JPH0320616Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電磁弁に関し、特に、非圧縮性流体
を媒介として弁体を駆動する構造の電磁弁に関す
る。

〔従来の技術〕

ソレノイドに対する通電の有無によつて流体通
路の開閉などを制御する電磁弁としては、たとえ
ば、次のような構造のものが考えられる。

すなわち、ソレノイドの内部軸方向に、固定コ
アと、弁体が係止されたプランジヤとを対向させ
て配設し、ソレノイドに対する通電時にプランジ
ヤを固定コアの側に吸引することにより、ばねの
付勢力などによつて弁座に密着されている弁体を
該弁座から離脱させて流体通路の開放動作が行わ
れるようにしたものである。

この場合、弁体を駆動するプランジヤのストロ
ークの一端は固定コアに対するプランジヤの当接
位置によつて規制されるとともに、固定コアから
プランジヤに作用される吸引力は双方の距離の２
乗に反比例して変化する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このため、上記のような構造の電磁弁において
は、ソレノイドに対する非通電時における固定コ
アとプランジヤとの距離を大きくしてプランジヤ
のストロークを長くしようとするとプランジヤの
吸引力が低下し、逆に、固定コアとプランジヤと
を接近させてプランジヤの吸引力を大きくしよう
とするとプランジヤのストロークが短くなること
は避けられず、両者を両立させるためには、ソレ
ノイドの定格を必要以上に大きく設定しなければ
ならず、電磁弁の消費電力の増大や寸法の大形化
を招くという問題がある。

本考案の目的は、消費電力の低減および小形化
が可能な電磁弁を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の電磁弁は、ソレノイドと、このソレノ
イドに軸方向に滑動自在に挿入され、ソレノイド
から作用される磁力によつて駆動される可動コア
と、可動コアに対向してソレノイドの内部に挿入
されるとともに、流体通路の開閉を行う弁体が係
合されるプランジヤと、ソレノイドの内部におけ
る可動コアとプランジヤとの間の空間に充満され
る非圧縮性流体とを備えているとともに、非圧縮
性流体に対するプランジヤの受圧面積を可動コア
の受圧面積よりも小さく設定し、非圧縮性流体を
媒体として可動コアの変位をプランジヤに伝達す
ることにより、弁体による流体通路の開閉が行わ
れるようにしたものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、可動コアの変位がプラ
ンジヤに拡大されて伝達されるので、プランジヤ
の所望の長さのストロークを実現するため必要と
なる可動コアの変位を小さくすることができる。

これにより、可動コアを駆動するソレノイドの
定格などを必要以上に大きく設定する必要がな
く、電磁弁の消費電力の低減が実現するととも
に、可動コアの所要変位の短縮による電磁弁の小
形化を図ることができる。

〔実施例 １〕 第１図は本考案の一実施例である電磁弁の断面
図である。

基体部１には、ボビン２に巻回された導線など
からなるソレノイド３を内部に保持したヨーク４
が接続され、このヨーク４は図示しないボルトな
どによつて基体部１に係止されるカバー５に保持
されて安定に固定されている。

基体部１の内部には、弁体室Ｒが形成され、こ
の弁体室Ｒには該基体部１の内部に形成された流
体通路６および流体通路７が連通されている。

弁体室Ｒにおける流体通路６の開口部には弁座
８が突設されている。

ボビン２の基体部１の側には、磁性体からなる
ヨーク４と一体に構成された筒状のスリーブ４ａ
が該ボビン２の内部方向に延設されている。

このスリーブ４ａの内部には、非磁性体からな
るプランジヤ９の一端が軸方向に滑動自在に挿入
され、他端部は基体部１の壁面を貫通して弁体室
Ｒの内部に突出されている。

このプランジヤ９の弁体室Ｒに突出される端部
には、弁体１０が一体に係合されており、プラン
ジヤ９と弁体１０は、基体部１の壁面と弁体１０
の端面との間に介設された弁ばね１１によつて、
該弁体１０が弁座８に密着される方向に常に付勢
されている。

そして、プランジヤ９に外力が作用しない状態
では、弁ばね１１の付勢力によつて弁体１０が弁
座８に密着されることにより、流体通路６と流体
通路７とが遮断されるとともに、プランジヤ９を
基体部１の内部に押し込む方向に軸方向に変位さ
せることにより、弁体１０が弁ばね１１の付勢力
に抗して弁座８から離脱され、流体通路６と流体
通路７とが弁体室Ｒを介して連通されるようにな
つているものである。

一方、カバー５の側におけるボビン２の内部に
は、磁性体からなる可動コア１２が軸方向に滑動
自在に挿入されており、この可動コア１２の内端
部は、基体部１の側からボビン２の内部に延設さ
れたスリーブ４ａの端部および該スリーブ４ａに
滑動自在に挿入されているプランジヤ９の内端部
と所定の間隔Ｓをなして対向されている。

さらに、ボビン２の内部において、可動コア１
２の内端部とスリーブ４ａおよびプランジヤ９の
内端部との間の空間には、非圧縮性流体１３が充
満されている。

そして、ソレノイド３に通電する際にボビン２
の内部に形成される磁場によつて磁化される可動
コア１２とスリーブ４ａとの間に作用される吸引
力により、可動コア１２はスリーブ４ａおよびプ
ランジヤ９の内端部に接近する方向に変位され、
この可動コア１２の変位が非圧縮性流体１３を媒
介としてプランジヤ９に伝達されて、弁ばね１１
の付勢力に抗して弁体１０を弁座８から離脱させ
る動作が行われるものである。

スリーブ４ａに滑動自在に挿入されたプランジ
ヤ９の内端部には、Ｏリング１４が装着されてお
り、プランジヤ９の外周部とスリーブ４ａの内周
部との隙間から基体部１の方向に非圧縮性流体１
３が漏洩することが防止されている。

ボビン２に滑動自在に挿入された可動コア１２
の内端部の外周には、Ｏリング１５が装着されて
おり、可動コア１２の外周部とボビン２の内周部
との隙間からカバー５の方向に非圧縮性流体１３
が漏洩することが防止されている。

可動コア１２の外径は、スリーブ４ａに挿入さ
れているプランジヤ９の外径よりも大きく、すな
わち、非圧縮性流体１３に対する可動コア１２の
受圧面積Ａは、プランジヤ９の受圧面積ａよりも
大きく設定されている。

基体部１とカバー５との間に挟持されているヨ
ーク４の周囲はハウジング１６によつて隠蔽され
ており、ヨーク４の内部に収容されたソレノイド
３などが外部の塵埃や水分などから保護されてい
る。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、ソレノイド３が非通電状態にある時に
は、弁ばね１１の付勢力によつて弁体１０が弁座
８に密着されており、流体通路６と流体通路７と
は遮断される。

次に、ソレノイド３に通電すると、可動コア１
２は、スリーブ４ａの端面との間に作用される磁
力によつて該スリーブ４ａおよびプランジヤ９に
接近する方向に吸引されて変位され、この可動コ
ア１２の変位は、非圧縮性流体１３を介してプラ
ンジヤ９に伝達され、該プランジヤ９は、弁ばね
１１の付勢力に抗して基体部１の内部に進入する
方向に変位され、プランジヤ９に係止された弁体
１０は弁座８から離脱され、流体通路６と流体通
路７とが弁体室Ｒを介して連通される。

ここで、可動コア１２とスリーブ４ａの端面と
の距離Ｓ、すなわち可動コア１２のストロークＳ
において該可動コア１２に作用される吸引力Ｆ
は、一般に、 Ｆ＝α・（１／S²） ただし、α；定数 で表される。

一方、非圧縮性流体１３を介して伝達される、
受圧面積Ａの可動コア１２のストロークＳと、受
圧面積ａのプランジヤ９のストロークｓとの関係
は、 ｓ＝（Ａ／ａ）・ｓ で表され、この時プランジヤ９に発生される推力
ｆは、 ｆ＝（ａ／Ａ）・Ｆ となる。

いま、簡単のため、可動コア１２の受圧面積Ａ
とプランジヤ９の受圧面積ａとの比を、Ａ：ａ＝
２：１とし、可動コア１２のストロークＳを１／
２に、すなわち、非通電状態における可動コア１
２とスリーブ４ａとの距離を１／２にした場合を
考えると、可動コア１２に作用される吸引力Ｆ
は、 Ｆ＝α・（１／（１／２）²）＝４・α となり、この時のプランジヤ９に作用される推力
ｆおよびストロークｓは、それぞれ ｆ＝（ａ／Ａ）・Ｆ ＝（１／２）・４・α＝２・α および、 ｓ＝（Ａ／ａ）・ｓ ＝（２／１）・（１／２）＝１ となる。

すなわち、可動コア１２のストロークを１／２
にすることにより、プランジヤ９のストロークｓ
を変化させることなく、該プランジヤ９に発生さ
れる推力ｆを２倍にすることができる。

したがつて、プランジヤ９に所定の推力を発生
させるためのソレノイド３の定格を従来の場合よ
りも小さく設定することができ、消費電力が低減
されるとともに、ソレノイド３の寸法、および可
動コア１２のストロークＳの短縮により、電磁弁
を小形化することができる。

〔実施例 ２〕 第２図は本考案の他の実施例である電磁弁の断
面図である。

本実施例２においては、基体部１ａの内部に形
成された弁体室Ｒ１の内部に、スプール１０ａ
（弁体）が設けられており、このスプール１０ａ
の一端を弁ばね１１ａの付勢力によつてプランジ
ヤ９ａに当接させ、プランジヤ９ａに追随したス
プール１０ａの軸方向の変位によつて、流体出口
OUT（流体通路）に対する流体入口IN（流体通
路）および流体排出口EXH（流体通路）の接続の
切換操作が行われるように構成されているところ
が前記実施例１の場合と異なるものである。

また、可動コア１２ａの背面側には、周辺部が
カバー５ａとヨーク４とで挟持されるとともに、
中央部が止めねじ１２ｂによつて可動コア１２ａ
の背面中央に係止されたダイヤフラム１７が設け
られ、このダイヤフラム１７によつて、ボビン２
の内部において可動コア１２ａとスリーブ４ａお
よびプランジヤ９ａの内端部との間に充満された
非圧縮性流体１３の漏洩が防止されているもので
ある。

ところで、スプール１０ａによつて流体出口
OUTに対する流体入口INおよび流体排出口
EXHの接続の切換操作を行う場合には、一般に、
スプール１０ａのストロークを比較的長くするこ
とが必要とされるが、本実施例においては、非圧
縮性流体１３に対する可動コア１２ａの受圧面積
Ａが、プランジヤ９ａの受圧面積ａよりも大きく
なるように設定することにより、ソレノイド３の
定格などを必要以上に大きく設定することなく、
プランジヤ９ａによつて駆動されるスプール１０
ａのストロークを容易に比較的長く設定できるの
で、スプール１０ａを備えた電磁弁の消費電力の
低減および小形化を実現することができる。

さらに、可動コア１２ａの側における非圧縮性
流体１３の封止が、該可動コア１２ａの背面側に
設けられたダイヤフラム１７によつて行われてお
り、可動コア１２ａの外周部とボビン２の内周部
との間に、可動コア１２ａの軸方向の変位を摩擦
などにより妨げるＯリングなどが介在しない構造
であるため、ソレノイド３から作用される磁力に
よる可動コア１２ａの軸方向の変位をより円滑に
行わせることが可能となり、可動コア１２ａの軸
方向の変位における応答性の向上、および推力の
損失の低減などが実現される。

なお、本考案は前記実施例になんら限定される
ものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることは言うまでもない。

〔考案の効果〕

(1) ソレノイドと、このソレノイドに軸方向に滑
動自在に挿入され、該ソレノイドから作用され
る磁力によつて駆動される可動コアと、該可動
コアに対向して前記ソレノイドの内部に挿入さ
れるとともに、流体通路の開閉を行う弁体が係
合されるプランジヤと、前記ソレノイドの内部
における前記可動コアと前記プランジヤとの間
の空間に充満される非圧縮性流体とからなり、
前記非圧縮性流体に対する前記プランジヤの受
圧面積は前記可動コアの受圧面積よりも小さく
設定され、前記非圧縮性流体を媒体として前記
可動コアの変位を前記プランジヤに伝達するこ
とにより、前記弁体による前記流体通路の開閉
が行われる構造であるため、可動コアの変位が
プランジヤに拡大されて伝達され、プランジヤ
の所望の長さのストロークを実現するため必要
となる可動コアの変位を小さくすることができ
る。

これにより、可動コアを駆動するソレノイド
の定格などを必要以上に大きく設定する必要が
なく、電磁弁の消費電力の低減が実現するとと
もに、可動コアの所要変位の短縮による電磁弁
の小形化を図ることができる。

(2) 可動コアの背面側にソレノイドの開口部を閉
止するダイヤフラムを配設することにより、可
動コアの側における非圧縮性流体の封止が行わ
れているので、可動コアの外周部に、可動コア
の軸方向の変位を妨げるＯリングなどが介在さ
れず、ソレノイドから作用される磁力による可
動コアの軸方向の変位をより円滑に行わせるこ
とが可能となり、可動コアの軸方向の変位にお
ける応答性の向上、および推力の損失の低減な
どを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である電磁弁の断面
図、第２図は本考案の他の実施例である電磁弁の
断面図である。 １，１ａ……基体部、２……ボビン、３……ソ
レノイド、４……ヨーク、４ａ……スリーブ、
５，５ａ……カバー、６，７……流体通路、８…
…弁座、９，９ａ……プランジヤ、１０……弁
体、１０ａ……スプール（弁体）、１１，１１ａ
……弁ばね、１２，１２ａ……可動コア、１２ｂ
……止めねじ、１３……非圧縮性流体、１４，１
５……Ｏリング、１６……ハウジング、１７……
ダイヤフラム、IN……流体入口（流体通路）、
OUT……流体出口（流体通路）、EXH……流体
排出口（流体通路）、Ｒ，Ｒ１……弁体室、Ｓ…
…可動コアのストローク、ｓ……プランジヤのス
トローク。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ソレノイドと、このソレノイドに軸方向に滑
   動自在に挿入され、該ソレノイドから作用され
   る磁力によつて駆動される可動コアと、該可動
   コアに対向して前記ソレノイドの内部に挿入さ
   れるとともに、流体通路の開閉を行う弁体が係
   合されるプランジヤと、前記ソレノイドの内部
   における前記可動コアと前記プランジヤとの間
   の空間に充満される非圧縮性流体とからなり、
   前記非圧縮性流体に対する前記プランジヤの受
   圧面積は前記可動コアの受圧面積よりも小さく
   設定され、前記非圧縮性流体を媒体として前記
   可動コアの変位を前記プランジヤに伝達するこ
   とにより、前記弁体による前記流体通路の開閉
   が行われることを特徴とする電磁弁。 (2) 前記可動コアの背面側に前記ソレノイドの開
   口部を閉止するダイヤフラムを配設することに
   より、該可動コアの側における前記非圧縮性流
   体の封止が行われていることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第(1)項記載の電磁弁。 (3) 前記弁体がスプールであることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の電磁弁。