WO2013111270A1 - 電磁弁 - Google Patents

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WO2013111270A1
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plunger
valve seat
valve
hard ball
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English (en)
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Inventor
俊太 古川
Original Assignee
コフロック株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic valve that controls the flow rate of a fluid, and in particular, when an elastic member comes into contact with a valve seat, the flow path cannot be completely closed and flow control becomes unstable. It relates to a solenoid valve that can improve.
  • a conventional solenoid valve includes an inlet and an outlet connected to a flow path, a valve chamber formed in a flow path between the inflow and outlet, and a valve seat formed in the valve chamber.
  • a cylindrical plunger storage body having one end fixed to the valve storage body, a reciprocating plunger inserted into the plunger storage body, and the plunger fixed to the plunger storage body to move the plunger to the valve seat side.
  • an electromagnetic device that is externally fitted to the plunger housing and attracts the plunger so as to be separated from the valve seat against the biasing means.
  • a storage portion is formed on the valve chamber side of the plunger, and an elastic member facing the valve seat and a cylindrical elastic body that presses the elastic member toward the valve seat by the storage portion are provided in the storage portion.
  • There is an electromagnetic proportional valve see, for example, Patent Document 1).
  • the movement position in the axial direction of the plunger is determined by the equilibrium relationship between the attractive force that attracts the plunger by the electromagnetic device and the urging force that urges the plunger by the urging means, and thereby the elastic member
  • the distance between the valve seat and the valve seat is determined, and the opening and closing of the flow path and the opening degree are determined by this distance. That is, when electric power is not supplied to the electromagnetic device, the elastic member and the valve seat are pressed against each other by the plunger being urged toward the valve seat by the urging means.
  • the plunger When the distance is lost and the flow path is closed and power is supplied to the electromagnetic device, the plunger is attracted against the biasing force of the biasing means by the magnetic force according to the power, The elastic member is separated from the valve seat, and the flow path is opened at an opening degree corresponding to the distance between the elastic member and the valve seat, thereby controlling the flow rate.
  • the elastic member when the flow path is changed from the open state to the closed state, the elastic member is provided with a valve so that the surface of the elastic member coincides with the valve seat by cutting off the power supply to the electromagnetic device. It is pressed against the seat.
  • the elastic member when the elastic member is pressed against the valve seat, for example, when the upper surface of the valve seat is inclined or the axial direction of the plunger reciprocated in the plunger housing is not orthogonal to the valve seat.
  • the elastic member hits against the valve seat. In this case, since the flow path cannot be completely closed, there is a problem that the flow control becomes unstable.
  • the technical problem of the present invention is to solve the above problems, and when the elastic member hits the valve seat, the flow path cannot be completely closed and the flow control becomes unstable.
  • An object of the present invention is to provide a solenoid valve that can improve the situation.
  • the present invention relates to an electromagnetic valve, and an inlet (6) and an outlet (7) connected to a channel, a valve chamber (8) formed in a channel between the inlet and outlet (6, 7), A valve housing (2) having a valve seat (10) formed in the valve chamber (8), a cylindrical plunger housing (3) having one end fixed to the valve housing (2), A plunger (17) inserted reciprocally into the plunger housing (3) and fixed to the plunger housing (3) to urge the plunger (17) toward the valve seat (10).
  • the elastic member is formed of a hard ball by providing an elastic member in the storage portion and a hard ball disposed on the opposite side of the valve seat across the elastic member, that is, on the back side of the elastic member. It is pressed toward the valve seat centering on one point near the center. As a result, the elastic member is brought into contact with the valve seat evenly, and the state where the elastic member hits the valve seat is eliminated.
  • the storage section is not limited to a specific size as long as it is set to a size that allows the elastic member and the hard ball to be provided therein.
  • the length of the storage portion in the axial direction of the plunger may be set to a size smaller than the sum of the diameter of the hard sphere and the length of the elastic member in the axial direction.
  • the length of the storage portion in a direction perpendicular to the axial direction of the plunger (hereinafter also referred to as a radial direction) is not limited to a specific dimension.
  • the length of the storage portion in the radial direction is set to be larger than the diameter of the hard sphere, the hard sphere can move in the radial direction within the storage portion.
  • the posture of the elastic member changes in a direction in which the surface of the elastic member coincides with the valve seat. Moves to the side that was not in contact.
  • the elastic member is preferably pressed against the valve seat by the moved hard ball with equal pressure.
  • the movement range of the hard sphere in the storage unit is not limited to a specific movement range as long as the hard sphere is regulated by contacting the inner peripheral surface of the storage unit.
  • the length of the storage portion in the radial direction is set to a size smaller than the sum of the diameter of the hard ball and the outer diameter of the valve seat, the point that the hard ball presses the elastic member This is preferable because the range of movement of the hard sphere is regulated without deviating from the facing valve seat.
  • the elastic member is not limited to a specific size as long as it can be provided in the storage unit.
  • the radial length of the elastic member may be set to a dimension smaller than the radial length of the storage portion. In this case, since a gap is formed between the elastic member and the storage portion, when the elastic member comes into contact with the valve seat, the elastic member is in contact with the valve seat evenly. The posture can be easily changed, and as a result, the per-contact state is eliminated.
  • the storage section may be formed on the valve chamber side of the plunger, and is not limited to a specific formation method or a specific shape or structure.
  • the housing portion may be formed by drilling a hole using a lathe or the like at one end of the plunger, and the holding member may be attached to the one end by screw machining or the like.
  • the storage portion may be formed by performing screw processing for attaching a cylindrical storage member to one end of the plunger and performing screw processing for attaching a holding member to one end of the storage member attached thereto.
  • the holding member is not limited to a specific shape as long as it holds the elastic member stored in the storage portion and does not hinder the contact between the elastic member and the valve seat.
  • it may be a holding member that performs threading or the like on the inner peripheral surface of a bottomed cylindrical member and has a hole with a predetermined diameter formed in the center of the bottom, in this case, formed at one end of the plunger
  • the holding member is fixed to the storage portion or the storage member attached to one end of the plunger, and the outer peripheral edge of the elastic member is held by the holding member.
  • the holding member may be fitted to one end or the like of the plunger, and in this case, the labor of processing such as screw processing is omitted.
  • the urging means may be any means that urges the plunger toward the valve seat, and is not limited to a specific shape.
  • an elastic body may be fixed to the plunger housing body at the tip of a magnetic rod that is inserted and fixed from the side opposite to the plunger, and the plunger is biased toward the valve seat by the elastic body.
  • the biasing means may be a ring-shaped leaf spring fixed over the inner peripheral surface of the plunger housing, and in this case, reciprocating along the inner peripheral surface of the plunger housing. Since the moved plunger is guided toward the valve seat by the leaf spring, the accuracy of the reciprocating motion of the plunger is improved.
  • the electromagnetic device may be configured to suck the plunger so as to separate the elastic member from the valve seat, and is not limited to a specific configuration.
  • a magnetic rod inserted and fixed to the plunger housing from the side opposite to the plunger, a bobbin into which the magnetic rod and the plunger housing are inserted, and a magnetic winding wound around the bobbin
  • An electromagnetic device having a magnetic yoke fixed to the bobbin and protecting the magnetic winding, and a sleeve disposed between the plunger housing and the bobbin to shield the exciting action generated in the magnetic winding from reaching the plunger If so, the plunger is attracted by the magnetic bar magnetized by the exciting action generated in the magnetic winding.
  • the length of the storage portion in the axial direction of the plunger is not limited to a specific dimension. However, it is preferable that the length of the storage portion in the axial direction is set so that, for example, the compression rate of the elastic member pressed against the hard sphere is 5 to 40%, and the compression rate is 10 to 35%. It is more preferable if it is set to be. In this case, even if the elastic member comes into contact with the valve seat or the pressure of the fluid acts on the elastic member, the elastic member is prevented from being deformed that is difficult to be restored, and is also pressed by the hard ball. Excessive deformation that protrudes toward the valve seat side is prevented.
  • the length in the radial direction of the space in which the hard ball is stored in the storage portion is set to a size larger than the diameter of the hard ball and smaller than the sum of the diameter of the hard ball and the outer diameter of the valve seat.
  • it is not limited to a specific dimension.
  • the gap between the storage portion and the hard ball is set to be 1 to 5% with respect to the diameter of the hard ball, the hard ball can move well in the storage portion, and the elastic member can be moved with the hard ball. It is preferable that the point to be pressed does not come off the valve seat.
  • the elastic member preferably has a length in the radial direction that is smaller than the length in the radial direction of the space in which the elastic member is accommodated, but is not limited to a specific size.
  • the gap between the storage portion and the elastic member is set to be 1 to 5% with respect to the length in the radial direction of the elastic member, the elastic member that is in one contact with the valve seat
  • the posture of the elastic member can be easily changed, and the elastic member is securely held in the storage portion by the holding member.
  • the elastic member is not limited to a specific material as long as it can exhibit predetermined sealing performance and durability.
  • nitrile rubber or silicon rubber can be used.
  • the hard ball is not limited to a specific material as long as it can exhibit a predetermined altitude and corrosion resistance.
  • an arbitrary material such as a stainless steel sphere, a ceramic sphere, or another metal sphere can be used.
  • An electromagnetic proportional valve (1) shown in FIG. 1 includes a valve housing (2) connected to a flow path, a cylindrical plunger housing (3) having one end fixed to the valve housing (2), And an electromagnetic device (4) that is externally fitted and fixed to the plunger housing (3).
  • the valve housing (2) includes an inlet (6) connected to the upstream channel, an outlet (7) connected to the downstream channel, and these inlets (6, 7).
  • a valve chamber (8) formed in the channel between the valve chamber (8), an orifice (9) formed between the valve chamber (8) and the outlet (7), and a valve chamber (8) of the orifice (9) It is a box body with an open top surface provided with a valve seat (10) formed on the side, and the valve chamber (8) communicates with the outside.
  • the opening side of the inner peripheral surface of the valve chamber (8) is threaded, and the plunger housing (3) is screwed here.
  • valve housing (2) and the plunger housing (3) are fixed through an O-ring (11) disposed in the valve chamber (8), and the valve chamber (8) has excellent airtightness. is doing. Further, the inlet (6) and the outlet (7) are provided with a filter (22, 23) and a filter fixing ring (24, 25) for fixing each filter (22, 23), respectively. The entry of dust into the valve (1) is prevented.
  • the electromagnetic device (4) includes a bobbin (12) into which the plunger housing (3) is inserted, a magnetic winding (13) wound around the bobbin (12), and an external fit on the bobbin (12). And a magnetic yoke (14) for protecting the magnetic winding (13) and a magnetic rod (15) magnetized by the magnetic winding (13).
  • a magnetic rod (15) is inserted into the plunger housing (3) from the opposite side to the valve chamber (8).
  • the intermediate portion of the magnetic rod (15) is connected to the tip of the plunger housing (3). It is fixed by welding or the like.
  • a plunger (17) is inserted into the plunger housing (3) from the valve chamber (8) side through a leaf spring (16) as urging means so as to reciprocate.
  • a flange (26) for supporting the outer peripheral edge of the leaf spring (16) is formed on the inner peripheral surface of the plunger housing (3) on the valve chamber (8) side, and the valve of the plunger (17)
  • an engagement portion (27) is formed which engages with the inner peripheral edge of the leaf spring (16) when the plunger (17) is inserted into the plunger housing (3).
  • the plunger housing (3) in which the plunger (17) is inserted is fixed to the valve housing (2), and the plunger (17) is urged toward the valve seat (10) by the leaf spring (16).
  • a plunger housing (3) and a magnetic rod (15) fixed thereto are inserted through a sleeve (18) and a magnetic washer (19).
  • the bobbin (12) is fixed to the plunger housing (3) by a nut (21) screwed to the magnetic rod (15) via the magnetic washer (20).
  • the sleeve (18) passes more magnetic lines of force generated by the magnetic winding (13) through the plunger (17), thereby strengthening the magnetic force of the plunger (17).
  • the axial direction of the plunger (17) is (Y)
  • the radial direction orthogonal to the axial direction (Y) is (X).
  • a storage portion (30) is formed on the valve chamber side of the plunger (17).
  • An elastic member (31) facing the valve seat (10) is stored in the storage portion (30), and a hard ball (32) is placed on the opposite side of the valve seat (10) across the elastic member (31). ) Is stored.
  • the plunger (17) holds the outer peripheral edge portion of the elastic member (31), and holds the hard ball (32) in the storage portion (30) via the elastic member (31) and the elastic member (31).
  • a holding member (33) is fixed to the lower end of the peripheral edge of the storage part (30).
  • a flow path (not shown) that connects the storage portion (30) and the valve chamber (8) is formed on the side surface of the plunger (17), whereby the pressure in the storage portion (30) and the valve The pressure in the chamber (8) is kept uniform.
  • the storage section (30) includes a space for storing the elastic member (31) on the valve chamber (8) side and a space for storing the hard ball (32) on the magnetic rod (15) side. These spaces are formed so that the space on the magnetic rod (15) side is smaller in the radial direction (X) than the space on the valve chamber (8) side, and is formed on the inner peripheral surface of the storage portion (30).
  • the plunger housing (3), the valve seat (10), the orifice (9), the plunger (17), the housing (30) and the elastic member (31) each have an axis, and these shafts
  • the electromagnetic proportional valve (1) is configured so that the centers thereof coincide with the axial direction (Y) of the plunger (17).
  • the storage part (30) is such that the length of the plunger (17) in the axial direction (Y) is the sum of the diameter of the hard ball (32) and the length of the elastic member (31) in the axial direction.
  • the elastic member (31) is press-fitted into the storage part (30).
  • the storage part (30) is such that the length in the radial direction (X) of the space in which the hard ball (32) is stored is larger than the diameter of the hard ball (32), and the diameter of the hard ball (32) and the valve seat It is set to a size smaller than the sum of the outer diameters of (10).
  • the elastic member (31) is set such that the length of the elastic member (31) in the radial direction (X) is smaller than the length in the radial direction (X) of the space in which the elastic member (31) is stored. ing.
  • the plunger (17) is urged toward the valve seat (10) by the leaf spring (16) when the electromagnetic device (4) is inactive.
  • the elastic member (31) is in pressure contact with the valve seat (10). For this reason, the orifice (9) is blocked by the elastic member (31), and the flow path is closed.
  • the electromagnetic device (4) is activated, the plunger (17) is attracted to the magnetized magnetic rod (15), that is, the plunger (17) is moved to the valve seat (10) side by the leaf spring (16).
  • the elastic member (31) is separated from the valve seat (10) by being attracted by the magnetic rod (15) against the urging force urged toward the bottom.
  • the orifice (9) blocked by the elastic member (31) is opened, and the flow path is opened.
  • the elastic member (31) is separated from the valve seat (10) by a distance corresponding thereto.
  • the flow rate is adjusted by the orifice (9).
  • the elastic member (31) is press-fitted into the storage portion (30), and the hard ball (32) and the elastic member (31) are pressed into contact with each other by the hard ball (32). Pressure is applied to the elastic member (31). Therefore, even if the elastic member (31) contacts the valve seat (10) or the pressure of fluid acts on the elastic member (31), the valve seat (10) of the elastic member (31) It is possible to suppress the deformation that is not easily restored at a portion in contact with or around the portion.
  • the elastic member (31) comes into contact with the valve seat (10). As shown in FIG. 3B, the posture of the elastic member (31) is easily changed by the hard ball (32), and the elastic member (31) contacts the valve seat (10) evenly. Can be in posture.
  • the present invention is applied to an electromagnetic proportional valve capable of opening and closing the flow path and adjusting the flow rate.
  • this may be used for an electromagnetic valve that only opens and closes the flow path.
  • X Direction perpendicular to the axial direction (radial direction)
  • Y axial direction 1 ... electromagnetic proportional valve 2 ... valve housing 3 ... plunger housing 4 ... electromagnetic device 6 ... inlet 7 ... outlet 8 ... valve chamber 10 ... valve seat 16 ... biasing means (plate spring) 17 ... Plunger 30 ... Storage part 31 ... Elastic member 32 ... Hard ball 33 ... Holding member

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Abstract

　弾性部材が弁座に片当たりした場合に、流量制御が不安定になることを改善できるようにする。円筒状のプランジャ収納体(３)に往復動自在に挿入されたプランジャ(17)を備えた電磁弁である。プランジャ(17)の弁室(８)側に収納部(30)を形成し、収納部(30)内に、弁座(10)と対面させた弾性部材(31)と、弾性部材(31)を挟んで弁座(10)とは反対側に配置させた硬球(32)とを設け、プランジャ(17)に、弾性部材(31)の外周縁部を保持する保持部材(33)を設ける。弾性部材(31)は、前記硬球(32)により中央近傍の一点を押圧され、弁座(10)に対し均等に当接する。これにより、弾性部材(31)が弁座(10)に対して片当たりした状態を解消できる。

Description

電磁弁
　本発明は、流体の流量を制御する電磁弁に関し、特に弾性部材が弁座に片当たりした場合に、流路を完全に閉じた状態とすることができずに流量制御が不安定になることを改善できる電磁弁に関する。
　従来の電磁弁は、流路に連結される流入口および流出口と、前記流入出口間の流路に形成された弁室と、前記弁室に形成された弁座とを備えた弁収納体と、一端が前記弁収納体に固定された円筒状のプランジャ収納体と、前記プランジャ収納体に挿入された往復動自在なプランジャと、前記プランジャ収納体に固定されて前記プランジャを前記弁座側に向けて付勢する付勢手段と、前記プランジャ収納体に外嵌されて前記付勢手段に反して前記プランジャを前記弁座から離隔するよう吸引する電磁装置とを有している。また、プランジャの弁室側には収納部が形成され、この収納部内に、弁座と対面された弾性部材と、この弾性部材を収納部で弁座側へ押圧する円筒弾性体とが設けられている電磁比例弁がある（例えば、特許文献１を参照。）。
　上記の電磁比例弁では、電磁装置によりプランジャを吸引する吸引力と付勢手段によりプランジャを付勢する付勢力との平衡関係によって、プランジャの軸心方向の移動位置が決定され、これにより弾性部材と弁座との距離が決定され、この距離により流路の開閉および開度が決定される。すなわち、電磁装置に電力が供給されていない場合には、プランジャが付勢手段で弁座側へと付勢されることにより、弾性部材と弁座とが互いに圧接され、弾性部材と弁座との距離がなくなって流路が閉じられた状態となり、電磁装置に電力が供給された場合には、その電力に応じた磁力でプランジャが付勢手段の付勢力に反して吸引されることにより、弾性部材が弁座から離間され、弾性部材と弁座との距離に応じた開度で流路が開いた状態となり、これらにより流量制御がおこなわれている。
特開２００５－２４９１９１号公報
　上記の従来技術では、流路が開いた状態から閉じた状態とする際に、電磁装置への電力供給を遮断することで、弾性部材の面が弁座と一致するように、弾性部材が弁座に対して圧接される。しかしながら、弾性部材が弁座に対して圧接されるとき、例えば弁座の上面に傾きがある場合や、プランジャ収納体内で往復動されるプランジャの軸心方向が弁座に対して直交していない場合等、弾性部材の面と弁座とが平行でない場合に、弾性部材が弁座に対して片当たりする。この場合は、流路を完全に閉じた状態とすることができないので、流量制御が不安定になるとの問題がある。
　また、流入口から過大な圧力が掛けられた場合や、電磁比例弁を長期に使用することにより、弾性部材と弁座との接触が繰り返された場合には、流入口からの圧力または弁座との接触によって、弾性部材の弁座との接触面に、弁座から離隔した後も容易に復元しないくぼみ等の変形を生じる問題がある。この変形が弾性部材に生じると、弾性部材と弁座との位置関係が変化する。このため電磁装置に所定の電力が供給された場合でも、その電力に応じたものより弾性部材と弁座との距離が大きくなり、流路の開度が大きくなるので、流量制御が不安定になるとの問題がある。さらに、弾性部材の変形が大きくなると、付勢手段に付勢されるプランジャでは弾性部材を弁座に当接させることが困難となり、流路を閉じることができなくなる虞も考えられる。
　本発明の技術的課題は、上記の各問題点を解消し、弾性部材が弁座に片当たりした場合に、流路を完全に閉じた状態とすることができずに流量制御が不安定になることを改善できる、電磁弁を提供することにある。
　本発明は上記の課題を解決するために、例えば本発明の実施の形態を示す図１～図３に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
　本発明は電磁弁に関し、流路に連結される流入口(６)および流出口(７)と、前記流入出口(６，７)間の流路に形成された弁室(８)と、前記弁室(８)に形成された弁座(10)とを備えた弁収納体(２)と、一端が前記弁収納体(２)に固定された筒状のプランジャ収納体(３)と、前記プランジャ収納体(３)に往復動自在に挿入されたプランジャ(17)と、前記プランジャ収納体(３)に固定されて前記プランジャ(17)を前記弁座(10)側へと付勢する付勢手段(16)と、前記プランジャ収納体(３)に外嵌されて前記付勢手段(16)に反して前記プランジャ(17)を前記弁座(10)から離隔するよう吸引する電磁装置(４)とを備えた電磁弁であって、前記プランジャ(17)の弁室(８)側に収納部(30)が形成してあり、前記収納部(30)内に、前記弁座(10)と対面させた弾性部材(31)と、前記弾性部材(31)を挟んで前記弁座(10)とは反対側に配置された硬球(32)とが設けてあり、前記プランジャ(17)に、前記弾性部材(31)の外周縁部を保持する保持部材(33)が設けてあり、前記弾性部材(31)が前記硬球(32)により前記弁座(10)側へ押圧されていることを特徴とする。
　上記の電磁弁では、収納部内に弾性部材と、この弾性部材を挟んで弁座とは反対側、即ちこの弾性部材の背面側に配置された硬球とを設けたことにより、弾性部材が硬球により中央近傍の一点を中心に弁座側へ押圧される。この結果、弾性部材が弁座に対し均等に当接され、弾性部材が弁座に対して片当たりした状態が解消される。
　上記収納部は、内部に上記の弾性部材と硬球とを設けることができる寸法に設定されておればよく、特定の寸法に限定されない。例えばこの収納部の、前記プランジャの軸心方向の長さは、硬球の直径と弾性部材の軸心方向長さとを合わせたものより小さい寸法に設定してもよく、この場合は収納部内に弾性部材が圧入されて、上記硬球により弾性部材へ押圧力が加えられる。この結果、弾性部材が弁座に接触したり、あるいは弾性部材に流体の圧力が作用したりしても、この弾性部材の弁座と接する部分やその周囲において、容易に復元しない変形を生じることが低減される。
　上記収納部の、前記プランジャの軸心方向と直交する方向(以下、径方向ともいう。)の長さも、特定の寸法に限定されない。しかし例えばこの収納部の径方向の長さを、硬球の直径より大きい寸法に設定しておくと、収納部内で硬球が径方向に移動可能となる。この場合に、弾性部材が弁座に対して片当たりした際には、弾性部材がその表面を弁座と一致させる方向へ姿勢を変化させるとともに、収納部内では硬球が、弾性部材と弁座とが当接していなかった側へ移動する。この結果、弾性部材が移動した硬球により弁座に対して均等の圧力で圧接されるので、好ましい。
　上記収納部内での硬球の移動範囲は、硬球が収納部の内周面に接することにより規制されればよく、特定の移動範囲に限定されない。しかし、例えば収納部の径方向の長さを、硬球の直径と弁座の外径とを合わせたものより小さい寸法に設定してあれば、硬球が弾性部材を押圧する点が、弾性部材と対面する弁座から外れることなく、硬球の移動範囲が規制されるので好ましい。
　上記弾性部材は、収納部内に設けることができればよく、特定の寸法に限定されない。例えば弾性部材の径方向の長さは、収納部の径方向の長さより小さい寸法に設定してもよい。この場合は弾性部材と収納部との間に隙間が形成されるので、弾性部材が弁座に対して片当たりした際には、弾性部材が弁座に対し均等に当接されるように、その姿勢を容易に変化させることができ、この結果その片当たりの状態が解消される。
　上記収納部は、プランジャの弁室側に形成されたものであればよく、特定の形成方法によるものや特定の形状、構造のものに限定されない。例えば、プランジャの一端に旋盤等を用いた穴加工を行うことにより収納部を形成し、この一端に保持部材をネジ加工等で取付けてもよい。また例えば、プランジャの一端に筒状の収納部材を取付けるネジ加工等を行い、ここに取付けた収納部材の一端に保持部材を取付けるネジ加工等を行うことで、収納部を形成してもよい。
　上記保持部材は、収納部に収納された弾性部材を保持し、弾性部材と弁座との接触を妨げないものであればよく、特定の形状に限定されない。例えば、有底円筒状の部材の内周面にネジ加工等を行うとともに、底部の中央に所定の直径の孔部を形成した保持部材であってもよく、この場合は、プランジャの一端に形成した収納部や、プランジャの一端に付設した収納部材にこの保持部材が固定されて、弾性部材の外周縁部がこの保持部材に保持される。なお、保持部材は、プランジャの一端等に嵌合させてもよく、この場合には、ネジ加工等の加工の手間が省略される。
　上記付勢手段は、プランジャを弁座に向かって付勢するものであればよく、特定の形状に限定されない。例えば、プランジャ収納体に、プランジャとは逆端側から挿入されて固定される磁気棒の先端に弾性体を固定し、この弾性体によってプランジャを弁座側へと付勢するものであってもよい。しかしこの付勢手段が、プランジャ収納体の開放口側内周面に亘って固定されたリング状の板バネであればなおよく、この場合には、プランジャ収納体の内周面に沿って往復動されるプランジャが、この板バネにより弁座側に向けて案内されるので、プランジャの往復動の精度が向上される。
　上記電磁装置は、弾性部材を弁座から離隔するようにプランジャを吸引する構成であればよく、特定の構成に限定されない。例えば、プランジャ収納体に、プランジャとは逆端側から挿入されて固定される磁気棒と、この磁気棒およびプランジャ収納体とが挿入されるボビンと、このボビンに巻き回された磁気巻線と、このボビンに固定されて磁気巻線を保護する磁気ヨークと、プランジャ収納体とボビンとの間に配置されて磁気巻線に生じる励磁作用がプランジャに及ばないよう遮蔽するスリーブとを有する電磁装置であれば、磁気巻線に生じる励磁作用により磁化された磁気棒によってプランジャが吸引される。
　前記プランジャの軸心方向における上記収納部の長さは、特定の寸法に限定されない。しかし、この軸心方向における収納部の長さが、例えば硬球に押圧される弾性部材の圧縮率が５～４０％になるように設定されていると好ましく、前記圧縮率を１０～３５％になるように設定されておればより好ましい。この場合、弾性部材が弁座に接触したり、あるいは流体の圧力が弾性部材に作用したりしても、弾性部材の復元しにくい変形が抑制されるとともに、硬球に押圧されることにより弾性部材が弁座側ヘ突出する過剰な変形が防止される。
　また上記収納部のうち、硬球が収納される空間の径方向における長さは、硬球の直径より大きい寸法で、硬球の直径と弁座の外径とを合わせたものより小さい寸法に設定されていると好ましいが、特定の寸法には限定されない。しかし、例えば収納部と硬球との間の隙間が、硬球の直径に対して１～５％となるように設定されていると、収納部内で硬球が良好に移動できるとともに、硬球で弾性部材を押圧する点が弁座から外れることがなく、好ましい。
　上記弾性部材は、径方向における長さが、弾性部材が収納される空間の径方向の長さより小さい寸法に設定されていると好ましいが、特定の寸法には限定されない。しかし、例えば収納部と弾性部材との間の隙間が、弾性部材の径方向の長さに対して１～５％となるように設定されていると、弁座に対して片当たりした弾性部材がその姿勢を容易に変化させることができるとともに、弾性部材が保持部材により収納部で確実に保持される。
　上記弾性部材は、所定のシール性能と耐久性を発揮できるものであればよく、特定の素材に限定されない。例えば、ニトリルゴムやシリコンゴム等を用いることができる。
　上記硬球は、所定の高度と耐腐食性を発揮できるものであればよく、特定の素材に限定されない。例えば、ステンレス製の球体、セラミックス製の球体や他の金属球等、任意の材料を用いることができる。
　本発明の電磁弁は、上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。
（１）弾性部材が弁座に対して片当りの状態に当接しても、弾性部材が硬球により中心近傍の一点を中心に押圧されているため、弾性部材が弁座に対して均等に当接され、弾性部材が弁座に対して片当たりした状態を解消でき、流量制御が不安定になることを改善できる。
（２）収納部の軸心方向における長さを、硬球の直径と弾性部材の軸心方向の長さとを合わせたものより小さい寸法に設定した場合には、硬球と弾性部材とが圧接されるため、弾性部材に弁座が接触してもあるいは流体の圧力が作用しても、弾性部材の弁座と接する部分あるいはその周囲において、復元しにくい変形の発生を低減することができる。
（３）収納部の径方向における長さを、硬球の直径より大きい寸法に設定した場合には、弾性部材が弁座に対して片当たりすると、弾性部材がその表面を弁座と一致させる方向へ姿勢を変化させるとともに、収納部内では硬球が、弾性部材と弁座とが当接していなかった側へ移動することから、この移動した硬球により弾性部材を弁座に対して均等の圧力で圧接することができる。
本発明の実施形態を示す、電磁比例弁の断面図である。 図１に示す電磁比例弁の要部拡大図である。 同電磁比例弁の動作説明図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
　図１に示す電磁比例弁(１)は、流路に連結される弁収納体(２)と、一端が弁収納体(２)に固定される円筒状のプランジャ収納体(３)と、このプランジャ収納体(３)に外嵌されて固定される電磁装置(４)とを備えている。
　上記の弁収納体(２)は、上流側の流路に連結される流入口(６)と、下流側の流路に連結される流出口(７)と、これら流入出口(６，７)間の流路に形成された弁室(８)と、この弁室(８)と流出口(７)との間に形成されたオリフィス(９)と、オリフィス(９)の弁室(８)側に形成された弁座(10)とを備えた上面開放の箱体であり、弁室(８)が外部と連通されている。また弁室(８)の内周面の開放側には、ネジ加工が施されており、ここにプランジャ収納体(３)が螺着される。
　上記の弁収納体(２)とプランジャ収納体(３)とは、弁室(８)に配置されたＯリング(11)を介して固定され、弁室(８)は優れた気密性を有している。また上記の流入口(６)および流出口(７)にはそれぞれ、フィルタ(22，23)と、各フィルタ(22，23)を固定するフィルタ固定リング(24，25)が設けられ、電磁比例弁(１)内へのごみの侵入が防止されている。
　上記の電磁装置(４)は、プランジャ収納体(３)が挿入されるボビン(12)と、このボビン(12)に巻き回された磁気巻線(13)と、ボビン(12)に外嵌されて磁気巻線(13)を保護する磁気ヨーク(14)と、磁気巻線(13)により磁化される磁気棒(15)とを備えている。
　上記のプランジャ収納体(３)には、弁室(８)とは逆側から磁気棒(15)が挿入され、例えばこの磁気棒(15)の中間部がプランジャ収納体(３)の先端へ、溶接等により固定されている。またプランジャ収容体(３)には、弁室(８)側から付勢手段である板バネ(16)を介してプランジャ(17)が往復動自在に挿入されている。詳しくは、プランジャ収容体(３)の弁室(８)側内周面に、板バネ(16)の外周縁を支持するためのフランジ(26)が形成してあり、プランジャ(17)の弁座(10)側に、プランジャ(17)がプランジャ収納体(３)に挿入された際に板バネ(16)の内周縁と係合する係合部(27)が形成してある。プランジャ(17)が挿入されたプランジャ収容体(３)は、弁収納体(２)に固定され、プランジャ(17)が板バネ(16)によって弁座(10)に向かって付勢される。
　上記のボビン(12)には、プランジャ収納体(３)およびこれに固定された磁気棒(15)が、スリーブ(18)および磁気ワッシャ(19)を介して挿入されている。このボビン(12)は、磁気ワッシャ(20)を介して磁気棒(15)へ螺着されるナット(21)により、プランジャ収納体(３)に固定される。なお上記のスリーブ(18)は、磁気巻線(13)により生じる磁力線を、プランジャ(17)により多く通し、プランジャ(17)の磁力を強化している。
　ここで、プランジャ(17)の軸心方向を(Ｙ)とし、この軸心方向(Ｙ)と直交する径方向を(Ｘ)とする。
　上記のプランジャ(17)の弁室側には、図２に示すように、収納部(30)が形成されている。この収納部(30)内には、弁座(10)と対面させた弾性部材(31)が収納され、この弾性部材(31)を挟んで弁座(10)とは反対側に硬球(32)が収納されている。また上記プランジャ(17)には、弾性部材(31)の外周縁部を保持し、弾性部材(31)および弾性部材(31)を介して硬球(32)を収納部(30)内に保持する保持部材(33)が、上記の収納部(30)の周縁部下端に固設されている。なお、上記のプランジャ(17)の側面には、収納部(30)と弁室(８)とを連通する図示しない流路が形成されており、これにより収納部(30)内の圧力と弁室(８)内の圧力とが均一に保たれている。
　上記の収納部(30)は、弁室(８)側の弾性部材(31)が収納される空間と、磁気棒(15)側の硬球(32)が収納される空間とを備えている。これらの空間は、弁室(８)側の空間に比べて磁気棒(15)側の空間が径方向(Ｘ)に小さくなるように形成されており、収納部(30)の内周面には段差が形成されている。また上記のプランジャ収納体(３)、弁座(10)、オリフィス(９)、プランジャ(17)、収納部(30)および弾性部材(31)はそれぞれ軸心を有しており、これらの軸心がそれぞれプランジャ(17)の軸心方向(Ｙ)と一致するように、電磁比例弁(１)が構成されている。
　また上記の収納部(30)は、プランジャ(17)の軸心方向(Ｙ)における長さが、硬球(32)の直径と弾性部材(31)の軸心方向における長さとを合わせたものより小さい寸法に設定されており、弾性部材(31)は収納部(30)内に圧入されている。
　また上記の収納部(30)は、硬球(32)が収納される空間の径方向(Ｘ)における長さが、硬球(32)の直径より大きい寸法で、硬球(32)の直径と弁座(10)の外径とを合わせたものより小さい寸法に設定されている。
　また上記の弾性部材(31)は、弾性部材(31)の径方向(Ｘ)における長さが、弾性部材(31)が収納される空間の径方向(Ｘ)の長さより小さい寸法に設定されている。
　上記のように構成される電磁比例弁(１)は、電磁装置(４)が非作動の場合に、プランジャ(17)が板バネ(16)により弁座(10)側へと付勢され、弾性部材(31)が弁座(10)に圧接されている。このため、弾性部材(31)によりオリフィス(９)が遮断され、流路が閉じた状態となる。また電磁装置(４)が作動された場合には、プランジャ(17)が磁化された磁気棒(15)に吸引され、すなわちプランジャ(17)が、板バネ(16)により弁座(10)側へと付勢される付勢力に反して磁気棒(15)に吸引され、弾性部材(31)が弁座(10)から離間される。この結果、弾性部材(31)により遮断されたオリフィス(９)が開放され、流路が開いた状態となる。このとき電磁装置(４)に供給する電力を制御してプランジャ(17)の移動位置が制御されると、弾性部材(31)がこれに応じた距離だけ弁座(10)から離間され、これによりオリフィス(９)で流量が調整される。
　また上記の電磁比例弁(１)では、図３(ａ)に示すように、弾性部材(31)が弁座(10)に片当たりすると、収納部(30)内に弾性部材(31)とこれの背面側に硬球(32)を設けたことにより、弾性部材(31)が硬球(32)により中央近傍の一点を中心に押圧されるため、図３(ｂ)に示すように、弾性部材(31)が弁座(10)に対し均等に当接した状態となり、弾性部材(31)が弁座(10)に対して片当たりした状態を解消でき、流路を確実に遮断できるので流量制御が不安定になることを改善できる。
　また上記の電磁比例弁(１)では、弾性部材(31)が弁座(10)に対して片当たりした場合、図３(ｂ)に示すように、弾性部材(31)がその表面を弁座(10)と一致させる方向へ姿勢を変化させるとともに、硬球(32)が、弾性部材(31)と弁座(10)とが当接していなかった側へ移動する。これにより、移動した硬球(32)により弾性部材(31)の中央近傍の一点が中心に押圧され、弾性部材(31)を弁座に対し均等の圧力で圧接できる。また硬球(32)の収納部(30)内での移動範囲は、収納部の内周面で規制されるので、硬球(32)が弾性部材(31)を押圧する点が、弾性部材(31)と対面する弁座(10)から外れることがない。
　また上記の電磁比例弁(１)では、収納部(30)内に弾性部材(31)が圧入されており、硬球(32)と弾性部材(31)とが圧接されて、硬球(32)により弾性部材(31)に圧力が加えられている。このため弾性部材(31)が弁座(10)に接触したり、ても、あるいは弾性部材(31)に流体の圧力が作用したりしても、弾性部材(31)の弁座(10)と接する部分、あるいはその周囲において、容易に復元しない変形が生じることを抑制することができる。
　また上記の電磁比例弁(１)では、弾性部材(31)と収納部(30)との間に隙間が形成されているため、弾性部材(31)が弁座(10)に対して片当たりした際、図３(ｂ)に示すように、硬球(32)により弾性部材(31)の姿勢を容易に変化させて、弾性部材(31)が弁座(10)に対し均等に当接した姿勢にすることができる。
　上記の実施形態で説明した電磁弁は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、各部の構成や形状、材質および用途等を、上記の実施形態のものに限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。
　例えば上記の実施形態では、流路の開閉を行うとともに、流量の調整が可能な電磁比例弁に適用した場合について説明した。しかし本発明では、これを流路の開閉のみを行う電磁弁に用いてもよい。
　　Ｘ…軸心方向と直交する方向(径方向)
　　Ｙ…軸心方向
　　１…電磁比例弁
　　２…弁収納体
　　３…プランジャ収納体
　　４…電磁装置
　　６…流入口
　　７…流出口
　　８…弁室
　　10…弁座
　　16…付勢手段(板バネ)
　　17…プランジャ
　　30…収納部
　　31…弾性部材
　　32…硬球
　　33…保持部材

Claims (5)

  1. 　流路に連結される流入口(６)および流出口(７)と、前記流入出口(６，７)間の流路に形成された弁室(８)と、前記弁室(８)に形成された弁座(10)とを備えた弁収納体(２)と、一端が前記弁収納体(２)に固定された筒状のプランジャ収納体(３)と、前記プランジャ収納体(３)に往復動自在に挿入されたプランジャ(17)と、前記プランジャ収納体(３)に固定されて前記プランジャ(17)を前記弁座(10)側へと付勢する付勢手段(16)と、前記プランジャ収納体(３)に外嵌されて前記付勢手段(16)に反して前記プランジャ(17)を前記弁座(10)から離隔するよう吸引する電磁装置(４)とを備えた電磁弁であって、
    　前記プランジャ(17)の弁室(８)側に収納部(30)が形成してあり、
    　前記収納部(30)内に、前記弁座(10)と対面させた弾性部材(31)と、前記弾性部材(31)を挟んで前記弁座(10)とは反対側に配置された硬球(32)とが設けてあり、
    　前記プランジャ(17)に、前記弾性部材(31)の外周縁部を保持する保持部材(33)が設けてあり、
    　前記弾性部材(31)が前記硬球(32)により前記弁座(10)側へ押圧されていることを特徴とする電磁弁。
  2. 　前記収納部(30)の、前記プランジャ(17)の軸心方向(Ｙ)の長さを、前記硬球(32)の直径と前記弾性部材(31)の軸心方向長さとを合わせたものより小さい寸法に設定した、請求項１に記載の電磁弁。
  3. 　前記収納部(30)の、前記軸心方向(Ｙ)と直交する方向(Ｘ)の長さを、前記硬球(32)の直径より大きい寸法に設定した、請求項１または請求項２に記載の電磁弁。
  4. 　前記収納部(30)の、前記軸心方向(Ｙ)と直交する方向(Ｘ)の長さを、前記硬球(32)の直径と前記弁座(10)の外径とを合わせたものより小さい寸法に設定した、請求項３に記載の電磁弁。
  5. 　前記軸心方向(Ｙ)と直交する方向(Ｘ)において、前記弾性部材(31)の長さを、前記収納部(30)の長さより小さい寸法に設定した、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の電磁弁。
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