JP2000130628A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソレノイドによって流路の切換操作を行う電
磁弁において、可動鉄心と固定鉄心との吸着面の損耗及
び衝突音の原因である両鉄心の吸着速度を抑えると共
に、可動鉄心と磁気板との接触部分が無くなるようにし
て相互の摩擦を防ぎ、可動鉄心を安定的に動作させるこ
とができる電磁弁を得る。 【解決手段】 磁気板６と可動鉄心３との間の隙間を、
該可動鉄心の全周において実質的に均等に形成し、該隙
間に磁性流体７を充填すると共に、磁気枠５に該磁性流
体７の保持に必要な磁性を持たせ、上記可動鉄心３の中
央に、該可動鉄心３と固定鉄心４との間の空間１３へ圧
縮空気を流出入させて可動鉄心３の両端に作用する空気
圧を均衡させる流通孔８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、ソレノイドによっ
て流路の切換操作を行う電磁弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ソレノイドによって流路の切換操作を行
う電磁弁は、一般に、流体流路中の弁座を開閉する弁部
材が、ソレノイドにおける可動鉄心に保持されていて、
コイルへ通電すると、該可動鉄心が固定鉄心に吸着して
弁部材を駆動し、通電を解除すると、復帰ばねの力で該
可動鉄心が固定鉄心から離間して弁部材を復帰させ、流
路の切換えを行うように構成されている。このような電
磁弁においては、可動鉄心が固定鉄心に吸着する際に両
鉄心が高速で激しく衝突するため、これら両鉄心の吸着
面が損耗し易く、また、可動鉄心と固定鉄心とが衝突す
る際に大きな衝突音を発するという問題がある。さら
に、上記可動鉄心は、通常、ソレノイドのコイル内に設
けられた鉄心孔内に摺動自在に挿入されていて、この鉄
心孔の一部は、コイルを取り囲むように配設された磁気
枠の一部である金属製の磁気板の中空部により形成され
ているが、上記可動鉄心と磁気板との間のわずかな隙間
が磁路のギャップとなって磁気抵抗が大きくなるため、
ソレノイドの省電力化のためにはこの磁気抵抗の低下を
はかるのが有効である。また、上記可動鉄心は、通常、
ソレノイドのコイル内に設けられた鉄心孔内に摺動自在
に挿入されているが、この鉄心孔の一部は、コイルを取
り囲むように配設された磁気枠の一部である金属製の磁
気板の中空部により形成されていて、可動鉄心と該磁気
板とは相互の部分的な吸着により一部が摺り合う状態に
なることがあり、その場合、該可動鉄心は磁気板との接
触部分で干渉を受けて動作が不安定になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、ソレノイドによって流路の切換操作を行う電磁弁に
おいて、可動鉄心と固定鉄心との吸着面の損耗及び衝突
音の原因である両鉄心の吸着速度を抑えると共に、可動
鉄心と磁気板との接触部分が無くなるようにして相互の
摩擦を防ぎ、可動鉄心を安定的に動作させることができ
る電磁弁を提供することにある。本発明の他の技術的課
題は、上記可動鉄心と磁気板との間の磁路のギャップに
よる磁気抵抗を低減させ、ソレノイドの省電力化を図れ
るようにした電磁弁を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電磁弁は、圧縮空気が流入または流出する
複数のポートと、上記ポートをつなぐ流路中に設けられ
た弁座と、上記弁座を開閉する弁部材と、可動鉄心によ
り上記弁部材を駆動して上記弁座を開閉するソレノイド
部とを備え、上記ソレノイド部は、コイル内の鉄心孔に
固定鉄心を気密に固定すると共に、該固定鉄心に吸着さ
れる可動鉄心を上記鉄心孔に摺動自在に嵌挿し、上記コ
イルを取り囲む磁気枠の一部であって上記可動鉄心を挿
通させる中空部を有する磁気板と該可動鉄心との間の隙
間を、可動鉄心の全周において実質的に均等に形成し、
該隙間に磁性流体を充填すると共に、上記磁気枠に該磁
性流体の保持に必要な磁性を持たせ、上記可動鉄心の中
央に、該可動鉄心と固定鉄心との間の空間へ圧縮空気を
流出入させて可動鉄心の両端に作用する空気圧を均衡さ
せる流通孔を設けたことを特徴とするものである。

【０００５】上記構成を有する電磁弁は、コイルに通電
すると可動鉄心が固定鉄心に吸着して弁部材が駆動さ
れ、通電を解除すると可動鉄心が固定鉄心から離れて弁
部材が復帰するが、この場合に、磁気板と可動鉄心との
間の隙間に磁性流体を充填したので、通電時には、該磁
性流体がコイルにより励起された磁場によりその粘度を
急激に増大させ、それにより、可動鉄心の固定鉄心への
吸着速度が低減されるので、固定鉄心との激しい衝突が
防がれ、相互の吸着面の損耗及び衝突音を抑えることが
できる。また、上記磁性流体により、可動鉄心と磁気板
との間にギャップがなくなるので、その間の磁気抵抗が
小さくなり、可動鉄心と磁気板とが相互の部分的な吸着
により摺り合う状態が生じるようなことはなく、可動鉄
心の全周において実質的に均等に磁性流体が保持され、
これにより、上記吸着速度の低減が円滑に行われるばか
りでなく、ソレノイドの省電力化を図ることができる。
さらに、可動鉄心と固定鉄心との間の空間へ圧縮空気を
流出入させる流通孔を可動鉄心の中央に設けて、可動鉄
心の両端に作用する空気圧を均衡させるようにしている
ので、圧縮空気の流れによって磁性流体に力が作用する
ことがなく、可動鉄心と磁気板との間に磁性流体を安定
的に保持させることができる。

【０００６】本発明においては、磁気枠に持たせる磁性
を磁気板の両端に永久磁石を取付けることにより付与す
ることができ、また、磁気板及び／または可動鉄心を硬
質または半硬質磁性材料によって形成し、磁気枠に持た
せる磁性をその残留磁気により付与することもでき、こ
れにより、磁性流体を磁気板と可動鉄心の間の隙間に確
実に保持することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の電磁弁の一実施例
を示すもので、この実施例の電磁弁は、弁部材によって
流体流路を切り換える弁部２と、コイル９への通電によ
り上記弁部材を操作するソレノイド１とからなってい
る。上記弁部２は、弁ボディ２０を有していて、該弁ボ
ディ２０には、圧縮空気の供給源に接続される入力ポー
トＰと、エアシリンダ等のアクチュエータに接続される
出力ポートＡと、外部に排気される排出ポートＲが設け
られている。

【０００８】上記弁ボディ２０内部には、入力ポートＰ
と出力ポートＡとを連通孔２９を介して接続する流路に
供給弁座２１が、また出力ポートＡと排出ポートＲとを
接続する流路に排出弁座２２が、それぞれ同一軸線上に
おいて互いに相反する向きに配設されている。また、上
記供給弁座２１が開口する供給弁室２３内には、該供給
弁座２１を開閉する供給弁部材２４が、ソレノイド１の
可動鉄心３に保持された状態で配設され、排出弁座２２
が開口する排出弁室２５内には、該排出弁座２２を開閉
する排出弁部材２６が、ばね座２７との間に縮設した弁
ばね２８で排出弁座２２を閉鎖する方向に付勢された状
態に配設されている。

【０００９】上記連通孔２９内には、流路の流通を妨げ
ない押圧棒３０が挿入されていて、該押圧棒３０の下端
は、排出弁部材２６に装着されたキャップ状の押圧部材
３１の上面に当接し、一方、押圧棒３０の上端は、ソレ
ノイド１における可動鉄心３の下端に取付けられたキャ
ップ１５の下面に当接している。この押圧棒３０は、上
記可動鉄心３が下降して供給弁部材２４が供給弁座２１
を閉鎖するときは、該可動鉄心３によって押し下げら
れ、これにより排出弁部材２６を押し下げて排出弁座２
２を開放させるようにし、一方、上記可動鉄心３が上動
して供給弁部材２４が供給弁座２１を開放するときは、
排出弁部材２６の押圧を解き、弁ばね２８の付勢によっ
て上動させて排出弁座２２を閉鎖させるようにするもの
である。

【００１０】上記ソレノイド１は、ボビン１７に導線を
巻いて形成されたコイル９と、該コイル９を取り囲む磁
気枠５と、ボビン１７内に設けられた鉄心孔１０の一端
部に固定して磁基枠５に当接された固定鉄心４と、該鉄
心孔１０内に摺動自在に挿入された上記可動鉄心３と、
該可動鉄心３を固定鉄心４から離間する方向に付勢する
復帰ばね１２とを備えている。また、上記鉄心孔１０
は、上記ボビン１７内の孔と、磁気枠５の一部として該
ボビン１７の端面に当接するように配設された磁気板６
の中空部６ａとによって一続きとなるように形成されて
いて、該鉄心孔１０の上端部に上記固定鉄心４が固定さ
れ、該固定鉄心４の下方に上記可動鉄心１８が挿入され
ている。

【００１１】上記可動鉄心３は、下端面に窪み３ａを備
え、該窪み３ａ内に、上記供給弁部材２４と、該供給弁
部材２４を窪み３ａから突出する方向に付勢する弁ばね
１６とが収容されており、該供給弁部材２４が窪み３ａ
から飛び出すのを防止するため、該可動鉄心３の下端部
の細径部３ｂには、合成樹脂等の弾性を持つ素材からな
る上記キャップ１５が取り付けられている。

【００１２】上記可動鉄心３の中央部には、該可動鉄心
３と固定鉄心４との間の空間１３へ圧縮空気を流出入さ
せる流通孔８が設けられている。この流通孔８は、可動
鉄心３が動作している際に、空間１３へ圧縮空気を流出
入させることにより、可動鉄心の両端に作用する空気圧
を均衡させて可動鉄心３が空気圧による影響を受けない
ようにするものである。

【００１３】また、上記磁気板６には、図２に詳しく示
すように、この磁気板６の中空部６ａ内における可動鉄
心３との間の隙間が、上記可動鉄心３の全周において実
質的に均等になるように形成されていて、この隙間には
磁性流体７が充填されている。上記磁性流体７は、例え
ば油や他の液体に鉄粉を混ぜるなどしたもので、磁場の
作用によって粘度が急上昇するものである。

【００１４】上記磁気板６の両側端には、磁性流体７が
隙間から漏出するのを防ぐため、該磁気枠５に磁性流体
７の保持に必要な磁性を付与する永久磁石１４が取付け
られている。これにより、上記磁性流体７は、この流体
７自身の持つ表面張力と永久磁石１４による磁性とによ
り隙間内に確実に保持される。

【００１５】上記構成を有する電磁弁において、コイル
９が非通電のときは、図１の左半部に示すように、可動
鉄心３が下降し、供給弁部材２４が弁ばね１６の付勢力
によって供給弁座２１を閉鎖すると共に、押圧部材３１
で押圧された排出弁部材２１が排出弁座２２を開放し、
出力ポートＡと排出ポートＲとが連通する。そして、コ
イル９に通電すると、図１の右半部に示すように、可動
鉄心３が、復帰ばね１２の付勢力に抗して固定鉄心４に
吸着され、供給弁部材２４が供給弁座２１を開放すると
共に、弁ばね２８の付勢力によって排出弁部材２６が排
出弁座２２を封鎖し、入力ポートＰと出力ポートＡとが
連通する。

【００１６】この場合に、磁気板６と可動鉄心３との間
の隙間に磁性流体７を充填しているので、通電時には、
該磁性流体７がコイル９により励起された磁場によりそ
の粘度を急激に増大させ、それにより、可動鉄心３の固
定鉄心４への吸着速度を低減させるため、固定鉄心との
激しい衝突を防ぐことができ、相互の吸着面の損耗及び
衝突音が抑えられる。したがって、この構成の電磁弁
は、医療施設等の静穏な環境内において使用する機械器
具に用いるのに好適である。

【００１７】また、上記磁性流体７により、可動鉄心３
と磁気板６との間にギャップがなくなるので、その間の
磁気抵抗が小さくなり、これにより、可動鉄心３と磁気
板６とが相互の部分的な吸着により摺り合う状態が生じ
るようなことがなく、可動鉄心３の全周において実質的
に均等に磁性流体７が保持されるため、上記吸着速度の
低減が円滑に行われるばかりでなく、ソレノイド１の省
電力化を図ることができる。

【００１８】さらに、可動鉄心３と固定鉄心４との間の
空間へ圧縮空気を流出入させる流通路８が可動鉄心３の
中央に設けられているため、圧縮空気の流れによって磁
性流体７に力が作用することがなく、磁性流体７は可動
鉄心３と磁気板６との間に安定的に保持される。

【００１９】上記実施例では、上記磁気枠５に持たせる
磁性を、該磁気板６の両端に永久磁石１４を取付けたる
ことにより付与しているが、磁気枠５に磁性を付与する
手段はこれに限らず、例えば、磁気板６及び／または可
動鉄心３を硬質または半硬質磁性材料によって形成し
て、磁気枠５に持たせる磁性をその残留磁気により付与
することができ、また、このような磁性材料と永久磁石
とを併用してもよい。

【００２０】また、上記実施例は３ポート弁であるが、
本発明の電磁弁はこれに限定されるものではなく、複数
のポートを有するものであればよい。

【００２１】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の電磁弁
によれば、磁気板と可動鉄心との間の隙間に磁性流体を
充填したので、通電時には、該磁性流体がコイルにより
励起された磁場によりその粘度を急激に増大させ、それ
により、可動鉄心の固定鉄心への吸着速度が低減される
ので、固定鉄心との激しい衝突が防がれ、相互の吸着面
の損耗及び衝突音を抑えることができる。また、上記磁
性流体により、可動鉄心と磁気板との間にギャップがな
くなるので、その間の磁気抵抗が小さくなり、可動鉄心
と磁気板とが相互の部分的な吸着により摺り合う状態が
生じるようなことはなく、可動鉄心の全周において実質
的に均等に磁性流体が保持され、これにより、上記吸着
速度の低減が円滑に行われるばかりでなく、ソレノイド
の省電力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁弁の一実施例を示す縦断側面図で
ある。ただし、右半部はコイルへの通電時を、左半部は
非通電時をそれぞれ示す。

【図２】図１のＢ−Ｂにおける要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ソレノイド ３ 可動鉄心 ４ 固定鉄心 ５ 磁気枠 ６ 磁気板 ６ａ 中空部 ７ 磁性流体 ８ 流通孔 ９ コイル １０ 鉄心孔 １１ 隙間 １３ 空間 １４ 永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H106 DA08 DA23 DA26 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DC18 DD07 EE19 EE20 EE22 EE33 EE48 GA15 GA30 GB08 GC10 GC14 KK04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気が流入または流出する複数のポー
   トと、上記ポートをつなぐ流路中に設けられた弁座と、
   上記弁座を開閉する弁部材と、可動鉄心により上記弁部
   材を駆動して上記弁座を開閉するソレノイド部とを備
   え、 上記ソレノイド部は、コイル内の鉄心孔に固定鉄心を気
   密に固定すると共に、該固定鉄心に吸着される可動鉄心
   を上記鉄心孔に摺動自在に嵌挿し、上記コイルを取り囲
   む磁気枠の一部であって上記可動鉄心を挿通させる中空
   部を有する磁気板と該可動鉄心との間の隙間を、可動鉄
   心の全周において実質的に均等に形成し、該隙間に磁性
   流体を充填すると共に、上記磁気枠に該磁性流体の保持
   に必要な磁性を持たせ、上記可動鉄心の中央に、該可動
   鉄心と固定鉄心との間の空間へ圧縮空気を流出入させて
   可動鉄心の両端に作用する空気圧を均衡させる流通孔を
   設けた、ことを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電磁弁において、磁気枠
   に持たせる磁性を磁気板の両端に永久磁石を取付けたる
   ことにより付与したもの。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の電磁弁において、
   磁気板及び／または可動鉄心を硬質または半硬質磁性材
   料によって形成し、磁気枠に持たせる磁性をその残留磁
   気により付与したもの。