JPH11287346A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル22への通電は可動鉄心18の移動時のみ
とし、流路14の開状態を維持するためのコイル22への通
電は不要にする。 【解決手段】 弁本体11に筒体16の一端を固着し、筒体
16の他端に固定鉄心17を固着し、筒体16内に可動鉄心18
を配置する。可動鉄心18を固定鉄心17から離反する方向
へ付勢する付勢手段21を設ける。筒体16の外周に、通電
方向に対応して、可動鉄心18を固定鉄心17に吸引させる
磁束、および可動鉄心18を固定鉄心17から離反させる磁
束を発生するコイル22を設ける。筒体16の外周に、軸方
向に異極に着磁されて可動鉄心18を固定鉄心17に吸引さ
せる磁束Ａを発生する永久磁石30を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流路の開閉に用い
られるソレノイドバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ソレノイドバルブは、例えば、冷
凍サイクルの冷媒などの流路の開閉に用いられている。

【０００３】このソレノイドは、図４に示すように、弁
本体１を有し、この弁本体１に入口管２および出口管３
が接続され、それら入口管２と出口管３とを連通する弁
座４が形成されている。弁本体１にはチューブ５の一端
が固着され、このチューブ５の他端に固定鉄心６が固着
され、チューブ５内に弁座４を開閉する可動鉄心７が軸
方向に移動可能に配設されている。固定鉄心６と可動鉄
心７との間には可動鉄心７を弁座４に向けて付勢するス
プリング８が配設され、チューブ５の外周には可動鉄心
７を固定鉄心６に吸引する磁束を発生するコイル９が配
設されている。

【０００４】そして、コイル９の非通電状態では、スプ
リング８の付勢で可動鉄心７が下方へ押されて移動し、
可動鉄心７の先端が弁座４に接して入口管２と出口管３
とを遮断する。

【０００５】一方、コイル９に通電することにより、可
動鉄心７が固定鉄心６に吸引されて上方に移動し、可動
鉄心７の先端が弁座４から離れて入口管２と出口管３と
を連通する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近では、電力需要の
増加に伴い、電気器具においても省電力が求められてい
るが、従来のソレノイドバルブでは、入口管２と出口管
３との流路の開き状態を維持するのに、コイル９への通
電を維持する必要があるため、電力消費の点で不経済で
あるとともに、コイル９の温度上昇を考慮して耐熱性に
優れた材料を選択する必要がありコスト高になる問題を
有している。

【０００７】特に、冷凍サイクルでの特定フロンガスの
廃止に伴う代替冷媒の使用によって、入口管２と出口管
３との圧力差が大きい場合、弁座４を開くための可動鉄
心７の吸引力も大きくなるので、コイル９への印加電力
が増加し、電力消費および耐熱性の点がより問題となる
とともに、コイル９が大形化する問題がある。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、コイルへの通電は可動鉄心の移動時のみとして、
流路の開状態を維持するためのコイルへの通電は不要に
し、省エネルギ化、低コスト化および小形化を図れるソ
レノイドバルブを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のソレノイ
ドバルブは、流路およびこの流路途中に設けられる弁座
を有する弁本体と、この弁本体に一端が固着される筒体
と、この筒体の他端に固着される固定鉄心と、前記筒体
内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向への移動
によって前記弁座を開閉させる可動鉄心と、この可動鉄
心を固定鉄心から離反する方向へ付勢する付勢手段と、
前記筒体の外周に配設され、通電方向に対応して、前記
可動鉄心を固定鉄心に吸引させる磁束、および可動鉄心
を固定鉄心から離反させる磁束を発生するコイルと、前
記筒体の外周に配設され、軸方向に異極に着磁されて前
記可動鉄心を固定鉄心に吸引させる磁束を発生する永久
磁石とを具備しているものである。

【００１０】可動鉄心を固定鉄心に吸引させる磁束を発
生する永久磁石を備えることにより、付勢手段の付勢に
よって可動鉄心が固定鉄心から離反している状態でコイ
ルに通電し、可動鉄心を固定鉄心に吸引させれば、永久
磁石の磁束作用によって吸着状態を維持する。また、永
久磁石の磁束作用によって吸着状態を維持している状態
でコイルに逆方向に通電すれば、永久磁石の磁束作用を
相殺して付勢手段の付勢により可動鉄心を固定鉄心から
離反させる。

【００１１】したがって、コイルへの通電は可動鉄心の
移動時のみでよく、流路の開状態を維持するためのコイ
ルへの通電を不要とする。しかも、コイルへの通電は可
動鉄心の移動時のみでよいので、コイルに対して瞬間的
に比較的大きな電力供給が可能であり、弁座にかかる圧
力で可動鉄心の移動荷重が大きい場合でも、小形のコイ
ルで流路の開閉可能となる。

【００１２】請求項２記載のソレノイドバルブは、請求
項１記載のソレノイドバルブにおいて、永久磁石が発生
する磁束によって可動鉄心が固定鉄心に吸引される吸引
力と付勢手段の付勢力とは、可動鉄心が固定鉄心から離
反している状態で吸引力より付勢力が大きく、可動鉄心
が固定鉄心に接触している状態で吸引力が付勢力より大
きく設定されているものである。

【００１３】永久磁石が発生する磁束によって可動鉄心
が固定鉄心に吸引される吸引力と付勢手段の付勢力とを
適切に設定することにより、コイルの非通電時において
も可動鉄心の移動状態すなわち弁座の開閉状態を確実に
維持する。

【００１４】請求項３記載のソレノイドバルブは、請求
項１または２記載のソレノイドバルブにおいて、永久磁
石の軸方向の一端を筒体に対して支持し、永久磁石と固
定鉄心との間の磁路を形成する第１の磁性体と、前記永
久磁石の軸方向の他端を筒体に対して支持し、永久磁石
と可動鉄心との間の磁路を形成する第２の磁性体とを具
備しているものである。

【００１５】第１の磁性体および第２の磁性体によって
永久磁石の磁束を可動鉄心および固定鉄心に有効に作用
させ、永久磁石の磁束作用による吸着状態を確実に維持
する。

【００１６】請求項４記載のソレノイドバルブは、請求
項３記載のソレノイドバルブにおいて、第１の磁性体は
コイルを保持するコイルケースであり、第２の磁性体は
円板状で中心部に筒体の外側に嵌合される嵌合孔を有し
ているものである。

【００１７】第１の磁性体としてコイルケースを利用し
たり、第２の磁性体の嵌合孔を筒体の外側に嵌合するこ
とにより、永久磁石の組み付けを容易にし、構成を簡単
にする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のソレノイドバルブ
の一実施の形態を図１ないし図３を参照して説明する。

【００１９】図において、11は弁本体で、この弁本体11
の側部に入口管12が連通接続され、弁本体11の下部に出
口管13が連通接続され、弁本体11の内部に入口管12と出
口管13とが連通する流路14が形成され、この流路14の途
中すなわち弁本体11内の底面に弁座15が突出形成されて
いる。

【００２０】弁本体11の流路の上端開口に筒体としての
円筒状のチューブ16の下端（一端）が嵌合されて密に固
着されている。このチューブ16は、例えば非磁性材料に
て形成されている。チューブ16の他端内側には、磁性材
料にて形成されている固定鉄心17が密に固着されてい
る。

【００２１】チューブ16内には、磁性材料にて形成され
ている可動鉄心18が軸方向に移動可能に配置されてい
る。この可動鉄心18の下端には弁座15と接離して開閉す
る球形の弁体19が取り付けられ、可動鉄心18の上端には
凹部20が形成されている。可動鉄心18の凹部20と固定鉄
心17との間には、可動鉄心18を固定鉄心17から離反する
下方、すなわち弁体19で弁座15を閉止する方向へ付勢す
る付勢手段としてのスプリング21が配設されている。

【００２２】チューブ16の上端（他端）外周には、コイ
ル22およびこのコイル22を保持する第１の磁性体として
のコイルケース23が取り付けられている。コイル22の両
端のリード線22a はコイルケース23から外部に引き出さ
れている。コイルケース23は、磁性材料にて形成され、
コイル22の周面を覆う周面部24、コイル22の下端面を覆
う端面部25、コイル22および固定鉄心17の端面を覆う端
面部26が一体形成されている。端面部25の内周とチュー
ブ16との間には、端面部25と可動鉄心18との間での漏洩
磁束を低減させる空隙部27が形成されている。

【００２３】チューブ16の弁本体11に近い下端（一端）
外周には、第２の磁性体28が取り付けられている。この
第２の磁性体28は、磁性材料にて円板状に形成され、中
心部にチューブ16の外周に嵌合（接合）される嵌合孔29
が形成されている。

【００２４】チューブ16の外周には、コイルケース23の
端面部25と第２の磁性体28とにそれぞれ支持された永久
磁石30が配置されている。この永久磁石30は、環状に形
成され、永久磁石30とチューブ16の外周との間には永久
磁石30と可動鉄心18との間での漏洩磁束を低減させる空
隙部27が形成されている。

【００２５】永久磁石30には、軸方向に異極に着磁さ
れ、すなわち、コイルケース23側がＳ極、第２の磁性体
28側がＮ極に着磁され、可動鉄心18を固定鉄心17に吸引
させる磁束Ａを発生する。永久磁石30が発生する磁束に
よって可動鉄心18が固定鉄心17に吸引（吸着）される吸
引力とスプリング21の付勢力とは、可動鉄心18が固定鉄
心17から離反している状態で吸引力より付勢力が大き
く、可動鉄心18が固定鉄心17に接触している状態で吸引
力が付勢力より大きくなるように設定されている。

【００２６】次に、本実施の形態の作用を説明する。

【００２７】図１に示す閉止状態では、コイル22に通電
されていなく、スプリング21の付勢で可動鉄心18が固定
鉄心17から離反する下方へ付勢され、弁体19が弁座15に
圧接され、入口管12と出口管13との流路14を閉止してい
る。

【００２８】可動鉄心18が固定鉄心17から離反している
状態では、永久磁石30の磁束Ａは永久磁石30のＮ極から
第２の磁性体28、可動鉄心18、可動鉄心18と固定鉄心17
との間の間隙、固定鉄心17、コイルケース23を経て永久
磁石30のＳ極に到達するが、可動鉄心18と固定鉄心17と
の間の間隙により、永久磁石30が発生する磁束Ａによっ
て可動鉄心18が固定鉄心17に吸引される吸引力よりスプ
リング21の付勢力が大きく、閉止状態が確実に維持され
ている。

【００２９】また、閉止状態において、コイル22に通電
し、永久磁石30の磁束Ａと同一方向の磁束Ｂ（図２参
照）を発生させる。図２に示すように、コイル22が発生
する磁束Ｂの作用により、可動鉄心18がスプリング21の
付勢に抗して上方の固定鉄心17へ吸引されて移動し、弁
体19が弁座15から離反され、入口管12と出口管13との流
路14が開放される。移動する可動鉄心18の上端面は固定
鉄心17に接合される。

【００３０】磁束Ｂの作用により可動鉄心18は瞬時に移
動し、その可動鉄心18の移動が完了するのに合わせてコ
イル22への通電が切られる。すなわち、コイル22には瞬
間的にのみ通電される。

【００３１】移動する可動鉄心18の上端面が固定鉄心17
に接触すると、永久磁石30の磁束Ａは永久磁石30のＮ極
から第２の磁性体28、可動鉄心18、固定鉄心17、コイル
ケース23を経て永久磁石30のＳ極に到達し、磁束Ａが良
好に流れる磁路が構成され、永久磁石30が発生する磁束
Ａによって可動鉄心18が固定鉄心17に吸引（吸着）され
る吸引力がスプリング21の付勢力より大きく、可動鉄心
18の吸着状態すなわち開放状態が確実に維持される。

【００３２】また、図３に示すように、開放状態におい
て、コイル22に前述の開放時とは逆方向に通電し、永久
磁石30の磁束Ａとは逆方向の磁束Ｃを発生させる。コイ
ル22が発生する磁束Ｃによって永久磁石30が発生する磁
束Ａを相殺し、磁束Ｃの作用およびスプリング21の付勢
により、可動鉄心18が固定鉄心17から離反する下方へ付
勢されて移動し、弁体19が弁座15に圧接され、入口管12
と出口管13との流路14が閉止される。

【００３３】磁束Ｃの作用により可動鉄心18は瞬時に移
動し、その可動鉄心18の移動が完了するのに合わせてコ
イル22への通電が切られる。すなわち、コイル22には瞬
間的にのみ通電される。

【００３４】可動鉄心18が固定鉄心17から離反すると、
永久磁石30の磁束Ａは永久磁石30のＮ極から第２の磁性
体28、可動鉄心18、可動鉄心18と固定鉄心17との間の間
隙、固定鉄心17、コイルケース23を経て永久磁石30のＳ
極に到達し、可動鉄心18と固定鉄心17との間の間隙によ
り、永久磁石30が発生する磁束Ａによって可動鉄心18が
固定鉄心17に吸引される吸引力よりスプリング21の付勢
力が大きくなり、閉止状態が確実に維持される。

【００３５】以上のように、可動鉄心18を固定鉄心17に
吸引させる磁束Ａを発生する永久磁石30を備えるため、
スプリング21の付勢によって可動鉄心18が固定鉄心17か
ら離反している状態でコイル22に通電し、可動鉄心18を
固定鉄心17に吸引させれば、永久磁石30の磁束作用によ
って吸着状態を維持でき、また、永久磁石30の磁束作用
によって吸着状態を維持している状態でコイル22に逆方
向に通電すれば、永久磁石30の磁束作用を相殺してスプ
リング21の付勢により可動鉄心18を固定鉄心17から離反
させることができる。

【００３６】したがって、コイル22への通電は可動鉄心
18の移動時のみでよく、流路14の開状態を維持するため
のコイル22への通電を不要にでき、省エネルギ化を図れ
るとともに、コイル22の温度上昇を考慮しなくてよいの
で安価な材質の選択を可能にできる。

【００３７】しかも、コイル22への通電は可動鉄心18の
移動時のみでよいので、コイル22に対して瞬間的に比較
的大きな電力供給が可能であり、例えば冷媒回路に使用
されるソレノイドバルブのように、弁座15にかかる圧力
で可動鉄心18の移動荷重が大きい場合でも、小形のコイ
ル22で流路の開閉ができる。

【００３８】また、永久磁石30が発生する磁束Ａによっ
て可動鉄心18が固定鉄心17に吸引される吸引力とスプリ
ング21の付勢力とが、可動鉄心18が固定鉄心17から離反
している状態で吸引力より付勢力が大きく、可動鉄心18
が固定鉄心17に接触している状態で吸引力が付勢力より
大きく設定されているので、コイル22の非通電時におい
ても可動鉄心18の移動状態すなわち弁座15の開閉状態を
確実に維持できる。

【００３９】また、第１の磁性体（コイルケース23）お
よび第２の磁性体28によって永久磁石30の磁束Ａを可動
鉄心18および固定鉄心17に有効に作用させることがで
き、永久磁石30の磁束作用による吸着状態を確実に維持
できる。

【００４０】また、第１の磁性体としてコイルケース23
を利用し、第２の磁性体28の嵌合孔29をチューブ16の外
側に嵌合することにより、永久磁石30をソレノイドバル
ブに容易に組み付けることができるとともに、簡単に構
成できる。

【００４１】なお、前記実施の形態のソレノイドバルブ
の形態に限られるものではなく、各種のソレノイドバル
ブに適用しても同様の作用効果を奏する。

【００４２】

【発明の効果】請求項１記載のソレノイドバルブによれ
ば、可動鉄心を固定鉄心に吸引させる磁束を発生する永
久磁石を備えるため、付勢手段の付勢によって可動鉄心
が固定鉄心から離反している状態でコイルに通電し、可
動鉄心を固定鉄心に吸引させれば、永久磁石の磁束作用
によって吸着状態を維持でき、また、永久磁石の磁束作
用によって吸着状態を維持している状態でコイルに逆方
向に通電すれば、永久磁石の磁束作用を相殺して付勢手
段の付勢により可動鉄心を固定鉄心から離反させること
ができる。

【００４３】したがって、コイルへの通電は可動鉄心の
移動時のみでよく、流路の開状態を維持するためのコイ
ルへの通電を不要にでき、省エネルギ化を図れるととも
に、コイルの温度上昇を考慮しなくてよいので安価な材
質の選択を可能にできる。

【００４４】しかも、コイルへの通電は可動鉄心の移動
時のみでよいので、コイルに対して瞬間的に比較的大き
な電力供給が可能であり、弁座にかかる圧力で可動鉄心
の移動荷重が大きい場合でも、小形のコイルで流路の開
閉ができる。

【００４５】請求項２記載のソレノイドバルブによれ
ば、請求項１記載のソレノイドバルブの効果に加えて、
永久磁石が発生する磁束によって可動鉄心が固定鉄心に
吸引される吸引力と付勢手段の付勢力とが、可動鉄心が
固定鉄心から離反している状態で吸引力より付勢力が大
きく、可動鉄心が固定鉄心に接触している状態で吸引力
が付勢力より大きく設定されているので、コイルの非通
電時においても可動鉄心の移動状態すなわち弁座の開閉
状態を確実に維持できる。

【００４６】請求項３記載のソレノイドバルブによれ
ば、請求項１または２記載のソレノイドバルブの効果に
加えて、第１の磁性体および第２の磁性体によって永久
磁石の磁束を可動鉄心および固定鉄心に有効に作用させ
ることができ、永久磁石の磁束作用による吸着状態を確
実に維持できる。

【００４７】請求項４記載のソレノイドバルブによれ
ば、請求項３記載のソレノイドバルブの効果に加えて、
第１の磁性体としてコイルケースを利用し、第２の磁性
体の嵌合孔を筒体の外側に嵌合することにより、永久磁
石をソレノイドバルブに容易に組み付けることができる
とともに、簡単に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すソレノイドバルブ
の閉止状態の断面図である。

【図２】同上ソレノイドバルブの開放状態の断面図であ
る。

【図３】同上ソレノイドバルブの開放状態から閉止状態
に切り換える場合を説明する断面図である。

【図４】従来のソレノイドバルブの断面図である。

【符号の説明】

11 弁本体 14 流路 15 弁座 16 筒体としてのチューブ 17 固定鉄心 18 可動鉄心 21 付勢手段としてのスプリング 22 コイル 23 第１の磁性体としてのコイルケース 28 第２の磁性体 29 嵌合孔 30 永久磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路およびこの流路途中に設けられる弁
   座を有する弁本体と、 この弁本体に一端が固着される筒体と、 この筒体の他端に固着される固定鉄心と、 前記筒体内に軸方向に移動可能に配置され、その軸方向
   への移動によって前記弁座を開閉させる可動鉄心と、 この可動鉄心を固定鉄心から離反する方向へ付勢する付
   勢手段と、 前記筒体の外周に配設され、通電方向に対応して、前記
   可動鉄心を固定鉄心に吸引させる磁束、および可動鉄心
   を固定鉄心から離反させる磁束を発生するコイルと、 前記筒体の外周に配設され、軸方向に異極に着磁されて
   前記可動鉄心を固定鉄心に吸引させる磁束を発生する永
   久磁石とを具備していることを特徴とするソレノイドバ
   ルブ。
2. 【請求項２】 永久磁石が発生する磁束によって可動鉄
   心が固定鉄心に吸引される吸引力と付勢手段の付勢力と
   は、可動鉄心が固定鉄心から離反している状態で吸引力
   より付勢力が大きく、可動鉄心が固定鉄心に接触してい
   る状態で吸引力が付勢力より大きく設定されていること
   を特徴とする請求項１記載のソレノイドバルブ。
3. 【請求項３】 永久磁石の軸方向の一端を筒体に対して
   支持し、永久磁石と固定鉄心との間の磁路を形成する第
   １の磁性体と、 前記永久磁石の軸方向の他端を筒体に対して支持し、永
   久磁石と可動鉄心との間の磁路を形成する第２の磁性体
   とを具備していることを特徴とする請求項１または２記
   載のソレノイドバルブ。
4. 【請求項４】 第１の磁性体はコイルを保持するコイル
   ケースであり、 第２の磁性体は円板状で中心部に筒体の外側に嵌合され
   る嵌合孔を有していることを特徴とする請求項３記載の
   ソレノイドバルブ。