JP2016217519A - パイロット式電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】内部排気型と外部排気型に対応できる薄くコンパクトなパイロット式電磁弁を提供すること。
【解決手段】固定鉄心２２及び可動鉄心１８を有するパイロット弁部２と、ダイアフラム弁体が当接離間する弁座が形成された流路ブロック体３と、を備えるパイロット式電磁弁１において、パイロット弁部２が、ＮＯポート１３とコモンポート１４とＮＣポート１５とを備え、流路ブロック体３は、入力ポート４９と、出力ポート５０と、背室と、ＮＯ流路４５と、コモン流路４６と、ＮＣ流路４７と、外部排気流路４８と、内部排気流路５９とが形成され、更に、外部排気流路４８又は内部排気流路５９を封止する第１、第２金属ボール７０を有し、流路ブロック体３の平板状の平蓋体には、凹部とコモンポート１４を連通する平蓋体連通路が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、固定鉄心及び可動鉄心を有するパイロット弁部と、弁体が当接離間する弁座が形成された流路ブロック体と、を備えるパイロット式電磁弁に関する。

流体を制御するパイロット式電磁弁は、例えば、工作機械、溶接機械、溶断機械、輸送機械、空調設備等の一般産業機械や、酸素濃縮装置等の医療機器の内部に使用されている。
従来のパイロット式電磁弁には、主弁体にダイアフラム弁体を用いて、ダイアフラム弁体の背室の圧力を電磁弁で制御し、ダイアフラム弁体の開閉を行わせるものがある。

例えば、特許文献１で提案されたパイロット式電磁弁は、パイロット弁部が第１流路連通路を第３流路連通路に連通させる場合には、ダイアフラム弁体の背室に流体を供給して背室を加圧し、ダイアフラム弁体を弁座に当接させる。また、パイロット弁部が第１流路連通路を第２流路連通路に連通させる場合には、ダイアフラム弁体の背室を大気に連通させ、背室から大気に排気することにより背室を減圧し、ダイアフラム弁体を弁座から離間させる。
また、例えば、ダイアフラムの背室の流体を大気に排出する外部排気型と、ダイアフラムの背室の流体を出力ポートに排出する内部排気型との双方に対応できるパイロット式電磁弁がある。

特許第5546034号公報

しかしながら、パイロット式電磁弁は、例えば、ダイアフラム弁体の背室を真空引きすることにより弁を開く構造を要求されることがあった。この場合、ダイアフラム弁体の背室を出力ポートに連通させる流路をパイロット式電磁弁に形成する必要がある。従来のパイロット式電磁弁は、背室から大気に排気を行う外部排気型のものであり、背室から出力ポートに排気を行う内部排気型に対応することが困難だった。

また、産業界では、厚みが１０ｍｍ〜１３ｍｍ程度で複数個を並列配置可能なパイロット式電磁弁が要望されている。例えば、酸素濃縮器の内部には、４個程度のパイロット式電磁弁が並列配置した状態で使用されている。酸素濃縮器をコンパクトにするために、パイロット式電磁弁は、厚みを１０ｍｍ〜１３ｍｍ程度に薄くして、コンパクトにする要求があった。特に、酸素濃縮器は、これまで設置型が主流であったが、近年ポータブル型への要求が高くなっていることから、パイロット式電磁弁の薄型化、コンパクト化への要求が高くなっている。しかし、特許文献１のパイロット式電磁弁及び外部排気型と内部排気型の双方に対応できるパイロット式電磁弁は、この薄型の要求に応えることができなかった。なぜなら、本体ブロックと蓋体との合計厚みを１０ｍｍ程度とすると、本体ブロック及び蓋体の厚みが薄いため、内部流路を形成することが困難であったからである。

尚、出願人らは、特願２０１４−１５９７８０号において、厚みを１０ｍｍ程度にできるパイロット式電磁弁を提案した。しかし、この技術は、外部排気型と内部排気型の双方に対応していなかった。

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、内部排気型と外部排気型の双方に対応できる薄くコンパクトなパイロット式電磁弁を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、以下の構成を有している。
（１）固定鉄心及び可動鉄心を有するパイロット弁部と、弁体が当接離間する弁座が形成された流路ブロック体と、を備えるパイロット式電磁弁において、前記弁体はダイアフラム弁体であること、前記パイロット弁部が、ＮＯポートと、コモンポートと、ＮＣポートとを備えること、前記流路ブロック体は、入力ポートと、出力ポートと、前記ダイアフラム弁体により区画された背室と、前記入力ポートと前記ＮＯポートを連通するＮＯ流路と、前記背室と前記コモンポートを連通するコモン流路と、前記ＮＣポートに連通するＮＣ流路と、前記ＮＣ流路を大気に連通させる外部排気流路と、前記出力ポートと前記ＮＣ流路を連通する内部排気流路とが形成されていること、前記外部排気流路又は前記内部排気流路を封止する封止部材を有すること、前記流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える直方体形状であって、前記一対の広い対向面を除く４面のうち、第１面に、前記パイロット弁部が取り付けられ、第２面に、前記入力ポートまたは前記出力ポートの少なくとも一方が形成されていること、前記ダイアフラム弁体は、前記一対の広い対向面に平行に配置されていること、前記流路ブロック体は、ブロック本体と平板状の平蓋体とを備え、前記平蓋体が前記背室を構成する凹部を備えること、前記平蓋体には、前記凹部と前記コモンポートを連通する平蓋体連通路が形成されていること、を特徴とする。

上記構成によれば、外部排気流路又は内部排気流路を封止部材で封止することにより、流路ブロック体の流路構成を内部排気型又は外部排気型の双方に対応させることができる。そして、上記構成によれば、薄い平蓋体に凹部を利用して平蓋体連通路を形成して、ダイアフラム弁体の背室とパイロット弁部のコモンポートとを接続できるため、ブロック本体と平蓋体とを重ね合わせた厚みを１０ｍｍ〜１３ｍｍ程度に薄くして、パイロット式電磁弁をコンパクトにできる。

（２）（１）に記載の構成において、前記外部排気流路と前記内部排気流路が同軸上に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、内部排気型と外部排気型を切り換えるための外部排気流路と内部排気流路を小さなスペースで簡単に形成できる。また、上記構成によれば、封止部材を外部排気流路又は内部排気流路に簡単に配置でき、組立作業性が良い。

（３）（２）に記載の構成において、前記外部排気流路の流路径が前記内部排気流路の流路径より大きいこと、前記封止部材が、前記外部排気流路に圧入される第１封止部材と、前記外部排気流路に挿入可能な大きさであって、前記内部排気流路に圧入される第２封止部材であることが好ましい。

上記構成では、外部排気流路の流路径が内部排気流路の流路径より大きいので、外部排気流路より奥側に位置する内部排気流路に対して第２封止部材を圧入しやすく、外部排気型の流路を流路ブロック体に形成しやすい。また、外部排気流路の開口部から、第２封止部材より大きい第１封止部材を圧入すれば、簡単に内部排気型の流路を流路ブロック体に形成できる。よって、上記構成によれば、内部排気型又は外部排気型の流路を簡単に切り換えて形成でき、組立作業性が良い。

（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、前記封止部材が、球形状又は円柱形状であることが好ましい。

上記構成によれば、封止部材が球形状又は円柱形状であるので、封止部材を外部排気流路又は内部排気流路に圧入しやすい。

（５）（１）乃至（４）の何れか一つに記載の構成において、前記封止部材が前記流路ブロック体に対して溶着又は接着されていることが好ましい。

上記構成によれば、封止部材が外部排気流路又は内部排気流路に圧入された状態で流路ブロック体に対して溶着又は接着されているので、背室から排気される流体が封止部材と流路ブロック体との間から漏れることを防止して、排気効率の低下を抑制できる。

（６）（１）乃至（５）の何れか一つに記載の構成において、前記流路ブロック体は、前記外部排気流路と前記内部排気流路が第１断面上に形成され、前記ＮＣ流路が前記第１断面に対して平行な第２断面上に形成されており、前記ＮＣ流路を前記外部排気流路及び前記内部排気流路に連通させるバイパス流路を有することが好ましい。

上記構成では、例えば入力ポートと出力ポートの流路断面積を小さくして、ブロック本体と平蓋体とを重ね合わせた厚みを１０ｍｍ程度に薄くできる。

従って、上記構成によれば、内部排気型と外部排気型の双方に対応できる薄くコンパクトなパイロット式電磁弁を提供することができる。

本発明の第１実施の形態に係るパイロット式電磁弁の正面図である。 図１のＡＡ断面図である。 図２のＢＢ断面図であって、外部排気型を示す。 図２のＢＢ断面図であって、内部排気型を示す。 図１のＣＣ断面図である。 ブロック本体の正面図である。 図６の下面図である。 図６の上面図である。 図６の右側面図である。 図６のＦＦ断面図である。 図６のＧＧ断面図である。 平蓋体を凹部側から見た図である。 内部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁の弁閉動作を説明する図である。 内部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁の弁開動作を説明する図である。 外部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁の弁開動作を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るパイロット式電磁弁の断面図である。 図１６のＪＪ断面におけるバイパス流路近傍の拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係るパイロット式電磁弁の断面図であって、外部排気型を示す。 図１８に示すパイロット式電磁弁であって、内部排気型を示す。 本発明の第４実施形態に係るパイロット式電磁弁の断面図である。 本発明の第５実施形態に係るパイロット式電磁弁の断面図であって、外部排気型を示す。

以下、本発明を具体化したパイロット式電磁弁について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態：全体構成）
図１に、本発明の第１実施形態に係るパイロット式電磁弁１の正面図を示す。図２に、図１のＡＡ断面図を示す。図３及び図４に、図２のＢＢ断面図を示す。特に、図３に、外部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１を示し、図４に、内部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１を示す。図５に、図１のＣＣ断面図を示す。図６に、ブロック本体４０の正面図を示す。図７に、図６の下面図を示す。図８に、図６の上面図を示す。図９に、図６の右側面図を示す。図１０に、図６のＦＦ断面図を示す。図１１に、図６のＧＧ断面図を示す。図１２に、平蓋体３０を凹部３５側から見た図を示す。図１３に、内部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１の弁閉動作を説明する図を示す。図１４に、内部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１の弁開動作を説明する図を示す。図１５に、外部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１の弁開動作を説明する図を示す。

図１に示すように、パイロット式電磁弁１は、パイロット弁部２と、流路ブロック体３により構成されている。

図２に示すように、流路ブロック体３は、樹脂製のブロック本体４０と樹脂製の平蓋体３０を有する。先に、ブロック本体４０の構造を説明する。ブロック本体４０の中心に、略円筒形状の凹部である弁室４３が形成されている。弁室４３の中央底面には、弁座５５が形成されている。弁座５５の中心には、弁孔が形成され、弁孔は底面を備え、弁孔室４１を形成している。図５に示す弁孔室４１の底面右端には、スリット形状の出力流路４２が連通している。図３及び図４に示すように、出力流路４２の一端は、流路ブロック体３の第２面３ｂを構成するブロック本体４０の側面４０ｂに開口している。

図５に示すように、弁室４３の左端には、入力流路４４が連通している。入力流路４４は、出力流路４２より図中上下方向（ブロック本体４０の厚み方向）の長さが長くなっている。図６に示すように、入力流路４４の一端は、弁室４３の底面に対してＣ形状に開口している。入力流路４４の他端は、ブロック本体４０の側面４０ｂに開口している。図６に示す入力流路４４の左端には、ＮＯ流路４５が開口されている。図６及び図８に示すように、ＮＯ流路４５の他端は、流路ブロック体３の第１面３ａ（例えば図３参照）を構成するブロック本体４０の側面４０ａに開口している。

図６に示すように、ブロック本体４０は、取付板部５６が一体に設けられている。取付板部５６には、入力流路４４と連通する入力ポート４９、出力流路４２と連通する出力ポート５０が形成されている。図７に示すように、ブロック本体４０の側面４０ｂには、図示しないシール部材を装着される装着溝５６ａが入力ポート４９と出力ポート５０の周囲に沿って形成されている。取付板部５６の両端部には、取付ネジ用孔５１，５２が形成されている。パイロット式電磁弁１は、入力ポート４９及び出力ポート５０に対応する各ポートが形成されたマニホールドブロックに対して、取付ネジ用孔５１，５２を用いて取りつけられる。

図３及び図４に示すように、ブロック本体４０には、ＮＣ流路４７が図中上下方向に沿って側面４０ａから有底孔形状に開設されている。ＮＣ流路４７の底部（図中下端部）には、外部排気流路４８と内部排気流路５９が連通している。外部排気流路４８と内部排気流路５９は、ＮＣ流路４７に対して直交する方向に同軸上に形成されている。

図９に示すように、外部排気流路４８は、流路ブロック体３の第３面３ｃを構成するブロック本体４０の側面４０ｃに開口し、ＮＣ流路４７を大気に連通させる。図３に示すように、外部排気流路４８は、外側流路部４８ａと外側圧入部４８ｂと外側段差部４８ｃを備える。外側流路部４８ａは、ストレート状に形成されてＮＣ流路４７に連通する。外側圧入部４８ｂは、外側流路部４８ａの開口部分に外側流路部４８ａより大径に設けられている。外側段差部４８ｃは、外側流路部４８ａと外側圧入部４８ｂとの間に設けられる。図４に示すように、外部排気流路４８は、第１金属ボール７０（封止部材、第１封止部材の一例）が、外側段差部４８ｃに突き当てられるように外側圧入部４８ｂに圧入される。これにより、第１金属ボール７０が外側圧入部４８ｂの内壁と外側段差部４８ｃに対して樹脂を歪ませながら密着するので、外部排気流路４８が気密に封止され、ＮＣ流路４７が内部排気流路５９を介して出力流路４２に連通する。

図９に示すように、ブロック本体４０の側面４０ｃには、凹部４０ｄが外部排気流路４８の開口部の周りに長方形状に形成されており、その凹部４０ｄに平蓋体３０に突設された長方形状の突片３０ａを嵌め合わせることにより、外部排気流路４８の開口部分を突片３０ａで遮蔽するようにしている。これにより、外部排気流路４８を封止する第１金属ボール７０に対して、外部排気流路４８の開口方向に流体圧が作用しても、第１金属ボール７０が開口から飛び出ることがなく、シール性が担保される。

図４及び図１０に示すように、内部排気流路５９は、出力流路４２に開口し、ＮＣ流路４７を出力流路４２に連通させる。図４に示すように、内部排気流路５９は、内側流路部５９ａと内側圧入部５９ｂと内側段差部５９ｃを備える。内側流路部５９ａは、外側流路部４８ａより小径の流路径で外側流路部４８ａと同軸になるようにストレート形状に形成され、出力流路４２に連通する。内側圧入部５９ｂは、流路径が外側流路部４８ａの流路径より小さくて内側流路部５９ａの流路径より大きくなるように設けられ、外側流路部４８ａと出力流路４２との間まで形成される。内側段差部５９ｃは、内側流路部５９ａと内側圧入部５９ｂとの間に設けられる。図３に示すように，内部排気流路５９は、第１金属ボール７０より直径の小さい第２金属ボール７１（封止部材、第２封止部材の一例）が、外部排気流路４８に挿通され、内側段差部５９ｃに突き当てられるように内側圧入部５９ｂに圧入される。これにより、第２金属ボール７１が内側圧入部５９ｃの内壁と内側段差部５９ｃに対して樹脂を歪ませながら密着するので、内部排気流路５９が気密に封止され、ＮＣ流路４７が外部排気流路４８を介して大気に連通する。尚、突片３０ａには、呼吸穴３０ｂが外部排気流路４８の開口部より小さい径で貫設され、大気排気がスムーズに行われるようになっている。

次に、平蓋体３０の構造、及びダイアフラム弁体６０の取り付け構造について説明する。図５に示すように、平蓋体３０の内側面の中心部には、凹部３５が形成されている。凹部３５が、ダイアフラム弁体６０の背室５４を構成している。
ダイアフラム弁体６０は、円板状で外周部が薄く中心部に厚みのあるダイアフラム６１と、ダイアフラム６１の中心部に一体に成形された樹脂本体６２により構成されている。ダイアフラム６１の外周部が、ブロック本体４０と平蓋体３０とで挟持されて保持されると共に、シールされている。また、ダイアフラム６１の厚みのある中心部が、弁体部６１ｃとして弁座５５に当接する。ダイアフラム弁体６０は、弁室４３と、凹部３５とを隔離している。ダイアフラム弁体６０は、弁室４３側に位置する受圧面と背室５４側に位置する背圧面の面積がほぼ等しく、単に入力ポート４９に供給される圧縮空気を背室５４に供給するだけでは、受圧面と背圧面に同程度の圧力が作用し、確実な弁閉止力が得られない。そこで、ダイアフラム弁体６０は、樹脂本体６２の上面中央部に凹部が形成され、その凹部にコイルバネ６３が取り付けられている。コイルバネ６３は、ダイアフラム弁体６０が弁座５５に当接する方向に付勢している。図５の状態では、ダイアフラム弁体６０は、弁座５５に当接した状態である。後述するが、コイルバネ６３の付勢力は大きくなく、ダイアフラム弁体６０が弁座５５に当接しているのは、背室５４に供給される圧縮空気の力とコイルバネ６３の合力による。

尚、図６に示すように、ダイアフラム弁体６０は、ダイアフラム６１の外周部にシールリング６１ａ，６１ｂが一体に設けられ、そのシールリング６１ａ，６１ｂをブロック本体４０に形成されたシール溝４０ｇ，４０ｈに嵌め合わせることにより、組み立て時の位置決めが行われる。
また、図５に示すように、平蓋体３０は、シール溝４０ｇ，４０ｈの内側に形成された連通孔３４と嵌合孔３６に、ブロック本体４０に設けられた突出部４０ｅ，４０ｆを嵌合されることにより、組み立て時にブロック本体４０に対して位置決めされる。

図５に示すように、平蓋体３０の凹部３５の側面（一部底面）には、平蓋体連通路３２を形成するための貫通路の一端が開口している。図１２に示すように、平蓋体連通路３２を形成するための貫通路の他端は、平蓋体３０の側面に開口している。すなわち、その貫通路は、平蓋体３０の側面から凹部３５の内壁に向けて開口されている。平蓋体３０の側面の開口には、金属ボール３３が圧入され、開口を塞いでいる。平蓋体３０の厚みは、３ｍｍ程度であり、平蓋体連通路３２の直径は、１ｍｍ程度である。
図５に示すように、ブロック本体４０の上面の右端には、遮蔽壁５８が形成されており、平蓋体連通路３２の金属ボール３３が挿入されている開口を遮蔽している。これにより、金属ボール３３の圧入状態が緩んでも金属ボール３３は開口から飛び出ることがなく、シール性が担保される。

図５に示すように、平蓋体３０の平蓋体連通路３２の途中の下面には、連通孔３４が開口している。連通孔３４には、ブロック本体４０の突出部４０ｅが挿入され接続されている。突出部４０ｅには、連通路５７が形成されている。図１１に示すように、連通路５７は、ブロック本体４０に形成されたコモン流路４６の一端と連通している。コモン流路４６の他端は、ブロック本体４０の側面４０ａに開口している。図５に示すように、連通路５７は、ダイアフラム６１に一体に成形された２つのシールリング６１ａ，６１ｂのうち、シールリング６１ａによりシールされている。
図１に示すように、平蓋体３０は、３本のネジ７２により、ブロック本体４０のネジ孔５３（図６参照参照）にネジ止めされている。平蓋体３０が、ブロック本体４０にネジ止めされた状態では、図２に示すように、流路ブロック体３の厚みＬ１は、１３ｍｍ程度である。ここで、パイロット弁部２の厚みＬ２は、１０ｍｍ程度である。

次に、パイロット弁部２の構造を説明する。
図３に示すパイロット弁部２は、左側に、中空状のコイル１７が配置されている。コイル１７の中空部の左端に、固定鉄心２２が固設されている。コイル１７の中空部の右端には、可動鉄心１８が、直線方向に移動可能に保持されている。可動鉄心１８の右端には、ゴム製のパイロット弁体１９が付設されている。パイロット弁体１９は、弁座２０に当接している。弁座２０は、円錐台状の凸部の頂部に形成されている。可動鉄心１８には、鍔部が形成され、鍔部に第１付勢バネ２１が取り付けられている。第１付勢バネ２１は、パイロット弁体１９が弁座２０に当接する方向へ、可動鉄心１８を付勢している。また、パイロット弁体１９は、第２付勢バネ２５により、弁座２０と反対方向へ付勢されている。第２付勢バネ２５は、第１付勢バネ２１より付勢力が小さく、図３に示すように、コイル１７に電流が流れていない場合には、パイロット弁体１９は、第１及び第２付勢バネ２１，２５の付勢力の差により弁座２０に当接している。

パイロット弁室１６は、コモンポート１４及びＮＯポート１３に連通している。すなわち、コモンポート１４とＮＯポート１３とは、連通路２６とパイロット弁室１６を介して常に連通する状態にある。弁座２０の中心にある弁孔は、ＮＣポート１５に連通している。パイロット弁部２は、図１３に示すようにコイル１７が非通電の場合には、パイロット弁体１９が弁座２０に当接し、コモンポート１４をＮＯポート１３に連通させるようにパイロット流路を切り換えられる。一方、パイロット弁部２は、図１４及び図１５に示すようにコイル１７が通電される場合には、パイロット弁体１９が弁座２０から離間し、連通路２６の開口部分に設けられた弁座２７に当接し、コモンポート１４をＮＣポート１５に連通させるようにパイロット流路を切り換えられる。

パイロット弁部２のコモンポート１４は、流路ブロック体３のコモン流路４６を介して連通路５７と連通している。同様に、ＮＯポート１３は、ＮＯ流路４５と連通している。同様に、ＮＣポート１５は、ＮＣ流路４７を介して外部排気流路４８及び内部排気流路５９と連通している。
一方、パイロット弁部２の上端面には、２本の配線１１，１２が接続されている。配線１１，１２は、コイル１７に接続されている。

次に、パイロット式電磁弁１の組み立てについて説明する。
図３に示すように、外部排気型のパイロット式電磁弁１を組み立てる場合には、ブロック本体４０の外部排気流路４８（外側圧入部４８ｂ、外側流路部４８ａ）に第２金属ボール７１を挿入し、内部排気流路５９（内側圧入部５９ｂ）に圧入する。このとき、第２金属ボール７１を内側段差部５９ｃに突き当てるまで内側圧入部５９ｂに圧入することにより、誰でも第２金属ボール７１を内部排気流路５９に対して一義的に配置できる。

そして、ダイアフラム弁体６０のシールリング６１ａ，６１ｂをブロック本体４０のシール溝４０ｇ，４０ｈに嵌合し、ダイアフラム弁体６０をブロック本体４０に対して位置決めする。そして、平蓋体３０の連通孔３４と嵌合孔３６にブロック本体４０の突出部４０ｅ，４０ｆを挿入し、突片３０ａを凹部４０ｄに嵌め合わせるようにして、平蓋体３０をブロック本体４０に重ね合わせる。そして、ネジ７２を平蓋体３０の挿通穴３０ｃ（図１２参照）に貫き通してブロック本体４０のねじ孔５３（図６参照）に締め込むことにより平蓋体３０をブロック本体４０に固定する。これにより、ダイアフラム弁体６０は、ダイアフラム６１の外縁が平蓋体３０とブロック本体４０に気密に挟持され、弁室４３と凹部３５を隔離する。

このように組み立てた流路ブロック体３の第１面３ａに対して図示しないシール部材を介してパイロット弁部２を配置し、パイロット弁部２に挿通した図示しないネジをブロック本体４０のネジ孔４０ｉ（図８参照）に締結することにより、流路ブロック体３にパイロット弁部２を固定する。これにより、パイロット弁部２のＮＯポート１３とコモンポート１４とＮＣポート１５に、流路ブロック体３のＮＯ流路４５とコモン流路４６とＮＣ流路４７がそれぞれ気密に連通する。このように組み立てられたパイロット式電磁弁１は、凹部３５が平蓋体連通路３２、連通孔３４、連通路５７、コモン流路４６、コモンポート１４、ＮＣポート１５、ＮＣ流路４７、外部排気流路４８を介して大気に連通し、背室５４から大気に排気を行う外部排気型の流路構造になる。

一方、図４に示すように、内部排気型のパイロット式電磁弁１を組み立てる場合には、ブロック本体４０の外部排気流路４８（外側圧入部４８ｂ）に第１金属ボール７０を圧入する。このとき、第１金属ボール７０を外側段差部４８ｃに突き当てるまで外側圧入部４８ｂに圧入することにより、誰でも第１金属ボール７０を外部排気流路４８に一義的に配置できる。これ以降の組み立て手順は、外部排気型と同様であるので説明を省略する。かかるパイロット式電磁弁１は、凹部３５が平蓋体連通路３２、連通孔３４、連通路５７、コモン流路４６、コモンポート１４、ＮＣポート１５、ＮＣ流路４７、内部排気流路５９、出力流路４２を介して出力ポート５０に連通し、背室５４から出力ポート５０に排気を行う内部排気型の流路構造になる。

尚、ここでは、流路ブロック体３を組み立てた後、パイロット弁部２を流路ブロック体３に取り付けたが、ブロック本体４０にパイロット弁部２を取り付けた後、流路ブロック体３を組み立てても良い。

次に、パイロット式電磁弁１の作用を説明する。
まず、図４に示すように内部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１の閉弁する動作を説明する。図１３に示すように、コイル１７に通電されていない状態では、第１付勢バネ２１が第２付勢バネ２５に打ち勝ち、パイロット弁体１９を弁座２０に当接させている。したがって、コモンポート１４とＮＣポート１５とは遮断されている。
一方、入力流路４４には、例えば、常に圧縮空気が供給されているため、ＮＯ流路４５、ＮＯポート１３を介して、コモンポート１４に圧縮空気が供給されている。さらに、圧縮空気は、コモン流路４６、連通路５７、平蓋体連通路３２を介して、背室５４に供給されている（図１３のドットハッチング部分を参照）。

ダイアフラム弁体６０は、圧縮空気の圧力を受けない状態では、コイルバネ６３によって弁座５５に当接するが、コイルバネ６３の力は小さいので、ダイアフラム弁体６０に必要な閉止力が得られていない。
背室５４に圧縮空気が供給されると、弁孔室４１の圧力が低い（二次側圧力が一次側圧力より低い）ので、ダイアフラム弁体６０は、背室５４と弁孔室４１との差圧力と、弁座内径の面積との積の力が閉止力として得られる。
つまり、ダイアフラム弁体６０は、弁座５５に当接しない状態で背室５４に圧縮空気が供給されると、受圧面と背圧面の面積がほぼ等しいため、受圧面に作用する圧力と背圧面に作用する圧力がほぼ同じになる。この場合、ダイアフラム弁体６０は、コイルバネ６３のバネ力によって弁座５５に当接する。これにより、弁座５５を通過する圧縮空気が絞られ、二次側圧力が低下する。すると、背圧面に作用する圧力が受圧面に作用する圧力より大きくなり、この圧力差が閉止力となる。この状態で、パイロット式電磁弁１は、閉弁状態にある。

次に、図４に示すように内部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１が弁開する動作を説明する。図１４に示すように、コイル１７に通電された状態では、可動鉄心１８は、磁石化した固定鉄心２２に吸引され、第１付勢バネ２１に抗して固定鉄心２２に当接している。これにより、パイロット弁体１９は、第２付勢バネ２５に付勢され、弁座２０から離間している。したがって、コモンポート１４とＮＣポート１５とは連通している。
一方、入力流路４４には、常に例えば、圧縮空気が供給されているため、ＮＯ流路４５、ＮＯポート１３を介して、連通路２６に圧縮空気が供給されている。しかし、コモンポート１４とＮＣポート１５が連通すると、パイロット弁体１９が弁座２７に当接してＮＯポート１３とコモンポート１４の間を遮断し、背室５４に圧縮空気が供給されなくなる（図１４のドット密度の低いドットハッチング部分を参照）。そして、ＮＣポート１５がＮＣ流路４７、内部排気流路５９を介して出力流路４２に連通するため、背室５４の圧縮空気を平蓋体連通路３２、連通孔３４、連通路５７、コモン流路４６、コモンポート１４、ＮＣポート１５、ＮＣ流路４７、内部排気流路５９を介して出力流路４２に排気する（図１４のドット密度の高いドットハッチング部分を参照）。これにより、背室５４の内圧が瞬時に低下する。

弁室５４から圧縮空気が放出されると、ダイアフラム弁体６０は、弁室４３内の圧力によって弁座５５から離間する。これにより、弁室４３と弁孔室４１は連通される。この状態で、パイロット式電磁弁１は、開弁状態にある。

次に、図３に示すように外部排気型に組み立てられたパイロット式電磁弁１の作用を説明する。外部排気型のパイロット式電磁弁１は、内部排気型と同様に閉弁するので、ここでは開弁する動作だけを説明する。

図１５に示すように、外部排気型のパイロット式電磁弁１は、コイル１７が通電されると、図１４に示す内部排気型のパイロット式電磁弁１と同様にして、コモンポート１４とＮＣポート１５が連通する。
一方、入力流路４４には、常に例えば、圧縮空気が供給されているため、内部排気型と同様にして背室５４に圧縮空気が供給されなくなる（図１５のドット密度の低いドットハッチング部分を参照）。そして、ＮＣポート１５がＮＣ流路４７、外部排気流路４８、平蓋体３０の呼吸穴３０ｂ（図３参照）を介して大気に連通するため、背室５４の圧縮空気を平蓋体連通路３２、連通孔３４、連通路５７、コモン流路４６、コモンポート１４、ＮＣポート１５、ＮＣ流路４７、外部排気流路４８、呼吸穴３０ｂ（図３参照）を介して大気に排気する（図１５のドット密度の高いドットハッチング部分を参照）。これにより、背室５４の内圧が瞬時に低下する。背室５４の圧力低下によりダイアフラム弁体６０が開弁する動作は、内部排気型と同様であるので、説明を省略する。

尚、第２金属ボール７１は、大気排気される圧縮空気によって出力流路４２側へ加圧される。この場合、第２金属ボール７１は、内側段差部５９ｃに係止されて出力流路４２内に飛び出さない。また、第２金属ボール７１は、内側段差部５９ｃに圧着して安定したシールを行う。

以上説明したように、本実施形態のパイロット式電磁弁１は、固定鉄心２２及び可動鉄心１８を有するパイロット弁部２と、弁体が当接離間する弁座５５が形成された流路ブロック体３と、を備えるパイロット式電磁弁１において、弁体はダイアフラム弁体６０であること、パイロット弁部２が、ＮＯポート１３と、コモンポート１４と、ＮＣポート１５とを備えること、流路ブロック体３は、入力ポート４９と、出力ポート５０と、ダイアフラム弁体６０により区画された背室５４と、入力ポート４９とＮＯポート１３を連通するＮＯ流路４５と、背室５４とコモンポート１４を連通するコモン流路４６と、ＮＣポート１５に連通するＮＣ流路４７と、ＮＣ流路４７を大気に連通させる外部排気流路４８と、出力ポート５０とＮＣ流路４７を連通する内部排気流路５９とが形成されていること、外部排気流路４８又は内部排気流路５９を封止する封止部材（第１及び第２金属ボール７０，７１）を有すること、流路ブロック体３が、一対の広い対向面を備える直方体形状であって、一対の広い対向面を除く４面のうち、第１面３ａに、パイロット弁部２が取り付けられ、第２面３ｂに、入力ポート４９と出力ポート５０が形成されていること、ダイアフラム弁体６０は、一対の広い対向面に平行に配置されていること、流路ブロック体３は、ブロック本体４０と平板状の平蓋体３０とを備え、平蓋体３０が背室５４を構成する凹部３５を備えること、平蓋体３０には、凹部３５とコモンポート１４を連通する平蓋体連通路３２が形成されていることを特徴とするので、外部排気流路４８又は内部排気流路５９を第１又は第２金属ボール７０，７１で封止することにより、流路ブロック体３の流路構成を内部排気型又は外部排気型の双方に対応させることができる。また、流路ブロック体３を外部排気型と内部排気型とで共用できるので、外部排気型と内部排気型に対応する金型を別個に必要とせず、パイロット式電磁弁の製造コストが安価になる。また、薄い平蓋体３０に凹部３５を利用して平蓋体連通路３２を形成して、ダイアフラム弁体６０の背室５４とパイロット弁部２のコモンポート１４とを接続できるため、ブロック本体４０と平蓋体３０とを重ね合わせた厚みを１３ｍｍ程度とすることができる。

また、本実施形態のパイロット式電磁弁１は、外部排気流路４８と内部排気流路５９が同軸上に設けられているので、内部排気型と外部排気型を切り換えるための外部排気流路４８と内部排気流路５９を小さなスペースで簡単に形成できる。また、第１又は第２金属ボール７０，７１を外部排気流路４８又は内部排気流路５９に簡単に配置でき、組立作業性が良い。

また、本実施形態のパイロット式電磁弁１は、外部排気流路４８の流路径が内部排気流路５９の流路径より大きいこと、封止部材が、外部排気流路４８に圧入される第１金属ボール７０と、外部排気流路４８に挿入可能な大きさであって、内部排気流路５９に圧入される第２金属ボール７１であることを特徴とするので、外部排気流路４８より奥側に位置する内部排気流路５９に対して第２金属ボール７１を圧入しやすく、外部排気型の流路を流路ブロック体３に形成しやすい。また、外部排気流路４８の開口部から第２金属ボール７１より大きい第１金属ボール７０を圧入すれば、簡単に内部排気型の流路を流路ブロック体３に形成できる。よって、本実施形態のパイロット式電磁弁１によれば、内部排気型又は外部排気型の流路を簡単に切り換えて形成でき、組立作業性が良い。

また、本実施形態のパイロット式電磁弁１は、第１及び第２金属ボール７０，７１が、球形状であるので、第１又は第２金属ボール７０，７１を外部排気流路４８又は内部排気流路５９に圧入しやすい。
尚、本実施形態のパイロット式電磁弁１は、第１又は第２金属ボール７０，７１が金属製であるが、これらを樹脂製のボールにしても良い。この場合、樹脂製のボールを樹脂製の流路ブロック体３に対して圧入された状態で溶着又は接着されていれば、背室５４から排気される圧縮空気がその樹脂製のボールと流路ブロック体３との間から漏れることを防止して、排気効率の低下を抑制できる。

従って、本実施形態によれば、内部排気型と外部排気型の双方に対応できる薄くコンパクトなパイロット式電磁弁１を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施の形態のパイロット式電磁弁について説明する。図１６に、本発明の第２実施形態に係るパイロット式電磁弁１０１の断面図を示し、図１７に、図１６のＪＪ断面におけるバイパス流路１０２近傍の拡大断面図を示す。第２実施の形態のパイロット式電磁弁１０１の構成は、ほとんどが第１実施の形態のパイロット式電磁弁１と同じなので、同じ内容の構成は、同一の番号を付して説明を割愛し、相違する点のみ図面を用いて詳細に説明する。

図１６及び図１７に示すように、第１実施の形態と相違しているのは、バイパス流路１０２を備える点だけなので、その部分についてのみ説明する。図１６に示すように、ＮＣ流路４７と、外部排気流路４８及び内部排気流路５９とが、異なる断面上に形成されている。つまり、図１７に示すように、外部排気流路４８と内部排気流路５９は、ＮＣ流路４７と、ブロック本体４０の平蓋体３０を取り付けられる面１０３と対向する面１０４との間に、形成されている。図１７に示すように、ブロック本体４０は、面１０３からＮＣ流路４７の端部を通って、外部排気流路４８（外側流路部４８ａ）に連通するように有底孔を開設され、その有底孔の開口に金属ボール１０５を圧入して封止することにより、バイパス流路１０２が形成されている。平蓋体３０は、面１０３に重ね合わされた状態でブロック本体４０に固定され、バイパス流路１０２の開口を遮蔽する。尚、バイパス流路１０２は、開口部分の内径が大きくされ、金属ボール１０５を位置決めするための段差部１０２ａが形成されている。流路ブロック体３は、取付板５６とブロック本体４０がボルト１０６で連結されている。

このようなパイロット式電磁弁１によれば、流路ブロック体３は、外部排気流路４８と内部排気流路５９が第１断面上に形成され、ＮＣ流路４７が第１断面に対して平行な第２断面上に形成されており、ＮＣ流路４７を外部排気流路４８及び内部排気流路５９に連通させるバイパス流路１０２を有するので、例えば入力ポート４９と出力ポート５０の流路断面積を小さくして、ブロック本体４０と平蓋体３０とを重ね合わせた厚みを１０ｍｍ程度に薄くできる。
また、パイロット流路１０２の開口が平蓋体３０で遮蔽されているので、金属ボール１０５の圧入状態が緩和しても、金属ボール１０５が飛び出さず、シール性が担保される。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施の形態のパイロット式電磁弁について説明する。図１８及び図１９に、本発明の第３実施形態に係るパイロット式電磁弁の断面図を示す。図１８に、外部排気型のパイロット式電磁弁２０１を示し、図１９に内部排気型のパイロット式電磁弁２０１を示す。
第３実施形態のパイロット式電磁弁２０１が、第１実施形態のパイロット式電磁弁１と相違しているのは、第１又は第２プラグ２０２，２０３だけなので、その部分についてのみ説明する。

図１９に示す第１プラグ２０２は、金属を円柱形状に成形したものであり、外側段差部４８ｃに突き当てるようにして外側圧入部４８ｂに圧入される。これにより、第１プラグ２０２が、外側圧入部４８ｂの内壁と外側段差部４８ｃに対して樹脂を歪ませながら密着し、外部排気流路４８が封止される。図１８に示すように、第２プラグ２０３は、金属を第１プラグ２０２より小径の円柱形状に成形したものである。第２プラグ２０３は、外部排気流路４８に挿通可能な大きさであり、内側段差部５９ｃに突き当てるようにして内側圧入部５９ｂに圧入される。これにより、第２プラグ２０３が、内側圧入部５９ｂの内壁と内側段差部５９ｃに対して樹脂を歪ませながら密着し、内部排気流路５９が封止される。

よって、第３実施形態によれば、第１又は第２プラグ２０２，２０３が円柱形状をなすので、外部排気流路４８又は内部排気流路５９に圧入しやすい。
尚、第１又は第２プラグ２０２，２０３は、樹脂製であっても良い。この場合、樹脂製のプラグを樹脂製の流路ブロック体３に圧接した状態で溶着又は接着するようにすれば、排気される圧縮空気が大気側又は出力流路４２側へ漏れにくくなり、排気効率の低下を抑制できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態のパイロット式電磁弁について説明する。図２０に、本発明の第４実施形態に係るパイロット式電磁弁３０１の断面図を示す。
図２０に示すように、第４実施形態が第１実施形態と相違するのは、外部排気流路３０２と内部排気流路３０３が同径に形成されている点だけなので、その部分についてのみ説明する。

ブロック本体４０は、貫通孔がＮＣ流路４７に対して直交する方向に側面４０ｃから出力流路４２に連通するように形成され、内部排気流路３０３を構成する。また、ブロック本体４０は、その貫通孔より大径の有底孔が、側面４０ｃから貫通孔と同軸上に形成されている。有底孔は、ＮＣ流路４７と出力流路４２との間の位置まで形成され、外部排気流路３０２を構成する。外部排気流路３０２は、内部排気流路３０３より流路径が大きく、外部排気流路３０２と内部排気流路３０３との間に段差部３０４が設けられている。金属ボール３０５（封止部材の一例）は、外部排気流路３０２に圧入される大きさを有している。

かかるパイロット式電磁弁３０１は、金属ボール３０５を図２０の実線に示すように段差部３０４に突き当てるように外部排気流路３０２に圧入することにより、内部排気流路３０３を封止する。これにより、ＮＣポート１５がＮＣ流路４７、外部排気流路３０２、平蓋体３０の呼吸穴３０ｂを介して大気に連通し、パイロット式電磁弁３０１が外部排気型の流路を備えることになる。一方、金属ボール３０５を図２０の想像線に示すように外部排気流路３０２の開口付近の位置まで圧入することにより、外部排気流路３０２を封止する。これにより、ＮＣポート１５がＮＣ流路４７、内部排気流路３０３を介して出力流路４２に連通し、パイロット式電磁弁３０１が内部排気型の流路を備えることになる。よって、パイロット式電磁弁３０１は、金属ボール３０５の配置によって内部排気型と外部排気型の流路を簡単に切り換えることができ、組立作業性が良い。
また、外部排気する場合には、金属ボール３０５が排気される圧縮空気の圧力により段差部３０４に密着し、シール性が担保される。また、内部排気する場合には、金属ボール３０５が突片３０ａに係止され、シール性が担保される。よって、第１実施形態より外部排気流路３０２と内部排気流路３０３の構造を簡略化しても、金属ボール３０５による封止機能が得られる。また、第１実施形態と比べ流路構造を簡略化した分だけ、金型の構造が簡単になり、製造コストが安価になる。
また、第１実施形態と比べ、外部排気流路３０２と内部排気流路３０３を封止する金属ボール３０５を共通化し、部品管理負担を軽減できる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態のパイロット式電磁弁について説明する。図２１に、本発明の第５実施形態に係るパイロット式電磁弁４０１の断面図を示す。
図２１に示すように、第５実施形態が第１実施形態と相違するのは、外部排気流路４０２と内部排気流路４０３を直交方向に形成している点だけなので、その部分についてのみ説明する。

外部排気流路４０２は、ブロック本体４０の側面４０ｃからＮＣ流路４７に対して直交する方向に形成されている。外部排気流路４０２は、ＮＣ流路４７に対して、ＮＣ流路４７の開口部と端部との間に連通している。外部排気流路４０２は、外側圧入部４０２ｂが外側流路部４０２ａより大径に設けられ、外側流路部４０２ａと外側圧入部４０２ｂとの間に設けられた外側段差部４０２ｃにより、第１金属ボール７０を位置決めする。

内部排気流路４０３は、ブロック本体４０の側面４０ａからＮＣ流路４７と同軸上に形成され、出力流路４２に連通している。内部排気流路４０３は、内側流路部４０３ａがＮＣ流路４７より小径に形成され、内側圧入部４０３ｂが内側流路部４０３ａより大径であって、ＮＣ流路４７より小径に形成されている。そのため、内部排気流路４０３は、内側流路部４０３ａと内側圧入部４０３ｂとの間に内側段差部４０３ｃが設けられ、内側圧入部４０３ｂに圧入される第２金属ボール７１を位置決めできるようにしている。

このような第５実施形態のパイロット式電磁弁４０１は、第１又は第２金属ボール７０，７１を外部排気流路４０２又は内部排気流路４０３に圧入して封止すれば、内部排気型又は外部排気型に対応する流路を流路ブロック体３に簡単に形成できる。よって、第５実施形態によれば、内部排気型と外部排気型の双方に対応できるパイロット式電磁弁４０１を提供できる。

尚、本発明は、上記実施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。
上記実施形態では、突片３０ａに呼吸穴３０ｂを形成したが、呼吸穴３０ｂに替えて凹溝を突片３０ａに形成し、その凹溝を介して外部排気流路４８を大気に開放させるようにしても良い。これによれば、異物が外部排気流路４８に入り込みにくくなる。
上記実施形態では、ブロック本体４０を樹脂製にしたが、金属製にしても良い。この場合、金属製の封止部材をブロック本体４０に溶着又は接着するようにすれば、流体漏れを防止できる。

１，１０１，２０１，３０１，４０１ パイロット式電磁弁
２ パイロット弁部
３ 流路ブロック体
３ａ〜３ｃ 第１〜第３面
１３ ＮＯポート
１４ コモンポート
１５ ＮＣポート
１８ 可動鉄心
２２ 固定鉄心
３０ 平蓋体
３２ 平蓋体連通路
３５ 凹部
４０ ブロック本体
４２ 出力流路
４３ 弁室
４４ 入力流路
４５ ＮＯ流路
４６ コモン流路
４７ ＮＣ流路
４８，３０２，４０２ 外部排気流路
４９ 入力ポート
５０ 出力ポート
５４ 背室
５５ 弁座
５９，３０３，４０３ 内部排気流路
６０ ダイアフラム弁体
７０，７１ 第１及び第２金属ボール（封止部材、第１及び第２封止部材の一例）
１０２ バイパス流路
２０２，２０３ 第１及び第２プラグ（封止部材、第１及び第２封止部材の一例）
３０５ 金属ボール（封止部材の一例）

Claims (6)

1. 固定鉄心及び可動鉄心を有するパイロット弁部と、弁体が当接離間する弁座が形成された流路ブロック体と、を備えるパイロット式電磁弁において、
   前記弁体はダイアフラム弁体であること、
   前記パイロット弁部が、ＮＯポートと、コモンポートと、ＮＣポートとを備えること、
   前記流路ブロック体は、入力ポートと、出力ポートと、前記ダイアフラム弁体により区画された背室と、前記入力ポートと前記ＮＯポートを連通するＮＯ流路と、前記背室と前記コモンポートを連通するコモン流路と、前記ＮＣポートに連通するＮＣ流路と、前記ＮＣ流路を大気に連通させる外部排気流路と、前記出力ポートと前記ＮＣ流路を連通する内部排気流路とが形成されていること、
   前記外部排気流路又は前記内部排気流路を封止する封止部材を有すること、
   前記流路ブロック体が、一対の広い対向面を備える直方体形状であって、前記一対の広い対向面を除く４面のうち、第１面に、前記パイロット弁部が取り付けられ、第２面に、前記入力ポートまたは前記出力ポートの少なくとも一方が形成されていること、
   前記ダイアフラム弁体は、前記一対の広い対向面に平行に配置されていること、
   前記流路ブロック体は、ブロック本体と平板状の平蓋体とを備え、前記平蓋体が前記背室を構成する凹部を備えること、
   前記平蓋体には、前記凹部と前記コモンポートを連通する平蓋体連通路が形成されていること、
   を特徴とするパイロット式電磁弁。
2. 請求項１に記載するパイロット式電磁弁において、
   前記外部排気流路と前記内部排気流路が同軸上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。
3. 請求項２に記載するパイロット式電磁弁において、
   前記外部排気流路の流路径が前記内部排気流路の流路径より大きいこと、
   前記封止部材が、前記外部排気流路に圧入される第１封止部材と、前記外部排気流路に挿入可能な大きさであって、前記内部排気流路に圧入される第２封止部材であること
   を特徴とするパイロット式電磁弁。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載するパイロット式電磁弁において、
   前記封止部材が、球形状又は円柱形状であること
   を特徴とするパイロット式電磁弁。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載するパイロット式電磁弁において、
   前記封止部材が前記流路ブロック体に対して溶着又は接着されていること
   を特徴とするパイロット式電磁弁。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載するパイロット式電磁弁において、
   前記流路ブロック体は、前記外部排気流路と前記内部排気流路が第１断面上に形成され、前記ＮＣ流路が前記第１断面に対して平行な第２断面上に形成されており、前記ＮＣ流路を前記外部排気流路及び前記内部排気流路に連通させるバイパス流路を有すること
   を特徴とするパイロット式電磁弁。

Images