(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁弁を流れる流体が、エラストマー材料をバルブ部材に固定する接合剤または接着剤に対して腐食性がある場合でも使用できる構成の電磁弁を提供する。【解決手段】電磁モジュラーバルブ２０は、バルブ本体２２と、バルブ本体２２に摺動可能に収容されるバルブ部材２４と、開位置と閉位置の間を移動させるソレノイド２６とを備える。バルブ本体２２は、端面３０、側面３２および内部孔３４を有する。端面３０の流出口３６は、内部孔３４と流体連通して設けられる。側面３２の流入口３８は、内部孔３４と流体連通して設けられる。バルブ本体２２は、長手方向において内部孔３４と流出口３６の間に配置されるＯリング弁座１０２を備える。バルブ部材２４は、円錐台形状のテーパー端部１０８、およびバルブ部材当接面１１０を有する。バルブ部材当接面１１０は、バルブ部材２４が閉位置にある時、Ｏリング弁座１０２と当接する。【選択図】図２
2020003060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁モジュラーバルブであって、
端面と、側面と、内部孔と、前記端面に設けられ前記内部孔と流体連通して配置される流出口と、前記側面に設けられ前記内部孔と流体連通して配置される流入口と、前記端面とは反対側の接続端部と、を有するバルブ本体と、
前記バルブ本体の前記内部孔に摺動可能に収容され、長手軸に沿って延出するバルブ部材と、
前記バルブ本体の前記接続端部と接続されるソレノイド本体と、前記ソレノイド本体の内部に配置されるコイルとを備え、開位置と閉位置の間を、前記長手軸に沿って、前記バルブ本体に対して前記バルブ部材を移動させるように作動可能なソレノイドと、
を備える電磁モジュラーバルブであって、
前記バルブ本体は、長手方向において前記内部孔と前記流出口の間に配置されるＯリング弁座を備え、
前記バルブ部材は、円錐台形状のテーパー端部と、前記バルブ部材が前記閉位置にある時に前記Ｏリング弁座と当接し、前記バルブ部材が前記開位置にある時に前記Ｏリング弁座から離間するバルブ部材当接面と、を有することを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記バルブ本体は、長手方向において前記内部孔と前記流出口の間に配置され、前記Ｏリング弁座を収容し支持する溝を有することを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記バルブ本体は、長手方向において前記バルブ本体の前記溝と前記内部孔の間に配置され、前記長手軸に対して斜角に配置されるバルブ本体当接面を有し、前記バルブ部材が前記閉位置にある時、前記バルブ部材当接面は前記バルブ本体当接面と当接し、堅固なストッパとなることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記バルブ本体当接面の前記斜角は、前記バルブ部材の前記テーパー端部の円錐台形状と一致し、４０度以上５０度以下であることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項５】
電磁モジュラーバルブであって、
端面と、側面と、内部孔と、前記端面に設けられ前記内部孔と流体連通して配置される流出口と、前記側面に設けられ前記内部孔と流体連通して配置される流入口と、前記端面と反対側の接続端部と、を有するバルブ本体と、
前記バルブ本体の前記内部孔に摺動可能に収容され、長手軸に沿って延出するバルブ部材と、
前記バルブ本体の前記接続端部と接続されるソレノイド本体と、前記ソレノイド本体の内部に配置され、前記長手軸回りを環状に延出するコイルとを備え、開位置と閉位置の間を、前記長手軸に沿って、前記バルブ本体に対して前記バルブ部材を移動させるように作動可能なソレノイドと、
前記バルブ本体の前記内部孔に配置され、前記バルブ部材を前記閉位置側へ付勢する付勢部材とを備え、
前記バルブ本体は、長手方向において前記内部孔と前記流出口の間に配置されるＯリング弁座を備え、
前記バルブ部材は、円錐台形状のテーパー端部と、前記バルブ部材が前記閉位置にある時に前記Ｏリング弁座と当接し、前記バルブ部材が前記開位置にある時に前記Ｏリング弁座から離間するバルブ部材当接面と、を有することを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項６】
請求項５に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記ソレノイドは第一端部と第二端部の間に亘って延出し、前記第一端部には前記バルブ本体が接続され、前記ソレノイドは、前記第二端部から前記コイル内に延出する磁極片を備え、前記バルブ部材は、前記ソレノイドの前記第一端部から前記コイル内に延出する電機子部を備えることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項７】
請求項６に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記ソレノイドは、前記コイルを支持するボビンを備え、前記コイルは前記ボビン回りを環状に延出することを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項８】
請求項７に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記電磁モジュラーバルブはさらに第一ブッシュを備え、
前記第一ブッシュはブッシュフランジと、前記ブッシュフランジから延出する筒状部とを備え、
前記ブッシュフランジは、前記第一ブッシュの前記コイルに対する長手方向の移動を防止するように、長手方向において前記バルブ本体の前記接続端部と前記コイルの間に配置され、
前記第一ブッシュの前記筒状部は、前記ボビンに収容され、前記バルブ部材の前記電機子部および前記磁極片の少なくとも一部の回りを環状に延出し、
前記電磁モジュラーバルブはさらに、前記磁極片回りに環状に延出し、径方向において前記磁極片と前記第一ブッシュの前記筒状部との間に配置される少なくとも１つの磁極片シールを備え、
前記少なくとも１つの磁極片シールは、前記バルブ部材全体が、前記バルブ本体の前記内部孔により形成される予圧室および前記内部孔と前記磁極片の間の前記第一ブッシュ内の空間の内部に配置されるように、前記第一ブッシュと前記磁極片の間に静的シールを形成する、ことを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項９】
請求項８に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記第一ブッシュの前記筒状部回りに環状に配置され、長手方向において前記コイルと前記第一ブッシュの前記ブッシュフランジとの間に配置される円盤形状の第二ブッシュをさらに備え、
前記ソレノイド本体および前記第二ブッシュは共働し、前記ソレノイドの断面形状を、前記コイルを収容する内向きＵ字形断面とし、
前記第一ブッシュは、非磁性材料で製造され、
前記ソレノイド本体および前記第二ブッシュで形成された前記内向きＵ字形断面が、前記長手軸に向かって内側へ磁束を集中させるように、前記ソレノイド本体および前記第二ブッシュは、磁性材料で製造されることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１０】
請求項７に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記磁極片は、前記ボビン内に移動可能に配置され、さらに、前記ソレノイド本体と螺合し、前記ソレノイド本体に対して前記磁極片を回転させることによって、前記磁極片の長手方向位置、すなわち、前記バルブ部材のストローク長さを調整可能とするねじ端部を備えることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１１】
請求項６に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記バルブ部材は、さらに、前記テーパー端部に隣接するプランジャ部と、長手方向において前記プランジャ部と前記電機子部の間に配置され、前記バルブ本体の前記内部孔と滑合して摺動可能に配置されるピストン部とを備え、
前記付勢部材は、長手方向において前記バルブ部材の前記ピストン部と前記第一ブッシュの前記ブッシュフランジの間に配置されることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１２】
請求項６に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記バルブ部材の前記電機子部は、筒状外面と、前記筒状外面に設けられた少なくとも１つの長手方向溝を有し、
前記長手方向溝は、前記長手軸と平行に延出し、前記開位置と前記閉位置の間の前記バルブ部材の長手方向の移動を、前記バルブ部材の前記電機子部に沿って、流体固着現象を防止する流体流路を提供することにより容易にする、ことを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１３】
電磁モジュラーバルブであって、
端面と、側面と、内部孔と、前記端面に設けられ前記内部孔と流体連通して配置される流出口と、前記側面に設けられ前記内部孔と流体連通して配置される流入口と、前記端面と反対側の接続端部と、を有するバルブ本体と、
前記バルブ本体の前記内部孔に摺動可能に収容され、長手軸に沿って延出するバルブ部材と、
前記バルブ本体の前記接続端部と接続されるソレノイド本体と、前記ソレノイド本体の内部に配置され、前記長手軸回りを環状に延出するコイルとを備え、開位置と閉位置の間を、前記長手軸に沿って、前記バルブ本体に対して前記バルブ部材を移動させるように作動可能なソレノイドと、
前記バルブ本体の前記内部孔に配置され、前記バルブ部材を前記開位置側へ付勢する付勢部材とを備え、
前記バルブ本体は、長手方向において前記内部孔と前記流出口の間に配置されるＯリング弁座を備え、
前記バルブ部材は、円錐台形状のテーパー端部と、前記バルブ部材が前記閉位置にある時に前記Ｏリング弁座と当接し、前記バルブ部材が前記開位置にある時に前記Ｏリング弁座から離間するバルブ部材当接面と、を有することを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記ソレノイドは、第一端部と第二端部の間に亘って延出し、前記第一端部には前記バルブ本体が接続され、
前記ソレノイドは、長手方向において前記コイルと前記バルブ本体の前記接続端部との間に配置される磁極片フランジを有する磁極片と、前記磁極片フランジから前記コイル内部に前記ソレノイドの前記第一端部を通って延出するシリンダー部と、前記ソレノイドの前記第二端部から前記コイル内部に延出するエンドストッパと、前記磁極片の前記シリンダー部と前記エンドストッパの間で前記コイル内に摺動可能に配置される電機子とを備えることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記ソレノイドは、前記コイルを支持するボビンを備え、前記コイルは前記ボビン回りを環状に延出することを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記電磁モジュラーバルブはさらに、ブッシュフランジと、前記ブッシュフランジから延出する筒状部とを備えるブッシュを備え、
前記ブッシュフランジは、前記ブッシュの前記コイルに対する長手方向の移動を防止するように、長手方向において前記磁極片フランジと前記コイルの間に配置され、
前記ブッシュの前記筒状部は、前記ボビンに収容され、前記磁極片の前記シリンダー部、前記電機子、および前記エンドストッパの少なくとも一部の回りを環状に延出し、
前記電磁モジュラーバルブはさらに、
前記磁極片の前記シリンダー部回りに環状に延出し、径方向において前記磁極片の前記シリンダー部と前記ブッシュの前記筒状部との間で配置され、前記ブッシュと前記磁極片の間に第一静的シールを形成する少なくとも１つの磁極片シールと、
前記エンドストッパ回りに環状に延出し、径方向において前記エンドストッパと前記ブッシュの前記筒状部の間に配置され、前記ブッシュと前記エンドストッパの間に第二静的シールを形成する少なくとも１つのエンドストッパシールとを備えることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記磁極片は、内部に貫通する長手方向孔を有し、
前記バルブ部材は、前記テーパー端部に隣接するプランジャ部と、前記磁極片の前記長手方向孔を貫通して延出し、前記電機子と当接するステム部と、長手方向において前記プランジャ部と前記ステム部の間で配置され、前記バルブ本体の前記内部孔と滑合して摺動可能に配置されるピストン部とを備え、
前記付勢部材は、長手方向において、前記バルブ部材の前記ピストン部と、前記バルブ本体当接面に隣接する前記バルブ本体の前記内部孔内に設けられる支持面との間に配置されることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記第一静的シールおよび前記第二静的シールは、前記バルブ部材全体および前記電機子全体が内部に配置される予圧室を形成し、
前記予圧室は、前記バルブ本体の前記内部孔と、前記磁極片の前記長手方向孔と、前記磁極片の前記シリンダー部と前記エンドストッパとの間で前記ブッシュの内部の空間とから形成されることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項１９】
請求項１６に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記ブッシュおよび前記エンドストッパは、非磁性材料で製造され、
前記ソレノイド本体および前記磁極片が共働して前記長手軸に向かって内側へ磁束を集中させるように、前記ソレノイド本体および前記磁極片は、磁性材料で製造されることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【請求項２０】
請求項１４に記載の電磁モジュラーバルブにおいて、
前記エンドストッパは前記ボビン内に移動可能に配置され、さらに、前記ソレノイド本体と螺合し、前記ソレノイド本体に対して前記エンドストッパを回転させることによって、前記エンドストッパの長手方向位置、すなわち、前記バルブ部材のストローク長さを調整可能とするねじ端部を備えることを特徴とする電磁モジュラーバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁モジュラーバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
このセクションは、本発明の開示に関連する背景技術情報を提供するが、これは必ずしも先行技術ではない。
【０００３】
電磁弁は、ソータ、包装機、フードプロセッサ等の様々な異なる用途で頻繁に用いられる。これらのバルブは、流体の流れの制御に用いられ、数百万回にわたり作動する可能性がある。電磁弁は、通常、コイルと電機子を備える。コイルに電力が供給されると（すなわち、ソレノイドに通電すると）、コイルは、電機子に電磁力を印加する。バルブ部材は、電機子の動きに応じて、開位置と閉位置の間を、電磁弁のバルブ本体内で、長手方向に移動する。バルブ本体は弁座を有し、バルブ部材は当接面を有する。バルブ部材の当接面は、バルブ部材が開位置にある時にバルブ本体の弁座から離間し、バルブ部材が閉位置にある時にバルブ本体の弁座と当接する。バネ等の付勢部材は、コイルが電機子に印加する電磁力に抵抗するのに用いられる。
電磁バルブの構成に応じて、付勢部材は、バルブ部材を弁座に押しつける（一般に常時閉バルブと呼ばれるもの）、または、弁座から離間させる（一般に常時開バルブと呼ばれる）。
【０００４】
漏れ止めシールを提供するために、バルブ部材の当接面は、エラストマー材料で形成されることが多い。従来、バルブ部材は金属またはプラスチックで製造され、エラストマー材料はバルブ部材の金属またはプラスチックに被覆成形されるか接合される。他の構成では、エラストマー材料は、バルブ部材に接着剤で固定される。このようなバルブで使用されるエラストマー材料の種類は、バルブ部材または接着剤に接合されるのに適した材料に限定される。このような材料の欠点の一つは、特定の流体と接触すると、しばしば劣化および／または腐食しやすいことである。その結果、このようなバルブは、電磁弁を流れる流体が、当接面を形成するエラストマー材料に対して腐食性がある場合や、エラストマー材料をバルブ部材に固定する接合剤または接着剤に対して腐食性がある用途にはあまり適していない。
【発明の概要】
【０００５】
このセクションは、本開示の概要を提供するが、全範囲または特徴の全ての包含的開示ではない。
【０００６】
本開示は、バルブ本体と、バルブ本体の内部孔に摺動可能に収容されるバルブ部材と、開位置と閉位置の間を長手軸に沿って、バルブ本体に対してバルブ部材を移動させるソレノイドと、を備える電磁モジュラーバルブを提供する。バルブ本体は端面と側面を有する。端面の流出口も、バルブ本体の内部孔と流体連通して設けられる。側面の流入口も、バルブ本体の内部孔と流体連通して設けられる。バルブ本体は、端面とは反対側に接続端部を備える。ソレノイドは、バルブ本体の接続端部に接続されるソレノイド本体と、ソレノイド本体の内部に配置されるコイルとを備える。ソレノイドのコイルが通電されると、ソレノイドは、開位置および／または閉位置の間で長手軸に沿って、バルブ本体に対してバルブ部材を移動させる。
【０００７】
本開示によれば、バルブ本体は、長手方向において内部孔と流出口の間に配置されるＯリング弁座を備える。さらに、バルブ部材は、円錐台形状のテーパー端部、およびバルブ部材当接面を有する。バルブ部材当接面は、バルブ部材が閉位置にある時、Ｏリング弁座と当接し、バルブ部材が開位置にある時、Ｏリング弁座から離間する。その結果、バルブ部材は、開位置では、内部孔の内部および流入口と流出口の間を流体が流れるのを可能にし、閉位置ではその流れを遮断する。
【０００８】
有利なことには、Ｏリング弁座の材料は、バルブ部材に接合したり、接着剤で固定する必要がない。これは、Ｏリング弁座の材料が、バルブ部材の材料または接着剤に対する接合性ではなくて、特定の流体による劣化および／または腐食に対する化学的耐性の点で選択可能であることを意味する。したがって、特に、従来のバルブ部材の当接面を形成するのに使用されるエラストマー材料、接合剤および／または接着剤を攻撃する（例えば、腐食させる）流体の流れを制御するために電磁モジュラーバルブが使用される用途において、本発明の電磁モジュラーバルブにより、より十全に密封可能である。
【０００９】
さらなる利用分野は、ここに示される記載から明らかになるであろう。この概要における説明および特定の実施例は、説明のためのみであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本明細書における図面は、選択された実施形態の図解のためのみであり、全ての可能な実施のためではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
【図１】本開示に従って構成された、例示的な常時閉モジュラーバルブの正面斜視図である。
【図２】閉位置のバルブ部材を示す、図１の例示的な常時閉電磁モジュラーバルブの切断線Ａ―Ａ線に沿った側面断面図である。
【図３】開位置のバルブ部材を示す、図１の例示的な常時閉電磁モジュラーバルブの切断線Ａ―Ａ線に沿った側面断面図である。
【図４】図１に示される例示的な常時閉電磁モジュラーバルブの展開斜視図である。
【図５】本開示に従って構成された、例示的な常時開電磁モジュラーバルブの正面斜視図である。
【図６】開位置のバルブ部材を示す、図５の例示的な常時開電磁モジュラーバルブの切断線Ｂ―Ｂ線に沿った側面断面図である。
【図７】閉位置のバルブ部材を示す、図５の例示的な常時開電磁モジュラーバルブの切断線Ｂ―Ｂ線に沿った側面断面図である。
【図８】図５に示される例示的な常時開電磁モジュラーバルブの展開斜視図である。
【図９】図１に示される常時閉電磁モジュラーバルブの例示的な電機子の背面からの斜視図である。
【図１０】図９に示される例示的な電機子の側面図である。
【図１１】常時閉電磁モジュラーバルブが例示的バルブマニホールドに装着される、図１の例示的な常時閉電磁モジュラーバルブの側面断面図である。  図面のいくつかの図を通じ対応する符号は対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付の図面を参照して、より詳細に実施形態を説明する。
【００１２】
この開示が詳細かつ当業者に発明範囲を十分伝えるように、実施形態を示す。特定部品、装置および方法の例として多くの特定の詳細が記載され、本開示の実施形態を完全に理解させる。特定の詳細が用いられる必要はないこと、実施形態は多くの異なる形状で具現化可能なこと、およびどちらも発明の範囲を限定するものと解釈すべきでないことは、当業者にとって自明であろう。いくつかの実施例において、公知のプロセス、公知の装置構造、および公知の技術は詳細には記載されない。
【００１３】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施例を記載するためのみであり、限定的であることを意図しない。本明細書で使用される際、単数形は、明示されていない限り複数形も含むことを意図する。用語「備える」、「備えて」、「含んで」および「有して」は包括的であり、述べられた特徴、整数、工程、操作、要素、および／または部品の存在を特定する。しかし、１以上の特徴、整数、工程、操作、要素、部品および／または群の存在または追加を排除するものではない。本明細書で記載される方法工程、プロセスおよび操作は、実行順序として詳細に特定されない限り、必ずしも記載または図示された特定の順序で実行を要するものと解釈されるべきではない。追加工程または代替工程が用いられてもよいことも理解される。
【００１４】
要素または層が、他の要素または層「上に」ある、「に係合」、「に接続」または「に連結」すると記される場合、この要素または層は直接に他の要素または層上にあるか、係合、接続、または連結してもよい。または、介在要素または層があってもよい。一方、要素が、他の要素または層の「直接上に」ある、「に直接係合」、「に直接接続」または「に直接連結」すると記される場合、介在要素または層は存在しなくてよい。要素同士の関係を説明するのに使用される他の文言（例えば、「の間に」と「直接〜の間に」、「隣接して」と「直接隣接して」など）は、同様に解釈されるべきである。本明細書で用いられる際、用語「および／または」は１以上の関連づけられたリスト項目の全ての組み合わせを含む。
【００１５】
第一、第二、第三等の用語が各種要素、部品、領域、層および／または切断面を説明するために本明細書で使用されるが、これらの要素、部品、領域、層および／または切断面はこれらの用語により限定されるものではない。これらの用語は、ある要素、部品、領域、層および／または切断面を他の領域、層または切断面から区別するためにのみ使用されてもよい。本明細書で使用される際の「第一」「第二」のような用語および他の数に関する用語は、文脈で明示されない限り、配列または順序を意味しない。したがって、下記で論じられる第一要素、部品、領域、層および／または切断面は、実施例の教示から逸脱することなく第二要素、部品、領域、層および／または切断面と称されることも可能である。
【００１６】
「インナー」、「アウター」、「真下に」、「下に」、「下側の」「上に」、「上部に」等のような空間的に相対的な用語が、図示する際、ある要素または特徴と他の要素または特徴との関係の記載を容易にするために、本明細書で使われてもよい。空間的に相対的な用語は、図示される向きに加えて、使用時または操作時における装置の異なる向きを包含するとしてもよい。例えば、図の装置がひっくり返ると、他の要素または特徴の「下に」または「真下に」と記載される要素は、他の要素または特徴の「上に」置かれるだろう。このように、例示的な用語「下に」は上と下両方への向きを包含することが可能である。装置は他方向に向かされてもよい（９０度回転または他の向きに）。本明細書で使用される空間関連記述子は適宜解釈される。本明細書で使用される用語「磁性材料」は、０．０００００５ヘンリーパーメーター（Ｈ／ｍ）を超える透磁率を有する材料を意味し、用語「非磁性材料」は、０．０００００５ヘンリーパーメーター（Ｈ／ｍ）未満の透磁率を有する材料を意味する。
【００１７】
図１〜４を参照し、常時閉電磁モジュラーバルブ２０を説明する。常時閉電磁モジュラーバルブ２０は、バルブ本体２２と、バルブ本体２２に摺動可能に収容されるバルブ部材２４と、閉位置（図２）と開位置（図３）の間を長手軸２８に沿って、バルブ本体２２に対してバルブ部材２４を移動させるソレノイド２６とを備える。バルブ本体２２は、端面３０、側面３２および内部孔３４を有する。端面３０にある流出口３６は、バルブ本体２２の内部孔３４と流体連通して設けられる。側面３２にある流入口３８は、バルブ本体２２の内部孔３４と流体連通して設けられる。バルブ本体２２は、端面３０とは反対側に接続端部４０も備える。バルブ本体２２は、多種多様な異なる材料で製造されてもよい。限定的でない例として、バルブ本体２２は、金属またはポリマー製であってもよい。バルブ本体２２の側面３２に沿って、１つ以上のアウターシール４２を設けてもよい。限定的でない例として、アウターシール４２ａ、４２ｂは、ゴム製のＯリングのようなエラストマー材料で製造されてもよい。
【００１８】
バルブ部材２４は、プランジャ部４４、ピストン部４６および電機子部４８を備える。
バルブ部材２４のプランジャ部４４は、バルブ本体２２の内部孔３４内に配置され、流出口３６に向かって長手軸２８に沿って延出する。バルブ部材２４の電機子部４８は、長手軸２８に沿って、バルブ本体２２の内部孔３４からソレノイド２６内部に延出する。バルブ部材２４のピストン部４６は、長手方向において、プランジャ部４４と電機子部４８との間で配置される。
バルブ部材２４は、バルブ部材直径５０を有する。バルブ部材直径５０は、プランジャ部４４や電機子部４８よりも、ピストン部４６において大きい。バルブ部材２４のピストン部４６は、バルブ本体２２の内部孔３４と滑合して摺動可能に配置される。とは言うものの、ピストン部４６は、バルブ本体２２の内部孔３４を密封してもよいし、しなくてもよい。図示される例のように、ピストン部４６がバルブ本体２２の内部孔３４を封止しない構成において、流入口３８を介して内部孔３４に流入する流体は、バルブ部材２４のピストン部４６とバルブ本体２２との間を流通可能である。バルブ部材２４は、複数の部品を組み立てたものであってもよいが、図示される例では、プランジャ部４４、ピストン部４６および電機子部４８が一体として、バルブ部材２４をなす一体型構造である。
【００１９】
ソレノイド２６は、第一端部５２と第二端部５４との間で長手方向に延出する。ソレノイド２６は、ソレノイド本体５６、コイル５８、ボビン６０、および磁極片６２を備える。ソレノイド本体５６は、ソレノイド２６の第一端部５２で、バルブ本体２２の接続端部４０に接続される。バルブ本体２２の接続端部４０は、様々な異なる方法で、ソレノイド本体５６に接続されてもよい。図示される例では、バルブ本体２２の接続端部４０は、ソレノイド２６の第一端部５２に設けられた螺合部６４によってソレノイド本体５６に接続される。ソレノイド本体５６は、ソレノイド２６の第一端部５２に設けられるねじ山６８を有する外側面６６を備えてもよい。コイル５８は、ソレノイド本体５６内部に配置される。ソレノイド本体５６は、ソレノイド２６の第二端部５４で、コイル５８を覆って径方向内側に延出し、エンドキャップ７０に装着される。他の構成も可能であるが、図示される例では、コイル５８は、ボビン６０の回りに環状に巻きつけられる導電性ワイヤである。限定的でない例として、コイル５８は、銅線からなってもよい。電気コネクタ７２は、コイル５８に電気的に接続される。電気コネクタ７２は、ソレノイド本体５６およびエンドキャップ７０を貫通して延出し、図示されない電源と接続するためのインターフェースとなる。
【００２０】
コイル５８は、コイル５８を通して流れる電流に応じて電磁場を発生させる。磁極片６２は、ソレノイド２６の第二端部５４からコイル５８内部に延出する。バルブ部材２４の電機子部４８は、ソレノイド２６の第一端部５２からコイル５８に延出する。閉位置（図２）において、磁極片６２とバルブ部材２４の電機子部４８とは、長手方向に隙間７４だけ離間している。磁極片６２およびバルブ部材２４の電機子部４８は、磁性材料で製造されている。コイル５８により発生した電磁場により、磁極片６２は、バルブ部材２４に電磁力７６を加え、磁極片６２側にバルブ部材２４の電機子部４８を引っ張る（すなわち、引き寄せる）。ソレノイド２６がバルブ部材２４に加える電磁力７６により、バルブ部材２４は、バルブ本体２２に対して長手軸２８に沿って、開位置側に移動する。その結果、バルブ部材２４の電機子部４８と磁極片６２との間の隙間７４は、バルブ部材２４が開位置にくると、狭まるか消失する（図３）。
【００２１】
磁極片６２は、ボビン６０内に移動可能に配置され、さらに、ソレノイド本体５６と螺合するねじ端部７８を備えてもよい。磁極片６２のねじ端部７８により、ボビン６０に対する磁極片６２の長手方向位置が調整可能である。ソレノイド本体５６に対して磁極片６２が回転することで、バルブ部材２４のストローク長さ（すなわち、バルブ部材２４が開位置と閉位置との間を長手軸２８に沿って移動する距離）が変わる。図示される例に示されるように、磁極片６２のねじ端部７８は、ソレノイド本体５６に対する磁極片６２の回転調整を容易にするツールインターフェイス８０を備えてもよい。
【００２２】
常時閉電磁モジュラーバルブ２０は、第一ブッシュ８２および第二ブッシュ８４を備える。第一ブッシュ８２は、ブッシュフランジ８６および筒状部８８を有する。ブッシュフランジ８６は、長手方向においてバルブ本体２２の接続端部４０とコイル５８との間に配置される。したがって、ブッシュフランジ８６は、コイル５８に対して第一ブッシュ８２が長手方向に移動するのを防止する。インナーシール９０を、バルブ本体２２の接続端部４０とブッシュフランジ８６との間に配置してもよい。他の構成も可能であるが、インナーシール９０は、ゴム製Оリングであってもよい。第一ブッシュ８２の筒状部８８は、ブッシュフランジ８６から延出し、ボビン６０に収容される。第一ブッシュ８２の筒状部８８は、磁極片６２とバルブ部材２４の電機子部４８との間の隙間７４を越えて延出する長手方向長さ９２を有する。その結果、第一ブッシュ８２の筒状部８８は、バルブ部材２４の電機子部４８および磁極片６２の少なくとも一部の回りを環状に延出する。したがって、第一ブッシュ８２の筒状部８８は、径方向においてボビン６０とバルブ部材２４の電機子部４８との間に配置され、かつ、径方向においてボビン６０と磁極片６２との間に配置される。第一ブッシュ８２は、複数の部品を組み立てたものであってもよいが、図示される例では、ブッシュフランジ８６および筒状部８８が一体として、第一ブッシュ８２をなす一体型構造である。
【００２３】
第二ブッシュ８４は、円盤形状である。第二ブッシュ８４は、第一ブッシュ８２の筒状部８８回りに環状に配置され、長手方向においてコイル５８と第一ブッシュ８２のブッシュフランジ８６との間に配置される。ソレノイド本体５６および第二ブッシュ８４は共働して、ソレノイド２６の断面形状を、コイル５８を収容する内向きＵ字形断面９４とする。第一ブッシュ８２は、非磁性材料で製造されるが、ソレノイド本体５６および第二ブッシュ８４は磁性材料で製造される。その結果、ソレノイド本体５６および第二ブッシュ８４により形成される内向きＵ字形断面９４は、コイル５８により発生する磁場（すなわち、磁場の磁束線）を、長手軸２８に向かって内側に集める。これにより、ソレノイド２６の性能が向上し、その結果、より小さなコイル５８が使用可能となり、重量およびコストの節約となる。
【００２４】
図示される実施例において、常時閉電磁モジュラーバルブ２０は、バルブ部材２４に付勢力９８を加える付勢部材９６を備える。付勢力９８は、ソレノイド２６により発生する電磁力７６とは反対方向に作用し、バルブ部材２４を閉位置に向けて付勢する（図２）。その結果、付勢部材９６は、コイル５８が通電されていない場合は、バルブ部材２４を閉位置に戻す。付勢部材９６は、バルブ本体２２の内部孔３４内に配置される。他の構成であってもよいが、図示される実施例では、付勢部材９６は、バルブ部材２４の電機子部４８を中心に螺旋状に延出し、かつ、バルブ部材２４のピストン部４６から第一ブッシュ８２のブッシュフランジ８６まで長手方向に延出するコイルばねである。ラッチソレノイド、またはバルブ部材２４を押したり引いたりするソレノイドを利用し、付勢部材９６を不要とする構成も可能であることが理解される。
【００２５】
常時閉電磁モジュラーバルブ２０のバルブ本体２２は、長手方向において内部孔３４と流出口３６との間に位置する溝１００を備える。バルブ本体２２の溝１００は、Ｏリング弁座１０２を収容し支持する。その結果、Ｏリング弁座１０２も、長手方向においてバルブ本体２２の内部孔３４と流出口３６との間に位置する。バルブ本体２２は、長手方向においてＯリング弁座１０２を保持する溝１００とバルブ本体２２の内部孔３４との間に位置するバルブ本体当接面１０４をさらに有する。バルブ本体当接面１０４は、長手軸２８に対して斜角１０６に配置され、それにより、バルブ本体２２の内部孔３４から流出口３６へ長手方向に向かうにしたがい狭くなる漏斗形状を有する。
【００２６】
バルブ部材２４は、円錐台形状のテーパー端部１０８、およびバルブ部材当接面１１０を有する。バルブ部材２４が閉位置にある時（図２）、バルブ部材当接面１１０の少なくとも一部がＯリング弁座１０２に当接する。バルブ部材２４が閉位置にある時、バルブ部材当接面１１０の一部がバルブ本体当接面１０４にも当接し、バルブ部材２４の堅固なストッパとなってもよい。バルブ部材２４が開位置にある時（図３）、バルブ部材当接面１１０はＯリング弁座１０２からバルブクリアランス量１１２だけ離間する。バルブクリアランス量１１２は、上述の通り、磁極片６２の長手方向位置を調節することにより変更できる。その結果、流体の流路１１４は、バルブ部材２４が開位置にある時、バルブ部材２４のバルブ本体当接面１０４とＯリング弁座１０２との間に形成される。この流路１１４は、バルブ部材２４が閉位置にある時、バルブ部材当接面１１０により閉鎖される（すなわち、遮断される）。
【００２７】
他の構成も可能であるが、図示される実施例では、バルブ本体当接面１０４の斜角１０６は、バルブ部材２４のテーパー端部１０８の円錐台形状と一致する。すなわち、バルブ本体当接面１０４およびバルブ部材当接面１１０は、長手軸２８に対して同一の斜角（すなわち、非垂直）１０６で配置されてもよい。非限定的な実施例として、斜角１０６は、４０度以上５０度以下であってもよい。
【００２８】
Ｏリング弁座１０２は、種々の異なる材料から製造されてもよい。限定的でない例として、Ｏリング弁座１０２は、種々のゴム化合物または他のエラストマー性材料の一つから製造されてもよい。有利なことには、Ｏリング弁座１０２の材料は、バルブ部材２４に接合したり、接着剤で固定する必要がない。これは、Ｏリング弁座１０２の材料が、バルブ部材２４の材料または接着剤に対する接合性ではなくて、特定の流体による劣化および／または腐食に対する化学的耐性の点で選択可能であることを意味する。限定的でない例として、Ｏリング弁座１０２はパーフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ）で製造されてもよい。したがって、特に、従来のバルブ部材の当接面において密封を形成するために使用される通常のゴム（ニトリルゴム等）、接合剤および／または接着剤を攻撃する（例えば、腐食させる）流体（インク等）と一緒に本発明の電磁モジュラーバルブ２０が使用される用途において、本発明の電磁モジュラーバルブ２０により、より十全に密閉可能である。
【００２９】
図示される実施形態のような、バルブ部材２４のピストン部４６が、バルブ本体２２の内部孔３４を封止しない構成において、１つ以上の磁極片シール１１６が磁極片６２に設けられる。磁極片シール１１６は、磁極片６２回りに環状に延出し、径方向において磁極片６２と第一ブッシュ８２の筒状部８８との間で配置される。バルブ部材２４の全体が、バルブ本体２２の内部孔３４と、内部孔３４と磁極片６２の間の第一ブッシュ８２内の空間とで形成される予圧室１２０内に位置するように、磁極片シール１１６は、第一ブッシュ８２と磁極片６２との間に静的シール１１８を形成する。したがって、磁極片シール１１６は、予圧室１２０の流体および汚染物がコイル５８に達するのを防ぐ。
【００３０】
バルブ部材２４が開位置と閉位置の間を移動する際、第一ブッシュ８２および磁極片６２は互いに移動しないので、磁極片シール１１６により形成されるシール１１８は静的である。有利なことに、この構成により、例えば、バルブ部材２４とバルブ本体２２の内部孔３４との間、または、バルブ部材２４と第一ブッシュ８２との間のような摺動シールの構成に比べて、摩擦が減る。本願の設計では、バルブ部材２４のプランジャ部４４、ピストン部４６および電機子部４８はシールされないので、摩擦は最小限に留められる。バルブ部材２４と当接する唯一のシールは、Ｏリング弁座１０２であり、バルブ部材２４が閉位置または閉位置付近にある場合にのみ、バルブ部材２４はＯリング弁座１０２に当接する。
【００３１】
図５−８を参照し、常時開電磁モジュラーバルブ２０’を説明する。図５−８に示される常時開電磁モジュラーバルブ２０’は、図１−４に示される上記常時閉電磁モジュラーバルブ２０と略同一のバルブ本体２２、Ｏリング弁座１０２、ソレノイド本体５６、コイル５８、ボビン６０、およびエンドキャップ７０を有する。さらに、図５−８に示される常時開電磁モジュラーバルブ２０’は、バルブ部材２４’を有する。バルブ部材２４’のテーパー端部１０８、プランジャ部４４およびピストン部４６は、図１−４に示される上記常時閉電磁モジュラーバルブ２０のバルブ部材２４と略同一である。しかし、図５−８に示される常時開電磁モジュラーバルブ２０’のバルブ部材２４’は、バルブ部材２４’のピストン部４６から延出するステム部１２２を有する。図１−４に示される常時閉電磁モジュラーバルブ２０と異なり、常時開電磁モジュラーバルブ２０’のバルブ部材２４’は、非磁性材料で製造されている。その結果、バルブ部材２４’のステム部１２２は、コイル５８により発生する磁界に影響されず、ステム部１２２は電機子として作動しない。
【００３２】
常時開電磁モジュラーバルブ２０’は、磁極片６２’を有するソレノイド２６’を備える。磁極片６２’は、上述の構成のようにソレノイド２６’の第二端部５４ではなく、ソレノイド２６’の第一端部５２に配置される。磁極片６２’は、長手方向においてコイル５８とバルブ本体２２の接続端部４０の間に配置される磁極片フランジ１２４と、磁極片フランジ１２４からボビン６０内部にソレノイド２６の第一端部５２をから延出するシリンダー部１２５を有する。磁極片フランジ１２４は、磁極片６２’が、コイル５８に対して長手軸２８に沿って長手方向に移動するのを防ぐ。本実施形態において、インナーシール９０は、長手方向において、バルブ本体２２の接続端部４０と磁極片フランジ１２４の間で配置されてもよい。ソレノイド２６’は、さらに、ソレノイド２６’の第二端部５４からボビン６０内部に延出するエンドストッパ１２６と、磁極片６２’のシリンダー部１２５とエンドストッパ１２６の間でボビン６０内に摺動可能に配置される電機子１２８とを備える。
【００３３】
磁極片６２’は、長手軸２８と整列配置され、磁極片６２’を貫通して延出する長手方向孔１３０を有する。バルブ部材２４のステム部１２２は、磁極片６２’の長手方向孔１３０に摺動可能に収容される。ステム部１２２は、磁極片６２’の長手方向孔１３０を貫通して延出し、バルブ部材２４’が開位置にある時、電機子１２８と当接する（図６）。磁極片６２’および電機子１２８は、磁性材料で製造されている。コイル５８により発生した電磁場により、磁極片６２’は、電機子１２８に電磁力７６’を加え、磁極片６２’側（ソレノイド２６の第一端部５２側）に電機子１２８を引っ張る（すなわち、引き寄せる）。バルブ部材２４が、磁極片６２’側へ引っ張られると、電機子１２８は、バルブ部材２４のステム部１２２と当接し、それにより、バルブ部材２４’は、バルブ本体２２に対して、長手軸２８に沿って閉位置側へ移動する（図７）。
【００３４】
常時開電磁モジュラーバルブ２０’は、バルブ本体２２の内部孔３４に配置され、バルブ部材２４’を開位置に付勢する付勢部材９６’を備える（図６）。開位置において、電機子１２８は、ソレノイド２６’の第二端部５４のエンドストッパ１２６に長手方向に隣接し当接するように配置される。他の構成であってもよいが、図示される実施例では、付勢部材９６’は、バルブ部材２４’のプランジャ部４４を中心に螺旋状に延出し、かつ、バルブ部材２４’のピストン部４６からバルブ本体２２の内部孔３４内でバルブ本体当接面１０４に隣接する支持面１３２まで長手方向に延出するコイルばねである。したがって、付勢部材９６’は、電機子１２８に印加される電磁力７６’とは反対方向に作用する付勢力９８’をバルブ部材２４に加える。その結果、付勢部材９６’は、コイル５８が通電されていない場合には、バルブ部材２４’を開位置に戻す（図６）。
【００３５】
エンドストッパ１２６は、ボビン６０内に移動可能に配置され、さらに、ソレノイド本体５６と螺合するねじ端部７８’を備えてもよい。エンドストッパ１２６のねじ端部７８’により、ボビン６０に対するエンドストッパ１２６の長手方向位置を調整することが可能となる。ソレノイド本体５６に対してエンドストッパ１２６が回転することで、電機子１２８のストローク長さを変え、それにより、バルブ部材２４’のストローク長さ（すなわち、バルブ部材２４’が開位置と閉位置との間を長手軸２８に沿って移動する距離）を変える。図示される例に示されるように、エンドストッパ１２６のねじ端部７８’は、ソレノイド本体５６に対するエンドストッパ１２６の回転調整を容易にするツールインターフェイス８０’を備えてもよい。
【００３６】
常時開電磁モジュラーバルブ２０’は、ブッシュフランジ８６’を有するブッシュ８２’と、ブッシュフランジ８６’から長手方向に延出する筒状部８８’とを備える。ブッシュフランジ８６は、コイル５８に対するブッシュ８２’の長手方向の移動を防止するように、長手方向において磁極片フランジ１２４とコイル５８の間に配置される。ブッシュ８２’の筒状部８８’は、ボビン６０内に収容され、磁極片６２’のシリンダー部１２５、電機子１２８、およびエンドストッパ１２６の少なくとも一部の回りを環状に延出する。その結果、ブッシュ８２’の筒状部８８’は、（１）径方向においてボビン６０と磁極片６２’のシリンダー部１２５の間に、（２）径方向においてボビン６０と電機子１２８の間に、および（３）径方向においてボビン６０とエンドストッパ１２６の少なくとも一部の間に、配置される。ソレノイド本体５６および磁極片６２’が共働して長手軸２８側である内側へ磁束を集中させるように、ブッシュ８２’およびエンドストッパ１２６は、非磁性材料で製造され、ソレノイド本体５６および磁極片６２’は、磁性材料で製造される。
【００３７】
図示される実施形態のような、バルブ部材２４’のピストン部４６が、バルブ本体２２の内部孔３４を封止しない構成において、磁極片シール１１６’が磁極片６２’に設けられ、１つ以上のエンドストッパシール１３４がエンドストッパ１２６に設けられる。磁極片シール１１６’は、磁極片６２’のシリンダー部１２５回りに環状に延出し、径方向において磁極片６２’のシリンダー部１２５とブッシュ８２’の筒状部８８’との間で配置される。エンドストッパシール１３４は、エンドストッパ１２６回りに環状に延出し、径方向においてエンドストッパ１２６とブッシュ８２’の筒状部８８’との間で配置される。バルブ部材２４’の全体が、バルブ本体２２の内部孔３４と、磁極片６２’の長手方向孔１３０と、磁極片６２’とエンドストッパ１２６の間のブッシュ８２’内の空間とで形成される予圧室１２０’内に配置されるように、磁極片シール１１６は、ブッシュ８２’と磁極片６２’との間に第一静的シール１１８ａを形成し、エンドストッパシール１３４は、ブッシュ８２’とエンドストッパ１２６の間に第二静的シール１１８ｂを形成する。したがって、磁極片シール１１６’およびエンドストッパシール１３４は、予圧室１２０’の流体および汚染物がコイル５８に達するのを防ぐ。
【００３８】
磁極片シール１１６’およびエンドストッパシール１３４によりなされるシール１１８ａおよび１１８ｂは静的とされるのは、バルブ部材２４’が開位置と閉位置の間を移動する際、ブッシュ８２’は磁極片６２’およびエンドストッパ１２６に対して移動しないからである。有利なことに、これにより、摺動シールの構成に比べて、摩擦が減る。本願の設計では、バルブ部材２４’のプランジャ部４４、ピストン部４６およびステム部１２２はシールされないので、摩擦は最小限に留められる。バルブ部材２４’と当接する唯一のシールは、Ｏリング弁座１０２であり、バルブ部材２４’が閉位置または閉位置付近にある場合にのみ、バルブ部材２４’はＯリング弁座１０２に当接する。
【００３９】
図９および図１０は、常時閉電磁モジュラーバルブ２０に使用される別のバルブ部材２４”の実施形態を図示する。図９および図１０において、バルブ部材２４”のテーパー端部１０８、プランジャ部４４、およびピストン部４６は、図１から図４に示される上述のバルブ部材２４と略同一である。しかし、図９および図１０に示されるバルブ部材２４は、１つ以上の長手方向溝１３６を有する電機子部４８”を有する。長手方向溝１３６は、筒状外面１３８から径方向に、バルブ部材２４”の電機子部４８”の内側へ延出する。長手方向溝１３６は、長手軸２８と平行に伸び、バルブ部材２４”の電機子部２４”に沿って流体流路１４０を提供することにより、閉位置と閉位置の間をバルブ部材２４”が長手方向に移動するのを容易にする。この流体流路１４０は、バルブ部材２４”と、内部孔３４および／または第一ブッシュ８２との間の流体固着現象を防止するのを助ける。
【００４０】
図１１を参照して、図１から図４に示される常時閉電磁モジュラーバルブ２０は、マニホールド１４２に装着される。バルブ本体２２は、マニホールド１４２のメインキャビティ１４６の孔壁１４４に収容される。アウターシール４２ａ、４２ｂは、孔壁１４４に当接し密封する。図示される実施例において、バルブ本体２２の端面３０は、メインキャビティ１４６の末端壁１４８と直に当接する。しかしながら、他の構成であってもよく、バルブ本体２２の端面３０が、メインキャビティ１４６の末端壁１４８から軸方向に離間していてもよい。バルブ本体２２の流入口３８は、マニホールド１４２の流入路１５０と流体連通して配置され、バルブ本体２２の流出口３６は、マニホールド１４２の流出路１５２と流体連通して配置される。バルブ部材２４が開位置の場合、流体は流路１５４に沿って流通可能である。流路１５４は、マニホールド１４２の流入路１５０から、バルブ本体２２の流入口３８、バルブ本体２２の内部孔３４、Ｏリング弁座１０２とバルブ部材当接面１１０の間、および、バルブ本体２２の流出口３６を通って、マニホールド１４２の流出路１５２へと延出する。バルブ部材２４が閉位置の場合、バルブ部材２４は流路１５４を塞ぐ。他の構成であってもよいが、常時閉電磁モジュラーバルブ２０は、ソレノイド本体５６の外側面６６にあるねじ山６８が、ソレノイド２６の第一端部５２付近の孔壁１４４と係合することによって、メインキャビティ１４６内に固定される。図１−４に示される常時閉電磁モジュラーバルブ２０が図１１に示されるが、図５−８に示される常時開電磁モジュラーバルブ２０’を、同様に同一のマニホールド１４２に装着可能であると理解される。
【００４１】
実施形態に関する上記記載は、図解および説明の目的で提供される。網羅的または発明を限定することを意図しない。本明細書で記載されるモジュラーバルブ２０、２０’のサイズおよび流動特性は、本開示の範囲を逸脱することなく変更してもよいことが理解される。さらに、本明細書で記載されるモジュラーバルブ２０、２０’を通る流れは、逆向きにして、流体が開口部３６から流入し、開口部３８から流出するようにしてもよいことが理解される。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合には、詳細に図示または説明されないとしても選択された実施形態で交換可能であり、使用可能である。同じものが多くの点で変更されてもよい。そのような変更は本開示からの逸脱とはみなされない。そのような修正は全て本開示の範囲内に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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