特許 5662286 電磁弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5662286

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】電磁弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20150108BHJP

   F16K 31/524 20060101ALI20150108BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/06 305L

   F16K31/06 305Z

   F16K31/524 Z

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-199943(P2011-199943)

(22)【出願日】2011年9月13日

(65)【公開番号】特開2013-61019(P2013-61019A)

(43)【公開日】2013年4月4日

【審査請求日】2013年5月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 仁也

(72)【発明者】

【氏名】加藤 敦史

(72)【発明者】

【氏名】井藤 勝之

【審査官】 関 義彦

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０８−５１０５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０４３０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４５−００７５６１（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 実開昭５３−１１９６２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−２２４７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５７６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／０６−３１／１１，

Ｆ１６Ｋ ３１／４４−３１／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定鉄心及び可動鉄心を有するアクチュエータ部を備える電磁弁において、
揺動軸を中心に軸支され揺動するシーソー式レバー部材を有すること、
前記シーソー式レバー部材は、第１弁及び第２弁と別体で構成されていること、
前記第１弁及び前記第２弁は、ダイアフラム弁体及び前記アクチュエータ部の本体の内壁に接しながら摺動する、柱形状で上部に溝が形成され、前記溝に係合棒が取り付けられた支持部材を有すること、
前記ダイアフラム弁体は弁座に当接する弁座当たり部と変形可能な膜部を有すること、
前記膜部が変形し前記第１弁は第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は第２弁座に垂直に当接すること、
前記第１弁及び前記第２弁は、前記支持部材の外周が前記アクチュエータ部の本体の内壁と接することによりガイドされるため、前記第１弁は前記第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は前記第２弁座に垂直に当接すること、
前記シーソー式レバー部材は、前記第１弁及び前記第２弁の前記係合棒と係合していること、
を特徴とする電磁弁。

【請求項2】

固定鉄心及び可動鉄心を有するアクチュエータ部を備える電磁弁において、
揺動軸を中心に軸支され揺動するシーソー式レバー部材を有すること、
前記シーソー式レバー部材は、第１弁及び第２弁と別体で構成されていること、
前記第１弁及び前記第２弁は、ダイアフラム弁体及び柱形状の支持部材を有すること、
前記ダイアフラム弁体は弁座に当接する弁座当たり部と変形可能な膜部を有すること、
前記膜部が変形し前記第１弁は第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は第２弁座に垂直に当接すること、
前記支持部材の一端には傘部が形成されていること、
前記第１弁及び前記第２弁は、前記支持部材の胴体中央部及び前記傘部が所定の距離をもって、各々が前記ダイアフラム弁体を固定する固定部材の内壁と接することによりガイドされるため、前記第１弁は第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は前記第２弁座に垂直に当接すること、
前記シーソー式レバー部材は、前記アクチュエータ部方向の前記第１弁及び前記第２弁の面に当接していること、
を特徴とする電磁弁。

【請求項3】

請求項１又は２に記載する電磁弁において、
前記ダイアフラム弁体は、前記第１弁に第１ダイアフラム弁体として形成され、前記第２弁に第２ダイアフラム弁体として形成されていること、
を特徴とする電磁弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固定鉄心及び可動鉄心を有するアクチュエータ部を備える電磁弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より流体の流れ方向を制御することが可能な小型電磁弁に、図５に示す特許文献１の小型電磁弁１００がある。
小型電磁弁１００は、第１ばね部材１２６により付勢される第１押圧部材１２１を有するアクチュエータ部１２０と、第２ばね部材１２５により付勢される第２押圧部材１２４を備えるパイロット弁部１３０を有する。
パイロット弁部１３０は、レバー式ダイアフラム弁体１０１を有する。レバー式ダイアフラム弁体１０１は、ダイアフラム部１０２とレバー部１０３が一体成型されている。レバー式ダイアフラム弁体１０１は、端部１３３が本体１１０の下面と弁体固定部１０５の上面とに狭持されることにより、固定されている。レバー式ダイアフラム弁体１０１の中心には、揺動軸１３５が挿入され、揺動軸１３５の端部は、図示しない壁面に回転可能に保持されている。レバー式ダイアフラム弁体１０１は、本体１１０と弁体固定部１０５に狭持され、その中心は揺動軸１３５により固定されているため、揺動運動をする。レバー式ダイアフラム弁体１０１は、第１弁座１５４の軸線上にある第１押圧面１０６を備える。また、第２弁座１５５の軸線上にある第２押圧面１０７を備える。

【0003】

アクチュエータ部１２０が非通電状態であるとき、第１ばね部材１２６のバネ力により付勢され第１押圧部材１２１が、第１押圧面１０６を押圧した状態にある。レバー式ダイアフラム弁体１０１は、第１弁座１５４に当接した状態にある。
アクチュエータ部１２０が通電状態にあるとき、可動鉄心１０９が固定鉄心１０４に吸引され、第１ばね部材１２６によるバネ力が働かない状態となり、第１押圧部材１２１は移動し第１押圧面１０６を押圧しない状態となる。反対に、第２押圧部材１２４は、第２ばね部材１２５のバネ力により付勢され第２押圧面１０７を押圧した状態となる。レバー式ダイアフラム弁体１０１は、第２弁座１５５に当接した状態となる。
以上のように、レバー式ダイアフラム弁体１０１は、揺動運動により第１弁座１５４又は第２弁座１５５に当接又は離間する。第１弁座１５４又は第２弁座１５５に当接又は離間することにより、第３連通路１５６に流れる流体を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−５７６４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の特許文献１の小型電磁弁１００には、以下の問題があった。
特許文献１のレバー式ダイアフラム弁体１０１は、レバー部１０３とダイアフラム部１０２が一体に成形され、揺動軸１３５により支点を与えられている。そのため、ダイアフラム部１０２は回動運動する構造となる。ダイアフラム部１０２が回動運動することにより、ダイアフラム部１０２は第１弁座１５４又は第２弁座１５５の軸線に対して斜めに当たる。ダイアフラム部１０２が弁座に対して斜めに当たることにより接触箇所毎に摩耗量が異なり、全周にわたり均一の摩耗量でなくなる。全周にわたり均一の摩耗量とならないと、摩耗箇所から漏れが発生するため問題となる。また、摩耗量が大きいことによりレバー式ダイアフラム弁体１０１の耐久性が悪くなるため問題となる。

【0006】

また、ダイアフラム部１０２が弁座に対して斜めに当たることにより、シール力が不均一となるため、シール性能の低い部分が存在する問題が生じる。従来技術においては、シール性能の低い部分に適切なシール力を与えるため、ダイアフラム部１０２に対して必要以上のシール力を与えなければならなかった。そのため、シール力を与えるためのバネ力が必要となり、それ以上の吸引力を出すため電力消費量が多くなるため問題となる。さらに、シール力を必要以上に与えることにより摩耗量が増えるため問題となる。
また、レバー部１０３とダイアフラム部１０２が一体に成形されているため、弁閉時には第１弁座１５４又は第２弁座１５５の周りの流体圧力によりダイアフラム部１０２が引っ張られる。ダイアフラム部１０２が引っ張られることにより、シール力の強度が低下するため問題となる。

【0007】

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ダイアフラム弁体とレバー部材を別体とし、かつ、ダイアフラム部を弁座に垂直に押し当てることのできる電磁弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る電磁弁は、以下の構成を有する。
（１）固定鉄心及び可動鉄心を有するアクチュエータ部を備える電磁弁において、揺動軸を中心に軸支され揺動するシーソー式レバー部材を有すること、前記シーソー式レバー部材は、第１弁及び第２弁と別体で構成されていること、前記第１弁及び前記第２弁は、ダイアフラム弁体及び前記アクチュエータ部の本体の内壁に接しながら摺動する、柱形状で上部に溝が形成され、前記溝に係合棒が取り付けられた支持部材を有すること、前記ダイアフラム弁体は弁座に当接する弁座当たり部と変形可能な膜部を有すること、前記膜部が変形し前記第１弁は第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は第２弁座に垂直に当接すること、前記第１弁及び前記第２弁は、前記支持部材の外周が前記アクチュエータ部の本体の内壁と接することによりガイドされるため、前記第１弁は前記第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は前記第２弁座に垂直に当接すること、前記シーソー式レバー部材は、前記第１弁及び前記第２弁の前記係合棒と係合していること、を特徴とする。

【0009】

（２）固定鉄心及び可動鉄心を有するアクチュエータ部を備える電磁弁において、揺動軸を中心に軸支され揺動するシーソー式レバー部材を有すること、前記シーソー式レバー部材は、第１弁及び第２弁と別体で構成されていること、前記第１弁及び前記第２弁は、ダイアフラム弁体及び柱形状の支持部材を有すること、前記ダイアフラム弁体は弁座に当接する弁座当たり部と変形可能な膜部を有すること、前記膜部が変形し前記第１弁は第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は第２弁座に垂直に当接すること、前記支持部材の一端には傘部が形成されていること、前記第１弁及び前記第２弁は、前記支持部材の胴体中央部及び前記傘部が所定の距離をもって、各々が前記ダイアフラム弁体を固定する固定部材の内壁と接することによりガイドされるため、前記第１弁は第１弁座に垂直に当接し、前記第２弁は前記第２弁座に垂直に当接すること、前記シーソー式レバー部材は、前記アクチュエータ部方向の前記第１弁及び前記第２弁の面に当接していること、を特徴とする。

【0012】

（３）（１）又は（２）に記載する電磁弁において、前記ダイアフラム弁体は、前記第１弁に第１ダイアフラム弁体として形成され、前記第２弁に第２ダイアフラム弁体として形成されていること、が好ましい。

【発明の効果】

【0013】

上記電磁弁の作用及び効果について説明する。
固定鉄心及び可動鉄心を有するアクチュエータ部を備える電磁弁において、揺動軸を中心に軸支され揺動するシーソー式レバー部材を有すること、シーソー式レバー部材は、第１弁及び第２弁と別体で構成されていることにより、シール力の分散を防止することができる。すなわち、シーソー式レバー部材と第１弁及び第２弁を別体とすることにより、第１弁及び第２弁を第１弁座及び第２弁座に垂直に当接させることができる。第１弁及び第２弁が第１弁座及び第２弁座に対して垂直に当接することにより、シール力を均一に与えることができる。そのため、シール性能の低下を防止することができる。シール性能を向上させることができるため、電磁弁を高圧状態で使用することが可能となる。
また、第１弁及び第２弁を第１弁座及び第２弁座に垂直に当接させることにより、弁座面の全周にわたり均一に弁を当接できるので、各部分に掛かる力が均一になるため、摩耗量を均一にできる。そのため、斜めに当接し当接箇所の一部の摩耗量が大きくなることがないので、弁の耐久性を向上させることができる。

【0014】

また、第１弁及び第２弁が第１弁座及び第２弁座に対して垂直に当接させることができるため、弁座面の全周にわたり均一に弁を当接できるためシール力を必要以上に与える必要がない。そのため、消費電力を小さくすることができる。

【0015】

第１弁及び第２弁は、ダイアフラム弁体を有すること、ダイアフラム弁体は弁座に当接する弁座当たり部と変形可能な膜部を有すること、膜部が変形し第１弁は第１弁座に垂直に当接し、第２弁は第２弁座に垂直に当接することにより、ダイアフラム弁体が引っ張られることによるダイアフラム弁体が第１弁座及び第２弁座を押圧する押圧力の低下を防止することができる。すなわち、ダイアフラム弁体は弁体部及び膜部を有する。そのため、弁体部が引っ張られても、膜部が引っ張りを吸収することができるため押圧力の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る電磁弁１（ノーマルクローズ）のうち第２弁が第２弁座に当接した閉弁時の断面図である。

【図2】第１実施形態に係る電磁弁１（ノーマルクローズ）のうち第１弁が第１弁座に当接した開弁時の断面図である。

【図3】第１実施形態に係るシール荷重の推移を表した機能試験図である。

【図4】第１実施形態に係る作動電流の推移を表した機能試験図である。

【図5】従来技術に係る小型電磁弁１００の断面図である。

【図6】第２実施形態に係る電磁弁２００の断面図である。

【図7】第２実施形態に係るダイアフラム弁体の上面図である。

【図8】第２実施形態に係る図７に示すダイアフラム弁体のＺＺ断面図である。

【図9】第２実施形態に係る図６に示す本体弁部をＶＶ方向から見た上方図である。

【図10】第２実施形態に係る支持部材の一部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、第１実施形態に係る電磁弁の一実施の形態について図面を参照して説明する。
＜電磁弁の全体構成＞
図１には、本発明に係る電磁弁１（ノーマルクローズ）のうち第２弁３４が第２弁座５５に当接した閉弁時の断面図を示す。図２には、本発明に係る電磁弁１（ノーマルクローズ）のうち第１弁３１が第１弁座５４に当接した閉弁時の断面図を示す。
図１に示すように、電磁弁１は、アクチュエータ部２、本体弁部７により構成されている。本体弁部７の上部にアクチュエータ部２が固定されている。

【0018】

［アクチュエータ部の構成］
図１に示すように、アクチュエータ部２は、カバー２１に覆われている。カバー２１の側面には、配線２８が接続されている。アクチュエータ部２は、中空円筒状コイルボビン２６に導線が巻かれたコイル２２が形成され、コイルボビン２６の中空部の一端には、固定鉄心２３が固設され、他端には可動鉄心２４が非磁性体であるカラー２５により摺動可能に保持されている。可動鉄心２４の先端には、押圧部材２９を備える。押圧部材２９には、復帰ばね２７の一端が係合されており、復帰ばね２７の他端はカラー２５に係合されている。可動鉄心２４は、コイル２２に対して非通電時には、復帰ばね２７の付勢力により、固定鉄心２３とは反対側へ付勢される。可動鉄心２４の先端の押圧部材２９は、シーソー式レバー部材４０を押圧する。

【0019】

図１に示すシーソー式レバー部材４０は横長の略直方体形状をしている。シーソー式レバー部材４０のうち、第１弁３１に当接する部分には、第１押圧部４１が形成されている。シーソー式レバー部材４０のうち、第２弁３４に当接する部分には、第２押圧部４２が形成されている。第１押圧部４１及び第２押圧部４２は、略直方体形状から突出した凸形状である。シーソー式レバー部材４０の、端部を端部４３とする。
シーソー式レバー部材４０の中心には、揺動軸４５が挿入され、揺動軸４５の端部は、図示しない壁面に固定されている。シーソー式レバー部材４０の中心は揺動軸４５により固定され、シーソー式レバー部材４０の端部４３は、押圧部材２９により押圧されることにより、シーソーのように揺動運動をする。シーソー式レバー部材４０は、揺動運動により第１弁３１又は第２弁３４を押圧し、第１弁３１を第１弁座５４に対して当接離間させ、又は、第２弁３４を第２弁座５５に当接離間させる。それにより、第１流路７１又は第２流路７２から第３流路７７、７８へ流れる流体制御することができる。
揺動軸４５の中心軸は、第１押圧部４１と第１弁３１の当接する当接面、及び第２押圧部４２と第２弁３４が当接する当接面が同じ水平位置に位置する場合の水平位置面と同じ水平位置に位置することが好ましい。それにより、揺動軸４５が小さい力で第１弁３１及び第２弁３４を移動させることができる。

【0020】

第１弁３１は、第１ダイアフラム弁体３２及び第１支持部材３３を有する。
第１ダイアフラム弁体３２は、第１弁座５４に対して当接離間する弁体部３２１と、そこから外側に張り出した膜部３２２と、膜部３２２の周縁に形成された環状の固定部３２３とを有して形成されたものである。そして、固定部３２３が本体弁部７と固定部材７３とによって挟み込まれ、第１ダイアフラム弁体３２が本体弁部７に対して固定されている。

【0021】

第１支持部材３３は本実施形態においては略円筒形状をなす。第１支持部材３３の一端は、第１ダイアフラム弁体３２の中心に固定される固定部３３１が形成されている。また、他端は第１押圧部４１と当接する第１当接部３３２が形成されている。第１当接部３３２の中心に第１押圧部４１の中心点が来るように位置する。中心点が当接することによりトルクを円筒軸心方向に対して伝えることができ第１支持部材３３のブレを防止することができるためである。また、中心点は最もトルクを伝えることができる部分であるため、小さなトルクで移動させることができ、省エネルギーに役立つ。第１当接部３３２の外周には傘部３３３が形成されており傘部３３３の下面には第１付勢部材３７の一端が固定されている。第１付勢部材３７の他端は固定部材７３に固設されている。第１付勢部材３７は、第１支持部材３３を図１及び図２中上方へ付勢され第１押圧部４１に当接する。

【0022】

第２弁３４は、第２ダイアフラム弁体３５及び第２支持部材３６を有する。
第２ダイアフラム弁体３５は、第２弁座５５に対して当接・離間する弁体部３５１と、そこから外側に張り出した膜部３５２と、膜部３５２の周縁に形成された環状の固定部３５３とを有して形成されたものである。そして、固定部３５３が本体弁部７と固定部材７３とによって挟み込まれ、第２ダイアフラム弁体３５が本体弁部７に対して固定されている。

【0023】

第２支持部材３６は本実施形態においては略円筒形状をなす。第２支持部材３６の一端は、第２ダイアフラム弁体３５の中心に固定される固定部３６１が形成されている。また、他端は第２押圧部４２と当接する第２当接部３６２が形成されている。第２当接部３６２の中心に第２押圧部４２の中心点が来るように位置する。中心点が当接することによりトルクを円筒軸心方向に対して伝えることができ第２支持部材３６のブレを防止することができるためである。また、中心点は最もトルクを伝えることができる部分であるため、小さなトルクで移動させることができ、省エネルギーに役立つ。第２当接部３６２の外周には傘部３６３が形成されており傘部３６３の下面には第２付勢部材３８の一端が固定されている。第２付勢部材３８の他端は固定部材７３に固設されている。第２付勢部材３８は、第２支持部材３６を図１及び図２中上方へ付勢され第２押圧部４２に当接する。

【0024】

［本体弁部の構成］
図１に示すように、本体弁部７の上面７Ａには第１弁室５８Ａ及び第２弁室５８Ｂが形成されている。第１弁室５８Ａは、第１弁孔６１を介して第１流路７１と連通する。また、第２弁室５８Ｂは、第２弁孔６２を介して第２流路７２と連通する。
第１弁室５８Ａの中心には第１流路７１に連通する第１弁孔６１が形成されている。第１弁孔６１の周辺部には第１ダイアフラム弁体３２が当接離間する第１弁座５４が形成されている。さらに、第１弁室５８Ａには第３流路７７が連通している。
第２弁室５８Ｂの中心には第２流路７２に連通する第２弁孔６２が形成されている。第２弁孔６２の周辺部には第２ダイアフラム弁体３５が当接離間する第２弁座５５が形成されている。さらに、第２弁室５８Ｂには第３流路７８が連通している。

【0025】

＜電磁弁の作用・効果＞
はじめに、図１を用いて、ノーマルクローズ状態の電磁弁１について説明をする。
図１に示すように、アクチュエータ部２へ非通電状態であるため、可動鉄心２４は、復帰ばね２７の付勢力により第２弁座５５側へ付勢されている。そのため、可動鉄心２４の押圧部材２９がシーソー式レバー部材４０の端部４３を押圧する。シーソー式レバー部材４０は、押圧部材２９の方へ揺動され、第２弁３４を押圧することで第２弁３４が第２弁座５５に当接する。そのため、第２弁孔６２は塞がれた状態になる。一方、第１弁座５４は第１弁３１が離間した状態にある。
図示しない供給源から第１流路７１へ流体が流入する。流体は、第１弁孔６１、第１弁室５８Ａに通り、第３流路７７へと流入する。

【0026】

図１に示す状態で、アクチュエータ部２を通電状態とすると、図２に示すように、固定鉄心２３に磁界が発生し可動鉄心２４を吸引する。可動鉄心２４を吸引する力は、復帰ばね２７が可動鉄心２４を第２弁座５５側へ付勢する力よりも大きいため、可動鉄心２４は、固定鉄心２３に吸引される。それにより、押圧部材２９を押圧する復帰ばね２７の付勢力は作用しなくなる。そのため、第２付勢部材３８により、シーソー式レバー部材４０は、第１押圧部４１の方へ揺動され、第１弁３１を第１弁座５４に当接させ、第１弁孔６１を塞ぐ。一方、第２弁座５５は第２弁３４が離間した状態にある。
図示しない供給源から第２流路７２へ流体が流入する。流体は、第２弁孔６２、第２弁室５８Ｂに通り、第３流路７７へと流入する。

【0027】

シーソー式レバー部材４０を用いることによる効果を以下に説明する。
本実施形態においては、シーソー式レバー部材４０と第１弁３１及び第２弁３４とを別体とすることで、第１弁３１を第１弁座５４及に、第２弁３４を第２弁座５５に対して水平に当接させることができる。すなわち、第１弁３１及び第２弁３２はシーソー式レバー部材４０と別体としているため、第１弁３１及び第２弁３４が第１弁座５４及び第２弁座５５に対して斜めに当接するのを防止することができる。第１弁３１及び第２弁３４は、第１弁座５４及び第２弁座５５に対して垂直の位置に配置されている。第１弁３１及び第２弁３４はシーソー式レバー部材４０と別体であるため垂直位置のまま、第１弁座５４及び第２弁座５５に対して移動することができる。よって、第１弁３１を第１弁座５４及び、第２弁３４を第２弁座５５に対して水平に当接させることができる。

【0028】

第１弁３１を第１弁座５４及に、第２弁３４を第２弁座５５に対して水平に当接させることができるため、第１弁３１及び第２弁３４が第１弁座５４及び第２弁座５５の全周に対して均等に力を付与することができる。そのため、シール力の分散を防止することができ、シール性能を向上させることができる。シール性能を向上させることができるため、電磁弁１を高圧の状態で使用することも可能となる。
また、電磁弁１は、第１弁３１及び第２弁３４及びシーソー式レバー部材４０が全て別体となり分離しているため、組立時において上部から入れていくだけで組み立てることができるため製造が容易であるため、製造時間が短縮され製造コストを低減することができる。

【0029】

第１弁３１は、ダイアフラム弁体３２を有すること、ダイアフラム弁体３２は、第１弁座５４に当接する弁座当たり部である弁体部３２１と変形可能な膜部３２２を有する。そのため、膜部３２２が変形することにより、弁体部３２１は第１弁座５４に対して垂直に当接することができる。すなわち、膜部３２２が流体圧力により引っ張られた場合であっても、膜部３２２は独立していることからその引張力を吸収することができる。また、弁体部３２１も独立している。そのため、膜部３２２が引っ張られた場合であっても弁体部３２１は影響を受けることなく第１弁座５４に当接することができる。
なお、第１弁３１について説明をしたが、第２弁３４についても同様の構成を有するため上記した同様の作用効果を有する。

【0030】

［漏れ始め圧に対する効果］
図３に、電磁弁の作動回数と漏れ始め圧の関係を示す。ここで漏れ始め圧とは、電磁弁の弁と弁座との間から流体の漏れが始まる圧力を意味する。
図３に示す、白抜きの四角形状で表した本実施形態の電磁弁１の実験機１の結果を実線Ｐ１で示す。また、白抜きの三角形状で表した本実施形態の電磁弁１の実験機２の結果を実線Ｐ２で示す。
また、黒三角形状で表した図５に示す従来技術の小型電磁弁１００の実験機１の結果を破線Ｑ１で示す。黒四角形状で表した従来技術の小型電磁弁１００の実験機２の結果を破線Ｑ２で示す。黒丸形状で表した従来技術の小型電磁弁１００の実験機３の結果を破線Ｑ３で示す。

【0031】

図３に示すように、従来技術の小型電磁弁１００を示す破線Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３については、作動回数が０回においては、レバー式ダイアフラム弁体１０１に対して流体の圧力により膜部が引っ張られることがない。また、従来技術の小型電磁弁１００のレバー式ダイアフラム弁体１０１はダイアフラム部１０２とレバー部１０３が一体となっているため弁座に対する押圧力は強い。そのため、漏れ始め圧は約０．９ＭＰａと高くなっている。
しかし、作動を始めると従来技術の小型電磁弁１００における漏れ始め圧は急激に下がる。具体的には作動回数が２０万回における破線Ｑ１２０では、０．９ＭＰａから０．６７ＭＰａに漏れ始め圧が下がっている。破線Ｑ２２０では、０．９ＭＰａから０．６３ＭＰａに漏れ始め圧が下がっている。破線Ｑ３２０では、０．９ＭＰａから０．４ＭＰａに漏れ始め圧が下がっている。

【0032】

さらに、破線Ｑ１は作動回数が約４０万回における破線Ｑ１４０の約０．５ＭＰａまで漏れ始め圧が下がり続ける。その後回復し破線Ｑ１５０では約０．６５ＭＰａの漏れ始め圧となる。破線Ｑ２も同様に作動回数が約４０万回における破線Ｑ２４０の約０．５ＭＰａまで漏れ始め圧が下がり続ける。その後回復し破線Ｑ２５０では約０．５５ＭＰａの漏れ始め圧となる。また、破線Ｑ３は作動回数が約４０万回における破線Ｑ３４０の約０．４ＭＰａまで下がり続け、破線Ｑ３５０では約０．４５ＭＰａの漏れ始め圧となる。
以上より従来技術における小型電磁弁１００の漏れ始め圧は、作動回数により最大約０．９ＭＰａから最低約０．４ＭＰａまでと大きく変化し一定のシール力を保つことができなかった。また、小型電磁弁１００の仕様では最低漏れ始め圧の最も低い破線Ｑ３２０の約０．４ＭＰａを基準とするため、当該小型電磁弁１００は高圧状態で使用することができなかった。

【0033】

図３に示すように本実施形態の電磁弁１の実験機の結果である実線Ｐ１及びＰ２は、作動回数が０回においては、第１弁３１及び第２弁３４の膜部３２２及び３５２に対する流体の圧力による引っ張りがない。実線Ｐ１は、作動回数が０回においては約０．７ＭＰａである。実線Ｐ２は、作動回数が０回においては約０．６ＭＰａである。
また、本実施形態の電磁弁１の実験機は現在も実験継続中であるが、作動回数が２０万回において漏れ始め圧が、実線Ｐ１２０は約０．６５ＭＰａであり、実線Ｐ２２０は約０．５５ＭＰａである。作動回数が４０万回において漏れ始め圧が、実線Ｐ１４０は約０．６ＭＰａであり、実線Ｐ２４０は０．５５ＭＰａである。作動回数が６０万回において漏れ始め圧が実線Ｐ１６０及び実線Ｐ２６０は約０．５５ＭＰａである。

【0034】

作動回数６０万回において、実線Ｐ１及びＰ２の漏れ始め圧力はともに０．５５ＭＰａである。したがって、本実施形態の電磁弁１においては作動回数が６０万回に至っても、作動回数０回と比較して漏れ始め圧力の下げ幅は約０．１５ＭＰａ以下であることが確認できた。その理由は、シーソー式レバー部材４０と第１弁３１及び第２弁３４が別体となっているためである。別体となっていることにより、第１弁３１及び第２弁３４に掛かる押圧力が分散することがない。そのため、シール荷重を均等に長期間にわたって与えることができる。

【0035】

以上より本実施形態における電磁弁１の漏れ始め圧は、作動回数により最大約０．７ＭＰａから最低約０．５５ＭＰａまでと変化が小さい。そのため、従来技術と比較して一定のシール力を保つことができる。また、電磁弁１の仕様では最低漏れ始め圧の最も低い実線Ｐ１６０の約０．５５ＭＰａを基準とするため、高圧状態で長期間使用することができる。したがって、本実施形態においては、シール力を安定させ繰り返し動作回数を増加させることができる。

【0036】

［作動電力に対する効果］
図４に、電磁弁の作動回数と作動電流の関係を示す。ここで作動電流とは、電磁弁の弁を弁座に当接させるために必要とされる電力をいう。図４に示す、白抜きの四角形状で表した本実施形態の電磁弁１の実験機１の結果を実線Ｒ１で示す。また、白抜きの三角形状で表した本実施形態の電磁弁１の実験機２の結果を実線Ｒ２で示す。
また、黒三角形状で表した従来技術の小型電磁弁１００の実験機１の結果を破線Ｓ１で示す。黒四角形状で表した従来技術の小型電磁弁１００の実験機２の結果を破線Ｓ２で示す。黒丸形状で表した従来技術の小型電磁弁１００の実験機３の結果を破線Ｓ３で示す。

【0037】

図４に示すように、従来技術の小型電磁弁１００を示す破線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３については、作動回数が０回においては、作動させるための作動電流が約５０ｍＡとなる。作動電流が多く必要となるのは、従来技術の小型電磁弁１００はダイアフラム部１０２とレバー部１０３を同動作させなければならない。そのため、作動させる部品点数が多くなるための作動電流を多く必要とする。また、従来技術の小型電磁弁１００ではシールを均一に行うためシール力を余分に与える必要があることから作動電力が多く必要とされるためである。

【0038】

破線Ｓ１は作動回数が２０万回における破線Ｓ１２０は約５５ｍＡであり、４０万回における破線Ｓ１４０は約５５ｍＡであり、５０万回における破線Ｓ１５０は約６０ｍＡである。また、破線Ｓ２は作動回数が２０万回における破線Ｓ２２０は約５０ｍＡであり、４０万回における破線Ｓ２４０は約４７ｍＡであり、５０万回における破線Ｓ２５０は約４９ｍＡである。また、破線Ｓ３は作動回数が２０万回における破線Ｓ３２０は約５０ｍＡであり、４０万回における破線Ｓ３４０は約５１ｍＡであり、５０万回における破線Ｓ３５０は約５４ｍＡである。

【0039】

図４に示すように本実施形態の電磁弁１の実験機の結果である実線Ｒ１及びＲ２は、作動回数が０回においては、作動させるための作動電流が約４０ｍＡとなる。作動電流が従来技術の小型電磁弁１００と比較して約２０％少なくて済むのは、作動させる部品がシーソー式レバー部材４０のみでよいからである。そのため、本実施形態においては作動させる部品が少ないため作動電流が約４０ｍＡと低く済む。
また、シーソー式レバー部材４０と第１弁３１及び第２弁３４が別体で構成されているため、第１弁３１及び第２弁３４を第１弁座５４及び第２弁座５５に対して垂直に当接させることができる。そのため、シールを均一に行うことができるためシール力を余分に与える必要がないことから作動電流を少なくすることができる。

【0040】

また、本実施形態の電磁弁１の実験機は現在も実験継続中であるが、作動回数６０万回においては、実線Ｐ１及びＰ２の作動電流は約４５ｍＡである。したがって、電磁弁１を用いることにより、作動電流は作動回数が０回の約４０ｍＡのときから約５パーセント増えただけとなる。そのため、本実施形態における電磁弁１では、６０万回作動させたとしても、作動電流を小さいまま作動させることができる。

【0041】

以上より従来技術における小型電磁弁１００の作動電流は、作動回数により最大約６０ｍＡの作動力を必要とする。また、最低でも約４７ｍＡの作動力を必要とする。本実施形態の電磁弁１では、最大でも作動回数６０万回の約４５ｍＡであるため、従来技術の最低作動力の約４７ｍＡよりも小さい力で作動させることができる。したがって、省電力により電磁弁１を作動させることができる。
また、電磁弁１は、工場においては数１００以上設置されているところもある。そのため、１つの電磁弁が作動電力を小さくすることができれば、工場全体においては大きな省エネルギー化を図ることができる。

【0042】

次に、第２実施形態に係る電磁弁２００の一実施の形態について図面を参照して説明する。
第２実施形態に係る電磁弁は、第１実施形態に係る電磁弁と比較して、シーソー式レバー部材、第１弁、第２弁、及び本体弁部以外に異なるところがない。そのため、第２実施形態においては、シーソー式レバー部材２４０、第１弁２３１、第２弁２３４、本体弁部２０７を説明することにより、その他の説明を割愛する。なお、第２実施形態ではその他の説明を割愛するが、第１実施形態と同様の作用及び効果を有する。図６に示すように、第２実施形態のうち第１実施形態と同様の構成を有する部分は、第１実施形態の電磁弁１の符号を２００番台としたものとする。

【0043】

＜電磁弁の全体構成＞
図６には、本発明に係る電磁弁２００の断面図（一部側面図）を示す。電磁弁２００は、シーソー式レバー部材２４０により、第１弁２３１を第１弁座２５４に、第２弁２３４を第２弁座２５５に対して当接させることができる。
シーソー式レバー部材２４０は、略長方形の平板形状であり、表面２４０Ａが略円筒形状の第１弁２３１及び第２弁２３４の周壁２３１Ａ及び２３４Ａに当接するように形成されている。シーソー式レバー部材２４０には、表面２４０Ａから裏面に対して第１弁２３１の係合棒２３３Ｂと係合する係合凹部２４１が形成されている。また、表面２４０Ａから裏面に対して第２弁２３４の係合棒２３６Ｂと係合する係合凹部２４２が形成されている。シーソー式レバー部材２４０の表面２４０Ａの中心には、揺動軸２４５が挿入されている。シーソー式レバー部材２４０は、揺動軸２４５を中心に揺動することができる。本実施形態においては、シーソー式レバー部材２４０を一つ使用しているが、略円筒形状の第１弁２３１及び第２弁２３４の周壁２３１Ａ及び２３４Ａの表と裏と両面に対して取り付けることもできる。

【0044】

図７に、ダイアフラム弁体２３０の上面図を示す。図８に、図７に示すダイアフラム弁体２３０のＺＺ断面図を示す。図９に、図６に示す本体弁部２０７をＶＶ方向から見た上方図を示す。図１０に、第１支持部材２３３の一部断面図を示す。
図６に示すように、第１弁２３１は、ダイアフラム弁体２３０及び第１支持部材２３３を有する。第１支持部材２３３は本実施形態においては略円筒形状をなす。第１支持部材２３３の一端は、復帰ばね２２７と係合する可動鉄心２２４と当接しており、他端はダイアフラム弁体２３０と嵌合している。図１０に第１支持部材２３３の一部断面図を示す。第１支持部材２３３のダイアフラム弁体２３０との嵌合部には第１嵌合凹部２３３Ａが形成されている。第１嵌合凹部２３３Ａがダイアフラム弁体２３０の第１嵌合凸部２３２Ａと嵌合することにより第１支持部材２３３とダイアフラム弁体２３０が連動して動く。第１支持部材２３３の中心軸から径方向に伸ばした径線上にシーソー式レバー部材２４０と係合する係合棒２３３Ｂが形成されている。係合棒２３３Ｂはシーソー式レバー部材２４０の係合凹部２４２と係合する。それにより第１支持部材２３３の動きとシーソー式レバー部材２４０の動きが連動する。

【0045】

図６においては、シーソー式レバー部材２４０の係合凹部２４１、２４２と第１弁２３１の係合棒２３３Ｂと第２弁２３４の係合棒２３６Ｂが係合することにより両部材が係合し、第１弁２３１及び第２弁２３４が完全同期としている。なお、シーソー式レバー部材２３０と第１弁２３１と第２弁２３４の係合は、例えば、シーソー式レバー部材２３０に係合棒を設け、第１弁２３１と第２弁２３４に係合凹部を設けることもできる。第２実施形態におけるシーソー式レバー部材と第１弁及び第２弁の関係は、シーソー式レバー部材が第１弁及び第２弁の周壁において係合している形状であれば係合方法は問わない。

【0046】

図６に示すように、第２弁２３４は、ダイアフラム弁体２３０及び第２支持部材２３６を有する。第２支持部材２３６は本実施形態においては略円筒形状をなす。第２支持部材２３６の一端は、第２付勢部材２３８係合しており、他端はダイアフラム弁体２３０と嵌合している。第２支持部材２３６は、図１０に示す第１支持部材２３３と同様の構成及び作用効果を有する。

【0047】

図６及び図９に示すように、本体弁部２０７には、第１流路２７１、第２流路２７２及び第３流路２７９が形成されている。本体弁部２０７の上面２０７Ａには、第１弁室２５８Ａ及び第２弁室２５８Ｂが形成されている。第１弁室２５８Ａに対して第１流路２７１が連通する周辺部には第１弁座２５４が形成されている。また、第２弁室２５８Ｂに対して第２流路２７２が連通する周辺部には第２弁座２５５が形成されている。第３流路２７９は、第１弁室２５８Ａ及び第２弁室２５８Ｂの間に形成されているため、双方の弁室に対して連通した状態にある。第３流路２７９の周辺にはダイアフラム弁体２３０を係止する係止部２８０が形成されている。

【0048】

図７及び図８に示すように、ダイアフラム弁体２３０の上面には、第１嵌合凸部２３２Ａ及び第２嵌合凸部２３５Ａが形成されている。第１嵌合凸部２３２Ａの同軸心上には、第１弁座２５４と当接する第１弁体部２３２Ｂが形成されている。第２嵌合凸部２３５Ａの同軸心上には、第２弁座２５５と当接する第２弁体部２３５Ｂが形成されている。第１弁体部２３２Ｂ及び第２弁体部２３５Ｂの間には、中心係止部２３０Ｃが形成されている。中心係止部２３０Ｃは、アクチュエータ部２０２の下面及び本体弁部２０７の係止部２８０に挟み込まれることにより中心部に固定される。中心係止部２３０Ｃは第３流路２７９の両サイドに形成された係止部２８０により係止され、その中心部は係止されない。そのため、中心の第３流路２７９は第１弁室２５８Ａ及び第２弁室２５８Ｂと連通した状態にある。ダイアフラム弁体２３０の外周には、本体弁部２０７とアクチュエータ部２０２との間に固定される固定部２３０Ｄが形成されている。

【0049】

図６においては、第１支持部材２３３の第１嵌合凹部２３３Ａとダイアフラム弁体２３０の第１嵌合凸部２３２Ａ、及び第２支持部材２３６の第２嵌合凹部２３６Ａとダイアフラム弁体２３０の第２嵌合凸部２３５Ａが嵌合することにより固定することとしている。なお、第１支持部材２３３、第２支持部材２３６とダイアフラム弁体２３０の固定は、例えば、接着剤等により両部材を固定することもできる。また、例えば、第１支持部材２３３及び第２支持部材２３６に嵌合凸部を設け、ダイアフラム弁体２３０側に嵌合凹部を設けることもできる。

【0050】

＜電磁弁の作用・効果＞
図６に示すように、アクチュエータ部２０２へ非通電状態であるため、可動鉄心２２４は、復帰ばね２２７の付勢力により第１弁座２５４側へ付勢されている。そのため、可動鉄心２２４が第１弁２３１の端部を押圧し、第１弁２３１が第１弁座２５４に当接し、第１流路２７１は塞がれた状態になる。一方、第２弁２３４は第２弁座２５５から離間した状態にある。
図示しない供給源から第１流路２７１へ流体が流入する。流体は、第１弁座２５４が塞がれているため、第１流路２７１から第１弁室２５８Ａ、第３流路２７９、第２弁室２５８Ｂに流入することがない。

【0051】

図６に示す状態で、アクチュエータ部２０２を通電状態とすると、固定鉄心２２３に磁界が発生し可動鉄心２２４を吸引する。可動鉄心２２４を吸引する力は、復帰ばね２２７が可動鉄心２２４を第１弁座２５４側へ付勢する力よりも大きいため、可動鉄心２２４は、固定鉄心２２３に吸引される。それにより、可動鉄心２２４を押圧する復帰ばね２２７の付勢力は作用しなくなる。そのため、付勢部材２３８により、シーソー式レバー部材２４０は、第２弁２３４の方へ揺動され、第２弁２３４を第２弁座２５５に当接させ、第２流路２７２を塞ぐ。一方、シーソー式レバー部材２４０が第２弁座２５５側へ移動するため第１弁２３１は上昇し、第１弁座２５５は離間した状態となる。
図示しない供給源から第１流路２７１へ流体が流入する。流体は、第１流路２７１、第１弁室２５８Ａ、第３流路２７９へと流入する。

【0052】

シーソー式レバー部材２４０を用いることによる効果を以下に説明する。
第２実施形態においては、シーソー式レバー部材２４０と第１弁２３１及び第２弁２３４とを別体とすることで、第１弁２３１を第１弁座２５４に、第２弁２３４を第２弁座２５５に対して水平に当接させることができる。すなわち、第１弁２３１及び第２弁２３４はシーソー式レバー部材２４０と別体としているため、第１弁２３１及び第２弁２３４が第１弁座２５４及び第２弁座２５５に対して斜めに当接するのを防止することができる。第１弁２３１及び第２弁２３４は、第１弁座２５４及び第２弁座２５５に対して垂直の位置に配置されている。第１弁２３１及び第２弁２３４はシーソー式レバー部材２４０と別体であるため垂直位置のまま、第１弁座２５４及び第２弁座２５５に対して移動することができる。よって、第１弁２３１を第１弁座２５４及び、第２弁２３４を第２弁座２５５に対して水平に当接させることができる。

【0053】

第１弁２３１を第１弁座２５４及に、第２弁２３４を第２弁座２５５に対して水平に当接させることができるため、第１弁２３１及び第２弁２３４が第１弁座２５４及び第２弁座２５５の全周に対して均等に力を付与することができる。そのため、シール力の分散を防止することができ、シール性能を向上させることができる。シール性能を向上させることができるため、電磁弁２００を高圧の状態で使用することも可能となる。

【0054】

第１弁２３１及び第２弁２３４は、ダイアフラム弁体２３０を有すること、ダイアフラム弁体２３０は、弁座に当接離間する第１弁体部２３２Ｂ及び第２弁体部２３５Ｂと、変形可能な膜部２３３Ｃ及び２３５Ｃを有する。そのため、膜部２３３Ｃ及び２３５Ｃが変形することにより、第１弁体部２３２Ｂは、第１弁座２５４に垂直に当接することができる。さらに、第２弁体部２３５Ｂは、第２弁座２５５に対して垂直に当接することができる。すなわち、膜部２３３Ｃ及び２３５Ｃが流体圧力により引っ張られた場合であっても、膜部２３３Ｃ及び２３５Ｃは独立していることからその引張力を吸収することができる。また、第１弁体部２３２Ｂ及び第２弁体部２３５Ｂも独立している。そのため、膜部２３３Ｃ及び２３５Ｃが引っ張られた場合であっても第１弁体部２３２Ｂ及び第２弁体部２３５Ｂは影響を受けることなく第１弁座２５４及び第２弁座２５５に当接することができる。
さらに、ダイアフラム弁体２３０が第１弁及び第２弁に対して別体でないことにより製造が容易であり、組立も容易になる。

【0055】

第１実施形態の電磁弁１では、３つの付勢部材である復帰ばね２７、第１付勢部材３７及び第２付勢部材３８を使用していたのと比較して、第２実施形態の電磁弁２００では、復帰ばね２２７及び付勢部材２３８が２つである点で異なる。付勢部材が１つ少ないことにより、力のバランスを取ることが容易になる。そのため、製造時に容易に製造することができるため製造時間が短くなり電磁弁１と比較してコストを低減することができる。
また、付勢部材が少なくなることにより構造が簡単になり容易に製造することができるため、コストを低減することができる。

【0056】

また、シーソー式レバー部材２４０が、第１弁２３１の周壁２３１Ａ及び第２弁２３４の周壁２３４Ａに係合していることにより、第１弁２３１及び第２弁２３４は完全同期することができる。すなわち、第２弁２３４は、通電時には付勢部材２３８の力により第２弁座２５５方向に付勢される。そのとき、第１弁２３１はシーソー式レバー部材２４０により係合しているため、第１弁２３１はアクチュエータ部２０２側へと付勢される。第１実施形態の電磁弁１のように、シーソー式レバー部材４０が第１弁３１及び第２弁３２と係合していない場合には、第１付勢部材３７の付勢力が弱くなった場合には、第２弁３２の閉まりが悪くなる。それにより、電磁弁１の開弁及び閉弁時の精度が悪くなる。それに対して、シーソー式レバー部材２４０は第１弁２３１及び第２弁２３４と係合しており動きが同期するため、付勢部材２３８の付勢力が弱くなったとしても、付勢部材２３８の付勢力により第１弁２３１を押し上げることができる。

【0057】

その他、第１実施形態における、漏れ始め圧に対する効果、作動電力に対する効果については第２実施形態においても同様の作用効果を奏する。

【0058】

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、電磁弁１及び電磁弁２００をノーマルオープンタイプ又はノーマルクローズタイプとすることができる。
例えば、第３流路７７、７８から第１流路７１又は第２流路７２へ流体を流すこともできる。同様に第３流路２７７〜第１流路２７１又は第２流路２７２へ流体を流すこともできる。
例えば、本実施形態における電磁弁１及び電磁弁２００は、医療分析に使用することができる。また、その他の凡用の電磁弁にも応用化をすることができる。

【0059】

第１実施形態においてはダイアフラム弁体を第１弁及び第２弁に対してそれぞれ別個に設置している。他方第２実施形態においてはダイアフラム弁体を第１弁及び第２弁に対して一体のダイアフラム弁体を使用している。なお、第１実施形態における電磁弁１に対して一体のダイアフラム弁体を使用することもでき、また、第２実施形態における電磁弁２００に対して別個のダイアフラム弁体を使用することもできる。

【符号の説明】

【0060】

１，２００ 電磁弁
２，２０２ アクチュエータ部
２３，２２３ 固定鉄心
２４，２２４ 可動鉄心
３１，２３１ 第１弁
３４，２３４ 第２弁
４５，２４５ 揺動軸
４０，２４０ シーソー式レバー部材
５４，２５４ 第１弁座
５５，２５５ 第２弁座

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】