JP7152012B2

JP7152012B2 - ダイヤフラム式電磁弁

Info

Publication number: JP7152012B2
Application number: JP2018208852A
Authority: JP
Inventors: 亮二市山
Original assignee: Shinwa Controls Co Ltd
Current assignee: Shinwa Controls Co Ltd
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: US20210396328A1; TW202018219A; US11326709B2; CN112969878A; WO2020095908A1; KR20210088576A; JP2020076437A; EP3879147A4; EP3879147A1

Description

本発明は、乾燥時に固着しやすい流体、例えば印刷用インク、の通流／遮断の制御に用いられるダイヤフラム式電磁弁に関している。

従来より、ダイヤフラム式電磁弁は、流体の通流／遮断の制御に用いられている。

例えば、従来のダイヤフラム式電磁弁は、図４に示すように、流路１１０ａ、１１０ｂが開口するダイヤフラム着座面１１２を有する本体部１１０と、本体部１１０のダイヤフラム着座面１１２に着座するように設けられたダイヤフラム１２３と、ダイヤフラム１２３を保持するダイヤフラムボス１２２と、ダイヤフラムボス１２２を保持する移動コア（図４では不図示）と、移動コアに対して電磁力を作用させ、当該移動コアを本体部１１０のダイヤフラム着座面１１２から離れる方向に移動させることでダイヤフラム１２３をダイヤフラム着座面１１２から離間させるコイル収容部（図４では不図示）と、を備えている。

より詳細には、ダイヤフラムボス１２２が、ダイヤフラム１２３によって包囲される大径の被包囲本体部１２２ｍと、当該被包囲本体部１２２ｍの中心部から上方に延出する小径部１２２ｅと、を有しており、ダイヤフラム１２３は、被包囲本体部１２２ｍ及び小径部１２２ｅの下方領域を包囲するダイヤフラムボス包囲部１２３ｃと、ダイヤフラムボス包囲部１２３ｃの外側に環状に延在する薄肉部１２３ｂと、薄肉部１２３ｂの更に外側に環状に延在する厚肉外周部１２３ｃａと、を有している。

ダイヤフラムボス１２２の被包囲本体部１２２ｍ及び小径部１２２ｅの下方領域とダイヤフラム１２３のダイヤフラムボス包囲部１２３ｃとは、ダイヤフラムボス包囲部１２３ｃの弾性変形を利用して、作業者の手作業によって嵌合（及び取り外し）されるようになっている。

ダイヤフラム式電磁弁のその他の基本的な構造については、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００９－２５７４３８

図４に示す従来のダイヤフラム式電磁弁においては、前述のように、ダイヤフラムボス１２２の被包囲本体部１２２ｍ及び小径部１２２ｅの下方領域とダイヤフラム１２３のダイヤフラムボス包囲部１２３ｃとが、ダイヤフラムボス包囲部１２３ｃの弾性変形を利用して、作業者の手作業によって嵌合（及び取り外し）されるようになっている。換言すれば、ダイヤフラムボス１２２の被包囲本体部１２２ｍ及び小径部１２２ｅの下方領域とダイヤフラム１２３のダイヤフラムボス包囲部１２３ｃとの嵌合力は、作業者の手作業によって取り外せる程度の強度しかない。

このため、図４に示す従来のダイヤフラム式電磁弁を、乾燥時に固着しやすい流体、例えば印刷用インク、の通流／遮断の制御に用いる場合、ダイヤフラム１２３と本体部１１０のダイヤフラム着座面１１２（例えば流路１１０ａ、１１０ｂ間を仕切る仕切壁１１０ｗの端面）との間で流体が固着すると、移動コアの上昇の際に、ダイヤフラムボス１２２の被包囲本体部１２２ｍがダイヤフラム１２３のダイヤフラムボス包囲部１２３ｃから脱落してしまう、という問題が生じることがあった。

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、移動コアの上昇の際にダイヤフラムボスがダイヤフラムから脱落してしまうことがないダイヤフラム式電磁弁を提供することである。

本発明は、流路が開口するダイヤフラム着座面を有する本体部と、前記本体部の前記ダイヤフラム着座面に着座するように設けられたダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを保持するダイヤフラムボスと、前記ダイヤフラムボスを保持する移動コアと、前記移動コアに対して電磁力を作用させ、当該移動コアを前記本体部の前記ダイヤフラム着座面から離れる方向に移動させることで前記ダイヤフラムを前記ダイヤフラム着座面から離間させるコイル収容部と、を備えたダイヤフラム式電磁弁であって、前記ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムボスに焼付によって一体化されていることを特徴とするダイヤフラム式電磁弁である。

本発明によれば、ダイヤフラムがダイヤフラムボスに焼付によって一体化されているため、移動コアの上昇の際にダイヤフラムボスがダイヤフラムから脱落してしまうことがない。

好ましくは、前記コイル収容部は、前記移動コアを取り囲む筒状部を有しており、前記本体部は、前記ダイヤフラム着座面の外周側において、前記コイル収容部の前記筒状部と接続される外側筒部を有しており、前記コイル収容部の前記筒状部の内径は、前記本体部の前記外側筒部の内径よりも小さく、前記ダイヤフラムの外周部と前記コイル収容部との間に、ダイヤフラムリングが介在されている。

この場合、ダイヤフラムリングによって、ダイヤフラムの外周部を好適な締め付け力で把持することができる。（コイル収容部の筒状部によって直接的にダイヤフラムの外周部を押圧することは、締め付け力にばらつきが生じやすく、困難である）。

また、この場合において、ダイヤフラムリングの内径が移動コアの内径よりも小さい場合には、ダイヤフラムボスと移動コアとが着脱可能であれば、ダイヤフラムボスと移動コアとを互いから取り外した状態でダイヤフラムリングをダイヤフラム上に配置でき、作業性が良い。

ダイヤフラムボスと移動コアとは、例えば螺合によって着脱可能であることが好ましいが、他の形式の嵌合等の態様によって着脱可能であってもよい。

また、前記ダイヤフラムボスは、前記ダイヤフラムによって包囲された、大径の被包囲本体部と、当該被包囲本体部から上方に先細状に延出する被包囲テーパ部と、当該テーパ部から更に上方に延出する被包囲小径部と、を有していることが好ましい。

このような形態が採用される場合、ダイヤフラムの材料であるゴム材料が被包囲本体部と被包囲テーパ部と被包囲小径部の周りに円滑に行き渡りやすく、成型不良の発生が抑制され得る。また、ダイヤフラムボスの上昇時（ダイヤフラム弁の開放時）にダイヤフラムが受ける負荷の集中も抑制されるため、ダイヤフラムの劣化が抑制され、ひび割れ発生のリスクも顕著に低減される。

本発明の一実施形態に係るダイヤフラム式電磁弁の概略断面図である。図１のダイヤフラム式電磁弁の移動部の概略断面図である。図１及び図２のダイヤフラムのダイヤフラムボスへの焼付加工を説明するための概略断面図である。従来のダイヤフラム式電磁弁の概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るダイヤフラム式電磁弁１の概略断面図であり、図２は、図１のダイヤフラム式電磁弁１の移動部２０の概略断面図であり、図３は、図１及び図２のダイヤフラム２３のダイヤフラムボス２２への焼付加工を示す概略断面図である。

図１乃至図３に示すように、本実施形態のダイヤフラム式電磁弁１は、流路１０ａ、１０ｂが開口するダイヤフラム着座面１２を有する本体部１０と、本体部１０のダイヤフラム着座面１２に着座するように設けられたダイヤフラム２３と、ダイヤフラム２３を保持するダイヤフラムボス２２と、ダイヤフラムボス２２を保持する移動コア２１と、移動コア２１に対して電磁力を作用させ、当該移動コア２１を本体部１０のダイヤフラム着座面１２から離れる方向に移動させることでダイヤフラム２３をダイヤフラム着座面１２から離間させるコイル収容部４０と、を備えている。そして、ダイヤフラム２３がダイヤフラムボス２２に焼付によって一体化されていることが、本実施形態のダイヤフラム式電磁弁１の特徴である。

より詳細には、特に図３を参照して、ダイヤフラムボス２２が、ダイヤフラム２３によって包囲される、大径の被包囲本体部２２ｍ（例えば高さ１．５ｍｍ、直径３．２ｍｍ）と、当該被包囲本体部２２ｍから上方に（図３では下方に）先細状に延出する被包囲テーパ部２２ｔ（例えば高さ０．８ｍｍ）と、当該テーパ部から更に上方に（図３では下方に）延出する被包囲小径部２２ｅ（例えば高さ１．７ｍｍ、直径２．０ｍｍ）と、を有している。図示のように、各部間は円滑に（アールを付けられて）連続している。

また、ダイヤフラムボス２２の最上部（図３では最下部）には、移動コア２１との螺合のための雄ネジ部２２ａが設けられており、当該雄ネジ部２２ａと被包囲小径部２２ｅとの間に、小径部２２ｂ、中径部２２ｃ、大径部２２ｄ、が順に設けられている。

一方、ダイヤフラム２３は、被包囲本体部２２ｍ、被包囲テーパ部２２ｔ及び被包囲小径部２２ｅを包囲するダイヤフラムボス包囲部２３ｃ（例えば高さ４．９ｍｍ、直径４．８ｍｍ）と、当該ダイヤフラムボス包囲部２３ｃの外側に環状に延在する薄肉部２３ｂ（例えば高さ０．５ｍｍ、外径８．２ｍｍ）と、当該薄肉部２３ｂの更に外側に環状に延在する厚肉外周部２３ａ（例えば高さ１．７ｍｍ、外径１１．０ｍｍ）と、を有している。図示のように、各部間は円滑に（アールを付けられて）連続している。

図１に戻って、コイル収容部４０は、移動コア２１を取り囲む筒状部４３を有しており、本体部１０は、ダイヤフラム着座面１２の外周側において、コイル収容部４０の筒状部４３と接続される（例えば螺合される）外側筒部１３を有している。

コイル収容部４０の筒状部４３の内径は、本体部１０の外側筒部１３の内径よりも小さく、ダイヤフラム２３の厚肉外周部２３ａとコイル収容部４０との間に、樹脂製のダイヤフラムリング１５（例えば高さ３．２ｍｍ、内径１１．８ｍｍ、外径１７．０ｍｍ）が介在されている。

このダイヤフラムリング１５の弾性によって、ダイヤフラム２３の圧肉外周部２３ａを、コイル収容部４０と本体部１０のダイヤフラム着座面１２との間に好適な締め付け力で把持することができる。ダイヤフラムリング１５を用いることなく、コイル収容部４０の筒状部４３によって直接的にダイヤフラム２３の圧肉外周部２３ａを押圧することは、締め付け力にばらつきが生じやすく、困難である。

ここで、図１に示すように、本実施形態においては、ダイヤフラムリング１５の内径が移動コア２１の外径（例えば直径１８．０ｍｍ）よりも小さい。従って、ダイヤフラムボス２２と移動コア２１とが一体的で互いに取り外しできない（従来構造ではそうなっている）場合、ダイヤフラム２３を変形させながらダイヤフラムリング１５にダイヤフラム２３を通過させる作業工程が必要で、その後のダイヤフラム２３のシール性能に悪影響が生じることが懸念される。

しかしながら、本実施形態においては、ダイヤフラムボス２２の雄ネジ部２２ａが移動コア２１に対して着脱可能に螺合されているため、ダイヤフラムリング１５を所望の位置にセットする際には、当該螺合を解除して移動コア２１をダイヤフラムボス２２から取り外すことができる。これにより、作業性が良く、ダイヤフラム２３のシール性能に悪影響が生じることもない。

なお、ダイヤフラムボス２２の雄ネジ部２２ａ及び／または移動コア２１の対応する雌ネジ部には、ネジ締めの緩みを防止するべくロックタイトが塗布されることが好ましい。また、ネジ締め作業後、専用工具によってトルク管理を行う（例えば移動コア２１の下面からダイヤフラム２３の下面までの長さを管理する）ことが好ましい。

ダイヤフラム２３のダイヤフラムボス２２への焼付は、例えば図３に示すような焼付装置によって行われる。

図３（ａ）に示すように、ダイヤフラムボス２２が、雄ネジ部２２ａを下向きにして、ダイヤフラムボス保持部５４に保持される。例えば、小径部２２ｂと中径部２２ｃとの間の段差や、中径部２２ｃと大径部２２ｄとの間の段差が、当該保持に利用される。

ダイヤフラムボス保持部５４の上面側に隣接して、金型５３が配置されている。金型５３には、ダイヤフラムボス２２の被包囲本体部２２ｍ、被包囲テーパ部２２ｔ及び被包囲小径部２２ｅを包含するようにキャビティ５３ｃが設けられている。キャビティ５３ｃ（の内容積）と、ダイヤフラムボス２２の被包囲本体部２２ｍ、被包囲テーパ部２２ｔ及び被包囲小径部２２ｅと、の差分が、ダイヤフラム２３に相当するようになっている。

金型５３の上面側に隣接して、ゴム供給部５２が配置されている。ゴム供給部５２には、加熱されて軟化した状態（流動状態）のゴム材料Ｒ（通常は加硫されている）を収容するゴム収容部５２ｃと、当該ゴム収容部５２ｃを金型５３のキャビティ５３ｃに連通するゲート５２ｇと、が設けられている。

ゴム供給部５２のゴム収容部５２ｃの上面側には、プレス機５１が配置されている。図３（ｂ）に示すように、プレス機５１が下降することによって、ゴム収容部５２ｃ内に収容されていたゴム材料Ｒがゲート５２ｇを介して金型５３のキャビティ５３ｃ内へと押し込まれ、キャビティ５３ｃ内に充填される。プレス機５１による加圧状態が所定時間維持されることで、ゴム材料Ｒがダイヤフラムボス２２の被包囲本体部２２ｍ、被包囲テーパ部２２ｔ及び被包囲小径部２２ｅを包囲した状態で硬化し、ダイヤフラム２３が成型加工される（ダイヤフラム２３の成型とダイヤフラムボス２２への一体化（接着）とが同時に達成される）。

ここで、ダイヤフラムボス２２の被包囲本体部２２ｍと被包囲小径部２２ｅとの間に被包囲テーパ部２２ｔが設けられていることにより、ゴム材料Ｒがキャビティ５３ｃ内に円滑に充填され得て、また、ダイヤフラムボス２２の上昇時（ダイヤフラム弁の開放時）にダイヤフラム２３が受ける負荷の集中も抑制され得る。これにより、ダイヤフラムの劣化が抑制され、ひび割れ発生のリスクも顕著に低減される。これらの効果を得るためには、被包囲テーパ部２２ｔの傾斜角度が３０～６０°であることが好ましい。

ゴム材料Ｒが硬化した後、プレス機５１及びゴム供給部５２が金型５３から分離され、ダイヤフラム２３の焼付が施されたダイヤフラムボス２２が金型５３及びダイヤフラムボス保持部５４から取り出される。その後、ゲート５２ｇに対応する箇所のバリ取り作業が実施され、図３（ｃ）に示すような状態となる。

その後、樹脂性のダイヤフラムリング１５をダイヤフラム２３の上方に配置してから、移動コア２１の対応する雌ネジ部にダイヤフラムボス２２の雄ネジ部２２ａを螺合させる。これによって移動部２０の組み立てが完成する。この状態が図２の状態である。

この移動部２０を、本体部１０のダイヤフラム着座面１２上に載置し、移動コア２１を取り囲むコイル収容部４０を上方から被せることで、ダイヤフラム式電磁弁１の組み立てが完成する。この状態が図１の状態である。

例えば、コイル収容部４０の筒状部４３が本体部１０の外側筒部１３に螺合されることで、コイル収容部４０の筒状部４３の内径側領域とダイヤフラム着座面１２との間に、ダイヤフラムリング１５を挟んでダイヤフラム２３の圧肉外周部２３ａが好適な締め付け力で把持される。

なお、図２に示すように、移動コア２１の上方端側にはバネ収容穴２１ｈが設けられており、当該バネ収容穴２１ｈにコイルバネ３０が収容されている。当該コイルバネ３０は、コイル収容部４０の上方内面４５とバネ収容穴２１ｈの底面との間で圧縮されており、コイル収容部４０に対して移動コア２１を下方側に付勢している。これにより、コイル収容部４０による電磁力の作用が無い時には、ダイヤフラム２３がダイヤフラム着座面１２に着座するようになっている。

１ダイヤフラム式電磁弁
１０本体部
１０ａ第１流路
１０ｂ第２流路
１０ｗ仕切壁
１２ダイヤフラム着座面
１３外側筒部
１５ダイヤフラム押えリング
２０移動部
２１移動コア
２１ｈバネ収容穴
２２ダイヤフラムボス
２２ａ雄ネジ部
２２ｂ小径部
２２ｃ中径部
２２ｄ大径部
２２ｅ被包囲小径部
２２ｔ被包囲テーパ部
２２ｍ被包囲本体部
２３ダイヤフラム
２３ａ厚肉外周部
２３ｂ薄肉部
２３ｃダイヤフラムボス包囲部
３０コイルバネ
４０コイル収容部
４３筒状部
４５上方内面
５１プレス機
５２ゴム供給部
５２ｃゴム収容部
５２ｇゲート
５３金型
５３ｃキャビティ
５４ダイヤフラムボス保持部
１１０本体部
１１０ａ第１流路
１１０ｂ第２流路
１１０ｗ仕切壁
１１２ダイヤフラム着座面
１２２ダイヤフラムボス
１２２ｅ小径部
１２２ｍ被包囲本体部
１２３ダイヤフラム
１２３ａ厚肉外周部
１２３ｂ薄肉部
１２３ｃダイヤフラムボス包囲部

Claims

流路が開口するダイヤフラム着座面を有する本体部と、
前記本体部の前記ダイヤフラム着座面に着座するように設けられたダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを保持するダイヤフラムボスと、
前記ダイヤフラムボスを保持する移動コアと、
前記移動コアに対して電磁力を作用させ、当該移動コアを前記本体部の前記ダイヤフラム着座面から離れる方向に移動させることで前記ダイヤフラムを前記ダイヤフラム着座面から離間させるコイル収容部と、
を備えたダイヤフラム式電磁弁であって、
前記ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムボスに焼付によって一体化されており、
前記コイル収容部は、前記移動コアを取り囲む筒状部を有しており、
前記本体部は、前記ダイヤフラム着座面の外周側において、前記コイル収容部の前記筒状部と接続される外側筒部を有しており、
前記コイル収容部の前記筒状部の内径は、前記本体部の前記外側筒部の内径よりも小さく、
前記ダイヤフラムの外周部と前記コイル収容部との間に、ダイヤフラムリングが介在されている
ことを特徴とするダイヤフラム式電磁弁。
前記ダイヤフラムリングの内径は、前記移動コアの内径よりも小さく、
前記ダイヤフラムボスと前記移動コアとは、着脱可能である
ことを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム式電磁弁。
前記ダイヤフラムボスと前記移動コアとは、螺合によって着脱可能である
ことを特徴とする請求項２に記載のダイヤフラム式電磁弁。
前記ダイヤフラムボスは、前記ダイヤフラムによって包囲された、大径の被包囲本体部と、当該被包囲本体部から上方に先細状に延出する被包囲テーパ部と、当該テーパ部から更に上方に延出する被包囲小径部と、を有している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のダイヤフラム式電磁弁。