JP2008032087A - 逆圧遮断機能付きダイヤフラム型電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷からの逆圧がダイヤフラムに作用するのを防止することによって動作の安定性を高めた、逆圧遮断機能付きのダイヤフラム型電磁弁を提供する。
【解決手段】ダイヤフラム１４で主弁座１６を開閉するダイヤフラム弁部１１の、上記主弁座１６から出力ポートＡに至る出力側主流路１５Ａの途中に、ポペット式の逆圧遮断弁３０を、負荷６１に向かう主流体の順方向流れに対しては該出力側主流路１５Ａを開放し、負荷６１からの逆方向流れに対しては該出力側主流路１５Ａを閉鎖するように配設し、この逆圧遮断弁３０で、負荷側の圧力が出力ポートＡを通じて上記ダイヤフラム１４に逆圧として開弁方向に作用するのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の負荷に圧縮空気等の圧力流体を供給するためのダイヤフラム型電磁弁に関するものであり、更に詳しくは、負荷に対する圧力流体の供給中に負荷側の圧力が逆圧としてダイヤフラムに作用するのを防止することが可能な逆圧遮断機能付きのダイヤフラム型電磁弁に関するものである。

一般にダイヤフラム型電磁弁は、例えば特開２００１−３０４４３６号公報に開示されているように、２ポート弁としての弁構造を有していて、供給ポートと出力ポートとを結ぶ流路の途中に形成された弁座を、ダイヤフラムで開閉するように構成されると共に、このダイヤフラムを、内部パイロット形の電磁操作式パイロット弁で開閉操作するように構成されている。

このようなダイヤフラム型電磁弁の用途の一つに、酸素濃縮がある。これは、例えば図６に記号で示すように、一括供給用流路３と一括排出用流路４と２つの出力用流路５ａ，５ｂとを備えたマニホールドベース２に、第１〜第４のダイヤフラム型電磁弁１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを搭載して電磁弁アセンブリを形成し、上記２つの出力用流路５ａ，５ｂにはそれぞれ窒素吸着用の容器である第１及び第２タンク６ａ，６ｂを接続し、上記４つの電磁弁１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを選択的かつ関連的に動作させて上記タンク６ａ，６ｂに圧縮空気を供給し又は排出することにより、酸素濃縮を行うものである。

ところが、例えば第１電磁弁１ａを図示の閉弁位置から開弁位置に切り換えて第１タンク６ａに圧縮空気を供給し、充填したあと、再び図示の閉弁位置に切り換えて充填状態を保持している状態で、第２電磁弁１ｂを図示の閉弁位置から開弁位置に切り換えて第２タンク６ｂに圧縮空気を供給すると、上記一括供給用流路３中の空気圧が一時的に低下するため、第１タンク６ａからの逆圧の作用によって第１電磁弁１ａのダイヤフラムが一時的に押し開かれることがある。これは、第２電磁弁１ｂで第２タンク６ｂに圧縮空気を充填し、保持している状態で、第１電磁弁１ａで第１タンク６ａに圧縮空気を供給する場合も同じである。
このように、ダイヤフラム型電磁弁は、その用法によっては負荷からの逆圧の作用によって不安定な挙動を行う場合があり、これが流体制御機器としての信頼性や精度の低下につながることになるため、早急な改善を要求されている。
特開２００１−３０４４３６号公報

そこで本発明の目的は、負荷からの逆圧がダイヤフラムに作用するのを防止することによって動作の安定性を高めた、逆圧遮断機能付きのダイヤフラム型電磁弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のダイヤフラム型電磁弁は、マニホールドベースに取り付けるための取付面を有するハウジングに、上記取付面に開口する主流体用の供給ポート及び出力ポートと、これら両ポートを結ぶ主流路の途中に位置する主弁座と、該主弁座を開閉するダイヤフラムとを設けたダイヤフラム弁部、及び、パイロット流体によって上記ダイヤフラムを開閉操作する電磁操作式のパイロット弁部からなっていて、上記ダイヤフラム弁部が、上記主弁座から出力ポートに至る出力側主流路の途中に、負荷側の圧力が上記出力ポートを通じてダイヤフラムに逆圧として作用するのを防止するための逆圧遮断弁を有することを特徴とするものである。

本発明においては、上記逆圧遮断弁がポペット形をしていて、出力側主流路の途中に形成された遮断弁室内に、主流体の負荷に向かう順方向流れに対しては該出力側主流路を開放し、負荷からの逆方向流れに対しては該出力側主流路を閉鎖するように配設され、遮断弁復帰ばねによって該出力側主流路を閉鎖する方向に付勢されていることが望ましい。

この場合に好ましくは、上記遮断弁室が、上記逆圧遮断弁より主弁座寄りの位置に該逆圧遮断弁で開閉される遮断弁座を有すると共に、該逆圧遮断弁より出力ポート寄りの位置に該逆圧遮断弁の最大開放位置を規定するストッパを有し、このストッパと上記逆圧遮断弁との間に上記遮断弁復帰ばねが介設されていることである。

また、本発明においては、上記ハウジングが、上記主弁座及びダイヤフラムを有するハウジング本体と、該ハウジング本体の連結面にシール部材を介して取り外し可能に連結された遮断弁ホルダとで構成され、この遮断弁ホルダに、上記遮断弁室及び逆圧遮断弁が設けられると共に上記供給ポート及び出力ポートが設けられ、また、上記ハウジング本体には、上記供給ポートから主弁座に至る供給側主流路の一部と、上記出力側主流路の一部とが設けられていて、該ハウジング本体から上記遮断弁ホルダを取り外したとき、該ハウジング本体の上記連結面がマニホールドベースに対する取付面として機能すると共に、該ハウジング本体の上記供給側主流路及び出力側主流路の一部が供給ポート及び出力ポートとして機能するように構成されていることが望ましい。

更に本発明によれば、逆圧遮断弁を有する上記ダイヤフラム型電磁弁を用いて電磁弁アセンブリを形成することができる。この電磁弁アセンブリは、負荷に圧力流体を供給するためのダイヤフラム型電磁弁と、負荷からの圧力流体を排出するためのダイヤフラム型電磁弁とを一組として、複数組の電磁弁をマニホールドベースに搭載し、各組における供給用の電磁弁と排出用の電磁弁とを、負荷に通じる共通の出力用流路に接続すると共に、全ての組の供給用電磁弁を、圧力流体源に通じる共通の一括供給用流路に接続してなり、上記供給用及び排出用の電磁弁のうち少なくとも供給用の電磁弁が、逆圧遮断弁を有するダイヤフラム型電磁弁によって形成される。

本発明によれば、主弁座から出力ポートに至る出力側主流路の途中に逆圧遮断弁を設けたことにより、この逆圧遮断弁で負荷からの逆圧を遮断してダイヤフラムに作用するのを防止することができるため、動作の安定性に優れる。

図１〜図３は本発明に係る逆圧遮断機能付きダイヤフラム型電磁弁（以下、単に「電磁弁」と称することもある。）の一つの実施形態を示すもので、この電磁弁１０は、供給ポートＰと出力ポートＡとを結ぶ主流路１５の途中の主弁座１６を、ダイヤフラム１４で開閉するようにしたダイヤフラム弁部１１と、パイロット流体によって上記ダイヤフラム１４を開閉操作する電磁操作式のパイロット弁部１２とで構成されている。

上記ダイヤフラム弁部１１は、平面視形状が実質的に矩形であるハウジング１３を有している。このハウジング１３の下面は、マニホールドベース６５（図４参照）の弁載置面に取り付けるための実質的に平らな取付面１８となっていて、この取付面１８に、上記供給ポートＰと、出力ポートＡと、パイロット供給ポートＰＰと、パイロット排出ポートＰＥとが設けられると共に、これらの各ポートの回りを取り囲むシール部材１９が取り付けられている。

上記各ポートＰ，Ａ，ＰＰ，ＰＥの位置関係は、上記取付面１８の中央に円形の出力ポートＡが位置し、この出力ポートＡの回りを取り囲むように円環状の供給ポートＰが位置し、この供給ポートＰの外側の互いに相対する位置にパイロット供給ポートＰＰとパイロット排出ポートＰＥとが位置している。

上記ハウジング１３の内部には、上記供給ポートＰに通じる供給側主流路１５Ｐと、出力ポートＡに通じる出力側主流路１５Ａと、パイロット供給ポートＰＰに通じるパイロット供給流路２２と、パイロット排出ポートＰＥに通じるパイロット排出流路２３とが、上記出力ポートＡの中心軸線Ｌと平行するように上向きに延びている。このうち供給側主流路１５Ｐと出力側主流路１５Ａとは、上記ダイヤフラム１４が収容された主弁室２４に連通し、この主弁室２４を介して相互に連通しており、この主弁室２４内には上記主弁座１６が、該主弁室２４に開口する上記出力側主流路１５Ａの回りを取り囲むように形成されている。

上記供給ポートＰ及び供給側主流路１５Ｐは、それらの内周壁と出力ポートＡ及び出力側主流路１５Ａの外周壁とが放射方向の複数の結合壁２０によって相互に結合されることにより、円弧状をした複数の孔部分に区画されている。
また、上記パイロット供給流路２２とパイロット排出流路２３は、上記ダイヤフラム１４の端部に形成された連通孔２５を通じてさらに延在し、上記パイロット弁部１２のパイロット供給口ＰＩとパイロット排出口ＰＲとにそれぞれ連通している。

上記ダイヤフラム１４は、ゴム弾性を有する素材によって円盤形に形成され、外周部をハウジング１３に気密に保持されることにより、中央部分が上記主弁座１６に接離する方向に（上下方向）に変位自在なるように配設され、このダイヤフラム１４によって上記主弁室２４が、上記主弁座１６が位置する主流路側部分２４ａと、上記パイロット弁部１２のパイロット出力口ＰＡに連通孔４７を介して連通するパイロット圧力室２４ｂとに区画されている。また、該ダイヤフラム１４の下面には、上記主弁座１６に当接することによって該主弁座１６を閉鎖する円環状の弁シール部１４ａが形成され、反対側の上面には、金属や合成樹脂などの硬質素材からなるキャップ状のばね座２７が取り付けられ、このばね座２７と上記パイロット圧力室２４ｂの一部をなす凹部２４ｃの底壁との間に、該ダイヤフラム１４を閉弁方向即ち主弁座１６を閉鎖する方向に向けて常時付勢する主復帰ばね２８が介設されている。

上記出力側主流路１５Ａ中には、逆圧遮断弁３０が設けられていて、出力ポートＡを通じて負荷６１に主流体が供給されている状態で上記ダイヤフラム１４が主弁座１６を閉鎖しているとき、負荷６１側の圧力が逆圧となってこのダイヤフラム１４に開弁方向に作用するのを、この逆圧遮断弁３０によって防止できるように構成されている。この逆圧遮断弁３０はポペット形をしていて、円盤形の弁主体部３０ａと、この弁主体部３０ａの背面に突出する小径円柱状の突出部３０ｂとを有し、上記出力側主流路１５Ａの途中に形成された遮断弁室３１内に、該出力側主流路１５Ａの軸線Ｌに沿って変位自在なるように収容されている。

上記遮断弁室３１は、出力側主流路１５Ａの中間部分の孔径を拡大することによって形成されたもので、上記逆圧遮断弁３０よりも主弁座１６側に位置する室壁部分に遮断弁座３２を有し、該遮断弁座３２が、上記逆圧遮断弁３０の弁主体部３０ａに形成された円環状の弁シール部３０ｃで開閉されるようになっている。また、上記遮断弁室３１内の逆圧遮断弁３０よりも出力ポートＡ側に寄った位置には、該逆圧遮断弁３０の最大開放位置を規定する短円筒状のストッパ３３が設けられ、このストッパ３３の内底部のばね座３３ａと上記逆圧遮断弁３０における弁主体部３０ａの背面との間に、該逆圧遮断弁３０を閉弁方向即ち上記遮断弁座３２を閉鎖する方向に向けて常時付勢する遮断弁復帰ばね３４が介設されている。
従って上記逆圧遮断弁３０は、上記出力側主流路１５Ａを負荷６１に向かう主流体の順方向流れに対しては、上記遮断弁座３２から離間することによって該出力側主流路１５Ａを開放し、主流体の負荷６１からの逆方向流れ、即ち逆圧に対しては、上記遮断弁座３２を閉鎖することによって該出力側主流路１５Ａを閉鎖するものである。

上記遮断弁室３１の内周壁とストッパ３３の外周壁とは、放射状に位置する複数の結合壁３５によって互いに結合されており、それによって上記出力側主流路１５Ａのストッパ３３の外周を取り囲む部分が、円弧状をした複数の孔部分に区画されている。また、上記各結合壁３５のストッパ３３から上記遮断弁座３２側に向けて延出する部分は、ガイド３５ａとなっていて、逆圧遮断弁３０の外周に摺接することによって該逆圧遮断弁３０の変位を案内している。

上記ハウジング１３は、上記主弁室２４と主弁座１６とダイヤフラム１４とを有するハウジング本体１３Ａと、このハウジング本体１３Ａの下面の平らな連結面１３Ｃにシール部材３７を介して螺子等で着脱自在に連結された遮断弁ホルダ１３Ｂとにより構成されていて、この遮断弁ホルダ１３Ｂに上記遮断弁室３１とストッパ３３と逆圧遮断弁３０とが設けられると共に、上記供給ポートＰと出力ポートＡ及びパイロット供給ポートＰＰとパイロット排出ポートＰＥが設けられ、上記遮断弁室３１内の遮断弁座３２は、上記ハウジング本体１３Ａの連結面１３Ｃの一部に形成されている。また、上記供給側主流路１５Ｐと、出力側主流路１５Ａと、パイロット供給流路２２と、パイロット排出流路２３とは、これらの遮断弁ホルダ１３Ｂとハウジング本体１３Ａとに跨るように延在しており、それによって上記連結面１３Ｃには、これらの各流路１５Ｐ，１５Ａ，２２，２３の一部が、上記取付面１８における各ポートＰ，Ａ，ＰＰ，ＰＥと同じ位置関係で開口している。

更に、上記ハウジング本体１３Ａは、上記パイロット弁部１２を搭載するためのカバー部１３ａと、このカバー部１３ａの下面に螺子で着脱自在に結合されたベース部１３ｂとに分かれていて、これらのカバー部１３ａとベース部１３ｂとの間に上記主弁室２４が区画、形成されると共に、上記ダイヤフラム１４の外周部分が挟持、固定されている。
なお、上記カバー部１３ａとベース部１３ｂ及び遮断弁ホルダ１３Ｂには、互いの接合面に突起３８と孔（図示せず）とが形成され、それらを相互に係合させることによって位置決めされた状態で相互に結合されている。

このようなハウジング１３の構成により、上記ハウジング本体１３Ａから上記遮断弁ホルダ１３Ｂを取り外したとき、該ハウジング本体１３Ａの上記連結面１３Ｃがマニホールドベースに対する取付面１８として機能すると共に、該ハウジング本体１３Ａに一部が形成されている上記供給側主流路１５Ｐと出力側主流路１５Ａとパイロット供給流路２２とパイロット排出流路２３とが、それぞれ、供給ポートＰと出力ポートＡとパイロット供給ポートＰＰとパイロット排出ポートＰＥとして機能するようになっている。換言すれば、上記逆圧遮断弁３０を有するダイヤフラム型電磁弁は、上記遮断弁ホルダ１３Ｂを取り外すことにより、逆圧遮断弁３０を持たない通常のダイヤフラム型電磁弁として使用できるようになっている。また、上記遮断弁ホルダ１３Ｂ及び逆圧遮断弁３０の他にも、上記主復帰ばね２８を取り外して通常型のダイヤフラム型電磁弁を構成することもできる。

上記パイロット弁部１２は、上記カバー部１３ａの上面に形成された凹段部１３ｃ内に着脱自在に取り付けられている。このパイロット弁部１２は、ノーマルオープン形の３ポート電磁弁としての構成を有するもので、パイロット弁部材４３でパイロット流路の連通状態を切り換える流路切換部４１と、上記パイロット弁部材４３を操作する電磁操作部４２とからなっている。

上記流路切換部４１においては、弁ボディ４５の側面に、上記パイロット供給流路２２に連通孔４６を介して連通する上記パイロット供給口ＰＩと、上記パイロット圧力室２４ｂに連通孔４７を介して連通するパイロット出力口ＰＡと、上記パイロット排出流路２３に連通孔４８を介して連通する上記パイロット排出口ＰＲとを有している。また、上記弁ボディ４５の内部には、上記各口が連通するパイロット弁室を有し、このパイロット弁室内に上記パイロット弁部材４３が収容され、このパイロット弁部材４３で、上記パイロット供給口ＰＩの回りを取り囲むパイロット供給弁座５０と、パイロット排出口ＰＲの回りを取り囲むパイロット排出弁座５１とを、交互に開閉するようになっている。

一方、上記電磁操作部４２は、ボビン５３に巻かれた励磁コイル５４と、該ボビン５３の中心孔内に収容された可動鉄心５５と、該可動鉄心５５を初期位置に復帰させる鉄心復帰ばね５６と、固定鉄心を兼ねる磁気カバー５７とを有していて、上記可動鉄心５５は連結バー５８によって上記パイロット弁部材４３に連結されている。

そして、上記励磁コイル５４に通電していない状態では、図１の下半部に示すように、上記可動鉄心５５が鉄心復帰ばね５６のばね力によって初期位置まで前進させられ、連結バー５８を介してパイロット弁部材４３をパイロット排出弁座５１に押し付けるため、該パイロット排出弁座５１が閉じてパイロット供給弁座５０が開放し、パイロット排出口ＰＲが遮断されてパイロット供給口ＰＩとパイロット出力口ＰＡとが連通した状態となる。
この状態では、上記パイロット供給ポートＰＰからのパイロット流体が、上記パイロット供給口ＰＩ及びパイロット出力口ＰＡを経てダイヤフラム１４の背後のパイロット圧力室２４ｂに供給されるため、このダイヤフラム１４は、パイロット流体による作用力と上記主復帰ばね２８のばね力との合成力によって主弁座１６に押し付けられる。

一方、上記励磁コイル５４に通電すると、図１の上半部に示すように、上記可動鉄心５５が磁気カバー５７に吸着されて動作位置まで後退するため、パイロット弁部材４３は、弁復帰ばね５９により押されて上記パイロット排出弁座５１から離れると共に、パイロット供給弁座５０に押し付けられる。このため、上記パイロット排出弁座５１が開放してパイロット出力口ＰＡとパイロット排出口ＰＲとが連通すると共に、パイロット供給弁座５０が閉じてパイロット供給口ＰＩが遮断される。
この状態では、上記パイロット圧力室２４ｂは外部に開放され、ダイヤフラム１４は主復帰ばね２８のばね力のみで主弁座１６に押し付けられることになる。

図中の符号６２は受電用コネクタで、制御装置からの給電用コネクタ６４を接続するためのものである。
また、６３は手動操作装置を示すもので、弁ボディ４５の側面に位置する操作用釦６３ａと、この操作用釦６３ａの操作に連動して変位する作動子６３ｂとを有し、この作動子６３ｂを変位させて可動鉄心５５を動作位置に後退させることにより、上記例示コイル５４に通電した時の状態を手動操作で実現するものである。

上記構成を有するダイヤフラム型電磁弁１０は、図１に示すように、供給ポートＰとパイロット供給ポートＰＰとが、マニホールドベースを介して共通の圧力流体源（圧縮空気源）６０に接続されると共に、パイロット排出ポートＰＥが外部に開放され、さらに、出力ポートＡが負荷（例えばタンク）６１に接続された状態で使用される。

ここで、上記パイロット弁部１２の励磁コイル５４が非通電の状態では、上述したように、パイロット供給弁座５０が開放してパイロット供給口ＰＩとパイロット出力口ＰＡとが連通するため、パイロット供給ポートＰＰからのパイロット流体が上記パイロット圧力室２４ｂに供給される。このため、ダイヤフラム１４が、このパイロット流体による作用力と上記主復帰ばね２８のばね力との合成力によって主弁座１６に押し付けられ、この主弁座１６を閉鎖することにより、供給ポートＰから出力ポートＡに至る主流路１５は遮断されている。

上記励磁コイル５４に通電すると、パイロット供給口ＰＩが遮断され、パイロット出力口ＰＡとパイロット排出口ＰＲとが連通するため、上記パイロット圧力室２４ｂ内のパイロット流体がパイロット排出ポートＰＥから外部に排出され、上記ダイヤフラム１４は主復帰ばね２８のばね力のみで主弁座１６に押し付けられる状態となる。すると、供給ポートＰからの主流体によって該ダイヤフラム１４に上向き（開弁方向）に作用する力が、上記主復帰ばね２８による下向き（閉弁方向）作用力にうち勝つため、供給ポートＰからの主流体は、該ダイヤフラム１４を押し開いて出力ポートＡに向けて流通し、上記負荷６１に供給されることになる。このとき、上記出力側主流路１５Ａ中に設けられた逆圧遮断弁３０は、主流体の順方向流れを受けて遮断弁座３２を開放し、該主流体の流れの障害になることはない。

上記負荷６１に主流体が必要量供給、充填されたあと、上記励磁コイル５４を非通電にすると、パイロット流体が上記パイロット圧力室２４ｂに供給されるため、上記ダイヤフラム１４が、このパイロット流体による作用力と上記主復帰ばね２８のばね力との合成力によって主弁座１６を閉鎖し、負荷６１に対する主流体の充填状態が保持される。このとき上記逆圧遮断弁３０は、遮断弁復帰ばね３４のばね力で遮断弁座３２に押し付けられ、該遮断弁座３２を閉鎖する。

上述した充填保持状態において、例えば、上記圧力流体源６０に並列に接続された図示しない他の電磁弁が動作し、他の負荷に主流体が供給された場合には、供給流路内の流体圧が一時的に低下するため、上記パイロット供給ポートＰＰの流体圧も低下し、それに応じてパイロット圧力室２４ｂ内のパイロット流体圧も低下する。このため、上記ダイヤフラム１４が負荷６１側の圧力即ち逆圧の作用を受けると、一時的に主弁座１６が開放し、充填保持状態が不安定になることがある。
しかし、上記電磁弁においては、出力側主流路１５Ａに逆圧遮断弁３０が設けられていて、この逆圧遮断弁３０が遮断弁座３２を閉鎖することによって負荷６１からの逆圧を遮断し、それがダイヤフラム１４に伝わるのを防止するため、この逆圧の作用でダイヤフラム１４が主弁座１６を開放することはなく、上記充填保持状態を安定的に保持することができる。

図４は、電磁弁搭載用のマニホールドベース６５を例示するものであり、図５は、このマニホールドベース６５に所要数の電磁弁を搭載して形成した酸素濃縮のための電磁弁アセンブリの構成を記号で示すものである。この電磁弁アセンブリには、上述した逆圧遮断弁３０を内蔵するダイヤフラム型電磁弁１０と、このような逆圧遮断弁３０及び主復帰ばね２８を持たない通常型のダイヤフラム型電磁弁７０とが使用される。この通常型の電磁弁７０は、上記逆圧遮断弁３０付きの電磁弁１０から遮断弁ホルダ１３Ｂと主復帰ばね２８とを取り外した構成を有するものである。

上記マニホールドベース６５は、平面視矩形形状をなしていて、その上面に、電磁弁を載置するための第１〜第４の４つの弁載置面６６ａ，６６ｂ，６７ａ，６７ｂを有している。このうち第１及び第２弁載置面６６ａ及び６６ｂは、逆圧遮断弁３０を有する第１及び第２電磁弁１０ａ，１０ｂを載置するためのものであり、また、第３及び第４弁載置面６７ａ及び６７ｂは、逆圧遮断弁３０と主復帰ばね２８とを持たない通常型の第３及び第４電磁弁７０ａ，７０ｂを載置するためのものである。これらの各弁載置面６６ａ，６６ｂ，６７ａ，６７ｂには、上記各電磁弁のポートＰ，Ａ，ＰＰ，ＰＥと同じ配置で複数の接続口７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが開口し、電磁弁を載置すると、対応するポートと接続口とが相互に接続されるようになっている。

上記マニホールドベース６５の内部には、一括供給用流路７３及び一括排出用流路７４と、２つの出力用流路７５ａ，７５ｂとが設けられている。このうち一括供給用流路７３は、第１及び第２弁載置面６６ａ及び６６ｂに沿って延在し、これらの弁載置面６６ａ及び６６ｂ上の主流体供給用接続口７１ａにそれぞれ連通すると共に、分岐流路７３ａを通じて全ての弁載置面上のパイロット供給用接続口７１ｃにも連通しており、一括供給ポート７７を通じて圧縮空気源６０に接続されるものである。また、上記一括排出用流路７４は、第３及び第４弁載置面６７ａ及び６７ｂに沿って延在し、これらの弁載置面６７ａ及び６７ｂ上の主流体排出用接続口７１ａにそれぞれ連通すると共に、分岐流路７４ａを通じて全ての弁載置面上のパイロット排出用接続口７１ｄにも連通しており、一括排出ポート７８を通じて外部に開放するものである。

更に、上記２つの出力用流路７５ａ，７５ｂのうち第１出力用流路７５ａは、第１及び第３弁載置面６６ａ及び６７ａに沿って延在し、これらの弁載置面６６ａ及び６７ａ上の出力用接続口７１ｂにそれぞれ連通すると共に、ベース出力ポート８０ａを通じて酸素濃縮のためのタンクである第１負荷６１ａに接続されている。また、第２出力用流路７５ｂは、第２及び第４弁載置面６６ｂ及び６７ｂに沿って延在し、これらの弁載置面６６ｂ及び６７ｂ上の出力用接続口７１ｂにそれぞれ連通すると共に、ベース出力ポート８０ｂを通じて酸素濃縮のためのタンクである第２負荷６１ｂに接続されている。

図５に示す電磁弁アセンブリにおいて、第１負荷６１ａ及び第２負荷６１ｂに対する圧縮空気の供給は、第１電磁弁１０ａ及び第２電磁弁１０ｂにより行われ、上記負荷からの圧縮空気の排出は、第３電磁弁７０ａ及び第４電磁弁７０ｂにより行われる。即ち、第１負荷６１ａに対する圧縮空気の供給は、第１電磁弁１０ａに通電して該第１電磁弁１０ａを図５とは逆の開弁位置に切り換えることにより行われ、供給後の充填状態の保持は、該第１電磁弁１０ａを非通電にして図５の閉弁位置に切り換えることにより行われる。このとき第３電磁弁７０ａは、非通電によって図５の閉弁位置を占めている。また、該第１負荷６１ａからの圧縮空気の排出は、上記第３電磁弁７０ａに通電して該第３電磁弁７０ａを図５とは逆の開弁位置に切り換えることにより行われる。このとき上記第１電磁弁１０ａは、非通電によって図５の閉弁位置を占めている。

第２負荷６１ｂに対する圧縮空気の供給及び排出についても、第２電磁弁１０ｂと第４電磁弁７０ｂとが上記と同様に切換操作されることにより行われる。
なお、排出用の上記第３電磁弁７０ａ及び第４電磁弁７０ｂに、供給用の第１電磁弁１０ａ及び第２電磁弁１０ｂにあるような主復帰ばね２８を設けると、そのばね力の分だけタンクに残圧が残るため、タンク内の圧力を完全に排出するには、このような主復帰ばねを設けない方が望ましい。

ここで、上記第１負荷６１ａに圧縮空気が供給されたあと、第１電磁弁１０ａが閉じて充填状態を保持している状態で、第２電磁弁１０ｂが動作して第２負荷６１ｂに圧縮空気が供給されることによって一括供給用流路７３中のエア圧力が一時的に低下しても、上記第１電磁弁１０ａにおいては、逆圧遮断弁３０によって第１負荷６１ａからの逆圧が遮断されるため、この逆圧で該第１電磁弁１０ａが一時的に開放することがない。これは、第２電磁弁１０ｂで第２負荷６１ｂに圧縮空気を充填し、保持している状態で、第１電磁弁１０ａで第１負荷６１ａに圧縮空気を供給する場合も同じである。
このように、酸素濃縮中にタンクからの逆圧が供給用の第１電磁弁１０ａ又は第３電磁弁１０ｂに作用するのが確実に防止され、この逆圧によってダイヤフラムが一時的に開放することがないため、流体圧機器としての動作安定性に優れる。
なお、上記第３電磁弁７０ａ及び第４電磁弁７０ｂについても、上記第１電磁弁１０ａ及び第２電磁弁１０ｂが有するものと同じ逆圧遮断弁３０を有するものを使用することができる。

本発明に係る逆圧遮断機能付きダイヤフラム型電磁弁の断面図である。 図１の電磁弁の分解斜視図である。 図２の遮断弁ホルダをその一部を破断して示す斜視図である。 電磁弁搭載用のマニホールドベースを示す平面図である。 図４のマニホールドベースに本発明の電磁弁を含む所要数の電磁弁を搭載して形成した電磁弁アセンブリの構成を記号で示す空気圧回路図である。 従来の電磁弁アセンブリの構成を記号で示す空気圧回路図である。

符号の説明

Ｐ 供給ポート
Ａ 出力ポート
１０，１０ａ，１０ｂ マニホールド形電磁弁
１１ ダイヤフラム弁部
１２ パイロット弁部
１３ ハウジング
１３Ａ ハウジング本体
１３Ｂ 遮断弁ホルダ
１３Ｃ 連結面
１４ ダイヤフラム
１５ 主流路
１５Ｐ 供給側主流路
１５Ａ 出力側主流路
１６ 主弁座
１８ 取付面
３０ 逆圧遮断弁
３１ 遮断弁室
３２ 遮断弁座
３３ ストッパ
３４ 遮断弁復帰ばね
３７ シール部材
６１，６１ａ，６１ｂ 負荷
６５ マニホールドベース
７０，７０ａ，７０ｂ マニホールド形電磁弁
７３ 一括供給用流路
７５ａ，７５ｂ 出力用流路

Claims (5)

1. マニホールドベースに取り付けるための取付面を有するハウジングに、上記取付面に開口する主流体用の供給ポート及び出力ポートと、これら両ポートを結ぶ主流路の途中に位置する主弁座と、該主弁座を開閉するダイヤフラムとを設けたダイヤフラム弁部、及び、パイロット流体によって上記ダイヤフラムを開閉操作する電磁操作式のパイロット弁部からなり、
   上記ダイヤフラム弁部が、上記主弁座から出力ポートに至る出力側主流路の途中に、負荷側の圧力が上記出力ポートを通じてダイヤフラムに逆圧として作用するのを防止するための逆圧遮断弁を有することを特徴とする逆圧遮断機能付きダイヤフラム型電磁弁。
2. 上記逆圧遮断弁がポペット形をしていて、上記出力側主流路の途中に形成された遮断弁室内に、主流体の負荷に向かう順方向流れに対しては該出力側主流路を開放し、負荷からの逆方向流れに対しては該出力側主流路を閉鎖するように配設され、遮断弁復帰ばねによって該出力側主流路を閉鎖する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 上記遮断弁室が、上記逆圧遮断弁より主弁座寄りの位置に該逆圧遮断弁で開閉される遮断弁座を有すると共に、該逆圧遮断弁より出力ポート寄りの位置に該逆圧遮断弁の最大開放位置を規定するストッパを有し、このストッパと上記逆圧遮断弁との間に上記遮断弁復帰ばねが介設されていることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
4. 上記ハウジングが、上記主弁座及びダイヤフラムを有するハウジング本体と、該ハウジング本体の連結面にシール部材を介して取り外し可能に連結された遮断弁ホルダとで構成され、この遮断弁ホルダに、上記遮断弁室及び逆圧遮断弁が設けられると共に上記供給ポート及び出力ポートが設けられ、また、上記ハウジング本体に、上記供給ポートから主弁座に至る供給側主流路の一部と、上記出力側主流路の一部とが設けられていて、該ハウジング本体から上記遮断弁ホルダを取り外したとき、該ハウジング本体の上記連結面がマニホールドベースに対する取付面として機能すると共に、該ハウジング本体の上記供給側主流路及び出力側主流路の一部が供給ポート及び出力ポートとして機能するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電磁弁。
5. 負荷に圧力流体を供給するためのダイヤフラム型電磁弁と、負荷からの圧力流体を排出するためのダイヤフラム型電磁弁とを一組として、複数組の電磁弁をマニホールドベースに搭載し、各組における供給用の電磁弁と排出用の電磁弁とを、負荷に通じる共通の出力用流路に接続すると共に、全ての組の供給用電磁弁を、圧力流体源に通じる共通の一括供給用流路に接続して構成した電磁弁アセンブリにおいて、
   上記供給用及び排出用の電磁弁のうち少なくとも供給用の電磁弁が、請求項１〜４の何れかに記載された逆圧遮断弁を有するダイヤフラム型電磁弁であることを特徴とする電磁弁アセンブリ。

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