JP5898602B2 - 電磁弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、励磁コイルによって吸引される被吸引部及びそれに結合する弁体を、励磁コイルの吸引方向にスムースに移動させることができる電磁弁装置に関する。

従来の電磁弁装置の一例として、図７に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。この図７に示す電磁弁装置１は、高圧ガスが充填されているタンク２の開口部２a内に装着され、この電磁弁装置１が備えているパイロット弁機構３及び主弁機構４を開方向に作動させることによって、タンク２内の高圧ガスをこの電磁弁装置１に形成されている流入ポート５、通路６、隙間７、パイロット弁孔８、主弁孔９、及び流出ポート１０に通して出力することができるようになっている。

図７に示す電磁弁装置１は、励磁コイル１１と、固定磁極部１２と、被吸引部１３と、可動鉄心１４とを備えている。励磁コイル１１は、電流が印加されると磁力線を生成することができるものである。固定磁極部１２は、その磁力線によって磁極が生成されるものであり、励磁コイル１１の内側に設けられている内側固定磁極部１２ａと、励磁コイル１１の一方の環状端部に対向して配置されている端部側固定磁極部１２ｂとを有している。

そして、被吸引部１３は、磁性体製であり、励磁コイル１１の円環状の端部に、端部側固定磁極部１２ｂを間に介して対向することができる大きさのフランジ状に形成され、固定磁極部１２に吸引されてその方向に移動可能に設けられている。可動鉄心１４は、この被吸引部１３の励磁コイル１１に向き合う面とは反対側の面に結合し、所定の弁体孔１５内に収容されてその弁体孔１５の中心線Ｌ１方向に被吸引部１３を伴って摺動自在に設けられている。

そして、この可動鉄心１４の先端部には、パイロット弁機構３が設けられ、このパイロット弁機構３の下流側には主弁機構４が設けられている。

図７は、励磁コイル１１に電流が印加されていない状態であり、パイロット弁機構３及び主弁機構４は、閉弁状態である。今、励磁コイル１１に電流を印加すると、フランジ状の被吸引部１３が固定磁極部１２に吸引されて、この被吸引部１３に伴ってパイロット弁体１６が当該吸引方向（開弁方向）に移動して、主弁体１７に形成されたパイロット弁孔８が開く。そして、パイロット弁体１６が当該吸引方向（開弁方向）に更に移動すると、このパイロット弁体１６に連結ピン１８を介して連結する主弁体１７が当該吸引方向（開弁方向）に移動して、シート部材１９に形成された主弁孔９が開く。これによって、高圧タンク２内の高圧ガスをこの電磁弁装置１に形成されている流入ポート５、通路６、隙間７、パイロット弁孔８、主弁孔９、及び流出ポート１０に通して出力することができる。

特開２００５−１４０１９５号公報

この図７に示す従来の電磁弁装置１では、励磁コイル１１が大きな吸引力で被吸引部１３を吸引することができるように、被吸引部１３、及びこの被吸引部１３を吸引するための端部側固定磁極部１２ｂのそれぞれの外径を大きく形成してある。これによって、固定磁極部１２が被吸引部１３を吸引することができる面積を広くすることができるので、大きな吸引力を得ることができ、パイロット弁体１６及び主弁体１７を確実に吸引方向に移動させて、それぞれの弁体を開弁方向に移動させることができると考えられる。

しかし、この電磁弁装置１では、フランジ状の被吸引部１３の一方の面に結合するパイロット弁体１６が、弁体孔１５内に収容されて、被吸引部１３をその移動方向の一方の側（片側）で支持する構成となっているので、被吸引部１３、パイロット弁体１６、及び主弁体１７を、励磁コイル１１の吸引方向にスムースに、しかも確実に移動させることができないことがある。

このように、被吸引部１３、パイロット弁体１６、及び主弁体１７をスムースに吸引方向に移動させることができないことがあるのは、この移動の原動力となる吸引力が、パイロット弁体１６の端部の位置に設けられている被吸引部１３に働くようになっているからである。

つまり、フランジ状の被吸引部１３の円形状の被吸引部分に働く励磁コイル１１（固定磁極部１２）の吸引力に偏りやばらつきがあると、被吸引部１３、パイロット弁体１６、及び主弁体１７の中心線Ｌ２が、弁体孔１５の中心線Ｌ１に対して傾斜する方向のモーメントが被吸引部１３に働き、これによって、パイロット弁体１６の被吸引部１３と結合する結合部分１６ａが弁体孔１５の角部に圧接し、更に、パイロット弁体１６や主弁体１７の先端部が弁体孔１５の内周面に圧接することがある。そして、パイロット弁体１６の先端部から被吸引部１３までの長さが、パイロット弁体１６の先端部から上記結合部分１６ａまでの長さよりも大きいので、被吸引部１３に働く吸引力の偏りによって働く力よりも大きい力が、上記結合部分１６ａが弁体孔１５の角部に圧接する力として働く。その結果、その圧接する部分の摩擦抵抗が大きくなり、被吸引部１３、パイロット弁体１６、及び主弁体１７を、励磁コイル１１の吸引方向にスムースに移動させることができないことがある。従って、電磁弁装置１の作動に対する信頼性の向上が求められている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、被吸引部及びそれに結合する弁体を励磁コイルの吸引方向にスムースに移動させることができるようにして、弁体の作動に対する信頼性の向上を図ることができる電磁弁装置を提供することを目的としている。

本発明に係る電磁弁装置は、励磁コイルと、前記励磁コイルによって磁極が生成される固定磁極部と、前記励磁コイルの環状の端部を覆うことができる大きさのフランジ状に形成され、前記固定磁極部に吸引される磁性体製の被吸引部と、この被吸引部の前記励磁コイルに向き合う面とは反対側の面に結合し、所定の弁体孔内に収容されてその弁体孔の中心方向に前記被吸引部を伴って摺動自在な弁体とを備える電磁弁装置において、前記励磁コイルの内側に設けられているガイド支持孔と、前記被吸引部の前記励磁コイルに向き合う面に結合し、前記ガイド支持孔内に収容されてそのガイド支持孔の中心方向に摺動自在なガイド部とを備えることを特徴とするものである。

この発明に係る電磁弁装置によると、磁性体製の被吸引部が励磁コイルの環状の端部に対向することができる大きさのフランジ状に形成されているので、励磁コイルの環状の端部に生成される磁極に吸引される被吸引部の被吸引部分が、広い面積となるように設定することができる。これによって、励磁コイルは、より小さなサイズのコイルで必要な力を発生することができ、弁体が結合する被吸引部を吸引方向に移動させることができる。つまり、電磁弁装置自体の大きさを小型化することができる。

そして、フランジ状の被吸引部の一方の面に結合する弁体が、弁体孔内にその中心方向に摺動自在に収容されていると共に、この被吸引部の他方の面に結合するガイド部が、ガイド支持孔内にその中心方向に摺動自在に収容されているので、被吸引部は、移動方向の前後両側から支持される構成となっている。これによって、被吸引部、弁体、及びガイド部は、励磁コイルの吸引方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することができる。

このように、被吸引部、弁体、及びガイド部が極めてスムースに吸引方向に移動することができるのは、この移動の原動力となる吸引力が、弁体とガイド部との間の位置に設けられている被吸引部に働くようになっているからである。

つまり、フランジ状の被吸引部に働く励磁コイル（固定磁極部）の吸引力に偏りやばらつきがあると、被吸引部、弁体、及びガイド部の中心線が、弁体孔及びガイド支持孔の中心線に対して傾斜する方向のモーメントが被吸引部に働き、これによって、弁体の先端部が弁体孔の内周面に当接し、更に、ガイド部の先端部がガイド支持孔の内周面に当接することがある。

しかし、弁体の先端部からガイド部の先端部までの長さを、弁体の先端部から被吸引部までの長さよりも大きくすることができるので、被吸引部に働く吸引力の偏りによって働く力より、弁体及びガイド部の各先端部が弁体孔及びガイド支持孔の各内周面に当接する力を小さくすることができる。その結果、その当接する部分の摩擦抵抗を小さくすることができるので、被吸引部、弁体、及びガイド部は、励磁コイルの吸引方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することができる。

この発明に係る電磁弁装置において、前記固定磁極部は、前記励磁コイルの環状の端部に対向して設けられた端部側固定磁極部と、前記励磁コイルの内側に設けられた内側固定磁極部とを有し、前記ガイド部は、非磁性体製であり、前記端部側固定磁極部と前記内側固定磁極部との間に非磁性体製の磁力線遮断部を設け、前記磁力線遮断部は、前記励磁コイルで生成された磁力線が、前記端部側固定磁極部、前記被吸引部、及び前記内側固定磁極部を通るように配置されているものとするとよい。

このようにすると、励磁コイルで生成された磁力線が、端部側固定磁極部、被吸引部、及び内側固定磁極部を通るので、端部側固定磁極部及び内側固定磁極部によって被吸引部を確実に吸引することができる。

この発明に係る電磁弁装置において、前記固定磁極部は、前記励磁コイルの環状の端部に対向して設けられた端部側固定磁極部と、前記励磁コイルの内側に設けられた内側固定磁極部とを有し、前記ガイド部は、磁性体製であり、前記端部側固定磁極部と前記内側固定磁極部との間に非磁性体製の磁力線遮断部を設け、前記磁力線遮断部は、前記励磁コイルで生成された磁力線が、前記端部側固定磁極部、前記被吸引部、前記ガイド部、及び前記内側固定磁極部を通るように配置されているものとするとよい。

このようにすると、励磁コイルで生成された磁力線が、端部側固定磁極部を通り、この端部側固定磁極部から放出される磁力線が確実に被吸引部に向かうようにすることができる。そして、被吸引部から放出される磁力線は、ガイド部及び内側固定磁極部を通って戻るので、端部側固定磁極部によって被吸引部を確実に吸引することができる。

この発明に係る電磁弁装置において、前記固定磁極部は、前記励磁コイルの外側に設けられた外側固定磁極部と、前記励磁コイルの内側に設けられた内側固定磁極部とを有し、前記励磁コイルの環状の端部において、前記外側固定磁極部と前記内側固定磁極部との間には磁力線遮断空間が設けられ、前記ガイド部は、非磁性体製であり、前記磁力線遮断空間は、前記励磁コイルで生成された磁力線が、前記外側固定磁極部、前記被吸引部、及び前記内側固定磁極部を通るように配置されているものとするとよい。

このようにすると、励磁コイルで生成された磁力線が、外側固定磁極部から放出される磁力線が確実に被吸引部に向かうようにすることができる。そして、被吸引部から放出される磁力線は、内側固定磁極部を通って戻るので、外側固定磁極部及び内側固定磁極部によって被吸引部を確実に吸引することができる。

この発明に係る電磁弁装置において、前記励磁コイルが前記被吸引部を吸引する吸引方向と逆の引離し方向に前記被吸引部を付勢するためのばね部材を備えるものとするとよい。

このようにすると、励磁コイルによる吸引力が解除されたときに、被吸引部、弁体、及びガイド部は、励磁コイルによって吸引されて移動するときと同様の原理で、ばね部材によって吸引方向と逆の引離し方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することができる。

この発明に係る電磁弁装置は、高圧ガスが充填されるタンクの開口部内に装着されるものとするとよい。

この発明に係る電磁弁装置によると、励磁コイルは、弁体が結合するフランジ状の被吸引部を大きな力で吸引して確実に吸引方向に移動させることができるので、必要とする吸引力を確保しつつ電磁弁装置の小径化を図ることができる。そして、弁体が結合するフランジ状の被吸引部は、励磁コイルの大きな吸引力で吸引されても、その吸引方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することが可能である。

よって、電磁弁装置を小径化することができ、これによって、この電磁弁装置が装着されるタンクの開口部の内径を小さくすることができる。その結果、当該開口部の剛性を高めることができるし、タンクの製造コストの低減を図ることができる。更に、これによって、タンクの耐圧性能の向上を低コストで実現することができ、より高圧のガスをタンクに充填することができる。

この発明に係る電磁弁装置によると、被吸引部、弁体、及びガイド部は、励磁コイルの吸引方向に極めてスムースに確実に移動することができるので、この電磁弁装置の弁体の作動に対する信頼性の向上を図ることができる。

また、励磁コイルの吸引力を受けるフランジ状の被吸引部が、その両側の各面に設けた弁体及びガイド部によって支持される構成としたことによって、この被吸引部、弁体、及びガイド部の剛性を高くすることができる。しかも、被吸引部、弁体、及びガイド部が、励磁コイルの吸引方向に極めてスムースに移動することができる構成としたことによって、この被吸引部、弁体、及びガイド部が摩耗したり損傷することを抑制することができる。これによって、この電磁弁装置の長寿命化を図ることができる。

この発明の第１実施形態に係る電磁弁装置を示す断面図である。 同発明の第２実施形態に係る電磁弁装置を示す断面図である。 同発明の第３実施形態に係る電磁弁装置を示す断面図である。 同発明の第４実施形態に係る電磁弁装置を示す断面図である。 同発明の第５実施形態に係る電磁弁装置を示す断面図である。 同発明の第６実施形態に係る電磁弁装置を示す断面図である。 従来の電磁弁装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明に係る電磁弁装置の第１実施形態を、図１を参照して説明する。この電磁弁装置２１は、例えば高圧ガスが充填されているタンク２の開口部２ａ内に装着され、この電磁弁装置２１が備えているパイロット弁機構２２（第１弁機構）及び主弁機構２３（第２弁機構）を開閉動作させることによって、タンク２内の高圧ガスをこの電磁弁装置２１に設けられている流出ポート２４から出力したり、その出力を停止させたりすることができるものである。

また、この電磁弁装置２１が装着された高圧タンク２は、例えば３５〜７０ＭＰａ、又はそれ以上の高圧の燃料ガスを貯蔵することができるようになっており、電磁弁装置２１は、高圧タンク２に貯蔵されている燃料ガスを燃料ガス消費器に出力（供給）できるようになっている。この燃料ガス消費器は、圧縮天然ガス自動車、水素ガス自動車、及び燃料電池車等のエンジンや燃料電池スタックである。

図１に示す電磁弁装置２１は、励磁コイル２５と、この励磁コイル２５によって磁極が生成される固定磁極部２６と、この固定磁極部２６に吸引される磁性体製の被吸引部２７と、被吸引部２７によって開閉動作されるパイロット弁機構２２及び主弁機構２３と、被吸引部２７に設けられている非磁性体製のガイド部２８とを備えている。これら被吸引部２７、ガイド部２８、パイロット弁機構２２が備えているパイロット弁体２９、及びこのパイロット弁体２９に連結する主弁体３０は、ガイド支持孔３１及び弁体孔３２に沿って摺動自在に設けられている。これらガイド支持孔３１及び弁体孔３２は、中心線Ｌ３上に形成されている。

図１に示す励磁コイル２５は、円筒状に形成されており、ボビン３３の外周面に設けられている。この励磁コイル２５は、制御部に電気的に接続されている。そして、このボビン３３及び励磁コイル２５は、コイルケース３４内に収納されている。

このコイルケース３４は、磁性体製であって、カップ状に形成されたものであり、略円筒形の外周壁部３４ａと、この外周壁部３４ａの図１に示す上端部に形成された円環状の底部３４ｂとを有している。そして、この外周壁部３４ａと底部３４ｂとによって形成されたコイル収納空間にボビン３３及び励磁コイル２５が装着されている。

なお、この実施形態のコイルケース３４、固定磁極部２６、被吸引部２７は磁性体製であり、磁性体製の部分は、斜線で表してある。そして、ガイド部２８、パイロット弁体２９、磁力線遮断部３５、ハウジング３６は、非磁性体製であり、非磁性体製の部分は、網掛けして表してある。

固定磁極部２６は、磁性体製であり、励磁コイル２５に設けられ、この励磁コイル２５によって磁極が生成されるものである。そして、この固定磁極部２６は、端部側固定磁極部２６ａと、この端部側固定磁極部２６ａに磁力線遮断部３５を介して結合する内側固定磁極部２６ｂとを有している。

この端部側固定磁極部２６ａは、図１に示すように、その直径がコイルケース３４の外周壁部３４ａの外径と同一であり円環状に形成されている。そして、この円環状の端部側固定磁極部２６ａと、励磁コイル２５の円環状の下端部との間に、ボビン３３に形成された鍔部３３ａが密着して配置されている。そして、この円環状の端部側固定磁極部２６ａの内周面には、円環状の磁力線遮断部３５が設けられている。

内側固定磁極部２６ｂは、その周壁部が略円筒形のカップ状に形成され、ボビン３３の内孔の内周面に密着した状態で設けられている。そして、図１に示すように、内側固定磁極部２６ｂの下端部外周面が、円環状の磁力線遮断部３５を間に介して端部側固定磁極部２６ａの内周面と連結している。そして、内側固定磁極部２６ｂの上端部外周面が、コイルケース３４の底部３４ｂの内周面に密着している。

被吸引部２７は、磁性体製であり、固定磁極部２６に吸引されるものであり、その直径がコイルケース３４の外周壁部３４ａの外径よりも少し小さいフランジ状（例えば円板状）に形成されている。この被吸引部２７は、励磁コイル２５の円環状の端部に対して、端部側固定磁極部２６ａを間に介して対向する位置及び大きさに形成されている。

磁力線遮断部３５は、非磁性体製であり、磁力線３７が通ることを遮断するためのものである。この磁力線遮断部３５によると、図１に示すように、端部側固定磁極部２６ａから放出された磁力線３７が、被吸引部２７を通って内側固定磁極部２６ｂに戻るようにすることができる。

よって、図１に示すように、内側固定磁極部２６ｂ、コイルケース３４、端部側固定磁極部２６ａ、及び被吸引部２７は、励磁コイル２５が生成する磁力線３７の磁気経路３８を形成している。従って、励磁コイル２５に電流を印加すると、端部側固定磁極部２６ａ及び内側固定磁極部２６ｂに磁極が形成されて、この磁極によって被吸引部２７を吸引することができ、その吸引力によって被吸引部２７は、吸引方向に移動する。そして、励磁コイル２５に電流が印加されていない状態となると、端部側固定磁極部２６ａ及び内側固定磁極部２６ｂの磁極が消滅し、被吸引部２７は、後述するばね部材３９によって固定磁極部２６から引き離される方向に付勢されてその方向に移動する。

そして、この被吸引部２７は、上記のように、励磁コイル２５によって吸引される方向、及びばね部材３９によって固定磁極部２６から引き離される方向に付勢されて進退移動することができるように、所定の大きさの被吸引部収容空間４０に配置されている。

次に、図１を参照して、本発明の特徴とするガイド部２８及びガイド支持孔３１を説明する。このガイド部２８は、非磁性体製の棒状（例えば円柱状）に形成されたものであり、被吸引部２７の励磁コイル２５に向かう側の第１面２７ａにその基端部が結合している。そして、このガイド部２８は、ガイド支持孔３１内に収容されてそのガイド支持孔３１の中心線Ｌ３方向に摺動自在に設けられている。また、ガイド部２８を非磁性体製としたのは、図１に示すように、端部側固定磁極部２６ａから放出された磁力線３７が、効率よく被吸引部２７を通って内側固定磁極部２６ｂに戻ることができ、ガイド部２８を通らないようにするためであり、これによって、漏れ磁束が小さくなり大きな吸引力を生成することができる。

ガイド支持孔３１は、内側固定磁極部２６ｂの略中心位置にその中心線Ｌ３方向に設けられ、その内周面には、略円筒形のガイド部材４１が装着されている。よって、ガイド部２８は、このガイド部材４１の内面に沿って摺動できる大きさ及び形状に形成されている。

また、ガイド支持孔３１の開口部には、拡径孔が形成され、この拡径孔には、ばね部材３９が装着され、そして、このばね部材３９の内側にガイド部２８が挿入されている。ばね部材３９の一端部は、拡径孔の一方に形成された段部４２に当接し、ばね部材３９の他端部は、被吸引部２７の励磁コイル２５に向かう側の第１面２７ａに当接している。このばね部材３９は、被吸引部２７を励磁コイル２５による吸引方向と逆の方向に付勢してその方向に移動させるためのものである。

次に、図１を参照して、被吸引部２７によって開閉動作されるパイロット弁機構２２及び主弁機構２３について説明する。このパイロット弁機構２２は、パイロット弁体２９、パイロット弁座４３、及びパイロット弁孔４４を有している。そして、主弁機構２３は、主弁体３０、主弁座４５、及び主弁孔４６を有している。

このパイロット弁機構２２及び主弁機構２３は、この電磁弁装置２１を構成するハウジング３６に設けられている。ハウジング３６は、非磁性体製のバルブブロックの一部であり、流入ポート４７と流出ポート２４とが形成されている。流入ポート４７は、高圧タンク２内に繋がり、また流出ポート２４は、例えば図示しない外部接続ポートに繋がっている。また、これら２つのポート４７、２４は、流入通路４８及び流出通路４９を介して弁体孔３２に夫々繋がっている。この弁体孔３２は、ハウジング３６に中心線Ｌ３上に形成されている。

弁体孔３２は、断面円形状に形成されており、この弁体孔３２の底部には、この弁体孔３２と連通する上記主弁孔４６が形成されている。この主弁孔４６の弁体孔３２側の開口縁部には、主弁座４５が形成されており、この主弁座４５に対向するように主弁体３０が配置されている。この主弁体３０は、弁体孔３２に挿入されている。

ただし、弁体孔３２の内周面には、略円筒形のガイド部材５０が装着されている。よって、主弁体３０及びパイロット弁体２９は、このガイド部材５０の内面に沿って摺動できる大きさ及び形状に形成されている。

主弁体３０は、大略有底円筒状に形成されており、その底部を主弁座４５に着座させて主弁孔４６を閉じることができる閉位置と、主弁座４５から離れて主弁孔４６を開く開位置との間で中心線Ｌ３の方向に移動可能に弁体孔３２に挿入されている。また、主弁体３０は、その底部側の下部外周部がその上側の上部外周部より小径になっており、その下部外周部と弁体孔３２を形成する内周面との間には、円環状の弁空間５１が形成されている。この弁空間５１は、流入通路４８と繋がっており、また主弁体３０が開位置側に移動すると、主弁座４５と主弁体３０の底部との間の隙間を介してこの弁空間５１が主弁孔４６と繋がるようになっている。このように、主弁体３０が開方向に移動すると、流入ポート４７、流入通路４８、弁空間５１、主弁孔４６、流出通路４９、及び流出ポート２４が繋がり、高圧タンク２内の高圧ガスが流出ポート２４から出力される。

また、主弁体３０の基端側部分（図１の上側部分）の上部外周部には、主弁体３０の中心線Ｌ４の方向に延在する溝（図示せず）が形成されており、この溝によって弁空間５１が主弁体３０に形成されている内孔５２に繋がっている。更に、主弁体３０には、この主弁体３０を上下に貫通するように中心線Ｌ４上にパイロット弁孔４４が形成されており、このパイロット弁孔４４は、主弁体３０が閉位置に位置する状態であっても、パイロット弁体２９を開位置側に移動させることによって、主弁体３０の内孔５２がこのパイロット弁孔４４を介して主弁孔４６に接続するようになっている。そして、この主弁体３０の内孔５２には、パイロット弁体２９の先端側部分が中心線Ｌ４の方向に相対移動可能に挿入されている。

パイロット弁体２９は、非磁性体製であり、その外周面が大略円筒状に形成されており、その先端に底部が形成されている。底部は、パイロット弁孔４４の上側開口部を形成するパイロット弁座４３に着座してパイロット弁孔４４を閉じることができるようになっている。また、パイロット弁体２９の先端部には、その半径方向に延在する貫通孔が形成されており、この貫通孔には、連結ピン５３が挿通されている。連結ピン５３は、パイロット弁体２９の半径方向に延在しており、その両端部が主弁体３０の貫通孔に嵌合されて固定されている。これにより、主弁体３０とパイロット弁体２９とは、互いに連結ピン５３によって連結されている。

また、連結ピン５３は、パイロット弁体２９の貫通孔よりも小径に形成されており、この連結ピン５３の外面とその貫通孔の内面との間の隙間分だけ、パイロット弁体２９は、主弁体３０に対して中心線Ｌ３の方向に相対的に移動することができるようになっている。

これにより、パイロット弁体２９及び主弁体３０の両方が閉じた状態から、パイロット弁体２９が主弁体３０に対して上側に上記隙間分だけ相対的に開弁方向に移動させると、パイロット弁体２９の底部がパイロット弁座４３から離脱してパイロット弁孔４４が開くようになっている。そして、パイロット弁体２９を更に開弁方向に移動させると、主弁体３０の底部が主弁座４５から離脱して主弁孔４６が開くようになっている。このようにして、高圧タンク２内の高圧ガスを流出ポート２４から出力することができる。

更に、このパイロット弁体２９の上側基端部は、被吸引部２７の励磁コイル２５に面していない反対側の第２面２７ｂに結合している。

次に、上記のように構成された電磁弁装置２１の作用を説明する。この電磁弁装置２１の励磁コイル２５に電流を印加すると、図１に示す被吸引部２７がばね部材３９の付勢力に抗して固定磁極部２６に吸引され、この吸引力によって被吸引部２７が固定磁極部２６側に移動する。

この際、主弁体３０の内孔５２の内圧が主弁孔４６の内圧よりも高く、主弁体３０は、内孔５２の圧力により主弁座４５に押し付けられているため、被吸引部２７と結合するパイロット弁体２９だけが固定磁極部２６側へと移動する。このように移動することで、パイロット弁体２９の底部がパイロット弁座４３から引き離されパイロット弁孔４４が開く。これにより、弁空間５１、主弁体３０の外周部の溝、主弁体３０の内孔５２、及びパイロット弁孔４４を介して、流入通路４８と主弁孔４６とが互いに繋がり、主弁孔４６に高圧タンク２からの高圧ガスが導かれて主弁孔４６の内圧が上昇する。

そして、パイロット弁体２９が被吸引部２７に伴って固定磁極部２６側に更に移動すると、パイロット弁体２９が連結ピン５３に当接し、パイロット弁体２９は、連結ピン５３を介して主弁体３０を開位置方向へと引っ張ることができる。この際、主弁孔４６の内圧が上昇しているため、その分だけ比較的小さい引っ張り力（吸引力）により主弁体３０を吸引方向（開弁方向）に移動させることができる。これによって、主弁体３０が主弁座４５から引き離されて主弁孔４６が開かれ、流入ポート４７を介して高圧タンク２から導かれている高圧ガスを、流入通路４８、弁空間５１、及び主弁孔４６に通して流出ポート２４から流出させることができる。

次に、励磁コイル２５に印加する電流を止めると、被吸引部２７及びパイロット弁体２９は、ばね部材３９に付勢されて、下方向（閉位置方向）に移動し、それに伴って主弁体３０が閉位置方向に移動する。これによって、主弁体３０が主弁座４５に着座し、またパイロット弁体２９がパイロット弁座４３に着座して、主弁孔４６及びパイロット弁孔４４が閉じられる。このようにして、高圧タンク２内の高圧ガスが流出ポート２４から流出することを停止させることができる。

また、この図１に示す電磁弁装置２１によると、磁性体製の被吸引部２７が励磁コイル２５の円環状の端部を覆うことができる大きさのフランジ状に形成されているので、固定磁極部２６に吸引される被吸引部２７の円形状の被吸引部分が、広い面積となるように設定することができる。これによって、励磁コイル２５は、より小さなサイズのコイルで必要な力を発生することができ、パイロット弁体２９が結合する被吸引部２７を吸引方向に移動させることができる。つまり、電磁弁装置自体の大きさを小型化することができる。

そして、フランジ状の被吸引部２７の一方の第２面２７ｂに結合するパイロット弁体２９が、弁体孔３２内にその中心線Ｌ３方向に摺動自在に収容されていると共に、この被吸引部２７の他方の第１面２７ａに結合するガイド部２８が、ガイド支持孔３１内にその中心線Ｌ３方向に摺動自在に収容されているので、被吸引部２７は、移動方向（中心線Ｌ３の方向）の前後両側から支持される構成となっている。これによって、被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８は、励磁コイル２５の吸引方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することができる。

このように、被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８が極めてスムースに吸引方向に移動することができるのは、この移動の原動力となる吸引力が、パイロット弁体２９とガイド部２８との間の位置に設けられている被吸引部２７に働くようになっているからである。

つまり、フランジ状の被吸引部２７の円形状の被吸引部分に働く吸引力に偏りやばらつきがあると、被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８の中心線Ｌ４が、弁体孔３２及びガイド支持孔３１の中心線Ｌ３に対して傾斜する方向のモーメントが被吸引部２７に働き、これによって、パイロット弁体２９及び主弁体３０のそれぞれの先端部が弁体孔３２の内周面に当接し、更に、ガイド部２８の先端部がガイド支持孔３１の内周面に当接することがある。

しかし、パイロット弁体２９の先端部からガイド部２８の先端部までの長さを、パイロット弁体２９の先端部から被吸引部２７までの長さよりも大きくすることができるので、被吸引部２７に働く吸引力の偏りによって働く力よりも小さい力が、パイロット弁体２９及びガイド部２８の各先端部が弁体孔３２及びガイド支持孔３１の各内周面に当接する力として働くようにすることができる。その結果、その当接する部分の摩擦抵抗を小さくすることができるので、被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８は、励磁コイル２５の吸引方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することができる。

また、図１に示すように、ばね部材３９が被吸引部２７を押圧して、この被吸引部２７を固定磁極部２６から引き離す方向に付勢する構成としたので、励磁コイル２５による吸引力が解除されたときに、被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８は、励磁コイル２５によって吸引されて移動するときと同様の原理で、ばね部材３９によって当該引離し方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することができる。

更に、この電磁弁装置２１によると、被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８は、励磁コイル２５の吸引方向及びその逆方向に極めてスムースに確実に移動することができるので、この電磁弁装置２１のパイロット弁体２９及び主弁体３０の作動に対する信頼性の向上を図ることができる。

また、励磁コイル２５の吸引力を受けるフランジ状の被吸引部２７が、その両側の各面に設けたパイロット弁体２９及びガイド部２８によって支持される構成としたことによって、この被吸引部２７、パイロット弁体２９、及びガイド部２８の剛性を高くすることができる。しかも、被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８が、励磁コイル２５の吸引方向及びその逆方向に極めてスムースに移動することができる構成としたことによって、この被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８が摩耗したり損傷することを抑制することができる。これによって、この電磁弁装置２１の長寿命化を図ることができる。

更に、図１に示すように、励磁コイル２５で生成された磁力線３７が、端部側固定磁極部２６ａ、被吸引部２７、及び内側固定磁極部２６ｂを通るので、端部側固定磁極部２６ａ及び内側固定磁極部２６ｂによって被吸引部２７を確実に吸引することができる。

そして、この電磁弁装置２１によると、励磁コイル２５は、パイロット弁体２９が結合するフランジ状の被吸引部２７を大きな力で吸引して確実に吸引方向に移動させることができるので、必要とする吸引力を確保しつつ電磁弁装置２１の小径化を図ることができる。そして、パイロット弁体２９が結合するフランジ状の被吸引部２７は、励磁コイル２５の大きな吸引力で吸引されても、その吸引方向に極めてスムースに、しかも確実に移動することが可能である。

よって、電磁弁装置２１を小径化することができ、これによって、この電磁弁装置２１が装着される高圧タンク２の開口部２ａの内径を小さくすることができる。その結果、当該開口部２ａの剛性を高めることができるし、タンク２の製造コストの低減を図ることができる。更に、これによって、タンク２の耐圧性能の向上を低コストで実現することができ、より高圧のガスをタンク２に充填することができる。

次に、本発明に係る電磁弁装置の第２実施形態を、図２を参照して説明する。この図２に示す第２実施形態の電磁弁装置５５と、図１に示す第１実施形態の電磁弁装置２１とが相違するところは、高圧タンク２内の高圧ガスを、主弁体３０に形成されている内孔５２及び弁体孔３２に形成されている弁空間５１に導くための流入通路５６と４８が相違するところである。

図２に示す第２実施形態の電磁弁装置５５に設けられている流入通路５６は、第１流入通路５６ａ、この第１流入通路５６ａと連通する第２流入通路５６ｂ、及びこの第２流入通路５６ｂと連通する第３流入通路５６ｃを有している。

これ以外は図１に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この第１流入通路５６ａは、中心線Ｌ３上に沿って内側固定磁極部２６ｂに形成され、一方の開口部は、内側固定磁極部２６ｂの高圧タンク２の内側に向かう端面で開口し、他方の開口部は、ガイド支持孔３１と連通している。

第２流入通路５６ｂは、中心線Ｌ４上に沿ってガイド部２８及び被吸引部２７に形成され、一方の開口部は、ガイド支持孔３１を介して第１流入通路５６ａと連通し、他方の開口部は、被吸引部２７の内部で終端している。

第３流入通路５６ｃは、中心線Ｌ４に対して直交する方向に沿って被吸引部２７に形成され、第２流入通路５６ｂと連通し、この第３流入通路５６ｃの各開口部は、被吸引部収容空間４０と連通している。

そして、パイロット弁体２９には中心線Ｌ４の方向に延在する溝５７が形成されており、この溝によって被吸引部収容空間４０が主弁体３０の内孔５２に繋がっている。また、主弁体３０には中心線Ｌ４の方向に延在する溝５８が形成されており、この溝によって被吸引部収容空間４０及び主弁体３０の内孔５２が弁空間５１に繋がっている。これによって、高圧タンク２内の空間が流入通路５６を介して主弁体３０の内孔５２及び弁空間５１に繋がっている。

この図２に示す第２実施形態の電磁弁装置５５によると、第１実施形態と同様にこの電磁弁装置５５が開閉動作することによって、高圧タンク２内の高圧ガスを流出ポート２４から出力することができるし、この高圧ガスの出力を停止させることができる。

次に、本発明に係る電磁弁装置の第３実施形態を、図３を参照して説明する。この図３に示す第３実施形態の電磁弁装置６０と、図１に示す第１実施形態の電磁弁装置２１とが相違するところは、以下に記載したところである。

図１に示す第１実施形態では、ハウジング３６に流入通路４８を形成し、この流入通路４８が弁空間５１に繋がり、この弁空間５１が主弁体３０の内孔５２に繋がっている構成である。

これに対して、図３に示す第３実施形態では、端部側固定磁極部２６ａの一部を成す円筒状部２６ｃに流入通路４８を形成し、この流入通路４８が被吸引部収容空間４０に繋がり、この被吸引部収容空間４０が主弁体３０の内孔５２及び弁空間５１に繋がっている構成である。

上記以外は図１に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この図３に示す第３実施形態の電磁弁装置６０によると、第１実施形態と同様にこの電磁弁装置６０が開閉動作することによって、高圧タンク２内の高圧ガスを流出ポート２４から出力することができるし、この高圧ガスの出力を停止させることができる。

次に、本発明に係る電磁弁装置の第４実施形態を、図４を参照して説明する。この図４に示す第４実施形態の電磁弁装置７２と、図１に示す第１実施形態の電磁弁装置２１とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、ばね部材３９の端部を被吸引部２７の励磁コイル２５側の第１面２７ａに当接させて、この被吸引部２７、パイロット弁体２９、主弁体３０、及びガイド部２８を励磁コイル２５の吸引方向と逆方向にこのばね部材３９で付勢する構成としたのに対して、図４に示す第４実施形態では、ばね部材３９の端部をガイド部２８の先端部２８ａに当接させて、このガイド部２８、被吸引部２７、パイロット弁体２９、及び主弁体３０を励磁コイル２５の吸引方向と逆方向にこのばね部材３９で付勢する構成としたところである。

これ以外は図１に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この図４に示す第４実施形態の電磁弁装置７２によると、第１実施形態と同様にこの電磁弁装置７２が開閉動作することによって、高圧タンク２内の高圧ガスを流出ポート２４から出力することができるし、この高圧ガスの出力を停止させることができる。

次に、本発明に係る電磁弁装置の第５実施形態を、図５を参照して説明する。この図５に示す第５実施形態の電磁弁装置７４と、図１に示す第１実施形態の電磁弁装置２１とが相違するところは、以下に記載したところである。

図１に示す第１実施形態では、励磁コイル２５の被吸引部２７に向かう側の環状の端部と対向する位置に端部側固定磁極部２６ａ及び磁力線遮断部３５を設け、励磁コイル２５で生成される磁力線３７が、コイルケース３４、端部側固定磁極部２６ａ、被吸引部２７、及び内側固定磁極部２６ｂを通り、コイルケース３４に戻るように構成されている。

これに対して、図５に示す第５実施形態では、励磁コイル２５の外側にはコイルケース３４（外側固定磁極部）が設けられ、励磁コイル２５の内側には内側固定磁極部２６ｂが設けられ、励磁コイル２５の被吸引部２７に向かう側の環状の端部において、コイルケース３４（外側固定磁極部２６ｄ）と内側固定磁極部２６ｂとの間には磁力線遮断空間３５ａが設けられている。更に磁力線遮断空間３５ａは、励磁コイル２５で生成された磁力線が外側固定磁極部２６ｄ、被吸引部２７、及び内側固定磁極部２６ｂを通るように配置されている。なお、このコイルケース３４は、内側固定磁極部２６ｂと一体に形成されており、外側固定磁極部２６ｄとしての役割を果たす。

そして、図１に示す第１実施形態では、磁気経路３８を形成するコイルケース３４の外周面が非磁性体製の被覆体によって被覆されていないのに対して、図５に示す第５実施形態では、磁気経路３８を形成するコイルケース３４の外周面が非磁性体製の被覆体７５によって被覆されているところである。この被覆体７５は、ハウジング３６と一体に形成されており、コイルケース３４を固定するために必要な部材である。

これ以外は図１に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この図５に示す第５実施形態の電磁弁装置７４によると、第１実施形態と同様にこの電磁弁装置７４が開閉動作することによって、高圧タンク２内の高圧ガスを流出ポート２４から出力することができるし、この高圧ガスの出力を停止させることができる。

次に、本発明に係る電磁弁装置の第６実施形態を、図６を参照して説明する。この図６に示す第６実施形態の電磁弁装置７７と、図１に示す第１実施形態の電磁弁装置２１とが相違するところは、以下に記載したところである。

図１に示す第１実施形態では、ガイド部２８を非磁性体製とすると共に、内側固定磁極部２６ｂを励磁コイル２５の内孔の全体に亘る長さに形成し、励磁コイル２５で生成される磁力線３７が、コイルケース３４、端部側固定磁極部２６ａ、被吸引部２７、及び内側固定磁極部２６ｂを通り、コイルケース３４に戻るように構成されている。

これに対して、図６に示す第６実施形態では、まず、ガイド部２８を磁性体製としてある。そして、内側固定磁極部２６ｂを励磁コイル２５の内孔の例えば略２／５の長さに形成して、この内側固定磁極部２６ｂを被吸引部２７と反対側の位置に設けてある。そして、磁力線遮断部３５を励磁コイル２５の内孔の例えば略３／５の長さに形成して、この磁力線遮断部３５を被吸引部２７側の位置に設けてある。また、励磁コイル２５で生成される磁力線３７が、コイルケース３４、端部側固定磁極部２６ａ、被吸引部２７、ガイド部２８、及び内側固定磁極部２６ｂを通り、コイルケース３４に戻るように構成されている。

これ以外は図１に示す第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この図６に示す第６実施形態の電磁弁装置７７によると、第１実施形態と同様にこの電磁弁装置７７が開閉動作することによって、高圧タンク２内の高圧ガスを流出ポート２４から出力することができるし、この高圧ガスの出力を停止させることができる。

このようにすると、励磁コイル２５で生成された磁力線３７が、コイルケース３４及び端部側固定磁極部２６ａを通り、この端部側固定磁極部２６ａから放出される磁力線３７が確実に被吸引部２７に向かうようにすることができる。そして、被吸引部２７から放出される磁力線３７は、ガイド部２８及び内側固定磁極部２６ｂを通ってコイルケース３４に戻るので、端部側固定磁極部２６ａによって被吸引部２７を確実に吸引することができる。

ただし、上記各実施形態の電磁弁装置は、パイロット弁機構２２及び主弁機構２３の２つの弁機構を備えるものとしたが、これに代えて、１つの弁機構を備えるものとしてもよい。

そして、上記各実施形態では、電磁弁装置を高圧タンク２の開口部２ａに設けた例を挙げて説明したが、これ以外の用途にも使用することができる。要は、ガスの通路を開閉するための装置として使用することができる。

また、図６に示す第６実施形態では、内側固定磁極部２６ｂを励磁コイル２５の内孔の例えば略２／５の長さに形成して、この内側固定磁極部２６ｂを被吸引部２７と反対側の位置に設け、そして、磁力線遮断部３５を励磁コイル２５の内孔の例えば略３／５の長さに形成して、この磁力線遮断部３５を被吸引部２７側の位置に設けたが、これに代えて、内側固定磁極部２６ｂ及び磁力線遮断部３５の長さの比率を変更してもよい。

以上のように、本発明に係る電磁弁装置は、被吸引部及びそれに結合する弁体を励磁コイルの吸引方向にスムースに移動させることができるようにして、弁体の作動に対する信頼性の向上を図ることができる優れた効果を有し、このような電磁弁装置に適用するのに適している。

２ タンク
２ａ 開口部
２１、５５、６０、７２、７４、７７ 電磁弁装置
２２ パイロット弁機構
２３ 主弁機構
２４ 流出ポート
２５ 励磁コイル
２６ 固定磁極部
２６ａ 端部側固定磁極部
２６ｂ 内側固定磁極部
２６ｃ 円筒状部
２６ｄ 外側固定磁極部
２７ 被吸引部
２７ａ 第１面
２７ｂ 第２面
２８ ガイド部
２８ａ 先端部
２９ パイロット弁体
３０ 主弁体
３１ ガイド支持孔
３２ 弁体孔
３３ ボビン
３３ａ 鍔部
３４ コイルケース
３４ａ 外周壁部
３４ｂ 底部
３５ 磁力線遮断部
３５ａ 磁力線遮断空間
３６ ハウジング
３７ 磁力線
３８ 磁気経路
３９ ばね部材
４０ 被吸引部収容空間
４１ ガイド部材
４２ 段部
４３ パイロット弁座
４４ パイロット弁孔
４５ 主弁座
４６ 主弁孔
４７ 流入ポート
４８ 流入通路
４９ 流出通路
５０ ガイド部材
５１ 弁空間
５２ 主弁体の内孔
５３ 連結ピン
５６ 流入通路
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ 第１、第２、第３流入通路
５７、５８ 溝
７５ 被覆体

Claims (6)

1. 励磁コイルと、
   前記励磁コイルによって磁極が生成される固定磁極部と、
   前記励磁コイルの環状の端部を覆うことができる大きさのフランジ状に形成され、前記固定磁極部に吸引される磁性体製の被吸引部と、
   この被吸引部の前記励磁コイルに向き合う面とは反対側の面に結合し、所定の弁体孔内に収容されてその弁体孔の中心線方向に前記被吸引部を伴って摺動自在な弁体とを備える電磁弁装置において、
   前記励磁コイルの内側に設けられているガイド支持孔と、
   前記被吸引部の前記励磁コイルに向き合う面に結合し、前記ガイド支持孔内に収容されてそのガイド支持孔の中心線方向に摺動自在なガイド部とを備えることを特徴とする電磁弁装置。
2. 前記固定磁極部は、前記励磁コイルの環状の端部に設けられた端部側固定磁極部と、前記励磁コイルの内側に設けられた内側固定磁極部とを有し、
   前記ガイド部は、非磁性体製であり、
   前記端部側固定磁極部と前記内側固定磁極部との間に非磁性体製の磁力線遮断部を設け、
   前記磁力線遮断部は、前記励磁コイルで生成された磁力線が、前記端部側固定磁極部、前記被吸引部、及び前記内側固定磁極部を通るように配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁装置。
3. 前記固定磁極部は、前記励磁コイルの環状の端部に設けられた端部側固定磁極部と、前記励磁コイルの内側に設けられた内側固定磁極部とを有し、
   前記ガイド部は、磁性体製であり、
   前記端部側固定磁極部と前記内側固定磁極部との間に非磁性体製の磁力線遮断部を設け、
   前記磁力線遮断部は、前記励磁コイルで生成された磁力線が、前記端部側固定磁極部、前記被吸引部、前記ガイド部、及び前記内側固定磁極部を通るように配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁装置。
4. 前記固定磁極部は、前記励磁コイルの外側に設けられた外側固定磁極部と、前記励磁コイルの内側に設けられた内側固定磁極部とを有し、
   前記励磁コイルの環状の端部において、前記外側固定磁極部と前記内側固定磁極部との間には磁力線遮断空間が設けられ、
   前記ガイド部は、非磁性体製であり、
   前記磁力線遮断空間は、前記励磁コイルで生成された磁力線が、前記外側固定磁極部、前記被吸引部、及び前記内側固定磁極部を通るように配置されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の電磁弁装置。
5. 前記励磁コイルが前記被吸引部を吸引する吸引方向と逆の引離し方向に前記被吸引部を付勢するためのばね部材を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁弁装置。
6. 前記電磁弁装置は、高圧ガスが充填されるタンクの開口部内に装着されるものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁弁装置。

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