JPS61136072A - 電磁切換弁 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電磁装置を用いて油、空気等の流体の導通、
遮断を行なう電磁切換弁に関する。

〔発明の背景〕

電磁切換弁は、油圧回路や空気圧回路等の流体回路に介
在し、電磁装置を適宜の駆動回路で駆動することにより
流体の導通および遮断を行なう。

このような電磁切換弁を図により説明する。

第５図は従来の電磁切換弁の断面図である。１は弁筺、
２は弁筺１に形成され流体が流入する入力ポート、３は
弁筺１に形成され流体を排出する出力ボート、４は入力
ポート２と出力ボート３との間の連通路、５は連通路を
開閉するスプール、６は弁筺１とスプール５との間に装
架された第１のばねである。７は弁筺１の他方側に装架
された電磁操作部であり、次の各部材により構成されて
いる。即ら、８は筺体１に挿入される本体、９は本体１
に配置されたコイル、９ａ、９ｂはコイル９のリード端
子、１０は筒状の遮へい管、１０ａは遮へい管１０の開
放端に形成された肩部、１０ｂは遮へい管１０の底部、
１１は筺体１と遮へい　　　″管１０との間を封じるロ
ーリングシール、１２は遮へい管１０の肩部１０ａに装
着された案内管、１３は遮へい管１０内に挿入された可
動鉄心、１４は案内管１２の貫通孔を通りスプール５と
可動鉄心１３に当接するブツシュロッド、１５は案内管
１２と可動鉄心１３との間に装架された第２のばねであ
る。

コイル９にＪ電されていない場合、可動鉄心１３は第２
のばね１５のばね力およびスプール５、ブツシュロッド
１４を介して第１のばね６のばね力により遮へい管１０
の底部１０ｂに押圧されている。この状態で、スプール
５も図で右方へ移動し、連通路４を閉鎖して入力ボート
２と出力ボート３とを遮断する。コイル９に通電すると
、コイル９には磁力が発生し、この磁力により可動鉄心
１３は第１のばね６と第２のばね１５のばね力に抗して
図で左方へ移動する。第６図にコイル電流に対する磁力
の特性図が示されている。コイル電流が増加すると、発
生磁力は非直線的に増加する。可動鉄心１３が移動する
と、スプール５もブツシュロッド１４を介して同ストロ
ークだけ左方へ移動する。この結果、連通路４が開放さ
れ、入力ボート２と出力ボート３の間は導通状態に切換
えられる。

第７図＋ａ１．　（ｂ）は上記電磁切換弁の動作におけ
るコイル電流および可動鉄心の時間に対する変化を示す
グラフである。リード端子９ａ、９ｂからコイル９へ供
給される電流が増加してゆくと発生磁力も第７図に示す
特性にしたがって増加してゆき、電流値ｉ１１に至って
可動鉄心１３を移動させるに充分な磁力が発生する。こ
れにより、可動鉄心１３が移動を開始し、第８図ｔｂ＋
に示すように短時間でスｌ−ロークａだけ移動して停止
する。可動鉄心１３の移動により、コイル電流は一時的
に減少するが、＝３− 可動鉄心１３の停止とともに増加してゆき、最終的に、
可動鉄心１３を停止位置に維持する維持電流ｉｓｚとな
る。ここで、コイル電流を１８、コイルの巻数をＮ、可
動鉄心とコイルとの間の透磁率をμ、遮へい管と可動鉄
心との間の距離をｘ、Ｑへい管と可動鉄心の相対する部
分の面積をＳとすると、発生する磁力ｆは ｘ となる。

さて、第７図（ａｌ、　（ｂｌに示すように、可動鉄心
１３はコイル９に通電しても直ちには駆動されず、移動
開始までに相当の時間τ。を要する。この時間τ。はで
きるだけ短時間であることが望ましく、これを短縮する
ため種々の方法が採用されている。

この方法のうち、最も有効な方法は、コイル９への通電
当初のみ、定格電圧の２倍の電圧をコイル９に印加する
方法である。上式から明らかなように、印加電圧を増大
して、例えばコイル電流Ｉ３が２倍になると、発生する
磁力ｆは４倍になる。

このように、大きな磁力ｆを発生させて時間τ。

を短縮し、可動鉄心１３を早急に切換え、切換え後はコ
イル９に定格電圧を印加して、コイル９の寿命低下を防
止する。このような駆動回路を次回により説明する。

第８図は従来の電磁装置の駆動回路の回路図である。図
で、７は電磁操作部、９はコイル、９ａ。

９ｂはリード端子であり、それぞれ第６図に示すものと
同じである。１６はリレーであり、リード端子９ａに接
続された可動接触子１６ａ、コイル１６ｂ、可動接触子
１６ａと接触する端子Ａ、　Ｂで構成されている。端子
Ａには定格電圧源（例えば１２ｖ）が、又、端子Ｂおよ
びコイル２５の一端には定格電圧の２倍の電圧源（例え
ば２４■）が接続されている。１７は第１のトランジス
タであり、そのコレクタはリード端子９ｂに接続され、
エミッタは抵抗１８を介して接地されている。１９は波
形整形素子、２０．２１はそれぞれ微分回路を形成する
コンデンサおよび抵抗である。２２は抵抗、２３はツェ
ナダイオード、２４は第２のトランジスタである。第２
のトランジスタ２４のコレクタはコイル１６ｂの他端に
接続され、エミッタは接地されている。

ここで、上記駆動回路の動作を、第９図ｆａｔ乃至ｆｄ
ｌに示すグラフを参照しながら説明する。コイル９の駆
動信号を第１のトランジスタ１７に入力してこれを導通
状態とすると、第９図ｆａｔに示すように、コイル９の
通電が開始され、第９図ｔｂ＋に示すように、波形整形
素子１９の入力側の電圧Ｅ１が上昇する。この電圧は波
形整形素子１９で波形整形され、コンデンサ２０および
抵抗２１で構成される微分回路に入力され、微分回路か
らは第９図ｆｃ）に示すように、任意のパルス幅δのパ
ルス電圧Ｅ２が出力される。このパルスは第２のトラン
ジスタ２４のベースに与えられ、第２のトランジスタ２
４が導通する。これにより、リレー１６のコイル１６ｂ
が励磁され、可動接触子１６ａは接点Ａから接点Ｂに切
換えられて、第９図［ｄｌに示すように、リレー１６が
ＯＮの状態となる。可動接触子１６ｂが接点Ｂに切換え
られたことにより、コイル９には２倍の電圧源（２４Ｖ
）が印加されることになり、第９図ｆａｔに示すように
、コイル電流は急速に増大する。第９図ｆａｌ中、破線
で示される定格電圧印加の場合に比べて、２倍の電圧が
印加された場合のコイル電流の立上りが急峻であること
が明瞭である。したがって、時間τ。よりも短い時間ｒ
１で所要磁力が発生し、可動鉄心１３が移動する。パル
ス電圧Ｅ２のパルス幅に相当する時間が経過し、パルス
電圧Ｅ２がなくなると、第２のトランジスタ２４が遮断
状態となり、リレー１６のコイル１６ｂは非励磁となり
、可動接触子１６ａは端子Ａに切換えられ、リレー１６
は第９図（ｄ）に示すようにＯＦＦ状態となる。これに
より、コイル９には定格電圧源が接続され、その電流は
第９図（ａｌに示すように低下し、以後、可動鉄心１３
はこの低下した電流により切換状態が維持される。

第１のトランジスタ１７のヘースに入力されている駆動
信号が除去されると、第１のトランジスタ１７は遮断さ
れ、コイル９の電流はＯとなり、可動鉄心１３は第１の
ばね６および第２のばね１５＝７− のばね力により第５図に示す位置に戻される。

以上、従来の電磁切換弁の構造およびその駆動回路につ
いて説明したが、このような電磁切換弁にあっては、そ
の高速駆動のため２つの電源を必要とし、これに伴って
回路構成も複雑となり、必然的に信幀性の低下とコスト
アップを招くという欠点を有していた。さらに、上記駆
動回路においては、各種データは実験に基づいて決定さ
れるが、コイルの構造自体にバラツキがあるため、必ず
しも電磁切換弁の切換を完全に実行できるとは限らず、
又、定格電圧の２倍の電圧を印加する時間が長いので、
コイル９の寿命が低下するという欠点もあった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、−上記従来技術の欠点を除き、駆動回
路を簡単な構成とすることができ、かつ、コイルの寿命
低下を防止することができる電磁切換弁を提供するにあ
る。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、電磁切換弁のコイ
ルに抵抗値可変手段を接続し、コイルの励磁により駆動
されて電磁切換弁の切換を行なう可動部材が第１の位置
にあるときの前記抵抗値可変手段の有する抵抗値を、当
該可動部材が第１の位置から第２の位置に移動するとき
に変化させるように構成したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る電磁切換弁の断面図であ
る。図で、第５図に示す部分と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。７’、８′はそれぞれ電磁操作
部および本体であり、第５図に示す電磁操作部７および
本体８とはそれぞれの構成の一部を異にする。９ｃ、９
ｄ、９ｅ、９ｆはリード線である。１０ｂ′は遮へい管
１０の底部であり、第６図に示す従来装置の遮へい管１
０の底部に比較して薄く形成されている。

３１は力が加えられると抵抗値を減少する加圧導電部材
である。第２図に加圧導電部材３１の特性を示す。第２
図で、横軸に加圧力、縦軸に抵抗値がとっである。加圧
力がある圧力以上になると、加圧導電部材３１の抵抗値
は急速に減少する。３１ａ、３１ｂは加圧導電部材３１
の端子であり、端子３１ａはコイル１０から引き出され
たリード線９Ｃに接続され、端子３１ｂはリード端子９
ｂに接続されたリード線９ｄに接続されている。３２は
加圧導電部材３１とその端子３１ａ、３１ｂ、各リード
線９ｃ、９ｄを保持する絶縁部材、３３は遮へい管１０
の底部１０ｂ′および加圧導電部材３１の間に介在し、
両者と密着配置される絶縁部材である。３４は抵抗であ
り、その一端はリード線９Ｃから分岐したリード線９ｅ
に接続され、その他端はリード端子９ｂに接続されたリ
ード線９ｆに接続される。加圧導電部材３１、絶縁部材
３２．３３、および各リード線は本体８′の中空部分に
装着される。

第３図は第１図に示す電磁切換弁の駆動回路の回路図で
ある。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符号
が付しである。３５はトランジスタであり、そのコレク
タは□リード端子９ｂに接続され、エミッタは接地され
ている。この回路の電源には、コイル９の定格電圧（例
えば１２■）の２倍の電圧（例えば２４ｖ）の電源が用
いられている。

次に、本実施例の動作を、第４図ｔａｇ、　（ｂ）に示
すグラフを参照しながら説明する。トランジスタ３５の
ベースに駆動信号が入力されず、トランジスタ３５が遮
断状態にあり、コイル９に通電されていない場合、可動
鉄心１３は第１のばねｂおよび第２のばね１５のばね力
により、遮へい管１０の薄い底部１０ｂ′に押し付けら
れ、底部１０ｂ゛は変形する。この押圧力は、底部１０
ｂ′、絶縁部材３３を介して加圧導電部材３１に伝達さ
れる。

加圧導電部材３１の抵抗値はこの加圧力により第２図に
示す特性にしたがい、極めて低い値となっている。

この状態において、トランジスタ３５のベースに駆動信
号が入力されると、トランジスタ３５は導通状態となる
。したがって、コイル９には導電電源からの電流の供給
が開始される。ここで、コイル９の抵抗値をＲ３、抵抗
３４の抵抗値をＲ２とし、上記加圧状態にある加圧導電
部材３１の抵抗値をほぼ０とみなし、電圧源の電圧を２
４Ｖとすると、コイル９に流れる電流ｉ３は ＲＩ　　　　　ＲＩ となり、定格電圧１２Ｖを印加したときの２倍の電流が
流れることになる。このため、コイル９に流れる電流の
立上りは、第４図（ａｌに示すように極めて急峻となり
、時間τ。に比較して極めて短時間である時間τ２経過
後、所要の磁力が発生し、可動鉄心１３が移動する。こ
の間、端子９ａ、９ｂ間の抵抗値は、第４図（ｂｌに示
すように加圧導電部材３１への加圧力の低下により増加
してゆく。

可動鉄心１３が移動開始すると、加圧導電部材３１に加
えられている力は除かれるので、加圧導電部材３１の抵
抗値は急速に大きな値となる。この値は抵抗３４の抵抗
値に比較して迩かに大きいので、このときコイル９に流
れる電流ｌ、′はｉ、′　＝　　□ Ｒ，＋Ｒ。

となり、電流ｌ、より大幅に減少する。これにより、コ
イル９に流れる電流は第４図（ａｌに示すように低い値
で一定となり、以後、この電流により可動鉄心１３の移
動位置が維持される。そして、端子９ａ、９ｂ間の抵抗
値は第４図（ｂｌに示すように（Ｒ１＋Ｒ，）一定とな
る。なお、可動鉄心１３が遮へい管１０の底部１０ｂ′
を離れた直後、コイル電流が減少するが、この減少によ
っても移動力されていた駆動信号が除去されるとコイル
９の電流は遮断され、可動鉄心１３は第１のばね６およ
び第２のばね１５のばね力により復帰し、最初の状態に
戻る。

このように、本実施例では、可動鉄心により加圧される
加圧導電部材を設け、可動鉄心の動きによりコイル回路
の抵抗値を変化させるようにしたので、使用する電源を
１つとすることができ、これにより、駆動回路を簡単な
構成とすることができる。又、可動鉄心が移動開始する
と同時にコイル電流を減少するので、電磁切換弁の切換
えを完全に行なうことができるとともに、大きなコイル
電流を流す時間を短縮することができ、コイルの寿命低
下を防止することができる。

なお、上記実施例の説明では、遮へい管の底部を、加圧
力伝達のため薄クシた例について説明したが、この部分
を適宜の材質を有する材ネ４により形成することによっ
て加圧力を伝達することもできる。又、加圧導電部材に
代えて、所定の抵抗値を有する抵抗とこの抵抗に並列接
続されたマイクロスインチを用い、可動鉄心が初期位置
にあるときマイクロスインチを閉じ、可動鉄心が移動し
たときマイクロスインチを開くようにすれば、加圧導電
部材を用いた場合と同じ効果を得ることができる。さら
に、加圧導電部材は可動鉄心の非励磁時の位置に設置す
る代りに、可動鉄心が切換えられた位置に設置すること
もできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、コイルに接続された抵
抗値可変手段を設け、可動部材が非励磁時の位置にある
ときの当該抵抗値可変手段の抵抗値を当該可動部材の励
磁時の移動に応じて変化させるようにしたので、使用電
源を１つとすることができ、これにより駆動回路を簡単
な構成とすることができ、又、コイルの寿命低下を防止
することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電磁切換弁の断面図、第
２図は第１図に示す加圧導電部材の特性図、第３図は第
１図に示す電磁切換弁の駆動回路の回路図、第４図ｆａ
ｎ、　（ｂ）は第３図に示す駆動回路の動作を説明する
タイムチャート、第５図は従来の電磁切換弁の断面図、
第６図はコイル電流に対する発生磁力の特性図、第７図
（ａｌ、　ｆｂｌは第５図に示すコイルの電流と可動鉄
心の時間に対する変化を示すグラフ、第８図は第５図に
示す電磁切換弁の駆動回路の回路図、第９図（ａｔ、　
（ｂｌ、　ｆｃｌ、　（ｄｉは第８図に示す駆動回路の
動作を説明するタイムチャ一トである。 ５・・・・スプール、６．１５・・・・ばね、９・・・
・コイル、１０・・・・遮へい管、１０ｂ′・・・・底
部、１３・・・・可動鉄心、１４・・・・プッシュロン
ド、３１・・・・加圧導電部材、３２．３３・・・・絶
縁部材、３４・・・・抵抗。 代理人　　弁理士　　　弐　順次部（ほか１名）Ｄ！か
番候・［Ｆ］ １輻　偽動Ｃ 鰻脣句 ＠癌塑 智憂褪役ゝ いや→）−粟、Ｓ　　■癲≦や１松型 ゼ　　　　　　　　　　８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コイルおよびこのコイルの励磁により第１の位置か
   ら第２の位置へ移動する可動部材と、この可動部材と連
   動して流体通路の開閉を行なう開閉部材とを備えた電磁
   切換弁において、前記コイルに接続されるとともに前記
   可動部材が前記第１の位置にあるときの抵抗値を当該可
   動部材の前記第２の位置への移動に応じて変化させる抵
   抗値可変手段を設けたことを特徴とする電磁切換弁。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記抵抗値可変手
   段は、前記コイルに直列接続され、前記可動部材が前記
   第１の位置にあるとき押圧されて低抵抗値となり当該可
   動部材が前記第１の位置から離れたとき押圧解除されて
   高抵抗値となる加圧導電部材であることを特徴とする電
   磁切換弁。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記抵抗値可変手
   段は、前記コイルに直列接続された抵抗と、前記可動部
   材が前記第１の位置にあるとき前記抵抗を短絡し前記可
   動部材が前記第１の位置から移動するとき前記短絡を解
   放する開閉器とで構成されていることを特徴とする電磁
   切換弁。