JP6212463B2

JP6212463B2 - 小型電磁弁

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Publication number: JP6212463B2
Application number: JP2014204323A
Authority: JP
Inventors: 直也浅井; 杉浦　博之; 博之杉浦
Original assignee: Takasago Electric Inc
Current assignee: Takasago Electric Inc
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2034-10-02
Also published as: US20160096177A1; CN105485402A; US9993821B2; JP2016075300A

Description

本発明は、各種分析装置、検査装置などで使用され、薬液、サンプル液などの流路を開閉或いは切り換える小型電磁弁に関し、特に一層の小型化が可能で、低電力化を実現できる小型電磁弁に関する。

血液分析装置、水質分析装置、排気ガス検査装置では、薬液、サンプル液などの流路を開閉或いは切り換える小型電磁弁として、通常、ソレノイドで駆動されるダイヤフラム弁が使用される。この種の薬液、サンプル液などを開閉する電磁弁は、薬液などへの影響を最少とするために、弁室、弁体などの接液部に耐薬品性の高い材料を使用し、且つ、ソレノイド室側への薬液、サンプル液の流入を防止するために、ダイヤフラム弁を配設し、ダイヤフラムにより弁室とソレノイド室側を隔絶する構造となっている（例えば、下記特許文献１等を参照）。

特開２００９−２５７４３８号公報

しかし、従来のこの種のダイヤフラム式の電磁弁は、ダイヤフラムの構造上、ダイヤフラムの受圧面積が広いため、弁室内の液圧或いはポート側から液圧がダイヤフラムに印加された際、非付勢状態のダイヤフラム弁体がその状態を保持するばね力に抗して移動する場合があり、弁が不用意に開弁或いは閉弁する虞がある。

このため、受圧面積の広いダイヤフラム弁を使用する電磁弁では、非付勢状態を保持するために、ダイヤフラム弁を開弁或いは閉弁側に押すコイルばね等のばね力を、強力にする必要がある。このため、コイルばね等が大型化し、電磁弁の駆動源となるソレノイドは、非付勢状態保持用のばね力に抗してダイヤフラム弁を作動させるため、大型化せざるを得ず、電磁弁の小型化が阻害される課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、一層の小型化が可能で、低消費電力化を図ることができる小型電磁弁を提供することを目的とする。

本発明に係る小型電磁弁は、
ソレノイドのソレノイドプランジャにステムが連結され、該ステムの先端に弁体が取り付けられ、バルブ本体の弁室内で該弁体を軸方向に移動させて動作する小型電磁弁において、
該バルブ本体は、２分割されて第１バルブ本体と第２バルブ本体とから構成され、該第１バルブ本体が前記ソレノイドの端部に固定され、該第２バルブ本体が第１バルブ本体の端部に固定され、該第２バルブ本体に第１ポート、第２ポート、第３ポートが設けられ、
該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の接合部の該第２バルブ本体内に第１弁室が形成され、該第１バルブ本体内に第２弁室が形成され、
該第１バルブ本体には、該第２バルブ本体内の該第３ポートと連通する連通路が該第２弁室と連通して形成され、該第３ポートは該第２バルブ本体内の前記ステムの軸方向と平行に形成され、該連通路は該ステムの軸方向と直角方向に該第１バルブ本体内に形成され、該連通路と該第３ポートの接続部が該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の傾斜接合面で接続され、
該第２バルブ本体の該第１弁室内に該弁体が着座する円環状の第１弁座が設けられ、該第１バルブ本体の該第２弁室内に該弁体が着座する円環状の第２弁座が設けられ、
ゴム状弾性体製のシールリングが、該第２弁室と該ソレノイドプランジャとの間のステムに、該シールリングの外周部を該第１バルブ本体の内面に接触させて、外嵌され、
該第１弁室に該第１ポートが連通接続され、該第１弁座の内側に該第２ポートが連通接続され、
該弁体が該第１弁座に着座したとき、該第１弁室と該第２ポート間が遮断され、該弁体が該第１弁座から離れたとき、該第１ポートと該第２ポート間が連通することを特徴とする。

この発明によれば、弁体にダイヤフラムを設ける必要がなく、ダイヤフラムのない弁体を用いてポートの開閉や切り換えを行うため、弁体の受圧面積を小さくすることができ、これにより、弁体を非付勢状態（非作動状態）で保持するばねのばね力を低減させ、ソレノイドを小型化して、電磁弁全体の小型化を図ることができる。さらに、受圧面積の小さい弁体を使用するため、弁の開閉や切換作動時、弁室内の液体が吐出し或いは吸引されるポンピング現象を防止することができ、分析装置の分析などの精度を向上させ、薬液やサンプル液などの液だれを防止することができる。

また、作動時、弁室側とソレノイド側をシールするシールリングは摺動せずに弾性変形のみであるため、ステムの移動に必要な駆動力は非常に小さくなり、ソレノイドの小型化とともに、電磁弁自体を一層小型化することができ、その消費電力を低減することができる。

また、本発明の他の小型電磁弁は、ソレノイドのソレノイドプランジャにステムが連結され、該ステムの先端に弁体が取り付けられ、バルブ本体の弁室内で該弁体を軸方向に移動させて動作する小型電磁弁において、
該バルブ本体の該弁室内に第１弁室と第２弁室が形成され、該第１弁室に該弁体が着座する円環状の第１弁座が設けられ、該第１弁室と該第２弁室の間に該弁体が着座する円環状の第２弁座が設けられ、
該第１弁室に第１ポートが連通接続され、該第１弁座の内側に第２ポートが連通接続され、該第２弁室に第３ポートが連通接続され、
該バルブ本体は、２分割されて第１バルブ本体と第２バルブ本体とから構成され、該第１バルブ本体が前記ソレノイドの端部に固定され、該第２バルブ本体が第１バルブ本体の端部に固定され、該第２バルブ本体に該第１ポート、該第２ポート、該第３ポートが設けられ、
該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の接合部の該第２バルブ本体内に該第１弁室が形成され、該第１バルブ本体内に該第２弁室が形成され、該第１弁座が該第２バルブ本体に設けられ、該第２弁座が該第１バルブ本体に設けられ、
該弁体は該第１弁座と第２弁座の間で該第１弁室内に配置され、シート状シール材が該第１弁室の周囲を囲う形態で該第１バルブ本体と第２バルブ本体間に介挿され、
ゴム状弾性体製のシールリングが、該第２弁室と該ソレノイドプランジャとの間のステムに、該シールリングの外周部を該第１バルブ本体の内面に接触させて、外嵌され、
前記ソレノイドプランジャには該弁体を該第１弁座側に付勢するコイルばねが装着され、
電磁弁の作動時、該ステムが軸方向に移動したとき、該シールリングは摺動せずに弾性変形のみで該移動に追従し、該弁体が該第１弁座に着座したとき、該第１弁室と該第２弁室が連通して、該第１ポートと該第２ポート間が遮断されるとともに該第１ポートと該第３ポートが連通し、該弁体が該第２弁座に着座したとき、該第１ポートと該第３ポート間が遮断され、該第１ポートと該第２ポートが連通することを特徴とする。

この発明によれば、弁体及びシールリングの受圧面積を小さくすることができ、これにより、非通電時に弁体を非付勢状態に保持するばねのばね力を低減させ、ソレノイドを小型化して、電磁弁全体の小型化を図ることができる。さらに、受圧面積の小さい弁体を使用するため、弁の開閉や切換作動時、弁室内の液体が吐出し或いは吸引されるポンピング現象を防止することができ、分析装置の分析などの精度を向上させ、薬液やサンプル液などの液だれを防止することができる。

さらに、ステムの外周に嵌挿されたシールリングの外周面は第２弁室内に摺接されるのみであるので、シールリングの受圧面積は最少となる。このため、ソレノイドの作動力を低減して、ソレノイド及び電磁弁全体の小型化が可能となり、消費電力を低減することができる。さらに、上記構成の小型電磁弁は、上記第１ポートを共通ポートとした３方切換弁を構成し、上記第２ポート、第３ポートを第１ポートに対し切り換え接続することができる。

ここで、上記小型電磁弁において、上記第１ポートは共通ポート、上記第２ポートは通常時閉鎖ポート、上記第３ポートは通常時開放ポートとされ、上記プランジャには上記弁体を第１弁座側に付勢するコイルばねが装着され、上記ソレノイドの付勢時、該コイルばねの付勢力に抗して上記弁体が移動し、該第１弁座から離れて上記第２弁座に当接し、第２ポートが共通ポートと連通し、第３ポートが閉鎖されて切り換えられるように構成することができる。

また、上記小型電磁弁において、上記第３ポートを封鎖して、第１ポートを共通ポート、第２ポートを通常時閉鎖ポートとする通常時閉鎖型の２方弁として使用し、ソレノイドの付勢時、コイルばねの付勢力に抗して上記弁体が移動し、第１弁座から離れて上記第２弁座に当接し、第２ポートが共通ポートと連通する構成とすることができる。

また、上記小型電磁弁において、上記第２ポートを封鎖して、第１ポートを共通ポート、第３ポートを通常時開放ポートとする通常時開放型の２方弁として使用し、ソレノイドの付勢（通電時）時、コイルばねの付勢力に抗して上記弁体が移動し、第１弁座から離れて上記第２弁座に当接し、第３ポートが閉鎖される構成とすることができる。

また上記のように、上記バルブ本体は、２分割されて第１バルブ本体と第２バルブ本体とから構成され、該第１バルブ本体が前記ソレノイドの端部に固定され、該第２バルブ本体が第１バルブ本体の端部に固定され、該第２バルブ本体に該第１ポート、該第２ポート、該第３ポートが設けられ、該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の接合部の該第２バルブ本体内に該第１弁室が形成され、該第１バルブ本体内に該第２弁室が形成され、該第１弁座が該第２バルブ本体に設けられ、該第２弁座が該第１バルブ本体に設けられ、該弁体は該第１弁座と第２弁座の間で該第１弁室内に配置され、シート状シール材が該第１弁室の周囲を囲う形態で該第１バルブ本体と第２バルブ本体間に介挿されるので、バルブ本体は、第１バルブ本体と第２バルブ本体の接合面に１枚のシール材を介挿するのみで、第１バルブ本体と第２バルブ本体間を良好にシールすることができ、製造時の組付作業性も向上させることができる。

さらに、上記のように、上記第１バルブ本体には、前記第２バルブ本体内の第３ポートと連通する連通路が前記第２弁室と連通して形成され、該第３ポートは該第２バルブ本体内の前記ステムの軸方向と平行に形成され、該連通路は該ステムの軸方向と直角方向に該第１バルブ本体内に形成され、該連通路と該第３ポートが該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の傾斜接合面で接続されるので、第１バルブ本体及び第２バルブ本体の高さ寸法を短くすることができ、バルブ本体の高さを最小にして小型電磁弁の一層の小型化を図ることができる。また、第１バルブ本体と第２バルブ本体を合成樹脂により型成形する場合、型抜きが容易となり、成形型の構造を簡単化し、製造コストを低減することができる。

またここで、上記シート状シール材は、前記第１バルブ本体と第２バルブ本体間の傾斜接合面に沿って配設され、該シート状シール材内には前記第３ポートと連通路に連通する連通孔を形成することができる。

またここで、上記シート状シール材は、前記第１弁室内に位置する第１平坦部に対し前記傾斜接合面に位置する第２平坦部を傾斜した状態で一体成形することが好ましい。これによれば、１枚のシート状シール材のみで第１バルブ本体と第２バルブ本体間を確実にシールすることができる。

またここで、上記ステムの周囲の軸孔内に上記第２弁室が形成されるように構成することができる。

またここで、上記シールリングには、Ｏリングを使用し、該Ｏリングは上記ステムの外周部に設けた環状溝内に嵌着することができる。

またここで、上記バルブ本体は高耐薬品性を有する合成樹脂材料により成形され、上記弁体及びシールリングは高耐薬品性を有する高分子弾性体により成形することが好ましい。

本発明の小型電磁弁によれば、小型化が可能となり、低消費電力化を図ることができ、開閉または切り換え作動時のポンピング現象を防止することができる。

本発明の一実施形態を示す小型電磁弁の斜視図である。同小型電磁弁の下方から見た斜視図である。図１のIII-III断面図である。図３のIV-IV断面図である。図３のV-V断面図である。図３のVI-VI断面図である。図３のVII-VII断面図である。第１バルブ本体、第２バルブ本体及びステム組付体を外した状態の分解正面図である。第１バルブ本体、第２バルブ本体、シート状シール材を外した状態の分解断面図である。第１バルブ本体、第２バルブ本体、シート状シール材の分解斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図１０に示す小型電磁弁は、各種分析装置、検査装置などで、薬液、サンプル液などの流路を切り換える３方切換弁である。

この小型電磁弁は、図３に示すように、ソレノイド３のソレノイドプランジャ６にステム９が連結され、ステム９の先端に弁体１２が取り付けられ、第１バルブ本体１と第２バルブ本体２からなるバルブ本体１０内に第１弁室１５と第２弁室１６が設けられ、第２バルブ本体２内に第１ポート１７、第２ポート１８、及び第３ポート１９が形成され、ソレノイド３によってステム９及び弁体１２を軸方向に移動させることにより、共通ポートとなる第１ポート１７に対し、第２ポート１８と第３ポート１９を切り換え接続する構造である。第１ポート１７は共通ポート、第２ポート１８は通常時閉鎖ポート、第３ポート１９は通常時開放ポートとなっている。

駆動部となるソレノイド３は、ボビン３ａにコイルを巻装し、ボビン３ａの内側にコア４が挿入され、ソレノイド３の両側にサイドコア５を装着して構成される。ソレノイド３内のコア４の下側には空間が設けられ、その空間内に、ソレノイドプランジャ６がコイルばね７を介して上下に移動可能に挿入される。ソレノイドプランジャ６は、通常時、コイルばね７の付勢力により下方に突き出す方向に付勢され、ソレノイド３の通電時、コイルばね７の付勢力に抗して上方に吸引され、僅かなストローク長で軸方向に移動する。

弁体１２を保持するステム９は、図８，９に示すように、ソレノイドプランジャ６の下部に設けたねじ穴にねじ込まれ、中央軸上で下方を向けて取り付けられる。ステム９の中間部外周に環状溝が形成され、その環状溝に、シールリング１１が嵌挿される。シールリング１１には、ゴム状弾性体製のＯリングが使用される。Ｏリングは、良好なシール性を有するとともに、高い耐薬品性、耐腐食性を備え、薬液、サンプル液などから影響を受けず、薬液、サンプル液に対し悪影響を与えることはない。シールリング１１には、Ｏリングのほかに、Ｘリング、Ｙ字パッキンなどを使用することができ、既製品のシール材を使用できるので、専用シール材を特別に製造する場合に比べ、低コストで製造することができる。

また、シールリング１１は、弁の切換作動時、つまりステム９が上下動したとき、その移動はシールリング１１の弾性領域内で行われ、弾性変形するのみであり、シールリング１１は移動しないため、ポンピング現象は少ない。さらに、シールリング１１は、図３のように、ステム９の中間部外周に環状溝に外嵌され、シールリング１１の外周面は第２弁室１６の内周面に当接するのみであるから、第２弁室１６の圧力が印加されるシールリング１１の受圧面積は最少となる。このため、ステム９を上下動させるソレノイド３の駆動力は最少とすることができ、ソレノイド３を小型化できるとともに、消費電力を低減することができる。

図３に示すように、第１バルブ本体１の軸孔１ａにステム９を挿入した状態で、弁体１２の下側のステム９外周部に、第２弁室１６が形成される。さらに、ステム９の先端（下端）部には、図８，９に示すように、弁体１２が取り付けられる。弁体１２は、ゴム状弾性体を用いて円柱状に形成される。

なお、弁体１２の形状は、ステム９に外嵌可能で第１弁座１３、第２弁座１４に当接可能な形状であれば、直方体形状などであってもかまわない。弁体１２の中央には軸孔が設けられ、その軸孔にステム９の先端部を嵌挿させて取り付けられる。弁体１２は、図３に示すように、ステム９の軸方向への上下動により、第２バルブ本体２側の第２ポート１８の第１弁座１３と、その上の第１バルブ本体１側の第２弁座１４間で移動し、ソレノイド３による弁の切換作動時、弁体１２が交互に着座する構造である。

上記のように、バルブ本体１０は、２分割されて第１バルブ本体１と第２バルブ本体２とから構成される。バルブ本体１０の第１バルブ本体１、第２バルブ本体２、及びステム９は、各々、高耐薬品性を有する合成樹脂材料により成形され、また、弁体１２、シールリング１１も、高耐薬品性を有する高分子弾性体により成形され、各種の薬液やサンプル液による内側部材の腐蝕や化学変化を防止している。バルブ本体１０の上部を形成する第１バルブ本体１は、図３に示す如く、その上面がソレノイド３の端部に固定される形態に形成され、図８、９に示す如く、中央軸方向に軸孔１ａが形成される。上記ソレノイド３を第１バルブ本体１の上部に取り付けたとき、ソレノイドプランジャ６の下端のステム９が軸孔１ａ内に進入し、且つシールリング１１も軸孔１ａに挿入され、その状態で、ソレノイドプランジャ６は僅かなストローク長で上下摺動可能となる。また、ステム９及びシールリング１１も僅かなストローク長で摺動可能に軸孔１ａ内に嵌挿される。これにより、ステム９の中間部外周に装着されたシールリング１１は、第１バルブ本体１の軸孔１ａ内に挿入され、軸孔１ａの内面をシールした状態となる。

また、図９に示すように、第１バルブ本体１における軸孔１ａの下側の周縁部に、リング状の第２弁座１４が設けられ、ソレノイド３の通電時、ステム９が僅かに上昇したとき、弁体１２の上面が第２弁座１４に当接し、これにより、ステム９の外周の第２弁室１６が閉鎖される。

上記のように、軸孔１ａ内において、ステム９の周囲に第２弁室１６が形成されるが、シールリング１１は、ステム９の外周部の円周溝に嵌入され、シールリング１１を含むステム９の受圧面積は非常に小さくなっており、第１ポート１７から第１弁室１５を通して第２弁室１６に液圧が印加された場合、ステム９が開弁方向に移動することはない。

このため、ステム９を弁体１２の閉弁方向に付勢するコイルばね７のばね力を小さくすることができ、且つ作動時のソレノイド３の付勢力も小さくすることができる。よって、ソレノイド３の形状も小型化が可能となり、これにより、電磁弁全体を小型化することができる。

一方、第１バルブ本体１には、第２バルブ本体２内の第３ポート１９と連通する連通路１９ａが第２弁室１６と連通して形成される。連通路１９ａはステム９の軸方向と直角方向に、第１バルブ本体１内に形成され、図９に示す如く、第１バルブ本体１の傾斜接合面２１に開口するように連通路１９ａは形成される。

つまり、第１バルブ本体１の下面は、第２弁座１４の部位において横方向に水平な水平面となっているが、連通路１９ａの端部では傾斜するように、傾斜接合面２１が形成され、この傾斜接合面２１は、第２バルブ本体２の上面の傾斜接合面２２と接合するように組み付けられる。この傾斜接合面２１はステム９の軸方向に対し略４５°の傾斜角度で形成されている。同様に、傾斜接合面２２も、ステム９の軸方向に対し略４５°の傾斜角度で形成される。

このように、第１バルブ本体１内の連通路１９ａが軸方向と直角の水平横方向に形成され、その端部が傾斜接合面２１に開口することにより、第１バルブ本体１の高さ寸法ｈ（図９）を短く形成することができる。さらに、第１バルブ本体１を合成樹脂により型成形する場合、型抜きを容易にして成形型の構造を簡単化することができる。これにより、第１バルブ本体１及び第２バルブ本体２を含むバルブ本体１０の高さ寸法を小型化できるとともに、製造時の型成形を容易に行うことができる。なお、傾斜接合面２１の傾斜角度は、４５°のほか、バルブ本体１０の型成形時、型抜きを容易にして成形型の構造を簡単化できる範囲において、任意の角度とすることができる。

第１バルブ本体１の下側には、図３，９，１０に示す如く、シート状シール材２０を介挿して状態で、第２バルブ本体２が嵌着固定される。バルブ本体１０の下部を形成する第２バルブ本体２は、その中央上面に、第１弁室１５が円形の凹部として形成され、その第１弁室１５の中央に、第２ポート１８の上部が開口する。また、第１弁室１５内には、第２ポート１８上部が開口する部位の周囲に、リング状の第１弁座１３が形成され、上記ステム９がコイルばね７の付勢力により下降した状態で、弁体１２が第１弁座１３に着座し、第２ポート１８を閉鎖する構造である。

図１０に示す如く、第２バルブ本体２の上面には、第１バルブ本体１の下面の傾斜接合面２１と接合される傾斜接合面２２を設けた傾斜部が設けられ、且つ第２バルブ本体２の上面には、シート状シール材２０を挿入するために、第１弁室１５を含む凹部が形成される。第２バルブ本体２の傾斜部の傾斜接合面２２は、上記第１バルブ本体１の傾斜接合面２１と同様、ステム９の軸方向に対し略４５°の傾斜角度で形成されている。

第１バルブ本体１と第２バルブ本体２との接合面には、上記のように、傾斜接合面２１と傾斜接合面２２が含まれ、この第１バルブ本体１と第２バルブ本体２との傾斜接合面２１，２２は、相互に直交する第１バルブ本体１側の連通路１９ａと第２バルブ本体２側の第３ポート１９を接続するために設けられる。

上記のように、第１バルブ本体１と第２バルブ本体２との傾斜接合面２１，２２で、直交する連通路１９ａと第３ポート１９が接続する構造とすることにより、第１バルブ本体１内の連通路１９ａを軸方向と直角方向に形成して、第１バルブ本体１の型成形時の成形性（型抜き容易性など）を良くし、且つ第２バルブ本体２内の第３ポート１９を軸方向と平行に形成して、第２バルブ本体２の型成形時の成形性を良好にしている。なお、傾斜接合面２２の傾斜角度は、４５°のほか、バルブ本体１０の型成形時、型抜きを容易にして成形型の構造を簡単化できる範囲において、任意の角度とすることができる。

また、第２バルブ本体２の上面凹部には、第１ポート１７、第２ポート１８、及び第３ポート１９の上端部が開口し、第１弁室１５が第１ポート１７と連通し、周縁部はシート状シール材２０によりシールされる。また、第３ポート１９の周囲は、シート状シール材２０により第１弁室１５に対し遮断されシールされる。

シート状シール材２０は、ゴム状の高分子弾性体によりシート状に形成され、図１０に示すように、水平横方向と平行な第１平坦部２０ａを有し、その第１平坦部２０ａの中央に開口部２０ｄが設けられる。また、第１平坦部２０ａの端部に第２平坦部２０ｂが傾斜接合面２２と平行になるように傾斜して一体に形成され、傾斜した第２平坦部２０ｂには、第３ポート１９と連通する連通孔２０ｃが形成される。

この第１バルブ本体１と第２バルブ本体２の接合面には傾斜接合面２１，２２が含まれ、この傾斜接合面２１，２２で第３ポート１９と連通路１９ａが接続され、その接続部が、シート状シール材２０の連通孔２０ｃの周縁部でシールされる。シート状シール材２０は、同様に傾斜した第１平坦部２０ａと第２平坦部２０ｂが一体形成される。このため、バルブ本体１０は、第１バルブ本体１と第２バルブ本体２の接合面に１枚のシール材を介挿するのみで、第１バルブ本体１と第２バルブ本体２間をシールすることができ、製造時の組付け作業性も良好となる。

上記のように、第２バルブ本体２内において、第３ポート１９はステム９の軸方向と平行に形成され、且つ第１ポート１７及び第２ポート１８も、第３ポート１９と平行につまりステム９の軸方向と平行に、第２バルブ本体２内に形成され、第１ポート１７の上端は第１弁室１５と連通し、第２ポート１８の上端は第１弁座１３の内側に連通する。第１ポート１７、第２ポート１８、及び第３ポート１９は、全てのチューブ接続部がバルブ本体１０の下部の第２バルブ本体２の底面に並設され、同じ下方を向く形態となり、これにより、電磁弁にチューブを接続する場合、各チューブの接続を容易に行うことができる。

図示は省略されているが、第１バルブ本体1と第２バルブ本体２には、ソレノイド３まで連通する複数の固定孔が軸方向に設けられ、固定孔は第２バルブ本体２の底部に開口する。

このため、第１バルブ本体１と第２バルブ本体２からなるバルブ本体１０を、ソレノイド３の下部に取り付ける場合、図９に示すように、先ず、ステム９の上部をソレノイドプランジャ６のねじ孔にねじ込み固定した状態で、第１バルブ本体１をソレノイド３の底部に嵌め込み、ステム９の下端を軸孔１ａに挿通させる。

次に、弁体１２をステム９の先端部に外嵌させ、第２バルブ本体２を第１バルブ本体１の底部に、シート状シール材２０を介挿した状態で嵌め込む。図示しない固定ねじを第２バルブ本体２の固定孔に下側から挿入し、固定ねじの先端をソレノイド３の固定孔にねじ込むようにして、電磁弁は組み付けられる。

上記構成の小型電磁弁は、各種分析装置、検査装置などで使用され、薬液、サンプル液などの流路を切り換える電磁弁として使用される。３方切換弁として使用する場合、第１ポート１７が共通ポートとなり、第２ポート１８が通常時閉鎖ポート、第３ポート１９が通常時開放ポートとなり、各々に各用途のチューブが接続される。

ソレノイド３に通電しないオフ時には、ソレノイドプランジャ６及びステム９はコイルばね７の付勢力により下方に付勢されており、弁体１２は、第１弁座１３に当接し第２ポート１８を閉鎖した状態となる。一方、弁体１２とその上の第２弁座１４との間は、離れて隙間が生じているため、第１弁室１５は第２弁室１６と連通し、第１ポート１７は第１弁室１５と第２弁室１６を通して第３ポート１９と連通する。したがって、この小型電磁弁の第１ポート１７と第２ポート１８を２方弁として使用する場合、通常時閉鎖型の２方弁となり、小型電磁弁の第１ポート１７と第３ポート１９を２方弁として使用する場合、通常時開放型の２方弁となる。

ソレノイド３に通電して電磁弁をオンすると、ソレノイドプランジャ６及びステム９はコイルばね７の付勢力に抗して上方に付勢され、僅かなストローク長（例えば０．数ｍｍ）だけ上昇する。これにより、ステム９先端の弁体１２が上昇し、弁体１２が第１弁座１３から離れ、第２ポート１８が第１ポート１７と連通する。同時に、弁体１２が第２弁座１４に当接し、第１ポート１７と第３ポート１９間が遮断され、これにより、共通ポートの第１ポート１７の連通接続が、第３ポート１９から第２ポート１８に切り換えられる。

この状態で、ソレノイド３の通電をオフすると、ソレノイドプランジャ６及びステム９は、コイルばね７の付勢力により、僅かなストローク長（例えば０．数ｍｍ）だけ下降する。これにより、ステム９先端の弁体１２が下降し、弁体１２が第２弁座１４から離れ、第１弁座１３に当接し、第１ポート１７と第２ポート１８間が遮断され、第１ポート１７が第１弁室１５、第２弁室１６を通して第３ポート１９に連通するように切り換えられ、小型電磁弁は３方切換弁として動作する。

このような電磁弁の作動時、シールリング１１は、その弾性領域内で変形し、軸孔１ａの内周面で摺動することはない。このため、ポンピング現象は生じず、電磁弁作動時のノズルの液だれや分析精度の悪化などを防止することができる。

一方、上記のように、この小型電磁弁を通常時閉鎖型の２方弁として使用する場合、第３ポート１９、連通路１９ａを封鎖状態とし、第１ポート１７と第２ポート１８のみを使用する。この場合、ソレノイド３に通電して電磁弁をオンすると、ソレノイドプランジャ６及びステム９はコイルばね７の付勢力に抗して上方に付勢され、僅かなストローク長だけ上昇する。これにより、ステム９先端の弁体１２が上昇し、弁体１２が第１弁座１３から離れ、第２ポート１８が第１ポート１７と連通する。

一方、小型電磁弁を通常時開放型の２方弁として使用する場合、第２ポート１８を封鎖状態とし、第１ポート１７と第３ポート１９のみを使用する。この場合、ソレノイド３に通電して電磁弁をオンすると、ソレノイドプランジャ６及びステム９はコイルばね７の付勢力に抗して上方に付勢され、僅かなストローク長だけ上昇する。これにより、ステム９先端の弁体１２が上昇し、弁体１２が第２弁座１４に着座し、第３ポート１９が閉鎖する。

このように、ステム９にシールリング１１を嵌着しているため、作動時のポンピング現象を防止し、分析装置の分析などの精度を向上させ、薬液やサンプル液などの液だれを防止することができる。また、作動時、弁室側とソレノイド３側をシールするシールリング１１は摺動せずに弾性領域内で、弾性変形するのみであるため、ステム９の移動に必要な駆動力は非常に小さくなり、ソレノイド３の小型化とともに、電磁弁自体を一層小型化することができ、その消費電力を低減することができる。

なお、上記実施形態では、ソレノイドプランジャ６を下方に付勢するコイルばね７をソレノイドプランジャ６の内部に配設したが、コイルばねは、ソレノイドプランジャの外側に配設することもできる。この場合、ソレノイドプランジャの一部を小径にしてその外周部にコイルばねを配設するため、ソレノイドプランジャの外径を細くすることができ、それに伴い、電磁弁全体の外径も細くすることができる。

１第１バルブ本体
１ａ軸孔
２第２バルブ本体
３ソレノイド
３ａボビン
４コア
５サイドコア
６ソレノイドプランジャ
７コイルばね
９ステム
１０バルブ本体
１１シールリング
１２弁体
１３第１弁座
１４第２弁座
１５第１弁室
１６第２弁室
１７第１ポート
１８第２ポート
１９第３ポート
１９ａ連通路
２０シート状シール材
２０ａ第１平坦部
２０ｂ第２平坦部
２０ｃ連通孔
２０ｄ開口部
２１傾斜接合面
２２傾斜接合面

Claims

ソレノイドのソレノイドプランジャにステムが連結され、該ステムの先端に弁体が取り付けられ、バルブ本体の弁室内で該弁体を軸方向に移動させて動作する小型電磁弁において、
該バルブ本体は、２分割されて第１バルブ本体と第２バルブ本体とから構成され、該第１バルブ本体が前記ソレノイドの端部に固定され、該第２バルブ本体が第１バルブ本体の端部に固定され、該第２バルブ本体に第１ポート、第２ポート、第３ポートが設けられ、
該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の接合部の該第２バルブ本体内に第１弁室が形成され、該第１バルブ本体内に第２弁室が形成され、
該第１バルブ本体には、該第２バルブ本体内の該第３ポートと連通する連通路が該第２弁室と連通して形成され、該第３ポートは該第２バルブ本体内の前記ステムの軸方向と平行に形成され、該連通路は該ステムの軸方向と直角方向に該第１バルブ本体内に形成され、該連通路と該第３ポートの接続部が該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の傾斜接合面で接続され、
該第２バルブ本体の該第１弁室内に該弁体が着座する円環状の第１弁座が設けられ、該第１バルブ本体の該第２弁室内に該弁体が着座する円環状の第２弁座が設けられ、
ゴム状弾性体製のシールリングが、該第２弁室と該ソレノイドプランジャとの間のステムに、該シールリングの外周部を該第１バルブ本体の内面に接触させて、外嵌され、
該第１弁室に該第１ポートが連通接続され、該第１弁座の内側に該第２ポートが連通接続され、
該弁体が該第１弁座に着座したとき、該第１弁室と該第２ポート間が遮断され、該弁体が該第１弁座から離れたとき、該第１ポートと該第２ポート間が連通することを特徴とする小型電磁弁。
前記ソレノイドプランジャには前記弁体を前記第１弁座側に付勢するコイルばねが装着され、該コイルばねの付勢力により該弁体が該第１弁座に着座し、前記ソレノイドの付勢時、該コイルばねの付勢力に抗して該弁体が移動し、前記第１ポートと前記第２ポートが連通することを特徴とする請求項１記載の小型電磁弁。
ソレノイドのソレノイドプランジャにステムが連結され、該ステムの先端に弁体が取り付けられ、バルブ本体の弁室内で該弁体を軸方向に移動させて動作する小型電磁弁において、
該バルブ本体の該弁室内に第１弁室と第２弁室が形成され、該第１弁室に該弁体が着座する円環状の第１弁座が設けられ、該第１弁室と該第２弁室の間に該弁体が着座する円環状の第２弁座が設けられ、
該第１弁室に第１ポートが連通接続され、該第１弁座の内側に第２ポートが連通接続され、該第２弁室に第３ポートが連通接続され、
該バルブ本体は、２分割されて第１バルブ本体と第２バルブ本体とから構成され、該第１バルブ本体が前記ソレノイドの端部に固定され、該第２バルブ本体が第１バルブ本体の端部に固定され、該第２バルブ本体に該第１ポート、該第２ポート、該第３ポートが設けられ、
該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の接合部の該第２バルブ本体内に該第１弁室が形成され、該第１バルブ本体内に該第２弁室が形成され、該第１弁座が該第２バルブ本体に設けられ、該第２弁座が該第１バルブ本体に設けられ、
該弁体は該第１弁座と第２弁座の間で該第１弁室内に配置され、シート状シール材が該第１弁室の周囲を囲う形態で該第１バルブ本体と第２バルブ本体間に介挿され、
ゴム状弾性体製のシールリングが、該第２弁室と該ソレノイドプランジャとの間のステムに、該シールリングの外周部を該第１バルブ本体の内面に接触させて、外嵌され、
前記ソレノイドプランジャには該弁体を該第１弁座側に付勢するコイルばねが装着され、
電磁弁の作動時、該ステムが軸方向に移動したとき、該シールリングは摺動せずに弾性変形のみで該移動に追従し、該弁体が該第１弁座に着座したとき、該第１弁室と該第２弁室が連通して、該第１ポートと該第２ポート間が遮断されるとともに該第１ポートと該第３ポートが連通し、該弁体が該第２弁座に着座したとき、該第１ポートと該第３ポート間が遮断され、該第１ポートと該第２ポートが連通することを特徴とする小型電磁弁。
前記第１ポートは共通ポート、前記第２ポートは通常時閉鎖ポート、前記第３ポートは通常時開放ポートとされ、前記ソレノイドの付勢時、前記コイルばねの付勢力に抗して該弁体が移動し、該弁体は該第１弁座から離れ該第２弁座に着座して、該第２ポートが該共通ポートと連通し、該第３ポートが閉鎖されて切り換えられることを特徴とする請求項２または３記載の小型電磁弁。
前記第３ポートが封鎖され、前記第１ポートが共通ポート、前記第２ポートが通常時閉鎖ポートとされる通常時閉鎖型の２方弁として使用され、前記ソレノイドの付勢時、前記コイルばねの付勢力に抗して前記弁体が移動して、前記第１弁座から離れて前記第２弁座に当接し、該第２ポートが該共通ポートと連通することを特徴とする請求項２または３記載の小型電磁弁。
前記第２ポートが封鎖され、前記第１ポートが共通ポート、前記第３ポートが通常時開放ポートとされる通常時開放型の２方弁として使用され、前記ソレノイドの付勢時、前記コイルばねの付勢力に抗して前記弁体が移動して、前記第１弁座から離れて前記第２弁座に当接し、該第３ポートが閉鎖されることを特徴とする請求項２または３記載の小型電磁弁。
前記第１バルブ本体には、前記第２バルブ本体内の該第３ポートと連通する連通路が該第２弁室と連通して形成され、該第３ポートは該第２バルブ本体内の前記ステムの軸方向と平行に形成され、該連通路は該ステムの軸方向と直角方向に該第１バルブ本体内に形成され、該連通路と該第３ポートの接続部が該第１バルブ本体と該第２バルブ本体の傾斜接合面で接続され、該傾斜接合面が該ステムの軸方向に対し略４５°の傾斜角度で形成されたことを特徴とする請求項３記載の小型電磁弁。
前記シート状シール材は、前記第１バルブ本体と第２バルブ本体間の該傾斜接合面に沿って配設され、該シート状シール材内には前記第３ポートと連通路に連通する連通孔が形成されることを特徴とする請求項７記載の小型電磁弁。
前記シート状シール材は、前記第１弁室内に位置する第１平坦部に対し前記傾斜接合面に位置する第２平坦部が傾斜した状態で一体に成形されたことを特徴とする請求項８記載の小型電磁弁。
前記ステムの周囲の軸孔内に前記第２弁室が形成されることを特徴とする請求項１または３記載の小型電磁弁。
前記シールリングとしてＯリングが前記ステムの外周部に設けた環状溝内に嵌着されたことを特徴とする請求項１または３記載の小型電磁弁。
前記バルブ本体は、高耐薬品性を有する合成樹脂材料により成形され、前記弁体及びシールリングは高耐薬品性を有する高分子弾性体により成形されたことを特徴とする請求項１または３記載の小型電磁弁。