(57)【要約】【課題】サイズや外観意匠を変更することなく、作動検知機能を備えた電磁アクチュエータ及び電磁弁を提供する。【解決手段】電磁コイル２６への通電により吸引子２２でプランジャ２３を吸引する。非通電／通電によりプランジャ２３の連結部２３２の端部の弁体部３１を弁座１３に対して着座／離間させる。吸引子２２の中心に嵌合孔２２ａと挿通孔２２ｃを形成する。外函２７内で、嵌合孔２２ａと挿通孔２２ｃ内にスイッチ装置４を内挿する。プランジャ２３が吸引子２２に吸引された状態でスイッチ装置４の作動軸４２をプランジャ２３のロッド部２３１により押動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引子と、前記吸引子に対向して配置されたプランジャと、前記吸引子と前記プランジャの周囲を囲う電磁コイルと、前記プランジャを前記吸引子から離間する方向に付勢するプランジャばねと、前記電磁コイルを内包する外函と、を備え、前記電磁コイルへの通電により前記吸引子で前記プランジャを吸引するとともに、前記電磁コイルへの非通電により前記プランジャばねにより前記プランジャを前記吸引子から離間させるよう、該プランジャを駆動する電磁アクチュエータにおいて、
前記吸引子の中心に前記プランジャが移動する軸線方向に前記外函側から前記プランジャ側まで貫通する貫通孔が形成されるとともに、作動部への押動／非押動によりスイッチ状態を変えるスイッチ装置を備え、
前記プランジャが前記吸引子に吸引された状態で前記スイッチ装置の前記作動部が該プランジャにより押動されるよう、前記外函内にて前記吸引子の前記貫通孔内に前記スイッチ装置が内挿されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記吸引子の前記貫通孔は、前記スイッチ装置の本体ケースを嵌合する嵌合孔と、前記プランジャ側で前記作動部を挿通する挿通孔とで構成され、前記スイッチ装置の本体ケースの前記軸線方向の両端部が、前記嵌合孔の前記挿通孔側の底部と前記外函とに挟持されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記スイッチ装置の前記作動部と前記プランジャとの接触部の何れか一方の当接面が球面であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
弁部材を収容する弁室と、前記弁室に連通して流体が導入される一次側ポートと、前記弁室に連通して流体が流出される二次側ポートとが形成された弁ハウジングと、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータと、を備えた電磁弁であって、
前記弁室内の前記弁部材が前記電磁アクチュエータの前記プランジャに連結され、該電磁アクチュエータの駆動により、前記弁部材が前記一次側ポートと前記二次側ポートとの間を開閉するよう構成されていることを特徴とする電磁弁。
【請求項５】
前記弁ハウジングの前記弁室と前記電磁アクチュエータの間を封止するダイヤフラムを備えたことを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
【請求項６】
前記ダイヤフラムが前記プランジャの連結軸の端部に取り付けられるとともに、該ダイヤフラムが前記弁部材を構成していることを特徴とする請求項５に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイルへの通電／非通電によりプランジャを駆動する電磁アクチュエータ及び電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁弁が実際に開閉しているか判断するためには別置の圧力センサや流量センサ等が必要である。しかし、これらの別置の装置は電磁弁以外に設置スペースを必要とするとともに、コストアップの要因になる。また、電磁弁は電磁アクチュエータを備えているが、この電磁アクチュエータの動作を検出するセンサ等の検知手段を備えた電磁弁が、例えば特開２０１７−１８７１６９号公報（特許文献１）及び特開２０１７−１９８２４６号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８７１６９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１９８２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の電磁弁は、電磁アクチュエータの動作を検出するセンサ等の検知手段を備えているが、検知手段を電磁弁本体の外部に外付けにて設けているため、サイズが大きくなるとともに、外観意匠も悪くなるという問題があり、依然、改良の余地がある。
【０００５】
本発明は、サイズや外観意匠を変更することなく、作動検知機能を備えた電磁アクチュエータ及び電磁弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の電磁アクチュエータは、吸引子と、前記吸引子に対向して配置されたプランジャと、前記吸引子と前記プランジャの周囲を囲う電磁コイルと、前記プランジャを前記吸引子から離間する方向に付勢するプランジャばねと、前記電磁コイルを内包する外函と、を備え、前記電磁コイルへの通電により前記吸引子で前記プランジャを吸引するとともに、前記電磁コイルへの非通電により前記プランジャばねにより前記プランジャを前記吸引子から離間させるよう、該プランジャを駆動する電磁アクチュエータにおいて、前記吸引子の中心に前記プランジャが移動する軸線方向に前記外函側から前記プランジャ側まで貫通する貫通孔が形成されるとともに、作動部への押動／非押動によりスイッチ状態を変えるスイッチ装置を備え、前記プランジャが前記吸引子に吸引された状態で前記スイッチ装置の前記作動部が該プランジャにより押動されるよう、前記外函内にて前記吸引子の前記貫通孔内に前記スイッチ装置が内挿されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の電磁アクチュエータは、請求項１に記載の電磁アクチュエータであって、前記吸引子の前記貫通孔は、前記スイッチ装置の本体ケースを嵌合する嵌合孔と、前記プランジャ側で前記作動部を挿通する挿通孔とで構成され、前記スイッチ装置の本体ケースの前記軸線方向の両端部が、前記嵌合孔の前記挿通孔側の底部と前記外函とに挟持されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の電磁アクチュエータは、請求項１または２に記載の電磁アクチュエータであって、前記スイッチ装置の前記作動部と前記プランジャとの接触部の何れか一方の当接面が球面であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の電磁弁は、弁部材を収容する弁室と、前記弁室に連通して流体が導入される一次側ポートと、前記弁室に連通して流体が流出される二次側ポートとが形成された弁ハウジングと、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータと、を備えた電磁弁であって、前記弁室内の前記弁部材が前記電磁アクチュエータの前記プランジャに連結され、該電磁アクチュエータの駆動により、前記弁部材が前記一次側ポートと前記二次側ポートとの間を開閉するよう構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の電磁弁は、請求項４に記載の電磁弁であって、前記弁ハウジングの前記弁室と前記電磁アクチュエータの間を封止するダイヤフラムを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の電磁弁は、請求項５に記載の電磁弁であって、前記ダイヤフラムが前記プランジャの連結軸の端部に取り付けられるとともに、該ダイヤフラムが前記弁部材を構成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至３の電磁アクチュエータ、または請求項４乃至６の電磁弁によれば、スイッチ装置によりプランジャの作動状態を検知できるとともに、スイッチ倒置が、電磁コイルを内包する外函の内側に設けられているので、サイズや外観意匠が変更されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における電磁弁の非通電時の縦断面図である。
【図２】同実施形態における電磁弁の通電時の縦断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の電磁アクチュエータ及び電磁弁の実施形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態の電磁弁の非通電時（弁閉状態）の縦断面図、図２は同電磁弁の通電時（弁開状態）の縦断面図、図３は同電磁弁の電磁アクチュエータの上面を示す図１のＡ−Ａ矢視図、図４は同電磁弁の弁ハウジングを示す図１のＢ−Ｂ矢視図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図２の図面における上下に対応する。この実施形態の電磁弁は、弁ハウジング１と、「電磁アクチュエータ」としての電磁駆動部２と、「弁部材」としてのダイヤフラム３と、スイッチ装置４とを備えている。
【００１５】
弁ハウジング１には、電磁駆動部２側の上端面に薄型円環状の段部１ａが形成され、この段部１ａの中央から下部に向けて軸線Ｘを中心線とする弁室１０が形成されている。なお、この軸線Ｘは後述のプランジャケース２１の中心線でもあり、プランジャ２３が移動する軸線方向に対応している。また、弁ハウジング１は下部に突出する管部１Ａと、側部に突出する管部１Ｂとを有しており、管部１Ａを通して弁室１０に連通する一次側ポート１１が形成され、管部１Ｂを通して弁室１０に連通する二次側ポート１２が形成されている。また、弁ハウジング１の弁室１０内には、一次側ポート１１の外周を成す円筒状の弁座１３が形成されている。
【００１６】
電磁駆動部２は、非磁性体からなるプランジャケース２１と、プランジャケース２１の上端に固定された磁性体からなる吸引子２２と、プランジャケース２１内で吸引子２２に対向して配置されたプランジャ２３と、吸引子２２とプランジャ２３との間に配設されたプランジャばね２４とを備えている。また、プランジャケース２１の下端内側に固着された固定用スリーブ２５と、プランジャケース２１の外周に配置されボビン２６ａに巻線が巻回された電磁コイル２６と、電磁コイル２６とボビン２６ａを内包する外函２７と、外函２７の下部からプランジャ２３までの磁路を確保する継鉄２８とを備えている。そして、電磁コイル２６は吸引子２２とプランジャ２３との周囲を囲っている。プランジャケース２１は、筒状に形成されて内部にプランジャ室２０（図１）を画定している。また、プランジャケース２１は、その側面の一部によって吸引子２２を覆うように吸引子２２に溶接等により固定されている。
【００１７】
吸引子２２には、その中心に軸線Ｘを中心軸とする円筒形状の嵌合孔２２ａと、略円筒形状のばね収容孔２２ｂとが形成されている。また、嵌合孔２２ａとばね収容孔２２ｂとの間には、この嵌合孔２２ａからばね収容孔２２ｂまで連通する挿通孔２２ｃが形成されている。この嵌合孔２２ａと挿通孔２２ｃとは、プランジャ２３が移動する軸線Ｘ方向に外函２７の天板２７１からばね収容孔２２ｂ側（プランジャ２３側）まで貫通するように形成され、この挿通孔２２ｃの径は嵌合孔２２ａより径が小さくなっている。そして、嵌合孔２２ａと挿通孔２２ｃとは、後述のようにスイッチ装置４が内挿される「貫通孔」を構成している。
【００１８】
プランジャ２３は、吸引子２２に吸引されるように適宜な磁性体によって構成され、プランジャ室２０内に収容されている。また、プランジャ２３はその外周面がプランジャケース２１の内周面に摺接するように、軸線Ｘ方向に移動可能に設けられている。また、プランジャ２３の吸引子２２側の端部には、吸引子２２のばね収容孔２２ｂ内に挿通されるロッド部２３１が形成されている。さらに、プランジャ２３の弁ハウジング１側には、ダイヤフラム３を保持する連結部２３２が形成されている。
【００１９】
ダイヤフラム３は、ゴム製で自然状態で略円盤状の形状をしており、中央にプランジャ２３の連結部２３２の下端に嵌合する弁体部３１を有するとともに、外周にビード部３２を有している。そして、ダイヤフラム３は連結部２３２に装着された状態で、ビード部４２を弁ハウジング１の電磁駆動部２側の段部１ａ内に収容され、このビード部４２が電磁駆動部２の外函２７と弁ハウジング１とにより挟み付けられるようにして、ダイヤフラム３が弁ハウジング１に固定されている。これにより、弁ハウジング１の弁室１０と電磁駆動部２の間が封止されている。
【００２０】
スイッチ装置４は、吸引子２２の嵌合孔２２ａに整合する形状をした円柱形状の本体ケース４１と、本体ケース４１から一部が突出した「作動部」としての作動軸４２と、本体ケース４１の状態を信号として取り出すためのリード線４３とを備えている。本体ケース４１の高さは吸引子２２の嵌合孔２２ａの深さと同寸になっている。外函２７の天板２７１の中央にはリード線孔２７ａが形成されている。
【００２１】
そして、スイッチ装置４は、作動軸４２を挿通孔２２ｃ内に挿通した状態で、嵌合孔２２ａ内に本体ケース４１が嵌合され、リード線孔２７ａからリード線４３が引き出され、このスイッチ装置４は吸引子２２内に取り付けられている。この状態で、スイッチ装置４の本体ケース４１の下端部と上端部（両端部）とは、それぞれ嵌合孔２２ａの挿通孔２２ｃ側の底部と、外函２７のリード線孔２７ａの内側外周部とに当接されている。これにより、本体ケース４１は嵌合孔２２ａの挿通孔２２ｃ側の底部と外函２７とに挟持され、スイッチ装置４は吸引子２２及び外函２７に対して固定されている。
【００２２】
以上の構成により、図１に示す非通電時、すなわち電磁コイル２６に通電がなされていないときは、プランジャばね２４のばね力及びプランジャ２３の自重により、プランジャ２３が下方に付勢されて、ダイヤフラム３の弁体部３１が弁座１３に着座する。これにより、一次側ポート１１が閉じられて弁閉状態となる。なお、この実施形態では、流体の圧力により、弁閉状態のとき、一次側ポート１１が高圧で弁室１０（二次側ポート１２）が低圧となるが、高圧を受ける受圧面積は一次側ポート１１の内径に相当する小さな面積であり、ダイヤフラム３の弁体部３１を弁座１３から離間させる力が小さいため、弁漏れの虞がない。
【００２３】
一方、通電時、すなわち電磁コイル２６に通電がなされると、図２に示すように、吸引子２２とプランジャ２３との間に吸引力が発生してプランジャ２３が上昇し、ダイヤフラム３の弁体部３１が弁座１３から離間して、一次側ポート１１を開とし、弁開状態となる。
【００２４】
また、スイッチ装置４において、本体ケース４１内には図示しない接点回路等を備えており、非通電時には、図１に示すように作動軸４２が本体ケース４１から突出した自然状態（非押動）となり、本体ケース４１内の接点回路が例えば開成される。一方、通電時には、図２に示すように作動軸４２がプランジャ２３のロッド部２３１により押動され、作動軸４２が本体ケース４１内に押し込まれる押動状態となり、接点回路が例えば閉成される。そして、この接点回路の状態はリード線４３を介して外部の回路に取り出される。これにより、弁閉状態であるか弁開状態であるかを確実に検出することができる。
【００２５】
以上の実施形態では、プランジャ２３のロッド部２３１の端面が平坦面となり、スイッチ装置４の作動軸４２の端部がドーム状の半球面となっている。したがって、このロッド部２３１と作動軸４２の当接部が点接触となり押動操作が確実となる。ロッド部２３１側が半球面で、作動軸４２側が平坦面でもよい。また、スイッチ装置４は「作動部」としての作動軸４２が本体ケース４１から突出するように構成されているが、作動部は本体ケース内にあってもよく、この場合にプランジャ側のロッド部を本体ケース内に挿通可能となるようにして作動部を押動するようにしてもよい。
【００２６】
スイッチ装置４を吸引子２２内の貫通孔に収納し、外函２７の天板２７１で挟持した電磁アクチュエータとすることで、検知手段を電磁弁の外部に外付けにて電磁弁の外観意匠を変更する必要がなく、作動検知機能を備えた電磁弁とすることができる。
【００２７】
また、実施形態の電磁弁はダイヤフラム３によって弁室１０と電磁駆動部２との間が封止されているので、弁ハウジング３側を流れる流体の影響がスイッチ装置４に及ぶことがなく、流体による腐食等が防止でき、スイッチ装置４を確実に作動させることができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１      弁ハウジング
１０    弁室
１１    一次側ポート
１２    二次側ポート
１３    弁座
２      電磁駆動部（電磁アクチュエータ）
２０    プランジャ室
２１    プランジャケース
２２    吸引子
２２ａ  嵌合孔（貫通孔）
２２ｂ  ばね収容孔
２２ｃ  挿通孔（貫通孔）
２３    プランジャ
２３１  ロッド部
２３２  連結部
２４    プランジャばね
２５    固定用スリーブ
２６    電磁コイル
２７    外函
２７１  天板
２７ａ  リード線孔
２８    継鉄
３      ダイヤフラム（弁部材）
３１    弁体部
３２    ビード部
４      スイッチ装置
４１    本体ケース
４２    作動軸（作動部）
４３    リード線
Ｘ      軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020060245.tif 000005
【図４】
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