JP4133234B2 - Direct acting slide solenoid valve and oxygen collector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直動スライド式電磁弁および酸素採集器に関し、特に、電磁ソレノイド装置によってブロック状の弁体を直結駆動して流路切換や流量制御を行う直動スライド式電磁弁および酸素採集器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
直動スライド式電磁弁は、電磁ソレノイド装置のプランジャに連結されたブロック状の弁体の平面状の前面が平面状の弁座面に対して軸線方向に摺接摺動することにより、前記弁座面に開口しているポートの開閉して流路切換や流量制御を行う。
【0003】
従来、この種の直動スライド式電磁弁としては、電磁ソレノイド装置のプランジャにリベット等によって固定された板状の弁体ホルダに弁体が弁座面に対して離接する方向に移動可能に取り付けられ、弁体ホルダに取り付けられた板ばねによって弁体を背面側から弁座面に押し付けるものや(例えば、特許文献1、2、3)、弁室内圧を弁体の背面側に作用させて弁体を弁座面に押し付けるもの(例えば、特許文献4)が知られている。
【0004】
【特許文献1】
実公平4−47493号公報
【特許文献2】
特公平4−77840号公報
【特許文献3】
特公平6−63577号公報
【特許文献4】
特開2000−74248号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
直動スライド式電磁弁で使用される電磁ソレノイド装置ではプランジャの廻り止めが行われていないから、通常動作過程でプランジャが自身の中心軸線周りに回転し、この回転力が弁体に作用する。これは、従来の直動スライド式電磁弁では、弁体の平面状の前面が平面状の弁座面に摺接している状態で、弁体を弁座面に対して回転させる力となり、弁体前面が偏荷重状態で弁座面に押し付けられることになる。このため、弁体前面と弁座面との平行性が保たれ難く、偏摩耗、弁漏れを生じ易い。
【0006】
また、従来の直動スライド式電磁弁では、プランジャに対する弁体ホルダの組み付け、板ばねのリベット止め等、部品点数が多いばかりでなく、組立工数も多いと云う問題点もある。
【0007】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、プランジャの回転による回転力が弁体に作用することを回避し、偏摩耗、弁漏れを生じることがなく、しかも、部品点数、組立工数の削減を図ることができる直動スライド式電磁弁、更にはスライド弁特有の静音性を更に向上し、優れた静音性を有し、動作音が小さいことを要求される在宅酸素療法等で使用される医療用酸素濃縮器のための酸素採集器で用いられる四方弁として好適な直動スライド式電磁弁、その直動スライド式電磁弁を四方弁として組み込まれた酸素採集器を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による直動スライド式電磁弁は、電磁ソレノイド装置のプランジャに連結され、弁体押さえばねにより平面状の弁座面側に付勢されたブロック状の弁体の平面状の前面が前記弁座面に対して軸線方向に摺接摺動することにより前記弁座面に開口しているポートの開閉を行う直動スライド式電磁弁において、前記プランジャは、軸線方向両端にフランジ面をもった円形横断面の弁体保持軸部を有し、前記弁体は、背面側に形成された略半円形横断面の溝部を有し、前記弁体押さえばねは、半円状逃げ部が形成された一対の端片と該一対の端片間を前記逃げ部の両側で接続し、中間部に突起形状のばね作用部がそれぞれ形成された一対のブリッジ辺部とを有し、前記フランジ面間において前記弁体保持軸部の略直径方向の両側に前記一対のブリッチ片部を位置させ、前記フランジ面間に挟まれて前記フランジ面に前記端片が弾接されるように前記弁体押さえばねを前記弁体保持軸部に嵌合装着するとともに、該嵌合装着された前記弁体押さえばねの前記端片を介して前記弁体が前記フランジ面間に挟まれて軸線方向移動を拘束され、前記一対のブリッジ辺部の前記ばね作用部が前記弁体の軸線方向と直交しかつ前記弁座面と平行な径方向の線上で前記弁体の前記溝部の両側中央部分にそれぞれ当接して前記弁体の前面を前記弁座面に垂直な方向に前記弁座面に押し付けるように、前記プランジャの前記弁体保持軸部に前記弁体を嵌合装着したことを特徴とする。
【0009】
この発明による直動スライド式電磁弁によれば、半円状逃げ部が形成された一対の端片と該一対の端片間を前記逃げ部の両側で接続し、中間部に突起形状のばね作用部がそれぞれ形成された一対のブリッジ辺部とを有する弁体押さえばねを採用し、プランジャの弁体保持軸部が軸線方向両端に有するフランジ面間において弁体保持軸部の直径方向の両側に弁体押さえばねの一対のブリッチ片部を位置させ、フランジ面間に挟まれてフランジ面に弁体押さえばねの端片が弾接されるように弁体押さえばねを弁体保持軸部に嵌合装着するとともに、この嵌合装着された弁体押さえばねの端片を介して弁体がフランジ面間に挟まれて軸線方向移動を拘束され、一対のブリッジ辺部の中間部のばね作用部が弁体の軸線方向と直交しかつ弁座面と平行な径方向の線上で弁体の溝部の両側中央部分にそれぞれ当接して弁体の前面を弁座面に垂直な方向に弁座面に押し付けるようにプランジャの弁体保持軸部に弁体を嵌合装着しているので、弁体は背面側に形成された略半円形横断面の溝部によって弁体の中心軸線周りの回動を阻害しない態様でプランジャの円形横断面の弁体保持軸部に回動可能に、かつ弁体押さえばねの端片を介してプランジャとともに軸線方向に移動可能に係合していて、プランジャが回転してもプランジャと共に弁体が回転(回動)することが、確実に規制されるとともに、摩擦伝達によるその回転力が弁体に直接作用することがない。
【0012】
また、半円状逃げ部が形成された一対の端片と該一対の端片間を逃げ部の両側で接続し、中間部に突起形状のばね作用部がそれぞれ形成された一対のブリッジ辺部とを有する弁体押さえばねを採用し、一対のブリッジ辺部の中間部のばね作用部が弁体の軸線方向と直交しかつ弁座面と平行な径方向の線上で弁体の溝部の両側中央部分にそれぞれ当接して弁体の前面を弁座面に垂直な方向に弁座面に押し付けるようにしているので、プランジャが回転しても摩擦伝達によるその回転力が弁体に直接作用することがなく、摩擦伝達による弁体押さえばねの回転力によって弁体の溝部の両側中央部分に当接する力に差が生じても、弁体を変位させる力を生じさせることがない。
また、通常、プランジャの弁体保持軸部の軸線方向の変化に伴って弁体押さえばねの弁体に対する関係が変化しても、ばね作用部が弁体の溝部の両側中央部分にそれぞれ当接しているので、弁体前面が偏荷重状態で弁座面に押し付けられることがない。
【0013】
また、この発明による直動スライド式電磁弁は、前記弁体が弁ハウジングに形成された弁室内にあり、前記弁座面は前記弁室の壁面の一部をなす部材として前記弁ハウジングとは別部材の弁座部材により与えられ、当該弁座部材は前記弁座面を前面として前記弁体保持軸部の径方向の押し込みによって前記弁ハウジングに組み込まれる構造にすることができる。
【0014】
この直動スライド式電磁弁では、弁座面を前面として弁座部材が弁体保持軸部の径方向に押し込まれることにより、弁座面が弁体の前面に当接し、弁体前面が弁座面と平行になるように、弁体が弁体保持軸部の中心軸線周りに回動し、弁体の姿勢が自己修正される。
【0015】
また、この発明による直動スライド式電磁弁は、前記弁体が弁ハウジングに形成された弁室内にあり、前記弁座面は、前記弁室の壁面の一部をなし、前記弁室に第1ポートが開口し、前記弁座面に第2ポートと第3ポートと第4ポートの3個のポートが軸線方向に整列して開口し、前記弁体は、前記第2ポートを前記弁室に開放して前記第3ポートと前記第4ポートとを連通接続する第1の流路切換位置と、前記第4ポートを前記弁室に開放して前記第2ポートと前記第3ポートとを連通接続する第2の流路切換位置との間に軸線方向移動し、四方弁をなしている。
【0016】
この発明による直動スライド式電磁弁は、更に、前記第1の流路切換位置と前記第2の流路切換位置は各々前記プランジャが固定側のストッパ面に当接することにより決まり、その固定側のストッパ面と、この固定側のストッパ面に当接する前記プランジャの端面とのうち少なくとも一方が、緩衝材により構成されており、ストッパ衝突音の低減が図られている。
【0017】
また、上述の目的を達成するために、この発明による酸素採集器は、窒素吸着を行う再生可能な2つの吸着筒を有し、当該2つの吸着筒を空気供給源と排気部に対して窒素吸着の正流方向と吸着窒素パージの逆流方向とに交互に接続して酸素採集を行う酸素採集器であって、前記2つの吸着筒と前記空気供給源および排気部との流路切換を上述の発明による直動スライド式電磁弁によって行う。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1〜図11はこの発明による直動スライド式電磁弁を四方弁として実施した一つの実施の形態を示している。
【0019】
直動スライド式電磁弁は、図1に示されているように、弁ハウジング1と、弁座部材2と、弁体3と、プランジャチューブ4、プランジャ5、吸引子6および電磁コイル7による電磁ソレノイド装置8とを有している。
【0020】
弁ハウジング1と弁座部材2は個別のアルミニウム製部品である。弁座部材2は弁ハウジング1に形成された横孔部1AにOリング9によって気密に嵌合挿入され、横孔部1Aに挿入された弁座部材2と弁ハウジング1とが弁室10を画定している。
【0021】
横孔部1Aに対する弁座部材2の押し込み方向、換言すれば、横孔部1Aの延在方向はプランジャ5の後述する弁体保持軸部30の径方向(左右方向)になっており、弁座部材2の押し込み方向の前面が弁室10の壁面の一部をなす平面状の弁座面11になっている。
【0022】
弁ハウジング1には弁室10に開口した第1ポート(Cポート)12が管接続孔として形成されている。垂直平面をなす弁座面11には、第2ポート(Bポート)13と、第3ポート(Dポート)14と、第4ポート(Aポート)15の3個のポートが互いに等間隔をおいて軸線方向(上下方向)に整列して開口している。弁座面11に開口している3個のポートは、各々、弁座部材2に形成された通路16、17、18によって各々個別に管接続孔19、20、21に連通している。
【0023】
プランジャチューブ4は、ステンレス鋼製で、下端部外周にステンレス鋼製の取付リング22をノンフラックス溶接され、取付リング22を弁ハウジング1に形成されている取付孔1Bに嵌合挿入され、取付孔1Bの開口縁部のかしめ23(図9参照)によって弁ハウジング1に固定されている。取付リング22と取付孔1Bとの嵌合部には気密用のOリング24が挟まれている。なお、プランジャチューブ4と取付リング22とのノンフラックス溶接は、図10に示されているように、プランジャチューブ4の下端側の溶接部25により行われている。
【0024】
プランジャチューブ4の上端には吸引子6がノンフラックス溶接によって固着されている。プランジャチューブ4の外周には電磁コイル7が嵌合しており、電磁コイル7はボルト26によって吸引子6に固定されている。なお、プランジャチューブ4と吸引子6とのノンフラックス溶接は、図11に示されているように、プランジャチューブ4の上端側の溶接部27により行われている。
【0025】
プランジャ5はプランジャチューブ4内に軸線方向に移動可能に設けられている。プランジャ5の吸引子6との対向部は吸引子6の先端部6Aが入ることができる凹部5Aになっており、凹部5Aの深さ分、所要ストロークを確保したプランジャ・吸引子間軸長の短縮が図られている。
【0026】
凹部5Aの底部には、ゴム、樹脂等による緩衝材製の消音シート28が敷かれており、消音シート28の上面が吸引子6の先端面6Bと当接するストッパ面になっている。取付孔1Bの底部にも、ゴム、樹脂等による緩衝材製の消音シート29が敷かれており、消音シート29の上面がプランジャ5の段差面5Bと当接するもう一方のストッパ面になっている。
【0027】
プランジャ5と吸引子6との間には圧縮コイルばね34が挟まれている。圧縮コイルばね34はプランジャ5を下方に付勢している。
【0028】
プランジャ5は、電磁コイル7に通電が行われていないオフ状態時には、図1に示されているように、圧縮コイルばね34のばね力によって段差面5Bが取付孔1Bの消音シート29に当接する降下位置に位置し、電磁コイル7に通電が行われているオン状態時には、圧縮コイルばね34のばね力に抗して上昇移動した凹部5Aの底部の凹部5Aの消音シート28が吸引子6の先端面6Bと当接する上昇位置に位置する。
【0029】
プランジャ5の下端側(段差面5Bより下側)は、弁ハウジング1に形成された連通孔1Cを通って弁室10内にある。弁室10内に位置しているプランジャ5の下端部は円形横断面の弁体保持軸部30になっている。弁体保持軸部30は軸線方向両端にフランジ面31、32を有している。
【0030】
弁体3は、プラスチックス成形品であってブロック状をなし、弁座面11に対向する平面状の前面3Aに連通接続用凹部3Bを有し、背面側に略半円形横断面の溝部3C(図3参照)を形成されている。弁体3は、溝部3Cによってプランジャ5の弁体保持軸部30に中心軸線周りに回動可能に係合し、フランジ面31、32間に挟まれて軸線方向移動を拘束されている。この軸線方向移動の拘束により、弁体3は、プランジャ5と直結状態で、プランジャ5と共に軸線方向移動する。
【0031】
弁体3と弁体保持軸部30との間には弁体3を弁座面11の側に付勢する弁体押さえばね33が設けられている。弁体押さえばね33は、図3によく示されているように、半円状逃げ部33A、33Bを有する軸線方向両端の端片33C、33Dにてフランジ面31、32間に挟まれ、弁体3の中心軸線周りの回動を阻害しない態様で、弁体保持軸部30に嵌合装着されるコの字形のスケルトン形状をなす板ばねによって構成されている。
【0032】
弁体押さえばね33は、フランジ面31、32間において弁体保持軸部30の略直径方向の両側に位置して端片33Cと33Dを接続する一対のブリッチ片部33E、33Fを有し、このブリッチ片部33E、33Fの各々の中間部に突起形状のばね作用部33G、33Hを形成されている。弁体押さえばね33は、ばね作用部33G、33Hが弁体3の背面側溝部3Cの両側部分3D、3Eに各々に当接することにより、弁体3を弁座面11の側に付勢している。
【0033】
つぎに、弁体3、弁体押さえばね33、弁座部材2の組立手順を、図4〜図8を参照して説明する。
図4に示されているように、弁体保持軸部30のフランジ面間寸法A、自由状態での弁体押さえばね33の端片33C、33Dの先端間寸法Bf、付根端間寸法Cは、C<A<Bfである。弁体押さえばね33の組み込みは、弁座部材2を弁ハウジング1に組み込む以前に、横孔部1Aをアクセスホールとして、図5に示されているように、端片33C、33Dの付根端側より端片33C、33Dを内側に変形させながら弁体押さえばね33を、既に弁室10内に組み込まれている弁体保持軸部30のフランジ面31、32間に挿入する。
【0034】
最終的には、図6に示されているように、端片33C、33Dの半円状逃げ部33A、33B(図3参照)の奥部が弁体保持軸部30の外周面に当たるまで行う。この状態では、端片33C、33Dの変形による張りによって弁体保持軸部30に中心軸線周りに回転変位可能に固定される。
【0035】
この取付状態では、図6に示されているように、弁体押さえばね33の端片33C、33Dの先端間寸法Bsと弁体3の軸線方向寸法Dは、Bs≧Dであり、端片33C、33D間に弁体3を差し込む。この差し込みは、図7(a)、(b)に示されているように、弁体3の背面側溝部3Cの両側部分3D、3Eの中央部分が、弁体3の軸線方向と直交しかつ弁座面と平行な径方向の線上で弁体押さえばね33のばね作用部33G、33Hに当接するまで行う。
【0036】
弁体3、弁体押さえばね33の組み付け完了後に、弁座面11を前面として弁座部材2を横孔部1Aに挿入する。この挿入は、弁体保持軸部30の径方向の押し込みにより行われ、弁座面11が弁体3の前面3Aに当接する。弁座部材2が正規の位置まで挿入されると、弁座面11によって弁体3の前面3Aが押され、図8(a)、(b)に示されているように、弁体前面3Aが弁座面11と平行になるように、弁体3が弁体保持軸部30の中心軸線周りに回動し、弁体3の姿勢が自己修正される。この時には、ばね作用部33G、33Hがそれぞれ撓み、弁体3の軸線方向と直交しかつ弁座面11と平行な径方向の線上で背面側溝部3Cの両側部分3D、3Eの中央部分に当接するようになり、弁体3の前面3Aが両側より弁座面11に垂直な方向に均等に弁座面11に押し付けられ、適正な弁締切りシール圧が得られる。
【0037】
上述したように、弁体3は、背面側に形成された略半円形横断面の溝部3Cによってプランジャ5の円形横断面の弁体保持軸部30に回動可能に係合し、弁体押さえばね33によって弁座面11に押し付けられているので、プランジャ5が回転しても、その回転力が弁体3に作用することがなく、弁体3がプランジャ5と共に回転(回動)することがない。
【0038】
したがって、プランジャ5が回転しても、弁体前面3Aが平行な状態で弁座面11に均等に押し付けられた適正状態が保たれ、弁体前面3Aが偏荷重状態で弁座面11に押し付けられることがなく、長期間の使用でも、偏摩耗や弁漏れを生じることがない。
【0039】
つぎに、四方弁としての直動スライド式電磁弁の流路切換について説明する。
電磁コイル7に通電が行われておらず、プランジャ5が図1に示されているように、降下位置に位置している場合には、弁体3は、第2ポート13を弁室10に開放して連通接続用凹部3Bによって第3ポート14と第4ポート15とを連通接続する第1の流路切換位置に位置する。
【0040】
これに対し、電磁コイル7に通電が行われ、プランジャ5が上昇位置に位置すると、弁体3は、図2に示されているように、第4ポート15を弁室10に開放して連通接続用凹部3Bによって第2ポート13と第3ポート14とを連通接続する第2の流路切換位置に移動する。
【0041】
この弁体3の第1の流路切換位置と第2の流路切換位置との間の移動は、弁体前面3Aが弁座面11に対してスライドするだけで、衝突を伴わないので、衝突音を生じることなく静かに行われる。
【0042】
また、プランジャ5が降下位置と上昇位置に位置する時のプランジャ5のストッパ面との当接は、消音シート28、29によって行われるから、消音シート28、29による消音効果により、プランジャ衝突音の低減も図られ、優れた静音性が得られる。
【0043】
図12はこの発明による酸素採集器(医療用酸素濃縮器)の一つの実施の形態を示している。酸素採集器は、大気圧送を行うコンプレッサ50と、ゼオライト等の窒素吸着剤を充填されて窒素吸着を行う再生可能な2つのシーブカラム(吸着筒A、吸着筒B)51、52と、酸素を貯容するレシーバタンク53と、レギュレータ54と、鼻カニューラ55を接続されるフィルタ56と、四方弁57と、二方弁(電磁開閉弁)58と、3個の逆止弁59、60、61を有している。
【0044】
四方弁57は、上述した直動スライド式電磁弁により構成されており、第1ポート(Cポート)12をコンプレッサ50の吐出サイドに、第4ポート(Aポート)15をシーブカラム(吸着筒A)51に、第2ポート(Bポート)13をもう一つのシーブカラム(吸着筒B)52に、第3ポート(Dポート)14を窒素の大気パージを行う逆止弁(排気部)59に各々接続されている。
【0045】
シーブカラム51、52は各々逆止弁60、61を介してレシーバタンク53の酸素取入側に接続され、レシーバタンク53の酸素取出側にはレギュレータ54、フィルタ56が順に接続されている。また、シーブカラム51と52は二方弁58によって相互に接続されている。
【0046】
四方弁57は、図13(a)に示しているようなタイミングで、繰り返しオン・オフし、オン状態時には実線によって示されている流れが得られ、オフ状態時には破線によって示されている流れが得られる。これにより、吸着筒Aと吸着筒Bとが、空気供給源であるコンプレッサ50と排気部である逆止弁59に対して窒素吸着の正流方向と吸着窒素パージの逆流方向とに交互に接続される。
【0047】
二方弁58は、図13(b)に示しているようなタイミングで、繰り返しオン・オフし、オン(弁開)状態時には吸着窒素パージ側の吸着筒に対してパージ圧を与える。これにより、吸着窒素のパージが促進される。
【0048】
上述した酸素採集動作時には、四方弁57は、10秒程度のサイクル時間をもって頻繁にオン、オフを繰り返すが、四方弁57を構成する上述の直動スライド式電磁弁の弁体3は、プランジャ5が回転しても、回転しないので、弁体前面3Aが平行な状態で弁座面11に均等に押し付けられた適正状態が保たれ、弁体前面3Aが偏荷重状態で弁座面11に押し付けられることがなく、長期間の使用でも、偏摩耗や弁漏れを生じることがない。
【0049】
しかも、四方弁57を構成する上述の直動スライド式電磁弁はスライド弁であるので、優れた静音性が得られる。更には、プランジャ5が降下位置と上昇位置に位置する時のプランジャ5のストッパ面との当接が消音シート28、29によって行われるから、この消音シートによる消音効果により、プランジャ衝突音の低減も図られ、優れた静音性が保たれる。
【0050】
なお、この発明による直動スライド式電磁弁は、上述した四方弁に限られることはなく、3方弁等の他のスライド式流路切換弁やスライド式流量制御弁等、全てのスライド式弁で実施することが可能である。
【0051】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による直動スライド式電磁弁によれば、プランジャが回転しても、弁体がプランジャと共に回転(回動)することが確実に規制されるとともに、摩擦伝達によるその回転力が弁体に直接作用することがないので、弁体が弁体押さえばねによって弁座面に押し付けられて弁体の回転が弁座面により規制されていることと相まって、弁体前面が平行な状態で弁座面に均等に押し付けられた適正状態が保たれ、弁体前面が偏荷重状態で弁座面に押し付けられることがなく、長期間の使用でも、偏摩耗や弁漏れを生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による直動スライド式電磁弁を四方弁として実施した一つの実施の形態を示すオフ状態時の縦断面図である。
【図2】 この発明による直動スライド式電磁弁を四方弁として実施した一つの実施の形態を示すオフ状態時の要部の縦断面図である。
【図3】 この発明による直動スライド式電磁弁の弁体保持部の一つの実施の形態を示す分解斜視図である。
【図4】 この発明による直動スライド式電磁弁の弁体、弁体押さえばね、弁座部材の組立手順1を示す正面図である。
【図5】 この発明による直動スライド式電磁弁の弁体、弁体押さえばね、弁座部材の組立手順2を示す正面図である。
【図6】 この発明による直動スライド式電磁弁の弁体、弁体押さえばね、弁座部材の組立手順3を示す正面図である。
【図7】 (a)はこの発明による直動スライド式電磁弁の弁体、弁体押さえばね、弁座部材の組立手順4を示す正面図、(b)は図7(a)の線A−A断面図である。
【図8】 (a)はこの発明による直動スライド式電磁弁の弁体、弁体押さえばね、弁座部材の組立手順5を示す正面図、(b)は図8(a)の線B−B断面図である。
【図9】 この発明による直動スライド式電磁弁の取付リングのかしめ結合部を拡大して示す断面図である。
【図10】 この発明による直動スライド式電磁弁のプランジャチューブと取付リングとの溶接部を拡大して示す断面図である。
【図11】 この発明による直動スライド式電磁弁のプランジャチューブと吸引子との溶接部を拡大して示す断面図である。
【図12】 この発明による酸素採集器(医療用酸素濃縮器)の一つの実施の形態を示すブロック線図である。
【図13】 (a)はこの発明による酸素採集器の四方弁のオン・オフタイミングをタイムチャート、(b)はこの発明による酸素採集器の二方弁のオン・オフタイミングをタイムチャートである。
【符号の説明】
1 弁ハウジング
2 弁座部材
3 弁体
3A 前面
3C 溝部
4 プランジャチューブ
5 プランジャ
6 吸引子
7 電磁コイル
8 電磁ソレノイド装置
10 弁室
11 弁座面
12 第1ポート(Cポート)
13 第2ポート(Bポート)
14 第3ポート(Dポート)
15 第4ポート(Aポート)
28、29 消音シート
30 弁体保持軸部
31、32 フランジ面
33 弁体押さえばね
33A,33B 半円状逃げ部
33C,33D 端片
33E,33F ブリッジ辺部
33G、33H ばね作用部
34 圧縮コイルばね
50 コンプレッサ
51 シーブカラム(吸着筒A)
52 シーブカラム(吸着筒B)
53 レシーバタンク
54 レギュレータ
55 鼻カニューラ
56 フィルタ
57 四方弁
58 二方弁
59〜61 逆止弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a direct-acting slide solenoid valve and an oxygen collector, and more particularly to a direct-acting slide solenoid valve and an oxygen collector that perform flow path switching and flow rate control by directly driving a block-shaped valve element by an electromagnetic solenoid device. It is about.
[0002]
[Prior art]
The linear slide type solenoid valve is configured such that the planar front surface of the block-shaped valve body connected to the plunger of the electromagnetic solenoid device slides and slides in the axial direction with respect to the planar valve seat surface. Opening and closing the port that opens on the seating surface performs flow path switching and flow control.
[0003]
Conventionally, this type of direct-acting slide solenoid valve is mounted on a plate-like valve body holder fixed to the plunger of an electromagnetic solenoid device by a rivet or the like so that the valve body can move away from and in contact with the valve seat surface. The valve body is pressed against the valve seat surface from the back side by a leaf spring attached to the valve body holder (for example,
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 4-47493 [Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 4-77840 [Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 6-63577 [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-74248
[Problems to be solved by the invention]
In the electromagnetic solenoid device used in the direct-acting slide type solenoid valve, the plunger is not stopped, so that the plunger rotates around its central axis in the normal operation process, and this rotational force acts on the valve element. This is a force that rotates the valve body with respect to the valve seat surface in a state where the planar front surface of the valve body is in sliding contact with the planar valve seat surface in the conventional direct acting slide solenoid valve. The front surface of the body is pressed against the valve seat surface in an unbalanced state. For this reason, the parallelism between the valve body front surface and the valve seat surface is difficult to maintain, and uneven wear and valve leakage are likely to occur.
[0006]
In addition, the conventional direct-acting slide type electromagnetic valve has a problem that not only the number of parts is increased but also the number of assembling steps is increased, such as assembly of the valve element holder to the plunger and riveting of the leaf spring.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, avoids the rotational force due to the rotation of the plunger from acting on the valve body, and does not cause uneven wear or valve leakage. Direct-acting slide solenoid valve that can reduce the number of points and assembly man-hours, and further improve the quietness unique to slide valves, home oxygen that is required to have excellent quietness and low operating noise A direct-acting slide solenoid valve suitable as a four-way valve used in an oxygen collector for medical oxygen concentrators used in therapy, etc., and an oxygen collector incorporating the direct-acting slide solenoid valve as a four-way valve It is intended to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, a linear motion slide type electromagnetic valve according to the present invention is connected to a plunger of an electromagnetic solenoid device, and is a block type valve biased toward a flat valve seat surface by a valve body pressing spring. in direct-acting slide solenoid valves planar front surface of the body to open and close a port that opens to the valve seat surface by sliding slide axially relative to the valve seat surface, the plunger, A valve body holding shaft portion having a circular cross section with flange surfaces at both axial ends, the valve body has a groove portion of a substantially semicircular cross section formed on the back side, and the valve body holding spring is A pair of bridge side portions in which a pair of end pieces formed with semicircular relief portions and the pair of end pieces are connected on both sides of the relief portions, and protrusion-like spring action portions are formed in the middle portion, respectively. And the valve body holding shaft portion between the flange surfaces The pair of blitch piece portions are positioned on both sides in a substantially diametrical direction, and the valve body holding spring is arranged between the flange surfaces so that the end pieces are elastically contacted with the flange surfaces. The valve body is sandwiched between the flange surfaces via the end pieces of the valve body holding spring fitted and mounted, and the movement in the axial direction is restricted, and the pair of bridge sides The spring action portion of the valve body abuts against the center portion on both sides of the groove portion of the valve body on a radial line perpendicular to the axial direction of the valve body and parallel to the valve seat surface, thereby causing the front surface of the valve body to The valve body is fitted and attached to the valve body holding shaft portion of the plunger so as to be pressed against the valve seat surface in a direction perpendicular to the valve seat surface .
[0009]
According to the linear slide type solenoid valve according to the present invention, a pair of end pieces formed with a semicircular relief portion and the pair of end pieces are connected on both sides of the relief portion, and a protrusion-shaped spring is provided at the intermediate portion. Adopting a valve body holding spring having a pair of bridge sides each formed with an action part, and the both sides in the diametrical direction of the valve body holding shaft part between the flange surfaces of the valve body holding shaft part of the plunger at both axial ends The valve body holding spring is positioned on the valve body holding shaft so that the pair of blitch pieces of the valve body holding spring are positioned between the flange faces and the end pieces of the valve body holding spring are elastically contacted with the flange face. When fitted and mounted, the valve body is sandwiched between the flange surfaces via the end pieces of the fitted and mounted valve body holding spring, and the axial movement is restrained, and the spring action of the middle part of the pair of bridge sides Is perpendicular to the axial direction of the valve body and parallel to the valve seat surface The valve body is fitted to the valve body holding shaft of the plunger so that the front surface of the valve body is pressed against the valve seat surface in a direction perpendicular to the valve seat surface by abutting with the center of both sides of the groove of the valve body on the direction line Since the valve body is mounted, the valve body is rotated to the valve body holding shaft section of the circular cross section of the plunger in a manner that does not hinder the rotation around the central axis of the valve body by the groove section of the substantially semicircular cross section formed on the back side. rotatably in and the valve holding have engaged to be movable in the axial direction together with the plunger through the end piece of the spring, that the valve body with even the plunger to flop plunger is rotated to rotate (pivot), In addition to being reliably regulated, the rotational force due to frictional transmission does not directly act on the valve body .
[0012]
In addition, a pair of bridge side portions in which a pair of end pieces formed with a semicircular relief portion and the pair of end pieces are connected on both sides of the relief portion, and a protrusion-like spring action portion is formed in the middle portion, respectively. The spring action part of the intermediate part of a pair of bridge sides is perpendicular to the axial direction of the valve body and is parallel to the valve seat surface on both sides of the groove part of the valve body. Since the front surface of the valve body is pressed against the valve seat surface in a direction perpendicular to the valve seat surface by abutting each of the central portions, even if the plunger rotates, the rotational force due to friction transmission directly acts on the valve body. Even if there is a difference in the force that abuts against the central part on both sides of the groove of the valve body due to the rotational force of the valve body pressing spring due to friction transmission, no force is generated to displace the valve body.
Normally, even if the relation of the valve body holding spring to the valve body changes with the change in the axial direction of the valve body holding shaft portion of the plunger, the spring action portions abut against the center portions on both sides of the groove portion of the valve body. Therefore, the front surface of the valve body is not pressed against the valve seat surface in an uneven load state .
[0013]
Further, the direct-acting slide type electromagnetic valve according to the present invention is in a valve chamber in which the valve body is formed in a valve housing, and the valve seat surface is a member forming a part of the wall surface of the valve chamber. The valve seat member is provided by a separate valve seat member, and the valve seat member can be incorporated into the valve housing by pushing the valve body holding shaft portion in the radial direction with the valve seat surface as the front surface.
[0014]
In this direct acting slide type solenoid valve, the valve seat member is pushed in the radial direction of the valve body holding shaft portion with the valve seat surface as the front surface. The valve body rotates around the central axis of the valve body holding shaft portion so as to be parallel to the seat surface, and the posture of the valve body is self-corrected.
[0015]
Further, in the linear motion slide type electromagnetic valve according to the present invention, the valve body is in a valve chamber formed in a valve housing, the valve seat surface forms a part of the wall surface of the valve chamber, One port is opened, three ports of the second port, the third port, and the fourth port are opened in the axial direction on the valve seat surface, and the valve body opens the second port to the valve chamber. A first flow path switching position for connecting the third port and the fourth port in communication with each other, and opening the fourth port to the valve chamber to connect the second port and the third port. A four-way valve is formed by moving in the axial direction between the second flow path switching position and the communication connection.
[0016]
In the linear motion slide solenoid valve according to the present invention, the first flow path switching position and the second flow path switching position are determined by the plunger abutting against a stopper surface on the fixed side, and the fixed side At least one of the stopper surface and the end surface of the plunger that comes into contact with the fixed stopper surface is made of a cushioning material, so that the impact noise of the stopper is reduced.
[0017]
In order to achieve the above-mentioned object, the oxygen collector according to the present invention has two reproducible adsorption cylinders for performing nitrogen adsorption, and the two adsorption cylinders are connected to the air supply source and the exhaust part with nitrogen. An oxygen collector that collects oxygen by alternately connecting a normal flow direction of adsorption and a reverse flow direction of adsorbed nitrogen purge, and the flow path switching between the two adsorption cylinders, the air supply source, and the exhaust section is described above. The direct-acting slide solenoid valve according to the present invention is used.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1-11 has shown one Embodiment which implemented the direct acting slide type solenoid valve by this invention as a four-way valve.
[0019]
As shown in FIG. 1, the direct-acting slide type electromagnetic valve is an electromagnetic valve comprising a
[0020]
The
[0021]
The push-in direction of the
[0022]
A first port (C port) 12 opened to the
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
The
[0026]
A
[0027]
A
[0028]
As shown in FIG. 1, when the
[0029]
The lower end side of the plunger 5 (below the
[0030]
The
[0031]
Between the
[0032]
The valve
[0033]
Next, an assembly procedure of the
As shown in FIG. 4, the dimension A between the flange surfaces of the valve
[0034]
Finally, as shown in FIG. 6, the process is performed until the back portions of the
[0035]
In this mounted state, as shown in FIG. 6, the end-to-tip dimension Bs of the
[0036]
After the assembly of the
[0037]
As described above, the
[0038]
Therefore, even if the
[0039]
Next, flow path switching of a direct acting slide type electromagnetic valve as a four-way valve will be described.
When the
[0040]
On the other hand, when the
[0041]
Since the movement between the first flow path switching position and the second flow path switching position of the
[0042]
Further, when the
[0043]
FIG. 12 shows one embodiment of an oxygen collector (medical oxygen concentrator) according to the present invention. The oxygen collector is composed of a
[0044]
The four-
[0045]
The
[0046]
The four-
[0047]
The two-
[0048]
During the oxygen collecting operation described above, the four-
[0049]
In addition, since the above-described direct acting slide type electromagnetic valve constituting the four-
[0050]
The direct-acting slide solenoid valve according to the present invention is not limited to the above-described four-way valve, and all slide-type valves such as other slide-type flow path switching valves such as three-way valves and slide-type flow control valves Can be implemented.
[0051]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the direct acting slide electromagnetic valve according to the present invention, even if the plunger rotates, the valve body is reliably restricted from rotating (turning) together with the plunger , and the friction is Since the rotational force due to the transmission does not directly act on the valve body , the valve body is pressed against the valve seat surface by the valve body presser spring, and the rotation of the valve body is restricted by the valve seat surface. Even if the front of the valve body is parallel and pressed against the valve seat surface, the proper state is maintained, and the front surface of the valve body is not pressed against the valve seat surface under an unbalanced load. There is no leakage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view in an off state showing one embodiment in which a direct-acting slide electromagnetic valve according to the present invention is implemented as a four-way valve.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part in an off state showing one embodiment in which the direct acting slide type electromagnetic valve according to the present invention is implemented as a four-way valve.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing one embodiment of a valve body holding portion of a direct acting slide type electromagnetic valve according to the present invention.
FIG. 4 is a front view showing an
FIG. 5 is a front view showing a
FIG. 6 is a front view showing an
7A is a front view showing an
8A is a front view showing an
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a caulking coupling portion of the mounting ring of the direct acting slide type solenoid valve according to the present invention.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a welded portion between a plunger tube and a mounting ring of a direct acting slide solenoid valve according to the present invention.
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a welded portion between a plunger tube and a suction element of a direct acting slide electromagnetic valve according to the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing one embodiment of an oxygen collector (medical oxygen concentrator) according to the present invention.
FIG. 13A is a time chart showing the ON / OFF timing of the four-way valve of the oxygen collector according to the present invention, and FIG. 13B is a time chart showing the ON / OFF timing of the two-way valve of the oxygen collector according to the present invention. .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
13 Second port (B port)
14 3rd port (D port)
15 4th port (A port)
28, 29
33A, 33B Semicircular relief
33C, 33D end piece
33E, 33F
52 Sieve column (Suction cylinder B)
53
Claims (5)
前記プランジャは、軸線方向両端にフランジ面をもった円形横断面の弁体保持軸部を有し、
前記弁体は、背面側に形成された略半円形横断面の溝部を有し、
前記弁体押さえばねは、半円状逃げ部が形成された一対の端片と該一対の端片間を前記逃げ部の両側で接続し、中間部に突起形状のばね作用部がそれぞれ形成された一対のブリッジ辺部とを有し、
前記フランジ面間において前記弁体保持軸部の略直径方向の両側に前記一対のブリッチ片部を位置させ、前記フランジ面間に挟まれて前記フランジ面に前記端片が弾接されるように前記弁体押さえばねを前記弁体保持軸部に嵌合装着するとともに、該嵌合装着された前記弁体押さえばねの前記端片を介して前記弁体が前記フランジ面間に挟まれて軸線方向移動を拘束され、
前記一対のブリッジ辺部の前記ばね作用部が前記弁体の軸線方向と直交しかつ前記弁座面と平行な径方向の線上で前記弁体の前記溝部の両側中央部分にそれぞれ当接して前記弁体の前面を前記弁座面に垂直な方向に前記弁座面に押し付けるように、前記プランジャの前記弁体保持軸部に前記弁体を嵌合装着した
ことを特徴とする直動スライド式電磁弁。Is connected to a plunger of the electromagnetic solenoid device, the valve holding planar axially sliding the sliding plane of the front face of the urging block-shaped valve element in the valve seat surface side with respect to the valve seat surface by a spring In a direct-acting slide solenoid valve that opens and closes a port opened in the valve seat surface by moving,
The plunger has a valve body holding shaft portion having a circular cross section with flange surfaces on both axial ends.
The valve body has a groove part of a substantially semicircular cross section formed on the back side,
The valve body pressing spring connects a pair of end pieces formed with a semicircular relief portion and the pair of end pieces on both sides of the relief portion, and a projecting spring action portion is formed at an intermediate portion, respectively. A pair of bridge sides,
Between the flange surfaces, the pair of blitch pieces are positioned on both sides of the valve body holding shaft portion in a substantially diametrical direction, and the end pieces are elastically contacted between the flange surfaces by being sandwiched between the flange surfaces. The valve body holding spring is fitted and mounted on the valve body holding shaft, and the valve body is sandwiched between the flange surfaces via the end pieces of the fitted and mounted valve body holding spring. Restrained direction movement,
The spring action portions of the pair of bridge side portions are in contact with the center portions on both sides of the groove portion of the valve body on a radial line perpendicular to the axial direction of the valve body and parallel to the valve seat surface, respectively. A linear motion slide type characterized in that the valve body is fitted and mounted on the valve body holding shaft portion of the plunger so that the front surface of the valve body is pressed against the valve seat surface in a direction perpendicular to the valve seat surface. solenoid valve.
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