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電磁弁 - 株式会社鷺宮製作所
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発明の名称 電磁弁
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−41340(P2001−41340A)
公開日 平成13年2月13日(2001.2.13)
出願番号 特願平11−215024
出願日 平成11年7月29日(1999.7.29)
代理人 【識別番号】100060690
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 (外1名)
【テーマコード(参考)】
3H106
【Fターム(参考)】
3H106 DA07 DA13 DA23 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DC17 DD07 EE22 
発明者 古牧 久司 / 佐藤 憲
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 電磁ソレノイド装置のプランジャに弁体が取り付けられ、閉弁状態時には上流側流体圧が前記弁体に弁閉止力として作用し、前記プランジャが電磁ソレノイド装置の固定側の吸引子に磁気的に吸引されることにより前記弁体が開弁駆動される直動式の電磁弁において、前記プランジャに前記弁体が弁リフト方向に最大プランジャギャップ以下の所定量のみ相対移動可能に取り付けられていることを特徴とする電磁弁。
【請求項2】 前記弁体を開弁方向に付勢する弁ばねが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電磁弁。
【請求項3】 弁ばねは、前記プランジャの内部に設けられ、前記プランジャと前記弁体との間に作用していることを特徴とする請求項2に記載の電磁弁。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電磁弁に関し、特に、開閉弁として作用される直動式の電磁弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の直動式の電磁弁(閉弁状態)を示している。直動式の電磁弁は、弁ハウジング101に、入口ポート102、弁室103、弁座部104、弁ポート105、出口ポート106を形成され、弁室103内に弁座部104に選択的に着座して弁ポート105を閉じる弁体107が設けられている。
【0003】弁ハウジング101には電磁ソレノイド装置108が取り付けられている。電磁ソレノイド装置108は、弁ハウジング101に固定されたプランジャチューブ109と、プランジャチューブ109の外側に固定された電磁コイル110と、プランジャチューブ109の端部に固定された吸引子111と、プランジャチューブ109内に設けられたプランジャ112と、プランジャ112を吸引子111より引き離す方向へ付勢するプランジャばね113とにより構成され、プランジャ112の端部に弁体107が固定されている。
【0004】上述の電磁弁では、閉弁状態時には、入口ポート102より弁室103に入る上流側流体圧がプランジャ112と共に弁体107に弁閉止力として作用し、プランジャ112が弁閉止力とプランジャばね113のばね力に打ち勝つ力をもって吸引子111に磁気的に吸引されることにより、弁体107が開弁駆動される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような電磁弁では、閉弁状態時の吸引子111とプランジャ112との弁リフト方向の間隙、すなわち最大プランジャギャップαは、最大弁リフト量と同じ値になり、必要な最大弁リフト量が大きいほど最大プランジャギャップαが大きくなる。
【0006】プランジャ112に作用する磁気的吸引力は、一定コイル電流においてプランジャギャップに反比例し、プランジャギャップが小さいほど大きく、プランジャギャップが小さい領域では、プランジャギャップの低減に対して磁気的吸引力が加速度的に増加する。
【0007】このことに対し、最大プランジャギャップαが、最大弁リフト量と等値で、大きいと、開弁時に必要な磁気的吸引力として、弁閉止力とプランジャばね113のばね力に打ち勝つ力を得るためには、コイル電流を大きくする必要が生じる。
【0008】このことは、消費電力の増加を招き、また逆に、弁ポート径、動作圧に制限を与えることになる。
【0009】この発明は、従来の直動式の電磁弁に於ける上述の如き問題点を解消するためになされたもので、同一弁ポート径、同一動作圧では従来のものに比して消費電力を削減でき、また、弁ポート径の拡大、動作圧の増大に対応できる直動式の電磁弁を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、請求項1記載の発明による電磁弁は、電磁ソレノイド装置のプランジャに弁体が取り付けられ、閉弁状態時には上流側流体圧が前記弁体に弁閉止力として作用し、前記プランジャが電磁ソレノイド装置の固定側の吸引子に磁気的に吸引されることにより前記弁体が開弁駆動される直動式の電磁弁において、前記プランジャに前記弁体が弁リフト方向に最大プランジャギャップ以下の所定量のみ相対移動可能に取り付けられているものである。
【0011】請求項2記載の発明による電磁弁は、更に、前記弁体を開弁方向に付勢する弁ばねが設けられているものである。
【0012】請求項3記載の発明による電磁弁は、更に、弁ばねが、前記プランジャの内部に設けられ、前記プランジャと前記弁体との間に作用しているものである。
【0013】請求項1記載の発明による電磁弁では、開弁時には、吸引子にプランジャが磁気的に吸引されることで、まず、プランジャのみが所定量のみ吸引子に近付く方向に移動し、この移動によりプランジャギャップが減少し、プランジャギャップが減少した状態で、プランジャと共に弁体が上流側流体圧による弁閉止力に抗して開弁移動する。
【0014】請求項2記載の発明による電磁弁では、弁ばねのばね力により弁体が開弁方向に付勢され、この弁ばねのばね力によって弁体が最大開弁位置に移動する。
【0015】請求項3記載の発明による電磁弁では、弁ばねがプランジャの内部に設けられてプランジャと弁体との間に作用し、この弁ばねのばね力により弁体が開弁方向に付勢され、この弁ばねのばね力によって弁体が最大開弁位置に移動する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図1〜図4はこの発明による電磁弁の一つの実施の形態を示している。
【0017】この電磁弁は、弁ハウジング1に、入口ポート2、弁室3、弁座部4、弁ポート5、出口ポート6を形成され、弁室3内に弁座部4に選択的に着座して弁ポート5を閉じる弁体7が設けられている。
【0018】弁ハウジング1には電磁ソレノイド装置8が取り付けられている。電磁ソレノイド装置8は、弁ハウジング1に固定されたプランジャチューブ9と、プランジャチューブ9の外側に固定された電磁コイル10と、プランジャチューブ9の端部に固定された吸引子11と、プランジャチューブ9内に設けられたプランジャ12と、プランジャ12を吸引子11より引き離す方向へ付勢するプランジャばね13とにより構成されている。
【0019】プランジャ12の端部には弁体受入孔12aが形成され、弁体受入孔12aに弁体7が弁リフト方向に移動可能に設けられている。プランジャ12にはストッパリング14がかしめ結合されており、プランジャ12に対する弁体7の弁リフト方向の移動可能量が、弁体7の段差端面7aとストッパリング14の端面14aにより、最大プランジャギャップα以下の所定量βに制限設定されている。最大プランジャギャップαに対する所定量βの比率は0.05〜.0.5程度の範囲で設定できる。なお、プランジャ12に対するストッパリング14の結合は、かしめでなく溶接等であってもよい。
【0020】プランジャ12の内部には、プランジャ12側のストッパリング14の端面14bと弁体7の段差端面7aとの間に、圧縮コイルばねによる弁ばね15が設けられている。弁ばね15は、弁体7の段差端面7aとストッパリング14の端面14aとの間隙が大きくなり、弁体7を弁座部4より遠ざける方向(開弁方向)に付勢している。
【0021】また、プランジャ12には、電磁コイル10の通電によりプランジャ12が吸引子11に磁気的に吸引されて、これら吸引子11及びプランジャ12の隙間が縮まる際に、この隙間の流体が圧縮昇圧されてプランジャ12の吸引子11側への移動を妨げる反力とならないように、弁体7の背面の流体を弁室3に逃がすための均圧通路16、17が形成されている。
【0022】つぎに、上述の構成による電磁弁の開閉動作について説明する。図1は閉弁状態を示している。この閉弁状態では、プランジャばね13のばね力により、プランジャ12と共に弁体7が弁座部4に着座し、入口ポート2より弁室3に流入した上流側流体圧がプランジャ12、弁体7に弁閉止力として作用している。この状態では、プランジャギャップは最大プランジャギャップαである。
【0023】上述のような閉弁状態より開弁する場合には、電磁コイル10に通電を行い、プランジャ12を吸引子11に磁気的に吸引させる。すると、図3に示されているように、まず、プランジャ12だけが、プランジャばね13のばね力と弁ばね15のばね力に抗して所定量βだけ吸引子11に接近移動する。この時には、弁体7は、まだ、上流側流体圧による弁閉止力によって弁座部4に着座した状態を保っている。
【0024】上述のように、プランジャ12が所定量βだけ吸引子11に接近移動すると、プランジャギャップは(最大プランジャギャップα)−(所定量β)になり、引き続き、電磁コイル10に通電が行われることにより、プランジャ12が吸引子11に磁気的に吸引され、プランジャ12と共に弁体7が上流側流体圧による弁閉止力に抗して弁座部4より離れ、弁ポート5が開かれ、プランジャ12が吸引子11に吸着する。
【0025】弁ポート5が開かれると、上流側流体圧による弁閉止力が解除され、図4に示されているように、弁ばね15のばね力により弁体7がプランジャ12に対して相対変位する形態で開弁移動し、最大プランジャギャップαに等しい最大弁リフト量γが得られる。
【0026】上述のように、弁体7が上流側流体圧による弁閉止力に抗して開弁移動する時には、プランジャギャップは(最大プランジャギャップα)−(所定量β)になり、プランジャギャップが減少しているから、この開弁移動に必要なコイル電流は最大プランジャギャップαで行う場合に比して少なくて済むようになる。これにより、同一弁ポート径、同一動作圧では従来のものに比して消費電力を削減できる。
【0027】また、最大プランジャギャップαで行う場合と同一のコイル電流で開弁駆動するならば、最大プランジャギャップαで行う場合に比して大きい磁気的吸引力が得られるから、ポート径の拡大による制御流量の増加、動作圧力の増大に対応できる。
【0028】また、弁ばね15がプランジャ12内に内蔵され、弁ばね15が弁室3の流体の流れ中に曝されないから、弁室3の流体の流れによる弁ばね15の変形や、弁ばね15の弁座部4への乗り上げ等の不具合を生じることがない。
【0029】なお、弁ばね15の上述のような不具合の発生を考慮する必要がない場合には、弁ばね15は、図5に示されているように、弁室3内において弁体7と弁ハウジング1との間に設けられればよい。この場合、弁ばね15のばね力はプランジャばね13のばね力より小さいものに設定され、開弁動作初期に必要な開弁力はプランジャばね13のばね力だけに打ち勝つ力でよくなる。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項1記載の発明による電磁弁によれば、開弁時には、吸引子にプランジャが磁気的に吸引されることで、まず、プランジャのみが所定量のみ吸引子に近付く方向に移動し、この移動によりプランジャギャップが減少し、プランジャギャップが減少した状態で、プランジャと共に弁体が上流側流体圧による弁閉止力に抗して開弁移動するから、この開弁移動に必要なコイル電流は最大プランジャギャップで行う場合に比して少なくて済むようになり、従来のものに比して消費電力を削減できる。最大プランジャギャップで行う場合と同一のコイル電流で開弁駆動するならば、最大プランジャギャップで行う場合に比して大きい磁気的吸引力が得られるから、ポート径の拡大による制御流量の増加、動作圧力の増大に対応できる。
【0031】請求項2記載の発明による電磁弁によれば、弁ばねのばね力により弁体が開弁方向に付勢され、この弁ばねのばね力によって弁体が最大開弁位置に移動するから、最大開弁状態が確実に得られる。
【0032】請求項3記載の発明による電磁弁によれば、弁ばねがプランジャ内に内蔵され、弁ばねが弁室の流体の流れ中に曝されないから、弁室の流体の流れによる弁ばねの変形や、弁ばねの弁座部への乗り上げ等の不具合を生じることがない。




 

 


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