JP2007263282A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】現状の電磁弁の構造を変えることなく、低デューティ時の流量の直線性を改善し、流量を精度良く制御することができる電磁弁を提供する。
【解決手段】本発明の電磁弁は、流体通路１３を開閉する弁体５、通電により磁化されるステータコア３、弁体と一体に移動可能に設けられたムービングコア４、通電によりムービングコアをステータコアに吸引する磁力を発生するコイル７及び弁体を常時閉弁方向に付勢する付勢手段８等より構成されていて、該付勢手段８がコイルスプリング８１をゴム、樹脂等のポリマー８２によって覆うことによって形成されている。これにより、ポリマーのダンピング効果を利用し、閉弁時の弁体のバウンドを抑えるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エア等の制御流体の流量を調整する電磁弁に関する。

従来の電磁弁は、図５に示すような構造をしており、コイル７への通電時にスプリング９の付勢力に抗して電磁石となるステータコア３の磁力によりムービングコア４の先端に設けた弁体５が、シートバルブ２の弁座２１から離座し、コイル７への非通電時には、スプリング９の付勢力により弁体５が弁座２１に着座するようになっている。この場合、従来の電磁弁では、コイル７への非通電により弁体５が弁座２１に着座するときに、弁体５が弁座２１に衝突する。

図６は、従来の電磁弁の特性を（ａ）電圧−時間、（ｂ）バルブストローク−時間、（ｃ）流量−デューティ（Ｄｕｔｙ）比の３つのグラフで示している。この（ｂ）と（ｃ）のグラフから分かるように、デューティ駆動する電磁弁においては、このような衝突によって弁体５が弁座２１に着座する時にバウンドして、特に低デューティ時においてデューティ比に対する流量の直線性が確保できないという問題がある。即ち、低デューティ時の流量を精度良く制御することができなかった。

このような問題を解決するものとして、特許文献１が知られている。この特許文献１の電磁弁は、通電時に弁体が弁座に接近する途中において弁体の弁座への接近速度を減速させるために、電磁石にシリンダ室を設け、弁軸にシリンダ室を摺動するダンピングピストンを設けている。
しかしながら、この電磁弁においてもリターンスプリングをそのまま使用しており、低デューティ時の流量のリニア性の根本的な改善には至っていない。また、この電磁弁においては、新たにダンピングピストンを設ける必要があり、部品数を多くし、構造を複雑化するという問題もある。

特開平５−１４９４６５号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現状の電磁弁の構造を変えることなく、低デューティ時の流量の直線性を改善し、流量を精度良く制御することができる電磁弁を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の電磁弁を提供する。
請求項１に記載の電磁弁は、弁体５、ステータコア３、ムービングコア４、コイル７及び弁体５の付勢手段８等より構成されていて、この付勢手段８がコイルスプリング８１をポリマー８２で覆うことによって形成したものであり、このようにして、反発力が低く内部損失（力をエネルギに変えて吸収）のあるポリマーの性状を利用することによって、弁体５が弁座２１に着座するときのバウンドを低減することができ、低デューティ時の流量をリニアに制御することができる。

請求項２の電磁弁は、付勢手段８としてコイルスプリング８１の表面にポリマー８２をコーティングしたものを採用したものであり、この場合でも、ポリマーのダンピング効果により、弁体５の閉弁時のバウンドを抑えることができる。
請求項３の電磁弁は、付勢手段８としてコイルスプリング８１をポリマー８２内に埋設して、円筒形に形成したものであり、これにより、ポリマーのダンピング効果を最も有効に働せることができ、閉弁時の弁体５のバウンドを有効に抑制でき、低デューティ時の流量をリニアに制御することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の電磁弁について説明する。
本実施形態の電磁弁は、例えば自動車の燃料タンクで発生する蒸発燃料（エバポガス）をキャニスタを介してエンジンの吸気管内に負圧を利用してパージすることで、蒸発燃料が大気中へ放出されるのを防止する蒸発燃料蒸散防止装置に用いられ、蒸発燃料の流路を開閉する弁装置に好適には使用されるが、これに限定されるものではない。図１は、本発明の実施の形態の電磁弁であり、図２は第１実施例の付勢手段の断面図である。

本実施形態の電磁弁は、常閉型の電磁式開閉弁であって、シートバルブ２の弁座２１に対して着座又は離間する弁体５と、通電されると起磁力を発生するコイル７と、樹脂で一体成形されて、コイル７を巻装するためのコイルボビン６と、ボデー１に保持固定された磁性体製のステータコア３と、同じく磁性体製のヨーク３１と、ステータコア３に保持固定され、弁体５の動きを規制するストッパ３２と、弁体５と一体となって、ステータコア３内を軸方向に移動可能に設けられている磁性体製のムービングコア４と、ムービングコア４下部とストッパ３２との間に密着して配置され、弁体５を常時閉弁方向に付勢している付勢手段８等より構成されている。

電磁弁のボデー１には、流体の入口部１１及びターミナル部１２が設けられていて、内部には、コイル７が巻装されたコイルボビン６、ステータコア３、ムービングコア４、付勢手段８及び弁体５等が装着されており、流体通路１３が形成される側が開放されている。このボデー１の開放口を覆うようにシートバルブ２が被装されることで、流体通路１３が形成される。シートバルブ２には、弁体５が着座する弁座２１及び流体の出口部２２が設けられている。これらボデー１及びシートバルブ２は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の成形樹脂により形成される。また、流体通路１３内にはフィルタ１４が設けられていて、異物の混入を防止できるようになっている。更に、ボデー１の両側部には、電磁弁を対象となる装置に取り付けるためのカラー１５が装着されている。また、シートバルブ２側には、その出口部２２に他の配管との接続の際のシール材であるＯリング２３が嵌合するリング溝２４が形成されている。

弁体５は、樹脂、ゴム等の粘弾性部材から形成され、ムービングコア４の先端部に一体的に取り付けられている。したがって、弁体５はムービングコア４と一体となって軸方向に往復移動可能となっている。こうして、弁体５がシートバルブ２の弁座２１に着座することによって、閉弁され、入口部１１から出口部２２までの流体通路１３が遮断される。また弁体５が弁座２１から離座することによって開弁され、入口部１１から出口部２２までの流体通路１３が連通されることになる。

ムービングコア４は、磁性材で円筒状に形成されていて、その上部の先端部に弁体５が嵌合して一体的に取り付けられている。ムービングコア４は、ステータコア３の内側に移動可能にかつステータコア３と同軸上に配設されている。

ムービングコア４の外周側に配置されるステータコア３は、同じく磁性材で中央部が薄肉化された円筒状に形成され、かつ軸方向の中央部近辺に大きな内径の内面から小さな内径の内面へと移行する段部３ａが形成されていて、ボデー１に固定保持されている。ステータコア３の下部外周には、同じく磁性体によりリング状に形成されたヨーク３１が配置されていて、ボデー１に固定保持されている。更に、ステータコア３の段部３ａには、弁体５の動きを規制するストッパ３２の下部が嵌合されている。ストッパ３２の外周面には付勢手段８を受けるための棚部３２ａが形成されている。

ムービングコア４の先端部下面とストッパ３２の棚部３２ａとの間には、弁体５を常時閉弁方向に付勢している付勢手段８が配置されている。この付勢手段８が本発明の特徴をなすものであり、コイルスプリング８１を樹脂、ゴム等のポリマー８２で覆うことによって形成されている。ポリマー８２としては、例えば発泡ウレタン等が使用される。図２は、付勢手段８の第１実施例を示しており、この場合では、付勢手段８は、円筒形に形成されたポリマー８２の内部にコイルスプリング８１が埋設されるように、両者が一体成形されている。

ステータコア３の外周には、導電線を巻回して形成したコイル７を巻装したコイルボビン６が配設されていて、ボデー１に同じく固着保持されている。コイル７の両端のリード線は、ボデー１のターミナル部１２の一対のターミナル７１に電気的に接続している。
好ましくは、ステータコア３、コイル７を巻装したコイルボビン６及びヨーク３１とは、組み付けられてインサート部品として成形型のキャビティ内にインサートされ、成形樹脂を注入することでインサート成形されて、ボデー１と一体化される。

次に上記構成よりなる本実施形態の電磁弁の作動について説明する。
コイル７に通電されていないとき、ムービングコア４は付勢手段８の付勢力によりステータコア３内を図において上方に移動して、弁体５がシートバルブ２の弁座２１に着座して、付勢手段８の閉弁保持力によって閉弁状態に維持される。これにより、流体通路１３が遮断されて、入口部１１と出口部２２とが連通されず、流体の流れが止められる。

コイル７に通電すると、コイル７はムービングコア４をステータコア３側に吸引する磁力を発生する。するとムービングコア４は、付勢手段８の閉弁保持力に抗して図において下方に移動してステータコア３に接近する。したがって、弁体５が弁座２１から離座し開弁する。これにより、流体通路１３の入口部１１と出口部２２とが連通し、入口部１１から出口部２２へと流体が流れる。

本実施形態では、付勢手段８がコイルスプリング８１をポリマー８２で覆うことによって形成されている。例えば、図１の第１実施例では、円筒形に形成されたポリマー８２の中にコイルスプリング８１が埋め込まれるようにして付勢手段８を形成している。このため、本実施形態の電磁弁では、図３に示すような（ａ）電圧−時間、（ｂ）バルブストローク−時間及び（ｃ）流量−デューティ（Ｄｕｔｙ）比、等の関係に見られるような特性が得られる。即ち、図３（ｂ）から非通電によって弁体５が弁座２１に着座するときのバウンドが、非常に小さくなっていることが分かる。これにより、図３（ｃ）に示すように、デューティ比が小さいときの流量のリニアリティ（直線性）がほとんど改善されていることが分かる。このようにして、反発力が低く内部損失（動きをエネルギに変えて吸収）のあるポリマーのダンピング効果を有効に利用することで、弁体５のバウンドを抑制することができる。

図４は、第２実施例の付勢手段８を示している。この付勢手段８では、コイルスプリング８１がポリマー８２によってコーティングされている。この第２実施例でも弁体５のバウンドが改善される。なお、図４では、付勢手段８のポリマー８２間には、間隙ｄが形成されているが、この間隙ｄをなくしてポリマー８２同志が接触するようにすることで、第１実施例に近い形になり、バウンド低減効果が一層改善される。

以上説明したように、本発明では、弁体の弁座への衝突によるバウンドを低減することができ、これによるデューティ比が小さいときの流量のリニアリティを改善でき、流量をリニアに精確に制御することができる。また、当然に弁体の弁座への衝突による衝撃音も低減できるものである。

本発明の実施の形態の電磁弁の断面図である。 実施形態の電磁弁に使用される、第１実施例の付勢手段の断面図である。 本発明の実施の形態の電磁弁の作動特性（ａ），（ｂ），（ｃ）を示すグラフである。 第２実施例の付勢手段の断面図である。 従来の電磁弁の断面図である。 従来の電磁弁の作動特性（ａ），（ｂ），（ｃ）を示すグラフである。

符号の説明

１ ボデー
２ シートバルブ
２１ 弁座
３ ステータコア
３２ ストッパ
４ ムービングコア
５ 弁体
７ コイル
８ 付勢手段
８１ コイルスプリング
８２ ポリマー

Claims (3)

1. 往復移動することで流体通路（１３）を開閉する弁体（５）と、
   通電により磁化されるステータコア（３）と、
   前記弁体（５）と一体に移動可能に設けられたムービングコア（４）と、
   通電により前記ムービングコア（４）を前記ステータコア（３）に吸引する磁力を発生するコイル（７）と、
   前記弁体（５）を閉弁方向に付勢する付勢手段（８）と、
   を備える電磁弁において、
   前記付勢手段（８）は、コイルスプリング（８１）を樹脂、ゴム等のポリマー（８２）で覆うことによって形成されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記付勢手段（８）は、前記コイルスプリング（８１）の表面に前記ポリマー（８２）をコーティングすることによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記付勢手段（８）は、円筒形に形成された前記ポリマー（８２）内に前記コイルスプリング（８１）を埋設することによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。

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