特許 7075373 パイロット式電磁弁

(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】

(24)【登録日】2022-05-17

(45)【発行日】2022-05-25

(54)【発明の名称】パイロット式電磁弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20220518BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 305V

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019090587

(22)【出願日】2019-05-13

(65)【公開番号】P2020186757

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2021-01-13

(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国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 総太

【審査官】西井 香織

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－２０９２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８５２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０７２１７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０６ － ３１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力ポートと出力ポートとの間に設けられた主弁座に、ダイアフラム弁体を当接又は離間させることにより、前記入力ポートから前記出力ポートへ流れる流体を制御する主弁と、前記主弁を内蔵する弁本体と、前記弁本体に取り付けられ、コイルへの通電に応じてポペット弁体をポペット弁座に当接又は離間させることにより、前記ダイアフラム弁体の背室の圧力を制御する電磁式ポペット弁と、を備え、前記弁本体が、前記入力ポートと前記背室とを連通させる第１バイパス流路と、前記ポペット弁座を備えるポペット室と、前記ポペット室と前記背室とを連通させる連通路と、前記ポペット室と前記出力ポートとを連通させる第２バイパス流路と、を形成されているパイロット式電磁弁において、
前記弁本体は、前記ポペット室と前記背室とを連通させる貫通穴を有し、
前記貫通穴は、前記ポペット弁座の中心と前記連通路の中心とを通る軸線と直交し、かつ、前記ポペット弁座の中心を通る中心線より、前記連通路と反対寄りの位置に、設けられていること
を特徴とするパイロット式電磁弁。

【請求項2】

請求項１に記載されるパイロット式電磁弁において、
前記第１バイパス流路と前記連通路と前記ポペット弁座と前記第２バイパス流路が、前記ポペット弁座の中心と前記連通路の中心とを通る前記軸線上に配置され、
前記連通路は、前記ポペット弁座より第１バイパス流路側に設けられ、
前記貫通穴は、前記中心線より第２バイパス流路側に設けられていること、
を特徴とするパイロット式電磁弁。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載するパイロット式電磁弁において、
前記貫通穴がポペット室に開口する開口面積は、前記ポペット弁座の開口面積より小さく、
前記連通路がポペット室に開口する開口面積は、前記ポペット弁座の開口面積より大きいこと
を特徴とするパイロット式電磁弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁式ポペット弁への通電に応じて主弁を開閉するパイロット式電磁弁に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、脱水機や、水冷式冷却装置、洗浄装置などでは、水が流れる配管にパイロット式電磁弁が配設され、水のＯＮ－ＯＦＦ制御が行われている。パイロット式電磁弁としては、例えば、図４に示すものが製造・販売されている。

【0003】

図４に示す従来のパイロット式電磁弁１００は、弁本体１０に電磁式ポペット弁２０が取り付けられ、電磁式ポペット弁２０への通電に応じて、弁本体１０に内蔵される主弁１１が開閉される。

【0004】

弁本体１０は、入力ポート１０１と出力ポート１０４が入力流路１０２と弁孔１０３を介して連通している。入力ポート１０１と出力ポート１０４は、弁本体１０に同軸上に形成されている。弁孔１０３は、出力ポート１０４の軸線と直交する方向に沿って弁本体１０に形成され、出力ポート１０４と連通している。主弁１１は、主弁座１２とダイアフラム弁体１３とを備える。

【0005】

主弁座１２は、弁孔１０３の開口部外周に沿って弁本体１０に設けられている。ダイアフラム弁体１３は、主弁座１２に当接又は離間可能に設けられ、作用室１０５と背室１０６とを気密に区画している。弁ばね１８は、背室１０６に縮設され、ダイアフラム弁体１３を主弁座１２側へ常時付勢している。背室１０６は、第１バイパス流路１１１と入力流路１０２を介して入力ポート１０１に連通している。

【0006】

弁本体１０は、背室１０６と同軸上にポペット室１１３が形成されている。ポペット室１１３は、背室１０６より容積が小さく、連通路１１２を介して背室１０６と連通している。弁本体１０は、ポペット室１１３と背室１０６とを連通するように貫通穴が形成され、その貫通穴により、第１バイパス流路１１１と連通路１１２が部分的に重なり合って形成されている。また、ポペット室１１３は、第２バイパス流路１１４を介して弁孔１０３に連通している。よって、背室１０６は、連通路１１２、ポペット室１１３、第２バイパス流路１１４を介して弁孔１０３と連通している。

【0007】

ポペット室１１３は、第２バイパス流路１１４のパイロット孔１１４１が底部中央に開口し、その開口部外周に沿って、ポペット弁座２１が設けられている。電磁式ポペット弁２０は、ポペット弁体２２がポペット弁座２１に当接又は離間するように、弁本体１０に取り付けられている。電磁式ポペット弁２０は、コイル組立体２３にコイルが巻回されている。コイル組立体２３は、中空部を備え、その中空部の一端開口部にコア２４が固定され、他端開口部からプランジャ２５が往復直線運動可能に装填されている。プランジャばね２６は、プランジャ２５をポペット弁座２１側に常時付勢している。

【0008】

このようなパイロット式電磁弁１００は、コイル組立体２３のコイルに通電されない場合、主弁１１が弁閉状態になる。すなわち、電磁式ポペット弁２０は、コア２４が励磁されず、プランジャ２５がプランジャばね２６に付勢されてポペット弁体２２をポペット弁座２１に当接させる。水が入力ポート１０１に供給されると、その水は、第１バイパス流路１１１を介して背室１０６に流入するが、電磁式ポペット弁２０に遮断されて弁孔１０３側に流れない。よって、ダイアフラム弁体１３は、背室１０６側に作用する力が、出力ポート１０４側に作用する力より大きくなり、主弁座１２に当接する。

【0009】

パイロット式電磁弁１００は、コイル組立体２３のコイルに通電された場合、主弁１１が弁開状態になり、出力ポート１０４から水を出力する。すなわち、電磁式ポペット弁２０は、コイル組立体２３への通電に応じてコア２４が励磁される。コア２４は、プランジャばね２６に抗してプランジャ２５を吸引し、ポペット弁体２２をポペット弁座２１から離間させる。これにより、背室１０６の内力が、連通路１１２、パイロット孔１１４１、第２バイパス流路１１４を介して出力ポート１０４へ排出されるので、ダイアフラム弁体１３の背室１０６側の受圧力が低下して、作用室１０５側の受圧力が勝り、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２から離間する。つまり、主弁１１が弁閉状態から弁開状態になり、水が出力ポート１０４から出力される。

【0010】

パイロット式電磁弁１００は、コイル組立体２３のコイルへの通電が停止されると、ポペット弁体２２がポペット弁座２１に当接する。入力ポート１０１に供給された水は、背室１０６に流入し、背室１０６の内圧を上昇させる。ダイアフラム弁体１３は、背室１０６の内圧が上昇するのに応じて主弁座１２側に変位し、主弁座１２に当接する。つまり、主弁１１が弁開状態から弁閉状態になり、水が出力ポート１０４から出力されなくなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、従来技術には、次のような問題はあった。すなわち、従来のパイロット式電磁弁１００は、弁を開閉して水を供給する時に、配管に揺れを生じさせることがあった。配管の揺れは、異音を発生させたり、配管が塩ビ配管である場合には、配管を疲労破壊させたりする恐れがあるため、好ましくない。

【0012】

そこで、発明者は、弁の開閉時における圧力変動確認試験を行った。試験では、３種類の試験回路を作製した。第１試験回路は、図５（ａ）に示すように、垂直方向に配設された垂直配管３０１に、上流側から第１圧力変換器２０１、図４に示すパイロット式電磁弁１００、第２圧力変換器２０２を配設した。第１試験回路は、図中Ｌ１に示すように、出力側の配管３０１ａをパイロット式電磁弁１００から１ｍ程度立ち上げた。第２試験回路は、図５（ｂ）に示すように、垂直方向に配設された垂直配管３０２に、上流側から第１圧力変換器２０１、パイロット式電磁弁１００、第２圧力変換器２０２を配設した。第２試験回路は、図に示すように、出力側の配管３０２ａをパイロット式電磁弁１００からほとんど立ち上げていない。第３試験回路は、図５（ｃ）に示すように、水平方向に配設された水平配管３０３に、上流側から第１圧力変換器２０１、パイロット式電磁弁１００、第２圧力変換器２０２を配設した。第３試験回路は、図中Ｌ３に示すように、出力側の配管３０３ａを１ｍ程度立ち上げるように設けたものである。

【0013】

試験は、第１～第３試験回路毎に、出力側の配管３０１ａ，３０２ａ，３０３ａを開放した状態で、圧力を０．２５ＭＰａに調整した水を供給した。そして、第１～第３試験回路毎に、パイロット式電磁弁１００の一次側圧力Ｐ１の圧力波形を、第１圧力変換器２０１を用いて測定し、パイロット式電磁弁１００の二次側圧力Ｐ２の圧力波形を、第２圧力変換器２０２を用いて測定した。また、第１～第３試験回路毎に、配管に揺れが生じるか否かを目視で確認した。

【0014】

図６は、第１試験回路の圧力変動確認試験結果を示す。図６（ａ）に示すように、第１試験回路は、パイロット式電磁弁１００が電圧を印加されて（図中Ｄ１参照）、主弁１１を開き始めるときに、図中Ｄ２，Ｄ３に示すように、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２に大きな圧力変動が生じた。その圧力変動は、約１秒間続いた（図中Ｔ１参照）。圧力変動がある間、垂直配管３０１の揺れが目視によって確認された。

【0015】

また、第１試験回路は、図６（ｂ）に示すように、パイロット式電磁弁１００が電圧の印加を停止されて（図中Ｄ１１）、主弁１１を閉じ始めるときに、図中Ｄ１２、Ｄ１３に示すように、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２に大きな圧力変動が生じた。その圧力変動は、約１秒間続いた（図中Ｔ１１参照）。圧力変動がある間、垂直配管３０１の揺れが目視によって確認された。

【0016】

これに対して、第２試験回路と第３試験回路は、パイロット式電磁弁１００の開閉時に、圧力変動が殆ど確認されなかった。また、垂直配管３０２や水平配管３０３の揺れが目視によって確認されなかった。

【0017】

以上より、パイロット式電磁弁１００は、取付姿勢と、出力側の配管の長さに起因して、弁の開閉時に圧力変動と配管の揺れが発生することを確認した。

【0018】

次に、発明者は、透明の弁本体１０を作製し、垂直配管３０１に揺れが発生しているときのパイロット式電磁弁１００の内部状態を確認した。その結果、図７に示すように、背室１０６にエア溜まりＥが背室１０６の半分程度まで形成されていることを確認した。発明者は、このエア溜まりＥがクッションになって、弁の開閉時に圧力変動や配管の揺れが生じると考えた。

【0019】

すなわち、図７に示すように、水が入力ポート１０１から第１バイパス流路１１１を介して背室１０６に流入すると、水に混入しているエアが、背室１０６の高い部分に溜まる。連通路１１２は、ポペット弁座２１より低い位置にある。そのため、背室１０６のエアは、連通路１１２を介してポペット室１１３へ抜けることができず、背室１０６に残留する。よって、背室１０６では、エア溜まりＥが半分程度まで成長していた。

【0020】

パイロット式電磁弁１００は、電圧の印加により、ポペット弁体２２がポペット弁座２１から離間すると、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２から離間する。しかし、主弁座１２から離間したダイアフラム弁体１３は、エア溜まりＥの反発力によって主弁座１２側へ押し戻され、ダイアフラム弁体１３と主弁座１２との間の流路面積を狭くする。流路面積が狭くなることにより、水は、弁孔１０３に流入する際の流速が大きくなる。そのため、弁孔１０３付近が、負圧状態になる。この負圧状態によって、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２に吸引され、主弁座１２に当接する。その後、出力ポート１０４から出力側の配管３０１ａに流出した水が、負圧領域に引き戻されて、弁孔１０３の内圧を上昇させ、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２から再び離間する。

【0021】

この一連の動作の繰り返しにより、パイロット式電磁弁１００は、弁を開き始めるときに、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２に高速で当接又は離間を繰り返すチャタリングを発生する。このチャタリングにより、水が出力ポート１０４から断続的に出力され、圧力変動と垂直配管３０１の揺れが生じると、考えられる。

【0022】

一方、パイロット式電磁弁１００は、電圧の印加が停止されることにより、ポペット弁体２２がポペット弁座２１に当接すると、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２側に変位し、入力ポート１０１から出力ポート１０４へ流れる水の流量を急激に減少させる。しかし、出力ポート１０４側の水は、慣性力によって下流側へ流れる。そのため、弁孔１０３付近が負圧状態になる。すると、出力側の配管３０１ａに出力された水が、負圧領域、つまり、弁孔１０３に引き戻され、ダイアフラム弁体１３を主弁座１２から離間する方向に加圧して主弁座１２から離間させる。このとき、エア溜まりＥの反発力によって、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２側へ押し戻され、主弁座１２に当接する。

【0023】

この一連の動作の繰り返しにより、パイロット式電磁弁１００は、弁を閉じ始めるときに、チャタリングを発生する。このチャタリングにより、水が出力ポート１０４から断続的に出力され、圧力変動と垂直配管３０１の揺れが生じると、考えられる。

【0024】

なお、水平配管３０３に設置したパイロット式電磁弁１００に圧力変動や配管の揺れが確認されなかったのは、背室１０６の連通路１１２が開口する部分に、エアが溜まり、ポペット弁体２２がポペット弁座２１から離間した際に、背室１０６に溜まったエアが、連通路１１２からポペット室１１３、第２バイパス流路１１４を介して弁孔１０３に抜け易いためと考えられる。つまり、エア溜まりＥは背室１０６の１～２割くらいに溜まる程度であれば、ダイアフラム弁体１３の変位に殆ど影響せず、水平配管３０３は、その程度までしかエア溜まりＥが成長しないためと考えられる。

【0025】

また、垂直配管３０２に設置したパイロット式電磁弁１００に圧力変動や配管の揺れが確認されなかったのは、出力側の配管３０２ａの垂直方向への立ち上がりがないことにより、出力ポート１０４から出力された水が弁孔１０３側に戻る量が少ないためと考えられる。

【0026】

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、弁の開閉時に発生するチャタリングを抑制することができるパイロット式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】

【0027】

本発明の一態様は、次のような構成を有している。すなわち、（１）入力ポートと出力ポートとの間に設けられた主弁座に、ダイアフラム弁体を当接又は離間させることにより、前記入力ポートから前記出力ポートへ流れる流体を制御する主弁と、前記主弁を内蔵する弁本体と、前記弁本体に取り付けられ、コイルへの通電に応じてポペット弁体をポペット弁座に当接又は離間させることにより、前記ダイアフラム弁体の背室の圧力を制御する電磁式ポペット弁と、を備え、前記弁本体が、前記入力ポートと前記背室とを連通させる第１バイパス流路と、前記ポペット弁座を備えるポペット室と、前記ポペット室と前記背室とを連通させる連通路と、前記ポペット室と前記出力ポートとを連通させる第２バイパス流路と、を形成されているパイロット式電磁弁において、前記弁本体は、前記ポペット室と前記背室とを連通させる貫通穴を有し、前記貫通穴は、前記ポペット弁座の中心と前記連通路の中心とを通る軸線と直交し、かつ、前記ポペット弁座の中心を通る中心線より、前記連通路と反対寄りの位置に、設けられていることを特徴とする。

【0028】

上記構成のパイロット式電磁弁は、例えば、ポペット弁座より下側に連通路を配置する姿勢で配管に取り付けられた場合でも、電磁式ポペット弁に通電してポペット弁体をポペット弁座から離間させたときに、背室に溜まったエアが貫通穴を介してポペット室に抜ける。そのため、背室に残留するエアの残留量が抑制され、ダイアフラム弁体が背室側と出力ポート側の圧力差に応じてスムーズに変位する。よって、上記構成のパイロット式電磁弁によれば、弁の開閉時に発生するチャタリングを抑制することができる。

【0029】

（２）（１）に記載の構成において、前記第１バイパス流路と前記連通路と前記ポペット弁座と前記第２バイパス流路が同軸上に形成され、前記連通路は、前記ポペット弁座より第１バイパス流路側に設けられ、前記貫通穴は、前記中心線より第２バイパス流路側に設けられていること、が好ましい。

【0030】

上記構成のパイロット式電磁弁によれば、簡単な流路構成で、弁の開閉時に発生するチャタリングを防止することができる。

【0031】

（３）（１）又は（２）に記載するパイロット式電磁弁において、前記貫通穴がポペット室に開口する開口面積は、前記ポペット弁座の開口面積より小さく、前記連通路がポペット室に開口する開口面積は、前記ポペット弁座の開口面積より大きいことが好ましい。

【0032】

上記構成のパイロット式電磁弁は、流体が連通路からポペット室を介して第２バイパス流路に流れ込む勢いを利用して、背室に溜まっているエアを、貫通穴を介してポペット室に抜くエア抜きを促進でき、弁の開閉時に発生するチャタリングを効率良く抑制することができる。

【発明の効果】

【0033】

従って、本発明によれば、弁の開閉時に発生するチャタリングを抑制することができるパイロット式電磁弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の実施形態に係るパイロット式電磁弁の断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】エアの流れを説明する図である。

【図4】従来のパイロット式電磁弁の断面図である。

【図5】試験回路を示す図である。

【図6】図４に示すパイロット式電磁弁の圧力変動確認試験結果を示す図である。

【図7】チャタリングの原因を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下に、本発明に係るパイロット式電磁弁の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るパイロット式電磁弁１の断面図である。本形態のパイロット式電磁弁１は、図４に示す従来のパイロット式電磁弁１００に対して、エア抜き用の貫通穴２を設けたものである。

【0036】

パイロット式電磁弁１の弁本体１０は、メインボディ３と、バルブボディ４と、スタフィング５と、押さえ板６をネジ固定することにより構成したものである。貫通穴２は、ポペット室１１３と背室１０６を形成するスタフィング５に設けられている。本形態において、メインボディ３は、金属などの剛性の高い材料で形成され、バルブボディ４とスタフィング５と押さえ板６は、樹脂などの非磁性材料で形成されている。

【0037】

なお、メインボディ３は、樹脂などの金属以外の材料で形成してもよい。メインボディ３とバルブボディ４は一体で形成してもよい。スタフィング５は、本形態では第１部材５１と第２部材５２と第３部材５３との３部品で構成されているが、一部品で構成してもよいし、２部品または４部品以上で構成してもよい。

【0038】

弁本体１０は、入力ポート１０１と入力流路１０２と弁孔１０３と出力ポート１０４が同一断面上に形成されている。すなわち、入力ポート１０１と出力ポート１０４は、メインボディ３の対向する端面に、同軸上に設けられている。そして、弁孔１０３は、出力ポート１０４の軸線に対して直交する方向に沿ってメインボディ３に形成され、出力ポート１０４に連通している。入力流路１０２は、弁孔１０３の径方向外側の位置に、入力ポート１０１と連通するように、メインボディ３に形成されている。

【0039】

主弁座１２は、弁孔１０３の開口部外周に沿って設けられるように、バルブボディ４に一体成形されている。ダイアフラム弁体１３は、弾力性を有するゴムで形成されている。ダイアフラム弁体１３は、バルブボディ４とスタフィング５との間で外縁部を挟持されることにより、バルブボディ４とスタフィング５との間に形成される空間部を、作用室１０５と背室１０６とに気密に区画している。

【0040】

ダイアフラム弁体１３は、案内ロッド１６を介して、第１受圧体１４と第２受圧体１５との間で挟持され、ダイアフラム組立１７を構成している。スタフィング５は、第１受圧体１４との間で弁ばね１８を支持するバネ受け部５３１が第３部材５３に設けられている。ガイド孔５３２は、背室１０６の軸線方向に沿ってバネ受け部５３１に形成され、案内ロッド１６が摺動可能に嵌め合わされている。

【0041】

第１受圧体１４は、金属を円筒形のコップ形状に成形したものである。第２受圧体１５は、金属を円板形状に成形したものである。第１受圧体１４の外径は主弁座１２の外径より大きく、第２受圧体１５の外径は主弁座１２の外径より小さい。よって、ダイアフラム組立１７は、案内ロッド１６がガイド孔５３２にガイドされた状態で、第１受圧体１４と第２受圧体１５に作用する力のバランスに応じて背室１０６の軸線方向に沿って変位し、ダイアフラム弁体１３を主弁座１２に対して周方向に均一な力で押し付けることができる。

【0042】

弁本体１０の第１バイパス流路１１１と、連通路１１２と、ポペット室１１３と、第２バイパス流路１１４は、入力ポート１０１や出力ポート１０４と同一断面上に現れるように、形成されている。ポペット室１１３は、背室１０６と同軸上に設けられ、底部中央部に第２バイパス流路１１４のパイロット孔１１４１が開口している。ポペット弁座２１は、パイロット孔１１４１の開口部外周に沿って設けられている。

【0043】

つまり、図２に示すように、第１バイパス流路１１１と、連通路１１２と、ポペット室１１３と、第２バイパス流路１１４と、ポペット弁座２１は、同軸上に形成されている。連通路１１２は、ポペット弁座２１の中心と連通路１１２の中心とを通る軸線Ｘ１と直交し、かつ、ポペット弁座２１の中心を通る中心線Ｘ２より、第１バイパス流路１１１側に設けられている。貫通穴２は、中心線Ｘ２より第２バイパス流路１１４側に設けられている。つまり、弁本体１０は、中心線Ｘ２より、連通路１１２と反対寄りの位置に、貫通穴２が設けられている。

【0044】

連通路１１２の流路内径Ｙ２は、ポペット弁座２１の開口部内径Ｙ１より大きく、貫通穴２の流路内径Ｙ３は、ポペット弁座２１の開口部内径Ｙ１より小さい。つまり、貫通穴２がポペット室１１３に開口する開口面積は、ポペット弁座２１の開口面積より小さい。そして、連通路１１２がポペット室１１３に開口する開口面積は、ポペット弁座２１の開口面積より大きい。

【0045】

上記パイロット式電磁弁１は、垂直配管に取り付けられる場合、図３に示すように、入力ポート１０１を下側、出力ポート１０４を上側とする姿勢になる。この場合、パイロット式電磁弁１は、従来のパイロット式電磁弁１００と同様に、入力ポート１０１に供給された水に混入するエアが背室１０６に溜まり、エア溜まりＥを形成する。

【0046】

そして、パイロット式電磁弁１は、コイル組立体２３に通電し、ポペット弁体２２がポペット弁座２１から離間すると、ポペット室１１３からパイロット孔１１４１、第２バイパス流路１１４、弁孔１０３を介して出力ポート１０４へ水が流れ始める。第２部材５２は、第１バイパス流路１１１上に配設され、第１バイパス流路１１１の流路断面積をパイロット孔１１４１の流路断面積より小さくしている。そのため、電磁式ポペット弁２０が弁開すると、図中Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ２～Ｚ６に示すように、背室１０６の水が連通路１１２、ポペット室１１３、パイロット孔１１４１、第２バイパス流路１１４を介して出力ポート１０４に流出する。つまり、背室１０６の内力が連通路１１２、ポペット室１１３、パイロット孔１１４１、第２バイパス流路１１４を介して出力ポート１０４へ排出される。これにより、ダイアフラム弁体１３は、背室１０６側の受圧力が低下して、作用室１０５側の受圧力が勝り、主弁座１２から離間する。

【0047】

この場合において、本形態のパイロット式電磁弁１は、エア溜まりＥがダイアフラム弁体１３の変位に応じて加圧されると、図中Ｚ１に示すように、背室１０６のエアが貫通穴２を介してポペット室１１３に抜ける。よって、パイロット式電磁弁１は、図４に示す従来のパイロット式電磁弁１００と比べて、背室１０６に形成されるエア溜まりＥが小さい。つまり、パイロット式電磁弁１は、ダイアフラム弁体１３が主弁座１２から離間する際にエア溜まりＥがダイアフラム弁体１３を押し返す力が、パイロット式電磁弁１００より小さくなる。

【0048】

ポペット室１１３に抜けたエアは、図中Ｚ２に示すように、連通路１１２からポペット室１１３に流入した水と一緒に、パイロット孔１１４１に流れ込み、図中Ｚ３～Ｚ６に示すように、第２バイパス流路１１４、弁孔１０３、出力ポート１０４を介してパイロット式電磁弁１の外に排出される。

【0049】

連通路１１２の流路内径Ｙ２は、ポペット弁座２１の開口部内径Ｙ１より大きい。つまり、連通路１１２がポペット室１１３に開口する開口面積は、ポペット弁座２１の開口面積より大きい。そのため、水は、パイロット孔１１４１に流入する際に加速され、勢いよく第２バイパス流路１１４を介して弁孔１０３へ流れる。一方、貫通穴２は、ポペット弁座２１の開口部内径Ｙ１より小さい。つまり、貫通穴２の流路内径Ｙ３は、連通路１１２の流路内径Ｙ２より小さい。つまり、貫通穴２がポペット室１１３に開口する開口面積は、連通路１１２の開口面積、及び、ポペット弁座２１の開口面積より小さい。よって、背室１０６から貫通穴２を介してポペット室１１３に抜けたエアは、ポペット室１１３からパイロット孔１１４１に流れ込む水の勢いに乗って、パイロット孔１１４１に流れ込む。これにより、背室１０６から貫通穴２を介してポペット室１１３にエアを抜くエア抜きが促進される。つまり、エア溜まりＥの成長が、図４に示す従来のパイロット式電磁弁１００より抑制される。

【0050】

よって、パイロット式電磁弁１は、連通路１１２をポペット弁座２１より下側として、ダイアフラム弁体１３を水平方向に変位させる姿勢で配管に取り付けられても、電圧を印加された場合に、ダイアフラム弁体１３が、背室１０６の内圧低下に応じて、主弁座１２と反対方向にスムーズに変位し、入力ポート１０１から出力ポート１０４に水を供給できる。つまり、パイロット式電磁弁１は、主弁１１を開き始めるときに、チャタリングが発生せず、出力ポート１０４から水を安定した流量で出力できる。そのため、パイロット式電磁弁１は、水を供給し始めるときの圧力変動を抑制し、配管の揺れを防止できる。

【0051】

パイロット式電磁弁１は、コイル組立体２３への通電を停止すると、ポペット弁体２２がポペット弁座２１に当接し、水が入力ポート１０１から第１バイパス流路１１１を介して背室１０６に供給される。ダイアフラム弁体１３は、背室１０６の内圧上昇に応じて主弁座１２に当接する。

【0052】

主弁１１が弁閉した後、水は、慣性の力によって、出力ポート１０４から出力される。そのため、パイロット式電磁弁１の弁孔１０３は、負圧状態になる。その後、出力ポート１０４から出力された水が負圧領域に引き戻される。よって、ダイアフラム弁体１３は、主弁座１２に当接した後、主弁座１２から離間する方向の力を受ける。しかし、背室１０６は、図４に示す従来のパイロット式電磁弁１００と比べ、エア溜まりＥが小さく、水を多く充填されている。そのため、ダイアフラム弁体１３は、負圧領域に引き戻された水によって主弁座１２と反対方向に加圧されても、主弁座１２から離間しない。

【0053】

よって、パイロット式電磁弁１は、連通路１１２をポペット弁座２１より下側として、ダイアフラム弁体１３を水平方向に変位させる姿勢で配管に取り付けられても、電圧の印加を停止された場合に、ダイアフラム弁体１３が背室１０６の内圧上昇に応じて主弁座１２側にスムーズに変位し、主弁座１２に当接する。つまり、パイロット式電磁弁１は、主弁１１を閉じ始めるときに、チャタリングを発生せずに、水を遮断する。そのため、パイロット式電磁弁１は、水の供給を停止するときの圧力変動を抑制し、配管の揺れを防止できる。

【0054】

発明者らは、図５（ａ）に示す第１試験回路のパイロット式電磁弁１００をパイロット式電磁弁１に交換し、従来のパイロット式電磁弁１００について行った試験と同じ条件で、弁の開閉時における圧力変動確認試験を行った。その結果、弁の開閉時に、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２に圧力変動が確認されなかった。また、目視による配管の揺れも確認しなかった。また、発明者らは、図５（ｂ）（ｃ）に示すパイロット式電磁弁１００をパイロット式電磁弁１に交換し、弁の開閉時における圧力変動確認試験と目視による配管の揺れを確認する試験を行ったが、圧力変動や配管の揺れを確認しなかった。

【0055】

つまり、パイロット式電磁弁１は、取付姿勢に関わらず、チャタリングを抑制できる。また、パイロット式電磁弁１は、出力ポート１０４を上側にした姿勢で、垂直方向に沿って配置される長い配管を出力ポート１０４に接続する場合でも、チャタリングを抑制できる。

【0056】

以上説明したように、本形態のパイロット式電磁弁１は、例えば、ポペット弁座２１より下側に連通路１１２を配置する姿勢で配管に取り付けられた場合でも、電磁式ポペット弁２０に通電してポペット弁体２２をポペット弁座２１から離間させたときに、背室１０６に溜まったエアが貫通穴２を介してポペット室１１３に抜ける。そのため、背室１０６に残留するエアの残留量が抑制され、ダイアフラム弁体１３が背室１０６側と出力ポート１０４側の圧力差に応じてスムーズに変位する。よって、上記構成のパイロット式電磁弁によれば、取付姿勢や、出力ポート１０４に接続する配管の長さの制約を受けずに、弁の開閉時に発生するチャタリングを抑制することができる。

【0057】

チャタリングの発生が抑制されることにより、パイロット式電磁弁１は、弁の開閉時に異音を発生しにくい。また、パイロット式電磁弁１に塩ビ配管を接続する場合でも、塩ビ配管が振動により疲労破壊しにくく、配管寿命を長くできる。更に、パイロット式電磁弁１は、水の出力流量を安定させることができる。

【0058】

上記効果は、従来のパイロット式電磁弁１００に貫通穴２を追加加工するだけで得ることが可能なので、簡単かつ安価にチャタリング抑制機能を現行品に付加できる。

【0059】

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、パイロット式電磁弁１は、水以外の流体制御に使用してもよい。

【0060】

入力ポート１０１と出力ポート１０４は、同軸上に形成しなくてもよい。例えば、入力ポート１０１と出力ポート１０４は、９０°の位相差で設けて形成したり、出力ポート１０４を弁孔１０３と同軸上に形成したりしてもよい。

【0061】

連通路１１２と第１バイパス流路１１１を別個に設けてもよい。つまり、連通路１１２と第１バイパス流路１１１の一部が、１つの貫通穴で形成されていなくてもよい。

【0062】

貫通穴２の流路内径Ｙ３をポペット弁座２１の開口部内径Ｙ１より大きくして、貫通穴２がポペット室１１３に開口する開口面積を、ポペット弁座２１の開口面積より大きくしてもよい。但し、上記形態のように、貫通穴２の開口面積がポペット弁座２１の開口面積より小さく、連通路１１２の開口面積がポペット弁座２１の開口面積より大きい場合、水が連通路１１２からポペット室１１３を介して第２バイパス流路１１４に流れ込む勢いを利用して、背室１０６に溜まっているエアを、貫通穴２を介してポペット室１１３に抜くエア抜きを促進でき、弁の開閉時に発生するチャタリングを効率良く抑制することができる。なお、貫通穴２は、複数あってもよい。この場合、複数の貫通穴２がポペット室１１３に開口する面積の総計が、ポペット弁座２１の開口面積より小さくすることが好ましい。

【符号の説明】

【0063】

１ パイロット式電磁弁
２ 貫通穴
１０ 弁本体
１１ 主弁
１２ 主弁座
１３ ダイアフラム弁体
２０ 電磁式ポペット弁
２１ ポペット弁座
２２ ポペット弁体
１０１ 入力ポート
１０３ 弁孔
１０６ 背室
１１１ 第１バイパス流路
１１２ 連通路
１１３ ポペット室
１１４ 第２バイパス流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】