(57)【要約】【課題】検出精度を良好なものとすることができ、且つ安価な構成であり、さらには、プランジャの移動が不安定になることを回避しつつもプランジャの位置を検出すること。【解決手段】マイコン５１は、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の端面３３ｅとの間に発生するキャパシタンスを、検出用フレーム４６と検出用端子４７との間で測定し、キャパシタンスの変化に基づいて、プランジャ３４の位置を検出する。よって、例えば、従来技術のように、複雑な回路構成が必要無く、検出精度を良好なものとなり、且つ安価な構成となる。また、従来技術のように、コイル３２への駆動電流の供給を停止している状態で、プランジャ３４の位置を検出するために、コイル３２にパルス電流を供給する必要が無い。よって、コイル３２の起磁力が小さくなって、コイル３２の励磁に伴うプランジャ３４の移動が不安定になることが回避される。【選択図】図１
2019145651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、
前記コイルの励磁により移動するプランジャと、
前記プランジャを吸着する吸着面を有する固定鉄心と、
前記プランジャが前記吸着面に対して離間する方向へ前記プランジャを付勢するプランジャばねと、を有するソレノイドのプランジャの位置検出装置であって、
前記固定鉄心と絶縁された状態で前記プランジャばねを介して前記プランジャと電気的に接続される導電性の検出用フレームと、
前記検出用フレームと絶縁された状態で前記固定鉄心と電気的に接続される検出用端子と、
前記プランジャと前記吸着面との間に発生するキャパシタンスを、前記検出用フレームと前記検出用端子との間で測定し、前記キャパシタンスの変化に基づいて、前記プランジャの位置を検出する位置検出部と、を備えたことを特徴とするソレノイドのプランジャの位置検出装置。
【請求項２】
前記ソレノイドは、前記プランジャを前記吸着面に吸着させた状態に保持する磁石を貫通した状態で前記固定鉄心に接触するとともに前記コイルの励磁により前記固定鉄心と協働して磁気回路を形成する磁気回路形成部品を有し、
前記検出用端子は、前記磁気回路形成部品を介して前記固定鉄心と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドのプランジャの位置検出装置。
【請求項３】
前記検出用フレームは、樹脂材によりモールドされており、
前記検出用フレームと樹脂材との間にシール材が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のソレノイドのプランジャの位置検出装置。
【請求項４】
前記位置検出部は、前記コイルへの通電を制御する制御基板に搭載されたマイコンであり、
前記検出用フレーム及び前記検出用端子は、前記制御基板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のソレノイドのプランジャの位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドのプランジャの位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソレノイドは、コイルと、コイルの励磁により移動するプランジャと、プランジャを吸着する吸着面を有する固定鉄心と、プランジャが固定鉄心の吸着面に対して離間する方向へプランジャを付勢するプランジャばねと、を有している。また、例えば特許文献１では、コイルの励磁により発生するインダクタンスを監視し、このインダクタンスの変化に基づいて、プランジャの位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０４０４１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、特許文献１のように、コイルに駆動電流を供給している状態でコイルのインダクタンスを検出するには、複雑な回路構成を必要とするので、検出精度やコスト面で問題があった。また、コイルへの駆動電流の供給を停止している状態で、プランジャの位置を検出するためには、コイルにパルス電流を供給する必要があるが、パルス電流は電圧の振幅に対して電流変化が発生するため、コイルの起磁力が小さくなって、コイルの励磁に伴うプランジャの移動が不安定になる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、検出精度を良好なものとすることができ、且つ安価な構成であり、さらには、プランジャの移動が不安定になることを回避しつつもプランジャの位置を検出することができるソレノイドのプランジャの位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するソレノイドのプランジャの位置検出装置は、コイルと、前記コイルの励磁により移動するプランジャと、前記プランジャを吸着する吸着面を有する固定鉄心と、前記プランジャが前記吸着面に対して離間する方向へ前記プランジャを付勢するプランジャばねと、を有するソレノイドのプランジャの位置検出装置であって、前記固定鉄心と絶縁された状態で前記プランジャばねを介して前記プランジャと電気的に接続される導電性の検出用フレームと、前記検出用フレームと絶縁された状態で前記固定鉄心と電気的に接続される検出用端子と、前記プランジャと前記吸着面との間に発生するキャパシタンスを、前記検出用フレームと前記検出用端子との間で測定し、前記キャパシタンスの変化に基づいて、前記プランジャの位置を検出する位置検出部と、を備えた。
【０００７】
上記ソレノイドのプランジャの位置検出装置において、前記ソレノイドは、前記プランジャを前記吸着面に吸着させた状態に保持する磁石を貫通した状態で前記固定鉄心に接触するとともに前記コイルの励磁により前記固定鉄心と協働して磁気回路を形成する磁気回路形成部品を有し、前記検出用端子は、前記磁気回路形成部品を介して前記固定鉄心と電気的に接続されているとよい。
【０００８】
上記ソレノイドのプランジャの位置検出装置において、前記検出用フレームは、樹脂材によりモールドされており、前記検出用フレームと樹脂材との間にシール材が設けられているとよい。
【０００９】
上記ソレノイドのプランジャの位置検出装置において、前記位置検出部は、前記コイルへの通電を制御する制御基板に搭載されたマイコンであり、前記検出用フレーム及び前記検出用端子は、前記制御基板と電気的に接続されているとよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、検出精度を良好なものとすることができ、且つ安価な構成であり、さらには、プランジャの移動が不安定になることを回避しつつもプランジャの位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態における自己保持型電磁弁の断面図。
【図２】自己保持型電磁弁の一部を拡大した断面図。
【図３】磁気回路を示す断面図。
【図４】磁気回路を示す断面図。
【図５】自己保持型電磁弁の断面図。
【図６】自己保持型電磁弁の一部を拡大した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、ソレノイドのプランジャの位置検出装置を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。本実施形態のソレノイドのプランジャの位置検出装置は、自己保持型電磁弁に用いられるソレノイドのプランジャの位置を検出する。
【００１３】
図１に示すように、自己保持型電磁弁１０のボディ１１は、長四角ブロック状の弁ボディ１２と、弁ボディ１２の長手方向の一端側に連結される連結ブロック１３と、連結ブロック１３における弁ボディ１２とは反対側に連結される有底長四角筒状の磁気カバー１４と、を有している。弁ボディ１２、連結ブロック１３、及び磁気カバー１４は、例えば、合成樹脂材料製である。よって、弁ボディ１２、連結ブロック１３、及び磁気カバー１４は非磁性材製である。
【００１４】
図２に示すように、弁ボディ１２には、スプール弁１５を往復動可能に収容する円孔状の弁孔１６が形成されている。弁ボディ１２には、供給ポート１７、出力ポート１８、及び排出ポート１９が形成されている。供給ポート１７、出力ポート１８、及び排出ポート１９は、弁孔１６にそれぞれ連通するとともにスプール弁１５の軸線方向においてこの順に並んで弁ボディ１２に形成されている。スプール弁１５の軸線方向において、排出ポート１９は、出力ポート１８よりも連結ブロック１３側に位置しており、供給ポート１７は、出力ポート１８よりも連結ブロック１３とは反対側に位置している。本実施形態の自己保持型電磁弁１０は、３ポート電磁弁である。
【００１５】
弁孔１６は、孔径がそれぞれ異なる第１孔１６ａ、第２孔１６ｂ、第３孔１６ｃ、及び第４孔１６ｄを有している。第１孔１６ａ、第２孔１６ｂ、第３孔１６ｃ、及び第４孔１６ｄは、弁ボディ１２における連結ブロック１３とは反対側の端面から連結ブロック１３に向けてこの順で配置されるとともにスプール弁１５の軸線方向にそれぞれ延びている。第２孔１６ｂは、第１孔１６ａよりも孔径が小さい。第３孔１６ｃは、第２孔１６ｂよりも孔径が小さい。第４孔１６ｄは、第２孔１６ｂ及び第３孔１６ｃよりも孔径が大きく、且つ第１孔１６ａよりも孔径が小さい。
【００１６】
第１孔１６ａと第２孔１６ｂとは、スプール弁１５の軸線方向に対して直交する方向に延びる環状の第１段差面１６ｅによって接続されている。第２孔１６ｂと第３孔１６ｃとは、スプール弁１５の軸線方向に対して直交する方向に延びる環状の第２段差面１６ｆによって接続されている。第３孔１６ｃと第４孔１６ｄとは、スプール弁１５の軸線方向に対して直交する方向に延びる環状の第３段差面１６ｇによって接続されている。第１孔１６ａは、供給ポート１７及び出力ポート１８に連通している。第２孔１６ｂは、排出ポート１９に連通している。また、第１孔１６ａにおける第２孔１６ｂとは反対側の端部は、雌ねじ孔１６ｈになっている。
【００１７】
弁ボディ１２には、弁孔１６における連結ブロック１３とは反対側の端部を閉塞する有底円筒状のプラグ２０が取り付けられている。プラグ２０は、円板状の底部２０ａと、底部２０ａの周縁部から弁孔１６の内周面に沿って延びる円筒状の延在部２０ｂと、を有している。底部２０ａの外周面には雌ねじ孔１６ｈに螺合される雄ねじ２０ｃが形成されている。プラグ２０は、底部２０ａの雄ねじ２０ｃが雌ねじ孔１６ｈに螺合されることにより、弁ボディ１２の弁孔１６に取り付けられ、底部２０ａは、弁孔１６における連結ブロック１３とは反対側の端部を閉塞している。
【００１８】
底部２０ａには、装着孔２０ｄが形成されている。装着孔２０ｄは、底部２０ａをスプール弁１５の軸線方向に貫通している。装着孔２０ｄには、吸着用手動軸２１が取り付けられている。吸着用手動軸２１は、延在部２０ｂの内側から装着孔２０ｄに挿入されることにより装着孔２０ｄに装着されている。吸着用手動軸２１は、底部２０ａの内面における装着孔２０ｄの周囲に当接する環状のフランジ部２１ａを有している。そして、フランジ部２１ａが底部２０ａの内面に当接することにより、装着孔２０ｄから弁ボディ１２外へ抜け落ちてしまうことが防止されている。
【００１９】
延在部２０ｂは、供給ポート１７における第１孔１６ａへの開口周囲を通過して、出力ポート１８における第１孔１６ａへの開口周囲まで延びている。延在部２０ｂの内側は、第１孔１６ａに連通している。延在部２０ｂにおける供給ポート１７と対向する部分には、連通孔２０ｅが形成されている。
【００２０】
延在部２０ｂの外周面には、第１孔１６ａの内周面における供給ポート１７と出力ポート１８との間の部分と延在部２０ｂの外周面との間をシールする円環状の第１シール部材２２ａが装着されている。そして、第１シール部材２２ａによって、第１孔１６ａの内周面における供給ポート１７と出力ポート１８との間の部分と延在部２０ｂの外周面との間を介した供給ポート１７と出力ポート１８との間の流体の洩れが規制されている。
【００２１】
また、延在部２０ｂの外周面には、第１孔１６ａの内周面における供給ポート１７よりも出力ポート１８とは反対側の部分と延在部２０ｂの外周面との間をシールする円環状の第２シール部材２２ｂが装着されている。そして、第２シール部材２２ｂによって、第１孔１６ａの内周面における供給ポート１７よりも出力ポート１８とは反対側の部分と延在部２０ｂの外周面との間を介した供給ポート１７からの流体の洩れが規制されている。
【００２２】
延在部２０ｂの先端面は、スプール弁１５の軸線方向において第１段差面１６ｅと対向している。延在部２０ｂの先端面には、円環状の第１弁座２３が突設されている。第１段差面１６ｅには、円環状の第２弁座２４が突設されている。第２弁座２４は、第１弁座２３に向けて延びており、第１弁座２３及び第２弁座２４はスプール弁１５の軸線方向で互いに向き合っている。第１孔１６ａにおける第１弁座２３と第２弁座２４との間は、スプール弁１５の外周面に装着された弁体１５ｖが収容される弁室２５になっている。
【００２３】
スプール弁１５は、円柱状の軸部１５ａと、軸部１５ａの外周面から突出する円環状の大径部１５ｂと、を有している。軸部１５ａは、第４孔１６ｄから第３孔１６ｃ及び第２孔１６ｂを通過して第１孔１６ａ内に突出し、プラグ２０の延在部２０ｂ内に入り込んでいる。軸部１５ａの外径は、第３孔１６ｃの孔径と同じである。第３孔１６ｃの内周面は、スプール弁１５が軸線方向に移動する際に、軸部１５ａの外周面と摺接し、スプール弁１５における軸線方向への移動をガイドするガイド面として機能する。
【００２４】
弁体１５ｖは、ゴム製であるとともに円環状であり、大径部１５ｂの外周面を覆うように大径部１５ｂに装着されている。弁体１５ｖは、スプール弁１５の軸線方向で第１弁座２３及び第２弁座２４の間に配置されている。弁体１５ｖは、第１弁座２３及び第２弁座２４に対して接離可能になっている。
【００２５】
軸部１５ａにおけるプラグ２０側の端面には、軸部材２６が取り付けられている。軸部材２６は、プラグ２０の延在部２０ｂ内に配置されている。軸部材２６は、圧入部２６ａと、圧入部２６ａの外径よりも大径である大径部２６ｂと、大径部２６ｂにおける圧入部２６ａとは反対側に連続する軸部２６ｃと、を有している。そして、軸部材２６は、圧入部２６ａが、軸部１５ａにおけるプラグ２０側の端面に形成された圧入孔１５ｃに圧入されることにより、軸部１５ａに取り付けられ、スプール弁１５と一体的に移動可能である。大径部２６ｂの外径は、延在部２０ｂの内径とほぼ同じである。軸部２６ｃにおける大径部２６ｂとは反対側の端面は、吸着用手動軸２１と対向している。
【００２６】
延在部２０ｂ内において、大径部２６ｂとプラグ２０の底部２０ａとの間はばね収容室２７になっている。ばね収容室２７には弁体ばね２８が収容されている。弁体ばね２８は、大径部２６ｂと吸着用手動軸２１との間に介在されている。弁体ばね２８は、弁体１５ｖが第１弁座２３から離間する方向へ軸部材２６及びスプール弁１５を付勢している。
【００２７】
大径部２６ｂの外周面にはパッキン２９が装着されている。パッキン２９は、プラグ２０の連通孔２０ｅよりもプラグ２０の底部２０ａ側に位置している。そして、パッキン２９によって、大径部２６ｂの外周面と延在部２０ｂの内周面との間を介した供給ポート１７からばね収容室２７への流体の洩れが規制されている。
【００２８】
図１に示すように、連結ブロック１３には、弁孔１６に連通する貫通孔１３ａが形成されている。貫通孔１３ａの軸心は、弁孔１６の軸心に一致している。また、磁気カバー１４は、底壁１４ａと、底壁１４ａの周縁部から延びる周壁１４ｂと、を有している。周壁１４ｂの軸線は、貫通孔１３ａの軸心、及び弁孔１６の軸心に一致している。底壁１４ａには、挿通孔１４ｃが形成されている。挿通孔１４ｃの軸心は、周壁１４ｂの軸線に一致している。
【００２９】
磁気カバー１４には、磁性材製である磁気フレーム３０が埋設されている。磁気フレーム３０は、磁気カバー１４の底壁１４ａの内面に沿って延びる板状の底部３０ａと、底部３０ａの周縁部から磁気カバー１４の周壁１４ｂに沿って延びる筒状の延在部３０ｂと、を有している。磁気フレーム３０は、延在部３０ｂが磁気カバー１４の周壁１４ｂに埋め込まれることにより、磁気カバー１４に一体化されている。延在部３０ｂの内周面における先端側の部位は、磁気カバー１４の周壁１４ｂの内周面から露出している。底部３０ａには雌ねじ孔３０ｃが形成されている。雌ねじ孔３０ｃは、挿通孔１４ｃの内側に位置している。雌ねじ孔３０ｃの軸心は、挿通孔１４ｃの軸心に一致している。
【００３０】
自己保持型電磁弁１０は、ソレノイド３１を備えている。ソレノイド３１は、コイル３２、固定鉄心３３、プランジャ３４、及びプランジャばね３５を有している。固定鉄心３３及びプランジャ３４は、磁性材製である。磁気カバー１４内には、コイル３２が巻回された筒状のボビン３６が収容されている。ボビン３６の軸線は、磁気カバー１４の周壁１４ｂの軸線に一致している。
【００３１】
固定鉄心３３は、磁気カバー１４内に収容されている。固定鉄心３３は、軸部３３ａと、軸部３３ａの端部から軸部３３ａの軸線方向に対して直交する方向に突出する環状のフランジ部３３ｂと、を有している。軸部３３ａは、ボビン３６の内側に対して磁気カバー１４の底壁１４ａ側から挿入されている。軸部３３ａの軸線方向の長さは、ボビン３６の軸線方向の長さよりも短い。軸部３３ａにおけるフランジ部３３ｂとは反対側の端面３３ｅは平坦面状である。フランジ部３３ｂは、ボビン３６における磁気カバー１４の底壁１４ａ側の面に当接している。
【００３２】
プランジャ３４は、ボビン３６の内側から連結ブロック１３の貫通孔１３ａを介して弁ボディ１２の弁孔１６内に突出する柱状である。プランジャ３４は、固定鉄心３３よりも弁ボディ１２側に位置している。プランジャ３４の軸線は、固定鉄心３３の軸部３３ａの軸線と一致している。プランジャ３４における固定鉄心３３側の端面３４ａは平坦面状である。プランジャ３４の端面３４ａの面積は、固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅの面積と同じである。プランジャ３４の端面３４ａは、固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに面接触可能である。プランジャ３４における固定鉄心３３とは反対側の端面３４ｂは、スプール弁１５に接離可能である。
【００３３】
プランジャ３４の外周面には、環状の鍔部３４ｃが突出している。鍔部３４ｃは、連結ブロック１３の貫通孔１３ａの内側に位置している。また、プランジャ３４の外周面には、手動軸用凹部３４ｄが形成されている。手動軸用凹部３４ｄは、鍔部３４ｃに連続するとともに鍔部３４ｃよりもプランジャ３４の端面３４ｂ側に位置している。
【００３４】
磁気カバー１４内には、有底筒状の収容部材３７が収容されている。収容部材３７は、プランジャ３４の軸線方向において、ボビン３６と磁気フレーム３０の底部３０ａとの間に配置されている。収容部材３７は、板状の底部３７ａと、底部３７ａの周縁部から磁気カバー１４の周壁１４ｂの内周面に沿って延びる筒状の延在部３７ｂと、を有している。底部３７ａには、挿通孔３７ｃが形成されている。挿通孔３７ｃの軸心は、磁気フレーム３０の雌ねじ孔３０ｃの軸心と一致している。
【００３５】
固定鉄心３３のフランジ部３３ｂは、収容部材３７の内側に位置している。フランジ部３３ｂの外周面は、収容部材３７の延在部３７ｂの内周面に接している。収容部材３７の内側には、円筒状の磁石３８が収容されている。磁石３８は、プランジャ３４の軸線方向において、固定鉄心３３と収容部材３７の底部３７ａとの間に配置されている。磁石３８の外周面は、収容部材３７の延在部３７ｂの内周面に接している。
【００３６】
磁気フレーム３０の雌ねじ孔３０ｃには、第１磁性コア３９が螺着されている。第１磁性コア３９は、外周面に雄ねじ３９ａが形成されている螺子部３９ｂと、螺子部３９ｂから突出するとともに収容部材３７の挿通孔３７ｃ及び磁石３８の内側に挿通される柱状の挿通部３９ｃと、を有している。挿通部３９ｃにおける螺子部３９ｂとは反対側の端面は、固定鉄心３３に接触している。よって、第１磁性コア３９の挿通部３９ｃは、磁石３８を貫通した状態で固定鉄心３３に接触している。挿通部３９ｃの外周面は、挿通孔３７ｃの内周面及び磁石３８の内周面に接触している。
【００３７】
図３及び図４に示すように、自己保持型電磁弁１０においては、実線の矢印で示すように磁石３８の磁束が発生している。磁石３８の磁束は、磁石３８→固定鉄心３３の鍔部３４ｃ→収容部材３７の延在部３７ｂ→収容部材３７の底部３７ａ→磁石３８の順に通過している。
【００３８】
図１に示すように、磁気フレーム３０の先端側の内側には、筒状の第２磁性コア４０が配置されている。第２磁性コア４０は、プランジャ３４の軸線方向において、ボビン３６よりも連結ブロック１３側に位置している。第２磁性コア４０の外周面は、磁気フレーム３０の延在部３０ｂの内周面における先端側の部位に接触している。プランジャ３４は、第２磁性コア４０の内側を通過している。
【００３９】
図２に示すように、連結ブロック１３には、手動軸収容孔４２が形成されている。手動軸収容孔４２は、プランジャ３４の軸線方向に対して直交する方向に延びるとともに貫通孔１３ａに連通している。手動軸収容孔４２内には、柱状の離脱用手動軸４３が収容されている。離脱用手動軸４３は、手動軸収容孔４２内を往復動可能である。そして、離脱用手動軸４３の先端部は、手動軸収容孔４２に対して出没可能である。離脱用手動軸４３の先端部には、傾斜面４３ａが形成されている。傾斜面４３ａは、離脱用手動軸４３の先端部における弁ボディ１２側に形成されている。傾斜面４３ａは、離脱用手動軸４３の先端部が手動軸収容孔４２から突出した際に、手動軸用凹部３４ｄにおける弁ボディ１２側の角部３４ｅに摺接可能である。角部３４ｅはテーパ形状になっている。
【００４０】
また、手動軸収容孔４２内には、復帰ばね４４が収容されている。復帰ばね４４は、離脱用手動軸４３の先端部が手動軸収容孔４２に没入する方向へ離脱用手動軸４３を付勢している。さらに、離脱用手動軸４３には、離脱用手動軸４３の移動方向に対して直交する方向に貫通する挿通孔４３ｈが形成されている。挿通孔４３ｈには、連結ブロック１３に支持された柱状の挿通部材４５が挿通されている。離脱用手動軸４３の移動方向において、挿通部材４５と挿通孔４３ｈの内周面との間には比較的大きな隙間がある。そして、離脱用手動軸４３は、挿通部材４５と挿通孔４３ｈの内周面との間の隙間分だけ、手動軸収容孔４２内を移動可能である。復帰ばね４４の付勢力に伴う離脱用手動軸４３の移動は、挿通孔４３ｈの内周面が挿通部材４５に当接することにより規制され、離脱用手動軸４３が手動軸収容孔４２から飛び出さないようになっている。
【００４１】
図３及び図４に示すように、連結ブロック１３の貫通孔１３ａの内周面における第２磁性コア４０側の端部には、環状の鍔部１３ｆが突出している。また、連結ブロック１３には、導電性の検出用フレーム４６が埋設されている。検出用フレーム４６は、樹脂材である連結ブロック１３によりモールドされている。検出用フレーム４６は、プランジャ３４が挿通される挿通孔４６ｈが形成された板状の本体部４６ａと、本体部４６ａからプランジャ３４の軸線方向に対して直交する方向に延びる柱状の端子部４６ｂと、を有している。本体部４６ａにおける第２磁性コア４０側の端面の挿通孔４６ｈの周囲は、鍔部１３ｆに沿って延びている。本体部４６ａにおける第２磁性コア４０側とは反対側の端面の挿通孔４６ｈの周囲は、連結ブロック１３の貫通孔１３ａの内周面から突出し、連結ブロック１３から露出している。
【００４２】
図１に示すように、プランジャばね３５は、本体部４６ａにおける第２磁性コア４０側とは反対側の端面とプランジャ３４の鍔部３４ｃとの間に介在されている。プランジャばね３５の一端は、本体部４６ａにおける第２磁性コア４０側とは反対側の端面に支持されるとともに、プランジャばね３５の他端は、プランジャ３４の鍔部３４ｃに支持されている。プランジャばね３５は、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに対して離間する方向へプランジャ３４を付勢している。プランジャばね３５の付勢力は、弁体ばね２８の付勢力よりも大きい。
【００４３】
自己保持型電磁弁１０は、コイル３２への通電を制御する制御基板５０を備えている。制御基板５０には、マイコン５１が搭載されている。コイル３２は、コイル端子３２ａを介して制御基板５０に電気的に接続されている。また、自己保持型電磁弁１０は、給電部５２を備えている。給電部５２には、図示しない電源が接続される。
【００４４】
そして、電源から給電部５２を介して制御基板５０に入力電圧が印加されると、制御基板５０からコイル３２への通電が開始される。マイコン５１は、コイル３２に通電される電流の向きが順方向又は逆方向になるように制御基板５０の駆動を制御する。
【００４５】
図３に示すように、例えば、コイル３２に通電される電流の向きが順方向である場合、二点鎖線の矢印で示すように、固定鉄心３３→プランジャ３４→第２磁性コア４０→磁気フレーム３０→第１磁性コア３９→固定鉄心３３の順に磁束が通過する磁気回路が形成される。この磁気回路の磁束が通過する方向は、磁石３８の磁束が通過する方向と同じ方向である。磁気回路は、コイル３２の励磁により形成される。よって、ソレノイド３１は、コイル３２の励磁により固定鉄心３３と協働して磁気回路を形成する磁気回路形成部品である磁気フレーム３０、第１磁性コア３９、及び第２磁性コア４０を有している。
【００４６】
そして、コイル３２の起磁力が、プランジャ３４を固定鉄心３３に向けて吸着する方向に働き、コイル３２の起磁力及び磁石３８の吸引力が、プランジャばね３５の付勢力に抗して、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに接近する方向へプランジャ３４が移動する。よって、プランジャ３４は、コイル３２の励磁により移動する。
【００４７】
さらに、プランジャ３４は、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに接近する方向へ移動して、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに吸着される。よって、固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅは、プランジャ３４を吸着する吸着面である。
【００４８】
このプランジャ３４の移動に伴い、軸部材２６及びスプール弁１５が、弁体ばね２８の付勢力によって、弁体１５ｖが第１弁座２３から離間する方向へ移動し、弁体１５ｖが第２弁座２４に着座する。これにより、図１及び図２に示すように、供給ポート１７と出力ポート１８とが、連通孔２０ｅ、延在部２０ｂの内側、及び弁室２５を介して連通し、供給ポート１７から供給された流体が連通孔２０ｅ、延在部２０ｂの内側、及び弁室２５を介して流体圧機器に供給される。
【００４９】
また、コイル３２への通電を停止すると、コイル３２の起磁力が生じなくなるが、磁石３８の吸引力がプランジャばね３５の付勢力に打ち勝って、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに吸着された状態で自己保持される。したがって、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに吸着された状態で、コイル３２への通電が停止された場合には、磁石３８の吸引力がプランジャばね３５の付勢力に打ち勝つように、プランジャばね３５の付勢力が設定されている。よって、磁石３８は、プランジャ３４を固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに吸着させた状態に保持する。
【００５０】
図４に示すように、例えば、コイル３２に通電される電流の向きが逆方向である場合、二点鎖線の矢印で示すように、固定鉄心３３→第１磁性コア３９→磁気フレーム３０→第２磁性コア４０→プランジャ３４→固定鉄心３３の順に磁束が通過する磁気回路が形成される。この磁気回路の磁束が通過する方向は、磁石３８の磁束が通過する方向とは逆方向である。すると、コイル３２の起磁力が磁石３８の吸引力を低減させる。
【００５１】
図５及び図６に示すように、磁石３８の吸引力がコイル３２の起磁力により低減されると、プランジャばね３５の付勢力によって、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間する方向へプランジャ３４が移動する。そして、プランジャばね３５の付勢力が弁体ばね２８の付勢力に打ち勝つことで、プランジャ３４の端面３４ｂがスプール弁１５の軸部１５ａに当接しながら、スプール弁１５及び軸部材２６を押圧し、弁体１５ｖが第２弁座２４から離間する方向へ移動し、弁体１５ｖが第１弁座２３に着座する。これにより、出力ポート１８と排出ポート１９とが、弁室２５及び第２孔１６ｂを介して連通し、出力ポート１８から弁室２５、第２孔１６ｂ、及び排出ポート１９を介して外部に流体が排出される。
【００５２】
また、コイル３２への通電を停止すると、コイル３２の起磁力が生じなくなる。このとき、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間していることにより、プランジャばね３５の付勢力が磁石３８の吸引力に打ち勝って、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間した状態で自己保持される。したがって、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間した状態で、コイル３２への通電が停止された場合には、プランジャばね３５の付勢力が磁石３８の吸引力に打ち勝つように、プランジャばね３５の付勢力が設定されている。
【００５３】
このように、自己保持型電磁弁１０では、供給ポート１７と出力ポート１８とが連通した状態と、出力ポート１８と排出ポート１９とが連通した状態とを切り替える場合に、コイル３２を通電状態とする。そして、自己保持型電磁弁１０では、供給ポート１７と出力ポート１８とが連通した状態を維持する場合や、出力ポート１８と排出ポート１９とが連通した状態を維持する場合には、コイル３２への通電を行う必要が無い。
【００５４】
また、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに吸着された状態で、コイル３２への通電が停止されている場合において、離脱用手動軸４３を押圧すると、離脱用手動軸４３の先端部が手動軸収容孔４２から突出して、離脱用手動軸４３の先端部の傾斜面４３ａが、手動軸用凹部３４ｄの角部３４ｅに摺接する。この離脱用手動軸４３の先端部の傾斜面４３ａと手動軸用凹部３４ｄの角部３４ｅとの摺接により、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間する方向へプランジャ３４が移動する。そして、プランジャ３４がスプール弁１５及び軸部材２６を押圧し、弁体１５ｖが第２弁座２４から離間する方向へ移動し、弁体１５ｖが第１弁座２３に着座する。これにより、出力ポート１８と排出ポート１９とが、弁室２５及び第２孔１６ｂを介して連通する。このように、本実施形態の自己保持型電磁弁１０においては、離脱用手動軸４３を押圧することで、コイル３２への通電を行うこと無く、供給ポート１７と出力ポート１８とが連通した状態から出力ポート１８と排出ポート１９とが連通した状態へと切り替えることも可能であり、自己保持型電磁弁１０の動作確認を行うことができる。
【００５５】
そして、離脱用手動軸４３の押圧を解除することにより、離脱用手動軸４３は、復帰ばね４４の付勢力によって、離脱用手動軸４３を押圧する前の元の位置に復帰する。このとき、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間していることにより、プランジャばね３５の付勢力が磁石３８の吸引力に打ち勝って、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間した状態で自己保持される。
【００５６】
また、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間している状態で、コイル３２への通電が停止されている場合において、吸着用手動軸２１を軸部２６ｃに向けて押圧すると、吸着用手動軸２１が軸部２６ｃに当接し、軸部２６ｃ及びスプール弁１５が吸着用手動軸２１により押圧される。そして、軸部２６ｃ及びスプール弁１５は、弁体１５ｖが第１弁座２３から離間する方向へ移動するとともに、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに接近する方向へプランジャ３４が移動し、弁体１５ｖが第２弁座２４に着座する。これにより、供給ポート１７と出力ポート１８とが、連通孔２０ｅ、延在部２０ｂの内側、及び弁室２５を介して連通する。このように、本実施形態の自己保持型電磁弁１０においては、吸着用手動軸２１を押圧することで、コイル３２への通電を行うこと無く、出力ポート１８と排出ポート１９とが連通した状態から供給ポート１７と出力ポート１８とが連通した状態へと切り替えることも可能であり、自己保持型電磁弁１０の動作確認を行うことができる。
【００５７】
そして、吸着用手動軸２１の押圧を解除することにより、吸着用手動軸２１は、弁体ばね２８の付勢力によって、吸着用手動軸２１を押圧する前の元の位置に復帰する。このとき、磁石３８の吸引力がプランジャばね３５の付勢力に打ち勝つことにより、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅに吸着された状態で自己保持される。
【００５８】
図３及び図４に示すように、磁気フレーム３０の延在部３０ｂの外周面における先端部には、検出用端子４７が突設されている。検出用端子４７の突出端部は、制御基板５０に電気的に接続されている。検出用端子４７と検出用フレーム４６との間には、連結ブロック１３の一部が介在している。よって、検出用端子４７は、検出用フレーム４６と絶縁された状態で、磁気回路形成部品である磁気フレーム３０及び第１磁性コア３９を介して固定鉄心３３と電気的に接続されている。
【００５９】
検出用フレーム４６は、固定鉄心３３と絶縁された状態でプランジャばね３５を介してプランジャ３４と電気的に接続されている。検出用フレーム４６の端子部４６ｂにおける本体部４６ａとは反対側の端部は、連結ブロック１３から突出して制御基板５０に電気的に接続されている。検出用フレーム４６の端子部４６ｂと連結ブロック１３との間には環状のシール材４８が設けられている。シール材４８は、検出用フレーム４６の端子部４６ｂと連結ブロック１３との間を介した連結ブロック１３内からの流体の洩れを抑制する。また、検出用フレーム４６は、プランジャ３４が固定鉄心３３に吸着されると検出用端子４７と電気的に繋がるように構成されている。
【００６０】
マイコン５１は、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅとの間に発生するキャパシタンス（静電容量）を、検出用フレーム４６と検出用端子４７との間で測定し、キャパシタンスの変化に基づいて、プランジャ３４の位置を検出する。よって、マイコン５１は、プランジャ３４と固定鉄心３３の端面３３ｅとの間に発生するキャパシタンスを、検出用フレーム４６と検出用端子４７との間で測定し、キャパシタンスの変化に基づいて、プランジャ３４の位置を検出する位置検出部として機能する。したがって、本実施形態において、プランジャ３４の位置を検出するための位置検出装置６０は、検出用フレーム４６と、検出用端子４７と、位置検出部であるマイコン５１と、を備えている。
【００６１】
ここで、キャパシタンスを「Ｃ」、誘電率を「ε」、プランジャ３４の端面３４ａ及び固定鉄心３３の端面３３ｅの面積を「Ｓ」、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の端面３３ｅとの間の距離を「Ｌ」とすると、以下の式（１）が成立する。
【００６２】
【数１】
2019145651.tif 000003
よって、キャパシタンスの値は、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の端面３３ｅとの間の距離が小さくなるほど大きくなり、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の端面３３ｅとの間の距離が大きくなるほど小さくなる。
【００６３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
例えば、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の端面３３ｅに吸着されて弁体１５ｖが第２弁座２４に着座しており、コイル３２への通電が停止されている場合において、自己保持型電磁弁１０に振動や衝撃等の外力が加わって、プランジャ３４が、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の端面３３ｅから離間する方向へ移動したとする。すると、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の端面３３ｅとの間の距離が大きくなって、マイコン５１によって測定されるキャパシタンスの値が小さくなる。マイコン５１は、このキャパシタンスの変化に基づいて、プランジャ３４の位置を検出する。
【００６４】
また、例えば、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の軸部３３ａの端面３３ｅから離間して弁体１５ｖが第１弁座２３に着座しており、コイル３２への通電が停止されている場合において、自己保持型電磁弁１０に振動や衝撃等の外力が加わって、プランジャ３４の端面３４ａが固定鉄心３３の端面３３ｅに接近する方向へ移動したとする。すると、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の端面３３ｅとの間の距離が小さくなって、マイコン５１によって測定されるキャパシタンスの値が大きくなる。マイコン５１は、このキャパシタンスの変化に基づいて、プランジャ３４の位置を検出する。
【００６５】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）マイコン５１は、プランジャ３４の端面３４ａと固定鉄心３３の端面３３ｅとの間に発生するキャパシタンスを、検出用フレーム４６と検出用端子４７との間で測定し、キャパシタンスの変化に基づいて、プランジャ３４の位置を検出する。よって、例えば、従来技術のように、コイル３２のインダクタンスの変化を監視することによりプランジャ３４の位置を検出する場合に比べると、複雑な回路構成が必要無く、検出精度を良好なものとすることができ、且つ安価な構成とすることができる。また、従来技術のように、コイル３２への駆動電流の供給を停止している状態で、プランジャ３４の位置を検出するために、コイル３２にパルス電流を供給する必要が無い。よって、コイル３２の起磁力が小さくなって、コイル３２の励磁に伴うプランジャ３４の移動が不安定になることを回避しつつもプランジャ３４の位置を検出することができる。
【００６６】
（２）第１磁性コア３９の挿通部３９ｃは、磁石３８を貫通した状態で固定鉄心３３に接触している。そして、検出用端子４７は、磁気フレーム３０及び第１磁性コア３９を介して固定鉄心３３と電気的に接続されている。これによれば、例えば、第１磁性コア３９の挿通部３９ｃが磁石３８を貫通しておらず、第１磁性コア３９と固定鉄心３３との間に磁石３８が介在されている場合に比べると、固定鉄心３３と検出用端子４７との間で電気が流れ易くなる。したがって、マイコン５１における検出用フレーム４６と検出用端子４７との間でのキャパシタンスの測定を精度良く行うことができ、プランジャ３４の位置の検出を精度良く行うことができる。
【００６７】
（３）検出用フレーム４６は、連結ブロック１３によりモールドされており、検出用フレーム４６と連結ブロック１３との間にシール材４８が設けられている。これによれば、検出用フレーム４６の端子部４６ｂと連結ブロック１３との間を介した連結ブロック１３内からの流体の洩れをシール材４８によって抑制することができる。
【００６８】
（４）位置検出装置６０の位置検出部は、コイル３２への通電を制御する制御基板５０に搭載されたマイコン５１である。そして、検出用フレーム４６及び検出用端子４７は、制御基板５０と電気的に接続されている。これによれば、マイコン５１とは別に、位置検出部を別途設ける必要が無く、自己保持型電磁弁１０の構成を簡素化することができる。
【００６９】
（５）例えば、プランジャ３４が移動している途中でプランジャ３４が傾いて、プランジャ３４が異常な位置で停止した場合であっても、マイコン５１により測定されたキャパシタンスの値によって、プランジャ３４の位置を正確に検出することができる。よって、プランジャ３４の動作不良を精度良く検出することができる。
【００７０】
（６）マイコン５１は、キャパシタンスの変化に基づいて、プランジャ３４の位置を検出するため、コイル３２の励磁により形成される磁気回路の磁束の影響を受けずに、プランジャ３４の位置を検出することができる。したがって、例えば、電源が交流電源であって、コイル３２の励磁により形成される磁気回路の磁束が常に変化する場合であっても、プランジャ３４の位置を精度良く検出することができる。
【００７１】
（７）固定鉄心３３とは電気的に絶縁され、プランジャ３４とは電気的に接続された検出用フレーム４６と、固定鉄心３３と電気的に接続された検出用端子４７とが設けられているため、固定鉄心３３とプランジャ３４との間のキャパシタンスを測定することができ、コイル３２に電流を供給することなくプランジャ３４の位置を検出することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・  実施形態において、第１磁性コア３９の挿通部３９ｃが磁石３８を貫通しておらず、第１磁性コア３９と固定鉄心３３との間に磁石３８が介在されていてもよい。
【００７３】
・  実施形態において、検出用フレーム４６が、連結ブロック１３によりモールドされておらず、検出用フレーム４６全体が剥き出しになっていてもよい。要は、検出用フレーム４６が、固定鉄心３３及び検出用端子４７と絶縁された状態になっていればよい。
【００７４】
・  実施形態において、検出用フレーム４６と連結ブロック１３との間にシール材４８が設けられていなくてもよい。
・  実施形態において、マイコン５１とは別に、位置検出部を別途設けてもよい。
【００７５】
・  実施形態において、自己保持型電磁弁１０は、５ポート電磁弁であってもよい。
・  実施形態において、位置検出装置６０は、自己保持型電磁弁１０に用いられるソレノイド３１のプランジャ３４の位置を検出するものでなくてもよく、例えば、パイロット形電磁弁に用いられるソレノイドのプランジャの位置を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１３…樹脂材である連結ブロック、３０…磁気回路形成部品である磁気フレーム、３１…ソレノイド、３２…コイル、３３…固定鉄心、３３ｅ…吸着面である端面、３４…プランジャ、３５…プランジャばね、３８…磁石、３９…磁気回路形成部品である第１磁性コア、４０…磁気回路形成部品である第２磁性コア、４６…検出用フレーム、４７…検出用端子、４８…シール材、５０…制御基板、５１…位置検出部として機能するマイコン、６０…位置検出装置。
【図１】
2019145651.tif 000004
【図２】
2019145651.tif 000005
【図３】
2019145651.tif 000006
【図４】
2019145651.tif 000007
【図５】
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【図６】
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