JP2020085064A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁において、取付孔に阻害されることなく弁室を拡張可能とする。【解決手段】概ね直方体をなし、且つ、内部に水平方向に延設された断面円形の弁室１３及び弁室から下方に延出して底面にて開口する複数のポート５を備えた弁ハウジング７と、弁室に設けられた弁座１０、２０と協働するべく弁室内にて摺動可能に配置された弁体６と、弁ハウジングの弁室の軸線方向の一方の側に設けられ、弁体を第１位置と、第１位置よりも軸線方向の他方側に位置する第２位置との間で変位させるソレノイド装置１Ｂとを有し、弁ハウジングには第２位置よりも軸線方向の他方側において、弁室の軸線の両側を上下に貫通する締結用の取付孔８が一対設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、流路を電磁的に切り替える電磁弁に関する。

三方弁を構成する弁部と、弁部を駆動させるためのソレノイドとを備えた電磁弁が公知である（例えば、特許文献１）。特許文献１の電磁弁の弁部は入力ポート、出力ポート及び供給ポートの３つのポートと、３つのポートを連通させる弁室と、弁室に収容された弁体とを備えている。ソレノイドに電流を流すと、ソレノイドが発生する磁力によって弁体が駆動し、ポートの接続状態が変更されて流路が切り替えられる。

弁部には取付孔が弁室の両側に一対設けられ、電磁弁は取付孔に差し込まれた螺子を用いて取付対象に取付けられる。

特許第４０２６１１２号公報

特許文献１の電磁弁では弁室が一対の取付孔の間に配置されている。よって、取付孔によって阻害されて弁室を拡張することができず、ポート間を接続する流路を大きくすることが難しい。

本発明が解決しようとする課題は、電磁弁において、取付孔に阻害されることなく弁室を拡張可能とすることである。

本発明の一つの実施形態による電磁弁（１）は、概ね直方体をなし、且つ、内部に水平方向に延設された断面円形の弁室（１３）及び前記弁室から下方に延出して底面にて開口する複数のポート（５）を備えた弁ハウジング（７）と、前記弁室に設けられた弁座（１２、２０）と協働するべく前記弁室内にて摺動可能に配置された弁体（６）と、前記弁ハウジングの前記弁室の軸線方向の一方の側に設けられ、前記弁体を第１位置と、前記第１位置よりも前記軸線方向の他方側に位置する第２位置との間で変位させるソレノイド装置（１Ｂ）とを有し、前記弁ハウジングには前記第２位置よりも前記軸線方向の前記他方側において、前記弁室の前記軸線の両側を上下に貫通する締結用の取付孔（８）が一対設けられている。

この構成によれば、弁室の軸線方向について、弁体の可動域外に取付孔が配置される。これにより、取付孔に阻害されることなく、弁室を弁体の可動域に対応する部分において拡径することができる。

上記電磁弁において、好ましくは、前記弁室の端部には前記軸線方向の前記他方側に凹む縮径された断面円形のリテーナ凹部（２６）が付設され、前記リテーナ凹部に前記弁体を前記ソレノイド装置の側に向かって付勢する圧縮コイルばね（２７）が受容され、前記取付孔は前記リテーナ凹部の両側を上下に貫通している。

この構成によれば、取付孔の間を通過するように縮径させてリテーナ凹部を形成したため、凹部を設けるために電磁弁を軸線の両側に大きくすることを要しない。

上記電磁弁において、前記弁体が前記弁室に同軸に形成された環状の弁座に前記軸線方向に近接離反可能な弁本体（１４）を有するとよい。

この構成によれば、弁本体が環状の弁座を含む面に直交する方向に移動する弁であるいわゆるポペット弁として機能する。弁本体の弁座に対する近接離反によってポートの切り替えが行われるため、弁体及び弁室の構成が簡素になる。

上記電磁弁において、好ましくは、前記ソレノイド装置の上部に取付けられ、前記弁ハウジングの側に水平方向に延出する回路基板（６０）と、前記弁ハウジングと前記回路基板との間に位置するように、前記回路基板の下面に取付けられたコネクタ（６５）とを更に有する。

この構成によれば、コネクタが弁ハウジングに上面視で重なる位置に設けられるため、電磁弁の上面視での大きさを小さくすることができる。更に、コネクタを回路基板の下面に設けることによって、回路基板の上面に設けられた場合に比べて、電磁弁の上下方向の大きさを小さくすることができる。

上記電磁弁において、好ましくは、前記ソレノイド装置の上面と前記回路基板の下面との間に位置するように、前記回路基板の下面に電子部品（６１）が配置されている。

この構成によれば、回路基板の上面に電子部品が配置された場合に比べて、電子部品が露出せず、回路基板によって電子部品を保護することができる。

上記電磁弁において、好ましくは、前記ソレノイド装置に於けるコイルボビン（４２）から上方に延出する延長部（５０）に前記回路基板が取付けられ、前記コイルボビンに巻かれたコイルワイヤ（５３）に接続され、前記コイルボビンに固定されたピン（５２）を介して、前記回路基板が電気的に前記コイルワイヤに接続され、且つ前記コイルボビンに取付けられている。

この構成によれば、回路基板をピンに接続させることで、コイルワイヤに電気的に接続させるとともに、回路基板をソレノイド装置に取付けることができる。

上記電磁弁において、好ましくは、前記コネクタは前記コネクタに嵌め合うプラグ（６６）が前記軸線方向に平行に抜き差しするように構成されている。

この構成によれば、コネクタの前側上方に障害物がある場合においても、プラグが抜き差し可能となる。

上記電磁弁において、好ましくは、前記コネクタの前記軸線方向の前記他方側の端面と、前記弁ハウジングの上面とによって、前記コネクタに嵌め合う前記プラグが配置されるプラグ配置空間（９５）が画定され、前記プラグ配置空間の下方に前記取付孔が設けられている。

この構成によれば、コネクタに接続されるケーブルのコネクタの概ね下方に取付孔が配置される。これにより、使用者が誤って締結具を緩めることが防止できる。

本発明による電磁弁によれば、取付孔に阻害されることなく弁室が拡張可能となる。

本発明による電磁弁の斜視図 マニホールドブロックに締結された状態における電磁弁及びマニホールドブロックの縦断面図 電磁弁の横断面図 （Ａ）弁体が後位置にあるときの図２のＩＶＡ部分の拡大図、及び（Ｂ）弁体が前位置にあるときの図２のＩＶＢ部分の拡大図

以下に、本発明による電磁弁の実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。以下では、図１に示した矢印に従って上下、前後、及び左右方向を便宜的に定めて説明を行う。

電磁弁１は流路をそれぞれ画定する複数のポートの接続状態を電磁的に切り替えるために使用され、本実施形態では３つのポートの接続状態を切り替えるいわゆる三方弁である。例えば、電磁弁１は圧縮空気等の流体が供給された供給ポートＰに出力ポートＡが接続された状態と、出力ポートＡ内の圧力を逃がすべく、大気開放された排気ポートＲに出力ポートＡが接続された状態とを切り替えるために使用される。

図１に示すように、電磁弁１は金属製のマニホールドブロック２に取付けられる。マニホールドブロック２には内部を貫通する複数のブロック貫通孔３が設けられている。ブロック貫通孔３はそれぞれマニホールドブロック２の内部の流路を画定している。マニホールドブロック２の上面には水平な取付面４が設けられている。

電磁弁１は図２に示すように、三方弁を構成する弁部１Ａと、弁部１Ａの前側面に結合し、弁部１Ａの内部のポート５の接続状態を切り替えるソレノイド装置１Ｂとを含んでいる。

弁部１Ａは、複数のポート５を画定するとともに、弁体６を収容する直方体状の弁ハウジング７を備えている。弁ハウジング７は金属製であり、例えば、アルミニウムを削り出すことによって形成されているとよい。弁ハウジング７には上下に貫通する締結用の取付孔８が一対設けられ、取付面４には取付孔８に整合する位置に螺子孔４Ａが一対設けられている。弁ハウジング７は取付面４の上側に配置されて、螺子９を取付孔８に差し込んで螺子孔４Ａに締め付けることによって、弁ハウジング７は取付面４に締結される。これにより、電磁弁１はマニホールドブロック２に固定される。

図２に示すように、弁ハウジング７は凹部である弁ハウジング凹部１０を備えた有底な筒状をなしている。弁ハウジング凹部１０は水平方向に延設された軸線Ｘを中心とする断面円形の凹部であり、弁ハウジング７の前面において開口して後方に凹んでいる。

ポート５（図３参照）はそれぞれ弁ハウジング凹部１０から下方に延び、底面において開口する孔である。弁ハウジング７には３つのポート５が設けられ、３つのポート５は弁ハウジング７において前後に並んで形成されている。以下では、図２に示すように、最も前側に位置するポート５を前ポート５Ｆ、中央に位置するポート５を中ポート５Ｍ、最も後側に位置するポート５を後ポート５Ｒと記載する。

弁ハウジング凹部１０の前部には等径な大径部１０Ａが設けられ、後部には大径部１０Ａよりも内径の小さい小径部１０Ｂが設けられている。大径部１０Ａと小径部１０Ｂとの間には前方に向く円環状の段部１０Ｃが形成されている。段部１０Ｃは前後方向において前ポート５Ｆと中ポート５Ｍとの間に位置している。段部１０Ｃの内周縁には軸線Ｘを中心とした環状をなし、前方に突出する後弁座１２が設けられている。

弁体６は弁ハウジング凹部１０の内部に軸線Ｘに沿って摺動可能に配置されている。すなわち、弁体６を収容する弁室１３が弁ハウジング凹部１０に形成されている。弁体６は軸線Ｘに同軸な円環状の弁本体１４と、弁本体１４の後面から軸線Ｘに沿って後方に延びる弁支持体１５とを備えている。弁本体１４は段部１０Ｃの前方に配置されている。弁本体１４は軸線Ｘを中心とする円環状の第１環状部材１４Ａと、第１環状部材１４Ａの外周に沿って設けられ、軸線Ｘを中心とする円環状の弾性部材１４Ｂと、弾性部材１４Ｂの外周に沿って設けられ、軸線Ｘを中心とする円環状の第２環状部材１４Ｃとを備えている。

弁ハウジング凹部１０の弁本体１４の前側には軸線Ｘに同軸に円筒状の筒状部材１６が収容されている。筒状部材１６の外周と弁ハウジング凹部１０の内周壁面との間には環状をなすゴム製のシール部材１７が設けられている。筒状部材１６の前縁にはその全周に渡って径外方向に延出するフランジ１８が設けられている。筒状部材１６の後端縁には軸線Ｘを中心とした環状をなし、後方に突出する環状の前弁座２０が設けられている。前弁座２０は全周に渡って弾性部材１４Ｂの前側に位置している。前弁座２０が設けられることで、弁体６の前方への脱落が防止され、弁ハウジング凹部１０の前弁座２０の後方の部分が弁室１３となる。本実施形態では、弁ハウジング７の前縁にフランジ１８に沿って上方に延出するハウジング延出部２１が設けられている。

弁支持体１５は軸線Ｘに同軸な円筒状（糸巻き状）をなしている。弁支持体１５の前後方向略中央部にはその外周面において径内方向に凹む弁支持体凹部２４が設けられている。弁支持体１５の後部には、中ポート５Ｍと後ポート５Ｒとの間において弁ハウジング凹部１０の内周壁面にシール部材２５を介して当接している。これにより、弁体６の前後方向の位置によらず、中ポート５Ｍ及び後ポート５Ｒが互いに接続することが防止されている。

図２に示すように、弁ハウジング凹部１０の後端部、すなわち弁室１３の後端部には後方に凹むリテーナ凹部２６が付設されている。リテーナ凹部２６は円形の断面を有して軸線Ｘに沿って後方向に延びている。リテーナ凹部２６の内径は前後方向に等しく、その内径は小径部１０Ｂの内径よりも小さい。すなわち、リテーナ凹部２６は小径部１０Ｂに比べて縮径されて後方に凹んでいる。リテーナ凹部２６には軸線Ｘに沿って延在する後圧縮コイルばね（以下、後ばね２７）が受容されて保持されている。後ばね２７は前端において弁支持体１５の後端面に当接し、弁体６を前方に付勢する。

図２に示すように、取付孔８はそれぞれ弁ハウジング７を上下に貫通している。図３に示すように、取付孔８はリテーナ凹部２６の左右両側に軸線Ｘを中心として左右対称に設けられている。図２（より詳細には図４（Ａ））に示すように、取付孔８は側面視で少なくとも一部において後ポート５Ｒと重なっている。

弁体６の前方には軸線Ｘに沿って前後に延在する棒状の駆動部材３０が配置されている。駆動部材３０の後端面には軸線Ｘに沿って前方に凹む駆動部材凹部３０Ａが形成されている。駆動部材凹部３０Ａは軸線Ｘに直交する方向に一直線状に延びて駆動部材３０の外周面に達し、駆動部材凹部３０Ａの両端はそれぞれ駆動部材３０の外周面において開口している。

筒状部材１６と駆動部材３０との間には、駆動部材３０を筒状部材１６に対して後方に付勢する前圧縮コイルばね（以下、前ばね３２）が設けられている。より詳細には、筒状部材１６の前端に径内方向に延出する環状の前側ばね座３４が設けられ、駆動部材３０の後端に径方向外方に延出する後側ばね座３５が設けられている。前ばね３２は前端において前側ばね座３４の後面に当接し、後端において後側ばね座３５の前面に当接している。駆動部材３０の外径は弁本体１４の内径よりも大きく、駆動部材３０に外力が加わっていないときには、前ばね３２は駆動部材３０を弁本体１４の前端面に当接させて、弁体６を後方に付勢する。前ばね３２からの後方への付勢力は後ばね２７からの前方への付勢力に比べて大きくなるように設定されている。

ソレノイド装置１Ｂは筒状をなす樹脂製のボビン４２（コイルボビン）と、ボビン４２の外周に設けられたソレノイド４３と、磁気回路の一部を形成する鉄製のヨーク４４と、ボビン４２の内孔に設けられた固定鉄心４５と、ボビン４２の内部において固定鉄心４５の後方に離間して配置されたプランジャ４６（可動鉄心）とを備えている。ボビン４２は軸線Ｘを中心とした四角筒状をなしている。固定鉄心４５はボビン４２の内孔と略同形な角柱状をなしている。固定鉄心４５はボビン４２の内孔に挿入されて、その内孔の前部に固定されている。

ボビン４２の前縁及び後縁にはそれぞれ径外方向に延出した四角環状の鍔部４２Ａが設けられている。図３に示すように、ソレノイド４３はボビン４２の外周面に沿って被覆された導線であるワイヤ５３（コイルワイヤ、巻き線）が巻き回されることにより形成されている。図２に示すように、ヨーク４４はボビン４２の前面に沿う板状の前壁４４Ａと、ボビン４２の後面に沿う板状の後壁４４Ｂと、前壁下端及び後壁下端とを接続する横壁４４Ｃとを有し、上方に向かって開口するコの字状をなしている。ヨーク４４には前壁４４Ａ、後壁４４Ｂ、及び横壁４４Ｃによって下方に凹むヨーク凹部４４Ｄが形成され、ヨーク凹部４４Ｄにボビン４２が受容されて固定されている。ヨーク４４の後壁４４Ｂ及びボビン４２の後側の鍔部４２Ａの間と、ヨーク４４の前壁４４Ａとボビン４２の前側の鍔部４２Ａの間とにはそれぞれ軸線Ｘを中心とする四角環状をなすゴム製のシール部材４７が設けられている。

プランジャ４６は略角柱状をなし、ボビン４２の内孔に軸線Ｘに沿って前後方向に摺動可能に受容されている。ヨーク４４の後壁４４Ｂには軸線Ｘに沿って貫通する貫通孔４４Ｅが設けられている。駆動部材３０は貫通孔４４Ｅを通過して前方に延び、その前端においてプランジャ４６に締結されている。フランジ１８とヨーク４４の後壁４４Ｂとの間には軸線Ｘを中心とする四角環状をなすゴム製のシール部材４８が設けられている。

図２に示すように、前側及び後側の鍔部４２Ａの上端にはそれぞれ上方に延出する延長部５０が設けられている。延長部５０の上端にはそれぞれ上方からピン５２が挿入されて固定されている。これにより、ピン５２はソレノイド装置１Ｂの上部に位置し、延長部５０から上方に突出している。ピン５２は金属製の角棒であり、ソレノイド４３を構成するワイヤ５３の両端がそれぞれ異なるピン５２に接続されている。

ソレノイド装置１Ｂの上部には回路基板６０が取付られている。回路基板６０はエポキシ樹脂製の板材の表面に銅による配線が施されたいわゆるプリント基板であり、表面に電子部品６１が実装されている。電子部品６１は抵抗器、キャパシタ、ダイオード等であってよい。

回路基板６０は表面が下方に向くように配置されて、ソレノイド装置１Ｂの上端、すなわち２つのピン５２の上端にそれぞれ固定されている。より詳細には、回路基板６０にはピン５２のそれぞれに整合する位置に、厚さ方向に貫通し、内孔に銅メッキが施されたスルーホール６２が設けられている。ピン５２はそれぞれスルーホール６２に挿入されて、回路基板６０にはんだ付けされている。これにより、回路基板６０の表面に設けられた配線とワイヤ５３とが電気的に接続される。また、回路基板６０はピン５２を介してボビン４２に結合されることにより、回路基板６０はボビン４２に対して位置決めされている。

回路基板６０がボビン４２に結合されているときには、電子部品６１は前後方向にピン５２の間に位置し、ソレノイド装置１Ｂの上面と回路基板６０の下面との間に位置している。このように、ボビン４２に上方に延出する延長部５０を設けて、その延長部５０に設けられたピン５２に回路基板６０を結合させることによって、ソレノイド装置１Ｂの上面と回路基板６０の下面との間に電子部品６１を収容する空間６３が確保される。この空間６３に電子部品６１を収容することで、電子部品６１が回路基板６０から上方に突出せず、上方からの衝撃に対して電子部品６１を保護することができる。

回路基板６０はソレノイド装置１Ｂの延長部５０の上側から水平をなして後方に延び、弁ハウジング７の上方に達している。回路基板６０の後端は弁ハウジング７の前端より後方且つ弁ハウジング７の後端よりも前方に位置している。弁ハウジング７の上端と回路基板６０の表面との間にはコネクタ６５が設けられている。図２に示すように、コネクタ６５は回路基板６０の表面（すなわち図２の回路基板６０の下面）にはんだ付けにより取付けられた、いわゆる表面実装型の電源ジャックである。すなわち、電源に接続された電源ケーブルにはコネクタ６５に嵌め合うコネクタ（以下、プラグ６６）が端部に設けられ、コネクタ６５にプラグ６６が差し込まれることによって、ソレノイド装置１Ｂに電力が供給される。本実施形態では、コネクタ６５は後方に向けて開口する樹脂製のコネクタシェル６５Ａと、一端に於いて回路基板６０にはんだ付けされ、他端においてコネクタシェル６５Ａを通過して後方に突出する電極６５Ｂとを備えている。これにより、コネクタ６５は軸線方向に平行に電源ケーブルのプラグ６６が抜き差しするように構成されている。図２に示すように、コネクタ６５に接続されたときには、プラグ６６はその後端において概ね弁ハウジング７の後端に前後に揃う大きさに設定されている。本実施形態では、コネクタ６５には２つの電極６５Ｂが設けられ、電極６５Ｂはそれぞれ回路基板６０の表面に設けられた配線を介して対応するピン５２に電気的に接続されている。

図２に示すように、電磁弁１は四角筒状をなす金属製の第１ケース７１を備えている。第１ケース７１の内部にはソレノイド装置１Ｂが挿入され、その前側の開口には前後方向に向く主面を有する板状のキャップ７３が設けられている。キャップ７３、及び筒状部材１６のフランジ１８には前後に貫通する貫通孔７３Ａ、１８Ａが一対ずつ設けられている。２つの貫通孔７３Ａはそれぞれ正面視で軸線Ｘについて対称に配置され、上下及び左右方向について対角な位置に形成されている。２つの貫通孔１８Ａはそれぞれ対応する貫通孔７３Ａの後方の整合する位置に形成されている。

弁ハウジング７には貫通孔１８Ａの後方にそれぞれ螺子孔７Ａが設けられている。キャップ７３の前方から２つの螺子７４がそれぞれ、貫通孔７３Ａ、１８Ａに通されて螺子孔７Ａに結合されることによって、ソレノイド装置１Ｂ及び弁ハウジング７は一体となっている。本実施形態では、弁ハウジング７のハウジング延出部２１に上側の螺子孔７Ａが設けられている。

図１に示すように、第１ケース７１の後側にはコの字状の断面を有して前後に延在する樹脂製の第２ケース７５を備えている。第２ケース７５は前後に延在する上壁７５Ａ、及び上壁７５Ａの左右縁から下方に延びる側壁７５Ｂを有し、側壁７５Ｂの下端はそれぞれ弁ハウジング７に係止されている。回路基板６０の第１ケース７１の後端より後方の部分は、第２ケース７５によって上方から覆われている。

マニホールドブロック２には３つのブロック貫通孔３が設けられている。ブロック貫通孔３はそれぞれ一端側において取付面４において開口している。ブロック貫通孔３の開口部分はそれぞれ電磁弁１の前ポート５Ｆ、中ポート５Ｍ及び後ポート５Ｒに対応する位置に設けられている。ブロック貫通孔３はそれぞれ他端側においてそれぞれマニホールドブロック２の左右側面の所定の位置で開口し、真空装置や流体供給装置等の所定の装置に接続している。但し、ブロック貫通孔３の他端側はマニホールドブロック２の前後側面、又は下面の所定の位置で開口し、所定の装置に接続していてもよい。取付面４には更に、２つの取付孔８に対応する位置に螺子孔４Ａが設けられている。

電磁弁１はポート５の開口部分がそれぞれブロック貫通孔３の取付面４における開口部分に整合するように配置された後、取付孔８に締結具である螺子９を上方から挿入して螺子９を螺子孔４Ａに締め付けることによってマニホールドブロック２に固定される。このとき、図２に示すように、ブロック貫通孔３はそれぞれ対応するポート５に接続している。弁ハウジング７の下面と取付面４との間において流体が漏洩することを防止するため、前ポート５Ｆ、中ポート５Ｍ及び後ポート５Ｒの弁ハウジング７の底面における開口部分にはそれぞれ環状をなすゴム製のシール部材８６が設けられている。本実施形態では、中ポート５Ｍに接続するブロック貫通孔３Ｍには流体である圧縮空気が供給され、そのブロック貫通孔３Ｍに接続された中ポート５Ｍにもまた流体が供給されて供給ポートＰとして機能する。後ポート５Ｒに対応するブロック貫通孔３Ｒは大気開放され、そのブロック貫通孔３Ｒに接続された後ポート５Ｒもまた大気開放され、大気圧以上の圧力を逃がすための排気ポートＲとして機能する。

次に、電磁弁１の動作について説明する。ソレノイド４３に流れる電流が零であるときには、後ばね２７からの前方への付勢力に比べて前ばね３２による後方への付勢力が大きいため、図４（Ａ）に示すように、弁本体１４が弾性部材１４Ｂ及び後弁座１２が当接する位置、すなわち弁本体１４が後弁座１２に着座した位置（以下、後位置（第２位置））にある。弁体６が後位置にあるときには、弾性部材１４Ｂ及び後弁座１２の協働によって前ポート５Ｆと中ポート５Ｍとの間の連通が遮断されている。また、弁体６が後位置にあるときには、弾性部材１４Ｂ及び前弁座２０が離間し、前ポート５Ｆが筒状部材１６の内孔、駆動部材凹部３０Ａ、弁本体１４の内孔、及び弁支持体１５の内孔を順に介して後ポート５Ｒに連通している。これにより、前ポート５Ｆと後ポート５Ｒとが接続されて大気開放され、前ポート５Ｆの圧力は大気圧となっている。

次に、ソレノイド４３が通電されると、ソレノイド４３が励磁されて、固定鉄心４５が磁化する。固定鉄心４５の磁化によって、プランジャ４６には固定鉄心４５へ向かう方向、すなわち前方に向く磁力が加わる。その磁力と後ばね２７からの前方に向く付勢力との合力が前ばね３２からの後方に向く付勢力を上回ると、図４（Ｂ）に示すように、プランジャ４６は前方に移動し、駆動部材３０は弁体６から離れる。これにより、前ばね３２から弁体６に付勢力が加わらなくなり、弁体６は後ばね２７からの前方への付勢力に従って前方へ移動して、弁本体１４が弾性部材１４Ｂ及び前弁座２０が当接する位置、すなわち弁本体１４が前弁座２０に着座した位置（以下、前位置（第１位置））となる。弁体６が前位置にあるときには弾性部材１４Ｂ及び前弁座２０の協働によって前ポート５Ｆと筒状部材１６の内孔とを繋ぐ通路が閉じられて、前ポート５Ｆと後ポート５Ｒとの連通が遮断される。また、弁本体１４が前位置にあるときには、弾性部材１４Ｂ及び後弁座１２が離間し、前ポート５Ｆと中ポート５Ｍとが弁支持体凹部２４を介して連通する。これにより、前ポート５Ｆと中ポート５Ｍとが接続され、中ポート５Ｍから前ポート５Ｆに流体が供給されて、前ポート５Ｆの内部の圧力が高められる。

その後、ソレノイド４３に流れる電流が零となると、ソレノイド４３が発生する磁界が零となる。これにより、弁体６は前ばね３２による後方への付勢力に従って後方へ移動して、前位置から後位置に変位する。これにより、前ポート５Ｆと中ポート５Ｍとの間の連通が遮断されて、前ポート５Ｆと後ポート５Ｒとが接続されて大気開放される。これにより、前ポート５Ｆの内部の圧力が低下して大気圧に戻る。

このように、電磁弁１によって、供給ポートＰとして機能する中ポート５Ｍに前ポート５Ｆが接続された状態と、排気ポートＲとして機能する後ポート５Ｒに前ポート５Ｆが接続された状態とに切り替えることが可能であり、前ポート５Ｆは出力ポートＡとして機能する。最も前側に位置するブロック貫通孔３Ｆは前ポート５Ｆに接続され、ソレノイド４３への通電によって大気開放された状態と、圧縮空気が供給された状態とに切り替えられる。

また、弁本体１４が前後方向に移動して前弁座２０及び後弁座１２に対して近接離反することで、ポート５の間の遮断及び開放が行われる。弁本体１４は前弁座２０を含む面、より詳細には前弁座２０の突端縁を含む面と、後弁座１２を含む面、より詳細には後弁座１２の突端縁を含む面に対して直角方向に移動する弁、すなわちポペット弁として機能している。このように、弁本体１４の前後方向への移動によってポート５の間の接続状態を切り替えることができるため、弁体６及び弁室１３の構成が簡素である。

次に、電磁弁１の組立方法について説明する。弁ハウジング７に弁ハウジング凹部１０の開口から後ばね２７を挿入して、リテーナ凹部２６に受容させる。その後、弁体６を弁ハウジング凹部１０の開口から挿入する。次に、駆動部材３０とプランジャ４６とを前ばね３２及び筒状部材１６を挟み込みつつ結合させ、その後、筒状部材１６を弁ハウジング凹部１０に挿入する。ワイヤ５３を巻付けることによりソレノイド４３を形成したボビン４２をヨーク凹部４４Ｄに収容してヨーク４４に固定する。更に、固定鉄心４５をボビン４２の内孔に挿入し固定した後、プランジャ４６をボビン４２の内孔に挿入して、ボビン４２の延長部５０に設けられたピン５２を回路基板６０のスルーホール６２に挿入してはんだ付けする。その後、第１ケース７１の内孔に後側からボビン４２及びヨーク４４を挿入し、キャップ７３の前方から螺子７４を貫通孔７３Ａ、１８Ａに通して弁ハウジング７の螺子孔７Ａに締結する。その後、第２ケース７５を第１ケース７１の前側に配置して、側壁７５Ｂの下端を弁ハウジング７に係止することによって、電磁弁１の組立が完了する。

次に、このように構成した電磁弁１の効果について説明する。図４（Ａ）に示すように、取付孔８は後位置にある弁体６の後方に位置している。すなわち、取付孔８は側面視で弁体６の前位置と後位置との間で定義される可動域の外側に位置している。よって、取付孔８に阻害されることなく、弁室１３の径を弁体６の可動域において軸線Ｘから垂直な方向に広げて拡張することができる。より具体的には、弁本体１４及び弁支持体１５の内孔を大きくして、前ポート５Ｆと後ポート５Ｒとの間の流路を大きくすることができる。更に、弁支持体凹部２４を大きくして、前ポート５Ｆと中ポート５Ｍとの間の流路を大きくすることができる。このように、各ポート５を繋ぐ流路を大きくすることで、前ポート５Ｆの大気圧となるまでに要する時間や圧縮空気が供給されて前ポート５Ｆの圧力が所望の圧力に達するまでの時間が短くなる。すなわち、電磁弁１によって出力ポートＡ（前ポート５Ｆ）の内部の圧力をより高速に変化させて切り替えることが可能となる。電磁弁１は、例えば、電子部品をプリント基板上に表面実装するための表面実装機において、電子部品を離脱させるべく、電子部品を真空吸着するポートに前ポート５Ｆを接続し、必要に応じて圧縮空気を供給して電子部品を離脱させるために使用される。各ポート５を繋ぐ流路を大きくすることのできる電磁弁１を用いることで、真空吸着するポートの圧力を高速に変化させることができ、表面実装機の動作が高速化される。

図３に示すように、取付孔８が後ばね２７の左右両側に配置されている。すなわち、取付孔８の間を通過するようにリテーナ凹部２６が設けられているため、リテーナ凹部２６を設けるために電磁弁１を左右に大きくすることを要しない。更に、後ばね２７の後方に取付孔８を設けた場合に比べて、電磁弁１の前後方向の長さを小さくすることができる。取付孔８が軸線Ｘの左右両側に配置されているため、螺子９を用いて弁ハウジング７とマニホールドブロック２とを左右に均等に締め付けることができる。また取付孔８は側面視で少なくとも一部において後ポート５Ｒと重なっているため、弁ハウジング７とマニホールドブロック２との間で良好なシールが可能となる。

図２に示すように、コネクタ６５が弁ハウジング７に上面視で重なっている。これにより、電磁弁１の上面視での大きさが小さくなる。

ソレノイド装置１Ｂ及び弁ハウジング７を締結するための螺子孔７Ａを設けるため、弁ハウジング７の前端部分には上方に延出するハウジング延出部２１が設けられている。ハウジング延出部２１は同時に弁ハウジング７の後端部分を前端部分よりも低くし、弁ハウジング７の後部上方にコネクタ６５を配置する空間９０が形成する役割を果たす。このように、ハウジング延出部２１を設けることで、ソレノイド装置１Ｂ及び弁ハウジング７を締結し、且つコネクタ６５を回路基板６０の下面に設けることが可能となる。コネクタ６５を回路基板６０の下面に設けることによって、回路基板６０の上面に設けられた場合に比べて、電磁弁１の上下方向の大きさ、すなわち高さを小さくすることができる。

回路基板６０がソレノイド装置１Ｂの上側から後方に延出して弁ハウジング７の上方に達し、コネクタ６５が回路基板６０及び弁ハウジング７の間に設けられている。更に、コネクタ６５は軸線方向に平行、すなわち水平方向に電源ケーブルのプラグ６６が抜き差しするように構成されているため、プラグ６６を上下方向に抜き差しするためのスペースを設ける必要がない。よって、コネクタ６５の前側上方に障害物がある場合においても、プラグ６６を抜き差しすることができる。これにより、より上下方向の幅の小さい空間内に電磁弁１を配置することが可能となる。

コネクタ６５に接続されたときには、プラグ６６はコネクタ６５の後側、且つ弁ハウジング７の上方に配置される。すなわち、コネクタ６５の後端面と、弁ハウジング７の上面とによってプラグ６６が配置されるプラグ配置空間９５が画定されている。図２に示すように、プラグ６６はその後端において概ね弁ハウジング７の後端に前後に揃う大きさに設定されている。これにより、プラグ配置空間９５の下方に取付孔８に挿入された螺子９の頭部が配置され、より好ましくは上面視でプラグ配置空間９５と取付孔８とが重なっている。すなわち、電磁弁１には後端上端において下方に切欠かれて、プラグ６６を配置するためのプラグ配置空間９５が形成され、プラグ配置空間９５の下方に上下に貫通する取付孔８が設けられるとよい。このように、プラグ配置空間９５の下方に螺子９の頭部が位置し、より好ましくは上面視でプラグ配置空間９５と取付孔８とが重なっているため、使用者が誤って、使用中の電磁弁１を締結する螺子９を緩めることが防止できる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。本発明は電磁弁１が取り付けられる取付面４の向きには限定されない。例えば、取付面４は鉛直上向きであっても、鉛直下向きであってもよく、鉛直方向に対して傾斜した斜面であってもよい。

電磁弁１はポペット弁として機能する弁本体１４を備えていたがこの態様には限定されず、水平方向に設けられた弁室１３、及び弁室１３に連通する複数のポート５を備え、ポート５の接続状態を切り替える電磁弁であればよく、例えばスプール弁や開閉弁等のいかなる電磁弁であってもよい。上記実施形態では、弁ハウジング７は金属によって形成されていたがこの態様には限定されず、例えば弁ハウジング７は樹脂によって形成されていてもよい。

また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１ ：電磁弁
１Ａ ：弁部
１Ｂ ：ソレノイド装置
２ ：マニホールドブロック
３ ：ブロック貫通孔
３Ｆ ：ブロック貫通孔
３Ｍ ：ブロック貫通孔
３Ｒ ：ブロック貫通孔
４ ：取付面
４Ａ ：螺子孔
５ ：ポート
５Ｆ ：前ポート
５Ｍ ：中ポート
５Ｒ ：後ポート
６ ：弁体
７ ：弁ハウジング
７Ａ ：螺子孔
８ ：取付孔
９ ：螺子
１０ ：弁ハウジング凹部
１０Ａ ：大径部
１０Ｂ ：小径部
１０Ｃ ：段部
１２ ：後弁座
１３ ：弁室
１４ ：弁本体
１４Ａ ：第１環状部材
１４Ｂ ：弾性部材
１４Ｃ ：第２環状部材
１５ ：弁支持体
１６ ：筒状部材
１７ ：シール部材
１８ ：フランジ
１８Ａ ：貫通孔
２０ ：前弁座
２１ ：ハウジング延出部
２４ ：弁支持体凹部
２５ ：シール部材
２６ ：リテーナ凹部
２７ ：後ばね
３０ ：駆動部材
３０Ａ ：駆動部材凹部
３２ ：前ばね
３４ ：前側ばね座
３５ ：後側ばね座
４２ ：ボビン
４２Ａ ：鍔部
４３ ：ソレノイド
４４ ：ヨーク
４４Ａ ：前壁
４４Ｂ ：後壁
４４Ｃ ：横壁
４４Ｄ ：ヨーク凹部
４４Ｅ ：貫通孔
４５ ：固定鉄心
４６ ：プランジャ
４７ ：シール部材
４８ ：シール部材
５０ ：延長部
５２ ：ピン
５３ ：ワイヤ
６０ ：回路基板
６１ ：電子部品
６２ ：スルーホール
６３ ：空間
６５ ：コネクタ
６５Ａ ：コネクタシェル
６５Ｂ ：電極
６６ ：プラグ
７１ ：第１ケース
７３ ：キャップ
７３Ａ ：貫通孔
７４ ：螺子
７５ ：第２ケース
７５Ａ ：上壁
７５Ｂ ：側壁
８６ ：シール部材
９０ ：空間
９５ ：プラグ配置空間
Ａ ：出力ポート
Ｐ ：供給ポート
Ｒ ：排気ポート
Ｘ ：軸線

Claims (8)

1. 電磁弁であって、
   概ね直方体をなし、且つ、内部に水平方向に延設された断面円形の弁室及び前記弁室から下方に延出して底面にて開口する複数のポートを備えた弁ハウジングと、
   前記弁室に設けられた弁座と協働するべく前記弁室内にて摺動可能に配置された弁体と、
   前記弁ハウジングの前記弁室の軸線方向の一方の側に設けられ、前記弁体を第１位置と、前記第１位置よりも前記軸線方向の他方側に位置する第２位置との間で変位させるソレノイド装置とを有し、
   前記弁ハウジングには前記第２位置よりも前記軸線方向の前記他方側において、前記弁室の前記軸線の両側を上下に貫通する締結用の取付孔が一対設けられていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記弁室の端部には前記軸線方向の前記他方側に凹む縮径された断面円形のリテーナ凹部が付設され、
   前記リテーナ凹部に前記弁体を前記ソレノイド装置の側に向かって付勢する圧縮コイルばねが受容され、
   前記取付孔は前記リテーナ凹部の両側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記弁体が前記弁室に同軸に形成された環状の弁座に前記軸線方向に近接離反可能な弁本体を有することを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記ソレノイド装置の上部に取付けられ、前記弁ハウジングの側に水平方向に延出する回路基板と、
   前記弁ハウジングと前記回路基板との間に位置するように、前記回路基板の下面に取付けられたコネクタとを更に有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の電磁弁。
5. 前記ソレノイド装置の上面と前記回路基板の下面との間に位置するように、前記回路基板の下面に電子部品が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。
6. 前記ソレノイド装置に於けるコイルボビンから上方に延出する延長部に前記回路基板が取付けられ、前記コイルボビンに巻かれたコイルワイヤに接続され、前記コイルボビンに固定されたピンを介して、前記回路基板が電気的に前記コイルワイヤに接続され、且つ前記コイルボビンに取付けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電磁弁。
7. 前記コネクタは前記コネクタに嵌め合うプラグが前記軸線方向に平行に抜き差しするように構成されていることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１つの項に記載の電磁弁。
8. 前記コネクタの前記軸線方向の前記他方側の端面と、前記弁ハウジングの上面とによって、前記コネクタに嵌め合う前記プラグが配置されるプラグ配置空間が画定され、
   前記プラグ配置空間の下方に前記取付孔が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の電磁弁。

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