JP2023028684A - Electromagnetic valve device with self-holding plunger - Google Patents

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Yoshihiro Arai
公郎 大井
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Abstract

To fix (hold) a plunger at two points with a combination of a solenoidal coil and a permanent magnet.SOLUTION: An electromagnetic valve device includes: a solenoidal coil 2; a plunger 1 which is made of a magnetic body and slides back and forth via a bearing 15 arranged in the solenoidal coil 2; a fixed iron core 5 which is arranged on the same axis as that of the plunger 1, is formed in a hollow shape, and has a one stopper part composed of a flange part 55 on its one end side; a connection member 11 connected to the plunger 1 and arranged so as to slide in the hollow part formed in the fixed iron core 5; and a permanent magnet 3 integrally arranged at one end side of the connecting member 11, the permanent magnet 3 operating so that a plunger head 15 is alternately adsorbed onto the flange part (stopper part) 55 of the fixed iron core 5 forming the stopper part or onto another stopper part 95 made of a magnetic body which is formed at one end side of a case 9 made of a cylindrical body.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、コイルに所定の電流を流すことによって形成される電磁力の作用によって、その軸芯(鉄芯)を往復運動させるソレノイドプランジャ、及び電磁弁に関するものであり、特に、その往復運動(ストローク運動)において、上記軸芯(ソレノイドプランジャ)を所定位置に固定させることによって関連する装置の、例えば真空回路中の開閉機能等を担わせるようにした自己保持型プランジャを有する電磁弁装置に関するものである。 The present invention relates to a solenoid plunger and a solenoid valve that reciprocate their shaft core (iron core) by the action of an electromagnetic force generated by applying a predetermined current to a coil, and particularly to a reciprocating motion ( Stroke movement) relates to a solenoid valve device having a self-holding plunger that is made to perform the opening and closing function of a related device, such as a vacuum circuit, by fixing the shaft core (solenoid plunger) at a predetermined position. is.

一般の電磁弁(ソレノイドバルブ)は、例えば特開平8-250327(特許第3337180号)公報記載のものの如く、電磁石による力(電磁力)とコイルバネによる力との組合せにて作動するようになっているものであり、上記ソレノイドバルブを形成するソレノイド機構への所定電流のON/OFF作用により、内部に設けられる可動鉄芯(軸芯)を移動させるようにしているものである。そして、このような可動鉄芯(プランジャ)を所定位置に保持するためには上記ソレノイド部に所定の電流(保持電流)を流し続けねばならないものである。また、プランジャが直線上の2方向に動作し、かつ、この2方向の特定場所に保持されるようにした2方向保持型のものにおいては、図4に示すように、コイル(ソレノイド巻コイル:Solenoidal Coil)Cを、2個設ける必要がある。 General electromagnetic valves (solenoid valves) are operated by a combination of the force of an electromagnet (electromagnetic force) and the force of a coil spring, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-250327 (Patent No. 3337180). A movable iron core (shaft core) provided inside is moved by an ON/OFF action of a predetermined current to a solenoid mechanism forming the solenoid valve. In order to hold such a movable iron core (plunger) at a predetermined position, a predetermined current (holding current) must be continuously supplied to the solenoid portion. Also, in a two-way holding type in which the plunger moves linearly in two directions and is held at specific locations in these two directions, a coil (solenoid wound coil: It is necessary to provide two Solenoidal Coils C.

特開平8-250327(特許第3337180号)公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-250327 (Patent No. 3337180)

一般的な自己保持型電磁弁装置においては、所定位置に永久磁石を設けることによって上記保持電流を流さなくとも可動鉄芯を所定位置(所定状態)に保持することができるものがある。しかしながら、この従来のものにおいては、電磁石と永久磁石の磁気回路が同一磁気回路になっているために、電磁石にて形成される電磁力と、永久磁石にて形成される磁力とが干渉し合い、電磁石力及び永久磁石力を、ともに十分に発揮させることができない。従って、可動鉄芯を所定位置に固定しようとした場合における、その保持力(固定力)を十分に得ることが難しいと言う問題点がある。このような問題点を解決するために、一つの永久磁石と一つの電磁石とにて形成されるものであって、上記電磁石にて形成される磁気回路と上記永久磁石にて形成される磁気回路とを、分離させるようにし、永久磁石にて形成される吸引力を充分に活用できるようにした自己保持型プランジャを有する電磁弁装置を提供しよとするのが、本発明の目的(課題)である。 In a general self-holding solenoid valve device, there is one in which a permanent magnet is provided at a predetermined position so that the movable iron core can be held at a predetermined position (predetermined state) without applying the holding current. However, in this conventional device, since the magnetic circuits of the electromagnet and the permanent magnet are the same magnetic circuit, the electromagnetic force generated by the electromagnet and the magnetic force generated by the permanent magnet interfere with each other. , the electromagnet force and the permanent magnet force cannot be fully exerted. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient holding force (fixing force) when trying to fix the movable iron core at a predetermined position. In order to solve such problems, a magnetic circuit formed by one permanent magnet and one electromagnet, and a magnetic circuit formed by the above permanent magnet. It is an object (problem) of the present invention to provide a solenoid valve device having a self-retaining plunger that is capable of separating from and fully utilizing the attractive force formed by a permanent magnet. is.

請求項1記載の発明である第一の発明においては、自己保持型プランジャを有する電磁弁装置に関して、所定の導線を円筒状に巻き上げることによって形成されるとともに、通電により電磁石を形成することとなる一つのソレノイド巻コイル(Solenoidal Coil)と、当該一つのソレノイド巻コイルに対して直列に設けられる一つの永久磁石と、これら両磁石間に設けられ、かつ、上記両磁石にて形成される磁気回路が、それぞれ独立に存在して互いに干渉し合うことの無いように形成される磁気遮閉手段と、上記ソレノイド巻コイル内に設けられ、当該ソレノイド巻コイルの軸芯方向に直線運動する磁性体からなるものであって、その一方の端部側が、または、当該一方の端部側に一体的に形成された出っ張り部からなるヘッド部が、上記永久磁石の磁力にて所定の位置に保持されるように形成されたプランジャと、上記プランジャのもう一方の端部側に連結されて当該プランジャの動きを伝える出力軸と、からなるようにした構成を採ることとした。 In the first invention, which is the invention of claim 1, the solenoid valve device having the self-holding plunger is formed by winding a predetermined lead wire into a cylindrical shape, and an electromagnet is formed by energization. One solenoidal coil, one permanent magnet provided in series with the one solenoidal coil, and a magnetic circuit provided between the two magnets and formed by the two magnets. are independent magnetic shielding means formed so as not to interfere with each other, and a magnetic body provided in the solenoid coil and linearly moving in the axial direction of the solenoid coil. One end side or a head portion composed of a projecting portion integrally formed on the one end side is held at a predetermined position by the magnetic force of the permanent magnet. and an output shaft connected to the other end side of the plunger to transmit the movement of the plunger.

また、請求項2記載の発明である第二の発明においては、請求項1記載の自己保持型プランジャを有する電磁弁装置に関して、上記出力軸のところに、当該出力軸を、その軸線方向へ常に押付けるように作動するコイルスプリングを設けるようにした構成を採ることとした。 In the second invention, which is the invention of claim 2, in the electromagnetic valve device having the self-holding plunger of claim 1, at the position of the output shaft, the output shaft is always arranged in the axial direction. We adopted a configuration in which a coil spring that operates to press is provided.

このような構成を採ることにより、請求項1記載の発明である第一の発明においては、一つの永久磁石と、一つの電磁石(ソレノイド巻コイル)と、からなることを基本とし、更に、これら両磁石を直列に設けるとともに、両磁石にて形成される磁力が互いに干渉し合わないようにすることにより、本装置の起動は電磁石を形成するソレノイド巻コイル側に瞬時通電することだけでソレノイド側にある可動鉄芯(プランジャ)を移動させるとともに、このようなプランジャの所定量移動後には、当該磁性体からなるプランジャを永久磁石のところに吸着させて固定することができることとなる。このように、プランジャの駆動はソレノイド巻コイルへの瞬間的な通電のみにて行わせることができるとともに、所定量移動後には上プランジャを上記ソレノイド巻コイルにて形成される電磁石の磁力とは別個独立に形成される永久磁石の磁力にて直線上の2方向に特定される所定のところに吸着させて、ここに確実に固定させる。すなわち、位置保持をすることが可能となる。すなわち、本発明のものにおいては、一個の永久磁石と、一個の電磁石と、を直列に設けるとともに、これら両磁石における磁力が独立した状態に形成されるようにしたので、永久磁石力による磁力を有効充分に利用できることとなる。また、ソレノイド巻コイルに瞬時通電するだけでプランジャの作動を行わせるとともに、プランジャの所定位置へ保持するための電力は不要としたので、全体の省エネルギー化が図られることとなる。 By adopting such a configuration, the first invention, which is the invention according to claim 1, is basically composed of one permanent magnet and one electromagnet (solenoid wound coil), and furthermore, these Both magnets are arranged in series, and the magnetic forces formed by both magnets are prevented from interfering with each other. After moving the plunger by a predetermined amount, the plunger made of the magnetic material can be attracted and fixed to the permanent magnet. In this way, the plunger can be driven only by momentarily energizing the solenoid coil, and after moving a predetermined amount, the upper plunger is separated from the magnetic force of the electromagnet formed by the solenoid coil. The magnetic force of an independently formed permanent magnet attracts and firmly attaches to a predetermined position specified in two directions on a straight line. That is, it becomes possible to hold the position. That is, in the present invention, one permanent magnet and one electromagnet are provided in series, and the magnetic forces of these two magnets are formed in an independent state. It can be used effectively and fully. In addition, since the plunger is actuated only by momentarily energizing the solenoid winding coil, and electric power for holding the plunger at a predetermined position is not required, energy can be saved as a whole.

次に、請求項2記載の発明である第二の発明のものにおいても、基本的には上記第一の発明のものと同様、上記可動鉄芯からなるプランジャの固定(保持)を永久磁石にて形成される磁性体への吸着作用によって確実に行わせることができるようになる。具体的には、上記一連の作動はソレノイド巻コイル(Solenoidal Coil)に一定時間(瞬間)だけ通電して、コイルを励磁させる、すなわち、電磁石として作動させる、ことによって、可動鉄芯にて形成されるプランジャを一定方向へと移動させる。そして、上記可動鉄芯からなるプランジャを所定量移動させたところで上記プランジャと一体的に形成されるプランジャヘッドを、上記永久磁石の磁力にて、磁性体からなるストッパ部のところに吸着させて固定し、上記プランジャを所定の位置、すなわち、上記プランジャをもう一方のストッパ部のところに保持する(固定させる)ことができることとなる。このように、ソレノイド巻コイル(Solenoidal Coil)にて形成される電磁石のところに瞬間的に電気を流すだけで、当該電磁石を起動(励磁)させる一方、各ストッパ部でのプランジャの固定(保持)を、永久磁石の磁力にて行わせるようにしている。このようにして、プランジャの固定(保持)を二個所にて確実に行わせることができるようになり、例えば、種々の装置におけるプランジャによるスイッチング機構としての利用をすることができることとなる。 Next, in the second invention, which is the invention defined in claim 2, basically, similarly to the first invention, the plunger composed of the movable iron core is fixed (held) by a permanent magnet. This can be ensured by the attraction to the magnetic material formed by Specifically, the above series of operations are performed by energizing a solenoidal coil for a certain period of time (instantaneously) to excite the coil, that is, to operate it as an electromagnet. move the plunger in one direction. When the plunger made of the movable iron core is moved by a predetermined amount, the plunger head integrally formed with the plunger is attracted and fixed to the stopper portion made of a magnetic material by the magnetic force of the permanent magnet. Then, the plunger can be held (fixed) at a predetermined position, that is, the plunger can be held at the other stopper portion. In this way, only by instantaneously passing electricity through the electromagnet formed by the solenoidal coil, the electromagnet is activated (excited), while the plunger is fixed (held) by each stopper. is performed by the magnetic force of the permanent magnet. In this way, the plunger can be securely fixed (held) at two points, and for example, it can be used as a switching mechanism for the plunger in various devices.

本発明の第一の実施形態に関するものであってプランジャが各位置にある状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has a plunger in each position regarding 1st embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に関するものであって可動鉄芯が一方の固定(保持)位置にある状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram relating to the second embodiment of the present invention and showing a state in which the movable iron core is in one fixing (holding) position; 本発明の第二の実施形態に関するものであって可動鉄芯がもう一方の固定(保持)位置にある状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram relating to the second embodiment of the present invention and showing a state in which the movable iron core is in the other fixed (holding) position; プランジャを2位置にて固定(保持)するようにした2コイル方式からなる従来の電磁弁装置に関する縦断面図である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view of a conventional solenoid valve device having a two-coil system in which a plunger is fixed (held) at two positions;

本発明を実施するための形態について、その第一の実施形態について図1を基に説明する。本第一の実施の形態に係るものは、基本的には、一つの永久磁石3と、一つのソレノイド巻コイル2にて形成される電磁石と、からなり、これらによる磁力の作用が両磁石磁気回路の間に設けられた磁気遮閉手段99により相互に干渉しないようになっている。このような構成からなるものにおいて、一般の自己保持型プランジャの駆動は、図1のソレノイド巻コイル2からなる電磁石におけるプランジャ1の移動によるものである。具体的には、ソレノイド巻コイル2からなる電磁石への電流ONでの安定位置は、図1の(ロ)に示すように、ソレノイド巻コイル2からなる電磁石の中央位置である。それに対して永久磁石3による安定位置は、図1の(イ)、(ハ)に示すように永久磁石3による可動鉄芯がストッパーに当たる位置である。図1の状態において、ソレノイド巻コイル2に瞬時電流を流すと、図1の(ロ)の状態にプランジャ1は移動し、瞬時通電後に電磁石の吸引力が無くなると、図1の(ハ)の状態までプランジャ1が移動する。また、図1の(ハ)の状態において、ソレノイド巻コイル2に瞬時通電すると、上記と同様に図1の(ロ)の状態を経て、図1の(イ)の安定状態に移行する。このようにして、プランジャ1は電磁弁として機能し、開け(Open)、閉め(Close)の動作時にのみ電力を消費し、開け(Open)、閉め(Close)の作動をした後、その開及び閉の保持には永久磁石3の吸引力を使うようにしたので、保持のための電力消費は無い。 A first embodiment of a mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. The first embodiment basically consists of one permanent magnet 3 and an electromagnet formed by one solenoid wound coil 2, and the action of the magnetic force by these is the double-magnetism. Mutual interference is prevented by magnetic shielding means 99 provided between the circuits. In such a configuration, the actuation of a typical self-retaining plunger is by movement of the plunger 1 in an electromagnet comprising a solenoid wound coil 2 of FIG. Specifically, the stable position when the current is ON to the electromagnet made up of the solenoid coil 2 is the central position of the electromagnet made up of the solenoid coil 2, as shown in (b) of FIG. On the other hand, the stable position by the permanent magnet 3 is the position where the movable iron core by the permanent magnet 3 hits the stopper as shown in (a) and (c) of FIG. In the state of FIG. 1, when a current is instantaneously applied to the solenoid wound coil 2, the plunger 1 moves to the state of (b) in FIG. The plunger 1 moves to the state. Also, when the solenoid coil 2 is momentarily energized in the state shown in FIG. 1(C), the state shifts to the stable state shown in FIG. 1(A) through the state shown in FIG. In this way, the plunger 1 functions as a solenoid valve, consumes power only during the Open and Close operations, and after the Open and Close operations, the opening and closing operations are performed. Since the attractive force of the permanent magnet 3 is used for holding the closed state, there is no power consumption for holding.

なお、本第一の実施の形態における電磁弁装置は、図1に示す如く、磁性体からなるケース9と、ソレノイド巻コイル2と、プランジャ1と、当該プランジャ1と同軸上に設けられるものであって中空状の形態からなり、更に、その一端側にフランジ部を有するとともに上記プランジャ1の作動に対するストッパの役目を果たす一方のストッパ部(第一ストッパ部)55を有する固定鉄芯5と、上記第一ストッパ部55のところに設けられるものであって、それぞれの両端末部のところにはN極またはS極が形成される永久磁石3と、からなるものである。 As shown in FIG. 1, the solenoid valve device according to the first embodiment is provided with a case 9 made of a magnetic material, a solenoid coil 2, a plunger 1, and a plunger 1 coaxially therewith. a fixed iron core 5 having a hollow shape and having a stopper portion (first stopper portion) 55 which has a flange portion on one end side and serves as a stopper for the operation of the plunger 1; It is provided at the first stopper portion 55 and consists of permanent magnets 3 having N poles or S poles formed at both end portions thereof.

次に、上記の第一の実施の形態のものにおけるプランジャを2ピースタイプのものにした変形例からなる電磁弁機構を基本とした第二の実施形態に係るものについて、図2、図3を基に説明する。このものは、例えば、超高真空室内で励起された電子ビームを通常真空状態の電子顕微鏡室へと導くための導入路中に設けられるバルブ機構に採用したものである。具体的には、図2に示す如く、超高真空室82側で生成された電子ビームを通常真空室83内に設けられた電子顕微鏡へと送り込む通路85の途中に設けられるものであって、上記両室82、83間の導通または閉鎖の切り替えを行うバルブ機構8及びその開閉作動を制御するソレノイド機構に関するものである。次に、上記バルブ機構8におけるバルブシャフト81等の作動を担うソレノイド機構について述べる。このものは、例えば、図2、図3に示す如く、ソレノイド巻コイル2と、この励磁によって直線運動する可動鉄芯(プランジャ)1と、からなることを基本とするものである。このように、第一の実施の形態のものと、第二の実施の形態のものとでは、電磁石部のところを直線運動する可動鉄芯(プランジャ)1の形状が異なるものである。第一の実施の形態のもの(図1参照)においては、可動鉄芯(プランジャ)1の移動時にのみ通電する。これに対し、第二の実施の形態のもの(図2、図3参照)においては、電磁石には弁の開閉の動力として電流を流すとともに、開保持の力として電磁石の磁力を利用している。これは、本実施の形態のものにおける電磁弁の機能として、電源OFF時(停電時)に、速やかに弁が閉じることが要求されるために、開保持力として電磁石力を利用している。このために、可動鉄芯(プランジャ)は、第一の実施の形態のもの(図1参照)においては磁気回路が閉じない形状であるが、第二の実施の形態のもの(図2、図3参照)の磁気回路では、通電時は磁気回路が閉じる形になっている。 Next, FIG. 2 and FIG. 3 show a second embodiment based on an electromagnetic valve mechanism, which is a modified example in which the plunger in the first embodiment is a two-piece type. will be explained based on This is employed, for example, in a valve mechanism provided in an introduction path for guiding an electron beam excited in an ultra-high vacuum chamber to an electron microscope chamber in a normal vacuum state. Specifically, as shown in FIG. 2, it is provided in the middle of a passage 85 for sending the electron beam generated in the ultra-high vacuum chamber 82 side to the electron microscope provided in the normal vacuum chamber 83, This relates to a valve mechanism 8 for switching between conduction and closing between the chambers 82 and 83 and a solenoid mechanism for controlling the opening/closing operation thereof. Next, a solenoid mechanism that operates the valve shaft 81 and the like in the valve mechanism 8 will be described. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, this basically consists of a solenoid wound coil 2 and a movable iron core (plunger) 1 which linearly moves by this excitation. As described above, the shape of the movable iron core (plunger) 1 that linearly moves at the electromagnet portion differs between the first embodiment and the second embodiment. In the first embodiment (see FIG. 1), the power is supplied only when the movable iron core (plunger) 1 is moved. On the other hand, in the second embodiment (see FIGS. 2 and 3), an electric current is passed through the electromagnet as power for opening and closing the valve, and the magnetic force of the electromagnet is used as the force for holding the valve open. . This is because, as a function of the solenoid valve in this embodiment, the valve is required to close quickly when the power is turned off (during a power failure), so an electromagnet force is used as an open holding force. For this reason, the movable iron core (plunger) in the first embodiment (see FIG. 1) has a shape that does not close the magnetic circuit, but in the second embodiment (see FIG. 2, FIG. 3), the magnetic circuit is closed when energized.

更に、このような構成からなるものにおいて、上記プランジャ1の一端側には連結部材11を介して、磁性体からなるものであって、所定の出っ張り部からなるヘッド部、すなわち、プランジャヘッド15が設けられるとともに、もう一方の端部側には当該プランジャ1の動きを伝える出力軸7が設けられるようになっている。なお、上記連結部材11は、プランジャ1に連結されて、上記固定鉄芯5内に形成された中空部内を摺動運動するようになっている。従って、上記プランジャヘッド15は、上記プランジャ1の作動に伴って、上記一方のストッパ部(第一ストッパ部)55のところに、または、上記筒状体からなるケース9の一端側の延長上に設けられるものであって同じく円筒状の磁性体からなるカバー91の、その一方の端部側に設けられる蓋状体からなるもう一方のストッパ部(第二ストッパ部)95のところに、交互に吸着することとなる。 Further, in the structure having such a structure, a plunger head 15, which is made of a magnetic material and has a predetermined projecting portion, is connected to one end of the plunger 1 via a connecting member 11. An output shaft 7 for transmitting the movement of the plunger 1 is provided on the other end side. The connecting member 11 is connected to the plunger 1 and slides in a hollow portion formed in the fixed iron core 5 . Accordingly, as the plunger 1 is operated, the plunger head 15 is positioned at the one stopper portion (first stopper portion) 55 or on the extension of one end side of the case 9 made of the tubular body. At the other stopper portion (second stopper portion) 95 made of a lid-shaped body provided on one end side of the cover 91 which is provided and is also made of a cylindrical magnetic material, alternately It will be adsorbed.

なお、このような構成からなるものにおいて、上記出力軸7の一端は上記ケース9の一端側に設けられた軸受77にて支持されるとともに、そこには、当該出力軸7に連結される上記バルブシャフト81を、常時、上記バルブ機構8を閉鎖側に誘導するように作用するスプリング(コイルスプリング)71が設けられている。そして、このスプリング71は、本装置が停電により電源OFFとなった状態においても、バルブ機構8(図2、図3参照)を瞬時に閉じた状態に保持することができるように作用するものである。このような状態において、上記プランジャ1に一体的に形成されたプランジャヘッド15は、上記永久磁石3の磁力にて、上記一方のストッパ部(第一ストッパ部)55のところに吸着された状態、すなわち、磁力線の作用により、図2に示すような状態に保持されることとなる。これによって、上記出力軸7及びこれが連結されるプランジャ1は常に相対向する固定鉄芯5から離れる方向に押付けられるようになる。また、上記出力軸7に連結されるバルブシャフト81は、上記バルブ機構8を形成するOリング88を押し付けるように作動する。その結果、上記超高真空室82と通常真空室83との間を連結する通路85が遮断されることとなる。このようにして、上記バルブ機構8を含むソレノイドバルブ装置全体が所定の状態に保持(固定)されることとなり、装置全体のガタ付き等が生じないようになる。その結果、本ソレノイドバルブ装置につながるバルブ機構8は常に一定状態に保持されるとともに、不要な作動等が阻止されることとなる。 In addition, in such a configuration, one end of the output shaft 7 is supported by a bearing 77 provided on one end side of the case 9, and the above-described bearing connected to the output shaft 7 is mounted there. A spring (coil spring) 71 is provided to always guide the valve shaft 81 to the closing side of the valve mechanism 8 . The spring 71 acts so that the valve mechanism 8 (see FIGS. 2 and 3) can be instantaneously kept closed even when the device is turned off due to a power failure. be. In this state, the plunger head 15 integrally formed with the plunger 1 is attracted to the one stopper portion (first stopper portion) 55 by the magnetic force of the permanent magnet 3. That is, it is held in the state shown in FIG. 2 by the action of the lines of magnetic force. As a result, the output shaft 7 and the plunger 1 to which it is connected are always pressed in a direction away from the opposing fixed iron cores 5 . A valve shaft 81 connected to the output shaft 7 operates to press an O-ring 88 forming the valve mechanism 8 . As a result, the passage 85 connecting between the ultra-high vacuum chamber 82 and the normal vacuum chamber 83 is cut off. In this way, the entire solenoid valve device including the valve mechanism 8 is held (fixed) in a predetermined state, so that the entire device is prevented from rattling or the like. As a result, the valve mechanism 8 connected to the solenoid valve device is always held in a constant state, and unnecessary operations are prevented.

次に、ソレノイド巻コイル2に、瞬時電流を流し励磁させる。これによって、プランジャ1を所定の方向へと移動させる。具体的には、図3に示す如く、プランジャ1を図3の矢印方向へと移動させる。その結果、上記プランジャ1と連結部材11を介して同軸上に取付けられ、かつ、サポート4にて支持されているプランジャヘッド15はスプリング71のバネ反力に抗して第一の固定場所(第一ストッパ部)55から離脱する。これによって、上記プランジャ1は、図3の矢印方向へと移動し、固定鉄芯5に接して動きが止められる。これにより、上記出力軸71に連結されるバルブシャフト81は戻されるように作動し、上記超高真空室82と電子顕微鏡側に形成される通常真空室83との間に設けられる通路85を開く (連通させる) ように作動する。また、このとき、上記連結部材11を介して、その一端側に設けられるプランジャヘッド15は筒状ケース9の一端側に形成された同じく筒状体からなり、かつ、磁性体からなるカバー91の端部に設けられた第二ストッパ部95のところに接し、永久磁石3による磁力の作用により、ここに吸着されることとなる。 Next, an instantaneous current is supplied to the solenoid wound coil 2 to excite it. This causes the plunger 1 to move in a predetermined direction. Specifically, as shown in FIG. 3, the plunger 1 is moved in the direction of the arrow in FIG. As a result, the plunger head 15, which is coaxially attached to the plunger 1 via the connecting member 11 and supported by the support 4, resists the spring reaction force of the spring 71 and moves to the first fixing place (second fixing position). (1 stopper portion) 55. As a result, the plunger 1 moves in the direction of the arrow in FIG. As a result, the valve shaft 81 connected to the output shaft 71 is operated to return, opening the passage 85 provided between the ultra-high vacuum chamber 82 and the normal vacuum chamber 83 formed on the electron microscope side. (to communicate). At this time, the plunger head 15 provided on the one end side of the connecting member 11 is formed on the one end side of the cylindrical case 9 and is also made of a cylindrical body and is made of a magnetic material. It comes in contact with the second stopper portion 95 provided at the end, and is attracted by the action of the magnetic force of the permanent magnet 3 .

これによって、プランジャ1は、ここに固定(保持)されることとなる。このとき、磁力線にて形成される磁気回路は、図2に示す矢印図示のような閉ループ回路を形成し、プランジャヘッド15は、ここに固定されることとなる。その結果、出力軸7、バルブシャフト81を含むバルブ機構8は安定した状態に保持(固定)される。よって、上記超高真空室82と通常真空室83との間をつなぐ通路85は連通した状態に保持されることとなる。このように、ソレノイド巻コイル2にて形成される電磁石のところに瞬間的に電気を流すだけで、当該電磁石を励磁させる。一方、各ストッパ部55、95でのプランジャ1の固定(保持)、すなわち、プランジャヘッド15の固定を、永久磁石3の磁力による吸着作用にて行わせることができるようになる。このようにして、プランジャ1の固定(保持)を2個所にて確実に行わせることができるようになり、例えば、上記バルブ機構8におけるスイッチング機構としての役目を果たさせることができることとなる。 Thereby, the plunger 1 is fixed (held) here. At this time, the magnetic circuit formed by the lines of magnetic force forms a closed loop circuit as indicated by the arrows in FIG. 2, and the plunger head 15 is fixed here. As a result, the valve mechanism 8 including the output shaft 7 and the valve shaft 81 is held (fixed) in a stable state. Therefore, the passage 85 connecting the ultra-high vacuum chamber 82 and the normal vacuum chamber 83 is maintained in a communicating state. In this manner, the electromagnet formed by the solenoid-wound coil 2 is excited only by momentarily passing electricity through it. On the other hand, the fixing (holding) of the plunger 1 by the respective stopper portions 55 and 95 , that is, the fixing of the plunger head 15 can be performed by the attraction action of the magnetic force of the permanent magnet 3 . In this way, the plunger 1 can be reliably fixed (held) at two points, and can serve as a switching mechanism in the valve mechanism 8, for example.

一般の電磁弁装置においては、開状態保持を通電状態に保持することで維持し、電源OFFにおいては、瞬時に閉状態となることが求められる。この機能を得るには、閉の力としてコイルスプリングのバネ力を用いることとしている。従って、従来の電磁弁装置においては、開状態保持のための電磁石力は、このコイルバネのバネ力に勝る保持力が必要となる。これに対して、本実施の形態のものにおいては、保持力は永久磁石3の磁力と電磁石(ソレノイド巻コイル)2の磁力との合力となる。すなわち、本実施の形態のものにおいては、バルブ機構8を閉めようと作用するコイルスプリング71のバネ力、開保持の力として作用する永久磁石3の力、及び電磁石2の力の大きさの関係が以下のように調整されるようにしている。
『永久磁石の力 < コイルスプリングの力 < 永久磁石の力 + 電磁石の力』
永久磁石3の力は、固定磁極と可動鉄芯(プランジャ)の接触部に薄いスペーサを入れて間隙を作ることにより、容易に永久磁石3の保持力を調整することができる。すなわち、永久磁石3の力をコイルスプリング71のバネ力より、わずかに小さく調整すると、『コイルスプリングのバネ力 - 永久磁石の磁力 < 電磁石(ソレノイドコイル)の磁力』、の関係より、わずかな電磁石(ソレノイド巻コイル)2の磁力により「開」保持が可能となる。これにより、極めて小さな電力で開保持可能な電磁弁装置を構成することが可能となる。また、本実施の形態のものにおいては、閉じ始める時の駆動力はコイルスプリング71のバネ力のみであるが、閉じた時の弁押付力は、コイルスプリング71のバネ力と永久磁石3の磁力とになる。希土類永久磁石の磁力は、独立な磁気回路により電力消費をすること無く、強力な力を得ることができる。従って、コイルスプリング71のバネ力は閉じ始める時の駆動力のみで良いこととなり、一般的に弱いバネ力で充分である。希土類磁石の磁力を採用することで、従来のコイルスプリングのバネ力の5倍以上の力が得られ、従来、圧縮空気圧力で開閉していたバルブ(弁)を、本実施の形態のもののような自己保持型の電磁弁装置にて同等の機能を発揮させることができることとなる。
In a general electromagnetic valve device, it is required that the open state is maintained by maintaining the energized state, and that the closed state is instantaneously established when the power is turned off. To obtain this function, the spring force of the coil spring is used as the closing force. Therefore, in the conventional electromagnetic valve device, the electromagnetic force for holding the open state requires a holding force that is superior to the spring force of the coil spring. On the other hand, in this embodiment, the holding force is the resultant force of the magnetic force of the permanent magnet 3 and the magnetic force of the electromagnet (solenoid wound coil) 2 . That is, in this embodiment, there is a relationship between the spring force of the coil spring 71 acting to close the valve mechanism 8, the force of the permanent magnet 3 acting as a force to hold the valve mechanism 8 open, and the force of the electromagnet 2. is adjusted as follows.
"Power of permanent magnet < power of coil spring < power of permanent magnet + power of electromagnet"
As for the force of the permanent magnet 3, the holding force of the permanent magnet 3 can be easily adjusted by inserting a thin spacer in the contact portion between the fixed magnetic pole and the movable iron core (plunger) to create a gap. That is, if the force of the permanent magnet 3 is adjusted to be slightly smaller than the spring force of the coil spring 71, a slight electromagnet can be obtained from the relationship of "spring force of the coil spring - magnetic force of the permanent magnet < magnetic force of the electromagnet (solenoid coil)". The magnetic force of (solenoid wound coil) 2 allows it to be held "open". As a result, it is possible to construct a solenoid valve device that can be held open with very little power. In the present embodiment, the driving force when starting to close is only the spring force of the coil spring 71, but the valve pressing force when closing is the spring force of the coil spring 71 and the magnetic force of the permanent magnet 3. becomes. The magnetic force of the rare-earth permanent magnet can obtain strong power without consuming power due to an independent magnetic circuit. Therefore, the spring force of the coil spring 71 is sufficient only for the driving force when it starts to close, and generally a weak spring force is sufficient. By adopting the magnetic force of the rare earth magnet, it is possible to obtain a force five times greater than the spring force of a conventional coil spring. Therefore, the same function can be exhibited by a self-holding solenoid valve device.

1 プランジャ
11 連結部材
15 プランジャヘッド
2 ソレノイド巻コイル
21 切換スイッチ
25 ボビン
3 永久磁石
33 ガイド部
4 サポート
5 固定鉄芯
55 フランジ部(第一ストッパ部)
7 出力軸
71 コイルスプリング
77 軸受
8 バルブ機構
81 バルブシャフト
82 超高真空室
83 通常真空室
85 通路
88 Oリング
9 ケース(非磁性体)
91 カバー
95 第二ストッパ部
99 磁気遮閉手段



Reference Signs List 1 plunger 11 connecting member 15 plunger head 2 solenoid coil 21 switch 25 bobbin 3 permanent magnet 33 guide portion 4 support 5 fixed iron core 55 flange portion (first stopper portion)
7 Output shaft 71 Coil spring 77 Bearing 8 Valve mechanism 81 Valve shaft 82 Ultra-high vacuum chamber 83 Normal vacuum chamber 85 Passage 88 O-ring 9 Case (non-magnetic material)
91 cover 95 second stopper portion 99 magnetic shielding means



Claims (2)

所定の導線を円筒状に巻き上げることによって形成されるとともに、通電により電磁石を形成することとなる一つのソレノイド巻コイルと、当該一つのソレノイド巻コイルに対して直列に設けられる一つの永久磁石と、これら両磁石間に設けられ、かつ、上記両磁石にて形成される磁気回路が、それぞれ独立に存在して互いに干渉し合うことの無いように形成される磁気遮閉手段と、上記ソレノイド巻コイル内に設けられ、当該ソレノイド巻コイルの軸芯方向に直線運動する磁性体からなるものであって、その一方の端部側が、または、当該一方の端部側に一体的に形成された出っ張り部からなるヘッド部が、上記永久磁石の磁力にて所定の位置に保持されるように形成されたプランジャと、上記プランジャのもう一方の端部側に連結されて当該プランジャの動きを伝える出力軸と、からなるようにしたことを特徴とする自己保持型プランジャを有する電磁弁装置。 One solenoid wound coil that is formed by winding a predetermined conducting wire into a cylindrical shape and that forms an electromagnet when energized, one permanent magnet that is provided in series with the one solenoid wound coil, Magnetic shielding means provided between the two magnets and formed so that the magnetic circuits formed by the two magnets exist independently and do not interfere with each other; and the solenoid-wound coil. A protruding portion that is provided inside and is made of a magnetic material that moves linearly in the axial direction of the solenoid wound coil, and is integrally formed on one end side or on the one end side a plunger formed to be held at a predetermined position by the magnetic force of the permanent magnet; and an output shaft connected to the other end of the plunger to transmit the movement of the plunger. A solenoid valve device having a self-holding plunger, characterized in that it consists of: 請求項1記載の自己保持型プランジャを有する電磁弁装置において、上記出力軸のところに、当該出力軸を、その軸線方向へ常に押付けるように作動するコイルスプリングを設けるようにしたことを特徴とする自己保持型プランジャを有する電磁弁装置。












A solenoid valve device having a self-holding plunger according to claim 1, characterized in that a coil spring is provided at the output shaft to always press the output shaft in its axial direction. A solenoid valve device having a self-retaining plunger.












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