JP6830081B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁駆動部のプランジャケース等に内挿されるプランジャで弁体を駆動する電磁弁に関する。

従来、この種の電磁弁として、例えば図８に示すものがある。この電磁弁は、電磁駆動部の筒状のプランジャチューブ９１内にプランジャ９２が内挿され、プランジャ９２に保持された弁体９３を弁本体９４側の弁室９４ａ内で移動して、弁座９４ｃに設けられた弁ポート９４ｂを開閉するものである。また、プランジャチューブ９１の弁室９４ａ側の端部９１ａが弁本体９４にろう付けにて接合されている。さらに、プランジャ９２の弁体保持部９２ａ側の外周の当接部９２１を、弁本体９４側のストッパ部材９５に当接させることでプランジャ９２の移動が規制されるよう構成されている。これと同様な電磁弁が特開２００２−２１３６３５号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２００２−２１３６３５号公報

従来の電磁弁は、プランジャチューブ９１と弁本体９４とをろう付けにて接合しているが、プランジャチューブ９１のろう付け面はストッパ部材９５と同じ面となっている。このため、例えば図９に示すように、ろう付けにより溶融固化したろう材Ａがストッパ部材９５の上にはみ出して、プランジャ９２がこのろう材Ａに乗り上げる虞があった。このため、ろう付け工程でのろう材の量やろう付け温度の管理を厳しくする必要があった。

また、繰り返し作動後に生じる摩耗粉や本体内部に異物が侵入すると、例えば図９に示すように、プランジャチューブ９１の端部９１ａにおいて異物Ｂがストッパ部材９５に堆積し易く、この堆積した異物Ｂにプランジャ９２が乗り上げることによっても、ストッパ部材９５に対してプランジャ９２が傾いて当接する虞もあった。このように、ストッパ部材９５に対してプランジャ９２が傾いて当接すると弁体９３が弁座９４ｃに水平に着座できず弁漏れが生じたり、偏摩耗が生じやすくなる虞があった。

本発明は、プランジャチューブの弁本体側端部にろう材や異物が生じてもプランジャの作動性に影響を及ぼさない電磁弁を提供することを課題とする。

請求項１の電磁弁は、筒状のプランジャチューブ内に内挿されたプランジャを該プランジャチューブの軸線方向に駆動し、前記プランジャに保持された弁体を弁本体側の弁室内で前記軸線方向に移動して、前記弁室に連通する弁ポートを開閉する電磁弁であって、前記プランジャを前記弁本体側のストッパ手段に当接させることで前記プランジャの移動を規制するよう構成された電磁弁において、前記プランジャは、前記弁室側の端部に、前記弁室内に円筒状に突出して内部に前記弁体を保持する弁体保持部を有し、前記ストッパ手段に対する前記プランジャの当接部が、前記ストッパ手段と対向し、前記弁体保持部の外周壁側から前記軸線方向に対する垂直方向について前記プランジャの外周側へと延在した当該プランジャの端面からなり、前記プランジャの当接部が当接する前記ストッパ手段の当接部と、前記プランジャチューブとの間に、該当接部と該プランジャチューブとを離間させる余空間が設けられていることを特徴とする。

請求項２の電磁弁は、請求項１に記載の電磁弁であって、前記余空間が、前記プランジャの前記ストッパ手段に当接する当接部の外周の凹部により形成されていることを特徴とする。

請求項３の電磁弁は、筒状のプランジャチューブ内に内挿されたプランジャを該プランジャチューブの軸線方向に駆動し、前記プランジャに保持された弁体を弁本体側の弁室内で前記軸線方向に移動して、前記弁室に連通する弁ポートを開閉する電磁弁であって、前記プランジャを前記弁本体側のストッパ手段に当接させることで前記プランジャの移動を規制するよう構成された電磁弁において、前記プランジャの当接部が当接する前記ストッパ手段の当接部と、前記プランジャチューブとの間に、該当接部と該プランジャチューブとを離間させる余空間が設けられており、前記余空間が、前記プランジャチューブの弁本体側端部の内周の凹部により形成されていることを特徴とする。

請求項４の電磁弁は、筒状のプランジャチューブ内に内挿されたプランジャを該プランジャチューブの軸線方向に駆動し、前記プランジャに保持された弁体を弁本体側の弁室内で前記軸線方向に移動して、前記弁室に連通する弁ポートを開閉する電磁弁であって、前記プランジャを前記弁本体側のストッパ手段に当接させることで前記プランジャの移動を規制するよう構成された電磁弁において、前記プランジャの当接部が当接する前記ストッパ手段の当接部と、前記プランジャチューブとの間に、該当接部と該プランジャチューブとを離間させる余空間が設けられており、前記ストッパ手段の前記当接部、または、前記プランジャの前記ストッパ手段に当接する当接部の、少なくとも一方に溝を備えたことを特徴とする。

請求項５の電磁弁は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電磁弁であって、前記ストッパ手段は、前記プランジャに対して前記軸線方向に対向するように配置されたワッシャ状のストッパ部材であることを特徴とする。

請求項６の電磁弁は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電磁弁であって、前記ストッパ手段は、前記プランジャに対して前記軸線方向に対向する前記弁本体の一部であることを特徴とする。

請求項１乃至６の電磁弁によれば、プランジャが当接するストッパ手段の当接部とプランジャチューブとの間に、余空間があるので、例えばプランジャチューブの弁本体側端部に溶融固化したろう材や異物の堆積が生じても、このろう材や異物は、プランジャが当接するストッパ手段の当接部から離間した位置に生じ、このろう材や異物がプランジャと干渉することがない。したがって、プランジャの作動性に影響を及ぼすことがなく、プランジャの安定した作動性を確保することができる。

さらに、請求項４の電磁弁によれば、ストッパ手段の当接部とプランジャの当接部との、少なくとも一方に溝を備えているので、流体中に油分等が含まれていても、プランジャ２２がストッパ部材３に吸着することもなく、安定した作動性を確保できる。また、ストッパ手段に異物が堆積しても、この溝内に、異物が溜まるようになり、プランジャの安定した作動性を確保することができる。

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。 第１実施形態の電磁弁の要部拡大断面図である。 第１実施形態の電磁弁におけるストッパ部材の平面図及び側面図である。 本発明の第２実施形態の電磁弁の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態の電磁弁の要部拡大断面図である。 本発明の第４実施形態の電磁弁の要部拡大断面図である。 本発明の実施形態の電磁弁の変形例の要部拡大断面図である。 従来の電磁弁の要部拡大断面図である。 従来の電磁弁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について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は第１実施形態の電磁弁の要部拡大断面図、図３は第１実施形態の電磁弁におけるストッパ部材の平面図及び側面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図２の図面における上下に対応する。この実施形態の電磁弁は、真鍮製の弁本体１と、この弁本体１の上部に設けられた電磁駆動部２とを有している。

弁本体１は切削加工等により形成されており、弁室１１と、弁室１１に連通するプランジャチューブ取付孔１２と、弁室１１に開口する弁ポート１３と、弁室１１の側部に開口する入口ポート１４と、弁ポート１３に連通する出口ポート１５とが形成されている。プランジャチューブ取付孔１２は軸線Ｌを中心とする円柱形状をしており、このプランジャチューブ取付孔１２には、後述の電磁駆動部２のプランジャチューブ２１が取り付けられている。弁ポート１３は軸線Ｌを中心としてプランジャチューブ取付孔１２と同軸に形成され、弁ポート１３の周囲は弁座１３ａとなっている。また、弁本体１には、入口ポート１４に連通する一次側継手１０と、出口ポート１５に連通する二次側継手２０とが接続され、一次側継手１０は入口ポート１４を介して弁室１１に連通され、二次側継手２０は出口ポート１５及び弁ポート１３を介して弁室１１に連通されている。

電磁駆動部２は、プランジャチューブ２１、プランジャ２２、吸引子２３、プランジャばね２４、電磁コイル部２５及び外函２６を有している。プランジャ２２はステンレス製からなる略円柱形状であり、プランジャチューブ２１に内挿されて軸線Ｌ方向（上下方向）に摺動可能に配設されている。プランジャばね２４はプランジャ２２と吸引子２３との間に配設され、吸引子２３はプランジャチューブ２１の上端に嵌合されて溶接等により固着されている。電磁コイル部２５は、図示しないボビンや電磁コイル及び樹脂モールド等から構成され、この電磁コイル部２５は、外周を覆う外函２６と一体にしてプランジャチューブ２１の外周に嵌合されている。そして、外函２６の上部からネジＮにより吸引子２３にねじ止めすることで、電磁コイル部２５及び外函２６がプランジャチューブ２１に固定されている。

プランジャ２２の弁室１１側の端部には、弁室１１内に円筒状に突出した弁体保持部２２ａが形成されている。弁体保持部２２ａの内側の円柱状の収納孔２２ｂ内には、略円柱状の弁体６が遊嵌され、弁体６は弁ばね６ａにより下方に付勢されている。また、収納孔２２ｂの端部には、円環状の押さえ板６ｂが弁体保持部２２ａの端部をかしめることにより取り付けられており、押さえ板６ｂの上面と弁体６の底部外周面とが係合するようになっている。

プランジャチューブ２１はステンレス製で円筒状（筒状）の形状をしており、このプランジャチューブ２１は、「ストッパ手段」としてのストッパ部材３と共に、弁本体１のプランジャチューブ取付孔１２内に嵌合されている。図３に示すように、ストッパ部材３はステンレス製でワッシャ状（円環状）の形状をしており、表裏両面の４箇所に軸線Ｌから放射状に溝３１が形成されている。ストッパ部材３は、プランジャチューブ取付孔１２の弁室１１側の底面１２ａに当接して配置されている。そして、プランジャチューブ２１はプランジャチューブ取付孔１２に嵌合され、このプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１をストッパ部材３に当接した状態で、ストッパ部材３と共に弁本体１に対してろう材Ａにてろう付けされ、接合されている。すなわち、ろう付け時に溶融したろう材はプランジャチューブ２１の端面とストッパ部材３の面との間から弁本体１のプランジャチューブ取付孔１２の内周面まで浸透して固化する。

なお、この電磁弁の組み付け時には、まず、弁本体１に対してストッパ部材３とプランジャチューブ２１を取り付ける。次に、プランジャチューブ２１に、弁体６を保持したプランジャ２２を内挿し、プランジャばね２４を配置して吸引子２３をプランジャチューブ２１に固着する。そして、プランジャチューブ２１の外周に電磁コイル部２５及び外函２６を取り付ける。

以上の構成により、電磁コイル部２５への通電により、吸引子２３とプランジャ２２との間に吸引力が発生してプランジャ２２が上昇し、押さえ板６ｂが弁体６に係合すると弁体６が上昇し、弁体６弁座１３ａから離間する。これにより、弁ポート１３が弁開状態となり、冷媒等の流体が一次側継手１０から二次側継手２０に流れる。電磁コイル２５が非通電となると、プランジャ２２がプランジャばね２４のばね力で押し下げられ、弁体６は弁ばね６ａのばね力で弁座１３ａに当接し、弁ポート１３が弁閉状態となる。このとき、プランジャ２２の弁体保持部２２ａ側の外周の軸線Ｌ方向の端部の当接部２２１がストッパ部材３の当接部３２に当接し、プランジャ２２の下方（弁座１３ａ側）への移動が規制される。

プランジャ２２の当接部２２１の外周には、「凹部」としての逆円錐側面状のテーパ面２２ｃが形成されている。これにより、プランジャ２２のストッパ部材３に当接する当接部２２１の外周に余空間Ｓが形成されている。すなわち、この余空間Ｓにより、プランジャ２２のストッパ部材３に当接する当接部２２１を、プランジャチューブ２１の弁室１１側の弁本体側端部２１１から離間させている。これにより、プランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１にろう材Ａが生じているが、このろう材Ａは、常にプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１側にある。すなわち、ろう材Ａはプランジャが当接するストッパ部材３の当接部３２から離間した位置に生じ、このろう材Ａがプランジャ２２と干渉することがなく、プランジャ２２の作動性に影響を及ぼすことがない。したがって、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。また、このプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１に異物が生じても同様に、この異物がプランジャ２２と干渉することがなく、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。

また、ストッパ部材３の当接部３２に溝３１を備えているので、流体中に油分等が含まれていても、プランジャ２２がストッパ部材３に吸着することもなく、安定した作動性を確保できる。さらに、この当接部３２に溝３１があることにより、この溝３１内に、ろう付け時の溶融したろうや異物が溜まるようになり、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。なお、この実施形態において、ストッパ部材３の両面に溝３１が形成されているが、これは、ストッパ部材３の裏表を考慮しなくても組み付け作業ができるようにするためであり、作動性をよくするためには、この溝はプランジャ側だけにあればよい。

図４は第２実施形態の電磁弁の非通電時の縦断面図である。以下の第２乃至第４実施形態及び変形例において、第１実施形態と同様な要素は同様な作用効果を奏するものであり、各実施形態及び変形例の図面における同様な部材には、図１及び図２と同符号を付記して重複する説明は適宜省略する。

この第２実施形態では、プランジャ２２の当接部２２１の外周に「凹部」としての円環状の段差面２２ｄを形成したものである。これにより、プランジャ２２のストッパ部材３に対する当接部２２１の外周に余空間Ｓが形成されている。すなわち、この余空間Ｓによりプランジャ２２のストッパ部材３に対する当接部２２１を、プランジャチューブ２１の弁室１１側の弁本体側端部２１１から離間させている。これにより、第１実施形態と同様に、ろう材Ａはプランジャが当接するストッパ部材３の当接部３２から離間した位置に生じ、プランジャチューブ２１のろう材Ａがプランジャ２２と干渉することがなく、プランジャ２２の作動性に影響を及ぼすことがない。したがって、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。また、このプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１に異物が生じても同様であり、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。なお、ストッパ部材３の溝３１の作用効果は第１実施形態と同様である。

図５は第３実施形態の電磁弁の非通電時の縦断面図である。この第３実施形態では、ストッパ部材３′が第１実施形態のストッパ部材３より径が小さくなっていて、このストッパ部材３′は、弁室１１の上部の開口端面１１ａに当接して配置されている。この第３実施形態では、ストッパ部材３′はプランジャチューブ２１の弁室１１側の弁本体側端部２１１から弁室１１側に離間して配置されており、プランジャ２２の弁体保持部２２ａ側の外周の軸線Ｌ方向の端部の当接部２２１もプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１から弁室１１側に離間した位置でストッパ部材３′に当接する。

すなわち、プランジャ２２の当接部２２１の外周に「凹部」としての円環状の段差面２２ｅを形成するとともに、この段差面２２ｅを延長する延長部２２ｆを有している。これにより、プランジャ２２のストッパ部材３′に対する当接部２２１の外周に余空間Ｓが形成されている。すなわち、この余空間Ｓによりプランジャ２２のストッパ部材３′に対する当接部２２１が、プランジャチューブ２１の弁室１１側の弁本体側端部２１１から離間している。これにより、第１実施形態と同様に、ろう材Ａはプランジャが当接するストッパ部材３′の当接部３２′から離間した位置に生じ、プランジャチューブ２１のろう材Ａがプランジャ２２と干渉することがなく、プランジャ２２の作動性に影響を及ぼすことがない。したがって、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。また、このプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１に異物が生じても同様であり、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。

なお、ストッパ部材３′にも溝３１′が形成されており、第１実施形態と同様に、ストッパ部材３′に異物が堆積しても、この溝３１′内に、ろう付け時の溶融したろうや異物が溜まるようになり、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。また、プランジャ２２がストッパ部材３′に吸着するのを防止できる。

図６は第４実施形態の電磁弁の非通電時の縦断面図である。第１乃至第３実施形態における弁本体１は真鍮製であるが、この第４実施形態における弁本体１′はプランジャと同じ材質（ステンレス製）である。また、この第４実施形態では、ストッパ部材３を無くして、プランジャチューブ取付孔１２の弁室１１側の底面１２ａにプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１を直接当接させている。また、この第４実施形態では、弁本体１′自体の加工により、プランジャチューブ取付孔１２の底面１２ａの内周に、この底面１２ａとの間に段差を設けるようにプランジャチューブ２１内に突出させた環状のストッパ部１６が形成されている。そして、プランジャ２２の弁体保持部２２ａ側の外周の軸線Ｌ方向の端部の当接部２２１がストッパ部１６の当接部１６１に当接し、プランジャ２２の下方への移動が規制される。

このように第４実施形態では、プランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１が当接するプランジャチューブ取付孔１２の底面１２ａの内周に、環状のストッパ部１６を形成することにより、プランジャ２２のストッパ部１６に対する当接部２２１と底面１２ａとの間に余空間Ｓが形成されている。すなわち、この余空間Ｓによりプランジャ２２のストッパ部１６に対する当接部２２１が、プランジャチューブ２１の弁室１１側の弁本体側端部２１１から離間している。これにより、第１実施形態と同様に、ろう材Ａはプランジャが当接するストッパ部１６の当接部１６１から離間した位置に生じ、プランジャチューブ２１のろう材Ａがプランジャ２２と干渉することがなく、プランジャ２２の作動性に影響を及ぼすことがない。したがって、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。また、このプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１に異物が生じても同様であり、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。

第１乃至第３実施形態では、プランジャ２２の端部に凹部を形成した例を示したが、例えば図７に示す変形例のように、プランジャチューブ２１の弁室１１側の弁本体側端部２１１の内周に凹部を形成するようにしてもよい。図７（Ａ）の変形例１では、プランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１の内周に「凹部」としての円環状の段差面２１ａを形成したものである。また、図７（Ｂ）の変形例２では、プランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１の内周に「凹部」としての逆すり鉢状のテーパ面２１ｂを形成したものである。

いずれの変形例でも、プランジャチューブ２１の弁室１１側の弁本体側端部２１１の内周の「凹部」（段差面２１ａ、テーパ面２１ｂ）により、プランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１の内周に余空間Ｓが形成されている。すなわち、この余空間Ｓにより、プランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１が、プランジャ２２のストッパ部材３に対する当接部２２１から離間させている。これにより、第１実施形態と同様に、ろう材Ａはプランジャが当接するストッパ部材３の当接部３２から離間した位置に生じ、プランジャチューブ２１のろう材Ａがプランジャ２２と干渉することがなく、プランジャ２２の作動性に影響を及ぼすことがない。したがって、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。また、このプランジャチューブ２１の弁本体側端部２１１に異物が生じても同様であり、プランジャ２２の安定した作動性を確保することができる。なお、ストッパ部材３の溝３１の作用効果は第１実施形態と同様である。

以上の実施形態では、プランジャまたはプランジャチューブのいずれか一方に凹部を形成するようにしているが、このプランジャまたはプランジャチューブの両方に凹部を形成するようにしてもよい。また、実施形態では、異物を溜めたりプランジャの吸着を防止する作用を呈する溝をストッパ部材に形成した例について説明したが、同様な溝はプランジャの当接部に形成してもよい。さらにストッパ部材とプランジャとの両方に形成してもよい。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１ 弁本体
１１ 弁室
１２ プランジャチューブ取付孔
１２ａ 弁室側の底面
１３ 弁ポート
１３ａ 弁座
１６ ストッパ部（ストッパ手段）
１６１ 当接部
２ 電磁駆動部
２１ プランジャチューブ
２１１ 弁本体側端部
２１ａ 段差面（凹部）
２１ｂ テーパ面（凹部）
２２ プランジャ
２２１ 当接部
２２ａ 弁体保持部
２２ｂ 収納孔
２２ｃ テーパ面（凹部）
２２ｄ 段差面（凹部）
２２ｅ 段差面（凹部）
２３ 吸引子
２４ プランジャばね
２５ 電磁コイル部
２６ 外函
３ ストッパ部材（ストッパ手段）
３１ 溝
３２ 当接部
６ 弁体
６ａ 弁ばね
６ｂ 押さえ板
Ａ ろう材
Ｌ 軸線
Ｓ 余空間

Claims (6)

1. 筒状のプランジャチューブ内に内挿されたプランジャを該プランジャチューブの軸線方向に駆動し、前記プランジャに保持された弁体を弁本体側の弁室内で前記軸線方向に移動して、前記弁室に連通する弁ポートを開閉する電磁弁であって、前記プランジャを前記弁本体側のストッパ手段に当接させることで前記プランジャの移動を規制するよう構成された電磁弁において、
   前記プランジャは、前記弁室側の端部に、前記弁室内に円筒状に突出して内部に前記弁体を保持する弁体保持部を有し、
   前記ストッパ手段に対する前記プランジャの当接部が、前記ストッパ手段と対向し、前記弁体保持部の外周壁側から前記軸線方向に対する垂直方向について前記プランジャの外周側へと延在した当該プランジャの端面からなり、
   前記プランジャの当接部が当接する前記ストッパ手段の当接部と、前記プランジャチューブとの間に、該当接部と該プランジャチューブとを離間させる余空間が設けられていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記余空間が、前記プランジャの前記当接部の外周の凹部により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 筒状のプランジャチューブ内に内挿されたプランジャを該プランジャチューブの軸線方向に駆動し、前記プランジャに保持された弁体を弁本体側の弁室内で前記軸線方向に移動して、前記弁室に連通する弁ポートを開閉する電磁弁であって、前記プランジャを前記弁本体側のストッパ手段に当接させることで前記プランジャの移動を規制するよう構成された電磁弁において、
   前記プランジャの当接部が当接する前記ストッパ手段の当接部と、前記プランジャチューブとの間に、該当接部と該プランジャチューブとを離間させる余空間が設けられており、
   前記余空間が、前記プランジャチューブの弁本体側端部の内周の凹部により形成されていることを特徴とする電磁弁。
4. 筒状のプランジャチューブ内に内挿されたプランジャを該プランジャチューブの軸線方向に駆動し、前記プランジャに保持された弁体を弁本体側の弁室内で前記軸線方向に移動して、前記弁室に連通する弁ポートを開閉する電磁弁であって、前記プランジャを前記弁本体側のストッパ手段に当接させることで前記プランジャの移動を規制するよう構成された電磁弁において、
   前記プランジャの当接部が当接する前記ストッパ手段の当接部と、前記プランジャチューブとの間に、該当接部と該プランジャチューブとを離間させる余空間が設けられており、
   前記ストッパ手段の前記当接部、または、前記プランジャの前記ストッパ手段に当接する当接部の、少なくとも一方に溝を備えたことを特徴とする電磁弁。
5. 前記ストッパ手段は、前記プランジャに対して前記軸線方向に対向するように配置されたワッシャ状のストッパ部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電磁弁。
6. 前記ストッパ手段は、前記プランジャに対して前記軸線方向に対向する前記弁本体の一部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電磁弁。

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