JP2998926B2

JP2998926B2 - 高圧電磁弁

Info

Publication number: JP2998926B2
Application number: JP30006096A
Authority: JP
Inventors: 昭行小林; 敦史加藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JPH10141516A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧流体の流量制
御を行う高圧電磁弁に関し、特に開弁時にかかる圧力変
化によって弁体に生じる不都合を回避した高圧電磁弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、環境問題、とりわけエネルギ
ー問題の観点からガソリン車に代わるガス自動車の開発
が押し進められている。このようなガス自動車の構造
は、基本的にはガソリン車と変わらないもののガス自動
車に特有の構造を有し、燃料である天然ガスを高圧に圧
縮して使用するための構造に特徴を有している。そこ
で、このような場面に使用される高圧ガスの制御には、
高圧流体対応の高圧電磁弁が使用されている。図３は、
従来の高圧電磁弁を示した断面図である。本従来例の高
圧電磁弁は、パイロット式の電磁弁であり、駆動手段と
してのソレノイド部５１と流量制御を行う弁部６１とか
ら構成されている。ソレノイド部６１には、巻回された
コイル５２内に固定コア５３が配設され、その固定コア
５３の図面下方には同軸上にプランジャ５４が摺動可能
に嵌挿されている。固定コア５３とプランジャ５４との
間にはスプリング５５が縮設され、プランジャ５４が下
方の弁部６１側へ付勢されている。

【０００３】一方、弁部６１は、ボディ６２に入力ポー
ト６３と出力ポート６４、そしてその間を連通する弁孔
６５の上部開口に弁座６６が形成され、入力ポート６３
側の一次室６７と出力ポート６４側の二次室６８とが構
成されている。ソレノイド部５１から一次室６７内に延
設されプランジャ５４の下端面にはパイロット弁７１が
設けられ、その先端部にはパイロット弁７１を覆ったメ
イン弁７２が、緩嵌されたピン７３に係合されている。
また、メイン弁７２には、弁座６６に対して気密な状態
で当接すべくＯリング７４が環装され、またその軸心部
には図面の上下方向に貫らぬかれたパイロットポート７
５が穿設されている。そのパイロットポート７５の上部
開口にはパイロット弁７１が当接するパイロット弁座７
６（図４参照）が形成されている。

【０００４】そこで、このような構成からなる従来の高
圧電磁弁では、図３の閉弁状態からコイル５２が通電さ
れると、励磁された固定コア５３にプランジャ５４が吸
引さて上昇することでパイロットポート７５が開孔し、
一次室６７の高圧ガスが、先ずパイロットポート７５を
介して二次室６８へ流れる。従って、一次室６７の圧力
が下がったところでメイン弁７２が引き上げられて弁座
６６から離間され弁孔６５が開孔することとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
高圧電磁弁には、制御対象のなっている高圧流体特有の
問題点があった。即ち、前記従来例の場合、プランジャ
５４の下端面に設けられたパイロット弁７１は、弁ゴム
７１ａが接着されたり、図示するように弁ゴム金具７１
ｂ等によってカシメ固定されたりしたものであるが、そ
の弁ゴム７１ａが高圧ガスの流出による圧力の急激な低
下によって抜け落ちてしまうといったことがあった。具
体的には、例えば上記ガス自動車の場合、図３に示す閉
弁時の状態ではガスが圧縮された一次室６７内の圧力は
２００ｋｇｆ／ｃｍ² にも達する。これは、通常の流量
制御弁に使用される流体圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下
であることと比較すると非常に高い圧力のガスを扱って
いることが分かる。

【０００６】従って、このような一次室６７の高圧ガス
を先ずパイロットポート７５を開くことによって二次室
６８へ流出させて一次室側６７内の圧力低下を図り、次
いでメイン弁７２を弁座６６から離間させる。しかし、
図４の矢印で示すように一次室６７から二次室６８へ流
れる高圧ガスが、メイン弁７２の凹部７２ａに回り込ん
で細い流路のパイロットポート７５から勢い良く流出す
るため、弁ゴム７１ａ周辺の圧力が急激に低下される。
そのため、プランジャ５４と弁ゴム７１ａとの密閉され
た当接面に高い圧力がたまってしまい封入された状態と
なり、この状態で周辺圧力が急激に低下した場合、この
圧力で弁ゴム７１ａが押し出され弁ゴム金具７１ｂから
抜け落ちてしまうといったことが起こり得た。これは、
弁ゴム金具７１ｂの場合の他、プランジャ５４へ弁ゴム
７１ａを直接接着させる場合にも同様に起こり得ること
であった。

【０００７】そこで本発明は、かかる問題点を解消すべ
く、高圧流体による弁ゴムの抜け落ちを防止した高圧電
磁弁を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、コイルの巻回
されたコイルボビン内に固定コアが固設され、その固定
コアに対してコイルに生じる励磁力によって吸引される
プランジャが摺動可能に嵌挿されたソレノイドを駆動源
とし、前記プランジャの端面に弁ゴムが装着された弁体
が弁座に当接・離間することで弁を開閉するものであっ
て高圧流体の流量制御に使用される高圧電磁弁が、前記
プランジャに対し、前記弁ゴムが装着される装着面に一
方の開口を有する貫通孔が穿設されたものであることを
特徴とする。なお、ここで高圧流体とは、例示したガス
自動車のように２００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度のものに限ら
れず、前記課題で示した弁ゴムの抜け落ちが生じる圧力
の流体をいう。また、本発明は、前記プランジャ端面に
装着された前記弁ゴムが弁ゴム金具によって包まれたも
のであり、当該弁ゴム金具との間に隙間を設けて配設さ
れた高圧電磁弁であることが好ましい。

【０００９】このような構成からなる本発明の高圧電磁
弁では、開弁によって入力側の高圧流体が出力側へ勢い
良く流れ出すことによって、弁ゴムの周辺の圧力が急激
に低下することによってプランジャに装着された弁ゴム
と装着面との隙間に圧力がたまるが、その装着面に開口
した呼吸穴によって圧力が抜かれ、急激な圧力低下によ
るガス圧力膨張にて弁ゴムが抜け落ちることがなくなっ
た。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる高圧電磁弁
の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１
は、本実施の形態の高圧電磁弁を示した断面図である。
本実施の形態の高圧電磁弁１は、ガス自動車の燃料遮断
弁に使用されるものであり、運転席から開閉操作がで
き、またエンジンが停止したときは自動的に遮断する機
構となっているものである。なお、本実施の形態の高圧
電磁弁１は、前記従来例のものとほぼ同様な構成をなす
ものであるが、ここでは更に詳細に説明する。

【００１１】本実施の形態の高圧電磁弁１は、パイロッ
ト式の電磁弁であり、駆動手段としてのソレノイド部２
と流量制御を行う弁部３とから構成されている。ソレノ
イド部３には、円筒形状のコイルボビン１１にコイル１
２が巻回され、そのコイルボビン１１の円筒内には固定
コア１３が配設され、図面下方には円柱状のプランジャ
１４が同軸上に嵌挿されている。固定コア１３及びプラ
ンジャ１４とコイルボビン１１との間には非磁性材料か
らなるパイプ１５が配設され、固定コア１３外周に溶接
接続されている。プランジャ１４は、このパイプ１５内
に摺接するよう嵌挿されている。一方、固定コア１３
は、磁気枠１６から突出したネジ部１３ａにナット１７
が螺合されて固定されている。また、固定コア１３とプ
ランジャ１４との間にはスプリング１８が縮設され、プ
ランジャ１４が図面下方の弁部３側へ付勢されている。
コイル１２に接続された配線１９は、端子部２０から送
出され不図示の制御装置へ接続されている。そして、こ
のような各部材の組立後に端子部２０及び磁気枠１６内
へ樹脂からなる充填材が注入されソレノイド部２が構成
される。

【００１２】次に、弁部３は、ボディ２１に入力ポート
２２と出力ポート２３、そして両ポート間を連通する弁
孔２４及び、その上部開口に弁座２５が形成され、入力
ポート２２側の一次室２６と出力ポート２３側の二次室
２７とが構成されている。また、入力ポート２２側には
ガス内に混入している塵埃を取り除くフィルタ２８が装
填されている。ボディ２１は、形成された弁孔２４と同
軸上に雌ねじの切られた取付口２９が開設され、そこへ
パイプ１５と一体のカバー部材４４が螺合されている。
そして、パイプ１５内に嵌挿されたプランジャ１４はボ
ディ２１の一次室２６内にまで延設され、その端部に弁
体が形成されている。

【００１３】そして、ソレノイド部２から一次室２６内
に延設されプランジャ１４の下端部にはメイン弁３１が
係設され、そのメイン弁３１に対してパイロット３２が
形成されている。ここで、図２は、パイロット３２を示
した断面図である。メイン弁３１は、凹部３５内にプラ
ンジャ１４下端の縮径部を囲むよう配設され、その下端
部を径方向に穿設されたピン孔３３を貫いて緩嵌された
ピン３４に係合されている。そして、そのメイン弁３１
には、軸心部を貫いたパイロットポート３６が穿設さ
れ、凹部３５の底面に開口したパイロットポート３６の
開口部にパイロット弁座３７が形成されている。また、
メイン弁３１は、弁座２５に対して気密な状態で当接す
べくしＯリング３８が環装されている。

【００１４】一方、メイン弁３１の凹部３５へ嵌挿され
たプランジャ１４下端面には、パイロット弁を装着する
ための凹部３９が形成され、その底面に装着された弁ゴ
ム４０が弁ゴム金具４１によって包み込むようにして保
持されている。そして、特に本実施の形態の高圧電磁弁
１では、弁ゴム４０とそれを保持する弁ゴム金具４１と
の間にはわずかな隙間４２が設けられている。また、弁
ゴム４０が装着されたプランジャ１４凹部３９の底面に
は、プランジャ１４を径方向に貫いたピン孔３３に連通
した呼吸孔４３が穿設されている。従って、弁ゴム４０
の装着面は、呼吸孔４３からピン孔３３を介して一次室
２６に開放された状態で構成されている。

【００１５】そこで、このような構成をなす本実施の形
態の高圧電磁弁１は、図１に示した閉弁状態でコイル１
２への通電が行われると、コイル１２によって生じる磁
界により固定コア１３が励磁され、それにプランジャ１
４が吸引されて上昇する。この場合プランジャ１４は、
先ずピン孔３３に緩嵌されたピン３４によって生じたガ
タ分だけ引き上げられることとなる。即ち、開口面積の
小さいパイロットポート３６では、プランジャ１４に一
体の弁ゴム４０がパイロット弁座３７から離間される
が、開口面積の広い弁孔２４では、メイン弁３１が一次
室２６からの圧力によって弁座２５へ押しつけられて閉
弁されたままとなる。従って、これまで一次室２６に溜
められていた高圧ガスは、細い流路であるパイロットポ
ート３６から勢い良く二次室２７へ流れ出るため、メイ
ン弁３１の凹部３５内の圧力が急激に低下することとな
る。

【００１６】従来、このような圧力の急激な低下によっ
て、密閉状態にあった弁ゴム４０とプランジャ１４との
装着面に圧力がたまってしまい弁ゴム４０の抜け落ちが
生じていた。しかし、本実施の形態では、圧力が急激に
低下した場合でも弁ゴム４０の装着面が呼吸孔４３を介
して開放されているため、周囲の急激な圧力低下にあわ
せて装着面側の圧力も同様に低下され、圧力がたまって
しまうといったことはない。また、弁ゴム４０と弁ゴム
金具４１との隙間４２によって、弁ゴム４０周辺のガス
の流れが良くなり、圧力が封じ込まれないようになっ
た。そして、その後パイロットポート３６から流出した
ガスによって二次室２７側の圧力が高められ、一次室２
６との圧力差が小さくなり、プランジャ１４によって引
き上げられたメイン弁３１が弁座２５から離間される。

【００１７】よって、本実施の形態高圧電磁弁１によれ
ば、パイロットポート３６から流出する高圧ガスによっ
て、または上流側の急激な開放によって弁ゴム４０周辺
の圧力が急激に低下しても、弁ゴム４０の装着面が呼吸
孔４３を介して開放されているため、周囲の急激な圧力
低下にあわせて装着面側の圧力も同様に低下されること
で、圧力がたまってしまうといったことはなく、弁ゴム
４０が抜け落ちてしまうといった不都合が解消された。
また、弁ゴム４０と弁ゴム金具４１との隙間４２によっ
ても、弁ゴム４０周辺のガスの流れが良くなり、圧力が
封じ込まれないようになり、弁ゴム４０が抜け落ちてし
まうといった不都合が解消にされた。

【００１８】なお、本発明は、上記実施の形態のものに
限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で
様々な変更が可能である。例えば、前記実施の形態では
パイロット電磁弁を例に挙げて説明したが、これは通常
の電磁弁であっても良く、呼吸孔４３も弁ゴム４０の装
着面に開口を有するものであればプランジャ１４に対し
て軸心方向に穿設することに制限されない。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、コイルの巻回されたコイルボ
ビン内に固定コアが固設され、その固定コアに対してコ
イルに生じる励磁力によって吸引されるプランジャが摺
動可能に嵌挿されたソレノイドを駆動源とし、プランジ
ャの端面に弁ゴムが装着された弁体が弁座に当接・離間
することで弁を開閉する高圧流体の流量制御に使用され
るものであって、プランジャに対し、弁ゴムが装着され
る装着面に一方の開口を有する貫通孔が穿設したことに
より、高圧流体による弁ゴムの抜け落ちを防止した高圧
電磁弁を提供することが可能となった。また、本発明
は、プランジャ端面に装着された弁ゴムが弁ゴム金具に
よって包み込まれたものである場合、弁ゴムが弁ゴム金
具に隙間をもって装着することにより、弁ゴムの周囲に
も圧力が封じ込められないようにして高圧流体による弁
ゴムの抜け落ちを防止した高圧電磁弁を提供することが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる高圧電磁弁の一実施の形態のを
示した断面図である。

【図２】本実施の形態の高圧電磁弁におけるパイロット
弁を示した断面図である。

【図３】従来の高圧電磁弁を示した断面図である。

【図４】従来の高圧電磁弁におけるパイロット弁を示し
た断面図である。

【符号の説明】

１高圧電磁弁２ソレノイド部３弁部１１コイルボビン１２コイル１３固定コア１４プランジャ２１ボディ２２入力ポート２３出力ポート２４弁孔２５弁座２６一次室２７二次室３１メイン弁３２パイロット３６パイロットポート３７パイロット弁座４０弁ゴム４１弁ゴム金具４２隙間４３呼吸孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−60722（ＪＰ，Ａ) 特開平２−26381（ＪＰ，Ａ) 特開平７−201758（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−12213（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−110780（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−85670（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−90557（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 1/36 F16K 31/06 305

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルの巻回されたコイルボビン内に固
定コアが固設され、その固定コアに対してコイルに生じ
る励磁力によって吸引されるプランジャが摺動可能に嵌
挿されたソレノイドを駆動源とし、前記プランジャの端
面に弁ゴムが装着された弁体が弁座に当接・離間するこ
とで弁を開閉するものであって、高圧流体の流量制御に
使用される高圧電磁弁において、前記プランジャに対し、前記弁ゴムが装着される装着面
に一方の開口を有する貫通孔が穿設されたものであるこ
とを特徴とする高圧電磁弁。
【請求項２】請求項１に記載の高圧電磁弁において、前記プランジャ端面に装着された前記弁ゴムが弁ゴム金
具によって包まれたものであり、当該弁ゴム金具との間
に隙間を設けて配設されたことを特徴とする高圧電磁
弁。