JPS61103078A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体圧または真空圧利用の産業機械に使用す
る電磁弁に関する。

［従来の技術］ 従来の電磁弁は、励磁コイルの励磁によって固定鉄心が
可動鉄心を吸引する場合に、可動鉄心が励磁コイルによ
って半径方向にも吸引されて、吸引力が強く作用する側
に偏在し、その外周壁が励磁コイル内の非磁性体からな
る筒体の内面に接触して摺動するので、可動鉄心と筒体
との間の摩擦による摩耗が大であって、長時間使用する
ことができなかった。

また、この摩擦を減少させるために、可動鉄心の外周壁
に摩擦係数の小さい潤滑性に富む合成樹脂の被覆を施す
ことが考えられているが、この被覆も可動鉄心の摺動に
よって摩耗、剥離するので、電磁弁を高頻度の作動で長
時間使用することができないという問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、可動鉄心の外周壁とこれを取巻く外周固定部
との間隙に、電磁弁を流れる圧力流体を流出させ、この
圧力流体を可動鉄心の外周壁に沿って流して、可動鉄心
をこの圧力流体で支持することによって、可動鉄心の外
周壁とこれを取巻く固定部との接触を防止し、可動鉄心
の摩耗を軽減させ、電磁弁の寿命を増大させることを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、圧力流体の流入ポートと流出ポート、両ポー
トを連通させる通路、該通路中に形成した弁座及び該弁
座を開閉作動する電磁操作部とより成る電磁弁において
、上記電磁操作部における可動鉄心の外周壁とこれを取
巻く外周固定部との間隙に電磁弁を流れる圧力流体を流
出させる複数列の流出孔を開設し、該流出孔から流出す
る圧力流体により、可動鉄心の外周壁をそれを取巻く外
周固定部と非接触状態に保持可能とすることによって、
上記問題点を解決した。

［作　用］ 固定鉄心の吸引力によって可動鉄心が摺動するとき、可
動鉄心の外周壁とこれを取巻く固定部との間隙に、電磁
弁を流れる圧力筐体が流出孔から流出し、この圧力流体
の空気ベアリング効果により可動鉄心が支持され、可動
鉄心の外周壁とそれを取巻く固定部との接触を防止する
。

［実施例］ 第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、弁本
体ｌには流入ポート２と流出ポート３が穿設され、かつ
後述の電磁操作部に対向する面に弁室４が凹設されてお
り、上記流入ポート２は弁本体１内の通路５によって弁
室４に連通され、流出ポート３は、弁本体１内の通路８
によって弁室４の弁座４ａに連通されている。

一方、電磁操作部において、励磁コイル１１が巻回され
た非磁性・材料製のポビン１２の外側を覆う断面コ字状
の磁気枠１３ａ、１３ｂは、その両端折曲部に孔が設け
られており、一方の折曲部の孔を通してポビン１２の孔
１４に挿入固定された固定鉄心１５は、その吸着端部近
くに縮径部が形成されており、該縮径部には直径方向に
開孔する十字形分配孔１５ａが開設され、またその吸着
端面から上記十字形分配孔１５ａに各別に連通ずる複数
個の噴出孔１５ｂ、・・が開設されている（第２図参照
）。

上記磁気枠１３ａ、１３ｂの他端部には連結環１Ｂが固
定されており、この連結環ＩＢと上記弁本体１とをシー
ル部材を介在させて螺着することにより、磁気枠Ｌ３ａ
、１３ｂは弁本体ｌに連結されている。また、−上記磁
気枠１３ａ、１３ｂは、励磁コイル１１の絶縁機能を低
下させないために、その内外周を合成樹脂によってモー
ルドされている。

上記ポビン１２の孔１４、磁気枠１３ａ　、　１３ｂの
折曲部に設けられた孔及び連結環１６の孔の内面には、
これらの孔を貫通する非磁性材料製の案内管１８が嵌着
されており、この案内ｅｒ！１８はその一端が固定鉄心
１５の周面に固定され、その他端は拡開されて連結環１
Ｂの端面に当接されている。また、上記固定鉄心１５の
縮径部には、上記案内管１８と連通部２１を形成する間
隙をおいて支持管２２が嵌着されており、該支持管２２
は、その他端において上記弁室４の弁座４ａを囲繞する
ようにして弁本体１に支持されている。

上記支持管２２は、その弁本体側の端部近くに上記弁本
体１の通路５に開口する圧力流体導入孔２３が開設され
ると共に、その中間部に適数禰の流出孔２２ａ、・・を
連設した軸線方向の流出孔列が、等間隔で複数列配列さ
れている。

上記支持管２２内には、支持管２２との間に間隙２５を
存して、その一端に上記弁座４ａを閉鎖する弁部材２６
を設けた可動鉄心２７が挿入されており、該可動鉄心２
７は、その他端面に形成された凹部と固定鉄心１５との
間に設けられた復帰ばね２８によって、常時弁部材２６
が弁座４ａを閉鎖するように付勢されている。そして、
可動鉄心２７は、励磁コイル１１、固定鉄心１５、磁気
枠１３ａ、１３ｂ等と共に、電磁操作部１０を構成して
いる。

第１図中、符号２８は励磁コイル１１を電源に接続する
導電線である。

上述の第１実施例では、励磁コイル１１が励磁されてい
ないときは、弁部材２Ｂが復帰ばね２８によって弁座４
ａを閉鎖しているが、流入ポート２からの圧力流体は、
通路５及び圧力流体導入孔２３を通じ、あるいは通路５
から連通部２１及び流出孔２２ａ。

・・や十字形分配孔１５ａ及び噴出孔１５ｂ、・・を通
って、間隙２５°に流入している。

この状態で励磁コイル１１を励磁すると、可動鉄心２７
は固定鉄心１５に吸引されて摺動し、まず弁部：１　　
材２Ｂが弁座４ａを僅かに開放する。弁座４ａの初期の
、・１ 開放によって、間隙２５の流体は可動鉄心２７の外周壁
に沿って弁座４ａから流出ポート３に流れ、この流れは
、流出孔２２ａ、ｏｎ、噴出孔１５ｂ、・・からの圧力
流体の流入によって、弁部材２６が弁座４ａを開放して
いる間は継続している。一方、圧力流体導入孔２３から
弁座４ａに流れる圧力流体も、弁座４ａを通って流出ポ
ート３に流れる。

上述の間隙２５への流出孔２２ａ、Φ・からの圧力流体
の流入による空気ベアリング効果によって、可動鉄心２
７は支持管２２の中心に保持され、さらにこの圧力流体
及び噴出孔１５ｂ、・・からの圧力流体が弁座４ａを通
って流出ポート３へ流出するため、可動鉄心２７の外周
壁に沿って間隙２５を流れる圧力流体の流れが形成され
、可動鉄心２７は、この圧力流体の流れによってもその
外周壁を支持されて、支持管２２に接触することなく摺
動し、たとえ両者を接触させるような力が作用しても、
波体圧力により数ルの気体膜が形成され、接触が防止さ
れる。

この場合に、圧力流体導入孔２３の開口面積を弁座４ａ
の開口面積よりも小にすると、ｆＲ，出孔２２ａ、・φ
等を通って間隙２５に流入する圧力流体の量が大となる
ので、圧力流体の流れによる可動鉄心２７の支持力を増
大させることができる。

上述の可動鉄心２７の摺動時に、可動鉄心２７が励磁コ
イル１１によって半径方向に引張られて間隙２５内で偏
心しようとすると、第３図に図示するように、偏心側の
間隙２５ａが狭くなって核部における流体圧Ｐｌが高く
なる一方、それと反対側の間隙２５ｂが広くなって核部
における流体圧すが低くなる結果、可動鉄心２７には、
これを同心方向に復帰させる力が作用する。従って、可
動鉄心２７の摺動時に可動鉄心２７を偏心させようとす
る力が作用しても、可動鉄心２７が支持管２２に接触す
ることが防止される。

なお、可動鉄心２７が固定鉄心１５に吸引されて摺動す
ると、噴出孔１５ｂ、・・かも流入する圧力流体が可動
鉄心２７の端面に衝突するので、可動鉄心２７はその摺
動速度を減速され、さらに可動鉄心２７と固定鉄心１５
との間隙が狭くなると、この狭くなった間隙中の圧力流
体が可動鉄心２７の摺動の抵抗となるので、可動鉄心２
７の摺動速度はさらに低下し、固定鉄心１５への衝突に
よる衝撃が緩和される。

また、図示を省略しているが支持管２２の流出孔列の間
に内側が開口した軸方向の溝を設けておくと、該構内を
流れる圧力流体によって、上述の流体圧Ｐ１及びＰ２の
作用域を部分的に区分することができるので、上述の同
心復帰作用がより確実となる。

第４図ないし第６図は本発明の第２実施例を示し、この
実施例では、弁本体３１に穿設された流入ポート３２が
通路３５及び弁座３４ａによって弁室３４に連通され、
波山ポート３３は通路３６によって弁室３４に連通され
ている。また、磁気枠４１は、断面矩形状の一体のもの
として形成されており、固定鉄心４２に吸着される可動
鉄心４３は、支持管を使用することなく、案内管１８に
間隙２５を存して直接挿入されている。該可動鉄心４３
は、その一端面に通孔４４を有する弁部材４５が設けら
れ、さらにその軸線方向に上記通孔４４に連通ずる圧力
流体導入孔４６が形成され、該圧力流体導入孔４６は、
その孔底に開設された小径の噴出孔４７によって、可動
鉄心４３の端面に開口させ、また上記圧力流体導入孔４
６から放射方向に開口する流出孔４３ａを適数個軸線方
向に連設した流出孔列が、等間隔で複数列配列されてい
る。

第２実施例のその他の構成は第１実施例と同じであるが
、第４図に図示するように、復帰ばね２８を省略するこ
とができる。

北記第２実施例では、弁部材４５に通孔４４が、可動鉄
心４３に流出孔４３ａ、・・及び噴出孔４７がそれぞれ
開設されているので、弁部材４５が弁座３４ａを閉鎖し
ている場合でも、流入ポート３２からの圧力流体は、そ
の少量が可動鉄心４３の外周壁に沿って流れて間隙２５
から流出ポート３３に流出している。そして、噴出孔４
７からの圧力流体の噴出により、可動鉄心４３の両端に
作用する空気圧による作用力が、略バランス状態にある
ため、電磁弁の姿勢等を考慮すれば、復帰ばね２８を省
略しても弁部材４５が弁座３４ａを開放することはない
。

一方、可動鉄心４３は、上述の間隙２５を流れている圧
力流体によってその外周壁を支持されているので、案内
管１８に接触することなく、これと略同心状態に位置し
ている。この場合に、何らかの力によって可動鉄心４３
が偏心すると、第１実施例で説明したように、偏心側の
間隙２５ａの流体圧ＰＬとこれと反対側の間隙２５ｂの
流体圧Ｐ２との差による作用力によって、可動鉄心４３
が同心方向に復帰し、チューブ１８に接触することが防
出される（第５図参照）。

上述の状態で励磁コイル１１を励磁すると、固定鉄心４
２の吸引力が固定鉄心４２と可動鉄心４３との間隙の流
体圧に抗して可動鉄心４３を吸引し、弁部材４５が弁座
３４ａを開放するので、流入ポート３２からの圧力流体
は、流出ポート３３に流出する。この可動鉄心４３の摺
動時に、可動鉄心４３がその半径方向の力を受けて偏心
しようとしても、これを同心方向に復帰させる作用力が
働いて、可動鉄心４３がチューブ１日に接触することが
防止されることは、第１実施例と同じである。

なお、第５図に図示するように、可動鉄心４３に開設し
た複数列の流出孔４３ａ、・・の各列の中間位置に、そ
の軸線方向に溝４８を開設しでおくと、第１実施例と同
様に、上述の同心復帰作用がより確実となる。

また、可動鉄心４３の摺動は、噴出孔４７から噴出する
圧力波体が固定鉄心４２に衝突するときの反力によって
減速され、さらに可動鉄心４３と固定鉄心４２との間隙
が狭くなると、狭くなった間隙中の圧力流体が可動鉄心
４３の摺動の抵抗となるので、可動鉄心４３の摺動速度
はさらに減速されて、固定鉄心４２への衝突による衝撃
が緩和される。この場合に、図示を省略しているが、可
動鉄心４３の噴出孔４７の周囲に凸部を形成し、固定鉄
心４２にこの凸部が緩挿される凹部を形成すると、可動
鉄心４３の凸部が固定鉄心４２の凹部内に嵌入されたと
きに、噴出孔４７からの圧力流体の排出通路が急激に縮
少して、可動鉄心４３がさらに減速されるので、上記衝
撃の緩和を一層大にすることができる。

第７図ないし第８図は本発明の第３実施例を示し、この
実施例では弁本体５１が案内管１８内に取付けられてお
り、かつ流入ポート５２のみが穿設されていて、流出ポ
ート５３は固定鉄心６１に穿設されている。Ｅ記流入ポ
ート５２は、弁本体５１に設けられた通路５５によって
、また流出ポート５３は固定鉄心６１に設けられた通路
５６によって、弁本体５１及び固定鉄心６１で区画され
た案内管１８内の空間に連通されており、この空間を弁
室５４とすると共に、通路５６の弁室５４への開口端を
弁座５４ａとしている。

Ｈ記弁室５４には、上述の案内管１８と間隙２５を存し
て、一端に上記弁座５４ａを閉鎖する弁部材６２を設け
た可動鉄心６３が挿入されている。この可動鉄心６３は
、通路５５側に開口している圧力流体導入孔６４が開設
されると共に、上記圧力流体導入孔６４から放射方向に
開口する流出孔６３ａ、・φを適数個軸・線方向に連設
した流出孔列が１等間隔で複数列配列されており、上記
流出孔列の中間位置には、軸線方向に溝６５．・・が形
成されている（第８図参照）。

また、１記可動鉄心６３における固定鉄心Ｂ１との対向
面には四部６Ｂが設けられており、該凹部６６内に挿入
された復帰ばね２８によって、可動鉄心６３は常時弁本
体５１に圧接され、弁部材８２は弁座５４ａを開放して
いる。

′１　　一方、弁本体５１の上記可動鉄心８３の端面が
当接する箇所には、その軸線方向に噴出孔５８が開設さ
れると共に、通路５５には上述の圧力流体導入孔６４内
に突出する案内筒５９が形成されている。

上記第３実施例では、励磁コイルＩＩが励磁されていな
いときには、復帰ばね２８によって可動鉄心６３の弁部
材６２が弁座５４ａを開放しているので、流入ポート５
２からの圧力流体は、通路５５．圧力流体導入孔８４、
流出孔８３ａ、・・、及び間隙２５等を通って流出ポー
ト５３から流出している。従って、可動鉄心６３は、そ
の外周壁の間隙２５を流れている圧力流体によって支持
されて、案内管１８に接触することなく、これと略同心
状態に位置している。

上記状態で励磁コイル１１が励磁されると、固定鉄心８
１が可動鉄心６３を吸引して弁部材６２が弁座５４ａを
閉鎖し、圧力流体の流れは停止する。可動鉄心８３の摺
動時に、可動鉄心６３が案内管１８に接触することが防
止されるのは、第２実施例と同様である。

上記弁部材６２による閉弁時に、可動鉄心６３が摺動を
始めると、可動鉄心８３の端面と弁本体５１との間から
も圧力流体が流出するが、案内筒５９によって流体導入
孔６４からその間へ向う流路が狭められているので、こ
の狭い流路を流れる圧力流体が制限され、上述の同心復
帰作用が妨げられることはない。

励磁コイル１１の励磁を断つと可動鉄心８３は復帰ばね
２８によって弁座５４ａを開放するが、復帰ばね２８に
よる可動鉄心６３の摺動速度は、弁本体５１に設けられ
た噴出孔５８からの圧力流体によって、第１実施例と同
様の作用で減速されるので、可動鉄心６３と弁本体５１
の衝突による衝撃は緩和される。

［発明の効果］ 本発明は、弁座を開閉作動する可動鉄心の外周壁とこれ
を取巻く固定部との間隙に、電磁弁を流れる圧力流体を
流出させる流出孔を開設し、該流出孔から間隙に流入し
た圧力流体による空気ベアリング効果によって可動鉄心
が支持され、その外周固定部分に接触することが防止さ
れるので、可動鉄心の摩耗が殆どなくて、超高頻度での
使用が可能になり、また電磁弁の寿命を飛躍的に増大さ
せる効果を奏する。

さらに、可動鉄心の外周壁に沿って流れて可動鉄心を支
持する圧力流体は、電磁弁を流れる圧力流体を利用して
他に圧力源や配管を心安としないので、その構造も簡単
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断正面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図はその作用を説明す
る要部の断面図、第４図は本発明の第２実施例を示す縦
断正面図、第５図はその作用を説明する要部の断面図、
第６図は第５図の可動鉄心のＢ−Ｂ線断面図、第７図は
本発明の第３実施例を示す縦断正面図、第８図はｒｆＳ
７図の可動鉄心の平面図である。 ’２，３２，５２　・・流入ポート、 ３．３３．５３　・８流出ポート、 筑　８　図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧力流体の流入ポートと流出ポート、両ポートを連
   通させる通路、該通路中に形成した弁座及び該弁座を開
   閉作動する電磁操作部とより成る電磁弁において、上記
   電磁部における可動鉄心の外周壁とこれを取巻く外周固
   定部との間隙に電磁弁を流れる圧力流体を流出させる複
   数列の流出孔を開設し、該流出孔から流出する圧力流体
   により、可動鉄心の外周壁をそれを取巻く外周固定部と
   非接触状態に保持可能としたことを特徴とする電磁弁。