JP4286105B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体回路内に取り付けられ、流体の流通路の切り換え又は開閉を行う電磁弁に関する。

流体回路では、流体の流路の切り換え又は開閉を行うために電磁弁が使用されることが多い。例えば、四方切換弁のパイロット弁としても電磁弁が使用されている。

このような電磁弁は、中心孔を有した中空ボビンの外周に巻線を巻回して形成されたソレノイドコイルと、中心軸線に沿って延び且つ一端部をソレノイドコイルの中心孔に挿入して固定したソレノイドチューブと、ソレノイドチューブの他端部に接続された弁ハウジング（ボディと呼称される）とを備えており、ソレノイドチューブと弁ハウジングとの接続部にはソレノイドチューブの直径よりも小さい直径の内周を有したリング状の止め面が設けられている。

弁ハウジングはその内部に弁室を有し、弁室内に弁座を形成する弁座ブロックが配設されている。ソレノイドチューブ内には、固定鉄心と、可動鉄心とが収容されており、固定鉄心は、ソレノイドチューブのソレノイドコイル側の端部に固定され、可動鉄心はソレノイドチューブ内においてその中心軸線に沿って固定鉄心と止め面との間を移動できるようになっている。そして、この可動鉄心には、フライ返し状の弁体ホルダを介して弁体が連結されており、可動鉄心の移動に伴って弁体が弁座上を摺動し、弁座に形成された流体ポートの開閉や流体ポート同士の選択的な連通を行うようになっている。また、固定鉄心と可動鉄心との間には、付勢バネが配設されており、可動鉄心を止め面に向けて付勢している。したがって、ソレノイドコイルがオンになると、帯磁した固定鉄心に吸引されて可動鉄心が固定鉄心に向かって移動し、固定鉄心に当接して停止する一方、ソレノイドコイルがオフになると、可動鉄心は付勢バネによって止め面に向かって移動し、止め面に当接して停止する。すなわち、可動鉄心のストロークにおける一方の極端位置は固定鉄心の端面によって定められ、他方の極端位置は弁ハウジングとソレノイドチューブとの接続部に設けられたリング状の止め面によって定められている。

このような構成の電磁弁では、弁体ホルダは、一般に、可動鉄心の一端面に環状リブを設けてこの環状リブを弁体ホルダの周囲にかしめることによって可動鉄心に固定される。このとき、かしめ部は可動鉄心の移動方向端面から突出した状態で形成される。したがって、可動鉄心が弁室側の極端位置に移動したときにかしめ部と止め面とが干渉しないように、止め面を形成する必要がある。

また、近年、部品点数を減少させ、製造の工程数を減少させるために、弁室をソレノイドチューブの端部に構成して弁ハウジングを不要とさせた、いわゆるボディレスタイプの電磁弁が増加してきた。このようなボディレスタイプの電磁弁では、弁室内に設けられた弁座ブロックの側面が可動鉄心のための止め部として機能し、可動鉄心が弁座ブロックの側面に当接して停止する位置が可動鉄心のストロークにおける弁座側極端位置となる。したがって、可動鉄心が弁座側極端位置に移動したときに、弁体ホルダを可動鉄心に取り付けるためのかしめ部が弁座ブロックと干渉しないようにする必要がある。

しかしながら、弁体は弁座上を摺動するので、弁体ホルダは弁座ブロックの摺動面の近傍をソレノイドチューブの中心軸線と平行な軸線に沿って移動する必要があり、可動鉄心が弁座側極端位置にあるときにかしめ部が弁座ブロックと干渉しないように弁座ブロックを低くすることは困難である。このため、ボディレスタイプの電磁弁では、可動鉄心の端面から突出して形成されたかしめ部が弁座ブロックと干渉する問題が生じやすい。

この問題を解決するために、ボディレスタイプの電磁弁では、可動鉄心と弁体ホルダとを一部品として作製することが提案されている。しかしながら、可動鉄心と弁体ホルダとを一部品として作製することは困難であり、高度な加工技術を要する問題を生じさせている。

よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解決して、可動鉄心のストロークの弁座側極端位置において、弁体ホルダを可動鉄心に取り付けるための取付部が、可動鉄心を停止させるための止め部の形状にかかわらず、止め部と干渉することを回避することができる電磁弁を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、中心軸線に沿って延びるソレノイドチューブと、前記ソレノイドチューブの一端部の周りを取り囲むように配置されたソレノイドコイルと、前記ソレノイドチューブの一端部に固定された固定鉄心と、前記ソレノイドチューブ内に収容され、前記ソレノイドコイルの作動により前記中心軸線方向に移動する可動鉄心と、弁体ホルダを介して前記可動鉄心と連結されており、前記可動鉄心の移動に応じて弁室内に設けられた弁座上を摺動する弁体と、前記弁体ホルダを前記可動鉄心に取り付けるための取付手段と、前記可動鉄心が移動方向における弁座側の極端位置にあるときに前記可動鉄心の弁座側の端部の外周縁部が当接する止め部とを備える電磁弁において、前記可動鉄心の弁座側の端部に大径環状リブが設けられており、前記大径環状リブがその内側に凹部を形成し、前記取付手段が、前記可動鉄心の弁座側の端部上で該大径環状リブの内側に間隔をあけて配置され且つ前記弁体ホルダの周囲にかしめられる小径環状リブからなり、前記弁体ホルダの周囲にかしめられた前記小径環状リブが前記止め部と干渉することを回避するために前記凹部から外部に突出しないようになっている電磁弁を提供する。

本発明の電磁弁では、弁体ホルダを可動鉄心に取り付ける取付手段が、ソレノイドチューブの中心軸線方向における可動鉄心の弁座側の端部に形成された凹部内に配置され且つ弁体ホルダの周囲にかしめられる小径環状リブからなり、弁体ホルダの周囲にかしめられた小径環状リブが凹部から外部に突出しないようになっている。したがって、可動鉄心がそのストロークにおける弁座側の極端位置に移動して止め部に当接したとしても、可動鉄心の凹部周りの大径環状リブが先に止め部に当接するので、弁体ホルダの周囲にかしめられた小径環状リブが止め部と干渉することはない。

一つの実施形態では、前記ソレノイドチューブの他端部に接続された弁ハウジングの内部に前記弁室が形成されており、前記止め部が前記弁ハウジングの一部からなる。

また、他の実施形態では、前記ソレノイドチューブの他端部内に前記弁室が形成されている。好ましくは、前記弁室内に、弁座を形成する弁座ブロックが配設されており、前記止め部が前記中心軸線方向における前記弁座ブロックの側面からなる。また、好ましくは、前記ソレノイドチューブにおける前記弁室を形成する部分の他端部側部分が一体成形により漏斗状に形成されている。

本発明によれば、弁体ホルダを可動鉄心に取り付けるための取付部が可動鉄心の弁座側端部に大径環状リブによって形成された凹部内に配置され且つ弁体ホルダの周囲にかしめられる小径環状リブからなり、弁体ホルダの周囲にかしめられた小径環状リブが凹部から突出しないようになっているので、止め部の形状にかかわらず、弁体ホルダの周囲にかしめられた小径環状リブと止め部が干渉することはなくなる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、主弁を操作するためのパイロット弁として本発明の電磁弁を使用している四方切換弁１０を示している。

四方切換弁１０は、主弁１２と、この主弁１２と細管を介して流体的に接続されたパイロット弁１４とを備え、主弁１２が圧縮機１６、コンデンサ１８、エバポレータ２０によって構成される冷媒回路に接続されている。主弁１２は、その動作をパイロット弁１４によって制御されて、冷媒回路を流れる冷媒の流路を切り換え、冷房回路と暖房回路との切換を行う。

主弁１２は、円筒状の主弁ハウジング２２と、主弁ハウジング２２内の中間部に配設された弁座２４と、弁座２４上を主弁ハウジング２２の軸線方向２６に摺動する弁体２８とを備える。弁座２４は、主弁ハウジング２２の軸線方向２６に一直線上に並んで形成された三つの流体ポート３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有している。弁座２４の中央の流体ポート３０ａには圧縮機１６の入口に連通する低圧管３２が接続され、中央の流体ポート３０ａの両側すなわち両極端位置の流体ポート３０ｂ、３０ｃには、それぞれ、コンデンサ１８に連通する導管３４と、エバポレータ２０に連通する導管３６とが接続されている。また、主弁ハウジング２２の中間部の弁座２４と対向する位置には、圧縮機１６の出口に連通する高圧管３８が接続されている。

主弁ハウジング２２内において、軸線方向２６における弁座２４の両側には、ブラケット４０で一体に連結された一対のピストン４２、４４が配設されており、主弁ハウジング２２の軸線方向２６に沿って一体的に移動する。また、ブラケット４０の中央には弁体２８が保持されており、弁体２８は、両ピストン４２、４４の移動に応じて弁座２４上を摺動し、予め定められた左右の極端位置で停止するようになっている。弁体２８の摺動面には凹部４６が形成されており、弁体２８は、左右の両極端位置において三つの流体ポート３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうちの隣接する二つを凹部４６で覆って、高圧管３８を二つの導管３４、３６のうちの一方に且つ低圧管３２を二つの導管３４、３６のうちの他方に選択的に連通させる。

一方、パイロット弁１４としては、本発明に従って構成されたボディレスタイプの電磁弁が使用されている。図２を参照すると、パイロット弁１４は、中心孔５２を有した中空ボビン５０の外周に巻線を巻回して形成されたソレノイドコイル４８と、中心軸線５６に沿って延びるソレノイドチューブ５４とを備える。ソレノイドチューブ５４の一端部はソレノイドコイル４８の中空ボビン５０の中心孔５２に挿入して固定されている一方、ソレノイドチューブ５４の他端部は漏斗形状に一体成形され、残余の部分よりも小さい直径の管部分５８で終端している。この管部分５８には高圧管３８に連通する高圧細管６０が接続されており、管部分６２への入口にはストレーナ６０が設置されている。

このようにソレノイドチューブ５４の端部を漏斗形状に一体成形することにより、従来技術のようなエンドキャップをソレノイドチューブ５４の端部に取り付ける必要をなくし、部品点数と、組み立て工程の削減を図っている。

このようなソレノイドチューブ５４の他端部側（管部分５８側）の部分の内部には弁室６４が形成されており、弁室６４内には弁座６６ａを形成する弁座ブロック６６が配設されている。弁座ブロック６６には、ソレノイドチューブ５４の中心軸線５６の方向に並んで形成された三つの流体ポート６８ａ、６８ｂ、６８ｃが形成されており、中央の流体ポート６８ａには低圧管３２に連通する低圧細管７０が接続され、中央の流体ポート６８ａの両側すなわち両極端位置の流体ポート６８ｂ、６８ｃには、それぞれ、主弁ハウジング２２の両端部に連通する一対の細管７２、７４が接続されている。

また、ソレノイドチューブ５４のソレノイドコイル４８側の部分の内部には、固定鉄心７６と、可動鉄心７８と、固定鉄心７６と可動鉄心７８との間に配置された付勢バネ８０とが収容されている。固定鉄心７６はボルトなどでソレノイドチューブ５４のソレノイドコイル４８側の端部に固定されている一方、可動鉄心７８は付勢バネ８０によって固定鉄心７６から引き離される方向の力を受けながらソレノイドチューブ５４内においてその中心軸線５６に沿って弁座ブロック６６と固定鉄心７６との間を移動できるようになっている。

中心軸線５６の方向における可動鉄心７８の弁座６６ａ側の端部には、弁体ホルダ８２を介して弁体８４が連結されている。詳細には、可動鉄心７８の弁座側端部にその外周縁部から中心軸線５６の方向に延びる大径環状リブ８６と、大径環状リブ８６の内側に間隔をあけて配置され且つ中心軸線５６の方向に延びる小径環状リブ８８とが設けられ、固定部材として機能する小径環状リブ８８を弁体ホルダ８２の周囲にかしめることによって弁体ホルダ８２が可動鉄心７８に固定されている。そして、この弁体ホルダ８２の先端部に設けられた孔９０（図３）内に弁体８４を保持することによって、弁体ホルダ８２を介して弁体８４を可動鉄心７８に連結させ、可動鉄心７８の移動に伴って弁体８４が弁座６６ａ上を摺動するようにさせている。なお、大径環状リブ８６は可動鉄心７８の端部の中央に凹部９２を形成しており、小径環状リブ８８は、弁体ホルダ８２にかしめられたとき、この凹部９２から外部に突出しないようになっていることに留意されたい。

弁体８４の摺動面には凹部９４が形成されており、弁体８４はそのストロークにおける左右の両極端位置においてそれぞれ三つの流体ポート６８ａ、６８ｂ、６８ｃのうちの隣接する二つを凹部９４で覆って、高圧細管６０を一対の細管７２、７４のうちの一方に且つ低圧細管７０を一対の細管７２、７４のうちの他方に選択的に連通させるようになっている。

次に、図１の四方切換弁１０の動作を説明する。
パイロット弁１４のソレノイドコイル４８をオフにしているときには、パイロット弁１４の可動鉄心７８が付勢バネ８０によって付勢されて図１中の左方向に移動し、可動鉄心７８の大径環状リブ８６の端部が止め部として機能する弁座ブロック６６の側面に当接して停止する。このとき、小径環状リブ８８によって形成されたかしめ部は大径環状リブ８６の内側に規定された凹部９２内に格納された形態となっているので、小径環状リブ８８（すなわち、かしめ部）が弁座ブロック６６の側面と干渉することが回避される。したがって、可動鉄心７８は止め部である弁座ブロック６６の側面によって規定される左極端位置で正確に停止することができ、弁体８４が弁座６６ａ上の左極端位置で正確に停止することが保証される。また、弁座ブロック６６とかしめ部との干渉によりそれぞれが損傷を受けることもない。

このように可動鉄心７８が弁座ブロック６６に当接して停止したとき、パイロット弁１４の弁体８４は左極端位置で停止し、左側二つの流体ポート６８ａ、６８ｃを凹部９４で覆う。弁体８４は、この左極端位置にあるとき、左極端位置の流体ポート６８ｃに接続する細管７４と低圧細管７０とを連通させると共に右極端位置の流体ポート６８ｂに接続する細管７２と高圧細管６０とを連通させる。この状態では、主弁ハウジング２２内においてその左端面と左側ピストン４４との間に形成される空間に低圧管３２が連通し、主弁ハウジング２２内においてその右端面と右側ピストン４２との間に形成される空間に高圧管３８が連通する。この結果、両ピストン４２、４４が左方向に移動するのに伴って主弁１２の弁体２８が予め定められた左極端位置に移動して停止し、主弁１２の弁座２４の左側二つの流体ポート３０ａ、３０ｃを凹部４６で覆う。この状態になったとき、左極端位置の流体ポート３０ｃに接続する導管３６と低圧管３２とが連通すると共に右極端位置の流体ポート３０ｂに接続する導管３４と高圧管３８とが連通し、冷房回路が形成される。

一方、ソレノイドコイル４８をオンにすると、可動鉄心７８が固定鉄心７６に吸引されて付勢バネ８０の付勢力に抗して図１中の右方向に移動して固定鉄心７６に当接し、パイロット弁１４の弁体８４が右極端位置で停止せしめられて右側二つの流体ポート６８ａ、６８ｂを凹部９４で覆う。弁体８４は、この右極端位置にあるとき、右極端位置の流体ポート６８ｂに接続する細管７２と低圧細管７０とを連通させると共に左極端位置の流体ポート６８ｃに接続する細管７４と高圧細管６０と連通させる。この状態では、主弁ハウジング２２内においてその左端面と左側ピストン４４との間に形成される空間に高圧管３８が連通し、主弁ハウジング２２内においてその右端面と右側ピストン４２との間に形成される空間に低圧管３２が連通する。この結果、両ピストン４２、４４が右方向に移動するのに伴って主弁１２の弁体２８が予め定められた右極端位置に移動して停止し、主弁１２の弁座２４の右側二つの流体ポート３０ａ、３０ｂを凹部４６で覆う。この状態になったとき、右極端位置の流体ポート３０ｂに接続する導管３４と低圧管３２とが連通すると共に左極端位置の流体ポート３０ｃに接続する導管３６と高圧管３８とが連通し、暖房回路が形成される。

図４は、図１の四方切換弁１０で使用し得る他の実施形態のパイロット弁を示している。図４に示されているパイロット弁１４′は、ソレノイドコイル４８の中空ボビン５０の中心孔５２に挿入された端部と反対側のソレノイドチューブ５４の端部に接続されたパイロット弁ハウジング９６内に弁室６４が形成されている点を除いて、図１に示されているパイロット弁１４と同様であり、対応する部分には同じ参照番号が付されている。また、このパイロット弁１４′では、可動鉄心７８が左極端位置に移動したときに当接する止め部がパイロット弁ハウジング９６とソレノイドチューブ５４との接続部に形成されたリング状の止め面９８からなっている。このような実施形態においても図１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を添付図面に示されている実施形態について説明したが、この実施形態はもっぱら説明上のものであり、制約的なものではない。また、本発明の範囲は、請求の範囲によって限定されるものであるから、請求の範囲から逸脱することのない上記実施形態の改変及び変更が可能である。例えば、図１に示されている実施形態では、弁体ホルダ８２を可動鉄心７８に固定するための固定部材が小径環状部材８８からなるとして説明されているが、図５に示されているように固定部材を弁体ホルダ８２と可動鉄心７８との溶接部１００とすることも可能である。

本発明による電磁弁をパイロット弁として使用している四方切換弁の全体構成図である。 図１のパイロット弁の拡大図である。 図１の弁体ホルダ及び可動鉄心を上方から見たときの部分断面図ある。 本発明の電磁弁の他の実施形態の側面図である。 本発明の電磁弁の固定部材の他の実施形態の部分断面図である。

符号の説明

１０…四方切換弁
１２…主弁
１４…パイロット弁
１６…圧縮機
１８…コンデンサ
２０…エバポレータ
２２…主弁ハウジング
２４…弁座
２６…軸線
２８…弁体
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…流体ポート
３２…低圧管
３４…導管
３６…導管
３８…高圧管
４０…ブラケット
４２…ピストン
４４…ピストン
４６…凹部
４８…ソレノイドコイル
５０…中空ボビン
５２…中心孔
５４…ソレノイドチューブ
５６…中心軸線
５８…管部分
６０…高圧細管
６２…ストレーナ
６４…弁室
６６…弁座ブロック
６６ａ…弁座
６８ａ，６８ｂ，６８ｃ…流体ポート
７０…低圧細管
７２…細管
７４…細管
７６…固定鉄心
７８…可動鉄心
８０…付勢バネ
８２…弁体ホルダ
８４…弁体
８６…大径環状リブ
８８…小径環状リブ
９０…孔
９２…凹部
９４…凹部
９６…パイロット弁ハウジング
９８…止め面
１００…溶接部

Claims (5)

1. 中心軸線に沿って延びるソレノイドチューブと、
   前記ソレノイドチューブの一端部の周りを取り囲むように配置されたソレノイドコイルと、
   前記ソレノイドチューブの一端部に固定された固定鉄心と、
   前記ソレノイドチューブ内に収容され、前記ソレノイドコイルの作動により前記中心軸線方向に移動する可動鉄心と、
   弁体ホルダを介して前記可動鉄心と連結されており、前記可動鉄心の移動に応じて弁室内に設けられた弁座上を摺動する弁体と、
   前記弁体ホルダを前記可動鉄心に取り付けるための取付手段と、
   前記可動鉄心が移動方向における弁座側の極端位置にあるときに前記可動鉄心の弁座側の端部の外周縁部が当接する止め部と、
   を備える電磁弁において、前記可動鉄心の弁座側の端部に大径環状リブが設けられており、前記大径環状リブがその内側に凹部を形成し、前記取付手段が、前記可動鉄心の弁座側の端部上で該大径環状リブの内側に間隔をあけて配置され且つ前記弁体ホルダの周囲にかしめられる小径環状リブからなり、前記弁体ホルダの周囲にかしめられた前記小径環状リブが前記止め部との干渉を回避するために前記凹部から外部に突出しないようになっていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記ソレノイドチューブの他端部に接続された弁ハウジングの内部に前記弁室が形成されており、前記止め部が前記弁ハウジングの一部からなる、請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記ソレノイドチューブの他端部内に前記弁室が形成されている、請求項１に記載の電磁弁。
4. 前記弁室内に、弁座を形成する弁座ブロックが配設されており、前記止め部が前記中心軸線方向における前記弁座ブロックの側面からなる、請求項３に記載の電磁弁。
5. 前記ソレノイドチューブにおける前記弁室を形成する部分の他端部側部分が一体成形により漏斗状に形成されている、請求項３に記載の電磁弁。

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