JP2009222224A

JP2009222224A - 電磁弁

Info

Publication number: JP2009222224A
Application number: JP2008212017A
Authority: JP
Inventors: Chieh-Cheng Chen; 介程陳; Ming-Chih Tsai; 明志蔡; Kenka Rin; 建家林
Original assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2009-10-01
Also published as: US20090256093A1; TW200938756A; DE102008029111A1

Abstract

【課題】機構設計によって、永久磁石とその固定附属部品を使用せずに、保持式の電磁弁の常開と常閉を達成し、消費電力の節約、構造材料数の減少、製造プロセスの簡易化、製造コストの低減と、回路設計の簡易化を達成する電磁弁を提供する。
【解決手段】穿孔を有するボビンと、前記ボビンに巻かれたコイルと、前記穿孔内に設置され、前記穿孔に沿って、外側と内側に移動することができる弁棒と、前記弁棒にはめ込まれ、前記弁棒とともに外側と内側に移動するスライドリングと、前記穿孔内において前記スライドリングより内側に設置された回転リングと、を備えることを特徴とする電磁弁。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、電磁弁に関し、特に、機構設計により永久磁石を使用しない保持式電磁弁に関するものである。

従来の保持式電磁弁では、コイルに対して通電することによって、常開位置と常閉位置が切換えられ、電流遮断後の弁棒（ｖａｌｖｅｒｏｄ）が依然として電流遮断前の位置に保持されている。従来の保持式電磁弁では、消費電力を節約するために、電流の供給を停止した後、磁石の磁力で弁棒を吸着して、弁棒を常開位置上に固定させて、電磁弁を常開にしておく必要がある。

図１Ａは、従来の保持式電磁弁の立体図である。図１Ｂは、図１Ａの構造の一部を取り除いた立体図である。前記電磁弁５は、少なくとも一つの永久磁石５１、弁棒５２、コイル５３と、スプリング５４を備える。

図１Ａと図１Ｂの電磁弁５の弁棒５２は、常開位置Ｂに位置する。電磁弁５に電流を供給すると、コイル５３が導通されて、それにより励磁現象が発生することで、弁棒５２が吸引され、常閉位置Ａから常開位置Ｂに移動される。弁棒５２が常開位置Ｂに移動すると、永久磁石５１が弁棒５２を吸着する。この時、電源を遮断することができ、永久磁石５１が弁棒５２を吸着することで、電磁弁の常開を達成する。

コイル５３に対して、逆向電流（前記電流の方向と相反する）を供給することで、逆向きの磁場を発生して、永久磁石５１の磁気を相殺する。この時、スプリング５４が弁棒５２を常閉位置Ａに瞬間的に押し動かす。この時、電源が遮断され、電磁弁５の常閉を達成する。

しかしながら、この電磁弁５を使用する場合、駆動回路の部分に正、負反相のブリッジ回路を必ず備えて、電磁弁５を制御し、電力の消耗を減少して、省エネルギーを達成しなければならない。また、電磁弁５の大半は、もう一つ、永久磁石５１を固定するための付属機構５５を有する。このような設計は、製造コストを大幅に増加する。

図２Ａは、もう一つの従来の保持式電磁弁の立体図であり、図２Ｂは、図２Ａの一部の構造を取除いた立体図である。前記電磁弁６は、少なくとも一組の永久磁石６１、弁棒６２、第一コイル６３１、第二コイル６３２、スプリング６４と、固定永久磁石６１の付属機構６５を含む。

図２Ａと図２Ｂに示されるように、電磁弁６の弁棒６２は、常閉位置Ａに位置する。図２Ｂを参照すると、電磁弁６に電流を供給した時、コイル６３１が導通されて、それにより励磁現象が発生することで、弁棒６２が吸引され、常閉位置Ａから常開位置Ｂに移動される。弁棒６２が常開位置Ｂに移動すると、永久磁石６１が弁棒６２を吸着する。この時、電源を遮断することができ、永久磁石６１が弁棒６２を吸着することで、電磁弁６の常開を達成する（図示しない）。

電磁弁６に電流を再び供給すると、第二コイル６３２が導通され、それにより励磁現象が発生することで、反対方向に弁棒６２が吸引され、常開位置Ｂから常閉位置Ａに移動される。弁棒６２が常閉位置Ａに移動した時、弁棒６２は永久磁石６１の吸着から解放される。この時、スプリング６４は、弁棒６２を常閉位置Ａ上に固定する。この時、電源を遮断することで、電磁弁６の常閉を達成する。

電磁弁６は、回路部分に、デジタル式スイッチ回路を備えて、電磁弁の第一コイル６３１と第二コイル６３２の両コイルの切換えを制御し、電力の浪費を減少して、省エネルギーを達成しなければならない。電磁弁６の大半は、固定永久磁石６１の付属機構６５を有し、且つ同時に第一コイル６３１と第二コイル６３２より構成される。同様に、このような設計は、部品の数を増加させるだけでなく、製造コストと複雑度も増加させる。

上述の課題に鑑みて、本発明の目的は、機構設計によって、永久磁石とその固定付属部品を使用せずに、保持式の電磁弁の常開と常閉とを達成し、消費電力の節約、構造材料数の減少、製造プロセスの簡易化、製造コストの低減、及び回路設計の簡易化の利点を有する電磁弁を提供する。

上述の目的を達するために、本発明は、電磁弁を提供する。電磁弁は、穿孔を有するボビンと、前記ボビンに巻かれたコイルと、前記穿孔内に設置され、前記穿孔に沿って、外側と内側に移動することができる弁棒と、前記弁棒にはめ込まれ、前記弁棒とともに外側と内側に移動するスライドリングと、前記穿孔内において前記スライドリングより内側に設置された回転リングと、を備える。弁棒は、第二スプリングが発生する外向きの力により、常閉位置に維持され、第一スプリングが発生する内向きの力により、常開位置に維持される。弁棒が常開位置にある時、回転リングは、前記穿孔底部の内壁の斜面に挟まれているため、外向きの力により、前記スライドリングと前記弁棒は外側に移動しない、すなわち外向きの力は作用しない。また、弁棒が常閉位置にある時、外向きの力は、内向きの力より大きい。弁棒は、コイルに印加されたパルス電圧によって、励起現象が発生することで、弁棒の位置を切換える。

上述により、本発明の電磁弁は、スライドリング、回転リングとボビン、ガイト溝などの部品の機構設計だけを用いて、電磁弁の常開と常閉とを達成し、永久磁石とその固定付属部品を使用せずに、保持式の電磁弁が消費電力の節約、構造材料数の減少、製造プロセスの簡易化、製造コストの低減などを達成する。印加される電圧源は、パルス電圧であり、回路設計の駆動を簡易化できる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。

図３Ａは、本発明の好ましい実施例の電磁弁の構造の一部を取除いた立体図である。図３Ｂは、図３Ａの電磁弁の分解図である。前記電磁弁１は、主にボビン１１、弁棒１２、コイル１３、スライドリング１４、回転リング１５、第一スプリング１７、及び第二スプリング１８を備える。

コイル１３は、ボビン１１上に巻かれ、ボビン１１は、穿孔１１１を有し、弁棒１２は、可動鉄心であり、前記穿孔１１１に設置され、ボビン１１の穿孔１１１の軸方向Ｘに沿って、常閉位置と常開位置との間を移動する。

図４は、本発明の好ましい実施例のスライドリングと、回転リング構造の一部を取除いたボビンの立体図である。図５は、本発明の好ましい実施例のガイト溝に沿って、切り出したボビンの展開図である。図６Ａは、ボビンの横切面の断面図であり、図６Ｂは、スライドリングが収容されたボビンの横切面の断面図であり、図６Ｃは、回転リングが収容されたボビン底部の横切面の断面図である。前記ボビン１１の内壁は、複数のリブ１１２とガイト溝１１３を有し、リブ１１２とガイト溝１１３とが交互に設置される。各リブ１１２は、第一リブ１１２１、第二リブ１１２２と、中央がやや陥凹した中央リブ１１２３を有し、中央リブ１１２３は、第一リブ１１２１と第二リブ１１２２との間に設置され、第一リブ１１２１と中央リブ１１２３の底部は、第一斜面１１２４に斜めに設置され、第二リブ１１２２の底部は、第二斜面１１２５に斜めに設置される。

図４と図６Ｂに示されるように、スライドリング１４が弁棒１２にはめ込まれて、固定され、弁棒１２とともに軸方向Ｘに沿って、常閉位置と常開位置との間を移動することができ、且つスライドリング１４に与えられる内向きの力を負う。内向きの力は、スプリングの弾性力、重力、緊密な接合による摩擦力などである。スライドリング１４は、ボビン１１の中央リブ１１２３とガイト溝１１３にそれぞれ対応した複数の第一突起１４１を有し、中央リブ１１２３とガイト溝１１３内に収容され、軸方向Ｘに沿って、スライドすることができる。各第一突起１４１の底部は、第一歯部１４２に設置される。第一歯部１４２は、複数の第一歯先を有し、各第一突起１４１は、第一歯先に対応する。

図４と図６Ｃに示されるように、回転リング１５は、穿孔１１１内とスライドリング１４より内側に設置され、且つ回転リング１５に与えられる外向きの力を負う。外向きの力は、例えば、スプリングの弾性力とすることができるが、これに限定されない。回転リング１５は、第一歯部１４２と係合する第二歯部１５２を有し、第二歯部１５２は、複数の第二歯先を有する。回転リング１５は、各ガイト溝１１３に対応して、第二突起１５１を設置する。第二突起１５１は、ガイト溝１１３内に収容されることができ、第一突起１４１と第二突起１５１がガイト溝１１３内に同時に収容される場合、第一歯部１４２と第二歯部１５２は、係合しない。

第一スプリング１７は、前記穿孔１１１内で、スライドリング１４より外側に、前記弁棒１２にはめ込まれて設置され、且つ第一スプリング１７の一端がボビン１１に固定され、スライドリング１４と弁棒１２に対して、内向きの力を与える。第二スプリング１８は、前記穿孔１１１内で、回転リング１５より内側に設置され、回転リング１５に対して、外向きの力を与える。

図７Ａ〜図７Ｅは、本発明の好ましい実施例の常閉位置から常開位置に移動する弁棒の作動分解図である。電流が電磁弁１のコイル１３に供給されると、それにより励磁現象が発生することで、弁棒１２が吸引され、常閉位置から常開位置に移動する。詳細説明は次の通りである。

弁棒１２が常閉位置にある時、スライドリング１４の第一突起１４１と回転リング１５の第二突起１５１は、前記ガイト溝１１３に収容され、外向きの力により弁棒１２が、常閉位置に維持される。この時、外向きの力は、内向きの力より大きい。

図７Ａを参照すると、電流を電磁弁１のコイル１３に供給した時、弁棒１２が内側に移動し、スライドリング１４を動かして、回転リング１５を押し、ボビン１１のガイト溝１１３に沿って内側に移動する。

図７Ｂを参照すると、回転リング１５がボビン１１のガイト溝１１３を離れている。

図７Ｃを参照すると、回転リング１５の第二突起１５１がガイト溝１１３を離れた後、前記回転リング１５と前記スライドリング１４が係合するように、所定の角度（約３０度の回転が本発明の好ましい実施例の角度であるがこれに限定するものではない）ほど回転する。

この時、電流供給を終了し、弁棒１２とスライドリング１４が外側に移動を開始する。

図７Ｄを参照すると、回転リング１５の第二突起１５１は、第一斜面１１２４に沿って、別の所定の角度ほど回転し、且つ第一斜面１１２４と第二リブ１１２２との間に挟まれる。続いて、図７Ｅを参照すると、第一スプリング１７より内向きの力を提供し、スライドリング１４と弁棒１２を常開位置に維持する。

この弁棒１２が常開位置から常閉位置に移動する詳細の説明は次の通りである。前記弁棒１２が励磁現象により常開位置から移動すると、前記回転リング１５と前記スライドリング１４が係合するように、所定の角度ほど回転する。弁棒１２が外側に移動した時、第二突起１５１が第二斜面１１２５に沿って、別の所定の角度ほど回転してガイト溝１１３にスライドする。第二スプリング１８より外向きの力を回転リング１５、スライドリング１４、及び弁棒１２に与えることで、常閉位置に維持する。

つまり、本実施例では、ボビン１１のガイト溝１１３が三つのガイト溝１１３を用いていることから（これに限定するものではない）、回転リング１５が角度（約６０度であるが、これに限定するものではない）ほど回転し、ボビン１１の第一斜面１１２４と第二リブ１１２２間に挟まれた時に、第二スプリング１８の弾性力を失う弁棒１２は、常開位置に留まり、電磁弁の常開を達成する。

続いて、電磁弁１に電流が再び供給された時、回転リング１５が再び約６０度回転した後、ボビン１１内の次のガイト溝１１３に達し、この時、新たに第二スプリング１８の弾性力を得た弁棒１２が常閉位置に移動され、電磁弁１の常閉を達成する。

本実施例が提供する電源は、パルス電圧、または一時的なデジタル信号であり、弁棒１２は、前記コイル１３に提供されたパルス電圧によって、励磁現象を発生し、前記弁棒１２の常閉位置と常開位置を切換える。

上述をまとめると、本発明の電磁弁は、スライドリング１４、回転リング１５とボビン１１、ガイト溝などの部品の機構設計だけを用いて、電磁弁の常開と常閉とを達成し、永久磁石とその固定付属部品を失くすことができ、消費電力の節約、構造材料数の減少、製造プロセスの簡易化、製造コストの低減などを達成する。印加される電圧源は、パルス電圧であり、回路設計の駆動を簡易化できる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来の保持式電磁弁の立体図（１）である。従来の保持式電磁弁の立体図（２）である。もう一つの従来の保持式電磁弁の立体図（１）である。もう一つの従来の保持式電磁弁の立体図（２）である。本発明の好ましい実施例の電磁弁の構造の一部を取除いた立体図である。図３Ａの電磁弁の分解図である。本発明の好ましい実施例のスライドリングと、回転リング構造の一部を取除いたボビンの立体図である。本発明の好ましい実施例のガイト溝に沿って、切り出したボビンの展開図である。ボビンの横切面の断面図である。スライドリングが収容されたボビンの横切面の断面図である。回転リングが収容されたボビン底部の横切面の断面図である。本発明の好ましい実施例の常閉位置から常開位置に移動する弁棒の作動分解図（１）である。本発明の好ましい実施例の常閉位置から常開位置に移動する弁棒の作動分解図（２）である。本発明の好ましい実施例の常閉位置から常開位置に移動する弁棒の作動分解図（３）である。本発明の好ましい実施例の常閉位置から常開位置に移動する弁棒の作動分解図（４）である。本発明の好ましい実施例の常閉位置から常開位置に移動する弁棒の作動分解図（５）である。

符号の説明

１、５電磁弁
１１ボビン
１１１穿孔
１１２リブ部
１１２１第一リブ
１１２２第二リブ
１１２３中央リブ
１１２４第一斜面
１１２５第二斜面
１２、５２、６２弁棒
１３、５３コイル
１４スライドリング
１４１第一突起
１４２第一歯部
１５回転リング
１５１第二突起
１５２第二歯部
１７第一スプリング
１８第二スプリング
５１、６１永久磁石
５４、６５スプリング
５５、６５付属機構
６１第一コイル
６４第二コイル
Ｘ軸方向

Claims

穿孔を有するボビンと、
前記ボビンに巻かれたコイルと、
前記穿孔内に設置され、前記穿孔に沿って、外側と内側に移動することができる弁棒と、
前記弁棒にはめ込まれ、前記弁棒とともに外側と内側に移動するスライドリングと、
前記穿孔内で前記スライドリングより内側に設置された回転リングと、を備えることを特徴とする電磁弁。
前記弁棒は、可動鉄心であることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記弁棒は、前記回転リングに与えられた外向きの力によって、常閉位置に維持され、前記弁棒は、前記スライドリングに与えられた内向きの力によって、常開位置に維持されることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記弁棒が前記常開位置にある時、前記回転リングは、前記穿孔底部の内壁の斜面に挟まれ、前記外向きの力は、前記スライドリングと前記弁棒に作用せず、また前記弁棒が前記常閉位置にある時、前記外向きの力は、前記内向きの力より大きいことを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
前記外向きの力は、スプリングの弾性力であり、前記内向きの力は、スプリングの弾性力、重力、または緊密な接合による摩擦力などであることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
前記コイルに印加された電圧によって、励起現象を発生することで、前記弁棒を内側に移動させ、常開位置を切換えることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
前記穿孔内において前記スライドリングより外側に設置され、且つ前記弁棒にはめ込まれ、一端が前記ボビンに固定され、前記スライドリングに対して、内向きの力を与える第一スプリングを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
前記穿孔内において前記回転リングより内側に設置され、前記回転リングに対して、外向きの力を与える第二スプリングを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
前記ボビンの前記穿孔の内壁は、複数のリブ部と複数のガイト溝を有し、前記リブ部と前記ガイト溝は、交互に設置されることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
前記リブ部は、第一リブ、第二リブ、及び中央がやや陥凹した中央リブを有し、前記中央リブは、前記第一リブと前記第二リブとの間に設置され、前記第一リブと前記中央リブの底部は、第一斜面を形成し、前記第二リブの底部は、第二斜面を形成していることを特徴とする請求項９に記載の電磁弁。
前記スライドリングは、前記ボビンの前記ガイト溝と前記中央リブにそれぞれ対応した複数の第一突起を有し、前記穿孔の軸方向に沿って、外側と内側にスライドすることができ、前記スライドリングは、前記第一突起の底部に設置された第一歯部を更に有し、前記第一歯部は、複数の第一歯先を有し、各前記第一突起は、各前記第一歯先に対応することを特徴とする請求項１０に記載の電磁弁。
前記回転リングは、第二歯部と複数の第二突起を有し、前記第二歯部は、前記第一歯部と係合可能な複数の第二歯先を有し、前記第二突起は、前記ガイト溝に対応して設置され、前記ガイト溝内に収容され、前記第一突起と前記第二突起がガイト溝内に同時に収容される場合、第一歯部と第二歯部は、係合されないことを特徴とする請求項１１に記載の電磁弁。
前記コイルに印加された電圧によって、励起現象を発生することで、前記弁棒を内側に移動させ、前記回転リングと前記スライドリングが係合するように、所定の角度を回転することを特徴とする請求項１２に記載の電磁弁。
前記電圧は、パルス電圧、または一時的なデジタル信号であることを特徴とする請求項６または請求項１３に記載の電磁弁。
前記弁棒が常閉位置にある時、前記スライドリングの前記第一突起と前記回転リングの第二突起が前記ガイト溝に収容されることを特徴とする請求項１３に記載の電磁弁。
前記弁棒が励起現象により、内側に移動され、前記回転リングの前記第二突起が前記ガイト溝を離れた時、前記回転リングと前記スライドリングが係合して角度を回転することを特徴とする請求項１５に記載の電磁弁。
前記弁棒が外側に移動した時、前記回転リングの各前記第二突起を前記第一斜面に沿って、別の所定の角度ほど回転させ、且つ前記第一斜面と前記第二リブとの間に挟まれ、前記内向きの力によって、前記スライドリングと前記弁棒を前記常開位置に維持することを特徴とする請求項１６に記載の電磁弁。
前記弁棒が常開位置にある時、前記回転リングの各前記第二突起は、前記穿孔の前記第一斜面と第二リブとの間に挟まれることを特徴とする請求項１３に記載の電磁弁。
前記弁棒が励起現象により、内側に移動され、前記回転リングと前記スライドリングが係合するように、所定の角度ほど回転することを特徴とする請求項１８に記載の電磁弁。
前記弁棒が外側に移動した時、前記第二突起を前記第二斜面に沿って、別の所定の角度ほど回転させ、前記ガイト溝にスライドし、前記外向きの力によって、前記回転リング、前記スライドリング、及び前記弁棒を前記常閉位置に維持することを特徴とする請求項１９に記載の電磁弁。