(57)【要約】【課題】  低コスト性及び実施容易性を確保しつつ、様々な使用環境におけるスプリング部材の破断を排除して耐久性及び信頼性を高めるとともに、汎用性を確保する。【解決手段】  電磁弁１に備えるコイルスプリングにより構成したスプリング部材１２を、一端１２ｆから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚａの第一スプリング部１２ａと、他端１２ｒから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚｂの第二スプリング部１２ｂと、第一スプリング部１２ａと第二スプリング部１２ｂ間の第三スプリング部１２ｃにより構成するとともに、第三スプリング部１２ｃの外径Ｌｃを、第一スプリング部１２ａ及び第二スプリング部１２ｂの双方の外径Ｌａ，Ｌｂよりも小径に形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド部材により閉位置と開位置間を進退変位自在に支持されるプランジャ，及びこのプランジャの後端面に対向するインナヨークを有し、かつ電磁気力により前記プランジャを前記開位置へ変位させるステータ部を有する電磁駆動部と、前記プランジャの先端に固定し、かつ流体が流通する流体通路に臨む弁体部，及びこの弁体部に対向した位置に設け、かつ前記流体通路の一方側に連通する弁座部を有する弁機構部と、一端側を、前記プランジャの後端面又はこの後端面に対向するインナヨークに形成した保持凹部に挿入し、かつ他端側を、前記インナヨーク又は前記プランジャの後端面に圧接させたコイルスプリングを用いたスプリング部材とを備えてなる電磁弁において、前記スプリング部材を、一端から軸方向所定区間の第一スプリング部と、他端から軸方向所定区間の第二スプリング部と、前記第一スプリング部と前記第二スプリング部間の第三スプリング部により構成し、前記第三スプリング部の外径を、前記第一スプリング部及び前記第二スプリング部の双方の外径よりも小径に形成してなることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記第一スプリング部及び／又は前記第二スプリング部は、複数ターンを密着巻にした巻構造により構成することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項３】
前記インナヨーク又は前記プランジャの後端面は、収容した前記スプリング部材の他端を位置規制する規制凹部を有することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項４】
前記流体として、少なくとも空気を含む気体を適用することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項５】
ガイド部材により閉位置と開位置間を進退変位自在に支持されるプランジャ，及びこのプランジャの後端面に対向するインナヨークを有し、かつ電磁気力により前記プランジャを前記開位置へ変位させるステータ部を有する電磁駆動部と、前記プランジャの先端に固定し、かつ流体が流通する流体通路に臨む弁体部，及びこの弁体部に対向した位置に設け、かつ前記流体通路の一方側に連通する弁座部を有する弁機構部とを有してなる電磁弁に対して、一端側を、前記プランジャの後端面又はこの後端面に対向するインナヨークに形成した保持凹部に挿入し、かつ他端側を、前記インナヨーク又は前記プランジャの後端面に圧接させるコイルスプリングにより構成した電磁弁用スプリング部材において、一端から軸方向所定区間の第一スプリング部と、他端から軸方向所定区間の第二スプリング部と、前記第一スプリング部と前記第二スプリング部間の第三スプリング部により構成し、前記第三スプリング部の外径を、前記第一スプリング部及び前記第二スプリング部の双方の外径よりも小径に形成してなることを特徴とする電磁弁用スプリング部材。
【請求項６】
前記第一スプリング部及び／又は前記第二スプリング部は、複数ターンを密着巻にした巻構造により構成することを特徴とする請求項５記載の電磁弁用スプリング部材。
【請求項７】
前記第三スプリング部は、外径を軸方向に沿って同一径に選定した巻構造により構成することを特徴とする請求項５記載の電磁弁用スプリング部材。
【請求項８】
前記第三スプリング部は、軸方向の両側に対して中央側を相対的に小径に選定した巻構造により構成することを特徴とする請求項５記載の電磁弁用スプリング部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気等の流体が流通する流体通路に接続することにより当該流体通路を一定周期で開閉する用途などに用いて好適な電磁弁及び電磁弁用スプリング部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体通路に接続することにより当該流体通路を開閉する電磁弁としては、特許文献１に開示されるショックレス弁、特許文献２に開示される電磁弁、特許文献３に開示される電磁開閉弁などが知られている。
【０００３】
これらの電磁弁は、いずれも、ガイド部材により閉位置と開位置間を進退変位自在に支持されるプランジャ，及びこのプランジャの後端面に対向するインナヨークを有し、かつ電磁気力によりプランジャを開位置へ変位させるステータ部を有する電磁駆動部と、プランジャの先端に固定し、かつ流体が流通する流体通路に臨む弁体部，及びこの弁体部に対向した位置に設け、かつ流体通路の一方側に連通する弁座部を有する弁機構部と、一端側を、プランジャの後端面（又はこの後端面に対向するインナヨーク）に形成した保持凹部に挿入し、かつ他端側を、インナヨーク（又はプランジャの後端面）に圧接させたスプリングとを備えており、これにより、電磁駆動部に給電して電磁気力を発生させれば、プランジャはインナヨーク側へ吸引され、プランジャの先端に固定した弁体部が開位置へ変位するとともに、電磁駆動部に対する給電を解除すれば、プランジャはスプリングの弾発力によりインナヨーク側から離間する方向へ付勢され、弁体部が閉位置へ変位する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６２８５８号公報
【特許文献２】特開２０１６−２０５５２３号公報
【特許文献３】特開２０１７−０２０５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来の電磁弁は、次のような解決すべき課題も存在した。
【０００６】
第一に、通常の使用、即ち、頻繁な繰り返し動作が要求されない使用態様においては、特に支障となる不具合は生じないが、頻繁な繰り返し動作が要求される使用態様であって、横向きや傾斜した取付態様、更には振動を含む使用態様など、使用環境によっては、スプリングとこのスプリングの一端側を挿入した保持凹部間に擦れが生じることにより減耗し、最終的にスプリングの破断を招く。結局、この場合、電磁弁の動作不能を来し、電磁弁の耐久性低下及び信頼性低下を招く難点があった。
【０００７】
第二に、スプリングと保持凹部間の擦れを防止する対策を施すことにより、この問題の解決は可能であり、例えば、スプリングを強度の高い素材により形成したり、或いは保持凹部を大径に形成し又は形状変更するなどの対策が考えられる。しかし、この場合、コスト面で不利になるとともに、安定性が失われることにより動作性能に悪影響を及ぼすなどの弊害が発生する。結局、低コスト性及び安定性を確保しつつ、長期使用においてもスプリングの破断を回避するという双方の目的を満たす有効な解決策が講じられていないのが実情である。
【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した電磁弁及び電磁弁用スプリング部材の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電磁弁１は、上述した課題を解決するため、ガイド部材３により閉位置Ｘｃと開位置Ｘｏ間を進退変位自在に支持されるプランジャ４，及びこのプランジャ４の後端面４ｒに対向するインナヨーク５を有し、かつ電磁気力によりプランジャ４を開位置Ｘｏへ変位させるステータ部６を有する電磁駆動部２と、プランジャ４の先端に固定し、かつ流体が流通する流体通路８に臨む弁体部９，及びこの弁体部９に対向した位置に設け、かつ流体通路８の一方側に連通する弁座部１０を有する弁機構部７と、一端１２ｆ側を、プランジャ４の後端面４ｒ（又は後端面４ｒに対向するインナヨーク５）に形成した保持凹部１１に挿入し、かつ他端１２ｒ側を、インナヨーク５（又はプランジャ４の後端面４ｒ）に圧接させたスプリング部材１２とを備えてなる電磁弁を構成するに際して、スプリング部材１２を、一端１２ｆから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚａの第一スプリング部１２ａと、他端１２ｒから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚｂの第二スプリング部１２ｂと、第一スプリング部１２ａと第二スプリング部１２ｂ間の第三スプリング部１２ｃにより構成し、第三スプリング部１２ｃの外径Ｌｃを、第一スプリング部１２ａ及び第二スプリング部１２ｂの双方の外径Ｌａ，Ｌｂよりも小径に形成してなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電磁弁用スプリング部材１２は、上述した課題を解決するため、ガイド部材３により閉位置Ｘｃと開位置Ｘｏ間を進退変位自在に支持されるプランジャ４，及びこのプランジャ４の後端面４ｒに対向するインナヨーク５を有し、かつ電磁気力によりプランジャ４を開位置Ｘｏへ変位させるステータ部６を有する電磁駆動部２と、プランジャ４の先端に固定し、かつ流体が流通する流体通路８に臨む弁体部９，及びこの弁体部９に対向した位置に設け、かつ流体通路８の一方側に連通する弁座部１０を有する弁機構部７とを有してなる電磁弁１に対して、一端１２ｆ側を、プランジャ４の後端面４ｒ（又は後端面４ｒに対向するインナヨーク５）に形成した保持凹部１１に挿入し、かつ他端１２ｒ側を、インナヨーク５（又はプランジャ４の後端面４ｒ）に圧接させるコイルスプリングにより構成したスプリング部材であって、一端１２ｆから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚａの第一スプリング部１２ａと、他端１２ｒから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚｂの第二スプリング部１２ｂと、第一スプリング部１２ａと第二スプリング部１２ｂ間の第三スプリング部１２ｃにより構成し、第三スプリング部１２ｃの外径Ｌｃを、第一スプリング部１２ａ及び第二スプリング部１２ｂの双方の外径Ｌａ，Ｌｂよりも小径に形成してなることを特徴とする。
【００１１】
一方、本発明に係る電磁弁１及び電磁弁用スプリング部材１２は、好適な態様により、第一スプリング部１２ａ及び／又は第二スプリング部１２ｂは、複数ターンを密着巻にした巻構造Ｍａ及び／又はＭｂにより構成できる。なお、第三スプリング部１２ｃは、外径Ｌｃを軸方向Ｆｓに沿って同一径に選定した巻構造Ｍｃｘにより構成してもよいし、軸方向Ｆｓの両側Ｘｓ…に対して中央側Ｘｃを相対的に小径に選定した巻構造Ｍｃｙにより構成してもよい。さらに、インナヨーク５（又はプランジャ４の後端面４ｒ）には、収容したスプリング部材１２の他端１２ｒを位置規制する規制凹部１３を設けることができる。適用する流体としては、少なくとも空気Ａを含む気体を用いることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成を有する本発明に係る電磁弁１及び電磁弁用スプリング部材１２によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１３】
（１）  頻繁な繰り返し動作が要求される使用態様であって、横向きや傾斜した取付態様、更には振動を含む使用態様など、様々な使用環境においても、スプリング部材１２と保持凹部１１間の擦れが生じないため、減耗によるスプリング部材１２の破断を回避できる。したがって、電磁弁１の耐久性及び信頼性を飛躍的に高めることができるとともに、基本的にスプリング部材１２の巻き方により対処できるため、低コスト性及び実施容易性を確保しつつ、スプリング部材１２の破断を回避するという双方の目的を有効に達成することができる。しかも、スプリング部材１２以外は、基本的に変更が不要になるため、汎用性にも優れる。
【００１４】
（２）  好適な態様により、第一スプリング部１２ａ及び／又は第二スプリング部１２ｂを構成するに際し、複数ターンを密着巻にした巻構造Ｍａ及び／又はＭｂにより構成すれば、一端１２ｆ側及び／又は他端１２ｒ側におけるスプリング間の遊びを０又は低減できるため、一端１２ｆ側及び／又は他端１２ｒ側の横振れを抑制できるとともに、スプリング部材１２全体の位置及び伸縮動作を安定に行わせることができる。特に、一端１２ｆ側と他端１２ｒ側を組合わせることにより、より効果を高めることができる。
【００１５】
（３）  好適な態様により、第三スプリング部１２ｃを構成するに際し、外径Ｌｃを軸方向Ｆｓに沿って同一径に選定した巻構造Ｍｃｘにより構成すれば、径の異なる二つの巻芯により、スプリング部材１２の製作が可能になるため、製作の容易性及び低コスト性を確保できる。
【００１６】
（４）  好適な態様により、第三スプリング部１２ｃを構成するに際し、軸方向Ｆｓの両側Ｘｓ…に対して中央側Ｘｃを相対的に小径に選定した巻構造Ｍｃｙにより構成すれば、特に、スプリング部材１２のスプリング特性を確保しつつ、軸直角方向の振動（強震）に対してより強くできるとともに、必要により径の変更等によりスプリング特性を容易に設定（調整）することができる。
【００１７】
（５）  好適な態様により、インナヨーク５（又はプランジャ４の後端面４ｒ）に、収容したスプリング部材１２の他端１２ｒを位置規制する規制凹部１３を設ければ、スプリング部材１２の他端１２ｒの位置を規制できるため、スプリング部材１２の他端１２ｒの横振れや位置ずれを、より確実に阻止し、更なる安定化を図ることができる。
【００１８】
（６）  好適な態様により、流体として、少なくとも空気Ａ（一般的には気体）を適用すれば、本発明に係る電磁弁１が有するメリットを効果的かつ有効に発揮させることが可能となり、空気Ａの供給又は停止を制御する用途に最適となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好適実施形態に係る電磁弁の要部断面図、
【図２】同電磁弁に用いるスプリング部材の平面図、
【図３】同電磁弁に用いるスプリング部材の正面図、
【図４】同電磁弁に用いるスプリング部材の第二スプリング部の拡大図を含む要部の断面図、
【図５】同電磁弁に用いるスプリング部材の模式的原理構成図、
【図６】同電磁弁に用いるスプリング部材の変更例を示す模式的原理構成図、
【図７】同電磁弁の全体構造を示す正面断面図、
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
まず、本発明の理解を容易にするため、本実施形態に係る電磁弁１の全体構造について、図７を参照して説明する。
【００２２】
この電磁弁１は、大別して、電磁駆動部２，弁機構部７及び本発明の要部を構成するスプリング部材１２を備える。電磁駆動部２は、基本構成として、ガイド部材３により進退変位自在に支持されるプランジャ４と、このプランジャ４を電磁気力により開位置Ｘｏへ変位可能なステータ部６とを備える。また、弁機構部７は、基本構成として、プランジャ４の先端に固定し、かつ流体が流通する流体通路８に臨む弁体部９と、この弁体部９に対向した位置に設け、かつ流体通路８の一方側に連通する弁座部１０とを備える。
【００２３】
次に、電磁弁１における各部の構成について説明する。電磁弁１の下部位置には、弁機構部７を配設するためのベースブロック２１を備えるとともに、このベースブロック２１の内部には流体通路８を設ける。この場合、流体通路８の一方側は、流体の流出口８ｅとなり、ベースブロック２１の底面中央付近に設けるとともに、流体通路８の他方側は、流体の流入口８ｉとなり、ベースブロック２１の底面における流出口８ｅに隣接して設ける。したがって、流入口８ｉと流出口８ｅは流体通路８を介して連通し、流入口８ｉと流出口８ｅ間における流体通路８は弁機構部７の配設空間となる。この配設空間には、底面側から上方に突出する筒形の弁座部１０を一体形成し、この弁座部１０の内部が流出口８ｅに連通する。
【００２４】
また、弁座部１０の上方に位置するベースブロック２１には、上面まで貫通する円形状の開口部２１ｓを形成し、この開口部２１ｓの内面に形成した段差形状部とベースブロック２１の上面を利用して電磁駆動部２を組付ける。これにより、開口部２１ｓに対して、上面側からリング形に形成したストッパ２２を組入れることができるとともに、このストッパ２２の上面に、磁性素材により円筒形に形成したガイド部材３の下端部を組入れることができる。
【００２５】
さらに、ガイド部材３の内部には、磁性素材により円柱形に形成したプランジャ４を進退変位自在（軸方向変位自在）に挿入し、このプランジャ４の先端に、ゴム素材により所定の厚さを有する円盤状に形成した弁体部９を組込む。この場合、プランジャ４の先端面には収容凹部４ｉを形成するとともに、収容凹部４ｉの縁部には、中心方向に突出することにより、収容した弁体部９を保持する周方向に沿ったリング形の係止爪４ｉｃを一体形成する。これにより、この収容凹部４ｉに、ゴム素材により形成した弁体部９を押し込むことができるとともに、弁体部９は弁座部１０に対向し、弁体部９と弁座部１０は流体通路８を開閉する弁機構部７を構成する。なお、弁体部９には、この弁体部９を開閉方向に変位させる際に空気が流通する通気通路９ｓが形成されている。
【００２６】
一方、プランジャ４の外周面の先端には外方に突出するリング凸条形の規制部４ｓを一体形成する。この規制部４ｓは、プランジャ４が上方へ変位した際に前述したストッパ２２に係止し、プランジャ４の変位が規制されるため、弁体部９は開位置Ｘｏに停止する。したがって、ストッパ２２は、プランジャ４の位置を規制するストッパ機能を備えるとともに、流体通路８を密閉するためのシーリング機能及びプランジャ４が衝突した際の衝撃を緩和するダンパ機能を兼ねている。
【００２７】
そして、プランジャ４の上端面の中央位置から軸方向には本発明の要部を構成するスプリング部材１２の一端１２ｆ側を収容する保持凹部１１を形成するとともに、この保持凹部１１の底面中央位置と前述した収容凹部４ｉの底面中央位置間には通気孔部３１を形成し、収容凹部４ｉと保持凹部１１間を連通させる。なお、図１中、２３，２４は、プランジャ４の外周面に装着したウェアリングを示す。
【００２８】
他方、電磁駆動部２において、３２は、磁性素材によりコの字形に折曲形成したアウタヨークであり、このアウタヨーク３２における水平のヨーク下部３２ｄには円孔部３２ｈを形成する。この円孔部３２ｈはガイド部材３の外周面に嵌合する。また、３３は、樹脂素材により円筒形に形成したコイルボビン３３ｂにコイルワイヤ３３ｗを巻回して構成したコイルユニットである。
【００２９】
さらに、５は、磁性素材により円柱形に形成したインナヨークである。このインナヨーク５は、前述したガイド部材３の外径と同一径に選定する。このインナヨーク５は、コイルボビン３３ｂの内部における上側位置に収容するとともに、収容した際には、コイルボビン３３ｂの内周面に形成した規制突起部３３ｂｃにより位置が規制される。また、インナヨーク５におけるプランジャ４に対向する対向面の中央には、後述するスプリング部材１２の他端１２ｒを位置規制する規制凹部１３を形成する。したがって、図４に示すように、この規制凹部１３における底面部１３ｄの径Ｌｍは、後述するスプリング部材１２の他端１２ｒの外径Ｌｂに対して、同一又は稍小さい径に選定することが望ましい。このような規制凹部１３を設ければ、スプリング部材１２の他端１２ｒの位置を規制できるため、スプリング部材１２の他端１２ｒの横振れや位置ずれを、より確実に阻止し、更なる安定化を図ることができる利点がある。
【００３０】
次に、本発明の要部を構成する電磁弁用スプリング部材（以下、スプリング部材）１２について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。
【００３１】
実施形態で示すスプリング部材１２は、基本的にコイルスプリングを用いたものであり、図３に示すように、ディメンションとして、最大直径（Ｌａ，Ｌｂ）が３〔ｍｍ〕程度、軸方向Ｆｓの全長Ｌｕが１０〔ｍｍ〕程度、線径Ｌｓが０．３〔ｍｍ〕程度であり、形成素材としてはステンレス材（磁性ステンレス）を用いている。
【００３２】
スプリング部材１２の基本構成は、図３に示すように、一端１２ｆから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚａの第一スプリング部１２ａと、他端１２ｒから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚｂの第二スプリング部１２ｂと、第一スプリング部１２ａと第二スプリング部１２ｂ間の第三スプリング部１２ｃからなり、特に、第三スプリング部１２ｃの外径Ｌｃは、第一スプリング部１２ａ及び第二スプリング部１２ｂの外径Ｌａ，Ｌｂの双方よりも小径となるように形成する。なお、例示の場合、第一スプリング部１２ａ外径Ｌａと第二スプリング部１２ｂの外径Ｌｂを同一に選定した場合を示したが、必ずしも同一である必要はなく一方を異ならせてもよい。
【００３３】
また、第一スプリング部１２ａは、複数ターンを密着巻にした巻構造Ｍａにより構成する。このような巻構造Ｍａにより構成すれば、一端１２ｆ側におけるスプリング間の遊びを０に（又は低減）できるため、特に一端１２ｆ側の横振れを抑制できるとともに、スプリング部材１２全体の位置及び伸縮動作を安定に行わせることができる。さらに、複数ターンとしては、例示の場合、三ターンが望ましい。二ターンの場合には、上述した作用効果を十分に享受できないとともに、四ターン以上の場合には、上述した作用効果を確保する観点からは不必要なターンが含まれることになりサイズ面及びコスト面からも不利になる。なお、密着巻としてスプリング間の遊びを０、即ち、隙間を０にすることが望ましいが、必ずしも０であることを要せず、僅かな隙間が存在する状態も含まれる。この場合であっても遊びをある程度低減できるため、その分、上述した作用効果を期待することができる。
【００３４】
第二スプリング部１２ｂも第一スプリング部１２ａも同様に構成する。即ち、複数ターンを密着巻にした巻構造Ｍｂにより構成する。このような巻構造Ｍｂにより構成すれば、他端１２ｒ側におけるスプリング間の遊びを０に（又は低減）できるため、特に他端１２ｒ側の横振れを抑制できるとともに、一端１２ｆ側と組合わせることにより、スプリング部材１２全体の位置及び伸縮動作を更に安定させることができる。さらに、複数ターンとしては、第一スプリング部１２ａと同様に、三ターンが望ましく、また、密着巻として、隙間が０又は僅かな隙間が存在する状態の双方が含まれる。
【００３５】
第三スプリング部１２ｃは、外径Ｌｃを、第一スプリング部１２ａの外径Ｌａ（例示は３〔ｍｍ〕程度）及び第二スプリング部１２ｂの外径Ｌｂ（例示は３〔ｍｍ〕程度）よりも、０．３〔ｍｍ〕程度小径に形成する。これにより、図１に示すように、スプリング部材１２の一端１２ｆ側（第一スプリング部１２ａ側）を保持凹部１１に収容した際には、第三スプリング部１２ｃの外郭部分と保持凹部１１の内壁面間には、少なくとも（Ｌａ−Ｌｃ）／２のクリアランスＣｓが設けられることになり、例示の場合、このクリアランスＣｓは、０．１５〔ｍｍ〕程度に設定される。
【００３６】
また、第三スプリング部１２ｃは、外径Ｌｃを軸方向Ｆｓに沿って同一径に選定した巻構造Ｍｃｘにより構成する。したがって、この巻構造Ｍｃｘは、図５に示すように、第三スプリング部１２ｃに対して仮想線で示す左右の包絡線ＨｐとＨｑは平行となる。このような巻構造Ｍｃｘにより構成すれば、径の異なる二つの巻芯により、スプリング部材１２の製作が可能になるため、製作の容易性及び低コスト性を確保できる利点がある。
【００３７】
一方、図６に示すように、第三スプリング部１２ｃを構成するに際し、軸方向Ｆｓの両側Ｘｓ…に対して中央側Ｘｃを相対的に小径に選定した巻構造Ｍｃｙにより構成してもよい。したがって、図６の場合には、仮想線で示す左右の包絡線Ｈｖ，Ｈｕは、それぞれ円弧状となり、第三スプリング部１２ｃの中央側Ｘｃを絞り込んだ形状となる。このような巻構造Ｍｃｙにより構成すれば、特に、スプリング部材１２のスプリング特性を確保しつつ、軸直角方向の振動（強震）に対してより強くできるとともに、必要により径の変更等によりスプリング特性を容易に設定（調整）することができる利点がある。
【００３８】
このように、第三スプリング部１２ｃの巻構造としては、図５（図３）及び図６に限定されるものではなく、外径Ｌｃを、第一スプリング部１２ａ及び第二スプリング部１２ｂの外径Ｌａ，Ｌｂよりも小径に形成することを条件として、各種巻構造により実施可能である。したがって、この第三スプリング部１２ｃが、スプリング部材１２の実質的スプリング部分を構成する。
【００３９】
このような本実施形態に係るスプリング部材１２を備える電磁弁１は、次のように組立てることができる。
【００４０】
まず、図７に示すように、コイルユニット３３におけるコイルボビン３３ｂの内部に、上からインナヨーク５を挿入する。これにより、インナヨーク５は、コイルボビン３３ｂの内周面に形成した規制突起部３３ｂｃに係止し、コイルボビン３３ｂに対して、インナヨーク５の位置が規制される。次いで、この状態のコイルユニット３３を、コの字形のアウタヨーク３２の内側に装着するとともに、ガイド部材３を、アウタヨーク３２のヨーク下部３２ｄに形成した円孔部３２ｈに対して下から挿入する。これにより、ガイド部材３は、コイルボビン３３ｂの内部に下から挿入される。そして、この状態において、アウタヨーク３２の最下面よりも上方に位置する構造部分を樹脂モールド５１により覆う。なお、コイルユニット３３からは二本の配線を含む引出ケーブル３４が外部に導出される。
【００４１】
また、プランジャ４を用意する。このプランジャ４には、予め、弁体部９を組込む。さらに、このプランジャ４には、外周面に対して上からストッパ２２を装填するとともに、収容凹部１１に、スプリング部材１２の一端１２ｆ側を挿入する。プランジャ４は、この状態のまま、ガイド部材３の内部へ下から挿入するとともに、この状態のアセンブリをベースブロック２１の上面に組付ける。この場合、ベースブロック２１の開口部２１ｓに形成した段差部に、上から、ストッパ２２及びガイド部材３を嵌入れるとともに、樹脂モールド５１には取付孔を設け、この取付孔と固定ボルト等の固定具５２を利用して、樹脂モールド５１をベースブロック２１の上面に固定する。これにより、図７に示す本実施形態に係る電磁弁１を組立てることができる。
【００４２】
次に、本実施形態に係るスプリング部材１２を備える電磁弁１の機能（動作）及び使用方法について、図１〜図７を参照して説明する。
【００４３】
例示は、電磁弁１を、空気Ａ（流体）を流通させる流体通路８に接続した場合を示す。このように、流体として、空気Ａ（一般的には気体）を適用すれば、本発明に係る電磁弁１の有するメリットを最も効果的かつ有効に発揮させることができるため、空気Ａの供給又は停止を制御する用途に最適となる。
【００４４】
まず、図示を省略した電源スイッチがＯＦＦの状態を想定する。この状態では、コイルユニット３３に給電が行われないため、ステータ部２に磁極は発生しない。したがって、プランジャ４は、スプリング部材１２により下方向に押圧され、弁体部９が弁座部１０に圧接する。この状態を図１に示す。これにより、弁体部９は閉位置Ｘｃとなり、流体通路８は閉状態、即ち、遮断状態となる。
【００４５】
次に、電源スイッチをＯＮにした状態を想定する。この状態では、コイルユニット３３に対して給電が行われるため、ステータ部２が励磁され、インナヨーク５の上下にＳ極とＮ極がそれぞれ発生する。この際、アウタヨーク３２，ガイド部材３，プランジャ４，インナヨーク５，アウタヨーク３２の経路で磁力線が通過する。これにより、プランジャ４は、インナヨーク５の磁極に吸引され、スプリング部材１２の弾力に抗して上方向へ変位するとともに、ストッパ２２に係止した位置で停止する。この状態を図７に示す。これにより、弁体部９は開位置Ｘｏとなり、流体通路８は開状態、即ち、開放された流通状態となる。図７中、点線矢印がこの状態における空気Ａの流通方向を示し、空気Ａは、流入口８ｉ→流体通路８→弁体部９と弁座部１０間→流出口８ｅの経路で流通する。
【００４６】
そして、この状態で電源スイッチをＯＦＦにすれば、インナヨーク５側の吸引力が解除されるため、プランジャ４は、スプリング部材１２により下方向に変位する。即ち、図１に示す状態となる。
【００４７】
このように、本実施形態に係る電磁弁１は、基本構成として、ガイド部材３により閉位置Ｘｃと開位置Ｘｏ間を進退変位自在に支持されるプランジャ４，及びこのプランジャ４の後端面４ｒに対向するインナヨーク５を有し、かつ電磁気力によりプランジャ４を開位置Ｘｏへ変位させるステータ部６を有する電磁駆動部２と、プランジャ４の先端に固定し、かつ流体が流通する流体通路８に臨む弁体部９，及びこの弁体部９に対向した位置に設け、かつ流体通路８の一方側に連通する弁座部１０を有する弁機構部７と、一端１２ｆ側を、プランジャ４の後端面４ｒに形成した保持凹部１１に挿入し、かつ他端１２ｒ側を、インナヨーク５に圧接させたスプリング部材１２とを備えてなる電磁弁１を構成するに際して、スプリング部材１２を、一端１２ｆから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚａの第一スプリング部１２ａと、他端１２ｒから軸方向Ｆｓへ所定区間Ｚｂの第二スプリング部１２ｂと、第一スプリング部１２ａと第二スプリング部１２ｂ間の第三スプリング部１２ｃにより構成し、第三スプリング部１２ｃの外径Ｌｃを、第一スプリング部１２ａ及び第二スプリング部１２ｂの双方の外径Ｌａ，Ｌｂよりも小径に形成してなるため、電磁弁１（電磁弁用スプリング部材１２）は、頻繁な繰り返し動作が要求される使用態様であって、横向きや傾斜した取付態様、更には振動を含む使用態様など、様々な使用環境においても、スプリング部材１２と保持凹部１１間の擦れが生じないため、減耗によるスプリング部材１２の破断を回避できる。
【００４８】
したがって、電磁弁１の耐久性及び信頼性を飛躍的に高めることができるとともに、基本的にスプリング部材１２の巻き方により対処できるため、低コスト性及び実施容易性を確保しつつ、スプリング部材１２の破断を回避するという双方の目的を有効に達成することができる。しかも、スプリング部材１２以外は、基本的に変更が不要になるため、汎用性にも優れる。
【００４９】
なお、第一スプリング部１２ａ，第二スプリング部１２ｂ及び第三スプリング部１２ｃを設けない従来のスプリング部材、即ち、軸方向における外径を第一スプリング部１２ａの外径に一致させるとともに、巻線ピッチを第三スプリング部１２ｃと同じに設定した従来のスプリング部材を使用した電磁弁について、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す動作実験を行った場合、ほぼ７億回程度で破断を招いたが、本実施形態に係るスプリング部材１２を使用した電磁弁１について、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す動作実験を行った結果、１２億回の実験を３回繰り返した場合であっても、破断のみならず大きな傷の発生も見られないなど、本実施形態に係る電磁弁１の有用性を確保できた。
【００５０】
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００５１】
例えば、閉位置Ｘｃと開位置Ｘｏ間を進退変位自在に支持されるプランジャ４とは、閉位置Ｘｃと開位置Ｘｏの二位置に切り換える場合と、閉位置Ｘｃと開位置Ｘｏ間における途中の中間位置に停止する場合を含めて閉位置Ｘｃと開位置Ｘｏ間を移動する場合の双方を含む概念である。また、第一スプリング部１２ａの巻構造Ｍａにおける複数ターン及び第二スプリング部１２ｂの巻構造Ｍｂにおける複数ターンは、例示の場合、三ターンが望ましいが、使用する電磁弁の各種形態に対応して二ターン以上の任意のターン数を選定できる。さらに、実施形態では、保持凹部１１をプランジャ４の後端面４ｒに設け、規制凹部１３をインナヨーク５に設けた場合を示したが、保持凹部１１をインナヨーク５に設け、規制凹部１３をプランジャ４の後端面４ｒに設けてもよいし、また、規制凹部１３は必ずしも設けることを要しない。流体には、空気Ａを適用することが望ましいが、ガス，水蒸気等の気体，或いは水，溶液等の液体などであっても同様に適用可能である。一方、電磁駆動部２を構成するに際し、スプリング部材１２によりプランジャ４を閉位置Ｘｃへ変位させる場合を示したが、スプリング部材１２によりプランジャ４を開位置Ｘｏへ変位させる場合であってもよい。したがって、電磁駆動部２の構成は、例示に限定されるものではなく、同様の機能を発揮する各種原理に基づく電磁駆動部２を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る電磁弁用スプリング部材（電磁弁）は、空気等の流体が流通する流体通路を一定周期で開閉する用途をはじめ、流体通路を開閉（可変制御を含む）するための様々な分野における電磁弁に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１：電磁弁，２：電磁駆動部，３：ガイド部材，４：プランジャ，４ｒ：プランジャの後端面，５：インナヨーク，６：ステータ部，７：弁機構部，８：流体通路，９：弁体部，１０：弁座部，１１：保持凹部，１２：スプリング部材，１２ｆ：スプリング部材の一端，１２ｒ：スプリング部材の他端，１２ａ：第一スプリング部，１２ｂ：第二スプリング部，１２ｃ：第三スプリング部，１３：規制凹部，Ｘｃ：閉位置，Ｘｏ：開位置，Ｘｓ…：巻構造の両側，Ｘｃ：巻構造の中央側，Ｆｓ：軸方向，Ｚａ：所定区間，Ｚｂ：所定区間，Ｌｃ：第三スプリング部の外径，Ｌａ：第一スプリング部の外径，Ｌｂ：第二スプリング部の外径，Ｍａ：巻構造，Ｍｂ：巻構造，Ｍｃｘ：巻構造，Ｍｃｙ：巻構造，Ａ：空気
【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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【図７】
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