JP7240853B2 - ダイアフラム弁 - Google Patents

Description

本発明は、ダイアフラム弁に関する。

従来より、液体の流れを制御するために、液体の流路に電磁弁が設けられ、電磁弁の開閉が制御されることが知られている。電磁弁としては、いわゆるパイロット式電磁弁が知られている。パイロット式電磁弁は、例えば、ダイアフラムを備え、ダイアフラム部の上端に副流路の端部の開口が形成され、この開口がプランジャーによって開閉が行なわれることにより、ダイアフラムによる主流路の開閉が行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－５７９５５号公報

従来のパイロット式電磁弁では、ダイアフラムを固定し且つシールする構成として、ダイアフラムの周縁部に設けられたフランジ部を、縦方向（ダイアフラムの軸方向）に潰す構成が用いられている。

しかし、この構成では、縦方向にフランジ部を潰していたため確実なシールをしにくかった。

本発明は、確実なシールをしやすいダイアフラム弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、ダイアフラム部（例えば、後述の主弁６０、背圧室３１）と、前記ダイアフラム部に向って液体が流入する一次側部（例えば、後述の一次側流路１１１、一次側空間１０３）と、前記ダイアフラム部からの液体が流出する二次側部（例えば、後述の二次側流路１１２、二次側空間１０４）と、前記ダイアフラム部を構成し、一次側部と二次側部との遮断と連通との切替えをする主弁（例えば、後述の主弁６０）と、前記主弁における前記一次側部と前記二次側部とが連通する側に対する背面側に形成された背圧室（例えば、後述の背圧室３１）と、前記一次側部から前記背圧室に前記液体を流通させることにより、前記背圧室内の圧力を上昇させる一次側副流路（例えば、後述の小孔６１５）と、前記背圧室から前記液体を前記二次側部に流通させる二次側副流路（例えば、後述の貫通孔４６１２、バルブカバー連通孔３０５、隙間１１３、及び、バルブベース径方向貫通流路１０６１）と、前記背圧室と前記二次側副流路との遮断と連通との切替えをする副弁（例えば、後述のプランジャー４５）と、前記副弁による前記切替えをするために前記副弁を駆動する副弁駆動部（例えば、後述のコア４２、コイル４３、磁石４４）と、前記主弁を収容する本体部（例えば、後述のバルブベース１０及びバルブカバー３０）と、を備え、前記本体部は、前記一次側部に配置された第１本体部分（例えば、後述のバルブベース１０）と、前記背圧室側に配置された第２本体部分（例えば、後述のバルブカバー３０）とを有し、前記第１本体部分と前記第２本体部分とにより挟まれるようにして前記ダイアフラム部は固定され、前記主弁は、主弁座部（例えば、後述の主弁座部１０１１）に当接して前記一次側部と前記二次側部とを遮断するダイアフラム（例えば、後述のダイアフラム６３）を備え、前記ダイアフラムの径方向の周縁部は、前記ダイアフラムの軸方向に延びるフランジ部（例えば、後述のフランジ部６３５）を有し、前記第１本体部分と前記第２本体部分とにより、前記軸方向に延び、前記フランジ部を収納する収容溝（例えば、後述の収容溝３００１）が形成され、前記フランジ部は、前記収容溝内で、前記径方向に圧縮されて潰されて水密に保持されるダイアフラム弁（例えば、後述のパイロット式電磁弁１）を提供する。

また、前記フランジ部の前記軸方向の端部は、前記一次側部の前記液体の圧力を受けて、前記収容溝の軸方向の端部に押圧されて潰れることが好ましい。また、前記フランジ部は、前記軸方向における一方の側と他方の側との両方に延びていることが好ましい。また、前記第１本体部分と前記第２本体部分とは、嵌合して連結されていることが好ましい。また、前記第２本体部分が外周側に配置され、前記第１本体部分が前記第２本体部分に対して内周側になるように配置されて前記収容溝が形成されることが好ましい。

本発明によれば、確実なシールをしやすいダイアフラム弁を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電磁弁１が管部材９に固定されている様子を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁弁１が管部材９に固定されている様子を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電磁弁１及び管部材９を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁弁１の主弁６０の部分を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電磁弁１が管部材９に固定された状態において二次側副流路を示す断面図である。

以下、本発明のダイアフラム弁の好ましい一実施形態について、図１～図５を参照しながら説明する。図１は、電磁弁１が管部材９に固定されている様子を示す斜視図である。図２は、電磁弁１が管部材９に固定されている様子を示す断面図である。図３は、電磁弁１及び管部材９を示す分解斜視図である。図４は、電磁弁１の主弁６０の部分を示す断面図である。図５は、電磁弁１が管部材９に固定された状態において二次側副流路を示す断面図である。

本実施形態のダイアフラム弁としての電磁弁１は、パイロット式電磁弁により構成され、図２等に示すように、バルブベース１０と、バルブカバー３０と、コイル部４０とを備えており、これらは下から上へ向ってこの順で接続されてカートリッジタイプの構成とされている。即ち、パイロット式電磁弁１は、図２に示すように、管部材９の管部材本体９０の開口部９０１に、バルブベース１０及びバルブカバー３０が挿入されて開口部９０１の内部に配置されて、管部材９に対して固定されて用いられる。管部材９へのパイロット式電磁弁１の固定の詳細については、後述する。

バルブベース１０及びバルブカバー３０は、本体部を構成する。図２に示すように、バルブベース１０は、内部が中空の円筒形状を有する内側筒部１０１と、内側筒部１０１の上部を取囲むように設けられた外側筒部１０２とを有している。内側筒部１０１の外部の空間（内側筒部１０１と外側筒部１０２との間の空間）は、後述の主弁６０に向って液体が流通する一次側流路１１１に連通する一次側空間１０３を構成する。一次側流路１１１、一次側空間１０３は、一次側部を構成する。内側筒部１０１の内部の空間は、後述の主弁６０からの液体が流通する二次側流路１１２に連通する二次側空間１０４を構成する。二次側流路１１２、二次側空間１０４は、二次側部を構成する。内側筒部１０１は、一次側空間１０３と二次側空間１０４と間に形成された隔壁を構成する。内側筒部１０１の上端部は、内側筒部１０１の上端に近づくにつれて内側筒部１０１の径方向における厚みが徐々に薄くなっており、その上端においてダイアフラム６３が当接する主弁座部１０１１（図４等参照）を構成する。

バルブベース１０の下部の下端部と、バルブベース１０の上下方向における中央部とには、それぞれＯリング１０５１、１０５２が設けられている。Ｏリング１０５１、１０５２は、内側筒部１０１の下部の下端部、外側筒部１０２の下部の下端部に対して、それぞれ一周するように装着されている。Ｏリング１０５１は、内側筒部１０１が管部材本体９０の内管９２に挿入されて内管９２の開口部９２１の内周面に当接して、一次側流路１１１と二次側流路１１２との間の止水を行う。Ｏリング１０５２は、外側筒部１０２が管部材本体９０の外管９１に挿入されて外管９１の内周面に当接して、一次側流路１１１と、隙間１１３等により構成される二次側副流路との間の止水を行う。

一次側流路１１１と一次側空間１０３との間には、ストレーナ１０５３が設けられている。ストレーナ１０５３は、図３に示すように、上方向へ湾曲しており、接続部１０６に対して所定の位置に位置が決められて配置されている。また、内側筒部１０１の上部と外側筒部１０２とは、接続部１０６により接続されている。内側筒部１０１の内部空間と、外側筒部１０２の外部空間とは、接続部１０６の内部を貫通するとともに、内側筒部１０１及び外側筒部１０２を貫通するバルブベース径方向貫通流路１０６１（図５参照）により連通している。接続部１０６は、内側筒部１０１の直径位置に一対設けられており、このため、バルブベース径方向貫通流路１０６１も内側筒部１０１の直径位置に一対形成されている。バルブベース１０の上端部には、上方へ突出し中央に貫通孔が形成された一対のフック係止部１０７（図３参照）が、バルブベース１０の直径位置に設けられている。また、バルブベース１０の上端面には、図２等に示すように、主弁６０が設けられている。

主弁６０は、図４等に示すように、ダイアフラム板６１とダイアフラム６３とを備えている。ダイアフラム板６１は、樹脂材料が成形されて構成されており、上に向って拡径するダイアフラム板下部６１１と、ダイアフラム板下部６１１の上端よりも大径のダイアフラム板上部６１２と、ダイアフラム板上部６１２とダイアフラム板下部６１１とを接続する括れたダイアフラム板中間部６１３と、を有している。ダイアフラム板下部６１１からダイアフラム板中間部６１３にかけての部分には、これらの軸心位置に円柱形状の穴６１４が形成されている。穴６１４は、ダイアフラム板下部６１１の中央から上方向に、ダイアフラム板中間部６１３の部分に至るまで延びている。

ダイアフラム板上部６１２には、一次側副流路を構成する小孔６１５（図２等参照）が形成されている。小孔６１５は、ダイアフラム板上部６１２を上下方向へ貫通するように形成されており、一次側空間１０３と後述の背圧室３１とを連通する。小孔６１５を通して水が一次側空間１０３から背圧室３１に流入することにより、背圧室３１内の圧力を上昇させる。

また、ダイアフラム板上部６１２の上面には、ばね係合凹部６１２１（図４参照）が形成されている。ばね係合凹部６１２１には、ばね６４の下端部が当接して係合している。ばね６４の上端部は、背圧室３１の天井を形成するバルブカバー３０の下端面に当接している。ばね６４は、圧縮ばねにより構成されており、主弁６０を下方へ押圧し、ダイアフラム６３を内側筒部１０１の上端部の主弁座部１０１１に当接させる。ばね６４の上端部においてばね６４の先端の部分は水平方向へ延びて、更に下方向へ直線的に延びて、クリーニングピン６４１（図２参照）を構成する。クリーニングピン６４１は、小孔６１５を貫通しており、小孔６１５内において目詰まりが発生することを防止する。小孔６１５の内周面とクリーニングピン６４１の外周面との間には、水が流通可能な隙間が形成されており、この隙間が一次側副流路を構成する。

ダイアフラム６３は、ゴム材料によって形成されて円形状を有しており、その中央にダイアフラム中央部６３４を有している。ダイアフラム６３の周縁部は、図４に示すように、ダイアフラム中央部６３４に一体的に成形され円形状のダイアフラム６３の軸心方向（図２における上下方向）にダイアフラム中央部６３４からそれぞれ延びるフランジ部６３５を有している。フランジ部６３５は、図２、図４、図５の断面図に示すように、上下の端部がそれぞれ略円形状に膨らんだ形状を有している。

バルブベース１０の上端部の壁部１００３が外周側に配置されており、バルブカバー３０の下端部の周縁部の壁部３００３が内周側に配置されている。そしてこれらが嵌合して連結され、バルブベース１０の上端部の壁部１００３とバルブカバー３０の下端部の周縁部の壁部３００３との間で形成された収容溝３００１において、フランジ部６３５の上部のこの膨らんだ形状の部分６３５１が押し込められて、ダイアフラム６３の径方向において、バルブベース１０の上端部の壁部１００３とバルブカバー３０の下端部の周縁部の壁部３００３とに挟まれるようにして圧縮されて潰された状態で収納されて固定されている。

壁部３００３の上側の部分は、バルブカバー３０の径方向外側へフランジ状に突出する部分３０１１を有しており、これにより、収容溝３００１の上端部が形成されている。フランジ部６３５が図４における上方向へ押圧された場合に、フランジ部６３５の上部の膨らんだ形状の部分６３５１が、当該フランジ状に突出した部分３０１１に当接し、フランジ部６３５の上方向への移動が規制され、上部の膨らんだ形状の部分６３５１が更に潰されるように構成されている。このようにフランジ部６３５の上方向への移動を規制する部分３０１１は、フランジ部６３５が上方向へ押圧される圧力を受ける受圧部を構成する。即ち、フランジ部６３５の上部の膨らんだ形状の部分６３５１は、収容溝３００１内で、ダイアフラム６３の径方向に圧縮されて潰されて水密に保持され、当該上部の膨らんだ形状の部分６３５１は、一次側部の水の圧力を受けて、収容溝３００１の図４における上側の端部に押圧されて潰れる。

フランジ部６３５の下部のこの膨らんだ形状の部分６３５２は、バルブベース１０の上端部の周縁部に形成された収容溝１００１において、ダイアフラム６３の径方向及び軸方向に余裕のある状態で挿入されており、圧縮されていない。即ち、フランジ部６３５の下部の膨らんだ形状の部分６３５２においては、ダイアフラム６３の径方向外側の部分がバルブベース１０の上端部の壁部１００３の内周面に当接しているが、ダイアフラム６３の径方向内側の部分とバルブベース１０の内側の上端部の壁部との間、壁部１００３と壁部とを接続している接続部との間には、それぞれ隙間１００４、１００５が形成されている。このようにして、フランジ部６３５は、バルブベース１０及びとバルブカバー３０に対して固定され、これにより、主弁６０は、バルブベース１０及びバルブカバー３０により構成される本体部により収容されている。収容溝１００１は上に向かって開口しており、開口に向かって僅かにダイアフラム６３の径方向における収容溝１００１の幅が広がる形状を有している。

ダイアフラム６３の中心寄りの部分であるダイアフラム中央部６３４は、図２等に示すように、下へ窪んだ円形状を有しており、ダイアフラム中央部６３４の中心には、貫通孔６３１が形成されている。貫通孔６３１には、ダイアフラム板６１のダイアフラム板中間部６１３が貫通している。このように下へ窪んだダイアフラム６３の円形状の部分によって、ダイアフラム板６１は支持されている。

この構成により、ダイアフラム板６１は、ダイアフラム６３によって上下方向へ移動可能に支持されている。ダイアフラム板６１が、ダイアフラム板６１を支持しているダイアフラム６３の部分と共に下方向へ移動して、内側筒部１０１の上端部の主弁座部１０１１（図４参照）に当接することにより、ダイアフラム板下部６１１が内側筒部１０１の内部空間である二次側空間１０４に入り込み、一次側空間１０３と二次側空間１０４とを遮断する。ダイアフラム板６１が、ダイアフラム板６１を支持しているダイアフラム６３の部分と共に上方向へ移動して、内側筒部１０１の主弁座部１０１１から離れることにより、一次側空間１０３と二次側空間１０４とが連通する。

ダイアフラム板６１の上面とバルブカバー３０の下面との間には、背圧室３１が形成されている。背圧室３１は、主弁６０のダイアフラム板６１においてダイアフラム板下部６１１が設けられている側に対する背面側に形成されている。背圧室３１は、主弁６０と共にダイアフラム部を構成する。バルブカバー３０の下端部には、図３に示すように、フック部３０１が、バルブカバー３０の直径方向位置に一対設けられている。フック部３０１は、フック係止部１０７の貫通孔に係合して嵌合することにより、フック係止部１０７に係止され連結される。これによりバルブカバー３０は、バルブベース１０に固定される。

上下方向におけるバルブカバー３０の中央よりも上側には、溝３０２（図５参照）が形成されている。溝３０２は、バルブカバー３０の全周にわたって形成されている。溝３０２には、Ｏリング３２が設けられている。Ｏリング３２は、バルブカバー３０を一周するように装着されている。Ｏリング３２は、隙間１１３（図２参照）等により構成される二次側副流路から外部に水が漏れないようにするための止水を行う。即ちＯリング３２とＯリング１０５２とにより、隙間１１３により構成される二次側副流路の上下において止水が行われる。また、溝３０２のすぐ上側には、バルブカバー３０の上端部の周縁の全周にわたって、上端壁部３０３が設けられている。

バルブカバー３０の上面の中央には、下方に窪んだ中央凹部３３が形成されている。背圧室３１の天井を構成するバルブカバー３０の下面には、上方向へ延びる２本の貫通孔３０４（図５参照）が形成されている。貫通孔３０４は、背圧室３１の中心に対して直径位置に一対形成されており、貫通孔３０４の上端部は、中央凹部３３の近傍において、上方向へ向って開口している。また、中央凹部３３の底部における側面には、中央凹部３３とバルブカバー３０の外部の空間とを連通するバルブカバー連通孔３０５が形成されている。バルブカバー連通孔３０５は、バルブベース１０及びバルブカバー３０の軸心を中心として、バルブベース１０及びバルブカバー３０の周方向へ、バルブベース径方向貫通流路１０６１から９０°の位置関係で配置されており、バルブカバー３０の直径位置に一対形成されている。バルブカバー連通孔３０５は、中央凹部３３内の水を、バルブカバー３０及びバルブベース１０により構成される本体部の周囲に、より具体的には、当該本体部の外周面上と、図２に示す管部材９の内周面との隙間１１３（図２参照）に流通させる。

主弁６０が閉じているときであって背圧室３１の圧力が上がると、バルブカバー３０は、図４における下向きの力を受けておらず、図４における上向きの力を受ける。一方、バルブベース１０においては、その一部において図４における上向きの力を受け、他の部分において図４における下向きの力を受ける。具体的には、図４においてＡで示される部分からＢで示される部分を除いた部分には、図４の上方向への力を受ける。また、図４においてＣで示される部分からＤで示される部分を除いた部分には、図４の下方向への力を受ける。また、図４においてＤで示される部分にも、図４の下方向への力を受ける。また、これら以外の部分（例えば、図４においてＢで示される部分からＣで示される部分を除いた部分）においては、図４の上方向への力と下方向への力とを受けるため、これらは相殺されている。

ここで、Ａは、外側筒部１０２の下端部の外径であり、Ｂは、ダイアフラム６３の径方向における収容溝１００１の内側の壁面を結ぶ直径であり、Ｃは、内側筒部１０１の外径であり、Ｄは、内側筒部１０１の主弁座部１０１１にダイアフラム６３が当接して弁が閉じられているときの当該当接部の直径である。バルブベース１０に作用する力は、以下の式で表される。
（πＡ^２／４ － πＢ^２／４） － （πＣ^２／４ － πＤ^２／４） － πＤ^２／４
＝πＡ^２／４ － πＢ^２／４ － πＣ^２／４
＝π／４（Ａ^２－Ｂ^２－Ｃ^２） （式１）

従って、バルブカバー３０がバルブベース１０から外れないようにするためには、図４の上方向への力を受ける部分の面積
（πＡ^２／４ － πＢ^２／４）
が、図４の下方向への力を受ける部分の面積
（πＣ^２／４ － πＤ^２／４）及びπＤ^２／４
よりも大きいことが条件となる。即ち、以下の式を満たすことが条件となり、本実施形態においては、以下の式を満たす面積の関係を有するように、各部の寸法が設定されている。ここで、以下の式を満たすためには、Ａの値が十分大きい必要がある。本実施形態においては、外側筒部１０２の下に管部材が存在していないため、Ａの値を十分大きくするための有利な構成となっている。
Ａ^２－Ｂ^２－Ｃ^２ ≧ ０ （式２）

図２に示すように、コイル部４０は、ヨーク４１と、コア４２とコイル４３と磁石４４とを有する副弁駆動部と、を備えており、また、副弁駆動部によって駆動され背圧室３１と後述の二次側副流路との遮断と連通との切替えをする副弁としてのプランジャー４５を備えている。プランジャー４５は、円筒形状を有する樹脂製の筒状部材４６の内部に収納されており、主弁６０と同軸上に配置されている。即ち、プランジャー４５の軸心と主弁６０の軸心とは、一致する位置関係を有している。プランジャー４５は、筒状部材４６の内部を上下方向に移動可能に、筒状部材４６に支持されている。副弁駆動部によるプランジャー４５の駆動により、副弁による背圧室３１と、バルブカバー連通孔３０５等により構成される二次側副流路と、の遮断と連通との切替えが行われる。

ヨーク４１は、上端部が塞がれた円筒形状を有しており、筒状部材４６と同軸的な位置関係を有している。ヨーク４１の内部空間には、コア４２とコイル４３と磁石４４と筒状部材４６とプランジャー４５とが収容されており、ヨーク４１は、ロアプレート４７に圧入されることで筒状部材４６に固定されている。ヨーク４１は、ビス止めによりバルブカバー３０に固定されている。バルブカバー３０の周方向における、バルブカバー３０、ヨーク４１の向きは、ヨーク４１の被固定部４１１（図３参照）とバルブカバー３０の切欠き部３０６とにより決定される。

図３に示すように、ヨーク４１の下端部には、被固定部４１１が設けられている。被固定部４１１は、ヨーク４１の直径位置に一対設けられており、それぞれ板状に形成されている。バルブカバー３０に形成されヨーク４１の軸心方向に直交する方向に延びる一対の貫通孔に、略Ｕ字形状の弾性変形可能な金属により構成されたＵ字状クリップ３５の一方の端部３５１と他方の端部３５２とがそれぞれ挿入されて貫通して、Ｕ字状クリップ３５がバルブカバー３０に固定される。これにより、ヨーク４１がバルブカバー３０から離間する方向に移動しようとすると、被固定部４１１がＵ字状クリップ３５に当接して弾性変形し、Ｕ字状クリップ３５が被固定部４１１の、図２等の上方向（ヨーク４１がバルブカバー３０から離間する方向）への移動を規制する。このため、コイル部４０は、Ｕ字状クリップ３５によって弾性的にバルブカバー３０に固着させられる。

また、管部材本体９０の上部に形成されヨーク４１の軸心方向に直交する方向に延びる一対の貫通孔９１３（図３参照）に、Ｕ字状クリップ３５よりも強度が高い略Ｕ字形状の金属により構成されたＵ字状ピン３６の一方の端部３６１と他方の端部３６２とがそれぞれ挿入されて貫通して、Ｕ字状ピン３６が管部材９の上部に固定される。これにより、ヨーク４１及びバルブカバー３０が、バルブベース１０から離間する方向に移動しようとすると、バルブカバー３０の上端部がＵ字状ピン３６の下側に当接して、バルブカバー３０の上端部とＵ字状ピン３６との間に生じていたクリアランスがなくなり、Ｕ字状ピン３６がバルブカバー３０の図２等の上方向（バルブカバー３０がバルブベース１０から離間する方向）への移動を規制する。このため、コイル部４０及びバルブカバー３０は、バルブベース１０及び管部材本体９０に保持させられる。即ち、パイロット式電磁弁１は、一次側流路１１１に流入する流路（一次側流路１１１の上流側）と二次側流路１１２から流出する流路（二次側流路１１２の下流側）とを備えている管部材９に保持されている。

図２に示すように、コイル４３は、筒状部材４６の外周に巻回されている。コア４２は、プランジャー４５の上側に配置されている。プランジャー４５の軸心位置には、圧縮ばねにより構成されるばね４８が設けられている。ばね４８は、プランジャー４５の軸心位置に形成され当該軸心に沿って延びる穴に配置されている。ばね４８は、コア４２に対してプランジャー４５を下方向へ付勢している。また、コア４２の上側には、磁石４４が設けられている。

磁石４４の磁力によってプランジャー４５は、上側の位置に保持される。また、コイル４３に電気が供給されることによるコイル４３の磁力によって、プランジャー４５は下側の位置に移動させられる。このときには、プランジャー４５に対する磁石４４の磁力はばね４８の付勢力よりも弱く、ばね４８の付勢力により、プランジャー４５は、下側の位置に保持される。即ち、副弁駆動部の駆動方式は、プランジャー４５により構成される副弁が開いている状態と、閉じている状態とを切替える際にのみコイル４３に通電するラッチ式である。プランジャー４５が上側の位置から下側の位置に移動させられる際に供給される電気とは逆向きに電気が供給されることより、プランジャー４５は下側の位置から上側の位置に移動させられる。

筒状部材４６の下部は、図２に示すように、板状部４６４を有しており、コイル４３は、板状部４６４よりも上側に配置されている。板状部４６４とバルブカバー３０の上端面３００５との間には、ロアプレート４７が配置されている。筒状部材４６の下端部は、コイル４３を支持する筒状部材４６の上部に一体成形され筒状部材４６の一部を構成するバルブシート部４６１を有している。バルブシート部４６１は、筒状部材４６の下端部において筒状部材４６の内部空間を塞ぐように設けられており、バルブシート部４６１の外周面と中央凹部３３を形成しているバルブカバー３０の部分との間は、２つのＯリング４６２、４６３によりシールされている。Ｏリング４６２は、背圧室３１から貫通孔３０４を通してプランジャー４５へ流れる水が外部に漏れないように止水する。Ｏリング４６３は、小孔６１５により構成される１次側副流路と、バルブカバー連通孔３０５等により構成される二次側副流路との間を止水する。

バルブシート部４６１は、プランジャー４５の下端部４５２が当接する弁座としてのシート部４６１１（図５参照）を有している。シート部４６１１の上部は、截頭円錐形状を有しており、その軸心位置には、上下方向に貫通する貫通孔４６１２が形成されている。シート部４６１１の下端部は、中央凹部３３の底面３３１よりも高い位置に配置されている。これにより、シート部４６１１の貫通孔４６１２の内部空間とバルブカバー連通孔３０５とが、シート部４６１１の下端部と中央凹部３３の底面３３１との間の空間により連通している。

シート部４６１１の貫通孔４６１２、バルブカバー連通孔３０５、管部材９に固定されたバルブカバー３０及びバルブベース１０の外表面と管部材９の内周面との隙間１１３、及び、バルブベース径方向貫通流路１０６１は、背圧室３１から水を二次側空間１０４に流通させる二次側副流路を構成する。従って、バルブシート部４６１のシート部４６１１は、二次側副流路の上流側の端部に設けられている。

次に、主弁６０を開く動作について説明する。
先ず、主弁６０が開く前の閉じている状態について説明する。主弁６０が閉じている状態、即ち、主弁６０が内側筒部１０１の主弁座部１０１１における開口を塞いでいる状態のときには、プランジャー４５は、バルブシート部４６１のシート部４６１１の上端部の開口を塞いでいる。このとき、一次側流路１１１から一次側空間１０３に流入した水は、小孔６１５を通過して背圧室３１へ流入しており、これにより、背圧室３１には水が充填されている。このため、背圧室３１の圧力及びばね６４の付勢力によって主弁６０は、下方向へ付勢されているため、主弁６０は、内側筒部１０１の主弁座部１０１１に押しけられ、開口を塞いでいる状態が維持されている。

次に、主弁６０が閉じている状態から開く動作について説明する。
コイル４３に電気が供給されて、プランジャー４５がばね４８の付勢力に抗して上側の位置に移動させられると、バルブシート部４６１のシート部４６１１の上端部の開口が開かれる。これにより、背圧室３１内の水がシート部４６１１の上端部の開口から貫通孔４６１２内に流入し、バルブカバー連通孔３０５からバルブカバー３０の外周面上に流出する。そして水は、バルブカバー３０と管部材９の内周面との間、及び、バルブベース１０と管部材９の内周面との間の隙間１１３を流通して、バルブベース径方向貫通流路１０６１に流入し、内側筒部１０１の内部空間である二次側空間１０４へ流入する。そして、二次側流路１１２へ流通する。これにより背圧室３１の圧力が低下し、一次側空間１０３の圧力が背圧室３１の圧力及びばね６４の付勢力よりも高くなり、主弁６０は上方向へ移動して主弁６０が開き、一次側空間１０３と、二次側空間１０４が連通し、一次側空間１０３の水が二次側空間１０４へ流通する。

次に、ダイアフラム６３のフランジ部６３５に作用する圧力について説明する。主弁６０に向って一次側流路１１１から一次側空間に水が流通したときには、水は、ダイアフラム６３のフランジ部６３５の下部の膨らんだ形状の部分６３５２に沿って隙間１００４、１００５に流入する。これにより、隙間１００４、１００５に流入した水の圧力により、フランジ部６３５においては、ダイアフラム６３の軸方向上側（図４における上方向）へ押圧され、バルブベース１０の上端部の壁部１００３とバルブカバー３０の下端部の周縁部の壁部３００３との間で形成された収容溝３００１において、フランジ部６３５の上部の膨らんだ形状の部分６３５１が、更に押し込められて、ダイアフラム６３の径方向においてバルブベース１０の上端部の壁部１００３とバルブカバー３０の下端部の周縁部の壁部３００３とに挟まれるようにして、更に圧縮されて潰されて、この部分におけるフランジ部６３５のシール性が更に高められる。

上記構成の実施形態による電磁弁１によれば、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態におけるパイロット式電磁弁１は、主弁６０及び背圧室３１を含むダイアフラム部と、ダイアフラム部に向って液体が流入する一次側流路１１１と、ダイアフラム部からの液体が流出する二次側流路１１２と、ダイアフラム部を構成し、一次側空間１０３と二次側空間１０４との遮断と連通との切替えをする主弁６０と、主弁６０における一次側部と二次側部とが連通する側に対する背面側に形成された背圧室３１と、主弁６０に形成され、一次側空間１０３から背圧室３１に水を流通させることにより、背圧室３１内の圧力を上昇させる一次側副流路としての小孔６１５と、背圧室３１から液体を二次側空間１０４に流通させる二次側副流路（貫通孔４６１２、バルブカバー連通孔３０５、隙間１１３、及び、バルブベース径方向貫通流路１０６１）と、背圧室３１と二次側流路１１２との遮断と連通との切替えをする副弁としてのプランジャー４５と、プランジャー４５による切替えをするためにプランジャー４５を駆動する副弁駆動部（コア４２、コイル４３、磁石４４）と、主弁６０を収容する本体部（バルブベース１０、バルブカバー３０）と、を備える。
バルブベース１０における一次側部を構成する一次側空間１０３から背圧室３１へ向かって作用する一方向圧力を受ける部分の面積
（πＡ２／４ － πＢ２／４）
は、バルブベース１０における背圧室３１から一次側空間１０３へ向かって作用する他方向圧力を受ける部分の面積
（πＣ２／４ － πＤ２／４）及びπＤ２／４
よりも大きい。

Ｕ字状ピン３６により、バルブカバー３０がバルブベース１０から離間する方向へのバルブカバー３０の移動を規制する構成では、バルブカバー３０の上端部とＵ字状ピン３６との間にはクリアランスが生じ、このクリアランスにより、バルブカバー３０はバルブベース１０から外れようとする方向へ、バルブベース１０から相対的に移動できる。しかし、このような構成であっても、上記構成により、一次側空間１０３から背圧室３１へ向かって作用する圧力は、背圧室３１から一次側空間１０３へ向かって作用する圧力よりも大きくなり、このため、バルブベース１０とバルブカバー３０とが引き剥がされるような力が作用することを抑えることが可能となる。この結果、ダイアフラム６３の周縁部のフランジ部６３５によるシールを維持することが可能である。

また、本体部としてのバルブベース１０及びバルブカバー３０は、管部材９の開口部９０１に挿入される。コイル部４０は、管部材９に挿入される本体部固定用挿入部材としてのＵ字状ピン３６により、管部材９から離間する方向（図２の上方向）への本体部（バルブベース１０及びバルブカバー３０）の移動が規制されて、本体部（バルブベース１０及びバルブカバー３０）を介して管部材９に対して接続される。

この構成により、ビス止めにより管部材の吐水口本体の開口部に固定する場合と比較して、ビスの径以上の厚さを開口部の厚さに確保する必要がなく、電磁弁１が開口部９０１に取り付けられた全体のユニットを小型化することが可能となる。
また、Ｕ字状ピン３６を取り外すことにより、容易に管部材９から電磁弁１を取り外すことが可能である。このため、メンテナンス等の作業を容易とすることができる。

また、主弁６０は、主弁座部１０１１に当接して一次側空間１０３と二次側空間１０４とを遮断するダイアフラム６３と、ダイアフラム６３に固定され一次側空間１０３と背圧室３１とを連通するダイアフラム板６１とを備える。ダイアフラム６３の周縁部としてのフランジ部６３５は、ダイアフラム６３の径方向に圧縮された状態で、本体部（バルブベース１０及びバルブカバー３０）に形成された固定溝としての収容溝１００１に収容されて固定されている。

この構成により、ダイアフラム６３の軸心方向においてフランジ部６３５を潰してシールしなくてよいため、周方向において予め潰す分だけの空間を確保する必要もなく、本体部（バルブベース１０及びバルブカバー３０）の小型化を図ることを容易とすることができる。

また、コイル部４０は、本体部（バルブベース１０及びバルブカバー３０）に挿入される弾性変形可能な挿入部材としてのＵ字状クリップ３５により、バルブカバー３０から離間する方向へのコイル部４０の移動が規制されてバルブカバー３０に対して接続される。

この構成により、弾性変形可能なＵ字状クリップ３５により弾性的にバルブカバー３０に対してコイル部４０が保持されているため、ウォーターハンマーなどの衝撃波を受けた場合に、Ｕ字状ピン３６はＵ字状クリップ３５よりも強度が高いため曲げられにくく、これに対してＵ字状クリップ３５が弾性的に衝撃波を吸収することが可能であり、これにより、コイル部４０のコイル４３が巻かれる樹脂部品である筒状部材４６が破壊されることを抑えることが可能である。

また、副弁としてのプランジャー４５が当接する弁座としてのバルブシート部４６１を備え、コイル部４０は、バルブシート部４６１を有する。この構成により、弾性変形可能なＵ字状クリップ３５により弾性的にバルブカバー３０に対してコイル部４０が保持されていることにより、バルブカバー３０に対してコイル部４０が若干変位した場合であっても、プランジャー４５とバルブシート部４６１との間の距離には変化はなく、プランジャー４５のストロークに変化はなく、挙動が不安定になることを防止することができる。

また、本実施形態におけるパイロット式電磁弁１は、主弁６０及び背圧室３１を含むダイアフラム部と、ダイアフラム部に向って液体が流入する一次側流路１１１と、ダイアフラム部からの液体が流出する二次側流路１１２と、ダイアフラム部を構成し、一次側空間１０３と二次側空間１０４との遮断と連通との切替えをする主弁６０と、主弁６０における一次側部と二次側部とが連通する側に対する背面側に形成された背圧室３１と、主弁６０に形成され、一次側空間１０３から背圧室３１に水を流通させることにより、背圧室３１内の圧力を上昇させる一次側副流路としての小孔６１５と、背圧室３１から液体を二次側空間１０４に流通させる二次側副流路（貫通孔４６１２、バルブカバー連通孔３０５、隙間１１３、及び、バルブベース径方向貫通流路１０６１）と、背圧室３１と二次側流路１１２との遮断と連通との切替えをする副弁としてのプランジャー４５と、プランジャー４５による切替えをするためにプランジャー４５を駆動する副弁駆動部（コア４２、コイル４３、磁石４４）と、主弁６０を収容する本体部（バルブベース１０、バルブカバー３０）と、を備える。
本体部は、一次側部に配置された第１本体部分としてのバルブベース１０と、背圧室側に配置された第２本体部分としてのバルブカバー３０とを有し、バルブベース１０とバルブカバー３０とにより挟まれるようにしてダイアフラム部は固定され、主弁６０は、主弁座部１０１１に当接して一次側部と二次側部とを遮断するダイアフラム６３を備える。ダイアフラム６３の径方向の周縁部は、ダイアフラム６３の軸方向に延びるフランジ部６３５を有する。バルブベース１０と、背圧室側に配置された第２本体部分としてのバルブカバー３０とにより、ダイアフラム６３の軸方向に延び、フランジ部６３５を収納する収容溝３００１が形成され、フランジ部６３５は、収容溝３００１内で、径方向に圧縮されて潰されて水密に保持される。

この構成により、ダイアフラム６３の軸方向においてダイアフラム６３のフランジ部６３５を潰してシールする必要がなく、確実なシールをしやすくすることができる。

また、フランジ部６３５の軸方向の端部は、一次側部の液体の圧力を受けて、収容溝３００１の軸方向の端部に押圧されて潰れる。この構成により、フランジ部６３５は、一次側部の水の圧力を受けることにより、フランジ部６３５の径方向に圧縮されて潰されるので、水圧が増える程、水密性を高くすることが可能となる。このため、従来のような、フランジ部の軸方向にフランジ部を潰すことより発生する面圧を上限とするシールとなる場合と比較して、シールの性能を確実に高めることが可能となる。このため、従来では、例えば、組み付け不良で既定位置まで組み付けられていない場合には、検査時の通常水圧では漏れていなくても、高水圧時に漏れが発生したり、部品寸法のばらつきによりフランジ部の耐圧性能がばらついたりするという問題があったが、このような問題を解消することができる。

また、ダイアフラム６３の径方向の中央部は、ダイアフラム中央部６３４を有し、フランジ部６３５は、ダイアフラム中央部６３４から軸方向における一方の側（図４における上方向）と他方の側（図４における下方向）との両方に延びている。この構成により、フランジ部６３５が収容溝３００１から抜け出すのを抑えることができる。

また、第１本体部分としてのバルブベース１０と、第２本体部分としてのバルブカバー３０とは、嵌合して連結されている。この構成により、バルブベース１０とバルブカバー３０とをダイアフラム６３の軸方向において螺合して連結するなどしてダイアフラム６３のフランジ部６３５を潰す必要がなく、組付けがし易くすることが可能となる。

また、第２本体部分としてのバルブカバー３０が外周側に配置され、第１本体部分としてのバルブベース１０がバルブカバー３０に対して内周側になるように配置されて収容溝３００１が形成される。この構成により、第１本体部分としてのバルブベース１０と、第２本体部分としてのバルブカバー３０との連結部分が、ダイアフラム６３の背面側（背圧室３１側）に配置されることになり、フランジ部６３５の内側に背圧室３１などを形成しつつ、フランジ部６３５の外側で連結部分を形成でき、パイロット式電磁弁１全体の構成をコンパクトにすることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、主弁、副弁、一次側副流路、二次側副流路等の各部の構成は、本実施形態における主弁６０、プランジャー４５、小孔６１５、二次側副流路（貫通孔４６１２、バルブカバー連通孔３０５、隙間１１３、及び、バルブベース径方向貫通流路１０６１）等の各部の構成に限定されない。
また、例えば、収容溝３００１は、フランジ部６３５の軸方向の端部である上部の膨らんだ形状の部分６３５１を収容したが、この構成に限定されない。例えば、バルブベースの壁部とバルブカバーの壁部との間で、図４における下側の収容溝が形成される場合には、当該下側の収容溝において、フランジ部の軸方向の端部である下部の膨らんだ形状の部分を収容して潰すようにしてもよい。この場合には、フランジ部の軸方向の端部である上部の膨らんだ形状の部分は、バルブカバーにより構成される収容溝において、隙間１００４、１００５と同様の隙間が形成された余裕のある状態で収容される。この構成においては、フランジ部の軸方向の端部である下部の膨らんだ形状の部分の、ダイアフラムの径方向内側に、シールされる部材であるバルブカバーが配置され、バルブカバーにより形成される背圧室がダイアフラムによりシールされる。
また、本実施形態においては、隙間１００４、１００５が形成されていたが、この構成に限定されない。例えば、隙間１００４、１００５というほどの空間を確保するものでなくてもよく、フランジ部の軸方向の端部が潰されない程度に、フランジ部の軸方向の端部が壁部に当接していてもよい。
また、コイル部４０を構成する筒状部材４６の下端部は、コイル４３を支持する筒状部材４６の上部に一体成形され筒状部材４６の一部を構成するバルブシート部４６１を有していたが、この構成に限定されない。コイル部は、弁座を有していればよい。

また、例えば、本実施形態では、プランジャー４５とダイアフラム６３とが同軸上に配置されたが、この構成に限定されない。また、二次側副流路は、シート部４６１１の貫通孔４６１２、バルブカバー連通孔３０５、管部材９に固定されたバルブカバー３０及びバルブベース１０の外表面と管部材９の内周面との隙間１１３、及び、バルブベース径方向貫通流路１０６１により構成されたが、この構成に限定されない。例えば、二次側副流路は、管部材９に固定されたバルブカバー３０及びバルブベース１０の外表面と管部材９の内周面との隙間１１３に代えて、バルブカバー及びバルブベースにより構成される本体部の外面に形成された溝により構成されてもよい。また、例えば、二次側副流路は、管部材９に固定されたバルブカバー３０及びバルブベース１０の外表面と管部材９の内周面との隙間１１３に代えて、バルブカバー連通孔３０５とバルブベース径方向貫通流路１０６１とを連通する他の流路が、バルブカバー及びバルブベースにより構成される本体部の内部に形成されていてもよい。

また、副弁駆動部の駆動方式は、ラッチ式であったが、これに限定されない。例えば、副弁駆動部の駆動方式は、コイル４３に通電している間は一の状態（例えば、弁が開いた状態）となり、コイル４３に通電していない間は他の状態（例えば、弁が閉じた状態）となる連続通電式であってもよい。また、本実施形態では、電磁弁は、いわゆるパイロット式電磁弁であったが、これに限定されない。また、本実施形態では、ダイアフラム弁は、電磁弁１により構成されていたが、電磁弁に限定されず、電磁弁以外のダイアフラム弁、例えば、プッシュバルブタイプの流量調整弁等に利用されてもよい。
また、液体は、水であったが、水に限定されない。

１…パイロット式電磁弁
１０…バルブベース（本体部、第１本体部）
３０…バルブカバー（本体部、第２本体部）
３１…背圧室（ダイアフラム部）
４０…コイル部
４２…コア（副弁駆動部）
４３…コイル（副弁駆動部）
４４…磁石（副弁駆動部）
４５…プランジャー（副弁）
６０…主弁（ダイアフラム部）
６３…ダイアフラム
６３５…フランジ部
１１３…隙間（二次側副流路）
３０５…バルブカバー連通孔（二次側副流路）
６１５…小孔（一次側副流路）
６３４…ダイアフラム中央部
６３５…フランジ部
１０６１…バルブベース径方向貫通流路（二次側副流路）
１０１１…主弁座部
３００１…収容溝
６３５１…部分

Claims (4)

1. ダイアフラム部と、
   前記ダイアフラム部に向って液体が流入する一次側部と、
   前記ダイアフラム部からの液体が流出する二次側部と、
   前記ダイアフラム部を構成し、一次側部と二次側部との遮断と連通との切替えをする主弁と、
   前記主弁における前記一次側部と前記二次側部が連通する側に対する背面側に形成された背圧室と、
   前記一次側部から前記背圧室に前記液体を流通させることにより、前記背圧室内の圧力を上昇させる一次側副流路と、
   前記背圧室から前記液体を前記二次側部に流通させる二次側副流路と、
   前記背圧室と前記二次側副流路との遮断と連通との切替えをする副弁と、
   前記副弁による前記切替えをするために前記副弁を駆動する副弁駆動部と、
   前記主弁を収容する本体部と、を備え、
   前記本体部は、前記一次側部に配置された第１本体部分と、前記背圧室側に配置された第２本体部分とを有し、前記第１本体部分と前記第２本体部分とにより挟まれるようにして前記ダイアフラム部は固定され、
   前記主弁は、主弁座部に当接して前記一次側部と前記二次側部とを遮断するダイアフラムを備え、
   前記ダイアフラムの径方向の周縁部は、前記ダイアフラムの軸方向に延びるフランジ部を有し、
   前記第１本体部分と前記第２本体部分とにより、前記軸方向に延び、前記フランジ部を収納する収容溝が形成され、前記フランジ部は、前記収容溝内で、前記径方向に圧縮されて潰されて水密に保持され、
   前記フランジ部の前記軸方向の端部は、前記一次側部の前記液体の圧力を受けて、前記収容溝の軸方向の端部に押圧されて潰れるダイアフラム弁。
2. 前記フランジ部は、前記軸方向における一方の側と他方の側との両方に延びている請求項１に記載のダイアフラム弁。
3. 前記第１本体部分と前記第２本体部分とは、嵌合して連結されている請求項１～請求項２のいずれかに記載のダイアフラム弁。
4. 前記第２本体部分が外周側に配置され、前記第１本体部分が前記第２本体部分に対して内周側になるように配置されて前記収容溝が形成される請求項１～請求項３のいずれかに記載のダイアフラム弁。
   

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