JP2007107692A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】配管接続部材の薄肉化を可能にしつつもシール性能を保持可能とする。
【解決手段】電磁弁本体２には、配管接続部材３がバルブシート部材２０とは別体で組み付けられている。配管接続部材３は、基体部４と一対の接続部５，５とからなる。基体部４と両接続部５，５はステンレスの薄板材をプレス加工した後、相互に接合することにより形成される。これにより、配管接続部材３は、鋳造と切削加工による生産方法と比較して、より薄肉化および軽量化することができ、大幅な生産能力の向上が期待でき、より安価に生産することができる等の利点がある。また、配管接続部材３が配管接続のための操作力を受けたとしても、配管が導出ポート１８に直結されない構造であるため、弁体１３と弁座１４との間でシール性能を保持可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁に関する。

電磁弁の一般的構造としては、下記特許文献１に記載のものが知られている。このものは、上半分の電磁弁本体と下半分の配管接続部材とから構成され、電磁弁本体にはコイルの軸心方向に沿って移動可能なプランジャが配され、そのプランジャの下端には弁体が固設されている。一方、配管接続部材はロストワックス法等の鋳造及び切削加工等により形成されており、その内部には前記した弁体と当接可能な弁座が配され、配管と接続可能なポートが穿設されている。
特開平６−１４７３４４号公報

しかしながら、このものは、ロストワックス鋳造法を用いつつ軽量化を目的として薄肉化しようとすると、湯流れが悪くなり、肉不足が発生し、製造が困難となる。そこで、ステンレスの薄肉材を使用して、プレス加工により形成すると、強度不足となり、配管とポートの位置関係がずれている場合に、無理に配管と接続しようとすると、配管接続部材が変形する可能性がある。その場合、弁座と弁体の間の接圧が不均一となってシール性能が低下するおそれがある。本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、プレス加工により配管接続部材の薄肉化を可能にしつつもシール性能を保持可能とすることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、電磁弁本体には、プランジャによって開閉されるポートが形成されたバルブシート部材が装着されてなる電磁弁であって、前記電磁弁本体には、少なくとも前記ポートと同軸で連通する配管を接続可能とする配管接続部材が、前記バルブシート部材とは別体で組み付けられている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記配管接続部材には前記配管の軸線方向とはほぼ直交する方向に他の配管が接続可能となっているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記配管接続部材は、その内部が流体流入空間となる基体部と、前記配管を接続可能とする接続部とから構成されるとともに、前記基体部と前記接続部は金属製の薄板材よりなるとともに、それぞれはプレス加工によって形成された後、相互に接合がなされるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記配管接続部材はステンレス製であるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、配管接続部材がバルブシート部材とは別体で組み付けられ、配管がポートに直結されない構造であるため、配管接続のための操作力を受けたとしても、ポートを変形、位置ずれさせずに済むから、シール性能を保持可能である。また、少なくともプランジャによって開閉されるポートと同軸で連通する配管を配管接続部材に接続可能としたから、シール性能をより効果的に保持することができる。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、他の配管についても、配管接続部材に接続可能であるから、他の配管がバルブシート部材に直結される場合と比較して、他の配管を接続するための操作力がプランジャによって開閉されるポートに伝わることをより規制することができる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、配管接続部材は、基体部と接続部をそれぞれプレス加工により形成した後、相互に接合がなされることにより形成されているから、基体部と接続部とが一体形成された配管接続部材をプレス成形によって製造することの困難さがなく、簡易なプレス加工を採用することが可能となり、安価で、かつ品質的にも安定した生産が可能となる。また、プレス加工と接合による生産方法を採用したことにより、肉不足の問題がなく、歩留まりの向上が期待でき、鋳造と切削加工による生産方法と比較して、より薄肉化および軽量化することができ、大幅な生産能力の向上が期待できる等の利点がある。

＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、耐食性が高いステンレスを用いて配管接続部材が形成されているため、流体の種類を問わず、広範な用途に電磁弁を適用することが可能となる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図７によって説明する。本実施形態における電磁弁１は流路を開閉するための開閉弁であり、図１に示すように、電磁弁本体２とバルブシート部材２０と配管接続部材３とから構成されている。電磁弁本体２は、外周にコイル１０の巻かれたボビン１１と、コイル１０への通電に伴いボビン１１の軸心方向に沿って移動可能なプランジャ１２と、プランジャ１２と同軸で配される固定コア２１と、ボビン１１の外部に配されるヨーク（フレームヨーク１５とプレートヨーク１６とから構成される。）とからなる。バルブシート部材２０は、プランジャ１２の下端に装着された弁体１３が離間および当接することで流路を開閉可能とする弁座１４を備えている。尚、以下の説明において、上下方向とは図１における上下方向を基準とする。

フレームヨーク１５は磁性体からなり、板状で上方に開口するコ字形をなしている。フレームヨーク１５は、詳細に説明すると、略方形の底面部と、その対向する両側縁を曲げ縁として上方に折り曲げられて対向状態をなす一対の側面部とから構成されている。フレームヨーク１５の内側にはボビン１１が配されており、ボビン１１の下方にはフレームヨーク１５の底面部を介して、略円筒状のバルブシート部材２０が配されている。フレームヨーク１５の底面部の略中央を上下方向に貫通するようにして、後述するスリーブ１９とプランジャ１２とがバルブシート部材２０の内部に突入している。ボビン１１の上方には、図５に示すように、略方形の板状をなし磁性体からなるプレートヨーク１６が配されている。プレートヨーク１６は、フレームヨーク１５の両側面部の上端と連結されている。尚、ボビン１１の上部には、図４に示すように、コイル１０を構成する巻線の両端に接続され、かつタブ状をなす接続片２２が突出して設けられている。接続片２２は外部電源と接続することで、コイル１０への通電が可能となっている。

ボビン１１の内周面には、図１に示すように、略円筒状のスリーブ１９が配されている。スリーブ１９の下端には、バルブシート部材２０を装着するための装着部２３が一体形成されている。装着部２３は、スリーブ１９の下端をフレームヨーク１５の底面部から径方向外側に向けて下方に延出した後、上方へと折り返すことで形成されている。さらに、その延出端をフレームヨーク１５の底面部に沿うようにして径方向外側に延出することで、後述する第２シールリング３１に対する押さえ面２４が形成されている。バルブシート部材２０の上端開口縁における拡開部分の内周面と装着部２３の外周面とが摺接するようにしてバルブシート部材２０を圧入することで、電磁弁本体２にバルブシート部材２０を装着することが可能となっている。

スリーブ１９の内側には、上から順に磁性体からなる固定コア２１とプランジャ１２とが配されている。固定コア２１は、その上端側がプレートヨーク１６の上面にかしめ固定されており、プランジャ１２はボビン１１の軸心方向に沿って移動可能とされている。固定コア２１の下端は凹み形成されており、プランジャ１２の上端と略適合して当接可能となっている。固定コア２１の下端とプランジャ１２の上端との間には、スプリング２５が圧縮状態で装着されており、常にはプランジャ１２を下方に押し下げる方向に付勢している。そのため、コイル１０に通電されていない非励磁状態では、図１に示すように、プランジャ１２がスプリング２５の付勢力を受けて下方に押し下げられることで弁体１３に対し後述する導出ポート１８を閉止するように作用するが、コイル１０に通電された励磁状態では、図７に示すように、プランジャ１２がスプリング２５の付勢力に打ち勝つ吸引力をもって固定コア２１側に引き寄せられることで、弁体１３に対し導出ポート１８を開放するように作用する。また、スリーブ１９の上端側は、やや縮径されて固定コア２１の外周面に密着した状態となっているが、この密着部分におけるスリーブ１９と固定コア２１との間には第１シールリング２６が圧縮状態で挟持されており、外部とのシールが図られている。

バルブシート部材２０は略円筒状をなすステンレス製の薄板材をプレス加工することにより形成されている。底面部は内方に叩き出されて弁座１４が形成されている。また、バルブシート部材２０の上部は拡開し装着部２３へ嵌合される。また、側面部は略円形に打ち抜かれて、流路の上流側に通じる導入ポート１７が貫通形成されている。さらに、上記した弁座１４は略円形に打ち抜かれて、流路の下流側に通じる導出ポート１８（本発明におけるポートに相当する）が貫通形成されている。電磁弁本体２と配管接続部材３とを固定すると、バルブシート部材２０は、図１に示すように、配管接続部材３の後述する基体部４の内部空間（以下、流体流入空間Ｓという。）に収容されるようになっている。

配管接続部材３は電磁弁本体２と配管（図示しない）を接続するための部材であり、図３に示すように、内部が流体流入空間Ｓとなっている基体部４と、基体部４の外面から外方に突出する形態で配管と接続される一対の接続部５，５とから構成される。基体部４および両接続部５，５は、いずれも略円筒状の貫通する形態のステンレス製の薄板材を各々プレス加工することにより形成されている。両接続部５，５には、軸心方向に沿って径の異なる大径部５Ａと小径部５Ｂとが形成されている。大径部５Ａは配管と接続可能とされ、大径部５Ａの先端側には径方向外側に張り出した形態の張り出し部３３が形成されている。一方、小径部５Ｂの開口縁部は縮径されて、基体部４のイン側開口２８内に圧入可能となっている。

基体部４は上方に開口する有底の略円筒状をなし、その上端開口縁を径方向外側に向けて、フランジ２７が形成されている。基体部４の側面には、バーリング加工により外方に張り出した形態のイン側開口２８が貫通して設けられている。イン側開口２８の張り出し部の内周面には、接続部５の小径部５Ｂを外方から圧入し、ろう付けすることにより、接続部５が接合されている。同様にして、基体部４の下面には、アウト側開口２９が貫通して設けられ、接続部５が接合されている。バルブシート部材２０の下面と配管接続部材３の内面との間には、パッキン３０が圧縮状態で挟持されることにより、バルブシート部材２０の内部とその下方に同軸上で配される配管とがシール状態で連通される。

フランジ２７は、高さの異なる３つの水平面を有し、径方向内側から順に、シール面２７Ａ、逃がし面２７Ｂ、固定面２７Ｃとされている。固定面２７Ｃは、固定ねじ３２によりフレームヨーク１５の底面部にねじ止めされることで、配管接続部材３を電磁弁本体２に組み付けることが可能となっている。配管接続部材３を電磁弁本体２に装着する際には、シール面２７Ａと押さえ面２４との間で第２シールリング３１を上下方向から圧縮状態で挟持することにより、バルブシート部材２０の内部とその側方に同軸上で配される配管とがシール状態で連通される。この結果、流体流入空間Ｓは各配管と連通可能な空間となり、弁体１３が弁座１４に当接および離間することにより、流路を閉止および開放可能となっている。

本実施形態は以上のような構造であって、続いてその作用を説明する。
まずは、配管接続部材３の加工について説明する。基体部４と両接続部５，５は、個別にステンレス製の薄板材をプレス加工することにより形成される。この後、両接続部５，５の小径部５Ｂ側を基体部４のイン側開口２８およびアウト側開口２９の内側に圧入し、ろう付けにより接合することでユニット化しておく。これにより、基体部４と両接続部５，５が一体形成された配管接続部材３を一括してプレス成形することの困難さがなく、簡易なプレス加工を採用することが可能となり、安価で、かつ品質的にも安定した生産が可能となり、大幅な生産能力の向上が期待できる。また、ロストワックス鋳造法を用いつつ薄肉化する場合には、肉不足が発生するところ、簡易なプレス加工および接合を採用したことで、肉不足の発生自体がなくなるため、歩留まりの向上が期待できる。さらに、配管接続部材３は、鋳造および切削加工の場合と比較して、大幅に薄肉化および軽量化することが可能となる。これに加えて、耐食性が高いステンレスの採用により、流体の種類を問わず、広範な用途に電磁弁１を適用することが可能である。

次に、配管接続部材３の組み付け手順について説明する。配管接続部材３を電磁弁本体２に組み付けるにあたっては、パッキン３０を基体部４の内面であって弁座１４の外周縁部に載せ、第２シールリング３１をフランジ２７のシール面２７Ａ上に載せておく。この後、配管接続部材３を電磁弁本体２の下方から組み付け、固定面２７Ｃをフレームヨーク１５の底面部に固定ねじ３２を用いて上方からねじ止めすることにより、配管接続部材３が電磁弁本体２に取り付けられる。これにより、パッキン３０はバルブシート部材２０の下面と配管接続部材３の内面との間で挟持される。また、第２シールリング３１は押さえ面２４とシール面２７Ｃとの間で上下方向から挟持される。

続いて、配管接続部材３と配管を接続する。配管は、接続部５の大径部５Ａの端部に接続される。これにより、流体流入空間Ｓが配管と連通可能となる。そして、弁体１３が弁座１４に当接することにより導出ポート１８を閉止可能にすると共に、弁体１３が弁座１４から離間することにより導出ポート１８を開放することが可能になる。

ところで、例えば、配管との接続にあたり、配管と接続部５の位置関係がずれている場合に、無理に配管と接続部５を接続しようとすると、配管接続部材３が配管を接続するための操作力を受けて変形することはあっても、バルブシート部材２０が変形することはなく、シール性能を低下させることがない。仮に、配管がバルブシート部材２０の各ポート１７，１８に直結された構造であれば、バルブシート部材２０が変形する等して、弁体１３と弁座１４の間の接圧が不均一となって、シール性能が低下するおそれがある。その点、本実施形態では配管接続部材３がバルブシート部材２０とは別体で組み付けられており、配管が配管接続部材３に直結された構造であるため、シール性能を保持可能である。さらに、導入ポート１７に接続される配管も配管接続部材３に接続するようにしたため、導出ポート１８のシール状態に影響を与えることはない。これらにより、導出ポート１８におけるシール性能を保持することが可能となる。

以上のように、本実施形態においては、配管接続部材３がバルブシート部材２０とは別体で組み付けられ、配管が導出ポート１８に直結されない構造であるため、配管接続のための操作力を受けたとしても、導出ポート１８を変形、位置ずれさせずに済むから、シール性能を保持可能である。その上、少なくともプランジャ１２によって開閉される導出ポート１８と同軸で連通する配管を配管接続部材３に接続可能としたから、シール性能をより効果的に保持することができる。また、導入ポート１７と同軸で連通する配管についても、配管接続部材３に接続可能であるから、この配管がバルブシート部材２０に直結される場合と比較して、この配管を接続するための操作力が導出ポート１８に伝わることをより規制可能である。さらに、基体部４と両接続部５，５が一体形成された配管接続部材３をプレス成形によって製造することの困難さがなく、簡易なプレス加工を採用することが可能となり、安価で、かつ品質的にも安定した生産が可能となる。また、プレス加工と接合による生産方法を採用したことにより、肉不足の問題がなく、歩留まりの向上が期待でき、鋳造と切削加工による生産方法と比較して、より薄肉化および軽量化することができ、大幅な生産能力の向上が期待できる等の利点がある。これらに加えて、耐食性が高いステンレスを用いて配管接続部材３が形成されているため、流体の種類を問わず、広範な用途に電磁弁１を適用することが可能となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）本実施形態においては、配管接続部材の側面と底面にそれぞれ接続部が１箇所ずつ接合されたものを例示しているが、配管の個数は限定されるべきものではない。

（２）本実施形態においては、配管接続部材がフレームヨークの底面部に固定されたものを例示しているが、本発明によれば、電磁弁本体に組み付けされていればよく、ボビンに組み付けるようにしてもよい。

（３）本実施形態においては、基体部の内部が流体流入空間となるものを例示しているが、本発明によれば、配管がポートと連通していればよく、バルブシート部材内を流体流入空間としてもよい。

（４）本実施形態においては、接合方法としてろう付けを用いたものを例示しているが、本発明によれば、接合方法は限定されず、他の接合方法であってもよい。

実施形態１における閉弁時における電磁弁の断面図 その配管接続部材を取り外した状態を示す電磁弁の断面図 その配管接続部材の接合前の状態を示す断面図 その電磁弁の正面図 その電磁弁の側面図 その電磁弁の平面図 その開弁時における電磁弁の断面図

符号の説明

１…電磁弁
２…電磁弁本体
３…配管接続部材
４…基体部
５…接続部
１２…プランジャ
１８…導出ポート（ポート）
２０…バルブシート部材
Ｓ…流体流入空間

Claims (4)

1. 電磁弁本体には、プランジャによって開閉されるポートが形成されたバルブシート部材が装着されてなる電磁弁であって、
   前記電磁弁本体には、少なくとも前記ポートと同軸で連通する配管を接続可能とする配管接続部材が、前記バルブシート部材とは別体で組み付けられていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記配管接続部材には前記配管の軸線方向とはほぼ直交する方向に他の配管が接続可能となっていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 前記配管接続部材は、その内部が流体流入空間となる基体部と、前記配管を接続可能とする接続部とから構成されるとともに、
   前記基体部と前記接続部は金属製の薄板材よりなるとともに、それぞれはプレス加工によって形成された後、相互に接合がなされることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁弁。
4. 前記配管接続部材はステンレス製であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電磁弁。

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