JP4067786B2 - 電磁弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚さ方向に弾性変形する板ばねに関する。また、本発明は、その板ばねで弁体を支持した電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスなどの流体を制御する電磁弁としては、例えば、図１１の断面図に示すように、特許第３０６３９８３号に記載されたものがある。そこで、図１１に示す電磁弁２００の構成について説明すると、流入路部材２０１には、ガスの流入路２０２が貫通して形成されており、また、この流入路２０２の端部には、弁座２０３が形成されている。また、可動体２０４においては、磁性体で形成された可動コア２０６が板ばね１０１の一側面に固着されるとともに、板ばね１０１の中心部に形成された孔２０７（図１０参照）に対し、弁体２０８がはめ込み状に固着されている。
【０００３】
さらに、可動コア２０６においては、可動体２０４の流路としての貫通孔２０９と凹講２１０とが形成されている。凹講２１０は、可動コア２０６の端部において、その径方向に、弁体２０８の厚さよりも深くしており、これにより、ガスが貫通孔２０９に流動するようになっている。そして、流入路部材２０１とリング状の固定部材２１１で、板ばね１０１の外周固定部１０３（図１０参照）を挟持することにより、可動体２０４が流入路部材２０１に固定され、これにより、弁体２０８が弁座２０３に当接される。このとき、可動コア２０６の外周面と固定部材２１１の内周面の間には、ガスの流通間隙２１２が形成される。
【０００４】
板ばね１０１については、図１０に示すように、円板状の形状を備えるとともに、その厚さ方向に対する弾性変形をスムーズにするため、孔２０７の周囲部に、内周固定部１０２と、３枚の梁１０４と、外周固定部１０３とを、同心円状に形成している。このとき、３枚の梁１０４は、内周固定部１０２と外周固定部１０３とをつなぎ合わせているので、内周固定部１０２と外周固定部１０３との間に、３つの長孔１０７が形成される。さらに、梁１０４の外側の輪郭は、外周固定部１０３に接して外周側Ｒ部１０５を形成するが、この外周側Ｒ部１０５は、全円周の半分の円弧となっている。同様にして、梁１０４の内側の輪郭は、内周固定部１０２に接して内周側Ｒ部１０６を形成するが、この内周側Ｒ部１０６も、全円周の半分の長さをもつ円弧となっている。
【０００５】
図１１に戻り、固定部材２１１の端部には、非磁性体製の内筒２１４が固着立設されており、磁性体で形成された固定コア２１５の端部がその内筒２１４に挿入されている。ここで、固定コア２１５は、可動コア２０６に対するスライド間隙２１６をおいて、内筒２１４に固定されている。また、固定コア２１５には、流体路２１７が貫通しており、流体路２１７は、上述した貫通孔２０９とほぼ同大に形成されている。また、内筒２１４と固定コア２１５にわたって、それらの周囲にコイル２１８を配置し、さらに、コイル２１８の周囲には、外筒２１９を配置している。また、固定コア２１５に貫通された流体路２１７に対しては、パイプ状の流出路部材２２０が連通するように配置されている。
【０００６】
そして、上記構成を有する電磁弁２００では、流入路部材２０１の流入路２０２に対してガスが供給されるが、常時は、板ばね１０１の復元力により、所定の取付荷重で弁体２０８を弁座２０３に押しつけて、弁座２０３を閉じている。ここで、コイル２１８に電圧を印加して固定コア２１５を磁化すると、板ばね１０１の復元力に抗して、可動コア２０６が固定コア２１５の磁力に吸引されて移動するので、弁体２０８が弁座２０３から分離し、弁座２０３を開くことができる。弁座２０３が開かれると、流入路２０２に供給されたガスは、弁座２０３から、板ばね１０１の長孔１０７、凹講２１０、貫通孔２０９及び流通間隙２１２を通過し、その後は、固定コア２１５の流体路２１７を通ることにより、流体路部材２０２から流出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弁座２０３の取付荷重を確保しつつ、弁座２０３のストロークを大きくするには、板ばね１０１の荷重特性では、限界があった。なぜなら、板ばね１０１の荷重特性Ｌ′は、図１２に示す通りであり、弁座２０３の取付荷重Ｐを確保しつつ、弁座２０３のストロークを大ききくするには、板ばね１０１の弾性領域Ｑ′を決定づける弾性限Ｓ′を大きく右側へ移行させて、板ばね１０１のストロークしろＴ′を大きくする必要があるが、板ばね１０１の形状を維持する限りは、板ばね１０１の弾性限Ｓ′を大きく右側へ移行させることは困難だからである。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位するものであって、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくした板ばねを提供することを第１の課題とする。
さらに、本発明は、弁体が設けられた可動鉄心を支持する板ばねの荷重特性により、弁体のストロークを大きくした電磁弁を提供することを第２の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、内周固定部と、前記内周固定部を囲む外周固定部と、前記内周固定部と前記外周固定部とをつなぎ合わせた複数枚の梁と、前記梁の一方側の輪郭が前記内周固定部に接する内周側Ｒ部と、前記梁の他方側の輪郭が前記外周固定部に接する外周側Ｒ部とを有し、前記内周固定部又は前記外周固定部が厚み方向に変位する板ばねにおいて、前記内周側Ｒ部と前記外周側Ｒ部とを全円周の半分より大きい円弧にするとともに、前記内周側Ｒ部と前記外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けたこと、を特徴としている。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する板ばねであって、対称的であること、を特徴としている。
【００１０】
このような特徴を有する本発明の板ばねでは、内周固定部と外周固定部とをつなぎ合わせた複数枚の梁の各々において、一方側の輪郭が内周固定部に接する内周側Ｒ部と、他方側の輪郭が外周固定部に接する外周側Ｒ部とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けていることから、各梁の長さは、従来技術のものと比べて、長くなる。
【００１１】
そして、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位すると、各梁においては、曲げや引張りの弾性変形に加えて、ねじりの弾性変形が起きるので、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲にわたり、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることができる。そのため、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲を小さな値でたわませることが可能となるので、板ばねの弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばねの弾性領域を長くとることができる。
【００１２】
すなわち、本発明の板ばねは、内周固定部と外周固定部とを複数枚の梁でつなぎ合わせたものであって、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位するものである。そして、各梁においては、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部とが全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けていることから、従来技術のものと比べて長くなり、さらに、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲にわたって、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることが可能となり、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲を小さな値でたわませることができる。従って、本発明の板ばねでは、板ばねの弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばねの弾性領域を長くとることができるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる。
【００１３】
また、本発明の板ばねでは、内周固定部と外周固定部をつなぎ合わせた各梁において、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が起きるので、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、内周固定部から外周固定部が、周方向にも変位（回転）するおそれがあるが、本発明の板ばねが対称的であると、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、一対の梁毎に、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が反対方向に起きるので、内周固定部又は外周固定部が周方向に変位（回転）することを、防止することができる。また、内周固定部又は外周固定部の厚み方向の変位（移動）もより安定する。
【００１４】
また、第２の課題を解決するために成された請求項３に係る発明は、電磁弁であって、請求項１又は請求項２に記載する板ばねの内周固定部に可動鉄心を固定して、前記板ばねで前記可動鉄心を支持するとともに、前記可動鉄心に弁体を設けたこと、を特徴としている。
【００１５】
すなわち、本発明の電磁弁は、弁体が可動鉄心に設けられるものであり、さらに、その可動鉄心を支持する板ばねは、弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きなで維持しつつ、弾性領域を長くすることができるものであるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる荷重特性がある。従って、本発明の電磁弁では、弁体が設けられた可動鉄心を支持する板ばねの荷重特性により、弁体のストロークを大きくすることができる。
【００１６】
特に、本発明の電磁弁では、可動鉄心を支持する板ばねにおいて、中間梁部をつなぎ合わせる内周固定部と外周固定部とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、内周固定部と外周固定部との間を狭くしても、各梁の必要長さを確保することができることから、板ばねの内周固定部を大きくすることが可能となり、もって、板ばねの内周固定部に固定される可動鉄心を大きくすることができるので、可動鉄心の吸引特性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。先ず、第１実施の形態の電磁弁について説明する。図４は、第１実施の形態の電磁弁１１Ａの断面図である。図４に示すように、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、ボディ２３において、入口流路２４、出口流路２５、弁座２６が形成されている。そして、ボディ２３に対して、第３コア１６を嵌め込んで、締付ネジ１９をねじ込むことにより、板ばね１Ａの外周固定部３（図２参照）で、板ばね１Ａを挟持している。この点、板ばね１Ａには、その中心部に形成された孔３７（図２参照）に対し、ゴム、ポリテトラフルオロエチレンなどの弾性体からなる弁シート２２（「弁体」に相当するもの）が、弁シート押え板２１を介して、溶接接合で固着されており、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）をもって、弁シート２２を弁座２６に押しつけている。
【００１８】
板ばね１Ａは、図２の正面図で示すように、円板状の形状を備えている。また、その厚さ方向に対する弾性変形をスムーズにするため、孔３７の周囲部において、内周固定部２と外周固定部３とが同心円状に形成されるとともに、内周固定部２と外周固定部３との間において、３枚の梁が形成されている。このとき、３枚の梁の各々は、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせているので、内周固定部２と外周固定部３との間において、６つの長孔７が形成されている。さらに、各梁の一方側の輪郭は、内周固定部２に接して内周側Ｒ部６を形成するが、この内周側Ｒ部６は、全円周の半分の長さより大きい円弧となっている。同様にして、各梁４の他方側の輪郭は、外周固定部３に接して外周側Ｒ部５を形成するが、この外周側Ｒ部５も、全円周の半分より大きい円弧となっている。また、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５は、円弧状の中間梁部４でつなぎ合わされている。
【００１９】
そして、板ばね１Ａの内周固定部２には、図４に示すように、リングに円板を設けたプランジャ２０（「可動鉄心」に相当するもの）が、溶接接合で固着されている。従って、プランジャ２０は、板ばね１Ａにより支持される。
【００２０】
また、図４に示すように、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、第３コア１６において、シールリング１７を弾装することにより、第１コア１２を保持している。そして、コイル１５が巻かれたホビン１４を、第１コア１２に対して挿入するとともに、第２コア１３を取り付けることにより、第１コア１２を固定している。
【００２１】
このような構成を有する第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、ボディ２３の入口流路２４に対して制御流体が供給されるが、上述したように、常時は、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）で弁シート２２を弁座２６に押しつけて、弁座２６を閉じている。ここで、コイル１５に電圧を印加して第１コア１２や第３コア１６などを磁化すると、図３に示すように、板ばね１Ａの復元力に抗して、プランジャ２０が第１コア１２や第３コア１６の磁力に吸引されて、第１コア１２や第３コア１６の間にある空隙を埋めるように、及び、第１コア１２と第３コア１６の間にある空隙を埋めるように、プランジャ２０が移動するので、弁シート２２が弁座２６から分離し、弁座２６を開くことができる。弁座２６が開かれると、入口流路２４に供給された制御流体は、入口流路２４から弁座２６を通過し、その後は、出口流路２５から流出する。
【００２２】
尚、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、第１コア１２、シールリング１７、第３コア１６、ボディ２３のそれぞれの間を溶接接合シールすることにより、制御流体の漏れを防止している。
【００２３】
次に、第２実施の形態の電磁弁について説明する。図６は、第２実施の形態の電磁弁の断面図である。図６に示すように、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、ボディ２３において、入口流路２４、出口流路２５、弁座２６が形成されている。そして、ボディ２３に対して、第３コア１６を嵌め込んで、締付ネジ１９をねじ込むことにより、板ばね１Ａの外周固定部３（図２参照）で、板ばね１Ａを挟持している。この点、板ばね１Ａには、その中心部に形成された孔３７（図２参照）に対し、弁シート２２が、弁シート押え板２１を介して、溶接接合で固着されており、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）をもって、弁シート２２を弁座２６に押しつけている。
【００２４】
板ばね１Ａは、図２の正面図で示すように、円板状の形状を備えている。また、その厚さ方向に対する弾性変形をスムーズにするため、孔３７の周囲部において、内周固定部２と外周固定部３とが同心円状に形成されるとともに、内周固定部２と外周固定部３との間において、３枚の梁が形成されている。このとき、３枚の梁の各々は、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせているので、内周固定部２と外周固定部３との間において、６つの長孔７が形成されている。さらに、各梁の一方側の輪郭は、内周固定部２に接して内周側Ｒ部６を形成するが、この内周側Ｒ部６は、全円周の半分の長さより大きい円弧となっている。同様にして、各梁４の他方側の輪郭は、外周固定部３に接して外周側Ｒ部５を形成するが、この外周側Ｒ部５も、全円周の半分より大きい円弧となっている。また、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５は、円弧状の中間梁部４でつなぎ合わされている。
【００２５】
そして、板ばね１Ａの内周固定部２には、図６に示すように、ホルダー３１が固着されるとともに、ホルダー３１の外周において、リング状のプランジャ３０（「可動鉄心」に相当するもの）が溶接接合で固着されている。従って、プランジャ３０は、板ばね１Ａにより支持される。
【００２６】
また、図６に示すように、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、第３コア１６において、シールリング１７を弾装することにより、第１コア１２を保持している。そして、コイル１５が巻かれたホビン１４を、第１コア１２に対して挿入するとともに、第２コア１３を取り付けることにより、第１コア１２を固定している。
【００２７】
このような構成を有する第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、ボディ２３の入口流路２４に対して制御流体が供給されるが、上述したように、常時は、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）で弁シート２２を弁座２６に押しつけて、弁座２６を閉じている。ここで、コイル１５に電圧を印加して第１コア１２や第３コア１６などを磁化すると、図５に示すように、板ばね１Ａの復元力に抗して、プランジャ３０が第１コア１２や第３コア１６の磁力に吸引されて、第１コア１２と第３コア１６の間にある空隙を埋めるように、プランジャ２０が移動するので、弁シート２２が弁座２６から分離し、弁座２６を開くことができる。弁座２６が開かれると、入口流路２４に供給された制御流体は、入口流路２４から弁座２６を通過し、その後は、出口流路２５から流出する。
【００２８】
尚、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、第１コア１２、シールリング１７、第３コア１６、ボディ２３のそれぞれの間を溶接接合シールすることにより、制御流体の漏れを防止している。
【００２９】
そして、第１実施の形態の電磁弁１１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂにおいては、所定のストローク距離をもって、弁シート２２を弁座２６から分離すると、板ばね１Ａは、図１に示すように、内周固定部２が厚み方向に変位し、各梁に対して、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重が作用する。従って、図１に示すように、各梁の内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（網掛部分）において、比較的小さな値の応力が発生する。
【００３０】
この点、従来技術の欄で説明した図１１の電磁弁２００においては、弁体２０８を弁座２０３から分離すると、板ばね１０１は、図９に示すように、内周固定部１０２が厚み方向に変位し、各梁１０４に対して、主に曲げの荷重が作用する。従って、図９に示すように、同じストローク距離であっても、比較的大きな値の応力が、各梁１０４の内周側Ｒ部１０６と外周側Ｒ部１０５の一部（網掛部分）のみに発生しない。
【００３１】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図２に示すように、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせた３枚の梁の各々において、一方側の輪郭が内周固定部２に接する内周側Ｒ部６と、他方側の輪郭が外周固定部３に接する外周側Ｒ部５とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５との間に中間梁部４を設けていることから、各梁の長さは、従来技術のもの（図９の板ばね１０１）と比べて、長くなる。
【００３２】
そして、図１に示すように、内周固定部２が厚み方向に変位すると、各梁４においては、曲げと引張りの弾性変形に加えて、ねじりの弾性変形が起きるので、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（網掛部分）にわたり、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることができる。そのため、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（網掛部分）を小さな値でたわませることが可能となるので、板ばね１Ａの荷重特性Ｌは、図８に示すようになり、板ばね１Ａの弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばね１Ａの弾性領域Ｑを長くとることができる。
【００３３】
すなわち、本実施の形態の板ばね１Ａは、図１に示すように、内周固定部２と外周固定部３とを３枚の梁でつなぎ合わせたものであって、内周固定部２が厚み方向に変位するものである。そして、各梁においては、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５とが全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５との間に中間梁部４を設けていることから、従来技術のもの（図９の板ばね１０１）と比べて長くなり、さらに、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（図１の網掛部分）にわたって、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることが可能となり、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（図１の網掛部分）を小さな値でたわませることができる。
【００３４】
従って、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図８に示すように、板ばね１Ａの弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばね１Ａの弾性領域Ｑを長くとることができるので、所定の取付荷重Ｐを確保しつつ、ストロークしろＴを大きくすることができる。
尚、図８において、荷重特性Ｌ′、弾性領域Ｑ′、弾性限Ｓ′、ストロークしろＴ′は、従来技術の欄で説明した図１１の電磁弁２００のものである（図１２参照）。
【００３５】
また、第１実施の形態の電磁弁１１Ａは、図３と図４に示すように、弁シート２２がプランジャ２０に設けられるものであり、さらに、そのプランジャ２０を支持する板ばね１Ａは、図８に示すように、弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、弾性領域Ｑを長くすることができるものであるので、所定の取付荷重Ｐを確保しつつ、ストロークしろＴを大きくすることができる荷重特性Ｌがある。従って、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、弁シート２２が設けられたプランジャ２０を支持する板ばね１Ａの荷重特性Ｌにより、弁シート２２のストロークを大きくすることができる。
【００３６】
同様にして、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂは、図５と図６に示すように、弁シート２２がプランジャ３０に設けられるものであり、さらに、そのプランジャ３０を支持する板ばね１Ａは、図８に示すように、弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、弾性領域Ｑを長くすることができるものであるので、所定の取付荷重Ｐを確保しつつ、ストロークしろＴを大きくすることができる荷重特性Ｌがある。従って、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、弁シート２２が設けられたプランジャ３０を支持する板ばね１Ａの荷重特性Ｌにより、弁シート２２のストロークを大きくすることができる。
【００３７】
特に、第１実施の形態の電磁弁１１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、プランジャ２０、３０を支持する板ばね１Ａにおいて、中間梁部４をつなぎ合わせる内周固定部２と外周固定部３とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、内周固定部２と外周固定部３との間を狭くしても、各梁の必要長さを確保することができることから、板ばね１Ａの内周固定部２を大きくすることが可能となり、もって、板ばね１Ａの内周固定部２に固定されるプランジャ２０、３０を大きくすることができるので、プランジャ２０、３０の吸引特性を向上させることができる。
【００３８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図１に示すように、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせる梁は、３枚であった。この点、梁の枚数を増やせば、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせる支持点が増えることになり、内周固定部２の厚み方向の変位（移動）が安定する。
【００３９】
従って、第１実施の形態の電磁弁１１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、プランジャ２０、３０を支持する板ばね１Ａに代えて、例えば、梁の枚数を増やしたもの（例えば、図７の板ばね１Ｂ）を使用すれば、内周固定部２の厚み方向の変位（移動）を安定させることができるので、プランジャ２０、３０の「傾き動作」や「横ずれ動作」がより発生しにくい。
【００４０】
そのため、プランジャ２０、３０が移動する際に、プランジャ２０、３０が第１コア１２及び第３コア１６に触れることがなく、制御流体に摩耗粉が混入するおそれがないので、半導体産業向けや医療関係で使用される制御流体（ガス、純水、薬液など）の制御にも適している。
【００４１】
また、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図１に示すように、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせた各梁において、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が起きるので、内周固定部２が厚み方向に変位する際に、内周固定部２が、周方向にも変位（回転）するおそれがある。そこで、図７の正面図で示す板ばね１Ｂのように、板ばね１Ｂの形状が（例えば、線８をもって）対称的に形成されれば、内周固定部２が厚み方向に変位する際に、一対の梁の毎に、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が反対方向に起きるので、内周固定部２が周方向に変位（回転）することを、防止することができる。また、内周固定部２の厚み方向の変位（移動）もより安定する。
【００４２】
また、本実施の形態の板ばね１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂは、内周固定部２が厚み方向に変位するものであるが、外周固定部３が厚み方向に変位するものであってもよく、上述した効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の板ばねは、内周固定部と外周固定部とを複数枚の梁でつなぎ合わせたものであって、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位するものである。そして、各梁においては、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部とが全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けていることから、従来技術のものと比べて長くなり、さらに、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲にわたって、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることが可能となり、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲を小さな値でたわませることができる。従って、本発明の板ばねでは、板ばねの弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばねの弾性領域を長くとることができるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる。
【００４４】
また、本発明の板ばねでは、内周固定部と外周固定部をつなぎ合わせた各梁において、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が起きるので、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、内周固定部から外周固定部が、周方向にも変位（回転）するおそれがあるが、本発明の板ばねが対称的であると、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、一対の梁毎に、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が反対方向に起きるので、内周固定部又は外周固定部が周方向に変位（回転）することを、防止することができる。また、内周固定部又は外周固定部の厚み方向の変位（移動）もより安定する。
【００４５】
すなわち、本発明の電磁弁は、弁体が可動鉄心に設けられるものであり、さらに、その可動鉄心を支持する板ばねは、弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、弾性領域を長くすることができるものであるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる荷重特性がある。従って、本発明の電磁弁では、弁体が設けられた可動鉄心を支持する板ばねの荷重特性により、弁体のストロークを大きくすることができる。
【００４６】
特に、本発明の電磁弁では、可動鉄心を支持する板ばねにおいて、中間梁部をつなぎ合わせる内周固定部と外周固定部とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、内周固定部と外周固定部との間を狭くしても、各梁の必要長さを確保することができることから、板ばねの内周固定部を大きくすることが可能となり、もって、板ばねの内周固定部に固定される可動鉄心を大きくすることができるので、可動鉄心の吸引特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の板ばねの所定値以上の応力の分布を示す図である。
【図２】本発明の板ばねの一例の正面図である。
【図３】第１実施の形態の電磁弁の弁開時の断面図である。
【図４】第１実施の形態の電磁弁の弁閉時の断面図である。
【図５】第２実施の形態の電磁弁の弁開時の断面図である。
【図６】第２実施の形態の電磁弁の弁閉時の断面図である。
【図７】本発明の板ばねのその他の例の正面図である。
【図８】本発明の板ばねの荷重特性の一例を示した図である。
【図９】従来技術の板ばねの所定値以上の応力の分布を示す図である。
【図１０】従来技術の板ばねの正面図である。
【図１１】従来技術の電磁弁の断面図である。
【図１２】従来技術の板ばねの荷重特性を示した図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｅ 板ばね
２ 内周固定部
３ 外周固定部
４ 中間梁部
５ 外周側Ｒ部
６ 内周側Ｒ部
１１Ａ、１１Ｂ 電磁弁
２０、３０ プランジャ
２２ 弁シート
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚さ方向に弾性変形する板ばねに関する。また、本発明は、その板ばねで弁体を支持した電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスなどの流体を制御する電磁弁としては、例えば、図１１の断面図に示すように、特許第３０６３９８３号に記載されたものがある。そこで、図１１に示す電磁弁２００の構成について説明すると、流入路部材２０１には、ガスの流入路２０２が貫通して形成されており、また、この流入路２０２の端部には、弁座２０３が形成されている。また、可動体２０４においては、磁性体で形成された可動コア２０６が板ばね１０１の一側面に固着されるとともに、板ばね１０１の中心部に形成された孔２０７（図１０参照）に対し、弁体２０８がはめ込み状に固着されている。
【０００３】
さらに、可動コア２０６においては、可動体２０４の流路としての貫通孔２０９と凹講２１０とが形成されている。凹講２１０は、可動コア２０６の端部において、その径方向に、弁体２０８の厚さよりも深くしており、これにより、ガスが貫通孔２０９に流動するようになっている。そして、流入路部材２０１とリング状の固定部材２１１で、板ばね１０１の外周固定部１０３（図１０参照）を挟持することにより、可動体２０４が流入路部材２０１に固定され、これにより、弁体２０８が弁座２０３に当接される。このとき、可動コア２０６の外周面と固定部材２１１の内周面の間には、ガスの流通間隙２１２が形成される。
【０００４】
板ばね１０１については、図１０に示すように、円板状の形状を備えるとともに、その厚さ方向に対する弾性変形をスムーズにするため、孔２０７の周囲部に、内周固定部１０２と、３枚の梁１０４と、外周固定部１０３とを、同心円状に形成している。このとき、３枚の梁１０４は、内周固定部１０２と外周固定部１０３とをつなぎ合わせているので、内周固定部１０２と外周固定部１０３との間に、３つの長孔１０７が形成される。さらに、梁１０４の外側の輪郭は、外周固定部１０３に接して外周側Ｒ部１０５を形成するが、この外周側Ｒ部１０５は、全円周の半分の円弧となっている。同様にして、梁１０４の内側の輪郭は、内周固定部１０２に接して内周側Ｒ部１０６を形成するが、この内周側Ｒ部１０６も、全円周の半分の長さをもつ円弧となっている。
【０００５】
図１１に戻り、固定部材２１１の端部には、非磁性体製の内筒２１４が固着立設されており、磁性体で形成された固定コア２１５の端部がその内筒２１４に挿入されている。ここで、固定コア２１５は、可動コア２０６に対するスライド間隙２１６をおいて、内筒２１４に固定されている。また、固定コア２１５には、流体路２１７が貫通しており、流体路２１７は、上述した貫通孔２０９とほぼ同大に形成されている。また、内筒２１４と固定コア２１５にわたって、それらの周囲にコイル２１８を配置し、さらに、コイル２１８の周囲には、外筒２１９を配置している。また、固定コア２１５に貫通された流体路２１７に対しては、パイプ状の流出路部材２２０が連通するように配置されている。
【０００６】
そして、上記構成を有する電磁弁２００では、流入路部材２０１の流入路２０２に対してガスが供給されるが、常時は、板ばね１０１の復元力により、所定の取付荷重で弁体２０８を弁座２０３に押しつけて、弁座２０３を閉じている。ここで、コイル２１８に電圧を印加して固定コア２１５を磁化すると、板ばね１０１の復元力に抗して、可動コア２０６が固定コア２１５の磁力に吸引されて移動するので、弁体２０８が弁座２０３から分離し、弁座２０３を開くことができる。弁座２０３が開かれると、流入路２０２に供給されたガスは、弁座２０３から、板ばね１０１の長孔１０７、凹講２１０、貫通孔２０９及び流通間隙２１２を通過し、その後は、固定コア２１５の流体路２１７を通ることにより、流体路部材２０２から流出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弁座２０３の取付荷重を確保しつつ、弁座２０３のストロークを大きくするには、板ばね１０１の荷重特性では、限界があった。なぜなら、板ばね１０１の荷重特性Ｌ′は、図１２に示す通りであり、弁座２０３の取付荷重Ｐを確保しつつ、弁座２０３のストロークを大ききくするには、板ばね１０１の弾性領域Ｑ′を決定づける弾性限Ｓ′を大きく右側へ移行させて、板ばね１０１のストロークしろＴ′を大きくする必要があるが、板ばね１０１の形状を維持する限りは、板ばね１０１の弾性限Ｓ′を大きく右側へ移行させることは困難だからである。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位するものであって、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくした板ばねを提供することを第１の課題とする。
さらに、本発明は、弁体が設けられた可動鉄心を支持する板ばねの荷重特性により、弁体のストロークを大きくした電磁弁を提供することを第２の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、内周固定部と、前記内周固定部を囲む外周固定部と、前記内周固定部と前記外周固定部とをつなぎ合わせた複数枚の梁と、前記梁の一方側の輪郭が前記内周固定部に接する内周側Ｒ部と、前記梁の他方側の輪郭が前記外周固定部に接する外周側Ｒ部とを有し、前記内周固定部又は前記外周固定部が厚み方向に変位する板ばねにおいて、前記内周側Ｒ部と前記外周側Ｒ部とを全円周の半分より大きい円弧にするとともに、前記内周側Ｒ部と前記外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けたこと、を特徴としている。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する板ばねであって、対称的であること、を特徴としている。
【００１０】
このような特徴を有する本発明の板ばねでは、内周固定部と外周固定部とをつなぎ合わせた複数枚の梁の各々において、一方側の輪郭が内周固定部に接する内周側Ｒ部と、他方側の輪郭が外周固定部に接する外周側Ｒ部とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けていることから、各梁の長さは、従来技術のものと比べて、長くなる。
【００１１】
そして、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位すると、各梁においては、曲げや引張りの弾性変形に加えて、ねじりの弾性変形が起きるので、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲にわたり、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることができる。そのため、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲を小さな値でたわませることが可能となるので、板ばねの弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばねの弾性領域を長くとることができる。
【００１２】
すなわち、本発明の板ばねは、内周固定部と外周固定部とを複数枚の梁でつなぎ合わせたものであって、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位するものである。そして、各梁においては、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部とが全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けていることから、従来技術のものと比べて長くなり、さらに、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲にわたって、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることが可能となり、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲を小さな値でたわませることができる。従って、本発明の板ばねでは、板ばねの弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばねの弾性領域を長くとることができるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる。
【００１３】
また、本発明の板ばねでは、内周固定部と外周固定部をつなぎ合わせた各梁において、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が起きるので、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、内周固定部から外周固定部が、周方向にも変位（回転）するおそれがあるが、本発明の板ばねが対称的であると、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、一対の梁毎に、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が反対方向に起きるので、内周固定部又は外周固定部が周方向に変位（回転）することを、防止することができる。また、内周固定部又は外周固定部の厚み方向の変位（移動）もより安定する。
【００１４】
また、第２の課題を解決するために成された請求項３に係る発明は、電磁弁であって、請求項１又は請求項２に記載する板ばねの内周固定部に可動鉄心を固定して、前記板ばねで前記可動鉄心を支持するとともに、前記可動鉄心に弁体を設けたこと、を特徴としている。
【００１５】
すなわち、本発明の電磁弁は、弁体が可動鉄心に設けられるものであり、さらに、その可動鉄心を支持する板ばねは、弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きなで維持しつつ、弾性領域を長くすることができるものであるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる荷重特性がある。従って、本発明の電磁弁では、弁体が設けられた可動鉄心を支持する板ばねの荷重特性により、弁体のストロークを大きくすることができる。
【００１６】
特に、本発明の電磁弁では、可動鉄心を支持する板ばねにおいて、中間梁部をつなぎ合わせる内周固定部と外周固定部とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、内周固定部と外周固定部との間を狭くしても、各梁の必要長さを確保することができることから、板ばねの内周固定部を大きくすることが可能となり、もって、板ばねの内周固定部に固定される可動鉄心を大きくすることができるので、可動鉄心の吸引特性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。先ず、第１実施の形態の電磁弁について説明する。図４は、第１実施の形態の電磁弁１１Ａの断面図である。図４に示すように、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、ボディ２３において、入口流路２４、出口流路２５、弁座２６が形成されている。そして、ボディ２３に対して、第３コア１６を嵌め込んで、締付ネジ１９をねじ込むことにより、板ばね１Ａの外周固定部３（図２参照）で、板ばね１Ａを挟持している。この点、板ばね１Ａには、その中心部に形成された孔３７（図２参照）に対し、ゴム、ポリテトラフルオロエチレンなどの弾性体からなる弁シート２２（「弁体」に相当するもの）が、弁シート押え板２１を介して、溶接接合で固着されており、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）をもって、弁シート２２を弁座２６に押しつけている。
【００１８】
板ばね１Ａは、図２の正面図で示すように、円板状の形状を備えている。また、その厚さ方向に対する弾性変形をスムーズにするため、孔３７の周囲部において、内周固定部２と外周固定部３とが同心円状に形成されるとともに、内周固定部２と外周固定部３との間において、３枚の梁が形成されている。このとき、３枚の梁の各々は、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせているので、内周固定部２と外周固定部３との間において、６つの長孔７が形成されている。さらに、各梁の一方側の輪郭は、内周固定部２に接して内周側Ｒ部６を形成するが、この内周側Ｒ部６は、全円周の半分の長さより大きい円弧となっている。同様にして、各梁４の他方側の輪郭は、外周固定部３に接して外周側Ｒ部５を形成するが、この外周側Ｒ部５も、全円周の半分より大きい円弧となっている。また、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５は、円弧状の中間梁部４でつなぎ合わされている。
【００１９】
そして、板ばね１Ａの内周固定部２には、図４に示すように、リングに円板を設けたプランジャ２０（「可動鉄心」に相当するもの）が、溶接接合で固着されている。従って、プランジャ２０は、板ばね１Ａにより支持される。
【００２０】
また、図４に示すように、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、第３コア１６において、シールリング１７を弾装することにより、第１コア１２を保持している。そして、コイル１５が巻かれたホビン１４を、第１コア１２に対して挿入するとともに、第２コア１３を取り付けることにより、第１コア１２を固定している。
【００２１】
このような構成を有する第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、ボディ２３の入口流路２４に対して制御流体が供給されるが、上述したように、常時は、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）で弁シート２２を弁座２６に押しつけて、弁座２６を閉じている。ここで、コイル１５に電圧を印加して第１コア１２や第３コア１６などを磁化すると、図３に示すように、板ばね１Ａの復元力に抗して、プランジャ２０が第１コア１２や第３コア１６の磁力に吸引されて、第１コア１２や第３コア１６の間にある空隙を埋めるように、及び、第１コア１２と第３コア１６の間にある空隙を埋めるように、プランジャ２０が移動するので、弁シート２２が弁座２６から分離し、弁座２６を開くことができる。弁座２６が開かれると、入口流路２４に供給された制御流体は、入口流路２４から弁座２６を通過し、その後は、出口流路２５から流出する。
【００２２】
尚、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、第１コア１２、シールリング１７、第３コア１６、ボディ２３のそれぞれの間を溶接接合シールすることにより、制御流体の漏れを防止している。
【００２３】
次に、第２実施の形態の電磁弁について説明する。図６は、第２実施の形態の電磁弁の断面図である。図６に示すように、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、ボディ２３において、入口流路２４、出口流路２５、弁座２６が形成されている。そして、ボディ２３に対して、第３コア１６を嵌め込んで、締付ネジ１９をねじ込むことにより、板ばね１Ａの外周固定部３（図２参照）で、板ばね１Ａを挟持している。この点、板ばね１Ａには、その中心部に形成された孔３７（図２参照）に対し、弁シート２２が、弁シート押え板２１を介して、溶接接合で固着されており、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）をもって、弁シート２２を弁座２６に押しつけている。
【００２４】
板ばね１Ａは、図２の正面図で示すように、円板状の形状を備えている。また、その厚さ方向に対する弾性変形をスムーズにするため、孔３７の周囲部において、内周固定部２と外周固定部３とが同心円状に形成されるとともに、内周固定部２と外周固定部３との間において、３枚の梁が形成されている。このとき、３枚の梁の各々は、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせているので、内周固定部２と外周固定部３との間において、６つの長孔７が形成されている。さらに、各梁の一方側の輪郭は、内周固定部２に接して内周側Ｒ部６を形成するが、この内周側Ｒ部６は、全円周の半分の長さより大きい円弧となっている。同様にして、各梁４の他方側の輪郭は、外周固定部３に接して外周側Ｒ部５を形成するが、この外周側Ｒ部５も、全円周の半分より大きい円弧となっている。また、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５は、円弧状の中間梁部４でつなぎ合わされている。
【００２５】
そして、板ばね１Ａの内周固定部２には、図６に示すように、ホルダー３１が固着されるとともに、ホルダー３１の外周において、リング状のプランジャ３０（「可動鉄心」に相当するもの）が溶接接合で固着されている。従って、プランジャ３０は、板ばね１Ａにより支持される。
【００２６】
また、図６に示すように、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、第３コア１６において、シールリング１７を弾装することにより、第１コア１２を保持している。そして、コイル１５が巻かれたホビン１４を、第１コア１２に対して挿入するとともに、第２コア１３を取り付けることにより、第１コア１２を固定している。
【００２７】
このような構成を有する第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、ボディ２３の入口流路２４に対して制御流体が供給されるが、上述したように、常時は、板ばね１Ａの復元力により、所定の取付荷重Ｐ（図８、図１２参照）で弁シート２２を弁座２６に押しつけて、弁座２６を閉じている。ここで、コイル１５に電圧を印加して第１コア１２や第３コア１６などを磁化すると、図５に示すように、板ばね１Ａの復元力に抗して、プランジャ３０が第１コア１２や第３コア１６の磁力に吸引されて、第１コア１２と第３コア１６の間にある空隙を埋めるように、プランジャ２０が移動するので、弁シート２２が弁座２６から分離し、弁座２６を開くことができる。弁座２６が開かれると、入口流路２４に供給された制御流体は、入口流路２４から弁座２６を通過し、その後は、出口流路２５から流出する。
【００２８】
尚、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、第１コア１２、シールリング１７、第３コア１６、ボディ２３のそれぞれの間を溶接接合シールすることにより、制御流体の漏れを防止している。
【００２９】
そして、第１実施の形態の電磁弁１１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂにおいては、所定のストローク距離をもって、弁シート２２を弁座２６から分離すると、板ばね１Ａは、図１に示すように、内周固定部２が厚み方向に変位し、各梁に対して、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重が作用する。従って、図１に示すように、各梁の内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（網掛部分）において、比較的小さな値の応力が発生する。
【００３０】
この点、従来技術の欄で説明した図１１の電磁弁２００においては、弁体２０８を弁座２０３から分離すると、板ばね１０１は、図９に示すように、内周固定部１０２が厚み方向に変位し、各梁１０４に対して、主に曲げの荷重が作用する。従って、図９に示すように、同じストローク距離であっても、比較的大きな値の応力が、各梁１０４の内周側Ｒ部１０６と外周側Ｒ部１０５の一部（網掛部分）のみに発生しない。
【００３１】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図２に示すように、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせた３枚の梁の各々において、一方側の輪郭が内周固定部２に接する内周側Ｒ部６と、他方側の輪郭が外周固定部３に接する外周側Ｒ部５とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５との間に中間梁部４を設けていることから、各梁の長さは、従来技術のもの（図９の板ばね１０１）と比べて、長くなる。
【００３２】
そして、図１に示すように、内周固定部２が厚み方向に変位すると、各梁４においては、曲げと引張りの弾性変形に加えて、ねじりの弾性変形が起きるので、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（網掛部分）にわたり、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることができる。そのため、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（網掛部分）を小さな値でたわませることが可能となるので、板ばね１Ａの荷重特性Ｌは、図８に示すようになり、板ばね１Ａの弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばね１Ａの弾性領域Ｑを長くとることができる。
【００３３】
すなわち、本実施の形態の板ばね１Ａは、図１に示すように、内周固定部２と外周固定部３とを３枚の梁でつなぎ合わせたものであって、内周固定部２が厚み方向に変位するものである。そして、各梁においては、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５とが全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部６と外周側Ｒ部５との間に中間梁部４を設けていることから、従来技術のもの（図９の板ばね１０１）と比べて長くなり、さらに、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（図１の網掛部分）にわたって、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることが可能となり、内周側Ｒ部６から外周側Ｒ部５の広範囲（図１の網掛部分）を小さな値でたわませることができる。
【００３４】
従って、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図８に示すように、板ばね１Ａの弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばね１Ａの弾性領域Ｑを長くとることができるので、所定の取付荷重Ｐを確保しつつ、ストロークしろＴを大きくすることができる。
尚、図８において、荷重特性Ｌ′、弾性領域Ｑ′、弾性限Ｓ′、ストロークしろＴ′は、従来技術の欄で説明した図１１の電磁弁２００のものである（図１２参照）。
【００３５】
また、第１実施の形態の電磁弁１１Ａは、図３と図４に示すように、弁シート２２がプランジャ２０に設けられるものであり、さらに、そのプランジャ２０を支持する板ばね１Ａは、図８に示すように、弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、弾性領域Ｑを長くすることができるものであるので、所定の取付荷重Ｐを確保しつつ、ストロークしろＴを大きくすることができる荷重特性Ｌがある。従って、第１実施の形態の電磁弁１１Ａでは、弁シート２２が設けられたプランジャ２０を支持する板ばね１Ａの荷重特性Ｌにより、弁シート２２のストロークを大きくすることができる。
【００３６】
同様にして、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂは、図５と図６に示すように、弁シート２２がプランジャ３０に設けられるものであり、さらに、そのプランジャ３０を支持する板ばね１Ａは、図８に示すように、弾性限Ｓを生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、弾性領域Ｑを長くすることができるものであるので、所定の取付荷重Ｐを確保しつつ、ストロークしろＴを大きくすることができる荷重特性Ｌがある。従って、第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、弁シート２２が設けられたプランジャ３０を支持する板ばね１Ａの荷重特性Ｌにより、弁シート２２のストロークを大きくすることができる。
【００３７】
特に、第１実施の形態の電磁弁１１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、プランジャ２０、３０を支持する板ばね１Ａにおいて、中間梁部４をつなぎ合わせる内周固定部２と外周固定部３とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、内周固定部２と外周固定部３との間を狭くしても、各梁の必要長さを確保することができることから、板ばね１Ａの内周固定部２を大きくすることが可能となり、もって、板ばね１Ａの内周固定部２に固定されるプランジャ２０、３０を大きくすることができるので、プランジャ２０、３０の吸引特性を向上させることができる。
【００３８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図１に示すように、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせる梁は、３枚であった。この点、梁の枚数を増やせば、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせる支持点が増えることになり、内周固定部２の厚み方向の変位（移動）が安定する。
【００３９】
従って、第１実施の形態の電磁弁１１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂでは、プランジャ２０、３０を支持する板ばね１Ａに代えて、例えば、梁の枚数を増やしたもの（例えば、図７の板ばね１Ｂ）を使用すれば、内周固定部２の厚み方向の変位（移動）を安定させることができるので、プランジャ２０、３０の「傾き動作」や「横ずれ動作」がより発生しにくい。
【００４０】
そのため、プランジャ２０、３０が移動する際に、プランジャ２０、３０が第１コア１２及び第３コア１６に触れることがなく、制御流体に摩耗粉が混入するおそれがないので、半導体産業向けや医療関係で使用される制御流体（ガス、純水、薬液など）の制御にも適している。
【００４１】
また、本実施の形態の板ばね１Ａでは、図１に示すように、内周固定部２と外周固定部３とをつなぎ合わせた各梁において、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が起きるので、内周固定部２が厚み方向に変位する際に、内周固定部２が、周方向にも変位（回転）するおそれがある。そこで、図７の正面図で示す板ばね１Ｂのように、板ばね１Ｂの形状が（例えば、線８をもって）対称的に形成されれば、内周固定部２が厚み方向に変位する際に、一対の梁の毎に、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が反対方向に起きるので、内周固定部２が周方向に変位（回転）することを、防止することができる。また、内周固定部２の厚み方向の変位（移動）もより安定する。
【００４２】
また、本実施の形態の板ばね１Ａ及び第２実施の形態の電磁弁１１Ｂは、内周固定部２が厚み方向に変位するものであるが、外周固定部３が厚み方向に変位するものであってもよく、上述した効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の板ばねは、内周固定部と外周固定部とを複数枚の梁でつなぎ合わせたものであって、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位するものである。そして、各梁においては、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部とが全円周の半分より大きい円弧になっており、しかも、内周側Ｒ部と外周側Ｒ部との間に中間梁部を設けていることから、従来技術のものと比べて長くなり、さらに、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲にわたって、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重を小さな値で分布させることが可能となり、内周側Ｒ部から外周側Ｒ部の広範囲を小さな値でたわませることができる。従って、本発明の板ばねでは、板ばねの弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、板ばねの弾性領域を長くとることができるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる。
【００４４】
また、本発明の板ばねでは、内周固定部と外周固定部をつなぎ合わせた各梁において、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が起きるので、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、内周固定部から外周固定部が、周方向にも変位（回転）するおそれがあるが、本発明の板ばねが対称的であると、内周固定部又は外周固定部が厚み方向に変位する際に、一対の梁毎に、曲げと引張りとねじれが組み合わされた複合的な荷重による弾性変形が反対方向に起きるので、内周固定部又は外周固定部が周方向に変位（回転）することを、防止することができる。また、内周固定部又は外周固定部の厚み方向の変位（移動）もより安定する。
【００４５】
すなわち、本発明の電磁弁は、弁体が可動鉄心に設けられるものであり、さらに、その可動鉄心を支持する板ばねは、弾性限を生じさせるのに必要な荷重を大きな値で維持しつつ、弾性領域を長くすることができるものであるので、所定の取付荷重を確保しつつ、ストロークしろを大きくすることができる荷重特性がある。従って、本発明の電磁弁では、弁体が設けられた可動鉄心を支持する板ばねの荷重特性により、弁体のストロークを大きくすることができる。
【００４６】
特に、本発明の電磁弁では、可動鉄心を支持する板ばねにおいて、中間梁部をつなぎ合わせる内周固定部と外周固定部とが、全円周の半分より大きい円弧になっており、内周固定部と外周固定部との間を狭くしても、各梁の必要長さを確保することができることから、板ばねの内周固定部を大きくすることが可能となり、もって、板ばねの内周固定部に固定される可動鉄心を大きくすることができるので、可動鉄心の吸引特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の板ばねの所定値以上の応力の分布を示す図である。
【図２】本発明の板ばねの一例の正面図である。
【図３】第１実施の形態の電磁弁の弁開時の断面図である。
【図４】第１実施の形態の電磁弁の弁閉時の断面図である。
【図５】第２実施の形態の電磁弁の弁開時の断面図である。
【図６】第２実施の形態の電磁弁の弁閉時の断面図である。
【図７】本発明の板ばねのその他の例の正面図である。
【図８】本発明の板ばねの荷重特性の一例を示した図である。
【図９】従来技術の板ばねの所定値以上の応力の分布を示す図である。
【図１０】従来技術の板ばねの正面図である。
【図１１】従来技術の電磁弁の断面図である。
【図１２】従来技術の板ばねの荷重特性を示した図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｅ 板ばね
２ 内周固定部
３ 外周固定部
４ 中間梁部
５ 外周側Ｒ部
６ 内周側Ｒ部
１１Ａ、１１Ｂ 電磁弁
２０、３０ プランジャ
２２ 弁シート
Claims (1)
- 内周固定部と、前記内周固定部を囲む外周固定部と、前記内周固定部と前記外周固定部とをつなぎ合わせた複数枚の梁と、前記梁の一方側の輪郭が前記内周固定部に接する内周側Ｒ部と、前記梁の他方側の輪郭が前記外周固定部に接する外周側Ｒ部とを有し、前記内周固定部又は前記外周固定部が厚み方向に変位する板ばねの内周固定部に可動鉄心を固定して、前記板ばねで前記可動鉄心を支持するとともに、前記可動鉄心に弁体を設けた電磁弁において、
前記内周側Ｒ部と前記外周側Ｒ部とを全円周の半分より大きい円弧にすること、
前記内周側Ｒ部を全円周の半分より大きい円弧にすることにより、前記内周固定部と前記梁との間の前記内周側Ｒ部の端部における長孔の幅を前記内周側Ｒ部の直径よりも狭め、前記外周側Ｒ部を全円周の半分より大きい円弧とすることにより、前記外周固定部と前記梁との間の前記外周側Ｒ部の端部における長孔の幅を前記外周側Ｒ部の直径よりも狭めて、前記梁の幅を同じとすること、
を特徴とする電磁弁。
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