JP2002195438A - 電磁弁 - Google Patents

電磁弁

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JP2002195438A JP2000402649A JP2000402649A JP2002195438A JP 2002195438 A JP2002195438 A JP 2002195438A JP 2000402649 A JP2000402649 A JP 2000402649A JP 2000402649 A JP2000402649 A JP 2000402649A JP 2002195438 A JP2002195438 A JP 2002195438A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】流体通路を開閉するダイヤフラムの付け根部に
付与される負荷を軽減させることにより、前記ダイヤフ
ラムの耐久性を向上させ、しかも、コイルの吸引作用を
増大させて高速応答性を高めることにある。 【解決手段】ゴム等の弾性材料によって形成され、ダイ
ヤフラム５０の周縁部を保持するとともに、該ダイヤフ
ラム５０の変位に追従して撓曲する一組のリップ部７０
ａ、７０ｂを有する第１および第２弾性リング体６８
ａ、６８ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体通路を開閉す
るダイヤフラムの付け根部に付与される負荷を軽減する
ことにより、前記ダイヤフラムの耐久性を向上させるこ
とが可能な電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば、アクチュエータへ圧
縮空気を供給し、あるいは圧縮空気を大気中に排気する
ことにより圧縮空気の流れ方向を制御する電磁弁が用い
られ、前記電磁弁では、ソレノイド（電磁石）によって
弁体を操作する方式が一般的に採用されている。
【０００３】この種の従来技術に係る電磁弁は、図４に
示されるように、固定鉄心１、コイル２および可動鉄心
（プランジャ）３等が内部に配設されたコイルハウジン
グ４と、一組の流体出入ポート５ａ、５ｂが連通する弁
座６を開閉するダイヤフラム７が配設されたバルブボデ
イ８とから構成されている（特開平３−６１７７６号公
報参照）。
【０００４】前記ダイヤフラム７は、弁座６に着座する
厚肉部７ａと、前記厚肉部７ａと一体的に形成された薄
肉部７ｂとからなり、前記薄肉部７ｂの周縁部がバルブ
ボデイ８の凹部９に固着されるように設けられている。
【０００５】この場合、コイル２に通電することにより
吸引力が発生し、前記吸引力によって可動鉄心３が変位
することにより、ダイヤフラム７が作動するように設け
られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術に係る電磁弁では、コイルに対する励磁または
非励磁作用下に、可動鉄心と一体的にダイヤフラムが変
位するたび毎に、バルブボデイの凹部に固着された周縁
部の近傍（付け根部分）に過度の負荷が付与されるた
め、前記ダイヤフラムの耐久性が著しく劣化するという
不具合がある。
【０００７】また、コイルによる磁束密度を大きくする
ことにより、コイルの吸引作用を増大させて電磁弁の高
速応答性を高めたいという要望がある。
【０００８】本発明は、前記の不具合等を考慮してなさ
れたものであり、流体通路を開閉するダイヤフラムの付
け根部に付与される負荷を軽減させることにより、前記
ダイヤフラムの耐久性を向上させ、しかも、コイルの吸
引作用を増大させて高速応答性を高めることが可能な電
磁弁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】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を
吸引することにより、弁体として機能するダイヤフラム
を変位させる電磁弁において、弾性材料によって形成さ
れ、前記ダイヤフラムの周縁部を保持するとともに、該
ダイヤフラムの変位に追従して撓曲する弾性リング体が
設けられることを特徴とする。
【００１０】この場合、前記弾性リング体に、ダイヤフ
ラムの変位に追従して撓曲する一組のリップ部を形成す
るとよい。
【００１１】また、前記ソレノイドの下部側に、外周面
を有するフランジ部が形成されたリング体を設けるとと
もに、可動鉄心に半径外方向に沿って膨出した周面を有
する環状突起部が形成されることにより、ソレノイドに
よって発生する磁束密度を大きくして吸引力を増大させ
ることができる。
【００１２】なお、前記弾性リング体を、電磁弁本体部
を構成する第１バルブボデイと第２バルブボデイとによ
って形成された環状凹部内に保持されるように設けると
よい。
【００１３】本発明によれば、ソレノイドの励磁または
非励磁作用下にダイヤフラムの変位に追従して、前記ダ
イヤフラムの周縁部を保持する弾性リング体が撓曲する
ため、該ダイヤフラムが保持される付け根部分に付与さ
れる負荷が軽減され、耐久性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係る電磁弁について好適
な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。
【００１５】図１において、参照数字１０は、本発明の
実施の形態に係る電磁弁を示す。
【００１６】この電磁弁１０は、中央部の圧力流体供給
ポート１２、前記圧力流体供給ポート１２を間にして左
右に隣接する一組の圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂ
が形成された第１バルブボデイ１６と、環状段部１７を
介して前記第１バルブボデイ１６の上部に一体的に連結
された略円筒状の第２バルブボデイ１８とを含む。
【００１７】さらに、電磁弁１０は、前記第１および第
２バルブボデイ１６、１８の一側面部に一体的に連結さ
れた有底円筒状のボンネット２０と、前記ボンネット２
０の内部に配設されたソレノイド部２２と、前記ソレノ
イド部２２の励磁作用下に圧力流体供給ポート１２と圧
力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとの間の連通状態また
は非連通状態を切り換える弁機構部２４とを有する。
【００１８】なお、ボンネット２０の下部にはフランジ
部２６が形成され、前記フランジ部２６の図示しない取
付穴にボルト（図示せず）を挿入することにより、電磁
弁１０を図示しない他の部材に装着することができる。
また、前記圧力流体供給ポート１２および圧力流体排出
ポート１４ａ、１４ｂには、それぞれシール部材２８
ａ、２８ｂが装着されている。
【００１９】ソレノイド部２２は、ボンネット２０の内
部に内嵌され有底円筒状の金属製材料によって形成され
たキャップ部材３２と、前記キャップ部材３２の内部に
配設されコイル３４が巻回されたボビン３６と、前記キ
ャップ部材３２に一端部が連結された固定鉄心３８と、
前記固定鉄心３８と同軸状に配設され、該固定鉄心３８
との間に介装された第１ばね部材４０の弾発力の作用下
に離間する方向に付勢された可動鉄心４２とを含む。
【００２０】前記可動鉄心４２の下部側には、半径外方
向に沿って膨出することにより周面４２ａを有する環状
突起部４２ｂが形成され、前記環状突起部４２ｂは後述
する板状部材の凹部内に嵌合されるように設けられてい
る。また、前記可動鉄心４２の一端部には、下方側に向
かって突出するロッド部４２ｃが形成されている。さら
に、前記可動鉄心４２には、有底円筒状の孔部４４が形
成され、前記孔部４４には、一端部が第１ばね部材４０
に係着され他端部が固定鉄心３８に当接する摺動部材４
６が変位自在に設けられている。
【００２１】前記コイル３４の下部側には、前記可動鉄
心４２が挿通する孔部を有し、金属製材料からなるリン
グ体４８がキャップ部材３２によって保持されるように
設けられ、前記リング体４８には、キャップ部材３２の
内壁面に沿って幅広な外周面４８ａを有するフランジ部
４８ｂが形成されている。
【００２２】前記ボンネット２０とキャップ部材３２と
の間には、過励磁回路を含む基板４９が配設されてい
る。この過励磁回路は、図示しないコンデンサと抵抗と
が並列に接続されたＣＲ回路からなり、コイル３４に印
加される電圧を増幅する機能を有する。
【００２３】弁機構部２４は、例えば、フッ素樹脂等の
樹脂製材料によって形成され、可動鉄心４２のロッド部
４２ｃに連結される厚肉部５０ａと前記厚肉部５０ａと
一体的に形成された薄肉部５０ｂとからなるダイヤフラ
ム５０と、可動鉄心４２の下部側に連結されて該可動鉄
心４２と一体的に変位自在に設けられ、ストッパとして
機能する環状突起部５４ａが形成された板状部材５４
と、前記ダイヤフラム５０の厚肉部５０ａに装着される
変位部材５６と、前記変位部材５６とダイヤフラム５０
との間に介装され、ゴム等の弾性材料によって形成する
ことにより薄肉部５０ｂを保護する弾性部材５８と、リ
ング体４８と変位部材５６との間に介装された第２ばね
部材６０とを含む。
【００２４】前記ダイヤフラム５０は、第１バルブボデ
イ１６に形成された着座部６２に対して着座し、あるい
は着座部６２から離間することにより、圧力流体供給ポ
ート１２と圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとが連通
する通路６４を開閉自在に設けられている。
【００２５】第１バルブボデイ１６と第２バルブボデイ
１８とによって形成された環状凹部６６内に、例えば、
ゴム等の弾性材料によって形成された第１弾性リング体
６８ａと第２弾性リング体６８ｂとが一体的に保持され
る。
【００２６】前記第１弾性リング体６８ａと第２弾性リ
ング体６８ｂとの間にはダイヤフラム５０の薄肉部５０
ｂの周縁部が挟持され、前記第１および第２弾性リング
体６８ａ、６８ｂの一組のリップ部７０ａ、７０ｂがダ
イヤフラム５０の薄肉部５０ｂと一体的に撓曲すること
により、該第１および第２弾性リング体６８ａ、６８ｂ
によって保持されたダイヤフラム５０の付け根部７２
（図２参照）に対する負荷を軽減することができる。
【００２７】換言すると、第１および第２弾性リング体
６８ａ、６８ｂのリップ部７０ａ、７０ｂにばね性を持
たせることにより、ダイヤフラム５０が保持される付け
根部７２に対して付与される負荷を抑制して該ダイヤフ
ラム５０の耐久性を向上させることができる。
【００２８】図２に示されるように、前記第１および第
２弾性リング体６８ａ、６８ｂの内部には、ダイヤフラ
ム５０の周縁部に接触してシール機能を営む複数の突起
部７４が形成されている。なお、前記第１および第２弾
性リング体６８ａ、６８ｂに形成された波状部７６は、
環状凹部６６内に該第１および第２弾性リング体６８
ａ、６８ｂが保持されるときの逃げとして機能するもの
である。
【００２９】なお、第１および第２弾性リング体６８
ａ、６８ｂを分離構成することなく、一体的に形成して
もよい。また、第１ばね部材４０のばね力に対して第２
ばね部材６０のばね力が大きくなるように設定されてい
る。
【００３０】本発明の実施の形態に係る電磁弁１０は、
基本的には以上のように構成されるものであり、次にそ
の動作並びに作用効果について説明する。
【００３１】図１は、コイル３４に対して電流を供給し
ていない非励磁状態にあり、ダイヤフラム５０が着座部
６２に着座して圧力流体供給ポート１２と圧力流体排出
ポート１４ａ、１４ｂとの連通が遮断されたオフ状態を
示している。
【００３２】このようなオフ状態において、図示しない
電源を付勢してコイル３４に通電することにより該コイ
ル３４が励磁され、その励磁作用によって可動鉄心４２
が固定鉄心３８側に吸引され、図２に示されるように、
電磁弁１０がオフ状態からオン状態に切り換わる。
【００３３】すなわち、第１および第２ばね部材４０、
６０のばね力に抗して、可動鉄心４２が固定鉄心３８側
に向かって微小距離だけ変位し、板状部材５４および変
位部材５６が可動鉄心４２と一体的に上昇する。その
際、ストッパとして機能する板状部材５４の環状突起部
５４ａがリング体４８に当接することにより変位終端位
置となる。
【００３４】従って、可動鉄心４２の変位作用下にダイ
ヤフラム５０が着座部６２から離間することにより、図
２に示されるように、圧力流体供給ポート１２と圧力流
体排出ポート１４ａ、１４ｂとが連通したオン状態とな
る。この結果、圧力流体供給ポート１２から導入された
圧力流体は、ダイヤフラム５０と着座部６２との間の間
隙を通過し、さらに通路６４および圧力流体排出ポート
１４ａ、１４ｂを通じて図示しない流体機器に供給され
る。
【００３５】本実施の形態では、ゴム等の弾性材料によ
って形成された第１弾性リング体６８ａと第２弾性リン
グ体６８ｂとの間にダイヤフラム５０の薄肉部５０ｂの
周縁部を挟持し、前記第１および第２弾性リング体６８
ａ、６８ｂの一組のリップ部７０ａ、７０ｂがダイヤフ
ラム５０の薄肉部５０ｂと一体的に撓曲することによ
り、該第１および第２弾性リング体６８ａ、６８ｂによ
って保持されたダイヤフラム５０の付け根部７２に対す
る負荷を軽減することができる。
【００３６】換言すると、第１および第２弾性リング体
６８ａ、６８ｂのリップ部７０ａ、７０ｂにばね性を持
たせ、且つダイヤフラム５０の薄肉部５０ｂの変位に対
応して撓曲自在に設けることにより、ダイヤフラム５０
が保持された付け根部７２に対して付与される負荷を抑
制して該ダイヤフラム５０の耐久性を向上させることが
できる。
【００３７】さらに、本実施の形態では、コイル３４の
下部側において、幅広な外周面４８ａを有するフランジ
部４８ｂが形成されたリング体４８を設けるとともに、
可動鉄心４２に半径外方向に沿って膨出した周面４２ａ
を有する環状突起部４２ｂを形成することにより、コイ
ル３４による磁束密度を大きくして、コイル３４の吸引
作用を増大させることができる。この結果、電磁弁１０
の高速応答性を高めることができる。
【００３８】換言すると、金属製材料からなる可動鉄心
４２の環状突起部４２ｂに形成された周面４２ａと、金
属製材料からなるリング体４８のフランジ部４８ｂに形
成された外周面４８ａとによって、その表面積を増大さ
せることにより、コイル３４によって発生する磁束密度
が大きくなり、コイル３４による吸引力を増大させるこ
とができる。
【００３９】なお、ソレノイド部２２がオン状態となっ
たとき、固定鉄心３８と可動鉄心４２との間には微小の
クリアランス７８（図３参照）が形成され、前記固定鉄
心３８と可動鉄心４２とは接触しないように設けられて
いる。オン状態となったときに固定鉄心３８と可動鉄心
４２との間にクリアランス７８が形成されるように、予
め可動鉄心４２の軸線方向に沿った寸法を高精度に設定
している。
【００４０】従って、固定鉄心３８と可動鉄心４２との
当接音の発生を阻止して静穏性を保持することができ
る。従って、本実施の形態に係る電磁弁１０を、例え
ば、病院、音響施設等のように静穏性を保持しなければ
ならない環境において、好適に使用することができる。
【００４１】加えて、本実施の形態では、ダイヤフラム
５０の周縁部を撓曲自在に保持する第１および第２弾性
リング体６８ａ、６８ｂを電磁弁１０に適用して説明し
ているが、これに限定されるものではなく、電磁弁１０
以外に種々のダイヤフラムが配設される減圧弁等の各種
のバルブ、あるいは流体圧機器に適用することができる
ことは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。
【００４３】すなわち、ダイヤフラムの周縁部を保持す
る弾性リング体のリップ部にばね性を持たせ、且つダイ
ヤフラムの変位に対応して撓曲自在に設けることによ
り、ダイヤフラムの付け根部に対して付与される負荷を
抑制して該ダイヤフラムの耐久性を向上させることがで
きる。
【００４４】さらに、本発明では、金属製材料からなる
可動鉄心の環状突起部に形成された周面と、金属製材料
からなるリング体のフランジ部に形成された外周面とに
よって、その表面積を増大させることにより、ソレノイ
ドによって発生する磁束密度が大きくなり、ソレノイド
による吸引力を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁弁の軸線方向に
沿った縦断面図である。
【図２】図１に示すダイヤフラムの一部拡大縦断面図で
ある。
【図３】図１のオフ状態から切り換わってダイヤフラム
が上昇したオン状態を示す動作説明図である。
【図４】従来技術に係る電磁弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１０…電磁弁 １２…圧力流体供給ポ
ート １４ａ、１４ｂ…圧力流体排出ポート １６、１８…バルブボデイ ２０…ボンネット ２２…ソレノイド部 ２４…弁機構部 ２６、４８ｂ…フランジ部 ３２…キャップ部材 ３４…コイル ３８…固定鉄心 ４０、６０…ばね部材 ４２…可動鉄心 ４２ａ…周面 ４２ｂ…環状突起部 ４２ｃ…ロッド部 ４８…リング体 ４８ａ…外周面 ５０…ダイヤフラム ５０ａ…厚肉部 ５０ｂ…薄肉部 ５４…板状部材 ５４ａ…環状突起部 ５６…変位部材 ５８…弾性部材 ６２…着座部 ６８ａ、６８ｂ…弾性
リング体 ７０ａ、７０ｂ…リップ部 ７２…付け根部 ７４…突起部 ７６…波状部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を吸引
    することにより、弁体として機能するダイヤフラムを変
    位させる電磁弁において、 弾性材料によって形成され、前記ダイヤフラムの周縁部
    を保持するとともに、該ダイヤフラムの変位に追従して
    撓曲する弾性リング体が設けられることを特徴とする電
    磁弁。
  2. 【請求項２】請求項１記載の電磁弁において、 前記弾性リング体には、ダイヤフラムの変位に追従して
    撓曲する一組のリップ部が形成されることを特徴とする
    電磁弁。
  3. 【請求項３】請求項１または２記載の電磁弁において、 前記ソレノイドの下部側に、外周面を有するフランジ部
    が形成されたリング体を設けるとともに、可動鉄心に半
    径外方向に沿って膨出した周面を有する環状突起部が形
    成されることを特徴とする電磁弁。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電
    磁弁において、 電磁弁本体部を第１バルブボデイと第２バルブボデイと
    によって構成し、弾性リング体は、前記第１バルブボデ
    イと第２バルブボデイとによって形成された環状凹部内
    に保持されるように設けられることを特徴とする電磁
    弁。
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