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JP2009209974A - Diaphragm type solenoid valve - Google Patents

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JP2009209974A
JP2009209974A JP2008051327A JP2008051327A JP2009209974A JP 2009209974 A JP2009209974 A JP 2009209974A JP 2008051327 A JP2008051327 A JP 2008051327A JP 2008051327 A JP2008051327 A JP 2008051327A JP 2009209974 A JP2009209974 A JP 2009209974A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
iron core
movable iron
main valve
diaphragm
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008051327A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunobu Sawada
和伸 澤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2008051327A priority Critical patent/JP2009209974A/en
Publication of JP2009209974A publication Critical patent/JP2009209974A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】 内部を流れる流体が水分を含み、寒冷地等の使用でその水分が凍結を起こしやすい場合であっても、不具合を防止したダイヤフラム式電磁弁を提供する。
【解決手段】 流体が流れる第1ポート11と第2ポート12の間に設けられる弁座2と、主弁1aを有し、主弁1aが弁座2に対し離接することにより両ポート間の遮断が行えるダイヤフラム弁1と、軸方向に移動自在な可動鉄心3と、可動鉄心3の周囲に配設され、励磁により可動鉄心3を動作させるソレノイドコイル4とを備えたダイヤフラム式電磁弁に100おいて、主弁1aが可動鉄心3に直接設けられ、可動鉄心3を動作させる場合にコレノイドコイル4で発生した熱が主弁1aに伝達されることにより、弁座周辺が凍った場合でも効率良く解凍することができる構成とした。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diaphragm type solenoid valve that prevents malfunction even when the fluid flowing inside contains moisture and the moisture is likely to freeze when used in a cold district or the like.
SOLUTION: A valve seat 2 provided between a first port 11 and a second port 12 through which fluid flows and a main valve 1a are provided. 100 is a diaphragm type electromagnetic valve that includes a diaphragm valve 1 that can be shut off, a movable iron core 3 that is movable in the axial direction, and a solenoid coil 4 that is disposed around the movable iron core 3 and operates the movable iron core 3 by excitation. In this case, the main valve 1a is provided directly on the movable iron core 3, and when the movable iron core 3 is operated, heat generated in the correnoid coil 4 is transmitted to the main valve 1a, so that the valve seat periphery is frozen. It was set as the structure which can be thawed | decompressed efficiently.
[Selection] Figure 1

Description

本発明はダイヤフラム式電磁弁に関し、特に、ダイヤフラム式電磁弁の弁座等に水滴等が付着して凍結した場合であっても、効率よく解凍して使用することのできるダイヤフラム式電磁弁に関するものである。   The present invention relates to a diaphragm type solenoid valve, and more particularly to a diaphragm type solenoid valve that can be thawed and used efficiently even when water droplets adhere to the valve seat of the diaphragm type solenoid valve and freezes. It is.

通常、電磁弁は、気体等を流通させる流路の2つのポート間に設置され、気体等の流量を制御する場合に使用される。特に、ダイヤフラム式電磁弁は可動鉄心が摺動する駆動部分に気体が入り込まないようにする場合には有効な電磁弁である。このようなダイヤフラム式電磁弁が燃料電池システムに使用する場合においては、反応ガスまたはオフガスの流量を制御するために使用される。燃料電池システムを流通する反応ガスまたはオフガスには水分が含まれている。この場合、燃料電池システムの発電を停止すると、反応ガスまたはオフガスの温度は低下し、この温度低下に伴って電磁弁の気体が流れる流路内に結露が生じ、水または水滴が溜まることがある。それ故に、燃料電池システムが寒冷地の低温状況下で使用される場合には、内部に溜まった水または水滴が凍結することが起こり得る。   Usually, an electromagnetic valve is installed between two ports of a flow path through which gas or the like is circulated, and is used when the flow rate of gas or the like is controlled. In particular, the diaphragm type solenoid valve is an effective solenoid valve in order to prevent gas from entering the drive portion where the movable iron core slides. When such a diaphragm type solenoid valve is used in a fuel cell system, it is used to control the flow rate of the reaction gas or off gas. Moisture is contained in the reaction gas or off-gas flowing through the fuel cell system. In this case, when the power generation of the fuel cell system is stopped, the temperature of the reaction gas or off-gas decreases, and with this temperature decrease, condensation may occur in the flow path through which the gas of the solenoid valve flows, and water or water droplets may accumulate. . Therefore, when the fuel cell system is used under a low temperature condition in a cold region, it is possible that water or water droplets accumulated inside freeze.

例えば、特許文献1には、ケーシングの内部に配設されるソレノイド部と、反応ガス(水素)が内部に導入される第2バルブボディとの間にダイヤフラムを挟持するように配設するとともに、前記ソレノイド部の励磁作用下に軸線方向に沿って変位するシャフトの上端部に弁体を設け、前記弁体の上面と下面にそれぞれ弾性材料からなる第1および第2弾性部材を装着した燃料電池用電磁弁が開示されている。このような電磁弁であれば、電磁弁内に生じた水はダイヤフラムによって可動コアが移動を行うソレノイド部に進入することはなくなり、ソレノイド部の励磁作用下に軸線方向に沿って変位するシャフトに水分が付着することがない。
特開2004−179118号公報(第1頁〜第5頁)
For example, in Patent Document 1, a diaphragm is disposed between a solenoid portion disposed inside a casing and a second valve body into which a reaction gas (hydrogen) is introduced, and A fuel cell in which a valve body is provided at an upper end portion of a shaft that is displaced along the axial direction under the excitation action of the solenoid portion, and first and second elastic members made of an elastic material are mounted on the upper and lower surfaces of the valve body, respectively. An electromagnetic valve is disclosed. With such a solenoid valve, the water generated in the solenoid valve does not enter the solenoid part where the movable core moves due to the diaphragm, but on the shaft that is displaced along the axial direction under the excitation action of the solenoid part. Moisture will not adhere.
JP 2004-179118 A (pages 1 to 5)

特許文献1に示された電磁弁であれば、可動コアが移動を行うソレノイド部への水の進入およびシャフトへの水分の付着に対しては抑えることは可能である。しかしながら、シャフト上端部には弁体と弁座が設けられており、そこに水が付着すると、気温が零度以下の低温の状況下において使用すると、弁座に付着した水が凍結してしまう。その結果、弁座に付着した水が凍結してしまうと、ソレノイドコイルに通電を行い、電磁弁を動作させようとしても、弁座から弁体を離間させることが難しくなってしまい、不具合を生じてしまうおそれがある。   With the electromagnetic valve disclosed in Patent Document 1, it is possible to suppress water from entering the solenoid part where the movable core moves and adhesion of moisture to the shaft. However, a valve body and a valve seat are provided at the upper end of the shaft. If water adheres to the valve body, the water adhering to the valve seat freezes when used in a low temperature state where the temperature is zero degrees or less. As a result, if the water adhering to the valve seat freezes, it becomes difficult to separate the valve body from the valve seat, even if the solenoid coil is energized and the solenoid valve is operated. There is a risk that.

そこで、本発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、内部を流れる流体が水分を含み、寒冷地等の使用でその水分が凍結を起こしやすい場合であっても、不具合を防止したダイヤフラム式電磁弁を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and even if the fluid flowing inside contains moisture, and the moisture easily freezes in use in a cold district or the like, the problem is prevented. An object of the present invention is to provide a diaphragm type solenoid valve.

上記した課題を解決するために講じた技術的手段は、流体が流れる第1ポートと第2ポートの間に設けられる弁座と、主弁を有し、該主弁が前記弁座に対し離接することにより前記両ポート間の遮断が行えるダイヤフラム弁と、軸方向に移動自在な可動鉄心と、該可動鉄心の周囲に配設され、励磁により前記可動鉄心を動作させるソレノイドコイルとを備えたダイヤフラム式電磁弁において、前記主弁が可動鉄心に直接設けられ、前記可動鉄心を動作させる場合に前記コレノイドコイルで発生した熱が前記主弁に伝達される構成とした。   The technical means taken in order to solve the above-described problem includes a valve seat provided between a first port and a second port through which a fluid flows, and a main valve, and the main valve is separated from the valve seat. A diaphragm comprising: a diaphragm valve capable of blocking between the two ports by contact; a movable iron core that is movable in the axial direction; and a solenoid coil that is disposed around the movable iron core and operates the movable iron core by excitation. In this type of solenoid valve, the main valve is provided directly on the movable iron core, and heat generated in the correnoid coil is transmitted to the main valve when the movable iron core is operated.

この場合、可動鉄心には凹部が形成され、凹部に主弁が取り付けられていると良い。   In this case, it is preferable that a concave portion is formed in the movable iron core and a main valve is attached to the concave portion.

また、主弁は、弁座の外形より大であると良い。   The main valve may be larger than the outer shape of the valve seat.

更に、弁座の外形は、ダイヤフラム弁に向かって小さくなっていると良い。   Furthermore, the outer shape of the valve seat should be smaller toward the diaphragm valve.

技術的手段によれば、ダイヤフラム式電磁弁を動作させる場合、ソレノイドコイルに対して外部から通電を行うと、その通電によってソレノイドコイルが発熱し、この発生した熱が可動鉄心を介して、可動鉄心に直接設けられた主弁へと伝達される。それ故に、可動鉄心を介して伝達されるソレノイドコイルで発生した熱が効率良く主弁と弁座との当接部位に伝達され、主弁と弁座と当接部位の温度を効率よく昇温させることができる。その結果、この様な電磁弁を周囲の気温が零度以下になる寒冷地等で使用した場合、電磁弁の内部に流れる流体もしくは流体から発生する水または水滴等が、主弁と弁座との間で凍結したとしても、ソレノイドコイルで発生した熱を利用して、主弁と弁座と当接部位の温度を効率よく昇温させて解凍することができ、寒冷地等で使用する場合に所望の性能が出せなくなる等の不具合を防止することができる。   According to the technical means, when operating the diaphragm type solenoid valve, if the solenoid coil is energized from the outside, the solenoid coil generates heat due to the energization, and the generated heat passes through the movable iron core. Is transmitted directly to the main valve. Therefore, the heat generated by the solenoid coil transmitted through the movable iron core is efficiently transmitted to the contact part between the main valve and the valve seat, and the temperature of the main valve, valve seat and the contact part is efficiently raised. Can be made. As a result, when such a solenoid valve is used in a cold district where the ambient temperature is below zero degrees, water flowing from the fluid inside the solenoid valve or water or water droplets generated from the fluid may become trapped between the main valve and the valve seat. Even if it freezes, the heat generated by the solenoid coil can be used to efficiently raise the temperature of the main valve, the valve seat, and the contacted part and defrost. Inconveniences such as failure to achieve desired performance can be prevented.

この場合、可動鉄心には凹部が形成され、凹部に主弁が取り付けられる構成とすることにより、ごく簡単な構成によって、寒冷地等で使用する場合に所望の性能が出せなくなる等の不具合を防止することができる。   In this case, the movable iron core is formed with a recess, and the main valve is attached to the recess, thereby preventing problems such as the desired performance not being achieved when used in cold regions, etc., with a very simple configuration. can do.

また、主弁は、弁座の外形より大であれば、熱伝達効率が良く従来の不具合を防止することができる。   Further, if the main valve is larger than the outer shape of the valve seat, the heat transfer efficiency is good and the conventional problems can be prevented.

更に、弁座の外形がダイヤフラム弁に向かって小さくすることで、ポート間を遮断する主弁が弁座と当接する面積をより小さくすることができる。このため、主弁と弁座との当接部位の温度は効率よく昇温されるものとなり、主弁と弁座が凍結したとしても、弁座から主弁を引き離す力を小さくすることができるので、ダイヤフラム式電磁弁の小型化も可能となる。   Furthermore, by reducing the outer shape of the valve seat toward the diaphragm valve, it is possible to further reduce the area where the main valve that shuts off the ports contacts the valve seat. For this reason, the temperature of the contact portion between the main valve and the valve seat is efficiently raised, and even if the main valve and the valve seat are frozen, the force for separating the main valve from the valve seat can be reduced. Therefore, the diaphragm type solenoid valve can be miniaturized.

以下、本発明の一実施形態について、図1を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本発明におけるダイヤフラム式電磁弁(以下、単に電磁弁と称す)100は、主として、第1ボディ10と、第2ボディ14と、ダイヤフラム弁1と、可動鉄心3と、固定鉄心8と、付勢部材5およびソレノイドコイル4と、円筒形状をなすガイド6と、プレート13とを備えている。付勢部材5およびソレノイドコイル4は、可動鉄心3を軸方向に動作させる駆動部を構成する。   A diaphragm solenoid valve (hereinafter simply referred to as a solenoid valve) 100 according to the present invention mainly includes a first body 10, a second body 14, a diaphragm valve 1, a movable iron core 3, a fixed iron core 8, and an urging force. A member 5 and a solenoid coil 4, a cylindrical guide 6, and a plate 13 are provided. The urging member 5 and the solenoid coil 4 constitute a drive unit that moves the movable iron core 3 in the axial direction.

第1ボディ10は金属または樹脂材料を基材として形成されており、流体(気体または液体)が流れる中空状の中空室101に筒状を呈する弁座2と弁口21とを有する。弁座2は上端に着座部2cを有し、ダイヤフラム弁1に向けて(図1では上向き)突出している。弁座2の先端はダイヤフラム弁1に向かって外形が次第に細く小さくなっている。このように先端の外形を小さくすることにより、後述するダイヤフラム弁1の主弁1aと接触する着座部2cの面積を小さくしている。これにより、電磁弁100を周囲の気温が零度以下となるような寒冷地等で使用した場合、座部2cと主弁1aが当接した状態で凍結したとき解凍がしやすくなり、主弁1aを離間し易くすることができる。また、第1ボディ10において、弁口21の上流には円形の第1ポート(気体流路入口となる)11が設けられていると共に、弁口21の下流には円形の第2ポート(気体流路出口となる)12が設けられている。弁口21の径は第2ポート12の径よりも細く小さく設定されている。このように弁口21の径が気体流路出口12の径より細く小さく設定することにより、ポート間を流れる流体の遮断を確実に行うことができ、流体の流量制御を容易とすることができる。   The first body 10 is formed using a metal or a resin material as a base material, and has a valve seat 2 and a valve port 21 that are cylindrical in a hollow chamber 101 through which a fluid (gas or liquid) flows. The valve seat 2 has a seating portion 2c at the upper end and protrudes toward the diaphragm valve 1 (upward in FIG. 1). The outer end of the valve seat 2 is gradually narrowed toward the diaphragm valve 1. By reducing the outer shape of the tip in this way, the area of the seating portion 2c that comes into contact with the main valve 1a of the diaphragm valve 1 described later is reduced. As a result, when the solenoid valve 100 is used in a cold district where the ambient air temperature is less than or equal to zero degrees, thawing becomes easier when the seat 2c and the main valve 1a are in contact with each other and frozen. Can be easily separated. Further, in the first body 10, a circular first port (which serves as a gas flow path inlet) 11 is provided upstream of the valve port 21, and a circular second port (gas) is provided downstream of the valve port 21. 12 which becomes a channel outlet) is provided. The diameter of the valve port 21 is set to be thinner and smaller than the diameter of the second port 12. Thus, by setting the diameter of the valve port 21 to be smaller and smaller than the diameter of the gas flow path outlet 12, the fluid flowing between the ports can be surely cut off, and the flow rate control of the fluid can be facilitated. .

第1ボディ10は、内部にボビン7に巻回されたソレノイドコイル4を有する第2ボディ14が取り付けられるが、この場合、フランジ状の固定部6aを有するガイド部6を第1ボディ10と第2ボディ14により挟持して固定する環状のプレート13が間に配設されている。プレート13は熱伝導が良好な金属材料が用いられており、本実施形態では例えば、鋳鋼を使用している。プレート13には筒状のガイド6を支持する孔13aが形成され、孔13aにガイド6が挿通している。   The second body 14 having the solenoid coil 4 wound around the bobbin 7 is attached to the first body 10. In this case, the guide portion 6 having the flange-shaped fixing portion 6 a is connected to the first body 10 and the first body 10. An annular plate 13 that is sandwiched and fixed by two bodies 14 is disposed therebetween. The plate 13 is made of a metal material having good heat conduction. In this embodiment, for example, cast steel is used. A hole 13a for supporting the cylindrical guide 6 is formed in the plate 13, and the guide 6 is inserted through the hole 13a.

第1ボディ10に形成された中空室101には、第1ポート11および第2ポート12のそれぞれの中心線が90度直交して形成されており、第2ポート側から見ると弁座2が中空室内で可動鉄心3側へと突出しており、図1に示すように内部に傾斜面102を有する。このように第1ボディ10の内部に傾斜面102を設けることによって、第1ポート11から導入された流体は傾斜面102に沿って弁口21へと向かうので、中空室101から弁口21までの間での圧力損失を抑えることができ効率的に流体を流すことができる。   In the hollow chamber 101 formed in the first body 10, the center lines of the first port 11 and the second port 12 are formed 90 degrees perpendicular to each other, and the valve seat 2 is seen from the second port side. It protrudes toward the movable iron core 3 in the hollow chamber, and has an inclined surface 102 inside as shown in FIG. By providing the inclined surface 102 inside the first body 10 in this way, the fluid introduced from the first port 11 is directed to the valve port 21 along the inclined surface 102, so that from the hollow chamber 101 to the valve port 21. The pressure loss between the two can be suppressed and the fluid can flow efficiently.

ガイド6は、ステンレス鋼(非磁性および電気絶縁が良い材料)を基材として形成されており、プレート13と第1ボディ10との間に挟持されて固定される径方向にフランジ状を呈する固定部6aと、プレート13の孔13aに嵌り固定部6aの内周部から連続する筒状を呈し、可動鉄心3が摺動する際のガイドとなる摺動部6cとを備える。ガイド6の摺動部6cの内周壁面により、円筒状の空間62が形成されている。空間62に可動鉄心3が摺動自在に収容されている。また、プレート13と第1ボディ10は図示しないボルト等の締結部材またはカシメ等により第2ボディ14と一体で締結されている。   The guide 6 is made of stainless steel (a material that is nonmagnetic and has good electrical insulation) as a base material, and is fixed in a radial direction that is sandwiched and fixed between the plate 13 and the first body 10. A portion 6a and a sliding portion 6c that fits into the hole 13a of the plate 13 and has a continuous cylindrical shape from the inner peripheral portion of the fixed portion 6a and serves as a guide when the movable iron core 3 slides are provided. A cylindrical space 62 is formed by the inner peripheral wall surface of the sliding portion 6 c of the guide 6. The movable iron core 3 is slidably accommodated in the space 62. The plate 13 and the first body 10 are fastened together with the second body 14 by a fastening member such as a bolt (not shown) or caulking.

可動鉄心3は有底円筒状をなしており、固定鉄心8が設けられる側の円筒内部に付勢部材5が配設されている。付勢部材5は、可動鉄心3と同軸的に配置された例えばコイルバネを使用することができ、可動鉄心3を閉弁方向(図1に示す下方)に付勢する付勢力を付与する。可動鉄心3は、磁束が透過できる材料で形成されており、本実施形態では耐久性を考慮して電磁ステンレス鋼を使用しているが、その他の材料として炭素鋼、鋳鋼等を使用することもできる。可動鉄心3には対向して可動鉄心3と同軸で円筒状の固定鉄心8が配設されている。付勢部材5の一端5aは可動鉄心3の中央に形成された凹部の有底面に係止され、他端5cは固定鉄心8に形成された凹部の有底面8aに係止されている。固定鉄心8は磁束が通過する材料で形成されており、本実施形態では炭素鋼を使用している。   The movable iron core 3 has a bottomed cylindrical shape, and the urging member 5 is disposed inside the cylinder on the side where the fixed iron core 8 is provided. For example, a coil spring arranged coaxially with the movable iron core 3 can be used as the urging member 5, and a biasing force that urges the movable iron core 3 in the valve closing direction (downward in FIG. 1) is applied. The movable iron core 3 is formed of a material that can transmit magnetic flux. In this embodiment, electromagnetic stainless steel is used in consideration of durability. However, carbon steel, cast steel, or the like may be used as other materials. it can. Opposed to the movable iron core 3 is a cylindrical fixed iron core 8 that is coaxial with the movable iron core 3. One end 5 a of the urging member 5 is locked to the bottom surface of the recess formed in the center of the movable core 3, and the other end 5 c is locked to the bottom surface 8 a of the recess formed in the fixed core 8. The fixed iron core 8 is formed of a material through which magnetic flux passes, and carbon steel is used in this embodiment.

ガイド部6および固定鉄心8の外周には、中空円筒状のボビン7に巻回されたソレノイドコイル4が配設されている。このソレノイドコイル4に外部給電により通電を行うと、ソレノイドコイル4は発熱し励磁する。この励磁にともない固定鉄心8は励磁され、付勢部材5の付勢力に抗して可動鉄心3を固定鉄心8側に引き付ける。その結果、可動鉄心3は開弁方向に移動する。通電を止めると、ソレノイドコイル4の励磁は無くなり、これに伴って固定鉄心8の励磁も無くなり可動鉄心3を引き付ける力が無くなる。このため、付勢部材5の付勢力によって、可動鉄心3は弁座2に当接する閉弁方向に動くことになる。   A solenoid coil 4 wound around a hollow cylindrical bobbin 7 is disposed on the outer periphery of the guide portion 6 and the fixed iron core 8. When the solenoid coil 4 is energized by external power supply, the solenoid coil 4 generates heat and is excited. With this excitation, the fixed iron core 8 is excited and attracts the movable iron core 3 toward the fixed iron core 8 against the urging force of the urging member 5. As a result, the movable iron core 3 moves in the valve opening direction. When the energization is stopped, the excitation of the solenoid coil 4 is eliminated, and accordingly, the excitation of the fixed iron core 8 is also eliminated, and the force for attracting the movable iron core 3 is lost. For this reason, the movable iron core 3 moves in the valve closing direction in contact with the valve seat 2 by the urging force of the urging member 5.

ソレノイドコイル4は、図1の如く閉弁状態にある可動鉄心3の軸方向の長さ(全長)の70%以上を囲繞するように設定されている。可動鉄心3の全長の70%以上、好ましくは80%以上をソレノイドコイル4で囲繞することにより、ソレノイドコイル4に対して通電を行ったときにソレノイドコイル4で発生する熱が有効に可動鉄心3へと伝達させることができる。   The solenoid coil 4 is set so as to surround 70% or more of the axial length (full length) of the movable iron core 3 in a closed state as shown in FIG. By enclosing 70% or more, preferably 80% or more, of the total length of the movable iron core 3 with the solenoid coil 4, the heat generated in the solenoid coil 4 when the solenoid coil 4 is energized effectively becomes effective. Can be transmitted to.

ダイヤフラム弁1は、ゴムや軟質樹脂等の可撓材料を基材とする部材から成り、可動鉄心3の凹部(取付け面)3aに一方の側が取り付けられると共に他方の側が弁座2に当接することにより第1ポート11と第2ポート12を遮断しその中を流れる流体の経路を遮断することが可能な主弁1aと、第1ボディ側に凸部1bを有し、組付け後には中空室101を2つの領域に区画してポート間に流れる流体が可動鉄心3側に漏れないようシールするシール部1cとを備えている。本実施形態では低温時の可撓性を考慮してEPDMゴム(エチレン・プロピレンゴム)を使用している。可動鉄心3の凹部3には弁座2に当接する主弁1aの反対側に設けられる凸部が、直接、嵌まっており、ダイヤフラム弁1と一体で可動鉄心3が移動し、シール部1cはガイド部6のフランジ状となった固定部6aと第1ボディ10との間に挟持されて固定されている。この際シール部1cの凸部は挟持により押しつぶされた形でガイド部6の固定部6aと第1ボディ10とによって固定されるので、シール部1cを通して流体が第1ボディ10の隙間から外へ漏れるのを防止することができる。このようにガイド部6と第1ボディ10とに固定されたダイヤフラム弁1は、弁口21に連通する中空室101と可動鉄心3を収容する円筒形状の空間62を仕切り、可動鉄心3が軸方向に移動する空間62内に流体が侵入することを確実に防ぐことができる。ここで凸部1bの径方向の大きさは、可動鉄心3の本体の径より小さく、ダイヤフラム弁1の主弁1aが着座部2cに当接する当接部位と少なくとも同じ大きさ若しくは若干大きく設定してある。また可動鉄心3の凹部3aに主弁1aの凸部1bが直接取り付けられるので、可動鉄心3から効率よく熱が伝達されて主弁1を昇温させることができる。可動鉄心3の凹部3aへの主弁1aの取り付け方法は、凹部3aを形成して嵌合により固着する方法以外に、接着剤等により可動鉄心3に対して直接固着する方法であっても良い。また、可動鉄心3側に凹部3aを形成せずに、接着剤当により可動鉄心3の軸方向の端面に直接固着する方法であっても良い。   The diaphragm valve 1 is made of a member whose base material is a flexible material such as rubber or soft resin, and one side is attached to the recess (attachment surface) 3a of the movable iron core 3 and the other side abuts against the valve seat 2. Has a main valve 1a capable of shutting off the first port 11 and the second port 12 and shutting off the path of the fluid flowing therethrough, and has a convex portion 1b on the first body side. 101 is divided into two regions, and a seal portion 1c that seals the fluid flowing between the ports from leaking to the movable iron core 3 side is provided. In this embodiment, EPDM rubber (ethylene / propylene rubber) is used in consideration of flexibility at low temperatures. A convex portion provided on the opposite side of the main valve 1a that contacts the valve seat 2 is directly fitted in the concave portion 3 of the movable iron core 3, and the movable iron core 3 moves integrally with the diaphragm valve 1, and the seal portion 1c. Is fixed between the first body 10 and the fixed portion 6a of the guide portion 6 in the form of a flange. At this time, since the convex portion of the seal portion 1c is fixed by the fixing portion 6a of the guide portion 6 and the first body 10 in a state of being crushed by clamping, the fluid passes through the seal portion 1c from the gap of the first body 10 to the outside. Leakage can be prevented. Thus, the diaphragm valve 1 fixed to the guide portion 6 and the first body 10 partitions the hollow chamber 101 communicating with the valve port 21 and the cylindrical space 62 that houses the movable core 3, and the movable core 3 is a shaft. It is possible to reliably prevent the fluid from entering the space 62 that moves in the direction. Here, the size of the convex portion 1b in the radial direction is smaller than the diameter of the main body of the movable iron core 3, and is set to be at least the same size or slightly larger than the contact portion where the main valve 1a of the diaphragm valve 1 contacts the seat portion 2c. It is. Further, since the convex portion 1b of the main valve 1a is directly attached to the concave portion 3a of the movable iron core 3, heat can be efficiently transmitted from the movable iron core 3 to raise the temperature of the main valve 1. The method of attaching the main valve 1a to the recess 3a of the movable core 3 may be a method of directly fixing to the movable core 3 with an adhesive or the like, in addition to the method of forming the recess 3a and fixing by fitting. . Moreover, the method of directly adhering to the end surface of the movable iron core 3 in the axial direction with an adhesive may be used without forming the concave portion 3a on the movable iron core 3 side.

このようにダイヤフラム弁1の主弁1aを可動鉄心3に対して直接取り付けることで、ソレノイドコイル4への非通電時には着座部2cに当接して弁口21を塞ぎ、第1ボディ内部を流れる流体の移動を遮断すると共に、ソレノイドコイル4の発熱した熱により可動鉄心3から直接その熱をうけて主弁1aを確実に昇温させることができる。   By directly attaching the main valve 1a of the diaphragm valve 1 to the movable iron core 3 in this way, when the solenoid coil 4 is not energized, it contacts the seating portion 2c and closes the valve port 21, and the fluid flowing inside the first body The main valve 1a can be reliably heated by receiving heat directly from the movable iron core 3 by the heat generated by the solenoid coil 4.

次に本実施形態の作動について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

ソレノイドコイル4に外部から通電されていない時は励磁されず、可動鉄心3は固定鉄心8に係止された付勢部材5の付勢力によって閉弁方向に付勢され、ダイヤフラム弁1の主弁1aは着座部2cに当接して弁口21を遮断する。このため、第1ポート11から流入した気体または液体の流体は中空室101に留まり、第2ポート12から流出することがない。一方、ソレノイドコイル4に通電した時は、通電により励磁され可動鉄心3を固定鉄心側に引き付ける。この可動鉄心3の移動にともない主弁1aは着座部2cから離間し、弁口21を開放する。これにより第1ポート11から流入した気体または液体の流体は中空室101から弁口21を通り、その後、第2ポート12から流出する。   When the solenoid coil 4 is not energized from the outside, it is not excited, and the movable iron core 3 is urged in the valve closing direction by the urging force of the urging member 5 locked to the fixed iron core 8, and the main valve of the diaphragm valve 1. 1a contacts the seat 2c and shuts off the valve port 21. For this reason, the gas or liquid fluid flowing in from the first port 11 stays in the hollow chamber 101 and does not flow out from the second port 12. On the other hand, when the solenoid coil 4 is energized, it is excited by energization and attracts the movable iron core 3 to the fixed iron core side. As the movable iron core 3 moves, the main valve 1a moves away from the seating portion 2c and opens the valve port 21. As a result, the gas or liquid fluid flowing in from the first port 11 passes through the valve port 21 from the hollow chamber 101 and then flows out from the second port 12.

例えば、一例として燃料電池システムに上記した電磁弁100を適用したとすると、第1ボディ10の内部を流れる流体が燃料電池の反応ガスまたはオフガス等の気体の場合には、水分が多く含まれている。このため気体の流路内には気体に含まれた水分が付着する。この場合、水分が着座部2cに付着した状態で、ソレノイドコイル4に通電されない状態(閉弁状態)で寒冷地等で周囲の気温が零度以下の低温状態に保持され弁座2と主弁1aとの間で水分が周囲の温度により凍結してしまうと、以下の問題が生じる。即ち、主弁1aと弁座2の着座部2cは凍結した水分により離間しにくい状態となり、場合によっては離間できなくなる。この場合、気体を第1ポート11から第2ポート12に流すためには弁座付近の凍結した水分を解凍する必要がある。そこで、本実施形態ではソレノイドコイル4に通電を行うことにより、電流によりソレノイドコイル4の巻線が発熱する。そして、この巻線からの熱は以下に示す経路を通じて可動鉄心3へと伝達され、効率的に可動鉄心3を昇温させる。   For example, if the solenoid valve 100 described above is applied to a fuel cell system as an example, when the fluid flowing inside the first body 10 is a gas such as a reaction gas or an off-gas of the fuel cell, a lot of moisture is contained. Yes. For this reason, moisture contained in the gas adheres in the gas flow path. In this case, the valve seat 2 and the main valve 1a are maintained in a low temperature state where the ambient air temperature is less than or equal to zero degrees in a cold district or the like when the solenoid coil 4 is not energized (closed valve state) with moisture adhering to the seating portion 2c. When the water freezes due to the ambient temperature, the following problems occur. That is, the main valve 1a and the seating portion 2c of the valve seat 2 are in a state where they are difficult to be separated due to frozen moisture, and in some cases cannot be separated. In this case, in order to flow the gas from the first port 11 to the second port 12, it is necessary to thaw the frozen water near the valve seat. Therefore, in this embodiment, when the solenoid coil 4 is energized, the winding of the solenoid coil 4 generates heat due to the current. And the heat from this coil | winding is transmitted to the movable iron core 3 through the path | route shown below, and raises the temperature of the movable iron core 3 efficiently.

第1の経路は、ボビン7およびガイド6を通して可動鉄心3に伝わる。   The first path is transmitted to the movable iron core 3 through the bobbin 7 and the guide 6.

第2の経路は、ボビン7から固定鉄心8へと伝わり、さらに固定鉄心8の熱は付勢部材5を通して可動鉄心3に伝わるとともに、固定鉄心8と可動鉄心3の間にある空気層を伝わって可動鉄心3に伝わる。   The second path is transmitted from the bobbin 7 to the fixed core 8, and the heat of the fixed core 8 is transmitted to the movable core 3 through the urging member 5, and is also transmitted through the air layer between the fixed core 8 and the movable core 3. To the movable iron core 3.

第3の経路はボビン7、第2ボディ14、プレート13、ガイド6の順に伝熱して可動鉄心3に伝わる。   The third path transfers heat to the movable iron core 3 in the order of the bobbin 7, the second body 14, the plate 13, and the guide 6.

ソレノイドコイル4の巻線から発熱した熱は上記した3つの経路を通じて可動鉄心3に伝わるので、可動鉄心3は効率的に昇温する。このため、可動鉄心3の凹部3aに直接嵌められたダイヤフラム弁1の主弁1aは可動鉄心3からの熱を受けて昇温し、着座部2cとの間の凍結を効率よく解凍し、主弁1aを着座部2cから離間させることができる。   Since the heat generated from the winding of the solenoid coil 4 is transmitted to the movable iron core 3 through the three paths described above, the temperature of the movable iron core 3 is increased efficiently. For this reason, the main valve 1a of the diaphragm valve 1 directly fitted in the recess 3a of the movable iron core 3 is heated by receiving heat from the movable iron core 3, and the freezing with the seating portion 2c is efficiently thawed. The valve 1a can be separated from the seating part 2c.

次に、上記した構成の実施例での電磁弁と従来のダイヤフラム式電磁弁を用いて、電磁弁の温度が零下30度のときに14、5Vの電圧をかけてソレノイドコイルに通電し、その後通電状態を継続したときの主弁1aの温度変化を図2に示した。図2からわかるように、本実施形態の電磁弁100は通電後140秒で主弁1aの温度が解凍できる温度の0℃を超えるが、従来の電磁弁は零下20度越えずに解凍ができないことが分かる。   Next, using the solenoid valve in the embodiment having the above-described configuration and the conventional diaphragm type solenoid valve, when the temperature of the solenoid valve is 30 degrees below zero, a voltage of 14, 5 V is applied to the solenoid coil, and then The temperature change of the main valve 1a when the energized state is continued is shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the solenoid valve 100 of this embodiment exceeds the temperature of 0 ° C. at which the temperature of the main valve 1a can be thawed 140 seconds after energization, but the conventional solenoid valve cannot be thawed without exceeding 20 degrees below zero. I understand that.

以上説明したように、ソレノイドコイル4に通電することでソレノイドコイル4から発生する熱は、可動鉄心3を介してダイヤフラム弁1の主弁1aに直接、効率良く伝達され、主弁1aを効率よく昇温することができる。これにより、電磁弁100を寒冷地等で使用した場合であっても、弁座2の周辺が凍結していても解凍が成され、所望の性能を得ることができる。   As described above, the heat generated from the solenoid coil 4 by energizing the solenoid coil 4 is efficiently transmitted directly to the main valve 1a of the diaphragm valve 1 via the movable iron core 3, and the main valve 1a is efficiently transmitted. The temperature can be raised. Thereby, even when the electromagnetic valve 100 is used in a cold region or the like, thawing is performed even if the periphery of the valve seat 2 is frozen, and desired performance can be obtained.

また、閉弁状態のときソレノイドコイル4が作る中空の空間内に可動鉄心3の全長の70%以上とすれば、可動鉄心3はソレノイドコイル4により発生する熱を有効的に集めてダイヤフラム弁1の主弁1aに伝熱するため、より効率よく主弁1aを昇温することができる。   If the solenoid core 4 has a hollow space created by the valve in a closed state so that the length of the movable core 3 is 70% or more, the movable core 3 effectively collects the heat generated by the solenoid coil 4 and the diaphragm valve 1. Since heat is transferred to the main valve 1a, the temperature of the main valve 1a can be raised more efficiently.

更に、弁座2の先端がダイヤフラム弁1に向かって小さくしているので、主弁1aとの接触する着座部2cの面積が小さくなることで昇温しやすく、また着座部2cと主弁1aが当接した状態で凍結したとき主弁1aが離間しやすくなる。   Furthermore, since the tip of the valve seat 2 is made smaller toward the diaphragm valve 1, the area of the seating portion 2c that comes into contact with the main valve 1a is reduced, so that the temperature rises easily, and the seating portion 2c and the main valve 1a. The main valve 1a is likely to be separated when it freezes in a state where it comes into contact.

以上、本発明を上記実施の態様に則して説明したが、本発明は上記態様にのみ限定されるものではなく、本発明の原理に準ずる各種態様を含むものである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the said embodiment, this invention is not limited only to the said aspect, The various aspect according to the principle of this invention is included.

本発明の実施形態におけるダイヤフラム式電磁弁の断面図である。It is sectional drawing of the diaphragm type solenoid valve in embodiment of this invention. 本発明のダイヤフラム式電磁弁に通電した時の経過時間に対する主弁の温度を測定したグラフである。It is the graph which measured the temperature of the main valve with respect to the elapsed time when it supplies with electricity to the diaphragm type solenoid valve of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:ダイヤフラム弁
1a:主弁
1b:凸部
2:弁座
2c:着座部
3:可動鉄心
3a:凹部(取り付け面)
4:ソレノイドコイル
8:固定鉄心
10:第1ボディ
14:第2ボディ
11:第1ポート(流体の入口)
12:第2ポート(流体の出口)
100:ダイヤフラム式電磁弁(電磁弁)
1: Diaphragm valve 1a: Main valve 1b: Convex part 2: Valve seat 2c: Seat part 3: Movable iron core 3a: Concave part (mounting surface)
4: Solenoid coil 8: Fixed iron core 10: First body 14: Second body 11: First port (fluid inlet)
12: Second port (fluid outlet)
100: Diaphragm type solenoid valve (solenoid valve)

Claims (4)

流体が流れる第1ポートと第2ポートの間に設けられる弁座と、
主弁を有し、該主弁が前記弁座に対し離接することにより前記両ポート間の遮断が行えるダイヤフラム弁と、
軸方向に移動自在な可動鉄心と、
該可動鉄心の周囲に配設され、励磁により前記可動鉄心を動作させるソレノイドコイルとを備えたダイヤフラム式電磁弁において、
前記主弁が可動鉄心に直接設けられ、前記可動鉄心を動作させる場合に前記ソレノイドコイルで発生した熱が前記主弁に伝達されることを特徴とするダイヤフラム式電磁弁。
A valve seat provided between a first port and a second port through which fluid flows;
A diaphragm valve having a main valve, wherein the main valve is capable of blocking between the two ports by being separated from and contacting the valve seat;
A movable iron core that can move in the axial direction,
A diaphragm type solenoid valve provided with a solenoid coil disposed around the movable core and operating the movable core by excitation,
The diaphragm type solenoid valve, wherein the main valve is directly provided on the movable iron core, and heat generated by the solenoid coil is transmitted to the main valve when the movable iron core is operated.
前記可動鉄心の前記弁座側に凹部が形成され、該凹部に主弁が取り付けられている請求項1に記載のダイヤフラム式電磁弁。 The diaphragm type solenoid valve according to claim 1, wherein a concave portion is formed on the valve seat side of the movable iron core, and a main valve is attached to the concave portion. 前記主弁は、前記弁座の外形より大である請求項1に記載のダイヤフラム式電磁弁。 The diaphragm type solenoid valve according to claim 1, wherein the main valve is larger than an outer shape of the valve seat. 前記弁座の外形は、前記ダイヤフラム弁に向かって小さくなっている請求項1または請求項3に記載のダイヤフラム式電磁弁。 The diaphragm type solenoid valve according to claim 1 or 3, wherein an outer shape of the valve seat becomes smaller toward the diaphragm valve.
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