JPH06700Y2 - 電磁弁 - Google Patents

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２ポートのパイロット形電
磁弁に適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

流体の流れを切り換えたり、流れを開閉するために使用
される弁としては、従来、スプール弁やポペット弁であ
る。たとえば、油空圧便覧「日本油空圧協会編集、昭和
５０年４月２０日、株式会社オーム社発行」に記載のよ
うに、スプール弁は円筒形の弁孔内にスプールを軸方向
に摺動させることにより、流路を切り換えるようにした
タイプの弁である。一方、ポペット弁は流体の流れ込む
方向と同軸に弁体と弁座が設けられたタイプの弁であ
る。

スプール弁はスプールと弁孔とのシールのために設けら
れたＯリングが弁孔の内面に摺動接触するので、Ｏリン
グの耐久性に限度があった。一方、ポペット弁は流体の
流れに抗して弁体を開閉するので、流体の圧力が大きい
場合には、開閉に大きな負荷を加える必要がある。

圧力が高い流体を案内したり、多量の流体を流すべく流
路の径を大きくした場合であっても、その流路の開閉の
ために小さい負荷で開閉弁を作動させるために、パイロ
ット圧を利用した電磁弁がある。このタイプの電磁弁と
しては、たとえば、実開昭５８−１６７３６９号公報に
示されるようなものがある。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案者はパイロット圧を利用して、圧力の高い流体を
案内するための流路や、多量の流体を案内させ得るべく
流路の径を大きくした流路を開閉するための電磁弁とし
て、第９図に示すようなものを検討した。

図示するように、弁ハウジング１に入力ポート５ａと出
力ポート５ｂとを区画する環状の弁座７を設け、この弁
座７に圧接するダイヤフラム４により両ポート５ａ，５
ｂを連通および連通解除するようにしている。弁ハウジ
ング１内には、ダイヤフラム４の反対側に位置させてパ
イロット室６が形成されている。

このパイロット室６に入力ポート５ａ内の流体を供給す
るために、ダイヤフラム４にはバイパス孔１４が形成さ
れ、パイロット室６と出力ポート５ｂとを連通させる弁
孔１３ａがダイヤフラム４に形成されている。

弁孔１３ａをパイロット室６側から開閉するパイロット
弁３が弁ハウジング１に設けられており、このパイロッ
ト室３にはダイヤフラム４を弁座７に圧接させ弁孔１３
ａを閉じる方向の弾発力がばね１０により付勢されてい
る。パイロット弁３は、この付勢力に抗してソレノイド
コイル２ｃによりダイヤフラム４から離反移動する。

このような電磁弁にあっては、第９図(a)に示すよう
に、ばね１０の弾発力によりダイヤフラム４が弁座７に
圧接している状態では、入力ポート５ａと出力ポート５
ｂは連通しない状態となっており、パイロット室６内に
は入力ポート５ａの流体が流入している。したがって、
このパイロット室６内の流体の圧力によりダイヤフラム
４には弁座７に向かう方向の負荷が加えられる。

この状態で、第９図(b)に示すように、ソレノイドコイ
ル２ｃに通電すると、まず、パイロット弁３がダイヤフ
ラム４から離れるので、パイロット室６内の流体が弁孔
１３ａを通って出力ポート５ｂ内に流入する。これによ
り、パイロット室６内の圧力が低下するので、ダイヤフ
ラム４が環状の弁座７から離れて、入力ポート５ａの流
体は出力ポート５ｂに流れることになる。このときに
は、バイパス孔１４の径を小さくした方がパイロット室
６内に入力ポート５ａから流体が流入しにくくなり、パ
イロット室６内に差圧が発生し易くなるので、ダイヤフ
ラムの応答性が良くなる。

しかし、その半面、ソレノイドコイル２ｃに対する通電
を停止して第９図(a)の状態に戻す場合には、弁孔１３
ａを閉じてパイロット室６内の圧力によりダイヤフラム
４を弁室７に圧接させることになるが、バイパス孔１４
の径が小さいと、パイロット室６内の圧力が入力ポート
５ａの圧力と同圧になるまでに時間がかかり、ダイヤフ
ラム４の応答性が遅延する。

これとは逆に、バイパス孔１４の径を大きくすると、ダ
イヤフラム４を弁室７に圧接させてポート５ａ，５ｂを
閉じる際の応答性を向上させることができるが、ダイヤ
フラム４を弁室７から離してポート５ａ，５ｂを開く際
における応答性は、差圧が生じにくくなるために、遅延
することになる。

本考案の目的は、ダイヤフラムにより入力ポートと出力
ポートとを開閉させる際における応答性の向上を図るこ
とができる電磁弁を提供することにある。

〔考案が解決しようとする課題〕

本願において開示される考案のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、本考案の電磁弁にあっては、入力ポートと出
力ポートとを有する弁ハウジングにはこれらのポートの
連通側開口部を区画する弁座が形成され、弁ハウジング
内に形成されたパイロット室と前記それぞれの開口部側
とを分離するダイヤフラムには、入力ポートとパイロッ
ト室とを連通するバイパス孔が形成されている。ダイヤ
フラムに形成されてパイロット室と出力ポートを連通さ
せる弁孔はソレノイドにより駆動されるパイロット弁に
より開閉される。ダイヤフラムが弁座に圧接していると
きにはバイパス孔の入力ポートへの連通開度が小さく
し、ダイヤフラムが弁座から離れているときにはバイパ
ス孔の連通開度が大きくする開閉手段を有している。

〔作用〕

入力ポートに供給された流体を出力ポートに流出させる
際には、パイロット弁をダイヤフラムから離反させる。
これにより、パイロット室内の流体は弁孔を通じて出力
ポートに流出し、パイロット室内の圧力が低下するが、
開閉手段によってバイパス孔を通って入力ポートからパ
イロット室内へ流入する流体の流量が規制されて、入力
ポートとパイロット室とに差圧が発生し易くなり、ダイ
ヤフラムは迅速に弁座から離れることになる。

一方、出力ポートへの流体の流れを停止させる際には、
ダイヤフラムの弁孔をパイロット弁により閉塞する。こ
れにより、入力ポートからバイパス孔を通ってパイロッ
ト室に流入した流体は出力ポートから流出しなくなる
が、開閉手段によってバイパス孔を流れる流量が増加さ
れて、入力ポート側とパイロット室内とが同圧となり易
くなるので、ダイヤフラムが迅速に弁座に圧接される。

〔実施例１〕 第１図は本考案の一実施例である電磁弁を示す断面図、
第２図は第１図の電磁弁の一部を示す拡大断面図、第３
図は第１図の電磁弁に用いられている開閉部材を示す拡
大平面図である。

図示する電磁弁は、ソレノイド部２の保護キャップ２ａ
が一体となった弁ハウジング１ｂと、これに一体の弁ハ
ウジング部材１ａとにより形成される弁ハウジング１を
有しており、この弁ハウジング１には、この両側面で外
部に開口する入力ポート５ａと、出力ポート５ｂとが形
成されている。

入力ポート５ａの連通側開口部６ａと、出力ポート５ｂ
の連通側開口部７ａは、図示するように、同一面内で開
口しており、環状の弁座７を介して隣接している。

弁ハウジング１内には弾性材製の円板状のダイヤフラム
本体１２が設けられ、このダイヤフラム本体１２には硬
質材製の円板状の弁体１１が固定されて、ダイヤフラム
４が形成されている。このダイヤフラム４の一方側面が
環状の弁座７に圧接することにより両ポート５ａ，５ｂ
の連通が解かれるようになっている。

弁ハウジング１内には、ダイヤフラム４の他方側に位置
させてパイロット室６が形成されており、このパイロッ
ト室６と入力ポート５ａとを連通させるバイパス孔１４
がダイヤフラム４に形成されている。

パイロット室６と出力ポート５ｂとを連通させる弁孔１
３ａがダイヤフラム４に形成されており、この弁孔１３
ａをパイロット室６側から開閉するパイロット弁３がソ
レノイド部２に配置されている。このパイロット弁３
は、ダイヤフラム４に形成された弁座１３に当接する弾
性材製の弁体９が先端に設けられたプランジャつまり可
動部材８を有しており、このプランジャ８は固定鉄心２
ｂに形成された凹部２ｄに軸方向に摺動自在に収容され
ている。

パイロット弁３にはこれの先端の弁体９をダイヤフラム
４に圧接させる方向の弾発力つまりばね力がばね１０に
よって付勢されている。ソレノイドコイル２ｃに通電す
ると、ばね１０の付勢力に抗してパイロット弁３がダイ
ヤフラム４から離反することになる。パイロット弁３が
ダイヤフラム４から離反すると、弁体１１の外周部に設
けられたストッパ部１１ａがソレノイド部２に当接し、
ダイヤフラム４の開放限位置が規制される。

第２図に示すように、弁ハウジング１には止めねじ１５
により開閉部材１６が取り付けられている。この開閉部
材１６はダイヤフラム４が弁座７に圧接して両ポート５
ａ，５ｂを閉塞している状態では、ダイヤフラム４のダ
イヤフラム本体１２に接触し、この状態のときに、バイ
パス孔１４の開口径を小さく設定するために、バイパス
孔１４よりも小径の連通孔１６ａが開閉部材１６に形成
されている。

この開閉部材１６はダイヤフラム４が弁座７から離れて
いるときにはダイヤフラム４から離れることになり、バ
イパス孔１４は直接入力ポート５ａに開口して連通開度
が大きくなる。

したがって、ダイヤフラム４からパイロット弁３を離反
させて両ポート５ａ，５ｂを連通させる際には、入力ポ
ート５ａからパイロット室６内には小径の連通孔１６ａ
を通るので、流入する流体の流量が規制されることにな
る。一方、ダイヤフラム４を弁座７に向けて圧接させる
際には、開閉部材１６はダイヤフラム４から離れてお
り、連通孔１６ａよりも連通径が大きいバイパス孔１４
を介して入力ポート５ａからパイロット室６内に多量の
流体が流入することになる。

次に、実施例の作用について説明する。

先ず、第１図に示す状態は、ソレノイド部２の消磁時を
示しており、ばね１０の付勢力によってパイロット弁３
が弁孔１３ａを閉じており、ダイヤフラム４が弁座７に
圧接している。したがって、両ポート５ａ，５ｂは相互
に閉塞された状態となり、パイロット室６はバイパス孔
１４を介して入力ポート５ａの圧力と同圧とされてい
る。

次いで、この状態から、ソレノイド部２を励磁すると、
ばね１０の付勢力に抗してパイロット弁３がダイヤフラ
ム４から離れて、弁孔１３ａが開かれる。これにより、
パイロット室６内の圧縮空気等の流体が弁孔１３ａを通
じて出力ポート５ｂに流出して、パイロット室６内の圧
力が低下する。

そして、入力ポート５ａ側とパイロット室６側との差圧
によりダイヤフラム４は弁座７から離反して、ストッパ
部１１ａが固定鉄心２ｂに当接するまで移動し、入力ポ
ート５ａと出力ポート５ｂは連通状態となる。

入力ポート５ａに供給されている圧縮空気等の流体は、
連通状態となった連通側開口部６ａ，７ａを通じて出力
ポート５ｂ側に大量に流出される。また、開閉部材１６
がダイヤフラム４から離反することにより、開かれたバ
イパス孔１４つまり大径となった連通径の部分を通じて
パイロット室６と入力ポート５ａとが連通されている。

このように、ダイヤフラム４が弁座７に圧接している状
態ではパイバス孔１４の入力ポート５ａへの連通開度が
小さいので、この状態から弁孔１３ａを開くと、この弁
孔１３ａを通じてパイロット室６内の流体が出力ポート
５ｂ内に流出するが、小さい連通開度となったバイパス
孔１４からパイロット室６内への流体の流入が規制され
るので、入力ポート５ａとパイロット室６との差圧が生
じ易くなる。したがって、両ポート５ａ，５ｂを連通さ
せる際におけるダイヤフラム４の応答性の迅速化が図ら
れる。

次いで、ソレノイド部２が消磁されると、まずばね１０
の付勢力によってパイロット弁３がダイヤフラム４に接
触して弁孔１３ａを閉じる。このときには、ダイヤフラ
ム４は弁座７から離れており、バイパス孔１４の連通開
度が大きくなっているので、入力ポート５ａからパイロ
ット室６内に迅速に流体が流入し、これらは迅速に同圧
となる。そして、このパイロット室６内の圧力によりば
ね１０の付勢力とともにダイヤフラム４は迅速に弁座７
に圧接される。

以上のように、ダイヤフラム４が弁座７に圧接する際
と、離れる際との双方の場合におけるダイヤフラム４の
応答性の向上を図ることができ、この種の電磁弁の作動
信頼性の向上を図ることができる。

〔実施例２〕 第４図は本考案の他の実施例に係る電磁弁を示す部分的
拡大断面図である。

この実施例の電磁弁においては、開閉部材１６には外径
がバイパス孔１４の内径よりも小径となった円錐台状の
突出部１７が設けられており、この突出部１７の中心に
は小径の連通孔１６ａが貫通して形成されている。その
他の構造は、前記した実施例と同様とされている。

〔実施例３〕 第５図は本考案の他の実施例である電磁弁を示す部分的
拡大断面図である。

この実施例の電磁弁においては、開閉部材１８には前述
した実施例のような連通孔１６ａが形成されておらず、
開閉部材１８とダイヤフラム４との間には、寸法ｈの隙
間１９が形成されている。この隙間１９によって、ダイ
ヤフラム４が弁座７に圧接しているときにはバイパス孔
１４の入力ポート５ａへの連通開度が小さくなり、ダイ
ヤフラム４が弁座７から離れているときにはその連通開
度が大きくなる。その他の構造は、前記した実施例１と
ほぼ同様となっている。

〔実施例４〕 第６図は本考案の他の実施例に係る電磁弁を示す断面
図、第７図(a),(b)は第６図に示す電磁弁のダイヤフラ
ムの開閉状態を示す部分的拡大断面図である。

この実施例の電磁弁においては、パイロット弁３が、円
板状の磁性材製の可動部材８と、この可動部材８に形成
された段付き孔２１に非固着状態で配置された弾性材製
の弁体９と、可動部材８が下面外周部で固着された弾性
材製の支持部材２０とにより形成されている。

このパイロット弁３は、その支持部材２０が弁ハウジン
グ部材１ｂ，１ｃの部分で挟み付けられ、パイロット室
６内に位置して弁ハウジング１に止め付けられている。
そして、弁体９はばね１０により弁孔１３ａを閉塞する
方向に付勢されており、孔２１に形成された係止段部２
１ａが弁体９に形成された係止段部９ａに係止されるよ
うになっている。

ソレノイド部２の励磁によって可動部材８が固定鉄心２
ｂの下部吸着面に吸引される際には、弁体９が可動部材
８によって固定鉄心２ｂに向けて移動するとともに、弾
性材製の弁体９が固定鉄心２ｂの下部吸着面に当接され
ることにより、当接時の衝撃が緩衝されるようになって
いる。

他方、ソレノイド部２を消磁すると、ばね１０の付勢力
により弁体９がダイヤフラム４に向けて移動する。

可動部材８の外周部には、貫通孔２２が可動部材８の円
周方向に沿って等間隔をおいてたとえば４個穿設されて
いる。各貫通孔２２には、ソレノイド部２の下側から突
出されている円柱形状のストッパ２４がそれぞれ配置さ
れており、ストッパ２４の先端面にダイヤフラム４が当
接するようになっている。

複数のストッパ２４のうちバイパス孔１４に対応するス
トッパ２４の先端には、押し棒２４ａが突出されてバイ
パス孔１４内に入り込んでいる。

一方、ダイヤフラム４には入力ポート５ａ側に位置させ
て、開閉部材２５が設けられている。この開閉部材２５
は、第７図(a),(b)に示すように、弾性変形する板２５
ａに金属等の硬質板２５ｂが貼り付けられて形成されて
いる。この開閉部材２５にはバイパス孔１４に対向して
これよりも小径の連通孔１６ａが形成されている。

したがって、ダイヤフラム４が弁座７に圧接して両ポー
ト５ａ，５ｂが閉塞されている状態のときに、ソレノイ
ド部２への通電によってパイロット弁３が後退移動する
と、弁孔１３ａが開かれてパイロット室６内の流体が出
力ポート５ｂに流出することになるが、このときには入
力ポート５ａ内の流体は連通孔１６ａを通ってパイロッ
ト室６内に流入するので、入力ポート５ａとパイロット
室６との間に差圧が発生することになり、応答性良くダ
イヤフラム４が開かれる。

一方、第７図(b)に示すように、ダイヤフラム４が開か
れている状態のもとでは、押し棒２４ａにより開閉部材
２５はバイパス孔１４を開いているので、この状態でソ
レノイド部２への通電が解かれると、まずパイロット弁
３により弁孔１３ａが閉じられることになる。そして、
このときには開度が大きくなった状態のバイパス孔１４
を通って入力ポート５ａ内の流体がパイロット室６内に
流入するので、パイロット室６は入力ポート５ａと迅速
に同圧となり、応答性良くダイヤフラム４が弁座７に圧
接移動することになる。

このようにして、前記した実施例と同様に、ダイヤフラ
ム４が開かれる際と閉じられる際との双方の場合におけ
るダイヤフラム４の応答性の迅速化が図れられている。

〔実施例５〕 第８図(a),(b)は本考案の他の実施例を示す部分的拡大
断面図である。

この実施例における電磁弁の基本構造は、第６図および
第７図に示される場合と同様であり、ストッパ２４の先
端に突設された棒材２４ａに開閉部材２６が設けられて
いる。この開閉部材２６はダイヤフラム４が弁座７に圧
接している状態では、第８図(a)に示すように、バイパ
ス孔１４に嵌合され、これの開度は開閉部材２６に形成
された連通孔１６ａの径に設定されるようになってい
る。

ダイヤフラム４が弁座７から離れた状態では、開閉部材
２６はバイパス孔１４との嵌合が解かれて、バイパス孔
１４の開度が大きくなる。このような構造により、両ポ
ート５ａ，５ｂが連通される際と閉塞される際との双方
の場合におけるダイヤフラム４の応答性の迅速化が図ら
れている。

以上のように、本考案を実施例に基づき具体的に説明し
たが、本考案は前記実施例１〜５に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

また、本考案におけるバイパス孔の断面積が可変とされ
る構造は、前記した実施例１〜５に示すものに限定され
るものではない。

〔考案の効果〕

本考案の電磁弁によれば、以下の効果を得ることができ
る。

(1)ダイヤフラムを開いて入力ポートと出力ポートとを
連通させる際にはバイパス孔の連通開度が小さくなるこ
とから、パイロット室と入力ポートとの間に差圧が発生
して迅速にダイヤフラムが開き、閉じる際にはバイパス
孔の連通開度が大きくなることから、パイロット室と入
力ポートとが容易に同圧となり迅速にダイヤフラムが閉
じることになり、ダイヤフラムの応答性の迅速化を図る
ことができる。

(2)ダイヤフラムの応答性が良好となることから、電磁
弁の作動信頼性の向上が図られる。

(3)弁ハウジングに取り付けられた開閉部材により開閉
手段を構成することにより、簡単な構造により確実に流
路の開閉を行うことができる。

(4)ダイヤフラムに開閉自在に取り付けられた開閉部材
とこれに当接するストッパとにより開閉手段を形成する
と、開閉部材の開閉タイミングが調整される。

【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を示す断面図、
第２図は第１図の電磁弁の一部を示す拡大断面図、第３
図は第１図の電磁弁に用いられている開閉部材を示す拡
大平面図、第４図は本考案の他の実施例である電磁弁を
示す部分的拡大断面図、第５図は本考案の他の実施例で
ある電磁弁を示す部分的拡大断面図、第６図は本考案の
他の実施例である電磁弁を示す断面図、第７図(a),(b)
は第６図に示す電磁弁の開閉部材の開閉状態を示す部分
的拡大断面図、第８図(a),(b)は本考案の他の実施例を
示す部分的拡大断面図、第９図(a),(b)は本考案を開発
する際に考案者が考えた電磁弁を示す断面図である。 １…弁ハウジング、 ２…ソレノイド部、 ２ａ…保護キャップ、 ２ｂ…固定鉄心、 ２ｃ…ソレノイドコイル、 ２ｄ…凹部、 ３…パイロット弁、 ４…ダイヤフラム、 ５ａ…入力ポート、 ５ｂ…出力ポート、 ６…パイロット室、 ６ａ…連通側開口部、 ７…弁座、 ７ａ…連通側開口部、 ８…可動部材、 ９…弁体、 １０…ばね、 １１…弁体、 １２…ダイヤフラム本体、 １３…弁座、 １３ａ…弁孔、 １４…バイパス孔、 １５…止めねじ、 １６…開閉部材（開閉手段）、 １６ａ…連通孔、 １７…突出部、 １８…開閉部材（開閉手段）、 １９…隙間、 ２０…支持部材、 ２１…孔、 ２２…貫通孔、 ２４…ストッパ（開閉手段）、 ２５…開閉部材（開閉手段）、 ２６…開閉部材（開閉手段）。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入力ポート(5a)と出力ポート(5b)との連通
   側開口部を区画する弁座(7)が形成された弁ハウジング
   (1)と、 当該弁ハウジング(1)内に形成されたパイロット室(6)と
   前記連通側開口部との間に配置され、前記入力ポート(5
   a)と前記パイロット室(6)とを連通するバイパス孔(14)
   が形成されたダイヤフラム(4)と、 前記ダイヤフラム(4)に形成されて前記パイロット室(6)
   と前記出力ポート(5b)とを連通させる弁孔(13a)を、ソ
   レノイドにより駆動されて前記パイロット室(6)側から
   開閉するパイロット弁(3)と、 前記ダイヤフラム(4)が前記弁座(7)に圧接しているとき
   には前記バイパス孔(14)の前記入力ポート(5a)への連通
   開度を小さくし、前記ダイヤフラム(4)が前記弁座(7)か
   ら離れているときには前記バイパス孔(14)の連通開度を
   大きくする開閉手段(16,18,25,26)とを有することを特
   徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】前記開閉手段は弁ハウジング(1)に取り付
   けられた開閉部材(16,18)により構成され、前記ダイヤ
   フラム(4)が弁座(7)に圧接しているときには前記バイパ
   ス孔(14)が開閉部材に接近してその開度が小さくなり、
   前記ダイヤフラム(4)が弁座(7)から離れているときには
   前記バイパス孔(14)の開度が大きくなるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 【請求項３】前記開閉手段は、ダイヤフラム(4)に弾性
   変形自在に設けられて前記バイパス孔(14)に対向して当
   該バイパス孔(14)よりも小径の連通孔16aが形成された
   開閉部材16と、前記ダイヤフラム(4)が前記弁座(7)から
   離れた状態では前記開閉部材16に当接して前記バイパス
   孔(14)を前記入力ポート(5a)に露出させるストッパ24と
   により構成されたことを特徴とする請求項第１記載の電
   磁弁。