(57)【要約】      （修正有）【課題】騒音の発生を抑制するとともに、耐久性の向上を図った電磁弁を提供する。【解決手段】電磁弁１００で、弁本体１１０は、プランジャチューブ１２０が連結される連結部１１３、弁室１１５、および弁座１０５ａを備え、プランジャチューブ内には、上下方向に移動可能である第１および第２のプランジャ１３０，１４０が設けられ、プランジャチューブの周囲には、第１および第２のコイル１２１，１２６が設けられ、第１のプランジャは、第２のプランジャに形成された中心貫通孔１４５を通り上下方向に移動可能に設けられ、その下端部に、弁座を開閉する弁体１３５が設けられ、第２のプランジャは、連結部に形成されている連通孔１１４を通り上下方向に移動可能に設けられ、弁体は、電磁弁が完全に閉じられた位置である第１の位置、電磁弁を少し開いた位置である第２の位置、および電磁弁が一杯に開いた位置である第３の位置に移動し得る。【選択図】図１
2014062608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体、プランジャチューブ、プランジャチューブ内を移動可能な第１および第２のプランジャ、該第１および第２のプランジャをそれぞれ独立して励磁する第１および第２のコイル、および励磁された前記第１および第２のプランジャを吸引可能な吸引子を少なくとも備える電磁弁において、
前記弁本体は、前記プランジャチューブが連結され、前記第１および第２のプランジャが貫通する連結部、入口側流体通路および出口側流体通路に連通する弁室、および入口側流体通路と出口側流体通路との間であって、弁室内に設けられた、弁座を有するシート部材を少なくとも備え、
前記プランジャチューブ内には、それぞれ独立して上下方向に移動可能である前記第１および第２のプランジャが設けられ、
前記プランジャチューブの周囲には、前記第１および第２のコイルがそれぞれ前記第１および第２のプランジャに対応して設けられ、
前記第１のプランジャは、さらに、前記第２のプランジャに形成された中心貫通孔を通り上下方向に移動可能に設けられるとともに、その下端部には、前記弁座に着座または離座し、該弁座を開閉し得る弁体が設けられ、
前記第２のプランジャは、さらに、前記弁本体の前記連結部に形成されている連通孔を通り上下方向に移動可能に設けられ、
前記第１のプランジャに設けられた前記弁体は、前記弁座に着座することで電磁弁が完全に閉じられた位置である第１の位置、前記弁座から離座することで上方に移動し、電磁弁を少し開いた位置である第２の位置、および前記弁座からさらに十分に上方に移動し、電磁弁が一杯に開いた位置である第３の位置に移動し得ることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記プランジャチューブ、前記第１および第２のプランジャ、前記弁本体の前記弁室および前記シート部材は、同心状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記第１のプランジャは、前記プランジャチューブ内を上下方向に移動可能である円柱状本体、該円柱状本体の外径より小さく、前記第２のプランジャの中心貫通孔の内径と同じ外径を有する円柱状小径部、該円柱状小径部の下端部に形成された凹部内に固定される球状の前記弁体を備え、
前記第２のプランジャは、前記プランジャチューブ内を上下方向に移動可能である円筒状本体、該円筒状本体の外径より小さく、前記弁本体の前記連結部に形成されている連通孔の内径と同じ外径を有する円筒状小径部、該円筒状小径部の下端部に形成され、該円筒状小径部の外径より大きい外径を有し、前記弁室内を上下方向に移動可能なフランジ部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記第１のプランジャは、第１のコイルバネを備え、該第１のコイルバネは、前記吸引子と第１のプランジャとの間に第１の隙間（Ｌ１）を形成し、前記弁体が前記弁座を閉じるように前記第１のプランジャを下方に向けて付勢し、
前記第２のプランジャは、第２のコイルバネを備え、該第２のコイルバネは、前記第１のプランジャと第２のプランジャとの間に第２の隙間（Ｌ２）を形成し、該第２のプランジャの前記円筒状本体の下面が前記弁本体の前記連結部の上面とが当接するとともに、前記第２のプランジャの前記フランジ部の上面と前記弁本体の前記弁室の上面との間に第３の隙間（Ｌ３）を形成するように前記第２のプランジャを下方に向けて付勢しており、
前記第１、第２及び第３の隙間の大きさがＬ１>Ｌ３>Ｌ２の関係にあることを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
【請求項５】
電磁弁は、前記第１および第２のコイルに電流が流されていないとき、前記第１の位置にあり、
前記第２のコイルに電流が流されると、前記第２のプランジャは、励磁され、それにより第２のプランジャは前記吸引子に吸引され、前記第２のプランジャの前記フランジ部の上面が前記弁本体の前記弁室の上面に当接するまで、前記第２のプランジャが前記第２のコイルバネの付勢力に抗して上昇し、前記第２のプランジャの上昇により前記第１のプランジャも前記第３の隙間と前記第２の隙間の差の分上昇させられ、それにより前記弁体が前記弁座から離座することで、電磁弁は、前記第２の位置にあり、
さらに、前記第１のコイルに電流が流されると、前記第１のプランジャが励磁され、それにより前記吸引子に吸引され、前記第１のプランジャが前記吸引子に当接するまで前記第１のコイルバネの付勢力に抗して上昇することで、電磁弁は前記第３の位置にあることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
【請求項６】
前記第１のプランジャは、前記プランジャチューブ内を上下方向に移動可能である円柱状本体、該円柱状本体の外径より小さく、前記第２のプランジャの中心貫通孔の内径と同じ外径を有する円柱状小径部、該円柱状小径部の下端部に形成され、該円柱状小径部の外径より大きい外径を有するフランジ部、および該フランジ部の下面側に形成された凹部内に固定される球状の前記弁体を備え、
前記第２のプランジャは、前記プランジャチューブ内を上下方向に移動可能である円筒状本体、該円筒状本体の外径より小さく、前記弁本体の前記連結部に形成されている連通孔の内径と同じ外径を有する円筒状小径部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
【請求項７】
前記第１のプランジャは、第１のコイルバネを備え、該第１のコイルバネは、前記吸引子と第１のプランジャとの間に第１の隙間（Ｌ４）を形成し、前記弁体が前記弁座を閉じるように前記第１のプランジャを下方に向けて付勢し、
前記第２のプランジャは、第２のコイルバネを備え、該第２のコイルバネは、前記第１のプランジャと第２のプランジャとの間に第２の隙間（Ｌ５）を形成し、該第２のプランジャの前記円筒状本体の下面が前記弁本体の前記連結部の上面とが当接するとともに、前記第２のプランジャの前記フランジ部の上面と前記弁本体の前記弁室の上面との間に第３の隙間（Ｌ６）を形成するように前記第２のプランジャを下方に向けて付勢しており、
前記第１、第２及び第３の隙間の大きさがＬ４>Ｌ６>Ｌ５の関係にあることを特徴とする請求項６に記載の電磁弁。
【請求項８】
電磁弁は、前記第１および第２のコイルに電流が流されていないとき、前記第１の位置にあり、
前記第１のコイルに電流が流されると、前記第１のプランジャは、励磁され、それにより前記吸引子に吸引され、前記第１のプランジャの前記フランジ部の上面が前記第２のプランジャの前記円筒状小径部の下端に当接するまで、前記第１のプランジャが前記第１のコイルバネの付勢力に抗して上昇し、前記弁体を前記弁座から離座させることで、電磁弁は、前記第２の位置にあり、
さらに、前記第２のコイルに電流が流されると、前記第２のプランジャがさらに励磁され、それにより第２のプランジャも前記吸引子に吸引され、該第２のプランジャとともに前記第１のプランジャが前記吸引子に当接するまで前記第１および第２のコイルバネの付勢力に抗して上昇することで、電磁弁は前記第３の位置にあることを特徴とする請求項７に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを制御するシステムにおいて、流路を開閉するために使用される電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から開閉弁として、電磁弁が使用されてきている。電磁弁は、弁体と一体に形成されているプランジャと該プランジャを磁力で駆動する電磁石とにより構成されている。また、流体の流量や圧力を制御する比例制御弁としても電磁弁が使用されてきた。比例電磁弁は、例えば、一定の周期でオン時間とオフ時間の比率（デューティー比）を調節したパルス状の電圧を比例電磁弁のコイルに供給するパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動方式により、弁を開閉動作させてその開度を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−０７８１５５号公報
【特許文献２】特許第３０９５８９２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、電磁弁は、特許文献１に示されるように、開閉動作回数が極めて多く、弁体と弁座が衝突することにより、弁座および弁体が磨耗し、早期に流体漏れや精確な制御を行うことができなくなるなど耐久性に問題があるばかりでなく、弁体と弁座との衝突による騒音が発生するなどの問題が生じている。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、騒音の発生を抑制するとともに、耐久性の向上を図った電磁弁を提供することにある。
【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、本発明に係る電磁弁は、弁本体、プランジャチューブ、プランジャチューブ内を移動可能な第１および第２のプランジャ、該第１および第２のプランジャをそれぞれ独立して励磁する第１および第２のコイル、および励磁された第１および第２のプランジャを吸引可能な吸引子を少なくとも備える電磁弁であって、弁本体は、プランジャチューブが連結され、第１および第２のプランジャが貫通する連結部、入口側流体通路および出口側流体通路に連通する弁室、および入口側流体通路と出口側流体通路との間であって、弁室内に設けられた、弁座を有するシート部材を少なくとも備え、プランジャチューブ内には、それぞれ独立して上下方向に移動可能である第１および第２のプランジャが設けられ、プランジャチューブの周囲には、第１および第２のコイルが第１および第２のプランジャにそれぞれ対応して設けられ、第１のプランジャは、さらに、第２のプランジャに形成された中心貫通孔を通り上下方向に移動可能に設けられるとともに、その下端部には、弁座に着座または離座し、該弁座を開閉し得る弁体が設けられ、第２のプランジャは、さらに、弁本体の連結部に形成されている連通孔を通り上下方向に移動可能に設けられ、第１のプランジャに設けられた弁体は、弁座に着座することで電磁弁が完全に閉じられた位置である第１の位置、弁座から離座することで上方に移動し、電磁弁を少し開いた位置である第２の位置、および弁座からさらに十分に上方に移動し、電磁弁が一杯に開いた位置である第３の位置に移動し得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
電磁弁をこのように構成することで、電磁弁が完全に閉じることがない微開位置を選択することができるので、電磁弁を構成する弁体が弁座に当接する頻度が少なくなり、弁体や弁座の磨耗が少なくなるとともに、弁体と弁座の当接による騒音の発生も抑制される。さらに、電磁弁の完全閉鎖によって生じるウォーターハンマー現象を抑制することも可能となる。結果として、電磁弁の耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電磁弁であって、該電磁弁が第１の位置としての全閉位置にあるときの垂直断面図である。
【図２】図１の電磁弁が、第２の位置としての微開位置にあるときの垂直断面図である。
【図３】図１の電磁弁が、第３の位置としての全開位置にあるときの垂直断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電磁弁であって、該電磁弁が第１の位置としての全閉位置にあるときの垂直断面図である。
【図５】図４の電磁弁が、第２の位置としての微開位置にあるときの垂直断面図である。
【図６】図４の電磁弁が、第３の位置としての全開位置にあるときの垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
図１〜３は、それぞれ、本発明の第１の実施形態に係る電磁弁が第１〜３の位置にある垂直断面図を示す。図１に示されるように、電磁弁１００は、概略、弁本体１１０、プランジャチューブ１２０、第１および第２のプランジャ１３０、１４０、第１および第２のコイル１２１、１２６、吸引子１５０、第１および第２のコイルバネ１３９、１４９を備えている。電磁弁１００を構成するこれらの構成要素は、図１〜３に示されるように、軸線Ｏ−Ｏ’を共通の中心線とするように同心状に組み立てられる。
【００１１】
弁本体１１０は、本実施形態では、内部に水平断面円形の円柱状空間として形成される弁室１１５を有する筐体部１１１および該筐体部１１１の上部に弁室１１５を閉じる蓋部１１２を備えている。蓋部１１２は、筐体部１１１に対してねじ込みなどにより固定される。蓋部１１２には、また、プランジャチューブ１２０が連結される円筒状の連結部１１３が設けられるとともに、該連結部１１３内には蓋部１１２全体を上下に貫通する連通孔１１４が形成されている。蓋部１１２の連結部１１３に形成されている連通孔１１４は、円形の水平断面を有する。本実施形態では、後述する第１および第２のプランジャ１３０、１４０が連通孔１１４を貫通し、弁室１１５内に延在する。また、第１および第２のプランジャ１３０、１４０は、連通孔１１４および弁室１１５内で軸線Ｏ−Ｏ’に沿って同心状に、互いに対して独立して、上下方向に移動可能に取り付けられる。また、本実施形態では、連通孔１１４と弁室１１５との間であって、蓋部１１２の下面に段差部１１２ａが下方を向いて形成されている。具体的には、連通孔１１４の水平断面円の直径（内径）ｄ１が弁室１１５の水平断面円の直径（内径）ｄ２よりも小さくなるように設計されている（ｄ１<ｄ２）。このように蓋部１１２の下面に段差部１１２ａが形成されることで、後述するように、第２のプランジャ１４０の段差部１４３ａが蓋部１１２に形成された段差部１１２ａに当接し、第２のプランジャ１４０は、その上昇を規制される。
【００１２】
弁室１１５は、本実施形態では、上述したように、上方に向かって開放され、蓋部１１２により閉じられる。弁室１１５は、また、第２の継手１０６内に形成されている出口側流体通路に連通するように下方に向かって開放されており、さらに、第１の継手１０８内に形成される入口側流体通路に連通するように側方に向かって開放されている。第２の継手１０６と弁室１１５の間には、シート部材１０５が配置されている。シート部材１０５は、概略円筒形状をなし、上下に貫通する流通路１０７が形成されるとともに、上端部には、弁座１０５ａが形成され、下端部には、該下端面開口部を囲むフランジ１０５ｂが形成される。シート部材１０５、第１および第２の継手１０８、１０６は、弁本体１１０の筐体部１１１に対し、例えば、ろう付けにより固定され得る。シート部材１０５の上端開口部に形成された弁座１０５ａは、第１のプランジャ１３０の下端に取り付けられた球状の弁体１３５が着座し得るように構成されている。本実施形態では、流体は、入口側流体通路が形成される第１の継手１０８から出口側流体通路が形成されている第２の継手１０６へ流れる。しかしながら、流体の流れはこれに限定されるものではなく、第２の継手の流体通路から第１の継手の流体通路へ流れても良い。
【００１３】
図１に示されるように、弁体１３５が弁座１０５ａに着座し、第１の継手１０８から第２の継手１０６への流体の流れが遮断されているとき、電磁弁１００は、第１の位置である全閉位置にある。なお、本実施形態では、弁体１３５は、球状に形成されているが、弁体１３５は、球状に限定されるものではなく、弁座１０５ａに対し着座（下降）または離座（上昇）することで、流体の流れを開閉し得るものであればどのような形状であってもよい。
【００１４】
プランジャチューブ１２０は、中空の円筒状をなし、弁本体１１０の上方に延在し、その下方部分において、蓋部１１２を介して弁本体１１０に取り付けられ、その上方部分においては、吸引子１５０が取り付けられる。すなわち、円筒状のプランジャチューブ１２０は、上端を吸引子１５０で、下端を弁本体１１０で閉じられた構成を有している。なお、本実施形態においては、プランジャチューブ１２０の内径ｄ３は、蓋部１１２の連結部１１３の外径（直径）と略等しい。
【００１５】
本実施形態においては、電磁弁１００は、２つの可動鉄心としての第１および第２のプランジャ１３０、１４０と、該２つの可動鉄心を駆動する２つのソレノイドコイルとしての第１のコイル１２１および第２のコイル１２６を備えている。
【００１６】
プランジャチューブ１２０内には、２つの可動鉄心としての第１および第２のプランジャ１３０、１４０が、軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動可能に収容される。第１および第２のプランジャ１３０、１４０は、第１のコイル１２１および第２のコイル１２６がオン、オフされることでそれぞれ独立して励磁、非励磁状態とされる。それにより、第１および第２のプランジャ１３０、１４０は，それぞれ独立して吸引子１５０に吸引されたり、それぞれのコイルバネ１３９、１４９により下方に向かって付勢されたりすることでそれぞれ独立して上下方向に移動することができる。
【００１７】
本実施形態では、第１のプランジャ１３０は、概略、円柱状本体１３１、バネ受け部１３２、円柱状小径部１３３、該円柱状小径部１３３の下端に形成されている凹部１３４内に取り付けられた弁体１３５および第１のコイルバネ１３９を備えている。
【００１８】
第１のプランジャ１３０の円柱状本体１３１の外径（直径）Ｄ１は、プランジャチューブ１２０の内径ｄ３に略等しい（Ｄ１≒ｄ３）。円柱状本体１３１は、図１に示されるように、円筒状のプランジャチューブ１２０内を軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動可能に形成されている。第１のプランジャ１３０の円柱状本体１３１が、プランジャチューブ１２０内を上下方向に移動可能に形成されることで、第１のプランジャ１３０の円柱状小径部１３３下端に取り付けられた弁体１３５が弁座１０５ａを開閉する。
【００１９】
第１のプランジャ１３０の円柱状小径部１３３は、円柱状本体１３１の外径（直径）Ｄ１より小さく、且つ後述する第２のプランジャ１４０の中心貫通孔１４５の内径ｄ４に略等しい外径（直径）Ｄ２を有する（Ｄ１>Ｄ２≒ｄ４）。このように構成されることで、第１のプランジャ１３０の円柱状小径部１３３は、第２のプランジャ１４０の中心貫通孔１４５を貫通するとともに、該中心貫通孔１４５内を軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に独立して移動可能である。したがって、第１のプランジャ１３０および第２のプランジャ１４０は互いに対して軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動可能である。
【００２０】
第１のプランジャ１３０の円柱状本体１３１とプランジャチューブ１２０の上端に設けられている吸引子１５０との間には、第１のコイルバネ１３９が設けられ、第１のプランジャ１３０を下方に向けて付勢している。それにより、第１のプランジャ１３０の下端に取り付けられている弁体１３５は、図１に示されるように、弁座１０５ａに着座し、流体の流れを遮断している。なお、電磁弁１００が全閉位置である第１の位置にある時、吸引子１５０の下面と第１のプランジャ１３０の円柱状本体１３１の上面との間には、第１の隙間Ｌ１が形成される。また、第１のコイルバネ１３９は、その一端が吸引子１５０に支持され、他端が円柱状本体１３１に設けられた凹部１３７内に保持されている。
【００２１】
円柱状本体１３１の下端には、第１のプランジャ１３０と第２のプランジャ１４０との間に介在する第２のコイルバネ１４９の他端が支持されるバネ受け部１３２が形成されている。バネ受け部１３２は、第１および第２のプランジャ１３０、１４０が衝突する衝撃を緩和するように，例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のような緩衝部材で形成されることが好ましい。なお、第２のコイルバネ１４９の一端は、第２のプランジャ１４０の円筒状本体１４１に設けられた凹部１４７内に保持されている。図１に示されるように、電磁弁１００が全閉位置の第１の位置にあるとき、第２のプランジャ１４０は、第２のコイルバネ１４９により下方に付勢されている。この時、第１のプランジャ１３０のバネ受け部１３２の下面と第２のプランジャ１４０の円筒状本体１４１の上面との間の間隔は、第２の隙間Ｌ２を有するように設計される。
【００２２】
第２のプランジャ１４０は、本実施形態では、概略、円筒状本体１４１、円筒状小径部１４２、円筒状小径部１４２の下端に設けられたフランジ部１４３および第２のコイルバネ１４９を備えている。第２のプランジャ１４０には、上部の円筒状本体１４１から下部のフランジ部１４３までを貫通する中心貫通孔１４５が形成されている。円筒状本体１４１は、図１において、プランジャチューブ１２０内を軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動可能に形成されている。本実施形態においては、フランジ部１４３を含む円筒状小径部１４２は、円筒状本体１４１に対して、例えば、溶接やろう付けあるいはネジ結合などにより、一体的に連結される。
【００２３】
ところで、円筒状本体１４１は、プランジャチューブ１２０内を移動し得ることから、円筒状本体１４１の外径（直径）Ｄ３は、プランジャチューブ１２０の内径ｄ３に略等しくなる（Ｄ１≒Ｄ３≒ｄ３）ように設定される。また、円筒状小径部１４２の外径（直径）Ｄ４は、円筒状本体１４１の外径（直径）Ｄ３より小さい（Ｄ４<Ｄ３）ので、円筒状本体１４１と円筒状小径部１４２との間には段差部１４１ａが形成される。なお、円筒状小径部１４２は、弁本体１１０の蓋部１１２の連結部１１３に形成される連通孔１１４内を軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動し得るように構成されている。したがって、円筒状小径部１４２の外径（直径）Ｄ４は、弁本体１１０の蓋部１１２の連結部１１３に形成される連通孔１１４の内径ｄ１に略等しい（Ｄ４≒ｄ１）。
【００２４】
第２のプランジャ１４０の円筒状小径部１４２の下端には、円盤状のフランジ部１４３が形成される。フランジ部１４３の外径（直径）Ｄ５は、円筒状小径部１４２の外径（直径）Ｄ４より大きく、弁室１１５の内径ｄ２と略同じ大きさを有する（Ｄ５≒ｄ２>Ｄ４）。
【００２５】
円筒状小径部１４２は、上述したように、弁本体１１０の蓋部１１２の連結部１１３に形成された連通孔１１４内に配置され、軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動する。また、フランジ部１４３は、弁本体１１０の弁室１１５内に配置され、軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動する。ところで、円筒状本体１４１の外径Ｄ３は、円筒状小径部１４２の外径Ｄ４より大きいので、円筒状本体１４１の下面には、下方を向いて段差部１４１ａが形成される。図１に示されるように、形成される段差部１４１ａは、弁本体１１０の蓋部１１２の連結部１１３の上面に当接する。それにより、第２のプランジャ１４０の下方への移動が妨げられる（図１、３参照）。
【００２６】
また、フランジ部１４３の外径Ｄ５は、円筒状小径部１４２の外径Ｄ４に等しい連通孔１１４の内径ｄ１より大きいので、円筒状小径部１４２とフランジ部１４３との間であって該フランジ部１４３の上面には段差部１４３ａが上を向いて形成される。したがって、第２のプランジャ１４０のフランジ部１４３の段差部１４３ａが弁本体１１０の蓋部１１２に形成される段差部１１２ａに当接すると、第２のプランジャ１４０は、それ以上の上昇を妨げられる（図２参照）。
【００２７】
電磁弁１００が図１に示される全閉位置の第１の位置にあるとき、第１および第２のコイル１２１、１２６はオフ状態にある．したがって，第１のプランジャ１３０は，第１のコイルバネ１３９により、吸引子１５０との間に第１の隙間Ｌ１を形成するように下方に付勢されている。同様に、第２のプランジャ１４０は、第２のコイルバネ１４９により、下方に付勢されている。この時、第１のプランジャ１３０のバネ受け部１３２の下面と第２のプランジャ１４０の円筒状本体１４１の上面との間には、第２の隙間Ｌ２が形成される。また、第２のプランジャ１４０の円筒状本体１４１の段差部１４１ａは、弁本体１１０の蓋部１１２に形成されている連結部１１３の上面と当接している。さらに、フランジ部１４３の段差部１４３ａと弁本体１１０の蓋部１１２の段差部１１２ａとは、第３の隙間Ｌ３を有するように離間している。したがって、本実施形態では、第２のプランジャ１４０の円筒状小径部１４２の上下方向の長さは、弁本体１１０の蓋部１１２の連結部１１３に形成される連通孔１１４の上下方向の長さに第３の隙間Ｌ３を加えた長さであるように設計される。
【００２８】
なお、第１の隙間Ｌ１、第２の隙間Ｌ２および第３の隙間Ｌ３の関係は、Ｌ１>Ｌ３>Ｌ２である。
【００２９】
プランジャチューブ１２０の周囲には、第１および第２のプランジャ１３０、１４０をプランジャチューブ１２０内で上下方向に移動させる第１および第２のコイル１２１、１２６が設けられる。
【００３０】
第１のプランジャ１３０を励磁する第１のコイル１２１は、プランジャチューブ１２０に同心状に取り付けられるコイルボビン１２２に巻回され、磁束の通路としての磁性体からなるヨーク１２３に周囲を取り囲まれている。なお、１２９は、磁性体からなる蓋体であり、ネジ１２８により吸引子１５０に固定されるとともに、磁束の通路としても機能する。
【００３１】
第２のプランジャ１４０を励磁する第２のコイル１２６は、プランジャチューブ１２０に同心状に取り付けられているコイルボビン１２５に巻回され、磁束の通路としての磁性体からなるヨーク１２７に周囲を取り囲まれている。
【００３２】
第１のコイル１２１と第２のコイル１２６との間には、本実施態様に示されるように、合成樹脂のような非磁性体からなるスペーサ１２４が設けられていることが好ましい。
【００３３】
以上述べた電磁弁１００の構成から、第１および第２のプランジャ１３０、１４０は、それぞれが独立して上下方向に移動することが可能であり、それにより、以下に説明されるように流体の流れを制御することができる。
【００３４】
図１に示されるように、電磁弁１００は、弁体１３５が弁座１０５ａに着座し、流体の流れを遮断している全閉位置としての第１の位置にある。
【００３５】
次に、図２に示されるように、第２のコイル１２６に電流を流すと、すなわち、第２のコイル１２６をオン状態にすると、第２のコイル１２６により磁界が形成され、第２のプランジャ１４０が励磁される。それにより、第２のプランジャ１４０は、吸引子１５０に吸引され、該第２のプランジャ１４０を第３の隙間Ｌ３分だけ上昇させる。第２のプランジャ１４０の円筒状本体１４１と第１のプランジャ１３０のバネ受け１３２との間の第２の隙間Ｌ２が第３の隙間Ｌ３より小さい。したがって、第２のプランジャ１４０は、第１のプランジャ１３０に当接し、第１のプランジャ１３０を（Ｌ３−Ｌ２）分だけ上昇させる。第１のプランジャ１３０が上昇することにより、弁体１３５が弁座１０５ａから離座し、したがって、電磁弁１００が開けられる。このとき、電磁弁１００は、弁体１３５が弁座１０５ａからほんのわずか離座した位置、具体的には、弁体１３５が弁座１０５ａから０．２ｍｍ程度上昇した第２の位置としての微開位置にある。
【００３６】
なお、本明細書では、電磁弁の弁体が弁座に対して完全に着座し、弁座を完全に閉じて、流体の流れが完全に遮断された状態を、電磁弁が第１の位置としての全閉位置にあるという。また、弁体が弁座に対して完全に着座してはおらず、流体の流れをほとんど発生させていない状態を、電磁弁が第２の位置としての微開位置にあるといい、弁座から最大限離座し（上昇し）、流体の流れが最大となっている状態を、電磁弁が第３の位置としての全開位置にあるという。
【００３７】
続いて、図３に示されるように、第１のコイル１２１に電流を流すと、すなわち、第１のコイル１２１をオン状態にすると、第１のコイル１２１により磁界が形成され、第１のプランジャ１３０が励磁される。それにより、第１のプランジャ１３０は、吸引子１５０に吸引され、第１のプランジャ１３０が吸引子１５０に当接するまで、第１のプランジャ１３０を｛Ｌ１−（Ｌ３−Ｌ２）｝分だけ上昇させる。このとき、電磁弁１００は、第３の位置としての全開位置にある。
【００３８】
次に、電磁弁１００は、第１のコイル１２１を完全にオフとすることで、第１のプランジャ１３０を第２のプランジャ１４０に当接するまで下降させる。それにより電磁弁１００は、図２に示されるように第２の位置としての微開位置に戻る。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態においては、電磁弁１００は、第２の位置としての微開位置と第３の位置としての全開位置との間で流体の流れを制御することを特徴とする。すなわち、電磁弁１００は、通常使用時においては、第２の位置としての微開位置と第３の位置としての全開位置との間を上昇または下降し、システムの動作が完全に終了したときのみ、流体の流れが遮断される第１の位置としての全閉位置をとるように構成される。電磁弁をこのように構成することで、弁が弁座に当接する頻度が少なくなり、弁や弁座の磨耗が少なくなるとともに、弁と弁座の当接による騒音の発生も抑制される。さらに、弁の完全閉鎖によって生じるウォーターハンマー現象を抑制することも可能となる。結果として、電磁弁の耐久性の向上を図ることができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電磁弁につき図４〜６を用いて説明する。第２の実施形態に係る電磁弁２００は、第１のプランジャ２３０および第２のプランジャ２４０の構成が異なる。それにより、本実施形態の電磁弁２００は、上記第１の実施形態と比べて電磁弁が第１、第２および第３の位置を取ることに変わりはないがその開閉動作が若干異なる点にある。
【００４１】
図４に示されるように、本実施形態に係る電磁弁２００は、概略、弁本体２１０、プランジャチューブ２２０、第１および第２のプランジャ２３０、２４０、第１および第２のコイル２２１、２２６、吸引子２５０、第１および第２のコイルバネ２３９、２４９を備えている。本実施形態においても、電磁弁２００を構成するこれらの構成要素は、図４〜６に示されるように、軸線Ｏ−Ｏ’を共通の中心線とするように同心状に組み立てられている。
【００４２】
本実施形態における弁本体２１０は、上記第１の実施形態と比べて、蓋部１１２が筐体部１１１と一体に形成された構成を備えている点で相違し、その他の構成は同じである。具体的には、本実施形態においては、プランジャチューブ２２０が連結される円筒状の連結部２１２は、筐体部２１１の上部に形成される。連結部２１２内には、弁室２１５を上方に向けて開放する連通孔２１３が形成されている。連通孔２１３および弁室２１５内には、第１および第２のプランジャ２３０、２４０が軸線Ｏ−Ｏ’に沿って同心状に上下方向に移動可能に取り付けられることは、上記第１実施形態と同じである。また、連通孔２１３の内径をｄ５とし、弁室２１５の内径をｄ６とすると、ｄ５<ｄ６であることも上記第１の実施形態と同じである。さらに、弁体２３６が弁座２０５ａに着座し、流体の流れが遮断されているとき、電磁弁２００が第１の位置である全閉位置にある点も第１の実施形態と同じである。弁本体２１０のその他の構造は、上述したように第１の実施形態と同じであるので、弁本体２１０のその他の構造の説明を省略する。なお、弁本体２１０のその他の構造は、第１の実施形態において、１００番台を２００番台に置き換えて読むことで理解され得る（以下、説明が省略されている構成要素については同様である。）。
【００４３】
本実施形態におけるプランジャチューブ２２０は、円筒状であって、その上端を吸引子２５０で、その下端を弁本体２１０で閉じられており、上記第１の実施形態と同じ構成を有する。したがって、プランジャチューブ２２０の内径ｄ７は、弁本体２１０の連結部２１２の外径と同じである。
【００４４】
本実施形態においても、電磁弁２００は、２つの可動鉄心としての第１および第２のプランジャ２３０、２４０と、該２つの可動鉄心を駆動する２つのソレノイドコイルとしての第１のコイル２２１および第２のコイル２２６を備えている。
【００４５】
プランジャチューブ２２０内には、２つの可動鉄心としての第１および第２のプランジャ２３０、２４０が、軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動可能に収容される。第１および第２のプランジャ２３０、２４０は、第１のコイル２２１および第２のコイル２２６がオン、オフされることで第１の実施形態と同様に上下方向に移動することができる。
【００４６】
第１のプランジャ２３０は、円柱状本体２３１、バネ受け部２３２、円柱状小径部２３３、円柱状フランジ部２３４、該円柱状フランジ部２３４の下端に形成されている凹部２３５内に取り付けられた弁体２３６および第１のコイルバネ２３９を備えている。本実施形態では、第１のプランジャ２３０の下端部に円柱状フランジ部２３４が形成されている点で上記第１の実施形態と構成を異にする。円柱状本体２３１の外径Ｄ６は、プランジャチューブ２２０の内径ｄ７に略等しい。円柱状本体２３１は、図１に示されるように、円筒状のプランジャチューブ２２０内を軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動可能に形成されている。第１のプランジャ２３０の円柱状本体２３１が、プランジャチューブ２２０内を上下方向に移動可能に形成されることで、第１のプランジャ２３０の下端部に取り付けられた弁体２３６が弁座２０５ａを開閉する。
【００４７】
第１のプランジャ２３０の円柱状小径部２３３は、円柱状本体２３１の外径Ｄ６より小さく、且つ後述する第２のプランジャ２４０の中心貫通孔２４５の内径ｄ８に略等しい直径Ｄ７を有する（Ｄ６>Ｄ７≒ｄ８）。このように構成されることで、第１のプランジャ２３０の円柱状小径部２３３は、第２のプランジャ２４０の中心貫通孔２４５を貫通するとともに、該中心貫通孔２４５内を軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に独立して移動可能である。したがって、第１のプランジャ２３０および第２のプランジャ２４０は互いに対して軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に独立して移動可能である。なお、本実施形態においては、円柱状小径部２３３は、円柱状本体２３１に対して、例えば、溶接やろう付けあるいはネジ結合などにより、一体的に連結される。
【００４８】
本実施形態では、上述したように、第１のプランジャ２３０の下端部、すなわち第１のプランジャ２３０の円柱状小径部２３３の下方に円柱状フランジ部２３４が形成されている。円柱状フランジ部２３４の外径Ｄ８は、円柱状小径部２３３の外径Ｄ７より大きく設定され（Ｄ７<Ｄ８）、したがって、円柱状フランジ部２３４と円柱状小径部２３３との間であって、円柱状フランジ部２３４の上面には、段差部２３４ａが上方を向いて形成される。円柱状フランジ部２３４の外径Ｄ８は、また、後述する第２のプランジャ２４０の円筒状小径部２４２の外径（直径）Ｄ１０に等しい大きさを有するように設計することが好ましい（Ｄ８＝Ｄ１０）。このように構成されることで、第１のプランジャ２３０の円柱状フランジ部２３４の段差部２３４ａが後述する第２のプランジャ２４０の円筒状小径部２４２下端に形成される緩衝部２４４の下面に当接する。それにより、第１のプランジャ２３０は、それ以上の上昇を妨げられる（図５参照）。
【００４９】
第１のプランジャ２３０の円柱状本体２３１とプランジャチューブ２２０の上端に設けられている吸引子２５０との間には、第１のコイルバネ２３９が設けられ、第１のプランジャ２３０を下方に向けて付勢している。それにより、第１のプランジャ２３０の下端に取り付けられている弁体２３６は、図４に示されるように、弁座２０５ａに着座し、流体の流れを遮断している。このように、電磁弁２００が全閉位置である第１の位置にある時、吸引子２５０の下面と第１のプランジャ２３０の円柱状本体２３１の上面との間には、第１の隙間Ｌ４を有するように間隔が形成される。なお、第１のコイルバネ２３９は、その一端が吸引子２５０に支持され、他端が円柱状本体２３１に設けられた凹部２３７内に保持されている。
【００５０】
プランジャ本体２３１の下端には、第１のプランジャ２３０と第２のプランジャ２４０との間に介在する第２のコイルバネ２４９の他端が支持されるバネ受け部２３２が第１の実施形態と同様に形成され得る。図４に示されるように、電磁弁２００が全閉位置の第１の位置にあるとき、第２のプランジャ２４０は、第２のコイルバネ２４９により、下方に付勢されている。この時、第１のプランジャ２３０のバネ受け部２３２の下端と第２のプランジャ２４０の円筒状本体２４１の上端との間に第２の隙間Ｌ５を有する間隔が形成される。なお、本実施形態の場合、第２の隙間Ｌ５は、零であっても良い。
【００５１】
第２のプランジャ２４０は、本実施形態では、概略、円筒状本体２４１、円筒状小径部２４２、円筒状小径部２４２の下端に設けられた緩衝部２４４および第２のコイルバネ２４９を備えている。第２のプランジャ２４０には、上方の円筒状本体２４１から下方の緩衝部２４４までを貫通する中心貫通孔２４５が形成されている。円筒状本体２４１は、図４において、プランジャチューブ２２０内を軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動可能に形成されている。したがって、円筒状本体２４１の外径Ｄ９は、プランジャチューブ２２０の内径ｄ７に略等しい（Ｄ６≒Ｄ９≒ｄ７）。また、円筒状小径部２４２の外径Ｄ１０は、円筒状本体２４１の外径Ｄ９より小さいので、円筒状本体２４１と円筒状小径部２４２との間であって、円筒状本体２４１の下面には段差部２４１ａが下方を向いて形成される。なお、円筒状小径部２４２の外径Ｄ１０は、弁本体１１０の連結部２１２に形成される連通孔２１３の内径ｄ５に略等しい（Ｄ１０≒ｄ５）。
【００５２】
本実施形態では、第２のプランジャ２４０の円筒状小径部２４２の下端には、円筒状の緩衝部２４４が円筒状小径部２４２と一体的に形成される。緩衝部２４４の下面が第１のプランジャ２３０の円柱状フランジ部２３４に形成される段差部２３４ａと当接する時、その衝撃を緩和するように、緩衝部２４４を、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のような緩衝部材から形成することが好ましい。なお、緩衝部２４４の外径は、円筒状小径部２４２の外径Ｄ１０と同じ大きさを有することが好ましい。
【００５３】
円筒状小径部２４２は、上述したように、弁本体２１０の連結部２１２に形成された連通孔２１３内に配置され、軸線Ｏ−Ｏ’に沿って上下方向に移動する。第２のプランジャ２４０が下降すると、円筒状本体２４１の下面に下方に向かって形成されている段差部２４１ａは、弁本体２１０の連結部２１２の上面に当接する。それにより、第２のプランジャ２４０の下方への移動が妨げられる（図４、５参照）。
【００５４】
電磁弁２００が図４に示される全閉位置の第１の位置にあるとき、第１および第２のコイル２２１、２２６はオフ状態にある．したがって，第１のプランジャ２３０は，第１のコイルバネ２３９により、吸引子２５０との間に第１の隙間Ｌ４を形成するように下方に付勢されている。同様に、第２のプランジャ２４０は、第２のコイルバネ２４９により、下方に付勢されている。この時、第１のプランジャ２３０のバネ受け部２３２の下面と第２のプランジャ２４０の円筒状本体２４１の上面との間には、第２の隙間Ｌ５を有する間隔が形成される。また、第２のプランジャ２４０の円筒状本体２４１の段差部２４１ａは、弁本体２に形成されている連結部２１２の上面と当接している。さらに、第２のプランジャ２４０の緩衝部２４４の下面と第１のプランジャ２３０の円柱状フランジ部２３４の段差部２３４ａとの間には、第３の隙間Ｌ６が形成されている。なお、本実施形態の場合、第１の隙間Ｌ４、第２の隙間Ｌ５および第３の隙間Ｌ６の関係は、Ｌ４>Ｌ６>Ｌ５である。
【００５５】
本実施形態においても、プランジャチューブ２２０の周囲には、第１および第２のプランジャ２３０、２４０をプランジャチューブ２２０内で上下方向に移動させる第１および第２のコイル２２１、２２６が設けられる。第１および第２のコイル２２１、２２６の構造は、実質的に第１の実施形態と同じであるのでその説明を省略する。
【００５６】
以上述べた電磁弁２００の構成から、第１および第２のプランジャ２３０、２４０は、それぞれが独立して上下方向に移動することが可能であり、それにより、以下に説明するように流体の流れを制御することができる。
【００５７】
図４に示されるように、電磁弁２００は、弁体２３６が弁座２０５ａに着座し、流体の流れを遮断している全閉位置としての第１の位置にある。
【００５８】
次に、図５に示されるように、本実施形態では、最初に、第１のコイル２２１に電流を流し、第１のコイル２２１をオン状態にする。第１のコイル２２１に電流が流れることにより磁界が形成され、第１のプランジャ２３０が励磁される。それにより、第１のプランジャ２３０は、吸引子２５０に吸引され、上方に移動する。このとき、第２のプランジャ２４０は、第２のコイル２２６が励磁されないので、第２のコイルバネ２４９により、円筒状本体２４１の下面に形成されている段差部２４１ａが弁本体２１０の連結部２１２の上面に当接した位置を保持している。また、第３の隙間Ｌ６は、第１のプランジャ２３０と吸引子２５０との間に形成される第１の隙間Ｌ４より小さく設定されているので、第１のプランジャ２３０は、弁座２０５ａから第３の隙間Ｌ６分だけ上昇し得る。
【００５９】
第１のプランジャ２３０が上昇することにより、電磁弁２００が開けられる。このとき、電磁弁２００は、図５に示されるように、上記第１の実施形態と同様に、弁座２０５ａから０．２ｍｍ程度上昇した第２の位置としての微開位置にある。また、吸引子２５０と第１のプランジャ２３０との間の間隔は、（Ｌ４−Ｌ６）となっている。さらに、第１のプランジャ２３０のバネ受け部２３２の下面と第２のプランジャ２４０の円筒状本体２４１の上面との間の間隔は、（Ｌ５＋Ｌ６）となっている。
【００６０】
続いて、図６に示されるように、第２のコイル２２６に電流を流し、第２のコイル２２６をオン状態にすると、第２のコイル２２６により磁界が形成され、第２のプランジャ２４０が励磁される。それにより、第２のプランジャ２４０も、吸引子２５０に吸引され、第１のプランジャ２３０が吸引子２５０に当接するまで、第１のプランジャ２３０および第２のプランジャ２４０を一緒に（Ｌ４−Ｌ６）分だけ上昇させる。結果として、第１のプランジャ２３０は、第１の隙間Ｌ４分だけ上昇することになる。また、第２のプランジャ２４０の円筒状本体２４１の段差部２４１ａと弁本体２１０の連結部２１２上面との間に間隔（Ｌ４−Ｌ６）を有する隙間が形成される。このとき、電磁弁２００は、第３の位置としての全開位置にある。さらに、第１および第２のプランジャ２３０、２４０が一緒に上昇している間，第１のプランジャ２３０と第２のプランジャ２４０との間に形成されている間隔（Ｌ５＋Ｌ６）は、維持される。
【００６１】
次に、電磁弁２００は、第２のコイル２２６を完全にオフとする。それにより、第１および第２のプランジャ２３０、２４０は、第２のプランジャ２４０の円筒状本体２４１の下面に形成された段差部２４１ａが弁本体２１０の連結部２１２の上端に当接するまで一緒に下降する。それにより電磁弁２００は、図５に示されるように第２の位置としての微開位置に戻る。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態においても、電磁弁２００は、第２の位置としての微開位置と第３の位置としての全開位置との間で流体の流れを制御する。そして、本実施形態における電磁弁２００も、通常使用時においては、流体の流れが完全に遮断される第１の位置としての全閉位置をとらないように構成されている。したがって、本実施形態における電磁弁も、上記第１の実施形態における電磁弁１００と同様の作用効果を奏し得る。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００          電磁弁
１０５、２０５          シート部材
１０５ａ、２０５ａ      弁座
１１０、２１０          弁本体
１１３、２１２          連結部
１１４、２１３          連通孔
１１５、２１５          弁室
１２０、２２０          プランジャチューブ
１２１、２２１          第１のコイル
１２６、２２６          第２のコイル
１３０、２３０          第１のプランジャ  
１３１、２３１          円柱状本体
１３３、２３３          円柱状小径部
１３５、２３６          弁体
１４０、２４０          第２のプランジャ
１４１、２４１          円筒状本体
１４２、２４２          円筒状小径部
１４３                  フランジ部
１４５、２４５          中心貫通孔
１５０、２５０          吸引子
２３４                  フランジ部
【図１】
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【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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