JP2008256090A - 電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】 安価にして簡単な作業で両者間の隙間を小さく抑え、且つ摺動抵抗を小さくして、摺動抵抗の小さい長寿命化を容易に達成できる電磁ソレノイド構造を提供する。
【解決手段】中央に貫通孔１１を備え、外周にコイル２０を装着してなるコイルボビン１０と、コイルボビン１０を保持したヨーク３０と、貫通孔１１の一端側に嵌合し、ヨーク３０側へ取り付けた固定鉄心４０と、貫通孔１１の他端側に摺動可能に保持された可動鉄心５０とを有し、可動鉄心５０の摺動面の少なくとも一部へプラスチック製の薄膜フィルム７０を巻回固定した。プラスチック製の薄膜フィルム７０は、可動鉄心５０の外周または外周に設けた空気流通路部分を除いて接着剤により固定してある。プラスチック製の薄膜フィルム７０は、裏面へ予め接着剤を塗布してあり、可動鉄心５０の外周へ巻回することで固定可能に構成してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コイルボビンに巻かれたコイルに通電することにより、可動鉄心が軸方向に移動する電磁ソレノイドに係り、より長寿命化を図る技術に関するものである。

従来の電磁ソレノイドを用いた電磁弁Ｖの全体構造の一例を図８に示す。
この電磁弁Ｖの構成要素は、一般的な公知構造であり、ソレノイド部Ｓと弁部Ｂとを有する。ソレノイド部Ｓは、中央に貫通孔１１を備え、外周にコイル２０を装着してなるコイルボビン１０と、このコイルボビン１０を保持したヨーク３０と、貫通孔１１の一端側に嵌合し、ヨーク３０側へ取り付けた固定鉄心４０と、貫通孔１１の他端側に摺動可能に保持された可動鉄心５０とを有する。ソレノイドＳの下部へ装着される弁部Ｂは、弁本体部Ｓ１に流体の供給口Ｓ２と排気口Ｓ３とを有し、弁室Ｓ４内に構成されている弁座部Ｓ５へ可動鉄心５０の先端に形成された弁シート部５１が当接して弁構造を成している。更に、ヨーク３０外側端面と可動鉄心５０の先端鍔部５１との間にコイルバネ６０が張設され、常時このコイルバネ６０の張力が、可動鉄心５０を図８で下方へ加わるよう構成されている。

図８に示す電磁弁Ｖによれば、ソレノイド部Ｓへ通電しコイル２０へ励磁電流が加わると、ヨーク３０、固定鉄心４０、可動鉄心５０で閉磁路が形成され、可動鉄心５０はコイルバネ６０の弾性力に抗して固定鉄心４０側へ吸引される。それによって、弁座Ｓ５から可動鉄心５０の弁シート部５１が離れ、流体は排気口Ｓ３から２次側へ流出する。
そして、コイル２０へ励磁電流が遮断されると、可動鉄心５０はコイルバネ６０の押し下げ力によって下降し、再び先端の弁シート部５１が弁座Ｓ５を閉鎖し、図８の状態に戻る。
特開平８−３６０３０号公報 特公昭６３−６４６７４号公報

上述したように、このような構造及び動作をする従来の電磁弁Ｖにおいて、ソレノイド部Ｓへ通電しコイル２０へ励磁電流が加わって可動鉄心５０が動作する際、可動鉄心５０の外径とコイルボビン１０の貫通孔１１の内径との間には隙間（クリアランス）があるため、可動鉄心５０はその隙間分半径方向に磁気により動かされ、その後固定鉄心４０側へ吸引されることになる。従って、この隙間量が大きい場合は、動作上問題が起こる可能性がある。即ち、可動鉄心５０が片寄って、あるいは傾いたまま摺動するため、摺動抵抗の増大、コイルボビン１０内面の偏磨耗、それによるゴミの発生、寿命短縮等である。
これは、一般的に可動鉄心５０は金属製（鉄系）であり、コイルボビン１０はプラスチックであるためと考えられる。そのため、この可動鉄心５０の外周へメッキ層を形成し更に耐磨耗性樹脂（フッ素樹脂コーティングなど）をコーティングすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによって、確かに摺動抵抗の低下は効果あるが、その処理が高価であり、設備（焼成炉）費用がかかるという問題、また施したコーティング膜が剥離しやすいといった耐久性上の問題もあった。
また、コイルボビン１０の内面へ低摩擦、低摩耗のガイドスリーブ挿通することが知られている（例えば、特許文献２参照）。しかし、そのような方式では、特許文献２の公報第３欄４〜２７行目に記載されたような諸々の問題点があるので、プランジャーの一方の第１の固定鉄心側にガイド機構、反対側に第２の固定鉄心構造を形成し、両固定鉄心内面に低摩擦、低摩耗の薄膜摺動材を設けた構造が明示されている。

しかしながら、このような構造にすると、先ず全体構造が複雑化してしまうという問題点がある。従って、これにより小形化が困難となってしまう。さらに、薄膜摺動材１４と１２の同心度が必要であり、同時にプランジャーの摺動外径部との同軸度が必要であり、製造コストが大幅に上昇してしまうものであった。従来ソレノイドを構成するプランジャーは金属製（鉄系）であり、またコイルを装着したボビンはプラスチックス等から形成されており、ボビン内面を摺動するプランジャーが、金属対プラスチックスという対向になっているため、ソレノイド通電時に、前述したようにプランジャーが半径方向に吸引された結果傾いてしまうと、プランジャーの外周面の一部分がボビン内面へ接触した状態で摺動することになり、より偏磨耗が進んでしまう結果となり、長期間の使用が不可能となってしまう虞が高い。
以上のように、従来の電磁ソレノイドを用いた電磁弁Ｖでは、コイルボビンの内径と可動鉄心外径との間の隙間により、可動鉄心が片寄って、あるいは傾いたまま摺動するため、摺動抵抗の増大、コイルボビン内面の磨耗、それによるゴミ発生、寿命短縮等問題点があった。

本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、安価にして簡単な作業で両者間の隙間を小さく抑え、且つ摺動抵抗を小さくして、摺動抵抗の小さい長寿命化を容易に達成できる電磁ソレノイド構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、中央に貫通孔を備え、外周にコイルを装着してなるコイルボビンと、前記コイルボビンを保持したヨークと、前記貫通孔の一端側に嵌合し、前記ヨーク側へ取り付けた固定鉄心と、前記貫通孔の他端側に摺動可能に保持された可動鉄心とを有する電磁ソレノイドにおいて、前記可動鉄心の摺動面の少なくとも一部へプラスチック製の薄膜フィルムを巻回固定してなることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電磁ソレノイドにおいて、前記プラスチック製の薄膜フィルムを、前記可動鉄心の外周へ巻回し接着剤により固定してなることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１及び２に記載の電磁ソレノイドにおいて、前記プラスチック製の薄膜フィルムを、前記可動鉄心の外周に設けた空気流通路部分を除いて巻回固定してなることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の電磁ソレノイドにおいて、前記プラスチック製の薄膜フィルムは、裏面へ予め接着剤を塗布してあり、前記可動鉄心の外周へ巻回することで固定可能に構成してなることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドに装着した弁部とを備え、前記可動鉄心を、該可動鉄心の先端側に設けた前記弁部の弁シート部を開閉するよう構成してなることを特徴とする。

１．簡単に巻回固定が達成でき、しかも接着剤をプラスチック製の薄膜フィルムの裏面へ予め付着してなる市販のプラスチック製の薄膜フィルムを用いることで、作業性を大幅に向上させることができ、その結果、従来の寿命（作動回数）を大幅に伸ばすことができる。
２．プラスチック製の薄膜フィルムを巻回固定したことで、可動鉄心外径と貫通孔内径との間の隙間を小さく設定することができ、従来のような可動鉄心の片寄りや傾きが改善され、動作が安定し、より長寿命化が達成できる。
３．プラスチック製の薄膜フィルムを巻回固定したことで、可動鉄心外径と貫通孔内径との間の隙間を調整することができる。膜厚の異なる種類のプラスチック製の薄膜フィルムが市販されているので、適正な隙間を設定して、より効果を挙げることができる。
４．プラスチック製の薄膜フィルムのため、磁気回路に影響を及ぼすことがなく、磁気特性の低下は無い。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る電磁ソレノイドを用いた電磁弁Ｖは、電磁ソレノイドを構成する可動鉄心５０の、コイルボビン１０の貫通孔１１へ嵌合する外径の周囲へプラスチック（例えば、耐摩耗性フィルム材、ＰＥＴフィルム材など）製の薄膜フィルム７０を巻回固定して、可動鉄心５０と貫通孔１１との両者の隙間量を調整すると共に、摺動抵抗の低下を図った点で、図８に示す従来の電磁ソレノイドを用いた電磁弁Ｖとは相違する。
従って、各実施形態では、電磁弁Ｖの構造に関する説明は省略し、電磁ソレノイドを構成する可動鉄心５０についてのみ説明する。
図１および図２は、本発明の第一実施形態に係る可動鉄心５０を示す。
可動鉄心５０には、摺動時の空気流通路として作用するカット面５２が長手方向に形成してある。本実施形態は、このカット面５２を除く外周面へプラスチック製の薄膜フィルム７０を巻回し接着固定し、両端部分は除去した形状としてある。
このように、本実施形態では、プラスチック製の薄膜フィルム７０を可動鉄心５０の外周面へ巻回し接着固定するので、簡単に巻回固定が達成できる。しかも、接着剤をプラスチック製の薄膜フィルム７０の裏面へ予め付着してなる市販のプラスチック製の薄膜フィルム７０を用いることで、作業性を大幅に向上させることができ、その結果、従来の寿命（作動回数）を大幅に伸ばすことができる。
また、このプラスチック製の薄膜フィルム７０を巻回し接着固定したことで、可動鉄心５０外径と貫通孔１１内径との間の隙間を小さく設定することができ、従来のような可動鉄心５０の片寄りや傾きが改善され、より長寿命化が達成できる。
さらに、プラスチック製の薄膜フィルム７０は、例えば、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍなどのように膜厚の異なるものを用意しておき、適用しようとする貫通孔１１と可動鉄心５０との隙間を設計仕様に応じた寸法に的確に調整することができる。

図３および図４は、本発明の第二実施形態に係る可動鉄心５０を示す。
本実施形態では、全長に亘って図１と同様にプラスチック製の薄膜フィルム７０を巻回し接着固定する。
本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
図５は、本発明の第三実施形態に係る可動鉄心５０を示す。
本実施形態では、可動鉄心５０の全長でなく、両端側のみへプラスチック製の薄膜フィルム７０Ａ、７０Ｂを接着固定する。
本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
図６は、本発明の第四実施形態に係る可動鉄心５０を示す。
本実施形態では、可動鉄心５０の全長でなく、先端側のみへプラスチック製の薄膜フィルム７０Ａ、７０Ｂを接着固定する。
本実施形態によれば、吸引当初における可動鉄心５０の傾きや偏りを防止することができる。
勿論、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
図７は、本発明の第五実施形態に係る可動鉄心５０を示す。
本実施形態では、可動鉄心５０の外周面のみでなく、固定鉄心４０へ衝接する端面５３も含めてプラスチック製の薄膜フィルム７０を接着固定する。
本実施形態によれば、吸引時の衝撃緩和の効果をも得られる。
勿論、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施形態においては、可動鉄心５０が摺動時に空気流通路として作用するカット面５２を除く外周面へプラスチック製の薄膜フィルム７０を巻回固定しているが、このカット面５２を含めた外周面へプラスチック製の薄膜フィルム７０を巻回固定しても良い。
また、空気流通路として設けたカット面５２に代えて溝を用いても良い。その場合も、溝を除く外周へプラスチック製の薄膜フィルム７０を巻回固定したり、同様に溝を含めて薄膜フィルム７０を巻回固定しても良い。
本発明の各実施形態に係る電磁ソレノイドを電磁弁Ｖへ採用するに際して、図８に示すように、可動鉄心５０の先端側に直接弁シート部Ｓ１を設けたり、あるいは、弁部Ｂを別体で構成して可動鉄心５０へ連結したりするなど、弁部Ｂは用途目的に応じて種々応用できる。

本発明の第一実施形態に係る電磁ソレノイドを構成する可動鉄心の外観図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第二実施形態に係る電磁ソレノイドを構成する可動鉄心の外観図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第三実施形態に係る電磁ソレノイドを構成する可動鉄心の外観図である。 本発明の第四実施形態に係る電磁ソレノイドを構成する可動鉄心の外観図である。 本発明の第五実施形態に係る電磁ソレノイドを構成する可動鉄心の外観部分破断図である。 電磁弁の全体構造の一例を示す正面断面図である。

符号の説明

１１ 貫通孔
２０ コイル
１０ コイルボビン
３０ ヨーク
４０ 固定鉄心
５０ 可動鉄心
５１ 弁シート部
５２ カット面
５３ 端面
６０ コイルバネ
７０ 薄膜フィルム
Ｓ ソレノイド部
Ｓ１ 弁本体部
Ｓ２ 流体の供給口
Ｓ３ 流体の排気口
Ｓ４ 弁室
Ｓ５ 弁座部
Ｂ 弁部
Ｖ 電磁弁

Claims (5)

1. 中央に貫通孔（１１）を備え、外周にコイル（２０）を装着してなるコイルボビン（１０）と、
   前記コイルボビン（１０）を保持したヨーク（３０）と、
   前記貫通孔（１１）の一端側に嵌合し、前記ヨーク（３０）側へ取り付けた固定鉄心（４０）と、
   前記貫通孔（１１）の他端側に摺動可能に保持された可動鉄心（５０）と
   を有する電磁ソレノイドにおいて、
   前記可動鉄心（５０）の摺動面の少なくとも一部へプラスチック製の薄膜フィルム（７０）を巻回固定してなる
   ことを特徴とする電磁ソレノイド。
2. 請求項１に記載の電磁ソレノイドにおいて、
   前記プラスチック製の薄膜フィルム（７０）を、前記可動鉄心（５０）の外周へ巻回し接着剤により固定してなる
   ことを特徴とする電磁ソレノイド。
3. 請求項１及び２に記載の電磁ソレノイドにおいて、
   前記プラスチック製の薄膜フィルム（７０）を、前記可動鉄心（５０）の外周に設けた空気流通路部分を除いて巻回固定してなる
   ことを特徴とする電磁ソレノイド。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の電磁ソレノイドにおいて、
   前記プラスチック製の薄膜フィルム（７０）は、裏面へ予め接着剤を塗布してあり、前記可動鉄心（５０）の外周へ巻回することで固定可能に構成してなる
   ことを特徴とする電磁ソレノイド。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電磁ソレノイド（Ｓ）と、
   前記電磁ソレノイド（Ｓ）に装着した弁部（Ｂ）とを備え、
   前記可動鉄心（５０）を、該可動鉄心（５０）の先端側に設けた前記弁部（Ｂ）の弁シート部（Ｓ１）を開閉するよう構成してなる
   ことを特徴とする電磁弁。
   

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