JPH067241Y2 - 超薄型電磁弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電気信号により流体の流れ方向を制御する電
磁弁に関する。

〔従来の技術〕

従来から、電磁弁としてたとえば特公昭60-2556号公報
記載の小型３方電磁弁や、実公昭59-5263号公報記載の
複合型独立制御電磁弁など種々のものがあり、いずれも
電磁石内に、弁部を動作させるための可動鉄心を移動自
在に設けた構成を備えている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、このような従来形の電磁弁は、以下に列挙する
問題を有しており、すなわち （イ）電磁石を構成する外部磁気回路（フレーム）、そ
の内周に存するコイル、ボビンおよび該ボビン内周の摺
動筒等が該電磁石のスペースの2/3程度を占有してしま
い、残るスペースで、必要断面積を有する可動鉄心を収
容する構造となっているため、小型化（薄型化）ができ
なかった。

（ロ）コイル内周の中空部に可動鉄心を配設することに
よる該中空部における可動鉄心ストローク用空隙の発
生、磁気回路断面積の狭少化等から発生する温度上昇の
ため、大きな起磁力が得られず、したがって弁作動の応
答性を高めることが困難であった。

（ハ）電磁石の本体部分のスペースをできるだけ大きく
とることによって、締結部材による該電磁石本体部分と
バルブ部との締結スペースがなくなってしまうため、こ
の締結スペースを確保するにはどうしてもある程度大型
化せざるを得なかった。

（ニ）前記した電磁石の起磁力の限界およびこれに伴な
うバルブ部の容積の限界から、流体流量が大幅に制限さ
れていた。

（ホ）磁気回路がコイル外周を囲むごとく存しかつ該磁
気回路の断面積が狭少であることによって生じる外部漏
洩磁束による影響を避けるため、複数の当該電磁弁を高
密度に集積した設置ができなかった。

（ヘ）大きな起磁力が得られないため、３ポート以上の
流路を有する電磁弁では、可動鉄心によるパイロット弁
機構を構成し、該パイロット弁機構の動作による流体の
圧力方向の変化を利用して、間接的にダイアフラムやス
プール等を動作させるといった手段に依存せざるを得
ず、小型化、薄型化が困難であった。

本考案は、以上の問題点に鑑み、小型化、薄型化でき、
応答性に優れ、高密度での連設が可能な電磁弁を提供す
るためになされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本考案に係る超薄型電磁弁は、厚さ方向に複数
並べられる電磁弁であって、鉄心にコイルを巻回して電
磁石本体部分を構成し、弁体を動作させる可動鉄心を、
前記電磁石本体部分の外部へ導出された導磁性の第１お
よび第２フレームからなる磁気回路内に設けた固定鉄心
と対向させて移動自在に設け、前記第１および第２フレ
ームの幅をそれぞれ前記コイルの厚さより小さくし、前
記幅同士の差を、前記固定鉄心と前記可動鉄心の間隔と
同等以上にすることにした。

〔作用〕

本考案によれば、可動鉄心を、コイルの内周の中空部か
ら外部磁気回路内へ移した構成となっており、このた
め、該可動鉄心をコイルの内側より大きなスペース（断
面積）で装設することが可能となっている。また、コイ
ル内の鉄心から外部の可動鉄心側へ延びる外部磁気回路
は、コイルの周囲を囲むごとく存するものでなく、かつ
充分な断面積を有しており、また、第１および第２フレ
ームの幅をそれぞれコイルの厚さより小さくし、この幅
同士の差を固定鉄心と可動鉄心の間隔と同等以上にした
ことによって、当該電磁弁が超薄型であるにも拘らず、
漏洩磁束がきわめて小さくなる。

〔実施例〕

以下、本考案の超薄型電磁弁の実施例を図面に基づいて
説明すると、第１図および第２図に示す第１の実施例に
おいて、符号(2)は薄板積層の内部扁平鉄心で、該扁平
鉄心(2)にはボビン(3)を介してコイル(4)が扁平状に巻
回され、扁平な電磁石本体部分(1)をなしている。扁平
鉄心(2)の両端には、導磁性の第１および第２フレーム
(5)(6)がそれぞれの一部に設けられた穴(5a)(6a)におい
て嵌着され、該第１および第２フレーム(5)(6)によって
コイル(4)内の扁平鉄心(2)から磁気回路が等しい磁路断
面積で導出されている。第２フレーム(6)の他部に穿た
れた穴(6b)には段付円柱状の外部固定鉄心(7)が第１フ
レーム(5)と対向して嵌着されている。(8)は非磁性体か
らなり、一端が外部固定鉄心(7)の外周に固着されると
ともに、他端が第１フレーム(5)に、前記固定鉄心(7)と
対向して設けられた穴(5b)に嵌着された円筒状の案内筒
で、該案内筒(8)には円柱状の可動鉄心(9)が軸方向摺動
自在に内挿されており、この可動鉄心(9)は、コイルス
プリング(31a)によって固定鉄心(7)から引き離される方
向に付勢されている。第１および第２フレーム(5)(6)の
幅(W₅)(W₆)はそれぞれコイル(4)の厚さ(T)より小さく設
定され、この幅(W₅)(W₆)同士の差は固定鉄心(7)と可動
鉄心(9)の非通電時における間隔(a)と同等以上に設定さ
れている。

前記電磁石本体部分(1)、第１および第２フレーム(5)
(6)、固定鉄心(7)および案内筒(8)は、エポキシ樹脂等
で成形されたボディ(10)内に一体的に埋設されており、
このボディ(10)はその両側を、案内筒(8)と同軸的な弁
室(12)をもつブラケット(11)と、同様に弁室(22)をもつ
ブラケット(21)によって担持されている。

可動鉄心(9)の一端に接合したベーンシャフト(13)は、
ブラケット(11)の弁室(12)内を通ってその先端が該弁室
(12)底部に固設されたマニアル(14)に軸方向摺動自在に
担持されており、また、可動鉄心(9)の他端と接合した
ベーンシャフト(23)は、固定鉄心(7)に軸方向に穿たれ
た穴を貫通してブラケット(21)の弁室(22)を通り、その
先端部が該弁室(22)底部に固設されたベーンサポート(2
4)に軸方向摺動自在に担持されており、ベーンシャフト
(13)における、弁室(12)内に位置する部分には、弾性材
よりなる弁体(15)が、また、ベーンシャフト(23)には、
同様に弁体(25)が固設されている。

弁室(12)内周には、該弁室(12)を３空間に区画するごと
く存する環状の弁座(16)(17)が配設され、ブラケット(1
1)には前記３空間のそれぞれと外部とを結ぶ流通路(18)
(19)(20)が穿たれており、同様に、弁室(22)内周には弁
座(26)(27)が配設され、ブラケット(21)には流通路(28)
(29)(30)が穿たれている。(31b)はベーンサポート(24)
と弁体(25)の間に弾装されたコイルスプリング、(32)は
外部電源から電磁石本体部分(1)のコイル(4)への励磁電
流を導くリード線である。

コイル(4)に励磁電流が印加されていない場合において
は、可動鉄心(9)はコイルスプリング(31a)および(31b)
の反発力により固定鉄心(7)から引き離された位置にあ
って、弁体(15)は弁座(16)の内周リップ部と、また弁体
(25)は弁座(27)の内周リップ部と圧接しており、すなわ
ち弁室(12)では流通路(18)(19)間が閉、(19)(20)間が開
であり、弁室(22)では流通路(29)(30)間が閉、(28)(29)
間が開となっている。

ここで、コイル(4)に励磁電流が印加されると、これに
よって発生する起磁力は、コイル(4)内側の扁平鉄心(2)
から第２フレーム(6)および固定鉄心(7)を経て可動鉄心
(9)に対する吸引力として作用し、すなわち可動鉄心(9)
はコイルスプリング(31a)(31b)の反発力に抗して固定鉄
心(7)に吸引されて案内筒(8)内を図中左側へ向けて移動
する。したがって、該移動に伴ない、弁体(15)は弁座(1
6)から離隔して他方の弁座(17)の内周リップ部と圧接
し、同時に弁体(25)は弁座(27)から離隔して他方の弁座
(26)の内周リップ部と圧接し、すなわち弁室(12)では流
通路(18)(19)間が開、(19)(20)間が閉となり、弁室(22)
では流通路(29)(30)間が開、(28)(29)間が閉となる。弁
室(12)(22)の流体圧力は可動鉄心(9)の両側で互いに均
衡しているため、上記切換動作は高い応答性をもって行
なわれる。

また第１および第２フレーム(5)(6)の幅(W₅)(W₆)をそれ
ぞれコイル(4)の厚さ(T)より小さくし、この幅(W₅)(W₆)
同士の差を固定鉄心(7)と可動該心(9)の間隔(a)と同等
以上にしたために、当該電磁弁をその厚さ方向に複数個
連設した場合に、隣接した電磁弁同士で漏洩磁束による
作動機能の低下が起こることがない。すなわち、例え
ば、第３図に示すように、当該電磁弁をその厚さ方向
（図上上下）に２個連設した場合、上記した幅(W₅)(W₆)
同士の差は、Ｗ_５＞Ｗ_６で、かつＴ＝Ｗ_５であると仮定
して、下記式から、２つの電磁弁のそれぞれ薄い方の
第２のフレーム(6)同士の間隔(b)と等しいものであるこ
とが判る。

ｂ＝（２Ｗ_５−２Ｗ_６）÷２＝Ｗ_５−Ｗ_６・・・式 そして、ここで第２のフレーム(6)同士の間隔(b)が固定
鉄心(7)と可動鉄心(9)の間隔(a)より小さく設定されて
いると、一方の電磁弁に発生せしめられた磁束が一方の
電磁弁の第２のフレーム(6)から他方の電磁弁の第２の
フレーム(6)に短絡して多量に漏洩し、一方の電磁弁の
作動に支障を来してしまう。これに対して当該電磁弁に
よれば、上記した幅(W₅)(W₆)同士の差が固定鉄心(7)と
可動鉄心(9)の間隔(a)と同等以上に設定され、かつその
前提として第１および第２フレーム(5)(6)の幅(W₅)(W₆)
がそれぞれコイル(4)の厚さ(T)より小さく設定されてい
るために、第２のフレーム(6)同士の間隔(b)は固定鉄心
(7)と可動鉄心(9)の間隔(a)より実質的に大きく設定さ
れている。したがって一方の電磁弁に発生せしめられた
磁束は、一方の電磁弁の第２のフレーム(6)から他方の
電磁弁の第２のフレーム(6)に短絡するよりは、一方の
電磁弁内においてに固定鉄心(7)から可動鉄心(9)へまた
はその反対に流れた方が流れ易く、この分、漏洩磁束量
を減らすことができる。したがってこの種の磁束漏洩に
よって、例えば一方の電磁弁が作動しないといった不都
合が発生するのを未然に防止することができる。さら
に、可動鉄心(9)を外部磁気回路中に配したことによっ
て、温度上昇源が分散（すなわちコイル(4)内の銅損に
よる温度上昇要因と、磁気回路内の鉄損による温度上昇
要因が分散）されているため、放熱面積が大きく、した
がって温度上昇値の低下が可能である。

第４図は、上記第１の実施例よりも、電磁石本体部分
(1)の厚さをさらに薄く（扁平に）した例を示すもの
で、これに伴ない、第１および第２フレーム(5)(6)を扁
平鉄心(2)と同方向に積層した構造とすることによっ
て、電磁弁の厚さ方向の幅を薄くしてある。

なお、図示の両実施例では扁平鉄心(2)、第１および第
２フレーム(5)(6)を薄板積層体としたが、これは磁性体
粉末の焼結体で成形したもの等としてもよく、とくに限
定するものではない。

〔考案の効果〕

以上の説明のとおり、本考案に係る超薄型電磁弁の構成
によれば、 （イ）可動鉄心を巻線内部から外部磁気回路へ移し、電
磁石本体部分を扁平にしたことによって、同一容量にお
いて電磁弁を従来にない非常に薄いものとすることがで
き、高密度集積化した連設が可能となった。

（ロ）充分な磁気回路断面積を確保し、温度上昇値も小
さくなっているため、充分な起磁力が得られ、しかも、
可動鉄心の両側で流体圧力が均衡する構造とすることに
より、弁作動の応答性をきわめて高いものとすることが
できる。

（ハ）電磁石本体部分とバルブ部分とが並列した構造で
あるため、両者の締結固定を行なうスペースが充分に確
保される。

（ニ）磁気回路からの漏洩磁束が小さく、複数の電磁弁
を高密度集積化して連設した場合に、隣接する電磁弁同
士で該漏洩磁束が影響し合わない距離だけ、各々の磁気
回路が離隔した関係にあるため、作動機能が損われな
い。

等、優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案超薄型電磁弁の一実施例を示す断面図、
第２図は同じく要部斜視図、第３図は電磁弁を２つ並べ
た状態の説明図、第４図は他の実施例を示す要部斜視図
である。 (1)電磁石本体部分、(2)扁平鉄心 (3)ボビン、(4)コイル、(5)(6)フレーム (5a)(5b)(6a)(6b)穴、(7)固定鉄心 (8)案内筒、(9)可動鉄心、(10)ボディ (11)(21)ブラケット、(12)(22)弁室 (13)(23)ベーンシャフト、(14)マニアル (15)(25)弁体、(16)(17)(26)(27)弁座 (18)(19)(20)(28)(29)(30)流通路 (24)ベーンサポート (31a)(31b)コイルスプリング、(32)リード線

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】厚さ方向に複数並べられる電磁弁であっ
   て、鉄心(2)にコイル(4)を巻回して電磁石本体部分(1)
   を構成し、弁体(15)(25)を動作させる可動鉄心(9)を、
   前記電磁石本体部分(1)の外部へ導出された導磁性の第
   １および第２フレーム(5)(6)からなる磁気回路内に設け
   た固定鉄心(7)と対向させて移動自在に設け、前記第１
   および第２フレーム(5)(6)の幅(W₅)(W₆)をそれぞれ前記
   コイル(4)の厚さ(T)より小さくし、前記幅(W₅)(W₆)同士
   の差を、前記固定鉄心(7)と前記可動鉄心(9)の間隔(a)
   と同等以上にした超薄型電磁弁。