JPH07332534A - パイロット操作・自動閉止型流体制御用電磁弁 - Google Patents

パイロット操作・自動閉止型流体制御用電磁弁

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JPH07332534A
JPH07332534A JP14529494A JP14529494A JPH07332534A JP H07332534 A JPH07332534 A JP H07332534A JP 14529494 A JP14529494 A JP 14529494A JP 14529494 A JP14529494 A JP 14529494A JP H07332534 A JPH07332534 A JP H07332534A
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JP
Japan
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plunger
solenoid valve
movable armature
permanent magnet
electromagnetic coil
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Application number
JP14529494A
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English (en)
Inventor
Kinya Arita
欽也 有田
Toshio Eki
驛  利男
Hiroshi Horiuchi
啓史 堀内
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】乾電池駆動に適した低消費電力型のパイロット
操作・自動閉止型流体制御用電磁弁を改良し、消費電力
の一層の低減を図ることを目的とする。 【構成】パイロット操作の自動閉止型の弁機構(12)と
電磁アクチュエータ(14)とを備え、電磁アクチュエー
タ(14)の可動アーマチャー(56)が可動閉鎖部材(1
6)のリフトに伴い流体圧力によってリフトせられるよ
うになったパイロット操作・自動閉止型流体制御用電磁
弁(10)において、プランジャ(36)が可動アーマチャ
ー(56)に吸着された時に形成される電磁コイル(42)
の磁気回路(70)内に永久磁石(66)を配置することに
より、プランジャ(36)が可動アーマチャー(56)にラ
ッチされた時点で電磁コイル(42)への通電を終了させ
得るようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の目的】
【産業上の利用分野】本発明は、水やガスのような流体
の流れを制御するための電磁弁に係り、乾電池のエネル
ギにより流れを制御するに適した低消費電力型の電磁弁
に関する。本発明は、特に、特願平4-320819号に開示さ
れた電磁弁の改良に関する。
【0002】
【背景技術】ダイヤフラム弁のような可動閉鎖部材に形
成されたパイロットポートを電磁アクチュエータによっ
て開閉することにより流体の流れを制御するようになっ
たパイロット操作の自動閉止型の電磁弁は知られている
(例えば、実開昭62-112367号)。電磁アクチュエータ
に通電してプランジャを引き上げることによりパイロッ
トポートを開けると、ダイヤフラム弁は流体圧力によっ
てリフトし、流体の流れを許容する。開弁操作後には、
パイロットポートを閉じると、ダイヤフラム弁は流体圧
力の作用により自動的に閉止する。従って、パイロット
操作の電磁弁は、圧力をもった流体の流れを小さな電気
エネルギで制御することができる。また、ダイヤフラム
弁は徐々に閉じるので、水流制御に適用した場合にはウ
ォーターハンマー現象を防止することができる。
【0003】本出願人は、先に、特願平4-320819号にお
いて、パイロット操作型の電磁弁の消費電力を更に低減
することの可能な構造を提案した。この構造において
は、プランジャに対して接離自在に可動アーマチャーが
配置してあり、この可動アーマチャーはリンクによりダ
イヤフラム弁に連動させてある。また、電磁コイルのヨ
ークは、いわば変則的に設計してあり、プランジャと可
動アーマチャーとを通る磁気回路が形成されるようにな
っている。
【0004】電磁コイルに通電すると、プランジャが可
動アーマチャーに吸着され、パイロットポートを開放す
る。可動アーマチャーはダイヤフラム弁に連動させてあ
るので、ダイヤフラム弁のリフトに伴い、可動アーマチ
ャーはそれに吸着されたプランジャと共にリフトする。
このように、この電磁弁においては、可動アーマチャー
をダイヤフラム弁に連動させ、流体圧力を利用して可動
アーマチャーとプランジャを移動させるようになってい
るので、電磁弁の開弁に要する電力消費量を一層低減さ
せることができる。電磁コイルの上部には永久磁石が設
けてあり、可動アーマチャーとプランジャが十分にリフ
トすると、永久磁石によってラッチされるようになって
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この電
磁弁は、可動アーマチャーが永久磁石に磁気的に連結さ
れる位置に移動するるまでは、電磁コイルへの通電を継
続するように設計されているので、消費電力の見地から
なお改良の余地がある。
【0006】本発明の目的は、特願平4-320819号に開示
された電磁弁を更に改良し、消費電力の一層の低減を図
ることにある。
【0007】
【発明の構成】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、特
願平4-320819号に開示された電磁弁において、プランジ
ャが可動アーマチャーに吸着された時に形成される電磁
コイルの磁気回路内に永久磁石を配置したことを特徴と
するものである。この永久磁石は、可動アーマチャー又
はプランジャに配置することができ、磁気回路の向きに
適合する方向に磁化することができる。
【0008】本発明の電磁弁を開弁させるためには、プ
ランジャが可動アーマチャーに吸着されるまでの間だけ
電磁コイルに通電すれば足りる。ひとたびプランジャが
可動アーマチャーに吸着されると、永久磁石による磁気
回路が閉成され、永久磁石による磁力はプランジャを可
動アーマチャーにラッチする。従って、その後は電磁コ
イルへの通電を終了させることができる。プランジャを
ラッチした可動アーマチャーは、ダイヤフラム弁のリフ
トに伴い、流体圧力によってリフトせられる。電磁弁を
閉じるには、電磁コイルに開弁時とは逆方向に通電すれ
ばよい。
【0009】このように、本発明の電磁弁においては、
プランジャが可動アーマチャーに吸着されるまでの間だ
け電磁コイルに通電すれば足り、プランジャが可動アー
マチャーにラッチされた後は電磁コイルへの通電を終了
させることができるので、電磁弁の消費電力を一層低減
させることができる。従って、乾電池のエネルギによっ
て長期間にわたって流体の流れを制御することができ
る。
【0010】本発明の上記特徴や効果、ならびに、他の
特徴や利点は、以下の実施例の記載に従い更に明らかと
なろう。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照
しながら、本発明をより詳しく説明する。図1は本発明
の一実施例に係る電磁弁を示す。この電磁弁10は、パ
イロット操作・自動閉止型の弁機構12と電磁アクチュ
エータ14とで構成されている。自動閉止型弁機構12
は従来型のもので、図示した実施例では、ダイヤフラム
弁16の形の可動閉鎖部材を備えている。しかし、ダイ
ヤフラム弁16に代えて、周知のピストン弁を採用して
もよい。この電磁弁10は、水栓やトイレット若しくは
小便器の洗浄弁のような水流制御弁として使用すること
もできるし、ガスなどの制御に使用することもできる。
【0012】弁機構12はハウジング18を有し、この
ハウジング18には流体入口20と流体出口22が形成
してある。入口20と出口22との間においてハウジン
グ18には弁座24が形成してあり、ダイヤフラム弁1
6によって開閉されるようになっている。図示した実施
例では、ダイヤフラム弁16は、ダイヤフラム26と剛
性の中央部分28とで構成され、ダイヤフラム押え30
によってハウジング18に強固に締結されている。ダイ
ヤフラム弁16の背後には、背圧室32が形成されてい
る。
【0013】ダイヤフラム弁16の中央には、パイロッ
トポート34が形成してあり、このポート34は電磁ア
クチュエータ14のプランジャ36によって開閉される
ようになっている。ダイヤフラム弁16には、さらに、
ブリードポート38が形成してあり、流体入口20の流
体を背圧室32内に導入するようになっている。周知の
ように、パイロットポート34の口径はブリードポート
38の口径よりも大きく設定してあるか、或いは、所定
の流体圧力の範囲内においてパイロットポート34の開
放時に生ずる流体入口20の圧力と背圧室32内の圧力
との間の圧力差によりダイヤフラム弁16がリフトする
ように設計してある。
【0014】この弁機構12は従来のパイロット操作・
自動閉止型の弁機構と同様に作動するもので、簡単に説
明するに、プランジャ36をリフトさせてパイロットポ
ート34を開放させると、背圧室32は大気圧下の出口
22に連通し、背圧室32内の流体は出口22に流出す
る。その結果、背圧室32内の圧力は減少する。ダイヤ
フラム弁16は流体入口20の一次圧力を上向きに受け
ているので、背圧室32内の圧力低下に伴いダイヤフラ
ム弁16はリフトして弁座24を開放し、流体が出口2
2に流れるのを許容する。
【0015】閉弁に際しては、プランジャ36を降下さ
せてパイロットポート34を閉じると、ブリードポート
38を介して背圧室32内に流入する流体により背圧室
32内の圧力は次第に上昇し、最終的には入口20の一
次圧力に達する。出口22は大気圧下にあるので、弁座
24の有効断面積についてダイヤフラム弁16には差圧
が下向きに作用し、ダイヤフラム弁16を弁座24に押
圧し、流体の流れを遮断する。
【0016】次に、電磁アクチュエータ14について説
明するに、電磁アクチュエータ14はボビン40に巻か
れた電磁コイル42とヨーク44を有する。図示した実
施例では、ヨーク44は略円板状の第1部材46と、コ
イル42の外周から底部を囲繞する第2部材48との2
つの部品で構成されている。ヨーク44には、更に、ボ
ビン40の内周に沿って夫々上下に延長する円筒部50
および52が形成してあり、これらの円筒部の間には軸
方向に磁気ギャップ54が形成されている。
【0017】アクチュエータ14の中央には、強磁性体
からなる可動アーマチャー56が軸方向移動可能に配置
してある。この可動アーマチャー56は連接リンクとし
て作用する非磁性材料のスリーブ58によって支持され
ており、このスリーブ58の下端はダイヤフラム弁16
に固定してある。従って、ダイヤフラム弁16が上下に
変位すれば、可動アーマチャー56はダイヤフラム弁1
6に連動して上下に移動する。スリーブ58の下部には
円周方向に配置された複数の開口60が設けてあり、流
体の流通を許容するようになっている。可動アーマチャ
ー56を軸方向に案内するため、その外周には非磁性材
料からなるガイドスリーブ62が配置してある。図示し
た実施例では、ガイドスリーブ62はダイヤフラム押え
30と一体形成してある。
【0018】可動アーマチャー56とプランジャ36
は、図1からよく分かるように、ヨーク44の磁気ギャ
ップ54をバイパスする磁気回路(図1に破線64で示
す)が形成されるような位置に配置されている。図示し
た実施例では、可動アーマチャー56の下部には上下方
向に磁化された永久磁石片66が固定してある。永久磁
石片66とプランジャ36との間にはコイルばね68が
設けてあり、プランジャ36をダイヤフラム弁16に向
かって付勢するようになっている。
【0019】図1および図2を参照しながら電磁弁10
の作動を説明するに、電磁コイル42に通電すると、図
1に示したように、磁気ギャップ54をバイパスしてヨ
ーク44と可動アーマチャー56とプランジャ36を経
由する磁気回路64が形成される。これにより、プラン
ジャ36はダイヤフラム弁16から引き上げられ、図2
(A)に示したように、アーマチャー56に吸着され
る。プランジャ36を引き上げるには、永久磁石66の
吸引力を考慮して、パイロットポート34の有効断面積
に作用する流体圧力と、プランジャ36の自重と、コイ
ルばね68の作用に打ち克つだけの電流をコイル42に
通電しなければならない。
【0020】プランジャ36がアーマチャー56に吸着
された時点で、電磁コイル42への通電は終了させるこ
とができる。この時点では、図2(A)に破線で示した
ように、永久磁石66による磁気回路70が形成され、
プランジャ36を可動アーマチャー56にラッチする。
プランジャ36は実質的に流体圧力を受けないので、永
久磁石の磁力は、プランジャ36の自重とコイルばね6
8の作用に打ち克つように設定すればよい。
【0021】プランジャ36が引き上げられ、パイロッ
トポート34が開放されると、ダイヤフラム弁16は前
述したように流体圧力の作用によりリフトし始める。連
接リンク58の作用により、可動アーマチャー56は吸
着したプランジャ36と共にダイヤフラム弁16によっ
て突き上げられ、図2(B)に示したようにダイヤフラ
ム弁16のストロークが完了するまで移動する。プラン
ジャ36と可動アーマチャー56のこの移動は、流体圧
力の作用により行われるので、この間電磁コイル42へ
の通電を維持する必要はない。プランジャ36がアーマ
チャー56に吸着されると同時に電磁コイル42への通
電を終了させることができる。
【0022】図3に示したように、特願平4-320819号の
電磁弁構造においては、可動アーマチャーのストローク
が終了するまでは電磁コイルへの通電を継続しなければ
ならなかったのに対して、本発明によれば、より短時間
で通電を終了させることができるので、電磁コイル42
の消費電力を節減することができる。
【0023】電磁弁10を閉弁させるには、電磁コイル
42に逆方向に通電し、永久磁石66とは反対方向に磁
気回路を形成させる。これにより、プランジャ36は可
動アーマチャー56から釈放されて下降し、図2(C)
に示したようにパイロットポート34を閉鎖する。前述
したように、ブリードポート38を介して背圧室32内
に流入する流体により背圧室32内の圧力は次第に上昇
し、ダイヤフラム弁16を図1に示した初期位置に復帰
させる。
【0024】図4には、永久磁石66のレイアウトの変
化形を示す。図4(A)のレイアウトでは、半径方向に
磁化された永久磁石66が使用してあり、電磁コイル4
2の半径方向磁気回路内に配置してある。図4(B)の
レイアウトでは、永久磁石66は軸線方向に磁化してあ
り、プランジャ36の上部に配置してある。図4(C)
のレイアウトでは、永久磁石66は半径方向に磁化され
ており、電磁コイル42の半径方向磁気回路内において
プランジャ36に配置してある。
【0025】
【発明の効果】図3からよく理解できるように、本発明
の電磁弁構造においては、プランジャ36が可動アーマ
チャー56に吸着されるまでの短時間の間だけ電磁コイ
ル42に通電すれば足り、プランジャ36が可動アーマ
チャー56にラッチされた後は電磁コイル42への通電
を終了させることができるので、電磁コイル42への通
電時間を短縮させることができ、電磁弁10の消費電力
を低減させることができる。従って、乾電池のエネルギ
によって長期間にわたって流体の流れを制御することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の電磁弁の軸線に沿った断面図
で、電磁弁が閉弁位置にあるところを示す。
【図2】図2は、図1に示した電磁弁のプランジャおよ
び可動アーマチャーが異なる位置にあるところを示す。
【図3】図3は、図1に示した電磁弁の電磁コイルへの
通電時間を先の提案の電磁弁構造における通電時間と対
比して示したタイムチャートである。
【図4】図4は、永久磁石のレイアウトの変化形を示す
断面図である。
【符号の説明】
10: 電磁弁 12: 弁機構 14: 電磁アクチュエータ 16: 可動閉鎖部材 34: パイロットポート 36: プランジャ 42: 電磁コイル 44: ヨーク 56: 可動アーマチャー 64: 電磁コイルによる磁気回路 66: 永久磁石 70: 永久磁石による磁気回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パイロットポート付きの可動閉鎖部材を
    有するパイロット操作自動閉止型の弁機構と、前記パイ
    ロットポートを制御する電磁アクチュエータとを備え;
    前記電磁アクチュエータは、前記パイロットポートを開
    閉するプランジャと、前記プランジャに対して接離自在
    に同軸配置され前記可動閉鎖部材に連動する可動アーマ
    チャーと、電磁コイルと、前記電磁コイルと協働して前
    記プランジャおよび可動アーマチャーを通る磁気回路を
    形成するヨークとを備え;電磁コイルへの通電によりプ
    ランジャを可動アーマチャーに吸着させてパイロットポ
    ートを開放すると、可動閉鎖部材のリフトに連動して可
    動アーマチャーがプランジャと共にリフトするようにな
    ったパイロット操作・自動閉止型流体制御用電磁弁にお
    いて:前記プランジャが可動アーマチャーに吸着された
    時に形成される電磁コイルの磁気回路内に永久磁石を配
    置したことを特徴とするパイロット操作・自動閉止型流
    体制御用電磁弁。
  2. 【請求項2】 前記永久磁石は可動アーマチャーに配置
    され、可動アーマチャーの軸線方向に磁化されている請
    求項1に基づく流体制御用電磁弁。
  3. 【請求項3】 前記永久磁石は可動アーマチャーに配置
    され、可動アーマチャーの半径方向に磁化されている請
    求項1に基づく流体制御用電磁弁。
  4. 【請求項4】 前記永久磁石はプランジャに配置され、
    プランジャの軸線方向に磁化されている請求項1に基づ
    く流体制御用電磁弁。
  5. 【請求項5】 前記永久磁石はプランジャに配置され、
    プランジャの半径方向に磁化されている請求項1に基づ
    く流体制御用電磁弁。
JP14529494A 1994-06-03 1994-06-03 パイロット操作・自動閉止型流体制御用電磁弁 Pending JPH07332534A (ja)

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