JP2015218745A

JP2015218745A - 電磁弁

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Publication number: JP2015218745A
Application number: JP2014100360A
Authority: JP
Inventors: 松本　道雄; Michio Matsumoto; 道雄松本; 仙道　功; Isao Sendo; 功仙道
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-12-07

Abstract

【課題】ダイヤフラム等の圧力応動体を駆動要素として有する電磁弁において、その省電力を簡易な構成にて実現する。
【解決手段】電磁弁１は、弁孔１４を有するボディ５と、弁孔１４に接離して弁部を開閉する弁体２４と、固定鉄心４６と可動鉄心４８とを同軸状に有し、可動鉄心４８に作動連結部６４が設けられたソレノイド３と、ボディ５とソレノイド３とに囲まれる空間を、弁体２４が配置される弁室１８と可動鉄心４８が配置される作動室５４とに仕切り、弁室１８と作動室５４との差圧に応じて軸線方向に変位可能なダイヤフラム２２と、を備える。ダイヤフラム２２は、高分子樹脂材料からなるフィルムを成形して得られ、軸線方向への変位を許容するための波状部分２３を有する。作動連結部６４と弁体２４とが、ダイヤフラム２２を貫通することなく挟むようにして軸線方向に作動連結される。
【選択図】図１

Description

本発明は流体の流れを制御する電磁弁に関する。

従来、種々の用途に電磁弁が採用されている。例えば特許文献１には、燃料電池システムに用いられ、酸素および水素ガスの流量を調整可能な電磁弁が開示されている。この電磁弁は、ソレノイドと連結される駆動部と弁体との間に弾性材料からなるダイヤフラムを介装して構成される。このダイヤフラムにより、ソレノイドが配置される空間と弁体が配置される空間との間のシール性を確保することができる。また、そのダイヤフラムに開弁方向の圧力を受圧させることで弁体に作用する閉弁方向の圧力の一部が相殺されるため、弁体の駆動に要するソレノイドの吸引力を小さく抑えることができ、省電力を図ることが可能となる。

特開２０１４−６６３４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電磁弁は、弁体と駆動部との接合のために、ダイヤフラムの中央に孔を設け、弁体から延びる軸部を貫通させて可動鉄心に固定するなど、構造が複雑化する点で改善の余地があった。

本発明の目的は、ダイヤフラム等の圧力応動体を駆動要素として有する電磁弁において、その省電力を簡易な構成にて実現することにある。

本発明のある態様は、常閉型の電磁弁である。この電磁弁は、流体を導入するための導入ポートと、流体を導出するための導出ポートと、導入ポートと導出ポートとをつなぐ内部通路に設けられた弁孔と、を有するボディと、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、固定鉄心と可動鉄心とを同軸状に有し、固定鉄心がボディに対して固定され、可動鉄心には弁体に向けて延在する作動連結部が設けられたソレノイドと、ボディとソレノイドとに囲まれる空間を、弁体が配置される弁室と可動鉄心が配置される作動室とに仕切り、弁室と作動室との差圧に応じて軸線方向に変位可能な圧力応動体と、を備える。圧力応動体は、高分子樹脂材料からなるフィルムを成形して得られ、軸線方向への変位を許容するための波状部分を有する。作動連結部と弁体とが、圧力応動体を貫通することなく挟むようにして軸線方向に作動連結される。

この態様によると、導入ポートから導入された流体の圧力を、圧力応動体が開弁方向に受圧する。このため、開弁に要するソレノイドの吸引力を小さく抑えることができる。その結果、当該電磁弁における省電力を図ることができる。一方、作動連結部と弁体とが、圧力応動体を貫通することなく挟むように配置されるため、圧力応動体に孔を設ける必要もなく、簡易な構成にてそれらの作動連結を実現することができる。

本発明によれば、ダイヤフラム等の圧力応動体を駆動要素として有する電磁弁において、その省電力を簡易な構成にて実現することができる。

第１実施形態に係る電磁弁の具体的構成を表す断面図である。ダイヤフラムおよびその周辺の構成を表す図である。剥離板の構成を表す図である。電磁弁の動作を表す図であり、ソレノイドへ通電がなされたときの状態を示す図である。第２実施形態に係る電磁弁の構成を表す断面図である。ダイヤフラムおよびその周辺の構成を表す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。
［第１実施形態］
本実施形態は、本発明の電磁弁を燃料電池車に搭載する制御弁として具体化したものである。この電磁弁は、反応ガスの供給源と燃料電池とをつなぐ反応ガス供給経路に設置される。そして、ソレノイドへの通電状態に応じて開閉され、燃料電池への反応ガスの供給量を調整する。

図１は、第１実施形態に係る電磁弁の具体的構成を表す断面図である。電磁弁１は、弁本体２とソレノイド３とを組み付けて構成される常閉型の弁（非通電時に閉弁状態となる弁）である。弁本体２は、ブロック状のボディ５を有し、そのボディ５の上端開口部を封止するようにソレノイド３が組み付けられている。

ボディ５の一側面には、上流側（供給源側）から反応ガス（水素ガス）を導入するための導入ポート１０が設けられ、その反対側面には、下流側（燃料電池側）へ反応ガスを導出する導出ポート１２が設けられている。導入ポート１０と導出ポート１２とをつなぐ内部通路の中途には弁孔１４が設けられている。

ボディ５の上半部中央にはソレノイド３を取り付けるための取付孔１６が設けられ、上方に開口している。取付孔１６と弁孔１４との間には弁室１８が画成されている。取付孔１６と弁室１８とは、仕切板２０およびダイヤフラム２２により上下に仕切られている。弁室１８には、弁孔１４と対向するように弁体２４が配設されている。

弁室１８の底部中央には円ボス部２６が隆起し、その円ボス部２６を貫通するように弁孔１４が形成されている。弁孔１４は、ソレノイド３の軸線に沿って設けられ、連通路２８を介して導出ポート１２と連通している。円ボス部２６の上端面には弁座３０が形成されている。弁体２４が弁座３０に着脱することにより弁部が開閉される。弁体２４の上端面は、ダイヤフラム２２の下面中央に当接している。弁体２４とボディ５との間には、弁体２４を開弁方向に付勢するスプリング３２（「第２スプリング」として機能する）が介装されている。また、導入ポート１０と弁室１８とを連通させる連通路３４が形成されている。

ダイヤフラム２２は、取付孔１６の底部を覆うように配置され、上方から取付孔１６に挿入された仕切板２０により押さえられるようにして支持されている。取付孔１６の底部とダイヤフラム２２との間には、シール用のＯリング３６が介装されている。仕切板２０およびダイヤフラム２２は、ソレノイド３の軸線に対して直角方向に延在している。仕切板２０の中央には挿通孔３８が設けられ、ダイヤフラム２２の中央部を上方に露出させている。ダイヤフラム２２の中央部には、その軸線方向への変位を許容するための波状部分２３が設けられている。

図２は、ダイヤフラム２２およびその周辺の構成を表す図である。（Ａ）はダイヤフラム２２の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。（Ｃ）は図１のＡ部拡大図である。図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ダイヤフラム２２は、高分子樹脂材料からなる円形のフィルムに熱成形が施されることにより、その中央部に平面視環状で断面視波状の波状部分２３が形成されている。この熱成形には、波状部分２３を形成するための凹凸形状を有する金型とプレス機が用いられ、樹脂フィルムを加熱して軟化させつつ加圧するプレス成形により行われる。なお、高分子樹脂材料としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を採用することができる。ダイヤフラム２２は、ゴムのような弾性を有しないが、中央部が波状部分２３の変形により軸線方向にしなやかに変位することができる。

図２（Ｃ）にも示すように、ダイヤフラム２２における波状部分２３の基端部は、仕切板２０の内周端縁および作動連結部６４の先端縁に倣うＲ形状とされている。波状部分２３の内方は、作動連結部６４の先端部を受け入れる接続領域２５とされている。ダイヤフラム２２は、仕切板２０の挿通孔３８に対応する中央領域において軸線方向（弁部の開閉方向）に変位することができ、波状部分２３の変形によりその中央領域の変位が吸収される。ダイヤフラム２２は、弁室１８と作動室５４との差圧に応じて軸線方向に変位する。

作動連結部６４と弁体２４とがダイヤフラム２２に対して互いに反対側から当接するようにして作動連結し、スプリング６７（図１参照）の付勢力とスプリング３２の付勢力とによりその作動連結状態が維持される。作動連結部６４および弁体２４は、それぞれダイヤフラム２２に対して着脱可能に当接しているのみである。すなわち、作動連結部６４と弁体２４とは、ダイヤフラム２２を間に挟んだ状態で上下のスプリングにより押しつけられる態様で組み付けられているに過ぎない。このため、仮に可動鉄心４８の倒れにより作動連結部６４と弁孔１４との軸がずれたとしても、弁体２４は、作動連結部６４とは独立して弁座３０に着座することができる。その結果、閉弁状態において弁体２４の傾きによる流体の漏れを防止又は抑制することができる。

図１に戻り、ソレノイド３は、円筒状のボビン４０と、ボビン４０に巻回された電磁コイル４２と、電磁コイル４２を取り囲むヨーク４４と、ボビン４０の上半部に同軸状に固定された固定鉄心４６と、ボビン４０の内方にて固定鉄心４６と軸線方向に対向配置される可動鉄心４８とを含む。可動鉄心４８は、ボビン４０の下半部に挿通されている。

ヨーク４４は、ボビン４０を下方から支持する第１ヨーク５０と、ソレノイド３の構成部品を上方から囲う第２ヨーク５２とを組み付けて構成される。第１ヨーク５０は有底円筒状をなし、その開口端を下にして取付孔１６に嵌合されている。第１ヨーク５０およびボビン４０とダイヤフラム２２との間には作動室５４が形成されている。すなわち、弁室１８と作動室５４とが、ダイヤフラム２２によって仕切られている。ボビン４０は、第１ヨーク５０の上面に設けられた嵌合溝に下端部が嵌合するようにして固定されている。

第２ヨーク５２は、板状の磁性体を凸状に曲げ成形して得られたものであり、その両端部がそれぞれボディ５の上面にボルト５６を介して固定されている。これにより、第２ヨーク５２の下面が第１ヨーク５０の上面を押さえる形となり、第１ヨーク５０の脱落が防止されている。また、第２ヨーク５２が上方から固定鉄心４６の上面を押さえる形となり、ソレノイド３の構成部品の脱落が防止されている。

固定鉄心４６は円筒状をなし、ボビン４０の上半部に上方から挿入されている。固定鉄心４６の上端には半径方向外向きに突出するフランジ部５８が設けられ、そのフランジ部５８が第２ヨーク５２と当接している。固定鉄心４６の下端部は、内径が下方に向かって拡径する段付形状とされている。

一方、可動鉄心４８は、ボビン４０の下半部に挿通される第１鉄心６０（「第１鉄心部」として機能する）と、ボビン４０の下方に配置される第２鉄心６２（「第２鉄心部」として機能する）とを同心状に組み付けて構成される。第１鉄心６０は段付円筒状をなし、その上端開口部が固定鉄心４６の下端部と相補形状の段付形状とされている。第１鉄心６０の下端部中央から下方に向けて長尺状の作動連結部６４が設けられている。

この作動連結部６４がダイヤフラム２２を介して弁体２４と連結されることにより、可動鉄心４８と弁体２４とが一体動作可能とされている。その場合、ダイヤフラム２２は、作動連結部６４の下端面と弁体２４の上端面との間に挟持されつつ変位する。作動連結部６４の外周面には、ナット６５を螺合させるための雄ねじ部６６が設けられている。第１鉄心６０と固定鉄心４６との間には、可動鉄心４８を固定鉄心４６から離間する方向に付勢するスプリング６７（「第１スプリング」として機能する）が介装されている。

第２鉄心６２は円板状をなし、その中央に挿通孔６８が設けられている。第２鉄心６２は、図示のように作動連結部６４を挿通孔６８に挿通させるようにして第１鉄心６０に組み付けられ、下方からナット６５を締結することにより固定される。第２鉄心６２と第２ヨーク５２との間には、剥離板７０が介装されている。

図３は、剥離板７０の構成を表す図である。（Ａ）は正面図を示し、（Ｂ）は平面図を示している。剥離板７０は、非磁性の金属板をプレス成形により図示の形状に打ち抜き、ばね性をもたせることにより得られる板ばねである。剥離板７０は、中央に挿通孔７４を有する円板状の本体７２と、本体７２の外周の３箇所からそれぞれ延設された脚部７６を有する。この３つの脚部７６は、本体７２の外周縁部から周方向（一方向）に延在し、それらの外接円が挿通孔７４と同心円となるようにされている。また、３つの脚部７６を本体７２に対して片側（上方）に延在させることで、ばね性がもたせられている。

図１に戻り、この剥離板７０は、作動連結部６４を挿通孔７４に挿通させるようにして第１鉄心６０に組み付けられる。そして、剥離板７０の内周縁部が第１鉄心６０と第２鉄心６２との間に挟まれるようにして固定される。一方、剥離板７０の外周縁部は、第２ヨーク５２の底部周縁（角隅部）に係止されるようにして支持されている。このような構成により、剥離板７０は、ボビン４０の外側にて可動鉄心４８の軸線方向の動作をガイドする調心機構として機能することができる。剥離板７０は、可動鉄心４８に対して固定鉄心４６から離間する方向の付勢力を作用させる。

なお、本実施形態では、剥離板７０を調心機構として機能させるため、可動鉄心４８を摺動可能に支持するスリーブは設けられていない。このため、可動鉄心４８には摺動抵抗が作用せず、磁気吸引力のロスが抑制される。また、摺動による摩耗粉が発生することがないといったメリットも得られる。

可動鉄心４８とボビン４０との間には、比較的大きな隙間が形成される。また、固定鉄心４６を軸線方向に貫通する貫通孔８０が設けられ、第２ヨーク５２の上部中央にも貫通孔８２が設けられている。これらの貫通孔および隙間を介して作動室５４に大気が導入されている。すなわち、作動室５４には基準圧力として大気圧が満たされている。

本実施形態では、図２（Ｃ）に示したように、弁体２４の弁部における有効受圧面積Ａ（シール部の面積）よりも、ダイヤフラム２２の有効受圧面積Ｂを大きく設定している（Ｂ＞Ａ）。それにより、弁部の上流側圧力Ｐ１がダイヤフラム２２に対して開弁方向に比較的大きく作用するようにし、開弁に要するソレノイド３の吸引力を小さく抑えられるようにしている。ただし、常閉弁としての機能を確保するために、ソレノイド３の非通電時には基本的に弁部が開弁しないようにする必要がある。一方、本実施形態では、所定値以上の逆圧が作用したときには弁部を開放するという要求にも対応できるようにする。このような仕様および要求を満たすために、有効受圧面積Ａ，Ｂが適切に設定されている。

すなわち、上流側圧力Ｐ１として電磁弁１の使用上想定される最大圧力として予め設定された正圧をＰ１max、弁部の下流側圧力Ｐ２として電磁弁１の使用上想定される最大圧力として設定された逆圧をＰ２maxとした場合に、下記式（１）の関係が成立する。なお、説明の便宜上、圧力Ｐ１，Ｐ２はゲージ圧とする。正圧は上流側圧力Ｐ１が下流側圧力Ｐ２以上となる圧力状態を示し（Ｐ１≧Ｐ２）、逆圧は上流側圧力Ｐ１が下流側圧力Ｐ２よりも低くなる圧力状態を示す（Ｐ１＜Ｐ２）。また、Ｐ２maxは、逆圧が作用する場合の開弁圧に等しい。閉弁時における弁部の低圧側は大気圧であると仮定する。
Ｐ２max／Ｐ１max≧（Ｂ−Ａ）／Ａ・・・（１）

これは以下の考えによる。すなわち、閉弁方向に作用するスプリング６７の荷重をＦ１、開弁方向に作用するスプリング３２の荷重をＦ２とすると、ソレノイド３の非通電時に閉弁状態を維持するためには、下記式（２）が成立する必要がある。なお、閉弁時において剥離板７０の付勢力が閉弁方向に作用する場合には、その剥離板７０を荷重をＦ１に含めてよい。
Ｆ１≧Ｆ２＋Ｐ１max（Ｂ−Ａ）・・・（２）

また、弁体２４がダイヤフラム２２から離脱しないために、下記式（３）が成立する必要がある。
Ｆ２≧Ｐ１max・Ａ・・・（３）

一方、閉弁時の逆圧による開弁圧をＰ２maxとすると、下記式（４）が成立する。Ｆ１＝Ｆ２＋Ｐ２max・Ａ・・・（４）

ここで、閉弁時における弁部の上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧が、電磁弁１の使用上想定される最大差圧として予め設定された使用限界差圧に達したとしても、ソレノイド３の起動により開弁できるようにする必要がある。そこで、ここでは上記式（３）においてＦ２が最小値とされても開弁できるようＦ２＝Ｐ１max・Ａと仮定し、これを上記式（２）および（４）の代入する。そしてさらに、上記式（４）を上記式（２）に代入すると、下記式（５）が得られる。
Ｐ２max・Ａ≧Ｐ１max（Ｂ−Ａ）・・・（５）
上記式（５）を整理すると、上記式（１）に一致する。

次に、電磁弁１の動作について説明する。図４は、電磁弁の動作を表す図であり、ソレノイド３へ通電がなされたときの状態を示す。既に説明した図１は、ソレノイド３の非通電状態を示す。電磁弁１への通電制御は、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation）によりなされる。このＰＷＭ制御は、図示しない制御部により実行される。この制御部は、指定したデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部を有するが、その構成自体には公知のものが採用されるため、詳細な説明を省略する。

図１に示すように、電磁弁１は、ソレノイド３がオフの状態（非通電状態）では、固定鉄心４６と可動鉄心４８との間に吸引力が作用しない。このため、スプリング６７および剥離板７０の付勢力により可動鉄心４８が下方（閉弁方向）に付勢される。この付勢力が、作動連結部６４およびダイヤフラム２２を介して弁体２４に伝達される。その結果、弁体２４が弁座３０に着座して弁部を閉じる。

一方、図４に示すように、ソレノイド３がオン（通電状態）にされると、固定鉄心４６と可動鉄心４８（第１鉄心６０）との間に吸引力が作用する。また、可動鉄心４８（第２鉄心６２）と第１ヨーク５０との間にも吸引力が作用する。このため、スプリング６７および剥離板７０の付勢力に抗して可動鉄心４８が上方（開弁方向）に動作する。このとき、スプリング３２の付勢力により弁体２４が弁座３０から離間して弁部を開く。これにより、導入ポート１０から導入された反応ガスが弁部を通過し、導出ポート１２から導出されるようになる。

このとき、図示のように、剥離板７０が上下に押し縮められてその高さが板厚と同等になるが、固定鉄心４６と可動鉄心４８との隙間が維持される。このときの固定鉄心４６と第１鉄心６０との磁気ギャップは、第２鉄心６２と第１ヨーク５０との磁気ギャップよりも大きい。なお、剥離板７０が非磁性であるため、このときの第２鉄心６２と第１ヨーク５０との磁気ギャップは剥離板７０の厚みに等しい。すなわち、本実施形態では、固定鉄心４６と可動鉄心４８との磁気ギャップの最小値が、剥離板７０の厚みよりも大きくなるように構成されている。

本実施形態では、磁気ギャップを形成する面積に関し、第２鉄心６２と第１ヨーク５０との対向面積を、第１鉄心６０と固定鉄心４６との対向面積よりも大きくしている。このため、第２鉄心６２と第１ヨーク５０との磁気ギャップを小さくするほうが磁気吸引力の向上につながる。そこで上述のように、第２鉄心６２と第１ヨーク５０との磁気ギャップを、固定鉄心４６と第１鉄心６０との磁気ギャップよりも小さくしている。

また、このようにして固定鉄心４６と第１鉄心６０との磁気ギャップを相対的に大きく確保することで、固定鉄心４６と可動鉄心４８との衝突が防止されている。なお、第２鉄心６２が剥離板７０を介在させる形で第１ヨーク５０に突き当たることになるが、剥離板７０が押し縮められるにつれて第２鉄心６２に作用させる反力が大きくなるため、それらの間で大きな衝突音が発生することはない。

このような電磁弁１の開閉動作過程において、剥離板７０により可動鉄心４８が軸線に沿って安定にガイドされる。すなわち、剥離板７０の外周縁が第２鉄心６２の内周面にしっかりと支持されているため、剥離板７０が押し縮められる変形過程でその軸線が変化することが防止又は抑制される。このため、可動鉄心４８は、剥離板７０の中央に支持される形で軸線に沿って安定にガイドされる。また、剥離板７０が非磁性であるため、ソレノイド３をオンからオフにした際の残留磁気量を低減できるといったメリットも得られる。この剥離板７０の板厚の選定により、弁部の全開時の余剰吸引力の大きさを調整することができる。

以上に説明したように、本実施形態では、導入ポート１０から導入された流体の圧力を、ダイヤフラム２２が開弁方向に受圧する。このため、開弁に要するソレノイド３の吸引力を小さく抑えることができ、省電力を図ることができる。一方、作動連結部６４と弁体２４とが、ダイヤフラム２２を貫通することなく挟むように配置されるため、ダイヤフラム２２に孔を設ける必要もなく、簡易な構成にてそれらの作動連結を実現することができる。また、ソレノイド３においては可動鉄心４８に第２鉄心６２を設けてボビン４０の外側にてヨーク４４と対向させたことにより、ソレノイド３への通電量に対する吸引力を大きくすることができる。この通電量と吸引力との関係を逆に利用することにより、定常時に必要な吸引力を確保しつつ、その保持電流の値を小さく抑える制御を行うことができる。それにより、省電力を促進することができる。

［第２実施形態］
本実施形態の電磁弁は、ダイヤフラムの中央部に作動連結部の先端部を嵌合させるガイド部が設けられる点で第１実施形態と相異する。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付す等してその説明を省略する。図５は、第２実施形態に係る電磁弁の構成を表す断面図である。

本実施形態の電磁弁２０１は、弁本体２０２とソレノイド２０３とを組み付けて構成される。ダイヤフラム２２２の中央部には、作動連結部２６４の先端部を嵌合させるガイド部２２６が設けられている。このガイド部２２６が作動連結部２６４を支持することにより、その作動連結部２６４ひいては可動鉄心４８が軸線方向にガイドされる。

図６は、ダイヤフラム２２２およびその周辺の構成を表す図である。（Ａ）はダイヤフラム２２２の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。（Ｃ）は図５のＡ部拡大図である。図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ダイヤフラム２２２における波状部分２３の半径方向内側には、上方にやや隆起した環状のガイド部２２６が設けられている。ガイド部２２６は、ダイヤフラム２２２における残余の部分と比較して厚肉であり、剛性が高い。

図６（Ｃ）にも示すように、ガイド部２２６は断面凹形状を有する。一方、作動連結部２６４の先端部２６５は、ガイド部２２６と相補形状である断面凸形状を有する。ガイド部２２６は、作動連結部２６４の先端部２６５と嵌合し、その作動連結部２６４の先端部２６５を下方から支持しつつ軸線方向にガイドする。図示のように、ダイヤフラム２２２の波状部分２３は、作動連結部２６４とは接触しない構成とされている。

実施形態においても導入ポート１０から導入された流体の圧力を、ダイヤフラム２２２が開弁方向に受圧する。このため、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、ガイド部２２６により作動連結部２６４を軸線方向にガイドするようにしたため、可動鉄心４８の倒れを防止又は抑制することができ、作動連結部２６４と弁体２４とのダイヤフラム２２２を介した作動連結状態を安定に維持することが可能となる。その結果、第１実施形態にて示した剥離板７０などの別途の調心機構が不要となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

上記実施形態では、圧力応動体としてダイヤフラムを採用したが、ベローズを採用してもよい。作動連結部６４および弁体２４をダイヤフラム２２に対して着脱可能に当接させ、スプリング３２，６７の付勢力によりそれらの作動連結状態を維持する構成を例示した。変形例においては、作動連結部６４および弁体２４の一方又は双方を、ダイヤフラム２２に対して溶接や接着等の手段により固定してもよい。例えば弁体２４をダイヤフラム２２に対して固定することで、スプリング３２を省略することが可能となる。その場合も、上記式（１）を満たすように設定すればよい。

上記実施形態では、圧力応動体としてダイヤフラムを採用したが、ベローズを採用してもよい。あるいは、ダイヤフラムのなかでも変位ストロークが大きいベロフラムを採用してもよい。その場合、高分子樹脂材料からなるフィルムを成形してベローズやベロフラムを得るようにしてもよい。

上記実施形態では、第１鉄心（第１鉄心部）と第２鉄心（第２鉄心部）とを別体にて作製し、それらを組み付けて可動鉄心を構成する例を示した。変形例においては、第１鉄心部と第２鉄心部とを一体成形することにより可動鉄心を構成してもよい。

上記第１実施形態では述べなかったが、剥離板７０を省略してもよい。ただしその場合、可動鉄心４８を軸線に沿ってガイド可能な他のガイド部材を設けるのが好ましい。

上記第１実施形態では述べなかったが、固定鉄心４６と可動鉄心４８との磁気ギャップの最小値が、剥離板７０の厚みより小さくなるように構成してもよい。ただし、ソレノイド３への通電により固定鉄心４６と第１鉄心６０とが衝突しないように両者の磁気ギャップを設定するのが好ましい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１電磁弁、２弁本体、３ソレノイド、５ボディ、１０導入ポート、１２導出ポート、１４弁孔、１８弁室、２２ダイヤフラム、２３波状部分、２４弁体、３０弁座、３２スプリング、４６固定鉄心、４８可動鉄心、５４作動室、６４作動連結部、６７スプリング、７０剥離板、２０１電磁弁、２０２弁本体、２０３ソレノイド、２２２ダイヤフラム、２２６ガイド部、２６４作動連結部。

Claims

常閉型の電磁弁であって、
流体を導入するための導入ポートと、流体を導出するための導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ内部通路に設けられた弁孔と、を有するボディと、
前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
固定鉄心と可動鉄心とを同軸状に有し、前記固定鉄心が前記ボディに対して固定され、前記可動鉄心には前記弁体に向けて延在する作動連結部が設けられたソレノイドと、
前記ボディと前記ソレノイドとに囲まれる空間を、前記弁体が配置される弁室と前記可動鉄心が配置される作動室とに仕切り、前記弁室と前記作動室との差圧に応じて軸線方向に変位可能な圧力応動体と、
を備え、
前記圧力応動体は、高分子樹脂材料からなるフィルムを成形して得られ、軸線方向への変位を許容するための波状部分を有し、
前記作動連結部と前記弁体とが、前記圧力応動体を貫通することなく挟むようにして軸線方向に作動連結されることを特徴とする電磁弁。
前記可動鉄心に対して閉弁方向の付勢力を付与する第１スプリングと、
前記弁体に対して開弁方向の付勢力を付与する第２スプリングと、
を備え、
閉弁時における前記弁部の上流側圧力と下流側圧力との差圧が、当該電磁弁の使用上想定される最大差圧として予め設定された使用限界差圧に達したとしても、前記ソレノイドの起動により開弁できるよう、前記第２スプリングの荷重が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記作動連結部と前記弁体とが前記圧力応動体に対して互いに反対側から当接するようにして作動連結し、前記第１スプリングの付勢力と前記第２スプリングの付勢力とによりその作動連結状態が維持されることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
閉弁時における前記弁部の上流側圧力として当該電磁弁の使用上想定される最大圧力として予め設定された正圧をＰ１max、閉弁時における前記弁部の下流側圧力として当該電磁弁の使用上想定される最大圧力であり開弁圧として設定された逆圧をＰ２max、前記弁体の有効受圧面積をＡ、前記圧力応動体の有効受圧面積をＢとした場合に、下記式（１）の関係が成立するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁弁。
Ｐ２max／Ｐ１max≧（Ｂ−Ａ）／Ａ・・・（１）
下記式（２）の関係が成立するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
Ｂ＞Ａ・・・（２）
前記圧力応動体は、前記波状部分の半径方向内側に前記作動連結部の先端部を支持しつつ軸線方向にガイドするガイド部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電磁弁。