JP5510932B2

JP5510932B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP5510932B2
Application number: JP2011022285A
Authority: JP
Inventors: 一浩浅井; 邦夫片岡
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: JP2012163127A

Description

本発明は、ソレノイドコイルへの通電によって往復駆動されるプランジャで弁体を押して開度を変化させる電磁弁に関する。

従来のこの種の電磁弁として、例えば開度を連続して増減させることのできる比例弁と呼ばれるものがある（例えば、特許文献１参照）。この比例弁は、駆動ユニットと管路ユニットとから構成されている。駆動ユニットは、円筒状のガイドパイプ内にプランジャが往復移動できるように収納されている。このガイドパイプの外周はソレノイドコイルで囲まれており、プランジャがソレノイドコイルの設置位置から外れた位置にある状態でソレノイドコイルに通電すると、プランジャはソレノイドコイルの設置位置に移動する。これはソレノイドコイルが発生させる磁界の磁路の一部をプランジャが構成するので、磁界が発生すると磁路が最短になるようにプランジャが移動するためである。上記比例弁では、ガイドパイプの一端を閉鎖すると共にその閉鎖部分とプランジャとの間にバネを取り付け、バネの付勢力でプランジャをガイドパイプの他端側にずらしている。その状態でソレノイドコイルに通電すると、プランジャはバネの付勢力に逆らってバネを圧縮する方向に移動することになる。なお、プランジャは電磁力による力とバネの付勢力とが釣り合った位置で停止するので、ソレノイドコイルへの通電量を増減することにより、プランジャの停止位置を変化させることができる。

一方、管路ユニット内には流体の通路となる管路が形成されており、その管路の途中に流体の通路面積を増減するための弁体が設けられている。この弁体の上流側、すなわち１次室は大気側との境界部分にダイアフラムが取り付けられている。そして、そのダイアフラムには弁体が取り付けられている。一次室に流体の圧力が作用するとダイアフラムは大気側に膨らむが、その際、ダイアフラムに連結されている弁体は通路面積を狭める方向に移動するように構成されている。

上記駆動ユニットを管路ユニットに取り付けると、プランジャの先端が弁体の先端に当接する。この状態で１次室に流体圧が作用すると、上述のように弁体はダイアフラムによって閉弁方向に付勢される。一方、プランジャはバネによってガイドパイプから出る方向に付勢されているので、このバネの付勢力はプランジャを介して弁体に対し開弁方向に作用する。このほかにプランジャの自重や弁体の自重が弁体に対して開弁方向に作用するが、弁体にはこのように閉弁方向の力と開弁方向の力とが作用するので、両方向の力が釣り合った位置で弁体は静止する。

駆動ユニットのソレノイドコイルへの通電を開始すると、プランジャにはバネの付勢力とは反対方向の電磁力が作用するので、弁体を開弁方向に押す力の合力が弱まり、弁体は通電前の状態から閉弁方向に移動した位置で静止することになる。すなわち、管路ユニットを通過する流体の流量が減少することになる。通電量を更に増加させれば流量は減少し、逆に通電量を減少させれば流量は増加する。このように、ソレノイドコイルへの通電量を変化させることにより管路ユニットの流量を連続して増減させることができる。

特開２００６−５７８１９号公報（図１）

上述の電磁弁では、駆動ユニットはあらかじめ部品工場で組み立てられるのが一般的である。一方、例えば流体がガスであり、給湯装置などのガス器具に電磁弁が組み込まれる場合には、管路ユニットはガス器具の組み立て工程でガス器具の筐体に取り付けられるのが一般的である。このように、駆動ユニットと管路ユニットとの双方が組み立てられる場所が相違するため、部品工場で組み立てられた駆動ユニットを組み立て工場まで搬送する必要がある。ところが、駆動ユニット単体の状態ではプランジャはガイドパイプから容易に出ることができるので、搬送中にプランジャがガイドパイプから脱落する恐れがある。そのため、部品工場ではガイドパイプにプランジャを挿入せず、組み立て工場で駆動ユニットを管路ユニットに取り付ける際に、バネとプランジャとをガイドパイプに挿入する必要がある。

ところが、上述のようにプランジャの位置によって弁体の開度が変化するので、プランジャはガイドパイプ内で引っかかることなくスムーズに動かなければならないので、ガイドパイプ内に搬送中や組み立て工場で塵埃が入ると電磁弁の性能が著しく低下する。そのため、塵埃が入っている状態ではプランジャをガイドパイプに挿入できない。そこで、駆動ユニットを管路ユニットに取り付ける際にガイドパイプ内を十分にエアーブローして塵埃を除去する工程を必要とする。この塵埃除去作業では確実に塵埃を除去しておかなければならないので工数が掛かり、そのため駆動ユニットの取り付け工数が大きくなることによる生産効率の低下という不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、電磁ユニットを管路ユニットに取り付ける際の工数が少なくなる電磁弁を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による電磁弁は、円筒状のガイドパイプ内に、バネによってガイドパイプの出口方向に付勢された状態でガイドパイプ内を摺動自在に移動するプランジャを備えると共に、ガイドパイプの外側にソレノイドコイルを配設し、ソレノイドコイルへの通電状態を制御することによりプランジャを往復移動させる駆動ユニットと、駆動ユニットが取り付けられる管路ユニットとからなり、管路ユニット内に形成された管路の途中に配設され管路内の流量を増減する弁体を、上記プランジャで押して弁体の位置を変更し、流量を変化させる電磁弁において、上記ガイドパイプの出口に、ガイドパイプの内周面より内側に突出して、駆動ユニットを管路ユニットに取り付ける前の状態でプランジャがバネの付勢力によって押接しガイドパイプの出口を閉塞すると共に、プランジャがソレノイドコイルから抜け出ることを防止する抜け止め部材を取り付けたものであって、上記管路ユニット内の流体がガイドパイプの外周面に沿って漏出することを防止するシール部と、駆動ユニット側に固定されるベース板に係合して抜け止め部材の位置決めを行う係合部とを上記抜け止め部材に一体に形成し、このシール部をガイドパイプの開口部分と上記ベース板とで挟むことによりシール性を発揮させることを特徴とする。

ガイドパイプの出口に抜け止め部材を取り付け、プランジャがバネの付勢力によって抜け止め部材に押接されてガイドパイプの出口を閉塞するようにしたので、駆動ユニットを組み立てる工程でプランジャをガイドパイプ内に挿入しておいても、その後の搬送中にプランジャがガイドパイプから抜け出ることが防止され、さらに、その搬送中にガイドパイプ内へ塵埃が入ることが防止される。
なお、ダイアフラムを備えていない電磁弁では、管路ユニット内の流体がガイドパイプの外周面に沿って漏出することを防止するシール部材を取り付ける必要があるが、ダイアフラムを備えている電磁弁であってもダイアフラムから弁体が脱落した場合などのために同様のシール部材を取り付ける必要がある。上記管路ユニット内の流体がガイドパイプの外周面に沿って漏出することを防止するシール部を上記抜け止め部材に一体に形成すれば部品点数が増えない。

なお、上記係合部は、上記シール部に隣接して形成され、上記ベース板に形成された係合穴に嵌合する狭径部と、狭径部に隣接して形成され、狭径部より大径であって上記シール部と協働してベース板の係合穴周縁部を挟んでベース板から抜け止め部材が脱落することを防止する係止部とから構成してもよい。

また、上記シール部の直径は上記係止部の直径より大きくしてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、駆動ユニットの組み立て工程でプランジャをガイドパイプ内に挿入し、そのプランジャでガイドパイプの出口を閉塞するので、組み上がった状態で駆動ユニットを搬送して管路ユニットに駆動ユニットを取り付けることができる。また、管路ユニットに駆動ユニットを取り付ける際に、従来行っていたガイドパイプの奥深くまでの塵埃除去作業を行う必要がないため、電磁弁の組み立て工数を従来のものより削減することができる。

本発明の一実施の形態の構成を示す図取り付け前の駆動ユニットの状態を示す図抜け止め部材の形状を示す図駆動ユニットの組み立て工程を示す図開閉弁に適用した状態を示す図

図１を参照して、本図は本発明を適用した電磁弁であるガバナ機能付きの比例弁の構造を示している。この比例弁はガス器具に取り付けられ、ガスの流量を連続して増減調節するためのものである。この比例弁は上部に位置する駆動ユニット１と下部に位置する管路ユニット２との２つのユニットから構成されている。そして、駆動ユニット１は管路ユニット２に対してねじＢによって組み付けられる。

管路ユニット２内には、図において上下方向に往復移動する弁体２１が設けられている。また、弁体２１の上部にはダイアフラム２２が取り付けられている。このダイアフラム２２は弁体２１の１次側の圧力を受けて上方に膨らむように構成されている。そしてダイアフラム２２の中心位置に弁体２１が連結されているので、ダイアフラム２２が上方に膨らむと弁体２１は上方に移動する。すると、通路２３が狭まるので弁体２１の下流側である２次側への流量が減少する。このダイアフラム２２はガバナ機構の中核をなす部品であり、例えば１次側の圧力が急に上昇した場合、通路２３の開度が一定であれば２次側への流量も急激に増加するが、上述のようにダイアフラム２２が上方へ膨らんで通路２３を狭めるので、１次側の圧力が変動しても２次側への流量は自動的に一定に保たれる。

図２を参照して、駆動ユニット２は中央部分に図において下方に開口する有底円筒状のガイドパイプ３が設けられている。このガイドパイプ３は非磁性体材料で形成されており、内部には磁性体材料からなるプランジャ４が配設されている。このプランジャ４はガイドパイプ３内をスムーズに上下移動できるように、その直径が設定されている。また、ガイドパイプ３の底部である上端部分とプランジャ４との間にはコイルバネ３１が配設されており、このコイルバネ３１の付勢力によりプランジャ４は常に図において下方に向かって付勢されている。

ガイドパイプ３の外周はソレノイドコイル５で囲まれている。このソレノイドコイル５に通電すると磁束が発生するが、その磁束は上部磁路部材５１および側底部磁路部材５２を通り、更にプランジャ４を通って磁路を形成する。また、側底部磁路部材５２には取り付け用のベース板１１が「かしめ」により取り付けられており、上記ねじＢはこのベース板１１を管路ユニット２に対して固定する。そして、駆動ユニット１を管路ユニット２に取り付けると、プランジャ４の先端４ａが弁体２１の先端２１ａに当接するようにした。

ベース板１１の中央には円形の開口が形成されており、本実施の形態ではその開口に抜け止め部材６を取り付けた。

図３を参照して、この抜け止め部材６はＯリングなどのシール部材と同じゴム材料で形成されている。そして、ベース板１１に装着された状態でガイドパイプ３の内周面より内側に突出する抜け止め部６１が形成されている。そのため、プランジャ４がガイドパイプ３から抜け出ようとしても、プランジャ４が抜け止め部６１に当接してプランジャ４がガイドパイプ３から抜け出ることがない。なお、６３は狭径部で有り、６４は係止部であり、１１ｂは係合穴である。

また、ガイドパイプ３の下端の開口部分を外側にフランジ状に拡げて押さえ部３２を形成した。そして、この押さえ部３２とベース板１１とで挟まれるように、シール部６２を上記抜け止め部６１の外側に一体に形成した。従って、図４に示すように、駆動ユニット１の組み立て工程で、ガイドパイプ３にコイルバネ３１およびプランジャ４を挿入した状態でベース板１１を取り付けると、シール部６２でのシール性が確保され、管路ユニット２内の流体がガイドパイプ３の外周面に沿って漏出することを防止するようにした。なお、側底部磁路部材５２に爪部５２ａを形成し、ベース板１１に形成した取付穴１１ａに両爪部５２ａを挿入した状態で爪部５２ａをベース板１１に対してかしめてベース板１１を側底部磁路部材５２に固定した。ところで、ガイドパイプ３の底部側には上部磁路部材５１が有るので、ガイド部材３が底部側に抜けて外れることはないが、押さえ部３２が形成されているので、ガイドパイプ３は更に強固に側底部磁路部材５２に係合し、底部側に移動することはない。

ところで、上記実施の形態では、抜け止め部材６に抜け止め部６１とシール部６２とを一体に形成することにより、従来のＯリングなどのシール部材を使用する構成と比較して部品点数が増加しないようにした。但し、従来のシール部材を用いて、抜け止め機能に特化した抜け止め部材を追加するように構成してもよい。

更に、上記両実施の形態では流量を連続して増減させる比例弁に本発明を適用したものを示したが、他の電磁弁に本発明を適用することができる。例えば、図６を参照して、弁体８２を開弁状態と閉弁状態とに切り替える開閉弁８に適用することができる。このものでは、ガイドパイプ３内にコイルバネが内蔵されていないが、バネ８１によって弁体８２は常に閉弁方向に付勢されている。また、図６に示したものでは、閉弁状態はこのバネ８１によって保持され、開弁状態はソレノイドコイル５に通電し続けることにより保持されるが、ガイドパイプ３の上部に永久磁石を追加して、開弁状態を永久磁石の磁力によって保持する、ラチェット式の開閉弁に適用することも可能である。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１駆動ユニット
２管路ユニット
３ガイドパイプ
４プランジャ
５ソレノイドコイル
６抜け止め部材
７抜け止め部材

Claims

円筒状のガイドパイプ内に、バネによってガイドパイプの出口方向に付勢された状態でガイドパイプ内を摺動自在に移動するプランジャを備えると共に、ガイドパイプの外側にソレノイドコイルを配設し、ソレノイドコイルへの通電状態を制御することによりプランジャを往復移動させる駆動ユニットと、駆動ユニットが取り付けられる管路ユニットとからなり、管路ユニット内に形成された管路の途中に配設され管路内の流量を増減する弁体を、上記プランジャで押して弁体の位置を変更し、流量を変化させる電磁弁において、上記ガイドパイプの出口に、ガイドパイプの内周面より内側に突出して、駆動ユニットを管路ユニットに取り付ける前の状態でプランジャがバネの付勢力によって押接しガイドパイプの出口を閉塞すると共に、プランジャがソレノイドコイルから抜け出ることを防止する抜け止め部材を取り付けたものであって、上記管路ユニット内の流体がガイドパイプの外周面に沿って漏出することを防止するシール部と、駆動ユニット側に固定されるベース板に係合して抜け止め部材の位置決めを行う係合部とを上記抜け止め部材に一体に形成し、このシール部をガイドパイプの開口部分と上記ベース板とで挟むことによりシール性を発揮させることを特徴とする電磁弁。
上記係合部は、上記シール部に隣接して形成され、上記ベース板に形成された係合穴に嵌合する狭径部と、狭径部に隣接して形成され、狭径部より大径であって上記シール部と協働してベース板の係合穴周縁部を挟んでベース板から抜け止め部材が脱落することを防止する係止部とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
上記シール部の直径は上記係止部の直径より大きいことを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。