JP5661790B2 - ソレノイド弁装置 - Google Patents

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Description

本発明はソレノイド弁装置に関する。
より具体的には、本発明は、流体用の入口及び出口を有すると共に、それを通って前記流体が前記入口から前記出口に流れることができる主弁座を有する、本体と、前記弁座の閉位置と開位置との間で前記弁座に対して移動可能な主栓と、前記本体内に形成され、前記主栓によって部分的に区切られる制御室と、前記入口と前記制御室との間の連通のための少なくとも1つの第1通路と、前記制御室を前記出口に連通させるための少なくとも1つの第2通路と、作動ソレノイドを備える制御ソレノイド弁であって、前記ソレノイド内で移動可能なユニットを制御し、前記ユニットが、前記第2通路と一緒に移動可能な栓の形態で作用できる(第1)強磁性コアを備えている制御ソレノイド弁と、を備えている。
このタイプのソレノイド弁装置の一例は、本出願人の名において、英国特許GB2296075Bに記載されている。
先行技術に係るこのソレノイド弁は単一の可動コアを備えており、関連するソレノイドの活性化された状態で、この可動コアは主栓内に設けられた通路を開き、このようにして制御室を出口に連通する。この可動コアを移動させるために、ソレノイドはかなりの高出力(高電圧)で活性化されねばならない。
これは、主栓が、関連する弁座から上げられているときでさえ、可動コアが前記通路を開いたままにしておくことを確実にするため、ソレノイドの活性化は、予期される主栓の最大移動よりも大きな可動コアの移動を発生させねばならないためである。
本発明の1つの目的は、前述の種類のソレノイド弁装置を提供することにあり、このソレノイド弁装置は、関連するソレノイドを活性化するためにかなり低い電力を必要とするようなやり方で作られている。
この目的及び他の目的は、次の特徴を有している上述で画定された種類のソレノイド弁装置を用いる本発明によれば達成される。このソレノイド弁装置は、前述のユニットが追加的又は第2の強磁性コアを備えている。この第2強磁性コアは、前述の第1コアの一端に隣接する前記ソレノイドに取り付けられている。位置決め手段が、前記第2可動コアが主栓に固定されている状態を保つように、且つ、前記ソレノイドが不活性化しているときに、前記第2通路の閉位置内に前記第1コアを保ち、前記ソレノイド及び前記第1コアに対する所定位置に前記第2コアを保つように、設けられており、前記コアは隙間によって分離されており、
前記ソレノイドの活性化が、前記第1コアが前記第2コアの方に引き付けられるようにし、前記第2通路が開かれるようにするように、配置がなされている。
既知の方法で、その後、前述の第2通路の開放は、主栓が、関連する弁座から離れて移動するのを許容し、前記弁座を通って入口から出口への流体の直接の通過を許容する。
上述で画定された特徴のため、本発明に係るソレノイド弁装置において、第2可動コアは、主栓と一緒に及び主栓と同じ距離以上に移動するが、ソレノイドの活性化は、第1可動コアが第2可動コアによって引き付けられることを許容し、且つコア同士の間の距離に対応する小距離以上に第1可動コアが移動することとを許容するのに十分であればよい。言い換えると、主栓の特定の移動に関係なく、ソレノイドは、第1可動コアに前述の隙間の寸法に対応する小距離をカバーさせさえすればよい。
本発明の更なる特徴及び利点は、添付された図面を参照して、純粋に非限定的な実施例として提供された、以下の詳細な説明によって明らかとされるだろう。
本発明に係るソレノイド弁装置の、軸方向断面における、部分断面図である。 変形形態を示す同様の断面図である。 本発明に係る別のソレノイド弁装置の、軸方向断面における、部分断面図である。 図3のIV−IV線に沿って基本的にとられた部分の部分断面図である。 別の変形形態の部分断面図である。 更なる変形形態の部分断面図である。 更なる変形形態の部分断面図である。
図1において、番号1は、本発明に係るソレノイド弁の全体を示しており、このソレノイド弁は、例えば、給水本管から洗浄機又は皿洗い機のような洗浄のための機械への水の供給を制御するために用いられる。
ソレノイド弁1は、本体2を備えており、本体2は例えば成形プラスチック材料から作られており、本体2内に、流体(典型的には油圧油)のための入口通路3とこの流体のための出口通路4とが形成されている。図示された典型的な実施形態において、これらの通路3及び4は同軸であるが、この相対的な配置は必須ではない。
出口通路4は、本体2の筒状形成体5内に作られており、この形成体の上部は主弁座6を画定している。流体の流れは、この弁座6を通って、入口3から出口4へと流れることができる。
第2本体7も、例えばプラスチック材料で作られているが、流体を密封するやり方で本体2の上部に結合されている。
全体として8で示される環状絞りの周辺部分8aは、本体2と7との間で締め付けられている。メンブレン8は、可撓性のある中間部分8bを備えており、中間部分8bは周辺部分8aを、厚くされた中央環状部分8cに接続しており、中央環状部分8cは、弁座6に相互作用する主栓として働くように意図されている。
部分8cは、基本的にカップ状のガイド要素9の軸部9aの周りに取り付けられており、環状要素10によってこの軸部に固定されている。
成形体7は上部筒状形成体7aを有しており、形成体7aはその上端で閉じられている。
11で示される制御室は、本体7と、絞り8によって形成される組立体と、関連ガイド要素9との間に形成されている。
制御室11は、図示する典型的な実施態様において、絞り8及び関連ガイド要素9を有するユニット内に形成されている少なくとも1つの通路を通して、恒久的に入口3と流体連通している。特に、図1に示されるように、弁座6の外側で、多数の貫通孔8dがメンブレン8の部分8c内に形成されている。これらの孔は、絞りガイド要素9内に形成されている環状区画9bに繋がっており、この区画は、同様に、絞りガイド9にも形成されている対応する外溝9cに繋がっている。
図示された配置に代わるものとして、入口3と室11との間の連通は、絞り8及び関連ガイド要素9内に設けられた通路、又はソレノイド弁装置の本体内に設けられた通路によって、確立されている。
番号12は、絞りガイド9内に形成されている通路を示しており、通路12は、制御室11を出口通路4に連通させることができる。
図示する実施態様において、管13は例えば鋼鉄で作られており、通路12の上部に嵌め込まれている。この管は、突出する上部縁13aを備えており、この上部縁13aは以下でより詳しく説明されるように弁座として作用する。
ソレノイド弁装置は追加的に、全体として14で示されている制御ソレノイド弁を備えている。この制御ソレノイド弁は作動ソレノイド15を備えている。作動ソレノイド15は、2つの筒状要素、すなわち上部要素16a及び下部要素16bを有する磁気回路に、既知の方法で、関連している。上部要素16a及び下部要素16bは、このソレノイドの中で対向する端部から軸方向に延びている。
要素16a及び16bの対応する端部は、ソレノイド15の軸方向中間部分で、所定距離だけ離れて、互いに対向している。
ソレノイド15、関連磁気要素16a及び16bによって形成されている組立体は、本体7の筒状部分7aの周りに取り付けられている。
制御ソレノイド弁14も、全体として17で示されるユニットを備えている。このユニットは、ソレノイド15内で移動可能に取り付けられており、特に半径隙間を用いて本体7の筒状部分7a内を移動可能に取り付けられている。このユニット17は、強磁性体の可動コア18を備えており、(ソレノイド弁装置1が閉じられているときの)休止状態において、弁座13aを圧迫する。
移動可能な強磁性のコア18は、非磁性体から作られたスペーサ要素19の内部に取り付けられている。図示する典型的な実施態様において、スペーサ要素は(他の形状でそれを作ることができるが)筒状であり、半径隙間を用いて本体7の筒状部分7aの内部を延びている。
要素19の下端は、より大きな寸法を有しており、弁座13aの周りで絞りガイド9を圧迫する。
可動コア18は半径肩部18aを有しており、コイルばね20は、この肩部と前述の筒状要素19の対向する内側肩部19aとの間に位置している。ばね20は、コアが栓として作用するように弁座13aに対して可動コア18を押す傾向がある。
21で示されている第2強磁性コアは、筒状要素19の上方で、本体7の部分7a内に位置している。
コイルばね22は、第2コア21の上端と、本体7の部分7aの上端壁との間に位置している。このバネ22は、特に筒状要素19の下端が絞りガイド9との接触を保つように、コア21及び筒状要素19を下方へ押す傾向がある。
バネ20は、上述のばね22の代わりに、コア18及び21の間の隙間24内に位置している。この場合、要素19及びコア18は、(図2に示される変形例で示されるように)対応する肩部を備える必要はない。
筒状要素19の上部に、コア21に隣接して、図1において23で示されている、少なくとも1つの開口がある。この開口を通して、本体7の部分7aと要素19との間に形成される隙間が、この要素19とコア18の外側壁との間に形成される隙間に連通している。
スペーサ要素19は、コア21及び絞りガイド9から離れていて、コア21及び絞りガイド9とは異なっているか、後述の部材の一方及び/又は他方と一体化されて(あるいは恒久的に固定されて)いる。(図2は、図1の実施形態に類似する実施形態を示しているが、要素19が絞りガイド9と一緒に一部品で作られているという点において本質的に異なっている。)
図1に示されるソレノイド弁1の休止状態において、コア18及び21は、24で示される狭い隙間によって分離されている。
作動中、ソレノイド15が不活性化しているとき、入口3に供給される流体は、1又は複数の通路8d、9b、9cを通って制御室11に入る。可動コア及び栓18は弁座13aを閉じ、制御室11は入口通路3と同じ圧力にさらされる。
絞り8の部分8cは、主栓として作用するが、弁座6を圧迫する。なぜならば、室11内で圧力にさらされるこの絞り及び関連絞りガイド9の表面積は、通路3で圧力にさらされるメンブレン8の表面積よりも大きいためである。このため、主弁8c−6は閉じられる。
ソレノイド15が活性化されるとき、磁束が磁気要素16aからコア21に、隙間24を横切ってコア18に、そこから下部磁気要素16bへと走る。このように、コア18はコア21の方へ引きつけられる。この誘引は、ばね20の作用に逆らって弁座13aを開かせる。
その後、制御室11の流体圧力は、出口通路4の方へ、管13及び絞りガイド9の通路12を通って、放出される。
制御室11内の圧力が減少するにつれて、絞り8に加えられる入口通路3内の圧力が、絞り及び関連絞りガイド9によって形成される組立体を上昇させ、これにより主弁8c−6を開く。
その後、ソレノイド弁1の入口通路3に供給された流体は、弁座6を通って出口通路に到着する。
栓8及び9の上昇は、対応する量だけコア21を上昇させ、コア21に、それを用いて、それに磁気的に誘引されるコア18を引きつけさせる。このため、座13aは開いたままを継続する。
コア21の方へのコア18の誘引を生成し且つ維持するようにソレノイド15を活性化させるのに必要な電力は極端に低く、特に、主栓8、9の開放移動に依存しない。
原則として、図1及び2を参照すると、コア18及び21の間の距離(隙間24の高さ)は、好ましくは磁気要素16a及び16bの間の距離よりも小さく、コア18及び21並びに関連磁気要素16a及び16bのそれぞれの間の距離も、好ましくは磁気要素16a及び16bの間の距離よりも小さい。
図1に示されるように、隙間24は、隙間24を横切ってコア18及び21が互いに対向しているが、軸線に対する磁気要素16a及び16bの対向両端の間に位置している領域内に、位置している。
他の同様の異なる実施形態(例えば図3を参照)において、もし必要ならば要素16a及び16bを省略できる。また、この場合、第2可動コア21は、好ましくはソレノイド15の上端の近くの位置まで延びる。
図1を参照すると、ソレノイド15が活性化されるとき、流体3が入口から通過8d、9b及び9cを通って、制御室11の中へと流れ、その後、本体7の筒状部分7aの内部区域の上部の方に、この筒状部分7aと筒状要素19の間に形成される隙間を通って、流れる。その後、この流体は、開口23、及び筒状要素19とコア18の間に形成される隙間を通って、通路12−13及び出口通路4の方に向かって、下方に還流する。ソレノイド15にこのように有利に確立された流体の流れは、ソレノイドの温度を下げる。
ソレノイド15が不活性化されるとき、ばね22及び20は、図1に示される休止位置にコア21及び18を戻す傾向がある。コア18は再び弁座13aを閉じ、それにより、出口通路4から制御室11を分離する。
その後、絞り8及び関連絞りガイド9によって形成されるユニットは、主弁座6の閉位置へ戻ることができる。
図3及び4は、別の異なる実施態様を示している。これらの図において、上述された部分及び要素と同一又は機能的に同等である部分及び要素は、以前に用いられたものと同一の英数字参照符号を与えられている。
図3及び4に示される実施態様において、通路12の上端は、以下でより詳細に説明されるように、弁座として作用する突出縁13を形成している。
そこで説明されるソレノイド弁装置1も制御ソレノイド弁14を備えており、制御ソレノイド弁14は、基本的にC状のシェル16(図3)を備える磁気回路に関連する作動ソレノイド15を備えている。
ソレノイド15及び関連磁気シェル16によって形成される組立体は、本体7の筒状部分7aの周りに取り付けられる。
制御ソレノイド弁14も、全体として17で示されるユニットを備えている。このユニット17は、ソレノイド15の中で移動可能に取り付けられており、特に、半径隙間を用いて本体7の下部筒状部分7aの中で移動可能に取り付けられる。ユニット17は、その下端で栓118aを運ぶ強磁性体の可動コア18を備えており、栓118aは(ソレノイド弁装置1が閉じられているときの)休止状態で弁座13を圧迫している。
可動強磁性コア18は縦通路18bを備えており、非磁性体のスペーサ要素19が縦通路18b内を延びている。図3及び4に示される典型的な実施態様において、スペーサ要素は、(他の形状で作られても良いが)ロッドの形をしており、主栓8の要素9の上端の方へ延びており、コア18の通路18bを通る(且つ越える)半径隙間を有している。
21で示される第2強磁性コアは、スペーサ要素19の上方で、本体7の部分7a内に位置する。
コイルばね20は、コア18とコア21の対向肩部との間に位置している。バネ20は、可動コア18及び関連栓18aを座13に押しつける傾向がある。
コイルばね22は、第2コア21の上端と本体7の部分7aの上端壁との間に位置している。このバネ22は、特にスペーサ要素19の上端に対して後者を保持するようなやり方で、コア21を下方へ押す傾向がある。
スペーサ要素19は、(図3及び4に示されたように)絞りガイド9及び/又は第2コア21と、一体化される(あるいは恒久的に接続される)。
スペーサ要素19の長さは、図面に示されるソレノイド弁1の休止状態においてコア18及び21が、24で示される狭い隙間によって分離されるように、なっている。
作動中、ソレノイド15が不活性化しているとき、入口3に供給される流体は、1又は複数の通路8d、9b及び9cを通って、制御室11に入る。可動コア及び栓18は、弁座13を閉じ、制御室11は入口通路3と同じ流体圧力にさらされる。
絞り8の部分8cは、主栓として作用するが、弁座6を圧迫する。なぜならば、室11内で圧力にさらされるこの絞り及び関連絞りガイド9の表面積は、通路3で圧力にさらされるメンブレン8の表面積よりも大きいためである。このため、主弁8c−6は閉じられる。
ソレノイド15が活性化されるとき、磁束は、コア21に走り、隙間24を通ってコア18に走り、その後ここから磁気要素16へ走る。このように、コア18はコア21に向かって引きつけられる。この誘引は、ばね20の作用に逆らって弁座13を開かせる。
その後、制御室11の流体圧力は、出口通路4の方へ、絞りガイド9の通路12を通じて放出される。
制御室11の圧力が減少するにつれて、絞り8に加えられる入口通路3内の圧力が、絞り及び関連絞りガイド9によって形成される組立体を上昇させ、これにより主弁8c−6を開く。
その後、ソレノイド弁1の入口通路3に供給される流体は、弁座6を通って出口通路に到着する。
栓8及び9の上昇は、対応する量だけコア21を上昇させ、コア21に、それを用いて、それに磁気的に誘引されるコア18を引かせる。このため、座13aは開いたままを継続する。
コア21の方へのコア18の誘引を生成し且つ維持するようにソレノイド15を活性化させるのに必要な電力は極端に低く、特に、主栓8、9の開放移動に依存しない。
図5は、別の異なる実施態様を示す。この図面において、上述された部分及び要素が、再び、以前に用いられたものと同一の英数字参照符号を与えられている。
図5に示される変形例において、スペーサロッド19は、上部強磁性コア21と一体化されており、例えば、このコアの凹部21aに締まり嵌めにより取り付けられる。
図6は、下部可動コア18の異なる実施態様を示している。下部可動コア18は、強磁性部分18dと、非磁性体から作られる部分18cとを備えている。
明らかに、図5及び6に示される2つの変形例は、互いに対して結合できる。
図7は別の異なる実施態様を示している。この図面においても、上述された部分及び要素が、再び、以前に用いられたものと同一の英数字参照符号を与えられている。
図7の変形例において、間隔を空ける構造は、筒状要素19と、絞りガイド9の通路13内に角度をつけて離して配置される複数のロッド19bとを備えている。この構造は、絞りガイド9と第2可動コア21との間に位置している。筒状要素19は、コア21の肩部21aとロッド19bとの間で、ばね20及び可動コア18の周りを、延びている。
ロッド19b同士の間に、大きな開口19cが形成されている。開口19cは、作動中、通路13及びその周囲の領域を完全に洗い流すように、室11から出口4に向かって流れる水を許容する。これにより、時間の経過でこの通路の詰まりに導く沈殿物を除去する。
ロッド19bは、絞りガイド9に一体化及び/又は固定され、筒状要素19は、コア21に固定され又は嵌め込まれ、前記ロッド19bに圧迫を加える。その代わりに、ロッド19bは、筒状要素19に一体化され、絞りガイド9を圧迫しても良い。
明らかに、本発明の原理が保たれる限り、非限定的な実施例によって純粋に説明され且つ図示されるものから、添付した請求項によって画定される本発明の保護の範囲から逸脱することなく、出願様式及び解釈の細部は大きく変更されても良い。

Claims (6)

  1. 流体用の入口(3)及び出口(4)を有すると共に、それを通って前記流体が前記入口(3)から前記出口(4)に流れることができる主弁座(6)を有する、本体(2、7)と、
    前記弁座(6)の閉位置と開位置との間で前記弁座(6)に対して移動可能な主栓(8、9)と、
    前記本体(2、7)内に形成され、前記主栓(8、9)によって部分的に区切られる制御室(11)と、
    前記入口(3)と前記制御室(11)との間の連通のための少なくとも1つの第1通路(8d、9b、9c)と、
    前記制御室(11)を前記出口(4)に連通させるための少なくとも1つの第2通路(12、13)と、
    可動ユニット(17)を制御する制御ソレノイド(15)を備える制御ソレノイド弁(14)であって、前記可動ユニット(17)は、前記制御ソレノイド(15)内で移動可能であり、且つ前記第2通路(12、13)に対する可動栓として作用る第1強磁性コア(18)を備えている、制御ソレノイド弁(14)と、を備えており、
    前記可動ユニット(17)は、前記第1の強磁性コア(18)の一端に隣接する前記制御ソレノイド(15)内に位置する可動の第2の強磁性コア(21)を備えており、
    位置決め手段(19、20、22)が、前記第2の強磁性コア(21)が主栓(8、9)に恒久的に接続されている状態を保つように、且つ、前記制御ソレノイド(15)が不活性化しているときに、前記第2通路(12、13)の閉位置に前記第1の強磁性コア(18)を保ち、前記第1の強磁性コア(18)及び前記制御ソレノイド(15)に対する所定位置に前記第2の強磁性コア(21)を保つように、設けられており、
    前記第1の強磁性コア(18)と第2の強磁性コア(21)は隙間(24)によって分離されており、
    前記位置決め手段は、前記主(8、9)と前記第2の強磁性コア(21)との間で延びる、非磁性のスペーサ要素(19)を備えており、
    前記制御ソレノイド(15)の活性化により、前記第1の強磁性コア(18)が前記第2の強磁性コア(21)の方に引き付けられ、前記第2通路(12、13)が開かれ、そして、前記入口(3)からの流体の流れが前記第1通路(8d、9b、9c)を通って前記制御室(11)へ行くように、配置がなされている、ソレノイド弁装置において、
    前記スペーサ要素(19)、半径隙間をもっ前記制御ソレノイド(15)の中で且つ前記第1の強磁性コア(18)の周り延びており、且つ前記第2の強磁性コア(21)の近くに少なくとも1つの開口(23)を有しており、
    前記制御ソレノイド(15)が活性化しているときに、流体、前記制御ソレノイド(15)と前記スペーサ要素(19)との間を前記第2の強磁性コア(21)の方へ流れ、その後、前記スペーサ要素(19)の前記少なくとも1つの開口(23)を通って、前記スペーサ要素(19)と前記第1の強磁性コア(18)との間を前記第2通路(12、13)の方に流れるように、配置されていることを特徴とするソレノイド弁装置。
  2. 前記スペーサ要素(19)は、前記主栓(8、9)及び/又は前記第2の強磁性コア(21)に恒久的に接続されており、
    前記位置決め手段は、前記第2の強磁性コア(21)を前記第1の強磁性コア(18)の方に押す傾向がある第1弾性手段(22)を備えている、請求項1に記載のソレノイド弁装置。
  3. 前記位置決め手段は、前記第1の強磁性コア(18)及び前記第2の強磁性コア(21)をそれぞれ前記主栓(8、9)の方に戻す傾向がある第1及び第2弾性手段(22、20)を備えている、請求項1又は2に記載のソレノイド弁装置。
  4. 前記第1弾性手段は、前記隙間(24)内に位置するばね(25)を備えている、請求項3に記載のソレノイド弁装置。
  5. 前記第弾性手段(20)は、前記第1の強磁性コア(18)の肩部(18a)と前記スペーサ要素(19)の肩部(19a)との間延びている、請求項3に記載のソレノイド弁装置。
  6. 前記制御ソレノイド(15)は磁気回路と関連しており、
    前記磁気回路は第1及び第2磁気コア(16b、16a)を備えており、
    前記第1及び第2磁気コア(16b、16a)は、前記制御ソレノイド(15)の中で対向する端部から軸方向に延びており、
    前記第1及び第2磁気コア(16b、16a)は、前記制御ソレノイド(15)の軸方向中間部分で所定距離だけ離れて互いに対向する、対応する端部を備えており、
    前記制御ソレノイド(15)の不活性化状態において、前記第1の強磁性コア(18)及び前記第2の強磁性コア(21)、軸に対する前記第1及び第2磁気コア16b、16a)の前記対向する端部の間に位置する領域内で互いに対向しており、
    前記第1の強磁性コア(18)と前記第2の強磁性コア(21)の間の距離と、前記第1の強磁性コア(18)及び前記第2の強磁性コア(21)前記第1及び第2磁気コア16b、16a)との間の距離と、前記第1及び第2磁気コア16b、16a)の前記対向する端部の間の距離よりも小さい、請求項1〜5のいずれか1つに記載のソレノイド弁装置。
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