JP5243392B2 - パイロット式電磁弁 - Google Patents
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Description
従来のパイロット式電磁弁は、パイロット弁体を動作させ主弁体の開閉を行うため、コイル、磁性材である固定鉄心、固定鉄心に吸引される可動鉄心、及び、可動鉄心に取り付けられたパイロット弁体等を備える。
コイルに対して非通電の場合には、可動鉄心がパイロット弁座の方へばねの付勢力により付勢され、パイロット弁体がパイロット弁座へ当接する。それにより、パイロット弁座を通れない流体が、主弁室の上部へと流れる。主弁室の上部に流体が流れると、主弁室の上部と下部とで圧力が同じになり、主弁体がばねの力により下部方向へ移動し閉弁され、クローズ状態となる。
その状態で、コイルに通電することにより固定鉄心に磁界が発生し、可動鉄心を吸引し、パイロット弁体がパイロット弁座から離間する。それにより、主弁室の上部の流体が、パイロット弁座を通り流れていく。主弁室の上部の流体が流れていくことにより、主弁室の上部と下部との圧力差が生じ、主弁体が主弁室の下部から圧力により押し上げられ、開弁し、オープン状態となる。
すなわち、パイロット弁座へ連通する流路は、固定鉄心、及び、可動鉄心の外周に形成された空間へも連通しているため、流体は、パイロット弁座を通るだけでなく、固定鉄心、及び、可動鉄心の外周に形成された空間へも流れる。
したがって、流体は、固定鉄心と可動鉄心にも接触することになる。流体が固定鉄心と可動鉄心に接触すると、流体により浸食されるため問題となる。そのため、固定鉄心、及び、可動鉄心は、耐食性を考慮した材料である磁性材を用いる必要があった。
また、パイロット式電磁弁は、市水、工場用水等の水を制御するケースがあるため、錆が発生する問題、隙間腐食が発生する問題がある。また、異物が可動鉄心の摺動部、及び、固定鉄心と可動鉄心の隙間に噛み込み動作不良が発生する問題がある。
[1]固定鉄心及び可動鉄心を有するパイロット弁部と、本体弁部とを備えるパイロット式電磁弁のパイロット式電磁弁において、前記パイロット弁部は、ダイアフラム弁体を有すること、前記ダイアフラム弁体は、第1連通路又は第2連通路から流入する流体が前記固定鉄心及び前記可動鉄心に接液するのを防止すること、前記パイロット弁部は、3方弁であること、前記ダイアフラム弁体は、揺動軸を中心に軸支され揺動することにより、第1連通路弁座又は第2連通路弁座に当接又は離間するレバー式ダイアフラム弁体であること、を特徴とするものである。
[2][1]に記載するパイロット式電磁弁において、前記レバー式ダイアフラム弁体は、前記可動鉄心及びばねにより前記揺動軸を中心に軸支され揺動すること、前記可動鉄心の取り付け位置と前記ばねの取り付け位置を前記揺動軸を中心に入れ替えることにより、ノーマルクローズ又はノーマルオープンの状態にできること、を特徴とするものである。
[1]固定鉄心及び可動鉄心を有するパイロット弁部と、本体弁部とを備えるパイロット式電磁弁のパイロット式電磁弁において、パイロット弁部は、ダイアフラム弁体を有すること、ダイアフラム弁体は、第1連通路又は第2連通路から流入する流体が固定鉄心及び可動鉄心に接液するのを防止することにより、固定鉄心及び可動鉄心に流体が流入しないため、固定鉄心及び可動鉄心の耐久性を向上させることができる。
また、固定鉄心及び可動鉄心が流体に接触しないため、材料を耐食性のある磁性材とする必要がない。そのため、固定鉄心及び可動鉄心の材料を小型化可能な磁性材を選定することができ、パイロット式電磁弁を小型化することができる。
また、パイロット弁部は、3方弁であること、ダイアフラム弁体は、揺動軸を中心に軸支され揺動することにより、第1連通路弁座又は第2連通路弁座に当接又は離間するレバー式ダイアフラム弁体であることにより、省電力で第1連通路弁座又は第2連通路弁座を当接又は離間することができ、主弁を開閉することができる。
従来のパイロット弁では、主弁を開閉する差圧を発生させるため、流路の細いパイロット弁座には異物が挟まりやすかった。一方、本発明では、レバー式ダイアフラム弁体を用いることにより、第1連通路、及び、第2連通路の幅を広くすることができるため、異物がつまりにくい。
また、レバー式ダイアフラムは、揺動軸で軸支することにより流体圧力による力を受けるため、可動鉄心を復帰させるばね力を小さくすることができ、レバー構造により、第1押圧部を押すばね力と第2押圧部を押すばね力の差力のみがコイルに必要な力のためコイルの力を低減することができ、コイルの電力を小さくすることが可能である。
(第1実施形態)
<パイロット式電磁弁の全体構成>
図1には、本発明に係るパイロット式電磁弁1(ノーマルクローズ)のうちレバー式ダイアフラム弁体30が第2連通路弁座55に当接し、ダイアフラム主弁体9が閉弁時の断面図を示す。図2には、本発明に係る図1のパイロット式電磁弁1のうちM部の拡大図を示す。図3には、本発明に係るパイロット式電磁弁1(ノーマルクローズ)のうちレバー式ダイアフラム弁体30が第1連通路弁座54に当接し、ダイアフラム主弁体9が閉弁時の断面図を示す。図4には、本発明に係る図3のパイロット式電磁弁1のうちN部の拡大図を示す。図5には、本発明に係るパイロット式電磁弁1(ノーマルクローズ)のうちレバー式ダイアフラム弁体30が第1連通路弁座54に当接し、ダイアフラム主弁体9が開弁時の断面図を示す。
図1に示すように、パイロット式電磁弁1は、パイロット弁部2、本体部8(パイロット弁体固定部5、本体上部6、本体下部7)、ダイアフラム主弁体9により構成されている。
図1に示すように、図中最下部に本体下部7があり、その上に、本体上部6、パイロット弁体固定部5、パイロット弁部2が係合されている。
図1に示すように、パイロット弁部2は、カバー21に覆われている。カバー21の側面には、配線28が接続されている。パイロット弁部2は、中空円筒状コイルボビン26に導線が巻かれたコイル22が形成され、コイルボビン26の中空部の一端には、固定鉄心23が固設され、他端には可動鉄心24が非磁性体であるカラー25により摺動可能に保持されている。可動鉄心24の先端には、第1ダイアフラム押圧部29を備える。第1ダイアフラム押圧部29には、復帰ばね27の一端が係合されており、復帰ばね27の他端はカラー25に係合されている。可動鉄心24は、コイル22に対して非通電時には、復帰ばね27の付勢力により、固定鉄心23とは反対側へ付勢される。可動鉄心24の先端の第1ダイアフラム押圧部29は、レバー式ダイアフラム弁体30を押圧する。第1ダイアフラム押圧部29の下方には、ダイアフラム弁30を挟んで、第2連通路弁座55が形成される。
ばね37のばねの付勢力は、復帰ばね27の付勢力よりも弱いため、コイル22に非通電時においては、レバー式ダイアフラム弁体30は、第1ダイアフラム押圧部29側に傾いた状態となり第2連通路弁座55に当接しているため、第1連通路51からの流体は、第2連通路52へは流れず、主弁室上部58へ流入する。
図1に示すように、弾性部材及び非弾性体からなるレバー式ダイアフラム弁体30は、パイロット弁部2とパイロット弁体固定部5との間に備えられている。
レバー式ダイアフラム弁体30は、端部33がパイロット弁部2の下面とパイロット弁体固定部5の上面とに狭持されることにより、固定されている。レバー式ダイアフラム弁体30の中心には、揺動軸35が挿入され、揺動軸35の端部は、図示しない壁面に回転可能に保持されている。レバー式ダイアフラム弁体30は、パイロット弁部2とパイロット弁体固定部5に狭持され、その中心は揺動軸35により固定されているため、シーソーのように揺動運動をする。レバー式ダイアフラム弁体30は、揺動運動により第1連通路弁座54又は第2連通路弁座55に当接又は離間することにより、主弁室上部58に流れる流体を制御し、主弁室57内の圧力を変化させ、ダイアフラム主弁体9を開閉させる。
また、第1ダイアフラム押圧部29の下方には、レバー式ダイアフラム弁体30を挟んで、第2連通路弁座55があることにより、第1ダイアフラム押圧部29に係る力を直接第2連通路弁座55に掛けることができるため、レバー式ダイアフラム弁体30の当接部39を第2連通路弁座55に当接させ、シールすることができる。
また、第2ダイアフラム押圧部材36の押圧部36aの下方には、ダイアフラム弁30を挟んで、第1連通路弁座54があることにより、押圧部36aに係る力を直接第1連通路弁座54に掛けることができるため、レバー式ダイアフラム弁体30の当接部39を第1連通路弁座54に当接させ、シールすることができる。
シールを確実にするために、第1ダイアフラム押圧部29及び第2ダイアフラム部材36は、弁座に対して同軸上、又は、シール荷重の掛かる弁座の外側から押さえる構造をとることが好ましい。
よって、固定鉄心23、及び、可動鉄心24に流体が接することがないため、固定鉄心23、及び、可動鉄心24の耐食性を考慮することはなく、磁性材の材料の選択肢が増える。したがって、磁性材の材料を問わないため、小型化可能な磁性材を用いることにより、固定鉄心23、及び、可動鉄心24を小型化し、さらに、パイロット式電磁弁1を小型化することができる。
また、パイロット弁体を用いるときには、流路の間にオリフィス孔のように、極細の孔を形成しなければならない。オリフィス孔のように流路が極細であると異物がつまりやすいため問題となる。それに対して、本発明のように、レバー式ダイアフラム弁体30を用いることにより、オリフィス孔を形成しなくて済むため、第1連通路51、第2連通路52の孔幅を大きくすることができる。それにより、流路に異物が詰まりにくくなる効果が得られる。
図4に示すように、レバー式ダイアフラム弁体30の第2連通路弁座55と当接する部分には第2連通路弁座55の縁部を包含する形状の流入防止凸部31が形成されている。流入防止凸部31が形成されていることにより、レバー式ダイアフラム弁体30が第2連通路弁座55と当接する際には、図2に示すように、流体が第2連通路52に流入するのを確実にシールすることができる。
また、流入防止凸部をレバー式ダイアフラム弁体30に形成するのではなく、第1連通路弁座54の周辺、及び、第2連通路弁座55の周辺に凸部として設け、さらに、レバー式ダイアフラム弁体30の流入防止凸部をなくし平坦にすることにより、同様のシール性を得ることができる。
図1に示すように、パイロット弁体固定部5の上面5Aから下面5Bにかけて、第1連通路51、第2連通路52が連通している。パイロット弁体固定部5の中心部には、主弁室57の一部である主弁室上部58が形成されている。主弁室上部58は、第1連通路51、及び、第2連通路52とパイロット弁体固定部5の上部で連通している。
第1連通路51は、上面5Aから内部を通り、下面5Bへ連通している。第2連通路52は、上面5Aから内部を通り、下面5Bへ連通している。第1連通路51の下面5B側と第2連通路52の下面5B側は、主弁室上部58を中心に左右対称に形成されている。
図1に示すように、上面6Aには、主弁室57の一部である主弁室下部59が形成されている。主弁室下部59の中心には、弁孔64が形成されている。
主弁室57は、パイロット弁体固定部5と本体上部6が係合してできる主弁室上部58と主弁室下部59により構成されている。
ダイアフラム主弁体9の取手部91と嵌合し取手流路92と連通する部分には、第1流路連通路61の一端が連通している。
取手部93と嵌合し取手流路94と連通する部分には、第2流路連通路62の一端が連通している。第2流路連通路62の他端は、第2流路72に連通している。
図1に示すように、取手部91に形成された取手流路92は、第1連通路51及び第1流路連通路61と連通する。取手部93に形成された取手流路94は、第2連通路52及び第2流路連通路62と連通する。ダイアフラム主弁体9には、ばね95の一端と係合する。ばね95の他端は、主弁室上部58の上面58aに係合している。
なお、取手部91と取手部93は、ダイアフラム主弁体9と別部品として構成することもできる。
はじめに、図1を用いて、ノーマルクローズ状態のパイロット式電磁弁1について説明をする。
図1に示す、パイロット弁部2へ非通電状態であるため、可動鉄心24は、復帰ばね27の付勢力により第2連通路弁座55側へ付勢されている。そのため、可動鉄心24の第1ダイアフラム押圧部29がレバー式ダイアフラム弁体30の一端を押圧する。第2ダイアフラム押圧部材36もレバー式ダイアフラム弁体30の他端を押圧する。第1ダイアフラム押圧部29を付勢する復帰ばね27のほうが、第2ダイアフラム押圧部材36を付勢するばね37の付勢力よりも強いため、レバー式ダイアフラム弁体30は、第1ダイアフラム押圧部29の方へ揺動され、第2連通路弁座55に当接し、第2連通路52を塞ぐ。一方、第1連通路弁座54はレバー式ダイアフラム弁体30が離間した状態にある。
図示しない供給源から第1流路71へ流体が流入する。流体は、第1流路連通路61、第1連通路51を通り、図2に示すように、主弁室上部58へ流入する。
主弁室上部58へ流体が流入すると、主弁室上部58と主弁室下部59との間の圧力の差がなくなり、主弁室上部58の方が主弁室下部59より受圧面積が大きいため、ダイアフラム弁体9を閉止する力が発生する。同時に、ダイアフラム弁体9は、ばね95の付勢力により弁座63へ押圧される。
したがって、ダイアフラム弁体9により弁孔64は塞がれているため、第1流路71から第2流路72へ流体を流入させない。
図示しない供給源から第1流路71へ流体が流入する。図3に示すように、流体は、第1流路連通路61、第1連通路51へ流入する。しかし、第1連通路51は、レバー式ダイアフラム弁体30が当接しており、第1連通路51から、主弁室上部58へ流体が流入することがない。一方、図4に示すように主弁室上部58の流体Xは、第2連通路52へと流れ、第2流路連通路62、第2流路72へ流れる。主弁室上部58の流体が流れることにより、主弁室上部58内の圧力が主弁室下部59の圧力よりも低くなる。
図5に示すように、主弁室上部58と主弁室下部59の間に圧力差が生じることでダイアフラム弁体9が、圧力が高い主弁室下部59から押し上げられる。その際の押し上げ力は、ばね95の付勢力よりも勝っているため、ダイアフラム弁体9は弁座63から離間した状態となる。
したがって、ダイアフラム弁体9により弁孔64は塞がれないため、第1流路71から第2流路72へ流体を流入させることができる。
図6は、第2実施形態に係るパイロット式電磁弁1B(ノーマルオープン)の開弁時の断面図を示す。第1実施形態のパイロット式電磁弁1と比較して、パイロット弁部2の向きが、揺動軸35を中心に180度反対となることにより、ノーマルオープンの状態となる構成以外異なるところはない。
図6に示すように、第1に、パイロット弁体固定部5を本体部8から取り外すこと、第2に、パイロット弁体固定部5を横に180度向きを変えること、第3にパイロット弁体固定部5を本体部8に取り付けること、の3段階の手順により、ノーマルオープンの状態又はノーマルクローズの状態とすることができるため、動作方式の変更が容易である。
また、パイロット弁体固定部5を横に180度向きを変えた場合、パイロット弁部2の配線28の向きも180度変わるため、配線の位置によりノーマルオープン又はノーマルクローズか一見して確認することができる。
また、図示しないが、復帰ばね27により押圧される第1ダイアフラム押圧部29とばね37により押圧される第2ダイアフラム押圧部材36の位置を、揺動軸35を中心に反対の位置とすることにより、図1に示す、ノーマルクローズの状態のパイロット式電磁弁1をノーマルクローズの状態のパイロット式電磁弁とすることができる。
[1]固定鉄心23及び可動鉄心24を有するパイロット弁部2と、本体弁部とを備えるパイロット式電磁弁のパイロット式電磁弁において、パイロット弁部は、ダイアフラム弁体を有すること、ダイアフラム弁体は、第1連通路又は第2連通路から流入する流体が固定鉄心及び可動鉄心に接液するのを防止することにより、固定鉄心及び可動鉄心に流体が流入しないため、固定鉄心及び可動鉄心の耐久性を向上させることができる。
また、固定鉄心及び可動鉄心が流体に接触しないため、材料を耐食性のある磁性材とする必要がない。そのため、固定鉄心及び可動鉄心の材料を小型化可能な磁性材を選定することができ、パイロット式電磁弁を小型化することができる。
[2]パイロット弁部は、3方弁であること、ダイアフラム弁体は、揺動軸を中心に軸支され揺動することにより、第1連通路弁座又は第2連通路弁座に当接又は離間するレバー式ダイアフラム弁体であることにより、省電力で第1連通路弁座又は第2連通路弁座を当接又は離間することができ、主弁を開閉することができる。
また、パイロット弁は主弁を開閉する差圧を発生させるため流路の細いオリフィス孔が形成され、オリフィス孔には異物が挟まりやすい。一方、本発明では、レバー式ダイアフラム弁体は横幅が広いため、オリフィス孔よりも大きな径を形成することができるため異物が挟まりにくい。
また、レバー式ダイアフラム弁体30は、揺動軸35で軸支することにより流体圧力による力を受けるため、可動鉄心24を復帰させるばね力を小さくすることができ、レバー構造により、第1ダイアフラム押圧部29を押すばね力と第2ダイアフラム押圧部材36を押すばね力の差力のみがコイルに必要な力のためコイルの力を低減することができ、コイルの電力を小さくすることが可能である。
例えば、パイロット弁体固定部4と本体上部5に印をつけ、ノーマルクローズ又はノーマルオープン状態であるか一見して判断可能になる。
例えば、図7に示すように、2方弁の電磁弁200は、レバー式ダイアフラム弁体を用いなくとも、ダイアフラム弁体201を用いることにより、固定鉄心223及び可動鉄心224に流体が接液するのを防止することができる。
例えば、図8に示すように、3方弁の電磁弁300は、レバー式ダイアフラム弁体を用いなくとも、ダイアフラム弁体301を用いることにより、固定鉄心323及び可動鉄心324に流体が接液するのを防止することができる。また、ダイアフラム弁体303を用いることにより、ばね304に流体が接液するのを防止することができる。
例えば、主弁であるダイアフラム弁体9は、ダイアフラムに限らず、ピストン弁体でも同様の効果を得ることができる。
2 パイロット弁部
5 パイロット弁体固定部
8 本体部
9 ダイアフラム主弁体
23 固定鉄心
24 可動鉄心
30 レバー式ダイアフラム弁体
35 揺動軸
51 第1連通路
52 第2連通路
54 第1連通路弁座
55 第2連通路弁座
57 主弁室
Claims (2)
- 固定鉄心及び可動鉄心を有するパイロット弁部と、本体弁部とを備えるパイロット式電磁弁において、
前記パイロット弁部は、ダイアフラム弁体を有すること、
前記ダイアフラム弁体は、第1連通路又は第2連通路から流入する流体が前記固定鉄心及び前記可動鉄心に接液するのを防止すること、
前記パイロット弁部は、3方弁であること、
前記ダイアフラム弁体は、揺動軸を中心に軸支され揺動することにより、第1連通路弁座又は第2連通路弁座に当接又は離間するレバー式ダイアフラム弁体であること、
を特徴とするパイロット式電磁弁。 - 請求項1に記載するパイロット式電磁弁において、
前記レバー式ダイアフラム弁体は、前記可動鉄心及びばねにより前記揺動軸を中心に軸支され揺動すること、
前記可動鉄心の取り付け位置と前記ばねの取り付け位置を前記揺動軸を中心に入れ替えることにより、ノーマルクローズ又はノーマルオープンの状態にできること、
を特徴とするパイロット式電磁弁。
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