JP6587100B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

Description

本発明はソレノイドバルブに関し、特に固定コアがヨークの外部に突出する構成を有するソレノイドバルブに関する。

従来、図８に示すような構成の自己保持型のソレノイドバルブ１０１が知られている。このソレノイドバルブ１０１は、主弁部１１０及びパイロット弁部１２０を備え、パイロット弁部１２０を電磁的に駆動することにより、主弁部１１０の主弁体１１１が開閉動作（上下移動）して弁取付部材１７０の一次側流路Ａと二次側流路Ｂとの間が連通及び遮断されるようになっている。

このソレノイドバルブ１０１では、特徴的には、パイロット弁部１２０を構成する固定コア１４０の一端側（上端側）が磁性材料からなるヨーク１２１の天板（底板）１２２を貫通して外部へ突出し、固定コア１４０の他端側（下端側）がヨーク１２１内に挿入された状態でヨーク１２１に対して取り付けられている。固定コア１４０の上端部は、天板１２２の外面に載置された環状の永久磁石１４２の貫通孔内に挿入されている。永久磁石１４２には、更に磁性材料からなる環状プレート１４４が載置されている。

なお、図８に示す構成のソレノイドバルブに対して、ヨーク内に固定コアが完全に収容された構成のソレノイドバルブも知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この構成では、ヨーク内の電磁コイルへ通電したときに、永久磁石が磁気抵抗となって磁気損失が大きくなり易いため、磁気損失を抑制するための構造をヨーク内に付加する必要がある。このため、一般に、特許文献１に示されたような構成のソレノイドバルブよりも、図８に示された構成のソレノイドバルブの方が安価に製造できるという利点があるため、用途等に応じて、両方の構成のソレノイドバルブが製造及び使用されている。

再び図８を参照すると、パイロット弁部１２０では、筒状のヨーク１２１内に、コイルユニット１３０，固定コア１４０，プランジャ（可動コア）１５０が収容されている。固定コア１４０及びプランジャ１５０は、磁性材料からなる略円柱状の部材である。コイルユニット１３０は、非磁性材料からなる環状のコイルボビン１３１と、このコイルボビン１３１に巻回された電磁コイル１３３とを有する。

また、ヨーク１２１の下側には開口１２４が設けられており、下端部には拡径されたフランジ部１２３が形成されている。磁性材料からなる別部材の環状プレート１４６が、フランジ部１２３にネジ留めされることにより、開口１２４は塞がれている。

コイルボビン１３１の中心部に設けられた貫通孔１３０ａには、プランジャガイド１３７が挿入されて取り付けられている。プランジャガイド１３７は、非磁性材料（例えば、ＳＵＳ３０３ステンレス鋼）からなる筒状部材であり、内部のプランジャ案内空間に配置されたプランジャ１５０を上下方向に案内する。また、プランジャガイド１３７の下端部には、環状プレート１４６の開口孔１４６ａの内径よりも拡径された鍔部１３７ａが形成されている。

プランジャガイド１３７の上端部には、固定コア１４０が水密的に溶接付けされており、製造時には、このプランジャガイド１３７及び固定コア１４０の一体物が、下側から環状プレート１４６の開口孔１４６ａを通ってヨーク１２１内に挿入される。この一体物は、鍔部１３７ａが環状プレート１４６に当接するまでヨーク１２１内に挿入され、この状態では、固定コア１４０の上部は、ヨーク１２１の天板１２２に形成された開口を通ってヨーク１２１の外部へ突出する。

更に、主弁部１１０の弁本体部１１２内にプランジャガイド１３７の鍔部１３７ａが挿入された状態で、ヨーク１２１及び環状プレート１４６が弁本体部１１２に取り付けられることにより、パイロット弁部１２０が主弁部１１０に取り付けられている。

プランジャガイド１３７内のプランジャ案内空間は、上側，下側がそれぞれ固定コア１４０，弁本体部１１２によって塞がれ、プランジャ１５０はプランジャ案内空間の内部で往復摺動可能となる。このプランジャ案内空間は、弁本体部１１２に形成された連通孔（図示せず）によって一次給水圧が掛っている一次側流路Ａと連通されているので、使用時には、プランジャ案内空間に一次圧が印加される。このため、プランジャ案内空間は一次圧に対する耐圧構造を有している。

具体的には、図８に示す構造では、プランジャガイド１３７の上端側には固定コア１４０が溶接付けにより水密的に固定されており、かつ、プランジャガイド１３７の下端側では、抜け止めとして機能する鍔部１３７ａが環状プレート１４６に係合されている。更には、プランジャガイド１３７の下端側の側面と弁本体部１１２との間にはＯリング１６０が密封的に配置されている。

したがって、プランジャ案内空間に一次圧が印加され、この一次圧によって固定コア１４０及びこれに連結されたプランジャガイド１３７が上方へ力を受けても、プランジャガイド１３７の鍔部１３７ａが環状プレート１４６と係合して抜け止めとして機能するため、プランジャガイド１３７及び固定コア１４０がヨーク１２１から外部へ抜け出ることはなく、プランジャガイド１３７及び固定コア１４０は、ヨーク１２１内に固定的に保持される。

特開２００４−２５１４６２号公報

しかしながら、図８に示すソレノイドバルブ１０１は、プランジャガイド１３７を固定コア１４０に溶接付けする作業工程が必要であり、プランジャ１５０を摺動可能に収容するための筒状部材の構成が複雑となり、製造に手間が掛るという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、プランジャを収容するための筒状部材の構成が簡素化され、製造が容易なソレノイドバルブを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、一次側流路と二次側流路との間に設けられた主弁孔の開閉を行う主弁部、及び、前記一次側流路と連通する主弁部の背圧室と二次側流路との間に設けられたパイロット弁孔の開閉を行うパイロット弁部を備え、パイロット弁部を駆動させることにより主弁部が主弁孔の開閉を行うソレノイドバルブであって、パイロット弁部は、一端側が天板で塞がれ他端側が開口した磁性材料からなる筒状のヨークと、ヨークの天板の外面に載置された貫通孔を有する環状の永久磁石及びこの永久磁石上に載置された磁性材料からなる板材を有する永久磁石ユニットと、ヨーク内に配置され、摺動孔を有する環状のコイルボビン及びこのコイルボビンに巻回された電磁コイルを有するコイルユニットと、ヨークの天板に形成された挿入孔を通ってヨークの内部から外部に延びて、永久磁石の貫通孔に挿入されると共に、ヨークの内部において、拡径された鍔部が設けられた磁性材料からなる固定コアと、コイルボビンの摺動孔内に摺動可能に配置され、往復動により一端側の端部が固定コアの端部に対して離接する磁性材料からなるプランジャと、プランジャの他端側に取り付けられ、プランジャの往復動に応じてパイロット弁孔を開閉するパイロット弁体と、固定コアの鍔部とヨークの天板の間に配置され、固定コアの鍔部と係合して固定コアがヨークの挿入孔から抜け出るのを防止するフランジ部材と、を備えていることを特徴としている。
このように構成された本発明によれば、プランジャが、コイルボビンの摺動孔内に摺動可能に保持されるように構成されている。これにより、本発明では、プランジャ案内空間を形成するのに従来のような別部品のプランジャガイドが不要となるため、部品点数を削減することができると共に、プランジャを収容するコイルボビンを固定コアに溶接付けする必要がないので、プランジャガイドを固定コアに溶接付けするような手間の掛る作業工程も不要となり、製造を容易にすることができる。

また、本発明では、固定コアに鍔部を設け、鍔部とヨークの天板との間にフランジ部材を配置する構成を採用することにより、プランジャ案内空間の一次圧に対する耐圧構造を形成している。即ち、本発明では、プランジャ案内空間に一次圧が掛った場合、摺動孔を介して固定コアに一次圧が掛る。その際、一次圧によって固定コアがヨーク外部へ向けて押圧力を受けても、鍔部がフランジ部材と係合してフランジ部材を押圧し、さらにフランジ部材がヨークの天板と係合することにより天板を押圧する。これにより、固定コアがフランジ部材を介して天板によって支持されるので、固定コア及びプランジャがヨークから抜け出ることが防止される。このような構成により、本発明では、プランジャ案内空間は一次圧に対する耐圧構造を備えることができる。

また、本発明において好ましくは、フランジ部材は、非磁性材料で形成されている。
本発明では、永久磁石ユニットによる磁界が固定コアからプランジャに伝わることにより、固定コアとプランジャとが磁気吸引されるが、固定コアに抜け止め用の鍔部が形成されているため、鍔部から永久磁石ユニットへ戻る磁路が形成され易くなり、固定コアからプランジャに伝わる磁界が減少するおそれがある。即ち、鍔部によって磁路の短絡が生じることにより、プランジャを通過させる磁界が弱められるおそれがある。
しかしながら、本発明では、フランジ部材を非磁性材料で形成しているので、鍔部と永久磁石ユニットとの間が非磁性材料のフランジ部材で隔てられ、鍔部と永久磁石ユニットとの間の磁気抵抗が大きく構成されている。これにより、本発明では、鍔部から永久磁石ユニットへの磁路短絡の発生を抑制することができる。したがって、本発明では、プランジャを通過する磁界が磁路短絡によって弱められる程度を効果的に低減することができる。これにより、本発明では、永久磁石ユニットによる固定コアとプランジャとの間の磁気吸引力が低減され難く、電磁コイルにより生じさせる磁界を強める必要が無くなるので、電磁コイルに印加する電力を増大させる必要が無いか又は低減することが可能となる。

また、本発明において好ましくは、コイルボビンの摺動孔の内面、及び、コイルボビンの摺動孔と摺接するプランジャの摺動面の少なくとも一方には、プランジャの摺動方向に沿って通水溝が形成されている。
本発明では、コイルボビンの摺動孔にプランジャが摺動可能に保持されているが、プランジャが摺動する際、摺動孔内に存在する流体が抵抗となり、プランジャのスムーズな移動が妨げられるおそれがある。
しかしながら、本発明では、コイルボビンの摺動孔の内面及び／又はプランジャの摺動面に、摺動方向に沿って通水溝が形成されているので、プランジャの移動によって押しのけられる流体が通水溝を通って移動自在となり、プランジャのスムーズな往復動が可能となる。これにより、本発明では、プランジャの移動の際に生じさせる電磁コイルによる磁界を弱めることも可能となるので、電磁コイルに印加する電力を低減可能であり、省電力化されたソレノイドバルブを実現することができる。

また、本発明において好ましくは、プランジャには、一端側の端面からコイルボビンの摺動孔と摺接する摺動面まで貫通する通水孔が形成されている。
本発明では、コイルボビンの摺動孔にプランジャが摺動可能に保持されているが、プランジャが摺動する際、摺動孔内に存在する流体、特に、プランジャの端面と固定コアの端面との間に存在する流体が抵抗となり、プランジャのスムーズな移動が妨げられるおそれがある。
しかしながら、本発明では、プランジャに、一端側の端面からコイルボビンの摺動孔と摺接する摺動面まで貫通する通水孔が形成されているので、プランジャが固定コアに接近移動する際には、プランジャと固定コアとの間に存在する流体を通水孔を通してプランジャの摺動面側に導き、一方、プランジャが固定コアから離反移動する際には、通水孔を通してプランジャの摺動面側からプランジャと固定コアとの間に流体を導くことが可能となる。これにより、プランジャが移動する際の抵抗を小さくし、小さな駆動力でプランジャのスムーズな移動を確保することができる。これにより、本発明では、プランジャ移動の際に生じさせる電磁コイルによる磁界を弱めることも可能となるので、電磁コイルに印加する電力を低減可能であり、省電力化されたソレノイドバルブを実現することができる。

本発明によれば、プランジャを収容するための筒状部材の構成が簡素化され、製造が容易なソレノイドバルブを提供することができる。

本発明の実施形態に係るソレノイドバルブを含むフラッシュバルブの外観図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの側面図である。 本発明の実施形態に係る止水時におけるソレノイドバルブの断面図である。 ＶＩ−ＶＩ断面図である。 本発明の実施形態に係る吐水時におけるソレノイドバルブの断面図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの永久磁石による磁界の説明図である。 比較例に係るソレノイドバルブの永久磁石による磁界の説明図である。 従来例に係る止水時におけるソレノイドバルブの断面図である。

次に、図１乃至図７を参照して、本発明の実施形態によるソレノイドバルブを説明する。図１に示すように、本実施形態のソレノイドバルブ１は、衛生機器としての大便器２に適用されるフラッシュバルブ３に内蔵されている。フラッシュバルブ３は、入水側が給水管４ａ及び止水栓４ｃに接続され、出水側が排水管４ｂを介して大便器２へ接続されている。なお、衛生機器には、大便器、小便器、水栓装置等の給水装置が含まれる。

図２に示すように、ソレノイドバルブ１は、主弁部１０と、主弁部１０の上側に取り付けられたパイロット弁部２０を備えている。主弁部１０は、流路が形成された弁本体部１２に主弁体１１が取り付けられて構成されている。パイロット弁部２０は、有底筒状のヨーク２１と、ヨーク２１内に収容された構成部品、及び、ヨーク２１の天板２２上に載置された環状の永久磁石４２を備えている。ソレノイドバルブ１は、いわゆる自己保持型のソレノイドバルブである。

また、パイロット弁部２０には、リードワイヤ３６が接続されており、リードワイヤ３６の端部に取り付けられたコネクタ３５は、図示しない制御装置に接続される。制御装置は、リードワイヤ３６を介して駆動信号を供給することにより、パイロット弁部２０を駆動して、主弁部１０の主弁体１１を開閉動作させる。

図３に示すように、主弁部１０は、主弁体１１と、主弁体１１を保持する弁本体部１２とを有する。本実施形態では、主弁部１０はいわゆるダイヤフラムバルブである。弁本体部１２は、外形略円柱状の樹脂製部品であり、下方に開口する凹状の第１背圧室１３と、上側に開放する凹状の第２背圧室１４とを備えている。主弁体１１は、第１背圧室１３を塞ぐように取り付けられている。また、第２背圧室１４の中央底部には、上方へ突出するように、パイロット弁孔１８のための弁座１４ａが形成されている。

更に、弁本体部１２には、第１背圧室１３と第２背圧室１４とを連通する連通孔１５と、外周面に形成された周溝１６と、第２背圧室１４と周溝１６とを連通する連通孔１７とを備えている。連通孔１７の上側端部は、弁座１４ａに形成されたパイロット弁孔１８で開口する。

図３に示すように、ソレノイドバルブ１がフラッシュバルブ３内の弁取付部材７０に取り付けられると、主弁体１１は、弁取付部材７０の主弁孔７１を塞ぐように、環状の主弁座７２に弾性的に当接する。この状態では、弁取付部材７０内に形成された一次側流路Ａと二次側流路Ｂとが分断される。また、周溝１６は、弁取付部材７０のバイパス流路７３に連通され、バイパス流路７３を介して二次側流路Ｂと連通される。

パイロット弁部２０は、ヨーク２１と、コイルユニット３０と、固定コア４０と、永久磁石４２と、プランジャ（可動コア）５０と、底部環状プレート４６とを備えている。ヨーク２１は、磁性材料からなる筒状の部材である。ヨーク２１の上側は天板（底板）２２で塞がれており、天板２２の上面に環状の永久磁石４２が載置されている。ヨーク２１の下側には開口２４が設けられており、ヨーク２１の下端部には拡径されたフランジ部２３が形成されている。磁性材料からなる別部材の底部環状プレート４６がフランジ部２３にネジ留めされることにより、開口２４は塞がれている。

コイルユニット３０は、非磁性材料（例えば、樹脂製）からなる環状のコイルボビン３１と、このコイルボビン３１に巻回された電磁コイル３３と、電磁コイル３３の外周を覆う筒状の封止部材３４とを有する。電磁コイル３３は、リードワイヤ３６に接続されている。封止部材３４は、巻回された電磁コイル３３を覆うようにコイルボビン３１の外周側に取り付けられている。

コイルボビン３１は、中心部に筒状部３２を有し、この筒状部３２の上下にそれぞれ環状の上フランジ３１ａ及び下フランジ３１ｂが形成されている。筒状部３２と上フランジ３１ａ及び下フランジ３１ｂにより、電磁コイル３３を収容する収容空間が形成され、電磁コイル３３がこの収容空間に巻回されている。筒状部３２は、プランジャ５０を上下方向に案内するための摺動孔３０ａを有している。筒状部３２は、上フランジ３１ａと下フランジ３１ｂとを連結し、更に下フランジ３１ｂを超えて下方に延びている。したがって、筒状部３２は、底部環状プレート４６の開口孔４６ａを貫通してヨーク２１の内部から外部へ延びて、弁本体部１２の第２背圧室１４内に達している。

図４に示すように、コイルボビン３１の筒状部３２の内周面には、上下方向に延びる通水溝３２ａが周方向に離間して複数形成されている。この通水溝３２ａは、図３に示すように、筒状部３２の下端から固定コア４０の下端付近まで延びており、少なくともプランジャ５０が往復動する長さ範囲内に形成されている。なお、本実施形態では、コイルボビン３１に通水溝３２ａが形成されているが、プランジャ５０の外周面に上下方向に延びる通水溝を形成してもよいし、両者又はいずれか一方のみに通水溝を形成してもよい。

プランジャ５０は、磁性材料からなる略円柱状の部材であり、図３に示すように、下端部にはパイロット弁体５１が取り付けられている。パイロット弁体５１は、弁本体部１２の第２背圧室１４内に位置する。また、図３及び図４に示すように、プランジャ５０には、その上端面から下方へ向けて長さ方向に延びるように通水孔である縦孔５２が形成されており、更に、この縦孔５２の下端から側方へ向けて通水孔である横孔５３が形成されている。横孔５３は、プランジャ５０を横方向に貫いてその両側で摺動面５０ａ（即ち、摺動孔３０ａと摺接する外周面）で開口している。また、縦孔５２内にはコイルバネ５４が配置され、コイルバネ５４の上端は、縦孔５２の上部開口から上方へ突出して、固定コア４０の下端面と弾性的に接触している。

なお、本実施形態のパイロット弁部２０は、図８に示されたソレノイドバルブ１０１が有するプランジャガイドを備えていない。このため、本実施形態では、コイルボビン３１の筒状部３２が従来のプランジャガイドを兼ねており、プランジャ５０は、筒状部３２の摺動孔３０ａ内に摺動可能に配置されている。

固定コア４０は、磁性材料からなる略円柱状の部材である。固定コア４０の下側の外周面には、周溝が形成されており、この周溝内にＯリング６１が配置され、固定コア４０とコイルボビン３１の筒状部３２の内周面（摺動孔３０ａ）との間が、通水溝３２ａが形成されていない筒状部３２の上端付近で密封されている。また、固定コア４０の上下方向の中央部分には、拡径された環状の鍔部４１が形成されており、鍔部４１はコイルボビン３１の上フランジ３１ａと係合している。

また、固定コア４０の鍔部４１とヨーク２１の天板２２との間に挟まれるように、非磁性材料からなる環状のフランジ部材４９が配置されている。ヨーク２１の天板２２の中央部には、固定コア４０の本体部分の外径寸法よりも大きな内径寸法を有する挿入孔（貫通孔）２２ａが形成されており、固定コア４０の上側部分は、この挿入孔２２ａを通って、ヨーク２１の外部へ突出している。

なお、本実施形態では、鍔部４１は、上面視で略円形の外形を有し、挿入孔２２ａを通り抜けることができないように、挿入孔２２ａの内径寸法よりも大きな外径寸法を有している。しかし、これに限らず、鍔部４１は、その外形が円形でなくてもよく、周方向に部分的に突起が形成された外形を有していてもよいし、挿入孔２２ａを通り抜けられるような小径な外形を有していてもよい。

フランジ部材４９は、図６に示すように、固定コア４０の本体部の外周面と挿入孔２２ａの縁部との間を径方向に離間する第１環状部分４９ａと、天板２２と鍔部４１との間を上下方向に離間する第２環状部分４９ｂとを有する。

固定コア４０は、鍔部４１とヨーク２１の天板２２との間にフランジ部材４９を挟み込み、上側部分を挿入孔２２ａから外部へ突出させた状態で、ヨーク２１に固定されている。また、固定コア４０の鍔部４１は、コイルボビン３１の上フランジ３１ａとフランジ部材４９の第２環状部分４９ｂの間に挟み込まれている。さらに、固定コア４０の上側部分は、永久磁石４２を貫通し、磁性材料からなる板材である外部環状プレート４４とヨーク２１の天板２２との間に永久磁石４２が挟み込まれている。永久磁石４２及び外部環状プレート４４は、永久磁石ユニットを構成する。

また、ヨーク２１内にコイルユニット３０が挿入された状態で、ヨーク２１のフランジ部２３に底部環状プレート４６をネジ留めすることにより、コイルユニット３０はヨーク２１内に固定されている。更に、プランジャ５０をコイルボビン３１の筒状部３２内に挿入した状態で、弁本体部１２をヨーク２１のフランジ部２３にネジ留めすることにより、主弁部１０にパイロット弁部２０が取り付けられている。この状態では、図３に示すように、コイルバネ５４の付勢力によって、パイロット弁体５１は、弁本体部１２の弁座１４ａに弾性的に当接する。なお、第２背圧室１４内で、筒状部３２の外周面と弁本体部１２との間にＯリング６０が密封的に配置される。

次に、図３，図５及び図６を参照して、本実施形態のソレノイドバルブ１の動作について説明する。図３は、ソレノイドバルブ１がリードワイヤ３６を介して制御装置から駆動信号を受け取っておらず、且つ、プランジャ５０が下方位置（閉位置）に保持されている無通電閉位置状態（止水状態）を示している。

無通電閉位置状態では、プランジャ５０には、コイルバネ５４による下向きの付勢力と、永久磁石４２による上向きの磁気力と、第２背圧室１４内の一次給水圧に起因する下向きの給水力とが掛る。磁気力は、図６に示すように、永久磁石４２による磁界Ｍ１が、永久磁石４２，外部環状プレート４４，固定コア４０，プランジャ５０，底部環状プレート４６，ヨーク２１の円筒壁，ヨーク２１の天板２２からなる磁気回路（磁路）をこの順序で通過することにより、固定コア４０とプランジャ５０との間に作用する吸引力である。

また、一次側流路Ａから連通孔（図示せず）を介して第１背圧室１３内に、及び更に第１背圧室１３から連通孔１５を介して第２背圧室１４内に水が充填され、第１背圧室１３及び第２背圧室１４には一次給水圧が印加されている。そして、第２背圧室１４とコイルボビン３１の摺動孔３０ａとが連通しているため、第２背圧室１４とコイルボビン３１の摺動孔３０ａに掛る一次圧によって、パイロット弁体５１を介して、プランジャ５０には給水力が掛る。

無通電閉位置状態では、下向きの付勢力及び給水力の合力が、上向きの磁気力を上回るため、結果的にプランジャ５０には下向きの閉鎖力が掛ってプランジャ５０は閉位置に保持されている。これにより、パイロット弁体５１は弁座１４ａを押圧してパイロット弁孔１８を閉じている。

更にこのとき、主弁体１１には、第１背圧室１３側から一次圧により閉方向（下向き）に閉鎖力が掛る。一方、主弁体１１には、一次側流路Ａ側から開方向（上向き）に開放力が掛る。しかしながら、第１背圧室１３側で主弁体１１に一次圧が掛る面積の方が、一次側流路Ａ側で主弁体１１に一次圧が掛る面積よりも大きいため、開放力よりも閉鎖力の方が大きくなり、その圧力差によって主弁体１１は主弁座７２を押圧する閉位置に保持されている。これにより、主弁体１１により主弁孔７１が閉じられるので、一次側流路Ａと二次側流路Ｂとの間が分断される。その結果、フラッシュバルブ３は閉弁されるので、止水状態が維持される。

この状態において、ユーザが大便器２を使用すると、人体検知センサ（図示せず）から検知信号が出力され、制御装置は、この検知信号を受けて、ソレノイドバルブ１へ開弁駆動信号（例えば、０．２ｍ秒の正パルス電圧）を出力する（開通電状態）。ソレノイドバルブ１では、開弁駆動信号を受けている間、電磁コイル３３に正方向の電流が流れる。これにより、固定コア４０，プランジャ５０，底部環状プレート４６，ヨーク２１の円筒壁，ヨーク２１の天板２２からなる磁気回路を電磁コイル３３により発生された磁界が通過する。これにより、永久磁石４２による磁界に加えて、電磁コイル３３による磁界が固定コア４０及びプランジャ５０を同方向に通過するため、より強力な磁気力が発生し（もしくは、永久磁石４２による磁気力と電磁コイル３３による磁気力が合算され）、固定コア４０とプランジャ５０との間にはより大きな吸引力が作用する。

このため、開通電状態では、コイルバネ５４による下向きの付勢力及び一次圧による下向きの給水力の合力を、永久磁石４２及び電磁コイル３３による上向きの磁気力が上回るため、結果的にプランジャ５０には上向きの開放力が掛ってプランジャ５０は開位置へ向けて筒状部３２内を上方へ移動する。これにより、パイロット弁体５１が弁座１４ａから離れてパイロット弁孔１８が開放される。

開通電状態において、パイロット弁孔１８が開放されると、第２背圧室１４は、連通孔１７，周溝１６，バイパス流路７３を介して二次側流路Ｂに連通されるので、第２背圧室１４及びこれと連通する第１背圧室１３は、一次圧よりも減圧される。これにより、第１背圧室１３側から主弁体１１に掛る閉鎖力が、一次側流路Ａ側から主弁体１１に掛る開放力よりも小さくなり、図５に示すように、主弁体１１が閉位置から開位置へ向けて上方へ移動する。これにより、主弁孔７１が開放され、一次側流路Ａと二次側流路Ｂとが連通される。この結果、フラッシュバルブ３は開弁されるので、大便器２へ向けて洗浄水が供給される（吐水状態）。

更に、プランジャ５０が上方位置（開位置）にあり、開弁駆動信号が停止した無通電開位置状態（吐水状態）では、プランジャ５０には、永久磁石４２による上向きの磁気力と、コイルバネ５４による下向きの付勢力が掛る。無通電開位置状態では、上向きの磁気力が下向きの付勢力を上回るため、結果的にプランジャ５０には上向きの開放力が掛るので、プランジャ５０は開位置に吸着保持される（図５参照）。

次に、開弁駆動信号出力から所定時間経過後に、制御装置は、ソレノイドバルブ１へ閉弁駆動信号（例えば、０．２ｍ秒の負パルス電圧）を出力する（閉通電状態）。ソレノイドバルブ１では、閉弁駆動信号を受けている間、電磁コイル３３に逆方向の電流が流れる。これにより、電磁コイル３３により発生された磁界が、正方向の電流が流れるときとは逆向きに（即ち、固定コア４０，ヨーク２１の天板２２，ヨーク２１の円筒壁，底部環状プレート４６，プランジャ５０の順に）磁気回路を通過する。

これにより、永久磁石４２による磁界と電磁コイル３３による磁界とが磁気回路を逆向きに通過し、これらが互いに打ち消し合う。このため、永久磁石４２単独による磁気力よりも小さな絶対値の磁気力が発生し（もしくは、永久磁石４２により磁気力と電磁コイル３３による逆方向の磁気力が合算され、絶対値のより小さな磁気力が発生し）、この結果、固定コア４０とプランジャ５０の間にはより小さな吸引力が作用する。

このため、閉通電状態では、コイルバネ５４による下向きの付勢力が、上向きのより小さな磁気力を上回るため、プランジャ５０には下向きの閉鎖力が掛ってプランジャ５０は閉位置へ向けて筒状部３２内を下方へ移動する。これにより、パイロット弁体５１が弁座１４ａに当接して、パイロット弁孔１８が閉鎖される。

閉通電状態において、パイロット弁孔１８が閉鎖されると、第１背圧室１３及び第２背圧室１４には、図示しない連通孔を通って一次側流路Ａから水が充填される。これにより、第１背圧室１３（及び第２背圧室１４）内に一次圧が掛るようになると、主弁体１１に掛る閉鎖力が開放力を上回るため、主弁体１１は閉位置まで下向きに移動する。この結果、主弁体１１が主弁座７２に当接して、主弁孔７１が閉鎖されるので、一次側流路Ａと二次側流路Ｂとが分断される。この結果、フラッシュバルブ３は閉弁されるので、大便器２への洗浄水の供給が停止される（止水状態）。

更に、プランジャ５０が下方位置（閉位置）にあり、閉弁駆動信号が停止した無通電閉位置状態（止水状態）では、プランジャ５０には、再び、永久磁石４２による上向きの磁気力と、コイルバネ５４による下向きの付勢力と、第２背圧室１４内の一次圧に起因する下向きの給水力とが掛る。そして、これらの合力はプランジャ５０を下向きに押圧する閉鎖力となるので、プランジャ５０は閉位置に保持され、止水状態が維持される。

次に、本実施形態のソレノイドバルブ１の作用について説明する。本実施形態では、図３に示すように、プランジャ５０は、樹脂製のコイルボビン３１の筒状部３２に設けられた摺動孔３０ａ内に収容され、摺動孔３０ａ内で往復動される。本実施形態では、筒状部３２は、下フランジ３１ｂよりも下方へ延びる部分が、底部環状プレート４６を貫通して第２背圧室１４に挿入されている。したがって、筒状部３２の内面からなる摺動孔３０ａは、ヨーク２１内から第２背圧室１４まで延びている。

本実施形態では、プランジャ５０を摺動可能に案内するプランジャ案内空間が、従来のような別部品のプランジャガイドによって形成されるのではなく、コイルボビン３１によって形成される。このため、本実施形態では、従来のような別部品のプランジャガイドが不要であるため、部品点数を削減することができると共に、プランジャガイドを固定コアに溶接付けするような手間の掛る作業工程が発生しないので、製造を容易にすることができる。

また、本実施形態では、固定コア４０に鍔部４１を設け、鍔部４１とヨーク２１の天板２２との間にフランジ部材４９を挟み込む構成を採用することにより、更には、固定コア４０と筒状部３２との間をＯリング６１によって密封し、筒状部３２と弁本体部１２との間をＯリング６０によって密封することにより、プランジャ案内空間の一次圧に対する耐圧構造を形成している。

即ち、本実施形態では、第２背圧室１４に一次圧が掛った場合、筒状部３２内を介して固定コア４０の下端面に一次圧が掛る。その際、一次圧によって固定コア４０が上方への押圧力を受けても、鍔部４１がフランジ部材４９と係合してフランジ部材４９を上方へ押圧し、さらにフランジ部材４９がヨーク２１の天板２２と係合することにより天板２２を押圧する。これにより、固定コア４０がフランジ部材４９を介して天板２２によって支持されるので、固定コア４０及びプランジャ５０が筒状部３２から抜け出ることを防止することができる。

また、ソレノイドバルブは、大便器，小便器，水栓装置等の衛生機器を含む水道設備や種々の設備内で用いられるが、水道設備等に供給される水道水の水質は国や地域によって様々である。例えば、塩素濃度が高い水道水もあれば、塩素濃度が低い水道水もある。

再び図８を参照すると、ソレノイドバルブ１０１は、塩素濃度が低い水質環境下で用いられる際には問題は生じないが、一方、塩素濃度が比較的高い水質環境下で用いられると、問題が生じるおそれがあった。即ち、水に触れる部材であるプランジャガイド１３７は、例えばＳＵＳ３０３鋼製の非磁性部材であるため、塩素濃度が比較的高い水質環境下では耐蝕性において問題が生じるおそれがあった。このため、プランジャガイド１３７を耐蝕性の良好な非磁性材料、例えばＳＵＳ３０４鋼で形成することも考えられる。しかしながら、ＳＵＳ３０４鋼は機械加工性が劣るため、プランジャガイド１３７のような複雑な筒状形状の部品を量産するには不向きであった。

本実施形態では、ＳＵＳ３０３鋼のような非磁性材料で形成されたプランジャガイドが採用されておらず、第２背圧室１４に流入する水が樹脂製のコイルボビン３１内に入り込むように構成されている。本実施形態では、コイルボビン３１が耐薬品性（耐塩素性）の良好な樹脂で形成されており、図８のソレノイドバルブ１０１で生じるような耐蝕性についての問題は生じない。このため、本実施形態のソレノイドバルブ１は、比較的高い塩素濃度を有する水質環境下でも使用可能である。更には、本実施形態のコイルボビン３１は樹脂成形により形成することができるため、高い塩素濃度を有する水に対する耐蝕性が良好なＳＵＳ３０４鋼でプランジャガイドを製造する場合に生じるような機械加工性についての問題も生じず、量産が容易である。

また、本実施形態では、図６に示すように、パイロット弁部２０は、永久磁石４２の磁界Ｍ１を通すための磁気回路を有している。具体的には、永久磁石４２の磁界Ｍ１は、外部環状プレート４４，固定コア４０，プランジャ５０，底部環状プレート４６，ヨーク２１の円筒壁，ヨーク２１の天板２２をこの順序で通過することにより、固定コア４０とプランジャ５０との間に磁気吸引力を発生させている。

本実施形態では、上述のように、プランジャガイドを廃止したことにより、新たな耐圧構造を形成するため、固定コア４０に鍔部４１が設けられている。しかしながら、鍔部４１を設けたことにより、鍔部４１を介して磁界Ｍ１の磁気回路が短絡されるされるおそれがある。即ち、磁界Ｍ１から分岐した磁界Ｍ２が鍔部４１からヨーク２１の天板２２を経由して永久磁石４２に戻るように、短絡路が形成されるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、フランジ部材４９を配置することにより、磁路短絡抑制構造を形成し、磁路短絡の発生を抑制している。

まず、図７を参照して、本実施形態のような磁路短絡抑制構造を有しない比較例について説明する。図７は、比較例に係るソレノイドバルブ２０１のパイロット弁部２２０を示しており、図３と同じ構成要素には同じ符号が付されている。

比較例では、固定コア２４０に、固定コア４０と同様な鍔部２４１が形成されている。鍔部２４１は、一次圧による固定コア２４０の抜け止めのため、ヨーク２１の天板２２に係合している。しかしながら、比較例のように、鍔部２４１と天板２２とが接触すると、磁気抵抗のより少ない経路が形成される。したがって、磁界Ｍ１から分岐した磁界Ｍ２が、外部環状プレート４４，固定コア４０，鍔部２４１，ヨーク２１の天板２２をこの順序で通過するため、磁界Ｍ１の磁路が鍔部２４１によってヨーク２１の天板２２に短絡される。このため、固定コア４０の下側部分及びプランジャ５０を通過する磁界Ｍ１が減少し弱められるので、固定コア４０とプランジャ５０との間に生じる磁気吸引力が大幅に低下してしまう。

永久磁石４２による磁気力が低下することにより、開通電状態において、永久磁石４２及びコイルユニット３０により生じる磁気力も低下することになる。そうすると、開通電状態においてプランジャ５０を閉位置から開位置へ引き上げるために、コイルバネ５４による下向きの付勢力及び一次圧による下向きの給水力の合力に打ち勝つだけの、十分な大きさの磁気力を発生させることができなくなる。これを防ぐため、より大きな磁気力をコイルユニット３０により発生させる必要が生じる。即ち、より大きな電力の開弁駆動信号（又は、より大きな電圧のパルス信号）を供給する必要が生じる。

しかしながら、本実施形態では、鍔部４１と天板２２との間の磁気抵抗を大きくするように、フランジ部材４９を非磁性材料で形成し、且つ、フランジ部材４９により鍔部４１と天板２２との間が上下方向及び径方向に離間されるように構成されているので、鍔部４１による磁路の短絡が生じ難くなり、磁界Ｍ１から磁界Ｍ２が分岐することが抑制される。これにより、本実施形態では、固定コア４０の抜け止め（耐圧構造）と磁路短絡の抑制（磁路短絡抑制構造）を両立することができる。

なお、フランジ部材４９は非磁性材料で形成された単一部品であることが好ましいが、これに限らず、フランジ部材が非磁性材料を含んでいればよく、単一部品である必要はない。例えば、フランジ部材は、非磁性材料からなる単一又は複数の板状部品と磁性材料からなる単一又は複数の板状部品が積層された単一部品であってもよく、又は、ヨーク２１内への組付け時にこれら複数の板状部品を一体化させてもよい。このような場合、組み付け状態で、フランジ部材に含まれる磁性材料によって鍔部４１とヨーク２１の天板２２との間が直接連通しないように構成することが、磁路短絡の抑制のために好ましい。

また、本実施形態では、図３及び図４に示すように、コイルボビン３１の筒状部３２には、筒状部３２内でのプランジャ５０のスムーズな往復動を確保するため、通水溝３２ａが形成されている。即ち、プランジャ５０は、筒状部３２内に摺動可能に収納されているため、プランジャ５０の外周面と筒状部３２の内周面（摺動孔３０ａ）とのクリアランスは小さい。このため、プランジャ５０が上下方向に往復動する際、筒状部３２内に存在する水が抵抗となり、スムーズな往復動が妨げられるおそれがある。

そこで、本実施形態では、筒状部３２の内周面に通水溝３２ａを設けることにより、プランジャ５０が移動する際に、進行方向前方に存在する水を通水溝３２ａを通して、進行方向後方へ押し流すことが可能となる。これにより、プランジャ５０が移動する際の抵抗が低減され、小さな駆動力でプランジャ５０のスムーズな移動を確保することができる。したがって、コイルユニット３０に供給する駆動信号の電力を低減し、省電力化（例えば、低駆動電圧化）されたソレノイドバルブ１及びフラッシュバルブ３を実現することができる。なお、上述のように、通水溝は、筒状部３２ではなく、プランジャ５０の外周面に設けてもよい。

また、本実施形態では、図３及び図４に示すように、プランジャ５０には、筒状部３２内でのプランジャ５０のスムーズな往復動を確保するため、通水用の縦孔５２，横孔５３が形成されている。即ち、プランジャ５０は、筒状部３２内に摺動可能に収納されているため、プランジャ５０が上下方向に往復動する際、筒状部３２内に存在する水、特に、プランジャ５０の上端面と固定コア４０の下端面との間に存在する水が抵抗となり、スムーズな往復動が妨げられるおそれがある。

そこで、本実施形態では、プランジャ５０内に通水用の縦孔５２，横孔５３を設けることにより、プランジャ５０が上方へ移動する際には、プランジャ５０と固定コア４０との間に存在する水を縦孔５２及び横孔５３を通して、通水溝３２ａが形成されたプランジャ５０の外周面側に導き、一方、プランジャ５０が下方へ移動する際には、縦孔５２及び横孔５３を通して、通水溝３２ａが形成されたプランジャ５０の外周面側からプランジャ５０と固定コア４０との間に水を導くことが可能となる。これにより、プランジャ５０が移動する際の抵抗を小さくし、小さな駆動力でプランジャ５０のスムーズな移動を確保することができる。したがって、コイルユニット３０に供給する駆動信号の電力を低減し、省電力化（例えば、低駆動電圧化）されたソレノイドバルブ１及びフラッシュバルブ３を実現することができる。

１・・・ソレノイドバルブ
２・・・大便器
３・・・フラッシュバルブ、
４ａ・・給水管
４ｂ・・排水管
４ｃ・・止水栓
１０・・・主弁部
１１・・・主弁体
１２・・・弁本体部
１３・・・第１背圧室
１４・・・第２背圧室
１４ａ・・弁座
１５・・・連通孔
１６・・・周溝
１７・・・連通孔
１８・・・パイロット弁孔
２０・・・パイロット弁部
２１・・・ヨーク
２２・・・天板
２２ａ・・挿入孔
２３・・・フランジ部
２４・・・開口
３０・・・コイルユニット
３０ａ・・摺動孔
３１・・・コイルボビン
３２・・・筒状部
３２ａ・・通水溝
３３・・・電磁コイル
３４・・・封止部材
３５・・・コネクタ
３６・・・リードワイヤ
４０・・・固定コア
４１・・・鍔部
４２・・・永久磁石
４４・・・外部環状プレート（板材）
４６・・・底部環状プレート
４６ａ・・開口孔
４９・・・フランジ部材
４９ａ・・第１環状部分
４９ｂ・・第２環状部分
５０・・・プランジャ
５０ａ・・摺動面
５１・・・パイロット弁体
５２・・・縦孔（通水孔）
５３・・・横孔（通水孔）
５４・・・コイルバネ
６０・・・Ｏリング
６１・・・Ｏリング
７０・・・弁取付部材
７１・・・主弁孔
７２・・・主弁座
７３・・・バイパス流路
１０１・・・ソレノイドバルブ
１１０・・・主弁部
１１１・・・主弁体
１１２・・・弁本体部
１２０・・・パイロット弁部
１２１・・・ヨーク
１２２・・・天板
１２３・・・フランジ部
１２４・・・開口
１３０・・・コイルユニット
１３０ａ・・貫通孔
１３１・・・コイルボビン
１３３・・・電磁コイル
１３７・・・プランジャガイド
１３７ａ・・鍔部
１４０・・・固定コア
１４２・・・永久磁石
１４４・・・環状プレート
１４６・・・環状プレート
１４６ａ・・開口孔
１５０・・・プランジャ
１６０・・・Ｏリング
１７０・・・弁取付部材
２０１・・・ソレノイドバルブ
２２０・・・パイロット弁部
２４０・・・固定コア
２４１・・・鍔部
Ａ・・・一次側流路
Ｂ・・・二次側流路
Ｍ１・・・磁界
Ｍ２・・・磁界

Claims (4)

1. 一次側流路と二次側流路との間に設けられた主弁孔の開閉を行う主弁部、及び、前記一次側流路と連通する前記主弁部の背圧室と前記二次側流路との間に設けられたパイロット弁孔の開閉を行うパイロット弁部を備え、前記パイロット弁部を駆動させることにより前記主弁部が前記主弁孔の開閉を行うソレノイドバルブであって、
   前記パイロット弁部は、
   一端側が天板で塞がれ他端側が開口した磁性材料からなる筒状のヨークと、
   前記ヨークの天板の外面に載置された貫通孔を有する環状の永久磁石及びこの永久磁石上に載置された磁性材料からなる板材を有する永久磁石ユニットと、
   前記ヨーク内に配置され、摺動孔を有する環状のコイルボビン及びこのコイルボビンに巻回された電磁コイルを有するコイルユニットと、
   前記ヨークの天板に形成された挿入孔を通って前記ヨークの内部から外部に延びて、前記永久磁石の貫通孔に挿入されると共に、前記ヨークの内部において、拡径された鍔部が設けられた磁性材料からなる固定コアと、
   前記コイルボビンの摺動孔内に摺動可能に配置され、往復動により一端側の端部が前記固定コアの端部に対して離接する磁性材料からなるプランジャと、
   前記プランジャの他端側に取り付けられ、前記プランジャの往復動に応じて前記パイロット弁孔を開閉するパイロット弁体と、
   前記固定コアの鍔部と前記ヨークの天板の間に配置され、前記固定コアの鍔部と係合して前記固定コアが前記ヨークの前記挿入孔から抜け出るのを防止するフランジ部材と、
   を備えていることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記フランジ部材は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
3. 前記コイルボビンの摺動孔の内面、及び、前記コイルボビンの摺動孔と摺接する前記プランジャの摺動面の少なくとも一方には、前記プランジャの摺動方向に沿って通水溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイドバルブ。
4. 前記プランジャには、一端側の端面から前記コイルボビンの摺動孔と摺接する摺動面まで貫通する通水孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のソレノイドバルブ。

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