(57)【要約】【課題】  駆動部と弁室の接続部の密閉性の問題を解消するとともに、電磁弁装置自体を小型化し、さらに、駆動部の電磁コイルにおける発熱を抑えることのできる電磁弁装置を提供すること。【解決手段】  流路２内に位置するケーシング４内に電磁コイル５および開閉弁７を収納してなる駆動部３を、管体２０に固定され流路２内に臨む支持部１４によりケーシング４が管体２０に当接しないように支持する。【選択図】      図１
2005114105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する流路を構成し内周面に弁座が形成されている管体と、前記弁座に対し離接することにより前記流路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁を前記流体の流れる方向に沿って移動させて前記流路の開閉を行なう電磁コイルとを備えた電磁弁装置であって、
前記流路内に位置するケーシング内に前記電磁コイルおよび開閉弁を収納してなる駆動部を、前記管体に固定され前記流路内に臨む支持部により前記ケーシングが前記管体に当接しないように支持したことを特徴とする電磁弁装置。
【請求項２】
前記ケーシングは、前記流体の流通方向における上流側の端部が先細のテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁装置。
【請求項３】
前記支持部は、前記流体の流通方向における上流側の端部が先細のテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁装置。
【請求項４】
前記開閉弁は、前記電磁コイル内を移動する弁軸と、前記弁軸の一端部に嵌着され前記弁座に当接して前記流路を閉鎖する弁体と、前記弁軸の両端部近傍にそれぞれ配設された永久磁石とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電磁弁装置。
【請求項５】
前記ケーシング内において前記電磁コイルを保持する保持部材と、前記保持部材に接続されている環状部材と、前記弁体の周縁部に嵌着されている円盤状の弾性圧接部と、前記環状部材および前記弾性圧接部間に介装され前記開閉弁の移動に伴って伸縮しうる弾性筒状部とを備えたシール部材を配設し、前記電磁コイルおよび前記各永久磁石が位置する前記ケーシング内を密閉したことを特徴とする請求項２に記載の電磁弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路に配設され、電磁コイルを励磁することにより開閉弁を移動させて流路内を流通する流体の流れを流通あるいは遮断する電磁弁装置に係り、特に、燃料電池における電解液の循環経路のような流路に配設されるのに好適な電磁弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁弁装置の一例としては、磁路形成用ヨークを兼ねたケーシングの内部に電磁コイルが設けられるとともに、この電磁コイル内に設けられた案内シリンダ内に電磁力により移動するプランジャが設けられており、前記電磁コイルに通電して励磁することにより、前記電磁コイルの中心部に生じる磁力によって前記プランジャが前記案内シリンダ内を移動するようになっている。
【０００３】
前記プランジャの一端にはスプリングが配設されるとともに、他端には弁室の内部に設けた流体の流路を開閉する弁体が連結棒を介して一体に形成され電磁弁が形成されている。
【０００４】
前記電磁弁は、前記プランジャが電磁コイルの励磁によって吸引されると、前記弁体が弁座から離れて開弁状態になり、電磁コイルの励磁が断たれると前記プランジャとともに前記弁体が前記スプリングによって押し戻され、前記弁体が弁座に押圧されて、閉弁状態になるものである。
【０００５】
そして、弁体が開弁状態になっているときは、流入口から流入した流体が弁体と弁座との間を通って、流出口に流出する流路を形成するが、弁体が閉弁状態になっているときは、この流路が閉塞されるので、流体は弁室内に封止されて、流出口側に流出できない（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１２８５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述したような従来の電磁弁装置においては、電磁コイルなどを備えた駆動部が流路の外方に配設されていたため、駆動部と弁室の接続部の密閉性を確保する必要があり、また、装置全体が大型化するという問題があった。さらに、駆動部の電磁コイルが発熱してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、駆動部と弁室の接続部の密閉性の問題を解消するとともに、電磁弁装置自体を小型化し、さらに、駆動部の電磁コイルにおける発熱を抑えることのできる電磁弁装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するため本発明に係る電磁弁装置の特徴は、流路内に位置するケーシング内に電磁コイルおよび開閉弁を収納してなる駆動部を、管体に固定され流路内に臨む支持部により前記ケーシングが管体に当接しないように支持した点にある。
【００１０】
また、本発明に係る電磁弁装置の他の特徴は、ケーシングは、流体の流通方向における上流側の端部が先細のテーパ状に形成されている点にある。
【００１１】
また、本発明に係る電磁弁装置の他の特徴は、支持部は、流体の流通方向における上流側の端部が先細のテーパ状に形成されている点にある。
【００１２】
また、本発明に係る電磁弁装置の他の特徴は、開閉弁は、電磁コイル内を移動する弁軸と、弁軸の一端部に嵌着され弁座に当接して流路を閉鎖する弁体と、弁軸の両端部近傍にそれぞれ配設された永久磁石とから構成されている点にある。
【００１３】
また、本発明に係る電磁弁装置の他の特徴は、ケーシング内において電磁コイルを保持する保持部材と、保持部材に接続されている環状部材と、弁体の周縁部に嵌着されている円盤状の弾性圧接部と、環状部材および弾性圧接部間に介装され開閉弁の移動に伴って伸縮しうる弾性筒状部とを備えたシール部材を配設し、電磁コイルおよび各永久磁石が位置するケーシング内を密閉した点にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電磁弁装置によれば、従来の電磁弁装置において生じた、駆動部と弁室の接続部における密着性の問題を解消することができるとともに、流路の外方に駆動部を配設した従来の電磁弁装置に比べ電磁弁装置自体の大きさを小型化することができ、さらに、電磁弁装置を流路内に配設することにより、流路内を流通する流体により駆動部の電磁コイルを冷却することができ、電磁コイルの発熱を抑えることができる。
【００１５】
また、流路内に配設された支持部および駆動部の上流側の端部をテーパ状に形成したことにより、流路内を流れる流体の流れを遮ることなく流体の流れを確保することができる。
【００１６】
また、開閉弁を、電磁コイル内を移動する弁軸と、弁軸の一端部に嵌着され弁座に当接して流路を閉鎖する弁体と、弁軸の両端部近傍にそれぞれ配設された永久磁石とから構成したことにより、弁体および支持部材の弁軸との嵌着部の周縁部にそれぞれ永久磁石を配設したことにより、永久磁石の磁力によって移動された開閉弁の開弁状態あるいは閉弁状態を維持することができ、電磁コイルに印加する電流を最小限に抑えることができる。
【００１７】
また、ケーシング内において電磁コイルを保持する保持部材を配設し、この保持部材に接続されている環状部材と、弁体の周縁部に嵌着されている円盤状の弾性圧接部と、環状部材および弾性圧接部間に介装され開閉弁の移動に伴って伸縮しうる弾性筒状部とを備えたシール部材を配設し、電磁コイルおよび各永久磁石が位置するケーシング内を密閉したことにより、電磁コイルと開閉弁の弁軸との間に流体が浸入することを防止することができ、このため、流体に含まれる吸収剤の結晶、腐食生成物、鉄粉、溶接スラッジなどの夾雑物により、弁軸の移動を阻害させるような故障が発生することを防止することができる。さらに、シール部材を弁体の周縁部に嵌着して配設したことにより、開閉弁を閉弁した際に、シール部材の弾性により流路の流出口と弁体の密着を向上させることができ、流出口を確実に閉弁することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の電磁弁装置の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明の電磁弁装置の実施形態における閉弁時を示す縦断面図、図２は図１の電磁弁装置の開弁時を示す縦断面図である。
【００２０】
本発明の電磁弁装置１は、図１および図２に示すように、円筒形をなす管体２０の内部に配設されている。すなわち、内部に流体（図示せず）が流れる流路２を構成する前記管体２０の一部に直径が他の部位より大きく形成された駆動部収納部２０ａが形成されている。この駆動部収納部２０ａ内には、ケーシング４を備えた駆動部３が、そのケーシング４に一体に接続された支持部１４に支持されて配設されている。そして、前記駆動部３がケーシング４の支持部１４に接続されている部位を除くほぼ全周に沿って流体が流通するように、ケーシング４が前記管体２０の内周面２０ｂに接触しないようになっている。前記支持部１４は、前記管体２０の駆動部収納部２０ａに穿設した開口２０ｄに密閉状態において嵌着されている。なお、図１および図２において、前記駆動部収納部２０ａの上方が流入口２ｂであり、下方が流出口２ｃである。
【００２１】
前記駆動部３のケーシング４は、円筒形状とされ前記駆動部収納部２０ａと同心状に形成されたケーシング本体４ａと、このケーシング本体４ａの流入口２ｂ側に一体に連設された円錐形状で先細のテーパ状に形成された先端部４ｂとにより構成されている。なお、前記駆動部収納部２０ａの前記先端部４ｂに対向する部位は、流入口２ｂ側が先細のテーパ状に形成された円錐台部２０ｃとされている。
【００２２】
前記ケーシング４内のほぼ中央部には、円筒形状をなす電磁コイル５が保持部材６により保持されている。前記保持部材６は、円筒形をなす保持部６ａと、この保持部６ａの両端にそれぞれ突設され前記ケーシング４の内周面に当接するフランジ６ｂ，６ｂを有しており、前記保持部６ａの内周側に前記電磁コイル５が保持されている。また、前記ケーシング４の先端部４ｂ側に位置しているフランジ６ｂには、前記先端部４ｂの先端側内周面に当接する円筒体６ｃが突設されており、また、他方のフランジ６ｂには、前記流出口２ｃ方向に短い距離で突出する円筒体６ｄが突設されている。
【００２３】
前記電磁コイル５の中心部には、開閉弁７の弁軸８が移動可能に挿通されている。また、前記電磁コイル５には、前記ケーシング４の支持部１４および前記保持部材６の一部に設けられた孔（図示せず）を挿通している導線（図示せず）が接続されており、この導線は制御装置（図示せず）に接続され前記電磁コイル５に任意方向の電流を印加するようになっている。
【００２４】
また、前記ケーシング４のみならず前記支持部１４の流体の流れる方向における上流側も先細のテーパ状とされたテーパ部１４ａに形成されており、前記ケーシング４の先端部４ｂおよび前記支持部１４のテーパ部１４ａにより前記流路２を流れる流体の流れが乱流になるのを防止するようになっている。
【００２５】
前記開閉弁７は、前記電磁コイル５の中心部に移動可能に挿通された前記弁軸８と、前記流出口２ｃ側に位置する前記弁軸８の一端部に嵌着されたほぼ円盤状の弁体９と、前記弁軸８の他端部に嵌着されている支持部材１０と、前記弁体９および前記支持部材１０と前記弁軸８に嵌着されている前記弁体９の基部９ａの周縁部にそれぞれ配設された永久磁石１１，１２とから構成されており、前記電磁コイル５に電流が印加され磁力が励磁されると、その磁力の向きと前記各永久磁石１１，１２との吸引あるいは反発により前記開閉弁７が弁軸８の軸方向に往復移動するようになっている。なお、本実施形態においては、前記各永久磁石１１，１２は前記電磁コイル５とそれぞれ対向する側がＳ極とするように配設されている。
【００２６】
さらに、前記ケーシング４と前記弁体９との間には弾性材料からなるシール部材１３が配設されている。このシール部材１３は、前記保持部材６のフランジ６ｂに接着される環状部材１３ａと、前記開閉弁７の移動の際に伸縮する弾性筒状部としての蛇腹部１３ｂと、前記弁体９の周縁部に嵌着し、前記流出口２ｃの基端側に位置する前記管体２０の大径部２０ｅの内側に形成された弁座２０ｆに圧接して密着するほぼ円盤状の弾性圧接部１３ｃとから構成されている。なお、前記流出口２ｃの入口部には先細のテーパ部２０ｇが形成され、このテーパ部２０ｇも前記弁座２０ｆの一部を構成し、密閉性を良好なものとしている。
【００２７】
つぎに、前述した構成からなる本発明の電磁弁装置１の作用について説明する。
【００２８】
まず、電磁弁装置１は、図１に示すように、開閉弁７により流路２の流出口２ｃを閉弁した状態にされている。この状態においては、開閉弁７の弁体９に被着されている弾性圧接部１３ｃにより流体は流出口２ｃへ流出しないようになっている。
【００２９】
このように、開閉弁７を閉弁するためには、図２に示す状態から制御装置により電磁コイル５に所定の方向の電流を印加し、電磁コイル５の上流側がＮ極、下流側がＳ極となるように励磁する。すると、開閉弁７の永久磁石１２が電磁コイル５側に吸引させられるとともに、永久磁石１１と電磁コイル５とが反発することにより開閉弁７が移動して弁体９および弾性圧接部１３ｃが流路２の流出口２ｃと密着して閉弁される。
【００３０】
そして、流出口２ｃが閉弁された状態において流入口２ｂより流体を流入させると、駆動部収納部２０ａと駆動部３との間に流体が充満される。このとき、シール部材１３の蛇腹部１３ｂが伸長した状態にあるので、この蛇腹部１３ｂにより駆動部３内に流体が浸入することを防止することができる。
【００３１】
そして、図１の状態から開弁するには、制御装置により開閉弁７の閉弁時とは逆方向に電流を印加して電磁コイル５の上流側がＳ極、下流側がＮ極となるように励磁する。すると、永久磁石１１が電磁コイル５に吸引させられるとともに、永久磁石１２と電磁コイル５が反発して開閉弁７が移動し、図２に示すように、流出口２ｃが開口されて流体は駆動部収納部２０ａと駆動部３との間を流通する。このとき、駆動部３と支持部１４の上流側がそれぞれテーパ状に形成されているため、流体の流通が正常に行なわれる。なお、電磁コイル５に電流を印加して開閉弁７を開弁あるいは閉弁させた後、電磁コイル５への電流の印加は中止されるが、この状態においては電磁コイル５に接触している各永久磁石１１あるいは１２の磁力により電磁コイル５が吸着された状態を維持するので開弁状態あるいは閉弁状態がそのまま維持される。
【００３２】
このような構成からなる本実施形態によれば、流路２を構成する管体２０の一部を、駆動部３を収納する駆動部収納部２０ａとして直径を他の部位より大きく形成したので、管体２０内に電磁弁装置１を内蔵することができ、駆動部３を流路２の外部に設けた従来の電磁弁装置に比べ装置自体を小型化することができる。
【００３３】
また、永久磁石１１，１２により開弁状態および閉弁状態を維持することができるため、従来のように常に電磁コイル５に電流を継続して印加する必要がなく、消費電力を最小限に抑えることができる。
【００３４】
さらに、弁体９の周縁部に弾性を有するシール部材１３の弾性圧接部１３ｃを嵌着させているため、弁体９および弾性圧接部１３ｃと流出口２ｃの密着性をさらに向上させることができ、確実に流出口２ｃを閉弁することができる。
【００３５】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３６】
例えば、本実施形態において各永久磁石１１，１２の電磁コイル５とそれぞれ対向する側をＳ極としているが、それぞれＮ極としてもよく、この場合、開閉弁７を開閉するために電磁コイル５に印加する電流の方向を、本実施形態において開弁時と閉弁時に印加した電流と逆方向に印加することにより同様の動作を得ることができる。また、本発明が制御する流体としては、液体のみならず気体も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の電磁弁装置の実施形態における閉弁時を示す縦断面図
【図２】図１の電磁弁装置の開弁時を示す縦断面図
【符号の説明】
【００３８】
１  電磁弁装置
２  流路
３  駆動部
４  ケーシング
５  電磁コイル
６  保持部材
７  開閉弁
８  弁軸
９  弁体
１０  支持部材
１１，１２  永久磁石
１３  シール部材
１４  支持部
２０  管体
【図１】
2005114105.tif 000003
【図２】
2005114105.tif 000004