JPH08109973A

JPH08109973A - 三方電磁弁

Info

Publication number: JPH08109973A
Application number: JP27298794A
Authority: JP
Inventors: Akiyuki Kobayashi; 昭行小林
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-04-30
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2703189B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プランジャと固定鉄心との衝突を防止した
摩耗のない耐久性を向上させた三方電磁弁を提供する。【構成】１つのポートから流入した流体を弁機構の
操作によって他の２つのポートの一方からのみ流体を流
出させるようにした三方電磁弁であって、その弁機構
が、操作手段１０が発生させる磁界によって内周面また
は外周面を摺接して駆動する中空円筒形のプランジャ８
と、プランジャ８の中空部下端に嵌着された弁体９と、
第１ポート４に連通し、弁体９下方に形成された第１弁
座７と、第２ポート１７に連通し、プランジャ８の中空
部８ａに上方から挿入するパイプ１９の先端に形成され
た第２弁座２０と、弁体９を第２弁座２０に当接させる
ようプランジャ８を下方へ付勢するスプリング２２とを
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定鉄心に発生する磁
力によって吸引されるプランジャが、固定鉄心に衝突す
ることがなく、プランジャの摩耗を減少させた耐久性の
よい三方電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、産業機械等に使用される電磁
弁に関して、３つのポートを設け、そのうち２つのポー
トに連通する弁座に弁体を交互に当接させ、流体の流れ
を制御する三方電磁弁について種々のものが用いられて
いる。そのような従来の三方電磁弁のなかでは、例えば
次のようなものが使用されている。図４は、従来の三方
電磁弁の断面を示した図である。

【０００３】この図４に示された三方電磁弁５０は、弁
本体５１にＣＯＭポート５２およびＮＣポート５３が形
成され、それぞれ弁室５４に連通されている。ここで、
このＮＣポート５３は弁室５４内に形成された第１弁座
５５を介して連通されている。そして、この第１弁座５
５に対して上方から当接するように、第１弁体５８がプ
ランジャ５６の先端に設けられ、そのプランジャ５６が
スプリング５７によって下方に付勢されている。ところ
で、このプランジャ５６は中空円筒形をなし、前記第１
弁体５８がその中空部５６ａ下端に嵌着され、中空部５
６ａ上端には別の第２弁体５９が嵌着されている。そし
てプランジャ５６の上部には、ＮＯポート６０に連通す
る第２弁座６１が、第２弁体５９が当接するように形成
されている。この第２弁座６１は、ＮＯポート６０に連
通する連通孔６２がその中心軸上に設けられた固定鉄心
６３の下端面６３ａに、微小高さの突起として形成され
ている。そして、このプランジャ５６および固定鉄心６
３の周りに巻かれたコイル６４ａ等によるソレノイド部
６４によって三方電磁弁５０が構成されている。

【０００４】このような構成による三方電磁弁５０は、
次のように動作する。先ずソレノイド部６４に電流の流
されていない非通電時には、プランジャ５６がスプリン
グ５７によって下方へ付勢される。そのため、第１弁体
５８が第１弁座５５に当接してＮＣポート５３が遮断さ
れる一方、ＮＯポート６０が連通した状態となる。従っ
て、ＣＯＭポート５２から入った流体はＮＯポート６０
側へ流出することとなる。そして、コイル６４ａへの通
電時には、固定鉄心６３に発生する磁界によってプラン
ジャ５６がスプリング５７の付勢力に反して上方に吸引
される。この時には、第１弁体５８が第１弁座５５から
離れてＮＣポート５３が連通する一方、第２弁体５９が
第２弁座６１に当接してＮＯポート６０が遮断される。
従って、ＣＯＭポート５２から入った流体はＮＣポート
５３側へ流出することとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の三方電磁弁
では、コイル６４ａへ電流を供給すると固定鉄心６３に
発生した磁界によりプランジャ５６が吸引され、プラン
ジャ５６を固定鉄心６３に安定して吸着させるように第
２弁体５９を第２弁座６１に当接させる。しかし、この
ようにプランジャ５６を固定鉄心６３に当接させたので
は、固定鉄心６３下端に形成された弁座６１が微小高さ
の突起であるため、プランジャ５６が固定鉄心６３に吸
引される時に、先ず弁体５９が弁座６１に当接するが、
その弁体５９を支持するスプリング６６が当接時の勢い
によって縮み、プランジャ５６が固定鉄心６３に勢いよ
く衝突してしまうこととなる。そうした場合、プランジ
ャ５６が固定鉄心６３に衝突する際の衝撃音が発生しそ
れが騒音となるだけでなく、繰り返し行われる弁の開閉
によってプランジャ５６上端面に数１０万回で摩耗が生
じて使用に耐えれなくなる。

【０００６】また、プランジャ５６の側面に関しても摩
耗に対する弊害が生じる。即ち、プランジャ５６とガイ
ドパイプ６５は金属で形成されており、駆動時に両者が
接触することによる摩耗を防止するには寸法精度と潤滑
剤が要求される。しかし、寸法精度については、上記し
たように繰り返し行われる弁の開閉によって上端面に摩
耗が生じるため、寸法精度を高めたとしてもプランジャ
５６には傾きが生じ、ガイドパイプ６５との接触が起
る。また、潤滑剤については、流体が乾燥気体の場合に
は摺動潤滑を期待することができない。そのため、図５
の点線で示したように各部が摩耗し、数１０万回程度の
作動によって弁としての機能を発揮することができなく
なる。

【０００７】そこで、上記問題点を解決するよう本発明
は、プランジャと固定鉄心との衝突の防止より耐久性を
向上させた三方電磁弁を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の三方電磁弁は、
弁装置内に三方から連通して形成された第１乃至第３ポ
ートと、弁装置内に流入した流体の流路を制御する弁装
置内に形成された弁機構と、前記弁機構を電磁操作によ
って操作する操作手段とを有するものであって、前記弁
機構が、前記操作手段が発生させる磁界によって駆動す
る中空円筒形のプランジャと、前記プランジャの中空部
下端に嵌着された弁体と、前記第１ポートに連通し、前
記弁体下方に形成された第１弁座と、前記第２ポートに
連通し、前記プランジャの中空部に上方から挿入するパ
イプ先端部に形成された第２弁座と、前記弁体を前記第
１弁座に当接させるようプランジャを下方へ付勢するス
プリングとを有するものである。また、本発明の三方電
磁弁は、前記操作手段が発生させる磁界によって内周面
または外周面を摺接して駆動するように設けた前記プラ
ンジャの摺接面にブッシュを嵌着させることが望まし
い。

【０００９】

【作用】本発明の三方電磁弁は、１つのポートから弁装
置内へ入った流体を、操作手段によって操作される弁機
構の駆動状態に従って、他のポートのいずれか一方に連
通した当該ポートから流出する。このように弁装置内へ
入った流体の流路を制御するときに前記弁機構は、操作
手段の非通電時には、プランジャがスプリングによって
下方へ付勢され、そのプランジャの中空部下端に嵌着さ
れた弁体が第１弁座に当接することによって第１ポート
を遮断する一方、他方の第２ポートは第３ポートと連通
する。また、操作手段への通電時には、その操作手段に
発生する磁界によってプランジャが第２弁座方向へ駆動
されて弁体が第２弁座に当接し、第１ポートが第３ポー
トと連通する一方第２ポートが遮断される。

【００１０】ところで、プランジャが第２弁座方向へ駆
動されて弁体が第２弁座に当接する場合、プランジャが
固定鉄心に当接しないので衝撃音が発せられることもな
く摩耗による耐久性が向上する。更に、本発明の三方電
磁弁は、プランジャの内周面または外周面に設けたブッ
シュが摺接状態にあり、内周面または外周面のブッシュ
を面接触させたままプランジャを第２弁座へ向けて駆動
し、その摺接状態を保ったまま弁体が第２弁座に当接す
るので、プランジャは常にその内周面または外周面を接
触させて安定した状態にある。

【００１１】

【実施例】続いて本発明の三方電磁弁おける実施例につ
いて説明する。図１、図２は第１実施例の三方電磁弁の
断面を示した図であり、図１は非通電時を示し、図２は
通電時を示している。先ず、本実施例の三方電磁弁１の
構成について説明する。三方電磁弁１を構成する弁本体
２には流体を供給するＣＯＭポート３とＮＣポート４が
形成され、共に弁室５に連通されている。そして、ＮＣ
ポート４は、連通孔６を介して弁室５内に形成された第
１弁座７に連通されている。この第１弁座７は弁本体２
のほぼ中央に位置し、そして弁室５内であって第１弁座
７上部にはプランジャ８に嵌着された弁体９が配設され
ている。

【００１２】ところで、上記弁体９が嵌着されたプラン
ジャ８は次に示すような構成のソレノイド部１０によっ
て操作される。ソレノイド部１０の中心には、両端部に
フランジを有する中空円筒状のコイルボビン１１の胴部
に銅線が巻かれたコイル１２があり、そのコイル１２の
外周は磁気枠１６によって囲まれている。コイルボビン
１１の円筒内には、非磁性体金属材料から成るガイドパ
イプ１４が下から嵌合されている。そして、その上部円
筒内には固定鉄心１５が嵌着され、またガイドパイプ１
４の内側にはプランジャ８が上下方向に移動可能に嵌挿
されている。そして、ソレノイド部１０は樹脂１３によ
り全体が一体化するようにモールド固定されている。更
に、この固定鉄心１５およびプランジャ８については後
述する第２弁座２０とともに詳細に示す。

【００１３】固定鉄心１５は、その上部にＮＯポート１
７が形成され、そのＮＯポート１７に連通する連通孔１
８が下端にまで形成されている。そして、固定鉄心１５
の下端部分には連通孔１８にパイプ１９が延設され、そ
のパイプ１９先端に第２弁座２０が形成されている。

【００１４】一方、プランジャ８は中空部８ａが形成さ
れた円筒形をなし、その中空部８ａ下端の弁体把持部８
ｂに弁体９が嵌着され、中空部８ａの上方からは前記パ
イプ１９が嵌挿され、その先端の第２弁座２０が弁体９
と所定距離離れた所に位置するようにする。この所定距
離とは、図２に示すようにプランジャ８が上昇して弁体
９が第２弁座２０に当接したときに、プランジャ８の上
端面が固定鉄心１５の下端面に衝突しない最小距離であ
る。そして、プランジャ８には中空部８ａ内の第２弁座
２０とほぼ同じ高さに穴８ｃが四方に形成されている。
なお、穴８ｃの数は四方でなく、二方あるいは三方に形
成することに問題はない。更に、プランジャ８の下端に
はフランジ部８ｄが形成され、そのフランジ部８ｄに係
着された復帰バネ２２によって常に下方へ付勢されてい
る。また、プランジャ８はその内周面がパイプ１９外周
面と接することのないよう隙間が設けられている。

【００１５】従って、本実施例では弁座２０位置を高く
してプランジャ８の上端面が固定鉄心１５の下端面に衝
突しないようにするが、それでは吸引力が低下すること
となる。つまり、ソレノイド部１０の吸引力は、プラン
ジャ８の上端面を固定鉄心１５に当接させないことによ
り、通電時におけるプランジャ８と固定鉄心１５とに距
離が生じるために効率が悪くなる。しかし、本実施例の
場合には、プランジャ８と固定鉄心１５との距離によっ
て吸引力が低下するが、耐久性を向上させる場合のメリ
ットの大きさを考慮した。

【００１６】次に、本実施例の三方電磁弁の作用につい
て説明する。先ず、コイル１２へ電流が流されていない
非通電時（図１）には、フランジ部８ｄに係着した復帰
バネ２２による下方への付勢力のみがプランジャ８に働
く。そのためプランジャ８に嵌着された弁体９がその下
方に位置する第１弁座７に当接し、ＮＣポート４への連
通孔６が遮断される。従って、ＣＯＭポート３から弁本
体２内に入った流体は、弁室５内に流れ込み、その弁室
５内に位置するプランジャ８の穴８ｃからプランジャ８
の中空部８ａに流入し、更に第２弁座２０部分からから
パイプ１９内、連通孔１８を流れＮＯポート１７へ到達
する。

【００１７】そして続いてコイル１２へ電流が流された
通電時（図２）には、固定鉄心１５の上下方向に磁界が
発生し、プランジャ８が復帰バネ２２の下方に働く付勢
力に反して上方の固定鉄心１５に吸引される。このと
き、上昇するプランジャ８は、弁体把持部８ｂに嵌着さ
れた弁体９が第２弁座２０に当接することによって停止
するが、その停止位置ではプランジャ８の上端面が吸引
される固定鉄心１５に衝突することなく多少の隙間を有
する。

【００１８】なお、プランジャ８の外周面に嵌装された
ブッシュ２１は自己潤滑性を有するので、プランジャ８
が固定鉄心１５に吸引されて上昇する際に、潤滑作用を
発揮させながらプランジャ８とともにガイドパイプ１４
を摺動する。そのため、ガイドパイプ１４とプランジャ
８外周部の摩耗を低減させることができ、また、プラン
ジャ８がガイドパイプ１４を摺動するときの摺動抵抗を
減らし、ソレノイド部１０のコイル吸引力を有効に利用
する。

【００１９】このようにしてプランジャ８が上昇する
と、第２弁座２０が弁体９によって閉弁される一方、当
接していた弁体９が離れて第１弁座７が開弁される。そ
のため、ＣＯＭポート３から弁本体２内に入った流体
は、弁室５から連通孔６を通ってＮＣポート４に達す
る。そして、コイル１２への通電を止めると、復帰バネ
２２の付勢力によってプランジャ８が下降し、その先端
の弁体９が第１弁座７に当接して再びＮＯポート１７側
へ流体が流れる。

【００２０】以上のような構成による本実施例の三方電
磁弁によれば、第２弁座２０の閉弁時にプランジャ８の
上端面を固定鉄心１５に当てないようにしたため、騒音
となる衝撃音を発生させることはなく、プランジャ８上
端面が摩耗することもない。また、ブッシュ２１をプラ
ンジャ８の外周面に設け、常にガイドパイプ１４と摺接
するようにしたので、プランジャ８の外周面の摩耗が低
減される。このように本実施例の三方電磁弁は、その耐
久性がより向上されたものであるが、具体的には、従来
数１０万回が使用限度であったものが数億回から数１０
億回となり、格段にその耐久性が向上した。

【００２１】次に、本発明の第２実施例について図面を
参照して説明する。図３は本実施例の三方電磁弁の断面
を示した図である。本実施例の三方電磁弁は上記第１実
施例のものと共通する部分が多く、同一の構成について
は同一符号を付してその説明は省略する。本実施例の三
方電磁弁３０は、上記第１実施例のものと同様１つのＣ
ＯＭポート３に対し２との出力ポート４，１７が設けら
れ、そのＮＣポート４とＮＯポート１７に連通する第１
弁座７および第２弁座２０が形成され、その両弁座４，
２０に当接する１つの弁体９によって構成されている。

【００２２】そして、このような構成の三方電磁弁３０
において、弁体９が嵌着されるプランジャ３１が次のよ
うな構成によって形成されている。このプランジャ３１
は中空部３１ａが形成された円筒形をなし、その下端部
には弁体９が嵌着される弁体把持部３１ｂ、下端には復
帰バネ２２が係着されるフランジ部３１ｃ、そして、弁
体把持部３１ｂの上部には中空部３１ａに連通する穴３
１ｄが形成されている。更に、本実施例の特徴としてブ
ッシュ３２がプランジャ３１の中空部３１ａ内周面に嵌
装されている。そして、このブッシュ３２は、中空部３
１ａに上方から挿入されたパイプ１９に常に摺接するよ
うに嵌装されている。一方プランジャ３１の外周面３１
ｅはガイドパイプ１４と離されて隙間が形成されてい
る。

【００２３】このような構成による本実施例の三方電磁
弁３０は、上記第１実施例のものと同様にコイル１２へ
の非通電時には、復帰バネ２２によってプランジャ３１
が下方へ付勢されて弁体９が第１弁座７に当接している
ので、ＣＯＭポート３から弁本体２に入った流体は弁室
５から穴３１ｄを介してパイプ１９を流れてＮＯポート
１７に達する。一方コイル１２が通電されると、固定鉄
心１５に発生する磁界によってプランジャ３１が復帰バ
ネ２２の付勢力に反して上昇し弁体９が第２弁座２０に
当接するので、ＣＯＭポート３から入った流体は弁室５
から連通孔６を介してＮＣポート４に達する。

【００２４】ところで、プランジャ３１が固定鉄心１５
に吸引されて上昇する際には、プランジャ３１の中空部
３１ａに設けられたブッシュ３２がパイプ１９の外周面
を摺動する。そのため、以上のような構成による本実施
例の三方電磁弁によれば、第２弁座２０の閉弁時にプラ
ンジャ３１の上端面を固定鉄心１５に当てないようにし
たため、騒音となる衝撃音を発生させることはなく、プ
ランジャ３１自身が摩耗することもない。

【００２５】なお、本発明は上記実施例に限定される訳
ではなくその趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能
である。例えば、上記実施例の三方電磁弁には上端部お
よび下端部にポートを形成したが、下端面に３つのポー
トを形成するようにしてもよい。また、所定の効果を奏
するものであればブッシュを嵌装させる範囲にはこだわ
らない。

【００２６】

【発明の効果】本発明の三方電磁弁は、その三方電磁弁
を構成する弁機構を、中空円筒形のプランジャの中空部
下端に嵌着した弁体が、そのプランジャが固定鉄心に衝
突する前にＮＯポート側の第２弁座に当接するので、プ
ランジャと固定鉄心との衝突を防止したプランジャの摩
耗を減少させ耐久性を向上させた三方電磁弁を提供する
ことが可能となった。また、プランジャの内周面又は外
周面にブッシュを嵌着させたので、プランジャ動作時の
摩擦が小さくなって摩耗も少なくなり、耐久性を向上さ
せた三方電磁弁を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の三方電磁弁の閉弁時の断
面を示す図である。

【図２】本発明の第１実施例の三方電磁弁の開弁時の断
面を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例の三方電磁弁の断面を示す
図である。

【図４】従来の三方電磁弁の断面を示す図である。

【図５】従来の三方電磁弁に係るプランジャの摩耗状況
を示す側面図である。

【符号の説明】

３ＣＯＭポート４ＮＣポート７第１弁座８プランジャ９弁体１５固定鉄心１７ＮＯポート１９パイプ２０第２弁座２１ブッシュ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｋ 31/06 ３５５ 0380−3Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁装置内に三方から連通して形成された
第１乃至第３ポートと、弁装置内に流入した流体の流路
を制御する弁装置内に形成された弁機構と、前記弁機構
を電磁操作によって操作する操作手段とを有する三方電
磁弁において、前記弁機構が、前記操作手段が発生させる磁界によって駆動する中空円
筒形のプランジャと、前記プランジャの中空部下端に嵌着された弁体と、前記第１ポートに連通し、前記弁体下方に形成された第
１弁座と、前記第２ポートに連通し、前記プランジャの中空部に上
方から挿入するパイプ先端部に形成された第２弁座と、前記弁体を前記第１弁座に当接させるようプランジャを
下方へ付勢するスプリングとを有することを特徴とする
三方電磁弁。
【請求項２】請求項１に記載の三方電磁弁において、前記操作手段が発生させる磁界によって内周面または外
周面を摺接して駆動するように設けた前記プランジャの
摺接面にブッシュを嵌着させたことを特徴とする三方電
磁弁。