JP2010164104A

JP2010164104A - 電磁開閉弁

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Publication number: JP2010164104A
Application number: JP2009005794A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Asai; 一浩浅井; Norio Wada; 則夫和田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: JP4896165B2

Abstract

【課題】開弁状態でのノイズ音の発生を確実に抑制すると共に、緩衝部材の摩耗を防止することのできる電磁開閉弁を提供する。
【解決手段】プランジャ５の後部に取り付けた緩衝部材７にテーパ凸面７１を形成すると共に固定磁極６にテーパ凹面６１を形成し、緩衝部材７および固定磁極６を介してプランジャ５がガイドパイプ４に対して同心に位置決めされ、プランジャ５が振動してもプランジャ５がガイドパイプ４に接触しないようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、バネなどの付勢手段によって閉弁状態が保持されると共に、ソレノイドコイルの電磁力によって開弁状態が保持される電磁開閉弁に関する。

従来のこの種の電磁開閉弁は、例えばバネで閉弁状態に保持されている弁体を、ソレノイドコイルに通電することにより生じる電磁力で引き上げて開弁させ、さらにソレノイドコイルへ通電し続けることにより開弁状態を保持している。

このソレノイドコイルへは直流電流を通電するが、交流を例えば全波整流して直流電流に変換する場合、直流電流が１００Ｈｚもしくは１２０Ｈｚで脈動する。すると、その脈動周波数に同期して、弁体が取り付けられているプランジャが振動する。プランジャはガイドパイプ内を進退するように構成されているため、プランジャが引き上げ方向に後退した際に偏心してガイドパイプとの距離が短くなると、振動しているプランジャがガイドパイプに接触し、プランジャがガイドパイプを叩くことにより大きなノイズ音が発生することになる。

このようなノイズ音の発生を防止するため、プランジャが後退した状態でプランジャを積極的に偏心させ、プランジャをガイドパイプに押し付けることにより、たとえプランジャが振動しても大きなノイズ音が発生しないようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１３０６３０号公報（図２）

上記従来のものでは、開弁状態でプランジャの後端をガイドパイプと固定磁極との間に挟み込ませてガイドパイプに押し付けるものであるため、ガイドパイプおよび固定磁極とプランジャとの間に摩擦力が生じる。閉弁する際にはソレノイドコイルへの通電を停止することにより電磁力を消失させ、バネの付勢力のみによってプランジャを前進させて閉弁する構成であるが、ガイドパイプおよび固定磁極とプランジャとの間に摩擦力が生じていると、付勢力だけでは確実にプランジャを閉弁方向に移動させることができない場合が生じる。

なお、このような閉弁不良を回避するためにはバネの付勢力を大きくすればよいが、開弁する際に大きな電磁力が必要になり、そのため、プランジャの振動が強くなるという弊害が生じる。また、プランジャをガイドパイプに押し付ける力を小さくすることも考えられるが、それではプランジャの振動によるノイズ音の発生を充分に抑制できないという不具合が生じる。

また、固定磁極の先端の当接面の直径が緩衝部材の先端の当接面の直径より小さいため、固定磁極の当接面の周縁が緩衝部材の当接面に接触する。固定磁極の当接面の周縁は鋭いエッジ状に形成されているので、この周縁で緩衝部材をえぐるように緩衝部材が摩耗するおそれがある。すると、長時間使用すると緩衝部材の当接面の形状が変形し、さらには固定磁極の当接面と接触しないようになり、緩衝部材としての機能を発揮できなくなるおそれがある。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、開弁状態でのノイズ音の発生を確実に抑制すると共に、緩衝部材の摩耗を防止することのできる電磁開閉弁を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による電磁開閉弁は、ソレノイドコイルの中心に筒状のガイドパイプを設け、このガイドパイプ内を進退自在のプランジャと、ガイドパイプ内の後部に固定され、プランジャの後方への移動を所定の位置で規制する固定磁極とを備え、プランジャの前端に弁体を設けて、プランジャを前進方向に付勢する付勢手段により弁体を弁口に押接させて弁口を閉弁すると共に、ソレノイドコイルに通電することにより生じる電磁力でプランジャを付勢手段の付勢力に抗して上記所定位置まで後退させて弁口を開弁する電磁開閉弁において、プランジャ側と固定磁極側とのいずれか一方に緩衝部材を取り付け、互いに係合し得るテーパ凸面とテーパ凹面とのうちのいずれか一方を緩衝部材の先端に形成し、プランジャ側と固定磁極側とのうちの他方の先端であって緩衝部材に当接する部分にテーパ凸面とテーパ凹面とのうちの他方を形成し、プランジャが上記所定位置まで後退し保持されている状態で両テーパ面が互いに係合することによってプランジャを位置決めして、ソレノイドコイルへの通電電流が脈動することによりプランジャが振動した場合であっても、プランジャがガイドパイプに接触することを防止する芯出し手段を設け、さらに、緩衝部材のテーパ面の大径部の直径を係合相手のテーパ面の大径部の直径より小さくし、かつ、緩衝部材のテーパ面の小径部の直径を係合相手のテーパ面の小径部の直径より大きくして、緩衝部材のテーパ面に対して、係合相手のテーパ面の端部が接触しないようにして、端部による緩衝部材の摩耗を防止するようにしたことを特徴とする。

上記芯出し手段によりプランジャが後退して所定位置で保持される際に、プランジャがガイドパイプに接触しない中心軸線上の位置で位置決めされるので、プランジャが振動しても大きな音量のノイズ音が発生しない。また、緩衝部材に対して係合する側のテーパ面の端部はエッジ状になり、このエッジ状の周縁が緩衝部材に接触すると緩衝部材が摩耗する。すなわち、緩衝部材は弾性変形するので、エッジ状の周縁が緩衝部材に接触した時点からプランジャが停止するまで、緩衝部材が変形し、その間エッジ状の周縁は緩衝部材に接触したまま緩衝部材の表面を削りながら移動する。そのため、緩衝部材は開弁毎に削られて変形する。

そこで、緩衝部材のテーパ面の大径部の直径を係合相手のテーパ面の大径部の直径より小さくし、かつ、緩衝部材のテーパ面の小径部の直径を係合相手のテーパ面の小径部の直径より大きくして緩衝部材にこのような端部が接触しないようにした。

なお、緩衝部材のテーパ面に対して係合する側のテーパ面に無電解ニッケルメッキを被着させて摩擦係数を低下させ、上記緩衝部材の摩擦による摩耗を防止することが望ましい。

また、緩衝部材のテーパ面に対して係合する側のテーパ面にフッ素を複合させた無電解ニッケルメッキを被着させて摩擦係数を低下させ、上記緩衝部材の摩擦による摩耗を防止することが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、開弁状態において従来のもののようにプランジャをガイドパイプに押し付けるのではなく、ガイドパイプに接触しない中心軸線上の位置に位置決めするので、プランジャに対して閉弁方向への移動を阻害する摩擦力が生じず、そのため、ソレノイドコイルへの通電を停止し付勢力によりプランジャを閉弁方向に移動させる際に、小さな付勢力でプランジャを閉弁方向に移動させることができる。また、緩衝部材に対して当接するテーパ面の端部で緩衝部材を摩耗させることがないので、長期間使用し続けても緩衝部材が変形せず、緩衝機能が損なわれない。

本発明の一実施の形態の構成を示す図第１の実施の形態における開弁状態を示す図第２の実施の形態における開弁状態を示す図第３の実施の形態における開弁状態を示す図第４の実施の形態における開弁状態を示す図

図１を参照して、１は本発明による電磁開閉弁の一例である。この電磁開閉弁１は流路を形成するマニホールド２に取り付けられており、マニホールド２に形成された弁口２１を開閉するものである。

電磁開閉弁１には中空のボビンに巻回されたソレノイドコイル３が設けられており、その中空部分には真ちゅう製のガイドパイプ４が装着されている。このガイドパイプ４内には磁性体材料からなるプランジャ５が進退自在に保持されており、プランジャ５の前端には上記弁口２１を開閉するゴム製の弁体５１が取り付けられている。また、このプランジャ５を閉弁方向に付勢するバネ５２が設けられており、このバネ５２の付勢力により弁体５１は弁口２１に押接され、弁口２１を閉弁した状態で保持されるように構成されている。

ソレノイドコイル３に通電すると、ソレノイドコイル３が発生させる電磁力によりプランジャ５は図において上方に引き上げられる。ガイドパイプ４内の後端である上端には固定磁極６が固定されており、ソレノイドコイル３の電磁力により引き上げられたプランジャ５はこの固定磁極６によって上昇端位置が規制される。すなわち、ソレノイドコイル３に通電し続けることによりプランジャ５を上昇端位置、すなわち開弁位置に保持し続けることができ、通電を停止すると、バネ５２の付勢力によりプランジャ５は降下し、弁体５１が弁口２１を閉弁する閉弁位置に移動し、プランジャ５はそのまま閉弁位置で保持される。

プランジャ５の後部にはエラストマー製の緩衝部材７を取り付けた。なお、この緩衝部材７は樹脂製やゴム製であってもよい。プランジャ５が電磁力により上昇する際の速度は速いため、プランジャ５が直接固定磁極６に衝突して停止するように構成すると、開弁の際に大きな衝突音が生じる。また、プランジャ５が固定磁極６に密着すると、プランジャ５や固定磁極６が使用中に帯磁した場合に、ソレノイドコイル３への通電を停止しても残留磁力によってプランジャ５が固定磁極６に吸着され、閉弁しない場合が生じる。

そのため緩衝部材７は上記の衝撃音を防止すると共に、開弁状態においてプランジャ５と固定磁極６との間に隙間が確保され密着しないように設けている。そして、本実施の形態では、緩衝部材７にテーパ凸面７１を設けると共に、このテーパ凸面７１に対応するテーパ凹面６１を固定磁極６に設けた。

図１は閉弁状態を示しており、プランジャ５は下降しているが、ソレノイドコイル３に通電し、プランジャ５を引き上げると、図２に示すように、テーパ凸面７１がテーパ凹面６１に当接する。これにより、固定磁極６に対して緩衝部材７が同心に位置決めされる。緩衝部材７はプランジャ５に対して同心に保持されており、また固定磁極６はガイドパイプ４に同心に位置決めされているので、プランジャ５がガイドパイプ４に対して同心に位置決めされることになる。

ところで、緩衝部材７のテーパ凸面７１の大径部７１ａの直径を固定磁極６のテーパ凹面６１の大径部６１ａの直径より小さくし、かつ、テーパ凸面７１の小径部７１ｂの直径をテーパ凸面６１の小径部６１ｂの直径より大きくして、緩衝部材７が摩耗されることを防止するようにした。

ソレノイドコイル３には直流電流が通電されるが、ダイオード等の整流素子で半端整流もしくは全波整流された脈動する直流が通電されると、脈動周期に同期してプランジャ５が前後方向や直径方向に振動するが、プランジャ５はガイドパイプ４に対して同心に位置決めされており、全周方向に対して同じ幅の隙間が確保されているので、プランジャ５が振動してもプランジャ５がガイドパイプ４に接触することがない。

なお、図１および図２に示した実施の形態では、緩衝部材７にテーパ凸面７１を形成し、固定磁極６側にテーパ凹面６１を形成したが、図３に示すように、固定磁極６側にテーパ凸面６２を形成すると共に、緩衝部材７にテーパ凹面７２を形成してもよい。

そして、この場合であっても、緩衝部材７のテーパ凸面７２の大径部７２ａの直径を固定磁極６のテーパ凹面６２の大径部６２ａの直径より小さくし、かつ、テーパ凸面７２の小径部７２ｂの直径をテーパ凸面６２の小径部６２ｂの直径より大きくして、緩衝部材７が摩耗されることを防止するようにした。

また、上記各実施の形態では緩衝部材をプランジャ５の後部に保持したが、図４に示すように、固定磁極６側にテーパ凸面７３を形成した環状の緩衝部材７を取り付け、プランジャ５の後端部分にテーパ凹面５３を形成して、このテーパ凹面５３を緩衝部材７のテーパ凸面７３に当接させることにより、プランジャ５をガイドパイプ４に対して同心に位置決めしてもよい。

そして、この場合も、緩衝部材７のテーパ凸面７３の大径部７３ａの直径をプランジャ５のテーパ凹面５３の大径部５３ａの直径より小さくし、かつ、テーパ凸面７３の小径部７３ｂの直径をテーパ凹面５３の小径部５３ｂの直径より大きくして、緩衝部材７が摩耗されることを防止するようにした。

さらに、上記各実施の形態では、プランジャ５とガイドパイプ４との間に緩衝部材７および固定磁極６を介在させて同心に位置決めしたが、図５に示すように、緩衝部材７をガイドパイプ４に対して直接同心に位置決めさせ、この緩衝部材７のテーパ凹面７４に対してプランジャ５の後端のテーパ凸面５４を当接させることにより、プランジャ５とガイドパイプ４との間に緩衝部材７のみが介在するようにして同心に位置決めするように構成することも可能である。

そして、この場合も、緩衝部材７のテーパ凹面７４の大径部７４ａの直径をプランジャ５のテーパ凸面５４の大径部５４ａの直径より小さくし、かつ、テーパ凹面７４の小径部７４ｂの直径をテーパ凸面５４の小径部５４ｂの直径より大きくして、緩衝部材７が摩耗されることを防止するようにした。

そして、上記各実施の形態において、緩衝部材７のテーパ面に当接する側のテーパ面６１，６２，５３，５４にはいずれも摩擦係数を低下させるため、無電解ニッケルメッキを被着させた。なお、この無電解ニッケルメッキにはフッ素を複合させても良い。なお、本発明では、電気メッキよりも均一な厚みのメッキ層を被着させるために無電解メッキによりメッキ層を被着させることとした。また、フッ素を複合させることにより潤滑性が増す。ここで言うフッ素はフッ化黒鉛などのフッ化炭素樹脂を含むものである。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１電磁開閉弁
２マニホールド
３ソレノイドコイル
４ガイドパイプ
５プランジャ
６固定磁極
７緩衝部材
５１弁体
５２バネ

Claims

ソレノイドコイルの中心に筒状のガイドパイプを設け、このガイドパイプ内を進退自在のプランジャと、ガイドパイプ内の後部に固定され、プランジャの後方への移動を所定の位置で規制する固定磁極とを備え、プランジャの前端に弁体を設けて、プランジャを前進方向に付勢する付勢手段により弁体を弁口に押接させて弁口を閉弁すると共に、ソレノイドコイルに通電することにより生じる電磁力でプランジャを付勢手段の付勢力に抗して上記所定位置まで後退させて弁口を開弁する電磁開閉弁において、プランジャ側と固定磁極側とのいずれか一方に緩衝部材を取り付け、互いに係合し得るテーパ凸面とテーパ凹面とのうちのいずれか一方を緩衝部材の先端に形成し、プランジャ側と固定磁極側とのうちの他方の先端であって緩衝部材に当接する部分にテーパ凸面とテーパ凹面とのうちの他方を形成し、プランジャが上記所定位置まで後退し保持されている状態で両テーパ面が互いに係合することによってプランジャを位置決めして、ソレノイドコイルへの通電電流が脈動することによりプランジャが振動した場合であっても、プランジャがガイドパイプに接触することを防止する芯出し手段を設け、さらに、緩衝部材のテーパ面の大径部の直径を係合相手のテーパ面の大径部の直径より小さくし、かつ、緩衝部材のテーパ面の小径部の直径を係合相手のテーパ面の小径部の直径より大きくして、緩衝部材のテーパ面に対して、係合相手のテーパ面の端部が接触しないようにして、端部による緩衝部材の摩耗を防止するようにしたことを特徴とする電磁開閉弁。
緩衝部材のテーパ面に対して係合する側のテーパ面に無電解ニッケルメッキを被着させて摩擦係数を低下させ、上記緩衝部材の摩擦による摩耗を防止することを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉弁。
緩衝部材のテーパ面に対して係合する側のテーパ面にフッ素を複合させた無電解ニッケルメッキを被着させて摩擦係数を低下させ、上記緩衝部材の摩擦による摩耗を防止することを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉弁。