JPH10238647A - 電磁排気弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構造を持ちながら電磁排気弁駆
動電力を低減し、かつ連続的な流量制御ができる電磁排
気弁を提供すること。 【解決手段】 圧縮流体が流入する排気管の排気孔側
に、可動軸に対向する部分が少なくても複数の楔状に切
り込みが入っているシ−ル部材を付加し、このシ−ル部
材に対向する端面が凹状に加工された可動軸をコイル励
磁力で移動させることで、このシ−ル部材の切り込み部
を可動軸の案内みぞにそって湾曲し案内みぞにシ−ル部
材切り込み部が密着することで流体を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子血圧測定機など
で使用される流量制御用の電磁排気弁、更に詳しくは、
電磁排気弁において圧力源側の排気孔に弾性材料からな
るシ−ル部材を付加したことを特徴とする電磁排気弁に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電磁排気弁の排気孔の流体遮
断位置に弾性材料からなるシ−ル部材（パッキン）が付
加された電磁排気弁がある。これは電磁排気弁のコイル
中心軸上をコイル励磁力により平行移動する可動軸と、
その可動軸と対向する排気孔と、でシ−ル部材を一軸方
向に挟み込んで排気孔を閉塞し流体を遮断する電磁排気
弁である。もしくは、電磁排気弁のコイル励磁力の機械
的伝達で移動する可動部材と、その可動部材と対向する
排気孔と、でシ−ル部材を一軸方向に挟み込んで排気孔
を閉塞し流体を遮断する電磁排気弁である。これら従来
の電磁排気弁では電磁排気弁のコイル中心軸上を平行移
動する可動軸の排気孔に対向する端面側にシ−ル部材が
付加されていた。もしくは、電磁排気弁のコイル励磁力
の機械的伝達で移動する可動部材の排気孔に対向する端
面側にシ−ル部材が付加されていた。

【０００３】これにより排気孔の閉塞によって流体を遮
断する時、可動軸または可動部材の移動により可動軸ま
たは可動部材の排気孔に対向する端面を排気孔に押しつ
けて、可動軸または可動部材に付加されたシ−ル部材を
一軸方向に塑性変形させることで可動軸または可動部材
と、排気孔と、の密着性を高め流体遮断を確実に行う作
用を有するものである。また、電磁排気弁においてシ−
ル部材を塑性変形させることで可動軸または可動部材と
排気孔の密着性を高め流体遮断を確実に行い、かつ微細
かつ連続的な流量制御を行うため、シ−ル部材を排気孔
に対し平行関係にならないように形成したり、シ−ル部
材を平坦面に形成しこの平坦面が排気孔に対し平行関係
にならないように形成するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の電
磁排気弁では流体を遮断するとき、圧力源からの流体圧
に対する抗力と、可動軸または可動部材を開放位置に付
勢するコイルバネの反力に対する抗力と、シ−ル部材を
一軸方向のみに塑性変形させ密着状態を保つための力と
で、可動軸または可動部材を大きな力で移動させなくて
はならず、電磁排気弁コイルにおいて非常に大きな励磁
力が必要であった。そのためコイル巻き数を増やすこと
で電磁排気弁本体が非常に大きな形状になったり、コイ
ル巻き数に対しコイルの電気抵抗を下げるため電気抵抗
の少ない非常に高価な線材使用で電磁排気弁本体が高価
化になったり、コイルへの貫流電流を増やすことでコイ
ル励磁力を大きくするため電磁排気弁駆動に莫大な電力
エネルギが必要となっていた。

【０００５】また、微細かつ連続的な流量制御を行うた
めシ−ル部材を排気孔に対し平行関係にならないように
形成したり、シ−ル部材を平坦面に形成しこの平坦面が
排気孔に対し平行関係にならないように形成したとして
も、圧力源からの流体圧に対する抗力と、可動軸または
可動部材を開放位置に付勢するコイルバネの反力に対す
る抗力と、非平行な関係にあるシ−ル部材を平行な密着
面になるまで塑性変形させなくてはならない力と、が必
要で平行関係にあるシ−ル部材を使用するときよりもさ
らに励磁力を増大させなくてはならない問題が生じてい
た。

【０００６】そこで本発明の電磁排気弁は、簡単な構造
でありながら電磁排気弁駆動電力を低減し、さらに微細
かつ連続的に流量制御できる電磁排気弁を提供すること
を目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電磁排気弁は、圧力源の圧縮流体を外部に
排気させる排気孔と排気孔に対向する位置に付加された
弾性材料からなるシ−ル部材とを備えた電磁排気弁にお
いて、圧力源側の排気孔側にシ−ル部材を付加したこと
を特徴とする。

【０００８】シ−ル部材は円筒形でありその中心軸は、
排気孔の中心軸の同軸方向に向いて排気孔に付加されて
いる。シ−ル部材の円筒部分の外周直径は排気孔の内径
とほぼ同サイズに形成されており、長手方向の約半分の
長さで排気孔に圧入されている。また排気孔から突出し
たシ−ル部材の円筒部は少なくても複数の楔状に切り込
みが入っている。排気孔に対向しかつシ−ル部材とも対
向する位置で、排気孔の軸上を平行移動する可動軸のシ
−ル部材に対向する端面は、シ−ル部材の円筒の外周直
径と同サイズの直径の凹状の案内みぞを形成している。

【０００９】電磁排気弁において流体を遮断する時、こ
の可動軸端面の案内みぞがシ−ル部材の楔状の円筒突出
部を覆うように圧接する。この時楔状円筒突出部が案内
みぞにそって湾曲し、かつ圧力源からの流体圧によって
楔状円筒突出部は案内みぞに押しつけられ密着する。こ
の時楔状円筒突出部の隣り合う切り込み同士も互いに密
着し流体は完全遮断される。

【００１０】従来と比較してシ−ル部材は一軸方向では
なく凹状に塑性変形される。つまり可動軸または可動部
材には、圧力源からの流体圧と、可動軸または可動部材
を開放位置に付勢するコイルバネの反力と、密着を保持
するためのシ−ル部材を一軸方向に塑性変形させる力よ
りはるかに小さな、楔状円筒突出部を凹状に保持する力
と、のみが作用する。さらに微細かつ連続的な流量制御
を行う場合でも、流体遮断をおこなうためのシ−ル部材
の塑性変形力が根本的に小さくすむため励磁力を発生さ
せるコイルに大電流を流す必要はなく、通常の遮断操作
時に必要な電流値の僅かな変化のみで流体遮断率は変化
し、大電流を流すことで生じるコイルの発熱、発熱によ
るコイルの抵抗変化など電磁排気弁流量制御時の外乱要
素は非常に小さくおさえられる。よって制御性は大幅に
向上しより微細かつ連続的な流量制御が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施例を図
面に基づき説明する。図１は本発明の電磁排気弁の流体
開放時の断面図である。この電磁排気弁の全体構成は従
来のものとほぼ同じである。圧力源（図示せず）からの
圧縮流体が通過する磁性金属材料からなる排気管１は、
その長手方向において取付枠２の中心軸方向に取付枠支
持部２ａに勘合され支持されている。取付枠２の中心軸
円周上ににボビン３がありボビン３の周りに導線が巻き
付けられコイル４を構成している。コイル４には通電用
の電線（図示せず）が接続され、取付フタ５の電極（図
示せず）に接続されている。取付フタ５は取付枠２に勘
合され固定され、ボビン３を取付枠２と、取付フタ５
と、で定位置に支持している。

【００１２】シ−ル部材６は、その円筒部分の外周直径
が排気管１の排気孔１ａの内径とほぼ同サイズに形成さ
れており、シ−ル部材長手方向の約半分の長さで排気孔
１ａ部分に圧入されている。また、磁性金属材料からな
る可動軸７は、排気管１の中心軸延長上に中心位置があ
り、かつシ−ル部材６と対向する端面は凹状の案内みぞ
７ａが加工されている。さらにシ−ル部材６の排気管１
から突出した部分６ａは少なくても複数の楔状に切り込
みが入っている。この楔状円筒突出部６ａの円筒部分の
外周直径は可動軸７の案内みぞ７ａの直径と同サイズで
ある。

【００１３】可動軸７は排気管１の端面との間のコイル
バネ８に付勢いされている。図１に示される流体開放時
の断面図において、圧縮流体は圧力源から排気管１内部
を通り、シ−ル部材６の楔状円筒突出部６ａの切り込み
の間を通り、可動軸７と、ボビン３の間を流れ、取付フ
タ５に開放された開放孔５ａから大気に放出される。ま
た取付フタ５には、可動軸７を流体開放時にささえる可
動軸支持部５ｂがある。楔状円筒突出部６ａの案内みぞ
７ａと対向する部分の先端円周上には案内みぞ７ａ内側
に向かう方向を持つ案内きり欠きが施されている。

【００１４】図２は本発明の電磁排気弁の流体遮断時の
断面図である。コイル４への通電による励磁で、磁性金
属材料からなる排気管１と磁性金属材料からなる可動軸
７との間に励磁吸引力が働き、可動軸７は図２の左方向
に移動し、楔状円筒突出部６ａを案内みぞ７ａの内側に
包み込む。この時楔状円筒突出部６ａが案内みぞ７ａに
そって湾曲し、かつ圧力源からの流体圧によって案内み
ぞ７ａにに押しつけられ密着する。また同時に楔状円筒
突出部６ａの隣り合う切り込み同士も互いに密着し、非
常に高い流体遮断率で流体は完全遮断される。

【００１５】図３、図４はそれぞれ弾性材料からなるシ
−ル部材６の流体開放時と、流体遮断時の斜視図であ
る。図４は上記で説明したように楔状円筒突出部６ａが
可動軸７の案内みぞ７ａにそって湾曲し楔状円筒突出部
６ａの隣り合う切り込み同士も互いに密着している様子
を示している。図５は流体を完全には遮断せず一部排気
流量を確保した状態のシ−ル部材６の斜視図である。図
２においてコイル４に流す電流値を完全遮断した状態の
電流値より徐々に減少させることで、コイル４の励磁力
も徐々に減少し、排気管１と可動軸７との間の励磁吸引
力も徐々に減少し、シ−ル部材６は図５に示す状態とな
る。この時図５のシ−ル部材６の右斜め上方向には、案
内みぞ７ａが存在していて楔状円筒突出部６ａの切り込
み端部６ｂを覆っている状態である。よって切り込み端
部６ｂ方向への流体排気はあり得ず、楔状円筒突出部６
ａの切り込みの根元部分６ｃの隙間のみより圧力源から
の圧縮流体は排気することとなる。

【００１６】シ−ル部材６は弾性材料からなっていおる
ため円筒形からなる弾性材からの旋盤等の加工装置によ
る削りだしによって案内みぞ７ａを含んだ上記の形状に
加工することが可能である。その後楔状円筒突出部６ａ
は楔状に切り込みを入れることでシ−ル部材６の作成が
可能である。またシ−ル部材６をシリコン等の弾性材料
で作成する時、シ−ル部材の金型に溶かし込んだ弾性材
料を封入する鋳型成形によってもシ−ル部材６は作成可
能である。この時楔状円筒突出部６ａも同時に成形され
る。さらに粉末射出成形によっても同様な成形は可能で
ある。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電磁
排気弁が圧力源からの圧縮流体を遮断する時、圧縮流体
が流入する排気管の排気孔側に付加されたシ−ル部材の
排気管より突出した部分が少なくても複数の楔状に切り
込みが入っていて、その楔状円筒突出部に対向する端面
が凹状に加工された可動軸の移動により、可動軸の案内
みぞにそって楔状円筒突出部が湾曲しかつ案内みぞに密
着することで流体遮断性は著しく向上する。

【００１８】さらに、本発明による電磁排気弁が圧力源
からの圧縮流体を遮断する時、圧縮流体が流入する排気
管の排気孔側に付加されたシ−ル部材の排気管より突出
した部分が少なくても複数の楔状に切り込みが入ってい
て、その楔状円筒突出部に対向する端面が凹状に加工さ
れた可動軸の移動により、可動軸の案内みぞにそって楔
状円筒突出部が湾曲しかつ案内みぞに密着することで流
体を遮断するため、従来のような可動軸と、その可動軸
と対向する排気孔と、でシ−ル部材を一軸方向にのみ挟
み込むことで排気孔を閉塞し流体を遮断する電磁排気弁
に比べて、圧力源からの流体圧と、可動軸を開放位置に
付勢するコイルバネの反力と、シ−ル部材を塑性変形さ
せ密着状態を保つ力と、に抗して可動軸を遮断位置に保
持するコイルの励磁力は小さくすみ電磁排気弁の流体遮
断電力は格段に減少する。

【００１９】さらに、本発明による電磁排気弁が微細か
つ連続的に圧力源からの圧縮流体の流量制御を行う場
合、圧縮流体が流入する排気管の排気孔側に付加された
シ−ル部材の排気管より突出した部分が少なくても複数
の楔状に切り込みが入っていて、その楔状円筒突出部に
対向する端面が凹状に加工された可動軸の移動により、
可動軸の案内みぞにそって楔状円筒突出部が湾曲しかつ
案内みぞに密着することで流体を遮断するため、従来の
ような可動軸と、その可動軸と対向する排気孔と、でシ
−ル部材を一軸方向にのみ挟み込む可動軸の圧接力を調
整し流量制御を行う電磁排気弁に比べて、圧力源からの
流体圧と、可動軸を開放位置に付勢するコイルバネの反
力と、シ−ル部材を塑性変形させ密着状態を保つ力と、
に抗して可動軸を遮断位置に保持するコイルの励磁力が
根本的に小さくすみ、励磁力を発生させるコイルに大電
流を流す必要はなく、通常の遮断操作時に必要な電流値
の僅かな変化のみで流体遮断率は変化し、大電流を流す
ことで生じるコイルの発熱、発熱によるコイルの抵抗変
化など電磁排気弁流量制御時の外乱要素は非常に小さく
おさえられるので流量制御性は大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁排気弁の流体開放時の断面図
である。

【図２】本発明による電磁排気弁の流体遮断時の断面図
である。

【図３】図１に示す状態のシ−ル部材の斜視図である。

【図４】図２に示す状態のシ−ル部材の斜視図である。

【図５】本発明による電磁排気弁において微細かつ連続
的な流量制御を行う状態のシ−ル部材の斜視図である。

【符号の説明】

１ 排気管 ２ 取付枠 ３ ボビン ４ コイル ５ 取付フタ ６ シ−ル部材 ７ 可動軸 ８ コイルバネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 靖 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力源の圧縮流体を可動軸と前記可動軸と
   対向する排気孔とで弾性材料からなるシ−ル部材を挟み
   込んで前記排気孔を閉塞し前記圧縮流体を遮断する電磁
   排気弁において、圧力源の圧縮流体が流入する排気孔側
   に前記排気孔より突出した部分に少なくても複数の楔状
   に切り込みが入って前記切り込みに対向する端面が凹状
   のみぞに加工された可動軸の前記凹状のみぞの内側に向
   かう方向の円周上に案内きり欠きが施されている弾性材
   料からなるシ−ル部材を付加し前記可動軸と前記可動軸
   と対向する排気孔とで前記みぞにそって前記切り込みが
   湾曲するように前記シ−ル部材を挟み込み排気孔を閉塞
   し圧縮流体を遮断することを特徴とする電磁排気弁。