JP2022523918A

JP2022523918A - 電磁弁

Info

Publication number: JP2022523918A
Application number: JP2021545851A
Authority: JP
Inventors: 少軍 ▲ザン▼; 秋波何
Original assignee: Zhejiang Dunan Artificial Environment Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dunan Artificial Environment Co Ltd
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2022-04-27
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: KR20210118148A; US20220186839A1; CN111720565A; WO2020187159A1; JP7383032B2

Abstract

電磁弁は、取付キャビティ（１１）並びに第１の弁口（１２）及び第２の弁口（１３）が設置された、弁体（１０）と、取付キャビティ（１１）内に取り付けられ、開弁位置及び閉弁位置を有する弁芯（２０）であって、弁芯（２０）が閉弁位置にあるときに、取付キャビティ（１１）が、弁芯（２０）により弁芯（２０）の第１の端部に位置する第１のキャビティ（１１１）、弁芯（２０）の本体外周に位置する第２のキャビティ（１１２）、及び弁芯（２０）の第２の端部に位置する第３のキャビティ（１１３）に仕切られ、第１の弁口（１２）が第３のキャビティ（１１３）に連通され、第２の弁口（１３）が第２のキャビティ（１１２）に連通される、弁芯（２０）と、弁芯（２０）が第１の端部に固定接続された芯金（３１）を含む、芯金アセンブリ（３０）と、取付キャビティ（１１）内に取り付けられ且つ芯金（３１）の第２の端部に位置する、アトラクタ（４０）と、第１のキャビティ（１１１）と第３のキャビティ（１１３）とが連通するように、弁芯（２０）及び芯金（３１）の軸方向に沿って延びる、バランス通路（５０）とを含み、該電磁弁において、バランス通路（５０）により弁芯（２０）の両端の差圧を均衡させた後、電磁弁の作動過程がより安定して確実になり、電磁弁の生産難易度が低くなる。【選択図】図５

Description

本出願は、２０１９年３月１９日に中国国家知的財産権局に提出された、出願番号が２０１９１０２０８９１８．８であり発明の名称が「電磁弁」である特許出願の優先権を主張する。

本出願は、制御弁の技術分野に関し、具体的には、電磁弁に関する。

従来の大口径電磁弁は、弁口径と作動圧力の増大に伴い、軸方向における差圧力も増大し、更に、開弁を実現するには、より大きい駆動力を必要とする。

図１に示すように、関連技術の大口径電磁弁は、パイロット式構造が採用され、芯金アセンブリ１、弁芯２、リターンスプリング３、芯金スプリング４等が設けられており、通電作動中に、芯金アセンブリ１が弁芯２の小孔から外れて、弁出入口の差圧力を解放し、更に、弁芯２がリターンスプリング３の作用で開弁を実現するが、部品が多く、構造がコンパクトでない等の欠陥があり、また、リターンスプリング３と弁ヘッドの差圧力及び芯金スプリング４のスプリング力等には全て作用関係があるため、設計が複雑になり、信頼性が低くなってしまう。

本出願は、従来の電磁弁の構造が複雑で信頼性が低い問題を解決する電磁弁を提供することを主な目的とする。

上記の目的を達成するために、本出願の一態様によれば、取付キャビティ並びに何れも取付キャビティに連通される第１の弁口及び第２の弁口が設置されている弁体と、取付キャビティ内に取り付けられ、第１の弁口と第２の弁口とを連通させる開弁位置及び第１の弁口と第２の弁口との連通を遮断する閉弁位置を有する弁芯であって、弁芯が閉弁位置にあるときに、取付キャビティが、弁芯により弁芯の第１の端部に位置する第１のキャビティ、弁芯の本体外周に位置する第２のキャビティ、及び弁芯の第２の端部に位置する第３のキャビティに仕切られ、第１の弁口が第３のキャビティに連通され、第２の弁口が第２のキャビティに連通される弁芯と、取付キャビティ内に取り付けられ、弁芯が第１の端部に固定接続された芯金と弾性素子とを含む芯金アセンブリと、取付キャビティ内に取り付けられ且つ芯金の第２の端部に位置するアトラクタであって、弾性素子の両端がアトラクタ及び芯金にそれぞれ当接されるアトラクタと、第１のキャビティと第３のキャビティとが連通するように、弁芯及び芯金の軸方向に沿って延びるバランス通路とを含む電磁弁が提供される。

更に、弁芯と芯金とはネジ接続によって一体に固定されている、又は溶接若しくはリベット接合方法によって一体に固定される。

更に、芯金及び／又は弁芯の外周には、第１のキャビティに連通される貫通孔が設置されている。

更に、貫通孔は複数であり、複数の貫通孔は、弁芯の周方向に間隔を空けて設置される。

更に、芯金には、段付き孔が設置されており、弾性素子の第１の端部は段付き孔の段差面に当接され、弾性素子の第２の端部はアトラクタに当接される。

更に、段付き孔は、バランス通路と同軸に設置される。

更に、弁芯の外周と取付キャビティの側壁との間には、第１のキャビティと第２のキャビティとを隔離するためのシール構造が設置されている。

更に、弁芯の外周には、環状溝が設置されており、シール構造は、環状溝内に設置されたシールリングである。

更に、第１の弁口が入口となるとき、第２の弁口は出口となり、第２の弁口が入口となるとき、第１の弁口は出口となる。

更に、バランス通路は、芯金に設置される第１の通路セグメントと、弁芯に設置され、第１の通路セグメントに突き合わせて連通される第２の通路セグメントと、を含む。

更に、弁芯と芯金とは一体に設置される。

更に、弁体はスリーブであり、スリーブの外周にはコイル構造が設置されている。

本出願の技術方案を適用すると、本出願における電磁弁は常閉弁であり、コイル構造に通電されるとき、アトラクタの吸引により、芯金が弾性素子のスプリング力及び弁芯が受ける摩擦力に抗して、弁芯を連動してアトラクタに近い一端に移動させ、これにより第１の弁口と第２の弁口とが連通され、電磁弁が開弁位置となり、この過程で、本出願における電磁弁の弁芯及び芯金にバランス通路が設置されているため、流体が第３のキャビティ内に入り込むとき、バランス通路から第１のキャビティに速やかに入り込むことができ、弁芯の両端の差圧を効果的に均衡させる。リターンするとき、電磁弁を非通電にして、弾性素子がリターンするだけで、弁芯を開弁位置から閉弁位置に切り替えることができる。従来の構造に比べて、本出願における電磁弁の構造はよりシンプルであり、弁芯専用のリターンスプリング等の構造を省くことができると共に、本出願の電磁弁において、バランス通路により弁芯の両端の差圧を均衡させた後、電磁弁の開弁駆動力が小さくなり、電磁弁の開弁を駆動するためのコイル等の構造部材の生産コストを省くことができ、電磁弁の作動過程がより安定して確実になり、電磁弁の生産難易度が低くなる。

本出願の一部を構成する明細書の図面は、本出願に対して更なる理解を助けるためのものであり、本出願の概略的な実施例及びその説明は、本出願を解釈するためのものであり、本出願を不適切に限定するものではない。

従来の電磁弁の断面図を概略的に示す。本出願の電磁弁開弁時に、一部を切断した斜視図を概略的に示す。本出願の電磁弁閉弁時に、一部を切断した斜視図を概略的に示す。本出願の電磁弁閉弁時の第１の断面図を概略的に示す。本出願の電磁弁閉弁時の第２の断面図を概略的に示す。

ここで、上記の図面は以下の符号を含む。
１０、弁体；１１、取付キャビティ；１１１、第１のキャビティ；１１２、第２のキャビティ；１１３、第３のキャビティ；１２、第１の弁口；１３、第２の弁口；２０、弁芯；２１、環状溝；２２、貫通孔；３０、芯金アセンブリ；３１、芯金；３１１、段付き孔；３２、弾性素子；４０、アトラクタ；５０、バランス通路；５１、第１の通路セグメント；５２、第２の通路セグメント；６０、シール構造

本出願における実施例及び実施例における特徴は、矛盾しない場合、互いに組み合わせることができることに留意されたい。以下、図面とともに実施例を参照しながら、本出願を詳細に説明する。

図２から図５に示すように、本出願の実施例によれば、電磁弁が提供され、本実施例における電磁弁は、弁体１０と、弁芯２０と、芯金アセンブリ３０と、アトラクタ４０と、バランス通路５０と、コイル構造（図示せず）とを含む。

ここで、弁体１０には、取付キャビティ１１並びに何れも取付キャビティ１１に連通される第１の弁口１２及び第２の弁口１３が設置されており、弁芯２０は、取付キャビティ１１内に取り付けられ、弁芯２０は、第１の弁口１２と第２の弁口１３とを連通させる開弁位置及び第１の弁口１２と第２の弁口１３との連通を遮断する閉弁位置を有する。ここで、弁芯２０が閉弁位置にあるときに、取付キャビティ１１が、弁芯２０により弁芯２０の第１の端部に位置する第１のキャビティ１１１、弁芯２０の本体外周に位置する第２のキャビティ１１２、及び弁芯２０の第２の端部に位置する第３のキャビティ１１３に仕切られ、実際に設計する際には、第１の弁口１２が第３のキャビティ１１３に連通され、第２の弁口１３が第２のキャビティ１１２に連通され、芯金アセンブリ３０は、取付キャビティ１１内に取り付けられ、芯金アセンブリ３０は、弁芯２０が第１の端部に固定接続された芯金３１と弾性素子３２とを含み、アトラクタ４０は、取付キャビティ１１内に取り付けられ且つ芯金３１の第２の端部に位置し、弾性素子３２の両端がアトラクタ４０及び芯金３１にそれぞれ当接され、バランス通路５０は、第１のキャビティ１１１と第３のキャビティ１１３とが連通するように、弁芯２０及び芯金３１の軸方向に沿って延びる。本実施例における弁体１０はスリーブであり、スリーブの外周には上記のコイル構造が設置されている。

本実施例における電磁弁は常閉弁であり、コイル構造に通電されるとき、アトラクタ４０の吸引により、芯金３１が弾性素子３２のリターンスプリング力及び弁芯２０が受ける摩擦力に抗して、弁芯２０を連動してアトラクタ４０に近い一端に移動させ、これにより第１の弁口１２と第２の弁口１３とが連通され、電磁弁が開弁位置となり、この過程で、本実施例における電磁弁の弁芯２０及び芯金３１にバランス通路５０が設置されているため、流体が第３のキャビティ１１３内に入り込むとき、バランス通路５０から第１のキャビティ１１１に速やかに入り込むことができ、弁芯２０の両端の差圧を効果的に均衡させる。リターンするとき、電磁弁を非通電にして、弾性素子３２がリターンするだけで、弁芯２０を開弁位置から閉弁位置に切り替えることができる。従来の構造に比べて、本実施例における電磁弁の構造がよりシンプルであり、弁芯２０専用のリターンスプリング等の構造を省くことができると共に、本実施例の電磁弁において、バランス通路５０により弁芯２０の両端の差圧を均衡させた後、電磁弁の開弁駆動力が小さくなり、電磁弁の開弁を駆動するためのコイル等の構造部材の生産コストを省くことができ、電磁弁の作動過程がより安定して確実になり、電磁弁の生産難易度が低くなる。

実際に使用する過程では、本実施例における電磁弁は双方向に使用でき、第１の弁口１２が入口となるとき、第２の弁口１３は出口となり、第２の弁口１３が入口となるとき、第１の弁口１２は出口となる。図１の構造に比べると、本実施例における電磁弁は双方向に使用でき、図１の構造のように、比較的大きい圧力の流体が電磁弁の底部から入り込むときにリターンスプリング３が跳ね上がる状況が発生せず、つまり、本実施例における電磁弁の構造がより安定的であり、更に大きい圧力変化範囲の流体に適応でき、更に極端な作業条件にも適応できる。

弁芯２０と芯金３１とを安定的に一体に接続させるために、実際に加工するときには、弁芯２０と芯金３１とはネジ接続によって一体に固定されてもよいし、又は、溶接若しくはリベット接合方法によって一体に固定されてもよい。勿論、本出願の他の実施例では、弁芯２０と芯金３１とは、射出成形方法等によって一体に固定接続されてもよいし、或いは連結リベット等によって一体に接続されてもよく、本出願の構想下における他の変形形態であれば、何れも本出願の保護範囲に属する。

本実施例におけるバランス通路５０は、芯金３１に設置される第１の通路セグメント５１と、弁芯２０に設置され、第１の通路セグメント５１に突き合わせて連通される第２の通路セグメント５２とを含み、これにより弁芯２０の両端に位置する第１のキャビティ１１１と第３のキャビティ１１３との連通が容易になり、更に、弁芯２０の両端の差圧を均衡させる。更に、弁芯２０の両端の差圧を速やかに均衡させるために、本実施例における芯金３１及び／又は弁芯２０の外周には、第１のキャビティ１１１に連通される少なくとも１つの貫通孔２２が設置されている。

本実施例における貫通孔２２は複数であり、複数の貫通孔２２は、弁芯２０の周方向に間隔を空けて設置され、これにより流体が第３のキャビティ１１３及び第１のキャビティ１１１の中で流通することが容易になり、更に差圧を速やかに均衡させる目的を達成する。

また、図２から図５に示すように、本実施例における芯金３１には、段付き孔３１１が設置されており、弾性素子３２の第１の端部は段付き孔３１１の段差面に当接され、弾性素子３２の第２の端部はアトラクタ４０に当接され、構造が簡単で、弾性素子３２に対する制限が容易になる。

更に、本実施例で弾性素子３２はスプリングであり、構造が簡単で、且つ使用寿命が長く、勿論、本出願の他の実施例では、弾性素子３２を弾性柱や弾性ゴムマット等の構造に設置してもよく、本出願の構想下における他の変形形態であれば、何れも本出願の保護範囲に属する。

実際に設置するときには、本実施例における段付き孔３１１は、バランス通路５０と同軸に設置されるが、本出願の他の実施例では、段付き孔３１１はバランス通路５０とは別の軸に設置されてもよいことは言うまでもない。

電磁弁閉弁時に第１のキャビティ１１１と第２のキャビティ１１２とを隔離して、電磁弁の漏れを防止し、電磁弁の効果的な閉弁機能を実現できるように、本実施例で弁芯２０の外周と取付キャビティ１１の側壁との間には、第１のキャビティ１１１と第２のキャビティ１１２とを隔離するためのシール構造６０が設置されている。

更に、弁芯２０の外周には、環状溝２１が設置されており、このシール構造６０は、環状溝２１内に設置されたシールリングであり、構造が簡単で、実現が容易である。

上記の実施例によれば、本出願における電磁弁の作動中に、弁が全閉すると、それぞれ第１のキャビティ１１１、第２のキャビティ１１２、第３のキャビティ１１３である３つのキャビティが形成され、第１のキャビティ１１１は、シール構造６０、弁芯２０、芯金３１、弾性素子３２、アトラクタ４０、及び弁体１０で形成された空間領域からなり、第２のキャビティ１１２は、第２の弁口１３、シール構造６０、弁芯２０、及び弁体１０で形成された空間領域からなり、第３のキャビティ１１３は、弁芯２０、及び第１の弁口１２で形成された空間領域からなり、バランス通路５０及びシール構造６０の作用により、第１のキャビティ１１１と第３のキャビティ１１３とは貫通され、圧力を均衡させ、第１のキャビティ１１１と第２のキャビティ１１２が隔絶される。

弁芯２０は、全閉から全開までの過程で、基本的にシール構造６０と弁体１０との摩擦力、弾性素子３２のリターンスプリング力、及び弁芯２０の自重の作用だけを受け（これらは差圧力に比べると、ほぼ無視できる）、差圧力の問題を根本的に解決し、製品の開弁能力を効果的に高め、製品の試作難易度を下げる。

通電作動中に、外部コイルによりアトラクタ４０及び芯金３１が磁化され、両者が弾性素子３２の圧縮力、シール構造６０の摩擦力及び自重に抗して軸方向に吸着することにより、開弁を実現し、断電時に、芯金３１及び弁芯２０は、弾性素子３２の復元力の作用で、閉弁を実現し、バランス通路５０の作用により、弁芯２０の弁体１０の各キャビティ内での圧力均衡を確保でき、製品の開弁能力を高める。

本出願の他の実施例では、弁芯２０と芯金３１とは一体に設置され、本実施例における電磁弁の生産コストを効果的に削減できる。

以上の説明から分かるように、本出願の上記の実施例は、以下の技術的効果を実現する。
１．本出願の電磁弁は、構造が簡単で、生産コストが低い。
２．本出願の電磁弁は、必要な負荷力を下げることができ、製品の開弁能力と寿命を効果的に高めることができる。
３．この電磁弁は、双方向に通用でき、適用される作業条件がより広い。
４．バランス通路の作用により、この電磁弁の弁芯の各キャビティ内での圧力を均衡させ、即ち、高作動圧力と口径の影響を受けず、更に極端な作業条件にも適応できる。

以上の説明は、本出願の好ましい実施例にすぎず、本出願を限定するためのものではなく、当業者において本出願は様々な変更及び変化が可能である。本出願の主旨及び原則内でなされた任意の修正、同等の置換、改良等は、何れも本出願の保護範囲内に包含されるべきである。

Claims

取付キャビティ（１１）、第１の弁口（１２）及び第２の弁口（１３）が設置されている弁体（１０）であって、前記第１の弁口（１２）及び前記第２の弁口（１３）がそれぞれ前記取付キャビティ（１１）に連通されている、弁体（１０）と、
前記取付キャビティ（１１）内に取り付けられおり、前記第１の弁口（１２）と前記第２の弁口（１３）とを連通させる開弁位置及び前記第１の弁口（１２）と前記第２の弁口（１３）との連通を遮断する閉弁位置を有する弁芯（２０）であって、前記弁芯（２０）が閉弁位置にあるときに、前記取付キャビティ（１１）が、前記弁芯（２０）により前記弁芯（２０）の第１の端部に位置する第１のキャビティ（１１１）、前記弁芯（２０）の本体外周に位置する第２のキャビティ（１１２）、及び前記弁芯（２０）の第２の端部に位置する第３のキャビティ（１１３）に仕切られ、前記第１の弁口（１２）が前記第３のキャビティ（１１３）に連通され、前記第２の弁口（１３）が前記第２のキャビティ（１１２）に連通される、弁芯（２０）と、
前記取付キャビティ（１１）内に取り付けられており、前記弁芯（２０）が第１の端部に固定接続された芯金（３１）と弾性素子（３２）とを含む、芯金アセンブリ（３０）と、
前記取付キャビティ（１１）内に取り付けられ且つ前記芯金（３１）の第２の端部に位置するアトラクタ（４０）であって、前記弾性素子（３２）の両端が前記アトラクタ（４０）及び前記芯金（３１）にそれぞれ当接されている、アトラクタ（４０）と、
前記第１のキャビティ（１１１）と前記第３のキャビティ（１１３）とが連通するように、前記弁芯（２０）及び前記芯金（３１）の軸方向に沿って延びる、バランス通路（５０）とを含む、
電磁弁。
前記弁芯（２０）と前記芯金（３１）とは、ネジ接続によって一体に固定されている、又は、溶接若しくはリベット接合方法によって一体に固定されている、請求項１に記載の電磁弁。
前記芯金（３１）及び／又は前記弁芯（２０）の外周には、前記第１のキャビティ（１１１）に連通されている貫通孔（２２）が設置されている、請求項１に記載の電磁弁。
前記貫通孔（２２）は複数あり、複数の前記貫通孔（２２）は、前記弁芯（２０）の周方向に間隔を空けて設置されている、請求項３に記載の電磁弁。
前記芯金（３１）には、段付き孔（３１１）が設置されており、前記弾性素子（３２）の第１の端部は前記段付き孔（３１１）の段差面に当接され、前記弾性素子（３２）の第２の端部は前記アトラクタ（４０）に当接されている、請求項１に記載の電磁弁。
前記段付き孔（３１１）は、前記バランス通路（５０）と同軸に設置されている、請求項５に記載の電磁弁。
前記弁芯（２０）の外周と前記取付キャビティ（１１）の側壁との間には、前記第１のキャビティ（１１１）と前記第２のキャビティ（１１２）とを隔離するためのシール構造（６０）が設置されている、請求項１に記載の電磁弁。
前記弁芯（２０）の外周には、環状溝（２１）が設置されており、前記シール構造（６０）は、前記環状溝（２１）内に設置されたシールリングである、請求項７に記載の電磁弁。
前記第１の弁口（１２）が入口となるとき、前記第２の弁口（１３）は出口となり、前記第２の弁口（１３）が入口となるとき、前記第１の弁口（１２）は出口となる、請求項１に記載の電磁弁。
前記バランス通路（５０）は、前記芯金（３１）に設置された第１の通路セグメント（５１）と、前記弁芯（２０）に設置され、前記第１の通路セグメント（５１）に突き合わせて連通された第２の通路セグメント（５２）とを含む、請求項１に記載の電磁弁。
前記弁芯（２０）と前記芯金（３１）とは一体に設置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の電磁弁。
前記弁体（１０）はスリーブであり、前記スリーブの外周にはコイル構造が設置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の電磁弁。