| 【発明の名称】 |
電磁切換弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】増田 健二
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 カートリッジ４の外側にある永久磁石と直流コイルとを囲んで２つの吸着面を有して磁気的に一体である一連の磁路部材つまり対向する２つの固定鉄心６、７と継鉄群と、上記２つの固定鉄心６、７と上記カートリッジ４とに囲まれた可動鉄心室１に収まる油浸可動鉄心５とからなる往復動電磁要素によって、ロッドと連結手段とを介して流体を切り換えるためのスプールを切り換え操作する電磁切換弁。
【請求項２】 請求項１に記載の電磁切換弁において、磁石力に対抗するばねとばね受けとによって確実に中立位置となすスプリングセンタ、３位置形の電磁切換弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、流体を制御するための電磁切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電磁切換弁として、例えば図３に示すごときもの（実公昭５２−３６２４６号公報）が知られている。この電磁切換弁は、油浸可動鉄心、ドライコイルダブル形の電磁石を備えた３位置型の電磁切換弁であって、電磁石部５０と弁本体部５１とより成り、上記電磁石部５０は、中間継鉄５２を挟んで並列する直流コイル５３、５３′と、これらコイル５３、５３′の内側において上記コイル５３、５３′に跨がる非磁性材のカートリッジ５４と、上記カートリッジ５４内で軸芯方向に移動可能に内装する可動鉄心５５と、上記可動鉄心５５の一端面と対面して上記カートリッジ５４の内面左端にろう付けなどで気密一体の一側の固定鉄心５６と、上記可動鉄心５５の他端面と対面して上記カートリッジ５４の内面右端に隙間嵌合して後述のウエーブばね８４で押さえられる鍔のある他側の固定鉄心５７と、上記固定鉄心５６の一端部であって端板継鉄５８を貫通して外方に突出するねじ部５９に螺合するナット６０と、外筒継鉄６１と、上記カートリッジ５４の外周右端にろう付けなどで気密一体の取付部材継鉄６２と、上記可動鉄心５５の盲穴６３に挿嵌する後述のロッド８２を上記可動鉄心５５に連結するピン６４とより成る。また上記弁本体部５１は、スプール７０を摺動自在に嵌合する穴７１と上記取付部材継鉄６２のための凹孔部７２とを持つ磁性材本体７３と、上記穴７１の各溝７４、７５、７６に通じる流路つまり流入路７７と２つの制御路７８、７８′と戻り路７９と、上記スプール７０を挟んでその位置を決めるためのばね受け８０、８０′とセンタリングばね８１、８１′と、上記固定鉄心５７の穴を貫通して上記スプール７０と一体の非磁性材のロッド８２と、上記凹孔部７２にある取り付け溝に嵌まり上記取付部材継鉄６２の背面肩部に当たるスナップリング８３と、上記凹孔部７２の底に収まるウエーブばね８４と、Ｏリング８５とより成る。上記構成の電磁切換弁の動作について次に述べる。コイル５３、５３′を付勢しないときは、電磁力を０として、ばね８１、８１′とばね受け８０、８０′とによってスプール７０は図示のごとくノーマル位置つまり中立位置に確実にあり、各流路は互いに遮断される。一方のコイル例えば右側のコイル５３′を直流励磁すると、中立位置において可動鉄心５５は電磁力を得て、ロッド８２を押してスプール７０とばね受け８０′とばね８１′とを右方向に動かし、このとき固定鉄心５７と可動鉄心５５との間の磁気ギャップつまり吸引ギャップを縮めて、流入路７７を一方の制御路７８′につなぎ、同時に他方の制御路７８を戻り路７９につないで、一側の切り換え位置となる。コイル５３′を消磁すると、ばね８１′によってスプール７０はこの切り換え位置から再び確実に中立位置に戻り各流路の流れを遮断する。他方、左側のコイル５３を励磁すると、可動鉄心５５は今度はロッド８２を引っ張ってスプール７０を左方向に動かし、他側の切り換え位置となって制御路７８、７８′の流れ方を逆にする。コイル５３を消磁すると、ばね８１によってスプール７０はこの他側の切り換え位置から再び先の中立位置に戻る。つまりスプリングセンタ、３位置、４方向、オールポートブロック形の電磁式の切り換え機能を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の電磁切換弁は、吸引ギャップの大きいノーマル位置において所定の電磁力を確保するのにコイルの巻数が比較的多く、インダクタンスつまり電気的時定数が大きく、励磁時の切り換え応答時間が長く、またその応答時間にバラツキがあり、加えて電磁力（この電磁力は吸引ギャップの二乗に反比例する）と、インダクタンス（このインダクタンスは吸引ギャップに反比例する）とを吸引ギャップの小さくなる吸着時において過度に大きくして、吸着時の磁路にある蓄積電磁エネルギーを大として、消磁時における瞬時の放電を困難とする欠点があった。そこで、本発明の目的は、巻数の多くない直流コイルと共働する永久磁石を用いて、線形な電磁力特性にしてまた可動鉄心の変位に無関係で定数となるインダクタンスにして、同時に電流の励磁方向によって往復動とする電磁要素であって、これによって切り換えスプールを操作するごとくして、励磁時の応答が過大電流とせずに高速で、しかもバラツキが小さく、また消磁時の瞬時の放電が容易で、なお応答時間を可変に電流制御できる電磁切換弁を提供することにある。また、ばねとばね受けとを付加して、磁石力に抗してスプリングセンタ、３位置形となし、その中立位置で各種のスプール形式の得られる電磁切換弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の電磁切換弁は基本的に図１に例示するように、カートリッジ４の外側にある永久磁石と直流コイルとを囲んで２つの吸着面を有して磁気的に一体である一連の磁路部材つまり対向する２つの固定鉄心６、７と継鉄群と、上記２つの固定鉄心６、７と上記カートリッジ４とに囲まれた可動鉄心室１に収まる油浸可動鉄心５とからなる往復動電磁要素によって、ロッドと連結手段とを介して流体を切り換えるためのスプールを切り換え操作することを特徴とする。また、本発明の電磁切換弁は図１に例示するように、磁石力に対抗するばねとばね受けとによって確実に中立位置となすスプリングセンタ、３位置形としてもよい。
【０００５】
【作用】上記構成において、コイルを所定の方向に励磁すると、２つの吸引ギャップを貫いて所定の方向に貫流する電流による磁束が可動鉄心５に生じ、永久磁石からの磁束による磁石力を打ち消して可動鉄心５に所定の操作力をもたらし、これが連結手段を介してロッドを押してスプールを左方向に駆動すると同時に固定鉄心６と可動鉄心５との間の吸引ギャップを縮めて、固定鉄心７と可動鉄心５との間の吸引ギャップを開いて、一方向の切り換え動作を終了して一方向の切換位置となる。この状態からコイルを消磁すると図示しない適切な手段によって放電が生じ電流による磁束は０となる。今度はコイルを上記の所定の方向とは逆の方向に励磁すると、上記とは反対方向である同様の電磁気作用が可動鉄心５に生じ、ロッドを引っ張って連結手段を介してスプールを一方向の切換位置から右方向に駆動し、他方向の切り換え動作を終了して他方向の切換位置となる。ここで、巻数の多くない直流コイルと共働する永久磁石を用いて、線形な電磁力特性にしてまた可動鉄心の変位に無関係で定数となるインダクタンスにして、同時に電流の励磁方向によって往復動する電磁要素であって、これによって切り換えスプールを操作するごとくしたので、励磁時の応答が過大電流とせずに高速で、しかもバラツキが小さく、また消磁時の瞬時の放電が容易で、なお応答時間を可変に電流制御できるのである。また、磁石力に対抗するばねとばね受けとによって非励磁時にスプールを確実に中立位置とすることで、スプリングセンタ、３位置形として機能し、流体回路の要求に合わてその中立位置における各流路の連通遮断を決めるスプール形式を設定できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。図１は電磁切換弁の基本的実施例を示しており、この電磁切換弁は、電磁要素Ｓと弁本体部Ｖとより成り、上記電磁要素Ｓは、永久磁石２を挟んで並列する直流コイル３、３′と、これらコイル３、３′の内側において上記コイル３、３′に跨がる非磁性材のカートリッジ４と、上記カートリッジ４内で軸芯方向に移動可能に内装する可動鉄心５と、上記可動鉄心５の一端面と対面して上記カートリッジ４の内面左端にろう付けなどで気密一体の一側の固定鉄心６と、上記固定鉄心６にある貫通穴６′′′と、上記可動鉄心５の他端面と対面して上記カートリッジ４の内面右端にろう付けなどで気密一体の他側の固定鉄心７と、上記可動鉄心５を収めるとともに上記貫通穴６′′′を通る作動流体で満たす可動鉄心室１と、上記固定鉄心６の一端部であって後述の本体１１に螺合するねじ付きかつ凹孔端付き取付部６′′と続く鍔６′と、上記固定鉄心７の一端部であって端板継鉄５８を貫通して外方に突出するねじ部５９に螺合するナット６０と、上記鍔６′を包んで後述の本体１１に接する前方継鉄１０と、外筒継鉄６１と、上記可動鉄心５の盲穴９に圧入する後述のロッド１３と上記可動鉄心５とを連結補強するピン８、８′とより成る。また上記弁本体部Ｖは、オールポートブロック形のスプール１２を摺動自在に嵌合する穴１４と上記取付部６′′のためのねじ穴とを持つ本体１１と、上記穴１４の各溝１５、１６、１７に通じる流路つまり流入路Ｐと２つの制御路Ａ、Ｂと戻り路Ｒと、上記スプール１２を挟んでその位置を決めるための二つ割ばね受け１９ａ、１９ｂとばね受け１９′とセンタリングばね１８、１８′と、上記貫通穴６′′′を運動自在に貫通して上記スプール１２のＵ字形溝に緩く嵌まる連結用鍔部のある非磁性材ロッド１３と、プラグ２１と、Ｏリング２０、２０′とより成る。なお以上の構成部材の内、部材５８、５９、６０、６１は図３で述べた従来のものと同一なので説明を省略する。上記構成の電磁切換弁の動作について次に述べる。コイル３、３′を付勢しないときは、ばね１８、１８′とばね受け１９ａ、１９ｂ、１９′とは、永久磁石２からの磁束による磁石力に抗してスプール１２を図示のごとくノーマル位置つまり中立位置に確実に保持して、各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒを互いに遮断（オールポートブロック）する。このとき可動鉄心５の両端にある吸引ギャップは各々実質等しくなる。コイル３、３′を所定の方向に励磁すると、各吸引ギャップを貫いて所定の方向に貫流する電流による磁束が可動鉄心５に生じ、永久磁石２からの磁束による磁石力を打ち消して可動鉄心５に所定の操作力をもたらし、これがロッド１３を押してスプール１２を中立位置から左方向に駆動さし、ばね受け１９′を介してばね１８′を押圧しつつ、スプール１２のオーバラップを外して流路をＰ→Ａ、Ｂ→Ｒに切り換え、この一方向での切り換え動作を終了して一方向の切換位置となる。このとき固定鉄心６と可動鉄心５との間の吸引ギャップは縮まると同時に固定鉄心７と可動鉄心５との間の吸引ギャップは開く。この状態からコイル３、３′を消磁すると図示しない適切な手段によって放電が生じ電流による磁束は０となり、ばね１８′は磁石力に抗してスプール１２と可動鉄心５とを戻して、中立位置とし、再び各流路を遮断する。今度はコイル３、３′を上記の所定の方向とは逆の方向に励磁すると、反対方向である同様の電磁気作用が可動鉄心５に生じ、ロッド１３を引っ張ってスプール１２のＵ字形溝に嵌まるロッド１３の鍔部でスプール１２を中立位置から右方向に駆動し、ばね受け１９ａ、１９ｂを介してばね１８を押圧して、流路を逆にＰ→Ｂ、Ａ→Ｒとして、他方向での切り換え動作を終了して他方向の切換位置となる。以上要するにスプリングセンタ、３位置、４方向、オールポートブロック形の電流式の切り換え機能を発揮する。なお、ばね１８、１８′とばね受け１９ａ、１９ｂ、１９′とはなくても良く、この場合は２位置弁として機能する。ここに、巻数の多くない直流コイルと共働する永久磁石を用いて、線形な電磁力特性にしてまた可動鉄心の変位に無関係で定数となるインダクタンスにして、同時に電流の励磁方向によって往復動する電磁要素であって、これによって切り換えスプールを操作するごとくしたので、励磁時の応答が過大電流とせずに高速で、しかもバラツキが小さく、また消磁時の瞬時の放電が容易で、なお応答時間を可変に電流制御できるようになる。また、磁石力に対抗するばねとばね受けとによって非励磁時にスプールを確実に中立位置としたので、スプリングセンタ、３位置形として機能し、流体回路の要求に合わてその中立位置における各流路の連通遮断を決めるスプール形式を設定できる。また、カートリッジ４は中央部を熱処理などで磁性化して永久磁石からの磁束が通り易いカートリッジ４′としても良い。また、可動鉄心５とピン８、８′とロッド１３とは互いに緩んでいても良い。また、ロッド１３とスプール１２との連結は図示しない適切な方法でロッドがスプールを貫通するごとくして結合していても良い。また、図示しないが、鍔部の無いピン８、８′を用いないロッドをスプールと可動鉄心５とに単に当接して、スプールと可動鉄心５とが離れないように押し合うばね手段にて連結する連結手段であっても良い。また、図２は本発明の電磁切換弁の他の実施例で、電磁要素Ｓ′、つまり磁性材と非磁性材とを交互に配置してなるカートリッジ４′′と、コイル３′′と、永久磁石２′、２′′と、ウエーブばね２２と、継鉄２３、２３′と、前方継鉄１０′と、端板継鉄５８′とが図１の実施例と異なる。磁気的な相違点つまり中立位置でスプール１２が何らかの原因で固着して可動鉄心５が動かない状態でコイル３′′を付勢すると永久磁石２′、２′′の何れか一方に加算する減磁界の生ずる点を除いて、図１と実質同様の作用をし、従って図１の場合と同様の効果を奏するものである。
【０００７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の電磁切換弁は、その電磁要素として巻数の多くない直流コイルと共働する永久磁石を用いて、線形な電磁力特性にしてまた可動鉄心の変位に無関係で定数となるインダクタンスにして、同時に電流の励磁方向によって往復動のできるごとくして、これによって切り換えスプールを操作するごとくしたので、励磁時の応答が過大電流とせずに高速で、しかもバラツキが小さく、また消磁時の瞬時の放電が容易で、なお応答時間を可変に電流制御できる効果がある。また、磁石力に抗するばねとばね受けとを付加して、スプリングセンタ、３位置形となし、その中立位置で各種のスプール形式の得られる効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９５０７４８７５
【氏名又は名称】増田 健二
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２日（１９９８．１２．２） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７０９４４（Ｐ２０００−１７０９４４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３７６４５３ |
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