JPH0143579Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、流体の移送制御に用いられる電磁弁
に係り、さらに詳しくは弁室の一部をダイアフラ
ムにより画成し、薬液などの移送流体が電磁石を
内装した弁駆動部に侵入することのないように構
成した電磁弁の改良に関するものである。

従来から、この種電磁弁として、実開昭55−
163582号公報に記載されたものや第１図に示すも
のが知られている。

第１図において、符号３１はボビンに捲回され
たコイルであつて、このコイル３１の廻りにそれ
ぞれ磁性体製になる主極（３２、固定鉄心）、フ
レーム３３、プレート３４および可動鉄心３５が
配置されて電磁石を備えた弁駆動部が構成されて
いる。図はこの電磁石を励磁して可動鉄心３５を
主極３２に吸着させた状態を示しており、この状
態において、可動鉄心３５は復帰スプリング３６
の弾性に抗して引き上げられ、可動鉄心３５の端
部に取り付けた弁体３７をボデイ３８に形成した
弁座３９から離してオリフイス４０を開き、移送
流体が矢印方向に流れるのを許容している。移送
流体が前記弁駆動部側へ侵入することがないよう
に、弁室４１内にダイアフラム４２が架設されて
いる。外周縁をボデイ３８側に固定されたこのダ
イアフラム４２は弁体３７の外周に配置され、か
つ弁体３７と一体成形されている。

上記電磁弁は、ダイアフラム４２をつかつて薬
液などの移送流体が弁駆動部側へ浸入するのを防
止して、弁駆動部の構成部材が接液により腐食す
ることのないように構成されたものであるが、こ
の構成に関連して次の問題が指摘されている。

すなわち第１図に示した開弁姿勢から励磁が解
除されて可動鉄心３５が復帰スプリング３６の弾
性により復帰動しようとすると、この可動鉄心３
５の動きに対して流体圧力が大きな抵抗として作
用し、この抵抗に打ち勝つように復帰スプリング
３６にバネ力の強いものを使わなければならない
ことから開弁時に大きな起磁力が必要とされ、こ
の起磁力を確保するために強力な電磁石が必要と
される。強力な電磁石は一般に大型であつて電力
消費量も大きいことから、できることならばその
小型化、低消費電力化が望まれている。

上記構成の電磁弁において、流体圧力が大きな
抵抗として作用するのは次の理由による。すなわ
ち一般に弁体３７は弁座３９に着座してオリフイ
ス４０開口を閉じるものであるから弁体３７の端
部面積はオリフイス４０の開口面積より一廻り大
きく形成されるが、上記電磁弁によると弁体３７
の外周にダイアフラム４２が設けられていること
から、この場合の可動鉄心３５側の受圧面積Ｓは Ｓ＝1/4πL² で表わされることになる。Ｌはダイアフラム４２
の有効径であつて、すなわち該ダイアフラム４２
の可撓部の最大径をL₁、最小径をL₂として Ｌ＝L₁＋L₂／２ で表わされるものである。したがつて上記電磁弁
によると、この復帰動時の受圧面積Ｓが閉弁後の
受圧面積（この面積はオリフイス４０の開口面積
と同じであり、オリフイス径をｌとして1/4πl²で
表わされる）に対して数倍に達することから、こ
れに比例して抵抗も数倍のものが作用する。

本考案は以上の点に鑑み、閉弁時の流体抵抗を
小さくして弁の小型化と低消費電力化を達成する
ことを目的として案出されたものである。

上記目的を達成するため、本考案の電磁弁は、
電磁石の可動鉄心と弁体保持部材の間にダイアフ
ラムの内周縁を挟持し、該ダイアフラムの有効径
をオリフイス径以下の寸法に設定し、前記弁体保
持部材に弁体を摺動自在に内挿し、前記弁体保持
部材と弁体にそれぞれ小孔を形成して小流量流路
を設定し、該流路の中途に、前記弁体保持部材に
対する弁体の相対位置の変化により該流路の開閉
を切り替える補助弁部を設けることとした。

上記構成を備える本考案の電磁弁は、ダイアフ
ラムと弁体を分離連動するように構成し、すなわ
ちダイアフラムと弁体を軸方向（可動鉄心のスト
ローク方向）に並べてダイアフラムの有効径をオ
リフイス径以下の寸法に設定して可動鉄心側の受
圧面積を小さくするとともに、オリフイスを閉じ
る弁体側に小流量流路や該流路を開閉する補助弁
部を設けて二段封止構造を設定し、以上の構成に
よつて閉弁時の流体抵抗を小さくするものであ
る。

つぎに本考案の実施例を図面にしたがつて説明
すると、第２図は当該電磁弁の励磁を解除して弁
を閉め切つた状態を示している。

ボビン２に捲回されたコイル１の廻りにそれぞ
れ磁性体製になる主極（３、固定鉄心）、フレー
ム４，５およびフランジ６が固定的に配置され、
ボビン２の内側に嵌着した非磁性体製のシリンダ
パイプ７の内周に磁性体製の可動鉄心８が摺動自
在に内挿されている。主極３と断面コ字形をなす
２つのフレーム４，５は磁性体（鉄鋼）製のネジ
９によつて相互に締結され、フレーム４，５はモ
ールド成形によつて略全体を樹脂ハウジング１０
で包まれている。可動鉄心８は当該電磁石に対す
る励磁により復帰スプリング１１の弾性に抗して
主極３に吸引されて引き上げられるようになり、
励磁を解除すると、復帰スプリング１１の弾性に
より閉弁すべく復帰動する。可動鉄心８のスプリ
ング組付凹部には磁性体製の補磁ピン１２が組み
込まれている。

可動鉄心８の下側に弁体保持部材１３が取り付
けられ、フランジ６の下側に当板１４が配置さ
れ、これらの各部材がそれぞれ対をなしてダイア
フラム１５の内周縁と外周縁を挟持している。す
なわち可動鉄心８の下端中心に突段部８ａが形成
され、該突段部８ａの中心にネジ孔８ｂが螺設さ
れている。ネジ孔８ｂの内壁のうち下端開口から
少しの部分は雌ネジを形成されることなく円周内
面状に成形されている。弁体保持部材１３の上端
中心に前記ネジ孔８ｂに螺着するボルト部１３ａ
が形成されている。このボルト部１３ａの根元の
部分は前記ネジ孔８ｂの雌ネジ非加工面に対応し
て雄ネジを形成されることなく構成されている。
ダイアフラム１５は第３図に示すようにその内周
縁に筒状突起部１５ａを成形されている。しかし
てダイアフラム１５のこの筒状突起部１５ａをネ
ジ孔８ｂに嵌め込み、次いでネジ孔８ｂにボルト
部１３ａを螺入する。これにより筒状突起部１５
ａは拡径されるようにしてネジ孔８ｂとボルト部
１３ａの双方のネジ非加工部の間に強く挟持さ
れ、十分なシール性を備えられる。ダイアフラム
１５の外周側は第３図に示したように平板状に成
形され、フランジ６と当板１４の間に気密的に挟
着される。当板１４とボデイ１６の間はＯリング
１７などのシール部材によつてシールされてい
る。ダイアフラム１５の有効径Ｌはボデイ１６に
形成したオリフイス１８の径寸法ｌ以下の寸法に
設定されている。ダイアフラム１５の可撓部１５
ｂ以外のところを挟持することになる前記４部材
８，１３，６，１４には、この可撓部１５ｂと接
する可能性のある部分に、該可撓部１５ｂの揺動
量（揺動角度）を規制するストツパが形成されて
おり、該ストツパは可撓部１５ｂを滑らかに揺動
させるためにそれぞれ球面形（図では円弧形の断
面線となる）に構成されている。可動鉄心８の突
段部８ａ下面、弁体保持部材１３のボルト部１３
ａ周辺部分、フランジ６と当板１４の各内周面が
このストツパ形成部に該当する。

弁体保持部材１３に該部材１３の下面に開口す
る弁体収容凹部１３ｂが形成され、該凹部１３ｂ
内に弁座１９に接離する弁体２０が軸方向にわず
かに摺動自在に内挿されている。弁体２０は、第
４図に示すように、外周面にシール突起２０ａを
周設され、このシール突起２０ａを弁体保持部材
１３の下端に形成した内向きフランジに係合する
ことにより該部材１３に対して抜け止めされると
ともに、このシール突起２０ａを弁体収容凹部１
３ｂの内周壁に常に接触させることにより該部を
シールしている。弁体２０の中心に該弁体２０を
軸方向に貫通する小孔２０ｂが形成され、該小孔
２０ｂの上端側の開口周縁に環状リツプ２０ｃが
形成され、該環状リツプ２０ｃの周辺に複数本の
弾性支柱２０ｄが等配突設されている。この環状
リツプ２０ｃと弾性支柱２０ｄはともに弁体収容
凹部１３ｂの天面に接触するものであるが、弾性
支柱２０ｄの方が環状リツプ２０ｃより軸方向に
長く（高く）設定されていることから、他から負
荷を受けない自由状態では弾性支柱２０ｄだけが
天面に接触し、環状リツプ２０ｃは天面から離れ
て該リツプ２０ｃと天面の組み合わせよりなる補
助弁部を開いており、この状態から負荷を受けて
弾性支柱２０ｄが潰されると環状リツプ２０ｃが
天面に接触して補助弁部を閉塞する。負荷が除か
れると、弾性支柱２０ｄの弾性復元力により補助
弁部は更度開かれる。この補助弁部の開閉によつ
て流通を制御される流路は、オリフイス１８から
弁体２０の小孔２０ｂを介して弁体収容凹部１３
ｂ内に入り、弁体保持部材１３に形成した小孔１
３ｃを介して弁室２１に至る。

ボデイ１６には、前記したオリフイス１８、弁
座１９および弁室２１のほかに、オリフイス１８
に連通する流入ポート２２と、弁室２１から連な
る流出ポート２３が形成されている。当該電磁弁
が薬液用として使用される場合、このボデイ１６
は耐食性を備えた金属または樹脂によつて成形さ
れる。またこのほか接液する弁体保持部材１３や
当板１４は耐食性金属により成形され、弁体２
０、ダイアフラム１５、Ｏリング１７は耐食性弾
性体によつて成形される。

つぎに上記電磁弁の作用を説明する。

第２図は上記したように弁を閉め切つた状態を
示しており、弁体２０は可動鉄心８と弁体保持部
材１３を介して復帰スプリング１１の弾性を受け
て弁座１９に押し付けられている。弁体２０の上
端面に突設した弾性支柱２０ｄは、該弁体２０が
弁体保持部材１３と弁座１９に挟持されているこ
とから押し潰された状態となつており、これによ
り環状リツプ２０ｃを弁体収容凹部１３ｂの天面
に接触させて、弁体２０の小孔２０ｂから弁体保
持部材１３の小孔１３ｃに通じる小流量流路を閉
じている。

電磁石を励磁すると、可動鉄心８が復帰スプリ
ング１１の弾性に抗して主極３に吸引され、この
吸引により、弁体２０は弁体保持部材１３を介し
て弁座１９から引き離されて開弁する。弁体２０
が弁座１９から離れる過程で、該弁体２０は弁体
保持部材１３と弁座１９による挟圧状態から徐々
に解き放され、弾性支柱２０ｄの弾性復帰により
補助弁部は開弁姿勢となる。

電磁石の励磁を解除すると、可動鉄心８は復帰
スプリング１１の弾性により復帰動するが、この
とき可動鉄心８側が受ける流体抵抗は、ダイアフ
ラム１５の有効径Ｌをオリフイス径ｌ以下の寸法
に設定したことから極めて小さいものとなる。す
なわち、この種の弁は一般に、閉弁後もオリフイ
ス１８の開口面積分の流体圧力を受けることか
ら、復帰スプリング１１にはこの流体圧力に打ち
勝つバネ力が最小限のものとして必要とされる
が、当該電磁弁はダイアフラム１５の有効径Ｌを
オリフイス径ｌ以下の寸法に設定して復帰動時の
受圧面積を閉弁後の受圧面積より小さくしたた
め、バネ力を最小限に設定した復帰スプリング１
１によつて可動鉄心８を復帰動させることができ
る。

復帰動時、弁体２０が弁座１９に近づくに連れ
て該弁体２０にはオリフイス１８から弁室２１内
に流入する流体が直接噴きかかるように作用す
る。このとき弁体２０と該弁体２０を担持した弁
体保持部材１３はその下端全面で流体抵抗を受け
ることになり、実質的に受圧面積が拡大すること
から、上記した復帰スプリング１１の小さなバネ
力をもつてしては弁を閉め切ることができない事
態を生じる。そこで本考案の当該電磁弁は、上記
受圧面積の拡大による流体抵抗の増加分を小流量
流路の設定による二段封止構造によつて逃がし、
復帰スプリング１１のバネ力を小さく維持したま
まに弁を閉め切ることができるように工夫してあ
る。二段封止構造の作用はつぎのとおりである。
可動鉄心８の復帰動に伴つて弁体２０の弁座１９
に向かつて動き始めるとき、該弁体２０の弾性支
柱２０ｄは自らの弾性によつて立上つており、環
状リツプ２０ｃを弁体収容凹部１３ｂの天面から
離して補助弁部を開かせている。この補助弁部の
開弁状態は、弁体２０が弁座１９に着座し、さら
に弁体保持部材１３が可動鉄心８を介して復帰ス
プリング１１によつて押し下げられ、弁体２０が
弁体保持部材１３と弁座１９に挟圧されて弾性支
柱２０ｄが押し潰されるまで続き、この間、流体
圧力の一部は小流量流路を介して弁室２１側へ逃
がされる。したがつてこの小流量流路の流量を適
宜設定して該流路から逃がされる圧力を上記受圧
面積の拡大による流体抵抗の増加分以上とするこ
とにより、復帰スプリング１１のバネ力を最小限
に維持したまま弁を完全に閉め切ることができ
る。

以上の理由から当該電磁弁によれば、閉弁時の
流体抵抗を小さくしてバネ力の小さな復帰スプリ
ング１１で閉弁可能としたことから、これに伴つ
て開弁時の起磁力を小さくして、小型で電力消費
量の少ない電磁石を利用することができる。

また、このほか当該電磁弁は次のような効果を
奏する。

すなわち上記構成になる二段封止構造は、当該
弁の開閉瞬時の着脱力を緩和することができる。
また、第１図に示した従来のダイアフラム４２と
異なつて当該電磁弁のダイアフラム１５は第３図
に示したようにその全面を略均一の厚さのゴム膜
によつて成形したことから成形に手間がかから
ず、また加工コスト（イニシヤルコスト）を下げ
ることができるとともに、当該ダイアフラム１
５，４２が一般に消耗部品であることからメンテ
ナンスコストを引き下げることも可能となる。

本考案の電磁弁は以上説明したように閉弁時の
流体抵抗を小さくし、バネ力の小さな復帰スプリ
ングの使用を可能として開弁時の起磁力を小さく
設定したもので、これに伴つて小型で消費電力の
小さな電磁石の利用を可能として所期の目的を達
成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係る電磁弁の開弁状態を示す
断面図、第２図は本考案の実施例に係る電磁弁の
閉弁状態を示す断面図、第３図はダイアフラムを
示すものでイはその断面図、ロはその平面図、第
４図は弁体を示すものでイはその断面図、ロはそ
の平面図である。 １……コイル、２……ボビン、３……主極、
４，５……フレーム、６……フランジ、７……シ
リンダパイプ、８……可動鉄心、８ａ……突段
部、８ｂ……ネジ孔、９……ネジ、１０……樹脂
ハウジング、１１……復帰スプリング、１２……
補磁ピン、１３……弁体保持部材、１３ａ……ボ
ルト部、１３ｂ……弁体収容凹部、１３ｃ，２０
ｂ……小孔、１４……当板、１５……ダイアフラ
ム、１５ａ……筒状突起部、１５ｂ……可撓部、
１６……ボデイ、１７……Ｏリング、１８……オ
リフイス、１９……弁座、２０……弁体、２０ａ
……シール突起、２０ｃ……環状リツプ、２０ｄ
……弾性支柱、２１……弁室、２２……流入ポー
ト、２３……流出ポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電磁石の可動鉄心８と弁体保持部材１３の間に
   ダイアフラム１５の内周縁を挟持し、該ダイアフ
   ラム１５の有効径Ｌをオリフイス径ｌ以下の寸法
   に設定し、前記弁体保持部材１３に弁体２０を摺
   動自在に内挿し、前記弁体保持部材１３と弁体２
   ０にそれぞれ小孔１３ｃ，２０ｂを形成して小流
   量流路を設定し、該流路の中途に、前記弁体保持
   部材１３に対する弁体２０の相対位置の変化によ
   り該流路の開閉を切り替える補助弁部を設けた電
   磁弁。