特開 2024-168279 電空レギュレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168279

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】電空レギュレータ

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/30 20060101AFI20241128BHJP

   G05D 16/00 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

F16K17/30 Z

G05D16/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084820

(22)【出願日】2023-05-23

(71)【出願人】

【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】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 柊平

(72)【発明者】

【氏名】鷲見 治彦

(72)【発明者】

【氏名】加茂 晃弘

(72)【発明者】

【氏名】長崎 功

【テーマコード（参考）】

3H060

5H316

【Ｆターム（参考）】

3H060AA02

3H060BB08

3H060CC02

3H060CC06

3H060CC22

3H060DC05

3H060DC13

3H060HH06

5H316BB01

5H316DD03

5H316EE04

5H316EE08

5H316FF01

5H316GG01

(57)【要約】

【課題】給気用電磁弁と排気用電磁弁とを開閉することによりエアの圧力を制御する電空レギュレータにおいて、装置サイズを抑制しつつ、大流量制御や高圧制御に対応でき、出力先の容積の大小にかかわらず、良好な応答性を確保できる技術を実現すること。
【解決手段】電空レギュレータ１は、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３が、ソレノイド部４Ａ，４Ｂへの通電に応じて弁体組立３１Ａ，３１Ｂを第１弁座２１９および第２弁座２３９に当接または離間させる。給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、弁体組立３１Ａ，３１Ｂの二次側に空間Ｓ１をそれぞれ備え、弁閉時に一次側を空間Ｓ１に連通させる第１連通流路３６を弁体組立３１Ａ，３１Ｂに設け、弁閉時に、一次側のエアが第１連通流路３６を介して空間Ｓ１へ流れ、弁体組立３１Ａ，３１Ｂに弁閉方向の力を付与する。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御対象となるエアが流れる流路上に給気用電磁弁と排気用電磁弁とが配設され、前記給気用電磁弁と前記排気用電磁弁とを開閉することによって前記エアの圧力を設定圧力に制御する電空レギュレータにおいて、
前記給気用電磁弁および前記排気用電磁弁は、それぞれ、
弁座と、
前記弁座に当接又は離間する弁体と、
前記弁体に駆動力を付与するソレノイド部と、
前記弁体が前記弁座に当接する当接部より二次側に設けられ、前記弁体を前記弁座に当接する方向に加圧可能な第１空間部と、
を有し、
前記弁体は、弁閉時に一次側を前記第１空間部に連通させる第１連通流路が形成されている、
ように構成されている電空レギュレータ。

【請求項2】

請求項１に記載する電空レギュレータにおいて、
前記第１空間部は、前記弁体が前記弁座に当接又は離間する方向に対して直交する方向に切断した空間断面積が、前記弁座の弁座開口面積と、同程度である、
ように構成されている電空レギュレータ。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載する電空レギュレータにおいて、
前記ソレノイド部は、前記弁座側に開口し、前記弁体を移動可能に収容する弁体収容部を有し、
前記弁体は、前記ソレノイド部側に開口して前記弁体収容部との間に前記第１空間部を形成する有底孔を有し、前記有底孔の周壁が前記弁体収容部の内壁と常時重なる状態で前記弁体収容部に進退可能に装填されており、
前記第１空間部は、前記弁体収容部と前記有底孔とによって形成されている、
ように構成されている電空レギュレータ。

【請求項4】

請求項３に記載する電空レギュレータにおいて、
前記ソレノイド部は、通電に応じて直線往復運動する可動部を有し、
前記弁体は、弁座当接部材と、連結ロッドと、を有する弁体組立であり、
前記弁座当接部材は、前記有底孔を有し、前記弁体収容部に移動可能に装填され、
前記連結ロッドは、前記弁座当接部材と前記可動部とに結合し、前記第１連通流路が形成されている、
ように構成されている電空レギュレータ。

【請求項5】

請求項１または請求項２に記載する電空レギュレータにおいて、
前記ソレノイド部は、前記弁体に連結し、前記ソレノイド部への通電に応じて可動する可動部を有し、前記可動部の一部が配置される第２空間部を有し、
前記第２空間部が前記第１空間部と連通している、
ように構成されている電空レギュレータ。

【請求項6】

請求項５に記載する電空レギュレータにおいて、
前記ソレノイド部は、
中空穴部を備えるコイル組立と、
前記中空穴部の一端開口部に固定され、前記コイル組立への通電に応じて励磁される固定鉄心と、
前記中空穴部に往復直線運動可能に挿入され、前記弁体に連結する可動部と、
を有し、
前記可動部と前記固定鉄心との間に第３空間部が形成されており、
前記可動部は、前記第２空間部と前記第３空間部とを連通させる第２連通流路が形成されている、
ように構成されている電空レギュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電空レギュレータに関する。

【背景技術】

【0002】

電空レギュレータは、電気信号によりエアの圧力を設定圧力に制御する装置である。電空レギュレータには、パイロット式電空レギュレータと、直動式電空レギュレータと、がある。

【0003】

パイロット式電空レギュレータは、例えば、特許文献１に開示されている。この電空レギュレータは、制御圧力と設定圧力との差に基づいてパイロット室にパイロットエアを給排気することにより、主弁部が開閉し、エアの圧力を設定圧力に制御する。

【0004】

直動式電空レギュレータは、例えば、特許文献２に開示されている。この電空レギュレータは、制御圧力と設定圧力との差に基づいて給気用電磁弁と排気用電磁弁とが開閉し、エアの圧力を設定圧力に制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－１７０２１９号公報

【特許文献2】特開２０１７－１１１６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記パイロット式電空レギュレータは、パイロットエアによって主弁部を開閉するため、装置サイズを抑制して、大流量のエアや高圧エアを制御することが可能である。しかし、パイロット式電空レギュレータは、パイロット室にパイロットエアを給排気するため、応答遅れが生じていた。その応答遅れは、出力先の容積が小さいほど、顕著であった。その理由は、出力先の容積が大きい場合より出力先の容積が小さい場合の方が、設定圧力に到達する応答時間が短いため、応答遅れが全応答時間に占める割合が大きくなるからである。

【0007】

これに対して、直動式電空レギュレータは、給気用電磁弁と排気用電磁弁とが開閉してエアを制御するため、応答遅れが小さく、出力先の容積の大小にかかわらず、パイロット式電空レギュレータよりも応答性が良い。しかし、直動式電空レギュレータは、給気用電磁弁および排気用電磁弁の弁座開口面積により、制御流量が決定される。給気用電磁弁および排気用電磁弁は、弁座開口面積が大きくなると、弁閉時に弁体に作用する流体圧力荷重が大きくなる。また、電空レギュレータがエアを高圧制御する場合、給気用電磁弁および排気用電磁弁の弁体に作用する流体圧荷重が大きくなる。弁体に作用する流体圧荷重が大きくなるのに伴い、給気用電磁弁および排気用電磁弁は、ソレノイド部が肥大化し、バルブサイズが大きくなる。よって、直動式電空レギュレータは、制御流量を増加させる場合や、エアを高圧力に制御する場合に、装置サイズが大きくなってしまっていた。

【0008】

例えば、電空レギュレータは、ディスペンサ装置のシリンジの近くに配設され、小型化が望まれている。また、ディスペンサ装置が吐出する液体は多様化している。シリンジから粘度の高い液体を吐出する場合、電空レギュレータは、エアを高圧力（例えば０．９ＭＰａ）に制御する必要がある。また、出力先の容積が大きい場合の応答時間を短くするため、電空レギュレータは大流量に対応することも望まれていた。また、電空レギュレータは、出力先の容積の大小にかかわらず、応答性が良いことが望ましい。従来のパイロット式電空レギュレータおよび直動式電空レギュレータはこれらの要望に全て応えることができず、電空レギュレータには改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本明細書にて開示する技術の一態様は、（１）制御対象となるエアが流れる流路上に給気用電磁弁と排気用電磁弁とが配設され、前記給気用電磁弁と前記排気用電磁弁とを開閉することによって前記エアの圧力を設定圧力に制御する電空レギュレータにおいて、前記給気用電磁弁および前記排気用電磁弁は、それぞれ、弁座と、前記弁座に当接又は離間する弁体と、前記弁体に駆動力を付与するソレノイド部と、前記弁体が前記弁座に当接する当接部より二次側に設けられ、前記弁体を前記弁座に当接する方向に加圧可能な第１空間部と、を有し、前記弁体は、弁閉時に一次側を前記第１空間部に連通させる第１連通流路が形成されている、ように構成されている。

【0010】

上記構成を有する電空レギュレータは、給気用電磁弁と排気用電磁弁とが開閉してエアの圧力を設定圧力に制御する直動式電空レギュレータであるので、応答遅れが小さく、出力先の容積の大小にかかわらず、良好な応答性を確保できる。給気用電磁弁および排気用電磁弁は、弁閉時、一次側のエアが第１連通流路を介して第１空間部に流入することにより、弁座に当接する方向（以下「弁閉方向」とする）の力が弁体に作用する。給気用電磁弁および排気用電磁弁の各弁体は、弁閉時、弁座から離間する方向（以下「弁開方向」とする）に作用する力が弁閉方向の力によって相殺されて小さくなる。ソレノイド部は、相殺後の弁開方向の力に応じたサイズにすれば良く、給気用電磁弁および排気用電磁弁のサイズアップが抑制される。これは、弁座開口面積を拡大して大流量制御可能にした場合や、電空レギュレータがエアを高圧制御する場合も、同様である。よって、電空レギュレータは、装置サイズを抑制しつつ、大流量制御や高圧制御に対応できる。

【0011】

（２）（１）に記載する電空レギュレータにおいて、前記第１空間部は、前記弁体が前記弁座に当接又は離間する方向に対して直交する方向に切断した空間断面積が、前記弁座の弁座開口面積と、同程度である、ことが好ましい。

【0012】

上記構成の電空レギュレータによれば、給気用電磁弁および排気用電磁弁は、弁座開口面積を拡大しても、弁閉時に弁体に作用する弁開方向の力と弁閉方向の力との差が小さくなって、給気用電磁弁および排気用電磁弁のサイズアップが抑制される。これによれば、電空レギュレータは、装置サイズを抑制しつつ、制御流量を増加させることができる。

【0013】

（３）（１）または（２）に記載する電空レギュレータにおいて、前記ソレノイド部は、前記弁座側に開口し、前記弁体を移動可能に収容する弁体収容部を有し、前記弁体は、前記ソレノイド部側に開口して前記弁体収容部との間に前記第１空間部を形成する有底孔を有し、前記有底孔の周壁が前記弁体収容部の内壁と常時重なる状態で前記弁体収容部に進退可能に装填されており、前記第１空間部は、前記弁体収容部と前記有底孔とによって形成されている、ことが好ましい。

【0014】

上記構成の電空レギュレータによれば、給気用電磁弁および排気用電磁弁は、ソレノイド部の弁体収容部に進退可能に収容される弁体に有底孔を設け、弁体収容部と有底孔とによって第１空間部を形成することで、バルブサイズを抑制しつつ、第１空間部の容積を広く確保できる。これにより、弁閉時に、第１空間部に流入したエアが弁体を弁閉方向に過剰に加圧することを回避し、給気用電磁弁および排気用電磁弁が電気信号に応じて応答性良く開閉することが可能になる。よって、上記電空レギュレータによれば、応答性良くエアを設定圧力に制御できる。

【0015】

（４）（３）に記載する電空レギュレータにおいて、前記ソレノイド部は、通電に応じて直線往復運動する可動部を有し、前記弁体は、弁座当接部材と、連結ロッドと、を有する弁体組立であり、前記弁座当接部材は、前記有底孔を有し、前記弁体収容部に移動可能に装填され、前記連結ロッドは、前記弁座当接部材と前記可動部とに結合し、前記第１連通流路が形成されている、ことが好ましい。

【0016】

上記構成を有する電空レギュレータによれば、弁座開口面積が異なるモデルの給気用電磁弁および排気用電磁弁について、弁座当接部材を交換すれば、ソレノイド部と連結ロッドとを共用できる。

【0017】

（５）（１）から（４）の何れか１つに記載する電空レギュレータにおいて前記ソレノイド部は、前記弁体に連結し、前記ソレノイド部への通電に応じて可動する可動部を有し、前記可動部の一部が配置される第２空間部を有し、前記第２空間部が前記第１空間部と連通している、ことが好ましい。

【0018】

上記構成を有する電空レギュレータによれば、給気用電磁弁および排気用電磁弁は、可動部の一部が配置される第２空間部に第１空間部が連通していることで、弁体の移動に応じて、第１空間部にあるエアが第２空間部へ流動できる。このような電空レギュレータによれば、第１空間部にあるエアが弁開時にエアクッションのようにならず、給気用電磁弁と排気用電磁弁とが応答性良く弁を開くことができる。

【0019】

（６）（５）に記載する電空レギュレータにおいて、前記ソレノイド部は、中空穴部を備えるコイル組立と、前記中空穴部の一端開口部に固定され、前記コイル組立への通電に応じて励磁される固定鉄心と、前記中空穴部に往復直線運動可能に挿入され、前記弁体に連結する可動部と、を有し、前記可動部と前記固定鉄心との間に第３空間部が形成されており、前記可動部は、前記第２空間部と前記第３空間部とを連通させる第２連通流路が形成されている、ことが好ましい。

【0020】

上記構成を有する電空レギュレータによれば、第１空間部に流入したエアが第２空間部、第２連通流路を介して第３空間部に流入し、可動鉄心を介して弁体に弁閉方向の力を付与する。これにより、弁体に作用する弁開方向の力が、弁体および可動鉄心に作用する弁閉方向の力全体と釣り合う。そのため、給気用電磁弁および排気用電磁弁は、大流量制御や高圧制御する場合でも、ソレノイド部の肥大化が抑制される。よって、電空レギュレータは、大流量制御する場合や設定圧力が高い場合でも、装置サイズを抑制できる。

【発明の効果】

【0021】

本明細書に開示される技術によれば、給気用電磁弁と排気用電磁弁とを開閉することによりエアの圧力を設定圧力に制御する電空レギュレータにおいて、装置サイズを抑制しつつ、大流量制御や高圧制御に対応でき、出力先の容積の大小にかかわらず、良好な応答性を確保できる技術が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】電空レギュレータの回路図である。

【図2】電空レギュレータの外観斜視図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図３のＢ－Ｂ断面図である。

【図5】排気用電磁弁の要部断面図である。

【図6】図５のＤ部拡大図である。

【図7】排気用電磁弁の弁閉状態を説明する図である。

【図8】排気用電磁弁の弁開動作を説明する図である。

【図9】排気用電磁弁の弁閉動作を説明する図である。

【図10】比較例の電空レギュレータの外観斜視図である。

【図11】実施例と比較例との圧力応答比較を示すグラフである。

【図12】実施例と比較例との圧力応答比較を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本明細書にて開示する電空レギュレータの一実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書では、入力されたエアを設定圧力に調整して出力する電空レギュレータを開示する。

【0024】

図１に示すように、本形態の電空レギュレータ１は、給気用電磁弁１２と、排気用電磁弁１３と、圧力センサ１４と、を備え、これらがコントローラ２０に接続されている。電空レギュレータ１は、入力ポート１１と、排気ポート１５と、出力ポート１７とを備えている。

【0025】

第１流路１８は、入力ポート１１と出力ポート１７とを接続する流路である。第１流路１８は、上流側から給気用電磁弁１２と圧力センサ１４とが配設されている。給気用電磁弁１２は、電空レギュレータ１に入力するエアを制御する。圧力センサ１４は、出力ポート１７から出力されるエアの圧力、すなわち、電空レギュレータ１によって制御されたエアの圧力（以下「制御圧力」とする）を検出する。第２流路１９は、給気用電磁弁１２と圧力センサ１４との間で第１流路１８から分岐し、排気ポート１５に接続している。排気用電磁弁１３は、第２流路１９に配設され、排気ポート１５から排気するエアを制御する。第１流路１８および第２流路１９は、「制御対象となるエアが流れる流路」の一例である。

【0026】

コントローラ２０には、設定圧力が設定されている。本形態のコントローラ２０は、制御圧力を含む圧力センサ信号を圧力センサ１４から受信し、設定圧力と制御圧力との差に応じて給気用電磁弁１２と排気用電磁弁１３とをＰＷＭ制御する。

【0027】

電空レギュレータ１は、例えば、シリンジ１０５からシール剤を一定量ずつ吐出するディスペンサ装置１００に使用される。電空レギュレータ１は、入力ポート１１がエア供給源１０２に接続され、出力ポート１７がシリンジ１０５に接続される。排気ポート１５は大気に開放されている。本形態のコントローラ２０は、ディスペンサ装置１００を制御する上位コントローラ１１０に接続されている。コントローラ２０は、設定圧力を含む入力信号を上位コントローラ１１０から受信することによって設定圧力が設定される。シリンジ１０５は、電空レギュレータ１からエアが供給されると、そのエアの圧力によってシール剤を吐出する。

【0028】

なお、シリンジ１０５から吐出する液体は、シール剤に限らない。液体は、例えば、薬品や液晶でもよい。また、設定圧力は、液体の種類や特性などに応じて任意に設定できる。例えば、設定圧力は、粘度の高い液体の方が粘度の低い液体より高い値に設定される。本形態では、設定圧力は、電空レギュレータ１が操作部を備える場合には、その操作部を用いて電空レギュレータ１側で設定圧力を設定してもよい。

【0029】

電空レギュレータ１の構成を具体的に説明する。図２に示すように、電空レギュレータ１は、給気用電磁弁１２と、排気用電磁弁１３と、が連結ブロック２２を介して連結されている。給気用電磁弁１２は、給気ブロック２１にソレノイド部４Ａが取り付けられている。排気用電磁弁１３は、排気ブロック２３にソレノイド部４Ｂが取り付けられている。

【0030】

給気ブロック２１と、連結ブロック２２と、排気ブロック２３とは、それぞれ、直方体形状に形成され、複数本のボルト２４を用いて一体的に連結されている。給気ブロック２１の側面には、第１流入ポート２１１が開口している。第１流入ポート２１１は、図１に示す入力ポート１１を構成する。排気ブロック２３の側面には、出力用流出ポート２３３と、排気用流出ポート２３８と、が設けられている。出力用流出ポート２３３は、図１に示す出力ポート１７を構成する。排気用流出ポート２３８は、図１に示す排気ポート１５を構成する。

【0031】

なお、図１に示す圧力センサ１４は、出力用流出ポート２３３に内設されてもよいし、出力用流出ポート２３３をシリンジ１０５に接続する流路などに外付けされてもよい。また、コントローラ２０は、電空レギュレータ１に搭載されていてもよいし、電空レギュレータ１と別の位置に設置されていてもよい。コントローラ２０は、上位コントローラ１１０に組み込まれていてもよい。

【0032】

図３に示すように、給気ブロック２１は、ソレノイド部４Ａが取り付けられる図中上面２１ａに、第１開口部２１４が円柱形状に設けられている。給気ブロック２１は、第１開口部２１４と同軸上に第１弁孔２１３が形成されている。第１開口部２１４の底面には、第１弁孔２１３が開口する開口部の外周に沿って、第１弁座２１９が突設されている。

【0033】

図４に示すように、給気ブロック２１は、第１流入ポート２１１が第１流入流路２１２を介して第１弁孔２１３に連通している。給気ブロック２１は、第１弁孔２１３の径方向外側に、第１縦連通孔２１５が設けられている。給気ブロック２１は、第１流入ポート２１１が設けられた側面に隣接する側面に、第１流出ポート２１７が設けられている。第１流出ポート２１７は、第１流出流路２１６を介して第１縦連通孔２１５に連通している。

【0034】

図３に示すように、排気ブロック２３は、ソレノイド部４Ｂが取り付けられる図中上面２３ａに、第２開口部２３５が円柱形状に設けられている。排気ブロック２３は、第２開口部２３５と同軸上に第２弁孔２３４が形成されている。第２開口部２３５の底面には、第２弁孔２３４が開口する開口部の外周に沿って、第２弁座２３９が突設されている。

【0035】

図４に示すように、排気ブロック２３には、出力用流出ポート２３３と同軸上に出力流路２３２が形成されている。出力流路２３２は、排気ブロック２３に貫通して設けられている。出力流路２３２は、第２弁孔２３４に重なって形成されており、出力流路２３２に流入したエアが第２弁孔２３４側へ流れることができる。排気ブロック２３は、第２弁孔２３４を挟んで出力流路２３２と反対側であって、第２弁孔２３４の径方向外側に、第２縦連通孔２３６が設けられている。排気用流出ポート２３８は、排気流路２３７を介して第２縦連通孔２３６に連通している。

【0036】

給気用電磁弁１２の第１流出ポート２１７と、排気用電磁弁１３の出力流路２３２とは、連結ブロック２２の内部流路２２１に接続されている。電空レギュレータ１は、第１流入流路２１２と、第１弁孔２１３と、第１開口部２１４と、第１縦連通孔２１５と、第１流出流路２１６と、第１流出ポート２１７と、内部流路２２１と、出力流路２３２と、によって、図１に示す第１流路１８が構成されている。また、電空レギュレータ１は、第２弁孔２３４と、第２開口部２３５と、第２縦連通孔２３６と、排気流路２３７と、によって、図１に示す第２流路１９が構成されている。

【0037】

図３に示すように、給気用電磁弁１２のソレノイド部４Ａには、弁体組立３１Ａが一体的に取り付けられている。ソレノイド部４Ａは、弁体組立３１Ａを第１開口部２１４に配置した状態で給気ブロック２１に固定され、弁体組立３１Ａを第１弁座２１９に当接または離間させる駆動力を弁体組立３１Ａに付与する。ソレノイド部４Ａと給気ブロック２１との間には第１弁室２１０が形成されている。第３環状シール部材６３は、第１開口部２１４の径方向外側に沿ってソレノイド部４Ａと給気ブロック２１との間に配設され、第１弁室２１０を外気から遮断している。

【0038】

排気用電磁弁１３のソレノイド部４Ｂには、弁体組立３１Ｂが一体的に取り付けられている。ソレノイド部４Ｂは、弁体組立３１Ｂを第２開口部２３５に配置した状態で排気ブロック２３に固定され、弁体組立３１Ｂを第２弁座２３９に当接または離間させる駆動力を弁体組立３１Ｂに付与する。ソレノイド部４Ｂと排気ブロック２３との間には第２弁室２３０が形成されている。第３環状シール部材６３は、第２開口部２３５の径方向外側に沿ってソレノイド部４Ｂと排気ブロック２３との間に配設され、第２弁室２３０を外気から遮断している。ソレノイド部４Ａおよびソレノイド部４Ｂは、それぞれ、「ソレノイド部」の一例である。弁体組立３１Ａおよび弁体組立３１Ｂは、それぞれ、「弁体」の一例である。第１弁座２１９および第２弁座２３９は、それぞれ、「弁座」の一例である。

【0039】

ソレノイド部４Ａ，４Ｂおよび弁体組立３１Ａ，３１Ｂの構成を説明する。ソレノイド部４Ａとソレノイド部４Ｂとは、同様に構成されている。また、弁体組立３１Ａと弁体組立３１Ｂとは、同様に構成されている。ここでは、ソレノイド部４Ｂおよび弁体組立３１Ｂの構成を図５に基づいて説明し、ソレノイド部４Ａおよび弁体組立３１Ａについては説明を省略する。

【0040】

ソレノイド部４Ｂは、コイル組立４１と、固定鉄心４４と、可動鉄心４５と、スプリング４７と、取付ブロック５１と、を有する。可動鉄心４５は「可動部」の一例である。

【0041】

コイル組立４１は、中空穴部４２ａを備えるコイルボビン４２の外周面に、コイル４３が巻回されている。コイルボビン４２の中空穴部４２ａは、弁座側に位置する図中下端開口部からパイプ４６が装填されている。固定鉄心４４は、中空穴部４２ａの図中上端開口部に固定され、下端部外周面がパイプ４６に接している。可動鉄心４５は、固定鉄心４４と反対側からパイプ４６に直線往復運動可能に装填されている。可動鉄心４５は、弁体組立３１Ｂと結合され、スプリング４７によって第２弁座２３９側に向かって常時付勢されている。ソレノイド部４Ｂは、コイル組立４１への通電によって固定鉄心４４が励磁され、スプリング４７に抗して可動鉄心４５を吸引し、弁体組立３１Ｂを第２弁座２３９から離間させることができる。

【0042】

取付ブロック５１は、直方体形状に形成され、コイル組立４１と排気ブロック２３との間に配置されている。取付ブロック５１には、可動鉄心収容凹部５１ａと、接続穴５１ｂと、弁体収容凹部５１ｃと、が同軸上に形成されている。弁体収容凹部５１ｃは「弁体収容部」の一例である。

【0043】

可動鉄心収容凹部５１ａは、取付ブロック５１のコイル組立４１側に位置する図中上面５１ｄに形成されている。可動鉄心収容凹部５１ａは、コイル組立４１に塞がれて、可動鉄心４５の下端部が配置される空間Ｓ３を形成している。可動鉄心４５の下端部は、「可動部の一部」の一例である。空間Ｓ３は「第２空間部」の一例である。空間Ｓ３は、可動鉄心４５の下端部直径より大径に設けられ、また、可動鉄心４５が軸線方向に移動できる深さで形成されている。第１環状シール部材６１は、可動鉄心収容凹部５１ａの径方向外側に沿ってコイル組立４１と取付ブロック５１との間に配置され、空間Ｓ３を外気から遮断している。

【0044】

固定鉄心４４と可動鉄心４５との間には空間Ｓ４が設けられている。空間Ｓ４は「第３空間部」の一例である。可動鉄心４５には、空間Ｓ３と空間Ｓ４とを連通させる第２連通流路４５ｃが形成されている。第２連通流路４５ｃは、横流路４５ａと縦流路４５ｂとを含む。縦流路４５ｂは、可動鉄心４５の軸線に沿って形成されている。横流路４５ａは、縦流路４５ｂに対して直交する方向に沿って可動鉄心４５に貫通して設けられている。横流路４５ａは、後述する雌ネジ孔４５ｅ上に形成されており、雌ネジ孔４５ｅと後述する連結ロッド３３との間に形成される空間Ｓ５に連通している。可動鉄心４５の外周面には、摩擦抵抗を小さくするための摩擦低減部材４９が配置されている。横流路４５ａは、摩擦低減部材４９よりも空間Ｓ３側に開口し、可動鉄心４５とパイプ４６との間の隙間Ｓ６を介して空間Ｓ５と空間Ｓ３とを常時連通させている。

【0045】

弁体収容凹部５１ｃは、取付ブロック５１の排気ブロック２３側に位置する図中下面５１ｅに形成されている。弁体収容凹部５１ｃは、第２弁座２３９側に開口している。弁体収容凹部５１ｃには、弁体組立３１Ｂが移動可能に収容されている。

【0046】

図６に示すように、弁体組立３１Ｂは、摺動部材３２と、連結ロッド３３と、を含む。摺動部材３２は「弁座当接部材」の一例である。摺動部材３２は、一方に開口する有底孔３２ｃを有するコップ形状をなす。摺動部材３２は、有底孔３２ｃの開口部をソレノイド部４Ｂ側に向けた姿勢で、弁体収容凹部５１ｃに摺動可能に装填されている。摺動部材３２は、有底孔３２ｃの周壁と弁体収容凹部５１ｃの内壁とが常時重なる状態で弁体収容凹部５１ｃに進退可能に装填されている。

【0047】

有底孔３２ｃと弁体収容凹部５１ｃとの間には空間Ｓ１が形成されている。空間Ｓ１は「第１空間部」の一例である。第２環状シール部材６２は、摺動部材３２の外周面と弁体収容凹部５１ｃの内壁との間に配設され、空間Ｓ１を第１弁室２１０から遮断している。摺動部材３２の閉鎖面中央には、連結ロッド３３を挿通するための貫通穴３２ａが形成されている。

【0048】

連結ロッド３３は、棒形状をなす。連結ロッド３３の外周面には、鍔部３３ａが径方向外向きに突出して環状に設けられている。連結ロッド３３は、有底孔３２ｃ側から貫通穴３２ａに挿通され、鍔部３３ａが有底孔３２ｃの底面に突き当てられている。この状態において、連結ロッド３３は、下端部が摺動部材３２の外側に突出しており、その突出部分に止め輪３５が装着されることにより、軸方向にがたつかないように摺動部材３２に連結されている。

【0049】

連結ロッド３３は、第２弁座２３９と反対側に位置する図中上端部の外周面に、雄ねじ部３３ｅが設けられている。可動鉄心４５は、第２弁座２３９側に位置する端面に、雌ネジ孔４５ｅが形成されている。弁体組立３１Ｂは、連結ロッド３３を弁体収容凹部５１ｃから、接続穴５１ｂ、可動鉄心収容凹部５１ａへと挿通し、連結ロッド３３の雄ねじ部３３ｅを可動鉄心４５の雌ネジ孔４５ｅに締結することにより、可動鉄心４５に結合されている。

【0050】

連結ロッド３３は、接続穴５１ｂに遊嵌され、連結ロッド３３と接続穴５１ｂの内周面との間に空間Ｓ２が形成されている。弁閉時、可動鉄心４５が接続穴５１ｂの開口部を開放する位置で停止し、空間Ｓ１が空間Ｓ２を介して空間Ｓ３と連通している。

【0051】

弁体組立３１Ｂには、弁閉時に、一次側（第２弁孔２３４）を空間Ｓ１に連通させる第１連通流路３６が形成されている。第１連通流路３６は、弁体組立３１Ｂが第２弁座２３９に当接する当接部より内側に開口している。本形態の第１連通流路３６は、連結ロッド３３に形成されている。

【0052】

第１連通流路３６は、縦流路３７と横流路３８とを備える。縦流路３７は、連結ロッド３３の第２弁座２３９側に位置する端面から連結ロッド３３の軸線方向に沿って形成されている。縦流路３７は、摺動部材３２の有底孔３２ｃに対応する位置まで形成されている。横流路３８は、連結ロッド３３の軸線方向に対して直交する方向に沿って連結ロッド３３に貫通して形成され、空間Ｓ１と常時連通している。

【0053】

摺動部材３２は、第２弁座２３９側に位置する端部外周面に沿って、弁シート取付部３２ｄが径方向外向きに突出して設けられている。弁シート取付部３２ｄは、第２弁座２３９側に位置する面の外縁部に沿って段差部３２ｅが形成され、環状の弁シート３４が装着されている。ソレノイド部４Ｂのスプリング４７は、空間Ｓ１に圧縮した状態で配置され、第２弁座２３９にシールするシール荷重を弁体組立３１Ｂに付与している。

【0054】

ソレノイド部４Ｂは、コイル組立４１に通電されると、固定鉄心４４がスプリング４７に抗して可動鉄心４５を吸引し、弁体組立３１Ｂを第２弁座２３９から離間させる。この際、弁体組立３１Ｂが取付ブロック５１に衝突する衝突音や衝突荷重を抑制するため、取付ブロック５１は、弁シート取付部３２ｄに対応する位置に緩衝部材６５が配設されている。なお、緩衝部材６５は、第２環状シール部材６２の脱落を防止する機能も有する。

【0055】

続いて、電空レギュレータ１の動作を説明する。例えば、電空レギュレータ１のコントローラ２０は、上位コントローラ１１０から入力信号を受信しない場合、給気用電磁弁１２を非通電にして弁を閉じ、排気用電磁弁１３に通電して弁を開く。これにより、電空レギュレータ１は、入力ポート１１（第１流入ポート２１１）に供給されるエアが給気用電磁弁１２によって遮断され、出力ポート１７（出力用流出ポート２３３）からエアを出力しない。

【0056】

例えば、電空レギュレータ１のコントローラ２０は、上位コントローラ１１０から入力信号を受信すると、給気用電磁弁１２に通電して弁を開き、排気用電磁弁１３を非通電にして弁を閉じる。これにより、電空レギュレータ１は、入力ポート１１（第１流入ポート２１１）に供給されたエアが、給気用電磁弁１２を介して入力する。入力したエアは、出力流路２３２を流れ、出力ポート１７（出力用流出ポート２３３）から出力される。

【0057】

コントローラ２０は、圧力センサ１４から圧力センサ信号を受信し、圧力センサ信号に含まれる制御圧力と、入力信号に含まれる設定圧力と、の差に基づいて、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３をＰＷＭ制御する。

【0058】

例えば、制御圧力が設定圧力より小さい場合、コントローラ２０は、給気用電磁弁１２の弁開時間を排気用電磁弁１３の弁開時間より長くする。給気用電磁弁１２が供給するエアが、排気ポート１５（排気用流出ポート２３８）から排出されるエアより多いことで、出力ポート１７（出力用流出ポート２３３））へ流れるエアが増え、出力するエアの圧力が上昇する。一方、例えば、制御圧力が設定圧力より大きい場合、コントローラ２０は、給気用電磁弁１２の弁開時間を排気用電磁弁１３の弁開時間より短くする。給気用電磁弁１２が供給するエアが、排気ポート１５（排気用流出ポート２３８）から排出されるエアより少ないことで、出力ポート１７へ流れるエアが減り、出力するエアの圧力が低下する。

【0059】

このように、電空レギュレータ１は、ソレノイド部４Ａ，４Ｂへの通電に応じて給気用電磁弁１２と排気用電磁弁１３とが開閉してエアの圧力を設定圧力に直接制御している。そのため、電空レギュレータ１は、パイロット室にパイロットエアを給排気することによって主弁部の弁開度を調整し、エアの圧力を設定圧力に制御するパイロット式電空レギュレータよりも応答遅れが小さく、エアの圧力を設定圧力に応答性良く制御できる。

【0060】

出力先の容積が小さいほど、応答時間が短くなる。しかし、電空レギュレータ１は、応答遅れが小さいので、応答遅れが全応答時間に占める割合が小さい。そのため、出力先の容積の大小にかかわらず、電空レギュレータ１は、応答性が良い。

【0061】

電空レギュレータ１は、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３に設けられた第１弁座２１９の弁座開口部２１９ａおよび第２弁座２３９の弁座開口部２３９ａの開口面積（以下「弁座開口面積」とする）を拡大することで、制御流量を増加させることができる。

【0062】

図３に示すように、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、弁閉時、一次側（第１弁孔２１３，第２弁孔２３４）のエアによって、第１弁座２１９および第２弁座２３９から離間する方向（以下「弁開方向」とする）の力が弁体組立３１Ａおよび弁体組立３１Ｂに作用する。本形態の給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、その弁開方向の力と反対向きの力が弁体組立３１Ａ，３１Ｂに作用するように、構成されている。給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、同様の機能を有するので、以下では排気用電磁弁１３について説明し、給気用電磁弁１２の説明は適宜割愛する。

【0063】

例えば図７に示すように、排気用電磁弁１３の弁体組立３１Ｂは、弁閉時、第２弁座２３９側に位置する面（以下「弁座側端面」とする）のうち、第２弁座２３９に当接する当接部より内側の領域に、第２弁孔２３４に流入したエアによって弁開方向の力Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３が作用する。また、弁体組立３１Ｂは、弁閉時、弁座側端面のうち、第２弁座２３９に当接する当接部より外側の領域に、第２弁室２３０のエアによって弁開方向の力Ｎ１０１が作用する。

【0064】

弁シート取付部３２ｄは、弁体組立３１Ｂの下端外周面から外向きに突出しており、第２弁室２３０のエアによって弁閉方向の力Ｌ１０１が付与される。弁体組立３１Ｂは、弁体収容凹部５１ｃに摺動可能に挿入される部分の外径寸法Ｋが、弁座開口部２３９ａの開口径Ｅとほぼ同じである。そのため、弁体組立３１Ｂは、弁シート取付部３２ｄの第２弁座２３９と反対側に位置する面の面積が、弁座側端面のうち第２弁座２３９に当接する当接部より外側に位置する部分の面積と、同程度になる。よって、弁体組立３１Ｂは、弁閉時、弁閉方向の力Ｌ１０１が弁開方向の力Ｎ１０１と釣り合い、弁開方向の力Ｎ１０１が弁閉方向の力Ｎ１０１に相殺されてゼロになる。

【0065】

また、図中Ｍ１に示すように、排気用電磁弁１３は、弁閉時、第２弁孔２３４に流入したエアが、第１連通流路３６を介して、弁体組立３１Ｂが第２弁座２３９に当接する当接部より二次側に設けられた空間Ｓ１へ流れ込む。これにより、空間Ｓ１の内圧が上昇し、弁体組立３１Ｂには、弁閉方向の力Ｌ１，Ｌ２が作用する。

【0066】

弁体組立３１Ｂは、有底孔３２ｃの底部に作用する弁閉方向の力Ｌ１によって、弁座側端面のうち、有底孔３２ｃに対応する部分に作用する弁開方向の力Ｎ１が相殺される。また、弁体組立３１Ｂは、有底孔３２ｃの開口部外周に設けられた端面に作用する弁閉方向の力Ｌ２によって、弁座側端面のうち、有底孔３２ｃに対応する部分と第２弁座２３９に当接する当接部との間の部分に作用する弁開方向の力Ｎ２が、相殺される。

【0067】

このように、排気用電磁弁１３は、弁閉時、弁体組立３１Ｂの第２弁座２３９に当接する当接部より内側に作用する弁開方向の力が、空間Ｓ１に流入したエアにより弁体組立３１Ｂに付与される弁閉方向の力Ｌ１，Ｌ２によって相殺され、小さくなる。そのため、排気用電磁弁１３は、弁座開口面積が拡大されても、スプリング４７のバネ力の増加が抑制され、コイル組立４１の肥大化が抑制される。つまり、排気用電磁弁１３は、弁座開口面積を拡大しても、サイズアップが抑制される。

【0068】

特に、本形態の排気用電磁弁１３は、有底孔３２ｃの周壁の外径寸法Ｆが、弁座開口部２３９ａの開口径Ｅと同程度に設定されている。つまり、空間Ｓ１は、弁体組立３１Ｂが第２弁座２３９に当接または離間する方向に対して直交する方向に切断した空間断面積が、弁座開口面積と同程度である。そのため、弁閉時に、弁体組立３１Ｂに作用する弁閉方向の力Ｌ１，Ｌ２が、弁体組立３１Ｂに作用する弁開方向の力と同程度になり、弁体組立３１Ｂに対して弁開方向に作用する力が小さくなる。よって、排気用電磁弁１３は、弁座開口面積が拡大されても、ソレノイド部４Ｂの肥大化が抑制される。つまり、排気用電磁弁１３は、弁座開口面積の拡大によるサイズアップが抑制される。

【0069】

排気用電磁弁１３の弁体組立３１Ｂは、弁閉時、弁座開口部２３９ａに位置する連結ロッド３３の先端部に、弁開方向の力Ｎ３が作用する。また、弁体組立３１Ｂは、第１連通流路３６に流通するエアによって、横流路３８の流路壁に弁開方向の力Ｎ５が作用する。連結ロッド３３は、空間Ｓ１に貫き通されて可動鉄心４５に連結されている。そのため、弁体組立３１Ｂには、空間Ｓ１に流入したエアによって、弁開方向の力Ｎ３，Ｎ５に対応する弁閉方向の力が作用しない。

【0070】

しかし、空間Ｓ１は、空間Ｓ２と空間Ｓ３と隙間Ｓ６と第２連通流路４５ｃの横流路４５ａとを介して、雌ネジ孔４５ｅと連結ロッド３３との間に形成された空間Ｓ５に連通している。そのため、空間Ｓ１に流入したエアは、空間Ｓ２と空間Ｓ３と横流路４５ａとを介して空間Ｓ５に流入する。連結ロッド３３には、空間Ｓ５に流入したエアによって、弁閉方向の力Ｌ３，Ｌ５が作用する。これにより、弁体組立３１Ｂは、弁開方向の力Ｎ３，Ｎ５と弁閉方向の力Ｌ３，Ｌ５とが釣り合い、弁開方向の力Ｎ３，Ｎ５が弁閉方向の力Ｌ３，Ｌ５によって相殺される。

【0071】

弁体組立３１Ｂは、可動鉄心４５に結合され、可動鉄心４５と一体的に移動する。そのため、可動鉄心４５に作用する力が弁体組立３１Ｂにも作用する。

【0072】

可動鉄心４５には、空間Ｓ１から空間Ｓ２を介して空間Ｓ３に流入したエアによって、弁開方向の力Ｎ７が作用する。また、第２連通流路４５ｃの流路径Ｈは、雌ネジ孔４５ｅの孔径Ｉより小さい。そのため、可動鉄心４５は、第２連通流路４５ｃの縦流路４５ｂと雌ネジ孔４５ｅとの間の段差部分に、弁開方向の力Ｎ６が作用する。

【0073】

しかし、空間Ｓ３は、第２連通流路４５ｃを介して、可動鉄心４５と固定鉄心４４との間の空間Ｓ４と連通している。また、空間Ｓ３は、可動鉄心４５とパイプ４６との間に形成される隙間Ｓ６を介して空間Ｓ４と連通している。そのため、空間Ｓ３のエアは、隙間Ｓ６と第２連通流路４５ｃとを介して空間Ｓ４に流れ、可動鉄心４５に対して弁閉方向の力Ｌ６，Ｌ７を付与する。

【0074】

可動鉄心４５の固定鉄心４４側に位置する端面には、第２連通流路４５ｃの縦流路４５ｂと同軸上に、凹孔４５ｇが形成されている。凹孔４５ｇの孔径Ｊは、雌ネジ孔４５ｅの孔径Ｉと同じである。そのため、凹孔４５ｇと縦流路４５ｂとの間の段差部分の面積は、雌ネジ孔４５ｅと縦流路４５ｂとの間の段差部分の面積と同程度となる。よって、凹孔４５ｇと縦流路４５ｂとの間の段差部分に作用する弁閉方向の力Ｌ６が、雌ネジ孔４５ｅと縦流路４５ｂとの間の段差部分に作用する弁開方向の力Ｎ６と釣り合う。これにより、可動鉄心４５は、弁開方向の力Ｌ６が弁閉方向の力Ｌ６によって相殺される。

【0075】

また、可動鉄心４５の固定鉄心４４側に位置する端面は、凹孔４５ｇの外側の部分に、空間Ｓ４に流入したエアによって、弁閉方向の力Ｌ７が作用する。弁閉方向の力Ｌ７は、空間Ｓ３のエアによって可動鉄心４５に付与される弁開方向の力Ｎ７と釣り合う。そのため、可動鉄心４５は、弁開方向の力Ｎ７が弁閉方向の力Ｌ７によって相殺される。

【0076】

このように、排気用電磁弁１３は、可動鉄心４５を介して弁体組立３１Ｂに作用する弁開方向の力Ｎ６，Ｎ７が、空間Ｓ４に流れたエアによって可動鉄心４５に付与される弁閉方向の力Ｌ６，Ｌ７によって相殺されるので、弁体組立３１Ｂおよび可動鉄心４５の全体として弁開方向の力がゼロになる。よって、排気用電磁弁１３は、エアを大流量制御できるように弁座開口面積が拡大されても、スプリング４７に抗して可動鉄心４５を吸引可能なサイズのソレノイド部４Ｂを使用すればよく、バルブサイズが抑制される。

【0077】

また例えば、シリンジ１０５が吐出する液体の粘性が高く、電空レギュレータ１が高圧エアを制御する場合、排気用電磁弁１３は、高圧エアに抗して弁閉できるように、スプリング４７のバネ力が大きくされる。この場合でも、排気用電磁弁１３は、弁閉時、弁体組立３１Ｂおよび可動鉄心４５に作用する弁開方向の力と弁閉方向の力とが釣り合うので、高圧エア対応のスプリング４７に抗して可動鉄心４５を吸引できるサイズのソレノイド部４Ｂを使用すればよい。よって、排気用電磁弁１３は、バルブサイズを抑制しつつ、高圧エアに対応できる。

【0078】

給気用電磁弁１２も、排気用電磁弁１３と同様に、弁座開口面積が拡大されたり、高圧エアを制御したりしても、バルブサイズが抑制される。よって、電空レギュレータ１は、装置サイズを抑制しつつ、大流量制御および高圧制御に対応できる。

【0079】

なお、例えば、排気用電磁弁１３は、第２環状シール部材６２によって弁体組立３１Ｂと取付ブロック５１との間がシールされている。そのため、弁閉時に、空間Ｓ１から第２弁室２３０へエアが漏れない。給気用電磁弁１２も同様である。よって、電空レギュレータ１は、給気用電磁弁１２と排気用電磁弁１３とを開閉して、エアの圧力を設定圧力にフィードバック制御することができる。

【0080】

例えば、排気用電磁弁１３は、弁閉時に空間Ｓ１にエアが流入している状態で、ソレノイド部４Ｂに通電された場合、図８のＸ１に示すように、可動鉄心４５が固定鉄心４４に吸引されて上昇する。

【0081】

この際、空間Ｓ４のエアが可動鉄心４５によって加圧される。この場合、図８のＭ１４に示すように、空間Ｓ４のエアは、第２連通流路４５ｃと空間Ｓ５を介して空間Ｓ３へ流動する。また、空間Ｓ４のエアは、隙間Ｓ６を介して空間Ｓ３へ流動する。空間Ｓ３の容積は、可動鉄心４５の弁開方向への移動に応じて拡大される。そのため、空間Ｓ３は、空間Ｓ４から第２連通流路４５ｃを介して流入するエア、および、隙間Ｓ６を介して流入するエアを、受け入れることができる。よって、排気用電磁弁１３は、コイル組立４１への通電に応じて可動鉄心４５が応答性良く弁開方向に動き出すことが可能である。

【0082】

弁体組立３１Ｂが可動鉄心４５と一体的に弁開方向に動き出すと、空間Ｓ１の容積が小さくなり、空間Ｓ１のエアが加圧される。空間Ｓ１は、第２環状シール部材６２によって第２弁室２３０から遮断されているが、空間Ｓ２を介して空間Ｓ３に連通している。また、空間Ｓ１は、第１連通流路３６を介して弁体組立３１Ｂの外部に連通している。そのため、図８のＭ１２、Ｍ１１に示すように、空間Ｓ１のエアは、加圧に応じて、空間Ｓ３へ逃げたり、第１連通流路３６を介して弁体組立３１Ｂの外部に排出されたりすることにより、エアクッションのようになることが回避される。よって、弁体組立３１Ｂは、ソレノイド部４Ｂへの通電時に応答性良く弁開方向に動き出すことができる。

【0083】

弁開状態の排気用電磁弁１３は、ソレノイド部４Ｂへの通電が停止されると、図９のＸ２に示すように、可動鉄心４５がスプリング４７に付勢されて弁体組立３１Ｂと一体的に弁閉方向に下降する。この際、空間Ｓ３の容積が可動鉄心４５の下降に応じて縮小され、図９のＭ２４に示すように、空間Ｓ３のエアが第２連通流路４５ｃを介して空間Ｓ４へ流動する。また、空間Ｓ３のエアは、隙間Ｓ６を介して空間Ｓ４へ流動する。なお、空間Ｓ３から空間Ｓ４に流動しきれなかったエアは、図９のＭ２２に示すように、空間Ｓ２を介して空間Ｓ１へ流動できる。よって、可動鉄心４５が応答性良く弁閉方向に動き出すことが可能である。

【0084】

弁体組立３１Ｂが可動鉄心４５と一体的に弁閉方向に動き出すと、図９のＭ２１に示すように、空間Ｓ１の容積拡大に応じて、エアが第１連通流路３６を介して空間Ｓ１に流入する。よって、弁体組立３１Ｂは、ソレノイド部４Ｂが非通電にされた場合にも、応答性良く弁閉方向に動き出すことができる。

【0085】

このように、排気用電磁弁１３は、弁体組立３１Ｂに第１連通流路３６を形成し、弁体組立３１Ｂに弁閉方向の力が作用するようにしても、電気信号に応じて応答性良く開閉してエアの排気を制御できる。給気用電磁弁１２も同様に電気信号に応じて応答性良く開閉してエアの供給を制御できる。よって、電空レギュレータ１は、応答遅れが小さく、出力先の容積の大小にかかわらず、エアの圧力を設定圧力に短時間で制御できる。

【0086】

次に、圧力応答試験について説明する。圧力応答試験では、図２に示す実施例の電空レギュレータ１と、図１０に示す比較例の電空レギュレータ１００１と、を使用した。電空レギュレータ１００１は、パイロット式電空レギュレータである。実施例の電空レギュレータ１は、比較例の電空レギュレータ１００１と同じ流量を制御できるように、給気用電磁弁１２と排気用電磁弁１３との弁座開口面積が設定されている。実施例の電空レギュレータ１は、比較例の電空レギュレータ１００１と装置サイズが同程度である。具体的には、実施例の電空レギュレータ１は、縦幅Ｘ１１が４８ｍｍ、横幅Ｘ１２が９３ｍｍ、高さＸ１３が７３ｍｍに設定されている。比較例の電空レギュレータ１００１は、縦幅Ｘ２１が５０ｍｍ、横幅Ｘ２２が９４ｍｍ、高さＸ２３が７２ｍｍに設定されている。

【0087】

圧力応答試験の試験装置では、エア供給源と、エアの出力先となる容器との間に、試験対象となる電空レギュレータ１または電空レギュレータ１００１を設置した。そして、試験対象と容器との間には、圧力センサを設置した。圧力応答試験は、容積が１５ｃｃの小容器を使用する場合と、容積が３１５ｃｃの大容器を使用する場合のそれぞれについて行った。

【0088】

圧力応答試験では、設定圧力を「０．５ＭＰａ」に設定し、電空レギュレータ１，１００１にエアの圧力を制御させ、制御圧力の変化を調べた。小容器を使用した場合の圧力応答試験の試験結果を図１１に示す。大容器を使用した場合の圧力応答試験の試験結果を図１２に示す。

【0089】

図１１に示すように、小容器を使用した場合の圧力応答試験では、実施例は、エアを設定圧力に制御するのに約４０ｍｓｅｃかかった。一方、比較例は、図１１の破線に示すように、エアを設定圧力に制御するのに約８５ｍｓｅｃかかった。よって、実施例は、比較例と同程度の装置サイズでも、比較例の半分以下の時間でエアを設定圧力に制御できる。

【0090】

また、図１２に示すように、大容器を使用した場合の圧力応答試験では、実施例も比較例も、エアを設定圧力に制御するのに、約２５０ｍｓｅｃかかった。よって、実施例は、比較例と同じ装置サイズになるように給気用電磁弁１２のソレノイド部４Ａと排気用電磁弁１３のソレノイド部４Ｂとが小型化されていても、比較例と同様にエアの圧力を設定圧力に制御できる。

【0091】

ここで、図１１および図１２に示すように、比較例は、出力先の容積が小さい場合、実施例より応答遅れが顕著になる。実施例は、図１１のＰ１に示すように、エアの出力先の容積が小さいと、オーバーシュートが発生する。しかし、実施例は、エアを制御する給気用電磁弁１２と排気用電磁弁１３とがＰＷＭ制御されることによって、オーバーシュートが短時間で改善されている。よって、実施例は、エアの出力先の容積が小さく、オーバーシュートが発生しやすい場合でも、比較例よりも応答性が良い。

【0092】

以上説明したように、本形態の電空レギュレータ１は、給気用電磁弁１２と排気用電磁弁１３とが開閉してエアの圧力を設定圧力に制御する直動式電空レギュレータであるので、応答遅れが小さく、出力先の容積の大小にかかわらず、良好な応答性を確保できる。給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、弁閉時、一次側のエアが第１連通流路３６を介して空間Ｓ１に流入することにより、弁閉方向の力Ｌ１，Ｌ２が弁体組立３１Ａ，３１Ｂに作用する。給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３の各弁体組立３１Ａ，３１Ｂは、弁閉時、弁開方向に作用する力が弁閉方向の力によって相殺されて小さくなる。ソレノイド部４Ａ，４Ｂは、相殺後の弁開方向の力に応じたサイズにすれば良く、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３のサイズアップが抑制される。これは、弁座開口面積を拡大して大流量制御可能にした場合や、電空レギュレータ１がエアを高圧制御する場合も、同様である。よって、電空レギュレータ１は、装置サイズを抑制しつつ、大流量制御や高圧制御に対応できる。

【0093】

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。例えば、電空レギュレータ１は、ディスペンサ装置以外の空圧制御機器に使用されてもよい。

【0094】

例えば、空間Ｓ１の空間断面積は弁座開口面積と同程度でなくてもよい。ただし、空間Ｓ１の空間断面積が弁座開口面積と同程度であることで、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、弁座開口面積を拡大しても、弁閉時に弁体組立３１Ａ，３１Ｂに作用する弁開方向の力と弁閉方向の力との差が小さくなって、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３のサイズアップが抑制される。これによれば、電空レギュレータ１は、装置サイズを抑制しつつ、制御流量を増加させることができる。

【0095】

例えば、摺動部材３２は、有底孔３２ｃを備えなくてもよい。ただし、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、ソレノイド部４Ａ，４Ｂの弁体収容凹部５１ｃに進退可能に収容される弁体組立３１Ａ，３１Ｂに有底孔３２ｃを設け、弁体収容部４１ｃと有底孔３２ｃとによって空間Ｓ１を形成することで、バルブサイズを抑制しつつ、空間Ｓ１の容積を広く確保できる。これにより、弁閉時に、空間Ｓ１に流入したエアが弁体組立３１Ａ，３１Ｂを弁閉方向に過剰に加圧することを回避し、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３が電気信号に応じて応答性良く開閉することが可能になる。このような電空レギュレータ１によれば、応答性良くエアを設定圧力に制御できる。

【0096】

例えば、可動鉄心収容凹部５１ａ、接続穴５１ｂ、弁体収容凹部５１ｃの代わりに、可動鉄心４５が挿通される挿通穴を取付ブロック５１に形成し、可動鉄心４５の下端部が弁室に配置されるようにしてもよい。この場合、可動鉄心４５は、弁体が取り付けられ、その弁体の反弁座側に第１空間部が形成されてもよい。その第１空間部に連通する第１連通路を弁体が形成されていてもよい。ただし、例えば、弁体組立３１Ｂが可動鉄心４５に結合され、第２弁室２３０に配置されるようにすることで、弁座開口面積が異なるモデルの排気用電磁弁１３について、摺動部材３２を交換すれば、ソレノイド部４Ｂと連結ロッド３３とを共用できるようになる。給気用電磁弁１２も同様である。

【0097】

例えば、空間Ｓ１と空間Ｓ３は、接続穴５１ｂと別に設けた穴を介して連通していてもよい。ただし、連結ロッド３３が挿通される接続穴５１ｂを介して空間Ｓ１と空間Ｓ３とが連通することで、ソレノイド部４Ａ，４Ｂを加工する手間が抑制される。

【0098】

例えば、可動鉄心４５は第２連通流路４５ｃが形成されていなくてもよい。ただし、給気用電磁弁１２および排気用電磁弁１３は、空間Ｓ３と空間Ｓ４とを連通させる第２連通流路４５ｃが可動鉄心４５に形成されていることで、エアが空間Ｓ３と空間Ｓ４との間で行き来しやすくなり、応答性良く開閉できる。このような給気用電磁弁１２と排気用電磁弁１３とを使用する電空レギュレータ１によれば、良好な応答性を確保できる。

【0099】

給気ブロック２１と、連結ブロック２２と、排気ブロック２３の代わりに、マニホールドブロックを使用してもよい。

【符号の説明】

【0100】

１ 電空レギュレータ
４Ａ，４Ｂ ソレノイド部
１２ 給気用電磁弁
１３ 排気用電磁弁
３１Ａ，３１Ｂ 弁体組立
３６ 第１連通流路
２１９ 第１弁座
２３９ 第２弁座
Ｓ１ 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】