JP6068807B2

JP6068807B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP6068807B2
Application number: JP2012048780A
Authority: JP
Inventors: 木船　仁志; 仁志木船
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: JP2013185603A

Description

本発明は、電磁コイルへの通電により弁体を移動させ、弁体を弁座に接離させて流路を開閉する電磁弁に関する。

従来、上記電磁弁として、特許文献１には、図５及び図６に示すように、プレス加工により形成された弁本体３２及び弁座シート部材３４と、弁本体３２のパイプ部３２ｂの内部に固定された吸引子３７と、弁本体３２のパイプ部３２ｂの内部に収容されて弁体３３と共に上下方向に移動するプランジャ３６と、電磁コイル３８等を備える電磁弁３１が記載されている。

この電磁弁３１は、電磁コイル３８へ通電しないときには、図５に示すように、コイルばね４１によってプランジャ３６が吸引子３７と反対方向の上端位置に維持されて弁体３３の弁部３３ａが弁座シート部材３４の弁座３４ｃから離間した開弁状態となっており、流体が流入管４２から弁室３２ａの内部を通って流出管４３へと流れることができる。

図５の状態から電磁コイル３８に通電すると、プランジャ３６が吸引子３７との間の空間を埋める方向に吸引される磁力が発生する。これにより、プランジャ３６がコイルばね４１の付勢力に抗しながら下方に向って移動すると共に弁体３３が吸引子３７の案内部３７ｂに案内されながら弁座シート部材３４の弁座３４ｃに向って下方に移動し、図６に示すように、弁部３３ａが弁座３４ｃに密接した閉弁状態となり、流入管４２から流出管４３への流体の流れが阻止される。

特開２００８−１５１３４８号公報

しかし、上記従来の電磁弁３１においては、プランジャ３６の下端部に切削加工により逆円錐台状部３６ａを形成すると共に、吸引子３７の天井部に切削加工により逆円錐状の凹部３７ａを形成し、電磁コイル３８に通電した際に、図６に示すように、プランジャ３６の逆円錐台状部３６ａと吸引子３７の凹部３７ａとが当接するように構成しているが、逆円錐台状部３６ａと凹部３７ａとの間には、僅かな隙間が存在するため、電磁コイル８によって生ずる磁路に空間が生じて磁気効率が低下するという問題があった。

また、上記電磁弁３１においては、吸引子３７を円柱状材料から切削加工により形成しているため、製造コストが上昇する要因になると共に、重量が大きくなるという問題があった。

さらに、上記電磁弁３１においては、弁体３３が吸引子３７の案内部３７ｂに案内されながら上下動するため、図５に示すように、電磁弁３１の開弁操作時に、プランジャ３６の逆円錐台状部３６ａと吸引子３７の凹部３７ａとの間の空間に存在する流体の圧力が外部に逃げにくく、プランジャ３６に対してダンパーのように作用するため、電磁弁３１の開弁及び閉弁時の応答性に悪影響を与えるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の電磁弁における問題点に鑑みてなされたものであって、磁気効率の低下を防止することができる電磁弁を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、製造コストが低く、軽量の電磁弁を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、開弁及び閉弁時の応答性の良好な電磁弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、電磁弁であって、弁室を有する弁本体と、前記弁室内に配置される弁部を有する弁体と、前記弁部と接離する弁座と、磁性材料からなり、前記弁体と共に移動するプランジャと、電磁コイルを収容すると共に、該電磁コイルに給電された際に前記プランジャと協働して磁路を形成する磁性材料からなるハウジングと、前記プランジャを前記弁座から離間する方向又は前記弁座に接近する方向に付勢する付勢手段と、前記弁体を開弁方向及び閉弁方向に案内する案内部材とを備え、前記プランジャと前記ハウジングのみにより前記電磁コイルの磁路が形成され、前記弁本体は、前記弁体の移動方向と直交する方向に位置する前記弁室内の側面に一端部が突出して設けられた管体を有し、前記案内部材の前記管体に対向する部分は、前記管体が前記弁室内に突出した寸法よりも大きく切り欠かれていることを特徴とする。

そして、本発明によれば、プランジャとハウジングのみで磁路を形成するため、従来のようなプランジャ、吸引子及びハウジングで磁路を形成する場合と比べて磁路に生じる隙間の数が少なくなり、磁気効率が向上する。即ち、従来の電磁弁では、図６に示すように、ハウジング３９とプランジャ３６との間、プランジャ３６と吸引子３７との間、及び吸引子３７とハウジング３９との間の三箇所に隙間が生じるのに対し、本発明の電磁弁では、図２に示すように、磁路に隙間が形成される箇所が、プランジャ６の上部とハウジング９の上部との間、プランジャ６の下部とハウジング９の下部との間の二箇所となるので、従来よりも磁気効率が向上する。また、案内部材に切欠を設けたため、案内部材を弁室に挿入するときに管体と干渉しない。

なお、前記案内部材を、前記プランジャ側に向かって立設され、前記弁体を案内する案内部を備えるように構成することができる。

また、前記案内部の一端側が前記プランジャの端部内側に挿入された構成にできる。

以上のように、本発明の電磁弁は、磁気効率の低下を防止することができる。

また、案内部材がプレス加工により形成される場合には、製造コストが低減し、軽量化する。

また、案内部材が均圧孔を備える場合には、開弁及び閉弁時の応答性が良好となる。

本発明に係る電磁弁の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は開弁状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。図１の電磁弁の閉弁状態を示す断面図である。図１の電磁弁の弁本体と弁座シート部材との接合方法を説明するための断面図である。図１の電磁弁の案内部材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は底面図である。従来の電磁弁の一例を示す図であって、開弁状態を示す断面図である。図５の電磁弁の閉弁状態を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施の形態を示し、この電磁弁１は、弁室２ａを有する弁本体２と、弁室２ａ内に配置される弁部３ａを有する弁体３と、弁部３ａが接離する弁座４ｃを有する弁座シート部材４と、弁体３と共に移動するプランジャ６と、弁体３の移動を案内すると共に、後述するコイルばね１１を支持する案内部材７と、プランジャ６を閉弁方向に吸引するための磁力を発生させる電磁コイル８と、電磁コイル８等を収容するハウジング９と、プランジャ６を上方に付勢するコイルばね１１等で構成される。

弁本体２は、ステンレス鋼等の材料を用いてプレス加工により形成され、円筒状の弁室２ａと上端を閉塞した円筒状のパイプ部２ｂとで構成される。弁室２ａ内には、弁体３の弁部３ａと、弁座シート部材４の弁座４ｃとが配置され、弁室２ａとパイプ部２ｂとの境界部には、案内部材７がかしめ固定される。また、弁室２ａの下方開口を覆うように弁座シート部材４が装着される。弁室２ａの側面には、流入管１２の左端部がろう付けにより溶着される。

パイプ部２ｂの内部には、弁体３、プランジャ６及びコイルばね１１が収容され、パイプ部２ｂの外周には、ハウジング９が装備され、ハウジング９の突起部９ｃにかしめ固定された押圧係止部材１６の突起部１６ａが弁本体２のパイプ部２ｂに形成した係止凹部２ｃに係止され、ハウジング９が押圧係止部材１６を介して弁本体２のパイプ部２ｂに固定される。

ハウジング９は、磁性材料により形成され、ハウジング９の上壁９ａ及び下壁９ｂには貫通孔が各々設けられ、これらの貫通孔に弁本体２のパイプ部２ｂが挿通される。

パイプ部２ｂの外側には、ボビン１０が嵌合装着され、ボビン１０の周囲には電磁コイル８が巻回され、ボビン１０はハウジング９の内部に収容される。ボビン１０には、ターミナル（不図示）を介してリード線１７が接続され、このリード線１７を介して電磁コイル８に通電される。

弁体３は、真鍮等で円柱状に形成され、下端に逆円錐状の弁部３ａを有し、上部の小径部３ｂがプランジャ６にかしめ固定される（かしめ部３ｃ）。この弁体３は、プランジャ６と共に上下方向に移動し、弁部３ａが弁座シート部材４の弁座４ｃに接離することで、流入管１２から流出管１３への流体の流れを制御する。

弁座シート部材４は、ステンレス鋼等の材料を用いてプレス加工により形成され、弁本体２と同一中心軸線上に円筒状のシート本体４ａを有し、シート本体４ａの上端には、弁座４ｃが形成される。シート本体４ａの下端には段部を介してパイプ嵌合部４ｂが形成され、パイプ嵌合部４ｂの端縁には、外方に向って張出したフランジ４ｄが形成される。弁座シート部材４は、弁本体２の弁室２ａの下方開口を覆うように装着され、フランジ４ｄが弁室２ａの下端部に溶接により固着される（溶接部１４）。弁座シート部材４のパイプ嵌合部４ｂには、流出管１３の上端部が挿入され、ろう付けにより溶着される。

図３に示すように、フランジ部４ｄの端部には下方に曲折された曲折部４ｅが形成される。また、弁本体２のフランジ部２ｄにも、下方に曲折された曲折部２ｅが形成され、弁本体２の曲折部２ｅと弁座シート部材４の曲折部４ｅとを互いに重ね合わせ、両曲折部２ｅ、４ｅの端部同士が溶接接合される（溶接部１４）。

上述のように弁本体２の開口端を弁座シート部材４によって閉塞することで、溶接後においても、弁本体２の曲折部２ｅと弁座シート部材４の曲折部４ｅとが図３（ｂ）に示す寸法ａの長さで互いに当接するため、弁本体２の曲折部２ｅが弁座シート部材４の曲折部４ｅのガイドとして機能し、曲折部４ｅの左右方向のずれを抑えることができる。

また、図３（ｂ）に示すように、溶接後においても、弁本体２のフランジ部２ｄと弁座シート部材４のフランジ部４ｄとが寸法ｂの長さで互いに当接するため、充分な接合長さを確保することができ、弁座シート部材４のフランジ部４ｄ及び曲折部４ｅが互いに離間する方向へ傾くことを防止することもできる。

プランジャ６は、磁性材料により円筒状に形成され、弁本体２のパイプ部２ｂに上下方向に移動自在に配設される。プランジャ６の鉛直方向の中央部には、弁体３を固定するための固定用孔６ａが穿設され、固定用孔６ａに、下方より弁体３の小径部３ｂが嵌入され、上述のようにプランジャ６と弁体３とが一体化される。

案内部材７は、ステンレス鋼等の板材を用いてプレス加工により形成され、弁本体２の弁室２ａの天井部にかしめ固定される。この案内部材７は、図４に示すように、案内部材７の下方に開口する逆皿状部７ａに複数の均圧孔７ｃと、弁体３を挿通させる挿通孔７ｄとが穿設される。逆皿状部７ａの中央部から上方に向かって、弁体３を案内するための円筒状の案内部７ｂが立設される。また、逆皿状部７ａの流入管１２に対向する部分は、案内部材７を弁室２ａにかしめ固定する際、案内部材７を弁室２ａに挿入するときに流入管１２と干渉しないよう、また、流体が円滑に流れるように切り欠かれている（切欠部７ｅ）。

付勢手段としてのコイルばね１１は、弁体３の外側において、プランジャ６と案内部材７との間に配設され、プランジャ６はコイルばね１１の付勢力により案内部材７から離間する方向に常時付勢される。なお、プランジャ６の下端部は有底筒状に形成されており、その内部にコイルばね１１が収容されている。コイルばね１１がプランジャ６の外周側に配置される場合には、弁本体２のパイプ部２ｂとプランジャ６との間の空間が大きくなり、電磁コイル８によるプランジャ６の吸引力が低下するという問題があるが、本実施例では、そのような問題が生じない。

次に、上記構成を有する電磁弁１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１は、電磁コイル８への通電を遮断した状態を示し、この状態では電磁コイル８による磁力が発生せず、プランジャ６は、コイルばね１１の付勢力により案内部材７と反対方向の上端位置に維持され、弁体３の弁部３ａが弁座シート部材４の弁座４ｃから離間した開弁状態となっており、流体が流入管１２から弁室２ａの内部、弁座シート部材４のシート本体４ａの内部を通って流出管１３へと流れ込むことができる。

図１の状態から電磁コイル８に通電すると、電磁コイル８に磁力が発生すると共に、磁性材料からなるハウジング９とプランジャ６とに磁路が形成され、プランジャ６が下方に向って吸引される。これにより、プランジャ６が弁本体２のパイプ部２ｂの内部をコイルばね１１の付勢力に抗しながら下方に向って移動すると同時に、弁体３が案内部材７の案内部７ｂに案内されながらプランジャ６と共に弁座シート部材４の弁座４ｃに向って下方に移動し、図２に示すように、弁体３の弁部３ａが弁座シート部材４の弁座４ｃに密接した閉弁状態となり、弁体３が流入管１２から流出管１３への流体の流れを阻止する。

以上のように、本実施の形態によれば、案内部材７をプレス加工により弁体３の軸線方向に短く形成する一方で、プランジャ６を弁体３の軸線方向に長くすることで、電磁コイル８によって生ずる磁路をハウジング９とプランジャ６のみで構成している。そのため、従来よりも磁路に形成される隙間の数が減少して磁気効率が向上するので、電磁コイル８を小型化することが可能となり、消費電力及製造コストを低く抑えることができると共に軽量化することができる。

また、案内部材７に、弁本体２の弁室２ａの内部とプランジャ６等が収容されるパイプ部２ｂの内部空間とを連通させる均圧孔７ｃを設けているため、プランジャ６と案内部材７との間に生ずる流体圧を逃がすことができ、弁室２ａの内部圧力とパイプ部２ｂの内部圧力とが等しくなり、電磁弁１の開弁及び閉弁時の応答性が向上する。

なお、上記実施形態では、非通電時にプランジャが開弁方向に付勢されて開弁し、通電するとプランジャが閉弁方向に移動して閉弁する電磁弁を例に挙げて説明したが、本発明は、非通電時にプランジャが閉弁方向に付勢されて閉弁し、通電するとプランジャが開弁方向に移動して開弁する電磁弁にも適用可能である。

１電磁弁
２弁本体
２ａ弁室
２ｂパイプ部
２ｃ係止凹部
３弁体
３ａ弁部
３ｂ小径部
３ｃかしめ部
４弁座シート部材
４ａシート本体
４ｂパイプ嵌合部
４ｃ弁座
４ｄフランジ
６プランジャ
６ａ固定用孔
７案内部材
７ａ逆皿状部
７ｂ案内部
７ｃ均圧孔
７ｄ挿通孔
７ｅ切欠部
８電磁コイル
９ハウジング
９ａ上壁
９ｂ下壁
９ｃ突起部
１０ボビン
１１コイルばね（付勢手段）
１２流入管
１３流出管
１４溶接部
１６押圧係止部材
１６ａ突起部

Claims

弁室を有する弁本体と、
前記弁室内に配置される弁部を有する弁体と、
前記弁部と接離する弁座と、
磁性材料からなり、前記弁体と共に移動するプランジャと、
電磁コイルを収容すると共に、該電磁コイルに給電された際に前記プランジャと協働して磁路を形成する磁性材料からなるハウジングと、
前記プランジャを前記弁座から離間する方向又は前記弁座に接近する方向に付勢する付勢手段と、
前記弁体を開弁方向及び閉弁方向に案内する案内部材とを備え、
前記プランジャと前記ハウジングのみにより前記電磁コイルの磁路が形成され、
前記弁本体は、前記弁体の移動方向と直交する方向に位置する前記弁室内の側面に一端部が突出して設けられた管体を有し、
前記案内部材の前記管体に対向する部分は、前記管体が前記弁室内に突出した寸法よりも大きく切り欠かれていることを特徴とする電磁弁。
前記案内部材は、前記プランジャ側に向かって立設され、前記弁体を案内する案内部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記案内部は、一端側が前記プランジャの端部内側に挿入されていることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。