(57)【要約】  本発明は、ソレノイドバルブの動作の精度を向上させる。ソレノイドバルブは、流体が流入する入口ポートと、流体が流出する出口ポートと、入口ポートと出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、シール部材の開口を開閉して、流路を開閉する弁体と、シール部材の開口を閉じるように、弁体をシール部材に付勢する第１のバネと、弁体を移動させる傘状可動コアと、傘状可動コアを吸着する電磁コイルとを有し、電磁コイルに通電されることにより、傘状可動コアを吸着して前記弁体をシール部材の開口から離間させて開口を開くように動作する電磁駆動部と、第１のバネのバネ力よりも弱く第１のバネの付勢方向とは逆方向のバネ力を傘状可動コアに作用させる第２のバネと、を備え、第２のバネに、傘状可動コアの電磁コイルに対する回転を防止する回り止め部を設けた。
2019155932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する入口ポートと、
流体が流出する出口ポートと、
前記入口ポートと前記出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、
前記シール部材の前記開口を開閉して、前記流路を開閉する弁体と、
前記シール部材の前記開口を閉じるように、前記弁体を前記シール部材に付勢する第１のバネと、
前記弁体を移動させる傘状可動コアと、該傘状可動コアを吸着する電磁コイルとを有し、該電磁コイルに通電されることにより、前記傘状可動コアを吸着して前記弁体を前記シール部材の前記開口から離間させて前記開口を開くように動作する電磁駆動手段と、
前記第１のバネのバネ力よりも弱く前記第１のバネの付勢方向とは逆方向のバネ力を前記傘状可動コアに作用させる第２のバネと、を備え、
前記第２のバネに、前記傘状可動コアの前記電磁コイルに対する回転を防止する回り止め手段を設けたことを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項２】
前記第２のバネはコイルバネであり、前記回り止め手段は、前記コイルバネの一端部をコイルの円周から内側に曲げた第１の曲げ部と、前記コイルバネの他端部をコイルの円周から外側に曲げた第２の曲げ部とを有することを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
【請求項３】
前記電磁コイルを覆うカバー部材をさらに備え、該カバー部材は、前記第１の曲げ部を係止する第１の係止部を有し、前記傘状可動コアは前記第２の曲げ部を係止する第２の係止部を有することを特徴とする請求項２に記載のソレノイドバルブ。
【請求項４】
前記第１のバネはコイルバネであり、前記第１のバネの組み込み長を調整するために前記第１のバネと前記第１のバネを支持する支持面との間に円環状のスペーサが配置され、該スペーサは中央に円柱状の突起部を有し、前記第１のバネはその内周面を前記突起部にガイドされて位置決めされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のソレノイドバルブ。
【請求項５】
前記第１のバネは、該第１のバネの直径よりも大きい直径の円筒状の空間内に配置され、外周面が前記円筒状の空間の内周面に接触しないように前記スペーサにより位置決めされることを特徴とする請求項４に記載のソレノイドバルブ。
【請求項６】
前記傘状可動コアと前記電磁コイルとの間のギャップの大きさを調整するスペーサをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のソレノイドバルブ。
【請求項７】
前記シール部材は樹脂材料により形成され、内圧を受ける部分の外周部に第１の金属リングを有し、外圧を受ける部分の内周部に第２の金属リングを有しており、樹脂部分と前記第１及び第２の金属リングとがインサート成形により一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のソレノイドバルブ。
【請求項８】
前記第１及び第２の金属リングは、インサート成形により前記樹脂材料に覆われていることを特徴とする請求項７に記載のソレノイドバルブ。
【請求項９】
流体が流入する入口ポートと、流体が流出する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、前記シール部材の前記開口を開閉して、前記流路を開閉する弁体と、前記シール部材の前記開口を閉止するように、前記弁体を前記シール部材に付勢するコイルバネからなる第１のバネと、前記弁体を移動させる傘状可動コアと、該傘状可動コアを吸着する電磁コイルとを有し、該電磁コイルに通電されることにより、前記傘状可動コアを吸着して前記弁体を前記シール部材の前記開口から離間させて前記開口を開くように動作する電磁駆動手段と、前記第１のバネのバネ力よりも弱く前記第１のバネの付勢方向とは逆方向のバネ力を前記傘状可動コアに作用させる第２のバネと、を備えるソレノイドバルブの組み立て方法であって、
前記第１のバネの長さと、該第１のバネが組み込まれる部材の寸法を測定する測定工程と、
該測定工程により測定された寸法に基づいて、前記第１のバネと前記第１のバネを支持する支持面との間に円環状のスペーサを配置する配置工程と、
を有することを特徴とするソレノイドバルブの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧流体の流路を開閉するソレノイドバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加圧流体の流路を開閉するバルブとして、電磁ソレノイドを用いた２方弁、３方弁などが広く用いられている。このようなソレノイドバルブの１つとして、例えば特許文献１には、高圧洗浄装置や高圧流体供給装置等に利用される加圧流体用途に用いられる流体供給バルブなどに適用可能な２方弁が開示されている。【０００３】
この特許文献１に開示されているソレノイドバルブをはじめとする従来の一般的な２方弁の構造について、図６、図７を参照して説明する。【０００４】
図６及び図７は、従来のソレノイドバルブ１０００の構成を示す側断面図である。図６は、ソレノイドバルブ１０００が閉じた状態を示し、図７は、ソレノイドバルブ１０００が開いた状態を示している。【０００５】
図６において、ソレノイドバルブ１０００は、中央を貫通するシャフト状のステム１００１を有する。ステム１００１に形成された弁体１００３がシール部材１００５に対して圧縮コイルバネ１００７の力で押し付けられることにより、入口ポート１００９から出口ポート１０１１に至る経路が閉じられ、ソレノイドバルブ１０００は閉止状態に保たれる。一方、コイル１０１３に通電することにより、図７に示すように、コイル１０１３により磁性体からなる傘状可動コア１０１５がギャップｄの分だけ引き寄せられる。それに伴って棒状可動コア１０１７が圧縮コイルバネ１００７の力に抗してステム１００１を押し下げ、弁体１００３がシール部材１００５から離れる。これにより、入口ポート１００９から出口ポート１０１１に至る経路が開き、ソレノイドバルブ１０００は開状態となる。傘状可動コア１０１５とカバー１０２５の間には弱い圧縮コイルバネ１０２３が配置され、傘状可動コア１０１５の振動を抑制する働きをする。【０００６】
なお、圧縮コイルバネ１００７の組み込み長が調整ネジ１０１９を回転させることにより調整され、弁体１００３をシール部材１００５に押し付ける力が調整される。また、調整ネジ１０２１を回転させることにより、傘状可動コア１０１５とコイル１０１３の間のギャップｄの大きさが調整され、ソレノイドバルブ１０００の開閉動作が安定化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３３６８７９１Ａ号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１のような構成では、ギャップｄの大きさにばらつきがあると吸引速度がばらつき、ソレノイドバルブの動作の精度を低下させることがあった。【０００９】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、ソレノイドバルブの動作の精度を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係わるソレノイドバルブは、流体が流入する入口ポートと、流体が流出する出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、前記シール部材の前記開口を開閉して、前記流路を開閉する弁体と、前記シール部材の前記開口を閉じるように、前記弁体を前記シール部材に付勢する第１のバネと、前記弁体を移動させる傘状可動コアと、該傘状可動コアを吸着する電磁コイルとを有し、該電磁コイルに通電されることにより、前記傘状可動コアを吸着して前記弁体を前記シール部材の前記開口から離間させて前記開口を開くように動作する電磁駆動手段と、前記第１のバネのバネ力よりも弱く前記第１のバネの付勢方向とは逆方向のバネ力を前記傘状可動コアに作用させる第２のバネと、を備え、前記第２のバネに、前記傘状可動コアの前記電磁コイルに対する回転を防止する回り止め手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ソレノイドバルブの動作の精度を向上させることが可能となる。【００１２】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】本発明の一実施形態のソレノイドバルブの構成を示す側断面図。
【図２】本発明の一実施形態のソレノイドバルブの構成を示す側断面図。
【図３Ａ】電磁駆動部の圧縮コイルバネの部分を抜き出して示した図。
【図３Ｂ】電磁駆動部の圧縮コイルバネの部分を抜き出して示した図。
【図３Ｃ】電磁駆動部の圧縮コイルバネの部分を抜き出して示した図。
【図４】圧縮コイルバネのスペーサーを拡大して示した図。
【図５Ａ】シール部材の構成を示す図。
【図５Ｂ】シール部材の構成を示す図。
【図５Ｃ】シール部材の構成を示す図。
【図５Ｄ】シール部材の構成を示す図。
【図６】従来のソレノイドバルブの構成を示す側断面図。
【図７】従来のソレノイドバルブの構成を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のソレノイドバルブの一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１及び図２は、本発明の一実施形態のソレノイドバルブ１００の構成を示す側断面図である。図１は、ソレノイドバルブ１００が閉じた状態を示し、図２は、ソレノイドバルブ１００が開いた状態を示している。ソレノイドバルブ１００は、例えば、高圧洗浄装置や高圧試験装置などに利用する加圧流体に用いられる供給バルブなどに使用可能な液体や気体などを流通させる２方弁である。但し、本発明は、２方弁に限らず３方弁にも適用可能である。
【００１６】
図１において、ソレノイドバルブ１００は、大きく分けてバルブの本体を構成するハウジング１と、ハウジング１に対してボルトなどにより固定されバルブの開閉駆動を行う電磁駆動部２とを備える。
【００１７】
ハウジング１は、アルミニウムなどの金属を加工して形成され、内部に弁の開閉を行うシャフトであるステム１１が挿通されるトンネル状の貫通穴１３が形成されている。この貫通穴１３の内部を液体あるいは気体などの流体が流れ、ステム１１の動きにより、この流れの開閉が行われる。
【００１８】
ハウジング１の側部には、貫通穴１３内に流体が流入する入口ポート１５と、貫通穴１３内から流体を流出させる出口ポート１７が形成されている。入口ポート１５及び出口ポート１７の内側面には雌ネジが形成されており、この部分に流体の供給源および供給先との間で接続パイプを固定するための継手１９，２１が捩じ込まれて固定されている。
【００１９】
ステム１１の中間部には、ステム１１の中心軸に沿う方向（図１では上下方向）の両側に円錐状のテーパ面１１ａ，１１ｂを有する弁体１１ｃが形成されている。ステム１１は、詳細は後述するが、電磁駆動部２により、矢印Ａで示すように図中上下方向にスライド可能である。そして、このステム１１が上側に移動して、図１に示すように弁体１１ｃの上側のテーパ面１１ａが貫通穴１３に装着された環状のシール部材２３に圧接されることにより、入口ポート１５から出口ポート１７へと流れる流体の流れが遮断される。つまり、ソレノイドバルブ１００が閉じた状態となる。一方、ステム１１が下側に移動すると、弁体１１ｃの上側のテーパ面１１ａが、シール部材２３から離れ、シール部材２３と弁体１１ｃとの間に隙間２５が形成される。これにより、流路が形成され、入口ポート１５に供給された流体が、隙間２５を通って出口ポート１７へと流れ、ソレノイドバルブ１００が開いた状態となる。
【００２０】
以上が本実施形態のソレノイドバルブの概略的な構造である。
【００２１】
次に、ステム１１を電磁駆動部２により矢印Ａで示す上下方向にスライドさせる機構について説明する。
【００２２】
図１において、ステム１１の上側の端部には、シール用のＯリング２７が装着された第１のピストン２９が形成されている。第１のピストン２９は、貫通穴１３の上部１３ａの内側をスライドする。また、ステム１１の下側の端部には、シール用のＯリング３１が装着された第２のピストン３３が形成されている。貫通穴１３の下部１３ｂには、シール用のＯリング３５が装着されたガイド部材３７が配置されており、第２のピストン３３は、このガイド部材３７の内側をスライドする。
【００２３】
ガイド部材３７は、シール部材２３に対してスリーブ３９を介して配置されている。ハウジング１の下部には、雌ネジ４１が形成されており、この部分にガイド部材３７を固定するための固定ネジ４３が捩じ込まれる。固定ネジ４３は、雌ネジ４１に捩じ込まれることにより、ガイド部材３７、スリーブ３９、シール部材２３を、ハウジング１に形成された段部１ａに押し付けて固定する。
【００２４】
固定ネジ４３の内側には円筒状の空間４３ａが形成されており、この円筒状の空間４３ａには、圧縮コイルバネ４５が配置されている。固定ネジ４３は、弾性体である圧縮コイルバネ４５を位置決めするケース部材として機能する。圧縮コイルバネ４５は、固定ネジ４３の内側底面４３ｂに対してステム１１の第２のピストン３３の下面を押し上げる方向に付勢している。そのため、電磁駆動部２の力が働いていない自然状態においては、ステム１１は、圧縮コイルバネ４５の力により図中上側に押し上げられている。結果として、この圧縮コイルバネ４５の力により、弁体１１ｃがシール部材２３に押し付けられ、ソレノイドバルブ１００を閉止させる力が発生する。従って、本実施形態のソレノイドバルブ１００は、自然状態で閉じているノーマルクローズの２方弁である。なお、圧縮コイルバネ４５の下面と固定ネジ４３の内側底面４３ｂの間には円環状のスペーサ４６が挟まれて配置されている。このスペーサの役割については後述する。
【００２５】
一方、電磁駆動部２は、導線５１がコイル状に巻き回された、鉄などの磁性体からなる固定コア５３を有する。固定コア５３は、詳細は後述するが、スペーサ５４を介してハウジング１に対してボルトなどにより固定されている。固定コア５３の中央には、固定コア５３を上下方向に貫通する貫通穴５３ａが形成されている。固定コア５３の貫通穴５３ａには、ステム１１の第１のピストン２９の上面を押し下げるための非磁性体からなる棒状可動コア５５が挿入されている。そして、棒状可動コア５５の上端部には、導線５１に通電されたときに固定コア５３に生じる磁力により引き付けられる、磁性体からなる傘状可動コア５７が圧入により固定されている。棒状可動コア５５の上端部には、雌ネジ５５ａが形成されており、この雌ネジ５５ａにボルト５８を捩じ込むことにより、圧縮コイルバネ５９の底面を受けるための受け座６１を固定する。
【００２６】
なお、傘状可動コア５７の下面５７ａと固定コア５３の上面５３ｂの間には、ギャップｄが形成されており、導線５１に通電されると、傘状可動コア５７は固定コア５３に吸着され、このキャップｄの距離だけ下方に移動する。電磁駆動部２の傘状可動コア５７を引き付ける力は、下側の圧縮コイルバネ４５の圧縮力よりも大きく設定されている。そのため、導線５１に通電されると、傘状可動コア５７が圧縮コイルバネ４５の力に打ち勝ってギャップｄの距離だけ下方に移動し、棒状可動コア５５がステム１１をギャップｄの距離だけ押し下げる。これにより、弁体１１ｃがシール部材２３から離間され、ソレノイドバルブ１００は開いた状態となる。
【００２７】
電磁駆動部２の固定コア５３の外側には、この電磁駆動部２を覆うように、有底円筒状のカバー（カバー部材）６３が装着され、ビス６５などにより固定コア５３に対して固定されている。圧縮コイルバネ５９は、カバー６３に対して傘状可動コア５７を、下側の圧縮コイルバネ４５が押し上げる力よりも弱い力で下側に付勢している。つまり、圧縮コイルバネ５９は圧縮コイルバネ４５の付勢方向とは逆方向の弱い力を傘状可動コア５７に作用させている。これにより、圧縮コイルバネ５９は、圧縮コイルバネ４５の力に打ち勝って傘状可動コア５７を押し下げることなく、傘状可動コア５７が振動することを防止している。
【００２８】
ここで、上記の圧縮コイルバネ５９について、もう少し詳しく説明する。図３Ａ−３Ｃは、電磁駆動部２の圧縮コイルバネ５９が装着されている部分を抜き出して示した図である。図３Ａは、傘状可動コア５７に受け座６１を介して装着された圧縮コイルバネ５９を斜め上から見た図であり、図３Ｂは、圧縮コイルバネ５９を側方から見た図である。また、図３Ｃは、圧縮コイルバネ５９を組み付ける様子を示す図である。
【００２９】
図３Ａ−３Ｃにおいて、圧縮コイルバネ５９は、低部の直径が大きく、上方に行くにつれて直径が小さくなるように、概略円錐状に巻かれて形成されている。この円錐状の頂部に当たるコイルの一端部には、コイルの円周から内側に向けて曲げられた第１の係止部５９ａが形成されている。一方、カバー６３の天井面には、この第１の係止部５９ａを両側から挟むように、一対の突起部６３ａ，６３ｂが形成されている。図３Ｂに示すように、圧縮コイルバネ５９の第１の係止部５９ａがこの一対の突起部６３ａ，６３ｂに挟まれることにより、圧縮コイルバネ５９は、カバー６３に対する回転が阻止される。
【００３０】
また、圧縮コイルバネ５９の基部の端部（他端部）には、コイルの円周から外側に向けて曲げられた第２の係止部５９ｂが形成されている。一方、板状の受け座６１は、その一部が立ち曲げされており、その部分に係止孔６１ａが形成されている。図３Ｃに示すように、圧縮コイルバネ５９の第２の係止部５９ｂがこの係止孔６１ａに挿入されることにより、傘状可動コア５７は、受け座６１を介して圧縮コイルバネ５９に対する回転が防止される。
【００３１】
結果として、圧縮コイルバネ５９の第１及び第２の係止部５９ａ，５９ｂ、カバー６３の一対の突起部６３ａ，６３ｂ、係止孔６１ａにより、傘状可動コア５７がカバー６３に対して、ひいては固定コア５３に対して回転することが防止される。
【００３２】
すでに背景技術の欄で説明したように、図６に示す従来のソレノイドバルブ１０００では、傘状可動コア１０１５のコイル１０１３（コア）に対する回転を阻止する構造が無かった。もともと、傘状可動コア１０１５の棒状可動コア１０２１の外径とコアの貫通穴の内径には棒状可動コア１０２１がスライドできるようにわずかな隙間があり、傘状可動コア１０１５がコアに対してその隙間分だけ僅かに傾くことがある。その状態で更に傘状可動コア１０１５がコアに対して回転すると、傘状可動コア１０１５とコアの間のギャップｄの寸法が変動し、傘状可動コアがコアに吸引されるときの動作や吸着タイミングにばらつきが生じることがある。
【００３３】
この点、本実施形態では、上記のように、圧縮コイルバネ５９の第１及び第２の係止部５９ａ，５９ｂ、カバー６３の一対の突起部６３ａ，６３ｂ、係止孔６１ａにより、傘状可動コア５７が固定コア５３に対して回転することが防止されるため、傘状可動コア５７が固定コア５３に吸引されるときの動作や吸着タイミングを精度良く安定して制御することが可能となる。
【００３４】
また、棒状可動コア５５の傘状可動コア５７に圧入により固定されている根元部分は、棒状可動コア５５の先端部分５５ｂよりも太くされて拡径部５５ｃを形成している。棒状可動コア５５は、先端部分５５ｂ、拡径部５５ｃが一体的に形成されている。このように根元部分が太く形成されていることにより、固定コア５３との嵌合において同じ隙間、同じ嵌合長であれば、棒状可動コア５５の固定コア５３に対する傾きが小さくなる。そのため、傘状可動コア５７が固定コア５３に吸着される動作が安定化される。なお、固定コア５３の貫通穴５３ａの内面の拡径部５５ｃとの摺動面には、ニッケルメッキが施され、摺動が滑らかになるように配慮されている。
【００３５】
次に、上記で述べたように、ソレノイドバルブが加圧流体の供給バルブとして用いられる場合などは、バルブの開閉のタイミングの精度は極めて高いことが必要である。そのため、従来のソレノイドバルブでは、すでに背景技術の欄で説明したように、弁体１００３をシール部材１００５に押し付ける圧縮コイルバネ１００７の組み込み長を調整ネジ１０１９で調整していた。この組み込み長を調整すれば、理論上は弁体をシール部材に押し付ける力が一定になり、ソレノイドバルブの開閉のタイミングを精度良く制御できるはずである。しかしながら、実際にはこの調整は非常に繊細なものであり、複数のソレノイドバルブの特性を同じような特性に揃えることは極めて困難である。また、調整後に調整がずれてしまうこともある。結果として、従来の構造では、バルブの開閉のタイミングにある程度の誤差が生じることは避けられなかった。本実施形態では、この問題を解決する構造を用いている。
【００３６】
図２に示すように、本実施形態では、調整ネジで圧縮コイルバネ４５の組み込み長を調整するのではなく、まずは各部品の寸法精度を高精度に管理して製造する。そして、製造された各部品の寸法を実際に測定し、各部品の公差の積み上げにより生じたトータルの寸法誤差を、圧縮コイルバネ４５の下面と固定ネジ４３の内側底面（支持面）４３ｂの間にスペーサ４６を挟むことにより調整する。
【００３７】
より具体的には、圧縮コイルバネ４５が着座する固定ネジ４３の内側底面４３ｂからシール部材２３の弁体１１ｃが接触する面までの寸法Ｌ１は、固定ネジ４３の内側底面４３ｂから固定ネジ４３の上端までの寸法と、ガイド部材３７の長手方向の寸法と、スリーブ３９の長手方向の寸法を加えた寸法となる。各部品の寸法を測定することによりトータルの寸法を取得する。圧縮コイルバネ４５が接触する第２のピストン３３の下面から弁体１１ｃがシール部材２３に接触する点までの寸法Ｌ２も測定する。そして、これらの寸法に対して、圧縮コイルバネ４５の組み込み長が例えば設計値に対して０．０５ｍｍ程度の誤差に収まるようにスペーサ４６の厚みを調整する。
【００３８】
本実施形態の場合、上記の各部品の公差を積み重ねると例えば最大０．３ｍｍ程度の寸法誤差が生ずる。そのため、スペーサとして、例えば０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍまで、０．０５ｍｍ単位で厚みの異なる６種類のスペーサを用意しておく。そして、上記のような各部品の寸法の実測値に基づき、６種類のスペーサから最適なものを選択して圧縮コイルバネ４５の下面と固定ネジ４３の内側底面４３ｂの間に挿入する。このようにすれば、圧縮コイルバネ４５の組み込み長を精度よく設定でき、後にこの調整が狂うこともない。
【００３９】
図４は、スペーサ４６の実際の形状を示す図である。
【００４０】
図４に示すように、スペーサ４６は、円板状の外周部４６ａと、上方に円柱状に突出した中央部４６ｂとを有する。中央部４６ｂの外周部には面取りが形成されており、圧縮コイルバネ４５の内周面が嵌りやすいように考慮されている。圧縮コイルバネ４５は、内周面をスペーサ４６の中央部４６ｂによりガイドされて、圧縮コイルバネ４５の外周部と固定ネジ４３の円筒状の空間４３ａとの間に隙間Ｓ１が形成されるように、円筒状の空間４３ａ内（空間内）の中心に位置決めされる。この隙間Ｓ１は、スペーサ４６の外周部４６ａと円筒状の空間４３ａとの間の空間Ｓ２より大きく設定する。このようにすると、圧縮コイルバネ４５が伸び縮みする場合に、圧縮コイルバネ４５の外周面と円筒状の空間４３ａの内周面が擦れて、力の損失やゴミが発生するようなことが防止される。高精度なソレノイドバルブにとって、ゴミは大敵であり、本実施形態のように構成することにより、効果的にゴミの発生を抑制することができる。圧縮コイルバネ４５の力量の損失が生じることもない。なお、スペーサ４６の中央部４６ｂの外径を圧縮コイルバネ４５の内径よりもわずかに大きくして、中央部４６ｂを圧縮コイルバネ４５の内周に軽圧入状態とすると、部品の組み込み時にスペーサ４６と圧縮コイルバネ４５とが一体となった状態で組み込めるため、組み立て性が向上する。
【００４１】
なお、スペーサ４６の中央部には貫通穴４６ｃが形成されているとともに、固定ネジ４３の底面には貫通穴４３ｃが形成されており、円筒状の空間４３ａ内の圧力を逃がすように構成されている。
【００４２】
次に、バルブの開閉のタイミングの精度を高めるための本実施形態のさらなる構成について図１に戻って説明する。
【００４３】
図６に示す従来のソレノイドバルブでは、すでに背景技術の欄で説明したように、調整ネジ１０２１を回転させることにより、傘状可動コア１０１５とコイル１０１３の間のギャップｄの大きさが調整され、ソレノイドバルブ１０００の開閉タイミングが調整される。このギャップｄの調整を行えば、理論上はソレノイドバルブの開閉のタイミングを精度良く制御できるはずである。しかしながら、やはりこの調整においても、複数のソレノイドバルブの特性を同じような特性に揃えることは極めて困難である。また、調整後に調整がずれてしまうこともある。
【００４４】
図１に示すように、本実施形態では、調整ネジで傘状可動コア５７と固定コア５３の間のギャップｄを調整するのではなく、まずは各部品の寸法精度を高精度に管理して製造する。そして、製造された各部品の寸法を実際に測定し、各部品の公差の積み上げにより生じたトータルの寸法誤差を、固定コア５３の下面とハウジング１の上面の間にスペーサ５４を挟むことにより調整する。
【００４５】
より具体的には、弁体１１ｃがシール部材２３に接触する点から傘状可動コア５７の下面５７ａまでの寸法Ｌ３は、弁体１１ｃがシール部材２３に接触する点から第１のピストン２９の上面までの寸法と、棒状可動コア５５の先端から傘状可動コア５７の取り付け段部までの寸法を加えた寸法となる。各部品の寸法を測定することによりこの部分のトータルの寸法を取得する。シール部材２３の下面から固定コア５３の上面までの寸法も測定する。そして、これらの寸法に対して、ギャップｄの寸法が例えば０．０５ｍｍ程度の誤差に収まるようにスペーサ５４の厚みを調整する。
【００４６】
本実施形態の場合、上記の各部品の公差を積み重ねると例えば最大０．３ｍｍ程度の寸法誤差が生ずる。そのため、スペーサとして、例えば０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍまで、０．０５ｍｍ単位で厚みの異なる６種類のスペーサを用意しておく。そして、上記のような各部品の寸法の実測値に基づき、６種類のスペーサから最適なものを選択して固定コア５３の下面とハウジング１の上面の間に挿入する。このようにすれば、傘状可動コア５７の下面５７ａと固定コア５３の上面とのギャップｄの大きさを精度よく設定でき、後にこの調整が狂うこともない。
【００４７】
以上のようにして、本実施形態では、部品の寸法精度とスペーサにより調整を行い、調整の手間を減らすとともに、調整後に調整が狂うことを防止している。
【００４８】
次に、図５Ａ−５Ｄは、図１におけるシール部材２３の構造を示す図である。
【００４９】
シール部材２３は、弁体１１ｃとの接触による密封性を向上させるために、一般的に例えばナイロンなどの樹脂材料により形成されている。そして、図５Ａに示すように、シール部材２３の下部２３ａには、弁体１１ｃのテーパ面１１ａが押しつけられるため、シール部材２３の下部２３ａには、開口２３ｂを押し広げる力（内圧）が加わる。また、シール部材２３の上部２３ｃは、外周部にシール用のＯリング７１が装着されるため、外側から内側に押しつぶす力（外圧）が加わる。そのため、シール部材２３の密閉性を確保するために、シール部材２３を補強して変形を防ぐように、シール部材２３の下部には、その外周部に第１の金属リング７３が装着され、シール部材２３の上部には、その内周部に第２の金属リング７５が配置されるのが一般的である。そして、図５Ｂに示すように、金属リング７３，７５のシール部材２３への取り付けは、従来圧入により行われていた。そのため、圧入時にシール部材２３の変形や金属リングの傾きなどが生じやすく、部品の精度低下を招く場合があった。
【００５０】
これに対し、本実施形態では、図５Ｃに示すように、インサート成形により樹脂部分であるシール部材２３と第１及び第２の金属リング７３，７５を一体成形して製造する。このようにすれば、圧入による変形や傾きなどが生じることなく精度の良いシール部材を製造することが可能となる。また、このシール部材２３が精度よく製造できることにより、弁体１１ｃのシール部材２３との接触点の位置が精度よく決まることになり、結果として、図１に示すギャップｄの寸法が精度良く設定されることになる。結果として、固定コア５３による傘状可動コア５７の吸着動作が安定化し、吸着タイミングのずれ等の問題が解消される。
【００５１】
また、シール部材２３を一体成形する場合には、図５Ｄに示すように、第１及び第２の金属リングを樹脂材料で完全に覆ってしまうことも可能である。
【００５２】
以上説明したように、上記の実施形態によれば、傘状可動コアの振動を抑える圧縮コイルバネに傘状可動コアの回転を防止する回り止めを設けたことにより、傘状可動コアが電磁コイルに吸着される動作の安定性が向上される。
【００５３】
また、弁体をシール部材に押し付けるバネの組み込み長をスペーサを用いて調整することにより、繊細な調整を必要とせず、バネ力を正確に調整することが出来る。また調整した後に調整がずれてしまうことも防止される。
【００５４】
また、傘状可動コアとコイルの間のギャップをスペーサを用いて調整することにより、やはり繊細な調整を必要とせず、コイルが傘状可動コアを吸着する動作が安定化される。また調整した後に調整がずれてしまうことも防止される。
【００５５】
また、シール部材に金属リングを一体成形することにより、圧入による部品の変形や傾きが防止され、シール部材の精度が向上される。
【００５６】
さらに、棒状可動コアの根元部分に拡径部を設けることにより、棒状可動コアの傾きが小さくなり、傘状可動コアとコイル間のギャップの寸法が安定化され、吸着動作が安定化される。
【００５７】
以上の実施形態の各特徴をまとめると、以下のように表現することができる。
【００５８】
〔１〕弁体（１１ｃ）を押動する棒状可動コア（５５）と連結される傘状可動コア（５７）を駆動する電磁コイルの固定コア（５３）をハウジング（１）の上に設け、固定コア（５３）を覆うカバー部材（６３）と傘状可動コア（５７）との間にコイルバネ（５９）を備えたソレノイドバルブ（１００）において、コイルバネ（５９）は、カバー部材（６３）と傘状可動コア（５７）の動きを連結する取付部を有することを特徴とするソレノイドバルブ。
【００５９】
〔２〕弁体（１１ｃ）を押動する棒状可動コア（５５）と連結される傘状可動コア（５７）を駆動する電磁コイルの固定コア（５３）をハウジング（１）に取り付けるソレノイドバルブ（１００）において、棒状可動コア（５５）は、固定コア（５３）の内側に、弁体（１１ｃ）を押動する先端部（５５ｂ）よりも径の太い拡径部（５５ｃ）を備えることを特徴とするソレノイドバルブ。
【００６０】
〔３〕弁体（１１ｃ）を押動する棒状可動コア（５５）と連結される傘状可動コア（５７）を駆動する電磁コイルの固定コア（５３）をハウジング（１）の上に設け、弁体（１１ｃ）を上下させる弾性体（４５）を収納するケース部材（４３）をハウジング（１）に取り付けるソレノイドバルブ（１００）において、ケース部材（４３）をハウジング（１）に直接固定し、弾性体（４５）の下方にスペーサ（４３ｂ）を設けたことを特徴とするソレノイドバルブ。
【００６１】
〔４〕弁体（１１ｃ）を押動する棒状可動コア（５５）と連結される傘状可動コア（５７）を駆動する電磁コイルの固定コア（５３）をハウジング（１）に取り付けるソレノイドバルブ（１００）において、棒状可動コア（５５）と傘状可動コア（５７）とを圧入して固定し、固定コア（５３）とハウジング（１）との間にスペーサ（５４）を設けたことを特徴とするソレノイドバルブ。  
〔５〕弁体（１１ｃ）を押動する棒状可動コア（５５）と連結される傘状可動コア（５７）を駆動する電磁コイルの固定コア（５３）をハウジング（１）の上に設け、弾性体（４５）によって上下動作する弁体（１１ｃ）の上方に設けられたシール部材（２３）を備えたソレノイドバルブ（１００）において、シール部材（２３）は、弁体（１１ｃ）と接触する樹脂リング（２３ｃ）と、弁体（１１ｃ）と接触する部分の外側の外側金属リング（７３）と、外側金属リング（７３）の上方に配置されるオーリング（７１）の内側に配置される内側金属リング（７５）と、を組み合わせて構成され、外側金属リング（７３）及び内側金属リング（７５）は、樹脂リング（２３ｃ）を形成する樹脂材料により一体的に成形されていることを特徴とするソレノイドバルブ。
【００６２】
上記の各特徴は、それぞれ単独であっても傘状可動コアとコイル間のギャップを安定化させることができるが、これらを組み合わせて用いることにより、さらなる吸着動作の安定化を図ることができる。特に、各部品の測定結果に基づく、上記の〔３〕と〔４〕を組み合わせるとより高い効果が得られる。
【００６３】
以上の各効果により、ソレノイドバルブの開閉のタイミングを高精度に制御することが可能となる。
【００６４】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
【００６５】
本願は、２０１８年２月９日提出の日本国特許出願特願２０１８−２２３６２を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【符号の説明】
【００６６】
１：ハウジング、２：電磁駆動部、１１：ステム、２３：シール部材、４５：圧縮コイルバネ、４６：スペーサ、５３：固定コア、５４：スペーサ、５５：棒状可動コア、５７：傘状可動コア、５９：圧縮コイルスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月16日(2020.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する入口ポート、及び、流体が流出する出口ポートが形成されたハウジングと、
前記入口ポートと前記出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、
前記シール部材の前記開口を開閉して、前記流路を開閉する弁体と、
前記シール部材の前記開口を閉じるように、前記弁体を前記シール部材に付勢する弾性体と、
前記弁体を移動させる電磁駆動手段と、を備え、
前記電磁駆動手段は、スペーサを介して前記ハウジングに固定されることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項２】
前記弾性体は、前記ハウジングに固定されたケース部材に収納され、前記弾性体と前記ケース部材との間に、他のスペーサを設けたことを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
【請求項３】
前記他のスペーサはリング状に形成され、前記弁体の移動方向の延長線上において、前記弁体と重なる位置に配置され、前記スペーサはリング状に形成され、その内径がリング状の前記他のスペーサの内径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のソレノイドバルブ。
【請求項４】
流体が流入する入口ポート、及び、流体が流出する出口ポートが形成されたハウジングと、
前記入口ポートと前記出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、
前記シール部材の前記開口を開閉して、前記流路を開閉する弁体と、
前記シール部材の前記開口を閉じるように、前記弁体を前記シール部材に付勢する弾性体と、
前記弁体を移動させる電磁駆動手段と、を備え、
前記弾性体は、前記ハウジングに固定されたケース部材に収納され、
前記弾性体と、前記ケース部材との間に、スペーサを設けたことを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項５】
前記電磁駆動手段は、
前記弁体を移動させる傘状可動コアと、該傘状可動コアを吸着する電磁コイルとを有し、該電磁コイルに通電されることにより、前記傘状可動コアを吸着して前記弁体を前記シール部材の前記開口から離間させて前記開口を開くように動作し、
前記弾性体のバネ力よりも弱く前記弾性体の付勢方向とは逆方向のバネ力を前記傘状可動コアに作用させる他の弾性体を備え、
前記他の弾性体に、前記傘状可動コアの前記電磁コイルに対する回転を防止する回り止め手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のソレノイドバルブ。
【請求項６】
前記弾性体はコイルバネであり、前記回り止め手段は、前記コイルバネの一端部をコイルの円周から内側に曲げた第１の曲げ部と、前記コイルバネの他端部をコイルの円周から外側に曲げた第２の曲げ部とを有することを特徴とする請求項５に記載のソレノイドバルブ。
【請求項７】
前記電磁コイルを覆うカバー部材をさらに備え、該カバー部材は、前記コイルバネの第１の曲げ部を係止する第１の係止部を有し、前記傘状可動コアは前記コイルバネの第２の曲げ部を係止する第２の係止部を有することを特徴とする請求項６に記載のソレノイドバルブ。
【請求項８】
前記シール部材は樹脂材料により形成され、前記弁体の移動方向の一部の外周部に第１の金属リングを有し、前記弁体の移動方向の前記第１の金属リングとは異なる部分の内周部に第２の金属リングを有しており、樹脂部分と前記第１及び第２の金属リングとがインサート成形により一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のソレノイドバルブ。
【請求項９】
流体が流入する入口ポート、及び、流体が流出する出口ポートが形成されたハウジングと、
前記入口ポートと前記出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、
前記シール部材の前記開口を開閉して、前記流路を開閉する弁体と、
前記シール部材の前記開口を閉じるように、前記弁体を前記シール部材に付勢する弾性体と、
前記弁体を移動させる電磁駆動手段と、を備えるソレノイドバルブの組み立て方法であって、
前記弾性体と、該弾性体が組み込まれる部材の寸法を測定する測定工程と、
該測定工程により測定された寸法に基づいて、前記弾性体と前記弾性体を支持する支持面との間に円環状のスペーサを配置する配置工程と、
を有することを特徴とするソレノイドバルブの組み立て方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係わるソレノイドバルブは、流体が流入する入口ポート、及び、流体が流出する出口ポートが形成されたハウジングと、前記入口ポートと前記出口ポートの間の流体の流路に配置され、開口を有するシール部材と、前記シール部材の前記開口を開閉して、前記流路を開閉する弁体と、前記シール部材の前記開口を閉じるように、前記弁体を前記シール部材に付勢する弾性体と、前記弁体を移動させる電磁駆動手段と、を備え、前記電磁駆動手段は、スペーサを介して前記ハウジングに固定されることを特徴とする。
【国際調査報告】
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2019155932.tif 000016
2019155932.tif 000017
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