特許 7487947 電気的駆動弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】電気的駆動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 27/02 20060101AFI20240514BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

F16K27/02

F16K31/06 305K

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021214332

(22)【出願日】2021-12-28

(65)【公開番号】P2023097936

(43)【公開日】2023-07-10

【審査請求日】2022-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】100100365

【弁理士】

【氏名又は名称】増子 尚道

(72)【発明者】

【氏名】渡利 大介

(72)【発明者】

【氏名】小島 正至

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－１２０５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６１６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００７５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８９９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５２８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０６７５２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２７５１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６７４７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ２７／００－ ２７／１２

Ｆ１６Ｋ ３１／０６－ ３１／１１

Ｂ２１Ｃ ２３／００－ ３５／０６

Ｆ２５Ｂ ４１／３３５

Ｆ２５Ｂ ４１／３４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室を内部に有する弁本体と、
前記弁本体に形成され前記弁室に連通する第１流路口と、
前記弁本体に形成され前記弁室に連通する第２流路口と、
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流路口または前記第２流路口と前記弁室との間に備えた弁口と、
中心軸線方向に移動する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、
前記弁本体を、軸線方向に延びる貫通孔を有する中空押出材で形成し、
前記貫通孔の内周面部に前記弁座を形成した
ことを特徴とする電気的駆動弁。

【請求項2】

前記第１流路口または前記第２流路口の中心軸線と前記貫通孔の中心軸線が一致している
請求項１に記載の電気的駆動弁。

【請求項3】

弁室を内部に有する弁本体と、
前記弁本体に形成され前記弁室に連通する第１流路口と、
前記弁本体に形成され前記弁室に連通する第２流路口と、
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流路口または前記第２流路口と前記弁室との間に備えた弁口と、
中心軸線方向に移動する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、
前記弁本体を、軸線方向に延びる貫通孔を有する中空押出材で形成した
電気的駆動弁であって、
前記電気的駆動弁は、冷媒の流入路および冷媒の流出路を備えたハウジング部材に形成された弁装着穴に前記弁本体を挿入することにより当該ハウジング部材に装着されるカートリッジ式の電気的駆動弁であり、
前記弁本体の上端部外周面に、当該弁本体の中心軸線に平行で且つ互いに平行に広がる一対の平面部を備えた
ことを特徴とする電気的駆動弁。

【請求項4】

前記弁本体は、前記弁室に連通し前記第１流路口または前記第２流路口とすることが可能な２つの開孔を前記弁本体の側面部に備え、
当該２つの開孔のうちの一方は、前記一対の平面部のうちの一方の直下に配置され、
当該２つの開孔のうちの他方は、前記一対の平面部のうちの他方の直下に配置されている
請求項３に記載の電気的駆動弁。

【請求項5】

前記弁本体の上端部外周面に、前記弁本体の中心軸線に平行で且つ互いに平行に広がり且つ前記一対の平面部に直交する別の一対の平面部をさらに備えた
請求項３に記載の電気的駆動弁。

【請求項6】

前記弁本体は、前記弁室に連通し前記第１流路口または前記第２流路口とすることが可能な４つの開孔を前記弁本体の側面部に備え、
当該４つの開孔のうちの第１の開孔は、前記一対の平面部のうちの一方の直下に配置され、
当該４つの開孔のうちの第２の開孔は、前記一対の平面部のうちの他方の直下に配置され、
当該４つの開孔のうちの第３の開孔は、前記別の一対の平面部のうちの一方の直下に配置され、
当該４つの開孔のうちの第４の開孔は、前記別の一対の平面部のうちの他方の直下に配置されている
請求項５に記載の電気的駆動弁。

【請求項7】

前記電気的駆動弁は、前記弁体と前記アクチュエータとの間に介在されるパイロット弁を備えたパイロット型電気的駆動弁であり、
前記アクチュエータは、当該パイロット弁を介して前記弁体を駆動する
請求項１から６のいずれか一項に記載の電気的駆動弁。

【請求項8】

弁室を内部に有する弁本体と、
前記弁本体に形成され前記弁室に連通する第１流路口と、
前記弁本体に形成され前記弁室に連通する第２流路口と、
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流路口または前記第２流路口と前記弁室との間に備えた弁口と、
中心軸線方向に移動する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、
前記弁本体を、軸線方向に延びる貫通孔を有する中空押出材で形成した
電気的駆動弁であって、
前記電気的駆動弁は、前記弁体と前記アクチュエータとの間に介在されるパイロット弁を備えたパイロット型電気的駆動弁であり、
前記アクチュエータは、当該パイロット弁を介して前記弁体を駆動し、
前記電気的駆動弁は、冷媒の流入路および冷媒の流出路を備えたハウジング部材に形成された弁装着穴に前記弁本体を挿入することにより当該ハウジング部材に装着されるカートリッジ式の電気的駆動弁であり、
前記弁本体の上端部外周面に、当該弁本体の中心軸線に平行で且つ互いに平行に広がる一対の平面部を備え、
前記第１流路口は、前記弁本体の側面部で且つ前記一対の平面部のうちのいずれか一方の直下に形成され、前記弁室に冷媒を流入させる流入口であり、
前記第２流路口は、前記弁本体の底面部に形成され、前記弁室から冷媒を流出させる流出口であり、
前記第２流路口と前記弁室との間に前記弁口が形成された
ことを特徴とする電気的駆動弁。

【請求項9】

前記弁本体は、前記弁室に連通し前記第１流路口とすることが可能な少なくとも２つの開孔を前記弁本体の側面部に備え、
当該２つの開孔のうちの一方は、前記一対の平面部のうちの一方の直下に配置され、
当該２つの開孔のうちの他方は、前記一対の平面部のうちの他方の直下に配置されている
請求項８に記載の電気的駆動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍サイクル装置に使用可能な電磁弁等の電気的駆動弁に係り、特に、弁本体を中空押出材により形成した電気的駆動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

アクチュエータを使用して弁の開閉を行う電磁弁等の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システムに従来から使用されている。

【0003】

またこのような電気的駆動弁として、冷媒の流路を開閉する主弁体を小型のパイロット弁で制御するパイロット型電磁弁が、特に大口径の弁が必要な場合に利用されている。

【0004】

さらに、中空押出し成形により弁本体を形成する発明を開示する文献として下記特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－２６７４７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、前記特許文献１に記載の発明は、膨張弁に係るものであり、電気的駆動弁の製造に直ちに適用できるものではない。

【0007】

したがって、本発明の目的は、弁本体を形成する材料の使用量を減らすことを可能とすることで、電気的駆動弁の製造コストを低減する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決し目的を達成するため、本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、弁本体に形成され弁室に連通する第１流路口と、弁本体に形成され弁室に連通する第２流路口と、弁座を有するとともに弁室に開口するように第１流路口または第２流路口と弁室との間に備えた弁口と、中心軸線方向に移動する弁体と、弁体を駆動するアクチュエータとを備え、前記弁本体を、軸線方向に延びる貫通孔を有する中空押出材で形成した。また当該電気的駆動弁では、典型的には、第１流路口または第２流路口の中心軸線と上記貫通孔の中心軸線が一致している。

【0009】

本発明の電気的駆動弁では、弁本体を貫通孔を有する中空押出材で形成するから、素材ブロック（ブロック状の素材塊）から切削加工により弁本体を削り出していた従来の電気的駆動弁と比べて、上記貫通孔の部分が中空である分、材料の使用量を削減することができ、製造コストを低減することが出来る。また、後述する平面部を弁本体の外周面に備える場合にも弁本体を押出材により形成すれば、平面部を形成する加工工程を省くことが出来るとともに、円柱状の素材ブロックから平面部を切削加工により形成する場合と比べて材料使用量を削減することが可能となる。

【0010】

弁本体を構成する材料は、典型的にはアルミニウム合金である。但し、当該材料は必ずしもアルミニウム合金に限定されるものではなく、本発明では他の材料で弁本体を形成することも可能である。他の構成材料であっても同様に材料使用量の削減による製造コストの低減効果が得られるからである。

【0011】

また、本発明の電気的駆動弁では、上記貫通孔を利用して弁座を貫通孔の内周面部に形成することが好ましい。弁体との接離（当接及び離脱）を繰り返す弁座に高い耐久性を付与するためである。すなわち、中空押出材の外周面部と内周面部は、成形時に金型内を流動する素材金属と金型表面間の摩擦によるせん断応力を受けて金属結晶粒が微細化することから、一般に機械強度が大きくなる。したがって、内周面部に弁座を形成することで、弁座の耐久性を向上させることが出来る。

【0012】

さらに、本発明の一態様に係る電気的駆動弁は、冷媒の流入路および冷媒の流出路を備えたハウジング部材（単に「ハウジング」と言うこともある）に形成された弁装着穴に弁本体を挿入することにより当該ハウジング部材に装着されるカートリッジ式の電気的駆動弁であり、弁本体の上端部外周面に、弁本体の中心軸線に平行で且つ互いに平行に広がる一対の平面部を有する。

【0013】

このような態様によれば、ハウジング部材への電気的駆動弁の取り付けにあたって、上記一対の平面部を挟むように電気的駆動弁を把持することができ、ハウジング部材への電気的駆動弁の取付け作業を行いやすくすることが出来る。特に、上記弁装着穴の内周面に雌ねじを形成するとともに弁本体の外周面に当該雌ねじに螺合する雄ねじを形成し、ハウジング部材の弁装着穴に弁本体をねじ込んで電気的駆動弁を固定する構造を採る場合に、上記のような一対の平面部を備えておけば、レンチでボルトを締めるように当該一対の平面部を挟持してハウジング部材（弁装着穴）へ電気的駆動弁をねじ込み、締め付け作業を行うことが可能となる。

【0014】

また本発明では、第１流路口と第２流路口のうちのいずれか一方が弁室に冷媒を流入させる流入口（上記のようなカートリッジ式電気的駆動弁の場合にはハウジング部材の流入路に連通される）となり、他方が弁室から冷媒を流出させる流出口（上記のようなカートリッジ式電気的駆動弁の場合にはハウジング部材の流出路に連通される）となる。

【0015】

また、一対の平面部を備える上記態様では、弁本体が、弁室に連通し第１流路口または第２流路口とすることが可能な２つの開孔を弁本体の側面部に備え、当該２つの開孔のうちの一方が上記一対の平面部のうちの一方の直下に配置され、当該２つの開孔のうちの他方が上記一対の平面部のうちの他方の直下に配置されるようにすることがある。これは、ハウジング部材に電気的駆動弁を取り付ける作業時の利便性のためである。

【0016】

具体的には、カートリッジ式の電気的駆動弁では、ハウジング部材の弁装着穴に嵌入される弁本体（弁本体の下部や中間部）に、ハウジング部材の流入路（弁装着穴内に開口する流路開口）に連通させる流路口（第１流路口と第２流路口のうちの一方）と、ハウジング部材の流出路（弁装着穴内に開口する流路開口）に連通させる流路口（第１流路口と第２流路口のうちの他方）を備えるが、これらの流路口は弁本体を弁装着穴に差し込んだ後には、目視することが難しい。

【0017】

特に、当該流路口を弁本体の側面に備える場合（この場合、連通させるべきハウジング側の流路開口も弁装着穴の側面（内周面）に形成されている）には、電気的駆動弁を軸線周りに回転させると弁本体の側面に形成された流路口（側面流路口）は弁本体の外周面に沿って周方向に移動してしまうことから、当該流路口をハウジング側の流路開口に正対させて流路口と流路開口とを正確に連通させることは必ずしも容易ではない。

【0018】

そこで、本発明の上記態様では、弁本体の上端部に形成した平面部の直下に流路口（第１流路口または第２流路口として利用できる開孔）を形成すること、言い換えれば、弁本体の軸線方向から見たときの位置について平面部の形成位置と流路口の形成位置とを合わせる（一致させる）ことにより、弁本体を弁装着穴に嵌入させた後にも目視しやすい平面部を基準として流路口（開孔）の位置を知ることが出来るようにした。本構成は、カートリッジ式の電気的駆動弁とハウジング部材とを上述のような螺着以外の方法で固定する構成（例えば、図９の固定板５１を使う構成）で特に効果を発揮する。

【0019】

これにより、電気的駆動弁をハウジング部材に正確に取り付けること、すなわち電気的駆動弁の流路口とハウジング部材の流路同士が周方向に位置ずれすることなく正対し完全に連通するように電気的駆動弁をハウジング部材に取り付けることが可能となり、電気的駆動弁取付時の作業性も向上させることが出来る。なお、ハウジング部材の弁装着穴に嵌入させたときに、弁本体の上端部が弁装着穴から突出して平面部が弁装着穴から露出している場合もあるし、弁本体全体が弁装着穴に嵌入される場合（この場合、平面部も弁装着穴内に納まることとなるが、弁装着穴の上面から平面部を視認することは可能である）もある。

【0020】

また、弁本体の底面に流路口を備える場合、当該流路口（底面流路口）については、弁本体の中心軸線と弁装着穴の中心軸線が一致するようにし、且つ、当該流路口を弁本体の底面中心部に配置するとともにハウジング側の流路開口を弁装着穴の中心部に形成しておくことが好ましい。このような構造によれば、弁本体を中心軸線周りに回転させても電気的駆動弁側の流路口とハウジング側の流路開口とが相対的に位置ずれすることがなく、弁装着穴に弁本体を差し込むだけで両者（電気的駆動弁側の流路口とハウジング側の流路開口）を連通させることが可能となるからである。

【0021】

平面部は、１組に限らず、２組以上備えても良い。例えば、２組の平面部を備える場合には、弁本体の中心軸線に平行で且つ互いに平行に広がり且つ前記一対の平面部に直交する別の一対の平面部をさらに弁本体の上端部外周面に備えることが出来る。

【0022】

また、このように別の一対の平面部をさらに備える場合には、弁本体が、弁室に連通し第１流路口または第２流路口とすることが可能な４つの開孔を弁本体の側面部に備え、当該４つの開孔のうちの第１の開孔を一対の平面部のうちの一方の直下に配置し、当該４つの開孔のうちの第２の開孔を一対の平面部のうちの他方の直下に配置し、当該４つの開孔のうちの第３の開孔を別の一対の平面部のうちの一方の直下に配置し、当該４つの開孔のうちの第４の開孔を別の一対の平面部のうちの他方の直下に配置することが好ましい。

【0023】

前記１組（一対）の平面部を備えた場合と同様に、平面部の位置によって開孔の位置を知ることが出来るようにするためである。また、このように４つの開孔を備える態様によれば、後述する第２実施形態のようなねじ込み式の固定構造を採用する場合に、ハウジング側の流路開口に対して、弁本体の流路口（開孔）をより良好に正対させることが可能となる。すなわち、ねじ込み式の固定構造の場合、弁本体を回転させると開孔の位置は周方向についてだけでなく軸線方向にも移動する（弁本体を弁装着穴にねじ込めば弁装着穴の底面に向けて進行する）が、周方向に備えられる開孔の数が多いほど軸線方向に関する開孔と流路開口との相対位置をきめ細かく調整することが可能となり、弁本体の流路口（開孔）をハウジング側の流路開口に対して軸線方向に位置ずれ無く（又は少なく）配置することが出来る。

【0024】

上記本発明ないし各態様に係る電気的駆動弁は、弁体とアクチュエータとの間に介在するパイロット弁を備えたパイロット型電気的駆動弁の場合があり、この場合、前記弁体は当該パイロット弁を介して前記アクチュエータにより駆動される。

【0025】

また、当該パイロット型電気的駆動弁は、冷媒の流入路および冷媒の流出路を備えたハウジング部材に形成された弁装着穴に弁本体を挿入することにより当該ハウジング部材に装着されるカートリッジ式の電気的駆動弁の場合がある。この場合、弁本体の上端部外周面に、弁本体の中心軸線に平行で且つ互いに平行に広がる一対の平面部を備え、第１流路口が、弁本体の側面部で且つ一対の平面部のうちのいずれか一方の直下に形成され弁室に冷媒を流入させる流入口であり、第２流路口が、弁本体の底面部に形成され弁室から冷媒を流出させる流出口であり、第２流路口と弁室との間に弁口を形成する。

【0026】

さらに、上記パイロット型電気的駆動弁では、弁本体が、弁室に連通し第１流路口とすることが可能な少なくとも２つの開孔を弁本体の側面部に備え、当該２つの開孔のうちの一方を一対の平面部のうちの一方の直下に配置し、当該２つの開孔のうちの他方を一対の平面部のうちの他方の直下に配置することがある。なお、一対の平面部を備える意義や、弁本体側面部に備える開孔を平面部の直下に配置する意義については、既に述べたとおりである。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、弁本体を形成する材料の使用量および加工工数を減らすことで電気的駆動弁の製造コストを低減することが出来る。

【0028】

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。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る電気的駆動弁（電磁弁）で使用する弁本体の製造工程（弁本体を構成する中空押出材）を示す平面図である。

【図2】図２は、前記実施形態に係る電磁弁で使用する弁本体の製造工程（弁本体を構成する中空押出材）を示す縦断面図（図１のＸ－Ｘ矢視断面）である。

【図3】図３は、前記実施形態に係る電磁弁で使用する弁本体の製造工程（前記中空押出材を切削加工する工程）を示す縦断面図である。

【図4】図４は、前記実施形態に係る電磁弁で使用する弁本体の製造工程（前記中空押出材を切削加工した状態）を示す縦断面図である。

【図5】図５は、前記実施形態に係る電磁弁で使用する弁本体の製造工程（前記中空押出材を切削加工した状態）を示す平面図である。

【図6】図６は、前記実施形態に係る電磁弁で使用する弁本体の製造工程（前記切削加工した中空押出材に対して開孔の穿設及びねじ切り加工を施した状態）を示す縦断面図である。

【図7】図７は、前記実施形態に係る電磁弁で使用する弁本体の製造工程（前記切削加工した中空押出材に対して開孔の穿設及びねじ切り加工を施した状態）を示す平面図である。

【図8】図８は、前記実施形態に係る電磁弁で使用する弁本体の別の構成例を示す平面図である。

【図9】図９は、本発明の第１の実施形態に係る電磁弁（開弁状態／非通電時）を示す縦断面図である。

【図10】図１０は、前記第１実施形態に係る電磁弁（ハウジング部材に取り付ける前の状態でコイルを装着していない状態）を示す側面図である。

【図11】図１１は、前記第１実施形態に係る電磁弁の弁本体を示す上部水平断面図（図１０のＸ１－Ｘ１矢視断面／連結部材や主弁体等は示していない）である。

【図12】図１２は、本発明の第２の実施形態に係る電磁弁（閉弁状態／非通電時）を示す縦断面図である。

【図13】図１３は、前記第２実施形態に係る電磁弁（閉弁状態／非通電時）を示す側面図（弁装着穴内にねじ込まれる弁本体が見えるようにハウジング部材を切り欠いて示している）である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態に係る電気的駆動弁（電磁弁）について説明するが、まず当該電磁弁で使用する弁本体について製造工程に沿って説明し、その後、当該弁本体を使用した電磁弁について第１および第２実施形態として説明する。なお、下記の弁本体は、第２実施形態の電磁弁で使用するものであるが、第１実施形態の電磁弁で使用する弁本体も同様の工程を経ることにより作製することが可能である。

【0031】

〔弁本体の製造工程〕
図１から図２に示すように弁本体を作製するため、略円筒状の中空押出材（以下単に「押出材」と言うことがある）１を押出成形により作製する。この押出材１は、アルミニウム合金からなり、垂直方向（軸線方向）に延びる貫通孔１ａを中心部に有するとともに、中心軸線Ａに平行で且つ互いに平行に広がる一対の平坦面２ａ，２ｂと、中心軸線Ａに平行で且つ互いに平行に広がり且つ前記一対の平坦面２ａ，２ｂに直交する別の一対の平坦面２ｃ，２ｄを外周面に備えている。

【0032】

本実施形態ではこのような形状を有する押出材１から弁本体を作製するから、従来のように円柱状の素材ブロックから弁本体を削り出す場合と比べ、貫通孔１ａならびに平坦面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが形成されている分、弁本体の構成材料を削減することができ、電磁弁の製造コストを低減することが出来る。また、平坦面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの一部（上端部／図５及び図６の符号４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ参照）を本発明に言う平面部として利用することが出来るから、平面部を切削加工して形成する工程を省くことも可能となる。

【0033】

そして、上記押出材１を図３に矢印Ｃ１で示すように上面側から切削加工することにより後述する弁室（主弁室）１３や連結部材４１を嵌入する穴（開口）を形成するとともに、同図に矢印Ｃ２で示すように側面側から切削加工することにより弁本体１２の外周面を形成する。なお、図３では、切削加工により削り取る部分にハッチングを施している。

【0034】

図４から図５は切削加工が終了した状態を示すものである。これらの図に示すように前記貫通孔１ａ（図２参照）の下部を弁室１３から冷媒を流出させる弁口１６として利用し、弁口１６の上端部に弁座（主弁座）１７を形成している。前述したように貫通孔１ａの内周面部（内周面及び内周面に近い部分）は、成形時に金型内を流動する素材金属と金型表面間の摩擦によるせん断応力を受けて金属結晶が微細化し緻密になり機械強度が高くなることから、当該部分を利用して弁座１７を形成することで弁座１７の耐久性を向上させるためである。

【0035】

また、前記２組の平坦面（一対の平坦面２ａ，２ｂと別の一対の平坦面２ｃ，２ｄ）は、側面からの切削加工によって中間部から下部は削り取られ、弁本体１２の上端部にのみに残されている（符号４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ参照）。これらの残された平坦面上端部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは、本発明に言う平面部であり、後述するように電磁弁１１，７１をハウジング部材６１に取り付けるときに開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（流入口１４）の位置の確認や、弁装着穴６２内にねじ込んだ弁本体１２の締め付け等に利用することが出来るものである。

【0036】

さらに、弁本体１２の外周面には、シール部材（上部Ｏリング４２及び下部Ｏリング４３）を設置する溝３ａ，３ｂを形成してある。

【0037】

そして最後に、図６から図７に示すように流入口１４とすることが可能な開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（図６のハッチング部分）と、ハウジング部材６１の弁装着穴６２にねじ込むための雄ねじ５ｂと、アクチュエータとしての電磁アクチュエータ３１を連結する連結部材４１をねじ込むための雌ねじ５ａをそれぞれ形成する。なお、後述の第１実施形態に係る電磁弁１１は、ねじによらずに固定板５１を使用してハウジング部材６１に固定するため、第１実施形態で使用する弁本体１２については外周面の雄ねじ５ｂは形成する必要はない。

【0038】

また、上記弁本体１２では４つの開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを穿設するが、これらの開孔４ａ～４ｄは前記４つの平面部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの直下に（周方向に関する開孔４ａ～４ｄの位置と平面部４５ａ～４５ｄの位置が一致するように）形成する。弁本体１２の下部をハウジング部材６１の弁装着穴６２に差し込んだ後にも平面部４５ａ～４５ｄの位置によって開孔４ａ～４ｄの位置を確認できるようにするためである。

【0039】

なお、平面部４５ａ～４５ｄと開孔４ａ～４ｄについて別の表現をすれば、本実施形態では、４つの平面部４５ａ～４５ｄ（前記平坦面２ａ～２ｄも同様）は、隣り合う平面部同士の向き（平面部４５ａ～４５ｄの垂線）が互いに９０°の角度をなす（直交する）ように（例えば前方、後方、左方および右方を向くように）４つの平面部４５ａ～４５ｄを形成する。４つの開孔４ａ～４ｄも平面部４５ａ～４５ｄと同様に、隣り合う開孔同士の向き（開孔４ａ～４ｄの軸線の向き）が互いに９０°の角度をなす（直交する）ように（例えば前方、後方、左方および右方を向くように）４つの開孔４ａ～４ｄを弁本体１２の周面に形成する。そして、各平面部４５ａ～４５ｄの向き（弁本体１２の周方向に関する位置）と各開孔４ａ～４ｄの向き（弁本体１２の周方向に関する位置）が一致するようにする。

【0040】

平面部４５は、図８に示すように１組だけ（一対の平面部４５ｃ，４５ｄのみ）備えるようにしても良く、その場合、開孔４は平面部４５（４５ｃ，４５ｄ）の直下に１つずつ（符号４ｃ，４ｄ参照）、合計例えば２つ形成すれば良い。

【0041】

上記弁本体１２を使用した電磁弁について説明する。

【0042】

〔第１実施形態〕
図９から図１１に示すように本発明の第１の実施形態に係る電磁弁１１は、冷媒の流路を開閉する弁部１０と、弁部１０を駆動する電磁アクチュエータ３１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、冷媒流路の開閉を行う主弁体１８をパイロット弁で制御するパイロット型電磁弁である。また、当該電磁弁１１は、冷媒の流入路６３と流出路６４を備えたハウジング部材６１に装着することにより冷凍サイクル装置に組み込むことが可能な所謂カートリッジ式の電磁弁で、非通電時は開弁状態となるノーマルオープンタイプ（常時開型）の弁である。

【0043】

なお、各図には前後方向、左右方向および上下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。

【0044】

本実施形態に係る電磁弁１１は、弁部１０（主弁）として、冷媒を通過させる弁室（主弁室）１３を内部に備えた弁本体１２と、主弁室１３に冷媒を流入させることが可能なように弁本体１２の側面（周面）に穿設した流入口１４と、下端に冷媒の流出口１５を備え弁本体１２の底面部を上下方向に貫通して主弁室１３から冷媒を排出する排出路となる弁口１６と、弁口１６の上端に形成した弁座（主弁座）１７と、主弁座１７に対して進退動（上下動）することにより弁口１６の開閉を行う弁体（主弁体）１８と、主弁体１８を上方へ付勢する下部コイルばね（圧縮コイルばね）２１と、電磁アクチュエータ３１を弁本体１２に連結する連結部材４１とを有する。

【0045】

弁本体１２は、中空押出材からなり、当該押出材に対して前述した製造工程に従った加工を施すことにより作製する。したがって弁本体１２は、複数（本実施形態及び後述の第２実施形態の場合は４つ）の平面部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを上部に備えるとともに、流入口１４として使用可能な複数（本実施形態及び後述の第２実施形態の場合は合計４つ）の開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを各平面部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの直下の弁本体側面に備えている。

【0046】

前記流入口１４は、上記４つの開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのうちの１つである。また、弁口１６および流出口１５は、前記中空押出材１の貫通孔１ａを利用しており、主弁座１７は当該貫通孔１ａの内周面部に形成してある。

【0047】

連結部材４１は、弁本体１２の上面開口を塞ぐように弁本体１２の上面部に配置され中心孔を有するリング状のフランジ部４１ａと、フランジ部４１ａの下面から垂直下方に延びる円筒状のシリンダ部４１ｂとを有し、フランジ部４１ａの上面中心部に吸引子３５（後述する）を一体に備えている。シリンダ部４１ｂは、弁本体１２の上面開口の内周面に形成した雌ねじ５ａに螺合する雄ねじ４１ｃを外周面に備えており、弁本体１２の上面開口にシリンダ部４１ｂをねじ込むことにより連結部材４１を弁本体１２に固定する。また、シリンダ部４１ｂには主弁体１８の上部が上下方向に摺動可能に嵌挿され、シリンダ部４１ｂの内部上面は、開弁時に主弁体１８の上面が当接して主弁体１８を停止させるストッパ面となっている。

【0048】

また、主弁体１８には、その中心部を上下方向に貫通して主弁室１３とパイロット室２５（後述する）とを連通させるパイロット通路１９と、同じく主弁体１８を上下方向に貫通して主弁室１３とパイロット室２５とを連通させるがパイロット通路１９より径が小さい均圧路２０とを形成してある。なお、本実施形態の主弁室１３は、主弁体１８と主弁座１７の間の空間および流入口１４に面した空間である。

【0049】

主弁体１８の上面と電磁アクチュエータ３１との間にはパイロット弁を備える。具体的には、連結部材４１のフランジ部４１ａの中心孔内をパイロット室２５とし、このパイロット室２５に開口する前記パイロット通路１９の上端（主弁体１８の上面中心部）にパイロット弁座２６を形成し、このパイロット弁座２６に対して接離可能にパイロット弁体２７を備える。パイロット弁体２７は、プランジャ３６（後述する）の下端に固定してあり、プランジャ３６と一緒に上下動することによりパイロット通路１９を開閉する。なお、本実施形態のパイロット室２５は、主弁体１８の上側に形成される空間である。

【0050】

一方、電磁アクチュエータ３１は、ボビン３２に巻線を施したコイル３３と、コイル３３の内側に配置した吸引子３５と、コイル３３により発生される磁力によって吸引子３５に引き付けられるプランジャ３６とを有する。ボビン３２は、中心部に筒状部を備え、この筒状部内に、吸引子３５とプランジャ３６をスリーブ３７に収容された状態で配置してある。スリーブ３７は、無底有蓋の（上面が閉塞され下面が開放された）筒状部材で、吸引子３５の外周面に下端部が固定され、連結部材４１とともに弁本体１２の上面部に密閉空間を形成する。プランジャ３６は上下方向へ摺動可能にスリーブ３７内に収容され、プランジャ３６と吸引子３５との間にプランジャ３６を上方へ付勢する上部コイルばね（圧縮コイルばね）２２を備えてパイロット弁体２７を開弁方向へ付勢している。

【0051】

他方、ハウジング部材６１は、電磁弁１１を装着可能な弁装着穴６２と、弁装着穴６２の内周面に開口する流入路６３と、弁装着穴６２の底面に開口する流出路６４とを備えている。ハウジング部材６１への電磁弁１１の取り付けは、弁本体１２の側面（周面）に形成してある流入口１４（前述した４つの開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのうちのいずれか）が流入路６３の弁装着穴６２内への開口部に正対するように弁装着穴６２内に弁本体１２の下部を差し込んだ後、弁本体１２の上部外周面に形成されたフランジ部１２ａを、固定ねじ５２によってハウジング部材６１の上面に固定される固定板５１によりハウジング部材６１の上面に押さえ付けるように固定することにより行う。

【0052】

なお、固定板５１には、弁本体１２のフランジ部１２ａに噛み合う段部５３を形成してあり、当該段部５３によって弁本体１２の上方への移動が規制され、弁本体１２がハウジング部材６１に固定される。また、上記固定板５１による固定にあたっては、コイル３３の固定も同時に行う。すなわち、ボビン３２の筒状部内にスリーブ３７を嵌挿させつつコイル３３を装着した後、コイル３３を覆うコイルカバー３４の下部周縁を上記固定ねじ５２によって固定板５１の上面に固定する。

【0053】

弁本体底面の流出口１５は、弁本体１２を弁装着穴６２の底面まで差し込めばハウジング部材６１の流出路６４の弁装着穴６２内への開口部に対向し、当該流出路６４と連通することとなる。また、上下方向について流入口１４（各開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）を挟むように弁本体１２の外周面にシール部材４２，４３を備えることにより、弁本体１２の外周面と弁装着穴６２の内周面との間の密封を行う。すなわち、流入口１４（各開孔４ａ～４ｄ）より上部位置に形成されている溝３ａ内に上部Ｏリング４２を設置するとともに、流入口１４（各開孔４ａ～４ｄ）より下部位置に形成されている溝３ｂ内に下部Ｏリング４３を設置する。これにより、流入口１４として利用しない開孔４ａ，４ｂ，４ｄから弁本体１２の外部へ（弁装着穴６２内へ）冷媒が流出しても、当該冷媒が弁装着穴６２の上面から漏れ出し、あるいは、流出路６４へ流れ出すことを防ぐことが出来る。

【0054】

本実施形態に係る電磁弁の動作を説明すれば次のとおりである。

【0055】

図９に示す開弁状態では、パイロット通路１９が開放されており、流入路６３から主弁室１３内に流入し均圧路２０を通ってパイロット室２５内に流れ込む高圧冷媒がパイロット室２５内に溜まらずにパイロット通路１９を通って流出路６４に排出される。このため、パイロット室２５内の圧力が高まらず、主弁体１８を上方（開弁方向）へ付勢する下部コイルばね２１の付勢力によって主弁体１８が連結部材４１（フランジ部４１ａ）の下面に押し付けられて開弁状態が維持され、流入路６３から流入口１４を通じて主弁室１３に流れ込んだ冷媒は、弁口１６を通って流出口１５から流出路６４へと流れ出す（矢印Ｆ１，Ｆ２参照）。

【0056】

ここで、電磁アクチュエータ３１内のコイル３３に通電するとプランジャ３６が吸引子３５に吸引されることにより上部コイルばね２２の付勢力に抗して下降し、パイロット弁体２７をパイロット弁座２６に着座させる。これによりパイロット通路１９は閉鎖され、均圧路２０を通じてパイロット室２５に導入される冷媒圧力がパイロット通路１９を通じて放出されることなく蓄積されてパイロット室２５内の圧力が上昇する。そして、パイロット室２５内の冷媒圧力（正確には、パイロット室２５と主弁室１３との差圧）と、吸引子３５の吸引力（プランジャ３６を吸引する下方への力）とによる、主弁体１８を下方に押し下げる力が、下部コイルばね２１の上方への付勢力を超えると、主弁体１８は下降して主弁座１７に着座する。これにより弁口１６が閉鎖された閉弁状態となる。

【0057】

一方、この閉弁状態からコイル３３への通電を停止すると、吸引子３５の吸引力が消失してプランジャ３６が吸引子３５から解放されるため、プランジャ３６は上部コイルばね２２によって上方に押し戻され、パイロット弁体２７がパイロット弁座２６から離れてパイロット通路１９が開放される。すると、パイロット室２５内に蓄積された冷媒がパイロット通路１９を通じて流出路６４に排出され、パイロット室２５内の圧力が低下する。さらに、均圧路２０よりもパイロット通路１９の断面積が大きいため、主弁体１８を上方へ引き上げる差圧が主弁体１８の上下面に生じる。加えて、下部コイルばね２１は主弁体１８を上方へ引き上げる付勢力を有する。これらにより、主弁体１８が押し上げられ、主弁体１８が主弁座１７から離れて弁口１６が開放され、流入路６３から主弁室１３を経て流出路６４に至る冷媒流路が開放された開弁状態（図１参照）となる。

【0058】

〔第２実施形態〕
図１２から図１３に示すように本発明の第２実施形態に係る電磁弁７１は、前記第１実施形態と同様に冷媒の流入路６３と流出路６４を備えたハウジング部材６１に取り付ける所謂カートリッジ式のパイロット型電磁弁であるが、前記第１実施形態と異なり、非通電時は閉弁状態となるノーマルクローズタイプ（常時閉型）の電磁弁である。なお、本実施形態の説明では、前記第１実施形態と同一または相当する構成には同一の符号を付して重複した説明を省略し、相違点を中心に述べる。

【0059】

本実施形態の電磁弁７１は、ハウジング部材６１への固定方法としてねじ込み式の固定構造を採る。具体的には、ハウジング部材６１の弁装着穴６２の内周面には雌ねじ６５を形成し、この雌ねじ６５に螺合する雄ねじ５ｂを弁本体１２の外周面に備え、弁本体１２を弁装着穴６２にねじ込むことにより電磁弁７１をハウジング部材６１に固定できるようにした。

【0060】

弁本体１２は、前述した中空押出材１からなり、前記図１から図７を参照して述べた工程により加工したもので、２組の平面部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと、各平面部４５ａ～４５ｄの直下に穿設した開孔４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備え、開孔４ａ～４ｄのうちの１つ（本実施形態の場合には開孔４ｄ）を流入口１４としている。なお、平面部４５ａ～４５ｄは、既に述べたように弁本体１２を弁装着穴６２にねじ込むときに開孔４ａ～４ｄの周方向の位置を確認するために使用することが出来るとともに、締め付け作業を行うときに利用することが出来る。

【0061】

弁本体１２の底面部には、前記貫通孔１ａを利用して形成した弁口１６および主弁座１７を備え、主弁座１７に対して進退動（上下動）する主弁体１８を主弁室１３内に備える。主弁体１８はその上部を、弁本体１２の上端部に形成したシリンダ部１２ｂによって上下方向に摺動可能に支持されている。また、主弁室１３の底面と主弁体１８との間には、主弁体１８を上方に付勢する下部コイルばね２１を備える。

【0062】

弁本体１２の上面開口（シリンダ部１２ｂの上面）には、中心孔を有する連結部材４１を設置する。連結部材４１は、弁本体１２の上面開口の内周面に形成した前記雌ねじ５ａに螺合する雌ねじ４１ｃを外周面に備えており、弁本体１２の上面開口にねじ込むことにより弁本体１２に固定される。また、連結部材４１の中心孔にはスリーブ３７の下端部が嵌入され固定される。

【0063】

主弁体１８の上面にはパイロット室２５を形成し、パイロット室２５内にパイロット弁体２７を配置する。パイロット弁体２７は、スリーブ３７の下部に摺動可能に収容されたプランジャ３６の下端部に固定してあり、プランジャ３６と一緒に上下動して主弁体１８の上面中心部に形成したパイロット弁座２６に対して接離（当接及び離脱）することによりパイロット通路１９を開閉する。

【0064】

また、主弁体１８の上面は、その周縁部を上方へ突出させ、主弁体１８が下部コイルばね２１によって押し上げられて上昇したときに当該周縁部が連結部材４１の下面に当接することにより主弁体１８が停止するようにしてある。なお、この停止状態（主弁体１８が連結部材４１の下面に当接した状態）となる開弁（全開）状態では、プランジャ３６は吸引子３５に吸い付けられた最上位置にあり、プランジャ下端のパイロット弁体２７と、主弁体上面中心部のパイロット弁座２６との間には一定の隙間が形成され、パイロット通路１９は開放されている。

【0065】

電磁アクチュエータ３１は、前記第１実施形態と同様に、ボビン３２に巻線を施したコイル３３と、ボビン中心部の筒状部内にスリーブ３７に収容した状態で配置したプランジャ３６および吸引子３５とを備えている。一方、本実施形態では、スリーブ３７は無底無蓋（上面及び下面が共に開放された）筒状部材でスリーブ３７の上面を塞ぐように吸引子３５を備え、スリーブ３７の下部に収容されたプランジャ３６と吸引子３５との間にはプランジャ３６を下方へ付勢する上部コイルばね２２を備えてある。さらに前記第１実施形態と同様に、流入口１４（各開孔４ａ～４ｄ）より上方の弁本体外周面には上部Ｏリング４２を備え、流入口１４（各開孔４ａ～４ｄ）より下方の弁本体外周面には下部Ｏリング４３を備える。

【0066】

本実施形態に係る電磁弁の動作を説明すれば次のとおりである。

【0067】

図１２に示す閉弁状態では、パイロット弁体２７がパイロット弁座２６に着座してパイロット通路１９が閉鎖されているため、均圧路２０を介して主弁室１３と連通しているパイロット室２５の内部圧力が主弁室１３内の圧力と等しくなる一方、主弁室１３よりも弁口１６内の圧力が低くなっており、この圧力（正確には、パイロット室２５と弁口１６内の空間との差圧）によって主弁体１８が主弁座１７に着座し、閉弁状態が維持されている。

【0068】

ここで、電磁アクチュエータ３１内のコイル３３に通電するとプランジャ３６が吸引子３５に吸引されることにより上部コイルばね２２の付勢力に抗して上昇し、パイロット弁体２７がパイロット弁座２６から離れてパイロット通路１９が開放される。これにより、均圧路２０を通じてパイロット室２５に導入される冷媒がパイロット通路１９を通じて流出路６４へ放出されることとなり、パイロット室２５内の圧力が低下する。さらに、均圧路２０よりもパイロット通路１９の断面積が大きいため、主弁体１８を上方へ引き上げる差圧が主弁体１８の上下面に生じる。加えて、下部コイルばね２１は主弁体１８を上方へ引き上げる付勢力を有する。すると、主弁体１８が押し上げられ、弁口１６が開放された開弁状態となる。なお、押し上げられた主弁体１８は、連結部材４１の下面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２６がパイロット弁体２７の下面に当接してパイロット弁が閉じられることはなく、パイロット通路１９は開放されたままである。

【0069】

一方、この開弁状態からコイル３３への通電を停止すると、吸引子３５の吸引力が消失してプランジャ３６が吸引子３５から解放されるから、プランジャ３６は上部コイルばね２２によって下方に押し戻され、パイロット弁体２７がパイロット弁座２６に着座してパイロット通路１９が閉鎖される。すると、均圧路２０を通じてパイロット室２５内に流入する冷媒がパイロット室２５内に蓄積されてパイロット室２５内の圧力が高まり、この圧力（正確には、パイロット室２５と流入口１４に面した主弁室１３との差圧）によって下部コイルばね２１の付勢力に抗して主弁体１８が押し下げられ、主弁座１７に着座して弁口１６が閉鎖された閉弁状態（図１２参照）となる。

【0070】

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。

【0071】

例えば、前記実施形態に係る電磁弁はいずれもパイロット型の弁であるが、本発明はパイロット型の弁に限定されるものではなく、直動型の弁にも適用することが可能である。また、前記実施形態に係る電磁弁はいずれもカートリッジ式の弁であるが、本発明は必ずしもカートリッジ式の弁に限られるものではない。

【0072】

さらに、本発明に係る電磁弁は、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磁弁を用いることが可能である。また、本発明は電磁弁に限定されるものではなく、例えばモータを用いて弁体を移動させるアクチュエータを備えた電動弁等の電気的駆動弁にも適用可能である。

【符号の説明】

【0073】

Ａ 中空押出材、弁本体および電磁弁の中心軸線
Ｆ１，Ｆ２ 冷媒の流れ
１ 中空押出材
１ａ 貫通孔
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 平坦面
３ａ，３ｂ シール部材（Ｏリング）を設置する溝
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 開孔
５ａ，６５ 雌ねじ
５ｂ，４１ｃ 雄ねじ
１０ 弁部
１１，７１ 電磁弁
１２ 弁本体
１３ 主弁室
１４ 流入口
１５ 流出口
１６ 弁口
１７ 主弁座
１８ 主弁体
１９ パイロット通路
２０ 均圧路
２１ 下部コイルばね
２２ 上部コイルばね
２５ パイロット弁室
２６ パイロット弁座
２７ パイロット弁体
３１ 電磁アクチュエータ
３２ ボビン
３３ コイル
３４ コイルカバー
３５ 吸引子
３６ プランジャ
３７ スリーブ
４１ 連結部材
４１ａ 連結部材のフランジ部
４１ｂ 連結部材のシリンダ部
４２ シール部材（上部Ｏリング）
４３ シール部材（下部Ｏリング）
４５，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ 平面部
５１ 固定板
５２ 固定ねじ
５３ 段部
６１ ハウジング部材
６２ 弁装着穴
６３ 流入路
６４ 流出路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】