JPH0634066A - 自己保持型電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス遮断弁に使用する自己保持型電磁ソレノ
イドに関し、永久磁石の吸引力を高めると共にコアーの
加工を容易にする。 【構成】 第二ヨーク４５の内側中心軸上に永久磁石１
とコアー２と電磁コイル４６と第一ヨーク４４を配設す
る。一端に弁体４８を配設したプランジャ４３がパイプ
１１に遊挿されスプリング４７の反力に逆らって永久磁
石１による吸引力によってコアー２に吸着保持されてい
る。永久磁石１は前記第二ヨーク４５に片方の磁極を接
合され、他極に前記コアー２の突起部２−ａを回避する
凹部１−ａを配設し、前記コアー２に接合されている。 【効果】 従来のリング型磁石と比較して磁石の体積が
大きく取れるので、弁体保持力が大きくなり遮断弁の弁
体保持性能が安定する。また、永久磁石１の体積を大き
く保ったまま、コアー２の突起部２−ａを切削除去する
追加加工が不要となり加工が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスの事故を未然に防
ぐガス遮断装置の遮断アクチュエータとして使用される
自己保持型電磁ソレノイドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料としてのガスの異常使用およ
びガス漏れ等を検出しガスを遮断するガス遮断装置が注
目されている。特に近年、ガス配管の容易性、低価格等
の優位性のため、ガスメータに内蔵された流量センサに
よりガスの流量を監視し、マイクロコンピュータ（以下
マイコンという）によりガスの使用状態を判断し、異常
使用及びガス事故の危険が予測される場合はガスメータ
に内蔵されたガス遮断弁によりガスを遮断し、電池電源
によるマイコン型ガス遮断装置内蔵ガスメータの有効性
が評価されガス安全装置の中核をなす物として行政の指
導の元に「マイコンメータ」として全国的な普及が促進
されている。マイコン型ガス遮断装置の遮断弁として
は、電池の消耗を抑えるため動作の瞬間のみ電流を印加
し、その他の場合は永久磁石またはスプリングによって
状態を保持する自己保持型電磁ソレノイドをアクチュエ
ータとしたガス遮断弁が主に利用されている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上述した従来の
ガス遮断弁の一例に付いて説明する。

【０００４】図３は従来のガス遮断弁の断面図を示すも
ので、弁体４８は、弁室６１に内設された弁座４９と当
接可能に配された弁ゴム５４と、弁ゴム５４を弁座４９
との間で狭持可能に配設された弁ゴム受け５５と、弁ゴ
ム５４の中心穴にガス封止可能に嵌挿され弁ゴム押さえ
５６ととめ輪５７にて弁ゴム５４に繋止された磁性材料
性のプランジャ４３とで形成されている。スプリング４
７は弁体４８を弁座４９に圧接する方向に付勢するよう
弁ゴム受け５５と弁室６１に固定されたフランジ５０と
の間に圧縮して配設されている。プランジャ４３が貫通
可能な孔を持ったフランジ５０を挟んで弁体４８の反対
側にプランジャ４３と同軸上にプランジャ４３を遊挿さ
れた中心孔を持った第一ヨーク４４を配設している。プ
ランジャ４３の他端と当接可能に同軸上に磁性体製のコ
アー４２を配設し、コアー４２の他端に永久磁石４１の
片方の磁極を着接し、第一ヨーク４４の中心孔とフラン
ジ５０の前記穴に挿設され内側孔のフランジ５０側の一
端にプランジャ４３を摺動可能に挿入し他端内側にコア
ー４２を挿設されたパイプ５１を配設されている。その
パイプ５１の外周には電流を印可することによりプラン
ジャ４３を励磁可能な電磁コイル４６が周設され、第二
ヨーク４５は永久磁石４１の他極に着接され電磁コイル
４６の外側にコの字型に形成され端部を第一ヨーク４４
に結合されている。フランジ５０とパイプ５１の間に第
一パッキン５２によって、パイプ５１とコアー４２との
間は第二パッキン５３によって封止されている。

【０００５】以上のように構成されたガス遮断弁につい
て、以下その動作について説明する。

【０００６】弁体４８が弁座４９との間に間隙がある状
態を保持している開弁保持状態においては、プランジャ
４３の一端がコアー４２の一端と当接することにより、
永久磁石４１の起磁力が、コアー４２とプランジャ４３
と第一ヨーク４４と第二ヨーク４５と永久磁石４１とを
結ぶ磁気回路６３を形成し、吸着面６２においてプラン
ジャ４３をコアー４２に吸引する吸引力６４を発生し、
スプリング４７の反力６５に抗してプランジャ４３をコ
アー４２に吸着保持している。

【０００７】次に、閉弁動作の瞬間について述べる。電
磁コイル４６に永久磁石４１による起磁力と逆方向の起
磁力を発生する方向に電流を印可した場合は、磁気回路
６３が減磁され吸引力６４が減少し、ついにはスプリン
グ４７の反力６５より小さくなり吸着面６２においてプ
ランジャ４３をコアー４２に吸着保持していた力のバラ
ンスが崩れ、プランジャ４３が反力６５に付勢されて移
動し弁体４８が弁座４９に当接してガスが封止され閉弁
状態となる。閉弁保持状態においては、弁体４８はスプ
リング４７の反力６５に付勢されて弁座４９に圧接され
た閉弁状態を保持する。

【０００８】ここでガス遮断弁に用いられる永久磁石４
１とコアー４２の製造方法について簡単に説明する。ま
ず永久磁石４１は従来よりガス遮断弁用としては起磁力
が強く温度変化による起磁力変化が小さい等の理由より
磁性金属を含んだ金属磁石が広く使用されている。この
金属磁石の製造方法であるが、一般的には成分調合した
磁性金属をプレス成形、焼結、着磁するという工程で製
造される。

【０００９】次にコアー４２の製造方法について説明す
る。従来よりガス遮断弁のコアーに用いられる材質とし
ては磁性を有するステンレスや純鉄等の磁性材料が一般
的に用いられる。その形状はコアー４２に周設される電
磁コイル４６の電磁効率上、パイプ５１及び第二パッキ
ン５３のガスシール性能上の理由より、そしてコアー４
２自身の生産上の都合より円筒形状に形成されるのが一
般的である。具体的にはコアーの部品性能上要求される
寸法精度、表面粗度が比較的容易に得られ、かつ自動加
工機によって１本の棒材より個々を順次連続して生産が
可能で生産性が良いと言う理由で、旋盤切削加工が用い
られる。つまりガス遮断弁に用いられるコアー４２の製
造方法としてはステンレスや純鉄等の磁性材料の棒材の
旋盤切削加工により、円筒形状に形成される方法が最も
広く用いられている。

【００１０】ここで再び図３における永久磁石４１とコ
アー４２の形状及び構成について更に詳細に説明する。
図３においてコアー４２は磁性材料の棒材の旋盤切削加
工により円筒形状に形成されているが永久磁石４１との
着接面に削成加工残りである突起部４２−ａが発生して
いる。一方、着接する永久磁石４１の外形状は円筒形状
であるが、コアー４２の突起部４２−ａとの当接を回避
するため、中心に円筒状の空洞部４１−ａを設けたリン
グ形状に形成している。

【００１１】図４は従来のガス遮断弁の他の例の断面を
示す図である。図４に示した従来のガス遮断弁は図３に
示した従来例と略同一であり、図４に示した従来例とは
永久磁石７１とコアー７２の形状のみ異なる。永久磁石
７１はコアー７２との着接面が平面をなした円筒形状を
とり、同軸上に着接するコアー７２には図３に示した従
来例で示した突起部４２−ａに追加加工を施して除去さ
れている。

【００１２】更なる従来例として特開昭６３−７６９７
４号公報を図５に記載する。図５に示した遮断弁は図３
に示した従来例と略同一であるが、永久磁石８１とコア
ー８２との間に中心軸上に穴を開けた継鉄８３を同軸上
に設け、コアー８２に残る突起部８２−ａが永久磁石８
１と当接するのを回避した構造となっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、コアーが磁性材料の棒材からの連続的
な旋盤切削加工により削成されるため図３中のコアー４
２の如く、削り残した突起部４２−ａが必ず残ること。
そして金属磁石が磁性金属を焼結して製造されており、
前記コアー４２の突起部４２−ａの様な突起が当接する
と応力集中が発生して圧壊してしまうと言う理由によ
り、前記の様な突起部が永久磁石に当接するのを回避す
る工夫が必要であった。

【００１４】即ち図３の従来例では永久磁石４１の外形
状は円筒形状であるが、コアー４２に残る突起部４２−
ａとの当接を回避するために中心に円筒状の空洞部４１
−ａを設けたリング形状を形成している。よって、この
構成では円筒型磁石に対して空洞部４１−ａを設けた分
磁石体積が小さくなり、永久磁石の体積に略比例する磁
石起磁石が小さくなる。結果として弁体４８の吸引力６
４が小さくなり遮断弁の弁体保持性能が安定しないと言
う欠点があった。

【００１５】次に図４の従来例であるが永久磁石７１は
コアー７２との着接面が平面をなした円筒形状で、空洞
部４１−ａを設けていない分だけ磁石体積は大きい。一
方同軸上に着設されるコアー７２は、図３中のコアー４
２の如き突起部４２−ａは追加工により除去されてい
る。つまりこの構成では旋盤切削加工により削成される
コアー４２に再加工する必要があり、１本の棒材より個
々を順次連続して生産が可能で生産性が良い旋盤切削加
工の利点を活かせず生産性が非常に悪いという課題があ
った。

【００１６】最後に図５の従来例であるが永久磁石８１
は円筒形状で同軸上に着設されるコアー８２も図５の従
来例と同じく再加工不要であるが、永久磁石８１とコア
ー８２との間に中心軸上に穴を開けた継鉄８３を同軸上
に設置する必要があり、部品点数が増加するという大き
な欠点があった。

【００１７】本発明は上記従来の欠点を解決するもの
で、従来のガス遮断弁と比較して部品の加工生産性が良
く、かつ部品点数の増加も不要で、永久磁石の体積、即
ち磁石起磁力が大きく結果として弁体の吸着力が強く、
遮断弁の弁体保持性能が安定した自己保持型ソレノイド
を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明はの自己保持型ソレノイドは、磁性体製のプラ
ンジャと、前記プランジャと同軸上に前記プランジャを
遊挿した第一ヨークと、一端が前記プランジャの他端と
当接可能にプランジャと同軸上に配設された磁性体製の
コアーと、前記プランジャを前記コアーより引離す方向
に付勢するスプリングと、電流を印可することにより前
記プランジャを励磁可能な電磁コイルと、永久磁石の他
極に接合されて前記電磁コイルの外側に形設され、端部
を前記第一ヨークに結合された第二ヨークと、前記第二
ヨークに片方の磁極を接合し、前記コアーの突起部との
圧接を回避する凹部を他方の接合面に有し、前記コアー
に他極を接合した永久磁石で構成されている。

【００１９】

【作用】上記した構成により、永久磁石のコアーとの接
合面に、コアーの突起部との当接を回避する凹部を配設
しているので、従来のリング形状をした永久磁石に対し
て磁石体積、即ち磁石起磁力が大きくなり、磁性材料の
棒材からの連続的な旋盤切削加工により削成されたコア
ーの突起部の除去が不要で、また部品点数の増加も不要
となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例のガス遮断弁につい
て、図面を参照しながら説明する。なお、上記従来例と
同じ部分の構造については、同一符号を付して詳細な説
明は省略し、異なる部分を中心に説明する。

【００２１】以上のように構成されたガス遮断弁につい
て、その動作を説明する。弁体４８が弁座４９との間に
間隙がある状態を保持している開弁保持状態において
は、プランジャ４３の一端がコアー２の一端と当接する
ことにより、永久磁石１の起磁力が、コアー２とプラン
ジャ４３と第一ヨーク４４と第二ヨーク４５と永久磁石
１とを結ぶ磁気回路２３を形成し、吸着面 ２２におい
てプランジャ６３をコアー２に吸引する吸引力６４を発
生し、スプリング４７の反力６５に抗してプランジャ４
３をコアー２に吸着保持している。

【００２２】次に、閉弁動作の瞬間について述べる。電
磁コイル４６に永久磁石１による起磁力と逆方向の起磁
力を発生する方向に電流を印可した場合は、磁気回路６
３が減磁されるため、プランジャ４３とコアー２との吸
着面６２を通過する磁束が減少され、吸引力６２が減少
し、ついにはスプリング７の反力６５より小さくなり吸
着面６２においてプランジャ４３をコアー２に吸着保持
していた力のバランスが崩れ、プランジャ４３が反力６
５に付勢されて移動し弁体４８が弁座４９に当接してガ
スが封止され閉弁状態となる。

【００２３】開弁保持状態においては、プランジャ４３
がコアー２から離脱し吸着面６２における磁気抵抗が大
きくなっているため、吸着面６２を通過する磁束が小さ
く吸引力６４も反力６５より小さい。従って、弁体４８
はスプリング４７の反力６５に付勢されて弁座４９に圧
接された閉弁状態を保持する。

【００２４】ここで本実施例におけるガス遮断弁の特徴
である永久磁石１とコアー２の形状及び構造について説
明する。

【００２５】図１においてコアー２は一端がプランジャ
４３の一端と当接可能に同軸上に配設され、他端に永久
磁石１の片方の磁極を着接されている。このコアー２は
従来例の説明で述べた如く磁性材料の棒材からの連続的
な旋盤切削加工により円盤形状に削成されており、永久
磁石１の片方の磁極との着接面に突起部２−ａが存在す
る。一方、永久磁石１は一極に着設される前記コアー２
の永久磁石１との着接面に存在する突起部２−ａとの当
接を避ける凹部１−ａが設けられ、コアー２はその突起
部２−ａを永久磁石１に当接すること無くその一端を永
久磁石１の片方の磁極に着接することが可能な構造とな
っている。

【００２６】このように本発明の実施例の遮断弁の磁石
の構造を取れば、図３の従来例でのコアー４２の突起部
４２−ａとの当接を回避するために、空洞部４１−ａを
設けてリング形状を取った永久磁石４１に比較して空洞
部分が小さくなる為に磁石体積が大きくなる。即ち同じ
外形寸法の大きさにおいて磁石起磁力が大きくなり、遮
断弁の弁体４８の吸引力６２が強くなり遮断弁の弁体保
持性能が安定する。

【００２７】また図４の従来例では、永久磁石７１はコ
アー７２との当接面が平面をなした円筒形状で、前記図
３の従来例のリング形状の永久磁石４１より空洞部４１
−ａを設けていない分、磁石体積は大きいが、コアー７
２は図３の従来例のコアー４２の突起部４２−ａの如き
突起を追加工により除去する必要があり、１本の棒材よ
り個々を順次連続して生産が可能であるという旋盤切削
加工の利点を活かせず生産性が非常に悪いという課題が
あったが、本実施例の磁石の構造を取れば前記図３のコ
アー４２の様に突起部の再加工による除去が不要となり
コアー２の加工が容易となる。

【００２８】更に図５の従来例で部品点数が増えるとい
う大きな欠点であった中心軸上に穴を開けた継鉄８３を
永久磁石８１とコアー８２との間に同軸上に設置する必
要もなくなる。

【００２９】なお遮断弁に用いられる永久磁石は前述の
ように磁性金属をプレス成形した物を焼結して製造され
ていることより、永久磁石１に予めプレス製造工程で前
記凹部１−ａの様な凹部を容易に設けることが可能であ
る事を付記しておく。

【００３０】また図２は本発明の第２の実施例を示すガ
ス遮断弁の断面図で、図１と同一部分には同一符号を付
して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に説明す
る。本図を見ても明らかなように永久磁石３１のコアー
３２との接合する平面に設けられる凹部３１−ａは、コ
アー３２の永久磁石３１との接合面に存在する突起部３
２−ａとの当接を避け、かつ凹部の容積を突起部３２−
ａを収納できる程度に抑えると、その形状を問わないの
は言うまでもない。したがって、上記図１の実施例と同
等の作用効果を奏するものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の自己保持型ソレノ
イドは上記した構成により、永久磁石のコアーとの接合
面に、コアーの突起部との当接を回避する凹部を配設し
ているので、次のような効果がある。 （１）従来のリング形状の磁石に比較して同じ外形寸法
において磁石の体積を大きく取れるから磁石起磁力が大
きくなり吸引力を強くできる。 （２）永久磁石の体積を大きく保ったまま、従来必要で
あった磁性材料の棒材からの連続的な旋盤切削加工によ
り削成されたコアーの突起部の除去が不要でコアーの加
工を容易にできるとともに部品の追加も不要にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自己保持型ソレノイドの第１の実施例
を採用したガス遮断弁の断面図

【図２】同第２の実施例を採用したガス遮断弁の断面図

【図３】従来のガス遮断弁の断面図

【図４】従来のガス遮断弁の他の例の断面図

【図５】従来のガス遮断弁の別の例の断面図

【符号の説明】

１ 永久磁石 １−ａ 凹部 ２ コアー ２−ａ 突起部 ４３ プランジャ ４４ 第一ヨーク ４５ 第二ヨーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体製のプランジャと、前記プランジャ
   と同軸上に前記プランジャを遊挿した第一ヨークと、一
   端が前記プランジャの他端と当接可能にプランジャと同
   軸上に配設された磁性体製のコアーと、前記プランジャ
   を前記コアーより引離す方向に付勢するスプリングと、
   電流を印可することにより前記プランジャを励磁する電
   磁コイルと、前記電磁コイルの外側に形設され、端部を
   前記第一ヨークに結合された第二ヨークと、前記第二ヨ
   ークに片方の磁極を接合し、前記コアーの突起部との圧
   接を回避する凹部を他方の接合面に有し、前記コアーに
   他極を接合されている永久磁石を備えた自己保持型電磁
   ソレノイド。