(57)【要約】【課題】第１及び第２可動コアを含むソレノイド部における気密性を確保し、該ソレノイド部を構成するコイル側への流体の漏洩を防止する。【解決手段】ソレノイド部１４を構成する第１及び第２ソレノイド２４、２６の内部に、第１及び第２プランジャ２８、３０を軸線方向に沿ってガイドするガイド体３６を備え、前記ガイド体３６の端部に固定コア３４を固着させることにより有底円筒状とし、前記ガイド体３６の内部の気密を保持している。【選択図】図１
2008306121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド部の励磁作用下に移動子を軸線方向に沿って変位可能な電磁アクチュエータにおいて、
コイルの巻回された第１ボビンと、該コイルの励磁作用下に変位する第１可動コアとを有する第１ソレノイドと、
前記第１ソレノイドと同軸上に配置され、コイルの巻回された第２ボビンと、該コイルの励磁作用下に変位する第２可動コアとを有する第２ソレノイドと、
前記第１及び第２ソレノイドと同軸上に配設される固定コアと、
前記第１及び第２ソレノイドの内部に設けられ、前記第１及び第２可動コアが内部に変位自在に挿通される有底円筒状のガイド体と、
を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記ガイド体の端部は、前記固定コアが嵌合されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電磁アクチュエータにおいて、
前記ガイド体は、前記第１可動コアが挿通される第１ガイド部と、
前記第１ガイド部の端部に接続され、前記第２可動コアが挿通される第２ガイド部と、
を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、移動子を変位させることが可能な電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ソレノイド部の励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、前記可動コアに連結されたシャフトを軸線方向に沿って変位させる電磁アクチュエータが知られている。
【０００３】
このような電磁アクチュエータは、例えば、図７に示されるように、その一端部に第１固定磁極１が設けられ、スリーブ２を介して前記第１固定磁極１の外周側に第１プランジャ３が変位自在に配設されると共に、前記第１プランジャ３の外周側には第１コイル４ａが設けられている。また、第１コイル４ａ及び第１プランジャ３の下方には、第２固定磁極５が設けられると共に、前記第２固定磁極５の内部に第２プランジャ６が変位自在に設けられている。なお、電磁アクチュエータの他端部には、第３固定磁極７が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そして、第１コイル４ａを励磁することにより、該第１コイル４ａ、第１プランジャ３、第１固定磁極１及び第２固定磁極５を巡る磁気回路８が発生し、第１及び第２プランジャ３、６が第３固定磁極７側へと吸引される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６３８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に係る従来技術においては、第１及び第２プランジャ３、６が、第１固定磁極１及び第２固定磁極５に対して気密的に隔離されていないため、この電磁アクチュエータによって、例えば、第１及び及び第２プランジャ３、６の変位作用下に該第２プランジャに固定されたシャフト８を変位させ、流体の流通状態を切り換える場合、前記流体が前記シャフト８の外周面に沿って内部へと進入し、その流体が第１固定磁極１及び第２固定磁極５側へと漏洩してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、第１及び第２可動コアを含むソレノイド部における気密性を確保し、該ソレノイド部を構成するコイル側への流体の漏洩を防止することが可能な電磁アクチュエータ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】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に移動子を軸線方向に沿って変位可能な電磁アクチュエータにおいて、
コイルの巻回された第１ボビンと、該コイルの励磁作用下に変位する第１可動コアとを有する第１ソレノイドと、
前記第１ソレノイドと同軸上に配置され、コイルの巻回された第２ボビンと、該コイルの励磁作用下に変位する第２可動コアとを有する第２ソレノイドと、
前記第１及び第２ソレノイドと同軸上に配設される固定コアと、
前記第１及び第２ソレノイドの内部に設けられ、前記第１及び第２可動コアが内部に変位自在に挿通される有底円筒状のガイド体と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ソレノイド部を構成する第１及び第２ソレノイドの内部に有底円筒状のガイド体を設け、前記ガイド体の内部に第１及び第２可動コアを変位自在に挿通させている。従って、第１及び第２ソレノイドにおける第１及び第２可動コアと、コイルの巻回された第１及び第２ボビンとを有底筒状に形成されたガイド体によって隔離することができる。その結果、第１及び第２可動コアの挿通されたガイド体の内部の気密を確実に保持することが可能となり、例えば、電磁アクチュエータによって流量制御される流体等が前記ガイド体内に進入した場合でも、該流体が前記ガイド体の外側となるコイル側に漏出することを防止できる。
【００１０】
また、ガイド体の端部に、固定コアを嵌合させることにより、円筒状に形成されたガイド部の端部を前記固定コアによって閉塞し、該ガイド体の内部の気密を好適に保持することができると共に、前記固定コアに対して前記ガイド体を同軸上に配置することができる。その結果、ガイド体に沿って変位する第１及び第２可動コアを、固定コアと同軸上に配置して変位させることができる。
【００１１】
さらに、ガイド体は、第１可動コアが挿通される第１ガイド部と、前記第１ガイド部の端部に接続され、第２可動コアが挿通される第２ガイド部とを備えると好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、第１及び第２可動コアが内部に変位自在に挿通され、有底円筒状に形成されたガイド体を第１及び第２ソレノイドの内部に設けることにより、前記第１及び第２ソレノイドにおいて、前記ガイド体の内側と外側とを気密的に隔離することができるため、例えば、電磁アクチュエータによって流量制御される流体等が前記ガイド体内に進入した場合でも、該流体が前記ガイド体の外側となるコイル側に漏出することが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る電磁アクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１５】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１実施の形態に係る電磁アクチュエータを示す。
【００１６】
この電磁アクチュエータ１０は、図１〜図３に示されるように、有底筒状のケーシング１２と、前記ケーシング１２の内部に配設されるソレノイド部１４と、前記ケーシング１２の開口端を閉塞するエンドカバー１６とを含む。
【００１７】
ケーシング１２の一端部には、円盤状のエンドカバー１６が装着されて閉塞される。このエンドカバー１６の中央部には、軸線方向に沿って貫通して後述するソレノイド部１４のシャフト１８が挿通される挿通孔２０が形成されている。
【００１８】
また、ケーシング１２の他端部には、該ケーシング１２の軸線と略直交して半径内方向に延在した底部１２ａを備え、前記底部１２ａの略中央には貫通した孔部２２が形成されている。
【００１９】
ソレノイド部１４は、ケーシング１２の内部に配設され、開口端を有するケーシング１２の一端部側に配置される第１ソレノイド２４と、底部１２ａを有する前記ケーシング１２の他端部側に配置される第２ソレノイド２６と、前記第１ソレノイド２４を構成する第１プランジャ（第１可動コア）２８に挿通されるシャフト１８と、前記第２ソレノイド２６に対向するように配置される固定コア３４、前記第１及び第２ソレノイド２４、２６を構成する第１及び第２プランジャ２８、３０を軸線方向に沿ってガイドするガイド体３６とを含む。
【００２０】
第１ソレノイド２４は、第１コイル３８が巻回された合成樹脂製の第１ボビン４０と、該第１ボビン４０の外側を囲繞する合成樹脂製の第１カバー４２と、前記第１ボビン４０の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第１プランジャ２８と、前記第１ボビン４０とエンドカバー１６との間に配設される第１ホルダ４４とから構成される。
【００２１】
第１ボビン４０は、第１カバー４２の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部４６ａ、４６ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部４６ａ、４６ｂは、第１カバー４２の張出部４８ａ、４８ｂにそれぞれ覆われている。
【００２２】
また、第１ボビン４０の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔５２が形成され、該貫通孔５２には、円筒状に形成されたガイド体３６が配設される。
【００２３】
第１カバー４２の張出部４８ａには、第２ソレノイド２６を構成する第２ホルダ５６に臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材５４が装着され、該弾性部材５４が前記第２ホルダ５６に当接される。
【００２４】
一方、張出部４８ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材５８が装着され、ガイド体３６の外周面に当接される。
【００２５】
第１プランジャ２８は、磁性金属製材料から円筒状に形成され、第１コイル３８に臨むガイド体３６の内部に変位自在に設けられている。この第１プランジャ２８には、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在し、後述するシャフト１８が挿通されるシャフト孔６０が形成される。シャフト孔６０は、第１プランジャ２８の中央に軸線方向に沿って貫通し、略同一直径で形成される。
【００２６】
第１ホルダ４４は、リング状に形成され、ケーシング１２の他端部に対してケーシング１２と同軸で嵌挿されると共に、その内部にガイド体３６が挿通されている。また、第１ホルダ４４は、エンドカバー１６との間にガイド体３６のフランジ部６４を挟持している。なお、このフランジ部６４を、ケーシング１２の開口端側に設けることにより、該フランジ部６４は前記ケーシング１２内に配設された第１及び第２ソレノイド２４、２６の脱落を防止する機能も有している。
【００２７】
第２ソレノイド２６は、第２コイル６６が巻回された合成樹脂製の第２ボビン６８と、該第２ボビン６８の外側を囲繞する合成樹脂製の第２カバー７０と、前記第２ボビン６８の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第２プランジャ３０と、前記第２ボビン６８と第１ソレノイド２４との間に配設される第２ホルダ５６とから構成される。
【００２８】
第２ボビン６８は、第１ボビン４０と略同一形状に形成され、第２カバー７０の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部７２ａ、７２ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部７２ａ、７２ｂは、第２カバー７０の張出部７４ａ、７４ｂにそれぞれ覆われている。
【００２９】
また、第２ボビン６８の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔７６が形成され、該貫通孔７６には、円筒状に形成されたガイド体３６が配設される。
【００３０】
第２カバー７０の張出部７４ａには、ケーシング１２の底部１２ａに臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材５４が装着され、該弾性部材５４がケーシング１２の底部１２ａに当接される。
【００３１】
一方、張出部７４ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材５８が装着され、ガイド体３６の外周面に当接される。
【００３２】
第２プランジャ３０は、磁性金属製材料から形成され、第２コイル６６に臨むガイド体３６の内部に変位自在に設けられている。この第２プランジャ３０には、前記第１プランジャ２８に臨む一端部にねじ穴７８が形成され、該第１プランジャ２８に挿通されたシャフト１８のねじ部８０が螺合される。これにより、第２プランジャ３０を、シャフト１８に対して簡便に装着することができると共に、第２プランジャ３０とシャフト１８とが同軸上となるように連結される。
【００３３】
また、第２プランジャ３０の他端部は、固定コア３４に臨むように配置され、該固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径したテーパ部８２が形成される。テーパ部８２は、先細状に形成され、その端部には、固定コア３４との間にリターンスプリング８４が介装される。
【００３４】
第２ホルダ５６は、第１ホルダ４４と同様にリング状に形成されてケーシング１２に同軸で嵌挿されており、その位置は前記ケーシング１２の略中央部、すなわち、第１カバー４２の張出部４８ａと第２カバー７０の張出部７４ｂとの間に配設されている。また、その内部にはガイド体３６が挿通されている。
【００３５】
ここで、第２ボビン６８、第２ホルダ５６、第１ボビン４０及び第１ホルダ４４は、ケーシング１２の底部１２ａとガイド体３６との間に弾性部材５４、５８が介在しているため弾性挟持され、これにより、前記第２ボビン６８、第２ホルダ５６、第１ボビン４０及び第１ホルダ４４の軸線方向におけるがたつきを防止することができると共に、位置決めすることが可能となる。
【００３６】
シャフト１８は、非磁性材料から形成され、第１プランジャ２８のシャフト孔６０に挿通されると共に、第２プランジャ３０側（矢印Ａ方向）となる一端部に形成されたねじ部８０を介して該第２プランジャ３０に連結される。また、シャフト１８の一端部側には、ねじ部８０の近傍に半径外方向に拡径した鍔部８６を備え、該鍔部８６が前記第１プランジャ２８と第２プランジャ３０との間に配置される。
【００３７】
一方、シャフト１８の他端部は、エンドカバー１６の挿通孔２０に挿通され、該エンドカバー１６の端面から外部に突出している。
【００３８】
固定コア３４は、磁性金属製材料からなり、一端部側に形成され、略中央部にねじ部８８の突出した大径部９０と、他端部側に形成され、第２プランジャ３０のテーパ部８２に対応してテーパ状に窪んだ凹部９２を有する小径部９４とを含む。
【００３９】
大径部９０は、その端部がケーシング１２の底部１２ａに当接するように設けられ、ねじ部８８が前記ケーシング１２の孔部２２に挿通される。そして、ケーシング１２の外部からねじ部８８に対してワッシャ９６を挿通させた後、キャップナット９８を螺合させることにより前記ケーシング１２の底部１２ａに対して固定コア３４が固定される。このように、固定コア３４の端部に、突出したねじ部８８を設けることにより、キャップナット９８を介して簡便にケーシング１２に取り付けることができると共に、前記ケーシング１２の形状を単純化することができる。
【００４０】
一方、小径部９４は、その外周面にガイド体３６を構成する第２ガイド部１０４が挿通されて固着される。すなわち、ガイド体３６の一端部は、固着された固定コア３４によって閉塞されることとなる。なお、固定コア３４における大径部９０の外周径と、ガイド体３６の外周径とは、略同一径となるように設定される。また、小径部９４に対して第２ガイド部１０４が固着されることにより、第１及び第２ガイド部１０２、１０４からなるガイド体３６が有底筒状となり、その内部の気密が保持されることとなる。
【００４１】
凹部９２は、第２プランジャ３０側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に拡径するように形成され、該第２プランジャ３０の端部との間に介装されたリターンスプリング８４は、前記該第２プランジャ３０を前記固定コア３４から離間させる方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。
【００４２】
ガイド体３６は、第１ソレノイド２４の内部に配設され、その内部に第１プランジャ２８が挿通される第１ガイド部１０２と、前記第１ガイド部１０２の端部に装着され、その内部に第２プランジャ３０が挿通される第２ガイド部１０４とから構成される。
【００４３】
第１ガイド部１０２は、略一定直径からなる円筒状の本体部１０６と、前記本体部１０６の端部に形成され、半径外方向に拡径したフランジ部６４とを有し、前記フランジ部６４が、ケーシング１２の一端部側に配置され、第１ソレノイド２４を構成する第１ホルダ４４とエンドカバー１６との間に挟持される。なお、例えば、エンドカバー１６に臨むフランジ部６４の端面に、環状溝を介してシール部材（図示せず）を設けるようにしてもよい。この場合には、ガイド体３６とエンドカバー１６との間の気密を確実に保持することが可能となる。
【００４４】
また、本体部１０６は、第１ソレノイド２４の第１ボビン４０の内部に挿通されると共に、その内部には第１プランジャ２８が変位自在に設けられている。
【００４５】
第２ガイド部１０４は、円筒状に形成され、第１ガイド部１０２側（矢印Ｂ方向）に設けられ、その外周面が窪んだ第１嵌合部１１０と、固定コア３４側（矢印Ａ方向）に形成され、その内周面が若干だけ拡径した第２嵌合部１１２とを備える。第１嵌合部１１０には、第１ガイド部１０２の本体部１０６が挿通されて固着される。これにより、ガイド体３６を構成する第１ガイド部１０２と第２ガイド部１０４とが同軸上に組み付けられる。この際、第２ガイド部１０４の外周径は、第１ガイド部１０２の外周径と略同一直径で形成される。
【００４６】
第２嵌合部１１２は、固定コア３４の小径部９４に挿通されて嵌合される。これにより、第２ガイド部１０４を介してガイド体３６と固定コア３４とが同軸上となるように配設されると共に、前記第２ガイド部１０４と固定コア３４との軸線方向に位置決めがなされる。
【００４７】
また、第２ガイド部１０４は、第２ソレノイド２６の第２ボビン６８の内部に挿通されると共に、その内部には第２プランジャ３０が変位自在に設けられている。
【００４８】
本発明の第１実施の形態に係る電磁アクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ソレノイド部１４を構成する第１及び第２コイル３８、６６が共に通電されていないオフ状態では、図１に示されるように、リターンスプリング８４の弾発力によって第１及び第２プランジャ２８、３０が固定コア３４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢された状態（シャフト１８の先端位置は第１の位置となる）にある。
【００４９】
先ず、図示しない電源を付勢して第１コイル３８に通電することによりソレノイド部１４を構成する第１ソレノイド２４が励磁されてオン状態となり、図２に示されるような第１磁気回路Ｃが発生する。この第１磁気回路Ｃは、ケーシング１２、第１ホルダ４４、第１プランジャ２８を順次経由して前記ケーシング１２に復帰する磁束を有する。
【００５０】
そして、この第１磁気回路Ｃによって発生する電磁力により、第１プランジャ２８は、固定コア３４側に向かって変位し、該第１プランジャ２８の変位作用下にシャフト１８の鍔部８６が固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧されるため、該鍔部８６と共に第２プランジャ３０がリターンスプリング８４の弾発力に抗して固定コア３４側（矢印Ａ方向）へと変位する。
【００５１】
この際、第１及び第２プランジャ２８、３０は、その外周側に配設されたガイド体３６の第１及び第２ガイド部１０２、１０４に沿ってそれぞれ一直線上に変位するように案内される。
【００５２】
そして、第２プランジャ３０は、第１磁気回路Ｃで発生する電磁力によって第１プランジャ２８を介して固定コア３４側（矢印Ａ方向）に押圧され、前記第１プランジャ２８の端部が第２ガイド部１０４の端部に当接するまで変位して停止（シャフト１８の先端位置は第２の位置となる）する。
【００５３】
さらに、図４に示されるように、第１ソレノイド２４の第１コイル３８に加え、第２ソレノイド２６の第２コイル６６に対して通電することにより、ケーシング１２、第２ホルダ５６、第２プランジャ３０及び固定コア３４を順次経由して前記ケーシング１２へと復帰する磁束を有した第２磁気回路Ｄが新たに発生する。
【００５４】
これにより、第２プランジャ３０は、固定コア３４との間に生じる吸引力によって吸引され、該固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。この際、第１プランジャ２８は、第２ガイド部１０４の端面によって係止され、固定コア３４側への変位が規制されているため、前記第２プランジャ３０のみがシャフト１８と共に変位する。そして、第２プランジャ３０がテーパ部８２を介して固定コア３４の凹部９２に当接することにより、前記第２プランジャ３０の変位が停止（シャフト１８の先端位置は第３の位置となる）する。
【００５５】
次に、第２コイル６６に対する電流の供給を停止すると、第２磁気回路Ｄによる固定コア３４側（矢印Ａ方向）への吸引力が滅勢し、リターンスプリング８４の弾発力によって第２プランジャ３０が固定コア３４から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位する。そして、第２プランジャ３０は、連結されたシャフト１８の鍔部８６が第１プランジャ２８の端部に当接して変位が停止（シャフト１８の先端位置は第２の位置となる）する。この際、第１プランジャ２８は第１コイル３８の励磁作用下に固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって付勢されているため、前記第１プランジャ２８が前記固定コア３４から離間する方向へと変位することはない。
【００５６】
さらに、第１コイル３８に対する電流の供給を停止すると、第１磁気回路Ｃによる第１プランジャ２８の固定コア３４側へ吸引力も滅勢され、リターンスプリング８４の弾発力によって前記第２プランジャ３０と共に前記第１プランジャ２８がエンドカバー１６側（矢印Ｂ方向）に向かってさらに変位する。これにより、第１プランジャ２８の端部がエンドカバー１６に当接して停止（シャフト１８の先端位置は第１の位置となる）する（図１参照）。なお、エンドカバー１６の端面に、第１プランジャ２８に臨むストッパ（図示せず）を設けるようにしてもよい。この場合、第１プランジャ２８が前記ストッパに当接することにより、該第１プランジャ２８の初期位置を規定することができ、それに伴って、シャフト１８の初期位置を規定することができる。
【００５７】
このようにして、シャフト１８の先端位置が３つの位置を得ることが可能となる。これにより、シャフト１８の作動ストロークをロングストロークとすることができると共に、例えば、前記シャフト１８の先端で流量制御する場合、２段階に流量制御することが可能となり、多流量の制御あるいは所定流量を高精度に制御することが可能となる。
【００５８】
以上のように、第１実施の形態では、ソレノイド部１４の内部に円筒状のガイド体３６を設け、前記ガイド体３６を構成する第１ガイド部１０２に第１プランジャ２８を変位自在に挿通させると共に、該第１ガイド部１０２に接続された第２ガイド部１０４に第２プランジャ３０を変位自在に挿通させている。また、第２ガイド部１０４の端部に固定コア３４を嵌合させて閉塞することにより、ガイド体３６を有底円筒状としている。
【００５９】
これにより、ソレノイド部１４を構成する第１及び第２プランジャ２８、３０と、該第１及び第２プランジャ２８、３０の外周側に設けられる第１及び第２コイル３８、６６とを前記ガイド体３６によって完全に隔離することができる。すなわち、第１及び第２プランジャ２８、３０が挿通されるガイド体３６の内部と、該ガイド体３６の外部側となる第１及び第２コイル３８、６６側との気密を前記ガイド体３６によって確実に保持することが可能となる。
【００６０】
その結果、上述した電磁アクチュエータ１０において、例えば、弁体等の接続されるシャフト１８の端部側に供給された流体が、該シャフト１８の端部側からガイド体３６の内部に進入した場合でも、前記流体が前記ガイド体３６の外部へ漏出することが防止され、該ガイド体３６の外部に設けられた第１及び第２コイル３８、６６側へと流通することがない。
【００６１】
また、第１プランジャ２８に挿通され、第２プランジャ３０に連結されるシャフト１８を、非磁性材料から形成しているため、前記シャフト１８に対して磁束が流れることが防止され、前記第１及び第２プランジャ２８、３０からシャフト１８への磁束の漏洩を抑制することができる。その結果、第１及び第２プランジャ２８、３０による第１及び第２磁気回路Ｃ、Ｄの磁気効率を向上させることが可能となる。さらに、シャフト１８の挿通された第１プランジャ２８と前記シャフト１８との貼り付きが防止されるため、前記シャフト１８を前記第１プランジャ２８に対して円滑に相対変位させることができる。
【００６２】
さらに、シャフト１８のねじ部８０近傍に、半径外方向に拡径した鍔部８６を設け、該鍔部８６を第１プランジャ２８と第２プランジャ３０の間となるように配置することにより、前記第１プランジャ２８と第２プランジャ３０との貼り付きが防止されると共に、前記第１プランジャ２８による第１磁気回路Ｃと、前記第２プランジャ３０による第２磁気回路Ｄとを、その間に配置された鍔部８６によって好適に分離することができる。その結果、第１及び第２磁気回路Ｃ、Ｄにおいて、互いに磁束の漏洩が抑制されることとなり、磁気効率を向上させることができる。
【００６３】
さらにまた、第２プランジャ３０をシャフト１８のねじ部８０に対して螺合させることにより、前記第２プランジャ３０を容易に前記シャフト１８の端部に対して同軸上で連結することができる。例えば、第２プランジャ３０に対してシャフト１８の端部を圧入させて互いに連結した場合と比較し、前記シャフト１８の抜止荷重を大きく確保することができ、より強固に連結することが可能である。これにより、第２プランジャ３０の軸線方向に沿った変位を、前記シャフト１８に対して確実に伝達して変位させることができる。
【００６４】
またさらに、第２プランジャ３０の端部に、固定コア３４側に向かって徐々に縮径するテーパ部８２を設けると共に、前記テーパ部８２に対峙する前記固定コア３４の端部にテーパ状に窪んだ凹部９２を設けている。これにより、第２プランジャ３０の変位量を任意に制御可能な比例ソレノイドとすることができ、それに伴って、前記第２プランジャ３０の変位量を大きく確保することができる。
【００６５】
次に、第２実施の形態に係る電磁アクチュエータ２００を図４〜図６に示す。なお、上述した第１実施の形態に係る電磁アクチュエータ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
この第２実施の形態に係る電磁アクチュエータ２００では、第１プランジャ（第１可動コア）２０２を固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢する第１リターンスプリング２０６と、第２プランジャ（第２可動コア）２０８を前記固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢する第２リターンスプリング２１０とを備えている点で、本実施の形態に係る電磁アクチュエータ１０と相違している。
【００６７】
この電磁アクチュエータ２００は、図４〜図６に示されるように、有底筒状のケーシング２１２と、該ケーシング２１２の内部に配設されるソレノイド部２１４と、前記ケーシング２１２の開口端を閉塞するエンドカバー２１６とを含む。
【００６８】
ケーシング２１２の一端部は、円盤状のエンドカバー２１６が装着されて閉塞される。このエンドカバー２１６の中央部には、軸線方向に沿って貫通して後述するソレノイド部２１４のシャフト２１８が挿通される挿通孔２２０が形成されている。
【００６９】
また、ケーシング２１２の他端部には、該ケーシング２１２の軸線と略直交して半径内方向に延在した底部２１２ａを備え、前記底部２１２ａの略中央には貫通した孔部２２２が形成されている。
【００７０】
ソレノイド部２１４は、ケーシング２１２の内部に配設され、開口端を有するケーシング２１２の一端部側に配置される第１ソレノイド２２４と、底部２１２ａを有する前記ケーシング２１２の他端部側に配置される第２ソレノイド２２６と、前記第１ソレノイド２２４を構成する第１プランジャ２０２に挿通されるシャフト２１８と、前記第２ソレノイド２２６に対向するように配置される固定コア２０４と、前記第１及び第２ソレノイド２２４、２２６を構成する第１及び第２プランジャ２０２、２０８を軸線方向に沿ってガイドするガイド体２２８とを含む。
【００７１】
第１ソレノイド２２４は、第１コイル２３０が巻回された合成樹脂製の第１ボビン２３２と、該第１ボビン２３２の外側を囲繞する合成樹脂製の第１カバー２３４と、前記第１ボビン２３２の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第１プランジャ２０２と、前記第１ボビン２３２とエンドカバー２１６との間に配設される第１ホルダ２３６とから構成される。
【００７２】
第１ボビン２３２は、第１カバー２３４の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部２３８ａ、２３８ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部２３８ａ、２３８ｂは、第１カバー２３４の張出部２４０ａ、２４０ｂにそれぞれ覆われている。
【００７３】
また、第１ボビン２３２の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔２４４が形成され、該貫通孔２４４には、円筒状に形成されたガイド体２２８が配設される。
【００７４】
第１カバー２３４の張出部２４０ａには、第２ソレノイド２２６を構成する第２ホルダ２６６に臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材２４６が装着され、該弾性部材２４６が前記第２ホルダ２６６に当接される。
【００７５】
一方、張出部２４０ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材２４８が装着され、ガイド体２２８の外周面に当接される。
【００７６】
第１プランジャ２０２は、磁性金属製材料から円筒状に形成され、第１コイル２３０に臨むガイド体２２８の内部に変位自在に設けられている。この第１プランジャ２０２は、軸線方向に沿って延在し、後述するシャフト２１８が挿通されるシャフト孔２５０を有する本体部２５２と、エンドカバー２１６側（矢印Ｂ方向）となる前記本体部２５２の端部に拡径して形成されたフランジ部２５４とを含む。シャフト孔２５０は、本体部２５２の内部を軸線方向に沿って貫通し、略同一直径で形成される。
【００７７】
また、フランジ部２５４は、ガイド体２２８の拡径部２５６とエンドカバー２１６との間となるように配置され、前記フランジ部２５４と拡径部２５６との間には、ガイド溝を介して第１リターンスプリング２０６が介装される。第１リターンスプリング２０６は、第１プランジャ２０２のフランジ部がガイド体２２８から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。
【００７８】
第１ホルダ２３６は、リング状に形成され、一側端面が拡径部２５６のエンドカバー２１６側端面に隣接配置されると共に、ケーシング２１２の他端部に対して前記ケーシング１２と同軸で嵌挿されている。この際、第１ホルダ２３６の一側端面と拡径部２５６の端面とは、例えば、固着されるようになっている。
【００７９】
第２ソレノイド２２６は、第２コイル２６０が巻回された合成樹脂製の第２ボビン２６２と、該第２ボビン２６２の外側を囲繞する合成樹脂製の第２カバー２６４と、前記第２ボビン２６２の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第２プランジャ２０８と、前記第２ボビン２６２と第１ソレノイド２２４との間に配設される第２ホルダ２６６とから構成される。
【００８０】
第２ボビン２６２は、第１ボビン２３２と略同一形状に形成され、第２カバー２６４の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部２６８ａ、２６８ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部２６８ａ、２６８ｂは、第２カバー２６４の張出部２７０ａ、２７０ｂにそれぞれ覆われている。
【００８１】
また、第２ボビン２６２の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔２７２が形成され、該貫通孔２７２には、円筒状に形成されたガイド体２２８が配設される。
【００８２】
第２カバー２６４の張出部２７０ａには、ケーシング２１２の底部２１２ａに臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材２４６が装着され、該弾性部材２４６がケーシング２１２の底部２１２ａに当接される。
【００８３】
一方、張出部２７０ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材２４８が装着され、ガイド体２２８の外周面に当接される。
【００８４】
第２プランジャ２０８は、磁性金属製材料から形成され、第２コイル２６０に臨むガイド体２２８の内部に変位自在に設けられている。この第２プランジャ２０８は、第１プランジャ２０２に臨む一端部にねじ穴２７４が形成され、該第１プランジャ２０２に挿通されたシャフト２１８のねじ部２７６が螺合される。これにより、第２プランジャ２０８とシャフト２１８とが同軸上となるように連結される。また、第２プランジャ２０８の他端部は、固定コア２０４に臨むように配置され、該固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径したテーパ部２７８が形成される。テーパ部２７８は、先細状に形成され、その端部には固定コア２０４との間に第２リターンスプリング２１０が介装される。
【００８５】
また、第２プランジャ２０８は、第１プランジャ２０２と略同一直径で形成され、該第１プランジャ２０２と共にガイド体２２８のガイド部２８２に沿って変位自在に案内される。
【００８６】
第２ホルダ２６６は、リング状に形成され、ケーシング２１２に同軸で嵌挿されており、その位置は前記ケーシング２１２の略中央部、すなわち、第１カバー２３４の張出部２４０ａと第２カバー２６４の張出部２７０ｂとの間に配設されている。また、その内部にはガイド体２２８が挿通されている。
【００８７】
ここで、第２ボビン２６２、第２ホルダ２６６及び第１ボビン２３２は、ケーシング２１２の底部２１２ａとガイド体２２８の拡径部２５６との間に弾性部材２４６、２４８が介在しているため弾性挟持され、これにより、第２ボビン２６２、第２ホルダ２６６及び第１ボビン２３２の軸線方向におけるがたつきを防止することができると共に、位置決めすることが可能となる。
【００８８】
シャフト２１８は、非磁性材料から形成され、第１プランジャ２０２のシャフト孔２５０に挿通されると共に、第２プランジャ２０８側（矢印Ａ方向）となる一端部に形成されたねじ部２７６を介して該第２プランジャ２０８に連結される。また、シャフト２１８の一端部側には、ねじ部２７６の近傍に半径外方向に拡径した鍔部２８４を備え、該鍔部２８４の直径が前記第１及び第２プランジャ２０２、２０８の外周径と略同等に形成されると共に、該鍔部２８４が前記第１プランジャ２０２と第２プランジャ２０８との間に配置される。
【００８９】
一方、シャフト２１８の他端部は、エンドカバー２１６の挿通孔２２０に挿通され、該エンドカバー２１６の端面から外部に突出している。
【００９０】
固定コア２０４は、磁性金属製材料からなる円柱状に形成され、その一端部には、略中央部にねじ部２８６が突出して形成され、他端部には、第２プランジャ２０８のテーパ部２７８に対応してテーパ状に窪んだ凹部２８８が形成される。
【００９１】
凹部２８８は、第２プランジャ２０８側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に拡径するように形成され、該第２プランジャ２０８の端部との間に介装された第２リターンスプリング２１０は、前記第２プランジャ２０８を前記固定コア２０４から離間させる方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。
【００９２】
また、固定コア２０４の外周径は、該固定コア２０４の他端部側が若干だけ縮径して形成され、その半径内方向に窪んだ縮径部２９０には、ガイド体２２８のガイド部２８２が装着されて固着される。すなわち、ガイド体２２８の一端部は、固着された固定コア２０４によって閉塞されることとなる。これにより、ガイド体２２８が固着された固定コア２０４の外周面が、第２ボビン２６２の内周面に対して当接して保持され、前記ガイド体２２８の内部の気密が保持される。
【００９３】
そして、固定コア２０４は、そのねじ部２８６をケーシング２１２の孔部２２２に挿通させ、該ケーシング２１２の外部から前記ねじ部２８６に対してワッシャ２９２を挿通させた後、キャップナット２９４を螺合させることにより前記ケーシング２１２の底部２１２ａに対して固定される。
【００９４】
ガイド体２２８は、略一定直径からなり、その内部に第１及び第２プランジャ２０２、２０８が挿通される円筒状のガイド部２８２と、該ガイド部２８２の端部に形成され、半径外方向に拡径した拡径部２５６とを有する。このガイド体２２８は、ガイド部２８２がケーシング２１２の底部２１２ａ側（矢印Ａ方向）、拡径部２５６がケーシング２１２の開口端側（矢印Ｂ方向）となるように配置され、前記ガイド部２８２の端部が、固定コア２０４に対して固着されている。また、拡径部２５６は、第１カバー２３４の外周径と略同等に形成され、該第１カバー２３４の端部とエンドカバー２１６との間となるように配置されている。
【００９５】
本発明の第２実施の形態に係る電磁アクチュエータ２００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ソレノイド部２１４を構成する第１及び第２コイル２３０、２６０が共に通電されていないオフ状態では、図４に示されるように、第１及び第２リターンスプリング２０６、２１０の弾発力によって第１及び第２プランジャ２０２、２０８が固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢された状態（シャフト２１８の先端位置は第１の位置となる）にある。
【００９６】
先ず、図示しない電源を付勢して第１コイル２３０に通電することによりソレノイド部２１４を構成する第１ソレノイド２２４が励磁されてオン状態となり、図５に示されるような第１磁気回路Ｅが発生する。この第１磁気回路Ｅは、ケーシング２１２、第１ホルダ２３６、第１プランジャ２０２、第２ホルダ２６６を順次経由して前記ケーシング２１２に復帰する磁束を有する。
【００９７】
そして、この第１磁気回路Ｅによって発生する電磁力により、第１プランジャ２０２は、第１リターンスプリング２０６の弾発力に抗して固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって吸引される。これにより、第１プランジャ２０２の変位作用下にシャフト２１８の鍔部２８４が固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧され、且つ、該鍔部２８４と共に第２プランジャ２０８が第２リターンスプリング２１０の弾発力に抗して固定コア２０４側（矢印Ａ方向）へと変位する。この際、第１及び第２プランジャ２０２、２０８は、その外周側に配設されたガイド体２２８の本体部２５２に沿って一直線上に変位するように案内される。
【００９８】
この第１プランジャ２０２は、該第１プランジャ２０２のフランジ部２５４がガイド体２２８の拡径部２５６に当接する位置まで変位して停止（シャフト２１８の先端位置は第２の位置となる）する（図５参照）。
【００９９】
さらに、第１ソレノイド２２４の第１コイル２３０に加え、第２ソレノイド２２６の第２コイル２６０に対して通電することにより、図６に示されるように、ケーシング２１２、第２ホルダ２６６、第２プランジャ２０８及び固定コア２０４を順次経由して前記ケーシング２１２へと復帰する磁束を有した第２磁気回路Ｆが新たに発生する。
【０１００】
これにより、第２プランジャ２０８は、固定コア２０４との間に生じる吸引力によって吸引され、そのテーパ部２７８が前記固定コア２０４の凹部２８８に向かって変位し、該凹部２８８の内壁面に当接して停止（シャフト２１８の先端位置は第３の位置となる）する（図６参照）。この場合、第１プランジャ２０２は、そのフランジ部２５４がガイド体２２８の拡径部２５６に当接して前記固定コア２０４側への変位が規制されているため、シャフト２１８と共に第２プランジャ２０８のみが前記固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。
【０１０１】
次に、第２コイル２６０に対する電流の供給を停止すると、第２磁気回路Ｆによる固定コア２０４側（矢印Ａ方向）への吸引力が滅勢し、第２リターンスプリング２１０の弾発力によって第２プランジャ２０８が固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位する。その結果、第２プランジャ２０８は、シャフト２１８と共に第１プランジャ２０２側（矢印Ｂ方向）に向かって変位し、前記シャフト２１８の鍔部２８４が前記第１プランジャ２０２の端面に当接して停止（シャフト２１８の先端位置は第２の位置となる）する。この場合、第１コイル２３０の励磁作用下に第１プランジャ２０２は固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって付勢されているため、前記第１プランジャ２０２がエンドカバー２１６側へと変位することはない。
【０１０２】
さらに、第１コイル２３０に対する電流の供給を停止すると、第１磁気回路Ｅによる第１プランジャ２０２の固定コア２０４側へ吸引力も滅勢され、第１リターンスプリング２０６の弾発力によって前記第１プランジャ２０２がエンドカバー２１６側（矢印Ｂ方向）に向かってさらに変位する。これにより、第１プランジャ２０２のフランジ部２５４がエンドカバー２１６に当接して停止（シャフト２１８の先端位置は第１の位置となる）する。
【０１０３】
このようにして、第１実施の形態と同様に、シャフト２１８の先端位置が３つの位置を得ることが可能となる。
【０１０４】
以上のように、第２実施の形態では、ソレノイド部２１４の内部に円筒状のガイド体２２８を設け、該ガイド体２２８を構成するガイド部２８２に第１及び第２プランジャ２０２、２０８を変位自在に挿通させると共に、前記ガイド部２８２の端部に固定コア２０４を嵌合させて閉塞させ、前記ガイド体２２８を有底筒状としている。これにより、ソレノイド部２１４を構成する第１及び第２プランジャ２０２、２０８と、該第１及び第２プランジャ２０２、２０８の外周側に設けられる第１及び第２コイル２３０、２６０とを前記ガイド体２２８によって完全に隔離することができる。
【０１０５】
すなわち、第１及び第２プランジャ２０２、２０８が挿通されるガイド体２２８の内部と、該ガイド体２２８の外部側となる第１及び第２コイル２３０、２６０側との気密が前記ガイド体２２８によって確実に保持され、例えば、弁体等の接続されるシャフト２１８の端部側に供給された流体が、該シャフト２１８の端部側からガイド体２２８の内部に進入した場合でも、前記流体が前記ガイド体２２８の外部へ漏出することが防止される。
【０１０６】
また、第１及び第２プランジャ２０２、２０８を固定コア２０４から離間する方向に付勢する第１及び第２リターンスプリング２０６、２１０を備えているため、単一のリターンスプリングしか備えていない場合と比較し、前記第１及び第２リターンスプリング２０６、２１０に対して付与される荷重を好適に分散することができる。そのため、第１及び第２リターンスプリング２０６、２１０の弾発力をそれぞれ小さく設定することができ、第２リターンスプリング２１０の弾発力に抗して第２プランジャ２０８を変位させる際の推力を小さく設定することが可能となる。その結果、第２プランジャ２０８の作動に要する電磁力が小さくて済み、高効率化を図ることができる。
【０１０７】
さらに、第１プランジャ２０２の端部に、半径外方向に拡径したフランジ部２５４を設けることにより、第１磁気回路Ｅにおいて前記第１プランジャ２０２に付与される吸引力を増大させることができる。また、このフランジ部２５４の外周面を、第２プランジャ２０８側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径するテーパ状とし、且つ、前記フランジ部２５４の外周面に臨む第１ホルダ２３６の外周面を、エンドカバー２１６側（矢印Ｂ方向）に向かって拡径するテーパ状とすることにより、第１プランジャ２０２の変位量を任意に制御可能な比例ソレノイドとすることができ、それに伴って、前記第１プランジャ２０２の変位量を大きく確保することができる。
【０１０８】
また、上述したフランジ部２５４の外周面と第１ホルダ２３６の外周面とを互いに段差状としてもよい。この場合にも、フランジ部２５４の外周面と第１ホルダ２３６の外周面とをテーパ状とした状態と同様の効果が得られる。
【０１０９】
また、上述した電磁アクチュエータ１０、２００は、固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して設けた燃料電池スタックを含む燃料電池システムに用いると好適である。この燃料電池システムにおいて、アノードに供給される水素の流量を制御するために電磁アクチュエータ１０、２００を用いた場合、弁体等の接続されたシャフト１８、２１８の変位作用下に前記水素がガイド体３６、２２８の内部に進入することが考えられるが、前記ガイド体３６、２２８の外部への漏出が防止される。
【０１１０】
なお、本発明に係る電磁アクチュエータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す全体縦断面図である。
【図２】図１の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルが励磁されて第１及び第２可動コアが固定コア側に向かって変位した状態を示す縦断面図である。
【図３】図２の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルに加えて第２コイルが励磁されて第２プランジャが固定コア側に向かってさらに変位した状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す全体縦断面図である。
【図５】図４の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルが励磁されて第１及び第２可動コアが固定コア側に向かって変位した状態を示す縦断面図である。
【図６】図５の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルに加えて第２コイルが励磁されて第２プランジャが固定コア側に向かってさらに変位した状態を示す縦断面図である。
【図７】従来技術に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、２００…電磁アクチュエータ    １２、２１２…ケーシング
１４、２１４…ソレノイド部          １６、２１６…エンドカバー
１８、２１８…シャフト              ２４、２２４…第１ソレノイド
２６、２２６…第２ソレノイド        ２８、２０２…第１プランジャ
３０、２０８…第２プランジャ        ３４、２０４…固定コア
３６、２２８…ガイド体              ８４…リターンスプリング
８６、２８４…鍔部                  ９２、２８８…凹部
１０２…第１ガイド部                １０４…第２ガイド部
２０６…第１リターンスプリング      ２１０…第２リターンスプリング
２８２…ガイド部
【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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【図７】
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