JP4933637B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、プランジャの先端に球形の弁体を保持し、電磁コイルへの通電により吸引子を励磁してプランジャを吸着し、球形の弁体に対応した形状を有する弁座に対して弁体を接離させるようにした電磁弁に関し、詳細には弁体を弁座から離間させるときに弁体及びプランジャをキック動作させるようにした電磁弁に関する。

従来、電磁弁において弁体を弁座から離間させるとき弁体及びプランジャをキック動作させるものとして、例えば、特開２００１−４１３４０号公報（特許文献１）、特開２００３−２６９６４２号公報（特許文献２）、特開平１０−２２７３７０号公報（特許文献３）、特開平１０−７８１５５号公報（特許文献４）に開示されたものがある。この電磁弁は、電磁コイルへの通電により吸引子を励磁してプランジャを吸引し、プランジャ先端に保持された弁体を弁座から離間して弁開状態とするものである。また電磁コイルを非通電とすることによりコイルばねのばね力によりプランジャを弁座側に駆動して弁体を弁座に着座させて弁閉状態とするものである。さらに、弁閉状態では、コイルばねのばね力と弁体の上部に作用する流体の圧力により弁体の着座状態を保持される。

また、弁体はプランジャに対して移動方向に僅かに遊び（間隙）を持って保持されており、これにより、弁閉状態から弁開状態にするとき、電磁コイルに通電した直後は弁体は、弁体の上部に作用する流体の圧力により弁座に着座した状態で、まずプランジャだけが移動し、プランジャが吸引子に近づくことにより吸引子による吸引力が充分大きくなった時点で、プランジャが弁体の下部に当接して弁体を引き上げるようにして弁座から離間させる。このような動きがキック動作である。

また、特許文献４のものは、キック動作する電磁弁であるとともに、球形の弁体をプランジャの先端に保持するようにしている。

特開２００１−４１３４０号公報 特開２００３−２６９６４２号公報 特開平１０−２２７３７０号公報 特開平１０−７８１５５号公報

この種の電磁弁は、例えば冷凍サイクルに用いられるが、冷凍サイクルでは圧縮機の潤滑のため、冷媒にオイルを混入させる。このため、特に、特許文献４のように球形の弁体をプランジャの先端で保持するような場合、弁体とプランジャとの間にオイルが溜まり、このオイルの粘性によりプランジャの円滑なキック動作が妨げられるという問題がある。

本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、プランジャの先端に球形の弁体を保持し、電磁コイルへの通電によりプランジャ及び弁体をキック動作させるようにした電磁弁において、オイル等の非圧縮性流体がもつ粘性の影響を低減して円滑なキック動作を行えるようにすることを課題とする。

請求項１の電磁弁は、プランジャの先端に球形の弁体を保持し、電磁コイルへの通電により吸引子を励磁してプランジャを吸着し、前記電磁コイルを非通電としたときにコイルばねにより前記プランジャを前記吸引子から離間させ、前記球形の弁体に対応した形状を有する弁座に対して前記弁体を接離させるようにし、前記弁体を前記弁座から離間させるときに該弁体及び前記プランジャをキック動作させるようにした電磁弁において、前記プランジャの先端の前記弁体を保持する弁体保持部の、前記電磁コイルが非通電とした状態での前記弁体の中心よりも前記弁座側の部位に、前記プランジャの外周から前記弁体保持部の内側に連通する連通路が形成されていることを特徴とする。

請求項２の電磁弁は、請求項１に記載の電磁弁であって、プランジャの側面の一部が、該プランジャの移動方向に平行な面を断面としてカットしたＤカット面を有し、該Ｄカット面の部分に前記連通路が形成されていることを特徴とする。

請求項３の電磁弁は、請求項１または２に記載の電磁弁であって、前記プランジャの前記弁体保持部の、前記弁体に対して前記弁座と反対側の位置から該弁座側の位置まで開口する部位に大通路が形成され、該大通路の一部により前記連通路を構成したことを特徴とする。

請求項４の電磁弁は、請求項１または２に記載の電磁弁であって、前記プランジャの前記弁体保持部の、前記弁体に対して前記弁座と反対側に位置する部位に背室側連通路が形成され、前記弁体に対して前記弁座側に位置する部位に前記連通路が形成されていることを特徴とする。

請求項１の電磁弁によれば、プランジャの弁体保持部に形成された連通路により、弁体保持部の内部に溜まる非圧縮性流体を流出させることができるので、弁体保持部と弁体の動きが非圧縮性流体の粘性による影響を低減でき、円滑なキック動作を行える。

請求項２の電磁弁によれば、請求項１の効果に加えて、連通路がプランジャのＤカット面に形成されているので、連通路の長さが最小となり、その分、非圧縮性流体が流出するときの圧力損失が低減し、より流出しやすくなる。

請求項３または請求項４の電磁弁によれば、請求項１または２と同様な効果が得られる。

本発明の実施形態の電磁弁の非通電時の縦断面図である。 実施形態の電磁弁の動作時の要部拡大図である。 実施形態における連通路の第２実施例を示す図である。 実施形態における連通路の第３実施例を示す図である。 実施形態における連通路の第４実施例を示す図である。 実施形態における連通路の第５実施例を示す図である。 実施形態における連通路の第６実施例を示す図である。

次に、本発明の電磁弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の電磁弁１０の非通電時の縦断面図、図２は同電磁弁１０の動作時の要部拡大図であり、図２(A) は非通電時の状態、図２(B) 通電時第１状態、図２(C) は通電時第２状態を示している。図１に示すように、この実施形態の電磁弁１０は、弁室１１を形成する円筒形状のプランジャチューブ１と、プランジャチューブ１内に配設されたプランジャ２と、プランジャ２に保持された球形の弁体３と、プランジャチューブ１の下端に嵌合された筒状の弁座４と、プランジャチューブ１の上端に固着された吸引子５と、プランジャ２と吸引子５との間に圧縮して介在されたコイルばね６と、プランジャチューブ１の一部と吸引子５を含むように配置された電磁コイル７とを備えている。

プランジャチューブ１の円筒の中心線を軸線Ｌとし、プランジャ２はこの軸線Ｌ方向（上下方向）に摺動可能に配設されている。電磁コイル７は外函７１でカバーされ、外函７１は上部をネジＮにより吸引子５にネジ止めされている。なお、プランジャチューブ１は非磁性体、プランジャ２及び吸引子５はそれぞれ磁性体からなる。

また、プランジャチューブ１には、弁室１１の側部に開口し流体（冷媒等）が流入する流体入口継手１２と、弁室１１の下部に開口し流体が流出する流体出口継手１３とが、それぞれ蝋付けにて取り付けられている。弁座４は、弁室１１内で流体入口継手１２の開口部の近傍に延びる筒状の形状をしており、この弁座４の弁体３側には、球形の弁体３に対応する形状の弁ポート４ａが形成されており、他方側には弁室１１の下部に開口し流体が流出する流体出口継手１３が結合されている。

プランジャ２の弁座４側の端部には弁体保持部２１が形成されている。弁体保持部２１は略円筒形をなしており、その下端の爪部２１ａは内側に曲げられている。そして、この弁体保持部２１の内部に弁体３が収納され、弁体３は爪部２１ａにより下方への抜けを防止して保持されている。図２(A) に示すように、弁体３は爪部２１ａとの間に軸線Ｌ方向にクリアランスＤを持って保持されており、この弁体３は弁体保持部２１（プランジャ２）に対して軸線Ｌ方向（上下方向）に移動可能となっている。

プランジャ２は、プランジャ２の円柱状部の側面の一部にＤカット面２２を有している。このＤカット面２２は、プランジャ２の円柱状部をプランジャ２の移動方向（軸線Ｌ方向）に平行な面を断面としてカットして形成されたものである。プランジャ２のＤカット面２２の吸引子５側には、プランジャ２の外側からコイルばね収納部２ａに連通する透孔２ｂが形成されている。

また、弁体保持部２１（プランジャ２の弁座４側）のＤカット面２２には、プランジャ２の外側から弁体保持部２１の内側に連通する大通路２３が形成されている。この大通路２３は、弁体３に対して、弁座４と反対側の位置から弁座４側の位置まで開口した大きな開口部を有し、この大通路２３の内の弁座４側の一部が連通路２４を構成している。すなわち、図２(A) に示すように、この連通路２４は、電磁コイル７を非通電とした状態での弁体３の中心Ｃよりも弁座４側の部位に形成されている。

以上の構成により、電磁コイル７へ通電がなされていないとき（非通電持）は図１及び図２(A) の状態にある。すなわち、磁力は発生しておらず、コイルばね６の付勢力により、プランジャ２が吸引子５から離間した位置となる。このとき弁体３は弁座４に着座し、弁閉状態となる。また、弁体３は弁体保持部２１の内部上面に当接し、弁体保持部２１の爪部２１ａと弁体３との間に間隙が形成される。

電磁コイル７に通電がなされると、図２(A)の状態から図２(B)の状態を経て図２(C)の状態へ移行する。まず、吸引子５が発生する磁力によりプランジャ２がコイルばね６の付勢力に抗して吸引子５側に移動する。このとき、図２(A) から図２(B) までの状態では、弁体３は大通路２３を介して流体の圧力を受けて弁座４に着座したままとなる。さらに、通電が続くと、図２(B) から図２(C) の状態へ移行する。すなわち、プランジャ２がさらに移動し、弁体保持部２１の爪部２１ａが弁体３の下端に当接して弁体３はプランジャ２と共に移動し、弁座４から離間してプランジャ２が吸引子５に吸着され、弁開状態となる。

ここで、図２(A) の状態から図２(B) の状態へ移行する過程では、弁体保持部２１の爪部２１ａと弁体３との間に非圧縮性流体が溜まっているとしても、図２(A) に破線の矢印で示すように、その非圧縮性流体は連通路２４を介して排出される。このため、図２(A) の状態から図２(B) の状態に移行する動作、すなわちキック動作が円滑に行われる。

なお、実施形態の電磁弁は、プランジャ２の端部、すなわち弁体保持部２１の位置が外函７１の下端面と略同一位置にあるので、電磁コイル７により発生する磁気の磁気効率が良くなる。

図１の連通路２４は連通路の第１実施例である。図３は連通路の第２実施例を示す図である。この第２実施例では、弁体保持部２１（プランジャ２の弁座４側）のＤカット面２２に、プランジャ２の外側から弁体保持部２１の内側に連通する背室側連通路２５ａと連通路２５ｂを並べて形成したものである。すなわち、一方の背室側連通路２５ａは弁体３に対して弁座４と反対側に位置する部位に形成されている。他方の連通路２５ｂは弁体３に対して弁座４側に位置する部位に形成されている。この場合も、弁体保持部２１の爪部２１ａと弁体３との間に非圧縮性流体が溜まっているとしても、図３に破線の矢印で示すように、その非圧縮性流体は連通路２５ｂを介して排出される。このため、前記同様にキック動作が円滑に行われる。

図４は連通路の第３実施例を示す図である。なお、図４乃至図６において(A) 図は軸線Ｌ方向の縦断面図、(B) 図はプランジャ２の平面図である。また、図７において(A) 図は軸線Ｌ方向の縦断面図、(B) 図はプランジャ２の底面図である。第３実施例では、プランジャ２の吸引子５側から弁体保持部２１まで、縦溝２６を形成したものであり、この縦溝２６の弁座４側の端部が連通路２６ａとなっている。この場合も、弁体保持部２１の爪部２１ａと弁体３との間に非圧縮性流体が溜まっているとしても、その非圧縮性流体は連通路２６ａを介して排出され、前記同様にキック動作が円滑に行われる。

図５は連通路の第４実施例を示す図である。この第４実施例では、プランジャ２の吸引子５側から弁体保持部２１まで、縦Ｖ溝２７を形成したものであり、この縦溝２７の弁座４側の端部が連通路２７ａとなっている。この場合も、弁体保持部２１の爪部２１ａと弁体３との間に非圧縮性流体が溜まっているとしても、その非圧縮性流体は連通路２７ａを介して排出され、前記同様にキック動作が円滑に行われる。

図６は連通路の第５実施例を示す図である。この第５実施例では、プランジャ２の吸引子５側から弁体保持部２１まで、Ｄカット面２８を形成したものであり、このＤカット面２８は前記第１及び第２実施例におけるＤカット面２２よりも深く（軸線Ｌに近く）形成したものである。すなわち、このＤカット面２８を形成することにより、弁体保持部２１がＤカット面２８に開口部を形成し、この開口部が連通路２８ａとなる。この場合も、弁体保持部２１の爪部２１ａと弁体３との間に非圧縮性流体が溜まっているとしても、その非圧縮性流体は連通路２８ａを介して排出され、前記同様にキック動作が円滑に行われる。

図７は連通路の第６実施例を示す図である。この第６実施例では、弁体保持部２１の内側面に、爪部２１ａが弁座４側の端部まで縦溝２９を形成したものであり、この縦溝２９の弁座４側の端部が連通路２９ａとなっている。この場合も、弁体保持部２１の爪部２１ａと弁体３との間に非圧縮性流体が溜まっているとしても、その非圧縮性流体は連通路２９ａを介して排出され、前記同様にキック動作が円滑に行われる。

その他の例として、弁体保持部２１の内側面の弁座４側に螺旋状の溝を形成して連通路としてもよい。

なお、ここまで流体が非圧縮性流体である場合について述べてきたが、流体が気体などの圧縮性流体である場合はもちろんのこと、圧縮性流体と非圧縮性流体の混合流体であったとしても、キック動作性を向上できる。

１ プランジャチューブ
２ プランジャ
３ 弁体
４ 弁座
５ 吸引子
６ コイルばね
７ 電磁コイル
２１ 弁体保持部
２１ａ 爪部
２２ Ｄカット面
２３ 大通路
２４ 連通路
２５ｂ 連通路
２６ａ 連通路
２７ａ 連通路
２８ａ 連通路
２９ａ 連通路

Claims (4)

1. プランジャの先端に球形の弁体を保持し、電磁コイルへの通電により吸引子を励磁してプランジャを吸着し、前記電磁コイルを非通電としたときにコイルばねにより前記プランジャを前記吸引子から離間させ、前記球形の弁体に対応した形状を有する弁座に対して前記弁体を接離させるようにし、前記弁体を前記弁座から離間させるときに該弁体及び前記プランジャをキック動作させるようにした電磁弁において、
   前記プランジャの先端の前記弁体を保持する弁体保持部の、前記電磁コイルが非通電とした状態での前記弁体の中心よりも前記弁座側の部位に、前記プランジャの外周から前記弁体保持部の内側に連通する連通路が形成されていることを特徴とする電磁弁。
2. プランジャの側面の一部が、該プランジャの移動方向に平行な面を断面としてカットしたＤカット面を有し、該Ｄカット面の部分に前記連通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記プランジャの前記弁体保持部の、前記弁体に対して前記弁座と反対側の位置から該弁座側の位置まで開口する部位に大通路が形成され、該大通路の一部により前記連通路を構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
4. 前記プランジャの前記弁体保持部の、前記弁体に対して前記弁座と反対側に位置する部位に背室側連通路が形成され、前記弁体に対して前記弁座側に位置する部位に前記連通路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。

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