WO1990001651A1 - 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 保持形の電磁弁に関する。

背 景 技 術

従来、 電磁弁は電磁コ ィ ルの軸線方向へ、 電 ίίί Γ' ィ ルへ 通 電に伴い移動可能に設けられたァーマチュア とそ マ ー 一' チ ァの一方の端部に取り付け られた弁体とを有し 、 そ Ο弁体 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 ノ 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 ァ：ま電 コ ィ 几 から離反して従前位置へ戻るよになってい _u 従 .： て電 Ζ — ' ノ ルへの通電を停止する と弁体は一旦開放も し く は閉塞 L た弁座 を再び閉塞も し く は開放してしま う。 も し電 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 ィ 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 少

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¾コ イ ル と 、 該電 ¾コ ィ ルの Φ心孔内を電 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 b共に 流路内の弁座側の篛部には該弁座を実質的に開閉するための弁 体が配設されたァ一マチュアと、 前記電磁コィルが通電され該 Ύ一マチュァを吸引する位置に配されると共に前記電磁コ ィ - 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势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、 本発明に孫る電磁弁は永久 £ 石 より -、 電磁コ ィルへの通電を停止してもその状態を 己^ 持可能となるので電磁弁の開閉動作を行う際 O電磁コ -i ;i へ Γ. 通電が極めて短時間で済む。 従って消費 力が少ない'径济的な 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〗 実施例を示した正面断面 図、

第 2図は、 電磁コ イ ルの極性と、 永久磁石の極性の関係を示 た説明図、

第 3図 、 第 1 図の電磁弁を分解した状態を示した断面！: . 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 i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 i コ ィ ルであり、 コ ィ ルボビン 1 2 に電線を巻回して成る： コィルボビ ソ 1 2 中心孔 1 4 中 i± 部は隔壁 1 6 で気液密に仕切られている。

1 8 はケー 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 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 マ 一 マチコ ァ 2 4 はその上部が電 コ ィ ル 1 0 の中心孔 I 1 O隔 .

1 〔； よ り下部 おいてその軸線方向へ移動可能に い . そ して弁本 2 8 はその底面で後述するダイ ヤフ ラ 丄、扳 C. ' ' r' ' ト弁座を開閉可能になつている。

3 2 はダイ ヤフ ラ ムであり 、 外周緣はケ一シン力" 1 8 の内 ¾ 面に固定されている そのダイ ヤ つ ラ ム 3 2 に はパィ π ；. ト弁 座 3 5 を有するダィ ャ フ ラ ム扳 3 1 が中心に嵌 -着さ -て '.、 -" . なおダイ ヤフ ラ 3 2 およひ'ダイ ヤ フ ラ ム板 3 4 に 小 7ί I · が穿設されており、 ダイ ヤフ ラ 3 2 よ り弁本体内 Γ、上 ¾二 ：' 背圧室 3 8 が形成される。 従って、 ァーマチ ュア 2 4 ば背圧 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 ィ ルボビ ン 1 2 と当接しており ァ—マチュ ァ

2 を下方に常時付勢している。

なま；、 ケー シ ング i S 、 電磁コ ィ ル 1 0 -. 上部磁 H 2 (； , ¾ ネ 4 0 、 ダイ ヤつ ラ ム 3 2 およびダイ ヤフ ラ ム板 3 4 に て弁ュニ ： 卜 4 2 が形成される。

4 4 は弁座であり 、 タ! -壁から放射状に延設された連結片 4 ί ' ' ' によ つて外筒部 4 8 と一体に形成され弁座コ 二 - ' - 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ゲ 1 C Ο下端部内へ嵌着固定されて弁ュニッ ト 4 2 と弁座ュ二 ：. ト 5 が連結されている。 その際にダイヤフ ラム 3 2の外周緣をコ ィ ルボビ ン 1 4下端部と共に挟着している。

また、 ケ一シ 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 _c 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 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 コ ー シ― ト 5 ' の下部にはフ '. ルク 5 6が外嵌されており 、 弁座 4 4外壁上 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 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 凹部 6 4 に弁ュニッ ト 4 2 と弁座ュニッ 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 · · · か 弁座ュニフ ト 5 0 と流路ュニ ノ ト 5 8 の摺接面に介揷さ てい る。

また弁ユニッ ト 4 2 はヮ フ シ ャ 6 8 · - ' を介してボル ト Ί 0

' · ' によって流路ュニ ッ ト 5 8へ押接固定され、 弁ュニ ン ト

4 2 、 弁座ュニッ ト 5 0および流路ュニッ ト 5 8が一体に形成 されている。 この弁ユニッ ト 4 2、 弁座ュニソ 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図に示す扰態は電磁コィ ル 1 0 へ非通電であ ¾ 、 ァ ー チユア 2 4 は板パネ 4 0 の付勢力によ 下方へ押動され、 弁体 2 8 はダイ ヤフラム板 3 4のパイ ロ ッ ト弁座 3 5を閉家すると 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 シ一 卜 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 こではァ一マチュア 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 HJ]する (もちろん逆でもよい） 。

次に流出路 6 2 へ流体を流すベ く 電 コ ィ ル' 1 0 O上端が S 極、 下端が N極となるよう な電流を電^コ イ ル 1 0 へ通 す る と （第 2 図 )参照） ·、 磁性材料で形成された固定磁極 2 0 u rn 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 は扳バネ 4 0 の 付勢力に抗して固定磁極 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 ィ ル' 1 0 八 の通！:を停止し て も永久磁石 2 6 は自 らの磁力により固定磁 ffi 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 口 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 π ッ ト弁座 3 5 から流出路 6 2 へ流出する それに伴いダィ 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 ィ ，'! 】 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う 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 イ 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 の付勢力によりバイ ロ ソ 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 4 を閉塞する。 する と流体 は弁座 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：十て 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 を停止してもァーマチュア 2 4 は扳バネ 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 Q と弁座 4 4 の間にフ ルタ 5 6 とフ ロ ー シー ト 5 2 が設けてある力く、 こ のマ A 儿 タ 5 6 二 より ゴミ等が流出路 G 2 へ流れる O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 — ト 5 2 の S由 である外縁部が撓んで段差部 5 へ接近するため流出路 t: 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 さ 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 ト 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 とかてきる 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—マチュア 1 G 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 ィ 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 流れは停止される。

こ こ で第 1 実施例と同様、 電磁コ ィ ル 1 1 0 へ通電して固定 極 1 1 2 を磁化し、 ァ—マチュア 1 0 2 の永久磁石 1 1 4 コ ィ ルスプリ ング 〗 0 6 の付勢力に抗して吸着させる と弁 .3： 1 0 は開放され、 流体は流出路 1 1 6 を矢印 D ©方向へ流れ , 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 ί¾ '：：· 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 とァ一マチュア 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方向へ押動され弁休 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 S 、 電 コ π i ： (： . ァーマチュア 1 0 2 、 コ ィ ルスプリ ンク" 1 ϋ e、 を有する弁二 ソ 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 トおよび流路ュ二 ：' ト に分割可能に する必要はない

また、 ァー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 、 第 1 および第 2実施例において、 永久磁石はマ一マ チユアに配設されたが、 ァーマチュ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 ill 石に磁性体が吸引されるのでァ—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ィ 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、 ァー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述べてきたが、 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 イ ルの中心孔内を電磁コ イ 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 . 一旦ァ一 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 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—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、 一旦ァーマチ ユアを吸着したら、 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—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ー 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 イ 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 - 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 ヤフラ 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 可能に配された永久磁石と該永久磁石と一体に組まれ、 前記 パィ ロ 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—マチュアを常時、 前記パィ 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—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 ても 前記付勢手段の付勢力に抗してァ—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 記弁座の流出側とを連絡するパイ 口 y ト弁座を有するダイ ヤ フラム板が取着され、 前記弁座を開閉するためのダイヤフラ 丄と、

前記電磁コ イ 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 ィ 口 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—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 ィ 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— 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 、 ァーマチュァを解放するよ 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 —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 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 ニ ッ トを、 流入路および流出路を有する流路 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 シー 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。