JP6533804B2

JP6533804B2 - 電磁弁

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Publication number: JP6533804B2
Application number: JP2017061560A
Authority: JP
Inventors: 敦史加藤; 勝之井藤; 聖士井口; 航平吉野
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2019-06-19
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Description

本発明は、中空円筒形状のソレノイド部へ通電することにより、可動鉄心を吸引して弁体を移動させる電磁弁に関するものである。

従来、例えば、特許文献１に示すように、コイル組立体とボディ・パイプ組立体とは、ボディ・パイプ組立体のガイドパイプの中空部の上端に溶接された固定鉄心を、外モールドの中空孔に貫通させ、上端でウェーブワッシャと止め輪とで連結していた。そして、ガイドパイプの下部には、鍔部が形成され、鍔部がボディ等に挟まれて固定されていた。
しかし、電磁弁駆動時においては、プランジャが固定鉄心への衝突を繰り返すため、ガイドパイプの鍔部を形成するための屈曲部に応力集中が発生し、ガイドパイプが破損する恐れがあった。

ガイドパイプの破損を防止するためには、ボディ等で挟んで固定する鍔部と、固定鉄心の間に衝撃を吸収するための段差部を設けることが考えられる。
特許文献２には、ガイドパイプにおいて、ボディ等で挟んで固定する鍔部と、固定鉄心の間に段差部を設けることが記載されているが、この段差部の技術的意義については、特許文献２には記載がない。

特許第2955511号公報特開平9-196205号公報

しかしながら、特許文献２に記載の電磁弁には、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１の電磁弁では、付勢バネがガイドパイプと直列に配置され、特許文献２の電磁弁でも、付勢バネがガイドパイプと直列に配置されているため、電磁弁全体の高さが高くなる問題があった。
近年、電磁弁を集積して使用する場合があり、また、電磁弁を壁に横向きに配置する場合も多く、電磁弁の高さを低く抑えることが業界では強く求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、プランジャの衝撃によるガイドパイプの破損を防止すると共に、高さを低くできる電磁弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電磁弁は、次のような構成を有している。
（１）中空円筒形状のソレノイド部と、可動鉄心と、弁体とを有する電磁弁であって、前記ソレノイド部へ通電することにより、前記可動鉄心を吸引して前記弁体を移動させる電磁弁において、前記可動鉄心が摺動する摺動内面を備え、上面により塞がれた円筒部を有する磁性体パイプを有し、磁性体パイプが、摺動内面より大径の大径部を備え、大径部の内部に、可動鉄心を弁座方向に付勢する付勢バネが収納されていること、前記磁性体パイプには、大径部を形成するための拡径部が、大径部に対して垂直に形成されていること、前記ソレノイド部の外側に配置され磁気回路を形成する磁性体コアを有し、前記拡径部と前記磁性体コアの間には隙間が形成されるように構成されていること、を特徴とする。

（２）（１）に記載の電磁弁において、可動鉄心は、上端側面に上部ウエアリングを備え、下端側面に下部ウエアリングと鍔部とを備え、付勢バネは、その一端が前記鍔部に当接するように配置されており、前記上部ウエアリングと前記下部ウエアリングとは、前記可動鉄心の前記上部ウエアリングと前記下部ウエアリングとの間に位置する中間側面と、前記磁性体パイプの前記摺動内面との間に隙間が形成されるように構成されていること、を特徴とする。

本発明の電磁弁は、次のような作用・効果を有する。
（１）中空円筒形状のソレノイド部と、可動鉄心と、弁体とを有する電磁弁であって、前記ソレノイド部へ通電することにより、前記可動鉄心を吸引して前記弁体を移動させる電磁弁において、前記可動鉄心が摺動する摺動内面を有する磁性体パイプを有し、磁性体パイプが、摺動内面より大径の大径部を備え、大径部の内部に、可動鉄心を弁座方向に付勢する付勢バネが収納されていること、を特徴とするので、可動鉄心が磁性パイプの上板に衝突するときの衝撃を大径部を形成するための拡径部で吸収でき、磁性パイプをボディに固定するための鍔部にかかる応力集中が緩和されるため、磁性パイプが破損する恐れがない。同時に、付勢バネが、軸方向において磁性パイプと直列ではなく、大径部の内部に並行に（即ち、磁性パイプの同心円状に）収納されているため、電磁弁全体の高さを低くすることができ、業界が要請している電磁弁のコンパクト化に応えることができる。

（２）（１）に記載の電磁弁において、磁性パイプには、大径部を形成するための拡径部が、大径部に対して垂直に形成されていること、を特徴とするので、付勢バネを大径部の内部に装着したときに、付勢バネの一端を拡径部が受けることになるが、拡径部が大径部に対して垂直に形成されているため、全周に渡って付勢バネを安定して保持することができ、付勢バネの付勢力を弁体に対して、全周に渡って均等に配分でき、弁の応答性を安定的に早くすることができる。
特許文献２のように、拡径部が傾斜面を形成している場合には、例えば、付勢バネを取り付けた場合に、付勢バネが弁体の軸心に対して傾くため、弁座の全周に渡って安定して均等な押圧力を得ることができず、シール性能が安定しない問題があり、摺動抵抗が増加して動作不良が生じる恐れがあった。

（３）（１）または（２）に記載の電磁弁において、可動鉄心は、上端側面に上部ウエアリングを備え、下端側面に下部ウエアリングと鍔部とを備え、付勢バネは、その一端が前記鍔部に当接するように配置されており、前記上部ウエアリングと前記下部ウエアリングとは、前記可動鉄心の前記上部ウエアリングと前記下部ウエアリングとの間に位置する中間側面と、前記磁性体パイプの前記摺動内面との間に隙間が形成されるように構成されていること、を特徴とする。
従来、ガイドパイプの素材としては、非磁性体金属が用いられている。その理由は、磁性体金属のガイドパイプには磁束が流れ、可動鉄心に流れる磁束が減少するために、可動鉄心を吸引する力が低下する問題があったからである。

一方、本発明では、コアの一部を変形させて固定鉄心を構成しているため、ガイドパイプの上端と固定鉄心とで封止する接合が溶接では困難である。そのため、固定鉄心に代わりに、上端が上板により塞がれたフレアパイプを用いて、フレアパイプの上板の内面に可動鉄心を衝突させている。フレアパイプを非磁性体で形成すると、フレアパイプの上板が磁気回路の抵抗となり、磁束が低下する問題があった。
本発明では、それを回避するために、フレアパイプの素材として、磁性材料を用いている。

そして、可動鉄心とフレアパイプの摺動抵抗を極力減少させるために、上部ウエアリングと下部ウエアリングが、フレアパイプの内周面に接触しているため、可動鉄心の本体の外周面と、フレアパイプの内周面との間には、０．５ｍｍ程度の隙間が形成されている。これにより、可動鉄心の本体の外周面は、フレアパイプの内周面に接触することはないため、摺動により金属の摩耗を抑え、摺動抵抗の上昇を防止するので、電磁弁の耐久性を向上することができる。

図３のＡＡ断面図である。図３のＢＢ断面図である。本発明の一実施形態である電磁弁の斜視図である。コイル・コア組立体の構成の一部を示す分解斜視図である。ボディ・パイプ組立体の構成を示す分解斜視図である。コイル組立体の斜視図である。ボディ・パイプ組立体の完成図（ネジを省略して記載している。）である。コイル組立体とボディ・パイプ組立体との連結構造、組立方法を示す図である。平鋼板に絞り加工する加工方法を示す概念図である。従来の絞り加工の加工方法を示す断面図である。本実施の形態の絞り加工の第４工程を示す断面図である。本実施の形態の絞り加工の第５工程を示す断面図である。クリップが配置されている状態を示す断面図である。クリップと、折り曲げ部及び内鍔部との位置関係を示す図である。電磁弁における磁気回路を示す図である。

本発明の電磁弁の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図３は、本発明の実施形態に係る電磁弁１の斜視図である。図１は、図３のＡＡ断面図であり、図２は、図３のＢＢ断面図である。
また、図４に、コイル・コア組立体の構成の一部を分解斜視図で示し、図５に、ボディ・パイプ組立体の構成を分解斜視図で示す。
図１、図２、及び図４に示すように、コイル・コア組立体は、側面視で略逆Ｕ字形状の上部コア１０（磁性体コアの一例）、内部に巻き線コイル２３が樹脂によりモールドされているコイルモールド部２０（ソレノイド部の一例）、及び下部コア３０（磁性体コアの一例）を有する。上部コア１０及び下部コア３０は、強磁性体材料から成り、磁気回路の一部を構成する。

上部コア１０のほぼ矩形状の上板部１１の中央には、下方向に向けて有底円筒状に突出した突出部１２が形成されている。また、上板部１１には、４本の側面板部１３が下方に連設されている。先端部（図において下端側）に底板部１２ａを備え、基端部（図において上端側）が開口する中空円筒形状である。
ここで、突出部１２の製造方法について説明する。図９、図１１、及び図１２に強磁性材料から成る平鋼板１４に絞り加工する加工方法の工程図を示す。図１１と図１２は、第４工程と第５工程の断面図である。図１０は、従来の絞り加工工程を示す図である。
図１０に示すように、従来の絞り加工では、絞り加工部以外の箇所を上下一対である上ダイス１６と、下ダイス１５とで、強い力Ｆ３で挟んで動かないようにした状態で、パンチ１７により平鋼板を押圧して絞り加工を行っている。これにより、絞り加工部以外の箇所は厚みが減少することがない。絞り加工部のみが薄く延ばされて底板部を備える中空形状に絞り加工される。

次に、本実施形態の絞り加工について説明する。図９、図１１、図１２に示すように、絞り加工においては、上ダイス１６を用いることなく、下ダイス１５のみ用いている。本実施形態では、図示しない第１工程、第２工程、第３工程、図１１に示す第４工程、及び図１２に示す第５工程の５回の絞り加工を順次行うことにより、突出部１２を形成している。
図示しないが、第１工程で使用するパンチの直径は、図１０のパンチ１７の直径ｄ１より大きくし、かつ下ダイスの加工孔の内径も図１０の下ダイス１５の直径Ｄ１より大きくし、加工孔の端面には傾斜面を形成して、平鋼板１４を円錐台形状に成形する。
図示しないが、第２工程で使用するパンチの直径は、第１工程のパンチの直径より小さくし、かつ下ダイスの加工孔の内径Ｄ３も第１工程の下ダイスの内径より小さくし、加工孔の端面の傾斜面も第１工程より急傾斜に形成して、円錐台形状を円筒形状に近づけている。
図示しないが、第３工程で使用するパンチの直径は、第２工程のパンチの直径より小さくし、かつ下ダイスの加工孔の内径も第２工程の下ダイスの内径により小さくし、加工孔の端面の傾斜面も第２工程より急傾斜に形成して、円錐台形状を円筒形状に近づけている。
図１１は、絞り加工の第４工程を示す図である。図１１で使用するパンチ１８Ｄの直径ｄ５は、第３工程のパンチの直径より大きくし、かつ下ダイス１５Ｄの加工孔の内径Ｄ５も、第３工程の下ダイスの内径よりも大きくし、加工孔は円筒形状としている。
なお、図９では、平鋼板１４に対して、外部から力Ｆ１、Ｆ２を加えているが、突出部１２の底板部１２ａの近傍の周面板部１２ｂの厚みＷ１が、必要な厚みを確保できるならば、外部から力Ｆ１、Ｆ２を加える必要はない。
図１２に、絞り加工の第５工程を示す。図１２に示すように、図１１の状態で下ダイス１５Ｄの加工孔を摺動する下摺動ダイス１９が上昇して、鋼板を押し上げてパンチ１８Ｄとの間で挟持して、鋼板の底面（１２ａ）の形状を整える。なお、突出部１２の突出長さは、突出部１２の先端部をコイルモールド部２０の中空部（コイルボビン２４の中空孔２４Ａ）に挿入した際に、中空部の軸方向長さの３分の１以上の距離で突入するように適宜決定される。

第１工程から第５工程を有することにより、突出部１２が完成している。絞り加工の場合には、突出部１２の底板部１２ａの近傍の周面板部１２ｂの厚みＷ１が最も延ばされて薄くなる。本実施の形態では、ダイスで絞り加工部以外の箇所を挟んで固定することを行わずに、絞り加工部以外の箇所から金属材料を絞り加工部に移動させているため、突出部１２の底板部１２ａ（先端側）から遠い入口（基端側）近傍では、周面板部１２ｂの厚みＷ３は、素材である平鋼板の厚みＷ２より厚くなっており、底板部１２ａの近傍の周面板部１２ｂの厚みＷ１は、素材である平鋼板の厚みＷ２の８０％以上の厚みを確保している。
突出部１２の底板部１２ａから遠い入口近傍の周面板部１２ｂの内面と接触しないように、パンチ１８Ｄの直径ｄ５は、図１０のパンチ１７の直径ｄ１より小さくしている。絞り加工では、板が薄くなることを防ぐため、図９に示すように力Ｆ１、Ｆ２を加えて、金属材料が突出部１２に流れ込むようにする。これにより、突出部１２の内径が狭くなるためである。

図４に示すように、コイルモールド部２０は、樹脂製で中空形状のコイルボビン２４の外周にコイル２３を巻き線した後、コイル２３の巻かれたコイルボビン２４をインサート成形することにより、モールド部２１を形成している。
また、コイルモールド部２０は、外部接続端子部２２を備えている。外部接続端子部２２は、コイル２３を外部電源と電気的に接続するためのものである。上部コア１０の突出部１２は、コイルモールド部２０の中空部を形成するコイルボビン２４の中空孔２４Ａに対して上面側から挿入されている。

下部コア３０のほぼ矩形状の底板部３１の中央には、上方向に向けて円筒状に突出した突出部３２が形成されている。底板部３１の対向する２面の各々には、側面板部３３が上方向に向けて（上部コア１０の側面板部１３に向けて）延設されている。側面板部３３の形成されていない２辺には、図２に示すように、断面が横向きＵ字状の一対の内鍔部３４が形成されている。一対の内鍔部３４は、内側に向けて開口している。
下部コア３０の突出部３２は、コイルボビン２４の中空孔２４Ａに対して底面側から挿入されている。
コイルモールド部２０を上部コア１０と下部コア３０で挟み込んだ状態で、側面板部１３の先端を側面板部３３と溶接接合することにより、コイル・コア組立体が完成する。
そして、コイル・コア組立体をインサート成形してモールド部８１を形成することにより、図６に示すコイル組立体２が完成する。

次に、ボディ・パイプ組立体３について説明する。
図１、図２、図５に示すように、固定具であるスタッフィング４０がボディ７０に対して、フレアパイプ（磁性体パイプの一例）５０とＯリング６９を挟み込んだ状態で図示しない４本のネジにより締結される。
スタッフィング４０は、略正方形板状で、４隅にネジ穴４５が形成されている。中央部は、全周に渡って上向きに突出した側板４２を備え、側板４２の先端は、全周に渡って外周方向に向かって折り曲げられた折り曲げ部４３を備えている。

フレアパイプ５０は、上面５５により塞がれた中空状の円筒部５１を備え、拡径部５２により拡径された大径部５３を備えている。拡径部５２は、円筒部５１及び大径部５３に対して各々直交して形成されており、円筒部５１と大径部５３とは、平行に形成されている。
大径部５３の下端には、外側に向かって拡がる鍔部５４が備えられている。フレアパイプ５０は、磁性体材料から成形され、磁気回路の一部を構成している。大径部５３の内部には、円筒形状の圧縮バネ５９が、大径部５３の内周面に沿って巻回した状態で、軸方向においてフレアパイプ５０と直列ではなく、平行に（同心円状に）収納されている。

可動鉄心であるプランジャ６０は、強磁性体材料から成るプランジャ本体６１を備える。プランジャ本体６１の上面の中央にゴム孔が形成され、ゴム孔には、静音ゴム６４が上面より突出して装着されている。静音ゴム６４は、プランジャ６０が、突出部１２に吸引されたときに、フレアパイプ５０の上面５５の裏面に衝突して発生する衝突音を低減させるためのものである。
プランジャ本体６１の外側面の上部には、樹脂製の上部ウエアリング６３が径方向外側に向かって、一定の間隔をおいて突出して形成されている。プランジャ本体６１の上面には、軸心方向外側（図において上側）に向って複数の突起が形成されている樹脂製のリング６３ａが、上部ウエアリング６３に一体に成形されている。これにより、リング６３ａが吸着時の衝撃を緩和するので、フレアパイプ５０の破損を防止するとともに、プランジャ本体６１の復帰特性を向上させている。

図１に示すように、プランジャ本体６１の下部には、樹脂製の弁体保持部６８が一体成形されている。弁体保持部６８の上部外周には、対向するフレアパイプ５０の円筒部５１の下端より上側の位置に、下部ウエアリング６５が径方向外側に向かって突出して形成されている。
上記のように径方向外側に向って突出する上部ウエアリング６３と下部ウエアリング６５が、円筒部５１の内周面（摺動内面５１ａ）に接触しているため、プランジャ本体６１の外周面（上部ウエアリング６３と下部ウエアリング６５との間に位置する中間側面６１ａ）と円筒部５１の内周面（５１ａ）との間には、図示されていないが、０．５ｍｍ程度の隙間が形成されている。

これにより、プランジャ本体６１の外周面（中間側面６１ａ）は、円筒部５１の内周面（摺動内面５１ａ）に接触することはないため、動作時にプランジャ本体６１と円筒部５１が摺動せず、繰り返しの動作によって、摺動面が劣化したり、摩耗粉が発生して摺動抵抗が上がって動作不良が発生したりすることを防止しているのである。
また、この隙間は、プランジャ本体６１の外周面（６１ａ）から円筒部５１の内周面（５１ａ）に横流れする磁束Ｍの磁気抵抗となるので、円筒部５１の内周面（５１ａ）とプランジャ本体６１の外周面（６１ａ）との間の吸引力を低減している。
弁体保持部６８は、その外周下端部に、径方向外側に突出した鍔部６７を備えている。また、弁体保持部６８の内側には空間部６６が形成されており、空間部６６には、ゴム製の弁体７５が装着されている。

ボディ７０には、第１流路７１、第２流路７２が設けられている。第１流路７１と第２流路７２とは、弁孔により連通されており、弁孔には、弁座７３が備えられている。弁体７５が弁座７３に当接することにより、第１流路７１と第２流路７２が遮断され、弁体７５が弁座７３から離間することにより、第１流路７１と第２流路７２が連通する。
プランジャ６０は、上部ウエアリング６３と下部ウエアリング６５を介して、フレアパイプ５０内に摺動可能に保持されている。圧縮バネ５９の上端がフレアパイプ５０の拡径部５２の内面に当接し、圧縮バネ５９の下端がプランジャ６０の鍔部６７に当接している。圧縮バネ５９により、プランジャ６０は、弁体７５が弁座７３に当接する方向（弁座方向）に付勢されている。

ここで、拡径部５２が、円筒部５１及び大径部５３に対して、各々直交して形成されているため、圧縮バネ５９が拡径部５２の内面に安定して当接するので、圧縮バネ５９の付勢力を安定させ、プランジャ６０の動きを安定させることができるため、電磁弁１の応答速度のばらつきを減少して一定の応答タイミングを実現できる。すなわち、プランジャ６０が突出部１２に吸引されるときは、コイル２３（コイルモールド部２０）への通電により発生する磁力によりプランジャ６０が移動するため、プランジャ６０の駆動タイミングは安定している。しかし、圧縮バネ５９の力は、コイルモールド部２０の吸引力と比較して弱く、また、残留磁気の影響でプランジャ６０が突出部１２に吸引されるため、プランジャ６０が下降する駆動タイミングは遅れる可能性がある。その遅れを防ぐために、圧縮バネ５９の付勢力を安定させておく必要性が高いのである。
また、圧縮バネ５９がプランジャ６０と円筒部５１の隙間に入り込んで動作不良を起こす可能性があるため、圧縮バネ５９の位置を安定させる必要もある。
スタッフィング４０がボディ７０に対して、フレアパイプ５０とＯリング６９を挟み込んだ状態で図示しない４本のネジにより締結されることにより、図７（ネジを省略して記載している。）に示すボディ・パイプ組立体３が完成する。

次に、コイル組立体２とボディ・パイプ組立体３との連結構造、組立方法を図８に基づいて説明する。
ボディ・パイプ組立体３のフレアパイプ５０を、コイル組立体２の中空孔２４Ａに下面から挿入する。そして、クリップ９１を差し込んで、コイル組立体２とボディ・パイプ組立体３とを連結する。本実施形態において、クリップ９１は、１ｍｍ程度の厚さのバネ用ステンレス鋼板をプレス加工したものである。
図８に示すように、クリップ９１は、略Ｕ字状のクリップ本体９２と、作業者が持つための持ち手部９４を備えている。クリップ本体９２には、４カ所に板バネ９３が外側に突出して備えられている。板バネ９３は、横から見ると、下側に凸状の三角形状に折り曲げられており（図１４）、上下方向でバネ性を有している。

図２に示すように、クリップ本体９２は、コイル組立体２の下部コア３０の内鍔部３４と、ボディ・パイプ組立体３のスタッフィング４０の折り曲げ部４３との間の空間に挿入される。
図１３に、クリップ９１が配置されている状態を断面図で示す。図１４に、クリップ９１と、折り曲げ部４３及び内鍔部３４との位置関係を示す。図１３、図１４に示すように、クリップ本体９２の上面の一部は、スタッフィング４０の折り曲げ部４３の下面に当接している。そして、４個の板バネ９３の三角形状に折り曲げられた頂点部が、下部コア３０の内鍔部３４の上面に当接している。
４個の板バネ９３のバネ力により、コイル組立体２の下部コア３０の内鍔部３４と、ボディ・パイプ組立体３のスタッフィング４０の折り曲げ部４３は互いに離間する方向に付勢されている。この板バネ９３の付勢力により、コイル組立体２とボディ・パイプ組立体３とが連結されている。
本実施の形態では、１個のバネ力を１５〜２５Ｎとし、４個の板バネ９３の合計で６０〜１００Ｎの付勢力としている。

従来は、コイル組立体とボディ・パイプ組立体とは、例えば、ボディ・パイプ組立のガイドパイプの中空部の上端に溶接された固定鉄心を、駆動装置の中空孔に貫通させ、上端で、止め輪で連結していた。このとき、コイル組立体とボディ・パイプ組立体の間にウェーブワッシャを挟入し、コイル組立体を上方向に付勢している。
従来の方法では、部品点数が多い問題と、ソレノイド部の上部に連結部を設けているため、固定鉄心がソレノイド部を貫通しない構造では適用できない問題があった。
本実施の形態では、コイル組立体２の下部コア３０の内鍔部３４と、ボディ・パイプ組立体３のスタッフィング４０の折り曲げ部４３とを用いて、バネ性を備えるクリップ９１のみで連結できるため、部品点数を減少できると共に、電磁弁１の高さを低くすることができる。

図８に示すように、コイル組立体２には、貼り銘板８８を貼り付ける。さらに、図示はしないが、コイルガスケット、ＤＩＮケース組立を、３本のネジでコイル組立体に取り付け、ＤＩＮケース組立にＤＩＮガスケット、ＤＩＮ端子箱を、ネジで取り付ける。
これにより、電磁弁１が完成する。

次に、電磁弁１の磁気回路について説明する。図１５に、電磁弁１における磁気回路を示す。なお、図１５は、図１において、断面を示す斜線を省略した図である。
図１５に示すように、磁気回路においては、磁束Ｓは、最も断面積の小さくなる図１２に示す底板部の近傍の周面板部の厚みＷ１により制約を受けるが、本実施の形態では、底板部の近傍の周面板部の厚みＷ１が、素材である平鋼板の厚みＷ２の８０％以上の厚みを確保しているため、十分な磁束を確保することができ、ソレノイド部の吸引力を低下させることがないので、電磁弁の開くときの応答性を高く維持することができる。
本実施の形態では、フレアパイプ５０の素材として、磁性材料を用いている。通常、プランジャをガイドするためのガイドパイプに磁性体金属を用いると、プランジャの外周側面がガイドパイプに吸引され、大きな摺動抵抗が発生するため、ガイドパイプの素材は、非磁性体材料を用いている。
しかし、ガイドパイプに非磁性体を用いると、固定鉄心からプランジャに流れるメインの磁気回路の途中に非磁性体金属が存在することとなり、メインの磁気回路の抵抗が大きくなり、流れる磁束が減少する問題があった。

本実施の形態では、その問題を回避するため、フレアパイプ５０の素材として、磁性体金属を用いている。そのため、磁性体金属のフレアパイプ５０には磁束が流れ、フレアパイプ５０の円筒部５１に内包されるプランジャ本体６１と円筒部５１が摺動して、繰り返しの動作によって摺動面が劣化したり、摩耗粉が発生して摺動抵抗が上がることによる動作不良が発生しやすい。これを防止するため、本実施形態では、上部ウエアリング６３と下部ウエアリング６５とを、円筒部５１の内周面（摺動内面５１ａ）に接触させて、プランジャ本体６１の外周面（中間側面６１ａ）と円筒部５１の内周面（摺動内面５１ａ）との間には、０．５ｍｍ程度の隙間を形成している。
また、この隙間は、プランジャ本体６１の外周面（６１ａ）から円筒部５１の内周面（５１ａ）に横流れする磁束Ｍの磁気抵抗となるので、円筒部５１の内周面（５１ａ）とプランジャ本体６１の外周面（６１ａ）との間の吸引力を低減している。

以上詳細に説明したように、本実施の形態の電磁弁１によれば、中空円筒形状のコイルモールド部２０へ通電することにより、プランジャ６０を吸引して弁体７５を移動させる電磁弁１において、プランジャ６０が摺動する摺動内面５１ａを有するフレアパイプ５０を有し、フレアパイプ５０が、摺動内面５１ａより大径の大径部５３を備え、大径部５３の内部に、プランジャ６０を弁座７３の方向に付勢する圧縮バネ５９が収納されていること、を特徴とする。これにより、プランジャ６０がフレアパイプ５０の上面５５の内面に衝突するときの衝撃を、大径部５３を形成するための拡径部５２で吸収でき、フレアパイプ５０をボディ７０に固定するための鍔部５４にかかる応力集中が緩和されるため、フレアパイプ５０が破損する恐れがない。同時に、大径部５３の内部に、フレアパイプ５０と並行に圧縮バネ５９を収納しているため、電磁弁１の全体の高さを低くすることができ、業界が要請している電磁弁のコンパクト化に応えることができる。

上記電磁弁１において、大径部５３を形成するための拡径部５２が、大径部５３に対して垂直に形成されていること、を特徴とするので、圧縮バネ５９を大径部５３に装着したときに、圧縮バネ５９の一端を拡径部５２が受けることになるが、拡径部５２が大径部５３に対して垂直に形成されているため、全周に渡って圧縮バネ５９を安定して保持することができ、圧縮バネ５９の付勢力を弁体７５に対して、全周に渡って均等に配分でき、電磁弁１の応答性を安定的に早くすることができる。
特許文献２のように、拡径部が傾斜面を形成している場合には、例えば、付勢バネを取り付けた場合に、付勢バネが弁体の軸心に対して傾くため、弁座の全周に渡って安定して均等な押圧力を得ることができず、シール性能が悪くなる問題があり、摺動抵抗が増加して動作不良が生じる恐れがあった。

上記電磁弁１において、プランジャ６０は、上端側面（外周面の上部）に上部ウエアリング６３を備え、下端側面（外周面の下部）に下部ウエアリング６５と鍔部６７とを備え、圧縮バネ５９は、その一端が鍔部６７と当接するように配置されており、上部ウエアリング６３と下部ウエアリング６５とが、プランジャ６０の上部ウエアリング６３と下部ウエアリング６５との間に位置する中間側面６１ａと、フレアパイプ５０の円筒部５１の摺動内面５１ａとの間に隙間が形成されるように構成されていること、を特徴とする。
従来、ガイドパイプ（フレアパイプ５０）の素材としては、非磁性体金属が用いられている。その理由は、磁性体金属のガイドパイプには磁束が流れ、可動鉄心に流れる磁束が減少するために、可動鉄心を吸引する力が低下する問題があったからである。

一方、本実施の形態では、コアを変形させて固定鉄心を構成しているため、ガイドパイプの上端を固定鉄心で封止する接合が溶接では困難である。そのため、固定鉄心の代わりに、上端が上板により塞がれたフレアパイプ５０を用いて、フレアパイプ５０の上面５５の内面にプランジャ６０を衝突させている。フレアパイプ５０を非磁性体で形成すると、フレアパイプ５０の上面５５が磁気回路の抵抗となり、磁束が低下する問題があった。
本実施の形態では、それを回避するために、フレアパイプ５０の素材として、磁性材料を用いている。

そして、磁性体金属のフレアパイプ５０に磁束が流れ、円筒部５１に内包されるプランジャ６０に横向きの吸引力が増加すると、プランジャ本体６１と円筒部５１が摺動して、繰り返しの動作によって摺動面が劣化したり、摩耗粉が発生して摺動抵抗が上がることによる動作不良が発生しやすい。これを防止するため、本実施形態では、上部ウエアリング６３と下部ウエアリング６５とを円筒部５１の内周面に接触させて、プランジャ６０の本体の外周面とフレアパイプ５０の内周面との間に０．５ｍｍ程度の隙間を形成している。
また、この隙間は、プランジャ本体６１の外周面（中間側面６１ａ）から円筒部５１の内周面（摺動内面５１ａ）に横流れする磁束Ｍの磁気抵抗となるので、円筒部５１の内周面とプランジャ本体６１の外周面との間の吸引力を低減している。そして、電磁弁１の応答性を高くすることができる。

なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、本実施の形態では、上部ウエアリング６３を間隔をおいて形成しているが、全周に渡って形成しても良い。下部ウエアリング６５も同様である。

１電磁弁
１０上部コア
１１上板部
１２突出部
２０コイルモールド部
３０下部コア
４０スタッフィング
５０フレアパイプ
５１円筒部
５２拡径部
５３大径部
５９圧縮バネ
６０プランジャ
６３上部ウエアリング
６５下部ウエアリング
７０ボディ
９１クリップ
９２クリップ本体
９３板バネ

Claims

中空円筒形状のソレノイド部と、可動鉄心と、弁体とを有する電磁弁であって、前記ソレノイド部へ通電することにより、前記可動鉄心を吸引して前記弁体を移動させる電磁弁において、
前記可動鉄心が摺動する摺動内面を備え、上面により塞がれた円筒部を有する磁性体パイプを有し、
前記磁性体パイプが、前記摺動内面より大径の大径部を備え、前記大径部の内部に、前記可動鉄心を弁座方向に付勢する付勢バネが収納されていること、
前記磁性体パイプには、前記大径部を形成するための拡径部が、前記大径部に対して垂直に形成されていること、
前記ソレノイド部の外側に配置され磁気回路を形成する磁性体コアを有し、前記拡径部と前記磁性体コアの間には隙間が形成されるように構成されていること、
を特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記可動鉄心は、上端側面に上部ウエアリングを備え、下端側面に下部ウエアリングと鍔部とを備え、
前記付勢バネは、その一端が前記鍔部に当接するように配置されており、
前記上部ウエアリングと前記下部ウエアリングとは、前記可動鉄心の前記上部ウエアリングと前記下部ウエアリングとの間に位置する中間側面と、前記磁性体パイプの前記摺動内面との間に隙間が形成されるように構成されていること、
を特徴とする電磁弁。