JP6372995B2

JP6372995B2 - 電磁弁

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Publication number: JP6372995B2
Application number: JP2013233523A
Authority: JP
Inventors: 文雄甲斐; 智宏安田
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Powertrain Systems Corp
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: US20150129785A1; JP2015094414A; CN104633223B; US9416892B2; CN104633223A

Description

本発明は、電気信号により作動される電磁弁に関する。

従来より、効率よく流体の通路を開閉するラッチ式電磁コイルが知られている。例えば、特開２００２−２５０４５７号公報には、プランジャと吸引子との間には、プランジャを吸引子から離反する方向に付勢するコイルバネなどからなる付勢部材が介装されているラッチ式電磁コイルが記載されている。
特開２００２−２５０４５７

近年、電気的な製品に対して消費電力の低減が強く求められているため、電気信号により作動される電磁弁に対しても同様の要求が高まっている。その中において、開閉する際にのみ通電し、開閉後は通電を遮断しても、その状態が維持されるラッチ式の電磁弁は、電磁弁の中でも消費電力の観点から非常に有効であり、需要が高まっている。

この点に関して、特開２００２−２５０４５７号公報のラッチ式電磁コイルでは、永久磁石の磁束と同じ方向に磁束を発生するように、コイル部材に通電することにより、プランジャを吸引子に吸着させることで弁開し、弁開後は通電を遮断しても、永久磁石の吸着力が、付勢部材より強く設定されているので、弁開位置を保持するように設定されている。また、永久磁石の磁束と逆方向に磁束を発生するようにコイル部材に通電することによって、プランジャが吸引子から離反して、弁閉するように設定されている。また、付勢部材からのプランジャを吸引子から離反する方向への付勢力が、永久磁石による吸着力よりも大きくなることにより、弁閉状態を維持している。

しかしながら、特開２００２−２５０４５７号公報のラッチ式電磁コイルでは、付勢部材がプランジャと吸引子との間に配置されている。また、付勢部材は、磁性部材からなる断面略コ字形状の外函部材の内部に収容されるように配置されている。そのため、付勢部材を外函部材の内部に収容しているため、プランジャを大きくする必要があり、結果的に、電磁作動コイルが大型化している。

本発明の目的は、電磁弁を小型化することである。

本願の例示的な第１発明は、電磁弁は、電磁可動部と、ノズルと、を備え、前記電磁可動部は、ボビンに対して上下方向に伸びる中心軸周りに導線が巻かれることによって構成されるコイルと、前記コイルの径方向内方に固定された磁性体であるコアと、前記コイルの径方向内方において、前記コアに対して直接または間接的に中心軸に沿って上下方向に移動可能に支持され、前記ノズル側に突出し、磁性体部を有し、前記磁性体部が前記コアと中心軸方向に対向して配置されたするプランジャと、前記コイルを径方向外方から覆い、磁性体である円筒部を有するカバーと、前記コア、前記プランジャおよび前記カバーとの間で、磁気回路を構成する円環状のマグネットと、を備え、前記ノズルは、前記電磁可動部よりも軸方向下側に配置され、インポートと、アウトポートと、前記プランジャの軸方向下端部と接触する弁と、前記弁を収容する弁室と、を備え、前記インポートは弁室と連通し、前記アウトポートは前記インポートとは異なる方向において弁室と連通し、前記弁は、前記弁室内において軸方向に移動することで、前記インポートと前記弁室間を開閉し、前記ノズルにおいて、前記弁室よりも前記電磁可動部側に押圧部材が固定され、前記押圧部材は、前記ノズルに固定される位置よりも中心軸方向下側にて前記プランジャを押圧し、前記マグネットの磁界の影響により、前記プランジャの磁性体部が前記コアに対して磁気吸引される力に反発する方向に、前記プランジャを前記コアに対して相対的に押圧するスプリングを備え、前記プランジャは、前記ノズルに収容される部位に非磁性体部を有し、前記磁性体部は、環状であり、前記磁性体部の内周面に前記非磁性体部が固定され、前記プランジャの非磁性体部は、前記スプリングの径方向内方において中心軸に沿って伸びる部位を有しており、前記スプリングは、前記磁性体部と前記非磁性体部との固定部の径方向外方において前記磁性体部と接触している。

本願の例示的な第１発明によれば、押圧部材が電磁可動部よりも下側に配置されるため、電磁可動部を小型化できる。

図１は、第１実施形態に係る電磁弁の弁閉状態における断面図である。図２は、第１実施形態に係る電磁弁の弁開状態における断面図である。図３は、第２実施形態に係る電磁弁の変形例の弁閉状態における断面図である。図４は、第２実施形態に係る電磁弁の弁閉状態のおける断面図である。図５は、本願の電磁弁が使用される際の流体の経路を表した概念図である。

図５に示すように、本発明に係る電磁弁１は、流体溜まり１２、加圧装置１３、被加圧装置１４と流体が移動可能に連結されて配置される。電磁弁１は、加圧装置１３と連通するインポート３５、被加圧装置１４と連通するアウトポート３６、流体溜まり１２と連通するドレンポート３７とを有する。電磁弁１は、弁開状態においてインポート３５とアウトポート３６とを連通し、ドレンポートへの流路を閉じる。また、電磁弁１は弁閉状態において、アウトポート３６とドレンポート３７を連通し、インポート３５からの流路を閉じる。

流路溜まり１２に存在する流体は、加圧装置１３を介して加圧される。これにより加圧装置１３と電磁弁１との間の流路は加圧された状態となる。その際に電磁弁１を弁開状態とすることで、インポート３５とアウトポート３６とが連通し、被加圧装置１４へと加圧することができる。これにより被加圧装置１４が作動する。被加圧装置１４における作動が完了すれば、電磁弁１を弁閉状態とし、インポート３５への流路を閉じ、アウトポート３６とドレンポート３７を連通させる。これにより、流体溜まり１２への流体が移動し、被加圧装置１４と電磁弁１との間の流路が減圧される。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、プランジャの中心軸Xに沿う方向を「軸方向」、中心軸Xに直交する方向を「径方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向等の定義により、本発明に係る電磁弁の製造時および使用時の向きを限定する意図はない。

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

図１と図２とは、本発明の第１実施形態に係る電磁弁１の断面図である。この電磁弁１は、プランジャ７を上下方向に移動させる装置である。図１は弁閉状態における電磁弁１を、図２は弁開状態における電磁弁１を示す。

図１に示すように、第１実施形態に係る電磁弁１は、電磁可動部１５とノズル３とを有する。電磁可動部１５は、カバー２、ヨーク４、ソレノイド５、コア６、プランジャ７、マグネット９、キャップ１０とを有する。

この電磁弁１のカバー２は、コイル５２を径方向外方から覆い磁性体である円筒部２１を有している。カバー２の下端部にはノズル３が設けられている。ノズル３は、円板部３１とノズル部３２と弁３３とを有する。円板部３１はノズル部３２の上端から径方向外側に伸びる。また、円板部３１の径方向外端はカバー２の内周面に固定される。ノズル部３２は、弁３３を収容する弁室３４と、弁室３４と連通可能なインポート３５、アウトポート３６、ドレンポート３７とを有する。インポート３５は流体の流入口であり、ノズル部３２の下側の空間と弁室３４とを連通させるように設けられる。インポート３５の下側は、例えばポンプに接続され、圧力の高い流体が存在している。そのため、弁閉状態において、弁３３は流体より軸方向上側に向かって押圧された状態となる。アウトポート３６は流体の流出口であり、ノズル部３２の径方向外側と弁室３４とを連通させるように設けられる。ドレンポート３７は、アウトポート３６よりも上側において、ノズル部３２の径方向外側と弁室３４と連通させるように設けられる。ドレンポート３７は弁開状態から弁閉状態にした際に、アウトポート３６付近の高い圧力を保った流体の移動先として利用され、流体がドレンポート３７側に移動することにより、流体の圧力が下がる。

円板部３１の上側には、磁性体からなる円環状のヨーク４が配置される。ヨーク４は、カバー２の内側面に形成された下方段部２２によって位置決めされる。カバー２の下端は、内側へ折り曲げられており、下方カシメ部２３を形成している。これにより、ヨーク４と円板部３１とは、下方段部２２と下方カシメ部２３とにより挟持されている。

ヨーク４の上側には、ソレノイド５が配置される。ソレノイド５は、ボビン５１、コイル５２、モールド５３を有する。ボビン５１は円筒状の部材である。コイル５２は、ボビン５１に対して上下方向に伸びる中心軸X周りに導線が巻かれることによって構成される。ボビン５１の径方向内方にはコア６が配置されている。コア６は、吸引子６１とブッシュ６２とを有する。吸引子６１とブッシュ６２とは、ボビン５１の内周に固定される。より詳しくは、ボビン５１の内周面に設けられた、径方向内側に向かって突出する凸部５１１より上側に吸引子６１は固定される。ブッシュ６２は凸部５１１より下側に固定される。また、吸引子６１は凸部５１１の上面に接触し、ブッシュ６２は凸部５１１の下面に接触することで軸方向に位置決めされる。言い換えると、コア６は、コイル５２の径方向内方に固定され、プランジャ７の磁性体部７１と中心軸Xに対向して配置され、プランジャ７を中心軸Xに移動可能に支持する円筒部を有している。円筒部とは、つまりブッシュ６２のことである。また、ブッシュ６２の径方向外側には、ブッシュ６２の外周面と接触するようにヨーク４が配置される。

ボビン５１とコイル５２とは、モールド５３により覆われている。ヨーク４は固定孔４１を有する。ヨーク４はコイル５２およびボビン５とインサート成型にてモールド５３により覆われる。その際に、モールド５３の一部分が固定孔４１に入り込むことにより、ヨーク４はモールド５３に対して、外れにくくなっている。

ブッシュ６２の径方向内方にはプランジャ７が、中心軸Xに沿って上下方向に移動可能に配置される。プランジャ７は、磁性体からなる磁性体部７１と非磁性体からなるピン７２とを有する。磁性体部７１の下端部にピン７２は固定される。また、ピン７２はノズル部３２の内部へと挿入されている。ピン７２の下端部は、弁閉状態においては、弁３３と接触している。言い換えると、プランジャ７はコイル５２の径方向内方において、中心軸Xに沿って上下方向に移動可能に配置されている。

ノズル部３２とピン７２との間には押圧部材１１が配置される。押圧部材１１は、ピン７２を軸方向下側に押圧している。また、押圧部材１１は、ノズル３に固定される位置よりも、軸方向下側においてプランジャ７を押圧している。また、押圧部材１１は、ノズル３に固定される位置よりも、押圧部材１１によってプランジャ７が押圧される側において、プランジャ７に固定されている。より詳細には、押圧部材１１は、ノズル部３２に固定される位置よりも、押圧部材１１によってピン７２が押圧される側において、ピン７２に固定されている。これにより、電磁可動部１５への流体の移動が防止され、かつ弁閉状態における状態の維持が可能となる。また、押圧部材１１が、ノズル３に固定される位置よりも、押圧部材１１によって、プランジャ７が押圧される側において、プランジャ７に固定されていることにより、押圧部材１１のノズル３側とプランジャ７側に固定されている位置が軸方向に同じである場合と比較して、押圧部材１１はより強くプランジャ７を押圧することができる。押圧部材１１とは例えばダイヤフラムである。また、押圧部材１１のノズル３側に固定される位置は、ドレンポート１１より上側である。言い換えると、ノズル３は、押圧部材１１が固定される部位よりも弁室３４側に径方向外方に貫通するドレンポート３７を有する。

ソレノイド５の上側には円環状のマグネット９が配置されている。また、マグネット９は、吸引子６１とカバー２との間に配置され、例えば、径方向内側がＮ極、径方向外側がＳ極となるように、径方向に片側単極着磁をされている。

マグネット９は、カバー２の内側面に設けられた上方段部２４にて軸方向に位置決めがされている。マグネット９と吸引子６１の上側には非磁性体からなる円板状のキャップ１０が配置されている。カバー２の上端は内側へ折り曲げられており、上方カシメ部２５を形成している。これにより、マグネット９とキャップ１０とは、上方段部２４と上方カシメ部２５とにより挟持されている。上方カシメ部２５はカバー２の円筒部２１上端より径方向内方に向かって伸びるが、吸引子６１と軸方向に重なる位置までは伸びていない。これにより、マグネット９の上側において、マグネット９と上方カシメ部２５の間の磁気回路が形成されるのを防止している。また、上方カシメ部２５は、マグネット９のＮ極とＳ極とを結ぶ直線に対して垂直且つＮ極とＳ極との中心位置を通過する面と、軸方向に重なる位置まで伸びていない。これにより、マグネット９の上側において、マグネット９と上方カシメ部２５の間の磁気回路が形成されるのをさらに防止している。

コイル５２の一旦は、ボビン５１に設けられたコネクタ５３１と電気的に接続されている。また、カバー２はコネクタ５３１に対応する位置が軸方向下側から軸方向上側に向けて切り欠かれており、その切り欠かれた部分にコネクタが嵌まり込んでいる。

図１また、後述する図２に示す電磁弁１においては、マグネット９の径方向内側におけるＮ極から発生する磁束は、吸引子６１、磁性体部７１、ブッシュ６２、ヨーク４、カバー２を通り、マグネット９の径方向外側におけるＳ極に至る磁気回路が形成される。言い換えると、マグネット９は、コア６、プランジャ７およびカバー２との間で、磁気回路を構成している。

つまり、マグネット９は、磁気回路に沿って片側単極着磁がなされており、Ｎ極とＳ極とを結ぶ直線に対して垂直且つＮ極とＳ極との中心位置を通過する面が、コア６を通過しないように配置されているため、上述した磁気回路以外の磁気回路が形成されるのを防止することができる。これにより、マグネット９のＮ極から発生する磁束を、プランジャ７の磁性体部７１を吸引子６１へ吸引する力として有効に活用することができる。

また、押圧部材１１は、マグネット９の磁束の影響により、プランジャ７の磁性体部７１がコア６に対して磁気吸引される力に反発する方向に、プランジャ７をコア６に対して相対的に押圧している。

図１における電磁弁１のように弁閉状態においては、吸引子６１と磁性体部７１との間の距離が、吸引子６１と磁性体７１との間の磁気吸引力が押圧部材１１による押圧する力よりも小さくなるような距離となっているため、コイルに通電することなく、弁閉状態を維持することができる。

図２における電磁弁１は、弁開状態を示している。弁開状態においては、吸引子６１と磁性体部７１との距離が、吸引子６１と磁性体７１との間の磁気吸引力が押圧部材１１による押圧する力よりも大きくなるような距離となっているため、コイル５２に通電することなく、弁開状態を維持することができる。弁開状態においては、磁性体部７１の軸方向上側の面は吸引子６１の下面と接触している。

この第１実施形態に係る電磁弁１の構造によれば、弁閉状態と弁開状態とを、通電することなく維持することができる。また、弁閉状態から弁開状態へ変更する場合には、マグネット９から発生する磁束と同じ向きの磁束が発生するようにコイル５２に通電すればよい。コイル５２に通電したことにより、マグネット９から発生する磁束と同じ向きの磁束が発生すれば、吸引子６１と磁性体部７１との間の磁気吸引力が押圧部材１１による押圧している力よりも大きくなり、プランジャ７が軸方向上側に移動する。そうすれば、インポート側の流体の圧力に押され弁は軸方向上側に移動し、弁開状態となる。また上述したとおり、弁開状態においては、コイル５２への通電をとめた後も、その状態が維持される。

また、弁閉状態から弁開状態へ変更する場合には、マグネット９から発生する磁束と反対向きの磁束が発生するようにコイル５２に通電すればよい。コイル５２に通電したことにより、マグネット９から発生する磁束と反対向きの磁束が発生すれば、吸引子６１と磁性体部７１との間の磁気吸引力が押圧部材１１による押圧している力よりも弱くなり、プランジャ７が弁３３とともに軸方向下側に移動する。これにより弁閉状態となる。また上述したとおり、弁閉状態においては、コイル５２への通電をとめた後も、その状態が維持される。

吸引子６１は中心軸Xに沿った方向に貫通する呼吸孔６１１を有する。吸引子６１の上側に配置されるキャップ１０も中心軸Xに沿った方向に貫通する孔を有する。そのため、電磁弁１の上側の空間と磁性体部７１の凹部７１１の空間とは連通している。これにより、磁性体部７１の凹部７１１の内側における空間が外部から閉じた空間とはならないため、プランジャ７の上下運動により、圧力の変化は生じにくくなり、弁の開閉運動が妨げられることはない。

マグネット９が吸引子６１の径方向外側に配置されていることにより、マグネット９が磁性体部７１の径方向外側に配置されている場合と比較し、磁性体部７１が、中心軸Xから径方向にずれて上下方向に移動するのを防ぐことができる。これはつまり、マグネット９が吸引子６１の径方向外側に配置されている場合と、マグネット９が磁性体部７１の径方向外側に配置されている場合とでは、吸引子６１と磁性体部７１との間の磁気吸引力は同等となるが、磁性体部７１の径方向外側への磁気吸引力という観点では、マグネット９が吸引子６１の径方向外側に配置されている方が、小さくなるからである。なぜなら、形成される磁気回路において、マグネット９から磁性体部７１の径方向側面までの距離が、マグネット９を吸引子６１の径方向外側に配置した場合の方が、マグネット9を磁性体部71の径方向外側に配置した場合と比較して、大きくなるためである。マグネット９から磁性体部７１の径方向側面までの距離が大きくなれば、マグネット９から磁性体部７１への磁気回路内において、複数の部材が配置されることになる。各部材が有する磁気抵抗、または各部材間における磁気抵抗の影響を受けるため、マグネット９の磁束が与える磁性体部７１への径方向への吸引力は、マグネット９を吸引子６１の径方向外側に配置した場合の方が、マグネット9を磁性体部71の径方向外側に配置した場合と比較して、小さくなる。磁性体部71が中心軸Xから径方向にずれて上下方向に移動をすると、ブッシュ６１または磁性体部７１が削れてしまい、コンタミネーションネーションが発生してしまう虞がある。そのコンタミネーションネーションが磁性体部７１とブッシュ６２との間等に集積することで、プランジャ７の上下方向の移動の妨げとなってしまう。コンタミネーションの集積により、プランジャ７の上下方向の移動が妨げられると、電磁弁の応答性が悪化し、最悪の場合は移動が完全に妨げられ、電磁弁として機能しなくなる。第１実施形態における構造においては、そのような虞が小さくなる。

ブッシュ６２は少なくとも径方向内側の面がコーティングされている。これにより、ブッシュ６２の径方向内側における磁性体部７１の上下方向への移動が滑らかに行われる。また、ブッシュ６２と磁性体部７１との間に非磁性体からなるコーティングが存在するため、磁性体部７１とブッシュ６２との間の距離が大きくなり、磁気吸引力が弱まる。そのため、磁性体部７１が、中心軸Xから径方向にずれて上下方向に移動するのを、より防ぐことができる。

本実施形態における構造においては、マグネット９および吸引子６１の上側に配置されるキャップ１０は非磁性体で形成されている。そのため、マグネット９から発生する磁束がキャップ１０を通る磁気回路を形成するのを防ぐことができる。そのため、磁気的なロスが発生するのを防ぐことができ、マグネット９から発生する磁束を有効に活用することができる。

また、本発明は例えば車載用の被加圧装置に圧力を加える際に使用されるコントロールバルブに用いられる電磁弁である。車載用の被加圧装置では、金属製のコンタミネーションネーションが発生し、流体中に混入される。これら金属製のコンタミネーションネーションは、磁化した部分に吸着されて堆積するが、本実施形態におけるピン７２は非磁性体であるため、そのような虞はない。そのため、例えばピン７２と弁３３との間にコンタミネーションネーションが吸着され、弁の開閉に支障がでるという虞が小さい。

また、本第１実施形態における弁３３は非磁性体からなる。そのため、さらに弁３３とピン７２との間にコンタミネーションネーションが吸着され堆積するという虞が小さい。

以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。

第１実施形態においては、押圧部材１１によってプランジャ７を下側へと押圧したが、押圧部材１１に加えてスプリングを用いてもよい。スプリングも併用する場合は、スプリングは、磁性体部７１の図示省略の凹部に配置される。凹部は、磁性体部７１の上側に開口する窪みである。スプリングは、凹部の底面と吸引子６１の下面とのそれぞれに接触している。これによりスプリングにより、磁性体部７１は吸引子６１に対して、軸方向に離れる方向に押圧されている。このようにスプリングを配置し、押圧部材１１とスプリングを併用すれば、従来と比較して、押圧部材１１にてプランジャ７を押圧している分、スプリングによる押圧する力を軽減することができる。その結果、スプリングを小さくすることができ、電磁可動部１５を小型化できる。

図３と図４とは、本発明の第２実施形態に係る電磁弁１Ａの断面図である。この電磁弁１Ａは、プランジャ７Ａを上下方向に移動させる装置である。図４は弁閉状態における電磁弁１Ａを、図５は弁開状態における電磁弁１Ａを示す。

図３に示すように、第２実施形態に係る電磁弁１Ａは、電磁可動部１５Ａとノズル３Ａを有する。電磁可動部１５Ａは、カバー２Ａ、ソレノイド５Ａ、コア６Ａ、プランジャ７Ａ、マグネット９Ａを有する。

この電磁弁１Ａのカバー２Ａは、コイル５２Ａを径方向外方から覆い磁性体である円筒部２１Ａを有している。カバー２Ａの下端部にはノズル３Ａが設けられている。ノズル３Ａは、第１実施形態と同様の構造であるため説明は省略する。

円板部３１Ａの上側には円環状のマグネット９Ａが配置される。また、マグネット９Ａは、コア６Ａとカバー２Ａとの間に配置され、径方向内側がＮ極、径方向外側がＳ極となるように、径方向に片側単極着磁をされている。マグネット９Ａはカバー２Ａの内側面に形成された下方段部２２Ａによって位置決めされる。カバー２Ａの下端は内側へ折り曲げられており、下方カシメ部２３Ａを形成している。これにより、マグネット９Ａと円板部３１Ａとは、下方段部２２Ａと下方カシメ部２３Ａとにより挟持されている。

マグネット９Ａの上側にはソレノイド５Ａが配置される。ソレノイド５Ａは、ボビン５１Ａおよびコイル５２Ａが配置される。ボビン５１Ａは円筒状の部材である。コイル５２Ａは、ボビン５１Ａに対して上下方向に伸びる中心軸X周りに導線が巻かれることによって構成される。ボビン５１Ａの径方向内方にはコア６Ａが配置されている。言い換えると、コア６Ａは、コイル５２Ａの径方向内方に固定され、プランジャ７Ａの磁性体部７１Ａと中心軸Xに対向して配置され、プランジャ７Ａを中心軸Xに移動可能に支持する円筒部を有している。

コア６Ａの径方向内方にはプランジャ７Ａが、中心軸Xに沿って上下方向に移動可能に配置される。プランジャ７Ａは、磁性体からなる磁性体部７１Ａと非磁性体からなるピン７２Ａとを有する。より詳細には、ピン７２Ａがコア６Ａの径方向内側に配置され、磁性体部７１Ａがコア６Ａおよびコイル５２Ａの軸方向上側に配置される。また、ピン７２Ａはノズル部３２Ａの内部へと挿入されている。ピン７２Ａの下端部は、弁閉状態においては、弁３３Ａと接触している。言い換えると、プランジャ７Ａはコイル５２Ａの径方向内方において、中心軸Xに沿って上下方向に移動可能に配置されている。

コイル５２Ａの一端は、ボビン５１Ａに設けられたコネクタ５１２Ａと電気的に接続されている。また、カバー２Ａはコネクタ５１２Ａに対応する位置が軸方向下側から軸方向上側に向けて切り欠かれており、その切り欠かれた部分にコネクタ５１２Ａが嵌まり込んでいる。

この図３に示す電磁弁１Ａにおいては、マグネット９Ａの径方向内側におけるＮ極から発生する磁束は、コア６Ａ、磁性体部７１Ａ、カバー２Ａを通り、マグネット９Ａの径方向外側におけるＳ極に至る磁気回路が形成される。言い換えると、マグネット９Ａは、コア６Ａ、プランジャ７Ａおよびカバー２Ａとの間で、磁気回路を構成している。

つまり、マグネット９Ａは、磁気回路に沿って片側単極着磁がなされており、Ｎ極とＳ極とを結ぶ直線に対して垂直且つＮ極とＳ極との中心位置を通過する面が、コア６Ａを通過しないように配置されているため、Ｎ極から発生した磁束がコア６Ａと磁性体部７１Ａとを貫きやすく、マグネット９ＡのＮ極から発生する磁束を、プランジャ７Ａの磁性体部７１Ａをコア６Ａへ吸引する力として有効に活用することができる。

ノズル部３２とピン７２との間には押圧部材１１が配置される。押圧部材１１は、ピン７２を軸方向下側に押圧している。また、押圧部材１１は、ノズル３に固定される位置よりも、軸方向下側においてプランジャ７を押圧している。また、押圧部材１１は、ノズル３に固定される位置よりも、押圧部材１１によってプランジャ７が押圧される側において、プランジャ７に固定されている。より詳細には、押圧部材１１Ａは、ノズル部３２Ａに固定される位置よりも、押圧部材１１Ａによってピン７２Ａが押圧される側において、ピン７２Ａに固定されている。これにより、電磁可動部１５Ａへの流体の移動が防止され、かつ弁閉状態における状態の維持が可能となる。また、押圧部材１１Ａが、ノズル３Ａに固定される位置よりも、押圧部材１１Ａによって、プランジャ７Ａが押圧される側において、プランジャ７Ａに固定されていることにより、押圧部材１１Ａのノズル３Ａ側とプランジャ７Ａ側に固定されている位置が軸方向に同じである場合と比較して、押圧部材１１Ａはより強くプランジャ７Ａを押圧することができる。押圧部材１１Ａとは例えばダイヤフラムである。また、押圧部材１１Ａのノズル３Ａ側に固定される位置は、ドレンポート１１Ａより上側である。言い換えると、ノズル３Ａは、押圧部材１１Ａが固定される部位よりも弁室３４Ａ側に径方向外方に貫通するドレンポート３７Ａを有する。

マグネット９Ａが吸引子６１Ａの径方向外側に配置されていることにより、マグネット９Ａが磁性体部７１Ａの径方向外側に配置されている場合と比較し、磁性体部７１Ａが、中心軸Xから径方向にずれて上下方向に移動するのを防ぐことができる。これはつまり、マグネット９Ａが吸引子６１Ａの径方向外側に配置されている場合と、マグネット９Ａが磁性体部７１Ａの径方向外側に配置されている場合とでは、吸引子６１Ａと磁性体部７１Ａとの間の磁気吸引力は同等となるが、磁性体部７１Ａの径方向外側への磁気吸引力という観点では、マグネット９Ａが吸引子６１Ａの径方向外側に配置されている方が、小さくなるからである。なぜなら、形成される磁気回路において、マグネット９Ａから磁性体部７１Ａの径方向側面までの距離が、マグネット９Ａを吸引子６１Ａの径方向外側に配置した場合の方が、マグネット9Ａを磁性体部71Ａの径方向外側に配置した場合と比較して、大きくなるためである。マグネット９Ａから磁性体部７１Ａの径方向側面までの距離が大きくなれば、マグネット９Ａから磁性体部７１Ａまでの磁気回路内において、複数の部材が配置されることになる。各部材が有する磁気抵抗、または各部材間における磁気抵抗の影響を受けるため、マグネット９Ａの磁束が与える磁性体部７１Ａへの径方向への吸引力は、マグネット９Ａを吸引子６１Ａの径方向外側に配置した場合の方が、マグネット9Ａを磁性体部71Ａの径方向外側に配置した場合と比較して、小さくなる。磁性体部７１Ａが中心軸Xから径方向にずれて上下方向に移動をすると、ブッシュ６１Ａまたは磁性体部７１Ａが削れてしまい、コンタミネーションネーションが発生してしまう虞がある。そのコンタミネーションネーションが磁性体部７１Ａとブッシュ６２Ａとの間等に集積することで、プランジャ７Ａの上下方向の移動の妨げとなってしまう。コンタミネーションの集積により、プランジャ７Ａの上下方向の移動が妨げられると、電磁弁の応答性が悪化し、最悪の場合は移動が完全に妨げられ、電磁弁として機能しなくなる。第１実施形態における構造においては、そのような虞が小さくなる。

第２実施形態に係る電磁弁１Ａにおいては、磁性体部71Ａはカバー2に対して、非磁性体を介して径方向に対向している。本実施形態では、非磁性体は空気となる。このような構造においては、磁性体部７１Ａとカバー２Ａとの間の磁気抵抗が大きくなる。そのため、磁性体部７１Ａとカバー２Ａとの間の径方向の磁気吸引力が小さくなるため、さらに磁性体部７１が中心軸Xから径方向にずれるのを防止できる。

以上、本発明の第２実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。

第２実施形態においては、押圧部材１１Ａによってプランジャ７Ａを下側へと押圧したが、押圧部材１１Ａに加えてスプリングを用いてもよい。スプリングも併用する場合は、スプリングは、コア６Ａの図示省略の収容部に配置される。収容部は、コア６Ａの上側に開口する窪みである。スプリングは、収容部の底面と磁性体部７１Ａの下面とのそれぞれに接触している。この構成により、スプリングにより、磁性体部７１Ａはコア６Ａに対して、軸方向に離れる方向に押圧されている。このようにスプリングを配置し、押圧部材１１Ａとスプリングを併用すれば、従来と比較して、押圧部材１１Ａにてプランジャ７Ａを押圧している分、スプリングによる押圧する力を軽減することができる。その結果、スプリングを小さくすることができ、電磁可動部１５Ａを小型化できる。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図にしめされた形状と、相違していてもよい。例えば、円環状のマグネット９は、複数のセグメントマグネットを円環状に配置したものであってもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１電磁弁
２カバー
２１円筒部
３ノズル
３１円板部
３２ノズル部
４ヨーク
５ソレノイド
５１ボビン
５２コイル
５３モールド
６コア
６１吸引子
６２ブッシュ
７プランジャ
７１磁性体
７２ピン
８スプリング
９マグネット
１０キャップ
１１押圧部材
１５電磁可動部

Claims

電磁弁は、電磁可動部と、ノズルと、を備え、前記電磁可動部は、ボビンに対して上下方向に伸びる中心軸周りに導線が巻かれることによって構成されるコイルと、前記コイルの径方向内方に固定された磁性体であるコアと、前記コイルの径方向内方において、前記コアに対して直接または間接的に中心軸に沿って上下方向に移動可能に支持され、前記ノズル側に突出し、磁性体部を有し、前記磁性体部が前記コアと中心軸方向に対向して配置されたするプランジャと、前記コイルを径方向外方から覆い、磁性体である円筒部を有するカバーと、前記コア、前記プランジャおよび前記カバーとの間で、磁気回路を構成する円環状のマグネットと、を備え、前記ノズルは、前記電磁可動部よりも軸方向下側に配置され、インポートと、アウトポートと、前記プランジャの軸方向下端部と接触する弁と、前記弁を収容する弁室と、を備え、前記インポートは弁室と連通し、前記アウトポートは前記インポートとは異なる方向において弁室と連通し、前記弁は、前記弁室内において軸方向に移動することで、前記インポートと前記弁室間を開閉し、前記ノズルにおいて、前記弁室よりも前記電磁可動部側に押圧部材が固定され、前記押圧部材は、前記ノズルに固定される位置よりも中心軸方向下側にて前記プランジャを押圧し、前記マグネットの磁界の影響により、前記プランジャの磁性体部が前記コアに対して磁気吸引される力に反発する方向に、前記プランジャを前記コアに対して相対的に押圧するスプリングを備え、前記プランジャは、前記ノズルに収容される部位に非磁性体部を有し、前記磁性体部は、環状であり、前記磁性体部の内周面に前記非磁性体部が固定され、前記プランジャの非磁性体部は、前記スプリングの径方向内方において中心軸に沿って伸びる部位を有しており、前記スプリングは、前記磁性体部と前記非磁性体部との固定部の径方向外方において前記磁性体部と接触している電磁弁。
電磁弁は、電磁可動部と、ノズルと、を備え、前記電磁可動部は、ボビンに対して上下方向に伸びる中心軸周りに導線が巻かれることによって構成されるコイルと、前記コイルの径方向内方に固定された磁性体であるコアと、前記コイルの径方向内方において、前記コアに対して直接または間接的に中心軸に沿って上下方向に移動可能に支持され、前記ノズル側に突出し、磁性体部を有し、前記磁性体部が前記コアと中心軸方向に対向して配置されたするプランジャと、前記コイルを径方向外方から覆い、磁性体である円筒部を有するカバーと、前記コア、前記プランジャおよび前記カバーとの間で、磁気回路を構成する円環状のマグネットと、を備え、前記ノズルは、前記電磁可動部よりも軸方向下側に配置され、インポートと、アウトポートと、前記プランジャの軸方向下端部と接触する弁と、前記弁を収容する弁室と、を備え、前記インポートは弁室と連通し、前記アウトポートは前記インポートとは異なる方向において弁室と連通し、前記弁は、前記弁室内において軸方向に移動することで、前記インポートと前記弁室間を開閉し、前記ノズルにおいて、前記弁室よりも前記電磁可動部側に押圧部材が固定され、前記押圧部材は、前記ノズルに固定される位置よりも中心軸方向下側にて前記プランジャを押圧し、前記マグネットの磁界の影響により、前記プランジャの磁性体部が前記コアに対して磁気吸引される力に反発する方向に、前記プランジャを前記コアに対して相対的に押圧するスプリングを備え、前記プランジャは、前記ノズルに収容される部位に非磁性体部を有し、前記プランジャの磁性体部は、軸方向上側に向かって開口する凹部を有し、前記凹部は、径方向内方に前記スプリングを収容し、前記凹部の上端は、前記コアと軸方向に対向し、前記凹部の底部には、前記スプリングが接触している電磁弁。
前記コアは、前記磁性体部と軸方向に対向する吸引子と、前記磁性体部と径方向に対向するブッシュの２部品で構成される請求項２に記載の電磁弁。
前記電磁可動部は、さらにヨークを有し、前記カバーは、前記コイルを径方向外方から覆う円筒部を有し、前記ヨークは、前記コイルを軸方向下方において、前記円筒部と前記ブッシュとを磁気的に繋いでいる請求項３に記載の電磁弁。
前記コアは、前記コイルの径方向内方において、軸方向に伸び、前記非磁性体部の外周面を内周面で支持する円筒部材であり、前記磁性体部は、前記コアの上端と軸方向において対向する対向部を備え、前記対向部から前記コイルの上方において径方向外方に伸び、前記カバーの内周面と微小間隙を介して磁気回路を構成している請求項１に記載の電磁弁。
前記コアは、上端から下方に向けて窪む環状の収容部を有しており、前記収容部の底面に前記スプリングの下端が接触し、前記収容部には、スプリングの下方領域が収容される請求項５に記載の電磁弁。
前記コア外周面には、前記コイルの下方に配置され、内周面および外周面のそれぞれが径方向に片側単極着磁がなされた前記マグネットの内周面が接触しており、前記カバーの内周面には、前記マグネットの外周面が接触している請求項５または６に記載の電磁弁。
前記コアは、上コアと下コアの２部材で構成されており、前記上コアの下面と、下コアの上端との間に上面および下面のそれぞれが軸方向に片側単極着磁がなされた前記マグネットが配置されており、前記下コアの外周面と前記カバーとが接触している請求項５または６のいずれかに記載の電磁弁。
前記カバーは、前記コイルを径方向外方から覆う円筒部と、前記コイルを軸方向下方において、前記円筒部と前記下コアとを磁気的に繋ぐ底部と、を有する請求項８に記載の電磁弁。