JP2021063559A

JP2021063559A - パイロット式電磁弁

Info

Publication number: JP2021063559A
Application number: JP2019188837A
Authority: JP
Inventors: 悠二郎中島; Yujiro Nakajima
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2021-04-22

Abstract

【課題】弁座１１に開設した主弁孔１３を開閉する主弁２と、主弁２の背面側の背圧室３を弁座１１の周囲の流入室１２に連通させる、主弁２に設けられたイコライザ孔２２と、背圧室３と主弁孔１３とを連通するように主弁２に設けられたパイロット弁孔２３を開閉するパイロット弁４と、パイロット弁４を開閉動作させる電磁ソレノイド５とを備えるパイロット式電磁弁であって、流入室１２の流体圧が低くても、パイロット弁４の開弁で主弁２を安定して開弁動作させることができるようにする。【解決手段】主弁２の閉弁状態における、イコライザ孔２２の流入室１２側の開口端２２ｂとこれに対向する流入室１２の室壁部分１２ａとの間の距離Ｌを、当該距離Ｌとイコライザ孔２２の周長との積で表される隙間開放面積がイコライザ孔２２の断面積よりも小さくなるように設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、給水路等に介設するパイロット式電磁弁に関する。

パイロット式電磁弁は、弁筐内の弁座に開設した主弁孔を開閉するダイヤフラムを主体として構成される主弁と、主弁の弁座側とは反対の背面側に画成された背圧室と、背圧室を弁座の周囲に形成した流入室に連通させる、主弁に設けられた流入室内にのびる筒部の内周孔で構成されるイコライザ孔と、背圧室と主弁孔とを連通するように主弁に設けられたパイロット弁孔を開閉するパイロット弁と、パイロット弁を開閉動作させる電磁ソレノイドとを備えている。

ここで、イコライザ孔の孔径は、パイロット弁孔の孔径よりも小径である。パイロット弁を開弁させると、背圧室からパイロット弁孔を介して主弁孔に流体が流出する。そして、背圧室からの流出量がイコライザ孔を介しての流入室から背圧室への流入量を上回るため、背圧室の流体圧が低下し、流入室の流体圧に押されて主弁が開弁する。然し、流体の供給圧力が低い場合は、流入室の流体圧が低くなるため、パイロット弁の開弁で背圧室の流体圧が低下しても、流入室の流体圧と背圧室の流体圧との差圧が小さくなって、主弁の開弁動作が不安定になる。そして、主弁が不安定な開弁動作で傾いて、流入室の一部から主弁孔に流体が噴出し、異音が発生することがある。

そこで、従来、特許文献１により、主弁を構成するダイヤフラムの厚さを薄くして、主弁自体が持つ開弁動作に対する抗力を小さくし、流入室の流体圧が低くても、主弁を安定して開弁動作させることができるようにしたものが知られている。然し、ダイヤフラムの厚さを薄くすることは、耐久性の悪化を招く。

また、他の対策として、イコライザ孔の孔径を極力小さくし、パイロット弁の開弁時における背圧室へのイコライザ孔を介しての流体の流入量を減少させて、背圧室の流体圧を低くし、主弁を開弁動作させ易くすることも考えられる。然し、イコライザ孔の孔径を小さくすると、イコライザ孔の異物による詰まりを生じやすくなる。そのため、イコライザ孔の孔径はある程度以上小さくすることはできず、この対策は現実的ではない。

特開平７−３３２５３２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、主弁を構成するダイヤフラムの厚さを薄くしたり、イコライザ孔の孔径を小さくしたりせずに、流入室の流体圧が低くても主弁を安定して開弁動作させることができるようにしたパイロット式電磁弁を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、弁筐内の弁座に開設した主弁孔を開閉するダイヤフラムを主体として構成される主弁と、主弁の弁座側とは反対の背面側に画成された背圧室と、背圧室を弁座の周囲に形成した流入室に連通させる、主弁に設けられた流入室内にのびる筒部の内周孔で構成されるイコライザ孔と、背圧室と主弁孔とを連通するように主弁に設けられたパイロット弁孔を開閉するパイロット弁と、パイロット弁を開閉動作させる電磁ソレノイドとを備えるパイロット式電磁弁において、主弁が弁座に着座して主弁孔を閉じる閉弁位置に存する状態における、イコライザ孔の流入室側の開口端とこの開口端に対向する流入室の室壁部分との間の距離を、当該距離とイコライザ孔の周長との積で表される隙間開放面積がイコライザ孔の断面積よりも小さくなるように設定することを特徴とする。

本発明によれば、主弁が閉弁位置に存する状態でパイロット弁を開弁させた瞬間のイコライザ孔を介しての背圧室への流体の流入が、上記隙間開放面積を小さくすることで抑制され、背圧室への流体の流入量が背圧室からのパイロット孔を介しての流体の流出量を十分に下回って、背圧室の流体圧が十分に低下する。そのため、流入室の流体圧が低くても、流入室の流体圧と背圧室の流体圧との差圧が十分に確保されて、主弁が安定して開弁動作し、不安定な開弁動作に起因する異音の発生を防止することができる。そして、主弁を構成するダイヤフラムの厚さを薄くしたり、イコライザ孔の孔径を小さくしたりせずに済むため、耐久性の悪化やイコライザ孔の目詰まりも防止できる。

本発明の第１実施形態のパイロット式電磁弁の切断側面図。本発明の第２実施形態のパイロット式電磁弁の切断側面図。

図１を参照して、１は、給水路等に介設する本発明の実施形態のパイロット式電磁弁の弁筐を示している。弁筐１内には、弁座１１と、弁座１１の周囲の流入室１２と、弁座１１に開設した主弁孔１３とが設けられている。

パイロット式電磁弁は、弁座１１及び流入室１２に対向し、主弁孔１３を開閉するダイヤフラム２１を主体として構成される主弁２と、主弁２の弁座１１側とは反対の背面側（具体的には、ダイヤフラム２１の外周の押えを兼ねるダイヤフラムカバー３１と主弁２との間）に画成され、主弁２に設けられたイコライザ孔２２を介して流入室１２に連通する背圧室３と、背圧室３と主弁孔１３とを連通するように主弁２に設けられたパイロット弁孔２３を開閉するパイロット弁４と、パイロット弁４を開閉動作させる電磁ソレノイド５とを備えている。

尚、主弁２は、ダイヤフラム２１に固定される硬質板２４を有しており、この硬質板２４にイコライザ孔２２とパイロット弁孔２３とが形成されている。また、イコライザ孔２２は、流入室１２側にのびる筒部２２ａの内周孔で構成されている。この内周孔は、筒部２２ａの流入室１２側の先端で軸方向に開口している。そのため、イコライザ孔２２の流入室１２側の開口端２２ｂは、主弁２が後述する閉弁位置に存する状態で流入室１２の軸方向端部たる底壁１２ａに対向する。

電磁ソレノイド５は、電磁コイル５１と、電磁コイル５１を巻回したボビン５２と、ボビン５２の内周に隙間を存して挿入される、軸方向一端（図１の上端）が閉塞された非磁性材料製のガイド筒５３と、ガイド筒５３内に軸方向他端（図１の下端）側から摺動自在に挿入される可動鉄心５４と、可動鉄心５４を軸方向他端側に付勢するバネ５５と、ボビン５２とガイド筒５３との間に挿入される軸方向一端側と他端側の一対の磁性材料製のカラー５６，５６とを備えている。パイロット弁４は、可動鉄心５４の軸方向他端に取付けられている。そして、常時はパイロット弁４がパイロット弁孔２３を閉塞する閉弁位置にバネ５５により付勢保持され、電磁コイル５１に通電したとき、可動鉄心５４がカラー５６を介して作用する磁力で軸方向一端側に移動し、パイロット弁４がパイロット弁孔２３を開く開弁位置に変位するようにしている。尚、ガイド筒５３は、ダイヤフラムカバー３１と一体に形成されている。

ここで、パイロット弁４を閉弁させると、流入室１２からイコライザ孔２２を介して背圧室３に流入する流体が背圧室３に封じ込められ、背圧室３の流体圧は流入室１２の流体圧に等しくなる。ここで、主弁２の弁座１１側の面に作用する開弁方向の押圧力は、流入室１２の流体圧による押圧力と主弁孔１３の流体圧による押圧力との合力になるが、主弁孔１３の流体圧は流入室１２の流体圧より極めて低いため、主弁２の背面に作用する背圧室３の流体圧による閉弁方向の押圧力が前記開弁方向の押圧力を上回って、主弁２が弁座１１に着座して主弁孔１３を閉塞する閉弁位置（図示の位置）に変位する。

また、パイロット弁４を開弁させると、背圧室３内の流体がパイロット弁孔２３を介して主弁孔１３に流出する。そのため、背圧室３の流体圧が低下し、流入室１２の流体圧と背圧室３の流体圧との差圧により、主弁２が閉弁位置から開弁方向に変位して開弁され、流入室１２から主弁孔１３に流体が流れる。

但し、流体の供給圧力が低い場合は、流入室１２の流体圧が低くなる。そのため、何らかの対策を取らないと、パイロット弁４の開弁で背圧室３の流体圧が低下しても、流入室１２の流体圧と背圧室３の流体圧との差圧が小さくなって、主弁２の開弁動作が不安定になる。そして、不安定な開弁動作で主弁２が傾いて、流入室１２の一部から主弁孔１３に流体が噴出し、異音が発生することがある。

そこで、本実施形態では、主弁２が閉弁位置に存する状態における、イコライザ孔２２の流入室１２側の開口端２２ｂとこの開口端２２ｂに対向する流入室１２の室壁部分である底壁１２ａとの間の距離Ｌを、当該距離Ｌとイコライザ孔２２の周長との積で表される隙間開放面積がイコライザ孔２２の断面積よりも小さくなるように設定している。

これによれば、主弁２が閉弁位置に存する状態でパイロット弁４を開弁させた瞬間のイコライザ孔２２を介しての背圧室３への流体の流入が、イコライザ孔２２の断面積より小さな上記隙間開放面積の部分で律速される。そのため、イコライザ孔２２の孔径を小さくしなくても、パイロット弁４の開弁当初の背圧室３への流体の流入量を背圧室３からのパイロット弁孔２３を介しての流体の流出量に比し十分に小さくすることができ、背圧室３の流体圧が十分に低下する。従って、流入室１２の流体圧が低くても、流入室１２の流体圧と背圧室３の流体圧との差圧が十分に確保される。その結果、主弁２を構成するダイヤフラム２１の厚さを左程薄くしなくても、主弁２が安定して開弁動作し、不安定な開弁動作で主弁２が傾くことにより発生する異音を防止することができる。そして、ダイヤフラム２１の厚さを薄くしたり、イコライザ孔２２の孔径を小さくしたりせずに済むため、耐久性の悪化やイコライザ孔２２の目詰まりも防止できる。

次に、図２に示す第２実施形態について説明する。第２実施形態の基本的な構造は、上記第１実施形態のものと特に異ならず、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。

第２実施形態の第１実施形態との相違点は、イコライザ孔２２用の筒部２２ａの流入室１２側の端部において、イコライザ孔２２を軸方向と直交方向に開口させ、主弁２が閉弁位置に存する状態で、イコライザ孔２２の流入室１２側の開口端２２ｂが弁座１１の外周から垂下する流入室１２の内周壁１２ｂに対向するようにしたことである。そして、イコライザ孔２２の流入室１２側の開口端２２ｂとこの開口端２２ｂに対向する流入室１２の室壁部分である内周壁１２ｂとの間の距離Ｌを、当該距離Ｌとイコライザ孔２２の周長との積で表される隙間開放面積がイコライザ孔２２の断面積よりも小さくなるように設定している。これにより、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、イコライザ孔２２用の筒部２２ａを主弁２の一部である硬質板２４に一体に形成しているが、筒部２２ａを硬質板２４と別体として、これを硬質板２４に嵌着したり、インサート成形したりしてもよい。

１…弁筐、１１…弁座、１２…流入室、１２ａ…流入室の底壁（イコライザ孔の流入室側の開口端に対向する流入室の室壁部分）、１２ｂ…流入室の内周壁（イコライザ孔の流入室側の開口端に対向する流入室の室壁部分）、１３…主弁孔、２…主弁、２１…ダイヤフラム、２２…イコライザ孔、２２ａ…筒部、２２ｂ…開口端、２３…パイロット弁孔、３…背圧室、４…パイロット弁、５…電磁ソレノイド、Ｌ…イコライザ孔の流入室側の開口端とこの開口端に対向する流入室の室壁部分との間の距離。

Claims

弁筐内の弁座に開設した主弁孔を開閉するダイヤフラムを主体として構成される主弁と、主弁の弁座側とは反対の背面側に画成された背圧室と、背圧室を弁座の周囲に形成した流入室に連通させる、主弁に設けられた流入室内にのびる筒部の内周孔で構成されるイコライザ孔と、背圧室と主弁孔とを連通するように主弁に設けられたパイロット弁孔を開閉するパイロット弁と、パイロット弁を開閉動作させる電磁ソレノイドとを備えるパイロット式電磁弁において、
主弁が弁座に着座して主弁孔を閉じる閉弁位置に存する状態における、イコライザ孔の流入室側の開口端とこの開口端に対向する流入室の室壁部分との間の距離を、当該距離とイコライザ孔の周長との積で表される隙間開放面積がイコライザ孔の断面積よりも小さくなるように設定することを特徴とするパイロット式電磁弁。