JPH0353095Y2 - - Google Patents

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JPH0353095Y2
JPH0353095Y2 JP1987165117U JP16511787U JPH0353095Y2 JP H0353095 Y2 JPH0353095 Y2 JP H0353095Y2 JP 1987165117 U JP1987165117 U JP 1987165117U JP 16511787 U JP16511787 U JP 16511787U JP H0353095 Y2 JPH0353095 Y2 JP H0353095Y2
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solenoid
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yoke
valve
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電磁弁に関し、特に、圧縮空気など
の流体の流路を切換・制御するのに適用して好適
な電磁弁に関する。
〔従来の技術〕
たとえば、流体圧作動機器に作用する与圧流体
の切換・制御を行う電磁弁などに使用される電磁
石としては一般に次のような構造のものが知られ
ている。
すなわち、中空のボビンなどに導線を巻回して
構成されるソレノイドの両端側から、軸方向の変
位が固定された固定コラムと、軸方向の変位が自
在で外端部に弁体が係止されたプランジヤとを挿
入して所定の間隔で対向させるとともに、プラン
ジヤには該プランジヤをソレノイドの外部に突出
させる方向に付勢するばねを設ける。
そして、ソレノイドに通電する際に該ソレノイ
ドの内部に形成される磁場により、対向する固定
コラムとプランジヤとの間に吸引力を発生させ、
プランジヤをソレノイドの内部に引き込む方向に
変位させるとともに、ソレノイドに対する通電が
解除された場合には、ばねの付勢力によつてプラ
ンジヤを突出させる復帰動作を行わせることによ
り、プランジヤに係止された弁体の変位による流
路の開閉動作などが行われるようにしたものであ
る。
〔考案が解決しようとする問題点〕
ところで、上記のような構造の従来の電磁石に
おいては、固定コラムに対する当接位置によつて
プランジヤのストロークが規制されるため、スト
ロークを大きくするためにはプランジヤと固定コ
ラムとの間隙を大きく設定する必要がある。
ところが、プランジヤに得られる推力は原理上
プランジヤと固定コラムとの間隙の2乗に反比例
するため、推力を所定の値に維持したままでスト
ロークを大きくするためには、ソレノイドを構成
する導線の巻数を多くするか電流値を増大させて
ソレノイドの起磁力を大きくする必要があり、必
然的に外形寸法や消費電力が大きくなるという問
題がある。
本考案の目的は、外形寸法や消費電力の増大を
招くことなく、プランジヤのストロークまたは推
力の少なくとも一方を大きくすることが可能な電
磁石を備えた電磁弁を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本考案の電磁弁は、ヨーク内に位置されるソレ
ノイドと、ソレノイドの内部に軸方向に変位自在
に挿入されたプランジヤと、一端がプランジヤに
対向してソレノイドに軸方向に挿入され、ソレノ
イドの端面とヨークとの間で変位自在な可動コラ
ムとで電磁石を構成したものである。
〔作用〕
上記した手段によれば、プランジヤのストロー
クを、ソレノイドの内部におけるプランジヤと可
動コラムとの間隙およびソレノイドの外部におけ
る可動コラムとヨークとの間隙に振り分けること
で、外形寸法や消費電力の増大を招くことなく、
プランジヤのストロークまたは推力の少なくとも
一方を大きくすることができる。
〔実施例〕
第1図は本考案の一実施例である電磁弁の一例
を示す断面図であり、第2図は本実施例の電磁弁
に使用される電磁石の一例を示す断面図である。
第2図に示すように、電磁石Mを構成する筒状
の外側ヨーク1および該外側ヨーク1の上下端に
それぞれ係止された上側ヨーク2、下側ヨーク3
によつて囲繞された空間の内部には、ボビン4a
と当該ボビン4aに巻回された導線4bなどから
なるソレノイド4が、下側ヨーク3に係止された
状態で収容されている。
ソレノイド4の内部軸方向には、両端側から、
軸方向に変位自在な磁性体からなるプランジヤ5
と可動コラム6とが対向してそれぞれ挿入されて
おり、ソレノイド4が非通電状態では所定の間隙
l1をなすとともに、プランジヤ5の一端は下側ヨ
ーク3を貫通して外部に突出している。
この場合、可動コラム6はソレノイド4の軸方
向に変位自在にされているとともに、該可動コラ
ム6の外端部には、ソレノイド4のボビン4aの
内径よりも径の大きなフランジ部6aが一体に形
成されている。
そして、このフランジ部6aがソレノイド4の
ボビン4aの端面に当接する位置で可動コラム6
のボビン4aの内部方向への変位が規制されると
ともに、この大径部6aがソレノイド4の側に当
接した状態で可動コラム6の大径部6aと上側ヨ
ーク2との間に間隙l2が形成され、この間隙l2
け可動コラム6がソレノイド4の軸方向に変位可
能にされている。
また、ソレノイド4の内部におけるプランジヤ
5と可動コラム6との間隙l1と、可動コラム6の
大径部6aと上側ヨーク2との間隙l2とがほぼ等
しくされているとともに、可動コラム6の大径部
6aと上側ヨーク2との間には、ばね7(付勢手
段)が介設されており、可動コラム6は、大径部
6aをソレノイド4の端面に密着させる方向に、
すなわちソレノイド4の内部に進入する方向に常
時付勢されている。
このような、電磁石Mが組み込まれた電磁弁V
が第1図に示すものである。
同図に示されるように、電磁石Mの下側ヨーク
3の側には、弁本体8が装着され、該弁本体8と
下側ヨーク3との間に、プランジヤ5aの外端部
が収容される弁体室8aが形成されている。
弁本体8と外側ヨーク1との接続部には、弁体
室8aを取り囲むようにパツキン8bが介設され
ており、弁体室8aの内部の流体が外部に漏洩す
ることが防止されている。
弁本体8の内部には、前記弁体室8aに連通す
る入口ポート9および出口ポート10が形成され
ている。
入口ポート9の内端部は、流体室8aにおいて
プランジヤ5aの端面中央に対向する壁面に開口
され、開口部の周囲には弁座9aが突設されてい
る。
弁座9aに対向するプランジヤ5aの端面内部
に軸方向に穿設された異径穴5bの大径部には、
プランジヤ5aの軸方向に変位自在に弁体11が
収容されており、この弁体11は背面側の異径穴
5bの小径部に設けられた弁ばね11aによつ
て、プランジヤ5aの端面から外部に突出する方
向に常時付勢されている。
さらに、プランジヤ5aの外端部には拡径部5
cが形成されており、この拡径部5cと下側ヨー
ク3の端面との間には、プランジヤ5aを介して
弁体11を弁座9aに密着させる方向に常時付勢
する復帰ばね12が介設されている。
以下、本実施例の作用について説明する。
まず、ソレノイド4の導線4bに通電しない状
態では、ソレノイド4の内部には磁場が形成され
ず、したがつて可動コラム6とプランジヤ5aと
の間には吸引力が発生せず、復帰ばね12の付勢
力によつてプランジヤ5aは弁座9aに接近する
方向に付勢され、プランジヤ5aの端面に収容さ
れた弁体11は、弁ばね11aおよび復帰ばね1
2の付勢力によつて弁座9aに密着し、入口ポー
ト9と出口ポート10とが遮断され、第1図に示
されるように電磁弁Vは閉止状態となる。
次に、ソレノイド4の導線4bに通電すると、
ソレノイド4の内部には、可動コラム6およびプ
ランジヤ5aを軸方向に貫く図示しない磁束が形
成される。
この時、大径部6aがソレノイド4の端面に係
止されることによつてソレノイド4の内部方向へ
の変位が阻止された可動コラム6に対してプラン
ジヤ5aが吸引され、該プランジヤ5aはソレノ
イド4の内部に引き込まれる方向に間隙l1だけ移
動し、可動コラム6の内端部に当接して一体とな
り、さらに、一体となつた可動コラム6およびプ
ランジヤ5aは、上側ヨーク2と間に作用する吸
引力によつて、さらに間隙l2だけ該上側ヨーク2
に接近する方向に移動し、すなわち、プランジヤ
5aは、ストロークl(=l1−l2)だけ上昇し、可
動コラム6の大径部6aの端面が上側ヨーク2に
当接する位置で停止する。
この状態では、プランジヤ5aの外端部に設け
られた弁体11は、間隙l1およびl2の和と、プラ
ンジヤ5aの異径穴5bの大径部内における軸方
向の変位量との差だけ弁座9aから離間し、入口
ポート9と出口ポート10とが弁体室8aを介し
て連通状態となり、電磁弁Vは開放状態となる。
ここで、従来の一般的な電磁石のように、可動
コラム6の変位を固定し、該可動コラム6とプラ
ンジヤ5aとの間隙だけでプランジヤ5aのスト
ロークlを実現する場合において、プランジヤ5
aに作用する吸引力Fについて検討すると、可動
コラム6とプランジヤ5aとの間隙l1における磁
気抵抗Rgは、 Rg=1/Pg=l1/(μ0・S) ……(1) であり、 プランジヤ5aに作用する吸引力Fは、 F=(107/8π)・B2・S =(107/8π)・(φ2/S) ……(2) で表される。
ただし、 Pg:間隙l1におけるパーミアンス μ0:空気の透磁率 S:磁気抵抗軸と直角方向の断面積 B:磁束密度 φ:磁束 である。
また、磁気抵抗と磁束との関係は、 φ=(A・T)/R ……(3) となる。
ただし、 R:磁気回路全体での磁気抵抗 A:ソレノイド4に流れる電流 T:ソレノイド4における導線4bの巻数 である。
ここで、R≒Rgとすると、吸引力Fと磁気回
路との関係は、前記式(1)〜(3)より、 F=(107/8π)・(φ2/S) =(107/8π)・(1/S)・ (A2・T2/Rg2) =(107/8π)・(A2・T2/S)・ (μ2・S)/l2 =(107・μ2・A2・T2/8π)・ (S/l2) ……(4) さらに、 107・μ2・A2・T2/8π=Kとおくと、 F=K・(S/l2) ……(5) を得る。
ここで、本実施例の電磁石Mのように、プラン
ジヤ5aのストロークlを得るために、該ストロ
ークlをプランジヤ5aと可動コラム6との間隙
l1および可動コラム6と上側ヨーク2との間隙l2
とに均等に振り分けた場合を考えると、すなわ
ち、l1=l2=(l/2)とすると、 前記式(5)より、プランジヤ5aに発生する吸引
力Fは、 F=K・(S/l1 2+l2 2)) =K・(S/((l2/4)+(l2/4)) =K・(S/(l2/2)) =2・K・(S/l2) となる。
すなわち、プランジヤ5aに同一のストローク
l(=l1+l2)を得るために、たとえば、従来のよ
うに可動コラム6をソレノイド4に固定し、該可
動コラム6とプランジヤ5aとの間隙を単にlに
設定する場合に比較して、本実施例ではプランジ
ヤ5aに2倍の吸引力Fを得ることができる。
このことはまた、同一の吸引力Fのままで、す
なわちソレノイド4における導線4bの巻数Nま
たは導線4bに供給する電流Aを増加させること
なく、ストロークlを2倍にすることが可能であ
ることを意味している。
これにより、ソレノイド4における導線4bの
巻数を増加させることに起因する外形寸法や消費
電力の増大を招くことなく、プランジヤ5aのス
トロークまたは推力の少なくとも一方を大きくす
ることができる。
また、可動コラム6と上側ヨーク2との間に介
設されたばね7により、ソレノイド4の内部を軸
方向に往復運動するプランジヤ5aの可動コラム
6に対する当接および可動コラム6の上側ヨーク
2に対する当接などに際しての衝撃が緩和される
ので、可動コラム6およびプランジヤ5aなどの
摩耗や破損などが低減され、電磁石Mの寿命を延
長することができる。
なお、本考案は前記実施例になんら限定される
ものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、本実施例の電磁石Mを使用する電磁
弁Vの構造としては、スプール弁などいかなるも
のであつてもよい。
〔考案の効果〕
(1) 本考案の電磁弁は、ヨーク内に位置されるソ
レノイドと、前記ソレノイドの内部に軸方向に
変位自在に挿入されたプランジヤと、一端が前
記プランジヤに対向して前記ソレノイドに軸方
向に挿入され、前記ソレノイドの端面と前記ヨ
ークとの間で変位自在な可動コラムとからなる
電磁石を備えた構造であるため、プランジヤの
ストロークを、ソレノイドの内部におけるプラ
ンジヤと可動コラムとの間隙およびソレノイド
の外部における可動コラムとヨークとの間隙に
振り分けることで、外形寸法や消費電力の増大
を招くことなく、プランジヤのストロークまた
は推力の少なくとも一方を大きくすることがで
きる。
(2) 可動コラムと上側ヨークとの間に該可動コラ
ムをソレノイドの内部方向に付勢する付勢手段
が介設されていることにより、ソレノイドの内
部において軸方向に往復動するプランジヤの可
動コラムに対する当接および可動コラムの上側
ヨークに対する当接などに際して発生する衝撃
が緩和されるので、可動コラムおよびプランジ
ヤなどの摩耗や破損などが低減され、電磁石ひ
いては電磁弁の寿命を延長することができる。
(3) 前記(1)の結果、電磁弁さらには電磁石の適用
可能な用途が拡大され、市場性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例である電磁弁の断面
図、第2図は本考案の電磁弁に使用される電磁石
の一例の断面図である。 1……外側ヨーク、2……上側ヨーク、3……
下側ヨーク、4……ソレノイド、4a……ボビ
ン、4b……導線、5,5a……プランジヤ、5
b……異径穴、5c……拡径部、6……可動コラ
ム、6a……大径部、7……ばね(付勢手段)、
8……弁本体、8a……弁体室、8b……パツキ
ン、9……入口ポート、9a……弁座、10……
出口ポート、11……弁体、11a……弁ばね、
12……復帰ばね、M……電磁石、V……電磁
弁、l1……プランジヤと可動コラムとの間隙、l2
……可動コラムと上側ヨークとの間隙。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ヨーク内に位置されるソレノイドと、前記ソ
    レノイドの内部に軸方向に変位自在に挿入され
    たプランジヤと、一端が前記プランジヤに対向
    して前記ソレノイドに軸方向に挿入され、前記
    ソレノイドの端面と前記ヨークとの間で変位自
    在な可動コラムとよりなる電磁石を備えたこと
    を特徴とする電磁弁。 (2) 前記可動コラムの外端部には、外径が前記ソ
    レノイドの内径よりも大きなフランジ部が一体
    に形成され、このフランジ部が、前記ソレノイ
    ドの端面および前記ヨークの各々に当接する位
    置で前記可動コラムの前記変位が規制されるよ
    うにしたことを特徴とする実用新案登録請求の
    範囲第1項記載の電磁弁。 (3) 前記可動コラムの外端部と前記ヨークとの間
    には、該可動コラムを前記ソレノイドの内部方
    向に常時付勢する付勢手段が介設されているこ
    とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項
    記載の電磁弁。 (4) 前記ソレノイドの内部における前記可動コラ
    ムとプランジヤとの間隙および前記可動コラム
    と前記ヨークとの間隙がほぼ等しくされている
    ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1
    項記載の電磁弁。 (5) 前記プランジヤによつて、流体の流路の開閉
    を行う弁体が駆動され、前記弁体は、前記プラ
    ンジヤの端部に軸方向に穿設された異径穴の大
    径部に軸方向に変位自在に収容され、該弁体背
    面側における前記異径穴の小径部には、該弁体
    を前記プランジヤから突出させる方向に付勢す
    る弁ばねが介設されていることを特徴とする実
    用新案登録請求の範囲第4項記載の電磁弁。
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