(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口孔および出口孔が直角方向に向きを変えて連通された流体通路を有するボディと、前記流体通路内に前記ボディと一体に形成された主弁座と、前記主弁座に上流側から対向して前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された主弁体と、前記主弁体の第１背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第１パイロット弁と、前記第１パイロット弁の第２背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第２パイロット弁と、前記第２パイロット弁の開閉制御を行うプランジャと、電磁力によって前記プランジャを前記第２パイロット弁の開閉方向に吸引する可動コアと、前記電磁力を生成する電磁コイルと、前記電磁コイルの非通電時に前記第２パイロット弁が開または閉状態になるよう前記プランジャを付勢する第１ばねとを備えた二段パイロット式電磁弁において、
前記主弁座によって形成される主弁の第１弁孔と、前記第１パイロット弁の第２弁孔と、前記第２パイロット弁の第３弁孔と、前記プランジャと、前記可動コアとが同一軸線上に配置され、
前記第１パイロット弁は、前記第１背圧室と前記出口孔とを連通するよう前記主弁体に形成されたパイロット通路内に前記主弁体と一体に形成された第１パイロット弁座と、前記主弁体内にて前記第１パイロット弁座に対して接離するよう前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された第１パイロット弁体とを有し、
前記第２パイロット弁は、前記第２背圧室と前記出口孔とを連通するよう前記第１パイロット弁体に形成された前記第３弁孔の前記第２背圧室側端面に位置する第２パイロット弁座と、前記プランジャの前記可動コアとの吸引状態に応じて前記第２パイロット弁座に対して接離するよう前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された第２パイロット弁体とを有し、
前記可動コアは、前記主弁体とともにその軸線方向に進退可能に設けられていることを特徴とする二段パイロット式電磁弁。
【請求項２】
前記電磁コイルによって囲まれ、前記出口孔の軸線位置に固定配置されて前記出口孔とは反対の側の開口端が閉止された中空の外側スリーブと、
一端が前記主弁体に固定され、他端が前記可動コアによって閉止され、中には前記第２パイロット弁体を保持し前記電磁コイルの非通電時に前記第１ばねによって前記第２パイロット弁が閉弁するよう付勢された前記プランジャが配置されていて前記主弁体と一体となって進退移動するように前記外側スリーブ内に嵌挿配置された内側スリーブと、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の二段パイロット式電磁弁。
【請求項３】
前記電磁コイルによって囲まれ、前記出口孔の軸線位置に固定配置されて前記出口孔とは反対の側の開口端が閉止された中空のスリーブと、
一端に前記第２パイロット弁体を保持し、前記主弁体および前記スリーブ内を進退可能に嵌挿配置された前記プランジャを貫通してその軸線方向に進退自在に配置されたシャフトと、
前記中空のスリーブ内に進退可能に嵌挿配置された前記可動コアを前記プランジャの側へ付勢して前記プランジャを前記シャフトの他端に常に当接させる第２ばねと、
を備え、前記シャフトは、前記電磁コイルの非通電時には、前記第１ばねにより前記プランジャに関して前記可動コアの側へ付勢されることで前記第２パイロット弁体が前記プランジャの前記第１パイロット弁側の端面より内側に位置して前記第２パイロット弁座から離れるとともに他端が前記プランジャの端面より突出して位置することで前記プランジャを前記可動コアから離間させ、前記電磁コイルの通電時には、前記プランジャと前記可動コアとが吸着されることで前記第２パイロット弁体が前記プランジャの前記第１パイロット弁側の端面より外側に位置して前記第２パイロット弁座に着座することを特徴とする請求項１記載の二段パイロット式電磁弁。
【請求項４】
入口孔および出口孔が直角方向に向きを変えて連通された流体通路を有するボディと、前記流体通路内に前記ボディと一体に形成された主弁座と、前記主弁座に上流側から対向して前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された主弁体と、前記主弁体の第１背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第１パイロット弁と、前記第１パイロット弁の第２背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第２パイロット弁と、前記第２パイロット弁の開閉制御を行うプランジャと、電磁力によって前記プランジャを前記第２パイロット弁の開閉方向に吸引する可動コアと、前記電磁力を生成する電磁コイルと、前記電磁コイルの非通電時に前記第２パイロット弁が開または閉状態になるよう前記プランジャを付勢する第１ばねとを備えた二段パイロット式電磁弁において、
前記主弁座によって形成される主弁の第１弁孔と、前記第１パイロット弁の第２弁孔と、前記第２パイロット弁の第３弁孔と、前記プランジャと、前記可動コアとが同一軸線上に配置され、
前記第１パイロット弁は、前記第１背圧室と前記出口孔とを連通するよう前記主弁体に形成された前記第２弁孔に設けられている第１パイロット弁座と、前記主弁体内にて前記第１パイロット弁座に対して接離するよう前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された第１パイロット弁体とを有し、
前記第２パイロット弁は、前記第２背圧室と前記出口孔とを連通するよう前記第１パイロット弁体に形成された前記第３弁孔に設けられている第２パイロット弁座と、前記プランジャの前記可動コアとの吸引状態に応じて前記第２パイロット弁座に対して接離するよう前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された第２パイロット弁体とを有し、
前記可動コアは、前記第２パイロット弁座を有する前記第１パイロット弁体とともにそれらの軸線方向に進退可能に設けられていていることを特徴とする二段パイロット式電磁弁。
【請求項５】
前記電磁コイルによって囲まれ、前記出口孔の軸線位置に固定配置されて前記出口孔とは反対の側の開口端が閉止された中空の外側スリーブと、
前記外側スリーブ内に進退自在に配置され、一端が前記可動コアによって閉止され、中には前記第２パイロット弁の第２パイロット弁体を保持し前記電磁コイルの非通電時に前記第１ばねによって前記第２パイロット弁が閉弁するよう付勢される前記プランジャが配置されている内側スリーブと、
前記内側スリーブの他端に固定され、先端部には前記第１パイロット弁体と前記第２パイロット弁座とを保持する弁体保持部材と、
前記外側スリーブ内に配置され、前記内側スリーブに固定された前記可動コアを前記主弁体の側へ付勢する第２ばねと、
を備えていることを特徴とする請求項４記載の二段パイロット式電磁弁。
【請求項６】
前記電磁コイルによって囲まれ、前記出口孔の軸線位置に固定配置されて前記出口孔とは反対の側の開口端が閉止された中空の外側スリーブと、
前記外側スリーブ内に進退自在に配置され、一端に前記可動コアの抜け止め部を有し、前記電磁コイルの非通電時に前記第１ばねによって前記抜け止め部に当接するように付勢されている前記可動コアが中に配置され、他端には前記第１パイロット弁体と前記第２パイロット弁座とを先端に保持した前記プランジャが固定されている内側スリーブと、
前記プランジャおよび前記可動コアを貫通してそれらの軸線方向に進退自在に配置され、一端に前記第２パイロット弁体を保持した筒状体と、
前記筒状体の他端に固定され、前記電磁コイルの非通電時に前記第１ばねによって付勢される前記可動コアに押されて前記第２パイロット弁が開弁する方向に前記筒状体を移動させる係止部と、
前記外側スリーブ内に配置され、前記係止部を前記主弁体の方向へ付勢する第２ばねと、
を備えていることを特徴とする請求項４記載の二段パイロット式電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二段パイロット式電磁弁に関し、特に流体通路を開け閉めして流体の流れを断続制御するものであって、電磁ソレノイドに可動コアを採用した二段パイロット式電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁は、流体通路の中に設けた弁体を電磁力で開閉駆動することによって流体を流したり流体の流れを遮断したりする。弁体は、流体通路の大きさに応じた大きさを有し、流体通路の径が大きくなると弁体も大きくなる。弁体が大きくなると、弁体を駆動するのに大きな電磁力が必要になり、ソレノイドが大型化してしまう。
【０００３】
このため、流体の圧力を利用してピストンを動かし、そのピストンが弁体を駆動するようにし、ピストンに導入する流体流量を電磁力で制御するパイロット弁を備えたパイロット式の電磁弁にして、ソレノイドを小型化することが行われている。しかし、主弁の径が大きくなると、その主弁を駆動するピストンも大きくなり、パイロット通路も大きくなってくる。
【０００４】
したがって、さらに、流体通路の径が大きくなったり、流体の圧力が高くなると、大きなパイロット通路を制御するパイロット弁も大きくなり、やはり、大きな電磁力が必要になる。これに対して、パイロット弁を二段構成にしてパイロット弁を駆動する電磁力を小さくして小型化を図った二段パイロット式電磁弁が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二段パイロット式電磁弁では、２つのパイロット弁を備えているため、概観が大きくなり、また、パイロット通路が複雑になるため、大型化してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、小型化した二段パイロット式電磁弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、入口孔および出口孔が直角方向に向きを変えて連通された流体通路を有するボディと、前記流体通路内に前記ボディと一体に形成された主弁座と、前記主弁座に上流側から対向して前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された主弁体と、前記主弁体の第１背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第１パイロット弁と、前記第１パイロット弁の第２背圧室と前記出口孔とを連通する通路を開閉する第２パイロット弁と、前記第２パイロット弁の開閉制御を行うプランジャと、電磁力によって前記プランジャを前記第２パイロット弁の開閉方向に吸引する可動コアと、前記電磁力を生成する電磁コイルと、前記電磁コイルの非通電時に前記第２パイロット弁が開または閉状態になるよう前記プランジャを付勢する第１ばねとを備えた二段パイロット式電磁弁において、前記主弁座によって形成される主弁の第１弁孔と、前記第１パイロット弁の第２弁孔と、前記第２パイロット弁の第３弁孔と、前記プランジャと、前記可動コアとが同一軸線上に配置され、前記第１パイロット弁は、前記第１背圧室と前記出口孔とを連通するよう前記主弁体に形成されたパイロット通路内に前記主弁体と一体に形成された第１パイロット弁座と、前記主弁体内にて前記第１パイロット弁座に対して接離するよう前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された第１パイロット弁体とを有し、前記第２パイロット弁は、前記第２背圧室と前記出口孔とを連通するよう前記第１パイロット弁体に形成された前記第３弁孔の前記第２背圧室側端面に位置する第２パイロット弁座と、前記プランジャの前記可動コアとの吸引状態に応じて前記第２パイロット弁座に対して接離するよう前記出口孔の軸線位置に進退自在に配置された第２パイロット弁体とを有し、前記可動コアは、前記主弁体とともにその軸線方向に進退可能に設けられていることを特徴とする二段パイロット式電磁弁が提供される。
【０００８】
このような可動コアを採用した二段パイロット式電磁弁によれば、主弁の弁孔と、第１パイロット弁の弁孔と、第２パイロット弁の弁孔とを同一軸線上に配置し、主弁、第１パイロット弁および第２パイロット弁を隣接させるようにした。これにより、主弁体の背圧室および第１パイロット弁の背圧室から低圧側の出口孔に抜けるパイロット通路がそれぞれ主弁体および第１パイロット弁体に形成されるため短く簡単になり、小型化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図、図２は本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図、図３は本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図、図４は本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。
【００１０】
この二段パイロット式電磁弁は、ボディ１の側部および下部にそれぞれ直角方向に向きを変えて入口孔２および出口孔３が設けられている。入口孔２および出口孔３を連通する流体通路内には、主弁座４がボディ１と一体に形成されている。この主弁座４には、上流側から対向して主弁体５が出口孔３の軸線位置にて進退自在に配置され、主弁座４とともに主弁を構成している。主弁体５の主弁座４との当接部には、たとえばポリテトラフルオロエチレン製のシール材６が嵌合されている。
【００１１】
主弁体５の主弁座４とは反対側に主弁背圧室７が形成され、この主弁背圧室７は、主弁体５にスリット状に設けられたパイロット通路８を介して入口孔２に連通されており、かつ上部がキャップ９によって閉止されている。
【００１２】
キャップ９の中央部には、外側スリーブ１０がろう付けなどによって固定されており、その上端部は、キャップ１１をろう付けするなどして閉止されている。この外側スリーブ１０の外側には、電磁コイル１２が周設されている。
【００１３】
主弁体５は、その中央部に第１パイロット弁座１３が一体に形成されており、その上に、第１パイロット弁体１４が配置されて第１パイロット弁を構成している。この第１パイロット弁体１４の第１パイロット弁座１３との当接部には、たとえばポリテトラフルオロエチレン製のシール材１５が嵌合されている。このシール材１５は、第１パイロット弁座１３とは反対側の端面にまで伸びていて、その端面部分は第２パイロット弁座を兼用する形にしている。これにより、主弁の弁孔と、主弁体５に形成された第１パイロット弁の弁孔と、第１パイロット弁体１４に嵌合されているシール材１５によって形成された第２パイロット弁の弁孔とが同一軸線上に配置されている。また、第１パイロット弁体１４の外周部には軸線方向に設けられたスリット状のパイロット通路１６があり、主弁体５に形成されたパイロット通路１７を介して主弁背圧室７と第１パイロット弁体１４の上側の空間とを連通するようにしている。
【００１４】
主弁体５の上部には、外側スリーブ１０内に進退自在に嵌挿配置された内側スリーブ１８が圧入されており、主弁体５が外側スリーブ１０をガイドとして内側スリーブ１８と一体になって軸線方向に進退自在に動くようになっている。
【００１５】
内側スリーブ１８内には、下端部にボール状の第２パイロット弁体１９をかしめ加工により保持したプランジャ２０がその軸線方向に進退自在に配置されている。また、内側スリーブ１８の上端部には、可動コア２１が圧入されている。そして、プランジャ２０の上部軸線位置に形成されたばね室にばね２２が配置され、そのばね２２の上端部は可動コア２１に当接されている。これにより、プランジャ２０は、第２パイロット弁体１９をその第２パイロット弁座に着座させる方向に付勢されている。
【００１６】
また、このプランジャ２０は、その外周部に軸線方向に延びる通路２３が設けられている。この通路２３は、プランジャ２０に設けられたばね室と連通されている。さらに、可動コア２１の軸線位置に通路２４が貫通形成されており、プランジャ２０のばね室と可動コア２１の上側の外側スリーブ１０の空間とを連通している。
【００１７】
このように、第１パイロット弁および第２パイロット弁が主弁と同軸上に配置され、かつ、第１パイロット弁体１４の摺動部を主弁体５の中に持たせる構成にしたことにより、この二段パイロット式電磁弁の大きさをかなり小さくすることができる。
【００１８】
次に、このようにして構成された二段パイロット式電磁弁の動作について説明する。
まず、電磁コイル１２が非通電のときには、図１に示したように、プランジャ２０がばね２２によって下方へ付勢されているため、第２パイロット弁が閉じており、さらにプランジャ２０内のばね２２によるばね力が第１パイロット弁体１４を第１パイロット弁座１３へ着座させ、第１パイロット弁が閉じている。この状態で、入口孔２に導入された流体の圧力がパイロット通路８を介して主弁背圧室７に導入されている。主弁背圧室７に導入された流体の圧力は、主弁体５のパイロット通路１７、第１パイロット弁体１４のパイロット通路１６を介して第２パイロット弁体１９が位置している第１パイロット弁背圧室に導入され、さらに、プランジャ２０に設けられた通路２３およびばね室、可動コア２１に設けられた通路２４を介して外側スリーブ１０にも導入される。第２パイロット弁はプランジャ２０内のばね２２により、第１パイロット弁はその背圧室の圧力により、パイロット通路側の入口孔２と出口孔３との間のシールは確保されるため、主弁背圧室７に通じる空間は、すべて入口孔２に導入された流体の圧力によって満たされ、結果として、主弁体５は下方へ移動する力が働き、主弁は閉じることになる。
【００１９】
ここで、電磁コイル１２を通電すると、プランジャ２０がばね２２のばね力に抗して可動コア２１に吸着される。これにより、第２パイロット弁体１９が、第１パイロット弁体１４に形成された第２パイロット弁座から離れ、図２に示したように、第２パイロット弁が開いた状態になる。
【００２０】
第２パイロット弁が開くことにより、第１パイロット弁の背圧室が出口孔３に連通されてその背圧室の圧力が出口孔３へと抜けるため、第１パイロット弁の背圧室は低圧になる。このとき、主弁背圧室７の圧力は高いので、図３に示したように、第１パイロット弁体１４は、主弁体５に形成された第１パイロット弁座１３から離れ、第１パイロット弁が開いた状態になる。
【００２１】
第１パイロット弁が開くことにより、主弁背圧室７は、出口孔３に連通されるため、低圧になる。したがって、主弁体５は、主弁背圧室７と入口孔２との圧力差により、主弁座４から離れていき、図４に示したように、主弁が全開状態になる。
【００２２】
逆に、図４に示した開弁状態から、電磁コイル１２を非通電にすると、プランジャ２０と可動コア２１との電磁吸引力がなくなるため、プランジャ２０はばね２２によって可動コア２１から離される。これにより、第２パイロット弁体１９が第１パイロット弁体１４に形成された第２パイロット弁座に着座され、第２パイロット弁が閉じる。これにより、第１パイロット弁の背圧室が密閉されることにより、主弁背圧室７からパイロット通路１７および第１パイロット弁の弁孔を介して出口孔３に流れる流体が第１パイロット弁体１４に形成されたパイロット通路１６を介して第１パイロット弁の背圧室に導入されるようになる。これにより、第１パイロット弁の背圧室の圧力が高くなり、第１パイロット弁体１４を押し下げて主弁体５に形成された第１パイロット弁座１３に着座させる。このとき、第２パイロット弁体１９は、ばね２２の付勢力により、第１パイロット弁体１４に設けられた第２パイロット弁座に着座されたままの状態で、第１パイロット弁体１４とともに押し下げられる。第１および第２パイロット弁が閉じたことにより、主弁背圧室７の圧力が高くなり、この圧力が主弁体５を押し下げて主弁座４に着座させ、主弁は全閉状態となる。
【００２３】
図５は本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図、図６は本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図、図７は本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図、図８は本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。図５ないし図８において、図１ないし図４に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
このノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁では、キャップ９にスリーブ２５がろう付けされており、そのスリーブ２５の中にプランジャ２０および可動コア２１が軸線方向に進退自在に嵌挿配置されている。プランジャ２０の下端は、主弁体５の上部中央部に形成された筒状部２６内に延びており、その中では第１パイロット弁体１４の可動範囲上限位置に形成された段差部まで摺動可能になっている。
【００２５】
プランジャ２０の軸線位置には、シャフト２７が軸線方向に進退自在に貫通配置され、そのシャフト２７の下端には、第２パイロット弁体１９がかしめ加工により保持されている。また、プランジャ２０の下方の軸線位置には、ばね室が形成されており、プランジャ２０の下端部に嵌合されたリング２８とシャフトの段差部に係止されたワッシャ２９との間にばね３０が配置されている。これにより、ばね３０は、プランジャ２０に関してシャフト２７を常に持ち上げるように付勢している。
【００２６】
可動コア２１は、たとえば六角形の断面形状を有しており、スリーブ２５との間に図示されない通路が形成されており、プランジャ２０の通路２３および主弁背圧室７とスリーブ２５内の可動コア２１の上部空間とが連通されるようになっている。また、可動コア２１の上部とキャップ１１との間にて可動コア２１を下方へ付勢するはばね３１が配置されている。このばね３１は、プランジャ２０内のばね３０よりもばね力が弱く設定してある。
【００２７】
次に、このようにして構成されたノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の動作について説明する。
まず、電磁コイル１２が非通電のときには、図５に示したように、プランジャ２０内のばね３０の付勢力により、シャフト２７がプランジャ２０に関して持ち上げられているため、そのシャフト２７の下端部に保持されている第２パイロット弁体１９は、プランジャ２０の下端面よりもプランジャ２０内へ引っ込んだ状態にある。このプランジャ２０内のばね３０のばね力は、可動コア２１の上のばね３１のばね力よりも強いので、可動コア２１も一緒に持ち上げるられている。シャフト２７が持ち上げられているため、第２パイロット弁は、開いており、第１パイロット弁体は、その上部の背圧室と主弁背圧室７との差圧で第１パイロット弁座１３から離れることで、第１パイロット弁も開いている。したがって、主弁も、入口孔２の圧力と主弁背圧室７の圧力との差圧で開弁された状態に保持されている。
【００２８】
ここで、電磁コイル１２を通電すると、プランジャ２０がばね３０のばね力に抗して可動コア２１に吸着される。これにより、シャフト２７の上端面は可動コア２１によってプランジャ２０内に押し込められるので、シャフト２７の下端部に保持された第２パイロット弁体１９がプランジャ２０の下端面より突出されるようになる。これにより、第２パイロット弁体１９が第１パイロット弁体１４に形成された第２パイロット弁座に着座し、図６に示したように、第２パイロット弁が閉じた状態になる。このとき、第２パイロット弁体１９がプランジャ２０の下端面より突出されてくることにより、プランジャ２０が上に移動し、プランジャ２０の下端面と第１パイロット弁体１４の上端面との間にクリアランスが生じ、第１パイロット弁体１４の上部に背圧室が形成される。
【００２９】
第２パイロット弁が閉じることにより、入口孔２の流体圧力がパイロット通路８を介して主弁背圧室７に導入され、さらに主弁体５内のパイロット通路１７に導入された圧力が、第１パイロット弁体１４のパイロット通路１６を介してその背圧室に導入されるようになる。第１パイロット弁の背圧室が高くなると、第１パイロット弁体１４が下方に移動され、図７に示したように、第１パイロット弁座１３に着座される。この第１パイロット弁体１４が下方へ移動するとき、可動コア２１の上部にあるばね３１により、プランジャ２０、シャフト２７および可動コア２１も一緒に下方移動される。
【００３０】
第２パイロット弁および第１パイロット弁が閉じたことにより、主弁背圧室７の圧力と入口孔２の圧力との圧力差により主弁体５が下方へ移動し、主弁座４に着座されるようになる。このとき、主弁体５の上にある第１パイロット弁、第２パイロット弁、プランジャ２０および可動コア２１も、可動コア２１の上部圧力室に導入された圧力およびばね３１により、主弁体５の動きに合わせて下方へ移動し、図８に示したように、主弁が全閉状態になる。
【００３１】
逆に、図８に示した閉弁状態から、電磁コイル１２を非通電にすると、プランジャ２０と可動コア２１との電磁吸引力がなくなるため、プランジャ２０内のばね３０がプランジャ２０に関してシャフト２７を上方へ移動させる。これにより、第２パイロット弁が開き、第１パイロット弁体１４の背圧室の流体がその第２パイロット弁を介して低圧の出口孔３の側へ流出するため、第１パイロット弁体１４の背圧室の圧力が小さくなる。これにより、第１パイロット弁体１４の背圧室の圧力と主弁背圧室７の圧力との圧力差により、第１パイロット弁体１４が上方へ移動し、第１パイロット弁が開く。これにより、主弁背圧室７の圧力がその第１パイロット弁を介して低圧側へ抜けるので、主弁体５は、主弁背圧室７の圧力と入口孔２の圧力との差により、主弁座４から離れていき、図５に示したように、主弁が全開状態になる。
【００３２】
図９は本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図、図１０は本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図、図１１は本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図、図１２は本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。図９ないし図１２において、図１ないし図８に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
このノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁では、外側スリーブ１０がキャップ９にろう付けなどにより固定されている。この外側スリーブ１０の中に内側スリーブ１８が嵌挿配置されている。
【００３４】
内側スリーブ１８は、その下端部に第１パイロット弁体１４を保持する弁体保持部材３２が嵌合されている。第１パイロット弁体１４は、主弁体５の上部にかしめ加工により保持された、たとえばポリテトラフルオロエチレン製の第１パイロット弁座１３とともに第１パイロット弁を構成している。第１パイロット弁体１４の上部には、たとえばポリテトラフルオロエチレン製の第２パイロット弁座３３が設けられている。
【００３５】
内側スリーブ１８の中には、下端部にボール状の第２パイロット弁体１９をかしめ加工により保持したプランジャ２０がその軸線方向に進退自在に配置されている。また、内側スリーブ１８の上端部には、可動コア２１が圧入されている。プランジャ２０の上部軸線位置にはばね室が形成され、そのばね室にばね２２が配置されて、可動コア２１に関してプランジャ２０を下方へ付勢するようにしている。さらに、可動コア２１上部の外側スリーブ１０内の部屋にばね３１が設けられていて、可動コア２１を介して内側スリーブ１８を下方へ常時付勢するようにしている。
【００３６】
弁体保持部材３２には、主弁背圧室７と第２パイロット弁体１９が配置される第１パイロット弁の背圧室とを連通させるパイロット通路３４が穿設されている。これにより、パイロット通路８を介して入口孔２から導入された主弁背圧室７の圧力は、弁体保持部材３２のパイロット通路３４、第１パイロット弁の背圧室、プランジャ２０に形成された通路２３、可動コア２１のプランジャ側端面に形成された溝３５および可動コア２１の通路２４を介して可動コア２１上部の外側スリーブ１０内の部屋に導入されるようになる。
【００３７】
次に、このようにして構成された二段パイロット式電磁弁の動作について説明する。
まず、電磁コイル１２が非通電のときには、図９に示したように、プランジャ２０がばね２２によって下方へ付勢されているため、第２パイロット弁が閉じており、さらに可動コア２１上部の外側スリーブ１０内のばね３１によるばね力が第１パイロット弁体１４を第１パイロット弁座１３へ着座させ、第１パイロット弁が閉じている。このとき、入口孔２に導入された流体の圧力がパイロット通路８を介して主弁背圧室７に導入されている。主弁背圧室７に導入された流体の圧力は、弁体保持部材３２のパイロット通路３４を介して第２パイロット弁体１９が位置している第１パイロット弁背圧室に導入され、さらに、プランジャ２０に設けられた通路２３および可動コア２１に設けられた溝３５および通路２４を介して外側スリーブ１０にも導入される。第２パイロット弁はプランジャ２０内のばね２２により、第１パイロット弁はその背圧室の圧力により、それぞれ閉弁状態に保持されるため、主弁体５は、主弁背圧室７の圧力と入口孔２の圧力との差によって下方へ移動して閉じている。
【００３８】
ここで、電磁コイル１２を通電すると、プランジャ２０がばね２２のばね力に抗して可動コア２１に吸着される。これにより、第２パイロット弁体１９が、第１パイロット弁体１４に形成された第２パイロット弁座３３から離れ、図１０に示したように、第２パイロット弁が開いた状態になる。
【００３９】
第２パイロット弁が開くことにより、第１パイロット弁の背圧室が出口孔３に連通されてその背圧室の圧力が出口孔３へと抜けるため、第１パイロット弁の背圧室は低圧になる。このとき、主弁背圧室７の圧力は高いので、第１パイロット弁の背圧室の圧力と主弁背圧室７の圧力との圧力差により、図１１に示したように、第１パイロット弁体１４は、主弁体５に形成された第１パイロット弁座１３から離れ、第１パイロット弁が開いた状態になる。
【００４０】
第１パイロット弁が開くことにより、主弁背圧室７は、出口孔３に連通されるため、低圧になり、主弁体５は、主弁背圧室７と入口孔２との圧力差により、主弁座４から離れていき、図１２に示したように、主弁が全開状態となる。
【００４１】
逆に、図１２に示した開弁状態から、電磁コイル１２を非通電にすると、プランジャ２０と可動コア２１との電磁吸引力がなくなるため、プランジャ２０はばね２２によって可動コア２１から離される。これにより、第２パイロット弁体１９が第１パイロット弁体１４に形成された第２パイロット弁座３３に着座され、第２パイロット弁が閉じる。これにより、第１パイロット弁の背圧室が密閉されることにより、主弁背圧室７から弁体保持部材３２のパイロット通路３４、第１パイロット弁の背圧室、プランジャ２０の通路２３および可動コア２１に設けられた溝３５および通路２４を介して外側スリーブ１０に圧力が導入される。第１パイロット弁の背圧室の圧力が高くなることと、ばね３１により可動コア２１を介して内側スリーブ１８が下方へ付勢されていることにより、第１パイロット弁体１４は主弁体５に形成された第１パイロット弁座１３に着座される。このようにして、第１および第２パイロット弁が閉じたことにより、主弁背圧室７の圧力が高くなり、この圧力が主弁体５を押し下げて主弁座４に着座させ、主弁は全閉状態となる。
【００４２】
図１３は本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図、図１４は本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図、図１５は本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図、図１６は本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。図１３ないし図１６において、図１ないし図１２に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
このノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁では、外側スリーブ１０がキャップ９にろう付けなどにより固定され、その外側スリーブ１０の中に内側スリーブ１８が嵌挿配置されている。
【００４４】
この内側スリーブ１８は、その下端部にプランジャ２０が嵌合され、内部には、ばね２２によって付勢されている可動コア２１が軸線方向に進退自在に配置されている。ただし、可動コア２１が内側スリーブ１８から抜け出ないよう、内側スリーブ１８の上端部は内方へ折り曲げられている。プランジャ２０の下端部には、第２パイロット弁座３３および第１パイロット弁体１４が保持されており、その上部には第１パイロット弁の背圧室を構成する空間が設けられ、その第１パイロット弁の背圧室は、パイロット通路３６によって主弁背圧室７に連通されている。
【００４５】
さらに、内側スリーブ１８に固定配置されたプランジャ２０および進退自在に配置された可動コア２１を貫通して、パイプ３７が軸線方向に進退自在に配置されている。このパイプ３７の下端部には、第２パイロット弁体１９を保持する弁体保持部材３８が嵌合されており、この弁体保持部材３８の嵌合部よりも上側には、第１パイロット弁の背圧室とパイプ３７内の通路３９とを連通させる通路４０が穿設されている。また、このパイプ３７の上端部には、ばね受け部材４１が嵌合されている。このばね受け部材４１は、その上部に配置されたばね３１によって下方へ付勢されている。このばね３１は、可動コア２１を付勢しているばね２２よりもばね力を小さく設定してある。したがって、可動コア２１がばね２２によって内側スリーブ１８の上端まで付勢されているときには、可動コア２１の上端面に当接されているばね受け部材４１は、ばね３１の付勢力に抗して内側スリーブ１８の上端面より持ち上げられた状態になる。
【００４６】
次に、このようにして構成されたノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の動作について説明する。
まず、電磁コイル１２が非通電のときには、図１３に示したように、プランジャ２０内のばね２２の付勢力により可動コア２１が内側スリーブ１８の上端部まで移動されている。このとき、ばね受け部材４１の下端部が可動コア２１の上端面に当接されており、可動コア２１がばね受け部材４１を押し上げている。これにより、パイプ３７が内側スリーブ１８に関して持ち上げられている。したがって、パイプ３７の下端部の弁体保持部材３８に保持されている第２パイロット弁体１９がその第２パイロット弁座３３から離れている。第２パイロット弁が開いていることにより、第１パイロット弁の背圧室およびこれに連通する外側スリーブ１０の上部の圧力室の圧力は、第１パイロット弁体１４、第１パイロット弁座１３および主弁体５の中央の弁孔を介して低圧の出口孔３に抜け出る。このため、パイロット通路８を介して導入された主弁背圧室７の圧力と第１パイロット弁の背圧室の圧力との圧力差により、第１パイロット弁体１４が上方へ移動し、第１パイロット弁が開くことになる。第１および第２パイロット弁が開くことにより、主弁体５は、入口孔２の圧力と主弁背圧室７の圧力との圧力差により、上方に移動され、主弁は全開状態になっている。
【００４７】
ここで、電磁コイル１２を通電すると、プランジャ２０がばね２２のばね力に抗して可動コア２１を吸引する。これにより、可動コア２１は内側スリーブ１８の上端部より下側へ移動され、これに伴って下端部が可動コア２１の上端面に当接されているばね受け部材４１は、その下端部がばね３１によって内側スリーブ１８内に押し込まれるようになる。この結果、ばね受け部材４１に固定されているパイプ３７が下がり、その下端部に固定されている第２パイロット弁体１９が、図１４に示したように、その第２パイロット弁座３３に着座される。
【００４８】
第２パイロット弁が閉じることにより、主弁背圧室７の圧力が、パイロット通路３６、第１パイロット弁の背圧室、パイプ３７に設けられた通路４０、パイプ３７内の通路３９を介して外側スリーブ１０の上部圧力室に導入される。これにより、外側スリーブ１０の上部圧力室の圧力と主弁背圧室７の圧力との差圧により、内側スリーブ１８が押し下げられ、図１５に示したように、第１パイロット弁体１４が主弁体５に設けられた第１パイロット弁座１３に着座される。
【００４９】
第１パイロット弁が閉じることにより、主弁背圧室７が密閉され、主弁背圧室７の圧力と入口孔２の圧力との差圧により主弁体５が押し下げられ、主弁座４に着座される。このとき、主弁体５の上にある第１パイロット弁、内側スリーブ１８、プランジャ２０および可動コア２１も、外側スリーブ１０の上部圧力室に導入された圧力およびばね３１により、主弁体５の動きに合わせて下方へ移動し、図１６に示したように、主弁が全閉状態になる。
【００５０】
逆に、図１６に示した閉弁状態から、電磁コイル１２を非通電にすると、プランジャ２０と可動コア２１との電磁吸引力がなくなるため、プランジャ２０内のばね２２がプランジャ２０に関して可動コア２１を内側スリーブ１８の上端部まで移動させる。これにより、可動コア２１がばね受け部材４１を内側スリーブ１８より上方に押し出すことで、パイプ３７が持ち上げられ、この結果、そのパイプ３７に取り付けられた第２パイロット弁体１９がその第２パイロット弁座３３より離れる。これにより、第２パイロット弁が開き、第１パイロット弁の背圧室の流体がその第２パイロット弁を介して低圧の出口孔３の側へ流出するため、第１パイロット弁の背圧室の圧力が小さくなる。これにより、第１パイロット弁の背圧室の圧力と主弁背圧室７の圧力との圧力差により、第１パイロット弁体１４が上方へ移動し、第１パイロット弁が開く。これにより、主弁背圧室７の圧力がその第１パイロット弁を介して低圧側へ抜けるので、主弁体５は、主弁背圧室７の圧力と入口孔２の圧力との差により、主弁座４から離れていき、図１３に示したように、主弁が全開状態になる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、主弁の弁孔と、第１パイロット弁の弁孔と、第２パイロット弁の弁孔とを同一軸線上に配置する構成にした。これにより、主弁背圧室および第１パイロット弁の背圧室から低圧の出口孔に抜ける通路を最短距離に形成することができるため、二段パイロット式電磁弁を小型化することができ、しかも、構造の簡略化による部品コストの削減が可能になる。
【００５２】
また、本発明では、第１パイロット弁を主弁体の中に配置し、第２パイロット弁も主弁体の中で第１パイロット弁に隣接して配置する構成にしたことにより、主弁体の背圧室および第１パイロット弁の背圧室から低圧側の出口孔に抜けるパイロット通路がそれぞれ主弁体および第１パイロット弁体に形成されるため短く簡単になって小型化することができ、しかも、第１パイロット弁のガイドを主弁体に持たせることで、弁部の同心を出やすくすることができる。
【００５３】
さらに、本発明では、第１パイロット弁および第２パイロット弁を主弁体とは別体にしてプランジャと一体化したものを主弁体の直上に配置する構成にしている。これにより、出口孔に抜けるパイロット通路が短くなり、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るノーマルクローズ型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の非通電時の状態を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第１動作状態を示す断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の第２動作状態を示す断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係るノーマルオープン型の二段パイロット式電磁弁の通電時の動作完了状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ボディ
２  入口孔
３  出口孔
４  主弁座
５  主弁体
６  シール材
７  主弁背圧室
８  パイロット通路
９  キャップ
１０  外側スリーブ
１１  キャップ
１２  電磁コイル
１３  第１パイロット弁座
１４  第１パイロット弁体
１５  シール材
１６，１７  パイロット通路
１８  内側スリーブ
１９  第２パイロット弁体
２０  プランジャ
２１  可動コア
２２  ばね
２３，２４  通路
２５  スリーブ
２６  筒状部
２７  シャフト
２８  リング
２９  ワッシャ
３０，３１  ばね
３２  弁体保持部材
３３  第２パイロット弁座
３４  パイロット通路
３５  溝
３６  パイロット通路
３７  パイプ
３８  弁体保持部材
３９  通路
４０  通路
４１  ばね受け部材
【図１】
0003957956.tif 000002
【図２】
0003957956.tif 000003
【図３】
0003957956.tif 000004
【図４】
0003957956.tif 000005
【図５】
0003957956.tif 000006
【図６】
0003957956.tif 000007
【図７】
0003957956.tif 000008
【図８】
0003957956.tif 000009
【図９】
0003957956.tif 000010
【図１０】
0003957956.tif 000011
【図１１】
0003957956.tif 000012
【図１２】
0003957956.tif 000013
【図１３】
0003957956.tif 000014
【図１４】
0003957956.tif 000015
【図１５】
0003957956.tif 000016
【図１６】
0003957956.tif 000017