TWI685624B

TWI685624B - 電磁閥

Info

Publication number: TWI685624B
Application number: TW107137705A
Authority: TW
Inventors: 田岡大青; 大岡秀充
Original assignee: 日商伸和控制工業股份有限公司
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2020-02-21
Also published as: CN110418913A; JP6960318B2; TW201932739A; CN110418913B; KR20200091806A; JP2019100486A; WO2019111605A1

Abstract

本發明的課題在於提供：當緊急狀況時，可從外部以手動執行閥之切換動作的電磁閥。膜片型電磁閥，具備｢具有複數個埠(8、9、10)｣的外殼(1)、被安裝於外殼(1)之上部的電磁螺線管(6)，可與上部閥座(7a)形成接觸、分離的上部閥體(11)，固定於電磁螺線管(6)的柱塞(23)，且可與下部閥座(7b)形成接觸、分離的下部閥體(13)，固定在連結於柱塞(23)的驅動接收體(15)，在外殼(1)的底面，設有可從外部操作驅動接收體(15)的貫穿孔(17)。在電磁螺線管(6)的線圈(22)發生故障等的場合中，倘若將工具(30)插入貫穿孔(17)而將驅動接收體(15)頂起時，由於透過驅動接收體(15)與推桿(26)，柱塞(23)移動至上升位置，因此能使上部閥體(11)從上部閥座(7a)分離，而開啟上部閥座(7a)。

Description

電磁閥

本發明，是有關於藉由對外殼所安裝電磁螺線管通電而對閥形成開閉的電磁閥，更詳細地說，是有關於：在外殼內的流體流路與電磁螺線管之間，區劃配置了膜片的膜片型電磁閥。

在醫療機器和各種分析機器等所具備的電磁閥中，為了防止來自於｢被安裝於外殼上部之電磁螺線管｣的磨耗粉末混入｢流動於外殼內的流體｣，而使用了｢將膜片配置於外殼內的流體流路與電磁螺線管之間｣的電磁閥(譬如，請參考專利文獻1)。

這種的膜片型電磁閥，將閥體安裝於作為電磁螺線管之構成零件的柱塞的下端，藉由將｢在閥體周圍形成一體化的膜片｣的外緣部挾持、固定於外殼與電磁螺線管之間，使得供閥體移動的閥室內，由膜片所區劃(區隔)。閥體面向｢設於外殼之流路的閥座｣，在未對電磁螺線管的線圈通電的狀態中，由於柱塞藉由彈簧的彈簧力而被保持於下降位置，因此閥體抵接於閥座而遮斷流體的流動。

另外，倘若對電磁螺線管的線圈通電，柱塞將藉由線圈所產生的磁力來對抗彈簧的彈簧力而上升，伴隨於此，由於閥體被拉起而從閥座分離，因此液體在流路內流向預定的方向。此時，雖然膜片的中央部追隨著閥體的動作而形成位移，但由於膜片的外緣部維持著｢被固定於外殼與電磁螺線管之間的緊密貼合狀態｣，故可供閥體移動的閥室內，由膜片區劃(區隔)成上下，能防止來自電磁螺線管的磨耗粉末通過閥室而混入流體的情形。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開2002-195428號公報

[發明欲解決之問題]

順道一提，在將這種膜片型電磁閥，作為譬如血液透析系統中的透析液供給裝置的切換閥使用的場合中，只要電磁螺線管正常地作動，便能藉由電磁閥的切換動作，對藥液A與藥液B及水進行混合/濃度調節而生成透析用液。但是，一旦因電磁螺線管的故障等導致柱塞變得無法正常地作動、或者因系統關閉等而無法對線圈通電，即便通電時閥也變得無法正確地執行開閉動作，因此在傳統上，一旦形成這樣的緊急狀況時，必須將系統整體停止並進行電磁閥的修理、更換，期間不得不中斷血液透析。即使在將膜片型電磁閥應用於這種透析液供給裝置以外之裝置的場合中，一旦電磁螺線管不能正常地作動，即便對線圈通電，閥也變得無法正常地執行開閉動作，而存在緊急狀況時無法執行所期望之閥開閉的問題。

本發明是有鑑於上述傳統技術的問題所發展的發明，本發明的目的在於提供：緊急狀況時，能從外部以手動執行閥的切換動作的電磁閥。 [解決問題之手段]

為了達成上述的目的，本發明的電磁閥，為具備設有｢具有閥座之流路｣的外殼、和｢面向前述閥座配置｣的閥體、和｢周緣部由前述外殼所支承，且中央部連接於前述閥體｣的膜片、及具有｢被安裝於前述外殼，藉由對線圈的通電而直線地往復移動的柱塞｣的電磁螺線管，並且伴隨著前述柱塞的移動，使前述閥體對前述閥座形成開閉動作的電磁閥，其特徵為：在前述柱塞，設有隔著前述閥體形成相對向的驅動接收體，在前述外殼，設有可從外部操作前述驅動接收體的貫穿孔。

如上述所構成的膜片型電磁閥，當緊急狀況時和維修保養等時，將銷狀的工具插入形成於外殼的貫穿孔而頂接於驅動接收體，藉由將該工具插入外殼內將驅動接收體頂起，可透過驅動接收體促使電磁螺線管的柱塞移動，因此能從外部以手動強制地執行閥的切換動作。

在上述的構造中，倘若將貫穿孔設在通過柱塞之軸心的延長線上，來自｢已插入貫穿孔之工具｣的按壓力能透過驅動接收體而有效率地傳達至柱塞，因此能輕易地從外部使用工具執行閥的切換動作。

在此，倘若貫穿孔的直徑過小，將使可插入貫穿孔的工具變得極細而難以將驅動接收體頂起，相反地，倘若貫穿孔的直徑過大，恐有異物通過貫穿孔進入外殼內、或者業者的手指等意外插入貫穿孔而導致無法操作驅動接收體的疑慮。基於這樣的理由，最好是將貫穿孔的直徑設定為1mm~9mm的範圍。 [發明的效果]

根據本發明的電磁閥，當緊急狀況時和維修保養等時，能從外部以手動執行閥的切換動作。

以下，參考圖面說明發明的實施形態。

如第1圖~第4圖所示，本發明之第1實施形態的膜片型電磁閥，是由｢堆疊閥本體2、複數個環構件3、4、5形成一體化｣的外殼1、｢被安裝於外殼1的上部｣的電磁螺線管6所構成，整體呈現圓筒形狀的外觀。

在閥本體2的中央，設有延伸於上下方向的流路7，在流路7的兩端部，形成有凸狀的上部閥座7a與下部閥座7b。此外，在閥本體2設有延伸於水平方向的第1~第3埠8、9、10，其中第1埠8與第3埠10透過上部閥座7a而連通，第2埠9與第3埠10透過下部閥座7b而連通。

在上部閥座7a的正上方，配設有上部閥體11，在該上部閥體11的周圍，一體地形成有膜片12。膜片12的外緣部被挾持固定於閥本體2與環構件3之間，上部閥體11採用嵌合等手段而固定於作為電磁螺線管6之構成零件的柱塞(稍後說明)的下端。

在下部閥座7b的正下方，配設有下部閥體13，在該下部閥體13的周圍，一體地形成有膜片14。膜片14的外緣部被挾持固定於閥本體2與中段的環構件4之間，下部閥體13採用嵌合等手段而固定於由金屬材料(或亦可為硬質塑膠)所形成之驅動接收體15的上表面。該驅動接收體15，可升降地配置於中段的環構件4與下段的環構件5之間，在驅動接收體15的下表面中央，形成有突部15a。

在下段的環構件5形成有：有底形狀的凹部5a，在該凹部5a收納有驅動接收體15的突部15a。在驅動接收體15的下表面與凹部5a的底面之間，夾設有線圈彈簧16，由該線圈彈簧16對驅動接收體15賦予向上的彈推力。此外，在下段的環構件5的中央，設有延伸於上下方向的貫穿孔17，該貫穿孔17連通環構件5的外部、與內部的凹部5a。

如同稍後所描述，貫穿孔17也能容許｢可操作驅動接收體15的工具｣插入，其直徑最好是設定成1mm~9mm的範圍，在本實施形態的場合中，是在環構件5的中央設有直徑2mm的貫穿孔17。此外，貫穿孔17，由於也能作為｢將收納著膜片12、14的外殼1內的空氣朝外部釋放｣的大氣釋放用孔發揮作用，因此，能藉由貫穿孔17，使膜片12、14平順地追隨著上部閥體11和下部閥體13的動作。閥本體2與3個環構件3、4、5，是使用複數支(在本實施形態中為2支)螺絲18固定而構成外殼1(請參考第4圖)。

電磁螺線管6是由以下所構成：圓筒狀的殼體19、配置成將殼體19的上端封閉的固定核心20、捲繞於捲線軸21的線圈22、可升降地配置於捲線軸21內部的柱塞23、嵌設於固定核心20與柱塞23之間的彈簧24等，連接於線圈22的引線25，從固定核心20的上表面導出至外部。引線25的導出部位，並不侷限於固定核心20的上表面，也可以從固定核心20、或殼體19的側面將引線25導出至外部，此外，亦可透過圖面中未顯示的連接器來連接線圈22與引線25。

柱塞23，是可藉由線圈22產生的磁力而朝上下方向移動的可動核心，貫穿孔17被設在通過柱塞23之軸心的延長線上。在柱塞23的下端形成有鍔部23a，該鍔部23a與驅動接收體15的周緣部，是透過複數個推桿26所連結。各推桿26朝上下方向貫穿閥本體2與環構件3、4，柱塞23與驅動接收體15透過推桿26而一體地移動。此外，如先前所述，由於在柱塞23的下表面固定有上部閥體11，且在驅動接收體15的上表面固定有下部閥體13，因此一旦柱塞23與驅動接收體15一體地上下移動，上部閥體11與下部閥體13也將跟隨而一體地朝相同方向上下移動。

在此，彈簧24的彈簧力是設定成充分地大於線圈彈簧16的彈簧力，在磁力未發生於線圈22的非通電時，柱塞23承受較線圈彈簧16更大之彈簧24的彈簧力，而移動至下降位置。另外，一旦對線圈22通電而產生磁力，由於柱塞23將反抗彈簧24的彈簧力並由固定核心20所吸附，因此，柱塞23受到線圈彈簧16之彈簧力的協助而朝上升位置移動。

以下，參考第5圖，說明構成上述說明的第1實施形態之三通電磁閥(three way electromagnetic valve)的閥開閉動作。在第5圖中，省略了電磁螺線管6的柱塞23以外之構件的圖示，外殼1也簡略地顯示。

第5圖(a)，顯示未對電磁螺線管6的線圈22通電的非通電時，在該非通電時，由於柱塞23被彈簧24的彈簧力所下壓而保持於下降位置，因此，除了使上部閥體11抵接於上部閥座7a而關閉上部閥座7a之外，使下部閥體13從下部閥座7b分離而開啟下部閥座7b。因為這緣故，一旦對第2埠9供給流體，流體將從下部閥座7b經由流路7而朝第3埠10流動，並從第3埠10朝外殼1的外部排出。

此外，第5圖(b)，顯示已對電磁螺線管6的線圈22通電的通電時，在該通電時，由於藉由產生於線圈22的磁力將柱塞23朝固定核心20側拉起，因此，柱塞23反抗彈簧24的彈簧力而朝上方移動。如此一來，透過推桿26連結的柱塞23與驅動接收體15，受到來自於線圈彈簧16的助力而移動至上升位置為止，因此，上部閥體11從上部閥座7a分離而開啟上部閥座7a，且下部閥體13抵接於下部閥座7b而關閉下部閥座7b。因為這緣故，一旦對第1埠8供給流體，流體將從上部閥座7a經由流路7而朝第3埠10流動，並從第3埠10朝外殼1的外部排出。

如此一來，當第1埠8與第3埠10呈現連通狀態時，一旦因電磁螺線管6的故障等使得柱塞23無法正常地作動、或者因系統關閉等而無法對線圈22通電，將導致即使通電時柱塞23無法從第5圖(b)所示的上升位置回到第5圖(a)所示的下降位置，以致原本必須連通的第1埠8與第3埠10遭到遮斷。

第1實施形態的膜片型電磁閥，即使在這樣的緊急狀況中，也能維持第1埠8與第3埠10之原本的連通狀態，並不會導致使用該電磁閥之機器裝置的生產線或系統停止。亦即，在緊急狀況時回到第5圖(a)所示之狀態的場合中，倘若將精密螺絲起子(precision screwdriver)和鑷子(pincette)等銷狀(棒狀)的工具30插入｢設在下段的環構件5的貫穿孔17｣，使該工具30頂接於突部15a而將驅動接收體15頂起時，將如第5圖(b)所示，由於透過推桿26連結的驅動接收體15與柱塞23一體地上升，因此能強制地使柱塞23移動至上升位置。其結果，由於｢固定於驅動接收體15的下部閥體13｣抵接於下部閥座7b而將下部閥座7b關閉，另外，｢固定於柱塞23的上部閥體11｣從上部閥座7a分離而開啟上部閥座7a，因此能使第1埠8與第3埠10連通。

不僅是上述的緊急狀況時，舉例來說，即使是對電磁閥進行維護、檢查的維修保養時，只要將工具30插入貫穿孔17將驅動接收體15頂起，便能從外部以手動使第1埠8與第3埠10連通，無須刻意地停止對電磁螺線管6的線圈22通電。

如以上所說明，第1實施形態的電磁閥，透過推桿26將驅動接收體15連結於電磁螺線管6的柱塞23，並在外殼1的環構件5設有可從外部操作驅動接收體15的貫穿孔17，因此，在緊急狀況和維修保養等時，將銷狀的工具30插入貫穿孔17使其頂接於驅動接收體15，藉由將該工具30插入外殼1內將驅動接收體15頂起，能透過驅動接收體15與推桿26使柱塞23位移至上升位置。因此，當因為電磁螺線管6之線圈22的故障等，致使通電柱塞23也無法動作；或者藉由不對線圈22通電，而執行維修、檢查的維修保養時，可強制地從外部以手動執行閥的切換動作。

此外，在第1實施形態中，由於將設於外殼1(環構件5)的貫穿孔17，設在通過柱塞23之軸心的延長線上，因此來自｢已插入貫穿孔17之工具30｣的按壓力能有效率地傳達至驅動接收體15與柱塞23，能使用工具30輕易地從外殼1的外部執行閥的切換動作。

雖然第1實施形態的電磁閥是具有3個埠的三通閥，但本發明也能適用於三通閥以外的電磁閥，以下，參考第6圖說明將本發明應用於二通電磁閥(two way electromagnetic valve)的第2實施形態。

第6圖，為本發明的第2實施形態之電磁閥的動作說明圖，第6圖(a)顯示非通電時，第6圖(b)則顯示通電時。

第2實施形態的二通電磁閥，第1埠8與第2埠9是朝水平方向延伸地設於外殼1，這2個埠8、9是透過上部閥座7a而連通。亦即，並未設置如第1實施形態的第3埠，雖然並未具備下部閥座；和對下部閥座形成接觸、分離的下部閥體，但除了包括驅動接收體15和貫穿孔17等的其他構造，基本上與第1實施形態的三通電磁閥相同。

針對如上述說明所構成的第2實施形態之電磁閥的動作，如第6圖(a)所示，在未對電磁螺線管6的線圈22通電的非通電時，柱塞23被彈簧(圖面中未顯示)的彈簧力所下壓而位於下降位置，上部閥體11抵接於上部閥座7a而關閉上部閥座7a。因此，第1埠8與第2埠9被遮斷。

此外，在對電磁螺線管6的線圈(圖面中未顯示)通電的通電時，如第6圖(b)所示，由於藉由在線圈所產生的磁力將柱塞23向上拉起，因此透過推桿26連結的柱塞23與驅動接收體15，承受來自線圈彈簧16的助力而移動至上升位置為止。其結果，由於上部閥體11從上部閥座7a分離而開啟上部閥座7a，因此，一旦對第1埠8供給流體，流體將通過上部閥座7a朝第2埠9流動，並從第2埠9朝外殼1的外部排出。

如此一來，當第1埠8與第2埠9呈現連通狀態時，一旦因電磁螺線管6的故障等使得柱塞23無法正常地作動、或者因系統關閉等而無法對線圈通電，將導致即使通電時柱塞23無法從第6圖(b)所示的上升位置回到第6圖(a)所示的下降位置，以致原本必須連通的第1埠8與第2埠9遭到遮斷。

第2實施形態的二通電磁閥，即使在這樣的緊急狀況中，也能維持第1埠8與第2埠9之原本的連通狀態，並不會導致使用該電磁閥之機器裝置的生產線或系統停止。亦即，在緊急狀況時回到第6圖(a)所示之狀態的場合中，倘若將銷狀(棒狀)的工具30插入｢設在外殼1之下表面的貫穿孔17｣，使該工具30頂接於突部15a而將驅動接收體15頂起時，將如第6圖(b)所示，由於透過推桿26連結的驅動接收體15與柱塞23一體地上升，因此能強制地使柱塞23移動至上升位置。其結果，由於｢固定於柱塞23的上部閥體11｣從上部閥座7a分離而開啟上部閥座7a，因此能使第1埠8與第2埠9連通。

即使是第2實施形態的二通電磁閥，不僅是上述的緊急狀況時，在維修保養時，只要將工具30插入貫穿孔17將驅動接收體15頂起，便能從外部以手動使第1埠8與第2埠9連通，無須刻意地停止對電磁螺線管6的線圈22通電。

1‧‧‧外殼 2‧‧‧閥本體 3、4、5‧‧‧環構件 5a‧‧‧凹部 6‧‧‧電磁螺線管(electromagnetic solenoid) 7‧‧‧流路 7a‧‧‧上部閥座 7b‧‧‧下部閥座 8‧‧‧第1埠 9‧‧‧第2埠 10‧‧‧第3埠 11‧‧‧上部閥體 12、14‧‧‧膜片(diaphragm) 13‧‧‧下部閥體 15‧‧‧驅動接收體 15a‧‧‧突部 16‧‧‧線圈彈簧 17‧‧‧貫穿孔 19‧‧‧殼體 20‧‧‧固定核心 21‧‧‧捲線軸 22‧‧‧線圈 23‧‧‧柱塞 23a‧‧‧鍔部 24‧‧‧彈簧 25‧‧‧引線(lead wire) 26‧‧‧推桿 30‧‧‧工具

第1圖：為本發明的第1實施形態之電磁閥的俯視圖。第2圖：為第1實施形態之電磁閥的仰視圖。第3圖：是沿著第1圖之III-III線的剖面圖。第4圖：是沿著第1圖之IV-IV線的半剖面圖。第5圖：為第1實施形態之電磁閥的動作說明圖。第6圖：為本發明的第2實施形態之電磁閥的動作說明圖。

1‧‧‧外殼

6‧‧‧電磁螺線管

7‧‧‧流路

7a‧‧‧上部閥座

7b‧‧‧下部閥座

8‧‧‧第1埠

9‧‧‧第2埠

10‧‧‧第3埠

11‧‧‧上部閥體

12、14‧‧‧膜片

13‧‧‧下部閥體

15‧‧‧驅動接收體

15a‧‧‧突部

16‧‧‧線圈彈簧

17‧‧‧貫穿孔

23‧‧‧柱塞

23a‧‧‧鍔部

26‧‧‧推桿

30‧‧‧工具

Claims

一種電磁閥，具備：外殼，設置有具有閥座的流路；閥體，配置成面向前述閥座；膜片，其周緣部由前述外殼所支承，且中央部連接於前述閥體；電磁螺線管，被安裝於前述外殼，並具有藉由對線圈的通電而直線狀地往復移動的柱塞，前述閥體伴隨著前述柱塞的移動，對前述閥座形成開閉動作，其特徵為：可移動地配置有隔著前述閥體而面向前述外殼的驅動接收體，並在前述外殼設有：可從外部操作前述驅動接收體的貫穿孔；經由推桿將前述柱塞與前述驅動接收體連結。
如請求項1所記載的電磁閥，其中前述貫穿孔，被設在通過前述柱塞之軸心的延長線上。
如請求項1所記載的電磁閥，其中前述貫穿孔的直徑被設定成：1mm~9mm的範圍。
如請求項1所記載的電磁閥，其中在前述流路的兩端部分別具有閥座，其中一方的前述閥座藉由前述閥體進行開閉動作，在前述驅動接收體固定有使另一方的前述閥座進行開閉動作的其他閥體。