WO2020179791A1 - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

上面板が変形し難いヨークを備えた電磁弁を提供する。　流体の流入路（２１）と流出路（２２）とを有するケース（２）と、ソレノイド（３０）と固定鉄心（３１）と可動鉄心（３２）と弁体（３２ｂ）とを有するソレノイド部（３）と、ソレノイド部（３）を囲いケース（２）に取り付けられる磁性材からなるヨーク（４）と、を備えた電磁弁（１）であって、ヨーク（４）は、ケース（２）に載置される下面板（４Ａ）と、上面板（４Ｂ）と、下面板（４Ａ）と上面板（４Ｂ）とを繋ぐ接続板（４Ｃ）と、上面板（４Ｂ）から下方に向けて一体的に延出される延出片（４Ｄ）と、を有しており、延出片（４Ｄ）にはケース（２）に取り付けられる取付部としての貫通孔（４１）が形成されている。

Description

電磁弁

　本発明は、電磁石の磁力によって弁の開閉を行う電磁弁に関する。

　電磁弁は、電磁石を利用した円筒状のソレノイドの内方側に可動鉄心を配置し、ソレノイドに供給する電力により生じる磁力によって可動鉄心に直線的な往復動作をさせることで、弁体の開閉状態を制御する弁であり、制御が容易なことで従来から油圧や水圧の制御に広く用いられている。

　このような電磁弁として特許文献１に示される電磁弁は、円筒状のソレノイドと、該ソレノイドの内方側に筒状のチューブ部材に内包された固定鉄心と可動鉄心と、磁性材料からなりソレノイドの外方に配置されるとともに貫通孔をチューブ部材が上下方向に貫通するヨークとを備えており、ソレノイドに電力が供給されることで磁束が生じ、ヨークに磁路を形成させることで可動鉄心が固定鉄心側へスムーズに移動するようになっており、可動鉄心下方に配設されている弁体を開放状態へと移動させるものである。

特開平８－２８５１１４号公報（第２頁、第１図）

　しかしながら、特許文献１のような電磁弁にあっては、ヨークが前面が開放されたＵ字状の形状を成しており、下面板がケースに固定されて上面板が片持ち状態であることからヨークの剛性が低いものであった。そのため、ヨークの上面板に力が加わるとヨークが変形し、ヨークの貫通孔を貫通するチューブ部材に内包された固定鉄心及び可動鉄心が傾斜し、電磁弁の精度が低下してしまう虞があった。

　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、上面板が変形し難いヨークを備えた電磁弁を提供することを目的とする。

　前記課題を解決するために、本発明の電磁弁は、
　流体の流入路と流出路とを有するケースと、ソレノイドと固定鉄心と可動鉄心と弁体とを有するソレノイド部と、前記ソレノイド部を囲い前記ケースに取り付けられる磁性材からなるヨークと、を備えた電磁弁であって、
　前記ヨークは、前記ケースに載置される下面板と、上面板と、前記下面板と前記上面板とを繋ぐ接続板と、前記上面板から下方に向けて一体的に延出される延出片と、を有しており、
　前記延出片には前記ケースに取り付けられる取付部が形成されている。
　これによれば、ヨークの上面板から延出された延出片が接続板に加えてケースに支持されるため、上面板を変形し難くできる。加えて、延出片が接続板と協働して磁路を構成することとなり磁気効率が向上する。

　前記延出片は、前記接続板に対して対向しない位置に配置されていてもよい。
　これによれば、上面板が複数方向からの外力に対して変形し難くなる。

　前記延出片は少なくとも一対設けられており、該一対の延出片は互いに対向配置されていてもよい。
　これによれば、対向配置された一対の延出片をそれぞれケースに固定できるので、上面板を外力に対して変形し難くできるとともに磁束を良好に通過させることができる。

　前記下面板の下端は、前記延出片の上端から下端までの間に配置されていてもよい。
　これによれば、下面板と延出片とが近接しているので、上面板と延出片と下面板によって磁路が形成され、磁気効率が向上する。

　前記延出片は、端部が外方側に曲折形成された耳部を具備し、前記耳部に前記取付部が形成されていてもよい。
　これによれば、ヨークをケースに対して上方側から固定することができる。

　前記ヨークは、一枚板を曲折することで形成されていてもよい。
　これによれば、ヨークを構成する部品点数を少なくできる。

本発明に係る電磁弁の斜視図である。 ソレノイド部に通電状態の電磁弁のＡ－Ａ断面図である。 ヨークを展開した斜視図である。 ヨークを製造する途中の斜視図である。 ヨークを製造する途中の斜視図である。 ヨークの斜視図である。 ソレノイド部に非通電状態の電磁弁のＢ－Ｂ断面図である。 ヨークの変形例を示す斜視図である。

　本発明に係る電磁弁を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

　実施例に係る電磁弁につき、図１から図７を参照して説明する。

　図１に示されるように、電磁弁１は、油や水などの流体の流量や圧力を制御するものであり、本実施例では、整水器に組み込まれ、ノズルから吐出される水の通水・止水を適宜変更する電磁弁１について説明する。

　図１及び図２に示されるように、電磁弁１は、水の流入路２１及び流出路２２を備えたケース２と、円筒状のソレノイド３０と該ソレノイド３０の内方側に配設される固定鉄心３１及び可動鉄心３２とから主に構成されケース２上方に取り付けられるソレノイド部３と、該ソレノイド部３を外方から囲うヨーク４とを有している。

　ケース２は、流入路２１と、流出路２２と、上方側に開口する収容凹部２Ａが形成され上下方向に延びる有底の筒状部２３と、筒状部２３から外径方向に向けて延び上面視略三角形状の一対の張出部２４とを有している。さらに、筒状部２３と張出部２４との間には上方に開放する上面視矩形状の凹部２５（図７参照）が形成され、ケース２は軽量化されている。

　流入路２１は該筒状部２３に貫通するように形成されている。また、収容凹部２Ａの底部２Ｂには、上方に向けて延在する突出部６が形成されており、突出部６には上下方向に貫通し流出路２２に連通する貫通孔６０が形成されている。突出部６は上面視円環形状を成しており、上端には弁座６１が形成されている。また、筒状部２３には、ソレノイド部３等が一部収容されて載置される。さらに、張出部２４は筒状部２３に一体的に設けられ、該張出部２４にはヨーク４が載置・固定される。

　次いでソレノイド部３について説明する。ボビン８は、主に樹脂により成形されており、上下方向に貫通する貫通孔８０と、側方には内径方向に凹み外径方向に開口する環状の開口部８１と、が形成されている。固定鉄心３１及び可動鉄心３２はボビン８の貫通孔８０に配設され、ソレノイド３０は、開口部８１に銅線が巻回されて形成・配設されている。さらにボビン８下方側の外周には、外径側に向けて延在する上環状鍔８３ａと外径側に向けて延在する下環状鍔８３ｂによって内径方向に凹み外径方向に開口する環状の凹部８３が形成されており、該凹部８３には後述するヨーク４の下面板４Ａの外嵌部４０（図３参照）が外嵌されるようになっている。

　ボビン８の貫通孔８０には内径側に向けて一部突出する段部８２が形成されており、該段部８２に固定鉄心３１の外周に形成された環状凸部３１ａが上方から当接することで固定鉄心３１は鉛直方向下方への移動が規制されている。可動鉄心３２は圧縮されたスプリング３２ａを介して固定鉄心３１の下方に配置されている。また、可動鉄心３２の下端には、弁体３２ｂが一体的に配設されており、前述したスプリング３２ａの付勢力を受けて可動鉄心３２が下方へ付勢されることで弁体３２ｂが突出部６上端の弁座６１に当接するようになっている。

　ソレノイド３０およびボビン８の外周には、モールド９が被覆されている。モールド９は、主に樹脂により成形されており、上方側には外径方向に向けて延出する端子９１が設けられている。端子９１は、ソレノイド３０と電気的に接続されており、端子９１に電力が供給されることでソレノイド３０の周辺に磁束を発生させるようになっている。

　可動鉄心３２は、ソレノイド３０の通電時に発生した磁束により、上方に配設されている固定鉄心３１に磁気的に吸引され、可動鉄心３２下方に配設されている弁体３２ｂは可動鉄心と共に上方へ移動する。このことから図２に示されるように、弁体３２ｂと弁座６１が離間状態すなわち弁体３２ｂは開放状態となり、このとき電磁弁１は通水状態言い換えると開弁状態となり流入路２１から進入した水が突出部６の貫通孔６０を通過し流出路２２へ流れるようになっている。一方、端子９１に電力が供給されていない状態においては、可動鉄心３２がスプリング３２ａによって常時下方に向けて付勢され、弁体３２ｂと弁座６１が当接した状態すなわち弁体３２ｂは閉塞状態となって、電磁弁１は止水状態言い換えると閉弁状態となっている。

　次にヨーク４について説明する。ヨーク４はモールド９の外方に配設されている。ヨーク４は、磁性材から成形されており、ヨーク４でモールド９を囲うことで、ソレノイド３０への通電時に発生された磁束を集める磁路を構成させるようになっている。後述するが、ヨーク４は、ソレノイド部３の筐体としても機能するようになっている。

　図６に示されるように、ヨーク４は前面が開放された略立方体形状を成している。ヨーク４は、ケース２の筒状部２３の上端面２３ａ（図２参照）に載置される下面板４Ａと、下面板４Ａに対向し互いに平行をなす上面板４Ｂと、下面板４Ａと上面板４Ｂを接続しこれらに直交する接続板４Ｃと、上面板４Ｂから一体的に下方に延出する延出片４Ｄ，４Ｅと、から構成されている。

　下面板４Ａは、前端部から中央部にかけて略Ｕ字状に切欠かれた形状の外嵌部４０を具備している。外嵌部４０は、ボビン８の上環状鍔８３ａと下環状鍔８３ｂとの間に形成されている周面８３ｃと略同寸の円弧状の輪郭を成しており（図２参照）、ボビン８の凹部８３に外嵌できるようになっている。また、後述するが、延出片４Ｄ，４Ｅは、端部がそれぞれ外方側へ略直角に曲折されて耳部４２がそれぞれ形成されている。すなわち、延出片４Ｄ，４Ｅは、上面板４Ｂから下方に向けて延びる垂下片と、垂下片に交差するように外方に延びる耳部４２とから形成されている。

　延出片４Ｄ，４Ｅのそれぞれの耳部４２には、取付部としての貫通孔４１が形成されている。貫通孔４１には、有頭ネジ７を用いて後述するケース２の張出部２４の穴部２ａとそれぞれ螺合可能となっている（図７参照）。

　次にヨーク４の製造について説明する。図３に示される、プレス加工により成形された上面視略Ｔ字状のＴ字板４’を準備する。まずＴ字板４’の中央片の２箇所を略９０度折り曲げることで、接続板４Ｃは下面板４Ａに対して略垂直に立ち上げられ、下面板４Ａに対して上面板４Ｂが平行になり、図４に示される形状となる。

　次に、図４に示される状態から、Ｔ字板４’の一対の側片を、それぞれ下方に向けて略９０度折り曲げることで、上面板４Ｂから延出片４Ｄ，４Ｅがそれぞれ下方に向けて延在する、図５に示される形状となる。上面板４Ｂと接続板４Ｃとが隣り合う箇所には、内方へ凹むスリットＳがそれぞれ形成されていることから、延出片４Ｄ，４Ｅを下方へ向けて曲折しやすいようになっている。

　最後に、図５に示される状態から、延出片４Ｄ，４Ｅの下部をそれぞれ外方側へ曲折することで、耳部４２が形成され、ヨーク４の製造が完了し、図６に示される形状となる。このとき、下面板４Ａの下面４ａは、それぞれの耳部４２の下面４２ａより僅かに下方へ位置している。

　次に電磁弁１の組み立てについて説明する。まず、ボビン８にソレノイド３０を配設し、その後モールド９を被覆させる。次に、ボビン８の貫通孔８０に、上方からＯリング１１を装着させた固定鉄心３１を挿入し、ボビン８内に固定するとともに、下方からスプリング３２ａと弁体３２ｂとが組み付けられた可動鉄心３２を挿入し、ソレノイド部３がユニット化される。

　次いで、ヨーク４の外嵌部４０をボビン８の凹部８３に外嵌させることで、ヨーク４をユニット化されたソレノイド部３に取り付ける。このとき、ボビン８は上下方向の位置がヨーク４の下面板４Ａによって決められているとともに、固定鉄心３１は上下方向の位置が上端がヨーク４の上面板４Ｂの下面に当接して決められている。

　その後、ボビン８の下環状鍔８３ｂの下方側にＯリング１０を取付け、ケース２の収容凹部２Ａ内に挿入・配置する。このときヨーク４の下面板４Ａは、収容凹部２Ａの筒状部２３の上端面２３ａに当接して支持される。

　最後に、ケース２の張出部２４の雌ネジが螺設された穴部２ａ，２ｂに耳部４２の貫通孔４１をそれぞれ位置合わせし、有頭ネジ７を穴部２ａ，２ｂに上方からそれぞれ螺合させ、電磁弁１の組み立てが完了する。

　上述したように、電磁弁１組み立て前のヨーク４は下面板４Ａの下面４ａが、耳部４２の下面４２ａより僅かに下方に位置するように形成されているので、有頭ネジ７によりヨーク４をケース２に固定する時に、下面板４Ａは僅かに上方に向けて撓み変形するので、下面板４Ａがケース２から浮くことが無く、電磁弁１の組み立て精度が高くなっている。なお、下面板４Ａの下面４ａと耳部４２の下面４２ａとを略同一の高さとしてもよい。

　また、ヨーク４は、図１、図７に示されているように、ソレノイド部３の上面、両側面、背面、底面を覆うように配置されるので、ソレノイド部３の筐体としてソレノイド部３を外力から保護するとともに、ソレノイド３０に電力が供給されることで発生する磁束を通過させ該ヨーク４は磁路の一部を成すことから、少ない電力で可動鉄心３２を固定鉄心３１に磁着させることができるようになっている。

　以上説明したように、ヨーク４は、ケース２に載置される下面板４Ａと、上面板４Ｂと、接続板４Ｃと、延出片４Ｄと、を有しており、延出片４Ｄには、ケース２に取り付けられる取付部としての耳部４２が形成されている。このことから、ヨーク４は、接続板４Ｃに加えて延出片４Ｄによってもケース２に支持されるため、上面板４Ｂを変形し難くできる。加えて、延出片４Ｄが接続板４Ｃと協働して磁路を構成することとなり磁気効率が向上する。

　このように、ヨーク４の剛性が高いので、電磁弁１の外部からヨーク４に力が加わっても上面板４Ｂは変形し難い。また、止水時のケース２内の流体圧力が高く、流体圧力による力が固定鉄心３１に上向きの力が作用し、固定鉄心３１からヨーク４が上向きの力が作用しても、上面板４Ｂは変形し難い。さらにまた、電磁弁１の開閉動作に伴って固定鉄心３１と可動鉄心３２とが磁着されることで生じる振動に対しても、上面板４Ｂが変形し難いようになっている。

　また、延出片４Ｄは、接続板４Ｃに対して対向しない位置に配置されていることから、上面板４Ｂは複数方向からの外力に対して変形し難くなっている。

　また、延出片４Ｄ，４Ｅは、少なくとも一対設けられており、該一対の延出片は互いにヨーク４の上面板４Ｂから対向するように延出されていることから、延出片４Ｄ，４Ｅをそれぞれケース２に固定できるので、上面板４Ｂを外力に対して変形し難くできる。

　また、下面板４Ａの下端は、延出片４Ｄ，４Ｅの上端から下端までの間に配置されていることから、下面板４Ａと延出片４Ｄ，４Ｅが近接しているので、上面板４Ｂと延出片４Ｄ，４Ｅと下面板４Ａによって磁気回路が形成され、磁気効率が向上する。

　また、延出片４Ｄは、端部が外方側に曲折され形成された耳部４２を具備し、耳部４２に取付部としての貫通孔４１が形成されていることから、ヨーク４をケース２に対して上方側から固定することができる。

　また、ヨーク４は、一枚板を曲折することで形成されていることから、ヨーク４を構成する部品点数を最小限に抑えることができる。

　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例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における変更や追加があっても本発明に含まれる。

　例えば、ヨーク４の製造手順については、下面板４Ａから接続板４Ｃを立ち上げ、下面板４Ａに対して上面板４Ｂが平行になるように曲折させると説明したが、これに限られず、延出片４Ｄ，４Ｅを先に立ち上げてもよい。

　また、前記実施例では、プレス加工により成形された上面視略Ｔ字状のＴ字板４’を加工する形態を例示したが、これに限られず、ヨーク４を鋳物から成形したり、射出成型することとしてもよい。

　また、前記実施例では、ヨーク４をケース２に対して有頭ネジ７を用いて螺合させ固定させる形態を例示したが、これに限られず、ヨーク４をケース２に対して溶接による固定、または凹凸嵌合による固定としてもよい。

　また、実施例ではヨーク４の下面板４Ａは、耳部４２や延出片４Ｄ，４Ｅの下端と略同じ高さ位置に配置される形態を例示したが、これに限られず、下面板よりも耳部や延出片の下端が下方に配置されるものであってもよい。

　また、前記実施例では、上面板４Ｂから延出片が２片延出される形態を例示したが、これに限られず、１片または３片以上としてもよい。

　また、前記実施例では、延出片４Ｄを曲折し耳部４２が形成され、貫通孔４１に上方から有頭ネジ７を挿通しケース２に固定する形態を例示したが、これに限られず、上面板から下方に向けて鉛直に延びる延出片の側方向に延びる貫通孔に、側方側から有頭ネジを挿通しケースに固定することとしてもよい。

　また、前記実施例では、ヨーク４は前面が開放された略立方体形状を成している形態を例示したが、これに限られず、上面板を略円形状とし、円弧状に湾曲された延出片及び接続板を備える形状としてもよい（図８参照）。

１　　　　　　　　電磁弁
２　　　　　　　　ケース
２ａ，２ｂ　　　　穴部
３　　　　　　　　ソレノイド部
４　　　　　　　　ヨーク
４Ａ　　　　　　　下面板
４Ｂ　　　　　　　上面板
４Ｃ　　　　　　　接続板
４Ｄ，４Ｅ　　　　延出片
６　　　　　　　　突出部
７　　　　　　　　有頭ネジ
８　　　　　　　　ボビン
９　　　　　　　　モールド
２１　　　　　　　流入路
２２　　　　　　　流出路
２３　　　　　　　筒状部
２４　　　　　　　張出部
３０　　　　　　　ソレノイド
３１　　　　　　　固定鉄心
３２　　　　　　　可動鉄心
４０　　　　　　　外嵌部
４１　　　　　　　貫通孔（取付部）
４２　　　　　　　耳部

Claims (6)

1. 　流体の流入路と流出路とを有するケースと、ソレノイドと固定鉄心と可動鉄心と弁体とを有するソレノイド部と、前記ソレノイド部を囲い前記ケースに取り付けられる磁性材からなるヨークと、を備えた電磁弁であって、
   前記ヨークは、前記ケースに載置される下面板と、上面板と、前記下面板と前記上面板とを繋ぐ接続板と、前記上面板から下方に向けて一体的に延出される延出片と、を有しており、前記延出片には前記ケースに取り付けられる取付部が形成されている電磁弁。
2. 　前記延出片は、前記接続板に対して対向しない位置に配置されている請求項１に記載の電磁弁。
3. 　前記延出片は少なくとも一対設けられており、該一対の延出片は互いに対向配置されている請求項１または２に記載の電磁弁。
4. 　前記下面板の下端は、前記延出片の上端から下端までの間に配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の電磁弁。
5. 　前記延出片は、端部が外方側に曲折形成された耳部を具備し、前記耳部に前記取付部が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の電磁弁。
6. 　前記ヨークは、一枚板を曲折することで形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の電磁弁。

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