(57)【要約】【課題】閉弁作動時に弁室１６に入力されるパイロット入力圧により弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄを弁座１７に押し付ける構造のパイロット式電磁弁１において、パイロット入力圧が高圧の場合であってもゴム状弾性体製シール部２１ｄが弁座１７に強く押し付けられて沈み込むことがなく、もって固定鉄心９および可動鉄心１０間の空隙２６が拡大するのを防止することができる電磁弁１を提供する。【解決手段】弁体２０の閉弁方向変位量を一定量までに制限する変位量制限部２７を有し、この変位量制限部２７が、弁座１７内側の弁孔１８内に設けられた樹脂等剛材製のストッパ受け部２８と、このストッパ受け部２８に当接するように弁体２０に設けられた樹脂等剛材製のストッパ当接部２９とを有することにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉弁作動時に弁室（１６）に入力されるパイロット入力圧により弁体（２０）のゴム状弾性体製シール部（２１ｄ）を弁座（１７）に押し付ける構造のパイロット式電磁弁（１）において、
前記弁体（２０）の閉弁方向変位量を一定量までに制限する変位量制限部（２７）を有し、
前記変位量制限部（２７）は、前記弁座（１７）内側の弁孔（１８）内に設けられた樹脂等剛材製のストッパ受け部（２８）と、前記ストッパ受け部（２８）に当接するよう前記弁体（２０）に設けられた樹脂等剛材製のストッパ当接部（２９）とを有することを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
請求項１の電磁弁において、
弁体（２０）は、ボディ（１４）の内部に架設されたゴム状弾性体製のダイアフラム（２１）と、前記ダイアフラム（２１）に取り付けられた樹脂等剛材製のセンタープレート（２２）とを有し、
前記ダイアフラム（２１）に前記シール部（２１ｄ）が設けられるとともに前記センタープレート（２２）に前記ストッパ当接部（２９）が設けられていることを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁装置の一種である電磁弁に係り、更に詳しくは、閉弁作動時に弁室に入力されるパイロット入力圧により弁体のゴム状弾性体製シール部を弁座に押し付ける構造のパイロット式電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図４に示すように、ソレノイド部５２への励磁により開弁作動するとともに励磁の解除により閉弁作動する電磁弁５１であって、閉弁作動時に復帰バネ５３に押圧されて固定鉄心５４から離れる方向（図上下方向）へ移動する可動鉄心５５と、流入ポート５６側からパイロット孔５７を介して弁室５８に入力されるパイロット入力圧とが弁体５９を閉弁方向（図上下方向）へ押圧し、弁体５９の一部をなすゴム状弾性体製シール部６０を弁座６１に押し付けることにより閉弁する構造のパイロット式電磁弁５１が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、この従来の電磁弁５１によると、閉弁作動時に弁室５８に入力されるパイロット入力圧が高圧の場合、この高圧により弁体５９のゴム状弾性体製シール部６０が弁座６１に強く押し付けられてその弾性により深く沈み込んでしまうことがあり、このようなことがあると、固定鉄心５４および可動鉄心５５間の空隙６２の大きさが設定値よりも大きく拡がってしまう。そして、このように空隙６２の大きさが設定値を上回る事態が発生すると、これに備えて開弁作動時に必要とされるソレノイド部５２の吸引力を大きく設定しなければならないために、ソレノイド部５２のサイズを大きくしたり、ソレノイド部５２の消費電力を高くしたりしなければならず、不都合である。また、弁座６１に押し付けられるゴム状弾性体製シール部６０の硬度を高くすることによりその沈み込みを抑える対策も考えられるが、この場合には弁座６１に対するゴム状弾性体製シール部６０の着座姿勢が不安定となるために、低圧シール性が低下してしまう。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１４５２２６号公報
【特許文献２】
特表２００１−５２１１２１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、パイロット入力圧により弁体のゴム状弾性体製シール部が弁座に押し付けられる構造のパイロット式電磁弁において、パイロット入力圧が高圧の場合であってもゴム状弾性体製シール部が弁座に強く押し付けられて沈み込むことがなく、もって固定鉄心および可動鉄心間の空隙が拡大するのを防止することができる電磁弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による電磁弁は、閉弁作動時に弁室に入力されるパイロット入力圧により弁体のゴム状弾性体製シール部を弁座に押し付ける構造のパイロット式電磁弁において、前記弁体の閉弁方向変位量を一定量までに制限する変位量制限部を有し、前記変位量制限部は、前記弁座内側の弁孔内に設けられた樹脂等剛材製のストッパ受け部と、前記ストッパ受け部に当接するよう前記弁体に設けられた樹脂等剛材製のストッパ当接部とを有することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２による電磁弁は、上記請求項１の電磁弁において、弁体は、ボディの内部に架設されたゴム状弾性体製のダイアフラムと、前記ダイアフラムに取り付けられた樹脂等剛材製のセンタープレートとを有し、前記ダイアフラムに前記シール部が設けられるとともに前記センタープレートに前記ストッパ当接部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成を備えた本発明の請求項１による電磁弁において、パイロット入力圧が高圧の場合、この高圧が弁体のゴム状弾性体製シール部を弁座に強く押し付けて沈み込ませようとすると、変位量制限部が作動し、そのストッパ当接部がストッパ受け部に当接することにより弁体の閉弁方向変位を停止させる。したがってこの変位量制限部がストッパ作動した後は弁体がそれ以上閉弁方向へ変位しないために、弁体のゴム状弾性体製シール部が弁座に強く押し付けられて沈み込むのを防止することが可能となる。
【０００９】
上記変位量制限部の構造としては、上記したように弁座内側の弁孔内に設けられる樹脂等剛材製のストッパ受け部と、このストッパ受け部に当接するよう弁体に設けられる樹脂等剛材製のストッパ当接部との組み合わせとするのが好適であり、この構造によると、変位量制限部が変位量の最も大きな弁体の平面中央位置に配置されるために、ストッパの設定に余裕をもたせることが可能となる。
【００１０】
本発明によるゴム状弾性体製シール部の沈み込み防止対策は、請求項２に記載したように、弁体が、ボディの内部に架設されたゴム状弾性体製のダイアフラムと、このダイアフラムに取り付けられた樹脂等剛材製のセンタープレートとを有し、ダイアフラムにシール部が設けられるとともにセンタープレートにストッパ当接部が設けられるタイプの電磁弁に適用することが可能であり、またその他のタイプ（例えば、弁座に着座するゴム状弾性体シール部がダイアフラムによって構成されるのではなく図４に示したようにダイアフラムとは別体の弁体構成部品によって構成されるタイプ、弁室仕切り部品としてダイアフラムを用いるのではなくスライドピストン状の部品を用いるタイプ、可動鉄心保持用の永久磁石を備えた自己保持タイプ等）の電磁弁にも適用することが可能である。
【００１１】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００１２】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一の電磁弁は以下の内容を備えている。
【００１３】
▲１▼  電磁弁のゴムシール部分が圧力によりボディ側の弁座に押し付けられて沈み込み、固定鉄心と可動鉄心の空隙が広がる防止策として、シールを確保できる範囲でダイアフラムが沈み込まないようにボディにストッパ機構を設けることにした。
▲２▼  ダイアフラムが圧力によって押し付けられても、ダイアフラムが組み付けられているセンタープレートがボディに設けられたストッパに当たり、それ以上ダイアフラムが沈み込まないように設定することにより、固定鉄心と可動鉄心の空隙が広がることを防ぐ。
▲３▼  ストッパはボディ弁座部のシール性に影響のない箇所に設ける。
▲４▼  本発明の沈み込み防止構造は、流体をＯＮ・ＯＦＦする電磁弁に適用され、またその他の機能の電磁弁に適用される。また、この構造は、ダイアフラムシール機構に限らず、ボディに弁座を設けてあるゴムシール機構の電磁弁に適用される。ストッパ機構も樹脂同士を当てる構造ではなく、ゴムシールを弁座以外の部分のボディストッパに当て接触面積を増やすことにより、圧力によるゴムの沈み込みを抑えることも含まれる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係る電磁弁１の断面を示している。当該実施例に係る電磁弁１は、ソレノイド部２への励磁により開弁作動するとともに前記励磁の解除（消磁）により閉弁作動するパイロット式の開閉作動弁であって、以下のように構成されている。
【００１６】
すなわちこの電磁弁１は、大別して図上上側のソレノイド部２と、図上下側の弁部３とを有している。
【００１７】
前者のソレノイド部２には先ず、筒状を呈する非磁性体製のボビン４が設けられており、このボビン４の外周に電磁コイル５が巻回されている。コイル５はモールド樹脂６によりボビン４と一体化されるとともに、その回りを磁気フレーム７により囲まれている。
【００１８】
ボビン４の内周側に、非磁性体製の内装部材８の筒状ガイド部８ａが挿入されており、更にその内周側に固定鉄心９が嵌合固定されるとともに、可動鉄心１０が図上上下方向に往復動自在に挿入されている。
【００１９】
筒状ガイド部８ａと固定鉄心９の間には、該部をシールするＯリング等よりなるパッキン１１が設けられており、固定鉄心９と可動鉄心１０の間には、可動鉄心１０を図上下方向（閉弁方向）へ向けて弾性付勢するコイルバネ等よりなる復帰バネ１２が設けられている。また可動鉄心１０の下端部には、ゴムまたは軟質樹脂等よりなるゴム状弾性体製のパイロット弁体（弁体ゴムとも称する）１３が設けられている。
【００２０】
一方、後者の弁部２には、流入ポート１５、弁室１６、弁座（ボディ弁座部とも称する）１７、弁孔１８および流出ポート１９を備えたボディ（弁本体とも称する）１４が設けられており、このボディ１４の内部に弁体２０が図上上下方向に変位可能に内挿されている。
【００２１】
弁体２０は、ゴムまたは軟質樹脂等よりなるゴム状弾性体製のダイアフラム２１と、このダイアフラム２１に保持された硬質樹脂等よりなる剛材製のセンタープレート２２とを有している。
【００２２】
ダイアフラム２２は、流入ポート１５と弁室１６、弁室１６と流出ポート１９をそれぞれ仕切るようにボディ１４の内部に架設されており、内装部材８およびボディ１４間に挟着された環状厚肉の取付部２１ａと、その内周側に一体成形された環状薄肉の可撓膜部２１ｂと、更にその内周側に一体成形された円板状厚肉の保持部２１ｃとを一体に有しており、保持部２１ｃの厚さ内にセンタープレート２２がインサート成形または組立てにより一体化されており、円板状の保持部２１ｃにあってセンタープレート２２の下側に配置される部位が、弁座１７に接離自在に着座するゴム状弾性体製のシール部２１ｄとされている。
【００２３】
センタープレート２２は、ダイアフラム保持部２１ｃの厚さ内に埋設された円板状の本体部２２ａと、その平面中央に一体成形された軸部２２ｂと、本体部２２ａの外周縁部に一体成形された環状の上向き凸部２２ｃと、本体部２２ａの円周上一箇所に一体成形された下向き凸部２２ｄとを一体に有している。
【００２４】
このうち軸部２２ｂは、ダイアフラム保持部２１ｃの上面および下面からそれぞれ突出するように設けられており、その内部に第一パイロット孔２３が上下方向に貫通するように設けられている。軸部２２ｂの上端部には、可動鉄心１０側のパイロット弁体１３が接離自在に当接するパイロット弁座２４が設けられている。第一パイロット孔２３は、当該電磁弁１が閉弁状態にあるとき、パイロット弁体１３により閉塞され、当該電磁弁１が開弁状態にあるとき、開口して弁室１６と流出ポート１９とを連通させる。
【００２５】
上向き凸部２２ｃは、ダイアフラム保持部２１ｃの上面から突出するように設けられており、またこの上向き凸部２２ｃは、当該電磁弁１が開弁状態にあるときにこの上向き凸部２２ｃの上端部が内装部材８に当接することにより、弁体２０の開弁方向変位量を一定量までに制限するために設けられている。上向き凸部２２ｃの上端部には、この上端部が内装部材８に当接した状態においてもなお上向き凸部２２ｃの外周側と内周側とを連通させることができるよう切欠状の連通部２２ｅが所要数設けられている。
【００２６】
下向き凸部２２ｄは、ダイアフラム保持部２１ｃの下面から突出するように設けられており、その内部に第二パイロット孔２５が上下方向に貫通するように設けられている。第二パイロット孔２５は常に開口しており、流入ポート１５と弁室１６とを連通させる。
【００２７】
以上までの構成において、当該電磁弁１は、以下のように作動する。
【００２８】
初動姿勢・・・
すなわち先ず、図１は当該電磁弁１の初動姿勢である閉弁状態を示しており、この閉弁状態において、可動鉄心１０は復帰バネ１２の弾性により押し下げられて、その下端に設けられたパイロット弁体１３がパイロット弁座２４に押し付けられて第一パイロット孔２３を閉塞している。また、ダイアフラム２１の保持部２１ｃおよびセンタープレート２２よりなる弁体２０も可動鉄心１０を介して復帰バネ１２の弾性により押し下げられて、弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄを弁座１７に押し付けている。したがって、弁１は閉じており、流体は流れない。また、弁体２０上方の弁室１６には、流入ポート１５側の高圧がパイロット入力圧として第二パイロット孔２５から流入するので、この高圧によっても弁体２０は押し下げられ、ゴム状弾性体製シール部２１ｄは弁座１７に押し付けられている。
【００２９】
開弁作動・・・
上記閉弁状態から、コイル５に給電してソレノイド部２を励磁すると磁界が発生するので、固定鉄心９が可動鉄心１０を磁気的に吸引する。磁気吸引力は復帰バネ１２の弾性よりも大きく設定されているので、可動鉄心１０は復帰バネ１２を押し縮めながら図上上方向（開弁方向）へ移動する。可動鉄心１０が上方向へ移動すると、パイロット弁体１３がパイロット弁座２４から離れることにより第一パイロット孔２３が開口するので、弁室１６内の高圧が第一パイロット孔２３から流出ポート１９側へ流れ出す。したがって、弁室１６内の圧力が低下するので、流入ポート１５側との圧力差により弁体２０が上方向へ変位する。したがって、弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄが弁座１７から離れるので、開弁し、流入ポート１５から流出ポート１９へと流体が流れる。
【００３０】
閉弁作動・・・
上記開弁状態から、コイル５への給電を停止して励磁を解除すると磁界が消滅するので、可動鉄心１０が復帰バネ１２の弾性により下方向（閉弁方向）へ復帰動する。可動鉄心１０が下方向へ復帰動すると、この可動鉄心１０が弁体２０に当接して弁体２０を下方向へ押圧するので、弁体２０が下方向へ変位し、弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄが弁座１７に着座し、閉弁する。ゴム状弾性体製シール部２１ｄは復帰バネ１２の弾性により弁座１７に押し付けられることになる。また、可動鉄心１０下端のパイロット弁体１３が弁体２０上端のパイロット弁座２４に着座して第一パイロット孔２３を閉塞するので、弁室１６内は流入ポート１５側の高圧がパイロット入力圧として第二パイロット孔２５から流入することにより高圧となる。したがって、弁室１６内が高圧となるので、この高圧によっても弁体２０は押し下げられ、弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄは弁座１７に強く押し付けられる。
【００３１】
このように弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄが弁座１７に強く押し付けられると、上記従来の技術の欄で説明したように、特に弁室１６へのパイロット入力圧が高圧の場合、この高圧によって弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄが弁座１７に強く押し付けられてその弾性により深く沈み込んでしまうことがあり、このようなことがあると、固定鉄心９および可動鉄心１０間の空隙２６の大きさが設定値よりも大きく拡がってしまう。したがって、これを防止すべく当該電磁弁１には、以下のようなゴム状弾性体製シール部２１ｄの沈み込み防止対策が施されている。
【００３２】
すなわち、当該電磁弁１には、弁体２０の閉弁方向の変位量を一定量までに制限する変位量制限部２７が設けられており、この変位量制限部２７が、弁座１７内側の弁孔１８内に設けられた硬質樹脂等の剛材よりなる受け座状のストッパ受け部（ボディストッパ部とも称する）２８と、このストッパ受け部２８に接離自在に当接するよう弁体２０に設けられた硬質樹脂等の剛材よりなる突起状のストッパ当接部２９とにより構成されている。
【００３３】
このうち先ず、ストッパ受け部２８は、樹脂等の剛材により成形された単品部品として設けられており、この単品部品であるストッパ受け部２８が、弁孔１８内面に設けられた環状の位置決め段差部１８ａに上方から位置決め嵌着されている。図２および図３に拡大して示すように、このストッパ受け部２８は、位置決め段差部１８ａに位置決め嵌着される筒状の取付部２８ａと、この取付部２８ａの内周側に一体成形された平面十字形を呈する梁状のストッパ受け２８ｂとを一体に有しており、取付部２８ａおよびストッパ受け２８ｂ間の空間が上下方向に貫通する流路２８ｃとされている。また、平面十字形のストッパ受け２８ｂの上面中央位置には、このストッパ受け２８ｂにストッパ当接部２９が当接したときにこのストッパ受け２８ｂが第一パイロット孔２３を閉塞することがないように平面十字形を呈する溝状の連通部２８ｄが設けられている。ストッパ受け２８ｄの十字形と溝状連通部２８ｄの十字形は平面上４５度ほど角度変位して設けられている。
【００３４】
一方、ストッパ当接部２９は、上記弁体２０の一部をなすセンタープレート２２において、軸部２２ｂの下端部によって構成されており、このストッパ当接部２９がストッパ受け部２８のストッパ受け２８ｂの上面に当接することにより弁体２０全体の閉弁方向変位が停止される。
【００３５】
したがって、上記構成の沈み込み防止対策すなわち変位量制限部２７を備えた電磁弁１によれば、剛材製のストッパ受け部２８に同じく剛材製のストッパ当接部２９が当接することにより弁体２０の閉弁方向変位が停止せしめられ、弁体２０の閉弁方向変位量が一定量までに制限されるため、この弁体２０の閉弁方向変位量を適量に定めることにより、特に弁室１６に対するパイロット入力圧が高圧の場合であっても弁体２０のゴム状弾性体製シール部２１ｄが弁座１７に強く押し付けられて沈み込むのを防止することができる。したがって、固定鉄心９および可動鉄心１０間の空隙２６が拡大するのを防止することができ、これによりこの種電磁弁１の小型化、低電力化を確保することができる。
【００３６】
また、上記変位量制限部２７が変位量の最も大きな弁体２０の平面中央位置に配置されているために、上記変位量制限部２７によるストッパ作動の設定に余裕をもたせることができる。
【００３７】
また、弁座１７内側の弁孔１８内に配置されるストッパ受け部２８が平面十字形を呈する梁状のストッパ受け２８ｂを有しているために、この梁状のストッパ受け２８ｂにより整流機能を発揮することができる。上記実施例では梁が四本放射状に設けられているので平面十字形とされているが、梁の数は限定されず、三本以下または五本以上の梁を放射状に設けるようにしても良い。
【００３８】
更にまた、上記変位量制限部２７を構成するストッパ受け部２８およびストッパ当接部２９が流路を絞る場合には、これらにより水撃緩和機能を発揮することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４０】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１または２による電磁弁においては、閉弁作動時に弁室に入力されるパイロット入力圧により弁体のゴム状弾性体製シール部を弁座に押し付ける構造のパイロット式電磁弁において、パイロット入力圧が高圧の場合であっても弁体のゴム状弾性体製シール部が弁座に強く押し付けられて沈み込むのを防止することができ、これにより固定鉄心および可動鉄心間の空隙が拡大するのを防止することができる。したがって、この種の電磁弁の小型化、低電力化を確保することができる。洗濯機や温水洗浄便座等に使用される上水道から機器に水を供給する電磁弁においては、水道圧が高圧な地域では静圧１．２ＭＰａにも及ぶ場合があり、このような上水道から機器に水を供給する電磁弁を小型化、低電力化できることが本発明の最大の効果である。また、上記構成の本発明の請求項１または２による電磁弁においては併せて、変位量制限部が変位量の最も大きな弁体の平面中央位置に配置されているために、この変位量制限部によるストッパ作動の設定に余裕をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電磁弁の縦断面図
【図２】ストッパ受け部の単品図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】同じくストッパ受け部の単品図であって、（Ｃ）は図２（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（Ｄ）はその斜視図
【図４】従来例に係る電磁弁の縦断面図
【符号の説明】
１  電磁弁
２  ソレノイド部
３  弁部
４  ボビン
５  コイル
６  モールド樹脂
７  磁気フレーム
８  内装部材
８ａ  筒状ガイド部
９  固定鉄心
１０  可動鉄心
１１  パッキン
１２  復帰バネ
１３  パイロット弁体
１４  ボディ
１５  流入ポート
１６  弁室
１７  弁座
１８  弁孔
１８ａ  位置決め段差部
１９  流出ポート
２０  弁体
２１  ダイアフラム
２１ａ，２８ａ  取付部
２１ｂ  可撓膜部
２１ｃ  保持部
２１ｄ  ゴム状弾性体製シール部
２２  センタープレート
２２ａ  本体部
２２ｂ  軸部
２２ｃ  上向き凸部
２２ｄ  下向き凸部
２２ｅ，２８ｄ  連通部
２３  第一パイロット孔
２４  パイロット弁座
２５  第二パイロット孔
２６  空隙
２７  変位量制限部
２８  ストッパ受け部
２８ｂ  ストッパ受け
２８ｃ  流路
２９  ストッパ当接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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