JP2014105753A - 高圧流体用電磁弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧流体の流れを遮断または許容しつつ、体格の小型化が可能な高圧流体用電磁弁装置を提供する。
【解決手段】 内部に高圧の気体燃料を充満可能な磁性材料で形成され可動コア３０を往復移動可能に収容するガイド筒２０は、第１小径部２０６、第２小径部２０７、肉厚が第１小径部２０６および第２小径部２０７より薄い磁気遮断部２１などから構成されている。通電されるコイル４１により磁気回路Ｍ２が形成されると、第１小径部２０６を通る磁束は可動コア３０の端面３２１を通って第２小径部２０７を流れ、中心軸φに対して傾斜する磁気吸引力Ｆ２を発生する。これにより、可動コア３０は磁気回路Ｍ１により発生する磁気吸引力Ｆ１に加えて磁気吸引力Ｆ２により固定コア３５側に吸引される。したがって、固定コア３５に対する可動コア３０の対向面積が小さくなり、気体燃料用電磁弁装置１の体格を小さくすることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、高圧流体の流れを遮断または許容する高圧流体用電磁弁装置に関する。

内燃機関（以下、「エンジン」という）に供給する気体燃料の圧力を燃料タンク内の高圧から気体燃料用インジェクタが噴射可能な低圧に減圧する気体燃料供給システムが知られている。気体燃料供給システムが備える気体燃料用電磁弁装置は、通電により磁力を発生するコイル、固定コア、可動コア、および可動コアを往復移動可能に収容するガイド筒などからなる弁駆動部と、可動コアと一体に移動する弁体、および弁座などからなる弁部材部とから構成され、高圧の気体燃料の流れを断続し、高圧の気体燃料が気体燃料用インジェクタに流れることを防止する。

気体燃料用電磁弁装置は、燃料タンクから供給される気体燃料の圧力を利用し弁体と弁座との間の気密性を高めるセルフシール機能を有している。このため、気体燃料用電磁弁装置のガイド筒内には弁体を閉弁方向に付勢するように高圧の気体燃料が充満する。また、気体燃料の外部への漏出を防止するため、ガイド筒は高い耐圧性を有する。
一方、弁体を弁座から離間させるときガイド筒内の気体燃料の圧力に抗する磁気吸引力を可動コアと固定コアとの間に発生させるため、可動コアの直径は大きくなる。

このように、気体燃料用電磁弁装置では、ガイド筒は直径が大きい可動コアを往復移動可能に収容しつつ高い耐圧性を有しなければならないため、内部に高圧流体を充満させないガイド筒に比べて肉厚が厚くなる。一般的に非磁性材料で形成されるガイド筒の肉厚が厚くなると、コイルに通電される電流値の大きさに対して発生する磁気吸引力の大きさが低下する。可動コアと固定コアとの間の磁気吸引力を高めるため、コイルに通電する電流値を大きくするか、またはコイルの巻数を多くする。しかしながら、コイルに通電する電流値を大きくするとエネルギー消費量が増加し、また、コイルの巻数を多くすると電磁弁装置の体格が大きくなる。特許文献１には、非磁性材料で形成されるガイド筒の径方向外側の一部に磁性材料で形成される磁界形成補助部材を備える高圧電磁弁が記載されている。特許文献２には、磁性材料で形成されプランジャを往復移動可能に収容するステータコアにプランジャとの間での磁気の受け渡しをおこなうため磁気遮断部を有するリニアソレノイドが記載されている。

特許４８７１２０７号明細書 特開２０１１−１０８７８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の高圧電磁弁では、ガイド筒は非磁性材料から形成されておりコイルに通電される電流値の大きさに対して発生する磁気吸引力を大幅に大きくすることはできないため、高圧電磁弁の体格を大幅に小さくすることはできない。また、別部材として磁界形成補助部材を備えるため、部品点数が増え、組付コストが増加する。
また、特許文献２に記載のリニアソレノイドは、作動圧力範囲が比較的低圧の作動流体の流れを切り換える場合に用いられ、作動流体であるオイルの外部への漏れが許容されており、セルフシール機能を有していない。このため、特許文献２に記載のリニアソレノイドの構成を高圧流体用電磁弁装置に適用させることはできない。

本発明の目的は、高圧流体の流れを遮断または許容しつつ、体格の小型化が可能な高圧流体用電磁弁装置を提供することにある。

本発明は、高圧流体の流れを電磁弁により遮断または許容する高圧流体用電磁弁装置であって、通電により磁力を発生するコイルアッセンブリと、磁性材料で形成され、コイルアッセンブリが磁力を発生するとき励磁される固定コアと、磁性材料で形成され、コイルアッセンブリが磁力を発生するとき固定コアに吸引される可動コアと、可動コアを往復移動可能に収容し、軸方向の所定位置の全周にわたって磁気を遮断する磁気遮断部および磁気を透過する磁気透過部を形成し内部を高圧流体で充満可能なガイド筒と、可動コアに連結する弁体と、弁体が当接または離間するとき高圧流体の流れを遮断または許容する弁座形成するシート部材と、を備え、コイルアッセンブリが磁力を発生するとき、ガイド筒の磁気透過部と可動コアとの間に磁気遮断部を迂回して磁気回路が形成されることを特徴とする。

高圧流体用電磁弁装置では、コイルアッセンブリに通電されると形成される磁気回路により可動コアが固定コアに吸引される。このとき、磁気回路は、固定コアと可動コアとの間に形成されつつ、ガイド筒の磁気透過部と可動コアとの間にも形成される。比較的磁束が流れやすい磁気透過部と可動コアとの間に形成される磁気回路は、比較的磁束が流れにくく磁気飽和しやすい磁気遮断部を迂回するようにガイド筒の中心軸に対して斜めに形成され、可動コアが固定コアに吸引される電磁吸引力を発生する。可動コアは、固定コアと可動コアとの間の磁気回路で発生する磁気吸引力だけでなく、磁気透過部と可動コアとの間の磁気回路で発生する磁気吸引力によっても固定コア側に移動する。これにより、固定コアと可動コアとの間の磁気回路で発生する磁気吸引力のみにより移動する可動コアの固定コアに対する対向面積に比べて、固定コアに対する可動コアの対向面積が小さくなり、可動コアの直径を小さくすることができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置の体格を小さくすることができる。

また、上述したように高圧流体用電磁弁装置の可動コアの直径が小さくなるため、可動コアを往復移動可能に収容するガイド筒の直径も小さくなる。ガイド筒の直径が小さくなると、ガイド筒内に充満する気体燃料の圧力に抗するガイド筒の耐圧性が高くなる。これにより、同じ圧力の高圧流体が充満する場合、固定コアと可動コアとの間の磁気回路で発生する磁気吸引力のみにより移動する可動コアを有する高圧流体用電磁弁装置に比べて、ガイド筒の肉厚を薄くすることができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置の体格をさらに小さくすることができる。

本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置を適用した気体燃料供給システムの概略構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置の図２とは異なる作動を示す断面図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置の図２、３とは異なる作動を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置の断面図である。 本発明の第３実施形態による気体燃料用電磁弁装置の断面図である。 本発明の第４実施形態による気体燃料用電磁弁装置の断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１を図１〜４に基づいて説明する。
最初に、気体燃料用電磁弁装置１を適用する気体燃料供給システムの概略構成を図１に基づいて説明する。気体燃料供給システム５は、例えば、圧縮天然ガスを燃料とする車両に搭載される。気体燃料供給システム５は、ガス充填口１０、燃料タンク１２、気体燃料用電磁弁装置１、気体燃料用圧力制御弁１５、「噴射手段」としての気体燃料用インジェクタ１７、およびＥＣＵ９等を備える。

外部からガス充填口１０を通して供給される高圧の気体燃料は、供給管６を通って燃料タンク１２に貯留される。ガス充填口１０は、逆流防止機能を有しており、ガス充填口１０から供給される気体燃料が外部に逆流しないようになっている。供給管６には、ガス充填弁１１が設けられる。

燃料タンク１２には、燃料タンク弁１３が設けられている。燃料タンク弁１３は、燃料タンク１２からガス充填口１０への逆流防止機能、規定量以上の気体燃料が供給管７を流れるとき燃料タンク１２からの気体燃料の流れを遮断する過流防止機能、および燃料タンク１２内の圧力上昇時に燃料タンク１２内の圧力を外部に開放することで燃料タンク１２の破裂を防ぐ加圧防止安全機能を有する。
燃料タンク弁１３は、供給管７を介して気体燃料用電磁弁装置１に接続される。供給管７には、手動による供給管７の遮断が可能な元弁１４が設けられている。

気体燃料用電磁弁装置１は、気体燃料用圧力制御弁１５の上流側、すなわち燃料タンク１２側に設けられる。気体燃料用電磁弁装置１は、気体燃料用圧力制御弁１５の下流側を流れる気体燃料の圧力が所定の圧力以上になると、ＥＣＵ９からの指令により気体燃料用圧力制御弁１５に流入する気体燃料の流れを遮断する。

気体燃料用圧力制御弁１５は、供給管７を通って供給される気体燃料の圧力を気体燃料用インジェクタ１７が供給可能な圧力まで減圧する。例えば、気体燃料用圧力制御弁１５は、燃料タンク１２内の「高圧」である２０ＭＰａの気体燃料を気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力である「低圧」である０．２〜０．６５ＭＰａまで減圧する。

気体燃料用圧力制御弁１５で減圧された気体燃料は、オイルフィルタ１６によってオイルが除去され、供給管８を通って気体燃料用インジェクタ１７に供給される。気体燃料用インジェクタ１７は、電気的に接続するＥＣＵ９の指示に応じて吸気管１８内に気体燃料を噴射する。気体燃料用インジェクタ１７には、図示しない温度センサおよび圧力センサが設けられる。温度センサおよび圧力センサが検出する気体燃料の温度および圧力に関する情報は、ＥＣＵ９に出力される。

吸気管１８内に噴射される気体燃料は、大気から導入される空気と混合され、吸気管１８が接続する「内燃機関」としてのエンジン１９の吸気ポートからシリンダ１９１内に導入される。エンジン１９では、ピストン１９２の上昇による気体燃料および空気の混合気体の圧縮および爆発により回転トルクが発生する。
気体燃料供給システム５は、このようにして燃料タンク１２内の気体燃料を気体燃料用圧力制御弁１５により気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力に減圧して気体燃料用インジェクタ１７よりエンジン１９に供給する。

次に、気体燃料用電磁弁装置１の詳細構造について図２〜４に基づいて説明する。なお、図２〜４中の実線矢印Ｌは、気体燃料が流れる方向を示す。

気体燃料用電磁弁装置１は、支持部材１５１、ガイド筒２０、弁体２５、可動コア３０、固定コア３５、およびコイルアッセンブリ４０などから構成されている。

支持部材１５１は、ガイド筒２０を支持する。第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、支持部材１５１は気体燃料用電磁弁装置１の下流側に接続される気体燃料用圧力制御弁１５の弁ボディであるが、これに限定されず、気体燃料用圧力制御弁１５の弁ボディとは別異に設けてもよい。

支持部材１５１は、導入通路１５２、導出通路１５３、および導入通路１５２と導出通路１５３とを連通する凹部１５４を形成する。導入通路１５２は、供給管７を介して燃料タンク１２内の気体燃料が供給される。導出通路１５３は、気体燃料用圧力制御弁１５に向けて気体燃料を排出する。

凹部１５４は、支持部材１５１の外壁に開口を有するように形成される。凹部１５４の内壁であって導出通路１５３の開口の縁部にはテーパ状に弁座１５５が形成されている。すなわち、第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、弁座１５５を形成する特許請求の範囲に記載の「シート部材」と支持部材１５１とは一体に形成されている。また、支持部材１５１の外壁と略垂直な凹部１５４の内壁にはねじ溝１５６が形成されている。凹部１５４には、ねじ溝１５６を利用してガイド筒２０がねじ結合される。

ガイド筒２０は、略筒状の磁性材料、例えばクロムの含有率が１３〜１７ｗｔ％の磁性ステンレス鋼で形成され、支持部材１５１側から大径部２０１、中径部２０４、鍔部２０５、第１小径部２０６、磁気遮断部２１、および第２小径部２０７などから構成される。第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１のガイド筒２０では、大径部２０１、中径部２０４、鍔部２０５、第１小径部２０６、磁気遮断部２１、および第２小径部２０７は一体に形成される。ガイド筒２０は、可動コア３０を軸方向に摺動可能に収容しつつ、導入通路１５２から凹部１５４を介して導出通路１５３に流れる高圧の気体燃料を内部に充満可能でありかつ外部に漏出しないように形成されている。

大径部２０１は、略筒状に形成されており、開口２０２およびねじ溝２０３を有する。開口２０２では可動コア３０または弁体２５がガイド筒２０の内部と外部とを出入りする。ねじ溝２０３は、大径部２０１の径方向外側に形成され、支持部材１５１のねじ溝１５６とねじ結合する。

中径部２０４は、外径が大径部２０１より小さい略筒状に形成されている。中径部２０４の一端は大径部２０１の開口２０２が形成される端部とは反対側に接続する。中径部２０４の径方向外側には、大径部２０１の外径より外径が大きい鍔部２０５が設けられる。
鍔部２０５は、ガイド筒２０を支持部材１５１に組み付けるとき、またはガイド筒２０を支持部材１５１から取り外すとき、工具等による回転トルクが作用する。鍔部２０５と支持部材１５１との間には凹部１５４からの気体燃料の漏出を防止するシール部材１５７が設けられている。

第１小径部２０６は、外径が中径部２０４より小さい略筒状に形成されている。第１小径部２０６の一端は中径部２０４の大径部２０１と接続する側とは反対側に接続する。第１小径部２０６は、特許請求の範囲に記載の「磁気透過部」に相当する。

磁気遮断部２１は、その一端を第１小径部２０６の中径部２０４と接続する側の反対側に接続する略筒状に形成されている。磁気遮断部２１は、弁体２５が弁座１５５に当接しているとき、可動コア３０の固定コア３５側の端部である他方の端部３２の近傍に設けられる。磁気遮断部２１は、その内径が第１小径部２０６および第２小径部２０７と同じである一方、その外径が第１小径部２０６および第２小径部２０７より小さい。すなわち、磁気遮断部２１は、第１小径部２０６および第２小径部２０７に比べて肉厚が薄くなるように形成されている。第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、磁気遮断部２１はその肉厚を０．６〜０．９ｍｍとなるように形成されている。

第２小径部２０７は、外径が中径部２０４より小さく、かつ磁気遮断部２１より大きい略筒状に形成されている。第２小径部２０７は、一端を磁気遮断部２１に接続し、他端に開口２０８およびねじ溝２０９を有する。開口２０８内には固定コア３５が設けられる。ねじ溝２０９は、第２小径部２０７の径方向外側に形成され、蓋部４５に形成されるねじ溝４５１とねじ結合する。第２小径部２０７は、特許請求の範囲に記載の「磁気透過部」に相当する。

弁体２５は、当接部２６、小径部２７および大径部２８などから構成される。当接部２６、小径部２７および大径部２８は非磁性材料で一体に形成される。弁体２５は、可動コア３０の往復移動に合わせて弁座１５５に当接または離間する。

当接部２６は、円錐台状に形成され、当接部２６の斜面２６１は弁座１５５に当接または離間可能なように設けられている。斜面２６１には、断面が凹状の収容室２６２が環状に形成されている。収容室２６２はシール部材２６３を収容する。シール部材２６３は、斜面２６１が弁座１５５に当接するとき、凹部１５４と導出通路１５３との気密を維持する。

小径部２７は、当接部２６の斜面２６１とは反対側に接続する。小径部２７の外径は当接部２６の最大外径および後述する大径部２８の外径より小さい。

大径部２８は、小径部２７の小径部２７が当接部２６と接続する側とは反対側に接続する。大径部２８には小径部２７と接続する側に段差面２８１が形成されている。大径部２８の段差面２８１と反対側にはシール部材３１２に当接可能な端面２８２を形成されている。

弁体２５には軸方向に貫通孔２９が形成されている。貫通孔２９の開口は、当接部２６の小径部２７と接続する側とは反対側の端面２６４、および大径部２８の端面２８２に形成されている。

可動コア３０は、磁性材料、例えば磁性ステンレス鋼で形成されている棒状部材である。可動コア３０は、ガイド筒２０内を往復移動可能に収容されている。可動コア３０のガイド筒２０と摺動する径方向外側の側壁には非磁性めっき膜が形成されている。

可動コア３０の一方の端部３１は凹状に形成され、その内部に弁体２５の小径部２７の一部および大径部２８を収容している。このとき、大径部２８の外壁と一方の端部３１の内壁との間には隙間が形成されている。一方の端部３１の先端側の内壁には環状の規制部材３１１が設けられている。弁体２５が可動コア３０から離れる方向に移動するとき、規制部材３１１が段差面２８１に当接する。これにより、弁体２５は可動コア３０に対する相対移動の距離が規制される。また、一方の端部３１の内壁にはシール部材３１２を収容する収容室３１３が形成されている。
可動コア３０の他方の端部３２は、凹状に形成され、スプリング３３の一端を係止する。

固定コア３５は、磁性材料で形成されている棒状部材である。固定コア３５は、ガイド筒２０の第２小径部２０７内に固定されている。可動コア３０側の端部３５１は凹状に形成され、スプリング３３の他端を係止する。

スプリング３３は、ガイド筒２０の可動コア３０と固定コア３５との間に設けられる。スプリング３３は、可動コア３０と固定コア３５とを離す方向に可動コア３０を付勢する。スプリング３３は、特許請求の範囲に記載の「付勢部材」に相当する。

コイルアッセンブリ４０は、ガイド筒２０の径外方向にガイド筒２０を囲むように設けられる。コイルアッセンブリ４０は、コイル４１、ボビン４２、カバー４３、およびヨーク４４などから構成される。
コイル４１は、コイルアッセンブリ４０の径方向外側に設けられるコネクタ４１１を介して供給される電流によりコイル４１周辺に磁界を形成する。
ボビン４２およびカバー４３は、コイル４１を覆うように設けられる非磁性部材である。ボビン４２およびカバー４３の径方向外側に磁性材料で形成されるヨーク４４が設けられる。ヨーク４４は、両端をかしめることにより、コイル４１、ボビン４２およびカバー４３を内部に収容する。
ヨーク４４と鍔部２０５との間には弾性部材４４１が設けられる。弾性部材４４１は、固定コア３５の方向、すなわち、鍔部２０５から離れる方向にコイルアッセンブリ４０を付勢する。

蓋部４５は、有底筒状に形成される金属部材である。蓋部４５の内壁にはねじ溝４５１が形成されている。蓋部４５は、ねじ溝４５１を利用してガイド筒２０の第２小径部２０７に組み付けられる。

次に、気体燃料用電磁弁装置１の作用について図２〜４に基づいて説明する。

気体燃料用電磁弁装置１のコイル４１に電流が流れていないとき、可動コア３０にはスプリング３３の付勢力のみが作用し、可動コア３０は図２の紙面の左方向に付勢される。また、凹部１５４は導入通路１５２と連通し、凹部１５４は高圧の気体燃料が充満している。これにより、弁体２５の端面２８２はシール部材３１２に当接しつつ、可動コア３０に支持されている弁体２５の斜面２６１は、弁座１５５に当接している。したがって、導入通路１５２と導出通路１５３とは遮断されている。

コイル４１に電流が流れると、コイル４１の周辺には磁気回路が形成される。そのうちの１つである磁気回路Ｍ１は、図３、４に示すように、ヨーク４４、ガイド筒２０の第１小径部２０６、可動コア３０の他方の端部３２、固定コア３５、ガイド筒２０の第２小径部２０７および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路である。

また、コイル４１に流れる電流が小さい場合、ヨーク４４、第１小径部２０６、磁気遮断部２１、第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路が形成される。しかしながら、磁気遮断部２１は、肉厚が第１小径部２０６および第２小径部２０７に比べて薄く磁気飽和しやすいため、コイル４１に流れる電流が大きくなると、磁気遮断部２１を迂回するように、ヨーク４４、第１小径部２０６、可動コア３０の他方の端部３２、第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路が形成される。さらに、コイル４１を流れる電流が大きくなると、可動コア３０と第２小径部２０７との間が磁気飽和し、ヨーク４４および第１小径部２０６を通る磁束は、可動コア３０内を通り、可動コア３０の他方の端部３２の固定コア３５側の端面３２１から第２小径部２０７を通って蓋部４５からヨーク４４に戻る磁気回路が形成される。図３、４に示す磁気回路Ｍ２は、ヨーク４４、ガイド筒２０の第１小径部２０６、可動コア３０の他方の端部３２の端面３２１、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路である。

磁気回路Ｍ１が形成されると、可動コア３０と固定コア３５との間は磁気吸引力Ｆ１が発生する。磁気吸引力Ｆ１は、図３、４に示すようにガイド筒２０の中心軸φに対して平行な磁気吸引力である。また、磁気回路Ｍ２が形成されると、可動コア３０と第２小径部２０７との間には磁気吸引力Ｆ２が発生する。磁気吸引力Ｆ２はガイド筒２０の中心軸φに対して傾斜している磁気吸引力である。

このように、コイル４１に電流が流れると、磁気吸引力Ｆ１、Ｆ２により可動コア３０はスプリング３３の付勢力に抗して固定コア３５の方向に移動する。可動コア３０が固定コア３５の方向に移動すると、図３に示すように弁体２５の端面２８２とシール部材３１２とが離間する。凹部１５４に充満している高圧の気体燃料は、規制部材３１１と小径部２７の外壁との隙間、および可動コア３０の一方の端部３１の内壁と弁体２５の大径部２８の外壁との隙間を通って弁体２５の端面２８２とシール部材３１２とにより形成される隙間３１４に流入する。隙間３１４の気体燃料は、貫通孔２９を通って導出通路１５３に流れる。これにより、凹部１５４の圧力と導出通路１５３の圧力との差が小さくなる。

さらに、可動コア３０が固定コア３５の方向に移動すると、規制部材３１１が弁体２５の段差面２８１に当接する。可動コア３０がさらに固定コア３５の方向に移動すると、弁体２５は可動コア３０とともに固定コア３５の方向に移動し、図４に示すように斜面２６１が弁座１５５から離間する。これにより、凹部１５４の気体燃料は、斜面２６１と弁座１５５との間の隙間を通って導出通路１５３に流れる。

（１）気体燃料用電磁弁装置１では、コイル４１への通電時、２つの磁気回路Ｍ１、Ｍ２が形成される。このうち、磁気回路Ｍ２は、ガイド筒２０の磁気遮断部２１を迂回し第２小径部２０７、可動コア３０の他方の端部３２、および第１小径部２０６を通るように形成される。このとき、ガイド筒２０と可動コア３０の他方の端部３２との間にはガイド筒２０の中心軸φに対して傾斜している磁気吸引力Ｆ２が発生する。磁気吸引力Ｆ２の中心軸φに対する平行な成分により可動コア３０は固定コア３５の方向に移動する。すなわち、気体燃料用電磁弁装置１では、磁気回路Ｍ１により発生する磁気吸引力Ｆ１だけでなく、磁気回路Ｍ２により発生する磁気吸引力Ｆ２によっても可動コア３０は固定コア３５の方向に移動する。これにより、同じ吸引力を発生する場合、固定コアと可動コアとの間の磁気回路で発生する磁気吸引力のみにより移動する可動コアを有する高圧流体用電磁弁装置に比べて、固定コア３５に対する可動コア３０の対向面積を小さくすることができる。したがって、可動コア３０の直径が小さくなり、気体燃料用電磁弁装置１の体格を小さくすることができる。

（２）また、可動コア３０の直径が小さくなるため、ガイド筒２０内に充満する高圧の気体燃料に対する耐圧性を有するためのガイド筒２０の肉厚を相対的に薄くすることができる。
具体的には、ガイド筒２０内の気体燃料の圧力をＰ（Ｐａ）、ガイド筒２０の内径をＤ（ｍ）、肉厚をｔ（ｍ）とすると、中心軸φ方向の応力σ１（Ｎ）および径方向の応力σ２（Ｎ）は、以下の式で表される。
σ１＝（Ｐ×Ｄ）／（４×ｔ） ・・・式１
σ２＝（Ｐ×Ｄ）／（２×ｔ） ・・・式２
式１、２より、内径Ｄが大きくなると、中心軸φ方向の応力σ１および径方向の応力σ２は大きくなり、肉厚ｔを大きくする必要がある。第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、比較的内径Ｄが小さくなるため、中心軸φ方向の応力σ１および径方向の応力σ２が小さくなる。これにより、肉厚ｔを薄くすることができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置１の体格をさらに小さくすることができる。

（３）また、気体燃料用電磁弁装置１では、その肉厚が第１小径部２０６および第２小径部２０７より薄く形成されている磁気遮断部２１は、ガイド筒２０と支持部材１５１とが接続する箇所から比較的離れた位置に設けられている。これにより、気体燃料用電磁弁装置１に外部から外力が加えられる場合、ガイド筒２０と支持部材１５１とが接続する箇所を中心とする磁気遮断部２１に作用する力のモーメントを低減することができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置１の破損を防止することができる。

（４）可動コア３０と固定コア３５との間に設けられるスプリング３３は、可動コア３０と固定コア３５とを離す方向に可動コア３０を付勢する。これにより、コイル４１への通電が０となり磁気吸引力Ｆ１、Ｆ２が０となるとき、可動コア３０は迅速に支持部材１５１の方向に移動し、弁体２５が弁座１５５に当接する。したがって、気体燃料用電磁弁装置１での閉弁を迅速に行うことができる。

（５）可動コア３０は、飽和磁束密度が高い磁性ステンレス鋼を母材としつつ、ガイド筒２０と摺動する径方向外側の側壁には耐摩耗性が高い非磁性めっき膜を施されている。これにより、可動コア３０は、磁気回路を形成しやすい高い磁気透過性および変形しにくい耐摩耗性の２つの機能を両立する。したがって、気体燃料用電磁弁装置１の体格を小さくしつつ、摩耗による変形を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置を図５に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なり、磁気遮断部を形成する材料および形状が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置２では、図５に示すように、ガイド筒２０は第１小径部２０６および第２小径部２０７と同じ肉厚の磁気遮断部２２を有する。磁気遮断部２２は、改質処理により非磁性材料に改質されており、第１小径部２０６および第２小径部２０７に比べて磁気飽和しやすい。

気体燃料用電磁弁装置２では、磁性材料で形成されるガイド筒２０が非磁性材料に改質された磁気遮断部２２を有している。これにより、コイル４１により形成される磁気回路は、磁気遮断部２２を迂回し、ガイド筒２０の第１小径部２０６および第２小径部２０７と可動コア３０の間に形成される。したがって、第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置２は、第１実施形態による効果（１）、（２）、（４）、（５）を奏することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による気体燃料用電磁弁装置を図６に基づいて説明する。第３実施形態は、第１実施形態と異なり、磁気遮断部を形成する材料が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態による気体燃料用電磁弁装置３では、図６に示すように、ガイド筒２０は、その肉厚が第１小径部２０６および第２小径部２０７の肉厚より薄い磁気遮断部２３を有する。磁気遮断部２３は、改質処理により非磁性材料に改質されており、第１小径部２０６および第２小径部２０７に比べて磁気飽和しやすい。

気体燃料用電磁弁装置３では、磁性材料で形成されるガイド筒２０が非磁性材料に改質された肉厚の薄い磁気遮断部２３を有している。これにより、コイル４１により形成される磁気回路は、磁気遮断部２３を迂回し、ガイド筒２０の第１小径部２０６および第２小径部２０７と可動コア３０の間に磁気回路が形成される。したがって、第３実施形態による気体燃料用電磁弁装置３は、第１実施形態による効果（１）〜（５）を奏することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による気体燃料用電磁弁装置を図７に基づいて説明する。第４実施形態は、第２実施形態と異なり、磁気遮断領域の一部を形成する材料が異なる。なお、第２実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第４実施形態による気体燃料用電磁弁装置４では、図７に示すように、ガイド筒２０は第１小径部２０６および第２小径部２０７と同じ肉厚の磁気遮断部２４を有する。磁気遮断部２４は、径方向の内側から外側に向かって非磁性材料に改質された非磁性部２４２、および磁性材料で形成される磁性部２４１の２つの部位から形成されている。コイル４１に通電し磁気回路がコイル４１の周辺に形成されるとき、磁気遮断部２４は磁気飽和しやすい。

気体燃料用電磁弁装置４では、ガイド筒２０の磁気遮断部２４が一部を非磁性材料に改質された非磁性部２４２を有している。これにより、コイル４１により形成される磁気回路は、磁気遮断部２４を迂回し、ガイド筒２０の第１小径部２０６および第２小径部２０７と可動コア３０の間に磁気回路が形成される。したがって、第４実施形態による気体燃料用電磁弁装置４は、第２実施形態と同様に第１実施形態による効果（１）、（２）、（４）、（５）を奏することができる。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、気体燃料用電磁弁装置は、気体燃料をエンジンに供給する気体燃料供給システムに適用され、気体燃料の流れを遮断または許容するとした。しかしながら、本発明の高圧流体用電磁弁装置が適用されるシステムはこれに限定されない。高圧流体を供給する供給システムであればよい。

（イ）上述の実施形態では、気体燃料用電磁弁装置は、弁体に貫通孔が形成され、弁体の斜面が座面より離間する前に貫通孔を介して導入通路と導出通路とが連通するパイロット弁であるとした。しかしながら、気体燃料用電磁弁装置はこれに限定されない。

（ウ）上述の実施形態では、弁座を形成する「シート部材」と支持部材とは一体に形成されているとした。しかしながら、「シート部材」と支持部材とは別部材で形成されてもよい。

（エ）第１、第３実施形態では、磁気遮断部の肉厚は０．６〜０．９ｍｍであるとした。しかしながら、磁気遮断部の肉厚はこれに限定されない。第１小径部および第２小径部の肉厚より薄ければよい。

（オ）上述の実施形態では、磁気遮断部はガイド筒と支持部材とが接続する箇所から比較的離れた位置に設けられるとした。しかしながら、磁気遮断部が形成される位置はこれに限定されない。ガイド筒と支持部材とが接続する箇所の近傍に設けられてもよい。

（カ）上述の実施形態では、可動コアおよびガイド筒は磁性ステンレス鋼から形成されるとした。しかしながら、可動コアおよびガイド筒を形成する材料はこれに限定されない。磁性材料であればよい。

（キ）上述の実施形態では、ガイド筒は、１３〜１７ｗｔ％のクロムを含有しているとした。しかしながら、ガイド筒のクロム含有量はこれに限定されない。

（ク）上述の実施形態では、可動コアのガイド筒と摺動する径方向外側の側壁には非磁性めっき膜が形成されているとした。しかしながら、非磁性めっき膜は施されていなくてもよい。

（ケ）第４実施形態では、磁気遮断部は、径方向の内側から外側に向かって非磁性材料に改質された非磁性部、および磁性材料で形成される磁性部の２つの部位から形成されているとした。しかしながら、非磁性部および磁性部の位置関係はこれに限定されない。径方向の内側から外側に向かって順に磁性部、非磁性部が形成されてもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２、３、４ ・・・気体燃料用電磁弁装置（高圧流体用電磁弁装置）、
１５１ ・・・支持部材（シート部材）、
１５５ ・・・弁座、
２０ ・・・ガイド筒、
２０６ ・・・第１小径部（磁気透過部）、
２０７ ・・・第２小径部（磁気透過部）、
２１、２２、２３、２４・・・磁気遮断部、
２５ ・・・弁体、
３０ ・・・可動コア、
３５ ・・・固定コア、
４０ ・・・コイルアッセンブリ、
Ｍ１、Ｍ２ ・・・磁気回路。

Claims (12)

1. 高圧流体の流れを電磁弁により遮断または許容する高圧流体用電磁弁装置（１、２、３、４）であって、
   通電により磁力を発生するコイルアッセンブリ（４０）と、
   磁性材料で形成され、前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき励磁される固定コア（３５）と、
   磁性材料で形成され、前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき前記固定コアに吸引される可動コア（３０）と、
   前記可動コアを往復移動可能に収容し、軸方向の所定位置の全周にわたって磁気を遮断する磁気遮断部（２１、２２、２３、２４）、および磁気を透過する磁気透過部（２０６、２０７）を形成し、内部を高圧流体で充満可能なガイド筒（２０）と、
   前記可動コアに連結する弁体（２５）と、
   前記弁体が当接または離間するとき高圧流体の流れを遮断または許容する弁座（１５５）を形成するシート部材（１５１）と、
   を備え、
   前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき、前記ガイド筒の前記磁気透過部と前記可動コアとの間に前記磁気遮断部を迂回して磁気回路（Ｍ２）が形成されることを特徴とする高圧流体用電磁弁装置。
2. 前記磁気遮断部（２１、２３）は、径方向の厚みが前記磁気透過部の径方向の厚みより薄く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧流体用電磁弁装置。
3. 前記磁気遮断部は、径方向の厚みが０．６〜０．９ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の高圧流体用電磁弁装置。
4. 前記磁気遮断部（２２、２４）は、前記ガイド筒の軸方向の前記所定位置を非磁性材に改質処理を行った部位であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。
5. 前記ガイド筒を支持する支持部材（１５１）を備え、
   前記支持部材側から前記シート部材、前記弁体、前記可動コア、および前記固定コアの順に設けられ、
   前記磁気遮断部は、前記固定コアと前記支持部材との間に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。
6. 前記磁気遮断部は、前記支持部材より前記固定コアに近い位置に形成されることを特徴とする請求項５に記載の高圧流体用電磁弁装置。
7. 前記ガイド筒は、磁性ステンレス鋼から形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。
8. 前記ガイド筒は、クロム含有量１３〜１７ｗｔ％であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。
9. 前記固定コアと前記可動コアの間に設けられ、前記固定コアと前記可動コアとを離間する方向に前記可動コアを付勢する付勢部材（３３）を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。
10. 前記可動コアは、磁性ステンレス鋼から形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。
11. 前記可動コアの径方向外側の少なくとも前記ガイド筒と摺動する部位に耐摩耗めっき膜が形成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。
12. 前記耐摩耗めっき膜は、非磁性材料から形成されることを特徴とする請求項１１に記載の高圧流体用電磁弁装置。

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