| 【発明の名称】 |
電磁弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】古牧 久司
【氏名】高木 則行
【氏名】山▲崎▼ 保
【氏名】中西 輝雄
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体通路の上流側と下流側とを連通する弁座を開閉する主弁に貫設された、この主弁が収容されるチャンバと前記流体通路の下流側とを連通するパイロット通路を、ソレノイドのプランジャに形成されたニードル弁により開閉し、前記チャンバと前記流体通路の上流側及び前記流体通路の下流側との圧力差により前記主弁による前記弁座の開閉を行う電磁弁において、前記主弁に形成され、該主弁により前記弁座が閉じた状態で前記流体通路の上流側と前記チャンバとを連通する補助通路を備え、前記パイロット通路は、前記チャンバ側から前記パイロット通路内への流体の流入方向に沿って内周壁が延在するように、互いの内径が異なる少なくとも２つのパイロット通路部分を、前記チャンバから前記流体通路の下流側に向かうにつれて内径が次第に大きくなるように直列に配列して構成されている、ことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】 前記パイロット通路は、隣り合う２つの前記パイロット通路部分の間に介設された、これら２つのパイロット通路部分の内径差に応じた傾斜のテーパ部をさらに備えて構成されている請求項１記載の電磁弁。
【請求項３】 前記補助通路は、前記主弁の両端面間に亘って該主弁の外周面に形成された切欠により構成されている請求項１又は２記載の電磁弁。
【請求項４】 前記主弁の外周面であって該主弁の周方向に等しい間隔をおいた複数の前記外周面箇所に前記切欠が各々形成されている請求項３記載の電磁弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の冷房装置における冷媒回路等に介設される電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、車両の冷房装置においては一般に、冷媒回路の凝縮器及びレシーバから蒸発器への冷媒の供給量を調整する温度膨張弁等の絞り弁と、この絞り弁よりも凝縮器及びレシーバ側において冷媒回路を開閉する電磁弁とが冷媒回路中に介設されており、冷房温度の設定に応じて、或は、被冷房空間において実際に測定した温度に応じて、絞り弁を開閉させると共に、冷房装置のオンオフに応じて電磁弁を開閉させるようにしている。
【０００３】図６は従来のパイロット弁方式の電磁弁を示す断面図であり、図６中引用符号１００で示す電磁弁は、凝縮器及びレシーバ（いずれも図示せず）側、つまり、一次側（流体通路の上流側に相当）に接続されて液冷媒（図示せず）が流入する流入口１０１Ａと、蒸発器側、つまり、二次側（流体通路の下流側に相当）に接続されて前記液冷媒が流出する流出口１０１Ｂと、この流出口１０１Ｂに連通して形成された弁座１０３と、前記流入口１０１Ａに連通して形成されその内部に前記弁座１０３が開口された弁室１０８とを有している。
【０００４】そして、この電磁弁１００においては、ソレノイド１０７に通電すると、プランジャ１０６に形成されたニードル弁１０４が主弁１０２に形成されたパイロット通路１０５を開き、これに伴って、図７に要部拡大図で示すように、チャンバ１０８と主弁１０２との間に両者の径の差により形成される環状の僅かな隙間ｓを介して流入口１０１Ａ側に連通しているチャンバ１０８の圧力と、流出口１０１Ｂ側との圧力差が減少して、チャンバ１０８内の主弁１０２がプランジャ１０６側に移動し弁座１０３を開く。
【０００５】尚、パイロット通路１０５のニードル弁１０４が接離する弁ポートを構成する入口部分は、ニードル弁１０４による弁閉を確実にするために、内径の寸法精度を高くしなければならないが、主弁１０２の全長に亘って精度よく貫通孔を形成するのは製作上非常に手間がかかる。
【０００６】このため、実際には、弁座１０３側から適当な内径である程度の長さに亘って座ぐっておき、チャンバ１０８側の僅かな部分だけ高精度の内径寸法で孔をあけることでパイロット通路１０５が形成され、この結果、パイロット通路１０５の入口部分は他のパイロット通路１０５部分に比べて細径に形成されている。
【０００７】そして、上述した電磁弁１００では、主弁１０２を僅かに弁座１０３から離れる方向に付勢する主弁バネ１１０を主弁１０２の弁座１０３側に配設することで、一般的な電磁弁に対する要求である、流入口１０１Ａ側と流出口１０１Ｂ側との圧力差が僅かであっても、ソレノイド１０７への通電に伴うパイロット通路１０５の弁開によって主弁１０２が弁座１０３を素早く確実に開く、という課題を解決している。
【０００８】つまり、図６に示す電磁弁１００に限らず、従来のパイロット弁方式の電磁弁においては、パイロット弁が開くと、一次側と二次側との圧力差が僅かであっても敏感に反応して主弁が弁座から素早く離間して弁座を開くように設計されていた。
【０００９】ところで、一般に電磁弁ついては、開閉動作に伴い騒音が発生すると使用者に不快感を与えることとなるので、静音性には十分配慮する必要がある。
【００１０】そこで、上述した従来の電磁弁１００においては、静音性を確保するために、図６に示すように、吸引子１０９とプランジャ１０６との間にゴム等の材質よりなる緩衝材料１１２を取り付けて、ソレノイド１０７の通電に伴い移動するプランジャ１０６が吸引子１０９と衝突する際の衝撃を緩和している。
【００１１】ところで、冷媒回路の分野では、上述したプランジャ１０６と吸引子１０９との衝突により発生する騒音の他に、電磁弁１００を開くことで発生する凝縮器及びレシーバ側から蒸発器側に向かう液冷媒の流れが、絞り弁において遮断され又は絞られて、一般にウォーターハンマ現象による騒音が発生することが知られている。
【００１２】即ち、ソレノイド１０７の通電に伴いプランジャ１０６が吸引子１０９に吸引されて、ニードル弁１０４がパイロット通路１０５を開くと、プランジャ１０６の移動に追従して主弁１０２が弁座１０３を開き、これに伴って、流入口１０１Ａ側から流出口１０１Ｂ側に流入した液冷媒の流れが、流出口１０１Ｂ側に接続された膨張弁（図示せず）において遮断され又は絞られて、流入口１０１Ａ側と流出口１０１Ｂとの圧力が一時的に、元の流入口１０１Ａ側の圧力を上回る圧力まで一気に上昇し、ウォーターハンマ現象が起こって騒音が発生してしまう。
【００１３】このように、上述した従来技術は、ソレノイドのプランジャと吸引子との衝突という構造的な要因による騒音の発生に対処することを目的とした電磁弁であるため、そのような構造的要因による騒音の発生は防止できても、上述した弁開時や弁閉時の冷媒回路中での圧力変動に伴うウォーターハンマ現象の発生には何ら対処することができないという不具合があった。
【００１４】上述したウォーターハンマ現象を解消するには、例えば図６の電磁弁１００の場合、流入口１０１Ａ側に連通するチャンバ１０８と流出口１０１Ｂ側との圧力差を小さくして主弁１０２をゆっくり弁開させ、これにより、流出口１０１Ｂ側に接続された不図示の膨張弁において急激な圧力変動が生じないようにすればよい。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に図６のようなパイロット弁方式の電磁弁１００においては、パイロット通路１０５の弁開に伴って、チャンバ１０８から細径部分を通過してパイロット通路１０５に流入する液冷媒が、所謂レイノルズ効果によりパイロット通路１０５の内周壁に吸い寄せられて衝突し、これが主弁１０２に振動を起こさせる要因となることが知られている。
【００１６】このレイノルズ効果による主弁１０２の振動は、先に説明したように、主弁バネ１１０を用いてでも一次側と二次側との圧力差の大小に拘わらず、主弁１０２を弁座１０３から素早く離間させるように設計された従来の電磁弁１００においては、主弁１０２の移動する勢いが大きいため問題とならなかった。
【００１７】しかし、ウォーターハンマ現象の解消のために主弁１０２が弁座１０３から離れる速度を低くするとなると、主弁１０２の移動する勢いでレイノルズ効果による主弁１０２の振動を抑制することができなくなり、その結果、主弁１０２が安定した姿勢ではなくふらつきながら弁開するようになり、主弁１０２がチャンバ１０８の内壁等に接触してこじれ、円滑に主弁１０２を弁開動作させることができなくなってしまう。
【００１８】本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、冷媒回路における相互間に大きな圧力差がある箇所に介設して動作させても、急激な圧力変動により騒音の元となるウォーターハンマ現象が起こるのを抑制又は防止しつつ、主弁を円滑に弁開させることができる電磁弁を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成するため請求項１に記載した本発明の電磁弁は、流体通路の上流側と下流側とを連通する弁座を開閉する主弁に貫設された、この主弁が収容されるチャンバと前記流体通路の下流側とを連通するパイロット通路を、ソレノイドのプランジャに形成されたニードル弁により開閉し、前記チャンバと前記流体通路の上流側及び前記流体通路の下流側との圧力差により前記主弁による前記弁座の開閉を行う電磁弁において、前記主弁に形成され、該主弁により前記弁座が閉じた状態で前記流体通路の上流側と前記チャンバとを連通する補助通路を備え、前記パイロット通路は、前記チャンバ側から前記パイロット通路内への流体の流入方向に沿って内周壁が延在するように、互いの内径が異なる少なくとも２つのパイロット通路部分を、前記チャンバから前記流体通路の下流側に向かうにつれて内径が次第に大きくなるように直列に配列して構成されていることを特徴とする。
【００２０】また、請求項２に記載した本発明の電磁弁は、前記パイロット通路が、隣り合う２つの前記パイロット通路部分の間に介設された、これら２つのパイロット通路部分の内径差に応じた傾斜のテーパ部をさらに備えて構成されているものとした。
【００２１】さらに、請求項３に記載した本発明の電磁弁は、前記補助通路が、前記主弁の両端面間に亘って該主弁の外周面に形成された切欠により構成されているものとした。
【００２２】また、請求項４に記載した本発明の電磁弁は、前記主弁の外周面であって該主弁の周方向に等しい間隔をおいた複数の前記外周面箇所に前記切欠が各々形成されているものとした。
【００２３】請求項１に記載した本発明の電磁弁によれば、ソレノイドの通電によりプランジャが吸引されてニードル弁がパイロット通路を開いた後に、パイロット通路を介して流体通路の下流側に流体が流入することでチャンバの圧力が低下する度合いが、主弁の補助通路により流体通路の上流側と連通しているチャンバに流体通路の上流側から流体が流入する分だけ鈍る。
【００２４】すると、チャンバ内の圧力低下が鈍った分だけ、主弁に対して弁座に接近させる方向に押し付ける力となって作用するチャンバの圧力が高まり、また、流体通路の下流側の圧力がチャンバ内の圧力を下回る度合いが増して、弁座に対して主弁が吸着される力が増加するので、パイロット通路の弁開時における、主弁が弁座から離れてこの弁座を開く速度が、主弁に補助通路がない場合に比べて遅くなる。
【００２５】その一方で、主弁に補助通路を形成してパイロット通路の弁開時に流体通路の上流側からチャンバに流入する流体を増やすと、その分だけ、開いたパイロット通路にチャンバ内から流入する流体の流れが強くなることになるが、パイロット通路の内周壁が、互いの内径が異なる少なくとも２つのパイロット通路部分により、チャンバ内から流入する流体の流れに沿って延在するように構成されることから、このパイロット通路に流入する流体の流れが強くなっても、流体がパイロット通路の内周壁に当たって主弁をガタ付かせることがなくなる。
【００２６】従って、主弁に補助通路を形成したことによりパイロットポートの弁開時に主弁の弁開速度が遅くなったとしても、チャンバ内からパイロット通路に流入する流体の流れによる主弁のガタ付きにより、チャンバの内壁等に接触して主弁がこじれることがなく、これにより、主弁の低速度での円滑な弁開動作を実現し、ウォーターハンマ現象の発生を確実に抑制又は防止することが可能となる。
【００２７】また、請求項２に記載した本発明の電磁弁によれば、隣り合う２つのパイロット通路部分に跨って流体がパイロット通路内を流れる際、これら２つのパイロット通路部分の間に、２つのパイロット通路部分の内径差に応じた傾斜のテーパ部がないと、パイロット通路の内周壁を全体的には、チャンバ内から流入する流体の流れに沿って延在させたとしても、２つのパイロット通路部分の間には、それらの内径差により段差が画成されて、その存在により、チャンバから流入してパイロット通路内を流れる流体に乱流が発生し、この乱流により主弁がチャンバ内でガタ付いて、主弁の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなってしまう。
【００２８】しかし、請求項２に記載した本発明の電磁弁のように、隣り合う２つのパイロット通路部分間に、これら２つのパイロット通路部分の内径差に応じた傾斜のテーパ部を介設することで、チャンバから流入してパイロット通路内を流れる流体が、隣り合う２つのパイロット通路部分を通過する際にこの通路部分の内周壁に当たって乱流を生じることがなく、よって、主弁がチャンバ内でガタ付き、主弁の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなるのを、より一層確実に防止することが可能となる。
【００２９】さらに、請求項３に記載した本発明の電磁弁によれば、主弁の外周面の切欠により補助通路が構成されることから、パイロット通路のように主弁に補助通路を貫設するのに比べて、主弁に対する補助通路の形成作業を容易にすることが可能となる。
【００３０】また、請求項４に記載した本発明の電磁弁によれば、補助通路を構成する切欠が主弁の周方向に等しい間隔をおいた複数の外周面箇所に各々形成されていることから、流体通路の上流側から補助通路を経てチャンバに向かう流体の流れが、主弁の周方向において均等に分散されて偏ることがない。
【００３１】従って、主弁の外周側を流体が偏って流れることにより主弁を傾ける力が流体から主弁にかかって、主弁の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなるのを防止することが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の電磁弁の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３３】図１は本発明の第１実施形態に係る電磁弁の断面図で、図１中引用符号１で示す第１実施形態の電磁弁は、本体部３、ソレノイド５、これら本体部３とソレノイド５とを連結する連結部７、並びに、主弁９を備えている。
【００３４】前記本体部３は、凝縮器及びレシーバ（いずれも図示せず）側、つまり、一次側（流体通路の上流側に相当）に接続されて液冷媒（図示せず）が流入する流入口３１と、蒸発器側、つまり、二次側（流体通路の下流側に相当）に接続されて前記液冷媒が流出する流出口３３と、この流出口３３に連通して形成された弁座３５と、前記流入口３１に連通して形成されその内部に前記弁座３５が開口された弁室３７とを有している。
【００３５】前記流入口３１及び流出口３３は略一直線上に配置されていて、流出口３３の流入口３１寄り部分が略Ｌ字状に折曲されており、この折曲された流出口３３部分の終端に前記弁座３５が形成され、この弁座３５を囲み弁座３５と同心円上に位置するように、前記弁室３７が略円筒状に形成されていて、弁室３７の内周には、前記連結部７の取付用の雌ねじ部３７ａが形成されている。
【００３６】前記ソレノイド５は、固定鉄心を構成する吸引子５１と、この吸引子５１の回りに巻回されたコイル５３と、前記吸引子５１と同軸上に位置するようにコイル５３内に挿通されたプランジャ５５とを有しており、前記吸引子５１のプランジャ５５側の端面には、深くなるにつれて径が若干小さくなる略円錐台状の凹部５１ａが形成されていて、この凹部５１ａ内に、中心に突起５１ｂを有する円板状の弾性体からなる緩衝部材５１ｃが収容されている。
【００３７】前記プランジャ５５は、前記吸引子５１と略等しい外径の円柱状を呈しており、プランジャ５５の一端には、緩衝部材５１ｃの突起５１ｂが挿入可能な内径で凹部５５ａが形成されていて、この凹部５５ａにプランジャバネ５５ｂを収容した状態で、凹部５５ａからプランジャ５５の外方に突出するプランジャバネ５５ｂの先端に、緩衝部材５１ｃの突起５１ｂが嵌合されており、プランジャ５５の他端の略中心には、円錐状のニードル弁５５ｃが突設されている。
【００３８】尚、図１中引用符号５７はプランジャチューブを示し、このプランジャチューブ５７は、プランジャ５５側の吸引子５１部分とプランジャ５５とが挿通可能な内径の円筒状の薄板により形成されている。
【００３９】前記連結部７は、略円筒状を呈しており、連結部７の内部には、内径が大径から小径に変わる段差部７１が形成されていて、この段差部７１よりも小径側の部分は、プランジャチューブ５７の外径に対応する内径で形成されており、段差部７１に対応する連結部７の外周部分には環状のフランジ７３が形成されている。
【００４０】そして、前記段差部７１よりも大径側の連結部７部分の外周には、本体部３の弁室３７に形成された雌ねじ部３７ａに螺着可能な雄ねじ部７５が形成されており、この雄ねじ部７５を本体部３の雌ねじ部３７ａに螺着した状態で弁室３７に連通するチャンバ７７が、連結部７の内部で段差部７１よりも大径側の部分によって構成されている。
【００４１】前記主弁９は、図２に弁部分の要部拡大断面図で示すように、前記連結部７のチャンバ７７の内径よりも僅かに小さい外径の円筒状に形成されていて、主弁９の中心軸上には、プランジャ５５のニードル弁５５ｃにより開閉されるパイロット通路９１が貫設されており、本体部３の雌ねじ部３７ａに連結部７の雄ねじ部７５を螺着した状態で、主弁９がチャンバ７７の内部を段差部７１に対して接近離間する方向に移動できるように構成されている。
【００４２】また、前記主弁９は、図１に示すように、外径が次第に変わる略円錐台状を呈する主弁バネ９３と共に本体部３の弁室３７に収容され、本体部３の雌ねじ部３７ａに連結部７の雄ねじ部７５を螺着した状態で、主弁バネ９３の小径側が主弁９の一端に当接すると共に大径側が弁室３７の底面に当接し、この主弁バネ９３により主弁９は、弁座３５から離間してこれを開く方向に、極めて僅かな力で付勢されている。
【００４３】そして、第１実施形態の電磁弁１では、図３に拡大平面図で示すように、主弁９の周方向に１８０゜位相をずらした外周面部分に、主弁９の両端面に亘って平らに削った切欠９５を有しており、この切欠９５により、図３中想像線で示すチャンバ７７の内周壁との間に、切欠９５以外の主弁９の外周面部分とチャンバ７７の内周壁との間に画成される僅かな間隙Ｓよりも大きな間隙Ｐが形成されるように構成されている。
【００４４】しかも、第１実施形態の電磁弁１では、パイロット通路９１が、ニードル弁５５ｃの接離する弁ポートを構成する入口寄りの細径部９１ａに連ねて、チャンバ７７側から弁座３５側に向かうにつれて次第に内径が大きくなる２つの部分、即ち、チャンバ７７側から順に小径部９１ｂ及び大径部９１ｃを有しており、これらが直列に配置されている。
【００４５】そして、細径部９１ａと小径部９１ｂとの間、及び、小径部９１ｂと大径部９１ｃとの間には、それぞれの内径差に応じた傾斜のテーパ部９１ｄ，９１ｅを各々介設されており、上述した小径部９１ｂ及び大径部９１ｃと、これらの間のテーパ部９１ｅとにより、パイロット通路９１が構成されている。
【００４６】尚、細径部９１ａの内径（直径）をＡとした場合、例えば、パイロット通路９１の小径部９１ｂの内径は１．１〜２．２Ａ、大径部９１ｃの内径は２．５〜３．６Ａ、パイロット通路９１の延在方向における細径部９１ａの寸法は１〜２．２Ａ、小径部９１ｂの寸法は１．４〜３Ａ、大径部９１ｃの寸法は１〜２．２Ａの範囲に各々設定することができる。
【００４７】そして、第１実施形態では、前記小径部９１ｂ及び大径部９１ｃが、請求項中のパイロット通路部分に各々相当しており、これら小径部９１ｂと大径部９１ｃとの間に介設したテーパ部９１ｅが、請求項中のテーパ部に相当している。
【００４８】次に、上述した構成による第１実施形態の電磁弁１の動作（作用）について説明する。
【００４９】まず、上述したソレノイド５のコイル５３に全く通電していない電磁弁１の弁閉状態では、プランジャバネ５５ｂの弾発力によりプランジャ５５の一端が吸引子５１から離間して弁座３５側に押し出され、これにより、プランジャ５５のニードル弁５５ｃが主弁９の細径部９１ａに押し付けられて、パイロット通路９１がニードル弁５５ｃにより全閉されると共に、プランジャ５５の他端から主弁９を介して押された主弁バネ９３が収縮して、主弁９が弁座３５に押し当てられてこの弁座３５が閉じられた、図１に示す状態となる。
【００５０】この弁座３５が主弁９により閉じられた状態では、主弁９とチャンバ７７との僅かな間隙Ｓや大きな間隙Ｐを通って、流入口３１側の液冷媒がチャンバ７７に流入し、これにより、チャンバ７７内の液冷媒の圧力は、流入口３１側、つまり、凝縮器及びレシーバ側と同じ圧力となり、弁座３５に連通する流出口３３、つまり、蒸発器側より高くなる。
【００５１】ここで、ソレノイド５のコイル５３に通電して電磁弁１を弁開状態とすると、吸引子５１に磁力が生じてプランジャ５５の一端がプランジャバネ５５ｂの弾発力に抗して吸引子５１に吸引され、これに伴ってニードル弁５５ｃが主弁９の細径部９１ａから離間してパイロット通路９１が開き、チャンバ７７内の液冷媒がパイロット通路９１に流入し弁座３５から流出口３３側に流出する。
【００５２】すると、チャンバ７７内の液冷媒の圧力が低下して、その結果、主弁９を弁座３５側に押し付ける力として作用するチャンバ７７内の液冷媒の圧力が、弁座３５から主弁９を離間させる力として作用する、主弁９の弁座３５側に位置する端面の外周縁寄り部分にかかる流入口３１の液冷媒の圧力よりも減少して、主弁９が弁座３５から離間してこの弁座３５を開いて行く。
【００５３】この主弁９が弁座３５を開く際に、主弁９とチャンバ７７との僅かな間隙Ｓを通ってチャンバ７７に流入する流入口３１側の液冷媒に加えて、主弁９の切欠９５とチャンバ７７との大きな間隙Ｐを通って、流入口３１側の液冷媒がチャンバ７７に流入することにより、パイロット通路９１を通ってチャンバ７７内の液冷媒が流出口３３側に流出することによってチャンバ７７内の液冷媒の圧力が低下する度合いが、主弁９に切欠９５がない場合に比べて低下する。
【００５４】従って、主弁９の弁座３５側に位置する端面の外周縁寄り部分にかかる流入口３１の液冷媒の圧力よりも、主弁９を弁座３５側に押し付ける力として作用するチャンバ７７内の液冷媒の圧力が減少する度合いが、主弁９に切欠９５がない場合に比べて低下し、その結果、主弁９が弁座３５から離間する速度が減少する。
【００５５】よって、主弁９が開いた弁座３５を経由し流入口３１側から流出口３３側にチャンバ７７を通らず直接流入する液冷媒の量が、主弁９が弁座３５から離間する速度の減少分だけ、主弁９に切欠９５がない場合に比べて少なくなり、これにより、流出口３３側に接続された不図示の膨張弁における液冷媒の圧力上昇の度合いが緩やかになる。
【００５６】しかも、第１実施形態の電磁弁１では、主弁９とチャンバ７７との僅かな間隙Ｓを通ってチャンバ７７に流入する流入口３１側の液冷媒に加えて、主弁９の切欠９５とチャンバ７７との大きな間隙Ｐを通って、流入口３１側の液冷媒がチャンバ７７に流入することから、ニードル弁５５ｃがパイロット通路９１を開くと、主弁９に切欠９５がない場合に比べて、流入口３１側からチャンバ７７に流入する液冷媒の量が増し、その結果、ニードル弁５５ｃが開いたパイロット通路９１へのチャンバ７７からの液冷媒の流入量が増す。
【００５７】このチャンバ７７から細径部９１ａを通過してパイロット通路９１に流入する液冷媒は、そもそも、チャンバ７７内の液冷媒の圧力と、この圧力よりも低い流出口３３側の液冷媒の圧力との圧力差により、流出口３３側に吸引される状態でパイロット通路９１に流入するため、その流れは、パイロット通路９１の内部においては常にパイロット通路９１の中心から内周壁に向かう向きとなる。
【００５８】従って、主弁９に切欠９５を形成してチャンバ７７からパイロット通路９１への液冷媒の流入量が増した分だけ、パイロット通路９１に流入した液冷媒がパイロット通路９１の内周壁に衝突し主弁９に振動を生じさせる度合いが、本来ならば増すところである。
【００５９】しかし、第１実施形態の電磁弁１では、パイロット通路９１に流入すると中心から内周壁に向かう液冷媒の流れの向きに対応して、小径部９１ｂ、テーパ部９１ｅ、及び、大径部９１ｃという具合に、チャンバ７７側から弁座３５側に向かうにつれて次第に内径が大きくなるようにパイロット通路９１が形成されていることから、細径部９１ａを通過してパイロット通路９１に流入した液冷媒がパイロット通路９１の内周壁に衝突する度合いは増加せず、或は、主弁９に切欠９５を形成するか否かとは無関係に、パイロット通路９１に流入した液冷媒がパイロット通路９１の内周壁に衝突する度合いが減少する。
【００６０】このため、ニードル弁５５ｃがパイロット通路９１を開くのに伴ってチャンバ７７からパイロット通路９１に流入する液冷媒が、パイロット通路９１の内周壁に衝突して主弁９に振動を生じさせることはなく、これにより、主弁９の弁座３５から離間する速度が減少したとしても、主弁９の振動がない分、パイロット通路９１の開弁に伴って弁座３５から離間する主弁９が途中でチャンバ７７の内周壁に引っかかりこじれて、円滑な弁開動作が損なわれることはない。
【００６１】このように第１実施形態の電磁弁１によれば、主弁９の周方向に１８０゜間隔をおいた外周面部分に平らな切欠９５を各々形成して、チャンバ７７の内周壁との間に、切欠９５以外の主弁９の外周面部分とチャンバ７７の内周壁との間に画成される僅かな間隙Ｓよりも大きな間隙Ｐが形成されるように構成すると共に、チャンバ７７と流出口３３側とを選択的に連通させるために主弁９に貫設されるパイロット通路９１を、パイロット通路９１に流入すると中心から内周壁に向かう液冷媒の流れの向きに対応して、小径部９１ｂ、テーパ部９１ｅ、及び、大径部９１ｃという具合に、チャンバ７７側から弁座３５側に向かうにつれて次第に内径が大きくなるように形成する構成とした。
【００６２】このため、主弁９の外周面に切欠９５を形成したことにより、パイロット通路９１の弁開時に流入口３１側からチャンバ７７に流入する液冷媒の量が、切欠９５を形成した主弁９の外周面部分とチャンバ７７の内周壁との間に画成される大きな間隙Ｐを通って、チャンバ７７に流入する液冷媒の分だけ増えて、その結果、パイロット通路９１の弁開に伴い弁座３５から主弁３１が離間しこれを弁開する速度が低下し、流入口３１側からの流入量が増えた分だけ、チャンバ７７から細径部９１ａを通過してパイロット通路９１に流入する液冷媒の量が増えたとしても、チャンバ７７から流入して中心から内周壁に向かって流れるパイロット通路９１内の液冷媒が、パイロット通路９１の内周壁に衝突し主弁９に振動を発生させるのを防ぎ、低速で弁座３５から離間する主弁９の円滑な弁開動作を確保することができる。
【００６３】しかも、パイロット通路９１の小径部９１ｂと大径部９１ｃとの間に、これらの内径差に応じた傾斜のテーパ部９１ｅがもしもなければ、小径部９１ｂと大径部９１ｃとの間に、これらの内径差による段差状の出っ張りが発生し、この出っ張りによりパイロット通路９１内を流れる液冷媒に乱流が発生し、この乱流により主弁９がチャンバ７７内でガタ付き、主弁９の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなってしまう。
【００６４】しかし、第１実施形態の電磁弁１によれば、パイロット通路９１の小径部９１ｂと大径部９１ｃとの間に、これらの内径差に応じた傾斜のテーパ部９１ｅを介設したので、上述した段差状の出っ張りが小径部９１ｂと大径部９１ｃとの間に発生せず、パイロット通路９１内でこれら小径部９１ｂと大径部９１ｃとの間を通過する液冷媒に乱流が発生することがなく、よって、この乱流により主弁９がチャンバ７７内でガタ付き、主弁９の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなってしまうのを防止することができる。
【００６５】さらに、第１実施形態の電磁弁１によれば、細径部９１ａとパイロット通路９１の小径部９１ｂとの間にも、それらの内径差に応じた傾斜のテーパ部９１ｄを介設したので、細径部９１ａと小径部９１ｂとの内径差により画成される段差の存在によって、パイロット通路９１内を流れる液冷媒に乱流が発生し、この乱流により主弁９がチャンバ７７内でガタ付き、主弁９の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなるのを防止することができる。
【００６６】その上、第１実施形態の電磁弁１によれば、流入口３１側とチャンバ７７とを弁座３５の弁閉時に連通させるための、主弁９の外周面とチャンバ７７の内周壁との間に画成される僅かな間隙Ｓよりも大きな間隙Ｐを、主弁９の外周面の切欠９５により形成する構成としたので、パイロット通路９１のように主弁９に通路を貫設するのに比べて容易に形成することができる。
【００６７】次に、本発明の第２実施形態に係る電磁弁について、図４を参照して説明する。本発明の第２実施形態に係る電磁弁は、主弁のみが第１実施形態の電磁弁１と異なり、その他の部分については第１実施形態の電磁弁１と全て同様に構成されている。
【００６８】そして、図４に拡大平面図で示すように、第２実施形態の電磁弁の主弁９Ａは、周方向に２０゜ずつ位相をずらした複数の外周面部分に、周方向に１０゜ずつの幅で凹状の切欠９５Ａを各々形成することで、主弁９Ａの外周面をスプライン状に形成した点が、第１実施形態の電磁弁１の主弁９とは構成が異なっており、その他の部分については、パイロット通路９１の具体的構成を含めて、第１実施形態の主弁９と全て同様に構成されている。
【００６９】このような構成による第２実施形態の電磁弁によっても、第１実施形態の電磁弁１と同様の効果を得ることができる。
【００７０】しかも、第２実施形態の電磁弁によれば、切欠９５Ａが主弁９Ａの外周面の全周に亘って等間隔に複数形成されていることから、主弁９Ａの切欠９５Ａが形成された外周面部分とチャンバ７７の内周壁との間に画成される間隙が、主弁９Ａの周方向の全周に亘って均等に分散して配置されることになり、これにより、主弁９Ａの切欠９５Ａが形成された外周面部分とチャンバ７７の内周壁との間に画成される間隙を経て、流入口３１側からチャンバ７７に流入する液冷媒の流れが、主弁９Ａの周方向において均等に分散されて偏ることがない。
【００７１】従って、主弁９Ａの外周側を液冷媒が偏って流れることにより主弁９Ａを傾ける力が液冷媒から主弁９Ａにかかって、主弁９Ａの低速度での円滑な弁開動作の妨げとなるのを防止することができる。
【００７２】尚、上述した第１及び第２の両実施形態では、パイロット通路９１を互いに内径の異なる２つの部分、即ち、小径部９１ｂ及び大径部９１ｃにより構成したが、パイロット通路を構成する互いの内径が異なるパイロット通路部分は２つに限らず複数であればよく、従って、互いの内径が異なる３つ以上のパイロット通路部分によりパイロット通路を構成してもよい。
【００７３】また、上述した第１及び第２の両実施形態では、主弁９，９Ａの外周面に形成した切欠９５，９５Ａにより、主弁９，９Ａの外周面とチャンバ７７の内周壁との間に画成される僅かな間隙Ｓよりも大きな間隙Ｐを形成する構成としたが、製造上の容易さを確保できるのであれば、例えば、図５に拡大平面図で示す本発明の第３実施形態に係る電磁弁の主弁９Ｂのように、主弁９Ｂの外周縁寄り部分に、パイロット通路９１と同様に、流入口３１側とチャンバ７７とを弁座３５の弁閉時に連通させるための通路９５Ｂを貫設してもよいのは勿論である。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載した本発明の電磁弁によれば、流体通路の上流側と下流側とを連通する弁座を開閉する主弁に貫設された、この主弁が収容されるチャンバと前記流体通路の下流側とを連通するパイロット通路を、ソレノイドのプランジャに形成されたニードル弁により開閉し、前記チャンバと前記流体通路の上流側及び前記流体通路の下流側との圧力差により前記主弁による前記弁座の開閉を行う電磁弁において、前記主弁に形成され、該主弁により前記弁座が閉じた状態で前記流体通路の上流側と前記チャンバとを連通する補助通路を備え、前記パイロット通路は、前記チャンバ側から前記パイロット通路内への流体の流入方向に沿って内周壁が延在するように、互いの内径が異なる少なくとも２つのパイロット通路部分を、前記チャンバから前記流体通路の下流側に向かうにつれて内径が次第に大きくなるように直列に配列して構成した。
【００７５】このため、ソレノイドの通電によりプランジャが吸引されてニードル弁がパイロット通路を開いた後に、パイロット通路を介して流体通路の下流側に流体が流入することでチャンバの圧力が低下する度合いが、主弁の補助通路により流体通路の上流側と連通しているチャンバに流体通路の上流側から流体が流入する分だけ鈍る。。
【００７６】すると、チャンバ内の圧力低下が鈍った分だけ、主弁に対して弁座に接近させる方向に押し付ける力となって作用するチャンバの圧力が高まり、また、流体通路の下流側の圧力がチャンバ内の圧力を下回る度合いが増して、弁座に対して主弁が吸着される力が増加するので、パイロット通路の弁開時における、主弁が弁座から離れてこの弁座を開く速度が、主弁に補助通路がない場合に比べて遅くなる。
【００７７】その一方で、主弁に補助通路を形成してパイロット通路の弁開時に流体通路の上流側からチャンバに流入する流体を増やすと、その分だけ、開いたパイロット通路にチャンバ内から流入する流体の流れが強くなることになるが、パイロット通路の内周壁が、互いの内径が異なる少なくとも２つのパイロット通路部分により、チャンバ内から流入する流体の流れに沿って延在するように構成されることから、このパイロット通路に流入する流体の流れが強くなっても、流体がパイロット通路の内周壁に当たって主弁をガタ付かせることがなくなる。
【００７８】従って、主弁に補助通路を形成したことによりパイロットポートの弁開時に主弁の弁開速度が遅くなったとしても、チャンバ内からパイロット通路に流入する流体の流れによる主弁のガタ付きにより、チャンバの内壁等に接触して主弁がこじれることがなく、これにより、主弁の低速度での円滑な弁開動作を実現し、ウォーターハンマ現象の発生を確実に抑制又は防止することができる。
【００７９】また、請求項２に記載した本発明の電磁弁によれば、前記パイロット通路が、隣り合う２つの前記パイロット通路部分の間に介設された、これら２つのパイロット通路部分の内径差に応じた傾斜のテーパ部をさらに備えている構成とした。
【００８０】このため、隣り合う２つのパイロット通路部分に跨って流体がパイロット通路内を流れる際、これら２つのパイロット通路部分の間に、２つのパイロット通路部分の内径差に応じた傾斜のテーパ部がないと、パイロット通路の内周壁を全体的には、チャンバ内から流入する流体の流れに沿って延在させたとしても、２つのパイロット通路部分の間には、それらの内径差により段差が画成されて、その存在により、チャンバから流入してパイロット通路内を流れる流体に乱流が発生し、この乱流により主弁がチャンバ内でガタ付いて、主弁の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなってしまう。
【００８１】しかし、請求項２に記載した本発明の電磁弁のように、隣り合う２つのパイロット通路部分間に、これら２つのパイロット通路部分の内径差に応じた傾斜のテーパ部を介設することで、チャンバから流入してパイロット通路内を流れる流体が、隣り合う２つのパイロット通路部分を通過する際にこの通路部分の内周壁に当たって乱流を生じることがなく、よって、主弁がチャンバ内でガタ付き、主弁の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなるのを、より一層確実に防止することができる。
【００８２】さらに、請求項３に記載した本発明の電磁弁によれば、前記補助通路を、前記主弁の両端面間に亘って該主弁の外周面に形成された切欠により構成した。
【００８３】このため、主弁の外周面の切欠により補助通路が構成されることから、パイロット通路のように主弁に補助通路を貫設するのに比べて、主弁に対する補助通路の形成作業を容易にすることができる。
【００８４】また、請求項４に記載した本発明の電磁弁によれば、前記主弁の外周面であって該主弁の周方向に等しい間隔をおいた複数の前記外周面箇所に前記切欠が各々形成されている構成とした。
【００８５】このため、補助通路を構成する切欠が主弁の周方向に等しい間隔をおいた複数の外周面箇所に各々形成されていることから、流体通路の上流側から補助通路を経てチャンバに向かう流体の流れが、主弁の周方向において均等に分散されて偏ることがない。
【００８６】従って、主弁の外周側を流体が偏って流れることにより主弁を傾ける力が流体から主弁にかかって、主弁の低速度での円滑な弁開動作の妨げとなるのを防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４３９４９
【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月１２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１４１７２０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３１０８０９ |
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