JPH0828742A - 高速電磁バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】高速電磁バルブにおけるシール材の損傷等を防
止して耐久性を向上させるとともに、シール性をも向上
させてリーク等の発生を確実に防止する。 【構成】弁体８は、弁座７に接触して流路を閉鎖するシ
ール材と、このシール材の周りに配設されたシールカバ
ーと、シール材の弁座対向面と反対側の面に配設された
シール板とからなり、かつプランジャ１５の弁体８側の
端面部に、開動作時にシールカバーに当接し、弁体８を
支持しながらこれをプランジャ１５の移動に伴わせて移
動させるキャップ体１８が配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高速電磁バルブに関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、核融合
装置へ燃料を供給するニューマチック方式のペレット入
射装置や圧送方式の高圧ガス設備等への適用を可能とす
る高速電磁バルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガス等の各種流体の導入を制
御するバルブ（弁）としては、プランジャ（可動鉄心）
とゴム等のシール材が一体構造となった電磁弁や、プラ
ンジャ、キャップ及びポリイミド等のシール材を分離し
た構造を有する高速電磁弁などが知られている。

【０００３】前者の電磁弁においては、プランジャとシ
ール材とが一体構造になっており、コイルに電圧を印加
（通電）すると、電流の立ち上がりに伴って一体構造の
プランジャが引き上げられ、シール材と弁座との間に隙
間が生じてガス等の流体を流すことができる。一方、通
電を止めると、備えられたバネの付勢力によりシール材
と弁座とが当接し、シールされて流体の流れが停止され
る。

【０００４】また、後者の高速電磁弁においては、プラ
ンジャ、キャップ及びシール材がそれぞれ分離されてお
り、コイルに通電すると、電流の立ち上がりに伴って、
まず、加速力を速めるようにプランジャとキャップとが
動作し、高速動作になったところでシール材をラッチ
し、これによってシール材を引き上げ、弁座との間に隙
間を形成する。この隙間を介してガス等の流体を流すこ
とができる。一方、通電を止めると、プランジャとシー
ル材とが各々に設けたバネの付勢力を受けて、シール材
が弁座をシールし、流体の流れが停止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラン
ジャとシール材とが一体構造となった電磁弁の場合に
は、プランジャにシール材を嵌め込んだ後に、かしめて
プランジャとシール材とを一体化しているため、閉動作
時にはバネの付勢力によりシール材と弁座とが衝撃的に
当接する。その結果として、シール面が損傷したり、プ
ランジャからシール材が外れてリーク等が発生するとい
う問題があった。

【０００６】また、プランジャ、キャップ及びシール材
を分離させた高速電磁弁の場合には、開動作時にシール
材が急激にラッチされ、また、閉動作時にはシール材が
バネの付勢力によって弁座に当接する際に、シール材の
ラッチ部分に衝撃力が加わり、シール材が損傷してリー
ク等が発生するという問題があった。この発明は、以上
の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来の電磁
バルブの欠点を解消し、シール材の損傷等を防止して耐
久性を向上させるとともに、シール性をも向上させてリ
ーク等の発生を確実に防止することのできる、改善され
た高速電磁バルブを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、バルブ本体に形成された流体の
流路に弁座が設けられ、この弁座を開閉する弁体が、弁
座と同軸上に配置された固定軸上に第１の弾性体を介し
て接続され、この第１の弾性体は弁体を弁座方向に押し
出すように付勢されており、プランジャがその固定軸に
沿ってスライド移動自在に配設され、このプランジャに
はこれを弁座方向に押し出すように付勢された第２の弾
性体が接続されているとともに、プランジャの周囲には
コイルが配置され、これらのコイル及び第２の弾性体に
よってプランジャの固定軸に沿ったスライド移動を可能
とした高速電磁バルブであって、弁体は、弁座に接触し
て流路を閉鎖するシール材と、このシール材の周りに配
設されたシールカバーと、シール材の弁座対向面と反対
側の面に配設されたシール板とからなり、かつプランジ
ャの弁体側の端面部に、開動作時にシールカバーに当接
し、弁体を支持しながらこれをプランジャの移動に伴わ
せて移動させるキャップ体が配設されてなることを特徴
とする高速電磁バルブを提供する。

【０００８】

【作 用】この発明の高速電磁バルブにおいては、バル
ブ本体に形成した流体の流路に弁座を設け、この弁座を
開閉する弁体を、弁座と同軸上に配置された固定軸上に
第１の弾性体を介して接続し、この第１の弾性体は弁体
を弁座方向に押し出すように付勢するとともに、プラン
ジャをその固定軸に沿ってスライド移動自在に配設し、
このプランジャにこれを弁座方向に押し出すように付勢
した第２の弾性体を接続し、プランジャの周囲にはコイ
ルを配置して、これらのコイル及び第２の弾性体によっ
てプランジャの固定軸に沿ったスライド移動を可能とす
る。また、弁体を、弁座に接触して流路を閉鎖するシー
ル材と、このシール材の周りに配設されたシールカバー
と、シール材の弁座対向面と反対側の面に配設されたシ
ール板とから構成するとともに、プランジャの弁体側の
端面部に、開動作時にシールカバーに当接し、弁体を支
持しながらこれをプランジャの移動に伴わせて移動させ
るキャップ体を配設する。

【０００９】コイルに通電すると、吸引力が発生し、プ
ランジャが固定軸に沿って移動するとともに、キャップ
体がシールカバーに当接し、弁体を支持しながら高速で
弁座から引き離し、シール材と弁座との間に隙間を形成
する。この隙間を介してガス等の流体をバルブ本体に形
成された流路に流すことができる。一方、コイルへの通
電を停止すると、吸引力がなくなり、第２の弾性体の付
勢力によってプランジャが押し返され、キャップ体によ
る弁体の支持が解除される。その結果、弁体が、第１の
弾性体の付勢力によって弁座方向に押し出され、シール
材が弁座に当接する。これによって、流体の流路が塞が
れる。

【００１０】このように、この発明の高速電磁バルブに
おいては、開動作時のプランジャの移動によりキャップ
体が弁体をラッチしても、シール材が直接ラッチされる
ことはなく、キャップ体はシールカバーをラッチする。
このため、プランジャの高速移動の際に加わるラッチ力
をシールカバーで受けることができ、弁体に設けたシー
ル材がシールカバーによって保護される。

【００１１】また、閉動作時には、弁体は、第１の弾性
体の付勢力のみによって移動し、弁座に当接する。この
ため、シール材が衝撃的に弁座と接触するのを防止する
ことができる。また、シール材には、シート板を介して
第１の弾性体の付勢力が作用するため、その付勢力がシ
ール材に集中することはなく、シール板によって均一な
面圧としてシール材に作用させるとができる。弁座との
接触の際の衝撃力が緩和される。

【００１２】このようにして、弁体の開閉動作によって
もシール材が損傷等することはなく、耐久性が向上し、
これと同時に、シール材が弁座に有効に面接触し、弁座
のシール性が向上する。リーク等の発生が確実に防止さ
れる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に沿って実施例を示し、この発明
の高速電磁バルブについてさらに詳しく説明する。図１
は、この発明の高速電磁バルブの一実施例を示した部分
断面図である。この図１の例においては、バルブ本体
（１）とこれに接続されるバックレススリーブ（２）と
が設けられており、これらのバルブ本体（１）及びバッ
クレススリーブ（２）は、スリーブナット（３）によっ
て相互に連結されている。また、バックレススリーブ
（２）のバルブ本体（１）との接続面部にはメタルパッ
キン（４）を介在させており、気密性を高めている。

【００１４】バルブ本体（１）には、その側部に水平方
向に延びるガス等の流体の導入路（５）が形成されると
ともに、鉛直方向には流出路（６）が形成されている。
これらの導入路（５）及び流出路（６）は連通し、流体
の流路を形成している。流出路（６）の頂部には弁座
（７）が設けられている。弁座（７）の上方には弁体
（８）が配置されている。この弁体（８）は、バックレ
ススリーブ（２）に内蔵されている。弁体（８）が下方
に移動し、弁座（７）に接触することによって流路が閉
じられ、流体の流れが停止する。一方、弁体（８）が上
方に移動して弁座（７）から離れると、弁体（８）と弁
座（７）との間に隙間が形成され、流路が開き、流体の
流入及び流出が行われる。

【００１５】図２ａ及び図２ｂは、各々、図１に例示し
た弁体を拡大して示した平面図及び断面図である。これ
らの図２ａ及び図２ｂに例示したように、弁体（８）に
は略円柱状に成形されたシール材（９）が設けられてい
る。このシール材（９）が上記した弁座（７）と直接接
触する。また、シール材（９）の外周にはシールカバー
（１０）が取り付けられており、このシールカバー（１
０）によってシール材（９）を保護している。さらに、
シール材（９）の頂部には円板状のシール板（１１）が
配設されている。

【００１６】また図１の例においては、バックレススリ
ーブ（２）の内部に、固定軸としてのバネロッド（１
２）が弁座（７）と同軸上に設けられている。上記した
弁体（８）は、このバネロッド（１２）に第１の弾性体
としてのバネ（１３）を介して接続されている。すなわ
ち、バネロッド（１２）と図２ａ及びｂに例示した弁体
（８）のシール板（１１）との間にバネ（１３）が挿入
されており、このバネ（１３）は、弁体（８）を弁座
（７）方向に下方に押し出すように付勢されている。こ
のバネ（１３）の付勢力によって、弁体（８）のシール
材（９）が弁座（７）に接触し、流体の流路を閉鎖する
ことができる。また、図２ａ及びｂに例示したように、
シール板（１１）の表面部には、高速電磁バルブの動作
中にバネ（１３）が芯ずれしないように円形溝（１４）
が形成されてもいる。このように、バネ（１３）をシー
ル材（９）に直接接続せずにシール板（１１）を介在さ
せることにより、バネ（１３）の付勢力がシール材
（９）に集中するのを防止することができ、シール板
（１１）によって付勢力を分散させて均一な面圧として
シール材（９）に作用させることができる。

【００１７】また、バネロッド（１２）の外周には、プ
ランジャ（１５）がバネロッド（１２）に沿って上下方
向にスライド移動自在として設けられている。バネロッ
ド（１２）の上端部には、第２の弾性体としてのバネ
（１６）が設けられており、このバネ（１６）は、プラ
ンジャ（１５）の上端部に形成した凹部に挿入されてい
る。バネ（１６）は、プランジャ（１５）を弁座（７）
方向に下方に押し出すように付勢力が作用するようにし
ている。また、プランジャ（１５）の弁体（８）側の端
面部、すなわち下端部には、内側につば部（１７）を突
出させたキャップ体（１８）が固定されている。これら
の弁体（８）、プランジャ（１５）及びキャップ体（１
８）を拡大して示したのが図３である。

【００１８】この図３に示したように、キャップ体（１
８）の内側に突出させたつば部（１７）は、第１図に示
した高速電磁バルブの開動作時に、弁体（８）のシール
カバー（１０）の上端部に設けたフランジ部（１９）に
下方より接触し、弁体（８）を支持することができる。
さらに図１の例においては、バックレススリーブ（２）
の外周にコイル（２０）を配置している。このコイル
（２０）は、バックレススリーブ（２）の上端部に設け
たコアー（２１）とリングコアー（２２）との間に挿入
され、ボンネット（２３）内に固定されている。コアー
（２１）及びリングコアー（２２）は、ボンネットピー
ス（２４）を介してボルト（２５）によってバックレス
スリーブ（２）の頂部に連結されている。コイル（２
０）は、上記したプランジャ（１５）のバネロッド（１
２）に沿った上下方向のスライド移動を自動的に行わせ
るものである。

【００１９】たとえば以上の構成を有する高速電磁バル
ブにおいては、次のように作動する。すなわち、コイル
（２０）に電圧を印加すると、コアー（２１）及びリン
グコアー（２２）とプランジャ（１５）との間に吸引力
が発生し、バネ（１６）の付勢力に抗してプランジャ
（１５）が引き上げられ、バネロッド（１２）に沿って
高速で上方にスライド移動する。すると、プランジャ
（１５）下端部に設けたキャップ体（１８）が、そのつ
ば部（１７）においてシールカバー（１０）の上端フラ
ンジ部（１９）と接触し、弁体（８）を支持しながらプ
ランジャ（１５）の移動に伴わせて上方へと引き上げ
る。この時、バネ（１３）及びバネ（１６）はともに押
し縮められる。

【００２０】ところで、バックレススリーブ（２）の中
間部には、段差部（２６）が形成されており、また、キ
ャップ体（１８）にはストッパーリング（２７）が取り
付けられている。このため、キャップ体（１８）は、プ
ランジャ（１５）とともに上方へと移動するが、ストッ
パーリング（２７）がバックレススリーブ（２）の段差
部（２６）に接触した後にはプランジャ（１５）の移動
が阻止される。この状態において、弁体（８）と弁座
（７）との間には隙間が形成され、この隙間を介して導
入路（５）からバルブ本体（１）内に導入されたガス等
の流体を流出路（６）へと流出させることができる。

【００２１】このように、開動作時に、プランジャ（１
５）の移動によりキャップ体（１８）が弁体（８）をラ
ッチしても、シール材（９）が直接ラッチされることは
なく、キャップ体（１８）はシールカバー（１０）をラ
ッチする。このため、プランジャ（１５）の高速移動の
際に加わる衝撃的なラッチ力をシールカバー（１０）で
受けることができ、シール材（９）がシールカバー（１
０）によって安全に保護される。開動作中のシール材
（９）の損傷を防止することができる。

【００２２】一方、コイル（２０）への電圧印加を停止
すると、コア（２１）及びリングコア（２２）とプラン
ジャ（１５）との間の吸引力がなくなり、図４に示した
ように、バネ（１６）の付勢力によってプランジャ（１
５）が押し返され、バネロッド（１２）に沿って下方に
スライド移動する。すると、キャップ体（１８）による
弁体（８）の支持が解除され、これと同時に、バネ（１
３）が伸長し、弁体（８）を下方に押し下げる。このた
め、弁体（８）は弁座（７）に接触し、弁座（７）がシ
ール材（９）によって閉鎖される。流体の流路が閉じら
れる。

【００２３】なお、バルブ本体（１）には、ストッパー
（２８）が設けられており、このストッパー（２８）に
キャップ体（１８）が接触すると、プランジャ（１５）
の移動が停止される。このように、閉動作時には、弁体
（８）は、バネ（１３）の付勢力のみによって移動し、
弁座（７）に当接する。このため、シール材（９）が衝
撃的に弁座（７）と接触することはない。閉動作時にお
けるシール材（９）の損傷が防止されるとともに、シー
ル材（９）がたとえばゴム等の材料から成形されている
場合にも抜け外れたりすることはない。また、シール材
（９）には、シート板（１１）を介してバネ（１３）の
付勢力が作用するため、その付勢力がシール材（９）に
集中することはなく、シール板（１１）によって分散さ
れ、均一な面圧としてシール材（９）に作用させるとが
できる。シール材（９）が弁座（７）に接触する際の衝
撃力が緩和される。しかも、シール材（９）が弁座
（７）に有効に面接触し、弁座（７）のシール性が向上
する。

【００２４】高速電磁バルブは、一般に、数ミリセック
（msec）で動作するが、そのような高速の開閉動作によ
ってもシール材（９）が損傷等することはなく、耐久性
が向し、弁座（７）のシール性も向上する。リーク等の
発生を確実に防止することができる。シール材（９）の
材質については、ニューマチック方式のペレット入射装
置や圧送方式の高圧ガス設備などの各方面への高速電磁
バルブの適用によって最適なものとすることができ、た
とえばゴム、テフロン、ポリイミド等の各種のものを使
用することができる。また、シールカバー（１０）及び
シール板（１１）の材質は、そのシール材（９）の材質
に応じて、たとえばステンレス材、合成樹脂等の適宜な
ものを選定し、シール材（９）を良好に保護することが
できる。

【００２５】図５は、図１に例示した高速電磁バルブの
全体構成を示した断面図である。この図５に例示したよ
うに、バルブ本体（１）には、導入路（５）の延長上に
ガス等の流体の導入口（２９）が備えられており、流出
路（６）の下端部には流出口（３０）が形成されてい
る。そしてこの図５の例においては、導入口（２９）に
ねじ込み継手（３１）が接続され、ＶＣＲグランド（３
２）、ＶＣＲテリーナ付ガスケット（３３）及びＶＣＲ
めすナット（３４）が順次連結されている。このよう
に、導入口（２９）にねじ込継手（３１）を接続するこ
とにより、高温雰囲気や高圧ガス雰囲気などにおける使
用によってもリーク等が発生するのを防止することがで
き、バルブ単品の交換等を容易とし、メンテナンス性を
向上させることができる。

【００２６】従来の電磁弁及び高速電磁弁は、両者と
も、一次側（流体供給側）との取合いには、メタルガス
ケットやメタルパッキン等を用いてフランジを複数のボ
ルト、ナット等により固定したり、あるいは高圧力で使
用する場合には、電磁弁と配管等とを溶接により接続し
ていた。しかしながら、高温雰囲気や高圧ガス雰囲気下
などで使用すると、ゴム等のシール材及び取合いフラン
ジ部に熱伸び等が発生し、ボルト類のトルク不足なども
あり、リークが発生しやすかった。この図５の高速電磁
バルブの場合には、ねじ込み継手（３１）を用いること
により、一次側との取合い部においてリークが発生する
のを防止することができる。しかもメンテナンスも容易
となる。

【００２７】もちろんこの発明は、以上の例によって限
定されるものではない。シール材、シートカバー及びシ
ート板の材質及び形状、第１及び第２の弾性体の種類等
の細部については様々な態様が可能であることはいうま
でもない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、高速電磁バルブに設けたシール材の損傷等を防止
することができるとともに、弁座のシール性を向上させ
ることができる。リーク等の発生が確実に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の高速電磁バルブの一実施例
を示した部分断面図である。

【図２】ａ及びｂは、各々、図１の例の弁体を拡大して
示した平面図及び断面図である。

【図３】図１に例示した弁体、プランジャ及びキャップ
体を拡大して示した断面図である。

【図４】図１の例の閉状態を示した部分断面図である。

【図５】この発明の高速電磁バルブの全体構成を例示し
た断面図である。

【符号の説明】

１ バルブ本体 ２ バックレススリーブ ３ スリーブナット ４ メタルパッキン ５ 導入路 ６ 流出路 ７ 弁座 ８ 弁体 ９ シール材 １０ シールカバー １１ シール板 １２ バネロッド １３ バネ １４ 円形溝 １５ プランジャ １６ バネ １７ つば部 １８ キャップ体 １９ 上端フランジ部 ２０ コイル ２１ コアー ２２ リングコアー ２３ ボンネット ２４ ボンネットピース ２５ ボルト ２６ 段差部 ２７ ストッパーリング ２８ ストッパー ２９ 導入口 ３０ 流出口 ３１ ねじ込み継手 ３２ ＶＣＲグランド ３３ ＶＣＲテリーナ付ガスケット ３４ ＶＣＲめすナット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ本体に形成された流体の流路に弁
   座が設けられ、この弁座を開閉する弁体が、弁座と同軸
   上に配置された固定軸上に第１の弾性体を介して接続さ
   れ、この第１の弾性体は弁体を弁座方向に押し出すよう
   に付勢されており、プランジャがその固定軸に沿ってス
   ライド移動自在に配設され、このプランジャにはこれを
   弁座方向に押し出すように付勢された第２の弾性体が接
   続されているとともに、プランジャの周囲にはコイルが
   配置され、これらのコイル及び第２の弾性体によってプ
   ランジャの固定軸に沿ったスライド移動を可能とした高
   速電磁バルブであって、弁体は、弁座に接触して流路を
   閉鎖するシール材と、このシール材の周りに配設された
   シールカバーと、シール材の弁座対向面と反対側の面に
   配設されたシール板とからなり、かつプランジャの弁体
   側の端面部に、開動作時にシールカバーに当接し、弁体
   を支持しながらこれをプランジャの移動に伴わせて移動
   させるキャップ体が配設されてなることを特徴とする高
   速電磁バルブ。
2. 【請求項２】 バルブ本体に設けた流路の流体導入側に
   ねじ込み継手が設けられた請求項１記載の高速電磁バル
   ブ。