JPH1151220A - 双方向電磁弁 - Google Patents

双方向電磁弁

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JPH1151220A
JPH1151220A JP22207897A JP22207897A JPH1151220A JP H1151220 A JPH1151220 A JP H1151220A JP 22207897 A JP22207897 A JP 22207897A JP 22207897 A JP22207897 A JP 22207897A JP H1151220 A JPH1151220 A JP H1151220A
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spool valve
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Masanori Ema
正紀 江間
Takashi Hirakawa
尚 平川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 切り替え時の摺動抵抗が少なく、また、双方
向の流れに対してもスプール弁に差圧が発生することが
無く、小型で安定した作動を行うことができるようにし
た双方向電磁弁を提供する。 【解決手段】 外周に設けたリング溝15,16,1
7,18にゴムリング20,21,22,23を備え電
磁駆動装置12で駆動されるスプール弁体11と、該ス
プール弁体を摺動自在に収納し弁座6,7,8,10及
び流路を備えた弁本体1からなる双方向電磁弁におい
て、スプール弁体11のゴムリングを弁体移動の前後に
おいて弁座における各流路のシール位置に配置すると共
に各シール間のスプール最大外径を一致させるように形
成して軸線方向の圧力差をなくし、弁本体のスプール弁
摺動部にはフッ素樹脂層を形成した双方向電磁弁を構成
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気、ガス、温水
等の流路を切り替えるために用いる電磁弁に関し、特
に、そのバルブを摺動抵抗を減少させたスプール弁と
し、且つ一方向のみならず逆方向の流れに対しても流体
圧力の影響を受けることなく、円滑に作動するようにし
た双方向電磁弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、大口径の切り替えバルブは、パイ
ロット作動方式か、ニューマ(空気圧力)方式にするこ
とにより小型化している。これらの流路の各種の切り替
えのため、コントローラからの指令により作動する電磁
弁を用いて切り替えを行っている。この切り替え用電磁
弁として、近年スプール弁を用いて小型化したものが提
案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、流体回
路においてスプール弁を用いたものにおいては、通常こ
のようなスプール弁が用いられている油圧回路における
ものと異なり、このスプール弁に大量の湯水が流通する
ので、スプール弁としては大型のものとしなければなら
ない。したがって、スプール弁の周囲に設けるシールリ
ングも大径となり、その摺動に際しては大きな摺動抵抗
を生じることとなる。そのため電磁駆動装置を大型にし
なければならず、弁全体が大型になるほか、消費電力も
大きくなり、またシール部分の耐久性も低い欠点があっ
た。
【0004】また、スプール弁の切り替え作動を円滑に
行い、また消費電力を少なくするためにスプール弁に働
く摺動方向の圧力を均衡させておくことが望ましい。一
方、上記のような流体の切り替え回路においては、種々
の使用態様から、一方向に対する切り替えの他、逆方向
の流れに対しても切り替えを行うようにする使用態様が
生じることがあり、従来提案されているこの種のスプー
ル弁においては、一方向の流れに対してはスプール弁に
作用する圧力を均衡させることが可能の構造となってい
ても、逆方向の流れに対しては差圧が発生する構造の弁
が多く、また、差圧を発生させないようにすると構造が
複雑な弁となるか、あるいは電磁駆動装置又はニューマ
方式を大型化せざるを得なかった。
【0005】したがって、本発明は、切り替え時の摺動
抵抗が少なく、また、双方向の流れに対してもスプール
弁に差圧が発生することが無く、小型で安定した作動を
行うことができるようにした双方向電磁弁を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、外周に設けたリング溝にゴムリングを備え
電磁駆動装置で駆動されるスプール弁体と、該スプール
弁体を摺動自在に収納し弁座及び流路を備えた弁本体か
らなる双方向電磁弁において、スプール弁体のゴムリン
グを弁体移動の前後において弁座における各流路のシー
ル位置に配置すると共に各シール間のスプール最大外径
を一致させるように形成して軸線方向の圧力差をなく
し、弁本体のスプール弁摺動部にはフッ素樹脂層、好適
にはポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEとい
う)樹脂層を形成した双方向電磁弁を構成するものであ
る。
【0007】本発明は、上記のように構成したので、ス
プール弁体は電磁駆動装置により駆動されて流路の切り
替え作動あるいは開閉作動を行い、その際、スプール弁
の外周のリング溝に設けたゴムリングは弁本体のスプー
ル弁摺動部に設けたフッ素樹脂層、好適にはPTFE樹
脂層と摺接するので摩擦抵抗は極めて少なく、耐久性に
優れ、低電力で安定した摺動を行う。また、流路の切り
替え作動あるいは開閉作動時における前後の状態におい
て、弁体にはその軸線方向において均衡した圧力が作用
し、電磁駆動装置は低電力でスプール弁を駆動すること
ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。図1及び図2は、本発明を1個の共通ポートと
2個の切り替え流路を備えた3ポート形の双方向電磁弁
の実施例を示し、弁本体1には共通ポートとしての第1
ポート2とその反対側に図中上下に配置され択一的に切
り替えられる第2ポート3と第3ポート4を備えてい
る。その中心部には円柱状のフッ素樹脂、好適にはPT
FE樹脂製の弁座筒5が内装され、第1ポート2に対向
する位置の上側にリング状の第1弁座6と下側にリング
状の第2弁座7を備え、第2ポート3に対向する位置の
上側にリング状の第3弁座8を備え下側には前記第1弁
座6が位置し、第3ポート4に対向する位置の下側にリ
ング状の第4弁座10を備え上側には前記第2弁座7が
位置している。
【0009】前記円柱状の弁座筒5内には中央部がくび
れ、最大外径が弁座等の内周より幾分小さい径とされた
円筒状のスプール弁体11が配置され、このスプール弁
体11の上端部には弁本体に固定された電磁駆動装置と
しての電磁ソレノイド12内のプランジャ13の下端
と、ピン14により回動自在に連結している。電磁ソレ
ノイドに通電されていない状態を示す図1から明らかな
ように、スプール弁体11の外周には、弁座筒5におけ
る第3弁座8に対向する位置に第1リング溝15を、第
1弁座6に対向する位置に第2リング溝16を、第2弁
座7に対向する位置に第3リング溝17を、第4弁座1
0に対向する位置に第4リング溝18を形成しており、
各リング溝中には第1乃至第4ゴムリング20,21,
22,23を順に内装している。スプール弁体の上下に
加わる圧力が同一になるように、これらのゴムリングの
外径と各弁座の内径はそれぞれ同一に設定されている。
【0010】各ゴムリングは同一形状に形成され、図3
に示すように、第1リング溝15に収納される公知の第
1ゴムリング20を用いる。即ち、リング溝15から突
出するシール部を形成する先端部分は断面略円形をな
し、その内側には先端部分の外径よりも巾の小さなリブ
24を備えている。それによりゴムリングにおいて最も
径の大きな部分は先端部分となり、その外径はリング溝
の溝巾と略等しく設定される。その結果、スプールの移
動時にゴムリングの先端が弁座筒に摺接しながら摺動す
るとき、ゴムリングの先端は一部回動する事ができ、よ
りなめらかな摺動を行うことができる。
【0011】スプール弁体11におけるリング溝は上記
の位置に配置され、また、上記のようなゴムリングが収
納されているので、図1に示す状態においては、第1ポ
ート2から圧力流体が流入するときには、開放されてい
る第2弁座7から第3ポート4に流体が流通し、第1弁
座6は閉鎖しているので、第2ポート3に流体は流れる
ことがない。また、第2ポート3に流体圧力が作用して
いるときにでも、第2ポート3の上下を第1ゴムリング
20と第2ゴムリング21によってシールされているの
で、流体漏れを生じることがない。
【0012】スプール弁体11の第1リング溝15と第
2リング溝16間には、スプール弁体11の中央に設け
た第1くびれ部25と同一の径を有する第2くびれ部2
6を形成しており、また、第3リング溝17と第4リン
グ溝18間には、同様に第1くびれ部25と同一の径を
有する第3くびれ部27を備えている。例えば上記流体
の流れ状態において、第1ポート2から5kgf/cm
2 の流体が流入し、第2ポートには1kgf/cm2
流体圧力が存在するときには、第1ゴムリング20が位
置する部分においては、スプール弁体の図中上昇方向に
1kgf/cm2 が作用し、第2ゴムリング21が位置
する部分においては、その上部において下降方向に1k
gf/cm2 が作用すると共に、下部において上昇方向
に5kgf/cm2 が作用し、第3ゴムリング22が存
在する部分は被シール部となっているので圧力は作用せ
ず、第4ゴムリング23が存在する部分においては下降
方向に5kgf/cm2 が作用する結果、上記各圧力は
(1+4+0−5)kgf/cm2 =0kgf/cm2
となって各圧力が互いに打ち消し合って均衡し、スプー
ル弁本体の軸線方向には流体の圧力はかからない。
【0013】その結果、この状態から流路を切り替える
ために電磁ソレノイドに通電してプランジャをスプリン
グ30に抗して上昇させるとき、スプリングに30の力
以外に何ら作用していないので、わずかな電力でプラン
ジャ13を移動させることができる。更に、このプラン
ジャ13の移動時に生じるプランジャのゴムリングと弁
座筒内面との摺動摩擦は、弁座筒内面には低摩擦の性質
を有するPTFEの層が存在するので、極めてわずかで
あり、更に、ゴムリングの先端形状及びその内側の小径
リブの作用によりゴムリング先端のめくれが発生するこ
とが無く、安定して摺動するので、ゴムリングのめくれ
による摺動抵抗の発生も防止され、電磁ソレノイドは極
めてわずかの電力によりスプール弁を作動することがで
きる。
【0014】電磁ソレノイド12に通電してプランジャ
13を上昇させると、ピンを介してスプール弁体11も
上昇し、図2の左半分に図示された位置から右半分に図
示された位置に移動する。このとき、スプール弁体11
はプランジャ13とピン14により回動自在に連結して
いるので、プランジャ13の軸線とスプール弁体11の
軸線が一直線上にない場合等においても引っかかりを生
じることなく確実にスプール弁体11を移動させること
ができる。上記スプール弁体11の移動により、第1弁
座6に位置していた第2ゴムリング21は上昇して第1
弁座6部分を開放し、第2弁座7に位置していた第3ゴ
ムリング22も上昇して第2弁座7部分を開放する。そ
の結果、第1ポート2からの流体は第2ポート3から排
出され、第3ポートは閉鎖されるように流路が切り替え
られる。
【0015】上記実施例において、共通ポートである第
1ポートがこの弁体の排出ポートであり、第2ポート及
び第3ポートが各々異なった流体経路に接続されている
場合おいても、シール作用、あるいは圧力均衡作用は同
様に作用する。
【0016】本発明を2方弁に用いた実施例を図4に沿
って説明する。この2方弁32は、弁本体33に第1ポ
ート34と第2ポート35を備え、その中心部にはPT
FE樹脂からなる弁座筒36を備え、内部に電磁ソレノ
イド37で駆動されるプランジャ38の端部にピン38
で連結されたスプール弁体40が摺動自在に設けられて
いる。弁座筒36には第1ポート34に対向して上側に
第1弁座41を、下側に第2弁座42を備え、第2ポー
トに対向して上側は前記第2弁座となっており、下側は
第3弁座43を備えている。スプール弁体40には図4
に示す状態において第1弁座41に対向する位置に第1
リング溝44を、第2弁座42に対向する位置に第2リ
ング溝45を、第3弁座43に対向する位置に第3リン
グ溝46を設け、第1リング溝には第1ゴムリング47
を、第2リング溝内には第2ゴムリング48を、第3リ
ング溝内には第3ゴムリング49を各々配置している。
各ゴムリングは前記実施例と同様に、図3に示す形状を
なしている。また、スプール弁体40の外周には、第2
リング溝45と第3リング溝46間には、流体の通路で
ある第1くびれ部50を備え、第1リング溝44と第2
リング溝45間には、スプール弁体の摺動を小さくする
ために第2くびれ部51を形成している。
【0017】上記2方弁においても、図4に示す状態は
第2弁座42に第2ゴムリング48が当接しているので
閉鎖されており、弁の閉鎖位置となっている。この状態
から電磁ソレノイド37に通電すると、プランジャ38
がスプリング52に抗して上昇し、第2弁座42から第
2ゴムリング48が上昇して開放し、弁は開放位置とな
る。上記作動時の弁の摺動摩擦の減少作用、プランジャ
とスプールのピン連結による円滑な作動ゴムリングによ
るシールとかくシール部分間に設けられたくびれ部の作
用による圧力の均衡作用等は、全て上記実施例と同様で
ある。
【0018】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
スプール弁体が流路の切り替え作動あるいは開閉作動を
行う際、スプール弁の外周のリング溝に設けたゴムリン
グは弁本体のスプール弁摺動部に設けたフッ素樹脂層と
摺接するので摩擦抵抗は極めて少なく低電力で安定した
摺動を行う。また、流路の切り替え作動あるいは開閉作
動時における前後の状態において、弁体にはその軸線方
向において均衡した圧力が作用し、電磁駆動装置は低電
力でスプール弁を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の断面図である。
【図2】図1に示す弁の作動を示す断面図であり、右半
分と左半分とではスプールの位置が異なる状態を示して
いる。
【図3】同実施例に用いるゴムシール部分の断面図であ
る。
【図4】本発明の他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
1 弁本体 2 第1ポート 3 第2ポート 4 第3ポート 5 弁座筒 6 第1弁座 7 第2弁座 8 第3弁座 10 第4弁座 11 スプール弁体 12 電磁ソレノイド 13 プランジャ 14 ピン 15 第1リング溝 16 第2リング溝 17 第3リング溝 18 第4リング溝 20 第1ゴムリング 21 第2ゴムリング 22 第3ゴムリング 23 第4ゴムリング 24 リブ 25 第1くびれ部 26 第2くびれ部 27 第3くびれ部 30 スプリング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周に設けたリング溝にゴムリングを備
    え電磁駆動装置で駆動されるスプール弁体と、該スプー
    ル弁体を摺動自在に収納し弁座及び流路を備えた弁本体
    からなる双方向電磁弁において、スプール弁体のゴムリ
    ングを弁体移動の前後において弁座における各流路のシ
    ール位置に配置すると共に各シール間のスプール最大外
    径を一致させるように形成して軸線方向の圧力差を無く
    し、弁本体のスプール弁摺動部にはフッ素樹脂層を形成
    したことを特徴とする双方向電磁弁。
  2. 【請求項2】 スプール弁と電磁駆動装置のプランジャ
    とをピン結合してなる請求項1記載の双方向電磁弁。
  3. 【請求項3】 ゴムリングを摺動側が最も大径でリング
    溝巾に略等しい大きさにしてなる請求項1または請求項
    2記載の双方向電磁弁。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110529615A (zh) * 2018-05-24 2019-12-03 厦门松霖科技股份有限公司 一种水路切换结构
JP2020076485A (ja) * 2018-11-08 2020-05-21 株式会社不二工機 流路切換弁
JP2021152381A (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社不二工機 流路切換弁
WO2023090377A1 (ja) * 2021-11-18 2023-05-25 三桜工業株式会社 流路切替装置及びこれに用いる電磁バルブ並びに冷却ユニット

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WO2023090377A1 (ja) * 2021-11-18 2023-05-25 三桜工業株式会社 流路切替装置及びこれに用いる電磁バルブ並びに冷却ユニット

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