JP4547461B1 - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加させること無く可動鉄心等の比較的大きな寸法誤差を吸収し得る手動操作部材を備えた電磁弁の提供。
【解決手段】プランジャ５７の軸方向と直角の方向に延びる軸心Ｃ１を中心に回転可能な手動ボタン７０をバルブケース２１に装着し、プランジャ５７の端部と対向してプランジャ５７の移動方向に弾性変形可能な弾性部７６を手動ボタン７０に設け、弾性部７６は、手動ボタン７０が回転基準位置にあるときにプランジャ５７の移動を第１位置と第２位置との間で許容する切欠部７６ａと、手動ボタン７０を回転基準位置から回転させたときにプランジャ５７を第１位置に移動させる本体部７６ｂとを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数のポートの連通状態を切り換える弁体を、コイルへの通電により移動する可動鉄心により移動させるようにした電磁弁に関する。

従来、電磁弁としては、例えば、圧縮空気を発生するエアコンプレッサ等の空気圧源と、空気圧源からの圧縮空気の給排により作動する空圧作動機器との間に配置されるものがある。このような電磁弁は、空気圧源と空圧作動機器とを接続する複数のエア配管の途中に設けられる。

電磁弁は、バルブケースとバルブケースに連結されるソレノイドケースとを備えている。バルブケースは中空状に形成されてその内部と外部とを連通する複数のポートを備え、バルブケースの内部には各ポートの連通状態を切り換える弁体が移動自在に設けられている。ソレノイドケースにはコイルおよび可動鉄心が収容され、コントローラによりコイルを通電／非通電とすることで可動鉄心が移動し、これに連動して弁体が移動するようになっている。

各エア配管はバルブケースの各ポートにそれぞれ接続され、コントローラにより電磁弁を制御することによりバルブケースの各ポートの連通状態、つまり各エア配管への圧縮空気の給排状態を切り換えるようになっている。これにより、空圧作動機器が一の状態から他の状態に作動する。ここで、空圧作動機器としては、例えば、圧縮空気の給排により移動するピストンおよびロッドを備えたエアシリンダ等が挙げられる。

電磁弁には、バルブケース内の弁体を可動鉄心により直接移動させるようにした直接作動形の電磁弁と、バルブケース内の弁体の移動方向両側のうちの少なくともいずれか一方に空気圧室を形成し、空気圧室への圧縮空気の給排を可動鉄心の移動により行い、これにより弁体を移動させるようにした間接作動形の電磁弁とがある。直接作動形の電磁弁は空気圧室を備えないため、電磁弁の小型化に有利である。一方、間接作動形の電磁弁は各空気圧室に空気圧源からの圧縮空気を給排して弁体を移動させるため、操作力の大きな弁体を移動させることができるという利点がある。

いずれのタイプの電磁弁においても、複数の電磁弁を金具やブロックに集合して取り付けて使用する場合があり、この集合させたタイプはマニホールド電磁弁とも言われている。複数の電磁弁をマニホールド電磁弁として使用する場合には、エア配管を接続するためのポートの数が増加するため、例えば、各エア配管と各ポートとの接続関係が複雑化する。そこで、コイルへの通電／非通電に関わらず可動鉄心を手動操作で強制的に操作できるようにし、圧縮空気を供給しながら各ポートに各エア配管が正しく接続されているか否かを点検できるようにしたものがある。

可動鉄心を手動操作で強制的に操作できるようにした電磁弁としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載された電磁弁は間接作動形の電磁弁であり、主弁軸（弁体）の両端側にはそれぞれ空気圧室が設けられている。各空気圧室は給気通路により連通可能となっており、可動鉄心に設けられた開閉弁により給気通路の連通／遮断を行っている。バルブケーシング（バルブケース）を形成するパイロットブロックには、可動鉄心の径方向に移動可能な手動ボタンが設けられ、手動ボタンの先端側には可動鉄心の端部に接触する傾斜面が設けられている。そして、コイルを通電することにより給気通路は連通状態となり、コイルを非通電とすることにより給気通路は遮断状態となる。

手動ボタンを可動鉄心に向けて押し込むことにより、可動鉄心の端部が手動ボタンの傾斜面を登るように摺接し、これにより可動鉄心が強制的に移動して給気通路を連通状態にすることができる。また、手動ボタンを元の状態に戻すことで上記とは逆に給気通路を遮断状態にすることができる。

特許文献２に記載された電磁弁は、直接作動形の電磁弁であり、本体（バルブケース）の内部には、可動鉄心により直接駆動される供給弁体（弁体）および排出弁体（弁体）が対向配置されている。供給弁体は可動鉄心に取り付けられ、排出弁体は押棒を介して可動鉄心により移動する。各弁体は、それぞれ本体内の弁座を開閉し、一方を開くと他方が閉じる関係となっている。本体には、可動鉄心の径方向に移動可能な操作釦が設けられ、操作釦の先端側には可動鉄心を押し上げる支持体が設けられている。そして、コイルの通電時には供給弁座が開，排出弁座が閉となり、コイルの非通電時には供給弁座が閉，排出弁座が開となる。

操作釦を可動鉄心に向けて押し込むことにより、可動鉄心の端部が支持体により押圧され、これにより可動鉄心が強制的に押し上げられて供給弁座を開，排出弁座を閉とすることができる。また、操作釦を元の状態に戻すことで上記とは逆に供給弁座を閉，排出弁座を開とすることができる。

特開２００４−１１７３６号公報（図２） 実開平４−１３６３８２号公報（図１）

しかしながら、上述の特許文献１に記載された電磁弁によれば、手動ボタンの先端部が中実の円柱状に形成されているため、可動鉄心および可動鉄心の背面に設けられる固定鉄心の軸方向寸法に誤差が生じた場合には、寸法誤差を吸収することができない。例えば、可動鉄心および固定鉄心の軸方向寸法の誤差が規定の軸方向寸法よりも大きい場合には、手動ボタンを押圧操作して可動鉄心を固定鉄心に向けて最大限移動させたとしても、可動鉄心の端部が手動ボタンの傾斜面の途中に位置してそれ以上手動ボタンを押し込めなくなる。この場合、手動ボタンの押し込み後に手動ボタンを回転させ、可動鉄心をロック状態に保持するのが困難となる。また、上述の特許文献２に記載された電磁弁によれば、操作釦と支持体とが別体であるため部品点数が多く、製造コストの上昇を招くばかりか組み付け忘れ等の原因となる。

本発明の目的は、部品点数を増加させること無く可動鉄心等の比較的大きな寸法誤差を吸収し得る手動操作部材を備えた電磁弁を提供することにある。

本発明の電磁弁は、中空状に形成されて内部と外部とを連通する複数のポートを有するバルブケースと、前記バルブケース内に移動自在に設けられ、前記各ポートの連通状態を切り換える弁体と、前記バルブケースに連結され、コイルを収容するソレノイドケースと、前記ソレノイドケースに収容され、前記コイルの通電時に第１位置に移動し、前記コイルの非通電時に第２位置に移動し、前記弁体を移動させる可動鉄心と、前記バルブケースに装着され、前記可動鉄心の軸方向と直角の方向に延びる軸心を中心に回転可能な手動操作部材と、前記手動操作部材に設けられ、前記可動鉄心の端部と対向して前記可動鉄心の移動方向に弾性変形可能な筒状の弾性部と、前記弾性部に設けられ、前記手動操作部材が回転基準位置にあるときに、前記可動鉄心の移動を前記第１位置と前記第２位置との間で許容する切欠部と、前記弾性部に設けられ、前記手動操作部材を前記回転基準位置から回転させたときに、前記可動鉄心を前記第１位置に移動させる本体部と、前記弾性部の径方向内側に設けられ、前記バルブケースに設けられる支持孔に移動自在に嵌装される支持棒と、前記弾性部と前記支持棒との間に設けられ、前記手動操作部材を前記可動鉄心の径方向外側に向けて押圧するリターンスプリングと、前記手動操作部材に設けられ、前記手動操作部材が前記可動鉄心の径方向外側にあるときに前記手動操作部材の回転を規制し、前記手動操作部材が前記可動鉄心の径方向内側にあるときに前記手動操作部材の回転を許容する誤操作防止機構とを有することを特徴とする。

本発明の電磁弁は、前記バルブケースに、前記弁体の移動方向両端側に作用する圧縮空気が給排される一対の空気圧室と、前記各空気圧室を連通する空気圧通路とを設け、前記可動鉄心は、前記第１位置への移動により前記空気圧通路を連通し、前記第２位置への移動により前記空気圧通路を遮断し、前記弁体は、前記各空気圧室への前記圧縮空気の給排により移動することを特徴とする。

本発明の電磁弁は、前記各空気圧室に対応させて前記空気圧通路を連通または遮断する一対の前記可動鉄心を設け、前記各可動鉄心に対応する前記各コイルへの通電または非通電により、前記各空気圧室に個別に前記圧縮空気を給排することを特徴とする。

本発明によれば、可動鉄心の軸方向と直角の方向に延びる軸心を中心に回転可能な手動操作部材をバルブケースに装着し、可動鉄心の端部と対向して可動鉄心の移動方向に弾性変形可能な筒状の弾性部を手動操作部材に設け、弾性部は、手動操作部材が回転基準位置にあるときに可動鉄心の移動を第１位置と第２位置との間で許容する切欠部と、手動操作部材を回転基準位置から回転させたときに可動鉄心を第１位置に移動させる本体部とを備える。弾性部の径方向内側には、バルブケースに設けられる支持孔に移動自在に嵌装される支持棒を設け、弾性部と支持棒との間には、手動操作部材を可動鉄心の径方向外側に向けて押圧するリターンスプリングを設け、手動操作部材には、手動操作部材が可動鉄心の径方向外側にあるときに手動操作部材の回転を規制し、手動操作部材が可動鉄心の径方向内側にあるときに手動操作部材の回転を許容する誤操作防止機構を設ける。したがって、手動操作により手動操作部材を回転基準位置から回転させることにより、可動鉄心を強制的に移動させることができる。可動鉄心を移動させる本体部は、可動鉄心の移動に伴い弾性変形可能なので、可動鉄心等の比較的大きな寸法誤差を吸収することができる。弾性部は、手動操作部材の回転とともに回転するため、手動操作部材と一体化することができ、部品点数の増加を抑えることができる。また、支持棒を支持孔に移動自在に嵌挿するので、手動操作部材の弾性部側の撓み剛性を高めて本体部の弾性変形に伴う手動操作部材の傾動を抑制できる。したがって、バルブケース内の圧縮空気がバルブケースと手動操作部材との間から外部に漏洩するのを防止できる。手動操作部材は傾動した状態で無理に回転操作されないので、手動操作部材の回転に伴う偏摩耗等を防止できる。さらに、リターンスプリングおよび誤操作防止機構を設けるので、手動操作部材は、リターンスプリングの押圧力に抗して押し込んだ後に回転可能な状態となり、操作者の意図しない手動操作部材の誤操作を防止することができる。

本発明の電磁弁によれば、バルブケースに、弁体の移動方向両端側に作用する圧縮空気が給排される一対の空気圧室と、各空気圧室を連通する空気圧通路とを設け、可動鉄心は、第１位置への移動により空気圧通路を連通し、第２位置への移動により空気圧通路を遮断し、弁体は、各空気圧室への圧縮空気の給排により移動する。したがって、間接作動形の電磁弁とすることができ、操作力の大きな弁体を移動可能となる。これにより、例えばバルブケースの多ポート化に対応することができる。

本発明の電磁弁によれば、各空気圧室に対応させて空気圧通路を連通または遮断する一対の可動鉄心を設け、各可動鉄心に対応する各コイルへの通電または非通電により、各空気圧室に個別に圧縮空気を給排する。したがって、より操作力の大きな弁体を移動可能となる。

第１実施の形態に係る電磁弁の断面図である。 図１の円部Ａを拡大して示す部分拡大断面図である。 図２の手動操作部材を分解して示す分解斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、図１の矢印Ｂ方向から見た操作表示部の例を示す正面図である。 （ａ），（ｂ）は、図２の断面に対応した手動ボタンの操作手順を説明する部分拡大断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図５の断面と直交する方向から見た手動ボタンの操作手順を説明する部分拡大断面図である。 第２実施の形態に係る電磁弁の断面図である。 第３実施の形態に係る電磁弁の断面図である。

以下、本発明の第１実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は第１実施の形態に係る電磁弁の断面図を、図２は図１の円部Ａを拡大して示す部分拡大断面図を、図３は図２の手動操作部材を分解して示す分解斜視図を、図４（ａ），（ｂ）は図１の矢印Ｂ方向から見た操作表示部の例を示す正面図をそれぞれ表している。

電磁弁１０は、図１に示すように圧縮空気を発生するエアコンプレッサ（空気圧源）１１と、エアコンプレッサ１１からの圧縮空気の給排により作動するエアシリンダ（空圧作動機器）１２との間に配置されている。ここで、電磁弁１０とエアコンプレッサ１１との間には、所定圧の圧縮空気を貯留するエアタンク（チャンバ）を設けるようにしても良い。

電磁弁１０は、バルブ部２０とソレノイド部５０とを備え、これらのバルブ部２０およびソレノイド部５０は、複数の締結ネジ（図示せず）により互いに連結されている。

バルブ部２０は、アルミ材料等を鋳造又は切削成形することにより略直方体形状に形成された中空状のバルブケース２１を備え、バルブケース２１の内部には収容孔２２が形成されている。収容孔２２はバルブケース２１の長手方向（図中左右方向）に沿って延びており、収容孔２２の内部には、弁体としての主弁軸２３がその軸方向に移動自在に収容されている。

バルブケース２１には、収容孔２２（内部）と外部とを連通する複数のポート２４〜２８が形成されている。給気ポート２４は、エア配管１３を介してエアコンプレッサ１１の吐出孔（図示せず）に接続され、第１排気ポート２５および第２排気ポート２６は、大気開放またはエア配管を介して他の空圧作動機器等（図示せず）に接続される。第１出力ポート２７はエア配管１４を介してエアシリンダ１２のピストン上室１２ａに接続され、第２出力ポート２８はエア配管１５を介してエアシリンダ１２のピストン下室１２ｂに接続されている。

主弁軸２３には、ゴムや樹脂材料よりなる複数のシール部材２３ａが装着され、各シール部材２３ａは収容孔２２の内側に形成した環状弁座２２ａに摺接可能となっている。これにより、主弁軸２３の移動により各ポート２４〜２８の連通状態を切り換えることができる。

主弁軸２３が軸方向一方側（図中右側）に移動すると、図１に示す状態となる。つまり、給気ポート２４と第１出力ポート２７とが連通状態になり、第２出力ポート２８と第２排気ポート２６とが連通状態になる。これにより、エアシリンダ１２は図中矢印ａ方向に作動する。これに対して、主弁軸２３が軸方向他方側（図中左側）に移動すると、各ポート２４〜２８の連通状態が切り換わり、給気ポート２４と第２出力ポート２８とが連通状態になり、第１出力ポート２７と第１排気ポート２５とが連通状態になる。これにより、エアシリンダ１２は図中矢印ｂ方向に作動する。このように、電磁弁１０は、５ポート／２ポジションの電磁弁となっている。

バルブケース２１の長手方向一方側には、第１空気圧室２９が形成され、第１空気圧室２９の内部には、主弁軸２３を軸方向他方側に押圧する第１ピストン３０が摺動自在に設けられている。一方、バルブケース２１の長手方向他方側には、第１空気圧室２９と対向する第２空気圧室３１が形成され、第２空気圧室３１の内部には、主弁軸２３を軸方向一方側に押圧する第２ピストン３２が摺動自在に設けられている。第２ピストン３２の直径寸法は、第１ピストン３０の直径寸法よりも小径となっており、これにより第１ピストン３０の受圧面積の方が第２ピストン３２の受圧面積よりも大きくなり、各空気圧室２９，３１内の圧力が同圧のときには主弁軸２３は軸方向他方側に移動する。

バルブケース２１には、空気圧通路としての給気通路３３が形成され、給気通路３３は、バルブケース２１の長手方向に沿って収容孔２２と略平行に設けられている。給気通路３３の一方側は、第１開閉弁機構３４を介して第１空気圧室２９に接続され、給気通路３３の他方側は、何も介さずに第２空気圧室３１に接続されている。給気通路３３の略中央部分には給気ポート２４が接続され、給気通路３３は、バルブケース２１に対する主弁軸２３の位置に関わらず、常に給気ポート２４と連通している。

バルブケース２１のソレノイド部５０側には、排気通路３５が設けられている。排気通路３５の一方側は、第２開閉弁機構３６を介して第１空気圧室２９に接続され、排気通路３５の他方側は、バルブケース２１に設けられた排気孔３７を介して大気開放となっている。

第１開閉弁機構３４は、図２に示すように給気通路３３の途中に設けられ、給気通路３３を連通状態または遮断状態とするものである。第１開閉弁機構３４は、ソレノイド部５０のプランジャ５７，プランジャ５７に固定された開閉弁５９および第１押圧スプリング６１により形成されている。また、給気通路３３の途中には供給弁座３３ａが形成され、供給弁座３３ａにはプランジャ５７の移動に伴い開閉弁５９が離着座するようになっている。

第２開閉弁機構３６は排気通路３５の途中に設けられ、排気通路３５を連通状態または遮断状態とするものである。第２開閉弁機構３６は、第１空気圧室２９内でバルブケース２１に固定されたバルブホルダ３８，バルブホルダ３８内で主弁軸２３の軸方向に移動するフラッパバルブ３９およびバルブホルダ３８とフラッパバルブ３９との間に設けられる第２押圧スプリング４０により形成されている。また、排気通路３５の途中には排出弁座３５ａが形成され、排出弁座３５ａにはフラッパバルブ３９が離着座するようになっている。

フラッパバルブ３９とプランジャ５７との間には、複数の連動ピン４１（図示では２つのみ示す）が設けられ、フラッパバルブ３９は、各連動ピン４１を介してプランジャ５７の移動に伴い移動（連動）するようになっている。開閉弁５９およびフラッパバルブ３９は、一方が開くと他方が閉じる関係となっている。

各連動ピン４１は、給気通路３３の一方側を所定のクリアランス介して貫通している。これにより、給気通路３３の圧縮空気は、開閉弁５９の開弁時において、供給弁座３３ａの開口部分から各連動ピン４１の周囲を介して第１空気圧室２９内に流れ込むようになっている。

第１開閉弁機構３４により給気通路３３を連通状態とすると、排気通路３５がフラッパバルブ３９により閉じられた状態となる。この状態のもとで給気ポート２４から各空気圧室２９，３１内の双方に圧縮空気が供給される。このとき、第１ピストン３０の受圧面積の方が第２ピストン３２の受圧面積よりも大きいので、この受圧面積差から主弁軸２３は軸方向他方側に移動する。一方、第１開閉弁機構３４により給気通路３３を遮断状態とすると、フラッパバルブ３９が開いて排気通路３５が第１空気圧室２９に連通し、第１空気圧室２９が大気開放される。この状態のもとで給気ポート２４から第２空気圧室３１内にのみ圧縮空気が供給され、これにより主弁軸２３は軸方向一方側に移動する。

ソレノイド部５０は、図１に示すように、プラスチック等の樹脂材料により略箱形状に形成されてバルブケース２１に連結されるソレノイドケース５１を備えている。ソレノイドケース５１の内部にはコイル５２が巻き付けられたボビン５３が収容され、ボビン５３の軸方向一方側には、磁性材料よりなるコラム（固定鉄心）５４が取り付けられている。コラム５４の軸方向一方側は板バネ５５を介してソレノイドカバー５６により押圧され、コラム５４の軸方向他方側はボビン５３の内側に入り込んでいる。

コラム５４の軸方向他方側には、磁性材料よりなる中実で円柱状のプランジャ（可動鉄心）５７が設けられ、プランジャ５７はソレノイドケース５１に収容されている。プランジャ５７は、ボビン５３の内側でコラム５４と同軸上に配置され、ボビン５３の内側で軸方向に移動自在となっている。プランジャ５７の軸方向他方側で、かつプランジャ５７の径方向中央部分には、ゴムや樹脂材料よりなる開閉弁５９が固定されている。開閉弁５９は、焼き付け等の固定手段によりプランジャ５７に固定され、供給弁座３３ａに離着座するようになっている。

プランジャ５７の軸方向他方側でボビン５３との間には、プランジャ５７を軸方向他方側、つまり開閉弁５９を供給弁座３３ａに向けて押圧する第１押圧スプリング６１が設けられている。これによりコイル５２を通電したときには、プランジャ５７が第１押圧スプリング６１の押圧力に抗してコラム５４側に吸引されて第１位置に移動し、開閉弁５９が供給弁座３３ａから離座する。一方、コイル５２が非通電のときには、プランジャ５７が第１押圧スプリング６１の押圧力により第２位置に移動し、開閉弁５９が供給弁座３３ａに着座する。これによりプランジャ５７の移動に伴いソレノイドケース２１の各空気圧室２９，３１への圧縮空気の給排が制御されて、主弁軸２３を軸方向に移動させることができる。

バルブケース２１の長手方向一方側には、プランジャ５７の移動方向と直角の方向に延びる収容孔２１ａが形成されている。収容孔２１ａには、操作者により外部から手動操作される手動ボタン（手動操作部材）７０が装着され、収容孔２１ａの軸心Ｃ１は、プランジャ５７の軸心Ｃ２から所定距離オフセット（図６参照）されている。収容孔２１ａは、プランジャ５７側から、小径孔２１ｂ，中径孔２１ｃおよび大径孔２１ｄを備えており、大径孔２１ｄには、ソレノイド部５０側から大径孔２１ｄ内に突出するストッパ２１ｅが設けられている。

手動ボタン７０は、収容孔２１ａの軸心Ｃ１に沿って摺動可能、かつ軸心Ｃ１を中心に回転可能となっており、図３に示すように本体部７１とレバー部７２とを備えている。本体部７１は、大径部７３と小径部７４とを有しており、レバー部７２は、バルブケース２１の外部に配置されて操作者により操作可能となっている。

大径部７３には、その周方向に沿うようにしてストッパ２１ｅが入り込む溝部７３ａが形成され、溝部７３ａは、第１溝７３ｂと第２溝７３ｃとを備えている。第１溝７３ｂの軸心Ｃ１に沿う方向の寸法は、第２溝７３ｃの軸心Ｃ１に沿う方向の寸法よりも大きく設定されている。第１溝７３ｂは、軸心Ｃ１に沿う方向へのストッパ２１ｅの相対移動を許容する一方で、図１および図２に示す状態、つまりストッパ２１ｅが第１溝７３ｂの小径部７４側に位置している状態では、ストッパ２１ｅの周方向への相対移動を規制する。これにより、図１および図２に示す状態においては、手動ボタン７０はバルブケース２１に対して相対回転不能となっている。

第２溝７３ｃは、第１溝７３ｂのレバー部７２側に接続され、その周方向に沿う寸法は、第１溝７３ｂの周方向に沿う寸法よりも大きく設定されている。第２溝７３ｃは、軸心Ｃ１に沿う方向へのストッパ２１ｅの相対移動を規制する一方で、周方向へのストッパ２１ｅの相対移動を許容する。第２溝７３ｃは、手動ボタン７０のバルブケース２１に対する略９０°の相対回転を許容するようになっている。

小径部７４のレバー部７２側には、バルブケース２１の内部と外部とをシールするゴム製のＯリング７５が設けられている。Ｏリング７５は、小径部７４に形成された環状溝７４ａに装着され、これにより小径部７４と中径孔２１ｃとの間を密封している。

小径部７４のプランジャ５７側には、略筒状に形成された弾性部７６が一体に設けられている。弾性部７６を含む手動ボタン７０は、プラスチック等の樹脂材料により形成され、弾性部７６はプランジャ５７の移動方向に弾性変形可能となっている。弾性部７６は、手動ボタン７０の軸方向に沿う切欠部７６ａと、その他の部分である略Ｃ字形状の本体部７６ｂとから形成されている。

図１および図２は、手動ボタン７０を操作していない非操作状態、つまり手動ボタン７０が回転基準位置にある状態を示しており、この状態においては、切欠部７６ａはプランジャ５７の軸方向他方側と対向し、プランジャ５７の第１位置と第２位置との間での移動を許容する。ここで、第１位置とはコイル５２を通電し、プランジャ５７がコラム５４に接して第１開閉弁機構３４が開弁した時のプランジャ５７の位置である。また、第２位置とはコイル５２を非通電とし、プランジャ５７がコラム５４から離間して第１開閉弁機構３４が閉弁した時のプランジャ５７の位置である。

手動ボタン７０を回転基準位置から回転させると、本体部７６ｂがプランジャ５７の軸方向他方側と対向し、本体部７６ｂはプランジャ５７の軸方向他方側と当接するようになる。手動ボタン７０を回転基準位置からさらに回転させることで、コイル５２が非通電であっても本体部７６ｂはプランジャ５７を第１位置に移動させる。

弾性部７６の径方向内側には、弾性部７６の内周径よりも小さい直径寸法に設定された支持棒７７が設けられている。支持棒７７の基端側は小径部７４に一体に設けられ、支持棒７７の先端側は弾性部７６よりもプランジャ５７側に突出し、バルブケース２１の小径孔２１ｂに移動自在に嵌挿されている。ここで、小径孔２１ｂは、本発明における支持孔を構成している。

弾性部７６と支持棒７７との間に形成される環状のクリアランスには、リターンスプリング７８が設けられている。リターンスプリング７８には、手動ボタン７０をプランジャ５７の径方向外側に向けて常に押圧するように所定の初期荷重が付与されている。

ここで、溝部７３ａ，リターンスプリング７８およびストッパ２１ｅにより本発明における誤操作防止機構を構成している。つまり、切欠部７６ａとプランジャ５７の軸方向他方側とが対向し、手動ボタン７０がプランジャ５７の径方向外側にあるときに、ストッパ２１ｅは第１溝７３ｂの小径部７４側に位置して手動ボタン７０の回転が規制される。一方、操作者がレバー部７２をリターンスプリング７８の押圧力に抗して押し込み、手動ボタン７０がプランジャ５７の径方向内側にあるときに、ストッパ２１ｅは第２溝７３ｃ内に入り込んで手動ボタン７０の回転が許容される。

バルブケース２１の外側のレバー部７２に対応する箇所には、図４（ａ）に示すように表示部８０が設けられている。表示部８０は、バルブケース２１にシルク印刷等により設けられ、レバー部７２の操作手順および操作状態を示す矢印や文字により構成されている。「ＰＵＳＨ」，「ＴＵＲＮ」の文字および各太線矢印は、レバー部７２の操作手順を示す操作手順表示部８１となっている。また、「しめ」，「あけ」の文字は、レバー部７２の回転位置に対応する操作状態表示部８２となっている。ここで、表示部８０はシルク印刷に限らず、バルブケース２１にシールを貼付して形成することもできる。

図４（ｂ）は、レバー部７２の他の例および操作状態表示部８２の他の例（変形例）を示している。図４（ｂ）に示すように、レバー部７２を短い形状とすることでレバー部７２により操作状態表示部８２が隠れるのを防止している。これにより電磁弁１０の操作状態を目視し易くしている。また、操作状態表示部８２を英文字表記「ＯＮ」，「ＯＦＦ」とすることで海外輸出に対応可能としている。ここで、「あけ」または「ＯＮ」は、電磁弁１０のコイル５２を通電した場合のプランジャ５７の第１位置に対応し、「しめ」または「ＯＦＦ」は、電磁弁１０のコイル５２を非通電とした場合のプランジャ５７の第２位置に対応している。

ここで、図１中符号ＣＮは、コイル５２に電気配線ＥＣを接続するためのコネクタであり、コネクタＣＮ内に設けられる電気配線ＥＣの一方側はコイル５２に電気的に接続され、電気配線ＥＣの他方側（図示せず）はコントローラ（図示せず）に電気的に接続されている。

次に、以上のように形成した第１実施の形態に係る電磁弁１０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。図５（ａ），（ｂ）は図２の断面に対応した手動ボタンの操作手順を説明する部分拡大断面図を、図６（ａ），（ｂ）は図５の断面と直交する方向から見た手動ボタンの操作手順を説明する部分拡大断面図をそれぞれ表している。

［操作手順１］
図２に示す状態、つまり切欠部７６ａがプランジャ５７の軸方向他方側と対向し、手動ボタン７０が回転基準位置にある状態から、リターンスプリング７８の押圧力に抗して手動ボタン７０のレバー部７２を押圧する。すると、ストッパ２１ｅが第１溝７３ｂ内を移動して、第１溝７３ｂの小径部７４側からレバー部７２側に相対移動する。また、支持棒７７の先端側がバルブケース２１の小径孔２１ｂ内に挿入される。

これにより、図５（ａ）の矢印（１）に示すように手動ボタン７０がプランジャ５７側に移動して、リターンスプリング７８が押し縮められ、手動ボタン７０の押圧動作（操作手順１）が終了する。

［操作手順２］
次いで、手動ボタン７０を押圧した状態のもとで、図５（ａ）および図６（ａ）の矢印（２）に示すように、レバー部７２を把持して手動ボタン７０を回転基準位置から回転させる。ここで、手動ボタン７０の回転方向は、表示部８０の操作手順表示部８１（図４参照）を目視することにより把握できる。

手動ボタン７０の回転基準位置からの回転に伴い、ストッパ２１ｅは第１溝７３ｂから第２溝７３ｃ内に入り込む。すると、手動ボタン７０は、押圧力を解除してもリターンスプリング７８に押し戻されること無く回転可能となる。

手動ボタン７０をさらに継続して回転させると、本体部７６ｂがプランジャ５７の軸方向他方側と接触し、その後、図５（ｂ）および図６（ｂ）の矢印（３）に示すように第１押圧スプリング６１の押圧力に抗してプランジャ５７が押し上げられて第１位置に向けて移動する。これにより、給気通路３３が図中破線矢印（４）に示すように連通状態、つまりコイル５２を通電してプランジャ５７を移動させたのと同じ状態になる。このとき、図６（ｂ）の矢印（５）に示すように、本体部７６ｂは破線に示す状態から弾性変形しつつ、プランジャ５７の軸方向一方側をコラム５４の軸方向他方側に当接させる。

手動ボタン７０を回転基準位置から略９０°回転させると、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す状態となり、切欠部７６ａが中心線Ｃ３を超えた位置に来る。これにより、第１押圧スプリング６１のばね力は、本体部７６ｂの回転を元に戻す力として作用せず、電磁弁１０に振動等が加わったとしても「あけ状態（オン状態）」を確実に保持できる。

ここで、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、本体部７６ｂによるプランジャ５７のリフト量Ｄは、プランジャ５７やコラム５４の軸方向寸法の誤差、つまり製品毎の寸法のばらつきにより変化する。例えば、プランジャ５７およびコラム５４の軸方向寸法の誤差がプラス側である場合にはリフト量Ｄは小さくなり、マイナス側である場合にはリフト量Ｄは大きくなる。これに対し、本体部７６ｂは弾性変形可能であるため、プランジャ５７およびコラム５４の軸方向寸法の誤差をプラス側／マイナス側に関わらず吸収できる。

なお、プランジャ５７を第２位置に戻す場合には、上記とは逆に、まず手動ボタン７０を逆方向に略９０°回転させる。その後、手動ボタン７０の押圧力を解除することで、リターンスプリング７８の押圧力により手動ボタン７０を自動的に元の状態（第２位置）に戻すことができる。

以上詳述したように、第１実施の形態に係る電磁弁１０によれば、プランジャ５７の軸方向と直角の方向に延びる軸心Ｃ１を中心に回転可能な手動ボタン７０をバルブケース２１に装着し、プランジャ５７の端部と対向してプランジャ５７の移動方向に弾性変形可能な筒状の弾性部７６を手動ボタン７０に設け、弾性部７６は、手動ボタン７０が回転基準位置にあるときにプランジャ５７の移動を第１位置と第２位置との間で許容する切欠部７６ａと、手動ボタン７０を回転基準位置から回転させたときにプランジャ５７を第１位置に移動させる本体部７６ｂとを備えている。弾性部７６の径方向内側には、バルブケース２１に設けられる小径孔２１ｂに移動自在に嵌装される支持棒７７を設け、弾性部７６と支持棒７７との間には、手動ボタン７０をプランジャ５７の径方向外側に向けて押圧するリターンスプリング７８を設け、手動ボタン７０には、手動ボタン７０がプランジャ５７の径方向外側にあるときに手動ボタン７０の回転を規制し、手動ボタン７０がプランジャ５７の径方向内側にあるときに手動ボタン７０の回転を許容する溝部７３ａ，リターンスプリング７８およびストッパ２１ｅを設けている。

したがって、手動操作により手動ボタン７０を回転基準位置から回転させることにより、プランジャ５７を強制的に移動させることができる。プランジャ５７を移動させる本体部７６ｂは、プランジャ５７の移動に伴い弾性変形可能なので、プランジャ５７等の比較的大きな寸法誤差を吸収することができる。弾性部７６は、手動ボタン７０の回転とともに回転するため、手動ボタン７０と一体化することができ、部品点数の増加を抑えることができる。また、支持棒７７を小径孔２１ｂに移動自在に嵌挿したので、手動ボタン７０の弾性部７６側の撓み剛性を高めて本体部７６ｂの弾性変形に伴う手動ボタン７０の傾動を抑制できる。したがって、バルブケース２１内の圧縮空気がバルブケース２１と手動ボタン７０との間から外部に漏洩するのを防止できる。手動ボタン７０は傾動した状態で無理に回転操作されないので、手動ボタン７０の回転に伴う偏摩耗等を防止できる。さらに、リターンスプリング７８と、溝部７３ａ，リターンスプリング７８およびストッパ２１ｅを設けたので、手動ボタン７０は、リターンスプリング７８の押圧力に抗して押し込んだ後に回転可能な状態となり、操作者の意図しない手動ボタン７０の誤操作を防止することができる。

また、第１実施の形態に係る電磁弁１０によれば、バルブケース２１に、主弁軸２３の移動方向両端側に作用する圧縮空気が給排される一対の空気圧室２９，３１と、各空気圧室２９，３１を連通する給気通路３３とを設け、プランジャ５７は、第１位置への移動により給気通路３３を連通し、第２位置への移動により給気通路３３を遮断し、主弁軸２３は、各空気圧室２９，３１への圧縮空気の給排により移動する。したがって、電磁弁１０を間接作動形の電磁弁として、複数のシール部材２３ａを備えた操作力の大きな主弁軸２３を移動できる。これにより、例えばバルブケース２１により多くのポートを設けることができ、逆にポートの数を少なくした場合には主弁軸をより確実に移動させることができる。

次に、本発明の第２実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。図７は第２実施の形態に係る電磁弁の断面図を表している。

図７に示すように、第２実施の形態に係る電磁弁９０は、第１実施の形態に係る電磁弁１０に比して、主弁軸２３の軸方向他方側に設けられる第２ピストン３２および、第２ピストン３２を摺動自在に収容する第２空気圧室３１（図１参照）に換えて、バルブケース２１の長手方向他方側にもソレノイド部５０を配置した点が異なっている。つまり第２実施の形態に係る電磁弁９０は、所謂ダブルソレノイド形の電磁弁となっている。

各ソレノイド部５０は、バルブケース２１を挟んで鏡面対称となるように対向配置され、主弁軸２３の軸方向両側には、一対の第１空気圧室２９および、その内部に摺動自在に設けられる一対の第１ピストン３０を備えている。一対の第１空気圧室２９を設けたことにより、給気通路３３の両端側はそれぞれ各第１空気圧室２９に接続されている。各ソレノイド部５０の各プランジャ５７は、各第１空気圧室２９に対応して、給気通路３３をそれぞれ連通または遮断するようになっている。各プランジャ５７に対応する一対のコイル５２のそれぞれを個別に通電または非通電とすることで、各第１空気圧室２９への圧縮空気の給排を個別に行えるようになっている。

ここで、各コイル５２を通電状態にして各プランジャ５７を第１位置に移動した場合、各第１空気圧室２９に圧縮空気が供給され、各第１空気圧室２９がいずれも同圧となり、これにより主弁軸２３はその場に保持される。また、各コイル５２を非通電の状態にして各プランジャ５７を第２位置に移動した場合、各第１空気圧室２９は大気開放され、各第１空気圧室２９がいずれも同圧となり、これにより主弁軸２３はその場に保持される。つまり各コイル５２の通電状態，非通電状態をそれぞれ逆（正反対）に制御することで、主弁軸２３を移動させて各ポート２４〜２８の連通状態を切り換えることができる。

各ソレノイド部５０を、バルブケース２１を挟んで鏡面対称となるように対向配置したことで、各手動ボタン７０の回転操作方向も逆となっている。つまり各手動ボタン７０を押圧動作した後、各手動ボタン７０のレバー部７２の双方を図中手前方向に回転させることにより、各プランジャ５７を第１位置に移動させることができる。これにより電磁弁９０においては、各手動ボタン７０の操作性を向上させている。なお、各手動ボタン７０の回転操作方向をそれぞれ逆としているので、バルブケース２１に設ける表示部８０（図４参照）の表示も逆となっている。

以上のように形成した第２実施の形態に係る電磁弁９０においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第２実施の形態に係る電磁弁９０によれば、各第１空気圧室２９に対応させて給気通路３３を連通または遮断する一対のプランジャ５７を設け、各プランジャ５７に対応する各コイル５２への通電または非通電により、各第１空気圧室２９に個別に圧縮空気を給排する。したがって、より操作力の大きな主弁軸を移動させることが可能となる。

次に、本発明の第３実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。図８は第３実施の形態に係る電磁弁の断面図を表している。

第１実施の形態に係る電磁弁１０は、５ポート／２ポジションの間接作動形の電磁弁であったが、第３実施の形態に係る電磁弁１００は、図８に示すように３ポート／２ポジションの直接作動形の電磁弁となっている。電磁弁１００は、電磁弁１０（図１参照）に比して、主弁軸２３，各空気圧室２９，３１，各ピストン３０，３２，給気通路３３，排気通路３５，第２開閉弁機構３６および排気孔３７（図１参照）を省略し、バルブケース１０１に設けられる各ポート１０２〜１０４の連通状態を、開閉弁５９とフラッパバルブ１０５とにより直接切り換えるようにしている。

バルブケース１０１には、第１ポート１０２，第２ポート１０３および第３ポート１０４が設けられ、第２ポート１０３および第３ポート１０４には、開閉弁５９が離着座する第１弁座１０３ａおよびフラッパバルブ１０５が離着座する第２弁座１０４ａがそれぞれ設けられている。各弁座１０３ａ，１０４ａは、それぞれ相反する方向（図中上下方向）を向くように、バルブケース１０１内に対向配置されている。ここで、第３実施の形態に係る開閉弁５９およびフラッパバルブ１０５は、本発明における弁体を構成している。

開閉弁５９とフラッパバルブ１０５との間には複数の連動ピン１０６（図示では２つのみ示す）が設けられ、さらにフラッパバルブ１０５とバルブケース１０１との間には、フラッパバルブ１０５を第２弁座１０４ａに向けて押圧するコイルバネ１０７が設けられている。

これにより、コイル５２の通電時にはプランジャ５７が第１位置に移動して、開閉弁５９が第１弁座１０３ａから離座するとともに、フラッパバルブ１０５が第２弁座１０４ａに着座する。また、コイル５２の非通電時にはプランジャ５７が第２位置に移動して、開閉弁５９が第１弁座１０３ａに着座するとともに、フラッパバルブ１０５が第２弁座１０４ａから離座する。このようにして、第１ポート１０２と第２ポート１０３とを連通状態／第１ポート１０２と第３ポート１０４とを遮断状態としたり、第１ポート１０２と第２ポート１０３とを遮断状態／第１ポート１０２と第３ポート１０４とを連通状態としたりできる。

以上のように形成した第３実施の形態に係る電磁弁１００においても、間接作動形の電磁弁による効果を除き、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第３実施の形態に係る電磁弁１００によれば、直接作動形の電磁弁としたので部品点数を大幅に削減することができる。また、弁体としての開閉弁５９およびフラッパバルブ１０５は、それぞれ摺動部を備えていないので、プランジャ５７の推力を小さくして省電力化を図ることができる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、手動ボタン７０をプラスチック等の樹脂材料により形成したが、本発明はこれに限らず、鋼材等により形成することもできる。この場合、手動ボタンの捻れ剛性を高めて、操作時における手動ボタンの破損等を確実に防止できる。また、捻れ剛性を高めることができるので、操作時における手動ボタンの傾動を抑えることができ、支持棒を省略することもできる。

また、上記第１実施の形態においては、主弁軸２３の軸方向両側に各空気圧室２９，３１をそれぞれ配置して主弁軸２３を移動させるものを示したが、本発明はこれに限らず、第２空気圧室３１をバネ収容室とし、かつ第２ピストン３２に換えてコイルバネとすることもできる。この場合においても、コイルバネにより主弁軸２３に同様の推力を負荷することができる。

１０ 電磁弁
２１ バルブケース
２１ｂ 小径孔（支持孔）
２１ｅ ストッパ（誤操作防止機構）
２３ 主弁軸（弁体：第１，第２実施の形態）
２４ 給気ポート
２５ 第１排気ポート
２６ 第２排気ポート
２７ 第１出力ポート
２８ 第２出力ポート
２９ 第１空気圧室
３１ 第２空気圧室
３３ 給気通路（空気圧通路）
５１ ソレノイドケース
５２ コイル
５７ プランジャ（可動鉄心）
５９ 開閉弁（弁体：第３実施の形態）
７０ 手動ボタン（手動操作部材）
７３ａ 溝部（誤操作防止機構）
７６ 弾性部
７６ａ 切欠部
７６ｂ 本体部
７７ 支持棒
７８ リターンスプリング（誤操作防止機構）
１００ 電磁弁
１０１ バルブケース
１０２ 第１ポート
１０３ 第２ポート
１０４ 第３ポート
１０５ フラッパバルブ（弁体：第３実施の形態）

Claims (3)

1. 中空状に形成されて内部と外部とを連通する複数のポートを有するバルブケースと、
   前記バルブケース内に移動自在に設けられ、前記各ポートの連通状態を切り換える弁体と、
   前記バルブケースに連結され、コイルを収容するソレノイドケースと、
   前記ソレノイドケースに収容され、前記コイルの通電時に第１位置に移動し、前記コイルの非通電時に第２位置に移動し、前記弁体を移動させる可動鉄心と、
   前記バルブケースに装着され、前記可動鉄心の軸方向と直角の方向に延びる軸心を中心に回転可能な手動操作部材と、
   前記手動操作部材に設けられ、前記可動鉄心の端部と対向して前記可動鉄心の移動方向に弾性変形可能な筒状の弾性部と、
   前記弾性部に設けられ、前記手動操作部材が回転基準位置にあるときに、前記可動鉄心の移動を前記第１位置と前記第２位置との間で許容する切欠部と、
   前記弾性部に設けられ、前記手動操作部材を前記回転基準位置から回転させたときに、前記可動鉄心を前記第１位置に移動させる本体部と、
   前記弾性部の径方向内側に設けられ、前記バルブケースに設けられる支持孔に移動自在に嵌装される支持棒と、
   前記弾性部と前記支持棒との間に設けられ、前記手動操作部材を前記可動鉄心の径方向外側に向けて押圧するリターンスプリングと、
   前記手動操作部材に設けられ、前記手動操作部材が前記可動鉄心の径方向外側にあるときに前記手動操作部材の回転を規制し、前記手動操作部材が前記可動鉄心の径方向内側にあるときに前記手動操作部材の回転を許容する誤操作防止機構とを有することを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１記載の電磁弁において、前記バルブケースに、前記弁体の移動方向両端側に作用する圧縮空気が給排される一対の空気圧室と、前記各空気圧室を連通する空気圧通路とを設け、前記可動鉄心は、前記第１位置への移動により前記空気圧通路を連通し、前記第２位置への移動により前記空気圧通路を遮断し、前記弁体は、前記各空気圧室への前記圧縮空気の給排により移動することを特徴とする電磁弁。
3. 請求項２記載の電磁弁において、前記各空気圧室に対応させて前記空気圧通路を連通または遮断する一対の前記可動鉄心を設け、前記各可動鉄心に対応する前記各コイルへの通電または非通電により、前記各空気圧室に個別に前記圧縮空気を給排することを特徴とする電磁弁。
   

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