特許 7595933 電気的駆動弁

(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】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】電気的駆動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20241202BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 305L

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021071326

(22)【出願日】2021-04-20

(65)【公開番号】P2022165813

(43)【公開日】2022-11-01

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】110002608

【氏名又は名称】弁理士法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宗像 恭輔

(72)【発明者】

【氏名】内田 義則

(72)【発明者】

【氏名】木船 仁志

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０９２６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４８２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０５６９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９８３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００５１７４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室を有する弁本体と、前記弁室に配置され、端面に弁座が設けられた円筒部と、前記弁座に接離される弁体と、前記弁室に接続された入口管と、前記円筒部の内側に設けられた弁口に接続された出口管と、前記弁本体に収容されたプランジャと、前記弁体と前記プランジャとを連結する弁軸と、前記プランジャを前記弁体が前記弁座から離れる方向に押すプランジャばねと、前記弁本体の外側に配置された電磁コイルと、円筒形状を有する弁体収容部材と、を有する電気的駆動弁であって、
前記弁体収容部材が、前記円筒部と間隔をあけて配置されており、前記弁体が前記弁座から離れた開弁状態において前記弁体を収容する収容空間を有し、
前記円筒部の中心軸と前記弁体の中心軸とが第１軸線上に配置されており、
前記入口管の中心軸が、前記第１軸線と直交する第２軸線上に配置されており、
前記弁体が前記弁座に接した閉弁状態において前記弁室の流体圧力と前記弁口の流体圧力との圧力差が所定の閉弁維持圧力以上のとき、前記電磁コイルの通電を停止しても閉弁状態を維持するように構成されており、
前記入口管の前記第１軸線方向の内径をＤ１とし、前記入口管の内面における前記弁体収容部材から最も遠い箇所と前記円筒部の前記端面との前記第１軸線方向の距離をＤ２としたとき、次の式（１）を満たすことを特徴とする電気的駆動弁。
－０．０３≦Ｄ２／Ｄ１≦０．０８ ・・・ （１）
ただし、距離Ｄ２は、前記円筒部の前記端面が前記箇所より前記弁体収容部材に近いときを正の値とし、前記円筒部の前記端面が前記箇所より前記弁体収容部材から遠いときを負の値とする。

【請求項2】

前記電気的駆動弁が、円筒形状の固定鉄心を有し、
前記固定鉄心が、前記弁体と前記プランジャとの間に配置されるとともに、前記弁軸が内側に挿入されており、
前記弁体収容部材が、前記固定鉄心に取り付けられている、請求項１に記載の電気的駆動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気的駆動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電気的駆動弁の一例である電磁弁が特許文献１に開示されている。特許文献１の電磁弁は、弁本体と、弁体と、プランジャと、電磁コイルと、を有している。弁本体は、弁室と、弁室に開口する弁口と、を有している。弁室には、弁口を囲む弁座が配置されている。弁体は、弁座（弁口）を開閉する。弁体はプランジャと連結されている。プランジャは、プランジャばねによって開弁方向（弁体が弁座から離れる方向）に押されている。プランジャは、電磁コイルに通電すると閉弁方向（弁体が弁座に近づく方向）に移動する。弁本体には、弁室に通じる入口側パイプと、弁口に通じる出口側パイプと、が接合されている。入口側パイプの中心軸は、弁体の中心軸と直交している。この電磁弁では、弁座の位置を入口側パイプの中心軸に近づけている。これにより、開弁状態において入口側パイプから出口側パイプに流れる流体によって弁体が弁座を閉じてしまうことを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－６５４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した電磁弁は、開弁状態において入口側パイプの流体圧力が比較的高い場合に流体によって弁体が弁座を閉じてしまうことがあった。

【0005】

そこで、本発明は、開弁状態において流体によって弁体が弁座を閉じてしまうことを効果的に抑制できる電気的駆動弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る電気的駆動弁は、弁室を有する弁本体と、前記弁室に配置され、端面に弁座が設けられた円筒部と、前記弁座に接離される弁体と、前記弁室に接続された入口管と、前記円筒部の内側に設けられた弁口に接続された出口管と、前記弁本体に収容されたプランジャと、前記弁体と前記プランジャとを連結する弁軸と、前記プランジャを前記弁体が前記弁座から離れる方向に押すプランジャばねと、前記弁本体の外側に配置された電磁コイルと、円筒形状を有する弁体収容部材と、を有する電気的駆動弁であって、前記弁体収容部材が、前記円筒部と間隔をあけて配置されており、前記弁体が前記弁座から離れた開弁状態において前記弁体を収容する収容空間を有し、前記円筒部の中心軸と前記弁体の中心軸とが第１軸線上に配置されており、前記入口管の中心軸が、前記第１軸線と直交する第２軸線上に配置されており、前記入口管の前記第１軸線方向の内径をＤ１とし、前記入口管の内面における前記弁体収容部材から最も遠い箇所と前記円筒部の前記端面との前記第１軸線方向の距離をＤ２としたとき、次の式（１）を満たすことを特徴とする。
－０．０３≦Ｄ２／Ｄ１≦０．０８ ・・・ （１）
ただし、距離Ｄ２は、前記円筒部の前記端面が前記箇所より前記弁体収容部材に近いときを正の値とし、前記円筒部の前記端面が前記箇所より前記弁体収容部材から遠いときを負の値とする。

【0007】

本発明によれば、弁体収容部材が、端面に弁座が設けられた円筒部と間隔をあけて配置されている。弁体収容部材が、開弁状態において弁体を収容する収容空間を有している。円筒部の中心軸と弁体の中心軸とが第１軸線上に配置されている。弁室に接続された入口管の中心軸が、第１軸線と直交する第２軸線上に配置されている。入口管の第１軸線方向の内径をＤ１とし、入口管の内面における弁体収容部材から最も遠い箇所と円筒部の端面との第１軸線方向の距離をＤ２としたとき、上記式（１）を満たす。このようにしたことから、開弁状態において、弁体収容部材が流体による弁体への作用を抑制する。さらに、入口管の内面における弁体収容部材から最も遠い箇所と円筒部の端面とがほぼ第２軸線方向に並び、入口管から円筒部を介して出口管にスムーズに流体が流れて弁室内での乱流の発生を抑制する。これにより、流体によって弁体やプランジャなどに加わる閉弁方向（弁体が弁座に近づく方向）の力を低減できる。そのため、開弁状態において流体によって弁体が弁座を閉じてしまうことを効果的に抑制できる。

【0008】

本発明において、前記弁体が前記弁座に接した閉弁状態において前記弁室の流体圧力と前記弁口の流体圧力との圧力差が所定の閉弁維持圧力以上のとき、前記電磁コイルの通電を停止しても閉弁状態を維持するように構成されている、ことが好ましい。このようにすることで、閉弁状態を維持するための電力を低減できる。

【0009】

本発明において、前記電気的駆動弁が、円筒形状の固定鉄心を有し、前記固定鉄心が、前記弁体と前記プランジャとの間に配置されるとともに、前記弁軸が内側に挿入されており、前記弁体収容部材が、前記固定鉄心に取り付けられている、ことが好ましい。例えば、弁体収容部材を弁本体に溶接で取り付ける構成では、弁本体の内側に溶接するため組み立てづらく、弁体収容部材を弁本体にかしめて取り付ける構成では、弁本体の歪みが生じるおそれがある。そして、弁体収容部材を固定鉄心に取り付ける構成では、あらかじめ固定鉄心に弁体収容部材を取り付けて、固定鉄心を弁本体に組み込むことができる。そのため、電気的駆動弁は、組み立てやすく、弁本体の歪みなどの不具合を抑制できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、開弁状態において流体によって弁体が弁座を閉じてしまうことを効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施例に係る電磁弁の断面図である。

【図2】図１の電磁弁の一部を拡大した断面図である。

【図3】図１の電磁弁の変形例に係る電磁弁の一部を拡大した断面図である。

【図4】図３の電磁弁が有する弁体収容部材を示す図である。

【図5】図１の電磁弁の第１比較例に係る電磁弁の一部を拡大した断面図である。

【図6】図１の電磁弁の第２比較例に係る電磁弁の一部を拡大した断面図である。

【図7】第１導管の内面における最下部と円筒部の上端面との距離と、開弁状態を維持可能な第１導管の流体圧力の上限値と、の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の電気的駆動弁の一実施例に係る電磁弁について、図１、図２参照して説明する。

【0013】

図１は、本発明の一実施例に係る電磁弁の断面図である。図２は、図１の電磁弁の弁座が設けられた円筒部およびその近傍を拡大した断面図である。図２では、磁気コイルの記載を省略している。

【0014】

図１、図２に示すように、本実施例に係る電磁弁１は、弁本体１０と、弁体２０と、プランジャ３０と、弁軸４０と、固定鉄心５０（「吸引子」ともいう。）と、電磁コイル６０と、弁体収容部材７０と、を有している。

【0015】

弁本体１０は、弁本体部材１１と、弁座部材１２（「シート本体」ともいう。）と、を有している。弁本体部材１１と弁座部材１２とは、例えば、ステンレスなどの金属製である。

【0016】

弁本体部材１１は、小径部１１ａと、大径部１１ｂと、を有している。小径部１１ａは、上端が塞がれた円筒形状を有している。大径部１１ｂは、小径部１１ａより外径の大きい円筒形状を有している。大径部１１ｂは、小径部１１ａの下端部に同軸に一体的に接続されている。弁本体１０は、段付きの円筒形状を有している。

【0017】

弁座部材１２は、円筒部１２ａと、フランジ部１２ｂと、を有している。フランジ部１２ｂは、円筒部１２ａの下端部に一体的に接続されている。円筒部１２ａの上端面１２ｃには、弁座１３が設けられている。弁座１３は、上方から下方に向かうにしたがって径が小さくなる内向きの環状テーパー面である。円筒部１２ａは、弁本体部材１１の大径部１１ｂの内側に配置されている。フランジ部１２ｂは、大径部１１ｂに接合されている。

【0018】

弁本体部材１１の大径部１１ｂの内側には、弁室１４が設けられている。弁室１４には、弁座部材１２の円筒部１２ａが配置されている。円筒部１２ａの内側には、弁口１５が設けられている。弁口１５は、弁座１３に囲まれており、弁室１４に開口している。弁本体部材１１の大径部１１ｂには、円管である第１導管９１が接合されている。第１導管９１は、弁室１４に接続されている。弁座部材１２には、円管である第２導管９２が接合されている。第２導管９２は、弁口１５に接続されている。第１導管９１は入口管である。第２導管９２は出口管である。本実施例において、第１導管９１の内径は、５～１１ｍｍである。第２導管９２の内径は、第１導管９１の内径と同一である。

【0019】

弁体２０は、平面視円形のキャップ形状を有している。弁体２０は、例えば、真ちゅうやステンレスなどの金属製である。弁体２０が弁座１３に接すると、弁口１５が閉じて閉弁状態となる。弁体２０が弁座１３から離れると、弁口１５が開いて開弁状態となる。弁体２０は、弁座１３（すなわち弁口１５）を開閉する。本実施例において、弁体２０が弁座１３に接することと、弁体２０が弁座１３を閉じることと、は同義である。

【0020】

プランジャ３０は、円筒形状を有している。プランジャ３０は、弁本体部材１１の小径部１１ａに上下方向（第１軸線Ｌ１方向）に移動可能に収容されている。

【0021】

弁軸４０は、円柱形状を有している。弁軸４０の径は、弁体２０の径より小さい。弁軸４０の下端部は弁体２０の上端部に一体的に接続されている。弁体２０および弁軸４０は、例えば、真ちゅうやステンレスなどの金属製である。弁軸４０の上端部は、プランジャ３０の下端部にかしめにより接続されている。弁軸４０は、弁体２０とプランジャ３０とを連結している。

【0022】

固定鉄心５０は、円筒形状を有している。固定鉄心５０は、弁本体部材１１の小径部１１ａの下部に配置されている。固定鉄心５０は、弁体２０とプランジャ３０との間に配置されている。固定鉄心５０の内側には、弁軸４０が上下方向に移動可能に挿入されている。固定鉄心５０とプランジャ３０との間には、プランジャばね３５が配置されている。プランジャばね３５は、圧縮コイルばねである。プランジャばね３５は、プランジャ３０を上方（弁体２０が弁座１３から離れる方向）に押している。

【0023】

固定鉄心５０の外周面５０ａには、周方向全体にわたって延在する溝状の固定凹部５６が設けられている。小径部１１ａには内側に突出する固定凸部１６が設けられている。固定凸部１６は、小径部１１ａを外側からかしめたりポンチ打ちしたりして形成されている。固定凹部５６に固定凸部１６が掛かることにより固定鉄心５０が小径部１１ａに固定される。

【0024】

電磁コイル６０は、円筒形状を有している。電磁コイル６０の内側には、弁本体部材１１の小径部１１ａが挿入されている。電磁コイル６０に通電すると、プランジャ３０に対して下方（弁体２０が弁座１３に近づく方向）に移動させる力（磁力）が働き、プランジャ３０はプランジャばね３５の上方に押す力に抗って下方に移動して、弁体２０が弁座１３に接する。なお、電磁コイル６０に通電するとプランジャ３０が下方に移動する構成であれば、固定鉄心５０を省略してもよい。

【0025】

弁体２０が弁座１３に接すると、弁体２０における弁座１３に接した箇所の内側の面積Ｓに対して弁室１４の流体圧力と弁口１５の流体圧力との圧力差ΔＰが作用して、弁体２０を下方に押す力が生じる。そのため、プランジャばね３５のばねの設定荷重や上記面積Ｓなどを適宜設定することで、閉弁状態において上記圧力差ΔＰが所定の閉弁維持圧力Ｐｃ以上のときに、電磁コイル６０の通電を停止しても電磁弁１は閉弁状態を維持することができる。

【0026】

弁体収容部材７０は、円筒形状を有している。弁体収容部材７０は、円筒部１２ａと上下方向に間隔をあけて配置されている。弁体収容部材７０の内径は、弁体２０の外径よりわずかに大きい。弁体収容部材７０は、例えば、ステンレスなどの金属製である。弁体収容部材７０は、固定鉄心５０の下端部に溶接やかしめなどにより固着されている。弁体収容部材７０の内側には、収容空間７４が設けられている。弁体２０は、開弁状態において収容空間７４に配置される。本実施例において、弁体２０は、閉弁状態において収容空間７４の外に配置される。なお、弁体収容部材７０は、弁体２０が閉弁状態においても収容空間７４に配置されるように、当該弁体収容部材７０の下端が弁座部材１２の近くまで延びた構成を有していてもよい。この構成では、弁体収容部材７０が、弁体２０の開弁状態から閉弁状態までの移動をガイドする。

【0027】

電磁弁１において、弁本体１０（弁本体部材１１、円筒部１２ａ、弁座１３、弁口１５）、弁体２０、プランジャ３０、弁軸４０、固定鉄心５０、弁体収容部材７０および第２導管９２は、それぞれの中心軸が第１軸線Ｌ１上に配置（すなわち第１軸線Ｌ１と一致するように配置）されている。また、電磁弁１において、第１導管９１は、その中心軸が第２軸線Ｌ２上に配置（すなわち第２軸線Ｌ２と一致するように配置）されている。第２軸線Ｌ２は、第１軸線Ｌ１と直交している。

【0028】

また、電磁弁１において、第１導管９１の第１軸線Ｌ１方向の内径をＤ１とし、第１導管９１の内面における最下部９１ａと円筒部１２ａの上端面１２ｃとの第１軸線Ｌ１方向の距離をＤ２としたとき、次の式（１）を満たす。
－０．０３≦Ｄ２／Ｄ１≦０．０８ ・・・ （１）
これにより、第１導管９１の内面における最下部９１ａと円筒部１２ａの上端面１２ｃとが、ほぼ第２軸線Ｌ２方向に並んでいる。最下部９１ａは、第１導管９１の内面における弁体収容部材７０から最も遠い箇所である。なお、距離Ｄ２は、上端面１２ｃが最下部９１ａより上方にある（弁体収容部材７０に近い）ときを正の値とし、上端面１２ｃが最下部９１ａより下方にある（弁体収容部材７０から遠い）ときを負の値としている。すなわち、距離Ｄ２は、最下部９１ａに対する上端面１２ｃの第１軸線Ｌ１方向の位置を示しており、距離Ｄ２は、第２軸線Ｌ２方向から見たときの上端面１２ｃにおける最下部９１ａから上方への突出量である。なお、上記式（１）は、次の式（１Ａ）に変形することができる。
－０．０３×Ｄ１≦Ｄ２≦０．０８×Ｄ１ ・・・ （１Ａ）

【0029】

本実施例において、第１導管９１の内径を１としたときの各部の寸法は以下の通りである。
・第２導管９２の内径：１
・弁座部材１２の円筒部１２ａの内径（弁口１５の径）：１
・弁座部材１２の円筒部１２ａの外径：１．３１
・弁本体部材１１の大径部１１ｂの内径：１．７４
・固定鉄心５０の下端面と弁座部材１２のフランジ部１２ｂの上面との距離：１．８０
・距離Ｄ２：－０．０３～０．０８

【0030】

次に、上述した電磁弁１の動作の一例について説明する。

【0031】

電磁コイル６０に通電すると、プランジャ３０は、磁力によって下方に移動する。プランジャ３０とともに弁軸４０および弁体２０が下方に移動する。弁体２０が弁座１３に接して電磁弁１は閉弁状態となる。

【0032】

閉弁状態において弁室１４の流体圧力と弁口１５の流体圧力との圧力差ΔＰが閉弁維持圧力Ｐｃ以上のとき、電磁コイル６０の通電を停止しても電磁弁１は閉弁状態を維持する。そして、上記圧力差ΔＰが閉弁維持圧力Ｐｃより小さくかつ電磁コイル６０の通電が停止していると、プランジャ３０は、プランジャばね３１に押されて上方に移動する。プランジャ３０とともに弁軸４０および弁体２０が上方に移動する。弁体２０が弁座１３から離れて電磁弁１は開弁状態となる。開弁状態において、弁体２０は、弁体収容部材７０の収容空間７４に収容される。

【0033】

開弁状態において、第１導管９１から弁室１４に流入した流体は、弁口１５を通り第２導管９２から流出する。ここで、弁体収容部材７０がない構成では、流体が、弁体２０の上方に横方向（図１、図２の左右方向）から流れ、弁軸４０と固定鉄心５０との隙間から弁本体部材１１の小径部１１ａに流れる。これにより、プランジャ３０の上方の流体圧力が弁体２０の下方（弁体２０と弁口１５との間）の流体圧力より大きくなり、弁体収容部材７０を備えた構成と比べて、より低い出入口差圧（第１導管９１の流体圧力と第２導管９２の流体圧力との圧力差）でプランジャ３０が下方に移動して弁座１３（弁口１５）が閉じてしまうことがある。一方、弁体収容部材７０がある構成では、流体が、弁体２０の下方から弁体２０と弁体収容部材７０との隙間を通り弁体２０の上方に流れる。そのため、プランジャ３０の上方の流体圧力が弁体２０の下方の流体圧力より大きくなりにくく、プランジャ３０が下方に移動することを抑制できる。このように、弁体収容部材７０によって、開弁状態における流体の弁体への作用を抑制できる。

【0034】

また、第１導管９１の内面の最下部９１ａと円筒部１２ａの上端面１２ｃとがほぼ第２軸線Ｌ２方向に並び、第１導管９１から円筒部１２ａを介して第２導管９２にスムーズに流体が流れる。そのため、弁室１４内での乱流の発生を抑制できる。

【0035】

以上説明したように、電磁弁１は、弁室１４を有する弁本体１０と、弁室１４に配置され、上端面１２ｃに弁座１３が設けられた円筒部１２ａと、弁座１３に接離される弁体２０と、弁室１４に接続された第１導管９１と、円筒部１２ａの内側に設けられた弁口１５に接続された第２導管９２と、弁本体１０に収容されたプランジャ３０と、弁体２０とプランジャ３０とを連結する弁軸４０と、プランジャ３０を上方に押すプランジャばね３５と、弁本体１０の外側に配置された電磁コイル６０と、円筒形状を有する弁体収容部材７０と、を有している。電磁弁１は、電磁コイル６０に通電すると弁体２０が弁座１３に接するように構成されている。弁体収容部材７０が、円筒部１２ａと上下方向に間隔をあけて配置されている。弁体収容部材７０が、開弁状態において弁体２０を収容する収容空間７４を有している。円筒部１２ａの中心軸と弁体２０の中心軸とが第１軸線Ｌ１上に配置されている。第１導管９１の中心軸が、第１軸線Ｌ１と直交する第２軸線Ｌ２上に配置されている。そして、電磁弁１は、第１導管９１の第１軸線Ｌ１方向の内径をＤ１とし、第１導管９１の内面における最下部９１ａと円筒部１２ａの上端面１２ｃとの第１軸線Ｌ１方向の距離をＤ２としたとき、次の式（１）を満たす。
－０．０３≦Ｄ２／Ｄ１≦０．０８ ・・・ （１）
ただし、距離Ｄ２は、上端面１２ｃが最下部９１ａより上方にあるときを正の値とし、上端面１２ｃが最下部９１ａより下方にあるときを負の値とする。

【0036】

このようにしたことから、開弁状態において、弁体収容部材７０が流体による弁体２０への作用を抑制する。さらに、第１導管９１の内面における最下部９１ａと円筒部１２ａの上端面１２ｃとがほぼ第２軸線Ｌ２方向に並び、第１導管９１から円筒部１２ａを介して第２導管９２にスムーズに流体が流れて弁室１４内での乱流の発生を抑制する。これにより、流体によって弁体２０やプランジャ３０などに加わる閉弁方向（弁体が弁座に近づく方向）の力を低減できる。そのため、開弁状態において流体によって弁体２０が弁座１３を閉じてしまうことを効果的に抑制できる。

【0037】

また、閉弁状態において弁室１４の流体圧力と弁口１５の流体圧力との圧力差ΔＰが閉弁維持圧力Ｐｃ以上のとき、電磁コイル６０の通電を停止しても閉弁状態を維持するように構成されている。このようにすることで、閉弁状態を維持するための電力を低減できる。電磁コイル６０の通電を停止しても閉弁状態を維持する構成では、プランジャばね３５のばねの設定荷重が比較的小さく、上記式（１）を満たす構成の効果がより発揮される。

【0038】

また、電磁弁１が、円筒形状の固定鉄心５０を有している。固定鉄心５０が、弁体２０とプランジャ３０との間に配置されるとともに、弁軸４０が内側に挿入されている。そして、弁体収容部材７０が、固定鉄心５０に取り付けられている。このようにすることで、あらかじめ固定鉄心５０に弁体収容部材７０を取り付けて、固定鉄心５０を弁本体１０に組み込むことができる。そのため、弁体収容部材７０を弁本体１０に取り付ける構成に比べて、電磁弁１は、組み立てやすく、弁本体１０の歪みなどの不具合を抑制できる。

【0039】

次に、上述した電磁弁１の変形例に係る電磁弁１Ａについて、図３、図４を参照して説明する。

【0040】

図３は、図１の電磁弁の変形例に係る電磁弁が有する弁座が設けられた円筒部およびその近傍を拡大した断面図である。図３では、磁気コイルの記載を省略している。図４は、図３の電磁弁が有する弁体収容部材を示す図である。図４（ａ）は、弁体収容部材の正面図である。図４（ｂ）は、弁体収容部材の平面図である。以下の変形例の説明において、上記電磁弁１と同一（実質的に同一を含む）の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【0041】

電磁弁１Ａは、弁本体１０と、弁体２０と、プランジャ３０と、弁軸４０と、固定鉄心５０Ａ（「吸引子」ともいう。）と、電磁コイル６０と、弁体収容部材７０Ａと、を有している。

【0042】

固定鉄心５０Ａは、円筒形状を有している。固定鉄心５０Ａは、弁本体部材１１の小径部１１ａの下部に配置されている。固定鉄心５０Ａは、弁体２０とプランジャ３０との間に配置されている。固定鉄心５０Ａの外周面５０ａには、周方向全体にわたって延在する溝状の固定凹部５６が設けられている。固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂには、周方向全体にわたって延在する溝状の抜け止め凹部５７が設けられている。抜け止め凹部５７は、周方向に間隔をあけて配置された複数の穴でもよい。

【0043】

弁体収容部材７０Ａは、図３、図４に示すように、第１部分７１と、第２部分７２と、第３部分７３と、を有している。第１部分７１は、円筒形状を有している。第１部分７１は、円筒部１２ａと上下方向に間隔をあけて配置されている。第２部分７２は、第１部分７１より外径の小さい円筒形状を有している。第３部分７３は、第１部分７１と第２部分７２とを連結している。第３部分７３の外周縁は、第１部分７１の上端に一体的に接続されている。第３部分７３の内周縁は、第２部分７２の下端に一体的に接続されている。弁体収容部材７０Ａは、例えば、ステンレスなどの金属製である。

【0044】

第１部分７１の内径は、弁体２０の外径よりわずかに大きい。第１部分７１の内側には、収容空間７４が設けられている。弁体２０は、開弁状態において収容空間７４に配置される。本実施例において、弁体２０は、閉弁状態において収容空間７４の外に配置される。なお、第１部分７１は、弁体２０が閉弁状態においても収容空間７４に配置されるように、当該第１部分７１の下端が弁座部材１２の近くまで延びた構成を有していてもよい。この構成では、第１部分７１が、弁体２０の開弁状態から閉弁状態までの移動をガイドする。

【0045】

第２部分７２の内径は、弁軸４０の外径よりわずかに大きい。第２部分７２の内側には、弁軸４０が挿入されている。第２部分７２は、弁軸４０を上下方向に移動可能に支持している。

【0046】

第２部分７２には、その上端から下方に延びる複数のスリット７６によって周方向に分割された複数の弾性片７５が設けられている。すなわち、複数の弾性片７５は、第２部分７２が複数のスリット７６によって周方向に分割されることにより形成されている。本変形例では、３つの弾性片７５が設けられている。スリット７６は、周方向に１２０度間隔で３つ設けられている。複数の弾性片７５は、第２部分７２の周方向に並ぶように配置されている。

【0047】

複数の弾性片７５のそれぞれは、弾性変形する前の状態（すなわち外部から力が加えられていない状態）において、先端７５ａが基端７５ｂより外側（径方向外方）に配置されている。本実施例において、複数の弾性片７５は、上下方向（第１軸線Ｌ１方向）に対して傾斜している。第２部分７２における複数の弾性片７５の基端７５ｂがある箇所の外径は、固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂの径（具体的には、固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂにおける複数の弾性片７５が挿入される箇所の径）と同一であるが、厳密には、当該外径が内周面５０ｂの径よりわずかに小さい寸法であることが好ましい。本変形例において、複数の弾性片７５は、固定鉄心５０Ａの内側に挿入されると抜け止め凸部７７が内周面５０ｂに当接して内側に弾性変形し、抜け止め凸部７７が抜け止め凹部５７に進入すると上下方向と平行になるように構成されている。これにより、複数の弾性片７５の外側面７５ｃが、固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂに押し付けられる。

【0048】

複数の弾性片７５の外側面７５ｃには、抜け止め凸部７７が設けられている。抜け止め凸部７７は、概ね半球形状を有している。抜け止め凸部７７は、複数の弾性片７５のそれぞれの外側面７５ｃにおいて、幅方向（周方向）の中心でかつ先端７５ａ寄りの箇所に１つ配置されている。抜け止め凸部７７は、複数の弾性片７５が固定鉄心５０Ａの内側に挿入されたとき、固定鉄心５０Ａの抜け止め凹部５７に進入し、抜け止め凹部５７に掛かる。抜け止め凸部７７が抜け止め凹部５７に掛かることで、複数の弾性片７５の下方（固定鉄心５０Ａの内側から抜ける方向）への移動が規制される。また、抜け止め凸部７７が抜け止め凹部５７に掛かった状態において、第３部分７３の上面７３ｃ（第３部分７３の第２部分７２側の面）が、固定鉄心５０Ａの下端面５０ｃに接している。第３部分７３の上面７３ｃが固定鉄心５０Ａの下端面５０ｃに接することで、複数の弾性片７５の上方（固定鉄心５０Ａの内側に挿入する方向）への移動が規制される。

【0049】

なお、本実施例の弾性片７５は、弾性変形する前の状態において、先端７５ａが基端７５ｂより外側に配置されるように形成されており、弾性片７５は固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂを常時外方に押し続けている。しかしながら、弾性片７５は、弾性変形する前の状態において、先端７５ａと基端７５ｂとが上下方向に並ぶように（すなわち、弾性片７５が上下方向と平行になるように）形成されていてもよく、または、先端７５ａが基端７５ｂより内側（径方向内方）に配置されるように形成されていてもよい。これらの場合、弾性片７５の抜け止め凸部７７が抜け止め凹部５７の底面を常時外方に押し続けるように構成されていることが好ましい。このようにすることで、弁体収容部材７０Ａのガタつき防止を防止できる。さらに、弾性片７５は、抜け止め凸部７７の下側（弁座１３側）の曲面部分が抜け止め凹部５７の下端に当接するように形成されていることがより好ましい。このようにすることで、弾性片７５の弾性によって抜け止め凸部７７が上方に移動しようとするため、第３部分７３の上面７３ｃが固定鉄心５０Ａの下面に常時押し付けられて、弁体収容部材７０Ａのガタつきを防止できる。

【0050】

電磁弁１Ａにおいても、上述した実施例の電磁弁１と同様の作用効果を奏する。

【0051】

また、弁体収容部材７０Ａの第２部分７２には、複数のスリット７６によって周方向に分割された複数の弾性片７５が設けられている。そして、複数の弾性片７５が内側に弾性変形するように、複数の弾性片７５が固定鉄心５０Ａの内側に挿入されている。そのため、複数の弾性片７５が復元力により固定鉄心５０Ａに押し付けられ、簡易な構成で弁体収容部材７０Ａを固定鉄心５０Ａに固定することができる。なお、上述したように、弾性片７５は、弾性変形する前の状態において、先端７５ａと基端７５ｂとが上下方向に並ぶように形成されていてもよく、または、先端７５ａが基端７５ｂより内側に配置されるように形成されていてもよい。

【0052】

また、複数の弾性片７５が、弾性変形する前の状態において、先端７５ａが基端７５ｂよりも外側に配置されるように弁体収容部材７０Ａの軸方向（第１軸線Ｌ１方向）に対して傾斜している。このようにすることで、固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂの径を弁体収容部材７０Ａの第２部分７２における複数の弾性片７５の基端７５ｂがある箇所の外径と同一にし、複数の弾性片７５を固定鉄心５０Ａの内側に挿入することで、複数の弾性片７５を内側に弾性変形させることができる。そのため、固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂに複数の弾性片７５を弾性変形させるためのテーパー面や凸部などを設ける必要がなくなり、固定鉄心５０Ａを比較的簡易な形状にすることができる。

【0053】

また、固定鉄心５０Ａの内周面５０ｂには、抜け止め凹部５７が設けられている。複数の弾性片７５の外側面７５ｃには、複数の弾性片７５の下方（固定鉄心５０Ａの内側から抜ける方向）への移動を規制するように抜け止め凹部５７に掛かる抜け止め凸部７７が設けられている。このようにすることで、抜け止め凹部５７に抜け止め凸部７７が掛かることによって、弁体収容部材７０Ａが固定鉄心５０Ａから脱落してしまうことを抑制できる。

【0054】

また、弁体収容部材７０Ａが、円筒形状を有する第１部分７１と、第１部分７１より外径の小さい円筒形状を有する第２部分７２と、第１部分７１と第２部分７２とを連結する円環平板形状の第３部分７３と、を有している。第１部分７１に収容空間７４が設けられている。第２部分７２に複数の弾性片７５が設けられている。第３部分７３の上面７３ｃが、固定鉄心５０Ａの下端面５０ｃに接している。このようにすることで、抜け止め凹部５７に抜け止め凸部７７が掛かることによって複数の弾性片７５の下方への移動を規制するとともに、固定鉄心５０Ａの下端面５０ｃと第３部分７３の上面７３ｃとが接することによって複数の弾性片７５の上方への移動を規制することができる。そのため、弁体収容部材７０Ａの移動（がたつき）を抑制できる。

【0055】

本発明者らは、本発明の効果を確認するための検証を行った。

【0056】

本発明者らは、上述した電磁弁１と同様の構成を有し、距離Ｄ２が異なる複数の電磁弁を作製した。図５に、円筒部１２ａの上端面１２ｃが第１導管９１の中心軸近くにある構成（Ｄ２／Ｄ１＝０．３０）を有する第１比較例の電磁弁１Ｂを示す。図６に、円筒部１２ａの上端面１２ｃが第１導管９１より下方にある構成（Ｄ２／Ｄ１＝－０．２０）を有する第２比較例の電磁弁１Ｃを示す。これら以外にも、距離Ｄ２が内径Ｄ１の－２０～３０％の範囲内（－０．２０≦Ｄ２／Ｄ１≦０．３０）となる複数の電磁弁を作製した。なお、円筒部１２ａの上端面１２ｃが第１導管９１の内面における最下部９１ａより上方にあるとき、距離Ｄ２を正の値とし、上端面１２ｃが最下部９１ａより下方にあるとき、距離Ｄ２を負の値としている。

【0057】

そして、本発明者らは、作製した各電磁弁について、第２導管９２を大気開放状態とし、第１導管９１に流体供給装置から流体を供給して徐々に流体圧力を上げていき、流体によって弁体２０が弁座１３を閉じる直前の流体圧力を測定した。測定した流体圧力は、電磁弁において開弁状態を維持可能な第１導管９１の流体圧力の上限値Ｐｍである。図７に、横軸を第１導管９１の内面における最下部９１ａと円筒部１２ａの上端面１２ｃとの第１軸線Ｌ１方向の距離Ｄ２とし、縦軸を上限値Ｐｍとしたグラフを示す。図７において、符号Ｇ１は、開弁状態におけるリフト量（弁体２０における閉弁状態の位置から開弁状態の位置までの距離）がＸ１となる電磁弁のグラフである。符号Ｇ２は、開弁状態におけるリフト量がＸ２（Ｘ２＞Ｘ１）となる電磁弁のグラフである。

【0058】

図７のグラフから、リフト量が大きいほど上限値Ｐｍが高くなるが、グラフの形状はリフト量にかかわらず距離Ｄ２が０％付近をピーク値とする山形状となることがわかる。そして、距離Ｄ２が－３～８％の範囲内（－０．０３≦Ｄ２／Ｄ２≦０．０８）となる構成の電磁弁では、各グラフとも上限値Ｐｍが各グラフのピーク値の８５％以上の高い値となった。このことから、本検証でも本発明の効果を確認することができた。

【0059】

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0060】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…電磁弁、１０…弁本体、１１…弁本体部材、１１ａ…小径部、１１ｂ…大径部、１２…弁座部材、１３…弁座、１４…弁室、１５…弁口、１６…固定凸部、２０…弁体、３０…プランジャ、４０…弁軸、５０、５０Ａ…固定鉄心、５０ａ…外周面、５０ｂ…内周面、５０ｃ…下端面、５６…固定凹部、５７…抜け止め凹部、６０…電磁コイル、７０、７０Ａ…弁体収容部材、７１…第１部分、７２…第２部分、７３…第３部分、７３ｃ…上面、７４…収容空間、７５…弾性片、７５ａ…先端、７５ｂ…基端、７５ｃ…外側面、７６…スリット、７７…抜け止め凸部、９１…第１導管、９２…第２導管、Ｌ１…第１軸線、Ｌ２…第２軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】