JPWO2018147175A1 - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

本発明の電磁弁の一つの態様は、ガイド部を有するソレノイドと、ガイド部の径方向内側を軸方向に移動する可動子と、可動子の軸方向一方側に配置される磁性体製のヨーク部材と、ヨーク部材の軸方向一方側に配置されるマグネットと、可動子に対してマグネットから離れる向きに弾性力を加える弾性部材と、磁性体製のカバーと、可動子の移動に伴って移動するピンと、可動子およびピンの移動とともに開閉される弁部と、を備える。カバーは、ソレノイドの径方向外側を囲む筒部と、ソレノイドの軸方向他方側に配置される第１壁部と、マグネットの軸方向一方側を覆う第２壁部と、を有する。ソレノイドは、可動子の径方向外側を囲み、径方向内側面にガイド部が設けられる筒状のボビン部と、ボビン部の径方向外側面に巻き回されるコイルと、を有する。ヨーク部材は、カバーの内側面から離れた位置において、マグネットよりも径方向外側に位置した部分を有する。

Description

本発明は、電磁弁に関する。

磁石の磁界とソレノイドによる磁界とを利用して可動鉄心を移動させる電磁弁が知られている。例えば、特許文献１では、磁石と可動鉄心との軸方向の間に、磁石のヨークとしての固定鉄心が設けられる。

特開平１１−３１１３６３号公報

上記のような電磁弁においては、ソレノイドに電流を流すことで、固定鉄心を通る磁気回路が構成される。ここで、ソレノイドに電流を流すことによって生じる磁束は磁石内を通過しにくいため、ソレノイドによって磁気回路を構成して可動鉄心を移動させるには、ソレノイドに流す電流を大きくする必要があった。したがって、電磁弁の消費電力が大きくなる問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みて、消費電力を低減できる電磁弁を提供することを目的の一つとする。

本発明の電磁弁の一つの態様は、軸方向に延びる中心軸を中心とする筒状のガイド部を有するソレノイドと、磁性体部を有し、前記ガイド部の径方向内側を軸方向に移動する可動子と、前記可動子の軸方向一方側に配置される磁性体製のヨーク部材と、前記ヨーク部材の軸方向一方側に配置されるマグネットと、前記可動子に対して前記マグネットから離れる向きに弾性力を加える弾性部材と、前記ガイド部の径方向内側に開口する孔部を有し、前記ソレノイド、前記可動子、前記ヨーク部材、前記マグネットおよび前記弾性部材を収容する磁性体製のカバーと、前記孔部に位置し、前記可動子の移動に伴って移動するピンと、前記カバーの外部に設けられ、前記可動子および前記ピンの移動とともに開閉される弁部と、を備え、前記カバーは、前記ソレノイドの径方向外側を囲む筒部と、前記ソレノイドの軸方向他方側に配置される第１壁部と、前記マグネットの軸方向一方側を覆う第２壁部と、を有し、前記ソレノイドは、前記可動子の径方向外側を囲み、径方向内側面に前記ガイド部が設けられる筒状のボビン部と、前記ボビン部の径方向外側面に巻き回されるコイルと、を有し、前記ヨーク部材は、前記カバーの内側面から離れた位置において、前記マグネットよりも径方向外側に位置した部分を有する。

本発明の一つの態様によれば、消費電力を低減できる電磁弁が提供される。

図１は、第１実施形態の電磁弁を示す断面図である。 図２は、第１実施形態の電磁弁を示す断面図である。 図３は、第１実施形態の電磁弁の部分を示す断面図である。 図４は、第２実施形態の電磁弁の部分を示す断面図である。

＜第１実施形態＞
図１および図２に示すように、本実施形態の電磁弁１０は、カバー４０と、軸方向に延びる中心軸Ｊを中心とする筒状のガイド部３０を有するソレノイド２０と、ヨーク部材７０と、マグネット７３と、可動子５０と、弾性部材５２と、弁部６０と、ピン５１と、モールド８０と、を備える。ソレノイド２０に電流が供給されることで、可動子５０に磁力による推力が与えられ、可動子５０が移動する。ピン５１は、可動子５０の移動に伴って移動する。弁部６０は、可動子５０およびピン５１の移動とともに開閉される。

中心軸Ｊは、例えば、図１における上下方向に延びる。以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向を単に「軸方向」と呼び、軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、軸方向における図１の下側を単に「下側」と呼ぶ。また、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。なお、上側は、軸方向一方側に相当し、下側は、軸方向他方側に相当する。

カバー４０は、ソレノイド２０、可動子５０、ヨーク部材７０、マグネット７３および弾性部材５２を収容する。カバー４０は、磁性体製である。カバー４０は、筒部４３と、第１壁部４１と、第２壁部４２と、を有する。筒部４３は、ソレノイド２０の径方向外側を囲む筒状である。本実施形態において筒部４３は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。筒部４３は、筒部本体４３ａと、小径部４３ｂと、を有する。

筒部本体４３ａは、ソレノイド２０の径方向外側に配置される。筒部本体４３ａの上端部は、マグネット７３と径方向に重なる。筒部本体４３ａの下端部は、筒部４３の下端部である。筒部本体４３ａの下端部には、径方向内側に突出する支持部４３ｃが設けられる。支持部４３ｃは、軸方向と直交し、中心軸Ｊを中心とする円環板状である。小径部４３ｂは、筒部本体４３ａの上側において、筒部本体４３ａの上端部と繋がる。小径部４３ｂの内径は、筒部本体４３ａの内径よりも小さい。小径部４３ｂの外径は、筒部本体４３ａの外径よりも小さい。

第１壁部４１は、扁平な略円柱状である。本実施形態において第１壁部４１は、中心軸Ｊを中心とする。第１壁部４１は、ソレノイド２０の下側に配置される。第１壁部４１は、筒部４３と別部材であり、筒部４３に取り付けられる。第１壁部４１の径方向外縁部は、筒部本体４３ａの下端部の内周面に設けられた径方向外側に窪む凹部に嵌め合わされ、支持部４３ｃに下側から支持される。第１壁部４１の外周面は、筒部本体４３ａの内周面と接触する。第１壁部４１の径方向外縁部の下面は、支持部４３ｃの上面と接触する。

第１壁部４１は、第１壁部４１を軸方向に貫通する孔部４１ａを有する。すなわち、カバー４０は、孔部４１ａを有する。軸方向に沿って視た孔部４１ａの形状は、中心軸Ｊを中心とする円形状である。孔部４１ａは、ガイド部３０の径方向内側に開口する。より詳細には、孔部４１ａの上端開口部が、ガイド部３０の径方向内側に開口する。なお、第１壁部４１は、筒部４３と単一の部材であってもよい。

第２壁部４２は、径方向に拡がる板状である。本実施形態において第２壁部４２は、中心軸Ｊを中心とする円板状である。第２壁部４２は、ソレノイド２０の上側に配置される。第２壁部４２は、マグネット７３の上側を覆う。本実施形態において第２壁部４２は、筒部４３と単一の部材である。第２壁部４２の径方向外周縁部は、筒部４３の上端部、すなわち小径部４３ｂの上端部と繋がる。なお、第２壁部４２は、筒部４３と別部材であってもよい。

ソレノイド２０は、筒部４３の径方向内側に配置される。ソレノイド２０は、ボビン部２４と、コイル２３と、ガイド部３０と、を有する。ボビン部２４は、可動子５０の径方向外側を囲み、径方向内側面にガイド部３０が設けられる筒状である。本実施形態においてボビン部２４は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。ボビン部２４は、樹脂製で、単一の部材である。ボビン部２４は、ボビン本体２４ａと、下側フランジ部２４ｂと、上側フランジ部２４ｃと、第１スペーサ部２４ｄと、凸部２４ｅと、を有する。すなわち、電磁弁１０は、第１スペーサ部２４ｄを備える。

ボビン本体２４ａは、中心軸Ｊを中心とし、軸方向両側に開口する円筒状である。下側フランジ部２４ｂは、ボビン本体２４ａの下端部から径方向外側に拡がる円環状である。下側フランジ部２４ｂの下面には、上側に窪む溝２４ｆが設けられる。溝２４ｆは、周方向の一周に亘って延びる環状である。溝２４ｆには、円環状のＯリング９０が配置される。Ｏリング９０は、ボビン部２４と第１壁部４１との間をシールする。上側フランジ部２４ｃは、ボビン本体２４ａの上端部から径方向外側に拡がる円環状である。

第１スペーサ部２４ｄは、ボビン本体２４ａの内周面から径方向内側に突出する。より詳細には、第１スペーサ部２４ｄは、ボビン本体２４ａの内周面のうち、軸方向の中央よりも上側寄りの部分から径方向内側に突出する。第１スペーサ部２４ｄは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。

第１スペーサ部２４ｄは、ヨーク部材７０とガイド部３０の後述する第１ガイド部３１との軸方向の間に配置される。第１スペーサ部２４ｄの上端は、ヨーク部材７０の下面と接触する。第１スペーサ部２４ｄの下端は、第１ガイド部３１の上端と接触する。第１スペーサ部２４ｄの内周面は、可動子５０の外周面よりも径方向外側に配置される。上述したように、本実施形態においてボビン部２４は、樹脂製の単一部材であるため、第１スペーサ部２４ｄも樹脂製である。すなわち、第１スペーサ部２４ｄは、非磁性体製である。

凸部２４ｅは、ボビン本体２４ａの内周面のうち、第１スペーサ部２４ｄよりも上側の部分から径方向内側に突出する。すなわち、凸部２４ｅは、ボビン部２４の径方向内側面に設けられる。第１スペーサ部２４ｄは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。凸部２４ｅは、ヨーク部材７０の後述する凹部７１ａに嵌め合わされる。凸部２４ｅの内周面は、第１スペーサ部２４ｄの内周面よりも径方向内側に位置する。

コイル２３は、ボビン部２４の径方向外側面、すなわちボビン本体２４ａの外周面に巻き回される。コイル２３に電流が流されると、コイル２３の内側において軸方向に沿った磁界が生じる。

ガイド部３０は、第１ガイド部３１と、第２ガイド部３２と、を有する。第１ガイド部３１は、軸方向に延びる筒状である。より詳細には、第１ガイド部３１は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。第１ガイド部３１の外周面は、ボビン本体２４ａの内周面に固定される。第１ガイド部３１の上側の端部は、第１スペーサ部２４ｄの下端と接触する。第１ガイド部３１の下側の端部は、ボビン本体２４ａの下端よりも下側に位置する。第１ガイド部３１の下側の端部は、第１壁部４１の上面に接触する。第１ガイド部３１の内周面は、第１スペーサ部２４ｄの内周面よりも径方向外側に位置する。第１ガイド部３１は、磁性体製である。

第２ガイド部３２は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円筒状である。第２ガイド部３２の外周面は、第１ガイド部３１の内周面に固定される。第２ガイド部３２の上端は、軸方向において第１ガイド部３１の上端と同じ位置にある。第２ガイド部３２の下端は、軸方向において第１ガイド部３１の下端と同じ位置にあり、第１壁部４１の上面と接触する。第２ガイド部３２の内周面、すなわちガイド部３０の内周面は、第１スペーサ部２４ｄの内周面よりも径方向内側に位置する。第２ガイド部３２は、非磁性体製である。第２ガイド部３２は、例えば、樹脂製である。

ヨーク部材７０は、ソレノイド２０の上端部に設けられ、可動子５０の上側に配置される。ヨーク部材７０は、磁性体製である。ヨーク部材７０は、ヨーク部材本体７１と、フランジ部７２と、を有する。ヨーク部材本体７１は、中心軸Ｊを中心として、軸方向に延びる円柱状である。ヨーク部材本体７１の下側の部分は、ボビン部２４の径方向内側に配置される。ヨーク部材本体７１の下側の部分は、ボビン本体２４ａに嵌め合わされる。これにより、ヨーク部材７０は、ボビン部２４の上端開口部を閉塞する。

ヨーク部材７０によってボビン部２４の上端開口部が閉塞されることで、ソレノイド２０内には、ヨーク部材７０の下面とソレノイド２０の径方向内側面と第１壁部４１の上面とに囲まれた空間Ｓが設けられる。空間Ｓを囲むソレノイド２０の径方向内側面は、ガイド部３０の内周面と第１スペーサ部２４ｄの内周面とを含む。ヨーク部材本体７１の上端は、ボビン部２４よりも上側に位置する。

ヨーク部材本体７１は、径方向内側に窪む凹部７１ａを有する。凹部７１ａは、ヨーク部材本体７１の外周面の周方向の一周に亘って延びる円環状である。上述したように凹部７１ａには、凸部２４ｅが嵌め合わされる。これにより、ヨーク部材７０がボビン部２４に対して固定され、ヨーク部材７０とボビン部２４とが分離することを抑制できる。

ボビン部２４は、例えば、ヨーク部材７０を挿入した金型に樹脂を流し込むインサート成形によって、ヨーク部材７０と一体的に成形される。この場合、凹部７１ａに嵌め合わされる凸部２４ｅは、金型に流し込まれた樹脂が凹部７１ａに流入して成形される。すなわち、ヨーク部材７０に凹部７１ａが設けられるため、インサート成形によってボビン部２４を成形した際に、凹部７１ａに嵌め合わされる凸部２４ｅが成形され、ボビン部２４からヨーク部材７０が外れることを抑制できる。このように、本実施形態によれば、インサート成形を用いてボビン部２４をヨーク部材７０と一体的に作りやすい。したがって、ヨーク部材７０とボビン部２４とを組み立てる手間を省くことができ、電磁弁１０の組み立てを容易にできる。

また、凸部２４ｅと凹部７１ａとが嵌め合わされることで、ヨーク部材７０とボビン部２４との間のシール性を向上できる。そのため、後述する接続部分６１ｃとピン５１との径方向の隙間から空間Ｓ内に流入した流体が、ヨーク部材７０とボビン部２４との間を通ることを抑制でき、流体がマグネット７３に到達することを抑制できる。これにより、例えば、流体に含まれる金属片等がマグネット７３に付着することを抑制できる。

フランジ部７２は、ヨーク部材本体７１におけるボビン部２４よりも上側の部分から径方向外側に突出する。本実施形態では、フランジ部７２は、ヨーク部材本体７１の上端部から径方向外側に突出する。フランジ部７２は、筒部本体４３ａの内周面の上端部と径方向に重なる位置に配置される。フランジ部７２は、軸方向と直交し、中心軸Ｊを中心とする円環板状である。フランジ部７２の下面は、ボビン部２４の上面、すなわち上側フランジ部２４ｃの上面と接触する。

フランジ部７２の径方向外端部は、カバー４０の内側面から離れた位置において、ボビン部２４の径方向内側面、すなわちボビン本体２４ａの内周面よりも径方向外側で、かつ、マグネット７３よりも径方向外側に配置される。すなわち、本実施形態においてフランジ部７２の径方向外端部は、カバー４０の内側面から離れた位置において、マグネット７３よりも径方向外側に位置した部分に相当する。フランジ部７２の径方向外端部は、ボビン部２４の径方向外側面、すなわちボビン本体２４ａの外周面よりも径方向外側に配置される。フランジ部７２の径方向外端部の径方向外側斜め上方には、筒部本体４３ａと小径部４３ｂとの接続部分が位置する。

マグネット７３は、中心軸Ｊを中心とする扁平の円柱状である。マグネット７３は、ヨーク部材７０の上側に配置される。マグネット７３の下面は、ヨーク部材７０の上面に接触する。マグネット７３の上面は、第２壁部４２の下面に接触する。マグネット７３は、小径部４３ｂの内周面から径方向内側に離れて配置される。マグネット７３の外周面は、ボビン本体２４ａの外周面よりも径方向内側に位置する。マグネット７３の磁極は、軸方向に沿ってＮ極とＳ極とが配置される。本実施形態では、例えば、マグネット７３の磁極のうち上側に配置される磁極をＮ極、下側に配置される磁極をＳ極とする。

可動子５０は、空間Ｓ内に収容され、ガイド部３０の径方向内側に配置される。本実施形態において可動子５０は、例えば、中心軸Ｊを中心とし、上側に開口する有底の円筒状である。可動子５０は、ガイド部３０の径方向内側に嵌め合わされ、ガイド部３０によって、軸方向に移動可能に支持される。これにより、可動子５０は、ガイド部３０の径方向内側を軸方向に移動する。可動子５０の上端は、ガイド部３０よりも上側に位置する。可動子５０は、磁性体部を有する。本実施形態において可動子５０は、磁性体製の単一部材である。すなわち、本実施形態では、可動子５０全体が磁性体部に相当する。

可動子５０は、軸方向に延びる円筒状の円筒部５０ａと、円筒部５０ａの下端部に設けられる底壁部５０ｂと、を有する。底壁部５０ｂには、底壁部５０ｂを軸方向に貫通する貫通孔５０ｃが設けられる。貫通孔５０ｃは、例えば、複数設けられる。可動子５０は、上側の端部から下側に窪む収容凹部５０ｄを有する。本実施形態において収容凹部５０ｄは、円筒状の可動子５０の内側面によって構成される。

本実施形態において弾性部材５２は、軸方向に延びるコイルバネである。弾性部材５２は、収容凹部５０ｄに収容される。弾性部材５２の上側の端部は、ヨーク部材７０の下側の端部に接触する。弾性部材５２の下側の端部は、収容凹部５０ｄの底面、すなわち底壁部５０ｂの上面に接触する。弾性部材５２は、可動子５０に対してマグネット７３から離れる向き、すなわち本実施形態では下向きに弾性力を加える。このように、弾性部材５２を可動子５０の内部に配置できるため、電磁弁１０が軸方向に大型化することを抑制できる。

弁部６０は、カバー４０の外部に設けられる。弁部６０は、カバー４０の下側に取り付けられる。弁部６０は、ノズル部材６１と、第１弁座部材６６ａと、第２弁座部材６６ｂと、蓋部材６６ｃと、弁体６７と、を有する。

ノズル部材６１は、中心軸Ｊを中心とする略円柱状である。ノズル部材６１は、樹脂製で、単一の部材である。ノズル部材６１は、第１部分６１ａと、第２部分６１ｂと、接続部分６１ｃと、を有する。第１部分６１ａは、第１壁部４１に固定される。第１部分６１ａの上面は、第１壁部４１の下面に接触する。第１部分６１ａは、第１部分６１ａを径方向に貫通するドレインポート６４を有する。第１部分６１ａにおけるドレインポート６４よりも下側の部分の外周面には、Ｏリング９１が装着される。

第２部分６１ｂは、第１部分６１ａの下側において第１部分６１ａの下端に繋がる。第２部分６１ｂの外径は、第１部分６１ａの外径よりも小さい。第２部分６１ｂは、第２部分６１ｂを径方向に貫通するアウトポート６３を有する。アウトポート６３は、第２部分６１ｂの上端部に設けられ、第１部分６１ａと第２部分６１ｂとの軸方向に間に位置する。第２部分６１ｂの外周面には、Ｏリング９２が装着される。

第１部分６１ａには、ドレインポート６４からアウトポート６３まで貫通する貫通孔６１ｄが設けられる。第２部分６１ｂには、第２部分６１ｂの下端からアウトポート６３まで貫通する貫通孔６１ｅが設けられる。貫通孔６１ｄ，６１ｅの断面形状は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円形状である。

接続部分６１ｃは、第１部分６１ａの上面から上側に突出する。接続部分６１ｃは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。接続部分６１ｃは、孔部４１ａに嵌め合わされて固定される。接続部分６１ｃの上端は、第１壁部４１の上面と軸方向において同じ位置に配置される。接続部分６１ｃは、軸方向両側に開口する。接続部分６１ｃの上側の開口は、空間Ｓ内におけるガイド部３０の径方向内側に開口する。接続部分６１ｃの下側の開口は、ドレインポート６４に開口する。

第１弁座部材６６ａは、中心軸Ｊを中心とし、軸方向両側に開口する円筒状である。第１弁座部材６６ａは、貫通孔６１ｄに嵌め合わされて固定される。第１弁座部材６６ａの上端の内周縁部には、第１弁座６６ｄが設けられる。第２弁座部材６６ｂは、軸方向と直交し、中心軸Ｊを中心とする円環板状である。第２弁座部材６６ｂは、貫通孔６１ｅの上端部に嵌め合わされて固定される。第２弁座部材６６ｂの下端の内周縁部には、第２弁座６６ｅが設けられる。蓋部材６６ｃは、中心軸Ｊを中心とする円板状である。蓋部材６６ｃは、径方向外縁部が貫通孔６１ｅの下端部の内周面に埋め込まれて固定される。蓋部材６６ｃは、蓋部材６６ｃを軸方向に貫通するインポート６２を有する。

貫通孔６１ｅの内周面と、第２弁座部材６６ｂの下面と、蓋部材６６ｃの上面とに囲まれて弁室６５が構成される。弁体６７は、弁室６５内において移動可能に配置される。弁体６７は、例えば、球体である。弁体６７の外径は、インポート６２の内径および第２弁座部材６６ｂの内径よりも大きい。

ピン５１は、孔部４１ａに位置する。より詳細には、ピン５１は、孔部４１ａに嵌め合わされた接続部分６１ｃの径方向内側に、軸方向に移動可能に支持される。ピン５１は、例えば、軸方向に延びる円柱状である。ピン５１は、接続部分６１ｃの径方向内側に挿入される被支持部５１ａと、被支持部５１ａの下端から下側に延びる作用部５１ｂと、を有する。被支持部５１ａの上端部は、空間Ｓ内に突出し、ガイド部３０の径方向内側に位置する。被支持部５１ａの上端面は、可動子５０の下端面と接触可能である。被支持部５１ａの下端部は、ドレインポート６４内に位置する。被支持部５１ａの下端部は、上側から下側に向かって外径が小さくなるテーパ部である。

作用部５１ｂの外径は、被支持部５１ａの外径よりも小さい。作用部５１ｂは、第１弁座部材６６ａの内部およびアウトポート６３を通って、第２弁座部材６６ｂの内部まで延びる。作用部５１ｂの下端は、弁体６７と接触可能である。

モールド８０は、モールド本体部８１と、コネクタ部８２と、を有する。モールド本体部８１は、カバー４０の内側に位置する。モールド本体部８１は、ソレノイド２０の径方向外側、フランジ部７２の径方向外側、およびマグネット７３の径方向外側を覆う。モールド本体部８１の上端部は、小径部４３ｂの径方向内側に嵌め合わされる。モールド本体部８１の径方向外側面と筒部４３の内周面との径方向の間には、隙間が設けられる。

コネクタ部８２は、モールド本体部８１から径方向外側に突出した位置から上側に延びる。コネクタ部８２は、カバー４０の外部に露出する。コネクタ部８２は、上側に開口するコネクタ開口部８２ａを有する。コネクタ部８２は、接続端子８３を有する。接続端子８３の一端は、コネクタ開口部８２ａの底面から上側に突出する。図示は省略するが、接続端子８３の他端は、コイル２３と電気的に接続される。コネクタ部８２には、図示しない外部電源が接続される。外部電源は、接続端子８３を介して、コイル２３に電流を供給する。

図３において破線の矢印で示すように、マグネット７３の磁束は、マグネット７３の上面から第２壁部４２内に放出される。第２壁部４２内に放出された磁束は、筒部４３、第１壁部４１、第１ガイド部３１、可動子５０、およびヨーク部材７０をこの順に介して、マグネット７３に下面から戻る。これにより、磁気回路が構成され、磁性体で構成される第１壁部４１、ヨーク部材７０および可動子５０が励磁される。励磁されたヨーク部材７０と可動子５０との間には、互いに引き合う磁力が生じる。また、励磁された第１壁部４１と可動子５０との間には、互いに引き合う磁力が生じる。

図１および図３では、可動子５０が、ヨーク部材７０との間の磁力によって、ヨーク部材７０に吸着された状態を示している。ここで、可動子５０がヨーク部材７０に吸着された状態において、可動子５０とヨーク部材７０との間に働く引き合う磁力は、第１壁部４１と可動子５０との間に働く引き合う磁力と弾性部材５２によって可動子５０に加えられる下向きの弾性力とを合わせた力よりも大きい。そのため、ソレノイド２０に電流を供給しなくても、可動子５０をヨーク部材７０に吸着された状態に保持できる。

図１に示すように、可動子５０がヨーク部材７０に吸着された状態においては、弁体６７は、インポート６２から流入する流体の圧力によって上側に押し上げられ、第２弁座６６ｅに嵌まる。これにより、弁体６７は、インポート６２とアウトポート６３との間を閉塞する。したがって、弁部６０は、閉じた状態となる。弁部６０が閉じた状態においては、アウトポート６３は、第１弁座部材６６ａの内部を介してドレインポート６４と繋がる。

一方、図２では、可動子５０が、第１壁部４１との間の磁力と弾性部材５２によって加えられる下向きの弾性力とによって、ヨーク部材７０から離された状態を示している。この状態においては、可動子５０とヨーク部材７０との間に働く引き合う磁力は、第１壁部４１と可動子５０との間に働く引き合う磁力と弾性部材５２によって可動子５０に加えられる下向きの弾性力とを合わせた力よりも小さい。そのため、ソレノイド２０に電流を供給しなくても、可動子５０をヨーク部材７０から離れた図２の状態に保持できる。

図２に示す状態においては、第１壁部４１に吸引される可動子５０によってピン５１が下側に押し下げられる。そのため、弁体６７が押し下げられて第２弁座６６ｅから外れ、インポート６２とアウトポート６３とが繋がる。これにより、弁部６０が開いた状態となり、インポート６２から弁室６５に流入する流体がアウトポート６３に流れる。弁部６０が開いた状態においては、被支持部５１ａの下端部であるテーパ部が第１弁座６６ｄに嵌まる。これにより、ピン５１は、ドレインポート６４とアウトポート６３との間を閉塞する。したがって、インポート６２からアウトポート６３に流入した流体の圧力が抜けることを抑制できる。弁部６０が開いた状態において、可動子５０と第１壁部４１との軸方向の間には、隙間が設けられる。

以上のように、本実施形態によれば、弁部６０が開いた状態および弁部６０が閉じた状態を維持するためにソレノイド２０に電流を供給する必要がなく、電磁弁１０の消費電力を低減できる。

電磁弁１０においては、ソレノイド２０に電流を供給してコイル２３に電流を流すことで、可動子５０を軸方向に移動させることができ、弁部６０が開いた状態と弁部６０が閉じた状態とを切り換えることができる。例えば、図１に示す弁部６０が閉じた状態において、コイル２３に流れる電流の向きが上側から視て時計回りとなる向きに、ソレノイド２０に電流を供給すると、図３に実線の矢印で示す磁気回路が生じる。すなわち、ソレノイド２０によって生じる磁束は、ヨーク部材本体７１から、可動子５０および第１ガイド部３１を介して、第１壁部４１まで下向きに進んだ後、第１壁部４１から径方向外側の筒部４３に進み、筒部４３内を上向きに進む。そして、ソレノイド２０によって生じる磁束は、筒部本体４３ａと小径部４３ｂとの接続部分からフランジ部７２に移動して、ヨーク部材本体７１に戻る。

このようなソレノイド２０によって生じる磁気回路においてヨーク部材７０、可動子５０および第１壁部４１内を通る磁束の向きは、マグネット７３によって生じる磁気回路においてヨーク部材７０、可動子５０および第１壁部４１内を通る磁束の向きと逆向きである。そのため、ヨーク部材７０、可動子５０および第１壁部４１内において、ソレノイド２０の磁気回路による磁束とマグネット７３の磁気回路による磁束が互いに弱め合う。これにより、ヨーク部材７０と可動子５０との間に働く引き合う磁力が小さくなる。したがって、可動子５０とヨーク部材７０との間に働く引き合う磁力が、第１壁部４１と可動子５０との間に働く引き合う磁力と弾性部材５２によって可動子５０に加えられる下向きの弾性力とを合わせた力よりも小さくなり、可動子５０が下向きに移動する。これにより、弁部６０の状態を、閉じた状態から開いた状態にすることができる。

可動子５０が下向きに移動して、図２に示す状態になった後には、ソレノイド２０への電流の供給を停止しても、上述したように、可動子５０は図２に示す状態に保持され、弁部６０が開いた状態が保持される。

一方、例えば、図２に示す弁部６０が開いた状態において、コイル２３に流れる電流の向きが上側から視て反時計回りとなる向き、すなわち上述した弁部６０を開くときと逆向きに、ソレノイド２０に電流を供給すると、図３に実線の矢印で示す磁気回路と逆向きの磁気回路が生じる。すなわち、ソレノイド２０によって生じる磁束は、第１壁部４１から、第１ガイド部３１および可動子５０を介して、ヨーク部材本体７１まで上向きに進んだ後、ヨーク部材本体７１から径方向外側のフランジ部７２に進む。そして、ソレノイド２０によって生じる磁束は、フランジ部７２から筒部本体４３ａと小径部４３ｂとの接続部分に移動して、筒部４３内を下向きに進んで第１壁部４１に戻る。

このようなソレノイド２０によって生じる磁気回路においてヨーク部材７０、可動子５０および第１壁部４１内を通る磁束の向きは、マグネット７３によって生じる磁気回路においてヨーク部材７０、可動子５０および第１壁部４１内を通る磁束の向きと同じ向きである。そのため、ヨーク部材７０、可動子５０および第１壁部４１内において、ソレノイド２０の磁気回路による磁束とマグネット７３の磁気回路による磁束が互いに強め合う。これにより、ヨーク部材７０と可動子５０との間に働く引き合う磁力が大きくなる。したがって、可動子５０とヨーク部材７０との間に働く引き合う磁力が、第１壁部４１と可動子５０との間に働く引き合う磁力と弾性部材５２によって可動子５０に加えられる下向きの弾性力とを合わせた力よりも大きくなり、可動子５０が上向きに移動する。これにより、弁部６０の状態を、開いた状態から閉じた状態にすることができる。

可動子５０が上向きに移動して、図１に示す状態になった後には、ソレノイド２０への電流の供給を停止しても、上述したように、可動子５０は図１に示す状態に保持され、弁部６０が閉じた状態が保持される。

本実施形態によれば、ヨーク部材７０が、カバー４０の内側面から離れた位置において、マグネット７３よりも径方向外側に位置した部分として、フランジ部７２を有する。そのため、ヨーク部材７０の一部をカバー４０に近づけることができ、マグネット７３を介さずにヨーク部材７０とカバー４０との間に磁束を通しやすい。これにより、ソレノイド２０に供給する電流量を比較的小さくしても、上述したマグネット７３を通らないソレノイド２０による磁気回路を構成しやすく、可動子５０を軸方向に移動させることができる。したがって、本実施形態によれば、消費電力を低減できる電磁弁１０が得られる。

また、例えば、フランジ部の径方向外端が、径方向において、マグネット７３の径方向外端と同じ位置、あるいはマグネット７３よりも径方向内側に位置すると、ソレノイド２０の磁束が、ヨーク部材７０とカバー４０との間を移動しにくく、ヨーク部材７０からマグネット７３、あるいはカバー４０からマグネット７３に流れやすい。しかし、マグネット７３内においては、ソレノイド２０の磁束が通りにくいため、ソレノイド２０に供給する電流を大きくする必要がある。したがって、ヨーク部材７０の一部、すなわちフランジ部７２は、単にカバー４０に近ければよいわけではなく、本実施形態のようにマグネット７３よりも径方向外側に位置する必要がある。

また、例えば、フランジ部がカバー４０と接触する場合、ソレノイド２０の磁束は、ヨーク部材とカバー４０との間を移動しやすい。しかし、一方で、マグネット７３から第２壁部４２に放出された磁束が、ヨーク部材とカバー４０との接触する箇所からヨーク部材に流れ、マグネット７３に戻りやすい。そのため、図３に破線で示すような磁気回路を構成しにくい。これにより、可動子５０に磁力による推力を好適に与えられない場合がある。したがって、ヨーク部材７０の一部、すなわちフランジ部７２は、単にカバー４０に近ければよいわけではなく、本実施形態のようにカバー４０の内側面から離す必要がある。

また、本実施形態によれば、ガイド部３０が磁性体製の第１ガイド部３１を有するため、第１ガイド部３１を介して、第１壁部４１と可動子５０との間に磁束を通しやすい。これにより、ソレノイド２０による磁気回路をより構成しやすく、電磁弁１０の消費電力をより低減しやすい。

また、例えば、第１ガイド部３１の上端がヨーク部材７０と接触する場合、磁束が第１ガイド部３１内を通って、ヨーク部材７０から第１壁部４１、あるいは第１壁部４１からヨーク部材７０へと移動しやすい。そのため、磁束が可動子５０内を流れにくくなり、可動子５０に対して磁力による推力を与えにくい場合がある。

これに対して本実施形態によれば、ヨーク部材７０と第１ガイド部３１との軸方向の間に、非磁性体製の第１スペーサ部２４ｄが設けられる。そのため、第１壁部４１から第１ガイド部３１に移動した磁束は、ガイド部３０の径方向内側に位置する可動子５０に移動した後に、ヨーク部材７０へと移動する。また、ヨーク部材７０から可動子５０に磁束が移動しやすい。したがって、マグネット７３の磁気回路およびソレノイド２０の磁気回路において、磁束が可動子５０内を通りやすく、可動子５０に磁力による推力を与えやすい。

また、本実施形態によれば、筒部４３が、上側の端部に外径が小さくなる小径部４３ｂを有するため、カバー４０をフランジ部７２により近づけることができる。したがって、ソレノイド２０の磁気回路をより構成しやすく、電磁弁１０の消費電力をより低減できる。

また、本実施形態によれば、カバー４０の内側面から離れた位置において、マグネット７３よりも径方向外側に位置した部分が、フランジ部７２である。そのため、ヨーク部材本体７１の外径を比較的小さくしてソレノイド２０の径方向内側に配置しつつ、ヨーク部材７０の一部をカバー４０に近づけることができる。これにより、電磁弁１０の径方向の寸法を小型化しつつ、ソレノイド２０の磁気回路を構成しやすくでき、電磁弁１０の消費電力を低減できる。

また、本実施形態によれば、フランジ部７２の径方向外端部がボビン部２４の径方向外側面よりも径方向外側に配置されるため、フランジ部７２をよりカバー４０に近づけることができる。したがって、ソレノイド２０の磁気回路をより構成しやすく、電磁弁１０の消費電力をより低減できる。

＜第２実施形態＞
図４に示すように、本実施形態の電磁弁１１０は、第２スペーサ部１７４を備える。第２スペーサ部１７４は、中心軸Ｊを中心とする円環状の部材である。第２スペーサ部１７４は、非磁性体製である。第２スペーサ部１７４は、カバー４０に収容され、マグネット７３の径方向外側に配置される。

第２スペーサ部１７４は、軸方向に延びる円筒状の本体部１７４ａと、本体部１７４ａの下端部から径方向に拡がる円環板状の円環板部１７４ｂと、を有する。本体部１７４ａの上端は、第２壁部４２の下面に接触する。本体部１７４ａの径方向内側には、マグネット７３が嵌め合わされる。円環板部１７４ｂの下面は、フランジ部７２の上面に接触する。円環板部１７４ｂの径方向外端は、筒部本体４３ａの内周面に接触する。

第２壁部４２の下側の面から第２スペーサ部１７４の下側の端部、すなわち円環板部１７４ｂの下面までの軸方向の距離Ｌは、マグネット７３の軸方向の寸法Ｈよりも大きい。そのため、電磁弁１１０の組み立て時に、ソレノイド２０およびヨーク部材７０に上向きの力が加えられる場合であっても、第２スペーサ部１７４によって、ヨーク部材７０からマグネット７３に直接的に力が加えられることを抑制できる。これにより、マグネット７３が破損することを抑制できる。電磁弁１１０の組み立て時に、ソレノイド２０およびヨーク部材７０に上向きの力が加えられる場合とは、例えば、カバー４０の下端部をかしめてカバー４０の内部に各部を収容固定する場合等である。

ボビン部１２４は、第１実施形態と異なり、凸部２４ｅを有しない。代わりに、凹部７１ａ内には、Ｏリング１９０が配置される。これにより、ヨーク部材７０とボビン部１２４との間のシール性を向上できる。そのため、可動子５０が移動する空間内に流入した流体が、ヨーク部材７０とボビン部１２４との間を通ることを抑制でき、流体がマグネット７３に到達することを抑制できる。

第１スペーサ部１２６は、第１実施形態と異なり、ボビン部１２４と別部材である。第１スペーサ部１２６は、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。第１スペーサ部１２６は、ボビン本体２４ａの内周面に嵌め合わされる。第１スペーサ部１２６は、例えば、非磁性の金属製である。

本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。ヨーク部材は、フランジ部を有しなくてもよい。この場合、例えば、ヨーク部材は、外径が軸方向の全体に亘ってほぼ均一な柱状としてもよい。また、ヨーク部材の構成は、少なくとも一部が、カバー４０の内側面から離れた位置において、マグネット７３よりも径方向外側に位置していれば、特に限定されない。

また、上記実施形態において、第１スペーサ部の内周面は、ガイド部３０の内周面よりも径方向外側に位置する構成としたが、これに限られない。第１スペーサ部の内周面は、ガイド部３０の内周面と、径方向において同じ位置に配置されてもよい。この場合、第１スペーサ部も、可動子５０を軸方向に移動可能に支持するガイド部として機能する。また、カバー４０は、小径部４３ｂを有しなくてもよい。また、弾性部材５２の構成は、可動子５０に対してマグネット７３から離れる向きに弾性力を加えられるならば、特に限定されない。

また、上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１０，１１０…電磁弁、２０…ソレノイド、２３…コイル、２４，１２４…ボビン部、２４ｄ，１２６…第１スペーサ部、２４ｅ…凸部、３０…ガイド部、３１…第１ガイド部、３２…第２ガイド部、４０…カバー、４１…第１壁部、４１ａ…孔部、４２…第２壁部、４３…筒部、４３ｂ…小径部、５０…可動子、５０ｄ…収容凹部、５１…ピン、５２… 弾性部材、６０…弁部、７０…ヨーク部材、７１…ヨーク部材本体、７１ａ…凹部、７２…フランジ部、７３…マグネット、１７４…第２スペーサ部、Ｊ…中心軸

Claims (9)

1. 軸方向に延びる中心軸を中心とする筒状のガイド部を有するソレノイドと、
   磁性体部を有し、前記ガイド部の径方向内側を軸方向に移動する可動子と、
   前記可動子の軸方向一方側に配置される磁性体製のヨーク部材と、
   前記ヨーク部材の軸方向一方側に配置されるマグネットと、
   前記可動子に対して前記マグネットから離れる向きに弾性力を加える弾性部材と、
   前記ガイド部の径方向内側に開口する孔部を有し、前記ソレノイド、前記可動子、前記ヨーク部材、前記マグネットおよび前記弾性部材を収容する磁性体製のカバーと、
   前記孔部に位置し、前記可動子の移動に伴って移動するピンと、
   前記カバーの外部に設けられ、前記可動子および前記ピンの移動とともに開閉される弁部と、
   を備え、
   前記カバーは、
   前記ソレノイドの径方向外側を囲む筒部と、
   前記ソレノイドの軸方向他方側に配置される第１壁部と、
   前記マグネットの軸方向一方側を覆う第２壁部と、
   を有し、
   前記ソレノイドは、
   前記可動子の径方向外側を囲み、径方向内側面に前記ガイド部が設けられる筒状のボビン部と、
   前記ボビン部の径方向外側面に巻き回されるコイルと、
   を有し、
   前記ヨーク部材は、前記カバーの内側面から離れた位置において、前記マグネットよりも径方向外側に位置した部分を有する、電磁弁。
2. 前記ガイド部は、軸方向に延びる筒状の第１ガイド部を有し、
   前記第１ガイド部の軸方向他方側の端部は、前記第１壁部に接触し、
   前記第１ガイド部は、磁性体製である、請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記ヨーク部材と前記第１ガイド部との軸方向の間に配置される非磁性体製の第１スペーサ部をさらに備える、請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記筒部は、軸方向一方側の端部に外径が小さくなる小径部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁弁。
5. 前記ヨーク部材は、
   軸方向他方側の部分が前記ボビン部の径方向内側に配置されるヨーク部材本体と、
   前記ヨーク部材本体における前記ボビン部よりも軸方向一方側の部分から径方向外側に突出するフランジ部と、
   を有し、
   前記フランジ部の径方向外端部は、前記カバーの内側面から離れた位置において、前記ボビン部の径方向内側面よりも径方向外側で、かつ、前記マグネットよりも径方向外側に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁弁。
6. 前記フランジ部の径方向外端部は、前記ボビン部の径方向外側面よりも径方向外側に配置される、請求項５に記載の電磁弁。
7. 前記ボビン部は、前記ボビン部の径方向内側面に設けられた径方向内側に突出する凸部を有し、かつ、樹脂製であり、
   前記ヨーク部材本体は、径方向内側に窪む凹部を有し、
   前記凸部は、前記凹部に嵌め合わされる、請求項５または６に記載の電磁弁。
8. 前記カバーに収容され、前記マグネットの径方向外側に配置される第２スペーサ部をさらに備え、
   前記第２壁部の軸方向他方側の面から前記第２スペーサ部の軸方向他方側の端部までの軸方向の距離は、前記マグネットの軸方向の寸法よりも大きい、請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁弁。
9. 前記可動子は、軸方向一方側の端部から軸方向他方側に窪む収容凹部を有し、
   前記弾性部材は、前記収容凹部に収容され、
   前記弾性部材の軸方向一方側の端部は、前記ヨーク部材の軸方向他方側の端部に接触し、
   前記弾性部材の軸方向他方側の端部は、前記収容凹部の底面に接触する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁弁。
   
   

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