WO1988010388A1 - Soupape a solenoide - Google Patents

Description

明 細 書

発 明 の 名 称

電磁弁

技 術 分 野

本発明は電磁弁に関し、 より詳細には永久磁石を用いた自己 保持形の電磁弁に閬する。

背 景 技 術

従来、 電磁弁は電磁コ イ ルの軸線方向へ、 電磁コ イ ルへの通 電に伴い移動可能に設けられたァ—マチュアとそのァーマチュ ァの一方の端部に取り付けられた弁体とを有し、 その弁体の前 記電磁コィル軸線方向への移動に伴い弁座を直接もし く はダイ ャフラム等を介して開閉するものが知られている。

しかしながら、 上記の従来の電磁弁には次のような課題があ る。

電磁コィルへの通電を停止するとァーマチュアは電磁コィ ル から離反して従前位置へ戻るよになっている。 従って電磁コィ ルへの通電を停止すると弁体は一旦開放もし く は閉塞した弁座 を再び閉塞もし く は開放してしまう。 もし電磁コ ィ ルへの通電 により一旦開放もし く は閉塞した状態を保持したい場合は電磁 コィルへの通電を継続しな く てはならず、 そのために電気の消 費量も大き く なるという課題がある。

発 明 の 開 示

従って、 本発明は一旦電磁コ イ ルへの通電を停止しても、 通 電時の状態を自己保持可能であり、 かつ消費電力の少ない電磁 弁を提供することを目的とし、 次の構成を備える。

すなわち、 電磁コ イ ルと、 該電磁コ イ ルの中心孔内を電磁コ ィルの軸線方向に移動可能な永久磁石により形成されると共に、 流路内の弁座側の端部には該弁座を実質的に開閉するための弁 体が配設されたァ—マチュアと、 前記電磁コィルが通電され該 ァーマチュアを吸引する位置に配されると共に前記電磁コィル の通電が停止されても前記ァーマチュアが自らの磁力で吸着可 能に磁性材料で形成された固定磁極と、 前記ァーマチュアを常 時前記弁座方向へ付勢する付勢手段とを具備することを特徴と する。

上記構成を備えることにより、 本発明に係る電磁弁は永久磁 石により、 電磁コィルへの通電を停止してもその状態を自己保 持可能となるので電磁弁の開閉動作を行う際の電磁コィルへの 通電が極めて短時間で済む。 従って消費電力が少ない経済的な 電磁弁を提供するこ とができる。

図 面 の 簡 単 な 説 明

第 1図は本発明に係る電磁弁の第 1実施例を示した正面断面 図、

第 2図は、 電磁コィルの極性と、 永久磁石の極性の関係を示 した説明図、

第 3図は、 第 1図の電磁弁を分解した状態を示した断面図、 第 4図は第 2実施例を示した正面断面図。

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。

〔第 1実施例〕

第 1実施例について第 1図と共に説明する。

まず構成について説明する。

同図において、 1 0 は電磁コ イ ルであり、 コ イ ルボビン 1 2 に電線を卷 HIして成る。 コィルボビン 1 2の Φ心孔 1 4の中途 部は隔壁 1 6 で気液密に仕切られている。

1 8 はケ— シ ングであり 、 非磁性材料で形成され、 内部に前 記電磁コ イ ル 1 0等を収容している。

2 0 は固定磁極であり、 ケーシ ング 1 8 の頂部に穿設された 透孔 2 2 にかしめて固定される と共に、 前記電磁コ イ ル 1 0 の 中心孔 1 4 の隔壁 1 6 より上部に配されている。

2 4 はァーマチュアであり、 永久磁石 2 6 と弁体 2 8 を非磁 性材料のキャ ップ 3 0で一体になるよう形成されている。 ァ一 マチュア' 2 4 はその上部が電磁コ ィ ル 1 0 の中心孔 1 4 の隔壁 1 6 より下部においてその軸線方向へ移動可能になっている。 そして弁体 2 8 はその底面で後述するダイ ヤフラム板のパイ 口 ッ ト弁座を開閉可能になっている。

3 2 はダイ ヤフラムであり、 外周緣はケ一シング 1 8 の内壁 面に固定されている。 そのダイ ヤフラム 3 2 にはパイ ロ ッ ト弁 座 3 5を有するダイ ヤフラム板 3 4が中心に嵌着されている。 なおダイ ヤフラム 3 2 およびダイ ヤフラム板 3 4 には小孔 3 6 が穿設されており、 ダイ ヤフラム 3 2 より弁本体内の上部には 背圧室 3 8が形成される。 従って、 ァーマチュア 2 4 は背圧室 3 8内を電磁コ イ ル 1 0 の軸線方向へ移動する こ とになる。

4 0 は付勢手段である扳バネであり、 弁体 2 8 に外嵌され、 上面外周緣部はコ イ ルボビ ン 1 2 と当接しており ァーマチュア 2 4を下方に常時付勢している。

なお、 ケーシ ング 1 8 、 電磁コ イ ル 1 0 、 上部磁極 2 0 、 扳 バネ 4 0 、 ダイ ヤフラム 3 2 およびダイ ヤフラム板 3 4 によつ て弁ユニッ ト 4 2 が形成される。

4 4 は弁座であり、 外壁から放射状に延設された連結片 4 6 . · ' によって外筒部 4 8 と一体に形成され弁座ユニ ッ ト 5 0 を構成している。 その外筒部 4 8の上端部は前記ケーシング 1 8 の下端部内へ嵌着固定されて弁ュニッ ト 4 2 と弁座ュニッ ト 5 0 が連結されている。 その際にダイヤフラム 3 2の外周縁をコィ ルポビン 1 4下端部と共に挟着している。

また、 ケーシング 1 8 の下端部は内側へ折曲されるこ とによ り外筒部 4 8のケーシング 1 8からの抜脱を阻止している。

弁座 4 4の外周にはゴム製の平板状をなすフローシー ト 5 2 が外嵌されており、 その外周縁部は撓んだ際には外筒部 4 8内 壁の段差部 5 に当接可能になっている。 またフローシー ト 5 2 の下部にはフ ィルタ 5 6が外嵌されており、 弁座 4 4外壁と外 筒部 4 8の内壁との間隙からゴミ等の侵入を防止している。

5 8 は流路ュニッ トであり、 流入路 6 0 と流出路 6 2が設け られている。 流路ュニッ ト 5 8 は上面が開放されており内部の 凹部 6 4に弁ユニッ ト 4 2 と弁座ユニッ ト 5 0が嵌着されてい る。 その際の気液密性を確保するための 0リ ング 6 6 · · *が 弁座ュニッ ト 5 0 と流路ュニッ ト 5 8の摺接面に介揷されてい る。

また弁ュニッ ト 4 2 はヮ ッ シャ 6 8 · * ' を介してボルト Ί 0 • · · によつて流路ュニッ ト 5 8へ押接固定され、 弁ュニッ ト 4 2、 弁座ュニッ ト 5 0および流路ュニッ ト 5 8がー体に形成 されている。 この弁ュニッ ト 4 2、 弁座ュニツ ト 5 0および流 路ユニッ ト 5 8の三者の分解状態を示した断面図を第 3図に示 す。

次に第 1図および第 2図と共に動作について説明する。

第 1図に示す状態は電磁コィル 1 0へ非通電であり、 ァ—マ チユア 2 4は扳バネ 4 0 の付勢力により下方へ押動され、 弁体 2 8 はダイヤフラム扳 3 4のパイ ロ ッ ト弁座 3 5を閉塞すると 共に、 ダイ ヤフラム 3 2を弁座 4 4へ着座させて弁座 4 4を閉 塞している。 流体は矢印 Aの方向から流入路 6 0へ進入し、 フ ィルタ 5 6でゴミを除去される。 さらにフローシー ト 5 2 と外 筒部 4 8内壁との間隙を通過し、 小孔 3 6を経て背圧室 3 8 に 入り、 ダイ ヤフラム 3 2およびダイ ヤフラム板 3 4 に背圧をか けている。 なお、 こ こではァーマチュア 2 4 の永久磁石 2 6 の 極性を第 2図のように上端が N極、 下端が S極として説明する (もちろん逆でもよい） 。

次に流出路 6 2へ流体を流すべく電磁コ イ ル 1 0の上端が S 極、 下端が N極となるような電流を電磁コ イ ル 1 0へ通電する と （第 2図 (a)参照） 、 磁性材料で形成された固定磁極 2 0 は磁 化し、 上端が N極、 下端が S極となる。 すると固定磁極 2 0 と 永久磁石 2 6 は吸引し合い、 ァーマチュア 2 4 は板バネ 4 0 の 付勢力に杭して固定磁極 2 0 に接近し、 永久磁石 2 6 は固定磁 極 2 0 へ吸着する。 こ こで電磁コ イ ル 1 0 への通電を停止して も永久磁石 2 6 は自らの磁力により固定磁極 2 0 へ吸着したま まの状態を保持する。

この時ァ—マチュア 2 4 の弁体 2 8 はパイ ロ ッ ト弁座 3 5を 開放すると共にダイヤフラム 3 2およびダイ ヤフラム板 3 4の 押圧を解除するので、 背圧室 3 8内でダイ ヤフラム 3 2および ダイ ヤフラム板 3 4に背圧をかけていた流体は開放されたパィ 口 ッ ト弁座 3 5から流出路 6 2 へ流出する。 それに伴いダイ ャ フラム 3 2 も弁座 4 4を開放する。 すると、 流入路 6 0から入 つた流体は流路抵抗の少ない開放された弁座 4 4へ流れ、 矢印 Bの方向へ流出路 6 2から流出する。 この時永久磁石 2 6 は自 らの磁力で固定磁極 2 0 へ吸着しており、 電磁コ イ ル 1 0 に非 通電でも流体を流すこ とができる。 ここで、 流体の流出路 6 2への流出を停止させよ とする場 合は電磁コィ ル 1 0へ弁座 4 4を開放した時と逆方向の電流を 流す。 すると電磁コィ ル 1 0の上端が N極、 下端が S極となる。 すると固定磁極 2 0 は上端が S極、 下端が N極となり、 この固 定磁極 2 0 と永久磁石 2 6 は互いに反発し合う。 するとァーマ チユア 2 4は板バネ 4 0の付勢力によりパイ ロ ッ ト弁座 3 5を 閉塞すると共にダイ ヤフラム 3 2 とダイヤフラム板 3 4を押圧 するのでダイヤフラム 3 2が弁座 4 を閉塞する。 すると流体 は弁座 4 4から流出路 6 2へ抜けず小孔 3 6から背圧室 3 8に 入りダイ ヤフラム 3 2 とダイ ヤフラム板 3 4 に背圧をかけてし つかり と弁座 4 4を閉塞する。 ここで電磁コイ ル 1 0 への通電 を停止してもァ一マチュア 2 4は板バネ 4 0の付勢力により同 じ状態を保持することが可能となる。

なお、 この実施例では流入路 6 0 と弁座 4 4の間にフィルタ 5 6 とフローシー ト 5 2が設けてあるが、 このフ ィ ルタ 5 6 に よりゴミ等が流出路 6 2へ流れるのを防止できると共に、 流体 の流入圧力が高く なり過ぎた際にはフローシー ト 5 2の自由端 である外縁部が撓んで段差部 5 4へ接近するため流岀路 6 2に おける流体の圧力 （流量） を略一定値以下に保つことができる。

ざらに、 弁ュニッ ト 4 2および弁座ュニッ ト 5 0を組み合わ せたュニッ ト 7 2 と、 流路ュニッ ト 5 8を組み合わせ可能にし てあるので、 ュニッ h 7 2が高精度であれば流路ュニッ ト 5 8 の精度は低くてもよいので製造コス トを抑制することができる と共に、 互換性を有する電磁弁を実現することも可能となる。 〔第 2実施例〕

第 2実施例を第 4図と共に説明する。

この実施例は弁座 1 0 0を直接ァーマチュァ 1 0 2の下部に 設けた弁体 1 0 4で開閉する直動型の電磁弁である。 またこの 実施例では、 付勢手段としてコイルスプリ ング 1 0 6を用いて 弁体 1 0 4を常時弁座 1 0 0方向へ付勢している。

流入路 1 0 8内を矢印 Cの方向へ流体が流れるが第 4図に示 す状態では弁体 1 0 4が弁座 1 0 0を閉塞しているので流体の 流れは停止される。

こ こで第 1実施例と同様、 電磁コ イ ル 1 1 0へ通電して固定 磁極 1 1 2を磁化し、 ァーマチュア 1 0 2 の永久磁石 1 1 4を コ イ ルスプリ ング 1 0 6の付勢力に抗して吸着させると弁座 1 0 0 は開放され、 流体は流出路 1 1 6を矢印 Dの方向へ流れる。 逆 に流体の流出を停止させるには、 電磁コ イ ル 1 1 0 へ逆方向の 電流を流し、 固定磁極 1 1 2 と永久磁石 1 1 4を反発させる。

する とァーマチュア 1 0 2 はコ イ ルスプリ ング 1 0 6 の付勢力 により弁座 1 0 0方向へ押動され弁体 1 0 4が弁座 1 0 0を閉 塞して流体の流れを停止させる。

この実施例においてもケ—シング 1 1 8、 電磁コィノレ 1 1 0 、 ァーマチュア 1 0 2 、 コ イ ルスプリ ング 1 0 6を有する弁ュニ ッ ト 1 2 0 と、 弁座 1 0 0 とその弁座 1 0 0 と一体に形成され た外筒部 1 2 2 とからなる弁座ュニッ ト 1 2 4を組み合わせた ュニッ トを流路ュニッ ト 1 2 6へ嵌合させて一個の電磁弁が形 成されている。

しかし、 本発明に係る電磁弁は必ずしも上述の実施例のよう に弁ュニッ ト、 弁座ュニッ トおよび流路ュニッ トに分割可能に する必要はない。

また、 ァ—マチュアが固定磁極へ吸引された際に弁体が弁座 を閉塞するようにしてもよい。

さらに、 第 1 および第 2実施例において、 永久磁石はァ—マ チユアに配設されたが、 ァーマチユアを磁性体と弁体で形成し、 永久磁石を電磁コィルの中心孔内に配設してもよい。 その場合、 ァーマチュアは電磁コィルに通電されて付勢手段の付勢力に抗 して吸引されると、 電磁コィ ルへの通電が停止されても永久磁 石に磁性体が吸引されるのでァーマチュアを吸着した状態が保 持される。 ァーマチュアを解放する際には電磁コ イルへ逆方向 の電流を通電して永久磁石の磁力を減衰させるような磁界を電 磁コイ ルに発生させ、 ァ一マチュアを付勢手段の付勢力で永久 磁石から解放させるようにしてもよい。

以上、 本発明の好適な実施例について種々逮ベてきたが、 本 発明は上述の実施例に限定されるのではなく、 発明の精神を逸 脱しない範囲で多く の改変を施し得るのはもちろんである。

Claims

請 求 の 範 囲

. 電磁コ イ ルと、

該電磁コィルの中心孔内を電磁コィ ルの軸線方向へ移動可 能に配された永久磁石と、 該永久磁石と一体に組まれ、 流路 に設けられた弁座を開閉するための弁体とを有するァーマチ ユアと、

該ァ—マチュアを常時、 前記弁座方向へ付勢する付勢手段 と、

前記ァーマチュアを吸引するよう前記電磁コ イ ルへ通電さ れた際にはァーマチュアを吸着する位置に配され、 一旦ァー マチュアを吸着したら、 電磁コ イ ルへの通電が停止されても 前記付'勢手段の付勢力に抗してァ—マチュアの前記永久磁石 の磁力で吸着可能に磁性材料で形成された固定磁極とを具備 することを特徴とする電磁弁。

. 電磁コ イ ルと、

該電磁コ ィ ルの中心孔内を電磁コ ィ ルの軸線方向へ移動可 能に配された磁性体と、 該磁性体と一体に組まれ、 流路に設 けられた弁座を開閉するための弁体とを有するァーマチュア と、

該ァーマチュアを常時、 前記弁座方向へ付勢する付勢手段 と、

前記ァーマチュアを吸引するよう電磁コ イ ルへ通電された 際にはァーマチュアを吸引する位置に配され、 一旦ァ—マチ ユアを吸着したら、 電磁コ イ ルへの通電が停止されても自ら の磁力で前記付勢手段の付勢力に抗してァーマチュァを吸着 可能であり、 ァ—マチュアを解放するよう電磁コ イ ルに通電 された際には電磁コ イ ルの磁力により磁力が減衰されてァ一 マチュアの吸着を解除する永久磁石とを具備する こ とを特徴 とする電磁弁。

， 電磁コィ ルと、

弁本体内部に背圧室を隔成し、 流路に設けられた弁座の流 入側と連絡された小孔が穿設されると共に、 前記背圧室と前 記弁座の流出側とを連絡するパイ 口 ッ ト弁座を有するダイャ フラム板が取着され、 前記弁座を開閉するためのダイャフラ ムと、

前記霞磁コィ ルの中心孔内を電磁コィ ルの軸線方向へ移動 可能に配された永久磁石と該永久磁石と一体に組まれ、 前記 パイ 口 ッ ト弁座を開閉するための弁体とを有するァ—マチュ ァと、

該ァーマチュアを常時、 前記パイ 口 ッ ト弁座方！ ¾へ付勢す る付勢手段と、 ：

前記ァ—マチュアを吸引するよう前記電磁コィ ルへ通電さ れた際にはァ一マチュアを吸着する位置に配され、 一旦ァ— マチュアを吸着したら、 電磁コィ ルへの通電が停止されても 前記付勢手段の付勢力に抗してァーマチュァの前記永久磁石 の磁力で吸着可能に磁性材料で形成された固定磁極とを具備 することを特徴とする電磁弁。

. 電磁コィ ルと、

弁本体内部に背圧室を隔成し、 流路に設けられた弁座の流 入側と連絡された小孔が穿設されると共に、 前記背圧室と前 記弁座の流岀側とを連絡するパイ π ッ ト弁座を有するダイャ フラム板が取着され、 前記弁座を開閉するためのダィャフラ ムと、

前記電磁コィルの中心孔内を電磁コィルの軸線方向へ移動 可能に配された磁性体と、 該磁性体と一体に組まれ、 前記パ イ ロ ッ ト弁座を開閉するための弁体とを有するァ ーマチュア と、

該ァーマチュアを常時、 前記パイ ロ ッ ト弁座方向へ付勢す る付勢手段と、

前記ァ ーマチュアを吸引するよう前記電磁コ イ ルへ通電さ れた際にはァーマチュアを吸着する位置に配され、 一旦ァー マチュアを吸着したら、 電磁コ ィ ルへの通電が停止されても 自らの磁力で前記付勢手段の付勢力に抗してァーマチュアを 吸着可能であり、 ァ ーマチュアを解放するよう電磁コ イ ルに 通電された際には電磁コ イ ルの磁力により磁力が減衰されて ァ —マチュ アの吸着を解除する永久磁石とを具備することを 特徴とする電磁弁。

. 前記電磁コ イ ル、 ァ一マチュア、 固定磁極、 付勢手段を有 する弁ュニッ 卜 と、 前記弁座を有する弁座ュニッ トは一体に 組み立てられることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項もし く は第 4項記載の電磁弁。

. 前記弁ュニッ ト と弁座ュニッ トを一体に組み立ててなるュ ニッ トを、 流入路および流出路を有する流路ュニッ 卜と一体 に組み立てられることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2 項、 第 3項、 第 4項もし く は第 5項記載の電磁弁。

. 前記弁座の流入側に可撓性を有するフローシ— トを設けた ことを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項、 第 4 項、 第 5項もし く は第 6項記載の電磁弁。