(57)【要約】【課題】単一の電磁弁部を備えた構成でありながら、流体が流れる方向によって流量に差が生じないようにし、しかも、弁体の吸着とその吸着保持のための電流を制御する特別な制御回路を必要とせず、また、制御も簡単な電磁弁を提供することを目的とする。【解決手段】電磁弁１０は、双方向に流体が流れる流路に配置され、第１ポート２６と第２ポート２８が形成された電磁弁取付部１２及び単一の電磁弁部１４からなり、第１ポート２６と電磁弁部１４の弁体６６との間に第１流量安定化オリフィス３４が設けられるとともに、第２ポート２８と弁体６６との間に第２流量安定化オリフィス３６が設けられ、第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６をバイパスするバイパス流路４２に還流オリフィス４４が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向に流体が流れる流路に配置される電磁弁であって、
第１ポートと第２ポートが形成された電磁弁取付部及び単一の電磁弁部からなり、
前記第１ポートと前記電磁弁部の弁体との間に第１流量安定化オリフィスが設けられるとともに、前記第２ポートと前記弁体との間に第２流量安定化オリフィスが設けられ、
前記第１流量安定化オリフィス及び前記第２流量安定化オリフィスをバイパスするバイパス流路に還流オリフィスが設けられる
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁弁において、
前記第１流量安定化オリフィスに繋がる第１通路及び前記第２流量安定化オリフィスに繋がる第２通路が前記電磁弁取付部に形成され、
前記第１通路及び前記第２通路の一方の開口端に前記弁体が着座可能な着座部が形成される
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項３】
請求項２記載の電磁弁において、
前記一方の開口端は円形状で、前記第１通路及び前記第２通路の他方の開口端は、前記一方の開口端の周囲を囲む円環状である
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項４】
請求項１記載の電磁弁において、
前記第１ポートと前記第２ポートは、前記電磁弁取付部に形成されたボアの両端に設けられ、
前記第１流量安定化オリフィス及び前記第２流量安定化オリフィスは、前記ボアに設けられた隔壁の一方の面と前記ボアの内壁面とで画成される通路からなり、
前記バイパス流路は前記隔壁の一方の面とは反対側に設けられる
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項５】
請求項１記載の電磁弁において、
前記還流オリフィスは、前記バイパス流路の長手方向の略中央に設けられ、
前記バイパス流路の断面積は、長手方向の各端部から前記還流オリフィス寄りの所定位置までは一定で、前記所定位置から前記還流オリフィスに向かって次第に小さくなっている
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項６】
請求項１記載の電磁弁において、
前記電磁弁取付部は樹脂で成形されている
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項７】
請求項１記載の電磁弁において、
前記流体が濃縮酸素である
ことを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路に双方向に略同一の流量で流体が流れる電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮空気から窒素を吸着して濃縮酸素を生成する吸着筒を二つ設けた医療用の酸素発生装置が知られている。この種の酸素発生装置では、二つの吸着筒を交互に使用して圧縮空気から濃縮酸素を長時間連続して生成することができるように、一方の吸着筒で窒素を吸着する間に、他方の吸着筒から窒素を除去して再生する。このように、二つの吸着筒を切り換えて交互に使用する際に、それらに繋がる流路の圧力を速やかに均一にすべく、均圧弁が設けられている。なお、一方の吸着筒で窒素を吸着する間に他方の吸着筒を再生する際には、該一方の吸着筒で生成された濃縮酸素の一部を、均圧弁をバイパスする通路に形成されたオリフィスを介して、該他方の吸着筒に供給するようにしている。
【０００３】
そして、均圧弁の構成としては、濃縮酸素の生成に使用する吸着筒を一方から他方に切り換える場合と、他方から一方に切り換える場合とで、流体が流れる方向が逆になることを考慮した上で、いずれの場合でも一定の流量となるようにするため、マニホールドブロックに同一構造の２個の電磁弁を設け、対称性をもたせるものがあった。
【０００４】
しかしながら、前記のように、２個の電磁弁を備えるマニホールドタイプの均圧弁では、装置が大型化することが避けられず、また、マニホールドブロックに形成する流路も複雑となり、その結果、酸素発生装置全体として高価にならざるを得ないという問題が指摘されている。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている酸素発生装置用の均圧弁が提案されている。この均圧弁は、電磁弁を１個にした場合に生じる問題、すなわち、流体の流れる方向によって流量が相違するという問題に対処するため、高い流体圧に抗して弁を開ける場合は、その流体圧に必要な電流及び通電時間を実測した上で弁体吸着時の電流を設定することによって、弁体の吸着力を増大させ、弁体吸着後は、吸着保持に必要な可及的に小さい所定の電流を流すようにしたものである。これにより、小型の電磁弁であっても弁体の吸着時のみ大電流を流して大きな吸着力を得ることができ、１個の電磁弁に対して双方向から流体が流れる場合に、いずれの方向であっても、その流体圧力に影響されることなく流量が一定となるように、弁の開閉を制御することが可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９０８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１のような均圧弁では、電磁弁は１個で済むものの、弁体を吸着するための大電流とその吸着保持のための小電流を流すべく電磁弁の開閉を制御するために特別な制御回路を必要とし、そのため装置が高価になるとともに制御動作が複雑となる不都合がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、単一の電磁弁部を備えた構成でありながら、流体が流れる方向によって流量に差が生じないようにし、しかも、弁体の吸着とその吸着保持のための電流を制御する特別な制御回路を必要とせず、また、制御も簡単な電磁弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電磁弁は、双方向に流体が流れる流路に配置される電磁弁であって、第１ポートと第２ポートが形成された電磁弁取付部及び単一の電磁弁部からなり、第１ポートと電磁弁部の弁体との間に第１流量安定化オリフィスが設けられるとともに、第２ポートと弁体との間に第２流量安定化オリフィスが設けられ、第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスをバイパスするバイパス流路に還流オリフィスが設けられることを特徴とする。
【００１０】
上記の電磁弁によれば、第１ポートから第２ポートに向かって流体が流れる場合と、第２ポートから第１ポートに向かって流体が流れる場合とで、弁体の近傍における流体の流れ方が異なっても、第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスのうち特に下流側に存在する流量安定化オリフィスによって流量が支配される。このため、第１ポートから第２ポートに向かって流体が流れる場合と、第２ポートから第１ポートに向かって流体が流れる場合とで、流量に差が生じない構成とすることができる。
【００１１】
また、上記の電磁弁は、第１ポートと第２ポートが形成された電磁弁取付部及び単一の電磁弁部からなるので、マニホールド構造を必要とせず、小型化を図ることができる。さらに、電磁弁部を制御するための特別な制御回路も必要としない。
【００１２】
上記の電磁弁において、第１流量安定化オリフィスに繋がる第１通路及び第２流量安定化オリフィスに繋がる第２通路が電磁弁取付部に形成され、第１通路及び第２通路の一方の開口端に弁体が着座可能な着座部が形成されてもよい。さらに、一方の開口端は円形状であり、第１通路及び第２通路の他方の開口端は、一方の開口端の周囲を囲む円環状であってもよい。これによれば、流路に対する弁体の配置構成を簡単なものとすることができる。
【００１３】
また、第１ポートと第２ポートは、電磁弁取付部に形成されたボアの両端に設けられ、第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスは、ボアに設けられた隔壁の一方の面とボアの内壁面とで画成される通路からなり、バイパス流路は隔壁の一方の面とは反対側に設けられてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、ボアに設けられた隔壁の一方の面とボアの内壁面とで画成される通路によって、第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスを構成することができるとともに、隔壁の一方の面とは反対側に第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスをバイパスするバイパス流路を構成することができる。このため、第１流量安定化オリフィス、第２流量安定化オリフィス及び還流オリフィスを、第１ポートと第２ポートが形成された電磁弁取付部内にコンパクトに配置することができる。
【００１５】
さらに、還流オリフィスは、バイパス流路の長手方向の略中央に設けられ、バイパス流路の断面積は、長手方向の各端部から還流オリフィス寄りの所定位置までは一定で、該所定位置から還流オリフィスに向かって次第に小さくなっていてもよい。
【００１６】
上記の構成によれば、還流オリフィスを含むバイパス流路における流体の流れを円滑に層流化することができる。
【００１７】
また、電磁弁取付部は樹脂で成形されるのが好ましい。この場合、隔壁を含めて電磁弁取付部を樹脂で成形するので、第１流量安定化オリフィス、第２流量安定化オリフィス及び還流オリフィスを別部品としたり、切削加工で形成する必要がなく、安価なコストで製造できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る電磁弁によれば、流体が流れる方向によって流量に差が生じない構成とすることができ、しかも、マニホールド構造を必要とせず、小型化を図ることができ、さらに、特別な制御回路も必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁弁の縦断面図である。
【図２】図１に示す電磁弁を構成する電磁弁取付部をカットした斜視図である。
【図３】本発明の電磁弁を用いた酸素濃縮装置の流体回路図である。
【図４】図４に示す酸素濃縮装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る電磁弁について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２１】
本発明の実施形態に係る電磁弁１０は、図１及び図２に示すもので、例えば、後述する酸素濃縮装置８０に使用される。
【００２２】
前記電磁弁１０は、樹脂製の電磁弁取付部１２と単一の電磁弁部１４からなる。電磁弁取付部１２は、図２に示すように、略直方体形状のボディ１６と、ボディ１６の対向する側面からそれぞれ外方へと延在する第１管体１８及び第２管体２０とを含む。電磁弁取付部１２は、第１管体１８及び第２管体２０の軸線方向に延びるボア２２を有し、第１管体１８と第２管体２０の内部には流路２４が形成される。したがって、第１管体１８と第２管体２０の開口端部は、それぞれ第１ポート２６、第２ポート２８として機能する。
【００２３】
第１ポート２６から第２ポート２８に至る流路２４の電磁弁部１４の直下に、流路２４の長手方向に延びる第１隔壁３０が設けられ、第１隔壁３０の長手方向略中央から第１隔壁３０に対して略垂直に延びて第２隔壁３２が立設される。すなわち、第１隔壁３０の図１における上方側で流路２４を二分するように、第２隔壁３２を挟んで、第１ポート２６寄りに第１流量安定化オリフィス３４が、また、第２ポート２８寄りに第２流量安定化オリフィス３６が略対称形状にそれぞれ形成される。
【００２４】
第２流量安定化オリフィス３６は、第２隔壁３２により屈曲して上方へと立ち上がり、断面円形状の第２通路４０として後述する底部空間４６に連通する。一方、第１流量安定化オリフィス３４は、第２隔壁３２により屈曲して上方へと立ち上がるとともに第２通路４０の外側を囲むようにして傾斜しながら環状に拡がり、これを第１通路３８として底部空間４６に連通する。図１に示すように、第２通路４０の底部空間４６に連通する開口端は、後述する弁体６６の着座部６８の存在によって、第１通路３８の開口端よりも若干上方に位置している。
【００２５】
第１隔壁３０の図１における下方側に、第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６をバイパスするバイパス流路４２が形成され、バイパス流路４２の長手方向略中央に還流オリフィス４４が設けられている。図１及び図２から諒解されるように、バイパス流路４２は、第１隔壁３０の長手方向の各端部から還流オリフィス４４寄りの所定位置までの領域では、半円柱状の空間を有し、該所定位置から還流オリフィス４４に至るまでの領域では流路面積の狭い円錐状の空間を有する。すなわち、バイパス流路４２の断面積は、バイパス流路４２の長手方向の各端部から還流オリフィス４４寄りの所定位置までは略一定で、該所定位置から還流オリフィス４４に向かうにつれて次第に小さくなり、還流オリフィス４４の位置で最も小さくなっている。
【００２６】
図１及び図２に示すようにボディ１６は、上端部の環状空間から底部空間４６に至る途上に環状の段差部４８が形成されている。中央に大径の孔部が形成されたシール部材５０が段差部４８に着座する。
【００２７】
電磁弁部１４は、直方体状のハウジング５２及び円筒ケーシング５４を含む。ハウジング５２は、内部に電磁コイル５６、ボビン５７、固定鉄心５８等を収容し、下端部がボディ１６の環状の上端部に着座して、図示しないボルト等の手段によりボディ１６に固定される。円筒ケーシング５４は、固定鉄心５８に当接してボビン５７の内側に配置され、軸方向に移動可能な可動鉄心６２を収容する。円筒ケーシング５４は、下側のみ開口してその開口端部にフランジ６０が形成されるハット形状を有する。ハウジング５２をボディ１６に固定すると、シール部材５０がフランジ６０とボディ１６の段差部４８との間で挟持される。円筒ケーシング５４の天井面と可動鉄心６２との間には可動鉄心６２を下方に付勢するコイルスプリング６４が設けられる。
【００２８】
図１に示すように、可動鉄心６２の下端部に弁体６６が固定される。肉厚なディスク状の弁体６６は、弾性材からなり、その下面は、第２通路４０の開口端に形成された着座部６８を覆うように直径が定められた円形状の膨出部として形成される。
【００２９】
弁体６６は、固定具７０を介して可動鉄心６２に固着される。固定具７０は、前記円形状の膨出部を囲繞する環状板部７２を備え、環状板部７２は、シール部材５０の下面に接するようにして内方へと屈曲し、次いで上方へと脚部７４を延在させる金属製の環状体である。上方へと立ち上がる脚部７４は、シール部材５０の大径の孔部と弁体６６の外周縁との間の隙間を通り、可動鉄心６２の下端部近傍に至る。可動鉄心６２の下端部近傍には、周回する係止溝７６が形成されており、係止溝７６に脚部７４の内方へと突出する係止部７８が係合する。
【００３０】
本実施形態に係る電磁弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。
【００３１】
第１ポート２６の流体圧力が第２ポート２８の流体圧力より大きいとき、電磁コイル５６に通電して弁体６６を開位置に向けて駆動すると、流体は第１ポート２６から第２ポート２８に向かって流れる。すなわち、第１ポート２６から流入した流体は、第１流量安定化オリフィス３４を通過して圧力が低下した後、第１通路３８から底部空間４６に入り、着座部６８の近傍で方向を変えて底部空間４６の略中央に位置する第２通路４０を通り、さらに第２流量安定化オリフィス３６を通過して、第２ポート２８から流出する。このとき、弁体６６の近傍において流れの向きが変わるなど乱れが生じるが、その後通過する第２流量安定化オリフィス３６による絞り効果が大きく、第１ポート２６から第２ポート２８に向かって流れる流体の流量は、第２流量安定化オリフィス３６によって支配される。
【００３２】
一方、第２ポート２８の流体圧力が第１ポート２６の流体圧力より大きいとき、電磁コイル５６に通電して弁体６６を開位置に向けて駆動すると、流体は第２ポート２８から第１ポート２６に向かって流れる。すなわち、第２ポート２８から流入した流体は、第２流量安定化オリフィス３６を通過して圧力が低下した後、第２通路４０を通り、弁体６６に衝突して周囲に広がりながら底部空間４６に入る。そして、第１通路３８を通った後、第１流量安定化オリフィス３４を通過し、第１ポート２６から流出する。このとき、弁体６６の近傍において流体が弁体６６に衝突するなど乱れが生じるが、その後通過する第１流量安定化オリフィス３４による絞り効果が大きく、第２ポート２８から第１ポート２６に向かって流れる流体の流量は、第１流量安定化オリフィス３４によって支配される。
【００３３】
このように、流体が第１ポート２６から第２ポート２８に向かって流れる場合と、流体が第２ポート２８から第１ポート２６に向かって流れる場合とで、流体が弁体６６の近傍を通過する際の流れ方が異なっても、流量は対称形状に形成された第１流量安定化オリフィス３４または第２流量安定化オリフィス３６によって決まるので、流量に差が生じない。
【００３４】
なお、底部空間４６に臨む流体は、シール部材５０の大径の孔部と弁体６６の外周縁との間の隙間を通り、さらに可動鉄心６２の上方側に回り込んで圧力を及ぼす。そして、流体が第１ポート２６から第２ポート２８に向かって流れる場合は、底部空間４６から第２通路４０に入るときに流速が増加するとともに圧力が低下する一方、流体が第２ポート２８から第１ポート２６に向かって流れる場合は、第２通路４０から底部空間４６に入るときに流速が減少するとともに圧力が増大する。このため、流体が第１ポート２６から第２ポート２８に向かって流れる場合と、流体が第２ポート２８から第１ポート２６に向かって流れる場合とで、可動鉄心６２に加わる力が異なり、弁体６６の位置も変化する。しかしながら、いずれの場合も、下流側で流量を支配する第１流量安定化オリフィス３４または第２流量安定化オリフィス３６が設けられているので、従来必要とされた制御回路を必要としないのである。
【００３５】
本実施形態に係る電磁弁１０を酸素濃縮装置８０に適用した例を、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００３６】
酸素濃縮装置８０は、コンプレッサ８２、第１吸着筒８４、第２吸着筒８６及びタンク８８を備え、第１吸着筒８４と第２吸着筒８６を交互に使用して、コンプレッサ８２で生成した圧縮空気から窒素を吸着し、酸素濃度を高くしてタンク８８に貯蔵する。第１吸着筒８４及び第２吸着筒８６には、窒素吸着材としてゼオライトが内蔵されている。
【００３７】
コンプレッサ８２と第１吸着筒８４を繋ぐ流路には開閉弁ＳＶ１が設けられ、第１吸着筒８４と排気口９０を繋ぐ流路には開閉弁ＳＶ２が設けられている。開閉弁ＳＶ１は、ＯＮ状態のとき（通電時）、コンプレッサ８２と第１吸着筒８４との間で流体が自由に通過することを可能にし、ＯＦＦ状態のとき（非通電時）、コンプレッサ８２から第１吸着筒８４に向かう流体の流れを遮断する。開閉弁ＳＶ２は、ＯＮ状態のとき、第１吸着筒８４と排気口９０との間で流体が自由に通過することを可能にし、ＯＦＦ状態のとき、第１吸着筒８４から排気口９０に向かう流体の流れを遮断する。
【００３８】
コンプレッサ８２と第２吸着筒８６を繋ぐ流路には開閉弁ＳＶ３が設けられ、第２吸着筒８６と排気口９０を繋ぐ流路には開閉弁ＳＶ４が設けられている。開閉弁ＳＶ３は、ＯＮ状態のとき、コンプレッサ８２と第２吸着筒８６との間で流体が自由に通過することを可能にし、ＯＦＦ状態のとき、コンプレッサ８２から第２吸着筒８６に向かう流体の流れを遮断する。開閉弁ＳＶ４は、ＯＮ状態のとき、第２吸着筒８６と排気口９０との間で流体が自由に通過することを可能にし、ＯＦＦ状態のとき、第２吸着筒８６から排気口９０に向かう流体の流れを遮断する。
【００３９】
第１吸着筒８４とタンク８８を繋ぐ流路には、第１吸着筒８４からタンク８８に向かう流体の流れのみを許容する逆止弁９２が設けられ、第２吸着筒８６とタンク８８を繋ぐ流路には、第２吸着筒８６からタンク８８に向かう流体の流れのみを許容する逆止弁９４が設けられている。
【００４０】
そして、第１吸着筒８４と第２吸着筒８６を下流側で繋ぐ流路に、本実施形態の電磁弁１０が設けられる。第１ポート２６が第１吸着筒８４に繋がり、かつ、第２ポート２８が第２吸着筒８６に繋がるように、電磁弁１０が配置される。なお、図４においては、便宜上、電磁弁１０を簡略形式の回路要素で表示しており、第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６についてはその表示を省略している。
【００４１】
酸素濃縮装置８０が作動しているときは、以下の第１工程から第６工程までが繰り返される。なお、第１工程は、第６工程から第１工程に戻る際の動作を含むものであり、第６工程において、電磁弁部１４の電磁コイル５６に通電がされているため、第１工程において、電磁弁部１４の電磁コイル５６への通電を停止することとしている。
【００４２】
（第１工程）
開閉弁ＳＶ１及び開閉弁ＳＶ４をＯＮ状態とし、電磁弁部１４の電磁コイル５６への通電を停止する（時刻ｔ１）。開閉弁ＳＶ２及び開閉弁ＳＶ３はＯＦＦ状態にある。このとき、電磁弁１０における第１通路３８と第２通路４０の連通が遮断されているので、第１吸着筒８４に繋がる第１ポート２６と第２吸着筒８６に繋がる第２ポート２８は、還流オリフィス４４が設けられたバイパス流路４２のみによって連絡されている。
【００４３】
コンプレッサ８２からの圧縮空気は、開閉弁ＳＶ１を介して第１吸着筒８４に送られ、第１吸着筒８４において図示しないゼオライトの作用で窒素が吸着される。第１吸着筒８４で生成された濃縮酸素は、その大部分がタンク８８に送られるとともに、その一部、すなわち、電磁弁１０の還流オリフィス４４による限定された流量に相当する分が第２吸着筒８６に送られ、第２吸着筒８６のゼオライトを清浄化するのに使われた後、開閉弁ＳＶ４を介して排気口９０から排気される。第１工程が所定時間経過すると、第１吸着筒８４のゼオライトが窒素吸着の限界を迎える。
【００４４】
（第２工程）
そこで、電磁弁部１４の電磁コイル５６に通電する（時刻ｔ２）。すると、可動鉄心６２が軸方向に変位して弁体６６が着座部６８から離れ、圧力の高い第１ポート２６から流入した流体が圧力の低い第２ポート２８に向かって流れる。第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６を通過する流体の流量は、還流オリフィス４４を通過する流体の流量よりもはるかに大きく、第２工程では、第１吸着筒８４から第２吸着筒８６に向けて濃縮酸素が急速に流れる。
【００４５】
（第３工程）
その後、開閉弁ＳＶ１及び開閉弁ＳＶ４をＯＦＦ状態とする（時刻ｔ３）。これにより、第１吸着筒８４の圧力と第２吸着筒８６の圧力が略等しくなる。
【００４６】
（第４工程）
次に、開閉弁ＳＶ２及び開閉弁ＳＶ３をＯＮ状態にするとともに、電磁弁部１４の電磁コイル５６への通電を停止する（時刻ｔ４）。すると、電磁弁１０における第１通路３８と第２通路４０の連通が遮断されるので、第１吸着筒８４に繋がる第１ポート２６と第２吸着筒８６に繋がる第２ポート２８は、還流オリフィス４４が設けられたバイパス流路４２のみによって連絡される。
【００４７】
コンプレッサ８２からの圧縮空気は、開閉弁ＳＶ３を介して第２吸着筒８６に送られ、第２吸着筒８６において図示しないゼオライトの作用で窒素が吸着される。第２吸着筒８６で生成された濃縮酸素は、その大部分がタンク８８に送られるとともに、その一部、すなわち、電磁弁１０の還流オリフィス４４による限定された流量に相当する分が第１吸着筒８４に送られ、第１吸着筒８４のゼオライトを清浄化するのに使われた後、開閉弁ＳＶ２を介して排気口９０から排気される。第４工程が所定時間経過すると、第２吸着筒８６のゼオライトが窒素吸着の限界を迎える。
【００４８】
（第５工程）
そこで、電磁弁部１４の電磁コイル５６に通電する（時刻ｔ５）。すると、可動鉄心６２が軸方向に変位して弁体６６が着座部６８から離れ、圧力の高い第２ポート２８から流入した流体が圧力の低い第１ポート２６に向かって流れる。第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６を通過する流体の流量は、還流オリフィス４４を通過する流体の流量よりもはるかに大きく、第５工程では、第２吸着筒８６から第１吸着筒８４に向けて濃縮酸素が急速に流れる。
【００４９】
（第６工程）
その後、開閉弁ＳＶ２及び開閉弁ＳＶ３をＯＦＦ状態とする（時刻ｔ６）。これにより、第１吸着筒８４の圧力と第２吸着筒８６の圧力が略等しくなる。
【００５０】
本実施形態に係る電磁弁１０によれば、第１ポート２６から第２ポート２８に向かって流体が流れる場合と、第２ポート２８から第１ポート２６に向かって流体が流れる場合とで、弁体６６の近傍における流体の流れ方が異なっても、対称形状に形成された第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６のうち特に下流側に存在する流量安定化オリフィスによって流量が支配される。このため、第１ポート２６から第２ポート２８に向かって流体が流れる場合と、第２ポート２８から第１ポート２６に向かって流体が流れる場合とで、流量に差が生じない。
【００５１】
また、第１ポート２６と第２ポート２８が形成された電磁弁取付部１２及び単一の電磁弁部１４からなるので、マニホールド構造を必要とせず、小型化を図ることができる。さらに、特別な制御回路も必要としない。
【００５２】
さらに、第１流量安定化オリフィス３４に繋がる第１通路３８及び第２流量安定化オリフィス３６に繋がる第２通路４０が電磁弁取付部１２に形成され、第２通路４０の円形状の開口端に弁体６６が着座可能な着座部６８が形成されている。しかも、第１通路３８開口端は、第２通路４０の開口端の周囲を囲む円環状であるので、流路に対する弁体６６の配置構成を簡単なものとすることができる。
【００５３】
さらにまた、ボア２２に設けられた第１隔壁３０の一方の面とボア２２の内壁面とで画成される通路によって、第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６を構成するとともに、第１隔壁３０の一方の面とは反対側にバイパス流路４２が設けられている。このため、第１流量安定化オリフィス３４、第２流量安定化オリフィス３６及び還流オリフィス４４を、第１ポート２６と第２ポート２８が形成された電磁弁取付部１２内にコンパクトに配置することができる。
【００５４】
また、還流オリフィス４４は、バイパス流路４２の長手方向の略中央に設けられ、バイパス流路４２は、長手方向の各端部から還流オリフィス４４寄りの所定位置までは断面積が一定で、該所定位置から還流オリフィス４４に向かって断面積が次第に小さくなっているので、還流オリフィス４４を含むバイパス流路４２における流体の流れを円滑に層流化することができる。
【００５５】
さらに、第１隔壁３０及び第２隔壁３２を含めて電磁弁取付部１２は樹脂で成形されるので、第１流量安定化オリフィス３４、第２流量安定化オリフィス３６及び還流オリフィス４４を別部品としたり、切削加工で形成する必要がなく、安価なコストで製造できる。
【００５６】
本発明に係る電磁弁は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…電磁弁                        １２…電磁弁取付部
１４…電磁弁部                      １６…ボディ
１８…第１管体                      ２０…第２管体
２２…ボア                          ２４…流路
２６…第１ポート                    ２８…第２ポート
３０…第１隔壁                      ３２…第２隔壁
３４…第１流量安定化オリフィス      ３６…第２流量安定化オリフィス
３８…第１通路                      ４０…第２通路
４２…バイパス流路                  ４４…還流オリフィス
４６…底部空間                      ４８…段差部
５０…シール部材                    ５２…ハウジング
５４…円筒ケーシング                ５６…電磁コイル
５７…ボビン                        ５８…固定鉄心
６０…フランジ                      ６２…可動鉄心
６４…コイルスプリング              ６６…弁体
６８…着座部                        ７０…固定具
７２…環状板部                      ８０…酸素濃縮装置
８２…コンプレッサ                  ８４…第１吸着筒
８６…第２吸着筒                    ８８…タンク
９０…排気口                        ９２、９４…逆止弁
ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４…開閉弁
【図１】
2015155737.tif 000003
【図２】
2015155737.tif 000004
【図３】
2015155737.tif 000005
【図４】
2015155737.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月22日(2014.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る電磁弁は、双方向に流体が流れる流路に配置される電磁弁であって、第１ポートと第２ポートが形成された電磁弁取付部及び単一の電磁弁部からなり、第１ポートと電磁弁部の弁体との間に第１流量安定化オリフィスが設けられるとともに、第２ポートと弁体との間に第２流量安定化オリフィスが設けられ、第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスをバイパスするバイパス流路にバイパスオリフィスが設けられることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記の構成によれば、ボアに設けられた隔壁の一方の面とボアの内壁面とで画成される通路によって、第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスを構成することができるとともに、隔壁の一方の面とは反対側に第１流量安定化オリフィス及び第２流量安定化オリフィスをバイパスするバイパス流路を構成することができる。このため、第１流量安定化オリフィス、第２流量安定化オリフィス及びバイパスオリフィスを、第１ポートと第２ポートが形成された電磁弁取付部内にコンパクトに配置することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
さらに、バイパスオリフィスは、バイパス流路の長手方向の略中央に設けられ、バイパス流路の断面積は、長手方向の各端部からバイパスオリフィス寄りの所定位置までは一定で、該所定位置からバイパスオリフィスに向かって次第に小さくなっていてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記の構成によれば、バイパスオリフィスを含むバイパス流路における流体の流れを円滑に層流化することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、電磁弁取付部は樹脂で成形されるのが好ましい。この場合、隔壁を含めて電磁弁取付部を樹脂で成形するので、第１流量安定化オリフィス、第２流量安定化オリフィス及びバイパスオリフィスを別部品としたり、切削加工で形成する必要がなく、安価なコストで製造できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁弁の縦断面図である。
【図２】図１に示す電磁弁を構成する電磁弁取付部をカットした斜視図である。
【図３】本発明の電磁弁を用いた酸素濃縮装置の流体回路図である。
【図４】図３に示す酸素濃縮装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
第１隔壁３０の図１における下方側に、第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６をバイパスするバイパス流路４２が形成され、バイパス流路４２の長手方向略中央にバイパスオリフィス４４が設けられている。図１及び図２から諒解されるように、バイパス流路４２は、第１隔壁３０の長手方向の各端部からバイパスオリフィス４４寄りの所定位置までの領域では、半円柱状の空間を有し、該所定位置からバイパスオリフィス４４に至るまでの領域では流路面積の狭い円錐状の空間を有する。すなわち、バイパス流路４２の断面積は、バイパス流路４２の長手方向の各端部からバイパスオリフィス４４寄りの所定位置までは略一定で、該所定位置からバイパスオリフィス４４に向かうにつれて次第に小さくなり、バイパスオリフィス４４の位置で最も小さくなっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
そして、第１吸着筒８４と第２吸着筒８６を下流側で繋ぐ流路に、本実施形態の電磁弁１０が設けられる。第１ポート２６が第１吸着筒８４に繋がり、かつ、第２ポート２８が第２吸着筒８６に繋がるように、電磁弁１０が配置される。なお、図３においては、便宜上、電磁弁１０を簡略形式の回路要素で表示しており、第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６についてはその表示を省略している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（第１工程）
開閉弁ＳＶ１及び開閉弁ＳＶ４をＯＮ状態とし、電磁弁部１４の電磁コイル５６への通電を停止する（時刻ｔ１）。開閉弁ＳＶ２及び開閉弁ＳＶ３はＯＦＦ状態にある。このとき、電磁弁１０における第１通路３８と第２通路４０の連通が遮断されているので、第１吸着筒８４に繋がる第１ポート２６と第２吸着筒８６に繋がる第２ポート２８は、バイパスオリフィス４４が設けられたバイパス流路４２のみによって連絡されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
コンプレッサ８２からの圧縮空気は、開閉弁ＳＶ１を介して第１吸着筒８４に送られ、第１吸着筒８４において図示しないゼオライトの作用で窒素が吸着される。第１吸着筒８４で生成された濃縮酸素は、その大部分がタンク８８に送られるとともに、その一部、すなわち、電磁弁１０のバイパスオリフィス４４による限定された流量に相当する分が第２吸着筒８６に送られ、第２吸着筒８６のゼオライトを清浄化するのに使われた後、開閉弁ＳＶ４を介して排気口９０から排気される。第１工程が所定時間経過すると、第１吸着筒８４のゼオライトが窒素吸着の限界を迎える。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
（第２工程）
そこで、電磁弁部１４の電磁コイル５６に通電する（時刻ｔ２）。すると、可動鉄心６２が軸方向に変位して弁体６６が着座部６８から離れ、圧力の高い第１ポート２６から流入した流体が圧力の低い第２ポート２８に向かって流れる。第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６を通過する流体の流量は、バイパスオリフィス４４を通過する流体の流量よりもはるかに大きく、第２工程では、第１吸着筒８４から第２吸着筒８６に向けて濃縮酸素が急速に流れる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
（第４工程）
次に、開閉弁ＳＶ２及び開閉弁ＳＶ３をＯＮ状態にするとともに、電磁弁部１４の電磁コイル５６への通電を停止する（時刻ｔ４）。すると、電磁弁１０における第１通路３８と第２通路４０の連通が遮断されるので、第１吸着筒８４に繋がる第１ポート２６と第２吸着筒８６に繋がる第２ポート２８は、バイパスオリフィス４４が設けられたバイパス流路４２のみによって連絡される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
コンプレッサ８２からの圧縮空気は、開閉弁ＳＶ３を介して第２吸着筒８６に送られ、第２吸着筒８６において図示しないゼオライトの作用で窒素が吸着される。第２吸着筒８６で生成された濃縮酸素は、その大部分がタンク８８に送られるとともに、その一部、すなわち、電磁弁１０のバイパスオリフィス４４による限定された流量に相当する分が第１吸着筒８４に送られ、第１吸着筒８４のゼオライトを清浄化するのに使われた後、開閉弁ＳＶ２を介して排気口９０から排気される。第４工程が所定時間経過すると、第２吸着筒８６のゼオライトが窒素吸着の限界を迎える。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
（第５工程）
そこで、電磁弁部１４の電磁コイル５６に通電する（時刻ｔ５）。すると、可動鉄心６２が軸方向に変位して弁体６６が着座部６８から離れ、圧力の高い第２ポート２８から流入した流体が圧力の低い第１ポート２６に向かって流れる。第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６を通過する流体の流量は、バイパスオリフィス４４を通過する流体の流量よりもはるかに大きく、第５工程では、第２吸着筒８６から第１吸着筒８４に向けて濃縮酸素が急速に流れる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
さらにまた、ボア２２に設けられた第１隔壁３０の一方の面とボア２２の内壁面とで画成される通路によって、第１流量安定化オリフィス３４及び第２流量安定化オリフィス３６を構成するとともに、第１隔壁３０の一方の面とは反対側にバイパス流路４２が設けられている。このため、第１流量安定化オリフィス３４、第２流量安定化オリフィス３６及びバイパスオリフィス４４を、第１ポート２６と第２ポート２８が形成された電磁弁取付部１２内にコンパクトに配置することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、バイパスオリフィス４４は、バイパス流路４２の長手方向の略中央に設けられ、バイパス流路４２は、長手方向の各端部からバイパスオリフィス４４寄りの所定位置までは断面積が一定で、該所定位置からバイパスオリフィス４４に向かって断面積が次第に小さくなっているので、バイパスオリフィス４４を含むバイパス流路４２における流体の流れを円滑に層流化することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
さらに、第１隔壁３０及び第２隔壁３２を含めて電磁弁取付部１２は樹脂で成形されるので、第１流量安定化オリフィス３４、第２流量安定化オリフィス３６及びバイパスオリフィス４４を別部品としたり、切削加工で形成する必要がなく、安価なコストで製造できる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
１０…電磁弁                        １２…電磁弁取付部
１４…電磁弁部                      １６…ボディ
１８…第１管体                      ２０…第２管体
２２…ボア                          ２４…流路
２６…第１ポート                    ２８…第２ポート
３０…第１隔壁                      ３２…第２隔壁
３４…第１流量安定化オリフィス      ３６…第２流量安定化オリフィス
３８…第１通路                      ４０…第２通路
４２…バイパス流路                  ４４…バイパスオリフィス
４６…底部空間                      ４８…段差部
５０…シール部材                    ５２…ハウジング
５４…円筒ケーシング                ５６…電磁コイル
５７…ボビン                        ５８…固定鉄心
６０…フランジ                      ６２…可動鉄心
６４…コイルスプリング              ６６…弁体
６８…着座部                        ７０…固定具
７２…環状板部                      ８０…酸素濃縮装置
８２…コンプレッサ                  ８４…第１吸着筒
８６…第２吸着筒                    ８８…タンク
９０…排気口                        ９２、９４…逆止弁
ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４…開閉弁
【手続補正１９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向に流体が流れる流路に配置される電磁弁であって、
第１ポートと第２ポートが形成された電磁弁取付部及び単一の電磁弁部からなり、
前記第１ポートと前記電磁弁部の弁体との間に第１流量安定化オリフィスが設けられるとともに、前記第２ポートと前記弁体との間に第２流量安定化オリフィスが設けられ、
前記第１流量安定化オリフィス及び前記第２流量安定化オリフィスをバイパスするバイパス流路にバイパスオリフィスが設けられる
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁弁において、
前記第１流量安定化オリフィスに繋がる第１通路及び前記第２流量安定化オリフィスに繋がる第２通路が前記電磁弁取付部に形成され、
前記第１通路及び前記第２通路の一方の開口端に前記弁体が着座可能な着座部が形成される
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項３】
請求項２記載の電磁弁において、
前記一方の開口端は円形状で、前記第１通路及び前記第２通路の他方の開口端は、前記一方の開口端の周囲を囲む円環状である
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項４】
請求項１記載の電磁弁において、
前記第１ポートと前記第２ポートは、前記電磁弁取付部に形成されたボアの両端に設けられ、
前記第１流量安定化オリフィス及び前記第２流量安定化オリフィスは、前記ボアに設けられた隔壁の一方の面と前記ボアの内壁面とで画成される通路からなり、
前記バイパス流路は前記隔壁の一方の面とは反対側に設けられる
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項５】
請求項１記載の電磁弁において、
前記バイパスオリフィスは、前記バイパス流路の長手方向の略中央に設けられ、
前記バイパス流路の断面積は、長手方向の各端部から前記バイパスオリフィス寄りの所定位置までは一定で、前記所定位置から前記バイパスオリフィスに向かって次第に小さくなっている
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項６】
請求項１記載の電磁弁において、
前記電磁弁取付部は樹脂で成形されている
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項７】
請求項１記載の電磁弁において、
前記流体が濃縮酸素である
ことを特徴とする電磁弁。