特許 7539158 電磁弁通電表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-15

(45)【発行日】2024-08-23

(54)【発明の名称】電磁弁通電表示装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 37/00 20060101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

F16K37/00 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021189555

(22)【出願日】2021-11-22

(65)【公開番号】P2023076244

(43)【公開日】2023-06-01

【審査請求日】2022-08-19

(73)【特許権者】

【識別番号】591053786

【氏名又は名称】日電工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 雄介

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５２８７０８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０３０２８５８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１６７７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１１３４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１０８２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９１８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１７０７７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５８－０７２７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０２６８６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０６ － ３１／１１

Ｆ１６Ｋ ３７／００

Ｈ０１Ｆ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に沿って配置される固定鉄心および可動鉄心と、前記固定鉄心および前記可動鉄心の周囲に配置される励磁コイルとを含むソレノイド部を有する電磁弁に対応し、前記ソレノイド部の軸方向の端面側に着脱可能に配置されて前記励磁コイルに通電されていることを表示する電磁弁通電表示装置であって、
前記ソレノイド部の軸方向の端面側に対向される対向部を有する筐体と、
前記筐体の前記対向部に設けられて前記励磁コイルの軸方向に配置され、前記励磁コイルへの通電で発生する磁束により起電力が発生する検出コイルと、
前記検出コイルの内側に配置され、端面部が前記筐体の前記対向部から外側に突出して配置される円柱状の鉄心部材と、
前記検出コイルの両端に直列に接続される発光素子を有し、前記検出コイルに発生する起電力によって前記発光素子が点灯する表示部と
を備えることを特徴とする電磁弁通電表示装置。

【請求項2】

前記鉄心部材は、前記筐体に着脱可能に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の電磁弁通電表示装置。

【請求項3】

前記表示部は、前記筐体の前記対向部を有する一端側に対して反対の他端側に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の電磁弁通電表示装置。

【請求項4】

前記筐体の中心軸を中心として前記検出コイルが配置されているとともに、前記筐体の前記中心軸上に前記鉄心部材と前記表示部とが配置されている
ことを特徴とする請求項３記載の電磁弁通電表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁弁に通電されているか確認するための電磁弁通電表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

流体制御に使用する電磁弁は、ソレノイド部とバルブ部に分かれており、ソレノイド部の励磁コイルに電圧を印加し、磁化された固定鉄心へ向けてプランジャーと呼ばれる可動鉄心が移動することで、バルブ部の弁オリフィスを開閉する機器である。

【0003】

電磁弁は、一部の機種を除き、励磁コイルに通電されているか否かを目視によって確認することができない。電磁弁の通電確認は、電磁弁を搭載したエアコン室外機やボイラー、油圧機器などの試運転時や保守メンテナンス時に、電磁弁に正しく通電されているか、あるいは誤配線していないかなど、機器の品質維持管理上重要な確認事項である。

【0004】

従来、電磁弁に配置し、ソレノイド部の励磁コイルに通電されているか確認するための表示装置が知られている。この表示装置は、ソレノイド部の径方向の周囲に検出コイルを配置し、励磁コイルへの通電で発生する磁束により検出コイルに起電力が発生し、この起電力を増幅回路や点滅回路、あるいは検出回路などの回路で処理し、発光部を点灯または点滅させている。さらに、回路を動作させたり発光部を点灯または点滅させるために、電池などの電源を用いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１６７７３２号公報

【文献】特開平７－１１３４７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の装置では、電磁弁のソレノイド部の径方向の周囲に検出コイルを配置するため、大形化し、さらに、検出コイルで発生する起電力を処理するための回路を用いているとともに、この回路を動作させたり表示させるための電池などの電源を用いる必要があった。

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、小形かつ電源不要で電磁弁の通電確認ができる電磁弁通電表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、軸方向に沿って配置される固定鉄心および可動鉄心と、前記固定鉄心および前記可動鉄心の周囲に配置される励磁コイルとを含むソレノイド部を有する電磁弁に対応し、前記ソレノイド部の軸方向の端面側に着脱可能に配置されて前記励磁コイルに通電されていることを表示する電磁弁通電表示装置であって、前記ソレノイド部の軸方向の端面側に対向される対向部を有する筐体と、前記筐体の前記対向部に設けられて前記励磁コイルの軸方向に配置され、前記励磁コイルへの通電で発生する磁束により起電力が発生する検出コイルと、前記検出コイルの内側に配置され、端面部が前記筐体の前記対向部から外側に突出して配置される円柱状の鉄心部材と、前記検出コイルの両端に直列に接続される発光素子を有し、前記検出コイルに発生する起電力によって前記発光素子が点灯する表示部とを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、小形かつ電源不要で電磁弁の通電確認ができる電磁弁通電表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態を示す電磁弁通電表示装置、および通電状態の電磁弁の断面図である。

【図2】同上電磁弁通電表示装置、および非通電状態の電磁弁の断面図である。

【図3】同上電磁弁通電表示装置を電磁弁に配置した状態での模式図である。

【図4】同上電磁弁通電表示装置および電磁弁の断面図である。

【図5】同上電磁弁通電表示装置を電磁弁に配置した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

【0012】

図１および図２に電磁弁１０の一例を示す。

【0013】

電磁弁１０は、バルブ部１１と、このバルブ部１１を動作させるソレノイド部１２とを備えている。

【0014】

バルブ部１１は、流体が流通する第１の流路１３および第２の流路１４を有する弁本体１５と、この弁本体１５の第１の流路１３と第２の流路１４とを連通する弁オリフィス１６と、弁本体１５にソレノイド部１２を取り付ける弁カバー１７と、などを備えている。

【0015】

ソレノイド部１２は、弁カバー１７に一端側が固定され、弁オリフィス１６に対して同軸上に配置されるスリーブ１８と、このスリーブ１８の他端側に固定された固定鉄心１９と、スリーブ１８内に配置され、弁オリフィス１６と固定鉄心１９との間で軸方向に移動するプランジャーである可動鉄心２０と、この可動鉄心２０の一端側に配置され、弁オリフィス１６を開閉する弁体２１と、固定鉄心１９と可動鉄心２０との間に配置され、可動鉄心２０を弁オリフィス１６へ向けて付勢するコイルスプリング２２と、スリーブ１８の周囲つまり固定鉄心１９および可動鉄心２０の周囲に配置されたソレノイドである励磁コイル２３と、ソレノイド部１２を覆うハウジング２４と、を備えている。

【0016】

固定鉄心１９の他端側にはハウジング２４から突出するねじ軸である連結部２５が設けられている。この連結部２５にワッシャ２６を介して螺合される磁性体であるナット２７により、ハウジング２４が固定鉄心１９に固定されている。したがって、ソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａ（ハウジング２４の軸方向の他面）からナット２７が突出されている。なお、ハウジング２４を固定鉄心１９に固定する固定部材としては、ナット２７の他、ハウジング２４を介して固定鉄心１９に螺合される磁性体であるボルトを用いる場合もある。この場合、ソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａからボルトの頭部が突出される。

【0017】

ソレノイド部１２は、中心軸Ｚ１を有し、この中心軸Ｚ１上に固定鉄心１９、可動鉄心２０およびナット２７が配置されているとともに、中心軸Ｚ１を中心として励磁コイル２３が配置されている。

【0018】

そして、電磁弁１０は、励磁コイル２３に交流電源Ｅ（図３参照）からの交流電力が通電されて動作する。

【0019】

また、図１および図２に電磁弁通電表示装置３０の一例を示す。

【0020】

電磁弁通電表示装置３０は、電磁弁１０のソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａに着脱可能に配置され、電磁弁１０の励磁コイル２３に通電されていることを表示する。

【0021】

電磁弁通電表示装置３０は、筐体３１と、検出コイル３２と、表示部３３とを備えている。

【0022】

筐体３１は、外装をなすもので、耐熱性および透磁性に優れた例えば樹脂製で円筒状に設けられている。筐体３１の軸方向の一方の端面側には、ソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａに対向される対向部３４と、この対向部３４の中央にソレノイド部１２の軸方向の端面側から突出するナット２７（またはボルトの頭部）を収容可能とする凹部３５とを有している。筐体３１の対向部３４とは反対の他方の端面側は、例えば円錐形に形成されており、中央の頂部に表示部３３が配置されている。

【0023】

凹部３５は、対向部３４に開口された円筒状に形成されている。凹部３５の内径は、ナット２７の最大外径よりも大きく、かつ、凹部３５の軸方向の高さは、ソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａからのナット２７の最大高さよりも高く、凹部３５内にナット２７を収容可能とする。

【0024】

筐体３１は、中心軸Ｚ２を有し、この中心軸Ｚ２上に凹部３５が配置されているとともに、中心軸Ｚ２を中心として検出コイル３２が配置されている。

【0025】

検出コイル３２は、筐体３１内で、凹部３５の周囲に配置されている。検出コイル３２は、円筒状のコイルボビン３６に銅線である巻線が所定数巻回されて形成されている。コイルボビン３６は、筐体３１に組み込まれることにより、筐体３１の一部を構成するものであってもよく、筐体３１の対向部３４および凹部３５を形成するものであってもよい。

【0026】

検出コイル３２の内径は、ソレノイド部１２（ハウジング２４）の外径よりも小さい関係にある。そのため、検出コイル３２は、ソレノイド部１２（ハウジング２４）の周囲に配置されることはなく、凹部３５をナット２７に被せて電磁弁通電表示装置３０を電磁弁１０に配置した装着状態で、励磁コイル２３の軸方向に配置される。

【0027】

表示部３３は、筐体３１の軸方向の他端側に配置され、電磁弁１０の励磁コイル２３に通電されていることを点灯表示する。表示部３３は、筐体３１の軸方向の他端側の中央で、筐体３１の軸方向の他端側から突出するように配置されている。

【0028】

また、図３に電磁弁通電表示装置３０を電磁弁１０に配置した状態での模式図を示す。

【0029】

表示部３３には、発光素子として例えば発光ダイオードであるＬＥＤ３７が含まれる。ＬＥＤ３７は、近年開発されている高輝度タイプや大型の形状のものを使用することで視認性にも配慮することが好ましい。

【0030】

ＬＥＤ３７のアノードおよびカソードは、検出コイル３２の両端に直列に接続されている。ＬＥＤ３７のアノードと検出コイル３２との間には、検出コイル３２に発生する起電力の電圧値が高くなりすぎてＬＥＤ３７に流れる電流値が所定の許容電流値を超えないように制限するための定電流ダイオード３８が接続されている。ＬＥＤ３７のカソードと検出コイル３２との間には、ＬＥＤ３７に逆バイアスによる逆方向電流が流れないようにするための整流ダイオード３９が接続されている。これら定電流ダイオード３８および整流ダイオード３９は、ＬＥＤ３７とともに筐体３１内に配置されている。

【0031】

そして、凹部３５をナット２７に被せて電磁弁通電表示装置３０を電磁弁１０に配置した装着状態では、全て磁性体である固定鉄心１９と可動鉄心２０とナット２７とを１つの鉄心４０としてみなすことが可能となり、この鉄心４０の一端側に励磁コイル２３が配置され、他端側に検出コイル３２が配置されることになる。電磁弁通電表示装置３０は、検出コイル３２に発生する起電力のみを電源とし、電池などの別の電源は必要とせず、電磁弁１０の通電確認を可能としている。

【0032】

次に、電磁弁通電表示装置３０の使用方法を説明する。

【0033】

電磁弁通電表示装置３０をソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａに配置する。すなわち、電磁弁通電表示装置３０の凹部３５をソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａから突出するナット２７に被せるようにして、筐体３１の対向部３４をソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａに当接するように配置する。

【0034】

凹部３５をナット２７の周囲に被せることにより、電磁弁通電表示装置３０とソレノイド部１２との径方向の位置が位置決めされ、電磁弁通電表示装置３０の中心軸Ｚ２とソレノイド部１２の中心軸Ｚ１とが一致または略一致する。

【0035】

検出コイル３２が励磁コイル２３の軸方向に配置され、この検出コイル３２の内側にナット２７および固定鉄心１９の一部が配置される。

【0036】

そして、図２に示すように、電磁弁１０の励磁コイル２３に通電されていない場合、コイルスプリング２２の付勢によって可動鉄心２０が固定鉄心１９から離反し、可動鉄心２０の弁体２１が弁オリフィス１６に接触して閉塞し、第１の流路１３と第２の流路１４とを遮断している。

【0037】

電磁弁１０の励磁コイル２３に通電されていない状態では、電磁弁通電表示装置３０の検出コイル３２には起電力が発生せず、表示部３３は消灯した状態にある。

【0038】

また、図１に示すように、電磁弁１０の励磁コイル２３に交流電源Ｅからの交流電力が通電された場合、励磁コイル２３によって磁束ｆが発生し、可動鉄心２０がコイルスプリング２２の付勢に抗して固定鉄心１９側に移動して接触し、弁オリフィス１６が開放され、第１の流路１３と第２の流路１４とが流通する。

【0039】

図３に示したように、磁性体である固定鉄心１９と可動鉄心２０とナット２７とは１つの鉄心４０としてみなすことが可能となり、この鉄心４０の一端側に励磁コイル２３が配置され、他端側に検出コイル３２が配置されることになる。

【0040】

そのため、励磁コイル２３によって発生する磁束ｆは鉄心４０を通り、この鉄心４０を介した相互誘導によって検出コイル３２に起電力が発生する。検出コイル３２で発生した起電力がＬＥＤ３７に供給されることにより、ＬＥＤ３７が点灯し、電磁弁１０の励磁コイル２３に通電されていることを表示する。

【0041】

このとき、定電流ダイオード３８により、検出コイル３２に発生する起電力の電圧値が高くなりすぎてＬＥＤ３７に流れる電流値が所定の許容電流値を超えないように制限する。また、検出コイル３２に発生する起電力は交流電圧であるため、整流ダイオード３９により、ＬＥＤ３７に逆バイアスによる逆方向電流が流れないようにする。

【0042】

そして、検出コイル３２で発生する起電力の電圧値は、励磁コイル２３と検出コイル３２との巻線比で決まるとともに鉄心４０を介して効率よく相互誘導がなされるため、漏れ磁束などの影響はあるものの比較的大きな電圧が検出コイル３２で発生する。そのため、ＬＥＤ３７の点灯には、微弱な電圧を増幅させる回路や、この回路の駆動用および表示用の電力を供給する電池などの電源は不要である。なお、検出コイル３２は、様々な種類の電磁弁１０に対応すべく、巻線の巻き数は極力多い方が望ましい。

【0043】

このように、電磁弁通電表示装置３０の表示部３３の点灯および消灯によって、電磁弁１０の通電、非通電を確認できる。

【0044】

また、図４および図５に示すように、電磁弁１０には、ナット２７やボルトを用いず、固定鉄心１９に取り付けられる例えばＥリングやＣリングなどの固定リング４２によってハウジング２４を固定鉄心１９に固定している構成がある。この構成の場合、固定鉄心１９の平坦な端面部１９ａがソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａから突出するが、ナット２７やボルトのように大きく突出することはない。

【0045】

この電磁弁１０の場合、電磁弁通電表示装置３０では、磁性体で構成された鉄心部材４３を用い、この鉄心部材４３を凹部３５に配置して組み合わせる。鉄心部材４３は、円柱状の鉄心本体部４４と、この鉄心本体部４４の一端側のフランジ部４５とを有している。フランジ部４５が設けられている鉄心部材４３の一端側の端面部４６は平坦状に設けられている。

【0046】

そして、この電磁弁１０に電磁弁通電表示装置３０を使用する際には、図４に示すように、筐体３１に鉄心部材４３を組み合わせる。すなわち、鉄心本体部４４を筐体３１の凹部３５に挿入し、フランジ部４５を筐体３１の対向部３４に当接する状態に組み合わせる。

【0047】

図５に示すように、筐体３１と組み合わせた鉄心部材４３の一端側の端面部４６を固定鉄心１９の端面部１９ａに配置する。鉄心部材４３の端面部４６と固定鉄心１９の端面部１９ａとは、それぞれ平坦面であり、互いに面接触するように配置される。

【0048】

これにより、鉄心部材４３が固定鉄心１９の軸方向に並び、固定鉄心１９と可動鉄心２０と鉄心部材４３とが一連に連なって、図３に示すように、１つの鉄心４０としてみなすことが可能となり、この鉄心４０の一端側に励磁コイル２３が配置され、他端側に検出コイル３２が配置されることになる。さらに、検出コイル３２が励磁コイル２３の軸方向に配置され、この検出コイル３２の内側に鉄心４０の一部が配置されることになる。

【0049】

そして、電磁弁１０の励磁コイル２３に交流電源Ｅからの交流電力が通電された場合、上述したように、励磁コイル２３によって発生する磁束ｆは鉄心４０を通り、この鉄心４０を介した相互誘導によって検出コイル３２に起電力が発生する。検出コイル３２で発生した起電力がＬＥＤ３７に供給されることにより、ＬＥＤ３７が点灯し、電磁弁１０の励磁コイル２３に通電されていることを表示する。

【0050】

なお、鉄心部材４３を用いずに電磁弁通電表示装置３０を固定鉄心１９の端面部１９ａに配置した場合、検出コイル３２が空芯コイルとして機能することにより、励磁コイル２３によって発生する磁束ｆによって検出コイル３２に起電力が発生し、ＬＥＤ３７が点灯するが、検出コイル３２に発生する起電力が小さい場合もあるため、電磁弁１０の通電確認を正確に行うためには、検出コイル３２に比較的大きい起電力が発生することが可能な鉄心部材４３を用いることが好ましい。

【0051】

また、筐体３１に鉄心部材４３を着脱可能とすることで、１つの筐体３１でナット２７またはボルトを有する電磁弁１０とナット２７またはボルトを有さない電磁弁１０とに対応することができるが、筐体３１の検出コイル３２の内側に鉄心部材４３が着脱不可に配置された一体型とし、ナット２７またはボルトを有さない電磁弁１０に専用の電磁弁通電表示装置３０に構成してもよい。

【0052】

以上のように、電磁弁通電表示装置３０では、ソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａに対向される筐体３１の対向部３４に検出コイル３２が設けられるため、この検出コイル３２が励磁コイル２３の軸方向に配置され、励磁コイル２３への通電で発生する磁束により検出コイル３２に比較的大きな起電力が発生し、この起電力によって表示部３３を点灯させることができ、小形および軽量で携帯性に優れ、電源不要で電池切れが生じたり電池交換の手間を省くことができる。

【0053】

また、筐体３１の凹部３５にソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａから突出するナット２７またはボルトが収容され、この凹部３５の周囲に検出コイル３２が配置されるため、固定鉄心１９と可動鉄心２０とナット２７とで１つみなされる鉄心４０の一端側に励磁コイル２３が配置され、他端側に検出コイル３２が配置されることで、励磁コイル２３によって発生する磁束ｆが鉄心４０を通り、この鉄心４０を介した相互誘導によって検出コイル３２に比較的大きな起電力が発生し、この起電力によって表示部３３を点灯させることができる。

【0054】

しかも、筐体３１の凹部３５をソレノイド部１２の軸方向の端面１２ａから突出するナット２７またはボルトに被せることで、筐体３１とソレノイド部１２とを互いに位置決めでき、検出コイル３２を励磁コイル２３の軸方向に配置できる。

【0055】

また、検出コイル３２の内側に鉄心部材４３が配置されることで、ナット２７またはボルトを有さない電磁弁１０に対応することができる。

【0056】

しかも、筐体３１の凹部３５に鉄心部材４３を着脱可能とすることで、１つの筐体３１でナット２７またはボルトを有する電磁弁１０とナット２７またはボルトを有さない電磁弁１０とに対応することができる。

【0057】

また、検出コイル３２の内径は、ソレノイド部１２（ハウジング２４）の外径よりも小さい関係にあるため、検出コイル３２がソレノイド部１２（ハウジング２４）の周囲に配置されることがなく、検出コイル３２を励磁コイル２３の軸方向に配置できる。

【0058】

以上、本発明の実施の形態およびその変形例について説明したが、種々の構成の組み合わせ、一部の省略、置き換えおよび変更も可能である。

【符号の説明】

【0059】

１０ 電磁弁
１２ ソレノイド部
１９ 固定鉄心
２０ 可動鉄心
２３ 励磁コイル
２７ ナット
３０ 電磁弁通電表示装置
３１ 筐体
３２ 検出コイル
３３ 表示部
３４ 対向部
３７ 発光素子としてのＬＥＤ
４３ 鉄心部材
４６ 端面部
ｆ 磁束
Ｚ２ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】