JP2002521620A - 永久磁石をもつソレノイド弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 コイル３５と、プランジャー４２と、少なくとも第１開口および第２開口と、第１開口に連係して設けた永久磁石７１、１５４とからなるソレノイド弁１０である。永久磁石７２、１５４によってプランジャー４２をバイアスして第１開口に向けるとともに、コイル３５によってバイアスを抑制、相殺または反転してこれを第１開口に向け、プランジャーを第２開口の方に引っ張る。別な実施態様では、第１開口周囲の上部ハウジング７０に永久磁石７２を設ける。さらに別な実施態様では、永久磁石１５４をプランジャー４２に設けるとともに、上部ハウジング１７０に第２コイル１７８を設ける。第２コイル１７８は、２つの方向のうちいずれか一方に励磁可能である。一方の方向に励磁すると、永久磁石１５４を吸引し、他方の方向に励磁すると、永久磁石１５４を反発する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は永久磁石をもつソレノイド弁に関する。

【０００２】 発明の背景 バイアス部材として永久磁石をもつソレノイド弁は、特に次の米国特許明細書
第３，２０２，４４７号、第４，３０６，５８９号、第４，４８９，８６３号、
第４，５６１，６３２号、第４，５７４，８４１号、第４，６９０，３７１号、
第５，３１８，０７１号、第５，３４５，９６８号および第５，３５１，９３４
号により公知である。

【０００３】 従来のソレノイド弁は３つの弁口を有し、バネによってプランジャーを正常位
置として知られている第１位置にバイアスし、この位置において第１弁口を閉じ
、残りの２つの弁口により流路を開く。ソレノイドがプランジャーを取り囲み、
プランジャーが本質的に磁気回路のコアを形成する。この磁気回路はプランジャ
ー、ソレノイドおよび鉄系材料の接続部分からなる。プランジャーと２つの開放
弁口のうちの一つの入口との間にギャップを設ける。ソレノイドに電流を供給す
ると、プランジャーがバネのバイアスに逆らって移動し、磁気ギャップを閉じ、
先に閉じられた第１弁口が開放し、そして他の弁口の一つが閉じ、流路を閉じた
弁口から開放した弁口に再度向ける。これが付勢位置であり、ソレノイドが付勢
している間、弁をこの状態を維持できる。さもなければ、バネのバイアス作用に
よって正常位置に復帰する。特に、米国特許明細書第５，７２７，７６９号には
、ヨーク内のプランジャーを駆動して、弁部分を開閉するソレノイドからなる弁
が開示されている。磁場がプランジャーを駆動するように、ヨーク周囲の所定位
置に永久磁石を設ける。この永久磁石は、プランジャーの溝部分の位置によって
プランジャーを保持する。磁場が、非常に短いギャップをもってプランジャー運
動の軸方向に対向するループを形成する。

【０００４】 この装置には、プランジャー速度に比例して発生する渦電流を利用することに
よってプランジャーの振動を抑制できる利点がある。また、この装置は所定の位
置でプランジャーを直ちに制動できるため、プランジャーへの衝撃損傷を少なく
でき、したがって装置の長寿命化を実現できる。

【０００５】 上記装置の多くに共通する欠点は、エネルギー消費量である。ソレノイドコイ
ルはかなり薄く、加熱されやすい。この種の装置は可塑性、あるいは可塑性に非
常に近い特性をもつことができる。加えて、加熱作用があるため、装置の使用サ
イクルを最大使用サイクルよりも少なくする必要がある。さらに、電力消費量を
最小限に抑えることが好ましい用途が多数ある。例示すれば、栽培期間を通じて
大きな栽培面積にわたって一日につき数時間装置を稼働させておく自動潅漑装置
である。電力消費量を最小限に抑えることが本質的に重要な他の用途もある。例
示すれば、電池が唯一の電源であるポータブル装置に弁を設ける場合である。エ
ンジンにより電気を発電する交流発電機を備えた車両に搭載した弁の場合でも、
エンジンが作動していない状態で使用しなければならないことがある。例えば、
車両の外部を除氷するために温水を発生するシステムの一部を構成する弁の場合
には、車両を始動する前に、この弁を作動させる必要がある。これら弁の電源が
車両搭載電池であることでだけでなく、利用できる電気のほとんどが水を加熱す
るために必要である。

【０００６】 米国特許明細書第５，７２７，７６９号には、ソレノイドの外部に永久磁石を
設け、コイルの振動を減衰することによって、コイルの制御性を強化するソレノ
イド弁が記載されている。 米国特許明細書第４，２９５，１１１号には、永久磁石をラッチとして使用し
、着脱自在なコイルを設けて、磁場を部分的に一時無効にする磁場を発生するソ
レノイド弁が開示されている。

【０００７】 発明の要約 本発明の実施態様によれば、反転式ラッチ機構を備え、このラッチ機構が弁内
部に異なる方向でかつ異なる時点で発生された異なる強度の磁束と連係して、弁
を所定位置にラッチ係合する力を発生し、磁束の反転により、弁を所定位置から
外す力を発生するソレノイド弁によって、上記問題やその他の問題を解決するこ
とができる。

【０００８】 第１の発明は、第１コイルと、プランジャーと、少なくとも第１開口および第
２開口と、そして第１開口と連係するように設けたラッチ機構とを有するソレノ
イド弁において、ラッチ機構によって、所定のラッチ力でプランジャーを第１開
口にラッチ係合し、所定の第１極性において第１のコイルを付勢して、ラッチ力
を少なくとも小さくするソレノイド弁を提供するものである。 この発明の実施態様では、第１開口に連係する永久磁石を設けてラッチ機構を
構成する。この永久磁石はラッチ力を発生し、この力を第１開口に向ける。また
、第１コイルが作動して、ラッチ力を小さくし、プランジャーを第２開口の方に
引っ張る。 この実施態様では、第１コイルがラッチ力を完全に相殺するのが好ましいが、
第１コイルによって、ラッチ力を第２開口に向かうバイアスに変えることも可能
である。

【０００９】 このソレノイド弁に第３の開口を設け、第１開口と第３開口との間と、そして
第２開口と第３開口との間にプランジャーによって中断できる流路を形成するこ
とも可能である。 第１コイルをプランジャーの第１端部から離間しておくのが好ましく、磁場エ
キステンサー（extensor）を設けると、第１コイルが発生する磁場の第１磁極を
プランジャーの第１端部まで拡大することができる。 プランジャーをラッチ係合位置から引き離すためには、第１コイルが発生する
磁場の第１磁極の極性を永久磁石の対向磁極と同じにすればよい。

【００１０】 好ましくは、第１コイルが鉄心に作用して、第１コイルが付勢状態にある時に
、鉄心を第１開口に引っ張るようにする。バネなどのバイアスコネクターによっ
てプランジャーを鉄心に接続する。このバネが、プランジャーを第２開口の方に
バイアスする。

【００１１】 磁場エキステンサーは、端部を鉄端板とした、鉄系材料からなる中空円筒部材
によって構成することができる。あるいは、このエキステンサーを鉄心と一体化
してもよい。 鉄端板をリングとしてもよく、プランジャーと一体に可動できるようにしても
よい。 鉄リングまたは中空円筒部材の形状は改造することができ、内部にギャップを
付加調節して、鉄リングで生じる磁場の強度を変えることも可能である。

【００１２】 好ましくは、第１コイルが鉄心に作用して、第１コイルが付勢状態にある時に
、鉄心を第２開口に引っ張るようにする。バイアスコネクターによってプランジ
ャーを鉄心に接続する。このバイアスコネクターが、プランジャーを鉄心に逆ら
って第２開口の方にバイアスする。 本発明の実施態様では、中空円筒部材は鉄心に対して軸方向に滑動できる。こ
の場合、磁束が可能な限り変化しない状態で通過して、有効な磁気回路を形成で
きるようにするのが好ましい。

【００１３】 さらに、第２のバイアスコネクターによってプランジャーを鉄心に接続するこ
とも可能である。第２バイアスコネクターを取り付けると、プランジャーに対し
て下向きに鉄心をバイアスできるため、プランジャーおよび鉄心の両者が上昇す
る際、プランジャーの上昇が突然止まった時に、これら２つのバイアスコネクタ
ーが作動して、鉄心を緩和した状態で減速することができる。同様に、鉄心が下
降する際、鉄心の下降が突然停止した時に、第１バイアス部材によってプランジ
ャーを下降させることができる。 バイアスコネクターとしては、必要な負荷によって特性を最適化することがで
きるコイル式バネも使用することができる。

【００１４】 本発明の好適な実施態様では、第２の永久磁石を設ける。 ２つのバイアスコネクターの特性を予め選択して、プランジャーおよびプラン
ジャーシートに対する衝撃損傷を抑制するのが好ましい。 コイルの励磁については、マイクロコントローラーによって制御するのが好ま
しい。

【００１５】 このマイクロコントローラーについては、各コイルを別々に、すなわち長さが
異なり、かつ異なる時点で開始する動作復帰時の遅延を使用して付勢できるよう
にプログラムすることができる。

【００１６】 別な実施態様では、第１コイルを第１開口に連係して設けるとともに、ラッチ
機構を磁石をプランジャーに取り付けて構成する。 第１コイルを第２極性において付勢可能にし、ラッチ力を強化するのが好まし
い。 第２コイルをプランジャーの周囲に設け、付勢して、プランジャーを第２開口
に引っ張るようにしてもよい。

【００１７】 第２コイルに直接接続するとともに、ダイオードを介して第１コイルに接続し
た三方スイッチを使用して、コイルを付勢することも可能である。この構成では
、第１スイッチ位置において、第１コイルのみを第１方向に付勢し、第２スイッ
チ位置では、第１コイルと第２コイルの両者を第２方向に付勢し、そして第３位
置では、いずれのコイルも付勢しない。 この後者の実施態様における磁石としては、プランジャーの第１端部に取り付
けた永久磁石を使用することができる。

【００１８】 ソレノイド弁には、ハウジングを設けるのが好ましい。第１コイルを第１開口
周囲においてハウジングに取り付け、第１極性における付勢後、極性がコイルに
対向する永久磁石によって発生される磁極と同じである、永久磁石に対向する磁
極を発生することによって、プランジャーを第２開口の方に押し出すようにする
。同様に、第２極性における付勢後、極性がコイルに対向する永久磁石によって
発生される磁極と逆である、永久磁石に対向する磁極を発生することによって、
プランジャーを第１開口の方に押し出すようにする。

【００１９】 好ましくは、第２コイルが鉄心に作用して、第２コイルが付勢状態にある時に
、鉄心を第２開口に引っ張るようにする。バイアスコネクターによってプランジ
ャーを鉄心に接続する。このバイアスコネクターが、プランジャーを鉄心に逆ら
って第２開口の方にバイアスする。 磁場エキステンサーを設けて、第１コイルの磁場を第１開口の方に拡大するこ
とができる。

【００２０】 さらに、第２のバイアスコネクターによってプランジャーを鉄心に接続するこ
とも可能である。第２バイアスコネクターを取り付けると、プランジャーに対し
て下向きに鉄心をバイアスできるため、プランジャーおよび鉄心の両者が上昇す
る際、プランジャーの上昇が突然止まった時に、これら２つのバイアスコネクタ
ーが作動して、鉄心を減速を緩和した状態で行うことができる。同様に、鉄心が
下降する際、鉄心の下降が突然停止した時に、第１バイアス部材によってプラン
ジャーを下降させることができる。

【００２１】 本発明の好適な実施態様では、コイルの励磁はマイクロコントローラーによっ
て制御する。マイクロコントローラーはプログラム式で、弁の動作を制御するプ
ログラムを複数予め記憶している。この場合、このマイクロコントローラーはコ
ンピュータによって制御可能である。あるいは、マイクロコントローラーに取り
付けたディップスイッチなどの外部スイッチを使用して、個々のプログラムを選
択することができる。マイクロコントローラーとしては、ＰＷＭコントローラー
を使用することができる。マイクロコントローラーは、コイル温度、少なくとも
一つの開口における流体圧力および流路内の流体流量のいずれかについて閉ルー
プ制御を行なうことができる。

【００２２】 マイクロコントローラーは、コイルの励磁についてタイミング制御を行なうこ
とができる。この場合、タイミング制御では各コイルの動作に動作復帰時の遅延
を導入する。動作復帰時の遅延は、各コイルについて同じである。 マイクロコントローラーは、コイルの励磁についてタイミング制御を行なうこ
とができる。タイミング制御では各コイルの動作に動作復帰時の遅延を導入する
が、この場合動作復帰時の遅延は、各コイルについて異なっている。 各コイル極性については、反転可能であることが好ましい。 コイルの励磁については、可変であることが好ましい。給電量を変更するだけ
で、これは実行可能である。すなわち、励磁は必要に応じて調整することができ
る。弁の外部においてコイルに温度センサーを設けることができる。

【００２３】 第２の発明は、第１コイルと、プランジャーと、少なくとも第１開口および第
２開口と、そして第１開口と連係するように設けたラッチ機構とを有する自動リ
セット式衝撃緩衝装置において、ラッチ機構によって、所定のラッチ力でプラン
ジャーを第１開口にラッチ係合し、所定の第１極性にそって第１のコイルを付勢
して、ラッチ力を少なくとも小さくする自動リセット式衝撃緩衝装置を提供する
ものである。

【００２４】 第３の発明は、第１コイルと、第１端部および第２端部、および第２静止位置
および第２静止位置を有するプランジャーと、そして第１静止位置においてプラ
ンジャーの第１端部と連係するように設けたラッチ機構とを有するリレーにおい
て、ラッチ機構によって、所定のラッチ力でプランジャーを第１静止位置にラッ
チ係合し、所定の第１極性に沿って第１のコイルを付勢して、ラッチ力を少なく
とも小さくするとともに、運動を外部電気スイッチ要素に伝達する延長部材でプ
ランジャーを構成したリレーを提供するものである。

【００２５】 第４の発明は、第１コイルと、第１端部および第２端部、および第２静止位置
および第２静止位置を有するプランジャーと、そして第１静止位置においてプラ
ンジャーの第１端部と連係するように設けたラッチ機構とを有するアクチュエー
ターにおいて、ラッチ機構によって、所定のラッチ力でプランジャーを第１静止
位置にラッチ係合し、所定の第１極性に沿って第１のコイルを付勢して、ラッチ
力を少なくとも小さくするとともに、運動を外部物体に伝達する延長部材でプラ
ンジャーを構成したアクチュエーターを提供するものである。

【００２６】 以上の実施態様によれば、従来知られている以上に効率よく弁を設計かつ使用
できる。従って、電力消費が少なく、そして熱放散が少なくてすむためより小形
の装置を製作することができる。装置が同じ大きさの場合には、より大きな力を
発生できる装置を製作することができる。

【００２７】 好適な実施態様の説明 図１に、本発明の一実施態様による弁を示す。ソレノイド弁１０の弁口１２は
、弁が定常状態にある時は開放している。第２の弁口１４は永久開放口である。
第３の弁口１６は、弁が定常状態にある時には閉じ、コイルを付勢した時に開放
する。弁口１４および１６それぞれにショルダー部２０および２２を設け、その
上にゴム取り付け部などを取り付ける。第１弁口１２には、めねじを形成する。 鉄系材料からなる下部ハウジング３０が弁の基部を構成するとともに、弁を作
動する磁気回路の要部を構成する。 ボビン３２に線材を巻回してコイル３５を形成し、接続部３６を介して好まし
くは外部電源に接続する。接続部３６は、以下に説明するように、極性を切り換
えることができる線材Ａ、Ｂで構成する。 コイル３５がハウジング内部に嵌合し、同様に鉄系材料からなる覆い片３４を
コイル３５の上に嵌合する。覆い片３４としては、鉄リングを使用するのが好ま
しい。

【００２８】 好ましい実施態様では、周囲温度を測定する温度センサー３１を設けるととも
に、これを接続線材３３に取り付ける。また、コイル３５の温度を測定する温度
センサー３７を設けるとともに、これを接続線材３９に取り付ける。適当な制御
装置と一緒に使用すると、センサー３１および３７の出力を使用して、コイルが
最大励磁に（従って加熱状態に）なる総時間を必要に応じて制限できる所定の安
全手段を組み込むことによって過熱を防止できる。

【００２９】 プランジャー体４０は次のようにして形成する。 このプランジャー体４０は、好ましくはプラスチックかその他の非鉄系材料か
らなるプランジャー４２、弁口１６を封止する第１の封止ドーム４４、ショルダ
ー部４５、弁口１２を封止する第２の封止ドーム５０およびスナップリング溝４
８で構成する。これら封止ドーム４４、５０はプランジャーと一体化してもよく
、あるいはゴムなどで別体として構成しても良い。

【００３０】 鉄製リング５４をプランジャー４２に取り付け、ショルダー部４５に当接する
まで引き上げる。鉄製リング５４は流体が流れる導管を有する。鉄系材料からな
る中空円筒部材５６が鉄製リング５４に滑り嵌合するまで、鉄製リング５４の後
までこれを引き上げる。この後側に、同様な方法で、中空円筒部材５６に達する
まで、鉄心５８をプランジャーに沿って引き上げる。鉄心５８は、複数の、好ま
しくは４つの軸方向導管６０を有し、プランジャーを挟んで流体を搬送する。次
に、螺旋バネ６２を鉄心５８に挿入し、スナップ止め６６をプランジャー４２の
溝４８に挿入することによって螺旋バネ６２を所定位置に嵌合し、これによって
プランジャー体４０を形成する。バネ６２がプランジャー内部で内部バイアスを
発生する作用をもつため、異なる磁性部品５４、５６、５８間に空気ギャップが
発生することがなく、実際上、単一の磁性体を形成する。 封止ドーム５０が弁口１２に対向し、シート３８に接触するように、コイル３
８の中空円筒中心内部において組み立てた下部ハウジングにプランジャー体４０
を挿入する。

【００３１】 次に、上部ハウジング７０を下部ハウジング３０に挿入し、下部ハウジングの
上部リム８２に滑り嵌めする。この上部リム８２を上部ハウジングのショルダー
部８４上に折り重ねて、一体化する。リング形の永久磁石７２を上部ハウジング
７０の首部７３に嵌合し、プラスチック製の保護覆い７４を磁石７２の上に被せ
る。

【００３２】 当業者ならば理解できるように、上記の実施態様をその機能をそのまま維持し
た状態で変更することは可能である。例えば、磁石７２をプランジャー４２に設
け、鉄製リング５４を上部ハウジング７０に設けることができる。以下の磁気的
挙動の説明は図示の実施態様に直接関係するものであるが、当業者ならば、同じ
原理が成立することを理解できるはずである。

【００３３】 図２に、本発明の弁の別な実施態様を示す。図１と同じ部分に同じ符号を使用
し、その説明は省く。下部ハウジングについては、図１の場合と同様に構成し、
そして弁１１０のプランジャー体１４０についても以下の点を除いて同様に構成
する。 中空円筒部材１５６をプラスチックかその他の非鉄系材料で構成し、鉄製リン
グ５４の代わりに導管１５５をもつ磁石１５４を使用する。 次に、上部ハウジング１７０を上記のように挿入する。

【００３４】 ボビン１７６に線材を巻回して上部コイル１７８を形成し、鉄心１８１に固定
する。このようにして得られた構成体を上部ハウジングの首部１７３に設ける。
この上部コイル１８１を接続部１８２を介して好ましくは外部電源に接続する。
接続部１８２は、以下に説明するように、極性を切り換えることができる線材Ｃ
、Ｄで構成し、プラスチック製の保護カバー１７４を上部コイル１７８に被せる
。

【００３５】 コイル１７８の温度を測定するために、温度センサー１７７を設けるとともに
、接続線材１７９に取り付ける。適当な制御装置を使用すると、センサー３１、
３７、１７７の出力を使用して、コイルが最大励磁に（従って加熱状態に）なる
総時間を必要に応じて制限できる所定の安全手段を組み込むことによって過熱を
防止できる。いずれかのコイルに過熱が検出された場合には、他方のコイルの電
流を大きくすることによってこれを相殺する。

【００３６】 図１の実施態様について説明すると、弁は２つの弁座をもち、一方は付勢され
、他方は付勢されていない。図１に示した弁は付勢されていない状態にある。即
ち、電圧が接続部３６の両端に、従ってコイルに印加されていない状態である。
この状態は、弁の２つの安定な状態のうちの一つである。同じ状態は、以下に説
明するように、コイル３５をまず付勢してから動作させる時に存在する遷移状態
時にも現われる。付勢されていない状態では、プランジャー４２はその鉄リング
５４によって全体として永久磁石７２に吸引されている。従って、プランジャー
４２が弁口１２のシート３８から離間しているため、弁口１４から鉄心５８の導
管６０を通って弁口１２に流体が流れる流路が形成する。このように、弁口１２
と１４とが開放しているため、これら間に流路が形成する。磁石が十分な力をも
っているため、バネ６２の引く力にもかかわらず、シート４６とドーム４４との
間に確実に水密封止が生じる。

【００３７】 付勢状態では、コイル３５が鉄心５８の鉄系材料に作用し、鉄心５８を下向き
に押すので、磁気回路のギャップが閉じる。鉄心５８のショルダー部５９が作用
して、バネ６２を圧縮するため、スナップ止め６６を介してプランジャー４２を
下向きに押すことになる。このため、プランジャー４２が磁石７２から引き離さ
れ、下部の弁口１２のシート３８の方に向かう。バネ６２の圧縮によって発生し
た力によって、第２封止ドーム５０と弁口１２のシート３８とが水密封止が形成
され、この結果、弁口１６が開放し、可動鉄リング５４の導管５５を介して弁口
１４と弁口１６との間に流路が形成する。

【００３８】 下部シート３８が閉じている間、プランジャー４２（およびドーム５０）が好
ましくはシート３８に達してから、鉄心５８が下部ハウジング３０に当接する。
このようにして、流体がこの部分に取り込まれ、導管６０を介して押し出される
。この結果、緩衝作用が発生し、鉄心５８が長寿命化する。 図１に示すように付勢されていない状態では、弁口１６を閉じる吸引力は、一
般には、永久磁石７２の大きさおよび磁気強度、可動鉄リング５４の大きさおよ
びこられの間の距離に依存する。

【００３９】 また、弁口１２を閉じる吸引力はその位置におけるバネ６２の圧縮に依存する
。なお、圧縮力については、バネ６２の目的が弁口１２を閉じることにある場合
、鉄心５８を下部ハウジングの床に保持する力よりも小さくなければならない。
バネの力がより強くなると、鉄心がハウジング３０の床から引き離されることに
なる。

【００４０】 このバネ６２により、シート３８およびシート３８に接触するドーム５０への
損傷が小さくなる。というのは、バネ６２がプランジャー体４２と、コイル３５
によって非常に高い加速度で引き下げられて、大きな力で下部ハウジングに衝突
する鉄心５８とを軸方向に離間するからである。バネ６２がこの力を吸収する。
このようにして、封止ドーム５０が衝突する力がバネの圧縮力によって制限され
る。バネは、必要な封止力を得るのに十分な力をもっている。

【００４１】 以上の説明は、プランジャー４２のシート３８への衝突に対しても成立する。
この場合には、単一のバネ６２を使用する。以下、上部シート４６への第２方向
における同じ衝撃緩和作用を実現するために第２のバネをどのように接続するか
を説明する。

【００４２】 図２の実施態様の作動に関して、鉄心５８に作用するコイル３５の力を減少で
きる可能性を以下図５Ａおよび図１６Ｂについて説明する。 一般的にいって、ここで展開する議論は、議論を平易にするために、流体によ
って発生する圧力をそれ程考慮していない。

【００４３】 図１〜２、図６Ａ〜Ｃ、図１１〜１３および図１９に、プランジャー４２を作
動するソレノイド弁のアクチュエーターを示す。このアクチュエーターの別な使
用方法は図９〜１０に示す。

【００４４】 図３に、図２に示した実施態様に電気スイッチ装置をどのように使用するかを
示す。主コイル３５を２つのダイオード１０６、１０８を介して三方スイッチ１
１２に接続する。主コイル３５に平行に、上部コイル１７８をダイオードと三路
スイッチ１１２との間に接続する。図４Ａ〜図４Ｃにスイッチ１１２の３つの状
態を示す。図４Ａに、右側接続が正で、左側接続が負のスイッチ状態を示す。こ
の状態では、上部コイル１７８が付勢されているが、主コイル３４はダイオード
の作用により付勢されていない。弁を定常状態に保持するためには、弁をこの状
態に設定する。本実施態様では、前の実施態様と同様に、定常状態は付勢されて
いるため、弁をより大きな圧力差で使用できる。好適な実施態様では、加減抵抗
器１０４を設け、これを使用して上部コイル間の電圧を変更し、弁口１６と弁の
内圧との間の異なるレベルの圧力に対応できるようにしている。

【００４５】 図４Ｂに、コイルのいずれにも電圧が印加されないように接続した三方スイッ
チ１１２を示す。これは、付勢されていない定常状態である。 図４Ｃに、左側接続が正で、右側接続が負になるように接続した三方スイッチ
１１２を示す。この位置では、上部コイルおよび主コイルの両コイルが付勢され
、上部コイル１７８は図４Ａとは逆方向に付勢されている。上部コイルと磁石１
５４との間に反発力が働き、主コイル３５がプランジャーを下向きに引っ張る際
の主要な力を発生した状態で、プランジャーを下降させることによって、付勢状
態を実現する。

【００４６】 上記状態における上部コイル１７８の作用を以下に説明する。 鉄心５８がその運動の最高位置にある時に、鉄心５８が下降を開始する。これ
は、鉄心５８の少なくとも一部がコイル３５内からはみ出していることを意味す
る。コイル３５によって発生される鉄心５８に作用する力は、これらの間の距離
の二乗に逆比例するため、移動のまさに開始時点では、コイルの力が最も弱くな
る。対照的に、通常の弁では、すなわち上部磁石（またはバネなどの他のラッチ
装置）がプランジャーを上から吸引し続ける弁では、この時点で上部磁石の力が
最大になる。従って、磁石などの最大力をコイルの最小力によって相殺する必要
がある。本発明では、上部コイル１７８の力の方向が反転しているため、反発力
が正確にこの瞬間に作用し、コイルの最大力をかなり小さくでき、ソレノイド弁
１０の効率が高くなる。同じ作用効果が、図１の実施態様における磁場の反転に
ついても成立する。

【００４７】 上述したように、上部コイル１７８に印加される電力を加減抵抗器１０４の動
作によって変更することができる。したがって、反発力が小さくなるように上部
コイル１７８の力を設定すると、コイル１７８と磁石１５４との間に平衡状態を
確保することができる。あるいは、反発力を大きくすると、磁石１５４および取
り付けたプランジャー体１４０を下降させることができる。

【００４８】 図３に示した回路を設けるには、外部から手動操作できるスイッチを使用すれ
ばよい。あるいは、当業者にとっては明らかなことだが、中央処理装置か、ある
いは別な好適な形で操作するマイクロエレクトロニクスによって実行してもよい
。回路の位置は弁上でもよく、都合に応じて弁の外部にしてもよい。

【００４９】 図５Ａに、弁口１２を閉じ、次に開放する際にコイル３５に印加する電圧サイ
クルを示す。まず、例えば１５ｍｓの間、ランプＰ０−Ｐ２を印加する。次に、
さらに１５ｍｓの間定常電圧Ｐ２−Ｐ３を印加する。圧力やその他の変数に応じ
て変化するが、期間Ｐ０−Ｐ２のいずれかの時点で、弁口１２を閉じる。図５Ａ
のグラフでは、閉じる点はＰ１である。時点Ｐ３で、既に定常状態が確保された
場合には、コイルへの電圧をＰ４−Ｐ５によって示されるレベルまで下げる。Ｐ
５で電圧をゼロにすると、弁口１２が開放する。Ｐ７およびＰ８は次のサイクル
の開始を示す。表１では、このサイクルをコード０４で示す。

【００５０】 図５Ｂに、図５Ａに示すサイクル時の弁口１２、１４、１６の状態を示す。 表１のコード０６は、上部コイル１７８の追加使用を除けば、図５Ａ〜図５Ｂ
について説明したのと同じである。Ｐ０−Ｐ３で示す曲線部分はいずれの場合も
同じである。ただし、Ｐ４−Ｐ６の部分は上部コイル１７８に電流を流さずに実
現できる。

【００５１】 図６Ａに、図１について説明したように、弁の付勢されていない定常状態を示
す。コイル３５はなんら影響せず、上部鉄リング５４が永久磁石７２の対向側で
Ｓ極に応答してＮ極を発生する。中空円筒部材５６が磁場を下向きに拡大して、
鉄心５８の下面に弱いＳ極を誘導する。

【００５２】 図６Ｂに、定常状態にある間に、まず電力をコイル３５に導入した状態にある
同じ弁を示す。線材Ａがマイナス接続になり、線材Ｂがプラス接続になるように
接続部３６を接続する。巻き線の方向および電流の強さについては、鉄心５８の
下端にＮ極が現われるように構成し、中空円筒部材５６が磁場を拡大して、上端
に形成されるＳ極が可動鉄リング５４に現われるようにする。コイルが磁力を発
生すると、鉄心５８が上述したように、下降し始める。この下降運動は、可動鉄
リング５４が磁石７２の対向側の極と同じ極をもつ事実によって加速される。ま
た、これらの間に反発力が働き、プランジャー体４０の下降運動を加速する。反
発力の大きさは、一般的にいって、中空円筒部材５６の目的は磁場を可動鉄リン
グ５４に伝達することにあることから、中空円筒部材５６の寸法および材質に依
存する。このためには、中空円筒部材５６の寸法および材質を最適化する必要が
あり、この最適化には当業者でもある程度の実験が必要である。反発力の使用は
、公知の弁、すなわち磁気引力がプランジャーの運動を起こすために相殺する必
要がある力である弁のすべてに対して対照をなしている。

【００５３】 図６Ｃに、下部シート３８に接触して、弁口１２を閉じる位置にあるプランジ
ャー４２を示す。コイル３５が、下にＮ極が形成し、上にＳ極が形成するように
、入力３６から電圧を受け取る。下部ハウジング３０に鉄心５８を保持し、バネ
６２を圧縮し、プランジャー４２を押して、下部シート３８に接触させ、弁口１
２を封止する。

【００５４】 図７に、本発明に使用するのに好適な鉄系材料のヒステリシス曲線を示す。こ
のヒステリシス曲線５７は、動作時に容易に相殺できる低い残留磁化６３を出発
点とする急勾配のヒステリシス曲線である。これは、極性反転にともなう動作復
帰時の遅延を短縮できるからである。本発明の用途の多くでは、弁の迅速な反応
が重要である。当業者ならば、注意深い研究によって異なる用途を最適化できる
ことを理解できるであろう。

【００５５】 図８Ａ〜図８Ｂに、中空円筒部材５６の２つの実施態様を示す。図８Ａにおい
て、磁気回路の各部分５４、５６、５８は、上述したように、製作組み立てを容
易にするために、別々な部分で構成し、組み立てることができる。あるいは、図
８Ｂに示すように、単一の部材６５で構成することもできる。これは、２つの空
気ギャップを回路からなくすことができるので有利である。また、製作の容易さ
と回路の効果とを両立するために回路部品を２つの部分に分けることも可能であ
る。さらに、各部分５４、５６、５８を異なるヒステリシス曲線をもつ材料で構
成することも可能である。

【００５６】 あるいは、またはさらに、中空円筒部材５６の壁に設ける凹部６１の形状及び
／又は寸法を変更することによって、鉄心５８から鉄リング５４に達する磁場の
強度を制御することが可能である。このように、凹部６１の形状及び／又は寸法
を変更することは、中空円筒部材５６を鉄リング５４および鉄心５８（図８Ｂに
示す）の一部として構成する場合にも、あるいはこれら要素いずれかの一部とし
て構成する場合にも適用することができる。

【００５７】 なお、コイルの引く力は、プランジャーがコイルから最も離れた時に、すなわ
ち磁石７２の引く力が最も強くなる位置とまったく同じ位置にある時に、最も弱
くなる。したがって、コイルを補強するために、鉄リング５４を中空円筒部材５
６を介して磁気源に接続する。（図３について以下説明するように）、コイルへ
の電流の極性を変更して、鉄リング５４の磁極を切り換えることが可能である。
このようにして、鉄リング５４と磁石７２とを分離するのが望ましい場合には、
鉄リングの極性を磁石７２と同じにし、そしてプランジャーを磁石７２に戻すこ
とが望ましい場合には、逆極性にする。鉄リング５４の磁気強度は中空円筒部材
５６の鉄系材料の厚みに依存するが、この厚みについては、弁に必要な電力条件
を下げるための力について十分なつりあいがとれるまで当業者ならば最適化でき
る。

【００５８】 バネ６２の力が封止を強化し、かつこの位置においてプランジャーに作用する
磁石７２の力が非常に弱いため（磁石の力は距離の三乗に比例する）、コイル３
５は、プランジャー４２を下部シート３８に維持するために強い力を発生する必
要はない。強い力が必要なのは、磁石７２からプランジャー４２を引き離すとき
だけである。さらに、磁石７２からプランジャー４２を引き離す力を小さくする
ために、のちほどまた説明するショルダーリング４６をドーム４４と鉄リング５
４との間に設け、鉄リングが動作時に磁石７２に接触するのを防ぐ。

【００５９】 図９に、本発明のソレノイド装置２１０の一実施態様を示す。なお、以上説明
してきた部分と同じ部分には同じ符号を付け、説明を省略する。プランジャー体
２４０は、開口２４６を介して下部ハウジング２３０から突き出るほど大きいプ
ランジャーを使用する点で異なっている。ハウジングの外側に突き出るプランジ
ャー２４２の部分は、外端に孔２４４を形成した、剛性のあるロッド２４８で構
成する。この構成によって、コイルが外部物体に力を伝達して、物体を引っ張た
り、押したりすることが可能になる。図９において、２５４は可動鉄リング、２
５５は導管、２５８は鉄心、２６０は導管である。導管２５５および２６０のい
ずれかを、あるいは両者を取り外すと、あるいは寸法を変更すると、チャンバー
からチャンバーへの容易でない流路を流動する流体によって力の伝達が大きく弱
められてしまうため、衝撃吸収作用が働く。また、プランジャー２４０を鉄心２
５８から大きく突き出して、流体チャンバーの大きさを大きくし、これによって
衝撃吸収効果を強くすることも可能である。

【００６０】 図１０に、電気リレースイッチとして使用する、本発明のソレノイド弁２８０
の別な実施態様を示す。プランジャー体は、図９について説明したのと同じであ
る。下部ハウジング２８２の延長部分２９０は、レバー２９２をこれにピン２９
４を介して枢着するとともに、ピン２９６を介してロッド２４８に枢着して構成
する。このため、プランジャー２４２が上部位置と下部位置との間で、矢印２９
７によって示すように、レバー２９２を回動することができる。上部位置では、
第１リレー接点２９８に電気的に接続でき、また下部位置では、第２リレー接点
に電気的に接続できる。

【００６１】 図１１に、以下の説明をより明確にするために、内部部分が平衡状態にある、
２つの安定位置の中間位置にある、本発明のさらに別な実施態様３００を示す。
図１１において、装置３００はコイル３０２と導管３０４とで構成する。コイル
３０２内部に、センタリング用リング３０６、上部バネ３０８、中空円筒部材３
１０、スナップ止め３１２および可動鉄リング３１４を設ける。プランジャー体
３２０はプランジャー３２２、ショルダー部３１６および上部封止ドーム３１８
で構成する。このプランジャー体はさらに下部封止ドーム３２４を有する。プラ
ンジャー３２２の両端の中間に、プランジャー３２２から円周方向外側に突き出
る円筒形延長部分３２６を設ける。この延長部分は上部ショルダー部３２８と下
部ショルダー部３３０とを有する。 コイル３０２内にセンタリング用リング３３２、下部バネ３３４、第２センタ
リング用リング３３６およびスナップ止め３３８を挿入する。

【００６２】 また、コイル３０２内には、コイル３０２の要部であり、上部ショルダー部３
４２および下部ショルダー部３４４を有する小さな円筒部分３４０を挿入する。
円筒部分３４０の軸方向長さは、円筒形延長部分３２６と実質的に同じである。
上部バネ３０８が滑動リング３０６を押圧し、次にこのリングが上部ショルダー
部３２８および３０２の上部ショルダー部を押圧する。反対側では、バネ３３４
が滑動リング３３２を押圧し、次にこのリングがショルダー部３３０、３４４の
いずれか一方または両者を押圧する。この位置では、バネ３３４は円筒形部分３
４０、３２６の軸方向長さに依存するため、延長部分３２６、３４０が、（図１
２〜図１３における延長部分３２６、３４０の位置とは逆に）水平になるように
、コイル３０２内部のプランジャー３２２の相対的な軸方向位置が定まる。コイ
ル３０２内の円筒中空部３４８に、鉄心３１０の外壁３４６を滑り嵌めし、相互
に軸方向に移動できるようにする。このように構成した理由は、プランジャー３
２０の位置に関係なく、磁束が鉄心３１０から中空円筒部材３４８に達するから
である。

【００６３】 図１２に、正常位置にある図１１の装置を示す。前に説明したのと同じ細部に
ついては説明を略す。弁口１６が閉じた時点で、リング３１４を吸引する磁石７
２によってプランジャー３２０に力Ｆｍが加わる。さらに、弁口１２が閉じてい
る状態では、バネ３３４が圧縮状態にあり、これが解除されると、別な上向きの
力が発生する。プランジャー３２０がシート４６に達し、そこで停止すると、鉄
心３０２が、バネ３３４、３０８の圧縮によって停止するまで、矢印３５０で示
す距離進み続ける。このため、シート４６に加わるプランジャー３２０の衝撃力
が大幅に小さくなる。さらに詳しく説明すると、バネ３３４には、プランジャー
３２０の要部であるショルダー部３３０から直接力が加わる。さらに、中空円筒
部材３１０の要部であるショルダー３１１によってバネ３０８が押圧される。次
にこれが鉄リング３１４によって押圧され、この鉄リングがプランジャー３２０
の要部であるショルダー部４５によって押圧され、最後にプランジャー３２０が
シート４６に押圧される。このように、バネ３０８および３３４の両者がプラン
ジャー３２０の減速を緩衝する。鉄心３０２と中空円筒部材３１０との間の距離
３５０を軸方向に滑動することが示されている。この距離が磁気結合に実質的な
影響を与えずに、装置にフレキシビリティーを与える。

【００６４】 図１３に、弁口１２が閉じている定常状態位置にある図１１の装置を示す。前
の実施態様と同じ細部については、説明を省く。鉄心３１０は力Ｆｃによって下
向きに押されている。これによって、バネ３０８が圧縮し、ショルダー部３２８
を下向きに押し、プランジャー３２０がシート３８に封止接触し、弁口１２を閉
じる。より小さな力があれば十分であるため、この方向にのみ単一のバネ３０８
が作用をもつ。

【００６５】 上記の復バネ式装置は衝撃吸収を２つの形態で行なう。第１の形態では、すな
わち図１２の形態では、プランジャーが突然停止すると、バネが鉄心３０２の運
動エネルギーをこれが停止するまで吸収する。第２の形態では、すなわち図１３
の形態では、鉄心が下部ハウジング３０に衝突して突然停止すると、バネ３０８
によってプランジャー３２０が下降する。この場合の衝撃減少は、単に鉄心３０
２がもはや動作しない事実によるものである。 なお、図２の実施態様においては、プランジャー１４０に作用する上向きの力
は、一般に図１の実施態様に比較して強い。復バネ式装置および上向き運動の緩
衝はこの実施態様において特に有効である。

【００６６】 図１４は、中空円筒部材５６の材料が鉄系でない装置の磁力を示すグラフであ
る。この点を除けば、装置は図１の装置と同じである。このグラフは参考として
示すものである。グラフ全体をみればわかるように、２つの安定な位置にあるプ
ランジャー体４０の概略が図示されている。上の３７２が定常位置にあるプラン
ジャー体を示し、下の３７４が付勢位置にあるプランジャー体を示す。なお、こ
れらグラフにおいては、以下同様に、一般に磁力よりかなり小さい外圧または外
力や摩擦は、図示を簡単にするために無視している。

【００６７】 矢印３７７によって示すように、２つの位置間における鉄リング５４の変位３
７８および弁口１６の閉鎖、矢印３７９によって示すように、２つの位置間にお
ける鉄心５８の変位３８２および弁口１１２の閉鎖、そして２つの位置間におけ
る鉄心５８の変位３８２は全体として大きさが等しく、バネ６２の圧縮による無
視できる差については、以下に展開する議論の目的からみて無視することにする
。グラフでは、鉄リングの外側ショルダー部３７６（即ち、磁石７２に直接対向
するショルダー部）を使用して、鉄リングの変位３７８を定義する。またグラフ
では、鉄心５８の外側ショルダー部３８０（即ち、下部ハウジング３０に対向す
るショルダー部）を使用して、鉄心５８の変位３８２を定義する。

【００６８】 グラフ３８６は、プランジャーの鉄心側における変位の関数としての磁力のグ
ラフであり、そしてグラフ３８８は、プランジャーの磁石側における変位の関数
としての磁力のグラフである。垂直軸３９０、３９２は力を、そして水平軸３９
４、３９６は変位軸を示す。 グラフ４００は、実質的な外部磁場をリング５４に印加しない場合（例えば、
中空円筒部材５６を非鉄系材料で構成した場合）における、永久磁石７２とリン
グ５４との間に働く引力の特性を示す。 グラフ４００の右端４０２は、鉄リング５４が磁石７２に最近接した場合にお
ける装置の最大力であり、グラフ４００の左端４０４は、鉄リング５４が最も離
れた場合における最小力である。

【００６９】 グラフ４０６は、鉄心５８とコイル３５との間に働く力の特性を示す。グラフ
４０６の左側上点４０８は、鉄心５８がその運動の最下点にきた場合における、
コイル３５の下向き方向の引く力を記述するものである。右側の中間点４１０は
、コイルがその運動の最高点にきた場合における同じ力を記述するものである。
この右側の中間点４１０は、鉄心がその運動の最高点にきた場合における同じ力
を記述するものでもある。

【００７０】 グラフ４００によって表される力は、コイル３５の力とは逆に作用する。これ
は、グラフ４０６と同じ軸にグラフ４００を描いて、新しいグラフ４１２を作成
すると表すことができる。２つのグラフ４０６、４１２の間にある陰影をつけた
領域４１９は、変位の関数としてのプランジャー４０に作用する合成力を示す。
なお、グラフ４０６はグラフ４１２よりいくぶん引き上げられている。これが、
コイル３５を付勢した時に、プランジャー体４０のシート４６からの最初の分離
を付勢する力の貯え分であり、４１６で示す。

【００７１】 図１５は、図６Ａ〜６Ｃに示した状態に関係するグラフである。図１５は、中
空円筒部材５６を鉄系材料で構成し、コイル３５の付勢時に、鉄リング５４に磁
石７２の対向磁極と同じ磁極を与えた場合に、図１４の状態がどのように変るか
を示すグラフである。グラフ４２０は、永久磁石１５４と上部コイル１７８との
間に働く引力の特性を示す。 グラフ４２０の右端４２２は、鉄リング１５４が磁石１７８に最近接した場合
における装置の最大力であり、グラフ４２０の左端４２４は、鉄リング１５４が
最も離れた場合における最小力である。

【００７２】 グラフ４２６は、鉄心５８とコイル３５との間に働く力の特性を示す。グラフ
４２６の左側上点４２８は、鉄心５８がその運動の最下点にきた場合におけるコ
イル３５の下向き方向の引く力を記述するものである。右側の中間点４３０は、
鉄心がその運動の最高点にきた場合における同じ力を記述するものである グラフ４２０によって表される力は、コイルの力とは逆に作用する。これは、
グラフ４２６と同じ軸にグラフ４２０を描いて、新しいグラフ４３２を作成する
と表すことができる。２つのグラフ４２６、４３２の間にある陰影をつけた領域
４４９は、変位の関数としてのプランジャー４０に作用する合成力を示す。なお
、グラフ４２６はグラフ４３２よりいくぶん引き上げられている。これが、コイ
ル３５を付勢した時に、プランジャー体４０のシート４６からの最初の分離を付
勢する力の貯え分であり、４３４で示す。

【００７３】 グラフ４００’の最も右側の位置が、コイル３５に電圧が印加されていない図
６Ａの状態を近似的に示す。グラフ４００’の左側の最高点にある角部の点４２
３から軸までが、プランジャーを付勢されていない位置にラッチ係合する力を表
す。上のグラフ４２６と下のグラフ４３２との間の垂直距離が、任意の変位にお
いてプランジャー４２に作用する力を表す。これら２つのグラフの最も右側が、
図６Ｂの位置を表す。グラフの最も左側が、図６Ｃに示した状態を表す。 グラフ４００’、４０６’は図１４に示したグラフ４００、４０６と同じであ
り、参照を容易にするために与えるものである。

【００７４】 図１６Ａは、図２の実施態様に関係する。図１６Ａは、中空円筒部材１５６を
非鉄系材料で構成し、永久磁石１５４をプランジャー体１４０に設けた場合に、
図１５の状態がどのように変るかを示すグラフである。図１５に示す図６Ａ〜６
Ｃの状態と同様なこの実施態様の状態は、図１６において対応するグラフ部分に
よって表す。付勢されていない位置にある間にコイルを付勢すると、グラフが右
側上角点である位置５０６から、実際には大きな引力が反発力に転換することを
意味する右側下角点である位置５０８に移動する。鉄心５８が下部ハウジング３
０に接近すると、特に低いレベルの電流を使用して、グラフ５１２が左側に移行
する。グラフ５１６は、コイル３５の出力が大きくなり、鉄心５８を下部ハウジ
ング３０の方に引っ張る状態を示す。より高いレベルの電流を印加すると、曲線
５１３で示すように、弁口１２の方向における押圧力が大きくなる。 グラフ５１２は、永久磁石１５４と上部コイル１７８との間に働く引力の特性
を示す。

【００７５】 グラフ５１６は、鉄心５８とコイル３５との間に働く力の特性を示す。グラフ
５１６の左側上点５２０は、鉄心５８がその運動の最下点にきた場合における、
コイル３５の下向き方向の引く力を記述するもので、右側の中間点５２２は、鉄
心５８がその運動の最高点に到達した場合における同じ力を記述するものである
。

【００７６】 グラフ５１２によって表される力は、コイル３５の力と一体に作用する。２つ
のグラフ５１６、５１８の間にある陰影をつけた領域３９５は、変位の関数とし
てのプランジャー４２に作用する合成力を示す。なお、グラフ５１６はグラフ５
１８よりいくぶん引き上げられている。これが、コイル３５を付勢した時に、プ
ランジャー体１４０のシート４６からの最初の分離を付勢する力５２４の貯え分
である。図から理解できるように、コイル３５の場合、グラフの最も左側の位置
ではほとんど、あるいはまったく影響をもたないため、コイル３５は従来設計の
場合よりもはるかに小さくてすむ。 グラフ４００”、４０６”は図１４に示したグラフ４００、４０６と同じであ
り、参照を容易にするために与えるものである。

【００７７】 図１６Ｂに、プランジャーが最下位置にあり、上部コイル１７８の電流がゼロ
になっている場合における図１６Ａの状態を示す。グラフ５３０は鉄心５８に作
用するコイル３５の力を示し、直線５３２は弁口１２の圧力を相殺するために必
要な力を表す。これが、直線５３２と左側の最高点５３６との間の垂直距離によ
って示される力の貯え分であり、これによって定常状態にいったん達した後は、
コイル３５に流れる電流が小さくなる。これが、図５Ａに示すＰ３とＰ４との間
の減少である。力が例えば点５４２まで小さくなると、力の貯え分も小さくなる
。なお、例えば突然の圧力変動に対処できるように、若干の貯えは常に維持する
必要がある。

【００７８】 図１６Ｃに、磁石１５４と取り付けたプランジャー４０を引っ張る鉄心１７８
の力対変位の関係を示す曲線５４４を示す。グラフ４００”に対して大きいこの
力は、図１６Ａについて説明した極性とは逆の極性になっている入力１８２に印
加した電流に依存する。

【００７９】 一対の軸をもつ図１７には、図１４、１５、１６、２０に示したコイルそれぞ
れの４つの特性４０６、４２６、５１６、７１６を示す。図からわかるように、
各実施態様では、コイル３５が必要とする強度は小さくなっている。実際上は、
コイル、従って装置全体を小さくできることを意味する。グラフ７１６について
は、図２０に関連してより詳しく説明することにする。

【００８０】 図１８Ａに、本発明の好適な実施態様を示す。この実施態様では、ＰＬＣなど
のマイクロコントローラー６００か類似の装置を使用して、ソレノイド弁１１０
に対する電気入力３６、１８２を制御する。温度センサー３１、３７、１７７に
対しても入力が提供される。コンピュータなどからのマイクロコントローラーへ
のコマンドは入力６０４で受け取る。入力はシリアル、パラレルのいずれでもよ
い。手動スイッチ６０６及び／又は列構成のディップスイッチ６０８を設けるの
が好ましい。 図１８Ｂに、弁内部に一体的に設けて、制御弁６１０を一体的に構成した構成
を示す。

【００８１】 図１９には、本発明弁の別な実施態様を示す。図２と同じ部分には同じ符号を
付け、説明を省く。下部ハウジング体については、図２と同様に構成する。また
、弁６２０のプランジャー体６４０についても、以下の点を除いて、同様に構成
する。 鉄心５８の代わりに、導管６６０をもつ、非鉄系材料で形成した部材６５８を
使用する。プラスチック部材６５８と中空円筒部材１５６との間に、溝６５７を
もつ第２磁石６５５を設ける。コイル３５の代わりにコイル６３５を使用し、こ
れを入力６３６（Ｇ）、６３６（Ｈ）に接続する。下部ハウジング３０の代わり
に、非鉄系材料で形成した同様なハウジング６３０を使用する。上部ハウジング
６７０の内部円筒部６３９に、磁石６５５を軸方向に可動な状態で設ける。第２
の鉄心６６１を上部コイル６３５に接触させる。この弁装置の場合、磁石がその
運動の最下位置にきた時に、磁石と第２鉄心６６１とが軸方向に分離するような
大きさとされている。

【００８２】 プランジャーを下げ、下部弁口１２を封止するために、ＣＤ、ＧＨを介して電
流を流し、プランジャーを押し下げる。上部弁口１６を封止するためには、電流
を反転するだけでよい。理解を容易にするために、弁口１６域にあるコイル１７
８および磁石１５４、そして弁口１２域にある対応するコイルおよび磁石が同じ
力変位特性をもっていると想定している。 適当なプログラム式マイクロコントローラーを使用して、最適な方法で弁装置
を作動し、必要に応じて強度を大きくして、コイルのいずれかを動作させると、
所定の変位を得ることができる。

【００８３】 図２０Ａは、図１９の実施態様に関係する。図２０Ａは、永久磁石６５５をプ
ランジャー体６４０に取り付け、図１９において導入した変更をすべて加えた場
合に、図１６Ａの状態がどのように変るかを示すグラフである。付勢されていな
い位置にある間にコイルを付勢すると、グラフが右側上角点である位置５０６か
ら、実際には大きな引力が反発力に転換することを意味する右側下角点である位
置７０８に移動する。鉄心６５８が下部ハウジング６３０に接近すると、説明を
容易にするために、コイル６３５、１７８の両者において同じである所定レベル
の電流を使用して、グラフ７１２が左側に移行する。グラフ５１６は、コイル６
３５のパワーが強くなり、磁石６５５を下部ハウジング６３０の方に引っ張る状
態を示す。

【００８４】 グラフ７１２は、永久磁石１５４と上部コイル１７８との間に働く引力の特性
を示す。 グラフ７１６は、永久磁石６５５と上部コイル６３５との間に働く引力の特性
を示す。グラフ７１６の左側上点７２０は、プラスチック部材６５８がその運動
の最下点にきた場合における、コイル６３５の下向き方向の引く力を記述するも
ので、右側の中間点７２２は、鉄心がその運動の最高点にきた場合における同じ
力を記述するものである。

【００８５】 グラフ７１２によって表される力は、コイルの力と一体に作用する。２つのグ
ラフ７１６、７１８の間にある陰影をつけた領域７２６は、変位の関数としての
プランジャー４２に作用する合成力を示す。なお、グラフ７１６はグラフ７１８
よりいくぶん引き上げられている。これが、コイル６３５を付勢した時に、プラ
ンジャー体６４０のシート４６からの最初の分離を付勢する力７２４の貯え分で
ある。動作時のいつでも比較的大きな力をコイル６３５から得ることができ、こ
れは全変位についてほぼ同じである。

【００８６】 点７２８は、磁石６５５が発生し、鉄心６６１に作用して、弁口１２を閉じる
ラッチ力を示す。 グラフ４００”’、４０６”’は図１４に示したグラフ４００、４０６と同じ
であり、参照を容易にするために与えるものである。

【００８７】 以上の説明は、出口１６に向う変位を示す図２０Ｂについても同様に成立する
。電流の方向が逆であるため、力が逆方向に働く。すなわち、点７２０は７１２
と等価であり、７２２は７１６と等価であり、７２４は７１８と等価である。ま
た、陰影をつけた領域７３０は７２６と等価であり、点７３２は点７２８と等価
である。

【００８８】 表１に、弁１１０などの弁を作動するために、図１８Ａ〜図１８Ｂのマイクロ
コントローラーをどのようにプログラムするかを示す。第１欄に、各プログラム
に割り当て可能な数字コードを示す。第２欄および第３欄には、弁口１２および
１６の開放（Ｏ）状態および閉鎖（Ｃ）状態を示す。なお、閉ループ制御下にあ
る閉鎖状態（Ｃ）では、制御プロセスの一環として弁口を定期的に一部開放する
ことが可能である。第４欄には、接続部Ａ、Ｂの動作に対する遅れ（ｍｓ）を示
す。なお、遅れはコイル毎に異なり、各遅れの開始点も同じではない。第５欄お
よび第６欄に、接続部３６（Ａ）および３６（Ｂ）の電圧を示す。第７欄に、接
続部３６について、印加電圧が閉ループ制御下で変動するか（Ｙｅｓ）、あるい
は所定の一定レベルにあるか（Ｎｏ）を示す。第８欄および第９欄に、動作復帰
時遅延後の接続部Ａ、Ｂの電圧を示す。第１０欄〜第１５欄に、上部コイル１７
８に対する接続部Ｃ、Ｄの同じデータを示す。上部コイル１７８の閉ループ制御
は極性を変更できるため、＋／−として示す。

【００８９】

【表１】コート゛ ホ゜ート ホ゜ート 遅延 Ａ Ｂ 閉 Ａ Ｂ 遅延 Ｃ Ｄ 閉 Ｃ Ｄ 12 16 ｍｓ ルーフ゜ ｍｓ ルーフ゜ 状態 状態 制御 制御 O/C O/C 00 Ｏ Ｃ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 Ｏ Ｃ 0 0 0 0 0 0 50 + - 0 0 0 02 Ｏ Ｃ 0 0 0 0 0 0 50 + - No + - 03 Ｏ Ｃ 0 0 0 0 0 0 50 + - Yes +/- -/+ 04 Ｃ Ｏ 30 - + No 0 0 0 0 0 0 0 0 05 Ｃ Ｏ 0 0 0 No - + 0 0 0 0 0 0 06 Ｃ Ｏ 30 - + No - + 30 - + 0 0 0 07 Ｃ Ｏ 0 0 0 No - + 50 - + 0 0 0 08 Ｃ Ｏ 0 0 0 No - + 50 - + No - + 09 Ｃ Ｏ 50 - + Yes - + 50 - + Yes +/- +/-

【００９０】 例えば、第３列のコード０３の場合は、上部コイル１７８（Ｃは正、Ｄは負）
５０ｍｓの最大電圧を印加することによって弁口１６を“閉”に設定する。この
後に、上部コイル１７８を閉ループ制御によって制御し、異なる圧力下にある位
置を維持する時間が続く。これは、＋／−および−／＋によって示す。 例えば、第９列のコード０９の場合は、下部コイル３５について３０ｍｓの動
作復帰時間の遅延で弁口１２を“閉”に設定する。この５０ｍｓの遅延時間内に
、弁が図１６Ａにおける曲線のすべての位置を通過する。この遅延時間後に、接
点ＡおよびＢを極性を変えずに閉ループ制御し、かつ極性変更が可能なように、
接点ＣおよびＤを閉ループ制御する。

【００９１】 最適化を改善するためには、第１コイルおよび第２コイルの上記動作復帰時間
の遅延をそれぞれスタガーして、コイルの少なくとも一つに流れる全電流を最小
限に抑えればよい。このように、本明細書で説明した他の最適化を組合せると、
効率を改善できるとともに、さらに電流を小さくすることができる。

【００９２】 マイクロコントローラーについては、パルス幅変調ＰＷＭを利用するのが好ま
しい。こうすると、制御がさらに有効になり、制御分野も広くなる。当業者なら
ば、他の形態の制御方式を、これがもつ利点を生かして使用できるであろう。
なお、明瞭にするために別々な実施態様として説明した本発明の各特徴を組合せ
て、一つの実施態様にまとめることも可能である。逆に、簡潔さを意図して単一
の実施態様として説明した本発明の各特徴をそれぞれ一つの特徴として、あるい
は適当に組合せて実現することも可能である。

【００９３】 当業者ならば理解できるように、本発明は添付図面に示し、かつ以上説明して
きた実施態様に制限されるものではない。即ち、本発明の範囲は特許請求の範囲
のみによって定義されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の一実施態様の弁を示す図である。

【図２】 図２は、本発明の別な実施態様の弁を示す図である。

【図３】 図３は、電気的接続を含む本発明による弁の回路を示す図である。

【図４】 図４Ａ〜４Ｃは、図３の回路の一部の異なる状態を示す図である。

【図５】 図５Ａは、本発明によるソレノイド弁における印加電圧対時間の関係を示すグ
ラフであり、図５Ｂは、図５Ａの印加電圧に応答するプランジャーの位置変化を
示す図である。

【図６】 図６Ａ〜６Ｃは、図１の装置の作動状態を示す図である。

【図７】 図７は、本発明に使用するのに好適な鉄系材料のヒステリシス曲線である。

【図８】 図８Ａ〜８Ｂは、図１の装置における磁気回路の細部を示す図である。

【図９】 図９は、図１の作動機構を利用した自己リセット式衝撃緩衝装置を示す図であ
る。

【図１０】 図１０は、図１の作動機構を利用したリレースイッチを示す図である。

【図１１】 図１１は、本発明の第３実施態様を示す図である。

【図１２】 図１２は、図１１に示した実施態様の作動状態を示す図である。

【図１３】 図１３は、図１１に示した実施態様の作動状態を示す図である。

【図１４】 図１４は、本発明装置の力−変位特性を示す図である。

【図１５】 図１５は、本発明実施態様の力変位曲線である。

【図１６】 図１６は、本発明実施態様の力変位曲線である。

【図１７】 図１７は、比較のために１枚の図面に描いた、図１４〜１６の力変位曲線であ
る。

【図１８Ａ】 図１８Ａは、マイクロコントローラーをそれぞれ一体化した、あるいは外部に
設けた図１の弁を示す図である。

【図１８Ｂ】 図１８Ｂは、マイクロコントローラーをそれぞれ一体化した、あるいは外部に
設けた図１の弁を示す図である。

【図１９】 図１９は、本発明弁のさらに別な実施態様を示す図である。

【図２０Ａ】 図２０Ａは、図１９の弁における力変位曲線である。

【図２０Ｂ】 図２０Ｂは、図１９の弁における力変位曲線である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 イヴァノフ ヴィシラーフ イスラエル 36063 キルヤート チヴォ ン ヘイリス ストリート 14 (72)発明者 アラカシェブスキー ウリ イスラエル 49300 ペタク チクバ ヴ ァード アルバ アラゾート ストリート 36 Ｆターム(参考） 3H067 AA04 DD05 DD12 DD32 FF11 3H106 DA23 DA29 DB02 DB12 DB23 DB32 DC04 DD02 EE20 FB23

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１コイル、プランジャー、少なくとも第１開口および第２
   開口、そして第１開口と連係するように設けたラッチ機構とを有するソレノイド
   弁において、ラッチ機構によって、所定のラッチ力でプランジャーを第１開口に
   ラッチ係合し、所定の第１の極性にそって第１コイルを付勢して、ラッチ力を少
   なくとも小さくすることを特徴とするソレノイド弁。
2. 【請求項２】 第１開口に連係する永久磁石を設けてラッチ機構を構成し、
   この永久磁石がラッチ力を発生し、この力を第１開口に向け、第１コイルが作動
   して、少なくともラッチ力を小さくし、プランジャーを第２開口の方に引っ張る
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載のソレノイド弁。
3. 【請求項３】 第１コイルがラッチ力を完全に相殺することを特徴とする請
   求項１記載のソレノイド弁。
4. 【請求項４】 第１コイルによって、ラッチ力を第２開口に向かうバイアス
   に変えることを特徴とする請求項１記載のソレノイド弁。
5. 【請求項５】 第３の開口を設け、第１開口と第３開口との間と、第２開口
   と第３開口との間にプランジャーによって中断できる流路を形成したことを特徴
   とする請求項１記載のソレノイド弁。
6. 【請求項６】 プランジャーの第１端部を第１開口に向け、第２端部を第２
   開口に向け、第１コイルをプランジャーの第１端部から離間し、磁場エキステン
   サーを設けて、第１コイルが発生する磁場の第１磁極をプランジャーの第１端部
   まで拡大することを特徴とする請求項１記載のソレノイド弁。
7. 【請求項７】 第１コイルが発生する磁場の第１磁極の極性を永久磁石の対
   向磁極と同じにしたことを特徴とする請求項６記載のソレノイド弁。
8. 【請求項８】 第１コイルが鉄心に作用して、第１コイルが付勢状態にある
   時に、鉄心を第１開口に引っ張り、バイアスコネクターによってプランジャーを
   鉄心に接続し、このバイアスコネクターによってプランジャーを第２開口の方に
   バイアスすることを特徴とする請求項７記載のソレノイド弁。
9. 【請求項９】 磁場エキステンサーを、端部を鉄製端板とした鉄系材料から
   なる中空円筒部材によって構成したことを特徴とする請求項６記載のソレノイド
   弁。
10. 【請求項１０】 磁場エキステンサーを鉄心と一体化した単一部品で構成し
    たことを特徴とする請求項９記載のソレノイド弁。
11. 【請求項１１】 上記鉄製端板をリングとし、プランジャーと一体に可動で
    きるようにしたことを特徴とする請求項９記載のソレノイド弁。
12. 【請求項１２】 上記中空円筒部材の形状を変更して、これを介して伝達さ
    れる磁場の強度を変更することを特徴とする請求項９記載のソレノイド弁。
13. 【請求項１３】 上記中空円筒部材内部にギャップを設けて、これを介して
    伝達される磁場の強度を変更することを特徴とする請求項９記載のソレノイド弁
    。
14. 【請求項１４】 第１コイルが鉄心に作用して、第１コイルが付勢状態にあ
    る時に、鉄心を第２開口に引っ張り、バイアスコネクターによってプランジャー
    を鉄心に接続し、このバイアスコネクターによってプランジャーを鉄心に逆らっ
    て第２開口の方にバイアスすることを特徴とする請求項７記載のソレノイド弁。
15. 【請求項１５】 上記中空円筒部材が鉄心に対して軸方向に滑動できること
    を特徴とする請求項１１記載のソレノイド弁。
16. 【請求項１６】 第２のバイアスコネクターによってプランジャーを鉄心に
    接続し、第２バイアスコネクターを取り付けて、プランジャーに対して下向きに
    鉄心をバイアスして、プランジャーおよび鉄心の両者が上昇する際、プランジャ
    ーの上昇が突然止まった時に、これら２つのバイアスコネクターが作動して、鉄
    心を減速度を緩和して減速し、鉄心が下降する際、鉄心の下降が突然停止した時
    に、第１バイアス部材によってプランジャーを下降させることを特徴とする請求
    項１５記載のソレノイド弁。
17. 【請求項１７】 上記バイアスコネクターとして、必要な負荷によって特性
    を最適化することができるコイル式バネを使用することを特徴とする請求項１６
    記載のソレノイド弁。
18. 【請求項１８】 第２の永久磁石が設けられたことを特徴とする請求項１記
    載のソレノイド弁。
19. 【請求項１９】 コイルの励磁をマイクロコントローラーによって制御する
    ことを特徴とする請求項１記載のソレノイド弁。
20. 【請求項２０】 第１コイルを第１開口に連係して設けるとともに、ラッチ
    機構を磁石をプランジャーに取り付けて構成したことを特徴とする請求項１記載
    のソレノイド弁。
21. 【請求項２１】 第１コイルを第２極性において付勢可能にし、ラッチ力を
    強化することを特徴とする請求項２０記載のソレノイド弁。
22. 【請求項２２】 第２コイルをプランジャーの周囲に設け、付勢してプラン
    ジャーを第２開口に引くことを特徴とする請求項２０記載のソレノイド弁。
23. 【請求項２３】 第２コイルに直接接続するとともに、ダイオードを介して
    第１コイルに接続した三方スイッチを使用して、コイルを付勢し、第１スイッチ
    位置において、第１コイルのみを第１方向に付勢し、第２スイッチ位置では、第
    １コイルと第２コイルの両者を第２方向に付勢し、そして第３位置では、いずれ
    のコイルも付勢しないことを特徴とする請求項２２記載のソレノイド弁。
24. 【請求項２４】 第１開口に連係して、第１極性および第２極性の両者にお
    いて付勢可能な第２コイルを設け、第１極性で付勢した時に、プランジャーをバ
    イアスして第１開口から引き離し、第２極性において付勢した時に、プランジャ
    ーをバイアスして第２開口に向けることを特徴とする請求項６記載のソレノイド
    弁。
25. 【請求項２５】 プランジャーの第１端部を第１開口に向け、第２端部を第
    ２開口に向け、上記マグネットとして、プランジャーの第１端部の取り付けた永
    久磁石を使用することを特徴とする請求項２０記載のソレノイド弁。
26. 【請求項２６】 ハウジングを設け、第１コイルを第１開口周囲においてハ
    ウジングに取り付け、第１極性における付勢後、極性がコイルに対向する永久磁
    石によって発生される磁極と同じである、永久磁石に対向する磁極を発生するこ
    とによって、プランジャーを第２開口の方に押し出すようにし、第２極性におけ
    る付勢後、極性がコイルに対向する永久磁石によって発生される磁極と逆である
    、永久磁石に対向する磁極を発生することによって、プランジャーを第１開口の
    方に押し出すようしたことを特徴とする請求項２５記載のソレノイド弁。
27. 【請求項２７】 第２コイルが鉄心に作用して、第２コイルが付勢状態にあ
    る時に、鉄心を第２開口に引っ張るようにし、バイアスコネクターによってプラ
    ンジャーを鉄心に接続し、このバイアスコネクターによってプランジャーを鉄心
    に逆らって第２開口の方にバイアスすることを特徴とする請求項２６記載のソレ
    ノイド弁。
28. 【請求項２８】 磁場エキステンサーを設けて、第１コイルの磁場を第１開
    口の方に拡大することを特徴とする請求項２７記載のソレノイド弁。
29. 【請求項２９】 第２のバイアスコネクターによってプランジャーを鉄心に
    接続し、第２バイアスコネクターを取り付けて、プランジャーに対して下向きに
    鉄心をバイアスし、プランジャーおよび鉄心の両者が上昇する際、プランジャー
    の上昇が突然止まった時に、これら２つのバイアスコネクターによって鉄心を減
    速度を緩和した状態で減速し、そして鉄心が下降する際、鉄心の下降が突然停止
    した時に、第１バイアス部材によってプランジャーを下降させることを特徴とす
    る請求項２７記載のソレノイド弁。
30. 【請求項３０】 プランジャーを鉄心から延長できるようにし、これを第２
    開口のシートに受け取るようにしたことを特徴とする請求項２９記載のソレノイ
    ド弁。
31. 【請求項３１】 プランジャーの延長部分を、第２開口のシートを受け取る
    ために必要な部分まで延長したことを特徴とする請求項３０記載のソレノイド弁
    。
32. 【請求項３２】 プランジャーおよびシートに対する衝撃ダメージを抑える
    ために、２つのバイアス部材の特性を予め選択することを特徴とする請求項２９
    記載のソレノイド弁。
33. 【請求項３３】 コイルの励磁をマイクロコントローラーによって制御する
    ことを特徴とする請求項２０記載のソレノイド弁。
34. 【請求項３４】 マイクロコントローラーがプログラム式で、弁の動作を制
    御するプログラムを複数予め記憶していることを特徴とする請求項３３記載のソ
    レノイド弁。
35. 【請求項３５】 マイクロコントローラーがコンピュータによって制御可能
    であることを特徴とする請求項３３記載のソレノイド弁。
36. 【請求項３６】 マイクロコントローラーに取り付けた外部スイッチを使用
    して、個々のプログラムを選択することができることを特徴とする請求項３３記
    載のソレノイド弁。
37. 【請求項３７】 マイクロコントローラーがＰＷＭコントローラーであるこ
    とを特徴とする請求項３３記載のソレノイド弁。
38. 【請求項３８】 マイクロコントローラーが、コイル温度、少なくとも一つ
    の開口における流体圧力および流路内の流体流量のいずれかについて閉ループ制
    御を行なうことを特徴とする請求項３３記載のソレノイド弁。
39. 【請求項３９】 マイクロコントローラーがコイルの励磁についてタイミン
    グ制御を行ない、タイミング制御では各コイルの動作に動作復帰時間の遅延を導
    入し、そして動作復帰時間の遅延が各コイルについて同じであることを特徴とす
    る請求項３８記載のソレノイド弁。
40. 【請求項４０】 マイクロコントローラーがコイルの励磁についてタイミン
    グ制御を行ない、タイミング制御では各コイルの動作に動作復帰時間の遅延を導
    入し、そして動作復帰時間の遅延が各コイルについて異なっていることを特徴と
    する請求項３８記載のソレノイド弁。
41. 【請求項４１】 マイクロコントローラーが各コイルの励磁についてタイミ
    ング制御を行ない、各コイルの動作復帰時間の遅延が異なる時点で開始すること
    を特徴とする請求項３８記載のソレノイド弁。
42. 【請求項４２】 各コイルの極性が反転可能であることを特徴とする請求項
    ４０記載のソレノイド弁。
43. 【請求項４３】 第２永久磁石を設けたことを特徴とする請求項２０記載の
    ソレノイド弁。
44. 【請求項４４】 コイルの励磁について増強可能であることを特徴とする請
    求項３３記載のソレノイド弁。
45. 【請求項４５】 コイルの励磁レベルが可変であることを特徴とする請求項
    ３３記載のソレノイド弁。
46. 【請求項４６】 各コイルに温度センサーを設けたことを特徴とする請求項
    ２０記載のソレノイド弁。
47. 【請求項４７】 外側に温度センサーを設けたことを特徴とする請求項２０
    記載のソレノイド弁。
48. 【請求項４８】 第１コイル、プランジャー、少なくとも第１開口および第
    ２開口、並びに第１開口と連係するように設けたラッチ機構とを有する自己リセ
    ット式衝撃緩衝装置において、ラッチ機構によって、所定のラッチ力でプランジ
    ャーを第１開口にラッチ係合し、所定の第１極性に沿って第１のコイルを付勢し
    て、ラッチ力を少なくとも小さくすることを特徴とする自己リセット式衝撃緩衝
    装置。
49. 【請求項４９】 第１コイル、第１端部、第２端部、第２静止位置および第
    ２静止位置を有するプランジャー、並びに第１静止位置においてプランジャーの
    第１端部と連係するように設けたラッチ機構とを有するリレーにおいて、ラッチ
    機構によって、所定のラッチ力でプランジャーを第１静止位置にラッチ係合し、
    所定の第１極性に沿って第１のコイルを付勢して、ラッチ力を少なくとも小さく
    するとともに、運動を外部電気スイッチ要素に伝達する延長部材でプランジャー
    を構成したことを特徴とするリレー。
50. 【請求項５０】 第１コイル、第１端部および第２端部、第２静止位置およ
    び第２静止位置を有するプランジャーと、並びに第１静止位置においてプランジ
    ャーの第１端部と連係するように設けたラッチ機構とを有するアクチュエーター
    において、ラッチ機構によって、所定のラッチ力でプランジャーを第１静止位置
    にラッチ係合し、所定の第１極性にそって第１のコイルを付勢して、ラッチ力を
    少なくとも小さくするとともに、運動を外部物体に伝達する延長部材でプランジ
    ャーを構成したことを特徴とするアクチュエーター。