(57)【要約】      （修正有）【課題】入口流路に流入した流体がパイロット弁室に連通するブリードオリフィスに流れ、入口流路を流れる流体の圧力と、パイロット弁室内の流体の圧力との差圧を利用して、主弁体を開閉させることにより、入口流路と出口流路とを連通または遮断するピストン構造パイロット駆動式電磁弁に対し、コンパクトかつ低コストで構成することができるピストン構造パイロット駆動式電磁弁を提供する。【解決手段】ピストン３１により駆動され、入口流路１１と出口流路１２とを連通または遮断する主弁体３０と、電磁コイル６１により駆動され、パイロット弁室７０と出口流路１２とを連通または遮断するパイロット弁体６５と、入口流路１１とパイロット弁室７０とを連通するブリードオリフィスとを有するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ブリードオリフィスが、ピストン３１のピストンリング４０に切欠きとして形成されている。【選択図】図１
2014152885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンにより駆動され、入口流路と出口流路とを連通または遮断する主弁体と、電磁コイルにより駆動され、パイロット弁室と前記出口流路とを連通または遮断するパイロット弁体と、前記入口流路とパイロット弁室とを連通するブリードオリフィスとを有するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、
前記ブリードオリフィスが、前記ピストンのピストンリングに切欠きとして形成されていること、
を特徴とするピストン構造パイロット駆動式電磁弁。
【請求項２】
請求項１に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、
前記ピストンリングが、外周方向にリップ部が突出するシールリングであり、前記ブリードオリフィスが、前記リップ部に形成されていること、
を特徴とするピストン構造パイロット駆動式電磁弁。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、
前記ピストンリングの周方向に対し隙間を挟む両端部の端面がそれぞれ、１面または２面からなること、
前記端面は、前記ピストンリングの軸方向に対し斜めに形成され、前記ブリードオリフィスは、両側の前記端面同士が互いに離間して形成された前記隙間であること、
を特徴とするピストン構造パイロット駆動式電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パイロット弁室と出口流路とを連通または遮断するパイロット弁体を電磁コイルで駆動させ、入口流路内の流体圧力とパイロット弁室内の流体圧力との差圧により、主弁体を開閉させることで、入口流路と出口流路とを連通または遮断するピストン構造パイロット駆動式電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ボイラー、蒸気滅菌装置、水冷式冷却装置、水系洗浄装置等の産業用各種装置には、水、温水、水蒸気等の流体の流れを制御するピストン構造パイロット駆動式電磁弁（以下、「パイロット駆動式電磁弁」と称する。）が用いられている。その一例であるパイロット駆動式電磁弁が特許文献１に開示されている。図１０は、特許文献１のパイロット駆動式電磁弁を示す説明図である。
【０００３】
特許文献１のパイロット駆動式電磁弁５０１は、図１０に示すように、プランジャ５２０から突設したパイロット弁体５２５を上下動させ、主弁体５４０（基体部５４１、筒状外周部５４２）に対し圧接または離間することにより、パイロット室５０７と冷媒流出口５０９との間を、主弁体５４０内のオリフィス５４５と、連通または遮断させている。また、主弁体５４０の筒状外周部５４２では、弁室５１０とパイロット室５０７とが均圧穴５４３により連通している。
【０００４】
特許文献１では、ソレノイド５０３の通電がＯＮ状態となり、プランジャ５２０が主コイルスプリング５２３の付勢力に抗して上昇すると、パイロット弁体５２５が主弁体５４０と離間して、オリフィス５４５が開路する。これにより、主弁体５４０とプランジャ５２０との間に形成されたパイロット室５０７内の冷媒が、オリフィス５４５を通じて冷媒流出口５０９に向けて流れるため、パイロット室５０７では、冷媒の圧力が低下する。また、このとき、パイロット室５０７における冷媒の圧力は、冷媒流入口５０８及び弁室５１０の圧力より低くなり、パイロット室５０７内と弁室５１０内との冷媒の圧力差により、主弁体５４０が押し上げられて上昇することで、主弁体５４０は弁シート５１１から離間して開弁する。よって、冷媒流入口５０８から弁室５１０を通じて流入した冷媒は、主弁体５４０と弁シート５１１との間を通じて冷媒流出口５０９に流れる。
【０００５】
一方、ソレノイド５０３の通電がＯＦＦ状態になると、プランジャ５２０が主コイルスプリング５２３の付勢力で下降し、パイロット弁体５２５が主弁体５４０に圧接してオリフィス５４５を閉路する。その一方で、冷媒流入口５０８から流れる高圧の冷媒は、管状取付台５３０の内周面に生じる隙間、及び均圧穴５４３を流れ、パイロット室５０７内と冷媒流出口５０９側流路との冷媒の圧力差、及び主コイルスプリング５２３の付勢力により、主弁体５４０が押し下げられて下降することで、主弁体５４０は弁シート５１１に当接して閉弁する。これにより、弁室５１０と冷媒流出口５０９との間の流路が遮断され、冷媒の流れが阻止される。
【０００６】
また、特許文献１と同じ動作方法で、水蒸気等（流体）の流れを制御する従来のパイロット駆動式電磁弁として、他の実施例に係るパイロット駆動式電磁弁を、図１１に示す。従来のパイロット駆動式電磁弁６０１は、図１１に示すように、プランジャ６６３に設けたパイロット弁体６６５を上下動させ、主弁体６３０のパイロット弁座６５２に対し圧接または離間することにより、パイロット弁室６７０と出口流路６１２との間を、主弁体６３０の基体部の内周部に形成されたパイロットオリフィス６５１と、連通または遮断させている。この主弁体６３０は、ピストン６３１と一体で構成され、ピストンリング６４０を介してこのピストン６３１をシリンダ６２１の内周面に摺動させて上下動（往復運動）する。ブリードオリフィス６４３は、特許文献１の均圧穴４３に相当するものであり、従来のパイロット駆動式電磁弁６０１では、シリンダ６２１の内周面より径外側に形成されている。
【０００７】
従来のパイロット駆動式電磁弁６０１では、ソレノイド６６０の通電がＯＮ状態となり、プランジャ６６３がバネ６６４の付勢力に抗して上昇すると、パイロット弁体６６５が主弁体６３０のパイロット弁座６５２と離間して、パイロットオリフィス６５１が開路する。これにより、パイロット弁室６７０内の流体は、パイロットオリフィス６５１を通じて出口流路６１２に向けて流れるため、パイロット弁室６７０内の流体の圧力が、入口流路６１１側の流体の圧力より低くなる。このとき、パイロット弁室６７０における流体の圧力は、入口流路６１１における流体の圧力より低く、パイロット弁室６７０と入口流路６１１との流体の圧力差により、主弁体６３０が押し上げられて上昇することで、主弁体６３０は主弁座６１３と離間して開弁する。かくして、流体は、入口流路６１１から出口流路６１２に向けて流れる。
【０００８】
一方、ソレノイド６６０の通電がＯＦＦ状態になると、プランジャ６６３がバネ６６４の付勢力で下降することにより、パイロット弁体６６５が、主弁体６３０と一体のパイロット弁座６５２に当接してパイロットオリフィス６５１を閉路する。図１２は、図１１に示す従来のパイロット駆動式電磁弁に構成されたピストンリングの平面図であり、図１３は図１２に示すピストンリングの側面図である。パイロットオリフィス６５１が閉路されると、流体は、図１２及び図１３に示すように、入口流路６１１からピストンリング６４０の隙間６４２を通じてパイロット弁室６７０に流入すると共に、ブリードオリフィス６４３を通じてパイロット弁室６７０に流入するが、パイロット弁室６７０からパイロットオリフィス６５１を通じて出口流路６１２に向けては流れない。そのため、パイロット弁室６７０内の流体の圧力が、入口流路６１１側の流体の圧力とほぼ同じとなり、ピストン６３１を含む主弁体６３０の自重、及びバネ６６４の付勢力により、主弁体６３０が主弁座６１３に当接して閉弁する。かくして、流体は、入口流路６１１から出口流路６１２の流れを、主弁体６３０によって遮断される。
なお、ここで挙げた従来のパイロット駆動式電磁弁６０１は、公然実施されている技術であるため、先行技術文献は開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１９６８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のパイロット駆動式電磁弁５０１や、従来のパイロット駆動式電磁弁６０１等、従来技術によるパイロット駆動式電磁弁には、以下の問題があった。
【００１１】
従来技術のようなパイロット駆動式電磁弁では、その性能の向上を図るため、主として、主弁体の開弁動作時の応答性を高めようとすると、一般的にパイロット弁室からパイロットオリフィスに流出する流体流量（流出側流路断面積）を、パイロット弁室に流入する流体流量（流入側流路断面積）より大きくした上で、流出側流路断面積と流入側流路断面積との差がより大きくなればなる程、主弁体の開弁動作は迅速になる。流体のパイロット弁室への流入経路は、ブリードオリフィス（特許文献１の均圧穴５４３）のほか、主弁体を動かすピストンに装着されたピストンリングと、シリンダの内周面との隙間（特許文献２のピストンリング６４０の隙間６４２）であるが、この隙間からの流体の漏洩量の制御には、限界がある。
【００１２】
特許文献１のパイロット駆動式電磁弁５０１や、従来のパイロット駆動式電磁弁６０１等、従来技術によるパイロット駆動式電磁弁には、主弁体の閉弁動作も迅速になるよう、一定の流路断面積（流路径）を確保する必要があり、主として、主弁体の閉弁動作時の応答性もまた高めようとすると、ブリードオリフィスの流路断面積（流路径）をむやみに小径化することはできない。その一方、パイロットオリフィスの流路断面積と、ブリードオリフィスの流路断面積との差が大きくなるよう、パイロットオリフィスの流路断面積が大きく設定されれば、パイロット駆動式電磁弁の性能は向上する。しかしながら、パイロットオリフィスの流路断面積（流路径）をむやみに大きくすると、主弁体を駆動するソレノイド（固定鉄心、可動鉄心、及びコイル等）が、吸引能力を大きくした仕様で構成されて、必然的に大型化してしまい、パイロット駆動式電磁弁全体が大型化する問題がある。
【００１３】
また、パイロット駆動式電磁弁に、このような吸引能力が大きい仕様のソレノイドを用いると、その部品コストは高価になり、パイロット駆動式電磁弁全体がコスト高となる問題がある。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、入口流路に流入した流体がパイロット弁室に連通するブリードオリフィスに流れ、入口流路を流れる流体の圧力と、パイロット弁室内の流体の圧力との差圧を利用して、主弁体を開閉させることにより、入口流路と出口流路とを連通または遮断するピストン構造パイロット駆動式電磁弁に対し、コンパクトかつ低コストで構成することができるピストン構造パイロット駆動式電磁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】
【００１５】
本発明に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁は、上記目的を達成するために、以下の構成を有する。
（１）ピストンにより駆動され、入口流路と出口流路とを連通または遮断する主弁体と、電磁コイルにより駆動され、パイロット弁室と出口流路とを連通または遮断するパイロット弁体と、入口流路とパイロット弁室とを連通するブリードオリフィスとを有するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ブリードオリフィスが、ピストンのピストンリングに切欠きとして形成されていること、を特徴とする。
（２）（１）に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ピストンリングが、外周方向にリップ部が突出するシールリングであり、ブリードオリフィスが、リップ部に形成されていること、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ピストンリングの周方向に対し隙間を挟む両端部の端面がそれぞれ、１面または２面からなること、端面は、ピストンリングの軸方向に対し斜めに形成され、ブリードオリフィスは、両側の端面同士が互いに離間して形成された隙間であること、を特徴とする。
（４）（１）に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ブリードオリフィスが、ピストンリングの両端面により形成された隙間であること、ピストンリングの両端面が、線対称形状であること、を特徴とする。
（５）（２）に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ブリードオリフィスは複数形成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁の作用・効果について説明する。
（１）ピストンにより駆動され、入口流路と出口流路とを連通または遮断する主弁体と、電磁コイルにより駆動され、パイロット弁室と出口流路とを連通または遮断するパイロット弁体と、入口流路とパイロット弁室とを連通するブリードオリフィスとを有するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ブリードオリフィスが、ピストンのピストンリングに切欠きとして形成されていること、を特徴とするので、主弁体と一体で構成されるパイロット弁座に対し、その径内側に位置するパイロットオリフィスの流路断面積が、従来のピストン構造パイロット駆動式電磁弁と比して、主弁体の応答性を低下させることなく、小さくできる。
【００１７】
すなわち、従来のパイロット駆動式電磁弁や、本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁では、ピストンの駆動で主弁体を動作させるには、パイロット弁室からパイロットオリフィスに流出する流体の総流出流量（流出側流路断面積）が、パイロット弁室に流入する流体の総流入流量（流入側流路断面積）より大きいことが必須条件となる。このような流出側流路断面積と流入側流路断面積との差が、ある一定の範囲内の面積比率でバランス良く保たれていないと、主弁体の開弁動作時の応答時間に影響が出る。他方、流体の総流入流量は、パイロット弁室への流入経路として、ブリードオリフィスを通じて流体が流れる流量のほか、主弁体を動かすピストンに装着されたピストンリングと、シリンダの内周面との隙間からの流体の漏洩量である。この漏洩量を制御するには限界があり、流出側流路断面積と流入側流路断面積との差をバランス良く保とうとすると、ブリードオリフィスを通じてパイロット弁室に流入する流体の流量（流路断面積）を大きくすると共に、パイロット弁室からパイロットオリフィスに流出するパイロットオリフィスの流路断面積を大きくしなければならない。パイロットオリフィスの流路断面積が大きくなると、主弁体を駆動するソレノイドを、吸引力を大きくした仕様で構成する必要があり、必然的に大型化してしまい問題となる。
【００１８】
そこで、本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁では、上記隙間から漏洩する制御困難な流体の漏洩量が、ブリードオリフィスにおいて、主弁体の開弁動作に必要な流体の流量の一部に用いられることで、流体の総流入流量（流入側流路断面積）が、従来のパイロット駆動式電磁弁に比して小さくできる。流出側流路断面積と流入側流路断面積との差（面積比率）をバランス良く維持するため、流入側流路断面積が小さくなることに伴って、上述した流出側流路断面積、すなわちパイロットオリフィスの流路断面積も小さくすることができる。しかも、流出側流路断面積と流入側流路断面積との差が、ある一定の範囲内の面積比率でバランス良く保たれているため、主弁体の応答性が低下することもない。
【００１９】
本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁では、入口流路から流入する高圧の流体を出口流路に向けて流れるのを遮断する場合、入口流路からシリンダに向けて流入し続ける高圧の流体は、ピストンリングに切欠きとして形成されたブリードオリフィスを通じて、パイロット弁室に流れる。これにより、パイロット弁室では、流体の圧力が、パイロットオリフィス開路時の圧力から次第に上昇し始め、入口流路内の流体の圧力とほぼ同圧になったところで、主にピストンを含む主弁体の自重、バネの付勢力、及びパイロット弁室内でピストンに受圧する力により、主弁体が主弁座に向けて移動し当接して閉弁する。このとき、主弁体の閉弁動作が迅速になるよう、ブリードオリフィスが、上述したように、従来のピストン構造パイロット駆動式電磁弁に形成されたブリードオリフィスの流路断面積と同等以上の大きさで、ピストンリングを切欠いて形成されていれば、主弁体が閉弁するのにあたり、主弁体における閉弁時の応答性が低下することはない。よって、主弁体における閉弁時の応答性を低下させることなく、入口流路から流入し出口流路への流体の流れが、主弁体によって遮断される。
【００２０】
一方、入口流路から流入する高圧の流体を出口流路に向けて流す場合、パイロットオリフィスが開路すると、パイロット弁室内の流体が、パイロットオリフィスを通じて出口流路に向けて流れるため、パイロット弁室内の流体の圧力は、入口流路側の流体の圧力より低下する。主弁体は、入口流路から流入する流体が高圧であるため、パイロット弁室と入口流路との流体の圧力差により、ピストンに受圧した力で押し上げられ、主弁座から離間して開弁する。よって、入口流路から流入する高圧の流体は、出口流路に向けて流れる。
【００２１】
このように、本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁では、ブリードオリフィスが、ピストンのピストンリングに切欠きとして形成されていても、主弁体における弁開閉時の動作応答性を低下させないバランスがとれた状態で、従来のパイロット駆動式電磁弁と同様、入口流路内とパイロット弁室内との流体の差圧を利用して、主弁体を開閉させることにより、入口流路から流入する流体の流れが制御できる。その上で、本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁では、パイロットオリフィスの流路断面積が、従来のパイロット駆動式電磁弁に比して、小さくなっているため、パイロット弁体をパイロット弁座と当接、または離間させるための駆動源として、電磁コイル（ソレノイド）は、パイロット弁体を動作させる吸引能力をより小さくした仕様で小型化して構成することができる。これにより、本発明のパイロット駆動式電磁弁全体がコンパクトにできる。また、本発明のパイロット駆動式電磁弁に、吸引能力が大きい仕様のソレノイドを用いる必要がなく、その部品コストが安価になる。さらに、シリンダ等の部材に、ブリードオリフィスとしての細穴加工を施す必要がなくなることから、シリンダ等の部材の加工性は向上し、シリンダ等の部材の構造も簡単になるため、製造コストは低減することができる。ひいては、本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁全体の製造コストが抑制できる。
【００２２】
従って、本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁によれば、コンパクトかつ低コストで構成することができる、という優れた効果を奏する。
【００２３】
（２）（１）に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ピストンリングが、外周方向にリップ部が突出するシールリングであり、ブリードオリフィスが、リップ部に形成されていること、を特徴とするので、ピストンがシリンダを往復運動するのに伴い、ピストンリングがその軸心を中心に、ピストンと相対的に回転してしまうことがあっても、ブリードオリフィスは確保され、入口流路とパイロット弁室との連通は維持できている。また、ブリードオリフィスが、ピストンリングの外周方向に対し、複数箇所に分散して設けられていると、閉弁する主弁体のレスポンスをより速くすることができる。また、ピストンリングのリップ部において、例えば、切除等により、ブリードオリフィスを設ける位置だけを部分的に除去すれば良く、ブリードオリフィスの加工が容易にできる。
【００２４】
（３）（１）または（２）に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ピストンリングの周方向に対し隙間を挟む両端部の端面がそれぞれ、１面または２面からなること、端面は、ピストンリングの軸方向に対し斜めに形成され、ブリードオリフィスは、両側の端面同士が互いに離間して形成された隙間であること、を特徴とするので、ピストンリングは、当該ピストン構造パイロット駆動式電磁弁を流れる流体の温度や、ピストンがシリンダを往復運動するのに伴って生じるピストンリングの摩擦熱に起因した熱膨張の影響を受けるものの、この熱膨張によるブリードオリフィスの寸法変化に起因した流路断面積の減少が、より小さく抑制できる。特に、ピストンリングの両端面がそれぞれ、ピストンリングの軸方向に対し傾斜角４５°に形成されていると、流路断面積の減少分は、両端面がピストンリングの軸方向と平行である場合に比して、約３０％減に留めることができ、流体の流れに影響が左程出ない。
【００２５】
（４）（１）に記載するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ブリードオリフィスが、ピストンリングの両端面により形成された隙間であること、ピストンリングの両端面が、線対称形状であること、を特徴とするので、ピストンがシリンダを移動しても、ブリードオリフィスは確保され、入口流路とパイロット弁室との連通は維持できている。
【００２６】
すなわち、ピストンがシリンダ内で動くと、ピストンリングは、シリンダの内周面との摩擦により、ピストンの動作向きとは反対側にピストンの動きに遅れて追従するような変形を伴った状態で、シリンダ内を移動する。このとき、ピストンリングの両端面が、ピストンリングにおいて、その軸心に沿う方向の両端側中央の位置で、ピストンリング周方向に沿って通るピストンリング仮想円周線に対し、線対称形状になっていると、ピストンの往復運動により、上述した変形がピストンリングに伴っても、ピストンリングの両端面は、その変形による影響を受け難くすることができる。そのため、ピストンがシリンダ内を移動しても、ピストンリングの両端面において、一方の面と他方の面との隙間は確保され易くなっていることから、ブリードオリフィスが、ピストンリングの両端面の隙間に形成されることで、入口流路とパイロット弁室との連通は維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁を示す説明図であり、主弁体の開弁により、入口流路と出口流路とが連通する状態を示す図である。
【図２】図１に示すピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、主弁体による閉弁により、入口流路と出口流路とが遮断した状態を示す図である。
【図３】実施形態に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁の構成されたピストンリングについて、実施例に係るピストンリングを示す平面図である。
【図４】図３に示すピストンリングの側面図である。
【図５】図４中、Ｘ部の拡大図である。
【図６】実施形態に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁に構成されたピストンリングについて、変形例に係るピストンリングを示す平面図である。
【図７】図６に示すピストンリングを示す側面図であり、切欠き側から見た図である。
【図８】図６に示すピストンリングの側面図であり、図７に示す側面図に対し位相を９０°ずらした位置から見た図である。
【図９】実施形態に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、流体がブリードオリフィスを通じてパイロット弁室に流れる様子を説明する模式図である。
【図１０】特許文献１のパイロット駆動式電磁弁を示す説明図である。
【図１１】特許文献１と同じ動作方法で流体を制御する従来のパイロット駆動式電磁弁として、他の実施例に係るパイロット駆動式電磁弁を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す従来のパイロット駆動式電磁弁に構成されたピストンリングの平面図である。
【図１３】図１２に示すピストンリングの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施形態）
以下、本発明に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態のピストン構造パイロット駆動式電磁弁は、例えば、ボイラー、蒸気滅菌装置、水冷式冷却装置、水系洗浄装置等の産業用各種装置において、水、温水、水蒸気等の流体の流れを制御する目的で用いられる。
【００２９】
図１は、実施形態に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁を示す説明図であり、主弁体の開弁により、入口流路と出口流路とが連通する状態を示す図である。パイロット駆動式電磁弁１（本発明のピストン構造パイロット駆動式電磁弁に対応）は、図１に示すように、大別して、ボディ１０と、ピストン駆動部２０と、ソレノイド部６０とからなる。
【００３０】
はじめに、ソレノイド部６０について説明する。ソレノイド部６０は、電磁コイル６１、固定鉄心６２、プランジャ６３（可動鉄心）、付勢バネ６４、ガイド部材６７等を有し、電磁コイル６１による励磁のオン・オフにより、固定鉄心６２に対しプランジャ６３を吸引または離間させてプランジャ６３を駆動させる。電磁コイル６１は、図示しな
い電源と電気的に接続されており、電磁コイル６１等の周りはカバーで覆われている。固定鉄心６２とプランジャ６３とは、電磁コイル６１の径内に、ガイド部材６７に収容された状態で、軸心ＡＸと同軸上に配置され、固定鉄心６２とプランジャ６３との間には、付勢バネ６４が介在されている。プランジャ６３は、付勢バネ６４により固定鉄心６２と離間する向きに付勢されている。プランジャ６３には、呼吸孔６６Ｈが形成されている。
【００３１】
次に、ボディ１０について説明する。ボディ１０は、金属製で、本実施形態では、一例として青銅製の素材からなる。ボディ１０は、入口流路１１と、出口流路１２と、入口流路１１と出口流路１２との間に形成された主弁座１３と、Ｏリング１４を配設するＯリング溝等を有している。入口流路１１は、流体が流入する流路であり、出口流路１２は、入口流路１１から流入した流体が主弁座１３の内周側流路を通じて流出する流路である。
【００３２】
次に、ピストン駆動部２０について説明する。ピストン駆動部２０は、シリンダ２１、第１保持部材２２、第２保持部材２３、保持バネ２４、主弁体３０、ピストンリング４０（シールリング）、パイロット弁体６５等からなる。シリンダ２１は、金属からなり、本実施形態では、上方の中央に貫通穴を穿孔しておき、下方にフランジ部を設けて、1つの板金を円筒形状に絞り加工して凹状に形成されている。シリンダ２１のフランジ部は、ボディ１０とＯリング１４を介してボルト締めにより固着されている。
【００３３】
ソレノイド部６０から延びるガイド部材６７が、プランジャ６３と共に、第１保持部材２２を介してシリンダ２１の貫通穴に挿通されている。プランジャ６３の先端部には、パイロット弁体６５が配設されており、プランジャ６３が固定鉄心６２に吸引、またはその離間により、パイロット弁体６５が、後述するパイロット弁室７０と出口流路１２とを連通または遮断する。ガイド部材６７は、その一端を固定鉄心６２に、溶接により接合されている。第１保持部材２２は、円筒状の基部とその外周側にフランジ部とを有した形状で形成されており、この基部下端をガイド部材６７の他端に係合させた状態で、溶接により、ガイド部材６７と接合されている。また、この第１保持部材２２は、そのフランジ部の上面をシリンダ２１の天井部に係合させた状態で、溶接により、シリンダ２１の貫通穴の外縁部と液密（または気密）に接合されている。
【００３４】
第２保持部材２３は、円筒状の基部とその内周側にフランジ部を有した形状で形成されており、円筒状の基部をシリンダ２１の内周面に沿う配置形態で、シリンダ２１内に収容されている。この第２保持部材２３は、主弁体３０の全弁開位置でピストン３１を停止させるストッパとして機能する部材であると共に、パイロット弁室７０の容積を小さく抑制する部材でもある。
【００３５】
次に、主弁体３０について説明する。主弁体３０は、シリンダ２１内に収容されている。主弁体３０は、ピストン３１と、バルブディスク３６と、弁体固定部３７と、Ｏリング３８と、ピストンリング４０（シールリング）と、バルブステム５０とからなる。バルブディスク３６は環状に形成された部材であり、弁体固定部３７は、バルブディスク３６より径小で、略逆さ三角錐型形状に形成された部材である。ピストン３１は、図１に示すように、断面が略Ｔ字型形状に形成されており、軸心ＡＸを中心とする径方向外側に位置するピストン外周縁部３２と、このピストン外周縁部３２の径方向内側に位置するピストン内周側受圧部３４とを有している。ピストン内周側受圧部３４と第２保持部材２３のフランジ部との間には、保持バネ２４が配設され、この保持バネ２４は、第２保持部材２３をシリンダ２１の天井部側に押圧する向きに付勢している。第２保持部材２３は、そのフランジ部の上面を、第１保持部材２２のフランジ部の下面に係合させた状態で、この保持バネ２４の付勢力により、シリンダ２１の天井部に押圧されて固定保持されている。
【００３６】
ピストン内周側受圧部３４の中央には、バルブステム挿通孔３５Ｈが貫通して穿孔されている。バルブステム５０は、断面が略Ｔ字型形状であり、ピストン内周側受圧部３４上面側（図１中、上方）からバルブステム挿通孔３５Ｈに挿入され、当該バルブステム５０の上部をピストン内周側受圧部３４上面に当接させて組み付けられている。バルブステム５０は、軸心ＡＸに沿う軸心を通る中央部には、径差を有する貫通孔が穿孔されている。この貫通孔の上部側は、径小なパイロットオリフィス５１となっている。このバルブステム５０の最上端部には、パイロット弁体６５と当接または離間する環状のパイロット弁座５２が形成されている。パイロットオリフィス５１は、シリンダ２１内において、主弁体３０のピストン内周側受圧部３４上面側の空間であるパイロット弁室７０とも連通している。このパイロットオリフィス５１は、その流路断面積を、従来のピストン構造パイロット駆動式電磁弁６０１等のパイロットオリフィスの流路断面積と比して、小さくして形成されている。
【００３７】
ピストン内周側受圧部３４の下側には、バルブディスク３６と弁体固定部３７が配設されている。バルブステム５０は、その下側先端部で弁体固定部３７を係留させることにより、ピストン内周側受圧部３４下側に配置されたバルブディスク３６を、この弁体固定部３７と係合させて保持している。バルブステム５０とバルブステム挿通孔３５Ｈとの間を液密（または気密）にするため、Ｏリング３８が、ピストン内周側受圧部３４と弁体固定部３７とバルブステム５０との間に装着されている。
【００３８】
ピストン外周縁部３２には、２つのピストン凹設溝３３が、軸心ＡＸを中心とする周方向全周にわたって形成され、２つのピストンリング４０がピストン３１の各ピストン凹設溝３３に装着されている。
【００３９】
次に、パイロット駆動式電磁弁１のピストン３１に装着されたピストンリングについて、実施例に係る形状を挙げて説明する。図３は、実施例に係るピストンリングを示す平面図である。図４は、図３に示すピストンリングの側面図であり、図４中、Ｘ部の拡大図を図５に示す。
【００４０】
（実施例）
ピストンリング４０は、軸心ＡＸを中心とする外周方向ＣＲにリップ部４１が突出するシールリングであり、その径内側に、シールリング４０をピストン凹設溝３３に弾性的に保持させるテンションリング４０Ｔ（図１参照）が装着されている。また、ブリードオリフィス４３が、ピストンリング４０に切欠き４２（合い口隙間）として形成されている。具体的には、本実施例１では、ブリードオリフィス４３は、図３乃至図５に示すように、軸心ＡＸに対しピストンリング４０の両端面４３ａ，４３ｂが４５°斜めに離間された分断位置で、リップ部４１に１つ形成されている。
【００４１】
すなわち、ピストンリング４０には、その周方向ＣＲに対し隙間（切欠き４２）を挟む両端部の端面４３ａ，４３ｂがそれぞれ、１面であり、両端面４３ａ，４３ｂは、ピストンリング４０の軸心ＡＸ方向に対し４５°斜めに形成され、ブリードオリフィス４３は、両側の端面４３ａ，４３ｂ同士が互いに離間して形成された隙間である。ブリードオリフィス４３の流路断面積は、パイロットオリフィス５１の流路断面積より小さくなっている。ピストンリング４０は、本実施例では、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene）（ＰＴＦＥ）のような樹脂系材料等で形成されている。ブ
リードオリフィス４３は、ピストンリング４０とシリンダ２１の内周面との間のシール性
や、主弁体３０の閉弁時における主弁体３０の応答性について、許容とする流体の漏れ量の範囲内で、所望とする応答速度を安定して確保できるよう、所定寸法の大きさや形状で形成されている。なお、好ましくは、ブリードオリフィス４３において、ピストンリング４０の両端面に対し、鋭角となる縁部を、Ｒ形状または面取りしておくと良い。
【００４２】
次に、パイロット駆動式電磁弁１の動作について、図１、図２、及び図９を用いて説明する。説明は、実施例のピストンリング４０を装着したパイロット駆動式電磁弁１について行う。図２は、図１に示すピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、主弁体による閉弁により、入口流路と出口流路とが遮断した状態を示す図である。図９は、実施形態に係るピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、流体がブリードオリフィスを通じてパイロット弁室に流れる様子を説明する模式図である。
【００４３】
本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、入口流路１１から流入する高圧の流体を出口流路１２に向けて流す場合、電磁コイル６１の通電をＯＮ状態にして、プランジャ６３を付勢バネ６４の付勢力に抗して固定鉄心６２に吸引させる。これにより、パイロット弁体６５が、図１に示すように、パイロット弁座５２と離間して、パイロットオリフィス５１が開路する。このパイロットオリフィス５１が開路すると、パイロット弁室７０内の流体が、パイロットオリフィス５１を通じて出口流路１２に向けて流れるため、パイロット弁室７０内の流体の圧力は、入口流路１１内の流体の圧力より低下する。主弁体３０は、パイロット弁室７０と入口流路１１との流体の圧力差により、ピストン３１に受圧した力で押し上げられ、主弁座１３から離間して開弁する。
【００４４】
このとき、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、パイロットオリフィス５１は、その流路断面積を、従来のピストン構造パイロット駆動式電磁弁６０１等のパイロットオリフィスの流路断面積より小さくなっているが、主弁体３０が開弁するのにあたり、主弁体３０における開弁時の応答性が低下することはない。その理由については後述する。よって、主弁体３０における開弁時の応答性を低下させることなく、入口流路１１から流入する高圧の流体は、出口流路１２に向けて流れる。
【００４５】
なお、電磁コイル６１の通電がＯＮ状態に維持されていれば、通常、主弁体３０が主弁座１３から離間して開弁したままになる。主弁体３０が開弁した状態では、入口流路１１に流入した流体は、主弁体３０下方のボディ１０内の流路を通じてそのまま出口流路１２に向けて流れる。パイロット弁室７０内の流体について、パイロット弁室７０からパイロットオリフィス５１を介して出口流路１２に流出する流量は、ピストンリング４０に切欠き４２として形成されたブリードオリフィス４３を介して、入口流路１１からパイロット弁室７０に流入する流量より大きい。そのため、パイロット弁室７０内の流体圧力が、入口流路１１の流体圧力より低くなる。このときの流体の圧力差により、主弁体３０は開弁側に外力を受ける。よって、ブリードオリフィス４３が、ピストンリング４０に切欠き４２として形成されていても、主弁体３０の動きに影響はない。
【００４６】
一方、入口流路１１から流入する高圧の流体を出口流路１２に向けて流れるのを遮断する場合、電磁コイル６１の通電をＯＦＦ状態にして、プランジャ６３を付勢バネ６４の付勢力で固定鉄心６２から離間させる。これにより、パイロット弁体６５が、主弁体３０と一体で構成されているパイロット弁座５２に当接して、パイロットオリフィス５１が閉路される。パイロットオリフィス５１が閉路された直後には、主弁体３０は、まだ主弁座１３と離間した状態にあるため、入口流路１１に流入した高圧の流体は、図９に示す太い実線による矢印で図示されているように、主弁体３０下方のボディ１０内の流路を通じてそのまま出口流路１２に向けて流れ続けている。
【００４７】
その一方で、パイロット弁室７０と出口流路１２とが遮断されると、パイロット弁室７０内の流体の圧力は入口流路１１内の流体の圧力より低いため、入口流路１１からシリンダ２１内に向けて流入し続ける高圧の流体は、図９に示す一点鎖線による矢印で図示されているように、ピストンリング４０に切欠き４２として形成されたブリードオリフィス４３を通じて、パイロット弁室７０に流れる。これにより、パイロット弁室７０内では、流体の圧力が次第に上昇し始め、入口流路１１側の流体の圧力とほぼ同圧になったところで、主としてピストン３１を含む主弁体３０の自重と、付勢バネ６４の付勢力と、パイロット弁室７０内でピストン３１に受圧する力により、主弁体３０が主弁座１３に向けて移動して当接し閉弁する。
【００４８】
本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、主弁体３０が主弁座１３に向けて移動して当接し閉弁するとき、主弁体３０の閉弁動作が迅速になるよう、ブリードオリフィス４３が、従来のピストン構造パイロット駆動式電磁弁６０１等に形成されたブリードオリフィスの流路断面積と同等程度の大きさで、ピストンリング４０を切欠いて形成されており、主弁体３０が閉弁するのにあたり、主弁体３０における閉弁時の応答性が低下することはない。よって、主弁体３０における閉弁時の応答性を低下させることなく、パイロットオリフィス５１の閉路後、入口流路１１から流入し、主弁体３０下方のボディ１０内の流路を通じてそのまま出口流路１２に向けて流れ続けていた流体の流れが、主弁体３０によって遮断される。
【００４９】
前述した構成を有する本実施形態に係るパイロット駆動式電磁弁１の作用・効果について説明する。
（１）本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、ピストン３１により駆動され、入口流路１１と出口流路１２とを連通または遮断する主弁体３０と、電磁コイル６１により駆動され、パイロット弁室７０と出口流路１２とを連通または遮断するパイロット弁体６５と、入口流路１１とパイロット弁室７０とを連通するブリードオリフィス４３とを有するピストン構造パイロット駆動式電磁弁において、ブリードオリフィス４３が、ピストン３１のピストンリング４０に切欠き４２として形成されていること、を特徴とするので、パイロット弁座５２の径内側に位置するパイロットオリフィス５１の流路断面積が、従来のピストン構造パイロット駆動式電磁弁５０１，６０１と比して、主弁体３０の応答性を低下させることなく、小さくできる。
【００５０】
すなわち、従来のパイロット駆動式電磁弁５０１，６０１や、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、ピストン３１の駆動で主弁体３０を動作させるには、パイロット弁室７０からパイロットオリフィス５１に流出する流体の総流出流量（流出側流路断面積）が、パイロット弁室７０に流入する流体の総流入流量（流入側流路断面積）より大きいことが必須条件となる。このような流出側流路断面積と流入側流路断面積との差が、ある一定の範囲内の面積比率でバランス良く保たれていないと、主弁体の開弁動作時の応答時間に影響が出る。他方、流体の総流入流量は、パイロット弁室への流入経路として、ブリードオリフィスを通じて流体が流れる流量のほか、主弁体を動かすピストンに装着されたピストンリングと、シリンダの内周面との隙間からの流体の漏洩量である。この漏洩量を制御するには限界があり、流出側流路断面積と流入側流路断面積との差をバランス良く保とうとすると、ブリードオリフィスを通じてパイロット弁室に流入する流体の流量（流路断面積）を大きくすると共に、パイロット弁室からパイロットオリフィスに流出するパイロットオリフィスの流路断面積を大きくしなければならない。パイロットオリフィスの流路断面積が大きくなると、主弁体を駆動するソレノイドを、吸引力を大きくした仕様で構成する必要があり、必然的に大型化してしまい問題となる。
【００５１】
そこで、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、上記隙間から漏洩する制御困難な流体の漏洩量が、ブリードオリフィス４３において、主弁体３０の開弁動作に必要な流体の流量の一部に用いられることで、流体の総流入流量（流入側流路断面積）が、従来のパイロット駆動式電磁弁５０１，６０１に比して小さくできる。流出側流路断面積と流入側流路断面積との差（面積比率）をバランス良く維持するため、流入側流路断面積が小さくなることに伴って、上述した流出側流路断面積、すなわちパイロットオリフィス５１の流路断面積も小さくすることができる。しかも、流出側流路断面積と流入側流路断面積との差が、ある一定の範囲内の面積比率でバランス良く保たれているため、主弁体３０の応答性が低下することもない。
【００５２】
前述したように、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、ブリードオリフィス４３が、ピストン３１のピストンリング４０に切欠き４２として形成されていても、主弁体３０における弁開閉時の動作応答性を低下させないバランスがとれた状態で、前述した従来のパイロット駆動式電磁弁５０１，６０１と同様、入口流路１１内とパイロット弁室７０内との流体の差圧を利用して、主弁体３０を開閉させることにより、入口流路１１から流入する流体の流れが制御できる。その上で、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、パイロットオリフィス５１の流路断面積が、従来のパイロット駆動式電磁弁５０１，６０１に比して、小さくなっているため、パイロット弁体６５をパイロット弁座５２と当接、または離間させるための駆動源として、ソレノイド６０（電磁コイル６１、固定鉄心６２、及びプランジャ６３）は、パイロット弁体６５を動作させる吸引能力をより小さくした仕様で小型化して構成することができる。これにより、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１全体がコンパクトにできる。特に、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、ブリードオリフィス４３をピストンリング４０に設けることにより、ソレノイド部６０が小型化できるため、当該パイロット駆動式電磁弁１の設置スペースの自由度がより大きくなる。
【００５３】
また、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、吸引能力を大きくした仕様のソレノイド６０を用いる必要がなく、その部品のコストが安価になる。また、シリンダ２１等の部材に、ブリードオリフィスとしての細穴加工を施す必要がなくなることから、ピストン駆動部２０におけるシリンダ２１等の部材の加工性は向上し、シリンダ２１等の部材の構造も簡単になるため、製造コストは低減することができる。特に、本実施形態では、シリンダ２１は、下方にフランジ部を設け、上方の中央に貫通穴を穿孔した１つの板金を、
プレス加工により、円筒形状に絞り加工して凹状に形成して製造されている。そのため、シリンダ２１は、例えば、鋳造や、ブロック状の金属素材を、穴あけ加工やレース加工、ミーリング加工等の機械加工を施して製造する場合に比べ、安価な加工コストで製造できている。ひいては、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１全体の製造コストが抑制できている。
【００５４】
従って、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１によれば、コンパクトかつ低コストで構成することができる、という優れた効果を奏する。
【００５５】
また、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、ピストンリング４０が、外周方向ＣＲにリップ部４１が突出するシールリングであり、ブリードオリフィス４３が、リップ部４１に形成されていること、を特徴とするので、ピストン３１がシリンダ２１を往復運動するのに伴い、ピストンリング４０がその軸心ＡＸを中心に、ピストン３１と相対的に回転してしまうことがあっても、ブリードオリフィス４３は確保され、入口流路１１とパイロット弁室７０との連通は維持できている。また、ブリードオリフィス４３が、ピストンリング４０の外周方向ＣＲに対し、例えば、複数箇所に分散して設けられていると、閉弁する主弁体３０のレスポンスをより速くすることができる。また、ピストンリング４０のリップ部４１において、例えば、切除等により、ブリードオリフィス４３を設ける位置だけを部分的に除去すれば良く、ブリードオリフィス４３の加工が容易にできる。
【００５６】
また、本実施形態のパイロット駆動式電磁弁１では、ピストンリング４０の周方向ＣＲに対し隙間を挟む両端部の端面４３ａ，４３ｂがそれぞれ、１面または２面からなること、端面４３ａ，４３ｂは、ピストンリング４０の軸心ＡＸ方向に対し４５°斜めに形成され、ブリードオリフィス４３は、両側の端面４３ａ，４３ｂ同士が互いに離間して形成された隙間であること、を特徴とするので、ピストンリング４０は、当該パイロット駆動式電磁弁１を流れる流体の温度や、ピストン３１がシリンダ２１を往復運動するのに伴っ
て生じるピストンリング４０の摩擦熱に起因した熱膨張の影響を受けるものの、この熱膨張によるブリードオリフィス４３の寸法変化（ピストンリング４０の寸法変化）に起因した流路断面積の減少が、より小さく抑制できる。特に、ピストンリング４０の両端面４３ａ，４３ｂがそれぞれ、ピストンリング４０の軸心ＡＸ方向に対し傾斜角４５°に形成されていると、流路断面積の減少分は、両端面がピストンリングの軸心ＡＸ方向と平行である場合に比して、約３０％減に留めることができ、流体の流れに影響が左程出ない。
【００５７】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
（１）例えば、実施形態の実施例では、ブリードオリフィス４３をピストンリング４０に１つ設けたが、例えば、１つのピストンリングにブリードオリフィスを２つ設ける場合のほか、次に挙げる変形例のように、ブリードオリフィスの数量、ブリードオリフィスの配置位置は、実施形態に限定されるものではなく適宜変更可能である。但し、主弁体の閉弁時における主弁体の応答性や、流れる流体の流動性（流れ易さ）、ピストンリングとシリンダ内周面との間のシール性等が安定して確保されることが重要である。
【００５８】
（変形例）
図６は、変形例に係るピストンリングを示す平面図である。図７は、図６に示すピストンリングを示す側面図であり、切欠き側から見た図である。図８は、図６に示すピストンリングの側面図であり、図７に示す側面図に対し位相を９０°ずらした位置から見た図である。ピストンリング２４０は、軸心ＡＸを中心とする外周方向ＣＲにリップ部２４１が突出するシールリングであり、その径内側に、シールリング２４０をピストン凹設溝３３に弾性的に保持させるテンションリング４０Ｔ（図１参照）が装着されている。また、ブリードオリフィス２４３が、ピストンリング２４０に切欠き２４２として形成されている。本変形例では、ブリードオリフィス２４３は、図６乃至図８に示すように、外周方向ＣＲに対し９０°等分した位置に４つ形成されている。４つのうち、１つのブリードオリフィス２４３は、軸心ＡＸに対しピストンリング２４０の両端面２４３ａ，２４３ｂを斜めにした切欠き２４２（合い口隙間）として、リップ部２４１に形成されている。また、その他の３つのブリードオリフィス２４３は、リップ部２４１において、軸心ＡＸを中心とする径方向に沿って平行な両端面を有する切欠き２４２として、形成されている。
【００５９】
実施形態のように、複数（２つ）のピストンリング４０が、１つのピストン３１にその軸心ＡＸ方向に上下複数段（実施形態では２段）にわたって装着されている場合には、変形例のように、複数のブリードオリフィス２４３が１つのピストンリング２４０に形成されていると、次述する利点も考えられる。例えば、流体は、複数のピストンリング２４０に対し、これらのブリードオリフィス２４３，２４３をスムーズに流れ易くすることができ、ひいては、主弁体３０が、バランス良く安定して動作できると共に、弁動作の応答性の精度を高くすることができる。
【００６０】
（２）また、例えば、実施形態の実施例と、上述した変形例では、図３乃至図８に示す形状のブリードオリフィス４３，２４３を、ピストンリング４０，２４０に形成したが、流体が、ピストンリングとシリンダ内周面との間において、予め設定された流量で流れる流路を確保することができさえすれば、ブリードオリフィスの形状は特に限定されるものではない。
（３）また、例えば、実施形態の実施例と、上述した変形例では、ブリードオリフィス４３，２４３を、ピストンリング４０，２４０のリップ部４１，２４１に形成した。しかしながら、ブリードオリフィスが、ピストンリングの両端面により形成された隙間であり、ピストンリングの両端面が、ピストンリングにおいて、その軸心に沿う方向の両端側中央の位置で、ピストンリング周方向に沿って通るピストンリング仮想円周線に対し、線対称形状になっていても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１  パイロット駆動式電磁弁（ピストン構造パイロット駆動式電磁弁）
１１  入口流路
１２  出口流路
３０  主弁体
３１  ピストン
４０  ピストンリング（シールリング）
４１  リップ部
４２  切欠き
４３  ブリードオリフィス
４３ａ，４３ｂ  端面
６１  電磁コイル
６５  パイロット弁体
７０  パイロット弁室
ＣＲ  外周方向
【図１】
2014152885.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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