JP2005282838A - Solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮水素等の流体を燃料とする燃料電池動力車両等に用いられ、容器内の流体の連通、遮断を行う電磁弁に関し、特に、コイルに電圧が印加されることにより駆動される弁体を備えた電磁弁に関する。 The present invention relates to an electromagnetic valve that is used in a fuel cell powered vehicle or the like that uses a fluid such as compressed hydrogen as a fuel, and that communicates and shuts off the fluid in the container, and is driven by applying a voltage to a coil. The present invention relates to a solenoid valve provided with a valve body.
従来から、ソレノイドコイルの励磁によってプランジャが移動し、プランジャと一体に形成された弁体が弁座から離間する電磁弁が知られている。
このような電磁弁としては、ガス流通路に、固定状態の第２弁座（メイン弁座）と、一体として形成され移動する第２弁体（メイン弁体）及び第１弁座（パイロット弁座）と、第１弁座を密封する第１弁体（パイロット弁体）であるヘッドと、ヘッドを第１弁座に押し付けるスプリングを有しておりヘッドと一体に形成されたプランジャとしてのソレノイド・コアと、ソレノイド・コアを第１弁座から離間方向へ移動させるソレノイド・コイルとを備えているものが知られている。この電磁弁では、ソレノイド・コイルの励磁によってソレノイド・コアを第１弁座から離間方向へ移動させてヘッドを第１弁座から離間させ、これにより、ガス流通路を通して、ガスを第２弁座の下流側に流し、第２弁座の上流側と下流側とのガス圧力が等しくなると、第２弁体が第２弁座から離間して、ガス流通路が完全に開かれ、ガスが供給されるものである（例えば、特許文献１参照。）。
以上のような従来技術においては、第１弁体及び第２弁体として、ゴムやＰＴＦＥ等の弾性体が用いられていた。
As such an electromagnetic valve, a fixed second valve seat (main valve seat), a second valve body (main valve body) and a first valve seat (pilot valve) which are integrally formed and moved in the gas flow passage. Seat), a head that is a first valve body (pilot valve body) that seals the first valve seat, and a solenoid as a plunger that is formed integrally with the head, and has a spring that presses the head against the first valve seat. -A thing provided with the core and the solenoid coil which moves a solenoid core in the separation direction from the 1st valve seat is known. In this solenoid valve, the solenoid core is moved away from the first valve seat by the excitation of the solenoid coil to separate the head from the first valve seat, thereby allowing the gas to pass through the gas flow passage through the second valve seat. When the gas pressure on the upstream side and the downstream side of the second valve seat becomes equal, the second valve body is separated from the second valve seat, the gas flow passage is completely opened, and gas is supplied. (For example, refer to Patent Document 1).
In the prior art as described above, elastic bodies such as rubber and PTFE have been used as the first valve body and the second valve body.
近年、燃料電池動力車両等において、車両の走行距離を向上し、遠距離走行を可能として、燃料電池動力車両を実用上充分なものとするため、従来、２０〜３５ＭＰａ程度であった容器内の流体の充填圧力を、例えば、７０ＭＰａ以上のような、非常な高圧に高めようとする試みが行われている。 In recent years, in a fuel cell powered vehicle or the like, in order to improve the travel distance of the vehicle and enable long distance travel and to make the fuel cell powered vehicle practically sufficient, Attempts have been made to increase the fluid filling pressure to a very high pressure, such as 70 MPa or higher.
もし、容器内の流体の充填圧力を、例えば７０ＭＰａ以上のような非常な高圧にできれば、従来の充填圧力に比べ、車両の走行距離は従来の２〜３倍となり、現在、一般に使用されているガソリン車と同等の走行距離を確保できるため、このような高圧の充填圧力を実用可能にすることが切望されていた。 If the filling pressure of the fluid in the container can be set to a very high pressure such as 70 MPa or more, the mileage of the vehicle is two to three times that of the conventional filling pressure, which is currently in general use. Since a traveling distance equivalent to that of a gasoline vehicle can be secured, it has been anxious to make such a high filling pressure practical.
しかしながら、充填圧力が７０ＭＰａ以上のような非常な高圧となった場合、弁座に対し、弁体としてのゴムやＰＴＦＥ等の弾性体が食い込み、食い込みが深くなって、弁体が塑性変形してしまい、食い込みが酷いときには、弁体が弁座から離間しなくなってしまっていた。特に、容器内の充填圧力が非常に高圧となると、容器への流体の充填時に、単位時間当たりの容器への流体の充填量が増大するため、充填時の圧縮により電磁弁内の温度が上昇し、更に塑性変形が起きやすくなり、また膨張によって弁体が弁座に固着してしまい、弁が開かなくなってしまっていた。 However, when the filling pressure becomes a very high pressure of 70 MPa or more, the valve body is intruded by an elastic body such as rubber or PTFE as the valve body, and the bite is deepened and the valve body is plastically deformed. Therefore, when the bite was severe, the valve body was not separated from the valve seat. In particular, when the filling pressure in the container becomes very high, the amount of fluid filling the container per unit time increases when filling the container, so the temperature in the solenoid valve increases due to compression during filling. However, plastic deformation is more likely to occur, and the valve body is fixed to the valve seat due to expansion, and the valve cannot be opened.
この不具合を防止するため、流体圧力による弁体を閉じる力を軽減すべく、弁体の直径を小さくすれば、弁による充分な密封効果を得るため、弁体と弁座とのクリアランス（間隔）として非常な高精度が必要となってしまい、このような高精度を保障することは困難であった。 In order to prevent this problem, if the diameter of the valve body is reduced to reduce the force of closing the valve body due to fluid pressure, a sufficient sealing effect by the valve can be obtained. Therefore, it is difficult to ensure such high accuracy.
以上のように、車両の走行距離を飛躍的に向上させるべく、容器内の流体の充填圧力を７０ＭＰａ以上のような非常な高圧に高めることは、現実には、非常に困難なものであった。 As described above, in order to dramatically improve the travel distance of the vehicle, it is actually very difficult to increase the filling pressure of the fluid in the container to a very high pressure such as 70 MPa or more. .
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、容器内の流体の充填圧力を、例えば、７０ＭＰａ以上のような、非常な高圧に高め、車両等の走行距離等を飛躍的に向上させることができ、燃料電池動力車両等を充分に実用可能なものとする電磁弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and with a simple configuration, the filling pressure of the fluid in the container is increased to a very high pressure, such as 70 MPa or more, for example, for vehicles. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic valve that can dramatically improve the travel distance and the like, and can sufficiently make a fuel cell powered vehicle or the like practical.
以上の目的のため、本発明は、コイルに電圧が印加されることによって駆動される第１弁体と、この第１弁体を受ける第１弁座とを備え、第１弁座に対する第１弁体の離間、当接により、容器内の流体の連通、遮断を行う電磁弁において、
第１弁体における第１弁座との当接部または第１弁座における第１弁体との当接部が、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成されていることを特徴とする電磁弁である。
For the above purpose, the present invention includes a first valve body that is driven by applying a voltage to a coil, and a first valve seat that receives the first valve body, and the first valve body has a first valve seat. In a solenoid valve that communicates and shuts off the fluid in the container by separating and abutting the valve body,
An electromagnetic valve characterized in that a contact portion of the first valve body with the first valve seat or a contact portion of the first valve seat with the first valve body is formed of polyimide or polyether ether ketone. is there.
本発明によれば、例えば、７０ＭＰａ以上のような非常な容器内の充填圧力であっても、第１弁座に対する第１弁体の食い込みまたは第１弁体に対する第１弁座の食い込みが深くなってしまうことを防止でき、第１弁体または第１弁座が塑性変形せず、また、第１弁体と第１弁座とが固着してしまって第１弁が開かなくなってしまうことを防止できる。 According to the present invention, for example, even if the filling pressure in the container is 70 MPa or higher, the first valve body bites into the first valve seat or the first valve seat bites into the first valve body deeply. The first valve body or the first valve seat is not plastically deformed, and the first valve body and the first valve seat are fixed and the first valve cannot be opened. Can be prevented.
また、本発明において、コイルに電圧が印加されることによって移動し、この移動により第１弁体を駆動するプランジャと、固定状態で設けられた第２弁座と、第１弁座、及び、その下流側に位置し、第２弁座に対し接離する第２弁体とを一体として有しており、流体の流通路が形成された弁部品と、プランジャを第１弁体へ付勢する第１付勢手段と、第１弁体をプランジャへ付勢する第２付勢手段と、弁部品を第２弁座から離間する方向に付勢する第３付勢手段と、を備えており、
第２弁体における第２弁座との当接部、又は、第２弁座における第２弁体との当接部が、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成され、
コイルに電圧が印加されることによるプランジャの移動によって、第２付勢手段による付勢により第１弁体が第１弁座から離間し、容器内の流体が、第１弁体と第１弁座の間、弁部品の流通路を通って、弁部品の下流側に流れ込むようになっており、その後、第３付勢手段による付勢により第２弁体が第２弁座から離間し、容器内の流体が、第２弁体と第２弁座の間を通って、下流側に流出するようになっていても良い。
Further, in the present invention, the plunger moves by applying a voltage to the coil and drives the first valve body by this movement, the second valve seat provided in a fixed state, the first valve seat, and A second valve body that is positioned downstream of the second valve seat and that is in contact with and away from the second valve seat is integrally formed, and a valve component in which a fluid flow passage is formed and the plunger is biased toward the first valve body First urging means, second urging means for urging the first valve body to the plunger, and third urging means for urging the valve component away from the second valve seat. And
The contact portion with the second valve seat in the second valve body, or the contact portion with the second valve body in the second valve seat is formed of polyimide or polyether ether ketone,
Due to the movement of the plunger by applying a voltage to the coil, the first valve body is separated from the first valve seat by the urging by the second urging means, and the fluid in the container is separated from the first valve body and the first valve. Between the seats, through the flow passages of the valve parts, to flow downstream of the valve parts, and then the second valve body is separated from the second valve seats by the biasing by the third biasing means, The fluid in the container may flow between the second valve body and the second valve seat and flow out downstream.
この発明によれば、いわゆるパイロット型電磁弁であるので、弁体及び弁座が一対である場合に比べ、弁を開放するための駆動力は小さくて良く、更に、第１弁体における第１弁座との当接部または第１弁座における第１弁体との当接部のみならず、第２弁体における第２弁座との当接部または第２弁座における第２弁体との当接部もポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成されているので、例えば、７０ＭＰａ以上のような非常な容器内の充填圧力であっても、弁座に対する弁体の食い込みまたは弁体に対する弁座の食い込みが深くなってしまうことを防止でき、弁体または弁座が塑性変形せず、また、弁体と弁座とが固着してしまって弁が開かなくなってしまうことを確実に防止できる。 According to the present invention, since it is a so-called pilot type electromagnetic valve, the driving force for opening the valve may be smaller than in the case where the valve body and the valve seat are a pair, and the first valve body in the first valve body. Not only the contact portion with the valve seat or the contact portion with the first valve body in the first valve seat, but also the contact portion with the second valve seat in the second valve body or the second valve body in the second valve seat. The contact portion with the valve seat is also formed of polyimide or polyether ether ketone, so that even if the filling pressure in the container is very high, such as 70 MPa or more, the valve body bites into the valve seat or the valve against the valve body. The seat bite can be prevented from deepening, and the valve body or the valve seat can be prevented from plastic deformation, and the valve body and the valve seat can be prevented from sticking to prevent the valve from opening. .
また、本発明において、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成されている、第1弁体における第１弁座との当接部または第１弁座における第１弁体との当接部、及び、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成されている、第２弁体における第２弁座との当接部または第２弁座における第２弁体との当接部は、夫々、面粗度がＲｙ１．６以上（ＪＩＳ Ｂ ０６０−１９９４）であっても良い。 In the present invention, the contact portion of the first valve body with the first valve seat or the contact portion of the first valve seat with the first valve body, which is formed of polyimide or polyether ether ketone, and The contact portion of the second valve body with the second valve seat or the contact portion of the second valve seat with the second valve body, which is formed of polyimide or polyether ether ketone, has a surface roughness of Ry1. .6 or more (JIS B 060-1994).
本発明によれば、容器内の充填圧力が低い場合でも、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンを用いており、弁体の弁座に対する食い込みまたは弁座の弁体に対する食い込みが僅かであっても、流体の出流れを防止でき、また、弁の開閉を繰り返すことによって、弁体の当接部が荒れ、出流れが発生する防止できる。 According to the present invention, even when the filling pressure in the container is low, polyimide or polyether ether ketone is used, and even if the bite of the valve seat or the bite of the valve seat is slight, In addition, by repeatedly opening and closing the valve, it is possible to prevent the contact portion of the valve body from becoming rough and the outflow from occurring.
また、本発明において、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成されている、第1弁体における第１弁座との当接部または第１弁座における第１弁体との当接部、及び、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成されている、第２弁体における第２弁座との当接部または第２弁座における第２弁体との当接部は、ポリイミドのみ、または、ポリエーテルエーテルケトンのみからなっていても良い。 In the present invention, the contact portion of the first valve body with the first valve seat or the contact portion of the first valve seat with the first valve body, which is formed of polyimide or polyether ether ketone, and The contact portion with the second valve seat in the second valve body or the contact portion with the second valve body in the second valve seat, which is formed of polyimide or polyether ether ketone, is polyimide only or polyether It may consist only of ether ketone.
本発明によれば、弁体と弁座との当接部に、ガラス繊維等の充填材が混入させられていないため、弁体と弁座との当接部の面粗度が低下することを防止でき、また、電磁弁を使用している状態において、充填材が流れ出し、弁体と弁座との当接部に挟まって出流れを生じることを防止できる。 According to the present invention, since the filler such as glass fiber is not mixed in the contact portion between the valve body and the valve seat, the surface roughness of the contact portion between the valve body and the valve seat is reduced. In addition, it is possible to prevent the filler from flowing out in a state where the electromagnetic valve is used, and to be generated between the contact portion between the valve body and the valve seat.
また、本発明において、容器内の流体が、流体の経路の途中に備えられたフィルターを経由して、第１弁体と第１弁座との当接、離間位置へ流入しても良い。 In the present invention, the fluid in the container may flow into a contact / separation position between the first valve body and the first valve seat via a filter provided in the middle of the fluid path.
本発明によれば、第１弁体または第１弁座が硬質のポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンであり、出流れが生じやすい傾向にあるが、流体における異物はフィルターで捕獲され、第１弁体と第１弁座が当接している状態で、これら当接位置に異物が挟まることを防止でき、第１弁体または第１弁座としてポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンを使用したとしても出流れが発生することを防止できる。 According to the present invention, the first valve body or the first valve seat is made of hard polyimide or polyether ether ketone, and tends to easily flow out, but foreign matter in the fluid is captured by the filter, and the first valve body And the first valve seat are in contact with each other, foreign matter can be prevented from being caught at these contact positions, and even if polyimide or polyether ether ketone is used as the first valve body or the first valve seat, the outflow can be prevented. It can be prevented from occurring.
本発明における電磁弁によれば、例えば、７０ＭＰａ以上のような非常な容器内の充填圧力であっても、第１弁座に対する第１弁体の食い込みまたは第１弁体に対する第１弁座の食い込みが深くなってしまうことを防止でき、第１弁体または第１弁座が塑性変形せず、また、第１弁体と第１弁座とが固着してしまって第１弁が開かなくなってしまうことを防止できる。 According to the electromagnetic valve of the present invention, for example, even if the filling pressure in the container is 70 MPa or more, the first valve body bites into the first valve seat or the first valve seat against the first valve body. It is possible to prevent the biting from deepening, the first valve body or the first valve seat does not plastically deform, and the first valve body and the first valve seat are fixed and the first valve cannot be opened. Can be prevented.
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照として説明する。
図１は、本発明の実施の形態による電磁弁１を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大図である。
この実施の形態による電磁弁１は、容器２内に挿入されて状態で使用されるインタンク型電磁弁であり、電圧が印加されていない状態において閉じているノーマルクローズ型電磁弁であって、固定ケース部３と、ソレノイド部（電磁移動機構部）４と、メインノズル部５と、弁部品６と、第１弁体（パイロット弁体）７と、プランジャスプリング（第１付勢手段）８と、パイロット弁体スプリング（第２付勢手段）９と、弁部品スプリング（第３付勢手段）１０と、フィルター１１とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
The
固定ケース部３は、容器固定部１２と、ノズル押さえ部１３と、バネ押さえ部１４と、プランジャケース部１５とを備えている。
容器固定部１２は、圧縮水素等の流体が収容されている容器２の開口部に接続される。容器固定部１２は、容器２における容器接続用ネジ部１６と螺合する容器固定部容器接続用ネジ部１７を備えている。容器固定部１２の上流側（図１の紙面における左側）端部は、ノズル押さえ部１３と螺合する容器固定部ノズル押さえ部接続用ネジ部１８となっている。容器固定部１２には、容器２内の流体を容器２外へ流出させる容器固定部流通路１９が形成されている。容器固定部１２の上流側端部近傍は、メインノズル部５が嵌め込まれるメインノズル部受部２０となっている。容器接続用ネジ部１６と容器固定部容器接続用ネジ部１７との螺合部近傍には、流体の漏れを防止するＯリング２１が設けられている。
The fixed case part 3 includes a
The
ノズル押さえ部１３は、その下流側（図１の紙面における右側）端部が、容器固定部ノズル押さえ部接続用ネジ部１８と螺合するノズル押さえ部容器固定部接続用ネジ部２２となっている。ノズル押さえ部１３の上流側端部は、プランジャケース部１５に螺合するノズル押さえ部プランジャケース部接続用ネジ部２３となっている。ノズル押さえ部１３内側はノズル押さえ部中空部２４となっており、ノズル押さえ部中空部２４に、第１弁体７、弁部品６、メインノズル部５の上流側端部、パイロット弁体スプリング９、弁部品スプリング１０等が収容される。ノズル押さえ部１３には、流体流入口２５、及び、一端が流体流入口２５と連通し、他端がノズル押さえ部中空部２４と連通するノズル押さえ部連通路２６が形成されている。ノズル押さえ部１３内面の下流側には、弁部品スプリング１０の下流側先端部を係合させて支持する下流側段部２７が形成されている。
The downstream end (the right side in FIG. 1) of the
バネ押さえ部１４は、ノズル押さえ部１３の上流側段部２８とプランジャケース部１５の下流側先端部２９との間に挟まれて内方へ突出しており、バネ押さえ部１４の上流側面３０にパイロット弁体スプリング９の下流側先端部を係合させて支持するものである。
The
プランジャケース部１５は、プランジャ３６を上流下流方向に移動可能に収容する中空部３１を有する。プランジャケース部１５は、下流側に、ノズル押さえ部プランジャケース部接続用ネジ部２３と螺合するプランジャケース部ノズル押さえ部接続用ネジ部３２を有している。プランジャケース部１５内面側には、プランジャスプリング８の上流側端部を係合させて支持する段部３３が形成されている。
The plunger case portion 15 has a
ソレノイド部４は、電磁弁１における最上流側に位置しており、コイル３４と、ボビン３５と、プランジャ３６とを備えている。
コイル３４は、コイル支持体３７に巻き回されており、プランジャ３６の外周に間隔を置いて設けられている。コイル３４は、電圧が印加されることにより励磁し、これにより上流側端部に設けられたボビン３５が磁化し、ボビン３５に向かってプランジャ３６を引き付ける。
The solenoid unit 4 is located on the most upstream side of the
The
プランジャ３６は、円筒状であり、下流側端面が平面状に形成されていて、第１弁体７の上流側端部との接触部３８となっている。プランジャ３６の下流側端部外周部は、プランジャスプリング８の下流側端部を係合させて支持するプランジャスプリング係合突出部３９となっており、プランジャ３６は、プランジャスプリング８から下流方向への付勢力を受ける。
The
メインノズル部５は、内部にメインノズル部流通路４０が形成され、メインノズル部流通路４０を通して、容器２内の流体を、容器固定部流通路１９を介して、容器２外へ流出させる。メインノズル部５の下流側部分は、容器固定部１２におけるメインノズル部受部２０に嵌め込まれて固定されている。メインノズル部５の下流側部分には、Ｏリング４１、及び、バックアップリング４２が嵌めこまれており、容器固定部１２とメインノズル部５とを密封状態に保つ。メインノズル部５の中間部には、メインノズル部中間部突出部４３が形成されており、メインノズル部中間部突出部４３の上流側面がノズル押さえ部５の最下流端部と係合する。メインノズル部５の上流側部分は、後述する弁部品６のパイロットノズルカバー部４４の下流側端部開口４５内に嵌め込まれている。メインノズル部５の最上流端部は、弁部品６における第２弁体４６を受ける第２弁座４７となっている。尚、第２弁体４６と第２弁座４７とを合わせて第２弁４８という。
The
弁部品６は、パイロットノズル部４９と、弁部品パッキン５０と、パイロットノズルカバー部４４とを備えている。
パイロットノズル部４９は、上流端側が開口するパイロットノズル部中空部５１が形成されている。このパイロットノズル部中空部５１は、第１弁体７の外形に対応した形状であり、第１弁体７が摺動可能に挿入される。パイロットノズル部４９の下流側端部内面側が上流に向かった突出しており、第１弁体７の受ける第１弁座５２となっている。尚、第１弁体５と第１弁座５２を合わせて第１弁５３という。パイロットノズル部４９の下流側端部には、パイロットノズル部中空部５１と連通するパイロットノズル部流通路（弁部品の流通路）５４が形成されている。パイロットノズル部４９の外周部には、パイロットノズルカバー部４４の内周面と螺合するパイロットノズル部ネジ部５５が設けられている。パイロットノズル部４９の下流側近傍には、容器２内の流体を、パイロットノズル部中空部５１に流入させるパイロットノズル部流入孔５６が形成されている。
The
The
弁部品パッキン５０は、パイロットノズル部４９の最下流面及びパイロットノズルカバー部４４に一体として固定されている。弁部品６の移動に応じ、弁部品パッキン５０の下流側端面が、メインノズル部５の第２弁座４７と当接、離間する。パイロットノズル部４９の下流側端部及び弁部品パッキン５０が第２弁体４６となっている。弁部品パッキン５０には、その上流端から下流端まで貫通する弁部品パッキン貫通孔（弁部品の流通路）５７が形成されている。
The valve component packing 50 is fixed integrally to the most downstream surface of the
ここで、弁部品パッキン５０として、硬く、高熱下においても物性低下の少ない弾性体であるポリイミドが用いられる。 Here, the valve component packing 50 is made of polyimide which is an elastic body that is hard and has little deterioration in physical properties even under high heat.
パイロットノズルカバー部４４は、上流側から下流側まで貫通するパイロットノズルカバー部貫通部５８を備えている。パイロットノズルカバー部貫通部５８の下流側開口部５９には、メインノズル部５の上流側部分が嵌め込まれている。パイロットノズルカバー部４４は、メインノズル部５に対し摺動可能である。パイロットノズルカバー部４４の外周部には、弁部品スプリング係合用突起６０が形成され。弁部品スプリング１０の上流側端部が、弁部品スプリング係合用突起６０の下流側端部に係合し、パイロットノズルカバー部４４を含む弁部品６は、弁部品スプリング１０から上流方向へ向かう付勢力を受ける。パイロットノズルカバー部４４には、ノズル押さえ部中空部２４からの流体を、第２弁体４６と第２弁座４７との当接、離間位置へ導くパイロットノズルカバー部下流側連通部６１と、ノズル押さえ部中空部２４からの流体を、パイロットノズル部流入孔５６を介して、第１弁体７と第１弁座５２との当接、離間位置へ導くパイロットノズルカバー部上流側連通部６２とが形成されている。
The pilot
第１弁体７は、第１弁体本体６３と、第１弁体パッキン６４とを備えている。
第１弁体本体６３は、パイロットノズル部中空部５１内で摺動可能である。第１弁体本体６３の上流側端部は、第１弁体本体突出部６５となっている。第１弁体本体突出部６５の下流側面に、パイロット弁体スプリング９の上流側端部が係合し、第１弁体本体６３はパイロット弁体スプリング９から上流方向への付勢力を受ける。
The
The
第１弁体本体６３の上流側端部は断面が円弧状の部分（曲面を有する山状部）６６となっており、プランジャ３６に対して点接触するようになっている。
第１弁体パッキン６４は、第１弁体本体６３の下流側先端部に固定されており、パイロットノズル部４９の第１弁座５２に対し、当接、離間する。
ここで、第１弁体パッキン６４として、硬く、高熱下においても物性低下の少ない弾性体であるポリイミドが用いられる。
The upstream end portion of the
The first valve body packing 64 is fixed to the distal end portion on the downstream side of the first valve body
Here, the first valve body packing 64 is made of polyimide which is an elastic body that is hard and has little deterioration in physical properties even under high heat.
尚、この実施の形態において、プランジャ３６の下流側端部は平面状に形成されており、第１弁体本体６３の上流側端部は断面が円弧状の部分６６となっている構成を示したが、反対に、プランジャ３６の下流側端部は断面が円弧状に形成されており、第１弁体本体６３の上流側端部が平面状となっていていても、同様の効果が得られる。
In this embodiment, the downstream end portion of the
プランジャスプリング８は、その上流側端部がプランジャケース部１５の段部３３と係合し、その下流側端部がプランジャ３６のプランジャスプリング係合突出部３９と係合し、プランジャ３６を下流方向へ付勢する。
パイロット弁体スプリング９は、その上流側端部が第１弁体７の第１弁体本体突出部６５と係合し、その下流側端部がバネ押さえ部１４と係合し、第１弁体７を上流方向へ付勢する。
弁部品スプリング１０は、その上流側端部が弁部品６のパイロットノズルカバー部４４の弁部品スプリング係合用突起６０と係合し、その下流側端部がノズル押さえ部１３の下流側段部２７と係合し、弁部品６を上流方向へ付勢する。
The
The pilot
The upstream end of the
フィルター１１は、ノズル押さえ部１３の流体流入口２５に備えられる。フィルター１１は、容器２内に収容されている流体における異物を捕獲し、電磁弁１内に異物が流入することを阻止する。
The
フィルター１１のノズル押さえ部１３への装着につき、図２を参照にして説明する。
図２（ａ）におけるように、フィルター１１は、細長い網状のステンレスを焼結した金属焼結フィルターであり、図２（ｂ）のように、カールされた後、図２（ｃ）のように、ノズル押さえ部１３の流体流入口２５内に嵌まり込んで巻き付けられる。そして、フィルター１１は、フィルター１１の両端部同士が溶接されると共に、ノズル押さえ部１３における流体流入口２５周囲のフィルター支持部６７に溶接される。
ここで、フィルター１１により捕獲される異物としては、電磁弁１の組み立てやメンテナンスの際に、電磁弁１の周りに付着した塵等や、容器２内の流体に混入している異物などがあり得る。
The mounting of the
As shown in FIG. 2 (a), the
Here, the foreign matter captured by the
次に、本発明の実施の形態による電磁弁１の動作につき、説明する。
まず、コイル３４に電圧が印加されていない状態において、プランジャスプリング８による付勢力Ｆ１、パイロット弁体スプリング９による付勢力Ｆ２、弁部品スプリング１０による付勢力Ｆ３の関係をＦ１＞Ｆ２＋Ｆ３と設定しているため、第１弁座５２に第１弁体７が当接し、第２弁座４７に第２弁体４６が当接し、第１弁５３、第２弁４８共に閉じた状態となっている。
Next, the operation of the
First, in a state where no voltage is applied to the
この状態において、コイル３４に電圧が印加されると、Ｆｃ＞Ｆｐ＋Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３（ここで、Ｆｃ：第１弁５３及び第２弁４８が閉じた位置においてプランジャ３６がボビン３５に吸引される力、Ｆｐ：流体圧力によって、第１弁体７を第１弁座５２に押し付ける力である。）となり、プランジャ３６が上流方向に移動し、第１弁体７が上流方向に移動して第１弁体７が第１弁座５２から離間（第１弁５３が開放）される。
In this state, when a voltage is applied to the
第１弁体７が開放されると、容器２内の流体が、ノズル押さえ部１３の流体流入口２５、ノズル押さえ部連通路２６、ノズル押さえ部中空部２４を通って、パイロットノズルカバー部上流側連通部６２からパイロットノズル部流入孔５６を介してパイロットノズル部中空部５１、パイロットノズル部流通路５４へ流れ、弁部品パッキン貫通孔５７、メインノズル部流通路４０を通って、メインノズル部５の下流側に位置する容器固定部流通路１９に流れ込む。
When the
これによって、弁部品６の上流側と下流側との間の流体圧力の差圧が小さくなると、弁部品スプリング１０の付勢力が、流体圧力によって第２弁体４６が第２弁座４７に押し付けられる力に打ち勝ち、弁部品６が上流方向に移動し、第２弁体４６が第２弁座４７から離間して第２弁４８が開放状態となる。これにより、ノズル押さえ部中空部２４の流体が、パイロットノズルカバー部下流側連通部６１からメインノズル部流通路４０を通って、メインノズル部５の下流側に位置する容器固定部流通路１９に流れ込み、必要な流量の流体が、電磁弁１の下流側に位置する機器に供給されるようになる。尚、この際、弁部品６が上流方向に移動することにより、第１弁座５２が第１弁体７に当接する位置に移動し、第１弁５３から流体は流出しない。
As a result, when the differential pressure of the fluid pressure between the upstream side and the downstream side of the
尚、本発明の実施の形態において、ソレノイド部４の出力の変更や、弁部品パッキン５０、第１弁体パッキン６４の材質の変更を行った場合、プランジャスプリング８と、パイロット弁体スプリング９、弁部品スプリング１０の特性を変えることによって、電磁弁１を容易に調整することができる。
In the embodiment of the present invention, when the output of the solenoid unit 4 is changed or the material of the valve part packing 50 and the first valve body packing 64 is changed, the
また、本発明の実施の形態によるフィルター１１は、ノズル押さえ部１３の流体流入口２５内に嵌まり込んで巻き付けられ、フィルター１１の両端部同士が溶接されると共に、ノズル押さえ部１３における流体流入口２５周囲のフィルター支持部６７に溶接されているので、フィルター１１を電磁弁１そのものに溶接して一体化した構成となっており、コンパクトな構成で、また、フィルター１１が電磁弁１から外れてしまう恐れを回避できた。
Further, the
尚、本発明の実施の形態において、第１弁体７及び第１弁座５２からなる第１弁５３がパイロット弁であり、第２弁体４６及び第２弁座４７からなる第２弁４８がメイン弁である構成を示したが、本発明は、第１弁体７及び第１弁座５２からなる第１弁５３がメイン弁であり、第２弁４８を備えない電磁弁１、即ち、弁が単一であるタイプの電磁弁１にも適用可能である。
In the embodiment of the present invention, the
（実験例）
次に、本発明における実験例を説明する。
第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の形成を、ＰＴＦＥを使用して行った場合、ポリイミドを使用して行った場合につき、実験を行った。
(Experimental example)
Next, experimental examples in the present invention will be described.
When the formation of the first valve body packing 64 and the valve component packing 50 was performed using PTFE, an experiment was performed when the formation was performed using polyimide.
実験において使用した材料は、以下の通りである。
表１におけるように、実験で使用されたＰＴＦＥは、５０℃における引張り強さが２２ＭＰａ、１００℃における引張り強さが１５ＭＰａであって、１３．７ＭＰａ、５０℃におけるクリープ変形量は１０％であった。また、実験に使用されたポリイミドは、５０℃における引張り強さが８７ＭＰａ、１００℃における引張り強さが７２ＭＰａであって、１３．７ＭＰａ、５０℃におけるクリープ変形量は１．４％であった。
尚、ここで、クリープ変形量とは、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の元の長さに対する歪みの割合である。
As shown in Table 1, the PTFE used in the experiment had a tensile strength at 50 ° C. of 22 MPa and a tensile strength at 100 ° C. of 15 MPa, and the creep deformation at 13.7 MPa and 50 ° C. was 10%. It was. The polyimide used in the experiment had a tensile strength at 50 ° C. of 87 MPa and a tensile strength at 100 ° C. of 72 MPa, and the creep deformation at 13.7 MPa and 50 ° C. was 1.4%.
Here, the creep deformation amount is a ratio of distortion to the original length of the first valve body packing 64 and the valve component packing 50.
表２は、容器２内の充填圧力が３５ＭＰａ(容器内温度２０℃)、及び、７０ＭＰａ(容器内温度２０℃)の場合における、第１弁体パッキン６４を第１弁座５２に当接し、弁部品パッキン５０を第２弁座４７に当接した状態を１０分間、継続した後の第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の状態を示した実験結果である。この状態の確認は、実験後に、電磁弁１を分解し、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の状態を観察して行っている。
表２に示すように、容器２内の充填圧力が３５ＭＰａである場合、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０がＰＴＦＥであれば、第１弁体パッキン６４の第１弁座５２への食い込み、弁部品パッキン５０の第２弁座４７への食い込みが共に大きいものの、塑性変形の程度は小さく、電磁弁１を再使用することは可能であった。
As shown in Table 2, when the filling pressure in the
容器２内の充填圧力が３５ＭＰａである場合、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０がポリイミドであれば、第１弁体パッキン６４の第１弁座５２への食い込み、弁部品パッキン５０の第２弁座４７への食い込みが共に、ほとんどなく、電磁弁１の再使用に、何ら問題がなかった。
When the filling pressure in the
容器２内の充填圧力が７０ＭＰａである場合、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０がＰＴＦＥのとき、第１弁体パッキン６４が第１弁座５２に固着し、弁部品パッキン５０が第２弁座４７に固着してしまっており、使用前の状態に戻らず、電磁弁１を再使用することはできなかった。
これは、流体圧力が非常に大きく、また、電磁弁１内部が非常に高温となってしまったことによると考えられる。
When the filling pressure in the
This is presumably because the fluid pressure is very large and the inside of the
容器２内の充填圧力が７０ＭＰａである場合でも、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０がポリイミドであれば、第１弁体パッキン６４の第１弁座５２への食い込み、弁部品パッキン５０の第２弁座４７への食い込みが共に、ほとんどなく、電磁弁１を再使用に、何ら問題がなかった。
Even when the filling pressure in the
また、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０として、ポリイミドを使用した場合、実験により、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の面粗度をＲｙ１．６以上（ＪＩＳ Ｂ ０６０−１９９４）とすることが良いと分かった。第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０を、研磨することにより、面粗度Ｒｙ１．６以上とした。 Further, when polyimide is used as the first valve body packing 64 and the valve component packing 50, the surface roughness of the first valve body packing 64 and the valve component packing 50 is determined to be Ry 1.6 or more (JIS B 060-1994) by experiments. ). By polishing the first valve body packing 64 and the valve component packing 50, the surface roughness was set to Ry 1.6 or more.
容器２内の流体の充填圧力を１ＭＰａという低圧力で実験したところ、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の面粗度がＲｙ１．６以上であれば、第１弁座５２、第２弁座４７との当接部が硬質のポリイミドであり、第１弁体７の第１弁座５２に対する食い込み、第２弁体４６の第２弁座４７に対する食い込みが僅かであっても、流体の出流れを防止できて、また、弁の開閉を繰り返しても、第１弁体パッキン６４の当接部、弁部品パッキン５０の当接部が荒れ、出流れが発生することを防止できたためである。
When the filling pressure of the fluid in the
これに対し、容器２内の流体の充填圧力を１ＭＰａという低圧力で実験したところ、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の面粗度をＲｙ１．６未満としたところ、第１弁５３、第２弁４８の双方で、流体の出流れが発生し、また、弁の開閉の繰り返しにより、第１弁体パッキン６４の当接部、弁部品パッキン５０の当接部が荒れ、出流れが発生した。これは、容器２内の流体の充填圧力が低圧力の場合、流体が第１弁体７、第２弁体４６を押圧する流体圧力が小さく、第１弁体７と第１弁座５２間、及び、第２弁体４６と第２弁座４７間の当接が弱くなっているためと考えられる。
On the other hand, when the fluid filling pressure in the
また、実験により、ポリイミドの組成としては、ポリイミドのみで第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０を形成し、充填材を混入させない方が良いことが分かった。第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０を形成する際、ガラス繊維等の充填材を混入させると、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の機械的強度は向上し、塑性変形防止には役立つものの、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の面粗度が低下して、特に、容器２内の流体の充填圧力が小さくなるにつれて、流体の出流れが発生してしまい、また、充填材が、第１弁体パッキン６４と第１弁座５２の間、弁部品パッキン５０と第２弁座４７の間に挟まってしまい、特に、容器２内の流体の充填圧力が小さくなるにつれて、流体の出流れを招いてしまうことが分かったからである。
In addition, it has been found from experiments that the polyimide composition should be such that the first valve body packing 64 and the valve component packing 50 are formed only from polyimide and the filler is not mixed. When forming the first valve body packing 64 and the valve component packing 50, if a filler such as glass fiber is mixed, the mechanical strength of the first valve body packing 64 and the valve component packing 50 is improved, and plastic deformation is prevented. Although the surface roughness of the first valve body packing 64 and the valve component packing 50 is reduced, especially as the filling pressure of the fluid in the
また、容器２内の流体が、流体の経路の途中に備えられたフィルター１１を経由して、第１弁体７と第１弁座５２との間、及び、第１弁体７と第２弁座４７との間に流入することが良い。これにより、流体における異物はフィルター１１で捕獲され、第１弁体７と第１弁座５２と、及び、第２弁体４６と第２弁座４７が当接している状態で、これら当接位置に異物が挟まることを防止でき、出流れが発生することを防止できた。
In addition, the fluid in the
以上は、第１弁体７としての第１弁体パッキン６４、及び、第２弁体４６としての弁部品パッキン５０を、ポリイミドで形成しているが、本発明において、第１弁体７や第２弁体４６をポリイミドで形成するのに代えて、第１弁座５２における第１弁体７との当接部、及び、第２弁座４７における第２弁体４６との当接部をポリイミドで形成するようにしても、本発明の実施の形態と同様の効果を得られた。
この場合、第１弁５３と第２弁４８の内、何れか一方は弁体における弁座との当接部をポリイミドで形成、他方は弁座における弁体との当接部をポリイミドで形成するようにしても良い。
In the above description, the first valve body packing 64 as the
In this case, either one of the
また、本発明の実施の形態、実験例において、第１弁体７としての第１弁体パッキン６４、及び、第２弁体４６としての弁部品パッキン５０を、ポリイミドで形成した場合につき、記載しているが、ポリイミドに代えて、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）により、第１弁体７としての第１弁体パッキン６４、及び、第２弁体４６としての弁部品パッキン５０を形成した場合にも、全く同様の結果が得られた。
In the embodiment and the experimental example of the present invention, the first valve body packing 64 as the
即ち、容器２内の充填圧力が７０ＭＰａである場合でも、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０がポリエーテルエーテルケトンであれば、第１弁体パッキン６４の第１弁座５２への食い込み、弁部品パッキン５０の第２弁座４７への食い込みが共に、ほとんどなく、電磁弁１を再使用に、何ら問題がなかった。
That is, even when the filling pressure in the
また、ポリイミドの場合と同様に、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０として、ポリエーテルエーテルケトンを使用した場合、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０の面粗度をＲｙ１．６以上（ＪＩＳ Ｂ ０６０−１９９４）とすることが良いと分かった。 Similarly to the case of polyimide, when polyether ether ketone is used as the first valve body packing 64 and the valve part packing 50, the surface roughness of the first valve body packing 64 and the valve part packing 50 is set to Ry1.6. It was found that the above (JIS B 060-1994) is good.
また、ポリイミドの場合と同様に、実験により、ポリエーテルエーテルケトンの組成としては、ポリエーテルエーテルケトンのみで第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０を形成し、充填材を混入させない方が良いことが分かった。 As in the case of polyimide, the composition of the polyether ether ketone is determined by experiments to form the first valve body packing 64 and the valve component packing 50 with only polyether ether ketone, and it is better not to mix the filler. I understood that.
また、ポリイミドの場合と同様に、ポリエーテルエーテルケトンで第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０を形成した場合も、容器２内の流体が、流体の経路の途中に備えられたフィルター１１を経由して、第１弁体７と第１弁座５２との間、及び、第２弁体４６と第２弁座４７との間に流入することが良いことが分かった。
Similarly to the case of polyimide, when the first valve body packing 64 and the valve component packing 50 are formed of polyether ether ketone, the
尚、第１弁体７と第１弁座５２の内の何れか一方、及び、第２弁体４６と第２弁座４７の内の何れか一方にポリエーテルエーテルケトンを用いることにより、本発明の実施の形態と同様の効果が得られた。
By using polyetheretherketone for either one of the
また、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０として、ＰＴＦＥやゴムを使用した場合、電磁弁１内部が５０℃を越えれば、第１弁５３、第２弁４８共に、弁体と弁座との固着が発生して、電磁弁１の再利用が不可能になったが、第１弁体パッキン６４及び弁部品パッキン５０として、ポリイミド、又は、ポリエーテルエーテルケトンを使用した場合、電磁弁１内部が５０℃を越えても、第１弁５３、第２弁４８共に、弁体と弁座との固着が発生せず、電磁弁１内部が１００℃になるまで、第１弁５３、第２弁４８共に、弁体と弁座との固着が発生しないことが分かった。
In addition, when PTFE or rubber is used as the first valve body packing 64 and the valve component packing 50, both the
また、上記実験例では、容器２内の流体の充填圧力が７０ＭＰａを越えても、９０ＭＰａ以下である場合は、容器２内の流体の充填圧力が７０ＭＰａと同様の結果を得られた。
Further, in the above experimental example, even when the filling pressure of the fluid in the
即ち、本発明において、第１弁体７における第１弁座５２との当接部または第１弁座５２における第１弁体７との当接部、及び、第２弁体４６における第２弁座４７との当接部または第２弁座４７における第２弁体４６との当接部をポリイミドのみ又はポリエーテルエーテルケトンのみで形成し、これらの当接部を面粗度がＲｙ１．６以上（ＪＩＳ Ｂ ０６０−１９９４）とし、また、容器２内の流体が、フィルター１１を経由して、第１弁体７と第１弁座５２との間、及び、第２弁体４６と第２弁座４７との間に流入するようにすることによって、容器２内の流体の充填圧力が０ＭＰａ〜９０ＭＰａ、即ち、容器２内が９０ＭＰａの充填圧力の状態で使用を開始し、容器２内の流体がなくなるまで使用しても、弁体と弁座の固着も生ぜず、弁体と弁座との当接部より流体の出流れも生ぜず、適切な状態で、確実に、電磁弁１を使用できることが分かった。
That is, in the present invention, the contact portion of the
１‥‥電磁弁、２‥‥容器、６‥‥弁部品、７‥‥第１弁体、８‥‥プランジャスプリング（第１付勢手段）、９‥‥パイロット弁体スプリング（第２付勢手段）、１０‥‥弁部品スプリング（第３付勢手段）、１１‥‥フィルター、３４‥‥コイル、３６‥‥プランジャ、４６‥‥第２弁体、４７‥‥第２弁座、５２‥‥第１弁座、５４‥‥パイロットノズル流通路（流通路）、５７‥‥弁部品パッキン貫通孔（流通路）
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第１弁体における第１弁座との当接部または第１弁座における第１弁体との当接部が、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成されていることを特徴とする電磁弁。 A first valve body that is driven by applying a voltage to the coil and a first valve seat that receives the first valve body, and the container is separated from and abuts on the first valve body. In the solenoid valve that communicates and shuts off the fluid inside
An electromagnetic valve, wherein a contact portion of the first valve body with the first valve seat or a contact portion of the first valve seat with the first valve body is formed of polyimide or polyether ether ketone.
第２弁体における第２弁座との当接部、又は、第２弁座における第２弁体との当接部が、ポリイミドまたはポリエーテルエーテルケトンで形成され、
コイルに電圧が印加されることによるプランジャの移動によって、第２付勢手段による付勢により第１弁体が第１弁座から離間し、容器内の流体が、第１弁体と第１弁座の間、弁部品の流通路を通って、弁部品の下流側に流れ込むようになっており、その後、第３付勢手段による付勢により第２弁体が第２弁座から離間し、容器内の流体が、第２弁体と第２弁座の間を通って、下流側に流出するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。 The coil moves when a voltage is applied to the coil, and the plunger that drives the first valve body by this movement, the second valve seat provided in a fixed state, the first valve seat, and the downstream side thereof are located. And a second valve body that is in contact with and away from the second valve seat, and a valve component in which a fluid flow passage is formed, and a first urging means that urges the plunger toward the first valve body. And second urging means for urging the first valve body to the plunger, and third urging means for urging the valve component in a direction away from the second valve seat,
The contact portion with the second valve seat in the second valve body, or the contact portion with the second valve body in the second valve seat is formed of polyimide or polyether ether ketone,
Due to the movement of the plunger by applying a voltage to the coil, the first valve body is separated from the first valve seat by the urging by the second urging means, and the fluid in the container is separated from the first valve body and the first valve. Between the seats, through the flow passages of the valve parts, to flow downstream of the valve parts, and then the second valve body is separated from the second valve seats by the biasing by the third biasing means, 2. The electromagnetic valve according to claim 1, wherein the fluid in the container flows between the second valve body and the second valve seat and flows out to the downstream side.
The fluid in the container flows into a contact and separation position between the first valve body and the first valve seat via a filter provided in the middle of the fluid path. The solenoid valve according to any one of the above.
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