion 53c in the valve body 51, the through hole 54b in the valve body 51, and the recess 63a in the adapter 63.
  • the space R is connected to the primary pressure chamber 13 through the communication passage 51a in the valve body 51.
  • the heat medium flows through the space R in accordance with the fluctuation of the primary pressure P1 of the heat medium in the primary pressure chamber 13. Therefore, the pressure of the heat medium in the space R is kept substantially the same as the primary pressure P1 of the heat medium in the primary pressure chamber 13.
  • the curved surface 54a and the tapered surface 63d contact each other to seal the space R. This prevents the heat transfer medium at the primary pressure P1 from unintentionally flowing out of the space R into the secondary pressure chamber 14.
  • the valve body 51 is subjected to the primary pressure P1 of the heat medium in the primary pressure chamber 13, the sleeve 87, and the space R, the secondary pressure P2 of the heat medium in the secondary pressure chamber 14 , the primary pressure P1 of the heat medium in the pressure sensing body 61, an electromagnetic force ( Fsol ), the biasing force ( Fsp1 ) of the coil spring 85, and the biasing force ( Fsp2 ) of the coil spring 65.
  • the primary pressure P1 of the heat transfer medium in the primary pressure chamber 13, the sleeve 87, and the space R can be regarded as acting on the effective opening area S1 of the valve 50, i.e., an effective area substantially equal to the flow passage cross-sectional area S1 of the communication flow passage 10a.
  • the secondary pressure P2 of the heat medium in the secondary pressure chamber 14 can be regarded as acting on the effective opening area S1 of the valve 50 and the effective area S2 of the pressure sensing body 61.
  • the primary pressure P1 of the heat medium in the pressure-sensing element 61 can be regarded as acting on an effective area S2 of the pressure-sensing element 61.
  • the solenoid valve 1 can operate the valve body 51 in accordance with the difference between the generated electromagnetic force ( Fsol ) and the sum ( Fsp1 + Fsp2 ) of the biasing forces of the coil springs 65, 85, without being affected by the pressure of the heat medium.
  • the solenoid valve 1 can control the opening of the valve 50 to a value corresponding to an input signal output from a control unit (not shown) with good response to the input signal.
  • the valve body 51 moves axially to the right against the sum of the biasing forces of the coil springs 65, 85 (F sp1 + F sp2 ), narrowing the opening of the valve 50.
  • the change in the opening of the valve 50 in response to the current applied to the solenoid 80 is very gradual compared to the change in the opening when switching from the first mode A1 to the second mode A2.
  • the valve body 51 is less affected by the primary pressure P1 and secondary pressure P2 of the heat medium as described above. Therefore, the secondary pressure P2 can be accurately controlled.
  • the valve element 51 is aligned by the pressure sensing element 61. Therefore, the accuracy of control of the secondary pressure P2 is further improved in the solenoid valve 1. For example, if the axis of the valve element is tilted relative to the axis of the valve seat, there will be a large variation in the opening between the valve element and the valve seat at various points in the circumferential direction of the valve element, which may cause a difference from the desired secondary pressure P2 .
  • the pressure of the heat medium in the space R is kept substantially equal to the primary pressure P1 of the heat medium in the primary pressure chamber 13. This prevents the movement of the valve body 51 from being hindered.
  • the solenoid valve 1 prevents a situation in which the valve body 51 tries to separate from the pressure sensing body 61, resulting in a reduction in pressure in the space R and making it difficult to separate the valve body 51 from the pressure sensing body 61.
  • valve body 51 communicates with the primary pressure chamber 13 and the secondary pressure chamber 14 through the communication passage 51a, the large diameter hole portion 53c, and the through hole 54b, so resistance during movement is reduced. This allows the valve body 51 to be separated from the pressure sensing body 61 instantaneously.
  • the solenoid valve 1 can be instantly switched from the second mode A2 to the first mode A1.
  • the change in the opening degree of the valve 50 between the open and closed states of the solenoid valve 1, i.e., the amount of movement of the valve body 51, changes intermittently in response to the current applied to the solenoid 80.
  • the solenoid valve 1 when switching from cooling to heating, the solenoid valve 1 quickly becomes in the throttling control state, and the primary pressure P1 can be reduced to the desired secondary pressure P2 . Also, when switching from heating to cooling, the solenoid valve 1 quickly becomes in the open state, and the heat medium can pass through while maintaining the primary pressure P1 .
  • solenoid valves whose opening changes in a proportional or quadratic manner from the position of the valve disc in the de-energized state until it seats on the valve seat require time to reach a throttle control state or an open state when switching from cooling to heating or from heating to cooling. During that time, it becomes easy for heat transfer medium at an unintended pressure to be supplied to the secondary side.
  • the solenoid valve 1 can switch between the function of an on-off valve and the function of a pressure reducing valve simply by controlling the current applied to the solenoid 80. Therefore, compared to a configuration in which an on-off valve and a pressure reducing valve must be controlled separately, the solenoid valve 1 can contribute to simplifying control.
  • valve is described as being applied to a heat pump cycle, but this is not limited thereto, and it may be a hydraulic circuit or may be modified as appropriate.
  • the fluid passing through the valve is described as a heat transfer medium, but this is not limited to this, and the type of fluid may be changed as appropriate to water, air, etc., the state of the fluid may be changed as appropriate to air, liquid, mist, etc., and the type and state of the fluid may be mixed.
  • valve has been described as being configured to be used both as an on-off valve and as a pressure reducing valve, but this is not limited thereto, and it may be used, for example, only as a pressure reducing valve or only as an on-off valve.
  • valve is exemplified as an expansion valve with the function of a pressure reducing valve, but this is not limited thereto, and a pressure reducing valve other than an expansion valve may also be used.
  • valve is described as a solenoid type electromagnetic valve, but this is not limited to this, and the driving source may be rotation by a motor, may be manual, or may be changed as appropriate.
  • valve is described as being of a normally open type that is in an open state when not energized, but this is not limited thereto, and the valve may be of a normally closed type that is in a closed state when not energized.
  • the effective opening area of the valve is described as being the same as the effective area of the pressure sensor, but this is not limited to this and they may be different. Even with this configuration, it is possible to reduce the force acting on the valve body by the area where the effective opening area of the valve and the effective area of the pressure sensor overlap.
  • the open state is described as the maximum opening of the valve, but this is not limited to this, and any opening that allows the heat medium to pass through while maintaining a constant or approximately constant pressure is sufficient, and does not have to be maximum.
  • the opening degree of the valve in the first mode is described as being kept substantially constant, but this is not limited thereto, and it may be changed as appropriate as long as it is smaller than the change in the opening degree of the valve when switching from the first mode to the second mode.
  • valve opening when transitioning from the first state to the second state is described as changing rapidly, almost perpendicular to the change in the valve opening in the first state, but this is not limited thereto, and may be modified as appropriate as long as it changes more rapidly than the change in the valve opening in the second state.
  • valve opening in the second mode is described as changing like a proportional function, but this is not limited thereto, and it may change like a quadratic function.
  • valve body is described as being composed of a base material, a shaft holding material, and an abutment material, but this is not limited thereto, and the valve body may be a single member.
  • the abutment portion may be part of the base material.
  • valve body is described as being a separate member from the shaft, but this is not limited thereto, and the valve body may be integrated with the shaft.
  • the shaft and the shaft retainer may be a single member.
  • the space defined by the valve body and the pressure sensing body in the second mode is described as being connected to the primary pressure chamber, but this is not limited thereto, and the primary pressure chamber may be closed and connected to the secondary pressure chamber.
  • the adapter may be formed with a through hole that is connected to the secondary pressure chamber.
  • a space is defined by the valve body and the pressure sensor in the second embodiment, but this is not limited thereto, and the valve body and the pressure sensor may be configured so that no space is formed by fitting together in a concave-convex manner. Even with this configuration, it is preferable from the viewpoint of the contact and separation of the valve body and the pressure sensor to configure so that no heat medium remains between the valve body and the pressure sensor that are fitted together in a concave-convex manner.
  • the three communication passages 51a having openings within the effective opening area S1 of the valve 50 in the valve body 51 are described as the communication passages of the valve body, but this is not limited thereto, and the communication passages may be configured to communicate with the primary pressure chamber 13 and the space R.
  • the communication passages may not open at the right axial end of the valve body, but may open in the outer radial direction, and the configuration may be modified as appropriate.
  • the heat medium is described as flowing from the primary pressure chamber 13 to the secondary pressure chamber 14, but this is not limited thereto, and for example, referring to FIG. 2, the heat medium may be configured to flow from the other pressure chamber 14 to one pressure chamber 13.
  • the other pressure chamber in the throttling control state of the valve, the other pressure chamber may be the primary pressure side, and one pressure chamber may be the secondary pressure side.
  • Solenoid valve (valve) 13 Primary pressure chamber (one pressure chamber) 14 Secondary pressure chamber (the other pressure chamber) 15a Valve seat 50 Valve 51 Valve body 51a Communication passage 54 Contact material (contact portion) 54a Curved surface 61 Pressure sensing body 63 Adapter 63d Tapered surface 66 Internal space 80 Solenoid A1 First aspect A2 Second aspect P1 Primary pressure P2 Secondary pressure R Space S1 Effective opening area S2 Effective area

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Abstract

弁から排出される圧力を正確に制御することが可能な弁を提供する。　一方の圧力室１３と他方の圧力室１４との間に設けられ、開閉により一方の圧力室１３と他方の圧力室１４とを通過する流体の流量を制御する弁体５１と弁座１５ａを備える弁１であって、他方の圧力室１４の一部には、一方の圧力室１３の圧力が内部に導入される感圧体６１が弁体５１と接離可能に配置されている。

Description

弁
　本発明は、弁、例えば流量を制御する弁に関する。
　様々な分野において、流体が流通する流路の途中に設けられ、弁の開度に応じて流量制御を行うために用いられる弁が知られている。
　例えば、特許文献１の弁は、弁座と、弁体と、スプリングと、ソレノイドから主に構成されているソレノイド膨張弁である。弁座は、流路の１次圧側に連通する１次圧室と、流路の２次圧側に連通する２次圧室との間に設けられている。弁体は、スプリングによって弁座に向かって押圧されている。また、弁体はソレノイドの電磁力に応じて弁座から離間方向に移動可能となっている。
　これにより、特許文献１の弁は、非通電状態や電磁力がスプリングの付勢力を上回るまで弁座と当接する閉弁状態が保たれ、電磁力がスプリングの付勢力を上回ることで弁座から離間して開放状態となる。
特開２０１３－１４５０９０号公報（第５，６頁、第２図）
　このような特許文献１の弁にあっては、通電量に応じて電磁力が変化することを利用して、弁体と弁座間の開度を調整して流体の流量を制御し、２次圧を調整することが可能となっている。しかしながら、特許文献１のような弁は、例えば閉弁状態において１次圧が高まり２次圧との差圧が大きくなると、同じ通電量であってもその開度に差が生じる場合がある。これにより、２次圧にむらが生じるという問題があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、弁から排出される圧力を正確に制御することが可能な弁を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の弁は、
　一方の圧力室と他方の圧力室との間に設けられ、開閉により前記一方の圧力室と前記他方の圧力室とを通過する流体の流量を制御する弁体と弁座を備える弁であって、
　前記他方の圧力室の一部には、前記一方の圧力室の圧力が内部に導入される感圧体が前記弁体と接離可能に配置されている。
　これによれば、弁体が受ける圧力の影響を低減させて、弁から排出される圧力を正確に制御することができる。
　前記弁は、当該弁の開度が開放状態にある第１態様と、前記弁体が前記弁座に対して前記開放状態よりも近接した位置で絞り制御を行う第２態様と、に切り替え可能であってもよい。
　これによれば、弁は、開閉弁の機能と減圧弁の機能とを備える。これにより、弁は、部品点数を低減しつつ制御を簡便にすることに寄与することができる。
　前記弁体は、前記第１態様において前記感圧体と離間し、前記第２態様において前記感圧体と当接していてもよい。
　これによれば、弁は、第１態様から第２態様への移行を速やかに行うことができるとともに、第２態様において弁から排出される圧力を正確に制御することができる。
　前記感圧体はアダプタを有し、
　前記弁体は先端に当接部を有し、
　前記アダプタと前記当接部の少なくとも一方はテーパ面を有し、前記テーパ面と他方とが当接可能となっていてもよい。
　これによれば、第１態様から第２態様に移行するにあたって、一方に設けられたテーパ面は他方に案内される。これにより弁体は調心される。そのため、弁は弁から排出される圧力の制御の精度が向上する。
　前記弁体には、前記第２態様において前記当接部と前記アダプタとにより形成される空間と前記一方の圧力室とに連通する連通路が形成されていてもよい。
　これによれば、当該空間と一方の圧力室との間で流体が通過可能となっていることから、弁体は感圧体に対して瞬間的な当接と離間が可能となる。
　前記弁の有効開口面積と前記感圧体の有効面積が同一であってもよい。
　これによれば、弁は、圧力の影響を受けずに弁体を作動させることができる。
本発明に係る実施例の弁が適用されたヒートポンプサイクルを示す模式図である。 開放状態における弁を示す断面図である。 シャフト保持材について説明するための図である。 通電量に対する弁の状態の推移について説明するためのグラフである。 作動直後における弁を示す断面図である。 絞り制御状態における弁を示す断面図である。 閉塞状態における弁を示す断面図である。
　本発明に係る弁を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例に係る弁としての暖房時に膨張弁として機能する電磁弁につき、図１から図７を参照して説明する。以下、図２の正面から見て左右を電磁弁の左右として説明する。詳しくは、バルブハウジング１０が配置される紙面右側を電磁弁の右側、ソレノイド８０が配置される紙面左側を電磁弁の左側として説明する。
　図１に示されるように、本発明の電磁弁１は、圧縮機Ｃ、熱交換器Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３、開閉弁Ｖ、膨張弁Ｅ等とともに自動車等の空調システムに使用されるヒートポンプサイクルＳを構成している。
　冷房時のヒートポンプサイクルＳにおいて、開閉弁Ｖは閉塞状態、膨張弁Ｅは開度を絞り制御された状態となっている。これにより熱媒は、図１にて実線矢印で示すように、圧縮機Ｃ、熱交換器Ｈ１、電磁弁１、熱交換器Ｈ２、膨張弁Ｅ、熱交換器Ｈ３の順でヒートポンプサイクルＳを循環する。このとき、電磁弁１は開放状態となっている。
　熱交換器Ｈ１，Ｈ３は、上流側のダンパｄ１の位置に応じて車外または車内より空気が導入されるダクトＤ内に配置されている。冷房時において、ダクトＤ内に配置されているブロワＢにより送出された空気は、熱交換器Ｈ３を通過する。
　これにより冷却された空気は、図１にて実線で示される下流側のダンパｄ２に案内されて、図１にて白抜き矢印で示されるように車内に供給される。言い換えれば、熱交換器Ｈ３を通過した空気は、ダンパｄ２によって熱交換器Ｈ１を通じて熱媒と熱交換することが防止されている。
　暖房時のヒートポンプサイクルＳにおいて、開閉弁Ｖは開放状態、膨張弁Ｅは閉塞状態となっている。これにより熱媒は、図１にて破線矢印で示すように、圧縮機Ｃ、熱交換器Ｈ１、電磁弁１、熱交換器Ｈ２、開閉弁Ｖの順でヒートポンプサイクルＳを循環される。このとき、電磁弁１は絞り制御状態となっている。
　暖房時において、ブロワＢにより送出された空気は、熱交換器Ｈ３を通過したのち、図１にて二点鎖線で示される位置にあるダンパｄ２によって案内されて熱交換器Ｈ１を通過する。これにより温められた空気は、図１にて白抜き矢印で示されるように車内に供給される。
　上述したように、電磁弁１は、冷房時における熱媒の圧力をほぼ１次圧（すなわち一方の圧力室の圧力）Ｐ１のまま通過させる開放状態と、暖房時における熱媒の圧力を１次圧Ｐ１から２次圧（すなわち他方の圧力室の圧力）Ｐ２へと減圧させる絞り制御状態とに切り替え可能となっている。これに対して、例えば特許文献１のような膨張弁を適用する場合には、別途開閉弁を設ける必要がある。このように、本実施例の電磁弁１は、ヒートポンプサイクルＳに用いられる部品点数を減らすことができる。この電磁弁１について以降詳しく説明する。
　図２に示されるように、電磁弁１は、バルブハウジング１０と、弁体５１と、感圧体６１と、ソレノイド８０と、から主に構成されており、バルブハウジング１０における弁座１５ａと、弁体５１によって弁５０が構成されている。
　バルブハウジング１０は、金属材料または樹脂材料により段付き円筒状に形成されている。バルブハウジング１０における周壁には、２つの入口ポート１１と、２つの出口ポート１２が形成されている。
　入口ポート１１と出口ポート１２は、バルブハウジング１０における周壁が径方向に穿設されて形成されている。また、入口ポート１１はソレノイド８０側に配置され、出口ポート１２は感圧体６１側に配置されている。なお、入口ポート１１および出口ポート１２の数や配置は適宜変更されてもよい。
　バルブハウジング１０における内径側には、一方の圧力室としての１次圧室１３と、他方の圧力室としての２次圧室１４が形成されている。
　１次圧室１３は、各入口ポート１１と連通している。１次圧室１３は、バルブハウジング１０における周壁と、バルブハウジング１０における環状凸部１５と、バルブハウジング１０における小径端部１６と、ソレノイド８０におけるセンタポスト８２によって画成されている。
　環状凸部１５は、バルブハウジング１０の周壁における軸方向中央やや左側より内径側に突出している。また、環状凸部１５は、１次圧室１３と２次圧室１４に連通している連通流路１０ａを画成している。さらに、環状凸部１５における内径側端部は弁座１５ａとなっている。
　小径端部１６は、バルブハウジング１０の周壁における左端より内径側に屈曲された環状の部分である。
　２次圧室１４は、各出口ポート１２と連通している。２次圧室１４は、バルブハウジング１０における周壁と、環状凸部１５と、感圧体６１における基台６４によって画成されている。
　弁体５１は、基材５２と、シャフト保持材５３と、当接部としての当接材５４を有している。
　基材５２は、略円筒状に形成され、軸方向右端部が右側かつ内径側に向かって突出する曲面５２ａを有している。
　なお、本実施例では、曲面５２ａは軸方向右側に向かって内径側に直線状に延びる平面状に形成されているが、これに限られず、外径側または内径側に突出するように湾曲する曲面状であってもよく、段状に縮径していく形状であってもよく、その形状は適宜変更されてもよい。
　また、基材５２における径方向中央を軸方向に貫通する貫通孔は、小径孔部５２ｂと、大径孔部５２ｃから構成されている。小径孔部５２ｂは軸方向左側に開放されている。大径孔部５２ｃは軸方向右側に開放されており、小径孔部５２ｂに連通している。
　基材５２における小径孔部５２ｂには、シャフト保持材５３が圧入・固定されている。なお、シャフト保持材５３は、基材５２に焼き嵌めにより固定されていてもよく、溶接により固定されていてもよく、その固定方法は適宜変更されてもよい。
　図３に示されるように、シャフト保持材５３は、その外径側に等配されている３つの貫通溝５３ａ（図３（ｂ）参照）を有する周方向段付き円筒状に形成されている。
　貫通溝５３ａは、シャフト保持材５３における外周面より略内径方向に向かって直線状に延びる周方向両側の側面と、これらの側面の内径端に亘って直線状に延びる底面から構成されており、外径側に向かって開放されている。また、貫通溝５３ａは、軸方向に直線状に延びて、軸方向両側に開放されている。なお、貫通溝５３ａの配置、形状、数は適宜変更されてもよい。また、溝ではなく、孔であってもよい。
　また、シャフト保持材５３における径方向中央を軸方向に貫通する貫通孔は、小径孔部５３ｂと、大径孔部５３ｃから構成されている。小径孔部５３ｂは軸方向左側に開放されている。大径孔部５３ｃは軸方向右側に開放されており、小径孔部５３ｂに連通している。また、大径孔部５３ｃは、各貫通溝５３ａにおける軸方向右端部と連通している。
　図２を参照して、シャフト保持材５３における小径孔部５３ｂには、シャフト８３における右端部が圧入・固定されている。なお、基材５２とシャフト保持材５３と同様に、固定方法は適宜変更されてもよい。
　弁体５１における内側には、等配されている３つの連通路５１ａが形成されている。連通路５１ａは、基材５２における小径孔部５２ｂの内周面と、小径孔部５２ｂに内嵌されたシャフト保持材５３における各貫通溝５３ａ（図３参照）によって画成されている。
　各連通路５１ａは、シャフト保持材５３における大径孔部５３ｃ（図３参照）に連通している。
　基材５２における大径孔部５２ｃには、当接材５４における左端部が圧入・固定されている。なお、基材５２とシャフト保持材５３と同様に、固定方法は適宜変更されてもよい。
　当接材５４は、軸方向右端部が外径側に延びるフランジを有する円筒状に形成されている。このフランジにおける外周かつ右端は、右側かつ内径側に向かって突出する曲面５４ａとなっている。なお、曲面５２ａと同様に、曲面５４ａの形状は適宜変更されてもよく、右側に向かって漸次縮径するテーパ面でもよい。
　また、当接材５４における径方向中央には、軸方向に貫通する貫通孔５４ｂが形成されている。貫通孔５４ｂは、シャフト保持材５３における大径孔部５３ｃ（図３参照）に連通している。
　感圧体６１は、ベローズコア６２と、アダプタ６３と、基台６４と、コイルスプリング６５から主に構成されている。
　ベローズコア６２は、その軸方向左端部がアダプタ６３に密封状に固定されている。また、ベローズコア６２は、その軸方向右端が基台６４に密封状に固定されている。また、ベローズコア６２の内部にはコイルスプリング６５が配設されている。
　なお、コイルスプリングはベローズコア６２の外部に設けられていてもよい。また、ベローズコア自身が弾性力を有するものであってもよく、このようなベローズコアであればコイルスプリングを省略することができる。
　アダプタ６３は、軸方向左端部が外径側に延びるフランジを有する断面視左向きＴ字状の円柱状に形成されている。このフランジの径方向中央には、軸方向右側に向かって凹設され、軸方向左側に向かって開放されている凹部６３ａが形成されている。より詳しくは、凹部６３ａは、平坦な底部６３ｂと、その外径端から軸方向左方に延びる筒状部６３ｃによって画成されている。
　また、アダプタ６３は、筒状部６３ｃの左端が、軸方向右側に向かって漸次縮径するテーパ面６３ｄとなっている。なお、テーパ面６３ｄの形状は適宜変更されてもよく、また、当接部がテーパ面、アダプタが曲面を有していてもよく、両方がテーパ面でもよい。
　基台６４は、円板状に形成されている。また、基台６４は、径方向中央に軸方向に貫通する貫通孔６４ａが形成されている。貫通孔６４ａは、ベローズコア６２と、アダプタ６３と、基台６４によって画成されている内部空間６６に連通している。
　ここで、熱交換器Ｈ１における下流側に連通する流路は、電磁弁１における入口ポート１１と貫通孔６４ａに並列接続されている（図１参照）。これにより、１次圧室１３や感圧体６１における内部空間６６には、熱交換器Ｈ１を通過した１次圧の熱媒が導入される。
　また、感圧体６１における内部空間６６の圧力が、熱交換器Ｈ１を通過した熱媒の１次圧よりも相対的に高くなると、同内部空間６６内の熱媒の一部は貫通孔６４ａより排出されて入口ポート１１に導入される。
　これらにより、１次圧室１３と感圧体６１における内部空間６６は、略同じ１次圧に保たれる。
　また、電磁弁１における出口ポート１２は熱交換器Ｈ２における上流側に連通する流路と連通接続されている（図１参照）。
　ソレノイド８０は、バルブハウジング１０に接続され弁体５１に駆動力を及ぼすためのものである。ソレノイド８０は、ケーシング８１と、センタポスト８２と、シャフト８３と、可動鉄心８４と、コイルスプリング８５と、コイル８６と、スリーブ８７と、から主に構成されている。
　ケーシング８１は段付き円筒状に形成されている。
　センタポスト８２は、鉄やケイ素鋼等の磁性材料である剛体から、断面視右向きＴ字状の円筒状に形成されている。センタポスト８２は、ケーシング８１における軸方向右側の開口部から軸方向左側に向かって挿入されている。また、センタポスト８２の右端部はバルブハウジング１０における小径端部１６に内嵌・固定されている。また、小径端部１６は、ケーシング８１における軸方向右側の開口部に内嵌固定されている。
　シャフト８３は、センタポスト８２に挿通され軸方向に往復動自在に配置されている。
　可動鉄心８４にはシャフト８３における軸方向左端部が挿嵌・固定されている。
　コイルスプリング８５は、センタポスト８２と可動鉄心８４との間に設けられ可動鉄心８４を弁５０の開放方向である軸方向左側に向かって付勢している。
　コイル８６は、励磁用であり、センタポスト８２およびスリーブ８７の外側にボビンを介して巻き付けられて構成されている。
　スリーブ８７は有底筒状に形成されている。スリーブ８７内側には、センタポスト８２の一部、可動鉄心８４およびコイルスプリング８５が収納されている。
　次に、電磁弁１の作動態様について説明する。なお、本説明では、弁体５１に対して軸方向右側、すなわち弁５０における閉塞方向に作用する力をプラスの力とし、弁体５１に対して軸方向左側、すなわち弁５０における開放方向に作用する力をマイナスの力として記載する場合もある。
　図４に示されるように、電磁弁１は非通電である電力ゼロを含め通電量に応じて弁５０が開放状態（図２参照）にある第１態様Ａ１と、弁５０が絞り制御状態にある第２態様Ａ２（図６，図７参照）とに切り替え可能となっている。以降、非通電状態から通電量が増加する順に、電磁弁１の状態について詳しく説明する。
　図２に示されるように、電磁弁１の非通電状態において、可動鉄心８４はコイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）により軸方向左方へと押圧されている。これにより、弁体５１はシャフト８３を通じてセンタポスト８２に押圧される。
　このとき、弁５０は、その開度が最大である開放状態にある。そのため、入口ポート１１から１次圧室１３に導入された熱媒は、ほぼ１次圧Ｐ１のまま連通流路１０ａを通過して２次圧室１４に流入したのち、出口ポート１２から２次圧側である熱交換器Ｈ２に流入する。そのため、１次圧室１３内における熱媒の圧力と、２次圧室１４内にある熱媒の圧力はほぼ同圧にある。
　また、弁体５１はセンタポスト８２に押圧されている。これにより、１次圧室１３内の１次圧Ｐ１の熱媒は弁体５１における連通路５１ａ，大径孔部５３ｃ（図３参照），貫通孔５４ｂ内に流入しにくくなっている。
　一方、弁体５１における連通路５１ａ，大径孔部５３ｃ，貫通孔５４ｂ内には、貫通孔５４ｂを通じて２次圧室１４内に連通している。これにより、２次圧室１４内の２次圧Ｐ２の熱媒は、弁体５１における連通路５１ａ，大径孔部５３ｃ，貫通孔５４ｂ内に流入している。
　図２，図４を参照して、電磁弁１の通電状態（すなわち通常制御時、いわゆるデューティ制御時）において、ソレノイド８０に印加される電流がａ１アンペア以下であれば、発生する電磁力（Ｆｓｏｌ）はコイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）以下となる（Ｆｓｏｌ≦Ｆｓｐ）。そのため、弁５０は開放状態が保たれる（第１態様Ａ１）。
　また、図４～図６を参照して、ソレノイド８０に印加される電流がａ１アンペアを上回ると、発生する電磁力（Ｆｓｏｌ）はコイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）を上回る（Ｆｓｏｌ＞Ｆｓｐ１）。これにより、可動鉄心８４は、コイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）に抗してセンタポスト８２側、すなわち軸方向右側に引き寄せられる。これにシャフト８３と共に従動する弁体５１が感圧体６１に当接して、電磁弁１は第１態様Ａ１から第２態様Ａ２に切り替わる。
　この第１態様Ａ１から第２態様Ａ２への切り替えについて詳しく説明する。図５に示されるように、可動鉄心８４が軸方向右側に引き寄せられて移動し始めた作動開始時において、弁体５１は、可動鉄心８４およびシャフト８３に従動してセンタポスト８２からわずかに離間する。このとき、当接材５４はアダプタ６３から離間している。
　弁体５１がセンタポスト８２から離間することにより、その連通路５１ａ，大径孔部５３ｃ，貫通孔５４ｂは１次圧室１３と２次圧室１４に連通する。そのため、熱媒は連通路５１ａ，大径孔部５３ｃ，貫通孔５４ｂを通過可能となる。
　また、各連通路５１ａにより、弁体５１の有効面積は、中実に形成されている弁体の有効面積と比較して減じられている。そのため、弁体５１が移動するにあたり生じる抵抗は、中実な弁体が移動するにあたり生じる抵抗よりも小さくなる。
　これらにより、弁体５１は感圧体６１に対して瞬間的な当接が可能となる（図６参照）。このことから、電磁弁１は、第１態様Ａ１から第２態様Ａ２に即座に切り替えることができる。
　また、弁体５１が感圧体６１に当接するにあたって、弁体５１における当接材５４の曲面５４ａが感圧体６１におけるアダプタ６３のテーパ面６３ｄに当接する（図６参照）。このとき、当接材５４における曲面５４ａは、その軸心がアダプタ６３におけるテーパ面６３ｄによって感圧体６１の軸心と略一致するように案内される。これにより、弁体５１は感圧体６１と調心される。なお、感圧体６１の軸心は、あらかじめ弁座１５ａの軸心と位置合わせがなされている。
　また、当接材５４における曲面５４ａを含む軸方向右端がアダプタ６３の軸方向左端に内嵌・当接する（図６参照）。これにより、弁体５１は、感圧体６１に支持された状態となる。そのため、振動などの外力が弁体５１に作用しても、弁体５１は傾動することが抑止されている。
　また、当接材５４における曲面５４ａがアダプタ６３におけるテーパ面６３ｄと当接することで、当接材５４とアダプタ６３との内側には空間Ｒが画成される（図６参照）。この空間Ｒは、弁体５１における大径孔部５３ｃと、弁体５１における貫通孔５４ｂと、アダプタ６３における凹部６３ａから構成されている。その一方で、空間Ｒは、弁体５１における連通路５１ａを通じて１次圧室１３に連通している。
　これにより、空間Ｒには、１次圧室１３内における熱媒の１次圧Ｐ１の変動に応じた熱媒が流通する。そのため、空間Ｒ内における熱媒の圧力は、１次圧室１３内における熱媒の１次圧Ｐ１と略同一に保たれる。
　また、空間Ｒは、曲面５４ａとテーパ面６３ｄの当接により、これらの間が密封されている。このことから、電磁弁１は、意図せず空間Ｒから２次圧室１４内に１次圧Ｐ１の熱媒が流出することが防止されている。
　図６を参照して、第２態様Ａ２において、弁体５１には、１次圧室１３内と、スリーブ８７内と、空間Ｒ内とにおける熱媒の１次圧Ｐ１と、２次圧室１４内における熱媒の２次圧Ｐ２と、感圧体６１内における熱媒の１次圧Ｐ１と、電磁力（Ｆｓｏｌ）と、コイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）と、コイルスプリング６５の付勢力（Ｆｓｐ２）が作用している。
　１次圧室１３内と、スリーブ８７内と、空間Ｒ内とにおける熱媒の１次圧Ｐ１は、弁５０の有効開口面積Ｓ１、すなわち連通流路１０ａの流路断面積Ｓ１と略同一の有効面積に作用するものと見なせる。これにより、弁体５１は力（Ｆ１１＝Ｐ１×Ｓ１）によって軸方向右側に向かって押圧されている。
　２次圧室１４内における熱媒の２次圧Ｐ２は、弁５０の有効開口面積Ｓ１と、感圧体６１の有効面積Ｓ２に作用するものと見なせる。これにより、弁体５１は力（－Ｆ２１＝－Ｐ２×Ｓ１）によって軸方向左側に向かって押圧されているとともに、力（Ｆ２２＝Ｐ２×Ｓ２）によって軸方向右側に向かって押圧されている。
　感圧体６１内における熱媒の１次圧Ｐ１は、感圧体６１の有効面積Ｓ２に作用するものと見なせる。これにより、弁体５１は力（－Ｆ１２＝－Ｐ１×Ｓ２）によって軸方向左側に向かって押圧されている。
　電磁弁１は、弁５０の有効開口面積Ｓ１が感圧体６１の有効面積Ｓ２と同一（Ｓ１＝Ｓ２）となるように構成されている。
　これにより、弁体５１が１次圧Ｐ１より受ける力（ＦＰ１＝Ｆ１１－Ｆ１２＝Ｐ１×Ｓ１－Ｐ１×Ｓ２）はゼロとなる。また、弁体５１が２次圧Ｐ２より受ける力（ＦＰ２＝－Ｆ２１＋Ｆ２２＝－Ｐ２×Ｓ１＋Ｐ２×Ｓ２）はゼロとなる。すなわち、弁体５１が１次圧Ｐ１、２次圧Ｐ２より受ける力（ＦＰ１Ｐ２＝ＦＰ１－ＦＰ２）はゼロとなる。
　これらのように、第２態様Ａ２において弁体５１は、弁体５１に対して作用する力（Ｆ＝ＦＰ１Ｐ２＋Ｆｓｏｌ－（Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２）＝Ｆｓｏｌ－（Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２））に応じて移動する。
　このことから、電磁弁１は、熱媒の圧力の影響を受けずに、発生する電磁力（Ｆｓｏｌ）と、コイルスプリング６５，８５の付勢力の和（Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２）との多可に応じて弁体５１を作動させることができる。すなわち、電磁弁１は、図示しない制御部から出力される入力信号に対して良好な応答で同信号に対応する弁５０の開度に制御することができる。
　具体的には、電磁力（Ｆｓｏｌ）がコイルスプリング６５，８５の付勢力の和（Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２）を上回れば、弁体５１はコイルスプリング６５，８５の付勢力の和（Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２）に抗して軸方向右側へと移動し、弁５０の開度は狭まる。また、電磁力（Ｆｓｏｌ）がコイルスプリング６５，８５の付勢力の和（Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２）を下回れば、弁体５１はコイルスプリング６５，８５の付勢力の和（Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２）に押圧されて軸方向左側へと移動し、弁５０の開度は広がる。
　さらに、図４に示されるように、ソレノイド８０に印加される電流がａ２アンペアに到達すると、図７に示されるように、弁体５１における曲面５２ａは弁座１５ａに着座する。これにより、弁５０は閉塞状態となる。
　この閉塞状態では、弁体５１における曲面５２ａは弁座１５ａに案内されて着座する。そのため、弁５０は、安定して閉塞状態となる。
　図４に示されるように、電磁弁１は、ソレノイド８０に印加される電流に対する弁５０の開度の変化量が、第１態様Ａ１から第２態様Ａ２に切り替わる際の開度の変化量に対して非常に緩やかとなっている。加えて、第２態様Ａ２において弁体５１は、上述したように熱媒の１次圧Ｐ１、２次圧Ｐ２の影響が軽減されている。そのため、２次圧Ｐ２を正確に制御することができる。
　また、上述したように、電磁弁１は、弁体５１が感圧体６１によって調心される。そのため、電磁弁１は、２次圧Ｐ２の制御の精度がさらに向上する。例えば、弁体の軸心が弁座の軸心に対して相対的に傾動していると、弁体の周方向における各所において弁体と弁座との開度に多可が生じることから、所望の２次圧Ｐ２との差が生じる虞がある。
　一方、ソレノイド８０に印加される電流がａ１アンペア以下となると、発生する電磁力（Ｆｓｏｌ）はコイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）を下回る（Ｆｓｏｌ＜Ｆｓｐ１）。これにより、可動鉄心８４はコイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）に押圧されて、センタポスト８２とは反対側、すなわち軸方向左側に移動する。これにシャフト８３と共に従動する弁体５１が感圧体６１から離間して（図２，図５参照）、電磁弁１は第１態様Ａ１に切り替わる。
　この第２態様Ａ２から第１態様Ａ１への切り替えについて詳しく説明する。上述したように、第２態様Ａ２において、空間Ｒ内における熱媒の圧力は、１次圧室１３内における熱媒の１次圧Ｐ１と略同一に保たれている。これにより、弁体５１の移動が妨げられることが防止されている。
　また、上述したように、空間Ｒには、１次圧室１３内における熱媒の１次圧Ｐ１の変動に応じて熱媒が流通する。そのため、電磁弁１は、弁体５１が感圧体６１から離間しようとすることによって空間Ｒ内の圧力が低減し、離間しにくくなることが防止されている。
　また、上述したように、弁体５１は、連通路５１ａ，大径孔部５３ｃ，貫通孔５４ｂによって１次圧室１３と２次圧室１４を連通しているので、移動時の抵抗が低減されている。このことから、弁体５１は感圧体６１に対して瞬間的な離間が可能となる。
　これらのように、電磁弁１は、第２態様Ａ２から第１態様Ａ１に即座に切り替えることができる。
　以上のことから、図４にて示されるように、電磁弁１は、開放状態と閉塞状態の間における弁５０の開度の変化、すなわち弁体５１の移動量は、ソレノイド８０に印加される電流に対して断続的に変化する。
　これにより、冷房から暖房に切り替わる場合に、電磁弁１は速やかに絞り制御状態となり、１次圧Ｐ１を所望の２次圧Ｐ２に低減することができる。また、暖房から冷房に切り替わる場合に、電磁弁１は速やかに開放状態となり、１次圧Ｐ１を保ったまま熱媒を通過させることができる。
　例えば、非通電状態における弁体の位置から弁座に着座するまでの間、比例関数または二次関数状に開度が変化する電磁弁は、冷房から暖房または暖房から冷房に切り替わる場合に絞り制御状態または開放状態となるまでの時間を要する。その間、意図しない圧力の熱媒が２次側に供給されやすくなる。
　また、電磁弁１は、そのソレノイド８０に印加する電流の制御を行うのみで、開閉弁の機能と減圧弁の機能とを切り替えることができる。そのため、個々に設けた開閉弁と減圧弁を別々に制御する必要のある構成と比較して、電磁弁１は制御を簡便にすることに寄与することができる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例では、弁は、ヒートポンプサイクルに適用されている構成として説明したが、これに限られず、油圧回路であってもよく、適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例では、弁を通過する流体は熱媒であるとして説明したが、これに限られず、水、空気など流体の種類は適宜変更されてもよく、空気、液体、ミストなど流体の状態は適宜変更されてもよく、流体の種類や状態が混合していてもよい。
　また、前記実施例では、弁は、開閉弁として使用される場合と、減圧弁として使用される場合がある構成として説明したが、これに限られず、例えば減圧弁としてのみ使用されてもよく、開閉弁としてのみ使用されてもよい。
　また、前記実施例では、弁は、減圧弁の機能として膨張弁を例示したが、これに限られず、膨張弁以外の減圧弁であってもよい。
　また、前記実施例では、弁は、ソレノイド式の電磁弁であると説明したが、これに限られず、モータによる回転を駆動源としてもよく、手動であってもよく、適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例では、弁は、非通電状態において開放状態にあるノーマルオープンタイプであると説明したが、これに限られず、非通電状態において閉塞状態にあるノーマルクローズタイプであってもよい。
　また、前記実施例では、弁の有効開口面積は感圧体の有効面積と同一であるとして説明したが、これに限られず、異なっていてもよい。このような構成であっても、弁の有効開口面積と感圧体の有効面積とが重複する面積分、弁体に作用する力を低減することができる。
　また、前記実施例では、開放状態とは、弁の開度が最大であると説明したが、これに限られず、圧力が一定のまままたはほぼ同じ圧力のまま熱媒を通過可能な開度であればよく、最大でなくてもよい。
　また、前記実施例では、第１態様における弁の開度は、略一定に保たれる構成として説明したが、これに限られず、第１態様から第２態様に切り替わる際の弁の開度の変化量よりも小さいものであれば、適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例では、第１態様から第２態様に移行する際の弁の開度は、第１態様時の弁の開度の変化量に略直行するほど急激に変化するものとして説明したが、これに限られず、第２状態における弁の開度の変化量よりも急激に変化するものであれば、適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例では、第２態様における弁の開度は、比例関数状に変化する構成として説明したが、これに限られず、二次関数状に変化してもよい。
　また、前記実施例では、弁体は、基材、シャフト保持材、当接材から構成されている構成として説明したが、これに限られず、一つの部材であってもよい。例えば、当接部は基材の一部であってもよい。
　また、前記実施例では、弁体は、シャフトと別の部材である構成として説明したが、これに限られず、シャフトと一体であってもよい。例えばシャフトとシャフト保持材が一つの部材であってもよい。
　また、前記実施例では、第２態様において弁体と感圧体とによって画成される空間は、１次圧室に連通している構成として説明したが、これに限られず、１次圧室側が閉塞されており、２次圧室に連通している構成であってもよい。例えばアダプタに２次圧室に連通する貫通孔が形成されていてもよい。このような構成であっても、弁体と感圧体とが円滑に当接することができるとともに、弁体と感圧体とが円滑に離間することができる。
　また、前記実施例では、第２態様において弁体と感圧体とによって空間が画成される構成として説明したが、これに限られず、弁体と感圧体とが凹凸嵌合して空間が形成されないように構成されていてもよい。このような構成であっても、凹凸嵌合した弁体と感圧体との間に熱媒が残留しないように構成することが弁体と感圧体との接離の観点からは好ましい。
　また、前記実施例では、弁体５１において弁５０の有効開口面積Ｓ１内に開口を有する３つの連通路５１ａを弁体の連通路として説明したが、これに限られず、連通路は、１次圧室１３と空間Ｒとに連通している構成であればよい。例えば弁体の軸方向右端に開口せず、外径方向に開口する構成とされていてもよく、その構成は適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例では、熱媒が１次圧室１３から２次圧室１４へと流れるものとして説明したが、これに限られず、例えば図２を参照して、他方の圧力室１４から一方の圧力室１３へ熱媒が流れる構成であってもよい。すなわち、弁の絞り制御状態において、他方の圧力室が１次圧側であってもよく、一方の圧力室が２次圧側であってもよい。
１　　　　　　　電磁弁（弁）
１３　　　　　　１次圧室（一方の圧力室）
１４　　　　　　２次圧室（他方の圧力室）
１５ａ　　　　　弁座
５０　　　　　　弁
５１　　　　　　弁体
５１ａ　　　　　連通路
５４　　　　　　当接材（当接部）
５４ａ　　　　　曲面
６１　　　　　　感圧体
６３　　　　　　アダプタ
６３ｄ　　　　　テーパ面
６６　　　　　　内部空間
８０　　　　　　ソレノイド
Ａ１　　　　　　第１態様
Ａ２　　　　　　第２態様
Ｐ１　　　　　　１次圧
Ｐ２　　　　　　２次圧
Ｒ　　　　　　　空間
Ｓ１　　　　　　有効開口面積
Ｓ２　　　　　　有効面積

Claims (6)

  1. 　一方の圧力室と他方の圧力室との間に設けられ、開閉により前記一方の圧力室と前記他方の圧力室とを通過する流体の流量を制御する弁体と弁座を備える弁であって、
    　前記他方の圧力室の一部には、前記一方の圧力室の圧力が内部に導入される感圧体が前記弁体と接離可能に配置されている弁。
  2. 　前記弁は、当該弁の開度が開放状態にある第１態様と、前記弁体が前記弁座に対して前記開放状態よりも近接した位置で絞り制御を行う第２態様と、に切り替え可能である請求項１に記載の弁。
  3. 　前記弁体は、前記第１態様において前記感圧体と離間し、前記第２態様において前記感圧体と当接している請求項２に記載の弁。
  4. 　前記感圧体はアダプタを有し、
    　前記弁体は先端に当接部を有し、
    　前記アダプタと前記当接部の少なくとも一方はテーパ面を有し、前記テーパ面と他方とが当接可能な請求項３に記載の弁。
  5. 　前記弁体には、前記第２態様において前記当接部と前記アダプタとにより形成される空間と前記一方の圧力室とに連通する連通路が形成されている請求項４に記載の弁。
  6. 　前記弁の有効開口面積と前記感圧体の有効面積が同一である請求項１ないし５のいずれかに記載の弁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020095918A1 (ja) * 2018-11-07 2020-05-14 イーグル工業株式会社 容量制御弁
WO2020204134A1 (ja) * 2019-04-03 2020-10-08 イーグル工業株式会社 容量制御弁

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