JP2019056380A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】作動流体の圧力に抗して閉弁する際の閉弁性能向上と大型化抑制とが図れる流体制御弁を提供する。【解決手段】流体制御弁５は、開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように内部通路５１２を開閉し、開弁する方向に作動流体の圧力が作用する弁体５７を備える。流体制御弁５は、プランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第１経路と、第１経路とは異なる部位においてプランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第２経路と、を備える。開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。【選択図】図２

Description

この明細書における開示は、流体制御弁に関する。

特許文献１には、エンジン冷却回路においてエンジンから流出した流体の流通を許可および阻止する開閉弁が開示されている。この開閉弁は、常に弁体を閉弁方向に付勢するコイルスプリングを有し、通電状態で弁体を閉弁方向に駆動する吸着力を発生するソレノイドを有する。また、電動式ポンプが作動しているときには流体圧力が弁体を開弁する方向に作用する。したがって、開閉弁を閉状態にするには、コイルスプリングによる付勢力に加え、ソレノイドによる吸着力を併用する。開閉弁を開状態にするためには、ソレノイドが非通電であることに加え、弁体が受ける流体圧力がコイルスプリングの付勢力を上回るように電動式ポンプから流体が吐出されている必要がある。

特許第５８１１７９７号公報

特許文献１の開閉弁では、開弁状態から閉弁する際に、閉弁方向と反対向きに作用する流体圧力の大きさによっては、通電を行ってソレノイドによる吸着力を発生させても閉弁できないことがある。確実に閉弁するには、付勢力を大きいスプリングを用いる方法がとり得るが、装置の体格が大きくなるという問題がある。また、通電終了後に流体圧力が弱まった場合にスプリングの付勢力によって閉弁してしまう懸念がある。

この明細書における開示の目的は、作動流体の圧力に抗して閉弁する際の閉弁性能の向上と大型化の抑制とが図れる流体制御弁を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された流体制御弁の一つは、液体である作動流体が流通する内部通路（５１２）を有するハウジング（５１）と、弁座（５１１）から離間して作動流体の流通を許可する開弁状態と弁座に接触して作動流体の流通を阻止する閉弁状態とに切り換えるように内部通路を開閉し、開弁する方向に作動流体の圧力が作用する弁体（５７）と、弁体を軸方向に駆動するプランジャ（５５；１５５；２５５；３５５）と、開弁状態から閉弁状態に切り換えるために通電時にプランジャを軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部（５４０）と、通電時にプランジャとともに磁気回路を形成するヨーク（５６；１５６；２５６；３５６；４５６）と、プランジャとヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第１経路（５５１，５６１；５５５，１５６１；５５５，５６１；５５６，５６５；５５７，５６６；５５６，５６７；５５７，５６３）と、第１経路とは異なる部位においてプランジャとヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第２経路（５５０，５６０；５５２，５６４；５５７，５６６）と、を備え、開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

この流体制御弁によれば、開弁状態での通電開始時に、第２経路よりも磁束が大きい第１経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用してプランジャを流体圧力に抗して吸引し始めることができる。さらに弁体を開弁状態から閉弁状態に至る過程において、第１経路よりも磁束が大きくなる第２経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用して、プランジャを閉弁状態を維持するように吸着することができる。このように開弁状態での通電開始時に第１経路を通る磁気経路が支配的になることにより、プランジャを弁座側に吸引する吸引力を発揮させて作動流体の圧力に抗する方向に弁体を移動させる駆動力を得ることができる。そして閉弁状態では第２経路を通る磁気経路が支配的になることにより、弁体を弁座に接触させた状態に維持する吸着力を発揮させて内部通路を締め切ることができる。これにより、スプリングなどの付勢力に頼らずに、開弁状態からの閉弁動作と閉弁状態の維持とを実施できるので、スプリングの具備や付勢力の強化などに伴う装置の大型化を抑えることができる。以上より、作動流体の圧力に抗して閉弁する際の閉弁性能向上と大型化抑制とが図れる流体制御弁を提供できる。

第１実施形態に係る冷却水回路を示す構成図である。 第１実施形態の流体制御弁について開弁状態を示した断面図である。 第１実施形態の流体制御弁について閉弁状態を示した断面図である。 開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 第１経路と第２経路についてストロークと吸引力の関係を示す特性図である。 第２実施形態の流体制御弁について開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 第３実施形態の流体制御弁について開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 第４実施形態の流体制御弁について開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 第５実施形態の流体制御弁について開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 第６実施形態の流体制御弁について開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 第７実施形態の流体制御弁について開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。 第８実施形態の流体制御弁について開弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する図である。 閉弁状態におけるヨークとプランジャ間の磁気経路を説明する拡大図である。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
開示の目的を達成する流体制御弁は、内部を流通する作動流体の圧力が作用する方向と反対の方向を閉弁方向とし、流体通路を開く開弁状態と流体通路を締め切る閉弁状態とを切り換えて作動流体の流通を許可および阻止する装置である。流体制御弁によって制御される作動流体は、水、オイル等の液体である。

流体制御弁の一例を開示する第１実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。第１実施形態の流体制御弁５は、液体を作動流体とする冷却水回路１に用いられる。冷却水回路１は、エンジン冷却水が循環する回路であり、車両に設けられたエンジン２の暖機および冷却を効率良く行う機能を有している。図１に示すように、冷却水回路１は、エンジン２、ポンプ３、第１流路１０、第２流路１１、第３流路１２、切換弁４、ヒータコア６、流体制御弁５、ラジエータ７、制御装置８等を備えている。

冷却水はポンプ３から流出し、エンジン２、第１流路１０、第２流路１１、第３流路１２を流通してポンプ３に戻る。制御装置８は、少なくとも一つの演算処理装置と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくとも一つのメモリ装置とを有する。制御装置８は、例えばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置８は、一つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置８によって実行されることによって、制御装置８をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置８を機能させる。制御装置８は、エンジン２の暖機および冷却を行う種々の処理を行うための機能部がハードウェアまたはソフトウェアまたはその両方で構築されている。

ポンプ３は、エンジン２が運転状態である場合に冷却水を駆動させるようにエンジン２の運転と連動する装置である。したがって、ポンプ３は、エンジン２が運転状態のときに運転して冷却水を循環させ、エンジン２が停止状態のときに運転しない。また、ポンプ３は、電動モータを駆動源とし、エンジン２の運転状態とは無関係に作動、停止が可能である装置としてもよい。この場合、ポンプ３は、制御装置８の制御により、吐出する流体の量を変化させることができる。

第１流路１０は、エンジン２から流出した流体をポンプ３を経由してエンジン２に流入させる流路である。エンジン２の内部には冷却水を流通させる流路が形成されている。エンジン２の内部を流通する冷却水は、エンジン２の熱を吸収して自らの温度を上昇させることでエンジン２の内部温度を低下させている。第２流路１１は、第１流路１０におけるエンジン２よりも下流側から分岐して、エンジン２から流出した冷却水を流体制御弁５、ヒータコア６を経由して第１流路１０のエンジン２側に戻す流路である。第２流路１１には流体制御弁５およびヒータコア６が設けられている。第３流路１２は、第２流路１１における流体制御弁５よりも上流側から分岐して、ラジエータ７を経由して第１流路１０のエンジン２側に戻す流路である。

第３流路１２にはラジエータ７が設けられている。第３流路１２が第１流路１０に接続する合流部には、切換弁４が設けられている。切換弁４は、冷却水が第１流路１０を循環するように第１流路１０と第３流路１２とを非連通状態にする第１状態と、冷却水が第３流路１２を経由してエンジン２に戻るように第１流路１０と第３流路１２とを連通状態にする第２状態とに切り換え可能に構成される。切換弁４は、例えば冷却水が所定の温度条件を満たすと第１状態に流路を切り換え、所定の温度条件を満たさない場合に第２状態に流路を切り換える装置であり、例えばサーモスタット弁によって構成することができる。つまり、切換弁４は、感温ワックスに加えられた熱の量（冷却水温度）に応じて弁開度が変化する。また、切換弁４は、第１状態および第２状態に加え、接続されている３つの通路をすべて開放する第３状態に切り換え可能とする弁開度に調整できる構成でもよい。

流体制御弁５は、第２流路１１におけるヒータコア６よりも上流側に設けられ、その開度を閉状態または開状態の２つの状態に切り換え可能な弁である。流体制御弁５が閉状態である場合、冷却水は第１状態で第２流路１１には流れず第１流路１０のみに流れ、第２状態で第３流路１２のみに流れる。流体制御弁５が開状態である場合、冷却水は第１状態で第１流路１０と第２流路１１の両方に流れる。以上のように、第２流路１１、第３流路１２は第１流路１０に対して並列状態で構成されている。

制御装置８は、エンジン２の内部に設けられた冷却水温度センサによって検出される冷却水の温度に基づいて流体制御弁５を制御する。エンジン２の始動後、冷却水温度があらかじめ定めた第１温度未満である場合は、切換弁４によって第１状態に維持され制御装置８によって流体制御弁５に通電されて閉状態に制御される。冷却水は第１流路１０のみを循環するので、エンジン２の暖機が行われる。

冷却水温度が第１温度以上になると、エンジン２の暖機が終了したため、切換弁４によって第２状態に切り換えられて、冷却水は第３流路１２を循環し、ラジエータ７において冷却水の放熱が行われる。第２状態においてさらに冷却水の放熱が必要である場合は、制御装置８によって通電が遮断されて流体制御弁５が開状態に制御され、冷却水は第３流路１２および第２流路１１を循環し、ヒータコア６においても冷却水の放熱が行われる。また、第１状態である場合に、ヒータコア６において冷却水からの放熱が必要である場合は、制御装置８によって通電が遮断されて流体制御弁５を開状態に制御することがある。

次に、流体制御弁５について、図２〜図６を用いて説明する。図２は開弁状態を示しており、図３は閉弁状態を示している。流体制御弁５は、シートバルブである弁座５１１、弁体５７、可動コアであるプランジャ５５、電磁ソレノイド部５４等を備えている。流体制御弁５は、弁体５７が弁座５１１から離間していく方向である開弁方向に作動流体の圧力が作用する構成を有する電磁弁装置である。つまり、流体制御弁５は、流体圧力に抗する方向に、弁体５７の閉弁方向が設定されている電磁弁装置である。流体制御弁５は、作動流体から受ける流体圧力と通電により発生する磁気力とのバランス状態に応じて、ハウジング内に設けられた内部通路５１２を開閉する。

プランジャ５５は、軸方向の両端が開口している筒状部５５１を備えている。プランジャ５５は、弁体５７側である筒状部５５１の一端部に設けられた上流側環状部５５０と、筒状部５５１の他端部に設けられた下流側環状部５５２とを備えている。上流側環状部５５０は、筒状部５５１と同じ直径寸法を有し、筒状部５５１と同軸上である上流側開口部５５０ａを貫通孔として有している。上流側環状部５５０は、弁体５７とは反対側の面で支持部材５８の下流側端部に接触して支持部材５８を軸方向に変位可能に支持している。軸方向は弁体５７の移動方向でもある。これにより、支持部材５８は、プランジャ５５と一緒に軸方向に変位する。下流側環状部５５２は、筒状部５５１よりも大きい直径寸法であって筒状部５５１に対して直交する方向に放射状に広がるフランジ状部である。下流側環状部５５２には、内側に筒状部５５１と同軸上である下流側開口部が設けられている。筒状部５５１の内側には、流体通路５５３が設けられている。流体通路５５３は、上流側開口部５５０ａを流体流入口としている。プランジャ５５は、磁気を通す材質、例えば磁性材料で構成されている。

支持部材５８は、弁体５７が結合することにより弁体５７と一体に構成されている。支持部材５８は、上流側筒状部５８２と、上流側筒状部５８２の上流端部に一体に設けられた円盤状の上流側盤部５８０と、上流側筒状部５８２の下流端部と一体に設けられて上流側筒状部５８２よりも直径寸法が小さい下流側筒状部５８３とを備えている。上流側盤部５８０には弁体５７が固定されている。上流側筒状部５８２には、径方向に貫通する流体通路５８１が設けられている。上流側筒状部５８２には、少なくとも一つの流体通路５８１が設けられている。流体通路５８１は、上流側で内部通路５１２に連通し、下流側で上流側開口部５５０ａを介して流体通路５５３に連通している。

下流側筒状部５８３は、ヨーク５６の上流側第１環状部５６０に設けられた開口部５６０ａに内挿された状態で、軸方向に摺動可能に支持されている。支持部材５８は、開弁状態において上流側筒状部５８２の下流側端部が上流側第１環状部５６０に接触することでそれ以上開弁方向に変位することが規制されている。したがって、下流側筒状部５８３は、ヨーク５６によって、軸方向について所定の範囲で変位可能であり、径方向にはほぼ移動不可能に規制されている。支持部材５８は、例えば樹脂材料等の磁気を通しにくい材料で形成されている。したがって、支持部材５８は磁気回路を形成しないように構成されている。

弁体５７は、ゴム等の弾性変形可能な材質で形成されている。弁体５７は、軸方向の下流側に延びる軸部が上流側盤部５８０の貫通孔に嵌っている状態で支持部材５８に一体に装着されている。弁体５７は、流入側ハウジング５１に設けられた弁座５１１に対して軸方向に対向する位置に設けられている。

流体制御弁５は、作動流体の内部通路５１２を形成するハウジング本体を備える。ハウジング本体は、作動流体が流入する流入ポート５１０が設けられた流入側ハウジング５１と、出力ポート５３０が設けられた流出側ハウジング５３と、流入側ハウジング５１と流出側ハウジング５３とを連結する中間ハウジング５２とを備える。流入側ハウジング５１は、下流側が中間ハウジング５２に一体に設けられ、弁体５７、支持部材５８の大部分等を内蔵している。流入側ハウジング５１は、内部において流入ポート５１０の周囲に、閉弁方向に変位する弁体５７が着座する弁座５１１を備えている。閉弁状態において弁座５１１は、環状面または環状線を形成するように弁体５７に接触している。

流出側ハウジング５３は、上流側が中間ハウジング５２に一体に設けられている。出力ポート５３０は上流側端部で流体通路５５３に連通している。流入側ハウジング５１、中間ハウジング５２および流出側ハウジング５３は、樹脂材料で形成され、互いに溶着接合されている。

中間ハウジング５２は、ヨーク５６、プランジャ５５、コイル部５４０、ボビン５４１、摺動支持部材５４２等を内蔵している。ヨーク５６は、磁気を通す材質、例えば磁性材料で構成されている。ヨーク５６は、磁気回路の一部を構成し、ボビン５４１、摺動支持部材５４２を中間ハウジング５２の内部で支持している。ヨーク５６は、ボビン５４１およびコイル部５４０の外周側を覆うように設けられている。プランジャ５５、コイル部５４０、ボビン５４１、摺動支持部材５４２、支持部材５８および弁体５７は、軸心が同軸をなすように設置されている。

摺動支持部材５４２は、筒状体であり、外側でボビン５４１を支持し、内側でプランジャ５５が軸方向に摺動可能なようにプランジャ５５の筒状部５５１の外面を支持している。摺動支持部材５４２は、磁束を通しにくい非磁性体材料で形成されている。

電磁ソレノイド部５４は、ヨーク５６、コイル部５４０、ボビン５４１、摺動支持部材５４２、コネクタ等を備えて構成されている。コネクタは、ヨーク５６の側方または外側に位置するように設けられる。コネクタは、コイル部５４０に通電するために設けられており、内部のターミナル端子は、コイル部５４０と電気的に接続されている。電磁ソレノイド部５４は、コネクタによってターミナル端子を電流制御装置等に電気的に接続することにより、コイル部５４０に通電する電流を制御できる。ボビン５４１は、樹脂材により円筒状に形成され、外周面にはコイル部５４０が巻回されている。

ヨーク５６は、軸方向の両端が開口している筒状体である。ヨーク５６は、弁体５７側の一端部に設けられた上流側第１環状部５６０と、傾斜部５６１と、傾斜部５６１の下流側端部から径方向に延びる上流側第２環状部５６２と、上流側第２環状部５６２の外周縁から軸方向に延びる下流側筒状部５６３とを備えている。

上流側第１環状部５６０は、プランジャ５５の上流側環状部５５０に軸方向に接触可能で、上流側環状部５５０よりも大きい直径寸法を有し、プランジャ５５の上流側開口部５５０ａと同軸上である開口部５６０ａを貫通孔として有している。上流側第１環状部５６０と上流側環状部５５０は、軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部をなしている。以下、傾斜部および平行部に関わる断面形状とは、プランジャ等の軸方向に沿う縦断面形状のことである。上流側第１環状部５６０は、弁体５７が弁座５１１に接触している閉弁状態において、弁体５７とは反対側の下流側面５６０ｂが上流側環状部５５０の弁体５７側に位置する上流側面５５０ｂに接触するような位置に設けられている。下流側面５６０ｂと上流側面５５０ｂとは、軸方向に向かい合う部分であって互いに沿う平行部をなしている。したがって、図３および図５に示すように、閉弁状態では、上流側第１環状部５６０と上流側環状部５５０とが接触する部分に磁束が通る第２経路である磁気経路が形成されている。

傾斜部５６１は、上流側（弁体５７側）の端部が上流側第１環状部５６０に連結し、下流側（プランジャ５５側）の端部が上流側第２環状部５６２に連結する形状の筒状部である。傾斜部５６１は、プランジャ５５の筒状部５５１に対して傾斜する断面形状をなす部分である。傾斜部５６１は、上流側（弁体５７側）の端部が下流側（プランジャ５５側）の端部よりも直径寸法が小さく形成されている。したがって、傾斜部５６１は、下流側（プランジャ５５側）に向かうほど、直径が大きくなるように筒状部５５１に対して傾斜している。

傾斜部５６１における上流側（弁体５７側）の端部は、筒状部５５１よりも直径寸法が大きく構成されている。したがって、筒状部５５１、特にその上流側部位は、図２および図４に示す開弁状態から図３および図５に示す閉弁状態へ移動するにつれて、傾斜部５６１との距離が少しずつ小さくなるように設けられている。開弁状態での通電開始時には、図２に示すように、上流側におけるプランジャ５５とヨーク５６との距離は、傾斜部５６１と筒状部５５１との間が最も短くなっている。このように開弁状態では、傾斜部５６１と筒状部５５１との間を磁束が通る第１経路である磁気経路が前述の第２経路よりも磁束が大きくなる。以上のように、開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

上流側第２環状部５６２は、傾斜部５６１の下流側端部よりも大きい直径寸法であって下流側筒状部５６３に対して直交する方向に放射状に広がるフランジ状部である。上流側第２環状部５６２は、断面形状が上流側第１環状部５６０と平行な関係にある。下流側筒状部５６３の内周面は、閉弁状態および開弁状態で、軸方向について下流側環状部５５２の外周縁と対向する位置関係にある。通電時には、下流側筒状部５６３と下流側環状部５５２の外周縁との間にも磁束が通る磁気経路が形成されることになる。

図６に示すように、プランジャ５５を吸引する吸引力は、開弁状態から閉弁状態に近づく間は第１経路の方が第２経路よりも大きく、閉弁状態の直前で逆転現象が起きて閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも大きくなるという特性がある。図４に示すように、通電時の開弁状態においては、実線矢印で示す第１経路が破線矢印で示す第２経路よりも支配的な磁気経路になる。これは、プランジャ５５とヨーク５６との間において、傾斜部５６１と筒状部５５１との距離が最も短くなり、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になるからである。このため、流体制御弁５は、図６の特性図と同様に、ストロークが大きい開弁状態ではプランジャ５５を吸引する吸引力は、第２経路よりも第１経路の方が大きくなる。したがって、流体制御弁５は、第１経路において吸引し始める構成を採用することによって、弁体５７に作用する流体圧力に反してプランジャ５５を吸引することができ、通電開始時の吸引性能を強化することができる。

図４に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図５に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する上流側環状部５５０と上流側第１環状部５６０とが接触し、またはプランジャ５５とヨーク５６との間において最も近接するからである。このため、上流側環状部５５０と上流側第１環状部５６０との間が、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になる。流体制御弁５は、図６の特性図と同様に、ストロークが小さい閉弁状態の直前においてプランジャ５５の吸引力が第２経路の方が大きくなるように変化する。したがって、流体制御弁５は、第２経路によって弁体５７を弁座５１１に吸着する構成を採用することにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切ることができ、閉弁時の吸着保持力を強化することができる。以上のように、流体制御弁５は、図６に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。

次に、第１実施形態の流体制御弁５がもたらす作用効果について説明する。流体制御弁５は、開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように内部通路５１２を開閉し、開弁する方向に作動流体の圧力が作用する弁体５７を備える。流体制御弁５は、プランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第１経路と、第１経路とは異なる部位においてプランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第２経路と、を備える。開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

この流体制御弁５によれば、開弁状態での通電開始時に、第２経路よりも磁束が大きい第１経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用してプランジャ５５を流体圧力に抗して吸引し始めることができる。さらに弁体５７を開弁状態から閉弁状態に至る過程において、第１経路よりも磁束が大きくなる第２経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用して、閉弁状態を維持するようにプランジャ５５を吸着することができる。このように開弁状態での通電開始時に第１経路を通る磁気経路が支配的になることにより、プランジャ５５を弁座５１１側に吸引する吸引力を発揮させて作動流体の圧力に抗する閉弁方向に弁体５７を移動させる駆動力を得ることができる。これにより、流体圧力が弁体５７に作用している状態で閉弁状態に持って行けるので、通電タイミングが限定されない流体制御弁５を提供できる。

そして閉弁状態では第２経路を通る磁気経路が支配的になることにより、弁体５７を弁座５１１に接触させた状態に維持する吸着力を発揮させて内部通路５１２を締め切ることができる。この効果により、スプリングなどの付勢力に頼らずに、開弁状態からの閉弁動作と閉弁状態の維持とを実施できるので、スプリングの具備や付勢力の強化などに伴う装置の大型化を抑えることができる。以上より、作動流体の圧力に抗して閉弁する際の閉弁性能の向上と大型化の抑制とが図れる流体制御弁５を提供できる。

第１経路は、プランジャ５５とヨーク５６の一方の一部であってプランジャ５５とヨーク５６の他方の部分に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部５６１と他方の部分との間を磁束が通る磁気経路である。第２経路は、プランジャ５５とヨーク５６のそれぞれにおいて軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部を磁束が通る磁気経路である。この平行部は、プランジャ５５の上流側環状部５５０とヨーク５６の上流側第１環状部５６０とで構成されている。

この構成によれば、プランジャ５５とヨーク５６において他方に対して傾斜する傾斜部５６１を備えることにより、開弁状態での通電開始時にプランジャ５５とヨーク５６の平行部を通る第２経路よりも磁束が大きい第１経路を形成することができる。さらに弁体５７を開弁状態から閉弁状態に至る過程において、平行部を構成することによりプランジャ５５とヨーク５６との重なり合う面積または接触面積が大きく磁束が大きい第２経路に切り換えることができる。このようにプランジャ５５とヨーク５６の形状を工夫して磁気経路を構築することにより、スプリングなどの付勢力に頼らずに、開弁状態からの閉弁動作と閉弁状態の維持とを実施可能な流体制御弁５を提供できる。

流体制御弁５によれば、プランジャ５５は軸方向に延びる筒状部５５１を備え、ヨーク５６は、筒状部５５１に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部５６１を備えている。平行部は、プランジャ５５において筒状部５５１よりも作動流体の上流側に設けられている上流側環状部５５０と、ヨーク５６において傾斜部５６１よりも作動流体の上流側に設けられている上流側第１環状部５６０とを含んで構成されている。これによれば、プランジャ５５の筒状部５５１に対する傾斜部５６１がヨーク５６に設けられているので、筒状部５５１の内径を大きくすることができる。このため、筒状部５５１の内側に流体通路５５３を設ける構成を採用する場合には、作動流体の圧力に抗した閉弁性能の向上と閉弁状態の維持性能向上とを図りつつ、作動流体の流通抵抗抑制が可能な流体制御弁５を提供できる。

流体制御弁５は、プランジャ５５の内側に作動流体が流通する流体通路５５３を備える。この構成によれば、通電によるプランジャ５５からの発熱を作動流体によって緩和可能な流体制御弁５を提供できる。

流体制御弁５は、コイル部５４０よりも内側であってかつプランジャ５５の内側に作動流体が流通する流体通路５５３を備える。この構成によれば、通電によるコイル部５４０およびプランジャ５５からの発熱を作動流体によって緩和可能な流体制御弁５を提供できる。

第２経路は、閉弁状態でプランジャ５５とヨーク５６とが接触する部位に形成されている。これによれば、この流体制御弁５は、プランジャ５５とヨーク５６とを接触させた部位に第２経路を備えることにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切るような吸着力を提供でき、閉弁時の吸着保持力を強化することができる。

流体制御弁５は、プランジャ５５とヨーク５６とで磁気回路を形成するため、装置の部品点数抑制に寄与し、さらに磁気回路におけるエアギャップを抑えることができる。

流体制御弁５は、開弁状態での通電開始時（吸引開始時）に最大電圧に制御され、閉弁状態である吸着保持時に吸引開始時よりも小さい電圧に制御されるようにしてもよい。この制御を採用した場合には、前述した第１経路と第２経路を形成することにより、通電電圧を抑えても吸引開始と吸着保持とを満足することができる流体制御弁５を提供できる。

（第２実施形態）
第２実施形態について、図７および図８を参照して説明する。第２実施形態の流体制御弁５は、第１実施形態に対して、ヨーク１５６の形状とプランジャ１５５の形状が相違する。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、図７、図８には、理解しやすくするため、プランジャ、ヨークおよびコイル部を除く各部は示していない。

ヨーク１５６は、上流側第１環状部５６０と、上流側筒状部１５６１と、上流側筒状部１５６１の下流側端部から径方向に延びる上流側第２環状部５６２と、上流側第２環状部５６２の外周縁から軸方向に延びる下流側筒状部５６３と、を備えている。つまり、ヨーク１５６は、軸方向に対して傾斜する傾斜部を有していない。上流側筒状部１５６１は、上流側（弁体５７側）の端部が上流側第１環状部５６０に連結し、下流側（プランジャ５５側）の端部が上流側第２環状部５６２に連結する形状の筒状部である。

プランジャ１５５は、上流側環状部５５０と、軸方向に対して傾斜する傾斜部５５５と、筒状部５５１と、下流側環状部５５２とを備えている。傾斜部５５５は、上流側（弁体５７側）の端部が上流側環状部５５０に連結し、下流側（プランジャ５５側）の端部が筒状部５５１に連結する形状の筒状部である。傾斜部５５５は、ヨーク１５６の上流側筒状部１５６１に対して傾斜する断面形状をなす部分である。傾斜部５５５は、上流側（弁体５７側）の端部が下流側の端部よりも直径寸法が小さく形成されている。したがって、傾斜部５５５は、下流側に向かうほど、直径が大きくなるように上流側筒状部１５６１に対して傾斜している。

傾斜部５５５における上流側（弁体５７側）の端部は、上流側筒状部１５６１の内径寸法よりも外径寸法が小さく構成されている。したがって、上流側筒状部１５６１は、図７に示す開弁状態から図８に示す閉弁状態へ移動するにつれて、傾斜部５５５との距離が少しずつ小さくなるように設けられている。

開弁状態での通電開始時には、図７に示すように、上流側におけるプランジャ１５５とヨーク１５６との距離は、傾斜部５５５と上流側筒状部１５６１との間が最も短くなっている。このように開弁状態では、傾斜部５５５と上流側筒状部１５６１との間を磁束が通る第１経路である磁気経路が前述の第２経路よりも磁束が大きくなる。以上のように、開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。上流側第２環状部５６２は、上流側筒状部１５６１の下流側端部よりも大きい直径寸法であって下流側筒状部５６３に対して直交する方向に放射状に広がるフランジ状部である。

第２実施形態の流体制御弁５においても、図７に示すように、通電時の開弁状態において、実線矢印で示す第１経路が破線矢印で示す第２経路よりも支配的な磁気経路になる。これは、プランジャ１５５とヨーク１５６との間において、傾斜部５５５と上流側筒状部１５６１との距離が最も短くなり、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になるからである。このため、流体制御弁５は、前述の図６に示す特性図と同様に、開弁状態ではプランジャ１５５を吸引する吸引力は、第２経路よりも第１経路の方が大きくなる。したがって、流体制御弁５は、第１経路において吸引し始める構成を採用することによって、弁体５７に作用する流体圧力に反してプランジャ１５５を吸引することができ、通電開始時の吸引性能を強化することができる。

図７に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図８に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する上流側環状部５５０と上流側第１環状部５６０とが接触し、またはプランジャ１５５とヨーク１５６との間において最も近接するからである。第１実施形態と同様に、第２実施形態の流体制御弁５は、図６に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。

第２実施形態によれば、第１経路は、プランジャ１５５とヨーク１５６の一方の一部であってプランジャ１５５とヨーク１５６の他方の部分に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部５５５と他方の部分との間を磁束が通る磁気経路である。第２経路は、プランジャ１５５とヨーク１５６のそれぞれにおいて軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部を磁束が通る磁気経路である。この平行部は、プランジャ１５５の上流側環状部５５０とヨーク１５６の上流側第１環状部５６０とで構成されている。

この構成によれば、プランジャ１５５とヨーク１５６において他方に対して傾斜する傾斜部５５５を備えることにより、開弁状態での通電開始時にプランジャ１５５とヨーク１５６の平行部を通る第２経路よりも磁束が大きい第１経路を形成することができる。

第２実施形態によれば、ヨーク１５６は、軸方向に延びる上流側筒状部１５６１を備え、プランジャ１５５は、上流側筒状部１５６１に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部５５５を備える。平行部は、ヨーク１５６において上流側筒状部１５６１よりも作動流体の上流側に設けられている上流側第１環状部５６０と、プランジャ１５５において傾斜部５５５よりも作動流体の上流側に設けられている上流側環状部５５０とを含んで構成されている。

これによれば、ヨーク１５６の上流側筒状部１５６１に対する傾斜部５５５がプランジャ１５５に設けられているので、プランジャ１５５において傾斜部５５５よりも下流側に設けられた部分の内径を大きくすることができる。このため、プランジャ１５５の内側に流体通路を設ける構成を採用する場合には、作動流体の圧力に抗した閉弁性能の向上と閉弁状態の維持性能向上とを図りつつ、作動流体の流通抵抗抑制が可能な流体制御弁５を提供できる。

（第３実施形態）
第３実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。第３実施形態の流体制御弁５は、第１実施形態に対して、プランジャ１５５を備える点が相違する。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の各実施形態と同様であり、以下、第１実施形態および第２実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、図９、図１０には、理解しやすくするため、プランジャ、ヨークおよびコイル部を除く各部は示していない。

図９および図１０に示すように、第３実施形態の流体制御弁５は、第１実施形態のプランジャ５５を第２実施形態で採用するプランジャ１５５に置き換えたものである。

開弁状態での通電開始時には、図９に示すように、上流側におけるプランジャ１５５とヨーク５６との距離は、ともに軸方向に対して傾斜している傾斜部５５５と傾斜部５６１との間が最も短くなっている。傾斜部５５５と傾斜部５６１は互いに沿うような断面形状をなす平行部をなしている。このように開弁状態では、傾斜部５５５と傾斜部５６１との間を磁束が通る第１経路である磁気経路が前述の第２経路よりも磁束が大きくなる。開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

第３実施形態の流体制御弁５においても、図９に示すように、通電時の開弁状態において、実線矢印で示す第１経路が破線矢印で示す第２経路よりも支配的な磁気経路になる。これは、プランジャ１５５とヨーク５６との間において、傾斜部５５５と傾斜部５６１との距離が最も短くなり、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になるからである。このため、第３実施形態の流体制御弁５は、前述の図６に示す特性図と同様に、開弁状態ではプランジャ１５５を吸引する吸引力は、第２経路よりも第１経路の方が大きくなる。したがって、第３実施形態の流体制御弁５は、第１経路において吸引し始める構成を採用することによって、弁体５７に作用する流体圧力に反してプランジャ１５５を吸引することができ、通電開始時の吸引性能を強化することができる。

図９に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図１０に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する上流側環状部５５０と上流側第１環状部５６０とが近接または接触するからである。第１実施形態と同様に、第３実施形態の流体制御弁５は、図６に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。

第３実施形態の流体制御弁５によれば、第１経路は、プランジャ１５５とヨーク５６のそれぞれにおいて軸方向に対して傾斜する部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部を磁束が通る磁気経路である。この平行部は、傾斜部５５５と傾斜部５６１とで形成されている。第２経路は、プランジャ１５５とヨーク５６のそれぞれにおいて軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部を磁束が通る磁気経路である。この平行部は、上流側環状部５５０と上流側第１環状部５６０とで形成されている。

この構成によれば、プランジャ１５５とヨーク５６のそれぞれにおいて軸方向に対して同様に傾斜する傾斜部５５５，５６１を備えることにより、開弁状態での通電開始時に第２経路よりも磁束が大きい第１経路を形成することができる。さらにプランジャ１５５とヨーク５６に弁体５７を開弁状態から閉弁状態に至る過程で軸方向に向かい合う平行部を形成することにより、プランジャ５５とヨーク５６との重複面積または接触面積が大きく磁束が大きい第２経路に切り換えることができる。このようにプランジャ１５５とヨーク５６の形状を工夫して磁気経路を構築することにより、スプリングなどの付勢力に頼らずに、開弁状態からの閉弁動作と閉弁状態の維持とを実施可能な流体制御弁５を提供できる。

（第４実施形態）
第４実施形態について、図１１および図１２を参照して説明する。第４実施形態の流体制御弁５は、第２実施形態の流体制御弁５に対して、プランジャ２５５とヨーク２５６を備える点が相違する。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の各実施形態と同様であり、以下、第１実施形態および第２実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、図１１、図１２には、理解しやすくするため、プランジャ、ヨークおよびコイル部を除く各部は示していない。

図１１および図１２に示すように、第４実施形態の流体制御弁５は、プランジャ２５５とヨーク２５６との間を通る第１経路と第２経路を軸方向について一端側と他端側との両方に備えている。プランジャ２５５とヨーク２５６は、軸方向の一端側である弁体５７側（上流側）において、第２実施形態の流体制御弁５と同様の第１経路および第２経路を有している。このように第４実施形態の流体制御弁５は、複数の第２経路を備えている。

プランジャ２５５は、下流側環状部５５２の外周縁の表面が下流側に向かうほど直径寸法が大きくなるように傾斜する傾斜部５５６を備えている。ヨーク２５６は、軸方向の他端側である下流側の端部に設けられて軸方向に対して傾斜する断面形状である傾斜部５６５と、傾斜部５６５と下流側筒状部５６３とをつなぐ下流側環状部５６４とを備えている。下流側環状部５６４は、下流側筒状部５６３の下流側端部から径方向に延びて外周側で傾斜部５６５と一体になっている。下流側環状部５６４と下流側環状部５５２は、互いに沿う平行部をなしている。傾斜部５６５は、下流側環状部５５２に対して傾斜する断面形状をなしている。傾斜部５６５と傾斜部５５６は、プランジャ２５５とヨーク２５６のそれぞれにおいて互いに沿うような断面形状をなす平行部を構成している。下流側環状部５５２は、弁体５７が弁座５１１に接触している閉弁状態において、弁体５７側の上流側面５５２ｂが下流側環状部５６４の弁体５７側とは反対側に位置する下流側面５６４ｂに接触するような位置に設けられている。下流側面５６４ｂと上流側面５５２ｂとは、軸方向に向かい合う部分であって互いに沿う平行部をなしている。

図１１に示すように開弁状態で通電中であると、プランジャ２５５とヨーク２５６の下流側端部においては、傾斜部５６５と下流側環状部５５２との間の第１経路に磁束が通り、下流側環状部５６４と下流側環状部５５２との間の第２経路に磁束が通る。なお、プランジャ２５５とヨーク２５６の上流側端部においては、第２実施形態と同様の第１経路と第２経路が形成されている。開弁状態で下流側におけるプランジャ２５５とヨーク２５６との距離は、傾斜部５６５と下流側環状部５５２との間が最も短くなっている。

図１１に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図１２に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する下流側環状部５５２と下流側環状部５６４とが接触し、または下流側においてプランジャ２５５とヨーク２５６との間において最も近接するからである。下流側において下流側環状部５５２と下流側環状部５６４との間が、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になる。第４実施形態の流体制御弁５は、下流側においても、図６の特性図と同様にストロークが小さい閉弁状態の直前においてプランジャ２５５の吸引力が第２経路の方が大きくなるように変化する。この流体制御弁５は、第２経路によって弁体５７を弁座５１１に吸着する構成を下流側に備えることにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切ることができ、閉弁時の吸着保持力を強化することができる。

第４実施形態の流体制御弁５における第１経路および第２経路は、プランジャ２５５とヨーク２５６との間において、作動流体の上流側である一端側の端部と作動流体の下流側である他端側の端部との両方にそれぞれ設けられている。第４実施形態によれば、上流側と下流側の両方において、図６に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供できる。

第４実施形態の流体制御弁５においては、第２経路は複数の部位に設定されている。複数の部位に設定された第２経路の少なくとも一つは、閉弁状態でプランジャ２５５とヨーク２５６とが接触する部位に形成されていることが好ましい。この構成によれば、複数の第２経路の少なくとも一つがプランジャ２５５とヨーク２５６とを接触させた部位に設けられていることにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切るような吸着力を提供でき、閉弁時の吸着保持力を強化できる。

（第５実施形態）
第５実施形態について、図１３および図１４を参照して説明する。第５実施形態の流体制御弁５は、第２実施形態の流体制御弁５に対して、プランジャ３５５とヨーク３５６を備える点が相違する。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の各実施形態と同様であり、以下、第１実施形態および第２実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、図１３、図１４には、理解しやすくするため、プランジャ、ヨークおよびコイル部を除く各部は示していない。

図１３および図１４に示すように、第５実施形態の流体制御弁５は、プランジャ３５５とヨーク３５６との間を通る第１経路と第２経路を、軸方向について一端側と他端側との両方に備えている。プランジャ３５５とヨーク３５６は、軸方向の一端側である弁体５７側（上流側）において、第２実施形態の流体制御弁５と同様の第１経路および第２経路を有している。

プランジャ３５５は、軸方向の他端側である下流側の端部に設けられ、下流側環状部５５２の外周縁から下流側に延びる断面形状である下流端筒状部５５７を備えている。下流端筒状部５５７は、下流側に向かうほど直径寸法が大きくなるように、軸方向、筒状部５５１または下流側環状部５５２に対して傾斜している。ヨーク３５６は、軸方向の他端側である下流側の端部に設けられ、軸方向に対して傾斜する断面形状である下流端筒状部５６６を備えている。下流端筒状部５６６は、下流側筒状部５６３の下流端からさらに下流に延びており、下流側に向かうほど直径寸法が大きくなるように下流側環状部５５２または下流側筒状部５６３に対して傾斜する形状である。下流端筒状部５６６と下流端筒状部５５７は、プランジャ３５５とヨーク３５６のそれぞれにおいて互いに沿うような断面形状をなす平行部を構成している。下流端筒状部５６６は、弁体５７が弁座５１１に接触している閉弁状態において、内周面５６６ｂが下流端筒状部５５７の内周面５５７ｂに直面するような位置に設けられている。内周面５６６ｂと内周面５５７ｂとは、軸方向に向かい合う部分であって互いに沿う平行部をなしている。

図１３に示すように開弁状態で通電中であると、プランジャ３５５とヨーク３５６の下流側端部においては、下流端筒状部５６６と下流側環状部５５２との間の第１経路に磁束が通る。なお、プランジャ３５５とヨーク３５６の上流側端部においては、第２実施形態と同様の第１経路と第２経路が形成されている。開弁状態で下流側におけるプランジャ３５５とヨーク３５６との距離は、下流端筒状部５６６と下流側環状部５５２との間が最も短くなっている。

図１３に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する下流端筒状部５６６と下流端筒状部５５７とが対面して下流側においてプランジャ３５５とヨーク３５６との間において最も近接するからである。下流側において下流端筒状部５６６と下流端筒状部５５７との間が、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になる。第５実施形態の流体制御弁５は、下流側においても、図６の特性図と同様にストロークが小さい閉弁状態の直前においてプランジャ３５５の吸引力が第２経路の方が大きくなるように変化する。この流体制御弁５は、第２経路によって弁体５７を弁座５１１に吸着する構成を下流側に備えることにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切ることができ、閉弁時の吸着保持力を強化することができる。また、図１４に示す閉弁状態では、下流端筒状部５６６の内周面５６６ｂと下流端筒状部５５７の内周面５５７ｂは、直面し合うような位置関係になり、下流端筒状部５６６と下流端筒状部５５７の間には第１経路が形成されている。

第５実施形態の流体制御弁５における第１経路および第２経路は、プランジャ３５５とヨーク３５６との間において、作動流体の上流側である一端側の端部と作動流体の下流側である他端側の端部との両方にそれぞれ設けられている。第５実施形態によれば、上流側と下流側の両方において、図６に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供できる。

（第６実施形態）
第６実施形態について、図１５および図１６を参照して説明する。第６実施形態の流体制御弁５は、第２実施形態の流体制御弁５に対して、プランジャ２５５とヨーク４５６を備える点が相違する。第６実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の各実施形態と同様であり、以下、第１実施形態、第２実施形態および第４実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、図１５、図１６には、理解しやすくするため、プランジャ、ヨークおよびコイル部を除く各部は示していない。

図１５および図１６に示すように、第６実施形態の流体制御弁５は、プランジャ２５５とヨーク４５６との間を通る第１経路と第２経路を、軸方向について一端側と他端側との両方に備えている。プランジャ２５５とヨーク４５６は、軸方向の一端側である弁体５７側（上流側）において、第２実施形態の流体制御弁５と同様の第１経路および第２経路を有している。このように第６実施形態の流体制御弁５は、複数の第２経路を備えている。

プランジャ２５５の構成については、第４実施形態の説明と同様である。ヨーク４５６は、軸方向の他端側である下流側の端部に設けられて軸方向に延びる断面形状である下流端筒状部５６７と、下流端筒状部５６７と下流側筒状部５６３とをつなぐ下流側環状部５６４とを備えている。下流側環状部５６４は、下流側筒状部５６３の下流側端部から径方向に延びて外周側で下流端筒状部５６７と一体になっている。傾斜部５５６は、下流端筒状部５６７に対して傾斜する断面形状をなしている。

図１５に示すように開弁状態で通電中であると、プランジャ２５５とヨーク４５６の下流側端部においては、下流側環状部５５２と下流端筒状部５６７との間の第１経路に磁束が通る。なお、プランジャ２５５とヨーク４５６の上流側端部においては、第２実施形態と同様の第１経路と第２経路が形成されている。開弁状態で下流側におけるプランジャ２５５とヨーク４５６との距離は、下流側環状部５５２と下流端筒状部５６７との間が最も短くなっている。

図１５に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図１６に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する下流側環状部５５２と下流側環状部５６４とが接触し、または下流側においてプランジャ２５５とヨーク４５６との間において最も近接するからである。下流側において下流側環状部５５２と下流側環状部５６４との間が、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になる。傾斜部５５６と下流端筒状部５６７の間には、第２経路よりも磁束が小さい第１経路が形成されている。

第６実施形態の流体制御弁５は、下流側においても、図６の特性図と同様にストロークが小さい閉弁状態の直前においてプランジャ２５５の吸引力が第２経路の方が大きくなるように変化する。この流体制御弁５は、第２経路によって弁体５７を弁座５１１に吸着する構成を下流側に備えることにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切ることができ、閉弁時の吸着保持力を強化することができる。

第６実施形態の流体制御弁５における第１経路および第２経路は、プランジャ２５５とヨーク４５６との間において、作動流体の上流側である一端側の端部と作動流体の下流側である他端側の端部との両方にそれぞれ設けられている。第６実施形態によれば、上流側と下流側の両方において、図６に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供できる。

第６実施形態の流体制御弁５においては、第２経路は複数の部位に設定されている。複数の部位に設定された第２経路の少なくとも一つは、閉弁状態でプランジャ２５５とヨーク４５６とが接触する部位に形成されていることが好ましい。この構成によれば、複数の第２経路の少なくとも一つがプランジャ２５５とヨーク４５６とを接触させた部位に設けられていることにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切るような吸着力を提供でき、閉弁時の吸着保持力を強化できる。

（第７実施形態）
第７実施形態について、図１７および図１８を参照して説明する。第７実施形態の流体制御弁５は、第２実施形態の流体制御弁５に対して、第５実施形態のプランジャ３５５を備える点が相違する。第７実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の各実施形態と同様であり、以下、第１実施形態、第２実施形態および第５実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、図１７、図１８には、理解しやすくするため、プランジャ、ヨークおよびコイル部を除く各部は示していない。

図１７および図１８に示すように、第７実施形態の流体制御弁５は、第５実施形態のプランジャ３５５と第２実施形態のヨーク１５６とによって磁気経路を形成している。第７実施形態の流体制御弁５は、プランジャ３５５とヨーク１５６との間を通る第１経路を軸方向について一端側と他端側との両方に備えている。プランジャ３５５とヨーク１５６は、軸方向の一端側である弁体５７側（上流側）において、第２実施形態の流体制御弁５と同様の第１経路および第２経路を有している。プランジャ３５５の構成については、第５実施形態の説明と同様である。ヨーク１５６の構成については、第２実施形態の説明と同様である。下流端筒状部５５７は、ヨーク１５６の下流側筒状部５６３に対して傾斜する断面形状をなす部分であり、傾斜部を構成する。

図１７に示すように開弁状態で通電中であると、プランジャ３５５とヨーク１５６の下流側端部においては、下流側筒状部５６３と下流端筒状部５５７との間の第１経路に磁束が通る。なお、プランジャ３５５とヨーク１５６の上流側端部においては、第２実施形態と同様の第１経路と第２経路が形成されている。開弁状態で下流側におけるプランジャ３５５とヨーク１５６との距離は、下流側筒状部５６３と下流端筒状部５５７との間が最も短くなっている。

図１７に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図１８に示す閉弁状態になると、さらに下流側筒状部５６３と下流端筒状部５５７との距離が小さくなる。したがって、閉弁状態では、開弁状態よりも下流側筒状部５６３と下流端筒状部５５７との間を通る磁束が大きくなる。下流側において下流側筒状部５６３と下流端筒状部５５７との間が、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になる。

（第８実施形態）
第８実施形態について、図１９および図２０を参照して説明する。第８実施形態の流体制御弁５は、第２実施形態の流体制御弁５に対して、第６実施形態のヨーク４５６を備える点が相違する。第８実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の各実施形態と同様であり、以下、第１実施形態、第２実施形態および第６実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、図１９、図２０には、理解しやすくするため、プランジャ、ヨークおよびコイル部を除く各部は示していない。

図１９および図２０に示すように、第８実施形態の流体制御弁５は、プランジャ１５５とヨーク４５６との間を通る第１経路と第２経路を、軸方向について一端側と他端側との両方に備えている。プランジャ１５５とヨーク４５６は、軸方向の一端側である弁体５７側（上流側）において、第２実施形態の流体制御弁５と同様の第１経路および第２経路を有している。プランジャ１５５の構成については第２実施形態の説明と同様であり、ヨーク４５６の構成については第６実施形態の説明と同様である。

図１９に示すように開弁状態で通電中であると、プランジャ１５５とヨーク４５６の下流側端部においては、下流側環状部５５２と下流端筒状部５６７との間の第１経路に磁束が通る。開弁状態で下流側におけるプランジャ１５５とヨーク４５６との距離は、下流側環状部５５２と下流端筒状部５６７との間が最も短くなっている。なお、プランジャ１５５とヨーク４５６の上流側端部においては、第２実施形態と同様の第１経路と第２経路が形成されている。

図１９に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図２０に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する下流側環状部５５２と下流側環状部５６４とが接触し、または下流側においてプランジャ２５５とヨーク４５６との間において最も近接するからである。下流側において下流側環状部５５２と下流側環状部５６４との間が、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になる。

第８実施形態の流体制御弁５は、下流側においても、図６の特性図と同様にストロークが小さい閉弁状態の直前においてプランジャ１５５の吸引力が第２経路の方が大きくなるように変化する。第８実施形態の流体制御弁５は、第２経路によって弁体５７を弁座５１１に吸着する構成を下流側に備えることにより、弁体５７に作用する流体圧力に対して弁体５７を締め切ることができ、閉弁時の吸着保持力を強化することができる。

第８実施形態の流体制御弁５における第１経路および第２経路は、プランジャ１５５とヨーク４５６との間において、作動流体の上流側である一端側の端部と作動流体の下流側である他端側の端部との両方にそれぞれ設けられている。第８実施形態によれば、上流側と下流側の両方において、図６に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供できる。

第８実施形態の流体制御弁５における、上流側に位置する傾斜部に係る構成は、第１実施形態の流体制御弁５における、上流側に位置する傾斜部に係る構成に置き換えることができる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

第４実施形態〜第８実施形態の流体制御弁について、上流側および下流側における、またはどちらか一方における第１経路を形成する傾斜部は、プランジャとヨークの一方の部分の断面形状が他方の部分に対して傾斜する構成を含んでいる。第４実施形態〜第８実施形態について上流側における第１経路は、第１実施形態や第３実施形態の第１経路と同様の構成であってもよい。第４実施形態や第５実施形態の下流側におけるプランジャの形状は、第１実施形態の下流側におけるプランジャの形状と同様であってもよい。

明細書に開示する目的を達成可能な流体制御弁５は、第１経路と第２経路を前述の各実施形態に記載する位置に限定するものではない。前述の各実施形態は、磁気経路に関するプランジャとヨークの形状が上流側と下流側とで逆になるように構成されてもよい。

前述の実施形態において、弁体５７はプランジャ５５によって駆動される支持部材５８に結合された部材であるが、明細書に開示する目的を達成可能な流体制御弁５はこの形態に限定するものではない。例えば、弁体５７はプランジャ５５に一体に設けられる部材でもよいし、プランジャ５５の一部をなす部分であってもよい。

前述の実施形態の流体制御弁５は、通電のオン時間とオフ時間とによって形成される１周期の時間に対するオン時間の比率すなわちデューティ比を制御装置８が制御して電磁コイルに通電を行うデューティコントロールバルブとして構成することができる。このような流体制御弁５に対する通電制御によれば、第２流路１１を流通する冷却水の流量を自在に調節することが可能である。

明細書に開示する目的を達成可能な流体制御弁５は、エンジン２の冷却水が循環する冷却水回路１において冷却水の流量等を制御可能な電磁弁に限定するものではない。流体制御弁５は、例えば、モータ、インバータ、半導体装置等を冷却可能な作動流体の流量を制御する電磁弁、冷房または暖房に用いられる作動流体の流量を制御する電磁弁、オートマティックオイル等の作動油の流れ制御する電磁弁に用いることができる。

５…流体制御弁、 ５１…流入側ハウジング（ハウジング）
５５，１５５，２５５，３５５…プランジャ
５６，１５６，２５６，３５６，４５６…ヨーク、 ５７…弁体、 ５１１…弁座
５１２…内部通路、 ５４０…コイル部、 ５５０…上流側環状部（平行部、第２経路）
５５１…筒状部（第１経路）、 ５５２…下流側環状部（平行部、第２経路）
５５７…下流端筒状部（第１経路、傾斜部、第２経路、平行部）
５５５，５５６，５６１…傾斜部（第１経路）
５６０…上流側第１環状部（平行部、第２経路）
５６３…大径側筒部（第１経路）、 ５６４…下流側平行部（平行部、第２経路）
５６６…下流端筒状部（第１経路、第２経路、平行部）
５６７…下流端筒状部（第１経路）、 １５６１…上流側筒状部（第１経路）

開示された流体制御弁の一つは、液体である作動流体が流通する内部通路（５１２）を有するハウジング（５１）と、弁座（５１１）から離間して作動流体の流通を許可する開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように内部通路を開閉し、開弁する方向に作動流体の圧力が作用する弁体（５７）と、弁体を軸方向に駆動するプランジャ（５５；１５５；２５５；３５５）と、開弁状態から閉弁状態に切り換えるために通電時にプランジャを軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部（５４０）と、通電時にプランジャとともに磁気回路を形成するヨーク（５６；１５６；２５６；３５６；４５６）と、プランジャとヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第１経路（５５１，５６１；５５５，１５６１；５５５，５６１；５５６，５６５；５５７，５６６；５５６，５６７；５５７，５６３）と、第１経路とは異なる部位においてプランジャとヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第２経路（５５０，５６０；５５２，５６４；５５７，５６６）と、を備え、開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

Claims (10)

1. 液体である作動流体が流通する内部通路（５１２）を有するハウジング（５１）と、
   弁座（５１１）から離間して前記作動流体の流通を許可する開弁状態と前記弁座に接触して前記作動流体の流通を阻止する閉弁状態とに切り換えるように前記内部通路を開閉し、開弁する方向に前記作動流体の圧力が作用する弁体（５７）と、
   前記弁体を軸方向に駆動するプランジャ（５５；１５５；２５５；３５５）と、
   前記開弁状態から前記閉弁状態に切り換えるために通電時に前記プランジャを前記軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部（５４０）と、
   前記通電時に前記プランジャとともに磁気回路を形成するヨーク（５６；１５６；２５６；３５６；４５６）と、
   前記プランジャと前記ヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第１経路（５５１，５６１；５５５，１５６１；５５５，５６１；５５６，５６５；５５７，５６６；５５６，５６７；５５７，５６３）と、
   前記第１経路とは異なる部位において前記プランジャと前記ヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第２経路（５５０，５６０；５５２，５６４；５５７，５６６）と、
   を備え、
   前記開弁状態での通電開始時は前記第１経路の方が前記第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、前記閉弁状態では前記第２経路の方が前記第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する流体制御弁。
2. 前記第１経路は、前記プランジャと前記ヨークの一方の一部であって前記プランジャと前記ヨークの他方の部分（５５１；１５６１；５６７；５６３）に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部（５６１；５５５；５５６；５５７）と前記他方の部分との間を磁束が通る磁気経路であり、
   前記第２経路は、前記プランジャと前記ヨークのそれぞれにおいて前記軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部（５５０，５６０；５５２，５６４；５５７，５６６）を磁束が通る磁気経路である請求項１に記載の流体制御弁。
3. 前記プランジャは、前記軸方向に延びる筒状部（５５１）を備え、
   前記ヨークは、前記筒状部に対して傾斜する断面形状をなす前記傾斜部（５６１）を備え、
   前記平行部は、前記プランジャにおいて前記筒状部よりも前記作動流体の上流側に設けられている上流側環状部（５５０）と、前記ヨークにおいて前記傾斜部よりも前記作動流体の上流側に設けられている上流側環状部（５６０）とを含んで構成されている請求項２に記載の流体制御弁。
4. 前記ヨークは、前記軸方向に延びる上流側筒状部（１５６１）を備え、
   前記プランジャは、前記上流側筒状部に対して傾斜する断面形状をなす前記傾斜部（５５５）を備え、
   前記平行部は、前記ヨークにおいて前記上流側筒状部よりも前記作動流体の上流側に設けられている上流側環状部（５６０）と、前記プランジャにおいて前記傾斜部よりも前記作動流体の上流側に設けられている上流側環状部（５５０）とを含んで構成されている請求項２に記載の流体制御弁。
5. 前記第１経路は、前記プランジャと前記ヨークのそれぞれにおいて前記軸方向に対して傾斜する部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部（５５５，５６１）を磁束が通る磁気経路であり、
   前記第２経路は、前記プランジャと前記ヨークのそれぞれにおいて前記軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部（５５０，５６０）を磁束が通る磁気経路である請求項１に記載の流体制御弁。
6. 前記第１経路および前記第２経路は、前記プランジャと前記ヨークとの間において、前記作動流体の上流側である一端側の端部と前記作動流体の下流側である他端側の端部との両方にそれぞれ設けられている請求項１に記載の流体制御弁。
7. 前記プランジャの内側に前記作動流体が流通する流体通路（５５３）を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の流体制御弁。
8. 前記コイル部よりも内側であってかつ前記プランジャの内側に前記作動流体が流通する流体通路（５５３）を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の流体制御弁。
9. 前記第２経路は、前記閉弁状態で前記プランジャと前記ヨークとが接触する部位に形成されている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の流体制御弁。
10. 前記第２経路は複数の部位に設定されており、
    複数の部位に設定された前記第２経路の少なくとも一つは、前記閉弁状態で前記プランジャと前記ヨークとが接触する部位に形成されている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の流体制御弁。

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