JPS5815664B2 - 電磁式比例弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は励磁コイルの電流変化により流量を比例的に制
御できるようにした揺動型の電磁式比例弁に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 従来の電磁式比例弁としては、プランジャーを板ばねに
て固定部材に対して無摺動に保持したプランジャー型の
ものがあるが、磁路中に２個所の空隙があり磁気効率が
必ずしも良好なものとは言えず、電磁コイル等の小型化
には限度があった。

そこで磁路中に１個所しか空隙がなく磁気効率が良好な
電磁弁として、支点支持の揺動型のものがあるが比例弁
とはなっていない。

すなわち、この揺動型の電磁弁の基本構成例を第１図に
示す。

第１図は従来の電磁弁の一例を示し、ａは励磁コイルｂ
の中心に挿通した鉄心、Ｃは復帰ばねｄの作用を受けて
鉄心ａに対し吸着・離反する接極子で、この一端に弁座
ｅを開閉する弁ｆが取付けである。

上記第１図のものでは励磁コイルｂの励磁・解磁により
弁ｆが弁座ｅを単に開閉するもので、流量の０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御しかできなかった。

また、この構造では、可動部材である接極子１１４、ア
ーム１１５が流体通路内に臨むように設けられるため、
流体通路さ励磁コイル１１２、鉄心１０１などの充電部
とは隔離されておらず、流体が充電部に接触するため充
電部の電気火花発生などの異常時に流体が可燃性のガス
であると爆発の恐れがあって安全でない。

この対策として流体通路上充電部を隔離することは、前
述したプランジャー型の電磁弁では、従来から、可撓性
のダイヤフラムなどのシール膜を用いて行なわれている
が、上記揺動型のものではアーム１１５が横方向へ移動
するため、プランジャー型のようにダイヤフラムなどを
用いることは困難である。

なお、充電部をモールドすることも考えられるが、モー
ルドのシール信頼性は十分でない。

更には、上記可撓性のシール膜を用いることは、破損の
恐れがあり、長期使用に対する信頼性の点でも問題があ
った。

これら問題を解決した揺動型電磁式比例弁として、公知
ではないが特願昭５１−１４８２３６号（先願）がある
が、これは、鉄心の両端に磁路となる板状の継鉄片を固
着し、この継鉄片の先端部を取付板に貫通させて流体通
路内に臨ませることにより、電磁コイル部分を流体通路
より外部に設けたものである。

ところが板状の継鉄片が取付板を貫通した部分を完全な
気密構造にすることは、継鉄板が板状であるために０リ
ング等のシール手段を用いることができないため、容易
ではない。

発明の技術的課題 本発明は、小型化が図れる揺動型の電磁弁において、比
例制御を可能にするとともに、電磁コイルなどの充電部
を流体通路外に設は安全性並びに信頼性を向上し、かつ
、磁路形成部材を断面円形として流体通路を形成するベ
ースを貫通する部分のシールを容易に行なうことができ
るようにしたものである。

発明の技術的手段 本発明は励磁コイルに断面円形の鉄心を設け、鉄心の切
欠状磁極部端をベースに貫通するとともに、この貫通部
を０リングシールし、他端を継鉄板に固着し、継鉄板に
断面円形の継鉄枠を固着連結し、継鉄枠の他端はベース
を貫通するとともにこの貫通部を０リングシールし、そ
の先端に継鉄片を固着し、継鉄片の端を略方形にして接
極子の略Ｖ字状溝と噛合せて支点支持部を形成し、接極
子の一端に弁を設け、他端には復帰ばね掛止し、接極子
の鉄心側端部がほぼ鉄心の切欠状磁極部内にて揺動する
ように構成し、かつ、切欠状磁極部は接極子が吸引回動
するとき、これら両者間の空隙が狭まるように傾いた面
を有したものである。

発明の作用 励磁コイルへの通電によ、ヤ鉄心と磁気吸引力と復帰ば
ねの力が均合った状態に接極子は回動する。

接極子の回動にともない鉄心との空隙が狭まって磁束が
増大するが、回動に寄与する成分の磁束と回動に寄与し
ない（引っ張り合う）成分の磁束との割合いは前者が後
者に対して次第に減少するため、回動に寄与する成分の
磁束はほぼ一定とすることができる。

すなわち、接極子の回動ストロークに対して吸引力を平
担とすることができる。

ストロークに対するばねの力は比例関係である故、励磁
コイルへの通電量に応じた吸引力特性曲線とばね力特性
曲線との交点で定まるストローク位置に接極子は回動す
る。

したがって、通電量に比例した接極子の動作すなわち弁
の開度が得られる。

また、電磁コイル部分と流体通路とは隔離され、かつ鉄
心と継鉄枠のベース貫通部分は容易にかつ確実にシール
される。

実施例の構成 第２図において、１は一端に切欠きＡを有する断面円形
の鉄心で、アルミダイカストのベース２を貫通している
。

３は励磁コイル、４は断面円形の継鉄枠で、鉄心１と同
様にベース２を貫通し一端に方形部を有した継鉄片５を
ビス６で固着しである。

７は鉄心１と継鉄枠４を連結する継鉄板で、ビス８，９
でそれぞれ固着されている。

１０は鉄心１と継鉄枠４を継鉄板７を介してベース２に
固定するためのビスである。

１１は接端子で、一部に略■字状の溝を設け、前記継鉄
片５の方形部に噛合って支点を形成し、さらに鉄心１に
近い部分に吸引片１２が弁取付具１３とストッパ１４と
で挟持固定され、他端には復帰ばね１５を掛止し、ばね
力調節ねじ１６、調節ねじ案内板１７、ナツト１８を設
け、接極子１１に作用するばね力を調節できる構造にな
っており、調節後メクラ蓋１９を接着圧入してシールす
る。

２０．２１はＯリングで、２２はＯリング押え吉ストッ
パを兼ねる金具で、ビス２３で固定されている。

２４は接極子１１の溝と継鉄片５の方形部の噛合せがは
ずれるのを防止する金具である。

弁２５は弁座２６に対向するように弁取付具１３に揺動
自在に遊着されている。

実施例の効果 次に動作を説明する。

第２図の状態は励磁コイル３に通電していない時で、復
帰はね１５の初荷重により弁２５は化想線で示した弁座
２６に押圧されている。

励磁コイル３の電流をしだいに増加してゆくと磁気吸引
力もしだいに増加し、やがて弁２５は弁座２６より浮上
する。

そして接極子１１に固着したストッパ１４が鉄心１に当
接するまで励磁コイル３の電流による磁気的吸引力と復
帰ばね１５の力が均合ながらいわば比例的、連続的に動
作し、従って弁２５は比例的、連続的に開度を変える。

電流を減少させる場合も同様であり、勿論弁の開度を任
意の位置へ保持することもできる。

次に従来例が０Ｎ−ＯＦＦ動作であるのに対し、本発明
が比例的動作を可能にした理由を説明する。

その第１は鉄心１の磁極部に接極子１１に対してやや傾
いた切欠き部Ａを作り、接極子１１の先端に固着した吸
引片１２が大体において前記切欠き部Ａの内部で動作す
るようにしたことによって、第４図に示すようにストロ
ークに対してフラットな静吸引力特性が得られたことで
ある。

この点についてさらに詳しく説明する。

第３図は従来例の特性図で、実線■２．■２゜■３はそ
れぞれの電流（１１〈■２＜１３）における静吸引力特
性、破線は復帰はねｄのストロークと力の関係を示す。

横軸の点Ｓｃは弁閉止位置、点Ｓｏは弁全開位置、縦軸
の点Ｐｃは横軸の点Ｓｃにおけるばねの力すなわち弁閉
止力である。

従来の開閉電磁弁では復帰はね１５の力より常に大きな
磁気的吸引力の得られる電流■３を入切して使用するの
であるが、本発明と対応して今仮りに電流を０からしだ
いに増加する場合の動作を考えると、復帰ばねｄの弁閉
止力Ｐｃと等しい吸引力の得られる電流１１以下では弁
は静止しているが、■１より弁は浮上を開始する。

しかしさらに少し電流を増加し■２になると復帰ばねｄ
との均合点を失い■２より犬なる電流では瞬時に弁は全
開位置Ｓｏまで移動してしまう。

第４図は本発明の一実施例の特性図で、図中の記号は第
３図と同じである。

図から明らかな通り第４図の吸引力特性は第３図に比べ
て極めて平担であり、弁閉止力Ｐｃと同じ吸引力を得る
電流１１から弁を全開する電流■２までストローク全域
にわたって電流■１（■１≦■１≦Ｉ２）でばねの力と
均合う事がわかる。

第２は支点構造る本発明では略ナイフェツジ構造とした
ことである。

従来例では開閉磁気吸引による動作である為支点部はプ
レス打抜加工で十分であったが、この構成では摺動部分
が生じるため、仮に電流をしだいに増加した場合は電流
の微少変化に対して追従しない。

本発明では前記磁極構造と合せて、極めて円滑に動く支
点構造とした事により比例的動作が可能となった。

本発明の実施例の支点拡大断面図を第５図、第６図に示
す。

第５図のような鋭どいナイフェツジ構造の場合、運転初
期は非常に円滑に接極子１１が作動するが、耐久性を重
視した際にはエツジだと受圧面積が狭く、摩耗しやすい
支点が摩耗すると復帰ばね１５の設定圧力が変化し、そ
の分だけ特性が変化する。

そこで第６図のようにエツジ先端に半径０．１ミリメー
トル、ないし０．６ミリメー トル程度の微少なＲを設
けることによって比例的動作の円滑度を損なわずに耐久
性の優れた電磁式比例弁を可能にした。

このＲが大きすぎると摩擦抵抗が増大し、円滑な比例的
動作が損なわれる。

また、断面円形の鉄心１と継鉄棒４とのベース２の貫通
部分は０リングにて容易にシールすることができる。

なお、本実施例では復帰ばね１５を外部から調節できる
ようにしているため、この部分をメクラ蓋１９を用いて
シールしているが、この調節機能を備えていないものに
おいては、このようなシール構成は不要である。

発明の効果 （１）揺動型の電磁弁の小型化の利点を維持しつつ、励
磁コイルの通電制御により流量を連続かつ比例的に制御
することがセきる。

（２）励磁コイルを流体通路の外側に設けているので、
可燃性流体に対する安全性が高く、しかも可撓性のシー
ル膜を用いていないので長期使用に対する信頼性が高い
。

（３）鉄心と磁極部がともに断面円形で、これらがベー
スを貫通しているため、この部分のシールは０リングを
用いて行なえばよく、シールが容易かつ確実である。

（４）接極子の支点支持部において、月形とＶ字状溝で
あるため、摺動を生ぜず円滑な比例制御に効果がある。

（５）鉄心そのものがベースを貫通して設けられている
ので、鉄心の両端に継鉄板を設けるものに比し、磁気効
率は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の０Ｎ−ＯＦＦ式電磁弁の断面図、第２
図は本発明の一実施例を示す弁装置の断面図、第３図は
従来例の特性図、第４図は本発明の特性図、第５図と第
６図は本発明の一実施例を示す支点部の部分断面図であ
る。 １……鉄心、２……ベース、３……励磁コイル、４……
継鉄棒、５……継鉄片、７……継鉄板、１１……接極子
、１２……吸引片、１５……復帰ばね、２５……弁、Ａ
……切欠き部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 励磁コイルの中心に断面円形の鉄心を設け、鉄心の
   切欠状磁極部端をベースに貫通するとともに、この貫通
   部を０リングシールし、他端を継鉄板に固着し、さらに
   前記継鉄板に断面円形の継鉄枠を固着連結し、継鉄枠の
   他端はベースを貫通するとともに、この貫通部を０リン
   グシールし、その先端に継鉄片を固着し、継鉄片の端を
   略方形にして接極子の略Ｖ字状溝と噛合せて支点支持部
   を形成し、前記接極子の一端に弁を設け、他端には復帰
   ばねを掛止し、前記接極子の鉄心側端部がほぼ前記鉄心
   の切欠状磁極部内にで揺動するように構成し、かつ、前
   記切欠状磁極部は前記接極子が吸引回動するとき、これ
   ら両者間の空隙が狭まるように傾いた面を有した電磁式
   比例弁。