JP6576674B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁に関する。

例えば、特許文献１には、永久磁石を備えるラッチ式電磁弁が開示されている。

特開２００２−２５０４５７号公報

上記のような永久磁石を備える電磁弁においては、永久磁石あるいは永久磁石によって励磁された磁性体に鉄粉等の異物が付着すると、動作不良が生じる虞がある。そのため、シール部材を設けることで、永久磁石等に異物が付着することを抑制することが好ましい。しかし、シール部材を設けると、電磁弁が大型化する問題があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、大型化することを抑制しつつ、永久磁石等への異物の付着を抑制できる構造を有する電磁弁を提供することを目的の一つとする。

本発明の電磁弁の一つの態様は、軸方向に延びる中心軸を中心とする筒状のガイド部を有するソレノイドと、磁性体部を有し、前記ガイド部の径方向内側を前記軸方向に移動する可動子と、前記ソレノイド及び前記可動子を収容し、孔部を有するカバーと、前記孔部に位置し、前記可動子の前記軸方向一方側に前記軸方向他方側の端部が接触し、前記可動子の移動に伴って移動するピンと、前記ピンを前記軸方向に移動可能に保持し、前記カバーに支持された筒状のピンガイド部材と、流体の通路を開閉する弁体を有し、前記カバーの外部に設けられ、前記ピンの前記軸方向移動に伴い前記ピンの前記軸方向一方側の端部が前記弁体に接触することにより開閉される弁部と、前記カバーの内側に配置され、前記可動子と前記軸方向に対向する磁性体製のコアと、前記径方向内側の面が前記コアと接触し、前記コア、前記可動子及び前記カバーを通る磁気回路を構成する永久磁石と、を備え、前記カバーは、前記ソレノイドの径方向外側を囲む磁性体製の筒状部を有し、前記コアの全体は、前記軸方向他方側から前記カバーによって覆われ、前記可動子には、前記可動子を前記軸方向に貫通する貫通孔が設けられている。
本発明の電磁弁の一つの態様は、軸方向に延びる中心軸を中心とする筒状のガイド部を有するソレノイドと、磁性体部を有し、前記ガイド部の径方向内側を前記軸方向に移動する可動子と、前記ソレノイド及び前記可動子を収容し、孔部を有するカバーと、前記孔部に位置し、前記可動子の移動に伴って移動するピンと、前記ピンを移動可能に保持し、前記カバーに支持された筒状のピンガイド部材と、前記カバーの外部に設けられ、前記可動子及び前記ピンの移動とともに開閉される弁部と、を備え、前記カバーは、前記ソレノイドの径方向外側を囲む磁性体製の筒状部を有し、前記可動子には、前記可動子を前記軸方向に貫通する貫通孔が設けられている。

本発明の一つの態様によれば、大型化することを抑制しつつ、永久磁石等への異物の付着を抑制できる構造を有する電磁弁が提供される。

図１は、本実施形態の電磁弁を示す断面図である。 図２は、本実施形態の電磁弁を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電磁弁について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向の一つの方向、すなわち、図１における左右方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向とＹ軸方向との両方と直交する方向とする。

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側，軸方向一方側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側，軸方向他方側）を「下側」と呼ぶ。なお、上側及び下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

図１及び図２は、本実施形態の電磁弁１０を示す断面図である。図１は、弁部６０が開いた状態を示している。図２は、弁部６０が閉じた状態を示している。本実施形態の電磁弁１０は、例えば、電流の供給なしに弁部６０の開閉状態のそれぞれを保持できる自己保持型の電磁弁である。

本実施形態の電磁弁１０は、図１及び図２に示すように、カバー４０と、ピンガイド部材３１と、ソレノイド２０と、モールド８０と、可動子５０と、コア２１と、スプリング１００と、永久磁石９０と、弁部６０と、ピン７０と、を備える。ソレノイド２０に電流が供給されることで、可動子５０に磁力による推力が与えられ、可動子５０が移動する。ピン７０は、可動子５０の移動に伴って移動する。弁部６０は、可動子５０及びピン７０の移動とともに開閉される。以下、各部の構成について詳細に説明する。

［カバー］
カバー４０は、ソレノイド２０及び可動子５０を収容する。カバー４０は、筒状部４３と、上側プレート（第１プレート）４１と、下側プレート（第２プレート）４２と、を有する。筒状部４３は、ソレノイド２０の径方向外側を囲む筒状である。本実施形態において筒状部４３は、例えば、中心軸Ｊと同心の円筒状である。筒状部４３は、磁性体製である。

上側プレート４１は、ソレノイド２０の上側（＋Ｚ側）に位置する。上側プレート４１は、筒状部４３に取り付けられる。本実施形態において上側プレート４１は、例えば、筒状部４３の内側に嵌め合わされている。上側プレート４１は、磁性体製である。

本実施形態において上側プレート４１は、例えば、２枚のプレートで構成されている。すなわち、上側プレート４１は、第１上側プレート４１ａと、第２上側プレート４１ｂと、を有する。第１上側プレート４１ａは、第２上側プレート４１ｂの上側（＋Ｚ側）に重ねられている。図示は省略するが、軸方向（Ｚ軸方向）から視た第１上側プレート４１ａの形状、及び第２上側プレート４１ｂの形状は、例えば、円形状である。

第１上側プレート４１ａには、第１上側プレート４１ａを軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する第１孔部４１ｃが設けられている。第２上側プレート４１ｂには、第２上側プレート４１ｂを軸方向に貫通する第２孔部４１ｄが設けられている。第１孔部４１ｃと第２孔部４１ｄとによって、上側プレート４１を軸方向に貫通する孔部４１ｅが構成されている。すなわち、カバー４０は、孔部４１ｅを有する。第１孔部４１ｃ及び第２孔部４１ｄは、例えば、円形状であり、第１孔部４１ｃの中心及び第２孔部４１ｄの中心を中心軸Ｊが通る。第２孔部４１ｄの直径は、第１孔部４１ｃの直径よりも小さい。

第２上側プレート４１ｂの下面には、上側（＋Ｚ側）に窪む固定凹部４１ｆが設けられている。固定凹部４１ｆは、上側に向かって径方向の寸法が大きくなる抜け止め部４１ｇを有する。

下側プレート４２は、ソレノイド２０の下側（−Ｚ側）に位置する。下側プレート４２は、筒状部４３に取り付けられる。本実施形態において下側プレート４２は、例えば、筒状部４３の内側に嵌め合わされている。下側プレート４２は、永久磁石９０及びコア２１を下側（−Ｚ側）から支持する。下側プレート４２の下面は、径方向内側に折り曲げられた筒状部４３の下側の端部によって支持される。図示は省略するが、軸方向（Ｚ軸方向）から視た下側プレート４２の形状は、例えば、円形状である。下側プレート４２は、非磁性体製である。

本実施形態によれば、カバー４０を構成する上側プレート４１と下側プレート４２と筒状部４３とが別部材である。そのため、電磁弁１０を組み立てる際に、カバー４０の内側にソレノイド２０及び可動子５０を収容しやすい。これにより、電磁弁１０の組み立てを容易にできる。

［ピンガイド部材］
ピンガイド部材３１は、カバー４０に支持された筒状の部材である。ピンガイド部材３１は、非磁性体製である。ピンガイド部材３１は、第１上側プレート４１ａの第１孔部４１ｃに嵌め合わされている。ピンガイド部材３１の下端は、第２上側プレート４１ｂの上面に接触している。

ピンガイド部材３１は、例えば、軸方向（Ｚ軸方向）の両端に開口し中心軸Ｊを中心とする円筒状である。すなわち、本実施形態においてピンガイド部材３１は、軸方向に延びている。ピンガイド部材３１の内側には、ピン７０が挿入されている。ピンガイド部材３１は、ピン７０を移動可能に保持する。本実施形態においてピンガイド部材３１は軸方向に延びているため、ピン７０は軸方向に移動する。これにより、可動子５０とピン７０とを軸方向に沿って配置することで、可動子５０の移動によってピン７０を移動させやすい。

［ソレノイド］
ソレノイド２０は、筒状部４３の径方向内側に位置している。ソレノイド２０は、インシュレータ２２と、コイル２３と、ガイドブッシュ（ガイド部）３０と、を有する。

インシュレータ２２は、例えば、樹脂製である。インシュレータ２２は、ボビン部２４と、凸部２５と、を有する。ボビン部２４は、中心軸Ｊの径方向外側を囲む筒状である。本実施形態においてボビン部２４は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。凸部２５は、ボビン部２４の内周面から径方向内側に突出する。

コイル２３は、ボビン部２４に巻き回される。すなわち、コイル２３は、中心軸Ｊ周りに導線が巻かれて構成される。コイル２３は、コア２１を励磁する。

ガイドブッシュ３０は、軸方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心とする筒状である。ガイドブッシュ３０は、例えば、円筒状である。ガイドブッシュ３０は、非磁性体製である。ガイドブッシュ３０は、ボビン部２４の内側に嵌め合わされている。

ガイドブッシュ３０は、凸部２５の上側（＋Ｚ側）に位置する。ガイドブッシュ３０の下端は、凸部２５の上端と接触する。ガイドブッシュ３０の上端は、第２上側プレート４１ｂと接触する。これにより、ガイドブッシュ３０は、軸方向（Ｚ軸方向）に位置決めされる。ガイドブッシュ３０の内周面と、凸部２５の径方向内側の端面とは、径方向において同じ位置にある。

［モールド］
モールド８０は、モールド本体部８３と、コネクタ部８１と、を有する。モールド本体部８３は、カバー４０の内側に位置する。モールド本体部８３は、コイル２３及びボビン部２４を覆う。モールド本体部８３の一部は、固定凹部４１ｆの内側に位置する。上述したように固定凹部４１ｆは、抜け止め部４１ｇを有する。そのため、固定凹部４１ｆにおける抜け止め部４１ｇに位置するモールド本体部８３の一部が抜け止めとなり、モールド８０が上側プレート４１に対して外れることを抑制できる。

コネクタ部８１は、モールド本体部８３から径方向外側に突出する。コネクタ部８１は、カバー４０の外部に露出する。コネクタ部８１には、下側（−Ｚ側）に開口するコネクタ開口部８１ａが設けられている。コネクタ部８１は、接続端子８２を有する。接続端子８２の一端は、コネクタ開口部８１ａの底面から突出している。図示は省略するが、接続端子８２の他端は、コイル２３と電気的に接続されている。コネクタ部８１には、図示しない外部電源が接続される。外部電源は、接続端子８２を介して、コイル２３に電流を供給する。

［可動子］
可動子５０は、ソレノイド２０のガイドブッシュ３０の径方向内側に配置されている。本実施形態において可動子５０は、例えば、円柱状である。可動子５０は、ガイドブッシュ３０に沿って、軸方向（Ｚ軸方向）に移動する。すなわち、可動子５０は、ガイドブッシュ３０の径方向内側を軸方向に移動する。

可動子５０は、磁性体製である。すなわち、可動子５０は、磁性体部を有する。本実施形態において可動子５０は、例えば、単一の部材である。すなわち、本実施形態において磁性体部は、可動子５０の全体である。

可動子５０には、可動子５０を軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔５１が設けられている。貫通孔５１は、例えば、軸方向に直線状に延びている。そのため、貫通孔５１内を空気が通りやすく、後述するソレノイド２０内の圧力変動を抑制しやすい。また、可動子５０に貫通孔５１を作成する加工が容易である。

貫通孔５１の断面形状は、例えば、中心軸Ｊと同心の円形状である。そのため、可動子５０の径方向の厚みを周方向において均一にしやすい。これにより、可動子５０に加えられる磁力を周方向において均一にしやすく、移動時に可動子５０が中心軸Ｊに対して傾くことを抑制できる。

本実施形態において貫通孔５１は、小径部５１ａと、大径部５１ｂと、を有する。小径部５１ａの直径Ｄ１は、大径部５１ｂの直径Ｄ２よりも小さい。小径部５１ａと大径部５１ｂとは、上側（＋Ｚ側）から下側（−Ｚ側）に沿って、この順で並ぶ。言い換えると、大径部５１ｂは、小径部５１ａよりも直径が大きく、かつ、小径部５１ａの軸方向（Ｚ軸方向）のコア２１側（−Ｚ側）に位置する。

貫通孔５１、より詳細には小径部５１ａは、可動子５０の上側（＋Ｚ側）に開口する開口部５０ａを有する。本実施形態において開口部５０ａの直径は、小径部５１ａの直径Ｄ１と同じである。可動子５０の直径Ｄ４に対する開口部５０ａの直径が比較的大きい場合、上側プレート４１と対向する可動子５０の上面の面積が比較的小さくなる。そのため、可動子５０と上側プレート４１との間の磁力が弱くなり、可動子５０に推力を十分に与えられない虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、開口部５０ａの直径、すなわち小径部５１ａの直径Ｄ１は、ピンガイド部材３１の内部の直径Ｄ３よりも小さい。そのため、開口部５０ａの直径を比較的小さくでき、上側プレート４１と対向する可動子５０の上面の面積を十分に確保しやすい。したがって、可動子５０と上側プレート４１との間の磁力が弱くなることを抑制でき、可動子５０に十分な推力を与えやすい。

貫通孔５１の直径、すなわち、本実施形態では小径部５１ａの直径Ｄ１及び大径部５１ｂの直径Ｄ２は、弁部６０の開閉状態が切り替わる際に、貫通孔５１の内部を十分に空気が通過できる程度に大きいことが好ましい。カバー４０内の気圧の変動をより抑制できるためである。

［コア］
コア２１の少なくとも一部は、ボビン部２４の径方向内側に位置する。すなわち、コア２１の少なくとも一部は、コイル２３の径方向内側に位置する。本実施形態においてコア２１は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円柱状である。本実施形態においてコア２１は、ボビン部２４の径方向内側に嵌め合わされている。

コア２１は、可動子５０と軸方向（Ｚ軸方向）に対向する。コア２１は、可動子５０の下側（−Ｚ側）に位置する。コア２１の上面の外縁部は、凸部２５の下端と接触する。コア２１の下面は、下側プレート４２の上面と接触する。これにより、コア２１は、軸方向（Ｚ軸方向）に位置決めされる。このようにして、コア２１は、カバー４０の内側に固定される。コア２１は、磁性体製である。

［スプリング］
スプリング１００は、コア２１と可動子５０との軸方向（Ｚ軸方向）の間に位置する。スプリング１００は、可動子５０をピン７０に向かう向き（＋Ｚ向き）に押圧する。スプリング１００の少なくとも一部は、貫通孔５１の径方向内側に位置する。すなわち、スプリング１００の少なくとも一部は、可動子５０と径方向に重なる。そのため、電磁弁１０の軸方向の寸法を小型化しやすい。

本実施形態においてスプリング１００の少なくとも一部は、大径部５１ｂの径方向内側に位置する。そのため、開口部５０ａを有する小径部５１ａの直径Ｄ１を小さくしつつ、スプリング１００の径方向の寸法を大きくしやすい。これにより、上側プレート４１と可動子５０との間の磁力を確保しつつ、スプリング１００による可動子５０への押圧力を確保できる。

スプリング１００の下端は、コア２１の上面と接触する。スプリング１００の上端は、大径部５１ｂの天面と接触する。これにより、可動子５０に上向き（＋Ｚ向き）の押圧力を加えることができる。

［永久磁石］
永久磁石９０は、ソレノイド２０の下側（−Ｚ側）に位置する。永久磁石９０の上面は、モールド本体部８３の下面と接触する。永久磁石９０の下面は、下側プレート４２の上面と接触する。

永久磁石９０は、例えば、円環状である。本実施形態において永久磁石９０は、カバー４０の内側に嵌め合わされている。すなわち、永久磁石９０の径方向外側の面は、筒状部４３の内周面４３ａと接触する。永久磁石９０は、コア２１の径方向外側を囲む。本実施形態において永久磁石９０は、コア２１に嵌め合わされている。すなわち、永久磁石９０の径方向内側の面は、コア２１の外周面と接触する。

永久磁石９０は、径方向に沿って異なる２つの磁極を有する。例えば、永久磁石９０の磁極のうち径方向内側に配置される磁極をＮ極とし、永久磁石９０の磁極のうち径方向外側に配置される磁極をＳ極とした場合、永久磁石９０の磁束は、永久磁石９０の径方向内側の面からコア２１内に放出される。コア２１内に放出された磁束は、コア２１から、可動子５０を介して、上側プレート４１まで上側（＋Ｚ側）に進む。上側プレート４１に到達した磁束は、上側プレート４１から筒状部４３へと進み、筒状部４３を上側から下側（−Ｚ側）へと進む。そして、永久磁石９０の径方向内側の面からコア２１に放出された磁束は、筒状部４３を介して、永久磁石９０に径方向外側の面から戻る。

これにより、磁気回路が構成され、磁性体で構成されるコア２１、可動子５０、及びカバー４０が励磁される。すなわち、永久磁石９０は、コア２１、可動子５０及びカバー４０を通る磁気回路を構成する。励磁された可動子５０と上側プレート４１との間には、互いに引き合う磁力が生じる。励磁された可動子５０とコア２１との間には、互いに引き合う磁力が生じる。このように、本実施形態によれば、永久磁石９０が径方向に沿って配置された２つの磁極を有するため、可動子５０に軸方向（Ｚ軸方向）の磁力を与えることができ、可動子５０を移動させる推力として利用できる。

上記の磁気回路による推力に加えて、上述したように可動子５０にはスプリング１００による上向きの押圧力が加えられる。図１に示す状態では、可動子５０とコア２１との間の磁力は、可動子５０と上側プレート４１との間の磁力と、スプリング１００による上向きの押圧力とを足し合わせた力よりも大きい。これにより、コイル２３に電流が供給されていない状態であっても、図１の状態、すなわち、弁部６０が開いた状態を保持できる。

一方、図２に示す状態では、可動子５０とコア２１とが軸方向（Ｚ軸方向）に離れているため、可動子５０とコア２１との間の磁力は、図１に示す状態に比べて小さい。そして、図２に示す状態において可動子５０とコア２１との間の磁力は、可動子５０と上側プレート４１との間の磁力と、スプリング１００による上向きの押圧力とを足し合わせた力よりも小さい。これにより、コイル２３に電流が供給されていない状態であっても、図２の状態、すなわち、弁部６０が閉じた状態を保持できる。

以上のように、本実施形態によれば、永久磁石９０によって生じるコア２１、可動子５０及びカバー４０を通る磁気回路による磁力と、スプリング１００による押圧力とによって、コイル２３に電流が供給されていない状態であっても、弁部６０の開閉状態を保持できる。したがって、本実施形態によれば、弁部６０が開いた状態及び弁部６０が閉じた状態を維持するためにコイル２３に電流を供給する必要がなく、電磁弁１０の消費電力を低減できる。

［弁部］
弁部６０は、カバー４０の外部に設けられている。弁部６０は、カバー４０の上側（＋Ｚ側）に取り付けられている。弁部６０は、第１ノズル部材６１と、第２ノズル部材６２と、弁体６３と、を有する。第１ノズル部材６１と第２ノズル部材６２とによって弁室６４が構成される。弁体６３は、弁室６４に収容される。弁体６３は、例えば、球体である。

第１ノズル部材６１は、第２ノズル部材６２の上側（＋Ｚ側）に取り付けられている。第１ノズル部材６１には、インポート６１ａと、インポート連通孔部６１ｃと、が設けられている。インポート６１ａは、上側に開口する。インポート６１ａは、流体の流入口である。インポート６１ａの上端は、例えば、図示しないポンプに接続されている。

インポート連通孔部６１ｃは、インポート６１ａの下端に接続される。インポート連通孔部６１ｃは、弁室６４とインポート６１ａとを連通可能である。インポート連通孔部６１ｃの下端には、上側弁座部６１ｂが設けられている。

第２ノズル部材６２は、カバー４０の上側プレート４１の上面に固定されている。第２ノズル部材６２には、アウトポート６２ａと、ドレインポート６２ｃと、が設けられている。アウトポート６２ａは、流体の流出口である。アウトポート６２ａは、例えば、＋Ｙ側に開口している。アウトポート６２ａは、弁室６４と連通する。

ドレインポート６２ｃは、例えば、第２ノズル部材６２を径方向（Ｙ軸方向）に貫通している。ドレインポート６２ｃは、弁室６４と連通可能である。ドレインポート６２ｃは、大気に開放されている。

第２ノズル部材６２には、第２ノズル部材６２の下面からドレインポート６２ｃまで軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する嵌合孔部６２ｅが設けられている。嵌合孔部６２ｅには、ピンガイド部材３１が嵌め合わされている。

第２ノズル部材６２には、ドレインポート連通孔部６２ｂが設けられている。ドレインポート連通孔部６２ｂは、弁室６４とドレインポート６２ｃとを連結可能である。ドレインポート連通孔部６２ｂの上端には、下側弁座部６２ｄが設けられている。

［ピン］
ピン７０は、孔部４１ｅに位置する。ピン７０は、ピンガイド部材３１によって軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に保持されている。ピン７０は、例えば、軸方向に延びる円柱状である。ピン７０の上端には、例えば、直径が小さくなる部分が設けられている。ピン７０は、嵌合孔部６２ｅ及びドレインポート６２ｃを軸方向に貫通して、ドレインポート連通孔部６２ｂまで延びている。ピン７０の下端は、可動子５０の上面と接触可能である。ピン７０の上端は、弁体６３と接触可能である。

以下、本実施形態の電磁弁１０の動作について説明する。
図１に示す弁部６０が開いた状態においては、可動子５０の下面は、コア２１と接触する。可動子５０の上面と、上側プレート４１との間には、空間ＡＲ１が設けられる。ピン７０の下端は、例えば、可動子５０の上面と接触する。

弁部６０が開いた状態においては、インポート６１ａとアウトポート６２ａとが、インポート連通孔部６１ｃ及び弁室６４を介して連通する。したがって、インポート６１ａから弁部６０に流入した流体は、アウトポート６２ａから弁部６０の外部に流出する。インポート６１ａに流入した流体によって押し下げられた弁体６３は、下側弁座部６２ｄに嵌まり、ドレインポート連通孔部６２ｂを閉塞する。

弁部６０が開いた状態において、コイル２３に電流が流されると、コイル２３から磁束が生じる。コイル２３から生じる磁束は、例えば、コイル２３の内側を上側（＋Ｚ側）から下側（−Ｚ側）に向かう。すなわち、コイル２３から生じる磁束は、例えば、可動子５０及びコア２１を上側から下側に進む。そして、コイル２３から生じる磁束は、カバー４０の筒状部４３を上側に進み、可動子５０に上面から戻る。このように、コイル２３に電流が流されることで、コイル２３の磁気回路が構成される。

コイル２３の磁気回路においては、磁束が可動子５０とコア２１とを上側（＋Ｚ側）から下側（−Ｚ側）に向かって流れる。すなわち、コイル２３の磁気回路による可動子５０内及びコア２１内の磁束の流れは、上述した永久磁石９０の磁気回路による可動子５０内及びコア２１内の磁束の流れと逆向きである。そのため、可動子５０内及びコア２１内においては、コイル２３の磁気回路による磁束と永久磁石９０の磁気回路による磁束とが互いに弱め合う。これにより、可動子５０とコア２１との間の磁力が小さくなる。

その結果、可動子５０とコア２１との間の磁力が、可動子５０と上側プレート４１との間の磁力と、スプリング１００による上向きの押圧力とを足し合わせた力よりも小さくなる。したがって、可動子５０は、ガイドブッシュ３０内を上側（＋Ｚ側）に移動する。可動子５０が上側に移動すると、可動子５０の上面がピン７０の下側（−Ｚ側）の端部に接触する。これにより、可動子５０が上側に移動すると共に、ピン７０が上側に押し上げられる。

図２に示すように、ピン７０が上側（＋Ｚ側）に押し上げられると、ピン７０の上端が弁体６３を上側に押し上げる。これにより、弁体６３は、上側弁座部６１ｂに嵌まり、インポート連通孔部６１ｃを閉塞する。その結果、インポート６１ａとアウトポート６２ａとの間の流体の流れが遮断され、弁部６０が閉じた状態となる。弁部６０が閉じた状態においては、可動子５０の上面とコア２１との間に空間ＡＲ２が設けられる。

弁部６０が閉じた状態においては、ドレインポート連通孔部６２ｂが開放される。そのため、アウトポート６２ａとドレインポート６２ｃとが連通する。アウトポート６２ａ内に残留していた圧力が大きい流体は、ドレインポート６２ｃに流れる。ドレインポート６２ｃは、大気に開放されているため、ドレインポート６２ｃ内に流れた流体の圧力は低下する。

このようにして、弁部６０を開いた状態から閉じた状態にすることができる。ここで、弁部６０が図２に示す閉じた状態に移行した後は、上述したように、コイル２３に供給される電流を止めても、弁部６０の状態は図２の状態に保持される。なお、この場合において、可動子５０と上側プレート４１との間の磁力と、スプリング１００による上向きの押圧力とを足し合わせた力は、可動子５０とコア２１との間の磁力と、弁体６３及びピン７０を介して可動子５０に伝わる流体による下向きの押圧力とを足し合わせた力よりも大きい。

弁部６０が閉じた状態から再び開いた状態にする場合には、コイル２３に供給する電流の向きを、開いた状態から閉じた状態にする場合と逆にする。これにより、コイル２３の磁気回路が、開いた状態から閉じた状態にする場合とは逆向きに構成されるため、可動子５０内及びコア２１内において、永久磁石９０による磁束とコイル２３による磁束とが強め合う。その結果、可動子５０とコア２１との間の磁力が、可動子５０と上側プレート４１との間の磁力と、スプリング１００による上向きの押圧力とを足し合わせた力よりも大きくなり、可動子５０がコア２１に引き寄せられる。

可動子５０が下側（−Ｚ側）に移動にすると、インポート６１ａに流入する流体の圧力及び各部材の自重によって、弁体６３とピン７０とが下側に移動する。これにより、インポート６１ａとアウトポート６２ａとが、インポート連通孔部６１ｃ及び弁室６４を介して連通し、弁部６０が再び開かれる。弁部６０が図１に示す開いた状態に移行した後は、上述したように、コイル２３に供給される電流を止めても、弁部６０の状態は図１の状態に保持される。

以上のようにして、ピン７０が可動子５０の移動に伴って移動し、弁部６０が開閉される。すなわち、弁部６０は、可動子５０及びピン７０の移動に伴って開閉される。

上述したように可動子５０を移動させて弁部６０の開閉を切り替える場合、カバー４０内の気圧が変動しやすい。例えば、図２に示す弁部６０が閉じた状態から、図１に示す弁部６０が開いた状態に移行する場合、ガイドブッシュ３０と可動子５０との間のクリアランスが狭いため、開いた状態において生じる空間ＡＲ１の気圧が低くなりやすい。これにより、大気圧解放されているドレインポート６２ｃに流入した流体が、嵌合孔部６２ｅ及びピンガイド部材３１とピン７０との間のクリアランスを介して空間ＡＲ１に吸い込まれる虞がある。

流体が例えばオイル等である場合、流体には金属片及び鉄粉等の異物が含まれている場合がある。そのため、流体が空間ＡＲ１内に入り込むと、永久磁石９０によって励磁された可動子５０及びコア２１に異物が付着する場合がある。また、コア２１とボビン部２４との隙間に流体が入り込み、永久磁石９０に異物が付着する場合もある。

異物が可動子５０とガイドブッシュ３０との径方向の間に入り込むと、可動子５０の軸方向（Ｚ軸方向）の移動が阻害され、弁部６０を正常に開閉できない場合がある。また、コア２１及び永久磁石９０に異物が付着すると、コア２１と可動子５０との間に生じる磁力が変化して、コア２１と可動子５０との間に生じる磁力とスプリング１００の押圧力とのバランスが崩れる虞がある。そのため、コイル２３に電流を流しても、弁部６０の開閉状態が切り替わらない虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、可動子５０に貫通孔５１が設けられているため、可動子５０が移動する際に、貫通孔５１内を空気が通過し、カバー４０内の圧力変動を抑制できる。例えば、図２に示す弁部６０が閉じた状態から、図１に示す弁部６０が開いた状態に移行する場合では、図２に示す空間ＡＲ２内の空気が、貫通孔５１を介して、図１に示す空間ＡＲ１内に流れる。これにより、空間ＡＲ１の気圧が低下することが抑制される。したがって、ドレインポート６２ｃから空間ＡＲ１内、すなわちカバー４０内に流体が侵入することを抑制できる。その結果、永久磁石９０あるいは永久磁石９０によって励磁された可動子５０及びコア２１に異物が付着することを抑制できる。

また、本実施形態によれば、上述したように、可動子５０に設けられた貫通孔５１によってカバー４０内の圧力変動を抑制することで、カバー４０内への流体の侵入を抑制できる。そのため、別途シール部材を設ける必要がなく、電磁弁１０が大型化することを抑制できる。以上により、本実施形態によれば、大型化することを抑制しつつ、永久磁石９０等への異物の付着を抑制できる構造を有する電磁弁１０が得られる。

なお、本実施形態においては、以下の構成を採用してもよい。

本実施形態においては、貫通孔５１の形状は、可動子５０の上面と可動子５０の下面とに開口していれば、特に限定されない。貫通孔５１の断面形状は、例えば、四角形状、多角形状、半円形状等としてもよい。貫通孔５１の直径は、例えば、軸方向の全体に亘って同じでもよいし、変化してもよい。また、貫通孔５１は、曲線状に延びていてもよい。

また、上記説明においては、可動子５０は単一の部材とし、全体が磁性体部としたが、これに限られない。例えば、可動子５０は、磁性体でない部分を有していてもよい。

また、本実施形態において下側プレート４２は、磁性体製であってもよい。また、本実施形態においてカバー４０は、単一の部材であってもよい。その場合、カバー４０の全体を磁性体製とできる。

また、本実施形態においては、スプリング１００は、貫通孔５１の径方向内側に位置しなくてもよい。また、本実施形態においては、永久磁石９０が周方向に分割されていてもよい。

なお、本発明が適用される電磁弁は、特に限定されない。すなわち、上記説明した電磁弁１０はスプリング１００を用いた自己保持型の電磁弁としたが、本発明が適用される電磁弁は、これに限られない。本発明は、例えば、スプリング１００を用いない自己保持型の電磁弁に適用されてもよいし、自己保持型以外の電磁弁に適用されてもよい。

また、上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１０…電磁弁、２０…ソレノイド、２１…コア、２３…コイル、３０…ガイドブッシュ（ガイド部）、３１…ピンガイド部材、４０…カバー、４１…上側プレート（第１プレート）、４１ｅ…孔部、４２…下側プレート（第２プレート）、４３…筒状部、５０…可動子、５１…貫通孔、５１ａ…小径部、５１ｂ…大径部、６０…弁部、７０…ピン、９０…永久磁石、１００…スプリング、Ｊ…中心軸

Claims (9)

1. 軸方向に延びる中心軸を中心とする筒状のガイド部を有するソレノイドと、
   磁性体部を有し、前記ガイド部の径方向内側を前記軸方向に移動する可動子と、
   前記ソレノイド及び前記可動子を収容し、孔部を有するカバーと、
   前記孔部に位置し、前記可動子の前記軸方向一方側に前記軸方向他方側の端部が接触し、前記可動子の移動に伴って移動するピンと、
   前記ピンを前記軸方向に移動可能に保持し、前記カバーに支持された筒状のピンガイド部材と、
   流体の通路を開閉する弁体を有し、前記カバーの外部に設けられ、前記ピンの前記軸方向移動に伴い前記ピンの前記軸方向一方側の端部が前記弁体に接触することにより開閉される弁部と、
   前記カバーの内側に配置され、前記可動子と前記軸方向に対向する磁性体製のコアと、
   前記径方向内側の面が前記コアと接触し、前記コア、前記可動子及び前記カバーを通る磁気回路を構成する永久磁石と、
   を備え、
   前記カバーは、前記ソレノイドの径方向外側を囲む磁性体製の筒状部を有し、
   前記コアの全体は、前記軸方向他方側から前記カバーによって覆われ、
   前記可動子には、前記可動子を前記軸方向に貫通する貫通孔が設けられている電磁弁。
2. 前記貫通孔は、前記軸方向に直線状に延びている、請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記貫通孔の断面形状は、前記中心軸と同心の円形状である、請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記コアと前記可動子との前記軸方向の間に位置し、前記可動子を前記ピンに向かう向きに押圧するスプリングを備え、
   前記ソレノイドは、前記中心軸周りに導線が巻かれて構成されるコイルを有し、
   前記コアの少なくとも一部は、前記コイルの前記径方向内側に位置する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁弁。
5. 前記スプリングの少なくとも一部は、前記貫通孔の前記径方向内側に位置する、請求項４に記載の電磁弁。
6. 前記貫通孔は、小径部と、大径部と、を有し、
   前記大径部は、前記小径部よりも直径が大きく、かつ、前記小径部の前記軸方向の前記コア側に位置し、
   前記スプリングの少なくとも一部は、前記大径部の前記径方向内側に位置する、請求項５に記載の電磁弁。
7. 前記永久磁石は、前記径方向に沿って配置された２つの磁極を有する、請求項４から６のいずれか一項に記載の電磁弁。
8. 前記ピンガイド部材は、前記軸方向に延び、
   前記ピンは、前記軸方向に移動する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁弁。
9. 前記カバーは、前記ソレノイドの前記軸方向一方側に位置し前記筒状部に取り付けられる第１プレートと、前記ソレノイドの前記軸方向他方側に位置し前記筒状部に取り付けられる第２プレートと、を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁弁。

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