JP3550238B2

JP3550238B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP3550238B2
Application number: JP34162395A
Authority: JP
Inventors: 久司古牧; 重利中島
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH09178027A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁に関し、特に冷凍・冷房回路において使用される電磁弁であって、比較的小さな吸引力でも弁開することが可能で、弁開時における作動電圧を小さくすることのできる電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍・冷房回路等において使用される電磁弁として図８に示すものがある。この電磁弁は、実開昭５６−９５６６５号公報に開示されたものであって、励磁コイル１０７が非励磁の状態では、弁体１０６及びプランジャ１２２が、重力により下降しており、球状弁１２１が流出路１１２の弁座１１３を閉じている。
【０００３】
励磁コイル１０７が通電状態になると、まずプランジャ１２２が上方に吸引され、加速された状態で止め輪１２３に当たるため、弁体１０６が上方に引き上げられ、流出路１１２が開放され、冷媒が流入管１０４から流出路１１２を通って流出管１０５から流出する。
【０００４】
通電を止めると、プランジャ１２２が下降して、大径部１１９に加速された状態で当たるため、流出路１０５は直ぐに下降し、球状弁１２１で流出路を１１２を閉塞するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電磁弁においては、冷凍、冷房、空調設備等に使用され、冷媒がＲ２２からＲ４１０、Ｒ４０７等へ移行すると、冷媒の圧力が高くなるため、弁開時の所用吸引力が大きくなり、消費電力が大きくなるとともに、弁が大型化するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の電磁弁における問題点に鑑みてなされたものであって、弁開時の所用吸引力が小さくて済み、消費電力が小さく、弁が大型化することがなく、空調設備の冷媒の圧力の上昇にも十分耐えることのできる電磁弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、電磁弁であって、弁座に対して開閉移動する弁体と、該弁体を持ち上げることにより、弁の開動作をするための弁体ホルダーと、該弁体ホルダーに連結されたプランジャと、該プランジャを収容するプランジャチューブと、該プランジャチューブの外側に配置された励磁コイル及び固定鉄心と、該固定鉄心と前記プランジャとの間に配置され、前記弁体を前記弁座側に付勢するばねとからなる電磁弁において、
前記弁体ホルダーは、前記弁体を該弁体ホルダーに対して相対移動可能に保持し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該弁体ホルダーによって該弁体に該弁体の持ち上げ方向に対して斜めの方向の力を加えることにより、一旦該弁体と前記弁座との接触面の一部を開状態とした後、該弁体全体を持ち上げることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記弁体は球状に形成されるとともに、前記弁体ホルダーは、該球状弁体を囲む内壁と、該内壁の下方端部において前記球状弁体を保持するための突出部を有し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に接触することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記弁体ホルダーに形成された前記突出部は、前記弁体を収容、保持するための円形開口部を形成し、該円形開口部は前記弁体に対して偏心し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記弁体は、前記弁体ホルダーと接触する逆円錐台部を有し、前記弁体ホルダーは、該弁体を囲む内壁と、該内壁の下方端部において前記弁体を保持するための突出部を有し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記弁体ホルダーに形成された前記突出部は、前記弁体を収容、保持するための円形開口部を形成し、該円形開口部は前記弁体に対して偏心し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記弁体ホルダーに形成された前記突出部は、前記弁体を収容、保持するための円形開口部を形成し、前記弁体の前記逆円錐台部に切欠部を形成し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記弁体ホルダーに形成された前記突出部を、該弁体ホルダーの下端部に取り付けられ、内径と外径が互いに偏心するワッシャによって形成したことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の電磁弁。
【００１４】
そして、本発明における電磁弁では、弁体ホルダーは、弁体を該弁体ホルダーに対して相対移動可能に保持し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該弁体ホルダーによって、弁体に弁体の持ち上げ方向のみならず、持ち上げ方向に対して斜めの方向の力を加えることにより、一旦該弁体と前記弁座との接触面の一部を開状態とした後、該弁体全体を持ち上げる構成としたため、弁開時の作動電圧を小さくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る電磁弁の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電磁弁を示す断面図である。この電磁弁１は、弁本体２に形成された弁座２ａに対して開閉移動する弁体３と、弁体３を持ち上げることにより、電磁弁１の開動作をするための弁体ホルダー５と、この弁体ホルダー５に連結されたプランジャとしてのプランジャ４と、弁本体２と一体に形成され、プランジャ４を収容・案内するプランジャチューブ６と、このプランジャチューブ６の外側に配置された励磁コイルと、固定鉄心としての吸引子７と、この吸引子７とプランジャ４との間に配置され、弁体３を弁座２ａ側に付勢するばねプランジャばね８等により構成される。
【００１６】
弁本体２には、流入口Ａと流出口Ｂが形成され、弁本体２の上部は、凹状部となっており、この凹状部の底面には弁座２ａが形成されている。上記凹状部には、弁体３、弁体ホルダー５等が位置し、弁本体２と、プランジャ４等によって囲まれた空間は弁室Ｃを形成する。この弁室Ｃは、弁本体２に形成された通路９を介して流出口Ｂに通じている。
【００１７】
弁体３は球状に形成され、弁室Ｃにおいて、弁本体２に形成された弁座２ａとともに電磁弁１を開閉する。この弁体３は、弁体ホルダー５によって保持され、後述の励磁コイルの通電によりプランジャ４及び弁体ホルダー５を介して上方へ移動する。尚、弁体３と弁体ホルダー５の内壁との間にはわずかに隙間が存在するため、弁体３は弁体ホルダー５に回動可能に保持されている。
【００１８】
弁体ホルダー５は、プランジャ４に溶接等により一体的に形成されたリング状部材であって、内壁５ａの下方端部には、図２（ａ）に示すように、突出部５ｂが形成されている。内壁５ａで囲まれた空間に収容された弁体３を引っかけて持ち上げることができる。
【００１９】
ここで、弁体３と、弁体ホルダー５の位置関係について図２を参照しつつ説明する。円柱状のプランジャ４の軸線Ｌ１と、弁体ホルダー５の内壁５ａによって形成される空間、すなわち弁室Ｃの円形断面の中心を連ねることにより形成される中心線Ｌ２は一致している。一方、弁体ホルダー５の突出部５ｂの環状の先端面によって形成される略々円柱状の空間の軸線Ｌ３は、上記軸線Ｌ１、中心線Ｌ２とは一致せず、図２（ｂ）に示すようにＸだけ偏心している。
【００２０】
この偏心の状態を明確に示したのが図３である。図３は、図２（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図であるが、弁体ホルダー５のみが描かれ、弁体３と弁本体２は描かれていない。この図から明らかなように、弁体ホルダー５の内壁５ａによって形成される円形開口５ｅの中心Ｏ２と、突出部５ｂの環状の先端面によって形成される円形開口５ｅの中心Ｏ３は互いにＸだけずれている。
【００２１】
プランジャ４は略々円柱状に形成され、電磁弁１においてプランジャとして機能し、弁本体２に一体に形成されたプランジャチューブ６の中に摺動可能に位置する。このプランジャ４の上部の凹部４ａには、プランジャばね８が設けられ、プランジャ４を弁座２ａ側に付勢し、弁体３と弁座２ａ間の漏れを防止している。
【００２２】
プランジャチューブ６内には、プランジャ４に対向して、固定鉄心としての吸引子７が配置される。また、プランジャチューブ６の外側の図示しない外函内には励磁コイルが配設され、励磁コイルの励磁により、プランジャ４が吸引子７に向かって移動する。
【００２３】
次に、上記構成を有する電磁弁の作用について説明する。図２（ａ）は、励磁コイルの非通電時を示し、弁は全閉状態にある。このときには、弁体３は、弁座２ａに当接するとともに、プランジャばね８の付勢力により、プランジャ４を介して弁座２ａ側に付勢されているため、弁体３上部とプランジャ４の下面４ａが当接している。また、弁体３と弁体ホルダー５の内壁５ａには隙間がある。さらに、弁体３は、内壁５ａの下方端部に、内周全体に形成された突出部５ｂの先端５ｃ、５ｄとも接触していない。
【００２４】
励磁コイルに通電するとプランジャ４が上昇し、図２（ｂ）に示すように、まず、弁体ホルダー５の突出部５ｂの先端５ｃが弁体３に当接する。一方、弁体３は点２ａ_１において、弁座２ａと当接しているため、図２（ｂ）に示す状態では、弁体３は点２ａ_１を支点として、先端５ｃにおいて弁体ホルダー５によって上方への力が加えられている。そのため、弁体３には先端５ｃとの接触点において、図のベクトルＦ_１で示す力が加わることにより、点２ａ_１を支点とする力のモーメントにより、まず図中の点２ａ_２に隙間ができ、ここから弁室内の冷媒が通路９に向かって流れ、冷媒によって弁体３に加えられる下方への力が軽減されるので、それ以後は容易に弁体３を上方に持ち上げることが可能となる。
【００２５】
図２（ｃ）は、弁体３が弁座２ａを離れて弁体ホルダー５によって上方へ持ち上げられている状態を示す。この状態では、弁体３は、弁体ホルダー５の先端５ｃと内壁５ａの一部５ａ_１によって保持されている。
【００２６】
図４は、本発明に係る電磁弁の第２実施例として、弁体ホルダーの保持部の他の形状を示す図である。この弁体ホルダー５の保持部は、スリット状の開口５ｅ’を有する。そして、スリット状の開口５ｅ’の中心Ｏ３’と、弁体ホルダー５の内壁５ａによって形成される円形開口の中心Ｏ２’はＸ’だけずれている。
【００２７】
そのため、上記実施例の場合と同様、励磁コイルに通電され、プランジャ４が上昇すると、まず突出部５ｂ’の先端５ｃ’が弁体３に当接し、弁体３には先端５ｃ’との接触点において、上記ベクトルＦ_１に相当する力が加わることにより、点２ａ_１を支点とする力のモーメントにより、まず点２ａ_２に隙間ができ、ここから弁室内の冷媒が通路９に向かって流出口Ｂに向かって流れ、冷媒によって弁体３に加えられる下方への力が軽減されるので、それ以後は容易に弁体３を上方に持ち上げることが可能となる。
【００２８】
次に、本発明に係る電磁弁の第３実施例について図５を参照しつつ説明する。本実施例では、弁体３の保持部が第１実施例と異なるのみで他の構成は第１実施例と同様である。すなわち、第１実施例では、プランジャ４に溶接された弁体ホルダー５の下部先端に突出部５ｂを形成し、この突出部５ｂによって弁体３を持ち上げる構成としていたが、本実施例においては、この突出部５ｂに代えて、外径と内径が互いに偏心しているワッシャ１０をプランジャ４の下方端部に加締めによって取り付け、このワッシャ１０によって弁体３を持ち上げる構成としている。
【００２９】
ワッシャ１０の外径と内径が互いに偏心しているため、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、まず、ワッシャ１０の内壁上部１０ｃが弁体３に当接する。一方、弁体３は点２ａ_１において、弁座と当接している。そのため、弁体３には内壁上部１０ｃとの接触点において、図のベクトルＦ_２で示す力が加わることにより、点２ａ_１を支点とする力のモーメントにより、まず図中の点２ａ_２に隙間ができ、ここから弁室内の冷媒が通路９に向かって流れ、冷媒によって弁体３に加えられる下方への力が軽減されるので、それ以後は容易に弁体３を上方に持ち上げることが可能となり、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３０】
次に、本発明に係る電磁弁の第４実施例について図６を参照しつつ説明する。本実施例では、弁体１３の形状が前記第１実施例乃至第３実施例と異なるのみで、他の構成は同様である。
【００３１】
弁体１３は上部１３ａが円柱形状に、下部１３ｂが逆円錐台状に形成されている。弁体１３は、弁室Ｃにおいて、弁本体１２に形成された弁座１２ａとともに電磁弁１を開閉する。この弁体１３は、弁体ホルダー５によって保持され、励磁コイルの通電によりプランジャ４及び弁体ホルダー５を介して上方へ移動する。さらに、弁体３と弁体ホルダー５の内壁との間にはわずかに隙間が存在するため、弁体３は弁体ホルダー５の保持部５ａにおいて傾斜しつつ上方へ移動することができる。
【００３２】
弁体ホルダー５は、前述の実施例において示したものと同様の形状を有し、プランジャ４に溶接等により一体的に形成される。図６に示すように、突出部５ｂによって弁室Ｃ内の弁体１３を引っかけて持ち上げることができる。
【００３３】
次に、弁体３と、弁体ホルダー５の位置関係について説明する。円柱状のプランジャ４の軸線Ｌ１と、弁体ホルダー５の内壁５ａによって形成される空間、すなわち弁室Ｃの円形断面の中心を連ねることにより形成される中心線Ｌ２は一致している。一方、弁体ホルダー５の突出部５ｂの環状の先端面によって形成される略々円柱状の空間の軸線Ｌ３’は、上記軸線Ｌ１、中心線Ｌ２とは一致せずＸ”だけ偏心している。
【００３４】
次に、上記構成を有する電磁弁１の作用について説明する。図６は、励磁コイルに通電し、弁体ホルダー５の突出部５ｂに形成された先端５ｃが弁体１３に当接した瞬間を示し、この時、弁は全閉状態にある。また、励磁コイルの非通電時は、弁は全閉状態にあり、弁体１３は、弁座１２ａに当接するとともに、プランジャばね８の付勢力により、プランジャ４を介して弁座１２ａ側に付勢されているため、弁体３上部とプランジャ４の下面４ａが当接している。また、弁体１３と弁体ホルダー５の内壁５ａには隙間があるため、弁体１３と内壁５ａは接触していない。さらに、弁体１３は、突出部５ｂの先端５ｄとも接触していない。
【００３５】
図６に示す状態からさらにプランジャ４が上昇すると、弁体１３には、この弁体１３と弁座１２ａの接触点を支点として、先端５ｃにおいて弁体ホルダー５によって上方への力が加えられている。そのため、弁体１３には先端５ｃとの接触点において、図のベクトルＦ_３で示す力が加わることにより、弁体１３と弁座１２ａの接触点を支点とする力のモーメントにより、まず図中の点１２ａ_１に隙間ができ、ここから弁室内の冷媒が通路９に向かって流れ、冷媒によって弁体３に加えられる下方への力が軽減されるので、それ以後は容易に弁体１３を上方に持ち上げることが可能となる。そして、弁体１３が弁座１２ａを離れて弁体ホルダー５によって上方へ持ち上げられ、電磁弁１が全開状態となる。この状態では、弁体３は、弁体ホルダー５の先端５ｃと内壁５ａの一部５ａ_１によって保持されている。
【００３６】
次に、本発明に係る電磁弁の第５実施例について図７を参照しつつ説明する。尚、本実施例では、弁体１３及び弁体ホルダー２５の形状が上記実施例と異なるのみで、他の構成は同様である。
【００３７】
弁体２３は上部２３ａが円柱形状に、下部２３ｂが逆円錐台状に形成されている。弁体２３は、弁室Ｃにおいて、弁本体２２に形成された弁座２２ａとともに電磁弁１を開閉する。この弁体２３は、弁体ホルダー２５によって保持され、励磁コイルの通電によりプランジャ４及び弁体ホルダー２５を介して上方へ移動する。さらに、弁体３と弁体ホルダー２５の内壁との間にはわずかに隙間が存在するため、弁体３は弁体ホルダー２５の保持部２５ａにおいて傾斜しつつ上方へ移動することができる。さらに、下部２３ｂの一部には、切欠部２３ｃが形成され、図７に示すように、下部２３ｂが弁体ホルダー２５の先端２５ｃと当接している場合でも、先端２５ｃと相対向する位置にある２５ｄとは当接しないように構成されている。
【００３８】
弁体ホルダー２５は、前述の実施例において示したものと同様の円筒形状を有し、プランジャ４に溶接等により一体的に形成される。但し、本実施例においては、第１乃至第４実施例における弁体ホルダー５とは、突出部２５ｂが異なる。すなわち、図７に示すように、内壁２５ａから突出部２５ｂの先端までの距離、すなわち突出部２５ｂの突出高さは一定であって、プランジャ４の軸線Ｌ１と、弁体ホルダー２５の内壁２５ａによって形成される空間、すなわち弁室Ｃの円形断面の中心を連ねることにより形成される中心線Ｌ２は一致し、さらに、弁体ホルダー２５の突出部２５ｂの環状の先端面によって形成される略々円柱状の空間の軸線Ｌ３”も、上記軸線Ｌ１、中心線Ｌ２と一致する。
【００３９】
次に、上記構成を有する電磁弁１の作用について説明する。図７は、励磁コイルに通電し、弁体ホルダー２５の突出部２５ｂに形成された先端２５ｃが弁体２３に当接した瞬間を示し、この時、弁は全閉状態にある。また、励磁コイルの非通電時は、弁は全閉状態にあり、弁体２３は、弁座２２ａに当接するとともに、プランジャばね８の付勢力により、プランジャ４を介して弁座２２ａ側に付勢されているため、弁体２３の上部とプランジャ４の下面４ａが当接している。また、弁体２３と弁体ホルダー２５の内壁２５ａには隙間があるため、弁体２３と内壁２５ａは接触していない。さらに、弁体２３は、突出部２５ｂの先端２５ｄとも接触していない。
【００４０】
図７に示す状態からさらにプランジャ４が上昇すると、弁体２３には、この弁体２３と弁座２２ａの接触点を支点として、先端２５ｃにおいて弁体ホルダー２５によって上方への力が加えられている。そのため、弁体２３には先端２５ｃとの接触点において、図のベクトルＦ_４で示す力が加わることにより、弁体２３と弁座２２ａの接触点を支点とする力のモーメントにより、まず図中の点２２ａ_１に隙間ができ、ここから弁室内の冷媒が通路９に向かって流れ、冷媒によって弁体３に加えられる下方への力が軽減されるので、それ以後は容易に弁体２３を上方に持ち上げることが可能となる。そして、弁体２３が弁座２２ａを離れて弁体ホルダー２５によって上方へ持ち上げられ、電磁弁１が全開状態となる。この状態では、弁体３は、弁体ホルダー２５の先端２５ｃと内壁２５ａの一部２５ａ_１によって保持されている。
【００４１】
【発明の効果】
本発明における電磁弁では、弁体ホルダーが、弁体をこの弁体ホルダーに対して相対移動可能に保持し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該弁体ホルダーによって該弁体に該弁体の持ち上げ方向に対して斜めの方向の力を加えることにより、一旦該弁体と前記弁座との接触面の一部を開状態とした後、該弁体全体を持ち上げる構成とした。これにより、弁開時の作動電圧を小さくすることができ、消費電力が小さく、弁全体を小型化することが可能となり、空調設備の冷媒の圧力の上昇にも十分耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁弁の第１実施例を示す断面図である。
【図２】図１の電磁弁の弁開動作を説明するための弁体付近の断面図である。
【図３】図２（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図である。但し、弁体ホルダーのみを示す。
【図４】本発明に係る電磁弁の第２実施例における弁体ホルダーの弁体保持部の開口形状を示す図である。
【図５】本発明に係る電磁弁の第３実施例を示す要部断面図である。
【図６】本発明に係る電磁弁の第４実施例を示す要部断面図である。
【図７】本発明に係る電磁弁の第５実施例を示す要部断面図である。
【図８】従来の電磁弁を示す断面図である。
【符号の説明】
１電磁弁
２、１２、２２弁本体
２ａ、１２ａ、２２ａ弁座
３、１３、２３弁体
４プランジャ
５、２５弁体ホルダー
６プランジャチューブ
７吸引子
８プランジャばね
９通路
１０ワッシャ
Ａ流入口
Ｂ流出口
Ｃ弁室

Claims

弁座に対して開閉移動する弁体と、該弁体を持ち上げることにより、弁の開動作をするための弁体ホルダーと、該弁体ホルダーに連結されたプランジャと、該プランジャを収容するプランジャチューブと、該プランジャチューブの外側に配置された励磁コイル及び固定鉄心と、該固定鉄心と前記プランジャとの間に配置され、前記弁体を前記弁座側に付勢するばねとからなる電磁弁において、
前記弁体ホルダーは、前記弁体を該弁体ホルダーに対して相対移動可能に保持し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該弁体ホルダーによって該弁体に該弁体の持ち上げ方向に対して斜めの方向の力を加えることにより、一旦該弁体と前記弁座との接触面の一部を開状態とした後、該弁体全体を持ち上げることを特徴とする電磁弁。
前記弁体は球状に形成されるとともに、前記弁体ホルダーは、該球状弁体を囲む内壁と、該内壁の下方端部において前記球状弁体を保持するための突出部を有し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に接触することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
前記弁体ホルダーに形成された前記突出部は、前記弁体を収容、保持するための円形開口部を形成し、該円形開口部は前記弁体に対して偏心し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする請求項２記載の電磁弁。
前記弁体は、前記弁体ホルダーと接触する逆円錐台部を有し、
前記弁体ホルダーは、該弁体を囲む内壁と、該内壁の下方端部において前記弁体を保持するための突出部を有し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
前記弁体ホルダーに形成された前記突出部は、前記弁体を収容、保持するための円形開口部を形成し、該円形開口部は前記弁体に対して偏心し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする請求項４記載の電磁弁。
前記弁体ホルダーに形成された前記突出部は、前記弁体を収容、保持するための円形開口部を形成し、前記弁体の前記逆円錐台部に切欠部を形成し、弁閉状態から弁開状態に移行する際に、該突出部の一部が該弁体に当接することを特徴とする請求項４記載の電磁弁。
前記弁体ホルダーに形成された前記突出部を、該弁体ホルダーの下端部に取り付けられ、内径と外径が互いに偏心するワッシャによって形成したことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の電磁弁。