JP7114973B2 - 電磁弁、および流路装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁、および流路装置に関する。

流路を開閉する電磁弁が知られる。例えば、特許文献１には、ラッチ式電磁弁が記載される。

特開２００２－２５０４５７号公報

上記のような電磁弁によって流路を閉じた際には、電磁弁の弁体部には流路を流れる流体の圧力が加えられる。そのため、流路の流量が比較的大きい場合には、弁体部を閉じた状態に維持するために比較的大きな力が必要となり、電磁弁が大型化する場合があった。

本発明は、上記事情に鑑みて、小型化できる構造を有する電磁弁、およびそのような電磁弁を備える流路装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の電磁弁の一つの態様は、軸方向に延びる中心軸に沿って移動可能な可動部を備え、第１流路部と前記第１流路部の軸方向一方側に位置する第２流路部とが孔部を介して繋がれる開状態と、前記孔部が閉塞されて前記第１流路部と前記第２流路部とが遮断される閉状態と、を切り換え可能な電磁弁であって、前記可動部を軸方向に移動させるソレノイドと前記ソレノイドを収容するカバーとを有する本体部と、前記第１流路部を流れる流体を収容可能な収容部と、前記電磁弁の外部と前記収容部の内部とを繋ぐ接続流路部と、を備える。前記可動部は、前記本体部から軸方向他方側に突出し、前記第２流路部の内部に挿入されるシャフト部と、前記シャフト部に設けられ、前記閉状態において軸方向一方側から前記孔部を閉塞する弁体部と、軸方向一方側を向き、前記収容部の内側面の一部を構成する第１受圧面と、を有する。前記接続流路部は、前記閉状態において前記第１流路部と前記収容部とを繋ぐ。前記収容部は、前記弁体部よりも軸方向一方側に位置する。前記閉状態において前記第２流路部と遮断される。

本発明の流路装置の一つの態様は、上記の電磁弁と、前記第１流路部と前記第２流路部と前記孔部とを有する流路部と、を備える。

本発明の一つの態様によれば、電磁弁を小型化できる。

図１は、本実施形態の流路装置が備えられた流路システムを模式的に示す断面図である。 図２は、本実施形態の流路装置が備えられた流路システムを模式的に示す断面図である。 図３は、本実施形態の電磁弁を示す断面図である。 図４は、本実施形態の電磁弁を示す断面図である。

各図においてＺ軸方向は、正の側を上側とし、負の側を下側とする上下方向である。各図に適宜示す仮想軸である中心軸Ｊの軸方向は、Ｚ軸方向、すなわち上下方向と平行である。以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

本実施形態において、上側は、軸方向一方側に相当し、下側は、軸方向他方側に相当する。なお、上下方向、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１および図２に示すように、本実施形態の流路装置１０は、流体Ｗが流れる流路部２０と、流路部２０を開閉する電磁弁３０と、を備える。流体Ｗは、特に限定されず、例えば、水である。図１においては、電磁弁３０が開き、流路部２０内を流体Ｗが流れる開状態ＯＳを示す。図２においては、電磁弁３０が閉じ、流路部２０内の流体Ｗの流れが堰き止められた閉状態ＣＳを示す。電磁弁３０は、開状態ＯＳと、閉状態ＣＳと、を切り換え可能である。

本実施形態の流路装置１０は、流路システム１に備えられる。流路システム１は、被冷却体５を冷却する冷却システムである。流路システム１は、例えば、車両に搭載される。被冷却体５は、例えば、車両の駆動部である。

流路システム１は、ポンプ部２と、流体冷却部３と、流体タンク４と、被冷却体５と、流路装置１０と、を備える。ポンプ部２は、流体タンク４内の流体Ｗを被冷却体５に送る。流体冷却部３は、流路部２０内の流体Ｗを冷却する。流体冷却部３は、流路部２０のうちポンプ部２と被冷却体５との間の部分に設けられる。

流路部２０は、第１流路部２１と、第２流路部２２と、流入部２３と、流出部２４と、を有する。流入部２３は、流体タンク４からポンプ部２まで延びる流路である。流出部２４は、被冷却体５から流体タンク４まで延びる流路である。第１流路部２１は、ポンプ部２から延びる流路である。第１流路部２１には、ポンプ部２によって送られる流体Ｗが流入する。本実施形態において第１流路部２１には、流体冷却部３が設けられる。

第２流路部２２は、第１流路部２１から被冷却体５まで延びる流路である。第２流路部２２は、第１流路部２１の上側に位置する。第１流路部２１と第２流路部２２とは、仕切壁部２７によって軸方向に仕切られる。仕切壁部２７は、軸方向と直交する方向に延びる壁であり、第１流路部２１の上側の壁部の一部と第２流路部２２の下側の壁部の一部とを構成する。仕切壁部２７は、仕切壁部２７を軸方向に貫通する孔部２５を有する。すなわち、流路部２０は、孔部２５を有する。図示は省略するが、孔部２５は、例えば、円形の孔である。図１に示す開状態ＯＳにおいては、第１流路部２１と第２流路部２２とは、孔部２５を介して繋がれる。

第２流路部２２は、電磁弁３０が取り付けられる取付孔２６を有する。取付孔２６は、第２流路部２２の壁部のうち上側の上壁部２８に設けられる。取付孔２６は、上壁部２８を軸方向に貫通する。取付孔２６は、孔部２５の上側に位置する。図示は省略するが、取付孔２６は、例えば、円形の孔である。取付孔２６の内径は、孔部２５の内径よりも大きい。

なお、本明細書において「第２流路部が第１流路部の上側に位置する」とは、第２流路部のうち第１流路部と孔部を介して繋がる部分が、第１流路部のうち第２流路部と孔部を介して繋がる部分の上側に位置すればよい。すなわち、本明細書において「第２流路部が第１流路部の上側に位置する」とは、第２流路部の一部が第１流路部の下側に位置するような場合も含む。

図１に示すように、開状態ＯＳにおいて、流体タンク４内の流体Ｗは、ポンプ部２によって、流入部２３を介して第１流路部２１に流入される。第１流路部２１に流入した流体Ｗは、孔部２５を介して、第２流路部２２に流入する。第２流路部２２に流入した流体Ｗは、被冷却体５を冷却し、流出部２４を介して、流体タンク４に戻る。このように、開状態ＯＳにおいては、流体タンク４と流路部２０との間で流体Ｗが循環し、被冷却体５を流体Ｗによって冷却することができる。

一方、図２に示すように、閉状態ＣＳにおいては、電磁弁３０によって孔部２５が閉塞されて第１流路部２１と第２流路部２２とが遮断される。これにより、第２流路部２２に流体Ｗが流れなくなり、被冷却体５の冷却が停止される。

電磁弁３０は、流路部２０に固定される。より詳細には、電磁弁３０は、取付孔２６に取り付けられ、第２流路部２２の上壁部２８に固定される。図３および図４に示すように、電磁弁３０は、本体部４０と、可動部５０と、支持部材６０と、ダイヤフラム７０と、弾性部材８０と、を備える。なお、図３は、開状態ＯＳを示し、図４は、閉状態ＣＳを示す。

本体部４０は、カバー４１と、ソレノイド４２と、第１磁性部材４４ａと、第２磁性部材４４ｂと、スペーサ４５と、ブッシュ４６ａ，４６ｂと、Ｏリング４７ａ，４７ｂと、を有する。カバー４１は、ソレノイド４２を収容する。カバー４１は、磁性材である。カバー４１は、上壁部２８に固定される。カバー４１は、第１カバー４１ａと、第２カバー４１ｂと、を有する。

第１カバー４１ａは、カバー本体４１ｃと、円環板部４１ｄと、保持部４１ｅと、を有する。カバー本体４１ｃは、下側に開口する有蓋の筒状である。本実施形態においてカバー本体４１ｃは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。円環板部４１ｄは、カバー本体４１ｃの下側の端部から径方向外側に拡がる。保持部４１ｅは、円環板部４１ｄの径方向外縁部から下側に突出する筒状である。

第２カバー４１ｂは、板面が軸方向を向く板状である。図示は省略するが、本実施形態において第２カバー４１ｂは、中心軸Ｊを中心とする円板状である。第２カバー４１ｂは、保持部４１ｅの径方向内側に嵌め合わされる。第２カバー４１ｂは、第１カバー４１ａの下側の開口を閉じる。第２カバー４１ｂは、第２カバー４１ｂの中央部を軸方向に貫通するカバー貫通孔４１ｆを有する。

ソレノイド４２は、ボビン部４２ａと、コイル４３と、モールド部４２ｂと、を有する。ボビン部４２ａは、軸方向に延び、軸方向両側に開口する筒状である。本実施形態においてボビン部４２ａは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。ボビン部４２ａの下側の端部は、第２カバー４１ｂと接触する。ボビン部４２ａの上側の端部は、第１カバー４１ａの上側の蓋部と接触する。コイル４３は、ボビン部４２ａの外周面に巻き回される。モールド部４２ｂは、ボビン部４２ａの径方向外側およびコイル４３の径方向外側を覆う。

第１磁性部材４４ａおよび第２磁性部材４４ｂは、軸方向に延び、軸方向両側に開口する筒状である。本実施形態において第１磁性部材４４ａおよび第２磁性部材４４ｂは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。第１磁性部材４４ａおよび第２磁性部材４４ｂは、ボビン部４２ａの径方向内側に嵌め合わされる。第１磁性部材４４ａの下側の端部は、第２カバー４１ｂと接触する。第２磁性部材４４ｂは、第１磁性部材４４ａの上側に位置する。第２磁性部材４４ｂの上側の端部は、第１カバー４１ａの上側の蓋部と接触する。第１磁性部材４４ａおよび第２磁性部材４４ｂは、磁性材である。

スペーサ４５は、軸方向に延び、軸方向両側に開口する筒状である。本実施形態においてスペーサ４５は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。スペーサ４５は、第１磁性部材４４ａと第２磁性部材４４ｂとの軸方向の間に位置する。スペーサ４５の軸方向両端部は、各磁性部材と接触する。スペーサ４５は、非磁性材である。スペーサ４５は、例えば、樹脂から成る。

ブッシュ４６ａ，４６ｂは、軸方向に延び、軸方向両側に開口する筒状である。本実施形態においてブッシュ４６ａ，４６ｂは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。ブッシュ４６ａの下側の端部は、カバー貫通孔４１ｆに嵌め合わされる。ブッシュ４６ａの上側の部分は、第１磁性部材４４ａの径方向内側に嵌め合わされる。ブッシュ４６ｂは、第２磁性部材４４ｂの径方向内側に嵌め合わされる。

Ｏリング４７ａ，４７ｂは、周方向に沿った環状である。本実施形態においてＯリング４７ａ，４７ｂは、中心軸Ｊを中心とする円環状である。Ｏリング４７ａは、ボビン部４２ａの上側の端部と第１カバー４１ａの上側の蓋部との間に位置する。Ｏリング４７ａは、ボビン部４２ａと第１カバー４１ａとに接触して、ボビン部４２ａと第１カバー４１ａとの間を封止する。Ｏリング４７ｂは、ボビン部４２ａの下側の端部と第２カバー４１ｂとの間に位置する。Ｏリング４７ｂは、ボビン部４２ａと第２カバー４１ｂとに接触して、ボビン部４２ａと第２カバー４１ｂとの間を封止する。

可動部５０は、軸方向に延びる中心軸Ｊに沿って移動可能である。可動部５０は、シャフト部５１と、弁部５２と、コア部５３と、フランジ部５４と、を有する。シャフト部５１は、中心軸Ｊに沿って延びる。シャフト部５１は、本体部４０から下側に突出し、取付孔２６を介して第２流路部２２の内部に挿入される。本実施形態においてシャフト部５１は、第１シャフト部５１ａと、第２シャフト部５１ｂと、を有する。第１シャフト部５１ａと第２シャフト部５１ｂとは、互いに別部材である。

第１シャフト部５１ａは、軸方向に延びる柱状である。本実施形態において第１シャフト部５１ａは、中心軸Ｊを中心とする円柱状である。第１シャフト部５１ａは、本体部４０の内部に位置する。第１シャフト部５１ａは、第１磁性部材４４ａの内部とスペーサ４５の内部と第２磁性部材４４ｂの内部とに跨って配置される。

第２シャフト部５１ｂは、第２シャフト部本体５１ｃと、突出部５１ｄと、を有する。第２シャフト部本体５１ｃは、軸方向に延びる筒状である。本実施形態において第２シャフト部本体５１ｃは、軸方向両側に開口し、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。第２シャフト部本体５１ｃの外径は、第１シャフト部５１ａの外径よりも大きい。第２シャフト部本体５１ｃの内径は、第１シャフト部５１ａの外径よりも小さい。

第２シャフト部本体５１ｃは、第１シャフト部５１ａの下側に位置する。第２シャフト部本体５１ｃの上側の端部は、本体部４０の内部に位置する。第２シャフト部本体５１ｃの上側の端部は、ブッシュ４６ａの径方向内側に嵌め合わされ、ブッシュ４６ａによって軸方向に移動可能に支持される。第２シャフト部本体５１ｃの上側の端部は、第１シャフト部５１ａの下側の端部と接触可能である。本実施形態では、少なくとも開状態ＯＳと閉状態ＣＳとにおいて、第２シャフト部本体５１ｃの上側の端部は、第１シャフト部５１ａの下側の端部と接触する。

第２シャフト部本体５１ｃの下側の部分は、本体部４０の内部から下側に突出し、取付孔２６を介して第２流路部２２の内部に挿入される。本実施形態において第２シャフト部本体５１ｃの下側の端部は、開状態ＯＳおよび閉状態ＣＳの両状態において、第２流路部２２の内部を軸方向に貫通し、孔部２５を介して、第１流路部２１の内部まで突出する。第２シャフト部本体５１ｃの下側の端部における外周面には、雄ネジ部が設けられる。

突出部５１ｄは、第２シャフト部本体５１ｃの軸方向の中央部分から径方向外側に突出する。本実施形態において突出部５１ｄは、中心軸Ｊを中心とする円環状である。突出部５１ｄは、支持部材６０の内部に位置する。

弁部５２は、固定筒部５２ａと、弁体部５２ｂと、を有する。すなわち、可動部５０は、固定筒部５２ａと、弁体部５２ｂと、を有する。固定筒部５２ａは、軸方向に延びる筒状である。本実施形態において固定筒部５２ａは、中心軸Ｊを中心とし、軸方向両側に開口する円筒状である。固定筒部５２ａの内周面には、雌ネジ部が設けられる。固定筒部５２ａは、内周面の雌ネジ部が第２シャフト部本体５１ｃの雄ネジ部に締め込まれて、第２シャフト部本体５１ｃの下側の部分に固定される。固定筒部５２ａの下側の端部は、第２シャフト部本体５１ｃの下側の端部よりも上側に位置する。

弁体部５２ｂは、固定筒部５２ａを介して第２シャフト部本体５１ｃの下側の部分に固定される。これにより、弁体部５２ｂは、シャフト部５１に設けられる。弁体部５２ｂは、固定筒部５２ａの上側の端部から径方向外側に拡がる。本実施形態において弁体部５２ｂは、中心軸Ｊを中心とし、板面が軸方向を向く円環板状である。弁体部５２ｂの外径は、突出部５１ｄの外径および孔部２５の内径よりも大きい。本実施形態において弁体部５２ｂの下側の面は、径方向外側に向かうに従って上側に位置する湾曲面である。弁体部５２ｂの上側の面は、軸方向と直交する平坦な面である。

弁体部５２ｂは、第２流路部２２の内部に位置する。図４に示すように、弁体部５２ｂは、閉状態ＣＳにおいて上側から孔部２５を閉塞する。閉状態ＣＳにおいて、弁体部５２ｂの径方向外縁部は、第２流路部２２の内側面のうち孔部２５の縁部と接触する。弁体部５２ｂは、第２受圧面５２ｃを有する。第２受圧面５２ｃは、下側を向く面であり、弁体部５２ｂの下側の面の一部である。本実施形態において第２受圧面５２ｃは、弁体部５２ｂの下側の面のうち径方向外縁部を除く部分である。第２受圧面５２ｃは、閉状態ＣＳにおいて第１流路部２１に露出する。第２受圧面５２ｃは、閉状態ＣＳにおいて、第１流路部２１内の流体Ｗから上側向きの圧力を受ける。

コア部５３は、軸方向に延びる。本実施形態においてコア部５３は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。コア部５３は、第１シャフト部５１ａの外周面に嵌め合わされて固定される。コア部５３は、ブッシュ４６ｂの径方向内側に嵌め合わされ、ブッシュ４６ｂによって軸方向に移動可能に支持される。コア部５３は、磁性材である。

フランジ部５４は、シャフト部５１の外周面から径方向外側に拡がる。本実施形態においてフランジ部５４は、第２シャフト部本体５１ｃの外周面から径方向外側に拡がる。フランジ部５４は、板面が軸方向を向く板状である。本実施形態においてフランジ部５４は、中心軸Ｊを中心とする円板状である。フランジ部５４の軸方向の面は、軸方向と直交する平坦面である。フランジ部５４の外径は、突出部５１ｄの外径よりも大きい。フランジ部５４の外径は、弁体部５２ｂの外径とほぼ同じである。本実施形態においてフランジ部５４の外径は、弁体部５２ｂの外径よりも僅かに小さい。

フランジ部５４は、本体部４０よりも下側で、かつ、弁体部５２ｂよりも上側に位置する。フランジ部５４は、支持部材６０の内部に位置する。本実施形態においてフランジ部５４は、取付孔２６の内部に位置する。フランジ部５４は、突出部５１ｄの上側に位置する。フランジ部５４の下側の面のうち径方向内縁部は、突出部５１ｄの上側の面に接触する。フランジ部５４は、フランジ部５４の外周面から径方向内側に窪む溝部５４ｂを有する。溝部５４ｂは、周方向に沿った円環状である。本実施形態においてフランジ部５４は、シャフト部５１と別部材である。

支持部材６０は、本体部４０の下側に固定される。支持部材６０は、取付孔２６に嵌め合わされて、上壁部２８に固定される。支持部材６０は、底部６１と、筒部６２と、を有する。底部６１は、第２流路部２２の内部において径方向に拡がる。底部６１の外径は、フランジ部５４の外径および弁体部５２ｂの外径よりも大きい。底部６１は、弁体部５２ｂとフランジ部５４との軸方向の間に位置する。

底部６１は、凹部６１ｂと、第１貫通孔６１ａと、第２貫通孔６１ｃと、を有する。凹部６１ｂは、底部６１の上側の面のうち中央部分から下側に窪む。第１貫通孔６１ａは、底部６１の中央部分を軸方向に貫通する。より詳細には、第１貫通孔６１ａは、凹部６１ｂの底面から底部６１の下側の面までを軸方向に貫通する。第１貫通孔６１ａには、シャフト部５１が通される。本実施形態において第１貫通孔６１ａには、第２シャフト部本体５１ｃが通される。第１貫通孔６１ａの内径は、突出部５１ｄの外径よりも小さい。

第２貫通孔６１ｃは、第１貫通孔６１ａよりも径方向外側において底部６１を軸方向に貫通する。本実施形態において第２貫通孔６１ｃは、複数設けられる。図示は省略するが、第２貫通孔６１ｃは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。本実施形態において第２貫通孔６１ｃは、軸方向に沿って視て、弁体部５２ｂの径方向外縁部およびフランジ部５４の径方向外縁部と重なる。

筒部６２は、底部６１の径方向外縁部から上側に延びる。本実施形態において筒部６２は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。筒部６２は、取付孔２６に嵌め合わされる。筒部６２の上側の端部は、第２カバー４１ｂの下側の面のうち径方向外縁部と接触して固定される。これにより、筒部６２の上側の端部は、本体部４０に固定される。筒部６２の上側の端部は、径方向外側に突出する突出部６２ａを有する。突出部６２ａは、周方向に沿った円環状である。突出部６２ａは、上壁部２８における上側の面のうち取付孔２６の周縁部の上側に位置する。

筒部６２は、筒部６２の外周面から径方向内側に窪む溝部６２ｂを有する。溝部６２ｂは、周方向に沿った円環状である。溝部６２ｂは、筒部６２の外周面のうち取付孔２６に嵌め合わされる部分に設けられる。溝部６２ｂには、Ｏリング６３が嵌め込まれる。Ｏリング６３は、溝部６２ｂの溝底面と取付孔２６の内周面とに接触する。Ｏリング６３は、筒部６２の外周面と取付孔２６の内周面との間を封止する。これにより、第２流路部２２内の流体Ｗが取付孔２６から外部に漏れることを抑制できる。

ダイヤフラム７０は、シャフト部５１の径方向外側においてシャフト部５１を囲む筒状である。ダイヤフラム７０は、筒部６２の径方向内側に位置する。ダイヤフラム７０の上側の端部は、本体部４０に固定される。本実施形態においてダイヤフラム７０の上側の端部は、筒部６２の上側の端部と第２カバー４１ｂとによって軸方向に挟持されて固定される。これにより、ダイヤフラム７０の上側の端部によって、筒部６２の上側の端部と第２カバー４１ｂとの間を封止できる。

ダイヤフラム７０の下側の端部は、フランジ部５４の径方向外縁部に固定される。本実施形態においてダイヤフラム７０の下側の端部は、溝部５４ｂに嵌め込まれて固定される。ダイヤフラム７０の下側の端部における内径は、ダイヤフラム７０の上側の端部における内径よりも小さい。

ダイヤフラム７０は、例えば、ゴム等の弾性体製である。ダイヤフラム７０は、閉状態ＣＳにおいて、フランジ部５４を介して可動部５０に下側向きの弾性力Ｆｄを加える。本実施形態では、ダイヤフラム７０は、開状態ＯＳにおいても、フランジ部５４を介して可動部５０に下側向きの弾性力を加える。

弾性部材８０は、支持部材６０によって下側から支持される。弾性部材８０は、底部６１とフランジ部５４との軸方向の間に位置する。本実施形態において弾性部材８０は、軸方向に延びるコイルスプリングである。弾性部材８０の上側の端部は、突出部５１ｄに径方向外側から嵌め合わされ、フランジ部５４の下側の面に接触する。弾性部材８０の下側の部分は、凹部６１ｂの内部に挿入される。弾性部材８０の下側の端部は、凹部６１ｂの底面と接触する。すなわち、弾性部材８０の下側の端部は、底部６１に接触する。弾性部材８０は、フランジ部５４を介して、可動部５０に上側向きの弾性力Ｆｓを加える。

図３に示す開状態ＯＳからソレノイド４２のコイル４３に電流を供給すると、コイル４３の径方向内側に上側から下側に向かう磁界が生じる。これにより、磁束が、第２磁性部材４４ｂ、コア部５３、第１磁性部材４４ａ、第２カバー４１ｂ、カバー本体４１ｃを順に通り、カバー本体４１ｃの上側の蓋部から第２磁性部材４４ｂに戻る磁気回路が生じる。この磁気回路によって、コア部５３は、下側向きの電磁力Ｆｍを受ける。そのため、コア部５３および第１シャフト部５１ａが下側に移動し、かつ、第１シャフト部５１ａに上側から押されて、第２シャフト部５１ｂも下側に移動する。このようにして、ソレノイド４２は、可動部５０を軸方向に移動させることができる。図４に示すように、可動部５０が下側に移動することで、弁体部５２ｂが孔部２５を閉塞し、開状態ＯＳから閉状態ＣＳへと切り換えられる。

一方、閉状態ＣＳにおいて、ソレノイド４２のコイル４３への電流供給を停止すると、上述した磁気回路が消失し、コア部５３に生じた電磁力Ｆｍも消失する。これにより、弁体部５２ｂが第１流路部２１内の流体Ｗから受ける上側向きの流体力Ｆｗ２と、フランジ部５４が弾性部材８０から受ける上側向きの弾性力Ｆｓとによって、第２シャフト部５１ｂおよび弁体部５２ｂが上側に移動し、孔部２５が開放される。したがって、閉状態ＣＳから開状態ＯＳへと切り換えられる。なお、このとき、第１シャフト部５１ａおよびコア部５３も、第２シャフト部５１ｂによって押されて、上側に移動する。

以上のように、電磁弁３０は、ソレノイド４２のコイル４３への電流の供給と停止とを切り換えることで、孔部２５を開閉し、開状態ＯＳと閉状態ＣＳとを切り換えることができる。

電磁弁３０は、第１流路部２１を流れる流体Ｗを収容可能な収容部９０をさらに備える。収容部９０は、弁体部５２ｂよりも上側に位置する。本実施形態において収容部９０は、支持部材６０の内部に位置する。収容部９０は、支持部材６０の内部のうちダイヤフラム７０で仕切られた上側の部分である。収容部９０の内部のうち上側の端部は、取付孔２６よりも上側に位置する。図４に示すように、収容部９０は、閉状態ＣＳにおいて第２流路部２２と遮断される。

本実施形態において収容部９０は、本体部４０とフランジ部５４とダイヤフラム７０とに囲まれて構成される。本実施形態においてフランジ部５４の上側の面は、上側を向き、収容部９０の内側面の一部を構成する第１受圧面５４ａである。すなわち、可動部５０は、第１受圧面５４ａを有する。本実施形態において第１受圧面５４ａは、軸方向と直交する平坦な面である。第１受圧面５４ａの面積と第２受圧面５２ｃの面積とは、互いに同じである。

なお、本明細書において「第１受圧面の面積と第２受圧面の面積とが、互いに同じである」とは、第１受圧面の面積と第２受圧面の面積とが厳密に同じである場合に加えて、第１受圧面の面積と第２受圧面の面積とが略同じである場合も含む。

図３および図４に示すように、収容部９０の容積は、開状態ＯＳと閉状態ＣＳとで変化する。閉状態ＣＳにおける収容部９０の容積は、開状態ＯＳにおける収容部９０の容積よりも大きい。収容部９０の容積変化に伴って、支持部材６０の内部のうちダイヤフラム７０で仕切られた下側の部分の容積は、開状態ＯＳから閉状態ＣＳへと切り換えられると小さくなる。支持部材６０の内部のうちダイヤフラム７０で仕切られた下側の部分は、開状態ＯＳにおいては流体Ｗが収容された状態となり、閉状態ＣＳにおいては流体Ｗが排出された状態となる。

電磁弁３０は、電磁弁３０の外部と収容部９０とを繋ぐ接続流路部５５をさらに備える。接続流路部５５は、閉状態ＣＳにおいて第１流路部２１と収容部９０とを繋ぐ。そのため、図４に示す閉状態ＣＳにおいて、接続流路部５５を介して、収容部９０内に第１流路部２１から流体Ｗが流入した状態となる。これにより、収容部９０内の流体Ｗの圧力によって、第１受圧面５４ａには下側向きの流体力Ｆｗ１が加えられる。したがって、第１流路部２１内の流体Ｗの圧力によって弁体部５２ｂの第２受圧面５２ｃに加えられる流体力Ｆｗ２の少なくとも一部を、流体力Ｆｗ１によって相殺することができる。そのため、弁体部５２ｂによって孔部２５を閉塞して、閉状態ＣＳに維持するために必要な電磁弁３０の出力を小さくできる。これにより、電磁弁３０を小型化できる。

なお、本実施形態において電磁弁３０の出力とは、電磁力Ｆｍである。本実施形態の閉状態ＣＳは、電磁力Ｆｍと流体力Ｆｗ１とダイヤフラム７０からの弾性力Ｆｄとの合計が、流体力Ｆｗ２と弾性部材８０からの弾性力Ｆｓとの合計よりも大きいことで、維持される。

また、例えば、孔部２５の開口面積が大きいほど、開状態ＯＳにおいて第１流路部２１から第２流路部２２へと流れる流体Ｗの損失を小さくできる。しかし、一方で、孔部２５の開口面積が大きいほど、弁体部５２ｂの第２受圧面５２ｃに加えられる流体力Ｆｗ２が大きくなる。そのため、従来では、流体Ｗの損失を抑えようとして孔部２５の開口面積を大きくすると、電磁弁の出力を大きくする必要があり、電磁弁が大型化する場合があった。

これに対して、本実施形態によれば、上述したように、閉状態ＣＳを維持するために必要な電磁弁３０の出力を小さくできる。そのため、電磁弁３０の出力を変えずに、従来よりも大きい流体力Ｆｗ２に抗して閉状態ＣＳを維持できる。これにより、電磁弁３０を大型化することなく、孔部２５の開口面積を従来よりも大きくでき、流路部２０を流れる流体Ｗの損失を低減できる。

また、本実施形態によれば、第１受圧面５４ａの面積と第２受圧面５２ｃの面積とは、互いに同じである。そして、収容部９０と第１流路部２１とは互いに繋がっているため、収容部９０内の流体Ｗの圧力と、第１流路部２１内の流体Ｗの圧力とは、ほぼ同じである。これにより、第１受圧面５４ａに加えられる流体力Ｆｗ１の大きさと、第２受圧面５２ｃに加えられる流体力Ｆｗ２の大きさと、をほぼ同じにできる。したがって、第２受圧面５２ｃに加えられる上側向きの流体力Ｆｗ２を、流体力Ｆｗ１によってほぼ相殺できる。そのため、閉状態ＣＳを維持するために必要な電磁弁３０の出力をより小さくできる。これにより、電磁弁３０をより小型化できる。

また、本実施形態によれば、第１受圧面５４ａは、平坦な面である。そのため、収容部９０内の流体Ｗから下側向きの流体力Ｆｗ１を安定して受けやすい。これにより、閉状態ＣＳを維持するために必要な電磁弁３０の出力をより小さくしやすく、電磁弁３０をより小型化できる。

また、本実施形態によれば、収容部９０は、本体部４０とフランジ部５４とダイヤフラム７０とに囲まれて構成される。そのため、ダイヤフラム７０によって収容部９０と第２流路部２２との遮断を好適に行うことができる。これにより、閉状態ＣＳにおいて収容部９０から流体Ｗが漏れることを抑制でき、閉状態ＣＳを好適に維持できる。

また、本実施形態によれば、ダイヤフラム７０は、閉状態ＣＳにおいて可動部５０に下側向きの弾性力Ｆｄを加える。そのため、閉状態ＣＳを維持するために必要な電磁弁３０の出力をより小さくできる。これにより、電磁弁３０をより小型化できる。

また、本実施形態によれば、筒部６２は、ダイヤフラム７０の径方向外側においてダイヤフラム７０を囲む。そのため、ダイヤフラム７０を保護することができ、ダイヤフラム７０が損傷することを抑制できる。

また、本実施形態によれば、底部６１は、第２貫通孔６１ｃを有する。そのため、支持部材６０の内部のうちダイヤフラム７０で仕切られた下側の部分に対する流体Ｗの流入出を、第２貫通孔６１ｃを介して容易に行うことができる。これにより、収容部９０と、支持部材６０の内部のうちダイヤフラム７０で仕切られた下側の部分とのそれぞれにおける容積変化を容易に行うことができる。

本実施形態において接続流路部５５は、可動部５０に設けられる。そのため、接続流路部５５を設けやすい。接続流路部５５は、第１部分５５ａと、第２部分５５ｂと、を有する。第１部分５５ａは、シャフト部５１の内部に設けられ、軸方向に延びる。本実施形態において第１部分５５ａは、第２シャフト部本体５１ｃの内部である。

第２部分５５ｂは、第１部分５５ａからシャフト部５１の外周面まで径方向に延びる。本実施形態において第２部分５５ｂは、第２シャフト部本体５１ｃのうちフランジ部５４よりも上側の部分に設けられる。第２部分５５ｂは、開状態ＯＳおよび閉状態ＣＳのいずれの状態においても、収容部９０の内部に開口する。本実施形態において第２部分５５ｂは、複数設けられる。例えば、第２部分５５ｂは、第２シャフト部本体５１ｃの壁部のうち軸方向と直交する第１方向両側の部分に１つずつ、第２シャフト部本体５１ｃの壁部のうち軸方向および第１方向の両方と直交する第２方向両側の部分に１つずつの合計４つ設けられる。

このように接続流路部５５が設けられていることにより、閉状態ＣＳにおいて第１流路部２１に露出する第２シャフト部本体５１ｃの下端部の開口から、第１部分５５ａに流体Ｗが流入する。そして、第１部分５５ａに流入した流体Ｗは、第２部分５５ｂから収容部９０に流入する。これにより、閉状態ＣＳにおいて、収容部９０内に流体Ｗが収容された状態となる。なお、図３に示すように、開状態ＯＳにおいても、収容部９０は接続流路部５５を介して第１流路部２１と繋がるため、収容部９０内には流体Ｗが流入する。

本実施形態によれば、シャフト部５１の内部に接続流路部５５が設けられるため、例えばシャフト部５１よりも径方向外側に接続流路部５５を設けるような場合に比べて、可動部５０を径方向に小型化しやすい。また、第２シャフト部本体５１ｃを筒状にすることで、容易に第１部分５５ａを作ることができる。そのため、接続流路部５５の作製を容易にできる。

また、本実施形態によれば、弁体部５２ｂとフランジ部５４との軸方向の間に位置する底部６１を有する支持部材６０が設けられ、弾性部材８０がフランジ部５４と底部６１との間に位置する。そのため、シャフト部５１のうち、本体部４０の内部においてコア部５３が設けられる第１シャフト部５１ａと本体部４０の外部においてフランジ部５４が設けられる第２シャフト部５１ｂとを互いに別部材としても、第２シャフト部５１ｂに加えられた弾性部材８０の弾性力Ｆｓを第１シャフト部５１ａに伝えることができる。これにより、シャフト部５１を複数の部材に分けつつ、閉状態ＣＳから開状態ＯＳに切り換える際に、弾性部材８０によって可動部５０を上側に移動させることができる。したがって、接続流路部５５が設けられる第２シャフト部本体５１ｃの軸方向の寸法を小さくすることができる。そのため、第２シャフト部本体５１ｃを筒状として作製することを容易にでき、接続流路部５５の作製を容易にできる。

本発明は上述の実施形態に限られず、以下の他の構成を採用することもできる。収容部は、弁体部よりも上側に位置すれば、いずれの位置に設けられてもよい。収容部は、本体部の内部に設けられてもよい。収容部の構成は、収容部が閉状態ＣＳにおいて第１流路部と繋がり第２流路部と遮断されるならば、特に限定されない。収容部は、例えば、シリンダ部材の内部がピストン部材で仕切られて構成されてもよい。

上述した実施形態においては、第１受圧面がフランジ部の上側の面である構成としたが、これに限られない。第１受圧面は、可動部が有する面であれば、いずれの部分の面であってもよい。第１受圧面の面積と第２受圧面の面積とは、互いに異なってもよい。第１受圧面は、平坦な面でなくてもよく、曲面であってもよい。

接続流路部は、閉状態ＣＳにおいて第１流路部と収容部とを繋ぐならば、特に限定されない。接続流路部は、曲がって延びてもよい。接続流路部は、例えば、支持部材等、可動部以外の部分に設けられてもよい。接続流路部は、複数設けられてもよい。接続流路部は、開状態ＯＳにおいて、第１流路部と収容部とを繋がなくてもよい。

ダイヤフラムは、可動部に弾性力を加えなくてもよい。ダイヤフラムは、可動部に上側向きの弾性力を加えてもよい。弾性部材は、本体部の内部に設けられてもよい。この場合、支持部材は、設けられなくてもよい。シャフト部は、単一部の部材であってもよい。

なお、上述した実施形態の電磁弁および流路装置の用途は、特に限定されない。また、以上に説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲において、適宜組み合わせることができる。

１０…流路装置、２０…流路部、２１…第１流路部、２２…第２流路部、２５…孔部、３０…電磁弁、４０…本体部、４１…カバー、４２…ソレノイド、５０…可動部、５１…シャフト部、５２ｂ…弁体部、５２ｃ…第２受圧面、５４…フランジ部、５４ａ…第１受圧面、５５…接続流路部、５５ａ…第１部分、５５ｂ…第２部分、６０…支持部材、６１…底部、６１ａ…第１貫通孔、６１ｃ…第２貫通孔、６２…筒部、７０…ダイヤフラム、８０…弾性部材、９０…収容部、ＣＳ…閉状態、Ｊ…中心軸、ＯＳ…開状態、Ｗ…流体

Claims (7)

1. 軸方向に延びる中心軸に沿って移動可能な可動部を備え、第１流路部と前記第１流路部の軸方向一方側に位置する第２流路部とが孔部を介して繋がれる開状態と、前記孔部が閉塞されて前記第１流路部と前記第２流路部とが遮断される閉状態と、を切り換え可能な電磁弁であって、
   前記可動部を軸方向に移動させるソレノイドと前記ソレノイドを収容するカバーとを有する本体部と、
   前記第１流路部を流れる流体を収容可能な収容部と、
   前記電磁弁の外部と前記収容部の内部とを繋ぐ接続流路部と、
   を備え、
   前記可動部は、
   前記本体部から軸方向他方側に突出し、前記第２流路部の内部に挿入されるシャフト部と、
   前記シャフト部に設けられ、前記閉状態において軸方向一方側から前記孔部を閉塞する弁体部と、
   軸方向一方側を向き、前記収容部の内側面の一部を構成する第１受圧面と、
   を有し、
   前記接続流路部は、前記閉状態において前記第１流路部と前記収容部とを繋ぎ、
   前記収容部は、前記弁体部よりも軸方向一方側に位置し、前記閉状態において前記第２流路部と遮断され、
   前記接続流路部は、前記可動部に設けられ、
   前記接続流路部は、
   前記シャフト部の内部に設けられ、軸方向に延びる第１部分と、
   前記第１部分から前記シャフト部の外周面まで径方向に延びる第２部分と、
   を有し、
   前記第２部分は、前記収容部の内部に開口し、
   前記シャフト部の径方向外側において前記シャフト部を囲む筒状のダイヤフラムをさらに備え、
   前記可動部は、前記シャフト部の外周面から径方向外側に拡がるフランジ部を有し、
   前記フランジ部は、前記本体部よりも軸方向他方側で、かつ、前記弁体部よりも軸方向一方側に位置し、
   前記ダイヤフラムの軸方向一方側の端部は、前記本体部に固定され、
   前記ダイヤフラムの軸方向他方側の端部は、前記フランジ部の径方向外縁部に固定され、
   前記収容部は、前記本体部と前記フランジ部と前記ダイヤフラムとに囲まれて構成され、
   前記第１受圧面は、前記フランジ部の軸方向一方側の面であり、
   前記ダイヤフラムは、前記閉状態において前記可動部に軸方向他方側向きの弾性力を加える、電磁弁。
2. 前記本体部の軸方向他方側に固定される支持部材と、
   前記可動部に軸方向一方側向きの弾性力を加える弾性部材と、
   をさらに備え、
   前記支持部材は、前記弁体部と前記フランジ部との軸方向の間に位置する底部を有し、
   前記弾性部材の軸方向一方側の端部は、前記フランジ部に接触し、
   前記弾性部材の軸方向他方側の端部は、前記底部に接触する、請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記底部は、前記シャフト部が通される第１貫通孔を有し、
   前記支持部材は、前記底部の径方向外縁部から軸方向一方側に延びる筒部を有し、
   前記筒部の軸方向一方側の端部は、前記本体部に固定され、
   前記筒部は、前記ダイヤフラムの径方向外側において前記ダイヤフラムを囲む、請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記底部は、前記第１貫通孔よりも径方向外側において前記底部を軸方向に貫通する第２貫通孔を有する、請求項３に記載の電磁弁。
5. 前記弁体部は、軸方向他方側を向き前記閉状態において前記第１流路部に露出する第２受圧面を有し、
   前記第１受圧面の面積と前記第２受圧面の面積とは、互いに同じである、請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁弁。
6. 前記第１受圧面は、平坦な面である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁弁。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁弁と、
   前記第１流路部と前記第２流路部と前記孔部とを有する流路部と、
   を備える流路装置。

Images