JP2010031956A - 電磁弁および電磁式給水弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁室内に入ってきた異物が弁座と弁体との間に挟み込まれるのを防止できるとともに、所要の流量の流体を通過させることができる電磁弁およびこの電磁弁を備えた電磁式給水弁を提供する。
【解決手段】この電磁弁４５は、電磁石の磁力を用いて駆動されるプランジャ６７の先端部に設けられた弁体４６と、この弁体４６が進退移動する弁室７２と、弁体４６が接離されるとともに流体の流出通路８１が形成された弁座４７と、弁室７２に複数個設けられている流体の流入口８６と、を備えている電磁弁であって、流入口８６の開口面積が流出通路８１の入口８２の開口面積よりも小さく設定されているとともに、流出通路８１の出口８４の開口面積が流出通路８１の入口８２の開口面積よりも大きく設定されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、電磁弁およびこの電磁弁により作動するダイヤフラム弁を備えた電磁式給水弁に関する。

従来、電磁弁としては、特許文献１に記載のものが知られている。この電磁弁は、電磁石の磁力を用いて駆動されるプランジャの先端部に設けられた弁体が、弁室内を進退移動して弁座に接離するようになっている。弁室には弁座の外周側に複数個の流体の流入口が設けられ、また弁座には液体の流出通路が形成されている。そして、この電磁弁においては、前記流入口に、当該流入口の開口面積を縮小して異物が当該流入口を通過し難くする流入口遮蔽部が設けられており、これにより異物が弁室に侵入して弁座と弁体との間に挟み込まれるのを防止するようになっている。

特開２００４−１９７０２号公報

しかしながら、このような従来の電磁弁にあっては、流入口遮蔽部が設けられていることにより異物が流入口から弁室に侵入し難くなっているが、流出通路の入口の開口面積よりも大きな異物が流入口を通過して弁室内に入ってくる可能性があり、この場合には流出通路の入口部に異物が留まり、この異物が弁座と弁体との間に挟み込まれる虞がある。また、流入口遮蔽部によって流入口の開口面積を小さくすると、所要の流量が弁室内に流入せず、電磁弁が所要の流量の流体を通過させることができなくなる虞がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、弁室内に入ってきた異物が弁座と弁体との間に挟み込まれるのを防止できるとともに、所要の流量の流体を通過させることができる電磁弁およびこの電磁弁を備えた電磁式給水弁を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の電磁弁は、電磁石の磁力を用いて駆動されるプランジャの先端部に設けられた弁体と、この弁体が進退移動する弁室と、前記弁体が接離されるとともに流体の流出通路が形成された弁座と、前記弁室に複数個設けられている流体の流入口と、を備えている電磁弁であって、前記流入口の開口面積が前記流出通路の入口の開口面積よりも小さく設定されているとともに、前記流出通路の出口の開口面積が前記流出通路の前記入口の開口面積よりも大きく設定されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、流入口の開口面積が流出通路の入口の開口面積よりも小さく設定されているので、流入口から弁室内に入ってきたゴミなどの異物が流出通路の入口に留まらずに流出通路内に流れるため、異物が弁座と弁体との間に挟み込まれない。
また、電磁弁を通過する流体が所定の流量を確保するためには、流入口の開口面積を所定以上大きくしたり、流入口の数を増やしたりするとともに、流出通路を流れる流量を所定以上にする必要があるが、流出通路の入口の開口面積を大きくして流量を確保しようとすると、弁体に作用する負圧力（流出通路内の負圧により生じる力）が大きくなり、弁体を弁座から離間させる際に大きな力を必要となるという問題が生ずる。しかし、この発明では、流出通路の出口の開口面積が入口の開口面積よりも大きく設定されているので、流出通路の入口の開口面積を大きくすることなく、出口の開口面積を大きくすることにより、弁体に作用する負圧力を抑制しつつ、流出通路を通過する流体の流量を確保することができる。

請求項２に記載の電磁弁は、請求項１に記載の発明において、前記流入口は、前記弁体の移動方向とほぼ直交する方向に開口しているとともに、前記弁座の前記流出通路の前記入口側の周囲に設けられていることを特徴とする。

この請求項２に記載の発明においては、流入口が弁体の移動方向とほぼ直交する方向に開口しているとともに、弁座の流出通路の入口側の周囲に設けられているので、流入口から弁室に異物が入ると直ぐに弁座の流出通路の入口に到達するため、異物が弁座と弁体との間に挟み込まれ易いが、本発明では前述のように異物が流出通路の入口に留まらずに流出通路内に流れるので、挟み込まれない。このように、流入口側の構成を単純な構成にして流れを単純にしても、弁座と弁体との間に異物が挟み込まれるのを防止することができる。

請求項３に記載の電磁弁は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記流入口が所要数設けられて、所要流量の流体が前記弁室に流入可能となっていることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明においては、流入口が所要数設けられて、全流入口を合計した総開口面積が所要面積確保され、所要流量の流体が弁室に流入可能となっているので、各流入口の開口面積を大きくすることなく、弁室に流入する流体の全体の流量（総流量）を必要量確保することができる。

請求項４に記載の電磁式給水弁は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電磁弁により作動するダイヤフラム弁を備えている。

この請求項４に記載の発明においては、電磁弁により作動するダイヤフラム弁を備えている電磁式給水弁において、請求項１から請求項３に記載の各電磁弁が奏する効果を有するので、電磁弁の作動不良に基づく止水不良等を防止できるとともに、電磁弁の性能不足に基づく作動不良等を防止することができる。

本発明によれば、弁室内に入ってきた異物が弁座と弁体との間に挟み込まれるのを防止できるとともに、所要の流量の流体を通過させることができる電磁弁およびこの電磁弁により作動するダイヤフラム弁を備えている電磁式給水弁を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１〜図５は、本発明の実施の形態を示す図であって、図１は電磁式給水弁を示す断面図であり、図２は図１の要部拡大断面図であり、図３は背圧孔部の断面図であり、図４は背圧孔部の斜視図あり、図５は電磁弁の断面図である。なお、図１、図５において、弁体（ダイヤフラム弁）の上半分は弁体の弁座への当接時を示すとともに、弁体の下半分は弁体の弁座からの離間時を示し、また電磁弁の左半分は弁体の弁座への当接時を示すとともに、弁体の右半分は弁体の弁座からの離間時を示している。

この電磁式給水弁は、図１および図２に示すように、ボディ（本体）１を備えており、このボディ１の上下方向下端には、下方に向かって開口する流入口２が設けられ、この流入口２には、上方に向かって垂直に直線状に延びる流入路３が連通している。また、ボディ１の上下方向中間部には、横方向に向かって開口する流出口４が設けられ、この流出口４には水平に直線状に延びる流出路５が連通している。流入路３と流出路５とは互いの中心線が直交するように配置されている。流出路５の奥部分は円柱状の流出室６となっている。一方、流入路３の奥部には、概略円環状の流入室７が流出室６の外側を囲むように設けられている。流入室７は流出室６と同軸に（中心軸を一致させて）配置されている。流出室６の入口は流入室７に臨んでいる。また、流入路３の中間部には、フィルタ８が設置されている。

流入室７に臨む流出室６の入口は弁口１１となっており、弁口１１を形成する円筒状の壁部先端部は、流入室７と流出室６とを仕切る弁座１２となっている。この弁座１２に押し付けられるダイヤフラム１３は、ゴム等の柔軟材料で構成され、その中央に形成された中心孔１４にダイヤフラム板（プレッシャープレート）１５が装着されている。ダイヤフラム板１５は、円板状のダイヤフラム板本体１６と、このダイヤフラム板本体１６の前面中央部に前方に突出する取付部１７とを備えており、取付部１７は基端側の小径の首部１８と先端側の大径の頭部１９とから構成されている。ダイヤフラム板１５は、ダイヤフラム１３の中心孔１４にその取付部１７の頭部１９から挿入されて首部１８が嵌合されることにより、ダイヤフラム１３に取り付けられている。ダイヤフラム１３とダイヤフラム板１５とによりダイヤフラム式の弁体（ダイヤフラム弁）２０が構成される。

この弁体２０はそのダイヤフラム１３が弁座１２に接離することにより弁口１１が開閉され、これにより流入室７と流出室６とが連通・閉塞される。ダイヤフラム１３が弁座１２に当接する際に、取付部１７の頭部１９は流出室６内に位置するようになっている。弁体２０は、流出路５と同軸に（中心軸を一致させて）配置されており、弁体２０の移動方向は流出路５の延びる方向と同じになっている。弁体２０は、ダイヤフラム１３の外周部に形成された円環状の挟圧部２１がボディ１に形成された円環状の溝部２２に挿入され、カバー２５により押圧されることにより、ボディ１とカバー２５との間に装着されている。カバー２５はねじ２６によりボディ１に固定されている。弁体２０の背面側には、弁体２０とボディ１とカバー２５により背圧室３０が形成されている。この背圧室３０は、弁体２０を間において流入室７および流出室６と対向している。カバー２５の内面には、棒状のガイド部３１が形成されており、このガイド部３１がダイヤフラム板１５の取付部１７に背面中央部に形成されたダイヤフラム板１５の前後方向に直線状に延びる棒状の有底穴３２に挿入されており、これにより弁体２０が移動する際のガイドとなっている。

弁体２０には、流入室７と背圧室３０とを連通する背圧孔３５が次のように設けられている。すなわち、図３および図４に示すように、ダイヤフラム板１５の外周部には、流入口２側の位置に、ダイヤフラム板１５の前方に直線状に突出する円筒状の筒部３６が形成されており、この筒部３６の内側の孔がそのままの形状でダイヤフラム板１５の外周部を突き抜けて直線状の背圧孔３５が形成されている。この背圧孔３５は、流出室６の中心軸と平行に延びている。筒部３６は、ダイヤフラム１３に形成された挿入孔３７に嵌入され、その先端部がダイヤフラム１３の前面から前方に突出し、流入室7内に位置している。筒部３６の先端部には、流入口２側に、横断面形状が半円状の壁部３８が形成されており、これにより背圧孔３５の流入室７側の入口の流入口２側が覆われている。

また、図１および図２に示すように、ボディ１には、背圧室３０と流出室６とを連通するパイロット孔４０が設けられている。このパイロット孔４０は、背圧室３０側の第１パイロット孔４１と流出室６側の第２パイロット孔４２とからなり、流出室６を挟んで流入口２と反対側に、Ｌ字状に形成されている。すなわち、パイロット孔４０の第１パイロット孔４１の背圧室３０側の入口は、流出室６を間において流入口２と反対側でかつ流入室７および弁体２０の外側で背圧室３０に開口し、この入口から流出室６の中心軸と平行に直線状に延びており、この第１パイロット孔４１に接続されている第２パイロット孔４２は、流入路３と平行に直線状に延びて、流出室６に開口している。第１パイロット孔４１と第２パイロット孔４２とは直交している。

パイロット孔４０の途中には、このパイロット孔（流路）４０を開閉する電磁弁４５が設けられている。すなわち、電磁弁４５は、電磁的に駆動される弁体４６と、パイロット孔４０の一部である第２パイロット孔４２の第１パイロット孔４１側に設けられた弁座４７を備えており、弁体４６が弁座４７に接離されることによりパイロット孔４０を開閉するようになっている。弁体４６は、第２パイロット孔４２が延びる方向と同じ方向に往復移動するようになっている。なお、符号５１、５２はそれぞれ、電磁弁本体５３および弁座４７とパイロット孔４０との間を液密に保つためのＯリングである。

ここで、電磁弁４５をさらに詳しく説明する。
図５に示すように、電磁弁４５の電磁弁本体５３は、ケーシング６１を備えている。このケーシング６１は、ボビン部６２を備えており、このボビン部６２にはコイル６３が巻回されている。このコイル６３には、このコイル６３に電流を流すためのターミナル６４が接続されている。ボビン部６２の内側上部には、固定子（固定鉄心）６５が嵌合されて固定されている。固定子６５とケーシング６１との間には、これらの間を液密に保つためのＯリング６６が設けられている。また、ボビン部の内側下部には、プランジャ（可動鉄心）６７が往復移動可能に嵌合されている。プランジャ６７の先端部には、弁体４６が固定されている。一方、プランジャ６７の基端部には、ばね収容穴６８が形成されており、このばね収容穴６８に圧縮コイルばね（付勢部材）６９が収容されている。この圧縮コイルばね６９は、固定子６５とプランジャ６７との間に介在されており、これら固定子６５からプランジャ６７が離間するようにプランジャ６７を付勢している。

ケーシング６１は、ボビン部６２の下側にボビン部６２と同径の円筒状の挿入部７１を備えており、この挿入部７１の内側上部には、プランジャ６７の下端部が嵌入されている。この挿入部７１の下部の空間は、電磁弁４５の弁室７２となっており、この弁室７２内をプランジャ６７の先端部に設けられた弁体４６が進退移動するようになっている。弁体４６が接離される弁座４７は、縦断面形状が概略Ｔ字状に形成されており、弁体４６（およびプランジャ６７）と中心軸を一致させて直線状に配置されているとともに、弁体４６に対向するように配置されている。この弁座４７は、挿入部７１の先端（下端）にこの挿入部７１の先端開口を塞ぐように配置され、そして弁座４７の鍔部７３外周と挿入部７１の先端の内周とが接続部７４により接続されることにより、挿入部７１と一体に形成されている。なお、弁座４７を挿入部７１と別体に構成するようにしてもよい。弁座４７の上端面の中央部に上方に突出するように形成された切頭円錐状の突起部７５の水平に延びる上端面が、弁体４６の下端に形成された水平に延びる当接面が接離される弁座面となっている。

弁座４７の径方向中心部には、弁座４７の中心線に沿って延びる流出通路８１が形成されている。この流出通路８１は、入口８２側に形成された小径の円柱状の小径通路８３と、出口８４側に形成された小径通路８３よりも径の大きい円柱状の大径通路８５とからなる。大径通路８５の長さは、小径通路８３よりも長く形成されており、この例では大径通路８５の長さが小径通路８３の長さのほぼ２倍程度に設定されている。

また、挿入部７１の先端部（下端部）には、周方向に等間隔に複数個の流入口８６が形成されており、したがって各流入口８６は、弁体４６の移動方向とほぼ直交する方向に開口しているとともに、弁座４７の流出通路８１の入口８２側の周囲に設けられている。各流入口８６はそれぞれ、挿入部７１の径方向の外側から見て、ほぼ方形に形成されている。また、各流入口８６はそれぞれ、弁座４７の鍔部７３の外周まで達するように形成されており、したがって挿入部７１の先端の内周と弁座４７の鍔部７２の外周とを接続している接続部７４は、挿入部７１の先端の内側に周方向に等間隔に形成された複数個の帯状の部分から構成されている。各流入口８６の開口面積は、流出通路８１の入口８２の開口面積よりも小さく設定されている。また、各流入口８６は所要数形成されており、これにより全流入口８６を合計した総開口面積が所要面積確保されて、所要流量の流体が弁室７２に流入可能となっている。

この電磁弁４５は、常時閉型（ノーマルクローズ）の電磁弁であって、ターミナル６４に通電すると、コイル６３に電流が流れて磁力が発生し、圧縮コイルばね６９の付勢力に抗して固定子６５にプランジャ６７が吸引され、これにより弁体４６が弁座４７から離間して流出通路８１の入口６２が開放される。そうすると、第１パイロット孔４１から各流入口８６を通って弁室７２内に流入した流体が、流出通路８１を通って第２パイロット孔４２に流出する。
一方、ターミナル６４に通電を遮断して、コイル２へ電流が流れなくすると、圧縮コイルばね６９の付勢力により固定子６５からプランジャ６７が離間し、これにより弁体４６が弁座４７に当接して流出通路８１の入口８２が閉塞され、弁室７２から流出通路８１への流体の流出が遮断される。

この電磁式給水弁は、温水暖房システム等を構成するシスターン、あるいは食器洗い乾燥機等の家庭用電気機器のタンクなどに、流入口２が下方に向くように取り付けられる。

この電磁式給水弁においては、電磁弁４５がオフのときには、パイロット孔４０が閉状態となり、背圧室３０と流出室６との連通が遮断されるとともに、背圧孔３５により流入室７と背圧室３０とが連通している。そして、この状態では、流入室７から背圧孔３５を通って背圧室３０内に水が流れ込んで背圧室３０内の水圧が入水圧まで上昇し、背圧室３０内の圧力が流出室６内の圧力よりも高くなる。その結果、弁体２０が図１、図２において左方に押され、弁体２０のダイヤフラム１３が弁座１２に当接して弁口１１が閉状態となり、流入室７から流出室６への通水が遮断される。

一方、電磁弁４５がオンのときには、パイロット孔４０が開状態となり、パイロット孔４０により背圧室３０と流出室６とが連通されるとともに、背圧孔３５により流入室７と背圧室３０とが連通している。そして、この状態では、背圧室３０内の水圧により、背圧室３０からパイロット孔４０を通って水は流出室６に流出し、背圧室３０内の水圧が低下する。その結果、流入室７からの入水圧力により弁体２０が図１、図２において右方に押され、弁体２０が弁座１２から離れて弁口１１が開状態となり、流入室７から流出室６への通水が可能となる。

上記のような構成の電磁式給水弁の電磁弁４５にあっては、流入口８６の開口面積が流出通路８１の入口８２の開口面積よりも小さく設定されているので、流入口８６から弁室７２内に入ってきたゴミなどの異物が流出通路８１の入口８２に留まらずに流出通路８１内に流れるため、異物が弁座４７と弁体４６との間に挟み込まれない。
また、電磁弁４６を通過する流体が所定の流量を確保するためには、各流入口８６の開口面積を所定以上大きくしたり、流入口８６の数を増やしたりするとともに、流出通路８１を流れる流量を所定以上にする必要があるが、流出通路８１の入口８２の開口面積を大きくして流量を確保しようとすると、弁体４６に作用する負圧力（流出通路８１内の負圧により生じる力）が大きくなり、弁体４６を弁座４７から離間させる際に大きな力を必要とするという問題が生ずる。しかし、この電磁弁４５では、流出通路８１の出口８４の開口面積が入口８２の開口面積よりも大きく設定されているので、流出通路８１の入口８２の開口面積を大きくすることなく、出口８４の開口面積を大きくすることにより、弁体４６に作用する負圧力を抑制しつつ、流出通路８１を通過する流体の流量を確保することができる。

また、流入口８６が弁体４６の移動方向とほぼ直交する方向に開口しているとともに、弁座４７の流出通路８１の入口８２側の周囲に設けられているので、流入口８６から弁室７２に異物が入ると直ぐに弁座４７の流出通路８１の入口８２に到達するため、異物が弁座４７と弁体４６との間に挟み込まれ易いが、この電磁弁では前述のように異物が流出通路８１の入口８２に留まらずに流出通路８１内に流れるので、挟み込まれない。このように、流入口８６側の構成を単純な構成にして流れを単純にしても、弁座４７と弁体４６との間に異物が挟み込まれるのを防止することができる。

さらに、流入口８６が所要数設けられて、全流入口８６を合計した総開口面積が所要面積確保され、所要流量の流体が弁室７２に流入可能となっているので、各流入口８６の開口面積を大きくすることなく、弁室７２に流入する流体の全体の流量（総流量）を必要量確保することができる。
また、このような効果を奏する電磁弁４５により作動するダイヤフラム弁２０を備えている電磁式給水弁においては、電磁弁４５の作動不良に基づく止水不良等を防止することができるとともに、電磁弁４５の性能不足に基づく作動不良等を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る電磁式給水弁を示す断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 背圧孔部の断面図である。 背圧孔部の斜視図である。 電磁弁の断面図である。

符号の説明

２０ 弁体（ダイヤフラム弁）
４５ 電磁弁
４６ 弁体
４７ 弁座
６７ プランジャ
７２ 弁室
８１ 流出通路
８２ 入口
８４ 出口
８６ 流出通路

Claims (4)

1. 電磁石の磁力を用いて駆動されるプランジャの先端部に設けられた弁体と、この弁体が進退移動する弁室と、前記弁体が接離されるとともに流体の流出通路が形成された弁座と、前記弁室に複数個設けられている流体の流入口と、を備えている電磁弁であって、
   前記流入口の開口面積が前記流出通路の入口の開口面積よりも小さく設定されているとともに、前記流出通路の出口の開口面積が前記流出通路の前記入口の開口面積よりも大きく設定されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記流入口は、前記弁体の移動方向とほぼ直交する方向に開口しているとともに、前記弁座の前記流出通路の前記入口側の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記流入口が所要数設けられて、所要流量の流体が前記弁室に流入可能となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電磁弁により作動するダイヤフラム弁を備えている電磁式給水弁。

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