JP2010138960A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】直動弁方式の電磁弁において、プランジャおよびボビン間の隙間に異物が侵入するのを抑制でき、しかもプランジャのガタツキが大きくなったり弁の小型化が損なわれたりすることがない電磁弁を提供する。
【解決手段】コイル１３の励磁・消磁によりボビン１２内周のプランジャ１５が往復動し、前記プランジャ１５先端に取り付けたシール弁体１７が弁座５に対し離間・当接する直動弁方式の電磁弁において、前記シール弁体１７は、その外周面にシールリップ１７ａを一体に有する。前記シールリップ１７ａは、前記弁座５外周の弁室４のほうを向き、前記ボビン１２の内周面に摺動自在に密接することにより、前記弁室４内の流体に含まれる異物が前記シール弁体１７の外周を通過して前記ボビン１２およびプランジャ１５間に侵入するのを抑制する構造を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、弁装置の一種である電磁弁に関する。本発明の電磁弁は例えば、温水洗浄便座の分野に用いられ、または流体制御部品として用いられる。

一般的に水道配管には若干の異物（砂、木片等）が市水と共に流れており、これらは非常に小さく、また微量であるため、殆ど問題となることは無いが、新築の家屋やあるいは既存の家屋でも新たに温水洗浄便座を施工した場合や外部の工事等が行なわれた場合には、市水と共に大量の砂、木片、錆等が流れることがある。温水洗浄便座はこのような異物に対し給水部にフィルター（ストレーナ）を設けることでユニット内への異物の流入を防止している。しかしながら、フィルターでは完全に異物を除去することは不可能であり、フィルターを通過した異物が稀にユニットの故障（破損、止水不良）を引き起こす原因となっている。

温水洗浄便座の通水／止水は通常、電磁弁の開閉により行なわれており、代表的な電磁弁の構造としては、ダイアフラムを用いるパイロット方式（例えば特許文献１参照）と、電磁弁単体で通水／止水を行なう直動弁方式（例えば特許文献２参照）とが挙げられる。

上記２種類の電磁弁は仕様や環境等により用いる方式が選択されるが、各々長所と短所があり、一概にどちらが優れているとは言えないが、異物による止水不良に関しては、パイロット方式の方がシールする箇所も多く、ダイアフラムに組み込まれたプレートの子穴の目詰まり等のため、直動弁方式の方が有利であると考えられている。但し、直動弁方式でも全く止水不良を起さないことは無く、プランジャおよびボビン間の隙間に異物が侵入し、噛み込みによりプランジャがロックすることがある。このような対策として、一般的にはボビン内径に複数のリブを設けることで対処しているが、リブによる隙間は狭いままであり、噛み込みの可能性が無くなったわけではなく、完全な対策には至っていない。

上記問題を解決するには、フィルターのメッシュサイズをより細かくすることで異物の侵入を防ぐのが根本的な対策となるが、この場合は、メンテナンス頻度が大幅に上昇することからエンドユーザーの負担が増加してしまい、好ましくない。別の対策として、プランジャおよびボビン間の隙間を大きくすることで異物が侵入しても噛み込みしない方法が考えられるが、この場合は、プランジャの作動についてガタツキが大きくなり、直動弁方式のメリットである弁の小型化も損なわれる。

特開２００６−３４２９５２号公報 特開２００１−１８７９８０号公報

本発明は以上の点に鑑みて、直動弁方式の電磁弁において、プランジャおよびボビン間の隙間に異物が侵入するのを有効に抑制することができ、しかもプランジャのガタツキが大きくなったり弁の小型化が損なわれたりすることもない電磁弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による電磁弁は、コイルの励磁・消磁によりボビン内周のプランジャが往復動し、前記プランジャ先端に取り付けたシール弁体が弁座に対し離間・当接する直動弁方式の電磁弁において、前記シール弁体は、その外周面にシールリップを一体に有し、前記シールリップは、前記弁座外周の弁室のほうを向き、前記ボビンの内周面に摺動自在に密接することにより、前記弁室内の流体に含まれる異物が前記シール弁体の外周を通過して前記ボビンおよびプランジャ間に侵入するのを抑制する構造を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項２による電磁弁は、上記した請求項１記載の電磁弁において、前記シールリップにより仕切られる前記弁室と前記ボビンおよびプランジャ間の隙間との圧力差を解消するための切り欠き状の圧力逃がし流路が前記ボビンの内周面に設けられていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明の電磁弁においては、プランジャ先端のシール弁体の外周面にシールリップが一体成形されており、このシールリップが、弁座外周の弁室のほうを向き、ボビンの内周面に摺動自在に密接して、弁室内の流体に含まれる異物がシール弁体の外周を通過してボビンおよびプランジャ間に侵入するのを抑制するものとされている。したがってこのシールリップがシール作用を発揮し、これにより弁室側の異物がボビンおよびプランジャ間に侵入するのを抑制することが可能となる。

尚、上記シールリップが完全にシール作動すると、シールリップの前後で圧力差が発生することから、電磁弁の作動に支障をきたすことが懸念される。そこでこれに対策するには、ボビンの内周面に切り欠き状の圧力逃がし流路を設け、これによりリップ前後の圧力差を解消する。但し圧力逃がし流路は、異物が通過しないよう極力小さな開口断面積に設定する。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の電磁弁においては、プランジャ先端のシール弁体の外周面にシールリップが一体成形され、このシールリップが、弁座外周の弁室のほうを向き、ボビンの内周面に摺動自在に密接して、弁室内の流体に含まれる異物がシール弁体の外周を通過してボビンおよびプランジャ間に侵入するのを抑制するものとされているために、このシールリップにより弁室側の異物がボビンおよびプランジャ間に侵入するのを有効に抑制することができる。また、プランジャおよびボビン間の隙間を大きくする必要がないことから、プランジャのガタツキが大きくなったり弁の小型化が損なわれたりすることもない。

また、ボビンの内周面に切り欠き状の圧力逃がし流路を設ける場合には、シールリップの前後で圧力差が発生するのを抑制することができる。したがってこの圧力差を原因として、電磁弁の作動に支障をきたすのを防止することができる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１−１）シール弁体（シールゴム）円筒側面にリップを設けることにより、電磁弁内部への異物の侵入を防止する。
（１−２）電磁弁起動時にリップ前後で発生する圧力差により、作動音を抑える。
（１−３）上記圧力差が電磁弁の作動に支障を来たすほど大きな場合は、リップと接する区間を円筒形状とし、円筒部に少なくとも１箇所の微小切り欠きを設ける。
（１−４）微小切り欠きは流体入口より最も離れた部位に設置する。

（２−１）プランジャ先端の突起部をシール弁体に押し込み、弁体の平面でシールする構造において、シール弁体（シールゴム）の円筒側面部に特に電磁弁シール方向にリップを持つ構造とし、このリップによりダストシールのように異物の進入を防ぐことで、電磁弁部に流入する異物がボビンとプランジャの隙間に侵入することを防止する。

（２−２）また、シール弁体にリップを設けることにより、電磁弁起動によりプランジャを吸引する際、摺動による抵抗および瞬間的に発生する圧力差により、プランジャの移動速度が抑えられる。プランジャは固定子（ポスト）に衝突するまで吸引されるが、移動速度が抑えられることにより、衝突時に発生する音が小さくなる。作動音が抑えられることはエンドユーザーに不快感を与えることが減るため、併せてより良い効果が得られる。

（２−３）また、上記リップ部と接するボビン内径は円筒であるが、完全に円筒形状とした場合、リップが完全シールをした場合、リップ部の前後で圧力差が発生し、電磁弁の作動に支障をきたすことが想定される。このための対策として、円筒形状の少なくとも１箇所に小さな切り欠きを設ける。この切り欠きはリップ前後の差圧を無くすことが目的であり、非常に小さなもので良く、この切り欠きを異物が容易に通過するとリップの効果が得られない。切り欠きから異物が侵入することを防止するため、電磁弁付近に流入する流路の最も遠い位置に配置することが望ましい。

（２−４）ボビン内径形状については、シール弁体のリップ部が当接および摺動する範囲は円筒形状＋切り欠きとし、その他のプランジャが摺動する部位については、クリアランスを狭く設定した円筒形状でも良いが、万一異物が侵入した時を考慮し、複数のリブを配置した形状とするのが良い。

（３−１）上記構成によれば、エンドユーザーのメンテナンス頻度を増加させることなく、異物による止水不良発生を抑えることができる。
（３−２）また、電磁弁起動時の作動音が減少するため、エンドユーザーに不快感を与えることが無い。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る電磁弁１の断面図を示している。当該実施例に係る電磁弁１は、温水洗浄便座における給水部の止水弁として用いられるものであって、直動弁方式の電磁弁であり、以下のように構成されている。

すなわち先ず、当該電磁弁１は、バルブボディ２を有し、このバルブボディ２に全体を符号１１で示すソレノイド部が組み付けられている。バルブボディ２は樹脂モールド等よりなり、入力ポート３、弁室４、弁座５および出力ポート６を有している。

ソレノイド部１１は、円筒状のボビン１２を有し、このボビン１２の外周溝部に励磁コイル１３が巻回されている。またボビン１２の内周側にセンターポスト１４が固定され、このセンターポスト１４の弁座５側にプランジャ１５が弁座５に向けて往復動自在に配置されている。センターポスト１４およびプランジャ１５間には戻しバネ１６が介装されている。プランジャ１５における弁座５側の先端部にはポペット状の突起部１５ａが設けられ、この突起部１５ａに被せられるようにしてキャップ状のゴム状弾性体よりなるシール弁体１７が取り付けられている。ボビン１２およびコイル１３の外周側には、モールド部１８およびヨーク１９等が設けられている。

以上までの構成において、通電によりコイル１３が励磁されると、プランジャ１５がセンターポスト１４に吸引されて往動し、これによりシール弁体１７が弁座５から離間して弁開状態となる。また通電が停止してコイル１３が消磁されると、プランジャ１５が戻しバネ１６に押されて復動し、これによりシール弁体１７が弁座５に当接して弁閉状態となる。

また、以上までの構成において、入力ポート３から弁室４内に導入される水に砂、木片または錆片等の異物が混入していると、この異物がシール弁体１７の外周を通過してボビン１２およびプランジャ１５間の隙間２０に侵入し、噛み込みによりプランジャ１５がロックしてしまうことがある。

そこで、当該電磁弁１には、以下のような対策がなされている。

すなわち、上記キャップ状を呈するゴム状弾性体よりなるシール弁体１７の外周面に環状のシールリップ１７ａが一体成形されている。このシールリップ１７ａは、シール方向性を持つものとして弁座５外周の弁室４のほうを向くよう斜め外方へ向けて成形され、かつ全周に亙ってボビン１２の内周面に摺動自在に密接する。したがってこのシールリップ１７ａによるシール作用が発揮され、これにより弁室４側の異物がボビン１２およびプランジャ１５間の隙間２０に侵入するのが有効に抑制される。

また、このようにシール弁体１７の外周面にシールリップ１７ａが一体成形されてこのシールリップ１７ａがボビン１２の内周面に摺動自在に密接すると、上記励磁によりプランジャ１５が吸引されるときに、摺動による抵抗および瞬間的に発生するシールリップ１７ａ前後の圧力差により、プランジャ１５の移動速度が抑えられ、その結果としてプランジャ１５がセンターポスト１４に衝突するときに発生する作動音の大きさが小さくなる。したがって電磁弁１が静粛性に優れたものとなる。

尚、上記シールリップ１７ａ前後の圧力差が大きくなり過ぎると、電磁弁１の作動に支障を来たすことがあるので、この場合にはこの圧力差を解消し、または少なくとも縮小する必要がある。

そこで、当該電磁弁１には、以下のような対策がなされている。

すなわち、上記円筒状を呈するボビン１２の内周面に切り欠き状の圧力逃がし流路１２ａが設けられている。この切り欠き状の圧力逃がし流路１２ａは、シールリップ１７ａが往復動する範囲に亙って往復動方向に長い溝状のものとして設けられ、弁室４とボビン１２およびプランジャ１５間の隙間２０とを常に連通する。したがって隙間２０における蓄圧現象が抑制され、圧力差が解消され、または少なくとも圧力差が縮小する。切り欠き状の圧力逃がし流路１２ａは円周上一部に少なくとも１本設けられる。また切り欠き状の圧力逃がし流路１２ａは、ここを異物が通過しにくいように開口断面積を小さく設定され、かつ入力ポート３からできるだけ遠い位置（例えば円周上１８０度対称位置）に設けられる。

上記実施例において、ボビン１２の内周面は、上記切り欠き状の圧力逃がし流路１２ａ以外に凹凸を有さない円筒面状とされているが、図２に示すようにボビン１２の内周面にリブ１２ｂを設けることによりボビン１２およびプランジャ１５間の隙間２０を径方向に拡大するようにしても良い。この場合は、隙間２０が径方向に拡大する分、異物の噛み込みが抑制されるが、リブ１２ｂがプランジャ１５を摺動自在に支持することから、プランジャ１５のガタツキが大きくなることはない。リブ１２ｂは、プランジャ１５が往復動する範囲に亙って往復動方向に長い突起状のものとして設けられる。またリブ１２ｂはプランジャ１５を安定的に支持するため、円周上少なくとも３本設けられる。

本発明の実施例に係る電磁弁の断面図 本発明の他の実施例に係る電磁弁の要部拡大断面図

符号の説明

１ 電磁弁
２ バルブボディ
３ 入力ポート
４ 弁室
５ 弁座
６ 出力ポート
１１ ソレノイド部
１２ ボビン
１２ａ 圧力逃がし流路
１２ｂ リブ
１３ コイル
１４ センターポスト
１５ プランジャ
１５ａ 突起部
１６ 戻しバネ
１７ シール弁体
１７ａ シールリップ
１８ モールド部
１９ ヨーク
２０ 隙間

Claims (2)

1. コイルの励磁・消磁によりボビン内周のプランジャが往復動し、前記プランジャ先端に取り付けたシール弁体が弁座に対し離間・当接する直動弁方式の電磁弁において、
   前記シール弁体は、その外周面にシールリップを一体に有し、
   前記シールリップは、前記弁座外周の弁室のほうを向き、前記ボビンの内周面に摺動自在に密接することにより、前記弁室内の流体に含まれる異物が前記シール弁体の外周を通過して前記ボビンおよびプランジャ間に侵入するのを抑制する構造を有することを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記シールリップにより仕切られる前記弁室と前記ボビンおよびプランジャ間の隙間との圧力差を解消するための切り欠き状の圧力逃がし流路が前記ボビンの内周面に設けられていることを特徴とする電磁弁。

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