JP5658194B2

JP5658194B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP5658194B2
Application number: JP2012097528A
Authority: JP
Inventors: 久美子佐藤; 重利中島
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: KR20130119356A; JP2013224709A

Description

本発明は、弁本体に形成されたシリンダ内に主弁ポートに対向して内挿されたピストン弁を備え、シリンダのピストン弁に対する背空間の圧力を低圧にすることでピストン弁を主弁ポートから離間させるようにした電磁弁に関する。

従来、この種の電磁弁として、例えば実公昭６１−４１０１５号公報（特許文献１）に開示されたものがある。特許文献１の図３に示されたものは、弁本体にシリンダが形成され、このシリンダ内にピストン弁を内挿するとともに、蓋体によって弁本体の端部を閉塞することにより、シリンダ内でピストン弁に対する背空間を構成している。また、この背空間を第１ポート（一次継手側のポート）に導通する第１導通路（摺動クリアランス）と、弁本体の側部に設けた電磁駆動部によりパイロット弁（球弁）を開とすることで第２ポート（二次継手側のポート）に導通する第２導通路（流路）を有している。

そして、流体が第１ポートから流入する流体の順方向（正方向）の流れの時は、パイロット弁を開にして第２導通路（流路）を介して背空間を第２ポートの低圧に導通し、ピストン弁の下部に作用する第１ポートの高圧と背空間の低圧との差圧によりピストン弁を主弁ポートから離間させる。また、流体が第２ポートから流入する流体の逆方向の流れの時は、パイロット弁を閉にして背空間を第１導通路（摺動クリアランス）を介して第１ポートの低圧に導通し、ピストン弁の下部に作用する第２ポートの高圧によりピストン弁を主弁ポートから離間させる。

なお、特許文献１に従来技術として記載されている電磁弁は、ピストン弁にパイロットポートを形成するとともにパイロット弁をピストン弁と同軸に設けるようにしているので、パイロット弁のプランジャやプランジャばね等がピストン弁の動作に影響するが、前記のようにパイロット弁の電磁駆動部を弁本体の側部に設けた電磁弁はピストン弁の動作が容易になり、さらには、ピストン弁の上部にパイロット弁のプランジャやプランジャばね等がないため、ピストン弁のリフトを大きくすることができ大流量を流すことができる。

実公昭６１−４１０１５号公報

特許文献１の電磁弁では、弁本体のシリンダ内にピストン弁やピストンばねを挿入した後、シリンダが開口する弁本体の端部に蓋体を嵌め込み、このシリンダが開口する弁本体の端部を蓋体の中心側にかしめることにより、蓋体を固定している。

図５は上記従来の電磁弁の蓋体と同様な蓋部材の固定構造の一例及びその問題点を示す図である。弁本体ａに形成されたシリンダｂは円筒形状であり、シリンダｂが開口する弁本体ａの端部ａ１の内周は円形である。蓋部材ｃは円盤状の形状であり、蓋部材ｃは端部ａ１の内周の下端の段部ａ２に当接するようにして弁本体ａに嵌め込まれている。そして、弁本体ａの端部ａ１の先端を蓋部材ｃの中心側にかしめることにより蓋部材ｃが固定されている。そして、このかしめ部には半田ｄにより封止されている。

従来の固定構造は弁本体ａの端部ａ１の先端をかしめる構造となっているため、かしめ部において蓋部材ｃの外周の角が弁本体ａの端部ａ１の一箇所に当接する。このため、図５に矢印で示したように、シリンダｂの高圧による蓋部材ｃの押圧力を端部ａ１の一箇所で受けることになり、耐圧性に限界がある。

本発明は、弁本体に形成したシリンダ内に主弁ポートを開閉するピストン弁を内挿するとともに、パイロット弁の電磁駆動部を弁本体の側部に設け、弁本体のシリンダが開口する端部を蓋部材で閉塞するようにした電磁弁において、蓋部材に対する弁本体のかしめ部の耐圧性を向上させることを課題とする。

請求項１の電磁弁は、弁本体に、シリンダと、該シリンダの底部側の側面に第１ポートが形成されるとともに、前記シリンダの底部に主弁ポートと第２ポートとが形成され、該シリンダ内に前記主弁ポートを開閉するピストン弁が配設され、前記シリンダが開口する弁本体の端部を蓋部材で閉塞することで前記ピストン弁に対する背空間が形成され、前記第１ポートと前記背空間を導通する第１導通路と、前記第２ポートと前記背空間をパイロット弁を介して導通可能な第２導通路と、前記弁本体の側部に設けられ前記パイロット弁を駆動する電磁駆動部とを備え、順方向及び逆方向の流体の流れにより、低圧側の第２ポートまたは第１ポートを前記背空間に導通して該背空間を低圧にするとともに、高圧側の第１ポートまたは第２ポートの高圧をピストン弁に作用させることで、該ピストン弁を作動させて主弁ポートを開とするようにした電磁弁において、前記シリンダが開口する前記弁本体の端部の内周と、前記蓋部材の外周とに、互いに嵌合する凹凸部をそれぞれ設け、該凹凸部を嵌合させて該蓋部材を該弁本体の端部に嵌め込むとともに、該弁本体の端部の先端を該蓋部材の中心側にかしめることにより、該蓋部材で該シリンダを閉塞するようにしたことを特徴とする。

請求項２の電磁弁は、請求項１に記載の電磁弁であって、前記弁本体のかしめた端部と前記蓋部材とをろう付けにより封止するようにしたことを特徴とする。

請求項３の電磁弁は、請求項１または２に記載の電磁弁であって、前記弁本体の端部の内周に形成された前記凹凸部が雌ねじ部であり、前記蓋部材の外周に形成された前記凹凸部が該雌ねじ部に螺合する雄ねじ部であり、該蓋部材の表面に、前記シリンダの中心である軸線の回りに該蓋部材を回転可能にするねじ締め用孔が形成されていることを特徴とする。

請求項１の電磁弁によれば、シリンダが開口する弁本体の端部の内周の凹凸部と、蓋部材の外周の凹凸部とが互いに嵌合して蓋部材が弁本体の端部に嵌め込まれ、そのうえで弁本体の端部の先端が蓋部材の中心側にかしめられているので、シリンダ内の圧力により蓋部材を軸線方向に押す力は、両方の凹凸部の嵌合部分において分散するので、かしめ部への力の作用を抑えることができ、耐圧性が向上する。

請求項２の電磁弁によれば、請求項１の効果に加えて、弁本体のかしめた端部と蓋部材との例えば半田等によるろう付けによりシール性を保証できるとともに、さらに耐圧性が向上する。

請求項３の電磁弁によれば、請求項１または２の効果に加えて、蓋部材の雄ねじ部をを弁本体の雌ねじ部にねじ込むことにより蓋部材を弁本体に固定できるので組み付け作業が容易になる。

本発明の第１実施形態の電磁弁の非通電時の縦断面図である。本発明の第１実施形態の電磁弁の要部を拡大して示すとともにと凹凸部の作用を説明する図である。本発明の第２実施形態の電磁弁の要部縦断面図である。本発明の第３実施形態の電磁弁の要部を拡大して示すとともに凹凸部の作用を説明する図である。従来の電磁弁の蓋部材の固定構造とその問題点を説明する図である。

次に、本発明の電磁弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の電磁弁の非通電時の縦断面図、図２は同電磁弁の要部を拡大して示すとともに凹凸部の作用を説明する図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１の図面における上下に対応する。この電磁弁は金属製の弁本体１と、ピストン弁２と、蓋部材３と、パイロット弁４と、電磁駆動部５を有している。

弁本体１には、軸線Ｌを中心とする円筒形状のシリンダ１１と、シリンダ１１の底部１１ａ側の側面に開口する「第１ポート」としての入口ポート１２と、シリンダ１１の底部１１ａにシリンダ１１と同軸に開口する主弁ポート１３と、主弁ポート１３に連通する「第２ポート」としての出口ポート１４とが形成されている。入口ポート１２には一次側継手１０が接続され、出口ポート１４には二次側継手２０が接続されている。冷媒等の流体が順方向に流れるときは、図に実線の矢印で示したように、流体は入口ポート１２から流入して出口ポート１４から流出し、流体が逆方向に流れるときは、図に破線の矢印で示したように、流体は出口ポート１４から流入して入口ポート１２から流出する。

主弁ポート１３の周囲は主弁座１３ａとなっており、シリンダ１１内には金属製のピストン弁２が主弁ポート１３に対向するように内挿されている。ピストン弁２は、シリンダ１１内に摺動自在に整合する円柱状の大径部２Ａと、この大径部２Ａより径の小さな主弁部２Ｂとを有しており、このピストン弁２は主弁座１３ａに対して主弁部２Ｂを離座／着座することにより主弁ポート１３を開閉する。

蓋部材３は、後述のように弁本体１の端部１Ａ内に固着され、この蓋部材３で端部１Ａを閉塞することで、シリンダ１１の底部１１ａと反対側にピストン弁２に対する背空間１１Ａが形成されている。また、ピストン弁２の主弁部２Ｂはシリンダ１１の底部１１ａ側にあり、主弁部２Ｂの回りには底部側空間１１Ｂが形成されている。

ピストン弁２の大径部２Ａにはシリンダ１１内の背空間１１Ａに開口するばね受け凹部２ａが形成されており、このばね受け凹部２ａ内に蓋部材３に当接するピストンばね２１が配設されている。また、ピストン弁２には、軸線Ｌと直交するように主弁部２Ｂを貫通する横導通路２ｂと、横導通路２ｂに導通する縦穴状の小導通路２ｃと、この小導通路２ｃからばね受け凹部２ａに開口する大導通路２ｄが形成されている。この横導通路２ｂ、小導通路２ｃ、大導通路２ｄ、ばね受凹部２ａ及びシリンダ１１とピストン弁２とのクリアランスは、入口ポート１２（第１ポート）と背空間１１Ａを導通する「第１導通路」を構成している。

電磁駆動部５は弁本体１の側部に設けられ、この電磁駆動部５はプランジャチューブ５１、プランジャ５２、吸引子５３、プランジャばね５４及び電磁コイル５５を備えている。弁本体１の下部には軸線Ｌと直角な方向に伸びる円筒部１Ｂが形成されており、この円筒部１Ｂ内にプランジャチューブ５１が嵌合固着され、プランジャチューブ５１内にプランジャ５２が摺動可能に内挿されている。円筒部１Ｂ内はパイロット弁室１Ｂ１となっており、このパイロット弁室１Ｂ１内に球形のパイロット弁４が内接され、パイロット弁４はプランジャ５２の端部に取り付けられている。

また、弁本体１には、パイロット弁室１Ｂ１と出口ポート１４を連通するパイロットポート１５が形成されるとともに、パイロット弁室１Ｂ１と背空間１１Ａとを連通する均圧路１６が形成されている。すなわち、パイロットポート１５、パイロット弁室１Ｂ１及び均圧路１６は、出口ポート１４（第２ポート）と背空間１１Ａをパイロット弁４を介して導通可能な「第２導通路」を構成している。なお、パイロットポート１５の周囲はパイロット弁座１５ａとなっており、パイロット弁４はパイロット弁座１５ａに対して離座／着座することによりパイロットポート１５を開閉する。

以上の構成により、電磁駆動部５の電磁コイル５５に通電がなされると、プランジャ５２が吸引子５３に吸引され、パイロット弁４がパイロットポート１５を弁開状態とする。電磁コイル５５に通電がなされないと、プランジャばね５４の付勢力により、プランジャ５２が吸引子５３から離間し、パイロット弁４がパイロットポート１５を弁閉状態とする。

順方向に冷媒を流すときに電磁駆動部５の電磁コイル５５に通電がなされ、パイロットポート１５を弁開状態とする。そして、この順方向の時は、入口ポート１２が高圧、出口ポート１４が低圧になる。また、出口ポート１４の低圧により、パイロットポート１５、パイロット弁室１Ｂ１及び均圧路１６を介して背空間１１Ａが低圧になる。また、入口ポート１２の高圧冷媒はピストン弁２の主弁部２Ｂの回りの底部側空間１１Ｂに供給される。したがって、底部側空間１１Ｂと背空間１１Ａとの差圧がピストン弁２に対して弁開方向に働き、ピストン弁２は主弁ポート１３の弁開状態を保持する。

また、入口ポート１２から前記第１導通路を介して背空間１１Ａに導入する流体よりも、背空間１１Ａから前記第２導通路を介して出口ポート１４に流出する流体の方が多くなるように、第１導通路と第２導通路は設定されている。これにより、背空間１１Ａの圧力はより低くなる。その結果、底部側空間１１Ｂと背空間１１Ａの差圧は大きくなる。したがって、ピストン弁２に対する弁開方向の力は大きくなる。

一方、逆方向に冷媒を流すときは電磁駆動部５の電磁コイル５５に通電しないで、パイロットポート１５を弁閉状態とする。この逆方向の時は、出口ポート１４が高圧、入口ポート１２が低圧になる。また、入口ポート１２の低圧により、横導通路２ｂ、小導通路２ｃ、大導通路２ｄ及びばね受け凹部２ａ介して背空間１１Ａが低圧になる。出口ポート１４の高圧冷媒の圧力は主弁ポート１３を介して主弁部２Ｂの下部に作用する。したがって、底部側空間１１Ｂと背空間１１Ａと差圧はなく共に低圧となり、出口ポート１４から主弁部２Ｂの下部に作用する圧力によってピストン弁２に対して弁開方向の力が働き、ピストン弁２は主弁ポート１３の弁開状態を保持する。

シリンダ１１が開口する弁本体１の端部１Ａの内周は円形である。蓋部材３は円盤状の形状である。そして、この弁本体１の端部１Ａの内周には「凹凸部」としての雌ねじ部１ａが形成され、蓋部材３の外周には「凹凸部」としての雄ねじ部３ａが形成されている。この蓋部材３の雄ねじ部３ａは弁本体１の雌ねじ部１ａに螺合する。また、蓋部材３の表面には軸線Ｌを中心とする円周上の２箇所にねじ締め用孔３ｂ，３ｂが形成され、さらに、裏面には背空間１１Ａの一部を構成する凹部３ｃが形成されている。

そして、蓋部材３は、ねじ締め用孔３ｂ，３ｂに治具を係合して弁本体１の端部１Ａ内にねじ込み、この蓋部材３の裏面の縁が、端部１Ａの内周下端の段部１ｂに当接するまでねじ込むことにより、蓋部材３は弁本体１に固定されている。その後、弁本体１の端部１Ａの先端を該蓋部材３の中心側（軸線Ｌ側）にかしめることにより、蓋部材３でシリンダ１１と背空間１１Ａが閉塞されている。さらに、端部１Ａのかしめた先端部分と蓋部材３とが、ろう付けの一手段として半田３１により封止されている。これにより、シール性を保証できる。

このように、弁本体１の端部１Ａの内周の雌ねじ部１ａと、蓋部材３の外周の雄ねじ部３ａとが互いに嵌合して蓋部材３が弁本体１の端部１ａに嵌め込まれ、かしめにより固定されているので、図２に矢印で示すように、シリンダ１１内の圧力により蓋部材３を軸線Ｌ方向に押す力は、雌ねじ部１ａと雄ねじ部３ａの嵌合部分において分散し、端部１Ａの先端のかしめ部への力の作用を抑えることができる。したがって、電磁弁の耐圧性が向上する。

図３は第２実施形態の電磁弁の要部を示す図であり、第１実施形態と同様な要素には図１及び図２と同符号を付記して詳細な説明は省略する。また、図示されていない部分の作用効果は第１実施形態と同様である。この第２実施形態と第１実施形態との違いは、第１実施形態では蓋部材３の裏面に凹部３ｃが形成されているが、この第２実施形態では、蓋部材３は平板状の形状をしている。この蓋部材３においても、その外周面に弁本体１の雌ねじ部１ａに螺合する雄ねじ部３ａが形成されるとともに、ねじ締め用孔３ｂ，３ｂが形成されている。この第２実施形態でも雌ねじ部１ａと雄ねじ部３ａの作用効果は第１実施形態と同様である。

図４は第３実施形態の電磁弁の要部を示す図であり、第１実施形態と同様な要素には図１及び図２と同符号を付記して詳細な説明は省略する。また、図示されていない部分の作用効果は第１実施形態と同様である。この第３実施形態では、弁本体１の端部１Ａの内周に、凹部１ｄ１と凸部１ｄ２からなる凹凸部１ｄが形成され、蓋部材３の外周に、凹部３ｄ１と凸部３ｄ２からなる凹凸部３ｄが形成されている。この蓋部材３は弁本体１の端部１Ａに圧入したものであり、蓋部材３の凹凸部３ｄは弁本体１の凹凸部１ｄに嵌合している。なお、蓋部材３の凹凸部３ｄ及び弁本体１の凹凸部１ｄは前記軸線Ｌに対して回転対称な形状である。

ここで、凹凸部１ｄ及び３ｄの傾斜面を説明するために、図示の「外側」と示した方向にある面を「外側面」、「内側」と示した方向にある面を「内側面」とする。凹部１ｄ１の外側面と凸部３ｄ２の外側面は、凸部１ｄ２の外側面及び凸部３ｄ２の内側面よりも軸線Ｌに対して大きく傾斜している。また、この凸部１ｄ２の外側面と凸部３ｄ２の内側面は軸線Ｌに略平行となるように軸線Ｌに対して小さく傾斜している。したがって、蓋部材３を弁本体１の端部１Ａに圧入するとき、凸部１ｄ２の外側面と凸部３ｄ２の内側面は圧接されるが、軸線Ｌに対して小さく傾斜しているので圧入することができる。なお、圧入するとき、弁本体１（端部１Ａ）を加熱膨張させると容易に圧入できる。

この第３実施形態でも、シリンダ１１内の圧力により蓋部材３を軸線Ｌ方向に押す力により、蓋部材３の凸部３ｄ２の外側面と、端部１Ａの凹部１ｄ１の外側面とに抗力が働くので、この軸線Ｌ方向に押す力は、蓋部材３の凸部３ｄ２の外側面と、端部１Ａの凹部１ｄ１の外側面との当接部分にも分散し、端部１Ａの先端のかしめ部への力の作用を抑えることができる。したがって、電磁弁の耐圧性が向上する。

１弁本体
１Ａ端部
１Ｂ円筒部
１Ｂ１パイロット弁室（第２導通路）
１ａ雌ねじ部（凹凸部）
１ｄ凹凸部
１１シリンダ
１１ａ底部
１１Ａ背空間
１１Ｂ底部側空間
１２入口ポート（第１ポート）
１３主弁ポート
１４出口ポート（第２ポート）
１５パイロットポート（第２導通路）
１６均圧路（第２導通路）
２ピストン弁
２ａばね受け凹部（第１導通路）
２ｂ横導通路（第１導通路）
２ｃ小導通路（第１導通路）
２ｄ大導通路（第１導通路）
３蓋部材
３ａ雄ねじ部（凹凸部）
３ｂねじ締め用孔
３ｃ凹部
３ｄ凹凸部
３１半田
４パイロット弁
５電磁駆動部
５１プランジャチューブ
５２プランジャ
５３吸引子
５４プランジャばね
５５電磁コイル
Ｌ軸線

Claims

弁本体に、シリンダと、該シリンダの底部側の側面に第１ポートが形成されるとともに、前記シリンダの底部に主弁ポートと第２ポートとが形成され、該シリンダ内に前記主弁ポートを開閉するピストン弁が配設され、前記シリンダが開口する弁本体の端部を蓋部材で閉塞することで前記ピストン弁に対する背空間が形成され、前記第１ポートと前記背空間を導通する第１導通路と、前記第２ポートと前記背空間をパイロット弁を介して導通可能な第２導通路と、前記弁本体の側部に設けられ前記パイロット弁を駆動する電磁駆動部とを備え、順方向及び逆方向の流体の流れにより、低圧側の第２ポートまたは第１ポートを前記背空間に導通して該背空間を低圧にするとともに、高圧側の第１ポートまたは第２ポートの高圧をピストン弁に作用させることで、該ピストン弁を作動させて主弁ポートを開とするようにした電磁弁において、
前記シリンダが開口する前記弁本体の端部の内周と、前記蓋部材の外周とに、互いに嵌合する凹凸部をそれぞれ設け、該凹凸部を嵌合させて該蓋部材を該弁本体の端部に嵌め込むとともに、該弁本体の端部の先端を該蓋部材の中心側にかしめることにより、該蓋部材で該シリンダを閉塞するようにしたことを特徴とする電磁弁。
前記弁本体の端部のかしめた先端部分と前記蓋部材とをろう付けにより封止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記弁本体の端部の内周に形成された前記凹凸部が雌ねじ部であり、前記蓋部材の外周に形成された前記凹凸部が該雌ねじ部に螺合する雄ねじ部であり、該蓋部材の表面に、前記シリンダの中心である軸線の回りに該蓋部材を回転可能にするねじ締め用孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。