JPH0626588A - ソレノイド弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造を簡単にしてコストを削減した弁を提供
する。 【構成】 スリーブ・アセンブリは、管状セクションの
残りの部分と一体成形された、第１の広がった端部と、
第２との端部を備える管状セクションである。この広が
った端部には、ソレノイド弁本体のカップ状凹所のねじ
山とかみ合う雄ねじが形成されている。この広がった第
１の端部には、さらに、本体のカップ状凹所とスリーブ
部材の間でガスケットを圧縮するためのガスケット座が
設けられている。磁性材料からなる磁束プレートが、ス
リーブ・アセンブリまわりの電気コイルと本体の間に配
置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動式弁またはソレノ
イド弁に関するものである。とりわけ、本発明は、改良
形スリーブ・アセンブリを組み込んだソレノイド弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ソレノイド弁は、当該技術において十分
に発達したものである。基本的なソレノイド弁は、電気
コイルに電流が加えられると（弁が「付勢される」
と）、プランジャが、オリフィスを開くか、あるいは密
閉し、それによって、流体の流れを制御するように構成
された電磁石である。最も単純なソレノイド弁は、４つ
の基本的な機能部品、すなわち、ソレノイド・コイル、
弁本体、スリーブ・アセンブリ、及びプランジャまたは
電機子を備えている。該コイルは、一方の端部に柔軟な
合成材料の挿入物を備えるプランジャを包囲している。
弁本体は、プランジャの挿入物によって密閉されるオリ
フィスを備えている。オリフィスは、プランジャの移動
によって開閉される。コイルは、付勢されるとプランジ
ャを移動させる。コイルを消勢すると、プランジャは、
バネによって、元の位置に戻る。コイルに電流を流すと
そのまわりに磁界が発生する。この磁界の強さは、流れ
る電流の量と、線の巻き数とによって決まる。

【０００３】先行技術のスリーブ・アセンブリは、第１
の端部品である磁性ステンレス鋼のフランジに溶接され
た、全体に非磁性ステンレス鋼で製造された管から構成
される。第１の端部品は、本体にねじ込まれて、本体を
スリーブに対して密閉するようになっている。スリーブ
の縦軸には、その軸に沿って移動して、弁を開閉するプ
ランジャが配置されている。スリーブのもう一方の端に
は、管に溶接された第２の端部品が設けられている。第
２の端部品であるストップは、ソレノイドの付勢時に生
じる磁気経路を形成する、磁気抵抗の小さい経路の一部
をなしている。先行技術の３部品によるスリーブ・アセ
ンブリは、比較的複雑な構造であり、故障の可能性がつ
きまとう。３部品によるスリーブ・アセンブリのため、
スリーブがフランジに溶接で接合されるが、その溶接に
よる接合部が弱くなる可能性がある。一般的なソレノイ
ド弁の構成では、この第１の接合部に２つの力が加えら
れる可能性がある。第１に、スリーブ・アセンブリは、
吸い込みポートを通って流れる流体を納めた加圧室の一
部を形成している。ＵＬ規格及びＣＳＡ規格は、弁の定
格圧力の５倍の圧力にたえるスリーブ・アセンブリを要
求している。第２に、いくつかの一般的な弁の構成で
は、スリーブ・アセンブリは、本体及びソレノイド・コ
イルを所定の位置に保持するためにしばしば利用され、
この構成によって、溶接部分に一定の静圧が加えられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】出願人による本発明の
目的は、管とフランジの間の溶接された接合部を排除
し、この単純化された構成によって、ソレノイド弁の強
度を増し、コストを削減する可能性を付与することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸の中心に配
置されるねじ付きのカップ状凹所にオリフィスが設けら
れた、少なくとも１つのポートを備える本体を有する改
良形電動式弁である。カップ状凹所は、前記軸に沿って
延びるスリーブ部材を収容している。このスリーブ部材
には、ポートを閉じるための閉鎖部材を備えた磁性材料
製のプランジャが納められ、電気コイルが、プランジャ
を作動させるため、スリーブ部材を包囲している。本発
明の改良点は、管状セクションの残りの部分及び第２の
端部と一体成形された、第１の広がった端部を備える管
状セクションを形成させたスリーブ部材にある。広がっ
た端部は、本体のカップ状凹所のねじ山とかみ合う雄ね
じと一体成形されている。この管状セクションは、カッ
プ状凹所にねじ込まれる非磁性材料である。広がった第
１の端部には、カップ状凹所とスリーブ部材の間でガス
ケットを圧縮するためのガスケット座が設けられてい
る。磁性材料製のストップが、加圧シールを形成するよ
うに管状セクションの第２の端部に取り付けられてい
る。磁気回路を強化するため、スリーブ・アセンブリの
まわりの、電気コイルと本体の間に、磁性材料製の磁束
プレートを配置することが可能である。

【０００６】

【実施例】図１の電動式弁またはソレノイド弁１は、ソ
レノイド・コイル１０、本体２０、プランジャ３０、及
びスリーブ・アセンブリ４０から構成されている。先行
技術によるスリーブ・アセンブリ４０は、非磁性ステン
レス鋼管４２がソレノイド弁１の縦軸まわりに配置され
た３部品によるスリーブ・アセンブリである。管４２
は、第１の端部と第２の端部を備えている。管４２の第
１の端部は、保持手段すなわちフランジ４１に溶接され
ている。保持手段４１は、磁性ステンレス鋼で作られて
いる。保持手段４１は、管４２のまわりに配置されてお
り、その外部管状表面にねじが切られていて、本体２０
にねじ込まれるようになっている。スリーブ・アセンブ
リ４０は、さらに、管４２の第２の端部に溶接されたス
トップを備えている。ストップ４３は、磁性ステンレス
・スチールであり、ソレノイド・コイル１０の付勢時に
生じる磁気経路を形成する、磁気抵抗の小さい経路の一
部をなしている。ソレノイド・コイル１０は、軸上のス
トップ４３及び管４２のまわりに配置される。

【０００７】本体２０には、吸い込みポート２２、吐き
出しポート２３、及びカップ状凹所２５が含まれてい
る。留意すべきは、図１、２及び３が、多種多様なソレ
ノイド弁構成の２つだけしか表していないということで
ある。もちろん、当該技術の熟練者であれば、本請求項
の範囲内にあることが明らかな任意の数の構成にこのソ
レノイド弁を適応させることが可能である。吸い込みポ
ート２２及び吐き出しポート２３は、それぞれ、ねじ付
きカップ状凹所２５にオリフィス２２ａ及び２３ａを備
えている。本体２０は、一般に、黄銅、ステンレス・ス
チール、または、プラスチックから製造されている。ス
リーブ・アセンブリ４０内には、プランジャ３０が配置
されており、スリーブ・アセンブリ４０が本体２０の凹
所２５にねじ込まれると、プランジャ３０が軸５に沿っ
て移動し、ストップ４３及び凹所２５によってシリンダ
４２内に保持される。本体２０及びスリーブ・アセンブ
リ４０は、凹所２５に配置されたＯリングまたはガスケ
ット２８によって密閉される。吸い込みポート２２は、
吸い込みオリフィス２２ａを介してカップ状凹所２５に
向けられ、流体がプランジャ３０のまわりに流れるよう
になっており、ソレノイド・コイル１０が付勢される
と、吐き出しオリフィス２３ａから吐き出しポートに送
り出される。吐き出しオリフィス２３ａは、軸５に対し
て垂直に、その中心に配置され、ソレノイド・コイル１
０が消勢されると、プランジャ３０がオリフィス２３ａ
を密閉する。

【０００８】プランジャ３０は、スリーブ・アセンブリ
内をスライドするようになっている。プランジャ３０
は、さらに、吐き出しポート２３のオリフィス２３ａを
密閉するために用いられる閉鎖部材または弁シール３４
を備えている。弁シール３４は、ブナＮ、ビトン、また
はエチレン・プロピレンから製造可能な弁シール３５を
利用して、２次ポート２４の密閉が行われる。ソレノイ
ド・コイル１０が付勢されない場合には、弁シール３４
がオリフィス２３ａを閉じるように、スリーブ・アセン
ブリとプランジャ３０の間には、バネ３６が配置されて
いる。

【０００９】図１に示すソレノイド弁の場合、ソレノイ
ド・コイル１０が付勢されない場合には、プランジャ３
０が吐き出しオリフィス２３ａを閉じ、ストップ４３に
設けられた２次ポート２４を開く。ソレノイド・コイル
１０が付勢されると、プランジャ３０がストップ４３に
引き寄せられて、ストップ４３に設けられた２次ポート
が閉じ、本体２０の吐き出しオリフィス２３ａが開く。
こうして、流体をソレノイド弁１を介して流すことが可
能になる。

【００１０】さらに、図４にも示されている図１のスリ
ーブ・アセンブリは、３つの主要部分から構成されてい
る。管４２は、非磁性ステンレス鋼で作られている。保
持手段すなわちフランジ４１は、磁性ステンレス鋼から
作られており、図１の本体２０にねじ込むことができる
ようになっている。保持手段４１は、管４２の第１の端
部の溶接接合部４５に溶接されている。管４２の第２の
端部には、ストップ４３が溶接されて、スリーブ・アセ
ンブリ４０を完成している。

【００１１】スリーブ・アセンブリ４０は、２つの主た
る力を受ける。溶接接合部４５に加えられる第１の力
は、吸い込みポート２２から加えられる流体圧である。
前述のように、スリーブ・アセンブリ４０は、その弁の
設計における定格圧力の少なくとも５倍の圧力に耐える
ことができなければならない。溶接部４５にかかる第２
の力は、ソレノイド弁を保持するために利用される静力
である。図１のナット５０は、ストップ４３の上部にね
じ込まれて、ソレノイド・コイル１０を管４２に固定す
る。保持手段４１は、本体２０がナット５０と本体２０
の間でソレノイド・コイルを圧縮するようなやり方で、
本体２０にねじ込まれる。この構成によれば、溶接部４
５も、本体２０とナット５０の間でソレノイド・コイル
１０を圧縮するのに利用される一定の静力を受けること
になる。従って、溶接部４５は、図１のソレノイド弁の
寿命を短縮する作用を及ぼす流体圧及び静力を受けるこ
とになる。

【００１２】図２、３及び５には、本発明の１実施例の
スリーブ・アセンブリ２４０が示されている。図２に
は、２次ポートがストップ４３に設けられた方向制御弁
アセンブリが示されている。図３には、本体２０に吸い
込みポート２２と吐き出しポート２３しかないソレノイ
ド弁が示されている。

【００１３】図５のスリーブ部材２４２は、第１と第２
の端部を備えている。第１の端部は、フレア状、すなわ
ち、広がっており、環状のねじがフレア状の端部の外表
面に切られていて、スリーブ部材２４２が、本体２０の
カップ状凹所２５に切られたねじとかみ合うようになっ
ている。第１の端部の底端は、環状ねじの下方で、さら
に内側に円錐状をなしており、スリーブ・アセンブリ２
４０が本体２０にねじ込まれると、ガスケット２８が、
本体２０とスリーブ・アセンブリ２４０の間で圧縮さ
れ、この結果、本体２０とスリーブ・アセンブリ２４０
の間にシールが形成されることになる。

【００１４】図４のスリーブ・アセンブリ２４２の製造
法に関する例の１つでは、ウオータベリィ・ファレル
（Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ Ｆａｒｒｅｌ）アイレット・マ
シン及び当該技術を形成する技法において周知の規格が
利用されている。ウオータベリィ・ファレル・アイレッ
ト・マシンは、約２−１／２インチの幅に切削されたス
テンレス鋼ストックのロールを利用している。ウオータ
ベリィ・ファレル・アイレット・マシンは、当該技術の
熟練者には周知のいくつかのプロセスを利用して、スリ
ーブ部材を製造する。最初のステップでは、ステンレス
鋼ストリップ・ストックに押し抜きを施して、ほぼ最終
的なスリーブ部材の形状をなすカップを形成する。第２
のステップは、カップから余分なステンレス鋼を切除す
ることである。第３のステップは、本体２０にねじ込ん
だ時、スリーブ部材２４２を把持する手段が得られるよ
うに、フレア状端部の始端にパターンを押し抜くことで
ある。第４のステップは、スリーブ部材２４２のもう一
方の端部に穴を押し抜き、引き続き、ガスケット座が得
られるように、フレア状端部をさらに円錐状にすること
である。第５のステップは、スリーブ部材２４２の両端
にコイニングを施して、鋭いエッジを除去し、続いて、
ブラウン・シャーペ（Ｂｒｏｗｎ ａｎｄ Ｓｈａｒｐ
ｅ）機械を利用して、スリーブ部材２４２のフレア状端
にねじ山を加えることである。最後のステップは、スリ
ーブ部材２４２の第２の端部にストップ４３を溶接する
ことである。

【００１５】スリーブ・アセンブリ２４０の第１の端部
におけるフレア状部分すなわち広がった部分２４０が磁
性ステンレス鋼ではないので、磁性材料の磁束プレート
２４１が、スリーブ・アセンブリ２４０に重ねられ、図
２及び３に示すように、ソレノイド１０と本体２４０の
間で圧縮される。３つの部品に対し、２つの部品でスリ
ーブ・アセンブリ２４０を製造することによって、スリ
ーブ・アセンブリ２４０の強度は、図１のスリーブ・ア
センブリ４０の強度をはるかに上回ることになる。この
結果、ソレノイド弁の強度と寿命が、両方とも増すこと
になる。２部品によるソレノイド弁のもう１つの利点
は、コストの節約になる可能性がある。溶接部４５を除
去すると、ソレノイド弁のアセンブリが安価になり、従
って、さらにコストが低下する。

【図面の簡単な説明】

【図１】先行技術によるソレノイド弁の断面図である。

【図２】本発明の実施例に関する断面図である。

【図３】本発明の他の実施例に関する断面図である。

【図４】先行技術によるスリーブ・アセンブリの断面図
である。

【図５】図２及び図３の弁に用いられているスリーブ・
アセンブリの断面図である。

【符号の説明】

１ 電動式弁またはソレノイド弁 １０ ソレノイド・コイル ２０ 本体 ２２ 吸い込みポート ２３ 吐き出しポート ２４ ２次ポート ２５ カップ状凹所 ２８ ガスケット ３０ プランジャ ３４ 弁シール ４０ スリーブ・アセンブリ ４１ 保持手段 ４２ 非磁性ステンレス鋼管 ４３ ストップ ４５ 接合部 ２４０ スリーブ・アセンブリ ２４１ 磁束プレート ２４２ スリーブ部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも第１のポートを備えた本体
   と、 前記ポートがプランジャによって閉じることになる第１
   の位置と、前記ポートが開き、流体を流すことが可能に
   なる第２の位置の間の縦方向の軸に沿って移動可能な磁
   気材料製のプランジャと、 前記縦方向の軸に沿って延びる単体非磁性環状部材から
   なり、第１と第２の端部を備え、前記第１の端部は広が
   り、その表面に前記本体の相補形のねじ山とかみ合うよ
   うになったねじ山を備え、さらに、前記第２の端部に、
   磁性材料によるストップが固定されており、内部に前記
   プランジャが挿入されるようになっているスリーブ・ア
   センブリと、 前記スリーブ・アセンブリに沿って軸方向に延び、前記
   プランジャを移動させるソレノイド・コイルと、 から構成され、前記ストップ、プランジャ、及びソレノ
   イド・コイルが、磁気抵抗が最小の磁気経路を形成する
   ということを特徴とするソレノイド弁。
2. 【請求項２】 軸の中心を中心として配置されたねじ付
   きのカップ状凹所に設けられた吸い込み及び吐き出しオ
   リフィスを備えた吸い込み及び吐き出しポートを有し、
   前記吸い込み及び吐き出しオリフィスを通して、吸い込
   みポートと吐き出しポートの間に流体を通し、少なくと
   も１つのオリフィスが、前記軸に対して垂直で、かつ、
   その中心に位置する本体を有し、前記カップ状の凹所に
   前記軸に沿って延びるスリーブ部材を収容しており、こ
   のスリーブ部材に、前記軸上に配置されたオリフィスを
   閉じるための閉鎖部材を備えた磁性材料製のプランジャ
   が収納されている弁において、 前記カップ状凹所にねじ込まれる非磁性材料で形成さ
   れ、第２の端部と、端部で残りの部分と一体に広げられ
   て成形された第１の端部とを有し、この広げられた第１
   の端部に本体のカップ状凹所のねじ山とかみ合う雄ねじ
   を形成されるとともに、前記広がった第１の端部にカッ
   プ状凹所とスリーブ部材の間でガスケットを圧縮するた
   めのガスケット座が設けられている環状セクションを有
   するスリーブ部材と、 前記管状セクションの前記第２の端部に溶接されて、加
   圧シールを形成する、磁性材料製のストップと、 前記電気コイルと前記本体の間で前記スリーブ部材のま
   わりに配置された磁性材料製の磁束プレートと、 によって構成され、前記磁束プレート、前記ストップ、
   及び前記プランジャが、磁気抵抗の小さい経路を形成す
   ることを特徴とするソレノイド弁。