JP2004347076A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【目的】電磁コイルのコイル容量を大きく上げることなく大口径の大型弁に使用できる電磁弁を提供する。
【構成】コイルボビン２０の内方に固定鉄心３が固定配置され、固定鉄心３に対向して可動鉄心４が移動自在に配置され、可動鉄心４と固定鉄心３との間にプランジャースプリング５が縮設される。
可動鉄心４と弁座孔７を開閉する弁体９とは分離して形成され、ジョイントスプリングＳにて連結される。
ジョイントスプリングＳは、プランジャースプリング５のバネ力より弱く、且つ弁閉状態において、弁体９に加わる流体圧力による閉塞力より弱いバネ力を有する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電磁コイルに通電することにより生起する電磁力によって、可動鉄心を固定鉄心に向けて吸引し、一方電磁コイルへの通電を停止することによりプランジャースプリングのバネ力にて可動鉄心を固定鉄心より離反し、この可動鉄心の移動によって弁本体に形成される弁座孔を開閉する電磁弁に関し、流体の制御に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁弁について図２により説明する。
２０は筒部の両端に側方にのびる鍔部を備えた筒状をなすコイルボビンであり筒部の外周には電磁コイル２１が巻回される。
２２は、コイルボビン２０の内方の上端に固定配置された磁性材料よりなる固定鉄心であり、２３はコイルボビン２０の内方に上下方向移動自在に配置されるとともに固定鉄心２２の端面２２Ａに対向配置された可動鉄心であり、可動鉄心２３と前記固定鉄心の端面２２Ａとの間にはプランジャースプリング２４が縮設される。従って、可動鉄心２３はプランジャースプリング２４のバネ力によって固定鉄心２２の端面２２Ａより離反するよう付勢される。
２５は、内部に弁座孔２６を備える弁本体であり、右側方に開口する流出路２７と左側方に開口する流入路２８とは前記弁座孔２６を介して連絡される。
前記電磁コイル、固定鉄心２２、可動鉄心２３、プランジャースプリング２４によって電磁装置が形成されるもので、この電磁装置が弁本体２５上に配置される。以上によると可動鉄心２３は弁本体２５の上方開口より弁本体２５内に臨んで配置されるもので、可動鉄心２３の下端には弁座孔２６を開閉する弁体２９が配置される。
【０００３】
かかる電磁弁において、電磁コイル２１へ通電されると、電磁コイル２１−上側磁極板３０−固定鉄心２２−可動鉄心２３−下側磁極板３１によって磁気回路が形成されて電磁力が発生するもので、可動鉄心２３はこの電磁力によりプランジャースプリング２４のバネ力に抗して固定鉄心２２の端面２２Ａに向けて上方に吸引され、これによって弁体２９が弁座孔２６を開放保持し、もって流入路２８内の流体を流出路２７に向けて流出できる。
一方、電磁コイル２１への通電が断たれると、通電時において生起する電磁力が消滅するもので、これによると可動鉄心２３はプランジャースプリング２４のバネ力によって固定鉄心２２の端面２２Ａより離反して下方向へ移動し、弁体２９は弁座孔２６を閉塞し、これによって流入路２８から流出路２７に向かう流体の流れを遮断できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の電磁弁によると、電磁コイル２１への非通電時において、弁体２９には弁座孔２６の面積Ａに流体圧力を乗じた力に相当する閉塞力Ｗ１が作用する。
従って、弁体２９の弁座孔２６の開放作動時、可動鉄心２３には［プランジャースプリング２４のバネ力Ｓ１＋弁座孔２６の面積Ａに流体圧力を乗じた力に相当する閉塞力Ｗ１］以上の大きな開放動作力を付与する必要がある。
そして、かかる大きな開放操作力を得るには、第１には可動鉄心２３を固定鉄心２２に近接させて電磁力の強い領域を使用すること。第２には、電磁コイル２１のコイル容量を増して電磁力を上げること。が考慮される。
ここで前記第１の方法によると、可動鉄心２３の移動ストロークが極めて小となるもので多くの流量を流す大型弁への採用が困難であり、その使用が小口径の小型弁に限定される。
又、第２の方法によると、電磁装置が大型化して好ましいものでない。
【０００５】
本発明は、かかる不具合に鑑み成されたもので、電磁コイルのコイル容量を大きく上げることなく大口径の大型弁に使用できる電磁弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を達成する為の手段】
本発明になる電磁弁は前記目的達成の為に、電磁コイルの内方に固定鉄心が固定配置されるとともに固定鉄心に対向して可動鉄心が移動自在に配置され、可動鉄心と同期的に移動する弁体によって弁本体に形成される弁座孔が開閉される電磁弁において、
固定鉄心に対向して移動自在に配置されるとともにプランジャースプリングによって固定鉄心より離反するよう付勢される可動鉄心と、
弁本体内に形成される弁座孔を開閉する弁体と、を分離して備え、
前記可動鉄心と弁体とは、プランジャースプリングのバネ力よりも弱く、且つ弁体が弁座孔を閉塞した弁閉状態において、弁体に加わる流体圧力による閉塞力より弱いバネ力を有するジョイントスプリングにより、可動鉄心のストローク方向において連結したことを第１の特徴とする電磁弁。
【０００７】
又、本発明は前記第１の特徴に加え、前記可動鉄心は、固定鉄心と同芯に形成され、固定鉄心の端面より下方にのびるプランジャー案内杆によって移動自在に案内され、
前記弁体は、可動鉄心と同芯に形成され、可動鉄心の端面より下方にのびる弁体案内杆によって移動自在に案内され、
更に前記ジョイントスプリングをコイル形状に形成するとともに可動鉄心と弁体に対して同芯に配置したことを第２の特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明の第１の特徴によると、弁体が弁座孔を閉塞した状態において、可動鉄心には、プランジャースプリングのバネ力が作用するとともに弁体には弁座孔の面積に流体圧力を乗じた閉塞力が作用する。
電磁コイルへの通電時において、可動鉄心を固定鉄心に向けて吸引するには、プランジャースプリングのバネ力より強い電磁力を付与することによって可動鉄心を固定鉄心に向けて吸引でき、このとき流体圧力による閉塞力を受ける弁体はジョイントスプリングが伸びることによって閉塞状態に保持される。
この可動鉄心が固定鉄心に向かって移動することによると、可動鉄心と固定鉄心との距離は近接するもので、これによると可動鉄心にはより強い電磁力を作用させることができ、可動鉄心は更に固定鉄心に向かって吸引される。
かかる可動鉄心の固定鉄心に対する移動によると、ジョイントスプリングの固定鉄心側へのバネ力は徐々に増加するもので、このジョイントスプリングのバネ力が弁体に加わる流体圧力による閉塞力より大きくなると、弁体はジョイントスプリングのバネ力により一気に弁座孔を開放する。
而して電磁コイルのコイル容量を大きくすることなく、大口径の大型弁の弁開閉機能を達成できる。
【０００９】
又、本発明の第２の特徴によると、可動鉄心と固定鉄心とがプランジャー案内杆によって同芯に配置され、可動鉄心と弁体とが弁体案内杆によって同芯に配置され、更にコイル形状のジョイントスプリングが可動鉄心と弁体に対して同芯に配置される。
従って固定鉄心、可動鉄心、弁体が正確に同芯に配置されるので、可動鉄心、弁体の移動を円滑に行なうことができることジョイントスプリングのバネ力を弁体の中心に向けて均等に付与できるので弁体の移動を良好に行なうのに効果的である。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明になる電磁弁の一実施例について図１により説明する。
１は円筒状をなすコイルボビンであり、その上、下の両端には側方にのびる円板状の鍔部１Ａ，１Ｂが形成され、さらにコイルボビン１の外周には電磁コイル２が巻回される。
３はコイルボビン１の内方にあってコイルボビン１の上方の鍔部１Ａに上側磁極片３０を介して固定された磁性材料よりなる固定鉄心であり、下方に臨む端面３Ａから下方に向かって小径をなすプランジャー案内杆３Ｂが突出して形成される。このプランジャー案内杆３Ｂは固定鉄心３と同芯に形成される。
４はコイルボビン１の内方に移動自在に配置されるとともに固定鉄心３の端面３Ａに対向配置される可動鉄心であり、可動鉄心４の下方に臨む端面４Ａから下方に向かって小径をなす弁体案内杆４Ｂが突出して形成される。
尚、可動鉄心４の上方の端面４Ｃから可動鉄心４内に向かって第１案内孔４Ｄが穿設されるもので、この第１案内孔４Ｄは可動鉄心４と同芯に形成される。
そして、前記固定鉄心３のプランジャー案内杆３Ｂは可動鉄心４の第１案内孔４Ｄ内に挿入配置されるもので、この第１案内孔４Ｄ内にはプランジャースプリング５が縮設される。すなわち、プランジャースプリング５の上端は、プランジャー案内杆３Ｂの下端に当接配置され、プランジャースプリング５の下端は第１案内孔４Ｄの底部に当接配置される。
【００１１】
６は、上方に臨んで弁座孔７が形成された弁本体であり、弁本体６内に形成される右方の流出路８Ａと左方の流入路８Ｂとは前記弁座孔７を介して連絡される。
９は弁座孔７に臨んで配置され、弁座孔７を開閉する弁体であり、この弁体９の上方部分の円筒部９Ｂは、弁本体６の上方開口を閉塞する蓋部材１０に穿設した弁体案内孔１０Ａに移動自在に配置される。
【００１２】
そして、電磁コイル２、固定鉄心３、可動鉄心４、等よりなる電磁装置は、蓋部材１０上にボルトによって取着されて弁本体６に配置されるもので、このとき可動鉄心４に設けた弁体案内杆４Ｂは弁体９の円筒部９Ｂの上方に開口して穿設された第２案内孔９Ａ内に挿入配置される。尚、第２案内孔９Ａは弁体９の円筒部９Ｂと同芯に穿設される。
以上によると、可動鉄心４の第１案内孔４Ｄ内には固定鉄心３のプランジャー案内杆３Ｂが挿入配置され、可動鉄心４の弁体案内杆４Ｂは弁体９の第２案内孔９Ａ内に挿入配置される。
【００１３】
そして可動鉄心４と弁体９とは後述するジョイントスプリングにより図１において上下方向に弾性的に連結される。
Ｓはコイル形状をなすジョイントスプリングであり、ジョイントスプリングＳの上端ＳＡは、弁体案内杆４Ｂの外周にあって鍔部４Ｅに係止して配置され、一方、ジョイントスプリングＳの下端ＳＢは、円筒部９Ｂの上方外周にあって鍔部９Ｃに係止して配置される。
ジョイントスプリングＳは可動鉄心４、弁体９と同芯に配置されるのが好ましい。
【００１４】
ここで前記ジョイントスプリングの可動鉄心４と弁体９に対するバネ力は以下の如く設定される。
すなわち、ジョイントスプリングＳのバネ力はプランジャースプリング５のバネ力より弱く設定される。尚、弁体９が弁座孔７を閉塞した状態においてジョイントスプリングＳは自由長状態で可動鉄心４と弁体９とを連結するのが好ましいがわずかに圧縮された状態でもよい。
更に、弁体９が弁座孔７を閉塞した状態において、弁体９に加わる弁座孔７の面積に流体圧力を乗じた閉塞力Ｗより弱く設定される。
再度、この弁体９に加わる閉塞力Ｗとは、流入路８Ｂ内の流体圧力Ｐ（ｋｇ／ｃｍ^２）に弁座孔７の孔面積Ｄ（ｃｍ^２）を乗じた価である。
【００１５】
以上の如く、可動鉄心４と弁体７とはジョイントスプリングＳを介してのみ連結されるもので、電磁コイル２への非通電時において、弁体９は主にプランジャースプリング５のバネ力によって弁座孔７に当接され、弁座孔７を閉塞する。
【００１６】
次に本発明になる電磁弁の作用について説明する。
電磁コイル２への非通電時において、可動鉄心４はプランジャースプリング５によって下方に押圧され、この可動鉄心４の下方移動は、弁体案内杆４Ｂの縮径段部４Ｆを介して弁体９の上端の係止端面９Ｅに伝達され、これによって弁体９が下方に押圧され、弁体９は弁座孔７を閉塞し、流入路８Ｂと流出路８Ａとを遮断保持する。
かかる状態において、ジョイントスプリングＳがわずかに圧縮されることもあるが、この圧縮によれば弁体９はプランジャースプリング５のバネ力とジョイントスプリングＳのバネ力との合計されたバネ力をもって弁座孔７に付勢される。
好ましくは弁座孔７の閉塞状態においてジョイントスプリングＳは圧縮されることがなく自由状態に配置されることが好ましい。
【００１７】
次に電磁コイル２への通電によると、電磁コイル２−上側磁極板３０−固定鉄心３−可動鉄心４−下側磁極板３１によって磁気回路が形成され、可動鉄心４は固定鉄心３に向けて吸引されるものであるが、このとき特に注目すべきことは、弁体９に対する流体圧力による閉塞力Ｗの影響を可動鉄心４が全く受けることがないことである。
すなわち弁体９と可動鉄心４とはジョイントスプリングＳによって連結され、弁体９に対する閉塞力Ｗを可動鉄心４に作用させないことによる。
以上によると、可動鉄心４は前記閉塞力Ｗに何等の影響を受けることなく、主にプランジャースプリング５のバネ力に抗して固定鉄心３に向かって吸引移動するもので、かかる可動鉄心４の移動の初期にあってはプランジャースプリング５のバネ力に抗するだけの小なる電磁力をもって上記可動鉄心の初期移動を行なうことができる。
そして、前記移動によって可動鉄心４の端面４Ｃが固定鉄心３の端面３Ａに近接するにつれ固定鉄心３と可動鉄心４との間には大なる吸引力が作用し、可動鉄心４を固定鉄心３に向けて大きく移動させる。
そして、前記可動鉄心の大なる移動によると、ジョイントスプリングＳもまた大きく伸長されるもので、ジョイントスプリングＳのバネ力は可動鉄心４の移動に応じて増加する。
そして、ジョイントスプリングＳの上方への引張りバネ力が前述の如き、弁体９に対する流体圧力による閉塞力Ｗより大となるや、弁体９はジョイントスプリングＳによって上方へ引上げられ、弁体９は弁座孔７を開放し、流入路８Ｂ内の流体を弁座孔７を介して流出路８Ａ内へと通過させる。
【００１８】
以上によれば、電磁コイル２へ通電すると、可動鉄心４は流体圧力による弁閉塞力Ｗの影響を全く受けることなく主にプランジャースプリング５のバネ力に抗して固定鉄心３側へ移動できる。そしてこの移動によって、可動鉄心４と固定鉄心３との距離が縮少されると可動鉄心４に作用する吸引力を大きく増加することができ、可動鉄心４を一気に固定鉄心３に向けて大きく吸引移動できる。
このように可動鉄心４のストロークを大きくとることができたことによると、ジョイントスプリングＳが大きく伸長してジョイントスプリングＳのバネ力を大きく増加できるもので、ジョイントスプリングＳのバネ力が流体圧力による弁体９の閉塞力Ｗより大となるや、弁体９を即座に固定鉄心３側へ上動させ、もって弁座孔７を大きく開放できる。
従って、従来の小型弁に用いられる電磁装置と略同容量の電磁力を生起させる電磁装置を用いて大口径を有する大型弁を提供できる。
又、可動鉄心４の固定鉄心３に対する移動ストロークを従来の電磁装置より大きくとれることにより、弁体９のストロークを大きくとることができ、大流量を流す大型弁に用いて好適である。
【００１９】
更に、固定鉄心３に対して可動鉄心４を第１案内孔４Ｄとプランジャー案内杆３Ｂとによって同芯にセンタリング配置したこと。
可動鉄心４と弁体９とを第２案内孔９Ａと弁体案内杆４Ｂとによって同芯にセンタリング配置したこと。
更にジョイントスプリングＳがコイル状に形成され、可動鉄心４と弁体９に同芯に配置したこと。
によると、特に可動鉄心４と弁体９とを分離して形成したものにおいて、弁体９の可動鉄心４のストローク方向における移動を円滑に行なうことができる。
すなわち、弁体９を可動鉄心４に対して正確にセンタリング配置できるとともにジョイントスプリングＳのバネ力を弁体９の中心に向けて確実に作用させることができる。
【００２０】
尚、可動鉄心４の第１案内孔４Ｄと可動鉄心４の外周とを連結する第１通孔１１を穿設したことによると可動鉄心４の固定鉄心３に対する移動を円滑にできる。
又、弁体９の第２案内孔９Ａと弁体９の円筒部９Ｂの外周とを連結する第２通孔１２を穿設したことによると、弁体９の可動鉄心４に対する移動を円滑にできる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の如く、本発明になる電磁弁によると、特に可動鉄心と弁体とは、プランジャースプリングのバネ力よりも弱く、且つ弁体が弁座孔を閉塞した弁閉状態において、弁体に加わる流体圧力による閉塞力より弱いバネ力を有するジョイントスプリングにより、可動鉄心のストローク方向において連結したので、弁体が弁座孔を閉塞した状態において、弁体に加わる流体による閉塞力の影響を受けることなく、弁体を電磁装置によって開放でき、これによって電磁コイルの容量を上げることなく大口径の大型弁を提供できる。
又、可動鉄心は、固定鉄心と同芯に形成され、固定鉄心の端面より下方にのびるプランジャー案内杆によって移動自在に案内され、
前記弁体は、可動鉄心と同芯に形成され、可動鉄心の端面より下方にのびる弁体案内杆によって移動自在に案内され、
更に前記ジョイントスプリングをコイル形状に形成するとともに可動鉄心と弁体に対して同芯に配置したことによると、弁体を可動鉄心に対して分離形成したものにおいて弁体の可動鉄心に対する移動を円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明になる電磁弁の一実施例を示す縦断面図。
【図２】
従来の電磁弁を示す縦断面図。
【符号の説明】
３ 固定鉄心
４ 可動鉄心
５ プランジャースプリング
６ 弁本体
７ 弁座孔
９ 弁体
Ｓ ジョイントスプリング

Claims (2)

1. 電磁コイルの内方に固定鉄心が固定配置されるとともに固定鉄心に対向して可動鉄心が移動自在に配置され、可動鉄心と同期的に移動する弁体によって弁本体に形成される弁座孔が開閉される電磁弁において、
   固定鉄心３に対向して移動自在に配置されるとともにプランジャースプリング５によって固定鉄心３より離反するよう付勢される可動鉄心４と、
   弁本体６内に形成される弁座孔７を開閉する弁体９と、を分離して備え、
   前記可動鉄心と弁体９とは、プランジャースプリング５のバネ力よりも弱く、且つ弁体９が弁座孔７を閉塞した弁閉状態において、弁体９に加わる流体圧力による閉塞力Ｗより弱いバネ力を有するジョイントスプリングＳにより、可動鉄心４のストローク方向において連結したことを特徴とする電磁弁。
2. 前記可動鉄心は、固定鉄心３と同芯に形成され、固定鉄心３の端面３Ａより下方にのびるプランジャー案内杆３Ｂによって移動自在に案内され、
   前記弁体は、可動鉄心４と同芯に形成され、可動鉄心４の端面４Ａより下方にのびる弁体案内杆４Ｂによって移動自在に案内され、
   更に前記ジョイントスプリングＳをコイル形状に形成するとともに可動鉄心４と弁体９に対して同芯に配置したことを特徴とする請求項１記載の電磁弁。

Images