JP3797768B2 - 電磁弁の配管接続構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体の流れを切り換える電磁弁に係り、詳しくは、電磁弁での流体の供給及び排出等のために設備される配管接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、流体の流れを切り換える電磁弁は、例えば、空圧機器の一つとして、半導体製造を含む多方面の産業分野で使用される。この種の電磁弁は、多くの場合、複数のものがマニホールドに集積されて使用されるが、一つのものが単独で使用される場合もある。このような単独仕様では、各電磁弁のための配管用の管継手がマニホールドに集中的に配備される集積仕様とは異なり、個々の電磁弁に配管用の管継手を直接的に設けなければならない。
【０００３】
図５は単独仕様の電磁弁の配管接続構造を示す。この電磁弁５１は幅寸法の小さい箱形をなし、切換弁部５２と、アクチュエータ部５３とを備える。切換弁部５２は、流体（気体）の流路を切り換えるためのスプール弁５４を内蔵する。アクチュエータ部５３は、ソレノイド弁（図示しない）等を内蔵する。このソレノイド弁は、スプール弁５４に対する駆動用のパイロット圧の供給を制御するために電気的に駆動される。切換弁部５２は、その下側面に一つの供給ポート５５と、二つの排出ポート５６，５７とを有する。切換弁部５２は、その上側面に二つの出力ポート５８，５９を有する。スプール弁５４が駆動されることにより、供給ポート５５に供給される気体が、一方の出力ポート５８，５９から選択的に吐出される。これとは逆に、気体が出力されない他方の出力ポート５９，５８に戻された排気は、排出ポート５７，５６を通じて排出される。
【０００４】
ここで、出力ポート５８，５９に対応して設けられる配管の接続構造は、ワンタッチタイプのものである。このタイプの接続構造は、切換弁部５２に対して一体的に取り付けられる出力用の継手アダプタ６０と、その継手アダプタ６０に取り付けられる一対の出力用の管継手６１，６２とを備える。継手アダプタ６０は、ねじ６３によって切換弁部５２に取り付けられる。両管継手６１，６２は、継手アダプタ６０に設けられた嵌合孔６４，６５に嵌合され、ストッパピン６６により係止される。従って、このタイプの接続構造では、ストッパピン６６を着脱するだけで、ワンタッチで両管継手６１，６２を取り付けたり、取り外したりすることができる。このように、ワンタッチタイプとしたのは、被出力側の管継手の仕様に合わせて、出力側の管継手６１，６２を、別の種類のものと頻繁に交換できるようにするためである。
【０００５】
一方、供給ポート５５及び排出ポート５６，５７に対応して設けられる配管の接続構造は、切換弁部５２に対して外付けされる給排用の継手アダプタ６７と、その継手アダプタ６７に取り付けられる給排用の三つの管継手６８，６９，７０とを備える。この継手アダプタ６７は、ねじ（図示しない）によって切換弁部５２に取り付けられる。各管継手６８〜７０は、継手アダプタ６７に設けられた雌ねじ孔７１，７２，７３に螺合され、締め付け固定される。このように、給排用の各管継手６８〜７０を締め付けタイプとしたのは、一度取り付けられた給排用の各管継手６８〜７０には、配管サイズ変更等による交換の必要性が少ないこと等によるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の接続構造では、出力用の管継手６１，６２の嵌合筒部６１ａ，６２ａの外径及び継手アダプタ６０の嵌合孔６４，６５の内径に比べ、給排用の管継手６８〜７０の雄ねじ６８ａ，６９ａ，７０ａの外径及び継手アダプタ６７の雌ねじ孔７１〜７３の内径が若干小さく設定されている。例えば、幅寸法が「１０ｍｍ」の電磁弁５１において、図６に示すように、出力用の管継手６１，６２の嵌合筒部６１ａ，６２ａの外径寸法を「φ６」としたとき、給排用の管継手６８〜７０の雄ねじ６８ａ〜７０ａの外径寸法は「Ｍ５」である。このように、雄ねじ６８ａ〜７０ａの外径寸法を「Ｍ５」としたとき、その寸法の制限内で雄ねじ６８ａ〜７０ａの強度を確保するためには、それらの内部のオリフィス６８ｂ，６９ｂ，７０ｂは、出力用の嵌合筒部６１ａ，６２ａのオリフィス６１ｂ，６２ｂに比べて細く絞られる構造になる。このため、電磁弁５１では、給排用の各管継手６８〜７０のオリフィス６８ｂ〜７０ｂが流路のボトルネックとなり、電磁弁５１におけるトータルの流量（単位時間当たりの）が制限を受けることになる。
【０００７】
一方、この電磁弁５１では、給排用の管継手６９，７０が排出用の配管に接続されることにより、その配管に接続されている他の電磁弁から、排出ポート５６，５７に対して排気圧の回り込みが起こるおそれがある。そこで、この排気圧の回り込みによってスプール弁５４や、出力用の管継手６１，６２に接続された機器等に誤動作が生じることを回避するために、図５に示すように、各排出ポート５６，５７に逆止弁７４を設けることもある。この場合には、それら逆止弁７４の部分で流路が絞られることになり、上記のオリフィス６８ｂ〜７０ｂのボトルネックに加え、電磁弁５１におけるのトータルの流量（単位時間当たりの）が更に制限を受けることになる。
【０００８】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、単独仕様の電磁弁において、単位時間当たりのトータルの流量を相対的に増大させることを可能にした電磁弁の配管接続構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、供給ポートに供給される流体の流路を切り換えて複数の出力ポートの一つから出力させると共に、他の出力ポートに戻る流体を排出ポートから排出させるようにした電磁弁に係り、各出力ポートには出力用の継手アダプタを介して出力用の管継手をそれぞれ接続し、供給ポート及び排出ポートには給排用の継手アダプタを介して給排用の管継手をそれぞれ接続し、各管継手の外径寸法を、電磁弁の幅寸法の範囲内で最大限に設定した配管接続構造において、出力用の継手アダプタに、各出力ポートのそれぞれに対応して連通する複数の嵌合孔を設け、出力用の管継手のそれぞれに、対応する嵌合孔に嵌合させる嵌合筒部を設け、その嵌合筒部には、対応する出力ポートに連通するオリフィスを設け、給排用の継手アダプタに、供給ポート及び排出ポートのそれぞれに対応して連通する複数の嵌合孔を設け、給排用の管継手のそれぞれに、対応する嵌合孔に嵌合させる嵌合筒部を設け、その嵌合筒部には、対応する供給ポート及び排出ポートに連通するオリフィスを設け、そのオリフィスの内径を、出力用の管継手のオリフィスの内径と等しくし、各管継手の嵌合筒部を対応する嵌合孔に嵌合したときに、その嵌合筒部をストッパで抜け止めするようにしたことを趣旨とする。
【００１０】
上記の構成によれば、給排用の管継手を、出力用の管継手と同様に、嵌合筒部により継手アダプタの嵌合孔に嵌合させる構造とし、それらをストッパで抜け止めするようにしている。又、給排用の管継手のオリフィスの内径を、出力用の管継手のそれと等しくしている。従って、雄ねじと雌ねじ孔の関係で継手アダプタに接続される従来構造とは異なり、給排用の管継手のオリフィスの内径が、出力用の管継手のそれに合わせて相対的に大きくなる。このため、電磁弁において、給排用の管継手のオリフィスが流路のボトルネックとなることがない。
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明の構成において、排出ポートには、流体の逆流を規制するための逆止弁が設けられていることを趣旨とする。
【００１２】
上記の構成によれば、排出ポートにおける流体の逆流が逆止弁により規制されることから、電磁弁や、その出力ポートに接続された機器等の誤動作が防止されるが、その逆止弁の存在によって、排出ポートにおける流体の正方向の流量が絞られる傾向にある。しかし、請求項１の発明の作用と同様に、給排用の管継手のオリフィスの内径が相対的に大きいことから、逆止弁の存在にもかかわらず、電磁弁における流量の減少が相対的に少なくなる。
【００１３】
上記の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明の構成において、各管継手の外径寸法を１０ｍｍに設定したとき、嵌合筒部の外径寸法を６ｍｍに、オリフィスの内径寸法を４ｍｍにそれぞれ設定したことを趣旨とする。
【００１４】
上記の構成によれば、各管継手の外径寸法に対して嵌合筒部の外径寸法及びオリフィスの内径寸法を特定した範囲内で、請求項１又は請求項２の発明と同等の作用が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電磁弁の配管接続構造を具体化した一実施の形態を図１〜図４を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、単独仕様の電磁弁１と、それに係る配管接続構造を示す断面図である。図２は電磁弁１等を示す平面図であり、図３は電磁弁１等を示す底面図である。単独仕様とは、一個の電磁弁１を独立的に使用する態様を意味する。単独仕様の電磁弁１では、配管用の管継手をマニホールドに集中的に配備するような集積仕様の場合とは異なり、マニホールドを使うことなく、配管用の各種管継手２，３，４，５，６が一つの電磁弁１に対応して設けられる。
【００１７】
この電磁弁１は幅寸法の小さい箱形をなし、切換弁部７と、その片側に設けられたアクチュエータ部８とを備える。切換弁部７は、流体（気体）の流路を切り換えるためのスプール弁９を内蔵する。アクチュエータ部８は、ソレノイド弁等を内蔵する。このソレノイド弁は、スプール弁９を駆動するためのパイロット圧の供給を制御するために電気的に駆動される。切換弁部７は手動装置１０を有する。この手動装置１０は、スプール弁９を、アクチュエータ部８による駆動から独立して強制的に駆動するために任意に操作される。
【００１８】
切換弁部７はスプールハウジング１１と、その両端に設けられた第１及び第２のピストンハウジング１２，１３とを有する。スプールハウジング１１は、その内部にスプール弁９を往復動可能に収容する。スプール弁９はその軸線方向へ所定のストロークをもって移動可能である。第１のピストンハウジング１２は、その内部に第１の加圧室１２ａを含む。第２のピストンハウジング１３は、その内部に第２の加圧室１３ａを含む。各加圧室１２ａ，１３ａは、それぞれスプール弁９の両端に対応して配置される。各加圧室１２ａ，１３ａには、スプール弁９を駆動するためのパイロット圧がそれぞれ供給される。
【００１９】
スプール弁９はその両端に、同弁９を押圧するための第１のピストン１４及び第２のピストン１５を有する。第１のピストン１４は、第１の加圧室１２ａに対応して配置される。第２のピストン１５は、第２の加圧室１３ａに対応して配置される。第１のピストン１４の外径は、第２のピストン１５のそれよりも大きく設定される。
【００２０】
切換弁部７は、その上側面に二つの出力ポート１６，１７を有する。切換弁部７は、その下側面に一つの供給ポート１８と、二つの排出ポート１９，２０とを有する。各加圧室１２ａ，１３ａに供給されるパイロット圧に基づき、スプール弁９が駆動されることにより、供給ポート１８に供給される気体の流路がスプール弁９により切り換えられて二つの出力ポート１６，１７の一つから出力されると共に、他の出力ポート１７，１６に戻る気体が、両排出ポート１９，２０の一方から排出される。
【００２１】
図４は、スプールハウジング１１と、配管接続構造との関係を示す分解斜視図である。この配管接続構造は、切換弁部７の上面側に対して設けられる出力用の継手アダプタ２１と、下面側に対して設けられる給排用の継手アダプタ２２とを備える。各出力ポート１６，１７には、出力用の継手アダプタ２１を介して、前述した出力用の管継手２，３がそれぞれ接続される。供給ポート１８及び排出ポート１９，２０には、給排用の継手アダプタ２２を介して前述した給排用の管継手４〜６がそれぞれ接続される。各管継手２〜６の外径寸法は、電磁弁１の幅寸法の範囲内で最大限に設定される。この実施の形態では、電磁弁１及び出力用の継手アダプタ２１の幅寸法Ｗ１をそれぞれ「１０ｍｍ」とし、給排用の継手アダプタ２２の幅寸法Ｗ２を［１２ｍｍ」として、各管継手２〜６の外径寸法がそれぞれ「１０ｍｍ」に設定される。
【００２２】
出力用の継手アダプタ２１は、各出力ポート１６，１７のそれぞれに対応して連通する二つの嵌合孔２３，２４を有する。この継手アダプタ２１は、スプールハウジング１１に対してねじ２５Ａで固定される。出力用の管継手２，３は、対応する嵌合孔２３，２４に嵌合させる嵌合筒部２ａ，３ａをそれぞれ有する。各嵌合筒部２ａ，３ａは、対応する出力ポート１６，１７に連通するオリフィス２ｂ，３ｂをそれぞれ含む。これら管継手２，３の嵌合筒部２ａ，３ａが対応する嵌合孔２３，２４に嵌合された状態で、その嵌合筒部２ａ，３ａには、継手アダプタ２１に装着されたストッパピン２６が係合して抜け止めがなされる。
【００２３】
給排用の継手アダプタ２２は、供給ポート１８及び排出ポート１９，２０のそれぞれに対応して連通する三つの嵌合孔２７，２８，２９を有する。この継手アダプタ２２は、スプールハウジング１１に対してねじ２５Ｂで固定される。給排用の各管継手４〜６は、対応する嵌合孔２７〜２９に嵌合させる嵌合筒部４ａ，５ａ，６ａをそれぞれ有する。各嵌合筒部６ａ，５ａ，４ａは、対応する供給ポート１８及び排出ポート１９，２０に連通するオリフィス６ｂ，４ｂ，５ｂを含む。これらオリフィス４ｂ〜６ｂの内径は、出力用の管継手２，３のオリフィス２ｂ，３ｂの内径と等しく設定される。これら管継手４〜６の嵌合筒部４ａ〜６ａが対応する嵌合孔２８，２９，２７に嵌合された状態で、その嵌合筒部４ａ〜６ａには、継手アダプタ２２にねじ３０で固定されたストッパ板３１が係合して抜け止めがなされる。
【００２４】
この実施の形態では、各管継手２〜６の外径寸法を「１０ｍｍ」として、それらの嵌合筒部２ａ〜６ａの外径寸法を「６ｍｍ」に、それらのオリフィス２ｂ〜６ｂの内径寸法を「４ｍｍ」にそれぞれ設定している。
【００２５】
この実施の形態において、各排出ポート１９，２０には、気体の逆流を規制するための逆止弁３２が設けられる。この逆止弁３２は、弁体と、ばねとにより構成される。これら逆止弁３２は、他連からの排気圧の回り込みによってスプール弁９や、出力用の管継手２，３に接続された機器等に誤動作が生じることを回避するために設けられるものである。この場合には、その逆止弁３２の部分で流路が多少絞られることになる。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態の配管接続構造によれば、出力用の管継手２，３を、その嵌合筒部２ａ，３ａにより継手アダプタ２１の嵌合孔２３，２４に嵌合させる構造とし、それらをストッパピン２６で抜け止めするようにしている。又、給排用の管継手４〜６を、出力用の管継手２，３と同様に、嵌合筒部４ａ〜６ａにより継手アダプタ２２の嵌合孔２７〜２９に嵌合させる構造とし、それらをストッパ板３１で抜け止めするようにしている。更に、給排用の管継手４〜６のオリフィス４ｂ〜６ｂの内径を、出力用の管継手２，３のそれと等しくしている。
【００２７】
従って、本実施の形態では、雄ねじ６８ａ〜７０ａと雌ねじ孔７１〜７３の関係で継手アダプタ６７に接続される従来例の構造とは異なり、給排用の管継手４〜６のオリフィス４ｂ〜６ｂの内径が、出力用の管継手２，３のそれに合わせて相対的に大きくなる。このため、電磁弁１において、給排用の管継手４〜６のオリフィス４ｂ〜６ｂが気体流路のボトルネックとなることがない。この結果、単独仕様の電磁弁１において、単位時間当たりのトータルの気体流量を相対的に増大させることができるようになる。
【００２８】
この実施の形態の構成によれば、各排出ポート５，６における気体の逆流が、そこに設けられた逆止弁３２により規制されることから、スプール弁９や、出力用の管継手２，３に接続された機器等の誤動作が防止されるが、その逆止弁３２の存在によって、排出ポート１９，２０における気体の正方向の流量が絞られる傾向にある。しかしながら、上記したように、給排用の管継手５，６のオリフィス５ｂ，６ｂの内径が相対的に大きいことから、逆止弁３２の存在にもかかわらず、排出ポート１９，２０を経由する気体の正方向の流量の減少が相対的に少なくなる。この意味から、電磁弁１における単位時間当たりのトータルの気体流量の減少を押さえることができ、或いは、増大させることができるようになる。
【００２９】
この実施の形態では、各管継手２〜６の外径寸法を「１０ｍｍ」に設定し、それら嵌合筒部２ａ〜６ａの外径寸法を「６ｍｍ」に、それらオリフィス２ｂ〜６ｂの内径寸法を「４ｍｍ」にそれぞれ設定している。このような寸法設定は、幅寸法Ｗ１を「１０ｍｍ」とする電磁弁１の寸法制限の中で、各管継手２〜６の嵌合筒部２ａ〜６ａの機械的強度を確保した上での最大限のものといえる。従って、本実施の形態の電磁弁１におけるトータルの気体流量の効果は、上記と同様の寸法に設定された従来例の電磁弁５１と比較すれば、明らかなことである。
【００３０】
この実施の形態では、出力用及び給排用の各管継手２〜６を互いに同種類のものとしたので、従来例のように出力用と給排用とで種類の異なる管継手６１，６２及び管継手６８〜７０を使用する場合と異なり、部品点数を減らすことができる。
【００３１】
この実施の形態では、給排用の管継手４〜６をストッパ板３１で継手アダプタ２２に係止しているので、この板３１を継手アダプタ２２から取り外すことにより、管継手４〜６を比較的容易に継手アダプタ２２から取り外すことができる。
【００３２】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００３３】
（１）前記実施の形態では、本発明の配管接続構造を、各排出ポート１９，２０に逆止弁３２を設けた電磁弁１に具体化したが、各排出ポート１９，２０における逆止弁３２を省略した電磁弁に具体化することもできる。
【００３４】
（２）前記実施の形態では、出力側に合計二つの管継手２，３を、給排側に合計三つの管継手４〜６を設けたが、これら管継手の数を適宜に変更してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、出力用の継手アダプタと同様に、給排用の継手アダプタに、供給ポート及び排出ポートに連通する複数の嵌合孔を設ける。更に、出力用の管継手と同様に、給排用の各管継手に、対応する嵌合孔に嵌合させる嵌合筒部を設け、その嵌合筒部に、対応する供給ポート及び排出ポートに連通するオリフィスを設ける。そして、そのオリフィスの内径を、出力用の管継手のオリフィスの内径と等しくし、各嵌合筒部を、嵌合孔に嵌合したときに、ストッパで抜け止めするようにしている。
従って、雄ねじと雌ねじ孔の関係で継手アダプタに接続される従来構造とは異なり、給排用の管継手のオリフィスの内径が、出力用の管継手のそれに合わせて相対的に大きくなり、給排用の管継手のオリフィスが流路のボトルネックとなることがない。このため、単独仕様の電磁弁において、単位時間当たりのトータルの流体流量を相対的に増大させることができるという効果を発揮する。
【００３６】
請求項２に記載の発明の構成によれば、請求項１の発明の構成において、排出ポートに、流体の逆流を規制するための逆止弁を設けている。従って、電磁弁の誤動作を防止する逆止弁の存在にもかかわらず、電磁弁における流体流量の減少が相対的に少なくなる。このため、単独仕様の電磁弁において、単位時間当たりのトータルの流体流量の減少を押さえることができ、或いは、増大させることができるという効果を発揮する。
【００３７】
請求項３に記載の発明の構成によれば、請求項１又は請求項２の発明の構成において、各管継手の外径寸法を１０ｍｍに設定したとき、嵌合筒部の外径寸法を６ｍｍに、オリフィスの内径寸法を４ｍｍにそれぞれ設定している。従って、各管継手の外径寸法に対して嵌合筒部の外径寸法及びオリフィスの内径寸法を特定した範囲内で、請求項１又は請求項２の発明と同等の作用及び効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態に係り、電磁弁の配管接続構造を示す断面図である。
【図２】同じく、電磁弁を示す平面図である。
【図３】同じく、電磁弁の示す底面図である。
【図４】同じく、配管接続構造を示す分解斜視図である。
【図５】従来例の電磁弁の配管接続構造を示す断面図である。
【図６】従来例の出力用の管継手を示す断面図である。
【図７】従来例の給排用の管継手を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁弁
２ 出力用の管継手
３ 出力用の管継手
４ 給排用の管継手
４ａ 嵌合筒部
４ｂ オリフィス
５ 給排用の管継手
５ａ 嵌合筒部
５ｂ オリフィス
６ 給排用の管継手
６ａ 嵌合筒部
６ｂ オリフィス
１６ 出力ポート
１７ 出力ポート
１８ 供給ポート
１９ 排出ポート
１９ 排出ポート
２１ 出力用の継手アダプタ
２２ 給排用の継手アダプタ
２３ 嵌合孔
２４ 嵌合孔
２６ ストッパピン
２７ 嵌合孔
２８ 嵌合孔
２９ 嵌合孔
３１ ストッパ板
３２ 逆止弁

Claims (3)

1. 供給ポートに供給される流体の流路を切り換えて複数の出力ポートの一つから出力させると共に、他の出力ポートに戻る流体を排出ポートから排出させるようにした電磁弁に係り、前記各出力ポートには出力用の継手アダプタを介して出力用の管継手をそれぞれ接続し、前記供給ポート及び排出ポートには給排用の継手アダプタを介して給排用の管継手をそれぞれ接続し、前記各管継手の外径寸法を、前記電磁弁の幅寸法の範囲内で最大限に設定した配管接続構造において、
   前記出力用の継手アダプタに、前記各出力ポートのそれぞれに対応して連通する複数の嵌合孔を設け、前記出力用の管継手のそれぞれに、対応する前記嵌合孔に嵌合させる嵌合筒部を設け、その嵌合筒部には、対応する前記出力ポートに連通するオリフィスを設け、
   前記給排用の継手アダプタに、前記供給ポート及び排出ポートのそれぞれに対応して連通する複数の嵌合孔を設け、前記給排用の管継手のそれぞれに、対応する前記嵌合孔に嵌合させる嵌合筒部を設け、その嵌合筒部には、対応する前記供給ポート及び前記排出ポートに連通するオリフィスを設け、そのオリフィスの内径を、前記出力用の管継手のオリフィスの内径と等しくし、
   前記各管継手の嵌合筒部を前記対応する嵌合孔に嵌合したときに、その嵌合筒部をストッパで抜け止めするようにした
   ことを特徴とする電磁弁の配管接続構造。
2. 請求項１に記載の電磁弁の配管接続構造において、前記排出ポートには、前記流体の逆流を規制するための逆止弁が設けられていることを特徴とする電磁弁の配管接続構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電磁弁の配管接続構造において、前記各管継手の外径寸法を１０ｍｍに設定したとき、前記嵌合筒部の外径寸法を６ｍｍに、前記オリフィスの内径寸法を４ｍｍにそれぞれ設定したことを特徴とする電磁弁の配管接続構造。

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