JPS63225776A - 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） 本発明は電磁弁に関する。

（従来の技術） 従来の電磁弁は、電磁コイルを電磁石化させ、その磁力
によって弁機構を作動させるもの（ソレノイド）であり
、電磁コイルに印加する電圧もしくはパルス量を変化さ
せることにより、電磁コイルの磁力を変化させて流Ｍ調
整を行う方法が行われている。

その−例を第１０図に示す。

ここに示す電磁弁は流体の流量を制御するための比例制
御弁であり、プランジャ２００の外周に電磁コイル２０
２を配し、その周囲にヨーク２０４．２０６を設けて磁
気回路を作り、板バネ２０８．２１０により電磁コイル
２０２に無摺動にプランジャ２００を支持している。ス
ライドビン２１２でプランジャ２００の力を弁体２１４
へ伝えている。

電磁コイル２０２に電流を流すとその電流（電圧）の大
きさに応じプランジャ２００に下向きの磁力が発生し、
ダイヤフラム２１６と締結された弁体２１４に作用し、
ガバナの原理により出口２１８より流出する流体の圧力
（流量）を制御することができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記の電磁弁には次のような問題点が有る
。

ヨーク２０４．２０６とプランジャ２００との間で磁気
回路は形成されるが、プランジャ２００は断面がどの位
置においても同一の棒体なので磁力はプランジャ下端に
作用する。しかし、ヨーク２０６とプランジャ２００下
端との間には間隙が存在するため、両者の間に作用する
磁力はクーロンの法則により変化する。

従って、電磁コイル２０２への電流（電圧）を調整して
弁体２１４の開口度を変化させると、その開口度は放物
線状に変化してしまい、直線的な変化をさせたり、微調
整を行うのが難しいという問題点が有る。

また、直線的な変化に近づけるには種々の付加機構（例
えばスプリング機構）を設けねばならず、コスト高にな
るという経済的な問題も有る。

そこで本発明は、電磁コイルに印加する電圧もしくはパ
ルス量により高精度の流体流量の制御を行い得る安価な
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） 上記問題点を解決するため、本発明は次の構成を備える
。

すなわち、電磁コイルの両端に配した環状磁極内をスラ
スト方向に移動するプランジャの一方の端部を、断面が
先細且つ先端において直径に等しい幅の部分が１ケ所以
上有するよう形成した漏洩形ソレノイドと、前記プラン
ジャの他方の端部に配されると共に流体の流路内にあっ
て流路内の流体の流量を調整する弁機構とを具備し、前
記漏洩形ソレノイドに印加する電圧もしくはパルス量を
変化させることにより前記プランジャのスラスト方向の
移動量を変化させ、前記弁機構を作動させることを特徴
とする。

（作用） 作用を図面と共に詳述する。

第１図において、電磁コイル１０に電圧が印加されると
、電流が流れ、上部、下部の両ヨーク１６．２０と上部
、下部の両磁極１４．２４に磁気回路が形成される。そ
の時、プランジャ２６には自重及びコイルスプリング５
６の付勢力が下方へ作用しているので、電磁コイル１０
の磁力によりプランジャ２６は上方向へ徐々に吸引され
る。

その吸引力は上部ヨーク１６とプランジャ２６の距離が
一定の場合においては磁路の断面積に比例して徐々に変
化する。

プランジャ２６が上方へ吸引されると弁機構を構成する
弁３６と弁座５８が離反すると共に、同じく弁機構を構
成する制御軸４０と流路４８との弁クリアランス６２、
つまり間隙が生じる。

プランジャ２６の移動量（プランジャストローク）は電
磁コイル１０への印加電圧に比例するので、印加電圧を
変化させることにより尖端状をなす制御軸４０と流路４
８との弁クリアランス６２も印加電圧に比例する。従っ
て印加電圧により流路４８内の流体の流量を調整するこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例について添付図面と共に詳
述する。

まず構成について説明する。

第１図及び第２図において、１０は漏洩形ソレノイドの
電磁コイルであり、ボビン１２に銅線を巻きつけて形成
されている。

１４は上部磁極であり、略リング状の磁性材料で形成さ
れると共に、上部ヨーク１６の上面に穿設された透孔１
８ａに圧入固定されている。

上部ヨーク１６は、磁性材料で形成され、電磁コイル１
０をカバーしており、上面には電磁コイル１０の軸穴２
２と同軸の透孔１８ａが穿設され、前述の如く上部磁極
１４が圧入固定されている。

２０は磁性材料で形成された下部ヨークであり、上部ヨ
ーク１６の下面を閉塞するように上部ヨーク１６の下部
口縁に固定されている。

下部ヨーク２０にも電磁コイル１０の軸穴２２と同軸に
透孔１８ｂが穿設され、この透孔１８ｂに下部磁極２４
が圧入固定されている。

下部磁極２４は磁性材料で略リング状に形成され、前述
の如く下部ヨーク２０の透孔１８ｂに正大固定されてい
る。

２６はプランジャであり、磁性材料で形成された丸棒を
上部端部が図に示す如くテーパ面２８ａ、２８ｂを両側
に設けるよう切削加工されている。

プランジャ２６の上端面にはプランジャ２６の直径と等
しい幅Ａを有する部分が残るように加工されており、そ
の部分の断面は先端に行くに従い断面幅が徐々に減少す
るよう先細に形成されている。

プランジャ２６の下端部は一旦小径部３０ａになり最下
端にはフランジ３２ａが形成されている。

３４は弁キャップであり、上面に穿設された透孔１８ｃ
にプランジャ２６下端の小径部３０ａが嵌入し、フラン
ジ３２ａにより抜は止めされている。弁キャップ３４の
下端にはフランジ３２ｂが設けられている。

３６は弾性材料で形成された弁であり、弁キヤツプ３４
内に収納されており、上下両面には有底の穴３８ａ、３
８ｂが設けられている。穴３８ａ１３８ｂは入口部分よ
り内側の径が大きく形成されており、穴３８ａにはプラ
ンジャ２６のフランジ３２ａが挿入され係止している。

４０は制御軸であり、尖端状のニードルに形成され、上
端部には小径部３０ｂとフランジ３２Ｃが設けられてお
り、小径部３０ｂは前記弁３６の穴３８ｂに嵌入し、フ
ランジ３２ｃにより弁３６から抜は止めされている。

従ってプランジャ２６、弁キャップ３４、弁３６及び制
御軸４０が一体にプランジャユニット４２として構成さ
れている。

４４は薄肉の非磁性材料で形成され、電磁コイル１０の
ボビン１２の軸穴２２に内接された有底のパイプケース
であり、上端面が閉塞され、下端は開口され口縁部が外
方へ折曲されて軸穴２２から抜は止めされている。

前記プランジャユニット４２はそのパイプケース４４内
に摺動可能に配されている。

４６は下部ヨーク２０の下方に固定された本体であり、
流体が通過する流路４８が形成され、５０がその入口で
、５２が出口である。本体４６の上部には前記プランジ
ャユニット４２の下部が収容される空間部５４が形成さ
れており、その上端には下部磁極２４の下部が嵌入して
いる。

５６はコイルスプリングであり、プランジャユニット４
２の下部に外嵌され、下部磁極２４の底面と弁キャップ
３４のフランジ３２ｂとの間に弾装されて、プランジャ
ユニット４２を下方へ常時付勢している。

５８は流路に設けられた弁座であり、弁３６と当接する
ことにより流路４８を閉塞する。

６０ａ、６０ｂは０リングであり、本体４６内の流体が
電磁コイル１０の方へ漏洩するのを防止している。

本発明に係る電磁弁は上述のごとく漏洩形ソレノイドと
弁機構により構成されるものであり、次に動作についた
説明する。

第１図にはプランジャ２６がコイルスプリング５６に付
勢されて弁３６が弁座５８に圧接されて流路４８を閉塞
している状態を示す。この状態では電磁コイル１０には
通電されていない。

ここで流路４８内に流体を通過させるべ（、電磁コイル
１０に直流電圧を印加する。電流が電磁コイル１０に流
れると電磁コイル１０は磁界を発生する。すると上部磁
極１４−上部ヨーク１６−下部ヨーク２０−下部磁極２
４−プランジャ２６（逆方向でもよい）のように磁性回
路が構成される。この時プランジャ２６には常時、自重
とコイルスプリング５６の付勢力が作用しているのでプ
ランジャ２６は下方へ付勢されているが、電磁コイル１
０の磁力により、プランジャ２６はコイルとしてプラン
ジャ２６と一体に構成されている弁３６及び制御軸４０
もプランジャ２６と共に徐々に上方へ移動する。

弁３６が上方へ移動すると弁３６が弁座５８から離反し
、さらに尖端状をなす制御軸４０と制御軸４０が挿入さ
れていた流路との間に弁クリアランス６２、つまり間隙
が生じ、弁３６と弁座５８によって阻止されていた流体
の流動が可能となり、流体は入ロ５０→弁クリアランス
６２→出口５２という順に流動することが可能となる。

ここでプランジャ２６の上端部は前述の如（テーパ面２
８ａ、２８ｂを有する略クサビ状に形成されているため
、電磁コイル１０に印加する電圧を変化させると電磁コ
イル１０の吸引力は上部ヨーク１６とプランジャ２６の
距離が一定ならば磁路の断面積に比例して徐々に変化し
、プランジャ２６の移動量（プランジャストローク）は
第６図のグラフに示すように電磁コイル１０への印加電
圧に対し平滑にほぼ比例する（はぼ直線的に変化する）
。

また弁３６の下端に設けられている制御軸４０は形状が
尖端状のニードルに形成されているので、プランジャ２
６の移動量と共に弁クリアランス６２もほぼ直線的に変
化する。プランジャストロークと弁クリアランスの断面
積の関係は第７図のグラフに示す。

従ってスライダック等の変圧器を用いて電磁コイル１０
への印加電圧を調整すれば弁クリアランスを精度よく微
調整可能なので、結果的に流体の流量微調整が正確且つ
容易に行うことができる。

上述の実施例ではテーパ面２８ａ、２８ｂによりプラン
ジャ２６の上端を先細に形成したが平面なテーパ面でな
くアール面で先細に形成してもよい。

その場合はプランジャストロークと印加電圧との関係が
大きく湾曲したグラフを描くので、急激に弁クリアラン
スを変化させることが可能となる。

第３図には他の実施例を示す。

プランジャ１２６の上端を２分割し、テーパ面１２８ａ
、１２８ｂにより両分割片が先細に形成されている。こ
の場合Ｂで示す部分がプランジャ１２６の直径と等しい
幅部分であり、その部分は必ずしも連続していなくても
よく、切欠かれていても両端がプランジャ１２６の外周
縁と一致していればよい。

第４図及び第５図にはプランジャの形状に関する別の実
施例を示す。

両図ともプランジャ１３６．１４６の上端面の平面図で
あり、第４図の例はＣ，Ｄで示す部分がプランジャ１３
６の直径と等しい幅部分を有し、その中間部分はテーパ
面もしくはアール面によりプランジャ１３６が先細に形
成されている。

第５図においては、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈに示す部分がプラン
ジャ１４６の直径と等しい幅を有する部分で、その中間
部分は同じくテーパ面もしくはアール面によりプランジ
ャ１４６が先細に形成されている。

もちろん第４図、第５図に示す例ではプランジャ先端面
に穴が穿設されていても、プランジャ１３６．１４６の
直径と等しい幅部分の両端がプランジャ１３６．１４６
の外周縁と一致していればよいのは先述の例と同じであ
る。

第８図には比例制御弁に応用した際の実施例を示す。

基本的な構造は第１０図に示した従来の比例制御弁と同
じであるが、プランジャ１５０の図面上の下端部の形状
を第１図もしくは第２図に示したプランジャ２６と同形
状に形成しである。従って電磁コイル１５２に電圧が印
加された場合、プランジャ１５０のプランジャストロー
クはほぼ直線的に変化させ得るので、流体の流量をほぼ
直線的に制御することができる。

第９図に示すのは切換弁への応用例である。

（ａ）は流路切換弁である。

プランジャ１６０の図面上の下動により弁体１６２はス
プリング１６４の弾発力に抗して図面上の下方へ移動す
る。その際電磁コイル（不図示）への印加電圧を調整し
、弁体１６２に設けた流路１６６ａと本体１６８に設け
た流路１６６ｂ、１６６ｃ、１６６ｄのうち任意の１箇
所と対応位置させることにより流路の切換弁として用い
ることができる。

この場合、プランジャ１６０のテーパ面１７０ａ。

１７０ｂの長さＸを長くするとプランジャストロークも
長くすることができるので、切換え可能な流路数も任意
に設定できる。

（ｂ）に示すのは、流体を流すことができる流路数を変
えることにより流量を変化させ得る切換弁である。

弁体１８０の流路１８２ａの入口側１８４を広く開口し
、分岐された、本体１８６側の流路１８２ｂ、１８２ｃ
、１８２ｄのうちプランジヤニ８８の図面上の下動量を
制御することにより流路１８２ａと、流路１８２ｂまた
は流路１８２ｂ及び流路１８２ｃ、さらに全流路１８２
ｂ、１８２ｃ、１８２ｄと連絡させることができる。こ
の場合もプランジャストロークを大きくすれば連絡流路
数を増加させることができるのは言うまでもない。

以上、本発明の好適な実施例について種々述べて来たが
、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、例え
ば電磁コイルの磁力の制御は印加電圧ではなく入力する
パルス量で制御してもよい等、発明の精神を逸脱しない
範囲でさらに多くの改変を施し得るのはもちろんである
。

（発明の効果） 本発明に係る電磁弁を用いると、プランジャストローク
の中間位置でプランジャを停止することが可能となる。

従ってソレノイド（電磁コイル）の印加電圧もしくはパ
ルス量を制御することにより流体の流量を任意に、正確
に、精密に制御することが可能となる。

また、プランジャの作動を平滑にできるので静音化と共
に、振動によるトラブルを防止できる。

さらに流体流量の制御が電源装置のみで可能となり従来
のようなスプリング機構等の付加機構は不要となるので
コストダウンが図れるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁弁の正面断面図、第２図はプ
ランジャユニットの弁解斜視図、第３図は他の実施例を
示したプランジャの上端部の斜視図、第４図及び第５図
は他のプランジャの形状の実施例を示したプランジャの
平面図、第６図はプランジャストロークと電磁コイルへ
の印加電圧との関係を示したグラフ、第７図はプランジ
ャストロークと弁クリアランスの断面積との関係を示し
たグラフ、第８図は比例制御弁へ応用した実施例を示し
た正面断面図、第９図は（ａ）流路切換弁および（ｂ）
流量切換弁に応用した実施例を示した正面断面図、第１
０図は従来の電磁弁を用いた比例制御弁を示した正面断
面図である。 ＩＯ・・・電磁コイル、　１４・・・上部磁極、１６・
・・上部ヨーク、　　２０・・・下部ヨーク、２４・・
・下部磁極、　２６・・・プランジャ、３４・・・弁キ
ャップ、　　３６・・・弁、４０・・・制御軸、　４２
・・・プランジャユニット、　　４４・・・パイプケー
ス、　４６・・・本体、　４８・・・流路、　５６・・
・コイルスプリング、　５８・・・弁座、　６２・・・
弁クリアランス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．電磁コイルの両端に配した環状磁極内をスラスト方
   向に移動するプランジャの一方の端部を、断面が先細且
   つ先端において直径に等しい幅の部分が１ケ所以上有す
   るよう形成した漏洩形ソレノイドと、 前記プランジャの他方の端部に配されると 共に流体の流路内にあって流路内の流体の流量を調整す
   る弁機構とを具備し、 前記漏洩形ソレノイドに印加する電圧もし くはパルス量を変化させることにより前記プランジャの
   スラスト方向の移動量を変化させ、前記弁機構を作動さ
   せることを特徴とする電磁弁。