JP2021064704A

JP2021064704A - 電磁ソレノイド装置

Info

Publication number: JP2021064704A
Application number: JP2019188605A
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
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: JP7384616B2

Abstract

【課題】電磁コイル１１を巻回したボビン１２と、ボビン１２内に挿入される、軸方向一端が閉塞された非磁性金属製のガイド筒１３と、ガイド筒１３内に軸方向他端側から摺動自在に挿入される可動鉄心１４と、可動鉄心１４を軸方向他端側に付勢するバネ１５と、ボビン１２とガイド筒１３との間に挿入される磁性金属製のカラー１６とを備える電磁ソレノイド装置において、電磁コイル１１に通電中、可動鉄心１４が振動しても、ガイド筒１３とカラー１６との衝突による騒音を生じないようにする。【解決手段】ガイド筒１３とカラー１６との間に隙間が設けられる。そして、この隙間に樹脂製の筒状スペーサ１７が挿入される。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁等に用いられる電磁ソレノイド装置に関する。

従来、この種の電磁ソレノイド装置として、電磁コイルと、電磁コイルを外周に巻回した筒状のボビンと、ボビン内に隙間を存して挿入される、軸方向一端が閉塞された非磁性金属製のガイド筒と、ガイド筒内に摺動自在に挿入される可動鉄心と、可動鉄心を軸方向他端側に付勢するバネと、ボビンとガイド筒との間の隙間に挿入される磁性金属製のカラーとを備えるものは知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電磁ソレノイド装置は、可動鉄心の軸方向一端側に対向する固定鉄心を備えていない。そして、電磁コイルに通電したときに、カラーを介して可動鉄心に作用する軸方向一端側への磁気吸引力とバネによる軸方向他端側への付勢力とが釣り合う位置に可動鉄心が変位する。

ここで、電源として交流の商用電源を用いる場合、交流電流を整流した電流を電磁コイルに通電する。そのため、整流電流に含まれる脈動成分の影響で、電磁コイルに通電中、可動鉄心が振動する。そして、この振動がガイド筒とカラーとに伝わって、金属製のガイド筒と金属製のカラーとが衝突し、騒音を生ずることがある。

特開平７−３３２５３２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、電磁コイルに通電中、可動鉄心が振動しても、ガイド筒とカラーとの衝突による騒音を生じないようにした電磁ソレノイド装置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、電磁コイルと、電磁コイルを外周に巻回した筒状のボビンと、ボビン内に隙間を存して挿入される、軸方向一端が閉塞された非磁性金属製のガイド筒と、ガイド筒内に摺動自在に挿入される可動鉄心と、可動鉄心を軸方向他端側に付勢するバネと、ボビンとガイド筒との間の隙間に挿入される磁性金属製のカラーとを備える電磁ソレノイド装置において、ガイド筒とカラーとの間に隙間が設けられ、この隙間に樹脂製の筒状スペーサが介設されることを特徴とする。

本発明によれば、金属製のガイド筒と金属製のカラーとの接触を筒状スペーサで阻止できる。そのため、電磁コイルに通電中、可動鉄心が振動しても、ガイド筒とカラーとの衝突による騒音は発生しない。尚、筒状スペーサは樹脂製であるため、ガイド筒と筒状スペーサとの衝突による騒音も生じない。

また、本発明においては、筒状スペーサに、内周側又は外周側に突出して、ガイド筒の外周面又はカラーの内周面に当接する凸部が周方向に等間隔で３個以上設けられ、筒状スペーサの各凸部を設けた周方向部分が、ガイド筒の外周面又はカラーの内周面への各凸部の当接により径方向に撓んで、当該周方向部分の各凸部とは反対側の周面がカラーの内周面又はガイド筒の外周面に当接することが望ましい。これによれば、筒状スペーサは、各凸部を設けた周方向部分でガイド筒の外周面及びカラーの内周面に当接することになる。そして、凸部が周方向に等間隔で３個以上設けられるため、カラーに対し筒状スペーサを介してガイド筒、即ち、可動鉄心が同心になるように芯決めされる。そのため、可動鉄心に全周に亘り均等に磁気吸引力を作用させて、可動鉄心を効率的に変位動作させることができる。更に、筒状スペーサのうちガイド筒の外周面及びカラーの内周面に当接するのは、凸部が設けられた周方向部分に限られるため、筒状スペーサを全周に亘りガイド筒外周面及びカラー内周面に当接させる場合に比し、筒状スペーサをガイド筒とカラーとの間に挿入するのに要する力が小さくて済み、装置の組立作業性が向上する。

本発明の実施形態の電磁ソレノイド装置を具備するパイロット式電磁弁の切断側面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した拡大断面図。実施形態の電磁ソレノイド装置に設けられる筒状スペーサの斜視図。

図１に示す本発明の実施形態の電磁ソレノイド装置１は、給水路に介設するパイロット式電磁弁に組み込んだものである。パイロット式電磁弁は、弁座２１と、弁座２１の周囲の流入室２２と、弁座２１に開設した主弁孔２３とを有する弁筐２と、弁座２１及び流入室２２に対向し、主弁孔２３を開閉するダイヤフラム３１を主体として構成される主弁３と、主弁３の弁座２１側とは反対の背面側（具体的には、ダイヤフラム３１の外周の押えを兼ねるダイヤフラムカバー４１と主弁３との間）に画成され、主弁３に設けられたイコライザ孔３２を介して流入室２２に連通する背圧室４と、背圧室４と主弁孔２３とを連通するように主弁３に設けられたパイロット弁孔３３を開閉するパイロット弁５とを備えている。そして、パイロット弁５を電磁ソレノイド装置１で開閉動作させるようにしている。

ここで、パイロット弁５を閉弁させると、流入室２２からイコライザ孔３２を介して背圧室４に流入する水が背圧室４に封じ込められ、背圧室４の水圧は流入室２２の水圧に等しくなる。主弁３の弁座２１側の面に作用する開弁方向の押圧力は、流入室２２の水圧による押圧力と主弁孔２３の水圧による押圧力との合力になるが、主弁孔２３の水圧は流入室２２の水圧より極めて低いため、主弁３の背面に作用する背圧室４の水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３が弁座２１に着座して主弁孔２３を閉塞する閉弁位置（図１に実線で示す位置）に変位する。

また、パイロット弁５を開弁させると、背圧室４内の水がパイロット弁孔３３を介して主弁孔２３に流出する。そのため、背圧室４の水圧が低下し、流入室２２の水圧と背圧室４の水圧との差圧により、主弁３が閉弁位置から主弁孔２３を開放する開弁位置（図１に仮想線で示す位置）に変位し、流入室２２から主弁孔２３に水が流れる。

電磁ソレノイド装置１は、電磁コイル１１と、電磁コイル１１を巻回した筒状のボビン１２と、ボビン１２内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金属製のガイド筒１３と、ガイド筒１３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１４と、可動鉄心１４を軸方向他端側に付勢するバネ１５と、ボビン１２とガイド筒１３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金属製のカラー１６，１６´とを備えている。パイロット弁５は、可動鉄心１４の軸方向他端に取付けられている。

尚、両カラー１６，１６´は、ボビン１２内に、ボビン１２の内周面の軸方向中間に突設した突起部１２ａを軸方向両側から挟むように装着されている。また、ガイド筒１３は、ダイヤフラムカバー４１と一体に形成されている。

電磁コイル１１に通電しない状態では、可動鉄心１４がバネ１５の付勢力で軸方向他端側に押動され、パイロット弁５がパイロット弁孔３３を閉塞する閉弁位置（図１に実線で示す位置）に保持される。電磁コイル１１に通電すると、両カラー１６，１６´間に可動鉄心１４を経由して磁力線が通り、可動鉄心１４に軸方向一端側に向かう磁気吸引力が作用する。そして、この磁気吸引力とバネ１５による軸方向他端側への付勢力とが釣り合う位置に可動鉄心１４が変位し、パイロット弁５がパイロット弁孔３３を開く開弁位置（図１に仮想線で示す位置）に変位する。

電源として交流の商用電源を用いる場合、電磁コイル１１に交流電流を整流した電流を通電するが、この整流電流に含まれる脈動成分の影響で可動鉄心１４に作用する磁気吸引力が脈動変化し、可動鉄心１４が振動する。ここで、従来は、カラー１６，１６´の内周にガイド筒１３を摺接するように挿入している。そのため、可動鉄心１４の振動がガイド筒１３とカラー１６，１６´とに伝わって、金属製のガイド筒１３と金属製のカラー１６，１６´とが衝突し、騒音を生ずることがある。

尚、ガイド筒１３を樹脂製とすれば、カラー１６，１６´との衝突による騒音を低減できる。然し、ガイド筒１３内には背圧室４から水が流入するので、凍結による破損防止のため、ガイド筒１３は、非磁性金属製とすることが必要である。従って、騒音低減のためにガイド筒１３を樹脂製とすることはできない。

そこで、本実施形態では、ガイド筒１３の外径を各カラー１６，１６´の内径よりも小径として、ガイド筒１３と各カラー１６，１６´との間に隙間を設けている。そして、ガイド筒１３と軸方向一端側（図１の上側）のカラー１６との間の隙間に樹脂製の筒状スペーサ１７を挿入している。

これによれば、ガイド筒１３とカラー１６との接触を筒状スペーサ１７で阻止できる。また、筒状スペーサ１７によりガイド筒１３が径方向にずれることを抑制できるため、カラー１６と同心の軸方向他端側のカラー１６´へのガイド筒１３の接触も防止できる。従って、電磁コイル１１に通電中、可動鉄心１４が振動しても、ガイド筒１３とカラー１６，１６´との衝突による騒音は発生しない。尚、筒状スペーサ１７は樹脂製であるため、ガイド筒１３と筒状スペーサ１７との衝突による騒音も生じない。

図３も参照して、筒状スペーサ１７は、軸方向一端の端板部１７１を有するキャップ状に形成されている。そして、この端板部１７１がガイド筒１３の軸方向一端の閉塞部１３１に対向するように、筒状スペーサ１７をガイド筒１３と軸方向一端側のカラー１６との間に挿入している。また、筒状スペーサ１７には、内周側に突出して、ガイド筒１３の外周面に当接する凸部１７２が周方向に等間隔で３個設けられている。筒状スペーサ１７の各凸部１７２を設けた周方向部分は、図２に示す如く、ガイド筒１３の外周面への各凸部１７２の当接により径方向外方に撓み、当該周方向部分の各凸部１７２と反対側の面、即ち、外周面がカラー１６の内周面に当接する。

従って、筒状スペーサ１７は、各凸部１７２を設けた周方向部分でガイド筒１３の外周面及びカラー１６の内周面に当接することになる。そして、凸部１７２が周方向に等間隔で３個設けられるため、カラー１６に対し筒状スペーサ１７を介してガイド筒１３、即ち、可動鉄心１４が同心になるように芯決めされる。そのため、可動鉄心１４に全周に亘り均等に磁気吸引力を作用させて、可動鉄心１４を効率的に変位動作させることができる。更に、筒状スペーサ１７のうちガイド筒１３の外周面及びカラー１６の内周面に当接するのは、凸部１７２を設けた周方向部分に限られるため、筒状スペーサ１７を全周に亘りガイド筒１３の外周面及びカラー１６の内周面に当接させる場合に比し、筒状スペーサ１７をガイド筒１３とカラー１６との間に挿入するのに要する力が小さくて済み、装置の組立作業性が向上する。

尚、筒状スペーサ１７の各凸部１７２を設けた周方向部分と端板部１７１とのコナー部分に切欠き孔１７３を形成し、各凸部１７２を設けた周方向部分が径方向に撓み易くなるようにしている。

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、筒状スペーサ１７に、周方向に等間隔で３個の凸部１７２を設けているが、凸部１７２は、周方向に等間隔で４個以上設けてもよい。また、上記実施形態では、筒状スペーサ１７に、内周側に突出して、ガイド筒１３の外周面に当接するように凸部１７２を設けているが、外周側に突出して、カラー１６の内周面に当接するように凸部を設けることも可能である。この場合は、筒状スペーサ１７の凸部を設けた周方向部分が、カラー１６の内周面への凸部の当接により径方向内方に撓んで、当該周方向部分の内周面がガイド筒１３の外周面に当接するようにすればよい。

更に、上記実施形態では、ガイド筒１３の軸方向一端の閉塞部１３１が、ガイド筒１３に一体の端板部で構成されているが、ガイド筒１３の軸方向一端部に取付けるガイド筒１３とは別体の蓋体で閉塞部１３１を構成することも可能である。また、上記実施形態は、パイロット式電磁弁のパイロット弁５を開閉動作させる電磁ソレノイド装置１に本発明を適用したものであるが、他の用途の電磁ソレノイド装置にも同様に本発明を適用できる。

１…電磁ソレノイド装置、１１…電磁コイル、１２…ボビン、１３…ガイド筒、１４…可動鉄心、１５…バネ、１６…カラー、１７…筒状スペーサ、１７２…凸部。

Claims

電磁コイルと、電磁コイルを外周に巻回した筒状のボビンと、ボビン内に隙間を存して挿入される、軸方向一端が閉塞された非磁性金属製のガイド筒と、ガイド筒内に摺動自在に挿入される可動鉄心と、可動鉄心を軸方向他端側に付勢するバネと、ボビンとガイド筒との間の隙間に挿入される磁性金属製のカラーとを備える電磁ソレノイド装置において、
ガイド筒とカラーとの間に隙間が設けられ、この隙間に樹脂製の筒状スペーサが挿入されることを特徴とする電磁ソレノイド装置。
前記筒状スペーサに、内周側又は外周側に突出して、前記ガイド筒の外周面又は前記カラーの内周面に当接する凸部が周方向に等間隔で３個以上設けられ、筒状スペーサの各凸部を設けた周方向部分が、ガイド筒の外周面又はカラーの内周面への各凸部の当接により径方向に撓んで、当該周方向部分の各凸部とは反対側の周面がカラーの内周面又はガイド筒の外周面に当接することを特徴とする請求項１記載の電磁ソレノイド装置。