JPH075338Y2 - リークレス電磁弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はリークレス電磁弁に係り、詳しくは、海水など
の低粘度腐食性流体を作動液とし、バルブシートを有す
るスリーブがケーシング内に嵌挿されたリークレス電磁
弁に関するものである。これは高い圧力の液圧システム
の分野などで利用される。

〔従来の技術〕

従来のリークレス電磁弁として、例えば、実公昭60−28
853号公報に開示されたものがある。この従来のリーク
レス電磁弁は、第３図に示すように、スリーブＡに囲ま
れたスプールＢをケーシングＣ内に組み込み、スプール
ＢとスリーブＡとの間のクリアランスを極めて狭小にす
ると共に、ケーシングＣとスリーブＡとの間のクリアラ
ンスをスプールＢとスリーブＡとの間のクリアランスよ
り大きくし、ケーシングＣとスリーブＡとの間にＯリン
グＤをスリーブＡの内側と外側に作用する圧力がほぼバ
ランスする位置に設け、かつ、スプールＢとスリーブＡ
の材質をそれぞれ高硬度耐食性材料としたものである。
そして、スプールＢのバルブ体ｂが当接するスリーブＡ
のシート部ａを鋭角状に形成してシート部ａとスプール
Ｂのバルブ体ｂとのシール性を良好にしたものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、この従来のリークレス電磁弁では、低粘度腐
食性流体を作動液として使用するために、スプールＢと
スリーブＡの材質として、サーメット、タングステンカ
ーバイト、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等の高硬
度耐食性材料を使用しているので、金属材料に比して非
常に脆く、スリーブＡのシート部ａが、スプールＢが変
位する切り換え時の衝撃によって破損する可能性が大き
いといった問題がある。

また、スリーブＡとスプールＢが高硬度耐食性材料で製
作されているために、製作時に各部品の加工精度が達成
できないと共に、シート部の当たり付けの処置ができな
いので歩留りが悪いといった問題もある。加えて、スリ
ーブＡとスプールＢとの間のクリアランスを上記のよう
に極めて狭小にしたとしても、両者間を完全にリークゼ
ロの状態とすることは難しく、また、極めて狭小なクリ
アランスを達成することは工作上困難であり、リークレ
ス電磁弁としての実現性に欠けるといった問題がある。

また、第４図に示すように、スリーブＡとスプールＢを
備えたバランス形ポペット弁として、スリーブＡの先端
内周に樹脂製のバルブシートＥを設置したものもある。
このポペット弁において、スプールＢのバルブ体ｂとバ
ルブシートＥとの着座性を良好とするために、バルブシ
ートＥのシート部ｅを鋭角状に形成すると、スプールＢ
の移動の繰り返しによって、この鋭角状のシート部ｅが
消耗して着座性が悪くなり、このバルブシートＥを頻繁
に取り換えなくてはならないといった問題が生じる。こ
れを解消するため第５図に示すように、バルブシートＥ
のシート部ｅをスプールＢのバルブ体ｂの傾斜面と同じ
傾斜を有するシート面とすると、このシート面とバルブ
体ｂの傾斜面との間に作動液が入り込んで、傾斜面間の
作動液に圧力分布が生じる。したがって、ケーシングＣ
内に配設されたスプリングＨ（第３図参照）によるスプ
ールＢに対する所望の付勢が損なわれ、バランス形の弁
としての正常な操作が発揮できなくなるといった問題が
ある。

本考案は上述の問題を解決するためになされたもので、
その目的は、バルブシートの変形が防止されてスプール
とスリーブとの間の着座性に良好に保ち、弁としての正
常な操作を発揮させることができること、さらに、シー
ト部に砂や金属摩耗粉などの異物が付着した場合に樹脂
のシート側に異物を押しこむことができ、信頼性の高い
シール効果が得られるようにすることである。しかも、
バルブシートとスプールとの間で異種金属接触腐食が起
こることがなく耐久性に優れ、また、バルブシートに若
干の変形すなわち当たり付け能力を残して通常の加工精
度で済まし、スプール、スリーブを安価に製造できるリ
ークレス電磁弁を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、低粘度腐食性流体を作動液とし、バルブシー
トを有するスリーブがケーシング内に嵌挿され、そのス
リーブ内で変位するスプールを備えたリークレス電磁弁
に適用される。

その特徴とするところは、第１図を参照して、スリーブ
Ａは第一スリーブ体7,第二スリーブ体6,第三スリーブ体
８から構成されてそれぞれのスリーブ体7,6,8が端部を
密接状態にして配置される。

第一スリーブ体７には、ケーシング２に形成した高圧入
口ポート４に連なり、作動液を第一スリーブ体７内に供
給する導入孔7bが設けられ、第二スリーブ体６の略中央
部には、第二スリーブ体６内とケーシング２に形成した
アクチュエータポート３とを流通させる導出孔6bが設け
られ、第三スリーブ体８には、第三スリーブ体８内の作
動液をケーシング２に形成したタンクポート５に供給す
る排出孔8bが設けられる。

スプールＢは、第一スリーブ体７に対応して位置する第
一スプール部9e,第二スリーブ体６に対応して位置する
細い第二スプール部9c,第三スリーブ体８に対応して位
置する第三スプール部9fからなり、電磁コイル15の励磁
による可動鉄心14の変位およびその可動鉄心14の反対側
に配置されたスプリング11の付勢力によってスリーブＡ
内を変位するように配置される。

第一スプール部9eは、その外面が第一スリーブ体７の内
面とＯリング40でシールされると共に、そのＯリング40
よりも第二スプール部9cの側に細径部9dが形成され、か
つ、その細径部9dと細い第二スプール部9cとの間には、
第二スリーブ体６の内部一方端に設けた凹欠部6aに嵌め
られる第一バルブシート10Aに当接して作動液を遮断す
る第一バルブ部9aが形成され、第三スプール部9fは、第
二スプール部9cよりも細い細胴部9gと、その細胴部9gに
外嵌されて第二スプール部9cの側で、第二スリーブ体６
の内部他方端に設けた凹欠部6cに嵌められる第二バルブ
シート10Bに当接して作動液を遮断する第二バルブ部9b
を形成する外筒体9jと、その外筒体9jの内面と細胴部9g
の外面とをシールするために外筒体9jの端部に配置され
たシールワッシャ35と、そのシールワッシャ35を固定す
るねじ体36とからなる。

第一スリーブ体７および第三スリーブ体８はセラミック
材、バルブシート10A,10Bは樹脂材、スプールＢは耐食
性金属材で構成され、第一バルブシート10Aと第一バル
ブ部9aとは、その接触部が同じ方向に異なる角度で傾斜
され（第２図参照）、第二バルブシート10Bと第二バル
ブ部9bとも、その接触部が同じ方向に異なる角度で傾斜
されていることである。

〔作用〕

スプールＢの変位に基づく第一バルブ部9a,第二バルブ
部9bと第二スリーブ体６の先端内周に配置された樹脂材
からなるバルブシート10A,10Bとの着座離反によって弁
が開閉され、低粘度腐食性流体からなる作動液の流れが
遮断されたり流通されたりする。スプールＢの第一スプ
ール部9eの外面と第一スリーブ体７の内面とはＯリング
40でシールされ、また、第三スプール部9fを構成する細
胴部9gの外面と外筒体9jの内面とはシールワッシャ35で
シールされている。さらに、バルブシート10A,10Bと、
スプールＢに形成された第一バルブ部9a,第二バルブ部9
bは、その接触部が同じ方向に異なる角度で傾斜されて
いるので、その接触部が円環状の線接触となって、着座
性が良好に保たれる。

〔考案の効果〕

バルブシートを樹脂材で構成し、バルブシートと、スプ
ールに形成されたバルブ部とを、その接触部が同じ方向
に異なる角度で傾斜させてその接触部を円環状の線接触
としたので、バルブシートの変形が防止できて着座性を
良好に保ち、弁としての正常な操作を発揮させることが
できる。また、シール部に異物が付着した場合に樹脂の
シート側に異物を押しこむことができて、高い信頼性を
得ることができる。

しかも、バルブシートを非金属材料である樹脂材で構成
したので、金属材料のスプールに対して異種金属接触腐
食が起こることはなく、高い信頼性と高い耐久性を得る
ことができる。また、バルブシートを樹脂材で構成した
から、このバルブシートが若干のなじみ変形能力を有
し、通常の加工精度でスプール、スリーブを構成でき、
安価に製作できる。加えて、スプールの外面とスリーブ
の内面とがＯリングでシールされ、また、スプールの外
面とスプールの内面はシールワッシャでシールされてい
るから、シール性を良好にできる。

〔実施例〕

以下に本考案を、その実施例を表した図面をもとに詳細
に説明する。第１図はバランス形ポペット式のリークレ
ス電磁弁１の断面図で、低粘度腐食性流体を作動液と
し、バルブシート10を有するスリーブＡがケーシング２
内に嵌挿され、そのスリーブＡ内で変位するスプールＢ
を備えている。

スリーブＡは三つのスリーブ体からなり、それぞれの端
部が密接した状態で嵌装されている。このようなスリー
ブＡは、図の左から順に配置された第一スリーブ体7,第
二スリーブ体6,第三スリーブ体８から構成されている。

このようなスリーブＡが配置されるケーシング２には、
作動液流入用の高圧入口ポートとしての入側通路４と作
動液流出用のアクチュエータポートとしての出力通路３
とタンクポート５とが設けられ、それぞれのポートに通
じる孔が各スリーブ体に設けられている。

すなわち、第一スリーブ体７には、高圧入口ポート４に
連なり、作動液を第一スリーブ体７内に供給する導入孔
7bが設けられる。第二スリーブ体６の略中央部には、第
二スリーブ体６内とアクチュエータポート３とを流通さ
せる導出孔6bが設けられ、第三スリーブ体８には、第三
スリーブ体８内の作動液をタンクポート５に供給する排
出孔8bが設けられている。

ケーシング２の一方側（図の左側）に、スプールＢを他
方側へ付勢するスプリング11を中央孔12a内に挿設した
カバー体12が取り付けられると共に、他方側（図の中
央）にはスプールＢの他方側端部が挿通する貫通孔13a
を設けたカバー体13が取り付けられる。

このカバー体13の右側には、可動鉄心14と電磁コイル15
を内装したボディ16が配置され、ボディ16の他方側には
カバー体17が取り付けられている。したがって、その電
磁コイル15の励磁による可動鉄心14の変位およびスプリ
ング11の付勢力により、スプールＢをスリーブＡ内で変
位させることができるようになっている。

スープルＢは、上記の第一スリーブ体７に対応して位置
する第一スプール部9e,第二スリーブ体６に対応して位
置する細い第二スプール部9c,第三スリーブ体８に対応
して位置する第三スプール部9fからなる。

第一スプール部9eは、その外面が第一スリーブ体７の内
面とＯリング40でシールされる。このＯリング40は、摩
擦係数の小さい四フッ化エチレンより成るものであっ
て、スプールＢの一方側の第一スリーブ体７に対する外
周面に穿設された環状凹溝9hに嵌め入れられ、第一スリ
ーブ体７に摺動自在に接触してそれより右側の高圧部と
左側の低圧部とを仕切るようにシールしている。

この第一スプール部9eには、Ｏリング40よりも第二スプ
ール部9cの側に細径部9dが形成される。そして、その細
径部9dと細い第二スプール部9cとの間には、第二スリー
ブ体６の内部一方端に設けた凹欠部6aに嵌められる第一
バルブシート10Aに当接して作動液を遮断する第一バル
ブ部9aが形成されている。

第三スプール部9fは、第二スプール部9cよりも細い細胴
部9gと、その細胴部9gに外嵌されて第二スプール部9cの
側で、第二スリーブ体６の内部他方端に設けた凹欠部6c
に嵌められる第二バルブシート10Bに当接して作動液を
遮断する第二バルブ部9bを形成する外筒体9jとを備え
る。

このことから分かるように、スプールＢは第一スプール
部9e,第二スプール部9c,第三スプール部9fからなる長尺
な軸体と外筒体9jの二部品から構成されている。そし
て、外筒体9jの端部にシールワッシャ35が配置され、そ
のシールワッシャ35がねじ体36によって固定され、外筒
体9jの内面と細胴部9gの外面とがシールされている。

なお、第一スプール部9eに形成された細径部9d周囲と第
一スリーブ体７との間、細い第二スプール部9cの周囲と
第二スリーブ体６との間、および、第二バルブ部9bの周
囲と第三スリーブ体８との間に確保された隙間部には、
作動液が流入されるようになっている。

一方、上記したカバー体13と可動鉄心14との間には、固
定磁極24が介装されている。そして、可動鉄心14とスプ
ールＢとは、固定磁極24の中央貫通孔24aに挿入された
プッシュピン25で変位可能に連設される。

それゆえに、電磁コイル15の励磁によって可動鉄心14が
一方側へ変位してプッシュピン25を介してスプールＢを
一方側（左方向）へ押し、第一バルブ部9aと第一バルブ
シート10Aとが開放した状態にされると、高圧入口ポー
ト４からアクチュエータポート３に作動液が流れる。こ
のとき、第二バルブ部9bと第二バルブシート10Bが当接
して流路が遮断され、高圧入口ポート４からタンクポー
ト５へは作動液が流れないようになっている。

また、電磁コイル15が消磁すると、スプールＢとプッシ
ュピン25および可動鉄心14がスプリング11の付勢力によ
って他方側（右方向）に押されて変位し、図に示すごと
く第一バルブ部9aと第一バルブシート10Aとが当接し、
高圧入口ポート４とアクチュエータポート３との間の作
動液の流れは止められると共に、第二バルブ部9bと第二
バルブシート10Bとが開放した状態とされ、作動液は高
圧入口ポート４よりタンクポート５に流れる。

なお、図中左側の18,19はカバー体12の中央孔12a内と、
スプールＢの一方側端部に取り付けられたスプリング座
であって、20はケーシング２から両側のカバー体12,13
を経てスプールＢが変位するスプール変位孔部21の両側
に挿通するように設けられた給排通路である。

また、14aは可動鉄心14に設けられ、この可動鉄心14の
両側外方へ貫通する給排通路であり、22は可動鉄心14を
ガイドするために電磁コイル15の内周面に挿嵌された筒
状のガイド体である。26は他方側端のカバー体17の中央
貫通孔17aに嵌挿したプッシュロッドである。

ケーシング２の内周面とスリーブＡの外周面間には、複
数のＯリング23が配設されていると共に、ケーシング２
と両カバー体12,13間もＯリング23でシールされてい
る。さらに、他方側端のカバー体17とボディ16およびガ
イド体22との間もＯリング23でシールされる。また、カ
バー体13と固定磁極24との間および固定磁極24とボディ
16との間もＯリング23でシールされていて、カバー体17
とプッシュロッド26との間も同様にＯリング23でシール
される。

前記した第二スリーブ体６はチタン合金等の耐食性金属
材もしくはセラミック材、第一スリーブ体，第三スリー
ブ体８はセラミック材、バルブシート10はポリアセター
ル、ポリイミド等の樹脂材、スプールＢは耐食性金属材
で構成される。

ところで、バルブシート10とスプールＢに形成された各
バルブ部とは、第２図に示すように、その接触部が同じ
方向に異なる角度で傾斜されている。例えば、バルブシ
ート10は垂直線に対して45度の角度で傾斜し、バルブ部
は垂直線に対して40度の角度に選定される。

すなわち、第一バルブシート10Aと第一バルブ部9aとの
接触部は同じ方向に傾斜した異なる角度での当接とな
り、第二バルブシート10Bと第二バルブ部9bとにおいて
も同じ関係とされる。

上記のように、バルブシート10を樹脂材で構成し、バル
ブシート10とスプールＢに形成されたバルブ部9a,9bと
を、その接触部が同じ方向に異なる角度で傾斜させて円
環状の線接触としているので、バルブシート10の変形が
防止できてシール性を良好に保ち、弁としての正常な操
作を発揮させることができるようになる。

そして、シート部に異物が付着した場合にでも、樹脂の
シート側に異物を押しこむことができ、高い信頼性を得
ることができる。しかも、バルブシート10を非金属材料
である樹脂材で構成したので、金属材料のスプールＢに
対して異種金属接触腐食が起こることはなく、高い信頼
性と高い耐久性を得ることができる。また、樹脂製のバ
ルブシート10は若干の変形能力を有し、通常の加工精度
でスリーブＡやスプールＢを安価に製作できる。

加えて、スプールＢの外面とスリーブＡの内面とがＯリ
ング40でシールされているから、シール性が極めて良好
となる。そのＯリングを、摩擦係数の小さい四フッ化エ
チレンで形成するので弁の操作が良好である。また、バ
ルブシート10A,10Bを第二スリーブ体６の両端内周に嵌
め入れたことによって、バルブシート周囲のシール性が
良好に保たれる効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のリークレス電磁弁の実施例の断面図、
第２図はその要部の拡大断面図、第３図ないし第５図は
従来例を示し断面図である。 Ａ…スリーブ、Ｂ…スプール、２…ケーシング、３…ア
クチュエータポート、４…高圧入口ポート、５…タンク
ポート、６…第二スリーブ体、6a,6c…凹欠部、6b…導
出孔、７…第一スリーブ体、7b…導入孔、８…第三スリ
ーブ体、8b…排出孔、9a…第一バルブ部、9b…第二バル
ブ部、9c…第二スプール部、9d…細径部、9e…第一スプ
ール部、9f…第三スプール部、9g…細胴部、9j…外筒
体、10…バルブシート、10A…第一バルブシート、10B…
第二バルブシート、11…スプリング、14…可動鉄心、15
…電磁コイル、35…シールワッシャ、36…ねじ体、40…
Ｏリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】低粘度腐食性流体を作動液とし、バルブシ
   ートを有するスリーブがケーシング内に嵌挿され、その
   スリーブ内で変位するスプールを備えたリークレス電磁
   弁において、 前記スリーブは第一スリーブ体，第二スリーブ体，第三
   スリーブ体から構成されてそれぞれのスリーブ体が端部
   を密接状態にして配置され、 前記第一スリーブ体には、前記ケーシングに形成した高
   圧入口ポートに連なり、作動液を該第一スリーブ体内に
   供給する導入孔が設けられ、 前記第二スリーブ体の略中央部には、該第二スリーブ体
   内と前記ケーシングに形成したアクチュエータポートと
   を流通させる導出孔が設けられ、 前記第三スリーブ体には、該第三スリーブ体内の作動液
   を前記ケーシングに形成したタンクポートに供給する排
   出孔が設けられ、 前記スプールは、前記第一スリーブ体に対応して位置す
   る第一スプール部，前記第二スリーブ体に対応して位置
   する細い第二スプール部，前記第三スリーブ体に対応し
   て位置する第三スプール部からなり、電磁コイルの励磁
   による可動鉄心の変位および該可動鉄心の反応側に配置
   されたスプリングの付勢力によって前記スリーブ内を変
   位するように配置され、 前記第一スプール部は、その外面が前記第一スリーブ体
   の内面とＯリングでシールされると共に、該Ｏリングよ
   りも第二スプール部側に細径部が形成され、かつ、該細
   径部と前記細い第二スプール部との間には、第二スリー
   ブ体の内部一方端に設けた凹欠部に嵌められる第一バル
   ブシートに当接して作動液を遮断する第一バルブ部が形
   成され、 前記第三スプール部は、前記第二スプール部よりも細い
   細胴部と、該細胴部に外嵌されて第二スプール部側で、
   第二スリーブ体の内部他方端に設けた凹欠部に嵌められ
   る第二バルブシートに当接して作動液を遮断する第二バ
   ルブ部を形成する外筒体と、該外筒体の内面と前記細胴
   部の外面とをシールするために外筒体の端部に配置され
   たシールワッシャと、該シールワッシャを固定するねじ
   体とからなり、 前記第一スリーブ体および第三スリーブ体はセラミック
   材、前記バルブシートは樹脂材、前記スプールは耐食性
   金属材で構成され、 前記第一バルブシートと第一バルブ部とは、その接触部
   が同じ方向に異なる角度で傾斜され、前記第二バルブシ
   ートと第二バルブ部とも、その接触部が同じ方向に異な
   る角度で傾斜されていることを特徴とするリークレス電
   磁弁。