JPH0526072B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体圧利用の産業機械に使用する電
磁弁に関するものであり、さらに詳しくは、一次
側と二次側の流体圧力差が小さくなつているとき
に閉弁するような用途において使用する電磁弁に
関するものである。

［従来の技術］ 従来、電磁弁には、可動鉄心に設けた弁部材
が、常時スプリングの付勢力によつて弁座を閉鎖
して、コイルに通電すると、可動鉄心が固定鉄心
に吸引されて弁座を開放する常閉型の電磁弁と、
常時スプリングの付勢力によつて弁座を開放して
いる弁部材が、コイルへの通電による可動鉄心の
吸着により弁座を閉鎖する常開型の電磁弁があ
る。

これらの電磁弁は、いずれも可動鉄心が固定鉄
心から最も離れた位置にあるときにコイルに通電
して、可動鉄心を吸引するために、可動鉄心の吸
引に大きな力が必要となつて、電磁操作部が大き
くなり、電磁弁を小型化することが困難であるば
かりでなく、消費電力が大きいという欠点があ
る。

また、コイルへの通電による固定鉄心の吸引力
によつて可動鉄心が固定鉄心に衝突するので、鉄
心の摩耗が大きく、電磁弁の寿命が短いという欠
点もある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、特に、一次側と二次側の流体圧力差
が小さくなつているときに閉弁すればよいような
用途において用いる電磁弁、例えばパイロツト流
体圧を導入するパイロツト圧力室、あるいはシリ
ンダのような閉空間に圧力流体を導入して、その
閉空間が一次側と同程度の圧力に達した後に閉弁
するような電磁弁では、弁部材を弁座に接触させ
た状態でコイルに通電可能であることに着目し、
それらの用途に適用するための、小型で消費電力
が少なく、かつ長寿命の電磁弁を得ようとするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本発明は、コイル
を巻回したボビンの中心孔に、一端が閉鎖してい
る非磁性材料製のチユーブを挿着し、該チユーブ
の開放端に固定鉄心を固定すると共に、上記チユ
ーブ内に可動鉄心を摺動可能に挿入し、可動鉄心
の一端に設けた弁部材が、両鉄心の吸着により弁
座を閉鎖して、流体の流れを遮断するようにした
電磁弁において、上記固定鉄心に、チユーブに開
口する流体の入力流路と出力流路を設けると共
に、入力流路の可動鉄心との対向面に上記弁座を
形設し、上記可動鉄心とチユーブの閉鎖部との間
に、それを固定鉄心側に付勢するスプリングを設
けることにより、コイルが非通電の状態におい
て、入力流路から上記弁座を通じて弁部材に作用
する一次側流体の圧力と、コイルの中心孔と可動
鉄心の間を通り該可動鉄心の固定鉄心と反対側に
作用する出力流路の二次側流体の圧力との差圧が
所定の圧力より大きいときは、可動鉄心がそれに
作用する一次側流体圧力で押圧されて弁座を開放
し、上記差圧が上記所定の圧力より小さいときは
弁部材を弁座に接触させることを特徴としてい
る。

［作用］ コイルへの通電を断つた状態において、入力流
路に供給されている一次側圧力流体と出力流路の
二次側圧力流体の差圧が大きく、その差圧による
作用力が対向して作用するスプリングの付勢力よ
りも大きければ、その差圧の作用力により可動鉄
心が摺動して弁部材が弁座を開放し、入力流路の
圧力流体が出力流路に流通する。

これによつて出力流路の流体圧が上昇し、可動
鉄心に作用する一次側と二次側の差圧による作用
力がスプリングの付勢力よりも小さくなると、ス
プリングの付勢力によつて可動鉄心は弁部材が弁
座に接触する位置に摺動する。

この状態でコイルに通電すると、可動鉄心と固
定鉄心との間の距離が微小であるため、小型の電
磁操作部による小さな吸引力によつて弁座を閉鎖
することができる。また、可動鉄心と固定鉄心が
殆ど接触した状態にあるので、両鉄心が衝撃的に
当ることもない。

この状態では、二次側の流体圧が低下又は消失
しても、可動鉄心が固定鉄心に対して大きな吸引
力で吸着されているので、弁部材は弁座の閉鎖状
態を保持している。

出力流路の流体圧が低下又は消失した状態でコ
イルへの通電を断つと、弁部材は供給流路からの
流体圧によつて弁座を開放し、圧力流体が出力流
路に流通する。

［実施例］ 第１図は本発明に係る電磁弁の実施例を示し、
この電磁弁１においては、コイル２が巻回された
ボビンの中心孔に、一端が閉鎖している非磁性材
製のチユーブ３を挿着し、チユーブ３の開放端に
固定鉄心４を固定すると共に、チユーブ３内に可
動鉄心５を摺動自在に挿入し、チユーブ３の閉鎖
側と可動鉄心５との間に、可動鉄心５を固定鉄心
４側に付勢するスプリング６を介装している。

上記固定鉄心４は、その中心位置及び偏心位置
に、軸線方向に貫通している入力流路７と出力流
路８とを有し、これらの流路は適宜入力ポート及
び出力ポートに連通させる。而して、上記入力流
路７の可動鉄心５側の端部には弁座９が形成さ
れ、それに対向する可動鉄心５の端面には、上記
弁座９を開閉する弁部材１０が設けられている。

上記スプリング６は、その付勢力を一次側の流
体圧で開弁する程度に設定し、即ち入力ポートか
ら上記弁座を通じて供給される一次側流体の圧力
が二次側流体の圧力よりも十分に大きいときは、
可動鉄心５が弁座９内においてそれに作用する一
次側流体圧力で押圧されて開弁するが、一次側と
二次側の流体圧力差が小さくなつたときには、そ
のスプリング６の付勢力で弁部材１０が弁座９に
接触する程度に設定している。

なお、第１図中、Ｄは弁座９の直径、P₁，P₂
は一次側及び二次側、即ち入力流路７及び出力流
路８における流体圧力を示す。

次に、上記電磁弁の作動を説明する。

第１図は、コイル２への通電により可動鉄心５
が固定鉄心４に吸着され、弁部材１０が弁座９を
閉鎖した状態を示している。

この状態では、入力流路７に供給されている流
体の圧力P₁が弁部材１０に作用しても、可動鉄
心５が固定鉄心４に吸着されているので、弁座９
は開放しない。

出力ポート側の流体圧P₂が低下した状態でコ
イル２への通電を断つと、圧力P₁とP₂との差圧
ΔPによつて可動鉄心５に作用する開弁方向の作
用力が、スプリング６の付勢力ｆよりも大きくな
るので、可動鉄心５はスプリング６の付勢力に抗
して開弁方向に摺動し、弁部材１０が弁座９を開
放する。従つて、圧力流体は入力流路７、弁座９
及び出力流路８を通つて所望の機器に供給され、
スプリングの付勢力ｆに対向し得る上記差圧ΔP
が存在する間、弁部材１０は開放状態に保持され
る（第２図参照）。

所望の機器への圧力流体の供給によつて出力流
路８側の流体圧P₂が上昇し、上記差圧ΔPに基づ
いて可動鉄心５に作用する開弁方向の作用力が、
スプリング６の付勢力ｆより小さくなると、可動
鉄心５がスプリング６の付勢力によつて固定鉄心
側に摺動し、弁部材１０が弁座９に接触する。

このように、弁部材１０が弁座９に接触する位
置に移動しても、上記差圧ΔPが極めて急激に低
下するようなことはないため、可動鉄心５は固定
鉄心４にゆつくりと近接し、固定鉄心４に衝撃的
に当ることはない。

この状態において、励磁コイル２に通電する
と、可動鉄心５に固定鉄心４の吸引力が作用する
ので、弁部材１０は弁座９を確実に閉鎖する状態
を保持される。従つて、この状態で出力流路８の
流体圧が低下又は消失しても、弁部材１０は弁座
９の閉鎖状態を保持している。

上記励磁コイル２への通電に際し、固定鉄心４
は可動鉄心５が接触または近接している状態にお
いて可動鉄心５を吸引するので、可動鉄心５のス
トロークが殆ど零に等しく、小型の電磁操作部を
用いても、励磁コイル２による固定鉄心４の吸引
力が非常に大きくなり、従つて開弁状態にある弁
部材を吸着させる通常の電磁弁に比して、その電
磁操作部を極端に小型化することができる。

出力流路８の流体圧が低下した状態でコイル２
への通電を断つと、弁部材１０は入力流路７の流
体圧によつて弁座９を開放し、入力流路７から出
力流路８へ流体が供給される。

第３図は、本発明の電磁弁をパイロツト弁とし
て使用する場合の一例を示している。このパイロ
ツト式電磁弁において、主弁２０は、弁ボデイ２
１の軸線方向に穿設された孔に、スプール２２が
摺動自在に挿入され、スプール２２の一端には、
上記孔の一端の大径部に挿入されたピストン２３
を、該スプール２２と共に摺動可能に設け、一
方、スプール２２の他端の復帰室２４には、スプ
ール２２をピストン２３側に付勢する復帰スプリ
ング２５が設けられている。また、上記孔の大径
部は、弁ボデイ２１に固着した取付板２６によつ
て閉鎖され、ピストン２３との間に圧力作用室２
７が形成されている。

さらに、弁ボデイ２１には、入力ポートＳ、出
力ポートＡ及び排出ポートＲが開設されており、
復帰スプリング２５の付勢力によつてスプール２
２が復帰したときには、入力ポートＳと出力ポー
トＡとが連通して排力ポートＲが閉鎖され、スプ
ール２２が圧力作用室２７に作用する後述の流体
圧によつて駆動されたときには、入力ポートＳが
閉鎖されて出力ポートＡと排出ポートＲとが連通
される。

上記取付板２６には、パイロツト弁として、上
述した第１図の電磁弁１と同一構成の電磁弁１
Ａ，１Ｂが取付けられており、電磁弁１Ａの入力
流路７ａは、取付板２６及び弁ボデイ２１に形成
されたパイロツト供給路２９によつて入力ポート
Ｓに連通され、電磁弁１Ａの出力流路８ａは、電
磁弁１Ｂの入力流路７ｂと共に、取付板２６に形
成された通路によつて圧力作用室２７に連通して
いる。また、電磁弁１Ｂの出力流路８ｂは、取付
板２６及び弁ボデイ２１に形成されたパイロツト
排気路３０によつて大気に開放されている。

なお、上記主弁２０は、第３図に鎖線で示すよ
うに、入力ポートＳと復帰室２４とを通路３１に
よつて連通させ、供給流体圧を復帰室２４に加え
るようにしてもよい。

上記電磁弁１Ａ，１Ｂは、第１図に示す電磁弁
１と同一構成であるから、図中、同一の符号に添
字ａまたはｂを付して詳細な説明は省略する。

第３図のパイロツト式電磁弁の動作について説
明すると、同図は、電磁弁１Ａ及び１Ｂのコイル
２ａ及び２ｂに通電して、固定鉄心４ａ及び４ｂ
が可動鉄心５ａ及び５ｂを吸着し、圧力作用室２
７に復帰スプリング２５の付勢力に抗してスプー
ル弁２２を駆動する流体圧が供給された状態を示
している。

従つて、弁部材１０ａ及び１０ｂが弁座９ａ及
び９ｂを閉鎖状態に保持し、主弁２０の入力ポー
トＳ及びパイロツト供給路２９を通つて入力流路
７ａに供給される圧力流体、及び圧力作用室２７
内に供給充填されている圧力流体は、いずれもそ
の流れが遮断されている。また、スプール２２
は、圧力作用室２７に供給されている流体圧によ
つて、復帰スプリング２５の付勢力に抗して駆動
された状態にあるため、主弁２２の入力ポートＳ
は閉鎖され、出力ポートＡと排出ポートＲとが連
通している。

この状態において、電磁弁１Ｂのコイル２ｂへ
の通電を断つて固定鉄心４ｂの吸引力を消失させ
ると、可動鉄心５ｂに作用する圧力作用室２７の
流体圧により、スプリング６ｂの付勢力に抗して
弁部材１０ｂが弁座９ｂを開放する。従つて、圧
力作用室２７の圧力流体が、弁座９ｂ及びパイロ
ツト排気路３０を通つて大気に放出され、スプー
ル２２は復帰スプリング２５の付勢力によつて復
帰するので、主弁２０の入力ポートＳと出力ポー
トＡとが連通し、排出ポートＲが遮断される。

上記主弁２０の切換えが行われた状態では、電
磁弁１Ｂの入力流路７ｂと出力流路８ｂにおける
圧力流体の差圧が非常に小さいので、可動鉄心５
ｂがスプリング６ｂの付勢力によつて固定鉄心４
ｂ側に押圧され、弁部材１０ｂが弁座９ｂに接触
する位置に保持されている。従つて、この状態で
電磁弁１Ｂのコイル２ｂに通電すると、非常に大
きい吸引力で両鉄心が吸着され、電磁弁１ｂが閉
弁状態に保持される。

続いて、電磁弁１Ａのコイル２ａへの通電を断
つと、固定鉄心４ａの吸引力が消失し、可動鉄心
５ａに作用する入力流路７ａの流体圧により、弁
部材１０ａはスプリング６ａの付勢力に抗して弁
座９ａを開放し、圧力流体が圧力作用室２７に流
入する。この場合、電磁弁１Ｂの固定鉄心４ｂが
可動鉄心５ｂを吸着し、弁座９ｂの閉鎖状態を保
持しているので、圧力作用室２７に流入した圧力
流体が電磁弁１Ｂの弁座９ｂを通つて大気に放出
されることはない。

圧力流体の流入によつて圧力作用室２７の流体
圧が大きくなると、この流体圧によつてスプール
２２が駆動され、スプール２２は第３図の状態に
戻る。また、圧力作用室２７の流体圧が上昇して
供給流体圧に近くなると、可動鉄心５ａに作用す
る入力流路７ａ側と出力流路８ａ側との差圧が小
さくなるので、スプリング６ａの付勢力より弁部
材１０ａが固定鉄心４ａ側に摺動し、弁座９ａに
接触する位置に移動する。そこで、電磁弁１Ａの
コイル２ａに通電すると、固定鉄心４ａが近接状
態にある可動鉄心５ａを吸引するので、弁部材１
０ａは弁座９ａの閉鎖状態を保持し、当初の状態
に戻る。

上述の作動における電磁弁１Ａ，１Ｂのコイル
２ａ，２ｂは、いずれも可動鉄心５ａ，５ｂが固
定鉄心４ａ，４ｂに近接した状態で通電するた
め、小型の電磁操作部でも大きな吸引力を発揮さ
せることができる。また、可動鉄心５ａ，５ｂ
は、固定鉄心４ａ，４ｂに衝撃的に当ることがな
いので、鉄心４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂの摩耗を
防止できる。

なお、コイル２ａ及び２ｂへの通電のタイミン
グをそれぞれ独立に制御することにより、主弁の
停止位置を任意に調整することもできる。

［発明の効果］ 本発明においては、可動鉄心に作用する入力ポ
ート側と出力ポート側の流体圧の差圧が小さくな
つて、スプリングの付勢力で弁部材が弁座に接触
する位置において、固定鉄心に可動鉄心を吸着さ
せるようにしたので、両鉄心間の吸着力を、近接
状態にある可動鉄心を吸引して弁部材による弁座
の閉鎖を保持するのみの小さいものとすることが
でき、従つて電磁操作部を小型化して電磁弁を小
型化できるばかりでなく、消費電力を小さくする
ことができる。

また、固定鉄心の吸引力は近接状態にある可動
鉄心の保持のみを行い、固定鉄心と可動鉄心とを
衝撃的に当接させないので、両鉄心の衝突による
鉄心の摩耗がなくて、電磁弁の寿命を長くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の縦断正面図、第２
図は本発明の電磁弁の可動鉄心に作用する差圧と
弁部材のストロークとの関係を示す線図、第３図
は本発明の電磁弁の使用の一例を示す縦断正面図
である。 １，１Ａ，１Ｂ…電磁弁、２，２ａ，２ｂ…コ
イル、４，４ａ，４ｂ…固定鉄心、５，５ａ，５
ｂ…可動鉄心、６，６ａ，６ｂ…スプリング、
７，７ａ，７ｂ…入力流路、８，８ａ，８ｂ…出
力流路、９，９ａ，９ｂ…弁座、１０，１０ａ，
１０ｂ…弁部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コイルを巻回したボビンの中心孔に、一端が
   閉鎖している非磁性材料製のチユーブを挿着し、
   該チユーブの開放端に固定鉄心を固定すると共
   に、上記チユーブ内に可動鉄心を摺動可能に挿入
   し、可動鉄心の一端に設けた弁部材が、両鉄心の
   吸着により弁座を閉鎖して、流体の流れを遮断す
   るようにした電磁弁において、 上記固定鉄心に、チユーブに開口する流体の入
   力流路と出力流路を設けると共に、入力流路の可
   動鉄心との対向面に上記弁座を形設し、 上記可動鉄心とチユーブの閉鎖部との間に、そ
   れを固定鉄心側に付勢するスプリンゲを設けるこ
   とにより、コイルが非通電の状態において、入力
   流路から上記弁座を通じて弁部材に作用する一次
   側流体の圧力と、コイルの中心孔と可動鉄心の間
   を通り該可動鉄心の固定鉄心と反対側に作用する
   出力流路の二次側流体の圧力との差圧が所定の圧
   力より大きいときは、可動鉄心がそれに作用する
   一次側流体圧力で押圧されて弁座を開放し、上記
   差圧が上記所定の圧力より小さいときは弁部材を
   弁座に接触させる、 ことを特徴とする電磁弁。