JP2014105757A - 高圧流体用電磁弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧流体の流れを遮断または許容しつつ、体格の小型化が可能な高圧流体用電磁弁装置を提供する。
【解決手段】 可動コア３０を往復移動可能に収容するガイド筒２０は、中径部２０４、第１小径部２０６、第２小径部２０７を有し、第１小径部２０６と第２小径部２０７との間に磁気遮断部２１を有する。磁性材料から形成される鍔部２２は、中径部２０４の外周に設けられ、ヨーク４４に当接している。コイル４１への通電によりコイルアッセンブリ４０のヨーク４４から中径部２０４、第１小径部２０６を通り、磁気遮断部２１を迂回し、可動コア３０、第２小径部２０７を通るように形成される磁気回路に加え、鍔部２２を経由する磁気回路も形成される。この拡大磁気回路Ｍ２により、第２小径部２０７と端面３２との間にガイド筒２０の中心軸φに対して傾斜する磁気吸引力Ｆ２が発生し、可動コア３０は固定コア３５側に吸引される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、高圧流体の流れを電磁弁によって遮断または許容する高圧流体用電磁弁装置に関する。

内燃機関（以下、「エンジン」という）に供給する気体燃料の圧力を燃料タンク内の高圧から気体燃料用インジェクタが噴射可能な低圧に減圧する気体燃料供給システムが知られている。気体燃料供給システムが備える気体燃料用電磁弁装置は、通電により磁力を発生するコイル、固定コア、可動コア、および可動コアを往復移動可能に収容するガイド筒などからなる弁駆動部と、可動コアと一体に移動する弁体、および弁座などからなる弁部材部とから構成され、高圧の気体燃料の流れを断続し、高圧の気体燃料が気体燃料用インジェクタに流れることを防止する。

気体燃料用電磁弁装置は、燃料タンクから供給される気体燃料の圧力を利用し弁体と弁座との間の気密性を高めるセルフシール機能を有している。このため、気体燃料用電磁弁装置のガイド筒内には弁体を閉弁方向に付勢するように高圧の気体燃料が充満する。また、気体燃料の外部への漏出を防止するため、ガイド筒は高い耐圧性を有する。
一方、弁体を弁座から離間させるときガイド筒内の気体燃料の圧力に抗する磁気吸引力を可動コアと固定コアとの間に発生させるため、可動コアの直径は比較的大きくなる。

このように、気体燃料用電磁弁装置では、ガイド筒は直径が大きい可動コアを往復移動可能に収容しつつ高い耐圧性を有しなければならないため、内部に高圧流体を充満させないガイド筒に比べて肉厚が厚くなる。一般的に非磁性材で形成されるガイド筒の肉厚が厚くなると、コイルに通電される電流値の大きさに対して発生する磁気吸引力の大きさが低下する。可動コアと固定コアとの間の磁気吸引力を高めるため、コイルに通電する電流値を大きくするか、またはコイルの巻数を多くする。しかしながら、コイルに通電する電流値を大きくするとエネルギー消費量が増加し、また、コイルの巻数を多くすると電磁弁装置の体格が大きくなる。

特許文献１には、非磁性材料で形成されるガイド筒の径方向外側の一部に磁性材料で形成される磁界形成補助部材を備える高圧電磁弁が記載されている。特許文献２には、磁性材料で形成されプランジャを往復移動可能に収容するステータコアにプランジャとの間での磁気の受け渡しをおこなうための磁気遮断部を有するリニアソレノイドが記載されている。

特許４８７１２０７号明細書 特開２０１１−１０８７８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の高圧電磁弁では、ガイド筒は非磁性材料から形成されておりコイルに通電される電流値の大きさに対して発生する磁気吸引力を大幅に大きくすることはできないため、高圧電磁弁の体格を大幅に小さくすることはできない。また、別部材として磁界形成補助部材を備えるため、部品点数が増え、組付コストが増加する。
また、特許文献２に記載のリニアソレノイドは、作動圧力範囲が比較的低圧の作動流体の流れを切り換える場合に用いられ、作動流体であるオイルの外部への漏れが許容されており、セルフシール機能を有していない。このため、特許文献２に記載のリニアソレノイドの構成を高圧流体用電磁弁装置に適用させることはできない。

本発明の目的は、高圧流体の流れを遮断または許容しつつ、体格の小型化が可能な高圧流体用電磁弁装置を提供することにある。

本発明は、通電により磁力を発生するコイルアッセンブリと、磁性材料で形成されコイルアッセンブリが磁力を発生するとき励磁される固定コアと、磁性材料で形成されコイルアッセンブリが磁力を発生するとき固定コアに吸引される可動コアと、可動コアを往復移動可能に収容し軸方向の所定位置の全周にわたって磁気を遮断する磁気遮断部および磁気を透過する磁気透過部を形成し内部を高圧流体で充満可能なガイド筒と、磁性材料で形成されガイド筒の外周に設けられコイルアッセンブリの一端に当接する鍔部と、ガイド筒または固定コアに連結しコイルアッセンブリの他端に当接しコイルアッセンブリを鍔部側に付勢する蓋部と、可動コアに連結する弁体と、弁体に当接または離間するとき高圧流体の流れを遮断または許容する弁座を形成するシート部材と、を備える高圧流体用電磁弁装置であって、コイルアッセンブリが磁力を発生するとき、ガイド筒の磁気透過部と可動コアとの間に磁気遮断部を迂回して拡大磁気回路が形成されることを特徴とする。
ことを特徴とする。

高圧流体用電磁弁装置では、コイルアッセンブリに通電されると形成される磁気回路により可動コアが固定コアに吸引される。このとき、磁気回路は、固定コアの可動コア側の端面と可動コアの固定コア側の端面との間に形成されつつ、ガイド筒の磁気透過部と可動コアの固定コア側の端面との間にも形成される。比較的磁束が流れやすい磁気透過部と可動コアとの間に形成される磁気回路は、比較的磁束が流れにくく磁気飽和しやすい磁気遮断部を迂回するようにガイド筒の中心軸に対して斜めに形成され、可動コアが固定コアに吸引される電磁吸引力を発生する。
また、磁性部材で形成された鍔部がコイルアッセンブリの一端に当接していることにより、磁気回路は、コイルアッセンブリからガイド筒、可動コアを通る磁気回路と共に、コイルアッセンブリからガイド筒、鍔部、可動コアを通る磁気回路も形成される。この２つのルートを通る磁気回路を併せたものを、拡大磁気回路と呼ぶことにする。

こうして、可動コアは、固定コアの可動コア側の端面と可動コアの固定コア側の端面との間に形成される拡大磁気回路により発生する磁気吸引力だけでなく、ガイド筒の磁気透過部と可動コアの固定コア側の端面との間に形成される拡大磁気回路により発生する磁気吸引力によっても、固定コア側に移動する。
これにより、固定コアと可動コアとの間に形成される磁気回路で発生する磁気吸引力のみにより移動する場合に比べて、固定コアに対する可動コアの対向面積を小さくすることが可能になる。また、鍔部を経由しない磁気回路のみで発生する磁気吸引力により移動する場合に比べても、固定コアに対する可動コアの対向面積を小さくすることが可能になる。すなわち、可動コアの直径を小さくすることができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置の体格を小さくすることができる。

また、上述したように高圧流体用電磁弁装置の可動コアの直径が小さくなるため、可動コアを往復移動可能に収容するガイド筒の直径も小さくなる。ガイド筒の直径が小さくなると、ガイド筒内に充満する気体燃料の圧力に抗するガイド筒の耐圧性が高くなる。これにより、同じ圧力の高圧流体が充満する場合に、鍔部を経由することなく固定コアと可動コアとの間に形成される磁気回路で発生する磁気吸引力のみにより移動する可動コアを有する高圧流体用電磁弁装置に比べて、ガイド筒の肉厚を薄くすることができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置の体格をさらに小さくすることができる。

本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置を適用した気体燃料供給システムの概略構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置の図２とは異なる作動を示す断面図である。 本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置の図２、図３とは異なる作動を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置の断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１を、図１〜図４に基づいて説明する。
最初に、気体燃料用電磁弁装置１を適用する気体燃料供給システムの概略構成を図１に基づいて説明する。気体燃料供給システム５は、例えば、圧縮天然ガスを燃料とする車両に搭載される。気体燃料供給システム５は、ガス充填口１０、燃料タンク１２、気体燃料用電磁弁装置１、気体燃料用圧力制御弁１５、「噴射手段」としての気体燃料用インジェクタ１７、およびＥＣＵ９等を備える。

外部からガス充填口１０を通して供給される高圧の気体燃料は、供給管６を通って燃料タンク１２に貯留される。ガス充填口１０は、逆流防止機能を有しており、ガス充填口１０から供給される気体燃料が外部に逆流しないようになっている。供給管６には、ガス充填弁１１が設けられる。

燃料タンク１２には、燃料タンク弁１３が設けられている。燃料タンク弁１３は、燃料タンク１２からガス充填口１０への逆流防止機能、規定量以上の気体燃料が供給管７を流れるとき燃料タンク１２からの気体燃料の流れを遮断する過流防止機能、および燃料タンク１２内の圧力上昇時に燃料タンク１２内の圧力を外部に開放することで燃料タンク１２の破裂を防ぐ加圧防止安全機能を有する。
燃料タンク弁１３は、供給管７を介して気体燃料用電磁弁装置１に接続される。供給管７には、手動による供給管７の遮断が可能な元弁１４が設けられている。

気体燃料用電磁弁装置１は、気体燃料用圧力制御弁１５の上流側、すなわち燃料タンク１２側に設けられる。気体燃料用電磁弁装置１は、気体燃料用圧力制御弁１５の下流側を流れる気体燃料の圧力が所定の圧力以上になると、ＥＣＵ９からの指令により気体燃料用圧力制御弁１５に流入する気体燃料の流れを遮断する。

気体燃料用圧力制御弁１５は、供給管７を通って供給される気体燃料の圧力を気体燃料用インジェクタ１７が供給可能な圧力まで減圧する。例えば、気体燃料用圧力制御弁１５は、燃料タンク１２内の「高圧」である２０ＭＰａの気体燃料を気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力である「低圧」の０．２〜０．６５ＭＰａまで減圧する。

気体燃料用圧力制御弁１５で減圧された気体燃料は、オイルフィルタ１６によってオイルが除去され、供給管８を通って気体燃料用インジェクタ１７に供給される。気体燃料用インジェクタ１７は、電気的に接続するＥＣＵ９の指示に応じて吸気管１８内に気体燃料を噴射する。気体燃料用インジェクタ１７には、図示しない温度センサおよび圧力センサが設けられる。温度センサおよび圧力センサが検出する気体燃料の温度および圧力に関する情報は、ＥＣＵ９に出力される。

吸気管１８内に噴射される気体燃料は、大気から導入される空気と混合され、吸気管１８が接続する「内燃機関」としてのエンジン１９の吸気ポートからシリンダ１９１内に導入される。エンジン１９では、ピストン１９２の上昇による気体燃料および空気の混合気体の圧縮および爆発により回転トルクが発生する。
気体燃料供給システム５は、このようにして燃料タンク１２内の気体燃料を気体燃料用圧力制御弁１５により気体燃料用インジェクタ１７に供給可能な圧力に減圧して気体燃料用インジェクタ１７よりエンジン１９に供給する。

次に、第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１の詳細構造について、図２〜図４に基づいて説明する。なお、図中の実線矢印Ｌは、気体燃料が流れる方向を示す。

第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１は、支持部材１５１、弁座１５５、ガイド筒２０、鍔部２２、弁体２５、可動コア３０、固定コア３５、コイルアッセンブリ４０、および蓋部４５などから構成されている。

支持部材１５１は、導入通路１５２、導出通路１５３、および導入通路１５２と導出通路１５３とを連通する凹部１５４を形成する。導入通路１５２は、供給管７を介して燃料タンク１２内の気体燃料が供給される。導出通路１５３は、気体燃料用圧力制御弁１５に向けて気体燃料を排出する。凹部１５４は、支持部材１５１の外壁に開口を有するように形成される。また、支持部材１５１の外壁と略垂直な凹部１５４の内壁にはねじ溝１５６が形成される。このねじ溝１５６は、後に説明するガイド筒２０をねじ止めするためのものである。

弁座１５５は、支持部材１５１の凹部１５４の内壁であって導出通路１５３の開口の縁部にテーパ状に形成されている。すなわち、弁座１５５を形成する支持部材１５１は、特許請求の範囲に記載の「シート部材」に相当する。

なお、第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、支持部材１５１は気体燃料用電磁弁装置１の下流側に接続される気体燃料用圧力制御弁１５の弁ボディであるが、これに限定されず、気体燃料用圧力制御弁１５の弁ボディとは別異に設けてもよい。

ガイド筒２０は、支持部材１５１によって支持されている。ガイド筒２０は、可動コア３０を軸方向に往復移動可能に収容しつつ、導入通路１５２から凹部１５４を介して導出通路１５３に流れる高圧の気体燃料を内部に充満可能でありかつ外部に漏出しないように形成されている。

また、ガイド筒２０は、支持部材１５１側から大径部２０１、中径部２０４、第１小径部２０６、磁気遮断部２１、および第２小径部２０７などから構成され、一体に形成される。ガイド筒２０は、磁性材料、例えばクロムの含有率が１３〜１７ｗｔ％の磁性ステンレス鋼で形成される。

大径部２０１は、所定の第１外径および内径を有する略筒状に形成されている。大径部２０１の一端には、開口２０２およびねじ溝２０３を有する。開口２０２では、可動コア３０または弁体２５がガイド筒２０の内部と外部とを出入りする。ねじ溝２０３は、支持部材１５１のねじ溝１５６とねじ結合する。

中径部２０４は、大径部２０１の第１外径より小さい第２外径および大径部２０１の内径と等しい内径を有する略筒状に形成されている。中径部２０４の一端は大径部２０１の他端に接続する。

第１小径部２０６は、中径部２０４の第２外径より小さい第３外径および中径部２０４の内径と等しい内径を有する略筒状に形成されている。第１小径部２０６の一端は中径部２０４の他端に接続する。第１小径部２０６は、特許請求の範囲に記載の「磁気透過部」に相当する。

磁気遮断部２１は、第１小径部２０６の第３外径より小さい第４外径および第１小径部２０６の内径と等しい内径を有する略筒状に形成されている。磁気遮断部２１の一端は、第１小径部２０６の他端に接続する。

第２小径部２０７は、第１小径部２０６の第３外径と等しい第３外径および磁気遮断部２１の内径と等しい内径を有する略筒状に形成されている。第２小径部２０７の一端は、磁気遮断部２１の他端に接続する。

第１小径部２０６と第２小径部２０７とに挟まれた磁気遮断部２１は、第１小径部および第２小径部と同じ内径を有する一方で、第１小径部および第２小径部の第３外径より小さい第４外径を有する。すなわち、磁気遮断部２１は第１小径部および第２小径部に比べて肉厚が薄く形成される。第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、磁気遮断部２１の肉厚は例えば０．６〜０．９ｍｍとされる。このため、磁気遮断部２１は、後に説明するコイル４１の通電により形成される磁束が流れにくく、磁気飽和しやすくなっている。

第２小径部２０７の他端には、開口２０８およびねじ溝２０９が設けられている。開口２０８は、後に説明する固定コア３５を固定するためのものである。また、ねじ溝２０９は、第２小径部２０７の径方向外側に形成される。ねじ溝２０９は、後に説明する蓋部４５をねじ止めするためのものである。第２小径部２０７は、特許請求の範囲に記載の「磁気透過部」に相当する。

鍔部２２は、ガイド筒２０の中径部２０４の径方向外側に設けられ、大径部２０１の第１外径より大きい外径を有する。鍔部２２は、磁性材料、例えばクロムの含有率が１３〜１７ｗｔ％の磁性ステンレス鋼で形成され、ガイド筒２０と一体に形成されている。鍔部２２には、ガイド筒２０を支持部材１５１に組み付けるとき、またはガイド筒２０を支持部材１５１から取り外すとき、工具等による回転トルクが作用する。

鍔部２２の一端と支持部材１５１との間には、凹部１５４からの気体燃料の漏出を防止するシール部材１５７が設けられる。鍔部２２の他端には、後に説明するコイルアッセンブリ４０が当接している。すなわち、鍔部２２は、コイルアッセンブリ４０の一端を支持する機能を有する。

弁体２５は、当接部２６、小径部２７、および大径部２８などから構成されている。当接部２６、小径部２７、および大径部２８は非磁性材で一体に形成される。弁体２５は、可動コア３０の往復移動に合わせて弁座１５５に当接または離間する。

当接部２６は、円錐台状に形成され、当接部２６の斜面２６１は弁座１５５に当接または離間可能に形成されている。斜面２６１には、断面が凹状の収容室２６２が環状に形成される。収容室２６２はシール部材２６３を収容する。シール部材２６３は、斜面２６１が弁座１５５に当接するとき、凹部１５４と導出通路１５３との気密を維持する。

小径部２７は、当接部２６の斜面２６１とは反対側に接続している。小径部２７の外径は当接部２６の最大径および後述する大径部２８の外径より小さい。

大径部２８は、小径部２７の小径部２７が当接部２６と接続する側とは反対側に接続している。大径部２８には、小径部２７と接続する側に段差面２８１が形成される。大径部２８の段差面２８１と反対側には、後述するシール部材３１２に当接可能な端面２８２が形成される。

弁体２５には、当接部２６、小径部２７および大径部２８を貫く軸方向に貫通孔２９が形成されている。貫通孔２９の開口は、当接部２６の小径部２７と接続する側とは反対側の端面２６４、および大径部２８の端面２８２に形成される。

可動コア３０は、ガイド筒２０内に往復移動可能に収容される部材であり、磁性材料、例えば磁性ステンレス鋼で形成される。
可動コア３０がガイド筒２０内を軸方向に往復移動するとき、可動コア３０の外周面がガイド筒２０の内周面に対して摺動する。可動コア３０の外周面には、耐摩耗性が高い非磁性めっき膜が施される。

可動コア３０の一端部には凹部３１が形成され、凹部３１の内部には弁体２５の小径部２７の一部および大径部２８が収容される。このとき、凹部３１の内側壁と弁体２５の大径部２８の外壁との間には隙間が形成される。
凹部３１の先端側の内壁には規制部材３１１が環状に設けられる。弁体２５が中外径部３０３の凹部３１の底面から離れる方向に移動するとき、規制部材３１１が弁体２５の段差面２８１に当接する。これにより、弁体２５は可動コア３０に対する相対移動の距離が規制される。また、凹部３１の底面にはシール部材３１２を収容する収容室３１３が形成されている。

可動コア３０の他端には端面３２が形成され、この端面３２には、凹部３２１が形成されている。

固定コア３５は、磁性材で形成されている棒状部材からなり、ガイド筒２０の第２小径部２０７の開口２０８内に固定されている。固定コア３５の一方の端面３６は、可動コア３０の端面３２と相対する。また、この固定コア３５の端面３６にも、可動コア３０の凹部３２１に対応して凹部３６１が形成されている。

可動コア３０の凹部３２１の底面と固定コア３５の凹部３６１の底面との間には、スプリング３４が設けられている。スプリング３４は、可動コア３０の端面３２を固定コア３５の端面３６から離間させ、可動コア３０を弁座１５５の方向に付勢する付勢力を発生する。

コイルアッセンブリ４０は、ガイド筒２０の径外方向にガイド筒２０の中径部２０４の一部、第１小径部２０６、磁気遮断部２１、および第２小径部２０７の一部を囲むように設けられている。コイルアッセンブリ４０は、コイル４１、ボビン４２、カバー４３、およびヨーク４４などから構成されている。

コイル４１は、コネクタを介して供給される電流によりコイル４１周辺に磁界を形成する。
ボビン４２およびカバー４３は、コイル４１を覆うように設けられる非磁性部材である。ボビン４２およびカバー４３の径方向外側に磁性材から形成されるヨーク４４が設けられる。ヨーク４４は、両端をかしめることにより、コイル４１、ボビン４２およびカバー４３をガイド筒２０に固定する。ヨーク４４は、カバー４３を覆うように設けられ、一端が鍔部２２に当接している。

蓋部４５は、有底筒状に形成される金属部材である。蓋部４５の内壁にはねじ溝４５１が形成される。このねじ溝４５１がガイド筒２０の第２小径部２０７のねじ溝２０９とねじ結合することにより、蓋部４５はガイド筒２０の第２小径部２０７に組み付けられる。

蓋部４５とコイルアッセンブリ４０との間には、非磁性部材で形成されるスペーサ４６が設けられる。このため、蓋部４５のガイド筒２０に対するねじ締めにより、スペーサ４６を介してコイルアッセンブリ４０を鍔部２２の方向に付勢する付勢力を発生する。こうして、コイルアッセンブリ４０は、スペーサ４６を介して蓋部４５と鍔部２２との間に安定して保持される。

次に、第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１の動作および作用について、図２〜図４に基づいて説明する。

気体燃料用電磁弁装置１のコイル４１に電流が流れていないとき、可動コア３０にはスプリング３４の付勢力のみが作用し、可動コア３０は図２の紙面の左方向に付勢される。また、凹部１５４は導入通路１５２と連通し、凹部１５４は高圧の気体燃料が充満している。これにより、弁体２５の端面２８２はシール部材３１２に当接しつつ、可動コア３０に支持されている弁体２５の斜面２６１は、弁座１５５に当接している。したがって、導入通路１５２と導出通路１５３とは遮断されている。

コイル４１に電流が流れると、コイル４１の周辺には磁気回路が形成される。そのうちの１つである磁気回路Ｍ１は、図３、図４に一点鎖線で表されるように、ヨーク４４、ガイド筒２０の中径部２０４、第１小径部２０６、可動コア３０、可動コア３０の端面３２、固定コア３５の端面３６、固定コア３５、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路である。

このとき、ヨーク４４の一端に磁性ステンレス鋼で形成された鍔部２２が当接していることにより、ヨーク４４、鍔部２２、ガイド筒２０の中径部２０４、第１小径部２０６、可動コア３０、可動コア３０の端面３２、固定コア３５の端面３６、固定コア３５、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路も形成される。
この鍔部２２を経由する磁気回路と上記の磁気回路Ｍ１とを併せたものを、ここでは拡大磁気回路Ｍ１と呼ぶことにする。

また、コイル４１に流れる電流が小さい場合、ヨーク４４、ガイド筒２０の第１小径部２０６、磁気遮断部２１、第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路が形成される。しかしながら、コイル４１に流れる電流が大きくなると、磁気遮断部２１は、肉厚が第１小径部２０６および第２小径部２０７に比べて薄く磁気飽和しやすいため、磁気遮断部２１を迂回するように、ヨーク４４、ガイド筒２０の第１小径部２０６、可動コア３０の小外径部３０１、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路が形成される。

さらに、コイル４１を流れる電流が大きくなると、小外径部３０１の外周面には非磁性めっき膜が施されているため小外径部３０１と第２小径部２０７との間は磁気飽和し、ヨーク４４、ガイド筒２０の中径部２０４、第１小径部２０６、可動コア３０、可動コア３０の端面３２、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る図中の一点鎖線で表される磁気回路Ｍ２が形成される。

このときも、ヨーク４４の一端に当接する鍔部２２の存在により、ヨーク４４、鍔部２２、ガイド筒２０の中径部２０４、第１小径部２０６、可動コア３０、可動コア３０の端面３２、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路が形成される。
この鍔部２２を経由する磁気回路と上記の磁気回路Ｍ２とを併せたものを、ここでは拡大磁気回路Ｍ２と呼ぶことにする。
なお、例えば鍔部２２が設けられていない場合や、設けられていても鍔部２２が非磁性材料で形成されていたり、或いは鍔部２２とヨーク４４との間に非磁性部材が介在していたりする場合には、鍔部２２を経由する磁気回路は形成されない。

拡大磁気回路Ｍ１が形成されると、可動コア３０と固定コア３５との間に磁気吸引力Ｆ１が発生する。この磁気吸引力Ｆ１は、図３に示すように、可動コア３０の端面３２を固定コア３５の端面３６の方向に吸引する、ガイド筒２０の中心軸φに対して平行な磁気吸引力である。また、拡大磁気回路Ｍ２が形成されると、可動コア３０の端面３２とガイド筒２０の第２小径部２０７との間に磁気吸引力Ｆ２が発生する。磁気吸引力Ｆ２はガイド筒２０の中心軸φに対して傾斜している磁気吸引力である。

なお、拡大磁気回路Ｍ１によって発生する磁気吸引力Ｆ２は、鍔部２２を経由する磁気回路が形成されない場合の磁気回路Ｍ１によって発生する磁気吸引力よりも強い。同様にして、拡大磁気回路Ｍ２によって発生する磁気吸引力Ｆ２も、鍔部２２を経由する磁気回路が形成されない場合の磁気回路Ｍ２によって発生する磁気吸引力よりも強い。

このように、コイル４１に電流が流れると、可動コア３０は磁気吸引力Ｆ１、Ｆ２によりスプリング３４の付勢力に抗して固定コア３５の方向に移動する。可動コア３０が固定コア３５の方向に移動すると、図３に示すように、弁体２５の端面２８２とシール部材３１２とが離間し、隙間３１４が形成される。
凹部１５４に充満している高圧の気体燃料は、規制部材３１１と弁体２５の小径部２７の外壁との隙間、および可動コア３０の凹部３１の内壁と弁体２５の大径部２８の外壁との隙間を通って、弁体２５の端面２８２とシール部材３１２との間の隙間３１４に流入する。隙間３１４に流入した気体燃料は、貫通孔２９を通って導出通路１５３に流出する。これにより、凹部１５４の圧力と導出通路１５３の圧力との差が小さくなる。

さらに、可動コア３０が固定コア３５の方向に移動すると、図４に示すように、規制部材３１１が弁体２５の段差面２８１に当接する。このため、可動コア３０がさらに固定コア３５の方向に移動すると、弁体２５は可動コア３０とともに固定コア３５の方向に移動して、弁体２５の斜面２６１が弁座１５５から離間する。これにより、凹部１５４の気体燃料は、弁体２５と弁座１５５との間に形成された隙間を通って導出通路１５３に流出する。

第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１の作用および効果をまとめると、次のようになる。

（１）気体燃料用電磁弁装置１では、ガイド筒２０の第１小径部２０６と第２小径部２０７との間に磁気遮断部２１が設けられ、且つ磁性部材で形成された鍔部２２がコイルアッセンブリ４０のヨーク４４の一端に当接していることにより、コイル４１への通電時、２つの拡大磁気回路Ｍ１、Ｍ２が形成される。このうち、拡大磁気回路Ｍ２は、ヨーク４４から、ガイド筒２０の中径部２０４、第１小径部２０６を通り、磁気遮断部２１を迂回し、可動コア３０、可動コア３０の端面３２、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路Ｍ２に、ヨーク４４から、鍔部２２、ガイド筒２０の中径部２０４、第１小径部２０６を通り、磁気遮断部２１を迂回し、可動コア３０、可動コア３０の端面３２、ガイド筒２０の第２小径部２０７、および蓋部４５を通ってヨーク４４に戻る磁気回路を併せたものである。
このとき、ガイド筒２０の第２小径部２０７と可動コア３０の端面３２との間にはガイド筒２０の中心軸φに対して傾斜している磁気吸引力Ｆ２が発生する。磁気吸引力Ｆ２の中心軸φに対する平行な成分により可動コア３０は固定コア３５の方向に移動する。
こうして、拡大磁気回路Ｍ１により発生する磁気吸引力Ｆ１だけでなく、拡大磁気回路Ｍ２により発生する磁気吸引力Ｆ２によっても可動コア３０は固定コア３５の方向に移動する。このため、全体として所定の吸引力を発生するとき、そのうちの磁気吸引力Ｆ１の割合が小さくなる。すなわち、固定コア３５の端面３６に対する可動コア３０の端面３２の対向面積を相対的に小さくすることが可能になり、可動コア３０の直径を小さくすることができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置１の体格を小さくすることができる。

（２）上述のように、可動コア３０の直径が小さくすることが可能になると、ガイド筒２０内に充満する高圧の気体燃料に対する耐圧性を有するためのガイド筒２０の肉厚を相対的に薄くすることができる。
具体的には、ガイド筒２０内の気体燃料の圧力をＰ（Ｐａ）、ガイド筒２０の内径をＤ（ｍ）、肉厚をｔ（ｍ）とすると、中心軸φ方向の応力σ１（Ｎ）および径方向の応力σ２（Ｎ）は、以下の式で表される。
σ１＝（Ｐ×Ｄ）／（４×ｔ） ・・・式１
σ２＝（Ｐ×Ｄ）／（２×ｔ） ・・・式２
式１、２より、内径Ｄが大きくなると、中心軸φ方向の応力σ１および径方向の応力σ２は大きくなり、肉厚ｔを大きくする必要がある。第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、比較的内径Ｄが小さくなるため、中心軸φ方向の応力σ１および径方向の応力σ２が小さくなる。これにより、肉厚ｔを薄くすることができる。したがって、気体燃料用電磁弁装置１の体格をさらに小さくすることができる。

（３）ガイド筒２０の内周面に摺動する可動コア３０の外周面には、耐摩耗性が高いめっき膜が施されている。したがって、摺動動作のときの摩耗による変形を防止することができる。

（４）ガイド筒２０の内周面と摺動する可動コア３０の外周面には、非磁性めっき膜が施される。このため、ガイド筒２０と可動コア３０との間に磁気回路が形成されるとき、ガイド筒２０の内周面と可動コア３０の外周面との間に発生する磁気吸引力のうち、ガイド筒２０の中心軸φに対して垂直方向に発生する磁気吸引力は、極めて小さくなる。
これにより、ガイド筒２０の中心軸φに対して垂直方向に発生する磁気吸引力を原因とする可動コア３０のガイド筒２０に対する偏心率は小さくなる。また、摺動動作のときの摩擦抵抗が小さくなり、小さい吸引力で開弁が可能な低電圧動作性が向上する。したがって、コイルアッセンブリ４０の小型化が可能となり、気体燃料用電磁弁装置１の体格をさらに小さくすることができる。

（５）可動コア３０の凹部３２１の底面と固定コア３５の凹部３６１の底面との間に設けられるスプリング３４は、可動コア３０の端面３２を固定コア３５の端面３６から離間させ、可動コア３０を弁座１５５の方向に付勢する。これにより、コイル４１への通電が０となり磁気吸引力Ｆ１、Ｆ２が０となるとき、可動コア３０は迅速に弁座１５５の方向に移動し、可動コア３０の凹部３１の底面に形成される収容室３１３に収容されたシール部材３１２を弁体２５の端面２８２に当接させ、さらに弁体２５の斜面２６１を弁座１５５に当接させる。したがって、気体燃料用電磁弁装置１での閉弁を迅速に行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置を図５に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態と弾性部材の有無において異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第１実施形態による気体燃料用電磁弁装置１では、コイルアッセンブリ４０は、一端が鍔部２２に当接し、他端がスペーサ４６を介して蓋部４５に当接し、蓋部４５のガイド筒２０に対するねじ締めによって発生する付勢力により、蓋部４５と鍔部２２との間に安定して保持される。

これに対して、第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置２では、図５に示すように、コイルアッセンブリ４０のヨーク４４の他端と蓋部４５との間に、例えば、ゴム部材やワッシャー等からなる弾性部材４４１が設けられている。

このように、コイルアッセンブリ４０の他端と蓋部４５との間に弾性部材４４１が介在すると、長期間の使用により腐食等の劣化が生じる場合であっても、蓋部４５のガイド筒２０に対するねじ締めの緩みが防止され、蓋部４５のねじ締めによるコイルアッセンブリ４０に対する付勢力が安定的に維持される。
このため、蓋部４５と鍔部２２との間におけるコイルアッセンブリ４０の安定保持が長期間に亘って保障される。

また、コイルアッセンブリ４０の他端と蓋部４５との間に弾性部材４４１が介在することにより、蓋部４５のガイド筒２０に対するねじ締めを行う際に加えるトルクの調整が容易になる。このため、蓋部４５のねじ締めの際に万一過剰トルクが加わりガイド筒２０に過大の応力がかかって肉厚が相対的に薄い磁気遮断部２１がダメージを受けるという危険性が防止される。

以上のことから、第２実施形態による気体燃料用電磁弁装置２は、第１実施形態による効果（１）〜（５）と同様の効果を奏することに加え、蓋部４５と鍔部２２との間におけるコイルアッセンブリ４０の安定保持を長期間に亘って保障し、蓋部４５のねじ締めの際に過剰トルクに起因する磁気遮断部２１へのダメージという危険性を防止するという効果も奏することができる。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、気体燃料用電磁弁装置は、気体燃料をエンジンに供給する気体燃料供給システムに適用され、気体燃料の流れを遮断または許容するとした。しかしながら、本発明の高圧流体用電磁弁装置が適用されるシステムはこれに限定されるものではなく、ガイド筒内に充満する高圧流体の流れを電磁力により遮断または許容する電磁弁装置であればよい。

（イ）上述の実施形態では、気体燃料用電磁弁装置は、弁体に貫通孔が形成され、弁体の斜面が座面より離間する前に貫通孔を介して導入通路と導出通路とが連通するパイロット弁であるとした。しかしながら、気体燃料用電磁弁装置はこれに限定されるものではない。

（ウ）上述の実施形態では、可動コアの磁気遮断部は、第１小径部および第２小径部と同じ磁性ステンレス鋼を材料とし、第１小径部および第２小径部に比べて肉厚が薄くなるように形成されたものを用いている。しかしながら、磁気遮断部は、クロムを含有する磁性ステンレス鋼が改質処理により非磁性材料に改質されたものを用いてもよい。このようにして形成した磁気遮断部も、コイルの通電により形成される磁束が流れにくく磁気飽和しやすい。
さらにまた、可動コアの磁気遮断部は、薄肉厚化と非磁性化とを組み合わせて、非磁性材料を用い、且つ第１小径部および第２小径部に比べて肉厚が薄くなるように形成してもよい。

（エ）上述の実施形態では、磁気遮断部の肉厚は０．６〜０．９ｍｍであるとした。しかしながら、磁気遮断部の肉厚はこれに限定されない。第１小径部および第２小径部の肉厚より薄ければよい。

（オ）上述の実施形態では、鍔部は、ガイド筒と一体に形成されている。しかしながら、鍔部は、ガイド筒と別の部材を用いてガイド筒の径方向外側に設けてもよい。

（カ）上述の実施形態では、ガイド筒に内周面に対して摺動する可動コアの外周面には耐摩耗性が高い非磁性めっき膜が施されている。しかしながら、非磁性めっき膜でなく、耐摩耗性が高い磁性めっき膜を施してもよい。また、めっき膜自体を施さなくてもよい。

（キ）上述の実施形態では、ガイド筒の第２小径部の径方向外側にねじ溝が形成され、蓋部の内壁に形成されるねじ溝とガイド筒のねじ溝とをねじ結合することにより、コイルアッセンブリを鍔部の方向に付勢する付勢力を発生している。しかしながら、ガイド筒ではなく固定コアの径方向外側にねじ溝を形成し、この固定コアのねじ溝と蓋部のねじ溝とをねじ結合してもよい。
この場合も、コイルアッセンブリを鍔部の方向に付勢する付勢力を発生することができる。

（ク）上述の実施形態では、ガイド筒、鍔部、および可動コアはクロムを含有する磁性ステンレス鋼から形成されるとした。しかしながら、可動コアおよびガイド筒を形成する材料はこれに限定されるものではなく、磁性材料であればよい。

（ケ）上述の実施形態では、ガイド筒および鍔部は、１３〜１７ｗｔ％のクロムを含有しているとした。しかしながら、ガイド筒および鍔部のクロム含有量はこれに限定されない。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２ ・・・気体燃料用電磁弁装置（高圧流体用電磁弁装置）、
１５１ ・・・支持部材（シート部材）、
１５５ ・・・弁座、
２０ ・・・ガイド筒、
２０６ ・・・第１小径部（磁気透過部）、
２０７ ・・・第２小径部（磁気透過部）、
２１ ・・・磁気遮断部、
２２ ・・・鍔部、
２５ ・・・弁体、
３０ ・・・可動コア、
３５ ・・・固定コア、
４０ ・・・コイルアッセンブリ、
４５ ・・・蓋部、
Ｍ１、Ｍ２ ・・・拡大磁気回路。

Claims (4)

1. 高圧流体の流れを電磁弁によって遮断または許容する高圧流体用電磁弁装置（１、２）であって、
   通電により磁力を発生するコイルアッセンブリ（４０）と、
   磁性材料で形成され、前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき励磁される固定コア（３５）と、
   磁性材料で形成され、前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき前記固定コアに吸引される可動コア（３０）と、
   前記可動コアを往復移動可能に収容し、軸方向の所定位置の全周にわたって磁気を遮断する磁気遮断部（２１）および磁気を透過する磁気透過部（２０６、２０７）を形成し、内部を高圧流体で充満可能なガイド筒（２０）と、
   磁性材料で形成され、前記ガイド筒の外周に設けられ、前記コイルアッセンブリの一端に当接する鍔部（２２）と、
   前記ガイド筒または前記固定コアに連結し、前記コイルアッセンブリの他端に当接して前記コイルアッセンブリを前記鍔部側に付勢する蓋部（４５）と、
   前記可動コアに連結する弁体（２５）と、
   前記弁体に当接または離間するとき、高圧流体の流れを遮断または許容する弁座（１５５）を形成するシート部材（１５１）と、
   を備え、
   前記コイルアッセンブリが磁力を発生するとき、前記ガイド筒の前記磁気透過部と前記可動コアとの間に前記磁気遮断部を迂回して拡大磁気回路（Ｍ２）が形成されることを特徴とする高圧流体用電磁弁装置。
2. 前記鍔部は、前記ガイド筒と一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の高圧流体用電磁弁装置。
3. 前記蓋部は、前記ガイド筒または前記固定コアとねじ結合することを特徴とする請求項１または２に記載の高圧流体用電磁弁装置。
4. 前記蓋部と前記コイルアッセンブリとの間には弾性部材（４４１）が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の高圧流体用電磁弁装置。

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