JP2004036878A - 双安定電磁バルブ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で、安価な双安定電磁弁を提供する。
【解決手段】2つの磁極片5、6間に画定されたバルブチャンバ15と、2つの端部位置の間を移動可能で、少なくとも1つの永久磁石9、10及び少なくとも1つの制御コイル3に対する磁気アーマチュアとして構成されたバルブボディ12とを備えた双安定電磁バルブが提供される。このバルブは、小型な構成と安価な製造コストという特徴を有する。このことは、バルブハウジング2内に少なくとも1つの永久磁石9、10を配置することによって実現される。
【選択図】 図1
【解決手段】2つの磁極片5、6間に画定されたバルブチャンバ15と、2つの端部位置の間を移動可能で、少なくとも1つの永久磁石9、10及び少なくとも1つの制御コイル3に対する磁気アーマチュアとして構成されたバルブボディ12とを備えた双安定電磁バルブが提供される。このバルブは、小型な構成と安価な製造コストという特徴を有する。このことは、バルブハウジング2内に少なくとも1つの永久磁石9、10を配置することによって実現される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
本発明は請求項1の前提部分に基づく双安定電磁バルブに関するものである。このタイプは、公報DE37 18 490或いはEP10 54 200に記載の冷却回路の類に使用される。
このようなバルブにおいては、バルブハウジングの外側、バルブチャンバの隣、或いは磁極片の隣に永久磁石を配置することにより、双安定状態が実現される。その結果、バルブボディが磁極片に対して2つの端部位置を有することになり、バルブボディは永久磁石によってその位置に保持される。
【0002】
一構成において、既知のバルブは磁極の軸方向の延長線上に制御コイルを有し、制御コイルの励磁によって、バルブボディの2つの端部位置に向かう異なる誘引力を引き起こす。別の既知のものでは、制御コイルがバルブチャンバの隣に横方向に配置されている。この既知のものでは、バルブボディ上の2つの端部位置において制御コイルに均等な誘引力を引き起こすが、磁気回帰シートの不足、或いは閉磁ではない状態のため、永久磁石のサイズは比較的大きなものでなくてはならず、それは製造コストに影響してくる。
【0003】
前述の従来の技術に関連した本発明の目的は、小型で製造コストを抑えたバルブを提供することである。
この目的は、その特徴部分を有する請求項1の前提部分に基づくバルブによって達成される。
【0004】
下位請求項に規定された態様によって、本発明の有利な実施例と展開が可能となる。
本発明に基づくバルブは、少なくとも1つの永久磁石がバルブチャンバ内部に配置されていることに特徴付けられる。この場合、永久磁石とバルブの中を流れる流体との間の接触は受容される。しかし、この構成の有利な点は、永久磁石がバルブハウジング或いは磁極片に直接近接して配置されており、それによって小型化が可能であるという点である。
【0005】
本発明の特別な実施例において、前記バルブの構成は、バルブチャンバが制御コイル内部に完全に配置されるよう、小型にされている。制御コイルに対するバルブチャンバの軸方向への磁力線の導入は、更に有利な点をもたらす。
例えば、バルブ一式は、制御コイルの既存の付属部品を用いて個別の位置に固定され得る。
【0006】
本発明の更なる展開において、少なくとも2つの永久磁石が備えられている。これらの永久磁石は軸方向に間隔をあけて配置されている。これは、バルブボディの2つの端部位置における安定性を、永久磁石のより強い引力によって増加させ、更に、各位置におけるバルブの密着性を向上させる。
【0007】
本発明の特別な実施例において、永久磁石の磁力線方向はバルブボディの移動方向と平行である。この磁力線方向は、バルブボディの端部位置における安定性を更に向上させる。
本発明の更なる展開において、この磁力線方向は、各バルブシートを覆い、バルブチャンバの方向にそれぞれの同極を向けて配置される環状磁石の使用も可能にする。この実施例では特に小型のものの作製が可能である。更に、この構成の有利な点は、合成磁界がバルブの中軸に回転対称関係にあり、磁気アーマチュアとして構成されたバルブボディに対して前記中軸に平行な引力を十分に発生させる点である。
【0008】
本発明の更なる展開において、これらの環状磁石は各磁極片上に装着させることも可能である。このためには各磁極片のシールシート部分に環状段部が設けられていることが望ましい。よって各環状磁石は環状段部に当接するまで、それぞれの磁極片上に単に差し込むことによって取り付けが可能になる。
【0009】
永久磁石間及び磁極片間の間隔を規定するスペーサリングも備えられていることが望ましい。スペーサリングは、磁極片と永久磁石に単に組み付けるだけで磁極片と永久磁石とを相互に位置決めし、これらをバルブハウジング内の所定の箇所に保持するために用いられる。
【0010】
バルブボディは好ましくは球状に構成される。球状のバルブボディは、バルブボディに別途にシーリング部材を付加しなくても、直接付随のシールシート上に、例えば円錐状シート上に、密閉状態で配置される。
先行技術に基づく実施例では、別体の球体がシーリング部材として、相応な大きい寸法のバルブボディに固定される。バルブボディを球状に構成することは、バルブボディの構造形を小さくするだけでなく、球面状シールシートなどにおけるセンタリングを正確にさせると共に、バルブチャンバへの摩擦を減少させ、バルブボディに十分な可動性を与えることを可能にする。
【0011】
球状バルブボディの小型化は、シールシートに対するバルブボディの衝撃を弱め、それによりノイズ発生が減少し、耐用年数が延びる。バルブシートへの負荷の減少は必要となる部品を減らすため、製造に際する複雑性も減少する。場合によって、バルブシート或いはバルブシートを囲む磁極片は、硬化されたものである必要がなくなる。
【0012】
バルブボディ、具体的には上記の球状のバルブボディは、好ましくはバルブチャンバ内部のガイドリングを使用することにより、ガイドされる。ガイドリングはバルブボディに外側からガイドを行う。本発明の更なる展開において、ガイドリングは同時に、永久磁石のスペーサリングとして構成され得る。
【0013】
汚染粒子をシールシートに寄せ付けないよう、フィルタ部が設けられていることが好ましい。これがなければ機能不良が生じ得る。冷却回路においては何よりも密閉性が要求される。これらの冷却回路の組立工程、例えばはんだ付けの工程やそのほかの作業工程などにおいて、汚染粒子の侵入を完全には防ぐことができない。汚染物質の侵入は生産段階においてのみ起こるもので、閉回路システムの中で1回の流体の濾過をするのに適したフィルタ部は、バルブシートの汚染を長期にわたって防ぐことができる。
【0014】
本発明の特に好ましい実施例において、フィルタ部は、同時にバルブボディのガイドリングとして構成されている。更に、フィルタ部は永久磁石間のスペーサリングとしても構成可能である。両方の構造において、必要なバルブ部品の数は減少される。
【0015】
本発明の特に有利な展開においては、1つの部品が同時にスペーサリング、ガイドリングそしてフィルタ部として構成される。こうすることで、3つの異なった機能が1つの部品によって担われ、それがこれらの機能のための部品数を最小限にすることにつながる。
【0016】
バルブハウジングは円形チューブとして構成されることが望ましい。円形チューブは、通常は円柱状の導管を備えている制御コイルの内部に組み込むことが特に容易である。制御コイル内部に遊びなしで円形チューブを正確に中央に位置決めし、制御コイルの磁束を向上させる、すなわち増大させるために、必要に応じて、アダプタスリーブを外側に取り付けてもよい。
【0017】
更に、円形チューブハウジングは円柱状の内壁を有しており、この内壁には例えば磁極片や他の部分に対するシールボンドが面設置される。
バルブハウジングは単体として構成されることが望ましい。そうすることによって、密閉の問題を伴う接合箇所がなくなり、検査が不要となる。円形チューブとの組み合わせにおいて、この構成は非常に単純な単体形状をなし、例えば接続チューブをその端部に接続するだけでよくなる。ここで、接続チューブははんだで固定されるか、挿入されるか、或いは他の既知の接続方法を用いてバルブハウジングに取り付けられる。
【0018】
少なくとも1片の磁極片には、バルブ軸の外側、或いはバルブボディの作用範囲の外側に1つ或いはそれ以上の流路が設けられていることが好ましい。これにより、バルブボディが設置されているバルブチャンバ内部と、この磁極片の一端の対応するバルブ連結部とを定常的に接続することができる。この付随する連結部とバルブチャンバとの接続は、バルブボディの動きに決して影響されることがない。上記の流路は、ここでは磁極片の外側或いは内側に配置される(穴などを用いて)。
【0019】
周辺に配置された数個の流路は、バルブチャンバに均一な流量をもたらすよう設けられていることが好ましい。これにより、バルブの流量状態と抵抗が規定される。
更なる展開において、磁極片は非円形の横断面を有する。これにより1つの、或いは複数の流路が磁極片とバルブハウジングの内壁との間の空間によって形成される。
【0020】
これらの流路の可能な実施例の一つにおいては、磁極片がバルブハウジングの内壁に強固に当節する領域が流路間に生じるよう、もともと円柱状であった磁極片に、滑らかな外表面を設ける。これにより磁極片がバルブハウジングの中心に据えられる。
【0021】
本発明のもうひとつの有用な実施例において、流路は永久磁石によって規定される。これは具体的には、外側に流路が規定された1つ或いはそれ以上の環状磁石が配置されている実施例によって実現される。1つ或いは複数の永久磁石への流体の流入は、磁気粒子を永久磁石上に留めることによって、付加的なフィルタ効果をもたらす。
【0022】
具体的には、前述の環状磁石とスペーサスリーブを備えた構造上の構成において、バルブは、磁極片2片、スペーサスリーブ及び球状のバルブボディを連結させ、その後、それをチューブ内部にプレス成形及び/或いは、はんだ付けで取り付けることによって組み立てられる。このプレス成形及び/或いははんだ付けは同時に磁極片とハウジングとをシールする作用も奏する。特にプレス成形の際は、大きな接触面がハウジングと磁極片との間に設けられ、強固に取り付けられる。
【0023】
必要に応じて、エラストマーやテフロンといったようなシーリング部材をこの目的で用いることも可能である。
外面ビード内をプレスすることによって、他の効果が得られる。例えば、密着して配置された内部構造部品は、1つ或いはそれ以上のビードを用いて軸方向における所定の箇所に保持される。
【0024】
ガイド、フィルタ及び/或いはスペーサリングは、流体を軸方向と径方向の両方向に流入させることができるように構成されることが望ましい。このことにより様々な効果が得られる。特にハウジングの内壁に沿った流路に関して有益である。
【0025】
一方で、このことは個々の環状構造部品が強固に連結されていてもバルブチャンバには十分に、そして均一に流体が供給されることを確実にする。他方では、2つの環状磁石が設けられた場合、流体は両方の環状磁石に向かって流れ、その結果、磁気汚染粒子に関する磁気フィルタ効果が向上される。更に、このことはフィルタリングを通る十分で均一な流れを作り出し、該フィルタリングは汚染粒子の均一な負荷にさらされることになる。
【0026】
本発明の更なる展開において、管状ハウジング内に配置される外付けの粗フィルタ、例えば、こし器挿入部なども配置される。
本発明に基づくバルブは、いわゆる2/2ウェイバルブとして構成されていてもよい。この場合、1片の磁極片にのみ貫通孔が施されており、該貫通孔はバルブチャンバ側のシールシート内にあるものを排出させる。この磁極片は、プレス成形やはんだ付けなどでバルブハウジングとともに外側に強固に固着されることが望ましい。他方の磁極片は、前述の流路を有しており、それによって流体が継続的に該磁極片の側面を通過してバルブチャンバに流れる。球状のバルブアーマチュアは、2つの安定した端部位置を各磁極片に1つずつ有し、貫通孔の配置されている磁極片のバルブシートは、閉じた状態か開いた状態にされる。
【0027】
バルブが開いた状態でも球状バルブアーマチュアが正確に中心に位置決めされる対称的な配置を実現するため、シールシートに対応する円錐状シートを備えた、対応する有底孔を、前記のシールシートと対向する磁極片に設けてもよい。
本発明はいわゆる3/2ウェイバルブとして構成されてもよい。このためには、両方の磁極片には、対応する貫通孔とバルブシートとが設けられる。外側に流路を備えた磁極片では、貫通孔に連設された、磁極片の穴に中央管が挿入され、例えばプレス成形やはんだ付けによって強固に固着されることが望ましい。必要に応じて、中央管と磁極片の間にシーリング部材を設けてもよい。
【0028】
上述の実施例において、中央管は連結側でバルブハウジングから突出し、この箇所で、例えばプレス成形やはんだ付けによってハウジングに固定される。該中央管は、その際、冷却回路等の流体回路に対する連結管として直接用いられてもよい。該中央管は、バルブハウジングに対して、軸方向と径方向の両方の方向について、例えばプレス成形やはんだ付けのような1つの組立工程で取り付けられてもよい。
【0029】
適切な直径にすることで、中間スペースが中央管の外壁とバルブハウジングの内壁との間に画定される。中間スペースは外側の流路を経由してバルブチャンバに接続される。該中間スペースは、3/2ウェイバルブの場合、例えばチューブラインをバルブハウジングの対応する穴に挿入し、はんだ付けなどで強固に固着することによって流入ラインと連結される。
【0030】
本発明の特別な実施例において、T型或いはY型の管状ハウジングが、内部構造部品を組み付ける前に設けられる。環状磁石を有する2片の磁極片、ガイド、スペーサ或いはフィルタリング及び、必要に応じてシーリング部材、を管状ハウジングの中に中央管とともに挿入し、1つの組立工程で固定する。コイルのみが後に管状バルブハウジングの直線連続部分上に差し込まれ、バルブが完成する。
【0031】
本発明の模範的な実施例は図示されており、以下で図面に基づいた詳細が記載されている。
図1に基づくバルブ1は、制御コイル3と共に配置された管状バルブハウジングを有する。制御コイル3において、制御コイル3の内径に対してバルブハウジング2の外径に偏差がある場合、アダプタ部はバルブハウジング2の制御コイルへの取り付けを確実にし、制御コイル3内の磁束を増強する。
【0032】
バルブ1の内部構造部品は、制御コイル3の領域におけるバルブハウジング2内に配置されている。
具体的には、これらは2片の磁極片5、6であり、これらの磁極片の内端はそれぞれ環状段部7、8を有する。環状磁石として構成された2つの永久磁石9、10は、環状段部7、8の停止部に達するまで磁極片5、6上に差し込まれる。永久磁石9、10間に配置されているのはスペーサリング11で、これは同時に球状バルブボディ12のフィルタ部とガイドリングとしても機能する。バルブボディ12は磁性体或いは磁化可能な材料で形成されており、バルブアーマチュアとして直接用いられる。
【0033】
磁極片5は貫通孔13を有し、該貫通孔13は球面状バルブシート14内にあるものを排出させる。貫通孔13は違った形にも構成可能であり、例えばバルブチャンバ15内の円錐状シートとして設計可能である。対極磁極片6は、先端部に球面状シート17を有する有底孔16のみを備えている。該シート17もまた、例えばバルブボディ12の球面状シートのように違った形にも構成可能である。
【0034】
磁極片6は外側に平滑面18を有し、磁極片6とバルブハウジング2の間の箇所に流路19が形成される。
バルブ1の全ての内部構成部品は、2つの周辺延出ビード20、21の間のバルブハウジング2内にプレス成形され、軸方向に固定される。
【0035】
バルブハウジング2の端部に配置されているのは接続管22、23で、該接続管22、23を介して各流体回路にバルブが接続される。この模範的な実施例において、接続管22、23は単体としてバルブハウジング2上に型成形される。このことによりこの部分には接着部がなく、よって密閉に関する問題も生じない。
【0036】
図1によると、流体は接続管23を経由してバルブ1に供給される。流体は磁極片6とバルブハウジング2との間の流路19を通過し、バルブチャンバ15部分に流入する。流体はまずここで永久磁石10に沿ってその外側を流れ、スペーサリング11に流入する。スペーサリング11は径方向にも軸方向にも両方向に浸透性を有している。その結果、流体は反対の永久磁石9にも流れる。該永久磁石9、10は、バルブハウジング2の内径に比較して、より小さな外径を有する。それにより、永久磁石9、10とバルブハウジング2の間に流体が流れるためと磁性汚染粒子が蓄積されるための適度なスペースが確保される。スペーサリング11は機械的フィルタ部としても機能し、流体中の非磁性汚染粒子がバルブチャンバ15内に侵入する前に非磁性汚染粒子を捕らえることができる。同時に、スペーサリング11は球状バルブボディ12のガイドとしても機能する。
【0037】
図示バルブ1の切換設定の際には、2/2ウェイバルブは閉じた状態にある。すなわちバルブボディ12はバルブシート14上に乗っており、貫通孔13を塞ぐ。制御コイル3が作動することによって、バルブボディ12が球状シート17に当り、バルブチャンバ15内の貫通孔13が開く。こうしてバルブボディ12を反対の位置に切り換えることができる。該切換設定によって、流体は貫通孔13を経由し、接続管22に到達するまで流れることが可能になる。
【0038】
永久磁石9、10は、同極を内側、すなわちスペーサリング11に向けて、対極を接続管22、23に向けて並べられている。よって永久磁石9、10ではバルブ軸に平行の方向に磁力線が延びている。このことにより、バルブシート14部分或いは球状シート17部分に永久磁場が形成され、バルブボディ12が各端部位置に保持される。バルブ1の双安定配置はこのようにして実現する。
【0039】
永久磁石9、10は、バルブボディ12に直接近接するようバルブハウジング2内に配置されることから、非常に小さく形成されている。加えて、永久磁石9、10をバルブシート14或いは球状シート17部分、すなわちバルブボディ12の端部位置に配置することにより、磁力を特に効率よく作用させることができるようになっている。よって、磁石のサイズが多少小さいものであっても、十分な密閉機能と安定性のある切換設定を確保することができる。
【0040】
図2によるバルブの配置は、上記の模範的な実施例に本質的に一致する。相違点は、図2のバルブが3/2ウェイバルブとして構成されている点である。
このため、接続管23は磁極片6まで延出している中央管24に挿入されており、磁極片6は中央管24を挿入するロケーションホール25を有する。
【0041】
磁極片6中のロケーションホール25は、貫通孔26によってバルブチャンバ15内まで延出している。球面状或いは円錐状バルブシート27は磁極片6の出口部分に配置されており、バルブの切換設定によってバルブシート14と交互に切換開閉するようになっている。
【0042】
穴30を経由して流入ライン31に接続している中間スペース29は、中央管24とケース部28との間に配置される。
上述の実施例において、シーリング部材32も磁極片5の環状溝33に挿入され、外側ビード34からもわかるように、プレス成形或いははんだ付けされている。
【0043】
図2の3/2ウェイバルブは流入ライン31と2本の出力ラインを有する。そのうちの1本の出力ラインは、前述の模範的な実施例にもあるとおり、接続管22で形成されているが、他方の出力ラインは接続管23で形成されており、これは2/2ウェイ型では流入ラインとして機能する。
【0044】
流入は中間スペース29を経由して流路19の方向に起こる。前述の模範的な実施例と同様に、流体は永久磁石9、10、スペーサ、及びガイドリング11を通過して流れる。永久磁石9、10はここでは磁気フィルタ部として機能し、磁性汚染粒子を阻止する。一方、スペーサ及びガイドリング11は径方向と軸方向の流体に対し浸透性のあるフィルタリングとして構成されている。流体はこのようにしてバルブチャンバ15内に入る。
【0045】
流体は貫通孔13、或いはバルブの切換設定によっては貫通孔26を経由して流出する。図示された切換設定においては、バルブシート27が開いた状態となっている一方で、バルブシート14はバルブボディ12によって閉じられている。よって流体は該切換設定においては、出力ライン23の方向に流れる。
【0046】
切換を開始するために制御コイル3にコントロールパルスが送られると、バルブシート27が閉じられると同時にバルブシート14が開かれる。こうすることによって、流体が貫通孔13を通り、接続管22の方向に流れる。制御コイル3と永久磁石9、10は前述の模範的な実施例と同様に作用する。
【0047】
シーリング部材32でも示されているように、磁極片5とバルブハウジング2との間が、できる限り強固に密閉されるよう注意を払わなければならない。そのために環状シーリング部材が使用されているのは一例に過ぎない。平面プレス成形或いははんだ付けでも可能である。このような配置は、図1に基づいた模範的な実施例に合致する。
【0048】
中央管24は、磁極片6に対応した形で密閉されなければならない。必要であれば、ここでは詳細には触れていないが、シーリング部材を用いてもよい。図2に基づく実施例において、中央管24は面接触しているので、プレス成形やはんだ付けによって強固な密閉を可能にしている。
【0049】
図2に図示のとおり、中央管24に当接するビード20からも明らかなように、中央管24は軸方向及び径方向の両方向にプレス成形もしくははんだ付けで固定される。この場合、中間スペース29と流路19との間に十分な流路を常に残しておくために、ビード20が表面全体に当接しないように注意を払わなくてはならない。
【0050】
上述の実施例は、非常に低い製造コストで製造可能な極小型の構造構成を示している。非常に過酷な状態で使用されるにもかかわらず、確実に長期の安定性を確保している。特に、バルブボディ12の質量の減少はバルブシート14、27それぞれへの衝撃振動も減少させ、従来のバルブと比較して、低い動作雑音レベルと、耐摩耗性の向上を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく2/2ウェイバルブの縦断面図である。
【図2】同様の3/2ウェイバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
1…バルブ、2…バルブハウジング、3…制御コイル、4…アダプタ部、5…磁極片、6…磁極片、7…環状段部、8…環状段部、9…永久磁石、10…永久磁石、11…スペーサリング、12…バルブボディ、13…貫通孔、14…バルブシート、15…バルブチャンバ、16…有底孔、17…球面状シート、18…平滑面、19…流路、20…ビード、21…ビード、22…接続管、23…接続管、24…中央管、25…ロケーションホール、26…貫通孔、27…バルブシート、28…ケース部、29…中間スペース、30…穴、31…流入ライン、32…シーリング部材、33…環状溝、34…ビード
本発明は請求項1の前提部分に基づく双安定電磁バルブに関するものである。このタイプは、公報DE37 18 490或いはEP10 54 200に記載の冷却回路の類に使用される。
このようなバルブにおいては、バルブハウジングの外側、バルブチャンバの隣、或いは磁極片の隣に永久磁石を配置することにより、双安定状態が実現される。その結果、バルブボディが磁極片に対して2つの端部位置を有することになり、バルブボディは永久磁石によってその位置に保持される。
【0002】
一構成において、既知のバルブは磁極の軸方向の延長線上に制御コイルを有し、制御コイルの励磁によって、バルブボディの2つの端部位置に向かう異なる誘引力を引き起こす。別の既知のものでは、制御コイルがバルブチャンバの隣に横方向に配置されている。この既知のものでは、バルブボディ上の2つの端部位置において制御コイルに均等な誘引力を引き起こすが、磁気回帰シートの不足、或いは閉磁ではない状態のため、永久磁石のサイズは比較的大きなものでなくてはならず、それは製造コストに影響してくる。
【0003】
前述の従来の技術に関連した本発明の目的は、小型で製造コストを抑えたバルブを提供することである。
この目的は、その特徴部分を有する請求項1の前提部分に基づくバルブによって達成される。
【0004】
下位請求項に規定された態様によって、本発明の有利な実施例と展開が可能となる。
本発明に基づくバルブは、少なくとも1つの永久磁石がバルブチャンバ内部に配置されていることに特徴付けられる。この場合、永久磁石とバルブの中を流れる流体との間の接触は受容される。しかし、この構成の有利な点は、永久磁石がバルブハウジング或いは磁極片に直接近接して配置されており、それによって小型化が可能であるという点である。
【0005】
本発明の特別な実施例において、前記バルブの構成は、バルブチャンバが制御コイル内部に完全に配置されるよう、小型にされている。制御コイルに対するバルブチャンバの軸方向への磁力線の導入は、更に有利な点をもたらす。
例えば、バルブ一式は、制御コイルの既存の付属部品を用いて個別の位置に固定され得る。
【0006】
本発明の更なる展開において、少なくとも2つの永久磁石が備えられている。これらの永久磁石は軸方向に間隔をあけて配置されている。これは、バルブボディの2つの端部位置における安定性を、永久磁石のより強い引力によって増加させ、更に、各位置におけるバルブの密着性を向上させる。
【0007】
本発明の特別な実施例において、永久磁石の磁力線方向はバルブボディの移動方向と平行である。この磁力線方向は、バルブボディの端部位置における安定性を更に向上させる。
本発明の更なる展開において、この磁力線方向は、各バルブシートを覆い、バルブチャンバの方向にそれぞれの同極を向けて配置される環状磁石の使用も可能にする。この実施例では特に小型のものの作製が可能である。更に、この構成の有利な点は、合成磁界がバルブの中軸に回転対称関係にあり、磁気アーマチュアとして構成されたバルブボディに対して前記中軸に平行な引力を十分に発生させる点である。
【0008】
本発明の更なる展開において、これらの環状磁石は各磁極片上に装着させることも可能である。このためには各磁極片のシールシート部分に環状段部が設けられていることが望ましい。よって各環状磁石は環状段部に当接するまで、それぞれの磁極片上に単に差し込むことによって取り付けが可能になる。
【0009】
永久磁石間及び磁極片間の間隔を規定するスペーサリングも備えられていることが望ましい。スペーサリングは、磁極片と永久磁石に単に組み付けるだけで磁極片と永久磁石とを相互に位置決めし、これらをバルブハウジング内の所定の箇所に保持するために用いられる。
【0010】
バルブボディは好ましくは球状に構成される。球状のバルブボディは、バルブボディに別途にシーリング部材を付加しなくても、直接付随のシールシート上に、例えば円錐状シート上に、密閉状態で配置される。
先行技術に基づく実施例では、別体の球体がシーリング部材として、相応な大きい寸法のバルブボディに固定される。バルブボディを球状に構成することは、バルブボディの構造形を小さくするだけでなく、球面状シールシートなどにおけるセンタリングを正確にさせると共に、バルブチャンバへの摩擦を減少させ、バルブボディに十分な可動性を与えることを可能にする。
【0011】
球状バルブボディの小型化は、シールシートに対するバルブボディの衝撃を弱め、それによりノイズ発生が減少し、耐用年数が延びる。バルブシートへの負荷の減少は必要となる部品を減らすため、製造に際する複雑性も減少する。場合によって、バルブシート或いはバルブシートを囲む磁極片は、硬化されたものである必要がなくなる。
【0012】
バルブボディ、具体的には上記の球状のバルブボディは、好ましくはバルブチャンバ内部のガイドリングを使用することにより、ガイドされる。ガイドリングはバルブボディに外側からガイドを行う。本発明の更なる展開において、ガイドリングは同時に、永久磁石のスペーサリングとして構成され得る。
【0013】
汚染粒子をシールシートに寄せ付けないよう、フィルタ部が設けられていることが好ましい。これがなければ機能不良が生じ得る。冷却回路においては何よりも密閉性が要求される。これらの冷却回路の組立工程、例えばはんだ付けの工程やそのほかの作業工程などにおいて、汚染粒子の侵入を完全には防ぐことができない。汚染物質の侵入は生産段階においてのみ起こるもので、閉回路システムの中で1回の流体の濾過をするのに適したフィルタ部は、バルブシートの汚染を長期にわたって防ぐことができる。
【0014】
本発明の特に好ましい実施例において、フィルタ部は、同時にバルブボディのガイドリングとして構成されている。更に、フィルタ部は永久磁石間のスペーサリングとしても構成可能である。両方の構造において、必要なバルブ部品の数は減少される。
【0015】
本発明の特に有利な展開においては、1つの部品が同時にスペーサリング、ガイドリングそしてフィルタ部として構成される。こうすることで、3つの異なった機能が1つの部品によって担われ、それがこれらの機能のための部品数を最小限にすることにつながる。
【0016】
バルブハウジングは円形チューブとして構成されることが望ましい。円形チューブは、通常は円柱状の導管を備えている制御コイルの内部に組み込むことが特に容易である。制御コイル内部に遊びなしで円形チューブを正確に中央に位置決めし、制御コイルの磁束を向上させる、すなわち増大させるために、必要に応じて、アダプタスリーブを外側に取り付けてもよい。
【0017】
更に、円形チューブハウジングは円柱状の内壁を有しており、この内壁には例えば磁極片や他の部分に対するシールボンドが面設置される。
バルブハウジングは単体として構成されることが望ましい。そうすることによって、密閉の問題を伴う接合箇所がなくなり、検査が不要となる。円形チューブとの組み合わせにおいて、この構成は非常に単純な単体形状をなし、例えば接続チューブをその端部に接続するだけでよくなる。ここで、接続チューブははんだで固定されるか、挿入されるか、或いは他の既知の接続方法を用いてバルブハウジングに取り付けられる。
【0018】
少なくとも1片の磁極片には、バルブ軸の外側、或いはバルブボディの作用範囲の外側に1つ或いはそれ以上の流路が設けられていることが好ましい。これにより、バルブボディが設置されているバルブチャンバ内部と、この磁極片の一端の対応するバルブ連結部とを定常的に接続することができる。この付随する連結部とバルブチャンバとの接続は、バルブボディの動きに決して影響されることがない。上記の流路は、ここでは磁極片の外側或いは内側に配置される(穴などを用いて)。
【0019】
周辺に配置された数個の流路は、バルブチャンバに均一な流量をもたらすよう設けられていることが好ましい。これにより、バルブの流量状態と抵抗が規定される。
更なる展開において、磁極片は非円形の横断面を有する。これにより1つの、或いは複数の流路が磁極片とバルブハウジングの内壁との間の空間によって形成される。
【0020】
これらの流路の可能な実施例の一つにおいては、磁極片がバルブハウジングの内壁に強固に当節する領域が流路間に生じるよう、もともと円柱状であった磁極片に、滑らかな外表面を設ける。これにより磁極片がバルブハウジングの中心に据えられる。
【0021】
本発明のもうひとつの有用な実施例において、流路は永久磁石によって規定される。これは具体的には、外側に流路が規定された1つ或いはそれ以上の環状磁石が配置されている実施例によって実現される。1つ或いは複数の永久磁石への流体の流入は、磁気粒子を永久磁石上に留めることによって、付加的なフィルタ効果をもたらす。
【0022】
具体的には、前述の環状磁石とスペーサスリーブを備えた構造上の構成において、バルブは、磁極片2片、スペーサスリーブ及び球状のバルブボディを連結させ、その後、それをチューブ内部にプレス成形及び/或いは、はんだ付けで取り付けることによって組み立てられる。このプレス成形及び/或いははんだ付けは同時に磁極片とハウジングとをシールする作用も奏する。特にプレス成形の際は、大きな接触面がハウジングと磁極片との間に設けられ、強固に取り付けられる。
【0023】
必要に応じて、エラストマーやテフロンといったようなシーリング部材をこの目的で用いることも可能である。
外面ビード内をプレスすることによって、他の効果が得られる。例えば、密着して配置された内部構造部品は、1つ或いはそれ以上のビードを用いて軸方向における所定の箇所に保持される。
【0024】
ガイド、フィルタ及び/或いはスペーサリングは、流体を軸方向と径方向の両方向に流入させることができるように構成されることが望ましい。このことにより様々な効果が得られる。特にハウジングの内壁に沿った流路に関して有益である。
【0025】
一方で、このことは個々の環状構造部品が強固に連結されていてもバルブチャンバには十分に、そして均一に流体が供給されることを確実にする。他方では、2つの環状磁石が設けられた場合、流体は両方の環状磁石に向かって流れ、その結果、磁気汚染粒子に関する磁気フィルタ効果が向上される。更に、このことはフィルタリングを通る十分で均一な流れを作り出し、該フィルタリングは汚染粒子の均一な負荷にさらされることになる。
【0026】
本発明の更なる展開において、管状ハウジング内に配置される外付けの粗フィルタ、例えば、こし器挿入部なども配置される。
本発明に基づくバルブは、いわゆる2/2ウェイバルブとして構成されていてもよい。この場合、1片の磁極片にのみ貫通孔が施されており、該貫通孔はバルブチャンバ側のシールシート内にあるものを排出させる。この磁極片は、プレス成形やはんだ付けなどでバルブハウジングとともに外側に強固に固着されることが望ましい。他方の磁極片は、前述の流路を有しており、それによって流体が継続的に該磁極片の側面を通過してバルブチャンバに流れる。球状のバルブアーマチュアは、2つの安定した端部位置を各磁極片に1つずつ有し、貫通孔の配置されている磁極片のバルブシートは、閉じた状態か開いた状態にされる。
【0027】
バルブが開いた状態でも球状バルブアーマチュアが正確に中心に位置決めされる対称的な配置を実現するため、シールシートに対応する円錐状シートを備えた、対応する有底孔を、前記のシールシートと対向する磁極片に設けてもよい。
本発明はいわゆる3/2ウェイバルブとして構成されてもよい。このためには、両方の磁極片には、対応する貫通孔とバルブシートとが設けられる。外側に流路を備えた磁極片では、貫通孔に連設された、磁極片の穴に中央管が挿入され、例えばプレス成形やはんだ付けによって強固に固着されることが望ましい。必要に応じて、中央管と磁極片の間にシーリング部材を設けてもよい。
【0028】
上述の実施例において、中央管は連結側でバルブハウジングから突出し、この箇所で、例えばプレス成形やはんだ付けによってハウジングに固定される。該中央管は、その際、冷却回路等の流体回路に対する連結管として直接用いられてもよい。該中央管は、バルブハウジングに対して、軸方向と径方向の両方の方向について、例えばプレス成形やはんだ付けのような1つの組立工程で取り付けられてもよい。
【0029】
適切な直径にすることで、中間スペースが中央管の外壁とバルブハウジングの内壁との間に画定される。中間スペースは外側の流路を経由してバルブチャンバに接続される。該中間スペースは、3/2ウェイバルブの場合、例えばチューブラインをバルブハウジングの対応する穴に挿入し、はんだ付けなどで強固に固着することによって流入ラインと連結される。
【0030】
本発明の特別な実施例において、T型或いはY型の管状ハウジングが、内部構造部品を組み付ける前に設けられる。環状磁石を有する2片の磁極片、ガイド、スペーサ或いはフィルタリング及び、必要に応じてシーリング部材、を管状ハウジングの中に中央管とともに挿入し、1つの組立工程で固定する。コイルのみが後に管状バルブハウジングの直線連続部分上に差し込まれ、バルブが完成する。
【0031】
本発明の模範的な実施例は図示されており、以下で図面に基づいた詳細が記載されている。
図1に基づくバルブ1は、制御コイル3と共に配置された管状バルブハウジングを有する。制御コイル3において、制御コイル3の内径に対してバルブハウジング2の外径に偏差がある場合、アダプタ部はバルブハウジング2の制御コイルへの取り付けを確実にし、制御コイル3内の磁束を増強する。
【0032】
バルブ1の内部構造部品は、制御コイル3の領域におけるバルブハウジング2内に配置されている。
具体的には、これらは2片の磁極片5、6であり、これらの磁極片の内端はそれぞれ環状段部7、8を有する。環状磁石として構成された2つの永久磁石9、10は、環状段部7、8の停止部に達するまで磁極片5、6上に差し込まれる。永久磁石9、10間に配置されているのはスペーサリング11で、これは同時に球状バルブボディ12のフィルタ部とガイドリングとしても機能する。バルブボディ12は磁性体或いは磁化可能な材料で形成されており、バルブアーマチュアとして直接用いられる。
【0033】
磁極片5は貫通孔13を有し、該貫通孔13は球面状バルブシート14内にあるものを排出させる。貫通孔13は違った形にも構成可能であり、例えばバルブチャンバ15内の円錐状シートとして設計可能である。対極磁極片6は、先端部に球面状シート17を有する有底孔16のみを備えている。該シート17もまた、例えばバルブボディ12の球面状シートのように違った形にも構成可能である。
【0034】
磁極片6は外側に平滑面18を有し、磁極片6とバルブハウジング2の間の箇所に流路19が形成される。
バルブ1の全ての内部構成部品は、2つの周辺延出ビード20、21の間のバルブハウジング2内にプレス成形され、軸方向に固定される。
【0035】
バルブハウジング2の端部に配置されているのは接続管22、23で、該接続管22、23を介して各流体回路にバルブが接続される。この模範的な実施例において、接続管22、23は単体としてバルブハウジング2上に型成形される。このことによりこの部分には接着部がなく、よって密閉に関する問題も生じない。
【0036】
図1によると、流体は接続管23を経由してバルブ1に供給される。流体は磁極片6とバルブハウジング2との間の流路19を通過し、バルブチャンバ15部分に流入する。流体はまずここで永久磁石10に沿ってその外側を流れ、スペーサリング11に流入する。スペーサリング11は径方向にも軸方向にも両方向に浸透性を有している。その結果、流体は反対の永久磁石9にも流れる。該永久磁石9、10は、バルブハウジング2の内径に比較して、より小さな外径を有する。それにより、永久磁石9、10とバルブハウジング2の間に流体が流れるためと磁性汚染粒子が蓄積されるための適度なスペースが確保される。スペーサリング11は機械的フィルタ部としても機能し、流体中の非磁性汚染粒子がバルブチャンバ15内に侵入する前に非磁性汚染粒子を捕らえることができる。同時に、スペーサリング11は球状バルブボディ12のガイドとしても機能する。
【0037】
図示バルブ1の切換設定の際には、2/2ウェイバルブは閉じた状態にある。すなわちバルブボディ12はバルブシート14上に乗っており、貫通孔13を塞ぐ。制御コイル3が作動することによって、バルブボディ12が球状シート17に当り、バルブチャンバ15内の貫通孔13が開く。こうしてバルブボディ12を反対の位置に切り換えることができる。該切換設定によって、流体は貫通孔13を経由し、接続管22に到達するまで流れることが可能になる。
【0038】
永久磁石9、10は、同極を内側、すなわちスペーサリング11に向けて、対極を接続管22、23に向けて並べられている。よって永久磁石9、10ではバルブ軸に平行の方向に磁力線が延びている。このことにより、バルブシート14部分或いは球状シート17部分に永久磁場が形成され、バルブボディ12が各端部位置に保持される。バルブ1の双安定配置はこのようにして実現する。
【0039】
永久磁石9、10は、バルブボディ12に直接近接するようバルブハウジング2内に配置されることから、非常に小さく形成されている。加えて、永久磁石9、10をバルブシート14或いは球状シート17部分、すなわちバルブボディ12の端部位置に配置することにより、磁力を特に効率よく作用させることができるようになっている。よって、磁石のサイズが多少小さいものであっても、十分な密閉機能と安定性のある切換設定を確保することができる。
【0040】
図2によるバルブの配置は、上記の模範的な実施例に本質的に一致する。相違点は、図2のバルブが3/2ウェイバルブとして構成されている点である。
このため、接続管23は磁極片6まで延出している中央管24に挿入されており、磁極片6は中央管24を挿入するロケーションホール25を有する。
【0041】
磁極片6中のロケーションホール25は、貫通孔26によってバルブチャンバ15内まで延出している。球面状或いは円錐状バルブシート27は磁極片6の出口部分に配置されており、バルブの切換設定によってバルブシート14と交互に切換開閉するようになっている。
【0042】
穴30を経由して流入ライン31に接続している中間スペース29は、中央管24とケース部28との間に配置される。
上述の実施例において、シーリング部材32も磁極片5の環状溝33に挿入され、外側ビード34からもわかるように、プレス成形或いははんだ付けされている。
【0043】
図2の3/2ウェイバルブは流入ライン31と2本の出力ラインを有する。そのうちの1本の出力ラインは、前述の模範的な実施例にもあるとおり、接続管22で形成されているが、他方の出力ラインは接続管23で形成されており、これは2/2ウェイ型では流入ラインとして機能する。
【0044】
流入は中間スペース29を経由して流路19の方向に起こる。前述の模範的な実施例と同様に、流体は永久磁石9、10、スペーサ、及びガイドリング11を通過して流れる。永久磁石9、10はここでは磁気フィルタ部として機能し、磁性汚染粒子を阻止する。一方、スペーサ及びガイドリング11は径方向と軸方向の流体に対し浸透性のあるフィルタリングとして構成されている。流体はこのようにしてバルブチャンバ15内に入る。
【0045】
流体は貫通孔13、或いはバルブの切換設定によっては貫通孔26を経由して流出する。図示された切換設定においては、バルブシート27が開いた状態となっている一方で、バルブシート14はバルブボディ12によって閉じられている。よって流体は該切換設定においては、出力ライン23の方向に流れる。
【0046】
切換を開始するために制御コイル3にコントロールパルスが送られると、バルブシート27が閉じられると同時にバルブシート14が開かれる。こうすることによって、流体が貫通孔13を通り、接続管22の方向に流れる。制御コイル3と永久磁石9、10は前述の模範的な実施例と同様に作用する。
【0047】
シーリング部材32でも示されているように、磁極片5とバルブハウジング2との間が、できる限り強固に密閉されるよう注意を払わなければならない。そのために環状シーリング部材が使用されているのは一例に過ぎない。平面プレス成形或いははんだ付けでも可能である。このような配置は、図1に基づいた模範的な実施例に合致する。
【0048】
中央管24は、磁極片6に対応した形で密閉されなければならない。必要であれば、ここでは詳細には触れていないが、シーリング部材を用いてもよい。図2に基づく実施例において、中央管24は面接触しているので、プレス成形やはんだ付けによって強固な密閉を可能にしている。
【0049】
図2に図示のとおり、中央管24に当接するビード20からも明らかなように、中央管24は軸方向及び径方向の両方向にプレス成形もしくははんだ付けで固定される。この場合、中間スペース29と流路19との間に十分な流路を常に残しておくために、ビード20が表面全体に当接しないように注意を払わなくてはならない。
【0050】
上述の実施例は、非常に低い製造コストで製造可能な極小型の構造構成を示している。非常に過酷な状態で使用されるにもかかわらず、確実に長期の安定性を確保している。特に、バルブボディ12の質量の減少はバルブシート14、27それぞれへの衝撃振動も減少させ、従来のバルブと比較して、低い動作雑音レベルと、耐摩耗性の向上を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく2/2ウェイバルブの縦断面図である。
【図2】同様の3/2ウェイバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
1…バルブ、2…バルブハウジング、3…制御コイル、4…アダプタ部、5…磁極片、6…磁極片、7…環状段部、8…環状段部、9…永久磁石、10…永久磁石、11…スペーサリング、12…バルブボディ、13…貫通孔、14…バルブシート、15…バルブチャンバ、16…有底孔、17…球面状シート、18…平滑面、19…流路、20…ビード、21…ビード、22…接続管、23…接続管、24…中央管、25…ロケーションホール、26…貫通孔、27…バルブシート、28…ケース部、29…中間スペース、30…穴、31…流入ライン、32…シーリング部材、33…環状溝、34…ビード
Claims (31)
- 双安定電磁バルブであって、バルブチャンバを2片の磁極片の間に有し、バルブボディが2つの端部位置の間で移動可能であって、該バルブボディが少なくとも1つの永久磁石と少なくとも1つの制御コイルに対する磁気アーマチュアとして構成され、永久磁石(9、10)がバルブハウジング(2)内部に配置されたことを特徴とする双安定電磁バルブ。
- バルブチャンバ(15)が制御コイル(2)内部に配置されたことを特徴とする請求項1記載のバルブ。
- 少なくとも2つの永久磁石(9、10)を有することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 1つ或いは複数の永久磁石(9、10)がバルブシート(17、27)の隣に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 永久磁石(9、10)の磁力線の方向が軸方向に延びていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 1つ或いは複数の永久磁石(9、10)が環状磁石として構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- スペーサリング(11)が2つの環状磁石(9、10)の間に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 磁気アーマチュアとして構成されたバルブボディ(12)が球状であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- バルブボディ(12)にガイドリング(11)が配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- バルブボディ(12)に対してガイドリングがスペーサリング(11)として環状磁石(9、10)の間に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- フィルタ部(11)を有することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- フィルタ部(11)がバルブボディのガイドリングとして構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- フィルタ部(11)が環状磁石(9、10)間のスペーサリングとして構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- バルブハウジング(2)が円形チューブとして形成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- バルブハウジング(2)が単体として構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 1つ或いはそれ以上の流路(19)がバルブ軸の外側の磁極片(6)に設けられたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 周辺に配置された複数の流路(19)がバルブ軸の外側の磁極片(6)に設けられたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 磁極片(6)の外形の断面が非円形であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- バルブ軸の外側に配置された流路(19)が、少なくとも1つの永久磁石(9、10)を通過する経路を有することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 少なくとも1つの磁極片(5、6)がハウジングにプレス成形或いははんだ付けされていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 少なくとも1つのシーリング部材(32)が磁極片(5)とバルブハウジング(23)の間に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- ビード(20、21)が内部構成部品を所定の位置に保持するためにバルブハウジング(2)内に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- ガイド、及び/或いは、フィルタ、及び/或いは、スペーサリング(11)が流体を軸方向及び径方向に流入させるように構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 外付けの粗フィルタが設置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 2/2ウェイバルブとして構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 3/2ウェイバルブとして構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 中央管が流体密閉の状態でバルブハウジング(2)内の磁極片(6)に接続されていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- シーリング部材が中央管(24)とそれに付随する磁極片(6)との間に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 管状のバルブハウジングがT或いはY型に構成されたことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のバルブ。
- 冷却システムの冷却回路であって、複数の冷却コンパートメントを有すると共に、コンプレッサと、コンデンサと、複数のエバポレータとを有していて、これらのそれぞれが冷却コンパートメントのうちの1つに配置されており、あらかじめ定められたオペレーションモードに基づいてコンデンサを1つ以上のエバポレータに接続させるための少なくとも1つの電気制御バルブを備え、該制御バルブ(1)が前記請求項のいずれかに記載のバルブとして構成されたことを特徴とする冷却回路。
- 冷却回路を有し、該冷却回路が請求項30に記載の冷却回路として構成されたことを特徴とする家庭電化機器、具体的には冷蔵庫或いは冷凍庫。
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