JPH0330751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体圧または真空圧利用の産業機械
に使用する電磁弁に関する。

［従来の技術］ 従来の電磁弁は、励磁コイルの励磁によつて固
定鉄心が可動鉄心を吸引する場合に、可動鉄心が
励磁コイルによつて半径方向にも吸引されて、吸
引が強く作用する側に偏在し、その外周壁が励磁
コイル内の非磁性体からなる筒体の内面に接触し
て摺動するので、可動鉄心と筒体との間の摩擦に
より摩耗が大であつて、長時間使用することがで
きなかつた。

また、この摩擦を減少させるために、可動鉄心
の外周壁に摩擦係数の小さい潤滑性に富む合成樹
脂の被覆を施すことが考えられているが、この被
覆も可動鉄心の摺動によつて摩耗、剥離するの
で、電磁弁を高頻度の作動で長時間使用すること
ができないという問題があつた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、可動鉄心の外周壁とこれを取巻く外
周固定部との間隙に、電磁弁を流れる圧力流体を
流出させ、この圧力流体を可動鉄心の外周壁に沿
つて流して、可動鉄心をこの圧力流体で支持する
ことによつて、可動鉄心の外周壁とこれを取巻く
固定部との接触を防止し、可動鉄心の摩耗を軽減
させ、電磁弁の寿命を増大させることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題を解決するため、本発明は、圧力流体
の流入ポートと流出ポート、両ポートを連通させ
る通路、該通路中に形成した弁座及び該弁座を開
閉作動する電磁操作部とより成る電磁弁におい
て、上記電磁操作部における可動鉄心の外周壁と
これを取巻く外周固定部のいずれか一方に、電磁
弁を流れる圧力流体の一部を対向する他方に向け
流出させて可動鉄心を外周固定部と非接触状態に
保持するための径方向の流出孔を、周方向に複数
列開設したことを特徴としている。

［作用］ 固定鉄心の吸引力によつて可動鉄心が摺動する
とき、可動鉄心の外周壁とこれを取巻く固定部の
いずれか一方に開設した複数列の流出孔から、対
向する他方に向けて電磁弁を流れる圧力流体の一
部が径方向に流出し、これら径方向の圧力流体の
空気ベアリング効果により可動鉄心が支持され、
可動鉄心の外周壁とそれを取巻く固定部との接触
を防止する。

［実施例］ 第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示
し、弁本体１には流入ポート２と流出ポ―ト３が
穿設され、かつ後述の電磁操作部に対向する面に
弁室４が凹設されており、上記流入ポート２は弁
本体１内の通路５によつて弁室４に連通され、流
出ポート３は、弁本体１内の通路６によつて弁室
４の弁座４ａに連通されている。

一方、電磁操作部において、励磁コイル１１が
巻回された非磁性材料製のボビン１２の外側を覆
う断面コ字状の磁気枠１３ａ，１３ｂは、その両
端折曲部に孔が設けられており、一方の折曲部の
孔を通してボビン１２の孔１４に挿入固定された
固定鉄心１５は、その吸着端部近くに縮径部が形
成されており、該縮径部には直径方向に開孔する
十字形分配孔１５ａが開設され、またその吸着端
面から上記十字形分配孔１５ａに各別に連通する
複数個の噴出孔１５ｂ，…が開設されている（第
２図参照）。

上記磁気枠１３ａ，１３ｂの他端部には連結環
１６が固定されており、この連結環１６と上記弁
本体１とをシール部材を介在させて螺着すること
により、磁気枠１３ａ，１３ｂは弁本体１に連結
されている。また、上記磁気枠１３ａ，１３ｂ
は、励磁コイル１１の絶縁機能を低下させないた
めに、その内外周を合成樹脂によつてモールドさ
れている。

上記ボビン１２の孔１４、磁気枠１３ａ，１３
ｂの折曲部に設けられた孔及び連結環１６の孔の
内面には、これらの孔を貫通する非磁性材料製の
案内管１８が嵌着されており、この案内管１８は
その一端が固定鉄心１５の周面に固定され、その
他端は拡開されて連結環１６の端面に当接されて
いる。また、上記固定鉄心１５の縮径部には、上
記案内管１８と連通部２１を形成する間隙をおい
て支持管２２が装着されており、該支持管２２
は、その他端において上記弁室４の弁座４ａを囲
繞するようにして弁本体１に支持されている。

上記支持管２２は、その弁本体側の端部近くに
上記弁本体１の通路５に開口する圧力流体導入孔
２３が開設されると共に、その中間部に適数個の
流出孔２２ａ，…を連設した軸線方向の流出孔列
が、等間隔で複数列配列されている。

上記支持管２２内には、支持管２２との間に間
隙２５を存して、その一端に上記弁座４ａを閉鎖
する弁部材２６を設けた可動鉄心２７が挿入され
ており、該可動鉄心２７は、その他端面に形成さ
れた凹部と固定鉄心１５との間に設けられた復帰
ばね２８によつて、常時弁部材２６が弁座４ａを
閉鎖するように付勢されている。そして、可動鉄
心２７は、励磁コイル１１、固定鉄心１５、磁気
枠１３ａ，１３ｂ等と共に、電磁操作部１０を構
成している。

第１図中、符号２９は励磁コイル１１を電源に
接続する導電線である。

上述の第１実施例では、励磁コイル１１が励磁
されていないときは、弁部材２６が復帰ばね２８
によつて弁座４ａを閉鎖しているが、流入ポート
２からの圧力流体は、通路５及び圧力流体導入孔
２３を通じ、あるいは通路５から連通部２１及び
流出孔２２ａ，…や十字形分配孔１５ａ及び噴出
孔１５ｂ，…を通つて、間隙２５に流入してい
る。

この状態で励磁コイル１１を励磁すると、可動
鉄心２７は固定鉄心１５に吸引されて摺動し、ま
ず弁部材２６が弁座４ａを僅かに開放する。弁座
４ａの初期の開放によつて、間隙２５の流体は可
動鉄心２７の外周壁に沿つて弁座４ａから流出ポ
ート３に流れ、この流れは、流出孔２２ａ，…、
噴出孔１５ｂ，…からの圧力流体の流入によつ
て、弁部材２６が弁座４ａを開放している間は継
続している。一方、圧力流体導入孔２３から弁座
４ａに流れる圧力流体も、弁座４ａを通つて流出
ポート３に流れる。

上述の間隙２５への流出孔２２ａ，…からの圧
力流体の流入による空気ベアリング効果によつ
て、可動鉄心２７は支持管２２の中心に保持さ
れ、さらにこの圧力流体及び噴出孔１５ｂ，…か
らの圧力流体が弁座４ａを通つて流出ポート３へ
流出するため、可動鉄心２７の外周壁に沿つて間
隙２５を流れる圧力流体の流れが形成され、可動
鉄心２７は、この圧力流体の流れによつてもその
外周壁を支持されて、支持管２２に接触すること
なく摺動し、たとえ両者を接触させるような力が
作用しても、流体圧力により数μの気体膜が形成
され、接触が防止される。この場合に、圧力流体
導入孔２３の開口面積を弁座４ａの開口面積より
も小にすると、流出孔２２ａ，…等を通つて間隙
２５に流入する圧力流体の量が大となるので、圧
力流体の流れによる可動鉄心２７の支持力を増大
させることができる。

上述の可動鉄心２７の摺動時に、可動鉄心２７
が励磁コイル１１によつて半径方向に引張られて
間隙２５内で偏心しようとすると、第３図に図示
するように、偏心側の間隙２５ａが狭くなつて該
部における流体圧P₁が高くなる一方、それと反
対側の間隙２５ｂが広くなつて該部における流体
圧P₂が低くなる結果、可動鉄心２７には、これ
を同心方向に復帰させる力が作用する。従つて、
可動鉄心２７の摺動時に可動鉄心２７を偏心させ
ようとする力が作用しても、可動鉄心２７が支持
管２２に接触することが防止される。

なお、可動鉄心２７が固定鉄心１５に吸引され
て摺動すると、噴出孔１５ｂ，…から流入する圧
力流体が可動鉄心２７の端面に衝突するので、可
動鉄心２７はその摺動速度を減速され、さらに可
動鉄心２７と固定鉄心１５との間隙が狭くなる
と、この狭くなつた間隙中の圧力流体が可動鉄心
２７の摺動の抵抗となるので、可動鉄心２７の摺
動速度はさらに低下し、固定鉄心１５への衝突に
よる衝撃が緩和される。

また、図示を省略しているが支持管２２の流出
孔列の間に内側が開口した軸方向の溝を設けてお
くと、該溝内を流れる圧力流体によつて、上述の
流体圧P₁及びP₂の作用域を部分的に区分するこ
とができるので、上述の同心復帰作用がより確実
となる。

第４図ないし第６図は本発明の第２実施例を示
し、この実施例では、弁本体３１に穿設された流
入ポート３２が通路３５及び弁座３４ａによつて
弁室３４に連通され、流出ポート３３は通路３６
によつて弁室３４に連通されている。また、磁気
枠４１は、断面矩形状の一体のものとして形成さ
れており、固定鉄心４２に吸着される可動鉄心４
３は、支持管を使用することなく、案内管１８に
間隙２５を存して直接挿入されている。該可動鉄
心４３は、その一端面に通孔４４を有する弁部材
４５が設けられ、さらにその軸線方向に上記通孔
４４に連通する圧力流体導入孔４６が形成され、
該圧力流体導入孔４６は、その孔底に開設された
小径の噴出孔４７によつて、可動鉄心４３の端面
に開口させ、また上記圧力流体導入孔４６から放
射方向に開口する流出孔４３ａを適数個軸線方向
に連設した流出孔列が、等間隔で複数列配列され
ている。

第２実施例のその他の構成は第１実施例と同じ
であるが、第４図に図示するように、復帰ばね２
８を省略することができる。

上記第２実施例では、弁部材４５に通孔４４
が、可動鉄心４３に流出孔４３ａ，…及び噴出孔
４７がそれぞれ開設されているので、弁部材４５
が弁座３４ａを閉鎖している場合でも、流入ポー
ト３２からの圧力流体は、その少量が可動鉄心４
３の外周壁に沿つて流れて間隙２５から流出ポー
ト３３に流出している。そして、噴出孔４７から
の圧力流体の噴出により、可動鉄心４３の両端に
作用する空気圧による作用力が略バランス状態に
あるため、電磁弁の姿勢等を考慮すれば、復帰ば
ね２８を省略しても弁部材４５が弁座３４ａを開
放することはない。

一方、可動鉄心４３は、上述の間隙２５を流れ
ている圧力流体によつてその外周壁を支持されて
いるので、案内管１８に接触することなく、これ
と略同心状態に位置している。この場合に、何ら
かの力によつて可動鉄心４３が偏心すると、第１
実施例で説明したように、偏心側の間隙２５ａの
流体圧P₁とこれと反対側の間隙２５ｂの流体圧
P₂との差による作用力によつて、可動鉄心４３
が同心方向に復帰し、チユーブ１８に接触するこ
とが防止される（第５図参照）。

上述の状態で励磁コイル１１を励磁すると、固
定鉄心４２の吸引力が固定鉄心４２と可動鉄心４
３との間隙の流体圧に抗して可動鉄心４３を吸引
し、弁部材４５が弁座３４ａを開放するので、流
入ポート３２からの圧力流体は、流出ポート３３
に流出する。この可動鉄心４３の摺動時に、可動
鉄心４３がその半径方向の力を受けて偏心しよう
としても、これを同心方向に復帰させる作用力が
働いて、可動鉄心４３がチユーブ１８に接触する
ことが防止されることは、第１実施例と同じであ
る。

なお、第５図に図示するように、可動鉄心４３
に開設した複数列の流出孔４３ａ，…の各列の中
間位置に、その軸線方向に溝４８を開設しておく
と、第１実施例と同様に、上述の同心復帰作用が
より確実となる。

また、可動鉄心４３の摺動は、噴出孔４７から
噴出する圧力流体が固定鉄心４２に衝突するとき
の反力によつて減速され、さらに可動鉄心４３と
固定鉄心４２との間隙が狭くなると、狭くなつた
間隙中の圧力流体が可動鉄心４３の摺動の抵抗と
なるので、可動鉄心４３の摺動速度はさらに減速
されて、固定鉄心４２への衝突による衝撃が緩和
される。この場合に、図示を省略しているが、可
動鉄心４３の噴出孔４７の周囲に凸部を形成し、
固定鉄心４２にこの凸部が緩挿される凹部を形成
すると、可動鉄心４３の凸部が固定鉄心４２の凹
部内に嵌入されたときに、噴出孔４７からの圧力
流体の排出通路が急激に縮少して、可動鉄心４３
がさらに減速されるので、上記衝撃の緩和を一層
大にすることができる。

第７図ないし第８図は本発明の第３実施例を示
し、この実施例では弁本体５１が案内管１８内に
取付けられており、かつ流入ポート５２のみが穿
設されていて、流出ポート５３は固定鉄心６１に
穿設されている。上記流入ポート５２は、弁本体
５１に設けられた通路５５によつて、また流出ポ
ート５３は固定鉄心６１に設けられた通路５６に
よつて、弁本体５１及び固定鉄心６１で区画され
た案内管１８内の空間に連通されており、この空
間を弁室５４とすると共に、通路５６の弁室５４
への開口端を弁座５４ａとしている。

上記弁室５４には、上述の案内管１８と間隙２
５を存して、一端に上記弁座５４ａを閉鎖する弁
部材６２を設けた可動鉄心６３が挿入されてい
る。この可動鉄心６３は、通路５５側に開口して
いる圧力流体導入孔６４が開設されると共に、上
記圧力流体導入孔６４から放射方向に開口する流
出孔６３ａ，…を適数個軸線方向に連設した流出
孔列が、等間隔で複数列配列されており、上記流
出孔列の中間位置には、軸線方向に溝６５，…が
形成されている（第８図参照）。

また、上記可動鉄心６３における固定鉄心６１
との対向面には凹部６６が設けられており、該凹
部６６内に挿入された復帰ばね２８によつて、可
動鉄心６３は常時弁本体５１に圧接され、弁部材
６２は弁座５４ａを開放している。

一方、弁本体５１の上記可動鉄心６３の端面が
当接する箇所には、その軸線方向に噴出孔５８が
開設されていると共に、通路５５には上述の圧力
流体導入孔６４内に突出する案内筒５９が形成さ
れている。

上記第３実施例では、励磁コイル１１が励磁さ
れていないときには、復帰ばね２８によつて可動
鉄心６３の弁部材６２が弁座５４ａを開放してい
るので、流入ポート５２からの圧力流体は、通路
５５、圧力流体導入孔６４、流出孔６３ａ，…、
及び間隙２５等を通つて流出ポート５３から流出
している。従つて、可動鉄心６３は、その外周壁
の間隙２５を流れている圧力流体によつて支持さ
れて、案内管１８に接触することなく、これと略
同心状態に位置している。

上記状態で励磁コイル１１が励磁されると、固
定鉄心６１が可動鉄心６３を吸引して弁部材６２
が弁座５４ａを閉鎖し、圧力流体の流れは停止す
る。可動鉄心６３の摺動時に、可動鉄心６３が案
内管１８に接触することが防止されるのは、第２
実施例と同様である。

上記弁部材６２による閉弁時に、可動鉄心６３
が摺動を始めると、可動鉄心６３の端面と弁本体
５１との間からも圧力流体が流出するが、案内筒
５９によつて流体導入孔６４からその間へ向う流
路が狭められているので、この狭い流路を流れる
圧力流体が制限され、上述の同心復帰作用が妨げ
られることはない。

励磁コイル１１の励磁を断つと可動鉄心６３は
復帰ばね２８によつて弁座５４ａを開放するが、
復帰ばね２８による可動鉄心６３の摺動速度は、
弁本体５１に設けられた噴出孔５８からの圧力流
体によつて、第１実施例と同様の作用で減速され
るので、可動鉄心６３と弁本体５１の衝突による
衝撃は緩和される。

［発明の効果］ 本発明は、弁座を開閉作動する可動鉄心の外周
壁とこれを取巻く外周固定部のいずれか一方に、
対向する他方に向けて電磁弁を流れる圧力流体の
一部を流出させる径方向の流出孔を周方向に複数
列開設したことにより、これらの流出孔から対向
面に向けて流出した径方向の圧力流体による空気
ベアリング効果によつて可動鉄心が支持され、そ
の外周固定部分に接触することが防止されるの
で、可動鉄心の摩耗が殆どなくて、超高頻度での
使用が可能になり、また電磁弁の寿命を飛躍的に
増大させる効果を奏する。

さらに、可動鉄心の外周壁に沿つて流れて可動
鉄心を支持する圧力流体は、電磁弁を流れる圧力
流体を利用して他に圧力源や配管を必要としない
ので、その構造も簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断正面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は
その作用を説明する要部の断面図、第４図は本発
明の第２実施例を示す縦断正面図、第５図はその
作用を設明する要部の断面図、第６図は第５図の
可動鉄心のＢ−Ｂ線断面図、第７図は本発明の第
３実施例を示す縦断正面図、第８図は第７図の可
動鉄心の平面図である。 ２，３２，５２……流入ポート、３，３３，５
３……流出ポート、４ａ，３４ａ，５４ａ……弁
座、５，６，３５，３６，５５，５６……通路、
１０……電磁操作部、２２ａ，４３ａ，６３ａ…
…流出孔、２５……間隙、２７，４３，６３……
可動鉄心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力流体の流入ポートと流出ポート、両ポー
   トを連通させる通路、該通路中に形成した弁座及
   び該弁座を開閉作動する電磁操作部とより成る電
   磁弁において、上記電磁部における可動鉄心の外
   周壁とこれを取巻く外周固定部のいずれか一方
   に、電磁弁を流れる圧力流体の一部を対向する他
   方に向け流出させて可動鉄心を外周固定部と非接
   触状態に保持するための径方向の流出孔を、周方
   向に複数列開設した、 ことを特徴とする電磁弁。