JPS61112875A - 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、電磁気力により流量または圧力を制御する電
磁弁に関する。

〔発明の背景〕

本発明者は、先に、第１６図に示されるような電磁弁１
を提案した（特願昭５８−９６９２６号）次に、これを
説明すると、ケース材２ａおよび２ｂを組み合わせてな
るケース２には、入口部材３が取り付けられており、こ
の入口部材３には、入口通路４が軸方向に貫通されてい
る。前記入口部材３の一端部はケース２外に突出し、他
端部はケース２内に侵入している。そして、前記入口通
路４のケース２外側の端部は、ケース２の外部に開口す
る弁入口５とされている。また、前記入口通路４のケー
ス２内側の端部は、テーパ孔状の弁座６とされている。

前記ケース２内には、磁性体からなる大略二ｍ円筒状の
ステータ・コア７が、入口部材３を取り囲むようにして
取り付けられており、ステータ・コア７の内筒部７ａと
入口部材３の外周部との間には、空気通路８が形成され
ている。そして、前記ステータ・コア７の内筒部７ａと
外筒部７ｂとの間には、コイル９が収容されている。

前記ケース２には、磁性体からなる円板状のアーマチュ
ア１０が、弁座６およびステータ・コア７との間におい
てＭ訳されており、さらにこのアーマチュア１０と弁座
６との間には、硬質材料からなる球状の弁体１１が挿入
されている。なお、前記弁体１１はアーマチュア１０か
ら分離されている（アーマチュア１０に結合されていな
い）。

前記ケース２の側壁には、弁出口１２が設けられている
。

この電磁弁においては、コイル９に電流を流すと、Ｍ磁
気力によりステータ・コア７にアーマチュア１０が吸引
され、該アーマチュア１０が弁体１１を弁座６に向って
押し、弁座６を閉じようとする。他方、コイル９に電流
を流さなければ、前記電磁引力は生じないので、弁座６
は開かれる。

そして、このような電磁弁１を２つ用意し、第１７図の
ように、その一方の電磁弁１ａの弁出口１２と他方の電
磁弁１ｂの弁入口５とを共通の出力圧口１３に接続する
ことにより、圧力制御弁を構成できる。

すなわち、電磁弁１ａの弁入口５に供給される入力空気
圧をＰｃ　　（一定）、出力圧口１３に１ｑられる出力
空気圧をＰｏ、電磁弁１ａの弁座６の有効断面積を△、
電磁弁１ａのステータ・コア７とアーマチュア１０との
間に作用する電磁引力をｆｌとすると、電磁弁１ａの弁
体１１に作用する力のバランスにより、次式が成立する
。

ＰｃＡ≦ｆｌ＋ＰｏＡ　　　　　　　・・・（１）ただ
しＰｃ≧ＰＯ≧０である。

ここで注意すべきは、（１）式が必ず成立するのは、出
力圧ｐｏを上昇させる過程においてのみであることであ
る。これは、電磁弁１ａのみでは、空気を抜くことがで
きないので、出力圧Ｐｏを下げることができないからで
ある。

他方、電磁弁１ｂのステータ・コア７とアーマチュア１
０との間に作用する電磁引力をｆ２、？ｌｉ磁電磁ｂの
弁座６の有効断面積をＡ（電磁弁１ａの場合と同一）と
すると、電磁弁１ｂの弁体１１に作用する力のバランス
により、次式が成立する。

ＰｏＡ≦ｆ２　　　　　　　　　　・・・（２）ここで
、注意すべきは、（２）式が必ず成立するのは、出力圧
ＰＯを下降させる過程においてのみであることである。

これは、電磁弁１ｂは空気を放出するのみで、出力圧Ｐ
Ｏを上昇させることができないからである。

いま、電磁弁１ａのコイル９に流す電流（以下、単にコ
イル電流という）を減少する一方、電磁弁１ｂのコイル
電流を増大すれば、電磁引力ｆ１は減少する一方、電磁
引力で２は増大する。したがって、出力圧ｐｏは、（１
）式によって定まるある値にまで上昇する。

逆に、電磁弁１ａのコイル電流を増大させる一方、電磁
弁１ｂのコイル電流を減少すると、電磁引力ｆ１は増大
する一方、電磁引力ｆ２が減少する。したがって、出力
圧ＰＯは、（２〉式によって定まるある値にまで下降す
る。

このため、各電磁弁１ａ、’ｉｂのコイル電流を適当に
制御することにより、出力圧ＰＯを制御することができ
る。そして、この圧力の制御は、自動制御系を構成すれ
ば、極めて高精度に行うことができ、０．０１％以下の
誤差で圧力を制御できることが確認されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記電磁弁１においては、流量の制御範
囲が非常に狭く、流量の制御が非常に困難であるという
問題点があった。

すなわち、前記電磁弁１において、入力空気圧Ｐｃを確
実にホールドするだけの電流をコイル９に流した場合、
理想的には、第２０図のようにアーマチュア１０がステ
ータ・コア７に接触しない状態で弁体１１を弁座６に押
圧して、弁体１１に弁座６を閉じさせ、入力空気圧ｐｃ
が弁出口１２側に漏れないようにさせることが望ましい
。

しかし、実際には、第１８図のようにアーマチュア１０
の一部がステータ・コア７に接触してしまう。そして、
このようにアーマチュア１０の一部がステータ・コア７
に接触された状態となると、アーマチュア１０とステー
タ・コア７との間に作用する電磁引力ｆは非常に大きく
なってしまう。

この結果１次に説明するように、コイル電流と電・磁弁
１を通過する流量（以下、単に流量という）との関係は
第２１図のようになってしまう。

すなわち、第１８図のようにアーマチュア１０の一部が
ステータ・コア７に接触した状態からコイル電流を減少
させて行くと、最初はアーマチュア１０の一部がステー
タ・コア７に接触したまま、弁座６と弁体１１との間に
若干隙間ができ、空気が漏れ出す（第２１図のＡ点）。

そして、コイル電流がある限界（第２１図の８点に対応
する値）より小さくなると、アーマチュア１０がステー
タ・コア７から離れる。すると、電磁引力ｆは急激に減
少するので、アーマチュア１０は空気圧により急激にス
テータ・コア７から遠ざけられ、電磁弁１は第１９図の
ような状態となり、弁座６は最大限に開放される。した
がって、流量は直ちに第２１図の点Ｃで示されるように
最大となってしまう。

また、点Ｃからコイル電流を再び増加して行くと、第１
９図の点りにおいて電磁弁１は、前記場合とは逆に第１
９図の状態から第２０図の状態に急激に復帰するため、
流量は点Ｅへ急激に減少する。

そして、さらにコイル電流を増大して行くと。

点Ｅから徐々に流量が減少する。

以上述べたことから明らかなように前記電磁弁１では、
第２１図の点Ａと点Ｂとの間の非常に狭い範囲内におい
てのみアナログ的に動作し、その範囲を超えると、弁体
１１が第１８図の状態と第１９図の状態との間をバタバ
タと動いてオン・オフ的に動作するようになるので、点
Ａと点Ｂとの間の非常に狭い範囲内においてしか流量を
制御できず、実質的に流量の制御が非常に困難であった
。

また、前記ｌ！電磁弁においては、フェイルセイフでな
いという欠点もあった。すなわち、フェイルセイフであ
るためには、停電やコイル９の断線があったとき、電磁
弁１は自動的に閉じた状態とならなければならない。し
かるに、前記電磁弁１においては、停電やコイル９の断
線があり、ステータ・コア７とアーマチュア１０との間
の電磁引力でかなくなったとき、弁座６が開かれるので
、空気は最大流量で流れ出してしまう。このため、前記
電磁弁１においては、ノルマルクローズのシャット弁を
併用する必要があった。

さらに、前記電磁弁１においては、圧力制御を行う場合
において、前記第１７図の系のように、必ず２個の電磁
弁１を要し、１個の電磁弁１のみでは圧力制御を行うこ
とができないという欠点もあった。

（発明の目的） 本発明は、前記従来の問題点を解決するため、になされ
たもので、流量を広い範囲において、容易に、極めて高
精度にむ制御することができ、かつフェイルセイフであ
って、しかも１個のみで圧力制御を行うこともできる電
磁弁を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明による電磁弁は、ケースと、このケースの外部に
連通される弁入口と、この弁入口に連通されるとともに
、前記ケースの内部に臨まされた弁座と、前記ケースに
、前記弁座と前記電磁石との間において移動可能に遊嵌
された板状のアーマチュアと、このアーマチュアと前記
弁座との間に挿入された、前記アーマチュアから分離さ
れている球状の弁体と、前記アーマチュアに対向された
ステータ・コアと、このステータ・コアに巻回されたコ
イルと、前記アーマチュアが前記ステータ・コア側に移
動すると、該アーマチュアに押されて圧縮されるエラス
トマーと、前記ケースの内外を連通ずる弁出口とを有し
てなるものである。

〔作用〕

本発明においては、入力空気圧は弁体を介してアーマチ
ュアをステータ・コアに向かって押す。

また、ステータ・コアとアーマチュアとの間に作用する
電磁引力も、アーマチュアにステータ・コアに向かう方
向の力を作用する。他方、アーマチュアがステータ・コ
ア側に移動されると、エラストマーが圧縮され、該エラ
ストマーの圧縮応力はアーマチュアを弁座側に押し戻そ
うとする。

したがって、コイルに電流を流すと、アーマチュアをス
テータ・コア側に移動させようとする空気圧および前記
電磁引力と、これらと逆方向に作用するエラストマーの
圧縮応力とが釣り合うまで、アーマチュアおよび弁体が
ステータ・コア側に移動し、弁座と弁体との間に、前記
電磁引力ひいてはコイル電流の大きざに対応する大きさ
の隙間が生じ、前記電磁引力ひいてはコイル電流の大き
さに対応する流■が電磁弁を通過するようになる。

また、ステータ・コアとアーマチュアとの距離が近付く
ほど急激に大きくなって行く電磁引力の特性が、圧縮変
位が大きくなる程急激に圧縮応力が大きくなるエラスト
マーの応力−変位特性で相殺されるので、コイル電流と
アーマチュアの変位、ひいてはコイル電流と流量との関
係をほぼ比例関係とすることができ、これにより、流量
の制ｍ！！囲を非常に広くすることができる。

ざらに、停電やコイルの断線等があって、ステータ・コ
アとアーマチュアとの間に作用する電磁力が失われれば
、エラストマーの復元力によりアーマチュアが弁座側に
押し戻されて、弁体が弁座を自動的に閉じるので、フェ
イルセイフである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明Ｔる。第１
図から３図までは、本発明の一実施例の電磁弁２１を示
す。この実施例において、ケース材２２ａ、２２ｂはそ
れぞれ大略円筒状をなしており、かつ一端側の開口部に
それぞれフランジ部２３．２４を一体的に設けられてい
る。そして、これらのケース材２２ａ、２２ｂのフラン
ジ部２３．２４が互いにネジ２５で結合されることによ
り、ケース２２が構成されている。なお、前記フランジ
部２３．２４間には、０リング２６が介装されて、両者
間をシールしている。

前記ケース材２２ａのフランジ部２３と反対側の端部に
は、ネジ孔２７が設けられており、このネジ孔２７には
、管状の入口部材２８の外周部に設けられた雄ネジ部２
８ａが螺合されている。これにより、入口部材２８は、
回転されると、ケース２２に対し軸方向に移動する。

前記入口部材２８の一端部はケース２２外に突出し、他
端部はケース２２内に侵入している。そして、前記入口
部材２８には、入口通路２９が軸方向に構過されており
、この入口通路２９のケース２２外側の端部は、ケース
２２の外部に開口する弁入口３０とされる一方、該入口
通路２９のケース２２内側の端部は、テーバ礼状の弁座
３１とされている。ここで、前記弁座３１のテーパー角
度θ（第３図（ａ）参照）は約９０度とされている。

前記ケース材２２ｂのフランジ部２４と反対側の端部に
は、弁出口３２が設けられている。また、前記ケース材
２２ｂ内には、磁性体からなる二重円筒状のステータ・
コア３３が取り付けられており、このステータ・コア３
３の内筒部３３ａと外筒部３３ｂとの間には、コイル３
４が収容されている。前記ステータ・コア３３の内筒部
３３ａと、外筒部３３ｂと、コイル３４の弁座３１側の
端部との間には、凹部３５が形成されており、この凹部
３５には、ゴムリング３６が取り付けられている。そし
て、このゴムリング３６の一部は、その横断面において
、凹部３５から突出している。

前記ケース材２２ａおよび２２ｂからなるケース２２に
は、磁性体からなる円板状のアーマチュア３７が、弁座
３１とゴムリング３６との間において遊嵌されており、
ざらにこのアーマチュア３７と弁座３１との間には、硬
質材料からなる球状の弁体３８が挿入されている。ここ
で、前記弁体３８はアーマチュア３７から分離されてい
る（アーマチュア３７に結合されていない）。また、前
記アーマチュア３７には、通気孔３９が設けられており
、これらの通気孔３９は、ステータ・コア３３の中心部
を介して弁出口３２に連通されている。

次に、本実施例の作動を説明する。

まず、この電磁弁２１の初期調整について説明すると、
最初に、コイル３４に通電することなく、入口部材２８
を緩み方向に回転して、該入口部材２８をステータ・コ
ア３３と反対側（第１図において左方）に移動してあく
。この状態において、弁入口３０に入力空気圧Ｐｉが供
給されているとすると、空気が弁入口３０、弁座３１と
弁体３８との間、および通気孔３９を経て弁出口３２か
ら大気に漏れる。

次に、入口部材２８を締付方向に回転して、弁座Ｓ１を
ステータ・コア３３（第１図において右方に）移動させ
ると、弁座３１と弁体３８との隙間が小さくなって行き
、空気漏れ量が減少して行き、やがて空気漏れがなくな
る（空気の流量がＯになる）。

この状態は、空気圧が弁体３８を押す力ＰｉＡ（たたし
、弁座の有効断面積をＡとする）とゴムリング３６の圧
縮応力とが丁度釣り合った状態であり、これにより、電
磁弁２１の初期調整が完了する。第３図（ａ）はこのよ
うな初期調整終了時の電磁弁２１の状態を示す。

次に、このような初期調整終了後、コイル３４に電流を
流すと、ステータ・コア３４とアーマチュア３７との門
に電磁引力ｆ３が生じるため、空気圧が弁体３８を介し
てアーマチュア３７をステータ・コア３３側（図上右方
）に押す力およびやはりアーマチュア３７をステータ・
コア３３側に移動させようとする電磁引力ｆ３と、これ
らの力と反対方向に作用するゴムリング３６の圧縮応力
とが釣り合うまで、アーマチュア３７および弁体３８は
第３図（ｂ）のようにステータ・コア３３側に移動し、
弁座３１と弁体３８との間に、電磁引力ｆ３ひいてはコ
イル電流の大きさに対応する大きざの隙間が生じる。し
たがって、電磁引力ｆ３ひいてはコイル電流の大きさに
対応する流量が電磁弁２１を通過するようになる。

そして、コイル電流をさらに増大すると、第３図（Ｃ）
のように弁座３１と弁体３８との隙間はさらに大きくな
り、流量が増加する。また、コイル電流を減少すれば、
前記Ｎ磁引力ｆ３は小さくなるので、アーマチュア３７
および弁体３８は弁座３１側（図上左方）に移動し、弁
座３１と弁体３８との間の隙間は狭まるので、流量は小
さくなる。

以上の結果、コイル電流の値により、流量を制御できる
。そして、この電磁弁２１は、可動部（アーマチュア３
７および弁体３８）の質量を小さくできるので、応答性
を極めて速くすることができる。

また、本電磁弁２１では、次に説明するように、前記第
１６図の電磁弁１の場合と異なり、流量の制御範囲が広
く、かつフェイルセーフである。

本電磁弁２１においても、前記第１６図の電磁弁１の場
合と同様に、ステータ・コア３３とアーマチュア３７と
の間に働く電磁引力ｆ３は、ステータ・コア３３とアー
マチュア３７との距離が近付くほど急激に大きくなって
行く。第４図の曲線Ｇ１　、Ｇ２　、Ｇ３　、Ｇ４はこ
のような関係を示したものであり、それぞれコイル３４
に印加する電圧（コイル電流に比例する）を２０Ｖ、１
５Ｖ。

１０Ｖ、５Ｖとした場合のアーマチュア３７の変位（ス
テータ・コア３３とアーマチュア３７との距離に対応す
る）と電磁引力ｆ３との関係を示す。

一方、ゴムリング３６に引張および圧縮を作用させた場
合のゴムリング３６の応力と変位との関係は第４図の曲
線Ｈのようになる。すなわち、ゴムリング３６を引っ張
った場合には、そのとき発生する引張応力と引張変位と
はほぼ比例関係になるが、ゴムリング３６を圧縮した場
合には、そのとき発生する圧縮応力は、圧縮変位が大き
くなる程急激に大きくなる。

したがって、本電磁弁２１では、ゴムリング３６の材質
、太さ、径等を適当に選択することにより、アーマチュ
ア３７がステータ・コア３３に近付き、電磁引力Ｆ３急
徴に大きくなっても、これに対応する大きさだけゴムリ
ング３６の圧縮応力も急激に大きくなり、アーマチュア
３７がステータ・コア３３に接触することがないように
することができる。

そして、このようにステータ・コア３３とアーマチュア
３７との距離が近付くほど急激に大きくなって行く電磁
引力ｆ３の特性を、圧縮変位が大きくなる程急激に圧縮
応力が大きくなるゴムリングの応力−変位特性で相殺す
ることにより、コイル電流とゴムリング３６の変位（す
なわち、アーマチュア３７の変位）との関係を、第５図
に示されるようにほぼ比例関係とすることができる。

これにより、本ｍｌ弁１では、アーマチュア３７および
弁体３８が前記第１図の電磁弁１の場合のようにオン・
オフ的にバタバタと動くことがなく、流量の制御範囲を
広範囲とすることができる（なお、電磁弁２１の弁入口
３ｏに供給される入力空気圧Ｐｉが一定なとき、流量は
弁座３１と弁体３８との間の隙間の断面積に比例するか
ら、前記のように電流とアーマチュア３７の変位とがほ
ぼ比例関係となった場合、コイル電流にほぼ比例した安
定した流量が得られる）。

また９本電磁弁２１では、停電やコイル９の断線等があ
って、ステータ・コア７とアーマチュア１０との間に作
用する１ｆｆｉｉ力ｆ３が失われれば、ゴムリング３６
の復元力によりアーマチュア３７が弁座３１側に押され
て弁体３８が弁座３１を自動的に閉じるので、フェイル
セイフである。

なお、本電磁弁２１において、第６図および７図に示さ
れるように、ゴムリング３６の代りに、アーマチュア３
７とコイル３４またはステータ・コア３３との間に圧縮
コイルバネ３９を介装したとすると、バネ３９は圧縮側
においても変位と応力とが比例関係となってしまうため
、ステータ・コア３３とアーマチュア３７との距離が近
付くにつれ急激に大きくなる電磁引力で３の特性を相殺
することができない上、バネ３９はその先端部における
モーメントに対して抵抗力が小さいので、第７図のよう
にアーマチュア３７にモーメントが作用すると、簡単に
アーマチュア３７の一部がコイル３４に接触し、流量を
制御できなくなってしまう虞があり、本電磁弁１のよう
な優れた効果を得ることができない。

さて、ステータ・コア３３およびアーマチュア３７の磁
化曲線のヒステリシス特性のため、本電磁弁２１の電流
−流量特性も、裸特性では、第８図のようにヒステリシ
ス特性がある。したがって、高精度の制御を行うには、
自動制御系を構成する必要がある。第９図はこのような
自動制御系の一例のシステム図、第１０図は該自動制御
系のブロック線図を示す。

第９図において、電磁弁２１の弁出口３２は、絞り４０
を介して負荷４１に接続されている。４２は絞り４０の
前後の差圧（この差圧は流量に対。

応する）をフィードバック信号Ｊに変換する差圧変換器
（流量計）である。４３は比較器であり、流量の目標値
を示す入力信号×とフィードバック信号Ｊとを比較して
、その制御偏差信号りを出力する。４４は増幅器であり
、制御偏差信号しに対応する電圧をｆｆ１ｌｕ弁２１の
コイル３４に印加する。

このような自動制御系を構成することにより、第１１図
に示されるように、電磁弁２１の電圧（電流）−流量特
性からヒステリシス特性を除去することができる。

ここで、電磁弁２１は一次収れ系に近似できるので、第
１０図のようにその伝達関数はに／（１＋Ｔｓ）と表す
ことができる。そして、本電磁弁２１は前記のように非
常に応答性が良いので、補償要素Ｇ（増幅器４４）に１
５００倍という大きなゲインを与えても、安定して制御
でき、このような自動制御系により、制御誤差を０．０
１％以下　　　　″とすることができることが確認され
ている。応答性は負荷に依存するが、１０Ｈ２以上とす
ることができる。

本ｔｍ弁２１は、圧力制御弁として用いることもてきる
。第１２図は本電磁弁２１を圧力制御弁として用いる場
合の自動制御系を示すシステム図である。この場合、電
磁弁２１の弁入口３０は可変絞り４５およびフィルタ４
６を介して空気圧源４７に接続されている。また、電磁
弁２１の弁出口３２は固定絞り４９を介して大気に開放
されている。５０は弁出口３２と固定絞り４つとの間の
圧力ＰＯを検出してフィードバック信号Ｍに変換する圧
力検出器である。５１は比較器であり、圧力ＰＯの目標
値を示す入力信号Ｏとフィードバック信号Ｍとを比較し
て、その制御２Ｔ！偏差信号Ｑを出力する。５２は増幅
器であり、制御ｉ１１＠差信号Ｑに対応する電圧を電磁
弁２１のコイル３４に印加する。６０は可変絞り４５の
前の圧力を指示する圧力計である。

この自動制御系においては、弁出口３２と固定絞り４９
との間の圧力ｐｏが目標値より低いときは、コイル電流
を増大させて流量を増加することにより、前記圧力ＰＯ
を上昇させる一方、前記圧力ＰＯが目標値より高いとき
は、コイル電流を減少させて流量を低下させることによ
り、前記圧力ＰＯを低下させる。この自動制御系では、
以上のようにして流量を通じて圧力を高精度に制御でき
（このことは、空気を流したまま圧力制御を行うことが
できることを意味する）、かつこれに伴い１個の電磁弁
２１のみで圧力制御を行うことができる。第１３図はこ
の自動制御系による圧力制御特性を示す。

いま説明した第１３図の制御系は、流量を通じて圧力を
制御する系であったが、第１４図のようにｆｆ磁弁２１
を２つ用意し、その一方の電磁弁２１ａの弁出口３２と
他方の電磁弁２１ｂの弁入口３０とを共通の出力圧口５
３に接続すれば、本電磁弁２１によっても、前記第１７
図のシステムと同様にして、流量を通じずに圧力を制御
することもできる。

なお、前記実施例では、電磁引力に対抗する圧縮応力を
発生するエラストマーとして、ゴム（ゴムリング）を用
いているが、本発明においては、ゴムの代りに、同様の
機能を果す合成樹脂等の他の種のエラストマーを用いて
もよい。また、本発明におけるエラストマーの形状は、
必ずしもリング状でなくてもよい。

また、前記実施例では、アーマチュア３７に通気孔３９
を設けているが、アーマチュア３７に通気孔３９を設け
る代りに、第１５図のようにケース２のうちの、アーマ
チュア３７より弁座３１側の部分に弁出口３２を設け、
空気がアーマチュア３７を経ることなく、弁出口３２に
向かうよにしてもよい。

ざらに、これまで、本発明を、気体の流量または圧力を
制御する弁に適用した場合について説明してきたが、本
発明は流体の流量または圧力を制御する弁にも適用でき
るものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による電磁弁は、流量を広い範囲に
おいて、容易に、極めて高精度に制御することができ、
かつフェイルセイフであって、しかも１個のみで圧力制
御を行うこともできるという優れた効果を得られるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁弁の一実施例を示す断面図、
第２図は同実施例におけるアーマチュアを示す正面図、
第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ前記実施例の
動作状態を示す断面図、第４図は前記実施例におけるア
ーマチュアの変位（ステータ・コアとアーマチュア７と
の間の距離）と電磁引力との関係、およびゴムリングを
変位させた場合のその変位の大きさと応力との関係を示
す特性図、第５図は前記実施例におけるコイル電流とア
ーマチュアの変位（ゴムリングの変位）との関係を示ず
特性図、第６図および７図は前記実施例におけるゴムリ
ングの代りに圧縮コイルばねをステータ・コアとアーマ
チュアとの間に介装した状態を示す断面図、第８図は前
記実施例の電流−流量特性の裸特性図、第９図は前記実
施例を用いて構成した、流量制御を行う自動制御系の一
例を示すシステム図、第１０図は該自動制御系を示すブ
ロック線図、第１１図は該自動制御系の制御特性図、第
１２図は前記実施例を用いて構成した、圧力制御を行う
自動制御系の一例を示すシステム図、第１３図は該自動
制御系の制御特性図、第１４図は前記実施例を用いて構
成した、他の圧力制御系を示すシステム図、第１５図は
本発明による電磁弁の他の実施例を示す断面図、第１６
図は本発明者が先に提案した電磁弁を示す断面図、第１
７図は該電磁弁を用いて構成した圧力制御系を示すシス
テム図、第１８図および第１９図は該電磁弁の実際の作
動状態を示す断面図、第２０図は該電磁弁の理想的な閉
状態を示す断面図、第２１図は該電磁弁の電流−流量特
性図である。 ２１・・・電磁弁、２２・・・ケース、３０・・・弁入
口、３１・・・弁座、３２・・・弁出口、３３・・・ス
テータ・コア、３４・・・コイル、３６・・・ゴムリン
グ、３７・・・アーマチュア、３８・・・弁体。 第１図 第２図 第３図 第５図 電　　流（Ａ） 第６図 第７図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図 第２１図 手続補正型 昭和６０年／ρ月／日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第２３４１００号２、発明の名称 電磁弁 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ５、補正命令の日付　　　自発 ６、補正により増加する発明の数　　Ｏ８、補正の内容 １）明細ｍを別紙の通り補正する（補正の対象の欄に記
載した事項以外は内容に変更なし）。 ２）第１９図および第２０図を別紙の通り補正する。 明細書 １、発明の名称 電磁弁 ２、特許請求の範囲 ケースと、このケースの外部に連通される弁入口と、こ
の弁入口に連通されるとともに、前記ケ弾発力を発生す
る弾発体と、前記ケースの内外を連通する弁出口とを有
してなり、前記弾発体は、することを特徴とする電磁弁
。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁気力により流量または圧力を制御する電
磁弁に関する。− （発明の背景） 本発明者は、先に、第１６図に示されるような電磁弁１
を提案した（特願昭５８　９６９２６＠）次に、これを
説明すると、ケース材２ａおよび２ｂを組み合わせてな
るケース２には、入口部材３が取り付けられており、こ
の入口部材３には、入口通路４が軸方向に貫通されてい
る。前記入口部材３の一端部はケース２外に突出し、他
端部はケース２内に侵入している。そして、前記入口通
路４のケース２外側の端部は、ケース２の外部に開口す
る弁入口５とされている。また、前記入口通路４のケー
ス２内側の端部は、テーパ孔状の弁座６とされている。 前記ケース２内には、磁性体からなる大略二重円筒状の
ステータ・コア７が、入口部材３を取り囲むようにして
取り付けられており、ステータ・コア７の内筒部７ａと
入口部材３の外周部との間には、空気通路８が形成され
ている。そして、前記ステータ・コア７の内筒部７ａと
外筒部７ｂとの間には、コイル９か収容されている。 前記ケース２には、磁性体からなる円板状のアーマチュ
ア１０が、弁座６およびステータ・コア７との間におい
て遊嵌されており、ざらにこのアーマチュア１０と弁座
６との間には、硬質材料からなる球状の弁体１１が遊挿
されている。なお、前記弁体１１はアーマチュア１０か
ら分離されている（アーマチュア１０に結合されていな
い）。 前記ケース２の側壁には、弁出口１２が設けられている
。 この電磁弁においては、コイル９に電流を流すと、電磁
気力によりステータ・コア７にアーマチュア１０が吸引
され、該アーマチュア１０が弁体１１を弁座６に向って
押し、弁座６を閉じようとする。他方、コイル９に電流
を流さなければ、前記電磁引力は生じないので、弁座６
は開かれる。 そして、このような電磁弁１を２つ用意し、第１７図の
ように、その一方の電磁弁１ａの弁出口１２と他方の電
磁弁１ｂの弁入口５とを共通の出力圧口１３に接続する
ことにより、圧力制御弁を構成できる。 すなわち、電磁弁１ａの弁入口５に供給される入力空気
圧をＰ。（一定）、出力圧口１３に得られる出力空気圧
をＰ。、電磁弁１ａの弁座６の有効開口断面積をＡ、電
磁弁１ａのステータ・コア７とアーマチュア１０との間
に作用するＮｆａ引力をｆｌとすると、電磁弁１ａの弁
体１１に作用する力のバランスにより、次式が成立する
。 ＰＡ≦ｆ１＋Ｐ。Ａ　　　　　　・・・（１）ただしＰ
。≧Ｐｏ≧Ｏで必る。 ここで注意すべきは、（１）式が必ず成立するのは、出
力圧Ｐ。を上昇させる過程においてのみでおることであ
る。これは、電磁弁１ａのみでは、空気を扱くことがで
きないので、出力圧Ｐ。を下げることかできないからで
ある。 他方、電磁弁１ｂのステータ・コア７とアーマチュア１
０との間に作用する電磁引力をｆ２、電磁弁１ｂの弁座
６の有効同口断面積をＡ（電磁弁１ａの場合と同一）と
すると、電磁弁１ｂの弁体１１に作用する力のバランス
により、次式が成立する。 ＰＡ≦ｆ２　　　　　　　　　　・・・（２）ここで、
注意すべきは、（２）式が必ず成立するのは、出力圧Ｐ
。を下降させる過程においてのみであることである。こ
れは、電磁弁１ｂは空気を放出するのみで、出力圧Ｐ。 を上昇させることかできないからでおる。 いま、電磁弁１ａのコイル９に流す電流（以下、単にコ
イル電流という）を減少する一方、電磁弁１ｂのコイル
電流を増大すれば、電磁引力ｆ１は減少する一方、−電
磁引力ｆ２は増大する。したがって、出力圧Ｐ。は、（
１）式によって定まるある値にまで上昇する。 逆に、電磁弁１ａのコイル電流を増大させる一方、電磁
弁１ｂのコイル電流を減少すると、電磁引力ｆ１は増大
する一方、電磁引力１゛２か減少する。したがって、出
力圧Ｐ。は、（２）式によって定まるめる値にまで下降
する。 このため、各電磁弁１ａ、１ｂのコイル電流を適当に制
御することにより、出力圧Ｐ。を制御することができる
。そして、この圧力の制御は、自動制御系を構成すれば
、極めて高精度に行うことができ、０．０１％以下の誤
差で圧力を制御できることが確認されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記電磁弁１においては、流量の制御範
囲が非常に狭く、流量の制御が非常に困難であるという
問題点があった。 すなわち、前記電磁弁１において、入力空気圧Ｐｏを確
実にホールドするだけの電流をコイル９に流した場合、
理想的には、第２０図のようにアーマチュア１０がステ
ータ・コア７に接触しない状態で弁体１１を弁座６に押
圧して、弁体１１に弁座６を閉じざぜ、入力空気圧Ｐ。 が弁出口１２側に漏れないようにさせることが望ましい
。 しかし、実際には、第１８図のようにアーマチュア１０
の一部がステータ・コア７に接触してしまう。そして、
このようにアーマチュア１０の一部がステータ・コア７
に接触された状態となると、アーマチュア１０とステー
タ・コア７との間に作用する電磁引力ｆは非常に大きく
なってしまう。 この結果、次に説明するように、コイル電流と電磁弁１
を通過する流量（以下、単に流量という〉との関係は第
２１図のようになってしまう。 すなわち、第１８図のようにアーマチュア１０の一部が
ステータ・コア７に接触した状態からコイル電流を減少
させて行くと、最初はアーマチュア１０の一部がステー
タ・コア７に接触したまま、弁座６と弁体１１との間に
若干隙間ができ、空気が漏れ出す（第２１図のＡ点）。 そして、コイル電流がある限界（第２１図の８点に対応
する値）より小さくなると、アーマチュア１０がステー
タ・コア７から離れる。すると、電磁引力ｆは急激に減
少するので、アーマチュア１Ｑは空気圧により急激にス
テータ・コア７から遠ざけられ、電磁弁１は第１９図の
ような状態となり、弁座６は最大限に開放される。した
がって、流量は直ちに第２１図の点Ｃで示されるように
最大となってしまう。 また、点Ｃからコイル電流を再び増加して行くと、第１
９図の点りにおいて電磁弁１は、前記場合とは逆に第１
９図の状態から第２０図の状態に急激に復帰するため、
流量は点Ｅへ急激に減少する。 そして、ざらにコイル電流を増大して行くと、点Ｅから
徐々に流量か減少する。 以上述べたことから明らかなように前記電磁弁１では、
第２１図の点Ａと点Ｂとの間の非常に狭い範囲内におい
てのみアナログ的に動作し、その範囲を超えると、弁体
１１が第１８図の状態と第１９図の状態との間をバタバ
タと動いてオン・オフ的に動作するようになるので、点
Ａと点Ｂとの間の非常に狭い範囲内においてしか流量を
制御できず、実質的に流量の制御が非常に困難であった
。 また、前記電磁弁１は、フェイルセイフでないという欠
点もあった。すなわち、フェイルセイフであるためには
、停電やコイル９の断線があったとき、電磁弁１は自動
的に閉じた状態とならなければならない。しかるに、前
記電磁弁１においては、停電やコイル９の断線があり、
ステータ・コア７とアーマチュア１０との間の電磁引力
ｆがなくなったとき、弁座６が開かれるので、空気は最
大流量で流れ出してしまう。このため、前記電磁弁１に
おいては、ノルマルクローズのシャット弁を併用する必
要があった。 ざらに、前記電磁弁１においては、圧力制御を行う場合
において、前記第１７図の系のように、必ず２個の電磁
弁１を要し、１個の電磁弁１のみでは圧力制御を行うこ
とかできないという欠点もあった。 〔発明の目的〕 本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされた
もので、流量を広い範囲において、容易に、極めて高精
度に制御することができ、かつフェイルセイフであって
、しか′も１個のみで圧力制御を行うこともできる電磁
弁を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明による電磁弁は、ケースと、このケースの外部に
連通される弁入口と、この弁入口に連通されるとともに
、前記ケースの内部に臨まされた弁座と、前記ケース内
において前記弁座に対向されたステータ・コアと、この
ステータ・コアに巻回されたコイルと、前記弁座と前記
ステータ・コアとの間に遊挿された板状のアーマチュア
と、このアーマチュアと前記弁座との間に遊挿された球
状の弁体と、前記アーマチュアが前記ステータ・コア側
に移動すると、該アーマチュアに押されて変形すること
により、前記アーマチュアを前記弁座側に押し戻そうと
する弾発力を発生する弾発体と、前記ケースの内外を連
通する弁出口とを有してなり、前記弾発体は、前記アー
マチュアの前記ステータ・コア側への変位が大きくなる
程、前記弾発力の増大率を大きくすることを特徴とする
ものである。 〔作用〕 本発明においては、入力空気圧は弁体を介してアーマチ
ュアをステータ・コアに向かって押す。 また、ステータ・コアとアーマチュアとの間に作用する
電磁引力も、アーマチュアにステータ・コアに向かう方
向の力を作用する。他方、アーマチュアがステータ・コ
ア側に移動されると、弾発体が変形され、該弾発体の弾
発力がアーマチュアを弁座側に押し戻そうとする。 したがって、コイルに電流を流すと、アーマチュアをス
テータ・コア側に移動させようとする空気圧および前記
電磁引力と、これらと逆方向に作用する弾発体の弾発力
とが釣り合うまで、アーマチュアおよび弁体がステータ
・コア側に移動し、弁座と弁体との間に、前記電磁引力
ひいてはコイル電流の大きざに対応する大きざの隙間が
生じ、前記電磁引力ひいてはコイル電流の大きざに対応
する流量が電磁弁を通過するようになる。 また、ステータ・コアとアーマチュアとの距離が近付く
程急激に大きくなって行く電磁引力の特性が、変形か大
きくなる程弾発力が急激に大きくなる（すなわち、アー
マチュアのステータ・コア側への変位が大きくなる程弾
発力の増大率が大きくなる）弾発体の弾発特性で相殺さ
れるので、コイル電流とアーマチュアの変位、ひいては
コイル電流と流量との関係をほぼ比例関係とすることが
でき、これにより、流量の制御範囲を非常に広くするこ
とができる。 ざらに、停電やコイルの断線等があって、ステータ・コ
アとアーマチュアとの間に作用する電磁力が失われれば
、弾発体の復元力によりアーマチュアが弁座側に押し戻
されて、弁体が弁座を自動的に閉じるので、フェイルセ
イフである。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図から３図までは、本発明の一実施例の電磁弁２１を示
す。この実施例において、ケース材２２ａ、２２ｂはそ
れぞれ大略円筒状をなしており、かつ一端側の開口部に
それぞれフランジ部２３．２４を一体的に設けられてい
る。そして、これらのケース材２２ａ、２２ｂのフラン
ジ部２３．２４が互いにネジ２５で結合されることによ
り、ケース２２が構成されている。なお、前記フランジ
部２３．２４間には、Ｏ’）　＞グ２６が介装されて一
両者間をシールしている。 前記ケース材２２ａのフランジ部２３と反対側の端部に
は、ネジ孔２７が設けられており、このネジ孔２７には
、管状の入口部材２８の外周部に設けられた雄ネジ部２
８ａが螺合されている。これにより、入口部材２８は、
回転されると、ケース２２に対し軸方向に移動する。 前記入口部材２８の一端部はケース２２外に突出し、他
端部はケース２２内に侵入している。そして、前記入口
部材２８には、入口通路２９が軸方向に貫通されており
、この入口通路２９のケース２２外側の端部は、ケース
２２の外部に開口する弁入口３０とされる一方、該入口
通路２９のケース２２内側の端部は、テーバ礼状の弁座
３１とされている。ここで、前記弁座３１のテーパー角
度θ（第３図（ａ＞参照）は約９０度とされている。 前記ケース材２２ｂのフランジ部２４と反対側の端部に
は、弁出口３２が設けられている。また、前記ケース材
２２ｂ内には、磁性体からなる二重円筒状のステータ・
コア３３が弁座３１に対向して取り付けられてあり、こ
のステータ・コア３３の内筒部３３ａと外筒部３３ｂと
の間には、コイル３４が収容されている。前記ステータ
・コア３３の内筒部３３ａと、外筒部３３ｂと、コイル
３４の弁座３］側の端部との間には、凹部３５が形成さ
れてあり、この凹部３５には、ゴムリング３６が取り付
けられている。そして、このゴムリング３６の一部は、
その横断面において、回加３５から突出している。 前記ケース材２２ａおよび２２ｂからなるケース２２に
は、磁性体からなる円板状のアーマチュア３７が、弁座
３１とゴムリング３６との間において遊嵌されてあり、
ざらにこのアーマチュア３７と弁座３１との間には、硬
質材料からなる球状の弁体３８が遊挿されている。ここ
で、前記弁体３８はアーマチュア３７から分離されてい
る（アーマチュア３７に結合されていない）ａまた、前
記アーマチュア３７には、通気孔３９が設けられており
、これらの通気孔３９は、ステータ・コア３３の中心部
を介して弁出口３２に連通されている。 次に、本実施例の作動を説明する。 まず、この電磁弁２１の初期調整について説明すると、
最初に、コイル３４に通電することなく、入口部材２８
を緩み方向に回転して、該入口部材２８をステータ・コ
ア３３と反対側（第１図において左方〉に移動しておく
。この状態において、弁入口３０に入力空気圧Ｐｉが供
給されているとすると、空気が弁入口３０、弁座３１と
弁体３８との間、および通気孔３９を経て弁出口３２か
ら大気に漏れる。 次に、人口部材２８を締付方向に回転して、弁座３１を
ステータ・コア３３側（第１図において　　　□右方に
）移動させると、弁座３１と弁体３８との隙間が小さく
なって行き、空気漏れ量が減少して行き、やがて空気漏
れがなくなる（空気の流量がＯになる）。 この状態は、空気圧が弁体３８を押ず力ＰｉＡ（ただし
、弁座の有効開口断面積をＡとする）とゴムリング３６
の圧縮応力とが丁度釣り合った状態であり、これにより
、ＮＦｊｌ弁２１の初期調整が完了する。第３図（ａ＞
はこのような初期調整終了時のｉ′ｆｉ１弁２１の状態
を示す。 次に、このような初期調整終了後、コイル３４に電流を
流すと、ステータ・コア３３とアーマチュア３７との間
に電磁引力ｆ３が生じるため、空気圧が弁体３Ｂを介し
てアーマチュア３７をステータ・コア３３側（図上右方
）に押す力およびやはりアーマチュア３７をステータ・
コア３３側に移動させようとする電磁引力ｆ３と、これ
らの力と反対方向に作用するゴムリング３６の圧縮応力
とが釣り合うまで、アーマチュア３７および弁体３８は
第３図（ｂ）のようにステータ・コア３３側に移動し、
弁座３１と弁体３８との間に、電磁引力ｆ３ひいてはコ
イル電流の大きさに対応する大きざの隙間が生じる。し
たがって、電磁引力ｆ３ひいてはコイル電流の大きざに
対応する流量が電磁弁２１を通過するようになる。 そして、コイル電流をざらに増大すると、第３図（Ｃ）
のように弁座３１と弁体３８との隙間はさらに大きくな
り、流量が増加する。また、コイル電流を減少すれば、
前記電磁引力ｆ、は小さくなるので、アーマチュア３７
および弁体３８は弁座３１側（図上左方〉に移動し、弁
座３１と弁体３８との間の隙間は狭まるので、流量は小
さくなる。 以上の結果、コイル電流の値により、流量を制御できる
。そして、この電磁弁２１は、可動部（アーマチュア３
７および弁体３８）の質量を小さくできるので、応答性
を極めて速くすることかできる。 また、本電磁弁２１では、次に説明するように、前記第
１６図の電磁弁１の場合と異なり、流量の制御範囲が広
く、かつフェイルセーフでおる。 本電磁弁２１においても、前記第１６図の電磁弁１の場
合と同様に、ステータ・コア３３とアーマチュア３７と
の間に働く電磁引力ｆ３は、ステータ・コア３３とアー
マチュア３７との距離か近付く程急激に大きくなって行
く。第４図の曲線Ｇ１　、Ｇ２　、Ｇ３　、Ｇ４はこの
ような関係を示したものでおり、それぞれコイル３４に
印加する電圧（コイル電流に比例する）を２０Ｖ、１５
Ｖ、１０Ｖ、５Ｖとした場合のアーマチュア３７の変位
（ステータ・コア３３とアーマチュア３７との距離に対
応する〉と電磁引力ｆ３との関係を示す。 一方、ゴムリング３６に引張および圧縮を作用させた場
合のゴムリング３６の応力と変位との関係は第４図の曲
線Ｈのようになる。すなわち、ゴムリング３６を引っ張
った場合には、そのとき発生する引張応力と引張変位と
はほぼ比例関係になるか、ゴムリング３６を圧縮した場
合には、そのとき発生する圧縮応力は、圧縮変位が大き
くなる程急激に大きくなる（言い換えれば、圧縮変位が
大きくなる程圧縮応力の増大率は大きくなる）。 したがって、本電磁弁２１では、ゴムリング３６の材質
、太さ、径等を適当に選択することにより、アーマチュ
ア３７がステータ・コア３３に近付き、電磁引力ｆ３急
激に大きくなっても、これに対応する大きざだけゴムリ
ング３６の圧縮応力も急激に大きくなり、アーマチュア
３７がステータ・コア３３に接触することがないように
することができる。 そして、このようにステータ・コア３３とアーマチュア
３７との距離が近付く程急激に大きくなって行く電磁引
力ｆ３の特性を、圧縮変位が大きくなる程急激に圧縮応
力が大きくなるゴムリングの応力−変位特性で相殺する
ことにより、コイル電流とゴムリング３６の変位（すな
わち、アーマチュア３７の変位）との関係を、第５図に
示されるようにほぼ比例関係とすることができる。 これにより、本電磁弁１では、アーマチュア３７および
弁体３８が前記第１図の電磁弁１の場合のようにオン・
オフ的にバタバタと動くことがなく、流量の制御範囲を
広範囲とすることができる（なお、電磁弁２１の弁入口
３０に供給される入力空気圧Ｐｉが一定なとき、流量は
弁座３１と弁体３８との間の隙間の断面積に比例するか
ら、前記のように電流とアーマチュア３７の変位とがほ
ぼ比例関係となった場合、コイル電流にほぼ比例した安
定した流量が得られる）。 また１本電磁弁２１では、停電やコイル３４の断線等が
必って、ステータ・コア３３とアーマチュア３７との間
に作用する電磁力ｆ３が失われれば、ゴムリング３６の
復元力によりアーマチュア３７か弁座３１側に押されて
弁体３８が弁座３１を自動的に閉じるので、フェイルセ
イフでおる。 なあ、本電磁弁２１において、第６図および７図に示さ
れるように、ゴムリング３６の代りに、アーマチュア３
７とコイル３４またはステータ・コア３３との間に単純
な１個の圧縮ロイルバネ３９を介装したとすると、コイ
ルバネ３９は圧縮側においても変位と応力とが比例関係
となってしまうため、ステータ・コア３３とアーマチュ
ア３７との距離が近付くにつれ急激に大きくなる電磁引
力ｆ３の特性を相殺することができない上、バネ３９は
その先端部におけるモーメントに対して抵抗力が小ざい
ので、第７図のようにアーマチュア３７にモーメントが
作用すると、簡単にアーマチュア３７の一部がコイル３
４に接触し、流量を制御できなくなってしまう虞があり
、本電磁弁１のような優れた効果を得ることができない
。 さて、ステータ・コア３３およびアーマチュア３７の磁
化曲線のヒステリシス特性のため、本電磁弁２１の電流
−流量特性も、裸特性では、第８図のようにヒステリシ
ス特性がある。したがって、高精度の制御を行うには、
自動制御系を構成する必要がある。第９図はこのような
自動制御系の一例のシステム図、第１０図は該自動制御
系のブロック線図を示す。 第９図において、電磁弁２１の弁出口３２は、絞り４０
を介して負荷４１に接続されている。４２は絞り４０の
前後の差圧（この差圧は流量に対応する）をフィードバ
ック信号Ｊに変換する差圧変換器（流量計）である。４
３は比較器でおり、流量の目標値を示す入力信号Ｘとフ
ィードバック信号Ｊとを比較して、その制御偏差信号り
を出力する。４４は増幅器でおり、制御偏差信号１−に
対応する電圧を電磁弁２１のコイル３４に印加する。 このような自動制御系を構成することにより、第１１図
に示されるように、電磁弁２１の電圧（電流）−流量特
性からヒステリシス特性を除去することができる。 ここで、電磁弁２１は一次遅れ系に近似てきるので、第
１０図のようにその伝達関数はに／（１十ＴＳ　）と表
すことができる。そして、本電磁弁２１は前記のように
非常に応答性が良いので、補償要素Ｇ（増幅器４４）に
１５００倍という大きなゲインを与えても、安定して制
御でき、このような自動制御系により、制御誤差を０．
０１％以下とすることができることが確認されている。 応答性は負荷に依存するが、ＩＯＨ７以上とすることが
できる。 本電磁弁２１は、圧力制御弁として用いることもできる
。第１２図は本電磁弁２１を圧力制御弁として用いる場
合の自動制御系を示すシステム図でおる。この場合、電
磁弁２１の弁入口３０は可変絞り４５およびフィルタ４
６を介して空気圧源４７に接続されている。また、電磁
弁２１の弁出口３２は固定絞り４９を介して大気に開放
されている。５０は弁出口３２と固定絞り４９との間の
圧力Ｐ。を検出してフィードバック信号Ｍに変換する圧
力検出器である。５１は比較器で必り、圧力Ｐ。の目標
値を示す入力信号Ｏとフィードバック信号Ｍとを比較し
て、その制御偏差信号Ｑを出力する。５２は増幅器であ
り、制御偏差信号Ｑに対応する電圧を電磁弁２１のコイ
ル３４に印加する。６０は可変絞り４５の前の圧力を指
示する圧力計である。 この自動制御系においては、弁出口３２と固定絞り４９
との間の圧力Ｐ。が目標値より低いとぎは、コイル電流
を増大させて流量を増加することにより、前記圧力Ｐ。 を上昇させる一方、前記圧力Ｐ。が目標値より高いとき
は、コイル電流を減少させて流量を低下させることによ
り、前記圧力Ｐｏを低下させる。この自動制御系では、
以上のようにして流量を通じて圧力を高精度に制御でき
（このことは、空気を流したまま圧力制御を行うことが
できることを意味する）、かつこれに伴い１個の電磁弁
２１のみで圧力制御を行うことができる。第１３図はこ
の自動制御系による圧力制御特性を示す。 いま説−明した第１２図の制御系は、流量を通じて圧力
を制御する系であったが、第１４図のように電磁弁２１
を２つ用意し、その一方の電磁弁２１ａの弁出口３２と
他方の電磁弁２１ｂの弁入口３０とを共通の出力圧口５
３に接続すれば、本電磁弁２１によっても、前記第１７
図のシステムと同様にして、流量を通じずに圧力を制御
することもできる。 なお、前記実施例では、電磁引力に対抗する弾発力を発
生する弾発体として、ゴム（ゴムリング）を用いている
が、本発明においては、ゴムの代りに、同様の機能を果
す他の種の弾発体を用いてもよい。また、本発明におけ
る弾発体の形状は、必ずしもリング状でなくてもよい。 また、前記実施例では、アーマチュア３７に通気孔３９
を設けているが、アーマチュア３７に通気孔３９を設け
る代りに、第１５図のようにケース２のうちの、アーマ
チュア３７より弁座３１側の部分に弁出口３２を設け、
空気がアーマチュア３７を経ることなく、弁出口３２に
向かうよにしてもよい。 ざらに、これまで、本発明を、気体の流量または圧力を
制御する弁に適用した場合について説明してきたか、本
発明は流体の流量または圧力を制御する弁にも適用でき
るものでおる。 〔発明の効果〕 以上のように本発明による電磁弁は、流量を広い範囲に
おいて、容易に、極めて高精度に制御することができ、
かつフェイルセイフであって、し、かも１個のみで圧力
制御を行うこともできるという優れた効果を得られるも
のである。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明による電磁弁の一実施例を示す断面図、
第２図は同実施例にあけるアーマチュアを示す正面図、
第３図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ前記実施例の
動作状態を示す断面図、第４図は前記実施例におけるア
ーマチュアの変位（ステータ・コアとアーマチュア７と
の間の距離）と電磁引力との関係、およびゴムリングを
変位させた場合のその変位の大きざと応力との関係を示
す特性図、第５図は前記実施例にあけるコイル電流とア
ーマチュアの変位（ゴムリングの変位）との関係を示す
特性図、第６図および７図は前記実施例におりるゴムリ
ングの代りに圧縮コイルばねをステータ・コアとアーマ
チュアとの間に介装した状態を示す断面図、第８図は前
記実施例の電流−流量特性の裸特性図、第９図は前記実
施例を用いて構成した、流量制御を行う自動制御系の一
例を示すシステム図、第１０図は該自動制御系を示すブ
ロック線図、第１１図は該自動制御系の制御特性図、第
１２図は前記実施例を用いて構成した、圧力制御を行う
自動制御系の一例を示すシステム図、第１３図は該自動
制御系の制御特性図、第１４図は前記実施例を用いて構
成した、他の圧力制御系を示すシステム図、第１５図は
本発明による電磁弁の他の実施例を示す断面図、第１６
図は本発明者が先に提案した電磁弁を示す断面図、第１
７図は該電磁弁を用いて構成した圧力制御系を示すシス
テム図、第１８図および第１９図は該電磁弁の実際の作
動状態を示す断面図、第２０図は該電磁弁の理想的な閉
状態を示す断面図、第２１図は該電磁弁の電流−流量特
性図である。 ２１・・・電磁弁、２２・・・ケース、３０・・・弁入
口、３１・・・弁座、３２・・・弁出口、３３・・・ス
テータ・コア、３４・・・コイル、３６・・・ゴムリン
グ、３７・・・アーマチュア、３８・・・弁体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケースと、このケースの外部に連通される弁入口と、こ
   の弁入口に連通されるとともに、前記ケースの内部に臨
   まされた弁座と、前記ケースに、前記弁座と前記電磁石
   との間において移動可能に遊嵌された板状のアーマチュ
   アと、このアーマチュアと前記弁座との間に挿入された
   、前記アーマチュアから分離されている球状の弁体と、
   前記アーマチュアに対向されたステータ・コアと、この
   ステータ・コアに巻回されたコイルと、前記アーマチュ
   アが前記ステータ・コア側に移動すると、該アーマチュ
   アに押されて圧縮されるエラストマーと、前記ケースの
   内外を連通する弁出口とを有してなる電磁弁。