JPS62209282A - 電磁バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はバルブの目１弁作動時に、流体配管系内の流体
圧が一時的に異常に上昇する現象を防止することのでき
る電磁バルブに関する。

［従来の技術］ 例えば自動車用空調装置に組込まれている温水式熱交換
器への温水の流入量を制御するための、いわゆるウォー
ターバルブとして、？ｌｉ力によって弁体を開閉作動さ
せる電磁バルブが一般に使われている。この場合バルブ
を介しての熱交換器への温水供給追は、バルブが開弁維
持される通電時間と閉弁状態を保っている非通電時間と
の時間比を変化させる、デユーティ比制御法によって調
節される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の電磁バルブは、常時はスプリングの力によって開
弁状態に保たれており、ソレノイドコイルへの通電にと
もなって、コイルの電磁吸引力により、弁体がスプリン
グ力にさからって急激に弁座に押し当てられて閉弁する
。従ってバルブの閉弁時には、バルブの上流側において
配管系内の流体圧が急上昇していわゆるウォーターハン
マー現象が発生しがちとなる。

電磁バルブを上記のような目的に使用する場合には、バ
ルブがきわめて頻繁に開閉されるところから、このウォ
ーターハンマー現象の発生にともなう配管系内の圧力上
界によって空［画の主要構成部品である暖房用熱交換器
としてのヒータコアや配管などが毀１Ωされる恐れも生
じてくる。

本発明は閉弁時にウォーターハンマー現象が発生し知い
電磁バルブを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明装置は磁性月料から
なるピストンを内蔵させたシリンダと、該シリンダに外
嵌されて、前記ピストンを前後動さゼるためのソレノイ
ドコイルと、前記ピストンのピストンロッドの先端に設
けられた弁体とその弁体に対向して設けられた弁座との
組合せからなるバルブと、前記シリンダ内において前記
ピストンによって前後に隔てられた２つの区画と、前記
シリンダ内に充満されているバルブ作動流体が、前記ピ
ストンの前後動にともなって相互に移動することを許容
するように、前記２つの区画の間を連通ずる連通手段と
、前記連通手段に設けられ、前記バルブを開弁させると
きに、前記作動流体の流通抵抗を増大させるオリフィス
手段とを備える構成を採用した。

［作用］ 上記のごとき構成をそなえた電磁バルブは、ソレノイド
コイルに通電すると、このコイルがテする電磁作用力に
よって、ピストンは弁体を弁座に押し当てて閉弁さぜる
方向に急激に移動しようとする。

その際に、ピストンによって２つの区画に分断されてい
るシリンダ内にそれぞれ満されている作動流体は、ピス
トンの移動を阻止する存在となるが、この両区側はオリ
フィス機構を有する連通手段によって相互に流通可能で
あるので、シリンダの前進方向側の前部区画内の流体は
、徐々に後部区画内に向けて押しやられ、シリンダ内の
作動流体は弁体の急激な閉弁作動を緩和させる役割を果
たす。

［実施例］ 以下に付図に示す実施例に基づいて本発明装置を具体的
に説明する。

第１図と第２図はそれぞれ第１実施例装置について、開
弁状態と、閉弁真近かの状態とを示した断面図である。

この装置を自動車用空調装置の温水式暖房用熱交換器の
通水制御弁（ウォーターバルブ）として使用する事例に
ついて、空調システムの模式的全体構成を第３図に示し
た。

本発明による電磁バルブは、磁性材料製で作られたピス
トン２を内臓させた金属製シリンダ１及びこのピストン
２に前後運動を行わせるための、シリンダ１に外嵌させ
たソレノイドコイル４とを主構成要素とする弁体の間閉
作効用機構部分と、ピストンロッド３の先端に取付られ
た弁体６とその弁座７が組込まれているバルブボデー１
０部分とからなりたっている。バルブボデ一部分には流
体入口８と流体出口９が設けられている。

シリンダ１にはピストン２の前進動停止用の前部ストッ
パ１２が図示のごとく組みつけられており、この前部ス
トッパ１２の後端面（図中の上端）とピストン２の前端
面（図中の下端）との間に■合させた伸びスプリング５
のバネ作用力によって、ピストン２は常時は後退位置に
ある。ピストン２の前端側にはピストン［１ツド３が一
体的に又は接合によって組みつけられており、その先端
には弁体６が一成形又は接合されている。１３はピスト
ン２の後端面に突設した後部ストッパである。

ピストン２には、シリンダ１の内径より幾分小さな外径
を有しその後端面が封止されたピストンカバー１１が、
ピストン２に対して囲動可能に外嵌されている。１１ａ
はその下端内周縁に形成させたフランジ状部である。こ
のピストンカバー１１の後端面にはシリンダ１内に充満
させである電磁バルブ作動用流体［の出入用の、道止弁
１５を有する連通孔１４が設けられている。

シリンダ１の内部はピストン２によって前後２つの区画
に分断されることになる。すなわち図中のａは前部区画
であり、ｂｌとｂ２は後部区画であって、ピストンカバ
ー１１の後端面に設けた連通孔１４を介して相互に流通
可能である。

前部区画ａと後部区画ｂ１およびｂ２とは、この両区画
の連通手段としての、ピストンカバー１１の外周面とシ
リンダ１の内周面との間に残存さゼた極く狭い円筒空隙
２０を介して連通状態にある。

１６はピストンカバー１１の内部において後部区画ｂ１
と、前部区画ａを連通させるために、ピストン２の外周
面に設けた連通用スリットぐあり、１７はソレノイドコ
イル４の保護用コイルカバーである。

第３図において、Ａは本発明による電磁バルブ、Ｂは自
動車用空調装置、Ｃは自動車エンジンである。

空調装置Ｂは車外空気の吸入口２０３及び車内空気の吸
入口２０４と、ヒート、ベンチレーション及びデフロス
トの各吹出口２１０〜２１２とを有する空調用ダクト２
０１内に、内外気の切替導入用ダンパ２０５、ブロワ２
０６、冷房用熱交換器としての１バボレータ２０８、温
水式＠房用熱交換器としてのヒータコア２００、このヒ
ータコアをバイパスする冷風路に介在させた冷風バイパ
ス路タンパ２０９、及びＩｙｉＦｌｉｌ！各吹出口の選
択各間出口ダンパなどを組込んで構成されている。２０
７はブロワモータである。

ヒータコア２００は、エンジンウォータージャケット３
００とエンジン冷却温水の循環用配管１０１及び１０２
によって結ばれており、電磁バルブＡはこの両配管のう
ちのいずれかに介在させである。

１０３は温水の強制循環用ポンプであり、３０１はエン
ジン冷却温水、３０２はエンジンラジエタ内の渇水をラ
ジエタ３０１に送り込ｌυで冷却さぜるためのウォータ
ポンプである。

１００は空調装置Ｂの作動制御装置であって、一般に運
転席の５１器盤々而に組込まれており、ヒータコア直後
の空気温度の検知用センサ２０２及び室温センサ１０４
からの温度情報に基づいて、電磁バルブＡのｒＭｒＡＭ
動をデユーティ比制御する。

１０５は車載バッテリ電源である。

次に上記実施例装置の作動を、電磁バルブＡの作動タイ
ムヂャートとしての第７図と、電磁バルブＡのｒＭ閑副
制御デユーティ比空調装置の吹出し空気温度との関係を
グラフ化して示したｆＪ４８図を参照しながら説明する
。

作動制御装置１００の操作パネルによって、所望の任意
の車室内空調ｍ度を設定すると、この装置１００は吹出
空気温度センサ２０２と３１温センサ１０４からの温度
情報を対比して、所要の吹出し空気温度を生じさせるた
めに必要な、ヒータコア２００への給熱１を判断し、電
磁バルブへのソレノイドコイル４にバルブ開閉用の第７
図に例示されている如ぎパルス状電圧を、そのパルス幅
と波長を適宜に設定したうえで供給することによって、
１１４１バルブＡのデユーティ比開閉制御を行なう。こ
のような？ｔｉｌ！バルブへの開１′１１作動によって
、ヒータコア２００にはその時々に応じて必要とする流
量の温水が供給される。

電磁バルブの作動の有様は下記の如くである。

即ち電磁バルブのソレノイドコイル４に通電されていな
い時には第１図に描かれているように、ピストン２はコ
イルスプリング５のバネ作用力によって後退し切った位
置を占め、弁体６は弁座７から完全に１ＩＩｉＪｌて開
弁維持される。この時ピストンカバー１１はピストン２
の後部ストッパ１３に押されてピストン２と共に後退す
るので、後部区画ｂ２の内容積は最小となる。

制御装置１００からソレノイドコイル４に向けて給電が
行われると、磁性材料で作られているビストン２はソレ
ノイド」イル４が生じさせた磁界内に向けて吸引される
ので、スプリング５の伸び作用力に抗して前進動させら
れる。

ピストン２にはその外周面に既述の如く連通用スリット
１６が設けであるので、ビス］・ン２によって圧縮力を
うけた前部区画ａ内に存在する作動流体りは、このスリ
ット１６を通過して後部区画ｂ１内に逃がれることかで
きる。電磁吸引力はかなり強力であり、かつ通電と共に
瞬間的に発生するので、ピストン２は急激に前進動さぜ
られる。

従って従来の電磁バルブの様に、ソレノイドコイル４が
呈する電磁吸引力とスプリング５のバネ作用力の間のバ
ランスのみに基づいてピストン２が前後動する構造であ
れば、ピストン［］ツラドの先端に取付けられている弁
体６はほとんど瞬間的に弁座７に当接されるので、バル
ブの上流から圧送されてくる被移送流体はその保有圧力
エネルギーの逃げ場を失って、上流側の流体圧は急上昇
し、いわゆるウォーターハンマー現象が発生することに
なる。

しかし本発明による電磁バルブではこのような現象が発
生することはない。

と言うのはソレノイドコイル４への通電開始直後は前述
のようにしてピストン２は急激に前進させられ、第２図
に描かれている様に、ピストン２が前進してその前端面
がピストンカバー１１の前端に設けであるカバー７ラン
ジ１１ａに突き当ると、ピストン２はこのピストンカバ
ー１１をともなって更に前進しつづけることになる。然
しピストンカバー１１の後端面とシリンダ１の後部封鎖
端面１ａとの間には後部区画としての空隙ｂ２が存在す
るので、ピストン２の前進にともなってｂ２内は減圧状
態になり、ピストンカバー１１を後退側に押しもどす作
用力を生じる。

そこでこの実施例Ｈａバルブでは、シリンダ１の内周面
とこのシリンダ内に遊嵌されているシリンダカバー１１
との間に、ピストン２によってへたてられて生じた前後
２つの区画ａ１およびｂｌとｂ２との連通手段としての
円筒状空隙２０を設けると共に、この円筒状空隙２０に
いわばオリフィス作用を営ませる方法を講じたのである
。

電磁バルブにこのような構成をとらせたことによって、
ピストン２がその付設弁体６を閉弁作動させるべく前進
動を開始したのち、ピストンカバー１１を係合させてこ
れを随伴させながら更に前進を続ける状態に達すると、
ピストン２の前進速度は急速に低下するので、既述のご
とき急激な閉弁作動に伴うウォーターハンマー現象の発
生が防止される。ピストン２の前進にともなって峙部区
画ａ内から連通手段としての円筒状空隙２０内に押し出
された作動流体は、後部区画ｂ２内に流入する。

次に電磁バルブを閉弁させるためにソレノイドコイル４
への通電を停止させると、ピストン２に対する電磁吸引
力は消失して、スプリング５がピストン２及びピストン
カバー１１を押して後退位置に復帰させる。その際に後
部区画室ｂ２内に存在する作動流体は逆止弁１５を通過
して区画ｂ１内に入り、又区画ｂ１内の作動流体はピス
トン２に設られている連通用スリット１６をくぐりぬけ
て前部区画ａ内に容易に移動することができるので、ピ
ストン２の後退復帰動作は迅速に行われる。

電磁バルブのこの様な閉弁作動の遅延が、空調装置Ｂか
らの吹出し空気温度ににあたえる影響について次に考え
てみると、制御装置１００から送出された電磁バルブの
デユーティ比制御用の１つのパルス波の送出時間にくら
べて、実際のバルブの開弁時間はわずかに良くなり、そ
の分だけ吹出し空気温度は上昇することになる。

然し電磁バルブを通じて温水の供給をうけるヒータコア
２００の性能曲線、つまりデユーティ比対吹出空気温度
のグラフは、第８図に描かれている様に単に平行移動す
るのみであるから、電磁バルブのデユーティ比制御に支
障をぎたすことはない。第８図中でグラフ（イ）は従来
のＹｉ１ａバルブが、又グラフ（［ｌ）は上記実施例装
置が示す曲線である。

この様にして電磁バルブの１１弁作動時において、少く
ともその作動末期において閉弁速度を低下させることに
よって、ウォーターハンマー現象の発生が防止される。

従ってこの現象の発生に伴う流体配送系内における流体
圧の異常上昇に基づく機器の損壊の恐れが解消する。

第４図は第２実施例を示している。この実施例ではシリ
ンダ１に円筒状のシリンダカバー２１を外嵌させること
によって、シリンダ１の外周面とこのシリンダカバー２
１の内周面との間に作動流体の連通路２２を形成させて
いる。そしてシリンダ１の上下２か所に、シリンダ１内
の前部区画ａと後部区画ｂ２とを作動流体の連通路２２
を介して導通させるための、下部連通孔２４と下部連通
孔２３とが穿設されており、上部連通孔２４には逆止弁
２５が付設されている。

この実施例バルブの作動を説明すると、ソレノイドコイ
ル４に通電されてピストン２が前進動するとぎには、逆
止弁２５は閉ざされており、前部区画ａと後部区画ｂ２
とを結ぶ円筒状空隙２０は第１実施例の場合と同様にに
してオリフィス機能を果す。ソレノイドコイル４への通
電を絶つと、ピストン２は後退勤するが、このとき逆止
弁２５が開かれて、後部区画ｂ２内に充満している作動
流体は上部連通孔２４から連通路２２を経て下部連通孔
２３を通って迅速に前部区画ａ内にもどされる。

第５図は第３実施例を示している。第１および第２実施
例バルブとは異ってピストンカバー１１は取り除かれて
おり、又シリンダ１とピストン２との間の間隙幅は極（
狭くしである。そしてシリンダ１の外周面には、上部連
通孔２６と、上下方向に幾分間隔をへだてて２つの下部
連通孔２７および２８が穿設されており、下部連通孔２
８には逆止弁２９が付設されている。

この実施例バルブの作動を説明すると、ピストン２の前
進動にともなって区画ａ内の作動流体は下部連通孔２７
から上部連通孔２６に向って連通路２２内に押し出され
、上部連通孔２６から上部区画ｂ１内に流入するので、
ピストン２は急速に前進する。ピストン２がその上死点
に近づくと、上方側の下部連通孔２７がピストン２によ
って閉ざされ、下方側の下部連通孔２８も又逆止弁２９
によって閏ざされているので、区画ａ内の作動流体はピ
ストン２に押されてシリンダ１とピストン２との間の極
く狭い空隙を後部区画ｂ１に向けて押し出されることに
なり、この空隙が呈するいわばオリフィス作用によって
作動流体はピストン２の移動に対して大きな抵抗作用を
及ぼしその前進速度は著しく低下するので、ウォーター
ハンマー現象の発生が予防される。

通電停止によりピストン２が上昇する際には、逆止弁２
９は開弁し後部区画ｂ１内の作動流体は迅速に上部連通
孔２６から連通路２２、連通孔２７および２８を経て前
部区画ａ内にもどされるので、ピストン２の急速な復帰
動が可能となる。なお第４図中で逆止弁２９は作図の便
のために、シリンダ１内に突出した状態に描かれている
。

第６図は第４実施例を示しており、その特徴はバルブボ
デー１０内に突出しているピストンロッド３の外周面と
バルブボデー１０の内壁面との間に環状のダイヤフラム
パツキン３０を嵌着させた点にある。上記の実施例では
被移送流体は温水であり、又バルブボデー１０の内部と
シリンダ１の内部とは、ピストン１の前部ストッパ１２
とピストンロッド３の間の間隙を介して連通されている
ので、シリンダ１内には温水が流入し、この流入温水が
作動流体として働くことになる。従ってもし温水中に砂
粒などの異物が混入していても、このパツキン３０によ
ってシリンダ、１内への異物の侵入は阻止されるので弁
作動の確実性が保たれる。

上記実施例ではシリンダ１内に充満させる作動流体とし
て、被移送流体と同一の温水が使用されているが、もち
ろんこの両者の種類は異っていてもよい。被移送流体は
非圧縮性を有する限り、本発明による電磁バルブを使用
することによって、閉弁時にウォーターハンマー現象に
類する流体圧の異常上昇現象が生じる不都合を防ぐこと
ができる。シリンダ１内の前部区画と後部区画との連通
手段としては、上記以外にも様々に設五１変更が可能で
ある。

［発明の効果］ 上記のごとき構成をそなえた電磁バルブは、電磁吸引力
によって前後動させられる弁体開閉用ピストンを納めた
シリンダ内に、弁体作動用流体を充満させると共に、シ
リンダ部分に作動流体の移動用の連通手段を設けると言
う極く簡ＩＪｔな設計変更を施すだけで、閉弁作動時に
ウォーターハンマー現象が発生することが防止されるの
で、この現象の発生に伴う被移送流体の圧力の異常高騰
によって、電磁バルブの上流側に存在する配管乃至はこ
の配管に介在されている機器の毀損する恐れが解消する
。

従ってこれらの機器乃至配管の設計対圧強度はより低く
ても足りる様になる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は第１実施例としての電磁バルブの開弁
状態と閉弁真近かの状態とをそれぞれ描いた各縦断面図
、第３図は本発明による電磁バルブを温水式暖房用熱交
換器への温水供給制御手段として用いた自動車用空調装
置のシステム図である。 第４図〜第６図はそれぞれ第２〜第４実施例の説明図で
ある。 第７図は電磁弁の作動タイムチャート、第８図は自動車
用空調装置に組み込まれた電磁弁の作動制御状態と吹出
空気温度との関係を示したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）磁性材料からなるピストンを内蔵させたシリンダと
   、 該シリンダに外嵌されて、前記ピストンを前後動させる
   ためのソレノイドコイルと、 前記ピストンのピストンロッドの先端に設けられた弁体
   とその弁体に対向して設けられた弁座との組合せからな
   るバルブと、 前記シリンダ内において前記ピストンによって前後に隔
   てられた２つの区画と、 前記シリンダ内に充満されているバルブ作動流体が、前
   記ピストンの前後動にともなって相互に移動することを
   許容するように、前記２つの区画の間を連通する連通手
   段と、 前記連通手段に設けられ、前記バルブを閉弁させるとき
   に、前記作動流体の流通抵抗を増大させるオリフィス手
   段とを備えることを特徴とする電磁バルブ。 ２）前記オリフィス手段は、前記弁体の閉弁作動時の後
   半期以降において働くように構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電磁バルブ。