JP2000227174A - 大容量電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プランジャ方式の大容量電磁弁を提供する。 【解決手段】 プランジャ方式の電磁弁構造を有する複
数の弁組立体(500a,500b・・・) を並列に配置し、その
外側に共通の励磁コイル(600) を設けて並列磁気回路を
形成する一方、各弁組立体の弁口通路(71a,71b・・・)
を共通の流入通路(8) び流出通路(9) によって相互に連
通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は大容量電磁弁に関
し、例えばプランジャ先端に球形弁体を備えた電磁弁に
おいて大容量の流体を循環させ得る構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、空調装置においては冷媒回路の
回路切換等に電磁弁がよく用いられているが、かかる電
磁弁には開弁ストロークが比較的大きな構造のものが採
用される。即ち、この種の電磁弁ではスリーブにプラン
ジャが往復動自在に収容されるとともに、励磁コイルが
外装されており、該励磁コイルへの通電によって吸引子
を励磁し、プランジャを吸着させてプランジャ先端の球
形弁体を弁座から離脱させる一方、励磁コイルへの通電
の遮断によって吸引子を消磁し、プランジャをコイルば
ねの付勢力によって復動させてプランジャ先端の球形弁
体を弁座に着座させることにより、弁作用を行わせるよ
うになっている。

【０００３】また、吸引子はスリーブの後端部に嵌合さ
れ、ＴＩＧ溶接等の手段で固着封止されており、吸引子
の上端部には励磁コイルを覆うハウジングがねじによっ
て固定されている。スリーブの先端側には弁座を有する
弁座基部が嵌合され、ろう付け等の手段で固定封止さ
れ、該弁座基部には冷媒の流入口と流出口を構成するパ
イプが取付けられている。吸引子の先端面及びプランジ
ャの後端面には各々凹部が対向して形成され、両凹部の
間にコイルばねが縮設されてプランジャを付勢するよう
になっている。

【０００４】以上のように構成された従来の電磁弁にお
いて、スリーブ外側に固定した励磁コイルに通電する
と、プランジャがコイルばねのばね力に抗して吸引さ
れ、球形弁体が弁座から離脱して流通路が開放される一
方、電磁コイルへの通電を遮断すると、プランジャがコ
イルばねのばね力によって付勢され、球形弁体が弁座に
着座して流通路を閉鎖するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の電磁弁におい
て、例えば３０ｋｇｆ／cm² の比較的高圧の流体を流通
させこれを遮断する場合、弁の容量を表す流量係数Ｃｖ
値は０．１５位が製品の限界と言われている。より大き
なＣｖ値が必要な場合にはパイロット弁式の電磁弁が採
用されることになる。ところが、パイロット弁式の電磁
弁は構造が複雑で、パイロット弁を用いない直動式に比
較して動作信頼性に問題があった。

【０００６】上記と同じ圧力条件で使用するＣｖ値が上
記の２倍となる０．３の電磁弁について、励磁コイルの
大きさを確認してみる。Ｃｖ値が２倍になると、弁口面
積が２倍になるので、弁体の吸着力は２倍になり、従っ
て弁体を離間させる励磁コイルの起磁力も２倍必要にな
る。励磁コイルの断面積は導線径の自乗と巻回数の積に
比例する。一方、励磁コイルに供給する電力は一定にす
る必要があり、電圧が同じであれば電流が同じ、従って
励磁コイル巻線の抵抗値は同じであることから、巻回数
は導体径の自乗に比例する。抵抗値一定の条件で励磁コ
イルの起磁力を２倍にするには巻回数が２倍になり、結
局励磁コイルの断面積は導体径の四乗に比例して１６倍
となり設計不能であることが分かる。

【０００７】上記の理由から、励磁コイルに供給する電
力が一定という条件下では例えばＣｖ値０．３の直動電
磁弁を構成できない。

【０００８】本発明の目的は上記の欠点を解消すること
にあり、既存の標準的なプランジャ方式の直動式電磁弁
を利用することによって、新たな生産手段の投資や開発
設計工数を排除して大容量直動式電磁弁を提供すること
にある。

【０００９】

【課題解決するための手段】そこで、本発明に係る大容
量電磁弁は、複数の弁組立体からなり、大容量の流体の
流通路を開閉するようにした大容量電磁弁であって、上
記複数の弁組立体の各々がスリーブを含み、該スリーブ
の一端側には弁座が設けられ、上記スリーブ内にはプラ
ンジャが往復動自在に収容され、励磁コイルへの通電時
に吸引子の磁着力によって上記プランジャが吸引されて
上記プランジャ先端の弁体が弁座から離間されるか又は
弁座に着座され、かつ励磁コイルへの非通電時にコイル
ばねの付勢力によって上記プランジャが復動されて上記
弁体が弁座に着座されるか又は弁座から離間されるよう
に構成されている一方、上記複数の弁組立体が相互に並
列に配置され、該複数の弁組立体の外側には並列磁気回
路を構成するように励磁コイルが配置され、上記弁座に
は上記弁体によって開閉される弁口通路が形成され、上
記複数の弁組立体の上記弁口通路の弁座着座側の空間が
共通の流入通路によって相互に連通するように接続さ
れ、上記一対の弁組立体の上記弁口通路の着座反対側が
共通の流出通路によって相互に連通するように接続され
ていることを特徴とする。

【００１０】本発明の特徴の１つは既存の標準的なプラ
ンジャ方式の電磁弁構造を有する複数の弁組立体を並列
に配置し、その弁口通路の弁体着座側空間及び弁口通路
の他端を共通の流入通路及び流出通路で相互に連通する
一方、複数の弁組立体の外側に共通の励磁コイルを配置
して複数の弁組立体が並列磁気回路を形成するようにし
た点にある。これにより、既存の標準的な電磁弁の設計
技術が適用できると共に製造設備に大幅な変更を加える
必要がなく、従って安価な大容量直動式電磁弁を製作す
ることができる。また、複数の弁組立体を共通の励磁コ
イルによって駆動させるにようにしたので、並列磁気回
路をなす弁組立体に対して従来の電磁弁の励磁コイルと
同等の電力で大容量直動式電磁弁を動作させることがで
きる。

【００１１】弁組立体は弁体が非通電時に弁座に着座
し、通電時に離間する常閉型の構造でもよく、弁体が非
通電時に弁座から離間し、通電時に着座する常開型の構
造でもよい。

【００１２】流入通路や流出通路はパイプ等で構成して
もよいが、例えば弁座の基部で複数の弁組立体を連結
し、該弁座基部に本体流入通路や流出通路を形成するよ
うにしてもよい。即ち、複数の弁組立体を１つの弁座基
部によって相互に連結し、該弁座基部に複数の弁組立体
の弁座を各々形成する一方、弁座基部には流入通路及び
／又は流出通路を形成することもできる。

【００１３】また、本発明に係る大容量電磁弁はパルス
駆動によるデューティ制御によって流量調整をして膨張
弁として機能させることができる。

【００１４】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、複数の弁組立
体の弁体着座側空間及び弁口通路の他端を共通の流入通
路及び流出通路で連通する構造としたので、既存の標準
的な電磁弁の設計技術が適用できると共に製造設備に大
幅な変更を加える必要がなく、大容量直動式電磁弁を安
価に製造することができる。

【００１５】また、複数の弁組立体に共通した励磁コイ
ルを設け、並列磁気回路を形成させるようにしたので、
従来の電磁弁の励磁コイルと同等の電力で大容量直動式
電磁弁を動作させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す具体例
に基づいて説明する。図１ないし図６は本発明に係る大
容量電磁弁の好ましい実施形態を示す図、図７は従来の
直動式電磁弁の実施例を示す図である。

【００１７】まず、本発明の理解を容易にすべく、従来
のこの種の電磁弁の構造を説明する。図７において、電
磁弁は弁組立体（以下、弁ＡＳＳＹという）５００の回
りにハウジング７００でカバーした励磁コイル６００を
配置し、ハウジング７００をねじ８００によって弁ＡＳ
ＳＹ５００の吸引子２に固定して構成されている。

【００１８】弁ＡＳＳＹ５００では筒状をなすスリーブ
１の上半部に吸引子２が挿入されてＴＩＧ溶接等の手段
によって固定され、吸引子２の先端面には凹部が形成さ
れている。スリーブ１の下半部にはプランジャ３が往復
動自在に遊嵌され、プランジャ３の後端面には凹部３１
が吸引子２の凹部２１と対向して形成され、吸引子２と
プランジャ３との間にはその凹部２１、３１内に収容し
てコイルばね（ばね部材）５が縮設され、又プランジャ
３の先端部には球形弁体４が回動自在に取付られてい
る。

【００１９】また、スリーブ１の下端には弁座基部６の
筒状部分が嵌合され、ろう付け等の手段によって固定さ
れ、弁座基部６の底部には球形弁体４と協同して弁機構
を構成する弁座７が形成され、又弁座基部６にはその筒
状部分に冷媒の流入口が形成されて冷媒流入パイプ８が
ろう付け等の手段によって固定され、又弁座基部６の底
部には弁口通路７１が弁座７の下方に延びて形成され、
該弁口通路７１の外部開口には冷媒流出パイプ９がろう
付け等の手段によって固定されている。

【００２０】以上のような電磁弁において、励磁コイル
６００にリード線６０１を介して通電すると、吸引子
２、プランジャ３及びハウジング７００が矢印Ｂに示す
ように磁気回路を構成し、磁束が発生する。磁束が発生
すると、吸引子２が励磁されて吸引子２とプランジャ３
との間に吸引力が発生し、プランジャ３はコイルばね５
のばね力に抗して吸引子２に吸引されて衝合し、弁座７
に着座していた球形弁体４は弁座７から離間し、冷媒が
流入パイプ８から流出パイプ９に流れる。

【００２１】次いで、励磁コイル６００への通電を遮断
すると、磁束が消失し、従って吸引力が消失するので、
プランジャ３はコイルばね５のばね力によって付勢され
て弁座７に向けて復動し、球形弁体４が弁座７に着座
し、冷媒の流路は遮断される。

【００２２】上記説明の通り、球形弁体４が弁座７に着
座している場合、球形弁体４を離間させることができる
のは流量係数Ｃｖ値が０．１５程度までの大きさのもの
に限定される。

【００２３】図１ないし図６は上記従来の問題点を解消
した本発明に係る大容量電磁弁の好適な実施形態を示
す。図において、図７と同一符号は同一又は相当部分を
示す。また、複数の弁ＡＳＳＹの要素部分を区別する必
要がある場合には各々の符号にａ、ｂ・・・を添えて説
明する。

【００２４】図１ないし図３は本発明に係る大容量電磁
弁の第１の実施形態を示す。本例では大容量電磁弁は実
質的に同一構造をなす２つの弁組立体（以下、弁ＡＳＳ
Ｙという）５００ａ、５００ｂを含んで構成され、両弁
ＡＳＳＹ５００ａ、５００ｂは並列に配置され、両弁Ａ
ＳＳＹ５００ａ、５００ｂの回りには１つの励磁コイル
６００が配置されてハウジング７００でカバーされ、ハ
ウジング７００がねじ８００、８００によって弁ＡＳＳ
Ｙ５００ａ、５００ｂの吸引子２、２に固定され、２つ
の弁ＡＳＳＹ５００ａ、５００ｂが相互に固定されてい
る。

【００２５】この２つの弁ＡＳＳＹ５００ａ、５００ｂ
には流入パイプ８がその弁座基部６ａ、６ｂの筒状部分
にわたって延びてろう付け等の手段で固定され、該流入
パイプ８には流入口が形成されて弁座基部６ａ、６ｂの
筒状部分の流入口と合致され、又流入パイプ８の先端は
封止されている。また、２つの弁ＡＳＳＹ５００ａ、５
００ｂには流出パイプ９がその弁座基部６ａ、６ｂの底
部にわたって延びてろう付け等の手段で固定され、該流
出パイプ９には流入口が形成されて弁座基部６ａ、６ｂ
の弁座７ａ、７ｂに連なる弁口通路７１ａ、７１ｂと合
致され、又流出パイプ９の後端は封止されている。

【００２６】弁ＡＳＳＹ５００ａ、５００ｂは励磁コイ
ル６００について並列磁気回路をなし、励磁コイル６０
０にリード線６０１を介して通電すると、図１の矢印Ａ
及びＡ’に示すように磁束が発生する。並列磁気回路で
あるから、図７で説明した従来の励磁コイル６００と同
等の起磁力で、複数の弁体４ａ、４ｂを同時に離間させ
ることができ、一つの弁ＡＳＳＹ５００ａ、５００ｂの
Ｃｖ値が０．１５であるとすると、Ｃｖ値０．３の電磁
弁となる。

【００２７】図４は本発明に係る大容量電磁弁の第２の
実施形態を示す。図において図１ないし図３と同一符号
は同一又は相当部分を示す。本例では３つの弁ＡＳＳＹ
５００ａ、５００ｂ、５００ｃが直線状に並列に配置さ
れ、励磁コイル６００及びハウジング７００は３つの弁
ＡＳＳＹ５００ａ、５００ｂ、５００ｃを共通に囲むよ
うに外装されており、Ｃｖ値が０．４５の電磁弁とな
る。

【００２８】図５は本発明に係る大容量電磁弁の第３の
実施形態を示す。図において図１ないし図３と同一符号
は同一又は相当部分を示す。本例では３つの弁ＡＳＳＹ
５００ａ、５００ｂ、５００ｃが平面からみてみて三角
状に並列配置され、流入パイプ８及び流出パイプ９は弁
座基部筒状部分の流入口及び弁口通路と合致させるため
に、適宜曲げ加工が施されている。

【００２９】図６は本発明に係る大容量電磁弁の第４の
実施形態を示す。図において図１ないし図３と同一符号
は同一又は相当部分を示す。本例では４つの弁ＡＳＳＹ
５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄが平面からみ
て四角状に並列配置されており、Ｃｖ値が０．６０の電
磁弁となる。

【００３０】上記説明ではＣｖ値が同じ弁ＡＳＳＹの組
合せで説明したが、Ｃｖ値の異なる弁ＡＳＳＹを複数個
組合せてもよい。

【００３１】また、上記説明では現在生産している主要
部品と生産手段を可能な限り流用する方法として、複数
の弁座基部６ａ、６ｂ・・・に流入パイプ８及び流出パ
イプ９をろう付けして固定する構造を示したが、弁座基
部を一体化して該弁座基部に各弁体着座側の空間に連通
する本体通路又は各弁体着座側からの弁口通路に連通す
る本体通路を形成するようにしてもよい。

【００３２】更に、ハウジング７００の形状も上記実施
形態に限らず、励磁コイル６００の起磁力により、複数
の弁ＡＳＳＹに対して並列磁気回路が形成されるもので
あればどんな形状でもよい。

【００３３】尚、上記の例では弁体が非通電時に着座
し、通電時に離間する常閉型の電磁弁構造を説明した
が、弁体が非通電時に離間し、通電時に着座する常開型
の電磁弁構造でも同様の大容量直動式電磁弁を構成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る大容量電磁弁の好ましい第１の
実施形態を示す断面図である。

【図２】 図１のＳ−Ｓ線断面図である。

【図３】 図１のＴ矢視図である。

【図４】 第２の実施形態を示す底面図である。

【図５】 第３の実施形態を示す底面図である。

【図６】 第４の実施形態を示す底面図である。

【図７】 従来の電磁弁の構造例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ スリーブ ２ 吸引子 ３ プランジャ ４ａ、４ｂ 球形弁体 ５ コイルばね ６ａ、６ｂ 弁座基部 ７ａ、７ｂ 弁座 ７１ａ、７１ｂ 弁口通路 ８ 流入パイプ（流入通路） ９ 流出パイプ（流出通路） ５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ 弁ＡＳ
ＳＹ（弁組立体） ６００ 励磁コイル ７００ ハウジング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の弁組立体からなり、大容量の流体
   の流通路を開閉するようにした大容量電磁弁であって、 上記複数の弁組立体の各々がスリーブを含み、該スリー
   ブの一端側には弁座が設けられ、上記スリーブ内にはプ
   ランジャが往復動自在に収容され、励磁コイルへの通電
   時に吸引子の磁着力によって上記プランジャが吸引され
   て上記プランジャ先端の弁体が弁座から離間されるか又
   は弁座に着座され、かつ励磁コイルへの非通電時にコイ
   ルばねの付勢力によって上記プランジャが復動されて上
   記弁体が弁座に着座されるか又は弁座から離間されるよ
   うに構成されている一方、 上記複数の弁組立体が相互に並列に配置され、該複数の
   弁組立体の外側には並列磁気回路を構成するように励磁
   コイルが配置され、上記弁座には上記弁体によって開閉
   される弁口通路が形成され、 上記複数の弁組立体の上記弁口通路の弁座着座側の空間
   が共通の流入通路によって相互に連通するように接続さ
   れ、上記一対の弁組立体の上記弁口通路の着座反対側が
   共通の流出通路によって相互に連通するように接続され
   ていることを特徴とする大容量電磁弁。
2. 【請求項２】 上記複数の弁組立体が１つの弁座基部に
   よって相互に連結され、該弁座基部に上記複数の弁組立
   体の弁座が各々形成される一方、上記弁座基部には上記
   流入通路及び／又は流出通路が形成されている請求項１
   記載の大容量電磁弁。
3. 【請求項３】 上記流入通路及び／又は流出通路がパイ
   プで構成されている請求項１記載の大容量電磁弁。