JP2005098423A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁コイルの励磁作用により、弁体が直線方向に移動することにより開閉する電磁弁において、弁体が弁室内の流体流の影響を受けて共振することを回避し、弁鳴りを生じないようにする。
【解決手段】弁体２０の外周面に当接し、弁体２０の径方向振動移動を抑制する求心効果を有するばね部材５０を弁ハウジング１１側に装着する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電磁弁に関し、特に、常開型の電磁弁に関するものである。

電磁弁として、弁ハウジングに形成された弁室内に弁体が配置され、前記弁体が電磁コイル装置のプランジャに連結され、前記弁体が軸線方向に移動することにより弁ポートを開閉するものや（例えば、特許文献１参照）、弁閉状態時に弁ポートの上流側と下流側とを連通する絞り通路を画定する絞り付きのものがある（例えば、特許文献２、３参照）。

電磁弁の弁体は、弁開状態時には弁ポートの周りの弁座面（弁座部）より引き離され、弁体の先端側が無支持状態で弁室内に位置する状態になる。このため、弁体は、弁開状態時に弁室を流れる流体流の影響を受け、流体流に乱流があると、それによって加振され、弁体が径方向にふらつく共振を生じる。これは、弁鳴り等の騒音を生じる原因になる。

空気調和機では、冷房運転開始時における圧縮機の回転数は、できるだけ早く冷風の吹き出しが行われるよう、運転開始後、即座に最高回転数に到達するよう速度制御されるため、不安定な冷媒流状態になり易く、こうした過渡期の流れ状態で、弁開状態の電磁弁が弁鳴りを生じ易い。

特に、弁開ばねのばね力によって弁体が押し上げられて弁座部材より離れた弁開位置に位置するような常開型の電磁弁では、弁開状態時、弁体は弁開ばねによって支えられているだけであるので、弁体を質量、ばねをばね定数とする減衰のない振動系が成立し、流体流の影響を受けて弁体が共振し易い。特に、弁開に必要な駆動力が少なくて済むよう、弁開ばねのばね力が弱いと、弁開状態時に弁体が共振しやすい。

弁閉状態時に弁ポートの上流側と下流側とを連通する絞り通路を画定する絞り付きの電磁弁は、除湿モードを有する空気調和機での使用で、除湿モードのみ弁閉し、その他の冷房モード、暖房モードでは、弁開状態となる。したがって、このような場合、節電のために、非通電で弁開となる常開型の絞り付き電磁弁が使用されることになり、この絞り付き電磁弁は室内機に設けられることから、弁開状態での弁鳴りが問題になる。
特開平５−３９８８２号公報 特開平７−２４８１６２号公報 特開２００２−３１０５４０号公報

この発明が解決しようとする課題は、弁開状態で、弁体が弁室内の流体流の影響を受けて共振することを回避し、弁鳴りを生じないようにすることである。

この発明による電磁弁は、弁ハウジングに形成された弁室内に弁体が配置され、前記弁体が電磁コイル装置のプランジャに連結され、前記弁体が軸線方向に移動することにより弁ポートを開閉する電磁弁において、前記弁体の外周面に当接し、前記弁体の径方向移動を抑制する求心ばね部材が前記弁ハウジング側に装着されている。

この発明による電磁弁に用いられる前記求心ばね部材は、好ましい一つの実施形態として、前記弁ハウジングに対する取付代をなす環状部と、前記環状部より当該環状部周廻りに等間隔をおいて設けられた舌片状の複数個のばね片とを含んでいる。

この発明による電磁弁は、前記弁体を弁開方向に付勢する弁開ばねを有し、前記電磁コイル装置に対して通電が行われていない非通電時には前記弁開ばねのばね力により前記弁体が弁座部より離れた弁開位置に位置し、前記電磁コイル装置に対して通電が行われている通電時には前記弁開ばねのばね力に抗して前記プランジャを磁気的に吸引して前記弁体が前記弁座部に着座した弁閉位置に位置する常開型の電磁弁である。

この発明による電磁弁は、求心ばね部材が弁体の外周面に弾力的に当接し、弁体の径方向移動を抑制するから、弁開状態で、弁体が弁室内の流体流によって径方向にたやすく振れ動きすることがなくなり、共振による弁鳴りを生じなくなる。

図１〜図４は、この発明による電磁弁の一つの実施形態を示している。

図１に示されているように、電磁弁１０は弁ハウジング１１を有している。弁ハウジング１１は、第１の入出口ポート１２と、第２の入出口ポート１３と、第１の入出口ポート１２と常時直接連通している弁室１４と、弁室１４と第２の入出口ポート１３との間に設けられた弁ポート１５とを有する。

弁ポート１５の弁室１４側の開口端周り（図中上側）には円錐面状の弁座部１６が画定されている。第１の入出口ポート１２と、第２の入出口ポート１３には各々継手管１７、１８が接続されている。

弁室１４には弁体２０が図にて上下方向（弁リフト方向）に移動可能に設けられている。弁体２０は、テーパ状の先端外周面２１にて弁ポート１５の周りの弁座部１６に着座して弁ポート１５を閉じる弁閉位置と、弁座部１６より離れて弁ポート１５の連通を確立する弁開位置との間に移動可能になっている。

弁ハウジング１１には電磁ソレノイド装置４０が取り付けられている。電磁ソレノイド装置４０は、吸引子レスタイプのものであり、下端部を弁ハウジング１１に固定された円筒状のプランジャチューブ４１と、プランジャチューブ４１内に画定されたプランジャ室４２に軸線方向に移動可能に嵌合したカップ形状のプランジャ４３とを有する。

電磁ソレノイド装置４０は、さらに、プランジャチューブ４１の先端部（上端部）に固定されたプラグ部材４４と、プランジャチューブ４１の外側にてボルト４５によりプラグ部材４４に連結されたコの字形の外凾４６と、プランジャチューブ４１の外周囲に固定された電磁コイル部４７とを有する。

弁室１４は弁ポート１５とは反対側（上側）にてプランジャチューブ４１の内側（プランジャ室４２）と直接連続している。弁体２０は、弁室１４およびプランジャチューブ４１の内側にあり、上部ステム部２２をプランジャ４３の底部にかしめ結合されている。これにより、弁体２０とプランジャ４３とが一体化連結され、弁体２０はプランジャ４３と一体的に上下方向（軸線方向）に移動する。

弁ハウジング１１の上向きの段差端面部１９とプランジャ４３の下向きの段差端面部４８との間には、圧縮コイルばねによる弁開ばね２３が挟まれている。弁開ばね２３は、弁体２０とプランジャ４３との連結体を上方に持ち上げる方向に作用し、弁体２０を弁開方向に付勢している。

電磁ソレノイド装置４０は、電磁コイル部４７に通電が行われている通電時には、弁開ばね２３のばね力に抗してプランジャ４３が外凾４６の下側片部４９の側に磁気的に吸引されることにより、弁体２０を下方（弁閉方向）へ駆動する。

これにより、電磁ソレノイド装置４０に通電が行われていない非通電時には、弁体２０は弁開ばね２３のばね力によって弁座部１６より引き離された図示の弁開位置に位置し、これに対し電磁ソレノイド装置４０に通電が行われている通電時には、弁開ばね２３のばね力に抗して弁座部１６に着座する弁閉位置に位置する。

弁体２０は、弁ポート１５の真上位置にあり、先端側に、弁ポート１５に向かい合う先端面側（下底面）に開口した有底の中空開口部２４を有する。中空開口部２４には、多孔体によるフィルタ要素２５、オリフィス孔（絞り孔）２６を有するオリフィス部材２７、多孔体によるフィルタ要素２８、２９が順に挿入され、これらは固定部材３１を介してかしめにより弁体２０に固定されている。

弁体２０の上部ステム部２２の外周には混入物捕捉用の多孔体による円筒フィルタ要素３２が嵌合装着されている。円筒フィルタ要素３２の外周面はプランジャ室４２に露呈している。円筒フィルタ要素３２の内周面は弁体２０に形成された連通孔３３によって中空開口部２４に連通している。

これにより、弁閉時には、円筒フィルタ要素３２、連通孔３３、フィルタ要素２５、オリフィス孔（絞り孔）２６、フィルタ要素２８、２９によって、弁室１４乃至プランジャ室４２と弁ポート１５とが連通接続され、換言すれば、第１の入出口ポート１２と第２の入出口ポート１３とが連通接続され、絞り通路付きの電磁弁が構成される。

弁ハウジング１１には求心ばね部材５０が取り付けられている。求心ばね部材５０は、ばね性を有する金属によるプレス成形品であり、図４に示されているように、弁ハウジング１１に対する取付代をなす円環状フランジ部５１と、円環状フランジ部５１より当該円環状フランジ部５１の周廻りに等間隔をおいて折曲形成された舌片状の複数個、この実施形態では６個のばね片５２とを有する。

求心ばね部材５０は、図１の要部拡大断面図である図２や、図２のＡ部をさらに拡大した図３の断面図に示されているように、円環状フランジ部５１をもってプランジャチューブ４１の内周面に内接嵌合し、弁開ばね２３によって円環状フランジ部５１を弁ハウジング１１の段差端面部１９に押し付けられることにより、弁体２０と同心に弁ハウジング１１に固定されている。

求心ばね部材５０の内側には弁体２０が軸線方向に移動可能に嵌合している。求心ばね部材５０のばね片５２は、各々、くの字形に折曲しており、弁体２０の軸線方向移動（開閉移動）を阻害することなく、弁体２０の外周面３４に軽く当接している。換言すると、弁体２０は、求心ばね部材５０のばね片５２に対して軸線方向に移動可能に摺接しており、ばね片５２によって径方向移動を抑制された状態で支えられている。

図１に示されている弁開状態で、第１の入出口ポート１２より弁室１４内に流体が流入すると、その流体流によって弁体２０が図１で見て左方へ押される。すると、求心ばね部材５０のばね片５２のうち、第１の入出口ポート１２とは反対側に位置しているばね片５２（図１にて左側にあるばね片５２）によって中心方向に弁体２０を戻す力が生じる。これにより、弁体２０の径方向移動が抑制され、流体流による弁体２０の径方向振動が抑制され、共振による弁鳴りが生じなくなる。

求心ばね部材５０には、定常状態での中心方向の荷重が殆どなくてよく、ばね片５２は、弁体２０の外周面３４に軽く触れている程度よく、しかも、複数点で求心しており、流体は隣接するばね片５２間の隙間５３を通過することができ、正常な流体の流れを阻害することがない。

また、流量が多い場合には、求心ばね部材５０のばね片５２と弁体２０の外周面３４との摩擦抵抗が大きくなり、弁体２０が弁開位置を保つことができる。これは、弁体２０の軸線方向の位置保持にも効果があることを意味する。

空気調和機での使用では、圧縮機の回転数が急変しても弁体２０の振れがなくなり、運転中に生じる弁鳴り音がなく、静音性を保って速く冷風を要求する冷房運転制御が可能になる。また、大流量時においても、弁開位置を保つことができる。

なお、求心ばね部材５０の円環状フランジ部５１は、必ずしもプランジャチューブ４１の内周面に内接嵌合している必要はなく、寸法誤差、取付誤差に対応できるよう、図５に示されているように、円環状フランジ部５１の外径がプランジャチューブ４１の内径より小さく、弁ハウジング１１に対して少しだけ径方向に移動できるようになっていてもよい。

また、求心ばね部材５０の円環状フランジ部５１は、図６に示されているように、プランジャチューブ４１の弁ハウジング１１に対するろう付け部３５によって弁ハウジング１１にろう付け固定されていてもよい。

また、求心ばね部材５０の円環状フランジ部５１は、図７に示されているように、カーリング部５４を有し、カーリング部５４によって弁開ばね２３の巻端に固定連結されていてもよい。

また、求心ばね部材５０の取付用の環状部は、円環状フランジ部５１に限られることはなく、図８に示されているように、６角形状筒体５５でもよく、その各辺にばね片５２が設けられていればよい。

この発明による電磁弁の一つ実施形態を示す全体断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 図２のＡ部の拡大断面図である。 この発明による電磁弁で使用される求心ばね部材の一つ実施形態を示す斜視図である。 この発明による電磁弁の他の実施形態の要部の拡大断面図である。 この発明による電磁弁の他の実施形態の要部の拡大断面図である。 この発明による電磁弁の他の実施形態の要部の拡大断面図である。 この発明による電磁弁で使用される求心ばね部材の他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 電磁弁
１１ 弁ハウジング
１２ 第１の入出口ポート
１３ 第２の入出口ポート
１４ 弁室
１５ 弁ポート
１６ 弁座部
２０ 弁体
２３ 弁開ばね
４０ 電磁ソレノイド装置
４１ プランジャチューブ
４３ プランジャ
４７ 電磁コイル部
５０ 求心ばね
５１ 円環状フランジ部
５２ ばね片
５５ ６角形状筒体

Claims (3)

1. 弁ハウジングに形成された弁室内に弁体が配置され、前記弁体が電磁コイル装置のプランジャに連結され、前記弁体が軸線方向に移動することにより弁ポートを開閉する電磁弁において、
   前記弁体の外周面に当接し、前記弁体の径方向移動を抑制する求心ばね部材が前記弁ハウジング側に装着されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記求心ばね部材は、前記弁ハウジングに対する取付代をなす環状部と、前記環状部より当該環状部周廻りに等間隔をおいて設けられた舌片状の複数個のばね片とを含んでいることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 前記弁体を弁開方向に付勢する弁開ばねを有し、前記電磁コイル装置に対して通電が行われていない非通電時には前記弁開ばねのばね力により前記弁体が弁座部より離れた弁開位置に位置し、前記電磁コイル装置に対して通電が行われている通電時には前記弁開ばねのばね力に抗して前記プランジャを磁気的に吸引して前記弁体が前記弁座部に着座した弁閉位置に位置する常開型の電磁弁であることを特徴とする請求項１または２記載の電磁弁。

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