JPH109430A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電磁弁の弁本体内に滞留している流体が凍結
しても電磁石と前記弁本体との結合部に隙間を生じさせ
ず、しかも、流体の逆流等を防ぐことが可能で、更に、
電磁弁自体を大形化させずに可動鉄心の吸引力を大きく
する。 【解決手段】 案内部材３８内に可動鉄心３９を、その
上端面を励磁コイルのコイルボビン３３の中空孔３３ａ
に所定の空隙を設けて圧入した一対の磁性リング３７
ａ，３７ｂのうち、上側の磁性リング３７ａの下端面と
同一線上の位置で一致させた状態で挿入した。また、前
記一対の磁性リング３７ａ，３７ｂ内周面に、ヨーク３
６下部との間に円周壁３８ｃを介して隙間Ｓ₂ を設けた
状態で案内部材３８を挿入した。更に、流体の流入口２
４と流出口２５とを連通する弁口２６を開閉するダイヤ
フラム２８を前記弁口２６側に押圧付勢させた状態で弁
本体２７内に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁力を利用して流体
の流路切換を行う電磁弁の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体の流路切換を行うのに使用す
る電磁弁には、例えば、図８で示すものがある。図８に
おいて、１は電磁弁で、概略的に示す弁部Ａと電磁石Ｂ
とにより構成されている。

【０００３】前記弁部Ａは、図８で示すように、流体
（例えば、水道水）の流入口４と流出口５とを弁口６を
介して連通可能に形成した弁本体２と、前記弁本体２内
を上室ａ及び下室ｂの二室に区画し、かつ、前記弁口６
を開閉する例えば、ゴム製のダイヤフラム７と、前記ダ
イヤフラム７の中央部に開口したパイロット弁口８及び
ダイヤフラム７の周縁に開口した細孔９とによって構成
されている。

【０００４】次に、前記電磁石Ｂの構造について説明す
る。図８において、１０はコイルボビン１１にコイル導
体を所定回数巻回して形成した励磁コイルで、その外周
面には合成樹脂によりモールド成形した樹脂絶縁層１２
が形成されている。１３は磁性材料をコ字形に成形加工
して前記励磁コイル１０を囲繞するような状態で配置し
た磁路形成用のヨークである。１４はコイルボビン１１
の中空孔１１ａに挿入した中空状のガイド筒部１４ａ
と、前記ヨーク１３の下部に当接する前記ガイド筒部１
４ａより径大なシールリング部１４ｂとを合成樹脂によ
り一体的に形成してなる凸形の案内部材である。１５は
前記案内部材１４のガイド筒部１４ａに挿入した状態で
前記ヨーク１３の上部にカシメ等の手段により固着した
固定鉄心である。１６は案内部材１４のガイド筒部１４
ａ内に、前記固定鉄心１５との間に圧縮バネ１７を介挿
して上下動可能に挿入した可動鉄心で、その先端には前
記ダイヤフラム７のパイロット弁口８を開閉する弁棒１
６ａが取付けられている。１９は電磁弁１の励磁コイル
１０に通電を行うための端子板である。

【０００５】そして、前記電磁石Ｂは、案内部材１４の
シールリング部１４ｂを、前記ダイヤフラム７とヨーク
１３の下部との間に挟持した状態で弁本体２の上室ａ内
に嵌挿し、この状態で、前記ヨーク１３下部を弁本体２
側に締付ねじ１８にて締着することにより、電磁弁１を
構成する。

【０００６】次に、前記電磁弁１の動作について説明す
る。励磁コイル１０に通電を行うと、固定鉄心１５→ヨ
ーク１３→可動鉄心１６→固定鉄心１５からなる磁路内
に磁束が流れる。これにより、可動鉄心１６は圧縮バネ
１７のバネ圧力に抗して固定鉄心１５側に吸引され、前
記可動鉄心１６の先端に取付けた弁棒１６ａがダイヤフ
ラム７のパイロット弁口８を開放する。これと同時に、
流入口４側から流体（例えば、水道水）が、ダイヤフラ
ム７の細孔９→弁本体２の上室ａ→ダイヤフラム７のパ
イロット弁口８からなる流通ルートを通って流出口５側
に流通する。この結果、前記ダイヤフラム７は所定の流
体圧力を受けて上昇して弁口６を開放し、流体を弁口６
を介して流入口４側から流出口５側に流通させる。

【０００７】また、励磁コイル１０への通電を停止する
と、固定鉄心１５→ヨーク１３→可動鉄心１６→固定鉄
心１５からなる磁路内に磁束が流れなくなるので、この
結果、可動鉄心１６は固定鉄心１５側への吸引を解除さ
れ、圧縮バネ１７のバネ圧力によりダイヤフラム７側に
押圧されて、前記可動鉄心１６の先端に取付けた弁棒１
６ａにより前記ダイヤフラム７のパイロット弁口８を閉
鎖する。この結果、前記流体は流入口４側からダイヤフ
ラム７の細孔９→弁本体２の上室ａ→ダイヤフラム７の
パイロット弁口８からなる流通ルートを通って流出口５
側に流通しなくなるので、前記ダイヤフラム７は流体圧
力の減少及び可動鉄心１６による押圧力によって下降し
て弁口６を閉鎖し、流入口４と流出口５との連通を阻止
して流体の流通を停止させる。

【０００８】このように、電磁弁１の弁本体２内の上室
ａ及び下室ｂには、電磁弁１の運転中、あるいは、停止
中にかかわらず、流体が常時満水状態で滞留している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
磁弁１を例えば、寒冷地で使用する場合、前記電磁弁１
の弁本体２内の上室ａ及び下室ｂに滞留している流体
は、冬季においてしばしば凍結することがあった。前記
のように、弁本体２内に滞留している流体が凍結する
と、体積膨張により生じる応力が上室ａにおいては、案
内部材１４のシールリング部１４ｂ内側やダイヤフラム
７等に作用する。ところが、前記案内部材１４のシール
リング部１４ｂはヨーク１３の下部に当接しているの
で、前記体積膨張により生じる応力が前記シールリング
部１４ｂに作用すると、シールリング部１４ｂは前記ヨ
ーク１３を介して電磁石Ｂを上方に押し上げて弁本体２
との結合部に隙間を生じさせるという問題があった。

【００１０】電磁石Ｂは僅かでも押し上げられると元に
復元することができなくなるため、前記弁本体２内の流
体が温度上昇により解凍した後、前記のように結合部に
隙間が生じた状態で流体を流通させると、前記弁本体２
内に流入する流体が前記結合部の隙間から漏出するとい
う問題があった。

【００１１】また、前記電磁弁１を使用して、例えば、
水道水の流通を制御する場合、前記電磁弁１の流入口４
側には、一般に、０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 〜７．５ｋｇｆ
／ｃｍ² の入水圧力が加わっている。そして、前記入水
圧力が下限に近い状態で使用しているときに、他所での
水道水の使用により流入口４側の入水圧力が変動して、
流出口５側の圧力が流入口４側の圧力より高くなると、
前記電磁弁１への通電を停止しても、水道水の流通を停
止することができなくなったり、水道水が逆流したりす
るという問題があった。このため、前記可動鉄心１６を
ダイヤフラム７側に押圧付勢する圧縮バネ１７のバネ圧
力を強くし、強制的に前記ダイヤフラム７を弁口６側に
押圧して弁口６を閉鎖することにより、前記問題を解決
するようにしていたが、前記圧縮バネ１７のバネ圧力を
強くすると、可動鉄心１６を固定鉄心１５側に吸引させ
るための吸引力を大きくしなければならないという問題
があった。

【００１２】従って、吸引力を大きくするために、励磁
コイル１０に通電する電流のアンペアターンを大きくし
たり、可動鉄心１６の直径を大きくする等していたが、
前者の場合、励磁コイル１０に大電流を通電するために
励磁コイル１０自体を大きくする必要があり、この結
果、電磁弁１自体が大形化するという問題があった。ま
た、後者の場合、可動鉄心１６の直径を大きくすると、
前記のように流体が凍結したときの破壊圧に対する電磁
弁１自体の耐圧性が弱くなり、この結果、案内部材１４
等の壁厚等を厚くして耐圧性を強くしていたため、必然
的に電磁弁１自体が大きくなるという問題があった。

【００１３】本発明は、前記種々の問題に鑑み、弁本体
内の流体が凍結しても電磁石本体と弁本体との結合部に
隙間を生じさせることなく、しかも、圧縮バネのバネ圧
力を強くすることなく流体の逆流等を防ぐことが可能
で、更に、電磁弁自体を大形化させることなく可動鉄心
の吸引力を大きくできるようにした電磁弁を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、コイルボビンにコイル導体を所定回数
巻回し、その外周面に樹脂絶縁層を形成して構成した励
磁コイルと、磁性材料をコ字形に成形加工して前記励磁
コイルを囲繞するような状態で配置した磁路形成用のヨ
ークと、前記ヨークを貫通した状態で前記コイルボビン
の中空孔内に、上，下方向から所定の空隙を設けて圧入
した一対の磁性リングと、前記一対の磁性リング内に挿
入される合成樹脂製の凸形の案内部材と、前記案内部材
内に圧縮バネを介挿して上下動可能に挿入した可動鉄心
とからなる電磁石と、流体の流入口と流出口とを弁口を
介して連通可能に形成した弁本体と、前記弁口を開閉
し、かつ、前記弁本体内を上下二室に区画するゴム製の
ダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに取付けられて、そ
の中央部にパイロット弁口を、周縁の一ヶ所に細孔をそ
れぞれ穿孔した合成樹脂製のパイロット弁体とからなる
弁部とを備えて電磁弁を構成したことを特徴とする。

【００１５】また、前記案内部材は、前記一対の磁性リ
ング内に挿入される中空状のガイド筒部と、前記ヨーク
の下部から外方に突出する前記ガイド筒部よりも径大な
シールリング部と、前記シールリング部の上部にその外
周縁に所定の高さで円周壁を周設することにより形成し
た凹陥部とを備えて構成し、前記ヨーク下部との間に前
記円周壁が当接する部分を除いて隙間を設けた状態で一
対の磁性リング内に挿入するように構成したことを特徴
とする。

【００１６】更に、前記可動鉄心は、前記一対の磁性リ
ングのうち上側の磁性リングの下端面と、前記磁性リン
グ側に吸引される可動鉄心の上端面とを同一線上の位置
で一致させた状態で案内部材内に挿入するように構成し
たことを特徴とする。

【００１７】また、前記ダイヤフラムは、自体を常時弁
口側に押圧付勢する力を付与した状態に変形させて弁本
体内に配設するように構成したことを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明は、前記のように、可動鉄心を、その上
端面と一対の磁性リングのうち上側の磁性リングの下端
面とを同一線上の位置で一致させて配置するように構成
したので、励磁コイルに電流を通電すると、可動鉄心の
起動時、上側の磁性リング→ヨーク→下側の磁性リング
→可動鉄心→上側の磁性リングからなる磁路に流れる磁
束は、可動鉄心上端面の隅角部と、上側磁性リングの下
端面隅角部との一点に集中して流れるため、前記可動鉄
心は、励磁コイルに通電する電流を大きくしたり、可動
鉄心の直径を大きくしたりすることなく、しかも、固定
鉄心を必要とすることなく、瞬間的に大きな吸引力を得
て円滑・良好に作動させることができる。

【００１９】また、前記案内部材は、そのシールリング
部の上部外周縁に形成した円周壁により、シールリング
部上部とヨーク下部との間に隙間を形成するようにした
ので、弁本体内に滞留する流体が凍結した場合、体積膨
張による応力が案内部材に作用しても、前記シールリン
グ部上部とヨーク下部との間の隙間を利用して前記シー
ルリング部の凹陥部を上方に変形させることにより前記
応力を逃がすことができるので、前記応力により電磁石
が押し上げられて弁部と前記電磁石との結合部に隙間が
でき、流体の流通時に前記流体が外部に漏出するのを確
実に防ぐことができる。

【００２０】更に、前記ダイヤフラムは、自体を常時弁
口側に押圧付勢する力を付与した状態に変形させて弁本
体内に配設するようにしたので、前記ダイヤフラムは、
圧縮バネのバネ圧力を特別に強くすることなく、自体の
押圧力により弁口側に押圧することが可能となり、この
結果、流出口５側の圧力が流入口４側の圧力より高くな
ることにより、前記電磁弁２１への通電を停止しても、
水道水の流通を停止することができなくなったり、水道
水が逆流したりするのを良好に回避することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図１ないし図４に
より説明する。図１において、２１は本発明の電磁弁を
示し、概略的に示す弁部２２と電磁石２３とにより構成
されている。

【００２２】前記弁部２２は、流体（例えば、水道水）
の流入口２４と流出口２５とを弁口２６を介して連通可
能に形成した弁本体２７と、前記弁本体２７の弁口２６
を開閉し、かつ、弁本体２７内を上室ａ及び下室ｂの二
室に区画する、例えば、ゴム製のダイヤフラム２８と、
前記ダイヤフラム２８の底面部２８ｂに載置・固定され
て、中央部に弁本体２７の上室ａと流体の流出口２５と
を連通するパイロット弁口２９を形成し、かつ、周縁の
一ヶ所に流体の流入口２４と弁本体２７の上室ａとを連
通する細孔３０を形成した合成樹脂からなる椀形のパイ
ロット弁体３１とにより構成されている。

【００２３】前記パイロット弁体３１は、前記のよう
に、合成樹脂によりダイヤフラム２８と個別に形成した
ので、パイロット弁口２９及び細孔３０の穿孔作業を円
滑に行えるとともに、前記パイロット弁口２９及び細孔
３０に水垢等がたまって流体の流通を妨げるのを良好に
防ぐことができる。

【００２４】なお、前記パイロット弁体３１は、図３で
示すように、その中央部に形成したパイロット弁口２９
の直径ｄ₁ と、周縁の一ヶ所に形成した細孔３０の直径
ｄ₂との関係をｄ₂ ＜ｄ₁ となして形成されている。即
ち、パイロット弁口２９は、細孔３０よりやや径大に形
成されている。

【００２５】次に、前記電磁石２３の構造について説明
する。図１において、３２はコイルボビン３３にコイル
導体３４を所定回数巻回し、その外周に合成樹脂をモー
ルド成形して樹脂絶縁層３５を形成した励磁コイルであ
る。３６は磁性材料をコ字形に成形加工した磁路形成用
のヨークで、前記励磁コイル３２の外周面に、これを囲
繞するような状態で配置されている。

【００２６】３７ａ，３７ｂは一方端を前記ヨーク３６
を貫通させた状態でコイルボビン３３の中空孔３３ａ内
に上，下方向から圧入した一対の磁性リングで、前記ヨ
ーク３６の上，下端部から外方に突出する他方端をカシ
メ等の手段により前記ヨーク３６に固定し、ヨーク３６
と励磁コイル３２とを固定する。なお、前記一対の磁性
リング３７ａ，３７ｂは、コイルボビン３３の中空孔３
３ａ内に位置する端部間に、所定距離の空隙Ｓ₁ を設け
て前記コイルボビン３３の中空孔内３３ａに圧入されて
いる。

【００２７】図１，４において、３８は前記一対の磁性
リング３７ａ，３７ｂの内側に挿入されるガイド筒部３
８ａと、前記ヨーク３６の下部から外方に突出する前記
ガイド筒部３８ａより径大なシールリング部３８ｂと、
前記シールリング部３８ｂの上部に、その外周縁に所定
の高さで円周壁３８ｃを周設することにより形成した凹
陥部３８ｄとを備えて構成したポリプロピレン等比較的
軟質な合成樹脂からなる凸形の案内部材で、前記円周壁
３８ｃが当接する部分を除いて、シールリング部３８ｂ
とヨーク３６下部との間に所定の隙間Ｓ₂ を形成してい
る。

【００２８】３９は前記案内部材３８のガイド筒部３８
ａ内に挿入した磁性材料からなる円柱状の可動鉄心で、
常時は前記案内部材３８のガイド筒部３８ａとの間に介
挿した圧縮バネ４０のバネ圧力により、その上端面を前
記一対の磁性リング３７ａ，３７ｂのうち、上側の磁性
リング３７ａの下端面と同一線上の位置に一致させた状
態で、前記弁部２２のパイロット弁体３１のパイロット
弁口２９を閉鎖するように下向きに押圧付勢されてい
る。４１は前記励磁コイル３２に電流を通電するための
端子板である。

【００２９】次に、前記電磁弁２１を組み立てる場合に
ついて説明する。まず、電磁石２３を組み立てる場合
は、励磁コイル３２をコ字形のヨーク３６に挿入し、こ
の状態で、前記ヨーク３６を貫通させて一対の磁性リン
グ３７ａ，３７ｂの一方端を励磁コイル３２のコイルボ
ビン３３の中空孔３３ａ内に圧入する。この後、前記磁
性リング３７ａ，３７ｂの他方端をカシメ等の手段によ
りヨーク３６に固定し、前記ヨーク３６と励磁コイル３
２とを固定する。つづいて、前記磁性リング３７ａ，３
７ｂの内側に、案内部材３８のガイド筒部３８ａを、シ
ールリング３８ｂ上部の凹陥部３８ｄとヨーク３６の下
部との間に隙間Ｓ₂ を形成した状態で挿入し、更に、こ
のガイド筒部３８ａ内に圧縮バネ４０を介挿した状態で
可動鉄心３９を上下動可能に挿入して電磁石２３の組み
立てを終える。

【００３０】次に、弁本体２７を二室に区画するダイヤ
フラム２８を、図２の（ａ）で示すように、その鍔部２
８ａを、その下部と底面部２８ｂの下部との間の距離ｌ
₁ が、図２の（ｂ）で示すように、距離ｌ₂ となるよう
に下向きに押し縮めて変形させた状態で弁本体２７内に
配設する。この結果、前記ダイヤフラム２８は、底面部
２８ｂを押し戻そうとする力（復元力）により、弁口２
６側に押圧付勢された状態となっている。そして、前記
のようにダイヤフラム２８により二室に区画した弁本体
２７内に、前記組み立てを終えた電磁石２３のヨーク３
６下部から突出する案内部材３８のシールリング部３８
ｂを嵌挿し、その下端部をダイヤフラム２８の鍔部２８
ａ上に乗載した状態で、前記ヨーク３６を弁部２２に締
付ねじ４２等により締着して電磁弁２１の組み立てを終
了する。

【００３１】つづいて、前記構成の電磁弁２１の動作に
ついて説明する。まず、流体を流入口２４側から流出口
２５側に流通させる場合について説明する。なお、この
時、図１で示すように、電磁弁２１の可動鉄心３９がパ
イロット弁体３１のパイロット弁口２９を閉鎖している
ので、流入口２４側の圧力Ｐ₁ ，弁本体２７の上室ａの
圧力Ｐ₂ ，流出口２５側の圧力Ｐ₃ の関係は、Ｐ₁ ＝Ｐ
₂＞Ｐ₃ となっている。

【００３２】ここで、前記励磁コイル３２に電流を通電
したときに、上側の磁性リング３７ａと可動鉄心３９と
の間に発生する吸引力について説明する。一般に、励磁
コイル３２に電流を通電すると、図１で示すように、上
側の磁性リング３７ａ→ヨーク３６→下側の磁性リング
３７ｂ→可動鉄心３９→上側の磁性リング３７ａからな
る磁路内に磁束Φが流れ、この磁束Φにより、前記上側
の磁性リング３７ａと可動鉄心３９との間には次式に示
す吸引力Ｆが発生する。

【００３３】

【数１】

【００３４】ここで、Ｆ：吸引力 Ｕ：励磁コイル３２に通電を行うことによって発生する
起磁力 Λ：パーミアンス ｘ：可動鉄心３９の上端面と上側の磁性リング３７ａの
下端面との間の空隙 をそれぞれ示す。なお、（１）式中、ｄΛ／ｄｘは、空
隙ｘに対するパーミアンスΛの変化を示す微分値であ
る。

【００３５】前記（１）式から明らかなように、可動鉄
心３９と上側の磁性リング３７ａとの間に発生する吸引
力Ｆは、空隙ｘに対するパーミアンスΛの変化が最大の
とき最大となることがわかる。

【００３６】また、前記パーミアンスΛは、次式によっ
て表される。

【００３７】

【数２】

【００３８】ここで、μ：空隙の透磁率 Ｓ：上側の磁性リング３７ａの断面積 をそれぞれ示す。

【００３９】前記（２）式から明らかなように、パーミ
アンスΛは、可動鉄心３９の端面と上側の磁性リング３
７ａの端面との間の空隙ｘが最小のとき、最大となるこ
とがわかる。

【００４０】この結果、上側の磁性リング３７ａと可動
鉄心３９との間の吸引力Ｆを最大にするためには、可動
鉄心３９の上端面と上側の磁性リング３７ａの下端面と
の間の空隙ｘが最小になるとともに、空隙ｘに対するパ
ーミアンスΛの変化が最大となる位置に、可動鉄心３９
の起動開始位置を設定すればよいことになる。

【００４１】本発明においては、前記の点を考慮し、図
５の（ｂ）で示すように、可動鉄心３９の上端面と上側
の磁性リング３７ａの下端面とを同一線上の位置で一致
させて案内部材３８内に配置するようにした。この結
果、可動鉄心３９の上端面と上側の磁性リング３７ａの
下端面との間の空隙ｘ（即ち、案内部材３８のガイド筒
部３８ａの壁厚（約１ｍｍ））は最小となり、かつ、こ
れにより空隙ｘに対するパーミアンスΛの変化が最大と
なるので、図５の（ａ）で示すように、上側の磁性リン
グ３７ａと可動鉄心３９との間に発生する吸引力Ｆは、
前記可動鉄心３９の上端面と上側の磁性リング３７ａの
下端面とが同一線上の位置で一致する位置において最大
となる。

【００４２】このように、本発明においては、電磁弁２
１の励磁コイル３２に通電を行うと、上側の磁性リング
３７ａ→ヨーク３６→下側の磁性リング３７ｂ→可動鉄
心３９→上側の磁性リング３７ａからなる磁路内に流れ
る磁束Φは、図５の（ｂ）で示すように、前記可動鉄心
３９上端面の隅角部と、上側の磁性リング３７ａ下端面
の隅角部との一点に集中して流れるため、瞬間的に大き
な吸引力を得ることが可能となる。前記可動鉄心３９は
前記吸引力により、図６で示すように、圧縮バネ４０の
バネ圧力に抗して案内部材３８のガイド筒部３８ａに沿
って上側の磁性リング３７ａ側に吸引され、パイロット
弁体３１の中央部に設けたパイロット弁口２９を開放す
る。

【００４３】また、前記可動鉄心３９は、前記のよう
に、磁路内に流れる磁束Φを前記可動鉄心３９上端面の
隅角部と、上側の磁性リング３７ａ下端面の隅角部との
一点に集中して流すことにより、固定鉄心を必要とする
ことなく作動させることができるので、可動鉄心が固定
鉄心に吸引されるときに生じる騒音（衝突音）を抑制す
ることが可能となる。

【００４４】次に、可動鉄心３９が上側の磁性リング３
７ａ側に吸引されると、前記磁路内に流れる磁束Φは、
図５の（ｂ）に２点鎖線で示すように、可動鉄心３９の
側面から前記上側の磁性リング３７ａ側に流れるので、
可動鉄心３９に働く吸引力は、図５の（ａ）で示すよう
に、起動時に比べて徐々に小さくなり、圧縮バネ４０の
バネ圧力に打ち勝つ程度の大きさになっている。

【００４５】なお、前記可動鉄心３９が上側の磁性リン
グ３７ａ側に吸引されて、パイロット弁口２９を開放す
ることにより、流入口２４側の圧力Ｐ₁ ，弁本体２７の
上室ａの圧力Ｐ₂ ，流出口２５側の圧力Ｐ₃ の関係は、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ＞Ｐ₃ となる。

【００４６】前記可動鉄心３９の吸引と同時に流入口２
４側から流体（例えば、水道水）が、パイロット弁体３
１の細孔３０→弁本体２７の上室ａ→パイロット弁口２
９からなる流通ルートを通って流出口２５側に流通す
る。これにより、ダイヤフラム２８は次式に示す力をう
けて上昇する。

【００４７】

【数３】

【００４８】ここで、Ｐ：ダイヤフラム２８を上昇させ
る力 Ｐ₁ ：流入口２４側の圧力 Ｐ₂ ：弁本体２７の上室ａの圧力 Ａ：弁本体２７の下室ｂの断面積 をそれぞれ示す。

【００４９】そして、今例えば、Ｐ₁ ＝２ｋｇｆ／ｃｍ
² ，Ｐ₂ ＝１．８ｋｇｆ／ｃｍ² ，Ａ＝２ｃｍ² とし
て、これを前記（３）式に代入すると、前記ダイヤフラ
ム２８を上昇させる力Ｐは、

【００５０】

【数４】

【００５１】となる。この結果、前記ダイヤフラム２８
は０．４ｋｇｆの力をうけて上昇し、図６で示すよう
に、弁口２６を開放する。ダイヤフラム２８が上昇して
弁口２６が開放されると、流体は流入口２４側から弁口
２６を介して流出口２５側に流通する。これと同時に、
前記流体はパイロット弁体３１の細孔３０→弁本体２７
の上室ａ→パイロット弁口２９からなる流通ルートにも
流通して、前記ダイヤフラム２８を上昇させる力Ｐを得
ている。

【００５２】つづいて、流入口２４側から流出口２５側
への流体の流通を停止させる場合について説明する。な
お、この時、図６で示すように、電磁弁２１の可動鉄心
３９がパイロット弁体３１のパイロット弁口２９を開放
しているので、流入口２４側の圧力Ｐ₁ ，弁本体２７の
上室ａの圧力Ｐ₂ ，流出口２５側の圧力Ｐ₃ の関係は、
Ｐ₁ ＞Ｐ₂ ＞Ｐ₃ となっている。

【００５３】電磁弁２１の励磁コイル３２への通電を停
止すると、上側の磁性リング３７ａ→ヨーク３６→下側
の磁性リング３７ｂ→可動鉄心３９→上側の磁性リング
３７ａからなる磁路内に磁束Φが流れなくなる。この結
果、可動鉄心３９は上側の磁性リング３７ａ側への吸引
が解除されて、案内部材３８のガイド筒部３８ａとの間
に介挿した圧縮バネ４０のバネ圧力により前記案内部材
３８のガイド筒部３８ａに沿って、その上端面が上側の
磁性リング３７ａの下端面と同一線上の位置で一致する
位置まで下降し、パイロット弁体３１の中央部に設けた
パイロット弁口２９を閉鎖する。この結果、流入口２４
側から流体がパイロット弁体３１の細孔３０→弁本体２
７の上室ａ→パイロット弁口２９からなる流通ルートを
通って流出口２５側に流通しなくなる。また、可動鉄心
３９が下降してパイロット弁口２９を閉鎖することによ
り、流入口２４側の圧力Ｐ₁ ，弁本体２７の上室ａの圧
力Ｐ₂ ，流出口２５側の圧力Ｐ₃ の関係は、Ｐ₁ ＝Ｐ₂
＞Ｐ₃ となる。

【００５４】そして、今例えば、Ｐ₁ ＝２ｋｇｆ／ｃｍ
² ，Ｐ₂ ＝２ｋｇｆ／ｃｍ² ，Ａ＝２ｃｍ² として、こ
れを前記（３）式に代入すると、前記ダイヤフラム２８
を上昇させる力Ｐは、

【００５５】

【数５】

【００５６】となる。従って、ダイヤフラム２８にはこ
れを上昇させる力Ｐが作用しないので、図１で示すよう
に、前記ダイヤフラム２８は自体の押圧力により下降し
て弁口２６を閉鎖する。これにより、流体は流入口２４
側から流出口２５側への流通を停止する。

【００５７】次に、前記電磁弁２１を寒冷地で使用する
場合、前記電磁弁２１の弁本体２７内の上室ａ及び下室
ｂに滞留している流体は、冬季においてしばしば凍結す
ることがある。前記のように、上室ａ及び下室ｂに滞留
している流体が凍結すると、体積膨張により生じる応力
は上室ａにおいては、案内部材３８のシールリング部３
８ｂ内側やダイヤフラム２８等に作用する。

【００５８】本発明においては、案内部材３８のシール
リング部３８ｂの上部外周縁に所定の高さで円周壁３８
ｃを周設し、この円周壁３８ｃが当接する部分を除い
て、ヨーク３６下部と案内部材３８との間に所定の隙間
Ｓ₂ を設け、しかも、前記案内部材３８自体をポリプロ
ピレン等比較的軟質な合成樹脂により形成したので、前
記のように流体の凍結による体積膨張によって生じる応
力が案内部材３８のシールリング部３８ｂに作用して
も、図７で示すように、前記ヨーク３６下部との間の隙
間Ｓ₂ を有効利用してシールリング部３８ｂの凹陥部３
８ｄを上方に変形させることにより前記応力を逃がすこ
とができるので、前記応力が電磁石２３と弁部２２との
結合部に作用するのを未然に防ぎ、前記応力をうけて前
記結合部に隙間が生じ、前記隙間から流体が漏出すると
いう問題を確実に解決することができる。

【００５９】また、前記電磁弁２１を使用して、例え
ば、水道水の流通を制御する場合、前記電磁弁２１の流
入口２４側には、一般に、０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 〜７．
５ｋｇｆ／ｃｍ² の入水圧力が加わっている。そして、
前記入水圧力が下限に近い状態で使用しているときに、
他所での水道水の使用により流入口２４側の入水圧力が
変動して、流出口２５側の圧力が流入口２４側の圧力よ
り高くなると、前記電磁弁２１への通電を停止しても、
水道水の流通を停止することができなくなったり、水道
水が逆流したりすることがある。

【００６０】本発明においては、ダイヤフラム２８を図
２の（ａ）で示す状態から図２の（ｂ）で示すように押
し縮めて変形させた状態で弁本体２７内に配設するよう
にしたので、前記ダイヤフラム２８には、これを元の状
態に戻そうとする復元力が弁口２６側に押圧付勢する力
として作用するため、圧縮バネ４０のバネ圧力を強くす
ることなくダイヤフラム２８を弁口２６側に押圧するこ
とが可能となる。この結果、流出口２５側の圧力が流入
口２４側の圧力より高くなることにより、前記電磁弁２
１への通電を停止しても、水道水の流通を停止すること
ができなくなったり、水道水が逆流したりするのを確実
に防ぐことができる。

【００６１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、可動鉄
心を、その上端面と一対の磁性リングのうち上側の磁性
リングの下端面とを同一線上の位置で一致させて配置す
るようにしたので、励磁コイルに通電を行うと、可動鉄
心の起動時、上側の磁性リング→ヨーク→下側の磁性リ
ング→可動鉄心→上側の磁性リングからなる磁路に流れ
る磁束は、可動鉄心上端面の隅角部と、上側の磁性リン
グ下端面の隅角部との一点に集中して流れるため、励磁
コイルに通電する電流を大きくしたり、可動鉄心の直径
を大きくしたりすることなく、瞬間的に大きな吸引力を
得て前記可動鉄心を円滑・良好に作動させることができ
る。しかも、固定鉄心を必要とすることなく可動鉄心を
作動させることができるので、可動鉄心が固定鉄心に吸
引されるときに生じる騒音（衝突音）を抑制することが
可能となり、この結果、電磁弁の静音化を図ることがで
きるという利点もある。

【００６２】また、前記案内部材は、そのシールリング
部の上部外周縁に形成した円周壁により、シールリング
部上部とヨーク下部との間に隙間を形成するようにした
ので、弁本体内に滞留する流体が凍結した場合、体積膨
張による応力が案内部材に作用しても、前記シールリン
グ部上部とヨーク下部との間の隙間を利用して前記シー
ルリング部の凹陥部を上方に変形させることにより前記
応力を逃がすことができるので、前記応力により電磁石
が押し上げられて弁部と前記電磁石との結合部に隙間が
でき、流体の流通時に前記流体が外部に漏出するのを確
実に防ぐことができる。

【００６３】更に、前記ダイヤフラムは、これを押し縮
めて変形させた状態で弁本体内に配設するようにしたの
で、前記ダイヤフラムには、これを元の状態に戻そうと
する復元力が、自体を常時弁口側に押圧付勢する力とし
て作用するため、前記ダイヤフラムは、圧縮バネのバネ
圧力を特別に強くすることなく、弁口側に押圧すること
が可能となり、この結果、流出口側の圧力が流入口側の
圧力より高くなることにより、前記電磁弁への通電を停
止しても、水道水の流通を停止することができなくなっ
たり、水道水が逆流したりするのを確実に防ぐことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁弁を示す縦断面図である。

【図２】（ａ）はダイヤフラムの縦断面図、（ｂ）はダ
イヤフラムの取付状態を示す縦断面図である。

【図３】パイロット弁体の縦断面図である。

【図４】案内部材の斜視図である。

【図５】（ａ）は可動鉄心の吸引時における特性図、
（ｂ）は可動鉄心の吸引時における磁束の流れを示す説
明図である。

【図６】本発明の電磁弁の使用状態を示す縦断面図であ
る。

【図７】流体の凍結時に案内部材のシールリング部上部
の凹陥部が上方に変形した状態を示す電磁弁の縦断面図
である。

【図８】従来の電磁弁を示す縦断面図である。

【符号の説明】

２１ 電磁弁 ２２ 弁部 ２３ 電磁石 ２７ 弁本体 ２８ ダイヤフラム ３１ パイロット弁体 ３２ 励磁コイル ３６ ヨーク ３７ａ，３７ｂ 磁性リング ３８ 案内部材 ３９ 可動鉄心

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルボビンに巻回した励磁コイルと、
   前記励磁コイルを囲繞するような状態で配置した磁路形
   成用のヨークと、前記コイルボビンの中空孔内に、上，
   下方向から所定の空隙を設けて圧入した一対の磁性リン
   グと、前記一対の磁性リング内に挿入される合成樹脂製
   の案内部材と、前記案内部材内に圧縮バネを介挿して上
   下動可能に挿入した可動鉄心とからなる電磁石と、流体
   の流入口と流出口とを弁口を介して連通可能に形成した
   弁本体と、前記弁口を開閉し、かつ、前記弁本体内を上
   下二室に区画するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに
   取付けられて、その中央部にパイロット弁口を、周縁の
   一ヶ所に細孔をそれぞれ穿孔した合成樹脂製のパイロッ
   ト弁体とからなる弁部とを備えて構成したことを特徴と
   する電磁弁。
2. 【請求項２】 前記案内部材は、前記一対の磁性リング
   内に挿入される中空状のガイド筒部と、前記ヨークの下
   部から外方に突出する前記ガイド筒部よりも径大なシー
   ルリング部と、前記シールリング部の上部にその外周縁
   に所定の高さで円周壁を周設することにより形成した凹
   陥部とを備えて構成し、前記ヨーク下部との間に前記円
   周壁が当接する部分を除いて隙間を設けた状態で一対の
   磁性リング内に挿入するように構成したことを特徴とす
   る請求項１記載の電磁弁。
3. 【請求項３】 前記可動鉄心は、前記一対の磁性リング
   のうち上側の磁性リングの下端面と、前記磁性リング側
   に吸引される可動鉄心の上端面とを同一線上の位置で一
   致させた状態で案内部材内に挿入するように構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
4. 【請求項４】 前記ダイヤフラムは、自体を常時弁口側
   に押圧付勢する力を付与した状態に変形させて弁本体内
   に配設するように構成したことを特徴とする請求項１記
   載の電磁弁。