WO2011049177A1 - 電磁弁 - Google Patents

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iron core
hole
main valve
movable iron
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Inventor
宣尚 渡邊
Original Assignee
豊興工業株式会社
株式会社ジェイテクト
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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
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    • F16K31/406—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor acting on a piston
    • F16K31/408—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor acting on a piston the discharge being effected through the piston and being blockable by an electrically-actuated member making contact with the piston
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic valve that controls a fluid by moving a main valve body after attracting a movable core to a fixed core by energizing a coil and moving a pilot valve body by moving the movable core.
  • the present invention relates to an electromagnetic valve that is mounted on a fuel cell vehicle and controls the supply of high-pressure hydrogen gas from a gas tank filled with high-pressure hydrogen gas.
  • an electromagnetic valve as disclosed in Patent Document 1 is known as an electromagnetic valve that is mounted on a fuel cell vehicle and controls the supply of high-pressure hydrogen gas from a gas tank filled with high-pressure hydrogen gas.
  • a pilot valve body is integrally formed on a movable iron core, and a main valve body having a pilot valve seat is provided to be slidable in the axial direction. Then, when the coil is energized, the movable iron core is attracted to the fixed iron core, the pilot valve body is separated from the pilot valve seat, the differential pressure between the inlet and outlet is reduced, and the main valve body is moved by the biasing force of the spring. It is configured to slide in the axial direction and open from the main valve seat so that the high-pressure hydrogen gas flows out from the inlet to the outlet.
  • the pilot valve body is integrally formed with one end so that the pilot valve body protrudes in the axial direction from one end of the movable iron core in the axial direction.
  • a pilot valve seat to be seated is provided at one end of the main valve body facing the pilot valve body in the axial direction.
  • the main valve body is slidably supported by the guide, and the pilot valve body integral with the movable iron core is inserted so as to be slidable in the axial direction with respect to the main valve body.
  • the axial length of the solenoid valve can be further reduced.
  • the electromagnetic valve according to the first aspect of the present invention includes a main valve element that opens and closes a flow path, a pilot flow path that penetrates the main valve element in the axial direction, a pilot valve element that opens and closes the pilot flow path, and the main valve element.
  • a movable iron core formed with a housing hole for housing the valve body; and a fixed iron core that draws the movable core in the axial direction by energizing the coil, wherein the main valve body is movable in the axial direction.
  • the movable iron core is configured to open the flow path by moving the main valve body stored in the storage hole after the pilot valve body is moved and the pilot flow path is opened. Has been.
  • the movable iron core may be cylindrical, and the storage hole may be a columnar space coaxial with the movable iron core.
  • the pilot valve body may be formed in a spherical shape and press-fitted and fixed in the storage hole, and the main valve body may be stored in a storage hole in which the pilot valve body is press-fitted and fixed.
  • the main valve body has a main body portion that is slidably in contact with the storage hole, and a small diameter portion that is formed with a smaller diameter than the main body portion and protrudes from the storage hole, and the small diameter portion projects.
  • a diameter-reduced portion smaller than the outer diameter of the main body portion is formed in the vicinity of the opening of the housing hole, and relative movement in the axial direction of the main valve body with respect to the movable iron core
  • the structure regulated between bodies may be sufficient.
  • the main valve body is movably accommodated in the accommodation hole formed in the movable iron core, so that the axial length can be reduced and the size can be reduced.
  • the movable iron core is formed in a cylindrical shape
  • the storage hole is a columnar space that is coaxial with the movable core, so that a region that functions as a magnetic circuit can be secured in the peripheral portion of the storage core.
  • the pilot valve body is formed in a spherical shape and is press-fitted and fixed in the storage hole, and the main valve body is stored in the storage hole in which the pilot valve body is press-fitted and fixed, thereby facilitating assembly.
  • the main valve body has a main body portion that is in sliding contact with the storage hole, and a small diameter portion that is formed with a smaller diameter than the main body portion and protrudes from the storage hole, and in the vicinity of the opening of the storage hole from which the small diameter portion protrudes.
  • reference numeral 1 denotes an aluminum valve case.
  • the valve case 1 is provided with an outflow hole 2.
  • the outflow hole 2 is provided on one end side of the valve case 1.
  • the valve case 1 is connected to the outflow hole 2, and an insertion hole 4 is formed coaxially with the outflow hole 2.
  • the insertion hole 4 is configured such that its inner diameter is larger than the inner diameter of the outflow hole 2.
  • a large-diameter hole 6 is formed on the same axis as the insertion hole 4 and the outflow hole 2 so as to be connected to the insertion hole 4.
  • the large-diameter hole 6 is provided in the valve case 1 so as to open to one end side opposite to the outflow hole 2.
  • An inflow hole 8 drilled from the radial direction is connected to the step on the outflow hole 2 side of the insertion hole 4.
  • the main body member 10 is inserted into the outflow hole 2 and the insertion hole 4.
  • the main body member 10 includes a small diameter portion 10 a inserted into the outflow hole 2 and a large diameter portion 10 b inserted into the insertion hole 4.
  • the small-diameter portion 10 a is sealed by the O-ring 14 backed up by the backup ring 12 and inserted into the outflow hole 2.
  • the main body member 10 is formed of a nonmagnetic material that is durable against hydrogen embrittlement, for example, SUS316L, SUH660 (JIS), or the like.
  • the small diameter portion 10 a is inserted in a state protruding by a predetermined length into the insertion hole 4, and a gap 16 is formed by the small diameter portion 10 a, the large diameter portion 10 b, and the insertion hole 4.
  • the large-diameter portion 10 b is inserted into the insertion hole 4 while being leak-tight by the O-ring 20 backed up by the backup ring 18.
  • an outflow hole 22 that opens to the outflow hole 2 is formed in the small diameter portion 10 a of the main body member 10.
  • a mounting hole 24 is formed in the small diameter portion 10 a so as to be connected to the outflow hole 22.
  • a sliding hole 26 connected to the mounting hole 24 is formed in the large diameter portion 10b.
  • An inflow hole 28 is formed from the bottom of the sliding hole 26 toward the stepped portion 10c of the small diameter portion 10a and the large diameter portion 10b. The inflow hole 28 is connected to the gap 16.
  • the mounting hole 24 is mounted with a main valve seat member 34 which is formed with a communication hole 30 penetrating in the center and having a main valve seat 32 formed on the sliding hole 26 side.
  • the main valve seat member 34 is formed of an elastically deformable polyimide resin, polyether ether ketone resin, or the like.
  • the movable iron core 36 is slidably inserted into the sliding hole 26.
  • the movable iron core 36 is made of a magnetic material.
  • the movable iron core 36 is formed in a cylindrical shape, and a housing hole 38 is formed through the movable iron core 36 in the axial direction.
  • the storage hole 38 is formed as a cylindrical space coaxially with the movable iron core 36. In the storage hole 38, the side opposite to the side close to the main valve seat member 34 is configured as a small diameter portion 40.
  • a main valve element 42 is movably inserted into the storage hole 38.
  • the main valve body 42 is formed so as to be seated on the main valve seat 32.
  • a pilot flow path hole 44 is formed in the main valve body 42 in the axial direction.
  • the pilot channel hole 44 is formed to open to the main valve seat 32 side.
  • the communication hole 30 and the pilot passage hole 44 communicate with each other while the main valve body 42 is seated on the main valve seat 32, and the upstream side and the downstream side of the main valve seat 32 communicate with each other.
  • the main valve body 42 includes a main body portion 42a that is in sliding contact with the storage hole 38, a small diameter portion 42b that is formed with a smaller diameter than the main body portion 42a and protrudes from the storage hole 38 toward the main valve seat member 34.
  • an outflow path is formed by the outflow hole 2 and the outflow hole 22, and an inflow path is formed by the inflow hole 8, the insertion hole 4, the inflow hole 28, and the sliding hole 26.
  • a flow path is formed.
  • the main valve body 42 is provided with a mounting hole 46 connected to the pilot channel hole 44.
  • a pilot valve seat member 52 which has a communication hole 48 formed through the center and a pilot valve seat 50 formed on the small diameter portion 40 side, is mounted in the mounting hole 46.
  • the pilot valve seat member 52 is made of an elastically deformable polyimide resin, polyether ether ketone resin, or the like.
  • a spherically formed pilot valve body 54 is press-fitted and fixed to the small diameter portion 40 of the storage hole 38.
  • the pilot valve body 54 can be seated on the pilot valve seat 50 by the relative movement between the main valve body 42 and the movable iron core 36.
  • a steel ball is used for the pilot valve body 54, but the present invention is not limited to this, and the pilot valve body 54 may have a shape like a poppet valve body.
  • a fixed iron core 56 formed of a magnetic material is press-fitted and fixed.
  • An urging member 58 using a coil spring is provided so as to be interposed between the pilot valve body 54 and the fixed iron core 56 (see also FIG. 1).
  • the urging member 58 is urged in a direction in which the tip of the urging member 58 is inserted into the small diameter portion 40 and the pilot valve body 54 is seated on the pilot valve seat 50 via the disc 60.
  • leakage prevention is achieved by an O-ring 57 (see FIG. 1) fitted to the fixed iron core 56.
  • the fixed iron core 56 is not limited to press-fitting and may be inserted so as to move to the sliding hole 26.
  • the main body member 10 and the fixed iron core 56 may be fixed by welding and sealed.
  • the pilot valve body 54 is seated on the pilot valve seat 50 by the biasing force of the biasing member 58, and the main valve body 42 is seated on the main valve seat 32 via the pilot valve body 54.
  • the movable core 36 is separated from the fixed core 56, and a gap is formed between the right end of the movable core 36 and the left end of the fixed core 56.
  • the left and right refer to the left and right in the drawing of FIG.
  • the movable iron core 36 is configured to be able to move by this gap when attracted to the fixed iron core 56 by excitation of a coil 70 described later.
  • annular engagement member 62 is press-fitted and fixed to the movable iron core 36 in the vicinity of the opening of the accommodation hole 38.
  • the engagement member 62 is formed with a reduced diameter portion 62a having a smaller diameter than the main body portion 42a of the main valve body 42 and from which the small diameter portion 42b protrudes.
  • the pilot valve body 54 is first separated from the pilot valve seat 50 before the right end of the movable iron core 36 contacts the left end of the fixed iron core 56, and then the engaging member.
  • the reduced diameter portion 62 a of 62 is in contact with the main body portion 42 a of the main valve body 42, and the main valve body 42 is configured to be separated from the main valve seat 32.
  • the relative movement of the main valve body 42 with respect to the movable iron core 36 is restricted between the reduced diameter portion 62 a of the movable iron core 36 against which the main body 42 a of the main valve body 42 abuts and the pilot valve body 54 seated on the pilot valve seat 50. It is comprised so that.
  • a groove 64 is formed on the outer periphery of the movable iron core 36 along the axial direction.
  • a connection hole 66 that communicates the groove 64 and the storage hole 38 is formed in the movable iron core 36.
  • the connection hole 66 is provided at the end of the storage hole 38 on the small diameter portion 40 side and is not blocked by the sliding of the main valve body 42.
  • a communication hole 68 for communicating the groove 64 and the small diameter portion 40 is formed in the movable iron core 36.
  • the pilot flow path is constituted by the pilot flow path hole 44, the mounting hole 46, and the communication hole 48.
  • a coil bobbin 71 having a coil 70 is externally mounted on the outer periphery of the large-diameter portion 10 b of the main body member 10.
  • the coil bobbin 71 is provided so as to be inserted into the large diameter hole 6.
  • annular yokes 72 and 74 made of a magnetic material are disposed.
  • the coil bobbin 71 is accommodated in a cylindrical yoke 75 formed of a magnetic material.
  • annular yokes 72 and 74 are respectively press-fitted and integrally provided.
  • the yoke 74 on the opening side of the large-diameter hole 6 is press-fitted and fixed to the fixed iron core 56.
  • the large diameter hole 6 is closed by a lid member 76.
  • the lid member 76 is fixed to the valve case 1 with a bolt (not shown).
  • a magnetic circuit is formed by the yoke 72, the movable iron core 36, the fixed iron core 56, the yoke 74, and the yoke 75 by energizing the coil 70, but the right end of the movable iron core 36 is at the left end of the fixed iron core 56. Even in the contact state, the left end of the movable iron core 36 is configured to protrude sufficiently to the left of the yoke 72.
  • the main valve element 42 is pushed by the pilot valve element 54 fixed to the movable iron core 36 by the action of the urging force of the urging member 58 and the pressure of the high-pressure hydrogen gas. As shown in FIG. 2, the valve-closed state is maintained.
  • the movable iron core 36 When the coil 70 is energized, as shown in FIG. 3, the movable iron core 36 is attracted to the fixed iron core 56. First, the urging force of the urging member 58 and the pressure of high-pressure hydrogen gas (specifically, the pilot valve body) The movable iron core 36 slides toward the fixed iron core 56 together with the pilot valve body 54 against the acting force due to the pressure acting in the direction of seating 54 on the pilot valve seat 50. As a result, the pilot valve body 54 is separated from the pilot valve seat 50, and high-pressure hydrogen gas flows into the inlet hole 8, the insertion hole 4, the inlet hole 28 of the main body member 10, the sliding hole 26, and the movable iron core 36.
  • the communication hole 30 of the main valve seat member 34 and the main body member 10 through the groove 64, the connection hole 66, the storage hole 38, the communication hole 48 of the pilot valve seat member 52, and the pilot flow path hole 44 of the main valve body 42.
  • the pressure in the communication hole 30 and the outflow hole 22 rises. Thereby, the differential pressure between the inlet hole 28 and the outlet hole 22 upstream and downstream of the main valve seat 32 is reduced, and the acting force on the main valve body 42 due to the pressure of the high-pressure hydrogen gas is reduced.
  • the movable iron core 36 further slides toward the fixed iron core 56, and the reduced diameter portion 62 a of the engagement member 62 is the main valve body 42.
  • the main body 42a Then, the main valve body 42 moves to the right side of the sheet of FIG. 3 together with the movable iron core 36, and the main valve body 42 opens away from the main valve seat 32.
  • the inflow hole 8 of the valve case 1 is connected to the valve case 1 via the inflow hole 28 of the main body member 10, the sliding hole 26, the communication hole 30 of the main valve seat member 34, and the outflow hole 22 of the main body member 10.
  • the high-pressure hydrogen gas is supplied from the inflow hole 8 to the outflow hole 2 in communication with the outflow hole 2.
  • the communication hole 68 provided in the movable core 36 prevents the small-diameter portion 40 of the movable core 36 from becoming a closed space.
  • the pilot valve body 54 When the power supply to the coil 70 is cut off, the pilot valve body 54 is pushed toward the pilot valve seat 50 by the biasing force of the biasing member 58, and the pilot valve body 54 pushes the main valve body 42 via the pilot valve seat 50. . Thereby, the main valve body 42 is pushed to the main valve seat 32 side together with the movable iron core 36, and the main valve body 42 is seated on the main valve seat 32 and closed.
  • the yoke 72, the movable iron core 36, the fixed iron core 56, the yoke 74, and the yoke 75 form a magnetic circuit.
  • the tip (left end) of the movable iron core 36 is retracted to the fixed iron core 56 side rather than the one yoke 72, the magnetic force is reduced.
  • the movable iron core 36 moves in the housing hole 38 during the opening / closing valve.
  • the magnetic force is not reduced.
  • the main valve body 42 is slidably inserted into the housing hole 38 formed in the movable iron core 36, and the main valve body 42 is housed in the movable iron core 36, so the axial length is reduced. Thus, the size can be reduced.
  • the main valve body 42 is accommodated in the accommodation hole 38 of the movable iron core 36.
  • the main valve body 42 is substantially at the center of the movable iron core 36 even if it is housed, and a region functioning as a magnetic circuit can be secured around the housing hole 38 of the movable iron core 36. For this reason, the influence of the magnetic circuit on the relative movement between the movable iron core 36 and the main valve body 42 is reduced, and even if the main valve body 42 is accommodated in the accommodation hole 38 of the movable iron core 36, The impact on is small.
  • the pilot valve body 54 is formed in a spherical shape and is press-fitted and fixed to the small diameter portion 40 of the storage hole 38, and the main valve body 42 is stored in the storage hole 38 in which the pilot valve body 54 is press-fitted and fixed. Becomes easier.
  • the main valve body 42 has a main body portion 42a that is in sliding contact with the storage hole 38, and a small diameter portion 42b that is formed with a smaller diameter than the main body portion 42a and protrudes from the storage hole 38, and the small diameter portion 42b protrudes.
  • a reduced diameter portion 62a smaller than the outer diameter of the main body portion 42a is formed in the vicinity of the opening of the storage hole 38, and relative movement in the axial direction of the main valve body 42 with respect to the movable iron core 36 is reduced.
  • the main valve element 42 can also be reliably moved by the movement of the movable iron core 36 by being restricted between the two.

Abstract

　電磁弁は、流路を開閉する主弁体と、前記主弁体を軸方向に貫通するパイロット流路と、前記パイロット流路を開閉するパイロット弁体と、前記主弁体を収納する収納孔が形成された可動鉄心と、前記可動鉄心をコイルへの通電により軸方向に引き寄せる固定鉄心と、を備え、前記主弁体は、軸方向に移動可能に前記収納孔に収納され、前記可動鉄心は、パイロット弁体が移動してパイロット流路が開状態とされた後、前記収納孔に収納された前記主弁体を移動させて前記流路を開くように構成されている。

Description

電磁弁 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２００９年１０月２１日に日本国特許庁に出願した日本国特許出願第２００９－２４２５４２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２００９－２４２５４２号の全内容を本国際出願に援用する。
　本発明は、コイルへの通電により可動鉄心を固定鉄心に引き寄せて、可動鉄心の移動によりパイロット弁体を移動させた後、主弁体を移動させて流体を制御する電磁弁に関する。特に、燃料電池車に搭載され、高圧水素ガスが充填されたガスタンクからの高圧水素ガスの供給を制御する電磁弁に関する。
　従来、例えば、燃料電池車に搭載され、高圧水素ガスが充填されたガスタンクからの高圧水素ガスの供給を制御する電磁弁として、特許文献１にあるような電磁弁が知られている。この電磁弁では、可動鉄心にパイロット弁体が一体形成され、パイロット弁座を有する主弁体が軸方向へ摺動可能に設けられている。そして、コイルへの通電により可動鉄心が固定鉄心に引き寄せられてパイロット弁体がパイロット弁座より離間し、流入口と流出口との差圧が小さくなって、主弁体がばねの付勢力により軸方向へ摺動して主弁座より離間して開弁し、高圧水素ガスが流入口から流出口へ流出するように構成されている。
特開２００３－２４０１４８号
　しかしながら、こうした従来の電磁弁では、可動鉄心の軸方向の一端部において、パイロット弁体がその端部から軸方向に突き出るように、そのパイロット弁体が一端部と一体形成され、パイロット弁体が着座するパイロット弁座がパイロット弁体と対向する主弁体の軸方向の一端部に設けられている。そして、ガイドに主弁体が摺動可能に支持されると共に、可動鉄心と一体のパイロット弁体が主弁体に対し軸方向に摺動可能に挿入されているため、軸方向の長さが増大して電磁弁が大型化してしまうという問題があった。
　本発明において、電磁弁の軸方向の長さをより低減し得ることが好ましい。
　本発明の第１局面の電磁弁は、流路を開閉する主弁体と、前記主弁体を軸方向に貫通するパイロット流路と、前記パイロット流路を開閉するパイロット弁体と、前記主弁体を収納する収納孔が形成された可動鉄心と、前記可動鉄心をコイルへの通電により軸方向に引き寄せる固定鉄心と、を備え、前記主弁体は、軸方向に移動可能に前記収納孔に収納され、前記可動鉄心は、パイロット弁体が移動してパイロット流路が開状態とされた後、前記収納孔に収納された前記主弁体を移動させて前記流路を開くように構成されている。
　その際、前記可動鉄心は、円筒状であり、前記収納孔は、前記可動鉄心と同軸の円柱状の空間であってもよい。また、前記パイロット弁体は、球状に形成されて、前記収納孔に圧入固定され、前記主弁体は、前記パイロット弁体が圧入固定された収納孔に収納される構成でもよい。更に、前記主弁体は、前記収納孔に摺接する本体部と、前記本体部より小径に形成され前記収納孔から突出した状態で配置される小径部と、を有し、前記小径部が突出する前記収納孔の開口近傍には前記本体部の外径よりも小さい縮径部が形成され、前記可動鉄心に対する前記主弁体の軸方向への相対移動は、前記縮径部と前記パイロット弁体との間で規制される構成でもよい。
　本発明の電磁弁では、可動鉄心に形成された収納孔に、主弁体が移動可能に収納されているので、軸方向の長さを低減することができ、小型化を図ることができる。
　また、可動鉄心が円筒状に形成され、収納孔を可動鉄心と同軸上にある円柱状の空間とすることにより、可動鉄心の収納孔周辺部分に磁気回路として機能する領域を確保できる。更に、パイロット弁体を球状に形成して収納孔に圧入固定し、主弁体をパイロット弁体が圧入固定された収納孔に収納することにより、組立が容易になる。また、主弁体が収納孔に摺接する本体部と、本体部より小径に形成され収納孔から突出した状態で配置される小径部とを有し、小径部が突出する収納孔の開口近傍に本体部の外径よりも小さい縮径部を形成し、可動鉄心に対する主弁体の軸方向への相対移動を縮径部とパイロット弁体との間で規制することにより、可動鉄心の移動で、主弁体を確実に移動できる。
本発明の一実施形態としての電磁弁の断面図である。 本実施形態の電磁弁の閉弁状態の要部拡大断面図である。 本実施形態の電磁弁の開弁状態の要部拡大断面図である。
１…弁ケース　２…大流出孔　４…挿入孔　８…大流入孔　１０…本体部材　２２…流出孔　２６…摺動孔　２８…流入孔　３２…主弁座　３４…主弁座部材　３６…可動鉄心　３８…収納孔　４２…主弁体　４４…パイロット流路孔　５０…パイロット弁座　５２…パイロット弁座部材　５４…パイロット弁体　５６…固定鉄心　５８…付勢部材　６２…係合部材　７０…コイル　７２，７４，７５…ヨーク　７６…蓋部材
　以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１，図２において、符号１はアルミニウム製の弁ケースを示す。弁ケース１には流出孔２が穿設されている。具体的には、流出孔２は弁ケース１の一端側に設けられている。弁ケース１には、流出孔２に連接して、その流出孔２と同軸上に挿入孔４が形成されている。挿入孔４は、その内径が流出孔２の内径よりも大きくなるように構成されている。また、挿入孔４に連接して、挿入孔４及び流出孔２の同軸上に大径孔６が形成されている。大径孔６は、弁ケース１において、流出孔２と反対側の一端側に開口して設けられている。挿入孔４の流出孔２側の段部には、径方向から穿設された流入孔８が接続している。
　流出孔２と挿入孔４とには、本体部材１０が挿入されている。本体部材１０は、流出孔２に挿入される小径部１０ａと、挿入孔４に挿入される大径部１０ｂとを備えている。小径部１０ａは、バックアップリング１２によりバックアップされたＯリング１４により漏れ止めされて流出孔２に挿入されている。本体部材１０は、水素脆化に対して耐久性のある非磁性材、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＨ６６０（ＪＩＳ）等により形成されている。
　小径部１０ａは、挿入孔４内に所定の長さだけ飛び出た状態で挿入されており、小径部１０ａと大径部１０ｂと挿入孔４とにより隙間１６が形成されている。大径部１０ｂは、バックアップリング１８によりバックアップされたＯリング２０により漏れ止めされて挿入孔４に挿入されている。
　図２に示すように、本体部材１０の小径部１０ａには、流出孔２に開口した流出孔２２が形成されている。また、小径部１０ａには、流出孔２２に連接して装着孔２４が形成されている。更に、大径部１０ｂに、装着孔２４に連接した摺動孔２６が形成されている。また、摺動孔２６の底部から小径部１０ａと大径部１０ｂとの段部１０ｃに向けて流入孔２８が形成されている。流入孔２８は隙間１６に接続している。
　装着孔２４には、主弁座部材３４であって、中央に連通孔３０が貫通形成されて摺動孔２６側に主弁座３２が形成された主弁座部材３４が装着されている。本実施形態では、主弁座部材３４は、弾性変形可能なポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等により形成されている。
　摺動孔２６には可動鉄心３６が摺動可能に挿入されている。可動鉄心３６は磁性材料により形成されている。可動鉄心３６は円筒状に形成されており、可動鉄心３６には、軸方向に収納孔３８が貫通形成されている。収納孔３８は、可動鉄心３６と同軸上において円柱状の空間として形成されている。収納孔３８において、主弁座部材３４に近接する側と反対の側は小径部４０として構成されている。
　収納孔３８には主弁体４２が移動可能に挿入されている。また、主弁体４２は主弁座３２に着座可能に形成されている。
　主弁体４２には、軸方向にパイロット流路孔４４が形成されている。パイロット流路孔４４は、主弁座３２側に開口して形成されている。
　そして、主弁体４２が主弁座３２に着座した状態で、連通孔３０とパイロット流路孔４４とが連通し、主弁座３２の上流側と下流側とが連通するように構成されている。
　また、主弁体４２は、収納孔３８に摺接する本体部４２ａと、本体部４２ａよりも小径に形成され収納孔３８から主弁座部材３４側に突出した状態で配置される小径部４２ｂとを有する。
　尚、本実施形態では、流出孔２、流出孔２２により流出路を形成し、流入孔８、挿入孔４、流入孔２８、摺動孔２６により流入路を形成し、流出路と流入路とにより流路を形成している。
　主弁体４２にはパイロット流路孔４４に連接して装着孔４６が穿設されている。装着孔４６には、パイロット弁座部材５２であって、中央に連通孔４８が貫通形成されて小径部４０側にパイロット弁座５０が形成されたパイロット弁座部材５２が装着されている。本実施形態では、パイロット弁座部材５２は弾性変形可能なポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等により形成されている。
　収納孔３８の小径部４０には、球状に形成されたパイロット弁体５４が圧入固定されている。そして、主弁体４２と可動鉄心３６との間の相対的な移動により、パイロット弁体５４がパイロット弁座５０に着座可能に構成されている。尚、本実施形態では、パイロット弁体５４に鋼球を用いているが、これに限らず、パイロット弁体５４はポペット弁体のような形状を有してもよい。
　摺動孔２６には、磁性材料により形成された固定鉄心５６が圧入固定されている。そして、コイルばねを用いた付勢部材５８がパイロット弁体５４と固定鉄心５６との間に介在するように設けられている（図１も参照）。付勢部材５８は、その付勢部材５８の先端が小径部４０内に挿入されて、円板６０を介してパイロット弁体５４をパイロット弁座５０に着座する方向に付勢している。尚、固定鉄心５６に嵌着したＯリング５７（図１参照）により洩れ止めが図られている。
　固定鉄心５６は、圧入固定に限らず摺動孔２６に移動するように挿入されてもよい。また、本体部材１０と固定鉄心５６とを溶接により固定して密封するようにしてもよい。
　図２に示すように、付勢部材５８の付勢力により、パイロット弁体５４がパイロット弁座５０に着座し、パイロット弁体５４を介して主弁体４２が主弁座３２に着座した状態で、可動鉄心３６は固定鉄心５６から離間し、可動鉄心３６の右端と固定鉄心５６の左端との間には隙間が形成される。なお、ここで、左右とは、図２の紙面における左右のことを指す。可動鉄心３６は、後述するコイル７０の励磁により、固定鉄心５６に引き寄せられた際、この隙間分、移動することができるように構成されている。
　また、可動鉄心３６には、収納孔３８の開口近傍において円環状の係合部材６２が圧入固定されている。係合部材６２には、主弁体４２の本体部４２ａよりも小径で、小径部４２ｂが突出する縮径部６２ａが形成されている。
　可動鉄心３６が固定鉄心５６側に移動した際、可動鉄心３６の右端が固定鉄心５６の左端に当接する前に、まず、パイロット弁体５４がパイロット弁座５０から離間し、その後、係合部材６２の縮径部６２ａが主弁体４２の本体部４２ａに接触し、さらに主弁体４２が主弁座３２から離間するように構成されている。可動鉄心３６に対する主弁体４２の相対移動は、主弁体４２の本体部４２ａが突き当たる可動鉄心３６の縮径部６２ａと、パイロット弁座５０に着座するパイロット弁体５４との間で規制されるように構成されている。
　可動鉄心３６の外周には、軸方向に沿って溝６４が形成されている。また、溝６４と収納孔３８とを連通する接続孔６６が可動鉄心３６に形成されている。接続孔６６は、収納孔３８において、小径部４０側の端であって、主弁体４２の摺動によっては閉塞されない位置に設けられている。更に、溝６４と小径部４０とを連通する連通孔６８が可動鉄心３６に形成されている。尚、本実施形態では、パイロット流路孔４４、装着孔４６、及び連通孔４８により、パイロット流路が構成されている。
　本体部材１０の大径部１０ｂの外周には、コイル７０を有するコイルボビン７１が外装されている。コイルボビン７１は、大径孔６に挿入されるように設けられている。コイルボビン７１の両側端には、磁性材料により形成された環状のヨーク７２，７４（図１も参照）がそれぞれ配置されている。そして、コイルボビン７１は、磁性材料により形成された円筒状のヨーク７５に収容される。ヨーク７５の両側端には、環状のヨーク７２，７４がそれぞれ圧入固定されて一体的に設けられている。また、大径孔６の開口側のヨーク７４は固定鉄心５６に圧入固定されている。大径孔６は、蓋部材７６により閉塞されている。蓋部材７６は、図示しないボルトにより弁ケース１に固定されている。
　本実施形態では、コイル７０に通電することにより、ヨーク７２、可動鉄心３６、固定鉄心５６、ヨーク７４、ヨーク７５で磁気回路が形成されるが、可動鉄心３６の右端が固定鉄心５６の左端に当接した状態でも、可動鉄心３６の左端がヨーク７２よりも左方に十分に突き出るように構成されている。
　次に、本実施形態の電磁弁の作動について説明する。
　弁ケース１の流入孔８に流体としての高圧水素ガスが図示しないガスタンクから供給されると、弁ケース１の流入孔８、挿入孔４、及び本体部材１０の流入孔２８を介して、本体部材１０の摺動孔２６に高圧水素ガスが導入される。高圧水素ガスの圧力は、可動鉄心３６に作用し、高圧水素ガスは、可動鉄心３６の溝６４を介して可動鉄心３６と固定鉄心５６との間にも導入される。この際、付勢部材５８の付勢力と高圧水素ガスの圧力との作用により、可動鉄心３６に固定されたパイロット弁体５４によって主弁体４２が押されて、主弁体４２は主弁座３２に着座し、図２に示すように、閉弁状態を維持する。
　コイル７０に通電されると、図３に示すように、可動鉄心３６が固定鉄心５６に引き寄せられ、まず、付勢部材５８の付勢力及び高圧水素ガスの圧力（具体的には、パイロット弁体５４をパイロット弁座５０に着座させる方向に作用する圧力）による作用力に抗して、パイロット弁体５４と共に可動鉄心３６が固定鉄心５６側に摺動する。これにより、パイロット弁体５４がパイロット弁座５０から離間して、高圧水素ガスが、弁ケース１の流入孔８、挿入孔４、本体部材１０の流入孔２８、摺動孔２６、可動鉄心３６の溝６４、接続孔６６、収納孔３８、パイロット弁座部材５２の連通孔４８、及び主弁体４２のパイロット流路孔４４を介して、主弁座部材３４の連通孔３０及び本体部材１０の流出孔２２に流入し、連通孔３０及び流出孔２２の圧力が上昇する。これにより、主弁座３２の上下流の流入孔２８と流出孔２２との差圧が小さくなり、高圧水素ガスの圧力による主弁体４２への作用力が小さくなる。
　図３を参照し、パイロット弁体５４がパイロット弁座５０から離間した後、更に、可動鉄心３６が固定鉄心５６側に摺動して、係合部材６２の縮径部６２ａが主弁体４２の本体部４２ａに当接する。そして、主弁体４２が可動鉄心３６と共に図３における紙面右側に移動して、主弁体４２が主弁座３２から離間して開弁する。これにより、弁ケース１の流入孔８が、本体部材１０の流入孔２８、摺動孔２６、主弁座部材３４の連通孔３０、及び本体部材１０の流出孔２２を介して、弁ケース１の流出孔２に連通して、高圧水素ガスが流入孔８から流出孔２に供給される。その際、可動鉄心３６に設けられた連通孔６８により、可動鉄心３６の小径部４０が閉鎖空間となってしまうことが防止される。
　コイル７０への通電を遮断すると、パイロット弁体５４が付勢部材５８の付勢力によりパイロット弁座５０側に押されて、パイロット弁体５４がパイロット弁座５０を介して主弁体４２を押す。これにより、可動鉄心３６と共に主弁体４２が主弁座３２側に押されて、主弁体４２が主弁座３２に着座して閉弁する。
　コイル７０に通電した際、ヨーク７２、可動鉄心３６、固定鉄心５６、ヨーク７４、ヨーク７５で磁気回路が形成される。可動鉄心３６の先端（左端）が一方のヨーク７２よりも固定鉄心５６側に引っ込んだ状態になると、磁気力が低下してしまうが、開閉弁時に可動鉄心３６が収納孔３８内を移動しても、可動鉄心３６はヨーク７２から十分に突き出た状態にあるので、磁気力の低下を招くことがない。
　このように、可動鉄心３６に形成された収納孔３８に主弁体４２が摺動可能に挿入され、主弁体４２が可動鉄心３６内に収納されているので、軸方向の長さを低減して小型化を図ることができる。
　また、可動鉄心３６が円筒状に形成され、収納孔３８が可動鉄心３６と同軸上にある円柱状の空間の形態にて形成されているため、主弁体４２を可動鉄心３６の収納孔３８に収納しても、主弁体４２は可動鉄心３６のほぼ中心にあり、可動鉄心３６の収納孔３８周辺部分に磁気回路として機能する領域を確保できる。このため、可動鉄心３６と主弁体４２との間の相対的な移動に対して磁気回路が与える影響が小さくなり、主弁体４２が可動鉄心３６の収納孔３８に収納されても開閉弁への影響は小さい。
　更に、パイロット弁体５４が球状に形成されて収納孔３８の小径部４０に圧入固定され、主弁体４２が、パイロット弁体５４が圧入固定された収納孔３８に収納される構成により、組立が容易になる。また、主弁体４２が収納孔３８に摺接する本体部４２ａと、本体部４２ａより小径に形成され収納孔３８から突出した状態で配置される小径部４２ｂとを有し、小径部４２ｂが突出する収納孔３８の開口近傍に本体部４２ａの外径よりも小さい縮径部６２ａが形成されて、可動鉄心３６に対する主弁体４２の軸方向への相対移動が縮径部６２ａとパイロット弁体５４との間で規制されることにより、可動鉄心３６の移動によって主弁体４２も確実に移動させることができる。
　以上、本発明について説明したが、本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

Claims (4)

  1. 　電磁弁であって、
    　流路を開閉する主弁体と、
    　前記主弁体を軸方向に貫通するパイロット流路と、
    　前記パイロット流路を開閉するパイロット弁体と、
    　前記主弁体を収納する収納孔が形成された可動鉄心と、
    　前記可動鉄心をコイルへの通電により軸方向に引き寄せる固定鉄心と、を備え、
    　前記主弁体は、軸方向に移動可能に前記収納孔に収納され、
    　前記可動鉄心は、パイロット弁体が移動してパイロット流路が開状態とされた後、前記収納孔に収納された前記主弁体を移動させて前記流路を開くように構成されていることを特徴とする電磁弁。
  2. 　前記可動鉄心は、円筒状であり、
    　前記収納孔は、前記可動鉄心と同軸の円柱状の空間であることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
  3. 　前記パイロット弁体は、球状に形成されて、前記収納孔に圧入固定され、前記主弁体は、前記パイロット弁体が圧入固定された収納孔に収納されることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
  4. 　前記主弁体は、
    　前記収納孔に摺接する本体部と、
    　前記本体部より小径に形成されて前記収納孔から突出した状態で配置される小径部と、を有し、
    　前記小径部が突出する前記収納孔の開口近傍には前記本体部の外径よりも小さい縮径部が形成され、
    　前記可動鉄心に対する前記主弁体の軸方向への相対移動は、前記縮径部と前記パイロット弁体との間で規制されることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
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