JPH0142701Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、内燃機関の燃料装置等に使用され
る電磁弁用ソレノイドに関するものである。

従来技術 従来、第１図に示すような流体制御用電磁弁
が、一般に使用されている。すなわちソレノイド
１の強磁性材からなるプランジヤー２に設けられ
た弁子３によつて、弁本体４を開閉制御するもの
である。５は非磁性材からなるボビンで、軸方向
の中心孔５ａを有する円筒状本体５ｂの両端部に
それぞれフランジ５ｃを設けている。６はボビン
５に巻かれたコイルで、リード線６ａから入力さ
れる。ボビン５の中心孔５ａには、同じく非磁性
材からなり、一端に底部を有するパイプ７が嵌合
されている。パイプ７の底部側には、固定鉄心８
が挿入固定されている。プランジヤー２は、パイ
プ７の開口側から往復動可能に挿入され、コイ
ル・スプリング９をはさんで固定鉄心８と対向し
ている。プランジヤー２の自由端側の端面には、
ゴム等の弾性体からなる弁子３が設けられてい
る。１０は強磁性材からなる円筒容器状のケース
で、底部中央に設けた取付け穴にパイプ７の底部
が嵌合され、ボビン５およびコイル６を収容して
いる。ケース１０の開口側には、中心部に取付け
穴およびその周囲に縁材１１ａを設けた強磁性材
からなるプレート１１が、ボビン５を覆つて嵌め
込まれている。プレート１１の取付け穴には、パ
イプ７が挿通され、端部７ａをかしめて縁材１１
ａの端部に固定されている。プレート１１の縁材
１１ａの外周は、弁本体４の側部開口４ａに圧入
され、パイプ７のかしめられた端部７ａと側部開
口４ａの肩部との間にはシール用Ｏリング１２が
嵌合されている。

弁本体４は、軸方向に流入口１３ａ、中間通路
１３ｂ、流出口１３ｃが連続して設けられ、流体
通路１３を構成している。中間通路１３ｂの側面
は、側部開口４ａと連通しており、側部開口４ａ
のほぼ中央位置には、流体通路１３を前後に仕切
る隔壁１４が設けられている。隔壁１４で仕切ら
れた上流側の側部開口４ａの周縁部と、隔壁１４
の露出した外周部とで、弁座４ｂが形成されてい
る。弁座４ｂに弁子３が当接すると、流体通路１
３の前後の連通は遮断される。

プランジヤー２の位置決めは、弁子３を弁座４
ｂに当接させ、プランジヤー２の反対端と固定鉄
心８の端面とのエア・ギヤツプＡが、所定の値と
なるように設定されている。またプランジヤー２
の外周面とパイプ７の内周面の間は、エア・ギヤ
ツプＢが設けられ、プランジヤー２の円滑な軸方
向の往復動を可能にしている。

実開昭57−112181号公報は、上記ケース１０
を、板金の塑性加工で形成した電磁弁用ソレノイ
ドを開示している。すなわちケース１０を板金加
工により形成した第１および第２の磁気枠片によ
り構成し、それらの磁気枠片同士を互いに広い面
積で密着させて、コイルを囲む磁路における磁気
抵抗を軽減し、大きな電磁力を得られるようにし
ている。

しかしながら、上記のような構成のソレノイド
１は、磁路に介在するエア・ギヤツプＡおよびＢ
によつて磁気エネルギーが吸収されるので、電磁
弁用ソレノイドとして必要な大きさの吸引力を得
るためには、コイル６の巻数を多くする必要があ
り、ソレノイド１が大型化していた。またプラン
ジヤ２が上下に作動するときパイプ７に当たり、
そのつど大きさの異なる摩擦抵抗を受けるので、
作動電圧が変動し、品質の不安定なソレノイドに
なつていた。さらにまたプランジヤー２が動き始
めてエア・ギヤツプＡが減少すると、吸引力は加
速的に大きくなるため、プランジヤー２が固定鉄
心８に当たるとき大きな音を発生していた。しか
しプランジヤー２の速度は、プランジヤー２と固
定鉄心８の間の吸引力とそれに抗するコイル・ス
プリング９のばね力とで決まるため、制御できな
い状態であつた。

考案の目的 この考案は、プランジヤーのまわりのエア・ギ
ヤツプによる磁気抵抗を減少させて小型化し、ま
たプランジヤーの作動速度を制御可能にして固定
鉄心との衝突音を低減した電磁弁用ソレノイドの
提供を目的とする。

考案の構成 上記目的を達成するため、この考案はボビンに
巻かれたコイルと、ボビンの軸方向に設けた中心
孔の一端側に挿入固定された固定鉄心と、中心孔
の反対側に往復動可能に挿入され圧縮スプリング
によつて固定鉄心と一定間隙を保つて対向した可
動鉄心とを有し、強磁性材からなるケースでコイ
ルの外側を覆つた電磁弁用ソレノイドにおいて、
可動鉄心のまわりに磁性流体を封入したことによ
つて、可動鉄心のまわりのエア・ギヤツプの磁気
抵抗を低減し、また可動鉄心の速度を制御可能に
する。

実施例 以下実施例を示す図面に基づいて、この考案を
説明する。第２図はこの考案の実施例の縦断面図
である。第２図においても第１図と同一の構成に
は、同一番号を付して説明は省略する。この考案
によるソレノイド２１では、プランジヤー２の頂
部全周にゴム等からなるダイアフラム２２をつば
状に密着させ、さらにダイアフラム２２の外縁全
周をＯリング１２とともに、弁本体４とパイプ７
の端部７ａとの間にはさみ込んで固定している。
こうして形成されたプランジヤー２の周囲のプラ
ンジヤー室２３には、磁性流体２４が封入されて
いる。

磁性流体２４は、強磁性微粉末を液相媒体中に
安定に分散させたもので、重力や通常の磁界のも
とでは、沈降や凝集による固液分離が起こらず、
液体が磁性を有しているようにふるまう。強磁性
微粉末はFe₃O₄，Fe，Co等の微粉末とし、液相
媒体には水、油、水銀等を使用する。

上記のように構成された電磁弁用ソレノイド２
１は、リード線６ａからコイル６に電流を印加す
ると磁束が発生する。第２図の矢線で示すよう
に、固定鉄心８、パイプ７、ケース１０、プレー
ト１１、パイプ７、磁性流体２４の詰まつたギヤ
ツプＢ、プランジヤー２、磁性流体２４の詰まつ
たギヤツプＡを磁気回路として磁束のループがで
き、プランジヤー２が固定鉄心８に吸引されて弁
本体４が開く。

上記磁気回路における磁性流体２４の作用を説
明する。磁性流体２４を入れない状態のエア・ギ
ヤツプＡの磁気抵抗R1は R1＝ｘ／μoS（AT／Wb） ｘはエア・ギヤツプＡの長さ（ｍ）、Ｓはエ
ア・ギヤツプＡの有効断面積（m²）、μoは真空の
透磁率4π×10⁷（Ｈ／ｍ）で、空気の透磁率とほぼ
同じである。

エア・ギヤツプＡに磁性流体２４を入れた状態
の磁気抵抗R2は R2＝ｘ／μs（AT／Wb） となる。μは磁性流体２４の透磁率で、μ〉μo
であるから、 R2〈R1 となる。ここで比透磁率（無次元）μs＝μ／μo
について説明する。磁性流体２４の透磁率μは、
微粉末の含有量や磁界の強さによつて異なるの
で、第４図に示す磁性流体２４の磁化曲線の一例
から、磁化の強さＪ（Ｇ）と磁界の強さＨ（Ｏ¨ｅ）
の関係Ｊ＝μo（μs−１）Ｈを使つて、比透磁率μs
を求める。例えば第４図において、密度ρ＝1.41
（固形分濃度40wt％）、Ｈ＝1000Ｏ¨ｅの点となる
と、 Ｊ＝500（Ｇ）＝500×10^-4（Wb／m²） Ｈ＝1000（Ｏ¨ｅ） ＝1000×10³／4π（AT／ｍ） 500×10^-4＝4π×10⁷×（μs−１） ×1000×10³／4π これからμs＝1.5となり、磁性流体２４の透磁
率は空気の約1.5倍となる。μs−１＝Ｊ／μoH〉
０であるから、上記以外の場合も常にμs＝μ／
μo〉１となる。

コイル６に電流を印加したときの起磁力をＶと
すると、吸引力Ｆは Ｆ＝１／２V²／Rx （Ｎ） で表わされる。ソレノイドの寸法を不変とすると
Ｖおよびｘは一定であるから、磁性流体２４を入
れることにより磁気抵抗Ｒが小さくなり、吸引力
Ｆを大きくすることができる。

また上記の考え方で、エア・ギヤツプＢに磁性
流体２４を入れると、磁気抵抗Ｒは低下する。エ
ア・ギヤツプＢに磁束Φ（Wb）を通過させるの
に必要な部分起磁力V1は V1＝RΦ（AT） で表わされるから、磁性流体２４を入れることに
より、エア・ギヤツプＢで消費される部分起磁力
を少なくすることができる。

以上のような磁性流体２４の作用により、プラ
ンジヤー２のまわりのギヤツプＡおよびＢに、磁
性流体２４を入れたソレノイド２１は、コイルの
巻数を減らしても必要な吸引力が得られるので、
ソレノイド２１を小型化することができる。

また磁性流体２４の粘性抵抗は、空気よりはる
かに大きいので、プランジヤー２の加速運動が抑
えられ、プランジヤー２と固定鉄心８の衝突音が
小さくなる。

さらにまた磁性流体２４の粘度を選択すること
により、プランジヤー２の作動速度を調節するこ
とができる。

磁性流体２４の媒体として油性のものを使用し
た実施例の場合は、プランジヤー２とパイプ７と
の摩擦が軽減されて安定した作動電圧を得ること
ができる。

第３図は、磁性流体２４がプランジヤー室から
外部へ流出するのを防止する構成に関する別の実
施例を示す。２５および２６は強磁性体からなる
環状のポール・ピース、２７は環状の永久磁石で
ある。パイプ７の端部７ａと弁本体側部開口４ａ
の肩部との間に、ポール・ピース２５、永久磁石
２７、ポール・ピース２６、およびＯリング１２
を順番にはさんで装着する。ポール・ピース２
５，２６とプランジヤー２の外周面との間には、
プランジヤー２の円滑な作動を許容するエア・ギ
ヤツプＣ，Ｄがそれぞれ設けられている。この状
態でプランジヤー室に磁性流体２４を入れ、ポー
ル・ピース２５の位置まで満たす。プランジヤー
２の外周面と両ポール・ピース２５，２６および
永久磁石２７で囲まれた空間容積は、ギヤツプＡ
の容積とほぼ等しくなるようにする。その他の構
成は第２図と同一である。

永久磁石２７の磁気回路は、第３図の矢線で示
すように、永久磁石２７、ポール・ピース２６、
エア・ギヤツプＤ、プランジヤー２、エア・ギヤ
ツプＣ、ポール・ピース２５で構成される。永久
磁石２７によつてつくられる磁界により、エア・
ギヤツプＣおよびＤには磁性流体２４を保持しよ
うとする力が働く。プランジヤー２が閉位置にあ
るときは、磁性流体２４はエア・ギヤツプＣで保
持され、外部へ流出することはない。プランジヤ
ー２が開位置まで作動すると、そのストローク分
だけギヤツプＡの磁性流体２４が押し出される
が、エア・ギヤツプＤで保持されるので外部への
流出が防止される。

考案の効果 この考案は以上説明したように、電磁弁用ソレ
ノイドの可動鉄心のまわりのエア・ギヤツプに空
気より透磁率の大きい磁性流体を封入したことに
よつて、磁気抵抗が低減され、ソレノイドを小型
化できる効果がある。また磁性流体の粘性抵抗に
より、可動鉄心の加速が抑えられ、可動鉄心と固
定鉄心の衝突音を小さくできる効果がある。また
磁性流体の粘度を選択することにより、可動鉄心
の速度を調節できる効果がある。さらにまた磁気
抵抗が低減することにより、吸引力が増大して可
動鉄心の応答性が良くなり、電磁弁の開閉機能が
向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的な流体制御用電磁弁の縦
断面図、第２図はこの考案の実施例の縦断面図、
第３図は別の実施例の要部縦断面図、第４図は磁
性流体の磁化曲線図である。 ２……プランジヤー、４……弁本体、５……ボ
ビン、５ａ……中心孔、８……固定鉄心、２４…
…磁性流体、Ａ，Ｂ……エア・ギヤツプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸方向の中心孔を有するボビンに巻かれたコイ
   ルと、前記中心孔の一端側に挿入固定された固定
   鉄心と、前記中心孔の反対側に往復動可能に挿入
   され圧縮スプリングによつて前記固定鉄心と一定
   間隙を保つて対向した可動鉄心と、前記コイルの
   外側を覆う強磁性材からなるケースとを有する電
   磁弁用ソレノイドであつて、前記中心孔内の可動
   鉄心の周囲に磁性流体を封入したことを特徴とす
   る電磁弁用ソレノイド。