特許 7103066 流体制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-11

(45)【発行日】2022-07-20

(54)【発明の名称】流体制御弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20220712BHJP

   F01P 3/20 20060101ALN20220712BHJP

   F01P 7/16 20060101ALN20220712BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 305J

F16K31/06 305D

F16K31/06 305L

F16K31/06 305M

F16K31/06 305K

F01P3/20 H

F01P7/16 504E

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018159607

(22)【出願日】2018-08-28

(65)【公開番号】P2020034054

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】592056908

【氏名又は名称】浜名湖電装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】栃原 秀哉

【審査官】清水 康

(56)【参考文献】

【文献】特許第５６１４５８５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特表２０１３－５２５６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－３４０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭２６－１４８７（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開平１１－３０４０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－５５１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－５６３８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０６－３１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体である作動流体が流通する内部通路（５２０）を有するハウジング（５２）と、
弁座部（５６０ｂ；５６６ｂ；１５６０ｂ）から離間して前記作動流体の流通を許可する開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように前記内部通路を開閉し、開弁する方向に前記作動流体の圧力が作用する弁部（５５０ｂ；５５２ｂ；１５５０ｂ）と、
一部に前記弁部を有し、前記弁部の表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれかまたは組み合わせによって前記弁部とともに形成されたプランジャ（５５；１５５；２５５；３５５）と、
通電時に前記プランジャを軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部（５４０）と、
前記通電時に前記プランジャとともに磁気回路を形成し、前記弁座部を一部に備えて、前記弁部と接触する前記弁座部の表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれかまたは組み合わせによって形成されたヨーク（５６；１５６；２５６）と、
を備える流体制御弁。

【請求項2】

前記プランジャと前記ヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第１経路（５６５，５５２；５５１，５６１；５５２，５６３ａ）と、
前記第１経路とは異なる部位において前記プランジャと前記ヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第２経路（５５０，５６０；５５２，５６４；５５２，５６６；１５５０，１５６０）と、
を備え、
前記開弁状態における通電開始時は前記第１経路の方が前記第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、通電中である前記閉弁状態では前記第２経路の方が前記第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する請求項１に記載の流体制御弁。

【請求項3】

液体である作動流体が流通する内部通路（５２０）を有するハウジング（５２）と、
弁座部（５６０ｂ；５６６ｂ；１５６０ｂ）から離間して前記作動流体の流通を許可する開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように前記内部通路を開閉し、開弁する方向に前記作動流体の圧力が作用する弁部（５５０ｂ；５５２ｂ；１５５０ｂ）と、
一部に前記弁部を有し前記弁部とともに形成されて、軸方向に駆動されるプランジャ（５５；１５５；２５５；３５５）と、
通電時に前記プランジャを前記軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部（５４０）と、
前記弁部に対して前記軸方向に対向する位置に前記弁座部を備えて、前記通電時に前記プランジャとともに磁気回路を形成するヨーク（５６；１５６；２５６）と、
前記プランジャと前記ヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第１経路（５６５，５５２；５５１，５６１；５５２，５６３ａ）と、
前記第１経路とは異なる部位において前記プランジャと前記ヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第２経路（５５０，５６０；５５２，５６４；５５２，５６６；１５５０，１５６０）と、
を備え、
前記開弁状態における通電開始時は前記第１経路の方が前記第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、通電中である前記閉弁状態では前記第２経路の方が前記第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する流体制御弁。

【請求項4】

前記第１経路は、前記プランジャと前記ヨークの一方の一部であって前記プランジャと前記ヨークの他方の部分（５５１；５６３）に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部（５６１）と前記他方の部分との間を磁束が通る磁気経路であり、
前記第２経路は、前記プランジャと前記ヨークのそれぞれにおいて前記軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部（５５０，５６０；５５２，５６６；５５２，５６４；１５５０，１５６０）を磁束が通る磁気経路である請求項２または請求項３に記載の流体制御弁。

【請求項5】

前記プランジャは、前記軸方向に延びる筒状部（５５１）を備え、
前記ヨークは、前記筒状部に対して傾斜する断面形状をなす前記傾斜部を備え、
前記平行部は、前記プランジャにおいて前記筒状部よりも前記作動流体の上流側に設けられているプランジャ側盤部（５５０；１５５０）と、前記ヨークにおいて前記傾斜部よりも前記作動流体の上流側に設けられているヨーク側盤部（５６０；１５６０）とを含んで構成されている請求項４に記載の流体制御弁。

【請求項6】

前記弁部と前記弁座部は、前記閉弁状態において前記第２経路を形成する前記平行部に設けられている請求項４または請求項５に記載の流体制御弁。

【請求項7】

前記第２経路は複数の部位に設定されており、
複数の部位に設定された前記第２経路の少なくとも一つは、前記閉弁状態において前記プランジャと前記ヨークとが接触する部位に形成されている請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【請求項8】

前記第２経路は、前記閉弁状態において前記プランジャと前記ヨークとが接触する部位に形成されている請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【請求項9】

前記プランジャの外側であって前記コイル部の内側に前記作動流体が流通する流体通路（５２１）を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【請求項10】

前記プランジャの内側に前記作動流体が流通する流体通路（１５５０ａ）を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【請求項11】

前記コイル部よりも内側であってかつ前記プランジャの内側に前記作動流体が流通する流体通路（１５５０ａ）を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【請求項12】

前記弁部と前記弁座部の少なくとも一つは、磁性材料によって形成されている請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、流体制御弁に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エンジン冷却回路においてエンジンから流出した流体の流通を許可および阻止する流体制御弁が開示されている。この流体制御弁は、冷却水の液圧が生じていない状態では、付勢バネの付勢力や、プランジャが固定コアに引き付けられる吸引力によって閉弁状態に維持されている。冷却水の液圧が付勢バネの付勢力を上回ると、プランジャは液圧により固定コアから離間する方向に移動して開弁するようになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５６１４５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の流体制御弁は、円筒状体の固定コアにおける環状の先端面にプランジャが接触することにより閉弁状態になる。固定コアの環状の先端面は、弁部であるプランジャと接触する弁座面として機能する。先端面が弁座面としての機能を発揮するには、先端面の平面度を確保するために先端面を研磨加工したり表面仕上げ加工したりすることが必要であるので、表面仕上げ等の製造コストを要するという課題がある。

【0005】

特許文献１の流体制御弁では、開弁状態から閉弁する際にプランジャの移動方向と反対向きに作用する冷却水の液圧の大きさによってはソレノイドが磁束を発生しても閉弁できないことがある。また特許文献１においては、作動流体の圧力に抗して閉弁する閉弁性能を確保するには、閉弁方向に付勢する付勢バネを併せ持つ必要がある。また、付勢バネの付勢力が大きい場合、通電終了後に冷却水の液圧が弱まった場合に閉弁状態から開弁状態に移行しにくいという懸念がある。

【0006】

この明細書に開示する第１の目的は、弁部と弁座部の接触面に関する製造コストの低減を図る流体制御弁を提供することである。

【0007】

この明細書に開示する第２の目的は、作動流体の圧力に抗して閉弁する閉弁性能の向上を図る流体制御弁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

【0009】

開示された流体制御弁の一つは、液体である作動流体が流通する内部通路（５２０）を有するハウジング（５２）と、弁座部（５６０ｂ；５６６ｂ；１５６０ｂ）から離間して作動流体の流通を許可する開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように内部通路を開閉し、開弁する方向に作動流体の圧力が作用する弁部（５５０ｂ；５５２ｂ；１５５０ｂ）と、
一部に弁部を有し、弁部の表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれかまたは組み合わせによって弁部とともに形成されたプランジャ（５５；１５５；２５５；３５５）と、通電時にプランジャを軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部（５４０）と、通電時にプランジャとともに磁気回路を形成し、弁座部を一部に備えて、弁部と接触する弁座部の表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれかまたは組み合わせによって形成されたヨーク（５６；１５６；２５６）と、を備える。

【0010】

この流体制御弁によれば、弁部と弁座部とについて研磨処理または切削処理が施されていないプランジャとヨークを備える。この構成を有するプランジャとヨークによれば、弁部と弁座部との接触面について研磨処理または切削処理を施さなくても、流体制御弁としての閉弁性能を発揮可能な弁部と弁座部の接触面を得ることができる。以上より、この流体制御弁によれば、弁部と弁座部の接触面に関する製造コストの低減を図ることができる。

【0011】

開示された流体制御弁の一つは、液体である作動流体が流通する内部通路（５２０）を有するハウジング（５２）と、弁座部（５６０ｂ；５６６ｂ；１５６０ｂ）から離間して作動流体の流通を許可する開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように内部通路を開閉し、開弁する方向に作動流体の圧力が作用する弁部（５５０ｂ；５５２ｂ；１５５０ｂ）と、一部に弁部を有し弁部とともに形成されて、軸方向に駆動されるプランジャ（５５；１５５；２５５；３５５）と、通電時にプランジャを軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部（５４０）と、弁部に対して軸方向に対向する位置に弁座部を備えて、通電時にプランジャとともに磁気回路を形成するヨーク（５６；１５６；２５６）と、プランジャとヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第１経路（５６５，５５２；５５１，５６１；５５２，５６３ａ）と、第１経路とは異なる部位においてプランジャとヨークとの間を磁束が通る磁気経路である第２経路（５５０，５６０；５５２，５６４；５５２，５６６；１５５０，１５６０）と、を備え、開弁状態における通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、通電中である閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

【0012】

この流体制御弁によれば、通電開始時に、第２経路よりも磁束が大きい第１経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用してプランジャを流体圧力に抗して吸引し始めることができる。さらに開弁状態から閉弁状態に至る過程において、第１経路よりも磁束が大きくなる第２経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用して閉弁状態を維持するように、プランジャの弁部をヨークの弁座部に吸着することができる。このように開弁状態での通電開始時に第１経路を通る磁気経路が支配的になることにより、プランジャを弁座部側に吸引する吸引力を発揮させて作動流体の圧力に抗する方向に弁部を移動させる駆動力を得ることができる。そして閉弁状態では第２経路を通る磁気経路が支配的になることにより、弁部を弁座部に接触させた状態に維持する吸着力を発揮させて内部通路を締め切ることができる。以上より、作動流体の圧力に抗して閉弁する閉弁性能の向上を図る流体制御弁を提供できる。

【0013】

さらに、スプリングなどの付勢力に頼らずに、開弁状態からの閉弁動作と閉弁状態の維持とを両立できるので、スプリングの具備や付勢力の強化などに伴う装置の大型化を抑えることができる。さらにプランジャとヨークとが弁部と弁座部の機能を持つため、別個の弁体を備える必要がなく、部品点数や部品管理工数を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る冷却水回路を示す構成図である。

【図2】第１実施形態の流体制御弁について開弁状態を示した断面図である。

【図3】第１実施形態の流体制御弁について閉弁状態を示した断面図である。

【図4】閉弁状態における流出ポート側のヨークとプランジャ間の磁気経路を示した部分拡大図である。

【図5】第１経路と第２経路についてストロークと吸引力の関係を示す特性図である。

【図6】第２実施形態の流体制御弁について開弁状態における流入ポート側のヨークとプランジャ間の磁気経路を示した部分拡大図である。

【図7】第２実施形態の流体制御弁について閉弁状態における流入ポート側のヨークとプランジャ間の磁気経路を示した部分拡大図である。

【図8】第３実施形態の流体制御弁について開弁状態を示した断面図である。

【図9】第３実施形態の流体制御弁について閉弁状態を示した断面図である。

【図10】閉弁状態における流出ポート側のヨークとプランジャ間の磁気経路を示した部分拡大図である。

【図11】第３実施形態におけるプランジャの斜視図である。

【図12】第３実施形態におけるプランジャを流出ポート側からみた平面図である。

【図13】第４実施形態の流体制御弁について閉弁状態を示した断面図である。

【図14】閉弁状態における流出ポート側のヨークとプランジャ間の磁気経路を示した部分拡大図である。

【図15】第５実施形態におけるプランジャの斜視図である。

【図16】第５実施形態におけるプランジャを流出ポート側からみた平面図である。

【図17】第６実施形態の流体制御弁について開弁状態を示した断面図である。

【図18】第６実施形態の流体制御弁について閉弁状態を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

【0016】

（第１実施形態）
開示の目的を達成する流体制御弁は、内部を流通する作動流体の圧力が作用する方向と反対の方向を閉弁方向とし、流体通路を開く開弁状態と流体通路を閉じる閉弁状態とを切り換える装置である。流体制御弁によって制御される作動流体は、水、オイル等の液体である。

【0017】

流体制御弁の一例を開示する第１実施形態について図１～図５を参照しながら説明する。第１実施形態の流体制御弁５は、液体を作動流体とする冷却水回路１に用いられる。冷却水回路１は、エンジン冷却水が循環する回路であり、車両に設けられたエンジン２の暖機および冷却を効率良く行う機能を有している。図１に示すように、冷却水回路１は、エンジン２、ポンプ３、第１流路１０、第２流路１１、第３流路１２、切換弁４、ヒータコア６、流体制御弁５、ラジエータ７、制御装置８等を備えている。

【0018】

冷却水はポンプ３から流出し、エンジン２、第１流路１０、第２流路１１、第３流路１２を流通してポンプ３に戻る。制御装置８は、少なくとも一つの演算処理装置と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくとも一つのメモリ装置とを有する。制御装置８は、例えばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置８は、一つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置８によって実行されることにより、制御装置８をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置８を機能させる。制御装置８は、エンジン２の暖機および冷却を行う種々の処理を行うための機能部がハードウェアまたはソフトウェアまたはその両方で構築されている。

【0019】

ポンプ３は、エンジン２が運転状態である場合に冷却水を駆動させるようにエンジン２の運転と連動する装置である。ポンプ３は、エンジン２が運転状態のときに運転して冷却水を循環させ、エンジン２が停止状態のときに運転しない。ポンプ３には、例えばエンジンの回転によって動作する機械式の流量可変型ポンプが用いられる。ポンプ３は、電動モータを駆動源とし、エンジン２の運転状態とは無関係に作動、停止が可能である装置としてもよい。この場合、ポンプ３は、制御装置８の制御により、吐出する流体の量を変化させることができる。

【0020】

第１流路１０は、エンジン２から流出した流体をポンプ３を経由してエンジン２に流入させるように、流体がヒータコア６やラジエータ７を経由しないでエンジン２、切換弁４およびポンプ３を循環する流路である。エンジン２の内部には冷却水を流通させる流路が形成されている。エンジン２の内部を流通する冷却水は、エンジン２の熱を吸収して自らの温度を上昇させることでエンジン２の内部温度を低下させている。第２流路１１は、エンジン２から流出した冷却水を、第１流路１０の上流部から分岐して流体制御弁５、ヒータコア６を経由して第１流路１０の下流部に戻す流路である。第２流路１１には流体制御弁５およびヒータコア６が設けられている。第３流路１２は、流体制御弁５よりも上流側である第２流路１１の上流部から分岐して、ラジエータ７を経由して第１流路１０の下流部に戻す流路である。

【0021】

第３流路１２にはラジエータ７が設けられている。第３流路１２が下流側において第１流路１０に接続する合流部には、切換弁４が設けられている。切換弁４は、エンジン２を流出した冷却水の流路を、第１状態と第２状態と第３状態とに切り換え可能に構成されている。第１状態は、冷却水が第１流路１０を循環するように第１流路１０と第３流路１２とを連通させない状態である。第２状態は、冷却水が第３流路１２を経由してエンジン２に戻るように切換弁４によって第３流路１２とエンジン側の通路とを接続する状態である。第３状態は、切換弁４において接続されている３つの通路をすべて開放する状態である。切換弁４は、例えば冷却水が所定の温度条件を満たす場合に第３状態に流路を切り換え、所定の温度条件を満たさない場合に第１状態に流路を切り換える装置であり、例えばサーモスタット弁によって構成することができる。つまり、切換弁４は、感温ワックスに加えられた熱の量（冷却水温度）に応じて弁開度が変化する。

【0022】

流体制御弁５は、第２流路１１においてヒータコア６よりも上流側または下流側に設けられ、その開度を閉状態または開状態の２つの状態に切り換え可能な弁である。流体制御弁５が閉状態である場合、冷却水は第１状態で第２流路１１には流れず第１流路１０のみに流れ、第２状態で第３流路１２のみに流れる。流体制御弁５が開状態である場合、冷却水は第１状態で第１流路１０と第２流路１１の両方に流れる。以上のように、第２流路１１、第３流路１２は第１流路１０に対して並列状態で構成されている。

【0023】

制御装置８は、冷却水温度センサによって検出される冷却水の温度に基づいて流体制御弁５を制御する。エンジン２の始動後、冷却水温度があらかじめ定めた第１温度未満である場合は、切換弁４によって第１状態に維持され制御装置８によって流体制御弁５を閉状態に制御する。冷却水は第１流路１０のみを循環するので、エンジン２の暖機が促進される。

【0024】

冷却水温度が第１温度以上になると、エンジン２の暖機制御を終了する。冷却水温度が第１温度よりも高温に設定された第２温度以上になると、切換弁４によって第２状態または第３状態に切り換えられて、冷却水は第３流路１２を循環しラジエータ７において冷却水の放熱が行われる。制御装置８によって通電が遮断されて流体制御弁５が開状態に制御されると、冷却水は第２流路１１を循環し、ヒータコア６においても冷却水の放熱が行われる。また、第１状態である場合に、ヒータコア６において冷却水からの放熱が必要である場合は、制御装置８によって通電が遮断されて流体制御弁５を開状態に制御することがある。

【0025】

また他の形態として、前述した冷却水回路１は、エンジン２から流出した流体がヒータコア６やラジエータ７を経由しないでエンジンに戻る経路をなす第１流路１０を備えていない構成であってもよい。切換弁４は、前述の第２状態を実施しないように冷却水回路１の流路を切り換える構成でもよい。制御装置８は、エンジン油温、あるいはトランスミッション等の油温を検出するセンサの検出値に基づいて流体制御弁５を制御するように構成してもよい。

【0026】

次に流体制御弁５について、図２～図５を用いて説明する。図２は開弁状態を示しており、図３は閉弁状態を示している。流体制御弁５は、弁部５５０ｂを備えた可動コアであるプランジャ５５、シートバルブである弁座部５６０ｂを備えたヨーク５６、電磁ソレノイド部５４等を備えている。流体制御弁５は、弁部５５０ｂが弁座部５６０ｂから離間していく方向である開弁方向に作動流体の圧力が作用する構成を有する電磁弁装置である。つまり、流体制御弁５は、流体圧力に抗する方向に弁部５５０ｂの閉弁方向が設定されている電磁弁装置である。流体制御弁５は、作動流体から受ける流体圧力と通電により発生する磁気力とのバランス状態に応じて、ハウジング内に設けられた内部通路５２０を開閉する。内部通路５２０は、中間ハウジング５２の内部においてヨーク５６の上流側開口部５６０ａを入口とする通路を構成する。

【0027】

プランジャ５５は、軸方向の一端側が閉じられた形状であり、他端側が開口しているカップ状体である。プランジャ５５は、流入ポート５１０側に設けられた上流側盤部５５０と、流出ポート５３０側に設けられた下流側環状部５５２と、上流側盤部５５０と下流側環状部５５２とを連絡する筒状部５５１とを備えている。上流側盤部５５０は、筒状部５５１と同程度の外径寸法を有し、流入ポート５１０側に位置する面に弁座部５６０ｂに着座する弁部５５０ｂを備えている。上流側盤部５５０は、プランジャ５５において筒状部５５１よりも上流側に設けられており、表面が平らに形成されたプランジャ側盤部に相当する。弁部５５０ｂは、ヨーク５６の一部として設けられた弁座部５６０ｂに対して、プランジャ５５において対向する位置に設けられている。軸方向はプランジャ５５の移動方向である。上流側盤部５５０は、少なくとも弁部５５０ｂが軸方向に対して直交する面を形成するように設けられている。また、上流側盤部５５０は、少なくとも弁部５５０ｂが弁座部５６０ｂに対して平行な面を形成するように設けられている。

【0028】

プランジャ５５は、例えば磁性材料で構成されている。弁部５５０ｂは磁性材料で形成されている構成でもよい。プランジャ５５は、弁部５５０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されていない部材である。プランジャ５５を製造する際のプレス加工においては、板材を絞り加工、曲げ加工を用いた成形を行う。また、プランジャ５５は、鍛造、転造のいずれかによって形成された部材である。鍛造や転造は、材料を切削しないで圧縮力によって所定の形状に成形する加工技術であるため、弁部５５０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されていないプランジャ５５を形成することができる。プランジャ５５は、弁部５５０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれか、またはこれらのうち複数の組み合わせによって形成された部材である。弁部５５０ｂの表面は、弁座部５６０ｂに対して平行に成形された板材の表面によって構成されることになる。このような成形により、成形後に弁部５５０ｂの表面に研磨処理、切削処理等の仕上げ加工を施さずとも、弁座部５６０ｂとの閉弁性能を確保可能な弁部５５０ｂの表面を形成することができる。

【0029】

下流側環状部５５２は、筒状部５５１よりも大きい外径寸法であって筒状部５５１に対して直交するように放射状に広がる形状であるフランジ状部である。下流側環状部５５２には、筒状部５５１よりも径外寄りに位置する下流側通路５５２ａが軸方向に貫通している。下流側通路５５２ａは、下流側環状部５５２において周方向に複数個並ぶように設けられている。下流側通路５５２ａは、上流側において筒状部５５１の周囲に設けられた連通路５２１に通じ、下流側において流出ポート５３０に通じている。連通路５２１は、中間ハウジング５２の内部に設けられた通路であり、上流側において内部通路５２０に通じている。連通路５２１は、プランジャ５５の外側であってコイル部５４０の内側に作動流体が流通する流体通路である。このように内部通路５２０、連通路５２１および下流側通路５５２ａは、流入ポート５１０と流出ポート５３０とを連通する通路を構成している。

【0030】

プランジャ５５は、少なくとも下流側環状部５５２が、ヨーク５６の下流端に位置する第２筒状部５６５に内挿された状態で、軸方向に摺動可能に支持されている。また、プランジャ５５は、少なくとも筒状部５５１が、ボビン５４１よりも内側に設けられた摺動支持部に部分的に支持されている構成によって、軸方向に摺動可能であってもよい。摺動支持部は、ボビン５４１と同様に、非磁性材料で形成されている。

【0031】

流体制御弁５において流体通路を形成するハウジング本体は、作動流体が流入する流入通路である流入ポート５１０が設けられた流入側ハウジング５１と、流出通路である流出ポート５３０が設けられた流出側ハウジング５３と、中間ハウジング５２とを備える。中間ハウジング５２は、流入側ハウジング５１と流出側ハウジング５３とを連結する。流入側ハウジング５１は、下流側端部に設けられたフランジ部が中間ハウジング５２に一体に結合されている。

【0032】

流出側ハウジング５３は、上流側端部に設けられたフランジ部が中間ハウジング５２に一体に結合されている。流入側ハウジング５１、中間ハウジング５２および流出側ハウジング５３は、樹脂材料で形成され、結合部において溶着接合されている。

【0033】

中間ハウジング５２は、ヨーク５６、プランジャ５５、コイル部５４０、ボビン５４１等を内蔵している。ヨーク５６は、プランジャ５５と同様に、例えば磁性材料で構成されている。弁座部５６０ｂは磁性材料で形成されている構成でもよい。ヨーク５６は、磁気回路の一部を構成し、ボビン５４１、プランジャ５５を中間ハウジング５２の内部で支持している。ヨーク５６は、ボビン５４１およびコイル部５４０の外周側を覆うように設けられている。ヨーク５６、プランジャ５５、コイル部５４０、ボビン５４１および摺動支持部は、軸心が同軸をなすように設置されている。

【0034】

電磁ソレノイド部５４は、ヨーク５６、コイル部５４０、ボビン５４１、摺動支持部、コネクタ等を備えて構成されている。コネクタは、ヨーク５６の側方または外側に位置するように設けられる。コネクタは、コイル部５４０に通電するために設けられており、内部のターミナル端子は、コイル部５４０と電気的に接続されている。電磁ソレノイド部５４は、コネクタによってターミナル端子を電流制御装置等に電気的に接続することにより、コイル部５４０に通電する電流を制御できる。ボビン５４１は、樹脂材により円筒状に形成され、外周面にはコイル部５４０が巻回されている。コイル部５４０に通電が行われると、発生した磁束はヨーク５６とプランジャ５５とを循環するように流れる磁気回路を形成する。

【0035】

ヨーク５６は、軸方向の両端が開口している筒状体である。ヨーク５６は、流入ポート５１０側に設けられた上流側の第１環状部５６０と、プランジャ５５の軸心に対して傾斜する傾斜部５６１と、傾斜部５６１の下流側端部から径外側に延びる第２環状部５６２と、を備えている。ヨーク５６は、さらに第２環状部５６２の外周縁から軸方向に延びる第１筒状部５６３と、下流側の端部において軸方向に延びる断面形状である第２筒状部５６５と、第１筒状部５６３と第２筒状部５６５とをつなぐ下流側環状部５６４とを備えている。下流側環状部５６４は、第１筒状部５６３の下流側端部から径外側に放射状に延びて外周側において第２筒状部５６５と一体になっている。

【0036】

第１環状部５６０は、ヨーク５６において傾斜部５６１よりも上流側に設けられており、表面が平らに形成されたヨーク側盤部に相当する。傾斜部５６１は、上流側の端部が第１環状部５６０に連結し、下流側の端部が第２環状部５６２に連結する形状の筒状部である。傾斜部５６１は、プランジャ５５の筒状部５５１に対して傾斜する断面形状をなす部分である。以下、傾斜部および平行部に関わる断面形状とは、プランジャ５５等の軸方向に沿う縦断面形状のことである。傾斜部５６１は、上流側の端部が下流側の端部よりも外径寸法が小さく形成されている。したがって、傾斜部５６１は、下流側に向かうほど、直径が大きくなるように筒状部５５１に対して傾斜している。傾斜部５６１における上流側の端部は、筒状部５５１よりも直径寸法が大きく構成されている。

【0037】

第１環状部５６０は、プランジャ５５の上流側盤部５５０に接触可能で、上流側盤部５５０よりも大きい直径寸法を有し、プランジャ５５と同軸に形成された上流側開口部５６０ａを貫通孔として有する。第１環状部５６０と上流側盤部５５０は、軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部をなしている。

【0038】

第１環状部５６０は、下流側に位置する面に弁部５５０ｂに接触する弁座部５６０ｂを備えている。第１環状部５６０は、少なくとも弁座部５６０ｂが軸方向に対して直交する面を形成するように設けられている。また、上流側盤部５５０は、少なくとも弁部５５０ｂが弁座部５６０ｂに対して平行な面を形成するように設けられている。弁座部５６０ｂは、プランジャ５５の一部として設けられた弁部５５０ｂに対して、ヨーク５６において対向する位置に設けられている。閉弁状態において弁座部５６０ｂは、第１環状部５６０において上流側開口部５６０ａよりも径外側に、環状面または環状線を形成するように弁部５５０ｂに接触する部分である。

【0039】

ヨーク５６は、弁座部５６０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されていないプレス加工によって形成された部材である。ヨーク５６を製造する際のプレス加工においては、板材を絞り加工、曲げ加工を用いた成形を行う。また、ヨーク５６は、鍛造、転造のいずれかによって形成された部材である。鍛造や転造は、材料を切削しないで圧縮力によって所定の形状に成形する加工技術であるため、弁座部５６０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されないヨーク５６を形成することができる。ヨーク５６は、プランジャ５５と同様に、弁座部５６０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれか、またはこれらのうち複数の組み合わせによって形成された部材である。弁座部５６０ｂの表面は、弁部５５０ｂに対して平行に成形された板材の表面によって構成されることになる。このような成形により、成形後に弁座部５６０ｂの表面に研磨処理、切削処理等の仕上げ加工を施さずとも、弁部５５０ｂとの閉弁性能を確保可能な弁座部５６０ｂの表面を形成することができる。

【0040】

流体制御弁５の製造方法は、コイル部５４０、ボビン５４１およびヨーク５６を備えた電磁ソレノイド部５４を中間ハウジング５２に設置する工程と、電磁ソレノイド部５４に内側にプランジャ５５を設置する工程とを備える。流体制御弁５の製造方法は、さらに内部に電磁ソレノイド部５４およびプランジャ５５が設置された状態の中間ハウジング５２に対して、流入側ハウジング５１と流出側ハウジング５３とを結合する工程を備える。また、流入側ハウジング５１と流出側ハウジング５３の一方のハウジングが中間ハウジング５２に一体に形成されている単一のハウジングを構成している場合には、流体制御弁５の製造方法は、単一のハウジングに他方のハウジングを結合する工程を備えればよい。

【0041】

流体制御弁５は、図２に示す開弁状態における通電時に、下流側においてプランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第１経路を形成する。流体制御弁５は、図３に示す閉弁状態における通電時に、上流側と下流側とにおいてプランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第２経路を形成する。第２経路は、第１経路とは異なる部位においてプランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である。上流側に形成される第２経路は、上流側盤部５５０と第１環状部５６０との間に磁束が通る磁気経路であり、弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂを通過する経路である。下流側に形成される第２経路は、第２筒状部５６５と下流側環状部５５２との間に磁束が通る磁気経路である。

【0042】

図２に示すように開弁状態で通電中であると、プランジャ５５とヨーク５６の下流側端部においては、下流側環状部５５２と第２筒状部５６５との間の第１経路に磁束が通る。開弁状態で下流側におけるプランジャ５５とヨーク５６との距離は、下流側環状部５５２と第２筒状部５６５との間が最も短くなっている。

【0043】

図２に示す開弁状態から閉状態に近づけていき図３、図４に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する下流側環状部５５２と下流側環状部５６４とが接触し、または下流側においてプランジャ５５とヨーク５６との間において最も近接するからである。下流側において下流側環状部５５２と下流側環状部５６４との間が、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になる。閉弁状態では、さらにプランジャ５５とヨーク５６の上流側端部において、上流側盤部５５０と第１環状部５６０との間を磁束が通る第２経路が支配的になる。このように第２経路が支配的になるのは、互いに平行部を構成する上流側盤部５５０と第１環状部５６０とが接触し、または上流側においてプランジャ５５とヨーク５６との間において最も近接するからである。

【0044】

このように流体制御弁５は、下流側において、図５に示す特性図と同様にストロークが小さい閉弁状態の直前においてプランジャ５５の吸引力が第２経路の方が第１経路よりも大きくなるように変化する。流体制御弁５は、第２経路によって弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに吸着する構成を上流側と下流側の両方に備えることにより、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に対して弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに着座させることができ、閉弁時の吸着保持力を強化できる。

【0045】

図５に示すように、プランジャ５５を吸引する吸引力は、開弁状態から閉弁状態に近づく間は第１経路の方が第２経路よりも大きく、閉弁状態の直前で逆転現象が起きて閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも大きくなるという特性がある。図２に示すように、通電時の開弁状態においては、第１経路が第２経路よりも支配的な磁気経路になる。これは、プランジャ５５とヨーク５６との間において、下流側環状部５５２と第２筒状部５６５との距離が最も短くなり磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になるからである。このため、流体制御弁５は、図５の特性図と同様に、ストロークが大きい開弁状態ではプランジャ５５を吸引する吸引力が第２経路よりも第１経路の方が大きくなる。したがって、流体制御弁５は、第１経路において吸引し始める構成を採用することによって、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に反してプランジャ５５を吸引することができ、通電開始時の吸引性能を強化できる。

【0046】

図４に示す開弁状態から閉状態に近づけていくと、流体制御弁５は、図５の特性図と同様に、ストロークが小さい閉弁状態の直前においてプランジャ５５の吸引力が第２経路の方が大きくなるように変化する。したがって、流体制御弁５は、第２経路によって弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに吸着する構成を採用することにより、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に対して閉弁時の吸着保持力を強化することができる。以上のように、流体制御弁５は、図５に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。

【0047】

次に、第１実施形態の流体制御弁５がもたらす作用効果について説明する。流体制御弁５は、弁座部５６０ｂから離間して作動流体の流通を許可する開弁状態と閉弁状態とに切り換えるように内部通路５２０を開閉し、開弁する方向に作動流体の圧力が作用する弁部５５０ｂを備える。流体制御弁５は、プランジャ５５と、通電時にプランジャ５５を軸方向に駆動する磁気力を発生するコイル部５４０と、通電時にプランジャ５５とともに磁気回路を形成しヨーク５６とを備える。プランジャ５５は弁部５５０ｂを一部に備えている。プランジャ５５は、弁部５５０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれか、または組み合わせによって形成されている。ヨーク５６は弁座部５６０ｂを一部に備えている。ヨーク５６は、弁部５５０ｂと接触する弁座部５６０ｂの表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれか、またはこれらのうち複数の組み合わせによって形成されている。

【0048】

この流体制御弁５によれば、弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂとについて研磨処理または切削処理が施されていないプランジャ５５とヨーク５６を備える。この構成を有するプランジャ５５とヨーク５６によれば、流体制御弁５としての閉弁性能を発揮可能な弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂの接触面を提供することができる。これにより、弁部５５０ｂの表面と弁座部５６０ｂの表面について研磨処理または切削処理を施さなくても、必要な閉弁性能を満たした流体制御弁５を提供できる。この流体制御弁５によれば、弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂの接触面に関する製造コストの低減が図れる。

【0049】

流体制御弁５は、プランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第１経路と、第１経路とは異なる部位においてプランジャ５５とヨーク５６との間を磁束が通る磁気経路である第２経路とを備える。開弁状態での通電開始時は、第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

【0050】

この流体制御弁５によれば、通電開始時に、第２経路よりも磁束が大きい第１経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用してプランジャ５５を流体圧力に抗して吸引し始めることができる。さらに開弁状態から閉弁状態に至る過程において、第１経路よりも磁束が大きい第２経路を通る磁気経路によって発生する駆動力を利用して、弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに吸着し、閉弁状態を維持することができる。このように開弁状態での通電開始時に第１経路を通る磁気経路が支配的になることにより、プランジャ５５を弁座部５６０ｂ側に吸引する吸引力を発揮させて作動流体の圧力に抗する方向に弁部５５０ｂを移動させる駆動力を得ることができる。そして閉弁状態では第２経路を通る磁気経路が支配的になることにより、弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに接触させた状態に維持する吸着力を発揮させて内部通路５２０を閉じ続けることができる。以上より、流体制御弁５は、作動流体の圧力に抗して閉弁する閉弁性能の向上を図ることができる。

【0051】

さらに、スプリングなどの付勢力に頼らずに、開弁状態からの閉弁動作と閉弁状態の維持とを両立できるので、スプリングの具備や付勢力の強化などに伴う装置の大型化を抑制できる。流体制御弁５は、さらにプランジャ５５とヨーク５６とが弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂの機能を備えるので、別個の弁体を備える必要がなく部品点数や部品管理工数を抑制できる。

【0052】

流体制御弁５は、プランジャ５５とヨーク５６とで磁気回路を形成する構成を備えることにより、装置の部品点数抑制に寄与し、さらに磁気回路におけるエアギャップを抑えることができる。

【0053】

流体制御弁５は、開弁状態における通電開始時（吸引開始時）に最大電圧に制御され、閉弁状態である吸着保持時に吸引開始時よりも小さい電圧に制御されるようにしてもよい。この制御を採用した場合には、前述した第１経路と第２経路を備える構成により、通電電圧を抑えても吸引開始と吸着保持とを満足することができる流体制御弁５を提供できる。

【0054】

弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂは、閉弁状態において第２経路を形成する平行部に設けられている。この構成によれば、弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂは、プランジャ５５とヨーク５６との重複面積または接触面積が大きく磁束が大きい第２経路が形成されている平行部に設けられている。したがって、電磁力による吸着力が作用する部位に弁機能を備えた流体制御弁５を提供でき、弁の締切性能を高めることができる。

【0055】

流体制御弁５において第２経路は複数の部位に設定されている。複数の部位に設定された第２経路の少なくとも一つは、閉弁状態においてプランジャ５５とヨーク５６とが接触する部位に形成されていることが好ましい。この構成によれば、複数の第２経路の少なくとも一つがプランジャ５５とヨーク５６とを接触させた部位に設けられていることにより、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に対して弁部５５０ｂの閉弁状態を継続できる吸着力を提供でき、閉弁時の吸着保持力を強化できる。

【0056】

流体制御弁５は、プランジャ５５の外側であってコイル部５４０の内側に作動流体が流通する流体通路を備える。この構成によれば、通電によるコイル部５４０とプランジャ５５からの発熱を両者の間を流れる作動流体によって緩和できる流体制御弁５を提供できる。

【0057】

第２経路は、閉弁状態においてプランジャ５５とヨーク５６とが接触する部位に形成されていることが好ましい。この構成によれば、流体制御弁５はプランジャ５５とヨーク５６とを接触させた部位に第２経路を備えることにより、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に対して弁部５５０ｂの閉弁状態を継続できる吸着力を提供でき、閉弁時の吸着保持力を強化できる。

【0058】

（第２実施形態）
第２実施形態について、図６および図７を参照して説明する。第２実施形態の流体制御弁５は、第１実施形態に対して、ヨーク５６とプランジャ５５が開弁状態における通電時に第２経路よりも第１経路の方が支配的になるように形成されている点が相違する。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

【0059】

第２環状部５６２は、傾斜部５６１の下流側端部よりも大きい直径寸法であって第１筒状部５６３に対して直交する方向に放射状に広がるフランジ状部である。第２環状部５６２は、断面形状が第１環状部５６０と平行な関係にある。第１筒状部５６３の内周面は、閉弁状態および開弁状態で、軸方向について下流側環状部５５２の外周縁と対向する位置関係にある。

【0060】

筒状部５５１、特にその上流側部位は、図６に示す開弁状態から図７に示す閉弁状態へ移動するにつれて傾斜部５６１との距離が少しずつ小さくなるように設けられている。

【0061】

第２実施形態の流体制御弁５においては、図６に示すように、通電時の開弁状態において、実線矢印で示す第１経路が破線矢印で示す第２経路よりも支配的な磁気経路になる。これは、プランジャ５５とヨーク５６との間において傾斜部５６１と筒状部５５１とは、距離が最も短くなり、磁気抵抗が最も小さい部位であり、磁束が最も大きい部位になるからである。開弁状態での通電開始時には、図６に示すように、上流側におけるプランジャ５５とヨーク５６との距離は、傾斜部５６１と筒状部５５１との間が最も短くなっている。このため、流体制御弁５は、前述の図５に示す特性図と同様に、開弁状態ではプランジャ５５を吸引する吸引力が第２経路よりも第１経路の方が大きくなる。流体制御弁５は、第１経路において吸引し始める構成を採用することによって、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に反してプランジャ５５を吸引することができ、通電開始時の吸引性能を強化できる。

【0062】

図６に示す開弁状態から閉状態に近づけていき、図７に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、上流側において互いに平行部を構成する上流側盤部５５０と第１環状部５６０とが接触し、またはプランジャ５５とヨーク５６との間において最も近接するからである。第２実施形態の流体制御弁５は、図６、図７に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。以上のように、開弁状態での通電開始時は第１経路の方が第２経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成し、閉弁状態では第２経路の方が第１経路よりも磁束が大きくなる磁気経路を形成する。

【0063】

第２実施形態によれば、上流側における第１経路は、プランジャ５５とヨーク５６の一方の一部であってプランジャ５５とヨーク５６の他方の部分に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部と他方の部分との間を磁束が通る磁気経路である。上流側における第２経路は、プランジャ５５とヨーク５６のそれぞれにおいて軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部を磁束が通る磁気経路である。この平行部は、プランジャ５５の上流側盤部５５０とヨーク５６の第１環状部５６０とで構成されている。

【0064】

この構成によれば、プランジャ５５とヨーク５６において他方の部分に対して傾斜する傾斜部を備えることにより、開弁状態での通電開始時にプランジャ５５とヨーク５６の平行部を通る第２経路よりも磁束が大きい第１経路を形成することができる。さらに開弁状態から閉弁状態に至る過程において平行部によって第２経路を構成することにより、プランジャ５５とヨーク５６との重なり合う面積または接触面積が大きくできる。このため、磁束を大きくできる第２経路によって、閉弁状態を維持する保持力を強化する流体制御弁５を提供できる。

【0065】

プランジャ５５は軸方向に延びる筒状部５５１を備え、ヨーク５６は筒状部５５１に対して傾斜する断面形状をなす傾斜部５６１を備える。平行部は、プランジャ５５において筒状部５５１よりも作動流体の上流側に設けられているプランジャ側盤部と、ヨーク５６において傾斜部５６１よりも作動流体の上流側に設けられているヨーク側盤部とを含んで構成されている。この構成によれば、ヨーク５６がプランジャ５５の筒状部５５１に対して傾斜する傾斜部５６１を備えることにより、開弁状態での通電開始時に前述の平行部を通る第２経路よりも磁束が大きい第１経路を形成できる。ヨーク５６とプランジャ５５に係るこの構成により、開弁状態での通電開始時にプランジャ５５をヨーク５６に引き付ける吸引力を発揮させる流体制御弁５を提供できる。

【0066】

この構成を有する流体制御弁５によれば、プランジャ５５の筒状部５５１に対する傾斜部５６１がヨーク５６に設けられているので、筒状部５５１の内径を大きくすることができる。これにより、後述する第６実施形態のように、筒状部５５１の内側に流体通路を設ける構成を採用する場合には、作動流体の圧力に抗した閉弁性能の向上と閉弁状態の維持性能向上とを図りつつ、作動流体の流通抵抗抑制が可能な流体制御弁を提供できる。

【0067】

（第３実施形態）
第３実施形態について図８～図１２を参照して説明する。第３実施形態の流体制御弁１０５は、第１実施形態に対して、ヨーク１５６とプランジャ１５５に関して、閉弁状態における第２経路の構成が相違する。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

【0068】

流体制御弁１０５について、図８～図１２を用いて説明する。図８は開弁状態を示しており、図９は閉弁状態を示している。プランジャ１５５の下流側環状部５５２には、筒状部５５１よりも径外寄りに位置する下流側通路５５２ｃが軸方向に貫通している。図１１および図１２に示すように、下流側通路５５２ｃは、下流側環状部５５２において周方向に複数個並ぶように設けられている。複数個の下流側通路５５２ｃのそれぞれは、下流側環状部５５２において外周縁に近接した位置に設けられている。下流側通路５５２ｃは、上流側において、ヨーク１５６に設けられた下流側開口部５６６ａに通じ、下流側において流出ポート５３０に通じている。内部通路５２０、連通路５２１、下流側開口部５６６ａおよび下流側通路５５２ｃは、流入ポート５１０と流出ポート５３０とを連通する通路を構成している。

【0069】

ヨーク１５６は、上流側の第１環状部５６０と、傾斜部５６１と、第２環状部５６２と、第１筒状部５６３と、下流側環状部５６６とを一体に備えている。下流側環状部５６６は、第１筒状部５６３の下流側における内周面の全周から径内側に突出する環状部である。下流側環状部５６６は、別部品である第１筒状部５６３に結合された部分である。また、下流側環状部５６６は、第１筒状部５６３に一体に成形されている部分であってもよい。この場合、下流側環状部５６６は、単一部品からなるヨーク１５６の一部である。下流側環状部５６６は、第１筒状部５６３における下流端部５６３ａよりも上流に設けられている。下流側環状部５５２が下流端部５６３ａに対して摺動可能に内接する構成により、プランジャ１５５はヨーク１５６に対して軸方向に摺動可能に支持されている。下流側環状部５６６と下流側環状部５５２は、軸方向に向かい合う部分であって互いに沿うような断面形状をなす平行部をなしている。

【0070】

下流側開口部５６６ａは、下流側環状部５６６の内周縁に設けられた開口部である。下流側開口部５６６ａには、プランジャ１５５の筒状部５５１が下流側環状部５６６を軸方向に貫通した状態で設置されている。下流側通路５５２ｃは、下流側開口部５６６ａよりも径外側に位置している。下流側環状部５５２において下流側通路５５２ｃよりも径内側の部位と下流側環状部５６６とは、軸方向に対向している。この構成により、下流側環状部５５２における上流側面５５２ｂと下流側環状部５６６における下流側面５６６ｂとは、軸方向に対面している。上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂとは、平行な面を形成するように設けられている。

【0071】

流体制御弁１０５は、図８に示す開弁状態における通電時に、下流側においてプランジャ１５５とヨーク１５６との間を磁束が通る磁気経路である第１経路を形成する。流体制御弁１０５は、図９、図１０に示す閉弁状態における通電時に、上流側と下流側とにおいてプランジャ１５５とヨーク１５６との間を磁束が通る磁気経路である第２経路を形成する。流体制御弁１０５において上流側に形成される第２経路は、上流側盤部５５０と第１環状部５６０との間に磁束が通る磁気経路であり、接触している弁部５５０ｂと弁座部５６０ｂを通過する経路である。流体制御弁１０５において下流側に形成される第２経路は、図１０に図示するように、近接して接触していない下流側環状部５６６と下流側環状部５５２との間に磁束が通る磁気経路である。

【0072】

図８に示すように開弁状態で通電中であると、プランジャ１５５とヨーク１５６の下流側端部においては、第１筒状部５６３における下流端部５６３ａと下流側環状部５５２との間の第１経路に磁束が通る。開弁状態において下流側におけるプランジャ１５５とヨーク１５６との距離は、下流側環状部５５２と下流端部５６３ａとの間が最も短くなっている。

【0073】

図８に示す開弁状態から閉弁状態に近づけていき図９、図１０に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。これは、互いに平行部を構成する下流側環状部５５２と下流側環状部５６６とが接触し、または下流側においてプランジャ１５５とヨーク１５６との間において最も近接するからである。閉弁状態では、さらにプランジャ１５５とヨーク１５６の上流側端部において、上流側盤部５５０と第１環状部５６０との間を磁束が通る第２経路が支配的になる。

【0074】

流体制御弁１０５は、第２経路によって弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに吸着する構成を上流側に備えることにより、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に対して弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに着座させることができる。流体制御弁１０５は、第２経路によって弁部５５０ｂを弁座部５６０ｂに吸着する構成を採用することにより、弁部５５０ｂに作用する流体圧力に対して閉弁時の吸着保持力を強化することができる。流体制御弁１０５は、図５に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。

【0075】

（第４実施形態）
第４実施形態について図１３および図１４を参照して説明する。第４実施形態の流体制御弁２０５は、第２実施形態に対して、ヨーク１５６とプランジャ１５５の下流側において弁部と弁座部とを有する構成が相違する。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

【0076】

流体制御弁２０５は、開弁状態における通電時に関しては、第３実施形態と同様の第１経路を形成する。流体制御弁２０５は、図１３、図１４に示す閉弁状態における通電時に、上流側と下流側とにおいてプランジャ１５５とヨーク１５６との間を磁束が通る磁気経路である第２経路を形成する。流体制御弁２０５において上流側に形成される第２経路は、近接して接触していない上流側盤部５５０と第１環状部５６０との間に磁束が通る磁気経路である。流体制御弁２０５において下流側に形成される第２経路は、図１４に図示するように、上流側盤部５５０と第１環状部５６０との間に磁束が通る磁気経路であり、接触している上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂを通過する経路である。この構成により、上流側面５５２ｂは弁部として機能し、下流側面５６６ｂは弁座部として機能する。上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂとが接触して閉弁状態になることにより、下流側開口部５６６ａと下流側通路５５２ｃとの連通が阻害されて、流入ポート５１０から流出ポート５３０への流体経路が遮断される。

【0077】

流体制御弁２０５は、第２経路によって弁部である上流側面５５２ｂを弁座部である下流側面５６６ｂに吸着する構成を下流側に備えることにより、弁部に作用する流体圧力に対して弁部を弁座部に着座させることができる。流体制御弁２０５は、下流側に形成された第２経路によって弁部を弁座部に吸着する構成を採用することにより、弁部に作用する流体圧力に対して閉弁時の吸着保持力を強化することができる。流体制御弁２０５は、図５に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。

【0078】

第４実施形態によれば、上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂは、閉弁状態において第２経路を形成する平行部である。この構成によれば、上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂは、プランジャ１５５とヨーク１５６との重複面積または接触面積が大きいため、磁束が大きい第２経路を形成する。したがって、電磁力による吸着力が作用する部位に弁機能を備えた流体制御弁２０５を提供でき、弁の締切性能を高めることができる。

【0079】

第４実施形態によれば、第２経路は、閉弁状態においてプランジャ１５５とヨーク１５６とが接触する部位である上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂに形成されている。この構成によれば、流体制御弁２０５はプランジャ１５５とヨーク１５６とが接触する上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂ部位に第２経路を備えることにより、下流側において閉弁状態を継続できる吸着力を提供でき、閉弁時の吸着保持力を強化できる。

【0080】

（第５実施形態）
第５実施形態について図１５および図１６を参照して説明する。第５実施形態は、第３実施形態や第４実施形態に対して、プランジャ２５５に設けられた下流側通路１５５２ｃの構成が相違する。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

【0081】

下流側通路１５５２ｃは、図１５、図１６に示すように、プランジャ２５５の下流側環状部５５２の外周縁において部分的に凹んだ部分と第１筒状部５６３の下流端部５６３ａとの間に形成された通路である。下流側通路１５５２ｃは、プランジャ２５５の下流側環状部５５２の外周縁に沿って間隔をあけて複数個並ぶように設けられている。

【0082】

この下流側通路１５５２ｃを第４実施形態の流体制御弁２０５に適用した場合には、上流側面５５２ｂは弁部として機能し、下流側面５６６ｂは弁座部として機能し、上流側面５５２ｂと下流側面５６６ｂとが接触して閉弁状態になる。これにより、下流側開口部５６６ａと下流側通路１５５２ｃとの連通が阻害されて、流入ポート５１０から流出ポート５３０への流体経路が遮断される。

【0083】

（第６実施形態）
第６実施形態について図１７および図１８を参照して説明する。第６実施形態の流体制御弁３０５は、第１実施形態に対して、プランジャ３５５の内側を作動流体が流通する流体通路を備える点が相違する。第６実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

【0084】

流体制御弁３０５について、図１７、図１８を用いて説明する。図１７は開弁状態を示しており、図１８は閉弁状態を示している。プランジャ３５５は、流入ポート５１０側に設けられた上流側盤部１５５０と、流出ポート５３０側に設けられた下流側環状部５５２と、上流側盤部１５５０と下流側環状部５５２とを連絡する筒状部５５１とを備えたカップ状である。

【0085】

上流側盤部１５５０には、プランジャ３５５の軸心を含む位置に軸方向に貫通する上流側貫通路１５５０ａが形成されている。上流側盤部１５５０は、筒状部５５１と同程度の外径寸法を有し、流入ポート５１０側に位置する面に弁座部１５６０ｂに着座する弁部１５５０ｂを備えている。上流側盤部１５５０は、プランジャ３５５において筒状部５５１よりも上流側に設けられており、表面が平らに形成されたプランジャ側盤部に相当する。弁部１５５０ｂは、上流側盤部１５５０の上流側面において、上流側貫通路１５５０ａを取り囲むようによりも上流側貫通路１５５０ａよりも径外側に設けられた部分である。弁部１５５０ｂは、ヨーク２５６の一部として設けられた弁座部１５６０ｂに対して、プランジャ３５５において対向する位置に設けられている。軸方向はプランジャ３５５の移動方向である。上流側盤部１５５０は、少なくとも弁部１５５０ｂが軸方向に対して直交する面を形成するように設けられている。また、上流側盤部１５５０は、少なくとも弁部１５５０ｂが弁座部１５６０ｂに対して平行な面を形成するように設けられている。

【0086】

ヨーク２５６は、第１実施形態のヨーク５６に対して、第１環状部５６０の代わりに上流側盤部１５６０を備えている点が相違する。上流側盤部１５６０には、上流側貫通路１５５０ａよりも径外側に位置する上流側貫通路１５６０ａが軸方向に貫通している。上流側貫通路１５６０ａは、上流側盤部１５６０において周方向に複数個並ぶように設けられている。上流側盤部１５６０は、ヨーク２５６において傾斜部５６１よりも上流側に設けられており、表面が平らに形成されたヨーク側盤部に相当する。上流側貫通路１５６０ａは、図１７に示す開弁状態において、下流側に設けられた内部通路５２０に通じている。上流側貫通路１５５０ａは、図１７に示す開弁状態において、上流側に設けられた内部通路５２０に通じ、筒状部５５１の内側通路を介して下流側に設けられた流出ポート５３０に通じている。開弁状態において、上流側貫通路１５６０ａ、内部通路５２０、上流側貫通路１５５０ａおよび筒状部５５１の内側通路は、流入ポート５１０と流出ポート５３０とを連通する通路を構成している。

【0087】

上流側盤部１５５０において上流側貫通路１５５０ａよりも径外側の部位と上流側盤部１５６０において上流側貫通路１５６０ａよりも径内側の部位とは、軸方向に対向している。この構成により、上流側盤部１５５０における弁部１５５０ｂと上流側盤部１５６０における弁座部１５６０ｂとは、軸方向に対面している。弁部１５５０ｂと弁座部１５６０ｂとは、平行な面を形成するように設けられている。

【0088】

流体制御弁３０５は、図１７に示す開弁状態における通電時に、下流側においてプランジャ３５５とヨーク２５６との間を磁束が通る磁気経路である第１経路を形成する。開弁状態において下流側におけるプランジャ３５５とヨーク２５６との距離は、下流側環状部５５２と第２筒状部５６５との間が最も短くなっているからである。

【0089】

流体制御弁３０５は、図１８に示す閉弁状態における通電時に、上流側と下流側とにおいてプランジャ３５５とヨーク２５６との間を磁束が通る磁気経路である第２経路を形成する。流体制御弁３０５において上流側に形成される第２経路は、互いに平行部をなす上流側盤部１５５０と上流側盤部１５６０との間に磁束が通る磁気経路であり、接触している弁部１５５０ｂと弁座部１５６０ｂを通過する経路である。流体制御弁３０５において下流側に形成される第２経路は、図１８に図示するように、互いに平行部をなして近接または接触している下流側環状部５６４と下流側環状部５５２との間に磁束が通る磁気経路である。流体制御弁３０５の下流側においては、図１７に示す開弁状態から閉状態に近づけていき図１８に示す閉弁状態になると、第２経路が第１経路よりも支配的となる逆転現象が起こる。

【0090】

流体制御弁３０５は、第２経路によって弁部１５５０ｂを弁座部１５６０ｂに吸着する構成を少なくとも上流側に備えることにより、弁部１５５０ｂに作用する流体圧力に対して弁部１５５０ｂを弁座部１５６０ｂに着座させることができる。流体制御弁３０５は、第２経路によって弁部１５５０ｂを弁座部１５６０ｂに吸着する構成を採用することにより、弁部１５５０ｂに作用する流体圧力に対して閉弁時の吸着保持力を強化することができる。流体制御弁３０５は、図５に図示する第１経路と第２経路の両方の吸引力に係る有利な特性を併せ持った電磁弁を提供している。

【0091】

流体制御弁３０５は、プランジャ３５５の内側に作動流体が流通する流体通路を備える。この構成によれば、通電によるプランジャ３５５からの発熱を作動流体によって緩和可能な流体制御弁３０５を提供できる。

【0092】

流体制御弁３０５は、コイル部５４０よりも内側であってかつプランジャ３５５の内側に作動流体が流通する流体通路を備える。この構成によれば、通電によるコイル部５４０およびプランジャ３５５からの発熱を作動流体によって緩和可能な流体制御弁３０５を提供できる。

【0093】

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

【0094】

第２実施形態は、第１実施形態の流体制御弁だけでなく、第３実施形態～第６実施形態に係る流体制御弁に、適用することができる。

【0095】

明細書に開示する目的を達成可能な流体制御弁５は、第１経路と第２経路を前述の各実施形態に記載する位置に限定するものではない。前述の各実施形態は、磁気経路に関するプランジャおよびヨークの形状が上流側と下流側とで逆になるように構成されてもよい。

【0096】

前述のプランジャ１５５，２５５，３５５は、プランジャ５５と同様の磁性材料で構成されている。プランジャ１５５，２５５，３５５は、プランジャ５５と同様に、弁部の表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれか、またはこれらのうち複数の組み合わせによって形成された部材である。前述のヨーク１５６，２５６は、ヨーク５６と同様の磁性材料で構成されている。ヨーク１５６，２５６は、ヨーク５６と同様に、弁座部の表面に研磨処理または切削処理が施されていない、プレス加工、鍛造、圧造、面押し、転造、鋳造のいずれか、またはこれらのうち複数の組み合わせによって形成された部材である。

【0097】

前述の各実施形態の流体制御弁は、通電のオン時間とオフ時間とによって形成される１周期の時間に対するオン時間の比率すなわちデューティ比を制御装置８が制御して電磁コイルに通電を行うデューティコントロールバルブとして構成することができる。このような流体制御弁に対する通電制御によれば、第２流路１１を流通する冷却水の流量を自在に調節することが可能である。

【0098】

明細書に開示する目的を達成可能な流体制御弁は、エンジン２の冷却水が循環する冷却水回路１において冷却水の流量等を制御可能な電磁弁に限定するものではない。この流体制御弁は、例えば、モータ、インバータ、半導体装置等を冷却可能な作動流体の流量を制御する電磁弁、冷房または暖房に用いられる作動流体の流量を制御する電磁弁、オートマティックオイル等の作動油の流れ制御する電磁弁に用いることができる。

【符号の説明】

【0099】

５，１０５，２０５，３０５…流体制御弁、 ５２…中間ハウジング（ハウジング）
５５，１５５，２５５，３５５…プランジャ
５６，１５６，２５６…ヨーク、 ５２０…内部通路、 ５２１…連通路（流体通路）
５４０…コイル部、 ５５０…上流側盤部（プランジャ側盤部）
５５０ｂ，１５５０ｂ…弁部、 ５５２ｂ…上流側面（弁部）
５６０…第１環状部（ヨーク側盤部）、 ５６０ｂ，１５６０ｂ…弁座部
５６６ｂ…下流側面（弁座部）、 １５５０ａ…上流側貫通路（流体通路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】