JP2013204615A

JP2013204615A - 電磁弁

Info

Publication number: JP2013204615A
Application number: JP2012071167A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Uosaki; 充宇於崎
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP5693506B2

Abstract

【課題】従来のものでは、カラーが磁路部材から離れないように、ボビンの中空面に設けた突部にカラーを係合している。このボビンは樹脂で形成されているので、振動などによりカラーの端面が突部に強く当たると突部が削れたり変形するおそれがある。このように突部が変形するとカラーを磁路部材に押し付けておくことができずにカラーと磁路部材の内側面との間に隙間が生じ、その隙間での磁気抵抗が増大してプランジャに流れる磁束が減少する。
【解決手段】カラーの後端部に外側に拡がるフランジ部をカラーに一体に形成すると共に、上記ボビンの後端側端面であって、このフランジ部を磁路部材の内側面に押し付ける部分に、磁路部材がボビンを挟むように装着された状態でフランジ部に押されて弾性変形する突起を設け、この突起の復元力によってフランジ部を磁路部材の内側面に押接させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ソレノイドコイルで生じる磁力によって駆動されるプランジャの先端に弁体を取り付け、その弁体で弁口を開閉する電磁弁に関する。

従来のこの種の電磁弁として、中空のボビンにソレノイドコイルを巻回し、そのボビンの中空部分に往復移動自在にプランジャを保持したものが知られている。このプランジャは一方の先端が常にボビンから突出しており、その先端に弁体が取り付けられている。弁体によって開閉される弁口は弁体の更に前方に位置しており、バネによりプランジャは常に弁体が弁口に当接して弁口を閉鎖する方向に付勢されている。

その状態でソレノイドコイルに直流を通電すると、ソレノイドコイルによって磁束が発生する。プランジャは磁性体で形成されており、空間より磁気抵抗が小さいプランジャ内を磁束が流れるので、プランジャは磁束通路の一部となる。磁束は最短距離を流れようとするため、磁路の通路の一部を構成するプランジャはバネの付勢力に抗してボビン内に引き込まれ後退するので、その結果、弁口は開放される。

なお、プランジャに効率よく磁束を流し少ない電力で大きな磁力を発生させるためには、磁束通路中のギャップをできるだけ狭くする必要がある。そのため、ボビンはプランジャの移動方向の前後から、磁性体からなる磁路として機能するベース板および磁路部材で挟まれており、更に、プランジャの側面に対向して磁路部材とプランジャとの間で磁束の橋渡しをする筒状の部材がボビンの前後方向の双方からそれぞれボビンの中空部分に挿入されている。

後端側から挿入される部材であるカラーは磁気抵抗を小さくするため磁路部材に密着している必要があるので、ボビンの中空面に設けた突部の側面をストッパとしてその突起に係合して、その突部と磁路部材との間にカラーが挟み込まれるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２０５４３２号公報（図１，段落００２８，第１カラー２６）

上記従来のものでは、カラーが磁路部材から離れないように係合しているのはボビンの中空面に設けた突部である。このボビンは樹脂で形成されているので、振動などによりカラーの端面が突部に強く当たると突部が削れたり変形するおそれがある。特に雰囲気温度が高くなると突部を形成する樹脂の強度が低下して変形する可能性が増加する。このように突部が変形するとカラーを磁路部材に押し付けておくことができずにカラーと磁路部材の内側面との間に隙間が生じることになる。

磁路途中にこのような隙間が生じると、その隙間での磁気抵抗が増大してプランジャに流れる磁束が減少することになる。すると、バネの付勢力に抗してプランジャをボビン内に引き込むことができなくなり、その結果、閉弁状態から開弁することができなくなる。

また、カラーは磁路部材に対して端面で当接しているが、その端面の平面度が高くなければ、端面の全周で磁路部材に接することができず、設計値よりも磁気抵抗が増加するという不具合も生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、磁路部材からカラーへ磁束を安定して流すことのできる電磁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弁は、樹脂で形成された中空のボビンに巻回されたソレノイドコイルと、このボビンの中空部分に先端がボビンから突出した状態で往復移動自在に保持されたプランジャとを備え、プランジャの先端に弁体を取り付け、プランジャの軸線上に形成された弁口をこの弁体で開閉する電磁弁であって、弁体側を前方向とするプランジャの往復移動方向に沿って前後方向からボビンを挟んで磁路を構成するベース板および磁路部材と、上記ボビンの中空部分に後端側から挿入された状態で磁路部材の内側面に当接し、磁路部材とプランジャとの間の磁路を構成する磁性体からなる筒状のカラーとを備えたものにおいて、このカラーの後端部に外側に拡がるフランジ部をカラーに一体に形成すると共に、上記ボビンの後端側端面であって、このフランジ部を磁路部材の内側面に押し付ける部分に、磁路部材がボビンを挟むように装着された状態でフランジ部に押されて弾性変形する突起を設け、この突起の復元力によってフランジ部を磁路部材の内側面に押接させるようにしたことを特徴とする。

カラーの後端部にフランジ部を形成したので、カラーは磁路部材に対してこのフランジ部で接することになる。そのため従来のカラーよりも接触面積が増加するので、フランジ部の一部と磁路部材との間に隙間が生じても、十分な量の磁束を磁路部材からカラーへと流すことができる。また、弾性変形した突起の復元力でフランジ部を磁路部材に押接するので、外部から振動が伝わってもフランジ部と磁路部材とは押接したままの状態を保持することができ、押接部分で振動音が発生しない。

但し、突起が更に圧縮され塑性変形すると復元力が低下するので、上記突起に隣設させ、突起がフランジ部に押されて塑性変形することを防止する変形量規制部を設けることが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、カラーの後端面にフランジ部を設けると共に、弾性変形した突起の復元力でフランジ部を磁路部材に押接するので、磁路部材からカラーへ磁束を安定して流すことができる。

本発明の開閉弁のソレノイド部を示す斜視図ソレノイド部の構造を示す断面図ソレノイド部の分解斜視図ボビンの上面の形状を示す斜視図磁路部材とカラーとの接触状態を示す部分断面図

図１から図３を参照して、１は本発明による開閉弁の一部であるソレノイド部である。このソレノイド部１は、図２に示すように、マニホールド部１１の上部に組み付けられるものであり、マニホールド部１１に設けられた弁口１２を開閉する弁体２２を駆動するものである。バネ２１によって弁体２２が弁口１２を閉弁する方向に付勢されているプランジャ２の先端に弁体２２が取り付けられている。このプランジャ２は磁性体材料によって形成されており、ソレノイドコイル３が巻回された中空のボビン４の中空部分に収納されている。ボビン４の中空部分には非磁性体材料で形成された筒状のスリーブ４０が配設されており、プランジャ２はそのスリーブ４０内に収納されている。

上述のように、プランジャ２はバネ２１によって図において下方に付勢されているが、ソレノイドコイル３に通電すると、ボビン４の中空部分からソレノイドコイル３の外側を回って再びボビン４の中空部分に戻る磁束が発生する。プランジャ２は磁性体で形成されているので、その磁束の通路として機能する。そして、磁束は最短の経路で流れようとして経路を縮めようとするので、プランジャ２はバネ２１の付勢力に抗して、図において上方に引き上げられ、弁口１２から弁体２２が離れることにより弁口１２が開弁する。

プランジャ２に作用する磁力を強力にするためには、磁束通路（磁路）における磁気抵抗を小さくする必要がある。そこで、磁路となるベース板５１とコ字状の磁路部材５２とでソレノイドコイル３を囲むようにした。ベース板５１および磁路部材５２は共に磁性体材料で形成されており、ソレノイドコイル３の外側を流れる磁束のほとんどはベース板５１および磁路部材５２内を流れることになる。例えば、磁束の流れ方向がベース板５１から磁路部材５２に流れる方向であるとすると、磁路部材５２まで流れた磁束をプランジャ２に効率よく流す必要がある。そこで、ボビン４の後端側からカラー６を挿入し、磁路部材とプランジャ２との間での磁束の橋渡しを行うようにした。

このカラー６は磁性体材料で形成された筒状の部材であり、図において上端部分には外側に拡がるフランジ部６１が一体に形成されている。従って、磁路部材５２を組み付けると、フランジ部６１はボビン４の上端面と磁路部材５２の内側面との間に挟まれることになる。カラー６の磁路の通路面積は筒状部分を輪切りにした断面積になるが、フランジ部６１と磁路部材５２との接触面積はその通路面積よりもはるかに広くなるので、フランジ部６１が多少波打って、磁路部材５２との間に部分的に隙間が生じたとしても十分な量の磁束を橋渡しすることができる。

また、上記ボビン４の上端面には、図４に示すように４個の突起４１を設けた。この突起４１は、磁路部材５２を組み付けた際に、フランジ部６１によって下方に押されて弾性変形する高さに設定されている。従って、フランジ部６１は反作用として突起４１からの復元力によって磁路部材５２の内側面に押し付けられることになる。このようにフランジ部６１が常に磁路部材５２に押し付けられるので、例えば外部から振動が加わったとしてもフランジ部６１は磁路部材５２から離れることはなく、両者の接触部分で騒音などが発生することはない。

図示のように、突起４１は弾性変形するため断面が狭い形状に形成されている。そのため、弾性変形している状態で更に瞬間的に大きな圧縮力が作用すると、塑性変形するおそれが生じる。仮に塑性変形してしまうと、フランジ部６１を磁路部材５２に押し付けていた復元力が低下するという不具合が生じる。そこで、突起４１が設けられている部分に隣設して変形量規制部である段部４２を形成した。

図５に示すように、この段部４２は突起４１の高さより低く設定されており、磁路部材５２を組み付けた状態で、フランジ部６１の下面に接触することができる高さに設定されている。従って、突起４１の復元力で下方から付勢されている状態のフランジ部６１が、復元力に抗して下方に移動して突起４１を更に変形しようとしても、段部４２がフランジ部６１の下面に当接して、フランジ部６１がそれ以上下方に移動して突起４１を塑性変形しないようにすることができる。なお、図示のように段部４２はフランジ部６１との接触面積が広くなるように形成されているので、フランジ部６１が下方に移動しようとしても段部４２の上面での応力は小さくなり、段部４２自体が変形することはない。

このように、段部４２が変形しないので、突起４１は弾性変形領域以上に変形することはなく、常にフランジ部６１を復元力によって磁路部材に押し付け続けることができる。なお、図５において破線の矢印は磁束の流れ方向を示しているが、ソレノイドコイル３への通電方向を逆転させれば磁束の流れ方向も逆転するので、磁束の流れ方向を図５に示す方向に限定するものではない。また、図５ではスリーブ４０を省略している。

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ソレノイド部
２プランジャ
３ソレノイドコイル
４ボビン
６カラー
１２弁口
２２弁体
４１突起
４２段部
５１ベース板
５２磁路部材
６１フランジ部

Claims

樹脂で形成された中空のボビンに巻回されたソレノイドコイルと、このボビンの中空部分に先端がボビンから突出した状態で往復移動自在に保持されたプランジャとを備え、プランジャの先端に弁体を取り付け、プランジャの軸線上に形成された弁口をこの弁体で開閉する電磁弁であって、弁体側を前方向とするプランジャの往復移動方向に沿って前後方向からボビンを挟んで磁路を構成するベース板および磁路部材と、上記ボビンの中空部分に後端側から挿入された状態で磁路部材の内側面に当接し、磁路部材とプランジャとの間の磁路を構成する磁性体からなる筒状のカラーとを備えたものにおいて、このカラーの後端部に外側に拡がるフランジ部をカラーに一体に形成すると共に、上記ボビンの後端側端面であって、このフランジ部を磁路部材の内側面に押し付ける部分に、磁路部材がボビンを挟むように装着された状態でフランジ部に押されて弾性変形する突起を設け、この突起の復元力によってフランジ部を磁路部材の内側面に押接させるようにしたことを特徴とする電磁弁。
上記突起に隣設させ、突起がフランジ部に押されて塑性変形することを防止する変形量規制部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。