JP2000230659A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁弁のプランジャの往復動に伴う衝撃音を
抑制すると共に鉄系摩耗粉の発生を防止する。 【解決手段】 吸引子(2) に固定した柱状の磁石体又は
半磁石体(11)とプランジャ(3) に固定した筒状の半磁石
体又は磁石体(12)とを所定の隙間をあけて遊嵌させ、両
者間に発生する吸引力によって軸方向の制動機構を構成
し、プランジャと吸引子との間、及びプランジャ先端の
弁体と弁座との間の衝合を穏やかにする。

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
静音性と動作信頼性を向上するようにした電磁弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、冷媒回路の回路切換等には電磁
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】しかし、従来の電磁弁
では励磁コイルへの通電時にはプランジャと吸引子とが
衝合し、遮断時にはプランジャ先端の球形弁体と弁座が
衝合するが、プランジャ、吸引子及び球形弁体は一般的
に金属材料で構成されているので、衝合の際には不快な
衝撃騒音を発生する。また、プランジャ及び吸引子の材
質はフェライト系ステンレスを含む鉄系であるので、衝
合の際に摩耗粉が生じやすく、これがプランジャや吸引
子に磁着されて作動不良の原因になるという問題があっ
た。

【０００６】本発明の目的は上記の問題点を解消し、プ
ランジャと吸引子間及び弁体と弁座間に発生する衝撃騒
音を抑制するとともに、金属摩耗粉の発生を防止するよ
うにした電磁弁を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係る電
磁弁は、スリーブ後端側に吸引子を、スリーブ先端側に
弁座を設け、吸引子と弁座との間のスリーブ内にプラン
ジャを往復動自在に収容し、励磁コイルへの通電時に吸
引子の磁着力によってプランジャを吸引してプランジャ
先端の弁体を弁座から離間させる一方、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プランジャを弁
座に向けて復動させ、弁体を弁座に着座させるようにし
た電磁弁において、上記吸引子には少なくとも外面を着
磁してなる柱状の磁石体が上記プランジャに向けて突設
されている一方、上記プランジャには上記磁石体が両者
の間の所定の隙間をあけて遊嵌される筒状の半磁石体が
設けられており、該半磁石体の内面には上記磁石体によ
って逆極性の磁極が誘起され、両者間の吸引力を上記プ
ランジャの往復動に対する制動力となしたことを特徴と
する。

【０００８】本発明の特徴の１つは吸引子に柱状の磁石
体を、プランジャに筒状の半磁石体を各々固定し、磁石
体を半磁石体内に所定の隙間をあけて遊嵌し、半磁石体
に磁極を誘起して磁石体との間に吸引力を惹起させ、こ
れをプランジャの往復動作に対する制動力とするように
した点にある。これにより、プランジャと吸引子、及び
プランジャ先端の球形弁体と弁座とが穏やかに衝合し、
衝撃騒音を抑制できるとともに、金属摩耗粉の発生を減
少させることができる。

【０００９】本発明では吸引子側に柱状の磁石体を、プ
ランジャ側に筒状の半磁石体を設けたが、逆に、吸引子
側に柱状の半磁石体を、プランジャ側に筒状の磁石体を
設けることもできる。

【００１０】即ち、本発明に係る電磁弁は、スリーブ後
端側に吸引子を、スリーブ先端側に弁座を設け、吸引子
と弁座との間のスリーブ内にプランジャを往復動自在に
収容し、励磁コイルへの通電時に吸引子の磁着力によっ
てプランジャを吸引してプランジャ先端の弁体を弁座か
ら離間させる一方、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プランジャを弁座に向けて復動さ
せ、弁体を弁座に着座させるようにした電磁弁におい
て、上記プランジャには少なくとも内面を着磁してなる
筒状の磁石体が設けられている一方、上記吸引子には上
記磁石体内に両者の間に所定の隙間をあけて遊嵌される
柱状の半磁石体が上記プランジャに向けて突設され、該
半磁石体の内面には上記磁石体によって逆極性の磁極が
誘起されて両者間の吸引力が制動力となるようになした
ことを特徴とする。

【００１１】磁石体と半磁石体との間の吸引力は磁石体
の着磁部分と半磁石体との対向面積に比例する。従っ
て、磁石体は柱状体の少なくとも外面又は筒状体の少な
くとも内面に１種類の磁極を着磁したものでもよいが、
磁石体と半磁石体との間の吸引力による制動力を効率よ
く得るためには磁石体は複数の磁極を長手方向に層状
に、特に磁石体の長手方向において隣接する磁極を相互
に逆極性とした複数の磁極を長手方向に層状に着磁する
のが好ましい。

【００１２】筒状の磁石体又は半磁石体はプランジャの
後端側に固定してもよいが、一般的にプランジャのスト
ロークは小さいので、筒状の磁石体又は半磁石体はプラ
ンジャを挿通して設けるのがよい。その場合、筒状の磁
石体又は半磁石体の先端部には弁座に当接する平面部を
設けると共に、弁体を収納保持する凹部を形成するのが
よい。

【００１３】上述のように、磁石体と半磁石体との間の
吸引力は磁石体の着磁部分と半磁石体との対向面積に比
例する。そこで、磁石体は、その着磁部分の半磁石体と
の対向面積が弁体の弁座への着座時に最大、プランジャ
の吸引子への吸引時に最小になるように着磁すると、弁
体と弁座との衝合時に制動力が最大となり、弁体と弁座
との衝合をより一層緩やかにすることができる。

【００１４】弁体は弁座に対する耐久性の点から、上述
のように金属材料で製作されているが、本発明では弁体
の弁座に対する衝合は抑制されるので、非金属材料で構
成することもできる。即ち、弁体の少なくとも表面側を
非金属材料で構成することもできる。この非金属材料に
はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポ
リフェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）、Ｐ
Ｅ（ポリエステル）又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）等のエンジニアリングプラスチックを用いる
ことができる。

【００１５】磁石体の材質は磁石材料であればよいが、
軽量性の点からはプラスチックマグネットで構成される
のがよい。また、同様に半磁石体もプラスチックセミハ
ード材料で構成されるのがよい。また、筒状の磁石体又
は半磁石体は先端の凹部の入口径を弁体の外径より小さ
く、奥方径を弁体の外径より大きくなし、弁体に対して
凹部の方から圧入して回動自在に保持するのが組立工程
上、便利である。

【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８は本発明に係る電
磁弁の好ましい実施形態の構造例を示す図、図９及び図
１０は磁石と半磁石の組み合わせ体が制動作用を奏する
メカニズムを説明するための図、図１１はプランジャの
動作範囲で制動力が変化するように構成した例を説明す
るための図、図１２は従来の電磁弁の構造例を示す図で
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１２において、
電磁弁は弁組立て体（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６０
０を配置し、カバー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２１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
往復動自在に挿入され、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が回動自在に取付けられ
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をなす冷媒流入パイプ８が、底部
の弁座７の下方に冷媒の流出口をなす冷媒流出パイプ９
が各々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に通電すると、吸引子２、プランジャ３及びハウ
ジング１１が矢印Ａに示される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。この時、吸引子２とプランジャ３
が共に鉄系の金属であるので、大きな衝撃騒音を発生す
ると共に、衝合部位で金属摩耗粉が発生することとな
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、冷媒の流通は遮断される。この時、球形弁体４と弁
座７が共に金属材料で構成されているので、大きな衝撃
騒音を発生するとともに、衝合部位で金属摩耗粉が発生
することとなる。

【００２２】図１及び図２は従来の問題点を解消した本
発明に係る電磁弁の好ましい実施形態を示す。図におい
て、図１２と同一符号は同一又は相当部分を示す。吸引
子２の先端部には中空の円筒状固定部２１が突設され、
該円筒状固定部２１はポール１１の固定穴１１１に圧入
等の手段で静合固定され、該ポール１１はスリーブ１２
内に往復動自在に挿入され、該スリーブ１２はプランジ
ャ３に設けられた凹部３１に圧入等の手段で固定され、
その外周にはコイルばね５が配設されている。このポー
ル１１は全体的に又は部分的に軸方向に層状に着磁され
た磁石から構成され、スリーブ１２は半磁石で構成さ
れ、該ポール１１とスリーブ１２とが制動部材１０を構
成している。

【００２３】励磁コイル６００に通電し、通電を遮断す
ると、これに応動してプランジャ３が往復動するが、そ
の際、磁石製ポール１１と半磁石製スリーブ１２の組合
せによって制動効果が発揮され（詳細は後述する）、吸
引時にはプランジャ３は吸引子２と、離間時には球形弁
体４が弁座７と各々穏やかに衝合するので、衝撃騒音が
抑制されると共に、衝合の際に生じる摩耗粉が減少す
る。

【００２４】図３及び図４は本発明に係る電磁弁の第２
の実施形態を示す。図において図１及び図２と同一符号
は同一又は相当部分を示す。本例では制動部材１０の構
成を第１の実施形態とは逆に、即ちポール１１を半磁
石、スリーブ１２を磁石から構成しているが、上記と同
様の効果が得られる。

【００２５】図５及び図６は本発明に係る電磁弁の第３
の実施形態を示す。図において図１及び図２と同一符号
は同一又は相当部分を示す。本例ではスリーブ１２の先
端部には球形弁体４を保持する凹部１２１が形成される
共に、弁座７と当接する平面部１２２が形成されてい
る。これにより、励磁コイル６００への通電が遮断さ
れ、プランジャ３がコイルばね５のばね力によって復動
する際に、平面部１２２が弁座７と衝合当接するが、そ
の当接面積が大きく、従って当接圧力が小さいので、優
れた耐久性を発揮するようになっている。

【００２６】スリーブ１２の凹部１２１内には球形弁体
４が収容されて回動自在に保持されている。球形弁体４
を保持する方法は種々あるが、本例では図６に示される
ように、凹部１２１の入口径を球形弁体４の外径より小
さく、奥方径を球形弁体４の外径より大きく構成し、球
形弁体４に対して凹部１２１の方から圧入して回動自在
に保持するようにしている。スリーブ１２を樹脂材料で
製作する場合には凹部１２１が形状的にアンダーカット
となるので、図６に示されるように凹部１２１の外周部
にスリット１２３を適宜形成し、弾力性を増加する等の
手法を適宜採用するのがよい。

【００２７】以上の説明から、球形弁体４は金属材料で
構成されていてもよいが、弁座７に対する衝合は抑制さ
れた状態になっているので、非金属材料で構成しても耐
久性の点で問題が発生しない。従って、球形弁体４を非
金属材料で構成すると、衝撃騒音は更に改善され、金属
摩耗粉の発生もない。この場合、球形弁体４の材質はＰ
ＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフ
ェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ
（ポリエステル）又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）等のエンジニアリングプラスチックが適宜選択
されることができる。

【００２８】図７及び図８は本発明に係る電磁弁の第４
の実施形態を示す。図において図５及び図６と同一符号
は同一又は相当部分を示す。本例では制動部材１０の構
成を第１の実施形態とは逆に、即ちポール１１を半磁
石、スリーブ１２を磁石から構成しているが、上記と同
様の効果が得られる。

【００２９】図９及び図１０は本発明における制動部材
１０の制動作用の原理を示す図である。図９において、
１１は磁石製ポール、１２は半磁石製スリーブである。
図９の(a) に示すように、ポール１１とスリーブ１２と
が対向すると、ポール１１には磁極が層状に着磁されて
おり、スリーブ１２の対向する面にはポール１１の磁極
と逆極性の磁極が表れ、一定の吸引力を生じる。

【００３０】次いで、スリーブ１２に図９の(b) の矢印
Ｂで示すように軸方向の力を加えると、軸方向の力が一
定の値以下では移動しないが、一定の大きさを越える
と、移動を開始する。この時、ポール１１の磁石の対向
面に表れていたスリーブ１２の半磁石の磁極は消失し、
新たな対向面に磁石と逆極性の磁極が表れる。これによ
り、軸方向に一定の制動力が働くことになる。

【００３１】また、磁石の磁束密度を一定とすると、制
動力は対向面積の大きさに比例する。本例の場合には制
動力は軸方向の着磁長さに比例する。図１０はポール１
１が半磁石、スリーブ１２が磁石として構成されたもの
で、図９の場合と同様の効果を奏する。

【００３２】図１１は本発明に係る電磁弁の更に他の実
施形態を示す。本例はプランジャ３が移動する距離の
間、即ちリフト距離の間で制動力を変化させたものであ
る。図１１の(a) において、１１は磁石製のポールで、
図中に斜線で示した部分が着磁されている。１２はスリ
ーブである。本例ではプランジャ３が移動するに伴い、
ポール１１の磁石とスリーブ１２との対向する面積が変
化する。

【００３３】図１１の(b) は励磁コイル６００に通電し
た時の吸引子２の吸引力の変化を示し、符号Ｆ１はリフ
ト量に対する吸引子２の吸引力を、Ｆ２はコイルばね５
のばね力を、そしてＦ３は制動部材１０の制動力を示
す。制動力Ｆ３は圧縮方向に働くコイルばね５のばね力
に加算されて、符号Ｆ２＋Ｆ３となり、吸引子２の吸引
力Ｆ１と対抗するので、プランジャ３が受ける吸引力は
Ｆ１−（Ｆ２＋Ｆ３）で示されるような大きさになる。
従って、励磁コイル６００が通電されると、比較的大き
な力でプランジャ３が吸引子２に向かい、リフトが進ん
で吸引子２に近づくにつれて小さな力になることが分か
る。即ち、励磁コイル６００に通電した際、プランジャ
３は確実に作動し、しかも衝合の際は衝撃騒音が小さい
ことを示している。

【００３４】図１１の(c) は励磁コイル６００への通電
を遮断して非通電にした時の離間力の変化を示す。この
場合、制動力Ｆ３は今度はばね力Ｆ２に抗する力となる
ので、プランジャ３が受ける離間力はＦ２−Ｆ３で示さ
れる大きさになる。従って、プランジャ３は比較的大き
な力で弁座７に向かい、リフトが進んで弁座７に近づく
につれて小さな力になることが分かる。即ち、励磁コイ
ル６００への通電の遮断によってプランジャ３は確実に
作動し、しかも衝合の際は衝撃騒音が小さいことを示し
ている。

【００３５】本例ではポール１１が磁石、スリーブ１２
が半磁石の組合せであるが、ポール１１が半磁石、スリ
ーブ１２が磁石である組合せにおいても同様の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電磁弁の好ましい実施形態にお
ける断面形態を示す図である。

【図２】 図１における制動部材の形態を示す図であ
る。

【図３】 本発明に係る電磁弁の第２の実施形態におい
て電磁弁の励磁コイルを省略した弁ＡＳＳＹの断面形態
を示す図である。

【図４】 図３における制動部材の形態を示す図であ
る。

【図５】 本発明に係る電磁弁の第３の実施形態におい
て電磁弁の励磁コイルを省略した弁ＡＳＳＹの断面形態
を示す図である。

【図６】 図５における制動部材の一部断面形態(a) 及
び先端面の形態(b)を示す図である。

【図７】 本発明に係る電磁弁の第４の実施形態におい
て電磁弁の励磁コイルを省略した弁ＡＳＳＹの断面形態
を示す図である。

【図８】 図７における制動部材の一部断面形態(a) 及
び先端面の形態(b)を示す図である。

【図９】 本発明において柱状の磁石体と筒状の半磁石
体とによる制動原理を説明するための図である。

【図１０】 本発明において筒状の磁石体と柱状の半磁
石体とによる制動原理を説明するための図である。

【図１１】 本発明に係る電磁弁の他の実施形態におけ
る動作特性を説明するための図である。

【図１２】 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 ４ 球形弁体 ５ コイルばね（ばね部材） ７ 弁座 １０ 制動部材 １１ ポール １２ スリーブ １２１ 凹部 １２２ 平面部 ６００ 励磁コイル

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブ後端側に吸引子を、スリーブ先
   端側に弁座を設け、吸引子と弁座との間のスリーブ内に
   プランジャを往復動自在に収容し、励磁コイルへの通電
   時に吸引子の磁着力によってプランジャを吸引してプラ
   ンジャ先端の弁体を弁座から離間させる一方、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プランジ
   ャを弁座に向けて復動させ、弁体を弁座に着座させるよ
   うにした電磁弁において、 上記吸引子には少なくとも外面を着磁してなる柱状の磁
   石体が上記プランジャに向けて突設されている一方、上
   記プランジャには上記磁石体が両者の間の所定の隙間を
   あけて遊嵌される筒状の半磁石体が設けられており、 該半磁石体の内面には上記磁石体によって逆極性の磁極
   が誘起され、両者間の吸引力を上記プランジャの往復動
   に対する制動力となしたことを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 スリーブ後端側に吸引子を、スリーブ先
   端側に弁座を設け、吸引子と弁座との間のスリーブ内に
   プランジャを往復動自在に収容し、励磁コイルへの通電
   時に吸引子の磁着力によってプランジャを吸引してプラ
   ンジャ先端の弁体を弁座から離間させる一方、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プランジ
   ャを弁座に向けて復動させ、弁体を弁座に着座させるよ
   うにした電磁弁において、 上記プランジャには少なくとも内面を着磁してなる筒状
   の磁石体が設けられている一方、上記吸引子には上記磁
   石体内に両者の間に所定の隙間をあけて遊嵌される柱状
   の半磁石体が上記プランジャに向けて突設され、 該半磁石体の内面には上記磁石体によって逆極性の磁極
   が誘起されて両者間の吸引力が制動力となるようになし
   たことを特徴とする電磁弁。
3. 【請求項３】 上記磁石体は複数の磁極を長手方向に層
   状に着磁してなる請求項１又は２記載の電磁弁。
4. 【請求項４】 上記磁石体はその長手方向において隣接
   する磁極を相互に逆極性とした複数の磁極が長手方向に
   層状に着磁されている請求項１又は２記載の電磁弁。
5. 【請求項５】 上記筒状の磁石体又は半磁石体が上記プ
   ランジャを挿通して設けられ、その先端部には上記弁座
   に当接する平面部が設けられると共に、弁体を収納保持
   する凹部が形成されている請求項１又は２記載の電磁
   弁。
6. 【請求項６】 上記磁石体は、その着磁部分の上記半磁
   石体との対向面積が上記弁体の弁座への着座時に最大、
   上記プランジャの吸引子への吸引時に最小になるように
   着磁されている請求項１ないし４のいずれかに記載の電
   磁弁。
7. 【請求項７】 上記弁体の少なくとも表面側が非金属材
   料で構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載
   の電磁弁。
8. 【請求項８】 上記非金属材料がエンジニアリングプラ
   スチックである請求項７記載の電磁弁。
9. 【請求項９】 上記磁石体がプラスチックマグネットで
   構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の電
   磁弁。
10. 【請求項１０】 上記半磁石体がプラスチックセミハー
    ド材料で構成されている請求項１ないし６のいずれかに
    記載の電磁弁。
11. 【請求項１１】 上記筒状の磁石体又は半磁石体は上記
    凹部の入口径が上記弁体の外径より小さく、奥方径が上
    記弁体の外径より大きくなした請求項５記載の電磁弁。