JP3140699B2 - ゲート式電磁弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポート間の連通ま
たは遮断を行なう電磁弁に関し、さらに詳細には、液状
流体（一部固体も含む、以下同じ）の遮断を行なうゲー
ト式電磁弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポート間を通過する液状流体
の供給を行なうために、ゲート式電磁弁が使用されてい
る。そこで、このゲート式電磁弁について図５を参照し
て説明する。図５は、ゲート式電磁弁の断面図である。
図５に示すように、ゲート式電磁弁１００は上半分のソ
レノイド部１１０と下半分の弁部１２０により構成され
ている。ソレノイド部１１０には両端部にフランジを有
する中空円筒状のコイルボビンの胴部に導線が巻かれた
コイル１１１があり、コイルボビン孔内の図中上端に固
定鉄心１１２が挿入され固定されている。一方、コイル
ボビン孔内の図中下端には、プランジャチューブ１１７
を介して、摺動可能に嵌合されたプランジャ１１３が保
持されている。

【０００３】プランジャ１１３は円柱形状のもので、そ
の中心部にバネ穴１１４ａが搾設され、バネ穴１１４ａ
内にバネ１１４が縮設されている。よって、プランジャ
１１３はバネ１１４により、常に図中下方向に付勢され
ている。さらに、バネ穴１１４ａの下には、ポート間を
連通または遮断する弁体１２１の上部が嵌合するための
切り欠きが設けられている。また、このプランジャ１１
３の下端には、拡径部１１３ａが形成され、弁本体１０
３に形成されたプランジャ室１１５内に嵌装されてい
る。拡径部１１３ａには、弁体１２１とプランジャ１１
３とを連結するための連結ピン１２２を嵌入する貫通穴
１１６が搾設されている。

【０００４】一方、電磁弁１００の弁部１２０には、同
軸状に配設された入力ポート１０１と出力ポート１０２
と、プランジャ１１３の下端と弁体１２１とが収納され
る前記プランジャ室１１５と、が設けられている。弁体
１２１は板状のもので、入力ポート側の面は、弁体下方
へ向かって薄くなるようなテーパ形状になっている。ま
た、弁体１２１の上部に、前記連結ピン１２２が嵌合す
るピン穴１２１ａが形成されている。このピン穴１２１
ａは、連結ピン１２２の直径より約２mm大きい直径を有
する。よって、弁体１２１は上下左右方に対してガタを
持っている。

【０００５】また、上記弁体１２１のテーパ部に対応し
て入力ポート１０１の出口面もテーパ形状になってい
る。一方、出力ポート側は、弁体１２１及び出力ポート
１０２ともに垂直になっており、テーパ部を待たない。
すなわち、くさびを打ち込む原理で、弁体１２１が下動
することによって、弁体１２１は若干のガタを持ってい
るので出力ポート１０２側に付勢される。このとき、流
体が出力ポート１０２へ漏れ出ないように、出力ポート
１０２の入口面（弁体側）には、ゴム製のパッキン１０
４が設けられている。

【０００６】次に、上記構成を有するゲート式電磁弁１
００の動作について説明する。図５はコイル１１１に通
電されていない状態を示す。この状態においては、バネ
１１４の付勢力によって、プランジャ１１３及び弁体１
２１が下方に付勢されている。よって、上記説明のよう
に、弁体１２１が出力ポート側へ付勢され、パッキン１
０４に密着しているため、出力ポートへ流体は供給され
ない。すなわち、入力ポート１０１と出力ポート１０２
とは連通していない状態にある。

【０００７】ここで、コイル１１１に通電すると、固定
鉄心１１２の上下方向に磁界が発生し、固定鉄心１１２
とプランジャ１１３により磁気回路が形成され、固定鉄
心１１２は電磁石となりプランジャ１１３を吸引する。
この吸引力は、プランジャ１１３を下方へ付勢している
バネ１１４の付勢力よりも強いので、プランジャ１１３
の拡径部１１３ａがプランジャ室１１５上面に当接する
まで上方に移動する。プランジャ１１３の移動に伴い弁
体１２１も移動するので、入力ポート１０１と出力ポー
ト１０２とが連通する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポート
間の連通または遮断をする際、プランジャ１１３が摺動
するために、プランジャ１１３の拡径部１１３ａとプラ
ンジャ室１１５の側面との金属同士の接触による摩耗、
並びに拡径部１１３ａとプランジャ室１１５の上下面と
の衝突が生じ、金属粉等が発塵してしまうという問題、
及び耐久性に問題があった。この発塵は、特に微小粒子
が問題となる半導体製造設備等に使用する場合におい
て、非常に大きな問題であり、電磁弁からの発塵量を減
らす必要がある。また、この発塵は、内部漏れや可動鉄
心の摩耗促進等の原因にもなる。

【０００９】また、弁体１２１とプランジャ１１３とを
連結ピン１２２により連結しているために、プランジャ
１１３が摺動する際、弁体１２１に連結ピン１２２を支
点とするふれが生じ、弁体１２１頭部がプランジャ１１
３と一様に面全体で衝突しない。すなわち、弁体１２１
頭部の外側が集中して、プランジャ１１３に衝突するこ
とになり、弁体１２１の摩耗を早めることとなる。従っ
て、上記問題と同様に、発塵及び耐久性の問題があっ
た。

【００１０】さらに、弁体１２１と入力ポート１０１の
出口面も金属同士の接触であるから、電磁弁１００の作
動回数の増加に伴い摩耗によって、弁体１２１と入力ポ
ート１０１の出口面の平面精度が低下する。従って、ポ
ート間遮断時において、弁体１２１を出力ポート１０２
のパッキンに均一に密着させることができず、漏れが発
生するという問題があった。

【００１１】そこで、本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、金属同士の衝突及び接触
をなくして、発塵を防止し、耐久性を向上させ、さらに
ポート間遮断時の流体の漏れを防止することができるゲ
ート式電磁弁を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１の発明によれば、コイルボビンの胴部に
導線が巻かれてなるコイルと、コイルボビン孔に固定的
に設けられた固定鉄心と、コイル通電時に固定鉄心に発
生される電磁力により固定鉄心側に吸引されるプランジ
ャと、からなるソレノイド部と、同軸上に配設された入
力ポート及び出力ポートと、前記プランジャとピンによ
り連結され、前記入力ポートと出力ポートとを連通また
は遮断する板状の弁体と、からなる弁部と、を有するゲ
ート式電磁弁において、前記入力ポートの出口面にガイ
ド用パッキンを有することを特徴とする。

【００１３】入力ポートの出口面にガイド用パッキンを
有することより、ポート間を遮断する際に、弁体と入力
ポートの出口面が直接接触することがなくなり、弁体及
び入力ポートの出口面ともに摩耗せずに、平面精度を保
ち続ける。よって、弁体を出力ポートに設けられている
シール用パッキンに確実に密着させることができる。 従
って、ポート間遮断時の漏れを防止することができる。
ガイド用パッキンは、潤滑性のある低摩擦係数の樹脂で
成形することが望ましい。

【００１４】請求項２の発明によれば上記問題点を解決
するために、請求項１に記載するゲート式電磁弁におい
て、 前記プランジャと前記弁体との間に弁体ガイド部材
を有することを特徴とする。

【００１５】プランジャと弁体との間に弁体ガイド部材
を有することにより、プランジャが摺動する際に生じる
弁体の接続ピンを支点とするふれを、防止することがで
きる。さらに、弁体頭部とプランジャが直接衝突しなく
なる。従って、弁体の摩耗を防止することができ、その
結果として、金属粉等の発塵を防ぐことができ、耐久性
も向上する。弁体ガイド部材は、潤滑性のある低摩擦係
数の樹脂で成形することが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のゲート式電磁弁に
ついて、具体化した実施の形態を挙げ、図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるゲ
ート式電磁弁の断面図、図２は図１に示すＡ−Ａ断面の
矢視図、図３は可動部の分解斜視図、図４は可動部の断
面図を示している。

【００１７】ゲート式電磁弁１は、前記した従来のゲー
ト式電磁弁１００とほぼ同じ構造であるが大きさが異な
る。プランジャ径で比較すると、従来のものが約３cm、
本実施の形態のものが約１．５cmであり、本実施の形態
のゲート式電磁弁１はかなり小型化されたものである。

【００１８】それでは、図１及び図２に基づいてゲート
式電磁弁１の構造について説明していく。従来例と同様
に、ゲート式電磁弁１は上半分のソレノイド部１０と下
半分の弁部２０により構成されている。ソレノイド部１
０は、コイル１１、固定鉄心１２及びプランジャ１３か
ら構成されている。コイルボビン孔内の図中上端に固定
鉄心１１２が挿入され固定され、一方、下端には、プラ
ンジャ１３の上端部が、プランジャチューブ１７を介し
て、摺動可能に嵌合されている。

【００１９】また、プランジャ１３は、従来例と同様
に、バネ穴１４ａ、弁体２１の上部が嵌合するための切
り欠き、及び拡径部１３ａが形成されている。この拡径
部１３ａには、弁体２１とプランジャ１３とを連結する
ための連結ピン２２を嵌装する貫通穴１６が搾設されて
いる。さらに、拡径部１３ａの上面には、クッションリ
ング３が配設されている。

【００２０】一方、本発明の特徴部を有する弁部２０に
は、同軸状に配設された入力ポート３１と出力ポート３
２と、プランジャ１３の下端と弁体２１が収納される前
記プランジャ室１５と、が設けられている。そして、プ
ランジャ室１５にプランジャガイド２が嵌装されてい
る。

【００２１】弁体２１は板状のもので、入力ポート側の
面は、弁体下方へ向かって薄くなるようなテーパ形状を
なしている。また、弁体２１の上部に、前記連結ピン２
２が嵌入するピン穴２１ａが形成されている。このピン
穴２１ａは、連結ピン２２の直径より約２mm大きい直径
を有する。よって、弁体は上下左右方向に対してガタを
持っている。

【００２２】また、上記弁体２１のテーパ形状に対応し
て入力ポート３１の出口面もテーパ形状になっている。
そして、この入力ポート３１の出口部に、ガイド用パッ
キン５が配設されている。一方、出力ポート側は、弁体
２１及び出力ポート３２ともに垂直になっており、テー
パ部を待たない。また、出力ポート３２の入口面（弁体
側）には、ポート間遮断時に液状流体が漏れないよう
に、ゴム製のシール用パッキン３４が配設されている。

【００２３】ここで、ゲート式電磁弁１の可動部につい
て、図３を参照しながら説明していく。まず、プランジ
ャ１３の上半分の部分から説明する。プランジャ１３に
形成されているバネ穴１４ａには、バネ１４とバネガイ
ド１８が摺動可能に嵌装されている。また、プランジャ
１３の上端部には、樹脂製のウエアリング１９が係合さ
れている。このウエアリング１９は、プランジャ１３が
摺動する際に、シリンダチューブ１７と接触する部分で
あるから、潤滑性のある低摩擦係数の樹脂で成形して、
摺動抵抗を低減している。

【００２４】さらに、拡径部１３ａの上面には、クッシ
ョンリング３が配設されている。このクッションリング
３も、潤滑性のある低摩擦係数の樹脂で成形されてい
る。拡径部１３ａの上面にクッションリング３が配設さ
れているので、コイル１１通電時にプランジャ１３が上
方へ吸引された際に、拡径部１３ａとプランジャ室１５
上面とがクッションリング３を介して衝突する。従っ
て、金属同士の衝突がなくなり、金属粉等の発塵を防ぐ
ことができ、耐久性も向上し、衝突音を小さくすること
ができる。

【００２５】続いて、プランジャ１３の下半分の部分に
ついて説明する。プランジャ１３に形成された嵌合溝４
ａに弁体ガイド４が嵌合している。この弁体ガイド４
は、Ｈ形の形状をした樹脂製部材であり、Ｈ形の上部が
嵌合溝４ａに嵌合し、下部で弁体２１を保持している。
すなわち図４に示すように、弁体ガイド４は弁体２１の
両側から保持しているので、連結ピン２２を支点とする
弁体２１のふれを防止することができる。また、プラン
ジャ１３と弁体２１とが弁体ガイド４を介して連結され
ているので、コイル１１通電時にプランジャ１３が上方
へ吸引された際に、弁体２１頭部とプランジャ１３とが
弁体ガイド４を介して衝突する。従って、金属同士の衝
突がなくなり、金属粉等の発塵を防ぐことができ、耐久
性も向上し、衝突音を小さくすることができる。

【００２６】そして、プランジャ１３は、弁ガイド４と
弁体２１とが連結された状態で、プランジャガイド２に
摺動可能に嵌装されている。このプランジャガイド２
は、段差部を有する筒状のもので、潤滑性のある低摩擦
係数の樹脂で成形されている。プランジャガイド２の大
径部２ａにプランジャ１３が嵌装され、大径部２ａ内を
拡径部１３ａが摺動する。よって、プランジャ１３が摺
動するときに、金属同士が接触することがなくなる。さ
らに、プランジャガイド２は、潤滑性のある低摩擦係数
の樹脂で成形されているため、プランジャ１３の摺動時
に生じる摺動抵抗を低減できるので、プランジャ１３の
応答速度の向上も図ることができる。また、プランジャ
ガイド２の小径部２ｂには、入力ポート３１及び出力ポ
ート３２を避けるための円弧上の逃げ部が形成されてい
る。

【００２７】次に、上記構成を有するゲート式電磁弁１
の動作について説明する。図１はコイル１１に通電され
ていない状態を示す。この状態においては、バネ１４の
付勢力によって、プランジャ１３及び弁体２１が下方に
付勢されている。よって、前記説明のように、くさびを
打ち込む原理により、弁体２１が出口ポート側へ付勢さ
れ、シール用パッキン３４に密着しているため、出力ポ
ート３２へ流体は供給されない。すなわち、入力ポート
３１と出力ポート３２とは連通していない状態にある。
このとき、入力ポート３１の出口面にガイド用パッキン
５を配設しているので、従来例のようにテーパ部におい
て面で接触せずに線で接触するため、弁体２１をシール
用パッキン３４に対してより強く付勢することができ、
出力ポート３２への漏れを確実に防止することができ
る。

【００２８】コイル１１に通電すると、固定鉄心１２の
上下方向に磁界が発生し、固定鉄心１２とプランジャ１
３により磁気回路が形成され、固定鉄心１２は電磁石と
なりプランジャ１３を吸引する。この吸引力は、プラン
ジャ１３を下方へ付勢しているバネ１４の付勢力よりも
強いので、プランジャ１３の拡径部１３ａがプランジャ
室１５上面に当接するまで上方に移動する。このとき、
拡径部１３ａがクッションリング３を介してプランジャ
室１５上面に衝突する。また、拡径部１３ａはプランジ
ャガイド２の大径部２ａ内で摺動する。従って、金属同
士の衝突及び接触がなくなり、金属粉等の発塵を防ぐこ
とができ、耐久性も向上し、衝突音を小さくすることが
できる。そして、プランジャ１３の移動に伴い弁体２１
も移動するので、入力ポート３１と出力ポート３２とが
連通する。

【００２９】続いて、コイル１１への通電を解除する
と、固定鉄心１２の上下方向に生じていた磁界が消滅す
るから、プランジャ１３に対する吸引力もなくなる。よ
って、バネ１４の拡弾力によって、プランジャ１３及び
弁体２１が下方に移動する。このとき、拡径部１３ａが
プランジャガイド２を介してプランジャ室１５下面に衝
突する。また、拡径部１３ａはプランジャガイド２の大
径部２ａ内で摺動する。従って、金属同士の衝突及び接
触がなくなり、金属粉等の発塵を防ぐことができ、耐久
性も向上し、衝突音を小さくすることができる。さら
に、プランジャ１３の摺動抵抗が大幅に低減されている
ので応答速度が向上する。そして、プランジャ１３の移
動に伴い弁体２１も移動するので、入力ポート３１と出
力ポート３２とが遮断される。このとき、弁体２１は、
ガイド用パッキン５と接触しながら下方へ移動してい
く。従って、弁体２１と入力ポート３１の出口面とが直
接接触することがないので、弁体２１と入力ポート３１
の出口面ともに摩耗せずに、平面精度を保ち続ける。

【００３０】以上説明したように、本発明のゲート式電
磁弁１によれば、プランジャ１３の下端に形成された拡
径部１３ａの上面に樹脂製のクッションリング３と、拡
径部１３ａが摺動する部分に樹脂製のプランジャガイド
２と、プランジャ１３と弁体２１との間に樹脂製の弁体
ガイド４を有しているので、プランジャ１３が摺動する
際、金属同士での接触がなくなり、さらにプランジャ室
１５の上面及び下面とは直接衝突せず、各クッション部
材を介して衝突する。従って、金属粉等の発塵を防ぐこ
とができ、耐久性を向上させることが可能となった。

【００３１】さらに、プランジャ１３が摺動する際に生
じる弁体２１の接続ピン２２を支点とするふれを、防止
することができ、また、弁体２１頭部とプランジャ１３
が直接衝突しなくなる。従って、弁体２１の摩耗を防止
することができ、その結果として、金属粉等の発塵を防
ぐことができ、耐久性を向上させることが可能となっ
た。

【００３２】また、入力ポート３１の出口部に樹脂製の
ガイド用パッキン５を有しているので、ポート間を遮断
する際に、弁体２１と入力ポート３１の出口面が直接接
触することがなくなり、弁体２１及び入力ポート３１の
出口面ともに摩耗せずに、平面精度を保ち続ける。ま
た、テーパ部において面で接触せずに線で接触するた
め、弁体２１をシール用パッキン３４に対してより強く
付勢することができ、出力ポート３２への漏れを確実に
防止することができるようになった。

【００３３】以上本発明の実施の形態について説明した
が、本発明は上記実施の形態に限ることなく、色々な応
用が可能である。例えば本実施の形態では、クッション
リングをプランジャ側に設けたが、プランジャ室側に設
けることも可能である。また、本発明の適用は、ゲート
式電磁弁のみならず、一般的な電磁弁にも適用すること
ができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明のゲート式電磁弁によれば、コイ
ルボビンの胴部に導線が巻かれてなるコイルと、コイル
ボビン孔に固定的に設けられた固定鉄心と、コイル通電
時に固定鉄心に発生される電磁力により固定鉄心側に吸
引されるプランジャと、からなるソレノイド部と、同軸
上に配設された入力ポート及び出力ポートと、前記プラ
ンジャとピンにより連結され、前記入力ポートと出力ポ
ートとを連通または遮断する板状の弁体と、からなる弁
部と、を有するゲート式電磁弁において、前記入力ポー
トの出口部にガイド用パッキンを有することにより、ポ
ート間を遮断する際に、弁体と入力ポートの出口面が直
接接触することがなくなり、弁体及び入力ポートの出口
面ともに摩耗せずに、平面精度を保ち続ける。また、テ
ーパ部において面で接触せずに線で接触するため、弁体
をシール用パッキンに対してより強く付勢することがで
き、出力ポートへの漏れを確実に防止することができる
ようになった。

【００３５】また、前記プランジャと前記弁体との間に
弁体ガイド部材を有することにより、プランジャが摺動
する際に生じる弁体の接続ピンを支点とするふれを、防
止することができる。さらに、弁体頭部とプランジャが
直接衝突しなくなる。従って、弁体の摩耗を防止するこ
とができ、その結果として、金属粉等の発塵を防ぐこと
ができ、耐久性を向上させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るゲート式電磁弁の
断面図である。

【図２】図１に示すＡ−Ａ断面の矢視図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るゲート式電磁弁の
可動部の分解斜視図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係るゲート式電磁弁の
可動部の断面図である。

【図５】従来のゲート式電磁弁の断面図である。

【符号の説明】

１ ゲート式電磁弁 ２ プランジャガイド ３ クッションリング ４ 弁体ガイド ５ ガイド用パッキン ６ 弁本体 １０ ソレノイド部 １３ プランジャ １５ プランジャ室 １９ ウエアリング ２０ 弁部 ２１ 弁体 ３１ 入力ポート ３２ 出力ポート ３４ シール用パッキン

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルボビンの胴部に導線が巻かれてな
   るコイルと、コイルボビン孔に固定的に設けられた固定
   鉄心と、コイル通電時に固定鉄心に発生される電磁力に
   より固定鉄心側に吸引されるプランジャと、からなるソ
   レノイド部と、同軸上に配設された入力ポート及び出力
   ポートと、前記プランジャとピンにより連結され、前記
   入力ポートと出力ポートとを連通または遮断する板状の
   弁体と、からなる弁部と、を有するゲート式電磁弁にお
   いて、前記入力ポートの出口面にガイド用パッキンを有するこ
   とを特徴とするゲート式電磁弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するゲート式電磁弁にお
   いて、 前記プランジャと前記弁体との間に弁体ガイド部材を有
   することを特徴とするゲート式電磁弁。