JPH0527751Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、核融合装置の高速燃料補給装置（ペ
レツト入射装置）の高速電磁弁に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来の直動式２ポートタイプの電磁弁を第７図に
より説明すると、１がボデイ、２がシール材、３
が流入ポートに通じる部屋内に上方を向き設けら
れて流出ポートに接続した円筒形弁座、５が同弁
座３に対向して同弁座３の上方に設置したスリー
ブ、６が上記ボデイ１に螺合したナツト、７が同
ナツト６と上記ボデイ１との間に介装したＯリン
グ、８がコア、１０が上記スリーブ５の周りに設
置したコイル、１１が同コイル１０が支持するナ
ツト６側のボンネツト、１６が上記スリーブ５内
に嵌挿した可動鉄心本体で、同可動鉄心本体１６
の下端部に上記シール材２が取付けられている。
また１９が同可動鉄心本体１６を下方に付勢する
ばね、２２が上記コア８を上記ボンネツト１１の
頂部に取付けるナツト、２３が同ナツト２２と上
記ボンネツト１１との間に介装したワツシヤで、
第７図は、電磁弁閉の状態を示しており、この状
態からコイル１０に通電すると、コア８と可動鉄
心本体１６との間に吸引力が発生し、この吸引力
がばね１９の付勢力等よりも大きくなれば、可動
鉄心本体１６及びシール材２がばね１９に抗し上
昇して、可動鉄心本体１６がコア８に当接（衝
突）するとともに、シール材２が弁座３から離れ
て、流入ポートと流出ポートとが連通する。たま
電磁弁開の状態からコイル１０への通電を停止す
ると、コア８と可動鉄心本体１６との間に生じて
いた吸引力が消滅して、可動鉄心本体１６及びシ
ール材２がばね１９の付勢力により下降して、シ
ール材２が弁座３に当接し、流入ポートと流出ポ
ートとの間が遮断されて、電磁弁が閉状態にな
る。

（考案が解決しようとする課題） 前記第７図に示す従来の直動式２ポートタイプ
の電磁弁には、次の問題があつた。

この電磁弁は、核融合装置の高速燃料補給装置
（ペレツト入射装置）に適用されるものであり、
この電磁弁に要求されるシール性能及び高速でプ
ラズマ中に入射される固体水素の入射速度は、他
の産業用電磁弁に比べて厳しい。この電磁弁は、
可動鉄心本体を急激に駆動することにより発生す
るガス圧の衝撃力を用いる空気銃と同じ原理でプ
ラズマ中に入射される固体水素の入射速度（約
2.3Km／ｓ）を向上させる観点から大きな吸引力
を発生できるコイルを用いているので、可動鉄心
本体１６がコア８に当接（衝突）するときに、同
可動鉄心本体１６及びコア８に摩耗粉が発生し
て、この摩耗粉がシール材２及び弁座３のシール
面に噛む込んで、シール性が悪化する。また可動
鉄心本体１６及びシール材２がばね１９の付勢力
により下降して、シール材２が弁座３に当接する
とき、可動鉄心本体１６の自重がシール材２に加
わり、シール材２が弁座３に衝撃的に接触して、
シール材２が早期に損傷する。また上記のように
シール材２が弁座３に衝撃的に接触するので、シ
ール材２の弁座３に対する接触位置が不安定にな
つて、シール材２と弁座３との間から過大なリー
クが発生するという問題があつた。

本考案は前記の問題点に鑑み提案するものであ
り、その目的とする処は、摩耗粉のシール材及び
弁座に対する噛み込みを防止できて、シール性を
向上できる。またシール材の弁座への衝撃的な接
触を防止できて、シール材の耐久性を向上でき
る。さらにシール材の弁座に対する接触位置を一
定にできて、シール材と弁座との間に生じていた
リークを防止できる高速電磁弁を提供しようとす
る点にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本考案の高速電
磁弁は、流入ポートに通じる部屋内に上方を向き
設けられて流入ポートに接続した円筒形弁座と、
同弁座に対向して同弁座の上方に設置したスリー
ブと、同スリーブ内に摺動自在に嵌挿した可動鉄
心本体と、同可動鉄心本体と上記スリーブとの間
に介装した可動鉄心本体の下方への付勢用外ばね
と、上記可動鉄心本体の内孔に摺動自在に嵌挿し
たばね保持管と、上記円筒形弁座に接触するシー
ル材と、同シール材と上記ばね保持管との間に介
装したシール材の下方への付勢用内ばねと、上記
スリーブの下端部に設けたストツパと、上記可動
鉄心本体の下端部に設けたキヤツプとを有し、同
キヤツプの内周面に上記シール材の下方への移動
を阻止するつば部を設け、同キヤツプの下部に上
記ストツパに当接する当接部を設け、同キヤツプ
の外周面に上記可動鉄心本体の上方への移動を阻
止するクツシヨンリングを設けている。

（作用） 本考案の高速電磁弁は前記のように構成されて
おり、外ばねにより、可動鉄心本体が下方に押さ
れて、同可動鉄心本体のキヤツプに設けた当接部
がスリーブの下端部に設けたストツパに当接する
一方、内ばねにより、シール材が下方に押され
て、同シール材が円筒形弁座に弾接している電磁
弁閉の状態から、コイルに通電すると、コアと可
動鉄心本体との間に大きな吸引力が発生し、この
吸引力により、可動鉄心本体の外周面がスリーブ
の内周面に対して摺動しながら、また可動鉄心本
体の内孔面がばね保持管の外周面に対して摺動し
ながら、可動鉄心本体及びキヤツプが上昇を始め
る。この可動鉄心本体の上昇は、外ばねのばね力
に抗して行われる。そして可動鉄心本体及びキヤ
ツプの上昇途中、同キヤツプに設けたつば部が下
方からシール材へ接触して、シール材も内ばねの
ばね力に抗して上昇を始め、上昇終期には、上記
キヤツプに設けたクツシヨンリングがスリーブの
上下中間部に設けた段差部に当接して、可動鉄心
本体及びキヤツプとシール材とが停止する。この
とき、上記吸引力に基づく衝撃が同クツシヨンリ
ングにより緩和される。この状態では、シール材
が円筒形弁座から離れており、流入ポートと流出
ポートとが連通する。

またこの電磁弁開の状態から、コイルへの通電
を停止すると、コアと可動鉄心本体との間に発生
していた吸引力が消滅し、外ばねにより、可動鉄
心本体が下方に押されて、同可動鉄心本体の外周
面がスリーブの内周面に対して摺動しながら、ま
た同可動鉄心本体の内孔面がばね保持管の外周面
に対して摺動しながら、可動鉄心本体及びキヤツ
プとシール材とが下降を始め、先ず同シール材が
円筒形弁座に弾接、停止して、流入ポートと流出
ポートとの間が遮断される。それからも可動鉄心
本体及びキヤツプの下降は続き、下降終期には、
同キヤツプに設けた当接部がスリーブの下端部に
設けたストツパに当接して、前記当初の電磁弁閉
の状態に戻る。

（実施例） 次に本考案の高速電磁弁を第１図乃至第４図に
示す一実施例により説明すると、第１，２図の１
がボデイ、２がシール材、３が流入ポートに通じ
る部屋内に上方を向き設けられて流出ポートに接
続した円筒形弁座、第３図の４が可動鉄心で、同
可動鉄心４は、スリーブ５内に摺動自在に嵌挿さ
れた可動鉄心本体１６と、同可動鉄心本体１６の
内孔内に摺動自在に嵌挿された内ばね２０を保持
するばね保持管１８と、同可動鉄心本体１６の下
部に螺合したキヤツプ１５と、同キヤツプ１５に
より保持された合成樹脂等よりなるクツシヨンリ
ング１７とを有している。そして上記キヤツプ１
５につば部（シール材２の下方へ移動を阻止する
つば部）１５′と後記ストツパ２１に当接する当
接部１５″とが設けられ、上記ばね保持管１８に
ガス抜き孔５２，５３が設けられ、上記キヤツプ
１５にガス抜き孔５１が設けられ、上記シール材
２にガス抜き溝５０（第３，４図参照）が設けら
れて、同シール材２が上記可動鉄心本体１６の内
孔下部及び上記キヤツプ１５の内孔に上下方向へ
の移動を可能に嵌挿されている。また第１，２図
の５が上記弁座３に対向して同弁座３の上方に設
置したスリーブ、６が上記ボデイ１に螺合したナ
ツトで、同ナツト６により上記スリーブ５がボデ
イ１に固定されている。また７が同スリーブ５と
上記ボデイ１との間に介装したＯリング、８がコ
ア、９がリングコア、１０が上記スリーブ５の周
りに設置したコイル、１１が同コイル１０を支持
するボンネツト、１２がボンネツトピース、１３
がボルトで、同ボルト１３をスリーブ５の上端部
に設けたねじ孔にねじ込むことにより、ボンネツ
トピース１２とボンネツト１１とコア８とリング
コア８とがスリーブ５に一体的に組付けられてい
る。また１４が上記コイル１０に接続したリード
線、第１，２，３図の１９が上記スリーブ５の内
孔上端部と上記可動鉄心本体１６の上部との間に
介装した外ばね、２０が上記ばね保持管１８の下
部と上記シール材２の上面との間に介装した内ば
ねで、上記外ばね１９が上記可動鉄心本体１６を
下方に付勢し、上記内ばね２０が上記シール材２
を下方に付勢している。また２１が上記キヤツプ
１５の当接部１５″に当接するストツパで、同ス
トツパ２１が上記スリーブ５の下部内面に固定さ
れている。

次に前記第１図乃至第４図に示す高速電磁弁の
作用を具体的に説明する。

第１図は、外ばね１９により、可動鉄心本体１
６が下方に押されて、同可動鉄心本体１６のキヤ
ツプ１５に設けた当接部１５″がスリーブ５の下
端部に設けたストツパ２１に当接する一方、内ば
ね２０により、シール材２が下方に押されて、同
シール材２が円筒形弁座３に弾接している電磁弁
閉の状態を示している。この状態から、コイル１
０に通電すると、コア８と可動鉄心本体１６との
間に大きな吸引力が発生し、この吸引力により、
可動鉄心本体１６の外周面がスリーブ５の内周面
に対して摺動しながら、また可動鉄心本体１６の
内孔面がばね保持管１８の外周面に対して摺動し
ながら、可動鉄心本体１６及びキヤツプ１５が上
昇を始める。この可動鉄心本体１６の上昇は、外
ばね１９のばね力に抗して行われる。そして可動
鉄心本体１６及びキヤツプ１５の上昇途中、同キ
ヤツプ１５に設けたつば部１５′が下方からシー
ル材２へ接触して、シール材２も内ばね２０のば
ね力に抗して上昇を始め、上昇終期には、上記キ
ヤツプ１５に設けた合成樹脂等によりなるクツシ
ヨンリング１７がスリーブ５の上下中間部に設け
た段差部に当接して、可動鉄心本体１６及びキヤ
ツプ１５とシール材２とが停止する。このとき、
上記吸引力に基づく衝撃が同クツシヨンリング１
７により緩和される。この状態では、シール材２
が円筒形弁座３から離れており、流入ポートと流
出ポートとが連通する。

またこの電磁弁開の状態から、コイル１０への
通電を停止すると、コア８と可動鉄心本体１６と
の間に発生していた吸引力が消滅し、外ばね１９
により、可動鉄心本体１６が下方に押されて、同
可動鉄心本体１６の外周面がスリーブ５の内周面
に対して摺動しながら、また同可動鉄心本体１６
の内孔面がばね保持管１８の外周面に対して摺動
しながら、可動鉄心本体１６及びキヤツプ１５と
シール材２とが下降を始め、先ず同シール材２が
円筒形弁座３に弾接、停止して、流入ポートと流
出ポートとの間が遮断される。それからも可動鉄
心本体１６及びキヤツプ１５の下降は続き、下降
終期には、同キヤツプ１５に設けた当接部１５″
がスリーブ５の下端部に設けたストツパ２１に当
接して、前記当初の電磁弁閉の状態に戻る。

第５，６図は、後記作動不良に対処した他の実
施例である。即ち、第１図は、本高速電磁弁の全
閉状態を示している。この状態で、コイル１０に
通電すると、コア８と可動鉄心本体１６との間に
吸引力が発生して、第３図に示す可動鉄心４のう
ち、キヤツプ１５と可動鉄心本体１６とクツシヨ
ンリング１７とシール材２とがコア８側に動く。
同可動鉄心本体１６の移動距離は、クツシヨンリ
ング１７とスリーブ５の中間フランジとの間の空
間である。つまり可動鉄心本体１６は、スリーブ
５の中間フランジとクツシヨンリング１７との間
の距離だけコア８側に移動する。このとき、可動
鉄心本体１６の外周面がスリーブ５の内周面を摺
動する。この可動鉄心本体１６の外周面とスリー
ブ５の内周面とは、点或いは面接触しているの
で、可動鉄心４が高速作動を繰り返し行うと、可
動鉄心本体１６の第５図Ａ部（×印参照）にカジ
リが発生して、作動不良を起こす。そこで第５，
６図に示すように可動鉄心本体１６の外周面とキ
ヤツプ１５の外周面とスリーブ５の内周面とに
TiN（窒化チタン）のコーテング層１６ａ，１５
ａ，５ａを施して、作動起こさないようにする。

高速電磁弁を全閉から全開までの作動時間0.2
〜0.4×10^-3秒で作動させた場合、コーテイング
層を形成していないか、コーテイング層を施して
も硬質クロムメツキのときには、千数百回程度で
作動不良を起こしたが、TiNコーテイング層の
ときには、10⁴回作動した後でも作動不良を起こ
さなかつた。

（考案の効果） 本考案の高速電磁弁は前記のように外ばねによ
り、可動鉄心本体が下方に押されて、同可動鉄心
本体のキヤツプに設けた当接部がスリーブの下端
部に設けたストツパに当接する一方、内ばねによ
り、シール材が下方に押されて、同シール材が円
筒形弁座に弾接している電磁弁閉の状態から、コ
イルに通電すると、コアと可動鉄心本体との間に
大きな吸引力が発生し、この吸引力により、可動
鉄心本体の外周面がスリーブの内周面に対して摺
動しながら、また可動鉄心本体の内孔面がばね保
持管の外周面に対して摺動しながら、可動鉄心本
体及びキヤツプが上昇を始める。この可動鉄心本
体の上昇は、外ばねのばね力に抗して行われる。
そして可動鉄心本体及びキヤツプの上昇途中、同
キヤツプに設けたつば部が下方からシール材へ接
触して、シール材も内ばねのばね力に抗して上昇
を始め、上昇終期には、上記キヤツプに設けたク
ツシヨンリングがスリーブの上下中間部に設けた
段差部に当接して、可動鉄心本体及びキヤツプと
シール材とが停止する。このとき、上記吸引力に
基づく衝撃が同クツシヨンリングにより緩和され
るので、上記のように可動鉄心本体が外ばねのば
ね力に抗して上昇する点と相挨つて可動鉄心本体
がコア側の部材に衝突するこがなくて、摩耗粉が
発生せず、摩耗粉のシール材及び弁座に対する噛
み込みを防止できて、シール性を向上できる。

またこの電磁弁開の状態から、コイルへの通電
を停止すると、コアと可動鉄心本体との間に発生
していた吸引力が消滅し、外ばねにより、可動鉄
心本体が下方に押されて、同可動鉄心本体の外周
面がスリーブの内周面に対して摺動しながら、ま
た同可動鉄心本体の内孔面がばね保持管の外周面
に対して摺動しながら、可動鉄心本体及びキヤツ
プとシール材とが下降し、同シール材が円筒形弁
座に弾接して、停止するので、シール材の弁座へ
の衝撃的な接触を防止できて、シール材の耐久性
を向上できる。

また可動鉄心本体をスリーブ内に摺動自在に嵌
挿し、ばね保持管を可動鉄心本体の内孔内に摺動
自在に嵌挿し、同ばね保持管とシール材との間に
シール材の下方への付勢用内ばねを介装して、同
内ばねを同ばね保持管により保持したので、シー
ル材を円筒形弁座の定まつた位置に弾接できて、
シール材と弁座との間に生じていたリークを防止
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる高速電磁弁の一実施例
の閉状態を示す縦断側面図、第２図は同電磁弁の
開状態を示す縦断側面図、第３図は可動鉄心本体
を拡大して示す縦断側面図、第４図はシール材の
平面図、第５図は他の実施例の可動鉄心本体を示
す縦断側面図、第６図は同実施例のスリーブを示
す縦断側面図、第７図はは従来の直動式２ポート
タイプの電磁弁を示す縦断側面図である。 ２……シール材、３……円筒形弁座、５……ス
リーブ、１５……キヤツプ、１５′……つば部、
１５″……当接部、１６……可動鉄心本体、１７
……クツシヨンリング、１８……ばね保持管、１
９……外ばね、２０……内ばね、２１……ストツ
パ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流入ポートに通じる部屋内に上方を向き設けら
   れて流出ポートに接続した円筒形弁座と、同弁座
   に対向して同弁座の上方に設置したスリーブと、
   同スリーブ内に摺動自在に嵌挿した可動鉄心本体
   と、同可動鉄心本体と上記スリーブとの間に介装
   した可動鉄心本体の下方への付勢用外ばねと、上
   記可動鉄心本体の内孔に摺動自在に嵌挿したばね
   保持管と、上記円筒形弁座に接触するシール材
   と、同シール材と上記ばね保持管との間に介装し
   たシール材の下方への付勢用内ばねと、上記スリ
   ーブの下端部に設けたストツパと、上記可動鉄心
   本体の下端部に設けたキヤツプとを有し、同キヤ
   ツプの内周面に上記シール材の下方への移動を阻
   止するつば部を設け、同キヤツプの下部に上記ス
   トツパに当接する当接部を設け、同キヤツプの外
   周面に上記可動鉄心本体の上方への移動を阻止す
   るクツシヨンリングを設けたことを特徴とする高
   速電磁弁。