WO2016162968A1

WO2016162968A1 - 電磁弁

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Publication number: WO2016162968A1
Application number: PCT/JP2015/060940
Authority: WO
Inventors: 清隆西野; 弘文土井
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-10-13
Also published as: JP6320628B2; JPWO2016162968A1

Abstract

　開弁状態において、第１のシール部材（１１）は、弁体（７）の外周面に接触し、空間（Ｓ１）をシールする。また、閉弁状態においては、第１のシール部材（１１）と、シール接触部材（１０）に接触した第２のシール部材（１４）とにより空間（Ｓ１）を２重でシールする。

Description

電磁弁

　この発明は、流体の流量を制御する電磁弁に関するものである。

　例えば特許文献１の電磁弁では、弁体に設けたシール部材によって、閉弁状態において、スプリングが置かれた空間に流れ込んだ流体が当該空間に留まるようにされている。これにより、弁体を境とした２つの空間の圧力差を小さくし、閉弁状態を保つのに必要なスプリングの付勢力を極力小さくできるよう図っている。

国際公開第２００６／０２９８１４号

　開弁状態にある上記特許文献１の電磁弁への通電をＯＦＦとすると、スプリングの付勢力によって弁体が閉弁方向へ移動を始める。このとき、スプリングが置かれた空間に流体が流れ込むものの、上記シール部材は、閉弁状態においてのみシール機能を発揮するものであるために、完全に閉弁状態となるまではスプリングが置かれた空間に流体が留まらず、当該空間の圧力は上昇しない。つまり、弁体を境とした２つの空間の圧力差は小さくならない。弁体を境とした２つの空間の圧力差が大きいと、閉弁状態とするために必要なスプリングの付勢力も、当該圧力差に抗して閉弁できる程度に大きくする必要がある。
　このように、開弁状態から閉弁状態へ移行する場合を考慮すると、上記特許文献１の構造の電磁弁では、スプリングの付勢力を小さくするのにも限界があった。

　そして、閉弁状態にある上記特許文献１の電磁弁への通電をＯＮとし、発生する磁気吸引力によって弁体を開弁方向へ移動させる際は、スプリングの付勢力よりも更に大きな磁気吸引力が必要となる。このため、上記特許文献１では、スプリングの付勢力を小さくするのに限界があることに伴い磁気吸引力を生じるのに必要な電磁回路部を小型にすることもできず、比較的大型なものを採用せざるを得ないという課題があった。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、開弁状態及び閉弁状態のいずれにおいても、弁体を境とした空間の圧力差を小さくできる電磁弁を得ることを目的とする。

　この発明に係る電磁弁は、コイルへの通電により励磁されて磁気吸引力を生じるコアと、コアに生じる磁気吸引力とは反対の方向に付勢力を生じるスプリングと、磁気吸引力及び付勢力により移動して、流体通路を開閉する弁体と、弁体を境にして内部側に形成され、スプリングが設けられた第１の空間と、弁体を境にして外部側に形成され、弁体に設けられた連通孔を介して第１の空間と連通する第２の空間と、第１の空間に設けられ、第１の空間内の流体圧力を受けて弁体の外周面に接触して弁体周りに第１の空間をシールする第１のシール部材と、閉弁状態において、第１の空間をシールする第２のシール部材とを備えることを特徴とするものである。

　この発明によれば、開弁状態及び閉弁状態のいずれにおいても、弁体を境とした空間の圧力差を小さくできる。

この発明の実施の形態１に係る電磁弁の開弁状態での断面図である。この発明の実施の形態１に係る電磁弁の閉弁状態での断面図である。この発明の実施の形態１に係る電磁弁の第１の変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る電磁弁の第２の変形例を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る電磁弁の第３の変形例を示す断面図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１に、この発明の実施の形態１に係る電磁弁の断面図を示す。
　電磁弁では、ケース１の内側に、ボビン２１とコイル２２から成るコイルＡＳＳＹ２と、コイルＡＳＳＹ２に挿入されて、コイル２２への通電により励磁されるコア３と、コア３とは反対側からコイルＡＳＳＹ２に挿入されて、コア３と共に磁気回路を構成するプレート４とが設けられている。

　プレート４は、一端にフランジ４１を有する略円筒形状であり、プレート４の内側には、コア３の磁気吸引力により往復移動可能なプランジャ５が設けられている。プランジャ５にはロッド６が連結され、ロッド６の先端には、略お椀型で流体通路Ｒを開閉する弁体７が設けられている。

　プランジャ５とプレート４との間には、略円筒形状のパイプ８が設けられている。パイプ８は、コイル２２への通電時にプランジャ５がプレート４側へ引きつけられるのを抑えるために設けられ、非磁性体で構成される。
　スプリング９は、その一端が弁体７に、他端がパイプ８に固定されている。このスプリング９は、プランジャ５とロッド６と弁体７とを、コア３の吸引方向である開弁方向とは反対の方向の閉弁方向へ付勢する。

　弁体７を境として電磁弁内部側に形成され、スプリング９が設けられた空間Ｓ１には、円環状で断面形状が略Ｓ字のシール接触部材１０が、一端をケース１の内面とプレート４のフランジ４１とに挟まれて固定されている。他端は、自由端である。
　また、空間Ｓ１には、円環状で断面形状が略Ｖ字の第１のシール部材１１が、ケース１の底面に置かれている。ケース１の底面に接着剤等でくっつけてもよい。第１のシール部材１１は、ゴム、樹脂等で構成される。
　弁体７を境として電磁弁内部側の空間Ｓ１と電磁弁外部側の空間Ｓ２は、弁体７に設けられた連通孔７１を介して連通している。空間Ｓ２は、略お椀型の弁体７の内部空間に相当する。そして、空間Ｓ２は、流体通路Ｒに対して開かれているので、空間Ｓ１には、連通孔７１を介して流体通路Ｒを流れる流体が流れ込む。

　このように構成された電磁弁では、コネクタ１２の給電端子１２１を介したコイル２２への通電により励磁されたコア３の磁気吸引力と、プランジャ５をコア３の吸引方向とは反対の方向へ付勢するスプリング９の付勢力とがプランジャ５に対して働く。コイル２２への通電がＯＮ／ＯＦＦされることで、プランジャ５は、弁体７と共に軸方向に移動する。なお、図１では、コイル２２への通電がＯＮのときの、弁体７が弁座１３から離れた開弁状態を示している。

　電磁弁の開弁状態において、空間Ｓ１には、弁体７の連通孔７１を介して流体が流れ込んでいる。この流れ込んだ流体の圧力により、断面略Ｖ字の第１のシール部材１１は、弁体７の外周面に押し当てられて接触する。
　弁体７の外周面がケース１と接触するなどして弁体７が損傷したり、弁体７の移動が妨げられたりすることのないよう、弁体７の外周面とケース１との間には、クリアランスＣが設けてある。このクリアランスＣは、空間Ｓ１内の流体が外部に流出する通り道となり得るが、第１のシール部材１１が弁体７の外周面に接触することで、弁体７周りに空間Ｓ１がシールされ、そのような流体の流出は防がれる。
　つまり、第１のシール部材１１を設けることで、開弁状態において、弁体７を境とした２つの空間Ｓ１，Ｓ２の圧力差を、第１のシール部材１１が無い場合と比較して小さくできる。

　図２には、図１に示した電磁弁のコイル２２への通電がＯＦＦのときの、閉弁状態を示している。
　図１に示した開弁状態にある電磁弁への通電をＯＦＦにすると、スプリング９の付勢力によって、弁体７は閉弁方向へ移動を始める。このとき、既に説明したように弁体７を境とした２つの空間Ｓ１，Ｓ２の圧力差を小さくできていることから、その分スプリング９の付勢力は小さくて済む。

　スプリング９の付勢力により、略お椀型の弁体７が閉弁方向への移動を続けて最終的にその開口縁が弁座１３に着座すると、図２に示す閉弁状態となる。図２に示すように、閉弁状態では、第１のシール部材１１が弁体７の外周面に接触しているだけでなく、弁体７に設けられた円環状の第２のシール部材１４がシール接触部材１０の自由端と接触している。つまり、クリアランスＣに対して２重シール構造となり、第１のシール部材１１と第２のシール部材１４とで空間Ｓ１をシールしている。第２のシール部材１４は、ゴム、樹脂等で構成される。また、弁体７に挟んだり、焼き付けたりするなどして弁体７に設けられる。
　流体通路Ｒの開閉を担う電磁弁では、閉弁状態においてクリアランスＣを介し流体が空間Ｓ１の外部へ流れ出てしまうことは、製品の信頼性に関わる。閉弁状態でクリアランスＣに対して２重シール構造となるよう、第２のシール部材１４を採用することで、より信頼性の高い電磁弁とすることができる。また、車両のエアバイパスバルブとして電磁弁を用いる場合、車両側パフォーマンスを向上させることができる。

　図２に示した閉弁状態にある電磁弁への通電をＯＮにすると、コア３の磁気吸引力により、プランジャ５は弁体７と共にコア３の方向つまり開弁方向へ移動を始める。このときのコア３の磁気吸引力は、スプリング９の付勢力よりも大きいものである必要がある。このスプリング９としては、上記の通り開弁状態における空間Ｓ１と空間Ｓ２の圧力差を小さくすることで、付勢力の小さいスプリングを用いることができる。従って、閉弁状態から開弁状態に移る際に必要なコア３の磁気吸引力も小さくすることができる。そしてコア３の磁気吸引力が小さく済むことにより、コイルＡＳＳＹ２等の電磁回路部の小型化が図れる。また、消費電力も抑えることができる。

　なお、弁体７に設けた第２のシール部材１４に替えて、図３に示すような第２のシール部材１５により閉弁状態での２重シール構造を実現してもよい。
　図３は、電磁弁の第１の変形例を部分的な断面図として示した図であり、閉弁状態での第１のシール部材１１付近の状態を示している。この場合、図１及び図２に示した第２のシール部材１４の形に対応するような縁を、弁体７は有する。
　第２のシール部材１５は、円環状の部材であり、シール接触部材１０の自由端に焼き付け等により固定されている。第２のシール部材１５は、ゴム、樹脂等で構成される。
　図３に示すように、閉弁状態において、第２のシール部材１５は弁体７の縁と接触し、シールとして機能している。

　また同様に、第２のシール部材１４に替えて、図４に示すような第２のシール部材１６により閉弁状態での２重シール構造を実現してもよい。
　図４は、電磁弁の第２の変形例を部分的な断面図として示した図であり、閉弁状態での第１のシール部材１１付近の状態を示している。
　第２のシール部材１６は、円環状の部材であり、弁体７の外周面に焼き付け等により設けられている。第２のシール部材１６は、ゴム、樹脂等で構成される。
　図４に示すように、閉弁状態において、第２のシール部材１６は第１のシール部材１１と接触し、シールとして機能している。
　なお、第２のシール部材１４に替えて第２のシール部材１６を設ける場合、シール接触部材１０は省略可能である。あるいは、図４に示すように、第２のシール部材１６がシール接触部材１０と接触しないように端部を短くする構成としてもよい。

　また同様に、第２のシール部材１４に替えて、図５に示すような第２のシール部材１７により閉弁状態での２重シール構造を実現してもよい。
　図５は、電磁弁の第３の変形例を部分的な断面図として示した図であり、閉弁状態での第１のシール部材１１付近の状態を示している。
　第２のシール部材１７は、円環状の部材であり、弁体７の外周面に焼き付け等により設けられている。第２のシール部材１７は、ゴム、樹脂等で構成される。

　第２のシール部材１７は、空間Ｓ１に流れ込んだ流体の圧力を受けると、図５（ａ）に示す状態から図５（ｂ）に示すように変形して第１のシール部材１１に接触し、閉弁状態においてシールとして機能する。
　なお、第２のシール部材１７を設ける場合、第２のシール部材１６の場合と同様にシール接触部材１０は省略可能である。あるいは、第２のシール部材１７がシール接触部材１０と接触しないように端部を短くする構成としてもよい。

　また、図示したような第１のシール部材１１と第２のシール部材１４～１７に加え、適宜第３のシール部材を追加で設けてもよい。

　以上のように、この実施の形態１に係る電磁弁によれば、開弁状態において第１のシール部材１１が弁体７の外周面に接触し、空間Ｓ１をシールするので、空間Ｓ１に流れ込んだ流体を空間Ｓ１に留め、弁体７を境とした２つの空間Ｓ１，Ｓ２の圧力差を小さくすることができる。これにより、スプリング９に付勢力の小さいスプリングを用いることができ、電磁回路部の小型化を図ることができる。また、閉弁状態においては、第１のシール部材１１及び第２のシール部材１４～１７により空間Ｓ１を２重でシールすることで、信頼性の高い電磁弁とすることができる。

　具体的には、第２のシール部材１６は、円環状で弁体７に設けられ、第１のシール部材１１は、閉弁状態において、第２のシール部材１６と接触する。
　また、第２のシール部材１７は、円環状で弁体７に設けられ、閉弁状態において、空間Ｓ１内の流体圧力を受けて変形し第１のシール部材１１と接触する。
　また、第２のシール部材１４は、円環状で弁体７に設けられ、閉弁状態において、空間Ｓ１内に固定されたシール接触部材１０と接触する。
　また、第２のシール部材１５は、円環状で、空間Ｓ１内に固定されたシール接触部材１０に設けられ、閉弁状態において、弁体７の縁と接触する。
　このように、閉弁状態において、第２のシール部材１４～１７が、第１のシール部材１１、シール接触部材１０、又は、弁体７と接触することにより、空間Ｓ１から電磁弁外側に流体が漏れるのを防ぎ、車両用のバルブとして用いた場合は車両側パフォーマンスの向上が期待できる。

　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

　以上のように、この発明に係る電磁弁は、開弁状態及び閉弁状態のいずれにおいても、弁体を境とした空間の圧力差を小さくできることにより、電磁回路部の小型化が可能となるので、例えば車両のエアバイパスバルブ等、スペースに限りがある場所に設置される弁として用いるのに適している。

　１　ケース、２　コイルＡＳＳＹ、３　コア、４　プレート、５　プランジャ、６　ロッド、７　弁体、８　パイプ、９　スプリング、１０　シール接触部材、１１　第１のシール部材、１２　コネクタ、１３　弁座、１４～１７　第２のシール部材、２１　ボビン、２２　コイル、４１　フランジ、７１　連通孔、１２１　給電端子。

Claims

　コイルへの通電により励磁されて磁気吸引力を生じるコアと、
　前記コアに生じる磁気吸引力とは反対の方向に付勢力を生じるスプリングと、
　前記磁気吸引力及び前記付勢力により移動して、流体通路を開閉する弁体と、
　前記弁体を境にして内部側に形成され、前記スプリングが設けられた第１の空間と、
　前記弁体を境にして外部側に形成され、前記弁体に設けられた連通孔を介して前記第１の空間と連通する第２の空間と、
　前記第１の空間に設けられ、前記第１の空間内の流体圧力を受けて前記弁体の外周面に接触して前記弁体周りに前記第１の空間をシールする第１のシール部材と、
　閉弁状態において、前記第１の空間をシールする第２のシール部材とを備えることを特徴とする電磁弁。
　前記第２のシール部材は、円環状で前記弁体に設けられ、
　前記第１のシール部材は、閉弁状態において、前記第２のシール部材と接触することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
　前記第２のシール部材は、円環状で前記弁体に設けられ、閉弁状態において、前記第１の空間内の流体圧力を受けて変形し前記第１のシール部材と接触することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
　前記第２のシール部材は、円環状で前記弁体に設けられ、閉弁状態において、前記第１の空間内に固定された部材と接触することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
　前記第２のシール部材は、円環状で、前記第１の空間内に固定された部材に設けられ、閉弁状態において、前記弁体の縁と接触することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。