JP2020060245A - solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁コイルへの通電/非通電によりプランジャを駆動する電磁アクチュエータ及び電磁弁に関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator and a solenoid valve that drive a plunger by energizing / de-energizing an electromagnetic coil.
従来、電磁弁が実際に開閉しているか判断するためには別置の圧力センサや流量センサ等が必要である。しかし、これらの別置の装置は電磁弁以外に設置スペースを必要とするとともに、コストアップの要因になる。また、電磁弁は電磁アクチュエータを備えているが、この電磁アクチュエータの動作を検出するセンサ等の検知手段を備えた電磁弁が、例えば特開2017−187169号公報(特許文献1)及び特開2017−198246号公報(特許文献2)に開示されている。 Conventionally, a separate pressure sensor, flow rate sensor, or the like is required to determine whether the solenoid valve is actually opened or closed. However, these separately installed devices require an installation space in addition to the solenoid valve and cause a cost increase. Further, the electromagnetic valve includes an electromagnetic actuator, and an electromagnetic valve including a detection unit such as a sensor for detecting the operation of the electromagnetic actuator is disclosed in, for example, JP-A-2017-187169 (Patent Document 1) and JP-A-2017. -198246 (patent document 2).
前記従来の電磁弁は、電磁アクチュエータの動作を検出するセンサ等の検知手段を備えているが、検知手段を電磁弁本体の外部に外付けにて設けているため、サイズが大きくなるとともに、外観意匠も悪くなるという問題があり、依然、改良の余地がある。 The conventional solenoid valve includes detection means such as a sensor for detecting the operation of the electromagnetic actuator.However, since the detection means is externally provided outside the solenoid valve body, the size is increased and the external appearance is improved. There is a problem that the design is bad, and there is still room for improvement.
本発明は、サイズや外観意匠を変更することなく、作動検知機能を備えた電磁アクチュエータ及び電磁弁を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator and an electromagnetic valve having an operation detection function without changing the size or appearance design.
請求項1の電磁アクチュエータは、吸引子と、前記吸引子に対向して配置されたプランジャと、前記吸引子と前記プランジャの周囲を囲う電磁コイルと、前記プランジャを前記吸引子から離間する方向に付勢するプランジャばねと、前記電磁コイルを内包する外函と、を備え、前記電磁コイルへの通電により前記吸引子で前記プランジャを吸引するとともに、前記電磁コイルへの非通電により前記プランジャばねにより前記プランジャを前記吸引子から離間させるよう、該プランジャを駆動する電磁アクチュエータにおいて、前記吸引子の中心に前記プランジャが移動する軸線方向に前記外函側から前記プランジャ側まで貫通する貫通孔が形成されるとともに、作動部への押動/非押動によりスイッチ状態を変えるスイッチ装置を備え、前記プランジャが前記吸引子に吸引された状態で前記スイッチ装置の前記作動部が該プランジャにより押動されるよう、前記外函内にて前記吸引子の前記貫通孔内に前記スイッチ装置が内挿されていることを特徴とする。
The electromagnetic actuator according to
請求項2の電磁アクチュエータは、請求項1に記載の電磁アクチュエータであって、前記吸引子の前記貫通孔は、前記スイッチ装置の本体ケースを嵌合する嵌合孔と、前記プランジャ側で前記作動部を挿通する挿通孔とで構成され、前記スイッチ装置の本体ケースの前記軸線方向の両端部が、前記嵌合孔の前記挿通孔側の底部と前記外函とに挟持されていることを特徴とする。
The electromagnetic actuator according to
請求項3の電磁アクチュエータは、請求項1または2に記載の電磁アクチュエータであって、前記スイッチ装置の前記作動部と前記プランジャとの接触部の何れか一方の当接面が球面であることを特徴とする。
The electromagnetic actuator according to claim 3 is the electromagnetic actuator according to
請求項4の電磁弁は、弁部材を収容する弁室と、前記弁室に連通して流体が導入される一次側ポートと、前記弁室に連通して流体が流出される二次側ポートとが形成された弁ハウジングと、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータと、を備えた電磁弁であって、前記弁室内の前記弁部材が前記電磁アクチュエータの前記プランジャに連結され、該電磁アクチュエータの駆動により、前記弁部材が前記一次側ポートと前記二次側ポートとの間を開閉するよう構成されていることを特徴とする。
The solenoid valve according to claim 4, wherein a valve chamber accommodating a valve member, a primary side port communicating with the valve chamber for introducing fluid, and a secondary port communicating with the valve chamber for discharging fluid. An electromagnetic valve comprising: a valve housing in which is formed; and an electromagnetic actuator according to any one of
請求項5の電磁弁は、請求項4に記載の電磁弁であって、前記弁ハウジングの前記弁室と前記電磁アクチュエータの間を封止するダイヤフラムを備えたことを特徴とする。 A solenoid valve according to a fifth aspect of the present invention is the solenoid valve according to the fourth aspect, further comprising a diaphragm that seals between the valve chamber of the valve housing and the electromagnetic actuator.
請求項6の電磁弁は、請求項5に記載の電磁弁であって、前記ダイヤフラムが前記プランジャの連結軸の端部に取り付けられるとともに、該ダイヤフラムが前記弁部材を構成していることを特徴とする。 The solenoid valve according to claim 6 is the solenoid valve according to claim 5, wherein the diaphragm is attached to an end of a connecting shaft of the plunger, and the diaphragm constitutes the valve member. And
請求項1乃至3の電磁アクチュエータ、または請求項4乃至6の電磁弁によれば、スイッチ装置によりプランジャの作動状態を検知できるとともに、スイッチ倒置が、電磁コイルを内包する外函の内側に設けられているので、サイズや外観意匠が変更されることがない。
According to the electromagnetic actuator of
次に、本発明の電磁アクチュエータ及び電磁弁の実施形態について図面を参照して説明する。図1は実施形態の電磁弁の非通電時(弁閉状態)の縦断面図、図2は同電磁弁の通電時(弁開状態)の縦断面図、図3は同電磁弁の電磁アクチュエータの上面を示す図1のA−A矢視図、図4は同電磁弁の弁ハウジングを示す図1のB−B矢視図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図1及び図2の図面における上下に対応する。この実施形態の電磁弁は、弁ハウジング1と、「電磁アクチュエータ」としての電磁駆動部2と、「弁部材」としてのダイヤフラム3と、スイッチ装置4とを備えている。
Next, embodiments of the electromagnetic actuator and the electromagnetic valve of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve of the embodiment when not energized (valve closed state), FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve when energized (valve open state), and FIG. 3 is an electromagnetic actuator of the solenoid valve. 1 is a view showing an upper surface of FIG. 1 taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 4 is a view taken along the line BB of FIG. The concept of “upper and lower” in the following description corresponds to the upper and lower sides in the drawings of FIGS. 1 and 2. The electromagnetic valve of this embodiment includes a
弁ハウジング1には、電磁駆動部2側の上端面に薄型円環状の段部1aが形成され、この段部1aの中央から下部に向けて軸線Xを中心線とする弁室10が形成されている。なお、この軸線Xは後述のプランジャケース21の中心線でもあり、プランジャ23が移動する軸線方向に対応している。また、弁ハウジング1は下部に突出する管部1Aと、側部に突出する管部1Bとを有しており、管部1Aを通して弁室10に連通する一次側ポート11が形成され、管部1Bを通して弁室10に連通する二次側ポート12が形成されている。また、弁ハウジング1の弁室10内には、一次側ポート11の外周を成す円筒状の弁座13が形成されている。
In the
電磁駆動部2は、非磁性体からなるプランジャケース21と、プランジャケース21の上端に固定された磁性体からなる吸引子22と、プランジャケース21内で吸引子22に対向して配置されたプランジャ23と、吸引子22とプランジャ23との間に配設されたプランジャばね24とを備えている。また、プランジャケース21の下端内側に固着された固定用スリーブ25と、プランジャケース21の外周に配置されボビン26aに巻線が巻回された電磁コイル26と、電磁コイル26とボビン26aを内包する外函27と、外函27の下部からプランジャ23までの磁路を確保する継鉄28とを備えている。そして、電磁コイル26は吸引子22とプランジャ23との周囲を囲っている。プランジャケース21は、筒状に形成されて内部にプランジャ室20(図1)を画定している。また、プランジャケース21は、その側面の一部によって吸引子22を覆うように吸引子22に溶接等により固定されている。
The
吸引子22には、その中心に軸線Xを中心軸とする円筒形状の嵌合孔22aと、略円筒形状のばね収容孔22bとが形成されている。また、嵌合孔22aとばね収容孔22bとの間には、この嵌合孔22aからばね収容孔22bまで連通する挿通孔22cが形成されている。この嵌合孔22aと挿通孔22cとは、プランジャ23が移動する軸線X方向に外函27の天板271からばね収容孔22b側(プランジャ23側)まで貫通するように形成され、この挿通孔22cの径は嵌合孔22aより径が小さくなっている。そして、嵌合孔22aと挿通孔22cとは、後述のようにスイッチ装置4が内挿される「貫通孔」を構成している。
At the center of the
プランジャ23は、吸引子22に吸引されるように適宜な磁性体によって構成され、プランジャ室20内に収容されている。また、プランジャ23はその外周面がプランジャケース21の内周面に摺接するように、軸線X方向に移動可能に設けられている。また、プランジャ23の吸引子22側の端部には、吸引子22のばね収容孔22b内に挿通されるロッド部231が形成されている。さらに、プランジャ23の弁ハウジング1側には、ダイヤフラム3を保持する連結部232が形成されている。
The
ダイヤフラム3は、ゴム製で自然状態で略円盤状の形状をしており、中央にプランジャ23の連結部232の下端に嵌合する弁体部31を有するとともに、外周にビード部32を有している。そして、ダイヤフラム3は連結部232に装着された状態で、ビード部42を弁ハウジング1の電磁駆動部2側の段部1a内に収容され、このビード部42が電磁駆動部2の外函27と弁ハウジング1とにより挟み付けられるようにして、ダイヤフラム3が弁ハウジング1に固定されている。これにより、弁ハウジング1の弁室10と電磁駆動部2の間が封止されている。
The diaphragm 3 is made of rubber and has a substantially disk-like shape in a natural state. The diaphragm 3 has a
スイッチ装置4は、吸引子22の嵌合孔22aに整合する形状をした円柱形状の本体ケース41と、本体ケース41から一部が突出した「作動部」としての作動軸42と、本体ケース41の状態を信号として取り出すためのリード線43とを備えている。本体ケース41の高さは吸引子22の嵌合孔22aの深さと同寸になっている。外函27の天板271の中央にはリード線孔27aが形成されている。
The switch device 4 includes a cylindrical
そして、スイッチ装置4は、作動軸42を挿通孔22c内に挿通した状態で、嵌合孔22a内に本体ケース41が嵌合され、リード線孔27aからリード線43が引き出され、このスイッチ装置4は吸引子22内に取り付けられている。この状態で、スイッチ装置4の本体ケース41の下端部と上端部(両端部)とは、それぞれ嵌合孔22aの挿通孔22c側の底部と、外函27のリード線孔27aの内側外周部とに当接されている。これにより、本体ケース41は嵌合孔22aの挿通孔22c側の底部と外函27とに挟持され、スイッチ装置4は吸引子22及び外函27に対して固定されている。
Then, in the switch device 4, the
以上の構成により、図1に示す非通電時、すなわち電磁コイル26に通電がなされていないときは、プランジャばね24のばね力及びプランジャ23の自重により、プランジャ23が下方に付勢されて、ダイヤフラム3の弁体部31が弁座13に着座する。これにより、一次側ポート11が閉じられて弁閉状態となる。なお、この実施形態では、流体の圧力により、弁閉状態のとき、一次側ポート11が高圧で弁室10(二次側ポート12)が低圧となるが、高圧を受ける受圧面積は一次側ポート11の内径に相当する小さな面積であり、ダイヤフラム3の弁体部31を弁座13から離間させる力が小さいため、弁漏れの虞がない。
With the above configuration, when the
一方、通電時、すなわち電磁コイル26に通電がなされると、図2に示すように、吸引子22とプランジャ23との間に吸引力が発生してプランジャ23が上昇し、ダイヤフラム3の弁体部31が弁座13から離間して、一次側ポート11を開とし、弁開状態となる。
On the other hand, when the
また、スイッチ装置4において、本体ケース41内には図示しない接点回路等を備えており、非通電時には、図1に示すように作動軸42が本体ケース41から突出した自然状態(非押動)となり、本体ケース41内の接点回路が例えば開成される。一方、通電時には、図2に示すように作動軸42がプランジャ23のロッド部231により押動され、作動軸42が本体ケース41内に押し込まれる押動状態となり、接点回路が例えば閉成される。そして、この接点回路の状態はリード線43を介して外部の回路に取り出される。これにより、弁閉状態であるか弁開状態であるかを確実に検出することができる。
Further, the switch device 4 is provided with a contact circuit (not shown) in the
以上の実施形態では、プランジャ23のロッド部231の端面が平坦面となり、スイッチ装置4の作動軸42の端部がドーム状の半球面となっている。したがって、このロッド部231と作動軸42の当接部が点接触となり押動操作が確実となる。ロッド部231側が半球面で、作動軸42側が平坦面でもよい。また、スイッチ装置4は「作動部」としての作動軸42が本体ケース41から突出するように構成されているが、作動部は本体ケース内にあってもよく、この場合にプランジャ側のロッド部を本体ケース内に挿通可能となるようにして作動部を押動するようにしてもよい。
In the above embodiment, the end surface of the
スイッチ装置4を吸引子22内の貫通孔に収納し、外函27の天板271で挟持した電磁アクチュエータとすることで、検知手段を電磁弁の外部に外付けにて電磁弁の外観意匠を変更する必要がなく、作動検知機能を備えた電磁弁とすることができる。
The switch device 4 is housed in the through hole in the
また、実施形態の電磁弁はダイヤフラム3によって弁室10と電磁駆動部2との間が封止されているので、弁ハウジング3側を流れる流体の影響がスイッチ装置4に及ぶことがなく、流体による腐食等が防止でき、スイッチ装置4を確実に作動させることができる。
Further, in the solenoid valve according to the embodiment, the diaphragm 3 seals the space between the
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態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の設計の変更等があっても本発明に含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and changes in design within the scope not departing from the gist of the present invention, etc. Even so, it is included in the present invention.
1 弁ハウジング
10 弁室
11 一次側ポート
12 二次側ポート
13 弁座
2 電磁駆動部(電磁アクチュエータ)
20 プランジャ室
21 プランジャケース
22 吸引子
22a 嵌合孔(貫通孔)
22b ばね収容孔
22c 挿通孔(貫通孔)
23 プランジャ
231 ロッド部
232 連結部
24 プランジャばね
25 固定用スリーブ
26 電磁コイル
27 外函
271 天板
27a リード線孔
28 継鉄
3 ダイヤフラム(弁部材)
31 弁体部
32 ビード部
4 スイッチ装置
41 本体ケース
42 作動軸(作動部)
43 リード線
X 軸線
1
20
22b
23
31
43 Lead wire X axis
Claims (6)
前記吸引子の中心に前記プランジャが移動する軸線方向に前記外函側から前記プランジャ側まで貫通する貫通孔が形成されるとともに、作動部への押動/非押動によりスイッチ状態を変えるスイッチ装置を備え、
前記プランジャが前記吸引子に吸引された状態で前記スイッチ装置の前記作動部が該プランジャにより押動されるよう、前記外函内にて前記吸引子の前記貫通孔内に前記スイッチ装置が内挿されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。 A suction element, a plunger arranged to face the suction element, an electromagnetic coil surrounding the suction element and the plunger, a plunger spring for urging the plunger in a direction away from the suction element, An outer box containing an electromagnetic coil, and the suction coil sucks the plunger by energizing the electromagnetic coil, and the plunger spring separates the plunger from the suction coil by de-energizing the electromagnetic coil. In the electromagnetic actuator that drives the plunger,
A switch device is formed in the center of the suction element, the through hole penetrating from the outer casing side to the plunger side in the axial direction of the plunger movement, and changing the switch state by pushing / non-pushing the operating portion. Equipped with
The switch device is inserted in the through hole of the suction element inside the outer box so that the operating portion of the switch device is pushed by the plunger while the plunger is attracted to the suction element. Electromagnetic actuator characterized in that
前記弁室内の前記弁部材が前記電磁アクチュエータの前記プランジャに連結され、該電磁アクチュエータの駆動により、前記弁部材が前記一次側ポートと前記二次側ポートとの間を開閉するよう構成されていることを特徴とする電磁弁。 A valve housing having a valve chamber accommodating a valve member, a primary port communicating with the valve chamber for introducing a fluid, and a secondary port communicating with the valve chamber for discharging a fluid. A solenoid valve comprising: the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 3;
The valve member in the valve chamber is connected to the plunger of the electromagnetic actuator, and the valve member is configured to open and close between the primary port and the secondary port by driving the electromagnetic actuator. This is a solenoid valve.
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