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JP7565128B1 - Solenoid valve - Google Patents

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JP7565128B1
JP7565128B1 JP2024077997A JP2024077997A JP7565128B1 JP 7565128 B1 JP7565128 B1 JP 7565128B1 JP 2024077997 A JP2024077997 A JP 2024077997A JP 2024077997 A JP2024077997 A JP 2024077997A JP 7565128 B1 JP7565128 B1 JP 7565128B1
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JP
Japan
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coil spring
pilot valve
valve body
step surface
spring
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JP2024077997A
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大輔 河野
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Fujikoki Corp
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Fujikoki Corp
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Abstract

【課題】小型で高差圧でも開閉可能な電磁弁を提供する。【解決手段】電磁弁1は、主弁室11に連通する流入路12、主弁室11内に配置された主弁座14、及び流出路13を備えた弁本体10と、パイロット弁口25を備え、主弁座14に着座又は離間することで流出路13を開閉可能である主弁体20と、パイロット弁口25を開閉可能なパイロット弁体30と、パイロット弁体30を駆動可能な駆動部40と、を備える。駆動部40は、電磁コイル41と、電磁コイル41の中心軸方向Yに移動可能なプランジャ42と、弁本体10に固定され、電磁コイル41の電磁力によりプランジャ42を吸引可能な吸引子44と、パイロット弁体30をパイロット弁口25から離間する離間方向に付勢する第一コイルばね46a及び第二コイルばね46bと、を有する。【選択図】図1[Problem] To provide a small solenoid valve that can be opened and closed even under high differential pressure. [Solution] The solenoid valve 1 comprises a valve body 10 having an inlet passage 12 communicating with a main valve chamber 11, a main valve seat 14 arranged in the main valve chamber 11, and an outlet passage 13, a main valve element 20 having a pilot valve port 25 and capable of opening and closing the outlet passage 13 by being seated on or separated from the main valve seat 14, a pilot valve element 30 capable of opening and closing the pilot valve port 25, and a drive unit 40 capable of driving the pilot valve element 30. The drive unit 40 has an electromagnetic coil 41, a plunger 42 movable in the central axis direction Y of the electromagnetic coil 41, an attractor 44 fixed to the valve body 10 and capable of attracting the plunger 42 by the electromagnetic force of the electromagnetic coil 41, and a first coil spring 46a and a second coil spring 46b that bias the pilot valve element 30 in a direction away from the pilot valve port 25. [Selected Figure] FIG.

Description

本開示は、電磁弁に関する。 This disclosure relates to a solenoid valve.

電磁コイルの通電をオンしてプランジャと吸引子の間の吸引力によりパイロット弁体をパイロット弁口に向かって押し下げて閉弁し、電磁コイルの通電をオフしてコイルばねによりパイロット弁体をパイロット弁口から押し上げて開弁する、通電時閉型の電磁弁が知られている(例えば、特許文献1)。 There is a known type of solenoid valve that closes when energized; when the electromagnetic coil is energized, the attractive force between the plunger and the attractor pushes the pilot valve body down toward the pilot valve port to close the valve, and when the electromagnetic coil is de-energized, the coil spring pushes the pilot valve body up from the pilot valve port to open the valve (see, for example, Patent Document 1).

特開2022-112146号公報JP 2022-112146 A

パイロット流入路とパイロット流出路の差圧が高い場合でも開弁できるようにするためには、コイルばねの弾性力を大きくする必要がある。しかしながら、コイルばねの弾性力を大きくすると、閉弁するためのプランジャと吸引子の間の吸引力を大きくする必要があり、電磁弁が大型化してしまうという課題がある。 To enable the valve to open even when the pressure difference between the pilot inlet and outlet passages is high, the elastic force of the coil spring must be increased. However, if the elastic force of the coil spring is increased, the suction force between the plunger and the attractor to close the valve must also be increased, which creates the problem of the solenoid valve becoming larger.

本開示は、小型で高差圧でも開閉可能な電磁弁を提供することを目的とする。 The objective of this disclosure is to provide a compact solenoid valve that can be opened and closed even under high differential pressure.

本発明の一側面に係る電磁弁は、
主弁室に連通する流入路、前記主弁室内に配置された主弁座、及び流出路を備えた弁本体と、
パイロット弁口を備え、前記主弁座に着座又は離間することで前記流出路を開閉可能である主弁体と、
前記パイロット弁口を開閉可能なパイロット弁体と、
前記パイロット弁体を駆動可能な駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの中心軸方向に移動可能なプランジャと、
前記弁本体に固定され、前記電磁コイルの電磁力により前記プランジャを吸引可能な吸引子と、
前記パイロット弁体を前記パイロット弁口から離間する離間方向に付勢する第一コイルばね及び第二コイルばねと、
を有し、
前記プランジャと前記吸引子との間の前記中心軸方向の距離であるギャップが所定値以下の場合、前記パイロット弁体は前記第一コイルばね及び前記第二コイルばねによって付勢され、
前記ギャップが前記所定値より大きい場合、前記パイロット弁体は前記第一コイルばねによって付勢される。
A solenoid valve according to one aspect of the present invention comprises:
a valve body including an inlet passage communicating with a main valve chamber, a main valve seat disposed within the main valve chamber, and an outlet passage;
a main valve body that is provided with a pilot valve port and is capable of opening and closing the outflow path by being seated on or separated from the main valve seat;
a pilot valve body capable of opening and closing the pilot valve port;
a drive unit capable of driving the pilot valve body;
Equipped with
The drive unit is
An electromagnetic coil;
A plunger movable along a central axis of the electromagnetic coil;
an attractor fixed to the valve body and capable of attracting the plunger by the electromagnetic force of the electromagnetic coil;
a first coil spring and a second coil spring that bias the pilot valve body in a direction away from the pilot valve port;
having
When a gap between the plunger and the attractor in the central axial direction is equal to or smaller than a predetermined value, the pilot valve body is biased by the first coil spring and the second coil spring,
When the gap is greater than the predetermined value, the pilot valve element is biased by the first coil spring.

本開示によれば、小型で高差圧でも開閉可能な電磁弁を提供することができる。 This disclosure makes it possible to provide a small solenoid valve that can be opened and closed even under high differential pressure.

本開示の実施形態に係る電磁弁の非通電時における縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when not energized. 本開示の実施形態に係る電磁弁の通電時における縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when energized; 本開示の実施形態に係る電磁弁の非通電時における部分縦断面図である。FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when not energized. 本開示の実施形態に係る電磁弁の通電時における部分縦断面図である。FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when energized; 参考例に係る電磁弁のギャップと荷重の関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the gap and the load of the solenoid valve according to the reference example. 本開示の実施形態に係る電磁弁のギャップと荷重の関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between a gap and a load of a solenoid valve according to an embodiment of the present disclosure.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された構成と同一の参照番号を有する構成については、説明の便宜上、その説明は省略する。なお、以下の実施形態の説明において、上下方向は、図1~4の紙面内における方向を示すものであり、これによって本開示の技術的範囲を狭める解釈が為されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For the sake of convenience, descriptions of configurations having the same reference numbers as configurations already described in the description of the embodiments will be omitted. In the description of the embodiments below, the up and down directions refer to the directions within the paper plane of Figures 1 to 4, and are not intended to narrow the technical scope of the present disclosure.

<電磁弁の内部構造>
図1、2を用いて、電磁弁の内部構造について説明する。図1は、本開示の実施形態に係る電磁弁の非通電時における縦断面図である。図2は、本開示の実施形態に係る電磁弁の通電時における縦断面図である。
<Internal structure of solenoid valve>
The internal structure of the solenoid valve will be described with reference to Figures 1 and 2. Figure 1 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when not energized. Figure 2 is a vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when energized.

図1、2に示すように、本実施例の電磁弁1は、高圧冷媒などの流体を制御するパイロット式電磁弁であり、弁本体10と、主弁体20と、パイロット弁体30と、駆動部40と、を有する。弁本体10と、主弁体20と、パイロット弁体30と、駆動部40は、中心軸方向Yに同軸に設けられている。 As shown in Figures 1 and 2, the solenoid valve 1 of this embodiment is a pilot-operated solenoid valve that controls a fluid such as a high-pressure refrigerant, and has a valve body 10, a main valve element 20, a pilot valve element 30, and a drive unit 40. The valve body 10, the main valve element 20, the pilot valve element 30, and the drive unit 40 are arranged coaxially in the central axis direction Y.

弁本体10は、中心軸方向Yに延びる略円筒状の部材であり、主弁体20が収容される内部空間を有する。内部空間は、主弁体20によって、主弁体20よりも下方に位置する主弁室11と、主弁体20よりも上方に位置する背圧室21と、に区切られている。弁本体10は、主弁室11に左右方向に連通する流入路12と、主弁室11から下方向に延びる流出路13を有する。流出路13の開口部には、流出路13を囲むように、主弁室11に向かって突出した円筒状の主弁座14が形成されている。 The valve body 10 is a substantially cylindrical member extending in the central axis direction Y, and has an internal space in which the main valve body 20 is housed. The internal space is divided by the main valve body 20 into a main valve chamber 11 located below the main valve body 20, and a back pressure chamber 21 located above the main valve body 20. The valve body 10 has an inlet passage 12 that communicates with the main valve chamber 11 in the left-right direction, and an outlet passage 13 that extends downward from the main valve chamber 11. A cylindrical main valve seat 14 is formed at the opening of the outlet passage 13, surrounding the outlet passage 13 and protruding toward the main valve chamber 11.

主弁体20は、中心軸方向Yに延びる略円筒形状であり、弁本体10の内部空間内を上下方向に移動可能に設けられている。主弁体20は、主弁座14に着座又は離間することで流出路13を開閉可能である。そのため、流入路12から流入した流体は、主弁体20が開弁状態の場合、主弁室11を経由して流出路13へと流出し、主弁体20が閉弁状態の場合、流出路13へと流出せずに主弁室11で留まる。 The main valve body 20 has a generally cylindrical shape extending in the central axis direction Y, and is arranged to be movable up and down within the internal space of the valve body 10. The main valve body 20 can open and close the outflow passage 13 by being seated on or separated from the main valve seat 14. Therefore, when the main valve body 20 is in an open state, the fluid that flows in from the inlet passage 12 flows out into the outflow passage 13 via the main valve chamber 11, and when the main valve body 20 is in a closed state, the fluid remains in the main valve chamber 11 without flowing out into the outflow passage 13.

主弁体20は、上下方向に延びるパイロット流入路22を有する。主弁室11に流入した流体の一部は、パイロット流入路22を経由して、背圧室21に流入する。また、主弁体20は、上下方向に延びるパイロット流出路23を有する。パイロット流出路23は、背圧室21側にパイロット弁口25を有する。主弁体20の上面には、パイロット弁口25を囲むようにパイロット弁座24が形成されている。 The main valve body 20 has a pilot inlet passage 22 that extends in the vertical direction. A portion of the fluid that flows into the main valve chamber 11 flows into the back pressure chamber 21 via the pilot inlet passage 22. The main valve body 20 also has a pilot outlet passage 23 that extends in the vertical direction. The pilot outlet passage 23 has a pilot valve port 25 on the back pressure chamber 21 side. A pilot valve seat 24 is formed on the upper surface of the main valve body 20 so as to surround the pilot valve port 25.

パイロット弁体30は、略円柱形状であり、パイロット弁座24に着座又は離間することでパイロット弁口25を開閉可能である。また、パイロット弁体30は、吸引子44の内部に配置され、弁軸43を介してプランジャ42に接続されている。パイロット弁口25が開弁状態の場合、背圧室21内の流体はパイロット流出路23へと流出し、パイロット弁口25が閉弁状態の場合、背圧室21内の流体はパイロット流出路23へと流出せずに背圧室21で留まる。 The pilot valve body 30 has a generally cylindrical shape and can open and close the pilot valve port 25 by seating on or separating from the pilot valve seat 24. The pilot valve body 30 is disposed inside the suction element 44 and is connected to the plunger 42 via the valve shaft 43. When the pilot valve port 25 is in an open state, the fluid in the back pressure chamber 21 flows out to the pilot outlet passage 23, and when the pilot valve port 25 is in a closed state, the fluid in the back pressure chamber 21 remains in the back pressure chamber 21 without flowing out to the pilot outlet passage 23.

駆動部40は、電磁コイル41と、プランジャ42と、弁軸43と、吸引子44と、円筒支持部49と、を有する。プランジャ42は、電磁コイル41の内側に円筒支持部49によって上下方向に移動可能に支持されている。吸引子44は、略円筒形状を有し、プランジャ42と上下方向に対向するように配置され、円筒支持部49及び弁本体10によって固定支持されている。弁軸43は、中心軸方向Yに延びる略円柱形状を有し、弁軸43の上部がプランジャ42に固定されていて、弁軸43の下部が吸引子44の内部に上下方向に移動可能に配置されている。電磁コイル41は不図示の外部電源に接続されており、電磁コイル41に駆動電流を流すことでプランジャ42と吸引子44とが互いに引き寄せられる電磁力を発生させる。図2に示すように、電磁力によりプランジャ42は吸引子44側へと引き下げられて、弁軸43を介してパイロット弁体30を押し下げて、パイロット弁口25を閉弁することができる。このとき、プランジャ42と吸引子44との間の中心軸方向Yの距離をギャップGと定義すると、ギャップGは小さくなる。 The drive unit 40 has an electromagnetic coil 41, a plunger 42, a valve shaft 43, an attractor 44, and a cylindrical support part 49. The plunger 42 is supported by the cylindrical support part 49 inside the electromagnetic coil 41 so as to be movable in the vertical direction. The attractor 44 has a substantially cylindrical shape, is arranged so as to face the plunger 42 in the vertical direction, and is fixed and supported by the cylindrical support part 49 and the valve body 10. The valve shaft 43 has a substantially cylindrical shape extending in the central axis direction Y, and the upper part of the valve shaft 43 is fixed to the plunger 42, and the lower part of the valve shaft 43 is arranged inside the attractor 44 so as to be movable in the vertical direction. The electromagnetic coil 41 is connected to an external power source (not shown), and an electromagnetic force is generated that attracts the plunger 42 and the attractor 44 to each other by passing a drive current through the electromagnetic coil 41. As shown in FIG. 2, the plunger 42 is pulled down toward the attractor 44 by the electromagnetic force, which pushes down the pilot valve body 30 via the valve shaft 43, thereby closing the pilot valve port 25. At this time, if the distance in the central axis direction Y between the plunger 42 and the attractor 44 is defined as the gap G, the gap G becomes smaller.

吸引子44とパイロット弁体30との間の空間には、中心軸方向Yに伸縮可能な円筒状の第一コイルばね46a、第二コイルばね46bが設けられている。第一コイルばね46a、第二コイルばね46bは、ともにパイロット弁体30をパイロット弁口25から離間する離間方向に付勢する。また、第二コイルばね46bは、第一コイルばね46aよりも径方向外側に位置し、第一コイルばね46a、第二コイルばね46bの少なくとも一部が、中心軸方向Yに直交する方向Xから見て重なるように配置されている。 In the space between the suction element 44 and the pilot valve body 30, a cylindrical first coil spring 46a and a second coil spring 46b that are expandable and contractible in the central axis direction Y are provided. The first coil spring 46a and the second coil spring 46b both urge the pilot valve body 30 in a direction away from the pilot valve port 25. The second coil spring 46b is located radially outward of the first coil spring 46a, and is arranged such that at least a portion of the first coil spring 46a and the second coil spring 46b overlap when viewed from a direction X perpendicular to the central axis direction Y.

パイロット弁口25が閉弁状態から開弁状態に移行する際、背圧室21に流体が流入されており、背圧室21とパイロット流出路23との差圧ΔPが生じる。そのため、差圧ΔPがあってもパイロット弁口25を開弁できるように、差圧ΔPよりも大きい付勢力でパイロット弁体30を離間方向に付勢する必要がある。そのため、上記のように、吸引子44の内部に、第一コイルばね46a、第二コイルばね46bが設けられている。 When the pilot valve port 25 transitions from a closed state to an open state, fluid flows into the back pressure chamber 21, and a pressure difference ΔP occurs between the back pressure chamber 21 and the pilot outlet passage 23. Therefore, in order to be able to open the pilot valve port 25 even with the pressure difference ΔP, it is necessary to bias the pilot valve body 30 in the separation direction with a biasing force greater than the pressure difference ΔP. For this reason, as described above, the first coil spring 46a and the second coil spring 46b are provided inside the suction element 44.

<コイルばねの組付け構造>
次に、図3、4を用いて、第一コイルばね46a、第二コイルばね46bの組付け構造について詳細に説明する。図3は、本開示の実施形態に係る電磁弁の非通電時における部分縦断面図である。図4は、本開示の実施形態に係る電磁弁の通電時における部分縦断面図である。
<Coil spring assembly structure>
Next, the assembly structure of the first coil spring 46a and the second coil spring 46b will be described in detail with reference to Figures 3 and 4. Figure 3 is a partial vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when de-energized. Figure 4 is a partial vertical cross-sectional view of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure when energized.

図3、4に示すように、パイロット弁体30は、略円柱形状であり、中心軸方向Yに沿って互いに径が異なる小径部30aと、中径部30bと、大径部30cと、を有する。小径部30aの内径は中径部30bの内径よりも小さく、中径部30bの内径は大径部30cの内径よりも小さい。小径部30aと、中径部30bと、大径部30cは、下方から上方に向かって連続している。また、パイロット弁体30は、小径部30aと中径部30bの境界において下方を臨む第一段差面31を有し、中径部30bと大径部30cの境界において下方を臨む第二段差面32を有する。中心軸方向Yにおいて、第一段差面31は第二段差面32よりもパイロット弁口25側に位置し、中心軸方向Yに直交する方向Xにおいて、第一段差面31は第二段差面32よりも径方向内側に位置する。 3 and 4, the pilot valve body 30 has a generally cylindrical shape and includes a small diameter portion 30a, a medium diameter portion 30b, and a large diameter portion 30c, each of which has a different diameter along the central axis direction Y. The inner diameter of the small diameter portion 30a is smaller than the inner diameter of the medium diameter portion 30b, and the inner diameter of the medium diameter portion 30b is smaller than the inner diameter of the large diameter portion 30c. The small diameter portion 30a, the medium diameter portion 30b, and the large diameter portion 30c are continuous from the bottom to the top. The pilot valve body 30 also has a first step surface 31 facing downward at the boundary between the small diameter portion 30a and the medium diameter portion 30b, and a second step surface 32 facing downward at the boundary between the medium diameter portion 30b and the large diameter portion 30c. In the central axis direction Y, the first step surface 31 is located closer to the pilot valve port 25 than the second step surface 32, and in the direction X perpendicular to the central axis direction Y, the first step surface 31 is located radially inward than the second step surface 32.

図3、4に示すように、吸引子44は、内側面において、中心軸方向Yに沿って互いに径が異なる第一内側面44aと、第二内側面44bと、第三内側面44cと、を有する。第一内側面44aの内径は第二内側面44bの内径よりも大きく、第二内側面44bの内径は第三内側面44cの内径よりも大きい。第一内側面44aと、第二内側面44bと、第三内側面44cは、下方から上方に向かって連続している。また、吸引子44は、第一内側面44aと第二内側面44bの境界において、下方を臨む第三段差面45を有する。 3 and 4, the suction element 44 has a first inner surface 44a, a second inner surface 44b, and a third inner surface 44c that have different diameters along the central axis direction Y. The inner diameter of the first inner surface 44a is larger than the inner diameter of the second inner surface 44b, and the inner diameter of the second inner surface 44b is larger than the inner diameter of the third inner surface 44c. The first inner surface 44a, the second inner surface 44b, and the third inner surface 44c are continuous from the bottom to the top. In addition, the suction element 44 has a third step surface 45 facing downward at the boundary between the first inner surface 44a and the second inner surface 44b.

吸引子44の内部空間には、支持部材47cが設けられている。支持部材47cは、第二コイルばね46bより径が大きいリング形状の板部材であって、吸引子44の底部48によって固定支持される。支持部材47cは、第一コイルばね46a、第二コイルばね46bの下端を支持する。そのため、第一コイルばね46a及び第二コイルばね46bの下端は、支持部材47cを介して弁本体10に当接される。 A support member 47c is provided in the internal space of the attractor 44. The support member 47c is a ring-shaped plate member with a diameter larger than that of the second coil spring 46b, and is fixed and supported by the bottom 48 of the attractor 44. The support member 47c supports the lower ends of the first coil spring 46a and the second coil spring 46b. Therefore, the lower ends of the first coil spring 46a and the second coil spring 46b are abutted against the valve body 10 via the support member 47c.

また、吸引子44の内部空間には、第一ばね受部材47aと、第二ばね受部材47bが設けられている。第一ばね受部材47aは、第一コイルばね46aより外径が大きいリング形状であって、第一コイルばね46aとパイロット弁体30の第一段差面31との間に設けられている。第二ばね受部材47bは、第二コイルばね46bより外径が大きいリング形状であって、第二コイルばね46bと吸引子44の第三段差面45との間に設けられている。第二ばね受部材47bの内径は、中径部30bの径よりも大きく、大径部30cの径よりも小さいため、第二ばね受部材の内周側が第二段差面32に、第二ばね受部材の外周側が第三段差面45に当接し得る構成となっている。そのため、第一コイルばね46aの上端は、第一ばね受部材47aを介してパイロット弁体30に当接され、第二コイルばね46bの上端は、第二ばね受部材47bを介してパイロット弁体30又は吸引子44に当接される。 In addition, a first spring receiving member 47a and a second spring receiving member 47b are provided in the internal space of the suction member 44. The first spring receiving member 47a is ring-shaped with an outer diameter larger than that of the first coil spring 46a, and is provided between the first coil spring 46a and the first step surface 31 of the pilot valve body 30. The second spring receiving member 47b is ring-shaped with an outer diameter larger than that of the second coil spring 46b, and is provided between the second coil spring 46b and the third step surface 45 of the suction member 44. The inner diameter of the second spring receiving member 47b is larger than the diameter of the medium diameter portion 30b and smaller than the diameter of the large diameter portion 30c, so that the inner peripheral side of the second spring receiving member can abut against the second step surface 32, and the outer peripheral side of the second spring receiving member can abut against the third step surface 45. Therefore, the upper end of the first coil spring 46a abuts against the pilot valve body 30 via the first spring bearing member 47a, and the upper end of the second coil spring 46b abuts against the pilot valve body 30 or the attractor 44 via the second spring bearing member 47b.

図3に示すように、電磁弁の非通電時では、電磁コイル41の電磁力が発生しておらず、プランジャ42は吸引子44側へと引き下げられていない。そのため、ギャップGは所定値Gthよりも大きくなり、パイロット弁体30は押し下げられず、パイロット弁口25は開弁状態となる。このとき、中心軸方向Yにおいて、第二段差面32は、第三段差面45よりもプランジャ42側に位置し、第二ばね受部材47bは、第二段差面32に当接せず、第三段差面45に当接する。つまり、第一コイルばね46aは、パイロット弁体30をパイロット弁口25から離間する離間方向に付勢するが、第二コイルばね46bは、パイロット弁体30を付勢しない。なお、所定値Gthは第二ばね受け部材49bがパイロット弁体30の第二段差面32に当接を開始するときのギャップGである。 As shown in FIG. 3, when the solenoid valve is not energized, the electromagnetic coil 41 does not generate an electromagnetic force, and the plunger 42 is not pulled down toward the attractor 44. Therefore, the gap G becomes larger than the predetermined value Gth, the pilot valve body 30 is not pushed down, and the pilot valve port 25 is in an open state. At this time, in the central axis direction Y, the second step surface 32 is located closer to the plunger 42 than the third step surface 45, and the second spring receiving member 47b does not abut against the second step surface 32 but abuts against the third step surface 45. In other words, the first coil spring 46a biases the pilot valve body 30 in a direction away from the pilot valve port 25, but the second coil spring 46b does not bias the pilot valve body 30. The predetermined value Gth is the gap G when the second spring receiving member 49b starts to abut against the second step surface 32 of the pilot valve body 30.

図4に示すように、電磁弁の通電時では、電磁コイル41の電磁力が発生し、プランジャ42は吸引子44側へと引き下げられる。そのため、ギャップGは所定値Gthよりも小さくなり、パイロット弁体30は押し下げられる。このとき、中心軸方向Yにおいて、第二段差面32は、第三段差面45よりもパイロット弁口25側に位置し、第二ばね受部材47bは、第三段差面45に当接せず、第二段差面32に当接する。つまり、第一コイルばね46a及び第二コイルばね46bは、それぞれパイロット弁体30をパイロット弁口25から離間する離間方向に付勢する。 As shown in FIG. 4, when the solenoid valve is energized, the electromagnetic force of the electromagnetic coil 41 is generated, and the plunger 42 is pulled down toward the attractor 44. As a result, the gap G becomes smaller than the predetermined value Gth, and the pilot valve body 30 is pushed down. At this time, in the central axis direction Y, the second step surface 32 is located closer to the pilot valve port 25 than the third step surface 45, and the second spring receiving member 47b does not abut against the third step surface 45 but abuts against the second step surface 32. In other words, the first coil spring 46a and the second coil spring 46b each urge the pilot valve body 30 in a direction away from the pilot valve port 25.

このように、本実施形態に係る電磁弁は、ギャップGが所定値Gth以下の場合、パイロット弁体30が第一コイルばね46a及び第二コイルばね46bによって付勢され、ギャップGが所定値Gthより大きい場合、パイロット弁体30が第一コイルばね46aによって付勢される。より詳細には、パイロット弁体30は、第一段差面31において、第一ばね受部材47aを介して第一コイルばね46aによってパイロット弁口25から離間する離間方向に付勢される。また、ギャップGが所定値Gth以下の場合、パイロット弁体30は、第二段差面32において、第二ばね受部材47bの内周側を介して第二コイルばね46bによってパイロット弁口25から離間する離間方向に付勢される。ギャップGが所定値Gthより大きい場合、第二ばね受部材47bの外周側が第三段差面45に当接することにより、パイロット弁体30は第二コイルばね46bによって離間方向に付勢されない。 In this way, in the solenoid valve according to this embodiment, when the gap G is equal to or less than the predetermined value Gth, the pilot valve body 30 is biased by the first coil spring 46a and the second coil spring 46b, and when the gap G is greater than the predetermined value Gth, the pilot valve body 30 is biased by the first coil spring 46a. More specifically, the pilot valve body 30 is biased in a direction away from the pilot valve port 25 by the first coil spring 46a via the first spring receiving member 47a at the first step surface 31. Also, when the gap G is equal to or less than the predetermined value Gth, the pilot valve body 30 is biased in a direction away from the pilot valve port 25 by the second coil spring 46b via the inner peripheral side of the second spring receiving member 47b at the second step surface 32. When the gap G is greater than the predetermined value Gth, the outer periphery of the second spring receiving member 47b abuts against the third step surface 45, and the pilot valve body 30 is not biased in the separation direction by the second coil spring 46b.

<パイロット弁体にかかる荷重>
本実施形態に係る電磁弁のパイロット弁体にかかる荷重について説明するために、まず、参考例に係るの電磁弁のパイロット弁体にかかる荷重について図5を用いて説明する。参考例にかかる電磁弁は、本実施形態の電磁弁において第一コイルばね46a及び第二コイルばね46bのうち第一コイルばね46aのみを備える構成である。図5は、参考例に係る電磁弁のギャップと荷重の関係を示すグラフである。図5において、横軸にギャップGを、縦軸にパイロット弁体30にかかる荷重Fを示す。
<Load on pilot valve>
In order to explain the load applied to the pilot valve body of the solenoid valve according to this embodiment, first, the load applied to the pilot valve body of the solenoid valve according to the reference example will be explained with reference to Fig. 5. The solenoid valve according to the reference example is configured to include only the first coil spring 46a out of the first coil spring 46a and the second coil spring 46b in the solenoid valve of this embodiment. Fig. 5 is a graph showing the relationship between the gap and the load of the solenoid valve according to the reference example. In Fig. 5, the horizontal axis shows the gap G, and the vertical axis shows the load F applied to the pilot valve body 30.

参考例に係る電磁弁において、パイロット弁体30には、プランジャ42と吸引子44の間の吸引力SFによるパイロット弁口25側への荷重と、第一コイルばね46aの弾性力S1によるプランジャ42側への荷重がかかる。図5に示すように、ギャップGが小さくなると、吸引力SFは非線形に増加し、弾性力S1は線形に増加する。パイロット弁体30がパイロット弁口25を開弁するためには、常に吸引力SFが弾性力S1よりも大きい必要がある。 In the solenoid valve according to the reference example, the pilot valve body 30 is subjected to a load on the pilot valve port 25 side due to the suction force SF between the plunger 42 and the attractor 44, and a load on the plunger 42 side due to the elastic force S1 of the first coil spring 46a. As shown in FIG. 5, when the gap G becomes smaller, the suction force SF increases nonlinearly and the elastic force S1 increases linearly. In order for the pilot valve body 30 to open the pilot valve port 25, the suction force SF must always be greater than the elastic force S1.

ここで、パイロット弁口25が閉弁状態から開弁状態に移行する際の背圧室21とパイロット流出路23との差圧ΔPが大きい場合、パイロット弁口25を開弁できるように、第一コイルばね46aの弾性係数を大きくして弾性力S1を弾性力S1’のように大きくすることが考えられる。しかし、第一コイルばね46aの弾性力を大きくすると、図5に示すように、吸引力SFよりも弾性力S1’の方が大きくなる区間Tが生じてしまい、パイロット弁口25を閉弁できない。したがって、第一コイルばね46aの弾性力を大きくするためには、プランジャ42と吸引子44の間の吸引力SFも大きくする必要があり、電磁弁が大型化してしまう。 Here, if the pressure difference ΔP between the back pressure chamber 21 and the pilot outflow passage 23 is large when the pilot valve port 25 transitions from a closed state to an open state, it is possible to increase the elastic coefficient of the first coil spring 46a to increase the elastic force S1 to the elastic force S1' so that the pilot valve port 25 can be opened. However, if the elastic force of the first coil spring 46a is increased, as shown in FIG. 5, a section T is created in which the elastic force S1' is greater than the suction force SF, and the pilot valve port 25 cannot be closed. Therefore, in order to increase the elastic force of the first coil spring 46a, the suction force SF between the plunger 42 and the suction element 44 must also be increased, which would result in an increase in the size of the solenoid valve.

次に、本実施形態に係る電磁弁のパイロット弁体にかかる荷重について図6を用いて説明する。図6は、本開示の実施形態に係る電磁弁のギャップと荷重の関係を示すグラフである。図6において、横軸にギャップGを、縦軸にパイロット弁体30にかかる荷重Fを示す。 Next, the load applied to the pilot valve body of the solenoid valve according to this embodiment will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the gap and the load of the solenoid valve according to the embodiment of the present disclosure. In FIG. 6, the horizontal axis shows the gap G, and the vertical axis shows the load F applied to the pilot valve body 30.

本開示の実施形態に係る電磁弁1において、パイロット弁体30には、プランジャ42と吸引子44の間の吸引力SFによるパイロット弁口25側への荷重と、第一コイルばね46aの弾性力S1及び第二コイルばね46bの弾性力S2によるプランジャ42側への荷重がかかる。図6に示すように、第一コイルばね46aは全ストロークで弾性力S1を発揮するが、第二コイルばね46bはギャップGが所定値Gth以下の場合に弾性力S2を発揮する。そのため、ギャップGが所定値Gthより大きい区間では弾性力を弾性力S1に抑えて、ギャップGが0以上Gth以下の区間では弾性力を弾性力S1+S2に大きくすることができる。ここで、少なくともギャップGが0以上Gth以下の区間において、第一コイルばね46aの弾性係数は、第二コイルばね46bの弾性係数よりも小さくてもよい。なお、図5、6において、ギャップG1は電磁弁1が閉弁されたときのギャップGを、ギャップG2は電磁弁1が開弁となったときのギャップGを示す。また、第一コイルばね46aの全ストロークとは、電磁弁1の開弁状態から閉弁状態に遷移するまでの第一コイルばね46aの圧縮長さを意味する。 In the solenoid valve 1 according to the embodiment of the present disclosure, the pilot valve body 30 is subjected to a load on the pilot valve port 25 side due to the suction force SF between the plunger 42 and the suction element 44, and a load on the plunger 42 side due to the elastic force S1 of the first coil spring 46a and the elastic force S2 of the second coil spring 46b. As shown in FIG. 6, the first coil spring 46a exerts the elastic force S1 at the full stroke, while the second coil spring 46b exerts the elastic force S2 when the gap G is equal to or less than a predetermined value Gth. Therefore, the elastic force can be suppressed to the elastic force S1 in the range where the gap G is greater than the predetermined value Gth, and the elastic force can be increased to the elastic force S1+S2 in the range where the gap G is equal to or greater than 0 and equal to or less than Gth. Here, the elastic coefficient of the first coil spring 46a may be smaller than the elastic coefficient of the second coil spring 46b at least in the range where the gap G is equal to or greater than 0 and equal to or less than Gth. 5 and 6, gap G1 indicates the gap G when the solenoid valve 1 is closed, and gap G2 indicates the gap G when the solenoid valve 1 is open. Also, the full stroke of the first coil spring 46a refers to the compression length of the first coil spring 46a until the solenoid valve 1 transitions from an open state to a closed state.

このように、パイロット弁口25が閉弁状態から開弁状態に移行する際、背圧室21とパイロット流出路23との差圧ΔPが大きい場合でも、パイロット弁口25を開弁することが可能であり、コイルばねのパイロット弁体30への付勢力は吸引子44の吸引力SFより常に小さいため、吸引力SFを大きくする必要がない。したがって、電磁弁1を大型化することなく、パイロット弁口25を開閉することができる。 In this way, when the pilot valve port 25 transitions from a closed state to an open state, it is possible to open the pilot valve port 25 even if the pressure difference ΔP between the back pressure chamber 21 and the pilot outflow passage 23 is large, and since the biasing force of the coil spring on the pilot valve body 30 is always smaller than the suction force SF of the suction element 44, there is no need to increase the suction force SF. Therefore, the pilot valve port 25 can be opened and closed without increasing the size of the solenoid valve 1.

以上、本開示の実施形態について説明をしたが、本開示の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本開示の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。 Although the embodiment of the present disclosure has been described above, it goes without saying that the technical scope of the present disclosure should not be interpreted as being limited by the description of the present embodiment. The present embodiment is merely an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications of the embodiment are possible within the scope of the invention described in the claims. The technical scope of the present disclosure should be determined based on the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1:電磁弁
10:弁本体
11:主弁室
12:流入路
13:流出路
14:主弁座
20:主弁体
21:背圧室
22:パイロット流入路
23:パイロット流出路
24:パイロット弁座
25:パイロット弁口
30:パイロット弁体
30a:小径部
30b:中径部
30c:大径部
31:第一段差面
32:第二段差面
40:駆動部
41:電磁コイル
42:プランジャ
43:弁軸
44:吸引子
44a:第一内側面
44b:第二内側面
44c:第三内側面
45:第三段差面
46a:第一コイルばね
46b:第二コイルばね
47a:第一ばね受部材
47b:第二ばね受部材
47c:支持部材
48:底部
49:円筒支持部
1: Solenoid valve 10: Valve body 11: Main valve chamber 12: Inlet passage 13: Outlet passage 14: Main valve seat 20: Main valve body 21: Back pressure chamber 22: Pilot inlet passage 23: Pilot outlet passage 24: Pilot valve seat 25: Pilot valve port 30: Pilot valve body 30a: Small diameter section 30b: Medium diameter section 30c: Large diameter section 31: First step surface 32: Second step surface 40: Drive section 41: Solenoid coil 42: Plunger 43: Valve shaft 44: Attractor 44a: First inner surface 44b: Second inner surface 44c: Third inner surface 45: Third step surface 46a: First coil spring 46b: Second coil spring 47a: First spring bearing member 47b: Second spring bearing member 47c: Support member 48: Bottom 49: Cylindrical support section

Claims (7)

主弁室に連通する流入路、前記主弁室内に配置された主弁座、及び流出路を備えた弁本体と、
パイロット弁口を備え、前記主弁座に着座又は離間することで前記流出路を開閉可能である主弁体と、
前記パイロット弁口を開閉可能なパイロット弁体と、
前記パイロット弁体を駆動可能な駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
電磁コイルと、
前記電磁コイルの中心軸方向に移動可能なプランジャと、
前記弁本体に固定され、前記電磁コイルの電磁力により前記プランジャを吸引可能な吸引子と、
前記パイロット弁体を前記パイロット弁口から離間する離間方向に付勢する第一コイルばね及び第二コイルばねと、
を有し、
前記プランジャと前記吸引子との間の前記中心軸方向の距離であるギャップが所定値以下の場合、前記パイロット弁体は前記第一コイルばね及び前記第二コイルばねによって付勢され、
前記ギャップが前記所定値より大きい場合、前記パイロット弁体は前記第一コイルばねによって付勢されることを特徴とする電磁弁。
a valve body including an inlet passage communicating with a main valve chamber, a main valve seat disposed within the main valve chamber, and an outlet passage;
a main valve body that is provided with a pilot valve port and is capable of opening and closing the outflow path by being seated on or separated from the main valve seat;
a pilot valve body capable of opening and closing the pilot valve port;
a drive unit capable of driving the pilot valve body;
Equipped with
The drive unit is
An electromagnetic coil;
A plunger movable along a central axis of the electromagnetic coil;
an attractor fixed to the valve body and capable of attracting the plunger by the electromagnetic force of the electromagnetic coil;
a first coil spring and a second coil spring that bias the pilot valve body in a direction away from the pilot valve port;
having
When a gap between the plunger and the attractor in the central axial direction is equal to or smaller than a predetermined value, the pilot valve body is biased by the first coil spring and the second coil spring,
When the gap is larger than the predetermined value, the pilot valve element is biased by the first coil spring.
前記第一コイルばねは、全ストロークで弾性力を発揮し、
前記第二コイルばねは、前記ギャップが前記所定値以下の場合に弾性力を発揮する、請求項1に記載の電磁弁。
The first coil spring exerts an elastic force over a full stroke,
The solenoid valve according to claim 1 , wherein the second coil spring exerts an elastic force when the gap is equal to or smaller than the predetermined value.
前記第一コイルばね及び前記第二コイルばねは、少なくとも一部が前記中心軸方向に直交する方向から見て重なるように配置されている、請求項1に記載の電磁弁。 The solenoid valve according to claim 1, wherein the first coil spring and the second coil spring are arranged so that at least a portion of them overlap when viewed from a direction perpendicular to the central axis direction. 前記第一コイルばねの弾性係数は、前記第二コイルばねの弾性係数よりも小さい、請求項1に記載の電磁弁。 The solenoid valve according to claim 1, wherein the elastic modulus of the first coil spring is smaller than the elastic modulus of the second coil spring. 前記駆動部は、前記第一コイルばねの弾性力を受けるリング形状の第一ばね受部材と、前記第二コイルばねの弾性力を受けるリング形状の第二ばね受部材と、を有し、
前記パイロット弁体は、前記第一ばね受部材が当接される第一段差面と、前記第一段差面より外側に位置し、前記第二ばね受部材の内周側が当接される第二段差面と、を有し、
前記吸引子は、前記第二ばね受部材の外周側が当接される第三段差面を有し、
前記パイロット弁体は、
前記第一段差面において、前記第一ばね受部材を介して前記第一コイルばねによって前記離間方向に付勢され、
前記ギャップが所定値以下の場合、前記第二段差面において、前記第二ばね受部材の内周側を介して前記第二コイルばねによって前記離間方向に付勢され、
前記ギャップが前記所定値より大きい場合、前記第二ばね受部材の外周側が前記第三段差面に当接することにより、前記第二コイルばねによって前記離間方向に付勢されない、請求項1に記載の電磁弁。
the drive unit includes a ring-shaped first spring receiving member that receives an elastic force of the first coil spring, and a ring-shaped second spring receiving member that receives an elastic force of the second coil spring,
the pilot valve body has a first step surface against which the first spring bearing member abuts, and a second step surface that is located outside the first step surface and against which an inner peripheral side of the second spring bearing member abuts,
the suction element has a third step surface against which an outer circumferential side of the second spring receiving member abuts,
The pilot valve body is
the first step surface is biased in the separating direction by the first coil spring via the first spring receiving member,
When the gap is equal to or smaller than a predetermined value, the second step surface is biased in the separating direction by the second coil spring via an inner peripheral side of the second spring receiving member,
2. The solenoid valve according to claim 1, wherein when the gap is larger than the predetermined value, an outer circumferential side of the second spring receiving member abuts against the third step surface, and is not biased in the separating direction by the second coil spring.
前記電磁コイルの通電時に、前記第二段差面は前記第三段差面よりも前記パイロット弁口側に位置し、
前記電磁コイルの非通電時に、前記第二段差面は前記第三段差面よりも前記プランジャ側に位置する、請求項5に記載の電磁弁。
When the electromagnetic coil is energized, the second step surface is located closer to the pilot valve port than the third step surface,
The solenoid valve according to claim 5 , wherein the second step surface is located closer to the plunger than the third step surface when the electromagnetic coil is not energized.
前記駆動部は、前記第一コイルばね及び前記第二コイルばねを支持するリング形状の支持部材を有し、
前記第一コイルばね及び前記第二コイルばねは、前記支持部材を介して、前記弁本体に当接されている、請求項1に記載の電磁弁。
the driving unit has a ring-shaped support member that supports the first coil spring and the second coil spring,
The solenoid valve according to claim 1 , wherein the first coil spring and the second coil spring are in contact with the valve body via the support member.
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