JP2004324659A

JP2004324659A - パイロット式電磁弁

Info

Publication number: JP2004324659A
Application number: JP2003115811A
Authority: JP
Inventors: Masanori Miyata; 雅則宮田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】主弁の動きを任意の位置に調節可能な制止部材を配設させることで、小動力で、かつ流量調節ができるパイロット式電磁弁を実現する。
【解決手段】主通水路５を開閉する主弁６と副通水路１４を開閉する電磁弁１７とを有し、この電磁弁１７の作動に応じて副通水路１４が開閉され、この副通水路１４の開閉により主弁６を開閉するパイロット式電磁弁において、主弁６に圧接するように配設され、主弁６の弁開度を規制する制止部材２７と、この制止部材に２７に連結され、制止部材２７を主弁６の弁開度を規制する位置に駆動するアクチュエータ２９とを有する。これにより、小動力で、かつ流量調節ができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主通水路を開閉する主弁と副通水路を開閉する電磁弁とを有し、電磁弁の作動により主弁を開閉するパイロット式電磁弁に関するものであり、特に、主通水路の流量調節に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のパイロット式電磁弁を手洗い器などに使用される給水装置に用いられたものがある。これは、給水源から水栓にかけての主通水路と、この主通水路を開閉するダイヤフラム式の主弁と、パイロット操作するための副通水路と、この副通水路を開閉する電磁弁とが備えられている。
【０００３】
そして、電磁弁を作動すると、副通水路側に通水が行われて、主通水路側の水圧が下降することで主弁が開かれて水栓から吐水されるようになっている。そして、電磁弁が停止すると、副通水路側の通水が遮断され、主通水路側の水圧が上昇することで主弁が閉じ水栓からの吐水が止まるようになっている。これにより、小動力の電磁弁を作動させて主通水路を開閉するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
登録実用新案第２１０７８１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１のようなこの種のパイロット式電磁弁によれば、弁座を開閉する主弁は、全開または閉塞のいずれか一方に切り換えるように構成されているため弁開度を可変して流量を制御する流量調節機能を備えていないのが一般的である。
【０００６】
また、このような主弁をモータなどのアクチュエータにより直接駆動させて弁開度を可変する方法もあるが、主通水路の水圧を締め切るためアクチュエータに求められる動力が大きくなってしまう問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、主弁の動きを任意の位置に調節可能な制止部材を配設させることで、小動力で、かつ流量調節ができるパイロット式電磁弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、主通水路（５）を開閉する主弁（６）と副通水路（１４）を開閉する電磁弁（１７）とを有し、この電磁弁（１７）の作動に応じて副通水路（１４）が開閉され、この副通水路（１４）の開閉により主弁（６）を開閉するパイロット式電磁弁において、
主弁（６）に圧接するように配設され、主弁（６）の弁開度を規制する制止部材（２７）と、この制止部材に（２７）に連結され、制止部材（２７）を主弁（６）の弁開度を規制する位置に駆動するアクチュエータ（２９）とを有することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、主弁（６）の弁開度を規制する制止部材（２７）と、この制止部材（２７）を主弁（６）の弁開度を規制する位置に制御するアクチュエータ（２９）とを有することにより、弁開度が制止部材（２７）により可変されるため主通水路（５）を通水する流量を調節できる。
【００１０】
また、弁開度を調節するために、主弁（６）を直接駆動させる方式ではなく、弁開度を規制する位置に制止部材（２７）側を駆動するため、駆動時に水圧の影響を受けることがないのでアクチュエータ（２９）の動力を小さくすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、制止部材（２７）は、電磁弁（１７）の通電により副通水路（１４）が開かれて主弁（６）が開弁側に開くときに、主弁（６）に圧接して弁開度を規制するように配設されたことを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、主弁（６）が開弁側に開くときに制止部材（２７）が主弁（６）に圧接されるため、請求項１で述べたように、主弁（６）が開弁側に開く前に、制止部材（２７）を規制する位置に駆動するため、制止部材（２７）の駆動時に水圧の影響を受けることがないのでアクチュエータ（２９）の動力を小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制止部材（２７）は、電磁弁（１７）の通電停止により副通水路（１４）が閉じられて主弁（６）が閉弁側に閉じるときに、主弁（６）に圧接して弁開度を規制するように配設されたことを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、主弁（６）が閉弁状態となる前に制止部材（２７）を規制する位置に駆動するため、制止部材（２７）の駆動時に水圧の影響を受けることがないのでアクチュエータ（２９）の動力を小さくすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、制止部材（２７）は、主弁（６）のリフト方向に対し直交方向に制止力を有するとともに、アクチュエータ（２９）により直交方向に往復動して主弁（６）の弁開度が規制されることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、制止部材（２７）は、主弁（６）のリフト方向に対し直交方向に制止力を有することにより、主弁（６）と、弁座との隙間、つまり弁開度が均等に確保できる。従って、主弁（６）の弁開度が同じ位置であっても流量の変動が少ない。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、制止部材（２７）は、回転力を往復運動に変換する回転／往復変換部材（２８）を介してアクチュエータ（２９）に連結され、アクチュエータ（２９）は回転する駆動手段であることを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、例えば、アクチュエータ（２９）として、モータを用いることにより小動力で対応可能である。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本発明のパイロット式電磁弁を適用した給水装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の給水装置は、台所の流し台や洗面所の洗面器などの給水に用いるものであり、水栓（図示せず）が設置される洗面台もしくは流し台などに配設させて、電動にて止水および給水ができるようになっている。
【００１７】
図１に示すように、給水装置は、青銅鋳物、または樹脂材料（例えば、ＰＰＳなど）よりなるボディ１、２が図示しないボルトなどの締結部材により連結固定され、ボディ２には、流入口３、流出口４およびこれらを連通する主通水路５（図中に一点鎖線で示す）が形成されている。
【００１８】
そして、主通水路５の途中にはダイヤフラム式の主弁６がボディ１、２の間に挟持されている。この主弁６にはオリフィス板としてのダイヤフラムプレート７がダイヤフラムホルダ８にて固設されている。また、主弁６は弁座９に着座可能であるとともに、バネ１０により着座方向に付勢されている。
【００１９】
また、流入口３の上流側には、３０メッシュ程度の図示しないフィルタが設けられている。これは主通水路５に大きなごみが流れて弁座９に噛みこんで、弁シール不良などを起こすのを防止するためである。合成樹脂製のダイヤフラムプレート７には、主通水路５と後述する主室とを貫通するオリフィス孔１３が複数個貫通状態にて形成されている。なお、流出口４は図示しない給水配管を介して洗面器に設けられた水栓に接続されている。
【００２０】
次に、主室１２は、主弁６にて区画形成され、この主室１２はダイヤフラムプレート７のオリフィス孔１３にて主弁６の上流側の主通水路５と連通している。また、主室１２はボディ１に形成された通水路１５ａを介して副室１６に連通され、副室１６は通水路１５ｂを介して流出口４と連通している。なお、主室１２から通水路１５ａ→副室１６→通水路１５ｂを経て流出口４に通水する通水経路を本発明の請求項で述べる副通水路１４と称する。
【００２１】
そして、この副通水路１４に流れる通水を開閉するための電磁弁１７が設けられている。この電磁弁１７は、副室１６内に円柱状の可動コア１８が設けられ、可動コア１８の先端面が通路１５ｂの開口面に着座して通路１５ｂを閉塞し得るようになっている。また、可動コア１８の後端面は僅かに隙間して固定コア１９が対向配置されている。この固定コア１９はコイル２０内に固定され、コイル２０はヨーク２１、第１リング２２、環状磁石２３、第２リング２４を介してボディ１に固定されている。
【００２２】
環状磁石２３は板厚方向に着磁されている。さらに、コイル２０、リング２２、２４、環状磁石２３の内孔を貫通するように円筒状シリンダ２５が設けられ、その内部に固定コア１９が挿入されるとともに、可動コア１８が軸線方向に移動可能に挿入されている。また、可動コア１８と固定コア１９との間には圧縮コイルバネ２６が介在され、可動コア１８を着座方向に付勢している。なお、電磁弁１７は図示しない水栓制御装置からの開閉信号を受けて副通水路１４の通水を開閉制御するようになっている。
【００２３】
次に、本実施形態では、主弁６の弁開度であるリフト量を調節できるように構成している。すなわち、主弁６が主通水路５を開弁したときに、主弁６のリフト量（弁開度）の上限を規制する制止部材２７を設けている。そして、その規制する位置を調節できるように構成している。具体的には、図１に示すように、主弁６が開弁したときに、ダイヤフラムプレート７の裏面側を制止部材２７の先端に圧接させることで、主弁６と弁座９との円周方向に形成される隙間の間隔の上限を規制するように構成している。これにより、隙間の通水面積を可変することで流量の調節ができる。また、制止部材２７は略円筒状に形成し、その先端が主弁６のリフト方向に対して直交する方向に制止力が掛かるようにボディ１に配設している。
【００２４】
さらに、その規制する位置は、制止部材２７が上下方向に往復動できるように回転／往復変換部材２８を介してアクチュエータ２９に連結されている。つまり、モータなどの回転力を有するアクチュエータ２９により駆動させることで、回転／往復変換部材２８により、回転力を往復運動に変換して制止部材２７を上下方向に往復移動するようにしている。このようにリフト量（弁開度）を制止部材２７の往復移動により任意の位置に調節することで、主通水路５を通水する流量を調節できる。なお、図中の３０はＯリングであり主室１２と外部とを気密している。
【００２５】
次に、以上の構成による給水装置の作動について説明する。まず、開弁指令および閉弁指令を受けたときの副通水路１４を開閉する電磁弁１７の作動について説明する。閉弁指令を受けたときには、コイル２０に電力が通電しないので、環状磁石２３からの磁束が第２リング２４、可動コア１８、固定コア１９、ヨーク２１、第１リング２２、環状磁石２３の順に流れる。これにより、可動コア１８と固定コア１９との間には吸引力が働く。しかし、固定コア１９と可動コア１８との離反距離が大きいので、これらコア同志の吸引力は弱く、バネ２６の付勢力が磁気吸引力を上回り、可動コア１８は閉弁状態を継続する。
【００２６】
そして、開弁指令を受けたときには、可動コア１８の閉弁状態において、コイル２０に上記磁束と同方向の磁束が発生する方向（これを正方向と定義する）に電流を流すと環状磁石２３による磁気吸引力が増大し、可動コア１８はバネ２６の付勢力に打ち勝って固定コア１９に接近する。そして、一度、可動コア１８が固定コア１９に接近し始めるとこれらコア１８、１９間のギャップが小さくなり、磁束吸引力がさらに大きくなり、可動コア１８は強固に吸引保持され、可動コア１８が開弁状態となる。
【００２７】
なお、この可動コア１８が開弁状態になったときにコイル２０への通電を停止してもコア１８、１９間のギャップが小さいので環状磁石２３の磁束による磁気吸引力だけでバネ２６の付勢力を上回り、可動コア１８は開弁状態を継続する。この可動コア１８の開弁状態から上述した磁束と逆方向に磁束を発生するように（これを逆方向と定義する）コイル２０に通電すると、固定コア１９に環状磁石２３からの磁束と反対向きの磁束が生じ、バネ２６の付勢力が磁気吸引力を上回り、可動コア１８は固定コア１９から離反し閉弁状態になる。
【００２８】
そして、図１に示すように、可動コア１８が閉弁し主弁６が弁座９に着座した状態においては、主弁６よりも上流側の主通水路５と主室１２がオリフィス孔１３を介して連通して、上流側主通水路５と主室１２内との水圧が等しくなりバネ１０の付勢力と受圧面積との差分の水圧による力が働き、主弁６が弁座９に着座した状態が保持される。この状態において、コイル２０に正方向の電流を通電すると可動コア１８が移動して通水路１５ｂの開口部が開き、通水路１５ａ、副室１６、通水路１５ｂ、流出口４が連通して主室１２内が下流側主通水路５と連通する。
【００２９】
これにより、主室１２の圧力が上流側通水路５の圧力より低くなり、主弁６の上流側通水路５の水圧により主弁６が弁座９から離れ、通水状態となる。この通水状態において、コイル２０に逆方向の電流を流すと可動コア１８が閉弁し、オリフィス孔１３を通って水が徐々に主室１２内に流れ込み、主弁６が次第に弁座９に接近しついには止水状態になる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、主弁６がリフト量（弁開度）を開弁側に開いたとき、つまり、通水状態のときに主通水路５を通水する流量を調節できるようになっているため、副通水路１４を開閉する電磁弁１７を作動させる前に、アクチュエータ２９を駆動させて所定の位置に制止部材２７を移動させておく。そして、電磁弁１７を作動させることで、副通水路１４が開弁して主弁６が開弁され、このときに主弁６が制止部材２７に圧接して規制された位置に制止する。これにより、その規制された位置に基づく流量が通水されるものである。
【００３１】
以上の第１実施形態のパイロット電磁弁によれば、主弁６のリフト量（弁開度）を規制する制止部材２７と、この制止部材２７を主弁６のリフト量（弁開度）を規制する位置に制御するアクチュエータ２９とを有することにより、リフト量（弁開度）が制止部材２７により可変できることで、主通水路５を通水する流量を調節できる。
【００３２】
また、制止部材２７は、電磁弁１７の通電により副通水路１４が開かれて主弁６が開弁側に開くときに、主弁６に圧接してリフト量（弁開度）の上限を規制するように配設されたことにより、主弁６が開弁側に開く前に制止部材２７を規制する位置に駆動するため、制止部材２７の駆動時に水圧の影響を受けることがないのでアクチュエータ２９の動力を小さくすることができる。
【００３３】
また、制止部材２７は、主弁６のリフト方向に対し直交方向に制止力を有することにより、主弁６と、弁座９との隙間、つまり弁開度が均等に確保できる。従って、主弁６の弁開度が同じ位置であっても流量の変動が少ない。
【００３４】
また、制止部材２７は、回転力を往復運動に変換する回転／往復変換部材２８を介してアクチュエータ２９に連結され、アクチュエータ２９は回転する駆動手段であることにより、例えば、アクチュエータ２９として、モータを用いることにより小動力で対応可能である。
【００３５】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、リフト量（弁開度）の上限を規制する位置を予め制止部材２７を移動させ、その後、主弁６が開弁したときに、ダイヤフラムプレート７の裏面側を制止部材２７の先端に圧接させるようにしたが、これに限らず、主弁６が開弁した後、つまり、主弁６が閉弁側に閉じるのを制止部材２７により制止させても良い。
【００３６】
具体的には、図２に示すように、制止部材２７の先端がダイヤフラムホルダ８に圧接するように、制止部材２７、回転／往復変換部材２８およびアクチュエータ２９をボディ２に配設している。そして、規制する位置への制止部材２７の移動を主弁６が開弁した後に駆動するようにしたものである。以下、このときの作動について説明する。
【００３７】
まず、主弁６が弁座９に着座した状態のとき、すなわち、主弁６が閉弁状態のときは、制止部材２７の先端が主弁６のダイヤフラムホルダ８の上面に当接する位置になるように設定されている。そして、この状態において、電磁弁１７のコイル２０に正方向の電流を通電すると可動コア１８が移動して通水路１５ｂの開口部が開き、通水路１５ａ、副室１６、通水路１５ｂ、流出口４が連通して主室１２内が下流側主通水路５と連通する。
【００３８】
これにより、主室１２の圧力が上流側通水路５の圧力より低くなり、主弁６の上流側通水路５の水圧により主弁６が弁座９から離れ、通水状態となる。この通水状態において、アクチュエータ２９を駆動させて所定の位置に制止部材２７を移動させておく。そして、電磁弁１７のコイル２０に逆方向の電流を流すと可動コア１８が閉弁し、オリフィス孔１３を通って水が徐々に主室１２内に流れ込み、主弁６が次第に閉弁状態となるが、ダイヤフラムホルダ８の上面に制止部材２７の先端が圧接することで制止力が掛かり規制された流量による通水状態が維持されるものである。そして、閉弁指令を受けたときは、アクチュエータ２９を駆動させて、閉弁状態に設定された位置に制止部材２７を移動させることで、主弁６が弁座９に接近しついには止水状態になる。
【００３９】
以上の第２実施形態のパイロット電磁弁によれば、制止部材２７は、電磁弁１７の通電停止により副通水路１４が閉じられて主弁６が閉弁側に閉じるときに、主弁６に圧接してリフト量（弁開度）を規制するように配設したことにより、主弁６が閉弁状態になる前に制止部材２７を規制する位置に駆動するため、制止部材２７の駆動時に水圧の影響を受けることがないのでアクチュエータ２９の動力を小さくすることができる。
【００４０】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、制止部材２７を上下方向に往復移動させるのに、回転／往復変換部材２８を介して回転力を有するアクチュエータ２９と連結させたが、これに限らず、制止部材２７を上下方向に往復移動させるアクチュエータでも良い。
【００４１】
また、以上の実施形態のパイロット電磁弁による給水装置は、台所の流し台や洗面所の洗面器などの給水に適用したが、これに限らず、公共向けの手洗い用自動水栓、公共向けのトイレ用自動水栓などにも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるパイロット電磁弁の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態におけるパイロット電磁弁の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
５…主通水路
６…主弁
１４…副通水路
１７…電磁弁
２７…制止部材
２８…回転／往復変換部材
２９…アクチュエータ

Claims

主通水路（５）を開閉する主弁（６）と副通水路（１４）を開閉する電磁弁（１７）とを有し、前記電磁弁（１７）の作動に応じて前記副通水路（１４）が開閉され、前記副通水路（１４）の開閉により前記主弁（６）を開閉するパイロット式電磁弁において、
前記主弁（６）に圧接するように配設され、前記主弁（６）の弁開度を規制する制止部材（２７）と、前記制止部材に（２７）に連結され、前記制止部材（２７）を前記主弁（６）の弁開度を規制する位置に制御するアクチュエータ（２９）とを有することを特徴とするパイロット式電磁弁。
前記制止部材（２７）は、前記電磁弁（１７）の通電により前記副通水路（１４）が開かれて前記主弁（６）が開弁側に開くときに、前記主弁（６）に圧接して弁開度を規制するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載のパイロット式電磁弁。
前記制止部材（２７）は、前記電磁弁（１７）の通電停止により前記副通水路（１４）が閉じられて前記主弁（６）が閉弁側に閉じるときに、前記主弁（６）に圧接して弁開度を規制するように配設されたことを特徴とする請求項１に記載のパイロット式電磁弁。
前記制止部材（２７）は、前記主弁（６）のリフト方向に対し直交方向に制止力を有するとともに、前記アクチュエータ（２９）により直交方向に往復動して前記主弁（６）の弁開度が規制されるように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のパイロット式電磁弁。
前記制止部材（２７）は、回転力を往復運動に変換する回転／往復変換部材（２８）を介して前記アクチュエータ（２９）に連結され、前記アクチュエータ（２９）は回転する駆動手段であることを特徴とする請求項４に記載のパイロット式電磁弁。