JP6850750B2 - 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、例えば特開２０１７−６２０４４号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この電磁弁は、電磁駆動部において、プランジャを内挿する円筒状部（プランジャケース）を電磁コイルの中央の挿通孔に挿入している。そして、この円筒状部の外周に、外函の一部であるロアプレート（底板外函）の円筒部を挿入するようにしている。

特開２０１７−６２０４４号公報

ここで、電磁駆動部の外函は、電磁コイルが発生する磁気による磁気回路の効率を高めるものであり、プランジャケース内のプランジャの駆動力を左右するものである。しかし、特許文献１のものは、プランジャケース（円筒状部）の外周に、外函の一部を構成する底板外函（ロアプレート）の円筒を挿入するようにしている。このため、プランジャケースと円筒部との間に隙間が生じる可能性があり、磁気回路の磁気効率が低下する虞がある。磁気効率が低下するとその分だけ電磁コイルへの通電電流を大きくする必要があり、電磁コイルがより発熱するという問題がある。

本発明は、電磁コイルの温度上昇を低減した電動弁を提供することを課題とする。

請求項１の電磁弁は、プランジャが内挿された筒状のケース体と、前記ケース体が挿入されて前記プランジャを駆動する電磁コイルと、前記電磁コイルに嵌合させた磁性体からなる外函とを有する電磁駆動部、を備えた電磁弁であって、前記外函は前記ケース体を挿通させる挿通孔が形成された底板外函を有し、前記挿通孔近傍に前記外函と前記プランジャとを磁気的に接続するとともに前記ケース体を周囲から押圧しつつ密接する磁性体からなる接続部を備え、該接続部の前記ケース体に密接される部分が、前記外函の前記底板外函よりも前記電磁コイルとは反対の側に露出して延在さ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、前記接続部は前記ケース体が挿通される環状の部分を有することを特徴とする。

請求項３の電磁弁は、請求項１に記載の電磁弁であって、前記接続部は、自然状態で前記ケース体の外径より小さな内径を有した環状に形成されるとともに、前記ケース体の軸線回りの一部で、該軸線方向の片方の端からもう片方の端までスリットが設けられていることを特徴とする。

請求項４の電磁弁は、請求項２または３に記載の電磁弁であって、前記接続部は、前記ケース体に密接する筒部と、前記外函に接触するフランジ部と、を有することを特徴とする。

請求項５の電磁弁は、請求項２に記載の電磁弁であって、前記接続部は、弾性を有するとともに磁性体からなる線材を前記ケース体の径方向と軸線方向とにコイルばね状に形成されていることを特徴とする。

請求項６の電磁弁は、請求項５に記載の電磁弁であって、前記接続部は、コイルばね状に形成されるとともに、前記ケース体に密接する同径部と、前記外函に接触する傾斜部と、を有することを特徴とする。

請求項７の電磁弁は、請求項１乃至３に記載の電磁弁であって、前記接続部を前記外函に対して押圧する弾性部材を備えたことを特徴とする。

請求項８の電磁弁は、請求項１に記載の電磁弁であって、前記接続部が前記外函と一体に構成されていることを特徴とする。

請求項１乃至８の電磁弁によれば、外函とプランジャとを磁気的に接続する磁性体からなる接続部が、プランジャを内挿するケース体に圧接されるため、この接続部がプランジャに対して極力接近して配置されるとともに、この接続部が外函に圧接されるため、磁性体からなる外函と磁性体からなる接続部を通る磁力線による磁気回路の効率が高くなり、電磁コイルの通電電流を小さくして電磁コイルの温度上昇を低減することができる。なお、接続部が外函とプランジャとを磁気的に接続するとは、接続部が外函に接触する場合と、接続部が外函と一体となっている場合とがあり、いずれの場合も、接続部は、外函からプランジャへの磁力線を通す部材である。

本発明の第１実施形態の電磁弁の弁閉状態の縦断面図である。 図１のＰ−Ｐ矢視図である。 第１実施形態の電磁弁におけるコイルガイドの縦断面図及び平面図である。 本発明の第２実施形態の電磁弁の弁閉状態の縦断面図である。 図４のＰ−Ｐ矢視図である。 第２実施形態の電磁弁におけるコイルガイドの側断面図である。 本発明の第３実施形態の電磁弁の弁閉状態の縦断面図である。 図７のＰ−Ｐ矢視図である。 第３実施形態の電磁弁における底板外函の３面図である。

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。なお、以下の各実施形態の電磁弁はパイロット式電磁弁の例である。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は図１のＰ−Ｐ矢視図、図３は第１実施形態の電磁弁におけるコイルガイドの縦断面図及び平面図である。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。この実施形態の電磁弁は、金属製の本体部１と、この本体部１の上部に設けられた電磁駆動部２と、後述の「接続部」としてのコイルガイド３と、弾性部材４とを有している。

本体部１は、例えば冷媒等の流体が流入する高圧の一次側継手１Ａと、流体が流出する二次側継手１Ｂと、一次側継手１Ａ及び二次側継手１Ｂと直交する軸線Ｌを中心軸とするシリンダ部１Ｃと、シリンダ部１Ｃと同軸のケースホルダ部１Ｄとを一体に形成したものである。また、本体部１には、一次側継手１Ａと二次側継手１Ｂとの間に隔壁１１が形成され、隔壁１１のシリンダ部１Ｃ側には主弁座１２が形成されている。主弁座１２には円形開口をなす主弁ポート１２ａが形成されるとともに、主弁座１２の回りには薄型円形の弁室１３が形成されている。また、シリンダ部１Ｃは、軸線Ｌを回転中心とする円筒形状に形成され、ケースホルダ部１Ｄはシリンダ部１Ｃから電磁駆動部２側に延在する円筒形状に形成されている。シリンダ部１Ｃの内部には主弁室１３と同径のガイド孔１４が形成され、このガイド孔１４内には外形が略円柱形状のピストン弁５が内挿されている。

ピストン弁５は、外側を覆う金属製（例えば真鍮製）のピストン部５１とその内側に配設された樹脂製（例えばＰＴＦＥ製）のシール部５２とを相互に圧入することにより一体に形成したものである。ピストン弁５は主弁ポート１２ａに対向して配置され、弁室１３の底部とピストン弁５との間には開弁ばね５３が圧縮して配設されている。そして、この開弁ばね５３のばね力によりピストン弁５は主弁ポート１２ａから離間する方向（開弁方向）に付勢されている。そして、シール部５２はピストン弁５が主弁座１２に着座したときに、主弁ポート１２ａを閉じる。また、シール部５２には中心にパイロットポート５ａと導通路５ｂとが形成されており、パイロットポート５ａは導通路５ｂ及び弁ポート１２ａを介して二次側継手１Ｂに導通される。また、パイロットポート５ａの周囲はパイロット弁座５ａ１となっている。なお、ピストン弁５とシリンダ部１Ｃとの間にはクリアランスが設けられ、このクリアランスを介して一次側継手１Ａ側の流体がピストン弁５の背空間に流入可能となっている。

電磁駆動部２は、軸線Ｌを中心とする円筒形状の「ケース体」としてのプランジャケース２１と、プランジャケース２１内に内挿された磁性体からなるプランジャ２２と、プランジャケース２１の上端に固定された磁性体からなる吸引子２３と、プランジャ２２と吸引子２３との間に配設されたプランジャばね２４と、円筒状のコイルを樹脂材で封止（内包）した電磁コイル２５と、電磁コイル２５の外周に嵌合される磁性部材である鉄板製の外函２６とを備えている。

外函２６は、磁性体からなり有底でカップの形状をしたカップ状外函２６Ａと、外周部がカップ状外函２６Ａの開口に整合する磁性体からなる底板外函２６Ｂとで構成されている。カップ状外函２６Ａは筒状の側面部２６ａとカップの形状の底に対応する天板部２６ｂとから構成されている。そして、電磁コイル２５は、カップ状外函２６Ａ内に配置され、この電磁コイル２５のリード線保持部２５ａを底板外函２６Ｂの矩形切り欠き部２６ｃに嵌め込んだ状態で、底板外函２６Ｂがカップ状外函２６Ａの開口部に嵌合されている。これにより、電磁コイル２５は、カップ状外函２６Ａと底板外函２６Ｂとで覆われるとともに、天板部２６ｂと底板外函２６Ｂとで挟まれ、底板外函２６Ｂが電磁コイル２５の底面に当接されている。電磁コイル２５は、その中央にプランジャケース２１を挿入する中心孔２５ａを有している。底板外函２６Ｂにはプランジャケース２１を挿入する中心孔２６ｄが形成され、天板部２６ｂには吸引子２３をネジＮでネジ止めするためのネジ穴２６ｅが形成されている。

プランジャケース２１はケースホルダ部１Ｄ内に嵌合され、このプランジャケース２１とケースホルダ部１Ｄの端部の周囲がろう付け等により固着されている。また、プランジャ２２は、プランジャケース２１内で軸線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２２の下端部には、ボールからなるパイロット弁２２ａがカシメ固定されており、このパイロット弁２２ａは、ピストン弁５のパイロットポート５ａを開閉する。

以上の構成により、実施形態の電磁弁は冷凍サイクルシステムに設けられ、一次側継手１Ａの高圧の冷媒が流入し、二次側継手１Ｂから冷媒が流出する。電磁コイル２５に通電がなされていないとき（非通電持）は図１の状態となり、プランジャばね２４の付勢力及びプランジャ２２の自重により、プランジャ２２が吸引子２３から離間した位置となる。このときパイロット弁２２ａがパイロットポート５ａを弁閉状態とする。また、パイロット弁２２ａと共にピストン弁５が下降して主弁ポート１２ａを閉状態とし、冷媒の通路は遮断される。このとき、ピストン弁５の背空間が高圧となり、ピストン弁５による弁閉状態が確実に保持される。

電磁コイル２５に通電がなされると、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、パイロット弁２２ａがパイロットポート５ａから離間する。これにより、ピストン弁５の背空間が二次側継手１Ｂに導通して低圧となる。これにより、ピストン弁５の背空間と一次側継手１Ａ内の圧力差によって生じる上昇力と、開弁ばね５３のばね力によりピストン弁５は主弁ポート１２ａから離間して弁開状態となり、冷媒が一次側継手１Ａから二次側継手１Ｂに流れる。

図３に示すように、コイルガイド３は、弾性を有する磁性体からなる金属板をプレス加工等により形成したものであり、軸線Ｌを中心とする円筒部３１と、円筒部３１の端部に連結されて軸線Ｌを中心とする略円環状のフランジ部３２とが一体に形成されている。また、円筒部３１とフランジ部３２との一箇所にはスリット３１ａ，３２ａがそれぞれ形成されている。さらに、コイルガイド３は、電磁弁に組み付ける前の自然状態で、円筒部３１とフランジ部３２との内径は同径であり、この内径はプランジャケース２１の外径より僅かに小さくなっている。そして、このコイルガイド３は、フランジ部３２を電磁コイル２５側にしてプランジャケース２１の外周に圧入され、フランジ部３２が外函２６の底板外函２６Ｂと平行に配置されて、この底板外函２６Ｂに当接されている。さらに、プランジャケース２１の外周には弾性部材４が嵌め込まれている。この弾性部材４は、ゴム等のリング状の弾性部材であり、コイルガイド３の円筒部３１の下端面とケースホルダ部１Ｄの上端面との間に軸線Ｌ方向に圧縮された状態で配置されている。そして、この弾性部材４は、その弾性力により、ケースホルダ部１Ｄ側を固定端としてコイルガイド３と共に底板外函２６ｂを電磁コイル２５側に付勢する。これにより、コイルガイド３のフランジ部３２が外函２６の底板外函２６Ｂに圧接される。

以上のように、コイルガイド３は、円筒部３１とフランジ部３２との弾性力によりプランジャケース２１に圧接されるため、このコイルガイド３はプランジャ２２に対して極力接近して配置される。また、外函２６とプランジャ２２とを磁気的に接続するコイルガイド３のフランジ部３２が弾性部材４の弾性力により外函２６の底板外函２６Ｂに圧接されるため、コイルガイド３と底板外函２６Ｂとの間に隙間が生じることもない。したがって、磁性体からなる外函２６と磁性体からなるコイルガイド３を通る磁力線による磁気回路の効率が高くなり、電磁コイル２５の通電電流を小さくして電磁コイル２５の温度上昇を低減することができる。

図４は第２実施形態の電磁弁の弁閉状態の縦断面図、図６は第２実施形態の電磁弁におけるコイルガイドの側断面図である。以下の第２実施形態及び第３実施形態において、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、第２実施形態及び第３実施形態の図面における同様な部材には、図１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実施形態において第１実施形態と異なるところは、「接続部」としてのコイルガイド６の構成と弾性部材４を備えていない点である。図５に示すように、コイルガイド６は、弾性を有するとともに磁性体からなる線材を径方向と軸線Ｌ方向とにコイルばね状に形成したものである。このコイルガイド６は、電磁弁に組み付ける前の自然状態で、プランジャケース２１の外径より小さな内径を有する同径部６１と、同径部６１に連結された円錐台形状の傾斜部６２とを有している。そして、このコイルガイド６は、傾斜部６２を電磁コイル２５側にして同径部６１がプランジャケース２１の外周に圧入され、傾斜部６２が外函２６の底板外函２６Ｂと平行になるように圧縮して配置されて、この底板外函２６Ｂに当接されている。この傾斜部６２は、組み付け状態で自身の軸線Ｌ方向の弾性力により外函２６の底板外函２６Ｂに圧接される。すなわち、電磁弁に組み付けた状態では、同径部６１がプランジャケース２１に密接し、傾斜部６２が底板外函２６Ｂに接触する。

以上のように、コイルガイド６は、同径部６１と傾斜部６２との弾性力によりプランジャケース２１に圧接されるため、外函２６とプランジャ２２とを磁気的に接続するこのコイルガイド６はプランジャ２２に対して極力接近して配置される。また、コイルガイド６の傾斜部６２が外函２６の底板外函２６Ｂに圧接されるため、コイルガイド６と底板外函２６Ｂとの間に隙間が生じることもない。したがって、磁性体からなる外函２６と磁性体からなるコイルガイド６を通る磁力線による磁気回路の効率が高くなり、電磁コイル２５の通電電流を小さくして電磁コイル２５の温度上昇を低減することができる。

図７は第３実施形態の電磁弁の弁閉状態の縦断面図、図９は第３実施形態の電磁弁における底板外函の３面図である。この第３実施形態において第１実施形態と異なるところは、「接続部」としてのコイルガイド７の構成であり、この第３実施形態におけるコイルガイド７は外函２６の底板外函２６Ｂ′の一部として構成した点である。底板外函２６Ｂ′は径方向の弾性を有する磁性体からなるもので、第１実施形態と同様にカップ状外函２６Ａの開口部の内側で電磁コイル２５の底面に当接するものである。また、底板外函２６Ｂ′はその中央にコイルガイド７を一体に形成したものである。そして、コイルガイド７はその中央に軸線Ｌを中心とする円筒部からなり、このコイルガイド７と底板外函２６Ｂ′の一箇所にはスリット７ａ，２６ｆが形成されている。そして、コイルガイド７には、スリット２６ｆと反対側のもう一箇所にスリット７ｂが形成されている。さらに、底板外函２６Ｂ′及びコイルガイド７は、電磁弁に組み付ける前の自然状態で、円筒部の内径がプランジャケース２１の外径より僅かに小さくなっている。そして、このコイルガイド７は、底板外函２６Ｂ′が電磁コイル２５に組み付けられた状態で、プランジャケース２１の外周に圧入されている。さらに、プランジャケース２１の外周には第１実施形態と同様な弾性部材４が嵌め込まれ、電磁コイル２５とケースホルダ部１Ｄの上端面との間に配置される。そして、この弾性部材４は、その弾性力により、ケースホルダ部１Ｄ側を固定端として底板外函２６Ｂ′及びコイルガイド７を電磁コイル２５側に付勢する。

以上のように、コイルガイド７は、その円筒部の弾性力によりプランジャケース２１に圧接されるため、外函２６とプランジャ２２とを磁気的に接続するこのコイルガイド７はプランジャ２２に対して極力接近して配置される。また、底板外函２６Ｂ′及びコイルガイド７が弾性部材４の弾性力により電磁コイル２５に圧接される。したがって、磁性体からなる外函２６と磁性体からなるコイルガイド７を通る磁力線による磁気回路の効率が高くなり、電磁コイル２５の通電電流を小さくして電磁コイル２５の温度上昇を低減することができる。

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 本体部
１Ａ 一次側継手
１Ｂ 二次側継手
１Ｃ シリンダ部
１Ｄ ケースホルダ部
１２ 主弁座
１２ａ 主弁ポート
１３ 弁室
２ 電磁駆動部
２１ プランジャケース（ケース体）
２２ プランジャ
２２ａ パイロット弁
２３ 吸引子
２４ プランジャばね
２５ 電磁コイル
２６ 外函
２６Ａ カップ状外函
２６Ｂ 底板外函
２６ａ 側面部
２６ｂ 天板部
３ コイルガイド（接続部）
３１ 円筒部
３２ フランジ部
３１ａ スリット
３２ａ スリット
４ 弾性部材
５ ピストン弁
６ コイルガイド（接続部）
７ コイルガイド（接続部）
２６Ｂ′ 底板外函

Claims (8)

1. プランジャが内挿された筒状のケース体と、前記ケース体が挿入されて前記プランジャを駆動する電磁コイルと、前記電磁コイルに嵌合させた磁性体からなる外函とを有する電磁駆動部、を備えた電磁弁であって、
   前記外函は前記ケース体を挿通させる挿通孔が形成された底板外函を有し、
   前記挿通孔近傍に前記外函と前記プランジャとを磁気的に接続するとともに前記ケース体を周囲から押圧しつつ密接する磁性体からなる接続部を備え、該接続部の前記ケース体に密接される部分が、前記外函の前記底板外函よりも前記電磁コイルとは反対の側に露出して延在されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記接続部は前記ケース体が挿通される環状の部分を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記接続部は、自然状態で前記ケース体の外径より小さな内径を有した環状に形成されるとともに、前記ケース体の軸線回りの一部で、該軸線方向の片方の端からもう片方の端までスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
4. 前記接続部は、前記ケース体に密接する筒部と、前記外函に接触するフランジ部と、を有することを特徴とする請求項２または３に記載の電磁弁。
5. 前記接続部は、弾性を有するとともに磁性体からなる線材を前記ケース体の径方向と軸線方向とにコイルばね状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
6. 前記接続部は、コイルばね状に形成されるとともに、前記ケース体に密接する同径部と、前記外函に接触する傾斜部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の電磁弁。
7. 前記接続部を前記外函に対して押圧する弾性部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の電磁弁。
8. 前記接続部が前記外函と一体に構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。

Images