JP7017498B2 - solenoid valve - Google Patents
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Description
本発明は、弁体で弁ポートを開閉するとともに弁室が形成された弁ハウジングの弁室と電磁駆動部の間をダイヤフラムで封止するようにした電磁弁に関する。 The present invention relates to a solenoid valve in which a valve body opens and closes a valve port and a diaphragm seals between the valve chamber and the electromagnetic drive portion of the valve housing in which the valve chamber is formed.
従来、この種の電磁弁として、例えば特開平7-260034号公報(特許文献1)に開示されたものがある。この従来の電磁弁は、弁ハウジングの弁室内にダイヤフラム弁を配置するとともに、弁室に開口する圧力流体の入力ポートP(一次側ポート)を、ダイヤフラム弁をこの入力ポートPの軸線方向に移動させることにより、開閉するよう構成されている。 Conventionally, as a solenoid valve of this type, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-26034 (Patent Document 1). In this conventional solenoid valve, a diaphragm valve is arranged in the valve chamber of the valve housing, and the input port P (primary side port) of the pressure fluid that opens in the valve chamber is moved in the axial direction of the input port P. It is configured to open and close by letting it open and close.
図7は上記同様な従来の電磁弁の一例を示す図である。この電磁弁は、弁ハウジング8と電磁駆動部9を備えている。弁ハウジング8には、弁室81と、弁室内の弁座82の中央から流体が導入される第1ポート83と、弁室81に連通する第2ポート84とが形成されている。電磁駆動部9においては、プランジャケース91の端部に吸引子92が固着されるとともに、プランジャケース91内に吸引子92に対向するプランジャ93を配設している。また、吸引子92とプランジャ93との間にはプランジャばね94が配設されている。そして、プランジャ93の下端に弁体としてのダイヤフラム95が取り付けられ、このダイヤフラム95により、弁ハウジング8の弁室81と電磁駆動部9の間を封止している。また、吸引子92はプランジャ93に対してダイヤフラム95とは反対側に配置されている。なお、この例ではダイヤフラム95が弁体を兼ねている。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the same conventional solenoid valve as described above. This solenoid valve includes a
以上の電磁弁は、電磁駆動部9が非通電のときは、図7のように、プランジャばね94のばね力によりプランジャ93が吸引子92から離間し、弁体としてのダイヤフラム95が弁座82に着座する。これにより、第1ポート83が閉じられて弁閉状態となる。また、電磁駆動部9への通電により、プランジャ93が吸引子92に吸引され、図7の拡大図に示すように、ダイヤフラム95が弁座82から離間して第1ポート83が開かれ弁閉状態となる。
In the above solenoid valve, when the electromagnetic drive unit 9 is not energized, as shown in FIG. 7, the
ここで、弁室81に直接連通する第2ポート84側から流体を導入するように構成すると、弁閉状態のときダイヤフラム95に高圧が加わる。これにより流体の圧力による力がダイヤフラム95を弁座82から離間させる方向に作用し、弁漏れの虞が生じる。これに対して、上記のように第1ポート83側から流体を導入するように構成した場合には、高圧を受ける受圧面積は第1ポート83の内径に相当する小さな面積であり、ダイヤフラム95を弁座82から離間させる力が小さく、弁漏れの虞がない。
Here, if the fluid is introduced from the
前記従来の電磁弁は、弁体としてのダイヤフラム95が弁座82に対向配置され、弁開時にはダイヤフラム95がリフトして弁座82から離間するように構成されている。このため、図7の拡大図に示すように、弁開状態のとき、第1ポート83(一次側ポート)から弁室81へ流入する流体がダイヤフラム95に衝突するため流体の流れが阻害される阻害流が生じる。そのため、十分な流量を確保するのが困難となる。
In the conventional solenoid valve, the
本発明は、ダイヤフラムにより弁室と電磁駆動部の間を封止するようにした電磁弁において、弁閉時の弁漏れを防止するとともに、弁開時に一次側ポートから弁室に流入し、そして弁室から二次側ポートへ流出する際の阻害流を回避して十分な流量を確保することを課題とする。 The present invention is a solenoid valve in which the space between the valve chamber and the electromagnetic drive portion is sealed by a diaphragm, in which valve leakage is prevented when the valve is closed, and the valve flows into the valve chamber from the primary port when the valve is opened. The problem is to secure a sufficient flow rate by avoiding the obstructive flow when flowing out from the valve chamber to the secondary port.
請求項1の電磁弁は、弁体を収容する弁室が形成された弁ハウジングと、プランジャケース内で吸引子に対向して配置されたプランジャを該プランジャケースの軸線方向に移動させて前記弁体を駆動する電磁駆動部と、前記弁ハウジングの前記弁室と前記電磁駆動部の間を封止するダイヤフラムと、を備えた電磁弁において、前記弁ハウジングに、前記弁室に連通して流体が導入される一次側ポートと、前記弁室の側部に設けられて前記軸線と平行に配置された弁座面にて前記弁室に開口する一つの二次側ポートと、が形成され、前記電磁駆動部は、前記吸引子が前記プランジャよりも前記ダイヤフラム側に配置されるとともに、該吸引子と前記プランジャとの間に該プランジャを該吸引子から離間する方向に付勢するプランジャばねを備え、前記吸引子の挿通孔に挿通されて、前記プランジャと前記弁体とを連結する連結部をさらに有し、前記プランジャの移動により前記弁体が前記弁座面上を摺動して、該弁体により前記二次側ポートを開閉するよう構成され、前記プランジャばねにより前記プランジャが前記吸引子から所定位置まで離間して前記弁体が前記二次側ポートを閉状態とするとき、前記プランジャの前記所定位置からさらに吸引子から離間する方向への移動を規制するストッパ手段を備え、前記電磁駆動部にて前記プランジャが前記吸引子側に吸引された位置で、前記弁体が前記二次側ポートを開状態とすることを特徴とする。
The electromagnetic valve according to
請求項1の電磁弁によれば、弁体を弁座面上で摺動移動させることで弁開状態となるようにしているので、弁開状態では、弁体は二次側ポートへの流路を阻害しない位置にある。これにより、一次側ポートから弁室へ流入した流体が二次側ポートへ流出しやすくなり、十分な流量を確保することができる。
According to the solenoid valve of
さらに、請求項1の電磁弁によれば、プランジャと吸引子との間隔を所定の間隔に確実に維持することができる。
Further, according to the solenoid valve of
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(弁閉状態)の縦断面図、図2は第1実施形態の電磁弁の通電時(弁開状態)の縦断面図、図3は図2のA矢視拡大図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図面における上下に対応する。この実施形態の電磁弁は、弁ハウジング1と、電磁駆動部2と、連結部3と、ダイヤフラム4と、弁体5とを備えている。
Next, an embodiment of the solenoid valve of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve of the first embodiment when it is not energized (valve closed state), FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve of the first embodiment when it is energized (valve open state), and FIG. FIG. 2 is an enlarged view taken along the line A in FIG. The concept of "upper and lower" in the following description corresponds to upper and lower in the drawing. The solenoid valve of this embodiment includes a
弁ハウジング1は、本体部1Aと弁座部材1Bとで構成されており、本体部1Aの電磁駆動部2側の上端面には薄型円環状の段部1aが形成され、この段部1aの中央から下部に向けて軸線Xを中心線とする縦長円筒状の弁室10が形成されている。なお、この軸線Xは後述のプランジャケース21の中心線でもある。また、本体部1Aは下部に突出する管部1A1を有しており、この管部1A1を通して弁室10に連通し、流体が導入される軸線Xと同軸に開口する一次側ポート11が形成されている。また、弁室10の側部には弁室10に開口する円柱形状の弁座嵌合孔1bが形成されている。そして、弁座嵌合孔1b内に弁座部材1Bが嵌合されている。
The
弁座部材1Bは、弁座嵌合孔1bに整合する円柱形状の円柱部1B1と、円柱部1B1から突出する管部1B2と、円柱部1B1の外周部に形成されたフランジ部1B3とを有して構成されている。円柱部1B1の弁室10側の端面は、後述の弁体5が摺動する平坦な弁座面12aとなっており、この弁座面12aから管部1B2内にかけて流体が流出する二次側ポート12が形成されている。これにより、弁座面12aは軸線Xと平行に配置され、二次側ポート12は、この弁座面12aにて弁室10に開口している。なお、弁座部材1Bと本体部1Aとの間はフランジ部1B3の内側で円柱部1B1の外周に配設されたOリング13により封止されている。
The
電磁駆動部2は、非磁性体からなるプランジャケース21と、プランジャケース21の下端に固定された磁性体からなる吸引子22と、プランジャケース21内で吸引子22に対向して配置されたプランジャ23と、吸引子22とプランジャ23との間に配設されたプランジャばね24とを備えている。また、吸引子22の下端に固着された固定用スリーブ25と、プランジャケース21の外周に配置されボビン26aに巻線が巻回された電磁コイル26と、電磁コイル26とボビン26aを内包する外函27と、外函27の下部から吸引子22までの磁路を確保する継鉄28とを備えている。
The
プランジャケース21は、下方側が開口した有底筒状に形成され、内部にプランジャ室20を画定している。また、プランジャケース21は、その側面の一部によって吸引子22を覆うように吸引子22に溶接等により固定されている。吸引子22は、プランジャ23側に開口するすり鉢状の吸引面22aと、プランジャばね24を収容するばね収容孔22bと、ばね収容孔22bの底部を貫通する挿通孔22cとを有している。
The
プランジャ23は、吸引子22に吸引されるように適宜な磁性体によって構成され、プランジャ室20内に収容されている。また、プランジャ23は、吸引子22側にテーパ部231を有している。そして、プランジャ23はその外周面がプランジャケース21の内周面に摺接するように、軸線X方向に移動可能に設けられている。さらに、プランジャ23は、その上面から吸引子22側端部に連通する縦孔23aと後述の連結ロッド31を固定するための挿通孔23bとが中央部に形成されている。
The
連結部3は、上端部がプランジャ23に連結される連結ロッド31と、連結ロッド31の下端部に固定される固定金具32と、固定金具32に固着されて弁体5を保持する弁ホルダ部33とで構成されている。連結ロッド31は、その下端部に固定金具32を結合する結合軸31aと、結合軸31aより径が大きく吸引子22側に位置するボス部31bとを有している。また、上端部には、プランジャ23に結合する結合軸31cを有している。
The connecting
ダイヤフラム4は、ゴム製で略円盤状の形状をしており、中央に内ビード部41を有し、外周に外ビード部42を有している。そして、連結ロッド31の下端部の結合軸31aにダイヤフラム4の内ビード部41を装着するとともに、固定金具32を結合軸31aに嵌め込んで、結合軸31aの端部をかしめることにより、固定金具32と連結ロッド31のボス部31bとによりダイヤフラム4が挟み付けて固定されている。また、固定金具32の下端に弁体ホルダ33が溶接等により固着されている。
The
弁体ホルダ33には、弁座部材1Bの弁座面12aに対向するように円柱状の弁体取付孔33aが形成されている。また、弁体取付孔33aと同軸にして、弁ばね収容孔33b及び弁室10側に開口する連通孔33cが形成されている。さらに、図3に示すように、弁体ホルダ33は略円柱形状で、弁座面12aに対向する平行なDカット面33dを有している。そして、弁ばね収容孔33b内に弁ばね51が収容されるとともに、弁体取付孔33a内に、弁ばね51に当接するようにして弁体5が装着されている。
The
連結部3に固定されたダイヤフラム4は、外ビード部42を本体部1Aの電磁駆動部2側の段部1a内に収容され、この外ビード部42が電磁駆動部2の外函27と本体部1Aとにより挟み付けられるようにして、ダイヤフラム4が弁ハウジング1に固定されている。これにより、このダイヤフラム4は、弁室10と電磁駆動部2とを気密に封止している。また、連結部3の連結ロッド31は、吸引子22の挿通孔22cに挿通されるとともに、上端部の結合軸31cがプランジャ23の挿通孔23bに挿通され、この結合軸31cの端部をかしめることにより、連結ロッド31(連結部3)がプランジャ23に固定されている。なお、連結ロッド31には、縦孔と横孔からなる均圧路31dが形成されており、この均圧路31dによりプランジャ室20におけるプランジャ23の上下の空間が連通されている。
In the
弁体5は、略円柱形状で、弁座部材1Bの弁座面12a上を摺動するシール面5aを有している。シール面5aは二次側ポート12の内径より大きな径を有する面である。これにより、弁体5は連結部3(プランジャ23)の移動により弁座部材1Bの弁座面12aに対して摺動可能となっている。
The
以上の構成により、図1に示す非通電時、すなわち電磁コイル26に通電がなされていないときは、プランジャばね24のばね力により、プランジャ23、連結部3及び弁体5が上方に付勢されて、連結ロッド31のボス部31bが吸引子22の下端に当接した所定位置で停止される。このボス部31b及び吸引子22は「ストッパ手段」を構成している。すなわち、プランジャばね24によりプランジャ23が吸引子22から所定位置まで離間した状態のときにボス部31bが吸引子22の下端に当接することで、一次側圧力がさらに増加したとしても、プランジャ23が、さらに吸引子22から離間する方向へ移動することを規制しており、これにより、プランジャ23と吸引子22との間隔が変動することを防止している。そして、この所定位置で、弁体5は弁座面12a上で、二次側ポート12を閉じており、弁閉状態となる。また、この弁閉状態では上記のようにプランジャ23と吸引子22との間隔の変動が防止されるので、弁体5が移動することがなく、一次側圧力の変動によっても弁漏れを生じることもない。一方、図2に示す通電時、すなわち電磁コイル26に通電がなされると、吸引子22とプランジャ23との間に吸引力が発生して、プランジャ23、連結部3及び弁体5が下降し、弁体5は二次側ポート12を開とし、弁開状態となる。このように、この第1実施形態の電磁弁は通電により弁開状態となる「通電開仕様」の電磁弁である。
With the above configuration, when the
そして、弁体5を弁座面12a上で摺動移動(スライド)させることで弁開状態となるようにしており、弁開状態では一次側ポート11から流入した流体は、弁室10から二次側ポート12に流出するが、その時の流体の流れは、図3に示すように、弁体ホルダ33の外周からDカット面33dと弁座面12aとの間を介して二次側ポート12に流出する流れとなる。したがって、弁開状態では、弁体ホルダ33は二次側ポート12への流路を阻害しない位置にあるので、弁体5が流体の流れを阻害することなく、十分な流量を確保することができる。
Then, the
弁体ホルダ33は弁体5を保持するものであり、その機能上、弁体ホルダ33と弁座面12aとの間のクリアランス(この実施形態ではDカット面33dと弁座面12aとの間隔)は、構造上、殆ど制約を受けることがない。すなわち、弁開状態では、流体は、弁体ホルダ33と弁座面12aとのクリアランスを介して二次側ポート12に流出するものであるが、この流体の流路となるクリアランスは十分に広く設けることができる。また、実施形態ではクリアランスはDカット面33dのように平坦な面で構成しているが流線型などその他の構成でもよい。
The
以上の第1実施形態では、非通電時のプランジャ23の所定位置からのさらなる移動を規制するストッパ手段を、連結部3のボス部31bと吸引子22の下端面とにより構成しているが、図4の変形例のようにしてもよい。なお、以下の変形例及び第2実施形態において第1実施形態と同様な要素には図1乃至図3と同符号を付記して重複する説明は適宜省略する。
In the above first embodiment, the stopper means for restricting the further movement of the
図4の変形例は、プランジャ23の上端部にボス部232を形成し、非通電状態で、プランジャばね24のばね力によりプランジャ23が上昇したとき、ボス部232がプランジャケース21の天板21aに当接するようにしたものである。すなわち、このボス部232及び天板21aが、非通電時のプランジャ23の所定位置からのさらなる移動を規制するストッパ手段を構成している。このボス部232はプランジャ23よりも小径となっているためプランジャ室20においてプランジャケース21と天板21aとの間に隅Rが形成されたとしても隅Rの影響を受けずにボス部232を天板21aに当接させることができる。なお、この変形例では、ボス部232の高さ分だけ、連結ロッド31におけるボス部31b′は第1実施形態のボス部31bより薄くなっている。
In the modified example of FIG. 4, the
図5は第2実施形態の電磁弁の非通電時(弁開状態)の縦断面図、図6は第2実施形態の電磁弁の通電時(弁閉状態)の縦断面図である。この第2実施形態の電磁弁は電磁駆動部2の電磁コイル26へ通電することにより弁閉状態となる「通電閉仕様」の電磁弁である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve of the second embodiment when it is not energized (valve open state), and FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve of the second embodiment when it is energized (valve closed state). The solenoid valve of the second embodiment is a "concentrated closed specification" solenoid valve that is closed by energizing the
この第2実施形態において第1実施形態と異なる点は以下のとおりである。この第2実施形態においても、弁座部材1B′は本体部1Aと共に弁ハウジング1を構成するものであるが、この弁座部材1B′では、管部1B2′と二次側ポート12′が、第1実施形態よりも下方に設けている。弁体5の移動範囲を第1実施形態よりも僅かに上方の範囲となるようにし、その分だけ弁体ホルダ33′は第1実施形態の弁体ホルダ33′よりも軸線X方向の長さが短くなっている。
The differences between the second embodiment and the first embodiment are as follows. Also in this second embodiment, the valve seat member 1B'consists of the
以上の構成により、図5に示す非通電時、すなわち電磁コイル26に通電がなされていないときは、プランジャばね24のばね力により、プランジャ23、連結部3及び弁体5が上方に付勢されて、連結ロッド31のボス部31bが吸引子22の下端に当接した所定位置で停止される。そして、この所定位置で、弁体5は弁座面12a上にあって二次側ポート12を開としており、弁開状態となる。一方、図6に示す通電時、すなわち電磁コイル26に通電がなされると、吸引子22とプランジャ23との間に吸引力が発生して、プランジャ23、連結部3及び弁体5が下降し、弁体5は弁座面12a上で二次側ポート12を閉じ、弁閉状態となる。このように、この第2実施形態の電磁弁は通電により弁閉状態となる「通電閉仕様」の電磁弁である。
With the above configuration, when the
この第2実施形態においても、弁体5を弁座面12a上で摺動移動(スライド)させることで弁開状態となるようにしており、弁開状態では一次側ポート11から流入した流体は、弁室10から二次側ポート12に流出するが、その時の流体の流れは、弁体ホルダ33′の端部側から二次側ポート12に流出する流れとなる。したがって、弁開状態では弁体ホルダ33′は二次側ポート12への流路を阻害しない位置にあるので、第1実施形態と同様に、弁体5が流体の流れを阻害することなく、十分な流量を確保することができる。
Also in this second embodiment, the
ここで、弁室10内は、一次側ポート11から流体が流入するので高圧となり、特に弁閉状態のときこの高圧の圧力がダイヤフラム4に作用する。このため、ダイヤフラム4は、連結部3及びプランジャ23に対して押し上げる方向に付勢力を作用させる。しかし、電磁駆動部2において、通電時に吸引子22がプランジャ23を吸引する吸引力はプランジャばね24のばね力及びダイヤフラム4に作用する力より十分に強い力で、確実に駆動作用するように設定されている。
Here, the inside of the
上述の各実施形態で説明したように、ストッパ手段を備えているので、ダイヤフラム4の付勢力に抗することができるため、プランジャ23と吸引子22との間の間隔を確実に維持することができる。したがって、ダイヤフラム4による付勢力が作用したとしても、プランジャ23と吸引子22との間の間隔が一定になるので、通電時の作動を安定させることができる。
As described in each of the above-described embodiments, since the stopper means is provided, it is possible to resist the urging force of the
なお、各実施形態において、弁閉状態では、二次側ポート12内が低圧で、弁体5に高圧の背圧が加わるので、シール面5aが弁座面12aに圧接される。このことは、連通孔33cが無くても同様であり、また、弁体5と弁体ホルダ33とが一体であっても同様である。
In each embodiment, in the valve closed state, the inside of the
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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design changes, etc. within the range not deviating from the gist of the present invention, etc. Even if there is, it is included in the present invention.
1 弁ハウジング
1A 本体部
1B 弁座部材
10 弁室
11 一次側ポート
12 二次側ポート
12a 弁座面
2 電磁駆動部
20 プランジャ室
21 プランジャケース
21a 天板(ストッパ手段)
22 吸引子(ストッパ手段)
22a 吸引面
22b ばね収容孔
22c 挿通孔
23 プランジャ
23a 縦孔
23b 挿通孔
24 プランジャばね
25 固定用スリーブ
26 電磁コイル
27 外函
28 継鉄
3 連結部
31 連結ロッド
31a 結合軸
31b ボス部(ストッパ手段)
31c 結合軸
31d 均圧路
32 固定金具
33 弁ホルダ部
33a 弁体取付孔
33b 弁ばね収容孔
33c 連通孔
4 ダイヤフラム
41 内ビード部
42 外ビード部
5 弁体
5a シール面
X 軸線
1
22 Attractor (stopper means)
Claims (1)
前記弁ハウジングに、前記弁室に連通して流体が導入される一次側ポートと、前記弁室の側部に設けられて前記軸線と平行に配置された弁座面にて前記弁室に開口する一つの二次側ポートと、が形成され、
前記電磁駆動部は、前記吸引子が前記プランジャよりも前記ダイヤフラム側に配置されるとともに、該吸引子と前記プランジャとの間に該プランジャを該吸引子から離間する方向に付勢するプランジャばねを備え、
前記吸引子の挿通孔に挿通されて、前記プランジャと前記弁体とを連結する連結部をさらに有し、前記プランジャの移動により前記弁体が前記弁座面上を摺動して、該弁体により前記二次側ポートを開閉するよう構成され、
前記プランジャばねにより前記プランジャが前記吸引子から所定位置まで離間して前記弁体が前記二次側ポートを閉状態とするとき、前記プランジャの前記所定位置からさらに吸引子から離間する方向への移動を規制するストッパ手段を備え、
前記電磁駆動部にて前記プランジャが前記吸引子側に吸引された位置で、前記弁体が前記二次側ポートを開状態とすることを特徴とする電磁弁。 A valve housing in which a valve chamber for accommodating the valve body is formed, and an electromagnetic drive unit that drives the valve body by moving a plunger arranged in the plunger case facing the suction element in the axial direction of the plunger case. In a solenoid valve provided with a diaphragm that seals between the valve chamber of the valve housing and the electromagnetic drive portion.
The valve housing is opened to the valve chamber by a primary side port communicating with the valve chamber and introducing a fluid, and a valve seat surface provided on the side portion of the valve chamber and arranged in parallel with the axis. One secondary port, and is formed,
The electromagnetic drive unit has a plunger spring in which the attractor is arranged on the diaphragm side of the plunger and the plunger is urged between the attractor and the plunger in a direction away from the plunger. Prepare,
It is further inserted into the insertion hole of the suction element to further have a connecting portion for connecting the plunger and the valve body, and the valve body slides on the valve seat surface due to the movement of the plunger to cause the valve. The body is configured to open and close the secondary port.
When the plunger is separated from the aspirator by the plunger spring to a predetermined position and the valve body closes the secondary port, the plunger is further separated from the aspirator from the predetermined position of the plunger. Equipped with a stopper means to regulate movement,
A solenoid valve characterized in that the valve body opens the secondary side port at a position where the plunger is attracted to the suction element side by the electromagnetic drive unit.
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