(57)【要約】【課題】ハウジング内を摺動するピストンの構造等を工夫することで、長期に亘って高いシール性と円滑な移動を確保でき、高い耐久性を実現できる電磁弁を提供することにある。【解決手段】１次通路３と２次通路４とを連通する連通口５の弁座９を開閉するピストン６がハウジング７内に摺動自在に設けられ、ピストン６には圧力室１１に１次通路３から流体を導入する導入路が形成され、さらに圧力室１１から流体を２次通路４に排出する排出路１７が形成されてなる流体制御部１と、排出路１７を電磁作用により開閉する電磁開閉部２とを備えた電磁弁であって、ピストン６とハウジング７間にはメタルシールが施され、ピストン６の周面には、ハウジング７との間を通じての流体の侵入を阻止するパッキン１４が設けられるとともに、パッキン１４を挟んで円環状の溝３０、溝３１がそれぞれ形成され、さらにピストン６のハウジング側端部には段状部１６が形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次通路と２次通路とを連通する連通口に設けられた弁座を開閉するシートパッキンを有するピストンがチューブ状のハウジング内に摺動自在に設けられるとともに、該ピストンにはハウジング内に形成された圧力室に１次通路から流体を導入する導入路が形成され、さらに圧力室から流体を２次通路に排出する排出路が形成されてなる流体制御部と、上記排出路を電磁作用により開閉する電磁開閉部とを備え、電磁開閉部による排出路の開閉に伴う１次通路に対する圧力室の圧力変動によりピストンを移動させて１次通路から２次通路への流体の流入を制御する電磁弁であって、
上記ピストンの周面とハウジング間にはメタルシールが施される一方、上記ピストンの周面には、ハウジングとの間を通じての流体の侵入を阻止するパッキンが設けられるとともに、該パッキンを挟んで円環状の溝がそれぞれ形成され、さらに、ピストンのハウジング側端部には小径になされた段状部が形成されたことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記ピストンと前記ハウジングとの間の径の隙間が０．０５〜０．１mm程度であって、且つピストンの長さが当該ピストン径の約３分１以上であることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁に関し、特に蒸気やエアーなどの圧力流体の流入を制御するのに適した電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁弁としては、例えば特許文献１に示すように、閉弁バネの力によってゴムシートをメタルシートに押圧することにより、１次通路と２次通路とを連通する弁孔をゴムシートで閉じて１次通路から２次通路への圧力流体の流入を阻止し、また、コイルに通電して磁界を発生させることにより、可動コアおよびゴムシートを閉弁バネに抗して上昇させることにより、ゴムシートがメタルシートから離れて弁孔を開き、１次通路から２次通路へ圧力流体を流入させるように構成したものが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、１次通路と２次通路とを連通する連通口に設けられた弁座を開閉するシートパッキンを有するピストンがチューブ状のハウジング内に摺動自在に設けられるとともに、該ピストンにはハウジング内に形成された圧力室に１次通路から流体を導入する導入路が形成され、さらに圧力室から流体を２次通路に排出する排出路が形成されてなる流体制御部と、上記排出路を電磁作用により開閉する上記電磁弁の構造に相似する電磁開閉部とを備え、電磁開閉部による排出路の開閉に伴う１次通路に対する圧力室の圧力変動によりピストンを移動させて１次通路から２次通路への流体の流入を制御するタイプの電磁弁も提供されている。
【０００４】
そして、上述したようなピストンの移動によりに１次通路から２次通路への流体の流入を制御するタイプのものでは、ピストンとハウジングとの間に大きな隙間を設けてハウジング内におけるピストンに自由度を持たせているのが従来一般的であった。従って、ピストンが傾いた場合でもこの傾きを上記隙間により許容しながらピストンを移動させることによって、シートパッキンの弁座への当たりを確実にしシール性を確保していた。
【特許文献１】実用新案登録第２５２５０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のようにハウジング内においてピストンに自由度を持たせたものでは、ピストンの移動時において、当該ピストンがその隙間によって径方向にズレたり却って斜めに傾き易くなり、これにより弁座に当接するシートパッキンの部位が不特定になる。このため弁座に当接するシートパッキンの当たり面に凸凹が生じることによる漏れや、片当たり状態になることによる漏れが発生して、適正なシール性を確保できなくなる。
【０００６】
また、ピストンとハウジングとの摺動部にも偏荷重等が働き、両者間で金属磨耗等が発生し易い状況となり、この状況下でピストンが傾いた場合にはピストンの端面やハウジングの内周面に傷などが発生して円滑なピストンの移動を阻害することになる。
【０００７】
この結果、上述したようなピストンに自由度を持たせたことによる各不具合の発生が電磁弁の耐久性を著しく低下させる要因になっていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ハウジング内を摺動するピストンの構造等を工夫することで、長期に亘って高いシール性と円滑なピストンの摺動を確保でき、高い耐久性を実現できる電磁弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明の電磁弁は、１次通路と２次通路とを連通する連通口に設けられた弁座を開閉するシートパッキンを有するピストンがチューブ状のハウジング内に摺動自在に設けられるとともに、該ピストンにはハウジング内に形成された圧力室に１次通路から流体を導入する導入路が形成され、さらに圧力室から流体を２次通路に排出する排出路が形成されてなる流体制御部と、上記排出路を電磁作用により開閉する電磁開閉部とを備え、電磁開閉部による排出路の開閉に伴う１次通路に対する圧力室の圧力変動によりピストンを移動させて１次通路から２次通路への流体の流入を制御する電磁弁であって、上記ピストンの周面とハウジング間にはメタルシールが施される一方、上記ピストンの周面には、ハウジングとの間を通じての流体の侵入を阻止するパッキンが設けられるとともに、該パッキンを挟んで円環状の溝がそれぞれ形成され、さらに、ピストンのハウジング側端部には小径になされた段状部が形成されたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明の電磁弁は、前記ピストンと前記ハウジングとの間の径の隙間が０．０５〜０．１mm程度であって、且つピストンの長さが当該ピストン径の約３分１以上になされたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ピストンとハウジング間におけるメタルシールなど構造上各種の工夫を施すことにより、飛躍的な耐久性の向上を図ることができる電磁弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１及び図２は、本発明の電磁弁の構成を示している。
【００１４】
この電磁弁は、流体制御部１と電磁開閉部２（図２参照）とから構成されている。
【００１５】
流体制御部１は、図１において左側となる１次通路３と、図１において右側となる２次通路４とが形成されるとともに、これら１次通路３と２次通路４とを連通する連通口５が形成され、この連通口５の上方にピストン６が当該連通口５を開閉自在に設けられている。
【００１６】
具体的には、ピストン６は、チューブ状のハウジング７内に摺動自在に嵌入されており、上記連通口５と対峙する一端面（図１及び図２において下端面）に設けられたシートパッキン８によって連通口５の周縁に形成された弁座９を閉塞するようになされている。
【００１７】
シートパッキン８は、その材質が例えばエラストマーであり、弁座９に押圧した際には適度な変形を伴うことによってシール性を確保するようにしている。このシートパッキン８は、ドーナツ状に形成されており、ピストン６の一端面に同様に形成されたドーナツ状の凹部に嵌め込まれた状態で固定部材１０によってその内周縁を下方から凹部側に押さえ込むことで当該凹部内に安定的に配置されている。固定部材１０は、その中心部に軸部１０ａが突設されており、この軸部１０ａがピストン６の中心部を貫通して当該ピストン６の他端面（図１及び図２おいて上端面）に形成された凹部６ａに突出され、この突出したネジ部にナット１０ｂを螺入することでピストン６と一体的に設けられている。
【００１８】
また、上記ハウジング７内におけるピストン６の他端側は圧力室１１になっている。この圧力室１１内には、ピストン６の凹部６ａとハウジング７の内部上面との間にスプリング１２が介在されており、このスプリング１２によってピストン６を下方の連通口５側に押圧してシートパッキン８で弁座９を閉塞する方向に付勢している。
【００１９】
一方、上記ピストン６の一端部には、上記１次通路３から上記圧力室１１に当該１次通路３側の圧力流体を導入する導入路１３（図１参照）が形成されている。
【００２０】
このピストン６の周面とハウジング７間はメタルシール構造になされている。具体的には、ピストン６とハウジング７との間の径の隙間が０．０５〜０．１mm程度になるように、つまりハウジング７の内径に対してピストン６径が−０．０５〜−０．１mm程度になるように設定しており、且つピストン６の長さがピストン径の約３分１以上になるように設定している。
【００２１】
また、ピストン６の周面には、ハウジング７との間を通じて流体の侵入を阻止するパッキン１４が設けられるとともに、該パッキン１４を挟んで円環状の溝３０、溝３１がそれぞれ１本づつ形成されている。
【００２２】
さらに、ピストン６の他端部（ハウジング側端部）外周面にはピストン本体１５よりも小径になされた段状部１６が形成されている。
【００２３】
そして、前記圧力室１１は、図２に示すように排出路１７、２次通路４に形成された排出口１８を通じて２次通路４に連通されており、圧力室１１内の圧力流体を後述する電磁開閉部２による排出路１７の開放によって２次通路４に排出するように構成されている。
【００２４】
前記電磁開閉部２は、排出路１７を電磁作用により開閉するもので、図２に示すようにコイル１９の励磁・消磁によって可動子２０を軸方向に移動させることによって排出路１７を開閉するようにしている。具体的には、排出路１７の途中部に弁座２１を有する弁部材２２が介装されるとともに、この弁部材２２と対峙する可動子２０の一端面にシートパッキン２３が設けられ、コイル１９が励磁することで第１固定コア２４及び第２固定コア２５によって発生する磁界により可動子２０をスプリング２６の付勢力に抗して該第１固定コア２４側に移動させることで、上記弁座２１からシートパッキン２３を離間させて排出路１７を開放するようにしている。なお、コイル１９が消磁している場合には、スプリング２６の付勢力によって可動子２０のシートパッキン２３が弁座２１に押圧されることで排出路１７を閉塞するようにしている。
【００２５】
このように構成された電磁弁は、電磁開閉部２により排出路１７を閉塞した状態では、１次通路３から導入路１３を通じて圧力室１１内に導かれる圧力流体によりピストン６を下方の連通口５側に押圧することによってシートパッキン８で弁座９を閉塞し、これにより１次通路３から２次通路４への圧力流体の流入を阻止する。
【００２６】
また、電磁開閉部２でのコイル１９の励磁により排出路１７を開放させることによって圧力室１１の圧力流体を排出路１７を通じて２次通路４に排出すると、圧力室１１内の圧力が１次通路３側の圧力よりも低くなり、これにより１次通路３側の圧力でピストン６をスプリング１２の付勢力に抗して上方に移動させる。この結果、連通口５が開放して当該連通口５を通じて１次通路３から圧力流体を２次通路４に流入させる。
【００２７】
つまり、電磁開閉部２による排出路１７の開閉に伴う１次通路３に対する圧力室１１の圧力変動によりピストン６を移動させることによって１次通路３から２次通路４への圧力流体の流入を制御するようにしている。
【００２８】
このように排出路１７の開閉に伴うピストン６の移動を繰り返し行うことによって１次通路３から２次通路４への圧力流体の流入を制御するのであるが、この場合にピストン６はハウジング７内での移動時において、パッキン１４を挟んで形成された溝３０、溝３１に働く圧力作用によりハウジング７の軸芯とピストン６の軸芯が合致する形でハウジング７内をピストン６が円滑に摺動することになり、また、ピストン６の周面とハウジング７の内周面間のメタルシール構造も上述したハウジング７内でのピストン６の円滑な摺動をさらに高めるように作用する。
【００２９】
これによりピストン６のシートパッキン８が弁座９に当接する部位が常に同一部位となり、ピストン６の移動の繰り返し動作により弁座９に当接するシートパッキン８に凹みが生じてもこの部位でシールすることができ、シール性に悪影響を及ぼすことなく長期に亘ってシール性を確保することができる。
【００３０】
また、ピストン６の軸芯とハウジング７の軸芯とが合致する形で当該ピストン６がハウジング７内を摺動することで、両者に金属接触による磨耗等も発生することがなく、さらにハウジング７内に摺接するパッキン１４に作用する力も全周を通じて均一に働き、パッキン１４の磨耗による消耗を均一にすることで、当該パッキン１４によるシール性が長期に亘って確保することができる。
【００３１】
さらに、ピストン６の他端部に段状部１６を形成していることで、ピストン６の他端面がハウジング７の上面と当接を繰り返すことによって当該他端面外縁部が径方向に膨出する、所謂マッシュルーム現象が生じたとしても、上記他端面がハウジング７の内周面に接触するのを長期に亘って防止でき、これにより接触による両者の破損などを防止してピストン６の長期に亘る円滑な摺動を確保することができる。
【００３２】
このようにピストン６とハウジング７間において構造上施した上述した各種の工夫が融合することにより、本発明の電磁弁は飛躍的な耐久性の向上を図ることができる。なお、この電磁弁で制御する流体としては蒸気やエアーなどが好適である。
【００３３】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。
【００３４】
例えば、溝３０、溝３１はパッキン１４を挟んで１本づつだけに限らず、２本以上であっても上述した１本の場合と同様な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の電磁弁の構成を示す正面から見た断面図である。
【図２】同じく電磁弁の構成を示す側面から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  流体制御部
２  電磁開閉部
３  １次通路
４  ２次通路
６  ピストン
７  ハウジング
８  シートパッキン
９  弁座
１１  圧力室
１３  導入路
１４  パッキン
１５  溝
１６  段状部
１７  排出路
【図１】
2005344875.tif 000003
【図２】
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