JPH0968287A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁箱(D) には弁駆動装置(C) の出力軸(13)に
連動して開閉動作する弁体(15)を内蔵させ、前記弁駆動
装置(C) は筒状に捲回された電磁コイル(2) の外面を包
囲し且つ磁性体で構成された外装カバー(25)と前記電磁
コイル(2) 内に収容された可動鉄心(22)と前記電磁コイ
ル(2) の下端開口部に挿入固定された固定鉄心(21)と更
に前記外装カバー(25)及び前記固定鉄心(21)を摺動自在
に貫通し且つ前記可動鉄心(22)に連結固定された前記出
力軸(13)を具備する電磁弁に於いて、可動鉄心(22)の移
動範囲が電磁コイル(2) 内に完全に納まるようにして全
体として低く構成できるようにする。 【解決手段】 電磁コイル(2) の上端側開口部に挿入固
定され且つ前記外装カバー(25)に接触し前記固定鉄心(2
1)に非接触状態となった磁力線誘導筒(41)を設け、前記
磁力線誘導筒(41)内で前記可動鉄心(22)が上下に移動し
得る構成とした。

Description

【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、特に、そ
の小型化を図った電磁弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば水回路を開閉する電磁弁として、
弁箱(D) とその上に連設された弁駆動装置(C) から成る
図４の如き構造のものが知られている。弁箱(D) の下部
には流入口(11)から吐出口(12)に繋がる流路(14)が設け
られており、該流路(14)に形成された弁座口(16)はこれ
に対して接離動作するダイヤフラム式の弁体(15)で開閉
されるようになっている。

【０００３】上記弁箱(D) の上に連設された弁駆動装置
(C) には、前記弁体(15)を開閉動作させるための出力軸
(13)が設けられており、該出力軸(13)は電磁コイル(2)
の磁力でその軸線方向に進退移動せしめられるようにな
っている。即ち、筒状に捲回された電磁コイル(2) の弁
体(15)側の開口端部には筒状の固定鉄心(21)が嵌入固定
されており、該固定鉄心(21)内を前記出力軸(13)が摺動
自在に貫通している。又、前記出力軸(13)の上端部には
円筒状の可動鉄心(22)が連設されている。そして、該可
動鉄心(22)の上端部は、電磁コイル(2) の上端部より更
に上方域に突出するように構成されていると共に、前記
可動鉄心(22)の前記突出部は、電磁コイル(2) を収納し
且つ強磁性体（以下、単に「磁性体」という。）から成
る外装カバー(25)に突設された円筒状のキャップ(26)内
を移動し得る構成となっている。

【０００４】尚、(31)は非磁性体で形成されたシリンダ
ーで、その上端に螺入固定されたネジ軸(32)と該ネジ軸
(32)の先端に螺合された袋ナット(33)によって前記キャ
ップ(26)が外装カバー(25)上に固定される構成となって
いる。このものでは、図４に示す開弁状態に於いて電磁
コイル(2) に通電すると、該電磁コイル(2) の回りに生
じる磁力線は、同図に示す磁路(A) に沿って形成されれ
る。即ち、箱体(250) の上面板→可動鉄心(22)→固定鉄
心(21)→閉塞蓋(251)→箱体(250) の外周側板→箱体(25
0) の上面板と繋がる閉じた磁路(A) に沿って磁力線が
形成される。そして、上記磁力線が出入りする可動鉄心
(22)と固定鉄心(21)の対向面間に相互に吸着力が作用
し、これにより、可動鉄心(22)が出力軸(13)と共に固定
鉄心(21)側に移動する。すると、前記出力軸(13)と連動
する弁体(15)が弁座口(16)を閉塞してこれを閉弁状態に
維持する。

【０００５】又、電磁コイル(2) を非通電状態にする
と、前記可動鉄心(22)と固定鉄心(21)の吸着力が消失す
ると共に、図示しない復帰バネの付勢力で出力軸(13)が
初期位置に復帰移動せしめられ、これにより、弁体(15)
が開弁状態となる。このものでは、外装カバー(25)の構
成壁と可動鉄心(22)及び固定鉄心(21)によって形成され
たほぼ閉じた磁路(A) 内を磁力線が通過するから、磁力
線の漏れが少なくなり、電磁コイル(2) に供給する電流
が少なくても確実な開閉弁動作が確保出来る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
電磁弁では、磁力線の漏洩防止を図る趣旨から、可動鉄
心(22)が何れの位置にあるかを問わず磁路(A) 中に形成
される間隙の数及び大きさを可能な限り減少させる必要
がある。かかる観点から、上記従来のものでは、固定鉄
心(21)に吸着状態にある可動鉄心(22)の上端が電磁コイ
ル(2) の上端より若干突出するように各部の寸法が設定
されている。すると、前記固定鉄心(21)と可動鉄心(22)
が離反した開弁状態では、前記可動鉄心(22)の昇降スト
ローク分だけその上端が電磁コイル(2) の上方に必然的
に突出する。よって、最上昇位置にある可動鉄心(22)の
前記突出端部を収容する為のキャップ(26)を電磁コイル
(2)の上端に突設する必要があり、該キャップ(26)を突
設する分だけ電磁弁全体の高さが増加する不都合があ
る。

【０００７】本願はかかる点に鑑みてなされたもので、
請求項１記載の発明は、『弁箱(D)とその上に連設され
た弁駆動装置(C) から構成される電磁弁であって、前記
弁箱(D) は、前記弁駆動装置(C) の出力軸(13)に連動し
て開閉動作する弁体(15)を内蔵し、前記弁駆動装置(C)
は、筒状に捲回形成された電磁コイル(2) と、この電磁
コイル(2) の外面を包囲し且つ磁性体で構成された外装
カバー(25)と、前記筒状の電磁コイル(2) 内に収容され
た可動鉄心(22)と、前記電磁コイル(2) の下端開口部に
挿入固定された固定鉄心(21)と、前記外装カバー(25)及
び前記固定鉄心(21)を摺動自在に貫通し且つ前記可動鉄
心(22)に連結固定された前記出力軸(13)と、前記可動鉄
心(22)を上方に付勢するバネを具備する、電磁弁』に於
いて、可動鉄心(22)の移動範囲が電磁コイル(2) 内に完
全に納まるようにして全体として背の低い電磁弁を提供
することをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明は、『電磁コイル(2) の上
端側開口部に挿入固定され且つ前記外装カバー(25)に接
触し前記固定鉄心(21)に非接触状態となった磁力線誘導
筒(41)を設け、前記磁力線誘導筒(41)内で前記可動鉄心
(22)が上下に移動し得る構成とした』ことである。

【０００９】上記手段によれば、電磁コイル(2) の上端
に配設された磁力線誘導筒(41)内と該電磁コイル(2) の
下端に配設された固定鉄心(21)の間で可動鉄心(22)が移
動し、該移動する可動鉄心(22)を電磁コイル(2) 内に完
全に納めることが出来る。一方、磁性体で形成された磁
力線誘導筒(41)は可動鉄心(22)の外周を包囲する態様で
配設されている。従って、電磁コイル(2) で生じた磁力
線は外装カバー(25)の上面板→磁力線誘導筒(41)→可動
鉄心(22)と通過し、更に該可動鉄心(22)の下方の間隙か
ら固定鉄心(21)に侵入し、該固定鉄心(21)→外装カバー
(25)と繋がった態様で形成される。よって、可動鉄心(2
2)が固定鉄心(21)から離反した初期状態では、既述従来
のものと同様に、前記可動鉄心(22)と固定鉄心(21)の対
向間隙部以外に磁力線の漏れが生じる領域が存在せず、
これら相互の吸着力が低下することはない。

【００１０】又、可動鉄心(22)と固定鉄心(21)が吸着し
た状態においても、可動鉄心(22)の胴部は固定鉄心(21)
内に挿入状態になっている。従って、かかる状態では、
電磁コイル(2) の外周面及び内周面は共に磁性体から成
る外装カバー(25)，磁力線誘導筒(41)，可動鉄心(22)及
び固定鉄心(21)で完全に包囲されており、既述従来のも
のと同様に、磁力線の漏洩原因となる空隙が磁気回路中
に形成されないから、前記可動鉄心(22)と固定鉄心(21)
の吸着力が低下する不都合がない。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
では、移動する可動鉄心(22)が電磁コイル(2) 内に完全
に納まるように構成したから、既述従来のものに於ける
キャップ(26)が不要となり、その分だけ全体として背の
低い電磁弁が構成できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
面に従って説明する。図１に示すように、弁駆動装置
(C) の下部に連設された弁箱(D) には既述従来のものと
同様に、その一端の流入口(11)から他端の吐出口(12)に
繋がる流路(14)が貫通している。前記流路(14)の途中に
は上下方向を向いた弁座口(16)が形成されていると共
に、該弁座口(16)と対向する本体側壁部には弁装着孔(1
0)が穿設され、更に、該弁装着孔(10)はダイヤフラム式
の弁体(15)を構成する可撓膜(150)で被蓋されている。
そして、上記弁体(15)の上方にはこれの外周縁を固定す
る為の押え蓋(5) が被蓋され、これがビス(51)で本体
(1) に固定されている。

【００１３】又、弁体(15)を構成する可撓膜(150) には
その上下に位置する両水室(159) (158) を連通させるこ
とによりこれら両水室(159) (158) の圧力バランスを図
る為のリーク孔(151) が穿設されており、これら両水室
(159)(158)の圧力バランスを図った状態で弁体(15)を開
閉させることにより、該弁体(15)を小さな力で開閉でき
るようにしている。又、前記弁体(15)の中央部には、上
下に貫設されたパイロット孔(153) を具備する軸体(15
2) が貫通状態で取り付けられている。

【００１４】上記軸体(152) は、中央部でく字に曲成さ
れた屈曲自在なゴム製の連結片(53)を介してその上方の
パイロット弁ホルダー(54)に連結されている。即ち、図
２に示すように、連結片(53)の両端は、パイロット弁ホ
ルダー(54)及び軸体(152) の外周に周設されたフランジ
(543) (155) の基端部に形成された係合溝(544) (156)
に圧入することによりこれらに係合されている。

【００１５】前記パイロット弁ホルダー(54)には、前記
軸体(152) 側に解放するパイロット弁収容室(541) が形
成されており、該パイロット弁収容室(541) の奥部内径
は絞られて段部(542) が形成されている。そして、上記
パイロット弁ホルダー(54)の前記パイロット弁収容室(5
41) には、該パイロット弁収容室(541) の先端側にバネ
(58)で付勢されたパイロット弁(56)が装填されており、
該パイロット弁(56)は、前記パイロット弁収容室(541)
の先端内周に嵌入された抜止リング(57)で抜止め状態に
保持されている。

【００１６】上記パイロット弁ホルダー(54)は、既述し
た押え蓋(5) の上端部に内挿されたガイド筒(50)内に案
内されて昇降するようになっており、該ガイド筒(50)と
パイロット弁ホルダー(54)の上端外周に張り出すフラン
ジ(546) の間には開弁用のバネ(52)が介装されている。
次に、上記押え蓋(5) の上端に螺合接続された接続筒(6
1)の上方に連設された弁駆動装置(C) について詳述す
る。

【００１７】上記接続筒(61)の上部内周には後述する固
定鉄心(21)（本実施の形態では、磁性体としての性質を
有するステンレスで形成されている）を保持する保持フ
ランジ(611) が突設されており、該保持フランジ(611)
には、固定鉄心(21)の外周に設けられた下端フランジ(2
11) が上方から重ねられている。そして、該下端フラン
ジ(211) は、接続筒(61)の上端に螺入された閉塞蓋(25
1) の筒ネジ部(253) によってその下方の保持フランジ
(611) 上に押圧固定されている。上記接続筒(61)の上面
には、非磁性体（この実施の形態では合成樹脂材料が使
用されている）から成るボビン(28)に捲回された電磁コ
イル(2) が載置されていると共に、前記ボビン(28)の下
部には、非磁性体（この実施の形態では、合成樹脂が使
用されいる）から成るスリーブ(20)が内挿固定され、更
に該スリーブ(20)内には前記固定鉄心(21)の上部が挿入
状態となっている。又、前記電磁コイル(2) は、下方に
開放する円筒状の箱体(250) （電磁コイル(2) が矩形筒
状に捲回されている場合は矩形筒状に形成する）で上方
から被蓋されていると共に、該箱体(250) 及びその開放
部を被蓋する前記閉塞蓋(251) は磁性体としての性質を
有するステンレス（樹脂コーティングされた鉄等でも良
い）で形成されている。これにより、前記電磁コイル
(2) の外面全体は前記箱体(250) とその開放端を被蓋す
る閉塞蓋(251) の集合体たる磁性体の外装カバー(25)で
実質的に包囲された状態になる。

【００１８】又、上記外装カバー(25)を構成する箱体(2
50) の上面中央部には透孔(254) が穿設されており、該
透孔(254) には、電磁コイル(2) の上部内周に密着する
ように挿入された磁力線誘導筒(41)の上端から突出する
ネジ軸(412) が挿通しており、該ネジ軸(412) の先端部
には外装カバー(25)を固定するための袋ナット(43)が螺
合されている。又、上記磁力線誘導筒(41)は下方開放の
筒状に形成されていると共に、該磁力線誘導筒(41)内に
は可動鉄心(22)が軸線方向に移動自在に収納されてお
り、更に、これら磁力線誘導筒(41)及び可動鉄心(22)は
磁性体としての性質を有するステンレスによって形成さ
れている。そして、前記可動鉄心(22)の上端近傍の外周
に周設された環状溝(29)には、請求項３の発明の摩擦軽
減部材に対応するテフロン製のリング(8) が装填されて
おり、該リング(8) は、その一部に切欠を有するＣ字状
に形成されていると共に、その弾性力で磁力線誘導筒(4
1)の内周面に押圧状態に維持されている。これにより、
磁力線誘導筒(41)に対して可動鉄心(22)が移動する際の
摩擦抵抗が小さくなってその円滑な移動が確保されると
共に、磁力線誘導筒(41)と可動鉄心(22)の相対摺動によ
る鉄粉の生成が抑えられる。又、前記可動鉄心(22)の下
端の大径部(223) は前記磁力線誘導筒(41)から突出して
いると共に、該可動鉄心(22)には下方に開放する雌ネジ
部(224) が設けられている。そして、該雌ネジ部(224)
には出力軸(13)が螺入結合されていると共に、該出力軸
(13)は、その下方の固定鉄心(21)の中心孔(214) を貫通
して更にその下方のパイロット弁ホルダー(54)に螺入さ
れている。

【００１９】次に、上記電磁弁の動作を説明する。図１
は、開弁状態を示しており、この状態では電磁コイル
(2) は非通電状態にある。さて、上記開弁状態において
電磁コイル(2) に交流電流を印加すると、該電磁コイル
(2) を包囲するように磁力線(B) が形成される。尚、こ
の磁力線(B) は、電磁コイル(2) が円筒状に捲回されて
いる場合は平面から見た場合に中心部から放射状に延
び、電磁コイル(2) が矩形筒状に捲回されている場合は
中心部から上下及び左右方向に延びる態様で形成され
る。同図に於いては電磁コイル(2) の右側半分に形成さ
れる磁力線(B) のみを図示しているが、同図の電磁コイ
ル(2) の左側半分内にも前記磁力線(B) と同様の磁力線
が形成される。即ち、同図の磁力線(B) に示すように、
箱体(250) の上面板から磁力線誘導筒(41)に侵入した磁
力線(B) は、該磁力線誘導筒(41)の側壁部(411) によっ
て可動鉄心(22)の側方に導かれ、その後、磁力線(B) が
可動鉄心(22)内に侵入してその下端→固定鉄心(21)→閉
塞蓋(251) →箱体(250) の外周側板→箱体(250) の上面
板→可動鉄心(22)と循環する磁路に沿って磁力線(B) が
形成されるのである。この場合、可動鉄心(22)と固定鉄
心(21)の対向面間に形成された間隙(S) 以外には磁力線
(B) の漏れの原因となる間隙は存在しないから、前記可
動鉄心(22)と固定鉄心(21)の対向面間に大きな電磁吸着
力が確保できる。

【００２０】固定鉄心(21)と可動鉄心(22)の間に吸着力
が作用すると、該可動鉄心(22)が出力軸(13)と共に降下
し、これにより、その下端のパイロット弁ホルダー(54)
内に組み込まれたパイロット弁(56)がこれに対向する軸
体(152) のパイロット孔(153) の上端を閉塞する。そし
て、更に出力軸(13)が降下すると、これに押し下げられ
て可撓膜(150) が下方に変形せしめられ、これにより、
該可撓膜(150) 等から構成された弁体(15)が弁座口(16)
を閉塞して図３の閉弁状態となる。

【００２１】上記閉弁状態では、磁力線(B) は、箱体(2
50) の上面板→磁力線誘導筒(41)の側壁部(411) →可動
鉄心(22)→固定鉄心(21)→閉塞蓋(251) →箱体(250) の
外周側板→箱体(250) の上面板と繋がる完全に閉じた磁
路に沿って形成される。即ち、磁力線の漏れの原因とな
る間隙が全く存在しない閉じた磁路に沿って磁力線が形
成され、これにより、可動鉄心(22)と固定鉄心(21)が強
い力で吸着保持されるのである。

【００２２】このように、上記実施の形態として説明し
た電磁弁では、可動鉄心(22)が電磁コイル(2) 内に完全
に収容された状態で移動するようにしても、磁力線誘導
筒(41)に於ける側壁部(411) の存在によって閉弁状態に
於いて磁力線(B) の漏れとなる間隙が磁路中に形成され
ず、又、開弁状態においても磁力線(B) の漏れの原因と
なるのは可動鉄心(22)と固定鉄心(21)の間の間隙(S) の
みであるから、これら閉弁状態及び開弁状態の何れの状
態でも、磁力線の漏れを防止することが出来る。これに
より、可動鉄心(22)と固定鉄心(21)の強い吸着力を確保
できるだけでなく、更に、外装カバー(25)の上面に設け
る必要があった既述従来のキャップ(26)の如き突出物を
不要成らしめることが出来る。

【００２３】次に、上記電磁弁の開弁動作について説明
する。図３の状態において、電磁コイル(2) を消磁状態
にすると、バネ(52)の付勢力でパイロット弁ホルダー(5
4)が持ち上げられ、これにより、パイロット弁(56)が軸
体(152) から離反してパイロット孔(153) の上端のパイ
ロット弁座口(154) 部が開放状態になる。すると、上流
で高圧状態にある流入口(11)側の水圧がリーク孔(151)
→可撓膜(150) 上方の一次側水室(159) →パイロット孔
(153) →可撓膜(150) 下方の二次側水室(158) と伝わっ
て、可撓膜(150) の上下の水室(159) (158) の圧力がバ
ランスする。そして、可撓膜(150) の弾性復帰力と、バ
ネ(52)からパイロット弁ホルダー(54)→連結片(53)→軸
体(152) →弁体(15)と伝達される開弁力によって該弁体
(15)が弁座口(16)から離反せしめられ、これにより、開
弁状態に復帰する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の電磁弁の開弁状態の断面図

【図２】実施の形態の電磁弁に於けるパイロット弁ホル
ダー(54)と軸体(152) の連結部の拡大図

【図３】実施の形態の電磁弁の閉弁状態の断面図

【図４】従来例の説明図

【符号の説明】

(2) ・・・電磁コイル (13)・・・出力軸 (15)・・・弁体 (21)・・・固定鉄心 (22)・・・可動鉄心 (25)・・・外装カバー (41)・・・磁力線誘導筒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱(D) とその上に連設された弁駆動装
   置(C) から構成される電磁弁であって、 前記弁箱(D) は、前記弁駆動装置(C) の出力軸(13)に連
   動して開閉動作する弁体(15)を内蔵し、 前記弁駆動装置(C) は、筒状に捲回形成された電磁コイ
   ル(2) と、この電磁コイル(2) の外面を包囲し且つ磁性
   体で構成された外装カバー(25)と、前記筒状の電磁コイ
   ル(2) 内に収容された可動鉄心(22)と、前記電磁コイル
   (2) の下端開口部に挿入固定された固定鉄心(21)と、前
   記外装カバー(25)及び前記固定鉄心(21)を摺動自在に貫
   通し且つ前記可動鉄心(22)に連結固定された前記出力軸
   (13)と、前記可動鉄心(22)を上方に付勢するバネを具備
   する電磁弁に於いて、 電磁コイル(2) の上端側開口部に挿入固定され且つ前記
   外装カバー(25)に接触し前記固定鉄心(21)に非接触状態
   となった磁力線誘導筒(41)を設け、 前記磁力線誘導筒(41)内で前記可動鉄心(22)が上下に移
   動し得る構成とした電磁弁。
2. 【請求項２】 可動鉄心(22)の全移動域において、該可
   動鉄心(22)の下部が磁力線誘導筒(41)から突出した状態
   に維持されるようにした請求項１に記載の電磁弁。
3. 【請求項３】 可動鉄心(22)の外周と磁力線誘導筒(41)
   の境界部に、両者の相対摺動を円滑にする為の摩擦軽減
   部材を介在させた請求項１又は請求項２に記載の電磁
   弁。