JPH0534374U - 自己保持型電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 閉弁時にコイルに流す最低電流値を開弁時に
コイルに流す最低電流値より小さくしてかかる電磁弁の
安全性を確保する。 【構成】 自己保持電磁弁は入口ポート２８ａ、出口ポ
ート２５及びポート間の弁口２９が形成された本体２
と、本体内に該弁口を開閉可能に配置された弁体４３ａ
と、コイル４１、固定鉄心４２及び弁体に連結されたプ
ランジャ４３、プランジャを該固定鉄心から引き離す方
向に偏倚するばね及び該コイルに隣接して配置された永
久磁石４７を有するソレノイド４０とを備えている。プ
ランジャを該固定鉄心から引き離す時に該コイルに流す
べき閉弁時最低電流値は該プランジャを該固定鉄心に吸
引する時に該コイルに流すべき開弁時最低電流値より小
さくなっている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は自己保持型電磁弁に関し、更に詳細には乾電池を駆動電源として使用 するのに適した自己保持型電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電磁弁の駆動源であるソレノイドのコイルに隣接して永久磁石を配置し、弁体 に連結されたプランジャをコイルへの通電により固定鉄心に吸引した後永久磁石 の作用によりコイルへに通電を停止したあとでもプランジャを固定鉄心に吸引し た状態に保持できる、いわゆる自己保持型電磁弁がある。

【０００３】 かかる自己保持型電磁弁の電源を電灯線或いは動力線から取る場合と違って乾 電池から取る場合には、自己保持型電磁弁（以下単に電磁弁と呼ぶ）の使用時の 安全性を確保する上で特別に注意を払わなければならない。すなわち、乾電池は 長期の使用の間に電圧が徐々に降下するものである。このため、電磁弁の駆動源 であるソレノイドのコイルに通電してソレノイドのプランジャを固定鉄心に吸引 して電磁弁を開弁状態にするのに必要な電流値が、コイルに逆方向に通電して永 久磁石の作用により固定鉄心に吸引されたプランジャをその固定鉄心から引き離 して閉弁状態にするのに必要な電流値より小さいと、電磁弁を開弁した後に乾電 池の電圧の降下により電磁弁を閉弁できなくなる現象が発生する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案が解決しようとする課題は、永久磁石の強さ、プランジャを固定鉄心か ら引き離すばねの強さを改良することによって、閉弁時にコイルに流す必要電流 値を開弁時にコイルに流す必要電流値より小さくしてかかる電磁弁の安全性を確 保することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本考案は、入口ポート、出口ポート及び該ポート間の弁口が形成された本体と 、該本体内に該弁口を開閉可能に配置された弁体と、コイル、固定鉄心及び該弁 体に連結されたプランジャ、該プランジャを該固定鉄心から引き離す方向に偏倚 するばね及び該コイルに隣接して配置された永久磁石を有するソレノイドとを備 え、該コイルへの非通電時に該永久磁石で該プランジャを該固定鉄心に吸着保持 できる自己保持型電磁弁において、該プランジャを該固定鉄心から引き離す時に 該コイルに流すべき閉弁時最低電流値を該プランジャを該固定鉄心に吸引する時 に該コイルに流すべき開弁時最低電流値より小さくして構成されている。

【０００６】

【作用】

上記構成において、プランジャが固定鉄心に吸着されていないとき、弁体が弁 口の開口端に形成された弁座と係合し弁口を閉鎖している。今コイルに通電して プランジャを固定鉄心に吸着すると弁体が弁座から離れて弁口を開く。一度プラ ンジャが固定鉄心に吸着されると、コイルへの通電を停止してもプランジャは永 久磁石の作用により固定鉄心に吸着保持され、弁口は開いたままになっている。 次にプランジャを固定鉄心から離して弁体を弁座と係合させて弁口を閉鎖した いときは、コイルに逆の電流を流して永久磁石による保持力を打ち消す。すると プランジャはばねの作用により固定鉄心から離れ弁座と係合して弁口を閉じる。 閉弁時最低電流値が開弁時最低電流値より低いので開弁後に電源の電圧が開弁時 最低電圧より降下しても閉弁状態に戻すことが可能である。

【０００７】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例をパイロット式電磁弁の例で説明する。 図１において、本実施例のパイロット式電磁弁１が示されている。このパイロ ット式電磁弁１は、上下二つの部分２２及び２１に別れた本体２と、その本体２ 内に配置されたダイヤフラム式弁体３と、電磁弁式のパイロット弁４とを備えて いる。

【０００８】 本体２の下部分２１には入口ポート２３、弁口２４を介して入口ポート２３と 通じる出口ポート２４及び弁口２４の開口端周辺の弁座２６とが形成されている 。上本体２２にはパイロット室Ｐを形成する凹所２７とその凹所の中心から隔て られかつその凹所２７と通じる凹所２８とが形成されている。凹所２８はパイロ ット弁４の弁室Ｃを限定している。

【０００９】 ダイヤフラム式弁体３は、本体内において弁座２６に近接して配置されていて 周辺部が本体の上下二つの部分２２及び２１の間に挟まれて固定されているダイ ヤフラム３１と、そのダイヤフラムの上に固定されたディスク３２とを有してい る。ディスク３２はダイヤフラム式弁体の上下の区域を通じる通孔３３が形成さ れている。この通孔３３は弁座の周辺部の位置に配置されていて、入口ポート２ ３とダイヤフラム式弁体３の上に形成されたパイロット室Ｐとを連通するように なっている。なお、ダイヤフラム式弁体３は上部に設けられた比較的弱いばね３ ５によって下方に押され、閉弁時のバタツキを防止している。

【００１０】 本体２の上下二つの部分２２及び２１には、更に、弁室２８と出口ポート２５ とを連通する弁口すなわちパイロットポート２９が形成されている。このパイロ ットポート２９はパイロット弁の弁口として機能しかつ弁室Ｃの中心とほぼ同心 でパイロット式弁体の中心から外れており、それを貫通しないようになっている 。弁室Ｃはパイロット弁４の入口ポートとして機能する通路２８ａを介してパイ ロット室Ｐと連通している。

【００１１】 パイロット弁４は弁室２８の中心をその中心として配置されていて、コイル４ １と、そのコイルの上端内に嵌合固定された固定鉄心４２と、固定鉄心４２の下 端内に移動可能に配置された可動鉄心すなわちプランジャ４３と、プランジャ４ ３の下端に取り付けられた弾性材製のパイロット弁体４３１と、コイル両端に配 置された磁性材製の磁気フレーム４５及び４６と、コイル全体を囲むＵ形又はカ ップ形の磁気フレーム４４とを備えている。上側の磁気フレーム４６と磁気フレ ーム４４との間にはコイルの中心から外れた位置で直径方向対称の位置に二つの 永久磁石４７が配置されている。上記コイル４１、固定鉄心４２、プランジャ４ ３、磁気フレーム４５、４６及び永久磁石４７はパイロット弁４のソレノイド４ ０を構成している。この永久磁石は平面形状がほぼ矩形になっている。二つの永 久磁石の間でパイロット弁の中心の位置には非磁性材の絶縁部材４８が配置され ている。この絶縁部材の中心にはねじ穴４８１が形成され、そのねじ穴内には固 定鉄心４２の雄ねじが位置調整可能に螺合されている。したがって、固定鉄心を 回転させることによって固定鉄心の軸方向の位置を調整できるようになっている 。この絶縁部材４８は永久磁石４７、磁石フレーム４６及び固定鉄心４２のみを 循環する磁界が発生するのを防止する。

【００１２】 上記コイルの磁力の強さ、永久磁力４７の磁力の強さ及びばね４９の強さは、 永久磁力４７の作用により固定鉄心４２に吸着保持されたプランジャ４２をその 固定鉄心から引き離すためにコイル４１に流すべき必要最低電流値（閉弁時最低 電流）が、弁体４３ａが弁座２９ａと係合している状態のときにプランジャ４２ を固定鉄心４２に吸着するてめにコイル４１に流すべき必要最低電流値（開弁時 最低電流）より小さくなるように、すなわち、永久磁力４７の作用により固定鉄 心４２に吸着保持されたプランジャ４２をその固定鉄心から引き離すためにコイ ル４１に加える閉弁時最低動作電圧が、弁体４３ａが弁座２９ａと係合している 状態のときにプランジャ４２を固定鉄心４２に吸着するてめにコイル４１に加え る開弁時最低動作電圧より低くなるように、予めきめられている。

【００１３】 上記関係を図２を参照して説明する。図２はコイルに流す電流の方向別の電流 −吸引力特性を示すグラフであり、ここにおいて各曲線は固定鉄心４２の吸着面 （プランジャ側の端面）からプランジャの端面（固定鉄心側の端面）までの間隔 （ストローク）を変えて測定した電流値に対するプランジャへの吸引力の変化の 結果を示している。固定鉄心４２の吸着面には図示しないが通常厚さ０．１５ｍ ｍの残磁キラーを設けるためプランジャ４３が固定鉄心４２に吸着されていると きそれらの間には０．１５ｍｍの透き間がある。したがって、永久磁石４７の作 用により固定鉄心に吸着されたプランジャを引き離すときにプランジャに作用す る吸引力はコイルに流す電流が変化するに従って曲線（イ）に沿って変化する。 そしてコイルに流す電流値がゼロのときの吸引力Ｔ₁が永久磁石４７の作用によ りプランジャ４３に働く吸引力である。一方プランジャ４３が固定鉄心４２に吸 着されているときプランジャにはばね４９が固定鉄心から引き離す方向に力Ｔ₂ （グラフの横軸に平行な直線（ロ）で示す）で押しているので、曲線（イ）と直 線（ロ）との交点Ｘにおける電流値Ｂがプランジャ４３を固定鉄心４２から引き 離すために必要な電流値すなわち閉弁時最低電流値である。すなわち、プランジ ャを固定鉄心から引き離すとき、コイルには永久磁石の吸引力Ｔ₁を打ち消す方 向（グラフで負の方向）に電流を流すため、電流値の増加に従って吸引力Ｔ₁は 徐々に減少し、Ｔ₁＝Ｔ₂になったとき（このときの電流値がＢ）プランジャは固 定鉄心から離れる。

【００１４】 一方、本実施例のパイロット弁４の設計上、プランジャの有効ストロークを０ ．４５ｍｍとしているので、コイルに通電されずプランジャが固定鉄心から離れ て弁体４３ａが弁座２９ａと係合しているときの固定鉄心４２の吸着面からプラ ンジャの端面（固定鉄心側の端面）までの距離は０．６ｍｍである。したがって 、この状態でプランジャを固定鉄心に吸引するときのプランジャに作用する吸引 力はコイルに流す電流が変化するに従って曲線（ハ）に沿って変化する。またこ の状態のとき、プランジャにはばね４９の力Ｔ₃（横軸と平行な直線（ニ）で示 す）がプランジャを固定鉄心から離す方向に作用しかつ流体圧の力とそのばねの 力Ｔ₃との和である力Ｔ₄（横軸と平行な直線（ホ）で示す）が同じ方向に作用す る。したがって、曲線（ハ）と直線（ホ）との交点Ｙにおける電流値Ａが弁体４ ３ａがパイロットポート２９を閉じているときのプランジャ４３を固定鉄心４２ に吸引するために必要な電流値すなわち開弁時最低電流値である。すなわち、プ ランジャを固定鉄心に吸引するとき、コイルに流す電流を変化させるとコイルに は永久磁石による吸引力とコイルに通電（グラフで正方向）することによって発 生する吸引力との和による合計吸引力により、プランジャに作用する吸引力は曲 線ハで示すように変化する。そしてプランジャに作用するこの合計吸引力が力Ｔ₄ を越えたとき（このとき電流値がＡ）プランジャは固定鉄心に吸引され始める 。

【００１５】 本考案においては、上記から明らかなように、永久磁石４７の吸引力Ｔ₁の大 きさ、ばね４９の力Ｔ₂の大きさ及びプランジャの有効ストローク等のパラメー タを、閉弁時最低電流値Ｂが開弁時最低電流値Ａより小さくなるようにきめる。

【００１６】 上記構成のパイロット式電磁弁において、パイロット弁４のコイル４１に通電 しておらずかつプランジャ４３が固定鉄心４２からた離れているとき弁体４３ａ が弁口すなわちパイロットポート２９の開口端周辺に形成された弁座２９ａに当 接してそのパイロットポート２９を閉じている。このため、パイロット室Ｐ内の 流体は出口ポート２５側には流れない。したがって、パイロット室Ｐ内の圧力は 通孔３３を介して入口ポートに入ってきた流体圧により入口ポート内の圧力と同 じになる。このため、ダイヤフラム式弁体３は両側に作用する流体圧作用面積差 により弁座２６側に押され、ダイヤフラム３１が弁座２６に当接して弁口２４を 閉鎖している。

【００１７】 次にコイル４１に一時的に通電するとプランジャ４３が固定鉄心４２側に吸引 され弁体４３ａが弁座２９ａから離れて弁口すなわちパイロットポート２９を開 く。このためパイロット室Ｐ内の流体は通路２８ａ、弁室Ｃ及びパイロットポー ト２９を介して出口ポート側に排出され、パイロット室内の圧力が低下する。こ のため、ダイヤフラム式弁体３は下側から作用する入口ポート側の流体圧によっ て押し上げられて弁座２６から離れ、弁口２４を開き開弁状態になる。したがっ て、入口ポート２３から出口ポート２５に向かって流体が流れる。

【００１８】 パイロット弁４においてプランジャ４３が一旦固定鉄心４２に吸引されると、 コイル４１への通電を停止しても永久磁石４７の作用によりプランジャ４３は固 定鉄心４２に吸着保持されたままになる。したがって、パイロットポート２９は 開いたままになりダイヤフラム式弁体も開いたままになる。

【００１９】 ダイヤフラム式弁体を閉弁状態にするには、パイロット弁４のコイル４１に前 述とは逆向きの電流を流す。すると永久磁石４７によるプランジャ４３の保持力 を打ち消す磁束が固定鉄心に流れ固定鉄心の保持力がばね４９の押圧力より小さ くなる。このため、プランジャ４３はばね４９に押されて固定鉄心から離れ弁体 ４３ａが弁座２９ａと係合しパイロットポート２９を閉じる。するとパイロット 室Ｐ内の圧力は通孔３３を介して入口ポート２３から流れてきた流体圧で上昇し 、ダイヤフラム式弁体３を圧し下げて弁座２６と係合させる。これにより弁口２ ４は閉鎖され閉弁状態になる。

【００２０】 本考案では、永久磁力４７の作用により固定鉄心４２に吸着保持されたプラン ジャ４２をその固定鉄心から引き離すためにコイルに流すべき閉弁最低電流が、 弁体４３ａが弁座２９ａと係合している状態のときにプランジャ４２を固定鉄心 ４２に吸着するてめにコイルに流すべき開弁最低電流より小さくなるようにつく られているので、パイロット式弁体３を開弁状態にした後にパイロット弁４用の 駆動電源である乾電池の電圧が開弁時の最低動作電圧（開弁最低電流を流せる電 圧）より低くなってもパイロット弁４を閉じてダイヤフラム式弁体３を閉弁状態 に戻すことが可能である。 なお、上記説明ではパイロット式電磁弁の例について説明したが、通常の自己 保持型電磁弁にも適用できる。

【００２１】

【考案の効果】

本考案によれば次のような降下を奏することが可能である。 （１）弁の閉弁時の最低動作電圧を開弁時の最低動作電圧より低くしたので、開 弁状態にした後に弁の駆動電源の電圧が開弁時最低動作電圧より降下しても閉弁 させることができ、使用上安全性が高い。 （２）前記（１）の理由により駆動電源として乾電池を使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の自己保持型電磁弁の一実施例の断面図
である。

【図２】電流方向別のコイルに流す電流値に対するプラ
ンジャの吸引力の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ パイロット式電磁弁 ２ 本体 ２８ａ 通路（ポート） ２９ パイロット
ポート（弁口） ３ パイロット式弁体 ４ パイロット弁 ４０ ソレノイド ４１ コイル ４２ 固定鉄心 ４３ プランジャ ４３ａ 弁体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口ポート、出口ポート及び該ポート間
   の弁口が形成された本体と、該本体内に該弁口を開閉可
   能に配置された弁体と、コイル、固定鉄心及び該弁体に
   連結されたプランジャ、該プランジャを該固定鉄心から
   引き離す方向に偏倚するばね及び該コイルに隣接して配
   置された永久磁石を有するソレノイドとを備え、該コイ
   ルへの非通電時に該永久磁石で該プランジャを該固定鉄
   心に吸着保持できる自己保持型電磁弁において、該プラ
   ンジャを該固定鉄心から引き離す時に該コイルに流すべ
   き閉弁時最低電流値を該プランジャを該固定鉄心に吸引
   する時に該コイルに流すべき開弁時最低電流値より小さ
   くしたことを特徴とした自己保持型電磁弁。